| 【発明の名称】 |
液体材料吐出システム、液体材料の吐出体積の制御方法、及び当該方法を用いた電子部品製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】大津 芳文
【氏名】中山 均
【氏名】中山 正一
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| 【要約】 |
【課題】液体材料の吐出装置において、熟練したオペレータにかかる負担の度合いを軽減し、複数台の装置を同時に稼働させた際であっても、吐出体積を正確に調整し得る装置の提供を目的とする。
【解決手段】画像解析により吐出体積を制御する装置において、複数の装置において撮像された液体材料の吐出形状を独立した画像解析装置により管理することとし、各装置において個別に為される吐出体積を制御する際の各種パラメータの設定とは独立して、当該画像解析装置の解析結果に基づいてこれらパラメータの変更を可能とした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 液体材料を内部に保存すると共に前記液体を吐出するための吐出口を有し且つ予め設定されたパラメータによって前記液体材料の吐出体積を制御するディスペンサと、前記ディスペンサの吐出口より吐出される液体材料の形状を撮像する撮像装置と、前記撮像装置による被撮像形状に基づいて前記液体材料の吐出体積を求め且つ求められた前記吐出体積に基づいて前記パラメータを再設定する制御装置とから各々が構成される複数の液体材料吐出ユニットと、前記複数の前記液体材料吐出ユニット各々における前記制御装置と接続され、且つ前記撮像結果に基づいて、前記液体材料吐出ユニット各々について前記制御装置において設定されたパラメータを変更する入力ユニットとから成る液体材料吐出システム。
【請求項２】 前記液体材料吐出ユニットは、前記撮像装置による撮像結果および撮像時に用いられた前記パラメータを前記制御部から前記入力ユニットに送信する画像送信部および前記入力ユニットにおいて変更された前記パラメータを受信し且つ前記パラメータを前記制御部に伝える吐出条件受信部を有し、前記入力ユニットは、前記画像送信部より送信された前記撮像結果およびパラメータを受信部を介して受信し且つこれらの解析を行う解析部と、前記解析部による解析結果に基づいて前記パラメータを変更する入力部と、前記入力部により変更されたパラメータを前記吐出条件受信部に送信する送信部とを有することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】 前記液体材料吐出ユニットは、前記撮像装置による撮像結果および撮像時に用いられた前記パラメータを所定時間間隔で保存するメモリ、および前記撮像結果と前記メモリに保存された撮像結果とを比較する比較器を有し、前記比較器による比較結果として前記吐出体積が前記メモリに保存された吐出体積と所定値以上異なる場合に、前記撮像結果および撮像時に用いられた前記パラメータが前記画像送信部を介して入力ユニットにおける受信部に対して送信されることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項４】 前記液体材料吐出ユニットは、前記撮像結果および撮像時に用いられた前記パラメータが、任意の時間間隔で前記画像送信部を介して入力ユニットにおける受信部に送信されることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項５】 液体材料を保持すると共に前記液体を吐出するための吐出口を有するディスペンサにおいて、前記吐出口より吐出される前記液体材料の吐出体積を予め設定されたパラメータにより制御し、前記吐出口より吐出される液体材料の形状を撮像し、撮像された前記形状に基づいて前記液体材料の吐出体積を求め、求められた前記吐出体積に基づいて前記パラメータを再設定する液体材料の吐出体積の制御方法であって、前記制御方法により吐出体積を制御する複数の前記ディスペンサにおいて、前記設定されたパラメータを、前記ディスペンサ各々において撮像された前記液体材料の形状に基づいて、前記ディスペンサ各々における設定とは独立して変更及び設定することを特徴とする制御方法。
【請求項６】 液体材料を保持すると共に前記液体を吐出するための吐出口を有するディスペンサにおいて、前記吐出口より吐出される前記液体材料の吐出体積を予め設定されたパラメータにより制御し、前記吐出口より吐出される液体材料の形状を撮像し、撮像された前記形状に基づいて前記液体材料の吐出体積を求め、求められた前記吐出体積に基づいて前記パラメータを再設定することで液体材料の吐出体積を制御し、制御された前記液体材料と被吐出物に対して供給することによって電子部品を製造する方法であって、前記方法により電子部品を製造する複数の前記ディスペンサにおいて、前記設定されたパラメータを、前記ディスペンサ各々において撮像された前記液体材料の形状に基づいて前記ディスペンサ各々における設定とは独立して変更及び設定することを特徴とする製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術の分野】本発明は、ペースト状の材料、接着剤等の粘性流体を含む液体材料を、対象物に対して吐出し、塗布、注入、充填、あるいは点滴を行う装置及び方法に関する。