JP6851796B2 - 粘性流体供給装置、粘性流体供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、対象物に粘性流体を供給する粘性流体供給装置に関するものである。

特許文献１，２には、はんだ収容室を備えたはんだカップと、そのはんだカップの底部の上方のエア室にエアを供給するエア供給装置とを含むはんだ供給装置が記載されている。はんだカップの開口部にはノズル穴が形成された供給ノズルが液密かつ摺動可能に嵌合され、エア室へのエアの供給によりはんだカップ（底部）が供給ノズルに対して下方へ移動させられ、吐出通路からはんだが吐出させられて、スクリーン上にはんだが供給される。特許文献２に記載のはんだ供給装置において、底部を検出する光電センサが設けられ、光電センサによって底部が検出された場合に、はんだ残量が設定量Ｙより少なくなったと検出される。設定量Ｙは、エア室へ供給されるエアの供給時間が同じであってもスクリーン（マスク）上に供給されるはんだの量であるはんだ供給量が少なくなる量である。はんだ残量が設定量Ｙ以上である場合には、１回のエアの供給時間が（Ａ−Ｂ）時間とされ、はんだ残量が設定量Ｙより少なくなると、１回のエアの供給時間が長くされ、Ａ時間とされる。また、設定量Ｙははんだの種類等によって異なるため、光電センサの位置が調整可能とされている。

国際公開２０１５／０９２８７７号パンフレット 国際公開２０１５／１３２９６５号パンフレット

本発明の課題は、粘性流体供給作動における粘性流体供給量を良好に制御可能とすることである。

課題を解決するための手段、作用および効果

本発明に係る粘性流体供給装置は、(i)粘性流体収容室と、エア室と、これらを仕切る仕切り部材とを備えた粘性流体供給器と、(ii)エア室にエアを供給するエア供給装置と、(iii)仕切り部材を検出する検出部を移動可能な検出部移動装置とを含み、粘性流体供給作動が行われる場合に検出部が移動させられ、検出部によって仕切り部材が検出されるまでエア室にエアが供給される。
本粘性流体供給装置において、エア室にエアが供給されると仕切り部材が移動させられるとともに、粘性流体収容室に収容されていた粘性流体が吐出させられ、対象物に供給される。この粘性流体供給作動において対象物に供給される粘性流体の量である粘性流体供給量は、仕切り部材の移動距離で決まる。仕切り部材の移動距離が大きい場合は小さい場合より粘性流体供給量が多くなるのであり、例えば、仕切り部材の移動距離が目標移動距離となるまでエアが供給される場合には、粘性流体供給量を目標供給量に近づけることができる。このように、本発明に係る粘性流体供給装置においては、粘性流体を、検出部の移動距離で決まる量だけ供給することができるのであり、粘性流体供給量を良好に制御することができる。

本発明の実施例１に係るはんだ供給装置を備えたスクリーン印刷機の平面図である。 上記はんだ供給装置の主要部の断面図である。 上記はんだ供給装置の主要部の斜視図である。 上記はんだ供給装置を制御する制御装置を概念的に示す図である。 上記制御装置の記憶部に記憶された初期位置決定プログラムを表すフローチャートである。 上記記憶部に記憶されたはんだ供給プログラムを表すフローチャートである。 上記はんだ供給装置の作動を概念的に示す図である。 本発明の実施例２に係るはんだ供給装置の要部の正面図である。 従来のはんだ供給装置においてはんだの供給作動が行われた場合の供給量の変化を示す図である。

発明の実施形態

以下、本発明の一実施形態である粘性流体供給装置としてのはんだ供給装置について図面に基づいて詳細に説明する。本発明の実施形態であるはんだ供給装置においては、粘性流体としてのクリーム状はんだ（以下、はんだと略称する）が対象物に供給される。本はんだ供給装置においては、本発明の一実施形態である粘性流体供給方法が実施される。

