JPH09103732A

JPH09103732A - 流体供給装置

Info

Publication number: JPH09103732A
Application number: JP8234496A
Authority: JP
Inventors: Elizabeth Foster; エリザベス・フォスター; Jeffrey C Hedrick; ジェフリー・シー・ヘドリック; Robert M Japp; ロバート・エム・ジャップ; Konstantinos Papathomas; コンスタンティノス・パパトマス; Stephen L Tisdale; ステファン・エル・ティスデール; Alfred Viehbeck; アルフレッド・ヴィーベック
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 1997-04-22
Also published as: US5863332A

Abstract

(57)【要約】【課題】流体含浸装置の技術を高め、比較的精密に且
つ容易に基板に流体を供給でき、非常に精密且つ高精度
に基板上の流体の厚さを制御でき、比較的簡単に動作
し、比較的安価に製造できる流体供給装置を提供する。【解決手段】本発明は、樹脂またはポリマを基板１９
上に所定の計測された厚さで、溶液または融解被覆、あ
るいは含浸させる流体処理装置および流体処理方法を含
んでいる。本発明は、様々な基板の片面や両面に連続ま
たはバッチ処理で含浸あるいは被覆するのに効果的であ
り、多孔性の基板の場合は、浸漬や完全な浸潤が可能で
ある。また、本発明は既存の方法や装置を上回る顕著な
効果や利点を提供し、環境上の安全性を高めながら、低
コスト且つ高効率で被覆や含浸を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に制御され
た厚さの流体を被覆または含浸させることのできる流体
噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂またはポリマの溶媒溶液、あるいは
樹脂またはポリマのホットメルトといった流体の基板へ
の供給は、通常、スピンコート、カーテンコート、スプ
レーコート、溶液含浸、融解含浸のような技術によって
行われる。これらの技術は基板を被覆または含浸させる
には効率的であるが、しかし、処理中に典型的にかなり
の量の化学的汚染物質（例えば、空気や水の汚染物質）
が環境に放出される。さらに、これらの処理の多くは非
効率であり、基板（すなわちシリコンウエハ）上に薄膜
誘電体（すなわちポリマ）をスピンコートする技術は、
処理中にポリマ溶液の９０〜９５％をスピンオフして無
駄にしてしまう。したがって、ポリマ溶液を供給する手
段を制御することによって、かなりのコスト低減を実現
できるであろう。

【０００３】基板および同種の部材を処理する様々な装
置が技術上知られており、例えば米国特許第４，１４
２，０１０号明細書、米国特許第４，２９９，１８６号
明細書、米国特許第４，３８７，１２４号明細書、米国
特許第４，８３６，１３３号明細書、米国特許第５，２
８９，６３９号明細書、米国特許第５，１９２，３９４
号明細書および米国特許第５，０６３，９５１号明細書
に開示されている。しかし、これら各特許明細書に述べ
られている装置は、本願明細書において述べる流体噴射
による含浸および被覆装置に固有の特徴は有していな
い。本願明細書で説明される、および以下の教示により
認識される有利な特徴を有する液体処理装置は、技術上
かなりの進歩を示していると思われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的
は、流体含浸装置の技術を高めることにある。

【０００５】本発明の他の目的は、比較的精密に且つ容
易に基板に流体を供給できる流体処理装置を提供するこ
とにある。

【０００６】また、本発明の他の目的は、非常に精密且
つ高精度に基板上の流体の厚さを制御できる流体処理装
置を提供することにある。

【０００７】本発明のさらに他の目的は、比較的簡単に
動作し、比較的安価に製造できる装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の態様によれば、
基板に流体を供給する装置が提供される。この装置は少
なくとも１つのヘッド部材を有し、そのヘッド部材は、
基板に対し第１の圧力で第１の流体を送る手段と、基板
への第１の流体の衝突が所定位置に制限されるように、
基板に対し設定された第２の圧力（流体が交差する位置
において）で第２の流体を送る手段とを有している。ヘ
ッド部材は、基板上に付着された材料の厚さを制御する
手段を備えている。

