JPH0631222A - 基板の表面に接着剤層を塗布する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接着剤層の厚さを制御し、複数の同一の部
品、例えばサーマル・インク・ジェット・プリントヘッ
ドのチャンネル・プレートのような部品のそれぞれの面
に塗布した接着剤層の厚さの変動を制御することであ
る。 【構成】 複数の平坦な基板、例えば、インク・ジェッ
ト・プリントヘッド部品のような基板の各々は、その基
板の一方の面上に塗布した均一な厚さの接着剤層を有
し、この層は各基板の表面上の接着剤層の厚さと基板毎
の厚さの変動の両方を制御する方法と装置によって一度
に１枚の基板に塗布される。従って、密着性と再現性が
あり厚さの均一な接着剤層を複数の平坦な基板の各々に
塗布することができ、塗布した層は厚さの変動に対して
同じ許容誤差を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平坦な基板の表面に接
着剤の均一な厚い層を塗布する方法と装置に関し、更に
詳しくは、インク・ジェット・プリントヘッドの部分の
表面に厚さが均一な接着剤層を塗布する方法と装置に関
し、ここでこの接着剤層の厚さの変動は複数の同一の部
品の各々に対して所望の許容誤差に制御する。少なくと
も他の１つのプリントヘッドの部品に対する後続の接着
の後でも、この接着剤は望ましくない領域に流出し、組
み立てたプリントヘッド内のインクの流れを妨げず、ま
た硬化した接着剤層の輪郭はプリントヘッド毎に変動し
ない。

【０００２】

【従来の技術】ドレーク他に対する米国特許第４，６７
８，５２９号明細書は、比較的薄くて均一な接着剤層を
柔軟性のある基板上にスピン・コートまたはスプレー
し、次にこの接着剤層を有する柔軟性基板をプリントヘ
ッド部品の表面に対して手で載置することのよって、イ
ンク・ジェット・プリントヘッド部品を相互に接着する
方法を開示している。均一な圧力と温度をかけて全ての
高さが同一の面の部分と接触することを保証し、次にこ
の柔軟性のある基板を剥離し、接着しようとする面上に
均一で薄い被覆を残す。柔軟性のある基板にローラによ
る積層または真空による積層を施し、プリントヘッドの
部分のランド即ち高さが同一の面全体との接触を保証す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】残念ながら、労働集約
的なこの方法は、複数の同一の部品の間で接着剤層の厚
さが変化し、その結果、インクの流れ特性はプリントヘ
ッド毎に変化する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、接着剤
層の厚さを制御すること、及び複数の同一の部品、例え
ばサーマル・インク・ジェット・プリントヘッドのチャ
ンネル・プレートのような各複数の同一部品の面に施し
た接着剤層の厚さの変動を制御することである。本発明
では、高分子膜形成材料、例えば、マイラー（登録商
標）のような材料のディスク上にスピンコートした接着
剤層の均一性を改善する工程と装置を使用する。ロボッ
ト装置は、接着剤で被覆した面を上にしてこのディスク
を自動的にコンベアベルト上に載置する。回転自在に取
り付けられ、両端が閉じ、ポリスルフォン・フォームま
たはネオプレン層のような薄い多孔質のコーティングを
有する孔の開いた円筒形のスリーブが所定の速度でその
軸を中心にして回転される。スリーブを回転させる間、
このスリーブの内部を真空にし、一回に１個ずつ接着剤
層を有するディスクを受け取る。これによって、スリー
ブの反対方向に向けて接着剤層を有するディスクを一回
転の間このシリンダに保持することが可能になる。回転
が停止すると、真空を遮断し、若干の空気圧をかけ、シ
リンダから使用済みのディスクを解放し、このディスク
はシリンダの下方に置かれた廃棄箱の中に落下する。例
えば、複数のエッチングを行ったチャンネル溝の組と各
組のチャンネル溝と関連する貫通エッチングした貯槽を
有するチャンネル・ウェーハのような平坦な基板を搬送
する手段を設ける。この搬送手段は、回転スリーブ上の
ディスクとタイミングを合わせて、一回に１個ずつ平坦
な基板をこのスリーブの接線方向に搬送し、ディスクと
基板の間に間隙を形成する。この搬送手段は、平坦な基
板を６５±１°Ｃに加熱し、約５ｐｓｉの間隙の圧力を
発生するが、この圧力は回転シリンダとプラテンの間の
距離を変化させることによって調整することができる。
更に、このキャリッジは主キー溝と副キー溝即ちガイド
を有し、これらのキー溝によって、平坦な基板即ち平坦
部を有するエッチングしたシリコン・ウェーハの各々を
キャリッジ上に正確に同一の位置で一定の方向に毎回載
置することが可能になる。ディスクは平坦な基板よりも
大きく、この平坦な基板は接線方向に搬送してディスク
を通過させ、その結果、基板とディスクが回転接触しデ
ィスク内の実質的に中心に平坦な基板を位置させ、これ
によってスピン・コーティングによってディスクの周囲
に通常生じる接着剤のビーズの発生を防止し、接着剤層
の不均一な部分を防止する。平坦な基板が回転ディスク
上の接着剤層との接線方向の接触部を通過しこれを越え
るのにしたがって、接着剤層の均一な部分はディスクか
ら剥離される。この機械化した工程によって、接着剤層
の厚さが基板毎に変動する主因である作業者の介入を最
小にし、また高速度で接着剤を移行させることを可能に
する。この工程は、基板と回転ディスクとの間の接触時
間を最小にすることによって、より均一な接着剤層を提
供し、移行工程中に接着剤の温度をより一定にすること
ができる。この接着剤層の工程によって、接着剤層を有
するディスクとチャンネル・ウェーハの相対的な方向が
極めて正確に維持され、更にウェーハ毎の接着剤層の厚
さの変動を小さくすることも可能になる。

