JPH10341074A

JPH10341074A - 粘性材の塗布方法

Info

Publication number: JPH10341074A
Application number: JP15117597A
Authority: JP
Inventors: Naoichi Chikahisa; 直一近久; Hiroyuki Miyake; 裕之宮宅; Masaru Sasaki; 賢佐々木; Akira Iizuka; 章飯塚; Eiichiro Terayama; 栄一郎寺山; Yuzuru Inaba; 譲稲葉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】回路基板を大量かつ自動的に塗布生産してい
ても、ストッパ下端の磨耗に起因する塗布不良の発生を
未然に防ぐことができる粘性材の塗布方法を提供する。【解決手段】塗布ノズル２を回路基板１に相対的に下
降させ、塗布ノズル下端２ａより所定の高さＧだけ下方
に位置したストッパ下端３ａを回路基板１に当接させ
て、塗布ノズル下端２ａと回路基板１間にギャップＧを
形成し、塗布ノズル下端２ａから粘性材を所定量吐出さ
せて、回路基板１の所定位置に粘性材９を所定直径Ｄを
持った点状に塗布し、塗布終了後の回路基板１を排出す
る粘性材の塗布方法において、塗布生産を継続しなが
ら、適宜前記ストッパ下端３ａの磨耗量Ｐを磨耗量検出
手段６で検出し、磨耗量検出手段６で検出された磨耗量
Ｐが予め設定された限界値Ａより大きいならば警報を発
して塗布生産を中断させ、前記ストッパ３が交換された
後に塗布生産を再開させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板に半田ペ
ースト等の粘性材を塗布する粘性材の塗布方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】回路基板の所定位置に点状に塗布される
半田ペーストは、その中心位置は勿論その直径が重要で
あるので、所望の直径になるように管理されるものであ
る。

【０００３】従来の塗布装置は、図８に示すように、回
路基板１に半田ペースト９を塗布する塗布ノズル２を備
えたノズルアセンブリ４と、回路基板１の所定位置を塗
布ノズル２下に水平なＸＹ方向移動可能に位置決めする
ＸＹテーブル５と、ノズルアセンブリ４を上下駆動する
図示しないノズル駆動手段と、ＸＹテーブル５上に配さ
れ適宜塗布ノズル２下に位置決めされ半田ペースト１２
が塗布される試打ち部１１と、一枚の回路基板１の塗布
終了毎に試打ち部１１に塗布された半田ペースト１２の
直径ｄを測定するカメラ１３と、カメラ１３で測定され
た直径ｄに基づいて塗布ノズル２の半田ペースト吐出量
を増減する図示しない吐出量制御手段と、塗布前の回路
基板１をＸＹテーブル５上に搬入し塗布終了後の回路基
板１を排出する図示しない基板供給手段とを備えてい
る。

【０００４】ノズルアセンブリ４は、図３に拡大して示
すように、下端２ａから半田ペーストを吐出する塗布ノ
ズル２と、塗布ノズル２に近接して配設されたストッパ
３とを備えている。ストッパ３は、その下端３ａが塗布
ノズル下端２ａより所定の高さ（ギャップ）Ｇだけ下方
に位置しており、塗布時に回路基板１に当接して、塗布
ノズル下端２ａと回路基板１間に所定のギャップＧを設
けるように構成されている。また、塗布ノズル２には、
塗布ノズル２内部を加圧して内部に収容している半田ペ
ーストを吐出させる図示しない加圧手段が接続されてお
り、前記吐出量制御手段によって吐出時間が制御され
る。

