JP2017042697A - Application unit, coating applicator using the same, and application method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、塗布装置、塗布方法に関する。特に、ピンを利用した塗布装置、塗布方法に関する。 The present invention relates to a coating apparatus and a coating method. In particular, the present invention relates to a coating apparatus and a coating method using pins.
塗布装置は、近年カラーフィルタのリペア、回路パターン描画及びリペア、半田/接着剤塗布、マスク/薄膜形成、LED蛍光体塗布、バイオ分野での分注/スポッター、グリス/オイル充填、インカーマーキング等の用途において利用されている。
塗布装置とは一般にディスペンサと呼ばれ、ノズル先端の微細孔から高圧で液を吐き出させる装置がある。また、これとは別の方式で、ピンの先端に液を付着させ、その液を被付着物に転写する装置(特許文献1)がある。この装置を、図1(a)〜図1(f)を用いて説明する。図1(b)〜図1(f)は、ノズル部分の断面図である。図1(a)は、ピンにかかる負荷の動作時間ごとの変化である。
In recent years, coating devices have been used for color filter repair, circuit pattern drawing and repair, solder / adhesive coating, mask / thin film formation, LED phosphor coating, dispensing / spotter in the bio field, grease / oil filling, inker marking, etc. It is used in applications.
The coating device is generally called a dispenser, and there is a device that discharges liquid at a high pressure from a fine hole at the tip of a nozzle. In addition, there is an apparatus (Patent Document 1) that attaches a liquid to the tip of a pin and transfers the liquid to an adherend by a method different from this. This apparatus will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (f). FIG.1 (b)-FIG.1 (f) are sectional drawings of a nozzle part. FIG. 1A shows the change of the load applied to the pin for each operation time.
ノズル11の内部に液13がある。移動部21は、ピン12を上下へ移動させる。ピン12の先端に付着した液13は、基板10に付着させられる。
図1(b)〜図1(f)は、ノズル部分の各状態を示す。図1(a)で
それぞれの状態での負荷を示す。移動部21はモータである。負荷はモータで使用される電流値で検出できる。
There is a
FIG. 1B to FIG. 1F show each state of the nozzle portion. FIG. 1A shows the load in each state. The moving
図1(b)〜図1(f)は、図1(a)の(b)〜(f)の時の状態を、それぞれを示す。
まず、図1(b)では、ピン12が液13に入るまでである。一定の負荷である。
次に、図1(c)では、ピン12が液13に入るところである。液13による抵抗を受け、負荷が徐々に上がる。
FIG. 1B to FIG. 1F show the states at the time of (b) to (f) in FIG.
First, in FIG.1 (b), it is until the
Next, in FIG. 1C, the
次に、図1(d)では、ピン12の先端が液13から抜けるところである。負荷が少し減り一定となる。
次に、図1(e)では、ピン12の先端の液13が基板10に付着するところである。ここで、初期設定としては、上記図1(e)のように、ピン12が基板10に接触しないように設定する。ピン12が基板10に接触する直前で負荷を無くす。
Next, in FIG. 1 (d), the tip of the
Next, in FIG. 1E, the
最後に、図1(f)で、ピン12を上昇させる。ここで、図1(a)の(f)の負荷は、(d)の場合と逆方向の負荷である。この場合、負荷の絶対値で表している。
Finally, in FIG. 1 (f), the
しかし、上記装置では、基板10の凹凸により、ピン12が基板10と接触する場合がある。この状態を図1(g)に示す。図1(g)は、図1(e)に相当する時の図である。ピン12が基板10に強く接触すると、ひどい場合、ピン12が、変形する。例えば、ピン12に曲がり12aが生じる。曲がり12aが生じると、液13の塗布位置がずれることや、液13の塗布量が変化することが起こる可能性がある。
However, in the above apparatus, the
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、ピン12の変形を抑え、長期間安定して、液13を基板10へ塗布する塗布方法、塗布装置を提供することを、目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a coating method and a coating apparatus that apply the
上記課題を解決するために、液を内部に保持するノズルと、上記ノズルの内部と外部とを移動し、上記液を被塗布物へ塗布するピンと、上記ピンを移動させる移動機構と、上記移動機構を制御する制御部と、を含む塗布ユニットであり、上記制御部では、上記移動機構の負荷を検出する塗布ユニットを用いる。 In order to solve the above problems, a nozzle that holds a liquid inside, a pin that moves the inside and outside of the nozzle to apply the liquid to an object to be coated, a moving mechanism that moves the pin, and the movement A control unit that controls the mechanism, and the control unit uses a coating unit that detects the load of the moving mechanism.
