JP2000308842A - 接着剤の塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １台の塗布ヘッドによる接着剤の塗布量を切
り替えできるようにした接着剤の塗布装置を提供する。 【解決手段】 プランジャ１が中心軸の外に２つの円筒
を嵌挿して形成され、各円筒を選択的に中心軸より下方
に突出させることにより、プランジャ１の先端部に形成
される圧力室１０の容積を切り替える。プランジャ１の
先端が塗布ノズル６に当接したとき、圧力室１０によっ
て加圧された接着剤５が吐出口７から吐出される。圧力
室１０の容積と塗布量とは比例するので、圧力室１０の
容積変化によって塗布量を切り替えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を回路基
板上に表面実装する表面実装技術において、電子部品を
回路基板上に仮固定するための接着剤を定量塗布する塗
布装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子回路基板の実装密度の高密度化に対
応する実装方法として表面実装技術があり、電子部品の
リードを回路基板に挿入する挿入実装では不可能な高密
度の実装が実現できる。この表面実装技術においては、
回路基板上に配置された電子部品がハンダ付けされるま
で回路基板上に固定する必要があり、この固定手段とし
て回路基板上の電子部品の装着位置に接着剤を塗布する
技術が用いられる。接着剤の塗布は、スクリーン印刷や
転写ピンによる方法もあるが、塗布精度や機種変更の対
応等に優れたディスペンサ方式のものが多く採用されて
いる。

【０００３】ディスペンサ方式による接着剤の塗布装置
は、図７に示すように、Ｘ軸テーブル１６及びＹ軸テー
ブル１７を備えたＸＹロボットによってＸ−Ｙ方向に自
在移動する塗布ヘッド１８により、所定位置に搬入され
た回路基板１５に対して、ＮＣプログラムに設定された
塗布位置に接着剤を塗布する。接着剤の塗布量は、電子
部品のサイズによって変更する必要があり、電子部品の
サイズが多岐にわたる場合には、図８に示すように、異
なるノズル径に形成された複数の塗布ヘッド１８ａ〜１
８ｃを用意して、塗布量の変化に応じて塗布ヘッド１８
ａ〜１８ｃから適合するノズル径を有するものを選択的
に使用する。前記塗布ヘッド１８は、接着剤の塗布精度
や塗布速度を向上させるためには、図９に示すように、
回路基板１５に対して接着剤を非接触で塗布するものが
採用される。

【０００４】図９において、エアシリンダ１９によって
上下方向に進退駆動されるプランジャ２０は、常時は塗
布ノズル２２の上方の圧力室２４を塞ぐ下降位置にあっ
て、接着剤２１を塗布するときには、一旦上昇した後、
下降して接着剤容器２３内に充填された接着剤２１を塗
布ノズル２２に向けて押し出す。図１０は、プランジャ
２０により接着剤２１を塗布ノズル２２の先端から吐出
させて回路基板１５に塗布する様子を順を追って示すも
ので、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、プランジャ２
０が下降を開始して塗布ノズル２２の上部に接近するま
では、接着剤２１はプランジャ２０の側方に逃げるため
塗布ノズル２２からの吐出はなされず、図１０（ｃ）に
示すように、プランジャ２０が塗布ノズル２２の上方に
形成された圧力室２４を塞ぐように接近した時点で圧力
室２４の圧力上昇により、塗布ノズル２２の先端から接
着剤２１が吐出される。このとき塗布ノズル２２から吐
出された接着剤２１が回路基板１５に塗布された塗布径
は、図１１に示すように、圧力室２４の直径（圧力室２
４の高さを同一としているので圧力室２４の容積の平方
根でもある。）とほぼ比例関係を示す。塗布径は接着剤
２１の塗布量に比例するので、塗布径を大きくする場合
には、同一位置に再度接着剤２１を塗布する重ね打ちを
行うことになる。尚、プランジャ２０の下降速度を速く
することによっても接着剤２１の塗布量は変化するが、
その変化量は少なく塗布量を調節できるまでの変化は期
待できない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の塗
布ヘッドの構成においては、塗布量の調節は圧力室２４
の直径によって決定されてしまうため、塗布量を塗布位
置毎に変更するためには、重ね打ちを行うか、圧力室２
４の直径が異なる複数の塗布ヘッド１８を切り替えて使
用する必要があった。このような塗布量の変更は、１枚
の回路基板に対する接着剤の塗布工程の所要時間が増加
し、電子回路基板製造の生産性を低下させることにな
る。

