JPH04500332A - 別個の点にのりおよび接着剤を敏速に塗布するための、特に回路カードに構成要素を表面取付けするための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 別個の点にのりおよび接着剤を敏速に 塗布するだめの、特に回路カードに構 、賂要二を表面取付ｌげするだめの装置本発明は常態では平らな表面に少量のに かわ、錫ペーストおよび他の材料を、高速度で塗布するだめの装置に関するもの である。本発明の重要な用途は回路ノぐターン　ボードにはんだに一ストを塗布 することである。回路パターン　ざ−ドに構成要素を表面取付けする時には多く の場合、すべてのろう付はアイランドに、構成要素を取付ける前に適量のはんだ ペーストを置き、これが前記ろう付はアイランドおよび構成要素の脚に塗布され るようにすことが要求される。この場合は各ろう付はアイランドに置かれる量が 個々に決定され、かつ塗布される量がある公差内に維持されることが必要である 。

追跡取付は機によって段取りを進めるためには、非常に大きな容量が必要とされ る。ＳＱＬ　−２０型の普通の集積回路は、多くのシステムにおいては、１−２ 秒で取付けることができる。はんだペースト塗布機において同じ速度を保持し得 るようにするためには、１−２秒で２０個のはんだペースト点を置く必要があり 、すなわち毎秒２０−１０個の点を形成せねばならぬ。

本発明ははんだペーストおよびにかわと、それ以外の種々の材料を塗布または計 量するに適するものであるから、材料なる語は次のように使用される。

点別塗布用の在来の装置はその速度が低い。これら装置の大部分は塗布を行う時 に所定の圧力を使用し、所定の内径を有する管（）でル）を通して材料を押出す ようになっており、そのために繰り返し性も低い。

機械的方法によって容積決定を行う型のいくつかのシステムは重量の大なる容積 決定ヘッドを有し、このヘッドが塗布すべき各点に対して上下に動かされる。こ れによっても運動は遅く、容量は小さくなる。

はんだペーストを点別に塗布する代わりに、普通はスクリーン印刷が使用される が、これは長いセット時間を必要とする。この同じ方法は場合によっては他の材 料、例えばにかわに対しても使用される。

本発明の主なる目的は、ある制限内で選択された容積を有する小さな点に、ある 材料を非常に大きな速度で、しかもその選択された容積を、優れた繰り返し性に よって塗布または計量し得る装置を供することである。

これは請求の範囲に記載されているような特徴を有する装置によって可能となる 。

したがってこの装置はペーストおよびにかわの如き材料を別個の点に塗布し、特 にはんだペーストを電子回路カードの上に置き、追随跡付は機と共働せしめ得る ようになっている。本塗布装置はポンプ　ハウスを有し、材料は容器から管によ って前記ポンプ　ハウスに供給される。さらに前記材料をポンプ　ハウスから送 給するためのノデルが設けられている。材料の送給は材料容器の内の材料に作用 する大気圧以上の圧力によって適当に行われ、かつ前記ポンプ　ハウスに対する 供給は上方弁装置によって制御される。この上方弁装置は所定の時間において、 ポンプ　ハウス内に位置するポンプ室に入る材料を遮断する。ポンプ室からの送 給を制御するだめに該ポンプ室の出口の近くに対応する下方弁装置が設けられ、 またはこの位置に適当な制限装置が設けられる。ポンプ作業を行うポンプ　ノ・ ウスの主要部分は圧電材料よシ成る体部によって構成される。この体部は内部空 洞を有し、その容積は前記圧電体を通して加えられる電界によって増減する。こ の電界は電極によって形成され、該電極は圧電体部の近くに位置し、かつ駆動電 圧発生機に接続されている。

ポンプ体部内における圧電材料を適当に位置決めすれば、該圧電体部内の空洞の 容積は電極間に加えられる電圧によって決まる。

圧電材料を通して電圧を加える時に、前記容積変化の効率を増加させるために、 前記ポンプ体部の内部空洞を小さくすることができる。これは塑性的に、またけ 弾性的に容易に変形し得る、適当な充填材料をポンプ体部内の前記空洞内に置き 、かつその壁に適当に装着する方法によって行われる。

ポンプ体部は管状装置の形を有するものとし、その内周面が充填材料によって被 覆されるようにする。

弁装置は等連のように弁部材または弁体より成り、かつ・ニルはモらな部材とし ′〔形成することができる。

この子らな部材は帯ｌたは回転円板の形を有するものとし、その中に穴を設け、 弁を開いた時に前記材料がこの穴を通るようにする。上方および下方弁装置の両 方を有する特別の実施例においては、弁部材は両方の弁装置を通る単一の帯とし て形成される。このようにすれば、前記二つの弁装置間の距離の伸長または収縮 がポンプのＳ程によ・つて行われるという利点が得られる。

