JP5887689B2 - 細線コンフォーマルコーティング装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的にはコンフォーマルコーティング材料の付加に関し、より詳細には、電気構成要素にコンフォーマルコーティングを付加するためのアプリケータに関する。

コンフォーマルコーティングは、電気構成要素、例えば、プリント回路（ＰＣ）基板又はその上に装着された装置上に誘電体を付加し、湿分、カビ、粉塵、腐食、摩耗、振動、化学物質、錫ホイスカ、及び他の環境ストレスからそれを防護する処理である。コンフォーマルコーティング材料は、溶剤の蒸発によって硬化する溶剤ベースの材料から「１００％ソリッド」コンフォーマルコーティング材料にまで及ぶ。一般的なコンフォーマルコーティング材料としては、シリコーン、アクリル、ウレタン、エポキシ合成樹脂、パラリン、及び様々なポリマーが挙げられる。ＰＣ基板に付加された時に、溶剤が蒸発すると、又は溶剤を含まない材料が硬化すると、均一な厚みの絶縁性樹脂フィルムが形成される。

自動化した選択コーティングシステムは公知であり、これは、様々な堆積精度で様々なパターンに材料を分注し、様々な厚みを有するコーティングを生成するコンフォーマルコーティングディスペンサを有する。例えば、ディスペンサは、直線的なビード、湾曲又は円形パターンで連続的に回転するビード、及び／又はその後微粒化するビードの形態で材料を分注することができる。ビードは、微粒化スプレーに対するものよりも全体的に厚いコーティングを生成する傾向がある。更に、材料の粘性並びに材料／基板の表面張力の相互作用により、基板上に堆積したビードは、コーティングを望まない場所に拡がる場合がある。更に、微粒化スプレーにおいては、微粒化を達成する加圧空気による供給材料の噴射は、頻繁に有意なスプレーしぶきを引き起こし、従って、目標領域の外側に微粒化液滴を堆積させる。

これらの現在の分注方法は、一部の用途においては、望ましい最小コーティング面積よりも大きく、かつ望ましい縁部形成機能よりも低い望ましくないコーティング結果をもたらすという特徴を有する。より新しいコンフォーマルコーティング用途では、更に小さい面積又は更に小さい幾何学的形状を被覆する機能を有することが望ましい。しかし、この機能は、コーティング材料を付加するのに使用されるディスペンサの種類、及び恐らくより具体的には、分注材料に対してディスペンサがもたらす制御に主として依存する。

ビード又は微粒化スプレーを分注する現在のディスペンサでは、構成要素上のビード又はスプレーの濡れ面積又は接触面積の大きさを最小にすることができることに対して限界がある。その結果、こうした現在のディスペンサは、最小コーティング面積、すなわち、コンフォーマルコーティング用途に対してこうしたディスペンサの使用が実際的である面積を有し、それは、より新しい用途のためには大きすぎる場合がある。それは、基板及び構成要素がより小さくなり、このような基板上の構成要素密度が増大すると更に重要になる。

公知のニードルバルブ式ディスペンサは、ニードルバルブが開いている時間、並びにニードルバルブに供給されているコンフォーマルコーティング材料の印加圧力を制御することによってコンフォーマルコーティング材料の分注を制御する。こうした公知のニードルバルブ式ディスペンサもまた、一部の欠点を有し、例えば、第１に、より低粘性のコンフォーマルコーティング材料の流れを制御することが困難である。高粘性材料と低粘性材料を区別する標準的な尺度はないが、一例として、低粘性材料には、以下に限定されるものではないが、１０００センチポアズ未満である粘性を有する材料が挙げられる。公知のニードルバルブ式ディスペンサによる低粘性材料の液飛びを低減するために、分注先端は、基板の表面にできるだけ近く、例えば、数ミリメートル（ｍｍ）以内に維持されるべきである。高密度に込み合っているＰＣ基板上では、分注先端を基板表面のそのような近くに維持する要件は、公知のニードルバルブ式ディスペンサの用途を大幅に制限するであろう。第２に、公知のニードルバルブ式ディスペンサにコンフォーマルコーティング材料の流れを鋭く遮断する機能がないことは、液の滴下、液垂れ、劣悪な流量制御、及び一般的には正確とは言えない付加をもたらす。例えば、コーティング材料は、キープアウト領域、すなわち、コンフォーマルコーティング材料が付加されない領域の約１．５ｍｍ（約０．０６０インチ）、すなわち、内に付加することができるのみである。第３に、公知のニードルバルブ式ディスペンサは、コーティング材料を分注先端に付着させ、部分的にそこで硬化させる固有の問題を有し、それは、閉塞をもたらし、分注処理の再現性及び精度を低下させる場合がある。

従って、コンフォーマルコーティング処理における材料堆積の精度及び選択性を改善する改良されたニードルバルブ式コンフォーマルコーティングアプリケータを提供する必要性が存在する。

本発明は、低粘性コンフォーマルコーティング材料を公知のニードルバルブ式アプリケータよりも高い正確性、精度、及び／又は速度で基板上に付加することができ、及び／又は他の利点を有することができるニードルバルブ式アプリケータを有するコーティングシステムを提供する。例えば、本発明のコーティングシステムは、キープアウト領域のより近くにコーティング材料を付加し、及び／又はコーティング材料のより細い線を付加し、及び／又は基板の遙か上方で作動し、同時に基板上のコンフォーマルコーティング材料の配置の望ましい精度を維持するニードルバルブ式アプリケータの機能を改善することができる。こうした改良されたコーティングシステムの性能は、多くの場合にマスク及び脱マスク処理を排除し、それによって基板の処理を実質的に低減する。