【０００６】本発明の目的とするところは、１台の塗布
ヘッドにおける接着剤の塗布量を変更可能とした塗布装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本願の第１発明は、接着剤が充填された接着剤容器の
下方に、この接着剤容器内に通じる吐出通路とその先端
に吐出口を設けた塗布ノズルを配設し、前記吐出通路の
中心軸上に配置したプランジャをその先端部が接着剤容
器内から吐出通路の周囲に当接するまで進出駆動させる
ことにより、接着剤を吐出口から吐出させる接着剤の塗
布装置において、前記プランジャの先端面に、凹部が容
積可変に形成されてなることを特徴とするもので、プラ
ンジャを吐出通路に向けて進出させたとき、プランジャ
の先端部に形成された凹部に取り込まれた接着剤に凹部
の容積に対応する圧力が加わり、凹部の容積に比例した
接着剤の吐出量が得られる。この凹部の形成を可変構造
とすることにより、接着剤の吐出量を変化させることが
でき、接着剤の塗布位置毎に塗布量を変更する場合に対
応させることができる。

【０００８】また、本願の第２発明は、接着剤が充填さ
れた接着剤容器の下方に、この接着剤容器内に通じる吐
出通路とその先端に吐出口を設けた塗布ノズルを配設
し、前記吐出通路の中心軸上に配置したプランジャをそ
の先端部が接着剤容器内から吐出通路の周囲に当接する
まで進出駆動させることにより、接着剤を吐出口から吐
出させる接着剤の塗布装置において、前記プランジャ
が、中心軸上に配置された所定径の内軸に外筒が同軸に
嵌挿され、前記内軸が前記外筒に対し相対的に中心軸方
向に進退移動可能に構成されてなることを特徴とするも
ので、例えば内軸を外筒の位置より後退させると、外筒
の内径と内軸の後退量とに対応する凹部がプランジャの
先端部に形成される。この凹部はプランジャを接着剤容
器内を吐出通路に向けて進出駆動させたとき、凹部に取
り込まれた接着剤を吐出通路上で加圧するので、凹部の
容積に比例した接着剤の吐出量が得られる。従って、内
軸の後退量を変化させると凹部の容積も変化するので、
接着剤の吐出量を変化させることができ、接着剤の塗布
位置毎に塗布量を変更する場合に対応させることができ
る。

【０００９】また、本願の第３発明は、接着剤が充填さ
れた接着剤容器の下方に、この接着剤容器内に通じる吐
出通路とその先端に吐出口を設けた塗布ノズルを配設
し、前記吐出通路の中心軸上に配置したプランジャをそ
の先端部が接着剤容器内から吐出通路の周囲に当接する
まで進出駆動させることにより、接着剤を吐出口から吐
出させる接着剤の塗布装置において、前記プランジャ
が、中心軸上に配置された内軸に複数の外筒が同軸に嵌
挿され、内軸及び各外筒が相対的に中心軸方向に進退移
動可能に構成されてなることを特徴とするもので、例え
ば内軸あるいは内軸とその外側の外筒を順に後退させる
と、先端部に残る外筒の内径と後退した内軸及び外筒の
後退量とに対応する容積に形成された凹部がプランジャ
の先端部に形成される。プランジャを吐出通路に向けて
進出させたとき、凹部に取り込まれた接着剤に凹部の容
積に対応する圧力が加わり、凹部の容積に比例した接着
剤の吐出量が得られるので、内軸及び各円筒の進退移動
によって凹部の容積を変えることにより、接着剤の塗布
位置毎に塗布量を変更することができる。

【００１０】上記各構成において、内軸及び複数の外筒
が所定位置で互いに螺合されてなり、進退移動させる内
軸又は外筒を回転駆動させるように構成することによ
り、塗布量の設定に応じて内軸又は外筒を回転すること
によって塗布量の変更が容易になされる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。

【００１２】図１は、本実施形態に係る接着剤の塗布ヘ
ッドの構成を示すもので、図７に示した回路基板への接
着剤の塗布装置と同様にＸＹロボット上に搭載されるも
のである。

【００１３】図１において、プランジャガイド２によっ
て上下方向に摺動移動可能に支持されたプランジャ１
は、プランジャガイド２の上方に配設されたエアシリン
ダ３によって上下方向に進退駆動される。また、プラン
ジャガイド２の下方には、接着剤５が充填された接着剤
容器４、更にその下方に塗布ノズル６が配設されてい
る。前記接着剤容器４と塗布ノズル６との内部空間には
接着剤５が充填されるように図示しない供給部から所定
の供給圧で接着剤５が供給される。

