KR101822985B1 - 유체 토출 장치, 유체 토출 방법 및 유체 도포 장치 - Google Patents

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다카시 나우치
히데키 나카무라
도시히코 무츠지
가즈야 기타자와
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센주긴조쿠고교 가부시키가이샤
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Abstract

유체 토출 장치의 유체 토출량이 미소해짐에 따라, 토출해도 마스크 중에 유체가 충전되지 않는 트러블이 발생하는 경우가 있었다. 유체를 워크 중에 충전하기 위해서는, 토출 부분의 워크의 공기를 유체로 치환할 필요가 있고, 사전에 워크 중의 공기를 뺌으로써 토출한 유체가 워크 중에 충전된다. 토출 헤드의 일단에는, 워크 상의 마스크 중의 공기를 흡인하기 위한 흡인구와 유체를 토출하기 위한 토출 노즐이 형성되어 있는 유체 토출 장치를 이용한다.

Description

유체 토출 장치, 유체 토출 방법 및 유체 도포 장치
본 발명은 기판 및 반도체 등의 전자 부품의 워크 상에 용융 땜납이나 접착제 등의 유체를 토출하는 장치에 관한 것이다.
전자 기기의 프린트 기판에 대한 반도체 등의 전자 부품의 실장이나 반도체 등의 전자 부품의 조립에는 땜납이나 접착제가 이용되고 있다.
특히, 세라믹 등으로 형성된 전자 부품은 그대로로는 납땜할 수 없다. 그래서, 전자 부품의 워크의 표면에 도금 피막으로 이루어지는 패드를 설치하고, 당해 패드의 위에 땜납 범프(돌출부)를 형성한다. 그 후, 범프를 개재한 납땜이 행해진다.
땜납 범프 형성 방법으로서 종래에 많이 이용되고 있는 것은 땜납 페이스트를 이용하는 방법이다. 인쇄기나 디스펜서로 땜납 페이스트를 워크의 도금 피막 상에 도포한 후, 땜납 페이스트를 리플로우 가열하여 용융시키고, 범프를 형성시킨다. 이 방법은 비용이 싸다. 그러나, 인쇄로는 인쇄할 수 있는 한계가 있어, 미세한 회로 패턴에 대응한 범프는 형성할 수 없다.
땜납 볼을 이용한 범프 형성 방법도 있다. 전자 부품의 워크 상에 미세 땜납 볼을 탑재하고, 이것을 리플로우 가열함으로써 범프를 형성시킨다. 이 방법은, 미세한 회로 패턴에 대응한 범프를 형성할 수 있다. 그러나, 땜납 볼 자체의 비용이 비싸기 때문에, 전체적으로 고비용이 된다.
저비용으로 미세 회로 패턴에 대응할 수 있는 범프를 형성하는 방법으로서, 용융 땜납을 토출하여 땜납 범프를 형성하는, 소위 용융 땜납법이 주목받고 있다. 용융 땜납법에 있어서는, 용융 땜납을 수용하는 용기의 노즐 개구부로부터 수평 방향으로 주사하도록 하여 복수 개소로의 용융 땜납의 공급을 효율적으로 한 땜납 부착 장치가 알려져 있다(일본특허출원 특원평2-015698호 공보).
또한, 작업 종료 후에 노즐 헤드를 냉각한 후, 노즐 헤드를 마스크로부터 들어올리는 기구를 가지는 범프 형성 장치도 알려져 있다.(WO2013/058299A)
일본공개특허 특개평2-015698호 공보 국제공개특허 WO2013/058299A
용융 땜납을 이용한 땜납 범프 형성 장치나 접착제의 도포 장치 등의 유체 토출 장치에서는, 프린트 기판이나 실리콘 웨이퍼 등의 워크에 토출하는 양을 미소(微小)하게 컨트롤하기 위하여, 특허문헌 2와 같은 워크 상에 마스크를 이용하는 것이 일반적이다. 유체 토출 시의 마스크는, 폴리이미드 필름과 같은 플라스틱이나 금속의 시트나 판에 구멍을 낸 것을 워크의 위에 얹어서 이용해도 되고, 프린트 기판이나 실리콘 웨이퍼 등의 워크 상에 레지스트로 직접 형성해도 된다. 그러나, 이러한 장치에서는 유체 토출 장치의 유체 토출량이 미소해짐에 따라, 토출해도 마스크 중에 유체가 충전되지 않는 트러블이 발생하는 경우가 문제가 되었다. 특히, 마스크의 두께를 두껍게 하여, 형성할 땜납 범프의 높이를 높게 하면 이 트러블이 많이 발생하였다.
본 발명의 과제의 하나는, 미세 패턴의 유체의 도포에 있어서도, 토출량을 컨트롤하기 위한 마스크 중에 완전히 충전하는 것이 가능한 유체 도포 장치를 실현하는 것이다.
또한, 상기 IMS법을 이용한 땜납 범프 형성 장치에 있어서는, 땜납 범프 형성 후의 용융 땜납의 떨어짐이 문제가 되었다. 헤드를 워크 상으로부터 들어올릴 때에 노즐로부터 잉여의 용융 땜납이 워크 상으로 부주의하게 떨어지거나 실처럼 늘어져, 바람직하지 못한 브릿지를 형성할 우려가 있었기 때문이다.
이에 대하여 출원인은, 헤드를 들어올리기 전에 냉각용 유닛에 의해 헤드 자체를 강제 냉각하여, 헤드를 들어올려도 노즐로부터 떨어지지 않는 온도까지 헤드 내의 용융 땜납의 온도를 강하시키는 발명인 특허문헌 2를 제안하였다.
