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精密ノズルとは 材質、形状、用途

精密ノズルとは 材質、形状、用途
   最終更新日:    公開日: 2022/08

精密ノズルは、液体の正確な塗布や、微小部品の吸着搬送などの用途に用いられるノズルです。電子機器や医療機器、医療製品の製造等で多く用いられています。

精密ノズルの特徴

近年、スマートフォンやタブレット、ノートPCなどの電子機器は小型、薄型化が進んでいます。それにより、使用されている半導体、電子部品、光学部品類は人の手では扱えないほど微小なものになりました。使用される数も膨大であり、人の手で1つずつ取り付け位置に置いていくのは時間がかかります。微小な部品の固定では、接着剤や熱硬化樹脂等が用いられます。接着剤の塗布では、位置や範囲、量に対し、高い精度でのコントロールが必要です。

大量の部品を搬送する為には高速搬送機が用いられます。その装置の一つにチップマウンター装置があります。チップマウンターは、電子部品実装機とも呼ばれ、主にプリント基板の表面実装に用いられます。このチップマウンターで、用いられるのが精密ノズル吸着ノズル・コレット)です。部品のピックアップを行う部分に使用されています。部品の吸着搬送を行う精密ノズルは、部品のサイズや形状に合わせて先端部が精密に加工されています。それに加え、部品と接触するので摩擦や曲がりに強い高硬度で耐久性のある素材が用いられています。 接着剤の塗布にはディスペンサーが用いられます。

チップマウンター
Peripitus, CC BY-SA 3.0
https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0,
via Wikimedia Commons

ディスペンサーの塗布部分に用いられるのが精密ノズルです。精密ノズルは、ノズル穴サイズがミクロンレベルで精密にコントロールされ、穴の内面も滑らかに加工されているので、精密な位置や液量の調整が正しく行えます。低粘度の液剤を吐出する場合、ノズル先端側面に液剤の這い上がりが発生しやすくなりますが、精密ノズルでは先端の形状や面粗度を調整することで発生を抑えることが可能です。

また、近年電子機器では多くの液晶パネルが用いられるようになりました。液晶パネルへの液剤塗布では、広範囲で多箇所に塗布を行い、一か所の塗布の不良で全体が使用できなくなってしまいます。精密な量の液剤を均一に塗布するには精密ノズルが欠かせません。他にも、医療分野で精密ノズルは多く利用されています。医薬品は高額なものが多いため、無駄な塗布があるとコスト高となります。精密な量のコントロールと、的確な位置への塗布が必要です。

精密ノズルの材質、形状

精密ノズルの特徴

精密ノズルに使用される材質には、超硬やSUSなどの金属材料、スーパーエンプラ(べスペル)の他、ダイヤモンド、強化アルミナ(アルジル)、セラミック(ジルコニア)、ルビーサファイアなどの超硬度な材質も用いられています。

 セラミックルビーサファイアなどで作られたノズルは、金属製のノズルとは異なり、腐食に強く、塗布する液の成分を変えることがありません。薬剤や試薬の塗布を行う医療分野での利用では、そのような材質で作られた精密ノズルが活躍します。また、単結晶のルビーサファイアは、光を当てることにより透過してノズル内部の流路を確認することが出来ます。これにより、流入状態を確認することも可能です。

また、金属製ノズルはノズル先端の磨耗や曲がりが発生しやすいですが、耐摩耗に強いルビーサファイアセラミックを用いた精密ノズルでは、摩耗、曲がりの発生を低減できます。更に、単結晶のルビーサファイアは、高い硬度(Hv2000)を有していますが、当社の加工技術により穴加工の直進性が良く、また内径研磨を入れることにより、金属製ノズルのような加工すじ、バリの発生が無く、塗布材をまっすぐ吐出することが可能です。

ノズルの先端形状については、先端を出来るだけ尖らせることで、塗布位置近傍まで近づけることや狭小スペースでの精度のよい塗布をすることが可能になります。ノズル先端を凹形状に加工することで、ワーク表面に触れず、できる限りワークの隅だけで吸着することも可能です。ルビーサファイアセラミックを用いた精密ノズルでこのような先端形状のノズルを作るには、レーザーやドリルなどによる高度な微細穴加工技術が必要になります。

精密ノズルの用途0.01

精密ノズルは、電子部品の搬送や組み付ける際に使用するチップマウンター、接着剤の塗布に使用するディスペンサーなどに多く使われています。液晶パネルの液剤塗布でも欠かすことはできません。医療製品への薬剤、試薬の塗布にも精密ノズルは必要です。

ディスペンサーは、電子部品だけでなく、例えば装置の潤滑剤の塗布、チョコレートやクリームなどの粘性のある材料を使った食品の製造などにも使用されています。このような用途でも液の流動性が良く、精密に流量をコントロールできる精密ノズルが求められています。他にも、精密ノズルはインクジェットプリンターのノズルや、はんだボール製造用にも用いられます。

精密ノズルの用途0.01

精密ノズルでは、材質にルビーサファイアセラミックを用いたもので、先端内径15μmの微細穴とすることも可能です。1μmレベルでの内径サイズコントロールも可能であり、バラつきの少ない精密ノズルは生産を安定させます。内面鏡面研磨により穴表面を粗さRa0.01μm以下の滑らかさにすることも可能です。微細穴でも液の流れが スムーズになり詰まりが低減されます。幅広い用途での精密な塗布、吸着に活用ができます。


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