JP4312914B2

JP4312914B2 - 樹脂組成物の塗布方法および塗布装置

Info

Publication number: JP4312914B2
Application number: JP2000002771A
Authority: JP
Inventors: 浩一吉田; 尚士秋口; 良典酒井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-01-11
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2020-01-11
Also published as: JP2001191003A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板へ実装する技術分野における基板表面への樹脂組成物の塗布方法および塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回路実装技術の主流となっているのは、混載表面実装である。混載表面実装では、例えば基板表面に樹脂組成物からなる接着剤を塗布し、その上に各種チップ部品を装着し、脱落やずれを防ぐために接着剤を硬化させてチップ部品を固定する。そして、基板を反転させて前記チップ部品に対応するリード部品を挿入し、溶融はんだに接触させてチップ部品とリード部品とを一括ではんだ付けする技術である。
【０００３】
一方、近年、地球環境への対応と省エネルギーの観点から、はんだに代わる導電性接合材料として、樹脂組成物に導電性フィラーを配合した導電性ペーストが注目されている。そして、前記接着剤と同様の塗布方法で基板上の電極に供給する方法の実用化が進められている。
【０００４】
樹脂組成物の塗布方法の主流としては、ノズルから樹脂組成物を吐出させ、基板表面にドット状に塗布するディスペンス法がある。そこで、従来の工程（１）〜（３）からなるディスペンス法の概略について図２を参照しながら述べる。工程（１）では、ノズル１の先端からシリンジ６に充填された樹脂組成物５を吐出させる。次いで、ノズル１を下降させて基板４の表面に近づける。シリンジ６にはノズル先端と基板表面との間に距離を設けるためのスペーサとして機能する部材（ストッパ部材）２が設けられており、工程（２）に示すようにノズル先端と基板表面との間にギャップを生じた状態で樹脂組成物５が塗布される。工程（２）では、ストッパ部材２が基板表面に接した状態でノズル１を暫時静止させる。そして、工程（３）でノズル１を上昇させて基板表面から遠ざけると塗布が完了する。その後、ノズル１は別の塗布位置に移動する。
【０００５】
ノズル先端から樹脂組成物を吐出させる方法としては、樹脂組成物が充填されたシリンジ６に空気圧を加えて吐出させるエアパルス式が主流である。その他にはシリンジ内部に樹脂組成物の輸送通路となる溝を有するネジを設置し、ネジの回転により樹脂組成物をノズルから送り出すネジ式（スクリュー式）などがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電子機器の小型・軽量化に伴い、表面実装のさらなる高密度化、高精度化および実装工程の高速化が求められている。しかし、従来の樹脂組成物の塗布方法では、塗布の繰り返しによりノズル先端が樹脂組成物で汚れ、塗布形状不良の原因となっている。また、従来の塗布工程を高速化した場合、前記工程（３）において、樹脂組成物の糸引き、飛び散り等が起こり、やはり塗布形状不良が発生する。そして、後の工程で未はんだ不良（はんだが塗布されるべき箇所に塗布されない状態）等を発生する原因となる。
本発明は、これらの問題点を低減させた樹脂組成物の塗布方法および塗布装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、樹脂組成物を吐出するノズル、およびその前方にノズル先端と間隔を隔てて設けられ、ノズルから吐出される樹脂組成物を案内する開口を有するマスクを具備する塗布装置を用いて樹脂組成物を基板表面に塗布する方法であって、前記マスクを基板表面に接触させて前記ノズルから吐出させた樹脂組成物を前記開口を通して基板表面に塗布することを特徴とする樹脂組成物の塗布方法に関する。