更に、本発明のコーティングシステムは、分注ニードルからコーティング材料きれいに放出し、それによってコーティング材料が分注ニードルに付着し、及び／又はそこに硬化することを防ぐニードルバルブ式アプリケータを提供することができる。これは、保守を低減して閉塞を最小にし、一方で精度が維持されて再現性が高められる。更に、本発明のコーティングシステムは、予測可能かつ反復性のあるコーティング材料放出容積を可能にすることができ、その結果、領域を覆って付加されるコンフォーマルコーティング材料の全容積を精密に制御することができる。こうした機能は、コンフォーマルコーティング材料の浪費を実質的に低減することができる。本発明のコーティングシステムは、薄い外形を有し、従って、ＰＣ基板上の構成要素の間の小さい空間をより低い分注高さで通過して移動することができ、これが低粘性材料で被覆する時の跳ねを最小にするニードルバルブ式アプリケータを提供することができる。上述の特徴の全ては、より小型の高密度に込みあったＰＣ基板にコンフォーマルコーティング材料を付加する時に本発明のコーティングシステムを特に有用にすることができる。

より詳細には、１つの例示的な実施形態では、本発明は、加圧空気に接続したソレノイドによって作動する空気シリンダを有するアプリケータを有するコーティングシステムを提供する。シリンダに取り付けられたニードルバルブは、ニードルバルブに接続したピストンに加圧空気を印加するソレノイドによって開かれる。制御装置は、ソレノイドに一連の電気パルスを供給するように作動可能なタイマを有する。各パルスを用いて、ソレノイドは、ピストンに加圧空気を印加し、それによってニードルバルブを開き、ニードルバルブを通過してコーティング材料が流れることを可能にする。ニードルバルブは、パルス間の持続期間の間は閉じられ、コーティング材料は、ニードルバルブの閉鎖に応答して分注ニードルから放出される。
本発明の更に別の態様では、タイマは、パルス幅モジュレータであり、ニードルバルブは、制御装置に記憶されたオン時間にほぼ等しい持続時間にわたって反復して開かれる。ニードルバルブは、復帰バネによって閉じられ、パルス間の持続時間にわたって閉鎖を保つ。

別の例示的な実施形態では、本発明は、アプリケータを支持する保定装置を作動させるプログラム可能制御装置によって移動可能なアプリケータを用いて基板上にコーティング材料を自動的に分注する方法を提供する。アプリケータは、コーティング材料をニードルバルブから分注ニードルに誘導する流路を有する。ニードルバルブは、ソレノイドから受け取った加圧流体に応答して空気シリンダピストンによって開放位置に移動可能であり、次に、ニードルバルブは、閉鎖位置に移動可能である。本方法は、ソレノイドに一連の電気パルスを印加する段階を含む。コーティング材料は、ソレノイドに印加されている一連の電気パルスの各パルスに応答してニードルバルブを反復して開くことにより、ニードルバルブを通過して移動される。コーティング材料は、一連の電気パルスのパルス間の期間に応答してニードルバルブを反復して閉じることにより、分注ディスペンサから放出される。
本発明のこれら及び他の目的及び利点は、本明細書の図面と併せて以下の詳細説明を通して更に容易に明らかになるであろう。

コンピュータ制御コンフォーマルコーティングシステムの１つの例示的な実施形態の概略ブロック図である。 図１のコンフォーマルコーティングシステムに使用されるコンフォーマルコーティングアプリケータの例示的な実施形態の分解組立図である。

図１を参照すると、コンフォーマルコーティングシステム２０の１つの例示的な例は、Ｘ−Ｙ−Ｚ保定装置２４から機械的に懸架されたコンフォーマルコーティングアプリケータ又はディスペンサ２２を含む。Ｘ−Ｙ−Ｚ電気機械式保定装置２４は、独立制御可能なモータ（図示せず）に公知の様式で連結された駆動装置を含む。Ｘ−Ｙ−Ｚ保定装置２４は、基板２６に対してコンフォーマルコーティングアプリケータ２２を急速に移動させることができる。

コンピュータ２８は、当業者によって理解されるような本明細書に説明した機能を達成することができるプログラム可能論理コントローラ（ＰＬＣ）、マイクロプロセッサベースのコントローラ、強化パーソナルコンピュータ、又は他の従来型のプログラム可能制御装置とすることができる。ユーザＩ／Ｏ３０は、例えば、ＬＣＤ画面（図示せず）のような画像表示装置及びキー基板（図示せず）のようなユーザ入力装置が公知の様式でコンピュータ２８に接続される。コンピュータは、例えば、パルス幅モジュレータ（ＰＷＭ）５０であるタイマ４９に出力を提供し、それは、次に、空気ソレノイド１４０に電気的に接続され、ソレノイドを駆動する。ＰＷＭ５０は、ソレノイド１４０及び従ってコンフォーマルコーティングアプリケータ２２を操作するのに使用される一連又は一続きの電気制御パルスを発生させる。

