JP2016137461A - Electrospray coating device - Google Patents

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信也 泉田
Shinya Izumida
信也 泉田
清人 山本
Kiyoto Yamamoto
清人 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrospray coating device which enables fine pattern coating with a simple structure.SOLUTION: An electrospray coating device 1 includes: a plate part 21 on which a substrate 10 is placed; a spray unit 40 having a spray nozzle 42 for spraying a coating liquid; and a voltage application part 70 configured to apply a voltage to an area between the plate part 21 and the spray nozzle 42. The electrospray coating device 1 deposits the coating liquid sprayed from the spray nozzle 42 on the substrate 10 placed on the plate part 21. The spray unit 40 includes a resin hood part 80 which is disposed between the plate part 21 and the spray nozzle 42, encloses a periphery of the coating liquid sprayed from the spray nozzle 42, and has a structure where a plate part 21 side opening size is smaller than a spray nozzle 42 side opening size.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、基板上に塗布液を塗布するスプレー式塗布装置に関するものである。   The present invention relates to a spray-type coating apparatus that applies a coating solution onto a substrate.

たとえば特許文献1に示すようなエレクトロスプレー塗布塗布では、基板とノズルとの間にマスクを配置し、マスクの開口部が位置する部分にのみ基板への塗布液の塗布が行われる。しかし、マスクの開口径や開口幅(スリット幅)が小さい場合は、マスク表面の帯電による反発によって、ノズルからスプレーされた塗布液がマスク開口部を通過せず、開口部の外側に逃げてしまうため、マスクによる微細パターンの塗布が困難であった。そのため、スプレーの径を絞り、小さい開口を通過しやすくする必要があった。   For example, in electrospray coating application as shown in Patent Document 1, a mask is disposed between a substrate and a nozzle, and the coating liquid is applied only to a portion where the opening of the mask is located. However, when the opening diameter or opening width (slit width) of the mask is small, the coating liquid sprayed from the nozzle does not pass through the mask opening and escapes outside the opening due to repulsion due to charging of the mask surface. Therefore, it is difficult to apply a fine pattern with a mask. Therefore, it is necessary to reduce the diameter of the spray so that it can easily pass through a small opening.

スプレーの径を絞る方法として、特許文献2に示すのエレクトロスプレー塗布装置では、ノズルから噴霧された液滴の噴霧範囲を収束させる方法として、リング状の導体にノズルと同極性(帯電液滴と同極性)の電位を与え、複数のリングの径を除々に小さくして電界を絞る静電レンズの原理によって液滴の飛翔範囲を絞る方法が用いられている。その方法は、リング状の導体に電圧を印加する電源と、基板上の成膜すべき位置の基板裏側に配置した局所電極と、局所電極に、ノズルに印加する電圧と逆極性の電圧を印加する局所電極用電源からなる装置構成になっている。   As a method for reducing the diameter of the spray, in the electrospray coating apparatus shown in Patent Document 2, as a method for converging the spray range of the droplet sprayed from the nozzle, the ring-shaped conductor has the same polarity as the nozzle (charged droplet and A method is used in which the droplet flying range is narrowed by the principle of an electrostatic lens that applies a potential of the same polarity and gradually reduces the diameter of a plurality of rings to narrow the electric field. The method consists of a power source for applying a voltage to the ring-shaped conductor, a local electrode placed on the back side of the substrate where the film is to be deposited, and a voltage having a polarity opposite to that applied to the nozzle to the local electrode. It has a device configuration comprising a local electrode power source.

特開2014−147891号公報JP 2014-147891 A 特開2011−175921号公報JP 2011-175922 A

しかし、特許文献2のでは装置構成が複雑であり、特に基板のサイズが大きい場合は、ノズルと基板の相対的な移動で基板にパターン塗布するためには、複雑な構成のノズル側を固定し、基板側を移動させざるを得ないため、塗布装置全体の設置面積(フットプリント)が増加するという問題があった。また、リング状の静電レンズを液滴の飛翔する方向に複数多段階に設けるのは、リングによる液滴収束の作用(液滴を反発する電界の形成)が、リング毎に離散的なため、液滴を反発する電界を連続的に収束させることが困難であり、リング間隔やリングへの印加電圧の調整(電圧降下用の抵抗値の調整)の仕方によっては、スプレーの液滴が部分的にループの外側に移動する(漏れる)という問題があり、それを防ぐための調整が容易ではなかった。また、ループ状の複数のコイルをマスクや基板の近傍に設置するため、塗布の作業性が悪いという問題があった。   However, in Patent Document 2, the apparatus configuration is complicated, and particularly when the size of the substrate is large, in order to apply a pattern to the substrate by relative movement of the nozzle and the substrate, the nozzle side of the complicated configuration is fixed. Since the substrate side has to be moved, there is a problem that the installation area (footprint) of the entire coating apparatus increases. Also, the ring-shaped electrostatic lens is provided in multiple stages in the direction of droplet flight because the droplet converging action by the ring (formation of an electric field that repels the droplet) is discrete for each ring. It is difficult to continuously converge the electric field that repels the droplets. Depending on the ring spacing and the adjustment of the voltage applied to the ring (adjustment of the resistance value for voltage drop), the spray droplets may be partially Therefore, there is a problem of moving (leaking) outside the loop, and adjustment to prevent it is not easy. In addition, since a plurality of loop-shaped coils are installed in the vicinity of the mask or the substrate, there is a problem that the workability of coating is poor.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で微細パターンの塗布を可能にするエレクトロスプレー塗布装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electrospray coating apparatus that can apply a fine pattern with a simple configuration.

