WO2024004765A1 - ノズルおよびノズルユニット - Google Patents
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Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
- B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
Definitions
- the present disclosure relates to a nozzle and a nozzle unit.
- Patent Document 1 is known as a nozzle for applying an adhesive used when bonding the above-mentioned electronic components to a mounting board or the like (see Patent Document 1).
- the invention described in Patent Document 1 describes a nozzle that is composed of a cylindrical portion (12 in Patent Document 1) and a tapered portion (13 in Patent Document 1) and is made of a ceramic material. (For example, see FIG. 2 of Patent Document 1).
- the nozzle includes a base mainly made of ceramic and a through hole.
- the base has a first end surface and a second end surface located on the opposite side of the first end surface.
- the through hole penetrates from the first end surface to the second end surface and has a central axis extending in the first direction.
- the base further includes a first part, a second part, and a third part.
- the first part has a first end surface and a cylindrical first outer wall surface connected to the first end surface and at least a portion of which is press-fitted into the fixing member.
- the second portion is connected to the first outer wall surface and has a conical second outer wall surface having a first outer diameter that decreases as it moves away from the first end surface in the first direction.
- the third portion has a second end surface, a second outer wall surface, and a cylindrical third outer wall surface that is connected to the second end surface and has a second outer diameter that is equal to or less than the first outer diameter.
- the through hole further includes a first hole, a second hole, and a third hole.
- the first hole has a first hole diameter and is located in the first part.
- the second hole has a second hole diameter and is located from the first part to the second part.
- the third hole has a third hole diameter and is located from the second part to the third part.
- the second hole diameter becomes smaller as it moves away from the first part in the first direction.
- the third hole diameter is constant in the first direction.
- the first hole diameter is constant in the first direction.
- the first hole has a first inner wall surface that connects to the first end surface.
- the second hole has a second inner wall surface that connects with the first inner wall surface.
- the third hole has a third inner wall surface that connects with the second inner wall surface.
- the second inner wall surface has a first end portion that connects to the first inner wall surface, and a second end portion that connects to the third inner wall surface.
- the surface roughness Ra1 of the second inner wall surface is larger than the surface roughness Ra2 of the third inner wall surface.
- the base has zirconia as a main component.
- the second inner wall surface has a circular arc shape when viewed in cross section passing through the central axis and parallel to the first direction.
- the inclination ⁇ 3 of the second inner wall surface with respect to the central axis is 10 to 20 degrees in a cross-sectional view passing through the central axis and parallel to the first direction.
- the second outer wall surface and the third outer wall surface have a first connecting portion having an arc shape. connected via.
- the base further includes a fourth portion connected to the second end surface.
- the fourth portion has a cylindrical fourth outer wall surface having a third outer diameter smaller than the second outer diameter.
- the third hole further extends from the third part to the fourth part.
- the dimension of the fourth part in the first direction is less than half of the combined dimension of the fourth part and the third part in the first direction.
- a nozzle unit includes the nozzles of (1) to (14) above and a fixing member.
- the fixing member has a first opening. At least a portion of the first portion of the nozzle is press-fitted into the first opening.
- FIG. 1 is a perspective view of a nozzle according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a plan view of a nozzle according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a sectional view taken along line II of the nozzle shown in FIG. 1; 4 is an enlarged view of main part A shown in FIG. 3.
- FIG. 5 is an enlarged view of main part B shown in FIG. 4.
- FIG. FIG. 2 is an exploded cross-sectional view of a nozzle and a nozzle unit according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 7 is a perspective view of a nozzle according to another embodiment of the present disclosure. 8 is a sectional view taken along line II-II of the nozzle shown in FIG. 7.
- FIG. 9 is an enlarged view of main part C shown in FIG. 8.
- FIG. 8 is a perspective view of a nozzle according to another embodiment of the present disclosure.
- nozzle configuration ⁇ Nozzle configuration>
- the nozzle may be directed either upward or downward, but for convenience, the orthogonal coordinate system xyz is defined and the negative side of the z direction is assumed to be downward.
- the first direction refers to, for example, the z direction in the drawings.
- plan view is a concept that includes plan view.
- the nozzle 3 includes a base 1 mainly made of ceramic and a through hole 2.
- the base 1 has a first end surface 1a and a second end surface 1b located on the opposite side to the first end surface 1a.
- the material for the base 1 include ceramic materials such as aluminum oxide sintered bodies, mullite sintered bodies, silicon carbide sintered bodies, aluminum nitride sintered bodies, and silicon nitride sintered bodies, and glass ceramics. Materials etc. can be used.
- the size of the base portion 1 in the z direction is, for example, 5 mm to 50 mm. Ceramic materials and glass-ceramic materials are easier to process than general metal materials, so the nozzle 3 can be manufactured easily.
- the base 1 further includes a first part 11, a second part 12, and a third part 13.
- the first portion 11 has a first end surface 1a and a first outer wall surface 111.
- the first outer wall surface 11 is a cylindrical surface connected to the first end surface 1a and at least a portion of which is press-fitted into the fixing member 4.
- the size of the first portion 11 in the z direction is, for example, 0.5 mm to 10 mm.
- the second part 12 has a second outer wall surface 122.
- the second outer wall surface 122 is connected to the first outer wall surface 111 and is a conical surface having a first outer diameter D12 that becomes smaller as it moves away from the first end surface 1a in the z direction (first direction).
- the size of the second portion 12 in the z direction is, for example, 1 mm to 45 mm.
- the size of the first outer diameter D12 is, for example, 0.1 mm to 5 mm. As shown in FIGS. 2 and 3, in one embodiment, the first outer diameter D12 decreases at a constant rate as it moves away from the first end surface 1a in the z direction (first direction).
- the third portion 13 has a second end surface 1b and a third outer wall surface 133.
- the third outer wall surface 133 is connected to the second outer wall surface 122 and the second end surface 1b, and is a cylindrical surface having a second outer diameter D13 less than or equal to the first outer diameter D12.
- the size of the third portion 13 in the z direction is, for example, 0.1 mm to 3 mm.
