(57)【要約】【課題】  粘度の高い熱伝導性の接着剤を一括塗布する際に、塗布対象物に対してむらなくかつ利便よく塗布することが可能な粘着剤塗布装置を提供する。【解決手段】  メタルマスク４上に、発熱体としてのシリコーンラバー製のヒータ４３Ａ，４３Ｂを設ける。メタルマスク４全体および各ノズル４１の温度を上昇させた状態で、粘度が高く熱伝導性の接着剤５を、基板２上に塗布するようにする。スキージ６１に対する付着が抑制され、接着剤５が円滑に塗布されると共に、メタルマスク４における接着剤５の粘度分布が均一化され、基板２に対してむらなく塗布される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性の接着剤を塗布対象物へ塗布するための装置であって、
熱伝導性材料により構成され、複数の貫通孔および第１発熱体を有するマスクと、
前記塗布対象物とは離間しつつ前記複数の貫通孔からそれぞれ前記マスクの裏面側へ向けて突出形成された複数のノズルと、
前記接着剤を前記マスクの表面に押し当てて前記複数のノズル内へそれぞれ押し込むためのスキージと、
前記マスク表面で前記スキージを走査することによりマスク表面におけるスキージの位置を制御するスキージ位置制御部と
を備えたことを特徴とする接着剤塗布装置。
【請求項２】
前記スキージの表面または内部に、第２発熱体が配設されている
ことを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布装置。
【請求項３】
前記第１発熱体は、シリコーンラバー製のヒータにより構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布装置。
【請求項４】
前記マスクはコイルを有し、
前記第１発熱体は、前記コイルにより構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布装置。
【請求項５】
前記第１発熱体が複数の発熱体から構成され、これら複数の発熱体が前記マスク表面に等方的に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布装置。
【請求項６】
前記マスクの温度を検知する温度センサと、
前記温度センサによる検知温度に基づいて前記第１発熱体の温度を制御する温度制御部とを備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布装置。
【請求項７】
前記第１発熱体の温度が、６０度以上に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布装置。
【請求項８】
熱伝導性の接着剤を塗布対象物へ塗布する方法であって、
表面から裏面にかけて複数の貫通孔を有する熱伝導性のマスクの前記貫通孔それぞれに対してノズルを装着すると共に前記マスクの表面に前記接着剤を配置し、前記マスクおよび前記ノズルを加熱する工程と、
前記接着剤をスキージにより前記マスク表面に押し当てて前記ノズル内へ押し込むと共に前記スキージをマスク表面で走査することにより、前記接着剤を前記塗布対象物へ塗布する工程と
を含むことを特徴とする接着剤塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性の接着剤を一括塗布するための接着剤塗布装置および接着剤塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、はんだペーストなどの粘度の低い接着剤を利用して、プリント基板などに接着剤を一括塗布する方法（スクリーン印刷塗布方法）が知られている。これは、例えば図１１（Ａ）に示したような装置によって実現されている。具体的には、支持台１０１上に塗布対象物の基板１０２が配置され、この基板１０２上に所定間隔を隔てて、複数の貫通孔１０３を有するメタルマスク１０４が配置されるようになっている。このような装置において、スキージ１０６がはんだペースト１０５をメタルマスク１０４の表面に押し当てると、はんだペースト１０５が各貫通孔１０３から滴下し、基板１０２上に接着物１０７として塗布される。そして図１１（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ示したように、スキージ１０６が矢印Ｘ１０２〜Ｘ１０４のようにメタルマスク１０４上を往復動作（または片道動作）することで、基板１０２全体にはんだペースト１０５が塗布されるようになっている。