上記課題を解決するために本発明のエレクトロスプレー塗布装置は、基板を載置するプレート部と、塗布液を噴霧するスプレーノズルを有するスプレーユニットと、前記プレート部と前記スプレーノズルとの間に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、前記スプレーノズルから噴霧された塗布液を前記プレート部に載置された基板に堆積させるエレクトロスプレー塗布装置であって、前記スプレーユニットは、前記プレート部と前記スプレーノズルとの間に配置されて前記スプレーノズルから噴霧された塗布液の周囲を囲み、前記プレート部側の開口サイズが前記スプレーノズル側の開口サイズより小さい樹脂製のフード部をさらに備えることを特徴としている。   In order to solve the above problems, an electrospray coating apparatus according to the present invention includes a plate unit on which a substrate is placed, a spray unit having a spray nozzle for spraying a coating liquid, and a voltage between the plate unit and the spray nozzle. An electrospray coating apparatus for depositing a coating liquid sprayed from the spray nozzle on a substrate placed on the plate unit, the spray unit comprising: the plate unit; It further includes a resin hood that is disposed between the spray nozzle and surrounds the periphery of the coating liquid sprayed from the spray nozzle, and the opening size on the plate portion side is smaller than the opening size on the spray nozzle side. It is characterized by.

上記エレクトロスプレー塗布装置によれば、簡単な構成でスプレー径を絞り。微細パターンの塗布を行うことが可能である。具体的には、樹脂製のフード部を設けることにより、スプレーノズルに高電圧を印加したときにスプレーノズルと対向する樹脂製のフード部の表面にノズルと同極性の電位が発生し、フード部の表面はスプレーノズルから噴霧された液滴を反発する現象が生じる。これを利用して、スプレーノズルから噴霧された液滴の流れ(以下、スプレーという)の方向を変えることができる。また、フード部の形状についてプレート部側の開口サイズがスプレーノズル側の開口サイズより小さいことにより、フード部とスプレーノズルの距離が近すぎてスプレーノズルからのスプレーの発生が妨げられることなく、スプレーの径を絞ることが可能である。   According to the electrospray applicator, the spray diameter is reduced with a simple configuration. It is possible to apply a fine pattern. Specifically, by providing a resin hood portion, when a high voltage is applied to the spray nozzle, a potential of the same polarity as the nozzle is generated on the surface of the resin hood portion facing the spray nozzle, and the hood portion The surface of the liquid repels droplets sprayed from the spray nozzle. By utilizing this, the direction of the flow of droplets sprayed from the spray nozzle (hereinafter referred to as spray) can be changed. In addition, since the opening size on the plate portion side is smaller than the opening size on the spray nozzle side in terms of the shape of the hood portion, the distance between the hood portion and the spray nozzle is too short to prevent the spray from being generated from the spray nozzle. It is possible to squeeze the diameter.

また、基板を載置するプレート部と、塗布液を噴霧するスプレーノズルを有するスプレーユニットと、前記プレート部と前記スプレーノズルとの間に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、前記スプレーノズルから噴霧された塗布液を前記プレート部に載置された基板に堆積させるエレクトロスプレー塗布装置であって、前記スプレーユニットは、前記プレート部と前記スプレーノズルとの間に配置されて前記スプレーノズルから噴霧された塗布液の周囲を囲み、前記プレート部側の開口サイズが前記スプレーノズル側の開口サイズより小さい金属製のフード部と、前記プレート部を基準に前記スプレーノズルと同極性である電圧を前記フード部に印加するフード部電圧印加機構と、をさらに備える構成であっても良い。   The spray nozzle includes a plate unit for mounting the substrate, a spray unit having a spray nozzle for spraying a coating liquid, and a voltage application unit for applying a voltage between the plate unit and the spray nozzle. An electrospray coating apparatus for depositing the coating liquid sprayed from the plate on the substrate placed on the plate unit, wherein the spray unit is disposed between the plate unit and the spray nozzle and is disposed from the spray nozzle. Surrounding the periphery of the sprayed coating liquid, a metal hood portion whose opening size on the plate portion side is smaller than the opening size on the spray nozzle side, and a voltage having the same polarity as the spray nozzle on the basis of the plate portion. The hood part voltage application mechanism applied to the hood part may be further provided.

こうすることにより、上記と同様、簡単な構成でスプレー径を絞り、微細パターンの塗布を行うことが可能である。   By doing so, it is possible to reduce the spray diameter with a simple configuration and apply a fine pattern as described above.

また、前記プレート部に載置された基板と前記スプレーノズルとの間に配置され、開口部を有するマスク部と、前記プレート部に対して前記プレート部の基板を載置する面と平行な方向に前記スプレーユニット、前記フード部、および前記マスク部を同調させて相対移動させる移動機構と、をさらに備えると良い。   Further, a mask portion that is disposed between the substrate placed on the plate portion and the spray nozzle and has an opening, and a direction parallel to a surface on which the substrate of the plate portion is placed with respect to the plate portion It is preferable to further include a moving mechanism that synchronizes and relatively moves the spray unit, the hood portion, and the mask portion.

こうすることにより、基板上に任意の細線を描くことが可能である。   By doing so, it is possible to draw an arbitrary thin line on the substrate.

本発明のエレクトロスプレー塗布装置によれば、簡単な構成で微細パターンの塗布を行うことが可能である。また、スプレーユニット側の構造が従来技術に比べて簡単になるため、基板側を固定してスプレーユニット側を移動する構成が容易に形成することができるので、大型基板に塗布する場合の装置のフットプリントが増加することがなく、装置の設置面積が小さくて済む。   According to the electrospray coating apparatus of the present invention, it is possible to apply a fine pattern with a simple configuration. In addition, since the structure on the spray unit side is simpler than that of the prior art, a structure in which the substrate side is fixed and the spray unit side is moved can be easily formed. The footprint does not increase and the installation area of the apparatus can be small.

