JP3812233B2

JP3812233B2 - 粘性材料の塗布方法および塗布装置

Info

Publication number: JP3812233B2
Application number: JP23484399A
Authority: JP
Inventors: 将宣杉森
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-08-23
Filing date: 1999-08-23
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2019-08-23
Also published as: JP2001058148A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電素子などの被塗布物の表面の一部に、シリコーンゴムなどの粘性材料を塗布する方法および塗布装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電部品の一例として、例えば特開平１−２２８３１０号公報に記載のように、端子電極にリード端子を取り付けた圧電素子の周囲に、シリコーンゴムなどの粘性材料を塗布して被覆し、その外周を外装樹脂で封止したものが知られている。このような圧電部品を製造するには、まず圧電素子にリード端子を取り付け、圧電素子の周囲に液状シリコーンゴムをディッピング（浸漬）により塗布し、加熱硬化させる。そして、シリコーンゴムの外側にエポキシ樹脂をディッピングにより塗布し、加熱硬化させることにより、外装樹脂層を形成している。
【０００３】
ところで、上記のように圧電素子の全周にシリコーンゴムや外装樹脂を塗布する場合にはディッピング法を用いることができるが、圧電素子の一部のみに粘性材料を塗布するには、ピン転写法が一般に用いられる（例えば特開平８−２５７４８４号公報参照）。ピン転写法は、下向きのピンを粘性材料の貯留槽に浸漬し、ピンの先端に粘性材料を付着させた後、このピンを対象物である圧電素子の表面に押し当て、粘性材料を圧電素子の表面に乗り移らせる方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ピン転写では、十分な塗布面積を得るために、ピンの押し当てを十分に行なう必要がある。その際、圧電素子には荷重が加わるため、圧電素子がセラミックス素子のような脆い材料よりなる場合には、度々クラックが発生して素子が折れるという不良が発生する。特に、ピン転写はセラミックス素子に対して厚み方向に接触するので、セラミックス素子が一層折れやすい。
また、基本的にピン転写できるのは主面一面のみであり、両面塗布する場合には、圧電素子を反転して再度塗布する必要があり、生産効率が悪い。
さらに、圧電素子のエッジ部は表面張力などの影響により粘性材料で覆うことが難しく、膜厚が薄くなる傾向があった。そのため、圧電素子の温度特性が外装樹脂の締め付け応力によって大きく変動するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、粘性材料を被塗布物に衝撃を与えずに塗布でき、被塗布物の両面に同時に塗布できるとともに、エッジ部に膜厚を確保することも可能な粘性材料の塗布方法および塗布装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、粘性材料を被塗布物の表面に塗布する方法であって、内部に被塗布物への１回の塗布量に応じた所定量の粘性材料をその表面張力によって保持しうる大きさで、かつ横向きに開口した凹部を持つコテを準備する工程と、上記コテを粘性材料を貯留した貯留槽に凹部が粘性材料に漬かる位置まで浸漬し、貯留槽から引き上げることにより、粘性材料をその表面張力によって凹部内に保持させる工程と、被塗布物をコテと非接触状態で上記凹部に横方向より挿入し、被塗布物の表裏両面または全周に粘性材料を付着させる工程と、被塗布物を上記凹部から横方向に引き出すことにより、被塗布物の表裏両面または全周に粘性材料を転写する工程と、を有する粘性材料の塗布方法を提供する。