그러나 이 방법은 시간이 걸리는 것이 결점이었다. 즉, 용융 땜납의 온도를 강하시키느라 시간을 필요로 하고, 또한, 다음 작업을 위하여 용융 땜납의 온도를 상승시키느라 또 시간을 필요로 하였다. 그 때문에, 전자 부품의 워크의 반입, 워크의 예비 가열, 헤드 내의 용융 땜납의 가열, 땜납 범프 형성 작업, 헤드 내의 용융 땜납의 냉각, 워크의 반출의 각 공정을 주기적으로 행하는 경우, 헤드 내의 용융 땜납의 온도 제어에 필요한 시간이 효율상 최대의 난관이 되었다.
그래서, 본 발명의 과제의 다른 하나는, 용융 땜납의 떨어짐이라는 문제에 대하여, 이것을 해소하는 신속한 수단을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 유체 토출 장치의 유체 토출량이 미소해짐에 따라, 워크 상에 탑재된 마스크의 개구가 작아져, 워크의 토출 부분에 유체를 충전하는 것이 곤란해지는 점, 유체를 워크 중에 충전하기 위해서는, 토출 부분의 워크의 공기를 유체로 치환할 필요가 있는 점, 사전에 워크 중의 공기를 제거함으로써 토출한 유체가 워크 중에 충전되는 점을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.
본 발명은, 전자 부품의 워크 상의 마스크 중에 유체를 도포하기 위한 유체 토출 장치로서, 유체를 수용 가능한 탱크와 토출 헤드로 이루어지는 헤드부를 가지고, 상기 토출 헤드의 일단(一端)에는, 워크 상의 마스크 중의 공기를 흡인하기 위한 흡인구와 유체를 토출하기 위한 토출 노즐이 형성되어 있고, 또한 흡인구는, 토출 헤드의 진행 방향에 설치되어 있으며, 유체 토출 준비 시에는, 상기 토출 헤드가 상기 워크에 접촉할 때까지 당해 워크에 대하여 접근 이동하고, 유체 토출 시에는, 상기 토출 헤드가 상기 워크에 접촉한 상태에서 흡인구로부터 마스크 중의 공기를 흡인한 후, 마스크 중에 유체를 토출하는 것을 특징으로 하는 유체 토출 장치이다.
또한, 본 발명은 헤드의 선단에는 흡인구와 유체 토출 노즐을 가지고 있는 헤드로부터 유체를 토출시켜 워크에 유체를 도포하는 유체 도포 장치를 이용하여, 먼저 워크 중의 토출 부분의 공기를 탈기한 후에 유체를 토출하는, 유체의 토출 방법이다.
유체의 토출 장치로서 일반적인 것은 디스펜서인데, 디스펜서는 유체에 압력을 가함으로써 바늘 형상의 니들로부터 유체를 토출한다. 디스펜서의 토출량은, 바늘 형상의 니들의 직경에 의해 정해지고, 니들의 직경이 작을수록 토출량이 미세해진다. 그런데, 반도체의 실리콘칩에 대한 범프 형성과 같이, 토출하는 유체의 직경이 0.1㎜보다 작은 미세한 양이 되면 디스펜서로 정확한 양을 토출하는 것이 불가능해진다. 그 때문에, 워크의 토출 부분을 마스크로 작게 구획하여, 그 마스크의 위에 유체를 토출하는 방법을 취할 수 있다. 또한, 마스크를 사용하지 않고 유체를 토출하면 유체가 평면으로 퍼져, 이웃의 전극부와 접해 버린다. 이것이 특허문헌 2의 방법으로서, 밀폐된 공간에 유체를 토출하므로 마스크의 두께가 얇고, 마스크 중에서 공기의 배출이 행해지는 조건에서 유체로 토출하면, 공기와 유체의 치환이 일어나, 문제없이 유체를 토출할 수 있다. 그러나, 마스크의 두께가 토출하는 직경의 1/2을 넘어 버리면, 마스크 중에서 공기의 배출이 행해지지 않아, 공기가 방해하기 때문에 토출하는 유체가 마스크 중에 충전되지 않는다.
그런데, 유체를 충전하기 직전에 토출하는 마스크 중의 공기를 탈기하면, 공기와 유체의 치환이 행해질 필요가 없기 때문에, 토출된 유체는 그대로 마스크 중의 토출 부분에 충전되어, 충전 누락이 없는 안정된 유체의 토출이 가능해진다.
또한, 본 발명자들은, IMS법을 이용한 땜납 범프 형성 장치 등의 유체 토출 장치는, 그 헤드를 냉각하지 않아도 토출하기 때문에 유체에 가해지는 압력을 조정함으로써 노즐로부터 잉여의 유체가 새는 것을 방지할 수 있는 점, 그것을 위해서는 가압과 부압을 전환하는 것이 효과적인 점을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.
본 발명은, 워크에 대하여 이반(離反) 이동하는 토출 헤드와, 탱크 내의 용융 땜납을 원하는 온도로 유지하기 위한 히터 유닛과, 탱크 내에 제 1 압력을 공급하고, 탱크 내의 용융 땜납을 노즐의 개구로부터 워크 상으로 사출시키기 위한 제 1 압력 공급 수단과, 탱크 내에 제 2 압력을 공급하고, 탱크 내의 용융 땜납을 노즐의 개구로부터 사출시키지 않고 탱크 내에 유지하기 위한 제 2 압력 공급 수단과, 탱크 내의 압력을 감시하기 위한 압력 센서와, 압력 센서로부터의 신호에 의거하여, 탱크 내에 공급되어야 하는 압력을 제어하기 위한 제어 장치를 구비하는 유체 도포 장치이다.
