JPH06114315A - ペースト塗布機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ペーストパターンの描画途中でのペ−ストカ
−トリッジの交換あるいは装填によるノズルのペ−スト
吐出口から描画される基板の表面までの距離変化を容易
に校正することができるようにする。 【構成】 基板７までの距離を計測する光学式変位計３
や接触検出センサ１３はＺ軸テーブル部（図示せず）に
固定されているが、ペーストカートリッジＰＣはスライ
ド部１２ａ，係合部１２ｂによってＺ軸テーブル部に対
して上下に移動可能であり、上に持ち上げることによっ
て取り外せる。ペ−ストカ−トリッジＰＣが交換あるい
は装填されると、Ｚ軸テーブル部が降下してノズル１の
ペ−スト吐出口を基板７に接触させる。接触すると、こ
れを接触検出センサ１３が検知し、渦電流式変位計１３
がこれを検出した時点での光学式変位計３の基板７まで
の距離を基準とし、この基準からＺ軸テーブルを所定の
距離だけ上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テーブル上に載置され
た基板上に所望形状のペーストパターンを塗布描画する
ペースト塗布機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ペースト収納筒の先に設けられたノズル
からペーストを吐出させながら、ノズルと基板とを上下
ならびに前後左右に相対的に移動させ、基板上に所望パ
ターンのペースト膜を描画する技術として、例えば、特
開平２ー５２７４２号公報に示されるように、ノズルに
対して基板を相対的に移動させ、また、ノズルの先端と
基板との間隙を調節しつつ、ノズル先端のペースト吐出
口から基板上に抵抗ペーストを吐出させ、所望の抵抗パ
ターンを形成するようにした吐出描画技術が知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ペースト収納筒は、小
型化のために、通常カートリッジ式とされており、ペー
スト収納筒に充填したペーストが吐出され尽くしたり、
あるいは、吐出し尽くされそうになると、その時点でペ
ースト収納筒やノズル，これらの支持部等を交換する。
かかるペースト収納筒やノズル，これらの支持部等は交
換を容易にするために一体化されており、かかる一体化
されたものを、以下、ペーストカートリッジという。ま
た、暫く使用しないで久しぶりに描画する場合でも、ペ
ーストの経年変化を考えて、新たにペーストカートリッ
ジを装填し直して塗布を開始することが多い。

【０００４】ペーストカートリッジは寸法公差や取付精
度等の問題から、交換時に基板やペーストカートリッジ
の駆動部を移動させず、また、ペーストカートリッジが
同一仕様のものであっても、ノズルのペースト吐出口か
らペーストパターンが描かれる基板の表面までの距離が
ペーストカートリッジ交換の前後で差を生ずることが多
い。このように、ノズルのペースト吐出口からペースト
パターンが描かれる基板表面までの距離が変わると、ペ
ーストカートリッジ交換の前後でペーストパターンの幅
が変化したり、曲線あるいは屈曲（屈折）形状のパター
ンを描こうとしても、交換前のパターンに整合した所望
のパターンにならないという問題が生ずる。

【０００５】本発明の目的は、かかる問題を解消し、ペ
ーストカートリッジの交換前後で整合した良好な任意の
形状のペーストパターンを描画できるようにしたペース
ト塗布機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ノズルのペースト吐出口と基板の表面と
を接触させる第１の手段と、該基板の表面までの距離を
検出する第２の手段と、該基板の表面に該ノズルのペー
スト吐出口が接触した瞬時を検出する第３の手段と、該
基板の表面から該ノズルのペースト吐出口までの距離を
指定する第４の手段と、該第３の手段から検出出力があ
った時点における該第２の手段の検出値を基にして、該
基板の表面から該ノズルのペースト吐出口までの距離を
該第４の手段によって指定された距離に設定する第５の
手段とを設ける。

【０００７】

【作用】ペーストカートリッジが交換あるいは装填され
ると、そのノズルのペースト吐出口と基板の表面とが接
触される。これらが接触した瞬時が第３の手段によって
検出されると、その時点での基板の表面までの距離が第
２の手段によって計測される。この第２の手段の計測値
を基にして、第２の手段によって計測しながら基板表面
からノズルのペースト吐出口を第４の手段で指定された
距離だけ離すと、基板表面からノズルのペースト吐出口
までの距離が第４の手段で指定された距離に規定される
ことになる。

