JP4403802B2 - ペースト塗布機 - Google Patents

Description

本発明は、テ−ブル上に載置した基板にノズルのペースト吐出口を対向させ、該ノズルのペースト吐出口と該基板との間の該基板の主面に垂直な方向の距離を任意に保ち、該ノズルのペースト吐出口から該基板上にペーストを吐出させながら該基板と該ノズルとの間の該基板の主面に平行な方向での相対位置関係を変化させることにより、該基板上に所望形状のペーストパタ−ンを塗布するペースト塗布機に係り、特に、プラズマディスプレイパネルの製造に際してのＲ，Ｇ，Ｂ３色の蛍光体などの形成に好適なペースト塗布機に関するものである。

プラズマディスプレイパネルの製造工程でＲ（赤）光，Ｇ（緑）光，Ｂ（青）光に発光する夫々の蛍光体（以下、これら蛍光体を、夫々、Ｒ蛍光体，Ｇ蛍光体，Ｂ蛍光体という）などの形成に用いられるペースト塗布機が知られている。

かかるペースト塗布機は、いずれも、テ−ブル上に載置した基板にノズルの先端のペースト吐出口を対向させて、ペースト吐出口と基板との間でこの基板の主面に垂直な方向に任意の距離を持たせ（以下、この距離をノズル先端，基板間の間隔（距離）という）、ペースト吐出口から基板上にＲ，Ｇ，Ｂ蛍光体のペーストを吐出させながら、これらノズル先端と基板との間のこの基板の主面に平行な方向の相対位置関係（以下、ノズル先端，基板間の相対位置関係という）を変化させ、この基板上に所望形状の蛍光体のペーストパタ−ンを塗布するものである。

特に、プラズマディスプレイパネルの基板上には、紫外線に対しては不透明なガラスからなる多数本の隔壁（リブ）が設けられ、Ｒ，Ｇ，Ｂ蛍光体のペーストはこれらリブの間の基板上に塗布される。

かかるペースト塗布機の一例では、予め計測したノズル先端，基板間の距離やノズル先端，リブ間の距離に倣ってノズルを上下させながら、ノズル，基板間の相対位置関係を変化させることにより、基板上に蛍光体のペーストパタ−ンを塗布するようにしている。これらノズル先端，基板間の距離やノズル先端，リブ間の距離の計測は、基板の表面やリブ上に設定した３点で行なって、夫々毎に検出したこれら３点を通る仮想曲面を設定し、基板の表面上やリブ上でそれに対応する仮想曲面に平行にノズルを移動させる（例えば、特許文献１参照）。

上記ペースト塗布機の他の例では、基板上から任意の高さ位置にノズル先端を設定してこのノズル先端から基板上にガイドを垂らし、このガイドに蛍光体のペーストを滴らせて各リブ間の基板上に塗布するようにしており、ノズル先端，基板間の距離は格段調整していない（例えば、特許文献２参照）。

リブ間の距離は１５０μｍ程度で微細であるため、これら従来技術では、リブ間に正確に蛍光体のペーストを塗布することに専念している。

また、近年は蛍光体の発光効率を向上させるために画素毎に隔壁で井桁状等に仕切りを設けた隔壁構造も提案されている。

上記ペースト塗布機のさらに他の例では、ノズルに対して先行した位置関係にある先行センサと後行した位置関係にある後行センサとが設けられ、先行センサでリブ間の基板の表面からノズル先端までの距離を測定し、後行センサでリブ間のノズル先端の位置を計測しながら、ノズルからペーストを吐出してリブ間にペーストを塗布するようにしている（例えば、特許文献３参照）。
特開平１０−２７５４３号公報 特開平１０−２２３１３８号公報 特開２００１ー８７６９３

しかしながら、プラズマディスプレイパネルは大画面であって、その基板は液晶ディスプレイ用の基板よりも厚くなっており、表面が平坦なテーブルに載置した場合、基板の表面は平坦にならず、波打っていることが多い。このため、上記特許文献１に記載のペースト塗布機の場合のように、３点で予め距離を計測する程度では、基板の表面のうねりに追従させてノズル先端の高さ位置を変化させ、ノズル先端，基板間の距離を一定に保つということはできない。そこで、計測点数を増加させることが考えられるが、このようにすると、基板の表面には、リブによって凹凸が形成されているので、この凹凸がノズル先端，基板間の距離を計測するのに障害となり、かかる計測が非常に困難となる。

特許文献３に記載の発明は、上記の後行センサの計測結果により、ノズルをリブ間に沿って移動させてペーストを塗布しながら、先行センサでリブ間でのノズル先端，基板間距離を計測することにより、上記の問題を解決するものであるが、井桁状のリブを有する基板の場合には、ペーストの塗布方向にこれを横切るようにリブが設けられているため、このリブが先行センサによるノズル先端，基板間距離の計測の障害となり、そのままでは、特許文献３に記載の発明を適用することができない。