【０００５】

【実施例】図１は、インク・ジェット・プリントヘッド
部品のような平坦な基板に均一な接着剤層を塗布する処
理装置の正面図を示す。一般的なスピナー１０は、破線
で示すフラット・チャック１２を設けるため変形し、こ
のチャックは、高分子膜形成材料、例えば、登録商標マ
イラー膜のような材料の、直径５インチ、厚さが１乃至
５ミルの破線で示すディスク１４を保持して回転させる
のに適する。シェル化学会社市販され、米国特許第４，
６７８，５２９号明細書に開示されているエポン（ＥＰ
ＯＮ、登録商標）のような熱可塑性熱硬化性接着剤（図
１に示さず）を、ディスクの上面にスピナーによってス
ピンコートする。エポンの層は、その周辺部を除き、デ
ィスクの表面全体に３μｍの厚さにスピンコートされ、
周辺部では通常エポンのより厚いビーズが発生する。デ
ィスクの端部の於ける接着剤層の厚さの固有の変動を解
消るために、より小径、例えば、直径が３．５乃至４イ
ンチの平坦な面を有するシリコン・ウェーハを使用し、
その結果、接着剤の均一な領域だけが引き続いて平坦な
基板に移される。マイラーのフィルム・ディスクの外端
部で接着剤が環状により厚くなるのを防止するため、直
径が５インチ未満の円形領域に適合すれば、どのような
幾何学的形状の平坦な基板を使用してもよいが、米国特
許第４，６７８，５２９号明細書に開示される種類のチ
ャンネル・ウェーハを使用して本発明を示す。米国特許
第４，６７８，５２９号明細書の開示は、その全体をこ
こに参考として含む。

