JP4478656B2

JP4478656B2 - ペースト塗布方法

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Publication number: JP4478656B2
Application number: JP2006064820A
Authority: JP
Inventors: 法昭下田
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP2006167721A

Description

本発明は、基板面にペーストパターンを描画するペースト塗布方法の改良に関する。

液晶表示パネルは、液晶部材を挟んで２枚のガラス製の基板が貼り合わされて製造されるが、その２枚の基板を貼り合わせのために、いずれか一方の基板の対向面に、接着性のあるペーストが塗布される。

ペーストは、基板の表示面を囲み閉曲線を描くように塗布されるから、基板上方に配置され、ノズル先端からペーストを吐出させる収納筒（シリンジ）は、基板面に対向しつつ相対移動を行なってペーストパターンを形成する。

相対移動により基板面にペーストを塗布するためには、ペーストを収納した収納筒側を固定配置し、その収納筒の下方に対向配置した基板側をＸ−Ｙ方向に移動させる方法（たとえば、特許文献１参照）と、反対に、基板側を固定しておき、上方に対向配置した収納筒側をＸ−Ｙ方向に移動させてペーストを塗布する方法（たとえば、特許文献２参照）が知られている。

なお、ペーストが塗布される基板の表示面には、一枚の基板に１個の表示面のみが形成される場合もあれば、一枚の基板に同じパターンの表示面がマトリクス状に複数個構成された、いわゆる多面取りが形成されている場合もある。

多面取りにパターン形成された基板では、複数個の収納筒を塗布パターンの配列ピッチに予め対応して設けておくことによって、複数個のペーストパターンを同時に形成することができる。

図４は、複数個の収納筒を塗布パターンの配列ピッチに対応するように固定配置し、基板側をＸ−Ｙ方向に移動させる従来のペースト塗布装置の構成を示した斜視図で、架台１上にＸ−Ｙ移動テーブル２が配置されている。

Ｘ−Ｙ移動テーブル２上に載置された基板３の上方には、２個の収納筒４１，４２を搭載したヘッド機構４が配置されている。２個一対の収納筒４１，４２は、二つの塗布パターンを同時に描画形成できるように、基板３に形成された表示パターンのＸ軸方向の配列ピッチに対応するように位置決めされて配置されている。Ｘ−Ｙ移動テーブル２や、収納筒４１，４２を搭載したヘッド機構４は、いずれも制御器５に接続され、制御器５はペースト塗布操作全体を統制制御するので、２個の収納筒４１，４２から同時に吐出されたペーストは、Ｘ−Ｙ移動テーブル２による基板３のＸ−Ｙ方向への移動により、同時に２つの表示パターンに対して塗布される。

ヘッド機構４の収納筒４１，４２は、図示のように、Ｚ軸移動機構４３，４４に連結されて、上下（Ｚ軸）方向に移動調整可能であり、各収納筒４１，４２にはそれぞれ不図示のＣＣＤカメラが取り付けられている。各収納筒４１，４２に取り付けられた各ＣＣＤカメラは、基板３に形成されたアライメントマークを撮影し、その撮影画面を制御器５に供給するので、制御器５は、供給された撮影画面に基づくパターン認識により基板３の位置を検出し、ペースト塗布作業のための、基板３の位置決め制御等を行なうことができる。なお、図４では、基板３をＸ−Ｙ移動テーブル２上に載置しているが、このＸ−Ｙ移動テーブル２をＸ−Ｙ−θ移動テーブルに置き換え採用することにより、載置した基板３の位置決め制御をシータθ（旋回）方向に対しても行なうこともできる。

また、図示しないが、各収納筒４１，４２には、レーザ光を採用した距離計が連結され、基板３面の高さを計測して、ペーストの塗布量が一定となるように、基板面とノズル先端との間の距離の制御を行なう。

このように、制御器５は、Ｘ−Ｙ移動テーブル２を駆動制御して収納筒４１，４２に対する基板３の位置決めを行なうとともに、収納筒４１，４２におけるペーストの吐出量や吐出タイミングを制御し、Ｘ−Ｙ移動テーブル２を予め設定されたプログラムに沿いＸ−Ｙ方向に移動制御するので、基板３面上に所定のペーストパターンが描画形成される。

