TW201412405A - 靜電塗佈裝置及液體之塗佈方法 - Google Patents

Abstract

靜電塗佈裝置(100)係具備有：形成內面以導電性的壁部所形成之第一流路(F1)的筒狀電極(1)；以遮住第一流路(F1)的軸線的延長線的方式作配置的對向電極(20)；對筒狀電極(1)與對向電極(20)之間施加電壓的電源(30)；及對第一流路(F1)供給液體的液體供給部(40)。當將第一流路(F1)的軸方向長度設為(L1)、第一流路(F1)的內徑設為(D1)時，L1/D1為35以上，第一流路的內徑(D1)為0.5~2.0 mm，第一流路的長度(L1)為20~100 mm。

Description

靜電塗佈裝置及液體之塗佈方法

本發明係關於靜電塗佈裝置及使用其之液體之塗佈方法。

自以往以來，已知一種技術係使阻劑等微少液滴帶電，在含有濕氣的狀態下使其附著在帶電為相反符號的基板上。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2006-58628號公報

[專利文獻2]日本特開2004-136655號公報

但是，在習知技術中，到達基板的液滴微少化並不充分。

本發明係鑑於上述課題而研創者，目的在提供可充分減小到達基板的液滴的粒徑之靜電塗佈裝置及使用其之液體之塗佈方法。

本發明之靜電塗佈裝置係具備有：形成內面以導電性的壁部所形成之第一流路的筒狀電極；以遮住前述第一流路的軸線的延長線的方式作配置的對向電極；對前述筒狀電極與前述對向電極之間施加電壓的電源；及對前述第一流路供給液體的液體供給部，當將前述第一流路的軸方向長度設為L1、前述第一流路的內徑設為D1時，L1/D1為35以上，前述第一流路的內徑D1為0.5~2.0mm，前述第一流路的長度L1為20~100mm。

藉由本發明，由噴嘴所被排出的液滴以較低的電壓輕易地被瑞利分裂(Rayleigh fission)，可形成微細的液滴。

此外，較佳為另外具備有噴嘴，其係形成與前述第一流路相連通，而且具有小於前述第一流路的內徑的內徑的第二流路。藉此，即使D1大，亦可輕易射出小的液滴。

此外，較佳為前述第二流路的內徑D2為0.1 ~0.5mm。

此外，較佳為前述噴嘴為電絕緣性。藉此，可抑制來自噴嘴的放電等。

此外，較佳為前述液體供給部係對前述筒狀電極的流路供給阻劑溶液。

本發明之液體之塗佈方法係使用上述之靜電塗佈裝置。

此外，本發明之其他液體之塗佈方法係使用上述靜電塗佈裝置，由前述電源施加10kV以下的雷壓。

藉由本發明，可充分減小到達基板的液滴的粒徑。因此，可在對象物上形成極薄，例如0.5~100μm左右的液膜。

1‧‧‧筒狀電極

1a‧‧‧外凸緣

2‧‧‧噴嘴

2b‧‧‧O型環

2s‧‧‧支承件

3‧‧‧蓋體

4‧‧‧管接頭

4a‧‧‧接頭本體

4b‧‧‧螺帽

10‧‧‧噴嘴單元

20‧‧‧對向電極

30‧‧‧電源

40‧‧‧液體供給部

41‧‧‧槽

42‧‧‧泵

50‧‧‧噴嘴單元移動部

100‧‧‧靜電塗佈裝置

D1、D2‧‧‧內徑

F1‧‧‧第一流路

F2‧‧‧第二流路

L1、L2‧‧‧長度

L10‧‧‧管線

SB‧‧‧基板

圖1係本發明之實施形態之靜電塗佈裝置100之局部破斷模式圖。

參照圖示，說明本發明之實施形態。

圖1係本發明之實施形態之靜電塗佈裝置100之局部破斷模式圖。本實施形態之靜電塗佈裝置100係具備有：噴嘴單元10、對向電極20、電源30、液體供給部 40、及噴嘴單元移動部50。