- the size of the second outer diameter D13 is, for example, 0.01 mm to 2 mm.
- the through hole 2 has a central axis C1 that penetrates from the first end surface 1a to the second end surface 1b and extends in the z direction (first direction).
- the through hole 2 may be manufactured by injection molding a ceramic material or the like, or may be manufactured by punching a ceramic material formed in the outer shape of the nozzle 3.
- a fluid such as an adhesive using the nozzle 3
- the fluid flows through the through hole 2 in the positive direction of the z-axis.
- the fluid By pressurizing the fluid from the first end surface 1a side, the fluid passes through the first hole 21, the second hole 22, and the third hole 23 in this order, and can be discharged from the second end surface 1b side.
- examples of the fluid include conductive adhesives such as epoxy adhesive, acrylic adhesive, and silver paste, and cream solder. Note that in the present disclosure, fluid is a concept that includes paste-like fluids.
- the through hole 2 further includes a first hole 21, a second hole 22, and a third hole 23.
- the first hole portion 21 has a first hole diameter D1 and is located in the first portion 11.
- the size of the first hole diameter D1 is, for example, 0.5 mm to 4 mm.
- the second hole portion 22 has a second hole diameter D2 and is located from the first portion 11 to the second portion 12.
- the second hole diameter D2 becomes smaller as the distance from the first portion 11 increases in the z direction.
- the size of the second hole diameter D2 is, for example, 0.5 mm to 4 mm.
- the third hole portion 23 has a third hole diameter D3 and is located from the second portion 12 to the third portion 13.
- the third hole diameter D3 is constant in the z direction. By this, the straightness of the fluid passing through the third hole 23 can be improved compared to the case where the third hole 23 has a tapered shape (the third hole diameter changes).
- the size of the third hole diameter D3 is, for example, 0.005 mm to 3 mm. In other words, the length of the third hole in the z direction is longer than the length of the third portion 13 in the z direction.
- constant may include manufacturing errors.
- pressure is required to discharge the fluid. Therefore, by adjusting the length of the third hole 23, it is possible to adjust the flow path resistance and reduce the possibility that the fluid drips unintentionally from the second end surface 1b of the nozzle 3.
- the fluid such as adhesive can be accurately applied to a desired position using the nozzle 3.
- the viscosity of the fluid is, for example, 100,000 cP to 500,000 cP, the above-mentioned effects can be more effectively achieved.
- the size of the second outer diameter D13 of the third part 13 can be reduced and the size of the third part 13 can be increased. It is possible to easily manufacture a nozzle 3 having a long length in the z direction. For example, when manufacturing by the manufacturing method described later, etc., the length of the third portion 13 in the z direction can be easily adjusted by cutting and polishing the second outer wall surface 122.
- the third portion 13 of the nozzle 3 has a long length in the z direction, when applying adhesive to electronic components and mounting boards using the nozzle 3, it is difficult to apply adhesive in the positive direction of the z axis of the through hole 2. A flowing fluid such as adhesive can be accurately applied to a desired position.
- the first hole diameter D1 may be constant in the z direction.
- the length of the nozzle 3 that is press-fitted into the fixing member 4, which will be described later, protrudes in the z direction (see FIG. 6) can be adjusted to the second opening.
- the first hole diameter D1 can be adjusted in accordance with the second opening diameter D42 of the portion 42. Therefore, it becomes easy to manufacture various nozzles 3 according to user needs.
- the first hole portion 21 and the second hole portion 22 may be continuous and flush.
- the second inner wall surface 222 which will be described later, is a straight line having an inclination with respect to the central axis C1 in a cross-sectional view (e.g., xz plane or yz plane) passing through the central axis C1 and parallel to the z direction. may be the same as the inclination of the first inner wall surface 211 with respect to the central axis C1.
- the first hole 21 has a first inner wall surface 211 that connects with the first end surface 1a.
- the second hole 22 has a second inner wall surface 222 that connects to the first inner wall surface 211 .
- the third hole 23 has a third inner wall surface 233 that connects to the second inner wall surface 222 .
- the second inner wall surface 222 has a first end 222 a connected to the first inner wall surface 211 and a second end 222 b connected to the third inner wall surface 233 .
- a straight line passing through the central axis C1 and connecting the first end 222a and the second end 222b in a cross-sectional view (for example, an xy plane) parallel to the z direction is the first imaginary line T1
- the second outer wall surface 122 The inclination ⁇ 1 of the first virtual line T1 with respect to the central axis C1 may be greater than or equal to the inclination ⁇ 2 of the first virtual line T1 with respect to the central axis C1. That is, the thickness (distance between the second inner wall surface 222 and the second outer wall surface 122) of at least a portion of the second portion 12 of the nozzle 3 does not have to be constant.
- the surface roughness Ra1 of the second inner wall surface 222 may be larger than the surface roughness Ra2 of the third inner wall surface 233.
- the third hole diameter D3 is less than or equal to the second hole diameter D2.
- the flow path resistance to the fluid is greater than that in the second hole portion 22. Therefore, by making the surface roughness Ra1 of the second inner wall surface 222 larger than the surface roughness Ra2 of the third inner wall surface 233, the flow resistance of the fluid in the third hole 23 can be reduced. It can be brought close to the flow path resistance.
- the base 1 may have zirconia as a main component.
- the "main component” in the present disclosure may be at least a component having the highest content, for example, refers to a component having a content of 90% or more.
- Zirconia has higher strength than aluminum oxide or the like, so as shown in FIG. 5, the length of the third portion 13 in the z direction can be increased while decreasing the second outer diameter D13. Moreover, the thickness (distance between the third inner wall surface 233 and the third outer wall surface 133) of the third portion 13 of the nozzle 3 can be reduced. Furthermore, since zirconia has superior wear resistance and chemical resistance compared to aluminum oxide and the like, it is possible to reduce the possibility that the nozzle 3 will be worn out or damaged.
- the second inner wall surface 222 may have an arc shape in a cross-sectional view passing through the central axis C1 and parallel to the z direction.
- the second inner wall surface 222 has an arcuate shape that is convex toward the central axis C1 side.