【０００５】次に、上記構成による粘性材の塗布方法を
図７のステップＳ５１〜Ｓ５７に基づいて説明する。

【０００６】先ず、Ｓ５１でで吐出量を調整するが、詳
細は図５のステップＳ３１〜Ｓ４０の後記手順にて行
う。Ｓ５２で、一枚の回路基板１をＸＹテーブル５上に
搬入する。Ｓ５３で塗布を行うが、詳細は図４のステッ
プＳ２１〜Ｓ２６の下記手順で行う。図４において、Ｓ
２１で回路基板１の所定の塗布点を塗布ノズル２の真下
に位置決めし、Ｓ２２でノズルアセンブリ４をストッパ
下端３ａと回路基板１間の距離に僅かなオーバーストロ
ーク分を加えて下降させると、ストッパ下端３ａが回路
基板１に当接して、塗布ノズル下端２ａが所定のギャッ
プＧを隔てて回路基板１に対向する。次いで、Ｓ２３で
塗布ノズル下端２ａから半田ペーストを所定時間だけ吐
出させると、塗布ノズル下端２ａから吐出された半田ペ
ーストは、塗布ノズル下端２ａと回路基板１間に主とし
て自身の表面張力によって保持され、図６（ａ）、
（ｂ）に示すように、吐出量とギャップＧ₁、Ｇ₂とに
応じた直径Ｄ₁、Ｄ₂に拡がって回路基板１に面接触す
る。次いで、Ｓ２４でノズルアセンブリ４を上昇させる
と、回路基板１に面接触していた半田ペースト９ａ、９
ｂは、回路基板１に転写され、その直径Ｄ₁、Ｄ₂がそ
れ以上重力等で自然に拡がることなく自身の表面張力に
よって回路基板１上に保持され、通常は塗布ノズル下端
２ａに残留しない。前記ステップＳ２１〜Ｓ２６の手順
を必要数繰り返して、一枚の回路基板１の必要な塗布点
に半田ペースト９がある直径Ｄを持った点状に塗布さ
れ、Ｓ５３の塗布が終了する。Ｓ５４で全回路基板１の
処理が完了するまで前記ステップＳ５２〜Ｓ５５を繰り
返す。Ｓ５５では、終了後の回路基板１を排出して、次
の回路基板１の処理へ移行する。このようにして多数の
回路基板１の塗布生産を自動的に行う。

【０００７】さて、塗布ノズル２内部の半田ペーストの
温度変化などに伴う半田ペーストの粘度の変化により単
位吐出時間当たりの吐出量が変化すると、塗布された半
田ペースト９の直径Ｄが変化する。そこで、前記の塗布
開始直後（Ｓ５１）の他に生産中に適宜、図５のステッ
プＳ３１〜Ｓ４０の手順にて吐出量調整を行う。図５に
おいて、先ず、Ｓ３１で半田ペースト直径の適正範囲を
設定しておく。Ｓ３２で試打ち部１１を塗布ノズル２下
に位置決めし、Ｓ３４〜Ｓ３６でこの試打ち部１１に半
田ペースト１２を塗布し、Ｓ３７で塗布試打ち部１１に
塗布された半田ペースト１２をカメラ１３で真上から撮
像し、Ｓ３８でその直径ｄを測定し、Ｓ３９でこの測定
値ｄを予め設定された適正範囲と比較して良否を判定
し、必要ならＳ４０でフィードバック制御する。すなわ
ち、測定された直径ｄが適正範囲上限より大きければ半
田ペーストの吐出時間を少なくし、直径ｄが適正範囲下
限より小さければ半田ペーストの吐出時間を多くして、
直径ｄが適正範囲に収まるように制御することができ、
その結果回路基板１に塗布された半田ペースト９の直径
Ｄを適正範囲に収めることができる。

