(57)【要約】【課題】  粘性材料を被塗布材上に塗布するに際し、塗布幅に対して塗布高さを確保することができる粘性材料塗布方法、及び粘性材料塗布装置を提供する。【解決手段】  被塗布体２０上に塗布された粘性材料２ａの上にさらに重ねて粘性材料２ｂを塗布する複数回塗布を行う。前記複数回塗布の内、１回目の塗布動作による粘性材料２ａの塗布量よりも２回目以降の塗布動作による粘性材料２ｂの塗布量の方を多くすることが好ましい。また、１回目の塗布動作を行うノズル３の吐出口径よりも２回目以降の塗布動作を行うノズル３の吐出口径を小さくすることが好ましい。２回目以降の塗布動作を行うノズル高さは、直前の塗布動作によって得られた塗布粘性材料の塗布高さにほぼ等しくする。塗布を終えたノズル３を被塗布体２０から離れる方向へ所定量移動し、移動後の位置で再度ノズル３から粘性材料２を吐出する分割吐出を行ってもよい。【選択図】  図１
2006289295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性材料をノズルから吐出して被塗布体上に塗布する粘性材料塗布方法において、
塗布された粘性材料の所望塗布高さを得るため、被塗布体上に塗布された粘性材料の上に、さらに重ねて粘性材料を塗布することを特徴とする粘性材料塗布方法。
【請求項２】
１回目の塗布時における粘性材料の塗布量よりも２回目以降の塗布時における塗布量の方が多いことを特徴とする、請求項１に記載の粘性材料塗布方法。
【請求項３】
複数回塗布を行うノズルの吐出口径を、通常の１回のみの塗布を行う際に使用するノズルの吐出口径の約１／２とすることを特徴とする、請求項１に記載の粘性材料塗布方法。
【請求項４】
前記複数回塗布を行うノズルの吐出口径が、約0.3mmであることを特徴とする、請求項３に記載の粘性材料塗布方法。
【請求項５】
１回目の塗布時に塗布される粘性材料の粘度が２回目以降の塗布時に塗布される粘性材料の粘度よりも高いことを特徴とする、請求項１に記載の粘性材料塗布方法。
【請求項６】
２回目以降の塗布動作を行うノズルの被塗布体表面からの高さである非接触高さが、直前の塗布動作によって得られた塗布粘性材料の塗布高さにほぼ等しいことを特徴とする、請求項１に記載の粘性材料塗布方法。
【請求項７】
前記直前の塗布動作によって得られた塗布粘性材料の塗布高さを測定し、以降の塗布時における前記非接触高さを前記測定結果とほぼ等しくなるよう制御することを特徴とする、請求項６に記載の粘性材料塗布方法。
【請求項８】
粘性材料をノズルから吐出して被塗布体上に塗布する粘性材料塗布方法において、
塗布された粘性材料の所望塗布高さを得るため、粘性材料を塗布した後のノズルを被塗布体から離れる方向へ所定量移動し、移動後の位置で再度ノズルから粘性材料を吐出することを特徴とする粘性材料塗布方法。
【請求項９】
先に塗布される粘性材料の塗布量より、移動後に塗布される粘性材料の塗布量の方が多いことを特徴とする、請求項８に記載の粘性材料塗布方法。
【請求項１０】
粘性材料をノズルから吐出して被塗布体上に塗布する粘性材料塗布方法において、
塗布された粘性材料の所望塗布高さを得るため、粘性材料を塗布した後のノズルを被塗布体から離れる方向へ移動させ、前記移動の間に連続的または断続的に粘性材料を吐出することを特徴とする粘性材料塗布方法。
【請求項１１】
粘性材料を吐出するノズル、前記ノズルを昇降させる昇降部、粘性材料を収納する粘性材料収納部、粘性材料をノズルから吐出させる吐出手段の組み合わせからなる塗布機構部を複数備えた塗布ヘッドと、
前記塗布ヘッドを搬送するロボットと、
被塗布体を搬入して保持する被塗布体保持部とを備え、
前記粘性材料収納部に収納された粘性材料を前記吐出手段を用いて前記ノズルから吐出し、前記被塗布体保持部に保持された被塗布体上に前記粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置において、
前記ノズルよりも被塗布体に対向する方向に長く突出し、粘性材料塗布時に前記被塗布体に当接してノズルと被塗布体との間に所望非接触高さの隙間を形成するノズルストッパが各ノズルに隣接してさらに設けられ、
被塗布体上に塗布された粘性材料の上にさらに重ねて粘性材料を塗布するため、少なくとも１つの前記塗布機構部に設けられたノズルに隣接する前記ノズルストッパが１回目の塗布時の所望非接触高さ分だけ対応するノズルよりも長く突出し、少なくとも１つの他の前記塗布機構部に設けられたノズルに隣接する前記ノズルストッパが２回目以降の塗布時の所望非接触高さ分だけ対応するノズルよりも長く突出していることを特徴とする粘性材料塗布装置。
【請求項１２】
前記各ノズルに隣接してストッパアセンブリが設けられ、前記ストッパアセンブリが、多数回塗布時における適切な非接触高さに対応した高さの異なる複数のノズルストッパから構成され、前記非接触高さに対応して所望のノズルストッパを選択するノズルストッパ選択機構をさらに備えていることを特徴とする、請求項１１に記載の粘性材料塗布装置。
【請求項１３】