なお、上記特許文献２に記載のペースト塗布機の場合では、基板の表面状態に係わらず、ノズル先端，基板間の距離を大き目に設定している。このため、塗布の始端や終端では、ペーストの滴りを推し量る必要があって、ペーストの吐出開始や終了の制御が難しく、所望形状にペーストを塗布できない恐れがあった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その目的は、井桁状のリブなどを備えた基板に対しても、所望の位置にペーストパターンを高精度に形成することができ、生産性を高めることができるようにしたペースト塗布機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、テーブル上に載置された凹，凸部を有する基板にノズルのペースト吐出口を対向させ、基板の主面に垂直な方向でのペースト吐出口と基板との間の距離の計測を行なう高さセンサによってペーストパターン形成のためのペースト塗布工程の前に予め得られた基板の表面のうねりデータに基づいて、基板の主面に垂直な方向でのノズルのペースト吐出口と基板の表面との間の距離を所定の値に保持し、ノズルのペースト吐出口から基板上にペーストを吐出させながら、基板の主面と平行な方向での基板とノズルとの間の相対位置関係を変化させることにより、基板上に所望形状のペーストパターンを形成するペースト塗布機であって、ペースト塗布工程の前に、基板の表面のうねりを予め検知する際に辿る高さセンサの計測経路を基板の凸部あるいは凹部に対して斜めに設定する第１の手段と、ペースト塗布工程の前で基板の表面のうねりを予め検知する際、ペーストパターンが基板上の予め決められた経路に沿って形成されるように、基板に施された位置決めマークに基づいて、基板をθ方向に位置合わせを行なう第２の手段と、第２の手段によって位置合わせされた基板をθ方向に予め設定されたずらし設定角度だけずらす第３の手段と、第３の手段によってθ方向にずらし設定角度だけずらされた基板に対し、ペースト塗布工程で基板にペーストパターンを形成するときのペースト塗布経路となる経路近傍を斜めに辿って、高さセンサで基板の主面に垂直な方向での高さセンサと基板の表面との間の距離の計測動作を行なう第４の手段と、第４の手段の計測動作によって得られた距離データを処理して、基板の凸部の頂点を結ぶ凸部面のうねりデータに変換する第５の手段と、第３の手段でθ方向にずらし設定角度だけずれた基板を第２の手段で位置合わせされた元の状態に戻す第６の手段と、第５の手段によって得られたうねりデータに基づいて、基板の主面に垂直な方向でのノズルのペースト吐出口と基板との間の距離を所定の値に保持しながら、第６の手段で元の状態に戻された基板にペースト塗布を行ない、ペーストパターンを形成する第７の手段とを備えたものである。

また、本発明は、テーブル上に載置された凹，凸部を有する基板にノズルのペースト吐出口を対向させ、基板の主面に垂直な方向でのペースト吐出口と基板との間の距離の計測を行なう高さセンサによってペーストパターン形成のためのペースト塗布工程の前に予め得られた基板の表面のうねりデータに基づいて、基板の主面に垂直な方向でのノズルのペースト吐出口と基板の表面との間の距離を所定の値に保持し、ノズルのペースト吐出口から基板上にペーストを吐出させながら、基板の主面と平行な方向での基板とノズルとの間の相対位置関係を変化させることにより、基板上に所望形状のペーストパターンを形成するペースト塗布機であって、ペースト塗布工程の前に、基板の表面のうねりを予め検知する際に辿る高さセンサの計測経路を基板の凸部あるいは凹部に対して斜めに設定する第１の手段と、ペースト塗布工程の前で基板の表面のうねりを予め検知する際、ペーストパターンが基板上の予め決められた経路に沿って形成されるように、基板に施された位置決めマークに基づいて、基板をθ方向に位置合わせを行なう第２の手段と、第２の手段によって位置合わせされた基板に対し、ペースト塗布工程で基板にペーストパターンを形成するときのペースト塗布経路となる経路近傍を斜めに沿う経路を辿って、高さセンサで基板の主面に垂直な方向での高さセンサと基板の表面との間の距離を計測する第３の手段と、第３の手段の計測動作によって得られた距離データを処理して、基板の凸部の頂点を結ぶ凸部面のうねりデータに変換する第４の手段と、第４の手段によって得られたうねりデータに基づいて、基板の主面に垂直な方向でのノズルのペースト吐出口と基板との間の距離を所定の値に保持しながら、第２の手段で位置合わせされた基板にペースト塗布を行ない、ペーストパターンを形成する第５の手段とを備えたものである。

本発明によれば、ストライプ状や井桁状のリブなどの凹凸部を備えた基板に対しても、そのうねりを精度良く検出することができ、基板上の所望の位置にペーストパターンを高精度に形成することができ、生産性が大幅に向上する。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明によるペースト塗布機の一実施形態を示す斜視図であって、１は架台、２ａ，２ｂは基板搬送コンベア、３は基板吸着盤、４はθ軸移動テ−ブル、５ａ，５ｂはｙ軸移動テ−ブル、６はｘ軸移動テーブル、７は塗布ヘッド、８は制御部、９は空圧ユニット、１０はモニタ、１１はキ−ボ−ド（操作パネル）である。

同図において、基板搬送コンベア２ａ，２ｂは昇降手段を備えており、プラズマディスプレイパネル用の基板Ｋをｘ軸方向に搬送して降下することにより、基板吸着盤３上に載置し、また、上昇することによってこの基板Ｋを受け取り、Ｘ軸方向に搬送することにより、外部に排出する。

なお、この基板Ｋ上には、図２（ａ）に示すよう、ｙ軸方向に平行な複数のリブＲａが、或いは、図２（ｂ）に示すように、井桁状のリブＲｂが形成されており、かかるリブＲａ，Ｒｂによって基板Ｋは凹凸をなしている。

θ軸移動テ−ブル４は、ｚ軸に平行な方向のその中心軸を中心に、基板吸着盤３をθ方向を中心に回転させ、ｙ軸移動テ−ブル５ａ，５ｂはｘ軸移動テーブル６をｙ軸方向に駆動させるものであり、リニアモータと支持剛性を確保するための案内機構を備えている。

塗布ヘッド７はｘ軸移動テーブル６に設けられ、ｘ軸移動テーブル６によりｘ軸方向に移動する。モニタ１０は運転状態の表示や画像入力状態を映し出し、キ−ボ−ド１１は運転データの入力や装置の操作を行なうものである。

架台１上には、図示しない位置決め用カメラが２台設置されており、基板Ｋに写植された位置決めマーク位置を読み取り、θ軸移動テ−ブル４によって基板Ｋの辺縁をｘｙ各軸に平行になるようにするとともに、基板Ｋの基板吸着盤３上における位置を確認する。また、これらカメラが塗布ヘッド７の移動域と干渉する場合には、基板吸着盤３の下部にカメラを設置し、基板吸着盤３を透過して画像認識して位置決めするようにしてもよい。