コンピュータ２８は、作動プログラム及びプログラム命令を公知の様式で記憶するメモリ５２を有する。メモリは、オン時間記憶装置５４及びサイクル時間記憶装置５６を更に含む。オン時間記憶装置は、ＰＷＭ５０によって発生されたパルス列内のパルスのオン時間の少なくとも１つの望ましい値を記憶する。サイクル時間記憶装置は、パルスのオン時間に対応するそれぞれの全サイクル時間の少なくとも１つの望ましい値を記憶する。従って、パルスのオフ時間は、記憶されたそれぞれのサイクル時間から記憶されたオン時間を差し引くことによって判断される。

コーティングシステム２０は、１つ又はそれよりも多くの標準ＲＳ−２３２バス３２及び１つ又はそれよりも多くのＳＭＥＭＡのＣＩＭ通信バス３４を装備し、これらは、基板製造組立ライン内で利用される他の大部分の種類の自動化装置に対応する。モーションコントローラ４０及びコンベヤコントローラ４２は、コンピュータ２８と電気通信し、かつ相互に電気通信する。従って、システム制御装置は、コンピュータ２８、ＰＷＭ５０、モーションコントローラ４０、アプリケータ制御装置３８、及びもし使用されればコンベヤコントローラ４２を含む。

コンフォーマルコーティングが上に付加される例えばＰＣ基板である基板２６は、コンフォーマルコーティングアプリケータ２２と作動的な関係に公知の様式で支持される。用途により、１つ又はそれよりも多くの基板２６は、バッチモードで被覆することができ、又は任意的に、基板２６は、コンベヤ３６によってアプリケータ２２を通過して連続的に移動することができる。コンベヤ３６は、従来型の設計のものであり、様々な寸法のＰＣ基板を受け入れるように調整することができる。コンベヤ３６は、空気圧作動のリフト及びロック機構もまた含むことができ、コンベヤ３６は、コンベヤコントローラ４２によって公知の様式で操作される。

例示的な実施形態は、１つ又はいくつかの浸漬カップ４６、パージカップ４８、及び／又は他のノズル整備ツールを含むノズル整備ステーション４４も更に含むことができ、これは、使用されるコンフォーマルコーティングの特定の性質に基づいて公知の様式でアプリケータを清浄化することができる。
図２を参照すると、コンフォーマルコーティングアプリケータ２２は、ピストンロッド７０を支持するパッキングカートリッジ６６を有し、これは、シリンダ本体６２の穴６８内に挿入される。次に、空気シリンダピストン７２、スラスト軸受７４、Ｏリング７６、及び係止ナットシール７８が、ピストンロッド７０に取り付けられる。次に、係止ナット８０が、ピストンロッド端部８２上にねじ込まれ、ピストンロッド７０上に空気シリンダピストン７２、スラスト軸受７４、Ｏリング７６、及び係止ナットシール７８が固定され、空気シリンダ６２に対する単一ピストンアセンブリ７３が形成される。Ｏリング７６は、空気シリンダ６２内のパッキングカートリッジ６６を密封する。Ｏリング８５は、シリンダ穴６８内のコーティング材料を密封し、Ｏリング８４は、シリンダ穴６８内の加圧空気を密封する。空気シリンダキャップ６０は、キャップ６０の回転に対する密封抵抗を提供するＯリングを用いて空気シリンダ６２上にネジ込んで嵌め込まれる。取り付けブラケット１２６が留め具１２８によって空気シリンダ６２に取り付けられ、取り付けブラケット１２６は、アプリケータ２２を図１の保定装置２４に取り付けるために使用することができる。

ピストンアセンブリ７３は、パッキングカートリッジ６６に対して長さ方向に移動することができる。ピストン７２の表面８６に対して印加された加圧空気に応答して、ピストンアセンブリ７３は、図２で見た時に右に移動し、その運動は、ナット９４によってピストンロッド７０の上に固定された復帰バネ８８を圧縮する。空気圧ピストン７２から加圧空気が除去されると、復帰バネ８８は、ピストンアセンブリ７３を空気シリンダに対するその元の縦方向位置に復帰させる。復帰バネ８８の予備荷重力は、係止ナット８０を用いて調整することができる。

ニードルバルブ９１は、ニードル９２及び嵌合シート９６を有する。ニードル９２は、反対側のピストンロッド端部９４上にねじ込まれ、従って、ピストンアセンブリ７３によって移動可能である。シート９６は、留め具１００によって固定された取り付けプレート又はキャップ９８によって空気シリンダ６２の一端に取り付けられる。Ｏリング１０２は、シート９６と空気シリンダ６２の間の流体密封を提供する。従って、組み立てられた時、空気シリンダ穴６８は、空気シリンダピストン７２によって一端で境界付けられ、穴６８は、シート９６によって反対端で境界付けられる。更に、穴６８は、Ｏリング８４とピストン７２の間の穴６８を満たす加圧空気にコネクタ１３８を通じて連通する。穴６８は、Ｏリング８５とシート９６の間の穴６８を満たすコンフォーマルコーティング材料の加圧供給源にコネクタ１４４を通じて連通する。シート９６は、ニードルバルブ９１が開いた時、コンフォーマルコーティング材料がそれを通過する流路９７を有する。空気シリンダキャップ６０は、その周囲に付けられた目盛を有し、キャップ６０の回転は、ニードルバルブ９１が開いた時のピストンアセンブリ７３、及び従ってニードル９２の移動を制限する積極停止部の微調整を提供する。従って、空気シリンダキャップ６０は、ニードルバルブ９１を通過するコンフォーマルコーティングの制御を提供する。

