(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性材料の貯留室と、貯留室に連通して設けられた粘性材料の吐出口と、貯留室内の粘性材料に吐出圧を付与する吐出圧調整手段とが設けられ、貯留室に粘性材料を供給する粘性材料供給手段が連結された塗布ユニットを備え、被塗布物に対応した開口を有するスクリーンマスク又は被塗布物自体と塗布ユニットの吐出口とを接触させ、貯留室の粘性材料に吐出圧を付与しながら塗布ユニットとスクリーンマスク又は塗布ユニットと被塗布物を相対移動させ、被塗布物に粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置であって、貯留室内への粘性材料の供給時に貯留室内に閉じ込められたエアを排出するエア抜き手段を設け、前記エア抜き手段は、前記貯留室内の吐出口とは反対側の端部における貯留室を構成する複数の部材の接合面間に配設され、かつ前記貯留室の長手方向に沿ってほぼ全長にわたって配置されたことを特徴とする粘性材料塗布装置。
【請求項２】
エア抜き手段は、粘性材料は通過できず、空気は通過できるような微小な通路断面のエア抜き通路から成ることを特徴とする請求項１記載の粘性材料塗布装置。
【請求項３】
エア抜き手段は、エア抜き通路を形成する凹凸を少なくとも一面に形成されたエア抜きシートを、貯留室を構成する複数の部材の接合面間に配設して構成したことを特徴とする請求項２記載の粘性材料塗布装置。
【請求項４】
エア抜き手段は、エア抜き通路となる連続した空洞を有する発泡体にて構成したエア抜きシートを貯留室を構成する複数の部材の接合面間に配設して構成したことを特徴とする請求項２記載の粘性材料塗布装置。
【請求項５】
エア抜き手段は、一端が貯留室に臨み、他端が外部に臨むように配設され、かつエア抜き通路となる連続した空洞を有する発泡体にて構成したことを特徴とする請求項２又は４記載の粘性材料塗布装置。
【請求項６】
エア抜き手段は、吐出圧調整手段を構成する袋体における貯留室を構成する複数の部材の接合面間に配設される固定部に、エア抜き通路を形成するように形成した凹凸にて構成したことを特徴とする請求項２記載の粘性材料塗布装置。
【請求項７】
エア抜き手段は、貯留室を構成する複数の部材の接合面の少なくとも一方にエア抜き通路を形成するように形成した凹凸にて構成したことを特徴とする請求項２記載の粘性材料塗布装置。
【請求項８】
貯留室を構成する複数の部材の接合面の凹凸形成面にフッ素コート処理等の離形処理を施したことを特徴とする請求項７記載の粘性材料塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着剤やクリーム半田や導電ペーストなどの粘性材料を回路基板等の被塗布物上にスクリーンマスクを介して所定パターンで塗布する粘性材料塗布装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の粘性材料塗布装置として、図８（ａ）〜（ｅ）に示すように、接着剤やクリーム半田などの粘性材料４をスクリーンマスク５３を介して被塗布物５０である回路基板等のランド５１上に塗布するスクリーン印刷装置が一般的に知られている。
【０００３】
スクリーンマスク５３は被塗布物５０のランド５１に対応する所定パターンで配置された貫通穴からなる開口５２を有しており、（ａ）、（ｂ）に示すように、このスクリーンマスク５３に対して図示しないテーブル部により被塗布物５０を位置決めして接触させる。次に、（ｃ）に示すように、スクリーンマスク５３の一端に供給した粘性材料４をスキージ５４により所定方向に移動させることにより、開口５２内に粘性材料４を充填する。次に、（ｄ）に示すように、被塗布物５０をスクリーンマスク５３から離すことにより、（ｅ）に示すように、開口５２内の粘性材料４を被塗布物５０のランド５１上に転写させ、粘性材料４を被塗布物５０のランド５１上に塗布している。
【０００４】
