エッジデフィニションを向上させた状態で粘性流体を小出しする流体ディスペンサ及び方法
【課題】エッジデフィニションを向上させた状態で基板の広い表面領域に粘性流体を塗布することができる流体ディスペンサ及び方法を提供する。
【解決手段】小出しヘッド１６を多軸ステージ１１４，１１６によって静止状態の基板２２に対して動かしながら、加圧流体を小出しヘッドノズルプレート１８内に設けられたノズル８０にパルスの状態で定期的に供給する。小滴をノズルから放出し、すると小滴は基板に当たる。小滴は、互いに合体して被膜を形成する。１つ又は２つ以上のノズル群からの放出を一時的に中断させて基板上の部品又は所与の領域の被覆を回避する一方で、これに隣接した領域が引き続き流体の小滴を受け入れることができるようにするのが良い。
【解決手段】小出しヘッド１６を多軸ステージ１１４，１１６によって静止状態の基板２２に対して動かしながら、加圧流体を小出しヘッドノズルプレート１８内に設けられたノズル８０にパルスの状態で定期的に供給する。小滴をノズルから放出し、すると小滴は基板に当たる。小滴は、互いに合体して被膜を形成する。１つ又は２つ以上のノズル群からの放出を一時的に中断させて基板上の部品又は所与の領域の被覆を回避する一方で、これに隣接した領域が引き続き流体の小滴を受け入れることができるようにするのが良い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、粘性流体を小出しする流体ディスペンサに関し、特に、エッジデフィニション（edge definition、縁輪郭明確性）の精度を向上させた状態で粘性流体を基板上に小出しするよう構成された流体ディスペンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触式流体ディスペンサは、微量の粘性物質を基板上に塗布するために用いられる場合が多い。例えば、非接触式流体ディスペンサは、種々の粘性物質を少量、プリント回路板（ＰＣＢ）又は半導体キャリヤ若しくはウエーハのような電子基板に塗布するために用いられる。粘性物質を非接触式ディスペンサから基板上に小出しする多くの塗布方法が存在する。半導体パッケージ組立てでは、使用の中で、アンダーフィリング（underfilling）、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）におけるはんだボール補強、ダム及びフィル作業、チップエンキャプシュレーション、ＣＳＰ（チップスケールパッケージ）のアンダーフィリング、キャビティ充填剤小出し、ダイ接着剤小出し、リッド密封剤小出し、無流量フローアンダーフィリング、フラックスジェッティング及び熱的化合物の小出しのための用途が存在する。表面実装技術によるＰＣＢ作製のため、表面実装用接着剤、はんだペースト、導電性接着剤及びはんだマスク材料が非接触式ディスペンサから小出しされる場合があり、選択的フラックスジェッティングについても同様である。また、非接触式ディスペンサを用いてコンフォーマルコーティングを選択的に施す場合がある。また、ディスクドライブ業界、医用エレクトロニクスのためのライフサイエンス用途及び一般に結合、密封、ガスケット形成、塗装及び潤滑のための工業上の利用分野における用途が存在する。
【０００３】
従来型自動流体小出しシステムは、ロボットに取り付けられた非接触式流体ディスペンサを有し、ロボットは、ディスペンサを小出し先としての基板に対して動かす関節式アームを有している。このシステムは、所与の量の粘性材料を流体ディスペンサから高い再現性をもって正確に各基板上の標的場所に小出しするよう構成されている。従来型流体ディスペンサ中の流体の流量及び放出量は、弁組立体によって調節され、この弁組立体は、流体通路中に位置する弁座及び放出オリフィスへの材料の流れをそれぞれ可能にしたり中断させたりする互いに異なる開放条件及び閉鎖条件を提供するよう弁座に選択的に接触するよう動くことができる弁要素を有している。それ故、開放位置と閉鎖位置との間におけるサイクル運動により、製品又は製品包装材の表面上に流体のパターンを生じさせるのに必要な間欠的な流れの中断が生じる。
【０００４】
従来型自動流体ディスペンサは、粘性流体をＰＣＢのような電子基板上の広い表面領域上に塗布する種々の技術を利用している。基板の表面から突き出た物体との接触を避けるために、流体ディスペンサは、基板の上方に吊り下げられ、流体を小出ししながら基板に対して動かされる。１つの対策では、表面上の選択された領域をマスキングし、流体を表面全体に無秩序に吹き付ける。別の対策では、明確に規定されたファン幅を有する噴霧化スプレーを用いる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この対策は、膜厚さがファンスプレーのエッジ相互間の位置につれて変化する基板上の低粘性流体及び成膜（デポジット）に限定される。他の対策は、流体を明確に規定された幅を有するパターン（例えば、スワールパターン）で小出しすることができるノズルを用いること又はスロットノズルを用いることである。しかしながら、エッジデフィニションは、スプレーを噴霧化し又はパターン化された流体塗布に関しては不良である場合がある。
【０００６】
したがって、エッジデフィニションの精度が向上すると共に塗布厚さが正確な状態で粘性流体を基板の広い表面領域上に塗布することができる流体ディスペンサを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、静止状態の基板に加圧流体を塗布する装置が提供される。本装置は、少なくとも１つの流体ディスペンサ及び少なくとも１つの流体ディスペンサに機械的に結合された多軸ステージを有する。各流体ディスペンサは、アクチュエータ、加圧流体を収容した流体チャンバ、アクチュエータに結合された弁要素及び弁座のところで流体チャンバに連結された流体通路を有する。各流体ディスペンサのアクチュエータは、弁要素を弁座に対して、加圧流体が流体チャンバから流体通路内に流れることができるようにする開放位置と、弁要素が弁座に接触して流体チャンバと流体通路との間に流体シールを生じさせる閉鎖位置との間で動かすよう構成されている。多軸ステージは、１つ又は複数の流体ディスペンサを静止状態の基板に対して動かすよう構成されている。
【０００８】
本装置は、複数個の流体ディスペンサの各々にそれぞれ機械的に結合された少なくとも１枚のノズルプレートを有する。各ノズルプレートは、流体通路に結合された流体キャビティ及び流体チャンバに結合された複数個のノズルを有する。各流体ディスペンサの弁要素が開放位置にあるとき、対応の流体キャビティは、複数個のノズルから放出可能に加圧流体を受け入れるよう構成されている。
【０００９】