上記塗布ユニットと、塗布ユニットを移動させる枠体と、被塗布物を移動させるステージと、上記塗布ユニットと枠体とステージを制御する制御装置と、を有する塗布装置を用いる。
液を内部に保持するノズルの内部で、ピンを移動させ、上記ピンを上記ノズルから外部へ吐出させ、被対象物に上記液を塗布する塗布工程と、上記ピンを移動させる移動部の負荷を検出する負荷検出工程と、を含み、上記負荷が基準を超えた場合、上記塗布工程が異常であると判断する塗布方法を用いる。
A coating apparatus having the coating unit, a frame that moves the coating unit, a stage that moves the object to be coated, and a control device that controls the coating unit, the frame, and the stage is used.
Inside the nozzle that holds the liquid, the pin is moved, the pin is ejected from the nozzle to the outside, the application step of applying the liquid to the object, and the load of the moving unit that moves the pin And a load detecting step to detect, and when the load exceeds a reference, a coating method for determining that the coating step is abnormal is used.
本発明によれば、ピン式の塗布装置で、基板へ液を塗布時、塗布量ばらつき無く塗布できる。 According to the present invention, when a liquid is applied to a substrate with a pin type coating apparatus, it can be applied without variation in the coating amount.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図2(a)に、実施の形態1の塗布ユニット20の構成を示す。図2(b)に、実施の形態1の塗布ユニット20の断面図を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 2A shows the configuration of the
塗布ユニット20は、移動部21とノズル部23と制御部22とからなる。
ノズル部23は、ピン12とノズル11からなり、内部に液13を保持できる。ピン12の上下移動で液13を基板10(被対象部)へ塗布できる。
The
The
ピン12は金属のバーである。移動部21は、ピン12の移動をさせる機構である。ノズル11の移動もさせてもよい。移動部21(移動機構)は、モータなどである。
制御部22は、移動部21を制御する。ここでは、制御部22は、ピン12の移動を制御する。制御装置である。この場合、一定時間後に、ある位置にピン12が移動するように、制御する。原則、一定速度でピン12を移動させる。
The
The
移動部21のモータとしていろいろなモータを使用できる。モータとして、ACシンクロナスモータ、DCブラシモータ、DCブラシレスモータ、DCコアレスモータ、ステッピングモータ(AC/DC)、リニアモータ、サーボモータ、ボイスコイルモータなどが使用できる。モータでは、直接負荷(トルク)を検出できるモータもある。直接、負荷を検知できないモータの場合、電流値を負荷として検知すればよい。負荷と電流値は比例する。
Various motors can be used as the motor of the moving
モータ以外の可動機構でもよいが、負荷をモニターする(負荷検出工程)必要がある。モータのトルクは、電流値として検出できる。
図3(a)は、動作時間と負荷(モータの電流値)の関係である。図3(b)〜図3(g)は、図3(a)の(b)〜(g)の時の状態を、それぞれを示す。
Although a movable mechanism other than a motor may be used, it is necessary to monitor a load (load detection step). The torque of the motor can be detected as a current value.
FIG. 3A shows the relationship between the operation time and the load (motor current value). FIGS. 3B to 3G show the states of FIGS. 3B to 3G, respectively.