また、本発明者は、特願平１０−２３２１６４号において、スクリーンマスク上を移動自在な充填ユニットに、印刷ペーストを大気から遮断する密閉構造を有し、スクリーンマスクに臨んで吐出口が形成され、印刷ペーストが充満されるチャンバと、チャンバ内の印刷ペーストを加圧して吐出口から押し出す加圧手段と、充填ユニットの移動方向の前後位置にスクリーンマスクに押し付けられて摺動する一対の掻き取りブレードと、加圧手段の一部を構成し着脱自在に装着できるペーストタンクと、吐出口に開閉自在なシャッタ機構を設けたことを特徴とした密閉タイプのスキージを開発している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の粘性材料塗布装置では、スクリーンマスク５３上をスキージ５４を移動させて粘性材料４を開口５２に充填する方式であるため、また粘性材料４が常時空気に触れているため、粘性材料４の状態が変化し易く、安定した塗布ができなくなる恐れがあるという問題があり、またスキージ５４からはみ出した粘性材料４をスキージ５４内に掻き寄せなくてはならないという問題があった。
【０００６】
また、適正な塗布状態を得るために多くのノウハウがあって、熟練した技術者が必要であり、特に近年の開口５２のファインピッチ化に対処し、かつ高速化の要請も満足しながら適正に塗布するのは一層困難であるため、ますますノウハウと熟練を要するという問題があった。
【０００７】
一方、上記特願平１０−２３２１６４号の構成では、粘性材料４を掻き寄せる必要がなく、また粘性材料４が空気に触れず状態が変化することも抑制できるが、チャンバ内に粘性材料を供給して充満させる際に、チャンバ内に存在していたエアが閉じ込められてしまう恐れがあり、そのままの状態で吐出圧を付与した場合に、高精度に吐出圧を制御することができず、塗布品質が低下するという問題があり、ファインピッチ化や高速化を実現しようとしたときにその影響は特に大きくなる。具体的には、エアがチャンバ内に閉じ込められると、特にクリーム半田のような高粘性の粘性材料の場合には、エアが閉じ込められた近傍では吐出圧を付与しても、閉じ込められたエアが圧縮され、結果的に圧力緩和されるため、所望の圧力に達しないという現象が発生したり、繰り返し塗布によって閉じ込められたエアが吐出口に回り込み、塗布が欠落してしまう「かけ」の現象が発生してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、粘性材料が常時空気に触れるのを防止して安定して塗布することができ、また動作時に粘性材料がはみ出すことなく、かつ高精度に吐出圧を制御できて高い塗布品質が得られる粘性材料塗布装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の粘性材料塗布装置は、粘性材料の貯留室と、貯留室に連通して設けられた粘性材料の吐出口と、貯留室内の粘性材料に吐出圧を付与する吐出圧調整手段とが設けられ、貯留室に粘性材料を供給する粘性材料供給手段が連結された塗布ユニットを備え、被塗布物に対応した開口を有するスクリーンマスク又は被塗布物自体と塗布ユニットの吐出口とを接触させ、貯留室の粘性材料に吐出圧を付与しながら塗布ユニットとスクリーンマスク又は塗布ユニットと被塗布物を相対移動させ、被塗布物に粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置であって、貯留室内への粘性材料の供給時に貯留室内に閉じ込められたエアを排出するエア抜き手段を設け、前記エア抜き手段は、前記貯留室内の吐出口とは反対側の端部における貯留室を構成する複数の部材の接合面間に配設され、かつ前記貯留室の長手方向に沿ってほぼ全長にわたって配置されたものであり、貯留室内への粘性材料の供給が終了したときに貯留室のほぼ全長にわたってその内部、特にエアが抜け易い吐出口とは反対側のエアが閉じ込められ易い部分にもエアが残留することはなく、吐出圧を高精度に制御することができ、品質の高い塗布ができる。
【００１２】
また、エア抜き手段が、粘性材料は通過できず、空気は通過できるような微小な通路断面のエア抜き通路から成ると、貯留室に粘性材料を供給する際に貯留室内のエアがエア抜き通路を通って外部に排出され、貯留室に粘性材料が満たされると粘性材料がエア抜き通路に侵入して流出しようとするが、粘性材料はその粘性や表面張力等の作用で通過できないため、以降はエア抜き通路が粘性材料自体にて閉鎖されて貯留室が密閉された状態となり、簡単な構成で低コストにてかつ吐出圧に悪影響を与えることなく、効果的にエア抜きを行うことができる。
【００１３】