流体ディスペンサ及びノズルプレートは、多種多様な流体を小出しすることができると共に基板上の膜堆積又は厚さに対する厳密な制御を可能にする。流体ディスペンサ及びノズルプレートは、少なくとも１つには、ノズルアレイから小出しされ、流体ディスペンサを基板に対して動かしているときに、基板に塗布される流体のストリップとオーバーラップしてこれを画定する長方形又は台形のパターンにより、正確なエッジデフィニションを達成することができる。その結果、流体ディスペンサは、流体を基板上の高密度に実装された物体上に小出しすることができる。
【００１０】
本発明の別の実施形態によれば、加圧流体を静止状態の基板上に小出しして被膜を形成する方法が提供される。本方法は、加圧流体の第１の複数個の小滴を第１の複数個のノズルから静止状態の基板上に放出するステップと、加圧流体の第２の複数個の小滴を第２の複数個のノズルから静止状態の基板上に放出するステップとを有する。本方法は、第１の複数個の小滴及び第２の複数個の小滴を放出しながら第１の複数個のノズル及び第２の複数個のノズルを静止状態の基板に対して動かすステップを更に有する。
ノズルプレートの上述の構成により、高周波作動及び低いデューティサイクルと関連して、ノズルから噴出した流体は、各ノズル中の放出通路の中心線にほぼ平行な方向に動く。流体キャビティは、死空間を最小限に抑えると共に高周波作動を可能にするよう最適化された寸法形状を有する。
【００１１】
添付の図面は、本発明の実施形態を示すと共に上記の本発明の一般的説明及び下記の実施形態についての詳細な説明と一緒になって、本発明の原理を説明するのに役立つ。なお、添付の図面は、本明細書に組み込まれてその一部をなしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１〜図３を参照すると、複数個の流体ガン又はディスペンサ１０，１２，１４が、単一の流体小出しヘッドとして構成されており、これらディスペンサは、種々の量の粘性流体を静止状態の基板１２０（図７）上に間欠的に小出しする流体小出し機又はシステム１１０（図７）に使用可能である。流体ディスペンサ１０，１２，１４を用いると常温接着剤又はグルーを含む周囲温度の粘性流体及び例えばコンフォーマルコーティング、フラックス及びホットメルト接着剤のような加熱状態の粘性液を小出しすることができる。流体ディスペンサ１０，１２，１４は、粘性流体を静止状態の基板１２０上に別々の量で間欠的に小出しするために公知の仕方で作動される。図１に示すように、流体ディスペンサ１０，１２，１４は、スタックをなして互いに並んで位置決めされ又は流体小出しシステム１１０の小出しヘッドを構成するよう並置されると共にノズルプレート１８と関連している。流体ディスペンサ１０，１２，１４のコンパクトさ、具体的に言えば、流体ディスペンサ１０，１２，１４の幅が狭いことにより、隣り合う流体ディスペンサ１０，１２，１４相互間の間隔を最小限に抑えることができると共に並置状態の流体ディスペンサ１０，１２，１４を高密度に実装することができる。
【００１３】
流体ディスペンサ１０，１２，１４は各々、実質的に互いに同一の構造を有する。それ故に、流体ディスペンサ１０についての以下の説明は、そのまま流体ディスペンサ１２，１４に当てはまるものと理解されたい。変形実施形態では、追加の流体ディスペンサ（図示せず）を流体ディスペンサ１０，１２，１４と組み合わせても良い。流体ディスペンサの総数は、小出し用途に応じて様々であろう。個々の流体ディスペンサ１０，１２，１４は、多数のユニットが基板１２０の幅全体又は基板１２０の幅の一部分に及ぶ並置配列状態を有することができるよう幅が狭い（例えば、約０．３３インチ（８．３８２ｍｍ））。
【００１４】
図２及び図３を参照すると、流体ディスペンサ１０は、モジュール本体１６、流体チャンバ２２及び流体チャンバ２２を流体供給源２５と連通した加熱式マニホルドに結合するよう構成された流体入口２４を有している。流体供給源２５から圧力下で供給された流体は、流体入口２４を通って流体チャンバ２２内に導入される。流体ディスペンサ１０は、電磁アクチュエータを備え、この電磁アクチュエータは、可動アーマチュア２６、長手方向軸線３０に沿ってアーマチュア２６と同軸に整列した静的磁極片２８及び流体チャンバ２２内に設けられていて、アーマチュア２６を磁極片２８から遠ざかる方向に付勢する戻しばね３２を有している。一体形弁棒３４が、アーマチュア２６から軸方向に延びている。フランジ３６が、弁棒３４から半径方向外方に突き出ている。戻しばね３２は、流体チャンバ２２内に形成された肩３８とフランジ３６との間で圧縮状態に捕捉されている。
【００１５】
ソレノイドコイル４０が、アーマチュア２６及び磁極片２８が収納されたボアを有する管状アーマチュア（以下「アーマチュア管」という）４１に円周方向に巻き付けられている。ソレノイドコイル４０の巻線は、ドライバ５４に電気的に結合されており、このドライバは、流体ディスペンサ１０を作動させるようソレノイドコイル４０を制御された仕方で付勢したり消勢したりする。Ｕ字形フラックス戻り部４４とソレノイドコイル４０との間に設けられたヒートシンク４２が、付勢されたソレノイドコイル４０により生じる熱を取り出す。互いに異なる流体ディスペンサ１０，１２，１４のヒートシンク４２は、熱をヒートシンク４２相互間及び流体ディスペンサ１０，１２，１４から熱を取り出し、それにより流体ディスペンサ１０，１２，１４を冷却する比較的大きな熱容量を備えた別の物体（図示せず）に伝達することができるよう互いに接触状態にある。
【００１６】
代表的な実施形態では、ソレノイドコイル４０は、例えば電気絶縁バリヤ、例えば誘電体層４３をソレノイドコイル４０の巻線とアーマチュア管４１の外面との間に設けることによりアーマチュア管４１から電気的に絶縁される。誘電体層４３は、ポリイミド層によって構成されるのが良い。他の適当なポリイミド層は、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ（登録商標））社から市販されているＫａｐｔｏｎ（登録商標）ポリイミド膜又はフィルムである。別の実施形態では、ソレノイドコイル４０又はアーマチュア管４１の外面は、薄い誘電体コーティングで被覆されるのが良い。さらに別の実施形態では、アーマチュア管４１は、陽極酸化アルミニウムで構成されるのが良く、この場合、アーマチュア管４１の陽極酸化外面は、アーマチュア管４１とソレノイドコイル４０との間の電気的絶縁バリヤとしての役目を果たす誘電体として働く。
【００１７】
誘電体層４３は、ソレノイドコイル４０と関連したボビンの使用を不要にし、それにより、ソレノイドコイル４０の巻線について太いワイヤを用いることができる。というのは、ボビンを省いた結果として広い実装空間が利用可能になるからである。太いワイヤは、コイル抵抗を減少させると共に付勢状態のソレノイドコイル４０の熱発生を減少させることにより電磁アクチュエータの効率を高める。これは、ソレノイドコイル４０の高周波作動と関連して有益な場合がある。
