JP4623859B2 - Discharge device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は吐出装置に関し、特に、ICチップや小型電子部品を基板等の上に表面実装する、又は表面実装用の回路パターンを書き込むため、高い粘性をもったはんだや電極ペーストを微細形状のパターンで吐出、印刷する吐出装置に関する。
【0002】
【従来技術】
従来、例えば、ICチップや小型電子部品を基板等の上に表面実装する、又は表面実装用の回路パターンを書き込むため、はんだや電極ペーストを微細形状のパターンで吐出、印刷するために吐出装置が用いられている。
【0003】
このようなはんだや電極ペースト等の高粘性材料を吐出する吐出装置は、はんだや電極ペースト等の粘性及びノズル孔内壁面との摩擦に打ち勝って所望の量を所望のスピードで吐出する必要があるため、ノズル孔内のはんだ等に高い圧力を印加するとともに、高い温度を付与してはんだ等の粘性を下げるなど、粘性及び摩擦などの低減を吐出材の特性を変えることによって対応していた。
【0004】
また、ノズル孔の内壁面は、摩擦を低減するためできるだけ滑らかな表面状態になるようにも加工されている。また、スクリュー状の加圧装置ではんだなどの吐出量をコントロールするなどの技術で、0.5mm程度の径のパターン印刷を可能にしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、ICチップや小型電子部品が小型になり、このような小型のICチップや小型電子部品を基板等の上に表面実装するためのはんだ、又は表面実装用の回路パターンがますます微細パターンになり、従来の吐出装置では対応できなくなってきている。
【0006】
即ち、従来の吐出装置では、はんだや電極ペースト等の高い粘性を持った材料を吐出する点については、ノズル孔の内壁面の摩擦により、所望のスピードや塗布性能を保って吐出径を細くできるのは数100μmの径がほぼ限界であった。これ以下の幅の細線や実装パッド等の印刷は非常に困難であった。
【0007】
例えば、特開2000−120983号公報には、吐出ノズルと、この吐出ノズルの先端に残留する液体を振動により振り切る圧電素子からなる加振部とから構成された吐出装置が開示されている。この吐出装置では、加振部をx、y方向の振動を励起させ、吐出ノズルの先端全体をx、y方向に振動させ、吐出ノズルの先端に残留する液体を振動により振り切ることができるが、吐出ノズルの先端全体が振動するため、近年要求される微細パターンを形成できなかった。
【0008】
本発明の吐出装置は、高い粘性をもったはんだや電極ペースト等の液体を微細パターンで印刷できる吐出装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の吐出装置は、吐出材をノズル孔から吐出する吐出ノズルと、該吐出ノズルに吐出材を供給する吐出材導入部とを具備する吐出装置であって、前記吐出ノズルが圧電材料からなり、前記吐出ノズルの外周面に、所定間隔をおいて4以上の偶数個の駆動電極を設けてなることを特徴とする。
【0010】
このような吐出装置では、圧電材料が、隣設する駆動電極間で分極されるとともに、隣設する駆動電極に異なる極性の電圧を所定の駆動周波数で印可することにより、吐出ノズルのノズル孔の内壁面を高周波の楕円形状等の定在波振動させることができる。
【0011】
ノズル孔内壁面との摩擦に起因する吐出の際の抵抗は、吐出径が小さくなるに従って増加する。このため、はんだや電極ペーストなどの高粘性材料を吐出する限界は数100μm程度である。この抵抗を低減するためには、内壁面と高粘性材料の界面の摩擦を低減する必要がある。
【0012】
圧電振動による高周波振動をノズル孔の内壁面に生じさせると、摩擦の原因となる高粘性材料とノズル孔内壁面との界面における薄い流れの境界層を内壁面から剥がすことができ、高粘性材料のチクソトロピー性により内壁面近傍における高粘性材料の粘性を画期的に低減することができる。これにより、高い粘性を持ったはんだや電極ペースト等の吐出材でも、高い圧力や高温での吐出制御をすることなく、数10μm程度の径で微細配線や実装パッドを印刷することができる。
【0013】
また、駆動周波数を制御することにより、ノズル孔の内壁面に定在波振動を生じさせることができるとともに、吐出ノズル外形を変化させない振動モードを選択することができ、例えば、吐出ノズルの外形ぎりぎりの大きさの窪みにでも、周りに振動などの影響を与えることなくはんだや電極ペーストの塗布をおこなうことができる。
【0014】
また、本発明の吐出装置は、吐出材をノズル孔から吐出する吐出ノズルと、該吐出ノズルに吐出材を供給する吐出材導入部とを具備する吐出装置であって、前記吐出材導入部が圧電材料からなり、前記吐出材導入部の外周面に、所定間隔をおいて4以上の偶数個の駆動電極を設けてなることを特徴とする。
【0015】
