JP2009090234A - 接着剤塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤の捨て打ちのためのテープを不要として、作業性のよい捨て打ちを可能とする。
【解決手段】装着する電子部品を固定するために回路基板に所定の塗布量の接着剤を塗布すると共に、捨て打ちのために所定の場所に接着剤を塗布する接着剤塗布装置において、前記接着剤が捨て打ちされる非接着性処理がなされた受板１２４と、該受板１２４に捨て打ちされた接着剤１２０の塗布径を計測する計測手段１１２と、該計測手段１１２から得られた接着剤１２０の塗布径から塗布量を決定する判定手段と、前記受板１２４に捨て打ちされた接着剤１２０を受板１２４から除去する除去手段１３０、１３２と、を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、接着剤塗布装置に係り、特に装着する電子部品を固定するために、回路基板に所定の塗布量の接着剤を塗布すると共に、捨て打ちのために所定の場所に接着剤を塗布する接着剤塗布装置に用いるのに好適な、捨て打ちによる作業性の低下を防止することが可能な接着剤塗布装置に関する。

電子部品を回路基板上に表面実装（装着）する場合、電子部品を仮止め固定するために回路基板上の所望の位置に接着剤を塗布することが行われる。この場合、回路基板への接着剤の塗布処理と平行して、接着剤の塗布量が適正（所定量）となるように調整する等の目的で、接着剤の捨て打ちを行う技術も開発されている（例えば、特許文献１、２）。

例えば、図１０に示す如く、接着剤塗布装置１において、接着剤の捨て打ちがなされる捨て打ち機構１８が、回路基板２の基板搬送部１４の脇に移動可能に設けられている。そして、接着剤を塗布するシリンジ１０を、Ｘ、Ｙテーブル４、６上に設けられたディスペンサヘッド８で、捨て打ち機構１８まで移動させることで接着剤の捨て打ちを行う。捨て打ち機構１８は、接着剤が塗布されるテープが巻き付けられている１対のリールを備えており、これら１対のリール間を渡るテープ上に接着剤の捨て打ちが行われる。そして、テープ上に塗布された接着剤をカメラ１２により確認した後に、テープを一方のリールから他方のリールに送って新しいテープ面を出す。捨て打ちをする度に、この一連の動作が行われる。

特開平６−１５４６８４号公報 特開２０００−０７０８０９号公報

しかしながら、接着剤の捨て打ちは、回路基板に接着剤を塗布する処理中の塗布量が変る時や、回路基板が変る時に行われるので、頻繁に捨て打ちがなされる。そのため、新しいテープ面を、その度にリールから引き出す必要があった。テープは使い捨てなので、接着剤の捨て打ちのためだけにテープが消費されていた。

又、捨て打ち機構のテープはロール状であり、このテープをリールに固定するのにも手間が掛かり、作業性を損なうという問題を有していた。

本発明では、上記問題点を解決すべくなされたもので、接着剤の捨て打ちのためのテープを不要とし、作業性のよい捨て打ちを可能とする接着剤塗布装置の提供をすることを課題とする。

本願の請求項１に係る発明は、装着する電子部品を固定するために回路基板に所定の塗布量の接着剤を塗布すると共に、捨て打ちのために所定の場所に接着剤を塗布する接着剤塗布装置において、前記接着剤が捨て打ちされる非接着性処理がなされた受板と、該受板に捨て打ちされた接着剤の塗布径を計測する計測手段と、該計測手段から得られた接着剤の塗布径から塗布量を決定する判定手段と、前記受板に捨て打ちされた接着剤を受板から除去する除去手段と、を設けたことにより前記課題を解決したものである。

本願の請求項２に係る発明は、前記判定手段が、前記受板に接着剤を捨て打ちした際の塗布径と塗布量との相関を予め計測した相関テーブルと、該相関テーブルから得られる塗布量と前記受板へ捨て打ちして計測される塗布径から得られる塗布量とを比較して、接着剤の塗布量の適否を出力する比較部と、前記比較部の出力値に基づいて接着剤の塗布量を制御する制御部と、を有するものである。

