JP2007014839A - 粘性物質塗布ノズル及び粘性物質塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリント配線基板等の対象物の表面に形成する粘性物体の塗布時に用いる被塗布対象物の反りやうねりによる被塗布対象物と塗布ノズルのチップ間の間隔の不均一性を解消した粘性物質塗布ノズル及び粘性物質塗布装置を提供する。
【解決手段】 ステージの載置ベース２０上に配置した被塗布対象物としてのプリント配線基板５上にパターニング用のマスク１８を回動可能に枢着し、該マスク１８に形成された透孔１９に対向した位置に持ちきたされたシリンジ３の塗布ノズル４をＺ軸方向に降下させると共に該マスク１８の粘性物質２の付着禁止部位１８ａにコロ３９を対接させ、Ｘ軸方向に転接させることで粘性物質２を透孔３２内に充填して、コロ３９をストッパとして塗布ノズル４とプリント配線基板５との高さを定めた粘性物質塗布ノズル及び粘性物質塗布装置を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、異方性導電ペースト等の粘性物質塗布ノズル及び粘性物質塗布装置の改良に係わり、特に、プリント配線基板のような被塗布対象物の所定の部位に、粘性物質を塗布する際にプリント配線基板の反りを補正しながら被塗布対象物に粘性物質を塗布するための粘性物質塗布ノズル及び粘性物質塗布装置に関するものである。

従来からプリント配線基板のような被塗布対象物の所定の部位に、接着剤やペーストの様な粘性物質を均一な厚さ及び面積で塗布するための粘性物質塗布ノズルと粘性物質塗布装置が特許文献１に開示されている。

図８は、上記特許文献１に開示された粘性物質塗布ノズルと粘性物質塗布装置の構成を示すものである。図８に於いて、１は定量のペーストのような粘性物質２をシリンジ３内に配し、吐出口３ａを介し塗布ノズル４内に粘性物質２を挿入するようになしたもので、塗布ノズル４は被塗布対象物であるプリント配線基板５上に粘性物質２を均一な面積で塗布するための粘性物質の案内溝４ａと、粘性物質２を案内溝４ａに注入する注入部４ｂとからなり、プリント配線基板５への粘性物質２の塗布時の案内溝４ａとプリント配線基板５の間隔を一定に保持するために、案内溝４ａからプリント配線基板５の放熱ランド１０上に塗布される粘性物質２の塗布厚Ｄを一定にする突起４ｃを備える構成となされている。

図８の構成に於いて、ディスペンサ９からエアーが送付されるシリンジ３は粘性物質２を所定量貯留する手段であり、サポート体６により、着脱可能にかつ垂直に保持されている。プリント配線基板５はシリンダ７で上下動されるバックアップ体８上に配設され、ベルトコンベア等の移送手段で所定位置に持ち来たされて粘性物質２の塗布位置に固定される。

上述の構成に於ける粘性物質塗布装置１の動作を説明すると、先ず、ディスペンサ９がシリンジ３に対してエアーを定量的に送ると、その圧力によりシリンジ３内の粘性物質２が塗布ノズル４の注入部４ｂを介して案内溝４ａ側に注入される。この案内溝４ａは、シリンジ３から供給される粘性物質２を、均一な塗布面積の幅に塗布するために、粘性物質塗布幅で粘性物質２を放熱ランド１０上に塗布可能である。また塗布ノズル４を構成する突起４ｃが、案内溝４ａの下端の開口部４ｄとの間に粘性物質２の塗布厚Ｄと同一の厚みに形成されている。

図８では図示しない移動手段のモータが作動して送りネジが回転することにより、ステージとともに塗布ノズル４が矢印のＹ１方向に移動するので、放熱ランド１０上に、粘性物質２の塗布層が形成される。この粘性物質２の塗布層の塗布幅Ｗは、案内溝４ａの溝幅で規定され、塗布厚Ｄ１は突起４ｃの高さにより規定できる。この時プリント配線基板５が反り及びうねりを有している場合であっても、図８のサポート体６に固定された追従機構１２のバネ１１が、反り又はうねりに追随するようにして、塗布ノズル４の上下動を吸収し、かつ塗布ノズル４の突起４ｃをプリント配線基板５の反り又はうねりに対応するようにして放熱ランド１０に沿わせることができる。つまりプリント配線基板５が常に一定の厚さを保っていない場合や反り又はうねっている場合には、バネ１１がそれを補正し、粘性物質２の塗布厚Ｄ１が変化するのを防いでいる。