他の実施例においては下方弁装置が設けられず、この場合は絞りだけが設けられ 、かつこの絞りはメイル自体に二って適当に形成される。このような構造によれ ば、可動部材の数は減少するが、上方弁を開いた時に前記ポンプ　・・ウスに充 填され多くの材料の容積の繰り返し性が幾分不確実となる。

次に添付図面によって本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明によるにかわおよびはんだペースト塗布機の１実施例を示す。

第２図は本発明による材料計量ヘッドの１実権例を示す。この図は相互に直角な 二つの投影における前記ヘッドの断面を示す。

第３図は段階図ａ）−ｇ）によって材料計量ヘッドの図示の実施例の動作を、そ の発生順序にしたがって示すＯ 第２４図は本発明による材料計量ヘッドの、第２図に示された実施例に対する弁 帯の制御装置の１実棒例を示す。

第５図は本発明による材料計量ヘッドの、第２図に示され九笑施例に対する弁帯 の制御装置の他の実施例を示す。

第６図は他の実抱例全示す。この場合は上方弁機能に対しては回転弁部材が使用 される。下方弁機能は省略されている。

機械の主要部分は塗布装置１１０である。この装置はキャリッジ１２０に装架さ れ、該キャリッジは通路１３０に沿って移動し、かつモータ１３０によってＸ一 方向に搬送することができる。前記装置１３〇−１３１の正確な具体化は本発明 にとっては重要ではない。

材料はノズル１１１によって標的１４０、すなわちパターン　ざ−ドの方に排出 される。この材料は予め容器１１２に入れられている。

言う寸でもなく前記パターン　ど−ド１４０は通路１３０に対してＹ一方向に移 動し得るようＫする必要がある。この運動が、ボードまたは通路の何れをＹ一方 向に動かすかによって得られるかは、本発明の場合は重要ではｔい。

正確な動作を行うには、前記ヘッド１１０がモータ１２１によって高さの方向に 動かされることが必要である。前記ざ一ドの高さを直接測定するために、距離フ ァインダー１５０が設けられている。この型の実施例においてはすきまｒ−ジ１ ０１が使用され、該’ｙ−”　−ジは一時的にこれを下降せしめて前記ヘッド１ １０とざ−ド１４０との距離を横１し得るようになっている。

前記ボード上の基準点を位置決めするためにカメラ１９０が使用され、関連制御 システムが、Ｘ一方向またはＹ一方向に偏位して斜めに載置されている♂−ドを 補正し、かつはんだアイランドが前記ボードの縁に対して正確に位置決めされて いないという事実を修正し得るようになっている。

カメラはなお、ざ−ド１４０の側部において試験面１６０上に位置決めされた材 料点を測定するためにも使用することができる。塗布点の成る容積に対してヘッ ド１１０を適合せしめ、続いて前記カメラおよび像処理装置によって形成された 点の大きさを感知すれば、システムの制御コンピュータにより、設定した容積と 、実際の容積との間のフィードバックを知ることができる。

材料２０１（第２図参照）は容器１１２（第１図）内に入れられている。容器１ １２は例えばその上方部分に圧縮空気を供給すれば、大気圧以上の圧力を受ける ようになる。材料はパイプ２０２を通して下向きに、上方弁・・ウジング２０３ に送給される。

弁ハウジング内には少なくとも一つの穴２０５を有する帯２０４が設けられてい る。この帯はＸ方向に向って前後に移動せしめられ、一つの位置において前記入 ２０５が、前記パイプ２０２を通してポンプ室２０６に材料を流入させるように なっている。他の位置においては帯２０４は材料の流動を阻止し、材料はもはや チューブ２０２からポンプ室２０６に入り得ないようになる。

ポンプ室２０６は受動ポンプ室縮小部分２０γ内の空洞である。

積極的なポンプ作用はポンプ　ハウス２０８によって行われる。ポンプ　ハウス ２０８の内側には電極面２０９が位置している。外側には他の電極面２１０が位 置している。これらの少なくとも一つは十分に絶縁されている。図示の実施例に おいては電極２０９は接地され、かつ電極２０９は駆動電圧に対する発電機に接 続されている。絶縁体２１１は不測の接触を防止するだめのものである。