【０００８】また、ストッパ下端３ａは、Ｓ５３の塗布
動作の度に回路基板１に衝突して長時間の使用中に徐々
に磨耗するが、その磨耗に伴って前記ギャップＧが小さ
くなると、同じ吐出量では、図６に示すように、塗布さ
れた半田ペースト９の直径Ｄが大きくなってくる。この
場合にも、前記の塗布方法で、前記の吐出量調整による
フィードバック制御を行うことによって、塗布された半
田ペースト９の直径Ｄが適正範囲に収まるように、ある
程度制御することができる。そして、塗布生産中におい
て、ストッパ下端３ａの磨耗が進行していると判断され
たときには、手動で割り込みを入れて、Ｓ５６で塗布生
産を中断し、Ｓ５７でノズルアセンブリ４を手作業で更
新した後、塗布生産を再開してＳ５１の吐出量調整へ移
行して、塗布生産を再開する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
粘性材の塗布方法では、ストッパ下端３ａの磨耗の進行
に伴ってギャップＧがどんどん小さくなっても、そのこ
とが判らない。そして、ある程度よりギャップＧが小さ
くなると、塗布ノズル下端２ａから吐出された半田ペー
スト９等の粘性材は、自身の表面張力によって塗布ノズ
ル下端２ａよりも上方に盛り上がって回路基板１上に保
持されるので、図６（ｃ）に示すように、ついには塗布
ノズル下端２ａの周囲２ｂに回り込んで付着する。この
付着した半田ペーストの一部が塗布後にも塗布ノズル下
端２ａやその周囲２ｂに残留し、乾燥してこびり付くの
で、後の塗布動作において、塗布ノズル下端２ａからの
粘性材離れが悪くなり、塗布形状が変形して塗布直径が
不安定になって、塗布不良が発生するという問題があ
る。

【００１０】本発明は、上記問題に鑑み、回路基板を大
量かつ自動的に塗布生産していても、ストッパ下端の磨
耗に起因する塗布不良の発生を未然に防ぐことができる
粘性材の塗布方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、テーブル上に回路基板を搬入し、回路基板
を塗布ノズルに相対的に水平方向位置決めし、塗布ノズ
ルを回路基板に相対的に下降させ、塗布ノズル下端より
所定の高さだけ下方に位置したストッパ下端を回路基板
に当接させて、塗布ノズル下端と回路基板間にギャップ
を形成し、塗布ノズル下端から粘性材を所定量吐出させ
て、塗布ノズル下端と回路基板間に粘性材を保持させた
後に、塗布ノズルをストッパと共に回路基板に相対的に
上昇させて、回路基板の所定位置に粘性材を所定直径を
持った点状に塗布し、塗布終了後の回路基板を排出する
粘性材の塗布方法において、塗布生産を継続しながら、
適宜前記ストッパ下端の磨耗量を磨耗量検出手段で検出
し、磨耗量検出手段で検出された磨耗量が予め設定され
た限界値以上になったならば警報を発して塗布生産を中
断させ、前記ストッパを交換させた後に警報を解除して
塗布生産を再開させることを特徴とする。

【００１２】本発明の粘性材の塗布方法によれば、塗布
生産中に、ストッパ下端の磨耗量が適宜検出され、その
磨耗量が大きくなって限界値に達したならば、警報を出
し、塗布生産を中断するように構成されているので、塗
布生産の進行に伴いストッパ下端の磨耗が進んでも、塗
布ノズル下端と回路基板間のギャップが適正な範囲を下
回った状態で塗布生産がなされることを防ぐことができ
る。従って、回路基板を大量かつ自動的に塗布生産して
いても、ストッパ下端の磨耗に起因する塗布不良の発生
を未然に防ぐことができる。

【００１３】限界値より小さい中間値を予め設定してお
き、磨耗量検出手段で検出された磨耗量が前記中間値以
上になったならば中間警報を発し、塗布生産を継続する
ようにすると、塗布生産を継続しながら塗布ノズルの交
換作業の準備を行っておき適当なタイミングで交換作業
を実施することができるので、塗布ノズルの交換のため
の設備の停止時間を最小限にすることができる。なお、
この中間警報が発せられた後に放置してそのまま塗布生
産を継続させておいても、いずれストッパ下端の磨耗量
が大きくなって限界値に達した後に、上記の警報が発せ
られて塗布生産が中断されるので、ストッパ下端の磨耗
に起因する回路基板の塗布不良の発生は起こらない。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて以下に説明する。