より詳細には、液体材料の吐出装置であるディスペンサから吐出される当該液体材料の体積の精密な制御を可能とし、所望の体積の液体材料を対象物に対して吐出等行う装置及び方法、さらには当該方法を用いた電子部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、電子部品を製造する工程において用いられる、所定の微少体積の液体材料を対象物に対して吐出し、塗布等する液体材料吐出装置として、例えば図２に示す構成を有するディスペンサ１０１が用いられている。図に示す如く、ディスペンサ１０１は、液体材料１１０を内部に保持するシリンジ１０４、シリンジ１０４内部に加圧空気を供給するチューブ１０５、加圧空気の圧力を制御する圧力制御部１０２、液体材料１１０の温度を検出する温度センサ１０９、および当該温度を制御する温度制御部１０８から構成される。
【０００３】ディスペンサ１０１においては、液体材料１１０に対して加圧空気を介して加えられる圧力とその加圧時間とを制御することで、吐出させる液体の体積を制御している。一般的には、シリンジ１０４の内部は、チューブ１０５および圧力制御部１０２の内部に設けられた不図示のバルブ及び減圧弁を介して、所定の圧力を有する外部の不図示の圧力空気源と接続されている。このバルブの解放時間によって加圧時間の制御を行い、さらに減圧弁を用いてシリンジ１０４内部に付加される圧力の制御を行っている。また、シリンジ１０４の内部等の温度は、温度センサ１０９、温度制御部１０８および温度調節装置１１４により一定温度の保持がなされている。
【０００４】上記半導体チップの小型化に代表されるように、一回の液体材料の吐出工程において要求される実吐出体積は、近年ますます微少化しつつある。具体的には、従来であれば、重量にして０．１ｍｇレベルに応じた実吐出体積が制御されれば十分であってものが、精度的に一桁以上高い０．０１ｍｇ以上の精度に応じた実吐出体積の制御が要求されつつある。
【０００５】本出願人は、この要求に応えるべく、特願平２０００−２４６２８９において、クローズドループにより実吐出体積の精度を高めた装置及び吐出方法を提案している。具体的には、シリンジ先端４ａに保持される液滴１０ａの形状を、光源１２３及びＣＣＤ等の撮像装置１２４により撮像し、この画像を処理することによりその体積を求め、この結果をフィードバックさせて液滴の体積制御を行うこととしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】実際に、上述の装置を用いて液体材料の吐出作業を行う場合、実吐出量を制御する際の主なパラメータとしては、シリンジ内部に圧力を加える際の加圧時間及びその圧力値及び液体材料の温度がある。液体材料の保持温度は、材料の粘性を規定するパラメータであるが、この温度と粘性の関係は材料により異なる。このため、一般的には、ある温度に於ける吐出量と圧力等との関係を予め求めておき、その結果に基づいて温度制御が行われる。
【０００７】しかし、実際には、湿度、液滴の先端部４ａに対する付着状態、あるいは経過時間による液体材料の変質等によって、実吐出量が上述の関係からずれる場合が生じうる。従って、実工程に於いては、このような吐出量に影響を及ぼす諸因子を考慮して吐出条件を随時調整することが望ましい。現状に於いては、この調整は数値化することが困難であり、オペレータによる感覚的な操作によって為されている。従って、例えば当該装置を多数並列に稼働させる場合には、この調整を行い得る熟練したオペレータを複数人数配置することを要するか、あるいは特定のオペレータに複数の装置を同時に管理させる等、過度の負担がかかってしまう恐れがあった。
【０００８】本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熟練したオペレータにかかる負担の度合いを軽減し、複数台の吐出装置を同時に稼働させた場合に於いても、吐出体積を正確に調整し得る装置の提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明に係る液体材料の吐出システムは、液体材料を保持すると共に液体を吐出するための吐出口を有し且つ予め設定されたパラメータによって前記液体材料の吐出体積を制御するディスペンサと、ディスペンサの吐出口より吐出される液体材料の形状を撮像する撮像装置と、撮像装置による被撮像形状に基づいて液体材料の吐出体積を求め且つ求められた吐出体積に基づいてパラメータを再設定する制御装置とから各々が構成される複数の液体材料吐出ユニットと、複数の液体材料吐出ユニット各々における制御装置と接続され、且つ撮像結果に基づいて、液体材料吐出ユニット各々について制御装置において設定されたパラメータを変更する入力ユニットとから成ることを特徴としている。
【００１０】なお、液体材料吐出ユニットは、撮像装置による撮像結果および撮像時に用いられたパラメータを制御部から入力ユニットに送信する画像送信部および入力ユニットにおいて変更されたパラメータを受信し且つパラメータを制御部に伝える吐出条件受信部を有し、入力ユニットは、画像送信部より送信された撮像結果およびパラメータを受信部を介して受信し且つこれらの解析を行う解析部と、解析部による解析結果に基づいてパラメータを変更する入力部と、入力部により変更されたパラメータを吐出条件受信部に送信する送信部とを有することが好ましい。
