JPS58210874A - 粘稠物質の移送・堆積方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、移送及び堆積しようとするある分量の粘稠物
質を振動工具により基板に供給し、こび、〕基基板に堆
掻不することにより粘稠物質を移送及び堆積する方法に
関するものである。

かかる方法は米国特許第４．１４５，３９０号明紳書に
開示されている。この既知方法では、択１’工具の振動
は］　Ｈ２〜１０　ｋＨｚの周波ｈｔＩｂ内にあり、そ
の振幅は０．５闘程度である。

本発明の目的は、計量した朴少飯の粘稠−質を移送し、
こねを基板上の正確に限定芒ｔ″ｌた位置に堆和Ｔるこ
とを可能にする冒頭に記載した方法を提供することにあ
る。ここに「ＩＪ−少量」とは数■程度または数ｒ８稈
匣の分量を意味するものとする。

本発明においては、１梗以上の粘稠物質を計量した分量
で超音波工具のソノトロード［５ｏｎｏｔｒｏｄｅ　１
に被着キせ、このソノトロードを超音波でｈｍさせて前
記分量の粘稠物質を超音波工具の作用下に前記ソノトロ
ードに沿ってその自由端までソノトロードの振動方向に
対して鋭角をなす方向に移送し、前記分量の粘稠物質を
最後に前言？ソノトロードの自由端から前記基板上にｓ
：釉することにより上述の目的を達成、する。

本発明は、工具を超音波で振動させることにより、少量
の粘稠物質を工具表面上で工具の振動方向に対して綾角
、即ち９０°未満の角をなす方向に移動できることを見
い出したことに基づく。正確に１鯉した分量の粘稠物質
をソノトロードの自由端からある距離の容易に接近でき
る区域においてソノトロードに被着キせる。この分量の
全体をソノトロードの端部に移送し、最後に基板上に堆
積スる。この際フィラメントは全く形成せず、ソノトロ
ード上には認め得る分量又は妨害する分１の残留物質は
ほとんど残らない。粘稠物質の薄膜が残ることがあるか
、残留物質の集中、増加またげ蓄積は起らない。ここに
［超音波振１」とＯゴ可聴周波数範曲より高く、即ち約
］６〜約］　［１０ｋＨ２の周藺数静囲内にありかつ１
〜５０μｍの振幅を有する振１を意味するものとする。

なお！＃４オソノトロードの静止位置からの最大偏向で
あると走性する。］　６　ｋＨｚ未滴の周波数では危険
なほど大きい音響放射か起り；　１００　ｋＨｚより高
υ）周波数９才極めて小さい寸法の工具が必要になりか
つ利用できるパワー＋　ｐｏｗｅｒ　）が小びいため実
際上興味の特てるものではない。５０μｍという振幅σ
−）限界は実際上ンノシローｌ′か跡゛えることかでき
る許容材料応力によって決まり；１μｍという下限は実
際に必要な最小値によって決まる。この最小振幅より小
さい場合には所望の作用を達成することができない６、
かかる周波数及び振幅の極＠伊（ゴＩＪかんすくソノト
ロードの形状及び被処理物質の粘度Ｇこよって左右され
る。普通、周波数が窩い程小さし１１で充分である。

ここに「粘稠ｗＡ質」とけ所望の作用を達成できるよう
な粘度を有する物質を意味するものとする。

上述の周波数及び振幅において撒粒什する傾向または凝
集力を失う傾向を有する物質は所猜の作用を行わない。

極めて高い粘度を有する物質は所要の移送作用または混
合作用を行わない。所定の物質の粘度は温度の変動によ
って好ましい影幣を受けることがある。適当な粘稠物質
の例は：脂肪、油。

う・ンカー及び塗料並びにこれらの構成成分、神々のニ
カワ及び接着剤並ひにこれらの構成成分、所要に応じて
金属粒子の形態の添加剤を添加したもの等である。粘稠
物質を堆積させる基板は−その上に電子素子を固定する
ためにニカワを所々に付着ぎせる必要のあるプリ′ント
回路板とすることができ、あるいは電子素子自体又は一
体に接着する必要があり金に製とすることができる２個
の機械素子の一方又は同様なものとすることができる。