본 발명의 유체의 토출 장치를 이용함으로써, 디스펜서에 의한 토출이 불가능한 미세한 직경의 유체의 토출이라도 안정된 토출을 얻을 수 있다. 특히, 땜납의 높이가 요구되기 때문에 토출하는 직경에 비교하여 두꺼운 마스크를 이용할 때라도, 충전의 트러블 없이 미세한 토출량의 유체를 토출하는 것이 가능해진다. 따라서, 종래의 워크 중의 미세한 마스크 중으로의 유체 도포에서 발생하던 방대한 수정은 없어지고, 생산성이 비약적으로 향상한다.
또한, 본 발명에 의하면, 용융 땜납을 수용하는 토출 헤드의 위치를 감지하여, 규정의 위치에 도달했을 때에 정압측, 부압측의 밸브를 개폐하여, 헤드의 탱크 내에 공급되는 압력을 정압측, 부압측으로 변화시키고 있다. 탱크 내의 압력을 압력 센서에 의해 감시하면서, 당해 압력 센서로부터의 신호에 의거하여 당해 탱크 내에 공급되어야 하는 압력을 제어하고 있다. 용융 땜납을 수용하는 토출 헤드의 규정의 위치까지의 이동 시에는, 밸브가 부압측으로 되어 있어, 탱크 내에는 상향의 압력이 가해지고, 토출 헤드가 규정의 위치에 도달하여 워크 상에 땜납 범프를 형성할 때에는, 밸브를 정압측으로 전환하여, 하향의 압력을 가함으로써 용융 땜납을 노즐 개구로부터 사출시킨다. 용융 땜납을 토출 후에 워크로부터 헤드를 떼어낼 때에는 다시 밸브를 부압측으로 전환하여, 용융 땜납을 탱크 내에 확실하게 붙잡도록 한다. 이와 같은 상태의 전환은 압력 제어에 의해 순시에 확실하게 행할 수 있다. 따라서, 용융 땜납의 떨어짐의 문제는 확실하게 해소할 수 있음과 함께, 종래의 땜납 범프 형성을 위한 사이클 공정에 있어서 용융 땜납의 냉각 공정이 초래하고 있던 다대한 대기 시간은 대폭 삭감되고, 생산성이 비약적으로 향상한다.
또한, 상기 일본공개특허 특개평2-015698호 공보에 개시된 기술에 있어서도, 헤드의 탱크 내에 공급되어야 하는 압력을 제어함으로써 용융 땜납을 노즐로부터 사출시키거나 탱크 내로 붙잡아 땜납의 위치를 유지하고 있으나, 이러한 압력 제어는 2개의 접촉형 센서로부터의 신호에 의거하여 행해지고 있다. 따라서, 조작의 신속성, 그 유체에 대한 작용에 있어서도 본 발명에 비해 현격히 뒤떨어지는 것이다.
도 1은, 본 발명에 의한 유체 도포 장치의 토출 상태를 나타내는 개략도이다.
도 2는, 본 발명에 의한 유체 도포 장치의 일 실시형태의 구성의 개략도이다.
도 3은, 본 발명에 의한 유체 도포 장치의 일 실시형태의 구성의 개략도이다.
도 4는, 본 발명에 의한 유체 도포 장치의 다른 실시형태에 있어서의 토출 헤드를 나타내는 측면 개략도이다.
<제 1 실시형태>
먼저, 유체 도포 장치의 헤드부(1)의 구성을 설명한다. 도 1이 본 발명에 의한 헤드부(1)를 나타내는 도이다. 헤드부(1)는, 용융 땜납 등을 수용 가능한 유체 탱크(2)와 하단(下端)에 설치한 토출 헤드(3)를 구비한다. 용융 땜납 등 온도 컨트롤이 필요한 유체에 이용할 때에는, 유체 탱크(2)의 복부에 히터(4)를 감는 등, 가열 수단을 장착할 수도 있다. 토출 헤드(3)에는, 헤드 하단에 설치한 유체 토출 노즐(5)과 흡인구(6)를 가지고, 흡인구(6)는 유체 토출 노즐(5)보다 진행 방향을 향하여 먼저 흡인 공정을 실시할 수 있도록 장착되어 있다.
본 발명의 토출 헤드(3)의 노즐 개구의 형상으로서는 원 형상, 슬릿 형상 및 기타 공지의 것을 채용할 수 있다. 특히, 노즐 개구의 형상으로서 슬릿 형상을 이용하면 복수의 워크 상에 동시에 유체를 토출하는 것이 가능해진다.
또한, 토출 헤드(3)에 장착된 흡인구(6)의 형상도 원 형상, 슬릿 형상 및 기타 공지의 것을 채용할 수 있으나, 개구의 형상으로서 폭이 좁은 슬릿 형상을 이용함으로써, 흡인력을 높여, 마스크(8) 내의 공기를 확실하게 탈기하는 것이 가능하다. 본 발명에서의 슬릿의 폭은 0.1∼20㎜가 바람직하다.
다음에, 전체의 구성을 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이 본 발명의 유체 도포 장치는, 전체적으로 유체를 도포시켜야 하는 전자 부품의 워크(7)에 대하여 접근 및 이반하도록 상하 방향으로 이동 가능함과 함께, 수평 방향으로도 이동 가능하다. 토출 헤드(3)는, 유체 토출 시에는, 유체 토출 노즐(5)이 워크(7)에 접촉하는 위치까지 하강한다. 유체 토출 노즐(5)과 워크(7)의 접촉 상태가 유지된 채 액체 토출 헤드(3)는 수평으로 이동한다. 액체 토출 헤드(3)의 수평 이동 중에 유체 토출 노즐(5)의 개구로부터 유체가 토출되어, 워크(7) 상에는 유체가 도포된다. 유체의 도포가 종료하면, 액체 토출 헤드(3)는 워크(7)로부터 멀어지도록 들어올려진다.
