JP2012129283A

JP2012129283A - 描画装置及び描画方法

Info

Publication number: JP2012129283A
Application number: JP2010277902A
Authority: JP
Inventors: Keiji Iso; 圭二礒
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2012-07-05

Abstract

【課題】高効率でパターン描画を行う。
【解決手段】表側の第１の面及び裏側の第２の面を備える一方向に長い描画対象物を保持し、描画対象物の長さ方向に沿って搬送する搬送機構と、搬送機構に保持された描画対象物の第１の面に向けて液滴を吐出する第１の吐出部と、搬送機構に保持された描画対象物の第２の面に向けて液滴を吐出する第２の吐出部と、搬送機構に保持された描画対象物の第１の面及び第２の面の所定領域に液滴が塗布されるように、第１、第２の吐出部からの液滴の吐出、及び搬送機構による描画対象物の搬送を制御する制御装置とを有する描画装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液滴を吐出してパターンを描画する描画装置及び描画方法に関する。

プリント配線板等のパターン形成面に、パターン形成用材料を含んだ液状材料（インク）を吐出ヘッド（インクジェットヘッド）から液滴として吐出して、基板上に材料層を成膜（描画）する技術が知られている。

基板上に描画される材料層により、たとえばソルダーレジストパターンが形成される。ソルダーレジストは、基材に導体配線が形成されたプリント配線板のはんだ付けのために、必要な導体部分を露出し、はんだ付けが不要な部分にはんだが付かないように配線板上に形成される絶縁膜である。

プリント配線板上にソルダーレジストパターンを形成する方法として、たとえば以下の方法が知られている。まずソルダーレジストの密着性を向上させるため、プリント配線板を研磨する。次にレジスト材料を配線板全面に塗布し、溶媒を蒸発させる（仮乾燥）。そしてマスクを介して露光を行い、露光された部分のレジストを硬化させた後、現像により未露光部を除去する。更に熱を加えレジストを硬化させる（熱乾燥）。

フレキシブルプリント基板(flexible printed circuit; FPC)に対する描画も、プリント配線板等のリジッド基板同様に、露光、現像方式により行われている。また、フレキシブルプリント基板に対しては、生産効率向上のため、ロールトゥロール方式が採用されている。ロールトゥロール方式においては、ロール状に巻いた基板に処理を施し、再びロール状に巻き取る。

なお、レジスト材料（インク）をレジストパターンの形成領域とその近傍のみに、たとえばインクジェットプリンタを用いて塗布し、硬化させるソルダーレジストパターンの形成方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平７−２６３８４５号公報

本発明の目的は、高効率でパターンを描画可能な描画装置及び描画方法を提供することである。

本発明の一観点によると、表側の第１の面及び裏側の第２の面を備える一方向に長い描画対象物を保持し、該描画対象物の長さ方向に沿って搬送する搬送機構と、前記搬送機構に保持された描画対象物の前記第１の面に向けて液滴を吐出する第１の吐出部と、前記搬送機構に保持された描画対象物の前記第２の面に向けて液滴を吐出する第２の吐出部と、前記搬送機構に保持された描画対象物の前記第１の面及び前記第２の面の所定領域に液滴が塗布されるように、前記第１、第２の吐出部からの液滴の吐出、及び前記搬送機構による描画対象物の搬送を制御する制御装置とを有する描画装置が提供される。

また、本発明の他の観点によると、（ａ）表側の第１の面及び裏側の第２の面を備える、一方向に長い描画対象物を準備する工程と、（ｂ）前記描画対象物を、該描画対象物の長さ方向に沿って移動させながら、前記第１の面及び前記第２の面の所定領域に液滴を塗布してパターンを形成する工程とを有する描画方法が提供される。

本発明によれば、高効率でパターンを描画可能な描画装置及び描画方法を提供することができる。

実施例による描画装置を示す概略図である。インクジェットヘッドユニット１２ａを示す概略的な平面図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、インクジェットヘッドユニットの液滴吐出面を示す概略図である。

図１は、実施例による描画装置を示す概略図である。実施例による描画装置は、描画対象物、たとえば基板２０を保持し、一軸方向に沿って搬送する搬送機構を構成するロール１０ａ〜１０ｄ、基板２０の表面を撮像可能に配置されたＣＣＤカメラ１１、基板２０に向けてインクを液滴として吐出するインクジェットユニット１２、１３、たとえば紫外光を出射する光源１４、１５、及び、描画装置の動作を制御する制御装置１６を含む。インクジェットユニット１２、１３は、それぞれインクジェットヘッドユニット１２ａ、１３ａ、及びインクタンク１２ｂ、１３ｂを含む。また、制御装置１６は、たとえばメモリである記憶装置１６ａを含む。