このような吐出装置では、圧電材料が、隣設する駆動電極間で分極されるとともに、隣設する駆動電極に異なる極性の電圧を所定の駆動周波数で印可することにより、吐出ノズルのノズル孔の内壁面を高周波の楕円形状等の定在波振動させることができ、これにより、高い粘性を持ったはんだや電極ペースト等の吐出材でも、数10μm程度の径で微細配線や実装パッドを印刷することができる。
【0016】
また、駆動周波数を制御することにより、ノズル孔の内壁面に定在波振動を生じさせることができるとともに、吐出ノズル外形を変化させない振動モードを選択することができ、例えば、吐出ノズルの外形ぎりぎりの大きさの窪みにでも、周りに振動などの影響を与えることなくはんだや電極ペーストの塗布をおこなうことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の吐出装置は、図1に示すように、円筒状の吐出ノズル11と、該吐出ノズル11の一端に形成された吐出材導入部13とを具備して構成されている。この吐出材導入部13には、図示しないが、吐出材を吐出材導入部13に供給するためのチューブ等が接続されている。
【0018】
吐出ノズル11には吐出材を吐出するノズル孔11aが形成され、吐出材導入部13には、吐出ノズル11に吐出材を供給する供給孔が形成されており、ノズル孔11aと供給孔とが連通している。ノズル孔11aの直径は数10μm程度とされ、吐出ノズル11の外径は100μm程度とされている。ノズル孔11aの直径は大きくてもよいが、特に微細パターンを形成するという点から、100μm以下であることが望ましい。
【0019】
そして、本発明では、吐出ノズル11が圧電材料から構成されており、その外周面には、図1及び図2に示すように、軸長方向に形成された矩形状の駆動電極15が、その幅方向に所定間隔をおいて環状に4個形成されている。詳細に説明すると、駆動電極15は、円筒状の吐出ノズル11の外面周囲に、90度ピッチで形成されており、その形状、厚み、材質は同一とされている。即ち、駆動電極15は左右及び上下対称に与えられ、入力する電位は隣接する駆動電極で逆符号になるように与えられる。尚、ノズル孔11aの内壁面には電極が形成されていない。
【0020】
駆動電極15には、吐出材導入部13の表面に形成された引出電極(図示せず)が接続され、これらの引出電極は、入力信号を発生させる吐出装置内の電源に接続されており、引出電極を介して各駆動電極15に所望の極性を有する電圧を所望の周波数で印加することができるようになっている。
【0021】
吐出ノズル11は、隣設する駆動電極15間で分極されており、電源装置及び引出電極を介して隣設する駆動電極15に異なる符号の電圧を印加するように形成されている。
【0022】
以上のように構成された吐出装置では、電源装置により、各駆動電極に印加される電圧の駆動周波数を変化させることにより、ノズル孔11aの内壁面を振動させる駆動周波数を選択することができる。
【0023】
また、駆動周波数を制御することによりノズル孔11aの内壁面を振動させ、吐出ノズル11の外形を変化させない振動モードとすることができる。図2は、このような振動モードで振動している図1(b)の吐出ノズル11の概念図を示すもので、ノズル孔11aの内壁面が楕円形状等の定在波振動を起こすのに対して、吐出ノズル11の外面は、その外面(円周上)にそってのみ振動するモードになっている。尚、黒丸(●)は不動点を示しており、この部分に駆動電極が形成されている。
【0024】
本発明者等は、図1(b)に示す構造にて、FEM解析をおこない、駆動周波数によりどのような振動モードが発生するかを調べたところ、図2に該当する共振モードが存在することを確認した。図3にFEM解析によって得られた共振モードを示す。この図3から、外周部は円周上にそってのみ振動し、内周部は楕円等の定在波で内壁面のみが振動していることが判る。
【0025】
尚、ここでは、吐出ノズル11の外形を100μm、内径を40μmとし、圧電材料はPZTとした。この場合、振動モードは約63MHzのところに現われることを確認した。
【0026】
従って、本発明の吐出装置では、基板上に既に実装している部品や、凹凸を持った実装基板の凸部等に吐出ノズル11が触れることがあっても、吐出ノズル11の外形は変化しない振動モードであるため、吐出ノズル11近傍の周りの構造に障害となるような振動を与えることがなく、ノズル孔11aの内壁面のみが空間を変形させるような振動するため、微細な凹凸形状を持った基板上に微細な電極パターンや実装パッドを吐出、印刷することができる。例えば、100μm程度の幅の凹部に、実装パターン等の塗布が可能となる。
【0027】
即ち、吐出ノズル11の外面に貼り付けられた駆動電極15に、交互に符号の異なった高周波電気信号を入力することにより圧電振動が励起され、ノズル孔11aの内壁面に高周波の定在波振動が現われる。特に、適切な周波数を選ぶことにより、図2に示すような、内壁面は楕円形状等の定在波振動をし、外面は円形を保ったままの円周上の振動をする振動モードを選択することができる。この振動を選択することにより、吐出ノズル11の外形ぎりぎりの大きさの窪みにでも、周りに振動などの影響を与えることなく、はんだや電極ペーストの塗布をおこなうことができる。