【００１５】本発明に用いられる塗布装置の一形態は、
図２、図３に示すように、回路基板１に対向して下端２
ａから半田ペーストを吐出する塗布ノズル２と、塗布ノ
ズル２に近接して配され塗布ノズル下端２ａより所定の
高さＧだけ下方に位置して塗布時に回路基板１に当接す
る下端３ａを有するストッパ３と、回路基板１の所定位
置を塗布ノズル２下に水平方向位置決めするＸＹテーブ
ル５と、塗布ノズル２とストッパ３とを一体的に備えた
ノズルアセンブリ４を回路基板１に接離可能に上下駆動
する図示しないノズル駆動手段と、適宜ストッパ下端３
ａの磨耗量Ｐを検出するストッパ磨耗検出手段６と、適
宜塗布ノズルの半田ペースト吐出量を調整する塗布量調
整手段１０と、塗布前の回路基板１を前記テーブル５上
に搬入し塗布終了後の回路基板１を排出する図示しない
基板供給手段とを備えている。

【００１６】ノズルアセンブリ４は、半田ペースト９が
充填されたシリンジ部２１と、シリンジ部２１の底部に
接続され下端２ａから半田ペースト９を吐出する塗布ノ
ズル２と、ストッパ３とを備えている。シリンジ部２１
には、シリンジ部２１内を加圧して半田ペースト９を吐
出させる図示しない加圧手段が接続されており、塗布量
調整手段１０によって吐出時間が制御される。ストッパ
３は、その下端３ａが塗布ノズル下端２ａより所定の高
さＧだけ下方に位置しており、塗布時に回路基板１に当
接して、塗布ノズル下端２ａと回路基板１間に所定のギ
ャップＧを設けるように構成されている。このノズルア
センブリ４は、塗布ノズル２とストッパ３とが前記ギャ
ップＧが適正な値になるように予め一体的に組立てられ
てなり、必要に応じノズルアセンブリ４単位で更新でき
るように取付ピン１９で塗布ヘッド２０に着脱可能に取
付けられている。

【００１７】ストッパ磨耗検出手段６は、ＸＹテーブル
５上に配され適宜ストッパ下端３ａ下に位置決めされて
ストッパ下端３ａの磨耗量Ｐを測定するレーザ変位計７
と、レーザ変位計７で検出された磨耗量Ｐと予め設定さ
れた限界値Ａおよび中間値Ｂとに基づいて磨耗状態を判
定する判定手段８と、判定手段８の判定結果を表示する
警報表示手段１８とを備えている。このストッパ磨耗検
出手段６は、ノズルアセンブリ４を取付または交換直後
のストッパ下端３ａの最低部の高さを測定して初期値Ｋ
として記憶しておき、一枚の回路基板１の塗布終了毎に
ストッパ下端３ａの最低部の高さＬを測定して前記の初
期値Ｋを基に、その磨耗量ＰをＰ＝Ｌ−Ｋとして検出し
て出力するように構成されている。

【００１８】判定手段８は、磨耗量検出手段７から出力
されたストッパ下端３ａの磨耗量Ｐが前記中間値Ｂに達
したならば、塗布生産を継続しながらノズルアセンブリ
４の交換が必要であるとの中間警報を発し、磨耗量Ｐが
前記限界値Ａに達したならば、警報を発し塗布生産を中
断させるように構成されている。この限界値Ａは、予め
塗布不良の発生が始まるストッパ下端３ａの磨耗量に対
して適当に余裕を持った値に設定しておき、警報が発せ
られた直後にノズルアセンブリ４を交換すれば、塗布不
良の発生を未然に防ぐことができるように実験的に決め
ておく。

【００１９】塗布量調整手段１０は、ＸＹテーブル５上
に配され適宜塗布ノズル２下に位置決めされて半田ペー
スト１２が塗布される試打ち部１１と、試打ち部１１に
塗布された半田ペースト１２の直径ｄを測定するカメラ
１３と、カメラ１３で測定された直径ｄと予め設定され
た直径適正範囲とに基づいて塗布ノズル２の半田ペース
ト吐出量を吐出時間の増減で制御する図示しない吐出量
制御手段とを備えている。この塗布量調整手段１０は、
ノズルアセンブリ４を取付または交換直後と、一枚の回
路基板１の塗布終了後とに動作する。試打ち部１１は、
試打ち台上１４に保持される試打ちテープ１５が塗布試
打ち毎に一対のリール１６、１７にて逐次繰り出されて
更新され、常に一定の条件下で塗布試打ちと塗布された
半田ペースト１２の撮像とを行えるようになっている。

