(57)【要約】【課題】微小かつ薄い部品の接着剤でのダイボンド時に、塗布量が多く塗布後の接着剤の厚さが厚い場合、部品搭載時に接着剤が部品側面から上面に這い上がってしまうため、接着剤を極力微小に薄く塗布する必要がある。【解決手段】予め設定した吐出条件によって接着剤が吐出され、吐出後に接着剤を吸引し、同時にニードル先端を所望の接着剤の厚さとなる位置まで降下させた後、ニードル先端を水平方向に移動して、ニードル先端の接着剤と被塗布物に供給された接着剤がとを切り離して塗布する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定した吐出条件によってニードルより接着剤を被塗布物に吐出し、吐出した前記接着剤を吸引しながら、設定された厚さとなる位置まで前記ニードルを前記被塗布物に対し降下させた後、前記ニードルを前記被塗布物に対し水平方向に移動して、前記被塗布物に吐出された前記接着剤を前記ニードルから切り離して塗布することを特徴とする接着剤の塗布方法。
【請求項２】
前記接着剤の塗布幅の寸法が前記ニードルの外径寸法以下となるように前記接着剤の塗布量を調整することを特徴とする請求項１に記載の接着剤の塗布方法。
【請求項３】
前記接着剤の塗布量を吐出圧力により調整することを特徴とする請求項２に記載の接着剤の塗布方法。
【請求項４】
被塗布物を配置するステージと、前記被塗布物に接着剤を塗布するためのニードルと、前記ニードルを取り付けられ、前記接着剤を充填したシリンジの上下動作を可能とする上下可動ユニットと、前記接着剤の供給を制御する接着剤供給制御部と、前記ニードルの先端と前記被塗布物との位置関係を３次元で制御する動作制御部とを備え、前記ニードルを前記被塗布物に対し水平方向に移動して、前記被塗布物に吐出された前記接着剤を前記ニードルから切り離して塗布するように制御することを特徴とする接着剤の塗布装置。
【請求項５】
前記接着剤供給制御部は、前記接着剤の塗布幅の寸法が前記ニードルの外径寸法以下となるように前記接着剤の塗布量を調整することを特徴とする請求項４に記載の接着剤の塗布装置。
【請求項６】
前記接着剤の塗布幅の寸法を測定する撮像カメラを備えたことを特徴とする請求項５に記載の接着剤の塗布装置。
【請求項７】
前記接着剤の塗布量を吐出圧力により調整することを特徴とする請求項５または６に記載の接着剤の塗布装置。
【請求項８】
前記ニードルの先端を加熱するコイルを有し、前記コイルで加熱された前記ニードルの先端の前記接着剤をエアーで取り除くニードルクリーナーを備えたことを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の接着剤の塗布装置。
【請求項９】
前記ニードルの先端から前記被塗布物の表面までの距離を測定する高さセンサを備え、前記高さセンサの出力に応じ、前記動作制御部で前記距離を設定された距離に制御することを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の接着剤の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、接着剤の塗布装置および接着剤の塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の微小量の接着剤等の液体の塗布方法について、塗布前にニードルの先端の予備吐出量を認識カメラを用いて確認している。その後、所定の塗布条件にて、液体の供給を行い、被塗布物に塗布する方法が用いられている。またニードルの動作は、被塗布物に液体を供給し、その後ニードルがそのまま上方に移動している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６４３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような従来の塗布装置、あるいは塗布方法では、塗布動作として、被塗布物に液体を供給し、その後ニードルがそのまま上方に移動する動作となっている。そのため、液体の粘度にもよるが、ニードル引き上げ時に塗布した液体と、ニードル内の液体の切れ目の高さ方向の位置がばらつく。また、塗布量が多く塗布後の液体の厚さが厚い場合、部品搭載時に液体が部品側面から上面に這い上がってしまう。このように、液体の高さがばらつくと、液体を微小に、かつ厚さを薄く、安定して塗布するための制御が困難となる。また、従来例では、キャビティー（凹みのある箇所）を有する深さのある箇所へ塗布する場合や、塗布位置の周囲に壁面があると、側面または斜めからカメラで確認ができない場合があると実施が困難となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る接着剤の塗布方法は、予め設定した吐出条件によってニードルより接着剤を被塗布物に吐出し、吐出した接着剤を吸引しながら、設定された厚さとなる位置までニードルを被塗布物に対し降下させた後、ニードルを被塗布物に対し水平方向に移動して、被塗布物に吐出された接着剤をニードルから切り離して塗布することを特徴とする。
