私は20年以上ディスペンシング業界に携わり、様々なタイプのバルブの使用経験があります。それぞれのバルブには適した用途がありますが、高粘度で均一なディスペンシングが求められるプロセスでは、スクリューバルブが信頼できる選択肢であることが証明されています。私の経験に基づき、スクリューバルブに関する知見をいくつか共有したいと思います。

スクリューバルブの原理は単純明快です。モーターが精密スクリューを駆動し、小型スクリューポンプのように接着剤を押し出します。1回転ごとに一定量の接着剤が吐出されるため、モーター速度によって吐出量を直線的に制御できます。時間圧力式バルブと比較して、この方式ははるかに安定しており、空気圧の変動の影響を受けません。ニードルバルブとは異なり、スクリューバルブには大きな「サックバック」効果がありません。スクリューの停止と隙間の密閉によって、接着剤の過剰な流出を防ぎます。より強い引き込みが必要な場合は、一般的な調整方法である小さな逆回転をプログラムできます。

スクリューバルブの構造は複雑ではありませんが、高い精度が求められます。モーター、スクリュー、バルブ本体、ノズルで構成されています。モーターは安定性が求められ、スクリューピッチは吐出量に影響するため、接着剤の特性に合わせて選定する必要があります。バルブ本体は漏れや詰まりを防ぐために精密に加工されなければなりません。そして、通常0.1～0.6mmのノズルは、吐出されるドットのサイズを制御します。低価格のバルブの中には、スクリューと本体の隙間が適切に制御されていないものがあり、すぐに吐出が不安定になり、実使用においてよくある問題となっています。

スクリューバルブは、銀ペースト、はんだペースト、エポキシ樹脂、導電性接着剤などの高粘度接着剤に特に適しています。接着剤の塗布量偏差が±5%以内に抑えられるLEDポッティング工程で使用しましたが、スクリューバルブは高い信頼性を示しました。また、カメラモジュールの組み立て工程では、当初はタイムプレッシャーバルブを使用していたため、歩留まりが低かったのですが、0.2mmノズルのスクリューバルブに切り替えたところ、塗布の均一性が大幅に改善され、歩留まりが15%以上向上しました。このような事例は、スクリューバルブへの信頼をさらに強固なものにしています。

もちろん、限界はあります。大きな接着剤粒子はスクリューを詰まらせる可能性があるため、使用前にフィルター処理が必要です。スクリューは経年劣化するため、定期的に交換する必要があります。また、供給システム内に空気が入り込むと吐出が断続的に発生するため、真空脱気が必要になります。現場で発生する多くの問題は、バルブ自体の問題ではなく、サポートシステムの不備に起因しています。

近年、メーカーは、応答速度を向上させるためにバルブ本体にサーボモーターを組み込んだり、高粘度接着剤の塗布を容易にするために加熱機能を追加したりするなど、改良を重ねてきました。ミニLED、半導体、新エネルギー・エレクトロニクスの発展に伴い、スクリューバルブの用途はさらに拡大すると予想されます。

20年以上の実務経験を持つ技術者としての私の視点から見ると、スクリューバルブの有効性は、その仕様だけでなく、接着剤の特性やプロセス要件にも左右されます。安定した信頼性の高い塗布プロセスを確保するには、適切なバルブの選択、適切な調整とメンテナンスが不可欠です。