JP3806280B2 - 粘性材料塗布装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着剤やクリーム半田や導電ペーストなどの粘性材料を回路基板等の被塗布物上にスクリーンマスクを介して所定パターンで塗布する粘性材料塗布装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の粘性材料塗布装置として、図8(a)〜(e)に示すように、接着剤やクリーム半田などの粘性材料4をスクリーンマスク53を介して被塗布物50である回路基板等のランド51上に塗布するスクリーン印刷装置が一般的に知られている。
【0003】
スクリーンマスク53は被塗布物50のランド51に対応する所定パターンで配置された貫通穴からなる開口52を有しており、(a)、(b)に示すように、このスクリーンマスク53に対して図示しないテーブル部により被塗布物50を位置決めして接触させる。次に、(c)に示すように、スクリーンマスク53の一端に供給した粘性材料4をスキージ54により所定方向に移動させることにより、開口52内に粘性材料4を充填する。次に、(d)に示すように、被塗布物50をスクリーンマスク53から離すことにより、(e)に示すように、開口52内の粘性材料4を被塗布物50のランド51上に転写させ、粘性材料4を被塗布物50のランド51上に塗布している。
【0004】
また、本発明者は、特願平10−232164号において、スクリーンマスク上を移動自在な充填ユニットに、印刷ペーストを大気から遮断する密閉構造を有し、スクリーンマスクに臨んで吐出口が形成され、印刷ペーストが充満されるチャンバと、チャンバ内の印刷ペーストを加圧して吐出口から押し出す加圧手段と、充填ユニットの移動方向の前後位置にスクリーンマスクに押し付けられて摺動する一対の掻き取りブレードと、加圧手段の一部を構成し着脱自在に装着できるペーストタンクと、吐出口に開閉自在なシャッタ機構を設けたことを特徴とした密閉タイプのスキージを開発している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の粘性材料塗布装置では、スクリーンマスク53上をスキージ54を移動させて粘性材料4を開口52に充填する方式であるため、また粘性材料4が常時空気に触れているため、粘性材料4の状態が変化し易く、安定した塗布ができなくなる恐れがあるという問題があり、またスキージ54からはみ出した粘性材料4をスキージ54内に掻き寄せなくてはならないという問題があった。
【0006】
また、適正な塗布状態を得るために多くのノウハウがあって、熟練した技術者が必要であり、特に近年の開口52のファインピッチ化に対処し、かつ高速化の要請も満足しながら適正に塗布するのは一層困難であるため、ますますノウハウと熟練を要するという問題があった。
【0007】
一方、上記特願平10−232164号の構成では、粘性材料4を掻き寄せる必要がなく、また粘性材料4が空気に触れず状態が変化することも抑制できるが、チャンバ内に粘性材料を供給して充満させる際に、チャンバ内に存在していたエアが閉じ込められてしまう恐れがあり、そのままの状態で吐出圧を付与した場合に、高精度に吐出圧を制御することができず、塗布品質が低下するという問題があり、ファインピッチ化や高速化を実現しようとしたときにその影響は特に大きくなる。具体的には、エアがチャンバ内に閉じ込められると、特にクリーム半田のような高粘性の粘性材料の場合には、エアが閉じ込められた近傍では吐出圧を付与しても、閉じ込められたエアが圧縮され、結果的に圧力緩和されるため、所望の圧力に達しないという現象が発生したり、繰り返し塗布によって閉じ込められたエアが吐出口に回り込み、塗布が欠落してしまう「かけ」の現象が発生してしまうという問題がある。