基板２０は、ロール１０ａ〜１０ｄが回転することにより、一軸方向（図の破線で描いた矢印方向）に搬送される。ロール１０ａ〜１０ｄは、この順に、搬送方向に沿って上流側から下流側に配置されている。ロール１０ａ〜１０ｄによる基板２０の搬送は制御装置１６により制御される。

基板２０は、たとえば相互に等しい導体配線パターンが、長さ方向に沿って繰り返し形成された、一方向（搬送方向と平行な方向）に長いテープ材であり、最終的にこれを各導体配線パターンの形成領域ごとに、テープ材の幅方向に沿って切断することで複数のフレキシブルプリント基板が製造される。テープ材の幅はたとえば１５０ｍｍ〜３００ｍｍ、一例として１５０ｍｍである。実施例による描画装置は、たとえばロール１０ａ〜１０ｄによる基板２０の搬送を停止することなく、連続的に基板２０にソルダーレジストを形成する。

基板２０上には、アライメントマークが形成されている。ＣＣＤカメラ１１は、基板２０の表面を撮像し、撮像データを制御装置１６に送信する。制御装置１６は、撮像データからアライメントマークを検出する。基板２０表面の撮像及びアライメントマークの検出は、ロール１０ａ〜１０ｄによる基板２０の搬送中に行ってもよいし、搬送を停止した状態で行ってもよい。

インクジェットユニット１２、１３は、それぞれ基板２０の表側表面、裏側表面の所定領域に、たとえば紫外線硬化性のインク（パターン形成用材料を含んだ液状材料）を塗布する。インクは、インクタンク１２ｂ、１３ｂから、それぞれインクジェットヘッドユニット１２ａ、１３ａに供給され、インクジェットヘッドユニット１２ａ、１３ａから基板２０に向けて吐出される。インクタンク１２ｂ、１３ｂは、インクジェットヘッドユニット１２ａ、１３ａに対して負圧を有するため、インクジェットユニット１２、１３内において、インクジェットヘッドユニット１２ａ、１３ａの配設位置よりもＺ軸方向（鉛直方向）の下方に配置されている。吐出されたインクにより、基板２０の表側表面及び裏側表面上に所定パターンの材料層、たとえばソルダーレジストパターンが成膜される。

制御装置４０の記憶装置４０ａには、基板２０の表側表面及び裏側表面において、ソルダーレジストを形成すべき領域（インクを塗布すべき領域）等のデータ（ガーバデータ）が記憶されている。制御装置４０は、記憶装置４０ａの記憶内容に基いて、基板２０の表側表面及び裏側表面上の所定領域にインクが塗布されるように、インクジェットヘッドユニット１２ａ、１３ａからのインクの吐出、及びロール１０ａ〜１０ｄによる基板２０の移動（送り量、送り速度等）を同期させる制御をする。制御に当たっては、ＣＣＤカメラ１１によって検出されたアライメントマークを、基準位置として用いる。

光源１４、１５は、インクジェットユニット１２、１３（インクジェットヘッドユニット１２ａ、１３ａ）が、基板２０にインクを塗布する位置を基準にして、搬送方向側に配置される。光源１４、１５は、たとえば紫外光を出射するランプ光源である。光源１４、１５から出射された紫外光は、それぞれ基板２０の表側表面、裏側表面に照射される。紫外光の照射により、インクジェットヘッドユニット１２ａ、１３ａから吐出されたインクで成膜されたソルダーレジストパターンが硬化される。インクの硬化は、インクを塗布された基板２０が、次のロールに接触する前に行われる。このため、インクジェットユニット１２、１３（インクジェットヘッドユニット１２ａ、１３ａ）及び光源１４、１５は、すべてロール１０ｂ、１０ｃ間に配置される。なお、たとえばインクジェットユニット１２（インクジェットヘッドユニット１２ａ）及び光源１４を、ロール１０ｂ、１０ｃ間に配置し、インクジェットユニット１３（インクジェットヘッドユニット１３ａ）及び光源１５を、ロール１０ｃ、１０ｄ間に配置する等の構成を採用することも可能である。

図２は、インクジェットヘッドユニット１２ａを示す概略的な平面図である。インクジェットヘッドユニット１２ａは、複数のインクジェットヘッドユニット１２ａ_１〜１２ａ_５を含んで構成される。