【００２０】検出された最新の磨耗量Ｐや当初からの磨
耗量Ｐの推移を記録しておき、必要に応じて作業者が手
動で呼び出してチェックできるようにしてもよい。ま
た、必要に応じ、手動で塗布生産を中断するために割り
込めるようにしている（図１のステップＳ１６）。

【００２１】本発明の粘性材の塗布方法の一実施形態
を、図１〜図５に示すフローチャートに基づいて以下に
説明する。

【００２２】図１のステップＳ１〜Ｓ１７において、先
ずＳ１で限界値Ａと中間値Ｂと規定枚数Ｎとを設定して
おく。Ｓ２でストッパ３下にレーザ変位計７を位置決め
し、Ｓ３でストッパ下端３ａの高さＫを測定して記録す
る。Ｓ４で、上記従来工程で説明した図５のステップ３
１〜Ｓ４０による吐出量調整を行う。そしてＳ５でテー
ブル上に回路基板を搬入し、Ｓ６で、上記従来工程で説
明した図４のステップ２１〜Ｓ２６による塗布を行う。
Ｓ７でＮ枚の回路基板１の塗布が終了するまで、ステッ
プＳ５〜Ｓ７、Ｓ１３を繰り返し、Ｎ枚の回路基板１の
塗布が終了する度にストッパ下端３ａの磨耗を検出する
ため次のＳ８に移行する。Ｓ８で、レーザ変位計７をス
トッパ下端３ａ下に位置決めし、Ｓ９で、ストッパ下端
３ａの高さＬを測定してストッパ下端３ａの磨耗量Ｐを
Ｐ＝Ｋ−Ｌとして検出する。Ｓ１０で、磨耗量Ｐと予め
設定された限界値Ａとを大小判定し、Ｐ＞ＡならばＳ１
４で警報を発して生産中断し、Ｓ１７のノズルアセンブ
リ４の交換を手作業で行い、塗布生産を再開して前記Ｓ
２へ移行する。一方Ｓ１０でＰ≦Ａならばそのまま次の
Ｓ１１へ移行する。次いでＳ１１で、磨耗量Ｐと予め設
定された中間値Ｂとを大小判定し、Ｐ＞Ｂならば生産を
継続しながらＳ１５で中間警報を発してからＳ１２へ移
行し、一方Ｐ≦Ｂならばそのまま次のＳ１２へ移行す
る。Ｓ１２で、全回路基板１の処理が完了するまで前記
ステップＳ５〜Ｓ１５を繰り返し、Ｓ１３で塗布終了後
の回路基板１を排出して、次の回路基板１の処理へ移行
して、多数の回路基板１の塗布生産を自動的に行う。

【００２３】上記塗布方法の一実施形態において、上記
ストッパ磨耗検出手段６のレーザ変位計７の代わりにロ
ードセルを用いてもよい。この場合、このロードセル
は、ストッパ３下に回路基板１と同じ高さ位置に位置決
めできる当接面を有し、下降して当接したストッパ下端
３ａの荷重を検出するように構成し、ノズルアセンブリ
４を取付または交換直後にノズルアセンブリ４を下降さ
せてストッパ下端３ａをロードセルの当接面に当接さ
せ、そのときの荷重とノズルアセンブリ４の高さとを初
期値として記録しておき、塗布生産中適宜、ストッパ３
下にロードセルを位置決めし、前記初期荷重と同じ荷重
になるまでノズルアセンブリ４を徐々に下降させ、その
ときの高さを前記初期高さを基に磨耗量を求めることが
できる。

【００２４】上記塗布方法の一実施形態のステップＳ６
の塗布工程において、ステップＳ９で検出されたストッ
パ下端３ａの磨耗量Ｐの分だけ、ステップＳ２２のノズ
ルアセンブリ４の下降量を増加して、ストッパ３のオー
バーストローク量が一定になるようにして塗布してもよ
い。