粘性材料を吐出するノズル、前記ノズルを昇降させる昇降部、粘性材料を収納する粘性材料収納部、粘性材料をノズルから吐出させる吐出手段の組み合わせからなる塗布機構部を少なくとも１つ備えた塗布ヘッドと、
前記塗布ヘッドを搬送するロボットと、
被塗布体を搬入して保持する被塗布体保持部とを備え、
前記粘性材料収納部に収納された粘性材料を前記吐出手段を用いて前記ノズルから吐出し、前記被塗布体保持部に保持された被塗布体上に前記粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置において、
被塗布体上に塗布動作を行ったノズルが前記被塗布体から遠ざかる方向へ移動した後に再度塗布動作を行うよう制御する制御装置を設けていることを特徴とする粘性材料塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、略平板状の被塗布体上に一定量の粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置、及び粘性材料塗布方法に関する。より具体的に、例えば回路基板に電子部品を実装する際、回路基板上に接着剤を塗布するために用いられる粘性材料塗布装置、並びに粘性材料塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粘性材料塗布装置は、例えば回路基板上へ電子部品などを実装するに際し、電子部品を固着するために必要な接着剤・クリーム半田・銀ペーストなどの粘性材料を被塗布体である回路基板の所定塗布位置に塗布する場合などに用いられる。１例として、図６に示すような接着剤塗布装置５０が、回路基板上に接着剤を塗布するために用いられている。図において、接着剤塗布装置５０は、被塗布体に接着剤を塗布する塗布ヘッド５１と、塗布ヘッド５１を搬送するロボット５２と、被塗布体を装置内に搬入して保持する被塗布体保持装置５３と、全体の動作を制御する制御装置５４とを主な構成要素としている。この内、ロボット５２は、モータ５６の駆動により塗布ヘッド５１を図のＸ方向に搬送し、また被塗布体保持部５３は、モータ５７の駆動によって保持した被塗布体を図のＹ方向に搬送する。この相互に直交する塗布ヘッド５１のＸ方向の移動と被塗布体保持部５３のＹ方向の移動との相対移動により、塗布ヘッド５１は被塗布体の所定位置に接着剤を塗布することができる。塗布ヘッド５１のＸ方向の移動量と被塗布体保持部５３のＹ方向の移動量とは、制御装置５４によって制御される。
【０００３】
図７は、塗布ヘッド５１を拡大して示している。図において、塗布ヘッド５１は、粘性材料を吐出するノズル３と、圧縮空気による圧力を利用して接着剤をノズル３から押し出す吐出部６１と、粘性材料を収納するシリンジからなる粘性材料収納部６２と、ノズル３を昇降させる昇降部６３との組み合わせからなる塗布機構部１を３組備えている。この３組は単なる例であって他の数とすることも可能である。この内、吐出部６１では、バルブ６６の操作に応じて配管６７を介して粘性材料収納部６２内に圧縮空気の供給が可能である。また、昇降部６３は、ノズル選択シリンダ６４と、カム６５と、カムフォロア６８を備えたレバー６９とから構成され、ノズル３と共に各粘性材料収納部６２を図のＺ方向に昇降可能としている。
【０００４】
以上のように構成された塗布機構部１は、以下のように動作する。図７において、吐出部６１に備わるバルブ６６が所定時間動作することで配管６７を介して圧縮空気が粘性材料収納部６２に供給され、粘性材料収納部６２内に収納されている接着剤がその圧力で押し下げられ、ノズル３から所定量の接着剤２を吐出する。ノズル選択シリンダ６４の作動によって、レバー６９のカムフォロワー６８とカム６５とが接触する。カム６５の回転により、レバー６９の一端が回動して粘性材料収納部６２を押し下げ、図のＺ方向に下降させる。これにより、ノズル３の先端から吐出されていた接着剤２が対向する回路基板２０に接触し、接着剤２が回路基板２０上に塗布される。塗布後、カム６５の回転により粘性材料収納部６２は元の位置まで上昇し、１回の塗布動作が完了する。
【０００５】
回路基板２０上に塗布された接着剤２の塗布状態は、塗布ヘッド５１に装着された認識装置６０によって認識可能である。制御装置５４（図６参照）は、認識装置６０から入力する認識情報に基づき、塗布状態が予め定められた仕様を満たすものであるか否かの判断を行う。通常は事前に接着剤２の試し打ちを行い、このような塗布状態の確認を行った上で連続した回路基板２０への接着剤塗布作業が実施されている。なお、認識装置６０をレーザ利用などの三次元センサとすることにより、塗布された接着剤２の塗布高さを測定することが可能である。
【０００６】
上述した構成にかかる接着剤塗布装置５０では、粘性材料収納部６２内に収納された接着剤２を圧縮空気の作用によって押し出しを行うことから、接着剤２の残量変化によって接着剤２の吐出量が安定しないことがあった。この問題を解消する粘性材料塗布装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図８と図９は、特許文献１に開示された内容を示している。この内、図８は、塗布ヘッドが備える１つの塗布機構部１を取り出してその要部を示したものであり、図９は、図８に示す円Ｉ内の部分を中心とした要部をさらに拡大して示したものである。
