JP2007203145A - 樹脂塗布方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被塗布物に対してコート材を短時間に薄く均一に塗布することが可能な樹脂塗布方法及びその装置を提供する。
【解決手段】ワーク１０を浸漬する塗布タンク１とは別に、塗布タンクにコート材９を供給する供給タンク２と、塗布タンク内のコート材を引き抜くと共に、引き抜いたコート材を供給タンクに戻す引抜シリンダ装置３を備えていて、ワーク１０を浸漬した塗布タンクからコート材を強制的に引き抜くようにしている。引抜シリンダ装置は、速度調整装置４を備えていて、ワークの形状に合わせてコート材の引き抜き速度は調整される。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂材料を被塗布物表面に塗布する樹脂塗布方法及び装置に関する。

従来、被塗布物であるワークの表面に樹脂材料を塗布するには、図６（ａ），（ｂ）に示すように、樹脂材料を溶剤等でとかして液状にしたコート材を貯留した浸漬槽２０にワーク１０を浸漬し（図６（ａ）参照）、この状態で一定時間放置した後に、ワーク１０を槽２０外に引き上げて、エヤーブロー装置３０などでコート材の液切りをしていた（図６（ｂ）参照）。

しかしながら、図５に示すような、放熱プレート１１に半導体チップ１２を搭載して、これらの２枚を微小な隙間ｇを設けて、向き合う形で連結部品１３により連結したワーク１０の場合、エヤーブローによって隙間ｇのコート材を均一に液切りすることができないため、浸漬槽２０からワーク１０を引き上げた浸漬塗布後、長時間放置する方法が採られてきた。このため、液切り時間が長くなるという問題があった。

また、ワーク１０をコート材を貯留した浸漬槽２０に浸漬した後、コート材の液面を降下させながら乾燥する方法もあり、この方法を改良した薄膜形成方法も、特許文献１により従来より知られている。

特開２００１−５８１４９号公報

この特許文献１による公知の方法は、ワーク１０をコート材中に一定時間浸漬した後の浸漬槽２０におけるコート材の液面の降下を重力のみにして、一定の降下速度を得るために、浸漬槽２０の液面降下速度を制御するバルブの制御装置を設けたものである。しかしながら、この方法は、コート材の液面の降下を重力のみ、即ち自重で行うようにしたものであり、コート材の排出バルブの開度調整で液切りの速度調整を行うことができるが、例えば粘度２００mPa・ｓのようなコート材の粘度が高い場合では、液切り時間が長くなるという問題が発生する。

上記した従来の方法は、いずれも液切り時間（放置時間）が長くなるという問題がある。このため樹脂材料に吸水性がある場合、放置時における材料の変質という問題があり、これらの放置環境を窒素雰囲気に保つなど、装置が大掛かりと成っている。
また、放置中に樹脂が固まるなどの問題もあってコート材のワークへの塗布厚さが安定しない等の問題もある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被塗布物、特に並行に配置された２面の向き合った面を有する被塗布物に対して、樹脂材料を短時間に薄く均一に塗布することができる樹脂塗布方法及び樹脂塗布装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の樹脂塗布方法及び樹脂塗布装置を提供する。
請求項１に記載の樹脂塗布方法は、被塗布物１０を塗布タンク１内に搬入して、コート材９中に所定時間浸漬した後に、コート材抜出手段によりコート材を塗布タンク１から強制的に抜き出すことにより、被塗布物１０にコート材９を塗布するものであり、これによって、短時間にかつ薄く均一にコート材９を被塗布物１０に塗布することが可能となる。

請求項２の樹脂塗布方法は、被塗布物搬入・搬出手段によって被塗布物１０を塗布タンク１内に搬入する初期工程と、供給タンク２から塗布タンク１にコート材９を供給して、被塗布物１０をコート材９中に浸漬するコート材供給工程と、所定時間浸漬後に、コート材抜出手段によって塗布タンク１からコート材９を抜き出す塗布工程と、該搬入・搬出手段によって被塗布物１０を塗布タンク１から搬出すると共に、コート材抜出手段から供給タンク２にコート材９を戻すコート材回収工程と、を含むものである。これによって、請求項１と同様の作用効果を奏する。