本発明方法は、移送が重力の方向及びカと鋏関係である
、即ち粘稠物質を任意の方向、水平及び垂直上向きにざ
え移送できるという実際上極めて重要な利点を有する。

このことは、粘稠物質が超音波振動の結果として受ける
加速力か重力の作用より著しく大きいために、可能にな
る。

粘稠物質番ゴンノトロードに例えは計量した連続流ｊと
して供給し、基板上に均一ビーズとして堆＝ａせること
かでさる。しかし、本発明は正確に計量した少量の粘枦
、物質を処理するのに特に適当である。このために、本
発明方法の好違例では、計量した分量の粘稠物質を計量
じた部分の形態でソノトロードに被着ぎせ、液滴の形態
で基板上に堆積する。

本発明方法の］例では、超音波振動の振幅を増大して粘
稠物質の液滴かソノトロードから自然に離ねるようにす
ることにより簡単力・つ効果的に粘稠物質を基板上に堆
積することかできる。Ｖ５稠物質を移送するのに必要な
振幅は粘稠物質の粘度及び分量に適合するように選定す
る。本発明においては、この振幅を約５０％大背くする
ことによって所望の作用を達成１することができる。即
ち、液滴が自然に訪ねて基板上に自由に落下するように
することができることを確かめた。

本発明の仲の例では、粘稠物質の液滴を基板と接触させ
、しかる後に超音波で振動するソノトロードと基板とを
互に離間するように移動させ、基板上に液滴を残すこと
により粘稠物質を基板上に堆積する。この方法Ｃフ１町
程度以下又は】−程度以下の分量の粘稠物質に特に適し
ている。その理由は、ｐ）かる小容量又は小□重量の液
滴は巣に振幅を増大することによってはすべての条件下
にソノトロードから離れるようにはならないからである
。

本発明σ）ぎらｔこ他の例では、計量した分量の第１粘
ｒｉ！物質をソノトロードに被着させるのと同時に１種
以上の仲の粘稠物質を計量した分量でソノトロードに被
着させ、然る後に゛計量した分量の両物質を超音−波振
動の作用下に互に緊密に混合し、両者を混合した後には
じ゛め゛て基板上′に堆蕪゛する。

本発明方法のこ９０例は処理の際及び二成′分接着斉１
を使用する際に実際上極めて重要である。かかる接着剤
の゛１１成成分が短い硬化時間のような特性を有してい
る場合には、框！成−分を混゛合した後の接着剤のボ゛
ントライフも短い。、一般酌に比較的長いポットライフ
は比較的長い硬イし時間とド達している。本発明方法に
よればこれらの欠点は消滅し、ポットライフの極めて短
い二成１分接着剤を使用することができる。これは、接
着剤成分を基板上に堆積する直前まで接着剤成分が離間
された状態にあり、ソノトロードの自由端又はソノトロ
ードに沿って接着削成１分□が移行する期間の鯉も早い
時期においてはじめて互に混合されることによる。限定
さねたポットライフの問題はもはや起らなくなり、ポッ
トライフはほとんど無制限になる。本発明方法では最適
成分組成′を硬化時間かできるだけ短くなるように選定
することができる。２稗の成分゛よ′り多くの成分もこ
の方法で混合できるのは勿論で、例えば３種以上のラッ
カー成分を混合することができる′。本発明方法におい
ては、ざらに他の成、分、例えばフ“オームＩ　ｆｏａ
ｍ　＋製造用威、分を混合゛することができる。

゛′−英国特許第１，５５６．１’５’８号明細書はポ
リウレタンフオ°−ム又は他の形態の”合成樹脂を活性
化する方法及び装置を開示している。この場合にＧ：を
超音波周波数において振動させらねでいる金属ブレード
によって構成成分を混合する。しかし、混合しようとす
る構成成分を比較的大きな流れとして高圧下に供給し、
構成成分の圧力の影春下に金属ブレードを振動させる。

この既知方法は、本発明方法とは反対に、合成樹脂フオ
ームの構成、成分を数〜８程度又は数■程度の少量混合
するのには不適当である。

また本発明は移送部材として作用する１個以上の振動工
具を具えた本発明方法を実施するための粘稠−質の移送
・堆積装置に関するものである。

本発明においては、この装置は、振動工具が超音波振動
装置の部分を構成するソノトロードを具え、このソノト
ロードが１個以上の移送ビンを具え、移送ビンがその自
由端に向は漸次減少する断面を有しかつソノトロードの
振動方向に対して傾斜する１個以上の移送面を有し；ざ
らに前記移送・堆積装置が１個以上の計量装置を具える
ことを特。