【０００７】
まずコテの凹部内に粘性材料を供給すると、凹部は粘性材料がその表面張力によって保持される大きさを有するので、粘性材料が液だれを生じることなく凹部内に溜められる。次に、被塗布物をコテと非接触状態で凹部に挿入すると、粘性材料が被塗布物の表面に付着する。そして、被塗布物を凹部から引き出すと、被塗布物の表面に粘性材料が転写される。
【０００８】
本発明に適用可能な粘性材料としては、例えば未硬化状態のシリコーンゴム、未硬化状態のエポキシ樹脂、溶融状態のワックス、未硬化状態の接着剤などがある。粘度は５．０Ｐａ・ｓ（ＪＩＳＫ６２４９）以上、チクソトロピック指数は１．７以上の材料が望ましい。
【０００９】
上記のように被塗布物の表面に粘性材料を塗布する際、ピン転写と異なり、被塗布物とコテとが接触せず、被塗布物に衝撃荷重が全く作用しないので、セラミックス素子のような脆い被塗布物でも、クラックが発生するのを防止できる。特に、被塗布物がセラミックス素子のような薄板よりなる場合、被塗布物をその板面と平行にコテの凹部へ挿入するようにすれば、被塗布物の平面方向に荷重が作用するので、被塗布物の割れを効果的に防止できる。
なお、被塗布物を凹部に対して挿入し、あるいは引き出す際、コテを移動させてもよいし、被塗布物を移動させてもよい。
【００１０】
本発明では、コテの凹部内に粘性材料を供給する工程を、コテを粘性材料が貯留された槽に浸漬し、引き上げることにより行なうため、多数のコテの凹部に対して粘性材料を同時にかつ簡単な装置で供給できるので、生産性が高い。
コテを板状部材とし、凹部を横向きに開口した切欠部とすれば、被塗布物を横方向から凹部へ挿入することで、被塗布物の表裏両面あるいは全周に同時に粘性材料を塗布できる。
【００１１】
請求項２にかかる発明は、粘性材料を被塗布物の表面に塗布する装置であって、内部に被塗布物への１回の塗布量に応じた所定量の粘性材料をその表面張力によって保持しうる大きさで、かつ横向きに開口した凹部を持つコテと、上記コテの下方に設置された粘性材料の貯留槽と、上記コテの凹部の前方に被塗布物を水平に固定する固定手段と、上記コテの凹部を貯留槽の粘性材料中に浸漬した位置と、貯留槽の上方へ引き上げた位置との間でコテを昇降させる昇降手段と、粘性材料が溜められた凹部を被塗布物に挿通させる前進位置と、凹部を被塗布物から引き離して粘性材料を被塗布物に転写する後退位置との間で上記コテを前後移動させる前後移動手段と、を備えたことを特徴とする粘性材料の塗布装置である。
このように構成すれば、被塗布物の表裏面に同時にかつ自動的に粘性材料を塗布できるとともに、コテを多数設けることにより、生産性を高めることが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は本発明にかかる粘性材料の塗布装置の一例を示す。
この塗布装置は、被塗布物Ｗ（例えば圧電セラミックス素子）の数に対応して設けられた複数対のコテ１、コテ１を下向きに取り付けたホルダ２、ホルダ２の両端部を支える一対のアーム３、アーム３を上下方向および前後方向へ移動させる駆動装置４、コテ１の下方に設置され粘性材料Ｓ（例えば未硬化状態のシリコーンゴム）を貯留した貯留槽５、被塗布物Ｗを取り付けたリードフレームＲをスライド自在にガイドする搬送レール６、搬送レール６上にリードフレームＲを固定する固定治具７などを備えている。
【００１３】