各インクジェットヘッドユニット１２ａ_１〜１２ａ_５は、Ｚ軸方向（インク塗布位置における基板２０の搬送方向と平行な方向）に沿って配置される複数のノズル列を備える。各ノズル列は、Ｘ軸方向（基板２０の幅方向）に沿って配列された複数の、たとえば１９２個のインクジェットノズル（インク吐出穴）によって構成される。各ノズル列のＸ軸方向に沿う長さは、たとえば約３０ｍｍである。インクジェットヘッドユニット１２ａ_１〜１２ａ_５は、全体として見たとき、たとえばインクジェットノズルがＸ軸方向に等間隔に配置されるように設置される。このため、インクジェットヘッドユニット１２ａ_１〜１２ａ_５は、インク塗布位置において、Ｚ軸負方向に移動中の基板２０の幅約１５０ｍｍの範囲に、描画を行うことができる。

各ユニット１２ａ_１〜１２ａ_５には、ノズル列の両側に余白部が設けられているので、インクジェットノズルをＸ軸方向に等間隔に配置するために、Ｘ軸方向に隣り合うユニット（一例としてユニット１２ａ_１とユニット１２ａ_２）は、Ｚ軸方向にたとえば２０ｍｍの間隔を設けて配置される。この結果、インクジェットヘッドユニット１２ａ_１〜１２ａ_５は、たとえば互い違いに２列に組まれて、全体としてＸ軸方向に延在するように配置される。

図３（Ａ）及び（Ｂ）は、インクジェットヘッドユニットの液滴吐出面を示す概略図である。図３（Ａ）に示すように、インクジェットヘッドユニット１２ａ_１は、キャリッジ１２ａ_１ｃに組み付けられた、たとえば同構成のインクジェットヘッド１２ａ_１１〜１２ａ_１４を含んで構成される。各インクジェットヘッド１２ａ_１１〜１２ａ_１４は、Ｚ軸正方向側とＺ軸負方向側とに一列ずつ、計二列のノズル列を有する。インクジェットヘッド１２ａ_１１〜１２ａ_１４は、順に相対位置をＸ軸負方向にずらされながら、全体としてＺ軸方向に沿って配置されている。

図３（Ｂ）にインクジェットヘッドの詳細を示す。インクジェットヘッド１２ａ_１１の同一ノズル列のノズルはＸ軸方向に沿って１６０μｍ間隔で配置される。Ｚ軸正方向側のノズル列は、Ｚ軸負方向側のノズル列に対し、ノズルの配設位置がＸ軸負方向に８０μｍずれるように形成されている。このためインクジェットヘッド１２ａ_１１は、Ｘ軸方向に８０μｍ間隔で千鳥配列される３８４個のインクジェットノズルを含み、約３００ｄｐｉの分解能を有する。各インクジェットノズルはピエゾ素子を含んで構成され、電圧の印加に応じてインクを吐出する。インクの吐出（電圧の印加）は制御装置１６によって制御される。

インクジェットヘッド１２ａ_１２はインクジェットヘッド１２ａ_１１に対し、２０μｍだけＸ軸負方向側に配置される。同様にインクジェットヘッド１２ａ_１３、１２ａ_１４は、それぞれインクジェットヘッド１２ａ_１２、１２ａ_１３に対し、２０μｍだけＸ軸負方向側に配置される。この結果、インクジェットヘッドユニット１２ａ_１は、Ｘ軸方向に２０μｍ間隔で配置されるノズルを備える。

インクジェットヘッドユニット１２ａ_２〜１２ａ_５も、インクジェットヘッドユニット１２ａ_１と等しい構成を有する。したがってインクジェットヘッドユニット１２ａは、Ｘ軸方向（基板２０の幅方向）に沿う１５０ｍｍの範囲に渡って、２０μｍの分解能（約１２００ｄｐｉの分解能）をもつインクジェットノズル群を備える。

インクジェットヘッドユニット１３ａも、インクジェットヘッドユニット１２ａと同様に構成される。

前述のように、基板２０の幅はたとえば１５０ｍｍである。したがって、ソルダーレジストパターンを形成すべき基板２０上の領域（描画範囲）の幅方向の長さは、１５０ｍｍよりも短い。このように、インクジェットユニット１２、１３（インクジェットヘッドユニット１２ａ、１３ａ）は、描画範囲の幅方向の長さ以上のインク吐出幅（インク塗布能力）を、Ｘ軸方向（基板２０の幅方向）に有する。このため、ロール送りを停止させることなく、基板２０を一方向に移動させながら、基板２０の表裏両面にソルダーレジストパターンを形成することができる。

実施例による描画装置は、ロールトゥロール方式を用い、一方向に長い基板２０を長さ方向に移動させながら、基板２０の表裏両面に、たとえば所定パターンのソルダーレジストを形成する液滴吐出装置（インクジェット装置）である。