【００１８】
弁棒３４の自由端部のところに設けられた弁要素４６は、ソレノイドコイル４０の巻線がドライバ５４により付勢されたり消勢されたりしているときにアーマチュア２６及び弁棒３４の運動と同時に動く。代表的な実施形態では球形又は半球形の形を呈するものとして示された弁要素４６は、放出通路５０の入口のところで弁座４８に係合するよう構成されている。弁座４８は、モジュール本体１６とノズルプレート１８との間に取り付けプレート５１により固定された弁座部材４９で支持されている。
【００１９】
ソレノイドコイル４０の巻線を通って流れる電流は、ソレノイドコイル４０がドライバ５４からの電力のパルスで付勢されると、電磁界を生じさせる。電磁界の磁力線は、アーマチュア２６及び磁極片２８並びにモジュール本体１６及びフラックス戻り部４４に局限されている。磁界強さは、ソレノイドコイル４０の巻線を通って流れる電流の大きさにつれて変わる。適当な方向に流れる十分な電流によりソレノイドコイル４０の巻線を付勢すると、電磁界は、戻しばね３２によって生じる付勢力に打ち勝ち、可動アーマチュア２６を静的磁極片２８に向かって動かすのに十分な引き付け力を生じさせる。弁棒３４は、アーマチュア２６と一緒に、弁要素４６が弁座４８から離される開放位置に動く。開放位置では、流体は、圧力下で流体チャンバ２２から、ノズルプレート１８に通じる放出通路５０内に流れることができる。
【００２０】
流体チャンバ２２から放出された粘性流体は、流体入口２４を経て流体供給源２５から流体チャンバ２２内に流れる新たに供給された流体によって連続的に補給される。流体供給源２５から流体入口２４を通って導入された粘性流体も又、流体チャンバ２２を加圧し、それにより流体チャンバ２２から放出通路５０内への流体の流れが促進される。流体供給源２５は、１つ又は２つ以上の従来型加熱器例えば、カートリッジ型の抵抗加熱器により加熱され、又、抵抗器に供給される電力を調節する際に温度コントローラにより用いられるフィードバック信号をもたらす１つ又は２つ以上の従来型温度センサ、例えば抵抗温度検出器（ＲＴＤ）、サーミスタ又は熱電対を備える流体マニホルドであるのが良い。
【００２１】
流体ディスペンサ１０が流体を小出ししている間、磁極片２８に対するアーマチュア２６の位置は、保持電流をソレノイドコイル４０に連続的に送ることにより維持される。ソレノイドコイル４０への電流が一定の場合、電磁界も同様に一定であり、時間により変化することはない。一定の電磁界は、アーマチュア２６を戻して弁要素４６を弁座４８に接触させる方向に作用する戻しばね３２の付勢力に抵抗するのに十分な引き付け力を維持する。
【００２２】
ドライバ５４からソレノイドコイル４０の巻線に送られる電流を除くか減少させるかのいずれかを行うと、戻しばね３２は、軸方向の力をアーマチュア２６に及ぼし、この軸方向の力は、弁棒３４を弁座４８に向かって動かす。弁棒３４を戻しばね３２の作用により完全閉鎖位置に動かすと、弁要素４６は、図２に示すように弁座４８に接触する。流体チャンバ２２から放出通路５０内への流体の流れは、小出しシーケンスが開始されるまで中断される。流体ディスペンサ１０のこの閉鎖条件では、流体チャンバ２２を満たしている流体は、静的であり、加圧される。
【００２３】
システムコントローラ５２が、流体ディスペンサ１０，１２，１４並びに流体ディスペンサ１０，１２，１４を収容していて、運動及び作動を協調させる流体小出しシステム１１０（図７）の全体的制御を可能にする。システムコントローラ５２は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）又はメモリに記憶されたソフトウェアを実行し、当業者には理解されるように本明細書において説明した機能を実行することができる中央処理装置（ＣＰＵ）を備えた別のマイクロプロセッサ利用型コントローラであるのが良い。
【００２４】
ヒューマンマシンインターフェイス（ＨＭＩ）装置１２６（図７）が、公知の仕方でシステムコントローラ５２に作動的に接続されている。ＨＭＩ装置１２６は、出力装置、例えば文字数字表示装置、タッチスクリーン及び他の視覚表示器、オペレータからの命令又は入力を受け取り、エンターされた入力をシステムコントローラ５２の中央処理装置に送ることができる入力装置及び制御装置、例えば、文字数字キーボード、ポインティング装置、キーパッド、押しボタン、操作ノブ等を有するのが良い。システムコントローラ５２は又、制御パネル１３０（図７）に接続されるのが良く、この制御パネルは、セットアップ、キャリブレート及び流体材料装填中、或る特定の機能の手動開始のための押しボタンを有するのが良い。
【００２５】
図２〜図６を参照すると、ディスペンサ１０，１２，１４に結合されたノズルプレート１８は、モジュール本体１６の方に向いた上流側の表面６０及び流体が流体ディスペンサ１０から小出しされる製品の方に向いた下流側の表面６２を有する。上流側表面６０と下流側表面６２との間にはボルト穴が延びており、これらのうちボルト穴６４が代表的である。ボルト穴６４を通って締結具が突き出ており、これらのうち締結具１９，２０（図２）が代表的であり、締結具１９，２０の頭は、ボルト穴６４の皿座ぐり領域内に受け入れられ、これらの頭は、下流側表面６２の平面を越えて突き出ることがないようになっている。取り付けプレート５１も又、ボルト穴６４及びディスペンサ１０，１２，１４の各々のモジュール本体１６に設けられていて、締結具１９，２０の先端部を受け入れるねじ山付き開口部と位置が符合した開口部を有している。
【００２６】
キャビティ６７，６８，６９の形態をしたノズルチャンバ又はプレナムが、本体５８の上流側表面６０に凹んだ状態で設けられている。キャビティ６７は、流体ディスペンサ１０の放出通路５０の出口と流体連通関係をなして結合されている。これと同様に、キャビティ６８は、流体ディスペンサ１２の放出通路５０の出口と流体連通関係をなして結合され、キャビティ６９は、流体ディスペンサ１４の放出通路５０の出口と流体連通関係をなして結合されている。シム７１は、ディスペンサ１０，１２，１４の取り付けプレート５１とノズルプレート１８の上流側表面６０との間に捕捉されている。ステンレス鋼で構成されるのが良いシム７１は、互いに異なる流体ディスペンサ１０，１２，１４の放出出口５０と位置が符合した開口部を有している。加うるに、密封部材７３、例えばＯリングが、流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々の放出口５０を包囲した環状キャビティ内に設けられていて、かかる密封部材は、シム７１と対応のモジュール本体１６との間で圧縮されている。別の密封部材７５、例えばＯリングが、各取り付けプレート５１の外周部に設けられた溝内に設けられていて、この密封部材は、各取り付けプレート５１と流体ディスペンサ１０，１２，１４の対応した各々のモジュール本体１６との間で圧縮されている。
