WO2017130741A1 - 塗布機構、塗布装置、被塗布対象物の製造方法、および基板の製造方法 - Google Patents

塗布機構、塗布装置、被塗布対象物の製造方法、および基板の製造方法 Download PDF

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山中　昭浩
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    • H01L2924/1461—MEMS

Definitions

  • the present invention relates to a coating mechanism, a coating apparatus, a method for manufacturing an object to be coated, and a method for manufacturing a substrate, and in particular, a process for mounting a minute electronic component such as an LED (Light Emitting Diode) or a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems).
  • a coating mechanism a coating apparatus, a method for manufacturing an object to be coated, and a method for manufacturing a substrate.
  • Patent Document 1 may not be able to meet such a request reliably.
  • the coating material container is positioned with the coating material container upper hole and the coating needle shaft as a guide and fixed with a magnet. This is because there is a possibility that the shaft gap is biased. As a result, the coating amount slightly changes, and the above-mentioned requirements cannot be satisfied, or there is no room for satisfying the above-mentioned requirements.
  • an object of the present invention is to provide a coating mechanism, a coating apparatus, a method for manufacturing an object to be coated, and a substrate that can prevent the coating needle shaft from being biased with respect to the mounting hole when the coating material container is mounted. It is to provide a manufacturing method.
  • the coating mechanism of the present invention includes a coating needle and a coating material container that stores and holds the coating material.
  • the coating material container has a fixed part and a container part.
  • the fixing portion is configured to be fixed to a fixing member included in the application mechanism.
  • the container part has upper and lower holes through which the application needle passes, and the side surface of the container part has a first ridge. The lower surface of the first ridge is in contact with the upper surface of the fixing portion.
  • a gap is provided between a portion of the side surface of the container portion below the first ridge and the side surface of the fixed portion. The container part can move horizontally within the gap.
  • the side surface of the container portion has a second ridge below the first ridge.
  • the fixed portion is configured to be sandwiched between the first ridge and the second ridge.
  • the coating apparatus of the present invention is equipped with the above-described coating mechanism.
  • the method for manufacturing an object to be coated according to the present invention uses either the coating mechanism or the coating apparatus.
  • the substrate manufacturing method of the present invention includes a step of drawing a circuit pattern on a substrate by applying a coating material onto a surface to be coated of the substrate by the above-described coating apparatus.
  • the coating needle shaft it is possible to prevent the coating needle shaft from being biased with respect to the mounting hole when the coating material container is mounted.
  • FIG. 1 It is a typical perspective view of a coating device.
  • A) is a front view of a coating mechanism.
  • B) is a side view of the coating mechanism.
  • A) And (B) is the expanded view which looked at the flange part containing a cam surface from the side surface. It is sectional drawing when it sees from the side surface when the conventional coating material container is attached to the member. It is a figure showing the example at the time of using the conventional application
  • FIG. 1 is sectional drawing seen from the side surface when the coating material container of 1st Embodiment is attached to the member.
  • FIG. 1 is sectional drawing seen from the side surface when the coating material container of 1st Embodiment is attached to the member.
  • FIG. 1 is sectional drawing seen from the side surface when the coating material container of 1st Embodiment is attached to the member.
  • FIG. 1 is sectional drawing seen from the side surface when the coating material container of 2nd Embodiment is attached to the member.
  • B) is the figure which looked at the coating material container from the bottom.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a coating apparatus 200 according to an embodiment of the present invention.
  • a coating apparatus 200 according to the first embodiment of the present invention includes a base 12, an X-axis table 1, a Y-axis table 2, and a Z-axis table 3 that are arranged on the floor surface.
  • a coating mechanism 4, an observation optical system 6, a CCD camera 7 connected to the observation optical system 6, and a control unit 11 are included.
  • a Y-axis table 2 configured to be movable in the Y-axis direction in FIG. 1 is installed on the upper surface of the base 12. Specifically, a guide portion is installed on the lower surface of the Y-axis table 2 and is slidably connected along a guide rail installed on the upper surface of the base 12. A ball screw is connected to the lower surface of the Y-axis table 2. By operating the ball screw by a driving member such as a motor, the Y-axis table 2 can move along the guide rail (in the Y-axis direction). Further, the upper surface portion of the Y-axis table 2 is a mounting surface on which the substrate 5 that is an object to be coated is mounted.
  • a gate-shaped structure is provided so as to straddle the guide rail of the Y-axis table 2 in the X-axis direction.
  • an X-axis table 1 that is movable in the X-axis direction is mounted.
  • the X-axis table 1 can move in the X-axis direction using, for example, a ball screw.
  • the Z-axis table 3 is mounted on the moving body of the X-axis table 1, and the coating mechanism 4 and the observation optical system 6 are mounted on the Z-axis table 3.
  • the coating mechanism 4 and the observation optical system 6 can move in the X direction together with the Z-axis table 3.
  • the coating mechanism 4 is provided to apply a coating material to the coated surface (upper surface side) of the substrate 5 using a coating needle provided in the coating mechanism 4.
  • the observation optical system 6 is provided for observing the application position of the substrate 5 to be applied.
  • the CCD camera 7 of the observation optical system 6 converts the observed image into an electrical signal.
