JP2009136799A - 液滴吐出ヘッドの温度制御装置、及び液滴吐出装置の温度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機能液の乾燥を抑制して液滴吐出ヘッドからの液滴の吐出精度を維持させる液滴吐出ヘッドの温度制御装置及び液滴吐出装置の温度制御方法を提供する。
【解決手段】キャリッジ１８下部の支持板１９に貫通形成された吐出ヘッド３０の側面３０ｂと間に通気用の隙間を有する大きさの貫通穴１９ａと、側面３０ｂに凸設され貫通穴１９ａに挿通した吐出ヘッド３０を支持板１９に固定するフランジ３０ｆと、支持板１９において貫通穴１９ａの近傍に貫通形成された通気孔１９ｂと、支持板１９の下面１９ｃに設けられ少なくとも該下面１９ｃの通気孔１９ｂと貫通穴１９ａとを囲む大きさの開口を有する凹部４１を凹設された断熱部材４０と、凹部４１に貫通形成されたノズルプレート３１を挿通するヘッド穴４３と、通気孔１９ｂに吸気管Ｐ１を接続させて下面１９ｃに連通して凹部空間４１ｓの空気を強制的に流通させるエジェクタとを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドの温度制御装置及び液滴吐出装置の温度制御方法に関する。

低温焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics ）からなる多層基板は、優れた高周波特性と高い耐熱性を有するため、高周波モジュールの基板やＩＣパッケージの基板等に広く利用される。

ＬＴＣＣ多層基板の製造工程は、複数のグリーンシートの各々にパターンを描画する工程と、該パターンを有する複数のグリーンシートを積層してパターンと各グリーンシートとを一括焼成する工程とを有する。

パターンを描画する工程においては、パターンの高密度化を図るため、金属インク（機能液）を微小な液滴にして液滴吐出ヘッドから吐出するインクジェット法が知られている。インクジェット法は、数ピコリットル〜数十ピコリットルの液滴を用いてパターンを描画し、この液滴の吐出位置を変更することによりパターンの微細化や狭ピッチ化を可能にする。

しかし、インクジェット法には、着弾させた液滴がグリーンシートの表面状態に応じて濡れ広がり乾燥後のパターンのサイズや形状にバラツキが生じてしまう問題があった。そこで、インクジェット法においては、液滴吐出ヘッドから吐出された液滴の濡れ広がりを所望のサイズに抑えるために、グリーンシートを載置するステージに加熱機構を設けて、グリーンシートを予め加熱することで、グリーンシートに着弾した液滴を速やかに乾燥させるようにしている。

ところで、液滴吐出ヘッドは、そのノズル孔から吐出された液滴を正確な着弾位置に配置させるために、グリーンシートとの間隔が非常に小さい（例えば、０．３ｍｍ）ため、加熱されたグリーンシートから受ける熱により加熱される。加熱された液滴吐出ヘッドは、その内部の金属インクが温度上昇して、液滴の吐出重量の変化を生じることや、ノズル孔での金属インクの固化が生じること等から液滴の飛行曲がりやノズル孔の目詰まりなどを招いていた。

そこで、加熱された液滴吐出ヘッドを冷却する方法として、液滴吐出ヘッドに放熱機構を設けて、液滴吐出ヘッドの移動に伴って液滴吐出ヘッドの放熱機構に雰囲気の空気を導入して、液滴吐出ヘッドを冷却する提案がなされている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
特開２０００−１４１８１９号公報 特開２００３−１１２４１３号公報

しかしながら、上述した方法では、例えば、液滴吐出ヘッドが移動していないときには、放熱機構に十分な冷却用の空気を導入することができない。従って、液滴吐出ヘッド内に貯留した金属インク（機能液）の温度は上昇し、ノズル孔では金属インクが乾燥して固化すること等によって、液滴の飛行曲がりやノズルの目詰まりなどを起こしてしまう虞があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、金属インクの乾燥を抑制して液滴吐出ヘッドからの液滴の吐出精度を維持させる液滴吐出ヘッドの温度制御装置及び液滴吐出装置の温度制御方法を提供することにある。

本発明の液滴吐出ヘッドの温度制御装置は、キャリッジ下部の支持板から突出され、金属インクを液滴にして基板に吐出する液滴吐出ヘッドの温度を、該液滴吐出ヘッドの側面に気体を流通させて制御する液滴吐出ヘッドの温度制御装置であって、前記支持板から突出される前記液滴吐出ヘッドの側面を囲い、前記液滴吐出ヘッドの側面との間に通気空間を形成する流通路形成部材と、前記支持板に貫通形成されて前記キャリッジ内と前記通気空間とを連通する連通孔と、先端が前記通気空間に接続される通気管と、前記通気管の基端に接続されて、前記通気空間の気体を前記通気管を通じて強制的に流通させる流通手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の液滴吐出ヘッドの温度制御装置によれば、液滴吐出ヘッドの側面に気体を流通させる通気空間を流通路形成部材により形成する。従って、液滴吐出ヘッドは側面の通気空間に流通する気体との熱交換により温度が制御される。また、通気空間の気体の流通は、先端が通気空間に接続された通気管を通じて流通手段により強制的に行なわせるので液滴吐出ヘッドに安定した温度制御が行なえる。その結果、液滴吐出ヘッドを金属インクに好適な温度にする事ができて、基板に精度の高い液滴によるパターンを好適に形成する事ができる。

この液滴吐出ヘッドの温度制御装置は、前記基板は、描画温度に加熱されていて、前記流通路形成部材は、断熱部材から形成されることも良い。
この液滴吐出ヘッドの温度制御装置によれば、流通路形成部材は、断熱部材から形成されるので、描画温度に加熱されている基板から受ける熱により液滴吐出ヘッドが加熱されることを抑制する事ができる。また、流通する気体が液滴吐出ヘッドに蓄熱されようとする熱を奪って、液滴吐出ヘッドの温度上昇、即ち、金属インクの温度上昇（粘性低下）を抑制する。その結果、金属インクの粘度の低下に基づく吐出量の変動が抑えられるとともに、ノズル付近の金属インクの乾燥に基づく目詰まりが抑制され、基板に精度の高い液滴によるパターンを好適に形成する事ができる。