【０００８】第５の手段はペーストカートリッジ交換前
や装填前の第２の手段の出力を基に距離設定をするもの
でないので、ペーストカートリッジの寸法公差や取付精
度等によってペーストカートリッジ交換前後や装填時に
生ずる基板表面からノズルのペースト吐出口までの距離
の変化を排除できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって説明す
る。図１は本発明によるペースト塗布機の一実施例を示
す概略斜視図であって、１はノズル、２はペースト収納
筒、３は距離センサとしての光学式変位計（第１のセン
サあるいは距離センサ１）、４はＺ軸テーブル部、５は
Ｘ軸テーブル部、６はＹ軸テーブル部、７は基板、８は
基板吸着部、９は架台部、１０はＺ軸テーブル支持部、
１１は制御装置、１２はノズル支持具、ＰＣはペースト
カートリッジである。

【００１０】同図において、架台部９上にＸ軸テーブル
部５が固定され、このＸ軸テーブル部５上にＸ軸方向に
移動可能にＹ軸テーブル部６が搭載されている。そし
て、このＹ軸テーブル部６上にＹ軸方向に移動可能に基
板吸着部８が搭載されている。この基板吸着部８に基板
７が、例えばその四辺が夫々Ｘ，Ｙ両軸方向に平行にな
るように、吸着されて搭載されている。これらＸ，Ｙ軸
テーブル部５，６は夫々制御装置１１で制御駆動され
る。即ち、Ｘ軸テーブル部５が駆動されると、これに搭
載されているＹ軸テーブル部６と基板吸着部８とがＸ軸
方向に移動し、Ｙ軸テーブル部６が駆動されると、基板
吸着部８がＹ軸方向に移動する。従って、制御装置１１
によってＸ，Ｙ軸テーブル部５，６を夫々任意の距離だ
け移動させると、基板７は架台部９に平行な面内で任意
の方向に任意の位置だけ移動することになる。

【００１１】また、架台部９の面上にＺ軸テーブル支持
部１０が設置されており、これにＺ軸テーブル部４が取
付けられている。そして、このＺ軸テーブル部４はＺ軸
方向（上下方向）に移動可能であって、ノズル１とペー
スト収納筒２を結合し、ノズル１を光学式変位計３の下
側近傍に位置決めするノズル支持具１２が載置されてい
る。Ｚ軸テーブル部４のＺ軸方向の制御駆動も制御装置
１１によって行なわれる。

【００１２】ここで、ノズル１，ペースト収納筒２及び
これらを結合するノズル支持具１２が一体となり、１つ
のペーストカートリッジＰＣを形成している。

【００１３】制御装置１１としては、例えば、マイクロ
コンピュータ（以下、マイコンという）が用いられ、後
述するように、キーボードやタッチパネル等のデータ入
力装置から基板７の表面に描くペーストパターンの厚さ
や形状を指定するデータが入力される。マイコンはかか
る入力データを格納するＲＡＭ（ランダム・アクセス・
メモリ）と、プログラムを格納したＲＯＭ（リード・オ
ンリ・モメリ）と、このプログラムに従ってＲＡＭに格
納されているデータを演算処理し、図１におけるＸ軸テ
ーブル部５やＹ軸テーブル部６，Ｚ軸テーブル部４等を
上記のように動作させるための情報を作成するＣＰＵ
（中央処理装置）と、かかる情報や入力データ等の各種
データの入出力を行なう入出力部等を備えている。

【００１４】図２は図１におけるＺ軸テーブル部４での
ペーストカートリッジＰＣの取付部分を拡大して示す部
分断面図であって、４ａ〜４ｃは固定部、１２ａはスラ
イド部、１２ｂは係合部、１３は接触検出センサであ
り、図１に対応する部分には同一符号をつけている。