【0008】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、粘性材料が常時空気に触れるのを防止して安定して塗布することができ、また動作時に粘性材料がはみ出すことなく、かつ高精度に吐出圧を制御できて高い塗布品質が得られる粘性材料塗布装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の粘性材料塗布装置は、粘性材料の貯留室と、貯留室に連通して設けられた粘性材料の吐出口と、貯留室内の粘性材料に吐出圧を付与する吐出圧調整手段とが設けられ、貯留室に粘性材料を供給する粘性材料供給手段が連結された塗布ユニットを備え、被塗布物に対応した開口を有するスクリーンマスク又は被塗布物自体と塗布ユニットの吐出口とを接触させ、貯留室の粘性材料に吐出圧を付与しながら塗布ユニットとスクリーンマスク又は塗布ユニットと被塗布物を相対移動させ、被塗布物に粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置であって、貯留室内への粘性材料の供給時に貯留室内に閉じ込められたエアを排出するエア抜き手段を設け、前記エア抜き手段は、前記貯留室内の吐出口とは反対側の端部における貯留室を構成する複数の部材の接合面間に配設され、かつ前記貯留室の長手方向に沿ってほぼ全長にわたって配置されたものであり、貯留室内への粘性材料の供給が終了したときに貯留室のほぼ全長にわたってその内部、特にエアが抜け易い吐出口とは反対側のエアが閉じ込められ易い部分にもエアが残留することはなく、吐出圧を高精度に制御することができ、品質の高い塗布ができる。
【0012】
また、エア抜き手段が、粘性材料は通過できず、空気は通過できるような微小な通路断面のエア抜き通路から成ると、貯留室に粘性材料を供給する際に貯留室内のエアがエア抜き通路を通って外部に排出され、貯留室に粘性材料が満たされると粘性材料がエア抜き通路に侵入して流出しようとするが、粘性材料はその粘性や表面張力等の作用で通過できないため、以降はエア抜き通路が粘性材料自体にて閉鎖されて貯留室が密閉された状態となり、簡単な構成で低コストにてかつ吐出圧に悪影響を与えることなく、効果的にエア抜きを行うことができる。
【0013】
具体的には、エア抜き手段を、エア抜き通路を形成する凹凸を少なくとも一面に形成されたエア抜きシートにて構成したり、エア抜き通路となる連続した空洞を有する発泡体にて構成したエア抜きシートを貯留室を構成する複数の部材の接合面に配設して構成したり、一端が貯留室に臨み、他端が外部に臨むように配設され、かつエア抜き通路となる連続した空洞を有する発泡体にて構成したり、吐出圧調整手段を構成する袋体における貯留室を構成する複数の部材の接合面に配設される固定部に、エア抜き通路を形成するように形成した凹凸にて構成したり、貯留室を構成する複数の部材の接合面の少なくとも一方にエア抜き通路を形成するように形成した凹凸にて構成したりすることができる。後の二者の場合は別途の部品を必要としないので、コスト低下を図ることができ、また最後のものについては、貯留室を構成する複数の部材の接合面の凹凸形成面にフッ素コート処理等の離形処理を施すと、再度新たに粘性材料を供給する際にエア抜き通路に侵入している粘性材料を簡単に除去してエア抜き通路を再生することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の粘性材料塗布装置について、図1〜図5を参照して説明する。
【0015】
本実施形態の粘性材料塗布装置における塗布ヘッドは、図1に示すように、材料供給部1、エア供給部2、塗布ユニット3から主構成されている。材料供給部1は、接着剤やクリーム半田等の粘性材料4がシリンジ状の収納タンク1bに収容されており、材料供給用の圧縮エアによってプランジャ1aが作動して粘性材料4が加圧され、塗布ユニット3における粘性材料4の貯留室であるチャンバ3a内に粘性材料4が充満するように圧送される。
【0016】
塗布ユニット3のチャンバ3aと材料供給部1とはジョイント5によって連結されており、ジョイント5に設けられた供給通路5aを通過して粘性材料4がチャンバ3a内に供給される。
【0017】
チャンバ3aの下部両側には、弾性を有する薄板からなる2枚のブレード6が、下方に向けて互いに接近してその先端間に10mm程度の間隔があくようにブレード押え7によって取付けられており、2枚のブレード6間の開口により、粘性材料4を吐出する吐出口8が形成されている。ブレード6は、例えば0.1〜0.5mm程度の銅やステンレスや樹脂などの薄板にて構成されるが、特にポリイミドやポリアミド・イミド等の樹脂材料が好適である。
【0018】
2枚のブレード6の両端にはストッパ9が配置されており、粘性材料4がチャンバ3aから漏れるのを防いでおり、粘性材料4にかかる圧力によりストッパ9が外れないようにジョイント5により押さえられている。
