(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性流体としてのクリームはんだを所定の対象物としてのプリント基板に定量ずつ塗布する装置であって、
外周にクリームはんだを定量分だけ収容する収容孔部を備えた回転体と、
その回転体の収容孔部に前記粘性流体を供給する供給部と、
前記回転体を駆動する回転駆動手段と、
前記供給部とは前記回転体の周方向において隔たった位置に設定され、前記収容孔部から前記粘性流体を排出して前記プリント基板の所定位置に塗布する排出部とを備える粘性流体の定量塗布装置において、
円形断面の固定ノズル体の外周に、前記回転体として薄肉円筒状のマスクリングが回転可能に配置され、そのマスクリングを厚さ方向に貫通して前記収容孔部としての小孔がマスクリングの周方向に所定のピッチで形成され、それら小孔の外側開口はマスクリングの外側に被せられるように設けられた漏洩防止ホルダとしてのノズルホルダの内周面で覆われ、そのノズルホルダに粘性流体の前記供給部及び排出部としての供給口及び排出口が形成され、前記回転駆動手段は前記マスクリングを、前記固定ノズル体とノズルホルダとの間に挟まれてその間を摺動するように回転させることを特徴とする粘性流体の定量塗布装置。
【請求項２】
前記供給口に接続された粘性流体のタンク内への押込み圧、及び、前記排出口への押出し圧力を供給する、圧力流体通路が前記固定ノズル体に形成され、前記タンク内、及び、前記排出口に対して共通の圧力供給ポートより圧力流体を供給するようにした請求項１に記載の粘性流体の定量塗布装置。
【請求項３】
前記圧力流体通路は、前記排出部に至る第一の圧力流体通路と、前記供給部に至る第二の圧力流体通路とで形成され、前記共通の圧力供給ポートに供給される前記圧力流体が前記第一、第二の圧力流体通路により分岐してそれぞれ前記排出部及び供給部に導かれる請求項２に記載の粘性流体の定量塗布装置。
【請求項４】
前記回転駆動手段によって回転される前記マスクリングにおける小孔が前記排出口に一致したタイミングで、前記圧力流体通路を経て圧力パルスが供給されて、粘性流体を小孔から押出し、前記排出口を経てプリント基板の所定位置に付着させ、またこれに同期して前記小孔が前記供給口に一致した状態で前記タンクにも圧力パルスが供給されて、粘性流体がマスクリングの小孔に押込まれる請求項２または３に記載の粘性流体の定量塗布装置。
【請求項５】
前記プリント基板は、互いに直交する二方向に移動可能なＸＹテーブル上にセットされ、前記粘性流体の塗布動作と、前記対象物のＸＹ二方向における移動との組み合わせに基づいて、任意のクリームはんだパターンの塗布パターンを形成する請求項１乃至４のいずれかに記載の粘性流体の定量塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリームはんだ等の粘性流体をプリント基板等の所定の対象物に定量ずつ塗布する粘性流体の定量塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板製造工程において、基板面に対し、その基板ごとに作成されたパターンを有するメタルマスクを戴置して、スキージでクリームはんだを塗布する装置などが実施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、作成しようとする各基板に対してそれぞれメタルマスクを作成しなければならないため、少量多品種の基板の作成に対しては効率が悪かったほか、スクィーズの際、大量のクリームはんだが廃棄されるという問題もあった。また、ディスペンサー塗布機を用いた場合は、はんだ粒子がノズルに詰まってしまったり、塗布量にばらつきが生じやすいという問題もある。
【０００４】
そこで、メタルマスクを用いずに印刷を行なう装置として、特開平７−２０２４０４号公報では、塗布材料であるクリームはんだに気体を含ませ、それを噴出器によって噴出することにより基板面への塗布を行なう提案がなされている。しかしこの装置においてはクリームはんだが拡散しやすく、所望の範囲に所望の量を塗布することが難しいという問題がある。
【０００５】
