JP4311549B2

JP4311549B2 - 液体材料塗布方法

Info

Publication number: JP4311549B2
Application number: JP2004025473A
Authority: JP
Inventors: 亨水野; 浩二田中; 幸一郎岡崎
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2024-02-02
Also published as: JP2005211874A

Description

本発明は、液体材料、例えば接着剤、はんだペースト等を塗布対象物に吐出して塗布（注入、充填、点滴等も含む）する液体材料塗布方法及び装置に係り、特に、液体材料の塗布動作中に混入が懸念される気泡の発生を防止するための液体材料塗布方法に関する。

液体材料の塗布には、吐出遅れ防止、吐出量の安定供給の為、予めシリンジ内に充填されている液体内部の泡を抜いた状態にしておくことが必要である。

この場合の問題点としては、脱泡後、シリンジを気密容器から塗布装置（ディスペンス装置）に移し替える際に気泡が混入してしまうことがある。また、連続吐出動作中にも誤ってシリンジ下部に連結されたノズル先端側よりエアーを吸入してしまい、液体材料中に気泡を混在させてしまう可能性がある。

この場合、液体材料塗布時に気泡混入のまま、製品上に液体材料が塗布されてしまう為、気泡発生による品質上の問題、或いは経時使用後の混在気泡による製品不良の発生に繋がる恐れがある。

このため、液体材料を塗布対象物に塗布した後に脱泡する方法が下記特許文献１，２において提案されている。

特開平７−２２６４２０号公報特開平１１−２９７７３０号公報

特許文献１は、フリップチップ工程でのアンダーフィルに対する脱泡工程であり、樹脂塗布工程とは別に負圧工程を設けている。この負圧工程で、回路基板の上下面で圧力差を付けて脱泡効果を発揮させ、且つ、樹脂流れを良好にしている。同時に樹脂の熱硬化を実施している。この問題点としては、液体樹脂塗布時の気泡混入を考慮した上で、後工程での負圧による脱泡を実施するため、製造のための工数が増加する点があげられる。

特許文献２は、ダイボンディング工程の後に負圧工程を設けており、負圧室内に所定時間放置することにより脱泡を実施している。この場合も、液体樹脂塗布時の気泡混入を考慮した上で、後工程での負圧による脱泡を実施するため、製造のための工数が増加する点があげられる。

また、スクリーン印刷工程での脱泡を目的としたものとして下記特許文献３がある。

特開２００３−３００３０２号公報

特許文献３は、スクリーン印刷工程を負圧条件下で行うことを特徴とし、スクリーン印刷装置を収納した真空室内の圧力を変化させて脱泡を実施している。この方法は、スクリーン印刷工程に適用するものであり、シリンジから液体材料を吐出して塗布する構成ではない。

本発明は、上記の点に鑑み、液体材料塗布装置内又はその一部を負圧状態として、液体材料の塗布動作中に混入が懸念される気泡の発生を防止し、塗布された液体材料からの気泡発生による製品不具合を未然に防止可能な液体材料塗布方法を提供することを目的とする。

本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。

上記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、液体材料をシリンジに収納するとともに前記シリンジ下部に連結されたノズルの吐出口より液体材料を吐出する収納吐出部を用い、前記収納吐出部に対してＸＹ方向に相対的に移動可能な塗布対象物に液体材料を塗布する液体材料塗布方法において、
前記収納吐出部及び前記塗布対象物を少なくとも囲み、気密又は気密に近い状態に密閉可能な塗布空間を形成し、前記塗布対象物の支持部材を上昇させて前記塗布空間の開口内側に前記塗布対象物を位置させることで前記塗布対象物を前記塗布空間外から前記塗布空間内へ搬送し、かつ前記支持部材で前記開口を閉じ、前記ノズルの下方位置に位置決めするとともに、
前記塗布空間を密閉して前記塗布空間内を負圧状態にして前記ノズルから前記塗布対象物に対して液体材料を吐出した後、
前記支持部材を降下させて前記塗布対象物を前記塗布空間内から前記塗布空間外へ搬送することを特徴としている。

本発明によれば、液体材料をシリンジに収納するとともに前記シリンジ下部に連結されたノズルの吐出口より液体材料を吐出する収納吐出部を用い、前記収納吐出部に対してＸＹ方向に相対的に移動可能な塗布対象物に液体材料を塗布する場合に、前記収納吐出部及び前記塗布対象物を少なくとも囲む塗布空間内を負圧状態（真空乃至大気圧よりも低い気圧）にすることにより、塗布対象物への液体材料の塗布動作中に混入が懸念される気泡の発生を防止できる。この結果、塗布された液体材料からの気泡発生による製品不具合を未然に回避できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、液体材料塗布方法の実施の形態を図面に従って説明する。