【０００７】
図８において、塗布機構部１は、接着剤を吐出するノズル３を設けた接着剤塗布部材４と、接着剤塗布部材４の長手方向（図の上下方向）の中空部内に回転可能に嵌装される吐出用シャフト５と、吐出用シャフト５を軸回りに回転させる上方に位置する回転装置６と、接着剤塗布部材４へ接着剤２を供給する接着剤供給装置８とを主な構成要素としている。この内、接着剤供給装置８は、内部に接着剤２を収納するシリンジ９と、シリンジ９内の接着剤２を接着剤塗布部材４に導く接着剤供給配管１８と、シリンジ９内の接着剤２を接着剤供給配管１８へ押し出すためにシリンジ９内へ圧縮空気を供給する圧縮空気供給部３２とを有する。この圧縮空気は、接着剤２の粘性に抗して接着剤２を接着剤塗布部材４まで送り込むためのものであり、ノズル３からの接着剤２の吐出は、後述する吐出シャフト５の回転により行われる。
【０００８】
回転装置６の駆動により吐出シャフト５を回転させるため、回転用接続シャフト１２がスプラインシャフト２３の中空部を貫通して軸方向に摺動可能、かつ軸回りに回転可能に配置されている。スプラインシャフト２３の外周面には移動用部材２４が固定され、この移動用部材２４には例えば図７に示す昇降部６３が係合してスプラインシャフト２３を図の上下方向に駆動する。このときの上下動のストロークは、図中の２点鎖線３５（上方）と実線３６（下方）との幅で示されている。この上下動により、接着剤塗布部材４が上下動する結果、接着剤塗布部材４に取り付けられたノズル３が下降した際に回路基板２０へ接着剤を塗布することができる。
【０００９】
スプラインシャフト２３の下端部の外周面には、スプラインハウジング２５が設けられている。スプラインハウジング２５は、スプラインシャフト２３をその軸方向に摺動可能に支持し、また、スプラインシャフト２３を回転駆動する。このためスプラインハウジング２５はベアリング２６を介して接着剤塗布装置のフレーム部材２９に支持される。スプラインハウジング２５にはプーリ２７が取り付けられており、図示しない駆動装置によって回転駆動される。この回転によってスプラインシャフト２３を軸回りに回動させ、これに結合された接着剤塗布部材４が回動し、このためにノズル３が回動する。ノズル３の回転は、後述するノズルストッパによる実装部品への干渉を回避するためである。
【００１０】
接着剤塗布部材４には、回動規制構造４０が設けられ、接着剤供給配管１８は、この回動規制構造４０に接合されている。接着剤塗布部材４はノズル３を軸回りに回動させるが、接着剤供給配管１８は回動規制構造４０により一定の位置に規制されるため、接着剤供給配管１８が振り回されることはない。
【００１１】
図９の拡大図において、回動規制構造４０にはガイドローラ４３が設けられ、ガイドローラ４３はフレーム部材２９に設けられるガイド溝４５に嵌り、接着剤塗布部材４が回動した場合においても回動規制構造４０の回動を阻止して接着剤供給配管１８の触れ回りを阻止する。その一方で、接着剤塗布部材４が上下動する際には、ガイドローラ４３がガイド溝４５内をスライドして回動規制構造４０の上下動をガイドする。
【００１２】
接着剤塗布部材４には、好ましくはノズル３に隣接しかつ略平行に延在するノズルストッパ１９が設けられる。ノズルストッパ１９は、ノズル３よりも僅かに長く下方へ突出しており、ノズルストッパ１９の先端１９ｅが図示しない回路基板２０の表面に当接したときに、回路基板２０とノズル３の先端３ｅとの間に隙間を形成する。この隙間は、ノズル３の先端３ｅから吐出される接着剤が、回路基板２０の所定位置に所定塗布径の接着剤の塊として塗布されるための最適な間隔に設定される。ノズルストッパ１９は回路基板２０に直接接触するため、回路基板２０上に既に実装された隣接部品が存在している場合にはその先端１９ｅが当該部品と干渉して押し潰すなどの弊害を生じ得る。あるいは回路基板２０上に端子などの凹凸部分がある場合、これに当接することで前記塗布に最適な間隔を得ることができなくなる。このため、上述したようなプーリ２７（図８参照）を介してノズルストッパ１９はノズル３と共にノズル３の周囲を回転可能であり、前記隣接部品などとの干渉が回避できるよう構成されている。
【００１３】
吐出用シャフト５の上端は、回転用接続シャフト１２との間で軸方向に相対移動可能に連結され、回転用接続シャフト１２の回転駆動を伝える。吐出用シャフト５の下端には、ネジ状のスクリュ部１１が形成されている。スクリュ部１１の上端部１１ａに対応して接着剤供給用の通路１６が接着剤塗布部材４に開口している。通路１６は取付け具１７を介して接着剤供給配管１８と連通しており、接着剤供給装置８に備わるシリンジ９(図８参照)につながることによってシリンジ９に貯えられた接着剤２が供給される。吐出用シャフト５がその軸回りに回転駆動されると、スクリュ部１１の上端部１１ａに供給されていた接着剤２が、スクリュ部１１のネジ溝に沿ってスクリュ部１１の他端部１１ｂ方向へ送られる。接着剤塗布部材４には、吐出用シャフト５と同軸上にノズル３が形成され、スクリュ部１１の他端部１１ｂへ送られてきた接着剤２は、さらにノズル３内へ送られ、ノズル３の先端３ｅから吐出される。このようにスクリュ部１１の回転に応じて吐出される接着剤２の量が定まるため、シリンジ９内の接着剤残量の多少に関係なく安定した塗布量の接着剤塗布が可能となる。
