CN108602085B - 涂布机构、涂布装置、涂有涂布材料的对象物的制造方法以及基板的制造方法 - Google Patents

涂布机构、涂布装置、涂有涂布材料的对象物的制造方法以及基板的制造方法 Download PDF

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Abstract

涂布材料容器具有固定部(21b)和容器部(21a)。固定部(21b)构成为能够固定至涂布机构所包括的固定构件(69)。在容器部(21a)的上部和下部设置有供涂布针(24)贯穿的孔(71)和孔(72)。上述容器部(21a)的侧面具有第一凸缘(80)。第一凸缘(80)的下表面与固定部(21b)的上表面接触。在容器部(21a)的侧面上的比第一凸缘(80)低的部分和固定部(21b)的侧面之间设置有间隙。容器部(21a)能够在间隙的范围内水平地移动。

Description

涂布机构、涂布装置、涂有涂布材料的对象物的制造方法以及 基板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种涂布机构、涂布装置、涂有涂布材料的对象物的制造方法以及基板的制造方法。特别地，本发明涉及一种在安装诸如LED(发光二极管)或MEMS(微电子机械系统)等微电子元器件的工序中采用涂布针涂布黏附剂的液滴的涂布机构、涂布装置、涂有涂布材料的对象物的制造方法以及基板的制造方法。
背景技术
安装LED或MEMS的工序包括为了包装而精细地涂布黏附剂的步骤。作为精细涂布的常规方法，有分配方法和喷墨方法等。使用涂布针的方法也是一种选择，因为这种方法能够精细地涂布粘度范围大的材料。
作为采用涂布针进行精细涂布的方法，有采用日本专利特许第4802027号公报(专利文献1)中描述的使用涂布机构的方法。上述涂布机构旨在修正精细图案中的缺陷，并且能够精细地涂布粘度范围大的涂布材料。另一方面，随着电子元件近些年来越变越细微，要求更细微且稳定的涂布量的用途也逐渐增加。例如，需要具有大致数纳升±1纳升的精度的稳定涂布。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特许第4802027号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，在一些情况下，专利文献1中所述的装置不能可靠地满足上述要求。
其原因是，在专利文献1所述的装置中，涂布材料容器通过采用涂布材料容器上孔和涂布针轴作为引导件进行定位，并且通过磁铁固定，因而，当涂布材料容器被附连时，涂布针轴可能偏移与附连孔和涂布针轴之间的间隙相应的量。其结果是，涂布量略微发生变化，因而，上述要求无法再得到满足，或者虽然能够满足上述要求，但该要求无法充分地得到满足。
因而，本发明的目的是提供一种能够当涂布材料容器被附连时防止涂布针轴相对于附连孔偏移的涂布机构、涂布装置、涂有涂布材料的对象物的制造方法以及基板的制造方法。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题，本发明的涂布机构包括：涂布针；以及涂布材料容器，该涂布材料容器构成为收容并保持涂布材料。上述涂布材料容器具有固定部和容器部。上述固定部构成为能够固定至上述涂布机构所包括的固定构件。在上述容器部的上部和下部设置有供上述涂布针贯穿的孔。上述容器部的侧面具有第一凸缘。上述第一凸缘的下表面与上述固定部的上表面接触。在上述容器部的侧面上的比上述第一凸缘低的部分和上述固定部的侧面之间设置有间隙。上述容器部能够在上述间隙的范围内水平地移动。
较为理想的是，上述容器部的侧面具有位于上述第一凸缘下方的第二凸缘。上述第二凸缘的上表面与上述固定部的下表面接触，由此使上述固定部夹在上述第一凸缘和上述第二凸缘之间。
本发明的涂布装置具有安装于该涂布装置的上述涂布机构。
本发明的涂有涂布材料的对象物的制造方法使用上述涂布单元和上述涂布装置中的任意一个。
本发明的基板的制造方法包括：使用上述涂布装置，将涂布材料涂于待涂布材料涂布的基板表面，以绘制上述基板的电路图案。
发明效果
根据本发明，能够防止当涂布材料容器被附连时，涂布针轴相对于附连孔移位。
附图说明