【００２７】
キャビティ６７，６８，６９は、平べったくて薄く且つ全体として長方形であり、これらは実質的に同一の構造を有している。それ故に、ノズルプレート１８の本体５８のキャビティ６７に関する以下の説明は、キャビティ６８，６９にそのまま当てはまることは理解されたい。キャビティ６７は、床面７０及び床面７０と上流側表面６０との間に延びる側壁７２を有している。放出通路５０の出口は、互いに異なるチャネル７４へのバランスの取れた流体分布が行われるようにキャビティ６７の幾何学的中心のところ又はその近くでキャビティ６７と交差するよう位置決めされている。チャネル７４は、ノズルプレート１８の厚さを貫通して延びて下流側表面６２と交差している。各チャネル７４は、床面７０の近くに位置する第１の領域７６及び第１の領域７６よりも直径の大きな第２の領域７８を有している。各チャネル７４の第１の領域７６は、ノズルプレート１８の材料から成る側壁によって境界づけられている。各チャネル７４の第２の領域７８は、本体５８の下流側表面６２と交差している。粒子状物質がキャビティ６７，６８，６９に入る前に粒子状物質を小出しされた流体から除去して詰まりを阻止するためにフィルタスクリーン（図示せず）をチャネル７４の上方でキャビティ６７，６８，６９の各々の中に設けるのが良い。粒子を流体から除去するために追加のフィルタを他の場所に設けるのが良い。
【００２８】
一般に、キャビティ６７の容積は、ノズルプレート１８内における加圧流体のための死空間を最小限に抑え、キャビティ６７の加圧が短時間で生じるようにするために最小限に抑えられている。例えば、キャビティ６７は、約０．５ｍｍ（約０．０１９６９インチ）の深さ、約１．８ｍｍ（約０．０７０８７インチ）の長さ及び約７ｍｍ（約０．２７５６インチ）の幅を有するのが良く、結果として、容積は、約６．３ｍｍ3である。しかしながら、本発明は、このように数値限定されることはない。キャビティ６７の容積の最適化により、比較的高い周波数でのディスペンサ１０の作動が促進される場合があり、かかる比較的高い周波数とは、約３０Ｈｚよりも著しく高い周波数であると考えられる。
【００２９】
ノズルプレート１８は、流体をキャビティ６７から受け入れる複数個のノズル８０を更に有している。ノズル８０のうちの１つが、チャネル７４の各々の第２の領域７８に設けられている。ノズル８０は各々、対応のチャネル７４の第１の領域７６の直径にほぼ等しい直径を有することを特徴とする第１の通路８２及び流体を放出させる幅の狭い第２の通路８４を有している。第１の通路８２は、各チャネル７４の第１の領域７６と第２の通路８４との間に設けられている。
【００３０】
ノズル８０は、密な実装を促進するために互い違いの列又はライン８５ａ，８５ｂのアレイの状態に配列されていて、これらノズルは、ノズルプレート１８の下流側表面６２を越えて基板１２０に向かって突き出ている。ノズル８０は、ノズルプレート１８の幅全体にわたってほぼ等しい間隔で配置されている。一実施形態では、ライン８５ａの隣り合うノズル８０とライン８５ｂの隣り合うノズル８０は、約１．５２８ｍｍ（約０．０６０１６インチ）の間隔ｓだけ離れているのが良く、ノズル８０の２つのライン８５ａ，８５ｂ相互間に垂直の方向における間隔ｘは、約０．７６４ｍｍ（約０．０３００８インチ）であるのが良い。
【００３１】
ノズル８０は、チャネル７４内に接着されたサファイヤ製のノズルから成るのが良く、これらサファイヤ製ノズルは、各チャネル７４の第２の領域７８の内径よりも幾分小さな外径を有するよう寸法決めされる。変形実施形態では、ノズル８０は、チタン又はチタン合金、例えばＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金で作られても良く、そして、各チャネル７４の第２の領域７８の内側に接着されても良い。かかるノズル８０を高精度で形成する一技術は、ノズル８０を旋削するスイススクリュー機械（Swiss screw machine）を利用する。ただし、本発明はこれには限定されない。
【００３２】
図６に最も良く示されているように、ノズル８０の各々の第２の通路８４は、高さ又は長さｈ及び内径ｄの直円柱として形作られるのが良い。一実施形態では、長さｈと内径ｄの比は、少なくとも３：１である。別の実施形態では、長さｈと内径ｄの比は、約６：１である。これら範囲のうちの１つの比を選択することにより、噴出した流体の流れが、比較的真っ直ぐな経路をなして第２の通路８４から外れることができ、このことは、ノズル８０が基板１２０よりも比較的高い高さ位置で下方に流体を噴いている場合に重要なことがある。
【００３３】
代表的には、各ノズル８０の第２の通路８４の内径ｄは、約６ｍｉｌ以下である。特定の一実施形態では、第２の通路８４の内径ｄは、約５ｍｉｌであるのが良い。別の特定の実施形態では、第２の通路８４の内径ｄは、約４ｍｉｌであるのが良い。さらに別の特定の実施形態では、第２の通路８４の内径ｄは、約１ｍｉｌであるのが良く、これは、流体の噴出小滴のサイズが小さいということがつきものであるために基板１２０（図６）上における堆積膜が比較的薄いことを特徴とする材料の塗布が可能である。
【００３４】
小出し中、システムコントローラ５２により、ドライバ５４は、流体ディスペンサ１０のソレノイドコイル４０の巻線を付勢して弁要素４６を弁座４８に対して動かし（即ち、アーマチュア２６を磁極片２８に対して動かし）、新たな量の流体を圧力下でキャビティ６７内に導入する。弁要素４６が弁座４８から持ち上げられると、新たな量の加圧流体は、放出通路５０を通ってキャビティ６７内に流れる。この到来する量の加圧流体は、キャビティ６７内に存在する流体の塊をチャネル７４内に押し退ける。弁要素４６が弁座４８に接触すると、キャビティ６７内に存在する流体は、もはや加圧されず、キャビティ６８からチャネル７４内への流れは生じない。それと同時に、流体は、システムコントローラ５２が流体ディスペンサ１０に命令を出して所与の量の加圧流体をキャビティ６７に導入させると、ノズル８０の全ての第２の通路８４から排出される。キャビティ６７内に導入された各流体量により、これに対応した全ての量の流体をキャビティ６７と連通状態にある互いに異なるチャネル７４相互間に分配する。分配された各量は、ノズル８０の１つから流体の小滴として噴出する。
【００３５】