図３は図１における塗布ヘッド７を拡大して示す斜視図であって、１２はｚ軸テーブルベース、１３はｚ軸モータ、１４はＺ軸移動テーブル、１５はシリンジ保持ベース、１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂは夫々Ｒ，Ｇ，Ｂ蛍光体ペーストのシリンジ、１７はシリンジ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂのエア供給口、１８はシリンジ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂのペースト供給口、１９ａ，１９ｂはシリンジ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂのペースト残量検知センサ、２０はシリンジ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂのペースト収納筒蓋、２１はノズルホルダ、２２はノズルセンサベース、２３は高さセンサ、２４はノズルセンサ駆動機構、２５は移動案内機構である。

同図において、ｚ軸テーブルベース１２はｘ軸移動テ−ブル６上に配置されており、Ｚ軸移動テーブル１４はｚ軸モータ１３の正逆転運動をｚ軸方向に変換するためのボールねじなどの機械要素と案内機構を内蔵している。シリンジ保持ベース１５は、ｚ軸移動テ−ブル１４により、ｚ軸方向に移動する。ノズルホルダ２１には、Ｒ蛍光体ペーストが収納されたシリンジ１６ＲとＧ蛍光体ペーストが収納されたシリンジ１６ＧとＢ蛍光体ペーストが収納されたシリンジ１６Ｂとが固定されており、また、図３で説明するペーストを吐出する複数のノズルが下部に配置され、シリンジ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂからこれらノズルへのペーストの配給管路を内蔵している。これらシリンジ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂには夫々、エア供給口１７，ペースト供給口１８，ペースト残量検知センサ１９ａ，１９ｂ及びペースト収納筒蓋２０が設けられている。ノズルセンサベース２２は、ノズルホルダ２１に取り付けた複数のノズルが貫通する開孔を備えている。

シリンジ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂのペーストの残量がペースト残量検知センサ１９ａ，１９ｂで検出され、残量が基準量よりも減少した場合には、後述するペーストタンクから配管，ペースト供給口１８を介してシリンジ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂにペーストが圧送される。また、ペーストの供給を行なわない場合には、図示していないバルブにより、上記のペースト供給経路が遮断されている。

高さセンサ２３はノズルセンサベース２２上に配置されており、その検出光はノズルセンサベース２２に設けた開孔を透過する。ノズルセンサ駆動機構２４はシリンジ保持ベース１５に設けられ、高さセンサ２３とノズルホルダ２１とをｘ軸方向に微少移動させる。移動案内機構２５はノズルセンサ駆動機構２４によるノズルや高さセンサ２３の移動を案内するものである。

なお、この高さセンサ２３については、後で詳細に説明する。

図４はこの実施形態での基板Ｋ上に蛍光体ペーストを塗布する過程を示す斜視図であって、２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂは夫々Ｒ，Ｇ，Ｂ蛍光体ペーストのノズル、Ｒａは図２（ａ）に示すリブである。

同図において、ノズルホルダ２１には、Ｒ蛍光体ペーストのノズル２６ＲとＧ蛍光体ペーストのノズル２６ＧとＢ蛍光体ペーストのノズル２６Ｂが２個ずつ取り付けられており、ノズル２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂ，２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂの順にｘ軸方向に配置されている（以下では、これらノズル２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂをまとめてノズル２６と総称する）。また、蛍光体ペーストが塗布される基板Ｋは、そこに設けられているリブＲａがｙ軸方向に平行とするように、配置されている。従って、ノズルホルダ２１でのノズル２６の配列方向は、基板Ｋ上のリブＲａの長手方向に対して直交している。

これらノズル２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂ，２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂが夫々基板Ｋ上の隣合うリブＲａ間に対向した状態で、このノズルホルダ２１が取り付けられたｘ軸移動テーブル６がｙ軸移動テ−ブル５ａ，５ｂ上をｙ軸方向に移動することにより（図１）、これらノズル２６がｙ軸方向に移動し、これとともに、ノズル２６Ｒの先端のペースト吐出口（図示せず）からシリンジ１６Ｒ（図３）のＲ蛍光体ペーストＰ（Ｒ）が、ノズル２６Ｇの先端ペースト吐出口（図示せず）からシリンジ１６Ｇ（図３）のＧ蛍光体ペーストＰ（Ｇ）が、ノズル２６Ｂの先端のペースト吐出口（図示せず）からシリンジ１６Ｂ（図３）のＢ蛍光体ペーストＰ（Ｂ）が夫々吐出され、２つおきのリブＲａ間にＲ蛍光体ペーストＰ（Ｇ）が、それらの隣りのリブＲａ間にＧ蛍光体ペーストＰ（Ｇ）が、さらにそれらの隣りのリブＲａ間にＢ蛍光体ペーストＰ（Ｂ）が夫々塗布され、６個のリブＲａ間に同時に蛍光体ペーストが塗布される。かかる６個のリブＲａ間の塗布が終了すると、次に、ｘ軸移動テーブル６がｙ軸移動テ−ブル５ａ，５ｂ上をｙ軸方向にリブＲａの６個分移動し、これらリブＲａ間の上記の塗布動作を行なう。

このようにして、ノズルホルダ２１に６個のノズル２６を取り付けた６孔式のノズルにより、６個のリブＲａ間のペースト塗布を同時に行なうことができるが、ノズル２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂを１個ずつ用いた３孔式やそれ以外の３の倍数個を用いた方式としてもよいが、例えば、３孔式や６孔式などのノズルの使用個数が少ない場合には、夫々のノズル２６をノズルホルダ２１に対して個別に着脱可能にしてもよい。しかし、取付精度や取付の作業性を考慮すると、１つのブロックに複数個の孔加工を施した多孔ノズル（例えば、ノズルホルダ２１に複数のノズル２６を一体に固定して取り付けた多孔ノズル）の使用が望まれる。また、ノズルホルダ２１の構造を変更することにより、取り付け可能なノズル２６の個数や、ノズル２６の中心間の距離や吐出可能ペースト数，実装可能なシリンジ１６の本数を容易に変更できる。