ノズルアダプタ１０４は、取り付けキャップ又はプレート９８の穴１０６を通過して延び、シート９６の一端１０７の上にねじ込まれる。ホルダ１０８は、ノズルアダプタ１０４内にねじ込まれる一端１０９を有する。毛細管１１０は、ホルダ１０８内にねじ込まれる一端１１２を有する。分注ニードル１１６は、保持ナット１２０の端部１２２内に挿入され、これは、分注ニードル１１６のハブ１１７を受け入れるより大きい穴を有する。従って、分注ニードル１１６の先端１１９のみが保持ナット１２０の反対端１１８でのより小さい穴を通過して延びる。毛細管１１０の反対端１１４は、分注ニードル１１６の穴に滑り込まれ、保持ナット端部１２２は、ホルダ１０８の端部１２２にねじ込まれ、それによって分注ニードル１１６が、アプリケータ２２に固定される。

図１に帰れば、この例示的な実施形態では、加圧空気供給装置１３０は、例えば、工場の空気圧である空気圧ＶＰをコンフォーマルコーティングアプリケータ２２に取り付けることができる圧力調整器１３２に供給する。ゲージ１３３は、ソレノイド１４０に印加される調整空気圧をモニタし、空気ライン１４２は、圧力調整された空気をソレノイド１４０から空気シリンダ本体６２に接続した空気接続部１３８に誘導する。更に、加圧空気供給装置１３０は、保定装置２４に取り付けることができ、従って、アプリケータ２２と共に移動しない圧力調整器１４６に空気圧ＦＰを供給する。ゲージ１４７は、液体リザーバ１４８に印加される調整空気圧をモニタする。液体レザーバ１４８は、供給業者から市販されているコンフォーマルコーティング材料のシリンジとすることができ、圧力調整器１４６からの調整された空気圧をシリンジの一端に配置されたプランジャに印加することができる。従って、液体リザーバ１４８は、空気シリンダ６２に加圧したコンフォーマルコーティング材料を供給する。圧力調整器は、リザーバ１４８から空気シリンダ６２に供給されるコンフォーマルコーティング材料の圧力を変化させるように調節することができる。

作動では、コンフォーマルコーティング付加サイクルを開始する前に、使用者は、特定の付加についてコーティングシステム２０を設定すべきである。その過程において、システム変数の望ましい値が判断され、それらの望ましい値は、多くの場合に用途に依存する。例えば、システム変数の望ましい値は、使用されるコンフォーマルコーティング材料、その粘性、基板に付加される時のコンフォーマルコーティングの仕様、現在の環境条件、望ましいアプリケータ速度、及び類似の要因に依存するであろう。使用者が選択することができる１つの可変値は、分注ニードル１１６によって付加される液滴の概略の寸法である。様々な直径のそれぞれの内部流路を有する分注ニードルを選択することができ、従って、より大きい分注ニードルをより大きい液滴を提供するために選択することができ、より小さい液滴が希望される時は、より小さい分注ニードルを選択することができる。各々の異なる寸法の分注ニードル１１６は、適切な寸法のホルダ１０８、毛細管１１０、及び保持ナット１２０を有する。

使用者は、ＰＷＭオン時間、ＰＷＭサイクル時間、及びニードルバルブ９１を通過する望ましい材料流量もまた判断することができる。この場合もまた、それらの変数に関する望ましい値は、用途に依存する。ニードルバルブ９１を通過する材料流量は、ニードル９２の開放位置又はストロークを調節するのに有効な図２に示されている空気シリンダキャップ６０を回転又は微調整によって調節することができる。ニードルバルブ９１を通過する材料流量は、圧力調整器１４６からの調整空気圧を調節し、コンフォーマルコーティング材料にかかる圧力を変化させることによっても変えることができる。多くの場合、いくつかの試験基板が被覆され、望ましいコーティング付加が得られるまで変数が調整される。モーションコントローラ４０によって提供される位置決めプログラムもまた、様々な設定要因、例えば、分注先端１１９を基板２６からどこまで高くすることができ、依然として仕様範囲内のコンフォーマルコーティングを提供することができるかに基づいて変えることができる。

所定のコンフォーマルコーティング材料に対して、圧力調整器１４６からの制御空気圧、空気シリンダキャップ調節値、並びにオン時間及びサイクル時間値の開始デフォルト値のテーブルをコンピュータ２８のメモリ５２内に格納することができる。ユーザＩ／Ｏ３０は、オン時間記憶装置５４及びサイクル時間記憶装置５６内の値を設定して調整するために使用することができる。例示的な実施形態では、ゲージ１３３、１４７は、視覚表示を有することができ、圧力調整器１３２、１４６は、手動調整可能にすることができる。しかし、別の例示的な実施形態では、ゲージ１３３、１４７は、コンピュータ２８へのそれぞれの圧力フィードバック信号を提供することができ、圧力調整器１３２、１４６は、それぞれの調整圧力を変化させて設定することをコンピュータ２８に可能にさせる入力部を有することができる。更に、メモリ５２は、オン時間記憶装置５４、サイクル時間記憶装置５６、調整コーティング材料圧力記憶装置５７、及び調整バルブ圧力記憶装置を提供することができ、メモリ５２に記憶された値は、ユーザＩ／Ｏ３０を操作する使用者によって設定及び／又は変更することができる。

