CN110446558A - 膜形成装置及膜形成方法 - Google Patents

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Abstract

基板保持在工作台上。喷墨头朝向保持在工作台上的基板吐出热固性油墨。非接触加热机构以非接触方式对保持在工作台上的基板进行加热。通过采用这种方式，无需使用光固化性油墨即可使油墨迅速固化。

Description

膜形成装置及膜形成方法
技术领域
本发明涉及一种膜形成装置及膜形成方法。
背景技术
已知有从喷墨头等吐出光固化性(紫外线固化性)油墨从而在基板等记录介质上绘图的装置(专利文献1)。在使紫外线固化性油墨附着于记录介质上之后，照射适量的紫外线，从而能够使油墨迅速固化。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-188983号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
用于印刷基板的阻焊剂用途等的紫外线固化性油墨的粘度比一般的油墨的粘度高。因此，优选对供给到喷墨头的油墨进行加热以使其粘度下降至能够将油墨从喷墨头吐出的程度。若油墨的温度变得过高，则会促使油墨的劣化。若油墨的温度过低，则油墨的粘度变得比目标粘度更高，因此油墨的吐出变得不稳定，容易产生油墨堵塞等。
本发明的目的在于提供一种无需使用光固化性油墨即可使油墨迅速固化的膜形成装置及膜形成方法。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的一种观点，提供一种膜形成装置，其具有：
工作台，其保持基板；
喷墨头，其朝向保持于所述工作台上的所述基板吐出热固性油墨；及
非接触加热机构，其以非接触方式对保持在所述工作台上的所述基板进行加热。
根据本发明的另一种观点，提供一种膜形成方法，其具有如下工序：
以非接触方式对基板的一部分区域进行加热的工序；及
使热固性油墨附着在所述基板的被加热后的区域并使其固化而形成膜的工序。
发明效果
通过使热固性油墨附着利用非接触加热机构加热的基板上的区域，能够使热固性油墨固化。
附图说明
图1中(A)是基于实施例的膜形成装置的概略侧视图，图1中(B)是激光光源的立体图，图1中(C)是表示喷墨头及激光光束的光束剖面与基板的移动方向之间的相对关系的俯视图。
图2中(A)是作为模拟试验对象的基板的剖视图，图2中(B)是表示基板表面上的光束点与基板上的特定部位之间的位置关系的图，图2中(C)是表示特定部位的温度变化的模拟试验结果的曲线图。
图3是表示经电解抛光后的金、银、铜的反射率的波长依赖性的曲线图。
图4中(A)是基于另一实施例的膜形成装置的概略侧视图，图4中(B)是基于本实施例的膜形成装置的喷墨头及基于激光光源的光束剖面与基板的移动方向之间的相对关系的俯视图。
图5是表示基于又一实施例的膜形成装置在光束剖面的长轴方向上的光强度分布的曲线图。
具体实施方式
下面，参考图1中(A)～(C)，对基于实施例的膜形成装置进行说明。
图1中(A)是基于本实施例的膜形成装置的概略侧视图。基板30保持于工作台10的上表面。工作台10例如具有真空卡盘机构，其吸附并固定基板30。喷墨头15朝向保持在工作台10上的基板30吐出热固性油墨。激光光源16作为非接触加热机构向保持在工作台10上的基板30照射激光光束，从而以非接触方式对基板30的一部分区域进行加热。
移动机构13使保持在工作台10上的基板30与喷墨头15中的一个相对于另一个移动。移动方向与工作台10的上表面平行。移动机构13包括沿一个方向引导工作台10的引导件11及使工作台10沿着引导件11移动的驱动部12。