图1是涂布装置的示意立体图。
图2的(A)是涂布机构的主视图，图2的(B)的涂布机构的侧视图。
图3的(A)和图3的(B)是从侧面观察到的包括凸轮表面的凸缘部的展开图。
图4是从侧面观察到的附连于构件的常规涂布材料容器的剖视图。
图5表示在使用常规涂布材料容器的情况下，涂布针被放置在正确位置的一例。
图6表示在使用常规涂布材料容器的情况下，涂布针被放置在偏置位置的一例。
图7表示在使用常规涂布材料容器的情况下，涂布针被放置在偏置位置的另一例。
图8的(A)是从侧面观察到的、附连于构件的第一实施方式中的涂布材料容器的剖视图，图8的(B)示出了从底部观察到的上述涂布材料容器。
图9表示在使用第一实施方式中的涂布材料容器的情况下，涂布针被放置在偏置位置的一例。
图10表示容器部已经从图9所示的状态移动至右侧的状态。
图11的(A)是从侧面观察到的、附连于构件的第二实施方式中的涂布材料容器的剖视图，图11的(B)示出了从底部观察到的上述涂布材料容器。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行描述。
第一实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行描述。在以下说明中，对相同的部件标注相同的符号。它们的名称和功能也相同。因而，不重复进行上述构件的详细说明。
涂布装置的整体构造
图1是根据本发明一实施方式的涂布装置200的示意立体图。参照图1，本发明的第一实施方式中的涂布装置200包括：配置于地面的基座12；X轴工作台1；Y轴工作台2；Z轴工作台3；涂布机构4；观察光学系统6；与观察光学系统6连接的CCD相机7；以及控制器11。
以能够在图1中的Y轴方向上移动的方式构成的Y轴工作台2被放置在基座12的上表面上。具体而言，引导部被放置在Y轴工作台2的下表面上，并且以能够沿着放置在基座12的上表面上的导轨滑动的方式连接。滚珠丝杠也连接至Y轴工作台2的下表面。通过诸如马达这样的驱动构件对滚珠丝杠进行操作，Y轴工作台2能够沿导轨(在Y轴方向上)移动。Y轴工作台2的上表面部是供基板5安装的安装面，该基板5是涂有涂布材料的对象物。
以延伸并穿过Y轴工作台2的导轨的方式放置的门型结构设置在基座12上。能够在X轴方向上移动的X轴工作台1安装在上述结构上。X轴工作台1能够通过例如滚珠丝杠在X轴方向上移动。
Z轴工作台3安装在X轴工作台1的移动体上，并且涂布机构4和观察光学系统6安装在Z轴工作台3上。涂布机构4和观察光学系统6能够与Z轴工作台3一起在X轴方向上移动。涂布机构4被设置成使用设置于涂布机构4中的涂布针，将涂布材料涂在基板5的待涂布材料涂布的表面(上表面侧)上。观察光学系统6被设置成对基板5的待涂布材料涂布的涂布位置进行观察。观察光学系统6的CCD相机7将观察到的图像转换成电信号。Z轴工作台3以使涂布机构4和观察光学系统6能够在Z轴方向上移动的方式对涂布机构4和观察光学系统6进行支承。
控制单元11包括控制面板8、监测器9以及控制计算机10。控制单元11对X轴工作台1、Y轴工作台2、Z轴工作台3、涂布机构4以及观察光学系统6进行控制。控制面板8用于向控制计算机10输入指令。监测器9将通过观察光学系统6的CCD相机7转换而成的图像数据显示，并且将从控制计算机10输出的数据显示。
当从一开始要在基板5上形成电路图案时，或是当形成在基板5上的电路图案中的缺陷部分被修复时，使用X轴工作台1和Y轴工作台2，使基板5的涂有涂布材料的绘制位置移动至观察光学系统6正下方的位置，使用观察光学系统6观察并确认绘制开始位置，以确定该绘制开始位置。接着，基于所确定的绘制开始位置绘制电路图案。使用X轴工作台1和Y轴工作台2，使基板5从绘制开始位置移动，使得绘制位置位于涂布机构4的正下方。当移动完成时，驱动涂布机构4以涂布液体材料。能够通过连续重复地进行上述动作，来绘制上述电路图案。
涂布针24的下降端位置与观察光学系统6的对焦位置之间的关系被预先储存，并且在绘制时，使用Z轴工作台，使由观察光学系统6进行对焦的图像的位置移动到涂布针24在Z轴方向上与基板5接触的高度，然后，进行涂布材料的涂布。当绘制好的电路图案的面积较大且在绘制过程中供涂布材料涂布的基板5的基板表面高度显著变化时，根据需要确认绘制期间的对焦位置并且修正Z轴方向上的位置，然后再进行涂布材料的涂布。此时，对焦位置的调节可以通过利用图像处理的自动对焦方法进行，或者通过下述方法进行，利用激光传感器等对基板5的涂有涂布材料的表面的高度位置进行持续地检测，并且实时地进行修正。
