JP2004008871A - ペースト塗布機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の塗布機で、高速にペーストパターンを塗布描画する場合に、基板を搭載して、ＸＹ方向に移動する基板保持機構の加減速動作により、装置内にて加振力が発生し、これに起因した、振動が各部に生じ、特に、基板塗布面とノズル先端での相対振動により、塗布形状が不安定になり、塗布精度が低下する問題があった。
【解決手段】本発明は塗布機の塗布ヘッドを支持するＺ軸テーブル支持架台（門型フレーム）の両端に振動絶縁手段を設置し、塗布動作時のノズルと基板表面の相対振動を低減できるようにペースト塗布機を構成している。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はペースト収納筒に充填されたペーストを、ノズルの吐出口から基板上に吐出させながら基板とノズルの相対位置関係を変化させ、基板上に所望形状のペーストパターンを描画するペースト塗布機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術としては、特開平１１−２６２７１２号公報では、ペースト収納筒とノズル及び基板うねり測定用の距離計を直動ガイドで案内したＺ軸テーブルを、ボールねじとサーボモータにより上下方向に制御し、基板表面にペーストパターンを塗布描画する構成にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の技術としては、塗布機にて高速にペーストパターンを塗布描画する場合に、基板を搭載して、ＸＹ方向に移動する基板保持機構の加減速動作により、装置内にて加振力が発生する。そして、この加振力により、装置各部に振動が発生する。特に、基板塗布面とノズル先端での相対振動により、塗布形状が不安定になり、塗布精度が低下する問題があり、振動の低減が求められている。
【０００４】
上述のように、本発明の目的は、塗布動作時における架台面から塗布ヘッド部を支持しているＺ軸テーブル支持架台（門型フレーム）への振動伝達を防止することで、高速動作時に発生するノズルと基板表面の相対振動を低減し、高速・高精度のペースト塗布の行えるペースト塗布機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は塗布機の塗布ヘッドを支持するＺ軸テーブル支持架台（門型フレーム）の支柱の両端に振動絶縁手段又は、振動減衰手段を設置し、塗布動作時のノズルと基板表面の相対振動を低減するように構成した。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について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る。
【０００７】
図１において、架台１の上部の面上には、Ｘ軸方向への移動ガイドを備えたＸ軸移動テーブル３が設けられている。このＸ軸移動テーブル３に直交するように、Ｙ軸方向への移動ガイドを備えたＹ軸移動テーブル５が設けてある。更に、Ｘ軸移動テーブル３上には、Ｙ軸移動テーブル５をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸サーボモータとボールネジが設けられいる。また、Ｙ軸移動テーブル５上にはθ軸移動テーブル８が設けてあり、Ｙ軸移動テーブルにθ軸移動テーブル８をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸サーボモータ６とボールネジが設けてある。θ軸移動テーブル８上には基板保持機構を備えた基板保持テーブル７が設けてある。θ軸移動テーブル８には、基板保持テーブル７をθ軸方向に回転させるためのθ軸サーボモータ８ａが設けてある。ここで、基板保持機構は、基板９を負圧により吸引し吸着させる吸引吸着機構でも、静電気により吸着させる静電吸着機構のどちらを用いても良い。
【０００８】
