JP2009056428A - 粘性流体塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成で、シリンジ内部に送り込まれた圧縮空気による熱を効果的に放出し、接着剤硬化を解消する。
【解決手段】シリンジ１１３の内部に貯溜された粘性流体（接着剤１０２）に圧縮空気を加えてシリンジ先端のニードル１１３ａから粘性流体を吐出し、塗布する粘性流体塗布装置（接着剤塗布装置５０）において、前記シリンジのホルダ１３０に、シリンジ内に対流する圧縮空気を外部に放出するための空気放出手段（２重内部管１５０、排出口１５２、放出孔１６０、流量調整装置１７０、つまみ部１７２、エジェクタ１８０）を設ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、粘性粒体塗布装置に係り、特に、表面実装部品を基板に接着する際等において、接着剤等を基板に塗布する際に用いるのに好適な、シリンジの内部に貯溜された粘性流体に圧縮空気を加えて、シリンジ先端のニードルから粘性流体を吐出し、塗布する粘性流体塗布装置に関する。

従来より、コンベアに沿ってプリント基板を搬送し、接着剤等の粘性粒体を基板に塗布しながらＩＣ等の小片状の部品を順次基板に装着するようにした部品実装システムが知られている。

このような、基板上に電子部品を実装する実装システムでは、通常、部品の実装を行うマウンタの前段に接着剤塗布装置（ディスペンサ）が設けられており、電子部品を固定するための粘性流体である接着剤やクリームハンダ等の塗布剤を基板に塗布することができるようになっている。

これまで電子部品を基板に接着する粘性流体は、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などからなる接着剤が使用され、更に、プリント基板に適する種々の粘性粒体が開発され、特に低温硬化型の接着剤も多く使用されている。この接着剤は、一般には図１に示すシリンジ１１３に貯留されており、シリンジ１１３を基板に対して相対的に水平移動させながら、シリンジ１１３の内部に貯留された接着剤に気体圧を加え、シリンジ１１３の下部のニードル１１３ａから接着剤を吐出して基板の所定位置に塗布するようになっている。

例えば、回路形成体である電子基板に部品を接着する際に接着剤を電子基板に塗布するため、従来から図２に示すような接着剤塗布装置が知られている。図において、接着剤塗布装置５０は、電子基板に接着剤を塗布する接着剤塗布ヘッド１１０と、該接着剤塗布ヘッド１１０を搬送するＸロボット８０と、電子基板を装置内に搬入して保持する電子基板保持装置９０と、装置全体の動作を制御するコントローラ１００とを主な構成要素としている。この内、Ｘロボット８０は、モータ８２の駆動により接着剤塗布ヘッド１１０を図に示すＸ方向に搬送し、また電子基板保持装置９０は、モータ９２の駆動によって保持した電子基板を図のＹ方向に搬送する。この接着剤塗布ヘッド１１０のＸ方向の移動と、平面状で前記Ｘ方向と直交する電子基板保持装置９０のＹ方向の移動との相対移動により、接着剤塗布ヘッド１１０は電子基板の所定位置に接着剤を塗布することができる。接着剤塗布ヘッド１１０のＸ方向の移動量と電子基板保持装置９０のＹ方向の移動量とは、コントローラ１００によって制御される。

図３は、接着剤塗布装置における接着剤塗布ヘッド１１０を拡大して示したものである。図示の例では、接着剤塗布ヘッド１１０は、圧縮空気による圧力を利用して接着剤１０２を押出すことにより、接着剤の塗布を行なう塗布機構部１１１を３組装着している。各塗布機構部１１１は、接着剤を収納して圧縮空気の作用により所定量の接着剤をノズル１１２により排出するシリンジ１１３と、該シリンジ１１３へ圧縮空気を供給するレギュレータや電磁弁等を用いた圧縮空気供給系１１５と、プリント基板１０１へ接着剤１０２を塗布するためにシリンジ１１３を上下方向（図のＺ方向）に昇降させる昇降機構部１２０とを備えている。

図４は、図３に示す塗布機構部１１１の１つを取り出して、その要部を示したものである。圧縮空気供給系１１５には、シリンジ１１３に圧縮空気を供給する配管１１６と、圧縮空気の供給を制御するバルブ１１７とが備わっている。

前記シリンジ１１３は、図５に例示する如く、シリンジホルダ１３０に保持された状態で、接着剤塗布ヘッド１１０に装着される。

前記シリンジホルダ１３０は、図５（断面図）及び図６（正面図）に示す如く、エア供給管１３２と、シリンジセットばね１３４と、ばね受け部材１３６と、フック爪１３８と、フック保持部材１４０と、フックばね１４２と、Ｏリング１４４とを含んで構成されている。

シリンジホルダ１３０にシリンジ１１３をセットする場合、ばね受け部材１３６にはフック保持部材１４０が接合されており、該フック保持部材１４０の上端部には左右にフックばね１４２が固定されているので、該フックばね１４２を押し込むように左右から押圧することでフック爪１３８を開き、爪先端部を掛止して、シリンジ１１３を保持する。