  • the Z-axis table 3 supports the coating mechanism 4 and the observation optical system 6 so as to be movable in the Z-axis direction.
  • the control unit 11 includes an operation panel 8, a monitor 9, and a control computer 10.
  • the control unit 11 controls the X-axis table 1, the Y-axis table 2, the Z-axis table 3, the coating mechanism 4, and the observation optical system 6.
  • the operation panel 8 is used for inputting a command to the control computer 10.
  • the monitor 9 displays image data converted by the CCD camera 7 of the observation optical system 6 and output data from the control computer 10.
  • the drawing position of the substrate 5 to be coated is set to the position just below the observation optical system 6 in the X axis.
  • the drawing is moved by the table 1 and the Y-axis table 2, the drawing start position is observed and confirmed by the observation optical system 6, and the drawing start position is determined.
  • a circuit pattern is drawn based on the determined drawing start position. From the drawing start position, the substrate 5 is moved by the X-axis table 1 and the Y-axis table 2 so that the drawing position is directly below the coating mechanism 4.
  • the coating mechanism 4 is driven to perform coating. By repeating this continuously, a circuit pattern can be drawn.
  • the relationship between the descending end position of the application needle 24 and the focus position of the observation optical system 6 is stored in advance, and at the time of drawing, the application needle 24 is positioned with the position where the image is focused by the observation optical system 6 as the Z-axis direction reference.
  • the application is performed after the position in the Z-axis direction is moved by the Z-axis table to a height at which it contacts the substrate 5. If the area of the circuit pattern to be drawn is large and the change in the substrate surface height of the substrate 5 to be coated during drawing is large, the focus position is confirmed in the middle if necessary and the position in the Z-axis direction is corrected. Then apply.
  • the adjustment of the focus position at this time may be a method of automatically focusing using image processing, or the height position of the surface of the substrate 5 to be coated is always detected and corrected in real time using a laser sensor or the like. You can hang it.
  • a substrate on which a pattern is formed can be obtained by a substrate manufacturing method including a step of forming a circuit pattern of a substrate from the beginning by a method of drawing a circuit pattern on the substrate 5 as described above.
  • the substrate manufacturing method includes a step of correcting a defect in the circuit pattern of the substrate already formed by another method such as a printing method or an inkjet method. A substrate having no defect in the pattern can be obtained.
  • the application mechanism 4 fixed to the Z-axis table 3 shown in FIG. 1 includes a servo motor 41, a cam 43, a bearing 44, a cam connecting plate 45, a movable portion 46, an application needle holder 20, and the application.
  • An application needle 24 held by the needle holder 20 and an application material container 21 are mainly included.
  • the servo motor 41 is installed such that the rotation axis extends in a direction along the Z-axis direction shown in FIG.
  • a cam 43 is connected to the rotation shaft of the servo motor 41.
  • the cam 43 is rotatable about the rotation axis of the servo motor 41.
  • the cam 43 includes a central portion connected to the rotation shaft of the servo motor 41 and a flange portion connected to one end portion of the central portion.
  • the upper surface (surface on the servo motor 41 side) of the flange portion is a cam surface 61.
  • the cam surface 61 is formed in an annular shape along the outer periphery of the center portion, and is formed in a slope shape so that the distance from the bottom surface of the flange portion varies.
  • the cam surface 61 is disposed at a distance from the upper end flat region 62 having the largest distance from the bottom surface of the flange portion, and the upper end flat region 62.
  • FIG. 3B is a developed view of the flange portion including the cam surface 61 arranged in an annular shape so as to surround the center portion, as viewed from the side.
  • the bearing 44 is arranged so as to contact the cam surface 61 of the cam 43.
  • the bearing 44 is arranged in a specific direction (on the right side of the servo motor 41) as viewed from the cam 43 as shown in FIG. 2A, and the cam 43 is rotated by rotating the rotation shaft of the servo motor 41. At this time, the state in contact with the cam surface 61 is maintained.
  • a cam coupling plate 45 is connected to the bearing 44. In the cam connecting plate 45, the other end opposite to the one end connected to the bearing 44 is fixed to the movable portion 46.
  • An application needle holder fixing part 47 and an application needle holder storage part 48 are connected to the movable part 46.
  • the application needle holder 20 is stored in the application needle holder storage portion 48.
  • the application needle holder 20 includes an application needle 24.
  • the application needle 24 is arranged so as to protrude from the application needle holder 20 on the lower surface of the application needle holder 20 (the lower side opposite to the side where the servo motor 41 is located).
  • a coating material container 21 is disposed under the coating needle holder 20. The application needle 24 is held in the application material container 21 in an inserted state.
  • the fixed pin 52 is installed in the movable part 46.
  • the other fixing pin 51 is installed on the gantry holding the servo motor 41.
  • a spring 50 is installed so as to connect the fixing pins 51 and 52. Due to the spring 50, the movable portion 46 is in a state of receiving a tensile force toward the coating material container 21 side. Further, the tensile force generated by the spring 50 acts on the bearing 44 via the movable portion 46 and the cam connecting plate 45. The bearing 44 is kept pressed against the cam surface 61 of the cam 43 by the tensile force of the spring 50.
  • the movable part 46, the application needle holder fixing part 47, and the application needle holder storage part 48 are connected to a linear guide 49 installed on the gantry.