【００１１】また、液体材料吐出ユニットは、撮像装置による撮像結果および撮像時に用いられたパラメータを所定時間間隔で保存するメモリ、および撮像結果とメモリに保存された撮像結果とを比較する比較器を有し、比較器による比較結果として吐出体積がメモリに保存された吐出体積と所定値以上異なる場合に、撮像結果および撮像時に用いられたパラメータが画像送信部を介して入力ユニットにおける受信部に対して送信されることが好ましい。
【００１２】また、液体材料吐出ユニットは、撮像結果および撮像時に用いられたパラメータが、任意の時間間隔で画像送信部を介して入力ユニットにおける受信部に送信されることが好ましい。
【００１３】さらに、上記課題を解決するために、本発明に係る液体材料の吐出体積の制御方法は、液体材料を保持すると共に液体を吐出するための吐出口を有するディスペンサにおいて、吐出口より吐出される液体材料の吐出体積を予め設定されたパラメータにより制御し、吐出口より吐出される液体材料の形状を撮像し、撮像された形状に基づいて液体材料の吐出体積を求め、求められた吐出体積に基づいてパラメータを再設定する液体材料の吐出体積の制御方法であって、当該制御方法により吐出体積を制御する複数の前記ディスペンサにおいて、設定されたパラメータを、ディスペンサ各々において撮像された液体材料の形状に基づいて、ディスペンサ各々における設定とは独立して変更及び設定することを特徴としている。
【００１４】さらに、上記課題を解決するために、本発明に係る電子部品の製造方法は、液体材料を保持すると共に液体を吐出するための吐出口を有するディスペンサにおいて、吐出口より吐出される液体材料の吐出体積を予め設定されたパラメータにより制御し、吐出口より吐出される液体材料の形状を撮像し、撮像された形状に基づいて液体材料の吐出体積を求め、求められた吐出体積に基づいてパラメータを再設定することで液体材料の吐出体積を制御し、制御された液体材料と被吐出物に対して供給することによって電子部品を製造する方法であって、当該方法により電子部品を製造する複数の前記ディスペンサにおいて、設定されたパラメータを、ディスペンサ各々において撮像された液体材料の形状に基づいて、ディスペンサ各々における設定とは独立して変更及び設定することを特徴としている。
【００１５】
【実施例】本発明の具体的構成について、図１を参照として以下に説明する。本発明に係る液体材料吐出システムは、液体材料吐出ユニット１０と当該ユニットと送受信可能な入力ユニット２０とから構成される。吐出ユニット１０は、ディスペンサ１１、制御部１２、撮像装置１３、画像送信部１４及び吐出条件受信部１５とから構成される。入力ユニット２０は、画像受信部２１、ディスプレイ２２ａを含む画像解析部２２、吐出条件入力部２３、メモリ２４、吐出条件送信部２５とから構成される。
【００１６】ディスペンサ１１は、従来例として述べた構成とほぼ同様の構成からなるものが用いられる。制御部１２は、ディスペンサ１１におけるシリンジの内部圧力、その加圧時間、液体材料の温度等を制御する。撮像装置１３は、ディスペンサ１のシリンジ先端の近傍に配置されて液滴の形状を撮像するために用いられる。
【００１７】これら構成を有する液体材料吐出装置において、各吐出ユニットでの液体材料の吐出量の制御方法に関して以下に述べる。まず、画像送信部１４が、撮像装置１３において撮像された液滴像及び制御部１２におけるその際の制御パラメータ等の諸データを入力ユニット２０に送信する。これら諸データの送信は、通常任意の時間間隔で行われる。吐出ユニットが複数接続されている場合には、各ユニットのデータ送信タイミングをずらせた上で諸データの送信が行われる。
【００１８】入力ユニット２０においては、画像受信部２１が画像送信部１４より送信された液滴形状及び吐出条件、それまでの吐出履歴等のデータを受信し、それらが画像解析部２２のディスプレイ２２ａ上に表示される。オペレータは、これらデータを考慮し、新たな吐出条件を吐出条件入力部２３に入力する。入力された条件は吐出条件送信部２５を介して吐出ユニット１０に送信される。
【００１９】吐出条件受信部１５は、入力ユニット２０において入力された制御パラメータを受信し、これらを制御部１２に送信し、これにより入力されたパラメータに応じてディスペンサからの液体材料の吐出状態を制御する。各吐出ユニット１０各々に対して随時これら操作を行う構成とすることにより、熟練したオペレータが容易に各吐出ユニットの管理を行うことが可能となる。
【００２０】なお、上述の液滴形状の画像、その際の吐出条件及びそれまでの吐出履歴等のデータは、各吐出ユニット１０内の不図示のメモリにおいて一時的に記憶されかつ所定の経過時間とともに随時更新される。さらに、その所定時間内において、任意の時間間隔を置いて、各データが入力ユニット２０に送信され、これに接続されたメモリ２４に記憶される。入力ユニット２０は、必要に応じて、上記吐出ユニット１０のメモリに記憶された経過情報を読み出し、吐出条件を設定する際の補助的な情報として用いることも可能でる。
【００２１】メモリ２４には、液体材料の種類、保持温度、吐出圧力等に関するテーブルを予め記憶しておき、吐出条件設定時にオペレータがこれらテーブルを参照可能とすることが好ましい。また、新たに設定した吐出条件についても随時メモリに記憶することとし、参照用テーブルが補充される構成とすることが望ましい。