噴嘴單元10係具備有筒狀電極1、噴嘴2、及蓋體3。

筒狀電極1係在上端設有外凸緣1a的圓筒，內徑D1為一定。筒狀電極1係例如由不銹鋼等導電性材料所成，形成內面以導電性的壁部所形成之第一流路F1。

當將第一流路F1的長度設為L1、第一流路F1的內徑設為D1時，L1/D1〔-〕為35以上，較佳為40以上，更佳為50以上。L1/D1〔-〕的上限並沒有特別設定，但是以100以下為佳，以80以下為較佳，以60以下為更佳。

具體而言，D1係以形成為0.5~2.0mm為佳，以形成為0.5~1.0mm為更佳。長度L1係以形成為20~100mm為佳，以形成為40mm以上為較佳，以形成為80mm以下為更佳。

噴嘴2係設在筒狀電極1的前端。噴嘴2係由玻璃、陶瓷、樹脂等電絕緣性材料所成，形成與第一流路F1相連通的第二流路F2。

第二流路F2的內徑D2係小於第一流路F1的內徑D1。具體而言，D2係以形成為0.1~0.5mm為佳，以形成為0.1~0.3mm為更佳。

第二流路F2的長度L2未特別限定，較佳為小於第一流路F1的長度。具體而言，L2係以形成為5~ 20mm為佳，以形成為5~10mm為更佳。

噴嘴2的下端的外面係形成為圓錐形狀。藉此，可使液滴精度佳地朝向基板吐出。圓錐的角度，亦即在包含噴嘴2的軸的剖面，軸與圓錐面所成角度係以45°以下為佳，以35°以下為更佳。

在本實施形態中，在噴嘴2的周圍固定有金屬製的支承件2s，在噴嘴2的一部分被插入在筒狀電極1內的狀態下，支承件2s透過O型環2b而與筒狀電極1的下端面相接觸。

蓋體3係具有覆蓋筒狀電極1及噴嘴2的形狀，在上部具有與流路F1相連通的開口。蓋體3係由樹脂(PTFE等)等電絕緣性材料所成。在蓋體3的上部的開口的內面切出母螺旋部來連接管接頭4。管接頭4係具備有：接頭本體4a、及將管線L10的前端連接在接頭本體4a的螺帽4b。

對向電極20係將噴嘴2夾在中間而配置在筒狀電極3的相反側。對向電極20係以遮住延長線的方式被配置在第一流路F1的軸線的延長線上，與筒狀電極1及噴嘴2分離。對向電極20較佳為被接地。

在本實施形態中，對向電極為板狀，在對向電極上載置有成為塗佈對象的基板SB。

電源30係對筒狀電極1與對向電極20之間施加電壓。通常電壓較佳為直流，例如以脈衝狀供給。電壓未特別限定，在本實施形態中可設定為5~20kV。電壓 較佳為對對向電極20，以筒狀電極1側成為正的方式進行施加。

液體供給部40係透過管線L10而對第一流路F1供給液體的裝置。

在本實施形態中，液體供給部40係具備有：貯留液體的槽41；及由槽41透過管線L10而對筒狀電極1供給阻劑溶液的泵42。在本實施形態中，泵42對處於密閉狀態的槽41供給空氣，藉此透過管線L10而對第一流路F1供給液體。

在本實施形態中，液體供給部40係對第一流路F1供給阻劑溶液。阻劑溶液係指包含酚醛清漆樹脂等樹脂、萘二疊氮等感光劑、及PGMEA(propylene glycol methyl ether acetate)等溶媒的混合物。阻劑溶液的較佳黏度範圍為5~1000mPa‧s。以阻劑而言，列舉例如Nagase ChemteX股份有限公司製NPR3510。