【０００８】
前記方法においては、前記マスクが基板表面に接触した直後に樹脂組成物を前記ノズルから吐出させることが好ましい。
また、前記方法においては、樹脂組成物を基板表面に塗布した後、前記マスクを回転させながら前記ノズルを基板表面から遠ざける。
また、前記方法においては、前記マスクの開口径が、基板表面に塗布されたときの樹脂組成物の塗布径に相当することが好ましい。
【０００９】
また、前記方法においては、前記マスクの厚さが、基板表面に塗布されたときの樹脂組成物の厚さに相当することが好ましい。
また、前記方法においては、前記マスクの開口径の厚さに対する比が１〜２であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、樹脂組成物を吐出するノズル、およびその前方にノズル先端と間隔を隔てて設けられ、基板表面に接触してノズルから吐出される樹脂組成物を前記基板上に案内する開口を有するマスクを具備する樹脂組成物の塗布装置に関する。
【００１１】
前記装置においては、前記マスクが前記開口の中心を軸心として基板表面に対して平行に回転するように設けられている。
また、前記装置においては、前記マスクの開口径の厚さに対する比が１〜２であることが好ましい。
また、前記装置は、前記マスクが基板表面に接触した直後に樹脂組成物を前記ノズルから吐出させるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の樹脂組成物の塗布方法の一例の工程を概略的に示す。図１では前記方法に用い得る塗布装置の一例の要部のみを断面で示している。以下、図１を参照しながら説明する。
【００１３】
図１の（１）は、本発明の樹脂組成物の塗布装置のマスク３を基板４の表面に接近させた状態を示している。シリンジ６は、図示しない塗布装置本体の可動アームに取りつけられ、樹脂組成物５を塗布する基板４をセットした基台の上面と平行な面内のｘ軸とｙ軸および前記の面に垂直なｚ軸方向に移動することができる。シリンジ６には、樹脂組成物５を吐出するノズル１の前方に位置するように、基板４と平行にマスク３がストッパ部材２により取り付けられている。マスク３は、ノズル１から吐出される樹脂組成物５を案内する開口をその中心がノズル先端の孔の中心と一直線上に位置するように設けられている。ストッパ部材２は、図１の（２）に示すように、マスク３が基板４の表面に接触したときにマスク３と協働してノズル先端と基板４の表面との間に一定のギャップを生じさせる機能も有する。この状態でノズル１から樹脂組成物５を吐出すると、適量の樹脂組成物を被塗布部のみに塗布することが可能となる。なお、ストッパ部材２、マスク３およびシリンジ６は、図１では一体化されているが、それぞれが別の部品であってもよい。
【００１４】
ストッパ部材２は、例えばノズル１に対して略平行に設けられた複数の棒状のものでも、ノズル１を囲む管状のものでもよい。ただし、管状の場合はマスク３が基板４の表面に接触した状態で樹脂組成物を吐出できるように、ストッパ部材２、マスク３、基板４およびシリンジ６の先端で囲まれた空間と外部とを連通させた、空気を通すための通路が必要である。
【００１５】
マスク３は、主としてノズル先端の汚れによる樹脂組成物の塗布形状の不良を防ぐ機能を有する。樹脂組成物の塗布時に、マスク３が基板表面に接触して被塗布部を囲むため、ノズル先端の周辺に樹脂組成物が付着してもマスク３の下端部や外周にまでは樹脂組成物が付着しにくく、被塗布部以外の箇所に樹脂組成物が付着するのを防げるからである。
【００１６】
マスク３の厚さは、目的とする塗布形状によって異なるため一概にはいえないが、０．３〜０．５ｍｍであることが好ましい。マスクが薄くなりすぎると、組成物の塗布量が不足して部品の接着強度が弱まり、厚くなりすぎると、塗布量過多による組成物の糸引き、飛び散りの原因となる。マスク３の厚さは、基板表面に塗布されたときの樹脂組成物の厚さ（塗布高さ）に対応させることが好ましい。マスク３の厚さにより樹脂組成物の塗布高さが決まるため、塗布高さのバラツキを低減することができるからである。