【0028】
また、圧電振動による高周波振動をノズル孔11aの内壁面に生じさせると、摩擦の原因となる高粘性材料とノズル孔11a内壁面との界面における薄い流れの境界層を内壁面から剥がすことができ、高粘性材料のチクソトロピー性により内壁面近傍における高粘性材料の粘性を画期的に低減することができる。これにより、高い粘性を持ったはんだや電極ペースト等の吐出材でも、高い圧力や高温で駆動することなく、数10μm程度の径で微細配線や実装パッドを印刷することができる。
【0029】
尚、近傍の微細凹凸パターンに振動の影響を与える心配のない場合には、図2に示される振動モードを敢えて採用する必要はなく、内壁面の振動が大きいモードであれば十分である。
【0030】
図4は、本発明の他の吐出装置を示すもので、この吐出装置は、吐出ノズル11ではなく、吐出材導入部13に駆動電極25が形成されている。
【0031】
即ち、この吐出装置では、吐出ノズル11の一端には円錐状の吐出材導入部13が接続され、この吐出材導入部13は圧電材料により構成されている。そして、吐出材導入部13の周囲に、4個の駆動電極25が形成されている。
【0032】
このような吐出装置では、吐出ノズル11から離れた圧電材料からなる吐出材導入部13表面に、駆動電極25を形成し、この駆動電極に25吐出ノズル11の所望振動モードに該当する周波数の電気信号を入力することにより、吐出ノズル11の外面に直接駆動電極を貼り付けることなく、ノズル孔11a内壁面を振動させることができ、吐出材導入部13の先端に形成された吐出ノズル11のノズル孔11aの内壁面に所望の圧電振動を励起することができる。即ち、共振モードの不完全なエネルギー閉込め効果を利用することによってノズル孔11aの内壁面のみが振動する振動モードを実現することができる。
【0033】
この場合は、最も激しく振動する部位と電極張り付け位置が離れていて入力インピーダンスのピークが駆動電極位置によって小さくなることが予想されるため、吐出装置内の高周波信号発生装置は所望の高周波振動数を精度良く発生させるよう設計しておく必要がある。図4の吐出装置では、吐出ノズル11は圧電材料で作製されている必要はなく、細い径をもった円筒形状の作製に有利な、また高粘性材料に摩耗される度合いの少ない金属材料等を選ぶことができる。
【0034】
図4、図5に示すように、駆動電極の張られている位置は吐出ノズル11が装着されている吐出材導入部13の外周面である。この吐出材導入部13が圧電体で作製されていればこの部位に圧電振動が励起され、この振動が吐出ノズル11に伝わる。適切な周波数の入力信号を与えることによって、吐出ノズル11が所望の共振状態を起こして目的とする高粘性流体の吐出を可能にする。
【0035】
実装基板上の吐出箇所近傍の微細凹凸パターンに振動の影響を与える心配のない場合には、図2に示される振動モードを敢えて採用する必要はなく、内壁の振動が大きいモードであれば十分である。この場合には、吐出ノズルの中心軸が振動して、吐出した印刷パターンににじみ等が発生することを防ぐために、図1(b)に示すように、電極位置の左右、上下の対称性を保つようにして張る必要がある。この際、電極数は多くてもかまわないが、8枚を超える場合では基本的な振動の場合でも、振動振幅は低減するため、所望の特性は劣化することが考えられる。
【0036】
【発明の効果】
本発明の吐出装置では、吐出ノズルの外周面に、所定間隔をおいて4以上の偶数個の駆動電極を設けたので、圧電材料を隣設する駆動電極間で分極するとともに、隣設する駆動電極に異なる極性の電圧を所定の駆動周波数で印可することにより、吐出ノズルのノズル孔の内壁面を高周波の楕円形状等の定在波振動させることができ、これにより、高い粘性を持ったはんだや電極ペースト等の吐出材でも、高い圧力や高温で駆動することなく、数10μm程度の径で微細配線や実装パッドを印刷することができる。
【0037】
また、駆動周波数を制御することにより、ノズル孔の内壁面に定在波振動を生じさせることができるとともに、吐出ノズル外形を変化させない振動モードを選択することができ、例えば、吐出ノズルの外形ぎりぎりの大きさの窪みにでも、周りに振動などの影響を与えることなくはんだや電極ペーストの塗布をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の吐出装置を示すもので、(a)は斜視図、(b)は吐出ノズルの断面図である。
【図2】吐出ノズルに生じる圧電振動モードを示す説明図である。
【図3】振動モードを説明するためのシミュレーション結果を示す図である。
【図4】本発明の他の吐出装置を示す断面図である。
【図5】本発明のさらに他の吐出装置を示す断面図である。
【符号の説明】
11・・・吐出ノズル
11a・・・ノズル孔
13・・・吐出材導入部
15、25・・・駆動電極