- the inclination ⁇ 3 of the second inner wall surface 222 with respect to the central axis C1 may be 10 to 20 degrees.
- the second outer wall surface 122 and the third outer wall surface 133 are connected via the first connecting portion 123 having an arc shape. It's okay. With such a configuration, it is possible to reduce the possibility that stress will be concentrated on the first connecting portion 123 and the nozzle 3 will be damaged.
- the thickness of the third portion 13 (ie, D13-D3) may be 0.04 [mm] or more. With this configuration, it is possible to reduce the possibility that the third portion 13 will be damaged when processing or manufacturing the nozzle 3. L1 ⁇ 378 ⁇ [D13 3 -(D3 4 /D13)] ...(1)
- Nozzles 3 according to other embodiments of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
- FIGS. 7 to 9 In addition, among the configurations of other embodiments, only those that are different from the configurations of the previously described embodiments will be explained below, and other configurations will be given the same reference numerals as those of the previously described embodiments and will not be explained. Omitted.
- the base 1 may further include a fourth portion 14 that connects to the second end surface 1b.
- the fourth portion 14 may have a cylindrical fourth outer wall surface 144 having a third outer diameter D14 smaller than the second outer diameter D13.
- the third hole portion 23 further extends from the third portion 13 to the fourth portion 14.
- the fourth portion 14 having a smaller outer diameter may be connected to the tip of the third portion 13 .
- the third hole diameter D3 of the third hole 23 in the fourth part 14 is the same as the third hole diameter D3 of the third hole 23 in the third part. It may be different or it may be different.
- the third outer wall surface 133 and the fourth outer wall surface 144 have a second arc shape.
- the connection may be made via the connection part 134.
- the thickness of the fourth portion 14 (ie, D14-D3) may be 0.04 [mm] or more. L2 ⁇ 378 ⁇ [D14 3 -(D3 4 /D14)] ...(2)
- the thickness of the third portion 13 may be 0.04 [mm] or more. L12 ⁇ 378 ⁇ [D13 3 -(D3 4 /D13)] ...(3)
- ⁇ Nozzle manufacturing method> an example of a method for manufacturing the nozzle 3 will be described.
- ceramics containing zirconia as a main component zirconia-based ceramics
- the present disclosure is not limited to the following embodiments.
- a molding material constituting a molded body that is a prototype of the nozzle 3 is prepared.
- the molding material is prepared by thoroughly mixing and pulverizing a mixed powder of zirconium oxide powder and yttrium oxide powder using a ball mill or the like, and then adding a binder to the pulverized product and mixing the mixture.
- the mixed powder is a mixture of 85 to 99 mass % of zirconium oxide powder and 1 to 15 mass % of yttrium oxide powder, particularly a mixture of 2 to 10 mass % of yttrium oxide powder to 90 to 98 mass % of zirconium oxide powder. It may be something that has been done.
- the purity of zirconium oxide can be 95% or more, particularly 98% or more.
- a molded body having through holes 2 is obtained using the prepared molding material. Specifically, a molded body is obtained by filling a molding material into a cavity of a molding die having a cavity including a structure for molding the through hole 2 and performing injection molding at a predetermined pressure. Note that the method for obtaining the molded body is not limited to the above-mentioned injection molding, and methods such as press molding, cast molding, cold isostatic pressing, or extrusion molding may be employed.
- the obtained molded body is fired to obtain a sintered body.
- the obtained molded body is degreased by placing it in a degreasing furnace at 500 to 600°C for 2 to 10 hours, and then the degreased molded body is heated at 1300 to 1500°C in an oxygen atmosphere.
- a sintered body is obtained by firing for 0.5 to 3 hours.
- the third inner wall surface 233 is formed by polishing the inner peripheral surface of the through hole 2 of the obtained sintered body. Specifically, the third inner wall surface 233 is formed by pressing the abrasive material against the through hole 2 while the nozzle 3 is rotated about the center axis C1 as the rotation axis. Further, similarly to the third inner wall surface 233, the first inner wall surface 211 and the second inner wall surface 222 may be subjected to polishing or the like. At this time, by using grinding oil, polishing can be performed while reducing increase in surface roughness.
- the first outer wall surface 111, the second outer wall surface 122, and the third outer wall surface 133 are formed by performing cutting, polishing, etc. on the outer shape of the obtained sintered body.
- the nozzle 3 can be manufactured as described above.
- the nozzle unit 5 includes a nozzle 3 and a fixing member 4.
- the fixing member 4 has a first opening 41 . At least a portion of the first portion 11 of the nozzle 3 is press-fitted into the first opening 41 .
- the material of the fixing member 4 examples include metal materials.
- the first opening 41 may have a first opening diameter D41.
- the fixing member 4 may have a second opening 42 connected to the first opening 41.
- the second opening 42 has a second opening diameter D42.
- the second opening diameter D42 may be equal to or less than the first opening diameter D41.
- the second opening 42 serves as a guide, and the nozzle 3 press-fitted into the first opening 41 is fixed at a desired position.
- the second opening diameter D42 may be the same as the first hole diameter D1 of the nozzle 3.
- the fluid When applying a fluid such as a conductive adhesive to an object using the nozzle unit 5, the fluid is pressurized inside a pressurizing device (not shown) to which the fixing member 4 is attached. The pressure forces it out through the second opening 42 into the through hole 2 of the nozzle 3 . The fluid is discharged from the second end surface 1b of the nozzle 3 through the through hole 2 and applied to the object to be coated.
- a pressurizing device not shown
- the present disclosure can be used as a nozzle and a nozzle unit.
