(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に液体被覆材料を吹付被覆するシステムであって、
液体被覆材料を提供する液体送出通路と加圧空気を供給する空気送出通路を有する液体吹付装置と、
該液体吹付装置に取り付けられるノズルであって、該ノズルから外側に延在するノズル・チップと、前記液体被覆材料を液体被覆材料のビードとして放出するための通し穴とを備え、該通し穴は前記液体送出通路と流体的に連通して該通し穴の端部に配置されるノズル・オリフィスを有するノズルとを備え、
該ノズルは、該ノズル・チップから放出された前記液体被覆材料のビードの外周に加圧した空気を導いて、噴霧化した吹付けパターン中で液体被覆材料が旋回するような該液体被覆材料を形成するための、前記空気送出通路と流体的に連通する複数の空気穴を有し、
該空気穴は、前記液体被覆材料のビードの外周に実質的な正接方向に空気流を衝突させて、円錐形のスプレーパターン内で液体被覆材料が旋回するように円錐形のスプレーパターン中に該ビードを噴霧する角度で配置され、
該吹付被覆するシステムは、液体吹付装置の前記空気送出通路を断続的に開閉するために、前記液体吹付装置に動作可能な状態で接続されている制御装置を備え、これにより前記ノズル・オリフィスから放出される液体被覆材料の前記ビードが、渦巻状の噴霧化した吹付パターンもしくは前記液体被覆材料のビードとして、前記基板に塗布されるようにすることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記外側に延在するノズル・チップは前記ノズルから外側に延在する管を含み、前記管が前記ノズル・オリフィスを有し、前記液体被覆材料を液体被覆材料のビードとして放出することを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムであって、前記ノズルは、
環状板であって、該環状板の一方の側に第１面を有し、他方の側に外側に延在するノズル・ヘッドを有する第２面を有する環状板を備え、
前記環状板は、前記一方側と、前記ノズル・ヘッドとの間に延在して前記管を受容するための穴を有し、
前記空気穴は、前記環状板の前記第１面と前記第２面との間に延在するように形成されていることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、前記制御装置は、該液体被覆材料を渦巻状ビードとして選択的に塗布するように加圧空気を制御することを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、前記制御装置は、ビードパターン，渦巻状噴霧パターンおよび渦巻状ビードパターンを含む３つのモードを使用して、液体被覆材料を選択的に塗布することを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、前記制御装置は、基板の所定の形状に基づいてスプレーパターンを選択することにより、該基板に該液体被覆材料を選択的に塗布することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を噴霧化した、または噴霧化しない吹付パターンとして基板に塗布することに関する。特に、本発明は、被覆せずに残すべき領域に被覆材料を付着させることなく、回路基板のような基板の所望の領域に被覆材料を選択的に塗布する改良型の方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、湿気、漏電および埃から保護する必要がある回路基板は、揮発溶液中に溶解したアクリル、ポリウレタン、シリコンまたはエポキシ合成樹脂など、相似被覆として知られる防湿絶縁膜で被覆される。清浄な回路基板に塗布されると、溶液が蒸発するにつれ、均一な厚さでピンホールのない絶縁樹脂膜が形成される。
【０００３】
吹付は、大量生産に最も一般的に使用される絶縁被覆法である。吹付は、液体被覆材料が吹付ノズルを出た後に、液体被覆材料の流れに空気の流れを衝突させ、噴霧化した吹付パターンを形成する空気吹付、またはノードソン  コーポレーションに譲渡され、全体を参照により本明細書に組み込む米国特許第5,294,459号で開示されているように、被覆材料が非噴霧化吹付パターンとして分配される無気吹付に類別することができる。
【０００４】
相似被覆材料の無気吹付では、第5,294,459号の特許に記載されているように、被覆材料を、平坦な非噴霧パターンとして回路基板に吹き付ける。ノズルと回路基板との間で、ノズルから放出される平坦なパターンの面を横切る方向で、相対的な移動を実行する。被覆せずに残すべき回路基板や回路の構成要素の領域に、液体皮膜が付着するのが妨げられるよう、ノズルへの被覆材料の供給は、断続的に中断される。
【０００５】
空気吹付中には、空気の流れが液体被覆材料の流れに衝突し、吹付ノズルを出た後に材料を噴霧化し、第5,294,459号の特許で開示されるように、基板に材料を塗布する有効な手段であることが証明されているが、回路基板の生産費を上昇させる過剰吹付がまだ多少ある。無気吹付でも、ノズルから回路基板までの距離によって、被覆しないで残すべき領域に被覆材料が被覆されることがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