又、本願の請求項３に係る発明は、捨て打ちされた前記接着剤を硬化させる接着剤硬化手段を備えたものである。

本発明によれば、テープの代わりに非接着性処理がなされた受板に接着剤の捨て打ちを行い、除去手段により前記受板上の接着剤を除去することによって、捨て打ちのためのテープの使い捨て、及びテープの交換作業を省き、作業性の向上を図ることができる。

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実施形態について、図１から図７を用いて詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態である接着剤塗布装置による接着剤を受板に塗布した際の模式図、図２は接着剤の塗布量調整のためのブロック図、図３は接着剤の接触角を説明する図、図４は接着剤の捨て打ち動作のフロー図、図５は塗布した接着剤の塗布径をカメラで確認した際の模式図、図６は接着剤が塗布された受板をスクレーパ（ｓｃｒａｐｅｒ）の高さまで降下させた際の模式図、図７は接着剤がスクレーパにより回収容器に押出された際の模式図、である。

最初に、本実施形態の接着剤塗布装置の全体構成について説明する。本実施形態は、図１０に示したものとほぼ同様の構成を有している。即ち、接着剤塗布装置の本体上に基板搬送部を備え、ディスペンサヘッドがＸＹ方向に動く構成を有している。捨て打ち機構は基板搬送部近傍に配置されるが、図１０に示すものではない。

ディスペンサヘッド１０８は、図１に示す如く、シリンジ１１０を備える接着剤塗布手段である。シリンジ１１０には、接着剤が充填されており、後述する制御部Ｃ２（図２参照）によりその塗布量が調整される。すなわち、シリンジ１１０は、電子部品が実装される回路基板に所定の塗布量の接着剤を塗布することができる。カメラ１１２は、回路基板に塗布される接着剤の塗布径を計測し、且つ、後述する受板１２４に捨て打ちされる接着剤１２０の塗布径を計測するための計測手段である。シリンジ１１０とカメラ１１２とは、ディスペンサヘッド１０８上に固定されて、ディスペンサヘッド１０８が移動することにより、シリンジ１１０で塗布された接着剤をカメラ１１２で計測可能としている。

捨て打ち機構は、図１に示す如く、ガイド板１２２と、受板１２４と、該受板１２４を動作させるエアシリンダ１２８と、除去手段を構成するスクレーパ１３０及び該スクレーパ１３０を作動させるエアシリンダ１３２と、回収容器１３４とを有する。

前記ガイド板１２２は、受板１２４の高さを制限するものであり、シリンジ１１０から受板１２４に捨て打ちされた際に、捨て打ちされた接着剤１２０の塗布径をカメラ１１２が計測できるような開口Ｄを有する。該開口Ｄは、受板１２４の大きさｄよりも小さい。このため、ガイド板１２２に受板１２４が突き当たることで、受板１２４の位置を常に一定に保つことができる。

前記受板１２４は、エアシリンダ１２８のピストンロッド先端に取付けられ、エアシリンダ１２８の作動により図１の紙面内で上下動（昇降）するものである。又、受板１２４の表面は、接着剤１２０が捨て打ちされた際、又は、接着剤１２０が硬化した際に接着性を有さない処理（非接着性処理という）がなされている。例えば、受板１２４は、その表面にフッ素樹脂加工が施された板材、又は、フッ素樹脂材である。シリンジ１１０から塗布される接着剤は、例えば、エポキシ系熱硬化型接着剤である。なお、受板１２４の内部には、ヒータ１２６が内蔵されている。ヒータ１２６は、受板１２４上に捨て打ちされた接着剤１２０を急速に硬化させるための接着剤硬化手段である。