【００１４】
なお、回動規制構造４０を設けることなく、接着剤供給管１８を接着剤塗布部材４に直接取り付ける方法も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。図１０はその概要を示したもので、接着剤供給管１８は接着剤塗布部材４の接続部４ａに差し込まれ、接着剤塗布部材４には回動規制構造４０が設けられていない。このため、接着剤塗布部材４が回動すると共に接着剤供給管１８が振り回されることとなるが、シリンジ９と接続部４ａの高さＬ、シリンジ９と接着剤塗布部材４の回転中心との距離Ｄ、及び接着剤供給管１８の材質を適切に選択することで、回動範囲が±９０度位までであれば接着剤供給管１８は振り回しに十分耐えられる構造となっている。その他の構成は図８、９に示す粘性材料塗布機構と同様である。
【特許文献１】特開平１１−２７６９６３号公報
【特許文献２】特開２００２−２３９４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、図１１（ａ）は、上述したような各種粘性材料吐出装置を用いて回路基板２０上に塗布された接着剤２の状態を模式的に示している。左側が回路基板２０に塗布された接着剤２の状態、右側はその後の部品実装工程においてチップ部品１０ａが塗布された前記接着剤２の上に装着された状態を示している。このように部品１０ａの一部が接着剤２と接触することによって接着剤２を介して部品１０ａが回路基板２０に接合される。
【００１６】
これに対し、図１１（ｂ）は、例えば図の右側に示すＢＧＡ（Ball Grid Array）のような端子を有する部品１０ｂに対し、部品１０ｂと回路基板２０との間に粒状半田１５が配置される場合を示している。部品実装後にリフロー工程で粒状半田１５が溶融されて接合されるまでの間、部品１０ｂが移動、脱落しないようこれを所定位置に固定しておくために接着剤２が利用される。この場合、粒状半田１５が中間に介在するため、部品１０ｂと回路基板２０との間に隙間が生じている。粒状半田１５の典型的なサイズは、直径が約1.3ｍｍほどである。このため、部品１０ｂを所定位置に維持するには、図の左側に示すように接着剤２の塗布高さをこの粒状半田１５のサイズ約1.3ｍｍ以上に高くしなければならない。以下、塗布された接着剤の外周直径を塗布幅ｗ、高さを塗布高さｈと呼ぶものとする。
【００１７】
しかしながら、塗布高さｈを高めようと接着剤２の吐出量を増やしたとしても、一般に接着剤２は幅方向（基板に平行な方向）に広がる傾向にあり、高さ方向（基板に垂直な方向）への寄与がほとんど見られない。このため、塗布高さｈを高めようと吐出量を増やせば増やすほど塗布幅ｗが広がり、隣接部品へ悪影響が及ぶなどの不具合が生じ易い。また、多量に吐出された接着剤２がノズル３の先端３ｅ周囲にまつわり付き、次にノズル３が上昇して移動する際にこの余剰の接着剤２がノズル３に引きずられて倒れ込むなどにより、同じく隣接部品へ悪影響を及ぼす虞が生じ得る。このように、従来では粘性材料を塗布する際の塗布高さｈを十分に確保するための有力な方策が見出されていないのが実状であった。
【００１８】
以上より、本発明は、上述したような従来技術にある問題点を解消し、粘性材料を被塗布材上に塗布するに際し、塗布幅に対して塗布高さを十分に確保することができる粘性材料塗布方法、及び粘性材料塗布装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、被塗布材上に塗布された粘性材料の上にさらに重ねて粘性材料を塗布する複数回数塗布を行う粘性材料塗布方法、粘性材料塗布装置を提供することによって上述した問題を解消するもので、より具体的には以下の内容を含む。
【００２０】
すなわち、本発明にかかる１つの態様は、粘性材料をノズルから吐出して被塗布体上に塗布する粘性材料塗布方法であって、塗布された粘性材料の所望塗布高さを得るため、被塗布体上に塗布された粘性材料の上にさらに重ねて粘性材料を塗布する複数回塗布を行うことを特徴とする粘性材料塗布方法に関する。
【００２１】
前記複数回塗布において、例えば２回に分けて同一箇所に塗布する場合、通常の１回のみで塗布動作を行う場合のノズル吐出口径よりも小さく、例えば半分程度の吐出口径のノズルを使用することが望ましい。
【００２２】
前記複数回塗布において、２回目以降の塗布動作を行うノズルの被塗布材表面からの高さである非接触高さは、直前の塗布動作によって得られた塗布粘性材料の塗布高さにほぼ等しくすることが好ましい。これを実行するため、前記直前の塗布動作によって得られた塗布粘性材料の塗布高さを測定し、以降の塗布時における前記非接触高さを前記測定結果とほぼ等しくなるよう制御することができる。