本発明の一実施形態におけるエレクトロスプレー塗布装置の概略図である。It is the schematic of the electrospray coating device in one Embodiment of this invention. 本実施形態のスプレーユニットを示す概略図である。It is the schematic which shows the spray unit of this embodiment. 本実施形態に対する比較例を表した概略図である。It is the schematic showing the comparative example with respect to this embodiment. 本実施形態に対する比較例を表した概略図である。It is the schematic showing the comparative example with respect to this embodiment. 本実施形態のスプレーユニットによる塗布膜の形成状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the formation state of the coating film by the spray unit of this embodiment. 本実施形態のスプレーユニットによる塗布膜の形成状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the formation state of the coating film by the spray unit of this embodiment. 他の実施形態のスプレーユニットを示す概略図である。It is the schematic which shows the spray unit of other embodiment.

本発明の一実施形態におけるエレクトロスプレー塗布装置を図1および図2に示す。図1は、エレクトロスプレー塗布装置の斜視図、図2は塗布ユニット近傍の概略図である。   An electrospray coating apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 is a perspective view of an electrospray coating apparatus, and FIG. 2 is a schematic view of the vicinity of a coating unit.

エレクトロスプレー塗布装置1は、基台2と、基板10を載置するためのプレート部21と、このプレート部21に対しプレート部21の基板載置面21a(水平面)の方向にスプレーユニット40が移動可能に構成される塗布ユニット30とを備え、スプレーユニット40が有するスプレーノズル42とプレート部21との間に高電圧を印加させることにより、いわゆるエレクトロスプレーデポジション法によりスプレーノズル42の先端から液滴を噴霧し、基板10上に塗布膜Cを形成する。具体的には、例えば、有機EL表示用の材料や、配線パターン用の導電性材料などの液状物(以下、塗布液と称す)をスプレーして塗布膜Cを形成する。   The electrospray coating apparatus 1 includes a base 2, a plate portion 21 for placing the substrate 10, and a spray unit 40 in the direction of the substrate placement surface 21 a (horizontal plane) of the plate portion 21 with respect to the plate portion 21. The application unit 30 is configured to be movable, and a high voltage is applied between the spray nozzle 42 of the spray unit 40 and the plate portion 21, so that the so-called electrospray deposition method is applied to the tip of the spray nozzle 42. A droplet is sprayed to form a coating film C on the substrate 10. Specifically, for example, a coating material C is formed by spraying a liquid material (hereinafter referred to as a coating solution) such as a material for organic EL display or a conductive material for a wiring pattern.

なお、以下の説明では、塗布ユニット30が塗布動作時に主に移動する方向をX軸方向、これと水平面上で直交する方向をY軸方向、X軸およびY軸方向の双方に直交する方向をZ軸方向として説明を進めることとする。   In the following description, the direction in which the coating unit 30 moves mainly during the coating operation is the X-axis direction, the direction orthogonal to this on the horizontal plane is the Y-axis direction, and the direction orthogonal to both the X-axis and Y-axis directions. The description will proceed with the Z-axis direction.

基台2には、その中央部分にプレート部21が配置されている。このプレート部21は、搬入された基板10を載置するものである。このプレート部21には、基板10を載置する基板載置面21aと、図示しない基板保持手段が設けられており、この基板保持手段により基板載置面21a上に基板10が保持されるようになっている。具体的には、プレート部21の基板載置面21aに形成された複数の吸引孔が形成されており、この吸引孔に吸引力を発生させることにより基板10を基板載置面21aに吸着させて保持できるようになっている。   The base 2 is provided with a plate portion 21 at the center thereof. The plate portion 21 is used to place the substrate 10 loaded therein. The plate portion 21 is provided with a substrate placement surface 21a on which the substrate 10 is placed and a substrate holding means (not shown). The substrate holding means 21 holds the substrate 10 on the substrate placement surface 21a. It has become. Specifically, a plurality of suction holes formed in the substrate placement surface 21a of the plate portion 21 are formed. By generating a suction force in the suction holes, the substrate 10 is attracted to the substrate placement surface 21a. Can be held.

また、プレート部21は、接地機構22が設けられており、プレート部21が接地される。このようにプレート部21が接地されていれば、基板10が基板載置面21aに載置されて塗布が行われる際にプレート部21とスプレーノズル42との間に直流電圧を印加することにより、基板10の導電性、非導電性に関係なく基板10の表面にスプレー塗布を行うことが可能である。   Further, the plate portion 21 is provided with a grounding mechanism 22, and the plate portion 21 is grounded. If the plate portion 21 is grounded in this way, a DC voltage is applied between the plate portion 21 and the spray nozzle 42 when the substrate 10 is placed on the substrate placement surface 21a and coating is performed. Regardless of the conductivity or non-conductivity of the substrate 10, spray coating can be performed on the surface of the substrate 10.

