JP7304628B2

JP7304628B2 - 液剤塗布ヘッドおよび液剤塗布装置

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Publication number: JP7304628B2
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Inventors: 和英永尾; 卓也堤; 修杉尾
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Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2023-07-07
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Description

本発明は、作業対象に液剤を塗布する液剤塗布ヘッドおよびこの液剤塗布ヘッドを備えた液剤塗布装置に関する。

従来、プリント基板の製造では、基材の表面に液剤の一種としてのソルダレジストを液剤塗布装置によって塗布してレジスト膜を形成する工程（レジスト膜形成工程）が実行される。液剤塗布装置としては、一般にはスクリーン印刷機やインクジェット印刷機等が知られているが、ソルダレジストのように比較的粘度が高いペースト状の液剤（１００～２００００ｍｐａｓ程度）を塗布する場合には、インクジェット印刷機は不適である。このため現状では、基材の表面にソルダレジストを塗布する液剤塗布装置としてはスクリーン印刷機が多用されている（例えば、下記の特許文献１参照）。スクリーン印刷機では、広範囲にわたる領域に対して短時間で液剤の塗布を行うことができるため、生産性が高いという利点もある。

特開２０１５－７０１６２号公報

しかしながら、スクリーン印刷機は、ステンシルの厚さに応じた厚さの液剤を一律に作業対象の表面に塗布する構成であるため、作業対象の表面上の局所的な部分において液剤の塗布量を加減することは困難であった。このため、作業対象である基材の表面に凹凸形状（例えば、スルーホールやブラインドビア等）がある場合には、形成された液剤の膜の高さ（膜高さ）が基材の凹部では低くなり、基材の凸部では高くなる等して、基材の全体として均一にならないケースがあり得るという問題点があった。

そこで本発明は、基材の表面の凹凸形状によらず、比較的粘度が高いペースト状の液剤をほぼ均一の膜高さで塗布することができる液剤塗布ヘッドおよび液剤塗布装置を提供することを目的とする。

本発明の液剤塗布ヘッドは、下端にノズルを有する複数のシリンダが水平方向に一列に並んで設けられたブロック体と、前記複数のシリンダそれぞれに挿入して設けられた複数のピストンと、前記複数のピストンそれぞれに対応して設けられ、押圧部材により前記ピストンを上方から押圧して前記シリンダ内で押し下げることにより、前記シリンダ内に供給された液剤を前記ノズルから下方に吐出させる複数のピストン押圧部と、前記複数のピストン押圧部の動作を個別に制御して、前記ブロック体に一列に並んだ複数の前記ノズルそれぞれから個別に液剤を吐出させる吐出制御手段とを備え、前記複数のピストン押圧部はそれぞれ、アーム支持部と、前記アーム支持部から前記複数のピストンの並び方向と直交する水平方向に延びて先端部に前記押圧部材を保持したアームと、前記吐出制御手段により制御されて前記押圧部材を上下方向に駆動し、前記押圧部材に前記ピストンを押圧させる押圧駆動素子とを備えており、前記ブロック体の内部に前記液剤の供給路である液剤供給路が設けられており、前記液剤供給路は前記複数のシリンダそれぞれに連通しており、前記ブロック体にはシリンジが取り付けられており、前記シリンジは液剤を前記液剤供給路に圧送し、前記シリンジから圧送される液剤は、前記液剤供給路を通じて前記シリンダに流入する。

本発明の液剤塗布装置は、上記本発明の液剤塗布ヘッドと、液剤が塗布される作業対象に対して前記液剤塗布ヘッドを水平面内方向に移動させるヘッド移動機構とを備え、前記ヘッド移動機構により前記作業対象に対して前記液剤塗布ヘッドを所定の方向に移動させつつ前記複数のピストン押圧部で前記ピストンを押圧することにより、前記複数の前記ノズルから液剤を吐出させて前記作業対象の表面に液剤を塗布する。

本発明によれば、基材の表面の凹凸形状によらず、比較的粘度が高いペースト状の液剤をほぼ均一の膜高さで塗布することができる。

本発明の一実施の形態における液剤塗布装置の斜視図液剤塗布装置が備える液剤塗布ヘッドの斜視図図２における矢視Ｖ１－Ｖ１の一部断面斜視図液剤塗布ヘッドの分解斜視図液剤塗布ヘッドの一部の断面図（ａ）（ｂ）ピストンユニットの側断面図（ａ）（ｂ）液剤塗布ヘッドが備えるピストン押圧部の側面図液剤塗布ヘッドの一部の平面図（ａ）（ｂ）液剤塗布ヘッドが備えるピストンユニットの動作説明図液剤塗布ヘッドが備えるノズルの列と液剤塗布ヘッドの移動方向との関係を説明する液剤塗布装置の平面図図１０においてＡＲ１の符号で表す領域の拡大図図１０においてＡＲ２の符号で表す領域の拡大図液剤塗布ヘッドによって液剤が塗布された基材の一部の平面図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）液剤塗布装置により基材の表面にレジスト膜を形成する手順を説明する図液剤塗布ヘッドの上部半体からブロック体を取り外した状態を示す斜視図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態における液剤塗布装置１を示している。液剤塗布装置１は、作業対象としての基材ＫＺの表面に、液剤であるソルダレジストＳＲを塗布してレジスト膜ＲＭを形成する装置である。