【００２２】また、例えばシリンジの大きさが異なる等、吐出ユニット１０がそれぞれ異なったユニットから構成される場合がある。この場合、予めメモリ２４に各ユニットに応じたデータテーブルを記憶すると共に、各ユニットから送信される信号にそのユニットを識別するデータを付加し、このデータに応じたデータテーブルがメモリ２４より呼び出される構成とすることが好ましい。
【００２３】ここで、吐出ユニットが異なる場合、例えば、制御部１２による信号変換の係数等がユニットに応じて異なり、同一圧力を得ようとしても制御部に１２に与えるべき信号が異なる可能性がある。この場合、吐出条件入力部２３等において、吐出条件として入力される圧力値、加圧時間、保持温度等の各パラメータを、上記識別データに基づいて各ユニット各々に適応するように予め変換し、その後各ユニットに送信する構成を付加することも考えられる。このような構成を入力ユニット２０に設けることにより、異なる吐出ユニットが既に設置されている場合であっても、各ユニット間においても容易に本発明を適応することが可能となる。
【００２４】なお、本実施例においては、各吐出ユニット１０と入力ユニット２０との間をＧＰＩＢにより接続することとしているが、本発明はこれに限定されず、例えば、ＰＨＳ帯域の通信により各々を接続することとしても良い。さらに、入力ユニット２０における送受信に関するユニットのみを、各吐出ユニット１０とＧＰＩＢ等により接続することとし、この送受信ユニットと解析及び吐出条件の入力ユニットとを無線により通信する構成としても良い。すなわち、これら各構成間の接続を、作業環境、吐出ユニットの管理台数等に応じ適宜変更することが好ましい。
【００２５】また、本実施例においては、入力ユニット２０の構成をそれぞれ独立したものとして述べているが、本発明はこれに限定されない。さらに、複数の入力ユニットについてデータの送受信が可能となるように接続し、各入力ユニットを操作、管理するオペレータ同士が情報の授受を行えるようにしても良い。あるいは、入力ユニットを、例えば当該システムの保守管理を行うサービスセンターが有するコンピュータ等と通信可能とし、より広範なデータからなるデータベースの構築とその利用を行える構成としても良い。
【００２６】また、当該システムを吐出条件の設定時だけに用いることなく、例えば、通常の連続的な吐出工程における工程管理用システムとして用いても良い。この場合、各ユニット１０において記憶されるデータに関し、例えば各吐出ユニットの制御部１２に比較器を設け、当該比較器においてデータの偏差を求めることとし、この偏差が許容値を超えた場合に以上があるとして入力ユニット２０に送信する構成等が考えられる。また、入力ユニット２０側で、各吐出ユニット１０から随時送信されるデータについて、許容値からの偏差を求める構成としても良い。
【００２７】また、本実施例におけるディスペンサは、例えば空気等の圧力媒体をシリンジ内部に導入し、この圧力媒体を用いて液体材料を吐出する構成からなる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えばシリンジ内部にピストン等を配し、これを機械的に駆動して液体材料を吐出する構成、あるいは液体材料を可撓性のチューブにより保持することとし、このチューブを絞ることで液体材料を吐出する構成とする等、種々のディスペンサを用いることが可能である。
【００２８】また、本実施例は、主として電子部品を製造するシステム及び製造方法として述べているが、本発明はこれらに限定されず、例えば、ベアリング等の摺動部に対して潤滑油を注入する際に用いられる潤滑油の注入装置等、種々の液体材料の吐出、塗布、注入等に対して用いることが可能である。
【００２９】
【本発明の効果】本発明によれば、複数台の吐出装置を同時に稼働させた場合に於いても、吐出体積を正確に調整し得ることが可能となる。また、入力ユニットのみを操作することで各吐出装置の調整等を行うことが可能となり、熟練したオペレータにかかる負担の度合いを大幅に軽減することが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０６７
【氏名又は名称】ティーディーケイ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年６月５日（２００１．６．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４４４７
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 正夫 （外１０名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−３６１１４５（Ｐ２００２−３６１１４５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１２月１７日（２００２．１２．１７） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１６９５６１（Ｐ２００１−１６９５６１） |
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