コテ１は金属材料、樹脂材料あるいはセラミック材料などにより板状に形成されており、その下端部近傍には、図２に示すように横向きの切欠よりなる凹部１ａが形成されている。被塗布物Ｗの長さｌ，厚みｔ、幅ｄが例えば次のような寸法の場合、
ｌ＝７．５ｍｍ
ｔ＝１８０〜２５０μｍ
ｄ＝１．２ｍｍ
凹部１ａの奥行きＤ、高さＨ、幅（板厚）Ｔ、コテ１の間隔Ｌを次のような寸法に設定すると、良好な塗布結果が得られた。
Ｌ＝７．０ｍｍ
Ｄ＝３．０ｍｍ
Ｈ＝２．０ｍｍ
Ｔ＝１．０ｍｍ
【００１４】
上記塗布装置は、例えば図３の（ａ）に示すようなリード端子Ｗ₁ を有するセラミックス素子Ｗの両端部に、図３の（ｂ）のようにシリコーンゴムＳを塗布するのに使用される。セラミックス素子Ｗの周囲を外装樹脂で被覆した場合、外装樹脂の収縮応力がセラミックス素子Ｗに作用して温度による特性変化が大きくなる欠点があるが、両端部をシリコーンゴムＳのような弾性材料で被覆することで、温度による特性変化を少なくできるからである。
なお、上記塗布装置は、セラミックス素子Ｗの両端部に限らず、如何なる部位でもシリコーンゴムＳを塗布できることは言うまでもない。
【００１５】
ここで、セラミックス素子Ｗの両端部にシリコーンゴムＳを塗布する動作を図４にしたがって説明する。
図４の（ａ）は初期状態であり、コテ１はシリコーンゴムＳの上方に配置されている。
図４の（ｂ）はコテ１を降下させ、凹部１ａをシリコーンゴムＳに浸漬した状態を示す。
図４の（ｃ）はコテ１を引き上げた状態を示し、凹部１ａにシリコーンゴムＳが充填され、その表面張力によって保持されている。なお、コテ１を引き上げた時、シリコーンゴムＳが凹部１ａ以外の部分にも付着する可能性があるが、コテ１の表面に離型剤などの被膜を形成しておけば、凹部１ａ以外の部分に付着するシリコーンゴムＳの付着量を少なくできる。
図４の（ｄ）はコテ１を前進させ、横向きに配置されたセラミックス素子Ｗを凹部１ａ内に挿入した状態を示す。これにより、セラミックス素子Ｗの周囲にシリコーンゴムＳが回り込む。凹部１ａの内寸はセラミックス素子Ｗの外寸より大きいので、セラミックス素子Ｗがコテ１と接触することがなく、セラミックスＷには過大な負荷がかからない。しかも、セラミックス素子Ｗは横向きに配置され、その板面と平行に凹部１ａに挿入されるので、シリコーンゴムＳの粘性抵抗による負荷はセラミックス素子Ｗに対して剪断方向に作用し、セラミックス素子Ｗが折れる恐れがない。
図４の（ｅ）はコテ１を後退させ、セラミックス素子Ｗを凹部１ａから引き出した状態を示す。凹部１ａ内に充填されていたシリコーンゴムＳの大部分がセラミックス素子Ｗに転写され、凹部１ａ内にはシリコーンゴムＳは殆ど残留しない。
【００１６】
上記のようにセラミックス素子ＷをシリコーンゴムＳが充填された凹部１ａに挿入し、引き出すことによりシリコーンゴムＳをセラミックス素子Ｗに転写するようにしたので、１回の操作でセラミックス素子Ｗの表裏両面にシリコーンゴムＳを塗布することができ、ピン転写に比べて操作回数を減らすことができる。
また、シリコーンゴムＳの塗布に際し、セラミックス素子Ｗとコテ１とが接触せず、しかもセラミックス素子Ｗの挿入，引き出し時に作用するシリコーンゴムＳの粘性抵抗は、セラミックス素子Ｗに対して平面方向（剪断方向）に作用するので、セラミックス素子Ｗの折れを極力防止できる。
さらに、セラミックス素子Ｗのエッジ部にシリコーンゴムＳを塗布する場合、従来ではシリコーンゴムＳの表面張力の影響でエッジ部の膜厚を確保できなかった。そのため、セラミックス素子Ｗの外周を外装樹脂（エポキシ樹脂など）で覆った時、外装樹脂の収縮応力によりセラミックス素子Ｗの温度特性が影響を受けるという問題があった。これに対し、本発明のように凹部１ａにシリコーンゴムＳを溜めておき、この凹部１ａにセラミックス素子Ｗの端部を挿入するようにすれば、エッジ部の膜厚を大きくすることが可能である。その結果、外装樹脂の収縮応力によるセラミックス素子Ｗの温度特性の変動を抑制できる。