この液滴吐出ヘッドの温度制御装置は、前記流通路形成部材から露出している前記液滴吐出ヘッドのノズルプレートの周囲には、前記流通路形成部材との間にパッキンを設けることが好適である。

この液滴吐出ヘッドの温度制御装置によれば、流通路形成部材とノズルプレートの間に設けられたパッキンにより、通気空間は基板側の雰囲気と遮断されていることから、通気空間側に生じる流通手段に基づく気体の流通が基板に影響を及ぼす虞が無いとともに、基板からの高温の気体が液滴吐出ヘッドの温度制御に影響を及ぼす虞も無い。

この液滴吐出ヘッドの温度制御装置は、前記流通手段は、供給された圧縮気体に応じて気体を吸引するとともに、前記供給された圧縮気体と前記吸引した気体とを排気として排出するエジェクタであっても良い。

この液滴吐出ヘッドの温度制御装置によれば、通気空間の気体をエジェクタが吸引する。従って、液滴吐出ヘッドに蓄熱されようとする熱を奪った気体がエジェクタに吸引される。その結果、液滴吐出ヘッドから熱を奪った気体が基板に影響を及ぼす虞を低減する事ができる。

この液滴吐出ヘッドの温度制御装置は、前記液滴吐出ヘッドには、前記液滴吐出ヘッドの温度を計測する熱電対と、前記熱電対から検出された前記液滴吐出ヘッドの温度に基づいて前記流通手段が流通させる気体の量を調整する流量調整手段とを備えることが好ましい。

この液滴吐出ヘッドの温度制御装置によれば、熱電対が備えられているので、熱電対から計測された温度に基づいて、流量調整手段により流通手段の気体の流通量を変化させ、液滴吐出ヘッドの温度を制御する事ができる。従って、液滴吐出ヘッドの温度をより精度高く制御する事ができる。その結果、液滴吐出ヘッドを金属インクに好適な温度にする事ができて、基板に精度の高い液滴によるパターンを好適に形成する事ができる。

この液滴吐出ヘッドの温度制御装置は、前記液滴吐出ヘッドは、前記液滴吐出ヘッドの雰囲気を吸気口より吸気する空調手段を備え、前記エジェクタは、前記空調手段の前記吸気口近傍に前記排気を排出する事が好適である。

この液滴吐出ヘッドの温度制御装置によれば、エジェクタは、空調手段の吸気口近傍に排気を排出することにより、エジェクタの排気が液滴吐出ヘッドの雰囲気に影響を与える虞を抑制する事ができる。

本発明の液滴吐出装置の温度制御方法は、上記記載の液滴吐出ヘッドを待機位置から基板に相対向する位置に、該吐出ヘッドと基板とを相対移動させ、前記基板の表面にパターンを描画する液滴吐出装置の温度制御方法であって、前記液滴吐出ヘッドの温度が所定の温度よりも高いことを検出したら前記液滴吐出ヘッドを前記待機位置に移動させることを特徴とする。

本発明の液滴吐出装置の温度制御方法によれば、液滴吐出ヘッドの温度が停止温度よりも高いことを検出したら、液滴吐出ヘッドを待機位置に移動させる。従って、金属インクが温度上昇（粘性低下）した状態でパターンを描画することを抑制する。また、基板の温度は維持されたまま、吐出ヘッドの温度は、基板からの熱を受けない待機位置において強制的な気体の流通により素早く冷却される。その結果、基板に精度の高い液滴によるパターンを形成する事ができるとともに、吐出ヘッドの温度が高いときも素早く冷却されて通常の描画を可能にする。

以下、本発明を具体化した実施形態を図１〜図６に従って説明する。図１は、本発明の液滴吐出ヘッドを用いて製造したセラミック多層基板を有する回路モジュールの断面図である。

図１において、回路モジュール１は、セラミック多層基板としての低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics ）多層基板２と、ＬＴＣＣ多層基板２に接続された半導体チップ３とを有する。

ＬＴＣＣ多層基板２は、シート状に形成された複数の低温焼成基板４の積層体である。各低温焼成基板４は、それぞれガラスセラミック系材料（例えば、ホウケイ酸アルカリ酸化物などのガラス成分とアルミナなどのセラミック成分の混合物）の焼結体（多孔質性基板）であって、その厚みが数百μｍで形成されている。

低温焼成基板４は、その焼結前のものを基板としてのグリーンシートＳ（図２参照）という。グリーンシートＳは、ガラスセラミック系材料の粉末と分散媒をバインダー、整泡剤などとともに混合してスラリーを作成しこれを板状にした後に乾燥したものである。

各低温焼成基板４には、抵抗素子、容量素子、コイル素子などの各種の回路素子５と、各回路素子５を電気的に接続する内部配線６と、スタックビア構造、サーマルビア構造を呈する所定の孔径（例えば、２０μｍ）を有した複数のビアホール７と、該ビアホール７に充填されたビア配線８と、がそれぞれ回路設計に基づいて適宜形成されている。

各低温焼成基板４上の各内部配線６は、それぞれ銀や銀合金などの金属微粒子の焼結体であって、金属インクを用いるインクジェット法によってその配線パターンを形成される。

図２は、インクジェット法に用いる液滴吐出装置１０を説明する全体斜視図である。
図２において、液滴吐出装置１０は、その全体を装置カバーＣＶに覆われている。装置カバーＣＶは、液滴吐出装置１０の周囲にカバー空間ＣＶｓを形成して、該カバー空間ＣＶｓの雰囲気の温度を所定の加工温度に維持する。