図１において、液剤塗布装置１は、基台１１、ヘッド移動機構１２、液剤塗布ヘッド１３、基材保持台１４および基材保持台移動機構１５を備えている。また液剤塗布装置１は、基台１１内に制御部１６を備えている。制御部１６は、ヘッド移動機構１２、液剤塗布ヘッド１３、基材保持台移動機構１５等の各部の作動を制御する。

ヘッド移動機構１２は、基台１１から上方に延びて設けられた一対の支柱２１によって両端が支持されて水平方向に延びたビーム２２、ビーム２２に取り付けられてビーム２２の延びる方向に移動する移動体２３および移動体２３に対して昇降自在な昇降体２４を備えている。本実施の形態では、説明の便宜上、ビーム２２の延びる水平方向をＹ軸方向（左右方向）とし、これと直交する水平方向をＸ軸方向（前後方向）とする。また、上下方向をＺ軸方向とする。

液剤塗布ヘッド１３は昇降体２４に取り付けられており、昇降体２４とともに移動体２３に対して昇降する。液剤塗布ヘッド１３はソルダレジストを下方に吐出する。液剤塗布ヘッド１３の構成の詳細については後述する。

基材保持台１４は基材ＫＺが載置される上面を有しており、内部に図示しない吸着機構を備えている。基材保持台１４は上面に基材ＫＺが載置されたら、その基材ＫＺを吸着機構によって吸着保持する。基材保持台移動機構１５は基台１１と基材保持台１４との間に介在し、基材ＫＺを保持した基材保持台１４をＸ軸方向に移動させる。

液剤塗布ヘッド１３は、移動体２３の（すなわち昇降体２４の）Ｙ軸方向への移動によってＹ軸方向に移動し、昇降体２４の昇降によってＺ軸方向に移動する。液剤塗布装置１は、液剤塗布ヘッド１３のＹ軸方向およびＺ軸方向への移動動作と、基材保持台移動機構１５による基材保持台１４のＸ軸方向への移動とを組み合わせることによって、基材保持台１４に保持された基材ＫＺの表面の任意の位置の上方に液剤塗布ヘッド１３を位置させることができる。

次に、液剤塗布ヘッド１３について説明する。図２、図３および図４に示すように、液剤塗布ヘッド１３は、ピストン押圧部設置ベース３１とブロック体３２を有している。ピストン押圧部設置ベース３１は、連結部材３３を介してヘッド移動機構１２の昇降体２４に連結されている。

図２、図３および図４に示すように、ブロック体３２は、ピストン押圧部設置ベース３１の下側に、図示しないボルト等の締結部材によって着脱自在に取り付けられている。ブロック体３２には、Ｚ軸方向に延びた複数のシリンダ３４が水平方向（Ｙ軸方向にほぼ平行な方向）に一列に並んで設けられている（図４）。

図３および図５において、ブロック体３２に形成された複数のシリンダ３４それぞれの下部にはノズル３７が取り付けられている。ノズル３７は上方に開口した有底の円筒形状を有しており、底面をＺ軸方向に貫通したノズル口３７Ｋを有している。このようにブロック体３２は、下端にノズル３７を有する複数のシリンダ３４が水平方向に一列に並んで設けられた構成となっている。

図４および図５において、ブロック体３２の内部には、ブロック体３２の長手方向（Ｙ軸方向）に延びた液剤供給路３２Ｒが設けられている。液剤供給路３２ＲはソルダレジストＳＲが供給される通路である。液剤供給路３２Ｒは、図４に示すように、ブロック体３２のＸ軸方向の一端側に設けられた液剤供給側接続口３２Ａと、ブロック体３２のＸ軸方向の他端側に設けられたシリンジ側接続口３２Ｂとの双方に接続している。

図４において、液剤供給側接続口３２Ａにはバルブ３５が設けられている。シリンジ側接続口３２Ｂにはシリンジ３６が取り付けられており、シリンジ３６は液剤（ソルダレジストＳＲ）を液剤供給路３２Ｒに圧送している。バルブ３５は通常は液剤供給側接続口３２Ａを閉止しているが、液剤供給路３２Ｒ内から液剤を抜くときや、別途用意された液剤タンクから液剤供給路３２Ｒを通じてシリンジ３６に液剤を供給するときには、液剤供給側接続口３２Ａを開放する。

図５に示すように、ブロック体３２に形成された複数のシリンダ３４それぞれは同じくブロック体３２に形成された液剤供給路３２Ｒと連通している。上述したように、シリンジ３６はソルダレジストＳＲを液剤供給路３２Ｒに圧送しているため、各シリンダ３４には常時、液剤供給路３２Ｒを通じてソルダレジストＳＲが流入し得るようになっている。

