JP7243580B2

JP7243580B2 - エア式ディスペンサー

Info

Publication number: JP7243580B2
Application number: JP2019203104A
Authority: JP
Inventors: 亨岩田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-11-08
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2039-11-08
Also published as: JP2021074669A

Description

本発明は、エア式ディスペンサーに関する。

エア式ディスペンサーでは、ドライエアがシリンジに供給されると、シリンジは材料を吐出する。従来は、シリンジ内の圧力を閾値と比較してシリンジ内の材料の残量を検知していた（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０－１２８２０８号公報

しかし、シリンジ内の圧力はシリンジの膨張又はエアを流す継手類からの圧力損失の影響を受ける。このため、シリンジの内部の材料の残量を高精度で検知することができなかった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はシリンジの内部の材料の残量を高精度で検知することができるエア式ディスペンサーを得るものである。

本発明に係るエア式ディスペンサーは、ドライエアが供給されると材料を吐出するシリンジと、前記シリンジに前記ドライエアを供給するか、又は、前記シリンジから前記ドライエアを排気するかを切り替えるバルブと、前記シリンジから排気される前記ドライエアの流量を測定する流量計と、前記流量計の測定値を閾値と比較して前記シリンジの内部の前記材料の残量を検知する残量検知部とを備えることを特徴とする。

本発明では、シリンジから排気されるドライエアの流量を測定し、その測定値を閾値と比較してシリンジの内部の材料の残量を検知する。ここで、シリンジの膨張又は継手類からの圧力損失でシリンジ内の圧力が変化するが、ドライエアの流量はシリンジ内の圧力の影響を受けない。このため、シリンジの内部の材料の残量を高精度で検知することができる。

実施の形態１に係るエア式ディスペンサーを示す概略図である。シリンジの側面を示す概略図である。シリンジの側面を示す概略図である。実施の形態１に係るエア式ディスペンサーの動作のフローチャートである。実施の形態２に係るエア式ディスペンサーの動作のフローチャートである。実施の形態３に係るエア式ディスペンサーの動作のフローチャートである。実施の形態４に係るエア式ディスペンサーの動作のフローチャートである。

実施の形態に係るエア式ディスペンサーについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るエア式ディスペンサーを示す概略図である。このエア式ディスペンサーは、半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置である。エア式ディスペンサーは各備品の露出を防ぐため、普通鋼材（ＳＰＣＣ）を折り曲げ加工等して作られた箱に入っている。

エア供給口１と圧力調整レギュレータ２がポリウレタンチューブ３ａを介して接続されている。圧力調整レギュレータ２と電磁式ソレノイドバルブ４がポリウレタンチューブ３ｂを介して接続されている。電磁式ソレノイドバルブ４と排気口５がポリウレタンチューブ３ｃを介して接続されている。電磁式ソレノイドバルブ４と流量計６がポリウレタンチューブ３ｄを介して接続されている。流量計６とシリンジ７がポリウレタンチューブ３ｅを介して接続されている。ポリウレタンチューブ３ａ～３ｅはポリウレタン製であり、外径が６ｍｍで内径が４ｍｍのものである。

ＣＰＵ基板８とＤ／Ａ変換器９が信号伝達線１０ａを介して電気的に接続されている。Ｄ／Ａ変換器９と圧力調整レギュレータ２が信号伝達線１０ｂを介して電気的に接続されている。ＣＰＵ基板８と電磁式ソレノイドバルブ４が信号伝達線１０ｃを介して電気的に接続されている。流量計６とＡ／Ｄ変換器１１が信号伝達線１０ｄを介して電気的に接続されている。Ａ／Ｄ変換器１１とＣＰＵ基板８が信号伝達線１０ｅを介して電気的に接続されている。

図２及び図３はシリンジの側面を示す概略図である。シリンジ７の材質はポリプロピレンである。シリンジ７の内部に材料１２が充填されている。材料１２は、例えば、半導体素子をリードフレーム上に接合させるＡｇペーストである。シリンジ７は、ドライエアが上方の開口部から供給されると、材料１２を下方の開口部から吐出する。図２は材料充填１００％の状態を示し、図３は材料充填３０％の状態を示している。

エア供給口１は、外部のドライエア発生装置（不図示）などからドライエアを取り込み、ディスペンサー内へ供給するように構成されている。圧力調整レギュレータ２は、エア供給口１から供給されたドライエアの圧力（ｋＰａ）を調整する。ただし、圧力調整レギュレータ２は、ドライエアの圧力を減圧する減圧機能を有するが、昇圧機能は有していない。圧力調整レギュレータ２で減圧されたドライエアの圧力がデジタル圧力計１３に表示される。