噴出した流体小滴は、互いにほぼ等しいサイズのものであり、これら流体小滴は、ノズル８０と基板１２０との間の開いた移動空間中を軌道を描いて動く。基板１２０に当たる流体小滴の相対的衝突場所は、ノズルプレート１８上におけるノズル８０の配置状態に似ている。流体小滴は、一緒に流れて基板１２０上で合体（即ち、融合）し、流体の長方形又は台形ストリップを形成する。流体ディスペンサ１０を基板１２０に対して動かしているときに、流体ディスペンサ１０を連続的に作動させて連続した流体小滴群をオーバーラップ状態のストリップとして小出しし、かかるオーバーラップ状態のストリップは、凝集体の状態では、小出しされた流体のストリップの外観を有する。合体した流体小滴は、基板１２０上で自動的に水平になって比較的一様な厚さのコーティング又は膜を形成する。
【００３６】
同じ様な考察が、加圧流体をキャビティ６８及びキャビティ６９にそれぞれ供給する他の流体ディスペンサ１２，１４について同様に当てはまる。システムコントローラ５２により、ドライバ５４は、ディスペンサ１２，１４のそれぞれのソレノイドコイル４０の巻線を互いに独立に、更に、流体ディスペンサ１０と関連したソレノイドコイル４０とは独立して付勢する。このように、ディスペンサ１０，１２，１４の各々を別個独立に制御することができる。
【００３７】
キャビティ６７，６８，６９の各々と関連したノズル８０の個数は、小出し用途に応じて様々であろう。一実施形態では、ノズルプレート１８のキャビティ６７，６８，６９の各々は、９つのノズル８０を有するのが良く、各ノズル８０の第２の通路８４の直径は、約４ｍｉｌであるのが良い。別の実施形態では、ノズルプレート１８のキャビティ６７，６８，６９の各々は、８つのノズル８０を有するのが良く、各ノズル８０の第２の通路８４の直径は、約５ｍｉｌであるのが良い。
【００３８】
一実施形態では、単一の流体キャビティを備えたノズルプレート１０８（図１０）と構造がほぼ同じノズルプレートを、幅の狭い流体材料ストリップを基板１２０上に被着させる単一のディスペンサ、例えばディスペンサ１０に用いることができる。この構造は、例えば、コンフォーマルコーティング材料を幅の狭い基板１２０に正確に塗布するのに適切である場合がある。
【００３９】
ドライバ５４は、電流制御出力信号をソレノイドコイル４０の巻線に与える電力スイッチング回路を有する。各流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々のソレノイドコイル４０は、一実施形態では、ドライバ５４から送られた電流制御出力信号のパルス幅変調（ＰＷＭ）方式を用いるシステムコントローラ５２によって独立して作動される。そのために、ドライバ５４は、流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々のソレノイドコイル４０の巻線に送られる電流のデューティサイクルを変調する。基板１２０に被着された膜の堆積厚さは、出力信号のデューティサイクルを変更することにより変化させることができる。
【００４０】
流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々に関し、ドライバ５４及びシステムコントローラ５２は、引込み電流の印加、流体が放出される開き状態を生じさせるための引込み電流後の保持電流の印加及び閉じ状態を生じさせるためのソレノイドコイル４０からの引込み電流の除去を正確に調節すると共に制御するために用いられる。このために、ドライバ５４は、高速引込み電流を各ソレノイドコイル４０に印加してそれぞれの弁要素４６を迅速に動かし、これを小出しサイクルの開始時に、対応の弁座４８との接触状態を解く。加うるに、ドライバ５４は、弁要素４６を開き位置に保持する減少した保持電流を維持する一方で、小出し中、ソレノイドコイル４０の巻線中の熱の発生量を最小限に抑える。最後に、ドライバ５４は、ソレノイドコイル４０の迅速な減磁を可能にして、それぞれの弁要素４６を迅速に動かしてこれをその弁座４８に接触させ、それにより小出しサイクルの完了時に閉じ条件を確立するようにする。かかるドライバは、共通所有者の米国特許第６，９７８，９７８号明細書、同第６．３１８，５９９号明細書、同第５，８１２，３５５号明細書及び同第４，４６７，１８２号明細書に開示されており、これら米国特許を参照により引用し、これらの開示内容全体を本明細書の一部とする。
【００４１】
システムコントローラ５２の制御下でドライバ５４から各ソレノイドコイル４０に送られた電流制御出力信号のＰＷＭにより、それぞれのアーマチュア２６は、磁極片２８に対して周期的に且つ繰り返し動く。これにより、それぞれの弁要素４６は、対応の弁座４８に対してその開き位置と閉じ位置との間で定期的に往復動し、それにより、ディスペンサ１０，１２，１４の各々が受け持つノズル８０からの小滴の放出又は噴出を制御する。一群の小滴が、対応の弁要素４６が開閉される度に、ディスペンサ１０，１２，１４の各々が受け持つノズル８０から噴出される。ソレノイドコイル４０に送られる電流制御出力信号のデューティサイクルを交番させることにより、種々の量の流体をキャビティ６７，６８，６９に供給し、その後各々がデューティサイクルに関連したサイズを有する一群の小滴としてノズル８０から放出することができる。パルス幅は、小滴サイズを決定する際の一要因となる。というのは、弁要素４６の１回のサイクル中、ノズルから放出される流体の量は、正にパルス幅で決まるからである。他の要因、例えば流体温度、流体圧力等も、小滴サイズに影響を及ぼす場合がある。
【００４２】
ドライバ５４は、ＰＷＭ出力信号のデューティサイクルを０パーセントから１００パーセントまで変化させることができる。一実施形態では、ＰＷＭ出力信号のデューティサイクルは、５０パーセント未満であるのが良く、別の実施形態では、ＰＷＭ出力信号のデューティサイクルは、約４０パーセント（即ち、オンタイムには４０パーセント、オフタイムには６０パーセント）であるのが良い。この点に関し、５０パーセント未満のデューティサイクルの利用は、流体の放出流れのための真っ直ぐな移動経路を促進することができる。パルスをソレノイドコイル４０に送る周波数は、最高２００Ｈｚ〜４００Ｈｚまでのオーダーであるのが良い。
【００４３】
電流制御出力信号を比較的高い周波数で且つ比較的低いデューティサイクルでドライバ５４からソレノイドコイル４０に送るためにＰＷＭを利用することにより、ノズル８０から噴出する流体の流れのための真っ直ぐな移動経路の実現が助長される。その結果、流体の流れは、基板１２０の意図した場所に小滴として当たる可能性が高くなり、それにより、ノズル８０に関する小出し高さを従来型小出しシステムと比較して高くすることができる場合がある。これは、ディスペンサ１０，１２，１４を基板１２０に対して動かしているときに、基板１２０よりも比較的高い高さのところに突き出た物体又はコンポーネントに当たらないようにする上で有益な場合がある。例えば、電流制御出力信号のデューティサイクルが５０パーセント未満であり、その周波数が２００Ｈｚ以上である場合、少なくとも１つの流体ディスペンサを多軸ステージで吊り下げて複数個のノズルが静的基板よりも０．２５インチ（６．３５ｍｍ）以上上方の高さ位置のところに配置されるようにする。