噴嘴單元移動部50係使噴嘴單元10相對對向電極20作相對移動。具體而言，例如若對象物為基板SB時，噴嘴單元10係可在相對基板SB的表面呈水平的面內，以二軸獨立移動。藉此，可使液體塗佈在基板SB上的所希望的部分。此外，噴嘴單元移動部50較佳為可在相對基板SB呈垂直的方向亦相對對向電極20使噴嘴單元10進行移動。藉此，亦可輕易調節噴嘴2的前端、與基板SB的距離。

接著說明使用本實施形態之靜電塗佈裝置100 的塗佈方法。

首先，在對向電極20上載置成為塗佈對象的基板SB。接著，藉由電源30，對筒狀電極1與對向電極20之間施加電壓。此外，驅動泵42，將槽41內的液體，透過管線L10供給至第一流路F1及第二流路F2的前方為止。在液體係藉由筒狀電極1被供予電荷而帶電，由噴嘴2突出的液體係形成泰勒錐，帶電的液滴由錐的前端朝向具有相反電荷的對向電極被射出。此時，在本實施形態中，由於筒狀電極1的L1/D1為35以上，因此可效率佳地對液體供予電荷，且可使液滴輕易地作瑞利分裂。例如若為阻劑溶液，即使為10kV以下的電壓，亦可使瑞利分裂發生。藉此，例如可使直徑3~5μm的液體的阻劑液滴形成，且供給至基板SB上的所希望的部分。

接著，調節噴嘴2與基板SB的距離，將溶媒未乾燥的狀態的液滴群供給至多數基板SB上，藉此可使該等液滴在基板上合一而使液膜緻密化，或可使厚度均一化。藉此，並不一定必須在形成液膜後，為了使液膜中的液滴合一，而將液膜保持在溶媒上述氣體環境中。噴嘴2與基板SB之間的較佳距離為10~100mm。

藉由L1/D1為35以上，雖然容易發生瑞利分裂的理由並不明確，但是被認為由於D1愈小，由筒狀電極1的內面(接液部)至液體的距離愈近，因此藉由筒狀電極1，容易對液體供予電荷，此外，L1愈大，與液體的接觸距離愈長，因此容易對液體供予電荷。

本發明可為各種變形態樣，而非限定於上述實施形態。

例如，在上述實施形態中，為了減小最初被射出的液滴的直徑，而設有噴嘴2，但是若D1小至例如0.1mm以下程度時，即使沒有噴嘴2，亦可形成微少的液滴。

此外，在上述實施形態中，為了抑制來自噴嘴的放電等，而將噴嘴2形成為電絕緣性，但是即使噴嘴2為由導電材料所成者，亦可實施。

此外，在上述實施形態中，噴嘴2被插入在筒狀電極1內，但是並非限定於此，例如，亦可以噴嘴2的上端面與筒狀電極1的下端面相接觸的態樣來實施。

此外，在上述實施形態中，第一流路F1的內徑D1為一定，但是亦可為例如在包含軸的剖面，具有相對軸線的內面的角度為15°以下的傾斜的錐形管。此時的內徑D1係可定義為沿著軸方向作積分的平均直徑。噴嘴2的第二流路F1亦同。

此外，筒狀電極1的形狀亦若可形成第一流路F1，則未特別限定，例如亦可不具有凸緣1a。

此外，當然蓋體3非為必須。例如，亦可對筒狀電極1直接連接管線L10。

此外，在本實施形態中，由於液體之塗佈對象為基板SB，因此對向電極20亦為板狀，但是對向電極20的形狀亦可配合塗佈對象的形狀而改變為所希望的形態。此外，塗佈的對象物亦未特別限定，例如可在表面具 有凹凸的基板等各種物體塗佈液體。