また、架台１上面にはＺ軸テーブル支持架台２が、２本の支柱２ｓ１、２ｓ２上に基板保持テーブル７を跨いで設けてある（門型フレーム形状としてある）。Ｚ軸テーブル支持架台２には、Ｚ軸移動テーブル支持ブラケット１０が設けられ、このＺ軸移動テーブル支持ブラケット１０に、Ｚ軸方向の移動ガイドを備えたＺ軸移動テーブル１１が固定されている。Ｚ軸移動テーブル１１上には、距離計１６やペースト収納（シリンジ）１３等を取り付けた支持台（可動部）が設けられている。さらに、Ｚ軸移動テーブル１１には、この支持台をＺ軸方向に移動させるためのＺ軸サーボモータ１２やボールネジが設けてある。また、ペースト収納筒１３は、支持台（可動部）に着脱自在に取り付けられている。ペースト収納筒１３の先端側にはノズル支持具１４が設けてある。
【０００９】
また、照明の可能な光源を有する鏡筒を備えた画像認識カメラ１５も、基板の位置合わせやペーストパターンの形状認識などのために、支持台に基板に対向するように設けられている。
【００１０】
更に、架台１上の支柱２ｓ１、２ｓ２とＺ軸テーブル支持架台２の間及び架台１と支柱２ｓ１、２ｓ２との間に、ばね又はゴム等の弾性体からなる振動絶縁手段２ａ１、２ａ２、２ａ３、２ａ４を設けてある。尚振動絶縁手段に換えてダンパ等の振動減衰手段を設けるか、振動絶縁手段に振動減衰手段を併設する構成としても良い。
【００１１】
更に、架台１の内部（架台のテーブル面より下部）には、各サーボモータ４、６、８ａ、１２などを制御する主制御部１７が設けられている。この主制御部１７は、ケーブル２１を介して副制御部１８に接続されている。副制御部１８にはモニタ１９と、キーボード２０と外部記憶装置１８ａとが接続されている。キーボード２０からは、かかる主制御部１７での各種処理のためのデータが入力される。また、画像認識カメラ１５で捉えた画像や主制御部１７での処理状況がモニタ１９で表示される。更に、キーボード２０から入力されたデータなどは、外部記憶装置であるハードディスク１８ａやフロッピディスク１８ｂなどの記憶媒体に記憶保管される。
【００１２】
図２に図１におけるペースト収納筒１３と距離計１６との部分を拡大して示す斜視図を示す。本図において、図１に対応する部分には同一符号を付けている。
【００１３】
図２において、距離計１６は、下端部に三角形の切込部があって、その切込部に発光素子と複数の受光素子とが設けられている。ノズル１３ａは、距離計１６の切込部の下部に位置付けられている。距離計１６は、ノズル１３ａの先端部からガラス基板９の表面（上面）までの距離を非接触の三角測法で計測する。即ち、上記三角形の切込部での片側の斜面に発光素子が設けられ、この発光素子から放射されたレーザ光Ｌは基板９上の計測点Ｓで反射し、上記切込部の他方の斜面に設けられた複数の受光素子のいずれかで受光される。従って、レーザ光Ｌはペースト収納筒１３やノズル１３ａで遮られることはない。
【００１４】
また、基板９上でのレーザ光Ｌの計測点Ｓとノズル１３ａの直下位置とは基板９上で僅かな距離ΔＸ、ΔＹだけずれる。この僅かな距離ΔＸ、ΔＹ程度のずれでは、基板９の表面の凹凸に差がないので、距離計１６の計測結果とノズル１３ａの先端部から基板２８の表面（上面）までの距離との間に差は殆ど存在しない。　従って、この距離計１６の計測結果に基いてＺ軸サーボモータ１２を制御することにより、基板９の表面の凹凸（うねり）に合わせてノズル１３ａの先端部から基板９の表面（上面）までの距離（間隔）を一定に維持することができる。なお、距離計等は本構成に限られたものではなく、反射鏡等を用いた方式を採用しても問題ない。
【００１５】
このようにして、ノズル１３ａの先端部から基板９の表面（上面）までの距離（間隔）は一定に維持され、かつ、ノズル１３ａから吐出される単位時間当りのペースト量が定量に維持されることにより、基板９上に塗布描画されるペーストパターンは幅や厚さが一様になる。
【００１６】
ところで、従来の塗布機においては、高速にペーストパターンを塗布描画する場合に、基板を搭載して、ＸＹ方向に移動する基板保持機構が加減速動作することにより、装置内に加振力が発生し、これに起因した振動が各部に生じる。特に、基板塗布面とノズル先端の相対振動により、塗布形状が不安定になり、また塗布精度が低下する問題がある。
【００１７】
このため、本発明の実施形態では、先に説明したように、塗布動作時に各駆動部から発生する振動、特に架台１側とノズル１３ａ側とで発生する振動の伝達を絶縁するために、Ｚ軸テーブル支持架台２と架台１との間に設けた支柱の両端部に振動絶縁手段を設けた構成とした。本構成とすることにより、高速動作時に装置に発生するノズルと基板表面の相対振動を低減することができる。