以上のようにして放熱ランド１０の上面には、所定の幅Ｗでかつ所定の厚みＤ１を有する粘性物質２が塗布できる。このように塗布された後には、バックアップ体８は矢印Ｚ１で示す方向に下がるとともに、サポート体６がＺ２の方向に上昇し、ディスペンサ９からシリンジ３へのエアーの供給が停止するようになされている。

上述の特許文献１に開示の粘性物質塗布ノズル及び粘性物質塗布装置に於いては、プリント配線基板５の放熱ランド１０上に直接粘性物質２を塗布ノズル４から塗布すると共に塗布ノズル４に突起４ｃを形成し、放熱ランド１０上に塗布厚Ｄ１が一定の粘性物質２を塗布するようにし、サポート体１２をバネ１１により押圧してプリント配線基板５の反り及びうねりを補正するもので、塗布ノズル４の突起４ｃが放熱ランド１０の上面に接触させることで突起４ｃと反対側の塗布ノズル４の底面は、放熱ランド１０に対して粘性物質２の塗布厚さＤ１の分だけ浮き上がった状態になる。従って特許文献１の構成ではＺ１軸方向のサポート体６の下限を定めるストッパは塗布ノズル４の突起４ｃとなる。

更に、粘性物質２がマスクを介在させてプリント配線基板５に塗布されるようにし、かつ、Ｚ１軸方向の下限停止に他のストッパ構造を用いた粘性物質塗布ノズル及び粘性物質塗布装置の従来の一般構成を図９（Ａ）乃至図９（Ｄ）によって説明する。図９（Ａ）乃至図９（Ｄ）に於いて、図９（Ａ）は従来の塗布ノズルとシリンジ３の上動位置の正面図、図９（Ｂ）は同様の側面図、図９（Ｃ）は下動位置の正面図、図９（Ｄ）は同様の側面図を示すものである。図９（Ａ）乃至図９（Ｄ）で、以下図８との対応部分には同一符号を付して説明する。

図９（Ａ）乃至図９（Ｄ）の図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に於いて、略筒状のシリンジ３内には異方性導電ペースト等の粘性物質２が充填されている。シリンジ３はエアースラドテーブル１３に対し摺動自在となされている。このエアスライドテーブル１３にはシリンジ３がＺ１軸方向に降下した時の下限値を定めるストッパ１４が設けられている。エアスライドテーブル１３はシリンジホルダ１５に保持され、このシリンダホルダ１５は後述するも３軸方向に移動可能な３軸ステージのＸ軸移動手段１６の移動子と一体化されＸ１−Ｘ２方向に移動可能となされている。又、エアスライドテーブル１３は図示しないＺ軸移動手段の移動子と一体化され、Ｚ１−Ｚ２に方向に移動可能と成されている。

シリンジホルダ１５にはエアスライドテーブル１３のストッパ１４と対向する位置にストッパ係止片１７が設けられ、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）並びに図１０（Ａ）示す様に塗布開始ポイント上に持ち来たされた状態から図９（Ｃ）及び図９（Ｄ）並びに図１０（Ｂ）に示す様にシリンジ３と一体に矢印Ｚ１方向にシリンジホルダ１５が降下するとストッパ係止片１７がエアスライドテーブル１３のストッパ１４に当接することでシリンジ３の吐出口３ａの先端に配設された塗布ノズル４のチップをマスク１８のパターン塗布用透孔１９に対向した位置に所定のギャップを介して固定する。

次に図８で説明したディスペンサ９をオン状態しながら３軸ステージのＸ軸移動手段１６を図１０（Ｂ）に示す様に矢印Ｘ２方向に移動しシリンジ３の塗布ノズル４を介して被塗布対象物のプリント配線基板５に図１０（Ｃ）の様に粘性物質２を塗布する。更に、塗布終了時点ではシリンジ３を矢印Ｚ２方向に上動させ図１０（Ｄ）の状態から矢印Ｄに示す次の塗布ポイント上又は待機位置に移動する様に成されている。