【０００９】本発明の他の態様は、少なくとも１列の、
好ましくは数列のアレイの流体噴射インジェクタを備え
る２つの平行なヘッド部材よりなる流体処理装置を含ん
でいる。基板は、入口端から出口端へ延びる装置の表面
に関連した軸にほぼ平行方向に、平行なヘッド部材間を
移動する。前記軸と交差するように、複数の噴射インジ
ェクタが配列されている。第１の形態では、基板は、そ
の移動中、流体噴射インジェクタから射出された樹脂／
ポリマの溶液もしくはホットメルトで浸潤される。同時
に、機械的な手段によって基板の反対側で圧力を低減し
て、圧力差を生じさせる。これは、樹脂／ポリマ溶液も
しくはホットメルトの浸透を容易にし、樹脂／ポリマの
補集、ガス抜き、リサイクルを可能にする。樹脂／ポリ
マ溶液もしくはホットメルトのオーバフローは、流体噴
射インジェクタと供給される圧力差との変更によって、
制御される。第２の形態では、移動中、基板は平行な流
体噴射インジェクタからほぼ等しい圧力で射出された樹
脂／ポリマ溶液もしくはホットメルトで浸潤される。以
上の両形態においては、樹脂／ポリマ溶液もしくはホッ
トメルトの最終的な厚さは、平行な流体噴射インジェク
タのプレートの内部もしくは外部に設けた計測ローラに
よって制御される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の他の目的、利点、能力と
共に、本発明をより良く理解するために、以下に図面を
参照して説明する。

【００１１】ここに説明するように、本発明は、流体を
基板上に精密に定められた所定の厚さで送るようにし
て、基板に流体を供給するように構成されている。本発
明装置の能力を説明するのに用いられる流体という用語
は、液体（例えば、樹脂またはポリマの溶媒溶液または
ホット・メルト、そして水溶液および懸濁液等）および
気体（例えば、窒素、空気等）の両者を含むことを意味
している。さらに、ここで用いる基板という用語は、補
強材（例えば織物、圧縮マット、単一または束状のファ
イバ）、あるいは有機材料（例えば、ポリマ、プラスッ
チック）、無機材料（例えばセラミックス）、金属、カ
ーボン、ガラス等からなる製品（ラミネート、回路基
板、薄いカード）のような、シート状の硬いまたは柔軟
な、多孔性または非多孔性の材料を意味している。

【００１２】本発明は、ヘッド部材（例えばチャンバ）
を使用している。このヘッド部材においては、２つの流
体が、一方の流体は基板上の所定位置への他方の流体の
衝突を実質的に制限するように作用するように、送られ
る。したがって本発明は、２つの流体を２つの圧力で用
いて、比較的精密に流体を供給する。さらに本発明は、
含浸される流体の前記被覆の厚さを精密に制御する手段
を提供する。このような流体制御が実現されるので、外
部環境への流体の曝露を制限して、化学的汚染物質（例
えば、空気や水の汚染物質）の放出を実質的に制限する
ことができる。このことは、環境的見地、また潜在的に
有害な化学的曝露からオペレータを保護するといった両
面から有益である。さらに、精密な流体制御は、小容量
の流体による処理と流体のリサイクルを可能にし、化学
的廃棄物質とその廃棄の必要性を減じ、処理コストを低
減する。

【００１３】ここで説明するように、本発明は多様な基
板をその片面、両面にて連続処理またはバッチ処理で含
浸または被覆するのに有効であり、あるいは多孔性基板
の場合においては、浸透および完全浸潤が可能である。
本発明は、比較的に簡単に動作し、さらに比較的に安価
に製造することができる。本発明は、例えば、プリプレ
グ（ｐｒｅｐｒｅｇ）、薄膜被覆、多層ポリマおよび導
電体層の付着、フォトレジストの供給、ペイントの供
給、反射防止被覆の供給、潤滑被覆、静電放電被覆、腐
食および耐湿バリアを与えるためのカプセル封止等を形
成することができる。

【００１４】図１〜図５には、本発明の好適な実施例に
よる被覆／含浸装置１０が示されている。以下の説明か
ら理解されるように、本発明は、基板上の所望領域に比
較的に高い質量輸送速度を実行しながら、また外部雰囲
気との相互作用を実質的に制限しながら、基板に流体を
供給することができる。最も重要なことには、ここに教
示する装置は、基板の選択された領域への流体の比較的
精密な衝突を保証する。このような精密さは、マイクロ
エレクトロニック・パッケージ用のプリプレグやプリン
ト回路基板等の種々の製品、、航空機製造に用いられる
製品のような構造物品の製造において、重要であると考
えられる。したがって、ここに説明される本発明は、こ
のような製造、特に１次処理流体としてエポキシ樹脂等
の使用を含む製造に特に適用される。しかし、本発明
は、エポキシ樹脂の使用に限定されず、本発明を用いて
他の流体を容易に使用することができる。したがって本
発明は、樹脂の含浸および被覆装置の技術にかなりの進
歩をもたらすものである。