実施例による描画装置を用いると、基板２０の移動を停止させることなく、基板２０の両面に同時に描画することができるため、高効率で描画を行い、生産性を向上させることができる。

また、実施例による描画装置においては、インクタンク１２ｂ、１３ｂを、インクジェットヘッドユニット１２ａ、１３ａの配設位置よりもＺ軸方向（鉛直方向）の下方に配置することが可能である。このためインクジェットヘッドにインクを供給する供給系をコンパクトに構成することができる。また、インクジェットヘッドをインクタンクを内蔵したユニット（インクジェットユニット１２、１３）として構成することができる。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。

たとえば、実施例においては、パターン用形成材料（レジスト材料）としてインクを用いたが樹脂であってもよい。

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。

ソルダーレジストパターンの形成に限らず、液滴を吐出して行うパターン描画に広く利用可能である。

１０ａ〜１０ｄロール
１１ＣＣＤカメラ
１２、１３インクジェットユニット
１２ａ、１３ａインクジェットヘッドユニット
１２ａ_１〜１２ａ_５インクジェットヘッドユニット
１２ａ_１１〜１２ａ_１４インクジェットヘッド
１２ａ_１ｃキャリッジ
１２ｂ、１３ｂインクタンク
１４、１５光源
１６制御装置
１６ａ記憶装置
２０基板

Claims

表側の第１の面及び裏側の第２の面を備える一方向に長い描画対象物を保持し、該描画対象物の長さ方向に沿って搬送する搬送機構と、
前記搬送機構に保持された描画対象物の前記第１の面に向けて液滴を吐出する第１の吐出部と、
前記搬送機構に保持された描画対象物の前記第２の面に向けて液滴を吐出する第２の吐出部と、
前記搬送機構に保持された描画対象物の前記第１の面及び前記第２の面の所定領域に液滴が塗布されるように、前記第１、第２の吐出部からの液滴の吐出、及び前記搬送機構による描画対象物の搬送を制御する制御装置と
を有する描画装置。
前記第１及び第２の吐出部から吐出される液滴は紫外線硬化性を有し、
前記搬送機構は、第１の方向に搬送可能に描画対象物を保持し、
更に、
前記第１の吐出部を基準として前記第１の方向側に配置され、前記搬送機構に保持された描画対象物の前記第１の面に塗布された液滴に紫外光を照射する第１の光源と、
前記第２の吐出部を基準として前記第１の方向側に配置され、前記搬送機構に保持された描画対象物の前記第２の面に塗布された液滴に紫外光を照射する第２の光源と
を備える請求項１に記載の描画装置。
前記搬送機構に保持された描画対象物上には、アライメントマークが形成され、
更に、前記搬送機構に保持された描画対象物の表面を撮像する撮像装置を備え、
前記制御装置は、前記撮像装置で撮像された撮像データからアライメントマークを検出し、該検出されたアライメントマークを基準として用いて、前記第１、第２の吐出部からの液滴の吐出、及び前記搬送機構による描画対象物の搬送を制御する請求項１または２に記載の描画装置。
前記第１及び第２の吐出部は、それぞれ前記搬送機構が描画対象物を搬送する方向と直交する方向について、前記搬送機構に保持された描画対象物の前記第１の面の前記所定領域、及び、前記第２の面の前記所定領域以上の範囲に液滴吐出能力を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の描画装置。
更に、前記第１の吐出部に液滴を供給する第１のタンク、及び、前記第２の吐出部に液滴を供給する第２のタンクを備え、
前記第１のタンクは、前記第１の吐出部の配設位置よりも鉛直方向の下方に配置され、前記第２のタンクは、前記第２の吐出部の配設位置よりも鉛直方向の下方に配置される請求項１〜４のいずれか１項に記載の描画装置。
（ａ）表側の第１の面及び裏側の第２の面を備える、一方向に長い描画対象物を準備する工程と、
（ｂ）前記描画対象物を、該描画対象物の長さ方向に沿って移動させながら、前記第１の面及び前記第２の面の所定領域に液滴を塗布してパターンを形成する工程と
を有する描画方法。
前記工程（ｂ）において、前記第１の面及び前記第２の面の所定領域に、紫外線硬化性を有する液滴を塗布し、塗布された該液滴に紫外線を照射して硬化させ、パターンを形成する請求項６に記載の描画方法。
前記描画対象物上にはアライメントマークが形成され、
前記工程（ｂ）において、前記アライメントマークを基準として用いて、前記第１の面及び前記第２の面の所定領域に液滴を塗布する請求項６または７に記載の描画方法。