【０００６】ディスクにエポンの接着剤層をスピナーで
スピンコートした後、この接着剤層はプログラム制御さ
れるロボット１６によってロボット・アーム１８を介し
て、ロボット操作によりスピナーから取り外され、コン
ベア・ベルト２０上へ載置される。代替として、スピナ
ーからのディスク１４の取り外しとコンベア・ベルト２
０上への載置を、人間の作業者が手動で実行してもよ
い。米国特許第４，６７８，５２９号明細書に開示する
ように、エポン接着剤は、所定の温度、本発明では６５
±１°Ｃの温度では、分子間の接着力は分子対インタフ
ェース間の接着力よりも弱く、従って、ディスク上の接
着剤をウェーハの一方の側の高さが同一の面と約５ｐｓ
ｉで回転接触させると、接着剤層が剥離し、厚さが１乃
至２μｍの均一な層がディスク上の接着剤層からウェー
ハの面に移される。

【０００７】コンベアベルト２０は、ディスク１４を回
転可能な円筒形の有孔スリーブ手段２２に搬送するが、
この有孔スリーブ手段２２は図２を参照して後でより十
分に説明する。スリーブ手段２２は軸２１を有し、この
軸を中心に歯車またはタイミング・ベルト（図示せず）
を介して、可変速モータ３５によって回転される。コン
ベア・ベルトとその駆動モータ２３は、テーブル上の垂
直支持部材１９上で支持される。このスリーブ手段はフ
レーム部材３１（図２）によって支持され、このフレー
ム部材から回転自在に片持されている。スリーブは内部
に空洞を有し、この空洞には導管２５によって、選択的
に真空源（図示せず）が供給される。このスリーブ手段
の空洞内の真空力によって、このスリーブ手段の外面上
の所定の位置にこのディスクが強固に保持される。ディ
スクの端部がスリーブ手段と接触すると、このディスク
に真空が作用した状態でスリーブ手段が回転することに
より、このディスクは孔４４を介してスリーブ手段上に
巻き付けられこのスリーブ手段の所定の位置に強固に保
持される。このディスクはエッチングした直径３．５乃
至４インチのチャンネル・ウェーハ２７によって形成さ
れる間隙２６を介して矢印１７の方向にスリーブ手段に
よって回転され、チャンネル・ウェーハは、エッチング
した複数組のチャンネル溝とこれらの溝に対応する貫通
エッチングした貯槽を有し、これらの貯槽は長方形４２
で示す（図２）。ウェーハは搬送手段２８によってスリ
ーブ手段を通って接線方向に搬送される。この搬送手段
は、ガイドレール２９上に取り付けたキャリッジ３０
（図２参照のこと）によって構成され、このキャリッジ
３０は、テーブル２４の下に取り付けたマイクロプロセ
ッサ３２と動作制御装置３３の制御下で、ケーブル３
７、プーリー３８と可変速モータ３６を介してスリーブ
手段上のディスク１４とタイミングを合わせて移動す
る。可変速モータ３５は、タイミング・ベルト３４を介
してスリーブ手段を駆動する。アーム４１によってテー
ブル２４に旋回自在に取り付けられたキーボード３９と
表示モニタ４０によって、コンベアと搬送手段の処理速
度を入力する手段が設けられ、外面に接着剤層を有する
ディスク１４とウェーハ２７が正しく位置的に揃うこと
を保証する。