  • the linear guide 49 is disposed so as to extend in the Z-axis direction. Therefore, the movable part 46, the application needle holder fixing part 47, and the application needle holder storage part 48 are movable along the Z-axis direction.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the conventional coating material container 21 as viewed from the side when it is attached to the member 69.
  • the coating material container 21 stores a coating material used when drawing a pattern.
  • This coating material is a highly viscous metal conductive material or the like.
  • a lower hole 72 is opened in the bottom portion of the coating material container 21, and an upper hole 71 is opened in the upper lid portion 29.
  • the application needle 24 is provided so as to be movable along a straight line passing through the lower hole 72 and the upper hole 71.
  • the application needle 24 can be reciprocated upward and downward by the linear movement mechanism of the application mechanism 4.
  • the lower hole 72 is sized such that the tip of the application needle 24 can protrude downward through the application needle 24 and the application material held in the application material container 21 does not sag. Is set.
  • the upper hole 71 has a size that allows the application needle 24 to reciprocate in the vertical direction. That is, since the application needle 24 can move in the vertical direction, minute gaps 73 a and 73 b are formed between the wall of the upper hole 71 and the application needle 24. When the application needle 24 that can reciprocate in the vertical direction moves downward, the application needle 24 protrudes from the lower hole 72 toward the object to be applied in a state where the application material is attached to the surface of the tip of the application needle 24.
  • Application material container 21 is fixed by adhering fixing pin 93 of application material container 21 to magnet 92 of member 69. If the bonding position is shifted or the size of the coating material container 21 varies, the coating needle 24 may not be installed at the correct position.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example in which the application needle 24 is installed at the correct position when the conventional application material container 21 is used.
  • the tip of the application needle 24 can be protruded from the lower hole 72 by moving the application needle 24 downward.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example in which the application needle 24 is installed at a position shifted when the conventional application material container 21 is used.
  • the tip of the application needle 24 protrudes in a state of being biased from the lower hole 72.
  • the application amount changes due to this bias.
  • FIG. 7 is a diagram showing another example in which the application needle 24 is installed at a position shifted when the conventional application material container 21 is used.
  • the application needle 24 since the application needle 24 is shifted to the right side, the left gap 73 a between the wall of the upper hole 71 and the application needle 24 widens, and there is no gap between the wall of the upper hole 71 and the right side.
  • a force acts on the contact portion between the wall of the upper hole 71 and the application needle 24, an uneven load is generated.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view as seen from the side when the coating material container 21 of the first embodiment is attached to the member 69.
  • FIG. 8B is a view of the coating material container 21 as viewed from below.
  • the difference between the coating material container 21 of the first embodiment shown in FIGS. 8A and 8B and the conventional coating material container 21 of FIG. 4 is that the coating material container 21 of the first embodiment is That is, it is divided into a fixing part 21b and a container part 21a.
  • the fixing portion 21b has a fixing pin 93.
  • the fixing portion 21 b is fixed by adhering the fixing pin 93 to the magnet 92 of the member 69.
  • ⁇ 80 is provided on the side surface of the container portion 21a.
  • the upper surface of the fixing portion 21b is in contact with the lower surface of the flange 80 and supports the flange 80.
  • Clearances 74a and 74b are provided between a portion of the side surface of the container portion 21a below the flange 80 and the side surface of the fixing portion 21b.
  • the container portion 21a can be inserted into the fixed portion 21b with gaps 74a and 74b. Even after the fixing pin 93 of the fixing portion 21b is bonded to the magnet 92 of the member 69, the container portion 21a can move left and right within the gaps 74a and 74b. Even if the gaps 73 a and 73 b of the needle 24 are reduced, the container portion 21 a can be easily installed at the correct position with respect to the application needle 24.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which the application needle 24 is installed at a position shifted when the application material container 21 according to the first embodiment is used.
  • FIG. 10 is a diagram showing a state in which the container portion 21a is moved to the right side from the state shown in FIG.
  • the left gap 74a is widened and the right gap 74b is narrowed by moving the container portion 21a to the right. Alignment is performed by moving the container portion 21 a to the right along the application needle 24, and no uneven load is generated between the application needle 24 and the upper hole 71. It can protrude from the center position. As a result, application with a more stable application amount becomes possible.
  • the application needle 24 is positioned at its upper end position (mostly to the servo motor 41. (Close position). At this time, the tip end portion of the application needle 24 is immersed in the application material held in the application material container 21.
  • the application needle 24 moves the application material container 21. It passes through the lower hole 72 formed in the bottom of the coating material container 21 and protrudes downward from the bottom surface of the coating material container 21. At this time, a part of the coating material is attached to the surface of the coating needle 24 protruding from the bottom surface of the coating material container 21.
  • the Z-axis table 3 (see FIG. 1) moves the coating mechanism 4 toward the substrate 5 so that the tip of the coating needle 24 comes into contact with the surface of the substrate 5 to apply the coating material onto the surface of the substrate 5. Can do.
  • the tip of the application needle 24 is adjusted to be at the center of the lower hole 72 by moving the position of the container portion 21a horizontally. 5 can be applied appropriately.
  • the servo motor 41 may be driven after the movement of the Z-axis table 3 first, or the operations of the Z-axis table 3 and the servo motor 41 may be performed almost simultaneously.