【0019】
チャンバ3aの吐出口8とは反対側、即ちチャンバ3aの上部には、吐出口8と対向させて、チャンバ3a内に一部が臨むように、くぼみを有したシートからなる袋10がチャンバ3aの長手方向に沿ってほぼ全長にわたって配設されており、チャンバ3aとその上部を閉鎖するプレート3bの接合面間に挟み込まれて固定されている。袋10は、エア供給部2からエアポート2aを介してエアが供給及び排出されることにより、内部容積が増減するように構成されている。袋10は、厚みが0.03から1mm程度のウレタンエラストマーやポリエチレンやナイロン等の樹脂材にて構成され、より好ましい厚みは0.3から0.5mm程度である。ここで、袋10の厚みは、供給されるエアの圧力にもよるが、薄すぎると破れる恐れがあり、また厚すぎると膨張収縮の応答性が悪くなる恐れがある。
【0020】
チャンバ3a内に粘性材料を供給した後、袋10にエアを供給すると、粘性材料4を所定の圧力で押すことができ、粘性材料4の塗布時の吐出圧を付与することができ、袋10からエアを排出すると、瞬時に吐出圧を解除することができる。なお、チャンバ3aの中央は、袋10が配設されず、この部分にチャンバ3a内の粘性材料4の圧力を検出するために圧力検出手段12が設けられている。
【0021】
チャンバ3aとプレート3bとで挟まれて固定されている袋10の固定部においては、図2(a)に詳細に示すように、その下面側にエアを抜くためのエア抜きシート11が配置されており、材料供給部1からチャンバ3a内に最初に粘性材料4が供給される際に、チャンバ3a内のエアがエア抜きシート11からが外部に抜けるようになっている。
【0022】
エア抜きシート11は、樹脂シートまたは金属シートからなり、図2(b)、(c)に示すように、袋10を構成しているシートのくぼみ部分が貫通する開口11aを有するとともにくぼみ部分の周囲の固定部に重合する形状に形成されている。このエア抜きシート11のチャンバ3a側の分割面と重合する下面には、内周縁から外周縁に連続する微小なエア抜き通路20を形成する凹凸11bが設けられている。これによりチャンバ3a内のエアが、仮想線で示すように、エア抜き通路20及びチャンバ3aとプレート3bの接合面間を通って外部に排出される。凹凸11bによって形成されるエア抜き通路20の流路断面の大きさは、エアを円滑に排出することができる一方、粘性材料4が通過できない大きさに設定すれば良く、粘性材料4の性状によって異なるが、0.01〜1mm程度が好適で、その中で0.05〜0.6mm程度がより好適で、特に粘性材料4がクリーム半田の場合0.05〜0.3mm程度が最適である。
【0023】
次に、チャンバ3a内に粘性材料4を供給する動作を図3を参照して説明する。材料供給部1から粘性材料4の供給が開始されると、(a)に示すように、チャンバ3a内にその両端から粘性材料4が流入し、流入した粘性材料4は自重で吐出口8の方に流れるとともに後続して供給される粘性材料4で順次押されてチャンバ3aの中央部に移動し、(b)に示すように、最終的にはチャンバ3aの中央部の吐出口8とは反対側の上部にエア21が溜まるが、このエア21はエア抜きシート11にて形成されたエア抜き通路20を通して全て外部に排出され、(c)に示すように、チャンバ3a内は残留エアのない状態で完全に粘性材料4にて充満される。
【0024】
また、袋10にはエア供給部2からエアが供給されるので、袋10が確実に固定されていないと、袋10の固定部が位置ずれしてエアが漏れる恐れがあるので、袋10の固定部の下面と接するエア抜きシート11の上面は平滑な平面に形成されて密着性が確保されている。
【0025】
なお、チャンバ3aを一旦空にして新たに粘性材料4を供給する際には、チャンバ3a内にエアが入り込んでいる一方、エア抜き通路20に粘性材料4が侵入して閉鎖されているので、エア抜きシート11を交換する。
【0026】
以上の実施形態の説明では、エア抜き手段として、エア抜き通路20を形成する凹凸11bを設けたエア抜きシート11を用いた例を示したが、エア抜きシート11の代わりに、スポンジ状でかつ連続した空洞を有する連続気泡発泡体からなるエア抜きシート13(図2(a)参照)を袋10の固定部の下面に配設してもよい。また、図4(a)に示すように、チャンバ3aに貫通穴3cを形成し、連続気泡発泡体14を挿入配置しても良く、また図4(b)に示すように、袋10の固定部の下面に凹凸10aを設けることによりエア抜き通路20を形成してもよく、また図4(c)に示すように、チャンバ3aのプレート3bとの分割面に凹凸3dを形成することによりエア抜き通路20を形成してもよく、何れの場合においてもエア抜き通路20からエアが抜けて同等の効果を得ることができる。