【００１７】
マスク３の開口７の形状は、汎用性の観点から通常は円形であればよい。マスク３全体の形状も一概にはいえないが、例えば環状のものが挙げられる。
マスク３の開口７が円形である場合、開口径は、基板表面に塗布されたときの樹脂組成物の塗布径に対応させることが好ましい。マスク３の開口径により樹脂組成物の塗布径が決まるため、塗布径のバラツキを低減することができるからである。開口径は、通常は、０．６〜１ｍｍが好ましい。
【００１８】
マスク３の開口径の厚さに対する比は１〜２であることが望ましい。後の工程で装着される部品を安定して基板上に保持することができる塗布形状を得やすいからである。
【００１９】
樹脂組成物５は、マスク３が基板表面に接触した直後にノズル先端から吐出させることが好ましい。マスク３が基板表面に接触する前に樹脂組成物５を吐出させると、被塗布部以外の箇所に樹脂組成物が飛び散ったり、マスク３の下端部に樹脂組成物が付着する場合があるからである。したがって、前記装置は、マスク３が基板表面に接触した直後に樹脂組成物５を前記ノズル先端から吐出させるものであることが好ましい。具体的には、例えば従来のエアパルス式やネジ式の塗布工程で使用されているものと同様の制御装置を、マスク３が基板表面に接触した瞬間に樹脂組成物を吐出させるように設定して用いることができる。エアパルス式の場合、マスク３が基板４に接触したことを検知したとき直ちにノズル１から樹脂組成物５が吐出されるように、シリンジ６に圧力を印加するように設定すればよい。
【００２０】
ノズル先端から樹脂組成物が吐出された後、基板表面の被塗布部に樹脂組成物が充分に付着するように、マスク３が基板表面に接触した状態で０．０１〜０．０３秒間静止することが好ましい。
【００２１】
本発明においては、ノズル１を基板表面から遠ざける際に樹脂組成物が糸を引かないように、ノズル１を基板４から遠ざけながらマスク３を開口７の中心を軸心として回転させる。また、なるべくマスク３が基板表面から離れると同時に回転を開始することが、樹脂組成物を歯切れよく切り離すことができる点で好ましい。図１では、マスク３は、ストッパ部材２およびシリンジ６と一体化されているので、その全体を回転させればよいが、それぞれが別部品の場合は、マスク３のみを回転させてもよい。
【００２２】
回転速度は１００〜２００ｒｐｍが好ましい。回転速度が速くなりすぎると、振動による塗布形状の乱れの原因となり、遅すぎると、樹脂組成物の歯切れが悪くなる。
【００２３】
本発明の樹脂組成物の塗布方法および塗布装置は、液状の樹脂組成物を塗布する場合に用いられる。さらに具体的には、液状樹脂、硬化剤およびフィラーからなる液状樹脂組成物の塗布に適している。特に、２５℃でＲ型粘度計を使用して回転数０．５ｒｐｍの条件で測定したときの粘度が２００〜４００Ｐａ・ｓであり、回転数５．０ｒｐｍの条件で測定したときの粘度が２５〜６５Ｐａ・ｓである樹脂組成物に好適である。このようにチクソトロピー（揺変性）の高い樹脂組成物は、糸引きなどを起こしやすい場合が多いからである。
【００２４】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明する。
《実施例１》
所定の液状の樹脂組成物をエアパルス式の塗布方法を用いて基板表面に塗布した。
液状の樹脂組成物としては、液状樹脂（ビスフェノールＦ系エポキシ樹脂）、硬化剤（２−メチルイミダゾール）およびフィラー（鱗片状タルク）を、重量配合比６：１：３で混合したものを用いた。この樹脂組成物の２５℃における粘度は２５２Ｐａ・ｓであった。
【００２５】
まず、前記樹脂組成物を容積３０ｍｌのシリンジに充填し、図１の（１）に示すように基板とマスクとの間に一定の間隔を設けて塗布装置を設定した。シリンジには、ノズルと、内径１．５ｍｍで壁部の厚さが０．７ｍｍで内壁面と外壁面とを連通する孔（樹脂組成物の吐出時に空気を通すための孔）を有する管状ストッパ部材と、環状のマスクとが一体化して形成されている。シリンジ端部から突き出たノズルの長さおよび管状ストッパ部材の長さは、それぞれ２ｍｍおよび３ｍｍであり、マスクの厚さは０．３ｍｍである。また、マスクの外径は管状サポート部材の外径と同じ２．９ｍｍであり、マスクの開口径は０．６ｍｍである。