図４において、複数のシリンダ３４それぞれには、ピストンユニット３８が上方から挿入して取り付けられている。各ピストンユニット３８は、ピストン４１、スリーブ４２、付勢ばね４３、キャップ４４およびサークリップ４５を備えている（図５）。

図５および図６（ａ），（ｂ）において、ピストンユニット３８のピストン４１は全体としてＺ軸方向に延びた形状を有しており、そのＺ軸方向の中間部には、水平面内に広がった鍔部５１を備えている。スリーブ４２は、全体としてＺ軸方向に延びた中空筒状の形状を有している。図６（ａ），（ｂ）に示すように、スリーブ４２は大径の下段部４２ａと小径の上段部４２ｂを有しており、下段部４２ａと上段部４２ｂの間には下段部４２ａの上面の一部から成る段差面４２ｃが形成されている。スリーブ４２の内部にはピストン４１が下方から挿通されている。

図６（ａ），（ｂ）において、付勢ばね４３は上下方向に延びた弦巻ばねから構成されている。付勢ばね４３はスリーブ４２の上段部４２ｂを内部に挿通させており、下端をスリーブ４２の段差面４２ｃに当接させている。キャップ４４はＺ軸方向に延びた筒状の部材から構成されており、内部を上下方向に延びた貫通孔には、ピストン４１が下方から挿通されている。サークリップ４５はキャップ４４の上方において、ピストン４１の上部に取り付けられている。

各ピストンユニット３８において、付勢ばね４３は、スリーブ４２の段差面４２ｃと、サークリップ４５（直接的にはキャップ４４）との間に挟まれて押し縮められた状態になっている。ピストン４１に外力が作用していない初期状態（図６（ａ））において、サークリップ４５は、付勢ばね４３の復元力によって、スリーブ４２の段差面４２ｃから遠ざかる方向（上方）に押圧されている。このため、サークリップ４５と連結されているピストン４１は、初期状態において、鍔部５１をスリーブ４２の下段部４２ａの下面に当接させた状態となっている。

ピストン４１は、上記初期状態からスリーブ４２に対して上端部４１Ｊが押し下げられると（図６（ｂ）中に示す矢印ＫＦ）、その全体がスリーブ４２に対して下方へ相対移動する（図６（ｂ））。これにより付勢ばね４３は段差面４２ｃとキャップ４４との間で更に押し縮められる。このためピストン４１を押し下げる外力が除去されると、ピストン４１は付勢ばね４３の復元力によってキャップ４４とともに上方へ押し上げられ、初期状態（図６（ａ））に復帰する。

図４において、ピストン押圧部設置ベース３１は、ヒータブロック６１、プッシャ案内ブロック６２および断熱部材６３を備えている。ヒータブロック６１は図示しないヒータによって加熱され、ブロック体３２を常温よりも高い所定の温度に昇温させる。ブロック体３２を常温よりも高い温度にまで昇温させるのは、液剤供給路３２Ｒ内の液剤（ソルダレジストＳＲ）の粘度を最適の状態にするためである。

図４および図５において、プッシャ案内ブロック６２はヒータブロック６１の上方に位置している。プッシャ案内ブロック６２は複数のプッシャ通路６２Ｌを有している。これら複数のプッシャ通路６２Ｌは、ブロック体３２が有する複数のシリンダ３４の配置に合わせてＸ軸方向に一列に並んでおり、それぞれ、直下に位置するシリンダ３４とＺ軸方向の軸線を一致させている。各プッシャ通路６２Ｌにはブシュ６２Ｂが圧入されている。

図４および図５において、断熱部材６３は水平面内に広がった板状の部材から成り、ヒータブロック６１とプッシャ案内ブロック６２との間に介装されている。断熱部材６３は、ヒータによって加熱されたヒータブロック６１の熱がプッシャ案内ブロック６２に伝達されるのを防止する機能を有する。ヒータブロック６１、プッシャ案内ブロック６２および断熱部材６３は、図示しないボルトによって一体に組み付けられている。

図２および図４において、ピストン押圧部設置ベース３１（詳細にはプッシャ案内ブロック６２）には複数のピストン押圧部７０が設けられている。これら複数のピストン押圧部７０は、全体として、ピストン４１の並び方向（Ｙ軸にほぼ平行な方向）に並んでいる。

図３、図４、図７（ａ），（ｂ）および図８において、各ピストン押圧部７０は、アーム支持部７１、アーム７２、押圧部材としてのプッシャ７３およびピエゾ素子７４を備えている。アーム支持部７１は、図３および図８に示すように、複数のピストン４１をその並び方向（これらの図中、符号「ＰＪ」の軸線で表す）と直交する水平方向（Ｘ軸にほぼ平行な方向）から挟む２つのサイド領域ＧＲ１，ＧＲ２に取り付けられている。アーム７２は、アーム支持部７１から片持ち状態で、複数のピストン４１の並び方向と直交する水平方向（Ｘ軸にほぼ平行な方向）に延びている。アーム７２の先端部にはプッシャ保持部７２Ｈが設けられている。