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
ノズルは、セラミックを主成分とする基部と、貫通孔と、を備えている。基部は、第1部と、第2部と、第3部と、を有している。第1部は、円柱状の第1外壁面を有している。第2部は、第1外壁面に接続され、第1端面から遠ざかるにつれて小さくなる第1外径を有する円錐状の第2外壁面を有している。第3部は、第2外壁面に接続される円柱状の第3外壁面と、を有している。貫通孔は、第1穴部と、第2穴部と、第3穴部と、を有している。第1穴部は、第1穴径を有し、第1部に位置している。第2穴部は、第2穴径を有し、第1部から第2部にかけて位置している。第3穴部は、第3穴径を有し、第2部から第3部にかけて位置している。第2穴径は、第1部から遠ざかるにつれて小さくなる。第3穴径は、一定である。
Description
本開示は、ノズルおよびノズルユニットに関する。
近年、電子機器には、非常に多くの電子部品が実装されるようになっている。また、電子部品の大きさも小型化や微細化しており、実装基板に塗布すべき接着剤も非常に少量である。また、狭小領域に正確に接着剤等を塗布する必要がある。
上述のような電子部品を実装基板などに接着する際に用いられる接着剤を塗布するノズルとして、特許文献1に記載された発明が知られている(特許文献1参照)。特許文献1に記載の発明には、円筒状の円筒状部(特許文献1の12)と、テーパ状のテーパ状部分(特許文献1の13)から構成され、セラミック材からなるノズルが記載されている(例えば、特許文献1の図2等参照)。
上述のような電子部品を実装基板などに接着する際に用いられる接着剤を塗布するノズルとして、特許文献1に記載された発明が知られている(特許文献1参照)。特許文献1に記載の発明には、円筒状の円筒状部(特許文献1の12)と、テーパ状のテーパ状部分(特許文献1の13)から構成され、セラミック材からなるノズルが記載されている(例えば、特許文献1の図2等参照)。
本開示の一実施形態において(1)ノズルは、セラミックを主成分とする基部と、貫通孔と、を備えている。基部は、第1端面と、第1端面と反対側に位置する第2端面と、を有している。貫通孔は、第1端面から第2端面にかけて貫通するとともに、第1方向に延びる中心軸を有している。また、基部は、第1部と、第2部と、第3部と、を更に有している。第1部は、第1端面と、第1端面に接続し、少なくとも一部が固定部材に圧入される円柱状の第1外壁面と、を有している。第2部は、第1外壁面に接続され、第1方向において第1端面から遠ざかるにつれて小さくなる第1外径を有する円錐状の第2外壁面を有している。第3部は、第2端面と、第2外壁面および第2端面に接続されるとともに第1外径以下の第2外径を有する円柱状の第3外壁面と、を有している。貫通孔は、第1穴部と、第2穴部と、第3穴部と、を更に有している。第1穴部は、第1穴径を有し、第1部に位置している。第2穴部は、第2穴径を有し、第1部から第2部にかけて位置している。第3穴部は、第3穴径を有し、第2部から第3部にかけて位置している。第2穴径は、第1方向において第1部から遠ざかるにつれて小さくなっている。第3穴径は、第1方向において一定である。
(2)上記(1)のノズルにおいて、第1穴径は、第1方向において一定である。
(3)上記(1)又は(2)のノズルにおいて、第1穴部は、第1端面と接続する第1内壁面を有している。第2穴部は、第1内壁面と接続する第2内壁面を有している。第3穴部は、第2内壁面と接続する第3内壁面を有している。第2内壁面は、第1内壁面と接続する第1端部と、第3内壁面と接続する第2端部と、を有している。中心軸を通り、第1方向と平行な断面視において、第1端部と第2端部を結ぶ直線を第1仮想線とした場合、第2外壁面の中心軸に対する傾きθ1は、第1仮想線の中心軸に対する傾きθ2以上である。
(4)上記(3)のノズルにおいて、第2内壁面の表面粗さRa1は、第3内壁面の表面粗さRa2よりも大きい。
(5)上記(1)~(4)のノズルにおいて、基部は、ジルコニアを主成分としている。
(6)上記(3)~(5)のノズルにおいて、中心軸を通り、第1方向と平行な断面視で、第2内壁面は、円弧形状である。
(7)上記(3)~(6)のノズルにおいて、中心軸を通り、第1方向と平行な断面視で、第2内壁面の中心軸に対する傾きθ3は、10~20度である。
(8)上記(3)~(7)のノズルにおいて、中心軸を通り、第1方向と平行な断面視で、第2外壁面と第3外壁面は、円弧形状を有する第1接続部を介して接続されている。
(9)上記(1)~(8)のノズルにおいて、第3部の第1方向における寸法をL1、第3穴径をD3、第2外径をD13、としたときに、L1≦378×[D133-(D34/D13)]である。
(10)上記(1)~(9)のノズルにおいて、基部は、第2端面と接続する第4部を更に有している。第4部は、第2外径より小さい第3外径を有する円柱状の第4外壁面を有している。第3穴部は、第3部から第4部にかけて更に延在している。
(11)上記(10)のノズルにおいて、中心軸を通り、第1方向と平行な断面視において、第3外壁面と第4外壁面は、円弧形状を有する第2接続部を介して接続されている。
(12)上記(10)又は(11)のノズルにおいて、第4部の第1方向における寸法は、第4部と第3部とを合わせた第1方向における寸法の半分以下である。
(13)上記(10)~(12)のノズルにおいて、第4部の第1方向における寸法をL2、第3穴径をD3、第3外径をD14、としたときに、L2≦378×[D143-(D34/D14)]である。
(14)上記(13)のノズルにおいて、第4部と第3部とを合わせた第1方向における寸法をL12、第2外径をD13、としたときに、L12≦378×[D133-(D34/D13)]である。
(15)本開示の一実施形態に係るノズルユニットは、上記(1)~(14)のノズルと、固定部材と、を備えている。固定部材は、第1開口部を有している。第1開口部には、ノズルの第1部の少なくとも一部が圧入されている。
<ノズルの構成>
以下、本開示のいくつかの例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、ノズルは、いずれの方向が上方もしくは下方とされてもよいが、便宜的に、直交座標系xyzを定義するとともに、z方向の負側を下方とする。また、以下において、第1方向とは、例えば、図面で言うz方向を指す。また、本開示においては、平面視は平面透視を含む概念である。