オン時間、サイクル時間、コーティング材料空気圧、及びニードルバルブ開放位置が設定された後、ユーザＩ／Ｏを使用して、作動の自動化サイクルを開始することができる。望ましい分注サイクルを表すデータがコンピュータ２８のメモリ５２に記憶され、次に、制御信号がモーションコントローラ４０に伝達される。モーションコントローラ４０は、Ｘ−Ｙ−Ｚ保定装置２４にアプリケータ２２を基板２６に対する望ましい場所に移動させるように命令する。基板２６にコンフォーマルコーティングを付加することが望ましい時、モーションコントローラ４０は、コンピュータ２８に命令信号を提供し、次に、コンピュータは、ＰＷＭ５０を望ましいオン時間及びサイクル時間で作動させる。各オン時間の間、ＰＷＭ５０は、ソレノイド１４０にパルスを提供し、ソレノイドの状態を変化させ、ピストン表面８６（図２）に調整されたバルブ空気圧が印加される。バルブ空気圧は、ピストンアセンブリ７３及びニードル９２をピストン復帰バネ８８の付勢力に対して図２で見て右方向に移動させる。その運動は、ニードル９２をシート９６から離して移動させ、それによってニードルバルブ９１は、オン時間の持続時間にわたって開かれる。ニードルバルブ９１が開いている間、コンフォーマルコーティング材料は、下流の流路、すなわち、シート流路９７、ホルダ１０８、毛細管１１０、及び分注ニードル１１６を通過する流路を通じて流れることができる。多くの用途において、コーティング材料圧力及びニードル開放位置は、設定されており、それによってニードルバルブ９１が開いている時、分注ニードル１１６から直前に放出されたコンフォーマルコーティング材料の容積にほぼ等しい容積のコンフォーマルコーティング材料がニードルバルブ９１を通過して流れる。オン時間の終わりに、ソレノイド１４０は、その元の状態に切換えられて復帰し、バルブの空気圧力が空気シリンダピストン７２から除かれる。

２つのパルスオン時間の間の時間は、パルスオフ時間と定められ、パルスオフ時間の間に、ピストン復帰バネ８８は、ピストン７２及びニードル９２を図２で見て左に、ニードル９１がシート９６に再び係合するまで急速に移動させ、それによってニードルバルブ９１が閉鎖し、ニードルバルブ９１を通過するコンフォーマルコーティング材料の流れが終了する。しかし、ニードル９２の急速な復帰作用は、下流の流路に圧力スパイクを生じさせ、それは、コンフォーマルコーティング材料の液滴を分注ニードル１１６から鋭く排出させる。更に、圧力スパイクは、分注ニードル先端１１９からコンフォーマルコーティング材料の液滴がきれいに放出されるのに有効であり、それによってコンフォーマルコーティング材料が分注ニードル１１６に付着することが実質的に阻止される。サイクル時間の終わりに、コンピュータ２８は、ＰＷＭ５０を再び作動させ、望ましいオン時間を有するソレノイド１４０へのパルスを生成させる。

ＰＷＭ５０は、分注先端１１９からコンフォーマルコーティング材料の液滴を放出するために非常に短期間にニードルバルブ９１を急速に開閉する一条又は一連のパルスを提供する。液滴は、それらが互いに縫合してコンフォーマルコーティング材料の線が形成されるようにして互いに接近して分注することができ、その線は、領域を覆ってコンフォーマルコーティング材料が付加されるように互いに接近して分注することができる。正味の結果は、公知のニードルバルブディスペンサよりも高精度かつ高速度で基板に低粘性コンフォーマルコーティング材料を付加するコンフォーマルコーティングシステムである。例えば、ＰＷＭ５０の使用は、アプリケータ２２が、約１ｍｍ（約０．０４０ｉｎ）のキープアウト領域の範囲内にコンフォーマルコーティング材料を付加し、かつ約１．２ｍｍ（約０．０５０ｉｎ）幅で高度に明確な縁部を有する線幅でコーティング材料を付加することを可能にする。更に、一部の用途では、分注先端１１９は、基板上のコンフォーマルコーティング材料の配置での望ましい精度を維持しながら、基板２６の上方に約１２ｍｍ（約０．４８０ｉｎ）まで高く置くことができる。このような改善した性能は、多くの場合にマスク及び脱マスク処理を排除し、それによって基板２６の処理が有意に低減される。更に、その改善した性能は、多くの場合に、アプリケータ２２がより高速で移動され、公知のニードルバルブ式アプリケータを用いて行われるコーティングサイクルよりも時間がかからず能率的なコンフォーマルコーティングサイクルによって作動されることを可能にする。

更に、コンフォーマルコーティングシステムでのニードルバルブの迅速なパルス作動は、コンフォーマルコーティングの液滴が分注ニードル先端からきれいに放出されるようにし、それによってコンフォーマルコーティング材料が分注ニードル先端１１０に堆積し、及び／又はそこで硬化することが防止される。これは、維持管理を低減して閉塞を最小化させ、一方で精度は、維持されて再現性が改善する。ニードルバルブ９１による液滴の分注は、予測可能かつ再現可能な液滴容積を提供し、従って、領域を覆って付加されるコンフォーマルコーティング材料の容積は、コンピュータ２８及びモーションコントローラ４０によって正確に制御される。モーションコントローラ４０は、アプリケータ２２の速度を制御するために使用することができる。コンピュータ２８を使用して、アプリケータ２２が基板２６の領域の上を移動中に、オン時間の適切な選択及び／又はＰＷＭ５０がニードルバルブ９１を循環させる回数を選択することにより、材料の流量を制御することができる。こうした機能は、コンフォーマルコーティング材料の浪費を実質的に低減する。

