JP2003053237A

JP2003053237A - ペースト塗布方法及びペースト塗布機

Info

Publication number: JP2003053237A
Application number: JP2001250405A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Tokuyasu; 良紀徳安; Fukuo Yoneda; 福男米田; Shigeru Ishida; 茂石田; Yukihiro Kawasumi; 幸宏川隅; Junichi Matsui; 淳一松井
Original assignee: Hitachi Industries Co Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】糸引きが発生するペーストを用いる場合であ
っても、所望のペースト形状を得ることができ、かつ、
生産性を向上することができるようにする。【解決手段】ノズル１３を移動させながら（ａ）、ノ
ズル１３で基板７にペーストＰを塗布することにより、
基板７上にペーストパターンが塗布描画される。描画終
了位置Ｅに達し（ｂ）、ペーストの吐出を停止してノズ
ル１３を位置Ｇ２まで持ち上げると、ペーストＰの糸引
き部ＰＳが生じ（ｃ）、その位置Ｇ２でしばらくそのま
まの状態とすることにより、糸引き部ＰＳが細くなる。
しかる後、ノズル１３を位置Ｇ３まで降下させて直ちに
位置Ｇ２まで上昇させ、ノズル関しようカメラ１９でこ
の糸引き部ＰＳを監視しながら、このノズル１３の上下
動を糸引き部ＰＳが切れるまで繰り返す。糸引き部ＰＳ
が切れると、ペーストＰ側のその切れた部分ＰＩはペー
ストＰ上に残り、ペーストＰに吸収されていく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ペースト塗布機に
係り、特に、塗布描画されたペーストパターンの終端で
発生する糸引き現象を抑制するペースト塗布方法及びペ
ースト塗布機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ペースト塗布機は、基板にノズルを対向
させ、ノズルと基板とで相対移動させながら、基板上の
所望の位置にノズルからペーストを塗布することによ
り、基板上に所望形状のペーストパターンを塗布描画す
るものである。

【０００３】かかるペースト塗布機では、ペーストパタ
ーンの終端部でその描画が終了すると、ノズルを基板の
面から離すように上昇させるが、このペーストパターン
の終端とノズル先端のペースト吐出口との間にペースト
が糸状に連なる糸引き現象が生ずる。

【０００４】ところで、特開平１１−２９０７４５号公
報には、ペーストの吐出停止時の液切れ性を高め、ペー
スト吐出後の液垂れを防止し、吐出サイクルタイムを短
縮するために、シリンジ（ペースト収納筒）に加圧力を
加える手段と液体保持用の負圧力を与える負圧力供給手
段とを備え、これら手段の圧力を切り換える切替弁を設
けた液体吐出装置が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ペースト
は、ペースト供給の際の基板への転写性を高めるため、
粘着力を持たせている。この粘着力はペースト固有の特
性であり、ペーストの種類により、強固なものもあれ
ば、微弱なものもあるが、強い粘着力をもったペースト
は、ペーストとノズルとの界面で粘着力が強く、塗布後
にペースト供給を止めてノズルを上方に移動させて基板
から引き離す際にペーストの切れが悪く、基板表面とノ
ズルとの間でペーストの糸引きが発生する。上記従来例
には、この糸引き現象に関しては何ら配慮されていな
い。

【０００６】ノズルを高速に引き離せば離す程、糸引き
は長くて細いものとなり、これが切ると、基板上の本来
ペーストを塗布しない部分に不規則に倒れ、所望のペー
ストパターンを形成できなくなるなどの不具合が発生す
る。

【０００７】このため、従来のペースト塗布機では、ペ
ーストを吐出して基板へ転写した後では、ノズルの上昇
速度を遅くてペーストの糸引きが極力発生しないように
している。しかし、強い粘着力を持つペーストを用いた
ときの糸引き現象を防ぐためには、ノズルの上昇速度を
十分に遅くする必要があり、このたる、単位時間当たり
の基板の処理枚数が低下して生産性が低下するし、ま
た、ノズルの上昇速度を十分に遅くしたとしても、糸引
き現象を皆無にすることは極めて困難であった。