以下、本開示のいくつかの例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、ノズルは、いずれの方向が上方もしくは下方とされてもよいが、便宜的に、直交座標系xyzを定義するとともに、z方向の負側を下方とする。また、以下において、第1方向とは、例えば、図面で言うz方向を指す。また、本開示においては、平面視は平面透視を含む概念である。
図1~図5を参照して本開示の実施形態に係るノズル3について説明する。ノズル3は、セラミックを主成分とする基部1と、貫通孔2と、を備えている。
図1および図2に示すように、基部1は、第1端面1aと、第1端面1aと反対側に位置する第2端面1bと、を有している。基部1の材料としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体又は窒化珪素質焼結体等のセラミック材料や、ガラスセラミック材料などを用いることができる。また、基部1のz方向における大きさは、例えば、5mm~50mmである。セラミック材料や、ガラスセラミック材料は、一般的な金属材料と比較して、加工が容易であるため、ノズル3を製造することを容易にすることができる。
また、基部1は、第1部11と、第2部12と、第3部13と、を更に有している。第1部11は、第1端面1aと、第1外壁面111と、を有している。第1外壁面11は、第1端面1aに接続し、少なくとも一部が固定部材4に圧入される円柱状の面である。第1部11のz方向における大きさは、例えば、0.5mm~10mmである。
第2部12は、第2外壁面122を有している。第2外壁面122は、第1外壁面111に接続され、z方向(第1方向)において第1端面1aから遠ざかるにつれて小さくなる第1外径D12を有する円錐状の面である。第2部12のz方向における大きさは、例えば、1mm~45mmである。第1外径D12の大きさは、例えば、0.1mm~5mmである。図2および図3に示すように、一実施形態においては、第1外径D12は、z方向(第1方向)において第1端面1aから遠ざかるにつれて一定の割合で小さくなっている。
第3部13は、第2端面1bと、第3外壁面133と、を有している。第3外壁面133は、第2外壁面122および第2端面1bに接続されるとともに、第1外径D12以下の第2外径D13を有する円柱状の面である。第3部13のz方向における大きさは、例えば、0.1mm~3mmである。第2外径D13の大きさは、例えば、0.01mm~2mmである。
貫通孔2は、第1端面1aから第2端面1bにかけて貫通するとともに、z方向(第1方向)に延びる中心軸C1を有している。貫通孔2は、セラミック材料などを射出成型等することによって製造しても良いし、ノズル3の外形に形成されたセラミック材料に打ち抜き加工を施すことによって製造しても良い。接着剤等の流体を、ノズル3を用いて塗布する場合、流体は、z軸の正の方向に貫通孔2を流れている。第1端面1a側から流体を加圧することによって、流体は、第1穴部21、第2穴部22、第3穴部23をこの順に通り、第2端面1b側から吐出することができる。ここで、流体としては、例えば、エポキシ接着剤、アクリル接着剤、銀ペーストなどの導電性接着剤や、クリーム半田などが挙げられる。なお、本開示において、流体とは、ペースト状のものを含む概念である。
貫通孔2は、第1穴部21と、第2穴部22と、第3穴部23と、を更に有している。第1穴部21は、第1穴径D1を有し、第1部11に位置している。第1穴径D1の大きさは、例えば、0.5mm~4mmである。
第2穴部22は、第2穴径D2を有し、第1部11から第2部12にかけて位置している。第2穴径D2は、z方向において第1部11から遠ざかるにつれて小さくなっている。第2穴径D2の大きさは、例えば、0.5mm~4mmである。
第3穴部23は、第3穴径D3を有し、第2部12から第3部13にかけて位置している。第3穴径D3は、z方向において一定である。このことによって、第3穴部23がテーパー形状(第3穴径が変化する)である場合と比較して、第3穴部23を通る流体の直進性を向上させることができる。第3穴径D3の大きさは、例えば、0.005mm~3mmである。言い換えると、第3穴部のz方向における長さは、第3部13のz方向における長さよりも長い。ここで、一定とは、製造誤差を含んでいてもよい。
第3穴部23が長ければ長いほど、第3穴部23における流体に対する流路抵抗を増加させることができる。流体に対する流路抵抗が増加すると、流体の吐出に圧力が必要となる。このため、第3穴部23の長さを調整することによって、流路抵抗を調整し、流体がノズル3の第2端面1bから意図せず垂れる可能性を低減することができる。また、流体に対する圧力を調整することで接着剤などの流体を、ノズル3を用いて所望の位置に精度よく塗布することができる。ここで、流体の粘度が、例えば、10万cP~50万cPである場合には、より効果的に上述の効果を奏することができる。
ノズル3の第3穴部23が、第2部12から第3部13にかけて位置していることによって、第3部13の第2外径D13の大きさを小さくしつつ、第3部13のz方向における長さが長い、ノズル3を製造することを容易にすることができる。例えば、後述する製造方法等によって製造する場合に、第2外壁面122を切削・研磨することによって、第3部13のz方向における長さの調整を容易にすることができる。
また、ノズル3は、第3部13のz方向における長さが長いため、電子部品および実装基板にノズル3を用いて接着剤を塗布する際に、貫通孔2のz軸の正の方向に流れる接着剤などの流体を、所望の位置に精度よく塗布することができる。
図3に示すように、第1穴径D1は、z方向において一定であってもよい。このような構成であることによって、後述する固定部材4へ圧入されたノズル3がz方向に突き出す長さ(図6参照)を、第1端面a1の切削・研磨をすることで、第2開口部42の第2開口部径D42に合わせて第1穴径D1を調整することができる。このため、ユーザーのニーズに応じた種々のノズル3の製造が容易となる。
なお、図3に示す一実施形態と異なり、第1穴部21および第2穴部22は、連続し、面一であってもよい。更に、この場合、中心軸C1を通り、z方向と平行な断面視(例えば、xz平面又はyz平面)において、後述する第2内壁面222が中心軸C1に対して傾きを有する直線である場合には、第1内壁面211の中心軸C1に対する傾きと同じであってもよい。