本発明の液体材料塗布方法は、一般的なプリント基板のみならず、ワイヤーボンディング、ＩＣのリード端子間、又はＩＣのアンダーフィル等の狭い範囲、高密度な場所に液体材料を微量塗布することを主目的とするものであるので、液体材料に含まれる気泡を完全に取り除いた状態での使用が不可欠である。

上記の状態下での塗布動作でも、条件によっては、塗布ノズル周辺の空気を塗布材料内に巻き込み、その結果塗布された液体材料内への気泡混入という状態が発生してしまう。本発明は、塗布ノズル及び塗布対象物を少なくとも含む塗布空間内を負圧状態（真空乃至大気圧よりも低い気圧）に保つことで、液体材料塗布時の空気の巻き込みを無くし、ひいては液体材料内の気泡発生を防止することを実現しようとするものであり、以下各実施の形態で具体的に述べる。

図１は本発明に係る液体材料塗布方法の実施の形態１を示す。この図において、１は架台であり、この上側にＸＹ駆動機構２及び塗布ヘッド３等を有する塗布部５が設置され、架台内側が制御部６の配置される部分となっている。前記架台１上には、ＸＹ駆動機構２を介して塗布ヘッド３が水平面内におけるＸ軸方向及びこれに直交するＹ軸方向に移動自在に取り付けられている。この塗布ヘッド３には、液体材料を収納するとともに吐出口より液体材料を吐出する収納吐出部１０が鉛直方向に昇降自在（Ｚ軸方向に移動自在）に支持されている。液体材料の収納吐出部１０は、シリンジ１１及びこの下部に連結された塗布ノズル（ニードル）１２で構成され、液体材料を収納したシリンジ１１の内部を加圧することで、シリンジ１１に連通する塗布ノズル１２下端の液体材料吐出口から所定量の液体材料（液体樹脂等）を吐出するようになっている。

一方、プリント基板等の塗布対象物２０を塗布ヘッド３の下方位置、つまり塗布ノズル１２の下方位置に搬送し、位置決めするために、搬送コンベア２１が架台１上に支持されている。

そして、架台１上側の塗布部５を覆うように、すなわち、架台上面、ＸＹ駆動機構２、塗布ヘッド３、液体材料の収納吐出部１０、この下方に位置決めされた塗布対象物２０、及び搬送コンベア２１の入側２１ａと出側２１ｂを除く大部分を覆うように、本体カバー３０が架台１に装着されており、本体カバー３０の内側に形成される塗布空間Ｓ１内を真空排気するための真空排気系（図示せず）を備えた気圧制御装置が設けられている。

なお、搬送コンベア２１がプリント基板等の塗布対象物２０を間欠搬送して所定の塗布作業位置で位置決め停止したとき、搬送コンベア２１の入側２１ａ及び出側２１ｂと本体カバー３０の隙間は、密閉材（例えばパッキン付きの蓋）等により本体カバー３０内を密閉状態とするために気密又は気密に近い状態でシールされることが望ましい。本体カバー３０は搬送コンベア２１の入側２１ａ及び出側２１ｂとの隙間以外は気密構造である。なお、本明細書中、密閉状態とは、塗布空間内を負圧にできる程度の状態であればよく、気密状態に限定されない。

この実施の形態１の構成において、搬送コンベア２１の入側２１ａからプリント基板等の塗布対象物２０が供給され、樹脂等の液体材料の塗布作業位置で位置決め停止される。これとともに、搬送コンベア２１の入側２１ａ及び出側２１ｂと本体カバー３０の隙間を密閉材等により密閉し（気密又は気密に近い状態にシールすることが好ましい）、この密閉状態にて本体カバー３０内側の塗布空間Ｓ１内を真空排気系を備えた気圧制御装置により排気し、予め設定した大気圧よりも十分低い負圧状態（好ましくは、液体材料の性質を損なわない程度の真空に近い気圧）とする。この負圧状態にてシリンジ１１内部を加圧し、シリンジ１１に連通する塗布ノズル１２下端の液体材料吐出口から所定量の液体材料を塗布対象物２０に吐出し、塗布する。塗布対象物２０に対して多点塗布する場合、ＸＹ駆動機構２で塗布ヘッド３をＸ軸及びＹ軸方向に移動制御し、塗布ヘッド３側にてシリンジ１１を昇降駆動すればよい。

