TW201711757A - 塗佈單元及使用此單元之塗佈裝置 - Google Patents

Abstract

塗佈單元(10)包括：塗佈針(3)，係用以將液狀材料(4)塗佈於基板(5)的表面；容器(1)，係在其底鑽可使塗佈針(3)之前端部(3a)貫穿的貫穿孔(1b)，並被注入液狀材料(4)；密封構件(6)，係被設置於容器(1)之底，並蓋住貫穿孔(1b)；線性導件(15)，係將塗佈針(3)及容器(1)支撐成可相對地上下地移動；以及伺服馬達(11)與凸輪(24)，係使塗佈針(3)下降，並藉塗佈針(3)的前端部(3a)在密封構件(6)鑽孔(6a)，使塗佈針(3)的前端部(3a)從該孔(6a)突出，而使被注入容器(1)內的液狀材料(4)附著於塗佈針(3)之前端部(3a)。密封構件(6)抑制因多餘的液狀材料(4)附著於塗佈針(3)之前端部(3a)而出現於容器(1)的外部。

Description

塗佈單元及使用此單元之塗佈裝置

本發明係有關於一種塗佈單元及使用此單元之塗佈裝置，尤其係有關於一種使用塗佈針將液狀材料塗佈於對象物之塗佈單元及使用此單元之塗佈裝置。更特定而言，本發明係有關於一種塗佈單元及使用此單元之塗佈裝置，該塗佈單元係使用塗佈針將導電性圖案描繪於基板的表面，或修正導電性圖案之斷線缺陷，塗佈導電性黏著劑。

在如RFID(radio frequency identification)標籤之半導體裝置的領域，以印刷、塗佈方式將微細之電路形成於基板的表面之印刷電子技術正急速地發展起來。作為形成微細之電極圖案的方式，有印刷方式、噴墨、使用塗佈針之方式等。在使用塗佈針之方式，具有可將廣範圍之黏度的液狀材料塗佈於微細區域的優點。

在特開2007-268353號公報(專利文獻1)，揭示一種塗佈單元，該塗佈單元係包括：容器，係在其底鑽貫穿孔，並被注入液狀材料；塗佈針，係其前端部具有與貫穿孔之直徑大致相等的外徑，並用以將液狀材料塗佈於基板表面的缺陷部；直線運動導引構件，係將容器及塗佈針支撐成可相對地上下地移動；以及驅動部，係使容器及塗佈針相對地上下地移動， 使塗佈針的前端部從貫穿孔突出，而使液狀材料附著於前端部。

【先行專利文獻】

【專利文獻】

[專利文獻1]特開2007-268353號公報

可是，在以往之塗佈單元，重複高黏度之液狀材料的塗佈動作複數次時，有在容器的貫穿孔之下發生液狀材料積存物的情況，而附著於塗佈針的前端部之液狀材料的量變化，具有被塗佈於基板表面之液狀材料的量不均的問題。

因此，本發明之主要目的在於提供一種可穩定地塗佈液狀材料多次之塗佈單元及使用此單元之塗佈裝置。

本發明之塗佈單元係包括：塗佈針，係用以將液狀材料塗佈於對象物；容器，係在其底鑽可使塗佈針之前端部貫穿的貫穿孔，並被注入液狀材料；密封構件，係被設置於容器之底，並蓋住貫穿孔；直線運動導引構件，係將塗佈針及容器支撐成可相對地上下地移動；以及驅動部，係使塗佈針及容器相對地上下地移動，藉塗佈針的前端部在密封構件鑽孔，並使塗佈針的前端部從該孔突出，使被注入容器內的液狀材料附著於塗佈針的前端部。

在本發明之塗佈單元，在塗佈針的前端部從密封構件的孔突出時，藉密封構件抑制因多餘的液狀材料附著於塗佈 針的外周部而出現於容器的外部。因此，可防止在容器的貫穿孔之下發生液狀材料積存物，而可穩定地塗佈液狀材料多次。