電磁式ソレノイドバルブ４は三方弁構造のバルブであり、ＣＰＵ基板８から信号伝達線１０ｃを介して伝達された制御信号により弁の開閉操作が行われる。ＣＰＵ基板８から電磁式ソレノイドバルブ４に伝達された制御信号が非通電信号として所定の電圧未満、例えば０Ｖである場合、流量計６側と排気口５側が経路として接続されるようにバルブ内部の弁が動作する。この状態を「閉状態」と言う。ＣＰＵ基板８から電磁式ソレノイドバルブ４に伝達された制御信号が通電信号として所定の電圧以上、例えば５Ｖである場合、エア供給口１側と流量計６側が経路として接続されるようにバルブ内部の弁が動作する。この状態を「開状態」と言う。電磁式ソレノイドバルブ４は、シリンジ７にドライエアを供給する開状態と、シリンジ７からドライエアを排気する閉状態とを切り替える。

設定した圧力になるように圧力調整レギュレータ２を調整することで吐出量の調整が可能となる。また、電磁式ソレノイドバルブ４の開状態時間を調整することでも吐出量の調整が可能となる。圧力調整レギュレータ２で設定する圧力と、電磁式ソレノイドバルブ４の開状態時間は、材料１２の特性、製品作製時のタクトタイムに合わせて最適な値に設定される。

ＣＰＵ基板８は２進数（１又は０）のデジタル信号を出力する。Ｄ／Ａ変換器９はデジタル信号をアナログ信号に変換する。圧力調整レギュレータ２は、このアナログ信号に応じて圧力の調整弁を調整する。

シリンジ７の内部の材料１２の残量に応じて、シリンジ７がドライエアに接する部分が変化する。ドライエアが接する部分でシリンジ７が膨張する。従って、シリンジ７の内部の材料１２の残量に応じてシリンジ７から排出されるドライエアの流量が変化する。そこで、本実施の形態では、流量計６がシリンジ７から排出されるドライエアの流量（Ｌ／ｍｉｎ）を測定する。流量計６は測定値をアナログ信号として出力する。Ａ／Ｄ変換器１１はアナログ信号を２進数（１又は０）のデジタル信号に変換する。ＣＰＵ基板８はデジタル信号を入力してドライエアの流量を読み取る。

図２に示す材料充填１００％の状態と図３に示す材料充填３０％の状態でのドライエアの流量をそれぞれ予め測定してＣＰＵ基板８に閾値として設定しておく。ＣＰＵ基板８は、測定したドライエアの流量を閾値と比較してシリンジ７の内部の材料１２の残量を検知する残量検知部である。

図４は、実施の形態１に係るエア式ディスペンサーの動作のフローチャートである。圧力調整レギュレータ２がドライエアを減圧し、ＣＰＵ基板８が所定の時間だけ電磁式ソレノイドバルブ４に制御信号を伝達して開状態とする（ステップＳ１）。開状態になるとドライエアは流量計６を通ってシリンジ７に供給される。供給されたドライエアによりシリンジ７内の材料１２が圧送されて吐出される（ステップＳ２）。吐出量は、圧力調整レギュレータ２により減圧されたドライエアの圧力と電磁式ソレノイドバルブ４の開状態時間によって調整される。

電磁式ソレノイドバルブ４を閉状態にして吐出動作を完了する（ステップＳ３）。電磁式ソレノイドバルブ４が閉状態になった瞬間に流量計６側と排気口５側が経路として接続される。そして、シリンジ７の内部とポリウレタンチューブ３ｄ，３ｅの内部に残留したドライエアが排気口５より排気される（ステップＳ４）。

流量計６が、シリンジ７から排気されるドライエアの流量を測定する（ステップＳ５）。流量計６の測定値をＡ／Ｄ変換器１１でデジタル信号に変換しＣＰＵ基板８へ伝達する（ステップＳ６）。ＣＰＵ基板８は、ドライエアの流量の測定値を所定の閾値と比較して（ステップＳ７）、シリンジ７の内部の材料１２の残量を検知する（ステップＳ８）。ここで、シリンジ７の膨張又は継手類からの圧力損失でシリンジ７内の圧力が変化するが、ドライエアの流量はシリンジ７内の圧力の影響を受けない。このため、シリンジ７の内部の材料１２の残量を高精度で検知することができる。