【０００３】
このようにして、メタルマスク１０４における各貫通孔１０３のパターンに応じて、基板１０２上にはんだペースト１０５が一括塗布される。また、はんだペーストは粘度が低い（約１６０Ｐａ・ｓ）ので円滑に塗布動作がなされ、この装置を使用するオペレータの手を煩わせることはない。
【０００４】
ところが、はんだペースト１０５の代わりに粘度の高い接着剤２０５を用いた場合には、このような円滑な塗布動作がなされない。具体的には、例えば図１２（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ矢印Ｘ２０２，Ｘ２０３で示したように、スキージ１０６が接着剤２０５を押し当てながら片道動作した場合、元の位置へ戻る際には、例えば図１２（Ｃ）に示したようにスキージ１０６が上昇し、いったん接着剤２０５から離れようとする。ところがこの際、図１１（Ｃ）に示したはんだペースト１０５の場合とは異なり、依然として接着剤２０５がスキージ１０６に付着してしまう。したがって、図１２（Ｄ）に矢印Ｘ２０４で示したように、スキージ１０６が逆方向へ走査するときに、接着剤２０５のうちの半分が塗布領域の外側へはみ出るという現象が生じてしまう。このことは、逆にスキージ１０６を左方向から右方向へ動作反転させる場合も同様である。
【０００５】
このように、高粘度の接着剤２０５を用いる場合には円滑な塗布動作がなされないことから、オペレータは絶えず接着剤２０５の量を監視すると共に塗布領域の外側へはみ出たものをへらなどで戻してやる必要が生じ、作業が非常に煩雑なものとなってしまう。
【０００６】
そこで、このような高粘度の接着剤を用いた場合でも、円滑な塗布を実現し、利便よく塗布をするための提案が、いくつかなされている。例えば、特許文献１には、スキージにシリコーンラバー製のヒータからなる発熱体を埋設または添設し、このスキージを用いて熱伝導性の接着剤（ペースト）を加熱することにより、接着剤の粘度を低くするようにした塗布方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この特許文献１に記載の塗布方法によれば、円滑な塗布を実現する可能性もある。しかしながら、この塗布方法では、接着剤全体のうちのスキージに接触している部分の粘度が低くなるだけであり、他の領域部分の粘度はほとんどあるいは全く変化しないことになる。したがって、スキージの移動に伴って接着剤のなかで粘度の異なるものが混在し、接着剤の粘度分布が不均一なものとなってしまう。このような粘度分布の不均一性は、塗布する際のむらの原因となる。
【０００９】
このように、従来の技術では、粘度の高い熱伝導性の接着剤を一括塗布する際に、塗布対象物に対してむらなくかつ利便よく塗布するのが困難であった。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、粘度の高い熱伝導性の接着剤を一括塗布する際に、塗布対象物に対してむらなくかつ利便よく塗布することが可能な粘着剤塗布装置および粘着剤塗布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の接着剤塗布装置は、熱伝導性の接着剤を塗布対象物へ塗布するためのものであって、熱伝導性材料により構成され、複数の貫通孔および第１発熱体を有するマスクと、上記塗布対象物とは離間しつつ複数の貫通孔からそれぞれマスクの裏面側へ向けて突出形成された複数のノズルと、上記接着剤をマスクの表面に押し当てて複数のノズル内へそれぞれ押し込むためのスキージと、マスク表面でスキージを走査することによりマスク表面におけるスキージの位置を制御するスキージ位置制御部とを備えたものである。