【０００８】また、従来のペースト塗布機における糸引
き現象を回避する別の方法としては、サックバックによ
る糸引き部の吸引があるが、ペーストの比重（単位体積
当りの重量）が大きい場合やノズルの開孔径が小さい場
合には、糸引き部分の十分な吸引を行なうことができ
ず、糸引き現象の発生を回避することは極めて困難であ
った。

【０００９】このように、糸引き現象が発生するペース
トを用いる場合においては、所望形状のペーストパター
ンを得ることと生産性の向上とは相反する要求であっ
た。

【００１０】本発明の目的は、かかる問題を解消し、糸
引きが発生し易いペーストを用いる場合であっても、所
望形状のペーストパターンをりょうこうに得ることがで
き、かつ、生産性を向上させることができるようにした
ペースト塗布方法及びペースト塗布機を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ノズルを基板に対向させ、ノズルと基板
の相対位置関係を変化させながら、基板上にノズルから
ペーストを塗布するようにし、基板上でのペースト塗布
の終端部でノズルからのペースト吐出を停止させた後、
ノズルを基板に対して上昇させ、このとき生ずるペース
トの糸引き部が切れるまで、ノズルを基板上に塗布され
たペースト上で上下方向に繰り返し移動させる。

【００１２】糸引き部の切れた基板側の部分は、塗布済
みのペースト上に倒れて吸収される。強い粘着力を持っ
たペーストでは、ノズルを高速に移動させる程、発生す
る糸引き部は細いものとなり、これが塗布済のペースト
に吸収される量は僅かであって、塗布量に大幅な変動は
生じず、倒れる方向が定まっているため、所望形状のペ
ーストパターンが高精度で得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は本発明によるペースト塗布機の
一実施形態を示す斜視図であって、１００はこの実施形
態のペースト塗布機、１は架台、２はＸ軸テーブル、３
はＸ軸サーボモータ、４はＹ軸テーブル、５はＹ軸サー
ボモータ、６は基板吸着台、７は基板、８は支持フレー
ム、９はＺ軸テーブル、１０はＺ軸サーボモータ、１１
は保持アーム、１２はシリンジ（ペースト収納筒）、１
３はノズル、１４は制御装置、データ入力装置、１６は
モニタ、１７は外部記憶装置、１８は光学式距離計、１
９はノズル監視用カメラである。

【００１４】同図において、ペースト塗布機１００の架
台１上には、Ｘ軸テーブル２が設けており、このＸ軸テ
ーブル２上には、Ｘ軸サーボモータ３によってＸ軸方向
に駆動されるＹ軸テーブル４を設置されている。また、
Ｙ軸テーブル４上には、Ｙ軸サーボモータ５によってＹ
軸方向に駆動される基板吸着台６が搭載している。基板
吸着台６は基板７を真空吸着して保持するものであっ
て、その内部にθ軸サーボモータ（図示せず）を備えて
いる。このθ軸サーボモータは、基板吸着部６をθ方向
に回転駆動する。

【００１５】以上により、基板吸着台６上に吸着保持さ
れた基板７をＸ，Ｙ，θ軸方向に移動させる基板保持／
駆動機構が形成される。なお、基板７の代わりに、ノズ
ル１３を移動させるようにしてもよい。

【００１６】また、架台１上の支持フレーム８によって
Ｚ軸テーブル９が支持されており、このＺ軸テーブル９
上には、Ｚ軸サーボモータ１０によってＺ軸方向（垂直
方向）に移動する保持アーム１１が取り付けられてい
る。この保持アーム１１には、下端部にノズル１３を有
するシリンジ１２と基板７のうねりを測定する光学式距
離計１８とが設けられている。