【００１５】装置１０は、少なくとも１つのヘッド部材
１１を備え、このヘッド部材１１内には、装置１０内に
配置された基板１９上の第１の所定位置１７に対して、
設定された第１の圧力を有する第１の流体（図２に実線
矢印で表されている）１５を送る手段１３を有してい
る。本発明の一実施例で、第１の流体１５はメチルエチ
ルケトン（ＭＥＫ）のエポキシ樹脂溶液であり、ガラス
クロス基板１９上の所定位置１７に対して供給される。
エポキシ樹脂を用いて、プリント回路基板の材料として
用いられる前に、ガラス基板１９を被覆する。

【００１６】装置１０は、有機材料（例えば、ポリマ、
プラスチックス、ポリイミド）、無機材料（例えば、セ
ラミックス）、金属、ガラス、カーボン等、あるいはそ
れらの組合せを含む、他の種類の基板材料を処理するこ
とができる。さらに、基板は、織物、圧縮マット、単一
のフィラメント・ファイバ・トー（ｔｏｅ）、薄膜シー
ト、ラミネート、回路基板等の形態とすることができ
る。したがって、本発明は特定種類の流体や基板に限定
されない。

【００１７】前記の実施例において、基板１９は約１７
７．８ｃｍ（約７０インチ）の全幅（図３における寸法
Ｗ）と僅かに約０．０２５４ｍｍ（約０．００１イン
チ）に過ぎない厚さ（図３における寸法Ｔ）とを有して
いる。好ましくは約０．０１２７ｍｍ（約０．０００５
インチ）から約１２．７ｍｍ（約０．５インチ）の範囲
の厚さを有する基板は、本発明を用いて処理することが
できる。図２に示すように、ヘッド部材１１は、第１の
流体１５の圧力にほぼ等しいかあるいはそれ以上の設定
された第２の圧力の第２の流体２５（図２に破線矢印で
示す）を送る手段２３を有し、この第２の流体２５は第
１の流体１５の供給を受ける基板１９上の第１の位置１
７に隣接する所定位置２７に送られる。図２に示すよう
に、第２の流体２５を供給する手段は、その第２の流体
を基板の第１の位置１７の相対する端部へ送る。このよ
うな第２の流体の供給は、第１の流体１５を実質的に制
限して、ほぼ位置１７のみ、および装置１０のほぼ中央
位置に衝突させる働きをする。

【００１８】本発明の一実施例（前述のエポキシ樹脂溶
液を用いた）において、第２の流体２５として好適な流
体は窒素である。前述したように、第２の流体は、第１
の圧力と同じかもしくはそれ以上の圧力であり、所望位
置への第１の流体の衝突を保証する。

【００１９】前述のように装置１０は、第１の流体１５
（前述のエポキシ樹脂溶液である）の厚さを非常に微小
な公差にまで計測する手段Ｒ１を有する少なくとも１つ
のヘッド部材１１を備えている。計測手段Ｒ１は、基板
１９に基づいて遠隔位置から所定位置に調整が可能であ
る。

【００２０】本発明の他の実施例において、計測手段Ｒ
１は、基板の一方の面から他方の面への第１の流体１
５，１５′の厚さを変化させるように、計測手段Ｒ１′
とは別個に制御される。第１の流体１５はまた、いくつ
かの例において、第１の流体１５′とは異なるものとす
ることができる。計測手段Ｒ１，Ｒ１′は好ましくは計
測ローラである。また、それらはドクター・ブレード
（ｄｏｃｔｏｒｂｌａｄｅ）とすることもできる。

【００２１】装置１０は、内部に設けられた基板を処理
することができる。装置１０では、基板が設定された速
度で移動するか、あるいは装置構造に対して固定位置に
て設定される。基板１９が移動する場合、第１の流体１
５はヘッド部材１１のほぼ全域に沿ってヘッド部材１１
に隣接する基板表面に衝突する。本発明では、このよう
な流体の供給は、図２で示された位置１７に対して所定
期間行われることを保証し、したがって供給される特定
の流体に曝露する所望の期間が得られることを保証す
る。このような期間は、もちろん基板の移動速度に対応
させることにより容易に調整できる。