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge device, and in particular, a surface of an IC chip or a small electronic component is mounted on a substrate or a circuit pattern for surface mounting is written. The present invention relates to a discharge device that discharges and prints.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in order to surface-mount IC chips or small electronic components on a substrate or to write a circuit pattern for surface mounting, a discharge device has been used to discharge and print solder and electrode paste in a fine pattern. It is used.
[0003]
Such a discharge device that discharges a highly viscous material such as solder or electrode paste must overcome the viscosity of the solder or electrode paste and friction with the inner wall surface of the nozzle hole and discharge a desired amount at a desired speed. Therefore, a reduction in viscosity and friction, such as applying a high pressure to the solder in the nozzle hole and lowering the viscosity of the solder by applying a high temperature, has been dealt with by changing the characteristics of the discharge material.
[0004]
Further, the inner wall surface of the nozzle hole is processed so as to be as smooth as possible in order to reduce friction. In addition, it has been possible to print a pattern having a diameter of about 0.5 mm by a technique such as controlling the discharge amount of solder or the like with a screw-type pressure device.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, IC chips and small electronic components have become smaller, and solder for surface mounting such small IC chips and small electronic components on a substrate or circuit patterns for surface mounting have become increasingly fine patterns. Therefore, the conventional discharge device cannot be used.
[0006]
That is, in the conventional discharge device, the discharge diameter can be reduced while maintaining the desired speed and application performance by the friction of the inner wall surface of the nozzle hole in terms of discharging a highly viscous material such as solder or electrode paste. The diameter of several hundred μm was almost the limit. It was very difficult to print thin lines or mounting pads with a width smaller than this.