前記除去手段を構成するスクレーパ１３０は、エアシリンダ１３２のピストンロッド先端に取付けられており、エアシリンダ１３２の作動により、受板１２４に捨て打ちされた接着剤１２０を受板１２４から除去する。なお、スクレーパ１３０の表面も、受板１２４と同様に、非接着性処理がなされている。スクレーパ１３０により除去された接着剤１２０は、回収容器１３４に回収される。

図２に示す如く、判定手段は、相関テーブルＴ１と、比較部Ｃ１と、制御部Ｃ２とを有し、カメラ１１２から得られた接着剤１２０の塗布径から回路基板に塗布する接着剤の塗布量を決定するためのものである。

前記相関テーブルＴ１は、予め、回路基板に接着剤を塗布した際の塗布径と塗布量と、受板１２４に接着剤を捨て打ちした際の塗布径と塗布量との相関を計測して作成されたものである。回路基板には、その表面にレジスト膜として、例えばエポキシ樹脂被膜が塗布されている。それに対し、受板１２４はその表面に、例えばフッ素樹脂加工がなされている。すなわち、図３に示す如く、受板１２４上に捨て打ちされる接着剤１２０の接触角θ１と回路基板上の接着剤の接触角θ２とは異なるため、塗布量が同じでもカメラ１１２により計測される塗布径は異なる。

具体的には、図３（ａ）に示す如く、受板１２４の表面は非接着性処理がなされているため、受板１２４の表面は濡れ性が悪い。そのため、その接触角θ１は大きく、塗布径は広がらない。それに対して、図３（ｂ）に示す如く、回路基板の表面は接着剤と同じ材質で覆われているため、回路基板の表面は濡れ性が良い。そのため、その接触角θ１は小さく、塗布径は広がる。すなわち、接着剤の塗布量が同じであっても、受板１２４上の塗布径ｄ１は回路基板上の塗布径ｄ２よりも小さくなる。

前記比較部Ｃ１は、相関テーブルＴ１から得られる塗布量と受板１２４へ捨て打ちして計測される塗布径から得られる塗布量とを比較して、接着剤の塗布量の適否を出力するためのものである。

前記制御部Ｃ２は、比較部Ｃ１の出力値に基づいてシリンジ１１０による接着剤の塗布量を制御するものである。なお、制御部Ｃ２は、相関テーブルＴ１に対して接着剤の塗布量の指定を行い、求められる回路基板上の塗布径と受板１２４上の塗布径を比較部Ｃ１に出力させることもできる。

接着剤塗布装置の他の構成要素は、図１０と同様であるので省略をする。

次に、本実施形態に係わる捨て打ち動作について、図１、図４から図７を用いて説明する。

最初に、図１に示す如く、接着剤の塗布量を適正に調整するために、エアシリンダ１２８を作動させてヒータ１２６の内蔵された受板１２４を上昇させ、ガイド板１２２で受板１２４の高さを回路基板と同一の高さとする（図４のステップＳ２）。そして、シリンジ１１０より接着剤１２０を受板１２４に捨て打ちする（図４のステップＳ４）。

次に、図５に示す如く、ディスペンサヘッド１０８を移動させ、捨て打ちされた接着剤１２０の塗布径をカメラ１１２により計測する（図４のステップＳ６）。そして、相関テーブルＴ１に対して制御部Ｃ２から指定された塗布量から求められる受板１２４上の接着剤の塗布径と、実際に捨て打ちされて計測された接着剤の塗布径とを比較部Ｃ１で比較する。

実際に計測された塗布径が、相関テーブルＴ１から求められる塗布径よりも小さければ、比較部Ｃ１は塗布量不適として塗布量が少ないと出力する。すると、制御部Ｃ２は、前記出力値に基づいてシリンジ１１０からの塗布量を増やすことを行う。逆に、実際に計測された塗布径が、相関テーブルＴ１から求められる塗布径よりも大きければ、比較部Ｃ１は塗布量不適として塗布量が多いと出力する。すると、制御部Ｃ２は、前記出力値に基づいてシリンジ１１０からの塗布量を減少させることを行う。