【００１４】前記プランジャ１は、図２にその先端部を
拡大図示するように、３重構造に形成されている。即
ち、プランジャ１は、その中心軸位置に円柱形状の内軸
１ａ、その外側に円筒形状の中筒（特許請求の範囲では
外筒と称している。）１ｂ、更にその外側に円筒形状の
外筒１ｃが同軸に配設されている。外筒１ｃはエアシリ
ンダ３のピストン８に固定されており、この外筒１ｃ及
び内軸１ａに中筒１ｂはプランジャ１の上部において螺
合し、回転駆動装置９によって中筒１ｂを回転させるこ
とにより、中筒１ｂは外筒１ｃ内を上下に移動する。ま
た、内軸１ａの先端部は外筒１ｃより短く、図２に示す
ように、外筒１ｃの先端から所定距離だけ奥まった位置
に、その先端が位置するように配設される。これらの内
軸１ａ、中筒１ｂ、外筒１ｃは一体となってエアシリン
ダ３によって進退駆動される。

【００１５】いま、図２（ａ）に示すように、中筒１ｂ
の先端が内軸１ａの先端と一致する高さになる上昇位置
状態にして、プランジャ１をその外筒１ｃが塗布ノズル
６に当接するまで前進させたとき、吐出口７に通じる吐
出通路１８の上部に、外筒１ｃの内径に相当する直径の
大圧力室１０ａが形成される。また、図２（ｂ）に示す
ように、中筒１ｂの先端が外筒１ｃの先端と一致する高
さになる下降位置の状態にして、プランジャ１をその中
筒１ｂが塗布ノズル６に当接するまで前進させたとき、
吐出口７に通じる吐出通路１８の上部に、中筒１ｂの内
径に相当する直径の小圧力室１０ｂが形成される。この
ように中筒１ｂの昇降移動によって吐出通路１８の上部
に形成される圧力室１０が２段階の容積に形成され、こ
の圧力室１０の容積変化によって接着剤５の吐出口７か
らの吐出量を変更することができる。

【００１６】図３は、上記構成になる塗布ヘッドによる
接着剤の塗布動作を順を追って示すもので、プランジャ
１はその先端部に、図２（ａ）に示すように大圧力室１
０ａを形成した場合である。プランジャ１は塗布ヘッド
が塗布動作を行わない初期位置では、図３（ｄ）に示す
ように塗布ノズル６に当接した位置、即ち１回の塗布動
作が終了した状態にあり、塗布ヘッドが所定の塗布位置
に位置決めされたとき、エアシリンダ３によって一旦後
退した後、図３（ａ）に示す位置から進出動作する。図
３（ａ）（ｂ）に示す進出位置では、接着剤５はプラン
ジャ１の周囲に逃げて塗布ノズル６から吐出されない
が、図３（ｃ）に示すように、プランジャ１の外筒１ｃ
が塗布ノズル６に接近した進出位置から外筒１ｃで囲ま
れて大圧力室１０ａの形成が始まり、大圧力室１０ａ内
の圧力増加と共に接着剤５は吐出通路１８から押し出さ
れ、一定量が吐出口７から吐出され、図３（ｄ）に示す
ように、回路基板１５上に塗布される。

【００１７】プランジャ１を進退駆動するエアシリンダ
３と、中筒１ｂを昇降駆動する回転駆動装置９とは、塗
布装置からの指令信号に基づいて動作するコントローラ
１１によって制御されるので、両者は連携した動作がで
きる。プランジャ１の先端部に形成する大小それぞれの
圧力室１０ａ、１０ｂの切り替えは、小圧力室１０ｂに
形成した状態から中筒１ｂを上昇させて大圧力室１０ａ
に切り替えるときは、図３（ｄ）に示す塗布ノズル６に
当接した状態でもよいが、その逆の場合には中筒１ｂの
下降によって大圧力室１０ａ内から押し出された接着剤
５が吐出口７から吐出される恐れがあるので、プランジ
ャ１の後退動作時に行うことが望ましい。

【００１８】この圧力室１０の容積切り替えによる塗布
量の変化を具体例で示す。接着剤５として液粘度が２
９．４Ｐａ．ｓ（３０℃、ロータ回転数５ｍｉｎ^-1）の
熱硬化性エポキシ径接着剤、接着剤容器４内への接着剤
供給圧力が０．２ｋｇｆ、エアシリンダ３の推力が１
０．５ｋｇｆ、プランジャ１の速度が６２０ｍｍ／ｓ、
吐出口７と回路基板１５との間の距離が２．０ｍｍの条
件下において、図２（ａ）に示すように、中筒１ｂを上
昇させてプランジャ１の先端部に外筒１ｃの内径１．０
ｍｍ、高さ０．５ｍｍの大圧力室１０ａを形成したとき
には、回路基板１５上の塗布径は０．７７ｍｍとなっ
た。また、図２（ｂ）に示すように、中筒１ｂを下降さ
せてプランジャ１の先端部に中筒１ｂの内径０．３ｍ
ｍ、高さ０．５ｍｍの小圧力室１０ｂを形成したときに
は、回路基板１５上の塗布径は０．６１ｍｍとなった。
塗布径のばらつきは、図４のグラフに示すように、いず
れの場合でも誤差量２００μｍ以内であった。