請求項３に記載の樹脂塗布装置は、被塗布物１０を浸漬する塗布タンク１とは別に、塗布タンク１にコート材９を供給する供給タンク２と、塗布タンク１内のコート材９を引き抜くと共に、引き抜いたコート材９を供給タンク２に戻す引抜シリンダ装置３とを備えていて、塗布タンク１からコート材９を強制的に引き抜くようにしたものである。これは、請求項１の方法の発明を単に装置発明にしたものであり、その作用効果は、請求項１と実質的に同じである。
請求項４の樹脂塗布装置は、引抜シリンダ装置３におけるコート材９の引き抜き速度を調整する速度調整装置４を更に備えていて、被塗布物１０の形状に合わせて引き抜き速度を調整できるようにしたものであり、これにより、いかなる形状の被塗布物１０でも安定かつ高速にコート材９を塗布することができる。また、引き抜き速度を変化させて、塗布厚さを任意に設定することもできる。

請求項５の樹脂塗布装置は、塗布動作中にコート材９の粘度が変化しないように温度安定化手段を更に備えたものであり、これにより、コート材９の粘度を略一定に保つことができ、被塗布物１０にコート材９を均一に塗布することができる。
請求項６の樹脂塗布装置は、被塗布物１０が、並行に隙間をもって配置された２面の向き合った面を有しているものであることを特定したものであり、本発明では、このような被塗布物１０に対して特に有効である。

以下、図面に従って本発明の実施の形態の樹脂塗布方法及び樹脂塗布装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る樹脂塗布装置の全体構成を示す概略図である。図において、符号１は塗布タンクであり、上部が開放されていて、ここから被塗布物であるワーク１０が、図示されない被塗布物搬入・搬出手段によって塗布タンク１内に搬入されたり、或いは搬出されたりする。

塗布タンク１は、供給バルブ６が設けられた供給配管８Ａで供給タンク２に接続されており、供給タンク２から樹脂材料が溶剤等により溶かされた液状のコート材９が供給バルブ６を介して塗布タンク１に供給される。図１では、塗布タンク１が１個しか示していないが、供給タンク２が１個に対して、複数の塗布タンク１を組み合わせることも可能である。供給タンク２は密閉タンクであり、窒素ガス源から窒素ガス（Ｎ₂）が導入されるようになっている。なお、窒素ガスに代えて、水分や他の汚染物質を含まない不活性ガスにすることも可能である。
また、供給タンク２には、コート材９の粘度が変化しないように、コート材９を所定の温度に制御するための温度安定化手段である温度調整用ジャケット（図示せず）が設けられている。温度調整用ジャケットは塗布タンク１にも設けてもよい。

塗布タンク１は、更に引抜用バルブ５が設けられた引抜用配管８Ｃで引抜シリンダ装置３に接続している。引抜シリンダ装置３は、シリンダ部３１、ピストン部３２及びピストン部３２に連結したロッド３３とから構成されていて、図１において、ピストン部３２（ロッド３３）を下方へ引き下げることにより、塗布タンク１内のコート材９が引抜用配管８Ｃを通って引抜シリンダ装置３内に引き抜かれるようになっている。ロッド３３は、一端がピストン部３２に連結していて、他端側は速度調整装置４に接続している。速度調整装置４は、ロッド３３を直線往復動させる機構であれば、どのような機構、例えば、流体圧シリンダ機構、ラック−ピニオン機構及びボールネジ機構等、でも採用可能である。ロッド３３の移動速度によって引き抜き速度が決まる。したがって、ロッド３３の移動速度を変えることによって、引き抜き速度が調整される。

引抜シリンダ装置３は、回収バルブ７が設けられた回収配管８Ｂによって供給タンク２に接続している。したがって、引抜シリンダ装置３のピストン部３２を、図１において押し上げることによって、塗布タンク１から引抜シリンダ装置３に引き抜かれたコート材９を供給タンク２に回収することができる。

上記構成よりなる本実施形態の樹脂塗布装置の作動（塗布方法）について、図２に基づいて以下に説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、塗布工程を示す図である。まず、図２（ａ）に示す初期状態においては、コート材９は供給タンク２側に満たされており、塗布タンク１側にはコート材９は僅かしか残っていない。この状態で、被塗布物搬入・搬出手段（図示せず）によってワーク１０を塗布タンク１内に投入する。この場合、バルブ５，６，７は全て閉じられており、引抜シリンダ装置３のピストン部３２は上昇した位置にある。

