JP2009190012A - 液体材料の塗布方法、その装置およびそのプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ノズルとワークとを相対移動しながら液体材料をノズルから吐出し、ワークに対し規定した塗布量の液体材料を塗布する塗布方法において、吐出パルス信号または休止パルス信号を送信する回数を総パルス数として規定し、総パルス数のうち塗布量を達成するために必要な吐出パルス信号の数を規定し、残りを休止パルス信号として規定する初期パラメータ設定工程、予め設定した補正周期で、補正周期の時点におけるノズルからの吐出量を計測し、吐出量の補正量を算出する補正量算出工程、および、補正量算出工程で算出した補正量に基づき吐出パルス信号の数と休止パルス信号の数を調整する吐出量補正工程、とを含むことを特徴とする塗布方法、その装置並びにそのプログラム。
【選択図】図4
Description
そこで、出願人は、先端にノズルを有するシリンジ内の液体材料に調圧されたエアを所望時間だけ印加するエア式の吐出装置において、吐出時間の調整によって吐出量の制御を行う液体定量吐出装置を提言した(特許文献1)。
また、より正確に均一化を図るためには、一つ一つの液滴の大きさを揃える必要があり、このために特別の手段が必要である。
また、ノズル(吐出部)と基板との間の最大相対速度の変更は、粘度が大きくなる場合、速度は遅くなる方向への変化となる。速度が遅くなると塗布時間が長くなり、生産性に影響を及ぼすという課題がある。
第2の発明は、第1の発明において、前記吐出量補正工程は、前記吐出パルス信号および前記休止パルス信号を発信する周波数を変えることなく吐出量の補正を行うことを特徴とする。
第3の発明は、第2の発明において、前記周波数が数十ヘルツ〜数百ヘルツであることを特徴とする。
第4の発明は、第1ないし3のいずれかの発明において、前記補正量算出工程は、一定時間に吐出した液体材料の重量を計測した値と、当該一定の時間における理論値との差分値に基づき吐出量の補正量を算出することを特徴とする。
第5の発明は、第1ないし3のいずれかの発明において、前記補正量算出工程は、一定時間に吐出した液体材料の面積および/または高さを計測した値と、当該一定の時間における理論値との差分値に基づき吐出量の補正量を算出することを特徴とする。
第6の発明は、第1ないし3のいずれかの発明において、前記補正量算出工程は、前記塗布パターンに基づく塗布がなされたワーク端に形成される液体材料のフィレット幅を計測した値と、当該塗布パターンにおける理論値との差分値に基づき吐出量の補正量を算出することを特徴とする。
第7の発明は、第4ないし6のいずれかの発明において、前記補正量算出工程以前の工程において補正を行うかを判断する許容範囲を設定し、前記補正量算出工程は、前記差分値が前記許容範囲を越える場合に、吐出量の補正量を算出することを特徴とする。
第8の発明は、第1ないし7のいずれかの発明において、前記塗布は、液体材料がノズルから離間した後にワークに接触する吐出方式により行われることを特徴とする。
第9の発明は、第8発明において、前記塗布は、基板とその上に載置されたワークとの間隙に毛細管現象を利用して規定した塗布量の液体材料を充填することを特徴とする。
第10の発明は、第9発明において、前記吐出量補正工程は、休止パルス信号を増加させる際に、休止パルス信号の数に対する吐出パルス信号の数を減らすことを特徴とする。
第11明は、第1ないし10いずれかの発明において、前記補正周期は、ユーザーが補正周期として入力した時間情報、ワークの枚数、または基板の枚数に基づき設定されることを特徴とする。
第12発明は、第1ないし11ずれかの発明において、前記吐出量補正工程は、前記塗布パターンの塗布長さ、およびノズルとワークの相対移動の速度を変えることなく吐出量の補正を行うことを特徴とする。
第13発明は、液体材料を供給する液材供給部と、液材供給部から供給された液体材料を吐出する吐出口を有する吐出部と、吐出口より吐出された液体材料の量を計量する計量部と、吐出口とワークとを相対移動させる駆動部と、これらの作動を制御する制御部とを備える塗布装置において、制御部が、第1ないし12いずれか一項に係る発明の塗布方法を実施するプログラムを有することを特徴とする装置である。