上記の如く、再度捨て打ちが必要であれば、図１の状態に戻り、受板１２４上の既に捨て打ちされた位置とは別の位置に接着剤１２０が捨て打ちされる（図４のステップＳ８のＮＯの場合）。

相関テーブルＴ１から求められる塗布径が、実際に計測された塗布径と同等になるまで、すなわち、図１と図５の状態が交互に繰り返されてシリンジ１１０からの塗布量が所定量になるまで、シリンジ１１０から捨て打ちされる接着剤１２０の塗布量は調整される。

次に、上記塗布量が適正調整されたところで（図４のステップＳ８のＹＥＳの場合）、図６に示す如く、エアシリンダ１２８を作動させて、受板１２４を降下させる（図４のステップＳ１０）。受板１２４の下降位置は、例えば、スクレーパ１３０が紙面左右方向に移動したとき、スクレーパ１３０の端部が丁度受板１２４の表面に均一に接触する位置である。接着剤１２０は、ヒータ１２６によって加熱されて急速に硬化する。

次に、図７に示す如く、エアシリンダ１３２を作動させて、エアシリンダ１３２のピストンロッドの先端に取付けられたスクレーパ１３０を紙面左側に移動させて受板１２４の上の硬化した接着剤１２０を拭き取り、除去する（図４のステップＳ１２）。除去された接着剤１２０は、回収容器１３４に回収される。そして、エアシリンダ１３２を作動させて、図７の紙面上右側にスクレーパ１３０を移動させる。

捨て打ち動作としては以上であるが、実際に電子部品を回路基板に実装する際には、回路基板に接着剤を塗布して、その塗布径をカメラ１１２で計測し、計測された塗布径が相関テーブルＴ１に指示した塗布量に対応することを確認する。

このようにして、テープを使わずに非接着性処理がなされた受板１２４の上に接着剤１２０が捨て打ちされるので、テープが捨て打ちのために使われることはなく、テープが消費されない。また、テープの交換に係る作業工程が不要となり、作業性が向上する。又、除去手段を構成するスクレーパ１３０により非接着性処理がなされた受板１２４上の接着剤を除去するので、受板１２４の上面を適切に清浄な状態に保つことができる。そのため接着剤塗布の作業性は損なわれず、回路基板への接着剤塗布の作業性の向上を図ることができる。

又、スクレーパ１３０は、非接着性処理がなされているので、スクレーパ１３０に接着剤１２０が張り付かず、スクレーパ１３０のメンテナンスサイクルを長くすることができ、メンテナンスも容易である。又、接着剤１２０がスクレーパ１３０によって除去される前に、接着剤を硬化させるヒータ１２６が動作することにより、短時間で接着剤を硬化させることができ、捨て打ち作業を効率的に進めることができる。又、ヒータ１２６の加熱により、受板１２４から、接着剤１２０の拭き取りが容易となるため、受板１２４の長寿命化、メンテナンスサイクルの長期化、及び、エアシリンダ１３２の駆動力の省力化をすることができる。

更に、捨て打ちされた接着剤１２０の塗布径の判定手段として、相関テーブルＴ１と比較部Ｃ１と制御部Ｃ２とを用いるため、その塗布量の判断を迅速に行うことができる。そして、接着剤や、受板１２４、回路基板などが変更されても、相関テーブルＴ１を新たに作成することで、捨て打ち機構のハードウェアをなんら変更せずに、迅速な対応が可能である。

又、捨て打ちにより調整された接着剤の塗布量は、電子部品の実装の際に、回路基板上の塗布径をカメラ１１２で計測し、相関テーブルＴ１で確認するので、正確な接着剤の量を回路基板に塗布することができ、接着剤の浪費や、電子部品の実装歩留まり低下を防止することができる。