液滴吐出装置１０は、直方体形状に形成された基台１１を有している。
基台１１の上面には、その長手方向（Ｙ方向）に沿って延びる一対の案内溝１２が形成されている。案内溝１２の上方には、案内溝１２に沿ってＹ方向及び反Ｙ方向に移動するステージ１３が備えられている。

ステージ１３の上面には、載置部１４が形成され、その載置部１４には、ラバーヒータＨが配設されている。載置部１４のラバーヒータＨ上には、焼成前の基体としてのグリーンシートＳを載置する。載置部１４は、載置された状態のグリーンシートＳをステージ１３に対して位置決め固定して、グリーンシートＳをＹ方向及び反Ｙ方向に搬送する。また、載置部１４に載置されたグリーンシートＳは、その上面全体がラバーヒータＨにて所定の描画温度Ｔｄ（図４参照）に加熱されるようになっている。尚、本実施形態では、描画温度Ｔｄは、カバー空間ＣＶｓの雰囲気の温度である加工温度よりも高い温度である。

基台１１には、Ｙ方向と直交する方向（Ｘ方向）に跨ぐ門型のガイド部材１５が架設されている。ガイド部材１５の上側には、インクタンク１６が配設されている。
インクタンク１６は、金属インクＦを貯留し、貯留する金属インクＦを液滴吐出ヘッド（以下単に、吐出ヘッドという。）３０（図３参照）に所定の圧力で供給する。

金属インクＦは、機能材料としての金属微粒子、例えば粒径が数ｎｍの機能材料としての金属微粒子を溶媒に分散させた分散系金属インクを用いることができる。
金属インクＦに使用する金属微粒子としては、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、及びニッケル（Ｎｉ）などの材料の他、これらの酸化物、並びに超電導体の微粒子などが用いられる。金属微粒子の粒径は１ｎｍ以上０．１μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍより大きいと吐出ヘッド３０のノズルＮに目詰まりが生じる虞がある。また、１ｎｍより小さいと金属微粒子に対する分散剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。

分散媒としては、上記の金属微粒子を分散できるもので凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば水系溶媒のほか、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、１，３−プロパンジオールなどのポリオール類、ポリエチレングリコール、エチレング
リコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、乳酸エチルなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。

ガイド部材１５には、そのＸ矢印方向略全長にわたって、Ｘ方向に延びる上下一対のガイドレール１７が形成されている。上下一対のガイドレール１７には、キャリッジ１８が取り付けられている。キャリッジ１８は、ガイドレール１７に案内されてＸ方向及び反Ｘ方向に移動する。

キャリッジ１８の底部には、支持板１９が取り付けられている。支持板１９は、キャリッジ１８がステージ１３（載置部１４）と対峙するときに、その下面１９ｃをステージ１３（載置部１４）に対して略平行になるようにキャリッジ１８の底部に固着されている。尚、支持板１９は、本実施形態では、ステンレスにて形成されている。

この構造により、キャリッジ１８は、その内部に支持板１９と囲まれた範囲にキャリッジ空間１８ｓ（図４参照）が形成される。尚、キャリッジ１８は気密された構造ではなく、すなわち、カバー空間ＣＶｓとキャリッジ空間１８ｓとの間には雰囲気が流通するので、キャリッジ空間１８ｓの雰囲気は、カバー空間ＣＶｓの雰囲気と同じ加工温度に維持されている。

そして、キャリッジ１８には、支持板１９を介して吐出ヘッド３０が搭載されている。
図３は吐出ヘッド３０をグリーンシートＳ側から見た下面図を示し、図４は吐出ヘッド３０の要部断面図を示す。

図４に示すように、支持板１９には、貫通穴１９ａが貫通形成され、貫通穴１９ａには、Ｘ方向に長い直方体形状の吐出ヘッド３０がキャリッジ１８側から挿通されている。尚、貫通穴１９ａは、吐出ヘッド３０よりも少し大きく形成されている。

支持板１９において貫通穴１９ａの両側には、一対の通気孔１９ｂがそれぞれ貫通形成されている。一対の通気孔１９ｂには、キャリッジ１８側（図において上方）から通気管を構成する吸気管Ｐ１の先端がそれぞれ接続されて、吸気管Ｐ１の先端は支持板１９の下面１９ｃ側と連通している。

吐出ヘッド３０は、その上部３０ａにインクタンク１６の金属インクＦを導入する供給チューブＴが接続されている。また、吐出ヘッド３０は、その側面３０ｂの全周にフランジ３０ｆが形成されている。フランジ３０ｆには、吐出ヘッド３０の側面３０ｂに隣接する複数の通気穴３０ｃがそれぞれ形成されている。

吐出ヘッド３０に形成したフランジ３０ｆは、抜け止めの役目を果たすとともに、図示しない、ネジ等で支持板１９と連結固定される連結部の役目を果たす。つまり、吐出ヘッド３０は、支持板１９に形成した貫通穴１９ａを上方（反Ｚ方向）から貫挿させて、その先端を下面１９ｃからヘッド突出距離Ｌ１の長さ突出されるとともに、フランジ３０ｆをネジ（図示せず）で支持板１９に固定することによって、キャリッジ１８に取着される。

貫通穴１９ａは吐出ヘッド３０より少し大きく形成されているので、貫通穴１９ａとそれに挿通された吐出ヘッド３０との間には通気可能な程度の隙間が形成される。すなわち、吐出ヘッド３０が支持板１９に貫挿されたとき、キャリッジ空間１８ｓの雰囲気ＡＲは、キャリッジ１８内からフランジ３０ｆの通気穴３０ｃを通じて、吐出ヘッド３０の側面３０ｂに沿って支持板１９の下面１９ｃ側に流通可能になっている。