【００１５】図２において、Ｚ軸テーブル部４の光学式
変位計３は固定部４ａにより、ノズル支持具１２はスラ
イド部１２ａと係合部１２ｂとを介して固定部４ｂによ
り、また、ノズル１のペースト吐出口が基板７の表面に
接触したことを検出する接触検出センサ１３は固定部４
ｃにより、夫々Ｚ軸テーブル部４に固定されている。

【００１６】接触検出センサ１３は、一例として、渦電
流式変位計が用いられる。これは、センサコイルからノ
ズル支持具１２に高周波磁束を放射してノズル支持具１
２に渦電流を発生させ、この渦電流による磁界がセンサ
コイルのインピーダンスを変化させるようにするもので
あり、このインピーダンスの変化が距離に対応したもの
であることから、インピーダンスの変化から距離を計測
するものである。

【００１７】さて、図２（ａ）に示すように、ノズル支
持具１２はスライド部１２ａに固定され、このスライド
部１２ａが固定部４ｂに固定された係合部１２ｂと係合
しており、これにより、ノズル支持具１２は固定部４ｂ
に吊り下がった状態で、かつスライド部１２ａを直動ガ
イドとして上下方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に支持され
ている。このため、光学式変位計３と接触検出センサ１
３とをペーストカートリッジＰＣから相対的にずらし、
ペーストカートリッジＰＣを上方向に移動させてスライ
ド部１２ａを係合部１２ｂから外すことにより、ペース
トカートリッジＰＣを固定部４ｂから取り外すことがで
き、また、上方向からスライド部１２ａを固定部１２ｂ
に差し込むことにより、ペーストカートリッジＰＣを簡
単に固定部４ｂに装填することができるようになってい
る。

【００１８】Ｚ軸テーブル部４を駆動し、上記のように
装着されたペーストカートリッジＰＣを基板７の方に下
げて行くと、ノズル１のペースト吐出口が基板７の表面
に接触する。これまでは接触検出センサ１３はペースト
カートリッジＰＣとともに降下していくので、接触検出
センサ１３が計測しているノズル支持具１２の表面の計
測点Ｔまでの距離は変化せず、従って、接触検出センサ
１３のセンサコイルのコンピーダンスは変化しない。ノ
ズル１のペースト吐出口が基板７の表面に接触すると、
ペーストカートリッジＰＣは下降できなくなり、Ｚ軸テ
ーブル部４の駆動とともに固定部４ｂに対しては上方に
移動することになる。このため、接触検出センサ１３が
計測しているノズル支持具１２の表面の計測点Ｔまでの
距離が変化し始め、この変化時点から接触検出センサ１
３のセンサコイルのインピーダンスが変化し始める。接
触検出センサ１３はこのセンサコイルのインピーダンス
の変化開始時点を捉え、これでもってノズル１のペース
ト吐出口が基板７の表面に接触したことを検出する。

【００１９】図３は光学式変位計３がノズル１のペース
ト吐出口から基板７の表面の計測点Ｓまでの距離を計測
する状況を示したものである。

【００２０】同図において、光学式変位計３は発光素子
と受光素子とを備えており、発光素子からは、二点鎖線
で示すように、レーザ光を斜め方向に放射し、これが照
射される基板４の表面の点Ｓを計測点として反射され、
受光素子に斜め方向から反射レーザ光が受光される。こ
こで、ノズル１のペースト吐出口が基板７の表面から離
れているときには、ノズル１と光学式変位計３とは一体
に移動するから、また、光学式変位計３での発光素子と
受光素子との配置関係は一定であるから、ノズル１のペ
ースト吐出口と基板７の表面との間の距離に応じて反射
レーザ光の受光素子への照射状態が異なり、従って、こ
の受光素子の受光量によってノズル１のペースト吐出口
と基板７の表面との間の距離を計測することができる。

【００２１】なお、ペースト収納筒２によって上記レー
ザ光が遮られないように、ペースト収納筒２に対して光
学式変位計３の発光素子，受光素子の位置を設定するこ
とはいうまでもない。

