CN105813765B - 涂布构件及涂布装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能使用微小的涂布针高速地进行涂布的涂布构件及使用该涂布构件的涂布装置。本发明实施方式的涂布构件(4)包括：涂布针保持件(20)，该涂布针保持件(20)具有涂布针(24)；以及底座体，该底座体将涂布针保持件(20)保持成能进行装拆。涂布针保持件(20)包括：筐体(22、23)；固定构件(25)；以及直动构件(26)。固定构件(25)配置于筐体(22、23)内部，并固定有涂布针(24)。直动构件(26)在筐体(22、23)内部将固定构件(25)支承成能朝一个方向移动。

Description

涂布构件及涂布装置

技术领域

本发明涉及涂布构件及涂布装置，尤其特定地涉及用于使用涂布针将液体材料的液滴涂布于处理对象件的涂布构件及涂布装置。

背景技术

近年来，通过印刷(涂布)方式形成RFID(Radio Frequency Identification：射频识别)标签等细微电路的印刷电子技术(printed electronics technology)获得了急速发展。作为形成细微电路和电极图案的方式，一般采用印刷方式、喷射方式等，但使用涂布针的方式能使用大范围的粘度的材料进行细微的涂布，因此近年来也获得了关注。

关于使用涂布针进行液体材料的细微涂布的方法，提出了例如使用日本专利特开2007－268353号公报中公开的这样的涂布单元的方法。日本专利特开2007－268353号公报中公开的涂布单元以细微图案的缺陷修正为目的，并能使用大范围的粘度的材料进行细微的涂布。

但是，在上述涂布单元中，驱动涂布针的驱动部(气缸)的驱动轴仅为一根，驱动部和对涂布针进行固定支承的臂未被固接，而是以从安装于驱动轴的驱动板突出的销支承上述臂。此外，在使涂布针朝向处理对象即基板下降的情况下，使驱动轴移动而使上述销下降(靠近基板侧)。这样，由直动导向构件支承的臂和与该臂连接并固定涂布针的涂布针固定板因其自重而朝基板侧移动(下降)，涂布针下降而接触基板。

另外，在上述涂布单元中，当将液体材料(涂布材料)涂布于基板时，通过使附着有涂布材料的涂布针的前端与涂布对象面接触，从而朝基板涂布涂布材料。此时，上述涂布针固定板和臂及直动导向构件的可动部的质量作用于涂布针前端。另一方面，为了描绘出细微的图案，也需要使涂布针前端的直径变细。此外，涂布针前端越细，则作用于涂布针前端的接触压力(面压)越高，可能在涂布时涂布针前端破损，或者在基板表面(涂布对象面)产生因涂布针而引起的凹痕。因此，虽然也是基于涂布对象的基板的材质的，但有时难以使涂布的图案的尺寸变得充分小。

另一方面，关于上述该接触压力的技术问题，提出了一种例如日本专利特开2013－109315号公报中公开的机构。

在日本专利特开2013－109315号公报中，公开了一种方法：通过使用磁体的斥力、弹簧，在外观上使上述涂布针支承部(涂布针固定板和臂及直动导向构件的可动部)的质量减轻。该方法在以低速使涂布针前端与基板的涂布对象面接触的情况下是有效果的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007－268353号公报

专利文献2：日本专利特开2013－109315号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，当使涂布针前端与涂布对象面接触时的该涂布针的移动速度(接触速度)变快时，上述效果减小，从而产生涂布针前端的破损、对涂布对象即基板的损害。其原因是：当接触速度变快时，涂布针支承部的质量会瞬间施加于涂布针前端。因此，上述日本专利特开2013－109315号公报所公开的机构中，难以加快涂布针的移动速度。

此处，从提高制造效率以降低制造成本的观点出发，要求在短时间内描绘出RFID标签等细微电路。此外，为了实施上述短时间内的描绘，需要以涂布针前端尺寸较小的针尽可能加快涂布速度而进行涂布。但是，在上述涂布机构中，难以减小涂布针前端尺寸且加快涂布速度，为了描绘出细微的图案而需要较长时间。

本发明为了解决上述技术问题而作，其主要目的在于提供一种能使用微小的涂布针高速地进行涂布的涂布构件及使用该涂布构件的涂布装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的涂布构件包括：涂布针保持件，该涂布针保持件具有涂布针；以及底座体，该底座体将涂布针保持件保持成能进行装拆。涂布针保持件包括筐体、固定构件及直动构件。固定构件配置于筐体内部，并固定有涂布针。直动构件在筐体内部将固定构件支承成能朝一个方向移动。