【００１７】さらに、架台１上には、ノズル１３の部分
を撮像するノズル監視用カメラ３１や、データ入力装置
１５，モニタ１６などが設けられている。また、架台１
内には、外部記憶装置１７を備えた制御装置１４が設け
られている。

【００１８】図２は図１における制御装置１４とその制
御系統の一具体例を示す構成図であって、１４ａはマイ
クロコンピュータ（以下、マイコンという）、１４ｂは
外部インターフェース、１４ｃはモータコントローラ、
１４ｄ〜１４ｇはモータドライバ、２０はθ軸サーボモ
ータ、２１は正圧源、２２はレギュレータ、２３は電磁
弁、２４は圧力センサ、２５は排気弁、２６は配管、２
７はＤ／Ａ変換器、２８はＡ／Ｄ変換器であり、図１に
対応する部分には同一符号を付けている。

【００１９】同図において、制御装置１４は、マイクロ
コンピュータ１４ａと外部インターフェース１４ｂとモ
ータコントローラ１４ｃとＸ，Ｙ，Ｚ各軸サーボモータ
３，５，１０のモータドライブ１４ｄ，１４ｅ，１４ｇ
と基板吸着台６をθ軸方向に回転させるθ軸サーボモー
タ２０のモータドライブ１４ｆを備えている。外部イン
ターフェース１４ｂには、データ入力装置１５とモニタ
１６と外部記憶装置１７とＤ／Ａ変換器２７とＡ／Ｄ変
換器２８とノズル監視用カメラ１９とが接続されてい
る。

【００２０】これらサーボモータ３，５，１０，２０の
回転量は、夫々に設けられているエンコーダｅ３，ｅ
５，ｅ１０，ｅ２０で検出され、その検出結果が該当す
るモータドライバ１４ｄ〜１４ｇに取り込まれる。

【００２１】シリンジ１２には、正圧源２１から正圧
が、レギュレータ２２で所定圧に調圧された後、電磁弁
２３と圧力センサ２４と排気弁２５とを介して、配管２
６で供給される。これにより、ノズル１３からペースト
Ｐが吐出されて基板７上に塗布される。レギュレータ２
２と電磁弁２３と排気弁２５には、制御装置１４の外部
インターフェース１４ｂからＤ／Ａ変換器２７を介して
制御信号が送信され、圧力センサ２４の検出結果は、Ａ
／Ｄ変換器２８を介して、この外部インターフェース１
４ｂから制御装置１４に受信している。

【００２２】マイコン１４ａは、図示していないが、主
演算部とペーストの塗布などの各種の処理を行なうソフ
ト処理プログラムなどが格納されたＲＯＭと、この主演
算部での処理結果や外部インターフェース１４ｂ及びモ
ータコントローラ１４ｃからの入力データを格納するＲ
ＡＭと、外部インターフェース１４ｂ及びモータコント
ローラ１４ｃとデータをやりとりする入出力部などを備
えている。

【００２３】データ入力装置１５は、キーボードなどの
ペースト塗布に関する設定値などのデータを入力するた
めのものであり、モニタ１７は、ペースト塗布機１００
（図１）における設定値や運転状況などを表示するため
のものである。また、外部記憶装置１７は、ペースト塗
布機１００の電源立ち上げ時、マイコン１４ａに内蔵の
ＲＡＭに格納する各種設定値を記憶しているものであ
る。

【００２４】各サーボモータ３，５，１０，２０の動作
指令は、マイコン１４ａからモータコントローラ１４
ｃ，モータドライバ１４ｄ〜１４ｇを介して伝達され
る。

【００２５】ペースト塗布のためにシリンジ１２に印加
される正圧（圧縮空気）は、レギュレータ２２で調整さ
れた後、電磁弁２３の開放で排気弁２５を介して供給す
る。ペーストの塗布停止時には、電磁弁２３を閉じて排
気弁２５を開放することにより、シリンジ１２内を大気
開放する。圧力センサ２４は、所望の正圧がシリンジ１
２に印加されているか否かを確認し、フィードバック制
御をするためのものである。