シリンジ１１３の内部に嵌合押入したシリンジホルダ１３０は、シリンジセットばね１３４によりシリンジ１１３とシリンジホルダ１３０を密着させ、シリンジ内部空間Ｂの空気漏れがＯリング１４４で防がれる。

図において、１１４はフロート、１１８はカメラ、１２１は圧縮空気供給管、１２２は回転軸、１２３はＬ字状リンク、１２４はコロ、１２５はカム、１２６はアクチュエータである。

以上のように構成された従来技術による接着剤塗布装置は、圧縮空気供給系１１５に備わるバルブ１１７が所定時間動作することで、シリンジ１１３内のフロート１１４が圧縮空気により押し下げられ、シリンジ１１３内に収納されている接着剤１０２がノズル１１２の先端１１２ａから所定量だけ吐出される。

しかしながら、このような接着剤塗布装置では、シリンジ１１３内の接着剤１０２を圧縮空気の作用によって押し出すことから、図７に示す如く、シリンジ１１３内の接着剤１０２の残量の変化によって、接着剤１０２の吐出量が一定しないという問題があった。

又、上述したように、圧縮空気がシリンジ１１３内に充填され、接着剤１０２を押出す形となるが、シリンジ１１３内の接着剤１０２の残量の変化に合わせて、例えば接着剤１０２が少なくなることで、シリンジ１１３内のフロート１１４までの空気貯留空間が拡がるため、バルブ１１７から、より多くの圧縮空気がシリンジ１１３内に送り込まれることになる。このときの圧縮空気は、バルブ１１７より連続的に長く稼動することから、高温の圧縮空気に変化し、シリンジ１１３内の温度が上昇し、その結果、シリンジ１１３内の接着剤が硬化し始める要因となる。

このように、これまでの空気加圧方式による接着剤塗布装置においては、加圧する度にシリンジ内部の温度が上昇してしまい、熱を持った空気を外部に放出させるには、圧縮空気供給系１１５の電磁弁の切り替えだけでは不十分であり、特に使用している接着剤が低温硬化型の場合、シリンジ内部の温度上昇により接着剤硬化が発生してしまうという問題点を有していた。

そこで、良好な塗布状態を維持するために接着剤の温度管理を行なう装置として、特許文献１には、切換バルブの切り換えに応じて正圧発生源及び負圧発生源からの正圧、負圧を空気供給管を介して塗布剤を貯溜した各シリンジに供給し、シリンジを収容した密閉容器内で圧縮空気を断熱膨張させることにより、密閉容器内の温度を下げることが記載されている。

又、特許文献２や３には、別体の流体の循環路（特許文献２）やラバーヒータ、冷却用エアノズル、熱電冷却素子等（特許文献３）を使用して、ニードル先端部における接着剤の温度管理を行なうことが記載されている。

特開平９−１８１４３２号公報 特開平１０−２４４１９６号公報 特開２００２−２３９４３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、正圧、負圧発生のための装置に加え、シリンジを包囲する箱体に冷却用空気発生源と加熱用空気発生源を設け、シリンジ周囲を被って温度管理を行なおうとすることから、装置自体が高重量且つ高コストとなってしまう。又、ヘッド部に掛る機械的重量が嵩み、高い機械剛性が必要となる等の問題点を有していた。

一方、特許文献２や３の技術では、ニードル先端部における接着剤の温度管理を行なうのみで、圧縮空気によるシリンジ内の温度上昇によって発生する接着剤硬化を防ぐことはできなかった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、簡単な構成で、シリンジ内部に送り込まれた圧縮空気による熱を効果的に放出して、接着剤硬化を解消することを課題とする。

本発明は、シリンジの内部に貯溜された粘性流体に圧縮空気を加えてシリンジ先端のニードルから粘性流体を吐出し、塗布する粘性流体塗布装置において、前記シリンジのホルダに、シリンジ内に対流する圧縮空気を外部に放出するための空気放出手段を設けることにより、前記課題を解決したものである。

ここで、圧縮空気をシリンジに供給するための手段が、２重管の一方の流路を用い、前記空気放出手段が、該２重管の他方の流路を用いることができる。

又、前記空気放出手段が、流量調整手段やエジェクタを含むことができる。

本発明によれば、給気と排気で経路を別異にすることで、シリンジ内を通過する新しい空気の流れを確実に発生させて、シリンジ内部の温度上昇の原因となる熱を持った空気を確実に排気して放出させることができるので、シリンジ内部の温度を低下させることができ、低温硬化型接着剤の安定した使用が可能となる。又、本発明は、シリンジを固定するホルダに施されることから、簡便な装置で低コストで提供でき、従来の装置にも簡単に適用できる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明の第１実施形態は、図８（垂直断面図）、図９（正面図）及び図１０（水平断面図）に示す如く、エア供給主要管１３２の内部に２重内部管１５０を設けて排出口１５２を形成すると共に、外側のエア供給主要管１３２及びばね受け部材１３６に放出孔１６０を設けたものである。他の点については、図５、図６に示した例と同じであるので、説明は省略する。