能够根据下述基板的制造方法来获得形成有图案的基板，该基板的制造方法包括使用如上所述那样在基板5上绘制电路图案的方法从一开始就形成基板的电路图案的步骤。此外，能够根据下述基板的制造方法来获得具有无缺陷的图案的基板，该基板的制造方法包括通过如上所述那样在基板5上绘制电路图案的方法，对已经通过诸如打印方法或喷墨方法等其它方法形成于基板的电路图案的缺陷进行修正的步骤。
(涂布机构的构造)
参照图2和图4，对上述涂布机构4进行更详细的描述。固定于图1所示的Z轴工作台3的涂布机构4主要包括伺服电动机41、凸轮43、轴承44、凸轮联接板45、可动部46、涂布针保持件20、由涂布针保持件20保持的涂布针24以及涂布材料容器21。伺服电动机41被放置成使该伺服电动机41的转轴沿图1所示的Z轴方向延伸。凸轮43与伺服电动机41的转轴连接。凸轮43能够绕伺服电动机41的转轴旋转。
凸轮43包括与伺服电动机41的转轴连接的中心部以及与中心部的一端连接的凸缘部。如图3的(A)所示，凸缘部的上表面(位于伺服电动机41一侧的表面)是凸轮表面61。凸轮表面61沿中心部的外周形成为圆环状，并且形成为倾斜形状，使得凸缘表面61距凸缘部的底面的距离发生变化。具体而言，如图3的(B)所示，凸轮表面61包括：上端平坦区域62，上述上端平坦区域62距凸缘部的底面的距离最大；下端平坦区域63，该下端平坦区域63位于与上端平坦区域62隔着距离的位置，并且下端平坦区域63距凸缘部的底面的距离最小；以及倾斜部，该倾斜部将上端平坦区域62与下端平坦区域63连接。在此，图3的(B)是从侧面观察到的、具有呈环状配置以将中心部包围的凸轮表面61的凸轮部的展开图。
轴承44配置成与凸缘43的凸缘表面61接触。如图2的(A)所示，从凸轮43观察时，轴承44沿特定的方向(位于伺服电动机41的右侧)配置，并且当伺服电动机41的转轴旋转并且凸轮43也由此旋转时，轴承44和凸轮表面61之间的接触状态得到保持。凸轮联接板45与轴承44连接。位于凸轮联接板45的与和轴承44连接的一端相反的另一端固定于可动部46。涂布针保持件固定部47和涂布针保持件收容部48与可动部46连接。涂布针保持件20收容在涂布针保持件收容部48内。
涂布针保持件20包括涂布针24。涂布针24配置成在涂布针保持件20的下表面(位于与伺服电动机41所在一侧相反的下侧)上从涂布针保持件20突出。涂布材料容器21配置在涂布针保持件20下方。涂布针24以插入于涂布材料容器21的方式保持在涂布材料容器21内。
固定销52被放置在可动部46内。此外，另一固定销51被放置在保持伺服电动机41的架台内。弹簧50被放置成连接固定销51和52。弹簧50允许可动部46承受朝向涂布材料容器21侧的拉伸力。由弹簧50引起的上述拉伸力通过可动部46和凸轮联接板45作用于轴承44上。由弹簧50引起的上述拉伸力允许轴承44保持被凸轮43的凸轮表面61按压的状态。
此外，可动部46、涂布针保持件固定部47以及涂布针保持件收容部48与放置在上述架台上的线性引导部49连接。线性引导部49配置成在Z轴方向上延伸。因此，可动部46、涂布针保持件固定部47以及涂布针保持件收容部48能够沿Z轴方向移动。
涂布材料容器21固定于构件69。
常规涂布材料容器
图4是从侧面观察到的附连于构件69的常规涂布材料容器21的剖视图。
在绘制图案时所使用的涂布材料收容在涂布材料容器21内。涂布材料是高粘度的金属导电材料等。下孔72开口于涂布材料容器21的底部，上孔71开口于上盖部29。
涂布针24设置成能够沿穿过下孔72和上孔71的直线移动。涂布机构4的线性移动机构允许涂布针24沿向上和向下方向往复移动。
下孔72的尺寸被设定成允许涂布针24穿过该下孔72以使该涂布针24的头部向下方突出，并且防止保持在涂布材料容器21中的涂布材料滴落。上孔71的尺寸允许涂布针24沿向上和向下方向往复移动。也就是说，涂布针24能够沿向上和向下方向移动，因而，在上孔71的壁部与涂布针24之间形成细微间隙73a和73b。当能够沿向上和向下方向往复移动的涂布针24向下方移动时，头部的表面黏附有涂布材料的涂布针24从下孔72朝向待涂布材料涂布的对象物突出。