図７（ａ），（ｂ）において、プッシャ７３はＺ軸方向に延びた形状を有しており下端にピストン当接部７３Ｋを備えている（図３および図５も参照）。プッシャ７３はその上端部がアーム７２の先端部のプッシャ保持部７２Ｈに保持されており、ピストン当接部７３Ｋをプッシャ案内ブロック６２に形成されたプッシャ通路６２Ｌ内（詳細にはブシュ６２Ｂ内）に位置させている。このためプッシャ保持部７２Ｈがプッシャ７３を上下方向に移動させるように動作すると、プッシャ７３のピストン当接部７３Ｋはブシュ６２Ｂ内を昇降する。

図７（ａ），（ｂ）において、ピエゾ素子７４はアーム７２の上側と下側にひとつずつ設けられている。上側のピエゾ素子７４（上側ピエゾ素子７４ａ）と下側のピエゾ素子７４（下側ピエゾ素子７４ｂ）はそれぞれ、一端側がアーム７２のプッシャ保持部７２Ｈに連結されており、他端側がアーム支持部７１に連結されている。

上下のピエゾ素子７４はともに、電圧が印加されていない状態では、伸長も収縮もしていない基準長さとなっている。上下のピエゾ素子７４がともに基準長さであるときのプッシャ保持部７２Ｈの姿勢を「基準の姿勢」と称するとすると、プッシャ保持部７２Ｈが基準の姿勢となっているとき（図７（ａ））、プッシャ７３はＺ軸方向のストロークの最下位置に位置した状態となっている（図５）。

図５に示すように、プッシャ７３は、Ｚ軸方向のストロークの最下位置に位置した状態において、ピストン当接部７３Ｋをピストン４１の上端部４１Ｊに上方から当接させており、付勢ばね４３を若干押し縮めて（付勢ばね４３の復元力に抗して）、ピストン４１を下方に押圧している。この状態ではピストン４１の下端がノズル３７の底面に上方から当接しており、ノズル口３７Ｋはピストン４１によって閉止された状態となっている。

プッシャ保持部７２Ｈが上記基準の姿勢にある状態から上下のピエゾ素子７４に電圧が印加されると、上側ピエゾ素子７４ａは基準長さから収縮し、下側ピエゾ素子７４ｂは基準長さから伸長する。これによりプッシャ保持部７２Ｈはアーム７２の先端部を支点にして基準の姿勢から先端上げ方向に傾動し（図７（ｂ）中に示す矢印ＲＲ）、プッシャ７３は持ち上げられて、ピストン当接部７３Ｋはブシュ６２Ｂ内を上昇する（図７（ｂ）および図９（ａ）中に示す矢印ＬＬ）。

ピストン当接部７３Ｋがブシュ６２Ｂ内を上昇すると、ピストン４１は付勢ばね４３の付勢力（復元力）によって押し上げられ、ピストン当接部７３Ｋに追随してシリンダ３４内を上昇する（図５→図９（ａ））。これによりノズル３７とピストン４１との間には空間ＳＰが生じ（図９（ａ））、液剤供給路３２Ｒ内のソルダレジストＳＲがシリンダ３４内に流入する。

上記のようにプッシャ７３が持ち上げられた状態で上下のピエゾ素子７４への電圧の印加が解除されると、上側ピエゾ素子７４ａと下側ピエゾ素子７４ｂはそれぞれ基準長さに戻る。これによりプッシャ保持部７２Ｈは先端上げ方向に傾動された状態から先端を下げる方向に傾動して基準の姿勢に復帰し、プッシャ７３はＺ軸方向のストロークの最下位置まで降ろされて、ピストン当接部７３Ｋはブシュ６２Ｂ内を下降する（図９（ｂ）中に示す矢印ＤＤ）。

ピストン当接部７３Ｋはブシュ６２Ｂ内を下降するとき、ピストン４１の上端部４１Ｊを下方に押圧する。これによりピストン４１はシリンダ３４内で押し下げられ、押し下げられたピストン４１は、その下端を勢いよくノズル３７の底面に当接させる。このようなピストン４１の動作により、シリンダ３４内に流入していたソルダレジストＳＲは、ノズル口３７Ｋから下方（ブロック体３２の下方）に吐出される（図９（ｂ））。

このように本実施の形態において、ピストン押圧部７０はそれぞれ、押圧部材であるプッシャ７３によりピストン４１を上方から押圧してシリンダ３４内で押し下げることにより、シリンダ３４内に供給された液剤（ここではソルダレジストＳＲ）を、ノズル３７から下方に勢いよく吐出させる構成となっている。このため液剤がペースト状のソルダレジストＳＲであり、その粘度が比較的高い場合であっても、その高い粘度に抗して一定量（ピストン４１の上昇によって形成された空間ＳＰの大きさに応じた一定量）の液剤をノズル３７から吐出させることが可能である。