  • the rotational motion of the servo motor 41 can be converted into the motion (vertical motion) of the coating needle 24 in the Z-axis direction.
  • the application needle 24 can be moved quickly and accurately in the Z-axis direction.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view seen from the side when the coating material container 21 of the second embodiment is attached to the member 69.
  • FIG. 11B is a view of the coating material container 21 as viewed from below.
  • the ridge 81 is provided on the side surface of the container portion 21a.
  • the upper surface of the fixing portion 21b is in contact with the lower surface of the flange 80 and supports the flange 80.
  • Clearances 74a and 74b are provided between a portion of the side surface of the container portion 21a below the flange 80 and the side surface of the fixing portion 21b.
  • the upper surface of the flange 81 on the side surface of the container portion 21a contacts the lower surface of the fixed portion 21b.
  • the problem that an uneven load is generated due to the force acting on the wall of the upper hole 71 and the contact portion of the application needle 24 is avoided, and the application amount is more stable. Can be applied.
  • the container portion 21a is not detached from the fixing portion 21b, and the application material container 21 can be easily attached and detached.
  • the present invention provides a coating mechanism for conducting conductive pattern drawing, correcting open defects in conductive patterns, forming fine circuit patterns such as RFID tags, correcting defects, and applying a conductive adhesive. And particularly advantageously applied to applicators.

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Abstract

塗布材料容器は、固定部（２１ｂ）と容器部（２１ａ）とを有する。固定部（２１ｂ）は、塗布機構に含まれる固定部材（６９）に固定されることが可能なように構成される。容器部（２１ａ）には、塗布針（２４）が貫通する孔（７１）、孔（７２）が上下に設けられる。容器部（２１ａ）の側面は第１の鍔（８０）を有する。第１の鍔（８０）の下面が固定部（２１ｂ）の上面と接触する。容器部（２１ａ）の側面における第１の鍔（８０）より下の部分と、固定部（２１ｂ）の側面との間に隙間が設けられる。容器部（２１ａ）は、隙間の範囲で水平に移動可能である。

Description

塗布機構、塗布装置、被塗布対象物の製造方法、および基板の製造方法
　本発明は、塗布機構、塗布装置、被塗布対象物の製造方法、および基板の製造方法に関し、特に、ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）やＭＥＭＳ（Micro　Electro　Mechanical　Systems）などの微小な電子部品の実装工程で、接着剤の液滴を塗布針を用いて塗布するための塗布機構、塗布装置、被塗布対象物の製造方法、および基板の製造方法に関する。
　ＬＥＤまたはＭＥＭＳの実装工程では、パッケージングのために微細に接着剤を塗布する工程がある。微細な塗布を行う方式としては、ディスペンサ方式、インクジェット方式などが一般的であるが、塗布針を用いた方式も、広範囲の粘度の材料を用いて微細な塗布が可能な点で、その選択肢の一つである。