支持板１９から突出した吐出ヘッド３０の下部には、ノズルプレート３１が備えられている。ノズルプレート３１は、その下面（ノズル形成面３１ａ）がグリーンシートＳの上面Ｓａと略平行に形成されている。ノズルプレート３１は、グリーンシートＳが吐出ヘッド３０の直下に位置するとき、ノズル形成面３１ａとグリーンシートＳの上面Ｓａとの間の距離（プラテンギャップ）Ｌ２を所定の距離（例えば、３００μｍ）に保持する。

ノズル形成面３１ａには、Ｘ方向に沿って配列された複数のノズルＮからなる一対のノズル列ＮＬ（図３参照）が形成されている。一対のノズル列ＮＬには、それぞれ１インチ当たりに１８０個のノズルＮが形成されている。なお、説明の都合上、図３においては、一列当りに１０個程度のノズルＮのみを記載している。

一対のノズル列ＮＬでは、Ｘ方向から見て、一方のノズル列ＮＬの各ノズルＮが、他方のノズル列ＮＬの各ノズルＮの間を補間する。すなわち、吐出ヘッド３０は、Ｘ方向に、１インチ当りに１８０個×２＝３６０個のノズルＮを有する（最大解像度が３６０ｄｐｉである）。

各ノズルＮの上側には、供給チューブＴに連通するキャビティ３２が形成されている。キャビティ３２は、供給チューブＴからの金属インクＦを収容して、対応するノズルＮに金属インクＦを供給する。キャビティ３２の上側には、上下方向に振動してキャビティ３２内の容積を拡大及び縮小する振動板３３が貼り付けられている。振動板３３の上側には、ノズルＮに対応する圧電素子ＰＺが配設されている。圧電素子ＰＺは、上下方向に収縮及び伸張して振動板３３を上下方向に振動させる。上下方向に振動する振動板３３は、金属インクＦを所定サイズの液滴Ｆｂにして対応するノズルＮから吐出させる。吐出された液滴Ｆｂは、対応するノズルＮの反Ｚ方向に飛行して、グリーンシートＳの上面Ｓａに着弾する。

グリーンシートＳに着弾した金属インクＦは、グリーンシートＳが描画温度Ｔｄに加熱されていることから、溶媒あるいは分散媒の蒸発は促進される。
また、吐出ヘッド３０の側面３０ｂ下部には、キャビティ３２内部の金属インクＦの温度を算出させるために、吐出ヘッド３０の温度を測定する熱電対３４が固着されている。

支持板１９の下面１９ｃには、流通路形成部材としての断熱部材４０が取り付けられている。
断熱部材４０は、断熱性を有する材料から形成された、ヘッド突出距離Ｌ１と同じ厚みの部材であり、その中央部にあって下面１９ｃ側（図４において上側）に凹部４１が形成されている。凹部４１は、支持板１９の下面１９ｃにおいて、断熱部材４０が貫通穴１９ａ及び各通気孔１９ｂを塞がない大きさに形成されている。凹部４１には、その底面４２中央に吐出ヘッド３０を挿通可能なヘッド穴４３が貫通形成されている。

すなわち、断熱部材４０は、支持板１９の下面１９ｃにおいて、下面１９ｃと凹部４１との間に、貫通穴１９ａと通気孔１９ｂとに連通する通気空間としての凹部空間４１ｓを形成する。また、断熱部材４０のシート対向面４０ａは、ヘッド穴４３に挿通された吐出ヘッド３０の先端（ノズルプレート３１）と略面一にされる。

このことにより、断熱部材４０は、グリーンシートＳの描画温度Ｔｄから伝わる熱を遮断して、吐出ヘッド３０の側面３０ｂをグリーンシートＳの描画温度Ｔｄの熱により加熱されることを抑制する。

ヘッド穴４３と吐出ヘッド３０との間には気密パッキン４４が嵌合されている。気密パッキン４４は、描画温度Ｔｄに加熱されたグリーンシートＳからの高温の雰囲気が凹部空間４１ｓへ流入することを防止している。

図５は、吸気管Ｐ１に接続される空気回路と、装置カバーＣＶ内のカバー空間ＣＶｓの雰囲気を所定の加工温度に制御する空調回路を示している。
空気回路は、空気圧源ＰＳと、空気圧源ＰＳから入力される圧縮気体としての圧縮空気の流量を調節して出力する電磁バルブＶと、電磁バルブＶを介して圧縮空気を入力する流通手段としてのエジェクタＥＪとから構成されている。

空気圧源ＰＳは、所定の空気圧の圧縮空気を出力する。電磁バルブＶは、外部からのバルブ駆動信号に基づいて圧縮空気の流量を調整する。エジェクタＥＪは、その圧縮空気供給口ＥＪｐから入力された圧縮空気に基づいて真空発生口ＥＪｖに負圧を発生させ、圧縮空気供給口ＥＪｐから入力された圧縮空気及び真空発生口ＥＪｖから吸引された空気をマフラＥＪｍから排気Ｇ１として排出する。そして、真空発生口ＥＪｖには、通気管を構成する継手Ｐ２を介して各吸気管Ｐ１が接続される。

従って、各吸気管Ｐ１は、真空発生口ＥＪｖに生じる負圧により、各先端に連通された凹部空間４１ｓの雰囲気ＡＲを吸引する。すなわち、キャリッジ空間１８ｓの加工温度に制御された雰囲気ＡＲは、通気穴３０ｃ、貫通穴１９ａと吐出ヘッド３０の側面３０ｂとの間を流通し、吐出ヘッド３０の側面３０ｂに沿って凹部空間４１ｓに流入して、凹部空間４１ｓからは通気孔１９ｂの吸気管Ｐ１に吸入される。

空調回路は、空調手段としての空調機ＡＣと、吸気口としての吸気ダクトＡＣ１と、給気ダクトＡＣ２とから構成されている。空調機ＡＣは、吸引した雰囲気を所定の温度にして給気する。吸気ダクトＡＣ１は、空調機ＡＣにカバー空間ＣＶｓの雰囲気を吸気Ｇ２として吸引する。給気ダクトＡＣ２は、空調機ＡＣからカバー空間ＣＶｓに加工温度の雰囲気を給気Ｇ３として供給する。すなわち、空調機ＡＣは、吸気ダクトＡＣ１から吸引した吸気Ｇ２を、あらかじめ定めた所定の加工温度の給気Ｇ３にしてから給気ダクトＡＣ２を通じてカバー空間ＣＶｓに供給する。