本发明的涂布装置包括：上述涂布构件；以及保持台，该保持台对由涂布针涂布液体材料的处理对象件进行保持。

发明效果

根据本发明，能获得一种使用微小的涂布针高速地进行涂布的涂布构件及使用该涂布构件的涂布装置。

附图说明

图1是本实施方式的涂布装置的示意图。

图2是表示图1所示的涂布装置的涂布机构的示意图。

图3是图2所示的涂布机构的涂布针保持件的展开图。

图4是表示图2所示的涂布机构的底座体的示意图。

图5是图3所示的涂布针保持件的立体模式图。

图6是图3所示的涂布针保持件的立体模式图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。另外，在以下附图中，对相同或相当的部分标注相同的附图标记，并不重复其说明。

参照图1，对本实施方式的涂布装置进行说明。参照图1，本发明实施方式的涂布装置主要包括：处理室；Y轴工作台2，该Y轴工作台2配置于上述处理室的内部；X轴工作台1；Z轴工作台3；涂布机构4；观察光学***6；CCD摄像头7，该CCD摄像头7与上述观察光学***6连接；以及控制部。控制部包括：显示器9；控制用计算机10；以及操作面板8。

在处理室的内部，在该处理室的底部上设置有Y轴工作台2。该Y轴工作台2能在Y轴方向上移动。具体而言，在Y轴工作台2的下表面设置有导向部。该导向部能滑动地与设置于处理室的底面的导轨连接。另外，滚珠丝杠与Y轴工作台2的下表面连接。通过利用电动机等驱动构件使上述滚珠丝杠进行动作，Y轴工作台2能沿着导轨(Y轴方向)移动。另外，Y轴工作台2的上部表面上是装载作为处理对象件的基板5的装设面。

在Y轴工作台2上设置有X轴工作台1。X轴工作台1配置于被设置成沿X轴方向横跨Y轴工作台2的结构体上。在X轴工作台1上以能沿X轴方向移动的方式设置有与Z轴工作台3连接的移动体。移动体例如使用滚珠丝杠而能在X轴方向上移动。另外，X轴工作台1通过上述结构体固定于处理室的底面。因此，上述Y轴工作台2能相对于X轴工作台1在Y轴方向上移动。

在与X轴工作台1连接的移动体上如上所述设置有Z轴工作台3。观察光学***6及涂布机构4与Z轴工作台3连接。观察光学***6用于对涂布对象的基板5的涂布位置进行观察。CCD摄像头将观察到的图像转换为电信号。Z轴工作台3将上述观察光学***6及涂布机构4保持成能在Z轴方向上移动。

用于对上述Y轴工作台2、X轴工作台1、Z轴工作台3、观察光学***6及涂布机构4进行控制的控制用计算机10以及操作面板8设置于处理室的外部，此外，附随于控制用计算机的显示器9设置于处理室的外部。显示器9显示由上述CCD摄像头7转换来的图像数据和来自控制用计算机10的输出数据。操作面板8用于输入朝控制用计算机10的指令。

如图2～图6所示，涂布机构4主要包括：伺服电动机41；凸轮43；轴承44，该轴承44被保持成与上述凸轮43的凸轮面接触的状态；凸轮连接板45；可动部46；可动底座35(参照图4)，该可动底座35对涂布针保持件20进行保持；以及涂布材料容器21(参照图2)。涂布针保持件20能相对于可动底座35进行装拆。

在涂布机构4中，伺服电动机41以中心轴在沿着图1所示的Z轴方向的方向上延伸的方式设置。凸轮43与伺服电动机41的转轴连接。凸轮43能以伺服电动机41的中心轴为中心进行旋转。凸轮43包括：与伺服电动机41的转轴连接的中心部；以及与该中心部的一端部连接的凸缘部。凸缘部的上部表面(伺服电动机41侧的表面)是凸轮面。该凸轮面沿着中心部的外周形成为圆环状，并以从凸缘部的底面起始的距离发生变动的方式形成为斜坡状。具体而言，凸轮面包括：(厚度较厚)的上端平坦区域，该上端平坦区域距底面的距离最远；下端平坦区域，该下端平坦区域被配置成与上述上端平坦区域隔着间隔；以及斜坡部，该斜坡部将上述上端平坦区域和下端平坦区域之间平滑地连接。下端平坦区域是距底面的距离最近(厚度较薄)的区域。