1‧‧‧容器

1a‧‧‧孔

1b‧‧‧貫穿孔

1c‧‧‧突起部

1d‧‧‧金屬銷

2‧‧‧蓋

2a‧‧‧貫穿孔

3‧‧‧塗佈針

3a‧‧‧前端部

3b‧‧‧細軸部

3c‧‧‧粗軸部

4‧‧‧液狀材料

5‧‧‧基板

6‧‧‧密封構件

6a‧‧‧孔

10‧‧‧塗佈單元

11‧‧‧伺服馬達

12‧‧‧臂

13‧‧‧轉動部

14‧‧‧支撐部

15‧‧‧線性導件

16‧‧‧可動部

17‧‧‧塗佈針夾具固定部

18、19‧‧‧固定銷

20‧‧‧位置調整部

21‧‧‧彈簧

22‧‧‧凸輪連結板

23‧‧‧軸承

24‧‧‧凸輪

25‧‧‧塗佈針夾具收容部

26‧‧‧塗佈針夾具

27‧‧‧原點感測器

30‧‧‧液狀材料塗佈裝置

31‧‧‧觀察光學系統

32‧‧‧CCD相機

33‧‧‧Z工作台

34‧‧‧X工作台

35‧‧‧Y工作台

36‧‧‧控制用電腦

37‧‧‧監視器

38‧‧‧操作面板

第1圖係表示成為本發明的基礎之塗佈單元的主要部與使用該塗佈單元之塗佈方法的剖面圖。

第2圖係用以說明第1圖所示之塗佈單元的問題點之剖面圖。

第3圖係表示本發明之一實施形態的塗佈單元之主要部與使用該塗佈單元之塗佈方法的剖面圖。

第4圖係表示使用第3圖所示之塗佈單元的塗佈方法之其他的剖面圖。

第5圖係表示第3圖及第4圖所示之塗佈單元之整體構成的圖。

第6圖係表示具備第5圖所示之塗佈單元的液狀材料塗佈裝置之構成的立體圖。

為了易於理解本發明，首先，說明成為本發明之基礎的塗佈單元。第1圖(a)~(c)係表示塗佈單元的主要部與使用該塗佈單元之塗佈方法的剖面圖。在第1圖(a)，塗佈單元包含容器1、蓋2以及塗佈針3。

將液狀材料4注入容器1內的孔1a。貫穿孔1b形成於孔1a之底的中央部。孔1a具有隨著接近貫穿孔1b而截面積變小的錐形形狀。因此，在液狀材料4少的情況，亦可將塗佈針3的前端部3a浸泡於液狀材料4，而合乎經濟。又， 因為貫穿孔1b係微小，所以藉液狀材料4的表面張力、容器1的撥水性、撥油性，來自貫穿孔1b之液狀材料4的洩漏幾乎沒有。將用以支撐容器1之突起部1c設置於容器1的側面。

將貫穿孔2a形成於蓋2的中央部。蓋2係關閉容器1之上端的開口部而將容器1內密封。塗佈針3的前端部3a具有朝向前端逐漸變細之錐形形狀。圓形之平坦面形成於塗佈針3的前端。塗佈針3包含前端側(下側)的細軸部3b與基端側(上側)的粗軸部3c。細軸部3b的外徑被設定成與容器1之底的貫穿孔1b之直徑大致相等或稍小。粗軸部3c的外徑被設定成與蓋2之貫穿孔2a的直徑大致相等或稍小。將容器1、蓋2以及塗佈針3配置成貫穿孔1b之中心軸、貫穿孔2a之中心軸以及塗佈針3之中心軸一致。

其次，說明此塗佈單元之使用方法。首先，如第1圖(a)所示，將塗佈針3的前端定位於基板5的表面中之所要的位置之上方的既定位置。在此時，塗佈針3的粗軸部3c係貫穿蓋2的貫穿孔2a，塗佈針3的前端部3a被浸泡於容器1內的液狀材料4。