【0027】
なお、チャンバ3aのプレート3bとの接合面に凹凸3dを形成した場合には、その分割面にフッ素コート処理等の離形処理を施すことにより、チャンバ3a内に再度新たに粘性材料を供給する際にエア抜き通路20に侵入している粘性材料4を簡単に除去することができ、簡単にエア抜き通路20を再生することができる。
【0028】
また、上記実施形態では、エア抜きシート11をチャンバ3aの全面に配して袋10とともに固定した例を示した。
【0029】
以上の説明では、図1に示したように、塗布ユニット3の両端から粘性材料4を供給する例を示したが、被塗布物が小さい場合には、塗布ユニット3も小さくて良く、その場合には、図5に示すように、塗布ユニット3の片側端から粘性材料4を供給するようにしてもよく、その場合もエア抜きシート11をチャンバ3aの全面に配して袋10とともに固定するのがよい。なお、図5(a)に示すように、チャンバ3aの材料供給部1とは反対側の端部に連続気泡発泡体14などのガス抜き手段を配設した例も考えられる。
【0030】
また、上記実施形態では、チャンバ3a内で粘性材料4を加圧する手段として袋10を用いたが、図6(a)に示すように、粘性材料供給手段である材料供給部31により粘性材料4の供給と吐出圧力調整を共用するようにした粘性材料塗布装置においても、粘性材料4を供給するとチャンバ3a内にエアが溜まるため、チャンバ3aに同様にエア抜きシート11を配設することにより、チャンバ3a内のエアを完全に排出することができる。
【0031】
また、図6(b)に示すように、チャンバ3aの上部に粘性材料4を収納し、粘性材料4が通過できる貫通穴32aを有した容器32を設け、シリンダ等による押し込み手段33によりチャンバ3a内に粘性材料4を供給するようにした 粘性材料塗布装置においても、粘性材料4を供給するとチャンバ3a内にエアが溜まるため、チャンバ3aに同様にエア抜きシート11を配設することにより、チャンバ3a内のエアを完全に排出することができる。
【0032】
図6(a)、(b)ともに、エア抜き手段であるエア抜きシート11を部分的に配設してもよいが、この場合粘性材料4の最終到達箇所が不明確なことから、チャンバ3aの全体に配設する方が好適である。
【0033】
以上、チャンバ3a内のエアを排出するエア抜き手段として、エア抜きシート11、13や連続気泡発泡体14などを用いた例を示したが、チャンバ3aにスリットや貫通穴を設けても同等の効果を得ることができるが、この場合はスリットや貫通穴に粘性材料4が溜まるので、新たに粘性材料4を供給する前にスリットや貫通穴を十分に清掃しておけばよい。
【0034】
また、以上の実施形態では、スクリーンマスク53は移動させずに塗布ユニット3側を移動させる例についてのみ説明したが、逆に塗布ユニット3は移動させずに、スクリーンマスク53や被塗布物50を移動させるように構成しても、同様に作用してその効果を奏することができる。
【0035】
また、以上の実施形態では、図7(a)に示すように、スクリーンマスク53の下面に被塗布物50を配置し、塗布ユニット3から吐出した粘性材料4をスクリーンマスク53の開口52を通して被塗布物50のランド51上に塗布して印刷する例を示したが、本発明は、図7(b)に示すように、被塗布物50の形成されている凹部又は貫通穴内に粘性材料4を充填塗布する場合にも適用でき、此の場合も同様の効果を奏することができる。
【0036】
【発明の効果】
本発明の粘性材料塗布装置によれば、以上の説明から明らかなように、貯留室内への粘性材料の供給時に貯留室内に閉じ込められたエアを排出するエア抜き手段を設け、前記エア抜き手段は、前記貯留室内の吐出口とは反対側の端部における貯留室を構成する複数の部材の接合面間に配設され、かつ前記貯留室の長手方向に沿ってほぼ全長にわたって配置されたものであるので、貯留室内への粘性材料の供給が終了したときに貯留室のほぼ全長にわたってその内部、特にエアが抜け易い吐出口とは反対側のエアが閉じ込められ易い部分にもエアが残留することはなく、吐出圧を高精度に制御することができ、品質の高い塗布ができる。