【００１２】
本発明の接着剤塗布方法は、熱伝導性の接着剤を塗布対象物へ塗布するものであって、表面から裏面にかけて複数の貫通孔を有する熱伝導性のマスクの貫通孔それぞれに対してノズルを装着すると共にマスクの表面に上記接着剤を配置し、これらマスクおよびノズルを加熱する工程と、接着剤をスキージによりマスク表面に押し当ててノズル内へ押し込むと共にこのスキージをマスク表面で走査することにより、接着剤を塗布対象物へ塗布する工程とを含むようにしたものである。
【００１３】
本発明の接着剤塗布装置および接着剤塗布方法では、スキージによって熱伝導性の接着剤がマスク表面に押し当てられ、複数のノズル内へそれぞれ押し込まれる。各ノズル内へ押し込まれた接着剤は、それぞれの先端から塗布対象物へ、徐々に滴下する。そしてスキージがマスク表面を走査することで、接着剤が塗布対象物へ一括塗布される。この際、第１発熱体が熱を発することでマスクおよび各ノズルが加熱され、これらの部位の温度が上昇する。その結果、接着剤の粘度が低くなり、スキージに対する接着剤の付着が抑制される。また、マスク全体および各ノズルが加熱されるので、熱伝導性接着剤の粘度分布が均一化する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の接着剤塗布装置または接着剤塗布方法によれば、マスクに第１発熱体を設け、マスクおよび各ノズルの温度を上昇させた状態で接着剤を塗布するようにしたので、スキージに対する付着を抑制し、接着剤を円滑に塗布することができる。よって、使用者の手を煩わせることもなく、利便よく塗布することが可能となる。また、マスク全体および各ノズルを加熱した状態で行うので、接着剤の粘度分布を均一化し、塗布対象物に対してむらなく塗布することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る接着剤塗布装置の概略構成を表すものである。この接着剤塗布装置は、粘度の高い熱伝導性の接着剤５を、メタルマスク４における各貫通孔４２のパターンに応じて、基板２上に接着物５１として塗布するためのものである。この基板２は支持台１上に設置されており、基板２とメタルマスク４との間には、一定間隔を保持する支持柱としてのシャフト３が設けられている。また、メタルマスク４の表面にはスキージ６１が設置され、スキージ位置制御部６２と接続されるようになっている。
【００１７】
支持台１は、上記のように塗布対象物としての基板２を支持するためのものであり、この基板２は、例えば電子プリント基板などから構成される。
【００１８】
メタルマスク４は、Ａｌ（アルミニウム）などの熱伝導性の優れた金属材料から構成され、その表面から裏面にかけて、接着剤５の塗布パターンに対応する複数の貫通孔４２が設けられている。また、各貫通孔４２におけるメタルマスク４の表面側は拡幅部４２Ａとなっており、各拡幅部４２Ａから基板２側へ向けて、基板２とは所定間隔を隔てつつ、複数のノズル４１が突出した態様で装着されている。これらノズル４１は、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）などから構成される。また、このメタルマスク４における接着剤５の塗布領域外には、一対のシリコーンラバー製のヒータ４３Ａ，４３Ｂが設けられている。なお、メタルマスク４は本発明における「マスク」の一具体例に対応するものであり、熱伝導性に優れた材料（熱伝導性材料）であれば、金属材料以外のものから構成されていてもよい。
【００１９】
ここで、図２を参照して、メタルマスク４上におけるこれら貫通孔４２、ノズル４１およびヒータ４３Ａ，４３Ｂの配置構成の詳細について説明する。図２は、メタルマスク４上におけるこれらの配置構成を上面図で表したものである。