第14発明は、液体材料を供給する液材供給部と、液体材料を吐出する吐出口を有する吐出部と、吐出口より吐出された液体材料の量を計量する計量部と、吐出口とワークとを相対移動させる駆動部と、これらの作動を制御する制御部とを備える塗布装置において、制御部に第1ないし12いずれか一項に係る発明の塗布方法を実施させるプログラムである。
また、一つ一つの液滴に対して補正を行う場合に比べて手順が簡便であり、計算による誤差を生じにくい。
また、吐出装置の移動速度を変更しないため、塗布時間に影響を及ぼさない。
ワーク形状により決まる塗布量や塗布長さなどを考慮して塗布パターンを作成する。ここで、「塗布量」とは塗布パターンで必要とされる液体材料の量であり、「塗布長さ」とはノズルとワークとの相対移動量の総長を意味する。
塗布パターンは、一回以上の吐出パルス601と、0回以上の休止パルス602とから構成される。吐出パルス601および休止パルス602からなるパルス信号は、所定の周波数で発信される。周波数とショット数/秒は原則一致する。周波数は数十ヘルツ以上とするのが好ましく、より好ましくは、数百ヘルツとする。
図2を参照しながら、方形状のワークであるチップ101の一辺に沿った線上へ塗布するパターンの作成について説明する。図2中、塗布領域141が吐出パルス601に対応する。塗布領域141における吐出量は、吐出パルス601を設定することにより制御され、これにより塗布領域141の長さが伸縮する。また、休止パルス602を設定することにより、非塗布領域142が伸縮する。
なお、チップ101の一辺に沿うものに限定されず、二辺、三辺あるいは全周に沿うものであってもよい。また、ワークは方形上のものに限定されず、円形や多角形であってもよい。
初期パラメータとして、吐出パルス601の数および休止パルス602の数を設定する。制御部には予め吐出パルス601の数と休止パルス602の数の組み合わせを規定した設定表301が記憶されている。
表1は、制御部に記憶された設定表301の一例である。表1中、設定例Aは総パルス数が100の場合における吐出量の設定例を示し、設定例Bは総パルス数が111の場合における吐出量の設定例を示し、設定例Cは総パルス数が125の場合における吐出量の設定例を示している。設定例A、B、Cでは、吐出パルス数が吐出量に相当しており、総パルス数中の休止パルスの数を増減することで吐出量の調整が可能となる。
設定例Aは、吐出パルス数が100となる場合において、一回の吐出パルスに対し休止パルスを設定しない(0回の休止パルス)組み合わせを基準に吐出量を変化させるための設定例を規定している。
設定例Bは、吐出パルス数が100となる場合において、九回の吐出パルスに対し一回の休止パルス(11回の休止パルス)を設定する組み合わせを基準に吐出量を変化させるための設定例を規定している。
設定例Cは、吐出パルス数が100となる場合において、四回の吐出パルスに対し一回の休止パルス(25回の休止パルス)を設定する組み合わせを基準に吐出量を変化させるための設定例を規定している。
なお、表1では一つのステップにおいて設定する休止パルス数を一回とした組み合わせの例を示しているが、一つのステップにおいて設定する休止パルス数を二回、三回と増加させることで、より細かい分解能で吐出量を制御できることは言うまでもない。
なお、アンダーフィル工程においては、休止パルス数を二回、三回と増加させるときには、休止パルス数を連続させて隙間(非塗布領域)を大きくするよりも、休止パルス数に対する吐出パルス数を減らして隙間(非塗布領域)を小さくする方が、気泡の巻き込みを防止する観点からは好ましい。
吐出量を補正する周期である補正周期を設定する。補正周期としては、例えば、ユーザーが入力した時間情報、チップ101ないしは基板102の枚数などを設定する。所定の時間を設定する場合は、液体材料104の吐出量の変化が作業開始から許容範囲を越えると予想される時間を設定する。枚数を設定する場合は、一枚のチップを処理する時間ないしは一枚の基板を処理する時間(搬入→塗布→搬出の時間)と、上記所定の時間から処理枚数を求め、設定する。
また、液体材料の使用時間の限界値として、メーカーの規定するポットライフに基づいて算出した値を予め記憶しておき、補正周期に組み込んでもよい。