【０００８】図２はスリーブ手段２２とチャンネル・ウ
ェーハ搬送手段２８の部分斜視図であり、間隙２６でデ
ィスク１４とチャンネル・ウェーハ２７が正しく位置的
に揃っている状態を示す。このスリーブ手段は、両端を
閉じた（図示せず）アルミニウムの円筒形スリーブ４３
によって構成され、内部空洞４５を形成する（図３）。
このスリーブは軸２１を有し、軸方向にスリーブを貫通
した直径１０乃至２０ミルの複数の孔４４を備え、これ
らの孔は実質的にスリーブの全長をカバーしている。ス
リーブの外面は、ポリスルフォン・フォームのような厚
さが３乃至６ｍｍの多孔性材料４６の層によって被覆す
る。このスリーブは、Ｏリングのスリップ・ジョイント
によってフレーム部材３１から回転自在に片持され、こ
のスリーブに真空導管２５を収納結合し、従って、この
スリーブと真空導管の間では、駆動プーリ４７とタイミ
ング・ベルト３４によって、密封状態での相対的な回転
が可能になり、上記の駆動プーリ４７はスリーブの片持
ち端部に固定され、タイミング・ベルト３４は可変速モ
ータ３５（図１）によって駆動される。搬送手段２８
は、エッチングしたチャンネル・ウェーハ２７をその上
に解放自在に保持するキャリッジ３０とこのキャリッジ
をその上に摺動自在に取り付けたガイド・レール２９に
よって構成される。チャンネル・ウェーハは、弧状の切
り込みを有し、これらの切り込みによって、それぞれ主
平坦部と副平坦部５６、５８が作られる。キャリッジは
副キー溝と主キー溝６０、６２をそれぞれ有し、これら
のキー溝によって、正確に一方向のみでチャンネル・ウ
ェーハ２７を受け入れることができる。この技術によっ
て、接着剤を保持するディスク１４に対するチャンネル
・ウェーハ２７の相対的な方向を極めて正確に維持し、
更にウェーハ毎の接着剤層の厚さの変動を低減する手段
が提供される。可変速モータ３６は、ケーブル３７によ
って矢印４９の方向にスリブに向かってキャリッジが移
動するのに従って、このキャリッジの速度を制御し、ド
リル孔即ち複数の孔と多孔質の層を介して作用するスリ
ーブの空洞内の真空によって、キャリッジが多孔質の材
料４６の層上の所定の位置に接着剤層を有するディスク
１４とタイミングを合わせて強固に保持されるのを保証
する。この多孔質の材料、即ち発泡材料は、チャンネル
・ウェーハに対して追従性のある面を設け、ディスクが
回転接触する間、この接着剤をディスクからチャンネル
・ウェーハに均一に移行させ、また間隙で発生する圧力
によってこのウェーハが破壊または損傷しないことを保
証する。ウェーハとディスクの間が、接線方向に接触す
ると、約５ｐｓｉの圧力を生じ、ローラとキャリッジの
間の距離を調整することによってこの圧力は容易に調節
できる。加熱素子と温度センサ（いづれも図示せず）を
ウェーハを搬送するキャリッジの面上に形成し、マイク
ロプロセッサと動作制御装置の制御下で６５±１°Ｃの
温度にウェーハを維持し、その結果、接着剤層を有する
ディスクが間隙２６で回転接触することによって、この
ディスクからウェーハ２７の高さが同一の面に厚さ１乃
至２μｍの均一な接着剤層を移行させる。接着剤層をス
リーブとは反対向きにしたディスクは、所定の位置に保
持されている間に一回転し、その結果、このディスク
は、ウェーハ、即ち平坦な基板とタイミングを合わせて
間隙２６を通過して移動する。続いて、真空を遮断して
若干の空気圧をスリーブの空洞にかけ、この使用済みの
ディスクを解放する。解放されると、ディスクは、スリ
ーブとキャリッジのガイド・レールの下方に配設した廃
棄箱（図示せず）の中に落下する。

【０００９】オプションとして、ディスクを載置するた
めに、外径５．５インチ、内径４．５インチ、厚さ５０
乃至１５０μｍのテフロン（登録商標）のような高分子
膜形成材料の環状リング５０を多孔性材料の層の所望の
位置に接着し、その結果、小径のウェーハ２７に移行中
にディスクの端部を越えて偶然に拡散した全ての接着剤
も、このテフロン・リングに捕捉され、多孔性材料の層
上に接着剤を付着することなく、このディスクから接着
剤を容易に清拭するのが可能になり、また多孔性材料を
早期に交換する必要もなくなる。図３は、図２に示す視
線３‐３に沿って見た場合の、スリーブ手段２２の断面
図である。この図は、通常スピナーでスピンコートする
場合にディスク１４の外周部に生じる接着剤のより厚い
ビーズ５３を示す。エッチングを行った小径のチャンネ
ル・ウェーハ２７を接着剤を保持している大径のディス
ク１４の中央に位置決めすることによって、ウェーハの
表面上の高さが同一の面の領域により均一な接着剤層５
２が塗布される。このようにウェーハをディスクの中央
に位置決めすることは、それぞれの部材の端部間の半径
方向の距離が「Ｒ」であることによって示す。図４は、
図３に示す。スリーブの代替実施例である。唯一の相違
点は、ネオプレン等のような発泡層４６を厚さ１乃至２
μｍの比較的薄い弾性層５４に取り替えたことである。
スリーブに孔を開ける前にこの層５４をこのスリーブ上
に形成し、次にスリーブとこのネオプレン層の両者を貫
通させてこれらの孔を開け、その結果、スリーブの空洞
４５の内部の真空がディスクに作用し、これらの孔４４
を介してスリーブ上の弾性ネオプレン層にこのディスク
を保持する。