유체 토출 장치(1)는, 탱크(2) 내의 유체를 원하는 온도로 유지하기 위한 히터(4)를 구비한다. 히터(4)는 탱크(2)의 벽부에 내장된 것으로 할 수 있다. 히터(4)는, 탱크(2) 내의 용융 땜납 등의 유체(9)의 도포 조건에 최적인 점도를 유지하기에 적절한 온도로 가열되도록, 관리 제어되고 있다.
또한, 본 발명의 토출 헤드(3)의 부분에 히터(4)를 장착해도 된다. 토출 헤드에 히터를 장착함으로써, 유체의 유동성을 향상시켜 유체의 막힘을 방지하고, 또한 흡인하는 마스크 내의 공기를 가열함으로써, 탈기하기 쉬워진다.
유체 토출 장치(1)는, 탱크(2)로부터 연장 관로(10)를 통하여, 유체 연통 가능한 압력 공급 수단(11)과 연결되어 있고, 흡인구(6)로부터 이어지는 흡인관 연장 관로(12)를 통하여, 유체 연통 가능한 감압 공급 수단(13)과 연결되어 있다.
압력 공급 수단(11)은, 예를 들면 0.06 내지 0.1MPa(이에 한정되지 않음)의 압력의 질소 가스를 발생시키는 압력 발생원(14)을 가지고 있다. 압력 발생원(14)은, 게이트 밸브(15) 및 3방 밸브(23)를 개재하여 탱크(2) 내로 압력을 공급한다. 탱크(2) 내에 유지되어 있던 용융 땜납은, 압력 발생원(14)으로부터의 정압을 받아 유체 토출 노즐(5)의 개구로부터 사출된다.
감압 공급 수단(13)은, 진공 발생 장치인 마이크로 이젝터(16)를 가지고 있다. 진공 발생 장치(16)는, 예를 들면 레귤레이터(17) 및 스로틀 밸브(18)를 개재하여, 0.4MPa(이에 한정되지 않음)의 압력의 질소 가스를 발생시키는 압력 발생원(19)과 연결되고, 흡인관 연장 관로(12)를 개재하여 흡인구(6)로 부압을 공급한다.
유체 토출 장치는 압력 센서(20)와 제어 장치(21)를 가진다. 압력 센서(20)는, 탱크(2) 내와 유체 연통하는 연장 관로(10)에 설치된 3방 밸브(23)에 연결되고, 탱크(2) 내의 압력을 감시한다. 탱크(2) 내의 압력을 나타내는 신호는, 압력 센서(20)로부터 제어 장치(21)에 보내진다.
제어 장치(21)는, 작업 공정의 진척에 맞춰 압력 발생원(14), 진공 발생 장치(16), 레귤레이터(17), 압력 발생원(19) 및 각 밸브를 조작하고, 탱크(2) 내에 압력을 공급한다. 공급해야 하는 적절한 압력값은, 압력 센서(20)로부터의 신호에 의거하여 결정된다.
탱크(2) 내의 용융 땜납을 유체 토출 노즐(5)의 개구로부터 사출하는 경우, 탱크(2) 내와 압력 센서(20)가 유체 연통하도록 조작된다. 탱크(2) 내에 공급되는 정압의 크기는, 예를 들면 압력 발생원(14)에서 발생되는 압력값을 제어 장치(21)에 의해 조정함으로써 변화시킬 수 있다. 또는, 압력 공급 수단(11)에 설치한 조정 밸브(도시 생략)를 제어 장치(21)가 조정함으로써 압력값을 변화시켜도 된다.
용융 땜납 등의 유체를 유체 토출 노즐(5)의 개구로부터 사출시키거나 탱크(2) 내에 유지하기 위하여 탱크(2) 내에 공급되어야 하는 적절한 압력값은, 탱크(2) 내에 수용되어 있는 용융 땜납의 양(중량)에 의해서도 좌우된다. 따라서, 제어 장치(21)는, 탱크(2) 내의 유체량에 관한 데이터를 입력되도록 해도 된다. 이 경우, 제어 장치(21)는, 탱크(2) 내의 유체량의 데이터로부터, 유체의 사출 또는 탱크 내 유지를 위하여 적절한 탱크 내 압력값을 계산할 수 있다. 또한, 제어 장치(21)는, 당해 적절한 탱크 내 압력값과 압력 센서(20)로부터의 신호가 나타내는 실제의 탱크 내 압력값을 비교하여, 적절한 탱크 내 압력이 얻어지도록, 압력 발생원(14) 및 각 밸브를 조정할 수 있다.
또한, 탱크(2) 내의 유체량의 변동에 의한, 상기 적절한 탱크 내 압력값의 변동을 가능한 한 적게 하기 위하여, 유체 공급 장치(22)를 탱크(2)에 연결시켜 형성해도 된다. 유체 공급 장치(22)는, 유체 토출 장치의 가동 중에 탱크(2) 내의 용융 땜납이 소비되었을 때, 탱크(2) 내의 유체량이 항상 대략 일정해지도록 추가의 유체를 자동 공급할 수 있다.
탱크(2) 내의 유체의 양을 알기 위해서는, 공지의 어떤 방법을 이용하는 것도 가능하다.