接著，如第1圖(b)所示，使塗佈針3下降，並使塗佈針3的前端部3a從貫穿孔1b突出至容器1之底的下面，使塗佈針3的前端與基板5的表面接觸。塗佈針3的前端部3a從貫穿孔1b突出至容器1之底時，液狀材料4附著於塗佈針3之前端部3a。塗佈針3的前端與基板5的表面接觸時，附著於塗佈針3之前端部3a的液狀材料4被塗佈於基板5的表面。然後，如第1圖(c)所示，使塗佈針3上升，使塗佈針3的前端 部3a浸泡於容器1內的液狀材料4中，並等待。

其次，說明此塗佈單元之問題點。使用含有金屬粉而具有導電性之高黏度的液狀材料4，如第2圖(a)~(c)所示，重複定位、塗佈、等待複數次時，如第2圖(c)所示，有在容器1的貫穿孔1b之下發生液狀材料積存物4a的情況。因為含有金屬粉之液狀材料4係比重大，所以有易發生液狀材料積存物4a的傾向。發生液狀材料積存物4a時，每次塗佈動作時附著於塗佈針3的前端部3a之液狀材料4的量變化，而被塗佈於基板5之液狀材料4的量不均。

在如RFID標籤之半導體裝置，為了將微細之電路描繪於基板5的表面，需要可穩定地塗佈含有金屬粉之高黏度的液狀材料4多次。在本發明，圖謀解決此問題點。

第3圖(a)、(b)係表示本發明之一實施形態的塗佈單元之主要部與使用該塗佈單元之塗佈方法的剖面圖。在第3圖(a)、(b)，表示未使用之塗佈單元與使用該塗佈單元之塗佈方法。在第3圖(a)、(b)，A2部及B2部分別是A1部及B1部的放大圖。

在未使用之塗佈單元，如第3圖(a)所示，將密封構件6黏在容器1的下端面。密封構件6係具有比貫穿孔1b之下側的開口部更大的尺寸，貫穿孔1b係藉密封構件6蓋住。密封構件6係由厚度100μm以下之合成樹脂薄膜所形成。密封構件6的外周部係例如使用黏著劑被黏在容器1的下端面中之貫穿孔1b的下側之開口部的周圍。在容器1的下端部中被黏貼密封構件6的區域，亦可形成深度與密封構件6的厚度同程度的凹部。

在使用未使用之塗佈單元塗佈的情況，如第3圖(a)所示，在黏貼密封構件6之狀態，將塗佈針3的前端定位於基板5的表面中之所要的位置之上方的既定位置。在此時，塗佈針3的粗軸部3c係貫穿蓋2的貫穿孔2a，塗佈針3的前端部3a被浸泡於容器1內的液狀材料4。

接著，如第3圖(b)所示，使塗佈針3下降，並藉使塗佈針3的前端部3a在密封構件6鑽孔6a，使塗佈針3的前端從貫穿孔1b及孔6a突出，使其與基板5的表面接觸。密封構件6之孔6a的直徑係與塗佈針3之細軸部3b的外徑(即前端部3a之最粗部分的外徑)大致相等。藉密封構件6的孔6a，可抑制因多餘的液狀材料4附著於塗佈針3的前端部3a及細軸部3b而被拉出至貫穿孔1b之下，而可防止在貫穿孔1b之下發生液狀材料積存物4a。

塗佈針3的前端部3a通過貫穿孔1b及孔6a並突出至容器1之下時，液狀材料4附著於塗佈針3之前端部3a。塗佈針3的前端與基板5的表面接觸時，附著於塗佈針3之前端部3a的液狀材料4被塗佈於基板5的表面。然後，如第1圖(c)所示，使塗佈針3上升，使塗佈針3的前端部3a浸泡於容器1內的液狀材料4中，結束一次之塗佈。此塗佈單元係在密封構件6鑽孔6a後亦可使用。

第4圖(a)~(c)係表示已使用至少一次之塗佈單元的主要部與使用該塗佈單元之塗佈方法的剖面圖。在第4圖(a)~(c)，C2部、D2部以及E2部分別是C1部、D1部以及E1部的放大圖。