また、プレート部21には、基板10を昇降動作させる基板昇降機構が設けられている。具体的には、プレート部21の表面には複数のピン孔が形成されており、このピン孔にはZ軸方向に昇降動作可能なリフトピン(不図示)が埋設されている。すなわち、プレート部21の表面からリフトピンを突出させた状態で基板10が搬入されるとリフトピンの先端部分が基板10に当接して基板10を保持することができる。そして、その状態からリフトピンを下降させてピン孔に収容させることにより、基板10を基板載置面21aに載置することができるようになっている。   The plate portion 21 is provided with a substrate lifting mechanism that moves the substrate 10 up and down. Specifically, a plurality of pin holes are formed on the surface of the plate portion 21, and lift pins (not shown) that can be moved up and down in the Z-axis direction are embedded in the pin holes. That is, when the substrate 10 is carried in with the lift pins protruding from the surface of the plate portion 21, the tip portions of the lift pins can contact the substrate 10 and hold the substrate 10. Then, the lift pin is lowered from this state and accommodated in the pin hole, whereby the substrate 10 can be placed on the substrate placement surface 21a.

塗布ユニット30は、基板10上に塗布液を吐出して塗布膜Cを形成するものである。この塗布ユニット30は、門型形状のガントリフレーム31と、塗布液が吐出されるスプレーユニット40と、このスプレーユニット40を基板10に対して相対的に移動させる移動機構50とを有している。   The coating unit 30 forms a coating film C by discharging a coating liquid onto the substrate 10. The coating unit 30 includes a portal-shaped gantry frame 31, a spray unit 40 that discharges coating liquid, and a moving mechanism 50 that moves the spray unit 40 relative to the substrate 10. .

ここで、図2、図3を用いてスプレーユニット40について説明する。   Here, the spray unit 40 is demonstrated using FIG. 2, FIG.

スプレーユニット40は1つもしくは複数のスプレーノズル42を有している。スプレーノズル42は、供給された塗布液を噴霧状に吐出するものであり、一定量の塗布液を貯留するノズル本体42aと針状のニードル部42bとを有しており、ニードル部42bから塗布液が吐出される。ニードル部42bは、微小径の筒状形状を有しており、このニードル部42bがプレート部21側に向くようにノズル本体42aがフレーム41に支持されている。また、ノズル本体42aがシリンジポンプPと配管で連結されており、シリンジポンプPを作動させることによりノズル本体42aに塗布液が供給される。   The spray unit 40 has one or more spray nozzles 42. The spray nozzle 42 discharges the supplied application liquid in a spray form, and has a nozzle body 42a for storing a predetermined amount of application liquid and a needle-like needle part 42b, and is applied from the needle part 42b. Liquid is discharged. The needle part 42b has a cylindrical shape with a minute diameter, and the nozzle body 42a is supported by the frame 41 so that the needle part 42b faces the plate part 21 side. Moreover, the nozzle main body 42a is connected with the syringe pump P by piping, and when the syringe pump P is operated, the coating liquid is supplied to the nozzle main body 42a.

そして、ニードル部42bは、導線71を介して電圧印加部70と電気的に接続されており、電圧印加部70が作動することによりニードル部42bに電圧が印加される。また、上述したように、プレート部21は接地機構22によって接地されていることにより、ニードル部42bとプレート部21との間に電圧が印加されると、図3に示すようにニードル部42bと基板10との間に電界(電気力線)が生じ、ニードル部42bに供給された塗布液が静電気力反発により表面張力を破壊し、塗布液がニードル部42b先端から噴霧状の液滴になり電界(電気力線)に沿って吐出され、基板10に塗布される。   And the needle part 42b is electrically connected with the voltage application part 70 via the conducting wire 71, and a voltage is applied to the needle part 42b when the voltage application part 70 act | operates. Further, as described above, since the plate portion 21 is grounded by the grounding mechanism 22, when a voltage is applied between the needle portion 42b and the plate portion 21, the needle portion 42b An electric field (lines of electric force) is generated between the substrate 10 and the coating liquid supplied to the needle part 42b destroys the surface tension due to electrostatic force repulsion, and the coating liquid becomes sprayed droplets from the tip of the needle part 42b. It is discharged along the electric field (electric field lines) and applied to the substrate 10.

また、本実施形態のスプレーユニット40は、フード部80をさらに有している。このフード部80はスプレーノズル42とプレート部21との間に位置するように設けられ、スプレーノズルから噴霧されたスプレー全体を囲む略円錐台形であり中空の樹脂製のフードであり、プレート部21側の開口サイズがスプレーノズル42側の開口サイズより小さい形状で、フード固定具44によってフレーム41に支持されている。   Further, the spray unit 40 of the present embodiment further includes a hood portion 80. The hood portion 80 is provided so as to be positioned between the spray nozzle 42 and the plate portion 21, and is a substantially frustoconical and hollow resin hood surrounding the entire spray sprayed from the spray nozzle. The opening size on the side is smaller than the opening size on the spray nozzle 42 side, and is supported on the frame 41 by the hood fixture 44.

また、本実施形態ではフード部80の上端部(スプレーノズル42側の端部)はニードル部42bの先端よりもニードル部42bの根元側に位置し、ニードル部42bの先端からプレート部方向に噴霧される塗布液がフード部80の上端部側からフード部80の外に逃げることを防止している。なお。フード部80の下端部(プレート部21側の端部)はニードル部42bの先端とプレート部21の間に位置している。   In the present embodiment, the upper end portion (the end portion on the spray nozzle 42 side) of the hood portion 80 is positioned closer to the root side of the needle portion 42b than the tip end of the needle portion 42b, and sprays from the tip end of the needle portion 42b toward the plate portion. The applied coating liquid is prevented from escaping out of the hood 80 from the upper end side of the hood 80. Note that. The lower end portion (the end portion on the plate portion 21 side) of the hood portion 80 is located between the tip of the needle portion 42 b and the plate portion 21.