図１には、本実施例に係るはんだ供給装置を備えたスクリーン印刷機を示す。スクリーン印刷機は、基板搬送保持装置２によって搬送されて、保持された回路基板（以下、基板と略称する）Ｐの予め定められた位置にはんだを塗布するものであり、移動装置４、スキージ装置６、はんだ供給装置８等を含む。本実施例において、基板Ｐの搬送方向をｘ、基板の幅方向をｙ、ｘ方向およびｙ方向に直交する方向を上下方向ｚとする。
基板搬送保持装置２は、電動モータ１２（図４参照）により一対のコンベアベルト１０を駆動させて、基板Ｐをｘ方向に移動させ、予め定められた位置において保持するものである。
移動装置４は、はんだ供給装置８をｘ方向、ｙ方向に移動可能なものであり、ｘ移動装置２０とｙ移動装置２２とを含む。ｙ移動装置２２は、ｙ方向に伸びた一対のガイドレール２３に係合させられたｙスライダ２４をｙ軸モータ２５の駆動によって移動させるものである。ｘ移動装置２０は、ｙスライダ２４にｘ方向に伸びて設けられたガイドレール２６に係合させられたｘスライダ２７をｘ軸モータ２８の駆動により移動させるものである。はんだ供給装置８はｘスライダ２７に保持される。
スキージ装置６は、図示しないスキージをスクリーン上において移動させることにより、スクリーン上に供給されたはんだを、スクリーンに形成された貫通穴を経て、基板Ｐの所望の位置へ塗布するものである。

はんだ供給装置８は、対象物としてのスクリーンにはんだを供給するものであり、図２，３に示すように、粘性流体供給器としてのはんだ供給器３０、エア供給装置３２、検出部移動装置としてのスイッチ移動装置３４等を含む。
はんだ供給器３０は、ハウジング４０、ハウジング４０に固定された吐出通路形成部材４１、はんだを収容するはんだカップ４２等を含む。はんだカップ４２は、底部４２ｂと開口部４２ａとを有する有底筒状を成したものである。はんだカップ４２の開口部４２ａに吐出通路形成部材４１が嵌合させられることにより、はんだカップ４２が、底部４２ｂが上、開口部４２ａが下になる姿勢でハウジング４０に取り付けられる。ハウジング４０にはんだカップ４２が取り付けられた状態で、ハウジング４０の内部のはんだカップ４２の底部４２ｂの上方がエア室４４とされる。エア室４４にエアが供給されることにより、はんだカップ４２が吐出通路形成部材４１に対して相対的に下方へ移動させられるとともに、はんだカップ４２に収容されたはんだが吐出通路形成部材４１に形成された吐出通路４６を経て吐出させられる。吐出させられたはんだは図示しないスクリーン上に供給される。

ハウジング４０は上下方向に伸びた筒状を成すものであり、底部４８において、ｘスライダ２７に下方から支持されるとともに、中間部において、ｘスライダ２７に取り付けられた複数の板状部材５０ａ〜ｃ、取付金具５１を備えた保持装置５２により着脱可能に保持される。ハウジング４０の底部４８の中央部、および、ｘスライダ２７の下部の中央部の互いに対応する位置にそれぞれ貫通穴５３，５４が形成される。また、ハウジング４０の内部は、下部が大径、上部が小径の段付き形状を成し、側壁５５の内周面に形成された大径部と小径部との段部５６は後述するようにストッパとして機能する。

吐出通路形成部材４１は、支持部材５７を介してハウジング４０の底部４８に固定される。また、吐出通路４６は、吐出通路形成部材４１のほぼ中央部の、貫通穴５３，５４に対応する位置に、上下方向に貫通して形成される。
はんだカップ４２は、内部においてはんだを収容する粘性流体収容室としてのはんだ収容室５８を有する。また、開口部４２ａの外周部にはフランジ６３が形成され、ハウジング４０の段部５６に当接することにより、取付け時におけるはんだカップ４２のハウジング４０、吐出通路形成部材４１に対する相対位置が決まる。

エア供給装置３２は、エア室４４にエアを供給するものであり、エア供給管７４、エア源７６、バルブ７８等を含む。エア室４４には、エア源７６が、エア供給管７４を介して接続される。エア供給管７４の途中には電磁開閉式の常閉のバルブ７８が設けられ、バルブ７８の開閉により、エア室４４へのエアの供給が許容されたり、停止させられたりする。