具体的には、エア抜き手段を、エア抜き通路を形成する凹凸を少なくとも一面に形成されたエア抜きシートにて構成したり、エア抜き通路となる連続した空洞を有する発泡体にて構成したエア抜きシートを貯留室を構成する複数の部材の接合面に配設して構成したり、一端が貯留室に臨み、他端が外部に臨むように配設され、かつエア抜き通路となる連続した空洞を有する発泡体にて構成したり、吐出圧調整手段を構成する袋体における貯留室を構成する複数の部材の接合面に配設される固定部に、エア抜き通路を形成するように形成した凹凸にて構成したり、貯留室を構成する複数の部材の接合面の少なくとも一方にエア抜き通路を形成するように形成した凹凸にて構成したりすることができる。後の二者の場合は別途の部品を必要としないので、コスト低下を図ることができ、また最後のものについては、貯留室を構成する複数の部材の接合面の凹凸形成面にフッ素コート処理等の離形処理を施すと、再度新たに粘性材料を供給する際にエア抜き通路に侵入している粘性材料を簡単に除去してエア抜き通路を再生することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の粘性材料塗布装置について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１５】
本実施形態の粘性材料塗布装置における塗布ヘッドは、図１に示すように、材料供給部１、エア供給部２、塗布ユニット３から主構成されている。材料供給部１は、接着剤やクリーム半田等の粘性材料４がシリンジ状の収納タンク１ｂに収容されており、材料供給用の圧縮エアによってプランジャ１ａが作動して粘性材料４が加圧され、塗布ユニット３における粘性材料４の貯留室であるチャンバ３ａ内に粘性材料４が充満するように圧送される。
【００１６】
塗布ユニット３のチャンバ３ａと材料供給部１とはジョイント５によって連結されており、ジョイント５に設けられた供給通路５ａを通過して粘性材料４がチャンバ３ａ内に供給される。
【００１７】
チャンバ３ａの下部両側には、弾性を有する薄板からなる２枚のブレード６が、下方に向けて互いに接近してその先端間に１０ｍｍ程度の間隔があくようにブレード押え７によって取付けられており、２枚のブレード６間の開口により、粘性材料４を吐出する吐出口８が形成されている。ブレード６は、例えば０．１〜０．５ｍｍ程度の銅やステンレスや樹脂などの薄板にて構成されるが、特にポリイミドやポリアミド・イミド等の樹脂材料が好適である。
【００１８】
２枚のブレード６の両端にはストッパ９が配置されており、粘性材料４がチャンバ３ａから漏れるのを防いでおり、粘性材料４にかかる圧力によりストッパ９が外れないようにジョイント５により押さえられている。
【００１９】
チャンバ３ａの吐出口８とは反対側、即ちチャンバ３ａの上部には、吐出口８と対向させて、チャンバ３ａ内に一部が臨むように、くぼみを有したシートからなる袋１０がチャンバ３ａの長手方向に沿ってほぼ全長にわたって配設されており、チャンバ３ａとその上部を閉鎖するプレート３ｂの接合面間に挟み込まれて固定されている。袋１０は、エア供給部２からエアポート２ａを介してエアが供給及び排出されることにより、内部容積が増減するように構成されている。袋１０は、厚みが０．０３から１ｍｍ程度のウレタンエラストマーやポリエチレンやナイロン等の樹脂材にて構成され、より好ましい厚みは０．３から０．５ｍｍ程度である。ここで、袋１０の厚みは、供給されるエアの圧力にもよるが、薄すぎると破れる恐れがあり、また厚すぎると膨張収縮の応答性が悪くなる恐れがある。
【００２０】
チャンバ３ａ内に粘性材料を供給した後、袋１０にエアを供給すると、粘性材料４を所定の圧力で押すことができ、粘性材料４の塗布時の吐出圧を付与することができ、袋１０からエアを排出すると、瞬時に吐出圧を解除することができる。なお、チャンバ３ａの中央は、袋１０が配設されず、この部分にチャンバ３ａ内の粘性材料４の圧力を検出するために圧力検出手段１２が設けられている。
【００２１】
チャンバ３ａとプレート３ｂとで挟まれて固定されている袋１０の固定部においては、図２（ａ）に詳細に示すように、その下面側にエアを抜くためのエア抜きシート１１が配置されており、材料供給部１からチャンバ３ａ内に最初に粘性材料４が供給される際に、チャンバ３ａ内のエアがエア抜きシート１１からが外部に抜けるようになっている。
【００２２】
エア抜きシート１１は、樹脂シートまたは金属シートからなり、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、袋１０を構成しているシートのくぼみ部分が貫通する開口１１ａを有するとともにくぼみ部分の周囲の固定部に重合する形状に形成されている。このエア抜きシート１１のチャンバ３ａ側の分割面と重合する下面には、内周縁から外周縁に連続する微小なエア抜き通路２０を形成する凹凸１１ｂが設けられている。これによりチャンバ３ａ内のエアが、仮想線で示すように、エア抜き通路２０及びチャンバ３ａとプレート３ｂの接合面間を通って外部に排出される。凹凸１１ｂによって形成されるエア抜き通路２０の流路断面の大きさは、エアを円滑に排出することができる一方、粘性材料４が通過できない大きさに設定すれば良く、粘性材料４の性状によって異なるが、０．０１〜１ｍｍ程度が好適で、その中で０．０５〜０．６ｍｍ程度がより好適で、特に粘性材料４がクリーム半田の場合０．０５〜０．３ｍｍ程度が最適である。