然し、上述の図９（Ａ）〜（Ｄ）及び図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示した粘性物質２の塗布ノイズ４及び粘性物質塗布装置１によると、例えば、プリント配線基板５に異方性導電ペーストを塗布する際、プリント配線基板５が反っている場合やプリント配線基板５を載置する載置ベースの載置面と３軸ステージのＸ軸が平行でない等の原因でプリント配線基板５の表面と塗布ノズル４のチップとの距離を一定に保つことが困難になる。この際、特許文献１に記載の様なバネ１１では構造が複雑化し、ストッパ１４の下限以下のプリント配線基板５及びマスク１８の反りやうねりを補正することが出来ない課題を有していた。
特開平９−２９０１９４号公報

本発明は上述の課題を解消するためになされたもので、本発明が解決しようとする課題は、ペースト等の粘性物質の付着禁止部位をマスクすると同時にプリント配線基板の反りやうねりの矯正を兼ねた、プレート状のマスクをプリント配線基板の上に載せ、このマスク上をシリンジと一体になったコロを一定圧で押し付けながら移動させて、異方性導電ペーストをプリント配線基板上に線状に塗布することで、プリント配線基板を載置する載置ベースが傾いている場合やプリント配線基板が反っていても、このプリント配線基板の表面とシリンジの塗布ノズルのチップとの距離を一定に保つ様にすることが可能な粘性物質塗布ノズル及び粘性物質塗布装置を提供するものである。

第１の本発明の粘性物質塗布ノズルは、被塗布対象物に対してマスクを介して粘性物質を塗布するための塗布ノズルに於いて、被塗布対象物上に粘性物質を充填するシリンジの先端の吐出口に配設したノズルと、シリンジを保持するシリンジホルダと、ノズルの先端とマスク間に所定のギャップを備える様に直径を選択したコロをシリンジホルダに回動自在に配設したものである。

第２の本発明の粘性物質塗布装置は、被塗布対象物に対してマスクを介して粘性物質を塗布するための粘性物質塗布装置に於いて、被塗布対象物上に粘性物質を充填するシリンジの先端の吐出口に配設したノズルと、シリンジを保持するシリンジホルダと、ノズルの先端とマスク間に所定のギャップを備える様にシリンジホルダに配設された直径を選択したコロと、ノズルを被塗布対象物上に被せられたマスクのパターン塗布用透孔に対向させると共にコロをマスクの透孔以外の位置に対して移動する移動手段により、粘性物質を被塗布対象物上に塗布する様にしたものである。

本発明の粘性物質塗布ノズル及び粘性物質塗布装置はマスキング用のプレート状のマスクの透孔に塗布ノズルのチップを落とし込み、マスクの透孔のない部分に塗布ノズルと一体化したコロを押付けることでコロを塗布ノズルの下限値を定めるストッパにしているので塗布ノズルの高さが定まり、塗布ノズル移動中もコロを一定圧で押付けているので、塗布ノズルとプリント配線基板との距離はマスキングプレートの厚さに倣うため、塗布ノズルのクリアランスは、プリント配線基板の反りに依存せず、更に、塗布ノズルのクリアランスは、載置ベースとステージのＸ軸の平行度に依存しないものが得られる。

以下、本発明の１形態例を図１乃至図７によって説明する。図１は本発明の粘性物質塗布ノズル及び粘性物質塗布装置の１形態例を示す要部の斜視図、図２は図１のＥ１−Ｅ２断面矢視方向の要部拡大断面図、図３（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の塗布ノズルの要部状態を示す正面図及び側面図、図４（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の塗布ノズルの動作状態を示す正面図、図５は本発明の粘性物質塗布装置の正面図、図６は本発明の粘性物質塗布装置の平面図、図７は本発明の粘性物質塗布装置の右側面図である。