スイッチ移動装置３４は、検出部としてのスイッチ８４を上下方向に自動で移動可能なものであり、ｘスライダ２７にブラケット８０を介して固定される。ブラケット８０は、概してＬ字状を成し、スイッチ移動装置３４は、ブラケット８０のｙ方向に伸びた部分のはんだカップ４２に対向する部分に取り付けられる。
スイッチ８４は、仕切り部材としてのはんだカップ４２の底部４２ｂを検出する光電式のスイッチである。ハウジング４０は透明の材料で形成されたものであるため、ハウジング４０の外方からはんだカップ４２を検出することができる。光の照射方向にはんだカップ４２が存在する場合には反射光が検出されるため、スイッチ８４はＯＮとなり、はんだカップ４２が存在しない場合には反射光が検出されないため、ＯＦＦとなる。

スイッチ移動装置３４は、上下方向に伸びたガイド部材８６、ガイド部材８６に相対移動可能に係合させられたラック８８、ラック８８に螺合させられたピニオン９０、ピニオン９０を回転させる電動モータ９２、電動モータ９２の回転数を検出するエンコーダ９４等を含む。ラック８８の背面には複数の歯８８ｇが形成され、ピニオン９０が螺合させられる。また、エンコーダ９４は、ピニオン９０と一体的に回転可能に取り付けられ、外周面に複数のドグが形成された回転体９６と、回転体９６の凹凸を検出する図示しないフォトセンサとを含む安価なものとすることができる。また、スイッチ８４はラック８８の上端部に取り付けられる。電動モータ９２の回転によりピニオン９０が回転させられるとラック８８が上下方向に移動させられ、スイッチ８４が上下方向に移動させられる。
なお、電動モータ９２は、図示しない保持部材を介して、ブラケット８０またはガイド部材８６に保持される。

スクリーン印刷機は、図４に示すように、コンピュータを主体とする制御装置１００によって制御される。制御装置１００は、記憶部、実行部、入出力部等を含み、入出力部には、スイッチ８４、エンコーダ９４が接続されるとともに、複数の電動モータ１２，２５，２８、９２が駆動回路１０２を介して接続され、バルブ７８のソレノイドが接続される。エンコーダ９４によって検出された電動モータ９２の回転数に基づいてラック８８、すなわち、スイッチ８４の移動距離が取得される。

以上のように構成されたスクリーン印刷機において、はんだ供給装置８が、移動装置４により所望の位置へ移動させられ、その位置からｘ方向へ移動させられつつエア室４４にエアが供給される。それにより、はんだが対象物としてのスクリーン上に供給される。その後、エアの供給が停止させられ、はんだの供給が停止させられる。この作動が１回のはんだ供給作動であり、１回のはんだ供給作動においてスクリーン上に供給されるはんだの量をはんだ供給量と称する。このはんだ供給作動の後に、スキージにより、はんだが基板Ｐ上の予め定められた位置に塗布される。
なお、はんだ収容室５８には、はんだ供給作動を複数回行い得る量のはんだが収容されているのが普通である。

特許文献２に記載のはんだ供給装置においては、１回のはんだ供給作動において、エア室に供給されるエアの量（エアの供給時間）が一定にされている。そのため、図９に示すように、はんだの種類Ａ，Ｂ，Ｃが異なると、エアの供給時間が同じであっても、はんだ供給量が異なる場合がある。例えば、粘度（粘性率）が大きい種類のはんだ（Ｃ）は粘度が小さい種類のはんだ（Ａ）より流れ難いため、はんだ供給量が少なくなると考えられる。しかし、はんだの種類が異なっても、１回のはんだ供給作動において要求されるはんだの量である目標供給量は、ほぼ同じであり、はんだ供給量を、はんだの種類によらず一定にすることが望まれていた。

一方、１回のはんだ供給量Ｑは、はんだカップ４２の下方への移動距離ｄで決まる。はんだ収容室５８の断面積（ｘｙ平面の面積）Ｓが決まっているため、移動距離ｄに応じてはんだ供給量Ｑが決まるのである。１回のはんだ供給量Ｑの目標値が目標供給量Ｑrefである場合には、１回のはんだ供給作動において移動させられるべきはんだカップ４２の移動距離ｄである設定距離（目標移動距離）ｄrefは、下式のように求められる。
ｄref＝Ｑref／Ｓ
そこで、本実施例においては、はんだ供給作動が行われる場合に、スイッチ８４が設定距離ｄrefだけ下方へ移動させられた後に、エア室４４へのエアの供給が開始される。そして、スイッチ８４がＯＦＦからＯＮに切り換わり、はんだカップ４２が設定距離ｄref移動させられた場合に、エア室４４へのエアの供給が停止させられるようにした。
なお、はんだ供給量Ｑは、はんだの体積を表す値であるが、はんだの単位体積当たりの重量（ｇ／ｃｃ）が分かれば、はんだ供給量としてはんだの重さを用いることもできる。

