JP3990459B2 - 表面上に流体の滴を配置する装置 - Google Patents

Description

本発明は、粘性媒体および分散体のような液体または流体状の材料、特にペースト状の鑞材および各種の接着剤のような粘性分散体を、これら材料の滴を室（チャンバ）からノズルを通じて吐出することによって、基板または基材上に少容量高速で配置する装置に関するものである。
背景技術
電子部品を印刷回路板および基板に取り付ける際、ペースト状の鑞材で小さな島状体（アイル）または片状体（パッチ）を高速且つ正確にこのような基材上に配置することが必要とされる場合がある。これはワニスや接着剤、特に導電性接着剤においても同様である。現在の電子装置の生産速度の増大によって、高速での処理が必要とされている。
国際公開特許出願ＷＯ９１／１２１０６号には、適当な磁場を受けたときに長さが変化するロッドを有する、材料を付着させるための装置が開示されている。ロッドの端部が、材料で充たされた室のひとつの壁面を形成する。ロッドの長さが突然変化して長くなると、室の容積が変化して、材料は滴の態様でノズルから押し出される。国際公開特許出願ＷＯ９０／００８５２号ではこの代わりに、圧電材料の室を製作し、これに電場を与えることによって、室の容積を変化させている。
欧州特許文書ＥＰ−Ｂ１０５１７７６７号には、ペースト状の鑞材、接着剤および類似の材料など、液体材料の滴を付着させる装置が開示されている。この装置は、材料が中を流れる硬質の金属管を有し、金属管の壁面にノズルを有し、さらに管の外側には磁歪材料製のロッドを有するものである。ロッドに磁場をかけると、長さが変化して管の外側に打撃が与えられ、これによって管内の圧力が局部的に増大し、材料の滴がノズルを通じて吐出される。
米国特許ＵＳ−Ａ５３２０２５０号には、少量の粘性材料を急速に取り出す方法が開示されている。材料を入れた室は壁面にノズルを有し、室の他の壁面は、柔軟で弾力性があるダイヤフラムの態様を有する。電気的に始動するハンマなどの衝撃機構が、室の容積を変化させるために、ダイヤフラムの外側に衝撃を与えることによって、滴がノズルから押し出される。
発明の概要
本発明の目的は、材料を入れた室から少量の液体または流体材料を吐出させることができ、これによって正確に定められた量を１回に１滴吐出し、または細分割された液体材料を吐出する装置を提供することである。
そして、少量の材料を取り出すための装置には、第１の壁面に配置されたノズル開口を有する室が備えられる。この室は、第１の壁面の反対側に、第１の壁面と平行な第２の壁面を有する。ロッドの端面および包絡面近接部分が室の内側に位置するように、ロッドが移動可能な状態で第２の壁面内に配備され、またはそれに取り付けられる。さらにこの端面はノズル開口と向き合っている。ロッドを小さく前後に変位させたり、または他の、たとえばロッドの長さを変化させたりする方法のために、始動装置がこのロッドに結合される。次にロッドの端面が、ロッドの長手方向、すなわち端面に垂直な状態で室内を前後に移動する。ロッドの直径または最大横断寸法は、ノズル開口の直径と比較して大きいものが有利である。ロッドのストローク長すなわちロッドの端面の変位は小さいが、ストロークの動きは高い加速度および大きな力であるため圧力波が生じ、粘性流体中を伝播する。ノズル通路（チャネル）の入口に衝撃を与えると、圧力波がノズルを通じて材料を吐出する。このように、材料の吐出は主として材料中を伝播する圧力波または圧力衝撃により行われ、室の容積変化によるものではない。さらに、圧力波が効率よくノズル開口に向かって作用するように、ロッドの端面はノズル開口に接近させることが有利である。したがって、ロッドの端面とノズル開口の入口との距離は、端面の直径と比較して小さいことが好ましい。前記直径は、ロッドの横断方向、すなわち端面の一縁から他の縁までとった端面の最大寸法に等しいとしてよい。
ロッドまたはその端面の変位は、ベアリングの摩耗または遊びおよび同様の理由によってその運動の精度を劣化させることなく、高い運動精度を保持しながら、容易に発生させることができる。適した駆動装置の例は、電歪、圧電および磁歪アクチュエータと、記憶金属アクチュエータとである。
【図面の簡単な説明】
次に本発明を、添付の図面を参照して非限定的具体例により説明する。
図１は、材料を供給または付着させる装置の断面概略図である。