まず、図3(b)は、ピン12が液13に入るまでである。一定負荷である。
次に、図3(c)は、ピン12が液13に入っていくところである。液13による抵抗を受け、負荷が入るにつれて少し上がる。
First, FIG. 3B is until the
Next, FIG. 3 (c) is where the
次に、図3(d)は、ピン12の先端が液13から抜けるところである。負荷が少し減る。
次に、図3(e)は、ピン12の先端の液13が基板10に付着するところである(塗布工程)。ここで、初期設定としては、上記図3(e)のように、ピン12が基板10に接触しないように設定する。液13は、基板10に接触する。
Next, FIG. 3 (d) is where the tip of the
Next, FIG.3 (e) is a place where the liquid 13 of the front-end | tip of the
最後に、図3(f)は、ピン12が上昇するところである。
しかし、図3(e)の時に、基板10の凹凸により、ピン12が、基板10と接触する場合がある。この場合の状態を図3(g)で示す。負荷を、図3(a)の(g)で示す。ピン12が、基板10に接触する。さらに、まだ、下方へ進むもうとする。このことで、負荷が、急激に上昇し、ピン12が曲がる可能性がある。これを防ぐため、負荷に対して、第1基準31を設けておく。負荷が第1基準31を超えると、移動部21は、制御部22により負荷を無くする(モータの電流を零にする)。
Finally, FIG. 3 (f) is where the
However, at the time of FIG. 3E, the
このことで、ピン12と基板10との接触時に、ピン12に生じる衝撃を緩和できる。ピン12の変形が抑えられる。長期間、一定量の液13を基板10へ塗布ができる。
第1基準31は、負荷が高いところに設定すると、それまでにピン12が基板10に接触し、ダメージを受けてしまう。このため、可能な限り、負荷の低い値に設定する。
As a result, the impact generated on the
If the
ただし、図3(c)、図3(a)の(c)での負荷以上に設ける必要がある。過去の(c)での負荷の最大値を制御部22で記録し、その値より少し大きな値を第1基準31とすることができる。液13の種類、ノズル11の寸法などで、第1基準31は変わる。同じ条件下での負荷プロファイル(図3(a))から決定するのがよい。
However, it is necessary to provide more than the load in FIG.3 (c) and FIG.3 (a) (c). The maximum load value in the past (c) can be recorded by the
(実施の形態2)
実施の形態2を図4(a)〜図4(g)を用いて説明する。説明しない事項は、実施の形態1と同様である。
図4(a)は、図3(a)に相当し、図4(b)〜図4(g)は、図3(b)〜図3(g)に、それぞれ相当する。
(Embodiment 2)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (g). Matters not described are the same as those in the first embodiment.
4A corresponds to FIG. 3A, and FIGS. 4B to 4G correspond to FIGS. 3B to 3G, respectively.
実施の形態1との違いは、図4(c)、図4(d)、図4(a)の(c)〜(d)の接触40の部分である。
つまり、図4(d)でピン12がノズル11に接触40している。経時的変化でピン12の位置が、ノズル11に対して、変化する。その結果、ピン12がノズル11と接触する。
The difference from the first embodiment is the portion of the
That is, the
その結果、負荷が急上昇する。図4(a)の接触40のところである。こうなると、塗布される液13の量が変化する。
実施の形態2では、図4(a)に示すように、第2基準32を設ける。第2基準32は、第1基準31(実施の形態1)より低い値とする。
As a result, the load increases rapidly. This is the
In the second embodiment, the
負荷が第2基準32以上であるが、第1基準31に達しない場合は、図4(d)のように、ピン12がノズル11と接触40したと判断できる。この場合、液13を塗布すると、塗布される液13の量が減るので、塗布を中止する。図4(a)では、説明のために、液13の基板10への塗布まで表示しているが、ストップさせる。
When the load is equal to or higher than the
一方、第2基準32を超え、さらに、第1基準31に達すると、ピン12が基板10に接触したことが分かる。この場合、実施の形態1と同様に負荷を減らす。第2基準32を超えた時点で、負荷を減少させるとよい。
第1基準31、第2基準32を設けたことで、ピン12がノズル11との接触している状態と、ピン12が基板10への接触する状態とが、判別でき、それぞれに対応できる。
On the other hand, when the
By providing the
ピンの速度、位置などで異常を判断する必要はなく、負荷の値で判断ができる。速度、位置より、負荷の方が感度よく状況を検出できる。
(実施の形態3)
実施の形態3を図5(a)〜図5(c)で説明する。説明しない事項は上記実施の形態と同様である。
It is not necessary to judge the abnormality based on the speed and position of the pin, but it can be judged based on the load value. The load can detect the situation more sensitively than the speed and position.