【００１９】以上説明した本実施形態の構成において
は、プランジャ１の先端部に形成する圧力室１０の容積
の切り替えは２段階であるが、図５に示すように、プラ
ンジャ１を内軸１ａ上に３本の円筒１ｂ、１ｃ、１ｄを
同軸に配設すると、同図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すよう
に、３段階に圧力室１０の容積を切り換えることがで
き、より広範囲な塗布量の変更が可能となる。また、更
なる数の円筒の組み合わせによっても塗布量の変更範囲
を拡大させることも可能であり、更に、内軸１ａ及び各
円筒の上昇量の変化によっても塗布量の切り替えが可能
となる。

【００２０】また、図６に示すように、プランジャ１を
内軸１ａと円筒１ｂとによって構成し、内軸１ａの中心
軸方向の進退移動量を変化させることによっても、プラ
ンジャ１の先端部に形成される凹部の容積を変化させる
ことができ、塗布量の切り替えが可能となる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、プラ
ンジャの先端部に形成する凹部の容積を変化させること
ができるプランジャ構造により、１台の塗布ヘッドにお
ける接着剤の塗布量を切り換えることができるので、塗
布量毎に複数の塗布装置を用意して、これを切り替え使
用したり、同一の塗布位置に複数回塗布する重ね打ちし
て塗布量を増加させる動作が削減され、回路基板に接着
剤を塗布する工程の効率化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る塗布ヘッドの構成を示
す断面図。

【図２】塗布量切り替えを（ａ）は塗布量大、（ｂ）は
塗布量小の状態で示す断面図。

【図３】定量塗布の動作を（ａ）〜（ｄ）の順に示す説
明図。

【図４】圧力室の容積と塗布径との関係を示すグラフ。

【図５】プランジャの先端部構造の第１の変形例を示す
部分断面図。

【図６】プランジャの先端部構造の第２の変形例を示す
部分断面図。

【図７】接着剤を自動塗布する塗布装置の構成を示す斜
視図。

【図８】複数の塗布ヘッドを列設した例を示す斜視図。

【図９】従来技術になる塗布ヘッドの構成を示す断面
図。

【図１０】従来構成における塗布動作を（ａ）〜（ｄ）
の順に示す説明図。

【図１１】圧力室の容積と塗布径との関係を示すグラ
フ。

【符号の説明】

１ プランジャ １ａ 内軸 １ｂ 中筒 １ｃ 外筒 ４ 接着剤容器 ５ 接着剤 ６ 塗布ノズル ７ 吐出口 １０ 圧力室 １０ａ 大圧力室 １０ｂ 小圧力室 １８ 吐出通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 家雲 高秀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 寺山 栄一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 稲葉 譲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 橋本 俊二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4F041 AA05 AA16 BA11 BA12 BA36

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接着剤が充填された接着剤容器の下方
   に、この接着剤容器内に通じる吐出通路とその先端に吐
   出口を設けた塗布ノズルを配設し、前記吐出通路の中心
   軸上に配置したプランジャをその先端部が接着剤容器内
   から吐出通路の周囲に当接するまで進出駆動させること
   により、接着剤を吐出口から吐出させる接着剤の塗布装
   置において、 前記プランジャの先端面に、凹部が容積可変に形成され
   てなることを特徴とする接着剤の塗布装置。
2. 【請求項２】 プランジャが、中心軸上に配置された所
   定径の内軸に外筒が同軸に嵌挿され、前記内軸が前記外
   筒に対し相対的に中心軸方向に進退移動可能に構成され
   てなることを特徴とする請求項１記載の接着剤の塗布装
   置。
3. 【請求項３】 プランジャが、中心軸上に配置された内
   軸に複数の外筒が同軸に嵌挿され、内軸及び各外筒が相
   対的に中心軸方向に進退移動可能に構成されてなること
   を特徴とする請求項１記載の接着剤の塗布装置。
4. 【請求項４】 内軸及び外筒が所定位置で互いに螺合さ
   れてなり、進退移動させる内軸又は外筒を回転駆動させ
   るように構成されてなる請求項２又は３記載の接着剤の
   塗布装置。