JP2009142729A - ニードルユニット、及びディスペンサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤を均一に塗布する。
【解決手段】
ニードルユニット２２は、ニードル部１００と、ニードル部１００の外側に設けられたストッパ部１３０とを有する。ニードル部１００は円筒形形状を有し、ニードル部本体１１０と、ニードル先端部１２０とを有する。ニードル先端部１２０は、一端が面積Ｂ１の第１の開口部１２１と、他端が面積Ｂ１よりも大きな面積の面積Ｂ２を有した第２の開口部１２２との間で徐変した形状を有する。ニードル部本体１１０は、一端がニードル先端部１２０の第２の開口部１２２と連接している。ストッパ部１３０の一端は、ニードル先端部１２０の第１の開口部１２１よりも先端側に突出している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ニードルユニットに係り、特に塗布対象物から一定の高さを維持するストッパ部を有するニードルユニット及びこれを備えたディスペンサ装置に関する。

プリント配線板と電子部品とを接合する部材として例えば接着剤が用いられる。接着剤は、ディスペンサと呼ばれる塗布装置を用いて塗布することが多い。近年のプリント配線板は、多くの電子部品を実装するために高密度実装が求められている。従って電子部品とプリント配線板との接合に用いるディスペンサは、所定の領域に所定の量の接着剤を所定の塗布高さで塗布できる装置であることが好ましい。即ち、塗布装置は接着剤を均一に塗布できる装置であることが好ましい。

特許文献１には、配線基板（プリント配線板）の所望領域に均一に接着剤を塗布する手段として、塗布時のノズルの高さを一定に維持するために、塗布ノズルに並行に延在するストッパを設けた塗布装置を開示している。
特開平３−２８８５６７号公報、第５頁、図３参照

しかし、上述した技術を用いたとしても、接着剤を均一に塗布するには、更に塗布圧力の調整が必要であった。即ち、上述した特許文献に開示されたノズルやニードルは、塗布対象であるプリント配線板に実装されている電子部品との干渉を避けるため、あるいはニードル自身の製造性を考慮して、太いニードルと、細いニードルとが段差構造で連なるものが多い。即ち、射出径よりも数倍大きな所定の大きさの径を有するニードル本体部と、射出径を有するニードル先端部とが結合した形状を有し、シリンジに貯められた接着剤は、まず、ニードル本体部に移動し、ニードル本体部からニードル先端部に移動することで射出（接着剤の塗布）が行われている。

このような、段差構造を有するノズルやニードルでは、内部の圧力が当該段差部分で大きく変化するため、高圧力下での塗布圧力調節が難しく、塗布形状が安定しないという問題があった。また低圧力下で塗布した場合には、効率よい射出を促すため接着剤が封入されているシリンジを加熱し、接着剤の粘度を低下させる必要があった。

そのため、塗布の実施指令を出していないのにもかかわらず、ニードルの先端から接着剤が出て（ダレて）しまったり、塗布対象であるプリント配線板上に意図した領域以上に塗れ広がってしまったりした。更には、熱により接着剤の性質が変化し、意図した接着効果が得られないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、接着剤を均一に塗布できるニードルユニット、及びディスペンサ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るニードルユニット電子機器は、ニードル先端部及びニードル本体部を有した円筒形状のニードル部と、このニードル部の外側に設けられたストッパ部とを有したニードルユニットであって、前記ニードル先端部は、一端が第１の面積の第１の開口部と、他端が前記第１の面積よりも大きな面積の第２の開口部との間で徐変した形状を有し、前記ニードル本体部は、一端が前記ニードル先端部の前記第２の開口部と連接し、前記ストッパ部の一端は、前記ニードル先端部の前記第１の開口部よりも先端側に突出していることを特徴としている。