なお、Ｘ−Ｙ移動テーブル２を搭載した架台１内には、電源回路等が組み込み収納されるとともに、制御器５には、モニタディスプレイ６ａ及びキーボード６ｂが接続されていて、作業員は、キーボード６ｂの操作により、基板３へのペースト塗布作業を調整制御することができる。

図４に示したペースト塗布装置は、位置決め固定された収納筒４１，４２側に対し、基板３を搭載したＸ−Ｙ移動テーブル２側をＸ−Ｙ面内に移動させたが、収納筒４１，４２と基板３との相対移動によってペーストパターンは塗布描画されるので、特許文献２に記載のように、従来は、基板３側を固定し、ペーストを収納した収納筒４１，４２側をＸ−Ｙ移動機構に搭載するように構成して、基板３面にペーストパターンを形成することも考えられている。

いずれにしても従来のペースト塗布装置は、架台上に載置された基板上に、ペーストを収納した収納筒が対向配置され、基板側をＸ−Ｙ方向に移動させるか、あるいはペーストを収納した収納筒側をＸ−Ｙ方向に移動させてペーストパターンを描画するように構成されていた。

特開平５−１５８１８号公報（図１）特開平９−３２３０５６号公報（図１）

上記のように、従来のペースト塗布装置は、基板側あるいはペーストを収納した収納筒側のいずれか一方をＸ−Ｙ方向に移動させることで、基板面に所定のペーストパターンを描画するように構成されていた。

しかしながら、前者の、固定された収納筒に対し、塗布される側の基板をＸ−Ｙ方向に移動させる構成では、最近のように基板形状がますます大型化される状況のもとでは、基板をＸ−Ｙの水平方向に大きく移動させることになり、広いスペースを占有するので、省スペース化を図る点から改善が要望されていた。

ペースト塗布パターンが、必ずしも多くの収納筒を配置可能な多面取りの塗布パターンに限らないことを考えると、占有面積の大型化は、工場建家内の有効利用上問題とされた。

一方、後者の、基板側は架台上に固定し、収納筒側をＸ−Ｙ方向に移動させるペースト塗布装置においては、ペーストを収納して重量のかさむ収納筒を基板上方で機械的に移動させることになる。しかしながら、この重量物を移動のための機構部からは、摩耗等により金属粉が発生し、その発生した金属粉が落下して、下方の基板面上を汚してしまうという問題があった。

また、収納筒を搭載して可動するＸ−Ｙ移動機構は、重い収納筒をＸ−Ｙの平面を双方向に高速で広く移動させる必要があるので、堅固な構造が要求されるとともに、重量物搬送移動にともなう大きな慣性力は、塗布工程の効率化を阻害する要因となった。

そこで、本発明は、Ｘ−Ｙ面での移動による装置全体の大型化を回避するとともに、金属粉による基板面の汚染を回避し、塗布効率の向上を実現可能なペースト塗布方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、ペーストを収納した収納筒と基板とをＸＹ軸方向に相対移動させることにより、前記収納筒に収納されたペーストを前記収納筒のノズルから吐出させ所定のパターンで前記基板面に塗布するペースト塗布方法において、前記Ｙ軸方向に沿って前記パターンを描画するときには、前記ノズルからペーストを吐出させつつ前記収納筒と前記基板とを互いに前記Ｙ軸方向において反対方向に同時に移動させながら前記ペーストの塗布を行なうことを特徴とする。

本発明によれば、収納筒と基板とを互いにＹ軸方向において反対方向に同時に移動させながらペーストの塗布を行なうので、ペースト塗布形成時における装置全体のＹ軸方向への移動範囲（ストローク）を大幅に縮小させることができる。

また、上記構成により、収納筒側における移動距離範囲の短縮化は、収納筒を搭載した移動機構の機械的負荷を軽減させ、機械的摩耗等による金属粉発生を抑制し、高精度で高速な塗布操作を実現することができる。