また、はんだカップ４２がハウジング４０に取り付けられた場合には、スイッチ８４の初期位置が決定される。初期位置決定プログラムの一例を図５のフローチャートで表す。
ステップ１（以下、Ｓ１と略称する。他のステップについても同様とする）において、スイッチ８４のＯＮ・ＯＦＦが読み込まれ、Ｓ２において、電動モータ９２の駆動によりスイッチ８４が移動させられる。そして、Ｓ３において、スイッチ８４がＯＮからＯＦＦに切り換わったか否かが判定され、切り換わった場合には、電動モータ９２が停止させられる。その場合のスイッチ８４の位置が初期位置とされる。

例えば、Ｓ１において、スイッチ８４がＯＮである場合には、スイッチ８４ははんだカップ４２の底部４２ｂより下方に位置することがわかる。スイッチ８４が上方へ移動させられ、底部４２ｂよりわずかに上方に達すると、ＯＮからＯＦＦに切り換わる。この位置が初期位置とされる。また、Ｓ１において、スイッチ８４がＯＦＦである場合には、スイッチ８４ははんだカップ４２の底部４２ｂより上方に位置することがわかる。スイッチ８４が下方へ移動させられ、底部４２ｂのわずかに下方に達すると、スイッチ８４はＯＦＦからＯＮに切り換わる。次に、スイッチ８４が上方へ移動させられ、ＯＮからＯＦＦに切り換わった位置が初期位置とされる。

はんだ供給作動は、図６のフローチャートで表されるはんだ供給プログラムに従って実行される。
Ｓ１１において、はんだの供給回数をカウントする回数カウンタのカウント値が１とされ、Ｓ１２において、スイッチ８４が設定距離ｄrefだけ下方へ移動させられる。Ｓ１３においてバルブ７８が開とされてエア室４４へのエアの供給が開始される。Ｓ１４，１５において、スイッチ８４のＯＮ・ＯＦＦが読み込まれ、スイッチ８４がＯＮからＯＦＦに切り換わったか否かが判定される。スイッチ８４がＯＮの間は、Ｓ１３〜１５が繰り返し実行され、スイッチ８４がＯＦＦに切り換わると、Ｓ１６においてバルブ７８が閉とされ、Ｓ１７において、回数カウンタのカウント値が１増加させられ、２とされる。Ｓ１８において、回数カウンタのカウント値が設定値（設定回数）Ｎo以上であるか否かが判定され、設定値Ｎoに達する前は、Ｓ１２に戻され、スイッチ８４が設定距離ｄrefだけ下方へ移動させられ、以下同様に、はんだ供給作動が行われる。そして、はんだ供給作動の回数が設定回数Ｎoに達すると、Ｓ１８の判定がＹＥＳとなって、はんだ供給作動が終了させられる。

本実施例においては、図７に示すように、はんだ供給作動が行われる毎に、スイッチ８４が設定距離ｄrefずつ下方へ移動させられる。そして、スイッチ８４がＯＮからＯＦＦに切り換わり、はんだカップ４２の底部４２ｂが検出されると、エアの供給が停止させられる。１回のはんだ供給作動が終了させられるが、１回のはんだ供給量はほぼ目標供給量Ｑrefとなる。
目標供給量Ｑrefは、基板の設計等により、適宜設定することが可能である。目標供給量Ｑrefが変更されれば、それに伴って、スイッチ８４の移動距離である設定距離ｄrefが変わることになる。