【００１７】
図５は上記コテ１を被塗布物Ｗに対して挿入する方向の他の例を示す。
図５の（Ａ）は、図４と同様に凹部１ａを被塗布物Ｗに対して側面方向（Ｘ方向と呼ぶ）から挿入する例であり、（Ｂ）は凹部１ａを被塗布物Ｗの端部に対して端面方向（Ｙ方向と呼ぶ）から挿入する例であり、（Ｃ）はコテ１を凹部１ａの側面方向から被塗布物Ｗの端部に対して挿入する例である。
【００１８】
図６は本発明にかかるコテの他の実施例を示す。
図６の（ａ）は、板状のコテ１０の下端部近傍に横向きの凹部１０ａを形成するとともに、凹部１０ａの下側に、前方へ延びる突起部１０ｂを突設したものである。この場合には、凹部１０ａに挿入される被塗布物Ｗの下面側により多くの粘性材料Ｓを塗布することができる。
図６の（ｂ）は、板状のコテ１１の下端部近傍に横向きの凹部１１ａを形成するとともに、凹部１１ａの下側に、凹部１１ａの上壁より短い突起部１１ｂを形成したものである。この場合には、凹部１１ａに挿入される被塗布物Ｗの上面側により多くの粘性材料Ｓを塗布することができる。
図６の（ｃ）は、コテ１２の側面に２本のピン１２ａ，１２ｂを横向きに突設し、その間に凹部１２ｃを設けたものである。この場合も、ピン１２ａ，１２ｂの間に粘性材料Ｓをその表面張力によって保持することができる。
図６の（ｄ）は、板状のコテ１３の下端部近傍に横向きの凹部１３ａを形成するとともに、凹部１３ａの入口部の下側に、上向きの突起部１３ｂを突設したものである。この場合には、突起部１３ｂによって凹部１３ａの入口部が狭く、奥部が広く形成されるので、粘性材料Ｓの回り込みを促し、被塗布物Ｗの周囲に粘性材料Ｓを効果的に塗布できる。
図６の（ｅ）は、板状のコテ１４の下端部近傍に横向きの凹部１４ａを形成するとともに、凹部１４ａの入口部の上側に、下向きの突起部１４ｂを突設したものである。この場合も（ｄ）と同様に、突起部１４ｂによって凹部１４ａの入口部が狭く、奥部が広いので、粘性材料Ｓの回り込みを促し、被塗布物Ｗの周囲に粘性材料Ｓを塗布するのに適する。
図６の（ｆ）は、板状のコテ１５の下端部近傍に横向きの凹部１５ａを形成するとともに、凹部１５ａの入口部の上下面に、内向きの突起部１５ｂ，１５ｃを突設したものである。この場合には、（ｄ），（ｅ）と同様に、突起部１５ｂ，１５ｃによって凹部１５ａの入口部が狭く、奥部が広いので、粘性材料Ｓの回り込みを促し、被塗布物Ｗの周囲に粘性材料Ｓを塗布するのに適する。
図６の（ｇ）は、板状のコテ１６の下端部近傍に横向きの凹部１６ａを形成するとともに、凹部１６ａの入口部の上下面に、内向きの突起部１６ｂ，１６ｃを突設したものである。この場合には、（ｆ）と同様に、突起部１６ｂ，１６ｃによって凹部１６ａの入口部が狭く、奥部が広くなるので、粘性材料Ｓの回り込みを促し、被塗布物Ｗの周囲に粘性材料Ｓを塗布するのが容易になる。しかも、凹部１６ａの奥部が円弧面で形成されているので、凹部１６ａの内部に挿入された被塗布物Ｗを回転させることで、被塗布物Ｗの周囲に粘性材料Ｓを均等に塗布することが可能である。
図６の（ｈ）は、板状のコテ１７の下端部近傍に横向きのＶ字形凹部１７ａを形成したものである。
図６の（ｉ）は、コテ１８をワイヤによって形成したものであり、コテ１８の下端部をコ字形に屈曲させることで、横向きの凹部１８ａを形成したものである。
【００１９】
図７は本発明にかかるコテのさらに他の実施例を示す。
図７の（ａ）は、コテ２０の凹部２０ａの上下面に、奥行き方向に連続する凹溝２０ｂ，２０ｃを形成したものである。この場合には、棒状の被塗布物Ｗの端部を凹部２０ａに挿入した時、凹溝２０ｂ，２０ｃの側壁によって粘性材料Ｓのはみ出しが防止されるので、粘性材料Ｓの塗布形状が均一となる。