涂布材料容器21的固定销93粘接至构件69的磁铁92，由此将涂布材料容器21固定。当粘接位置偏置或当涂布材料容器21的尺寸发生变化，则涂布针24有时未被放置在正确的位置。
图5表示在使用常规涂布材料容器21的情况下，涂布针24被放置在正确位置的一例。在图5所示的例中，通过使涂布针24沿向下方向移动，涂布针24的头部能够从下孔72突出。
图6表示在使用常规涂布材料容器21的情况下，涂布针24被放置在偏置位置的一例。在图6所示的例中，涂布针24的位置发生偏置，因而涂布针24的头部以移位的状态从下孔72突出。上述移位会引起涂布量的变化。
图7表示在使用常规涂布材料容器21的情况下，涂布针24被放置在偏移位置的另一例。在图7所示的例中，涂布针24偏置到右侧，因而，在上孔71的壁部与涂布针24之间的左间隙73a变大，而在上孔71的壁部与右侧之间未设置有间隙。其结果是，力作用在上孔71的壁部与涂布针24之间的接触部，并因而产生不平衡负载。
第一实施方式中的涂布材料容器
图8的(A)是从侧面观察到的、附连于构件69的第一实施方式中的涂布材料容器21的剖视图，图8的(B)是从底部观察到的涂布材料容器21。
图8的(A)和图8的(B)所示的第一实施方式中的涂布材料容器21与图4所示的常规涂布材料容器21的不同点在于：第一实施方式中的涂布材料容器21被分成固定部21b和容器部21a。
固定部21b具有固定销93。固定销93粘接至构件69的磁铁92，由此将固定部21b固定。
凸缘80设置在容器部21a的侧面上。固定部21b的上表面与凸缘80的下表面接触以由此支承凸缘80。在容器部21a的侧面上的比凸缘80低的部分和固定部21b的侧面之间设置有间隙74a和74b。
容器部21a能够插入固定部21b以使上述容器部21a和上述固定部21b之间存在间隙74a和74b。甚至在固定部21b的固定销93粘接至构件69的磁铁92之后，容器部21a也能够沿向右和向左方向在间隙74a和74b的范围内移动。因此，即使容器部21a的上孔71与涂布针24之间的间隙73a和73b的尺寸减小，容器部21a也能够相对于涂布针24容易地放置在正确位置。
图9表示在使用第一实施方式中的涂布材料容器21的情况下，涂布针24被放置在偏置位置的一例。
如图9所示，涂布针24被放置在偏置到左侧的位置，因而，涂布针24的头部从下孔72移位的位置处突出。
图10表示容器部21a已经从图9所示的状态移动至右侧的状态。
通过将容器部21a移动至右侧，使左间隙74a变大并且使右间隙74b变小。通过将容器部21a沿着涂布针24移动至右侧来执行对准，能在不出现涂布针24和上孔71之间的不平衡负载的情况下，使涂布针24从下孔72的更中心的位置突出。其结果是，涂布材料能够以更稳定的涂布量进行涂布。
涂布机构的动作
接着，对上述涂布机构4的动作进行描述。在上述涂布机构4中，伺服电动机41被驱动，由此使伺服电动机41的转轴旋转并使凸轮43旋转。其结果是，凸轮43的凸轮表面61在Z轴方向上的高度发生变化，因而，根据伺服电动机41的驱动轴的旋转，与图2的(A)中位于凸轮43右侧的凸轮表面61接触的轴承44在Z轴方向上的位置也发生变化。根据轴承44在Z轴方向上的位置的变化，可动部46、涂布针保持件固定部47和涂布针保持件收容部48在Z轴方向上移动。其结果是，保持在涂布针保持收容部48中的涂布针保持件20也在Z轴方向上移动，因而，能够改变放置在涂布针保持件20中的涂布针24在Z轴方向上的位置。
具体而言，参照图2和图3，当轴承44与凸轮43的凸轮表面61上的上端平坦区域62接触时，涂布针24配置在其上端位置(最靠近伺服电动机41的位置)。此时，涂布针24的头部浸入在保持于涂布材料容器21的涂布材料中。