発明の詳細な説明
図１に、側面の開口３を介して、図示されていない材料容器に接続された、硬質の金属ブロック製作された室１を示す。室１は、側面、上部壁面および底部壁面を有する低い円筒形状を有する。底部壁面には、狭い出口、すなわちノズル開口７がある。開口７は、適当な共働ねじ山により、底部壁面中の穴に取り付けられたノズル５中の通路となることができる。ノズル５は、狭い通路状のノズル開口７を有する。室に取り付けられたノズル通路７の内側端部は面取りがなされまたは漏斗の形状である。通路７の内側端部の向い側には、ロッド９が位置する。ロッド９は、ノズル５が位置する壁面の反対側の壁面に、摺動可能に取り付けられている。すなわち、ロッド９は室１の上部壁面に備えられる。ロッド９の下部端面１１は、ここに示されない適当な駆動装置または適当なアクチュエータと一体になったロッド自体の構造によって、ノズル５および底部壁面に対して前後方向に移動することができる。たとえばロッド全体を変位させる場合に、ロッド自体またはその駆動装置は電歪、圧電または磁歪材料を主体とするものとすることができる。ロッドまたは駆動機構の一部は、記憶金属を主成分とするものでもよい。
そして、ロッド９の下部端面１１に、下部壁面およびノズル５に向かう、特に通路７の内側端部に向かう急激で極めて小さな下方への動きが与えられると、ロッド９の下部端面１１に近い室１内の材料中に、局所的な圧力増加または圧力による打撃すなわち衝撃が得られる。このようにして室内の材料中に衝撃波が生じ、端面１１から出発し端面１１のほぼ垂直な方向に材料中を伝播する。適当な寸法をとることによって、この圧力増加または圧力波がノズル５の内部通路７が室１内で開口する室１の部分に影響を与える。これにより、室１中の材料の滴のような粒状の量が、ノズル通路７の外側端部から吐出される。そして、材料の粒状の量は、通路７の軸線を延長したものと実質的に一致する通路に沿って、空気中を高速で自由に運動する。この量は衝突し、図示されていないある基板、たとえば印刷回路板または導電性部品を有する他の基板に配置される。圧力増加または圧力波が効率よくノズル通路７に向かって作用するために、ロッド９の端面１１を、ロッドの直径または特にその端面の直径と比較して、ノズル通路７が室１の内側で始まる部分の近くに位置することができる。したがって、その距離は０．０５〜０．５ｍｍの範囲内とすることができ、端面１１の直径は、たとえば１〜４ｍｍとすることができる。端面１１の直径はまた、０．１〜０．５ｍｍの範囲内とすることができるノズル通路の最も狭い部分の直径と比較しても大きい。さらに、端面１１のストロークの長さは、その直径と比較して短く、たとえばせいぜい０．０１〜０．０２ｍｍである。
図１でノズル５は、基本的な円筒形を有するねじを切ったブッシュとして作られている。ノズルの内側は、中央に位置する同心の通路７を包囲する表面において、実質的に平坦である。深い円筒状の同心の凹みが、室１から外側を向いた円筒状のノズルの反対側にある。ノズル通路７はノズル５の内部をわずかに通って延在し、外側端部が凹みの壁面により包囲されている。ノズル通路７は、このように室１の主空間に直接的に位置し、内側端部が底部壁面の平面に位置する。その結果、室１の圧力増加が容易に管理され、ノズル通路に有効に影響する。他の詳細な解決方法およびノズルの取り付け方法は自然に考えることができる。さらに、ロッド９の端面１１はロッドの軸線および通路７の軸線に垂直に位置し、ノズル５の内側表面および底部壁面に平行であり、ノズル通路７の真上に位置する中心を有し、実質的に平坦な表面である。特に、通路７の内側端部に近接して位置する室壁面のこれらの領域、すなわちノズル５の内側上部表面を含むこれらの領域は、実質的に平坦で且つ少なくとも端部表面１１の延長部分に対応する延長部分を有する。これらの領域はまた、ロッド９の端面１１に平行である。ロッド９と通路７の軸線はこのようにして一致する。ロッドの端面１１は、圧力増加の局部化を強化し、または圧力衝撃の方向を良好に画定するために、凹形の中央に位置する浅い凹みを有するように変更することもできる。端面１１の凹みの中央に小さく低い突起部すなわち突起１３を配置してもよく、これは端面１１の中央下すなわちノズル通路の内側端部に近接する領域において、圧力衝撃の強さをさらに増大させることができる。