液体材料の塗布が終了した塗布対象物２０は搬送コンベア２１により出側２１ｂに排出される（次工程に進む）とともに、次の塗布対象物２０が入側２１ａより供給される。

この実施の形態１によれば、ＸＹ駆動機構２、塗布ヘッド３、液体材料の収納吐出部１０、この下方に位置決めされた塗布対象物２０、及び搬送コンベア２１の入側２１ａと出側２１ｂを除く大部分を覆う本体カバー３０内に負圧状態にした塗布空間Ｓ１を形成したので、塗布ノズル１２から塗布対象物２０に液体材料を塗布する際に空気を巻き込むことが無く、塗布された液体材料内での気泡の発生を未然に防止できる。

なお、実施の形態１では、シリンジ１１内の加圧及び負圧管理機能を有する１個のレギュレータを本体カバー３０内に配置することにより、塗布停止状態において、液だれを防止することが可能となる。本体ケース外に配置する場合は、シリンジ１１内の気圧とレギュレータ出口の気圧を同じにするため（液だれ防止のため）、加圧管理用レギュレータと負圧管理用レギュレータの２種類の構成とする。レギュレータと加負圧用ケーブルの図示は省略してある。

図２は本発明に係る液体材料塗布方法の実施の形態２を示す。この場合、本体カバー３０内を移動する塗布ステージ２２を設け、この塗布ステージ２２に対して入側搬送コンベア２３ａから塗布対象物２０を供給し、塗布ステージ２２から塗布済みの塗布対象物２０を出側搬送コンベア２３ｂが受け取る構成である。その他の構成は前述した実施の形態１と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。

この実施の形態２の構成において、搬送コンベア２３ａからプリント基板等の塗布対象物２０が本体カバー３０内の塗布ステージ２２に供給され、塗布ステージ２２の移動、位置決め動作により、塗布対象物２０は液体材料の塗布作業位置で位置決め停止される。これとともに、塗布対象物２０の入側及び出側に設けられた本体カバー３０の隙間を密閉材等により密閉し（気密又は気密に近い状態にシールすることが好ましい）、この密閉状態にて本体カバー３０内側の塗布空間Ｓ１内を気圧制御装置により排気し、予め設定した大気圧よりも十分低い負圧状態とする。この負圧状態にてシリンジ１１内部を加圧し、シリンジ１１に連通する塗布ノズル１２下端の液体材料吐出口から所定量の液体材料を塗布対象物２０に吐出し、塗布する。

この実施の形態２の場合には、搬送コンベアが本体カバー３０を貫通しないから、真空排気時に本体カバー３０の気密度を上げるのが容易である。

図３及び図４は本発明に係る液体材料塗布方法の実施の形態３を示す。これらの図において、本体カバー３０の内側に、液体材料の収納吐出部１０（つまり、シリンジ１１及び塗布ノズル１２）と、塗布ヘッド３の取付アーム部３ａとを覆い、かつ図４のように塗布対象物２０に対向する開口４１を有するケース（負圧室）４０を固定配置し（例えば架台１上に支持し）、このケース４０の内側の塗布空間Ｓ２内を気圧制御装置により排気するようにしている。

前記シリンジ１１は塗布ヘッド３の取付アーム部３ａ端部に取り付けられており、ケース４０に対して取付アーム部３ａがＸ軸、Ｙ軸方向及びＺ軸（昇降）方向に移動可能なように、ケース４０と取付アーム部３ａの隙間はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向移動を許容する柔軟性、伸縮性のあるシール構造体４２（例えば蛇腹構造等）で気密にシールしている。

また、搬送コンベア２１がプリント基板等の塗布対象物２０を間欠搬送して所定の塗布作業位置で位置決め停止したとき、図４のように塗布対象物２０を前記ケース４０の開口内側に位置させるために、塗布対象物２０が位置決め載置された搬送コンベア２１の部分Ｐ（当該塗布対象物の支持部材となる部分）を上昇させる機構が設けられている。この搬送コンベア２１の部分Ｐとケース開口４１の接合部分にはパッキン等の接合材が設けられている（例えば開口４１の端面に接合材が固定配置されている。）。その他の構成は前述した実施の形態１と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。

なお、実施の形態３では、シリンジ１１内の加圧及び負圧機能を有するレギュレータをケース４０内に配置することにより、塗布停止状態において、液だれを防止することが可能となる。ケース外に配置する場合は、シリンジ１１内の気圧とレギュレータ出口の気圧を同じにするため（液だれ防止のため）、加圧管理用レギュレータと負圧管理用レギュレータの２種類の構成とする。