上述のように、上下のピエゾ素子７４の伸縮動作はそのままプッシャ７３の駆動動作に対応しており、各ピストン押圧部７０が備える上下のピエゾ素子７４は、制御部１６により制御されてプッシャ７３を上下方向に駆動し、プッシャ７３にピストン４１を押圧させる押圧駆動素子となっている。なお、複数のピストン押圧部７０それぞれのプッシャ７３の駆動動作（ピエゾ素子７４の伸縮動作）は、制御部１６によって個別に制御されるようになっている。

ここで、各ノズル３７から吐出されるソルダレジストＳＲの量（吐出量）は、ピストン４１がシリンダ３４内を上昇するときの上昇量が大きいほど多く、上昇量が小さいほど少ない。ピストン４１の上昇量は、そのピストン４１に対応するピストン押圧部７０の上下のピエゾ素子７４の動作量（伸縮量）に対応しているので、制御部１６から各ピストン押圧部７０のピエゾ素子７４の動作（動作量）を制御することで、複数のノズル３７それぞれから吐出されるソルダレジストＳＲの吐出量を個別にかつ自在に調節することができる。

このように本実施の形態において、制御部１６は、複数のピストン押圧部７０の動作を個別に制御して、ブロック体３２に一列に並んだ複数のノズル３７それぞれから個別にソルダレジストＳＲを吐出させる吐出制御手段となっている。

前述したように、各ピストン押圧部７０を構成するアーム支持部７１は、複数のピストン４１をその並び方向と直交する水平方向から挟む２つのサイド領域ＧＲ１，ＧＲ２に位置して設けられている。このため、複数のピストン押圧部７０が全体としてピストン４１の並び方向に一列に並ぶことにより、複数のアーム７２も全体としてピストン４１の並び方向に並ぶが、これら複数のアーム７２は、図３および図８に示すように、プッシャ７３を保持した先端部（すなわちプッシャ保持部７２Ｈ）からアーム支持部７１へ向かって延びる水平方向が、隣接するもの同士で互いに逆方向になっている。すなわち、複数のピストン４１の並びの一端側に位置するピストン４１から順に番号を１，２，３，・・・と付した場合、奇数の番号が付されたピストン４１を駆動するピストン押圧部７０のアーム７２はプッシャ７３から一方のサイド領域ＧＲ１に延びており、偶数の番号が付されたピストン４１を駆動するピストン押圧部７０のアーム７２は、プッシャ７３から他方のサイド領域ＧＲ２に延びている。

このような構成では、複数のピストン４１の並び方向（Ｙ軸にほぼ平行な方向）に隣接するピストン４１同士の間隔（図８中に示す間隔Ｗ１）よりも、アーム支持部７１のピストン４１の並び方向の寸法（図８中に示す寸法Ｗ２）の方が大きい場合であっても、隣接するピストン４１同士の間隔（すなわち隣接するノズル３７同士の間隔を小さく取ることができる。このため、液剤塗布ヘッド１３の全体をコンパクトな構成とすることができる。

本実施の形態における液剤塗布装置１では、図１０に示すように、液剤塗布ヘッド１３が備える複数のノズル３７の並び方向（図中において、符号「ＮＪ」の軸線で示す）は、液剤塗布ヘッド１３の移動方向（Ｙ軸方向。符号「ＤＪ」の軸線で示す）に対し、平面視において非平行になっている。すなわち、図１０に示すように、複数のノズル３７の並び方向と、液剤塗布ヘッド１３の移動方向とは、平面視において、所定の角度θだけ傾いた状態となっている（図１１も参照）。

このため、液剤塗布ヘッド１３が備える複数のノズル３７は、液剤塗布ヘッド１３の進行方向であるＹ軸方向だけでなく、液剤塗布ヘッド１３の進行方向と直交する方向（Ｘ軸方向）にも複数並んだものと同等の構成となっている。なお、隣接するノズル３７の間のＸ軸方向の間隔は、上記角度θの値が大きいほど、大きくなる。

本実施の形態では、図１２に示すように、基材保持台１４に保持された基材ＫＺの表面上の領域のうち、ソルダレジストＳＲの着弾点として選択し得る位置を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にマトリクス状に並んだ多数のグリッドＧＤによって定めている。各グリッドＧＤの位置は、基材保持台１４を（或いは基材保持台１４に保持した基材ＫＺを）基準とした座標（Ｘｉ，Ｙｉ：ｉは整数）によって表すことができる（図１２）。このため、基材ＫＺの表面におけるレジスト膜ＲＭを形成する領域（「レジスト膜形成領域」と称する）は、そのレジスト膜形成領域内に位置する全てのグリッドＧＤの座標を指定することで規定することができる。

本実施の形態では、ヘッド移動機構１２によって液剤塗布ヘッド１３をＹ軸方向に移動させる動作と、基材保持台移動機構１５によって基材保持台１４をＸ軸方向に移動させる動作とを組み合わせて行うことで、全てのグリッドＧＤの上方を液剤塗布ヘッド１３が備える複数のノズル３７のいずれかが通過するようにすることができる。このため、レジスト膜形成領域内のグリッドＧＤの上方をノズル３７が通過するときに、そのノズル３７からソルダレジストＳＲを吐出させて対象とするグリッドＧＤの位置に着弾させることで、基材ＫＺの表面に定めた任意の領域として定めたレジスト膜形成領域に、レジスト膜ＲＭを形成することができる。