また、この発明に係る接着剤の塗布装置は、被塗布物を配置するステージと、被塗布物に接着剤を塗布するためのニードルと、このニードルを取り付けられ、接着剤を充填したシリンジの上下動作を可能とする上下可動ユニットと、接着剤の供給を制御する接着剤供給制御部と、ニードルの先端と被塗布物との位置関係を３次元で制御する動作制御部とを備え、ニードルを被塗布物に対し水平方向に移動して、被塗布物に吐出された接着剤をニードルから切り離して塗布するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明の接着剤の塗布方法は、塗布後に接着剤を吸引しながらニードルを効果することで、微小な塗布量の供給ができ、ニードルを水平方向に移動させることで、接着剤を所望の厚さに安定して塗布することができる。
また、この発明の接着剤の塗布装置は、接着剤の供給を制御するとともに、ニードルを水平方向に移動させることで、接着剤を所望の厚さに安定して塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態１による接着剤の塗布方法を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１による塗布方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１によるニードル先端の接着剤の吐出の様子を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１による接着剤塗布装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１による接着剤供給制御部、動作制御部、及び操作部のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１によるニードル先端に供給される接着剤の様子を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１による接着剤の塗布特性データの一例を示すグラフである。
【図８】従来のニードルクリーナーの構成を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１によるコイルを配置したニードルクリーナーを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における接着剤の塗布方法を示す説明図であり、図２は塗布方法のフローチャートである。図１中、ニードル先端１１、被塗布物２、及び接着剤３の塗布状態を拡大して、時間の経過に従い、（ａ）から（ｅ）まで示している。なお、接着剤３を塗布する前にニードル先端１１を、異物や余分な接着剤３が付着していない状態にするため、拭き取りを行う。異物や余分な接着剤３がニードル先端１１に付着していない状態にしてから塗布動作に移る。
まず、図１（ａ）に示すように接着剤３の吐出を行う時のニードル先端１１と被塗布物２との間隔を所定の塗布間隔とするため、ニードル先端１１を移動させる（図２中、Ｓ１）。
次に、図１（ｂ）に示すように予め設定した塗布条件によって、ニードル先端１１から接着剤３を吐出する（Ｓ２）。吐出した接着剤３を、被塗布物２の表面に一旦付着させる。次に、図１（ｃ）に示すように、接着剤３を吸引しながら、図１（ｄ）に示すように、ニードル先端１１を所望の厚さの位置まで降下させる（Ｓ３）。
次に、図１（ｅ）に示すようにニードル先端１１を、接着剤３に対し水平方向に移動させる（Ｓ４）。これにより、ニードル先端１１と接着剤３が引き離される。その後、ニードル先端１１を上昇させる（Ｓ５）。これにより塗布動作が完了する。
【０００９】
このような塗布方法で塗布することにより、ニードル先端１１を降下させる際に、図１（ｂ）に示すように吸引を行うことで、余分な接着剤３を回収でき、ニードル先端１１から接着剤３が自重で出てくるのを抑制することができる。これにより、供給する接着剤３の量を制御することが可能となり、被塗布物２の表面に微小な量の接着剤３を付着させることができる。また、接着剤３が所望の厚さになる位置までニードル先端１１を降下させた後、水平方向に移動させてニードル先端１１を接着剤３から引き離すことで、接着剤３の厚さを所望の厚さまで薄くすることができる。