以上のように、本実施例においては、エア供給装置３２が、供給時間ではなく、はんだカップ４２の移動距離に基づいて制御される。そのため、１回のはんだ供給量をはんだの種類によることなく一定とすることができるのであり、目標供給量Ｑrefに近づけることができる。
さらに、１回のはんだ供給作動において移動させられる底部４２ｂ（はんだカップ４２）の距離が決まっているため、はんだ供給作動が行われた回数に基づけば、はんだ残量を推定することが可能となる。また、それにより、はんだ残量が０に近いことを検出するセンサを設けることが不可欠ではなくなるというメリットもある。
一方、エア供給装置３２ではなく、はんだカップ４２を電動モータ等を用いて直接移動させるカップ移動装置を設ければ、はんだカップ４２の１回の移動距離を正確に制御することが可能となる。しかし、カップ移動装置は、出力を大きくする必要がある等、装置が大形化し、コストが高くなる。それに対して、スイッチ８４を移動させるのに要する出力は小さくてよいため、電動モータ９２は小形のものでよい。さらに、エンコーダ９４をドグ９６とフォトセンサとを含む簡単な構造を成すものとした。以上のことから、本実施例に係るはんだ供給装置においては、コストアップを抑制しつつ、はんだ供給量を良好に制御できるのである。

以上のように、本実施例においては、制御装置１００のＳ１２を記憶する部分、実行する部分等により移動制御部が構成され、Ｓ１５，１６を記憶する部分、実行する部分等により流体圧供給停止部が構成される。さらに、Ｓ１２の実行が移動工程に対応し、Ｓ１５の実行が停止工程に対応する。

本発明は、図８に示すはんだ供給装置に適用することもできる。本実施例においては、粘性流体供給器としてのシリンジ２００の内部に粘性流体収容室としてのはんだ収容室２０２が形成されて、はんだが収容される。はんだ収容室２０２には仕切り部材としてのフロート２０４が載せられ、フロート２０４の上方がエア室２０６とされる。エア室２０６にエアが供給されると、はんだがシリンジ２００の下端部に設けられた吐出通路２１０から吐出させられるとともにフロート２０４が低下させられる。また、フロート２０４を検出するスイッチ２２０が設けられ、スイッチ移動装置２２２により上下方向に移動可能とされる。スイッチ移動装置２２２は上記実施例におけるスイッチ移動装置３４と同様の構造を成す。

なお、スイッチ移動装置は、エアシリンダを含むものとしたり、ソレノイドを利用したものとしたりすること等も可能であり、スイッチ移動装置の構造は問わない。
また、はんだの代わりに他の粘性流体を利用できる等、本発明は、前記実施例に記載の態様の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。

８：はんだ供給装置 ３０：はんだ供給器 ３２：エア供給装置 ３４，２２２：スイッチ移動装置 ４０：ハウジング ４１：ピストン ４２：はんだカップ ４４：エア室 ５８：はんだ収容室 ６０：底部 ７８：バルブ ８４，２２０：スイッチ ８８：ラック ９０：ピニオン ９２：電動モータ １００：制御装置 ２００：シリンジ ２０２：はんだ収容室 ２０４：フロート ２０６：エア室