【００２５】上記実施形態では、粘性材料として半田ペ
ーストについて述べたが、これに限定されず、回路基板
１に塗布されるものであればよく、例えば導電塗料や接
着剤でもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明の粘性材の塗布方法によれば、塗
布生産中に、ストッパ下端の磨耗量が適宜検出され、そ
の磨耗量が大きくなって限界値に達したならば、警報を
出し、塗布生産を中断するように構成されているので、
塗布生産の進行に伴いストッパ下端の磨耗が進んでも、
塗布ノズル下端と回路基板間のギャップが適正な範囲を
下回った状態で塗布生産がなされることを防ぐことがで
きる。従って、回路基板を大量かつ自動的に塗布生産し
ていても、ストッパ下端の磨耗に起因する塗布不良の発
生を未然に防ぐことができる。

【００２７】限界値より小さい中間値を予め設定してお
き、磨耗量検出手段で検出された磨耗量が前記中間値以
上になったならば中間警報を発し、塗布生産を継続する
ようにすると、塗布生産を継続しながら塗布ノズルの交
換作業の準備を行っておき適当なタイミングで交換作業
を実施することができるので、塗布ノズルの交換のため
の設備の停止時間を最小限にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の塗布方法の一実施形態を示すフローチ
ャート。

【図２】本発明の塗布方法に用いられる塗布装置の主要
部分を示す概略図。

【図３】塗布ノズルとストッパとを示す拡大断面図。

【図４】塗布工程を示すフローチャート。

【図５】吐出量調整工程を示すフローチャート。

【図６】ギャップと塗布直径との関係を説明する概略拡
大図で、（ａ）はギャップが大きめで塗布直径が小さめ
となった状態を、（ｂ）はギャップが小さめで塗布直径
が大きめとなった状態を、（ｃ）はギャップが小さ過ぎ
て塗布ノズル下端の周囲に半田ペーストが回り込んだ状
態を、それぞれ示す。

【図７】従来例を示すフローチャート。

【図８】従来例に用いられる塗布装置の主要部分を示す
概略図。

【符号の説明】

１回路基板２塗布ノズル２ａ塗布ノズル下端３ストッパ３ａストッパ下端５ＸＹテーブル（テーブル）６磨耗量検出手段８判定手段９回路基板に塗布された半田ペースト（粘性材）Ａ磨耗量の限界値Ｂ磨耗量の中間値Ｄ回路基板に塗布された半田ペーストの直径Ｇギャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飯塚章大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者寺山栄一郎大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者稲葉譲大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テーブル上に回路基板を搬入し、回路基
板を塗布ノズルに相対的に水平方向位置決めし、塗布ノ
ズルを回路基板に相対的に下降させ、塗布ノズル下端よ
り所定の高さだけ下方に位置したストッパ下端を回路基
板に当接させて、塗布ノズル下端と回路基板間にギャッ
プを形成し、塗布ノズル下端から粘性材を所定量吐出さ
せて、塗布ノズル下端と回路基板間に粘性材を保持させ
た後に、塗布ノズルをストッパと共に回路基板に相対的
に上昇させて、回路基板の所定位置に粘性材を所定直径
を持った点状に塗布し、塗布終了後の回路基板を排出す
る粘性材の塗布方法において、塗布生産を継続しながら、適宜前記ストッパ下端の磨耗
量を磨耗量検出手段で検出し、磨耗量検出手段で検出さ
れた磨耗量が予め設定された限界値以上になったならば
警報を発して塗布生産を中断させ、前記ストッパが交換
された後に警報を解除して塗布生産を再開させることを
特徴とする粘性材の塗布方法。
【請求項２】限界値より小さい中間値を予め設定して
おき、磨耗量検出手段で検出された磨耗量が前記中間値
以上になったならば中間警報を発し、塗布生産を継続す
る請求項１記載の粘性材の塗布方法。