本発明の課題は、塗布パターンによってマスクを作成する必要も、また塗布時に余剰な粘性流体材料を塗布する必要もなく、所望の範囲に所望の量の粘性流体材料を塗布できる、粘性材料の塗布装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の粘性流体の定量塗布装置は、粘性流体としてのクリームはんだを所定の対象物としてのプリント基板に定量ずつ塗布する装置であって、外周にクリームはんだを定量分だけ収容する収容孔部を備えた回転体と、その回転体の収容孔部に粘性流体を供給する供給部と、回転体を駆動する回転駆動手段と、供給部とは回転体の周方向において隔たった位置に設定され、収容孔部から粘性流体を排出してプリント基板の所定位置に塗布する排出部とを備える粘性流体の定量塗布装置において、円形断面の固定ノズル体の外周に、回転体として薄肉円筒状のマスクリングが回転可能に配置され、そのマスクリングを厚さ方向に貫通して収容孔部としての小孔がマスクリングの周方向に所定のピッチで形成され、それら小孔の外側開口はマスクリングの外側に被せられるように設けられた漏洩防止ホルダとしてのノズルホルダの内周面で覆われ、そのノズルホルダに粘性流体の供給部及び排出部としての供給口及び排出口が形成され、回転駆動手段はマスクリングを、固定ノズル体とノズルホルダとの間に挟まれてその間を摺動するように回転させることを特徴とする。
【０００７】
このように構成すれば、各基板毎にメタルマスクを作成する必要がなく、また粘性流体をあらかじめ定量に分けてあるため、その定量ずつ塗布することができ余剰な量を消費することがない。
【０００８】
さらに、収容孔部に対し、定量の粘性流体を充填するために、供給部において粘性流体に別途流体圧を作用させ、その粘性流体を回転体の収容孔部に押し込む粘性流体の押込み手段を備えることができる。こうすれば、粘性流体の表面張力などによって孔部に定量が収容されないという事態を防止することができ、確実に定量の粘性流体を収容孔部に収めることができる上、収容孔部への押込み時間が短縮され、作業の効率化も図ることができる。
【０００９】
また、排出部において粘性流体に別途流体圧を作用させ、その粘性流体を回転体の収容孔部から押し出す粘性流体の押出し手段を備えることもできる。
こうすれば、収容孔部に充填された粘性流体を速やかに、かつ全て排出できるので、定量の粘性流体の塗布を素早く行なうことができる。また、粘性流体を塊状のまま押出すので、所望の塗布位置から拡散することなく粘性流体を塗布することができる。
【００１０】
回転体の収容孔部へ粘性流体を充填し、またその粘性流体を排出する工程において、回転体が充填を行なう回転位置にあるとき、排出も行なう構成とすることもできる。すなわち、収容孔部は回転体の外周部にその周方向における所定のピッチで形成され、このピッチはある収容孔部が供給部に位置するとき、別の収容孔部が排出部に位置するように設定され、回転駆動手段は回転体をピッチ間隔で間欠的に駆動する間欠回転駆動手段とすることができる。
【００１１】
これにより、収容孔部への充填と排出の工程を同時に行なうことができ、作業効率を向上させることができる。また、周方向に所定のピッチで形成されているので、一定の回転角で間欠的に回転させればよく、制御が容易である。
【００１２】
粘性流体の押込み手段及び／または押出し手段は、収容孔部が供給部に位置したとき及び／または排出部に位置したとき、押込み及び／または押出しのためのパルス状の流体圧を粘性流体に加える構成とすることができる。
押込み及び押出しに際して、収容孔部に加える流体圧は定常的に加圧されている必要はなく、押込み及び押出しに必要な圧力が動作の間だけ加わればよい。また、常時加圧しないことで、押込み部においては摺動部などの間隙への粘性流体の流れこみ、押出し部での押出し後の加圧流体の噴出しという問題を未然に解決することができる。
【００１３】
さらに、収容孔部は回転体の外周面に開口し、その回転体の外側には、回転体の外周面に沿って延びる、収容孔部の開口を塞ぐ内周面を有する漏洩防止ホルダが設けられた構成ともできる。
収容孔部に充填された粘性流体は、回転体の回転速度、収容孔の開口面積及び粘性流体の表面張力によっては、回転時の収容孔部から脱落しないこともありえるが、収容孔部の開口を塞ぐ内周面を有する漏洩防止ホルダを設けることで、確実に粘性流体の漏洩を防止でき、汎用的な粘性流体の塗布装置として構成できる。
【００１５】
また、供給口に接続された粘性流体のタンク内に押込み圧、及び、排出口に押出し圧力を供給する、圧力流体通路が固定ノズル体に形成され、タンク内、及び、排出口に対して共通の圧力供給ポートより圧力流体を供給するようにもできる。
これにより、継続的に粘性流体を供給することができ、また、そのタンクに貯蔵された粘性流体を供給部から小孔へ充填するために押込み圧を付加することができる。また、小孔に収容されている粘性流体を押圧排出することができる。
【００１６】
さらに、圧力流体通路は、排出部に至る第一の圧力流体通路と、供給部に至る第二の圧力流体通路とで形成され、それら第一、第二の圧力流体通路に、共通の圧力供給ポートに供給される圧力流体が第一、第二の圧力流体通路により分岐してそれぞれ排出部及び供給部に導かれる構成ともできる。