蛍光体はその発光色毎に粘度やチクソ値などの物性値が異なるため、これらを同時に高精度で塗布するためには、後述する空気圧力調整機器をシリンジ１６毎に接続し、蛍光体ペーストの種類（発光色の異なる蛍光体ペースト）に応じて吐出圧力を調整するとよい。

なお、この実施形態は、プラズマディスプレイパネルでの蛍光体ペーストの塗布に関するものであるが、例えば、単一ペーストパターンを同一ピッチで複数形成する、例えば、ブラックストライプの形成工程やバリアリブの形成工程などにこの実施形態を使用する場合には、シリンジ１６を１つにし、ノズルホルダ２１内で複数のノズル２６に均等配分する塗布方法や、同一ペーストで粘度やチクソ値など物性値を調整したぺーストを順次積層していくような塗布方法も可能である。

ところで、基板Ｋの厚いものにあっては、図１において、基板吸着盤３に全面にわたって吸着させて表面を平坦にしようとしても、部分的に吸着されるだけで、反りが直らず、基板Ｋの表面にうねりがあることが多い。また、基板Ｋが大型化するにつれて基板吸着盤３は大きなものとなり、基板吸着盤３の辺縁域が重みで湾曲するようになる。従って、基板Ｋも基板吸着盤３に合わせて湾曲し、また、基板吸着盤３からはみ出している基板Ｋの辺縁域は、自重で垂れ下がるように湾曲する。

一方、ｘ軸移動テーブル６や塗布ヘッド７は基板Ｋの反りとは独立しているので、ノズル２６のペースト吐出口と基板Ｋの表面との間の間隔（距離：即ち、ペースト吐出口，基板Ｋ間の間隔）は、基板Ｋの表面と平行な方向（ｘ，ｙ軸方向）での基板Ｋの表面に対するペースト吐出口の相対位置において、基板Ｋのうねりや反りにより差が生じる。

そこで、基板Ｋの表面と平行な方向でのノズル２６のペースト吐出口と基板Ｋとの間の相対位置の変化を予め計測・記憶しておき、ペースト塗布時には、このように計測・記憶されたデータから得られる基板のうねり情報を基に、ペースト吐出口，基板Ｋ間の間隔を調整制御する。

図５はかかる計測を行なう図３における高さセンサ２３の一具体例の説明図であって、２７はかかる高さセンサ２３としての非接触三角測式センサであり、図４に対応する部分には同一符号を付けている。

同図において、非接触三角測式センサ２７は、半導体レーザを光源とし、三角測量によりペースト吐出口，基板Ｋ間の間隔を計測するものである。

この非接触三角測式センサ２７は、内部に発光部と受光部とを備え、発光部からレーザ光（検出光）Ｌ１を発光させ、このレーザ光Ｌ１を基板Ｋの表面上の計測点Ｓ１で反射させて受光部で受光することにより、測長を行なう。レーザ光Ｌ１の照射方向は、リブＲａの長手方向と平行になるようにしている。

かかる高さセンサ２３でペースト吐出口，基板Ｋ間の間隔を計測することにより、基板Ｋの表面のうねりや反りを検出し、この検出結果に基づいて、ノズル２６のペースト吐出口が基板Ｋの表面から予め決めた所望の間隔（距離）になるように、ｚ軸モータ１３（図３）をリアルタイムで制御する。

なお、高さセンサ２３としては、かかる三角測式センサに代えて、オートフォーカス式，画像計測式で知られる光プローブ式や、超音波方式，磁気方式などのセンサを用いてもよい。

図６は図１に示した実施形態の制御系の一具体例を示す構成図であって、８ａはマイクロコンピュ−タユニット、８ｂは画像入力部、８ｃは外部インタフェース部、８ｄは駆動制御部、８ｅはデータ通信バス、２８はタンク、２９はバルブ、３０ａ，３０ｂはアクチュエータ、３１〜３４はサーボモータ、３５〜３９はエンコーダ、４０ａ，４０ｂは画像位置決め用カメラ、４１は正圧源、４２は負圧源、４３は正圧調整器、４４は負圧調整器、４５はバルブユニット、４６はプリンタ、４７は外部パソコンであり、前出図面に対応する部分には同一符号をつけている。

同図において、サーボモータ３４，３３は夫々ｙ軸移動テ−ブル５ａ，５ｂ（図１）を駆動するものであり、サーボモータ３２はｘ軸移動テーブル６（図１）を駆動するもの、サーボモータ３１はθ軸移動テーブル４（図１）を駆動するものである。また、エンコーダ３５〜３９は夫々上記各モータの位置を検出するものである。アクチュエータ３０ａはノズルセンサ移動機構２５の駆動源であり、アクチュエータ３０ｂは図３で省略したノズル移動機構の駆動源である。さらに、外部パソコン４７やプリンタ４６は適宜に接続されるものである。

なお、図６では、図１における制御部８やシリンジ１６の空気圧の制御系，塗布ヘッド７の制御系の一具体的構成を示すものである。

また、図６では、簡略化のため、空圧制御系はＧ蛍光体ペーストを収納するシリンジ１６Ｇの系統で代表させて示しており、従って、タンク２８には、Ｇ蛍光体ペーストが貯蔵され、バルブ２９は、ペースト残量検知センサ１９ａ，１９ｂ（図３）の検出結果で開閉制御されるものである。

制御部８は、基板搬送コンベア２ａ，２ｂ（図１）の駆動制御系を含むが、ここでは図示していない。

また、マイクロコンピュ−タ８ａは、図示しないが、主演算部や運転処理プログラムを格納したＲＯＭ，主演算部での処理結果のほか、制御部８に接続される機器からの入力デ−タや装置の運転条件データを格納するＲＡＭ，デ−タをやり取りする入出力部などを備えている。