液体吹付装置に取り付けられたノズルから放出された、ビード（以下、「球状」または「球」と呼ぶ）または噴霧化した円錐形または渦巻状吹付パターンの液体被覆材料で、回路基板などの基板を被覆し、先行技術のシステムの問題および限界を回避する装置および方法を提供することが、本発明の目的である。
【０００７】
細長いノズル・チップを通して放出された液体被覆材料の球、または細長いノズル・チップを通して放出された液体被覆材料の球に、比較的高圧の空気の噴射を方向付けることによって形成した噴霧化した円錐形の吹付パターン、またはノズルを通して放出された液体被覆材料の球に比較的低圧の空気の噴射を方向付けることによって形成した、噴霧化されていない軟渦巻状吹付パターンで、回路基板などの基板を選択的に被覆する、３つの操作モードを有する装置および方法を提供することが、本発明のさらなる目的である。
【０００８】
細長いノズル・チップを通して分配される液体被覆材料の球に、加圧空気の噴射の一部を向け、ノズル・チップに加圧空気の一部を向けて、ノズル・チップを安定化させることが、本発明の別の目的である。
【０００９】
通し穴に存在する残留被覆材料の体積を最小限に抑え、その結果、始動時の滴下および滴りを最小限に抑えるか、実質的に除去することが、本発明の別の目的である。
【００１０】
圧力補助操作モードの開始時に圧力スパイクを最小限に抑え、その結果、始動時の飛散を最小限に抑えるか、実質的になくすことが、本発明の別の目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の実施形態によると、液体被覆材料で基板に吹付被覆するシステムおよび方法は、液体被覆材料を供給するための液体送出通路と加圧空気を供給するための空気送出通路とを含む。液体吹付装置に取り付けられたノズルは、外側に延在する細長いノズル・チップ、および液体送出通路と流れが連絡している通し穴を有する。通り穴の端部に配置されたノズル・オリフィスは、液体被覆材料を、液体被覆材料の球として放出する。ノズルは、空気送出通路と流体連絡している複数の穴を含む。穴はそれぞれ、通し穴に対して角度をつけて形成されて、加圧空気を細長いノズル・チップと、細長いノズル・チップから放出される液体被覆材料の球の外周との両方に向け、液体被覆材料を、噴霧化した円錐形の渦巻状吹付パターンに形成する。液体吹付装置の空気送出通路を断続的に開閉するために、液体吹付装置には弁制御装置が接続され、これによって、ノズル・オリフィスから放出される液体被覆材料の球は、噴霧化した円錐形の渦巻状吹付パターンの形か、球状の液体被覆材料の形で、基板に塗布される。
【００１２】
本発明の第２の実施形態によると、第１の実施形態のシステムおよび方法を、細長いノズル・チップを付けずに作成したノズルと一緒に使用することができる。
【００１３】
本発明の第３の実施形態によると、吹付ガンを非圧力補助操作モードで操作する場合、吹付ノズルに供給される加圧空気は、排気口に転換される。
【００１４】
本発明の第４の実施形態によると、圧力補助操作モードで吹付ガンの操作を開始する時に、吹付ノズルに供給される加圧空気は流体緩衝システムと反応する。本発明の現在好ましい実施形態の構造、操作および利点は、添付図面と組み合わせて以下の説明を考察することにより、さらに明白になる。
【００１５】
【実施例】
図１を参照すると、基板１１、通常は回路基板を、防湿絶縁材料で選択的に被覆する被覆システム１０が図示されている。被覆システム１０は、ノズル・アセンブリ１４を取り付けた円筒形の延長部（すなわち、バレル）１２を有する吹付ガン（図示せず）を含む。吹付ガン、空気源および被覆材料源を含む被覆システム１０の全体的な構造は、本質的に本発明の一部を形成せず、本明細書では簡単にしか説明しない。ノズル・アセンブリ１４は、たとえば米国特許第5,294,459号で開示されている吹付ガンなどの吹付ガンの延長部のねじ付き端部などに取り付けることができた。この特許は、全体として参照によって本明細書に組み込む。吹付ガンは、吹付ガンのｘ、ｙおよびｚ軸の動きを制御する従来からのロボットによって操作される。
【００１６】
円筒形の延長部１２は、往復する弁軸１８を収容する通し穴１６を有する。通し穴１６は、加圧被覆材料２０の源（図示せず）に接続される（図２参照）。被覆材料は、粘度範囲が約１０ｃｐｓ（センチポアズ）ないし約１０００ｃｐｓの多種多様な材料を含む。本発明は、溶剤がないか、または溶剤の割合が低い相似材料とともに使用すると、最も有利である。しかし、業界で周知の典型的な割合の溶剤を有する相似被覆材料とともに本発明を使用することは、本発明の条件に入る。適宜、他のタイプの液体または粘性材料を吹き付けることも、本発明の範囲内である。
【００１７】
被覆材料２０は、円筒形延長部１２の一方端で通し穴１６に導入され、弁軸１８の外側に沿って、延長部１２の出口端２２を通って流れる。弁軸１８の下端は、先細りで、通し穴１６の下端で、円筒形延長部１２の出口端２２に隣接して形成された座ぐり内に配置された弁座２４と嵌合するよう形成することが好ましい。弁軸１８は、図１に示すように、下端が弁座２４と嵌合せず、弁座の放出口２８を開放する引っ込んだ開位置と、弁軸１８の下端が座２４と嵌合して、放出口２８を遮断する延長した閉位置との間で往復する。放出口２８の開閉は、回路基板などの基板１１上に付着させるため、通し穴１６から出てノズル・アセンブリ１４へと入る被覆材料の放出を制御する。