【００２３】
本発明にかかる他の態様は、粘性材料をノズルから吐出して被塗布体上に塗布する粘性材料塗布方法であって、塗布された粘性材料の所望塗布高さを得るため、塗布を終えたノズルを被塗布体から離れる方向へ所定量移動し、移動後の位置で再度ノズルから粘性材料を吐出することを特徴とする粘性材料塗布方法に関する。代替として、前記ノズルの移動の間に連続的または断続的に粘性材料を吐出することができる。
【００２４】
本発明にかかるさらに他の態様は、粘性材料を吐出するノズル、前記ノズルを昇降させる昇降部、粘性材料を収納する粘性材料収納部、粘性材料をノズルから吐出させる吐出手段の組み合わせからなる塗布機構部を複数備えた塗布ヘッドと、前記塗布ヘッドを搬送するロボットと、被塗布体を搬入して保持する被塗布体保持部とを備え、前記粘性材料収納部に収納された粘性材料を前記吐出手段を用いて前記ノズルから吐出し、前記被塗布体保持部に保持された被塗布体上に前記粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置であって、ノズルよりも長く被塗布体に対向する方向に突出し、粘性材料塗布時に前記被塗布体に当接してノズルと被塗布体との間に所望非接触高さの隙間を形成するノズルストッパが各ノズルに隣接してさらに設けられ、少なくとも１つの前記塗布機構部に設けられたノズルに隣接する前記ノズルストッパが、多数回塗布における１回目の塗布時の所望非接触高さ分だけ対応するノズルよりも長く突出し、少なくとも１つの他の前記塗布機構部に設けられたノズルに隣接する前記ノズルストッパが、多数回塗布における２回目以降の塗布時の所望非接触高さ分だけ対応するノズルよりも長く突出していることを特徴とする粘性材料塗布装置に関する。
【００２５】
前記各ノズルに隣接し、高さの異なる複数のノズルストッパを含むストッパアセンブリを設け、多数回塗布時における適切な非接触高さに対応して前記ストッパアセンブリのいずれか１つのノズルストッパを選択するノズルストッパ選択機構を備えてもよい。
【００２６】
本発明にかかるさらに他の態様は、同じく塗布ヘッドと、ロボットと、被塗布体保持部とを備えた粘性材料塗布装置であって、前記粘性材料塗布装置は、被塗布体上に塗布動作を行ったノズルが前記被塗布体から遠ざかる方向へ移動した後に再度塗布動作を行うよう制御する制御装置を設けていることを特徴とする粘性材料塗布装置に関する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にかかる粘性材料塗布方法、粘性材料塗布装置を実施することにより、塗布幅に対して十分な塗布高さを確保した粘性材料の塗布が可能となり、例えばリフロー前の仮付け状態にある回路基板上に装着された実装部品のずれ、脱落を回避することがより確実となり、不良基板発生の回避と、回路基板の品質安定化を図る効果を得ることができる。とくに粒状半田などを介して回路基板との間に隙間を生じているような部品の接着を確実に実施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】
【００２８】
本発明にかかる粘性材料塗布方法の実施の形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、ノズルを使用して回路基板上に接着剤を塗布する例を示しているが、一般に非塗布体上に粘性材料を塗布する場合において広く適用することが可能である。図１において、左側の（ａ）は、ノズル３による通常の塗布動作によって回路基板２０上に塗布された接着剤２ａの塗布状態を模式的に示している。吐出量ｖ＝0.0002ｃｃほどとした場合、典型的には塗布幅ｗ１＝0.9ｍｍに対して塗布高さｈ１＝0.6ｍｍほどが得られる。接着剤２の粘度、回路基板２０の濡れ性などによってばらつきが生ずるのは理解されよう。
【００２９】
これに対し、本実施の形態にかかる粘性材料塗布方法では、一旦（ａ）に示すように回路基板２０上に塗布された接着剤２ａの上に、図１中央の（ｂ）に示すように再度ノズル３から接着剤を吐出させ、あらたな接着剤２ｂを積み上げる２回の接着剤塗布を行うものとしている。本願発明者らが行った実験によれば、この２回塗布を行った際の接着剤２の合計吐出量と同量の接着剤２ｃを１度に塗布したとしても、図１の右側にある（ｃ）に示すように、塗布幅ｗ３が広がるだけで十分な塗布高さｈ３を稼ぐことができない。例えば上述した例で２回の合計吐出量ｖ＝0.0007ｃｃを１回の吐出により塗布した場合（ｃに示す場合）、塗布幅ｗ３＝1.4ｍｍ、塗布高さｈ３＝0.7ｍｍほどとなる。これに対して本実施の形態にかかる２回塗布による吐出量ｖ＝0.0007ｃｃとした場合（ｂに示す場合）、塗布幅ｗ２＝0.95ｍｍに対して塗布高さｈ２＝1.4ｍｍほどを確保することができる。これを縦横比ｒ（塗布高さ／塗布幅）でみると、１回塗布（図１（ｃ）の場合）のｒ１＝0.5に対して２回塗布（図１（ｂ））の場合はｒ２＝1.47となり、両者の間には顕著な差が見られる。