また、適宜に接続される外部パソコン４７やキ−ボ−ド１１（図１）、あるいは図示しないネットワークなどから入力された塗布形状データと塗布条件データなどの運転条件データと、装置から転送されるプラズマディスプレイパネルの生産枚数などの生産管理データなどは、マイクロコンピュ−タ８ａ内のＲＡＭから外部パソコン４７内のハードディスクなどの図示しない内部記憶媒体とフロッピディスクなどの外部記憶媒体に記憶保管され、操作者の指示により、そのうちの任意の情報をプリンタ４６から印刷することができる。

キーボード１１や外部パソコン４７や図示しないネットワークなどから入力されるデ−タに基いて、ｙ軸移動テ−ブル５ａ，５ｂ上に配置されたｘ軸移動テーブル６がサーボモータ３４，３３によって駆動され、ｘ軸移動テーブル６上に配置したｚ軸テーブルベース１２がサーボモータ３２によって駆動され、ｚ軸テ−ブルベース２０上のｚ軸モータ１３を駆動することにより、負圧源４２から分配した負圧によって基板吸着盤３に真空吸着、若しくは冶具で固定された基板Ｋに対し、ノズル２６がシリンジ保持ベース１５（図３）を介して、ｘ，ｙ，ｚ軸方向に任意の距離を移動する。そして、その移動中、マイクロコンピュータ８ａがバルブユニット４５を制御することにより、正圧源４１から正圧調整器４３とバルブユニット４５とを介して、シリンジ１６に僅かな空気圧が印加され、ノズル２６のペースト吐出口から蛍光体ペーストＰが吐出されて基板Ｋに所望のパタ−ンで塗布される。

図７は図１に示したペースト塗布機のペースト塗布動作の一具体例を示すフローチャートである。

同図において、先ず、電源が投入され（ステップ１００）、次いで、装置初期設定工程が実行される（ステップ２００）。

この初期設定では、ｙ軸移動テ−ブル５ａ，５ｂ及びｘ軸移動テ−ブル６（図１）により、塗布ヘッド７上のｚ軸テーブルベース１２（図３）をｘ軸方向に移動させ、ノズル２６のペースト吐出口が蛍光体ペーストの吐出開始位置（ペースト塗布開始点）に位置付けられるように、ノズル２６がペーストパターン描画の対象とする基板（実基板）Ｋ（図１）上の予め決められた基準位置に位置決め（原点位置に設定）されるとともに、さらに、この実基板Ｋに塗布する１以上のペーストパターン毎のデータ（ペーストパタ−ンデ−タ）や実基板Ｋの位置デ−タ，実基板Ｋに実際にペーストを塗布するときのこの実基板Ｋとノズル２６との間の相対速度（かかる相対速度を塗布速度というが、特に、この場合の塗布速度を初期設定塗布速度という），実基板Ｋの表面からのノズル２６の高さ（これは、上記のノズル２６，基板Ｋ間の距離に等しく、実基板Ｋの表面に描画されるペーストパターンの高さを決めるものであるから、以下、塗布高さというが、特に、この場合の塗布高さを初期設定塗布高さという），ノズル２６からのペースト吐出量を決めるシリンジ１６に印加される圧力（この圧力を塗布圧力というが、特に、この場合の塗布圧力を初期設定塗布圧力という）などのデータ、さらには、ぺースト吐出終了位置を示す位置デ−タや塗布したペーストパタ−ンの計測位置デ−タなどの設定が行なわれる。これらのデ−タはキ−ボ−ド１１（図１，図６）から入力され、入力されたこれらデ−タはマイクロコンピュ−タ８ａ（図６）に内蔵されたＲＡＭに格納される。

初期設定動作（ステップ２００）が終了すると、次に、実基板Ｋを基板吸着盤３（図１）に搭載して吸着保持させる（ステップ３００）。

この基板搭載動作では、図１において、基板搬送コンベア２ａ、２ｂによって実基板Ｋが外部からｘ軸方向に基板吸着盤３の上方まで搬入され、図示しない昇降手段によってこれら基板搬送コンベア２ａ，２ｂを下降させることにより、実基板Ｋが基板吸着盤３に載置される。

次に、基板Ｋの予備位置決めが行なわれる（ステップ４００）。

この処理では、図１において、図示しない位置決めチャックにより、実基板Ｋのｘ，ｙ軸方向の粗い位置合わせが行なわれる。そして、基板吸着盤３に載置された実基板Ｋの位置決め用マ−クを画像認識カメラ４０ａ，４０ｂ（図６）で撮影し、それを画像処理して実基板Ｋのθ方向での傾きを検出し、この検出結果に応じてサ−ボモ−タ３１（図６）でθ軸移動テーブル４を駆動することにより、このθ方向の傾きも補正してｘ，ｙ軸方向に対する正確な位置合せが行なわれる。

次に、ステップ４００で位置決めされた基板Ｋのθ方向のむきを、サ−ボモ−タ３１（図６）でθ軸移動テーブル４を駆動することにより、ずらし設定角度Δθだけ僅かにずらす処理を行なう（ステップ５００）。

この処理では、基板Ｋのθ方向のむきを僅かにずらすことにより、高さセンサ２３の計測ポイント位置を、数１０μｍといった細いリブＲａの頂上位置に厳密に合わせなくとも、必ずリブＲａの頂上を検出できるようにするのが目的である。これは、リブＲａの頂上の高さ変化を検出し、これによって基板Ｋのうねりを検出するものである。

発明者らの試験では、図４において、リブＲａの長さが５００ｍｍであるとき、基板Ｋのθ方向を１゜傾けた状態としてｙ軸方向に５００ｍｍ辿る走査を行なうと、約３０回リブＲａの頂上を検知できることがわかった。勿論、リブＲａの間隔やうねり検出の要求精度に応じてこのずらし設定角度Δθを調整するとよい。