【００２６】なお、この実施形態では、電磁弁２３をＤ
／Ａ変換器２７からの制御信号に応じてリレーをＯＮ、
ＯＦＦさせることにより、開閉するようにしているが、
外部インターフェース１４ｂから直接制御信号を出力
し、これでもってリレーをＯＮ，ＯＦＦさせることによ
り、電磁弁２３を開閉させるようにしてもよい。

【００２７】また、この実施形態では、ノズル１３と基
板７との間のギャップ（Ｚ軸方向での間隔：以下、ノズ
ルの高さという）の設定をサーボモータ１０の駆動量で
行なうようにするが、図１に示すように、保持アーム１
１にシリンジ１２と一体に設けた光学式距離計３０で基
板７のうねりを測定しながら、追従制御するとよい。

【００２８】次に、本実施例に係るペースト塗布機の塗
布処理を図３、図４を用いて説明する。

【００２９】図３はこの実施形態のペースト塗布の処理
手順の一具体例を示すフローチャートである。また、図
４は図３に示す処理手順に伴うペースト塗布の時間的経
緯を示す図である。以下、図１及び図２を参照してこの
具体例を説明する。

【００３０】図３において、まず、Ｘ軸サーボモータ３
とＹ軸サーボモータ５とに対して回転数（駆動操作量）
の設定を行ない、基板吸着台６を所定位置へ移動する
（ステップＳ１）。この所定位置とは、図４に示すよう
に、制御装置１４の外部記憶装置１７にペースト塗布の
各パターン毎に記憶されている塗布開始位置（ノズル始
端位置）Ｓである。

【００３１】次に、Ｚ軸サーボモータ１０に対して回転
数（駆動操作量）の設定を行ない、保持アーム１１を下
方（Ｚ軸方向）に移動させて所定位置に設定する（ステ
ップＳ２）。ここでの所定位置とは、図４に示すよう
に、ノズル１３の高さ、即ち、ノズル１３の先端のペー
スト吐出口と基板７の表面との間のギャップＧ１が所望
値（例えば、０．００５ｍｍ）となる位置である。な
お、このギャップＧ１は、制御装置１４の外部記憶装置
１７に各パターンデータ毎に記憶されている値を用いて
もよい。

【００３２】次いで、レギュレータ２２に対し、シリン
ジ１２内のペーストに掛ける圧力の設定を行なう（ステ
ップＳ３）。ここで、レギュレータ２２によって設定さ
れる圧力値は、制御装置１４により、外部記憶装置１７
に各ペーストデータの吐出量に応じて記憶されている設
定圧力値から所望の設定圧力値が選択されるものであ
る。この設定圧力値がレギュレータ２２に指令され、正
圧源２１から供給された圧縮空気の圧力がシリンジ１２
に供給すべき所望の圧力に変換される。

【００３３】次いで、電磁弁２３を開け、レギュレータ
２２からの圧縮空気をシリンジ１２に供給する（ステッ
プＳ４）。これにより、ノズル１３のペースト吐出口か
らペーストＰの吐出が開始される。

【００３４】これとともに、Ｘ軸サーボモータ３とＹ軸
サーボモータ５に対する回転数（駆動操作量）の設定が
行なわれ、図４（ａ）に示すように、基板吸着台６が、
従って、基板７がＸ，Ｙ軸方向に移動し、ペーストパタ
ーンの塗布描画が開始する（ステップＳ５）。ここで、
図４（ａ）では、図面の都合上、基板７に対してノズル
１３が移動するように図示しており、白抜き矢印はその
移動方向を示している。なお、ここで、ノズル１３は所
望の位置Ｅまで移動するが、この所望位置とは、制御装
置１４の外部記憶装置１７に記憶されているペースト塗
布終了位置である。