【００１８】
次に、本実施形態における制御系の構成を説明する。
図３は、図１における制御部の構成を示すブロック図である。同図において、主制御部１７は、マイクロコンピュータ１７ａと、データ通信バス１７ｃと、モータコントローラ１７ｂと、各軸ドライバ１７ｆ〜１７ｉと、画像処理装置１７ｅと、外部インターフェース１７ｄとを内蔵している。
【００１９】
この主制御部１７において、マイクロコンピュータ１７ａがデータ通信バス１７ｃに接続されている。更に、このデータ通信バス１７ｃには、モータコントローラ１７ｂと、画像認識カメラ１５で得られる映像信号を処理する画像処理装置１７ｅと、副制御部１８との間の信号伝送やレギュレータ２２ａ、２３ａ、バルブユニット２４の制御、及び、距離計１６の入力を行なう外部インターフェース１７ｄが接続されている。また、モータコントローラ１７ｂには、Ｘ、Ｙ、θ、Ｚの各軸ドライバ１７ｆ〜１７ｉが接続されている。
【００２０】
また、マイクロコンピュータ１７ａには図示しないが、主演算部や後述する塗布描画を行なうための処理プログラムを格納したＲＯＭ、主演算部での処理結果や外部インターフェース１７ｄ及びモータコントローラ１７ｂからの入力データを格納するＲＡＭ、外部インターフェース１７ｄやモータコントローラ１７ｂとデータをやりとりする入出力部などを備えている。
【００２１】
各軸ドライバ１７ｆ〜１７ｉには、それぞれ各サーボモータ４、６、８ａ、１２が接続されており、各サーボモータに設けてあるエンコーダにより回転量を検出し、その検出結果をＸ、Ｙ、Ｚ、θの各軸ドライバ１７ｆ〜１７ｉに戻して位置制御を行なっている。
【００２２】
各サーボモータ４、６、８ａ、１２が、キーボード２０から入力されてマイクロコンピュータ１７ａのＲＡＭに格納されているデータに基いて正逆回転することにより、基板保持テーブル７（図１）に保持された基板９が、Ｚ軸移動テーブル１１（図１）を介して、支持したノズル１３ａ（図２）に対し、Ｘ、Ｙ軸方向に任意の距離を移動する。その移動中、予め設定してあるデータに基づいてペースト収納筒１３に所定の空気圧を継続して印加することで、ノズル１３ａの先端部の吐出口からペーストが吐出され、基板９に所望のペーストパターンが塗布描画される。
【００２３】
尚、本実施形態の空圧系は、正圧源２３と負圧源２２を有しており、正圧源２３からの配管には正圧レギュレータ２３ａが設けてあり、負圧源２２には負圧レギュレータ２２ａが設けてある。この正、負のレギュレータ２２ａ、２３ａは外部インターフェース１７ｄからの制御信号に応じて送出する空圧を所定の圧力に調整して、バルブユニット２４を介してペースト収納筒１３に送り込む。
【００２４】
基板保持テーブル７に保持された基板９がＸ、Ｙ軸方向への水平移動中に距離計１６がノズル１３ａと基板９との間隔を計測し、これを常に一定の間隔を維持するように、サーボモータ１２がＺ軸ドライバ１７ｉで制御される。
【００２５】
次に、図４により、この実施形態での装置の動作について説明する。図４において、電源が投入されると（ステップ１００）、まず、塗布機の初期設定が実行される（ステップ２００）。この初期設定工程では、図１において、サーボモータ４、６、８ａ、１２を駆動することにより、基板保持テーブル７をＸ、Ｙ、θ方向に移動させて所定の基準位置に位置決めする。
【００２６】
次に、ノズル１３ａ（図２）を、そのペースト吐出口がペースト塗布を開始する位置（即ち、ペースト塗布開始点）となるように、所定の原点位置に設定する。さらに、前回装置を停止した時に設定されていた、品種のペーストパターンの塗布に関係する全てのデータや基板位置データの設定を行なうものである。
【００２７】
かかるデータの入力は、キーボード２０（図１）から行なわれ、入力されたデータは、前述したように、マイクロコンピュータ１７ａ（図３）に内蔵されたＲＡＭに格納される。
【００２８】