また、基板10に微細なパターンを描画する際にはマスク部60が用いられ、フード部80と基板10との間にマスク部60が配置される。マスク部60は、スプレーノズル42から吐出された塗布液で形成される塗布膜Cの形状を制御するためのものである。マスク部60は、平板形状の電気絶縁材で形成されており、そのほぼ中央部分に厚さ方向に貫通する開口部61が形成されている。そして、このマスク部60は、マスク固定具43によってフレーム41に支持されており、開口部61の貫通方向がスプレーノズル42のニードル部42bに向く姿勢で固定されている。したがって、スプレーノズル42から噴霧された塗布液は、この開口部61を通じて基板10に塗布されることにより、基板10上に形成される塗布膜Cの形状が制御される。すなわち、開口部61の面積を大きくすることにより基板10上に形成される塗布膜Cの形状は大きくなり、開口部61の面積を小さくすることにより基板10上に形成される塗布膜Cの形状は小さくなる。   Further, the mask portion 60 is used when a fine pattern is drawn on the substrate 10, and the mask portion 60 is disposed between the hood portion 80 and the substrate 10. The mask unit 60 is for controlling the shape of the coating film C formed by the coating liquid discharged from the spray nozzle 42. The mask portion 60 is formed of a flat plate-shaped electrical insulating material, and an opening 61 that penetrates in the thickness direction is formed at a substantially central portion thereof. The mask portion 60 is supported by the frame 41 by a mask fixture 43 and is fixed in such a posture that the penetrating direction of the opening 61 faces the needle portion 42 b of the spray nozzle 42. Accordingly, the coating liquid sprayed from the spray nozzle 42 is applied to the substrate 10 through the opening 61, whereby the shape of the coating film C formed on the substrate 10 is controlled. That is, the shape of the coating film C formed on the substrate 10 is increased by increasing the area of the opening 61, and the shape of the coating film C formed on the substrate 10 is decreased by reducing the area of the opening 61. Becomes smaller.

移動機構50は、スプレーユニット40をX軸方向とY軸方向とに移動させるものである。すなわち、プレート部21の基板10を載置する面と平行な方向に移動させるものである。本実施形態では、プレート部21のY軸方向両側に設けられるX軸直動ガイド51とガントリフレーム31に設けられるY軸直動ガイド52とで構成されている。X軸直動ガイド51は、プレート部21のX軸方向に沿って延びて設けられており、このX軸直動ガイド51のスライダとガントリフレーム31とが連結されている。したがって、X軸直動ガイド51を駆動制御することによりガントリフレーム31がX軸方向に移動し、任意の位置で停止することができる。そして、ガントリフレーム31のY軸方向に延びる部分には、Y軸直動ガイド52が設けられており、このY軸直動ガイド52のスライダとスプレーユニット40とが連結されている。したがって、Y軸直動ガイド52を駆動制御することによりスプレーユニット40がY軸方向に移動し、任意の位置で停止することができる。したがって、X軸直動ガイド51及びY軸直動ガイド52を駆動制御することにより、スプレーユニット40をプレート部21上の基板10に対して所定の位置に移動できるようになっている。   The moving mechanism 50 moves the spray unit 40 in the X-axis direction and the Y-axis direction. That is, the plate portion 21 is moved in a direction parallel to the surface on which the substrate 10 is placed. In the present embodiment, an X-axis linear motion guide 51 provided on both sides of the plate portion 21 in the Y-axis direction and a Y-axis linear motion guide 52 provided on the gantry frame 31 are configured. The X-axis linear motion guide 51 extends along the X-axis direction of the plate portion 21, and the slider of the X-axis linear motion guide 51 and the gantry frame 31 are connected to each other. Therefore, by driving and controlling the X-axis linear motion guide 51, the gantry frame 31 can be moved in the X-axis direction and stopped at an arbitrary position. A Y-axis linear motion guide 52 is provided at a portion extending in the Y-axis direction of the gantry frame 31, and the slider of the Y-axis linear motion guide 52 and the spray unit 40 are connected to each other. Therefore, by driving and controlling the Y-axis linear motion guide 52, the spray unit 40 moves in the Y-axis direction and can be stopped at an arbitrary position. Therefore, the spray unit 40 can be moved to a predetermined position with respect to the substrate 10 on the plate portion 21 by driving and controlling the X-axis linear motion guide 51 and the Y-axis linear motion guide 52.

また、Y軸直動ガイド52とスプレーユニット40とは、Z軸直動ガイド53を介して取付けられている。すなわち、Z軸直動ガイド53が駆動制御されることにより、スプレーユニット40は、Z方向位置(高さ方向位置)の移動が駆動制御され、基板10に対して接離可能に支持されている。   The Y-axis linear motion guide 52 and the spray unit 40 are attached via a Z-axis linear motion guide 53. That is, by driving and controlling the Z-axis linear motion guide 53, the spray unit 40 is driven and controlled to move in the Z direction position (height direction position) and is supported so as to be able to contact and separate from the substrate 10. .

次に、本実施形態における基板への塗布径を、比較例とともに図3乃至図5に示す。なお、プレート部21に載置した基板10とスプレーノズル42との距離d1は70mmである。   Next, the application diameter to the substrate in this embodiment is shown in FIGS. 3 to 5 together with the comparative example. The distance d1 between the substrate 10 placed on the plate portion 21 and the spray nozzle 42 is 70 mm.

(比較例1)
図3に示すようにフード部80を設けない場合の基板10上の塗布膜Cの径は、120mmであった。なお、この場合のスプレーノズル42へ印加した電圧は約11kVであった。
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 3, the diameter of the coating film C on the substrate 10 when the hood part 80 was not provided was 120 mm. In this case, the voltage applied to the spray nozzle 42 was about 11 kV.