図3に示すように、第1穴部21は、第1端面1aと接続する第1内壁面211を有している。第2穴部22は、第1内壁面211と接続する第2内壁面222を有している。第3穴部23は、第2内壁面222と接続する第3内壁面233を有している。第2内壁面222は、第1内壁面211と接続する第1端部222aと、第3内壁面233と接続する第2端部222bと、を有している。中心軸C1を通り、z方向と平行な断面視(例えば、xy平面)において、第1端部222aと第2端部222bを結ぶ直線を第1仮想線T1とした場合、第2外壁面122の中心軸C1に対する傾きθ1は、第1仮想線T1の中心軸C1に対する傾きθ2以上であってもよい。つまり、ノズル3の第2部12の少なくとも一部における肉厚(第2内壁面222と第2外壁面122との距離)は、一定でなくてもよい。上述のような構成であることによって、第2部12(第2外壁面122)を把持して、ノズル3を後述する固定部材4の第1開口部41に圧入する際に、ノズル3が破損する可能性を低減することができる。
また、第2内壁面222の表面粗さRa1は、第3内壁面233の表面粗さRa2よりも大きくてもよい。第2内壁面222の表面粗さRa1が、第3内壁面233の表面粗さRa2と同じである場合、第3穴径D3は、第2穴径D2以下であるので、第3穴部23では、第2穴部22よりも流体に対する流路抵抗が大きい。従って、第2内壁面222の表面粗さRa1を、第3内壁面233の表面粗さRa2よりも大きくすることによって、第3穴部23における流体の流路抵抗を、第2穴部22における流路抵抗に近づけることができる。このことによって、流体に圧力をかけた際に、流体が吐出されるタイミングがズレる可能性を低減することができる。従って、第2端面1bから吐出される流体の塗布径にバラつきが生じる可能性を低減することができる。このような構成であることによって、貫通孔2を流れる流体が意図せず、ノズル3の第2端面1bから垂れる可能性を低減することができる。
基部1は、ジルコニアを主成分としていてもよい。ここで、本開示における「主成分」とは、少なくとも、含有率が最も高い成分であればよく、例えば含有率が90%以上である成分のことを指す。ジルコニアは、酸化アルミニウム等と比較して、強度が高いので、図5に示すように、第2外径D13を小さくしつつ、第3部13のz方向における長さを長くすることができる。また、ノズル3の第3部13における肉厚(第3内壁面233と第3外壁面133との距離)を小さくすることができる。また、ジルコニアは、酸化アルミニウム等と比較して耐摩耗性、耐薬品性に優れるため、ノズル3が摩耗や、破損する可能性を低減することができる。
図3に示すように、中心軸C1を通り、z方向と平行な断面視で、第2内壁面222は、円弧形状であってもよい。一実施形態においては、第2内壁面222は、中心軸C1側に凸の円弧形状である。このような構成であることによって、第2穴部22を通る流体に対する流路抵抗を低減することができる。このことによって、流体に圧力をかけた際に、流体が吐出されるタイミングがズレる可能性を低減することができる。従って、第2端面1bから吐出される流体の塗布径にバラつきが生じる可能性を低減することができる。
図3に示すように、中心軸C1を通り、z方向と平行な断面視で、第2内壁面222の中心軸C1に対する傾きθ3は、10~20度であってもよい。このような構成であることによって、後述する製造方法でノズル3を製造する際に、射出成型したノズル3の成形体を、成形用金型から、取り外すことを容易にすることができる。
図4に示すように、中心軸C1を通り、z方向と平行な断面視で、第2外壁面122と第3外壁面133は、円弧形状を有する第1接続部123を介して接続されていてもよい。このような構成であることによって、第1接続部123に応力が集中し、ノズル3が破損する可能性を低減することができる。
図4および図5に示すように、第3部13のz方向における寸法をL1[mm]、第2外径をD13[mm]、第3穴径をD3[mm]、とした場合、次の式(1)を満たしていてもよい。該構成であれば、第3部13が第2部12から折れてしまう可能性を更に低減することができる。
なお、この場合、第3部13の肉厚(つまり、D13-D3)は、0.04[mm]以上であればよい。該構成であれば、ノズル3を加工したり、製造したりする際に、第3部13が破損する可能性を低減することができる。
L1≦378×[D133-(D34/D13)] ・・・(1)
L1≦378×[D133-(D34/D13)] ・・・(1)
(その他の実施形態)
図7~図9を参照して本開示のその他の実施形態に係るノズル3について説明する。なお、以下では、その他の実施形態の構成のうち、既述の実施形態の構成と異なるものについてのみ説明し、それ以外の構成については、既述の実施形態と同様の符号を付すとともに説明を省略する。
図7~図9を参照して本開示のその他の実施形態に係るノズル3について説明する。なお、以下では、その他の実施形態の構成のうち、既述の実施形態の構成と異なるものについてのみ説明し、それ以外の構成については、既述の実施形態と同様の符号を付すとともに説明を省略する。
一実施形態において、基部1は、第2端面1bと接続する第4部14を更に有していてもよい。第4部14は、第2外径D13より小さい第3外径D14を有する円柱状の第4外壁面144を有していてもよい。第3穴部23は、第3部13から第4部14にかけて更に延在している。つまり、第3部13の先に外径の小さい第4部14が接続されていてもよい。該構成により、ノズル3の先端の径(第3外径D14)を小さくしつつ、ノズル3の先端を長くした場合であっても、ノズル3の先端部(ここでは、第3部13および第4部14を合わせた部分を指す)が破損する可能性を低減することができる。このようなノズル3は、より狭い領域への流体の塗布を可能にすることができる。
一実施形態において、図9に示すように、第4部14における第3穴部23の第3穴径D3は、第3部における第3穴部23の第3穴径D3と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