以下、本発明によるペースト塗布装置の一実施の形態を図１ないし図３を参照して詳細に説明する。なお、図４に示した従来のペースト塗布装置と同一構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１は、本発明によるペースト塗布装置の一実施の形態を示した斜視図で、図２は図１に示したペースト塗布装置の要部拡大平面図である。

すなわち、架台１上にはＹ軸移動テーブル７が配置され、Ｙ軸移動テーブル７上には基板３が位置決め載置されている。

また、架台１上端部におけるＹ軸移動テーブル７を間に挟んだ両外側には、Ｙ軸が長手方向になるように伸延させたＹ軸移動機構８１，８２が併設されている。Ｙ軸移動機構８１，８２は、いずれもサーボモータ８ａ，８ａにより駆動される送りねじ機構で構成され、そのＹ軸移動機構８１，８２には、２個の収納筒４１，４２を搭載したヘッド機構４が同期してＹ軸方向に移動可能に組み込まれている。

２個の収納筒４１，４２は、図４における従来の構成と同様に、多面取りの基板に対応して、同時に二つのペースト塗布パターンを描画形成できるようにヘッド機構４に組み込まれているものであるが、この実施の形態におけるこれら各収納筒４１，４２は、従来と相違して、それぞれ制御器５により個々に駆動制御され、ヘッド機構４でコラム（ｃｏｌｕｍｎ）状に構成された本体部４ａ上を、Ｘ軸方向にそれぞれ独自に移動可能に構成されている。

すなわち、図２の要部平面図にも示したように、各収納筒４１，４２は各Ｚ軸移動機構４３，４４に連結されている。そして、各Ｚ軸移動機構４３，４４は、リニアモータで構成されたＸ軸移動機構４５の２個の１次側可動子４５ａ，４５ｂに連結されている。

Ｘ軸移動機構４５の２次側固定子４５ｃは、ヘッド機構の本体部４ａに敷設され、移動方向がＸ軸方向となるように設けられているので、１次側可動子４５ａ，４５ｂに対する制御器５の制御により、各収納筒４１，４２は、図示矢印Ｘ１，Ｘ２方向に、あるいは各矢印Ｘ１，Ｘ２とは反対方向に、すなわちＸ軸上を互いに反対方向に移動することができる。

図３は、Ｙ軸移動テーブル７、Ｙ軸移動機構８１，８２、及びヘッド機構４に対する制御系を概略説明するために示したブロック図である。

すなわち、制御器５は、ＲＡＭあるいはＲＯＭで構成され、塗布データや塗布制御プログラムが記憶された記憶部５１と、この記憶部５１に記憶されたデータ及び制御プログラムを読み出し、キーボート６ｂあるいはモニタディスプレイ６ａ上のタッチパネルから入力された塗布条件に基づく演算を行なってＹ軸移動テーブル７、Ｙ軸移動機構８１，８２、及びヘッド機構４に対する制御データを算出するＣＰＵ５２と、このＣＰＵ５２で算出された制御データを受けて、個々の制御信号を生成し、生成した制御信号を対応する各ドライバ５３１〜５３５に供給するように接続されたコントローラ５４１〜５４５とで構成されている。

図３に示した制御系において、収納筒４１，４２のバルブ調整によりペーストの吐出をコントロールするいわゆるディスペンサ制御、及びレーザ距離計からの測定データに基づきＺ軸移動機構４３，４４をコントロールして、収納筒４１，４２のノズル先端高さを制御するいわゆるギャップ制御は、従来と同様に構成制御される。

各リニアエンコーダからのフィードバック信号を受けたドライバが、Ｙ軸移動テーブル７、Ｙ軸移動機構８１，８２、及びヘッド機構４の１次側可動子４５ａ，４５ｂを駆動制御してペーストの塗布軌跡を形成する点で従来と相違する。

すなわち、Ｙ軸方向の塗布描画は、Ｙ軸移動テーブル７とＹ軸移動機構８１，８２とにより実行され、このＹ軸移動テーブル７とＹ軸移動機構８１，８２との駆動制御により、装置全体のＹ軸方向の動作ストロークの縮小が可能である。