なお、吐出部の温度調整により液体材料の粘度を制御する公知の技術を本発明に併用できることは言うまでもない。
設定された補正周期で、液体材料の粘度変化による吐出量の変化に対応するための補正量を算出する。
補正量の算出手法としては、(A)一定時間吐出した際の重量を測定し、適正重量との差に基づいて補正量を算出する手法、(B)適正重量となるまでに要する吐出時間を測定し、直前の吐出時間との差に基づいて補正量を算出する手法がある。本発明では、いずれの手法を適用してもよいが、以下では(A)の手法に基づき、具体的な補正量の算出手順を説明する。
続いて、重量計へ吐出された液体材料104の重量G1を読み取る。この計測重量G1と適正重量G0とから変化率R(=(G1−G0)/G0×100)を算出することで、当該補正周期における現在の吐出量Vtが分かる。変化率Rがマイナスの場合、適正吐出時間における吐出量Vtが適正重量より少ないことになるので、この変化率Rに応じた吐出量の増加分が加味された設定を、制御部の記憶する設定表301より選択して、補正後の吐出パルス601と休止パルス602との数を設定する。逆に変化率Rがプラスの場合、適正吐出時間における吐出量Vtが適正重量より多いことになるので、この変化率Rに応じた吐出量の減少分が加味された設定を、制御部の記憶する設定表301より選択して、補正後の吐出パルス601と休止パルス602との数を設定する。
上記[4]で、吐出量の補正が必要であると判定された場合には、変化率Rに応じた吐出量の増加あるいは減少分が加味された設定を、制御部の記憶する設定表301より選択し、吐出パルス601と休止パルス602との数の設定を変更することで補正を行う。
ここで、吐出量の判定は、重量差や変化率がゼロで無い場合には常に補正を行うようにするのではなく、計測した吐出量(計測値)の差分や変化率が許容範囲(例えば±5%)を越える場合にのみ補正を行うようにするのが好ましい。許容範囲を設けた補正の好ましい態様は、例えば、本出願人に係る特許第3877038号に詳しい。すなわち、補正を行うかを判断する許容範囲を設け、差分値ないしは変化率が前記許容する範囲を越える場合にのみ塗布パターンを補正する。
本実施例の塗布装置401は、例えば、アンダーフィル工程に用いられる塗布装置であり、図3に示すように、吐出装置501と、XY駆動機構402と、計量部である重量計403と、搬送機構404と、これらの動作を制御する制御部502(図3では不図示)とを備えている。
吐出装置501はジェット式であり、液体材料104を吐出するためのノズル506を有している。吐出装置501は、XY駆動機構402に取り付けられており、基板102の上および重量計403の上へ移動可能である。
XY駆動機構402は、基板102の上方でXY方向に移動しながら液体材料104を所望のパターンに塗布動作することが可能である。
吐出装置501による塗布は、基板102がノズル506の下まで運ばれ、基板102の位置決めされた後、開始される。ノズル506の塗布動作の軌跡、すなわち基本となる塗布パターンは、制御部502内のメモリ等へ予め記憶されている。
吐出装置501は、図4に示すように、上下動自在に内設されたピストン504と、圧縮気体供給ライン507を通して調圧された圧縮気体により加圧されている貯留容器505と、貯留容器505と連通するノズル506とを備えている。
貯留容器505に充填された液体材料104は、制御部502からパルス信号供給ライン503を通して発信されるパルス信号(601、602)に応じ、ピストン504を上下させることにより、ノズル506から液滴状に吐出される。ノズル506から吐出された液体材料104は、ノズル506の下に位置決めされた基板102や重量計403などへ点状に塗布される。ここで、貯留容器505は、制御部502から圧縮気体供給ライン507を通して供給される調圧された圧縮気体により加圧されている。
パルス信号(601、602)は、例えば図5に示すように与えられ、パルス信号がオン状態(601)のときにピストンを上昇させてノズル口を開放し、続いてパルス信号がオフとなったときにピストンを下降させてノズル口を閉鎖する。そして、ピストンの上昇(ノズルの口開放)とピストンの下降(ノズル口の閉鎖)を一サイクルとし、一サイクルの動作で一滴の液体材料を吐出する。他方、パルス信号がオフ状態(602)のときには、ピストンを作動させず、ノズル口が一サイクル閉鎖される。