처리한 제품수 등으로부터, 탱크(2) 내의 용융 땜납의 양을 추측할 수 있고, 당해 탱크 내의 유체량에 대응하는 상기 적절한 탱크 내 압력값을 경험에 의해 알 수 있는 경우에는, 제어 장치(21)는 압력 센서(20)로부터의 신호에만 의거하여 탱크(2) 내에 공급되어야 하는 압력을 제어할 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 유체 토출 장치의 동작을 설명한다. 본 발명의 토출 헤드(3)는, 워크(7)로부터 멀어진 정위치에 고정되어 있으나, 유체 토출 시에는, 토출 헤드(3)가 상하 방향, 수평 방향으로도 이동하여, 토출 헤드(3)는 워크(7) 상의 마스크(8)의 토출 부분에 접촉하는 위치까지 하강한다. 본 발명에서는, 반드시 유체(9)를 토출 중인 토출 헤드(3)가 흡인 노즐(6)이 설치되어 있는 쪽으로부터 먼저 수평으로 이동하여, 워크(7) 상의 마스크(8)의 개구부의 공기를 감압하고 나서, 토출 노즐(5)에서 유체를 토출하도록, 토출 헤드(3)는 이동한다. 압력 발생원(14)으로부터 공급된 압력은, 게이트 밸브(15)를 개재하여 탱크(2) 내로 압력을 공급한다. 탱크(2) 내에 유지되어 있던 유체(9)는, 압력 발생원(14)으로부터의 압력을 받아 토출 노즐(5)의 개구로부터 사출된다. 토출 헤드(3)는, 워크(7)의 마스크(8)의 위를 따라, 수평으로 이동하여, 정해진 범위의 유체의 도포를 완료한다.
<제 2 실시형태>
도 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의한 유체 도포 장치는 토출 헤드(101)를 구비한다. 토출 헤드(101)는, 유체(예를 들면 용융 땜납, 이 예에 한정되지 않음)를 수용 가능한 탱크(102)와, 하단에 설치한 노즐(103)을 가진다. 노즐(103)의 하면에는, 탱크(102)의 내부의 유체를 사출하기 위한 개구가 형성되어 있다. 노즐 개구의 형상으로서는 슬릿 및 기타 공지의 것을 채용할 수 있다.
토출 헤드(101)는, 전체적으로 도포체(예를 들면, 땜납 범프)를 형성되어야 하는 전자 부품의 워크(104)에 대하여 접근 및 이반하도록 상하 방향으로 이동 가능함과 함께, 수평 방향으로도 이동 가능하다. 토출 헤드(101)는, 도포체 형성 시에는, 노즐(103)이 워크(104)에 접촉하는 위치까지 하강한다. 노즐(103)과 워크(104)의 접촉 상태가 유지된 채 토출 헤드(101)는 수평으로 이동한다. 토출 헤드(101)의 수평 이동 중에 노즐(103)의 개구로부터 유체가 사출되어, 워크(104) 상에 도포체가 형성된다. 도포체의 형성이 종료하면, 토출 헤드(101)는 워크(104)로부터 멀어지도록 들어올려진다.
유체 도포 장치는, 탱크(102) 내의 유체를 원하는 온도로 유지하기 위한 히터 유닛(도시 생략)을 구비한다. 히터 유닛은, 토출 헤드의 벽부에 내장된 것으로 할 수 있다. 히터 유닛은, 탱크(102) 내의 유체가 범프 형성에 최적인 점도를 유지하기에 적절한 온도로 가열되도록, 관리 제어되고 있다.
유체 도포 장치는, 토출 헤드(101)의 탱크(102) 내와 유체 연통 가능한 제 1 압력 공급 수단(105) 및 제 2 압력 공급 수단(106)을 구비하고 있다.
제 1 압력 공급 수단(105)은, 예를 들면 0.06 내지 0.1MPa(이에 한정되지 않음)의 압력의 질소 가스를 발생시키는 압력 발생원(정압 공급원)(107)을 가지고 있다. 정압 공급원(107)은, 게이트 밸브(108) 및 3방 밸브(109)를 개재하여 탱크(102) 내로 정압을 공급한다. 탱크(102) 내에 유지되어 있던 유체는, 정압 공급원(107)으로부터의 정압을 받아 노즐(103)의 개구로부터 사출된다.
제 2 압력 공급 수단(106)은, 진공 발생 장치인 마이크로 이젝터(부압 공급원)(110)를 가지고 있다. 부압 공급원(110)은, 레귤레이터(111) 및 스로틀 밸브(112)를 개재하여, 예를 들면 0.4MPa(이에 한정되지 않음)의 압력의 질소 가스를 발생시키는 압력 발생원(113)과 연결되고, 밸브(109) 및 공통 관로(114)를 개재하여 탱크(102) 내로 부압을 공급한다. 노즐(103)의 개구로부터 사출되려고 하고 있던 유체는, 부압 공급원(110)으로부터의 부압을 받아 탱크(102) 내 또는 노즐(103) 내에 유지된다.
유체 도포 장치는 압력 센서(115)와 제어 장치(116)를 가진다. 압력 센서(115)는, 탱크(102) 내와 유체 연통하는 연장 관로(117)에 설치된 3방 밸브(118)에 연결하고, 탱크(102) 내의 압력을 감시한다. 탱크(102) 내의 압력을 나타내는 신호는, 압력 센서(115)로부터 제어 장치(116)에 보내진다.