　塗布針を用いて微細な塗布を行う方法については、特許第４８０２０２７号公報（特許文献１）に記載のような塗布機構を用いて行う方法がある。この塗布機構は、微細パターンの欠陥修正を目的とするもので、広範囲な粘度の材料を用いて微細な塗布を行うことが可能である。一方、近年の電子部品の微細化に伴い、より微量で安定した塗布量を要求される用途が増えてきている。例えば、数ｎリットル±１ｎリットル程度の精度での安定した塗布の要求がある。
特許第４８０２０２７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の装置では、このような要求に確実に応えることができない場合がある。
　なぜなら、特許文献１に記載の装置では、塗布材料容器を塗布材料容器上孔と塗布針軸を案内にして位置決めし、マグネットで固定しているため、塗布材料容器の取り付け時に取り付け孔と塗布針軸の隙間分偏る可能性があるからである。これにより、若干塗布量が変化し、上述の要求を満たすことができなくなってきたり、あるいは上述の要求を満たすものの余裕が無くなってきている。
　それゆえに、本発明の目的は、塗布材料容器の取り付け時に取り付け孔に対して、塗布針軸が偏るのを防止することができる塗布機構、塗布装置、被塗布対象物の製造方法、および基板の製造方法を提供することである。
　上記課題を解決するために、本発明の塗布機構は、塗布針と、塗布材料を収納保持する塗布材料容器とを備える。塗布材料容器は、固定部と容器部とを有する。固定部は、塗布機構に含まれる固定部材に固定されることが可能なように構成される。容器部には、塗布針が貫通する孔が上下に設けられる、容器部の側面は第１の鍔を有する。第１の鍔の下面が固定部の上面と接触する。容器部の側面における第１の鍔より下の部分と、固定部の側面との間に隙間が設けられる。容器部は、隙間の範囲で水平に移動可能である。
　好ましくは、容器部の側面は、第１の鍔よりも下方に第２の鍔を有する。第２の鍔の上面が固定部の下面と接触することによって、固定部が、第１の鍔と第２の鍔とによって固挟み込まれるように構成される。
　本発明の塗布装置は、上述の塗布機構を搭載する。
　本発明の被塗布対象物の製造方法は、上記塗布機構、または上記塗布装置のうちのいずれかを用いる。
　本発明の基板の製造方法は、上記の塗布装置によって、基板の塗布対象面に塗布材料を塗布することによって基板の回路パターンを描画する工程を含む。
　本発明によれば、塗布材料容器の取り付け時に取り付け孔に対して、塗布針軸が偏るのを防止することができる。
塗布装置の模式的な斜視図である。 （Ａ）は、塗布機構の正面図である。（Ｂ）は、塗布機構の側面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、カム面を含むフランジ部を側面から見た展開図である。 従来の塗布材料容器が部材への取り付けられたときの側面から見たときの断面図である。 従来の塗布材料容器を用いた場合に、塗布針が正しい位置に設置された場合の例を表わす図である。 従来の塗布材料容器を用いた場合に、塗布針がずれた位置に設置された例を表わす図である。 従来の塗布材料容器を用いた場合に、塗布針がずれた位置に設置された別の例を表わす図である。 （Ａ）は、第１の実施形態の塗布材料容器が部材へ取り付けられたときの側面から見た断面図である。（Ｂ）は、塗布材料容器を下から見た図である。 第１の実施形態の塗布材料容器を用いた場合に、塗布針がずれた位置に設置された例を表わす図である。 図９に示す状態から容器部を右側に移動させた状態を表わす図である。 （Ａ）は、第２の実施形態の塗布材料容器が部材へ取り付けられたときの側面から見た断面図である。（Ｂ）は、塗布材料容器を下から見た図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
　［第１の実施形態］
　以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
　［塗布装置全体の構成］
　図１は、本発明の実施の形態に従った塗布装置２００の模式的な斜視図である。図１を参照して、本発明の第１の実施形態の塗布装置２００は、床面に配置された基台１２と、Ｘ軸テーブル１と、Ｙ軸テーブル２と、Ｚ軸テーブル３と、塗布機構４と、観察光学系６と、観察光学系６に接続されたＣＣＤカメラ７と、制御部１１とを含む。
　基台１２の上面には、図１中のＹ軸方向に移動可能に構成されたＹ軸テーブル２が設置されている。具体的には、Ｙ軸テーブル２の下面にガイド部が設置されており、基台１２の上面に設置されたガイドレールに沿って摺動可能に接続されている。また、Ｙ軸テーブル２の下面には、ボールねじが接続されている。ボールねじをモータなどの駆動部材により動作させることにより、Ｙ軸テーブル２はガイドレールに沿って（Ｙ軸方向に）移動可能になっている。また、Ｙ軸テーブル２の上面部は、被塗布対象物である基板５を搭載する搭載面となっている。
　基台１２上には、Ｘ軸方向にＹ軸テーブル２のガイドレールを跨ぐように設置された門型の構造体が設けられている。この構造体上には、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸テーブル１が搭載されている。Ｘ軸テーブル１は、たとえばボールねじを用いてＸ軸方向に移動可能である。
　Ｘ軸テーブル１の移動体には、Ｚ軸テーブル３が搭載されており、このＺ軸テーブル３に塗布機構４および観察光学系６が搭載されている。塗布機構４および観察光学系６は、Ｚ軸テーブル３とともにＸ方向へ移動可能である。塗布機構４は、塗布機構４に設けられた塗布針を用いて、基板５の被塗布面（上面側）に塗布材料を塗布するために設けられる。観察光学系６は、塗布対象の基板５の塗布位置を観察するために設けられる。観察光学系６のＣＣＤカメラ７は、観察した画像を電気信号に変換する。Ｚ軸テーブル３は、これらの塗布機構４および観察光学系６をＺ軸方向に移動可能に支持している。