【００１０】要約すると、本発明は、米国特許第４，６
７８，５２９号明細書に開示され、ここに参考として含
まれているように、シェル化学会社によって製造される
接着剤エポン（登録商標）の厚さの変動の許容誤差と、
サーマル・インク・ジェット・プリントヘッドの製造
で、チャンネル・ウェーハをヒータ・ウェーハに接着す
る接着剤の選択を改善する。厚さ２乃至５ミルのマイラ
ー（登録商標）のディスク上に市販されている一般的な
スピナーによってエポンをスピンコートした場合、被覆
しようとするディスクを保持している真空チャック内の
リブによって厚さに変動を生じる。市販のスピナーを設
けたリブ付きの真空チャックを平滑な面を有する特製の
チャックと取り替え、接着剤をスピンコートした場合の
層のうねりを防止することによって改善が得られる。次
に、マイラー（登録商標）のディスクの外周で、より厚
い接着剤のリングが常時生じることが分かり、従って、
ディスクの直径を大きくし、続いて厚さが均一な接着剤
層の中心部だけを使用することによって、スピンコート
した接着剤層の厚さに対する許容誤差を更に制御するこ
とができる。しかし、エポン（登録商標）は、硬化サイ
クルの間、当初予想されたより自由に流れてしまい、こ
れによって、引き続きインク・チャンネルに制約と詰ま
りが生じるが、これらの程度はいづれかの位置に於ける
未硬化のエポンの量によって決まる。エポンを有するデ
ィスクをチャンネル・ウェーハに人手によって塗布する
こと、及び続いてエッチングを行ったウェーハ面の高さ
が同一の面のランドに対して、ディスクを人手によって
平滑化することは、人間の作業者によって固有に生じる
不均一な処理に起因して、接着剤の移行した層の接着剤
の厚さに変動を招く。マイラーのディスクからチャンネ
ル・ウェーハに接着剤を移行させる工程中に、圧力と角
度を同一に保持するのが不可能であることが、エポン接
着剤を移行させた層の厚さに変動の観察される主因であ
る。更に、このような移行中に、全く同じローラの行程
と行程の方向を保持するのは困難である。

【００１１】従って、作業者の介入とその結果として生
じるチャンネル・ウェーハに移行される接着剤の量によ
る厚さの変動、特にウェーハ毎の厚さの変動を招くパラ
メータの変動を最小にするため、ディスク上のコーティ
ングをチャンネル・ウェーハに載置するより機械化した
工程が必要であった。これは、多孔質の弾性層を有する
孔の開いた回転スリーブによって実現され、この多孔質
層を介して真空を加え、ディスクを取り付けて保持す
る。チャンネル・ウェーハを保持するキャリッジを有す
る搬送手段によって、回転するディスクとタイミングを
合わせてウェーハが接線方向に移動され、その結果、間
隙が形成され、この間隙で接着剤層がウェーハの表面上
に搬送される。このキャリッジは所定の温度にこのウェ
ーハを加熱し、ディスクとウェーハの間に所定の接触圧
力を与える。ウェーハ全体が間隙、即ち移行ゾーンを通
過した後、スリーブ内の真空を除去し、ディスクがこの
スリーブからこのスリーブの下方にある廃棄箱中に落下
するのを可能にする。スリーブを再び真空にした時点
で、接着剤のコーティングを有する別のディスクがコン
ベア・ベルトによってこのスリーブに運ばれ、所望の位
置で他のウェーハがキャリッジに載置されて間隙内に搬
送される。この工程と装置によって、チャンネル・ウェ
ーハの表面に移行される接着剤層に対する非常に精度の
高い許容誤差の制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工程ラインの正面図である。