【００２２】制御装置１１は、ペーストパターンを塗布
描画するＸ軸テーブル部５，Ｙ軸テーブル部６を制御駆
動中も光学式変位計３の計測結果を監視しており、基板
７の表面にうねりがあるときには、光学式変位計３の計
測結果からこれを検出し、Ｚ軸テーブル部４を上下方向
に操作してノズル１のペースト吐出口が基板７の表面に
対して所望の距離を保つようにする。これにより、基板
７の表面にうねりがあっても、塗布されるペーストの厚
さは形成されるペーストパターン全体にわたって一様に
なる。

【００２３】図４はかかるＺ軸テーブル部４の制御系を
示すブロック図であって、１４，１５はアンプ、１６は
マイコン、１７はデータ入力装置、１８はモータ、１９
はエンコーダ、２０はＺ軸モータコントローラ、２１は
モータドライバであり、前出図面に対応する部分には同
一符号をつけている。

【００２４】図４において、基板７の表面に所望形状の
ペーストパターンを描画する場合には、まず、データ入
力装置１７から描画するペーストパターンの形状やパタ
ーンの厚さを規定するデータを入力する。このパターン
に厚さは、ノズル１のペースト吐出口と基板７の表面と
の所望の距離によって規定される。かかるデータはマイ
コン１６のＲＡＭ（図示せず）に格納される。

【００２５】データ入力装置１７から描画開始指令が入
力されると、マイコン１６はＲＯＭ（図示せず）に格納
しているプログラムをもとにＲＡＭに格納したデータを
処理し、Ｘ軸テーブル部５，Ｙ軸テーブル部６の制御駆
動信号を形成し、これらを制御駆動してこれらをＸ，Ｙ
軸方向に移動させ、ノズル１の吐出口から単位時間当た
り一定量のペーストを吐出させて基板７の表面に指定さ
れる形状のペーストパターンを描画する動作を開始させ
るが、これとともに、光学式変位計３によって得られる
ノズル１の吐出口から基板７の表面までの距離を表わす
データ信号が、アンプ１４で増幅された後、マイコン１
６に供給される。マイコン１６は、このデータ信号によ
ってノズル１の吐出口から基板７の表面までの距離を検
出し、これとデータ入力装置１７からの上記パターンの
厚さを規定するデータによる値とを比較し、これらに差
があると、この差に応じた制御信号をＺ軸モータコント
ローラ２０に送る。このＺ軸モータコントローラ２０は
この制御を信号に応じてモータドライバ２１を制御し、
モータ１８の回転量を計測するエンコーダ１９の出力を
も用いてモータ１８を駆動し、Ｚ軸テーブル部４を上下
させて、ノズル１の吐出口から基板７の表面までの距離
を規定の値にする。これにより、基板７の表面にうねり
があっても、常に規定の厚さでペーストパターンが描か
れることになる。

【００２６】なお、かかる塗布描画中では、ノズル１の
ペースト吐出口は基板７の表面から離れているから、接
触検出センサ１３が計測するノズル支持具１２までの距
離は変化しない。従って、接触検出センサ１３からアン
プ１５を介して供給される信号に変化が生ぜず、マイコ
ン１６はこの信号に応答しない。

【００２７】次に、マイコン１６のペーストカートリッ
ジＰＣ交換時の位置校正動作について説明する。

【００２８】ペーストカートリッジＰＣを交換するとき
には、Ｚ軸テーブル部４は上方に移動されている。かか
る状態で図２に示したペーストカートリッジＰＣのスラ
イド部１２ａを固定部１２ｂの上部から挿入し、下方に
摺動させることによってペーストカートリッジＰＣがＺ
軸テーブル部４に取り付けられる。

【００２９】しかる後、Ｚ軸テーブル部４を下方に基板
７に向けて移動させ、図５に示すノズル位置校正操作を
開始する（ステップＳ１）。そして、この操作開始後、
直ちに接触検出センサ１３の計測結果のデータを取り込
み（ステップＳ２）、このデータを基準となる接触前デ
ータ（ＧＩＮＩＴ）としてマイコン１６のＲＡＭに格納
する（ステップＳ３）。