図７の（ｂ）は、コテ２１の凹部２１ａの上下面を円弧状に形成したものであり、円弧状の凹溝２１ｂ，２１ｃが形成されている。この場合も、図７の（ａ）と同様に粘性材料Ｓのはみ出しが防止されるとともに、丸棒状の被塗布物Ｗの端部に粘性材料Ｓを塗布するのに適する。
図７の（ｃ）は、コテ２２の下端部に角穴状の凹部２２ａを形成したものである。この場合には、棒状または突起状の被塗布物Ｗを凹部２２ａに挿入することで、被塗布物Ｗの周囲に粘性材料Ｓを塗布できる。
図７の（ｄ）は、コテ２３の下端部に丸穴状の凹部２３ａを形成したものである。この場合には、丸棒状または丸突起状の被塗布物Ｗの周囲に粘性材料Ｓを塗布できる。
【００２０】
図８は本発明にかかる塗布方法の他の実施例を示す。この塗布方法は、被塗布物Ｗに対して側方からコテを近づけることができない場合に適用できる。
図８の（ａ）は、コテ３０の下端面に下方へ開口した凹部３０ａを形成し、このコテ３０を降下させることで、被塗布物Ｗ（例えばセラミックス素子）の上方から粘性材料を塗布するものである。
図８の（ｂ）は、コテ３１の上端面に上方へ開口した凹部３１ａを形成し、このコテ３１を上昇させることで、被塗布物Ｗ（例えばセラミックス素子）の下方から粘性材料を塗布するものである。
【００２１】
図９は本発明にかかる塗布方法のさらに他の実施例を示す。
この実施例は、図６の（ｆ）に示すコテ１５を使用し、被塗布物Ｗの周囲により確実に粘性材料Ｓを塗布するようにしたものである。すなわち、1)のように被塗布物Ｗに対してコテ１５を前進させて凹部１５ａを挿入した後、2)のようにコテ１５を上方へ移動させ、被塗布物Ｗを下側突起１５ｃの内側へ入り込ませ、被塗布物Ｗの下面側に粘性材料Ｓを付着させる。次に、3)のようにコテ１５を下方へ移動させ、被塗布物Ｗを上側突起１５ｂの内側へ入り込ませ、被塗布物Ｗの上面側に粘性材料Ｓを付着させる。その後、4)のようにコテ１５を中間位置まで上昇させた後、後退させ、凹部１５ａを被塗布物Ｗから引き抜く。
上記の塗布方法を用いることで、凹部１５ａ全体に粘性材料Ｓが充填されていなくても、粘性材料Ｓを被塗布物Ｗの表裏面に確実に塗布することができる。
【００２２】
図１０は本発明にかかるコテのさらに他の実施例を示す。
この実施例のコテ４０は、略Ｌ字形の固定部材４１と、固定部材４１に対して上下に移動できる可動部材４２とで構成され、両部材４１，４２の間に凹部４３が形成される。この実施例では、固定部材４１の下端部先端に上向きの突起部４１ａが形成され、可動部材４２には下向きの突起部４２ａが形成され、これら突起部４１ａ，４２ａが対向している。
被塗布物Ｗが大きくなると、コテの凹部も大型となるので、粘性材料Ｓが凹部に充填されず、凹部の回りにのみ付着することがある。この実施例のコテ４０の場合には、図１0 （ａ）のように凹部４３を狭くした状態でコテ４０を粘性材料中に浸漬し、凹部４３内に粘性材料Ｓを充填しておき、被塗布物Ｗを凹部４３に挿入する際に図１０の（ｂ）のように凹部４３を広げるものである。この場合には、比較的大型の被塗布物Ｗでも粘性材料Ｓを塗布できる。
なお、突起部４１ａ，４２ａがなくても、ほぼ同様な作用効果を奏する。
【００２３】
図１１は本発明にかかるコテのさらに他の実施例を示す。
この実施例のコテ５０は、一対のアーム５１，５２で構成され、両アーム５１，５２は対向・離反方向へ移動可能である。アーム５１，５２の内面には、凹部５３を構成する溝５１ａ，５２ａが形成されている。
この場合も、図１１の（ａ）のように凹部５３を狭くした状態でコテ５０を粘性材料中に浸漬し、凹部４３内に粘性材料Ｓを充填する。その後、図１１の（ｂ）のように凹部４３を広げ、被塗布物Ｗを挿入して粘性材料Ｓを塗布する。
【００２４】
図１２は本発明にかかるコテへの粘性材料の供給方法の他の実施例を示す。