在已使用至少一次之塗佈單元，如第4圖(a)所示，在被黏在容器1之下端面的密封構件6鑽孔6a。孔6a係如上述所示，藉塗佈針3所鑽孔。密封構件6之孔6a的直徑係與塗佈針3之細軸部3b的外徑(即前端部3a之最粗部分的外徑)大致相同。

首先，如第4圖(a)所示，將塗佈針3的前端定位於基板5的表面中之所要的位置之上方的既定位置。在此時，塗佈針3的粗軸部3c係貫穿蓋2的貫穿孔2a，塗佈針3的前端部3a被浸泡於容器1內的液狀材料4。

接著，如第4圖(b)所示，使塗佈針3下降，使塗佈針3的前端從貫穿孔1b及孔6a突出至容器1的底之下，使其與基板5的表面接觸。在此時，因為密封構件6之孔6a的內側與塗佈針3的外周面密接，所以抑制因多餘的液狀材料4附著於塗佈針3的前端部3a及細軸部3b而被拉出至貫穿孔1b之下，而防止在貫穿孔1b之下發生液狀材料積存物4a。

塗佈針3的前端部3a通過貫穿孔1b及孔6a並突出至容器1之下時，液狀材料4附著於塗佈針3之前端部3a。塗佈針3的前端與基板5的表面接觸時，附著於塗佈針3之前端部3a的液狀材料4被塗佈於基板5的表面。然後，如第4圖(c)所示，使塗佈針3上升，使塗佈針3的前端部3a浸泡於容器1內的液狀材料4中，並等待。

第5圖(a)係表示塗佈單元10之整體構成的正視圖。第5圖(b)係其側視圖。在第5圖(a)、(b)，塗佈單元10包括伺服馬達11與臂12。伺服馬達11之轉軸係在上下方向被 配置成使前端朝下。圓柱形之轉動部13被固定於轉軸。斜面形成於轉動部13的下端。臂12係在上下方向被配置成沿著伺服馬達11之下端部的背面，其上部係藉支撐部14固定於伺服馬達11的下端部。

包含軌道部及滑動部之線性導件15(直線運動導引構件)被設置於臂12之下部的正面。軌道部係在臂12的下部被固定成朝向上下方向。滑動部係沿著軌道部被支撐成可上下移動。可動部16被固定於滑動部的上部，塗佈針夾具固定部17被固定於其下部。將固定銷18設置於可動部16之臂12側的側面，在其下方經由位置調整部20將另一個固定銷19固定於臂12。固定銷18、19間的距離係可藉位置調整部20調整。將彈簧21設置於2個固定銷18、19之間，並藉此彈簧21將可動部16向下側偏壓。

可動部16的側面係經由凸輪連結板22及軸承23被固定於凸輪24。斜面形成於凸輪24的上端。凸輪24之上端的斜面係與轉動部13之下端的斜面抵接。例如，使伺服馬達11之轉軸從0度轉動至180度時，軸承23下降，使伺服馬達11之轉軸從180度轉動至360度時，軸承23上升。軸承23上下地移動時，可動部16及塗佈針夾具固定部17沿著線性導件15的軌道部上下地移動。伺服馬達11、轉動部13以及凸輪24構成驅動部。

將塗佈針夾具收容部25固定於塗佈針夾具固定部17的下端。凹部(未圖示)形成於塗佈針夾具收容部25的下端。塗佈針3的上端垂直地被固定於塗佈針夾具26之下端的中 心。凸部(未圖示)形成於塗佈針夾具26的上部。塗佈針夾具26之凸部被嵌插於塗佈針夾具收容部25的凹部，並藉螺絲將塗佈針夾具26固定於塗佈針夾具收容部25。

將蓋2安裝於被注入液狀材料4的容器1。將塗佈針3插入蓋2的孔2a，容器1之側面的突起部1c之上的金屬銷1d被臂12之下端的磁鐵(未圖示)吸住。容器1係藉塗佈針3及金屬銷1d固定於臂12的下端。