以与上述凸轮43的凸轮面接触的方式配置有轴承44。凸轮连接板45与上述轴承44连接。凸轮连接板45的与和轴承44连接的一端部相反一侧的另一端部固定于可动部46。该可动部46与可动底座35连接。在该可动底座35设置有涂布针保持件20。涂布针保持件20包括涂布针24。涂布针24被配置成在涂布针保持件20的下表面(与伺服电动机41所在的一侧相反一侧即下侧)从涂布针保持件20突出。在涂布针保持件20下配置有涂布材料容器21。涂布针24在***涂布材料容器21的状态下保持于涂布材料容器21。

在可动部46固定有固定销。另外，在保持伺服电动机41的架台上设置有另一固定销。以将该固定销之间连接的方式设置有弹簧。利用该弹簧使可动部46处于受到朝向涂布材料容器21侧的力的状态。另外，利用该弹簧的力维持轴承44按压于凸轮43的凸轮面的状态。

另外，可动部46、可动底座35与设置于对伺服电动机41进行保持的架台的线性导向件连接，并能沿着Z轴方向移动。

在上述涂布机构4中，通过驱动伺服电动机41，使该伺服电动机41的转轴旋转以使凸轮43旋转。其结果是，与凸轮43的凸轮面接触的轴承44在Z轴方向上的位置根据伺服电动机41的转轴的旋转进行变动。此外，根据该轴承44在Z轴方向上的位置变动使可动部46、可动底座35在Z轴方向上移动，从而能使涂布针24在Z轴方向上的位置变化。

如图3所示，涂布针保持件20主要包括：保持件底座22；固定有涂布针24的涂布针固定板25；以及保持件盖23。在保持件底座22的内部形成有用于对粘接固定有涂布针24的涂布针固定板25进行收容的凹部。另外，在该凹部内固定有线性导向件26。线性导向件26是为了限定涂布针固定板25的移动方向而配置的。涂布针固定板25被保持成与线性导向件26接触的状态。

另外，在涂布针固定板25的与固定有涂布针24的一端部相反一侧的另一端部连接着作为弹性构件的弹簧27。该弹簧27被配置成夹在涂布针固定板25的另一端部与保持件盖23的弹簧座28之间的状态。该弹簧27被配置成压缩某一程度之后的状态，从而能形成将涂布针固定板25朝涂布针24侧按压的状态。因此，当使涂布针24上下移动时，能防止涂布针24的位置偏移(在上下方向上相对于保持件底座进行变动)。此外，在涂布针24与处理对象件即基板5的表面接触时朝该涂布针24施加过大的应力的情况下，上述弹簧27通过弹性变形而吸收该应力。

另外，当涂布针24与基板5的表面接触时施加于涂布针24的应力的值被来自弹簧27的力影响，因此，优选该弹簧27对涂布针固定板25施加的力被调节成将涂布针24保持于基板侧的位置所需的最低限度的值。

在保持件盖23上形成有长孔29，该长孔29供为了将该保持件盖23固定于保持件底座22而使用的螺钉穿过。在将保持件盖23设置于保持件底座22的情况下，上述长孔29在沿着线性导向件26延伸的方向(即涂布针24移动的方向)的方向上具有长轴。其结果是，能在沿该长孔的长轴方向改变保持件盖23相对于保持件底座22的位置之后，将保持件盖23固定于保持件底座22。因此，通过改变保持件盖23相对于保持件底座22的位置，结果能改变弹簧座28与涂布针固定板25的端部之间的距离(供弹簧27配置的区域的大小)。因此，当组装涂布针保持件20时，也可例如一边对弹簧27施加于涂布针24的前端部的力进行测定，一边将保持件盖23固定于保持件底座22。

如图4～图6所示，在涂布机构4中，涂布针保持件20能相对于可动底座35进行装拆。具体而言，在涂布针保持件20中的与可动底座35相对的表面(保持件底座22的表面)配置有多个(图6中为两个)磁体32。另外，在可动底座35上也配置有多个(图4中为两个)磁体33。磁体32和磁体33彼此吸附，从而能将涂布针保持件20设置于可动底座35。此外，通过调节磁体32与磁体33的位置，当利用作用于磁体32与磁体33之间的磁力将涂布针保持件20吸附于可动底座35时，能准确地对涂布针保持件20的位置进行定位。例如，能形成以下状态：涂布针保持件20的基准面30按压于可动底座35的基准面34，并且涂布针保持件20的基准面31按压于可动底座35的基准面36。在上述状态下，例如当将涂布针保持件20设置于可动底座35时，将可动底座35的磁体33的位置配置于比彼此相对的涂布针保持件20的磁体32的位置靠基准面34、36的位置，从而能利用磁体32、33间的磁力将朝向基准面34、36侧的吸引力(由图4的箭头所示的方向的吸引力)施加于涂布针保持件20。其结果是，能以位置精度较高的状态再现性良好地将涂布针保持件20固定于可动底座35。