【００４４】
変形例として、流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々のソレノイドコイル４０は、ドライバ５４から送られた電流制御出力信号の周波数変調方式を用いるシステムコントローラ５２によって別個独立に作動される。そのために、ドライバ５４は、流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々のソレノイドコイル４０の巻線に送られた電流の周波数を変調する。周波数変調は、ノズル８０からの小滴の連続した放出相互間の時間を変化させ、それにより、小出しヘッドが一定の速度で動いていると仮定すると、同一のノズル８０から噴出した連続状態の小滴の基板１２０上における衝突箇所相互間の間隔が効果的に変化する。本発明の一実施形態では、周波数変調を電流制御出力信号のＰＷＭと組み合わせて利用するのが良い。
【００４５】
図７を参照すると、流体小出しシステム１１０が、パネルによって部分的に覆われている相互に連結された水平ビームと垂直ビームのフレームワークから成るキャビネット１１２を有している。流体ディスペンサ１０，１２，１４は、流体小出しシステム１１０の多軸ステージに取り付けられており、この多軸ステージは、キャビネット１１２により支持されたＸ−Ｙステージポジショナ１１６及びＸ−Ｙポジション１１６から吊り下げられたＺ軸ポジショナ１１４を有している。Ｘ−Ｙポジショナ１１６は、１対の独立して制御可能な軸駆動装置（図示せず）によって作動する。同様に、Ｚ軸ポジショナ１１４は、別の独立して制御可能な軸駆動装置（図示せず）によって作動する。Ｚ軸ポジショナ１１４及びＸ−Ｙポジショナ１１６は、流体ディスペンサ１０，１２，１４のための３本の実質的に垂直な動作軸線を提供する。Ｚ軸ポジショナ１１４及びＸ−Ｙポジショナ１１６は、実際には、多種多様な従来型電気機械的装置及び（又は）機械的装置のうちの任意のものから成っていても良い。
【００４６】
基板１２０が、流体の小出し量を受け取るようになっており、これら基板は、コンベヤ１２８によって流体ディスペンサ１０，１２，１４の下の静止位置に運ばれる。ただし、他の運搬機構体を用いても良い。Ｘ−Ｙポジショナ１１６は、流体ディスペンサ１０，１２，１４を基板１２０、例えばプリント回路基板の対向した表面に対してシステムコントローラ５２によって統合された高精度協調位置制御方式でＸ−Ｙ平面内において群として迅速に動かすことができる。Ｚ軸ポジショナ１１４は、流体ディスペンサ１０，１２，１４をＸ−Ｙ平面に垂直な方向に昇降させて運動に関する３次元デカルト座標系を定める。Ｚ軸ポジショナ１１４は、ディスペンサ１０，１２，１４を基板１２０に対して動かしているときに基板１２０から突き出た物体に接触しないように基板１２０よりも上方に流体材料の小出し高さを設定するために用いられる。代表的には、Ｚ軸ポジショナ１１４は、流体ディスペンサ１０，１２，１４を基板１２０よりも上方に位置していて、基板１２０から突き出た物体に当たらない一定の高さ位置に配置するために用いられる。Ｚ軸ポジショナ１１４及びＸ−Ｙポジショナ１１６は、流体ディスペンサ１０，１２，１４を動かすために電気機械的コンポーネント、例えばモータ（例えば、サーボモータ）及び駆動回路を有する。しかしながら、流体ディスペンサ１０，１２，１４を単一の固定された高さ位置のところに吊り下げた状態で流体を小出しすることができる。
【００４７】
運動コントローラ１２４（図２）が、システムコントローラ５２、Ｘ−Ｙポジショナ１１６及びＺ軸ポジショナ１１４に電気的に結合されており、この運動コントローラは、流体ディスペンサ１０，１２，１４の３次元運動を制御する。システムコントローラ５２は、代表的には、運動コントローラ１２４に命令を出して流体ディスペンサ１０，１２，１４を一連の基板１２０について繰り返されるスクリプト作製方式で動かすようＸ−Ｙポジショナ１１６及びＺ軸ポジショナ１１４を作動させる。一実施形態では、Ｘ−Ｙポジショナ１１６は、流体ディスペンサ１０，１２，１４を最高毎秒約４０インチ（毎秒約１メートル）の速度で動かすことができる。
【００４８】
使用にあたり、流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々のソレノイドコイル４０をシステムコントローラ５２の制御下でドライバ５４からの電流制御出力信号によって別個独立に制御する。それと同時に、流体ディスペンサ１０，１２，１４を静止基板１２０を含む平面よりも上方の所与の高さ位置でＸ−Ｙポジショナ１１６により群として動かす。これにより、流体の長方形又は台形ストリップが基板１２０上に被着される。基板１２０の表面上の物体又は特徴部に遭遇すると、プログラムされたコーティングパターンに従って、システムコントローラ５２は、ドライバ５４からの出力パルスの流れを中断させることにより流体ディスペンサ１０，１２，１４のうちの１つ又は２つ以上を作動不能にし、それにより、流体ディスペンサ１０，１２，１４の全てよりは少ない数の流体ディスペンサを作動させることができる。流体は、アイドル状態の流体ディスペンサ１０，１２，１４からは放出されない。その結果、流体ディスペンサ１０，１２，１４を基板１２０の表面上の或る特定の物体、特徴部又は領域が流体で被覆されないように選択的に作動させることができる。これにより、流体ディスペンサ１０，１２，１４は、流体ディスペンサ１０，１２，１４の運動方向を変えないで、流体を基板１２０上のところどころの領域に選択的に小出しすることができる。
【００４９】
例えば、基板１２０上のコンポーネント又は他の特徴部は、流体ディスペンサのうちの１つ、例えば流体ディスペンサ１２のノズルプレート１８の幅方向における端から端までの間のノズル８０の対応の広がりよりも小さな幅を有するのが良い。流体ディスペンサ１０，１２，１４を基板１２０に対して動かしているときに、システムコントローラ５２は、ドライバ５４に命令を出して流体ディスペンサ１２への出力信号の流れを中断させ、流体ディスペンサ１０，１２，１４が特徴部上を且つこれを横切って動かしている間、流体ディスペンサ１２が閉鎖状態のままであり、その結果、特徴部が非被覆状態のままであるようにする。流体ディスペンサ１０，１４は、流体を特徴部に隣接して位置する基板１２０上の場所に引き続き小出しする。流体ディスペンサ１２は、特徴部に遭遇する前に閉鎖され、特徴部を通過した後、流体を基板１２０のコーティングのために放出させる制御信号が再び流体ディスペンサに送られる。