【００２０】
メタルマスク４には、上記したように複数の貫通孔４２（および複数のノズル４１）が、接着剤５の塗布パターンに対応して形成されている。また、これら複数の貫通孔４２（および複数のノズル４１）の両端には、上記した一対のヒータ４３Ａ，４３Ｂが配置されている。また、これらヒータ４３Ａ，４３Ｂにはそれぞれ、交流電源Ｖａ，Ｖｂが接続されている。
【００２１】
ヒータ４３Ａ，４３Ｂはこのような構成により、交流電源Ｖａ，Ｖｂからそれぞれ印加される電圧に応じて熱を発生し、メタルマスク４全体および各ノズル４１を加熱するようになっている。なお、これらヒータ４３Ａ，４３Ｂは、本発明における「第１発熱体」および「複数の発熱体」の一具体例に対応する。
【００２２】
図１の説明に戻り、スキージ６１は、メタルマスク４との間にわずかな隙間を保ちつつ、接着剤５をメタルマスク４の表面に押し当てるためのものである。詳細は後述するが、このようにしてメタルマスク４の表面に押し当てられた接着剤５は、各ノズル４１内へ押し込まれるようになっている。また、スキージ位置制御部６１は、図１の矢印Ｘ１で示したように、メタルマスク４上でスキージ６１を走査（往復動作または片道動作）することによって、メタルマスク４上におけるスキージ６１の位置を制御するものである。
【００２３】
なお、この熱伝導性の接着剤５は、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を含んだエポキシ性の接着剤から構成され、後述するように（図６および表１）、温度が上昇するに従って粘度が低下する性質を有している。
【００２４】
次に、図３および図４を参照して、このような構成からなる接着剤塗布装置において、基板２上に接着剤５を一括塗布する処理について説明する。ここで、図３および図４はそれぞれ、本実施の形態の接着剤塗布装置において、基板２上に接着剤５を一括塗布する際の状況を表したものである。
【００２５】
まず、図３（Ａ）に示したように、スキージ６１によって接着剤５がメタルマスク４上に押し当てられると、この熱伝導性接着剤５は、各貫通孔４２の拡幅部４２Ａから各ノズル４１内へそれぞれ押し込まれる。そして各ノズル４１内へ押し込まれた接着剤５は、それぞれの先端から基板２の表面へ、徐々に滴下する。このようにして、メタルマスク４における塗布パターンに応じて、基板２上へ接着剤５が、接着物５１として塗布される。また、ヒータ４３Ａ，４３Ｂがそれぞれ、交流電源Ｖａ，Ｖｂから印加される電圧に応じて発熱し、メタルマスク４全体および各ノズル４１が加熱されることから、これらの部位の温度が上昇する。その結果、メタルマスク４上および各ノズル４１内の接着剤５の温度も上昇し、接着剤５の粘度が低くなる。なお、矢印Ｘ２で示したように、スキージ６１は、スキージ位置制御部６２によって順次その位置が制御される（メタルマスク４上を走査する）。
【００２６】
次いで、図３（Ｂ）に矢印Ｘ３で示したように、スキージ位置制御部６２によってスキージ６１がメタルマスク４の一端から他端まで走査されると、接着剤５が基板２の表面全体へ塗布される。
【００２７】
次いで、図４（Ａ）に示したように、スキージ６１がメタルマスク４の他端から一端へ戻る際には、スキージ６１が上昇し、いったん熱伝導性接着剤５から離れようとする。このとき、上記のようにヒータ４３Ａ，４３Ｂでの発熱によって接着剤５の粘度が低下したため、スキージ６１に接着剤５が付着するのが抑制される。すなわち、図１１（Ｃ）に示したはんだペースト１０５の場合と同様に、スキージ６１には接着剤５が付着せず、塗布領域の外側へはみ出ることもない。また、メタルマスク４全体および各ノズル４１が加熱されるので、メタルマスク４の表面における接着剤５の粘度分布が均一化し、接着剤５が基板２上にむらなく塗布される。
【００２８】