【００２２】好ましくは、装置１０は２つのヘッド部材
を備え、その第２のヘッド部材は図では参照番号１１′
によって表されている。また、第２ヘッド部材１１′
は、図２に示される上部のヘッド１１と同一の構造とす
ることができる。したがって、類似の参照符号を用い
て、類似の構造を区別する。しかし、このことは本発明
を限定するものではなく、第２ヘッド部材１１′は、要
求事項を達成しながら、内部構造が異なるものでもよ
く、２つの流体ヘッドを設けて精密な流体衝突を与える
ことは、下部ヘッド部材１１′によっても与えられる。
また、第２ヘッド部材１１′は、流体１５′，２５′を
送る手段１３′，２３′と、流体１５′を計測する手段
Ｒ１′とを有している。この配列（２つのヘッド部材）
は、基板の液体浸透および“濡れ（ｗｅｔｔｉｎｇ）”
を増大させる場合に、特に要求される。いくつかの基板
は、比較的に多孔性の構造（基板を通る開孔等を有す
る）を有することができるので、流体を送る手段１３′
を減圧（例えば真空）下において、図２に示すように流
体１５を基板１９を経て送るのが有利である。しかし、
流体を送る手段２３′は、正圧下に保持されており、図
２に示す方向へ第２の流体２５′を送る。このことは、
離間された位置（図２に示すように）に基板を保持し、
また、実質的に第１の位置１７にのみ、および装置１０
のぼ中央位置に衝突するように、流体１５の供給を実質
的に制限するのに有益である。

【００２３】第１の流体１５を送る手段１３は、ヘッド
部材１１内に配置された少なくとも１つの入口ポート３
１と、この入口ポート３１に対して配置された少なくと
も１つの出口ポート３３とを備えている。図２および図
３に示すように、第１の流体の送り手段１３は湾曲した
側壁を有し、この形状は、近接した基板上に最も効果的
に第１の流体を送るために、樹脂等のような流体を有効
に流すのに最も適切であると考えられる。重要なことに
は、出口ポート３３の数は４つのみであり、それぞれは
互いに近接し、１列の入口ポート３１に対して配置され
ている。図２および図３に示すように、各出口ポートは
細長形状となっており、ヘッド部材の上面に溝もしくは
スロットを構成している。出口ポートの直線的（まっす
ぐな）な側壁は、側壁が他の形状（例えば湾曲、テーパ
状）を有し、効果的に流体を逃がすことができるが、こ
の場所で流体を逃がす最適な手段を与えるということが
わかっている。

【００２４】第１の流体１５は、ヘッド部材内に配置さ
れた共通チャンバ４１に、共通チャンバ４１に接続され
た共通入口管４３などから、好適に供給される。第１の
流体１５は、さらに入口ポートと共通チャンバとの間の
細い通路４５を通過し、湾曲した入口ポート３１の各々
に至る。基板１９に供給した後の第１の流体１５の排出
は、細長溝３３を完全に経て、あるいは主に基板１９を
経て、および好ましくは共通ダクト（図示せず）などに
連結された細長溝３３をわずかに経て、第１の流体を通
過させることによって行われる。なお細長溝は、出口管
５０に通じている。出口管５０は、ガス抜き機構、ポン
プ、粘度調節器を有する再循環手段に連結することがで
きる。この再循環手段の一部として適当な流体処理器
（例えばフィルタ等）を設けることももちろん可能であ
る。

【００２５】２つのヘッド部材が用いられる場合、他の
ヘッド部材（例えば１１′）について対応する入口ポー
トと出口ポートは、図３に符号４３，５０で示される共
通の入口管および出口管に同様に連結されるが、それら
両ポートは減圧（例えば真空）下にあって、樹脂の浸透
および過剰な除去を容易にすることがわかる。

【００２６】前述したように、流体処理装置１０は、流
体供給中に、個々のヘッド部材から離間された位置に処
理基板を保持する。流体の高い流速と組合せて、処理基
板とヘッド部材との間にこのように形成された、この比
較的狭い間隙は、本発明について、高い質量輸送速度お
よび増大された付着／含浸速度を与える結果となる。本
発明は、量産技術に対応できることがわかる。重要なこ
とには、前述の装置は、使用される第１の流体を捕集し
て、必要があればリサイクルを可能にすることを保証す
る。このような再捕集は、本発明を使用した製造のコス
トの削減に役立つ。同じように重要なことには、各第２
の流体はそのような捕集を助ける働きをするので、いか
なる潜在的有害物質（例えば空気や水の汚染物質）も装
置内に保持される。

【００２７】ヘッド部材の外面から離間した所に基板１
９を保持することは、その表面に沿って形成される流体
ベアリングを生じさせ、流体の供給中に、装置１０内の
配置の際に、基板は前記ベアリングに乗ることがわか
る。