本実施の形態では、マトリクス状に配置されたグリッドＧＤのＸ軸方向の間隔であるＸ軸方向グリッド間隔Ｐｘ（図１２）は、隣接する２つのノズル３７の間の間隔であるノズル間隔ＮＬ（図１１）の角度θについての正弦の値（ＮＬｓｉｎθ）と一致するように設定されている（すなわち、Ｐｘ＝ＮＬｓｉｎθ）。これにより、液剤塗布ヘッド１３をＹ軸方向に移動させるひとつの動作で、Ｘ軸方向に並ぶ複数個（ノズル３７の個数）分のグリッドＧＤにソルダレジストＳＲを着弾させて、Ｘ軸方向に幅を持った帯状のレジスト膜ＲＭを形成することができる（図１０）。このような構成では、液剤塗布ヘッド１３が、ノズル３７の並び方向が液剤塗布ヘッド１３の移動方向に対して平行であり（θ＝０）、液剤塗布ヘッド１３をＹ軸方向に移動させるひとつの動作で、Ｘ軸方向にひとつ分のグリッドＧＤにしかソルダレジストＳＲを着弾させることができない構成となっている場合と比較して、レジスト膜ＲＭの形成に要する時間を短縮化することができる。

図１３は、基材保持台１４に保持された基材ＫＺの表面の複数のグリッドＧＤの位置のそれぞれにソルダレジストＳＲが着弾した状態を示している。この図から分かるように、グリッドＧＤの位置に着弾したソルダレジストＳＲは、グリッドＧＤの位置を中心として平面視においてほぼ円形（ドット状）に広がった形状となる。

図１３では、グリッドＧＤの位置に着弾したソルダレジストＳＲの平面視における半径Ｒは、Ｘ軸方向グリッド間隔Ｐｘの半分の長さとほぼ同じ長さであり、かつ、マトリクス状に配置されたグリッドＧＤのＹ軸方向の間隔であるＹ軸方向グリッド間隔Ｐｙ（図１２も参照）の半分の長さとほぼ同じ長さになっている。このような場合には、マトリクス状に配置された複数のグリッドＧＤそれぞれの位置に着弾したソルダレジストＳＲは、Ｙ軸方向とＸ軸方向それぞれに隣接して着弾した他のソルダレジストＳＲと十分な範囲で重なり合うため、基材ＫＺの表面に形成されるレジスト膜ＲＭの膜厚はその全体がほぼ均一の厚さＴＨ（図１３）になる。従って、液剤塗布ヘッド１３における角度θの値は、グリッドＧＤの位置に着弾したソルダレジストＳＲの平面視における広がり具合（上記半径Ｒ）との関係に基づいて設定されることになる。

次に、本実施の形態における液剤塗布装置１を用いて、基材ＫＺの表面の全域にレジスト膜ＲＭを形成する場合を例とした液剤塗布装置１の動作の制御について説明する。この場合、制御部１６は、図１４（ａ）に示す第１工程、図１４（ｂ）に示す第２工程、図１４（ｃ）に示す第３工程、図１４（ｄ）に示す第４工程がこの順序で実行されるように各部の動作を制御する。

制御部１６は、第１工程では、液剤塗布ヘッド１３をＹ軸方向へ移動させながら（図１４（ａ）中に示す矢印Ｍ１）、複数のノズル３７それぞれが通過する複数のグリッドＧＤの位置にソルダレジストＳＲを着弾させる。これにより基材ＫＺの表面には、Ｙ軸方向に延びた帯状のレジスト膜ＲＭが形成される（図１４（ａ））。この工程で形成される帯状のレジスト膜ＲＭのＸ軸方向の寸法である幅方向寸法ＨＳ（図１４（ａ））は、図１０に示すように、一列に並んだ複数のノズル３７から成るノズル列の一端から他端までの距離の全長がＺＬである場合には、ＨＳ＝ＺＬｓｉｎθとなる。

制御部１６は、第２工程では、基材保持台移動機構１５によって、基材保持台１４を（すなわち基材ＫＺを）、所定の移動量だけＸ軸方向へ移動させる（図１４（ｂ）中に示す矢印Ｍ２）。この工程で基材保持台１４をＸ軸方向へ移動させる移動量は、第１工程で形成された帯状のレジスト膜ＲＭの幅方向寸法ＨＳよりも、Ｘ軸方向グリッド間隔Ｐｘだけ大きい量であるＭｘ（＝ＨＳ－Ｐｘ）とする。

制御部１６は、第３工程では、第１工程とは反対の方向に液剤塗布ヘッド１３を移動させながら（図１４（ｃ）中に示す矢印Ｍ３）、複数のノズル３７それぞれが通過する複数のグリッドＧＤの位置にソルダレジストＳＲを着弾させる。この工程によって、基材ＫＺの表面に、Ｙ軸方向に延びた新たなレジスト膜ＲＭが形成される。