【００５０】
流体小出しシステム１１０は、多数のノズルを備えた静止状態の小出しヘッドに対して基板を直線経路で並進させる従来型コーティングシステムの多くの欠点を解決している。例えば、かかる従来型コーティングシステムは、基板の幅とノズルのアレイの幅に合わせなければならない。もしそうでなければ、基板は単一の方向に並進されるが側方運動は許容されないので、基板全体をコーティングすることができない。加うるに、この従来型小出し方式では、コーティングされないことが意図された基板上の領域の周りをトレースすることができない。
【００５１】
一般に、従来型小出し方式は、基板を静止小出しヘッドに対して並進させることができる速度（毎秒５インチ（１２．７ｃｍ）以下）に関して制限され、比較的広い放出通路（０．０１５５インチ（０．３９３７ｍｍ）以上）を備えたノズルを必要とする場合がある。これとは対照的に、流体小出しシステム１１０の多軸ステージは、小出しヘッドを毎秒約４０インチ（毎秒約１メートル）の速度で基板１２０に対して動かすことができ、この速度は、数ある要因の中で、流体ディスペンサ１０，１２，１４の高周波数作動のために可能である。従来型コーティングシステムは、これらの作動周波数が、一般に３０Ｈｚ未満の周波数に制限されており、これは、流体小出しシステム１１０の或る特定の実施形態によって解決できる欠点である。従来型コーティングシステムは、比較的広い流体キャビティを備えたノズルプレート及びノズルプレート１８をディスペンサ１０，１２，１４に直接結合しないで、流体キャビティをディスペンサに結合する１本の管を有する場合があり、この場合、中間の数本の管は設けられず、流体キャビティの容積が最小限に抑えられる。
【００５２】
変形実施形態では、流体小出しシステム１１０は、流体ディスペンサを基板１２０に対して動かす別の形式の機構体を有しても良い。例えば、多軸ステージに代えて、ディスペンサ１０，１２，１４と共に小出しヘッドを支持した関節式アームを有するプログラム可能な機械式ロボット（図示せず）を用いても良い。プログラム可能な機械式ロボットは、当業者には理解される任意の共通の形態を有して良く、かかる形態としては、直角座標ロボット形態及びＳＣＡＲＡ（選択機能組立てロボットアーム）形態が挙げられるが、これらには限定されない。プログラム可能機械式ロボットは、関節式アーム及び小出しヘッドの所要の多軸運動を実施するための種々の運動コントローラ及び電子システム装置、例えばリミットスイッチ、センサ、入出力端子、増幅器、空気圧弁、継手、ソレノイド、電力供給源、プログラマブルコントローラ、サーボモータ及びベルトプーリ駆動装置を有する。
【００５３】
図８〜図１０を参照すると（図中、同一の参照符号は、図１〜図７の同一の特徴を示している）、本発明の変形実施形態によれば、流体ディスペンサ１０，１２，１４（図１〜図７）のうちの１つ又は２つ以上に代えて用いることができる流体ディスペンサ８５が示されている。流体ディスペンサ８５は、ノズルプレート１８（図１〜図７）に類似したノズルプレート１０８を有しているが、電磁アクチュエータに代えて、流体ディスペンサ８５は、圧電アクチュエータ８６の形態を有するトルクモータを用いて動作するよう構成されている。圧電アクチュエータ８６は、従来構造のものであり、レバーアーム８９によってシャフト又は弁棒８８に機械的に結合されている。弁棒８８は、レバーアーム８９に対して全体として直角に突き出ている。弁要素９０が、弁棒８８の自由端部のところに設けられており、この弁要素は、圧電アクチュエータ８６の作動により、弁座部材９２で支持された弁座９１に対して動く。弁座部材９２及び弁要素９０は、当業者には理解される組成を有するセラミック材料で構成されるのが良い。
【００５４】
弁座部材９２は、モジュール本体９４に結合され、このモジュール本体は、圧電アクチュエータ８６を収容した内部キャビティを有する。弁座９１は、放出通路９５と流体チャンバ９６との間に位置していて、流体入口９８により流体供給源２５（図２）に結合される接合手段を構成している。圧力下で流体供給源２５から供給される流体は、流体入口９８を通って流体チャンバ９６内に導入される。密封部材９７，９８，９９が、弁座部材９２、モジュール本体９４及びノズルプレート１０８のための流体密シールを構成する。モジュール本体９４は、従来型加熱器（図示せず）、例えばカートリッジ型抵抗加熱器によって占められた細長いキャビティ１００を有する。モジュール本体９４は、加熱器に送られる電力を調整する際に温度コントローラによる使用のためのフィードバック信号をもたらす従来型温度センサ（図示せず）、例えばＲＴＤ、サーミスタ又は熱電対を更に備えている。
【００５５】
圧電アクチュエータ８６は、絶縁ワイヤ１０２，１０４，１０６によってドライバ５４に電気的に結合され、このドライバは、ソレノイドコイル４０に供給される電力に関して上述したように、電流制限出力信号をパルス幅変調方式、周波数変調方式又はこれらの組み合わせでアクチュエータ８６に送る。絶縁ワイヤ１０２は、電気的接地用導体に電気的に接続されている。絶縁ワイヤ１０４は、圧電アクチュエータ８６の上半分に電気的に接続され、絶縁ワイヤ１０６は、圧電アクチュエータ８６の下半分に電気的に接続されている。電力が絶縁ワイヤ１０６によりドライバ５４から圧電アクチュエータ８６の下半分に供給されると、電界が生じ、この電界は、アクチュエータ８６の寸法を変化させてレバーアーム８９を上方に旋回させる。これ又レバーアーム８９の運動によって機械的に増幅される圧電アクチュエータ８６の上方運動により、弁要素９０が弁座９１から持ち上げられて加圧流体が流体チャンバ９６から放出通路９５内に流れることができるようになっている。電力が絶縁ワイヤ１０４によりドライバ５４から圧電アクチュエータ８６の上半分に供給されると、電界が生じ、この電界は、アクチュエータ８６の寸法を変化させてレバーアーム８９が下方に旋回されるようになっている。レバーアーム８９の運動により機械的に増幅される下方運動により、弁棒８８は、下方に動いて弁要素９０を弁座９１に接触させる。
【００５６】
圧電作動式ディスペンサの他の形式をノズルプレート１０８と関連して用いることができる。例えば、圧電作動式ディスペンサは、圧電アクチュエータの出力駆動力を米国特許第６，１５７，１１５号明細書に記載されているようにアクチュエータの比較的僅かな出力変位よりも実質的に大きい弁棒８８の有用な変位に変換する機械式増幅器を有するのが良い。なお、この米国特許を参照により引用し、その記載内容全体を本明細書の一部とする。
【００５７】