【００３５】次に、図４（ｂ）に示すように、ノズル１
３がペースト塗布終了位置Ｅに達して、ステップＳ５の
ペーストパータン塗布描画の処理が終了すると、電磁弁
２３が閉められて、シリンジ１２への圧縮空気の供給を
終了する。これと同時に、ノズル１３の内部に残留した
圧縮空気を排気弁２５を介して大気へ開放し、ペースト
Ｐの吐出を終了する（ステップＳ６）。

【００３６】このようにして、ステップＳ４〜Ｓ６によ
り、基板７上の塗布開始位置Ｓから塗布終了位置Ｅまで
ペーストＰが塗布され、ペーストパターンが塗布描画さ
れるが、塗布開始位置Ｓから塗布終了位置Ｅまでの区間
は、塗布描画するペーストパターンの形状に応じて、ノ
ズル１３の移動として、基板７を、Ｘ軸サーボモータ３
のみを駆動してＸ軸方向に直線移動、Ｙ軸サーボモータ
５のみを駆動したＹ軸方向に直線移動、Ｘ軸サーボモー
タ３とＹ軸サーボモータ５とを同時に駆動して直線また
は曲線移動のいずれでもよい。

【００３７】次いで、Ｚ軸サーボモータ１０を駆動し
て、ノズル１３の上下動作を行なう。ここで、ノズル１
３は、まず、塗布終了位置Ｅを起点として、Ｚ軸サーボ
モータ１０により、所望位置Ｇ２（例えば、１ｍｍ上
方）まで上方に移動される。ノズル１３の上方移動に伴
い、図４（ｃ）に示すように、塗布したペーストＰとノ
ズル１３の界面では、ペースト固有の粘着力に起因する
糸引きＰＳが発生する。

【００３８】そこで、ペーストＰを基板７に十分付着さ
せ、なおかつ、ノズル１３が低い位置でペーストＰが切
れるようにするために、ノズル１３側の糸状ペーストＰ
Ｓの一部が、その表面張力や凝集力により、縮むまでノ
ズル１３の下方移動を行なわない。即ち、微小時間（例
えば、０．１ｓｅｃ）そのままの位置Ｇ２を保持させ
る。その後、ノズル１３側のペーストＰＳが基板７の面
のペーストＰに付くような位置Ｇ３（例えば、０．２ｍ
ｍ）まで下方へ移動させる。この移動後、時間をおかず
に再びＧ２の位置へ移動させる。このとき、ノズル監視
用カメラ１９を用いてペーストＰの糸引き状態を確認
し、糸引きが切れていなければ、時間を置かず再びＧ３
の位置に降下させる（ステップＳ７）。かかる動作を、
糸引きの一部ＰＳが切れるまで続ける（ステップＳ
９）。糸引きの一部ＰＳが切れると、このノズル１３の
上下動を停止する。このとき、ノズル１３はＧ３の位置
で動作が終了するようにする。この切れた糸引き部ＰＳ
は、必ず既に線状に塗布したペーストＰ上に倒れて吸収
一体化するので、強い粘着力を持ったペーストを連続的
に吐出しても、糸引き部が近接する他のペーストに倒れ
て付着したり、基板７上に飛散するなどのワーク構成上
の不具合を防止できる。

【００３９】また、ここでは、糸引きを「不良」と考え
るのではなく、必ず発生する「自然現象」と位置付けて
おり、この糸引きに対処するために、ノズル１３の上昇
及び下降速度を遅くする必要はなく、生産性の低下を招
かない。

【００４０】そして、ノズル１３を高速に上下動させる
程糸引き部ＰＳは細くなり、図４（ｄ）にＰＩで示すよ
うに、これが既に塗布したペーストＰに吸収されるとし
ても、塗布量を大幅に増加させることはない。吸収され
た糸引き部ＰＳは、一時的にＰＩで示すように突出して
いても、流動性があるので、平坦化して障害にならな
い。