黴とする。移送ビンは極めて広範囲の稗々の形態のうち
の任意の形態、例えばソノトロードの振動方向に関して
非対称であるくさびの形態に構成することができ、この
場合には移送ビンの１個の傾斜面が１種以上の粘稠物質
を移送するための移送面として使用２ｈる。あるいはま
た、移送ビンは対称両くさび（ｄｏｕｂｌｅ　ｗｅｄｇ
ｅ　ｌの形態とすることかでき、この場合には移送ビン
の２個の傾斜面が２種の別個の粘稠物質を移送するため
の移送面として作用する。

］祉又は２柳の粘稠物質の処理及び８種又は４種の粘稠
物質の処理の両方に追号な本発明装置の好適例では、移
送ビンは円錐形又はビライミド形である。

移送ビンの頂角は０°と１８０°との間とすることがで
きる。頂角が１８０°の場合には混合は起るが移送は起
らす、頂角が０°の場合には所望方向の移送も混合も起
らない。

本発明装置の１例では、ソノトロードは数個の移送ビン
を具えている。この例で番マ、少量の同じ材料又は１種
の材料の同じ成分を数個の区鯵に同時に堆積することが
できる。従って、例えは、１列に配置するように送給さ
れた多数の電気部品にはその下側に第】接着剤成分を】
個のソノトロードによって同時に級ｆｆさせることがで
き、他方ではこれらの電気部品を取付ける基板上に榴第
２接着剤成分を他の同様なソノトロードを用いて被着さ
せることができる。

本発明装置の他の例では、超音波振動装置はざらにそれ
自体既知のように発電機、トランスジュー　サ＋　ｔｒ
ａｎｓａｕｃｅｒ　＋及び振ｌｉ！変換器を具える。

ソノトロードに課せられている必要条件の故に、ソノト
ロードの製造には限定どれた数の材料のみを使用するこ
とができ、特に振１に対して小ぎい澱衰損矢を有しかつ
高い疲労限界を有する材料、例えばアルミニウム合金を
使用することができる。

しかし、アルミニウムは長時間使用する場合にはキャビ
テーション及び浸食を受は易い。本発明装置のざらに他
、の例では、ソノトレードをチタン合金製とすることに
よりこの欠点を除く。争タン合金は重量％の分量におい
てチタンを主成２分とし、ざらにアルミニウム、クロム
及び７＜ナジウムを含有する合金である。

本発明を図面を参照して例について説明する。

第１図はソノトロード８を具える装［１を示し、ソノト
ロード８は超音波振動装置（図示せず）の部分を構成す
る。この装置はざらに２個の計量ポンプ５を具え、計量
ポンプ５にはそわぞｊカニユーレ６を設ける。符号７は
ソノトロードの円錐形先端を示し、この円錐形先端は移
送ビンとして作用し、頂角αを有する。計量ポンプ５に
はそれぞわピストン９を設け、粘稠物質例えば二成分接
着剤の成分ム及びＢをそれぞれこわらの計量ポンプ５に
入れる。符号】１は基鈑を示し、計量した分量の二成分
接着剤ｉをこの基板上に堆権する必要がある・ソノトロ
ード８は超音波で二方向矢Ｕの方向に振動させることが
でき、この際振動は振幅１〜５０　μｍとしかつ周波＆
　１６〜１　ｏ　ｏ　ｋＨｚとする。

本発明方法を実施する際の装置の掃作を第２〜６図を参
照して逐次の段階について説明する。

第２図に示すように、成分Ａの計量した部分及び成分Ｂ
の計量した部分をピストン９によって計量ポンプ５から
カニユーレ６を経由してソノトロ−ドｓのｇ送ビン７の
上部に被着させる。この段階においであるいはこの段階
の直後に、ソノトロード８をソノトロードの中心＠Ｌ−
Ｌに平行な矢Ｕの方向に振動するように設置する。超音
波振動の作用下に成分Ａ及びＢの計量した部分を円錐形
移送ビン７の自由な先端まで移送する。それぞねの場合
の移送方向は振動方向に対して頂角αの半分に等しい鋭
角をなす。この段階を第８図に示す。