【００２３】
次に、チャンバ３ａ内に粘性材料４を供給する動作を図３を参照して説明する。材料供給部１から粘性材料４の供給が開始されると、（ａ）に示すように、チャンバ３ａ内にその両端から粘性材料４が流入し、流入した粘性材料４は自重で吐出口８の方に流れるとともに後続して供給される粘性材料４で順次押されてチャンバ３ａの中央部に移動し、（ｂ）に示すように、最終的にはチャンバ３ａの中央部の吐出口８とは反対側の上部にエア２１が溜まるが、このエア２１はエア抜きシート１１にて形成されたエア抜き通路２０を通して全て外部に排出され、（ｃ）に示すように、チャンバ３ａ内は残留エアのない状態で完全に粘性材料４にて充満される。
【００２４】
また、袋１０にはエア供給部２からエアが供給されるので、袋１０が確実に固定されていないと、袋１０の固定部が位置ずれしてエアが漏れる恐れがあるので、袋１０の固定部の下面と接するエア抜きシート１１の上面は平滑な平面に形成されて密着性が確保されている。
【００２５】
なお、チャンバ３ａを一旦空にして新たに粘性材料４を供給する際には、チャンバ３ａ内にエアが入り込んでいる一方、エア抜き通路２０に粘性材料４が侵入して閉鎖されているので、エア抜きシート１１を交換する。
【００２６】
以上の実施形態の説明では、エア抜き手段として、エア抜き通路２０を形成する凹凸１１ｂを設けたエア抜きシート１１を用いた例を示したが、エア抜きシート１１の代わりに、スポンジ状でかつ連続した空洞を有する連続気泡発泡体からなるエア抜きシート１３（図２（ａ）参照）を袋１０の固定部の下面に配設してもよい。また、図４（ａ）に示すように、チャンバ３ａに貫通穴３ｃを形成し、連続気泡発泡体１４を挿入配置しても良く、また図４（ｂ）に示すように、袋１０の固定部の下面に凹凸１０ａを設けることによりエア抜き通路２０を形成してもよく、また図４（ｃ）に示すように、チャンバ３ａのプレート３ｂとの分割面に凹凸３ｄを形成することによりエア抜き通路２０を形成してもよく、何れの場合においてもエア抜き通路２０からエアが抜けて同等の効果を得ることができる。
【００２７】
なお、チャンバ３ａのプレート３ｂとの接合面に凹凸３ｄを形成した場合には、その分割面にフッ素コート処理等の離形処理を施すことにより、チャンバ３ａ内に再度新たに粘性材料を供給する際にエア抜き通路２０に侵入している粘性材料４を簡単に除去することができ、簡単にエア抜き通路２０を再生することができる。
【００２８】
また、上記実施形態では、エア抜きシート１１をチャンバ３ａの全面に配して袋１０とともに固定した例を示した。
【００２９】
以上の説明では、図１に示したように、塗布ユニット３の両端から粘性材料４を供給する例を示したが、被塗布物が小さい場合には、塗布ユニット３も小さくて良く、その場合には、図５に示すように、塗布ユニット３の片側端から粘性材料４を供給するようにしてもよく、その場合もエア抜きシート１１をチャンバ３ａの全面に配して袋１０とともに固定するのがよい。なお、図５（ａ）に示すように、チャンバ３ａの材料供給部１とは反対側の端部に連続気泡発泡体１４などのガス抜き手段を配設した例も考えられる。
【００３０】
また、上記実施形態では、チャンバ３ａ内で粘性材料４を加圧する手段として袋１０を用いたが、図６（ａ）に示すように、粘性材料供給手段である材料供給部３１により粘性材料４の供給と吐出圧力調整を共用するようにした粘性材料塗布装置においても、粘性材料４を供給するとチャンバ３ａ内にエアが溜まるため、チャンバ３ａに同様にエア抜きシート１１を配設することにより、チャンバ３ａ内のエアを完全に排出することができる。
【００３１】
また、図６（ｂ）に示すように、チャンバ３ａの上部に粘性材料４を収納し、粘性材料４が通過できる貫通穴３２ａを有した容器３２を設け、シリンダ等による押し込み手段３３によりチャンバ３ａ内に粘性材料４を供給するようにした  粘性材料塗布装置においても、粘性材料４を供給するとチャンバ３ａ内にエアが溜まるため、チャンバ３ａに同様にエア抜きシート１１を配設することにより、チャンバ３ａ内のエアを完全に排出することができる。