また、本発明に係るディスペンサ装置は、シリンジ部と、前記シリンジ部内を加圧する加圧部と、前記シリンジ部を支持して所定の位置に移動するアーム部とを供えたディスペンサ装置であって、前記シリンジ部は、塗布材料を収容するためのシリンジ本体と、前記シリンジ本体と連接し前記シリンジ本体に収容された前記塗布材料を対象物に塗布するためのニードルユニットとを備え、前記ニードルユニットは、ニードル先端部及びニードル本体部を有した円筒形状のニードル部と、このニードル部の外側に設けられたストッパ部とを有したニードルユニットであって、前記ニードル先端部は、一端が第１の面積の第１の開口部と、他端が前記第１の面積よりも大きな面積の第２の開口部との間で徐変した形状を有し、前記ニードル本体部は、一端が前記ニードル先端部の前記第２の開口部と連接し、前記ストッパ部の一端は、前記ニードル先端部の前記第１の開口部よりも先端側に突出していることを特徴としている。

接着剤を均一に塗布できる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施形態を、図１ないし図５を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るディスペンサ装置を示した図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係るディスペンサ装置１は、加圧部１０と、シリンジ部２０と、アーム部３０と、制御部４０と、テーブル５０とを主たる構成要素とする。ここで、制御部４０は、加圧部１０とアーム部３０とテーブル５０とに接続している。

加圧部１０は、パイプ１１と、パイプ１１と接続した装着部１２とを有する。加圧部１０は、後述する制御部４０による制御により、パイプ１１及び装着部１２を介して装着部１２に取り付けられたシリンジ部２０に対して任意の圧力を加える。

シリンジ部２０は、シリンジ本体２１とニードルユニット２２とを有する。シリンジ本体２１には接着剤β（図５参照）が貯められており、加圧部１０から受けた圧力によりニードルユニット２２へ接着剤βを押し出す。押し出された接着剤βは、ニードルユニット２２の第１の開口部１２１（図２参照）から対象物であるプリント配線板αへ塗布される。

アーム部３０は、第１のアーム３１と第１のアーム３１の端部から垂直方向に結合された第２のアーム３２とを有する。第１のアーム３１は、シリンジ部２０のシリンジ本体２１を着脱自在（不図示）に支持する。制御部４０は第２のアーム３２を鉛直方向、水平方向、回転方向に移動制御する。これにより第１のアーム３１に支持されたシリンジ部２０を移動可能にしている。

テーブル５０は、搭載面５１を有し、接着剤βの塗布対象であるプリント配線板αを搭載するテーブルである。テーブル５０も制御部４０の制御により、鉛直方向、水平方向に移動可能となっている。

制御部４０は、ディスペンサ装置１全体を制御する。即ち、制御部４０は、加圧部１０を制御することにより加圧部１０からシリンジ部２０へ加える圧力を制御することでプリント配線板αへの接着剤βの塗布量を制御する。また、制御部４０はアーム部３０を制御することによりアーム部３０の移動を管理し、プリント配線板αへの接着剤βの塗布位置を制御する。更に、制御部４０はテーブル５０を制御することによりテーブル５０の移動を管理し、プリント配線板αへの接着剤βの塗布位置を制御する。また、テーブル５０をユーザにとって扱いやすい位置に移動することによりユーザによる搭載面５１上へのアクセスを容易にする役割を担う。

図２は、ニードルユニット２２の周辺を拡大した図である。本実施の形態に係るニードルユニット２２は、ニードル部１００と、ストッパ部１３０とから構成されている。ニードル部１００は、所定の肉厚ｔ１を有した円筒状のニードル部本体１１０と、ニードル部本体１１０と結合し、かつ所定の肉厚ｔ１を有した円筒状のニードル先端部１２０とから構成される。ニードル部本体１１０とニードル先端部１２０は、例えばステンレス材で構成されている。尚、図２ではニードルユニット２２の内部の理解のため、ニードルユニット２２は断面で示している。後述する図４ないし図８も同様である。