【００２８】第２の流体２５，２５′を送る手段２３，
２３′の各々は、少なくとも１つの入口ポート５１，５
１′と、入口ポートに対して設けられた対応出口ポート
５３，５３′とを備えている。図２および図３に示すよ
うに、複数個（例えば１０個）の入口ポート５１は各ヘ
ッド部材に用いられ、これら入口ポート５１は５個ごと
に２つの列に配列されている（図３）。第２の流体２５
は、共通チャンネル５５（ヘッド部材１１′の場合は５
５′）を経て入口ポートの各列に供給され、次に第２の
流体は、狭い通路５７，５７′を通ってヘッド部材内を
上方または下方に、各入口ポートまで流れる。各入口ポ
ートは図示のように、対応する出口ポート５３の各々と
同様にほぼ直線的（まっすぐな）な側壁を有している。
図３に示すように、これら出口ポートは好ましくは、第
１の流体送り手段１３の近接出口ポート３３にほぼ類似
の構造（下面は除く）の細長チャンネルの形状である。
したがって、第２の流体送り手段２３の合計２つだけの
出口ポート５３（またはチャンネル）が、ヘッド部材の
内部に設けられる。共通入口チャンバ５５の各々は、共
通入口管６１（図３）に連結され、共通入口管は適当な
ソース（例えばポンプ）に連結されている。出口チャン
ネル５３は好ましくは、第２の流体（窒素）の効果的な
排出を実現するために、排気管（図示せず）などに連結
されている。

【００２９】図２に示すように、第１の流体と第２の流
体との間の交差位置（図２中のＩ−Ｉ線で示す）は、第
１の流体が基板１９に供給される第１の位置に対する外
周を示している。前述した流体、圧力、およびポート構
造を用いると、これらの交差境界に沿う流体衝突は、極
めて精巧な分離（ｆｉｎｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を
形成している。すなわち、第１および第２の両流体間の
境界線は明確かつ正確に決められる。このような精密さ
は、プリプレグ、プリント回路基板等のような構造を製
造する際には重要であるとみなされ、本発明の極めて有
利な特徴の１つを表すものである。図３にも示すよう
に、装置１０は、装置１０に使用される流体を受け入れ
かつ排出するのを補助するために、各ヘッド部材に近接
して配置された共通マニホールド７１を有している。こ
の共通マニホールド７１は好ましくは、前述した出口ポ
ート５３を相互接続する共通の長溝７３などを有してい
る。この共通マニホールド７１はさらに複数の入口ポー
ト７５を有し、これらポートは各ヘッド部材に（特に共
通入口チャンバ５５に）に連結されている。図３にはこ
のようなマニホールドの１つのみが示されているが、本
発明ではさらに他のマニホールド部材を用いて、流体の
受け入れおよび排出を補助できることがわかる。例え
ば、図１において、第２マニホールドを、各ヘッド部材
１１，１１′の一方もしくは両方に接続できる。このよ
うなマニホールドに関係する配管は図１には示されてい
ない。

【００３０】図４および図５には、２つの相対するヘッ
ド部材１１，１１′の相対ずれを示している。図４にお
いて、流体を供給する前の各ヘッド部材が原位置で示さ
れている。基板１９（仮想線で示す）は、両ヘッド部材
の間に示されている。図４には狭いスペースが示されて
いるが、流体を供給する前は、基板は実際には隣接する
外部ヘッド面の両方に接触することがわかる。さらに、
図４に示すように、各ヘッド部材は近接するマニホール
ド（側面支持）部材７１，７１′のそれぞれ１つに対応
して結合（例えば、ねじ８１を使用して）されている。
少なくとも２つのねじ８１が、各ヘッド部材およびマニ
ホールド組立体（図１参照）に用いられている。各側面
マニホールド（側面支持）部材は、１対の曲げ可能な板
部材８３，８３′によって互いに相手のマニホールドに
機械的に結合されている。ねじ８５（１つの板部材に対
して４個）を用いて、各マニホールド部材の上下面に板
部材を結合する。

【００３１】したがって、流体が供給されたときに、両
ヘッド部材１１，１１′の相対運動が生じることが、図
５においてわかる。図５では、共通基板に対して、ヘッ
ド部材１１′が下方に動き、ヘッド部材１１が上方に動
く。このとき基板は、ヘッド部材の各々からの前述の離
間位置に配置されている。各ヘッド部材は、接続された
マニホールドに対して一定の位置にあるが、図５に示す
ように、各板部材８３，８３′のわずかなずれ（曲が
り）によって、各ヘッド部材は、図示のように反対方向
に移動する。基板１９の移動方向は、ヘッド部材１１，
１１′を通じて垂直または水平のいずれかの方向であ
る。

【００３２】図６は、ヘッド部材１１，１１′、再循環
ポンプ８６、ガス抜きユニット８７、粘度調節器８８お
よび圧力調整器８９を有する流体噴射含浸装置の概略が
示されている。