尚、本実施形態では、エジェクタＥＪのマフラＥＪｍを、空調機ＡＣの吸気ダクトＡＣ１近傍に配設した。このことにより、マフラＥＪｍからカバー空間ＣＶｓに排出される排気Ｇ１は、排出後直ちにカバー空間ＣＶｓの雰囲気ともども吸気ダクトＡＣ１から空調機ＡＣに吸気Ｇ２として吸引され、所定の加工温度の給気Ｇ３にされる。従って、カバー空間ＣＶｓの雰囲気の温度は、マフラＥＪｍからの排気Ｇ１により影響を受ける虞が抑制される。

次に、上記のように構成した液滴吐出装置１０の電気的構成を図６に従って説明する。
図６において、制御装置５０は、ＣＰＵ５０Ａ、ＲＯＭ５０Ｂ、ＲＡＭ５０Ｃなどを有している。制御装置５０は、格納された各種データ及び各種制御プログラムに従って、ステージ１３の搬送処理、キャリッジ１８の搬送処理、吐出ヘッド３０の液滴吐出処理、ラバーヒータＨの加熱処理及び電磁バルブＶの開閉動作処理などを実行する。

制御装置５０には、「始動スイッチ」や「停止スイッチ」などの各種操作スイッチと、ディスプレイを有した入出力装置５１が接続されている。入出力装置５１は、液滴吐出装
置１０が実行する各種処理の処理状況を表示する。入出力装置５１は、内部配線６を形成するためのビットマップデータＢＤを生成し、そのビットマップデータＢＤを制御装置５０に入力する。また、入出力装置５１は、予め定められた、「警告温度」や「停止温度」の値を制御装置５０に入力する。

ビットマップデータＢＤは、各ビットの値（０あるいは１）に応じて各圧電素子ＰＺのオンあるいはオフを規定したデータである。ビットマップデータＢＤは、吐出ヘッド３０（各ノズルＮ）の直下を通過する描画平面（グリーンシートＳの上面Ｓａ）上の各位置に、配線用の液滴Ｆｂを吐出するか否かを規定したデータである。すなわち、ビットマップデータＢＤは、上面Ｓａに規定された内部配線６の目標形成位置に配線用の液滴Ｆｂを吐出させるためのデータである。

制御装置５０には、駆動手段を構成するＸ軸モータ駆動回路５２が接続されている。制御装置５０は、駆動制御信号をＸ軸モータ駆動回路５２に出力する。Ｘ軸モータ駆動回路５２は、その駆動制御信号に応答して、キャリッジ１８を移動させるための駆動手段を構成するＸ軸モータＭＸを正転又は逆転させる。制御装置５０には、Ｙ軸モータ駆動回路５３が接続されている。制御装置５０は、駆動制御信号をＹ軸モータ駆動回路５３に出力する。Ｙ軸モータ駆動回路５３は、その駆動制御信号に応答して、ステージ１３を移動させるためのＹ軸モータＭＹを正転又は逆転させる。

制御装置５０には、ヘッド駆動回路５４が接続されている。制御装置５０は、所定の吐出周波数に同期させた吐出タイミング信号ＬＴをヘッド駆動回路５４に出力する。制御装置５０は、各圧電素子ＰＺを駆動するための駆動電圧ＣＯＭを吐出周波数に同期させてヘッド駆動回路５４に出力する。

制御装置５０は、ビットマップデータＢＤを利用して所定の周波数に同期したパターン形成用制御信号ＳＩを生成し、パターン形成用制御信号ＳＩをヘッド駆動回路５４にシリアル転送する。ヘッド駆動回路５４は、そのパターン形成用制御信号ＳＩを各圧電素子ＰＺに対応させて順次シリアル／パラレル変換する。ヘッド駆動回路５４は、制御装置５０からの吐出タイミング信号ＬＴを受けるたびに、シリアル／パラレル変換したパターン形成用制御信号ＳＩをラッチし、パターン形成用制御信号ＳＩによって選択される圧電素子ＰＺにそれぞれ駆動電圧ＣＯＭを供給する。

制御装置５０には、ラバーヒータ駆動回路５５が接続されている。制御装置５０は、駆動制御信号をラバーヒータ駆動回路５５に出力する。ラバーヒータ駆動回路５５は、その駆動制御信号に応答して、ラバーヒータＨを駆動してステージ１３に載置したグリーンシートＳを予め定めた描画温度Ｔｄになるように加熱制御する。

制御装置５０には、各熱電対３４がそれぞれ接続されている。制御装置５０は、各熱電対３４の計測信号に対応する温度をそれぞれ算出し、該算出したそれぞれの温度に基づいて吐出ヘッド３０の温度が予め定めた「警告温度」や「停止温度」よりも高いか否かを判断する。そして、制御装置５０は、吐出ヘッド３０の温度が「警告温度」よりも高い場合には入出力装置５１のディスプレイに警報を表示する。さらに、制御装置５０は、吐出ヘッド３０の温度が「停止温度」よりも高い場合には「始動スイッチ」の操作を行なえないようにインターロックを行ない、パターンの描画中であれば描画を中断させる。

制御装置５０には、電磁バルブＶが接続されている。制御装置５０は、バルブ駆動信号を電磁バルブＶに出力する。電磁バルブＶは、そのバルブ駆動信号に応答して、電磁バルブＶの開度を制御して、電磁バルブＶを通過する圧縮空気の流量を制御する。尚、本実施形態においては、制御装置５０は、ラバーヒータＨが駆動されると電磁バルブＶに、電磁
バルブＶを全開させるバルブ駆動信号を送り、ラバーヒータＨが停止されると電磁バルブＶに、電磁バルブＶを全閉させるバルブ駆動信号を送るようになっている。