図9に示すように、中心軸C1を通り、z方向と平行な断面視(例えば、xz平面又はyz平面)において、第3外壁面133と第4外壁面144は、円弧形状を有する第2接続部134を介して接続されていてもよい。該構成により、第2外径D13から第3外径D14にかけて寸法の急激な変化を低減することができるので、第4部14の強度を向上させることができる。また、第4部14に外部から障害物が当たった場合であっても、第4部14が第3部13から折れてしまう可能性を低減することができる。更に、ノズル3内に流体を流し込んだ場合に、流体の圧力によって、第3部13および第4部14が破損する可能性を低減することができる。上記構成の場合、第2接続部134は、第2端面1bと一致していてもよい。
より具体的には、第4部14のz方向における寸法をL2[mm]、第3穴径D3をD3[mm]、第3外径D14をD14[mm]、としたときに、次の式(2)を満たしていてもよい。なお、この場合、第4部14の肉厚(つまり、D14-D3)は、0.04[mm]以上であってもよい。
L2≦378×[D143-(D34/D14)] ・・・(2)
L2≦378×[D143-(D34/D14)] ・・・(2)
更に、第4部14と第3部13とを合わせたz方向における寸法をL12[mm]、第2外径D13をD13[mm]、としたときに、次の式(3)を満たしていてもよい。なお、この場合、第3部13の肉厚(つまり、D13-D3)は、0.04[mm]以上であってもよい。
L12≦378×[D133-(D34/D13)] ・・・(3)
L12≦378×[D133-(D34/D13)] ・・・(3)
<ノズルの製造方法>
ここで、ノズル3の製造方法の例について説明する。本例では、ノズル3の構成材料として、ジルコニアを主成分とするセラミックス(ジルコニア系セラミックス)を用いて説明する。なお、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。
ここで、ノズル3の製造方法の例について説明する。本例では、ノズル3の構成材料として、ジルコニアを主成分とするセラミックス(ジルコニア系セラミックス)を用いて説明する。なお、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。
(1)まず、ノズル3の原型となる成形体を構成する成形材料を調製する。具体的には、成形材料は、酸化ジルコニウム粉末と酸化イットリウム粉末との混合粉末をボールミルなどによって十分に混合粉砕した後、この粉砕物にバインダを添加した上で混合することにより、調製される。混合粉末は、酸化ジルコニウム粉末85~99質量%に対して酸化イットリウム粉末1~15質量%を混合したもの、特に酸化ジルコニウム粉末90~98質量%に対して酸化イットリウム粉末2~10質量%を混合したものであっても良い。酸化ジルコニウム粉末としては、酸化ジルコニウムの純度が95%以上、特に98%以上とすることができる。
(2)次に、調製された成形材料を用いて、貫通孔2を有する成形体を得る。具体的には、貫通孔2を成形するための構造を含むキャビティを有する成形用金型のキャビティに成形材料を充填し、所定の圧力で射出成形を行なうことによって成形体を得る。なお、成形体を得るための手法は、上述の射出成形には限られず、プレス成形、鋳込成形、冷間静水圧成形又は押出成形などの手法を採用してもよい。
(3)次に、得られた成形体を焼成することにより、焼結体を得る。具体的には、得られた成形体を500~600℃の脱脂炉内に2~10時間投入することによって脱脂を行なった後、脱脂済の成形体を酸素雰囲気中にて1300~1500℃で0.5~3時間焼成することにより、焼結体を得る。
(4)次に、得られた焼結体の貫通孔2の内周面に対して研磨加工などを施すことによって、第3内壁面233を形成する。具体的には、中心軸C1を回転軸としてノズル3を回転させた状態で研磨材を貫通孔2に押し当てることによって、第3内壁面233を形成する。また、第3内壁面233と同様に、第1内壁面211および第2内壁面222に対して研磨加工などを施してもよい。このとき、研削油を用いることで、表面粗さの増加を低減しつつ研磨を行なうことができる。
(5)次に得られた焼結体の外形に対して、切削・研磨加工などを施すことによって、第1外壁面111、第2外壁面122、第3外壁面133を形成する。以上のようにして、ノズル3を製造することができる。
<ノズルユニットの構成>
図6に示すように、ノズルユニット5は、ノズル3と、固定部材4と、を備えている。固定部材4は、第1開口部41を有している。第1開口部41には、ノズル3の第1部11の少なくとも一部が圧入されている。
図6に示すように、ノズルユニット5は、ノズル3と、固定部材4と、を備えている。固定部材4は、第1開口部41を有している。第1開口部41には、ノズル3の第1部11の少なくとも一部が圧入されている。
固定部材4の材料としては、例えば金属材料が挙げられる。また、第1開口部41は、第1開口部径D41を有していてもよい。また、固定部材4は、第1開口部41と接続する第2開口部42を有していてもよい。第2開口部42は、第2開口部径D42を有している。この場合、第2開口部径D42は、第1開口部径D41以下であってもよい。このような構成であることによって、第2開口部42がガイドとなり、第1開口部41に圧入されたノズル3が、所望の位置に固定される。また、第2開口部径D42は、ノズル3の第1穴径D1と同じであってもよい。
ノズルユニット5を用いて導電性接着剤等の流体を塗布対象物に塗布する際には、流体は、固定部材4が取り付けられた加圧装置(図示せず)の内部で加圧され、この圧力により第2開口部42を介してノズル3の貫通孔2内へ押し出される。流体は、貫通孔2を介してノズル3の第2端面1bから吐出され、塗布対象物に塗布される。
このような構成であることによって、流体が吐出される部分が細長い形状のノズルの製造を容易にすることができる。
また、このような構成であるによって、例えば、電子部品の間のような狭小領域にも流体を塗布可能なノズルを提供することができる。
また、このような構成であるによって、例えば、電子部品の間のような狭小領域にも流体を塗布可能なノズルを提供することができる。
なお、一実施形態における特徴部の種々の組み合わせは上述の実施形態の例に限定されるものでない。また、各実施形態同士の組み合わせも可能である。
本開示は、ノズルおよびノズルユニットとして利用できる。
1 基部
1a 第1端面
1b 第2端面
11 第1部
111 第1外壁面
12 第2部
122 第2外壁面
123 第1接続部
13 第3部
133 第3外壁面
134 第2接続部
14 第4部