ポンプ　ハウス２０９の材料を適当に選択し、かつ位置決めすることにより、電 極２０９および２１０の間に加えられる電圧と、ポンプ　ノ・ウス２０８の内部 空洞容積との間の関係が得られる。この容積の変化は受動ポンプ室縮小部分２０ γにより強化される。これはポンプ作用の行われる間、この部分の容積が不変状 態に留まり、したがってポンプ　ハウス２０８の？洞容積の同じ絶対的変化か、 必然的に容積２０６を小さくすると言う事実によるものである。

下方弁ハウジング２１１はポンプ　ハウス２０６のノ圧部に直接装着される。し たがってこれは上方弁ハウジング２０３に対して上下に移動する。

弁ハウジング２１２内にも、少なくとも一つの穴２１４を有する帯２１３が設け られている。この帯はＸ一方向に向って前後に移動し、一つの位置において穴２ １４がポンプ室２０６からノズル２１５に材料を流入せしめ得るようになって込 る。他の位置においては、帯２１３は材料の流動を阻止する。

図示の実施例においてはポンプ　ハウス２０９は管状体であり、その内径、すな わち穴は任意の断面、例えば矩形断面を有するものとなすことができる。ｊ〜た がって受動ポンプ室縮小部分２０７はポンプ　チューブ２０９の内径の内部に位 置する円筒体となすごとができる。ポツプ体部２０９はさらにその上端および下 端に交差して延びるフランクまたは突出部分を存している。これらフランジおよ び適当な凹所によって、ポンプ　ハウスは上方および下方弁・・ウゾング内に保 持される。この保持凹所は締着装置となすことができ、その締着効果は適当に位 置するねじによって得られる。

次に材料計量ヘッドの図示の実施例の動作を第５図によって説明するが、該薗の 段階図ａ）−ｇ）は事象をその発生Ｉ［序によって示すものである。

ａ）両方の弁は閉じ、かっノイル２１５の先端は完全に満たされていない。ポン プ室内部の圧力はほぼ周囲大気圧に等しい、 ｂ）上方弁が開き、かつポンプ室２０６内の圧力は材料容器１１２内の圧力まで 増加する、 Ｃ）電圧が変化し、ポンプ室の容積が増加するようになる。したがって材料はポ ンプ室内に圧入されるが、それ以上流動しない。

ｄ）上方弁が閉じる。ポンプ室内の圧力はほぼ材料容器１１２内の圧力と等しく なる。

ｅ）下方弁が開く。ポンプ室内の圧力は周囲大気圧まで降下する。ノズル２１５ の先端は僅かに充填される。

その理由はポンプ室が低下圧力に起因して僅かに収縮し、かつ弁帯２０４が幾分 押し下げられるからである（前に帯２０４の両側に作用していた圧力と同じ圧力 ）。

ｆ）電圧が徐々に変化し、ポンプ室の容積が徐々に減少するようになる。もしこ の圧力が適当な大きさだけ変化するものと考えれば、ノズル２１５の先端は、該 先端が点の緑の外方近くまで充填されるようになる壕で充填される（この動作段 階は場合によっては省略できる）、。

ｇ）電圧を急激に変化せしめ、ポンプ室の容積が急激に減少するようにする。ノ イル２１５の先端は既に満たされており、かつ急激に増加する圧力は射出小滴を 発生せしめ、これはノズルをほぼ真っ直ぐ下向きにの状態に保持する。射出後は ノズル２１５の先端は場合によっては完全に満たされない状態となる。

ｂ）下方弁が閉じる。この時は両方の弁が閉じ、ポンプ室内の圧力はほぼ周囲大 気圧と等しくなる。

第３図においては、ポンプ　ハウス２０８の運動はＸ−Ｙ一方向においてのみそ の大きさを変えるように示されている。第３図には示されていないか、これはＺ 一方向においても大きさを変えることができる。

二つ帯２０４および２１４は相互に別個に移動することができ、または共通のモ ータによって同時に移動するようになすことができる。

部材２０４および２１４に対する“帯°なる表現は、０れら双方が必ずしも薄い ものであることは意味しない。下方弁２１４を例えばステンレス鋼の薄い伸長帯 として形成すれば、該弁部材２１４に対する制御力結合の問題は、ポンプ　ハウ ス２０８の下方部分のＺ−運動を不必要に阻止することなく簡単に解決すること ができる。

第４図は弁帯２０４および２１４の制御装置の１実施例を示す。この制御装置は Ｘ一方向に移動し得る部材４０１より成っている。上方弁帯２０４は部材４０１ の一部分として形成することができ、または別途帯２１４に対して線図的に示さ れていると同様に締着することができる。

