CN113474088A - 液体涂布单元和液体涂布装置 - Google Patents

Abstract

一种能够长时间且稳定地涂布具有高粘度的液体材料的液体材料单元，包括涂布针和液体材料容器(11)。液体材料容器(11)储存液体材料(21)。液体材料容器(11)具有储存液体材料(21)的空间、以及允许涂布针穿过该空间的孔(15h)。用于液体材料(21)的润湿和扩散抑制结构(16)配置在液体材料容器(11)中的孔(15h)的周围。

Description

液体涂布单元和液体涂布装置

技术领域

本发明涉及一种液体涂布单元和液体涂布装置。

背景技术

通过印刷(涂布)系统来形成诸如RFID标签等微小的电路的印刷电子技术已得到迅速发展。在印刷电子技术中，包括涂布针的系统是一种选择，因为它能够使用粘度范围较宽的材料进行精细涂布。

使用涂布针来进行精细涂布的方法之一是使用如日本专利公开2007-268353号(专利文献1)中所述的涂布单元的方法。在该涂布单元中，在液体材料容器的底面处设有通孔。布置有能在通孔中上下移动的涂布针以涂布液体材料。液体材料容器中的液体材料粘附到涂布针的末端，并传递到用作涂布目标的基板的表面。在液体材料容器的液体材料中，供液体材料容器的涂布针突出穿过的孔的边缘处的表面张力与由液体材料容器的液体材料的重量所产生的压力处于平衡。因此，液体材料容器中的液体材料不会通过液体材料容器中的孔泄漏到外部。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开第2007-268353号

发明概述

技术问题

在日本专利公开2007-268353号中公开的涂布单元使得能够使用粘度范围较宽的液体材料对微小的区域进行涂布。然而，当涂布含有高粘度和大平均比重的金属粉末的液体材料时，由于多次重复涂布，液体材料在供液体材料容器的涂布针突出穿过的孔的周围润湿并扩散，从而形成液体积聚。这种液体积聚改变了粘附于涂布针的末端的液体材料的量。由此，液体材料涂布到涂布目标的量会变化。因此，根据日本专利公开第2007-268353号，似乎难以长时间且稳定地涂布具有高粘度的液体材料。然而，为了绘制诸如RFID标签等微小的电路，需要长时间且稳定地涂布具有高粘度的液体材料。

本发明鉴于上述问题而作出。本发明的目的是提供一种能够长时间且稳定地涂布具有高粘度的液体材料的液体材料单元和液体涂布装置。

解决技术问题所采用的技术方案

根据本发明的液体涂布单元包括涂布针和液体材料容器。液体材料容器储存液体材料。液体材料容器具有储存液体材料的空间、以及允许涂布针穿过该空间的孔。针对液体材料的润湿和扩散抑制结构配置在液体材料容器中的孔的周围。

发明效果

根据本发明，针对液体材料的润湿和扩散抑制结构使得具有高粘度的液体材料能够长时间且稳定地涂布。

附图简介

图1是从负Y方向观察的根据第一实施方式的液体涂布单元的正视图。

图2是从正X方向观察的根据第一实施方式的液体涂布单元的侧视图。

图3是示出配备有图1所示的液体涂布单元的根据本发明实施方式的液体材料涂布装置的整体构造的立体图。

图4是示意性地示出包括在根据第一实施方式的液体涂布装置中的液体材料容器的一部分的构造以及液体材料涂布方法的剖视图。

图5是示意性地示出根据第一实施方式的第一示例的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。

图6是示意性地示出根据第一实施方式的第二示例的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。

图7是示意性地示出根据第一实施方式的第三示例的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。

图8是示意性地示出通过重复比较示例中的液体材料涂布方法而引起的涂布针的位置和液体材料容器的状态变化的剖视图。

图9是示意性地示出通过重复比较示例中的液体材料涂布方法而引起的液体材料容器的状态变化的剖视图。

图10是示意性地示出根据第二实施方式的第一示例的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。

图11是示意性地示出以Z方向从下侧二维地观察图10所示的区域的样式的放大俯视图。

图12是示意性地示出根据第二实施方式的第二示例的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。

图13是示意性地示出根据第二实施方式的第三示例的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。

图14是示意性地示出根据第三实施方式的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。

具体实施方式

以下，将参考附图对本发明的实施方式进行描述。以下附图中的相同或对应的部分由类似的附图标记表示，并且不再重复对其的描述。

(第一实施方式)

<液体涂布单元的构造>

图1是从负Y方向观察的根据第一实施方式的液体涂布单元的正视图。图2是从正X方向观察的根据第一实施方式的液体涂布单元的侧视图。换言之，图1和图2示出了同一液体涂布单元。在下面的描述中，为了方便说明，引入了X方向、Y方向和Z方向。参考图1和图2，本实施方式中的液体涂布单元使用涂布针1将液体材料21涂布到用作目标的基板等的表面。液体涂布单元主要包括涂布针1、液体材料容器11、以及伺服电动机20。应当注意的是，液体涂布单元还包括除如上所述的构件以外的许多构件。稍后将对作为本实施方式的特征部分的润湿和扩散抑制结构进行详细说明。

液体材料容器11是容纳和保持液体材料21、即在其内部储存液体材料21的构件。涂布针1是用于将液体材料容器11中的液体材料21供给到目标上的构件。涂布针1是沿Z方向延伸的细长构件。涂布针1的Z方向上的最下部具有任意形状、诸如角部、弯曲部或平坦部。涂布针1的末端具有朝向末端变窄的渐缩部(即，横截面的垂直于轴线的面积随着其在Z方向上朝向下侧并且接近末端而减小)。