【００３０】
加えて、発明者らが行った実験によれば、２回塗布の合計吐出量を同量とした場合、１回目の吐出量ｖ１を少な目にし、２回目の吐出量ｖ２を多目にする方が、この逆となる１回目の吐出量ｖ１を多目にし、２回目の吐出量ｖ２を少な目にするよりも塗布高さｈが稼げることが分かった。これは、１回目の塗布の際には平面状の回路基板２０にノズル３が近接して接着剤塗布をすることから、塗布された接着剤２が平面上に広がり易い傾向にあるのに対し、２回目の塗布の際には凸状に尖った１回目の接着剤２ａの上にノズル３が接近して接着剤塗布を行うため、接着剤が幅方向に広がることなく１回目の接着剤２ａの上に２回目の接着剤２ｂがそのまま留まる傾向にあるからであると考えられる。
【００３１】
次に、図２は、本実施の形態にかかる粘性材料塗布方法を実施する際のノズル３の回路基板２０の表面からの好ましい高さである非接触高さ（以下、「ノズル高さ」という。）Ｈを示している。図２の左側に示す（ａ）は、１回目の接着剤塗布を行う場合のノズル高さＨ１を示している。接着剤塗布を行う場合、従来技術で示したようにまずノズル３の先端３ｅから適量の接着剤２を吐出させ、その後、ノズル３が回路基板２０に向けて下降し、ノズル３の先端３ｅから突出した接着剤２の突出側の一部を回路基板２０に当接させることにより塗布を行う。塗布をした後、ノズル３が上昇して吐出された接着剤２が先端３ｅから分離し、接着剤２ａのみが回路基板２０上に残る。典型的な１回目の接着剤塗布におけるノズル高さＨ１は0.2ｍｍほどである。
【００３２】
図２（ｂ）は、２回目の接着剤塗布を行う場合のノズル高さＨ２を示している。本願発明者らが行った実験により、この時の高さＨ２は、１回目に塗布された接着剤２ａの塗布高さｈ１とほぼ同じ高さ（Ｈ２≒ｈ１）とすることが好ましいことが分かった。先の例でいえば、典型的にはＨ２＝0.7ｍｍほどとすることが好ましい。Ｈ２をこれよりも低くした場合（Ｈ２＜ｈ１とした場合）、図２（ｃ）に示すように１回目の塗布接着剤２ａをつぶして全体の塗布高さｈを稼ぐことができず、又、Ｈ２をこれよりも高くした場合（ｈ１＜Ｈ２）、図２（ｄ）に示すように１回目の塗布接着剤２ａとの接合が不十分となってノズル３の側に接着剤２ｂが付着したまま持ち帰られたり、あるいは図２（ｅ）に示すように２回目の塗布接着剤２ｂが倒れたりすることで、やはり全体の塗布高さｈを稼ぐことができなくなる。
【００３３】
さらに、本願発明者らが行った実験結果によれば、１回目のみで粘性材料塗布を行うノズル３の吐出口径よりも複数回例えば２回に分けて粘性材料塗布を行うノズル３の吐出口径を小さくすることで、塗布高さｈを高める効果があることが分かった。より具体的には、吐出口径0.3ｍｍのノズルａと吐出口径0.7ｍｍのノズルｂとを使用して実験を行った結果、ノズルａを２回に分けて塗布した場合、上述した塗布幅ｗ２＝0.95ｍｍ、塗布高さｈ２＝1.4ｍｍほどを確保できるものの、通常１回のみで塗布する場合の吐出口径を有するノズルｂを２回に分けて塗布した場合、塗布幅ｗ２＝1.3ｍｍ、塗布高さｈ２＝0.9ｍｍとなり、狙いとする塗布形状を達成するのが困難であった。
【００３４】
本実施の形態にかかる粘性材料塗布方法の他の態様として、１回目と２回目に塗布する接着剤２を、それぞれ同質の接着剤２であってもその粘度を変化させて塗布することが考えられる。すなわち、塗布幅ｗが広がり易い傾向にある１回目に塗布する接着剤２ａには粘度が相対的に高いものを使用し、２回目に塗布する接着剤２ｂには通常用いられるほどの粘度のものを使用する。これによって１回目に塗布された接着剤２ａの塗布幅ｗ１の広がりを抑制し、塗布量（吐出量）ｖ１を低減することができ、また、２回目に塗布される接着剤２ｂがその上に載せられても、１回目に塗布された接着剤２ａの高い粘度による腰の強さで全体の塗布高さｈ２を稼ぐことができる。なお、各種条件によっても異なるが、一般に用いられる接着剤の典型的な粘度は60Ｐａｓほどである。
【００３５】
図７で示したように、塗布ヘッド５１には通常複数のシリンジ（粘性材料収納部６２）が取り付けられている。その内の少なくとも１つのシリンジに粘度の高い接着剤２を充填し、２回塗布の際には１回目の接着剤塗布を当該シリンジにより行う。２回目の塗布の際には通常の粘度の接着剤２が充填された他のシリンジから行うことで、上述した異なる粘度の接着剤２の塗布を実施することができる。高い粘度とはいえ、接着剤としての性質は通常のものと同様であり、１回塗布のみの通常の接着剤塗布を行う際には他のシリンジ９と同様にして使用することが可能である。
【００３６】
本実施の形態にかかる粘性材料塗布方法のさらに他の態様として、より高い塗布高さｈを稼ぐため、２回塗布がされた接着剤２ａの上にさらに３回目、４回目‥と複数回の接着剤塗布を行うことができる。このような多数回塗布は、より高い塗布高さｈを得るために有利とはなるが、これによる塗布高さｈには、接着剤２の塗布量、粘度などに応じて自ずから限度がある。すなわち、ある程度以上塗布高さｈが高くなると、接着剤２の層がつぶれ、あるいは倒れることで逆に塗装高さｈを減ずることになる。本願発明者らが行った実験によれば、少なくとも３段階塗布くらいまでは確実に塗布高さｈを高める効果が得られることがわかった。