【００１０】
ニードル１の移動方向について、もう少し説明する。設定した厚さまでニードル先端１１を降下させた後に、その位置でニードル先端１１をそのまま上方に移動させてしまうと、ニードル先端１１と被塗布物２との間にある接着剤３が両端に引っ張られるような状態となる。さらにニードル先端１１が上昇すると、接着剤３は引き上げられる途中で切れる。このように、接着剤３は厚さ方向に伸ばされるため、厚さが厚くなる。さらに、ニードル先端１１の上方への移動は、塗布された接着剤３と、ニードル先端１１に残る接着剤３の切れ目の高さ方向の位置がばらつくこととなる。ニードル先端１１と接着剤３を切り離す際に、所望の厚さの位置まで降下させた後にニードル先端を水平方向に移動させれば、このような問題は回避できる。
【００１１】
様子について、図３（ａ）、（ｂ）を用いてさらに詳しく説明する。図３は、ニードル先端を移動させた時のニードル先端の接着剤の様子を示す説明図である。
図３（ａ）は、接着剤３の吐出後にニードル先端１１を上方に移動させた時に、被塗布物２の表面に付着した接着剤３に、ニードル先端１１の接着剤３の一部が引っ張られた様子を示す。このように、供給された接着剤３の量が多くなり、塗布された接着剤３の厚さが厚くなる場合がある。逆に、図３（ｂ）は、被塗布物２の表面に付着した接着剤３がニードル先端１１の側に引っ張られた様子を示す。これにより、供給された接着剤３の量が少なくなり、塗布された接着剤３の厚さが薄くなる場合がある。いずれの場合も塗布される接着剤３の厚さがばらつき、所望の厚さで接着剤３を塗布することが困難となる。
【００１２】
そのため、接着剤３とニードル先端１１との切り離し動作は、図３（ｃ）に示すようにニードル１を降下させた後に、ニードル先端１１を水平方向に移動させる。これにより、供給された接着剤３はニードル先端１１で切り離され、接着剤３の表面が平面となることで厚さのばらつきを抑制でき、接着剤３の厚さを所望の厚さまで薄く塗布することが可能となる。
【００１３】
図１、図３では、塗布の描画について、点で描画することを説明したが、線で塗布する場合、前述の、図１（ａ）から図１（ｅ）に示した点で描画する方法で、１点１点の塗布するピッチを狭めて、点で線を描く方法を取ることができる。
点で線を描くのではなく、線で塗布する場合、ニードル先端１１と被塗布物２の表面の間隔を、図１（ｄ）の高さにして塗布し、終端部において、図１（ｅ）で説明した水平移動をすることで塗布した接着剤３の厚さを薄くすることができる。この方法でニードル先端１１から所望の量の接着剤３を供給することでも塗布することは可能である。しかしながら、この塗布方法は接着剤３を吐出する時のニードル先端１１と被塗布物２との間隔は、図１（ｄ）で示した間隔となり、図１（ｂ）で示した間隔よりも狭くなるため、接着剤３の中にビーズやフィラーが含有されている場合、このビーズやフィラーの寸法以下に、ニードル先端１１と被塗布物２との間隔を狭めてしまうと接着剤３を吐出できない恐れがあり、塗布できなくなる可能性がある。また、連続して接着剤３を吐出するため、余分な接着剤３の吸引ができない。
このような課題を解消し、微小にかつ薄く所望の厚さに接着剤３を塗布する場合には、図１で説明した方法で１点1点の塗布するピッチを狭めて線を描画することが必要となる。
ここで、ニードル先端１１と被塗布物２の間隔の下限は接着剤３の吐出に必要な間隔、つまり、接着剤３が吐出されて被塗布物２の表面に付着する塗布条件において、塗布後の接着剤３の幅が、ニードル１の内径寸法以上であることが望ましい。
【００１４】
図４は、実施の形態１における接着剤塗布装置１００の概略構成を示すブロック図である。接着剤塗布装置の構成は、被塗布物２を配置するステージ４と、被塗布物２に接着剤３を塗布するためのニードル１と、ニードル１が取り付けられ、接着剤３を充填したシリンジ５の上下動作を可能とする上下可動ユニット６と、接着剤３の供給を制御する接着剤供給制御部７と、ニードル先端１１と被塗布物２との位置関係を３次元で制御する動作制御部８と、動作制御部８を操作する操作部９から成る。なお、動作制御部８は、接着剤供給制御部７の動作制御を行ってもよい。さらに、ニードル先端１１と被塗布物２の表面との間隔を測定する高さセンサ１０と、塗布した後の接着剤３の外観を撮影、観察できる撮像カメラ１２と、撮像カメラ１２により撮影された撮影画像を基に塗布した接着剤３の形状を計測できるように映し出すモニタ１３を備えている。