本実施形態において、上方のエア供給口Ａより供給された圧縮空気は、シリンジホルダ１３０を通り、シリンジ内空間部Ｂに到達する。そして、シリンジ内空間部Ｂのフロート１１４が押されることで、接着剤が塗布される。

加圧された空気は熱を持ち、シリンジ内空間部Ｂの温度を上昇させるが、熱を持った空気は、２重内部管１５０とエア供給主要管１３２の間の排出口１５２を通り、エア供給主要管１３２の上部側面及びばね受け部材１３６側面に形成された放出孔１６０より外部に放出される。これにより、圧縮空気による膨張熱が制御される。

従来例と本発明の実施形態におけるシリンジ内温度の変化を図１１に比較して示す。従来例では、シリンジ内温度が約７０℃まで上昇し、接着剤が硬化するのに対し、本発明では、シリンジ内温度は約３５℃で、接着剤は硬化しない。

本実施形態においては、２重管の内側流路からエアを供給し、外側流路から空気を排出するようにしているので、エア供給主要管１３２及びばね受け部材１３６の側面に放出孔１６０を開けるだけで、容易に圧縮空気を外部に排出できる。又、圧縮空気によって発生した熱は、シリンジ内壁やフロート上部に蓄熱され、更にシリンジ内を暖めるが、同一芯上に構成することにより、フロート上部やシリンジ内壁に沿うような状態にある高温の空気を効果的に排出できる。更に、２重内部管を設ける事でシリンジ内に確実に圧力を加える効果もある。なお、２重管の外側流路から圧縮空気を供給し、内側流路から排出する構成も可能である。

次に、本発明の第２実施形態を詳細に説明する。

本実施形態は、第１実施形態と同様の構成において、図１２に示す如く、放出孔１６０の外側に、流量調整装置１７０を設けたものである。

前記流量調整装置１７０は、例えばつまみ部１７２を回転することで、空気弁の開放と閉鎖が簡便に調整できるようにされ、更に、その放出孔にフィルタ１７４を設けることで、一定圧に到達したときに放出できるようにしたものを組み合わせることができる。

本実施形態においては、放出孔１６０から放出される熱を持った空気の量を調整することで、シリンジ内空間Ｂのフロート１１４に加えられる圧力を制御することができる。

なお、フィルタ１７４を省略したり、あるいは、流量調整装置１７０の代わりにフィルタ１７４を放出孔１６０に直接接続することも可能である。又、流量調整装置１７０の構成も、図示したものに限定されない。

次に、本発明の第３実施形態を詳細に説明する。

本実施形態は、第１実施形態と同様の構成において、図１３に示す如く、放出孔１６０に真空発生装置（エジェクタ）１８０と電磁弁１８２を接続したものである。

本実施形態によれば、電磁弁１８２とエジェクタ１８０によって、シリンジ内部空間Ｂの圧縮空気を強制的に開放することができる。

このようにして、フロート１１４に十分な圧力を加えつつ熱を持った空気を外部に放出させ、且つ、流量調整装置１７０又はエジェクタ１８０で放出される空気の流量を調整し、シリンジ内部の圧力を制御することで、粘性流体の安定した塗布ができるようになる。

従来のシリンジの一例を示す斜視図 同じく接着剤塗布装置の全体構成を示す斜視図 同じく接着剤塗布ヘッドの一例の構成を示す斜視図 同じく塗布機構部の詳細を示す断面図 同じくシリンジホルダの構成を示す断面図 同じく正面図 従来の問題点の一つを説明するための断面図 本発明に係る第１実施形態の要部構成を示す垂直断面図 同じく正面図 同じく水平断面図 本発明の効果を示す図 本発明の第２実施形態の要部構成を示す断面図 同じく第３実施形態の要部構成を示す断面図

符号の説明

５０…接着剤塗布装置
１０２…接着剤
１１３…シリンジ
１１３ａ…ニードル
１１４…フロート
１１５…圧縮空気供給系
１３０…シリンジホルダ
１３２…エア供給主要管
１５０…２重内部管
１５２…排出口
１６０…放出孔
１７０…流量調整装置
１８０…エジェクタ
１８２…電磁弁

Claims (4)

1. シリンジの内部に貯溜された粘性流体に圧縮空気を加えてシリンジ先端のニードルから粘性流体を吐出し、塗布する粘性流体塗布装置において、
   前記シリンジのホルダに、シリンジ内に対流する圧縮空気を外部に放出するための空気放出手段を設けたことを特徴とする粘性流体塗布装置。
2. 圧縮空気をシリンジに供給するための手段が、２重管の一方の流路を用い、前記空気放出手段が、該２重管の他方の流路を用いることを特徴とする請求項１に記載の粘性流体塗布装置。
3. 前記空気放出手段が流量調整手段を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の粘性流体塗布装置。
4. 前記空気放出手段がエジェクタを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の粘性流体塗布装置。

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