144 第4外壁面
2 貫通孔
21 第1穴部
211 第1内壁面
22 第2穴部
222 第2内壁面
222a 第1端部
222b 第2端部
23 第3穴部
233 第3内壁面
C1 中心軸
T1 第1仮想線
D1 第1穴径
D2 第2穴径
D3 第3穴径
D12 第1外径
D13 第2外径
D14 第3外径
D41 第1開口部径
D42 第2開口部径
L1 第3部の第1方向における寸法
L2 第4部の第1方向における寸法
L12 第4部と第3部とを合わせた第1方向おける寸法
θ1 第1仮想線の傾き
θ2 第2外壁面の傾き
θ3 第2内壁面の傾き
3 ノズル
4 固定部材
41 第1開口部
42 第2開口部
5 ノズルユニット
1a 第1端面
1b 第2端面
11 第1部
111 第1外壁面
12 第2部
122 第2外壁面
123 第1接続部
13 第3部
133 第3外壁面
134 第2接続部
14 第4部
144 第4外壁面
2 貫通孔
21 第1穴部
211 第1内壁面
22 第2穴部
222 第2内壁面
222a 第1端部
222b 第2端部
23 第3穴部
233 第3内壁面
C1 中心軸
T1 第1仮想線
D1 第1穴径
D2 第2穴径
D3 第3穴径
D12 第1外径
D13 第2外径
D14 第3外径
D41 第1開口部径
D42 第2開口部径
L1 第3部の第1方向における寸法
L2 第4部の第1方向における寸法
L12 第4部と第3部とを合わせた第1方向おける寸法
θ1 第1仮想線の傾き
θ2 第2外壁面の傾き
θ3 第2内壁面の傾き
3 ノズル
4 固定部材
41 第1開口部
42 第2開口部
5 ノズルユニット
Claims (15)
- 第1端面と、該第1端面と反対側に位置する第2端面と、を有し、セラミックを主成分とする基部と、
前記第1端面から前記第2端面にかけて貫通するとともに、第1方向に延びる中心軸を有する貫通孔と、を備え、
前記基部は、
前記第1端面と、前記第1端面に接続し、少なくとも一部が固定部材に圧入される円柱状の第1外壁面と、を有する第1部と、
前記第1外壁面に接続され、前記第1方向において前記第1端面から遠ざかるにつれて小さくなる第1外径を有する円錐状の第2外壁面を有する第2部と、
前記第2端面と、前記第2外壁面および前記第2端面に接続されるとともに前記第1外径以下の第2外径を有する円柱状の第3外壁面と、を有する第3部と、を更に有しており、
前記貫通孔は、
第1穴径を有し、前記第1部に位置する第1穴部と、
第2穴径を有し、前記第1部から前記第2部にかけて位置する第2穴部と、
第3穴径を有し、前記第2部から前記第3部にかけて位置する第3穴部と、を有しており、
前記第2穴径は、前記第1方向において前記第1部から遠ざかるにつれて小さくなり、
前記第3穴径は、前記第1方向において一定である、ノズル。 - 前記第1穴径は、前記第1方向において一定である、請求項1に記載のノズル。
- 前記第1穴部は、前記第1端面と接続する第1内壁面を有し、
前記第2穴部は、前記第1内壁面と接続する第2内壁面を有し、
前記第3穴部は、前記第2内壁面と接続する第3内壁面を有し、
前記第2内壁面は、前記第1内壁面と接続する第1端部と、前記第3内壁面と接続する第2端部と、を有しており、
前記中心軸を通り、前記第1方向と平行な断面視において、
前記第1端部と前記第2端部を結ぶ直線を第1仮想線とした場合、
前記第1仮想線の前記中心軸に対する傾きθ1は、前記第2外壁面の前記中心軸に対する傾きθ2は、以下である、請求項1又は2に記載のノズル。 - 前記第2内壁面の表面粗さRa1は、前記第3内壁面の表面粗さRa2よりも大きい、請求項3に記載のノズル。
- 前記基部は、ジルコニアを主成分とする、請求項1~4のいずれか一項に記載のノズル。
- 前記中心軸を通り、前記第1方向と平行な断面視において、前記第2内壁面は、円弧形状である、請求項3又は4に記載のノズル。
- 前記中心軸を通り、前記第1方向と平行な断面視において、前記第2内壁面の前記中心軸に対する傾きθ3は、10~20度である、請求項3又は4又は6のいずれか一項に記載のノズル。
- 前記中心軸を通り、前記第1方向と平行な断面視において、前記第2外壁面と前記第3外壁面は、円弧形状を有する第1接続部を介して接続されている、請求項1~7のいずれか一項に記載のノズル。
- 前記第3部の前記第1方向における寸法をL1、
前記第3穴径をD3、
前記第2外径をD13、としたときに、
L1≦378×[D143-(D34/D14)]である、請求項1~8のいずれか一項に記載のノズル。 - 前記基部は、前記第2端面と接続する第4部を更に有しており、
前記第4部は、前記第2外径より小さい第3外径を有する円柱状の第4外壁面を有し、
前記第3穴部は、前記第3部から前記第4部にかけて更に延在している、請求項1~9のいずれか一項に記載のノズル。 - 前記中心軸を通り、前記第1方向と平行な断面視において、前記第3外壁面と前記第4外壁面は、円弧形状を有する第2接続部を介して接続されている、請求項10に記載のノズル。
- 前記第4部の前記第1方向における寸法は、前記第4部と前記第3部とを合わせた第1方向における寸法の半分以下である、請求項10又は11に記載のノズル。
- 前記第4部の前記第1方向における寸法をL2、
前記第3穴径をD3、
前記第3外径をD14、としたときに、
L2≦378×[D143-(D34/D14)]である、請求項10~12のいずれか一項に記載のノズル。 - 前記第4部と前記第3部とを合わせた前記第1方向における寸法をL12、
前記第2外径をD13、としたときに、
L12≦378×[D133-(D34/D13)]である、請求項10~13のいずれか一項に記載のノズル。 - 請求項1~14に記載のノズルと、
前記第1部が圧入される第1開口部を有する固定部材と、を備える、ノズルユニット。
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WO (1) | WO2024004765A1 (ja) |
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2023
- 2023-06-20 WO PCT/JP2023/022790 patent/WO2024004765A1/ja unknown
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