第４図に示すように、成分Ａ汲ひＢの計量した部分は、
ソノトロードが速い速度で振動するため移送ビン７の自
由端でほぼ球形の共通の液滴Ｃを形成し、かくしてこね
らの２種の成分は緊密に混合する。共通の液滴Ｃは最小
接触面積によって移送ビン７の尖端に付着し、この間２
種の成分の混合が糾〈。第５図に示すように、ソノトロ
ード３を降下することにより液滴Ｃと基板１】とを接触
させると、基板は局部的に濡れる。なお振動して、いる
ソノトロード８を引き上げると、第６図に示すように液
滴Ｃが基板上に残る。

本発明方法の仲の例では、超音波振動の振幅を急激に約
５０％大きくし、この結果液滴が移送ビン７の先端から
離釣るようになり、この液滴を基板】ｌ上に自由に落下
させることによって液滴Ｃを基板］１上に堆積する。こ
の例の方法では第５図に示す段階が省略すｊ、る。

第７図は超音波振動装置】８を示し、この揚重装置１３
は、既述の移送ビン７を有するソノトロードのほかに、
振幅変換器】５、トランスジューサ］９及び発電機２１
を具える。符号１斗は２個の円板状圧型素子を示す。こ
の装置は懸垂７ランジ２３によって懸垂リング２５内で
懸垂されている。ソノトロード３はチタン合金製とする
のが好ましい。＃Ｌ−Ｌはソノトロード３の中心線を示
す。第７図に示す例では移送ビン７はソノトロード３と
一体である。

上述の方法及び装置を使用し、二成分接着剤の２伊の液
滴はそわぞｔ″１．１５１’９の成分Ａ及び１５１１Ｉ
９の成分Ｂ″′Ｃ″あって、かかる２個の液滴を周波数
４０　ｋＨｚ及び振幅８０μｍで振動するソノトロード
によって１＝１の比で互に混合して実験を行った。移送
及び混合の時間は３秒であった。生成した混合物の粘度
は８パス力ル秒（ｐａ’８　）であった。ソノトロード
の円錐形先端により形成される移送ビンは◆０°の頂角
を有していた。

第８図は二成分接着剤の２程の成分を連続混合する例を
示す。この例では２樺の成分を成分Ａ及び成分Ｂの連続
流としてカニユーレ８１を経由してソノトロード８７の
非対称くさび形移送ビン８５の傾斜移送面８８に供給す
る。２梗の成分Ａ及びＢのそｊ′ぞわの流れは振動する
移送面８８上で混合ぎ許・、共通の液滴Ｃの形態で基板
ａ９上に堆積する。かかる例についての実際的な実験で
は、上述と同程度の大きさのパラメーターを使用して二
成分接着剤を連続的に混合及び堆積した。移送面８８上
における移送・混合通路の長さは２ｏＷであった。基板
８９上にビーズＣを形成、するにはソノトロード及び基
板を互に対して均一速度で移動する必要がある。第８図
に示す例では、このために基板８９をソノトロード８７
に対して矢Ｖの方向に移動する。

第９図は少量の同一の粘稠物質を同時に堆積するための
多数の同一の移送ビン４８を有するソノトロード４１の
１例を示す。移送ビンを粘稠物質の洛中に浸漬すること
によってこの粘稠物質を移送ビンに被着させることがで
き、あるいは粘稠物質を計量した分量でカニユーレを経
由して移送ビンに供給することができる。Ｉｔ後に述べ
た例については多くの変形例が可能である。第９図には
移送ビン４８をピラミッド形のものとして示した。