進而，將原點感測器27設置於伺服馬達11之下端部的側面。原點感測器27係檢測出形成於凸輪24之側面的原點標記，並輸出伺服馬達11之原點位置信號。根據原點感測器27之輸出信號，伺服馬達11被起始化。

伺服馬達11之轉軸的轉動角度被設定成0度的情況係如第3圖(a)及第4圖(a)所示，塗佈針3的前端部3a浸泡於容器1內的液狀材料4中。伺服馬達11之轉軸從0度轉動至180度時，如第3圖(b)及第4圖(b)所示，塗佈針3的前端部3a通過容器1之底的貫穿孔1b及密封構件6之孔6a並突出至容器1的底之下。在此時，液狀材料4附著於塗佈針3之前端部3a，該液狀材料4被塗佈於基板5的表面。伺服馬達11之轉軸從180度轉動至360度時，如第4圖(c)所示，塗佈針3的前端部3a回到容器1內，被浸泡於液狀材料4中，並成為等待狀態。

第6圖係表示具備塗佈單元10的液狀材料塗佈裝置30之整體構成的立體圖。在第6圖，液狀材料塗佈裝置30包括觀察光學系統31、CCD相機32以及塗佈單元10。觀察光學系統31係包含照明用之光源、物鏡等，並為了觀察基板5 的表面狀態、或藉塗佈單元10所塗佈之液狀材料4的狀態所使用。藉觀察光學系統31所觀察之影像係藉CCD相機32變換成電性信號。塗佈單元10係例如將導電性之液狀材料4塗佈於在形成於基板5上的配線圖案所發生之斷線部並修正。觀察光學系統31、CCD相機32以及塗佈單元10構成修正頭部。

液狀材料塗佈裝置30更包括：Z工作台33，係使該修正頭部對塗佈對象之基板5在垂直方向(Z軸方向)移動；X工作台34，係搭載Z工作台33並使其在橫向(X軸方向)移動；Y工作台35，係搭載基板5並使其在前後方向(Y軸方向)移動；控制用電腦36，係控制裝置整體的動作；監視器37，係顯示藉CCD相機32所拍攝之影像等；以及操作面板38，係用以將來自作業員之指令輸入控制用電腦36。工作台33~35構成定位裝置。

此外，此裝置構成係一例，例如亦可是被稱為高架式的構成，該構成係將已搭載觀察光學系統31等之Z工作台33搭載於X工作台，再將X工作台搭載於Y工作台，而使Z工作台33在XY方向移動，只要是可使已搭載觀察光學系統31等之Z工作台33對塗佈對象之基板5在XY方向相對地移動的構成，任何構成都可。

其次，說明此液狀材料塗佈裝置30的動作。在塗佈單元10，當作已預設所要之塗佈針3、與已被注入所要之液狀材料4的容器1。將塗佈對象之基板5設定於Y工作台35上。此處，當作將液狀材料4塗佈於在形成於基板5上的配線圖案所發生之斷線部。液狀材料4係導電性之金屬膏。

基板5的表面被顯示於監視器37的畫面。液狀材 料塗佈裝置30之使用者係一面觀察監視器37的畫面一面操作操作面板38的按鈕等，將工作台33~35控制成將斷線部之中心部的影像顯示於監視器37之畫面的既定位置(例如中心)。斷線部之中心部被配置於既定位置時，記憶那時之工作台33~35的座標。根據該座標、預先記憶之觀察光學系統31的光軸與塗佈針3的中心軸之間的距離、以及觀察光學系統31之焦點位置與塗佈針3的前端之間的距離，控制工作台33~35，如第3圖(a)及第4圖(a)所示，塗佈針3的前端被配置於斷線部之上方的既定位置。