こうすれば、共通の圧力ポートに加圧することで、排出部とタンクの両方にかつ同時に加圧することができる。
【００１７】
これまでに示した粘性流体の塗布装置は、以下に示すような手順及びタイミングによって稼動させることができる。すなわち、回転駆動手段はマスクリングの小孔が排出口に一致したタイミングで、圧力流体通路を経て圧力パルスが供給されて、粘性流体を小孔から押出し排出口を経てプリント基板等の対象物の所定位置に付着させ、またこれに同期して小孔が供給口に一致した状態でタンクにも圧力パルスが供給されて、粘性流体がマスクリングの小孔に押込まれる。
【００１８】
さらに、粘性流体を塗布する場合を考えると、対象物の配置・支持・移動などに係る構成を含むものとできる。例えば、プリント基板等の対象物は、互いに直交する二方向に移動可能なＸＹテーブル上にセットされ、粘性流体の塗布動作と、対象物のＸＹ二方向における移動との組み合わせに基づいて、任意のクリームはんだパターン等の塗布パターンを形成する粘性流体の定量塗布装置とできる。
こうすることで、対象物の全面に亘って粘性流体を塗布できる装置を構成することができる。
【００１９】
なお、対象物の全面に亘って塗布するにあたっては、対象物をＸＹ二方向に移動可能とするほか、対象物は固定し回転体をＸＹ二方向へ移動可能としても良いし、対象物をセットするテーブルはＸ方向にのみ移動可能とし、Ｙ方向へは回転体を移動させて排出口の位置を変動させる構成とすることもできる。
【００２０】
【本発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面に基いて説明する。
図１は、はんだ塗布装置１の側面断面図である。はんだ塗布装置１は、回転駆動部２、塗布機構部３及びＮ２加圧部４が支持台５に対し取り付けられている。
回転駆動部２はステッピングモータ６が備えられ、このステッピングモータ６の駆動力をタイミングベルト９を介した一組のタイミングプーリ７、８により、塗布機構部３に伝達する。塗布機構部３は図２にも示すように、支持台５に固定されたノズルホルダ１２と、ベアリングホルダ１０に支持された固定ノズル１３と、ノズルホルダ１２の内周面と固定ノズル１３の外周面とに接しつつ、固定ノズル１３の回りを回転摺動可能に設けられ、シャフト１１と同軸の回転軸を有して、タイミングプーリ８からの回転駆動力を伝達されるマスクリング１４とが設けられている。
【００２１】
図１及び図２に示すように、ノズルホルダ１２は下方に内周面と連通する排出口１２ｂを開口し、また内周面上方には供給口１２ａが開口している。その供給口１２ａの上部にはクリームはんだ１６を貯蔵するタンク１５が支持台５を貫通して設けられている。また、固定ノズル１３中心部にはその軸方向に沿って、ノズルホルダ１２の外部に備えられたＮ２加圧部４からのガス供給路１７が設けられ、圧力供給ポートであるガス供給路１７は、下方の排出口に向けた排出押圧ガス流路１８と上方のタンク１５に通じているタンク押圧ガス流路１９に分岐している。タンク押圧ガス流路１９は、タンク１５の外周面内側に連通して形成されている。マスクリング１４は、図３に示すように、薄肉状の円筒体であり、９０°間隔のピッチで、外側面を貫通する小孔１４ａ〜１４ｄが形成されている。この円筒体を回転軸に平行な線によって展開すると図４のようになる。また、小孔１４ａ〜１４ｄのそれぞれ近傍には、各小孔が供給口１２ａに一致するときに、固定ノズル１３とタンク１５に形成された押圧ガス流路１９を連通させるガス流路連通口１４ｅが形成されている。・
【００２２】
なお、押圧ガス流路は、図６のように、タンク押圧ガス流路１９を、Ｎ２加圧部に近い部分で分岐させ、マスクリング１４のない部位を迂回する構成としても良い。この場合はマスクリング１４にガス流路連通口１４ｅを形成する必要がない。また、タンク１５内のガス圧は常時制御可能にできる。
【００２３】
次に図２を用いて、マスクリング１４に形成された小孔１４ａ〜１４ｄへの充填、排出の動作を説明する。
マスクリング１４の小孔１４ａ〜１４ｄに保持されたクリームはんだ１６は、小孔１４ａ〜１４ｄの側壁と、固定ノズル１３の外周面に囲われた空間に保持される。さらに小孔１４ａ〜１４ｄが供給口１２ａまたは排出口１２ｂに一致する位置にないとき（図１２（ａ））は、充填されたクリームはんだ１６はノズルホルダ１２の内周面にて漏洩を防止されている。マスクリング１４の回転により、一つの小孔１４ａ〜１４ｄがノズルホルダ１２の供給口１２ａに一致すると、同時に別の小孔１４ａ〜１４ｄが排出口１２ｂに一致する。図２（ｂ）の例では小孔１４ａが排出口１２ｂに、小孔１４ｃが供給口１２ａに一致している。この時、Ｎ２加圧部４からガス供給路１７及び排出押圧ガス流路１８を介して流体圧が加えられ、小孔１４ａのクリームはんだ１６は、排出口１２ｂを経て排出され、クリームはんだ塊２２として基板２１上に塗布される。また一方、タンク１５に貯蔵されたクリームはんだ１６に対して、ガス供給路１７及びタンク押圧ガス流路１９を介して上方から加圧することにより、供給口１２ａに面した小孔１４ｃに、定量のクリームはんだ１６が充填される。