제어 장치(116)는, 작업 공정의 진척에 맞춰 용융 땜납을 수용하는 토출 헤드의 위치를 감지하여, 규정의 위치에 도달했을 때에 밸브(109)에서 경로(105)측을 개방하여, 정압 공급원(107), 부압 공급원(110), 레귤레이터(111), 압력 발생원(113) 및 각 밸브를 조작하고, 탱크(102) 내에 압력을 공급한다. 공급해야 하는 적절한 압력값은 압력 센서(115)로부터의 신호에 의거하여 결정된다.
탱크(102) 내의 유체를 노즐(103)의 개구로부터 사출하는 경우, 밸브(109)는, 제 1 압력 공급 수단(105)과 공통 관로(114)의 사이의 유체 연통만을 허가하도록 조작된다. 게이트 밸브(108)는 열리고, 연장 관로(117)에 설치된 게이트 밸브(119)는 닫힌다. 3방 밸브(118)는, 탱크(102) 내와 압력 센서(115)가 유체 연통하도록 조작된다. 탱크(102) 내에 공급되는 정압의 크기는, 예를 들면 정압 공급원(107)에서 발생되는 압력값을 제어 장치(116)에 의해 조정함으로써 변화시킬 수 있다. 또는, 제 1 압력 공급 수단(105)에 설치한 조정 밸브(도시 생략)를 제어 장치(116)가 조정함으로써 압력값을 변화시켜도 된다.
토출 헤드의 규정의 위치까지의 이동시나 유체의 토출이 종료하여 토출 헤드를 마스크 상으로부터 이동할 때와 같이, 유체를 노즐(103)의 개구로부터 사출시키지 않고, 탱크(102) 또는 노즐(103) 내에 유지하는 경우, 밸브(109)는, 제 2 압력 공급 수단(106)과 공통 관로(114)의 사이의 유체 연통만을 허가하도록 조작된다. 부압 공급원(110)은, 레귤레이터(111) 및 스로틀 밸브(112)를 개재하여 압력 발생원(113)으로부터의 압력을 받아 부압을 발생시킨다. 탱크(102) 내에 공급되는 부압의 크기는, 예를 들면 레귤레이터(111) 또는 스로틀 밸브(112)를 제어 장치(116)가 조정함으로써 변화시킬 수 있다.
유체를 노즐(103)의 개구로부터 사출시키거나 탱크(102) 내에 유지하기 위하여 탱크(102) 내에 공급되어야 하는 적절한 압력값은, 탱크(102) 내에 수용되어 있는 유체의 양(중량)에 의해서도 좌우된다. 따라서, 제어 장치(116)는, 탱크(102) 내의 유체의 양에 관한 데이터를 입력되도록 해도 된다. 이 경우, 제어 장치(116)는, 탱크(102) 내의 유체량의 데이터로부터, 유체의 사출 또는 탱크 내 유지를 위하여 적절한 탱크 내 압력값을 계산할 수 있다. 또한, 제어 장치(116)는, 당해 적절한 탱크 내 압력값과 압력 센서(115)로부터의 신호가 나타내는 실제의 탱크 내 압력값을 비교하여, 적절한 탱크 내 압력이 얻어지도록, 정압 공급원(107) 및 각 밸브를 조정할 수 있다.
또한, 탱크(102) 내의 유체량의 변동에 의한, 상기 적절한 탱크 내 압력값의 변동을 가능한 한 적게 하기 위하여, 땜납 공급 장치를 탱크(102)에 연결시켜 형성해도 된다. 땜납 공급 장치(120)는, 유체 도포 장치의 가동 중에 탱크(102) 내의 유체가 소비되었을 때, 탱크(102) 내의 유체량이 항상 대략 일정해지도록 추가의 땜납을 자동 공급할 수 있다.
탱크(102) 내의 유체의 양을 알기 위해서는, 공지의 어떠한 방법을 이용하는 것도 가능하다.
처리한 제품수 등으로부터, 탱크(102) 내의 유체의 양을 추측 할 수 있고, 당해 탱크 내 유체량에 대응하는 상기 적절한 탱크 내 압력값을 경험에 의해 알 수 있는 경우에는, 제어 장치(116)는 압력 센서(115)로부터의 신호에만 의거하여 탱크(102) 내에 공급되어야 하는 압력을 제어할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태의 유체 토출 장치의 동작을 설명한다. 본 발명의 토출 헤드(101)는, 워크(104)로부터 멀어진 정위치에 고정되어 있으나, 토출 헤드(101)의 이동 시에는, 밸브(109)에 의해, 제 2 압력 공급 수단(106)측의 경로가 개방되어 있다.
토출 헤드(101)의 유체 토출 시에는, 토출 헤드(101)가 상하 방향, 수평 방향으로도 이동하여, 토출 헤드(101)는 워크(104) 상의 마스크의 토출 부분에 접촉하는 위치까지 하강한다. 토출 헤드(101)가 이동하여, 워크(104) 상의 마스크의 토출부로부터 멀어지고, 즉시 마스크의 토출부에 이동 가능한 규정 위치에 도달하면, 밸브(109)가 전환되어, 제 1 압력 공급 수단(105)측의 경로가 개방된다. 본 발명에서는, 반드시 유체를 토출 중인 토출 헤드(101)가 흡인 노즐이 설치되어 있는 쪽으로부터 먼저 수평으로 이동하여, 워크(104) 상의 마스크의 개구부의 공기를 감압하고 나서, 토출 노즐(103)에서 유체를 토출하도록, 토출 헤드(101)는 이동한다. 압력 발생원(107)으로부터 공급된 압력은, 게이트 밸브(108)를 개재하여 탱크(102) 내로 압력을 공급한다. 탱크(102) 내에 유지되어 있던 유체는, 압력 발생원(107)으로부터의 압력을 받아 토출 노즐(103)의 개구로부터 사출된다. 토출 헤드(101)는, 워크(104)의 마스크의 위를 따라, 수평으로 이동하여, 정해진 범위의 유체의 도포를 완료한다.