控制装置20控制自喷墨头15的油墨的吐出。并且，控制装置20控制驱动部12以使工作台10以目标速度移动。控制装置20中储存有定义待形成膜的平面形状的图案数据。控制装置20根据图案数据控制喷墨头15及移动机构13，从而使热固性油墨附着在基板30的上表面上的所期望部位而形成树脂膜32。
图1中(B)是激光光源16的立体图。激光光源16输出光束剖面18A为长条形状的激光光束18。作为激光光源16，可以使用带水冷机构的激光二极管(LD)条。例如，通过排列五个阵列宽度为10mm的LD条能够得到阵列宽度为50mm的LD条。激光光源16的振荡波长例如为808nm，光束剖面为长轴方向上的尺寸约为50mm的长条形状。膜形成时的基板30的移动方向与光束剖面的长轴方向正交。短轴方向的扩散角(在带有透镜的状态下)约为1°，相隔50mm的基板上的短轴方向上的光束大小约为1.5mm。激光光源16的输出被设定为能够使基板30的温度上升至目标温度的大小。
图1中(C)是表示喷墨头15、激光光束的光束剖面18A与基板30的移动方向58之间的相对关系的俯视图。由喷墨头15的多个喷嘴孔构成的喷嘴列15A与基板30的移动方向58正交。俯视时，长条形状的光束剖面18A配置成与喷嘴列15A平行。光束剖面18A比喷嘴列15A更长。因此，通过激光照射能够对附着有从喷墨头15吐出的热固性油墨的整个区域进行加热。
接着，对基于本实施例的膜形成装置的动作进行说明。
控制装置20使移动机构13动作以使基板30的一部分区域被激光光源16加热之后通过喷墨头15的下方。如此，基板30的一部分区域被激光光源16以非接触方式加热，然后，从喷墨头15吐出的油墨附着在被加热的区域。设定激光光束的功率密度、光束剖面的尺寸及基板30的移动速度，以使油墨附着在基板30时的基板30的表面温度维持在油墨的固化温度以上。因此，从喷墨头15吐出的油墨附着在基板30之后立即固化。
通过使基板30相对于激光光源16及喷墨头15移动，从而使加热区域及热固性油墨附着的区域在基板30的表面内移动。如此，能够在基板30的表面形成热固性油墨固化而成的树脂膜32。
接着，对上述实施例的优异效果进行说明。
在上述实施例中，为了形成膜而使用热固性油墨。通常，与紫外线固化性油墨相比，热固性油墨对各种材料的密合性及耐化学性更优异且其粘度更低。例如，能够获得室温下能够使油墨从喷墨头15稳定地吐出程度的低粘度的热固性油墨。因此，不需要准备用于降低油墨粘度的油墨加热装置。
并且，在上述实施例中，使用激光光源16对基板30的一部分进行加热。例如，可以使工作台10(图1中(A))具有热板功能而大致均匀地加热整个基板30。然而，在该方法中，使基板30保持在工作台10之后加热至目标温度需要长时间的等待。在本实施例中，不需要用于加热的等待时间，因此能够避免进行加热处理引起的生产率的降低。
并且，若对工作台10本身进行加热，则受到热膨胀的影响，难以维持工作台10及移动机构13的机械精度。在本实施例中，无需加热工作台10即可以非接触方式对基板30进行加热，因此能够避免机械精度的降低。
若使油墨附着于基板30之后立即向油墨的附着部位照射激光光束以加热基板，则会产生油墨基于激光光束的高能量而飞散的现象。在本实施例中，由于在使油墨附着之前对基板30进行加热，因此不会产生油墨的飞散。并且，由于油墨附着于基板30之后立即开始固化，因此能够防止油墨的过度扩散及渗出。
接着，对上述实施例的变形例进行说明。在上述实施例中，作为非接触加热机构，使用了激光光源16(图1中(B))，但是，也可以使用其他可以以非接触方式对基板30的一部分进行加热的加热装置。例如，也可以使用通过发光二极管(LED)等的光能进行加热的装置或高频感应加热装置等。