本実施形態においては、除去手段の構成要素としてスクレーパ１３０を用いたが、本発明ではこれが１つに限定されるものではない。複数のスクレーパ１３０、若しくは、複数の除去手段を組合せてもよい。

又、本実施形態においては、受板１２４を用いたが、本発明ではこれが１つに限定されるものではない。例えば、第２実施形態として、図８に示す如く、２つの受板１２４ａ、１２４ｂを用いてもよい。エアシリンダ１２８ａ、１２８ｂにより、受板１２４ａ、１２４ｂを交互に上下動させて、捨て打ちを行うことができる。このとき、２つのヒータ１２６ａ、１２６ｂを用いて接着剤を急速に略硬化させることができるので、捨て打ちに係わる時間を短くすることができる。このため、捨て打ち頻度が多くなった場合等において、捨て打ちに係る時間を短縮すること等が可能である。なお、受板１２４ａに対してはスクレーパ１３０ａ、エアシリンダ１３２ａを用いて、受板１２４ｂに対してはスクレーパ１３０ｂ、エアシリンダ１３２ｂを用いることができる。

又、本実施形態においては、受板１２４が平板であったが、本発明ではこれに限定されるものではない。例えば、第３実施形態として、図９に示す如く、受板１２４ｃを正多角形（正六角形）とすることができる。回転軸Ａ１を中心に受板１２４ｃを回転させることによって、ディスペンサヘッド１０８に対向する面で接着剤を捨て打ちし、その面を回転させて接着剤をヒータ１２６ｃを用いて急速に硬化させて、硬化した接着剤をスクレーパ１３０ｃで除去することができる。同時に、ディスペンサヘッド１０８に対向する新たな面で接着剤の捨て打ちを行うことができる。この場合においても、捨て打ちの作業性をより向上させることが可能である。

又、本実施形態においては、接着剤の塗布量が所定量に調整されてから、接着剤を硬化させ、図６に示す如く受板１２４を降下させていたが、本発明はこのような動作順序に限定されるものではない。例えば、接着剤の調整が、受板１２４の開口Ｄの全てを埋め尽くしても十分でなければ、接着剤が所定量に調整される前であっても、図６以降の動作がなされる。もちろん、開口Ｄの全てを埋め尽くすことを条件せずに、捨て打ちの一回毎に図６以降の動作がなされても本発明に含まれることはいうまでもない。

又、本実施形態においては、非接着性処理として、受板１２４の表面をフッ素樹脂加工、又は受板１２４をフッ素樹脂材料とした。すなわち、フッ素樹脂が、炭素、フッ素、水素、塩素から構成されたプラスチックの一種であり、元素の組み合わせによりPTFE(PolyTetraFluorEthylen ポリテトラフルオロエチレン)をはじめ、PFA（PerFluoroAlkoxy パーフルオロアルコキシル基）、FEP（FluoroEthylene-Propylene フルオロエチレンプロピレン）があるので、これらを用いることができる。なお、本発明は非接着性処理として、これらに限られるものでもない。例えば、接着剤が接着し難いポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール等を非接着性処理として、受板１２４の表面又は受板１２４に用いることができる。又、上述してきた樹脂系に限定されるものではなくセラミック系の材料を用いることもできる。又、材質ではなく、表面のみを接着剤が接着し難い加工として使用することもできる。

又、本実施形態においては、接着剤はエポキシ系の加熱硬化型のものとしたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、エポキシ系であっても紫外線硬化型の接着剤を用いることが可能である。この場合においては、接着剤硬化手段としては、ヒータではなく、紫外線ランプを用いることができる。

又、本実施形態においては、相関テーブルＴ１で、回路基板上の塗布径と塗布量についても予め相関を取っていたが、本発明はこれに限定されるものではない。実際の電子部品の実装時において、回路基板上の塗布径から塗布量を確認する必要がなければ、予め回路基板上の塗布径と塗布量について相関を取らなくてもよい。