토출 헤드(101)가 마스크 상을 이동하여, 규정의 위치에 도달하면, 이번에는 밸브(109)가 제 2 압력 공급 수단(106)측의 경로로 전환되고, 토출 헤드(103)에 가해지는 압력은 부압으로 전환되어, 땜납을 상방향으로 끌어올리기 때문에, 땜납의 누출이 없다.
도 4는, 본 발명에 의한 유체 도포 장치의 다른 실시형태를 나타낸다. 도 3의 실시형태와 상이한 점은, 도 3에서는 인젝션(101)의 노즐(103)이 워크(104)의 상방에 위치 부여되도록 구성되어 있는 것에 비하여, 도 4에서는 노즐(103)이 워크(104)의 하방에 위치 부여되어 있는 점이다. 또한, 토출 헤드(101) 전체의 형상도, 도 3에서는 「I」형을 하고 있는 것에 비하여, 도 4에서는 「U」형의 연통관의 형상을 하고 있다.
도 4의 실시형태의 제 1 특징은, 노즐(103)이 워크(104)의 하방에 배치되어 있으므로, 노즐(103)로부터 워크(104) 상으로의 유체의 떨어짐의 문제와는 무관하다는 것이다.
제 2 특징은, 유체(121)를 탱크(102) 내로 붙잡으려고 할 때에, 유체(121)의 자중(自重)을 이용할 수 있으므로, 부압 공급원이 필요없다는 것이다. 유체(121)를 노즐(103)의 개구로부터 사출시키거나 탱크(102) 내에 유지하기 위하여, 도 3의 실시형태에서는 정압 공급원(107)을 가지는 제 1 압력 공급 수단(105)과 부압 공급원(110)을 가지는 제 2 압력 공급 수단(106)을 필요로 하였으나, 도 4의 실시형태에서는 제 1 압력 공급 수단(105)과 제 2 압력 공급 수단(106)이 공통의 정압 공급원(122)을 가질 수 있다. 환언하면, 도 4의 실시형태에서는, 하나의 정압 공급원(122)을 가지는 단일의 압력 공급 수단이면 된다.
도 4는, 대기압 상태인 탱크(102) 내의 노즐(103)에 있어서의 유체의 액면(123)이 노즐(103)의 상단(上端)의 약간 하방에 위치하고 있는 상태를 나타내고 있다. 도포체 형성 시에는, 게이트 밸브(108)는 열리고, 정압 공급원(122)에 의해 적절한 값의 압력이 탱크(102) 내에 공급된다. 노즐(103)의 개구로부터는 유체(121)가 사출되고, 워크(104) 상에 도포체가 형성된다. 작업이 종료하면, 게이트 밸브(108)는 닫히고, 게이트 밸브(119)가 열려 탱크(102) 내는 대기압으로 되돌아가고, 유체(121)는 자중에 의해 탱크(102) 내로 붙잡힌다.
탱크(102) 내의 유체(121)가 소비되어, 탱크(102) 내가 대기압 상태일 때의 헤드(103) 내에 있어서의 유체의 액면(123)이 내려간 경우, 작업 대기 중이라도 탱크(102) 내에 정압을 공급하여, 액면(123)을 도 4에 나타내는 위치에 유지하도록 할 수 있다.
탱크(102) 내의 유체(121)의 양이 항상 대략 일정해져, 탱크(102) 내가 대기압이 되었을 때의 헤드(103)에 있어서의 유체의 액면(123)이 항상 일정한 높이가 되도록, 땜납 공급 장치(120)를 이용하여, 소비된 양의 땜납을 탱크(102) 내에 자동적으로 공급하도록 해도 된다.
도 4의 실시형태에 있어서도, 탱크(102) 내에 공급되어야 하는 압력의 제어는, 압력 센서(115)로부터의 신호에 의거하여 제어 장치(116)에 의해 행해진다. 탱크(102) 내의 유체의 양 등, 탱크(102) 내로의 공급 압력의 제어에 필요한 데이터는 모두 제어 장치(116)에 입력된다.