次に図２（ｂ）のコート材供給工程に示すように、供給バルブ６を開けると共に、供給タンク２内に窒素ガスを導入する。この窒素ガスの導入によって供給タンク２内を加圧し、コート材９を押し出し、塗布タンク１に移送する。これによって、塗布タンク１内のワーク１０がコート材９によって浸漬される。この際、塗布タンク１内は必要に応じて真空にしてもよい。ワーク１０がコート材９中に浸漬された後供給バルブ６は閉じられ、窒素ガスの供給も停止される。ワーク１０は、所定時間コート材９中に浸漬される。

所定時間、ワーク１０をコート材９中に浸漬後、図２（ｃ）の塗布工程に示すように、引抜用バルブ５が開けられると共に、引抜シリンダ装置３のピストン部３２が、速度調整装置４によって設定された速度で下降する。これによって、塗布タンク１内のコート材９が強制的に引抜シリンダ装置３のシリンダ装置３１内に引き抜かれる。このピストン部３２の下降動作（コート材引抜作業）は、塗布タンク１内のワーク１０がコート材９の液面より、完全に上にある状態（浸漬から解放される状態）になるまで続けられる。ワーク１０がコート材９の浸漬から解放されたとき、ピストン部３２の下降動作は停止され、引抜用バルブ５は閉じられる。このように、引抜シリンダ装置３を動作させることで、シリンダ内の容積変化により強制的にコート材９を塗布タンク１から引き抜くことで、コート材９をワーク１０表面に塗布する。

次いで、図２（ｄ）のコート材回収工程に示すように、回収バルブ７を開けると共に、引抜シリンダ装置３のピストン部３２を降下位置から速度調整装置４によって引き上げ速度を調整して上昇させる。これによって、塗布タンク１から引き抜かれて、引抜シリンダ装置３内にあるコート材９が押し上されて、供給タンク２へと移送される。ピストン部３２は、当初の上昇位置まで上昇する。これによって、塗布タンク１から引き抜かれたコート材９が供給タンク２へと回収される。この場合、供給タンク２内のコート材９の液面の上昇とともに、供給タンク２内の窒素ガスは、窒素ガス源に戻されるか供給タンク２外に排出される。また、塗布タンク１内のワーク１０は、搬入・搬出手段によって外部に取り出される。
以上の一連の動作によって、コート材９をワーク１０に短時間に薄く均一に塗布することができる。

図３は、本発明の作用を説明する図である。図３に示すように、一般に液体（コート材）から物体（ワーク）を引き抜く際に物体表面に付着する液体の厚さは、引き上げ速度に比例することが知られている。即ち、ゆっくり引き抜くと薄く、高速で引き抜くと厚くなる。例えば、粘度２００mPa・ｓのコート材を５mm／秒の速度で引き抜くと２００μｍの均一な塗布厚さを得ることが可能となる。

図４（ａ）は、塗布動作を説明するグラフであり、横軸は塗布タンク液面の変位を表わし、縦軸はコート材の引き抜き速度を表わしている。グラフ内の曲線は、例えば液（コート材）を引き抜くとき、その液面の位置毎に引き抜き速度を変えることを示している。即ち、ワークの隙間が大きいときは、引き抜き速度を大きくし、ワークの隙間が小さいときは引き抜き速度を小さくすることを示している。

図４（ｂ）は、例えば図５に示す同一並行部品であるワーク１０にコート材９を塗布する場合のコート材の引き抜き速度を調整する例を説明する図である。例えばＩＣチップ（半導体素子）１２が内側に接合されているワーク１０では、ＩＣチップ１２が接合されていない基板（放熱プレート）１１間では、隙間ｇは大きいが、ＩＣチップ１２が接合されているところでは、ＩＣチップ１２間が隙間ｇになるため、隙間ｇが小さい。そこで、隙間ｇ毎に最適な引き抜き速度を選択（例えばシーケンスであらかじめプログラミングしておく）しておけば、複雑な形状のワークでも最適塗布が可能である。

即ち、図４（ｂ）において、Ａの地点ではスタートのために遅い速度で引抜シリンダ装置３での引き抜きを開始し、Ｂの地点ではワーク１０の隙間が広いため、その広さに合った引き抜き速度に移行し、Ｃの地点では、隙間が狭くなったため引き抜き速度を遅くする。Ｄの地点では、ワーク１０が存在しない液面のため、例えば引き抜きによるコート材９中の溶存気体の発砲に影響のない範囲で速く引き抜く。
これにより、ワーク１０の各部位毎に引き抜き速度を最適化し処理時間の短縮を図ることが可能となる。

