(57)【要約】【課題】経時変化等に伴う材料自体の粘度変化が生じても、吐出量を高精度で所定量に制御することができる液体材料の吐出方法及び吐出装置を提供する。【解決手段】吐出量を測定するタイミングを計画し、実行するスケジューリング部９と、スケジューリング部９からのタイミングにより加圧力と吐出量の関係を計測する吐出量測定部７と、計測情報を追記記憶する情報記憶部８と、液体材料を吐出する都度、情報記憶部８の情報から電空レギュレータ５への加圧力を算出更新する加圧力制御部６と、を含む。加圧力制御部６は、情報記憶部８に記憶されている計測情報から、液体材料２を吐出する度に、所定吐出量となる加圧力を算出し、算出結果に従って電空レギュレータ５を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内の材料を所定の加圧力で加圧し吐出する加圧手段と、所定の更新タイミングで前記加圧力に対応する吐出量を計測し、前記加圧力と前記吐出量との関係を記憶する吐出量記憶手段と、所望の吐出量を得る加圧力を前記関係から算出して設定する加圧力設定手段と、を有することを特徴とする材料吐出装置。
【請求項２】
材料を貯留し加圧力によりノズルから前記材料を吐出する容器と、前記容器内の加圧力を設定する加圧力設定部と、前記ノズルから吐出された材料の吐出量を測定する吐出量測定部と、前記吐出量の測定タイミングを決めるスケジューリング部と、この吐出量の測定の都度前記吐出量測定値と加圧力との関係を記憶する記憶部と、前記吐出量測定値が規定範囲内でない場合に前記加圧力を変更して前記吐出量測定部により吐出量を計測させる加圧力制御部と、を有することを特徴とする材料吐出装置。
【請求項３】
前記材料は、液体、ゲル状物質又は流体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の材料吐出装置。
【請求項４】
容器内の材料を所定の加圧力で加圧して吐出させる工程と、所定の更新タイミングで前記加圧力に対応する吐出量を計測し、前記加圧力と前記吐出量との関係を記憶する工程と、所望の吐出量を得る加圧力を前記関係から算出して設定する工程とを有することを特徴とする材料吐出方法。
【請求項５】
容器内の材料を容器内に供給された加圧力により吐出する材料の吐出方法において、所定の更新タイミングで、前記材料の吐出量を計測し、前記吐出量の計測値が規定範囲内であれば加圧力と吐出量との関係を記憶し、前記吐出量の計測値が規定範囲内でなければ加圧力を変更した後加圧力と吐出量との関係を記憶し、この記憶された加圧力と吐出量との関係に基づいて加圧力を設定して前記材料を吐出することを特徴とする材料吐出方法。
【請求項６】
前記材料は、液体、ゲル状物質又は流体であることを特徴とする請求項４又は５に記載の材料吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着剤、ペースト状又はクリーム状の電子材料等の容器内に貯留した液体材料等を、容器に適用した加圧力により所定量づつ吐出する材料の吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体材料の吐出方法としては、一般的に機械式及びエアー式の２種類があり、精度等の必要性能により使い分けを行っている。一般的に、必要吐出量精度が高い場合には機械式が使用され、高精度が必要無い場合にはエアー式が使用される。
【０００３】
機械式の場合、液体材料が入った容器内にピストン等を押し込み、このピストンの押し込んだ量に比例した量の液体を吐出するようになっている。この機械式の場合、吐出する材料の状態の影響を受けにくいため、高精度の吐出用で液体材料の吐出が可能である。しかし、機械式の場合は、エアー式と比較して、装置の全体の構成が複雑になり、装置コストが高いという難点がある。
【０００４】
一方、エアー式の場合、装置を安価に構成することができるが、ピストン等をエアー圧で駆動するため、エアーの膨張・収縮及び材料の残量・粘度変化等の影響を受けるため、高精度での吐出量の制御を実現できない。
【０００５】