　制御部１１は、操作パネル８、モニタ９、および制御用コンピュータ１０を備える。制御部１１は、Ｘ軸テーブル１、Ｙ軸テーブル２、Ｚ軸テーブル３、塗布機構４および観察光学系６を制御する。操作パネル８は、制御用コンピュータ１０への指令を入力するために用いられる。モニタ９は、観察光学系６のＣＣＤカメラ７で変換された画像データ、および制御用コンピュータ１０からの出力データを表示する。
　基板５に回路パターンを初めから形成する場合、または基板５に形成されている回路パターンの欠陥部分を修正する場合は、塗布対象の基板５の描画する位置を観察光学系６の直下までＸ軸テーブル１およびＹ軸テーブル２で移動させ、観察光学系６で描画開始位置を観察および確認し、描画開始位置を決定する。そして、決定した描画開始位置を基準に回路パターンを描画する。描画開始位置から、順次、描画位置が塗布機構４の直下にくるようにＸ軸テーブル１およびＹ軸テーブル２で基板５を移動させる。移動が完了した時点で、塗布機構４を駆動して塗布を行なう。これを連続して繰り返すことで、回路パターンを描画することができる。
　塗布針２４の下降端位置と観察光学系６のフォーカス位置の関係は予め記憶されており、描画時には、観察光学系６で画像のフォーカスを合わせた位置をＺ軸方向基準に、塗布針２４が基板５に接触する高さまで、Ｚ軸テーブルでＺ軸方向位置を移動させてから塗布を行なう。描画する回路パターンの面積が広く、描画途中での塗布対象の基板５の基板面高さの変化が大きい場合は、必要に応じて途中でフォーカス位置を確認し、Ｚ軸方向の位置を修正してから塗布を行なう。この時のフォーカス位置の調整は、画像処理を用いて自動でフォーカスする方法でも良いし、レーザセンサ等を用いて、常に塗布対象の基板５の表面の高さ位置を検出し、リアルタイムで補正を掛ける方法でも良い。
　上述のような基板５に回路パターンを描画する方法によって基板の回路パターンを初めから形成する工程を含む基板の製造方法によって、パターンが形成された基板を得ることができる。また、上述のような基板５に回路パターンを描画する方法によって、印刷方式またはインクジェット方式などの他の方法で既に形成されている基板の回路パターンの欠陥を修正する工程を含む基板の製造方法によって、パターンに欠陥のない基板を得ることができる。
　（塗布機構の構成）
　上述した塗布機構４に関して、図２および図４を参照してより詳しく説明する。図１に示したＺ軸テーブル３に固定された塗布機構４は、サーボモータ４１と、カム４３と、軸受４４と、カム連結板４５と、可動部４６と、塗布針ホルダ２０と、当該塗布針ホルダ２０に保持された塗布針２４と、塗布材料容器２１とを主に含んでいる。サーボモータ４１は、図１に示したＺ軸方向に沿った方向に回転軸が延びるように設置されている。サーボモータ４１の回転軸にはカム４３が接続されている。カム４３は、サーボモータ４１の回転軸を中心として回転可能になっている。
　カム４３は、サーボモータ４１の回転軸に接続された中心部と、当該中心部の一方端部に接続されたフランジ部とを含む。図３（Ａ）に示すように、フランジ部の上部表面（サーボモータ４１側の表面）はカム面６１となっている。このカム面６１は、中心部の外周に沿って円環状に形成されているとともに、フランジ部の底面からの距離が変動するようにスロープ状に形成されている。具体的には、図３（Ｂ）に示すように、カム面６１はフランジ部の底面からの距離が最も大きくなっている上端フラット領域６２と、この上端フラット領域６２から間隔を隔てて配置され、フランジ部の底面からの距離が最も小さい下端フラット領域６３と、上端フラット領域６２と下端フラット領域６３との間を接続するスロープ部とを含む。ここで、図３（Ｂ）は、中心部を囲むように環状に配置されたカム面６１を含むフランジ部を側面から見た展開図である。
　このカム４３のカム面６１に接するように軸受４４が配置されている。軸受４４は、図２（Ａ）に示すようにカム４３から見て特定の方向（サーボモータ４１の右側）に配置されており、サーボモータ４１の回転軸が回転することでカム４３が回転したとき、カム面６１に接触した状態を保つ。この軸受４４にカム連結板４５が接続されている。カム連結板４５において、軸受４４と接続された一方端部と反対側の他方端部は可動部４６に固定されている。可動部４６には、塗布針ホルダ固定部４７および塗布針ホルダ収納部４８が接続されている。この塗布針ホルダ収納部４８に塗布針ホルダ２０が収納されている。
　塗布針ホルダ２０は塗布針２４を含む。塗布針２４は、塗布針ホルダ２０の下面（サーボモータ４１が位置する側と反対側である下側）において塗布針ホルダ２０から突出するように配置されている。塗布針ホルダ２０下には塗布材料容器２１が配置されている。塗布材料容器２１に塗布針２４は挿入された状態で保持されている。
　可動部４６には固定ピン５２が設置されている。また、サーボモータ４１を保持している架台には他方の固定ピン５１が設置されている。この固定ピン５１、５２の間を繋ぐようにバネ５０が設置されている。このバネ５０により、可動部４６は塗布材料容器２１側に向けた引張り力を受けた状態になっている。また、このバネ５０による引張り力は、可動部４６およびカム連結板４５を介して軸受４４に作用する。このバネ５０の引張り力によって、軸受４４はカム４３のカム面６１に押圧された状態を維持している。
　また、可動部４６、塗布針ホルダ固定部４７、塗布針ホルダ収納部４８は、上記架台に設置されたリニアガイド４９に接続されている。リニアガイド４９は、Ｚ軸方向に延びるように配置されている。そのため、可動部４６、塗布針ホルダ固定部４７、塗布針ホルダ収納部４８はＺ軸方向に沿って移動可能になっている。