在本实施方式的液体涂布单元中，涂布针1例如从液体材料容器11将液体材料21直接地涂布到目标的表面上。这将在下面进行描述。

除了如上所述的液体材料容器11之外，液体涂布单元还包括涂布针保持件23、涂布针保持件壳体24、以及涂布针保持件固定部25。涂布针保持件壳体24固定于涂布针保持件固定部25的下端。在涂布针保持件壳体24的下端处形成有凹部(未示出)。涂布针1的上端垂直地固定于涂布针保持件23的下端的中心。在涂布针保持件23的顶部处形成有凸部(未示出)。涂布针保持件23的凸部配合在涂布针保持件壳体24的凹部中，使得涂布针保持件23与涂布针保持件壳体24对准。涂布针保持件23通过螺钉固定于涂布针保持件壳体24。

涂布针保持件固定部25附接于可动部26的下端。可动部26通过凸轮联接板27与轴承28联接。轴承28布置成安装在凸轮29的Z方向上的最上表面。伺服电动机20布置在凸轮29的上方。伺服电动机20具有沿Z方向延伸的旋转轴线AX。伺服电动机20能绕旋转轴线AX旋转。

凸轮29附接到伺服电动机20的旋转轴线AX。因此，凸轮29能绕伺服电动机20的旋转轴线AX旋转。凸轮29具有中央部以及布置在中央部的周围上的凸缘部。凸轮29的相对于Z方向的最下表面沿XY平面在水平方向上延伸。另一方面，凸轮29的凸缘部的Z方向上的最上表面的Z方向上的位置例如根据X方向或Y方向上的位置而发生变化(例如，变低)。以这种方式，凸轮29的凸缘部的相对于Z方向上的最上表面具有相对于XY平面的倾斜形状。在图1中，作为示例，凸轮的凸缘部的最上表面的形状使得X方向负侧上的Z方向上的位置低于X方向正侧上的Z方向上的位置。

当最上表面具有这种倾斜形状的凸轮29绕旋转轴线AX旋转时，安装在凸轮29的凸缘部的最上表面上的轴承28相对于Z方向上下移动。这是因为最上表面的凸缘部具有倾斜形状的凸轮29的旋转改变了配备有轴承28的凸轮29的最上表面的Z方向位置。

当凸轮29的旋转改变了轴承28的Z方向上的位置时，凸轮联接板27和与之联接的可动部26的Z方向上的位置也改变。涂布针保持件固定部25附接于可动部26的下端。因此，随着由于凸轮29的旋转而引起的轴承28等的Z方向上的位置改变，涂布针保持件固定部25的Z方向上的位置也改变。此外，固定于涂布针保持件固定部25的涂布针保持件壳体24、涂布针保持件23和涂布针1的Z方向上的位置也改变。

可动部26通过固定销30A固定于弹簧34的一端(Z方向上的上端)。如图2中的Y方向正侧的区域所示，底板31布置成隐藏在图1所示的构件的后方。该底板31通过固定销30B固定于弹簧34的与一端相对的一侧上的另一端(Z方向上的下端)。由于这种构造，在致动时，由于轴承28的颤动而引起的振动不会在可动部26处发生。可以对轴承28施加预压以消除颤动，并且在这种情况下，不必提供弹簧34。弹簧34的张力可以由张力调节器35调节。

底板31保持液体材料容器11和未示出的直线性引导件。由底板31保持的直线性引导件对可动部沿Z方向的移动进行引导。在该直线性引导件上附接有直线性引导件可动部33，以用于限制可动部沿如上所述的延伸方向以外的方向的移动。涂布针保持件壳体24和涂布针保持件固定部25固定于直线性引导件可动部33，并且能与直线性引导件可动部33沿Z方向的移动同步地移动。直线性引导件32附接于可动部26。直线性引导件32对固定有涂布针保持件23的可动部26进行支承，使得可动部26可以上下移动。

底板31具有沿Z方向纵向延伸的平板形状，并且在其Z方向上的下部包括容器保持部36。容器保持部36可拆卸地保持液体材料容器11。容器保持部36包括例如未示出的磁体，并且通过由磁体产生的磁力来保持液体材料容器11。从另一个角度来看，液体材料容器11包括例如未示出的磁体，并且通过在该磁体与容器保持部36的磁体之间产生的磁力可拆卸地保持在容器保持部36上。

涂布针1相对于Z方沿上下方向移动。涂布针1、涂布针保持件23、涂布针保持件壳体24、涂布针保持件固定部25、以及可动部26与直线性引导件可动部33连接。因此，涂布针1等可以统称为第一垂直驱动机构。构成第一垂直驱动机构的构件彼此连接，由此这些构件可以沿垂直方向、即Z方向驱动。另一方面，液体材料容器11和保持该液体材料容器11的容器保持部36以及包括容器保持部36的底板31可以统称为不同于第一垂直驱动机构的第二垂直驱动机构。构成第二垂直驱动机构的构件彼此连接，由此这些构件可以沿垂直方向驱动。如上所述，与第一垂直驱动机构连接的涂布针1可以相对于与第二垂直驱动机构连接的液体材料容器11在Z方向上移动。