このように、本発明では、ワーク表面から樹脂（コート材）を隙間の大きさに合わせた速度でシリンダを動作させることにより、その容積変化により強制的に樹脂を引き抜くことで、樹脂がワーク表面から切れることなく回収できる方式を実現したものである。

本発明の実施の形態の樹脂塗布装置の全体構成を説明する図である。 本発明の実施の形態の樹脂塗布装置の作動（樹脂塗布方法）である塗布工程（ａ）〜（ｄ）を説明する図である。 本発明の樹脂塗布装置の作用を説明する図である。 （ａ）は本発明の塗布動作を説明するグラフであり、（ｂ）はコート材の引き抜き速度の調整を説明する図である。 本発明の樹脂塗布方法に好適なワークを説明する断面図及び側面図である。 従来の樹脂塗布方法を説明する図である。

符号の説明

１ 塗布タンク
２ 供給タンク
３ 引抜シリンダ装置
４ 速度調整装置
５ 引抜用バルブ
６ 供給バルブ
７ 回収バルブ
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 配管
９ コート材
１０ ワーク（被塗布物）

Claims (6)

1. 樹脂材料を含有する液状のコート材（９）中に被塗布物（１０）を浸漬する塗布タンク（１）と、
   前記塗布タンク（１）に前記コート材（９）を供給する供給タンク（２）と、
   前記塗布タンク（１）内に被塗布物（１０）を搬入したり、又はそこから搬出したりする被塗布物搬入・搬出手段と、
   前記塗布タンク（１）内の前記コート材（９）を抜き出すコート材抜出手段と、
   を備えていて、被塗布物（１０）を前記塗布タンク（１）内に搬入して、前記コート材（９）中に所定時間浸漬した後に、前記コート材抜出手段により前記コート材（９）を前記塗布タンク（１）から強制的に抜き出すことにより、被塗布物（１０）に前記コート材（９）を塗布することを特徴とする樹脂塗布方法。
2. 被塗布物（１０）を前記被塗布物搬入・搬出手段によって前記塗布タンク（１）内に搬入する初期工程と、
   前記供給タンク（２）から前記塗布タンク（１）に前記コート材（９）を供給して、被塗布物（１０）を前記コート材（９）中に浸漬するコート材供給工程と、
   所定時間浸漬後に、前記コート材抜出手段によって前記塗布タンク（１）から前記コート材（９）を抜き出す塗布工程と、
   前記被塗布物搬入・搬出手段によって被塗布物（１０）を前記塗布タンク（１）から搬出すると共に、前記コート材抜出手段から前記供給タンク（２）に前記コート材（９）を戻すコート材回収工程と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の樹脂塗布方法。
3. 樹脂材料を含有する液状コート材（９）中に被塗布物（１０）を浸漬する塗布タンク（１）と、
   前記塗布タンク（１）内に被塗布物（１０）を搬入したり、そこから搬出したりする被塗布物搬入・搬出手段と、を備えていて、前記コート材（９）を被塗布物（１０）に塗布する樹脂塗布装置において、
   前記塗布タンク（１）に前記コート材を供給する供給タンク（２）と、前記塗布タンク（１）内の前記コート材（９）を引き抜くと共に、引き抜いた前記コート材（９）を前記供給タンク（２）に戻す引抜シリンダ装置（３）とを備えていて、前記塗布タンク（１）から前記コート材（９）を強制的に引き抜くことを特徴とする樹脂塗布装置。
4. 前記引抜シリンダ装置（３）における前記コート材（９）の引き抜き速度を調整する速度調整装置（４）を更に備えていて、被塗布物（１０）の形状に合わせて引き抜き速度を調整することを特徴とする請求項３に記載の樹脂塗布装置。
5. 樹脂塗布装置の塗布動作中に、前記コート材（９）の粘度が変化しないように温度安定化手段を更に備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載の樹脂塗布装置。
6. 被塗布物（１０）が、並行に隙間をもって配置された２面の向き合った面を有していることを特徴とする請求項３，４又は５に記載の樹脂塗布装置。

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