　塗布材料容器２１は、部材６９に固定される。
　［従来の塗布材料容器］
　図４は、従来の塗布材料容器２１が部材６９への取り付けられたときの側面から見たときの断面図である。
　塗布材料容器２１には、パターンの描画を行なう際に用いる塗布材料が収納されている。この塗布材料は、高粘度の金属導電材料などである。塗布材料容器２１の底部分に下孔７２が開口され、上蓋部分２９に上孔７１が開口されている。
　塗布針２４は、下孔７２および上孔７１を通る直線に沿って移動可能に設けられている。塗布機構４の直動機構によって、塗布針２４を上，下方向に往復移動させることができる。
　下孔７２は、塗布針２４を貫通させて下方へ向けて塗布針２４の先端を突出させることができる大きさで、かつ、塗布材料容器２１に保持された塗布材料が垂れ落ちない大きさに設定されている。上孔７１は、塗布針２４を上下方向に往復移動させることができる大きさである。つまり、塗布針２４が上下方向に移動可能となるために、上孔７１の壁と塗布針２４の間に微小な隙間７３ａ，７３ｂが形成されている。上下方向に往復移動可能な塗布針２４が下向きに移動すると、塗布針２４の先端の表面に塗布材料を付着させた状態で、下孔７２から被塗布対象物に向けて突出される。
　塗布材料容器２１の固定ピン９３を部材６９のマグネット９２に接着させることによって、塗布材料容器２１が固定される。接着位置がずれたり、塗布材料容器２１の大きさにばらつきがあると、塗布針２４が正しい位置に設置されないことがある。
　図５は、従来の塗布材料容器２１を用いた場合に、塗布針２４が正しい位置に設置された場合の例を表わす図である。図５の例では、塗布針２４を下方向に移動させることによって、塗布針２４の先端を下孔７２から突出させることができる。
　図６は、従来の塗布材料容器２１を用いた場合に、塗布針２４がずれた位置に設置された例を表わす図である。図６の例では、塗布針２４の位置がずれたため、塗布針２４の先端が下孔７２から偏った状態で突出する。この偏りにより塗布量が変化する。
　図７は、従来の塗布材料容器２１を用いた場合に、塗布針２４がずれた位置に設置された別の例を表わす図である。図７の例では、塗布針２４が右側にずれたため、上孔７１の壁と塗布針２４との左側の隙間７３ａが広がり、上孔７１の壁と右側には隙間がなくなっている。その結果、上孔７１の壁と塗布針２４の接触部分に力が働くため、偏荷重が発生する。
　［第１の実施形態の塗布材料容器］
　図８（Ａ）は、第１の実施形態の塗布材料容器２１が部材６９へ取り付けられたときの側面から見た断面図である。図８（Ｂ）は、塗布材料容器２１を下から見た図である。
　図８（Ａ）、（Ｂ）に示す第１の実施形態の塗布材料容器２１が、図４の従来の塗布材料容器２１と相違する点は、第１の実施形態の塗布材料容器２１が、固定部２１ｂと容器部２１ａとに分割されることである。
　固定部２１ｂは、固定ピン９３を有する。固定ピン９３を部材６９のマグネット９２に接着させることによって、固定部２１ｂが固定される。
　容器部２１ａの側面に鍔８０が設けられる。固定部２１ｂの上面は、鍔８０の下面と接触して、鍔８０を支持する。容器部２１ａの側面の鍔８０より下の部分と、固定部２１ｂの側面との間に隙間７４ａ，７４ｂが設けられる。
　固定部２１ｂに容器部２１ａが隙間７４ａ，７４ｂをもって挿入されることができる。固定部２１ｂの固定ピン９３を部材６９のマグネット９２に接着させた後でも、容器部２１ａは、隙間７４ａ，７４ｂの範囲で左右に移動することができるので、容器部２１ａの上孔７１と塗布針２４の隙間７３ａ、７３ｂを小さくしても塗布針２４に対して容器部２１ａを正しい位置に設置しやすくできる。
　図９は、第１の実施形態の塗布材料容器２１を用いた場合に、塗布針２４がずれた位置に設置された例を表わす図である。
　図９に示すように、塗布針２４が左側にずれた位置に設置されているので、塗布針２４の先端が下孔７２から偏った位置から突出する。
　図１０は、図９に示す状態から容器部２１ａを右側に移動させた状態を表わす図である。
　容器部２１ａを右側に移動させることによって、左側の隙間７４ａが広がり、右側の隙間７４ｂが狭くなる。塗布針２４に沿って容器部２１ａを右側に移動させることによって調芯が行われ、塗布針２４と上孔７１の間に偏荷重が発生することも無く、塗布針２４が下孔７２のより中心位置から突出可能となる。その結果、より安定した塗布量での塗布が可能となる。
　［塗布機構の動作］
　次に、上述した塗布機構４の動作について説明する。上述した塗布機構４においては、サーボモータ４１を駆動することによりサーボモータ４１の回転軸を回転させてカム４３を回転させる。この結果、カム４３のカム面６１は、Ｚ軸方向における高さが変化するため、図２（Ａ）におけるカム４３の右側においてカム面６１に接触している軸受４４のＺ軸方向における位置もサーボモータ４１の駆動軸の回転に応じて変動する。そして、この軸受４４のＺ軸方向での位置変動に応じて、可動部４６、塗布針ホルダ固定部４７、塗布針ホルダ収納部４８がＺ軸方向に移動する。この結果、塗布針ホルダ収納部４８に保持されている塗布針ホルダ２０もＺ軸方向に移動するので、当該塗布針ホルダ２０に設置されている塗布針２４のＺ軸方向における位置を変化させることができる。
　具体的には、図２および図３を参照して、軸受４４がカム４３のカム面６１における上端フラット領域６２に接している場合には、塗布針２４はその上端位置（サーボモータ４１に最も近い位置）に配置されることになる。このとき、塗布針２４の先端部は、塗布材料容器２１内に保持されている塗布材料内に浸漬された状態になっている。