【００１８】
図１を参照すると、ノズル・アセンブリ１４は、垂直中心線３６を中心とする段付き通し穴３４を有するノズル支持体３２を含む。通し穴３４は、延長部１２の下端にある外ねじと噛み合う上部ねじ付き穴区画３８を有する。通し穴３４は、ねじ付き穴区画３８の下で、外側に傾斜した直円錐形表面４２によってこれに接合する第２穴区画４０を有する。第２穴区画４０は、図１で図示するように、座２４と嵌合して、ノズル・アセンブリ１４と円筒形延長部１２との間に流体密封材を形成するＯリングなどのシールを担持する。通し穴３４は、第２穴区画４０と、ノズル支持体３２の出口端５０に隣接して配置された座ぐり４８との間に、第３穴区画４６を有する。
【００１９】
ノズル支持体３２は、通し穴３４の一方側に配置された空気入口穴５２を有する。入口穴５２は、空気線５６に接続された入口区画５４を有する。空気線５６は、電磁弁で作動する弁６６などの制御装置の出口６４に接続される。弁６６は、空気線６８によって、通常は空気である加圧気体の源に接続される。外部制御装置（図示せず）による弁の開閉が、ノズル支持体３２から放出される被覆材料に衝突する空気の噴射を制御する。入口５２は、ノズル支持体３２の出口端５０で、輪形の出口開口部７４と接続する。
【００２０】
ノズル・アセンブリ１４は、ノズル支持体３２の出口端５０に配置され、図１に示すように、ノズルアセンブリ１４のねじ付き下端にねじで固定されたノズル・ナット７７で、ノズル支持体に取り外し可能な状態で固定された吹付ノズル７６を含む。図１、図２および図３を参照すると、吹付ノズル７６が詳細に図示されている。吹付ノズル７６は、第１すなわち上面８０で形成された一方側と、上面から間隔をあけた第２すなわち下面８２で形成された反対側とを有する環状板７８である。ボス８４が、上面８０から外側に延在し、ノズル・ヘッド８６が、ボス８４と同心円の下面８２から外側に延在する。通し穴８８は、放出口９０を有するノズル・ヘッド８６とボス（すなわち突起部）８４との間で、吹付ノズル７６内に形成される。吹付ノズル７６は、ボス８４が通し穴３４の座ぐり４８内に延在するように、ノズル支持体３２の出口端５０に突き当てて取り付けられる。通し穴８８の入口端９２は、通し穴８８の縦軸９４に対して半径方向内側に先細りの側壁を付けて形成され、おおむね直円錐形を有する。環状のＶ字溝９６が、吹付ノズル７６の上面８０に形成され、下面８２に向かって内向きに延在する。溝９６は、出口７４と流体連絡する。図２および図３で示すように、縦軸１０２を有する１２個の空気噴射穴１００が、環状板７８に形成される。穴１００は、環状溝９６と交差する入口開口部１０３、および３０度の間隔で下面８２と交差する出口開口部１０５を有する。好ましい実施形態では、穴１００は、約０．０１３インチ（１３ミル）ないし約０．０２４インチ（２４ミル）の直径を有する。図３で示すように、各空気噴射穴１００を通る縦軸は、通し穴８８の縦軸９４に対して約３０度の角度「ａ」で形成することが好ましい。しかし、異なるサイズのノズル・チップ８６に対応するため、角度「ａ」を変更することは、本発明の条件内である。また、図示された実施形態は、１２個の等間隔の噴射穴１００を用いて述べているが、図６に示すように、６個以上の等間隔の噴射穴１００を使用することも、本発明の条件内である。
【００２１】
本発明の一つの実施形態では、ノズル・ヘッド８６は、入口端１０６および出口端１０８を有する管１０４で構成された細長いノズル・チップ８７を有し、通し穴８８内に取り付けられ、ろう付けなどの従来通りの手段で、通し穴内に固定される。管１０４の入口端１０６は、入口端９４と通し穴８８の交差部に延在することが好ましい。出口端１０８は、ノズル・ヘッド８６の放出口９０から外側に延在し、ノズル・オリフィス１０７で終了する。好ましい実施形態では、管１０４は、放出口９０から約０．２５０インチないし約１．０インチの距離延在する。直径約０．００８インチないし約０．０５０インチの管を通って延在する穴は、ノズル・オリフィス１０７で終了する。管１０４は、吹付ノズル７６の穴８８内に取り付けられるよう図示されているが、管１０４を有するノズル７６を一体要素として製造することも、本発明の条件内である。
【００２２】
図１で示すように、空気噴射穴１００のそれぞれを通る縦軸１０２は、放出端９０から外側に突き出す管１０４の一部と、管の出口端１０８から放出される被覆材料２０の球１１２との両方と交差するような角度をとる。噴射穴１００からの空気流は、管１０４に対して方向付けられて、管を安定させ、その振動を軽減する。以下で詳細に検討するように、等間隔の空気噴射穴１００のそれぞれを通過する空気の噴射は、被覆材料２０の球１１２の外側に衝突して、被覆材料を噴霧化し、これによって、噴霧化した被覆材料は、基板１１に付着するよう円錐形の吹付パターンを形成する。さらに、空気の噴射によって、噴霧化した被覆材料は、円錐形吹付パターン内で渦巻状になる。出口９０から突き出す管１０４の区画の長さに応じて、穴８８を通して延在する軸９４に対する軸１０２の角度を増減し、細長いノズル・チップ８７および球１１２に衝突する空気流の割合を制御することができる。また、必要に応じて、通し穴８８を通る軸９４からの噴射穴１００の出口１０５の間隔を増減させて、細長いノズル・チップ８７および球１１２に衝突する空気流の割合を、さらに制御することができる。