図１乃至図４の説明に先立ち、本発明の粘性物質塗布装置の全体的構成を図５乃至図７によって説明する。尚、以下、図８乃至図１０との対応部分には同一符号を付して説明する。本発明に用いる粘性物質塗布装置１は図５乃至図７の示す様に、シリンジ３はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に移動可能なステージ構成とされている。被塗布対象物のプリント配線基板５を載置する載置ベース２０は図６に示す様に略正方形状のプレート基板から構成され、パターニング用のプレートからなるマスク１８は図６及び図７の様に載置ベース２０に回動可能にバネ等を介してプリント基板５上のパターニング面に被せられて固定される。

載置ベース２０の下端には図５及び図６に示す様にＹ軸移動子２１を介してＹ１−Ｙ２軸方向に移動させるＹ軸移動手段２２が設けられている。このＹ軸駆動手段２２は図５に示すＹ軸駆動アクチェータ２３によって駆動される。

図５乃至図７に示す様に略矩形状の水平プレート板からなる水平ベース２４Ｈ上に立設して略Ｌ字状に形成した垂直ベース２４Ｖには図５及び図６に示す様にＸ軸移動手段１６が設けられ、シリンジ３をＸ１−Ｘ２軸方向に移動可能としている。このＸ軸駆動手段１６は図６に示すＸ軸駆動アクチェータ２５によって駆動される。

図６及び図７に示すＸ軸移動手段１６のＸ軸移動子２７はアーム２８を介してシリンジ３と一体化されている。図６に示すＺ軸駆動アクチェータ２９によって駆動する図５及び図６のＺ軸移動手段２６とＺ軸移動子３０はシリンジ３を上下動のＺ１−Ｚ２軸方向に移動可能で有り、Ｚ軸移動手段２６の一端はアーム２８に固定されている。Ｚ軸移動子３０に固定されたシリンジ３はシリンジホルダ１５によってＺ軸移動手段２６及びＸ軸移動手段１６並びにＹ軸移動手段２２上をＺ軸及びＸ軸並びにＹ軸方向に移動可能となされている。従って、塗布ノズル４のチップは載置ベース２０上のプリント基板５上でＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能とされている。

上述構成の粘性物質塗布装置１の塗布ノズル４近傍の本発明の構成と塗布方法を図１乃至図４によって説明する。図１は載置ベース上に載置したプリント配線基板上にマスクを配設して、シリンジの塗布ノズルをマスクの透孔の位置に対向配置した略線的斜視図、図２は図１のＥ１−Ｅ２方向の一部断面矢視図、図３（Ａ）は塗布ノズルとシリンジの上動位置の正面図、図３（Ｂ）は同様の側面図、図３（Ｃ）は下動位置の正面図、図３（Ｄ）は同様の側面図、図４（Ａ）乃至図４（Ｄ）は塗布状態を説明するためのシリンジと塗布ノズルの動作説明図を示すものである。図１、図２、図３（Ａ）乃至図３（Ｄ）、図４（Ａ）乃至図４（Ｄ）で、以下図９（Ａ）乃至図９（Ｄ）、図１０（Ａ）乃至図１０（Ｄ）との対応部分には同一符号を付して説明する。

図１乃至図４（Ａ）〜（Ｄ）に於いて、載置ベース２０上に載置された被塗布対象物であるプリント配線基板５にパターニングされた例えば、複数のコネクタ接続接点３２にフレキシブルプリント基板を接続するために異方性導電ペースト等の粘性物質２をシリンジ３内に貯蔵し、塗布ノズル４のチップを図２の様に塗布マスク１８の透孔１９に対向させ、粘性物質２を塗布ノズル４のチップから塗布するように成される。

上記したマスク１８はコネクタ接続接点３２以外のペーストの付着禁止部位１８ａをマスクするために例えば、厚みＴが１±０.１ｍｍのアルミニューム等（材料：Ａ５０５２Ｐ）の金属プレートを図５乃至図７で説明した様に載置ベース２０に回動可能に枢着させる。マスク１８にはプリント配線基板５のコネクタ接続接点３２にフレキシブルワイヤ等を半田接続させるために異方性導電ペーストからなる粘性物質２を塗布するための複数の透孔１９がプリント配線基板５のパターンに応じて穿たれている。