ここで、吐出量精度がエアー式で充分ではあるが、材料それ自身の粘度変化等に起因して、材料への加圧力が一定であっても、単位時間当たりの液体吐出量が仕様を満足しない場合、また材料のロット間での特性違いに起因する場合等、現実的には定量吐出の精度向上はもちろん維持することさえ困難である。このため、定量吐出精度を維持するために、段取り替えの都度、試行錯誤的なテストを実施して材料への加圧力を決定していた。また、使用環境に対して特性変化の大きい材料の場合、精度維持のためにテストを頻繁に行う必要があり、生産効率の低下が否めなかった。
【０００６】
即ち、吐出対象となる材料、例えば、接着剤、及びペースト状又はクリーム状の電子材料は、使用環境において粘度変化等の経時変化が多かれ少なかれ発生する。機械式の吐出手段を使用した場合、粘度変化等の影響を受けることなく、吐出量の精度を維持することが可能である。しかし、エアー式と比較してシステムが高価であり、段取り毎に清掃を行う等の長い作業工数が必要である。エアー式の吐出手段を使用した場合、機械式と比較して安価にシステムを構築でき、清掃作業等を必要としないため、短時間での段取り替えが可能となる。しかし、吐出駆動源がエアーのため、材料の残量・粘度変化等の影響を受けるので、吐出量の精度は低い。また、材料の経時変化に起因して、同一加圧力で吐出していても、吐出量が変化（多くの場合、減少）してしまい、精度を維持することも困難である。そのため、価格・作業性を犠牲にして機械式にて対応するか、又は、試行錯誤的なテストを定期的に実施して、所要の吐出量となる加圧力を決定する。又は、加圧力と吐出量との比例関係を計測し、所要加圧力を算出して定期的に加圧力の補正を実施する等で対応している。このため、従来技術においては、低コストで且つ高作業性で、経時変化に対して吐出量を高精度に維持することは困難であった。
【０００７】
特許文献１に記載の従来の吐出方法は、２種類の加圧力における吐出量を計測することで、計測時点での材料の加圧力と吐出量との比例関係を求め、この比例関係に基づいて、所要の吐出量に対応する加圧力を決定するものである。この方法では、試行錯誤的なテストを行う場合に比べて、生産効率の向上を図ることができる。また、この比例関係を定期的に求めることで、粘度変化等の影響を有効に取り除いて、吐出量を高精度に維持しようとしている。
【０００８】
特許文献２に記載の従来の吐出装置は、予め実験によって求められた吐出圧・吐出時間等の修正データをメモリーに記憶させ、実際の吐出時には吐出回数・経過時間等により順次記憶しておいたメモリーのデータに従って、吐出圧・吐出時間を修正し、自動的に定量吐出を行っている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−７９４７２号公報
【特許文献２】特公平８−２４８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献1に記載の従来の液体吐出方法においては、吐出量の精度を維持しようとした場合、比例関係を求める周期は、材料の特性に大きく起因する。即ち、特性の変化量の大きな材料を使用する場合には、頻繁に比例関係を求める必要があり、実際には生産効率の向上が期待できないという問題点がある。
【００１１】
また、特許文献2に記載の従来の液体吐出装置においては、吐出圧等の吐出条件の修正が、メモリーのデータに従っているため、予め実験した条件と違う条件で吐出する場合に、再度実験する必要がある。また、同一材料であるが、ロット間の特性バラツキが大きな材料を扱う場合には、期待する定量吐出を行うことが困難である。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、経時変化等に伴う材料自体の粘度変化が生じても、吐出量を高精度で所定量に制御することができる材料の吐出装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る材料の吐出装置は、容器内の材料を所定の加圧力で加圧し吐出する加圧手段と、所定の更新タイミングで前記加圧力に対応する吐出量を計測し、前記加圧力と前記吐出量との関係を記憶する吐出量記憶手段と、所望の吐出量を得る加圧力を前記関係から算出して設定する加圧力設定手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る他の材料の吐出装置は、材料を貯留し加圧力によりノズルから前記材料を吐出する容器と、前記容器内の加圧力を設定する加圧力設定部と、前記ノズルから吐出