【００３７】
次に、上述した本発明にかかる粘性材料塗布方法を実施する際に使用可能な粘性材料塗布装置の実施の形態について図面を参照して説明する。図９を参照して従来技術の項で説明したように、接着剤塗布に使用されるノズル３を保持する接着材料塗布部材４には、ノズル３の軸と略平行に、ノズル３に隣接してノズルストッパ１９が設けられている。この詳細を図３に示している。図において、１回目の塗布を行うノズル３ａに隣接して設けられたノズルストッパ１９ａは、対向する回路基板２０に対してノズルストッパ１９ａの方がノズル高さ（非接触高さ）Ｈ１分だけ突出するよう構成されている。１回目の接着剤塗布の際にはノズルストッパ１９ａが回路基板２０の表面に当接し、これによってノズル３の先端が最適なノズル高さＨ１となる。ノズルストッパ１９ａが当接した後に更なる下方への押し付け力が作用した場合は、接着材料塗布部材４の上部に設けられているスプリング２１（図９参照）がその押し付け力を吸収する。
【００３８】
これに対して図３の各カッコ内に示すように、２回目の接着剤塗布を行うノズル３ｂとこれに対応するノズルストッパ１９ｂの突出量の差は、２回目塗布の際に適切なノズル高さＨ２となるよう形成されている。上述したように、このときのノズル高さＨ２は、１回目の塗布高さｈ１に等しくすることが好ましい。塗布ヘッド５１に設けられた複数の塗布機構部１の内、少なくとも１つは図３に示すノズル３ａとノズルストッパ１９ａの関係にあり、少なくとも他の１つは同じくノズル３ｂとノズルストッパ１９ｂの関係となるよう形成されている。これら２つのノズル３ａ（３ｂ）とノズルストッパ１９ａ（１９ｂ）の組合せを使用することで、１回目、２回目のそれぞれの塗布動作において最適なノズル高さＨ１、Ｈ２を得ることができる。多数回塗布を行う際には、同様にして３回目、４回目の最適な非接触高さ分だけノズル３よりも突出したノズルストッパ１９を設けるよう構成すればよい。
【００３９】
図４（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態にかかる粘性材料塗布装置の他の態様を示している。両図は相互に９０°異なる角度から見たノズル３部分の側面図である。上述のようにそれぞれ最適高さのノズルストッパ１９ａ、１９ｂ‥を接着材料塗布部材４に設けた場合、それぞれのノズル３ａ、３ｂ‥が１回目、２回目‥の塗布の各専用となり、ノズル３の汎用性が失われる。図４（ａ）、（ｂ）に示す例では、この問題を解消するためにノズルストッパ１９を選択して使用可能とするノズルストッパ選択機構を備えている。すなわち、両図において、接着材料塗布部材４にはストッパ取付部７１が設けられ、複数の長さのノズルストッパ１９ａ〜１９ｃを配したストッパアセンブリ７０が回動可能に取り付けられている。ストッパアセンブリ７０の回転軸７２にはストッパアセンブリ７０を回転させることによってノズルストッパ１９ａ〜１９ｃの選択を可能にする突状部７３が設けられている。
【００４０】
突状部７３には粘性材料塗布装置本体側から延びるストッパ切換シャフト（図示せず）が嵌まり、回転軸７２を回転させることができる。多数回塗布の回数に応じてこの回転軸を回転させる、ストッパアセンブリ７０の中から最適な突出量を備えたノズルストッパ１９を選択して所定位置に配置することができる。選択されたノズルストッパ１９が定位置で固定されるよう、ストッパ取付部７１には簡単な位置決め機構７４を設けている。図４（ｂ）ではストッパアセンブリ７０が３つの異なるノズルストッパ１９ａ〜１９ｃを備えているが、この数は単なる例示である。
【００４１】
なお、以上の説明ではノズルストッパ１９を用いたノズル高さＨの制御を前提として説明しているが、ノズル高さＨの制御には、この他にもリニアスケールやセンサなどを使用してノズル３の絶対高さを制御装置５４（図６参照）により制御する方法もある。これは機械立ち上げ時にノズル３の高さのキャリブレーションを行い、その後はリニアスケール、センサを利用して上下方向の移動量を把握することにより、回路基板２０には関係なくノズル３の高さを制御するものである。
【００４２】
次に、本発明にかかる第２の実施の形態の粘性材料塗布方法について説明する。第１の実施の形態にかかる方法では、回路基板２０に向けてノズル３を好ましい非接触高さまで下降させ、１回目の接着剤塗布を完了した後に一旦ノズル３を引上げて再度ノズル３を好ましい非接触高さまで下降することにより２回目の接着剤塗布を行っている。これに対して本実施の形態では、回路基板２０に対してノズル３が基本的に１回のみ接近することとし、ノズル３を回路基板２０から離れる方向に移動する間に複数回の接着剤塗布を行う分割吐出をノズル３が行うものとしている。
【００４３】