[0007]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-120983 discloses a discharge device including a discharge nozzle and a vibration unit made of a piezoelectric element that shakes off liquid remaining at the tip of the discharge nozzle by vibration. In this discharge apparatus, the vibration unit can excite vibrations in the x and y directions, the entire tip of the discharge nozzle can be vibrated in the x and y directions, and the liquid remaining at the tip of the discharge nozzle can be shaken off by vibration. Since the entire tip of the discharge nozzle vibrates, a fine pattern required in recent years could not be formed.
[0008]
It is an object of the present invention to provide a discharge device capable of printing a liquid such as solder or electrode paste having a high viscosity in a fine pattern.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The discharge device of the present invention is a discharge device comprising a discharge nozzle that discharges a discharge material from a nozzle hole, and a discharge material introduction section that supplies the discharge material to the discharge nozzle, wherein the discharge nozzle is made of a piezoelectric material. Further, an even number of four or more drive electrodes are provided on the outer peripheral surface of the discharge nozzle at predetermined intervals.
[0010]
In such a discharge device, the piezoelectric material is polarized between the adjacent drive electrodes, and a voltage having a different polarity is applied to the adjacent drive electrode at a predetermined drive frequency, so that the nozzle hole of the discharge nozzle is formed. The inner wall surface can be vibrated by standing waves such as a high-frequency ellipse.
[0011]
The resistance at the time of discharge resulting from friction with the inner wall surface of the nozzle hole increases as the discharge diameter decreases. For this reason, the limit which discharges highly viscous materials, such as solder and electrode paste, is about several hundred micrometers. In order to reduce this resistance, it is necessary to reduce the friction at the interface between the inner wall surface and the highly viscous material.
[0012]
When high-frequency vibration due to piezoelectric vibration is generated on the inner wall surface of the nozzle hole, the thin flow boundary layer at the interface between the high-viscosity material that causes friction and the inner wall surface of the nozzle hole can be peeled off from the inner wall surface. The thixotropy of the high viscosity material near the inner wall can be dramatically reduced. As a result, even with a discharge material such as solder or electrode paste having high viscosity, fine wiring and mounting pads can be printed with a diameter of about several tens of μm without controlling discharge at high pressure or high temperature.
[0013]
In addition, by controlling the driving frequency, it is possible to generate a standing wave vibration on the inner wall surface of the nozzle hole and to select a vibration mode that does not change the outer shape of the discharge nozzle. It is possible to apply solder or electrode paste to a recess having a size of about 5 mm without affecting the surroundings such as vibration.
[0014]
The discharge device of the present invention is a discharge device comprising a discharge nozzle that discharges a discharge material from a nozzle hole, and a discharge material introduction unit that supplies the discharge material to the discharge nozzle, wherein the discharge material introduction unit includes It is made of a piezoelectric material, and an even number of four or more drive electrodes are provided on the outer peripheral surface of the discharge material introducing portion at a predetermined interval.
[0015]
In such a discharge device, the piezoelectric material is polarized between the adjacent drive electrodes, and a voltage having a different polarity is applied to the adjacent drive electrode at a predetermined drive frequency, so that the nozzle hole of the discharge nozzle is formed. The inner wall surface can be vibrated by standing waves such as a high-frequency elliptical shape, which allows fine wiring and mounting pads to be printed with a diameter of about several tens of micrometers, even with highly viscous solder and electrode paste discharge materials. be able to.
[0016]
In addition, by controlling the driving frequency, it is possible to generate a standing wave vibration on the inner wall surface of the nozzle hole and to select a vibration mode that does not change the outer shape of the discharge nozzle. It is possible to apply solder or electrode paste to a recess having a size of about 5 mm without affecting the surroundings such as vibration.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, the discharge device of the present invention includes a cylindrical discharge nozzle 11 and a discharge material introducing portion 13 formed at one end of the discharge nozzle 11. Although not shown in the drawing, a tube or the like for supplying the discharge material to the discharge material introduction portion 13 is connected to the discharge material introduction portion 13.