次に、基板Ｋのうねり計測処理を行なう（ステップ６００）。これを図８により説明する。

まず、ノズル２６によるペースト塗布位置と高さセンサ２３の計測点とが離れているために、高さセンサ２３の計測点がノズル２６による塗布位置（塗布時のノズル位置）になるように、ｙ軸移動テーブル５ａ，５ｂ及びｘ軸移動テーブル６により、高さセンサ２３の水平方向の位置決めをしてこの位置ずれ補正のためのオフセットを与える（ステップ６０１）。

次に、ノズルホルダ２１（図３）を下降させて、高さセンサ２３をその計測可能範囲内までを下降させることにより、高さセンサ２３の高さ方向の位置決めを行なう（ステップ６０２）。

次に、ステップ２００で読み込み設定されているペーストパターンデータによる移動経路に沿って高さセンサ２３の計測点が移動（即ち、走査）するように、ｙ軸移動テーブル５ａ，５ｂ及びｘ軸移動テーブル６を駆動し、この高さセンサ２３による基板のうねり計測動作を開始する（ステップ６０３）。計測動作中に得られる高さセンサ２３の計測結果は、マイクロコンピュータ８ａに内蔵されたＲＡＭに格納される（ステップ６０４，６０５）。なお、上記のように、基板Ｋを正規の向きに対して上記のずらし設定角度Δθだけ傾けたことにより、基板Ｋ上での高さセンサ２３による計測点の経路は、この基板Ｋに実際に形成されるペーストパターンとはこのずらし設定角度Δθだけずれるが、この設定量Δθはわずかな値であるため、高さセンサ２３による計測点の経路で検出されるうねり量は、実際に形成されるペーストパターンの経路でのうねり量とほぼ一致する。

以上の処理を、ペーストパターンデータよる終点に高さセンサ２３による計測点が到着するまで（ステップ６０６）、ステップ６０４，６０５の動作を繰り返し、計測を継続する。そして、この終点に到着すると（ステップ６０６）、登録されている次のペーストパターンデータに基づいて、上記のステップ６０１からの次の計測動作を行ない、登録されている全ペーストパターンの高さ検出が終了するまで、このうねり計測動作を繰り返す（ステップ６０７）。

次に、図７において、ステップ６００での以上の計測によって得られた全ペーストパターンデータに対するうねりデータは、変換処理される（ステップ７００）。以下、この変換処理について説明する。

図９（ａ）は図８に示す上記のうねり計測で得られたうねりデータを模式的に示すものであって、夫々の頂点が基板ＫのリブＲａ（図２（ａ））を計測することによって得られたものである。

基板ＫにリブＲａによって凹凸しており、ステップ５００でθ方向に基板Ｋを回転させてリブＲａをｙ軸方向から傾け、高さセンサ２３の計測経路がこのリブＲａを横切るようにしたため、得られたうねりデータは、乱れたものとなっており、高さの制御データとしては不適当であるが、凸部（リブＲａ）の頂点をピークとして捉えることができている。なお、基板Ｋ上の凸部や凹部のエッジ部などでは、レーザ光Ｌ１（ず５）が遮られるため、うねりデータにノイズ状のデータが含まれる場合もある。

かかるうねりデータは、フィルタ処理を施すことにより、高さの制御データとして利用できるように変換する。

変換の手順は、まず、このうねりデータに移動平均処理を行ない、図９（ｂ）のようなデータに変換する。次に、閾値を設け、それより、低い値のデータを削除する。図９（ｂ）に示すデータに対し、リブＲａの高さを０．１ｍｍ、閾値を０．０５ｍｍとしたときの処理結果を図９（ｃ）に示す。

次に、このように処理されたデータを、ｙ軸方向，ｘ軸方向にリブＲａを横切る周期を１ブロックとして、ブロック毎に頂点のデータを抽出し、それらを補間処理することにより、図９（ｄ）に示すような基板ＫでのリブＲａのうねりデータが生成される。

かかるうねりデータを、ペースト塗布の際のノズル２６の高さの制御データとして用いることができる。即ち、この高さの制御データからペーストパターンデータによるペーストの塗布経路上でのうねりによるノズル２６の高さ変更点の座標位置が設定され、ノズル２６がこの座標位置に到達すると、このうねりデータをもとにノズル２６，実基板Ｋ間の距離（ノズル２６の高さ）を変更するものである。この場合、かかるノズル２６の高さの変更は、この高さ変更点の座標位置直前に対する高さの制御データとこの高さ変更点の座標位置に対する高さの制御データとの差に応じたものである。

図７において、以上のステップ７００の変換処理が終了すると、ステップ５００でずらし設定角度Δθだけθ方向に回転させた分基板Ｋを元のθ方向に戻す。即ち、ステップ４００で実行された位置決めの状態に基板Ｋを戻し、基板Ｋ上のリブＲａの長手方向とこの基板Ｋでのペースト塗布方向とが所定の関係となるようにする（ステップ８００）。

そして、次に、予め設定された塗布順序が１番目のペーストパターンデータから順番にペーストのパターン塗布が行なわれる（ステップ９００）。このパターン塗布処理を図１０により説明する。

同図において、先ず、塗布条件の設定を行なわれる（ステップ９０１）。即ち、マイクロコンピュ−タ８ａ（図６）に内蔵のＲＡＭには、塗布条件の設定のための記憶テーブルがあるので、塗布描画すべき第１番目のペーストパターンの塗布条件として、塗布速度や塗布圧力，塗布高さのように設定される。このような設定を最終番目のペーストパターンのものまで行なう。他に、塗布パターン移動データや開始点座標，終点座標，サックバック圧力，塗布終了後のノズル上昇量などが設定される。これらの設定は、図７のステップ２００で予め初期設定された諸データから塗布に必要なものを選択し、それらを塗布条件としてＲＡＭの記憶テーブルに写し替えるものである。

次に、設定された塗布開始位置にノズル２６のペースト吐出口を位置付けるために、ｙ軸移動テ−ブル５ａ，５ｂやｘ軸移動テ−ブル６を駆動し（ステップ９０２）、ｚ軸テ−ブルベース１２（図３）を移動させて描画（塗布）開始点上にノズル２６を移動させる。