更に、コンフォーマルコーティングシステムは、ホルダ１０８、保持ナット１２０、及び分注ニードル先端１１９に対して薄い外形を提供し、それは、より低い分注高さでＰＣ基板上の構成要素の間の小さい空間を通過してアプリケータ２２が移動することを可能にし、そのことが低粘性材料でのコーティング時の液飛びを最小化させる。上述の特徴の全ては、より小さく、かつ高密度に混み合ったＰＣ基板にコンフォーマルコーティング材料を付加する時に、本明細書に示して説明したコンフォーマルコーティングシステム１０を特に有用にする。

本発明を様々な実施形態の説明によって示し、これらの実施形態をかなりの細部にわたって説明したが、特許請求の範囲をこの細部に限定し、又は多少なりとも制限することは本出願人の意図ではない。更に別の利点及び変更は、当業者には容易に明らかであろう。例えば、示して説明した実施形態では、タイマ４９はＰＷＭ５０である。しかし、他の実施形態では、ソレノイド１４０に一連のパルスを提供することができる他のタイミング回路又はタイミング装置を使用することができ、ソレノイド１４０がニードルバルブ９１を開状態に保持するように作動される時間は調整可能である。更に、例示的な実施形態では、タイマ４９は、分離された構成要素として示されている。他の実施形態では、タイマ４９は、設計に関して適切なあらゆる箇所に設けることができる。例えば、タイマ４９は、独立型のプログラム可能又は非プログラム可能装置とすることができ、又はコンピュータ２８のＩ／Ｏ又はモーションコントローラ４０内に集積されたプログラム可能又は非プログラム可能構成要素とすることができ、又はコンピュータ２８又はモーションコントローラ４０内のソフトウエア内に実施することができる。

示して説明した例示的な実施形態では、ＰＷＭ５０のオン時間は、ニードルバルブ９１を開状態に保持するためにソレノイド１４０を作動させるのに使用される。しかし、他の実施形態では、ＰＷＭ５０のオフ時間を使用することができる。示して説明した例示的な実施形態では、ＰＷＭのオン時間及びサイクル時間は、使用者によって調整可能であり、メモリ５２に記憶される。他の実施形態では、サイクル時間は固定され、オン時間のみが調整可能で記憶することができる。更に別の実施形態では、オフ時間のみが調整可能で記憶することができ、又はオン時間とオフ時間が調整可能で記憶することができ、又はオフ時間とサイクル時間が調整可能で記憶することができる。

示して説明した例示的な実施形態では、加圧空気供給装置１３０は、ソレノイド１４０を駆動し、かつリザーバ１４８に調整された圧力を印加するために使用される。他の実施形態では、他の加圧流体又はガスを空気の代わりに使用することができる。更に、例示的な実施形態は、基板２６へのコンフォーマルコーティングの付加を説明しているが、コーティングシステム１０は、基板２６に他のコーティング材料を付加するために使用することができる。

示して説明した例示的な実施形態では、コーティングシステム１０は、モーションコントローラ４０及びコンピュータ２８を利用する制御装置を有するが、他の実施形態では、本明細書で説明した制御機能は、様々な箇所に存在することができるより少ないか又はより多いプログラム可能コントローラを用いて達成することができる。多くの場合に、付加要件及び様々な施設でのリソースの利用可能性が、様々な制御構成を要求とすることになる。

示して説明した例示的な実施形態では、ニードルバルブ９１を閉とするために復帰バネ８８が使用されているが、代替的な実施形態では、空気シリンダ６２は、複動シリンダであり、ニードル９２を閉鎖位置に移動するように作動可能なものとすることができる。
従って、その最も広範な態様における本発明は、詳細を示して説明した特定の遠隔コンベヤベルトモニタリングシステムに限定されない。その結果、特許請求の範囲の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に説明した詳細から離脱することができる。

本発明は、以下のような態様であっても良い。
［１］
基板上にコーティング材料を分注するためのコーティングシステムであって、
加圧流体とコーティング材料とに流体連通するようになったシリンダ及びピストン構成、
前記ピストンによって開くように作動可能なニードルバルブ、及び
前記ニードルバルブと流体連通した分注ニードル、
を含むアプリケータと、
前記加圧流体と前記シリンダの間に流体的に接続したソレノイドと、
前記ソレノイドに接続したタイマを含む制御装置と、
を含み、
前記タイマは、前記ソレノイドに一連の電気パルスを供給するように作動可能であり、該一連のパルスの各パルスは、該ソレノイドに前記ピストンへ前記加圧流体を印加させ、それによって前記ニードルバルブを開き、該ニードルバルブを通過するコーティング材料の流れを可能にし、該ニードルバルブは、パルス間の持続時間にわたって閉じられ、前記コーティング材料は、該ニードルバルブの閉鎖に応答して前記分注ニードルから放出される、
ことを特徴とするシステム。