在下面的描述中，图1和图2中所示的包括伺服电动机20、涂布针保持件壳体24、涂布针保持件固定部25等的液体涂布单元整体被表示为液体涂布单元39。

<液体材料涂布装置的构造>

图3是示出根据本发明的实施方式的配备有图1所示的液体涂布单元的液体材料涂布装置的整体构造的立体图。参考图3，本实施方式中的液体材料涂布装置100主要包括观察光学系统40、CCD相机41和液体涂布单元39。观察光学系统40包括用于照明的光源、物镜等，用于观察作为目标的基板5的表面状态以及由液体涂布单元39涂布的液体材料21(见图1)的状态。CCD相机41将由观察光学系统40观察到的图像转换成电信号。液体涂布单元39将导电液体材料21(见图1)涂布到例如形成在基板5上的配线图案中的断线部，以校正断线部。在这种情况下，观察光学系统40、CCD相机41和液体涂布单元39构成校正头部。此外，液体材料涂布装置100可以例如将液体材料21(见图1)涂布到基板5的表面以形成规定图案。

液体材料涂布装置100还包括：Z轴工作台44，上述Z轴工作台44相对于涂布目标基板5在竖直方向(Z轴方向)上移动校正头部；X轴工作台45，上述X轴工作台45上安装有Z轴工作台44，以在横向方向(X轴方向)上移动Z轴工作台44；Y轴工作台46，上述Y轴工作台46上安装有基板5以在前后方向(Y轴方向)上移动基板5，并用作保持作为目标的基板5的保持台；控制计算机47，上述控制计算机47对整个装置的操作进行控制；监视器49，上述监视器49显示由CCD相机41捕获的图像；以及操作面板48，上述操作面板48用于将来自操作者的指令输入到控制计算机47。Z轴工作台44、X轴工作台45和Y轴工作台46构成定位装置。

通过示例来说明该装置构造，并且例如，可以采用如下的台架系统：安装有观察光学系统40等的Z轴工作台44被安装在X轴工作台上，X轴工作台进一步被安装在Y轴工作台上，并且Z轴工作台44在XY方向上移动。装置构造可以是能将安装有观察光学系统40等的Z轴工作台44相对于涂布目标基板5在XY方向上移动的任意构造。

<液体材料容器的构造>

图4是示意性地示出包括在根据第一实施方式的液体涂布装置中的液体材料容器的一部分的构造以及液体材料涂布方法的剖视图。在图4中，具体地示出了液体材料容器11和布置在其内部的涂布针1的一部分，而没有示出另一部分。图4中的部分的形状被共同地示出为下面描述的实施方式的特征形状，并且有时可以不同于本申请主题的发明的实际特征形状。

图4中的左图示出了涂布针1由于如上所述的涂布针1的Z方向上的位置改变而升高的状态。图4中的右图示出了涂布针1由于如上所述的涂布针1的Z方向上的位置改变而降低的状态。参考图4，在根据本实施方式的液体材料容器11的内部形成有用于储存液体材料21的空间50。此外，在底部、即液体材料容器11的Z方向上的最下部处形成有将空间50的下端连接到外部的孔15h。孔15h允许涂布针1穿过空间50。因此，优选地是，在液体材料容器11中的与孔15h二维地重叠的位置处形成另一个孔，并且涂布针1布置成穿过孔15h和另一个孔。

涂布针1包括保持部2和末端3。涂布针1沿Z方向延伸。保持部2是将末端3保持在其Z方向上的下侧的构件。换言之，末端3是将液体材料21涂布到诸如基板的目标的部分。保持部2是布置成比末端3更靠近底部侧、即Z方向上的上侧的部分。优选地，保持部2在宽度方向上具有比末端3更大的尺寸(厚度)。例如，如图4所示，在一个方面中，涂布针1可以使末端3部分地浸入液体材料容器11的空间50的液体材料21中。

图5是示意性地示出根据第一实施方式的第一示例的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。参考图5，针对液体材料21的润湿和扩散抑制结构布置在液体材料容器11的孔15h的周围上。如本文所使用的，孔15h是指沿竖直方向(Z方向)延伸的区域，如图4所示，将液体材料21容纳在液体材料容器11的内部中的内壁表面的Z方向上的下部的、X方向(Y方向)上的宽度小于上部的X方向(Y方向)上的宽度。如本文所使用的，孔15h的周围是指布置在与孔15h的Z方向最下部相同的Z方向坐标位置处以及与之相比更靠Z方向下侧的坐标位置处的液体材料容器11的主体的区域。

具体而言，在图5中，基于上述定义，润湿和扩散抑制结构形成为孔15h的周围处的突出部16。在突出部16中，液体材料容器11具有朝向涂布针1的末端3侧突出的形状。如本文所使用的，末端3侧是指Z方向上的下侧，与末端3的位置无关。因此，例如，即使当涂布针1如下文所述那样上升到Z方向上的上侧并且末端3相对于突出部16布置在Z方向上的上侧时，突出部16弯曲以朝向涂布针1的末端3侧、即Z方向上的下侧突出。类似地，如本文所使用的，保持部2侧是指Z方向上的上侧，与其位置无关。

在图5的第一实施方式的第一示例中，在沿孔15h的横截面中，突出部16包括第一形状部12和第二形状部13。第一形状部12具有如下形状：突出部16的横截面上的表面、即突出部表面倾斜，使得孔15h的宽度在涂布针1的Z方向上的下侧大于在Z方向上的上侧。即，第一形状部12的内部的区域是孔15h。第二形状部13具有如下形状：突出部表面在孔15h的外侧倾斜，使得突出部16的宽度在Z方向上从下侧朝向上侧增大。如本文所使用的，宽度是指图4和图5中的X方向上的尺寸。