次に、上記液滴吐出装置１０を利用したグリーンシートＳの配線パターンの形成方法について説明する。
図２に示すように、グリーンシートＳをステージ１３に載置する。このとき、ステージ１３は、グリーンシートＳをキャリッジ１８の反Ｙ方向に配置する。このグリーンシートＳは、ビアホール７が形成され、そのビアホール７にビア配線８がなされていて、その上面Ｓａに内部配線６を形成するものとする。

この状態から、液滴Ｆｂによる内部配線６の配線パターンを形成するためのビットマップデータＢＤが入出力装置５１から制御装置５０に入力される。制御装置５０は、入出力装置５１からの内部配線６を形成するためのビットマップデータＢＤを格納する。このとき、制御装置５０は、ラバーヒータ駆動回路５５を介してステージ１３に設けたラバーヒータＨを駆動しステージ１３に載置されたグリーンシートＳ全体が一様に前記所定の描画温度Ｔｄになるように加熱制御している。さらに、ラバーヒータＨが駆動されると、制御装置５０は、電磁バルブＶを全開させて、エジェクタＥＪに負圧を発生させ、真空発生口ＥＪｖに接続された吸気管Ｐ１の先端から凹部空間４１ｓの空気を強制的に吸引させる。

次いで、「始動スイッチ」の操作により、制御装置５０は、グリーンシートＳの所定の位置が吐出ヘッド３０の直下をＹ方向に通過するように、Ｘ軸モータ駆動回路５２を介してＸ軸モータＭＸを駆動して、キャリッジ１８を待機位置（図２の位置）から所定の位置まで移動（フィード）させる。次に、制御装置５０は、Ｙ軸モータ駆動回路５３を介してＹ軸モータＭＹを駆動して、ステージ１３（グリーンシートＳ）をＹ方向に往動（スキャン）させる。

制御装置５０は、グリーンシートＳが往動（スキャン）を開始すると、ビットマップデータＢＤに基づいてパターン形成用制御信号ＳＩを生成して、パターン形成用制御信号ＳＩと駆動電圧ＣＯＭをヘッド駆動回路５４に出力する。すなわち、制御装置５０は、ヘッド駆動回路５４を介して各圧電素子ＰＺを駆動制御し、内部配線６を形成するための着弾位置に吐出ヘッド３０が対峙するたびに、選択されたノズルＮから液滴Ｆｂを吐出させる。グリーンシートＳに着弾した液滴Ｆｂは、グリーンシートＳが吐出時の液滴Ｆｂの温度以上の描画温度Ｔｄに加熱されているため、乾燥が開始され速やかに乾燥されていく。

このグリーンシートＳがＹ方向に移動中、常に、吐出ヘッド３０のノズルプレート３１は、描画温度Ｔｄに加熱されたグリーンシートＳの熱にて暖められる。このとき、キャリッジ空間１８ｓから凹部空間４１ｓに吸気されて吐出ヘッド３０の側面３０ｂを流れる加工温度の雰囲気ＡＲが、吐出ヘッド３０に蓄積されようとする熱を奪って、吸気管Ｐ１に吸引される。従って、吐出ヘッド３０の温度上昇、即ち、金属インクＦの温度上昇（粘性低下）が抑えられる。その結果、金属インクＦの粘度の低下に基づく吐出量の変動が抑えられるとともに、ノズルＮ付近の金属インクＦの乾燥に基づく目詰まりが抑制される。

吐出ヘッド３０が、グリーンシートＳの端から端までの走査を完了すると、制御装置５０は、内部配線６を形成するためのグリーンシートＳ上の新たな位置に液滴Ｆｂを吐出させるべく、Ｘ軸モータ駆動回路５２を介してＸ軸モータＭＸを駆動してキャリッジ１８（吐出ヘッド３０）をＸ方向に所定の量だけ移動（フィード）させる。その後、制御装置５０は、ステージ１３（グリーンシートＳ）を反Ｙ方向に復動（スキャン）させる。

グリーンシートＳが復動（スキャン）を開始すると、制御装置５０は、前記と同様にビットマップデータＢＤに基づいてヘッド駆動回路５４を介して各圧電素子ＰＺを駆動制御
し、内部配線６を形成するための着弾位置に吐出ヘッド３０が対峙するたびに、選択されたノズルＮから液滴Ｆｂを吐出させる。この場合にも、前記と同様に、先にグリーンシートＳに着弾した液滴Ｆｂは、直ちに乾燥が開始され速やかに乾燥されていく。

以後、ステージ１３を、Ｙ方向及び反Ｙ方向に往復動（スキャン）させるとともに、吐出ヘッド３０をＸ方向にフィードさせ、ステージ１３の往復動中に液滴ＦｂをビットマップデータＢＤに基づくタイミングで吐出させる動作を繰り返す。これによって、グリーンシートＳ上には、着弾した液滴Ｆｂによる内部配線６の配線パターンが描画される。

一つのグリーンシートＳに内部配線６の配線パターンが描画されると、制御装置５０は、キャリッジ１８（Ｘ軸モータＭＺ）を制御して吐出ヘッド３０を待機位置まで案内し一時停止させる。そして、次の新たなグリーンシートＳの配線パターンの描画に備える。

つまり、吐出ヘッド３０は、グリーンシートＳに配線パターンを描画中、終始、描画温度Ｔｄに加熱されているグリーンシートＳからの放熱により加熱され蓄熱されようとするが、加工温度の雰囲気ＡＲの流れにて放熱されて、その吐出ヘッド３０の温度上昇は、抑制される。さらに、吐出ヘッド３０の側面３０ｂは、グリーンシートＳからの放熱が断熱部材４０により遮断され、吐出ヘッド３０に蓄積される熱の放熱がさらに効率よく行われる。