接著，使用者使用操作面板38下塗佈動作之指令時，伺服馬達11的轉軸轉動。伺服馬達11的轉軸從0度轉動至180度時，如第3圖(b)及第4圖(b)所示，塗佈針3下降，塗佈針3的前端部3a通過容器1的貫穿孔1b及密封構件6之孔6a並突出至容器1的底之下，附著於塗佈針3之前端部3a的液狀材料4被塗佈於基板5之表面的斷線部。伺服馬達11之轉軸從180度轉動至360度時，如第4圖(c)所示，塗佈針3上升，塗佈針3的前端部3a被浸泡於容器1內之液狀材料4中，並成為等待狀態。

如以上所示，在本實施形態，在塗佈針3的前端部3a從密封構件6的孔6a突出時，藉密封構件6抑制因多餘的液狀材料4附著於塗佈針3的外周部而出現於容器1的外部。又，因為在將塗佈針3及容器1安裝於塗佈單元10之狀態使用塗佈針3將孔6a形成於密封構件6，所以塗佈針3與密封構件6之孔6a的位置偏差亦不會發生。因此，在作為液狀 材料4使用高黏度且高質量之金屬膏的情況，亦可防止在容器1之貫穿孔1b之下發生液狀材料積存物4a，而可穩定地塗佈液狀材料4多次。

又，藉由控制X工作台34、Y工作台35以及Z工作台33，可將液狀材料4塗佈基板5之表面的任意位置。

此外，在本實施形態，說明了將液狀材料4塗佈於形成於基板5的表面之微細圖案的斷線部的情況，但是不限定為此，藉由連續地移動塗佈位置，將RFID標籤等之電路描繪於基板5的表面，或描繪導電性圖案，當然亦可塗佈導電性黏著劑。

應認為這次所揭示之實施形態係在所有的事項上是舉例表示，不是用以限制者。本發明的範圍係不是上述的說明，而藉申請專利範圍所表示，圖謀包含與申請專利範圍同等之意義及在範圍內之全部的變更。

1‧‧‧容器

1a‧‧‧孔

1b‧‧‧貫穿孔

1c‧‧‧突起部

2‧‧‧蓋

2a‧‧‧貫穿孔

3‧‧‧塗佈針

3a‧‧‧前端部

3b‧‧‧細軸部

3c‧‧‧粗軸部

4‧‧‧液狀材料

5‧‧‧基板

6‧‧‧密封構件

6a‧‧‧孔

Claims (6)

1. 一種塗佈單元，包括：塗佈針，係用以將液狀材料塗佈於對象物；容器，係在其底鑽可使該塗佈針之前端部貫穿的貫穿孔，並被注入液狀材料；密封構件，係被設置於該容器之底，並蓋住該貫穿孔；直線運動導引構件，係將該塗佈針及該容器支撐成可相對地上下地移動；以及驅動部，係使該塗佈針及該容器相對地上下地移動，藉該塗佈針的前端部在該密封構件鑽孔，並從該孔使該塗佈針的前端部突出，使被注入該容器內的該液狀材料附著於該塗佈針的前端部。
2. 如申請專利範圍第1項之塗佈單元，其中在該塗佈針的前端部從該密封構件的孔突出時，該密封構件之孔的內側與該塗佈針的外周面密接，而抑制因多餘之該液狀材料附著於該塗佈針的前端部而出現於該容器的外部。
3. 如申請專利範圍第1項之塗佈單元，其中在該密封構件所鑽之該孔的直徑係與該塗佈針之前端部的外徑大致相等。
4. 如申請專利範圍第1項之塗佈單元，其中該密封構件係含有厚度為100μm以下的合成樹脂薄膜。
5. 如申請專利範圍第1項之塗佈單元，其中該驅動部係在等待時，將該塗佈針的前端部浸泡於該容器內之該液狀材料，在塗佈時，使該塗佈針下降，而使該前端部從該容器的貫穿孔及該密封構件之孔突出，在將附著於該前端部的 液狀材料塗佈於該對象物之後，使該塗佈針上升，使該前端部浸泡於該容器內之該液狀材料。
6. 一種塗佈裝置，係該對象物係基板，其包括：如申請專利範圍第1至5項中任一項之塗佈單元；及定位裝置，係將該塗佈單元配置於該基板的表面之所要的位置之上方的預定位置。