第一形状部分12形成孔15h的最下部。因此，第一形状部12布置在X方向上的孔15h侧、即液体材料容器11的内侧。第二形状部13布置在X方向上的与孔15h相对的一侧、即液体材料容器11的外侧。

换言之，在图5中，第一形状部分12形成扩口形状，使得孔15h在液体材料容器11的X方向上的内侧向下变宽。第二形状部分13具有倾斜形状，使得液体材料容器11的一部分的宽度在液体材料容器11的X方向上的外侧向上变大。第一形状部12和第二形状部13被布置成大致在X方向上对准。

在图5所示的横截面中，第一形状部12和第二形状部13中的至少一个是弧形的。即，第一形状部12和第二形状部13中的至少一个的突出部表面具有弧形形状。在图5中，第一形状部12和第二形状部13两者均是作为弧形的突出部表面的弧形表面RS。即，第一形状部12和第二形状部13是弧形曲线。

图6是示意性地示出根据第一实施方式的第二示例的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。参考图6，第一实施方式的第二示例中的突出部16还包括连接第一形状部12和第二形状部13的连接部14。具体而言，连接部14在X方向上布置在第一形状部12与第二形状部13之间。

连接部14优选地是沿XY平面的平坦表面。即，在图6的横截面中，连接部14优选地是沿X方向的直线性表面。即使当连接部14是平坦表面时，包括该部分以及第一形状部12和第二形状部13的整体也被定义为突出部16。因此，在图6所示的横截面中，在形成突出部16的突出部表面中，第一形状部12和第二形状部13是弧形表面RS，而连接部14是直线性表面LS。

图6中的X方向是从涂布针1的二维视图的中心开始的径向方向。该径向方向是从涂布针1的二维视图的中心开始的径向地延伸的方向，包括X方向和Y方向。在润湿和扩散抑制结构形成为突出部16的本实施方式中，优选地，连接部14在从涂布针1的中心观察的二维视图中的径向方向上具有等于或小于50μm的尺寸。该连接部14更优选地等于或小于30μm，进一步优选地等于或小于20μm。

图7是示意性地示出根据第一实施方式的第三示例的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。参考图7，在图7所示的横截面中的第一实施方式的第三示例的突出部16中，第一形状部12和第二形状部13中的至少一个是直线性的。即，第一形状部12和第二形状部13中的至少一个的突出部表面具有直线性形状。在图7中，第一形状部12和第二形状部13两者均是作为直线性的突出部表面的直线性表面LS。即，第一形状部12和第二形状部13是相对于图7所示的横截面中的所有X方向、Y方向和Z方向均在倾斜方向上延伸的直线。例如，第一形状部12和第二形状部13可以是在相对于X方向和Z方向倾斜大约45°的方向上延伸的直线性表面LS。即，第一形状部12和第二形状部13可以具有倒角(C)表面形状。

在图7的第三示例中，与图6的第二示例类似，连接部14形成为第一形状部12与第二形状部13之间的直线性表面LS。

在本实施方式中，优选地是，第二形状部13相对于孔15h的延伸方向、即Z方向具有比第一形状部12更陡的斜度。即，在图5和图6中，由第二形状部13的弧形表面RS中的某个Z坐标处的点的切线与Z方向形成的角度小于由第一形状部12的同上述某个Z坐标相同的Z坐标处的点的切线与Z方向形成的角度。在图7中，优选地是，由第二形状部13的直线性表面LS与Z方向形成的角度小于由第一形状部12的直线性表面LS与Z方向形成的角度。

在本实施方式中，第一形状部12和第二形状部13中的至少一个可以是弧形的。此外，第一形状部12和第二形状部中的至少一个可以是直线性的。因此，尽管在附图中未示出，例如，液体材料容器11的第一形状部12和第二形状部13中的至少一个可以是弧形的，而另一个可以是直线性的。

<所使用的液体材料>

优选地是，用于本实施方式的液体材料21是含有金属微粒的导电材料。具体而言，优选地是，液体材料21例如是从焊膏、银膏和铜膏组成的组中选择的任意一种。优选地是，液体材料21的粘度通常等于或高于20Pa·s，并且等于或低于80Pa·s。优选地是，液体材料21的平均比重通常等于或大于5，并且等于或小于9。然而，液体材料21的粘度和平均比重根据用途和印刷方法而有很大不同。

<液体材料涂布方法>

再次参考图4，如左图所示，液体材料21被保持在液体材料容器11的空间50中。涂布针1的末端3浸入在液体材料容器11的空间50的液体材料21中。在这种状态下，末端3被布置成面向作为供液体材料21涂布的目标的基板5。图4中的左图示出了将液体材料21涂布到末端3的步骤，作为将液体材料21供给到基板5的表面之前的阶段。图4中的左图对应于涂布针1的末端位于液体材料容器11的空间50中的第一状态。