(比較例2)
図4に示すようにフード部80のプレート部21側の開口サイズがスプレーノズル42側の開口サイズより大きくなる(下開きと呼ぶ)ようにフード部80を配置した。なお、この場合のスプレーノズル42へ印加した電圧は約16kVであった。ここで、この場合のフード部80の高さ(Z軸方向の寸法)Hは100mmであり、基板10からの距離d2が5mmとなるように配置した。また、フード部80のスプレーノズル42側の開口サイズF1は25mm、プレート部21側の開口サイズF2は70mmである。
(Comparative Example 2)
As shown in FIG. 4, the hood portion 80 is arranged so that the opening size on the plate portion 21 side of the hood portion 80 is larger than the opening size on the spray nozzle 42 side (referred to as a downward opening). In this case, the voltage applied to the spray nozzle 42 was about 16 kV. Here, the height (dimension in the Z-axis direction) H of the hood portion 80 in this case is 100 mm, and the distance d2 from the substrate 10 is 5 mm. The opening size F1 on the spray nozzle 42 side of the hood portion 80 is 25 mm, and the opening size F2 on the plate portion 21 side is 70 mm.

この場合の基板10上の塗布膜Cの径は42mmであり、フード部80が無い場合よりも小さくなった。しかし、この場合、フード部80がスプレーノズル42に接近するため、スプレーノズル42とフード部80との間で放電が生じるなど、スプレーノズル42先端におけるスプレーの発生が不安定になっていた。   In this case, the diameter of the coating film C on the substrate 10 was 42 mm, which was smaller than when the hood portion 80 was not provided. However, in this case, since the hood portion 80 approaches the spray nozzle 42, the generation of spray at the tip of the spray nozzle 42 has become unstable, for example, discharge occurs between the spray nozzle 42 and the hood portion 80.

(実施例)
図5に示すようにフード部80のプレート部21側の開口サイズがスプレーノズル42側の開口サイズより小さくなる(上開きと呼ぶ)ようにフード部80を配置した。なお、この場合のスプレーノズル42へ印加した電圧は約28kVであった。ここで、この場合のフード部80の高さ(Z軸方向の寸法)Hは100mmであり、基板10からの距離d2が5mmとなるように配置した。また、フード部80のスプレーノズル42側の開口サイズは70mm、プレート部21側の開口サイズは25mmである。
(Example)
As shown in FIG. 5, the hood portion 80 is arranged so that the opening size on the plate portion 21 side of the hood portion 80 is smaller than the opening size on the spray nozzle 42 side (referred to as an upper opening). In this case, the voltage applied to the spray nozzle 42 was about 28 kV. Here, the height (dimension in the Z-axis direction) H of the hood portion 80 in this case is 100 mm, and the distance d2 from the substrate 10 is 5 mm. The opening size of the hood portion 80 on the spray nozzle 42 side is 70 mm, and the opening size on the plate portion 21 side is 25 mm.

この場合の基板10上の塗布膜Cの径は8mmであり、比較例1の下開きのフード部80の場合よりも小さくなっていた。また、この実施例のようにスプレーノズル42側の開口サイズが大きい形状の場合、スプレーノズル42とフードとの距離を十分確保することができるため、スプレーの発生が妨げられることなく安定して塗布を行うことができた。   In this case, the diameter of the coating film C on the substrate 10 was 8 mm, which was smaller than the case of the downward-opening hood portion 80 of Comparative Example 1. In addition, in the case where the opening size on the spray nozzle 42 side is large as in this embodiment, a sufficient distance between the spray nozzle 42 and the hood can be secured, so that the spray can be stably applied without being disturbed. Was able to do.

以上より、フード部80はスプレーを絞る効果があること、またフード部80は、上開きの形状である方が、下開きの形状である場合よりも、スプレーが小さく絞られることが判る。   From the above, it can be seen that the hood part 80 has an effect of squeezing the spray, and that the hood part 80 has the shape of the upper opening, and the spray is squeezed smaller than the case of the lower opening shape.

次に、図6のようにフード部80が上開きの形状であり、フード部80と基板10との間にマスク部60を設けた場合の塗布膜Cの径を測定した。ここで、マスク部60の厚みは1mmであり、基板10とマスク部60の間の距離d3は2mm、マスク部60とフード部80との距離d4は5mmとした。この結果、マスク部60の開口径とスプレーユニット42への印加電圧の関係にもよるが、マスク部60の開口径が1.0mmであり印加電圧が16kVの場合に、塗布膜Cの径を0.2mmとすることができた。なお、フード部80が下開きの場合は、スプレーはマスク60の上記の径の開口を通らず、マスク部60の表面の反撥により周辺に散逸した。フードが無い場合も同様にスプレーはマスク60の上記の径の開口を通らず、マスク部60の表面の反撥により周辺に散逸した。   Next, as shown in FIG. 6, the diameter of the coating film C was measured when the hood portion 80 had an upward opening shape and the mask portion 60 was provided between the hood portion 80 and the substrate 10. Here, the thickness of the mask part 60 was 1 mm, the distance d3 between the substrate 10 and the mask part 60 was 2 mm, and the distance d4 between the mask part 60 and the hood part 80 was 5 mm. As a result, although depending on the relationship between the opening diameter of the mask portion 60 and the applied voltage to the spray unit 42, the diameter of the coating film C is reduced when the opening diameter of the mask portion 60 is 1.0 mm and the applied voltage is 16 kV. The thickness could be 0.2 mm. Note that when the hood portion 80 was opened downward, the spray did not pass through the opening of the above-described diameter of the mask 60 and was scattered to the periphery due to the repulsion of the surface of the mask portion 60. Similarly, when there was no hood, the spray did not pass through the opening of the above-mentioned diameter of the mask 60 and was scattered to the periphery due to the repulsion of the surface of the mask portion 60.