1 : 헤드부
2 : 탱크
3 : 토출 헤드
4 : 히터
5 : 토출 노즐
6 : 흡인구
7 : 워크
8 : 마스크
9 : 유체
10 : 연장 관로
11 : 압력 공급 수단
12 : 흡인관 연장 관로
13 : 감압 공급 수단
14 : 압력 발생원
15 : 게이트 밸브
16 : 진공 발생 장치
17 : 레귤레이터
18 : 스로틀 밸브
19 : 압력 발생원
20 : 압력 센서
21 : 제어 장치
22 : 유체 공급 장치
101 : 토출 헤드
102 : 탱크
103 : 노즐
104 : 워크
105 : 제 1 압력 공급 수단
106 : 제 2 압력 공급 수단
107 : 압력 발생원(정압 공급원)
108 : 게이트 밸브
109 : 밸브
110 : 마이크로 이젝터(부압 공급원)
111 : 레귤레이터
112 : 스로틀 밸브
113 : 압력 발생원
114 : 공통 관로
115 : 압력 센서
116 : 제어 장치
117 : 연장 관로
118 : 3방 밸브
119 : 게이트 밸브
120 : 땜납 공급 장치
121 : 유체
122 : 정압 공급원
123 : 유체의 액면

Claims (15)

  1. 전자 부품의 워크 상의 마스크 중에 유체를 도포하기 위한 유체 토출 장치로서,
    유체를 수용 가능한 탱크와 토출 헤드를 포함하는 헤드부를 가지고, 상기 토출 헤드의 일단에는, 워크 상의 마스크 중의 공기를 흡인하기 위한 흡인구와 유체를 토출하기 위한 토출 노즐이 형성되어 있고, 또한 흡인구는, 토출 헤드의 진행 방향에 설치되어 있으며,
    상기 헤드부는 추가로, 상기 탱크 내의 유체를 소정의 온도로 유지하기 위한 히터 유닛을 가지고,
    유체 토출 준비 시에는, 상기 토출 헤드가 상기 워크에 접촉할 때까지 당해 워크에 대하여 접근 이동하고, 유체 토출 시에는, 상기 토출 헤드가 상기 워크에 접촉한 상태에서 상기 흡인구로부터 마스크 중의 공기를 흡인한 후, 마스크 중에 유체를 토출하는 것을 특징으로 하는 유체 토출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출 헤드에는, 토출 노즐 및 흡인구의 형상으로서 슬릿 형상의 개구부를 가지는 것을 특징으로 하는 유체 토출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출 헤드의 상부에는, 압력 공급 수단과 접속하는 연장 관로 및 감압 공급 수단과 접속하는 흡인 연장 관로가 설치되어 있고, 각각이 압력 발생원 및 진공 발생 장치에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 토출 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    당해 유체 토출 장치의 가동 중에 상기 탱크 내에 추가의 유체를 공급하기 위한 유체 공급 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 토출 장치.
  5. 제 1 항에 기재된 유체 토출 장치를 이용하여, 헤드의 선단에는 흡인구와 유체 토출 노즐을 가지고 있는 헤드로부터 유체를 토출시켜 워크에 유체를 도포하는 유체 도포 장치를 이용하여, 먼저 워크 중의 토출 부분의 공기를 탈기한 후에 유체를 토출하는, 유체의 토출 방법.
  6. 전자 부품의 워크 상에 도포체를 형성하기 위한 유체 도포 장치로서,
    유체를 수용 가능한 탱크와 일단에 설치한 노즐을 구비하는 토출 헤드이면서, 워크의 상방에 위치 부여되도록 구성되어 있고,
    도포체 형성 준비 시에는, 상기 노즐이 상기 워크에 접촉할 때까지 당해 워크에 대하여 접근 이동하고, 도포체 형성 시에는, 상기 노즐이 상기 워크에 접촉한 상태에서 상기 탱크 내의 유체를 상기 노즐로부터 사출시키면서 당해 워크에 대하여 수평 이동하고, 도포체의 형성이 종료하여 상기 노즐로부터의 유체의 사출이 정지하게 된 후에는, 상기 워크에 대하여 이반 이동하는 토출 헤드와,
    상기 탱크 내의 유체를 원하는 온도로 유지하기 위한 히터 유닛과,
    상기 탱크 내에 제 1 압력을 공급하고, 당해 탱크 내의 유체를 상기 노즐의 개구로부터 상기 워크 상으로 사출시키기 위한 제 1 압력 공급 수단과,
    상기 탱크 내에 제 2 압력을 공급하고, 당해 탱크 내의 유체를 상기 노즐의 상기 개구로부터 사출시키지 않고 상기 탱크 내에 유지하기 위한 제 2 압력 공급 수단과,
    상기 탱크 내의 압력을 감시하기 위한 압력 센서와,
    상기 압력 센서로부터의 신호에 의거하여, 상기 탱크 내에 공급되어야 하는 압력을 제어하기 위한 제어 장치를 구비하는 유체 도포 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 토출 헤드는, 상기 노즐이 상기 워크의 상방에 위치 부여되도록 구성되어 있고,
    상기 제 1 압력이 정압이고, 상기 제 2 압력이 부압이며, 상기 제 1 압력 공급 수단이 정압 공급원을 가지고, 상기 제 2 압력 공급 수단이 부압 공급원을 가지고 있는, 유체 도포 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 장치가, 상기 탱크 내의 유체의 양에 관한 데이터를 입력되도록 이루어져 있는, 유체 도포 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    당해 유체 도포 장치의 가동 중에 상기 탱크 내에 추가의 땜납을 공급하기 위한 땜납 공급 장치를 더 구비하는, 유체 도포 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 토출 헤드는, 상기 노즐이 상기 워크의 하방에 위치 부여되도록 구성되어 있고,
    상기 제 1 압력이 정압이고, 상기 제 2 압력이 대기압 또는 정압이며, 상기 제 1 압력 공급 수단 및 상기 제 2 압력 공급 수단이 공통의 정압 공급원을 가지고 있는, 유체 도포 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 장치가, 상기 탱크 내의 유체의 양에 관한 데이터를 입력되도록 이루어져 있는, 유체 도포 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    당해 유체 도포 장치의 가동 중에 상기 탱크 내에 추가의 땜납을 공급하기 위한 땜납 공급 장치를 더 구비하는, 유체 도포 장치.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 토출 헤드의 위치를 감지하고, 상기 토출 헤드가 상기 워크에 대하여 하강하여 규정의 위치에 도달했을 때에, 상기 토출 헤드의 상기 탱크 내에 상기 제 1 압력을 공급하도록 상기 제 1 압력 공급 수단을 제어하도록 구성되는, 유체 도포 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체는 용융 땜납인, 유체 토출 장치.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 유체는 용융 땜납인, 유체 도포 장치.
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