又、本実施形態においては、接着剤硬化手段を用いていたが、本発明はこれに限定されるものではない。接着剤硬化手段（ヒータ１２６）を用いなくても、受板１２４を複数持つことで作業性は損なわれず、接着剤は常温でも硬化はなされるので、それを待って除去することも可能である。又、塗布後に、硬化していない状態で拭き取ることも可能である。

又、本実施形態においては、受板１２４を回路基板と同じ高さに設定したが本発明はこれに限られるものではない。高さが異なることで、計測される塗布径が異なっても相関テーブルでその高さ情報に応じた補正を行うことができる。

又、本実施形態においては、除去手段としてスクレーパ１３０を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、圧縮空気を吹きかけること、真空吸着力で接着剤を除去すること、有機溶剤で拭き取ること、又は、スクレーパ１３０と前記手法とを組合せて接着剤を除去することも本発明の除去手段に含まれる。

又、本実施形態においては、受板１２４の異なる位置に接着剤を捨て打ちし、その際にその塗布量を変化させることによって最適な接着剤の塗布量を計測していたが、これに限られるものではない。例えば、受板１２４の１箇所に僅かずつシリンジ１１０から接着剤を塗布しその塗布径が目標の塗布径となることをもって塗布量を調整するということも可能である。

又、本実施形態においては、１つの捨て打ちをする度に、塗布量の適否を判断していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、制御部Ｃ２からの塗布量の指示に対して、複数の捨て打ちを一度に行い、その後に個々の捨て打ちによる塗布量の適否を判断してもよい。

なお、計測手段はカメラに限られるものではない。例えばレーザによりその反射光を測定することによって塗布径を計測することも可能である。

本発明の第１実施形態である接着剤塗布装置の接着剤を受板に塗布した際の模式図 同じく接着剤の塗布量調整のためのブロック図 同じく接着剤の接触角を説明する図 同じく接着剤の捨て打ち動作のフロー図 同じく塗布した接着剤の塗布径をカメラで確認した際の模式図 同じく接着剤が塗布された受板をスクレーパの高さまで降下させた際の模式図 同じく接着剤がスクレーパにより回収容器に押出された際の模式図 本発明の第２実施形態として、受板を２組設けて交互に動作させた際の模式図 本発明の第３実施形態として、受板が正多角形であった場合の模式図 従来の捨て打ち機構を有する接着剤塗布装置

符号の説明

１…接着剤塗布装置
２…回路基板
８、１０８…ディスペンサヘッド
１０、１１０…シリンジ
１２、１１２…カメラ
１８…捨て打ち機構
１２０…接着剤
１２２…ガイド板
１２４、１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ…受板
１２６、１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ…ヒータ
１２８、１２８ａ、１２８ｂ、１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ…エアシリンダ
１３０、１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ…スクレーパ
１３４、１３４ａ、１３４ｃ…回収容器

Claims (3)

1. 装着する電子部品を固定するために回路基板に所定の塗布量の接着剤を塗布すると共に、捨て打ちのために所定の場所に接着剤を塗布する接着剤塗布装置において、
   前記接着剤が捨て打ちされる非接着性処理がなされた受板と、
   該受板に捨て打ちされた接着剤の塗布径を計測する計測手段と、
   該計測手段から得られた接着剤の塗布径から塗布量を決定する判定手段と、
   前記受板に捨て打ちされた接着剤を受板から除去する除去手段と、
   を設けたことを特徴とする接着剤塗布装置。
2. 前記判定手段は、
   前記受板に接着剤を捨て打ちした際の塗布径と塗布量との相関を予め計測した相関テーブルと、
   該相関テーブルから得られる塗布量と前記受板へ捨て打ちして計測される塗布径から得られる塗布量とを比較して接着剤の塗布量の適否を出力する比較部と、
   前記比較部の出力値に基づいて接着剤の塗布量を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布装置。
3. 捨て打ちされた前記接着剤を硬化させる接着剤硬化手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の接着剤塗布装置。