接着，使伺服电动机41的转轴旋转并由此使凸轮43旋转，并且在凸轮表面61的下端平坦区域63到达与轴承44接触的位置时，涂布针24穿过形成于涂布材料容器21底部的下孔72并且从涂布材料容器21的底面向下方突出。此时，涂布材料的一部分黏附于从涂布材料容器21的底面突出的涂布针24的表面。Z轴工作台3(参照图1)使涂布机构4向基板5一侧移动，因而，使涂布针24的头部能够与基板5的表面开始接触，并且能够将涂布材料涂布至基板5的表面上。在本实施方式中，如上所述，容器部21a的位置水平地移动并且由此调节涂布针24的头部以使该头部位于下孔72的中心，因而，能够适当地将涂布材料涂布至基板5的表面上。可以先通过Z轴工作台3执行移动，然后再驱动伺服电动机41，或者也可以几乎同时地操作Z轴工作台3和伺服电动机41。
这样，在上述涂布机构4中，伺服电动机41的旋转运动能够被转换为涂布针24在Z轴方向上的运动(向上和向下运动)。通过上述构造，涂布针24能够迅速且准确地在Z轴方向上移动。
第二实施方式
图11的(A)是从侧面观察到的、附连于构件69的第二实施方式中的涂布材料容器21的剖视图，图11的(B)是从底部观察到的涂布材料容器21。
除了凸缘80之外，凸缘81也被设置在容器部21a的侧面上。固定部21b的上表面与凸缘80的下表面接触以由此支承凸缘80。在容器部21a的侧面上的比凸缘80低的部分与固定部21b的侧面之间设置有间隙74a和74b。
容器部21a的侧面上的凸缘81的上表面与固定部21b的下表面接触。
固定部21b夹在凸缘80和凸缘81之间，这能够防止容器部21a与固定部21b的连接断开。
在本实施方式中，能够避免因作用于上孔71的壁部与涂布针24之间的接触部的力引起的出现不平衡负载的问题，并且与第一实施方式类似的是，涂布材料能够以更稳定的涂布量进行涂布。另外，在本实施方式中，容器部21a和固定部21b的连接不会断开，从而使涂布材料容器21容易附连和拆除。
应该理解，本文公开的实施例是在各方面都是说明性和非限制性的。本发明的范围由各项权利要求所限制而非上文描述所限制，并且趋于包括在各项权利要求的范围内并且含意等同于各项权利要求的任何变型。
工业上的可利用性
本发明特别有利地应用于绘制导电性图案、修正导电性图案的缺陷、形成例如RFID标签等精细的电路图案及修正该电路图案的缺陷、以及涂布导电性黏附剂等的涂布机构和涂布装置。
符号说明
1 X轴工作台；
2 Y轴工作台；
3 Z轴工作台；
4 涂布机构；
5 基板；
6 观察光学系统；
7 相机；
8 控制面板；
9 监测器；
10 控制计算机；
11. 控制器；
12 基座；
20 涂布针保持件；
21 涂布材料容器；
24 涂布针；
29 上盖部；
41 伺服电动机；
43 凸轮；
44 轴承；
45 凸轮联接板；
46 可动部；
47 涂布针保持件固定部；
48 涂布针保持件收容部；
49 线性引导部；
50 弹簧；
51、52、93 固定销；
61 凸轮表面；
62 上端平坦区域；
63 下端平坦区域；
69 固定构件；
71 上孔；
72 下孔；
73a、73b、74a、74b 间隙；
80、81 凸缘；
92 磁铁；
200 涂布装置。

Claims (5)

1.一种涂布机构，包括：
涂布针；以及
涂布材料容器，该涂布材料容器构成为收容并保持涂布材料，
所述涂布材料容器具有固定部和容器部，
所述固定部构成为能够固定至所述涂布机构所包括的固定构件，
在所述容器部的上部和下部设置有供所述涂布针贯穿的孔，
所述容器部的侧面具有第一凸缘，
所述第一凸缘的下表面与所述固定部的上表面接触，
在所述容器部的侧面上的比所述第一凸缘低的部分和所述固定部的侧面之间设置有间隙，并且所述容器部能够在所述间隙的范围内水平地移动。
2.如权利要求1所述的涂布机构，其特征在于，
所述容器部的侧面具有位于所述第一凸缘下方的第二凸缘，
所述第二凸缘的上表面与所述固定部的下表面接触，由此使所述固定部夹在所述第一凸缘和所述第二凸缘之间。
3.一种涂布装置，该涂布装置具有安装于该涂布装置的、权利要求1或2所述的涂布机构。
4.一种涂有涂布材料的对象物的制造方法，该制造方法采用权利要求1所述的涂布机构、权利要求2所述的涂布机构以及权利要求3所述的涂布装置中的任意一个，将涂布材料涂于待涂布材料涂布的所述对象物的表面。
5.一种基板的制造方法，在该基板的制造方法中，包括：使用权利要求3所述的涂布装置，将涂布材料涂于待涂布材料涂布的基板表面，以绘制所述基板的电路图案。
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