Claims (11)

1. 基板上に流体、粘性媒体または分散液を個々の滴として吐出する装置であって、
   配置する材料を入れるための室と、
   前記室内の第１の壁面内のノズル開口と
   を有する装置において、
   ロッドが前記室中に具備され、または前記室内の第２の壁面に取り付けられ、前記ロッドは端面と、該端面に接続された包絡面とを有し、前記第２の壁面が前記第１の壁面に向かい合い、前記ロッドの端面と包絡面の接続部が前記室内に位置し、前記端面が前記ノズル開口に向き合うようにされており、
   駆動手段が、前記ロッドに接続されて前記ロッドの端面を駆動することによって、前記ロッドの端面を前記室内で前記ノズル開口に向かって前方に移動させ、該端面の前方への移動が、前記ノズル開口を通して個々の滴の前記吐出を提供し、
   前記ロッドの端面の移動するストローク長が、前記ロッドの端面と前記ノズル開口との間の距離よりも小さいことを特徴とする装置。
2. ロッドおよび／または駆動手段が、該駆動手段が作動しない時には端面が室内をノズル開口から離れて後方へ移動し、ロッドの端面がその元の位置に戻るように構成されることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の装置。
3. ロッドの端面が前方および／または後方に移動する時のそれぞれのストローク長が、端面の直径または最大横断寸法より著しく小さいことを特徴とする、請求の範囲第１項または第２項のいずれかに記載の装置。
4. 端面の直径または最大横断寸法が、ノズル開口の最も狭い部分の直径に比べて大きいことを特徴とする、請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の装置。
5. 室内の、ロッドの端面とノズル開口端部との間隔が、端面の直径または最大横断寸法に比べて小さいことを特徴とする、請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の装置。
6. ロッドに結合された駆動手段が、端面の移動が高い加速度と大きい力を有するように製作されていることを特徴とする、請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載の装置。
7. ノズル開口が、該開口を通過する材料が加速されて高速となるように製作されていることを特徴とする、請求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載の装置。
8. ロッドの端面が、実質的に平坦な形状を有することを特徴とする、請求の範囲第１項から第７項のいずれかに記載の装置。
9. ロッドの端面が、該端面がノズル開口に向かって移動するときに、室内の材料中の圧力波をノズル開口に向かう方向に集中させるように製作されていることを特徴とする、請求の範囲第１項から第７項のいずれかに記載の装置。
10. ロッドの端面が、凹形で中央に位置する浅い凹みを有することを特徴とする、請求の範囲第９項に記載の装置。
11. ロッドの端面の凹みが、凹みの中央に位置する低い突起部を有することを特徴とする、請求の範囲第１０項に記載の装置。

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