(Embodiment 3)
The third embodiment will be described with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (c). Matters not described are the same as in the above embodiment.
図5(a)は、ピン12がノズル11と接触40する場合の図である。この状態となると、基板10への液13の塗布量がばらつく。
実施の形態2でこの状態を認識した場合、塗布を止める。そして、ピン12の交換、または、ピン12とノズル11との位置関係の調整をする。
FIG. 5A is a diagram when the
When this state is recognized in the second embodiment, the application is stopped. Then, the
ピン12とノズル11との位置関係の調整をする場合、この実施の形態では、保持機構70で調整できる。保持機構70は、移動部21とピン12とを移動可能に保持している。保持機構70により、ピン12と移動部21とを、ノズル11と独立させ、水平方向71へ移動できる。逆に、ノズル11を移動させてもよい。
When the positional relationship between the
この場合、ピン12とノズル11との位置関係の最適位置を判断することは難しい。そこで、上記実施の形態と同様に、ピン12を上下方向へ移動させ、負荷を調べる。
図5(c)に、ピン12の水平方向71の位置と、その位置での負荷との関係しめす。ここで負荷は、各位置での負荷の内、図4(a)の(c)と(d)の間のところ(接触40)の値を示す。負荷が低いところは、ピン12がノズル11に接触40していないところである。
In this case, it is difficult to determine the optimum position of the positional relationship between the
FIG. 5C shows the relationship between the position of the
一方、両端の負荷が大きいところは、ピン12がノズル11に接触40しているところである。
結果、負荷が低い部分の中央のところへピン12を設置すればよい。
On the other hand, the place where the load at both ends is large is where the
As a result, the
(実施の形態4:塗布装置)
図6に実施の形態4の塗布装置200を示す。説明しない事項は、実施の形態と同様である。
塗布ユニット20と、塗布ユニット20を保持、移動させる枠74と、被塗布物72を保持、移動させるステージ73(駆動部)と、塗布装置200全体を制御する制御装置75とを有する。
(Embodiment 4: Coating device)
FIG. 6 shows a
The
塗布ユニット20は、上記または下記の実施の形態のいずれかの塗布ユニットである。
塗布ユニット20は、枠74に沿って1方へ移動でき、被塗布物72は、ステージ73の移動により別の1方向へ移動できる。塗布ユニット20と被塗布物72とが目的の配置へ移動後、塗布ユニット20のピン12により、被塗布物72上へ液13が塗布される。
The
The
塗布ユニット20と被塗布物72との移動は、上記方法でなくとも、相対的に移動できればよい(相対位置関係を変更できればよい)。一方のみ移動させてもよい。その他、種々のオプションを付加できる。
(実施の形態5:付属機構)
図7(a)、図7(b)に、別の機構を示す。図7(a)、図7(b)に、ノズル部23(塗布ユニット20)の断面図を示す。説明しない事項は上記と同様である。
The movement between the
(Embodiment 5: Attached mechanism)
FIG. 7A and FIG. 7B show another mechanism. 7A and 7B are cross-sectional views of the nozzle portion 23 (coating unit 20). Items not explained are the same as above.