【００３３】前述したいくつかの非常に有利な特徴を持
つ流体処理装置を示しかつ説明した。前述したように、
装置は、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアン酸
塩エステル樹脂、アクリル樹脂、液体フォトレジスト、
水溶液、空気、窒素等を含む様々な流体の使用に容易に
適用できる。また、前述した装置は、比較的簡単な構造
であり、比較的低コストで製作できる。さらに、前述し
た装置は、量産に適し、関連する製造コストをさらに低
減させることができる。

【００３４】前述した本発明の装置の構造は好適である
が、米国特許第５，１９２，３９４号および第５，２８
９，６３９号の各明細書に開示された装置の構造も適用
でき、これらは本明細書の内容に取り込まれる。本発明
の好適な実施例と考えられるものを示し説明したが、本
発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形、変更を
行うことができることは、当業者には明らかである。

【００３５】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。（１）ワークピースに流体を供給する装置において、ヘ
ッド部材と、前記ワークピースに供給される前記流体の
量を制御する流体量制御手段と、を備えることを特徴と
する流体供給装置。（２）前記流体量制御手段は、前記ワークピースに前記
流体を送り、前記流体の層を前記ワークピース上に設け
る流体送り手段と、前記流体の層の厚さを制御する手段
と、を有することを特徴とする上記（１）に記載の流体
供給装置。（３）前記流体量制御手段は、計測ローラとドクタ・ブ
レードとよりなるグループから選択されることを特徴と
する上記（２）に記載の流体供給装置。（４）前記流体量制御手段は、前記ヘッド部材の内部に
設けられていることを特徴とする上記（３）に記載の流
体供給装置。（５）前記流体量制御手段は、前記ヘッド部材の外部に
設けられていることを特徴とする上記（３）に記載の流
体供給装置。（６）前記流体送り手段は、前記ワークピースに向かっ
て第１の圧力で第１の流体を送り、さらに前記ワークピ
ースに向かって第２の圧力で第２の流体を送る手段を有
することを特徴とする上記（２）に記載の流体供給装
置。（７）前記流体量制御手段は、前記第１および第２の圧
力を制御する手段を有することを特徴とする上記（２）
に記載の流体供給装置。（８）前記第１の圧力を有する前記第１の流体は、前記
ワークピース上の位置に送られることを特徴とする上記
（６）に記載の流体供給装置。（９）前記第１の圧力は前記第１の流体が前記基板に送
られるような正圧であり、前記第２の圧力は前記第２の
流体が前記基板から離れるように送られるような負圧で
あることを特徴とする上記（６）に記載の流体供給装
置。（１０）前記ヘッド部材は、複数の流体インジェクタを
有することを特徴とする上記（１）に記載の流体供給装
置。（１１）前記ヘッド部材は、離間された第１のヘッド部
材と第２のヘッド部材とからなることを特徴とする上記
（１）に記載の流体供給装置。（１２）前記離間された第１および第２ヘッドの部材間
に前記ワークピースを移動する手段をさらに備えること
を特徴とする上記（１１）に記載の流体供給装置。（１３）前記第１のヘッド部材は前記第２ヘッド部材に
対してほぼ平行に配置され、前記ワークピース移動手段
は前記第１および第２のヘッド部材間にほぼ平行な方向
へ前記ワークピースを移動させることを特徴とする上記
（１２）に記載の流体供給装置。（１４）前記流体送り手段は、複数の流体噴射インジェ
クタを有することを特徴とする上記（１３）に記載の流
体供給装置。（１５）前記複数の流体噴射インジェクタは、前記方向
に交差して配列されていることを特徴とする上記（１
４）に記載の流体供給装置。（１６）前記ワークピースは、前記流体でほぼ満たされ
る複数の空間を有していることを特徴とする上記（１）
に記載の流体供給装置。（１７）前記流体は、樹脂／ポリマの溶液およびホット
メルトよりなるグループから選択されることを特徴とす
る上記（１）に記載の流体供給装置。（１８）前記ワークピースは、織物、圧縮マット、単一
のフィラメント・ファイバ・トー、薄膜シート、ラミネ
ートおよび回路基板のグループから選択されることを特
徴とする上記（１６）に記載の流体供給装置。（１９）表面に制御された厚さに材料を付着させる装置
において、前記表面から近接離間して設けられた流体ヘ
ッドを備え、この流体ヘッドは、前記表面に前記流体を
噴射する流体噴射手段を有し、前記表面に設けられる前
記流体の厚さを制御する流体厚さ制御手段を備える、こ
とを特徴とする流体付着装置。（２０）前記流体厚さ制御手段は、前記流体ヘッドの内
部に一体化されていることを特徴とする上記（１９）に
記載の流体付着装置。（２１）前記流体厚さ制御手段は、ドクタ・ブレードで
あることを特徴とする上記（２０）に記載の流体付着装
置。（２２）前記流体厚さ制御手段は、計測ローラであるこ
とを特徴とする上記（１９）に記載の流体付着装置。（２３）前記流体供給装置に１枚の前記ワークピースを
供給するワークピース供給手段と、前記流体供給装置か
ら前記ワークピースを受け取るワークピース受取り手段
と、をさらに備えることを特徴とする上記（１）に記載
の流体供給装置。（２４）前記ワークピース供給手段はフィード・ローラ
であり、前記ワークシート受取り手段はテークアップ・
ローラであることを特徴とする上記（２３）に記載の流
体供給装置。（２５）結合材で被覆または含浸された基板を有する１
枚の素材を形成する装置において、１枚の補強材を準備
する手段と、前記１枚の補強材を噴射手段に送る手段と
を備え、前記噴射手段は、前記１枚の補強材上に前記結
合材を噴射して、前記結合材よりなる層内に前記補強材
を含浸させて、前記１枚の素材を形成する手段を有す
る、ことを特徴とする素材形成装置。（２６）結合材で含浸された１枚の補強材を有する１枚
の素材を形成する装置において、前記１枚の補強材のロ
ールを有するフィード・ローラを備え、前記１枚の補強
材が通過する含浸キャビティを備え、この含浸キャビテ
ィは、前記１枚の補強材上に前記結合材を付着させて、
前記結合材よりなる層内に前記１枚の補強材を含浸させ
る手段を有し、前記結合材よりなる層の厚さを制御する
手段を備え、前記結合材を少なくとも部分的に硬化さ
せ、前記結合材の部分的に硬化された層内に含浸され
た、前記１枚の補強材を有する１枚のプリプレグを形成
する手段を備える、ことを特徴とする素材形成装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態による流体噴射被覆／含浸／計
測装置の斜視図である。