一方、内部配線６のパターンが描画中に、吐出ヘッド３０に蓄熱されて各熱電対３４のうちの少なくとも一つから警告温度が検出されたときには、制御装置５０は、ディスプレイに警報を表示する。また、内部配線６のパターンが描画中に、吐出ヘッド３０蓄熱されて各熱電対３４のうちの少なくとも一つから停止温度が検出されたときには、制御装置５０は、キャリッジ１８（Ｘ軸モータＭＺ）を制御して吐出ヘッド３０を待機位置まで案内し一時停止させる。すなわち、常に描画温度Ｔｄに加熱されているグリーンシートＳの熱にて吐出ヘッド３０のノズルプレート３１が暖められないようにする。

上記実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態によれば、液滴吐出ヘッド３０の側面３０ｂに雰囲気を流通させる凹部空間４１ｓを断熱部材４０により形成した。従って、液滴吐出ヘッド３０は側面３０ｂに流通する加工温度の雰囲気との熱交換により温度が加工温度付近に制御される。また、凹部空間４１ｓの雰囲気の流通はエジェクタＥＪにより先端が凹部空間４１ｓに接続された吸気管Ｐ１を通じて強制的に行なわせるので液滴吐出ヘッド３０に安定した温度制御が行なえる。その結果、液滴吐出ヘッド３０を金属インクＦに好適な温度にする事ができて、グリーンシートＳに精度の高い液滴Ｆｂによるパターンを形成する事ができる。

（２）本実施形態によれば、流通路は断熱部材４０にて形成されるので、描画温度Ｔｄに加熱されているグリーンシートＳから受ける熱により液滴吐出ヘッド３０の側面３０ｂが加熱されることを抑制した。また、流通する雰囲気が液滴吐出ヘッド３０に蓄熱されようとする熱を奪って、液滴吐出ヘッド３０の温度上昇、即ち、金属インクＦの温度上昇（粘性低下）を抑制した。その結果、金属インクＦの粘度の低下に基づく吐出量の変動が抑えられるとともに、ノズルＮ付近の金属インクＦの乾燥に基づく目詰まりが抑制され、グリーンシートＳに精度の高い液滴によるパターンを形成する事ができる。

（３）本実施形態によれば、断熱部材４０とノズルプレート３１の間に設けられた気密パッキン４４により、凹部空間４１ｓはグリーンシートＳ側の雰囲気と遮断された。従って、凹部空間４１ｓにエジェクタＥＪの吸引により生ずる雰囲気の流通がグリーンシートＳに影響を及ぼす虞が無いとともに、グリーンシートＳの描画温度Ｔｄに加熱された雰囲気が液滴吐出ヘッド３０の温度制御に影響を及ぼす虞も無い。

（４）本実施形態によれば、凹部４１が形成する凹部空間４１ｓの雰囲気をエジェクタＥＪが吸引した。従って、液滴吐出ヘッド３０に蓄熱されようとする熱を奪った空気がエジェクタＥＪに吸引される。その結果、液滴吐出ヘッド３０から熱を奪った雰囲気がグリーンシートＳに影響を及ぼす虞を低減する事ができる。

（５）本実施形態によれば、熱電対３４が備えられているので、熱電対３４から計測された温度に基づいて金属インクＦの温度を算出する事ができる。
（６）本実施形態によれば、エジェクタＥＪは、空調機ＡＣの吸気ダクトＡＣ１近傍に排気Ｇ１を排出することにより、エジェクタＥＪの排気Ｇ１が液滴吐出ヘッド３０の周囲の雰囲気に影響を与える虞を抑制する事ができる。

（７）本実施形態によれば、制御装置５０は、吐出ヘッド３０の温度が「停止温度」よりも高いことを検出したら、液滴吐出ヘッド３０を待機位置に移動させる。従って、金属インクＦが温度上昇（粘性低下）した状態でパターンを描画することを抑制する。また、グリーンシートＳの描画温度Ｔｄは維持されたまま、吐出ヘッド３０の温度は、グリーンシートＳからの熱を受けない待機位置において強制的な空気の流通により素早く冷却される。その結果、グリーンシートＳに精度の高い液滴によるパターンを形成する事ができるとともに、吐出ヘッドの温度が高いときも素早く冷却されて通常の描画を可能にする。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、吐出ヘッド３０は１つであったが、吐出ヘッド３０は２つ以上でも良い。

・上記実施形態では、フランジ３０ｆは、吐出ヘッド３０の側面３０ｂの全周に設けられていたが、吐出ヘッド３０の側面３０ｂの所々に設けられても良い。すなわち、吐出ヘッド３０へのフランジ３０ｆの取り付け方により本発明が限定されるものではない。

・上記実施形態では、通気穴３０ｃを吐出ヘッド３０の側面３０ｂに複数形成した。しかし、これに限らず、キャリッジ空間１８ｓから凹部空間４１ｓに通気できる構造であれば、フランジ３０ｆの構造に特に限定はなく、また、支持板１９に形成された穴やキャリッジ空間１８ｓと凹部空間４１ｓとを連通させる管などでも良く、フランジ３０ｆの構造によって本発明が限定されるものではない。

・上記実施形態では、凹部空間４１ｓの空気をエジェクタＥＪにより吸引したが、凹部空間４１ｓに流通手段としてのコンプレッサーなどから空気を供給するようにしてもよい。

・上記実施形態では、凹部空間４１ｓには、描画温度Ｔｄより低い加工温度の空気が供給して吐出ヘッド３０を冷却した。しかし、これに限らず、温度の高い空気を供給して吐出ヘッド３０を加熱するようにしても良い。

・上記実施形態では、エジェクタＥＪは、液滴吐出装置１０の外部に設けたが、液滴吐出装置１０や吐出ヘッド３０に設けることもできる。
・上記実施形態では、カバー空間ＣＶｓの雰囲気、キャリッジ空間１８ｓの雰囲気及び圧縮空気は空気であったが、空気に限られず、その他の気体でも良い。