[0018]
A nozzle hole 11a for discharging the discharge material is formed in the discharge nozzle 11, and a supply hole for supplying the discharge material to the discharge nozzle 11 is formed in the discharge material introducing portion 13, and the nozzle hole 11a and the supply hole are formed. Communicate. The diameter of the nozzle hole 11a is about several tens of μm, and the outer diameter of the discharge nozzle 11 is about 100 μm. The diameter of the nozzle hole 11a may be large, but is preferably 100 μm or less from the viewpoint of forming a fine pattern.
[0019]
And in this invention, the discharge nozzle 11 is comprised from the piezoelectric material, and as shown in FIG.1 and FIG.2, the rectangular-shaped drive electrode 15 formed in the axial length direction is shown in the outer peripheral surface. Four pieces are formed annularly at a predetermined interval in the width direction. More specifically, the drive electrodes 15 are formed around the outer surface of the cylindrical discharge nozzle 11 at a pitch of 90 degrees, and the shape, thickness, and material thereof are the same. That is, the drive electrode 15 is provided symmetrically in the left-right and up-down directions, and the input potential is applied so that the adjacent drive electrodes have opposite signs. In addition, the electrode is not formed in the inner wall face of the nozzle hole 11a.
[0020]
The drive electrode 15 is connected to an extraction electrode (not shown) formed on the surface of the ejection material introducing portion 13, and these extraction electrodes are connected to a power source in the ejection device that generates an input signal, A voltage having a desired polarity can be applied to each drive electrode 15 via the extraction electrode at a desired frequency.
[0021]
The discharge nozzle 11 is polarized between adjacent drive electrodes 15 and is formed so as to apply a voltage having a different sign to the adjacent drive electrode 15 via the power supply device and the extraction electrode.
[0022]
In the ejection device configured as described above, the drive frequency for vibrating the inner wall surface of the nozzle hole 11a can be selected by changing the drive frequency of the voltage applied to each drive electrode by the power supply device.
[0023]
In addition, by controlling the driving frequency, the inner wall surface of the nozzle hole 11a is vibrated, and the vibration mode in which the outer shape of the discharge nozzle 11 is not changed can be set. FIG. 2 is a conceptual diagram of the discharge nozzle 11 shown in FIG. 1B that vibrates in such a vibration mode. The inner wall surface of the nozzle hole 11a causes an elliptical standing wave vibration. On the other hand, the outer surface of the discharge nozzle 11 is in a mode that vibrates only along the outer surface (circumferential). A black circle (●) indicates a fixed point, and a drive electrode is formed in this portion.
[0024]
The present inventors conducted an FEM analysis with the structure shown in FIG. 1B and investigated what vibration mode is generated by the drive frequency. As a result, the resonance mode corresponding to FIG. 2 exists. It was confirmed. FIG. 3 shows resonance modes obtained by FEM analysis. From FIG. 3, it can be seen that the outer peripheral portion vibrates only along the circumference, and the inner peripheral portion vibrates only the inner wall surface by a standing wave such as an ellipse.
[0025]
Here, the outer shape of the discharge nozzle 11 is 100 μm, the inner diameter is 40 μm, and the piezoelectric material is PZT. In this case, it was confirmed that the vibration mode appears at about 63 MHz.
[0026]
Therefore, in the discharge device according to the present invention, even if the discharge nozzle 11 touches a component already mounted on the substrate or a convex portion of the mounting substrate having unevenness, the outer shape of the discharge nozzle 11 does not change. Since it is in the vibration mode, it does not give a vibration that hinders the structure around the discharge nozzle 11 and only the inner wall surface of the nozzle hole 11a vibrates so as to deform the space. Fine electrode patterns and mounting pads can be discharged and printed on the substrate. For example, a mounting pattern or the like can be applied to a recess having a width of about 100 μm.