移送ビンは交換できるようにソノトロードに取付けるの
が好ましく、また移送ビンは種々の所望のパターンに配
置することができる。

【図面の簡単な説明】

９１図は本発明装置の１例の断面図、 第２〜６図は本発明方法の逐次の段階における第１図の
装置の断面図、 第７図は本発明装置に用いる超音波振１装置の１例の断
面図、 第８図は本発明装置の他の例の斜視図、第９図は本発明
装置のさらに他の例に用いるソノトロードの一部を示す
斜視図である。 】・・・本発明装置　　　　８・・・ソノトロード５・
・・計量ポンプ　　　　６・・・・カニユーレ７・・・
ソノトロード８の円錐形先端（移送ビン）９・・・ピス
トン　　　　　１１・・・基板】８・・・超音波振動装
置　　１４・・・圧！雰子１５・・・振幅変換器　　　
　】９・・・トランスジューサ２１・・・発電機２８・
・・懸垂７ランジ２５・・・懸垂リング　　　　８１・
・・カニユーレ８８・・・傾斜移送面　　　　８５・・
・くさび形移送ピン８７・・・ソノトロード　　　８９
・・・ｉ＆４】・・・ソノトロード　　　４８・・・移
送ピンＡ、　Ｂ・・・二成分接着剤の成分 Ｃ・・・共通の液滴（ビーズ） Ｌ−Ｌ・・・ソノトロードの中心線 Ｕ・・・二方向矢（ソノドロードの振動方向を示す）■
・・・矢Ｃ基板８９の移動方向を示す）０ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、４ ＦＩ（３，６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　移送及び堆積しようとするある分量の粘稠物質を振
   動工具により基板に併給し、この基板上に堆積すること
   により粘稠物質を移送及び堆積するに当り、 ］種以上の粘稠物質を計量した分量で超音波工具のソノ
   トロードに１１１着ぎせ、このソノトロードを超音波で
   振動させて前記分量の粘稠物質を前記超音波工具の作用
   下に前記ソノトロードに沿ってその自由端まで前記ソノ
   トロードの振動方向に対して触角をなす方向に移送し、
   前記分量の粘稠物質を最後に前記ソノトロードの自由端
   から前記基板上に堆積することを特徴とする粘稠物質の
   移送・堆積方法。 龜　計量した分量の粘稠物質を計量した部分の形態でソ
   ノトロードに被着させ、液滴の形態で基板上に堆積する
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ＆　超音波振１の振幅を増大して粘稠物質の液滴がソノ
   トロードから自然に離ねるようにすることにより粘稠物
   質を基板上に堆積する特許請求の範囲第１項又はｔＰ２
   項記載の方法。 ４　粘１１の液滴を基板と接触させ、しかる後に超音波
   で振動するソノトロードと基板とを互に離間するように
   移動させ、基板上に液滴を残すことにより粘稠物質を基
   板上に堆積する特許請求の範囲第１卑又は第２項記載の
   方法。 ５　計量した分量の第１粘稠物質をソノトロードに被着
   ぎせるのと同時に１種以上の他の粘稠物質を計量した分
   量でソノトロードに被着させ、然る後に計量した分量の
   両物質を超音波振動の作用下に互に緊密に混合し、両者
   が番台した後にはじめて基板上に堆積する特許請求の範
   囲第１〜４項のいすわが一つの項に記載の方法。 ６　移送部材として作用する］伊以上の振動工具を具え
   た粘稠物愼の移送・堆積装置において、 前記振動工具が超音波振動装置の部分を構成するソノト
   ロードを具え、前記ソノトロードが１偕以上の移送ビン
   を具え、前記移送ビンがその自由端に向けｆ１１次減少
   する断面を有しかつ前記ソノトロードの振動方向に対し
   て傾斜する】偕以上の林送面を有し、 ざらに前記移送・堆積装置か１偕り上の計重装置を具え
   る ことを特徴とする粘稠物質の移送・堆積装置。 ？、　移送ビンが円錐形又はピラミド形である特許請求
   の範囲第６項記載の装置。 ＆　移送ビンの頂角がθ°と１８０°との間である特許
   請求の範囲第７項記載の装置。 ９　ソノトロードが１俵の移送ビンを具える特許請求の
   範囲第６〜８項のいすｊか一つの項に記載の装置。 １０　　超音波振動装置がさらにそれ自体既知のように
   Ｒｉｍ、）ランスデューサ及び振＃変換器を具える特許
   請求の範囲第６〜９項のし）すｊか一つの項に記載の装
   置。 １１　　ソノトロードが千タン合曾製である特許請求の
   範囲第６〜１０項のいすｊカー一つの項に記載の装置。