参考图4中的右图，涂布针1从图4中的左图中的状态降低，并且与基板5的涂布目标表面(上侧的主表面)接触。因此，与图4的左图中的状态相比，具有容纳在液体材料容器11中的末端3的涂布针1此时向下移动。随着涂布针1的降低，末端3穿过孔15h突出到液体材料容器11的外部，并且与基板5的涂布目标表面接触。然后，粘附于末端3的液体材料21被供给到基板5的涂布目标表面上。如上所述，涂布针1被降低以使末端3与涂布目标表面接触。图4中的右图对应于涂布针1的末端位于液体材料容器11的外部的第二状态。一旦图4中的右图所示的涂布步骤完成，涂布针1再次升高到图4的左图中的状态。以这种方式，可以交替地重复图4的左侧的状态(第一状态)和右侧的状态(第二状态)。

<作用和效果>

下面将参考图8和图9中的比较示例来描述本实施方式的作用和效果。

图8是示意性地示出通过在比较示例中重复液体材料涂布方法而引起的涂布针的位置和液体材料容器的状态变化的剖视图。图9是示意性地示出通过重复比较示例中的液体材料涂布方法而引起的液体材料容器的状态变化的剖视图。参考图8，如箭头所示，将附图按时间顺序表示为第一图至第五图。第一图、第三图和第五图对应于图4中所述的第一状态，第二图和第四图对应于图4中所述的第二状态。通过重复图4中的第一状态和第二状态，如图8中的第五图所示，粘附于涂布针1的末端3的液体材料21会粘附于孔15h的正下方、以及液体材料容器11的位于孔15h周围的表面。参考图9，在液体材料21粘附于孔15h的正下方以及液体材料容器11的表面的情况下，进一步重复图4中的第一状态和第二状态。因此，液体材料21随着时间的推移在液体材料容器11的下部润湿并扩散，如图9中的箭头所示。液体材料21的这种润湿和扩散是由于表面张力的作用的结果。更具体而言，由于表面张力的作用，当涂布针1升高并返回到液体材料容器11中时，从孔15h的最下部扩散开的液体材料21积聚在孔15h的周围，润湿并扩散。

以这种方式，液体材料在液体材料容器11的孔15h的周围的润湿和扩散将会导致液体积聚。这种液体积聚改变了粘附于涂布针1的末端的液体材料21的量。其结果是，液体材料21涂布到涂布目标的量会变化。

液体材料21在孔15h的周围润湿和扩散的原因之一是比较示例中的液体材料容器11在最下部处具有边缘EG。边缘EG是液体材料容器11在其最下部处具有以相对于另一区域在二维视图中向涂布针1的中心侧、即内侧延伸的方式弯曲的弯曲形状的区域。边缘EG在弯曲的形状部内形成有窄孔15h。液体材料21倾向于在形成有边缘EG的部分处集中积聚。这是因为与边缘EG相邻的孔15h的宽度比空间50中的除了孔15h以外的区域窄。推测起来，如果液体材料21在孔15h处集中地聚集，则从孔15h泄漏出的液体材料21很可能润湿并扩散到周围的液体材料容器11的表面部分上。

液体材料21在孔15h周围润湿和扩散的另一个可能原因是液体材料21的粘度和比重较大。如果液体材料21的粘度和比重较大，则由于多次快速地重复涂布，随着末端3的突伸而从孔15h泄漏出的液体材料21无法返回到液体材料容器11的空间50。因此，液体材料21在孔15h的周围逐渐润湿并扩散。此外，随着孔15h周围的表面性质的变化，液体材料21对孔15h的润湿和扩散程度变得不均匀。这也是液体材料21的涂布量变化的原因。

然后，在本实施方式的液体涂布单元39中，针对液体材料21的润湿和扩散抑制结构布置在液体材料容器11中的孔15h的周围上。利用该结构，抑制了液体材料21向液体材料容器11外侧的润湿和扩散，并随后抑制了液体材料21涂布到涂布目标的量的变化。其结果是，涂布量变得稳定，从而能够长时间且稳定地涂布具有高粘度的液体材料。

在本实施方式的液体涂布单元39中，在沿孔15h的横截面中，突出部16包括第一形状部12，上述第一形状部12具有如下形状：突出部16的表面即突出部表面倾斜，使得孔15h的宽度在末端3侧大于在保持部2侧。突出部16包括第二形状部13，上述第二形状部13具有如下形状：突出部表面在孔15h的外侧倾斜，使得其宽度从末端3侧朝向保持部2侧增大。由于第一形状部12，孔15h具有宽度在其最下部处向下增大的部分。该宽度增大部分是使在涂布针1降低时从孔15h突出的液体材料21在涂布针1之后升高时更容易返回到孔15h的内部的结构。这是因为与边缘EG的孔15h侧的表面部分相反，第一形状部12具有孔15h的宽度增大的形状，并因此抑制了液体材料21在孔15h中的集中和积聚。利用该构造，暂时排放到孔15h的外部的液体材料21会返回到液体材料容器11的内部，从而抑制了液体材料容器11外部位置处的润湿和扩散。即使突出到液体材料容器11的外部的液体材料21润湿并扩散到第二形状部13，也需要使液体材料21爬上第二形状部13，才能在第二形状部13上润湿和扩散。到达第二形状部13的液体材料21不可避免地受到重力的作用，并因此难以爬上第二形状部13。因此，由于提供了第二形状部13，抑制了液体材料21向液体材料容器11外部的润湿和扩散。