【００２４】
上記のような、基板２１へのクリームはんだ１６の塗布は、図示しない制御部によって動作を制御されている。制御部は、クリームはんだ１６の塗布位置を記憶した、ＣＡＤ等によって描かれた位置データを書き込まれたＲＯＭを備えている。これはプリントする基板２１のパターンごとに交換される。もちろん、位置データは、読出しができれば良いので、ハードディスクなどのメディアなどに収められていても良い。基板ホルダ２０は基板２１を戴置保持し、図示しないホルダ駆動機構によって、図５に示すように、固定的に設置された塗布機構部３に対し、ＸＹ平面方向に変位可能に支持され、戴置した基板２１の略全体面がノズルホルダ１２の排出口１２ｂの直下に変位可能とされている。図１に戻り、ステッピングモータ６は、マスクリング１４の小孔部１４ａ〜１４ｄを、正確にノズルホルダ１２の排出口１２ｂと一致する位置に駆動、停止することができる。また、Ｎ２加圧部４は、排出口１２ｂと一致する位置に停止した小孔１４ａ〜１４ｄに収容されているクリームはんだ１６を外部へ押圧し、また併せて、上方の開口部１２ａと一致する位置にある小孔に対し、クリームはんだ１６を充填するように排出押圧ガス流路１８を介してタンク１５にも加圧している。なお、この際の加圧は小孔１４ａ〜１４ｄからの押出しと小孔ａ〜ｄへの充填に供せられるものであり、必要な大きさの圧力を短時間加える、パルス型の加圧出力を行なう。
【００２５】
クリームはんだ１６の塗布に際しての、具体的な制御手順は、以下の通りである。図示しない制御部は、まず、塗布すべき位置のデータをＲＯＭから読み出す。次に、その読み出したデータに従って、基板２１の、次に塗布すべき位置が排出口１２ｂの直下にくるように、図示しないホルダ駆動機構を駆動して基板ホルダ２０を移動する。次いで、ステッピングモータ６によって、クリームはんだ１６を充填した小孔１４ａ（〜ｄ）が排出口に一致する位置までマスクリング１４を回転させ、Ｎ２押圧部４にパルス型の流体圧を出力させて、排出口１２ｂからの排出と供給口１２ａでの充填を行なう。これらの動作を、その基板へのクリームはんだ１６の塗布が終了するまで繰り返す。なお、工程の途中において、タンク１５内にクリームはんだ１６の残量を検出するセンサを備えて、そのセンサが残量不足を検出した場合、動作を停止するようにしてもよい。またセンサは、重量センサや超音波センサなど公知のセンサを適宜用いることができる。
【００２６】
【発明の作用及び効果】
ステッピングモータ６がマスクリング１４を回転させ、その小孔１４ａ〜１４ｄの一つが排出口１２ｂに一致したタイミングで、Ｎ２加圧部からガス供給路１７、排出押圧ガス流路１８を経て圧力パルスが供給されて、クリームはんだ１６を小孔から押出し、排出口１２ｂを経てプリント基板２１の所定位置上に落下付着させ、これに同期して別の小孔が供給口１２ａに一致した状態でタンク１５にも圧力パルスが供給されて、貯蔵されたクリームはんだ１６がマスクリング１４の小孔に押込まれる。このように構成すれば、塗布パターンによってマスクを作成する必要も、また塗布時に余剰なクリームはんだを塗布する必要もなく、基板上の所望の範囲に所望の量のクリームはんだを塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、粘性流体の塗布装置の側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面における、マスクリング回転時の作用説明図。
【図３】マスクリングの斜視図。
【図４】マスクリングの展開図。
【図５】粘性流体の塗布装置の回転駆動部及び塗布機構部と、基板ホルダとの移動方向を説明する図。
【図６】粘性流体の塗布装置の、タンク押圧流路の位置を変更した例の側面図。
【符号の説明】
１  粘性流体の塗布装置
４  Ｎ２加圧部
６  ステッピングモータ
１２  ノズルホルダ
１２ａ  供給口
１２ｂ  排出口
１３  固定ノズル
１４  マスクリング
１４ａ〜１４ｄ  小孔
１５  タンク
１７  ガス供給路
１８  排出押圧ガス流路
１９  タンク押圧ガス流路
２０  基板ホルダ
２１  基板
【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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