ここで、図7(a)では、ピン12の周辺に圧力センサ81が配置されている。初期には、ピン12は圧力センサ81に接触しない。しかし、長期間の動作によりピン12が曲がり、または、位置がずれ、圧力センサ81に接触する。この時、圧力センサ81は、それを検知し異常を知らせることができる。
Here, in FIG. 7A, the
また、図7(b)では、ピン12とノズル11との間を接続する導通センサ82がある。初期にはピン12は、ノズル11に接触しない。しかし、長期間の動作によりピン12が曲がり、または、位置がずれ、ノズル11に接触する。この時、導通センサ82は、導通によりそれを検知し異常を知らせることができる。
In FIG. 7B, there is a
これらは、単独で使用することもできるが、上記実施の形態の負荷による検知とともに使用することで、さらに、精度よく塗布ができる。
つまり、ピン12のいろいろな変形、位置づれに対して、総合的に検出ができる。また、ピン12の動作によっては、上記いずれかの方法での検知ができない場合がある。しかし、上記の他の検知方法で検知できる。
These can be used alone, but when used together with the detection by the load of the above-described embodiment, the coating can be performed more accurately.
That is, it is possible to comprehensively detect various deformations and positions of the
(なお)
液13は、固形成分を含んでいてもよい。はんだペースト、導電ペースト、バイオ関連の液などいろいろな液体を微少量塗布できる。
上記実施の形態は組み合わせることができる。
(Note)
The liquid 13 may contain a solid component. Various liquids such as solder paste, conductive paste and bio-related liquid can be applied.
The above embodiments can be combined.
なお、ピン12の作製は、金属を切削加工してもよい。また、ピンにワイヤーを巻くことで作製してもよい。他の方法で作製してもよい。製造方法には限定されない。
The
本願発明は、塗布装置、塗布方法として広く利用される。各種液を塗布する製造装置として利用される。 The present invention is widely used as a coating apparatus and a coating method. Used as a manufacturing apparatus for applying various liquids.
10 基板
11 ノズル
12 ピン
12a 曲がり
13 液
20 塗布ユニット
21 移動部
22 制御部
23 ノズル部
31 第1基準
32 第2基準
40 接触
70 保持機構
71 水平方向
72 被塗布物
73 ステージ
74 枠
75 制御装置
81 圧力センサ
82 導通センサ
200 塗布装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ノズルの内部と外部とを移動し、前記液を被塗布物へ塗布するピンと、
前記ピンを移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する制御部と、を含む塗布ユニットであり、
前記制御部では、前記移動機構の負荷を検出し、前記負荷を制御する塗布ユニット。 A nozzle that holds the liquid inside;
A pin that moves between the inside and outside of the nozzle, and applies the liquid to an object to be coated;
A moving mechanism for moving the pin;
A control unit that controls the moving mechanism, and an application unit that includes:
The control unit is a coating unit that detects a load of the moving mechanism and controls the load.
塗布ユニットを移動させる枠体と、
被塗布物を移動させるステージと、
前記塗布ユニットと枠体とステージを制御する制御装置と、を有する塗布装置。 The coating unit according to any one of claims 1 to 6,
A frame for moving the coating unit;
A stage for moving the object to be coated;
A coating apparatus comprising: the coating unit, a frame, and a control device that controls the stage.
前記ピンを移動させる移動部の負荷を検出する負荷検出工程と、を含み、
前記負荷が基準を超えた場合、前記負荷を無くす、塗布方法。
An application step of moving the pin inside the nozzle that holds the liquid inside, causing the pin to discharge from the nozzle to the outside, and applying the liquid to an object;
A load detecting step of detecting a load of a moving unit that moves the pin, and
A coating method that eliminates the load when the load exceeds a reference.
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