された材料の吐出量を測定する吐出量測定部と、前記吐出量の測定タイミングを決めるスケジューリング部と、この吐出量の測定の都度前記吐出量測定値と加圧力との関係を記憶する記憶部と、前記吐出量測定値が規定範囲内でない場合に前記加圧力を変更して前記吐出量測定部により吐出量を計測させる加圧力制御部と、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る材料の吐出方法は、容器内の材料を所定の加圧力で加圧して吐出させる工程と、所定の更新タイミングで前記加圧力に対応する吐出量を計測し、前記加圧力と前記吐出量との関係を記憶する工程と、所望の吐出量を得る加圧力を前記関係から算出して設定する工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る他の材料の吐出方法は、容器内の材料を容器内に供給された加圧力により吐出する材料の吐出方法において、所定の更新タイミングで、前記材料の吐出量を計測し、前記吐出量の計測値が規定範囲内であれば加圧力と吐出量との関係を記憶し、前記吐出量の計測値が規定範囲内でなければ加圧力を変更した後加圧力と吐出量との関係を記憶し、この記憶された加圧力と吐出量との関係に基づいて加圧力を設定して前記材料を吐出することを特徴とする。
【００１７】
前記材料は、例えば、液体、ゲル状物質又は流体である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る液体の吐出方法を示すブロック図である。本実施形態の液体材料の吐出方法においては、シリンジ１内に液体材料２が貯留され、この液体材料２はシリンジ１の先端に設けたノズル３から吐出されるようになっている。このシリンジ1の内部には、加圧源４から電空レギュレータ５によって加圧力が制御された空気が供給され、シリンジ１内の液体材料には、この加圧力が印加される。
【００１９】
また、吐出量を測定するタイミングを計画し、実行するスケジューリング部９と、前記スケジューリング部９からのタイミングにより加圧力と吐出量との関係を計測する吐出量測定部７と、吐出量測定部７で計測した際の情報を追記記憶する情報記憶部８と、液体材料を吐出する都度、情報記憶部８の情報から電空レギュレータ５への加圧力を算出更新する加圧力制御部６と、を含んで構成される。
【００２０】
吐出の駆動源となるエアー等が加圧源４から供給され、電空レギュレータ５にて制御された加圧力にてシリンジ１内の液体材料２を加圧し、液体材料２がノズル３の先端から吐出される。加圧力制御部６は、情報記憶部８に記憶されている情報から、液体材料２を吐出する度に、所定吐出量となる加圧力を算出し、算出結果に従って電空レギュレータ５を制御する。情報記憶部８の情報は、液体材料２の吐出量を計測する吐出量測定部７からの情報を測定の度に随時記憶している。計測のタイミングは、スケジューリング部９により決定される。例えば、材料の使用開始時は短いサイクルで計測し、徐々にサイクルを長くする等、材料の粘度変化特性に合わせて、所定吐出量を実現可能な情報を収集するようにスケジュールを構成する。材料の粘度変化等の経時変化を考慮して計測タイミングを決定し、蓄積した計測情報から吐出の度に所定吐出量となる加圧力を算出することにより、所要吐出量の維持が可能となる。
【００２１】
次に、図１及び図２のフローチャートを参照して本実施形態の液体材料の吐出方法の動作について説明する。図２において、ステップＡ１で、スケジューリング部９からのタイミングにより吐出量の計測実施の可否を判断する。計測実施の場合、情報記憶部８の情報をもとに加圧力制御部６で加圧力を算出し、電空レジュレータ５に加圧力を設定する。そのときの吐出量を吐出量測定部７で計測する（ステップＡ２）。次に、ステップＡ３で、計測した吐出量が、所定吐出量の規格範囲内であれば、ステップＡ５にて計測した吐出量を含めた吐出情報を情報記憶部８に追記する。また、計測した吐出量が、規格範囲外であれば、ステップＡ４にて加圧力を変更し、再度ステップＡ２にて吐出量の計測を実施する。また、ステップＡ１で計測実施しない場合、加圧力補正のステップＡ６を実行する。
【００２２】