高さセンサ１０は事前の被塗布物２までの高さを計測し、撮像カメラ１２とモニタ１３は、塗布後の塗布外観確認や塗布後の塗布形状の寸法測定を実施できる。また、これら高さセンサ１０、撮像カメラ１２、およびモニタ１３を使うことにより、塗布位置における被塗布物２の厚さ関係や塗布後の外観観察や寸法計測作業を効率的に行うことができる。なお、接着剤供給制御部７、動作制御部８、操作部９は、図５に示すように、プロセッサ（ＭＰＵ）とメモリに格納された、図２のフローチャートを作動させるためのコンピュータプログラムの組合せによって実現してもよいし、ＡＳＩＣ等の専用のハードウエアによって実現してもよいし、ＦＰＧＡのような再構成可能なゲートアレイによって実現してもよいし、これらの組合せによって実現してもよい。
【００１５】
また、高さセンサ１０の必要性を詳述すると以下の通りである。
接着剤塗布装置１００の接着剤３の供給と吸引について、圧縮エアーをシリンジ５に供給して接着剤３を吐出し、シリンジ５内の圧力を減圧して吸引する方法がある。接着剤３を微小に薄く所望の厚さで塗布する場合、ニードル先端１１と被塗布物２との間隔は、被塗布物２の表面にうねりがある場合や表面粗さが大きい場合、これらを無視できなくなり塗布位置によってこれらの間隔が異なってくる。そのため、高さセンサ１０を用いて塗布する箇所の高さを事前に計測し、ニードル先端１１と被塗布物２の表面との間隔を一定にすることで被塗布物２の表面のうねりや粗さの影響を抑えることができ、効率良く、所望の接着剤３の厚さに塗布することができる。
【００１６】
動作制御部８でニードル１と被塗布物２との位置関係を制御する場合、水平方向と垂直方向の動作をさせる動作軸を、ニードル１の側または被塗布物２の側の、どちらか一方の側にまとめて設置する必要はなく、それぞれの動作軸をニードル１の側、被塗布物２の側のそれぞれに割り振ってもよい。また、水平方向の移動に関しても、平面内で直交する軸をニードル１の側と、被塗布物２の側のそれぞれに分けた構成としても良い。
【００１７】
次に接着剤供給制御部７の制御について説明する。
図６は、接着剤供給制御部７の制御を行うにあたり、ニードル先端１１に供給される接着剤３の様子を示す説明図である。
まず、図６（ａ）のようにニードル先端１１からの接着剤３の吐出量が少ない場合は、接着剤３を被塗布物２に供給できない。そのため、事前に、吐出した接着剤３が被塗布物２に供給できているかを確認する必要がある。確認方法としては、前記図１（ａ）、（ｂ）の吐出時の高さで、設定した塗布条件、吐出圧力や吐出時間において接着剤を塗布し、被塗布物２の表面に接着剤３が付着するかを確認することが必要である。
【００１８】
次に、塗布条件を設定するにあたり、図６（ｂ）で示すように、吐出した接着剤３の幅がニードル１の外径を超え、かつニードル１の側面に接着剤３が這い上がってしまう場合を考える。
図６（ｂ）の状態は、接着剤３の粘度によって異なるが、接着剤３の粘度が高く吐出量が多いと、吐出後の接着剤３が濡れ広がる過程において、ニードル先端１１と被塗布物２の表面との間を接着剤３が伝って広がり、接着剤３がニードル１の外径以上にはみ出す。その後、接着剤３の表面張力によって、接着剤３が被塗布物２の表面を濡れ広がらずにニードル先端１１からニードル側面へと濡れ広がりながらはみ出す。これにより、ニードル先端１１に接着剤３が付着しやすくなる。
【００１９】
付着した接着剤３は、水平移動時にニードル１の直下にある接着剤３に引っ張られて被塗布物２の上に残ったり、またニードル先端１１に残留する。供給して塗布される接着剤３の上にニードル先端１１に残留した接着剤３が付着した場合は、付着した部分で接着剤の高さが高くなり、結果として接着剤３の厚さが厚くなる。そのため、付着した接着剤３の高さを制御できない状態となり、所望の厚さに塗布できないこととなる。
【００２０】
また、一旦、ニードル先端１１に接着剤３が付着してしまうと、吐出後の次の動作である接着剤３を吸引して微小量としても、ニードル１の側面に付着した接着剤３はそのまま残る場合があり、次の塗布の段階で供給される接着剤３の上に付着して、所望の厚さに塗布できないこととなる。ここで、接着剤が被塗布物表面を濡れ広がる場合で接着剤吐出後にニードルを降下させてもニードル側面に接着剤が付着しない場合は問題とならない。
【００２１】