次いで、図４（Ｂ）に矢印Ｘ４で示したように、図３（Ａ），（Ｂ）と同様にして、スキージ６１がメタルマスク４の他端から一端まで走査され、接着剤５が再び基板２上へ塗布される。このようにして図３（Ａ），（Ｂ）、図４（Ａ），（Ｂ）の処理を繰り返すことで、基板２上に接着剤５を一括塗布する処理がなされる。
【００２９】
次に、図５、図６および表１を参照して、このようにして基板２上に接着剤５を一括塗布する際における、ヒータ４３Ａ，４３Ｂの設定温度と、メタルマスク４上の位置に応じた接着剤５の粘度との関係の一例について説明する。ここで、図５は、接着剤５の粘度の測定点Ｐ１〜Ｐ３の位置をそれぞれメタルマスク４における上面図で表したものであり、表１および図６は、図５に示したヒータ４３Ａ，４３Ｂの設定温度と、測定点Ｐ１〜Ｐ３において測定された接着剤５の粘度との関係を表したものである。なお、図６に示したグラフＧ１〜Ｇ３は、それぞれ測定点Ｐ１〜Ｐ３に対応する粘度を表したものである。
【００３０】
図５に示したように、この例では、メタルマスク４の大きさを、ｘ軸方向に５００ｍｍ、ｙ軸方向に２５０ｍｍとした。また、ヒータ４３Ａ，４３Ｂを、メタルマスク４の左下端を原点として、（ｘ，ｙ）＝（５ｍｍ，１０ｍｍ）および（４２０ｍｍ，５ｍｍ）の位置からそれぞれ、ｘ軸方向に７５ｍｍ、およびｙ軸方向に２３０ｍｍの大きさで配置した。また、測定点Ｐ１の位置を、（ｘ，ｙ）＝（４０ｍｍ，１２５ｍｍ）とし、測定点Ｐ２の位置を、（ｘ，ｙ）＝（９６ｍｍ，１２５ｍｍ）とし、測定点Ｐ３の位置を、（ｘ，ｙ）＝（２５０ｍｍ，１２５ｍｍ）（メタルマスク４の中心点）とした。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１および図６から、ヒータ４３Ａ，４３Ｂの設定温度が高くなるのに従って測定点Ｐ１〜Ｐ３の温度も高くなり、各測定点における接着剤５の粘度が徐々に低下しているのが分かる。また、図６において点線および矢印Ｘ５で示したように、ヒータ４３Ａ，４３Ｂの設定温度を６０℃以上とすれば、各測定点Ｐ１〜Ｐ３での粘度は、いずれも２５０Ｐａ・ｓ以下となることが分かる。なお、この２５０Ｐａ・ｓという粘度の値は、はんだペーストの粘度（１６０Ｐａ・ｓ）と同等の値とみることができる。したがって、ヒータ４３Ａ，４３Ｂの設定温度を６０℃以上とすることにより、各測定点Ｐ１〜Ｐ３における接着剤５の粘度が２５０Ｐａ・ｓ以下となり、スキージ６１に対する接着剤５の付着が抑制されることが分かる。
【００３３】
以上のように、本実施の形態によれば、メタルマスク４上に発熱体としてのヒータ４３Ａ，４３Ｂを設け、メタルマスク４全体および各ノズル４１の温度を上昇させた状態で基板２上に熱伝導性接着剤５を塗布するようにしたので、スキージ６１に対する付着を抑制し、接着剤５を円滑に塗布することができる。よって、使用者の手を煩わせることもなく、利便よく塗布することが可能となる。
【００３４】
また、メタルマスク４全体および各ノズル４１を加熱した状態で塗布を行うので、メタルマスク４における熱伝導性接着剤５の粘度分布を均一化し、基板２に対してむらなく塗布することが可能となる。
【００３５】
また、このような発熱体をシリコーンラバー製のヒータにより構成したので、メタルマスク４に対して容易に着脱することができると共に、任意の形状を容易に形成することができる。
【００３６】
また、基板２に対して円滑に利便よく塗布することが可能であるので、接着剤５の塗布効率を高めることができ、高速塗布を行うことが可能となる。よって、塗布工程のスループットが向上する。
【００３７】
さらに、メタルマスク４の各貫通孔４２に対応して複数のノズル４１を装着するようにしたので、メタルマスク４の厚みが増して張力（テンション）を一定に保つことができ、メタルマスク４自体を小さくすることができる。よって、この接着剤塗布装置全体の小型化および軽量化も可能となる。
【００３８】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００３９】