换言之，本实施方式提供一种不具有边缘EG但呈具有第一形状部12等的形状的润湿和扩散抑制结构。利用该结构，从液体材料容器11的孔15h泄漏出的液体材料21可以与涂布针1的末端3一起顺利地返回到液体材料容器11中。因此，与比较示例不同，抑制了液体材料21在液体材料容器11的最下部处积聚的现象。由此，可以减少由涂布针1涂布的涂布量的变化。从制造和质量的角度出发，根据本实施方式来减少由涂布针1涂布的涂布量的变化比通过诸如拒液涂覆的表面处理来减少涂布量的变化更有利。这是因为本实施方式不包括诸如拒液涂覆的表面处理中的化学处理过程，并且可以消除液体材料21从孔15h滴落的可能性。

在本实施方式的液体涂布单元39中，突出部16还可以包括将第一形状部12和第二形状部13连接的连接部14。连接部14是在沿孔15h的横截面中对第一形状部12和第二形状部13进行处理期间保持为平坦部的部分。即使当连接部14根据处理条件等形成至某种程度时，也不会损害通过具有第一形状部12和第二形状部13的突出部16实现的本实施方式的作用效果。然而，考虑到维持作用效果，优选地是，连接部14在从涂布针1的中心开始的径向方向上具有等于或小于50μm的尺寸。

在本实施方式的液体涂布单元39中，第一形状部12和第二形状部13中的至少一个是弧形的。例如，第一形状部12形成为弧状、即倒角(R)形状，使得从液体材料容器11的孔15h泄漏出的液体材料21可以与涂布针1的末端3一起平顺地返回到液体材料容器11中。其结果是，液体材料21在作为弧形表面RS的第一形状部12上被保持在表面张力和重力处于平衡的特定位置处。因此，与比较示例不同，抑制了液体材料21在液体材料容器11的最下部处积聚的现象。当第二形状部13是弧形时，可以增强将到达第二形状部13的液体材料21快速地拉回到孔15h侧的作用。然而，即使当第一形状部12和第二形状部13中的至少一个是直线性时，也可以如上所述地实现将液体材料21拉回到液体材料容器11的内部的作用。

在本实施方式中的液体涂布单元39中，优选地是第二形状部13相对于孔15h的延伸方向具有比第一形状部12更陡的斜度。利用该结构，可以更可靠地抑制泄漏的液体材料21爬上第二形状部13。这增强了将到达第二形状部13的液体材料21拉回到液体材料容器11的内部的效果。

(第二实施方式)

图10是示意性地示出根据第二实施方式的第一示例的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。图11是示意性地示出从Z方向的下侧二维地观察图10所示的区域的方式的放大俯视图。参考图10和图11，根据本实施方式的第一示例，在液体材料容器11中的孔15h的周围上布有针对液体材料21的润湿和扩散抑制结构。具体而言，在图10和图11中，润湿和扩散抑制结构是环形凹槽17。多个环形凹槽17在从涂布针1的中心开始的二维视图中在径向方向上彼此间隔开。在环形凹槽17中，在Z方向上凹陷的多个凹部和在Z方向上突出的多个凸部在径向方向上交替地布置，以形成包括在径向方上彼此间隔开的凹部和凸部的构造。以这种方式，在本实施方式中，将液体材料容器11的孔15h夹在其间的区域的表面形成布置有多个凹部和多个凸部的凹槽表面GS。凹槽表面GS在二维视图中同心地延伸以形成环形凹槽17。

在图10和图11中，在沿图10所示的孔15h的横截面中，凹槽表面GS形成在沿X方向的表面上。该表面在X方向上的中央部处形成，并且以该表面夹在其间的方式在X方向上的左侧和右侧形成直线性表面LS。在沿图10所示的孔15h的横截面中，直线性表面LS形成在环形凹槽17的孔15h侧、即二维视图中的X方向上的内侧。直线性表面LS是第三形状部18，该第三形状部18具有如下形状：液体材料容器11的表面具有倾斜形状，使得孔15h的宽度在Z方向上的下侧大于上侧。

在图10中，除了如上所述的第三形状部18之外，直线性表面LS还形成为第四形状部19。在沿图10所示的孔15h的横截面中，用作第四形状部19的直线性表面LS形成在环形凹槽17的与孔15h相对的一侧、即X方向的外侧。用作第四形状部19的直线性表面LS在孔15h的外侧具有倾斜形状，使得液体材料容器11的主体的宽度从Z方向的下侧朝向上侧增大。

因此，在图10中，第三形状部18具有与第一实施方式中的第一形状部12类似的样式，第四形状部19具有与第一实施方式中的第二形状部13类似的样式。换言之，液体材料容器11的主体具有与第一实施方式中的突出部16类似的形状。以这种方式，本实施方式也可以具有与第一实施方式中的突出部16类似的形状。然而，在图10中，具有与第一实施方式中的连接部14对应的凹槽表面GS的环形凹槽17区域中的、从涂布针1的中心开始的径向上的尺寸可以超过50μm。此外，凹槽表面GS的凹部与凸部之间的相对于Z方向的高度差优选地等于或大于50μm，更优选地等于或大于100μm。高度差进一步优选地等于或大于200μm。包括凹部与凸部之间的高度差的凹槽表面GS的尺寸和形状将在后面进行理论说明。