このように、上開き形状のフード部80を用いて、ノズル印加電圧、フード部80の高さ、マスク部60の開口の径を調整することで、1mm以下の微小サイズの塗布膜Cを形成することができる。   In this way, by using the hood portion 80 having an upper opening shape, the coating voltage C of 1 mm or less is formed by adjusting the nozzle applied voltage, the height of the hood portion 80, and the diameter of the opening of the mask portion 60. can do.

また、移動機構50によりスプレーユニット40(スプレーノズル42、マスク部60、およびフード部80)をX軸方向とY軸方向とに移動させることによって、スプレーノズル42、マスク部60、およびフード部80を相対位置関係が不変となるように同調させて移動させることが可能であるため、所定のパターンの微細線の描画が可能である。   Further, the spray unit 42 (the spray nozzle 42, the mask unit 60, and the hood unit 80) is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the moving mechanism 50, so that the spray nozzle 42, the mask unit 60, and the hood unit 80 are moved. Can be moved in synchronization so that the relative positional relationship remains unchanged, so that fine lines of a predetermined pattern can be drawn.

次に、他の実施形態のフード部について、図7を用いて説明する。   Next, the food | hood part of other embodiment is demonstrated using FIG.

この実施形態におけるフード部81は導電性を有する金属製であり、図2の実施形態と同様に中空で上開きの円錐台形状を有している。また、フード部81は、フード部電圧印加機構82と電気的に接続されている。   The hood portion 81 in this embodiment is made of a metal having conductivity, and has a hollow and top-open truncated cone shape as in the embodiment of FIG. Further, the hood part 81 is electrically connected to the hood part voltage application mechanism 82.

そして、フード部電圧印加機構82によりプレート部21を基準にスプレーノズル42と同極性である電圧(図7の例ではプラスの電圧)がフード部81に印加された状態でスプレーノズル42からスプレーを行うことにより、スプレー径を絞ってスプレーを行うことができる。具体的には、スプレーノズル42からスプレーされる塗布液は、スプレーノズル42と同極性の電位(図7の例ではプラスの電位)で帯電しており、この塗布液が同極性となっているフード部81と反発するため、スプレーの中心軸方向に押し戻される結果、スプレー径が絞られる。   Then, the hood portion voltage application mechanism 82 applies a voltage having the same polarity as the spray nozzle 42 with reference to the plate portion 21 (a positive voltage in the example of FIG. 7) to the hood portion 81 while spraying from the spray nozzle 42. By performing, spraying can be performed with the spray diameter reduced. Specifically, the coating liquid sprayed from the spray nozzle 42 is charged with the same polarity as the spray nozzle 42 (positive potential in the example of FIG. 7), and this coating liquid has the same polarity. Since it repels the hood 81, the spray diameter is reduced as a result of being pushed back in the direction of the central axis of the spray.

これに対し、図2の実施形態では樹脂といった非導電性の材料がフード部80に用いられているが、この場合であっても、スプレーノズル42に電圧が印加されることに起因してフード部80内で分極が発生し、スプレーノズル42に対向する側の表面にプラスの電荷が現れる。これによりスプレーされた塗布液とフード部80との間で反発が生じる。   On the other hand, in the embodiment of FIG. 2, a non-conductive material such as resin is used for the hood portion 80, but even in this case, the hood is caused by the voltage applied to the spray nozzle 42. Polarization occurs in the portion 80, and a positive charge appears on the surface on the side facing the spray nozzle 42. Thus, repulsion occurs between the sprayed coating liquid and the hood 80.

なお、装置構成を簡単にするため、フード部電圧印加機構82からフード81に与える電圧値をフード部81の部位ごとに変化させるようなことはせず、1種類の値の電圧をフード部81に与えるようにしている。このような構成であっても、十分にスプレー径を絞る効果を得ることができる。   In order to simplify the device configuration, the voltage value applied to the hood 81 from the hood unit voltage application mechanism 82 is not changed for each part of the hood unit 81, and one type of voltage is applied to the hood unit 81. To give to. Even with such a configuration, the effect of sufficiently reducing the spray diameter can be obtained.

以上のエレクトロスプレー塗布装置により、簡単な構成で微細パターンの塗布が可能である。   With the above electrospray coating apparatus, it is possible to apply a fine pattern with a simple configuration.

なお、上記の説明では、スプレーユニット40に単一のスプレーノズル42と、このスプレーノズル42に対して設けられる単一のフード部80および単一のマスク部60を有する例について説明したが、スプレーユニット40に複数のスプレーノズル42と、それぞれのスプレーノズル42に対して設けられた複数のフード部80およびマスク部60を有するものであってもよい。   In the above description, the spray unit 40 has the single spray nozzle 42 and the single hood portion 80 and the single mask portion 60 provided for the spray nozzle 42. The unit 40 may have a plurality of spray nozzles 42 and a plurality of hood portions 80 and mask portions 60 provided for the respective spray nozzles 42.

また、上記実施形態では、スプレーユニット40(スプレーノズル42)とフード部80とマスク部60とが一体構造である例について説明したが、それぞれ別々の移動機構を備え、それぞれが同調して移動できるものであってもよい。ただし、上記実施形態のように、共通である方が、構成が簡素化される点で好ましい。   Moreover, although the spray unit 40 (spray nozzle 42), the hood part 80, and the mask part 60 demonstrated the example which is integral structure in the said embodiment, each provided with a separate moving mechanism, and each can move synchronously. It may be a thing. However, as in the above-described embodiment, a common one is preferable in that the configuration is simplified.