ニードル先端部１２０は、両端が夫々大きさの異なる開口部を有した円筒形であり、外形及び内側形状もテーパ状の形状を有する。即ち、ニードル先端部１２０は、一端が面積Ｂ１を有した第１の開口部１２１を有する。また、第１の開口部１２１の反対側の他端は面積Ｂ１よりも大きな面積Ｂ２を有した第２の開口部１２２を有する。ニードル先端部１２０は、第１の開口部１２１と第２の開口部１２２とを徐変しながら接続する。このようにニードル先端部１２０はテーパ状となっている。ニードル先端部１２０は肉厚がｔ１で一定であることから内部も、段差状では無くテーパ状となっている。従って、少なくともニードル先端部１２０内においては加圧部１０から掛かる圧力は徐変しながら第１の開口部１２１に向かうほど高くなっていく。

一方、ニードル部本体１１０は一端がニードル先端部１２０の第２の開口部１２２と連接し、他端はシリンジ本体２１と接続する。

ストッパ部１３０は、棒状のストッパ本体１３１と、ストッパ本体１３１の両端部に夫々延設するストッパ端部１３２，１３３とを有する。ストッパ端部１３２は、ニードル先端部１２０の第２の開口部１２２側側面に結合して設けられ、ストッパ端部１３３はストッパ本体１３１から延設した状態で自由端となっている。ストッパ部１３０は、全体としてニードル部１００と並行に設けられている。但し、ストッパ端部１３３は、ニードル先端部１２０の第１の開口部１２１よりも先端側に突出長ｈだけ突出している。尚、ディスペンサ装置１のテーブル５０にプリント配線板αを設定し、アーム部３０を初期状態（Ｔ０）にした際、図２に示すようにプリント配線板αと第１の開口部１２１とは初期高さＬだけ離れている。

次に、ディスペンサ装置１における接着剤βの塗布方法を説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態に係るディスペンサ装置の接着剤塗布方法を示したフローチャートである。

まず、図２に示すようにディスペンサ装置１は、制御部４０の制御によりディスペンサ装置１の塗布開始前に初期設定を行い、上述した初期状態Ｔ０の状態にする（図３、ステップＳ１）。即ち、ディスペンサ装置１のテーブル５０にプリント配線板αを設定し、アーム部３０を初期状態にする。尚、初期状態では、図２に示したとおり、プリント配線板αと第１の開口部１２１とは初期高さＬだけ離れている。

次に、ディスペンサ装置１は、制御部４０によるアーム部３０下降制御によりニードルユニット２２を下降させる（ステップＳ２）。即ち、ディスペンサ装置１は、アーム部３０を下降制御することで、シリンジ部２０が下降し、これと連接するニードルユニット２２がプリント配線板αに向かって下降移動する。

次に、制御部４０は、ストッパ部１３０のストッパ端部１３３がプリント配線板αに接触したか否かを判断する（ステップＳ３）。即ち、制御部４０がアーム部３０を所定の荷重で下降移動させて、アーム部３０の下降移動が続く場合には、未だストッパ端部１３３がプリント配線板αと接触していないと判断し（ステップＳ３のＮｏ）、ステップＳ２の下降移動を継続させる。

一方、制御部４０がアーム部３０を所定の荷重で下降移動させてもアーム部３０の下降移動が続かない場合には、ストッパ端部１３３がプリント配線板αに接触したと判断し（ステップＳ３のＹｅｓ）、制御部４０はアーム部３０の下降移動を停止する（ステップＳ４）。図４は、ストッパ部１３０がプリント配線板αに接触した状態を示した図である。

図４に示すように制御部４０がアーム部３０を所定の荷重で下降移動させてもこれ以上下降しない場合には、制御部４０はアーム部３０の下降移動の制御を中止し、アーム部３０の移動を停止させる。

次に制御部４０はニードル部１００から所定の量の接着剤βを塗布させる（ステップＳ５）。図５は、接着剤βの塗布の様子を示した図である。図５に示したようにニードル先端部１２０の第１の開口部１２１からは、制御部４０により制御された所定の量の接着剤βが射出される。ここで、第１の開口部１２１とプリント配線板αとの間の距離は、ストッパ端部１３３がプリント配線板αと接触した状態で接着剤βが塗布されるため、常に突出長ｈの距離を確保して接着剤βが塗布される。また、ニードル先端部１２０は内部もテーパ形状となっており、加圧部１０からの加圧力は少なくともニードル先端部１２０内では急激に変化することなく徐変する。これにより、接着剤βの単位時間当たりの射出量も均一に保つことが可能である。