此外，在上述實施形態中，液體供給部40係對第一流路F1塗佈阻劑溶液(感光性樹脂及溶媒的混合物)，但是除此之外亦可供給各種液體。以如上所示之液體而言，列舉例如非感光性樹脂與溶媒的混合液、作為表面保護膜用塗覆液等所使用的聚合性液狀單體(例如1,9-壬二醇丙烯酸酯、1,1,1-三羥甲基丙烷三丙烯酸酯等液狀丙烯酸單體等)、金屬粒子與溶媒的糊膏(銀、金、銅等)、接著劑。液體的較佳黏度範圍為5~1000mPa‧s。溶媒並未被限定，可使用水、有機溶媒等各種極性溶媒或非極性溶媒。

此外，液體供給部40的構成亦未特別限定，例如在管線L1連接有泵的形態、或泵42為壓縮氣體源的形態、或者液體的供給量少，而僅以第一流路F1內的負壓或水位差亦可供給液體時等，僅以管線L1亦可，總之若可對第一流路F1供給液體即可。

[實施例]

使用如圖1所示之靜電塗佈裝置，替換L1及D1，測定出在基板上獲得3~5μm之液滴的電壓。

液體：阻劑溶液(丙二醇單甲醚乙酸酯(60-80wt%)、酚醛清漆樹脂(15-30wt%)、萘醌二疊氮酯(<10wt%)、界面活性劑(<1wt%))

筒狀電極：不銹鋼製、第一流路F1的長度 L1〔mm〕、第一流路F1的內徑D1

噴嘴：玻璃製、第二流路F2的長度L2=10mm、第二流路F2的直徑D2=100μm

基板(Si基板)、基板與噴嘴2的距離40mm

結果顯示於表1。

此外，使用丙烯酸單體系的塗覆用溶液(聚合性液狀單體(1,9-壬二醇丙烯酸酯)，同樣地進行實驗，獲得與上述阻劑溶液同樣的結果。

1‧‧‧筒狀電極

1a‧‧‧外凸緣

2‧‧‧噴嘴

2b‧‧‧O型環

2s‧‧‧支承件

3‧‧‧蓋體

4‧‧‧管接頭

4a‧‧‧接頭本體

4b‧‧‧螺帽

10‧‧‧噴嘴單元

20‧‧‧對向電極

30‧‧‧電源

40‧‧‧液體供給部

41‧‧‧槽

42‧‧‧泵

50‧‧‧噴嘴單元移動部

100‧‧‧靜電塗佈裝置

D1、D2‧‧‧內徑

F1‧‧‧第一流路

F2‧‧‧第二流路

L1、L2‧‧‧長度

L10‧‧‧管線

SB‧‧‧基板

Claims (7)

1. 一種靜電塗佈裝置，其係具備有：形成內面以導電性的壁部所形成之第一流路的筒狀電極；以遮住前述第一流路的軸線的延長線的方式作配置的對向電極；對前述筒狀電極與前述對向電極之間施加電壓的電源；及對前述第一流路供給液體的液體供給部，當將前述第一流路的軸方向長度設為L1、前述第一流路的內徑設為D1時，L1/D1為35以上，前述第一流路的內徑D1為0.5~2.0mm，前述第一流路的長度L1為20~100mm。
2. 如申請專利範圍第1項之靜電塗佈裝置，其中，另外具備有噴嘴，其係形成與前述第一流路相連通，而且具有小於前述第一流路的內徑的內徑的第二流路。
3. 如申請專利範圍第2項之靜電塗佈裝置，其中，前述第二流路的內徑D2為0.1~0.5mm。
4. 如申請專利範圍第2項或第3項之靜電塗佈裝置，其中，前述噴嘴為電絕緣性。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之靜電塗佈裝置，其中，前述液體供給部係對前述筒狀電極的流路供給阻劑溶液。
6. 一種液體之塗佈方法，其係使用如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之靜電塗佈裝置。
7. 一種液體之塗佈方法，其係使用如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之靜電塗佈裝置，由前述電源施加10kV以下的電壓。