この初期設定工程（ステップ２００）が終了すると、次に、基板９を装置内に搬入し、基板吸着機構７（図１）に搭載して保持させる（ステップ３００）。以上の工程が終了すると、次に、基板に塗布描画するペーストパターンに関する塗布条件としてギャップ、塗布スピード、と負圧力などのデータを読み込む処理を行う（ステップ４００）。続いて、基板予備位置決め処理（ステップ５００）を行なう。この処理では、基板保持機構７に搭載された基板９の位置決め用マークを画像認識カメラ１５で撮影し、位置決め用マークの重心位置を画像処理で求めて基板９のθ方向での傾きを検出する。そして、これに応じてサーボモータ８ａ（図３）を駆動し、このθ方向の傾きも補正する。
【００２９】
なお、ペースト収納筒１３内の残りペーストが少ない場合には、次のペースト塗布作業では、この作業の途中でペーストの途切れがないようにするために、前以てペースト収納筒１３をノズル１３ａとともに交換する。但し、このようにノズル１３ａを交換すると、その位置ずれが生ずることがある。このため、基板９のペーストパターンを形成しない箇所に、交換した新たなノズル１３ａを用いて十字描画を行ない、この十字描画交点の重心位置を画像処理で求める。この重心位置と基板９上の位置決め用マークの重心位置との間の距離を算出して、これをノズル１３ａのペースト吐出口の位置ずれ量ｄｘ、ｄｙとしてマイクロコンピュータ１７ａに内蔵のＲＡＭに格納する。これにより、基板予備位置決め処理（ステップ５００）を終了する。かかるノズル１３ａの位置ずれ量ｄｘ、ｄｙは、後に行なうペーストパターンの塗布描画の動作時に、この位置ずれを補正する。
【００３０】
次に、ペーストパターン描画処理（ステップ６００）を行なう。
【００３１】
この処理では、塗布開始位置にノズル１３ａの吐出口を位置付けるために、基板９を移動させ、ノズル位置の比較・調整移動を行なう。すなわちまず、先の基板予備位置決め処理（ステップ５００）で得られてマイクロコンピュータ１７ａのＲＡＭに格納されたノズル１３ａの位置ずれ量ｄｘ、ｄｙが、図２に示したノズル１３ａの位置ずれ量の許容範囲△Ｘ、△Ｙにあるか否かの判断を行なう。許容範囲内（△Ｘ≧ｄｘ及び△Ｙ≧ｄｙ）であればそのままとし、許容範囲外（△Ｘ＜ｄｘまたは△Ｙ＜ｄｙ）であれば、この位置ずれ量ｄｘ、ｄｙを基に基板９を移動させる。これにより、ノズル１３ａのペースト吐出口と基板９の所望位置との間のずれを解消させ、ノズル１３ａを所望位置に位置決めする。
【００３２】
次に、ノズル１３ａの高さをペーストパターン描画高さに設定する。ノズルの初期移動距離データに基づいて、ノズル１３ａを初期移動距離分下降させる。続く動作では、基板９表面高さを距離計１６により測定し、ノズル１３ａ先端がペーストパターンを描画する高さに設定されているか否かを確認する。そして、描画高さに設定できていない場合は、ノズル１３ａを微小距離下降をさせ、上記の基板９表面計測とノズル１３ａの微小距離下降を繰返し動作を行い、ノズル１３ａ先端をペーストパターンを塗布描画する高さに設定する。また、ペースト収納筒１３が交換されていないときには、ノズル１３ａの位置ずれ量ｄｘ、ｄｙのデータはないので、ペーストパターン描画処理（ステップ６００）に入ったところで、直ちに、上記で説明したノズル１３ａの高さ設定を行なう。
【００３３】
以上の処理が終了すると、次に、マイクロコンピュータ１７ａのＲＡＭに格納されたペーストパターンデータに基づいてサーボモータ４、６を駆動する。これにより、ノズル１３ａのペースト吐出口が基板２８に対向した状態で、このペーストパターンデータに応じて、基板９がＸ、Ｙ方向に移動する。この移動と同時に、ペースト収納筒１３に僅かな気圧を印加してノズル１３ａのペースト吐出口からのペーストの吐出を開始する。これにより、基板９へのペーストパターンの塗布描画が開始する。
【００３４】
そして、先に説明したように、マイクロコンピュータ１７ａは距離計１６からノズル１３ａのペースト吐出口と基板９の表面との間隔の実測データを受取る。そして、その実測データから基板９の表面のうねりを求める。この求めた値に応じてサーボモータ１２を駆動する。これにより、基板９の表面からのノズル１３ａの設定高さが一定に維持される。
【００３５】
高速にペーストパターンを塗布描画する場合に、基板を搭載してＸＹ方向に移動する基板保持機構を乗せたＸＹθテーブルが、曲線部（コーナ部）において、直線部とほぼ等速になるように、ＸＹ軸を協調制御し、加減速動作を行う。この加減速動作によって、装置内に加振力が発生し、装置各部に振動を発生する。