次に、ｚ軸モータ１３（図３）により、ノズル２６の高さの設定を行なう（ステップ９０３）。この設定される高さは、既にＲＡＭに記憶された塗布高さであり、ノズル２６，実基板Ｋ間の距離がこの塗布高さに等しくなるようにするものである。

以上の処理が終了すると、次に、マイクロコンピュータ８ａ内のＲＡＭに格納されているペーストパターンデータに基いてｙ軸移動テ−ブル５ａ，５ｂやｘ軸移動テ−ブル６が駆動され、これにより、ノズル２６のペースト吐出口が、実基板Ｋに対向した状態で、このペーストパターンデータに応じてｘ，ｙ軸方向に移動する（ステップ９０４）。

また、図６において、正圧源４１からシリンジ１６に正圧調整器４３によって塗布圧力に調整された空気圧がバルブユニット４５を介して印加され、ノズル２６のペースト吐出口からペーストが吐出し始める（ステップ９０５）。

このとき、ペーストが吐出する直前に負圧源４２からシリンジ１６に負圧調整器４４によってサックバック圧力に調整された負圧をバルブユニット４５を介してわずかな時間印加し、ノズル２６のペースト吐出口に溜ったペーストを吸い込む。これにより、ペーストパターンの始端部でペーストの溜りが生ずることなく、ペーストの塗布ができる。

この塗布描画動作の開始とともに、マイクロコンピュータ８ａは、ｙ軸移動テーブル５ａ，５ｂ及びｘ軸移動テーブル６の座標位置からノズル２６の位置を監視し、ステップ７００で得られたうねりの制御データによって設定される高さ変更点であるかどうかの座標判定を行なっている（ステップ９０６）。

この高さ変更点の座標位置になると、マイクロコンピュータ８ａは、ＲＡＭからこの座標位置直前の高さの制御データとこの座標位置での高さの制御データとを読み取り（ステップ９０７）、ｚ軸モータ３を駆動することにより、上記のように、これら高さの制御データの差に応じた分、ノズル２６の高さを制御することにより、実基板Ｋの表面からのノズル２６の設定高さが一定、即ち、設定した塗布高さになるようにして、ペーストパターンの塗布描画を行なう（ステップ９０８）。

このようにして、ペーストパターンの塗布描画が進むが、ペーストパターンの塗布描画動作を継続するか、終了するかの判定は、塗布点がペーストパターンデータによって決まる塗布すべきペーストパターンの終端であるか否かの判断によって決定され（ステップ９０９）、終端でなければ、ステップ９０６，９０９の動作（高さ変更点でない場合）、或いはステップ９０６〜９０９の処理動作を実行し、ペースト塗布が継続する。

その後、ペーストパターンの塗布終端に達すると（ステップ９０９）、次に、図６において、正圧源４１からシリンジ１６に正圧調整器４３によって塗布圧力に調整された空気圧のバルブユニット４５を介した印加を停止し、ノズル２６のペースト吐出口からのペースト吐出を停止する（ステップ９１０）。そして、ｚ軸モータ１３を駆動して予め設定された上昇量分だけノズル２６を上昇させる（ステップ９１１）。

以上のステップ９０１からステップ９１３までのペーストパターン塗布動作は、設定されたペーストパターンデータの全てが使い切るまで、即ち、塗布すべき全てのペーストパターンが塗布し終わるまで行なわれ（ステップ９１３）、最後のペーストパターンの終端に達すると、パターン塗布（ステップ９００）を終了させる（ステップ９１５）。

以上のようにして、１つの実基板Ｋでのペーストパターンの塗布描画終了すると、図７において、基板排出処理（ステップ１０００）に進む。即ち、図１において、実基板Ｋの基板吸着盤３への吸着が解除され、基板搬送コンベア２ａ，２ｂを上昇させて実基板Ｋをこれに載置させ、その状態で基板搬送コンベア２ａ，２ｂをｙ方向に移動させることにより、実基板Ｋを装置外に排出する。

そして、以上の全工程が終了したか否かを判定し（ステップ１１００）、複数枚の実基板Ｋに同じペーストパタ−ンデータを用いてペ−ストパターンを塗布描画する場合には、別の実基板Ｋに対して基板搭載処理（ステップ３００）に戻り、以上説明した動作（処理）が繰り返される。そして、全ての実基板についてかかる一連の処理が終了すると、作業が全て終了となる（ステップ１２００）。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、ペーストパターンの描画時では、ノズル２６が可動で実基板を固定としたが、本発明はこれに限るものではなく、ノズル２６を固定として、実基板Ｋを可動としてもよい。

また、実基板Ｋの搬送方法としては、基板搬送コンベア２ａ，２ｂによってｘ軸方向に基板吸着盤３の上方まで搬送されるものとしたが、基板搬送コンベア２ａ，２ｂをｙ軸方向に平行に配置し、実基板Ｋをｙ軸方向に搬送するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、うねり計測時には、基板Ｋをθ方向にずらしてうねり計測を行なったが、高さセンサ２３を走査方向に対して直交するｘ軸方向に微小距離ずつ移動させる移動機構を設け、高さセンサ２３によって図７のステップ６００の動作を行なう場合には、かかる移動機構により、高さセンサ２３を、その走査方向に対して直交する方向に微小距離ずつ移動させることにより、ペーストパターンを形成するためのペースト塗布経路の近傍で、かつこのペースト塗布経路に斜めの経路を辿って走査を行なうようにしてもよい。

また、上記実施形態では、図２（ａ）に示すようなストライプ状のリブＲａの基板Ｋに線引き塗布を行なう場合を例に説明したが、図２（ｂ）に示すような井桁状のリブＲｂの基板を線引き動作でうねり計測し、得られたうねりデータに基づいてノズル２６と基板Ｋとの距離が設定高さになるように、ノズル２６の高さ出しをし、リブＲｂで囲まれた領域毎に点打ち塗布動作を行なうようにしてもよいし、さらに、処理時間を短縮するために、かかる丼桁状リブＲａの基板Ｋに線引き塗布をするようにしてもよい。