【００３０】次に、光学式変位計３の計測データをアン
プ１４を介して取り込み（ステップＳ４）、再び接触検
出センサ１３の計測結果を取り込んで、このデータ（Ｇ
Ｄ）をマイコン１６のＲＡＭに格納する（ステップＳ
５）。そして、先に取り込んだデータ（ＧＩＮＩＴ）に
今回取り込んだデータ（ＧＤ）が等しいか否かを判定す
る（ステップＳ６）。Ｚ軸テーブル部４を基板７に向け
て下げ始めたときには、ノズル支持具１２も一緒に降下
していくので、データ（ＧＩＮＩＴ）とデータ（ＧＤ）
とは等しくならねばならないが、次のステップＳ７で光
学式変位計３が正常に作動していることを確かめた上
で、Ｚ軸テーブル部４を基板７に向けて１μｍだけ降下
させ（ステップＳ８）、再びステップＳ４から処理動作
を行なう。

【００３１】光学式変位計３が正常でない場合には、エ
ラー処理をし（ステップＳ９）、校正データの設定処理
を行なうことなく位置校正動作を終了する。この場合、
光学式変位計３等の具合を点検して正常化させ、しかる
後、ステップＳ１から処理を再スタートさせる。

【００３２】なお、１回目のステップＳ４からの処理動
作では、ステップＳ７での光学式変位計３の作動の良否
を判定することができない。２回目の処理動作から、ス
テップ８で１μｍだけ降下させた前後での光学式変位計
３の計測結果の比較から、光学式変位計３の作動の良否
を判定する。

【００３３】以上ステップＳ４〜Ｓ８の一連の動作を繰
り返し行なっていると、ある時点でノズル１のペースト
吐出口が基板７の表面に接触する。これにより、ノズル
支持具１２はスライド部１２ａによってＺ軸テーブル部
４に対して上方に移動し、ノズル視治具１２と接触検出
センサ１３との距離が縮まる。この結果、データ（ＧＩ
ＮＩＴ）とデータ（ＧＤ）はが等しくなくなる（ステッ
プＳ６）。そこで、ノズル１のペースト吐出口の基板７
の表面に対する高さをデータ入力装置１７からの入力デ
ータで規定される値になるように、校正データ設定処理
を行なう（ステップＳ１０）。

【００３４】ここで、ステップＳ１０の処理動作につい
て詳細に説明する。ノズル１のペースト吐出口が基板７
に接触した瞬時での光学式変位計３の計測値をＨnと
し、データ入力装置１７で指定されるペーストの厚さ
（従って、描画時の基板７の表面からノズル１のペース
ト吐出口までの距離）をＨsとすると、マイコン１６
は、下記の式から実際の目標高さＨtを求め、光学式変
位計３の計測値がこの目標高さＨtになるように、Ｚ軸
テーブル部４を上昇させてノズル１のペースト吐出口を
基板７から引き離す。

【００３５】Ｈt ＝ Ｈn ＋ Ｈs 換言すれば、基板７の表面を基準面としてＺ軸テーブル
部４の位置を設定しておく場合には、ノズル１のペース
ト吐出口が基板７に接触した瞬時での光学式変位計３の
計測値Ｈnにデータ入力装置１７で指定されたペースト
の厚さの値Ｈsを加算することにより、描画時のノズル
１のペースト吐出口の基板７の表面に対する目標高さＨ
t が設定されることになる。

【００３６】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明はこの実施例にのみ限定されるものではな
い。即ち、 １．接触検出センサ１３として渦電流式変位計を用いた
が、精度良くノズル支持具１２の位置変化を計測できる
ものなら如何なる手段でもよい。また、ストレンゲージ
等の圧力センサを基板に設けて荷重が掛ることを検出す
ることによって接触を判断したり、圧力センサをノズル
支持具１２に設けて接触時の荷重変化から接触を判断し
てもよい。さらには、接触でノズル支持具１２が上昇し
たときに接触あるいは解離するプローバを設け、プロー
バ間の通電の変化でノズル先端が基板表面に接触したこ
とを検出するようにしてもよい。