【００２６】
塗布装置のエアパルスは、図１の（２）に示すようにマスクが基板の表面に接触した直後に樹脂組成物が吐出されるように設定した。一回当たりに吐出される樹脂組成物の量は３×１０^-4ｍｌに設定されている。
シリンジ、ノズルおよびストッパ部材と一体されたマスクは、開口の中心を軸心として回転可能である。そして、マスクが基板表面に接触してから０．０２秒後に、図１の（３）に示すようにノズルの上昇と同時に回転速度１６０ｒｐｍで回転するように設定されている。ノズルは上昇後、次の位置に移動して塗布を繰り返すように設定されている。
【００２７】
塗布を４００回繰り返して樹脂組成物の塗布形状を観察したところ、塗布形状は均一で、基板表面の被塗布部以外の箇所には樹脂組成物の飛び散りなどは見られなかった。また、塗布された樹脂組成物の形状は、何れもマスクの開口径とほぼ同じ直径の円形で、塗布された樹脂組成物の基板から最も高い部分の高さは、マスクの厚さとほぼ同じであった。
なお、実施例では、液状樹脂としてビスフェノールＦ系エポキシ樹脂を用いているが、その他のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂など、どのような液状樹脂でも差し支えはない。
また、実施例では、硬化剤として、２−メチルイミダゾールを用いているが、その他、アミン系硬化剤、芳香族系硬化剤、アミド系硬化剤、ポリメルカプタン系硬化剤など、どのような硬化剤でも差し支えはない。
また、実施例では、フィラーとして鱗片状タルクを用いているが、その他、不定形シリカ、球状シリカ、微粉末シリカ、マイカ、バライト、酸化チタンなど、どのようなフィラーでも差し支えはない。
また、実施例では、液状樹脂：硬化剤：フィラーの重量配合比を６：１：３としたが、ディスペンス塗布可能な粘度物性を有する樹脂組成物が得られる配合比であれば、どのような比率でも差し支えはない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、樹脂組成物の塗布工程におけるノズル先端の汚れ、樹脂組成物の糸引き、飛び散り等による塗布形状不良の発生を低減でき、後の工程において、未はんだ不良等を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の樹脂組成物の塗布方法の一例の工程を本発明の樹脂組成物の塗布装置の一例の要部の断面で概略的に示した説明図である。
【図２】従来の樹脂組成物の塗布方法の一例の工程を従来の樹脂組成物の塗布装置の一例の要部の断面で概略的に示した説明図である。
【符号の説明】
１ノズル
２ストッパ部材
３マスク
４基板
５樹脂組成物
６シリンジ
７開口

Claims

樹脂組成物を吐出するノズル、およびその前方にノズル先端と間隔を隔てて設けられ、ノズルから吐出される樹脂組成物を案内する開口を有するマスクを具備する塗布装置を用いて樹脂組成物を基板表面に塗布する方法であって、
前記マスクを基板表面に接触させて前記ノズルから吐出させた樹脂組成物を前記開口を通して基板表面に塗布し、
樹脂組成物を基板表面に塗布した後、前記マスクを回転させながら前記ノズルを基板表面から遠ざけることを特徴とする樹脂組成物の塗布方法。
前記マスクが基板表面に接触した直後に樹脂組成物を前記ノズルから吐出させる請求項１記載の樹脂組成物の塗布方法。
前記マスクの厚さが、基板表面に塗布されたときの樹脂組成物の厚さに相当する請求項１または２記載の樹脂組成物の塗布方法。
前記マスクの開口径の厚さに対する比が１〜２である請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂組成物の塗布方法。
樹脂組成物を吐出するノズル、およびその前方にノズル先端と間隔を隔てて設けられ、基板表面に接触してノズルから吐出される樹脂組成物を前記基板上に案内する開口を有するマスクを具備し、前記マスクが前記開口の中心を軸心として基板表面に対して平行に回転するように設けられた樹脂組成物の塗布装置。
前記マスクの開口径の厚さに対する比が１〜２である請求項５記載の樹脂組成物の塗布装置。