また、フード部80は円錐台形に限らず、他の錐台(四角錐台など)の形状であっても良い。   In addition, the hood portion 80 is not limited to a truncated cone shape, and may have a shape of another truncated cone (such as a square truncated cone).

また、上記実施形態ではスプレーノズル42が基板10の上方に配置され、下向きにスプレーする形態をとっているが、これに限らず、上向き、もしくは横向きにスプレーする形態をとっても良い。   Moreover, in the said embodiment, although the spray nozzle 42 is arrange | positioned above the board | substrate 10 and has taken the form sprayed downward, it may take the form sprayed upward or sideways not only in this.

1 エレクトロスプレー塗布装置
2 基台
10 基板
21 プレート部
21a 基板載置面
22 接地機構
30 塗布ユニット
31 ガントリーフレーム
40 スプレーユニット
41 フレーム
42 スプレーノズル
42a ノズル本体
42b ニードル部
43 マスク固定具
44 フード固定具
50 移動機構
51 X軸直動ガイド
52 Y軸直動ガイド
53 Z軸直動ガイド
60 マスク部
61 開口部
70 電圧印加部
71 導線
80 フード部
81 フード部
82 フード部電圧印加機構
C 塗布膜
P シリンジポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrospray coating device 2 Base 10 Board | substrate 21 Plate part 21a Board | substrate mounting surface 22 Grounding mechanism 30 Coating | coated unit 31 Gantry frame 40 Spray unit 41 Frame 42 Spray nozzle 42a Nozzle main body 42b Needle part 43 Mask fixing tool 44 Hood fixing tool 50 Moving mechanism 51 X-axis linear motion guide 52 Y-axis linear motion guide 53 Z-axis linear motion guide 60 Mask portion 61 Opening portion 70 Voltage application portion 71 Conductor 80 Hood portion 81 Hood portion 82 Hood portion voltage application mechanism C Coating film P Syringe pump

Claims (3)

基板を載置するプレート部と、
塗布液を噴霧するスプレーノズルを有するスプレーユニットと、
前記プレート部と前記スプレーノズルとの間に電圧を印加する電圧印加部と、
を備え、前記スプレーノズルから噴霧された塗布液を前記プレート部に載置された基板に堆積させるエレクトロスプレー塗布装置であって、
前記スプレーユニットは、前記プレート部と前記スプレーノズルとの間に配置されて前記スプレーノズルから噴霧された塗布液の周囲を囲み、前記プレート部側の開口サイズが前記スプレーノズル側の開口サイズより小さい樹脂製のフード部をさらに備えることを特徴とするエレクトロスプレー塗布装置。
A plate portion for placing a substrate;
A spray unit having a spray nozzle for spraying a coating liquid;
A voltage application unit for applying a voltage between the plate unit and the spray nozzle;
An electrospray coating apparatus for depositing a coating liquid sprayed from the spray nozzle on a substrate placed on the plate part,
The spray unit is disposed between the plate portion and the spray nozzle so as to surround a coating liquid sprayed from the spray nozzle, and the opening size on the plate portion side is smaller than the opening size on the spray nozzle side. An electrospray coating apparatus further comprising a resin hood.
基板を載置するプレート部と、
塗布液を噴霧するスプレーノズルを有するスプレーユニットと、
前記プレート部と前記スプレーノズルとの間に電圧を印加する電圧印加部と、
を備え、前記スプレーノズルから噴霧された塗布液を前記プレート部に載置された基板に堆積させるエレクトロスプレー塗布装置であって、
前記スプレーユニットは、前記プレート部と前記スプレーノズルとの間に配置されて前記スプレーノズルから噴霧された塗布液の周囲を囲み、前記プレート部側の開口サイズが前記スプレーノズル側の開口サイズより小さい金属製のフード部と、前記プレート部を基準に前記スプレーノズルと同極性である電圧を前記フード部に印加するフード部電圧印加機構と、をさらに備えることを特徴とするエレクトロスプレー塗布装置。
A plate portion for placing a substrate;
A spray unit having a spray nozzle for spraying a coating liquid;
A voltage application unit for applying a voltage between the plate unit and the spray nozzle;
An electrospray coating apparatus for depositing a coating liquid sprayed from the spray nozzle on a substrate placed on the plate part,
The spray unit is disposed between the plate portion and the spray nozzle so as to surround a coating liquid sprayed from the spray nozzle, and the opening size on the plate portion side is smaller than the opening size on the spray nozzle side. An electrospray coating apparatus, further comprising: a metal hood section; and a hood section voltage application mechanism that applies a voltage having the same polarity as the spray nozzle to the hood section with reference to the plate section.
前記プレート部に載置された基板と前記スプレーノズルとの間に配置され、開口部を有するマスク部と、前記プレート部に対して前記プレート部の基板を載置する面と平行な方向に前記スプレーユニット、前記フード部、および前記マスク部を同調させて相対移動させる移動機構と、をさらに備えることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のエレクトロスプレー塗布装置。   The mask unit disposed between the substrate placed on the plate unit and the spray nozzle and having an opening, and the plate unit with respect to the plate unit in a direction parallel to the surface on which the substrate of the plate unit is placed. The electrospray coating apparatus according to claim 1, further comprising a moving mechanism that synchronizes and relatively moves the spray unit, the hood portion, and the mask portion.
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