【００２３】
被覆材料２０の流路は、円筒形延長部１２から、ノズル・アセンブリ１４まで延在し、ノズル・アセンブリ１４は延長部１２内の通し穴１６、弁座２４の放出口２８、ノズル・アセンブリ１４内の通し穴３４、およびオリフィス１０７で終了する細長いノズル・チップ８７を通る穴を含む。この流路を通る被覆材料の流れは、弁座２４の放出口２８に対して引っ込んだ開位置と、放出口２８に対して閉じた延長位置との間で移動する弁軸１８によって制御される。
【００２４】
システム１０は、通常は回路基板１１に被覆材料２０を吹き付けるのに使用され、被覆せずに残しておく領域に被覆材料を塗布せずに、回路基板の選択的区域に被覆材料を塗布するため、２つの操作モードを有する。細長いノズル・チップ８７のノズル・オリフィス１０７から放出される被覆材料の球に空気噴射を方向付ける本発明の第１モードでは、高品質でピンホールがなく、約０．５ミル（０．０００５インチ）ないし約５ミル（０．００５インチ）の材料の薄膜を、基板１１に塗布することができる。空気噴射を止めた本発明の第２モードでは、約５ミルないし約１０ミルの球状材料皮膜を、基板１１に塗布することができる。
【００２５】
第１操作モードでは、弁６６が開放して、空気の噴射を空気穴１００に方向付ける。次に、弁軸１８を、弁座２４の放出口２８に対して延長した閉位置から、放出口２８に対して引っ込んだ開位置に移動させることにより、液体被覆材料の流れを開始する。次に、液体の被覆材料は、源（図示せず）から延長部１２の通し穴１６に入り、弁座２４の放出口２８を通り、ノズル・アセンブリ１４の通し穴３４を通り、管１０４を通って、被覆材料の球１１２として細長いノズル・チップ８７のノズル・オリフィス１０７から出る。第１モードで、円筒形延長部１２に分配される液体被覆材料の圧力は、約５ｐｓｉ（ポンド／平方インチ）ないし約６０ｐｓｉで、約１０ｐｓｉないし３０ｐｓｉが好ましい。空気の噴射は、細長いノズル・チップ８７のノズル・オリフィス１０７から放出される被覆材料の球１１２の外周に、ほぼ正接方向で衝突し、液体被覆材料を小滴に破壊して、図１に示すように、ほぼ円錐形の形状を有する噴霧化したスプレーを形成する。第１操作モードでは、空気は約１０ｐｓｉないし約７０ｐｓｉの圧力で送出され、これは約１０ｐｓｉないし約２０ｐｓｉが好ましい。噴霧化したスプレーは、ノズルから放出された液体材料の球に、空気穴１００からの加圧空気の噴射が反対側から衝突する方向のために、円錐形の内部で渦を巻く傾向があり、これによって基板上の皮膜の密度が高くなる。通常、被覆材料２０の塗膜中、基板１１は静止位置に保持され、吹付ガンを取り付けたロボットが、ガンを予めプログラムされたパターンで移動させる。本発明の特定の利点は、ロボットがｚ軸方向に移動でき、したがって管１０４の端部１０８を回路基板に非常に近く、つまり基板１１から約０．２５０インチないし約１．０インチに位置することができ、したがって噴霧化した円錐形の吹付パターンを厳格に制御し、回路基板１１の縁付近や、基板の上面１１０に取り付けられた回路構成要素１０９に塗布することができることである。第１操作モードは、回路基板の一般的な吹付に有効であるが、円錐形の吹付パターンによって、小さいが明瞭な吹付過剰や飛沫が生じることがあり、縁沿い、または被覆せずに残す領域（通常、スイッチなどの回路構成要素を有する領域）のすぐ近傍で被覆材料を吹き付ける場合には、空気を衝突させることができない。
【００２６】
後者の環境では、空気弁６６を閉じ、被覆材料を非噴霧状の球１１２として塗布する第２操作モードを使用する。第２操作モードでは、被覆材料を、約３０ｐｓｉないし約６０ｐｓｉの圧力で円筒形延長部１２に送出する。本発明の特定の利点は、ロボットが管１０４の端部１０８を、回路基板１１の非常に近くに移動できることである。たとえば、回路要素１０９が、図４に示すように、回路基板１１の上面１１０から上方向に突き出している場合、被覆材料とまったく接触せずに、回路要素のすぐ隣に被覆材料の球１１２を塗布できるよう、管１０４を基板の非常に近くに配置することができる。次に、管が要素１０９と干渉せずに、要素を横切って移動できるよう、ロボットは、管１０４の端部１０８を上昇させて表面１１０から離すことができる。選択して塗布する場合は、球１１２を、回路基板１１の縁に沿って塗布することもできる。
【００２７】
当業者には、本発明の２つのモード体系は、ロボットで自動制御できる吹付ガンに使用することになっていることが理解できる。回路基板の一部が絶縁皮膜を必要とする場合は、第１モードを操作して、好ましくは約０．５ミルないし約５ミルの厚さを有する噴霧化した絶縁材料皮膜を塗布することが好ましい。しかし、吹き付ける区域が、被覆せずに残すべき領域のすぐ隣にある場合は、常に、システムを第２モードに切り替え、噴霧化していない被覆材料の球を塗布する。第２モードからの皮膜は、所望の厚さより厚く、つまり約５ミルないし約１０ミルあるが、これは通常、制限された小さい区域にしか塗布されず、全体的な被覆プロセスは経済的である。
【００２８】