具有如上所述的图10中的直线性表面LS的区域使直线性表面LS相对于X方向和Z方向倾斜，这样在环形凹槽17的孔15h侧和与孔15h相对的一侧形成倒角表面形状。然而，在本实施方式中，如以下第二示例中所示那样，仅形成用作至少在孔15h侧的第三形状部18的直线性表面LS。替代地，在本实施方式中，如以下第三示例中所示那样，不提供用作第三形状部18和第四形状部19的直线性表面LS中的任一个，并且仅具有凹槽表面GS的环形凹槽17可以形成在平坦的最下表面处。图12是示意性地示出根据第二实施方式的第二示例的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。图13是示意性地示出根据第二实施方式的第三示例的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。参考图12，本实施方式的第二示例与第一示例的不同之处在于，例如，未形成用作第四形状部19的直线性表面LS的倒角表面形状部。参考图13，本实施方式的第三示例与第二示例的不同之处在于，例如，未形成用作第三形状部18的直线性表面LS的倒角表面形状部。

<作用和效果>

在本实施方式的液体涂布部39中，润湿和扩散抑制结构是从涂布针1的中心开始在径向方向上彼此间隔开的多个环形凹槽17。由于这种构造，液体材料21与孔15h的周围的液体材料容器11的最下部的表面、即具有环形凹槽17的凹槽表面GS接触的角度较大。因此，增强了凹槽表面GS的拒液性。因此，例如，与图8和图9中的比较示例不同，可以抑制从液体材料容器11的孔15h泄漏出的液体材料21润湿和扩散到液体材料容器11的表面的不良情况。因此，与第一实施方式类似，本实施方式还可以抑制液体材料21涂布到涂布目标的量的变化。其结果是，涂布量变得稳定，从而能够长时间且稳定地涂布具有高粘度的液体材料。

本实施方式中的液体涂布单元39包括第三形状部18，上述第三形状部18具有如下形状：在沿孔15h的横截面中，液体材料容器11的表面倾斜，使得环形凹槽17的孔15h侧的孔15h的宽度在末端3侧大于保持部2侧。在沿孔15h的例如图10所示的横截面中，该第三形状部18是直线性的。液体材料21在用作该第三形状部18的直线性表面LS上的润湿性比在周围的其他区域中的润湿性高。换言之，第三形状部18的使液体材料21润湿的接触角度比周围的其他区域小。因此，将要从孔15h泄漏出的液体材料21被引导成保持在形成于孔15h的最下部处的第三形状部18。这抑制了由于环形凹槽17的一部分的拒液性的变化以及涂布针1与孔15h之间的轴向不对准而使液体材料21不成比例地保持在液体材料容器11的最下部的表面的一部分处的现象。由此，可以抑制液体材料21涂布到涂布目标的量的变化。

与第一实施方式类似，考虑到制造和质量，本实施方式相对于通过诸如拒液涂覆的表面处理来减少涂布量的变化也是有利的。

<理论>

在本实施方式中，由环形凹槽17的凹槽表面GS的凹部和凸部实现的拒液性的图案包括两种、即基于Cassie-Baxter理论的图案和基于Wenzel理论的图案。首先，在关于Cassie-Baxter理论的图案中，液体材料21无法到达凹槽表面GS的凹部的底部。因此，液体材料21的液滴处于与凹部中的凸部和空气两者接触的复合接触状态。在这种状态下，液体材料21与具有最高疏液性的空气接触的区域增大，从而产生高拒液性。另一方面，在关于Wenzel理论的图案中，液体材料21侵入到凹槽表面GS的凹部的底部中。因此，液体材料21不是处于如上所述的复合接触状态，而是液滴与基板5(见图1)的表面接触。在这种状态下，液体材料21的液滴与基板5的表面接触的面积增大。由此，液滴与基板5的表面的界面处的界面自由能增大，并且基板5的润湿性增强。因此，当液体材料容器11由具有高拒液性的材料形成时，液体材料容器11的拒液性可以进一步增大。具体而言，优选地是，本实施方式中的液体材料容器11由具有高拒液性的材料、诸如树脂或不锈钢形成。应当注意的是，如上所述的液体材料容器11的优选材料适用于第一实施方式。

在关于Cassie-Baxter理论的图案中，接触角度变大，拒液性提高。然而，由于液滴与基板5的表面之间的接触面积较小，因此，液滴与基板5之间的界面处的吸附力较小。因此，在关于Cassie-Baxter理论的图案中，液体材料21在涂布针1的末端3的表面处的吸附力较弱。因此，由于涂布针1从孔15h突出时的惯性力，液体材料21涂布到基板5的量可能急剧增大、或者可能形成较大的液体积聚。

另一方面，在关于Wenzel理论的图案中，液滴与基板5的表面接触的面积增大，并且液滴与基板5之间的界面处的吸附力较大。这对于稳定涂布针1从孔15h突出时涂布到基板5的量、以及抑制液体积聚的形成是有效的。因此，优选地是设计诸如凹槽形状、凹槽宽度和凹槽深度等参数，以便在考虑液体材料21的特性的情况下开发关于Wenzel理论的图案。

<变型>

如图11所示，在本实施方式中，凹槽表面GS具有同心形状。更具体而言，形成凹槽表面GS的凹部和凸部，以便例如在与液体材料21在液体材料容器11的表面上润湿和扩散的方向相交(正交)的方向(周向方向)上延伸。除了如上所述的提高拒液性的效果之外，这种构造还提供了钉扎效应，上述钉扎效应能增大液体材料21与液体材料容器11的表面在凹部和凸部的横截面中的边缘部分(凹部的入口处的边缘、凸部的最上部的边缘等)处的接触角度。由此，进一步改善了边缘部处的拒液性。