特許請求可能な発明

（１）粘性流体を収容する粘性流体収容室と、エア室と、これらエア室と粘性流体収容室とを仕切る仕切り部材とを備えた粘性流体供給器と、
前記エア室にエアを供給するエア供給装置と、
前記仕切り部材を検出する検出部と、
その検出部を移動可能な検出部移動装置と、
粘性流体供給作動が行われる場合に、前記検出部移動装置に前記検出部を移動させる移動制御部と、
その移動制御部によって移動させられた検出部によって前記仕切り部材が検出された場合に、前記エア供給装置に前記エアの供給を停止させるエア供給停止部と
を含むことを特徴とする粘性流体供給装置。
検出部移動装置は、検出部を仕切り部材と平行に移動可能なものであればよく、例えば、電動モータの回転を直線移動に変換する運動変換機構を備えたものとすることができ、運動変換機構には、ラックアンドピニオン、ねじ機構等が該当する。また、シリンダ、ソレノイド等、直線駆動部を備えたものとすることもできる。
（２）前記移動制御部が、前記検出部を設定距離移動させるものであり、
前記設定距離が、前記粘性流体供給作動において前記対象物に供給される粘性流体の量である粘性流体供給量の目標値に基づいて決定された値である(1)項に記載の粘性流体供給装置。
設定距離は、複数回の粘性流体供給作動が行われる場合において、それぞれ、異なる値であっても同じ値であってもよい。
（３）前記粘性流体収容室に収容された粘性流体が、複数回の粘性流体供給作動によって吐出させられるものであり、
前記移動制御部が、前記粘性流体供給作動が行われる毎に、前記検出部を予め決められた設定距離ずつ移動させるものであり、
前記設定距離が、前記複数回の粘性流体供給作動の各々において前記対象物に供給される粘性流体の量である供給量が目標供給量となる場合に移動させられる仕切り部材の移動距離とされた(1)項または(2)項に記載の粘性流体供給装置。
（４）前記粘性流体収容室が、開口部と底部とを有する粘性流体容器の内部とされ、
前記粘性流体供給器が、粘性流体吐出通路を有する吐出通路保持部材を含み、
前記粘性流体容器が、前記底部が上方に、前記開口部が下方に位置する姿勢とされ、
前記吐出通路保持部材が、前記粘性流体容器の前記開口部に液密かつ摺動可能に嵌合され、
前記エア室が、前記粘性流体容器の底部の上方に位置し、
前記仕切り部材が、前記粘性流体容器の底部とされた(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載の粘性流体供給装置。
実施例１におけるはんだカップ４２が粘性流体容器に対応する。
（５）前記粘性流体供給器が、シリンジであり、
前記仕切り部材が、前記シリンジの内部を、前記エア室と前記粘性流体収容室とに仕切るフロートである(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載の粘性流体供給装置。
（６）粘性流体が収容された粘性流体収容室とエア室とを仕切る仕切り部材を備えた粘性流体供給器において、前記エア室にエアを供給することによって粘性流体収容室に収容された粘性流体を吐出させて、対象物に粘性流体を供給する粘性流体供給方法であって、
粘性流体供給作動が行われる場合に、前記仕切り部材を検出する検出部を設定距離だけ移動させる移動工程と、
前記検出部によって前記仕切り部材が検出された場合に、前記エア室へのエアの供給を停止させる停止工程と
を含む粘性流体供給方法。
本項に記載の粘性流体供給方法は、(1)項ないし(5)項のいずれかに記載の粘性流体供給装置において実施される。

Claims (3)

1. 粘性流体を収容する粘性流体収容室と、前記粘性流体収容室の上方に位置するエア室と、これらエア室と粘性流体収容室とを仕切る仕切り部材とを備えた粘性流体供給器と、
   前記エア室にエアを供給するエア供給装置と、
   吐出通路形成部材であって、前記エア室にエアが供給されることにより、前記仕切り部材が前記吐出通路形成部材に対して相対的に下方へ移動させられるとともに、前記粘性流体収容室に収容された前記粘性流体が前記吐出通路形成部材に形成された吐出通路を経て吐出させられる吐出通路形成部材と、
   前記仕切り部材を検出する検出部と、
   その検出部を移動可能な検出部移動装置と、
   粘性流体供給作動が行われる場合に、前記検出部移動装置に前記検出部を移動させる移動制御部と、
   その移動制御部によって移動させられた前記検出部によって前記仕切り部材が検出された場合に、前記エア供給装置に前記エアの供給を停止させるエア供給停止部と
   を含むことを特徴とする粘性流体供給装置。
2. 前記粘性流体収容室に収容された粘性流体が、複数回の前記粘性流体供給作動によって吐出させられるものであり、
   前記移動制御部が、前記粘性流体供給作動が行われる毎に、前記検出部を予め決められた設定距離ずつ移動させるものであり、
   前記設定距離が、前記複数回の前記粘性流体供給作動の各々において供給される粘性流体の量である粘性流体供給量が目標供給量となる場合に移動させられる前記仕切り部材の移動距離とされた請求項１に記載の粘性流体供給装置。
3. 粘性流体が収容された粘性流体収容室とエア室とを仕切る仕切り部材を備えた粘性流体供給器において、前記エア室にエアを供給することによって粘性流体収容室に収容された粘性流体を吐出させて、対象物に粘性流体を供給する粘性流体供給方法であって、
   粘性流体供給作動が行われる場合に、前記仕切り部材を検出する検出部を設定距離だけ下方へ移動させる移動工程と、
   前記検出部によって前記仕切り部材が検出された場合に、前記エア室へのエアの供給を停止させる停止工程と
   を含む粘性流体供給方法。

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