[0027]
That is, piezoelectric vibrations are excited by alternately inputting high-frequency electrical signals having different signs to the drive electrodes 15 attached to the outer surface of the discharge nozzle 11, and high-frequency standing wave vibrations are generated on the inner wall surface of the nozzle hole 11a. Appears. In particular, by selecting an appropriate frequency, a vibration mode is selected, as shown in Fig. 2, in which the inner wall vibrates in a standing wave shape such as an ellipse and the outer surface vibrates while maintaining a circular shape. can do. By selecting this vibration, it is possible to apply the solder or the electrode paste to the recess of the discharge nozzle 11 with the size of the outer edge without affecting the surroundings.
[0028]
In addition, when high-frequency vibration due to piezoelectric vibration is generated on the inner wall surface of the nozzle hole 11a, a thin flow boundary layer at the interface between the high-viscosity material that causes friction and the inner wall surface of the nozzle hole 11a can be peeled off from the inner wall surface. The viscosity of the highly viscous material in the vicinity of the inner wall surface can be dramatically reduced by the thixotropy of the highly viscous material. Thereby, even with a discharge material such as solder or electrode paste having high viscosity, fine wiring and mounting pads can be printed with a diameter of about several tens of μm without being driven at high pressure or high temperature.
[0029]
In the case where there is no concern about the influence of vibration on the adjacent fine uneven pattern, it is not necessary to adopt the vibration mode shown in FIG. 2, and a mode in which the vibration of the inner wall surface is large is sufficient.
[0030]
FIG. 4 shows another discharge device of the present invention. In this discharge device, the drive electrode 25 is formed not on the discharge nozzle 11 but on the discharge material introducing portion 13.
[0031]
That is, in this discharge apparatus, a conical discharge material introducing portion 13 is connected to one end of the discharge nozzle 11, and the discharge material introducing portion 13 is made of a piezoelectric material. Four drive electrodes 25 are formed around the discharge material introducing portion 13.
[0032]
In such a discharge device, a drive electrode 25 is formed on the surface of the discharge material introducing portion 13 made of a piezoelectric material away from the discharge nozzle 11, and an electric frequency having a frequency corresponding to a desired vibration mode of the 25 discharge nozzle 11 is formed on the drive electrode. By inputting a signal, the inner wall surface of the nozzle hole 11 a can be vibrated without directly attaching the drive electrode to the outer surface of the discharge nozzle 11, and the nozzle of the discharge nozzle 11 formed at the tip of the discharge material introducing portion 13. Desired piezoelectric vibration can be excited on the inner wall surface of the hole 11a. That is, a vibration mode in which only the inner wall surface of the nozzle hole 11a vibrates can be realized by utilizing the incomplete energy confinement effect of the resonance mode.
[0033]
In this case, it is expected that the most vibrated part is separated from the electrode attachment position, and the peak of the input impedance is expected to be small depending on the drive electrode position. It is necessary to design it so that it can be generated with high accuracy. In the discharge device of FIG. 4, the discharge nozzle 11 does not need to be made of a piezoelectric material, but is made of a metal material that is advantageous for making a cylindrical shape with a small diameter and is less likely to be worn by a highly viscous material. You can choose.
[0034]
As shown in FIGS. 4 and 5, the position where the drive electrode is stretched is the outer peripheral surface of the discharge material introducing portion 13 to which the discharge nozzle 11 is mounted. If the discharge material introducing portion 13 is made of a piezoelectric body, piezoelectric vibration is excited at this portion, and this vibration is transmitted to the discharge nozzle 11. By supplying an input signal having an appropriate frequency, the discharge nozzle 11 generates a desired resonance state, thereby enabling discharge of a target high-viscosity fluid.
[0035]
When there is no concern about the influence of vibration on the fine uneven pattern near the discharge location on the mounting substrate, it is not necessary to dare to adopt the vibration mode shown in FIG. is there. In this case, in order to prevent the center axis of the ejection nozzle from vibrating and causing bleeding or the like in the ejected print pattern, as shown in FIG. It needs to be stretched to keep. At this time, the number of electrodes may be large. However, if the number of electrodes exceeds eight, even in the case of basic vibration, the vibration amplitude is reduced, so that desired characteristics may be deteriorated.