従って、図６（ｂ）で示す状態では、図１（ｃ）、（ｄ）で説明した接着剤３の吸引とニードル先端１１の降下時に、ニードル１の外径の範囲外の位置にある接着剤３が、ニードル先端１１の側面の外側に位置するため、図１（ｅ）のように、ニードル先端１１を水平移動させても、接着剤３の厚さを所望の値まで薄くすることができない。
【００２２】
そのため、塗布後の接着剤３の外径寸法がニードル１の外径寸法以下となるように、塗布量などの塗布条件を設定する。具体的には、撮像カメラ１２などを使用し、塗布の状態を撮像した画像から、塗布位置での塗布後の塗布形状や、塗布動作完了後における塗布形状において、塗布後の外径を計測し、またはニードル１の降下後の水平移動距離と垂直移動距離から塗布幅を計測する。塗布幅がニードル１の外径寸法を超過している場合、ニードル先端１１の側面周囲に接着剤が付着する可能性がある。この場合は、前述した通り、次の塗布の段階で接着剤３の厚さが厚くなり、付着した接着剤３の厚さがばらつく可能性があるため、塗布後の接着剤３の塗布幅寸法がニードル１の外径寸法以下となるように塗布量を調整する。
【００２３】
このような塗布条件を設定する一例として、図７に示すように横軸に吐出圧力、縦軸に塗布後の接着剤３の塗布幅のデータを予め取得しておく。図７に基づき、塗布量の上限は塗布幅がニードル幅寸法を超えない範囲を選択することで塗布条件の設定が可能となる。  図５の横軸には吐出圧力のデータを示しているが、塗布量を調整するパラメータであれば、吐出圧力に限るものではない。
【００２４】
塗布条件を設定して制御しても、ニードル１の側面に接着剤３が付着した場合、または接着剤３の塗布開始前に、ニードル先端１１のクリーニングを行う必要がある。
クリーニング方法として、接着剤塗布前にニードル先端の拭き取りを行うことを前述したが、直接、布、スポンジ、拭き取り用具等を用いて拭き取りを行う他に、図８に示すニードルクリーナーのように、吸引するエアー２０の流れによりニードル先端１１、及び先端付近のニードル１の側面に付着した接着剤３を除去する方法が一般的に知られている（例えば、特許文献１の図１参照）。
【００２５】
しかし、粘度が高い接着剤は、図８に示すようなエアー２０だけでは容易に取り除くのが困難な場合がある。一般的に接着剤は、接着剤の温度が高くなるに連れて粘度が低下する。その性質を利用してニードル先端１１を局所的に温度を上げた状態で、エアー２０でニードル先端をクリーニングする方法でもよい。図９は、ニードルクリーナーのニードル先端１１の側部近傍に複数回巻いたコイル２１を配置した様子を示している。このコイル２１に電流を流すことで、高周波誘導加熱の原理を利用して、ニードルの先端部が局所的に加熱される。これによりニードル先端１１の温度が上昇し、ニードル先端１１の側面に付着した接着剤３の温度は熱伝達により上昇する。温度上昇することで粘度が低下し、エアー２０で取り除き易くできる。ここでニードル１の材質について高精度に塗布することが求められる場合は、一般的に金属が使用される。しかし、ニードル１に樹脂が使用される場合は、直接拭き取りを行うほうがよい。
【００２６】
さらに、ニードル先端１１の接着剤３の付着を抑制するために、離型性を高める方法がある。具体的には、ニードル先端１１の接着剤３の付着を避けたい部分にフッ素系材料でコーティングする。これにより、ニードル先端１１に接着剤が付着するのを抑制できる。このコーティングは、樹脂のニードルに対しても加工が可能であり、この場合は先端をコーティングしてもよい。これにより、ニードル先端に付着する接着剤量を抑制することで、接着剤を微小にかつ薄く所望の厚さで安定して塗布することが可能である。
【００２７】
なお、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。また図中、同一符号は、同一または相当する構成、機能を有する部分を示す。
【符号の説明】
【００２８】
１  ニードル、２  被塗布物、３  接着剤、４  ステージ、５  シリンジ、６  上下可動ユニット、７  接着剤供給制御部、８  動作制御部、９  操作部、１０  高さセンサ、
１１  ニードル先端、１２  撮像カメラ、１３  モニタ、２０  エアー、２１  コイル、１００  接着剤塗布装置
【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】
2018111068.tif 000009
【図８】
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【図９】
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