【図２】図１の２−２線に沿った流体噴射被覆／含浸／
計測装置の断面図である。

【図３】図１および図２の流体噴射被覆／含浸／計測装
置のヘッド部材の一方のみを示す縮小斜視図である。

【図４】処理される基板の初期配置の際の本発明のヘッ
ド部材間の相対配置を示す拡大正面図である。

【図５】流体供給中の本発明のヘッド部材間の相対位置
を示す図４に関連した正面図である。

【図６】ヘッド部材、再循環ポンプ、ガス抜きユニッ
ト、粘着度調節器および圧力調整器を有する流体噴射含
浸装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１０被覆／含浸装置１１ヘッド部材１３，２３第１および第２の流体送り手段１５，２５第１および第２の流体１９基板３１入口ポート３３出口ポート８６再循環ポンプ８７ガス抜きユニット８８粘度調節器８９圧力調整器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジェフリー・シー・ヘドリックアメリカ合衆国 07056 ニュージャージー州パークリッジグレンデールロード 116 (72)発明者ロバート・エム・ジャップアメリカ合衆国 13850 ニューヨーク州ヴェスタルキルマーロード２ (72)発明者コンスタンティノス・パパトマスアメリカ合衆国 13760 ニューヨーク州エンディコットコヴェントリーロード 75 (72)発明者ステファン・エル・ティスデールアメリカ合衆国 13760 ニューヨーク州エンドウェルワイルドウッドドライブ 3609 (72)発明者アルフレッド・ヴィーベックアメリカ合衆国 12524 ニューヨーク州フィッシュキルモウラーブルックドライブ 31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークピースに流体を供給する装置におい
て、ヘッド部材と、前記ワークピースに供給される前記流体の量を制御する
流体量制御手段と、を備えることを特徴とする流体供給
装置。
【請求項２】前記流体量制御手段は、前記ワークピースに前記流体を送り、前記流体の層を前
記ワークピース上に設ける流体送り手段と、前記流体の層の厚さを制御する手段と、を有することを
特徴とする請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項３】前記流体量制御手段は、計測ローラとドク
タ・ブレードとよりなるグループから選択されることを
特徴とする請求項２に記載の流体供給装置。
【請求項４】前記流体量制御手段は、前記ヘッド部材の
内部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載
の流体供給装置。
【請求項５】前記流体量制御手段は、前記ヘッド部材の
外部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載
の流体供給装置。
【請求項６】前記流体送り手段は、前記ワークピースに
向かって第１の圧力で第１の流体を送り、さらに前記ワ
ークピースに向かって第２の圧力で第２の流体を送る手
段を有することを特徴とする請求項２に記載の流体供給
装置。
【請求項７】前記流体量制御手段は、前記第１および第
２の圧力を制御する手段を有することを特徴とする請求
項２に記載の流体供給装置。
【請求項８】前記第１の圧力を有する前記第１の流体
は、前記ワークピース上の位置に送られることを特徴と
する請求項６に記載の流体供給装置。
【請求項９】前記第１の圧力は前記第１の流体が前記基
板に送られるような正圧であり、前記第２の圧力は前記
第２の流体が前記基板から離れるように送られるような
負圧であることを特徴とする請求項６に記載の流体供給
装置。
【請求項１０】前記ヘッド部材は、複数の流体インジェ
クタを有することを特徴とする請求項１に記載の流体供
給装置。