この実施例では、コテ６０に凹部６１へ通じる粘性材料の供給通路６２を形成しておき、供給装置６３からこの供給通路６２を介して所定量の粘性材料Ｓを凹部６１へ間欠的に送り込むものである。
この場合には、１回の塗布量を供給通路６２を介して凹部６１へ送り込む粘性材料Ｓの量で規定できるので、塗布量をコントロールできる利点がある。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、コテの横向きの凹部内に被塗布物への１回の塗布量に応じた所定量の粘性材料を供給し、凹部内に粘性材料を保持した状態で被塗布物を凹部に横方向より挿入することで、粘性材料を被塗布物の表面に転写するようにしたので、ピン転写と異なり、被塗布物とコテとが接触せず、被塗布物に衝撃荷重が全く作用しない。そのため、セラミックス素子のような脆い被塗布物でも、クラックが発生するのを防止できる。
また、被塗布物を粘性材料が充填された凹部に横方向より挿入し、引き出すことにより粘性材料を被塗布物に転写するので、１回の操作で被塗布物の表裏両面または全周に粘性材料を塗布することができ、ピン転写に比べて操作回数を減らすことができる。
さらに、被塗布物のエッジ部に粘性材料を塗布する場合、従来では粘性材料の表面張力の影響でエッジ部の膜厚を確保できなかったが、本発明では凹部に粘性材料を溜めておき、この凹部に被塗布物の端部を挿入するので、エッジ部の膜厚を大きくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる粘性材料の塗布装置の一例の斜視図である。
【図２】コテと被塗布物の斜視図である。
【図３】被塗布物の一例の斜視図である。
【図４】塗布方法の一例の工程図である。
【図５】被塗布物に対するコテの動作方向を示す斜視図である。
【図６】コテの他の実施例の側面図および斜視図である。
【図７】コテのさらに他の実施例の斜視図である。
【図８】本発明にかかる塗布方法の他の実施例の斜視図である。
【図９】本発明にかかる塗布方法のさらに他の実施例の側面図である。
【図１０】本発明にかかるコテのさらに他の実施例を示す。
【図１１】本発明にかかるコテのさらに他の実施例を示す。
【図１２】本発明にかかるコテへの粘性材料の供給方法の他の実施例の側面図である。
【符号の説明】
Ｗ被塗布物
Ｓ粘性材料
１コテ
１ａ凹部

Claims

粘性材料を被塗布物の表面に塗布する方法であって、
内部に被塗布物への１回の塗布量に応じた所定量の粘性材料をその表面張力によって保持しうる大きさで、かつ横向きに開口した凹部を持つコテを準備する工程と、
上記コテを粘性材料を貯留した貯留槽に凹部が粘性材料に漬かる位置まで浸漬し、貯留槽から引き上げることにより、粘性材料をその表面張力によって凹部内に保持させる工程と、
被塗布物をコテと非接触状態で上記凹部に横方向より挿入し、被塗布物の表裏両面または全周に粘性材料を付着させる工程と、
被塗布物を上記凹部から横方向に引き出すことにより、被塗布物の表裏両面または全周に粘性材料を転写する工程と、を有する粘性材料の塗布方法。
粘性材料を被塗布物の表面に塗布する装置であって、
内部に被塗布物への１回の塗布量に応じた所定量の粘性材料をその表面張力によって保持しうる大きさで、かつ横向きに開口した凹部を持つコテと、
上記コテの下方に設置された粘性材料の貯留槽と、
上記コテの凹部の前方に被塗布物を水平に固定する固定手段と、
上記コテの凹部を貯留槽の粘性材料中に浸漬した位置と、貯留槽の上方へ引き上げた位置との間でコテを昇降させる昇降手段と、
粘性材料が溜められた凹部を被塗布物に挿通させる前進位置と、凹部を被塗布物から引き離して粘性材料を被塗布物に転写する後退位置との間で上記コテを前後移動させる前後移動手段と、を備えたことを特徴とする粘性材料の塗布装置。