第３工程で形成される新たな帯状のレジスト膜ＲＭの幅方向寸法がＨＳは、第１工程で形成された帯状のレジスト膜ＲＭの幅方向寸法ＨＳと同じであるが、その帯状のレジスト膜ＲＭのＸ軸方向の位置が、第１工程で形成された帯状のレジスト膜ＲＭに対してＭｘ（＝ＨＳ－Ｐｘ）だけずれているので、第３工程で形成された帯状のレジスト膜ＲＭは、第１工程で形成された帯状のレジスト膜ＲＭと、Ｘ軸方向グリッド間隔Ｐｘだけ重なることになる。このため、第１工程で形成されたレジスト膜ＲＭと、第３工程で形成されたレジスト膜ＲＭとの間においても、レジスト膜ＲＭの膜厚の均一性が維持される。

制御部１６は、第４工程では、第２工程の場合と同様に、基材保持台移動機構１５によって基材保持台１４を、ＭＸ（＝ＨＳ－Ｐｘ）だけＸ軸横行へ移動させる（図１４（ｄ）中に示す矢印Ｍ４）。この第４工程が終了したら、制御部１６は、上述の第１工程～第４工程からなるサイクルを繰り返し実行する。これにより、基材ＫＺの表面の全域にレジスト膜ＲＭを形成することができる。なお、基材ＫＺの表面の全域ではなく、その一部にのみレジスト膜ＲＭを形成しようとする場合には、レジスト膜ＲＭを形成しようとする領域（レジスト膜形成領域）内のグリッドＧＤにのみソルダレジストＳＲを着弾させればよい。

前述したように、各ノズル３７から吐出されるソルダレジストＳＲの量（吐出量）は、対応するピストン押圧部７０からピストン４１のシリンダ３４内での上昇量を制御することで所望に変化させることができる。このため、基材ＫＺの表面上の局所的な部分におけるソルダレジストＳＲの吐出量（グリッドＧＤの位置に着弾するソルダレジストＳＲの量）を自在に調整することができ、基材ＫＺの表面に凹凸形状があるような場合であっても、凹部ではソルダレジストＳＲの吐出量を多くし、凸部ではソルダレジストＳＲの吐出量を少なくすることで、基材ＫＺの表面の凹凸形状によらず、形成される液剤の膜（レジスト膜ＲＭ）の膜高さを均一にすることが可能である。

また、本実施の形態における液剤塗布ヘッド１３では、前述したように、ブロック体３２はピストン押圧部設置ベース３１の下側に着脱自在に取り付けられた構成となっており、ヘッド移動機構１２の昇降体２４にピストン押圧部設置ベース３１が連結された状態のまま、ブロック体３２をピストン押圧部設置ベース３１から取り外すことができる（図１５）。このため、ソルダレジストＳＲの吐出部であってメンテナンスが頻繁に必要となるノズル３７のほか、シリンダ３４、ピストン４１および液剤供給路３２Ｒ等のメンテナンス作業を容易に行うことが可能である。

以上説明したように、本実施の形態における液剤塗布装置１が備える液剤塗布ヘッド１３では、ピストン４１をプッシャ７３により押圧してシリンダ３４内で押し下げることで液剤をノズル３７から吐出させるようになっているので、比較的粘度が高いソルダレジストＳＲのようなペースト状の液剤であってもノズル３７から一定量を確実に吐出させることができる。また、複数のピストン押圧部７０を個別に制御することで、各ノズル３７からのソルダレジストＳＲの吐出量を調節できるので、基材ＫＺの表面上の局所的な部分において凹凸形状がある場合には、その凹凸部の高さに応じてソルダレジストＳＲの吐出量を変えることが可能である。このため本実施の形態における液剤塗布ヘッド１３（液剤塗布ヘッド１３を用いた液剤塗布装置１）によれば、基材ＫＺの表面の凹凸形状によらず、比較的粘度が高いペースト状の液剤（例えばソルダレジストＳＲ）をほぼ均一の膜高さで塗布することができる。

また、本実施の形態における液剤塗布ヘッド１３では、複数のシリンダ３４がそれぞれブロック体３２に直接形成された構成であるため、複数のシリンジを横方向に並べて設けたような構成と異なり、隣接する液剤の吐出口（本実施の形態ではノズル口３７Ｋ）同士の間隔を極めて密にすることができる。このため、基材ＫＺの表面で隣り合うドット状のソルダレジストＳＲの間隔を小さくすることができ、液剤塗布ヘッド１３のコンパクト化に資するだけでなく、きめの細かいソルダレジストＳＲの塗布制御を行うことが可能である。