【0039】
また、エア抜き手段を、粘性材料は通過できず、空気は通過できるような微小な通路断面のエア抜き通路にて構成すると、貯留室に粘性材料を供給する際に貯留室内のエアがエア抜き通路を通って外部に排出され、貯留室に粘性材料が満たされると、以降はエア抜き通路が粘性材料自体にて閉鎖されて貯留室が密閉された状態となるため、簡単な構成で低コストにてかつ吐出圧に悪影響を与えることなく、効果的にエア抜きを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の粘性材料塗布装置の一実施形態における塗布ヘッドの構成を示し、(a)は縦断正面図、(b)は縦断側面図である。
【図2】同実施形態における塗布ユニットの詳細構成を示し、(a)は拡大縦断側面図、(b)はエア抜きシートの部分斜視図、(c)は(b)のA−A矢視断面図である。
【図3】同実施形態におけるチャンバ内の粘性材料の移動過程を説明する縦断正面図である。
【図4】同実施形態におけるエア抜き手段の各種変形例の説明図である。
【図5】同実施形態における塗布ヘッドの変形構成例を示し、(a)は縦断正面図、(b)は縦断側面図である。
【図6】本発明の粘性材料塗布装置のその他の各種実施形態の縦断正面図である。
【図7】本発明の各実施形態の他の適用例の説明図である。
【図8】従来例のスクリーン印刷方式の説明図である。
【符号の説明】
1 材料供給部(粘性材料供給手段)
2 エア供給部(吐出圧調整手段)
3 塗布ユニット
3a チャンバ(貯留室)
3b プレート
3c 貫通穴
3d 凹凸
4 粘性材料
8 吐出口
10 袋(吐出圧調整手段)
10a 凹凸
11 エア抜きシート
11b 凹凸
13 エア抜きシート
14 連続気泡発泡体
20 エア抜き通路
21 エア
Claims (8)
- 粘性材料の貯留室と、貯留室に連通して設けられた粘性材料の吐出口と、貯留室内の粘性材料に吐出圧を付与する吐出圧調整手段とが設けられ、貯留室に粘性材料を供給する粘性材料供給手段が連結された塗布ユニットを備え、被塗布物に対応した開口を有するスクリーンマスク又は被塗布物自体と塗布ユニットの吐出口とを接触させ、貯留室の粘性材料に吐出圧を付与しながら塗布ユニットとスクリーンマスク又は塗布ユニットと被塗布物を相対移動させ、被塗布物に粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置であって、貯留室内への粘性材料の供給時に貯留室内に閉じ込められたエアを排出するエア抜き手段を設け、前記エア抜き手段は、前記貯留室内の吐出口とは反対側の端部における貯留室を構成する複数の部材の接合面間に配設され、かつ前記貯留室の長手方向に沿ってほぼ全長にわたって配置されたことを特徴とする粘性材料塗布装置。
- エア抜き手段は、粘性材料は通過できず、空気は通過できるような微小な通路断面のエア抜き通路から成ることを特徴とする請求項1記載の粘性材料塗布装置。
- エア抜き手段は、エア抜き通路を形成する凹凸を少なくとも一面に形成されたエア抜きシートを、貯留室を構成する複数の部材の接合面間に配設して構成したことを特徴とする請求項2記載の粘性材料塗布装置。
- エア抜き手段は、エア抜き通路となる連続した空洞を有する発泡体にて構成したエア抜きシートを貯留室を構成する複数の部材の接合面間に配設して構成したことを特徴とする請求項2記載の粘性材料塗布装置。
- エア抜き手段は、一端が貯留室に臨み、他端が外部に臨むように配設され、かつエア抜き通路となる連続した空洞を有する発泡体にて構成したことを特徴とする請求項2又は4記載の粘性材料塗布装置。
- エア抜き手段は、吐出圧調整手段を構成する袋体における貯留室を構成する複数の部材の接合面間に配設される固定部に、エア抜き通路を形成するように形成した凹凸にて構成したことを特徴とする請求項2記載の粘性材料塗布装置。
- エア抜き手段は、貯留室を構成する複数の部材の接合面の少なくとも一方にエア抜き通路を形成するように形成した凹凸にて構成したことを特徴とする請求項2記載の粘性材料塗布装置。
- 貯留室を構成する複数の部材の接合面の凹凸形成面にフッ素コート処理等の離形処理を施したことを特徴とする請求項7記載の粘性材料塗布装置。
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