［２］
前記タイマは、パルス幅モジュレータを更に含むことを特徴とする上記［１］に記載のコーティングシステム。

［３］
前記制御装置は、オン時間、オフ時間、サイクル時間、又はそれらのあらゆる組合せから選択された少なくとも１つのモジュレータ作動パラメータを記憶するためのメモリを更に含むことを特徴とする上記［２］に記載のコーティングシステム。

［４］
前記ニードルバルブは、パルス間の前記持続時間にわたって該ニードルバルブを閉鎖するための復帰バネを更に含むことを特徴とする上記［１］に記載のコーティングシステム。

［５］
前記加圧流体を供給するための調節可能な圧力調整器を更に含むことを特徴とする上記［１］に記載のコーティングシステム。

［６］
前記コーティング材料を加圧下で供給するための第２の加圧流体を供給する第２の圧力調整器を更に含むことを特徴とする上記［１］に記載のコーティングシステム。

［７］
前記コーティング材料は、コンフォーマルコーティング材料であり、前記基板は、ＰＣ基板であることを特徴とする上記［１］に記載のコーティングシステム。

［８］
基板上にコーティング材料を分注するためのコーティングシステムであって、
コーティング材料及び加圧流体と流体連通するようになったシリンダ、
前記シリンダに密封的に配置され、コーティング材料チャンバを加圧流体チャンバから分離するピストン、
前記コーティング材料チャンバに隣接して前記シリンダ上に取り付けられ、それを通じて延びる流路を有するシート、
前記シートと共にニードルバルブを形成するように該シートに対して配置可能であり、かつ前記ピストンと機械的に接続されて該ピストンによって該シートから離れた第１の開放位置まで移動可能であり、それによってコーティング材料が前記流路を通過することを可能にするニードル、
前記ニードルを前記シートと接触する第２の閉鎖位置まで移動するように作動可能であり、それによって前記流路を通るコーティング材料の流れを遮断する復帰バネ、及び
前記コーティング材料を受け取って分注するために前記流路と流体連通した分注ニードル、
を含むアプリケータと、
加圧流体の供給源と前記シリンダとの間に流体的に接続したソレノイドと、
前記ソレノイドに接続したタイマを含む制御装置と、
を含み、
前記タイマは、前記ソレノイドに一連のパルスを供給し、該一連のパルスの各パルスにより、該ソレノイドは、前記ピストンに対して前記加圧流体を印加し、かつ該ピストンに前記ニードルを前記開放位置まで移動させ、それによってある一定量のコーティング材料が前記流路を通過することを可能にし、前記復帰バネは、パルス間の持続時間にわたって該ニードルを前記シートと接触するように移動し、該コーティング材料は、該復帰バネが該ニードルを該シートと接触するように移動するのに応答して前記分注ニードルから放出される、
ことを特徴とするシステム。

［９］
前記タイマは、パルス幅モジュレータを更に含むことを特徴とする上記［８］に記載のコーティングシステム。

［１０］
前記制御装置は、オン時間、オフ時間、サイクル時間、又はそれらのあらゆる組合せから選択された少なくとも１つのモジュレータ作動パラメータを記憶するためのメモリを更に含むことを特徴とする上記［９］に記載のコーティングシステム。

［１１］
前記加圧流体の供給源は、調整された圧力で空気を供給する供給源であり、加圧コーティング材料の供給源が、調整された圧力で該コーティング材料を供給する供給源であることを特徴とする上記［８］に記載のコーティングシステム。

［１２］
前記コーティング材料は、コンフォーマルコーティング材料であり、前記基板は、ＰＣ基板であることを特徴とする上記［８］に記載のコーティングシステム。

［１３］
ソレノイドから受け取った加圧流体に応答してシリンダピストンによって開放位置まで移動可能であり、かつ次に閉鎖位置まで移動可能であるニードルバルブから、分注ニードルまでコーティング材料を誘導する流路を有するアプリケータを支持する保定装置を作動するプログラム可能制御装置によって移動可能なアプリケータを用いて、基板上にコーティング材料を自動的に分注する方法であって、
ソレノイドに一連の電気パルスを印加する段階と、
前記ソレノイドに印加されている前記一連の電気パルスの各パルスに応答してニードルバルブを反復的に開くことにより、該ニードルバルブを通過してコーティング材料を移動する段階と、
前記一連の電気パルスのパルス間の期間に応答して前記ニードルバルブを反復的に閉じることにより、分注ニードルから前記コーティング材料を放出する段階と、
を含むことを特徴とする方法。

［１４］
タイミング装置を用いて前記一連のパルスを発生させる段階を更に含むことを特徴とする上記［１３］に記載の方法。

［１５］
パルス幅モジュレータを用いて前記一連のパルスを発生させる段階を更に含むことを特徴とする上記［１３］に記載の方法。

［１６］
コンピュータに記憶されたオン時間を用いて前記パルス幅モジュレータを作動させる段階を更に含み、
前記オン時間により、前記一連のパルスの各パルスの持続時間が判断される、
ことを特徴とする上記［１５］に記載の方法。