このときの動作を、図２に示す基板３を４つに分割してできた領域を左上から時計回りに領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとし、各領域に同一のパターンでペーストを塗布するものとして説明すると下記のとおりである。

まず、Ｙ軸移動機構８１，８２及びＸ軸移動機構４５を駆動させて、収納筒４１を領域Ａに対する塗布パターンの塗布開始位置の直上に、収納筒４２を領域Ｂに対する塗布パターンの塗布開始位置の直上にそれぞれ位置付けする。

ここで、収納筒４１，４２が下降され、レーザ距離計の出力信号を頼りに、収納筒４１，４２のノズルと基板との間の距離が予め設定された塗布間隔となるように位置付けられる。

次に、収納筒４１，４２のノズルからペーストを吐出させつつ、Ｙ軸移動テーブル７及びＸ軸移動機構４５を駆動させて、領域Ａ，Ｂに所望の塗布パターンでペーストを塗布する。塗布パターンの終端位置でノズルからのペーストの吐出を停止させるとともに、Ｙ軸移動テーブル７及びＸ軸移動機構４５の駆動を停止させ、領域Ａ，Ｂへの塗布を終える。

塗布を終えた収納筒４１，４２は、待機高さまで上昇する。

この後、Ｙ軸移動テーブル７、Ｙ軸移動機構８１，８２及びＸ軸移動機構４５を駆動させて、収納筒４１を領域Ｄに対する塗布パターンの塗布開始位置の直上に、収納筒４２を領域Ｃに対する塗布パターンの塗布開始位置の直上にそれぞれ位置付ける。なおここで、収納筒４１を領域Ａから領域Ｄに、収納筒４２を領域Ｂから領域Ｃにそれぞれ移動させるために収納筒４１，４２と基板３とをＹ軸方向に相対移動させるときは、Ｙ軸移動テーブルとＹ軸移動機構８１，８２とを相反する方向（図２において、Ｙ軸移動テーブル７は上方向、Ｙ軸移動機構８１，８２は下方向）に同時に駆動させる。このようにすることで、Ｙ軸移動テーブル７とＹ軸移動機構８１，８２との合成速度で収納筒４１，４２と基板３とを相対移動させることができるので、単一の移動手段による場合に比較し、収納筒４１，４２を次の塗布開始位置へ短時間で移動させることができ、ペーストの塗布作業能率を向上させることができる。

次に、収納筒４１，４２のノズルからペーストを吐出させつつ、Ｙ軸移動テーブル７及びＸ軸移動機構４５を駆動させて領域Ｄ，Ｃに所望の塗布パターンでペーストを塗布する。塗布パターンの終端位置でノズルからのペーストの吐出を停止させるとともに、Ｙ軸移動テーブル７及びＸ軸移動機構４５の駆動を停止させ、領域Ｄ，Ｃへの塗布を終える。

また、Ｘ軸方向の塗布描画は、ヘッド機構４の１次側可動子によって実行されるが、図１及び図２に示したように複数個の１次側可動子４５ａ，４５ｂを設けたときは、互いに反対方向に移動するように制御することによって、Ｘ軸方向の塗布動作における慣性力は相殺されて、安定した塗布動作を得ることができる。

なお、キーボード６ｂやモニタディスプレイ６ａからの入力データのうち、描画開始座標位置データや描画順序指示データ等のいわゆるＮＣデータ、描画距離や塗布パターンのコーナ部におけるＲ（ｒａｄｉｕｓ）条件データ、ディスペンサ制御やギャップ制御の制御データ、及び描画速度データ等は従来と同様に入力設定される。

そこでまた、この実施の形態では、塗布軌跡制御の内、複数個の１次側可動子４５ａ，４５ｂに対し個々に移動（走行）方向を指示して、Ｘ軸上で互いに反対方向に移動させ得る点で従来と相違する。

このように、この実施の形態のペースト塗布装置では、複数個の収納筒４１，４２は、制御器５の制御を受けてＸ軸を個別に移動できるので、Ｘ軸方向に複数個形成された塗布パターンにそれぞれ対応して、互いにＸ軸上を反対方向に移動して二つのペーストパターンを同時に描画することができる。