図１乃至図４（Ａ）〜（Ｄ）に於いて、略筒状のシリンジ３内には異方性導電ペースト等の粘性物質２が充填され、このシリンジ３はエアースラドテーブル１３内に摺動自在となされている。マスク１８の透孔１９と対向配置されている塗布ノズル４はシリンジ３の先端の吐出口３ａに取り付けられている。従来の図９（Ａ）で説明したエアスライドテーブル１３にはシリンジ３がＺ１軸方向に降下した時の下限値を定めるストッパ１４が設けられていたが本発明では特に設けられず、後述するコロがストッパの機能を果たす。

シリンジ３は図１及び図２に示す様にシリンジホルダ１５によって保持され、このシリンダホルダ１５は３軸方向に移動可能な３軸ステージのＸ軸移動手段１６及びＹ軸移動手段並びにＺ軸移動手段２６一体化されＸ１−Ｘ２、Ｙ１−Ｙ２、Ｚ１−Ｚ２方向に移動可能となされている。

図１及び図２でシリンジ３はシリンジホルダ１５によってＺ軸移動手段２６に固定され、Ｚ軸移動手段２６の下端にはＬ字状金具３５の一端が固定され、Ｌ字状金具３５の他端には透孔３６が穿たれ塗布ノズル４が配設されている。シリンジ３の吐出口３ａの先端は塗布ノズル４の底部に対向する様に固定され、Ｌ字状金具３５にはコロ固定軸受３７が取り付けられ、このコロ固定軸受３７にコロ軸３８が枢着され、コロ軸３８にはローラあるいはコロ３９が回転可能に枢着されている。コロ固定軸受３７は図２に示す様に例えば、直径６φのエアーシリンダー４０をエアーポンプ４１からの０．１ＭＰａのエアー圧でＺ１方向に下降させ、コロ３９でマスキングプレートのマスク１８を加圧しながらマスク１８の付着禁止部位１８ａ上を転がして動作させＡＣＰ（異方性導電ペースト）を透孔１９内に塗布する。

上述のＡＰＣの塗布動作を図３（Ａ）〜（Ｄ）、図４（Ａ）〜（Ｄ）により説明する。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）並びに図４（Ａ）示す様にシリンジ３の塗布ノズル４のチップをプリント配線基板５の塗布開始ポイント上に持ち来たされた状態から図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）並びに図４（Ｂ）に示す様にシリンジ３と一体に矢印Ｚ１方向にシリンジホルダ１５が降下するとコロ３９の外周が図１に示す様にマスク１８の付着禁止部位１８ａに当接すると共に、シリンジ３の吐出口３ａの先端に配設された塗布ノズル４のチップがマスク１８のパターン塗布用の透孔１９内に落とし込まれる位置に持ちきたされて、ＡＰＣが透孔１９内に充填される。

次に図８で説明したディスペンサ９をオン状態しながら３軸ステージのＸ軸移動手段１６を図４（Ｂ）に示す様に矢印Ｘ２方向に移動する、此の時、コロ３９の直径が所定径に選択されていることでシリンジ３の塗布ノズル４のチップをマスク１８の透孔１９上に持ちきたして被塗布対象物のプリント配線基板５のコネクタ接続接点３２上に図４（Ｃ）の様に粘性物質のＡＰＣ２を塗布する。更に、塗布終了時点ではシリンジ３を矢印Ｚ２方向に上動させ図４（Ｄ）の状態から矢印Ｄに示す次の塗布ポイント上又は待機位置に移動する様に成されている。

上述の図１の様にマスキング用のマスク１８の透孔１９に塗布ノズル４のチップを落とし込み、マスク１８の透孔１９以外の開口していない付着禁止部位１８ａ部分にコロ３９を押付けることでコロ３９をストッパにして塗布ノズル４の高さ、即ち、塗布ノズル４のチップとプリント配線基板5の上面までのクリアランスが決まり、塗布ノズル４の移動中もコロ３９を一定圧でマスク１８に押付けているので塗布ノズル４とプリント配線基板５との距離はマスキング用のマスク１８の厚さＴに倣うことになる。