【００３６】
特に、基板塗布面とノズル先端での相対振動が発生すると、パターンの潰れや細りが発生し、塗布形状が不安定になる。また、塗布幅や高さが変動し、塗布精度が低下する問題が発生する。
【００３７】
このことから、塗布ヘッド部を支持するＺ軸テーブル支持架台２の両端の支持部（支柱２ｓ１、２ｓ２）に振動絶縁手段（２ａ１、２ａ２、２ａ３、２ａ４）又は振動減衰手段、又は振動絶縁と振動減衰の両手段を設置し、Ｚ軸テーブル支持架台２への振動伝達を防止し、塗布動作時のノズルと基板表面の相対振動を低減するようにしている。
【００３８】
又、他の方法として、Ｘ軸移動テーブルと架台の間に、振動絶縁手段または振動減衰手段を組合わせて設置しても良い。なお、振動絶縁としては、静圧軸受浮上構造、空気ばね、ゴムシート等を使用することができる。
【００３９】
ペーストパターンの描画が動作中に、ノズル１３ａのペースト吐出口が基板９上のペーストパターンデータによって決まる描画パターンの終端であるか否かの判断を行う。判定結果が終端でなければ、再び基板９の表面うねりの測定処理に戻る。。そして以下、上記の塗布描画を繰り返して、ペーストパターン形成が描画パターンの終端に達するまで継続する。判定結果が描画パターン終端の場合には、サーボモータ１２を駆動してノズル１３ａを上昇させ、このペーストパターン描画工程（ステップ６００）が終了する。
【００４０】
次に、基板排出処置（ステップ７００）に進み、図１において、基板９の保持を解除し、装置外に排出する。そして、以上の全工程を停止するか否かを判定する（ステップ８００）。判定結果が、複数枚の基板に同じパターンでペースト膜を形成する場合には、ステップ３００から繰り返される。そして、全ての基板についてかかる一連の処理が終了すると、作業が全て終了（ステップ９００）となる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、塗布動作時における架台面から塗布ヘッド部を支持しているＺ軸テーブル支持架台への振動伝達を防止し、高速動作により、装置に発生するノズルと基板表面の相対振動を低減し、基板上に吐出したペーストの描画パターン精度を向上できる。
【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に示した実施形態でのペースト収納筒と距離計との配置関係を示す斜視図である。
【図３】図１に示した実施形態での制御系統を示すブロック図である。
【図４】図１に示した実施形態の全体動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…架台、２…Ｚ軸テーブル支持架台、２−ｓ１、ｓ２…支柱、２ａ１、２ａ２、２ａ３、２ａ４…振動絶縁手段、３…Ｘ軸移動テーブル、４…Ｘ軸サーボモータ、５…Ｙ軸移動テーブル、６…Ｙ軸サーボモータ、７…基板保持機構、８…θ軸移動テーブル、９…基板、１０…Ｚ軸移動テーブル支持ブラケット、１１…Ｚ軸移動テーブル、１２…Ｚ軸サーボモータ、１３…ペースト収納筒、１４…ノズル支持具、１５…画像認識カメラ、１６…距離計、１７…主制御部、１８…副制御部、１８ａ、ハードディスク、１８ｂ…フロッピィーディスク、１９…モニタ、２０…キーボード、２１…接続ケーブル、２２…負圧源、２２ａ…負圧レギュレータ、２３…正圧源、２３ａ…正圧レギュレータ、２４…バルブユニット、２７…吸引手段。

Claims (2)

1. ペースト収納筒に充填したペーストを吐出する吐出口を有するノズルと、前記吐出口に対向して基板を載置する基板支持テーブルと、前記基板支持テーブルを保持する架台と、前記架台に支柱を設け、前記支柱によって保持されるＺ軸テーブル支持架台に設けたＺ軸テーブルに前記ペースト収納筒を設け、前記ペースト収納筒と前記基板支持テーブルとを相対移動するため夫々に設けた駆動機構とを備えたペースト塗布機において、
   前記支柱の上部と下部の両端部に振動絶縁手段を設けたことを特徴とするペースト塗布機。
2. 請求項１記載のペースト塗布機において、前記振動絶縁手段に部分に振動減衰手段を設置したことを特徴とするペースト塗布機。

Images