本発明の第２の実施形態では、図５で示すように、吹付ノズル７６を吹付ノズル１２０と交換する。これはノズル７６と同一であるが、ノズル・ヘッド８７からの細長いノズル・チップ８７が削除される。被覆システム１０は、第１の実施形態で述べたように吹付ノズル１２０を操作するが、ただし、被覆材料は通し穴８８’を通り、ノズル・ヘッド８６’の放出口９０’から放出される。第１の実施形態と同様、空気噴射は、ノズル・ヘッド８６’から放出される被覆材料の球の外周に、ほぼ正接方向の空気穴１００’を通るよう方向付けられる。本明細書全体で、ダッシュ記号付きの数字は、ダッシュなしの同じ数字が表す構造的要素とほぼ等しい構造的要素を表す。
【００２９】
本発明を、空気噴射の使用について述べてきたが、所望のタイプの気体を使用することも、本発明の条件内である。
【００３０】
軟渦巻操作モード
上記で検討したように、被覆システム１０は、２つの操作モードで操作可能であり、第１モードは、円錐形の噴霧化した被覆材料のスプレーを分配し、第２モードは、噴霧化していない被覆材料を分配して、回路基板などの基板上に、相似（たとえば保護）皮膜を選択的に分配する。
【００３１】
回路基板などの基板に被覆材料を塗布する場合は、伝達効率が可能な限り高いことが重要で、回路基板の構成要素に隣接して被覆材料を塗布することに関する困難がある。
【００３２】
したがって、別の第３操作モードの被覆システム１０を提供することが、本発明の目的である。
【００３３】
本発明の特徴によると、被覆システムは、追加の第３操作モードで操作することができ、３つの操作モードのいずれにも（１つの基板の被覆中に）迅速に切り替えることができる。
【００３４】
図７は、上記で検討した第１（噴霧化）モードで基板上に生成した被覆材料のパターンを示す。吹付ガン（図示せず）が、基板の表面に沿って直線状に移動するにつれ、第１位置１３０（実線で図示）から第２位置１３０’（点線で図示）まで、完全に塗り込められた円形パターンの被覆材料が塗布される。上記で検討したように、第１（噴霧化）モードは、少なくとも１０ｐｓｉの空気圧で開始するのが適切である。
【００３５】
第２（球）モードでは、吹付ガンが基板の表面に沿って直線状に移動するにつれ、被覆材料の球が基板上に塗布される。
【００３６】
第３（軟渦巻）操作モードでは、４ｐｓｉないし１０ｐｓｉの範囲の空気圧が提供され、これは、基板上の一連の選択位置に被覆材料を方向付けるが、それを噴霧化しないのに十分な圧力である。
【００３７】
図８は、吹付ガンを基板に対して移動せずに、第３（軟渦巻）モードで吹付ガンを操作した結果生じる皮膜パターンを示す。その結果、吹付ノズル７６の中心線３６を中心とした、被覆材料の小さく塗り込められた円１３２の被覆パターンが生じる。被覆材料の通路を点線で示す。この結果、基板上に、中空の区域があるドーナツ形の被覆区域が生じる。
【００３８】
図９は、吹付ガンを第１位置１３４（実線で図示）から、第１位置からずれた第２位置１３４’（点線で図示）まで基板の表面に沿って直線状に移動した場合に、第３（軟渦巻）操作モードで生じる結果を示す。吹付ガンを基板の表面に沿って移動させる速度に応じて、これは基板上に、被覆材料のシヌソイド・ループすなわち重複したループ（軟渦巻）のパターンをもたらす。このように軟渦巻状に（第３モードで）被覆材料を塗布すると、被服材料が噴霧化せずに１００％の伝達効率を呈し、これは、回路基板表面上の構成要素の隣に被覆材料を塗布する場合に、おおむね好ましい。第３（軟渦巻）操作モードで基板上に付着した被覆材料のパターンは、１９９０年１１月１３日に発効された共同所有の米国特許第4,969,602号および１９９３年３月１６日に発効された共同所有の米国特許第5,194,115号のノズルで生成される接着剤の渦巻パターンに匹敵する。
【００３９】
したがって、３つの操作モードの被覆システムについて述べてきた。つまり、被覆材料を噴霧化した円錐形の吹付パターンとして基板に塗布する第１圧力補助（少なくとも１０ｐｓｉ）モードと、被覆材料の球を基板に塗布する第２非加圧モードと、被覆材料を噴霧化せず、軟渦巻パターンで基板に塗布する第３圧力補助（少なくとも４ｐｓｉで１０ｐｓｉ未満）モードである。この３つのモードを選択的に開始して、１枚の基板の被覆中に使用し、基板の選択区域に無駄なく高度に相似の皮膜を付着させることができ、したがって被覆材料に伴う費用が最小限に抑えられる。３つのモードのうちいずれか一つで操作した吹付ガンで、基板の様々な区域を被覆することができる。
【００４０】
スリムな渦巻
上記の被覆システム１０では、弁軸１８が、図１に示したような、下端が弁座２４と嵌合しない引っ込んだ開位置と、弁軸１８の下端が座２４と嵌合して放出口２８を遮断する延長した閉位置との間で往復する。
【００４１】
放出口２８を閉じると、通し穴３４の容積に被覆材料の残留量がある。その後、放出口２８を開放すると（つまり弁軸１８を、弁座２４から離すと）、始動時に吹付ノズル７６が被覆材料を滴下することが観察されている。
【００４２】
したがって、始動時に、このような滴下を最小限に抑えることが、本発明の目的である。
【００４３】
本発明の特徴によると、吹付ノズルは、弁座のすぐ近傍に配置され、したがって通し穴に残る被覆材料の体積が最小限に抑えられ、その結果、その後の始動中に、滴下が最小限になるか、なくなる。
【００４４】
図１０は、被覆システム１０に類似の被覆システム１４０の該当部分を示す。被覆システム１４０と被覆システム１０との特定の共通要素は、図面の明快さを期して、被覆システム１０に関連する数字（カッコ内）を参照番号とする。