【００３７】２．校正データ設定時にノズル先端を接触
させる基板として、校正用のダミー基板を用いたり、塗
布描画中であれば描画に差し障りのない位置にノズル先
端を接触させてもよいし、基板吸着部８に接触させても
よい。また、塗布描画前であれば、未塗布の基板にノズ
ル先端を接触させてもよい。その場合、ペースト収納筒
に僅かな負圧を与え、ペーストが吐出されないように配
慮し、校正データ設定後の塗布開始時点でペースト収納
筒に加圧して描画するようにすればよい。

【００３８】３．塗布描画開始前の当初にデータ入力装
置１７に入力した所望のペースト厚さのデータをマイコ
ン１６のＲＡＭに格納しておく。それによリ、ペースト
カートリッジＰＣの交換後に再度データ入力装置１７か
ら所望のペースト厚さのデータを入力する手間を省くこ
とができる。

【００３９】４．ペーストカートリッジＰＣを交換した
後でデータ入力装置１７に設けた所定のボタンを押下す
ると、図５に示したノズル位置校正処理が開始し、ノズ
ル先端位置が所望のペースト厚さにセットされる様にし
てもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ペ−ストカ−トリッジを交換あるいは装填したとき、ノ
ズルのペ−スト吐出口からペ−ストパタ−ンが描かれる
基板の表面までの距離が変化したとしても、その距離を
容易に規定の値に校正することができ、描画されるペ−
ストパタ−ン全体にわたってノズルのペ−スト吐出口か
ら基板の表面までの距離を一定に保つことができて、指
定される良好な形状，厚みのペーストパターンを描画す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるペ−スト塗布機の一実施例を示す
概略斜視図である。

【図２】図１におけるＺ軸テ−ブル部でのペ−ストカ−
トリッジの取付部分を拡大して示す部分断面図である。

【図３】図１における光学式変位計がノズルのペ−スト
吐出口から基板の表面の計測点までの距離を計測する状
況を示したものである。

【図４】図１におけるＺ軸テ−ブル部の制御系を示すブ
ロック図である。

【図５】図１における制御装置のノズル位置校正動作を
示すフロ−チャートである。

【符号の説明】

１ ノズル ２ ペ−スト収納筒 ３ 光学式変位計 ４ Ｚ軸テ−ブル部 ４ａ〜４ｃ 固定部 ５ Ｘ軸テ−ブル部 ６ Ｙ軸テ−ブル部 ７ 基板 ８ 基板吸着部 ９ 架台部 １０ Ｚ軸テ−ブル支持部 １１ 制御装置 １２ ノズル支持具 １２ａ スライド部 １２ｂ 係合部 １３ 接触検出センサ １６ マイコン １７ デ−タ入力装置 １８ モ−タ １９ エンコ−ダ ２０ Ｚ軸モ−タコントロ−ラ ２１ Ｚ軸モ−タドライバ ＰＣ ペ−ストカ−トリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三階 春夫 茨城県竜ケ崎市向陽台５丁目２番 日立テ クノエンジニアリング株式会社開発研究所 内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルのペースト吐出口に対向するよう
   に基板をテーブル上に載置し、ペースト収納筒に充填し
   たペーストを該ペースト吐出口から該基板上に吐出させ
   ながら該ノズルと該基板を上下ならびに前後左右に相対
   的に移動させて、該基板上に所望のパターン形状にペー
   ストを塗布描画するペースト塗布機において、 該ノズルのペースト吐出口と該基板の表面とを接触させ
   る第１の手段と、 該基板の表面までの距離を検出する第２の手段と、 該基板の表面に該ノズルのペースト吐出口が接触した瞬
   時を検出する第３の手段と、 該基板の表面から該ノズルのペースト吐出口までの距離
   を指定する第４の手段と、 該第３の手段から検出出力があった時点における該第２
   の手段の検出値を基にして、該基板の表面から該ノズル
   のペースト吐出口までの距離を該第４の手段によって指
   定された距離に設定する第５の手段とを設けたことを特
   徴とするペースト塗布機。