【図２】スピンコートした接着剤をその上に有するディ
スクを真空によって保持する回転スリーブと平坦な基板
をディスクと接線方向で接触するよう載置し、この基板
に接着剤層を移行させる搬送手段の部分斜視図である。

【図３】図２に示すスリーブと搬送手段を視線３‐３に
沿って見た概略断面図である。

【図４】図３のスリーブの代替実施例の断面図である。

【符号の説明】

１０ スピナー １４ ディスク ２２ スリーブ手段 ２６ 間隙 ２７ チャンネル・ウェーハ ２８ ウェーハ搬送手段 ４４ 孔 ４６ 多孔質の層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーヴン エフ ポンド アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14534 ピッツフォード ブルック ハロー ３ (72)発明者 ロバート ピー アルタヴェラ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14534 ピッツフォード バー オーク ドライ ヴ ５ (72)発明者 フレデリック エイ ウォーナー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14450 フェアポート ハーヴェスト ロード 40 (72)発明者 ロバート エイ ハロルド アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14621 ロチェスター ブライリー テラス 39

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平坦な基板に接着剤層を均一に被覆する
   装置に於いて、上記の装置は： （ａ）回転自在に取り付けたスリーブであって、軸、円
   筒形の外面と、上記のスリーブの内部に空洞を形成する
   閉じた両端を有し、かつ上記のスリーブの軸と直交する
   方向に上記のスリーブ外面を貫通する複数の孔を有する
   上記のスリーブ； （ｂ）上記のスリーブ外面に形成された多孔質の層； （ｃ）所定の角速度で上記のスリーブの軸を中心にして
   上記のスリーブを回転させる手段； （ｄ）上記のスリーブを上記の回転手段によって回転さ
   せている間に、真空源によって上記のスリーブの空洞を
   真空にする手段； （ｅ）所定の形状と２つの対向する面を有する高分子膜
   形成材料の柔軟性のあるシートであって、上記の柔軟性
   のあるシートの一方の面は上記のスリーブの多孔質の層
   に向けて載置され、上記のスリーブの孔と多孔質の層を
   介して作用する上記のスリーブ空洞内の真空によって上
   記のスリーブ上の所定の位置に強固に保持され、上記の
   柔軟性のあるシートの他方の面はこの面上に所定の厚さ
   の均一な接着剤層を有する上記の柔軟性のあるシート；
   および （ｆ）凹部を形成した面を有する平坦な基板を所定の速
   度で上記の柔軟性のあるシートを通過して接線方向に搬
   送する手段であって、上記の搬送手段は上記の平坦な基
   板を所定の温度する加熱手段を有し、同時に上記の柔軟
   性のあるシートが上記のスリーブの軸を中心にして上記
   のスリーブによって回転されるのに従って、上記の接着
   剤の被膜を有する柔軟性のあるシートの面とタイミング
   を合わせて上記の平坦な基板を移動させ、これによって
   上記の平坦な基板と上記の柔軟性のあるシートの間に間
   隙を形成し、スリーブ上に上記の多孔質の層を被覆して
   ある上記の搬送手段は上記の柔軟性のあるシートと上記
   の平坦な基板との間に所定の圧力をかける上記の搬送手
   段；によって構成され、その結果、非常に均一な厚さを
   有する接着剤層が一度に１個づつ上記の複数の平坦な基
   板に移行されることを特徴とする上記の装置。