在上述实施例中，使基板30相对于激光光源16及喷墨头15移动，但是，与此相反，也可以使激光光源16及喷墨头15相对于基板30移动。并且，在上述实施例中，将从激光光源16输出的激光光束设为连续波激光光束，但是，也可以设为脉冲激光光束。
在上述实施例中，使喷嘴列15A(图1中(C))相对于基板30的移动方向58(图1中(C))正交，但并非一定要正交。只要使喷嘴列15A相对于基板30的移动方向58交叉即可。
接着，参考图2中(A)～(C)，对激光光束入射于具有铜箔的基板时的温度变化的模拟试验结果进行说明。
图2中(A)是作为模拟试验对象的基板50的剖视图。基板50具有由厚度为800μm的环氧基板51、厚度为30μm的铜箔52及厚度为10μm的环氧层53构成的三层结构。在图1中(A)～(C)所示的实施例中，在照射激光光束时，基板30上并未形成有树脂膜32(图1中(A))，但是需要将附着在基板30的油墨加热至固化温度，因此在模拟试验中使相当于附着在基板30的油墨的环氧层53包含在加热对象中。
图2中(B)是表示基板50表面上的光束点56与基板50上的特定部位55之间的位置关系的图。将光束点56的直径设为0.5mm，将基板50的表面上的激光光束的功率密度设为12kW/cm2，将基板50的移动速度设为200mm/s。基板50上的特定部位55以200mm/s的移动速度移动并通过光束点56的中心。此时，激光光束照射特定部位55的时间成为2.5ms。在模拟试验中，假设激光光束的全部能量被吸收。
图2中(C)是表示特定部位55处的铜箔52表面的温度变化的模拟试验结果的曲线图。横轴以单位“ms”来表示经过时间，纵轴以单位“℃”来表示温度。若激光光束开始入射特定部位55，则温度开始上升，最高到达温度会超过250℃。温度超过150℃的时间为5ms左右。
若激光光束的照射结束，则温度急剧下降至约120℃，但是，之后的温度下降变得缓慢。可以认为，温度下降变得缓慢的时刻的温度根据激光光束的功率密度及照射时间(光束点56的大小)而变动。可以认为，若温度下降变得缓慢的时刻的温度为油墨的固化温度以上，则能够使热固性油墨固化。
由图2中(A)～(C)所示的模拟试验结果可知，通过调整激光光束的功率密度及光束点56的大小，能够使热固性油墨固化。
接着，对为了确认能够使热固性油墨固化的情况而进行的简单的预备实验结果进行说明。以波长808nm、光束点直径0.5mm、基板的移动速度200mm/s的条件向铜箔照射激光光束，然后对被加热的铜箔喷射了热固性油墨。其结果，可以确认到热固性油墨在被激光照射的区域固化的情况。
接着，参考图3，对用于加热的激光光束的优选波长进行说明。
图3是表示经电解抛光后的金、银、铜的反射率的波长依赖性的曲线图。横轴以单位“nm”表示波长，纵轴表示反射率。为了有效地对基板上的金属箔进行加热，优选使用反射率较低的波长区域的激光光束。由图3可知，例如，在基板表面上设置有铜箔的情况下，优选使用570nm以下的波长区域的激光光束。并且可知，在基板表面上设置有金箔的情况下，优选使用520nm以下的波长区域的激光光束。并且可知，在基板表面上设置有银箔的情况下，优选使用350nm以下的波长区域的激光光束。
接着，参考图4中(A)及(B)，对基于另一实施例的膜形成装置进行说明。以下，省略对与图1中(A)～(C)所示的实施例通用的结构的说明。
图4中(A)是基于本实施例的膜形成装置的概略侧视图。在图1中(A)所示的实施例中，激光光源16仅配置在喷墨头15的一侧，但在本实施例中，在喷墨头15的两侧分别配置有激光光源16及激光光源17。
图4中(B)是表示基于本实施例的膜形成装置的喷墨头15及激光光源16、17的光束剖面18A、19A与基板30的移动方向58A、58B之间的相对关系的俯视图。在喷嘴列15A的两侧分别配置有光束剖面18A及光束剖面19A。