[0036]
【The invention's effect】
In the ejection device of the present invention, since an even number of four or more drive electrodes are provided on the outer peripheral surface of the ejection nozzle at predetermined intervals, the piezoelectric material is polarized between the adjacent drive electrodes and the adjacent drive is provided. By applying voltages of different polarities to the electrodes at a predetermined drive frequency, the inner wall surface of the nozzle hole of the discharge nozzle can be vibrated by standing waves such as a high-frequency elliptical shape, which enables high-viscosity solder. Even with a discharge material such as electrode paste, fine wiring and mounting pads can be printed with a diameter of about several tens of μm without being driven at high pressure or high temperature.
[0037]
In addition, by controlling the driving frequency, it is possible to generate a standing wave vibration on the inner wall surface of the nozzle hole and to select a vibration mode that does not change the outer shape of the discharge nozzle. It is possible to apply solder or electrode paste to a recess having a size of about 5 mm without affecting the surroundings such as vibration.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a discharge device of the present invention, in which FIG. 1A is a perspective view and FIG. 1B is a cross-sectional view of a discharge nozzle.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a piezoelectric vibration mode generated in a discharge nozzle.
FIG. 3 is a diagram illustrating a simulation result for explaining a vibration mode.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another discharge device of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing still another ejection device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Discharge nozzle 11a ... Nozzle hole 13 ... Discharge material introduction part 15, 25 ... Drive electrode

Claims (4)

吐出材をノズル孔から吐出する吐出ノズルと、該吐出ノズルに吐出材を供給する吐出材導入部とを具備する吐出装置であって、前記吐出ノズルが圧電材料からなり、前記吐出ノズルの外周面に、所定間隔をおいて4以上の偶数個の駆動電極を設けてなることを特徴とする吐出装置。A discharge device comprising: a discharge nozzle that discharges a discharge material from a nozzle hole; and a discharge material introduction section that supplies the discharge material to the discharge nozzle, wherein the discharge nozzle is made of a piezoelectric material, and the outer peripheral surface of the discharge nozzle And an even number of four or more drive electrodes at predetermined intervals. 吐出材をノズル孔から吐出する吐出ノズルと、該吐出ノズルに吐出材を供給する吐出材導入部とを具備する吐出装置であって、前記吐出材導入部が圧電材料からなり、前記吐出材導入部の外周面に、所定間隔をおいて4以上の偶数個の駆動電極を設けてなることを特徴とする吐出装置。A discharge apparatus comprising: a discharge nozzle that discharges a discharge material from a nozzle hole; and a discharge material introduction section that supplies the discharge material to the discharge nozzle, wherein the discharge material introduction section is made of a piezoelectric material, and the discharge material introduction An ejection device, wherein an even number of four or more drive electrodes are provided on the outer peripheral surface of the portion at a predetermined interval. 圧電材料が、隣設する駆動電極間で分極されていることを特徴とする請求項1又は2記載の吐出装置。3. The ejection device according to claim 1, wherein the piezoelectric material is polarized between adjacent drive electrodes. 吐出ノズルのノズル孔の内壁面が振動することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれかに記載の吐出装置。The discharge apparatus according to claim 1, wherein an inner wall surface of the nozzle hole of the discharge nozzle vibrates.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5198031U (en) * 1975-02-05 1976-08-06
JPS56166075A (en) * 1980-05-27 1981-12-19 Ricoh Co Ltd Ink drop jetting apparatus for ink jet recorder
JPH07308619A (en) * 1994-03-23 1995-11-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fluid feed device
JP2000120983A (en) * 1998-10-19 2000-04-28 Seiko Instruments Inc Liquid injector

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS645095A (en) * 1987-06-26 1989-01-10 Tdk Corp Formation of conductive pattern

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5198031U (en) * 1975-02-05 1976-08-06
JPS56166075A (en) * 1980-05-27 1981-12-19 Ricoh Co Ltd Ink drop jetting apparatus for ink jet recorder
JPH07308619A (en) * 1994-03-23 1995-11-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fluid feed device
JP2000120983A (en) * 1998-10-19 2000-04-28 Seiko Instruments Inc Liquid injector

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