例えば、上記実施の形態では、一対のヒータ４３Ａ，４３Ｂがメタルマスク４の両端に配置されている場合（図２）について説明してきたが、ヒータの配置および数量は、用途などに応じて任意に構成することが可能である。例えば、図７に示したように、４つのシリコーンラバー製のヒータ４３Ａ〜４３Ｄを、各貫通孔４２（および各ノズル４１）の周辺に等方的に配置するようにしてもよい。なお、この場合も上記実施の形態と同様に、各ヒータ４３Ａ〜４３Ｄに対してそれぞれ、交流電源Ｖａ〜Ｖｄを接続するようにする。このように複数のヒータを等方的に配置するようにした場合、上記実施の形態における効果に加え、メタルマスク４全体および各ノズル４１の温度分布をより均一化し、接着剤５を塗布する際のむらをより一層抑えることができる。
【００４０】
また、上記実施の形態では、メタルマスク４全体および各ノズル４１の加熱手段（発熱体）を、シリコーンラバー製のヒータ４３Ａ，４３Ｂから構成した場合について説明してきたが、このような加熱手段（発熱体）を、他のものから構成してもよい。具体的には、例えば図８に示したように、一定の厚みを有するメタルマスク４内に一対のコイル４４Ａ，４４Ｂおよびこれらにそれぞれ接続された交流電源Ｖｅ，Ｖｆを設け、これらコイル４４Ａ，４４Ｂで発生する導電損失による熱を利用するようにしてもよい。また、例えば図９に示したように、ヒータ４３Ａ，４３Ｂに加えて、スキージ６１の表面または内部にも加熱手段（発熱体）を設ける（図９の場合、シリコーンラバー製のヒータ６３）ようにしてもよい。
【００４１】
さらに、例えば図１０に示したように、メタルマスク４の表面または内部に、メタルマスク４の温度を検知する一対の温度センサ４５Ａ，４５Ｂ、およびこれら温度センサ４５Ａ，４５Ｂによる検知温度に基づいてヒータ４３Ａ，４３Ｂの設定温度をそれぞれ制御する温度制御部４６Ａ，４６Ｂを設け、これら温度制御部４６Ａ，４６Ｂからそれぞれ出力される制御信号Ｓ１，Ｓ２によって、加熱手段（発熱体）の設定温度を制御するようにしてもよい。このように構成した場合、上記実施の形態における効果に加え、メタルマスク４全体および各ノズル４１の温度分布をより均一化すると共に一定に保つことができ、接着剤５を塗布する際のむらをより一層抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る接着剤塗布装置の概略構成を表す側面図である。
【図２】ヒータの配置例を表す上面図である。
【図３】接着剤の塗布処理を説明するための側面図である。
【図４】図３に続く接着剤の塗布処理を説明するための側面図である。
【図５】接着剤の粘度の測定点を説明するための上面図である。
【図６】ヒータの設定温度と各測定点における粘度と関係を表す特定図である。
【図７】ヒータの他の配置例を表す上面図である。
【図８】変形例に係る接着剤塗布装置の概略構成を表す側面図である。
【図９】変形例に係る接着剤塗布装置の概略構成を表す側面図である。
【図１０】変形例に係る接着剤塗布装置の概略構成を表す側面図である。
【図１１】従来の接着剤の塗布処理を説明するための側面図である。
【図１２】従来の接着剤の塗布処理を説明するための側面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…支持台、２…基板、３…シャフト、４…メタルマスク、４１…ノズル、４２…貫通孔、４２Ａ…拡幅部、４３Ａ〜４３Ｄ，６３…ヒータ、４４Ａ〜４４Ｄ…コイル、４５Ａ，４５Ｂ…温度センサ、４６Ａ，４６Ｂ…温度制御部、５…接着剤、５１…接着物、６１…スキージ、６２…スキージ移動制御部、Ｘ１〜Ｘ４…スキージの移動方向、Ｖａ〜Ｖｄ…交流電源、Ｐ１〜Ｐ３…測定点、Ｓ１，Ｓ２…制御信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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