また、本実施の形態における液剤塗布ヘッド１３では、各ピストン４１を下方に押圧するピストン押圧部７０が、アーム支持部７１から複数のピストン４１の並び方向と直交する水平方向に延びたアーム７２によってプッシャ７３をＺ軸方向に駆動する構成となっており、各プッシャ７３を押圧するシリンダ機構をピストン４１の列の上方に一列に配置した場合等と比較して極めてコンパクトな構成となっている。しかも、本実施の形態では、ピストン４１の並び方向に並んだ複数のアーム７２は、プッシャ７３を保持した先端部からアーム支持部７１に向かって延びる水平方向が、隣接するもの同士で互いに逆方向になっている。このため、複数のピストン４１の並び方向（Ｙ軸にほぼ平行な方向）に隣接するピストン４１同士の間隔よりも、アーム支持部７１のピストン４１の並び方向の寸法の方が大きい場合であっても、隣接するピストン４１同士の間隔（すなわち隣接するノズル３７同士の間隔を小さく取ることができ、この面でも液剤塗布ヘッド１３の全体をコンパクトな構成にすることができる。

また、本実施の形態における液剤塗布装置１では、複数のノズル３７の並び方向が、液剤塗布ヘッド１３の移動方向に対して平面視において非平行であり、液剤塗布ヘッド１３の移動方向と直交する水平方向にもノズル３７が複数並んでいるのと同等の構成になっている。このため、基材ＫＺに対して液剤塗布ヘッド１３を移動させながら各ノズル３７からソルダレジストＳＲを吐出させることで、液剤塗布ヘッド１３の移動方向と直交する方向に広がった帯状のレジスト膜ＲＭを基材ＫＺの表面に形成することができ、レジスト膜ＲＭの形成に要する時間を短縮化することが可能である。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されず、種々の変形等が可能である。例えば、上述の実施の形態では、液剤塗布装置１によって基材ＫＺに塗布する液剤はソルダレジストＳＲであったが、これは一例であり、液剤はソルダレジストＳＲに限定されない。

また、上述の実施の形態において示したピストン押圧部７０は、ピストン４１を上方から押圧してシリンダ３４内で押し下げることができればよく、上述の実施の形態に示した構成のものに限定されない。また、制御部１６により制御されてプッシャ７３を上下方向に駆動する押圧駆動素子として、上述の実施の形態ではピエゾ素子を例示したが、押圧駆動素子は必ずしもピエゾ素子でなくてもよい。

基材の表面の凹凸形状によらず、比較的粘度が高いペースト状の液剤をほぼ均一の膜高さで塗布することができる液剤塗布ヘッドおよび液剤塗布装置を提供する。

１液剤塗布装置
１２ヘッド移動機構
１３液剤塗布ヘッド
１６制御部（吐出制御手段）
３１ピストン押圧部設置ベース
３２ブロック体
３２Ｒ液剤供給路
３４シリンダ
３６シリンジ
３７ノズル
４１ピストン
７０ピストン押圧部
７１アーム支持部
７２アーム
７３プッシャ（押圧部材）
７４ピエゾ素子（押圧駆動素子）
ＳＲソルダレジスト（液剤）
ＫＺ基材（作業対象）

Claims

下端にノズルを有する複数のシリンダが水平方向に一列に並んで設けられたブロック体と、
前記複数のシリンダそれぞれに挿入して設けられた複数のピストンと、
前記複数のピストンそれぞれに対応して設けられ、押圧部材により前記ピストンを上方から押圧して前記シリンダ内で押し下げることにより、前記シリンダ内に供給された液剤を前記ノズルから下方に吐出させる複数のピストン押圧部と、
前記複数のピストン押圧部の動作を個別に制御して、前記ブロック体に一列に並んだ複数の前記ノズルそれぞれから個別に液剤を吐出させる吐出制御手段とを備え、
前記複数のピストン押圧部はそれぞれ、アーム支持部と、前記アーム支持部から前記複数のピストンの並び方向と直交する水平方向に延びて先端部に前記押圧部材を保持したアームと、前記吐出制御手段により制御されて前記押圧部材を上下方向に駆動し、前記押圧部材に前記ピストンを押圧させる押圧駆動素子とを備えており、
前記ブロック体の内部に前記液剤の供給路である液剤供給路が設けられており、前記液剤供給路は前記複数のシリンダそれぞれに連通しており、
前記ブロック体にはシリンジが取り付けられており、前記シリンジは液剤を前記液剤供給路に圧送し、
前記シリンジから圧送される液剤は、前記液剤供給路を通じて前記シリンダに流入する、液剤塗布ヘッド。
前記ピストンの並び方向に並んだ複数の前記アームは、前記先端部から前記アーム支持部へ向かって延びる方向が、隣接するもの同士で互いに逆方向になっている請求項１に記載の液剤塗布ヘッド。
請求項１または２に記載の液剤塗布ヘッドと、
液剤が塗布される作業対象に対して前記液剤塗布ヘッドを水平面内方向に移動させるヘッド移動機構とを備え、
前記ヘッド移動機構により前記作業対象に対して前記液剤塗布ヘッドを所定の方向に移動させつつ前記複数のピストン押圧部で前記ピストンを押圧することにより、前記複数の前記ノズルから液剤を吐出させて前記作業対象の表面に液剤を塗布する液剤塗布装置。