複数個の収納筒４１，４２が、互いにＸ軸上を反対方向に移動しつつペーストパターンを描画することにより、収納筒４１，４２の移動に伴いヘッド機構４の本体部４ａに与えるＸ軸方向の慣性力は相殺され、その結果、その移動に伴うヘッド機構４の本体部４ａ、及びヘッド機構４と各Ｙ軸移動機構８１，８２との連結部へ与える機械的負荷を軽減することができる。従って、ヘッド機構４の軽量化が可能となり、また機械的摩耗等による金属粉発生を抑制することができる。

また、この実施の形態のペースト塗布装置は、基板３がＹ軸移動テーブル７上に載置されてＹ軸方向に移動するのに対し、ペーストを収納した収納筒４１，４２もまた、Ｙ軸移動機構８１，８２によるヘッド機構４の移動により、同様にＹ軸方向に移動可能であるので、Ｙ軸上では互いに交差する方向に移動を行なうことができる。

従って、ペースト塗布形成時における装置全体のＹ軸方向への移動範囲（ストローク）を少なくとも１／２に縮小することができる。

なお、上記実施の形態では、左右一対のＹ軸移動機構８１，８２に対し、１個のヘッド機構４を組み込んだ例を示したが、複数個のヘッド機構４をＹ軸移動機構８１，８２に併設するように組み込み構成し、Ｙ軸方向に多面取りに形成された塗布パターンに対する塗布を効率的に行なうようにすることができる。

また同時に、この実施の形態では、一つのヘッド機構４に２個の収納筒４１，４２を搭載させた例を説明したが、３個以上の収納筒を搭載し、Ｘ軸方向に多面取りされた基板３に対して、効率的なペースト塗布を行なうことができる。

さらにまた、この実施の形態では、Ｙ軸移動機構８１，８２には送りねじ機構を、また収納筒４１，４２の移動にはリニアモータに採用した例を示したが、Ｙ軸移動機構８１，８２にリニアモータを、また収納筒４１，４２の移動に送りねじ機構を採用する等、任意の移動機構を適宜採用しても同様な効果を得ることができる。

なお、図１、図２には、収納筒４１，４２に取りつけられる距離計は、省略して示していないが、図２に示した符号４１ａ，４２ａは、収納筒４１，４２にそれぞれ対応して取り付けられたＣＣＤカメラを示したものであり、これらＣＣＤカメラ４１ａ，４２ａは、基板３のアライメントマークの撮影画面を制御器５に供給し、従来と同様に、基板３に形成されたアライメントマークの撮影画面に基づくパターン認識により、ペースト塗布作業のための、基板３の位置決め操作が行なわれる。

また、この実施の形態において、Ｙ軸移動テーブル７をＹ−θ移動テーブルに置き換え採用することにより、位置合わせ調整に際し、θ（旋回）方向への若干の位置合わせ調整を行ない得るようにしても良い。

以上説明のように、この実施の形態のペースト塗布装置は、制御器５の制御により、Ｙ軸移動テーブル７、Ｙ軸移動機構８１，８２及びヘッド機構４を駆動制御して、収納筒４１，４２に対する基板３の基準位置を補正制御するとともに、位置補正後は、収納筒４１，４２におけるペーストの吐出量や吐出タイミング、並びにＹ軸移動機構８１，８２、及びＸ軸移動機構４５の１次側可動子４５ａ，４５ｂを予め設定されたプログラムに沿い制御するので、収納筒４１，４２のノズル先端から吐出されたペーストを基板３面上に塗布して、所定のペーストパターンを描画形成できる。

しかも、収納筒４１，４２は、Ｘ−Ｙ方向に移動するものの、対向配置された基板３はＹ軸移動テーブル７に載置されてＹ軸方向に移動するので、ペースト塗布形成時における装置全体のＹ軸方向への移動範囲（ストローク）を大幅に縮小させることができる。

このように本発明によれば、ペーストを収納した収納筒側のＹ軸方向への移動距離は短くなり、移動機構における機械的負荷も小さくなり、摩耗等による金属粉の発生も抑制され、高品質なペーストパターン形成を実現することができる。