接着，对图1～图6所示的涂布装置的动作进行说明。

在图1所示的涂布装置中描绘电路图案的情况下，首先，使X轴工作台1及Y轴工作台2进行动作，以使涂布对象即基板5中要描绘的区域移动至观察光学***6的正下方。然后，用观察光学***6观察、确认描绘开始位置，并确定描绘开始位置。当以确定的描绘开始位置为基准使涂布针24突出时，使Z轴工作台3进行动作，以使涂布机构4下降至涂布针24的前端与基板5的表面接触的位置。然后，使伺服电动机41进行动作以使涂布针24突出，并使附着于涂布针24的前端的液体材料与基板5的表面接触。具体而言，从描绘开始位置起，以应描绘的位置位于涂布机构4的正下方的方式，使用X轴工作台1及Y轴工作台2使基板5移动。此外，当在移动完成的时间点使涂布针24突出时，利用Z轴工作台3使涂布机构4下降至涂布针24的前端与基板5的表面接触的位置。然后，驱动涂布机构4的伺服电动机41，以使涂布针24突出而朝基板5进行液体材料的涂布。在连续涂布的情况下，以下个描绘位置位于涂布机构4的正下方的方式利用X轴工作台1及Y轴工作台2使基板5移动，并驱动涂布机构4的伺服电动机41而进行涂布。通过反复进行该动作，在基板5表面描绘电路图案。在所有的涂布完成之后，使用Z轴工作台3使涂布机构4上升。

另外，涂布针24的下降端位置与观察光学***6的对焦位置的关系预先存储于控制部。描绘时，以用观察光学***6使图像对焦的位置作为Z轴方向基准，使涂布针24突出，此时，利用Z轴工作台3使涂布机构4的Z轴方向位置移动至涂布针24与基板5接触的高度为止，然后，驱动涂布机构4的伺服电动机41，使涂布针24突出以进行涂布。

另外，在描绘的电路图案的面积较大、描绘中途的基板5的基板面高度的变化较大的情况下，根据需要在描绘动作的中途确认对焦位置，并在修正涂布针24的Z轴方向上的位置之后进行涂布。此时的对焦位置的调节既可以是使用图像处理自动地进行对焦调节的方法，也可以是使用激光传感器等始终检测基板5的表面的高度位置以实时地对对焦进行修正的方法。

此处，也存在与上述实施方式部分重叠的部分，但列举本发明的特征结构。

(1)本发明实施方式的涂布构件(涂布机构4)包括：涂布针保持件20，该涂布针保持件20具有涂布针24；以及底座体，该底座体将涂布针保持件20保持成能进行装拆。涂布针保持件20包括：筐体(保持件底座22、保持件盖23)；固定构件(涂布针固定板25)；以及直动构件(线性导向件26)。固定构件(25)配置于筐体(22、23)内部，并固定有涂布针24。直动构件(26)在筐体(22、23)内部将固定构件(25)支承成能朝一个方向移动。

这样，涂布针保持件20包括涂布针24和将该涂布针24支承成能朝一个方向移动的直动构件(26)，藉此，和该直动构件(26)被配置成与涂布针保持件20分体的情况相比，能将涂布构件(4)小型化、轻量化。因此，即便在当使涂布针24与处理对象件(涂布对象件即基板5)的表面接触时涂布针24的移动速度较快的情况下，也能使施加于该涂布针24的负载比现有技术小(例如，能将对涂布针24进行支承的部分的质量减轻至现有技术的10％左右)。因此，能实现涂布针24的小型化及涂布速度的高速化。

(2)在上述涂布构件(4)中，涂布针保持件20也可以还包括弹性构件(弹簧27)，该弹性构件朝向涂布针24从涂布针保持件20突出的方向对固定构件(25)施加按压力。在该情况下，能利用弹性构件(27)将一定的应力施加于涂布针24，因此，当使涂布构件(4)移动时，能抑制涂布针保持件20中的涂布针24的相对位置变动，并能提高涂布针24的位置精度。