さて、ステップＳ５により、接着剤βの塗布が終了した後は、制御部４０はアーム部３０を制御して上述した初期状態Ｔ０に戻す（ステップＳ６）。

ディスペンサ装置１は接着剤βの塗布に当たって上述した制御を行うため、塗布対象物までの距離が常に一定で、かつ接着剤βの単位時間当たりの塗布量が均一である。これにより一回当たりの塗布総和量も一定に確保される。従って、ターゲットとなるプリント配線板αへの接着剤βを均一に塗布できる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施形態を、図１，図６ないし図８を参照して説明する。尚、本実施の形態の図において、図１の第１の実施の形態と同一部分は同一記号で示し、その説明を省略する。

本発明の実施の形態に係るディスペンサ装置は、ニードルユニット２２がニードルユニット２３になっている点が異なる。即ち、図１、図２におけるニードルユニット２２において、ストッパ部１３０が、ニードル部１００と同軸上に設けられたストッパ部３００になって全体としてニードルユニット２３になっている点が異なる。以下、ストッパ部３００について詳述する。

図６は、ニードル部２３の周辺を拡大した図である。本実施の形態に係るストッパ部３００は、所定の肉厚ｔ２を有した円筒状のストッパ本体部３１０と、ストッパ本体部３１０と結合し、かつ所定の肉厚ｔ２を有した円筒状のストッパ先端部３２０とから構成され、ニードル部１００を覆っている。

ストッパ先端部３２０は、ニードル先端部１２０より大きな断面を有し、テーパ状の形状を有する。即ち、ストッパ先端部３２０は、一端が面積Ｂ１より大きな面積である面積Ａ１を有した第３の開口部３２１を有する。また、第３の開口部３２１の反対側の他端は面積Ｂ２よりも大きな面積であり、かつ面積Ａ１よりも大きな面積である面積Ａ２を有した第４の開口部３２２を有する。第３の開口部３２１は自由端となっている。

ストッパ先端部３２０は、第３の開口部３２１と第４の開口部３２２とを徐変しながら接続する。従ってストッパ先端部３２０はテーパ状となっている。ストッパ先端部３２０は肉厚がｔ２であるから内部もテーパ状となっている。また、本実施形態のストッパ先端部３２０のテーパ傾斜角度は、ニードル先端部１２０のテーパ傾斜角度よりも狭くても良いし、広くても良い。ストッパ先端部３２０のテーパ傾斜角度がニードル先端部１２０のそれよりも狭い場合には、ストッパ先端部３２０全体が細くなり高密度実装に対応できる。また、ストッパ接続部３２３のテーパ傾斜角度がニードル先端部１２０のそれよりも広い場合には、第１の開口部１２１と第３の開口部３２１との間の距離が確保できるため、第３の開口部３２１は接着剤βからの塗布の影響を受にくくなり、接着剤βが第３の開口部３２１に付着しづらくなる。

一方、ストッパ本体部３１０は一端がストッパ先端部３２０の第４の開口部３２２と連接し、他端はシリンジ本体２１と接続する。

ストッパ部３００は、全体としてニードル部１００と同軸上に設けられている。但し、ストッパ先端部３２０の第３の開口部３２１は、ニードル先端部１２０の第１の開口部１２１よりも先端側に突出長ｈだけ突出している。

上述したストッパ部３００を備えたニードルユニット２３を用いたディスペンサ装置１における接着剤βの塗布方法は、上述した図３に示した塗布方法と同一である。図７は、ストッパ部３００がプリント配線板αに接触した状態を示した図であり、図８は、ニードル部１００から接着剤βが塗布された状態を示した図である。