【００４１】以上のように、糸引き部ＰＳが切れると、
次に、Ｚ軸サーボモータ１０に対して回転数（駆動操作
量）の設定を行ない、ノズル１３を所望位置（原点位
置）へ上方移動（復帰）させ（ステップＳ８）、基板７
へのペースト塗布を終了する。ここでの所望位置（原点
位置）は、基板７が任意位置に移動しても、ノズル１３
と干渉しない位置である。

【００４２】以上のように、この実施形態では、強い粘
着力を持ったペーストを高速で連続的に吐出しても、切
れた糸引き部が近接する他の塗布パターンと接着するこ
とがない。従って、糸引き部を防止するためにノズル１
３の上昇速度の低速化するといったことが不要となるか
ら、糸引き部の防止に伴う生産性の低下を招くことがな
く、生産性の低下を回避して、糸引き不良のない所望形
状のペーストパターンを精度良く得ることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
糸引きが発生し易いペーストを用いても、生産性の低下
を回避して、所望形状のペーストパターンを精度良く得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるペースト塗布機の一実施形態を示
す斜視図である。

【図２】図１における制御装置とその制御系統及び空圧
系統の一具体例を示すブロック図である。

【図３】図１に示す実施形態のペースト塗布処理手順の
一具体例を示すフローチャートである。

【図４】図３に示す手順に伴うペースト塗布状況を示す
図である。

【符号の説明】

２Ｘ軸テーブル３Ｘ軸サーボモータ４Ｙ軸テーブル５Ｙ軸サーボモータ６基板吸着台７基板９Ｚ軸テーブル１０Ｚ軸サーボモータ１２シリンジ１３ノズル１４制御装置１９ノズル監視用カメラ１００ペースト塗布機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者米田福男茨城県竜ケ崎市向陽台５丁目２番日立テクノエンジニアリング株式会社開発研究所内 (72)発明者石田茂茨城県竜ケ崎市向陽台５丁目２番日立テクノエンジニアリング株式会社開発研究所内 (72)発明者川隅幸宏茨城県竜ケ崎市向陽台５丁目２番日立テクノエンジニアリング株式会社開発研究所内 (72)発明者松井淳一茨城県竜ケ崎市向陽台５丁目２番日立テクノエンジニアリング株式会社開発研究所内Ｆターム(参考） 4D075 AC08 AC88 AC93 DA06 EA14 4F041 AA02 AB01 BA21 BA52 4F042 AA02 AB00 BA07 BA08 DF28 ED05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズルを基板に対向させ、該ノズルと該
基板との相対位置関係を変化させながら該基板上の所望
の位置に該ノズルからペーストを塗布するペースト塗布
方法において、ペースト塗布したパターンの終端部で該ノズルからのペ
ースト吐出を止めた後、既に該基板上に塗布されたペー
スト上で、該ノズルを上下方向に繰り返し動作させつ
つ、該ノズルを該基板の塗布面に垂直な該基板から離れ
る方向に移動させることを特徴としたペースト塗布方
法。
【請求項２】ペーストを吐出するノズルと、基板の面
に垂直方向に該ノズルを移動させる駆動機構と、該ノズ
ルからペーストを吐出するための圧力を加える正圧源
と、該ノズルに対向するように該基板を保持し該基板を
水平方向に回転もしくは移動させる基板保持機構と、該
ノズルと該基板との間隔を所定量に保つために該間隔を
測定する距離計と、記録装置に記録されたパターンデー
タに基づいて該基板上にペーストを塗布する制御を行な
う制御装置とを備えたペースト塗布機において、該制御装置は、ペースト塗布によって形成されたペース
トパターンの終端部で該正圧源からの加圧力の供給を停
止させ、該駆動機構を制御して該ノズルを該基板上に塗
布したペーストパターン上で上下方向に移動を繰り返え
させ、カメラにで該ノズルを該基板のペースト塗布面か
ら垂直な方向に離す際の該ノズルと該基板との間のペー
ストの状態を撮像させ、その撮像結果をもとに、ペース
トの糸引き状態に応じて該ノズルの上下動を繰り返し制
御することを特徴とするペースト塗布機。