【請求項１１】前記ヘッド部材は、離間された第１のヘ
ッド部材と第２のヘッド部材とからなることを特徴とす
る請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項１２】前記離間された第１および第２ヘッドの
部材間に前記ワークピースを移動する手段をさらに備え
ることを特徴とする請求項１１に記載の流体供給装置。
【請求項１３】前記第１のヘッド部材は前記第２ヘッド
部材に対してほぼ平行に配置され、前記ワークピース移
動手段は前記第１および第２のヘッド部材間にほぼ平行
な方向へ前記ワークピースを移動させることを特徴とす
る請求項１２に記載の流体供給装置。
【請求項１４】前記流体送り手段は、複数の流体噴射イ
ンジェクタを有することを特徴とする請求項１３に記載
の流体供給装置。
【請求項１５】前記複数の流体噴射インジェクタは、前
記方向に交差して配列されていることを特徴とする請求
項１４に記載の流体供給装置。
【請求項１６】前記ワークピースは、前記流体でほぼ満
たされる複数の空間を有していることを特徴とする請求
項１に記載の流体供給装置。
【請求項１７】前記流体は、樹脂／ポリマの溶液および
ホットメルトよりなるグループから選択されることを特
徴とする請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項１８】前記ワークピースは、織物、圧縮マッ
ト、単一のフィラメント・ファイバ・トー、薄膜シー
ト、ラミネートおよび回路基板のグループから選択され
ることを特徴とする請求項１７に記載の流体供給装置。
【請求項１９】表面に制御された厚さに材料を付着させ
る装置において、前記表面から近接離間して設けられた流体ヘッドを備
え、この流体ヘッドは、前記表面に前記流体を噴射する流体
噴射手段を有し、前記表面に設けられる前記流体の厚さを制御する流体厚
さ制御手段を備える、ことを特徴とする流体付着装置。
【請求項２０】前記流体厚さ制御手段は、前記流体ヘッ
ドの内部に一体化されていることを特徴とする請求項１
９に記載の流体付着装置。
【請求項２１】前記流体厚さ制御手段は、ドクタ・ブレ
ードであることを特徴とする請求項２０に記載の流体付
着装置。
【請求項２２】前記流体厚さ制御手段は、計測ローラで
あることを特徴とする請求項１９に記載の流体付着装
置。
【請求項２３】前記流体供給装置に１枚の前記ワークピ
ースを供給するワークピース供給手段と、前記流体供給装置から前記ワークピースを受け取るワー
クピース受取り手段と、をさらに備えることを特徴とす
る請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項２４】前記ワークピース供給手段はフィード・
ローラであり、前記ワークシート受取り手段はテークア
ップ・ローラであることを特徴とする請求項２３に記載
の流体供給装置。
【請求項２５】結合材で被覆または含浸された基板を有
する１枚の素材を形成する装置において、１枚の補強材を準備する手段と、前記１枚の補強材を噴射手段に送る手段とを備え、前記噴射手段は、前記１枚の補強材上に前記結合材を噴
射して、前記結合材よりなる層内に前記補強材を含浸さ
せて、前記１枚の素材を形成する手段を有する、ことを
特徴とする素材形成装置。
【請求項２６】結合材で含浸された１枚の補強材を有す
る１枚の素材を形成する装置において、前記１枚の補強材のロールを有するフィード・ローラを
備え、前記１枚の補強材が通過する含浸キャビティを備え、この含浸キャビティは、前記１枚の補強材上に前記結合
材を付着させて、前記結合材よりなる層内に前記１枚の
補強材を含浸させる手段を有し、前記結合材よりなる層の厚さを制御する手段を備え、前記結合材を少なくとも部分的に硬化させ、前記結合材
の部分的に硬化された層内に含浸された、前記１枚の補
強材を有する１枚のプリプレグを形成する手段を備え
る、ことを特徴とする素材形成装置。