・上記実施形態では、制御装置５０は、ラバーヒータＨが駆動されると電磁バルブＶを前開にさせ、ラバーヒータＨが停止されると電磁バルブＶを全閉にさせた。しかし、これに限らず、流量調整手段を構成する制御装置５０は、熱電対３４から検出される吐出ヘッ
ド３０の温度と予め定められた切換温度との比較に基づいて、流量調整手段を構成する電磁バルブＶの開閉を行なったり、開度を連続的に調整するようにしても良い。例えば、制御装置５０は、吐出ヘッド３０の温度が切換温度以下ならば電磁バルブＶを全閉させるバルブ駆動信号を生成し、吐出ヘッド３０の温度が切換温度より高いならば電磁バルブＶを全開させるバルブ駆動信号を生成し、エジェクタＥＪを間歇動作させても良い。その結果、吐出ヘッド３０の温度をより高い精度で制御する事ができる。

回路モジュールの側断面図。 液滴吐出装置の全体斜視図。 吐出ヘッドとキャリッジの取付状態を説明するための斜視図。 液滴吐出ヘッドの要部側断面図。 液滴吐出装置の空気回路と空調回路を説明するための説明図。 液滴吐出装置の電気的構成を説明するための電気ブロック回路図。

符号の説明

Ｆ…金属インク、Ｈ…ラバーヒータ、Ｎ…ノズル、Ｓ…グリーンシート、Ｔ…供給チューブ、Ｖ…電磁バルブ、ＡＣ…空調機、ＢＤ…ビットマップデータ、ＣＶ…装置カバー、ＥＪ…エジェクタ、Ｆｂ…液滴、Ｌ１…ヘッド突出距離、Ｌ２…距離、ＮＬ…ノズル列、Ｐ１…吸気管、Ｐ２…継手、ＰＳ…空気圧源、ＰＺ…圧電素子、Ｓａ…上面、Ｔｄ…描画温度、ＡＣ１…吸気ダクト、ＡＣ２…給気ダクト、ＣＶｓ…カバー空間、ＥＪｍ…マフラ、ＥＪｐ…圧縮空気供給口、ＥＪｖ…真空発生口、１…回路モジュール、２…低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ）多層基板、３…半導体チップ、４…低温焼成基板、５…回路素子、６…内部配線、７…ビアホール、８…ビア配線、１０…液滴吐出装置、１１…基台、１２…案内溝、１３…ステージ、１４…載置部、１５…ガイド部材、１６…インクタンク、１７…ガイドレール、１８…キャリッジ、１８ｓ…キャリッジ空間、１９…支持板、１９ａ…貫通穴、１９ｂ…通気孔、１９ｃ…下面、３０…液滴吐出ヘッド、３０ａ…上部、３０ｂ…側面、３０ｃ…通気穴、３０ｆ…フランジ、３１…ノズルプレート、３１ａ…ノズル形成面、３２…キャビティ、３３…振動板、３４…熱電対、４０…断熱部材、４０ａ…シート対向面、４１…凹部、４１ｓ…凹部空間、４２…底面、４３…ヘッド穴、４４…気密パッキン。

Claims (7)

1. キャリッジ下部の支持板から突出され、金属インクを液滴にして基板に吐出する液滴吐出ヘッドの温度を、該液滴吐出ヘッドの側面に気体を流通させて制御する液滴吐出ヘッドの温度制御装置であって、
   前記支持板から突出される前記液滴吐出ヘッドの側面を囲い、前記液滴吐出ヘッドの側面との間に通気空間を形成する流通路形成部材と、
   前記支持板に貫通形成されて前記キャリッジ内と前記通気空間とを連通する連通孔と、
   先端が前記通気空間に接続される通気管と、
   前記通気管の基端に接続されて、前記通気空間の気体を前記通気管を通じて強制的に流通させる流通手段と、
   を備えることを特徴とする液滴吐出ヘッドの温度制御装置。
2. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの温度制御装置において、
   前記基板は、描画温度に加熱されていて、
   前記流通路形成部材は、断熱部材から形成されることを特徴とする液滴吐出ヘッドの温度制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドの温度制御装置において、
   前記流通路形成部材から露出している前記液滴吐出ヘッドのノズルプレートの周囲には、前記流通路形成部材との間にパッキンが設けられることを特徴とする液滴吐出ヘッドの温度制御装置。
4. 請求項１〜３に記載の液滴吐出ヘッドの温度制御装置において、
   前記流通手段は、供給された圧縮気体に応じて気体を吸引するとともに、前記供給された圧縮気体と前記吸引した気体とを排気として排出するエジェクタを有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの温度制御装置。
5. 請求項１〜４に記載の液滴吐出ヘッドの温度制御装置において、
   前記液滴吐出ヘッドには、前記液滴吐出ヘッドの温度を計測する熱電対と、
   前記熱電対から検出された前記液滴吐出ヘッドの温度に基づいて前記流通手段が流通させる気体の量を調整する流量調整手段とを備えることを特徴とする液滴吐出ヘッドの温度制御装置。
6. 請求項４又は５に記載の液滴吐出ヘッドの温度制御装置において、
   前記液滴吐出ヘッドは、前記液滴吐出ヘッドの雰囲気を吸気口より吸気する空調手段を備え、
   前記エジェクタは、前記空調手段の前記吸気口近傍に前記排気を排出することを特徴とする液滴吐出ヘッドの温度制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の液滴吐出ヘッドを待機位置から基板に相対向する位置に、該液滴吐出ヘッドと基板とを相対移動させ、前記基板の表面にパターンを描画する液滴吐出装置の温度制御方法であって、
   前記液滴吐出ヘッドの温度が所定の温度よりも高いことを検出したら前記液滴吐出ヘッドを前記待機位置に移動させることを特徴とする液滴吐出装置の温度制御方法。

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