(3)在上述涂布构件(4)中，涂布针保持件20的筐体(22、23)也可以包括第一筐体部分(保持件底座22)和第二筐体部分(保持件盖23)。固定构件(25)也可经由直动构件(26)与第一筐体部分(22)连接。弹性构件(27)也可被配置成分别与固定构件(25)的一部分和第二筐体部分(23)的一部分(弹簧座28)接触。第一筐体部分(22)和第二筐体部分(23)也可以能改变相对的位置关系。

另外，在上述涂布构件(4)中，也可在第二筐体部分(23)形成有长孔29，该长孔29具有沿着固定构件(25)能移动的一个方向的长轴。第二筐体部分(23)也可利用穿过长孔29的定位构件(螺钉)固定于第一筐体部分(22)。

在该情况下，通过改变第一筐体部分(22)与第二筐体部分(23)的相对的位置关系，能任意地改变固定构件(25)的一部分(涂布针固定板25的上端部)与第二筐体部分(23)的一部分(弹簧座28)之间的距离(即应配置弹性构件(27)的空间的大小)。因此，通过调节该距离，能对当弹性构件(27)配置于固定构件(25)的一部分与第二筐体构件(23)的一部分(28)之间时该弹性构件(27)的压缩程度(即固定构件(25)因弹性构件(27)而承受的应力的大小)进行调节。

(4)本发明实施方式的涂布装置包括：上述涂布构件(4)；以及保持台(Y轴工作台2)，该保持台对利用涂布针24涂布液体材料的处理对象件(基板5)进行保持。这样，能实现可使用小型化的涂布针24高速地进行涂布的涂布装置。

应当理解的是，本次公开的实施方式在所有方面均为例示，不对本发明作出限制。本发明的范围不受以上说明限定，而是由权利要求书来表示，包括与权利要求书等同的意思及范围内的一切变更。

工业上的可利用性

本发明特别有利地应用至用于实施导电性的图案描绘、导电性图案的开放性缺陷(open defect)的修正、以及RFID标签(RFID tag)等细微电路图案的形成、缺陷修正、导电性粘接剂的涂布等的涂布构件以及液体材料涂布装置。

符号说明

1 X轴工作台

2 Y轴工作台

3 Z轴工作台

4 涂布机构

5 基板

6 观察光学***

7 CCD摄像头

8 操作面板

9 显示器

10 控制用计算机

20 涂布针保持件

21 涂布材料容器

22 保持件底座

23 保持件盖

24 涂布针

25 涂布针固定板

26 线性导向件

27 弹簧

29 长孔

30、31、34、36 基准面

32、33 磁体

35 可动底座

41 伺服电动机

43 凸轮

44 轴承

45 凸轮连接板

46 可动部。

Claims (5)

1.一种涂布构件，其特征在于，包括：

涂布针保持件，该涂布针保持件具有涂布针；以及

底座体，该底座体将所述涂布针保持件保持成能进行装拆，

所述涂布针保持件包括：

筐体；

固定构件，该固定构件配置于所述筐体内部，并固定有所述涂布针；以及

直动构件，该直动构件在所述筐体内部将所述固定构件支承成能朝一个方向移动，

所述筐体包括第一筐体部分和第二筐体部分，在所述第一筐体部分的内部形成有凹部，在所述凹部内固定有所述直动构件，所述固定构件被保持成与所述直动构件接触的状态。

2.如权利要求1所述的涂布构件，其特征在于，

所述涂布针保持件还包括弹性构件，该弹性构件朝向所述涂布针从所述涂布针保持件突出的方向对所述固定构件施加按压力。

3.如权利要求2所述的涂布构件，其特征在于，

所述弹性构件被配置成分别与所述固定构件的一部分和所述第二筐体部分的一部分接触，

所述第一筐体部分和所述第二筐体部分能改变相对的位置关系。

4.如权利要求3所述的涂布构件，其特征在于，

在所述第二筐体部分形成有长孔，该长孔具有沿着所述一个方向的长轴，

所述第二筐体部分利用穿过所述长孔的定位构件固定于所述第一筐体部分。

5.一种涂布装置，其特征在于，包括：

权利要求1所述的涂布构件；以及

保持台，该保持台对由所述涂布针涂布液体材料的处理对象件进行保持。