在图11中，在孔15h的周围的周向方向上的整个周向部分中形成有凹槽表面GS(环形凹槽17)。然而，本发明不限于这种方式。例如，尽管在附图中未示出，但是可以仅在孔15h的周围的周向方向上部分地形成凹槽表面GS(环形凹槽17)。

(第三实施方式)

图14是示意性地示出根据第三实施方式的由图4中的虚线包围的区域A的放大剖视图。参考图14，在根据本实施方式的液体材料容器11中的孔15h的周围上布置有针对液体材料21的润湿和扩散抑制结构。具体而言，在图14中，润湿和扩散抑制结构形成为具有拒液性的拒液涂层8。具体而言，拒液涂层8是对液体材料21具有高拒液性的薄膜。例如，当液体材料21是导电材料时，液体材料21含有通常称为松香的有机物质作为助熔剂。因此，优选地是，将具有较高拒油性的薄膜形成为拒液涂层8。

例如，当液体材料容器11具有与第一实施方式类似的突出部16时，拒液涂层8优选地至少形成在突出部16的最下部的孔15h的周围的表面上。然而，当以这种方式局部地形成拒液涂层8的过程复杂时、或者当局部地形成的拒液涂层8的厚度等有可能不均匀时，拒液涂层8可以形成在包括如上所述的区域的液体材料容器11的整个表面上。

与第一实施方式和第二实施方式类似，本实施方式通过拒液涂层8来实现抑制液体材料21的润湿和扩散的效果。

前述实施方式中描述的特征(以及其中包括的示例)可以适当地组合并以技术上一致的方式应用。

在此公开的实施方式应该被理解为在所有方面都是说明性的而不是限制性的。本发明的范围不是在前面的说明中示出，而是在权利要求中示出，并且意图在此包括落入与权利要求等同的含义和范围内的所有修改。

附图标记列表

1涂布针、2保持部、3末端、5基板、8拒液涂层、11液体材料容器、12第一形状部、13第二形状部、15h孔、16突出部、17环形凹槽、20伺服电动机、21液体材料、23涂布针保持件、24涂布针保持件壳体、25涂布针保持件固定部、26可动部、27凸轮联接板、28轴承、29凸轮、30A、30B固定销、31底板、32直线性引导件、33直线性引导件可动部、34弹簧、36容器保持部、39液体涂布单元、40观察光学系统、41CCD相机、44Z轴工作台、45X轴工作台、46Y轴工作台、47控制计算机、48操作面板、49监视器、50空间、100液体涂布装置、AX旋转轴线、EG边缘、GS凹槽表面、LS直线性表面、RS弧形表面。

Claims (11)

1.一种液体涂布单元，所述液体涂布单元用于使用涂布针来将液体材料涂布到目标的表面，所述液体涂布单元包括：

所述涂布针；以及

液体材料容器，所述液体材料容器储存所述液体材料，其中，

所述液体材料容器具有储存所述液体材料的空间、以及允许所述涂布针穿过所述空间的孔，

用于对所述液体材料的润湿和扩散抑制结构配置在所述液体材料容器中的所述孔的周围。

2.如权利要求1所述的液体涂布单元，其特征在于，

所述涂布针包括将所述液体材料涂布到所述目标的末端、以及配置在比所述末端更靠底部侧的保持部，

润湿和扩散抑制结构是所述液体材料容器具有朝向所述涂布针的末端侧突出的形状的突出部，

在沿所述孔的横截面中，所述突出部包括第一形状部和第二形状部，所述第一形状部具有如下形状：作为突出部的表面的突出部表面倾斜，使得所述孔的宽度在所述末端侧大于在所述保持部侧，所述第二形状部具有如下形状：所述突出部表面在所述孔的外侧倾斜，使得所述突出部的宽度从所述末端侧朝向所述保持部侧增大。

3.如权利要求2所述的液体涂布单元，其特征在于，所述突出部还包括将所述第一形状部和所述第二形状部连接的连接部。

4.如权利要求3所述的液体涂布单元，其特征在于，所述连接部在从所述涂布针的中心开始的径向方向上具有等于或小于50μm的尺寸。

5.如权利要求2至4中任一项所述的液体涂布单元，其特征在于，所述第一形状部和所述第二形状部中的至少一个是弧形的。

6.如权利要求2至4中任一项所述的液体涂布单元，其特征在于，所述第一形状部和所述第二形状部中的至少一个是直线性的。

7.如权利要求2至6中任一项所述的液体涂布单元，其特征在于，所述第二形状部相对于所述孔的延伸方向具有比所述第一形状部更陡的斜度。

8.如权利要求1所述的液体涂布单元，其特征在于，所述润湿和扩散抑制结构是从所述涂布针的中心开始在径向方向上彼此间隔开的多个环形凹槽。

9.如权利要求8所述的液体涂布单元，其特征在于，

所述涂布针包括将所述液体材料涂布到所述目标的末端、以及配置在比所述末端更靠底部侧的保持部，

所述液体涂布单元还包括第三形状部，所述第三形状部具有如下形状：在沿所述孔的横截面中，所述液体材料容器的表面倾斜，使得所述环形凹槽的所述孔侧的所述孔的宽度在所述末端侧大于所述保持部侧，

所述第三形状部在沿所述孔的横截面中是直线性的。

10.如权利要求1所述的液体涂布单元，其特征在于，润湿和扩散抑制结构形成为具有拒液性的拒液涂层。

11.一种液体涂布装置，包括：

如权利要求1至10中任一项所述的液体涂布单元；以及

保持所述目标的保持台。

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