この実施の形態３の構成において、搬送コンベア２１の入側２１ａからプリント基板等の塗布対象物２０が供給され、樹脂等の液体材料の塗布作業位置で位置決め停止される。その後、塗布対象物２０が位置決め載置された搬送コンベア２１の部分Ｐ（当該塗布対象物の支持部材となる部分）を上昇させて、図４のようにケース４０の開口４１を前記部分Ｐにて密閉する（気密又は気密に近い状態にシールすることが好ましい）。この密閉状態ではケース４０内は気密乃至気密に近い閉じた密閉空間となり、この状態にてケース４０内側の塗布空間Ｓ２内を真空排気系を備えた気圧制御装置により排気し、予め設定した大気圧よりも十分低い負圧状態とする。この負圧状態にてシリンジ１１内部を加圧し、シリンジ１１に連通する塗布ノズル１２下端の液体材料吐出口から所定量の液体材料を塗布対象物２０に吐出し、塗布する。

この実施の形態３によれば、液体材料の収納吐出部１０と、塗布ヘッド３の取付アーム部３ａとを覆いかつ塗布対象物２０に対向する開口４１を有するケース４０を用い、塗布対象物２０が位置決め載置された搬送コンベア２１の部分Ｐを上昇させて、ケース４０の開口４１を前記部分Ｐにて密閉し（気密又は気密に近い状態にシールすることが好ましい）、このケース４０の内側に負圧状態にした塗布空間Ｓ２を形成したので、塗布ノズル１２から塗布対象物２０に液体材料を塗布する際に空気を巻き込むことが無く、塗布された液体材料内での気泡の発生を未然に防止できる。また、実施の形態１に比べて、排気が必要となる塗布空間Ｓ２の容積が小さくて済み、気圧制御装置による排気に要する時間を短縮できる。

なお、この実施の形態３の構成は、実施の形態２に示した本体カバー３０内を移動する塗布ステージ２２を設けた機構にも適用できる。この場合には、塗布対象物２０が位置決め載置された塗布ステージ（当該塗布対象物の支持部材となる）を上昇させて、ケース４０の開口４１を密閉して排気すればよい。塗布ステージとケース開口４１の接合部分にはパッキン等の接合材を設ける。

なお、各実施の形態では、架台１上にＸＹ駆動機構２を介して塗布ヘッド３がＸ軸方向及びこれに直交するＹ軸方向に移動自在に取り付けられ、塗布ヘッド３が液体材料の収納吐出部１０を昇降駆動（Ｚ軸駆動）する機構としたが、架台上に塗布ヘッドが固定され、塗布ヘッドで液体材料の収納吐出部１０をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に駆動可能な機構としてもよい。さらに、実施の形態２のように塗布対象物２０を位置決め載置する塗布ステージ２２を用いる場合、収納吐出部１０側を固定するか又はＺ軸駆動のみとし、塗布ステージ２２側をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に駆動可能とするか又はＸ軸及びＹ軸方向に駆動可能とすることもできる。いずれにしても、塗布対象物２０に対して収納吐出部１０下部の塗布ノズル１２がＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に相対移動できる機構であればよい。

以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。

本発明によれば、ワイヤーボンディング、ＩＣのリード端子間、又はＩＣのアンダーフィル等の狭い範囲、高密度な場所に気泡の発生の無い液体材料を微量塗布可能な高信頼性の塗布装置を実現できる。

本発明に係る液体材料塗布方法の実施の形態１であって、（Ａ）は概略正断面図、（Ｂ）は概略側断面図である。本発明の実施の形態２であって、（Ａ）は概略正断面図、（Ｂ）は概略側断面図である。本発明の実施の形態３であって、（Ａ）は概略正断面図、（Ｂ）は概略側断面図である。実施の形態３の要部拡大正断面図である。

符号の説明

１架台
２ＸＹ駆動機構
３塗布ヘッド
１０収納吐出部
１１シリンジ
１２塗布ノズル
２０塗布対象物
２１搬送コンベア
３０本体カバー

Claims

液体材料をシリンジに収納するとともに前記シリンジ下部に連結されたノズルの吐出口より液体材料を吐出する収納吐出部を用い、前記収納吐出部に対してＸＹ方向に相対的に移動可能な塗布対象物に液体材料を塗布する液体材料塗布方法において、
前記収納吐出部及び前記塗布対象物を少なくとも囲み、気密又は気密に近い状態に密閉可能な塗布空間を形成し、前記塗布対象物の支持部材を上昇させて前記塗布空間の開口内側に前記塗布対象物を位置させることで前記塗布対象物を前記塗布空間外から前記塗布空間内へ搬送し、かつ前記支持部材で前記開口を閉じ、前記ノズルの下方位置に位置決めするとともに、
前記塗布空間を密閉して前記塗布空間内を負圧状態にして前記ノズルから前記塗布対象物に対して液体材料を吐出した後、
前記支持部材を降下させて前記塗布対象物を前記塗布空間内から前記塗布空間外へ搬送することを特徴とする液体材料塗布方法。