本発明のＡＰＣの塗布ノズル４のチップとプリント配線基板間のクリアランスは、プリント配線基板の反りに依存せず、ステージの載置ベースはＸ軸の平行度に依存しないので載置ベースの面出しが不要となりマスクの厚み公差（Ｔ＝１ｍｍの場合±０.１以内）Ｔ±０.１以内の精度で塗布ノズルと被塗布対象物間のクリアランスを管理できて塗布状態を安定化させることが出来る。

上記構成では粘性物質２としてＡＰＣについて説明したが、これらの粘性物質２としてはＡＰＣより粘性の低い通常のペーストや半田付け用の半田等でも良いことは明らかである。

本発明の粘性物質塗布ノズルの動作状態を説明するための模式的斜視図である。 本発明の粘性物質塗布ノズルの動作状態を説明するための図１ＡのＥ１−Ｅ２断面矢視図である。 本発明の粘性物質塗布装置に用いるノズル近傍の塗布状態の１形態例を説明するための要部正面及び側面図である。 本発明の粘性物質塗布装置に用いるノズル塗布方法の動作状態を説明するための要部正面及び側面図である。 本発明の粘性物質塗布装置の正面図である。 本発明の粘性物質塗布装置の平面図である。 本発明の粘性物質の塗布装置の右側面図である。 従来の粘性物質塗布装置を示す概略の構成図である。 従来の粘性物質塗布ノズルのストッパ構造を説明するための要部正面及び側面図である。 従来の粘性物質塗布ノズルの塗布方法の動作状態を説明するための要部正面図である。

符号の説明

１・・・粘性物質塗布装置、２・・・粘性物質、３・・・シリンジ、３ａ・・・吐出口、４・・・塗布ノズル、４ａ・・・案内部、４ｃ・・・突起、５・・・プリンタ配線基板（被塗布対象物）、１１・・・バネ、１３・・・エアスライドテーブル、１４・・・ストッパ、１５・・・シリンジホルダ、１６・・・Ｘ軸移動手段、１８・・・マスク、１９，３６・・・透孔、２０・・・載置ベース、２２・・・Ｙ軸移動手段、２６・・・Ｚ軸移動手段、２７・・・Ｘ軸移動子、３０・・・Ｚ軸移動子、３２・・・コネクタ接続接点、３７・・・コロ固定軸受、３８・・・コロ軸、３９・・・コロ

Claims (5)

1. 被塗布対象物に対してマスクを介して粘性物質を塗布するための粘性物質塗布ノズルに於いて、
   前記被塗布対象物上に前記粘性物質を充填するシリンジの先端の吐出口に配設したノズルと、
   前記シリンジを保持するシリンジホルダと、
   前記ノズルの先端と前記マスク間に所定のギャップを備える様に直径を選択したコロを前記シリンジホルダに回動自在に配設したことを特徴とする粘性物質の塗布ノズル。
2. 被塗布対象物に対してマスクを介して粘性物質を塗布するための粘性物質塗布装置に於いて、
   前記被塗布対象物上に前記粘性物質を充填するシリンジの先端の吐出口に配設したノズルと、
   前記シリンジを保持するシリンジホルダと、
   前記ノズルの先端と前記マスク間に所定のギャップを備える様に、前記シリンジホルダに配設された直径を選択したコロと、
   前記ノズルを前記被塗布対象物上に被せられた前記マスクのパターン塗布用透孔に対向させると共に前記コロを該マスクの該透孔以外の位置に対して移動する移動手段により、前記粘性物質を該被塗布対象物上に塗布することを特徴とする粘性物質塗布装置。
3. 前記マスクを前記コロによって押圧させて前記被塗布対象物及び前記マスクの反り或いはうねりを吸収して、前記粘性物質を該被塗布対象物に塗布するように成したことを特徴とする請求項１記載の粘性物質塗布ノズル。
4. 前記マスクを前記コロによって押圧させて前記被塗布対象物及び前記マスクの反り或いはうねりを吸収して、前記粘性物質を該被塗布対象物に塗布するように成したことを特徴とする請求項２記載の粘性物質塗布装置。
5. 前記マスクの厚みの精度を±０．１以内に選択したことを特徴とする請求項２記載の粘性物質塗布装置。

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