残量を検知した結果、シリンジ７内に材料が十分入っていた場合は、ＣＰＵ基板８は警告アラームを発しない。一方、シリンジ７内の材料が無くなりかけている場合は、ＣＰＵ基板８は警告アラームを発する。これにより、材料１２を無駄なく使用でき、材料１２の廃却量を削減することができる。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係るエア式ディスペンサーの動作のフローチャートである。本実施の形態は、エア式ディスペンサーの構成は実施の形態１と同じであるが、シリンジ７に供給されるドライエアの流量を測定する点が異なる。

ＣＰＵ基板８が所定の時間だけ電磁式ソレノイドバルブ４に制御信号を伝達して開状態とする（ステップＳ１）。この際にシリンジ７に供給されるドライエアの流量を流量計６が測定する（ステップＳ９）。流量計６の測定値をＡ／Ｄ変換器１１でデジタル信号に変換しＣＰＵ基板８へ伝達する（ステップＳ１０）。ＣＰＵ基板８は、ドライエアの流量の測定値を所定の閾値と比較する（ステップＳ１１）。これにより、シリンジ７の内部の材料１２の残量を検知する（ステップＳ１２）。

その後、実施の形態１と同様に、供給されたドライエアによりシリンジ７内の材料１２が圧送されて吐出される（ステップＳ２）。設定した吐出動作が完了すると、電磁式ソレノイドバルブ４を閉状態にする（ステップＳ３）。シリンジ７の内部とポリウレタンチューブ３ｄ，３ｅの内部に残留したドライエアが排気口５より排気される（ステップＳ４）。

以上説明したように、本実施の形態では、シリンジ７内を加圧して材料１２を吐出するためにシリンジ７に供給されるドライエアの流量を測定する。これにより、流量計６の測定値が実施の形態１よりも早く取得できるため、ＣＰＵ基板８の演算処理時間を確保することができる。従って、連続吐出時のＣＰＵ基板８の処置待ちが無いため、吐出間隔を短縮でき、タクトタイムが向上する。その他の構成及び効果は実施の形態１と同様である。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３に係るエア式ディスペンサーの動作のフローチャートである。本実施の形態は、エア式ディスペンサーの構成は実施の形態１と同じであり、実施の形態２の動作にドライエアの圧力を調整するステップを追加している。

ここで、ポリウレタンチューブ３ａ～３ｅとシリンジ７は圧力により膨張する。シリンジ７の膨張率はシリンジ７の表面積が大きいほど高くなる。シリンジ７内の材料１２が無くなっていくと表面積が大きくなり膨張率が高くなる。膨張率が高くなるとシリンジ７内の材料１２にかかる圧力が下がり吐出量が減少する。シリンジ７内の材料１２の材料残量の減ってくると同一吐出圧力、同一吐出時間では吐出量が減少する。この現象を水頭差と言う。

そこで、本実施の形態では、圧力調整レギュレータ２は、検知されたシリンジ７の内部の材料１２の残量が減少するほど、シリンジ７に供給するドライエアの圧力を自動的に上げる（ステップＳ１３）。これにより水頭差による吐出量のばらつきを抑制して、吐出量を一定に保つことができる。その他の構成及び効果は実施の形態２と同様である。

実施の形態４．
図７は、実施の形態４に係るエア式ディスペンサーの動作のフローチャートである。本実施の形態は、エア式ディスペンサーの構成は実施の形態１と同じであり、実施の形態３の動作にドライエアの供給時間を調整するステップを追加している。

実施の形態３と同様に圧力調整レギュレータ２は、検知されたシリンジ７の内部の材料１２の残量が減少するほど、シリンジ７に供給するドライエアの圧力を自動的に上げる（ステップＳ１３）。さらに、検知されたシリンジ７の内部の材料１２の残量が減少するほど、電磁式ソレノイドバルブ４はシリンジ７にドライエアを供給する時間を長くする。これにより水頭差による吐出量のばらつきを抑制して、吐出量を一定に保つことができる。また、シリンジ７内の圧力を設定値に到達させる微調整は難しいが、ドライエアを供給する時間を長くすることで圧力の微調整を回避できる。その他の構成及び効果は実施の形態３と同様である。

２圧力調整レギュレータ、４電磁式ソレノイドバルブ（バルブ）、６流量計、７シリンジ、８ＣＰＵ基板（残量検知部）、１２材料

Claims

ドライエアが供給されると材料を吐出するシリンジと、
前記シリンジに前記ドライエアを供給するか、又は、前記シリンジから前記ドライエアを排気するかを切り替えるバルブと、
前記シリンジから排気される前記ドライエアの流量を測定する流量計と、
前記流量計の測定値を閾値と比較して前記シリンジの内部の前記材料の残量を検知する残量検知部とを備えることを特徴とするエア式ディスペンサー。