【００４５】
この実施形態では、吹付ノズル１４２は、延長部（すなわちバレル）１４４（１２に相当）の端部に配置され、その一体部品である。吹付ノズル１４２は、出口開口部（１０５）で終了する空気噴射穴（１００）を有し、入口端（９２）、通し穴（８８）および放出口（９０）を有し、吹付ノズル７６および８７に関して上述した方法で、管（１０４）を設けることができる。以下の説明では、吹付ノズル１４２は吹付ノズル７６と同じである。
【００４６】
被覆システム１４０のこの実施形態では、円筒形部材１４６がバレル１４４内に配置され、弁軸１４８（１８に相当）が円筒形部材１４６内に配置される。円筒形部材１４６は、流体の送出通路の働きをする通し穴１５０（１６に相当）を有する。弁座１５２（２４に相当）は、円筒形部材１４６の端部に配置される。
【００４７】
弁軸１４８、円筒形部材１４６、バレル１４４、弁座１５２および吹付ノズル１４２はすべて、縦の中心線１５６（３６に相当）を中心とする同心状である。
【００４８】
使用時には、弁軸１４８が、図１０で示すように、下端が弁座１５２から離れて放出口１５４（２８に相当）を開放する引っ込んだ開位置と、弁軸１４８の下端が弁座１５２と嵌合して、放出口１５４を遮断する延長した閉位置（図示せず）との間で往復運動する。放出口１５４の開閉が、回路基板などの基板１１に付着させるために液体送出通路１５４を通って吹付ノズル１４２へ至る吹付材料の流れを制御する。この実施形態では、ろう付けなどで、ボール１５８を弁軸１４８の下端に取り付け、弁軸１４８が延長した閉位置で、弁座１５２の放出口１５４に対して弁軸１４８を密閉する。
【００４９】
吹付ガン、空気の源および被覆材料の源を含む被覆システム１４０の全体的な構造は、本質的に、本発明の一部を形成せず、本明細書では簡潔に述べるにとどめる。吹付ガンは、吹付ガンのｘ、ｙおよびｚ軸の動作を制御する従来通りのロボットによって操作される。
【００５０】
被覆システム１４０のこの実施形態では、吹付ノズル１４２を、弁座１５２にすぐ隣接して配置し、したがって弁座１５２と吹付ノズル１４２との間の体積に蓄積する残留被覆材料を基本的になくす。吹付ノズル１４２は、弁座１５２の下面にある対応する座ぐり（４８）にはまるボス（８４）を、上面（８０）上に有する。吹付ノズル１４２と弁座１５２との間に良好な密閉を確保するため、吹付ノズル１４２の上面と弁座１５２の下面との間に、ワッシャ１６０を配置する。ワッシャ１６０は、吹付ノズル１４２の上面にあるボスの周囲にぴったりはまるのに十分な大きさの内径を有し、外径は、空気噴射穴（１００）の入口開口部（１０３）を遮断しないよう、十分に小さい。
【００５１】
被覆システムのこの実施形態では、空気送出通路１６２（５２に対応）が、円筒形部材１４６の外面とバレル１４４の内面との間に形成される。空気通路１６２の上端は密封される。空気送出通路１６２の下端は、吹付ノズル１４２の空気噴射穴（１００）と流体連絡する。上記のような適切な源（図示せず）から、バレル１４４を通って延在する空気入口１６４を通って空気通路１６２へと、加圧空気が空気通路に提供され、したがって、被覆システム１４０は、本明細書で述べる３つの操作モードのいずれでも操作することができる。
【００５２】
圧力遷移の除去
選択的に加圧空気を提供したり（第１および第３操作モード）、加圧空気を提供しなかったりする（第２操作モード）など、様々な操作モードで作動する被覆システムについて、以上で説明した。空気圧を提供するモードの開始時には、最大で所望の流量の約６倍にもなる開始時圧力スパイクがあることが観察されている。その結果、基板上に望ましくない被覆材料の飛散をもたらすことがある。
【００５３】
図１１は、空気圧力を提供するモードの開始時に生じる圧力スパイクという、上述した問題を示すグラフである。ｘ軸は時間、ｙ軸は圧力である。このグラフ１７０は、吹付ガンにｔ０での初期圧力０ｐｓｉから１０ミリ秒（１０ｍｓ）後に、２５単位（たとえば２５ｐｓｉ）の空気圧力を提供することが望ましいことを示す。線１７２で描かれたように、圧力スパイクは１０ｍｓで開始し、１０ｍｓから約２７ｍｓの間の間隔で、１２５ｐｓｉ以上まで上昇し続ける。ここで、２７ｍｓと約３５ｍｓの間で、圧力は所望の２５ｐｓｉの流量に安定し、圧力補助モード（つまり第１の噴霧化モード）で吹付ガンを操作する。したがって、開始時の圧力スパイクがあり、これは開始時から１５ｍｓ続き、所望の流量の約６倍までになることがあるのは明白である。その結果、基板に望ましくない被覆材料の飛散が生じる。必要とされるのは、圧力補助操作モードの開始時に、軟開始を提供する技術である。
【００５４】
したがって、圧力補助モードの開始に伴う圧力スパイクを大幅に減少させるか、除去することが、本発明の目的である。
【００５５】
本発明の実施形態によると、吹付ガンに方向付けられる空気流（圧力）は、非被覆モード（または第２の非加圧、非噴霧化球状被覆モード）では、弁によって排気口に向けられ、したがって被覆材料の分配を開始するか、圧力補助操作モード（つまり上述した圧力補助操作モードまたは第３軟渦巻操作モード）を開始しても、静圧から動圧への変化は生じない。圧力補助モードを実行可能にすると、弁は、単純に空気流を排気口ではなく被覆ガンに方向付け直す。
【００５６】