すなわち、図５（ａ）において、非接触高さＨ１までノズル３が下降し、１回目の塗布を行って所定量の接着剤２ａが塗布される。次に、図５（ｂ）において、図５（ａ）の状態からノズル３が矢印１３に示すように２回目塗布の最適な非接触高さＨ２まで引き上げられる。この際、一旦ノズル３の先端から接着剤２ａが分断しない程度の高さまで引き上げられた後に高さＨ２まで下降させてもよい。ノズル３の上昇により、図示するように塗布された接着剤２ａのほとんどが回路基板２０側に残り、接着剤２ａの上部がくびれた状態となる。その後、図５（ｃ）に示すように、ノズル３から２回目の接着剤吐出を行い、１回目の接着剤２ａの上に２回目の接着剤２ｂの塗布を行う。図示の接着剤塗布機構１の例では、スクリュ１１を回転させることによって所定量の接着剤を吐出させる。
【００４４】
本願発明者らが行った実験によれば、この方法により、第１の実施の形態における２回塗布に匹敵するほどの塗布高さｈが得られ、従来技術における１回のみでの同量塗布する場合と比較して塗布高さにおいて優位さが認められた。これは、従来技術では１回目の塗布に適切な低い非接触高さのままで多量塗布することで塗布幅ｗが広がる傾向にあるのに対し、本実施の形態ではノズル３を一旦引き上げることによって回路基板２０上での塗布幅ｗの広がりが回避されることよるものと考えられる。
【００４５】
本実施の形態にかかる粘性材料塗布方法を実施するための粘性材料塗布装置では、ノズル３の高さ制御と、接着剤２の分割吐出制御とを可能とする制御装置が必要となる。まずノズル３の高さ制御に関しては、リニアスケールやセンサなどを用いたノズル３の絶対高さを制御することが容易な解決策となる。
【００４６】
但し、図３に示すようなノズルストッパ１９を用いたノズル高さの制御も可能である。この場合、ノズルストッパ１９は、１回目のノズル高さＨ１に調節された突出量のものを使用し、ノズルストッパ１９が回路基板２０に当接した状態で１回目の接着剤塗布を行う。２回目のノズル高さ制御にはノズルストッパ１９が使用できないため工夫を要する。ノズルストッパ１９が回路基板２０に当接した以降の動きがスプリング２１（図９参照）によって吸収されているため、ノズル３の移動量とスプラインシャフト２３の移動量とが必ずしも整合しておらず、接着材料塗布部材４を保持するスプラインシャフト２３（図９参照）の上方移動量を検知するだけでは不十分となるからである。この対応としては、接着材料塗布部材４とスプラインシャフト２３の相対移動を一時的に阻止するロック機構（図示せず）を新たに設けてロック状態でスプラインシャフト２３の移動量を制御する方法が考えられる。
【００４７】
また、接着剤２の吐出に関して、現用の制御装置５４では上述したような分割吐出を可能とする制御は考慮されておらず、このため、プログラムの変更による対応が必要となる。但し、これはソフト面での対応のみで十分であり、ハード面での改造は不要であることから、この対応は比較的容易である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明にかかる粘性材料塗布方法、及び粘性材料塗布装置は、所定量の粘性材料を基板などの平面上に塗布する産業分野、より具体的には、部品を実装するに際して回路基板上に接着剤、クリーム半田、銀ペーストなどを塗布する部品実装の産業分野において広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明にかかる実施の形態の粘性材料塗布方法の概要を示す説明図である。
【図２】図１に示す粘性材料塗布方法の他の態様を示す説明図である。
【図３】本発明にかかる実施の形態の粘性材料塗布装置の概要を示す側面部分拡大図である。
【図４】図３に示す粘性材料塗布装置の他の態様を示す側面部分拡大図である。
【図５】本発明にかかる他の実施の形態の粘性材料塗布方法の概要を示す説明図である。
【図６】接着剤塗布装置の斜視図である。
【図７】図１に示す接着剤塗布装置に使用される塗布ヘッドを示す斜視図である。
【図８】従来技術で使用される他の粘性剤塗布機構を示す側面部分断面図である。
【図９】図８に示す部分Ｉを拡大した拡大側面部分断面図である。布ヘッドの接着材塗布機構部の要部示す部分拡大図である。
【図１０】従来技術で使用されるさらに他の粘性剤塗布機構を示す側面部分断面図である。
【図１１】回路基板へ部品を実装する際の接着剤使用態様を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１．塗布機構部、  ２．接着剤、  ３．ノズル、  ４．接着剤塗布部材、  ８．接着剤供給装置、  ９．シリンジ、  １０．部品、  １１．スクリュ部、  １５．粒状半田、
１９．ノズルストッパ、  ２０．回路基板、  ５０．接着剤塗布装置、  ５１．塗布ヘッド、  ５４．制御装置、  ６０．認識装置、  ７０．ストッパアセンブリ、  ７１．ストッパ取付部。
【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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