運動は部材４０２によって行われ、該部材は空気シリンダ、磁石、線形”音声− コイル−モータ１または同様な装置となすことができる。なおエクスセンターを 通して部材４０１に回転モータを連結することができる。

第５図は弁帯２０４および２１４の制御装置の他の二つの実施例を示す。この制 御装置は一つのローラ５０１と、三つのローラ５０２とより成っている。この同 じ第５図には二つの別の実施例、ａ）およびｂ）が示されている。

実施例ａ）において弁帯は単一の帯２０４−２１４によって構成され、該帯はロ ーラ５０１−５０２の回りを完全に巻回している。帯はローラ５０１の中央にお いて、装置５０３により相互に結合され、該装置は同時に前記帯をローラの上に 錠止している。帯は前記ローラがモータによって駆動されることによって移動せ しめられる。

実施例ｂ）においては、弁帯２０４は同時に線形モータ４０２に連結され、該モ ータは空気シリンダ、磁石、線形”音声−コイル”−モータまたは同様な装置と なすことができる。帯２１４は前記ローラ５０１−５０２の回りを完全に巻回す る。この帯は継手５０５によって駆動腕、／弁帯２０４に結合される。

音声−コイル−制御装置は帯の迅速な移動を可能にし、かつポンプ　ハウス２０ ８の壁の中の力を迅速に変化せしめると共シτ、材料の迅速な送給を可能にする 。

問題部材の速度は十分に窩〈保持され、材料をポンプ室内に押し下げる速度が、 材料計量ヘッドＯ容量の重大な制限要てとならな１．へ上５：てさすｔ乙−材料 を塗布すべき面が隆起部分を有していないと考えられる場合は、本発明による材 料計量ヘッドは接面から僅か上方に離れた状態で移動させることができる。

したがって材料を塗布すべき面に対してＸ−およびＹ一方向にだけ動かせば良い ようになる。前記方向に動かす必要がなくなるために、時間を要する一つの運動 を省略することができる。

射出される容積は電圧変化の振幅をＩえることにより成る制限内で制御し得るこ とは明らかである。

図示の実施例〉こおいては、幾つかのポンプ　・・ウスを４ｉｆｌ立て、弁帯に 対して共通の駆動装置を有するものとなすことができる。このような場合は、上 方弁・・ウジング２０３を一緒に組立て、下方弁・・ウソング２１２を分離する 万が有利である。４Ｆ帯に対する駆動装置を共通とする場合には、駆動電圧は、 作動せんとする一つを含むポンプ　・・ウスだけに対して作用するようにさルる 。このようにせんとする場合には、受動的ポンプ　ハウスに普通の場合に比して 非常に小さな駆動電圧を加えて、弱い逆方向ポンプ作用が生じるようにし、それ によって、弁帯およびポンプ　ノ・ウスの弾性に起因して、一連の長い受動的ポ ンプ　サイクル中に生じるおそｈ、のある小さな流動を補償する。

このような平行ポンプ　ハウスは異なる材料の計量に対し一つの値を有し、寸た ばこのような異なる大きさを有するτ噴内・つ豊じ材料Ｃ３１量全可能：てする が、これは実際には、一つＤポンプ　ハウス２０８だけに加えられる異なる駆動 電圧によっては実現し得ない。

多くの場合は下方弁作用は省略することができる（第２図による実施例の弁ハウ ジング２１２に対応する）。上方弁作用に対する適当な開放時間を選択すること により（第２図による実施例の弁ハウジング２０３に対応する）、多くの用途に おいてポンプ室の充填を十分に繰り返して行うことができる。他の理由から屡々 適当とされるノズル２１５の絞りは有用である。その理由はこの絞りが蟹な非常 に大きな材料の粘性と共働して、ノズル２１５の先端に、該ノズル２１５の残り の部分におけるより大なる流動抵抗を与えるからである。ある材料の場合はこの 絞りが材料の粘性と共に、選択された送給圧力において流動を阻止するようにな すＯとができる。材料の充填を容易にするために、多くの場合は直流電圧の変化 に交流電圧を重ねることが望ましく、これは第３Ｃ図に対応して作動工程中に容 積の変動を発生させる。交流電圧はポンプ室２０６の壁を振動せしめ、かつ該ポ ンプ室２０６を通して材料を振るい落とす。