図１２は、本発明の軟開始技術の実施形態１７４を示し、ここで、吹付ガンに方向付けられる空気流（圧力）は、弁１７６によって、非被覆モード（または第２の非加圧、非噴霧化球状被覆モード）で線１７８上を排気口に方向付けられ、したがって圧力補助操作モードが開始しても、静圧から動圧への変化は生じない。圧力補助モードを実行可能にすると、弁１７６は、単純に出口６４（図１参照）を通って被覆ガンに至る空気流を、排気口１７８ではなく線５６（図１参照）に方向付け直す。弁１７６は、電磁弁で起動する弁が適切であり、空気線６８によって、通常は空気である加圧気体の源に接続される。外部制御装置（図示せず）による弁１７６の開閉は、ノズル（７６、１４２）から放出される被覆材料に衝突する空気噴射を制御する。
【００５７】
図１３は、通常は空気である加圧気体の供給源１８２から線５６を通って吹き付けガンへの空気流を切り換えた場合に、圧力スパイクを除去する軟開始技術の別の実施形態１８０を示す。通常、以下の主要な構成要素および構造を有する流体緩衝システムが設けられる。
【００５８】
ピストン１８４が、円筒形チャンバ１８６内に配置される。ばね１８８が、ピストン１８４の頂部に配置され、棒１９０がピストン１８４の下面から延在する。棒１９０の（図示方向で）下端は、弁座１９４のオリフィスの入口側に突き当たって密閉するような形（たとえば先細り）であると適切である。棒１９０は、弁座１９２に対して「閉」位置で図示され、ピストン１８４に（図示方向で）下向きに閉じる力をかけるばね１８８によって、閉位置方向にバイアスがかかる。線５６は、弁座１９２の出口側に接続される。
【００５９】
加圧気体の源１８２からの加圧空気は、空気調整器１９４によって調整され、線１９６を通って、弁座に隣接するチャンバ１９８に提供される。この方法で、棒１９０が「開」位置（図示せず）にあると、加圧気体の源１８２からの調整済みの加圧空気は、線５６を通って吹付ガンに流れることができる。
【００６０】
棒１９０は、閉位置で図示され、ピストン１８４の底側に十分な空気圧力をかけて、ばね１８８の閉じる力を克服するような何らかの適切な方法で、開位置への上方向に移動する。そのため、電磁弁２００は、加圧気体の源１８２から非調整の（調整器１９４で調整する前の）空気圧力を受け、電磁弁２００の出口は、線２０２を介して、円筒形チャンバ１８６のピストン１８４の下の部分に接続する。電磁弁２００は、弁６６の開閉を制御するのと同様の方法（つまり、図示されていない外部制御装置）で、オン（開）およびオフ（閉）に切り換えられる。ピストン１８４の上方向のストロークは、円筒形チャンバ１８６の頂部に入ってピストン１８４の上面に作用するつまみねじなどの止めねじ２０４によって制限される。
【００６１】
閉位置から開位置への棒１９０の移動は、以下の方法で減衰される。円筒形チャンバ１８６のピストン１８４頂部の部分は、油溜め２０６から供給される作動油などの流体（図示せず）で満たされる。油溜め２０６は、線２０８を介して流量制御弁（オリフィス）２１０を通り、流量制御弁２１０からは線２１２を介してチャンバ１８６に接続される。減衰は、チャンバ１８６と油溜め２０６との間の油の前後の自由な流れを制限する流量制御弁２１０によって実行される。流量制御弁２１０は、ピストン１８４の動作にかかる減衰の量を制御するよう、調節可能である。
【００６２】
この方法で、圧力補助モードを実行可能にすると、無調整の空気圧力がピストン１８４および棒１９０を開位置に移動させ、調整済みの空気圧が、線５６を介して吹付ガンに提供されて、圧力遷移は、ピストン１８４が上昇するにつれ、流量制御弁２１０を通って移動する油の減衰メカニズムによって吸収され、したがって、圧力補助モードで吹付ガンを操作すると、上述した圧力遷移と飛散が回避される。
【００６３】
図１４は、空気圧力を提供するモードの開始時に発生する圧力スパイクという上述の問題が克服される、実施形態１７４または１８０の軟開始技術を使用することによって達成された結果を示すグラフである。図１１と同様に、ｘ軸は時間、ｙ軸は圧力である。このグラフ２１０（１７０に相当）は、吹付ガンにｔ0での初期圧力０ｐｓｉから１０ミリ秒（１０ｍｓ）後に、２５単位（たとえば２５ｐｓｉ）の空気圧力を提供することが望ましいことを示す。線２１２（１７２に相当）で描かれたように、圧力は、１０ｍｓから約１８ｍｓの間の間隔で、所望の例証的な２５ｐｓｉまで滑らかに上昇し、圧力補助モード（たとえば第１の噴霧化モード）で吹付ガンを操作する。したがって、開始時の圧力スパイクと、それに伴う始動時の被覆材料の飛散とを生じる問題が、完全に除去されないまでも、大幅に軽減される。
【００６４】
【効果】
本発明により、被覆せずに残すべき回路基板の領域を被覆せず、液体被覆材料で回路基板の選択区域を被覆し、上述した目的、手段および利点を満足する装置および方法が提供されたことが明らかである。本発明の第１の実施形態の第１操作モードでは、空気の噴射を球に方向付けることによって、細長いノズル・チップから分配される液体被覆材料の球を噴霧化し、過剰吹付が重大な懸念とならない回路基板の選択区域に吹き付けられる円錐形の渦巻状吹付パターンを形成する。第２のモードでは、細長いノズル・チップを通して分配される液体被覆材料の噴霧化していない球を、過剰吹付が許容されない回路基板の選択区域に塗布する。本発明の第２の実施形態では、細長いノズル・チップのないノズルから液体被覆材料の球を分配し、空気の噴射を球に方向付けて、過剰吹付が重大な懸念とならない回路基板の選択区域に吹き付けられる円錐形の渦巻状吹付パターンを形成することにより、第１モードを操作する。第２の実施形態の第２モードでは、細長いノズル・チップがないノズルから分配される液体被覆材料の球を、過剰吹付が許容されない回路基板の選択区域に塗布する。