ここで、ステップＡ６では、情報記憶部８に記憶された情報をもとに加圧力制御部６で加圧力を算出する。次に、ステップＡ７にて、ステップＡ６で算出した加圧力を電空レギュレータ５に設定して、製品への塗布を実行する。製品への塗布実施後、ステップＡ８にて、塗布の終了かどうかの判断を行う。ここで、終了と判断されれば処理を終了する。また、終了と判断されなければ、ステップＡ１に戻り吐出量の計測実施の可否判断を行う。ステップＡ８にて、製品への塗布実施が終了と判断されるまで、吐出量を計測し、加圧力を補正しながら製品への塗布実行を繰り返す。
【００２３】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態においては、対象とする材料の吐出量を必要なタイミングで計測し、その計測情報をもとに吐出の度に加圧力を算出しているため、時間軸に対して粘度変化量が変化する材料に対しても、所定の吐出量を高精度で維持することができる。また、吐出量計測手段を有することにより、対象となる材料の特性を予め求める必要がないため、段取りが容易で、かつ試行錯誤的テストが不要であるという効果を奏する。
【００２４】
なお、上記実施形態において、加圧力補正方法として、時間に関するｎ次式とすることができる。また、加圧力補正時に使用する情報記憶部８のデータサンプルとして、処理の始めから吐出量が規格範囲内となるときの加圧力のデータを全てサンプルとして取り扱っても良いし、新しいデータｎ個をサンプルとして取り扱っても良い。また、加圧力の算出時には、サンプルデータの重み付けをする場合としない場合等、一般的な統計手法を用いて行うことができる。
【００２５】
なお、前記吐出材料としては、液体材料が一般的であるが、その他、ゲル状物質又は流体等も本発明の吐出対象として有効である。
【実施例】
【００２６】
次に、本実施形態の効果を試験した結果について、図３及び図４を参照して説明する。この試験は図１に示す実施形態の装置で実施した。シリンジ１の先端にノズル３が取り付けられており、シリンジ１内に吐出対象となる液体材料２が入っている。液体材料２は、加圧源４から電空レギュレータ５によって制御された加圧力により、ノズル３から吐出される。本試験では、加圧力制御部６から、電空レギュレータ５に加圧力を設定し、所定時間の吐出を行い、そのときにノズル３から吐出された材料２の吐出量を吐出量測定部７にて測定を行う。このときの加圧力と吐出量とを記録する。なお、吐出は約２０秒間隔で行った。
【００２７】
図３は、吐出開始の初回のみ吐出量の規格内判定を実施し、そのときの加圧力を一定にて吐出量を記録した結果である。また、図４は、図２で示したフローで加圧力補正を実施した場合の吐出量を記録した結果であり、規格範囲内かどうかの判定を約２０分間隔で実施し、加圧力補正には規格範囲となった情報を使用して、最小二乗法により一次近似で加圧力補正を行った。ここで、所要吐出量の規格としてＡ(中心値)ｍｇ±Ｂ（許容範囲）ｍｇとし、初期の加圧力は試験開始時の吐出量計測結果により決定した。図３から、加圧力一定では早い時期から規格外になる可能性が高く、一定時間経過後は完全に規格外である。しかし、図４の結果から、加圧力を吐出量の計測結果をもとに算出することにより、材料の粘度変化量が変化した場合でも、また長時間経過後でも規格内の吐出量が維持可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の活用例として、半導体組立におけるダイマウント工程のペースト塗布、アンダーフィル工程の樹脂塗布、放熱板貼付工程のペースト塗布、接着剤塗布等の液体樹脂を吐出する機能が必要な製造装置が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の基本構成図である。
【図２】本発明の基本動作フローを示す図である。
【図３】加圧力一定時の吐出量の変化を示すグラフ図である。
【図４】加圧力補正更新時の吐出量の変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  シリンジ
２  材料
３  ノズル
４  加圧源
５  電空レギュレータ
６  加圧力制御部
７  吐出量測定部
８  情報記憶部
９  スケジューリング部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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