［１７］
前記一連のパルスにおける前記パルス間の持続時間にわたって前記ニードルバルブを閉じる段階を更に含むことを特徴とする上記［１６］に記載の方法。

［１８］
ソレノイドから受け取った加圧流体に応答して空気シリンダピストンによって開放位置まで移動可能であり、かつ次に閉鎖位置まで移動されるニードルバルブから、分注ニードルまでコーティング材料を誘導する流路を有するアプリケータを支持する保定装置を作動するプログラム可能制御装置によって移動可能なアプリケータを用いて、基板上にコーティング材料を自動的に分注する方法であって、
各パルスがオン時間によって定められる持続時間を有し、パルスの間の持続時間がオフ時間によって定められる一連の電気パルスを発生させる段階と、
ソレノイドに印加されているパルスに応答してニードルバルブを開き、コーティング材料が分注ニードルに向って該ニードルバルブを通過して流れることを可能にする段階と、
オフ時間の持続期間にわたって前記ニードルバルブを閉じ、該ニードルバルブの該閉鎖が、前記分注ニードルからコーティング材料を放出する段階と、
前記ソレノイドに印加されている前記一連の電気パルスに応答して前記ニードルバルブを前記開く段階及び閉じる段階を反復し、前記分注ニードルからコーティング材料を反復的に放出させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。

［１９］
タイミング装置を作動して前記一連の電気パルスを発生させる段階を更に含むことを特徴とする上記［１８］に記載の方法。

［２０］
パルス幅モジュレータを作動して前記一連の電気パルスを発生させる段階を更に含むことを特徴とする上記［１８］に記載の方法。

［２１］
前記コーティング材料は、コンフォーマルコーティング材料であり、前記基板は、ＰＣ基板であることを特徴とする上記［１８］に記載の方法。

２０ コンフォーマルコーティングシステム
２２ コンフォーマルコーティングアプリケータ
２４ Ｘ−Ｙ−Ｚ保定装置
２８ コンピュータ

Claims (8)

1. タイミング装置及び保定装置に取り付けられたモーションコントローラと電気通信するプログラム可能なコンピュータに接続されたアプリケータを用いて、基板上の領域にコンフォーマルコーティング材料の線を分注する方法であって、前記アプリケータは、ソレノイドから受け取った加圧流体に応答するシリンダピストンに取り付けられたニードルバルブと、このニードルバルブの下流側に配置された毛細管及び分注ニードルとを備え、該ソレノイドは、前記タイミング装置からの信号に基づいてニードルバルブを開閉して、圧力調整器により加圧されるコンフォーマルコーティング材料の供給源からニードルバルブに供給されたコンフォーマルコーティング材料を分注する、前記コンフォーマルコーティング材料の線を分注する方法において、
   コンフォーマルコーティング材料の所望の液滴寸法を設定するように、前記分注ニードルの寸法を選択する段階と、
   前記ニードルバルブに供給されるコンフォーマルコーティング材料の流体圧力を設定するように、前記圧力調整器によって前記コンフォーマルコーティング材料の供給源に供給される空気圧を設定する段階と、
   前記分注ニードルを、一端が前記ニードルバルブと連通するように配置された前記毛細管の反対端に沿ってその毛細管と係合するように、前記アプリケータに固定する段階と、
   前記ニードルバルブを通過する前記コンフォーマルコーティング材料の流量を調節するように、前記ニードルバルブのストロークを調節する段階と、
   前記タイミング装置のための、該タイミング装置により供給される各パルスの持続時間を定義するオン時間と、該タイミング装置により供給される連続するパルスの立ち上がり間の時間を定義するサイクル時間と、を選択する段階と、
   前記モーションコントローラで前記保定装置を制御することにより前記アプリケータの移動速度を設定する段階と、
   前記タイミング装置が、一連のパルスを前記オン時間と前記サイクル時間で前記ソレノイドに印加し、それにより前記ニードルバルブを前記コンピュータからの制御信号により設定された回数で急速に開閉させている間、前記モーションコントローラが、前記保定装置に前記アプリケータを前記速度で移動させるように命令するように、制御信号の通信により分注サイクルを前記コンピュータから前記モーションコントローラ及び前記タイミング装置に伝達する段階と、を含み、
   前記ニードルバルブが開くことにより、前記コンフォーマルコーティング材料が前記毛細管及び前記分注ニードルを通過して流れ、前記ニードルバルブが閉じることにより、前記分注ニードルから前記コンフォーマルコーティング材料の液滴が放出され、前記液滴寸法、前記材料流量、前記流体圧力、前記サイクル時間、前記オン時間、及び、前記速度により、前記液滴によって前記基板の領域上に線が形成される、
   ことを特徴とする方法。
2. コーティング材料は誘電材を有し、基板は電気構成要素を有し、
   更に、分注された誘電材が前記電気構成要素上にコンフォーマルコーティングを形成するように、電気構成要素に沿ってアプリケータを動かす段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記タイミング装置を作動して前記一連のパルスを発生させる段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. パルス幅モジュレータを作動して前記一連のパルスを発生させる段階を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記ソレノイドに印加される各パルスに応答してニードルバルブを開くように、加圧流体を送出する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記コンピュータに保存された前記オン時間で、前記パルス幅モジュレータを操作する段階を更に有し、前記オン時間は、前記一連のパルスの各パルス時間を決定することを特徴とする請求項３に記載の方法。
7. 前記一連のパルスのパルス間における期間の間、ニードルバルブを閉じる段階を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記分注ニードルを前記アプリケータに固定する段階は、更に、前記毛細管の前記反対端を前記分注ニードルの孔に滑り込ませる段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

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