なお、一サイクル内のオン状態の時間(上昇の時間)とオフ状態の時間(下降の時間)を調整してもよい。
周波数を変更すると吐出量などが変わるが、周波数の変更に対する吐出量の変化特性は線形ではなく、条件によっては噴射できなくなる場合もある。したがって、同一の塗布パターンでの塗布作業中に吐出量の補正を行う際には、一度設定した周波数は変更しないことが好ましい。すなわち、本実施例では、吐出パルス601および休止パルス602の割合を調整することにより吐出量の補正を行うが、パルス信号の周波数を変更することによっては吐出量の補正を行わないことを特徴とする。
図6に本実施例の補正手順を説明するフローチャートを示す。
まず、吐出パルス601と休止パルス602とを含む複数パルスを、適正塗布長さと適正塗布速度とから求まる適正吐出時間分発信した吐出を行う(STEP11)。次に、吐出された液体材料104の重量G1を計測する(STEP12)。続いて、適正重量G0と計測重量G1とを比較し(STEP13)、重量差が許容範囲を越えるか否かにより補正の有無を判定する(STEP14)。
STEP14で補正が必要と判断された場合には、適正重量G0と計測重量G1とから変化率R(=(G1−G0)/G0×100)を算出し(STEP15)、変化率Rの正負を判断する(STEP16)。
変化率Rがマイナスの場合、吐出量が適正重量より少ないことになるので、この変化率に応じた吐出量の増加分が加味された設定を制御部へ記憶させた表より選択して吐出パルス601と休止パルス602との数を再設定する(STEP17)。
変化率Rがプラスの場合、吐出量が適正重量より多いことになるので、この変化率に応じた吐出量の減少分が加味された設定を制御部へ記憶させた表より選択して吐出パルス601と休止パルス602との数を再設定する(STEP18)。
上記補正手順の変形例としては、許容範囲を重量差ではなく変化率で設定し、補正の有無を判定してもよい。この場合、STEP14を行わず、STEP15とSTEP16との間で判定を行う。
本実施例では、図7に示すように、吐出装置501から基板102などの適当な面に液体材料104を一定時間吐出し、液体材料の面を形成する。それをCCDカメラなどの撮像装置801により上方から撮影し、その画像から液体材料の面積を計測する。この計測した面積と、初期パラメータ設定当初の吐出量と、上記の一定時間における吐出量の理論値(適正吐出量)に基づき変化率Rを算出し、吐出量の補正値を算出する。
なお、上記の撮像装置801は、吐出装置501の横に一体的に設けてもよいし、吐出装置501とは独立してXY駆動機構402に設けてもよい。
なお、上記のレーザー変位計901は、吐出装置501の横に一体として設けてもよいし、吐出装置501とは独立してXY駆動機構402に設けてもよい。
フィレット1001の幅W1および/またはW2の計測は、図9に示すように、塗布後のワーク101を撮像装置801にて撮影し、その画像から液体材料104のワーク101からのはみ出し量をフィレット1001とすることにより行う。計測したフィレット1001の画像から幅W1および/またはW2を計測し、当該時点における吐出量を算出し、この計測した吐出量と初期パラメータ設定当初の吐出量(理論値)に基づき変化率Rを算出し、吐出量の補正値を算出する。
また、本発明は、規定した塗布量の液体材料を塗布する種々の塗布装置において実施可能である。本発明は、例えば、液晶パネル製造工程におけるシール塗布装置や液晶滴下装置、プリント基板への半田ペースト塗布装置などにおいて実施可能である。
102 基板
103 接続部
104 樹脂、液体材料
141 塗布領域
142 非塗布領域
301 設定表
401 塗布装置
402 XY駆動機構
403 重量計
404 搬送機構
501 吐出装置
502 制御部
503 パルス信号供給ライン
504 ピストン
505 貯留容器
506 ノズル
507 圧縮気体供給ライン
601 吐出パルス
602 休止パルス
801 撮像装置
901 レーザー変位計
1001 フィレット
S 面積
H 高さ
W1、W2 幅