本発明によるペースト塗布機の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態での基板の具体例を示す斜視図である。 図１における塗布ヘッドの一具体例の詳細を示す斜視図である。 図１に示す実施形態で基板上にペーストを塗布する過程を示す斜視図である。 図３に示す高さセンサとしての非接触三角測式センサによるノズル，基板間の間隔（距離）の計測動作の説明図である。 図１に示す実施形態の制御系の一具体例を示すブロック図である。 図１に示した実施形態のペースト塗布動作の一具体例を示すフローチャートである。 図７におけるステップ６００の一具体例を示すフローチャートである。 図７におけるステップ７００の一具体例の説明図である。 図７におけるステップ９００の一具体例を示すフローチャートである。

符号の説明

３ 基板吸着盤
５ａ，５ｂ ｙ軸移動テーブル
６ ｘ軸移動テーブル
７ 塗布ヘッド
８ 制御部
１３ ｚ軸モータ
１４ ｚ軸移動テーブル
１５ シリンジ保持ベース
１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ シリンジ
２１ ノズルホルダ
２３ 高さセンサ
２４ ノズルセンサ駆動機構
２５ 移動案内機構
２６，２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂ ノズル
２７ 非接触三角測式センサ
Ｋ 基板
Ｒａ，Ｒｂ リブ
Ｐ（Ｒ），Ｐ（Ｇ），Ｐ（Ｂ） 蛍光体ペースト

Claims (2)

1. テーブル上に載置された凹，凸部を有する基板にノズルのペースト吐出口を対向させ、該基板の主面に垂直な方向での該ペースト吐出口と該基板との間の距離の計測を行なう高さセンサによってペーストパターン形成のためのペースト塗布工程の前に予め得られた該基板の表面のうねりデータに基づいて、該基板の主面に垂直な方向での該ノズルのペースト吐出口と該基板の表面との間の距離を所定の値に保持し、該ノズルのペースト吐出口から該基板上にペーストを吐出させながら、該基板の主面と平行な方向での該基板と該ノズルとの間の相対位置関係を変化させることにより、該基板上に所望形状のペーストパターンを形成するペースト塗布機において、
   該ペースト塗布工程の前に、該基板の表面のうねりを予め検知する際に辿る該高さセンサの計測経路を該基板の凸部あるいは凹部に対して斜めに設定する第１の手段と、
   該ペースト塗布工程の前で該基板の表面のうねりを予め検知する際、ペーストパターンが該基板上の予め決められた経路に沿って形成されるように、該基板に施された位置決めマークに基づいて、該基板をθ方向に位置合わせを行なう第２の手段と、
   該第２の手段によって位置合わせされた該基板をθ方向に予め設定されたずらし設定角度だけずらす第３の手段と、
   該第３の手段によってθ方向に該ずらし設定角度だけずらされた該基板に対し、該ペースト塗布工程で該基板にペーストパターンを形成するときのペースト塗布経路となる経路近傍を斜めに辿って、該高さセンサで該基板の主面に垂直な方向での該高さセンサと該基板の表面との間の距離の計測動作を行なう第４の手段と、
   該第４の手段の計測動作によって得られた距離データを処理して、該基板の該凸部の頂点を結ぶ凸部面のうねりデータに変換する第５の手段と、
   該第３の手段でθ方向に該ずらし設定角度だけずれた該基板を該第２の手段で位置合わせされた元の状態に戻す第６の手段と、
   該第５の手段によって得られた該うねりデータに基づいて、該基板の主面に垂直な方向での該ノズルのペースト吐出口と該基板との間の距離を該所定の値に保持しながら、該第６の手段で該元の状態に戻された該基板にペースト塗布を行ない、ペーストパターンを形成する第７の手段と
   を備えたことを特徴としたペースト塗布機。
2. テーブル上に載置された凹，凸部を有する基板にノズルのペースト吐出口を対向させ、該基板の主面に垂直な方向での該ペースト吐出口と該基板との間の距離の計測を行なう高さセンサによってペーストパターン形成のためのペースト塗布工程の前に予め得られた該基板の表面のうねりデータに基づいて、該基板の主面に垂直な方向での該ノズルのペースト吐出口と該基板の表面との間の距離を所定の値に保持し、該ノズルのペースト吐出口から該基板上にペーストを吐出させながら、該基板の主面と平行な方向での該基板と該ノズルとの間の相対位置関係を変化させることにより、該基板上に所望形状のペーストパターンを形成するペースト塗布機において、
   該ペースト塗布工程の前に、該基板の表面のうねりを予め検知する際に辿る該高さセンサの計測経路を該基板の凸部あるいは凹部に対して斜めに設定する第１の手段と、
   該ペースト塗布工程の前で該基板の表面のうねりを予め検知する際、ペーストパターンが該基板上の予め決められた経路に沿って形成されるように、該基板に施された位置決めマークに基づいて、該基板をθ方向に位置合わせを行なう第２の手段と、
   該第２の手段によって位置合わせされた該基板に対し、該ペースト塗布工程で該基板にペーストパターンを形成するときのペースト塗布経路となる経路近傍を斜めに沿う経路を辿って、該高さセンサで該基板の主面に垂直な方向での該高さセンサと該基板の表面との間の距離を計測する第３の手段と、
   該第３の手段の計測動作によって得られた距離データを処理して、該基板の凸部の頂点を結ぶ凸部面のうねりデータに変換する第４の手段と、
   該第４の手段によって得られた該うねりデータに基づいて、該基板の主面に垂直な方向での該ノズルのペースト吐出口と該基板との間の距離を該所定の値に保持しながら、該第２の手段で位置合わせされた該基板にペースト塗布を行ない、ペーストパターンを形成する第５の手段と
   を備えたことを特徴としたペースト塗布機。

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