なお、Ｙ軸移動テーブル７を搭載した架台１内には、電源回路等が組み込み収納されるとともに、制御器５には、モニタディスプレイ６ａ及びキーボード６ｂが接続されていて、作業員は、キーボード６ｂの操作により、基板３へのペースト塗布作業を調整操作することができる。

なお、実施の形態では、塗布パターンの描画中は、収納筒４１，４２と基板３とをＹ軸移動テーブル７とＸ軸移動機構４５にて相対移動させる例で説明したが、Ｙ軸移動テーブル７とＸ軸移動機構４５に加え、Ｙ軸移動機構８１，８２を同時に用いるようにしてもよい。この場合、Ｙ軸方向への移動の際に、Ｙ軸移動テーブル７とＹ軸移動機構８１，８２とを相反する方向に同時に駆動させるようにすれば、単一の移動手段にてＹ軸方向の移動を行なった場合に比較し、各移動装置（Ｙ軸移動テーブル７とＹ軸移動機構８１，８２）による移動距離を短くでき、また収納筒４１，４２と基板３との相対移動速度が同じであれば、各移動装置の移動速度を低減させることができるので、各移動装置の機械的負荷が軽減でき、機械的負荷に起因する振動等の発生が抑制され、高精度で高速な塗布操作を実現することができる。

また、塗布パターンを閉ループ状に塗布する例で説明したが、これに限らず、一部に開口部を有する、塗布パターンで塗布するものにも適用可能である。

本発明によるペースト塗布装置の一実施の形態を示す斜視図である。図１に示したペースト塗布装置の要部拡大平面図である。図１に示した装置の制御系を示したブロック図である。従来のペースト塗布装置を示す斜視図である。

符号の説明

１架台
２Ｘ−Ｙ移動テーブル
３基板
４ヘッド機構
４ａ本体部
４１，４２収納筒（シリンジ）
４３，４４Ｚ軸移動機構
４５Ｘ軸移動機構（リニアモータ）
４５ａ，４５ｂ１次側可動子
４５ｃ２次側固定子
５制御器
６ａモニタディスプレイ
６ｂキーボード
７Ｙ軸移動テーブル
８１，８２Ｙ軸移動機構
８ａサーボモータ

Claims

ペーストを収納した収納筒と基板とをＸ軸方向、Ｙ軸方向に相対移動させつつ、前記収納筒に収納されたペーストを前記収納筒のノズルから吐出させ所定のパターンで前記基板面に塗布するペースト塗布方法において、
前記収納筒と前記基板とのＹ軸方向の相対移動によって前記ペーストを前記基板面に塗布するときには、前記ノズルからペーストを吐出させつつ前記収納筒と前記基板とを互いに前記Ｙ軸方向において反対方向に同時に移動させながら前記ペーストの塗布を行なうことを特徴とするペースト塗布方法。
Ｙ軸移動テーブルに載置された基板と、Ｙ軸移動機構によりＹ軸方向に移動可能でかつＸ軸方向に伸延したヘッド機構の本体部にＸ軸方向に移動可能なペーストを収納した収納筒との相対移動により、前記収納筒のノズルから吐出されたペーストを所定のパターンで前記基板面に塗布するペースト塗布方法であって、
前記収納筒と前記基板とのＹ軸方向の相対移動によって前記ペーストを前記基板面に塗布するときには、前記ノズルからペーストを吐出させつつ前記Ｙ軸移動テーブルと前記Ｙ軸移動機構とにより、前記基板と前記収納筒とを互いに前記Ｙ軸方向において反対方向に同時に移動させながら前記ペーストの塗布を行なうことを特徴とするペースト塗布方法。
前記基板面に前記Ｙ軸方向に沿って複数の塗布パターンを形成する場合に、一の塗布パターンの終端位置から次の塗布パターンの塗布開始位置へ前記収納筒を移動させるときの前記基板との前記Ｙ軸方向での相対移動を、前記ノズルからペーストを吐出させず前記基板と前記収納筒とを前記Ｙ軸方向において互いに反対方向に同時に移動させて行なうことを特徴とする請求項１または２記載のペースト塗布方法。