Claims (14)
- 所望の塗布パターンを作成し、ノズルとワークとを相対移動しながら液体材料をノズルから吐出し、ワークに対し規定した塗布量の液体材料を塗布する塗布方法において、
吐出パルス信号または休止パルス信号を送信する回数を総パルス数として規定し、総パルス数のうち塗布量を達成するために必要な吐出パルス信号の数を規定し、残りを休止パルス信号として規定する初期パラメータ設定工程、
予め設定した補正周期で、補正周期の時点におけるノズルからの吐出量を計測し、吐出量の補正量を算出する補正量算出工程、および、
補正量算出工程で算出した補正量に基づき吐出パルス信号の数と休止パルス信号の数を調整する吐出量補正工程、とを含むことを特徴とする塗布方法。 - 前記吐出量補正工程は、前記吐出パルス信号および前記休止パルス信号を発信する周波数を変えることなく吐出量の補正を行うことを特徴とする請求項1に記載の塗布方法。
- 前記周波数が数十ヘルツ〜数百ヘルツであることを特徴とする請求項2に記載の塗布方法。
- 前記補正量算出工程は、一定時間に吐出した液体材料の重量を計測した値と、当該一定の時間における理論値との差分値に基づき吐出量の補正量を算出することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の塗布方法。
- 前記補正量算出工程は、一定時間に吐出した液体材料の面積および/または高さを計測した値と、当該一定の時間における理論値との差分値に基づき吐出量の補正量を算出することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の塗布方法。
- 前記補正量算出工程は、前記塗布パターンに基づく塗布がなされたワーク端に形成される液体材料のフィレット幅を計測した値と、当該塗布パターンにおける理論値との差分値に基づき吐出量の補正量を算出することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の塗布方法。
- 前記補正量算出工程以前の工程において補正を行うかを判断する許容範囲を設定し、
前記補正量算出工程は、前記差分値が前記許容範囲を越える場合に、吐出量の補正量を算出することを特徴とする請求項4ないし6のいずれか一項に記載の塗布方法。 - 前記塗布は、液体材料がノズルから離間した後にワークに接触する吐出方式により行われることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の塗布方法。
- 前記塗布は、基板とその上に載置されたワークとの間隙に毛細管現象を利用して規定した塗布量の液体材料を充填することを特徴とする請求項8に記載の塗布方法。
- 前記吐出量補正工程は、休止パルス信号を増加させる際に、休止パルス信号の数に対する吐出パルス信号の数を減らすことを特徴とする請求項9に記載の塗布方法。
- 前記補正周期は、ユーザーが補正周期として入力した時間情報、ワークの枚数、または基板の枚数に基づき設定されることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載の塗布方法。
- 前記吐出量補正工程は、前記塗布パターンの塗布長さ、およびノズルとワークの相対移動の速度を変えることなく吐出量の補正を行うことを特徴とする請求項1ないし11のいずれか一項に記載の塗布方法。
- 液体材料を供給する液材供給部と、液材供給部から供給された液体材料を吐出する吐出口を有する吐出部と、吐出口より吐出された液体材料の量を計量する計量部と、吐出口とワークとを相対移動させる駆動部と、これらの作動を制御する制御部とを備える塗布装置において、制御部が、請求項1ないし12のいずれか一項に記載の塗布方法を実施するプログラムを有することを特徴とする装置。
- 液体材料を供給する液材供給部と、液体材料を吐出する吐出口を有する吐出部と、吐出口より吐出された液体材料の量を計量する計量部と、吐出口とワークとを相対移動させる駆動部と、これらの作動を制御する制御部とを備える塗布装置において、制御部に請求項1ないし12のいずれか一項に記載の塗布方法を実施させるプログラム。
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