【００６５】
本発明について、実施形態と組み合わせて述べてきたが、当業者には、上記に鑑みて変更例が明白である。したがって、本発明は、そのような代替方法、修正および変形を、添付の特許請求の範囲の精神および広い範囲内に入るものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、複数の空気穴を配置した細長いノズルを有する被覆システムの部分断面側面図である。
【図２】空気穴を有するノズルの上面図である。
【図３】図２の線３−３で切り取った断面図である。
【図４】吹付システムを第１モードで操作した場合に、噴霧化した円錐形の渦巻状パターンとして塗布される被覆材料の帯と、被覆システムを第２モードで操作した場合に塗布される被覆材料の球とを有する回路基板の上面図である。
【図５】本発明の被覆材料とともに使用するようになっている吹付ノズルの第２の実施形態である。
【図６】６個の空気穴を有するノズルの代替デザインである。
【図７】本発明による第１（噴霧化）操作モードで、基板に塗布した被覆材料のパターンの図である。
【図８】本発明による第３（軟渦巻）操作モードで、基板に塗布した被覆パターンのパターンの図である。
【図９】本発明による第３（軟渦巻）操作モードで、基板に塗布した被覆パターンのパターンの図である。
【図１０】本発明による、被覆システムの実施形態の一部の断面図である。
【図１１】本発明の吹付ガンの操作時に、空気圧の蓄積を示すグラフである。
【図１２】本発明の軟開始の態様の実施形態の概略図である。
【図１３】本発明の軟開始の態様の別の実施形態の概略図である。
【図１４】本発明の軟開始技術を用いて本発明の吹付ガンを操作する場合の、空気の蓄積を表すグラフである。
【符号の説明】
１０    被覆システム
１１    基板
１２    円筒形延長部
１４    ノズル・アセンブリ
１６    通し穴
１８    弁軸
２０    被覆材料
２２    出口端
２４    弁座
２６    座ぐり
２８    放出口
３２    ノズル支持体
３４    通し穴
３６    中心線
３８    ねじ穴区画
４０    第２ねじ区画
４２    直円錐面
４４    シール
４６    第３穴区画
４８    座ぐり
５０    出口端
５２    入口穴
５４    入口区画
５６    空気線
６４    出口
６６    弁
６８    空気線
７２    出口区画
７４    出口開口部
７６    吹付ノズル
７７    ノズル・ナット
７８    環状板
８０    上面
８２    下面
８４    ボス
８６    ノズル・ヘッド
８６’  ノズル・ヘッド
８７    ノズル・チップ
８８    通し穴
８８’  通し穴
９０    放出口
９０’  放出口
９２    入口端
９４    縦軸
９６    溝
１００    穴
１０２    縦軸
１０３    入口開口部
１０４    管
１０５    出口開口部
１０６    入口端
１０７    ノズル・オリフィス
１０８    出口端
１０９    回路構成要素
１１０    上面
１１２    球
１２０    吹付ノズル
１３０    第１位置
１３０’  第２位置
１３２    円
１３４    第１位置
１３４’  第２位置
１４０    被覆システム
１４２    吹付ノズル
１４４    バレル
１４６    円筒形部材
１４８    弁軸
１５０    通し穴
１５２    弁座
１５４    放出口
１６０    ワッシャ
１６２    空気通路
１６４    空気入口
１７２    線
１７４    実施形態
１７６    弁
１７８    線
１８０    実施形態
１８２    加圧気体供給源
１８４    ピストン
１８８    ばね
１９０    棒
１９２    弁座
１９４    空気調整器
１９６    線
１９８    チャンバ
２００    電磁弁
２０２    線
２０４    止めねじ
２０６    油溜め
２０８    線
２１０    流量制御弁
２１２    線
【図１】
0004014693.tif 000002
【図２】
0004014693.tif 000003
【図３】
0004014693.tif 000004
【図４】
0004014693.tif 000005
【図５】
0004014693.tif 000006
【図６】
0004014693.tif 000007
【図７】
0004014693.tif 000008
【図８】
0004014693.tif 000009
【図９】
0004014693.tif 000010
【図１０】
0004014693.tif 000011
【図１１】
0004014693.tif 000012
【図１２】
0004014693.tif 000013
【図１３】
0004014693.tif 000014
【図１４】
0004014693.tif 000015