弁ハウジング２０３および２１２に対応する弁の作用は、この実施例においては 帯弁によって行われる。

言うまでもなく、これらの代わりに滑り弁を使用することができ、例えば前記帯 ２０４および２１３を厚いものとなすことができる。

第６図には変型実施例が示されている。この場合は弁ハウジング６０２内に回転 部材６０１が使用される。

弁部材６０１は円筒形の憚によって形成され、この棒はその軸線に対して垂直な 穴を有し、かつ弁・・ウソングを通る材料の流動方向に対して垂直に延びるその 軸線の回りを回転することができる。下方弁の作用はこの場合は省略されている 。適当な開放時間の代わりに弁６０１が使用され、この弁は適当に選択された入 力管６０４内の圧力と共動して、好適な繰り返し性により、ノズル２１５の下方 絞り６０３まで充填を行う。

弁６０１はモータまたは類似の装置によって回転せしめられる。言うまでもなく このような弁配置によれば、複数のポンプ室を、共通の弁制御装置を有する一つ の線内に配置することができる（本例Ｏ場合はこれは幾つかのポンプ室に対して 共通な円筒（１６０１内に、各ポンプ室に対し１個づつの穴６０５ｆ：、開ける ことを意味する）。

受動的ポンプ室縮小部分（第２図の２０７）は第２図においては管として示され ており、その外部はポンプ室と正確に係合するようにされ（例えば真空下におい てポンプ室内に鋳造するＯとにより）、かつその内部空洞は直接材料と接触する 。これは適当ではあるが必ずしも必要な形ではない。ポンプ室縮小部分の第１の 仕事は一定の容積を形成し、ポンプ室の内方部分の容積の変化が、材料の満たさ れた小さな容積に転換されるようにすることである。

Ｆｉｇ、　３ Ｆｉｇ、４ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．別個の点にのりおよびにかわの如き材料を塗布する装置にして、ポンプハウ ス、該ポンプハウスに材料を供給する管、ポンプハウスから材料を送給するノズ ル、前記ポンプハウス内に位置するポンプ室に流入する材料を遮断するように配 置された上方弁装置、塗布装置から流出する材料を遮断または制限するように配 置された下方遮断または制限装置を有する装置において、前記ポンプハウスが駆 動電圧発生機に接続された電極を有する圧電材料によつて形成され、前記圧電材 料を、前記ポンプハウスの内方空洞が前記電極の間に加えられる電圧に応答する ように選択しかつ位置決めすることを特徴とする材料塗布装置。 ２．前記遮断または制限装置が下方弁装置によつて形成されることを特徴とする 語末項１記載の装置。 ５．少なくとも一つの弁装置内の弁部材が穴を有する平ら左部材によつて形成さ れ、該部材が関連弁装置を通る材料の流動方向に対して本質的に垂直に移動し得 るようになつていることを特徴とする請求項１または２記載の装置。 ４．少なくとも一つの平らな弁部材が穴を有する帯によつて形成されていること を特徴とする請求項３記載の装置。 ５．前記弁帯部材が、ポンプの作動方向に対して本質的に垂直方向に移動し得る 部材によつて制御されるように配置されていることを特徴とする請求項４記載の 装置。 ６．前記弁帯部材が全体的に巻回する単一の帯によつて形成されていることを特 徴とする請求項４または５の何れか一つに記載されている装置。 ７．前記弁部材の少なくとも一つが弁体によつて形成され、該弁体が関連弁装置 を通る材料の流動方向に対して本質的に垂直左軸線の回りを回転することができ 、かつこの軸線に対して本質的に垂直な穴を有していることを特徴とする請求項 １または２の何れか一つに記載されている装置。 ８．前記ノズル自体が絞りとして形成され、かつ下方遮断または制限装置を形成 している請求項１記載の装置。 ９．前記ポンプハウスが、適当な方法で位置決めされた圧電材料の管状部材によ つて形成されていることを特徴とする請求項１から８の何れか一つに記載されて いる装置。 １０．電極が管状部材に対し、その内方および外方包囲面に位置していることを 特徴とする請求項９記載の装置。 １１．内方包囲面の電極が接地され、かつポンプハウスを形成する他の部材に電 気的に接続され、一方他の電極が駆動電圧発生機に接続されていることを特徴と する請求項１０記載の装置。 １２．管状部材の内方包囲面が変形自在の充填材料によつて被覆され、それによ つて管状部材の内方容積が減少せしめられ、かつそれによつてポンプ室が、この 充填材料の内部空洞によつて形成されるようになつていることを特徴とする請求 項９から１１の何れか一つに記載されている装置。