【００３２】
図６（ａ）、（ｂ）ともに、エア抜き手段であるエア抜きシート１１を部分的に配設してもよいが、この場合粘性材料４の最終到達箇所が不明確なことから、チャンバ３ａの全体に配設する方が好適である。
【００３３】
以上、チャンバ３ａ内のエアを排出するエア抜き手段として、エア抜きシート１１、１３や連続気泡発泡体１４などを用いた例を示したが、チャンバ３ａにスリットや貫通穴を設けても同等の効果を得ることができるが、この場合はスリットや貫通穴に粘性材料４が溜まるので、新たに粘性材料４を供給する前にスリットや貫通穴を十分に清掃しておけばよい。
【００３４】
また、以上の実施形態では、スクリーンマスク５３は移動させずに塗布ユニット３側を移動させる例についてのみ説明したが、逆に塗布ユニット３は移動させずに、スクリーンマスク５３や被塗布物５０を移動させるように構成しても、同様に作用してその効果を奏することができる。
【００３５】
また、以上の実施形態では、図７（ａ）に示すように、スクリーンマスク５３の下面に被塗布物５０を配置し、塗布ユニット３から吐出した粘性材料４をスクリーンマスク５３の開口５２を通して被塗布物５０のランド５１上に塗布して印刷する例を示したが、本発明は、図７（ｂ）に示すように、被塗布物５０の形成されている凹部又は貫通穴内に粘性材料４を充填塗布する場合にも適用でき、此の場合も同様の効果を奏することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の粘性材料塗布装置によれば、以上の説明から明らかなように、貯留室内への粘性材料の供給時に貯留室内に閉じ込められたエアを排出するエア抜き手段を設け、前記エア抜き手段は、前記貯留室内の吐出口とは反対側の端部における貯留室を構成する複数の部材の接合面間に配設され、かつ前記貯留室の長手方向に沿ってほぼ全長にわたって配置されたものであるので、貯留室内への粘性材料の供給が終了したときに貯留室のほぼ全長にわたってその内部、特にエアが抜け易い吐出口とは反対側のエアが閉じ込められ易い部分にもエアが残留することはなく、吐出圧を高精度に制御することができ、品質の高い塗布ができる。
【００３９】
また、エア抜き手段を、粘性材料は通過できず、空気は通過できるような微小な通路断面のエア抜き通路にて構成すると、貯留室に粘性材料を供給する際に貯留室内のエアがエア抜き通路を通って外部に排出され、貯留室に粘性材料が満たされると、以降はエア抜き通路が粘性材料自体にて閉鎖されて貯留室が密閉された状態となるため、簡単な構成で低コストにてかつ吐出圧に悪影響を与えることなく、効果的にエア抜きを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粘性材料塗布装置の一実施形態における塗布ヘッドの構成を示し、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）は縦断側面図である。
【図２】同実施形態における塗布ユニットの詳細構成を示し、（ａ）は拡大縦断側面図、（ｂ）はエア抜きシートの部分斜視図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】同実施形態におけるチャンバ内の粘性材料の移動過程を説明する縦断正面図である。
【図４】同実施形態におけるエア抜き手段の各種変形例の説明図である。
【図５】同実施形態における塗布ヘッドの変形構成例を示し、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）は縦断側面図である。
【図６】本発明の粘性材料塗布装置のその他の各種実施形態の縦断正面図である。
【図７】本発明の各実施形態の他の適用例の説明図である。
【図８】従来例のスクリーン印刷方式の説明図である。
【符号の説明】
１  材料供給部（粘性材料供給手段）
２  エア供給部（吐出圧調整手段）
３  塗布ユニット
３ａ  チャンバ（貯留室）
３ｂ  プレート
３ｃ  貫通穴
３ｄ  凹凸
４  粘性材料
８  吐出口
１０  袋（吐出圧調整手段）
１０ａ  凹凸
１１  エア抜きシート
１１ｂ  凹凸
１３  エア抜きシート
１４  連続気泡発泡体
２０  エア抜き通路
２１  エア
【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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