即ち、図３においてステップＳ１の初期状態Ｔ０は、図６に示した状態であり、ステップＳ４に示したプリント配線板αとの接触状態は図７に示した状態であり、ステップＳ５に示した接着剤βの塗布状態は図８に示した状態である。

以上の制御によっても、ターゲットとなるプリント配線板αへの接着剤βを均一に塗布できる。

本発明の実施の形態に係るディスペンサ装置を示した図。 ニードルユニット２２の周辺を拡大した図。 本発明の第１の実施の形態に係るディスペンサ装置の接着剤塗布方法を示したフローチャート。 ストッパ部１３０がプリント配線板αに接触した状態を示した図。 接着剤βの塗布の様子を示した図。 ニードルユニット２３の周辺を拡大した図。 ストッパ部３００がプリント配線板αに接触した状態を示した図。 ニードル部１００から接着剤βが塗布された状態を示した図。

符号の説明

１ ディスペンサ装置
１０ 加圧部
１１ パイプ
１２ 装着部
１１０ ニードル部本体
１２０ ニードル先端部
１２１ 第１の開口部
１２２ 第２の開口部
１３０，３００ ストッパ部
１３１，３３１ ストッパ本体
１３２，１３３ ストッパ端部
２０ シリンジ部
２１ シリンジ本体
２２，２３ ニードルユニット
３０ アーム部
３１ 第１のアーム
３２ 第２のアーム
３３２，３３３ ストッパ端部
３１０ ストッパ本体部
３２０ ストッパ先端部
３２１ 第３の開口部
３２２ 第４の開口部
４０ 制御部
５０ テーブル
５１ 搭載面
Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２ 面積
ｈ 突出長
Ｌ 初期高さ
α プリント配線板
β 接着剤

Claims (4)

1. ニードル先端部及びニードル本体部を有した円筒形状のニードル部と、このニードル部の外側に設けられたストッパ部とを有したニードルユニットであって、
   前記ニードル先端部は、一端が第１の面積の第１の開口部と、他端が前記第１の面積よりも大きな面積の第２の開口部との間で徐変した形状を有し、
   前記ニードル本体部は、一端が前記ニードル先端部の前記第２の開口部と連接し、
   前記ストッパ部の一端は、前記ニードル先端部の前記第１の開口部よりも先端側に突出していること
   を特徴とするニードルユニット。
2. 前記ストッパ部は、棒状部材であることを特徴とする請求項１に記載のニードルユニット。
3. 前記ストッパ部は、ストッパ先端部及びストッパ本体部を有し、
   前記ストッパ先端部は、一端が前記第１の開口部よりも大きな面積を有して前記第１の開口部と対向した第３の開口部と、他端が前記第３開口部よりも大きな面積の第４の開口部との間で徐変した形状を有し、
   前記ストッパ本体部は、一端が前記ストッパ先端部の前記第３の開口部と連接し、
   前記ストッパ先端部及びストッパ本体部は、前記ニードル部を覆う形状であることを特徴とする
   請求項１に記載のディスペンサ用ニードル。
4. シリンジ部と、前記シリンジ部内を加圧する加圧部と、前記シリンジ部を支持して所定の位置に移動するアーム部とを供えたディスペンサ装置であって、
   前記シリンジ部は、塗布材料を収容するためのシリンジ本体と、前記シリンジ本体と連接し前記シリンジ本体に収容された前記塗布材料を対象物に塗布するためのニードルユニットとを備え、
   前記ニードルユニットは、ニードル先端部及びニードル本体部を有した円筒形状のニードル部と、このニードル部の外側に設けられたストッパ部とを有したニードルユニットであって、
   前記ニードル先端部は、一端が第１の面積の第１の開口部と、他端が前記第１の面積よりも大きな面積の第２の開口部との間で徐変した形状を有し、
   前記ニードル本体部は、一端が前記ニードル先端部の前記第２の開口部と連接し、
   前記ストッパ部の一端は、前記ニードル先端部の前記第１の開口部よりも先端側に突出していること
   を特徴とするディスペンサ装置。

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