在使基板30朝向从光束剖面18A向喷嘴列15A的方向58A移动的情况下，使光束剖面18A用的激光光源16动作而未使另一个激光光源17动作。相反地，在使基板30朝向从光束剖面19A向喷嘴列15A的方向58B移动的情况下，使光束剖面19A用的激光光源17动作而未使另一个激光光源16动作。
如上所述，在本实施例中,即使基板30沿彼此相反的两个方向中的任一方向移动均可从喷墨头15吐出油墨而形成膜。
接着，参考图5，对基于又一实施例的膜形成装置进行说明。以下，省略对与图1中(A)～(C)所示的实施例通用的结构的说明。
图5是表示在光束剖面18A的长轴方向上的光强度分布的曲线图。在除了长轴方向上的两端附近以外的区域，光强度大致恒定。在光束剖面的两端，光强度变得比其他区域高。通过设为这种光强度分布，能够补偿光束剖面18A的两端附近的升温不足，从而在两端附近也能够加热至足够高的温度。
上述各个实施例为例示，理所当然，可以进行不同实施例中所示结构的局部替换或组合。对多个实施例的基于相同结构的相同的作用效果不在各个实施例中逐一说明。并且，本发明并不限定于上述实施例。例如，可以进行各种变更、改进及组合等，这对本领域技术人员来说是显而易见的。
符号说明
10-工作台，11-引导件，12-驱动部，13-移动机构，15-喷墨头，15A-喷嘴列，16、17-激光光源，18-激光光束，18A、19A-光束剖面，20-控制装置，30-基板，32-树脂膜，50-作为模拟试验对象的基板，51-环氧基板，52-铜箔，53-环氧层，55-基板上的特定部位，56-光束点，58、58A、58B-基板的移动方向。

Claims (8)

1.一种膜形成装置，其特征在于，具有：
工作台，其保持基板；
喷墨头，其朝向保持于所述工作台上的所述基板吐出热固性油墨；及
非接触加热机构，其以非接触方式对保持在所述工作台上的所述基板进行加热。
2.根据权利要求1所述的膜形成装置，其特征在于，还具有：
移动机构，其使保持在所述工作台上的所述基板及所述喷墨头中的一方相对于另一方移动；及
控制装置，其控制所述喷墨头及所述移动机构，
所述非接触加热机构对保持在所述工作台上的所述基板的一部分区域进行加热，
所述控制装置控制所述移动机构及所述喷墨头，以使从所述喷墨头吐出的所述热固性油墨附着于被所述非接触加热机构加热后的区域。
3.根据权利要求1所述的膜形成装置，其特征在于，
所述非接触加热机构向保持在所述工作台上的所述基板的一部分区域照射激光光束从而对所述基板进行加热。
4.根据权利要求2或3所述的膜形成装置，其特征在于，
所述喷墨头包括喷嘴列，所述喷嘴列由沿与所述基板的移动方向交叉的方向排列的多个喷嘴构成，
被所述非接触加热机构加热的区域具有与所述喷嘴列平行且比所述喷嘴列更长的长条形状。
5.根据权利要求3所述的膜形成装置，其特征在于，
所述喷墨头包括喷嘴列，所述喷嘴列由沿与所述基板的移动方向交叉的方向排列的多个喷嘴构成，
来自所述非接触加热机构的激光光束的入射区域具有与所述喷嘴列平行的长条形状，并且具有长条形状的两端的光强度比其他区域中的光强度更高的光强度分布。
6.一种膜形成方法，其特征在于，具有如下工序：
以非接触方式对基板的一部分区域进行加热的工序；及
使热固性油墨附着在所述基板的被加热后的区域并使其固化而形成膜的工序。
7.根据权利要求6所述的膜形成方法，其特征在于，
在所述对基板的一部分区域进行加热的工序中，通过使激光光束入射到所述基板，从而对所述基板的一部分区域进行加热。
8.根据权利要求6或7所述的膜形成方法，其特征在于，
使加热的区域及使所述热固性油墨附着的区域在所述基板的表面内移动的同时形成所述膜。
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