　次に、サーボモータ４１が回転軸を回転させることにより、カム４３が回転し、カム面６１の下端フラット領域６３が軸受４４に接する位置に来た場合には、塗布針２４は塗布材料容器２１の底部に形成された下孔７２を通り、塗布材料容器２１の底面から下向きに突出した状態になる。このとき、塗布材料容器２１の底面から突出した塗布針２４の表面には塗布材料の一部が付着した状態となっている。Ｚ軸テーブル３（図１参照）が塗布機構４を基板５側に移動させることにより、基板５の表面に塗布針２４の先端部が接触して、塗布材料を基板５の表面に塗布することができる。本実施の形態では、前述のように、容器部２１ａの位置を水平に移動させることによって、塗布針２４の先端が、下孔７２の中心にくるように調整されているので、塗布材料を基板５の表面に適切に塗布することができる。なお、Ｚ軸テーブル３の移動を先に行なってからサーボモータ４１を駆動させてもよいし、Ｚ軸テーブル３とサーボモータ４１との動作をほぼ同時に実施してもよい。
　このように上記塗布機構４では、サーボモータ４１の回転運動を塗布針２４のＺ軸方向における運動（上下運動）に変換することができる。このような構成とすることにより、塗布針２４を迅速かつ正確にＺ軸方向において移動させることができる。
　［第２の実施形態］
　図１１（Ａ）は、第２の実施形態の塗布材料容器２１が部材６９へ取り付けられたときの側面から見た断面図である。図１１（Ｂ）は、塗布材料容器２１を下から見た図である。
　容器部２１ａの側面に鍔８０に加えて、鍔８１が設けられる。固定部２１ｂの上面は、鍔８０の下面と接触して、鍔８０を支持する。容器部２１ａの側面の鍔８０より下の部分と、固定部２１ｂの側面との間に隙間７４ａ，７４ｂが設けられる。
　容器部２１ａの側面の鍔８１の上面は、固定部２１ｂの下面と接触する。
　鍔８０と鍔８１によって固定部２１ｂを挟み込むことによって、固定部２１ｂに対して容器部２１ａが外れないようにすることができる。
　本実施の形態では、第１の実施形態と同様に、上孔７１の壁と塗布針２４の接触部分に力が働いて偏荷重が発生するという問題を回避して、より安定した塗布量での塗布が可能となる。本実施の形態では、さらに、固定部２１ｂから容器部２１ａが外れることがなく、塗布材料容器２１の取り付け、および取り外しが容易に行えるようになる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　この発明は、導電性のパターン描画や、導電性パターンのオープン欠陥の修正、さらにはＲＦＩＤタグなどの微細な回路パターンの形成や欠陥修正、導電性接着剤の塗布などを実施するための塗布機構、および塗布装置に特に有利に適用される。
　１　Ｘ軸テーブル、２　Ｙ軸テーブル、３　Ｚ軸テーブル、４　塗布機構、５　基板、６　観察光学系、７　カメラ、８　操作パネル、９　モニタ、１０　制御用コンピュータ、１１　制御部、１２　基台、２０　塗布針ホルダ、２１　塗布材料容器、２４　塗布針、２９　上蓋部分、４１　サーボモータ、４３　カム、４４　軸受、４５　カム連結板、４６　可動部、４７　塗布針ホルダ固定部、４８　塗布針ホルダ収納部、４９　リニアガイド、５０　バネ、５１，５２，９３　固定ピン、６１　カム面、６２　上端フラット領域、６３　下端フラット領域、６９　固定部材、７１　上孔、７２　下孔、７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂ　隙間、８０，８１　鍔、９２　マグネット、２００　塗布装置。

Claims (5)

  1. 　塗布機構であって、
    　塗布針と、
    　塗布材料を収納保持する塗布材料容器とを備え、
    　前記塗布材料容器は、固定部と容器部とを有し、
    　前記固定部は、前記塗布機構に含まれる固定部材に固定されることが可能なように構成され、
    　前記容器部には、前記塗布針が貫通する孔が上下に設けられ、
    　前記容器部の側面は第１の鍔を有し、
    　前記第１の鍔の下面が前記固定部の上面と接触し、
    　前記容器部の側面における前記第１の鍔より下の部分と、前記固定部の側面との間に隙間が設けられ、前記容器部は、前記隙間の範囲で水平に移動可能である、塗布機構。
  2. 　前記容器部の側面は、前記第１の鍔よりも下方に第２の鍔を有し、
    　前記第２の鍔の上面が前記固定部の下面と接触することによって、前記固定部が、前記第１の鍔と前記第２の鍔とによって挟み込まれるように構成される、請求項１記載の塗布機構。
  3. 　　請求項１または２に記載の塗布機構を搭載した塗布装置。
  4. 　請求項１記載の塗布機構、請求項２記載の塗布機構、または請求項３記載の塗布装置のうちのいずれかを用いた被塗布対象物の製造方法。
  5. 　請求項３に記載の塗布装置によって、基板の塗布対象面に塗布材料を塗布することによって前記基板の回路パターンを描画する工程を含む、基板の製造方法。
PCT/JP2017/001040 2016-01-27 2017-01-13 塗布機構、塗布装置、被塗布対象物の製造方法、および基板の製造方法 WO2017130741A1 (ja)

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US16/072,874 US10751747B2 (en) 2016-01-27 2017-01-13 Application mechanism, application apparatus, method for manufacturing object to which application material is applied, and method for manufacturing substrate
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