図１０に最も良く示されているように、ノズルプレート１０８は、構造及び機能が流体キャビティ６７，６８，６９とほぼ同じ流体キャビティ１０７を１つだけ有している。キャビティ１０７は、ノズルプレート１８及びキャビティ６７，６８，６９に関して上述したように、放出出口９５をノズル８０のアレイに流体連通関係をなして結合している。ノズルプレート１０８の互いに反対側の側縁部には、シールド部材１０９ａ，１０９ｂが取り付けられており、これらシールド部材は、ディスペンサ８５が多軸ステージによって基板１２０に対してＸ−Ｙ平面内で動かされている間、ノズル８０を接触しないように保護する。ノズル８０は、シールド部材１０９ａ，１０９ｂ相互間の空間に配置されている。シールド部材１０９ａ，１０９ｂは、ノズル８０よりもノズルプレート１０８から長い距離にわたり突き出ており、これによっても、ディスペンサ８５をＺ方向に沿って基板１２０に対して動かしているとき、基板１２０上のコンポーネント又は物体とノズル８０の接触が阻止される。
【００５８】
システムコントローラ５２のドライバ５４は、圧電要素８６に送られるＰＷＭ出力信号のデューティサイクルを０パーセントから１００パーセントまで変化させることができる。一実施形態では、ＰＷＭ出力信号のデューティサイクルは、５０パーセント未満であるのが良く、別の実施形態では、ＰＷＭ出力信号のデューティサイクルは、約２５パーセント（即ち、オンタイムでは２５パーセント、オフタイムでは７５パーセント）であるのが良い。パルスをソレノイドコイル４０に送る周波数は、２００Ｈｚ〜４００Ｈｚのオーダーであるのが良く、或いは、変形例として、最高約１ｋＨｚ以上であっても良い。ディスペンサ８５は又、システムコントローラ５２のドライバ５４から送られる周波数変調出力信号又はＰＷＭと周波数変調出力信号の組合せを用いて作動可能である。
【００５９】
図１１及び図１２を参照すると（図中、同一の参照符号は、図１〜図７の同一の特徴を示している）、本発明の変形実施形態によれば、ノズルプレート１８（図１〜図７）とほぼ同じノズルプレート１３４が、ノズルプレート１３４を流体ディスペンサ１０から離隔させる延長部１３６と関連して用いられている。延長部１３６は、一端部に設けられていて、ディスペンサ１０のモジュール本体１６に流体密状態で結合された取り付けプレート１３８、反対側の端部に設けられた別の取り付けプレート１４０及び取り付けプレート１３８，１４０を互いに連結するステム１４２を有している。ノズルプレート１３４は、構造及び機能が本体５８（図１〜図７）とほぼ同じ本体１４４及び構造及び機能がノズル８０（図１〜図７）と同じノズル１４６を有している。一実施形態では、ノズルプレート１３４の本体１４４は、ディスペンサ１０から見て最も遠くに位置する延長部１３６の自由端部のところで取り付けプレート１４０にレーザ溶接されるのが良い。
【００６０】
延長部１３６の内側の中央に設けられた中央ボア１４９が、ディスペンサ１０の流体チャンバ２２の延長部をなしている。中央ボア１４９は、弁座１５２のところで放出通路１５０に隣接し、この弁座は、弁座部材１５４に設けられている。弁棒３４とほぼ同じ弁棒１５６が、アーマチュア２６から中央ボア１４９内に突き出ている。ソレノイドコイル４０の巻線をシステムコントローラ５２の電力供給源により付勢したり消勢したりすると、アーマチュア２６及び弁棒１５６が動く。弁座１５２は、閉鎖状態において弁棒１５６の自由端部のところの弁要素４６に接触する。
【００６１】
放出通路１５０は、ノズルプレート１３４内に設けられた流体キャビティ１５８と連通している。ノズルは、ディスペンサ１０を作動させたとき、過剰量の加圧流体を流体キャビティ１５８から放出する。比較的幅の狭いプロフィールを有する延長部１３６は、ノズルプレート１３４をディスペンサ１０により提供された大きなプロフィールから離隔させている。これにより、ノズルプレート１３４を基板１２０上の隣り合う高いプロフィールのコンポーネント相互間に配置することができ、それにより、流体をかかる高プロフィールコンポーネント相互間に小出しする際、基板１２０の上方のノズル１４６の高さが効果的に減少する。これは、基板１２０上への流体のより正確な小出しが促進される場合がある。
【００６２】
説明の目的上、例えば「上方」、「垂直」、「水平」、「右」、「左」等の方向を表わす用語は、内容を分かりやすくする目的で図面と関連して用いられている。周知のように、液体小出し装置を実質的に任意の向きに向けることができ、従って、これら方向を表わす用語は、本発明に係る装置について任意特定の絶対的な方向を意味するために用いられているわけではない。
【００６３】
本発明を種々の実施形態によって説明すると共にこれら実施形態をかなり詳細に説明したが、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲をかかる細部に限定し又は制限することは、本出願人の意図するところではない。追加の利点及び改造例は、当業者には容易に明らかになろう。したがって、本発明はその広い観点において特定の細部、代表的な方法及び図示されていると共に説明した例示の実施例には限定されない。したがって、本出願人の考える本発明の技術的思想の精神又は範囲から逸脱することなく、かかる細部の変形例を想到できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態による互いに並置された空間関係をなす複数個のディスペンサの斜視図である。
【図２】図１の２−２線矢視断面図であり、ディスペンサを閉鎖条件で示す図である。
【図３】図１の３−３線矢視断面図であり、ディスペンサを閉鎖条件で示す図である。
【図４】図１のディスペンサ用のノズルプレートの一部分の斜視図であり、ノズルプレートをディスペンサから取り外した状態で示す図である。
【図５】図４のノズルプレートの底面図である。
【図６】図２の一部分の拡大図である。
【図７】本発明の実施形態による図１〜図６の流体ディスペンサを有する流体小出しシステムの略図である。
【図８】変形実施形態としてのディスペンサ及びノズルプレートの部分切除側面図である。
【図９】図８のディスペンサ及びノズルプレートの部分切除端面図である。
【図１０】図８のディスペンサ用のノズルプレートの斜視図であり、ノズルプレートをディスペンサから取り外した状態で示す図である。
【図１１】ノズルプレートをディスペンサから離隔させる延長部を有する別の変形実施形態としてのディスペンサ及びノズルプレートの一部分の斜視図である。
【図１２】図１１の１２−１２線矢視断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，１２，１４ 流体ディスペンサ
１６ モジュール本体
１８ ノズルプレート
２６ アーマチュア
２８ 磁極片
４６ 弁要素
５２ システムコントローラ
５４ ドライバ
８０ ノズル
１１０ 流体小出し機
１１２ キャビネット
１１４ Ｚ軸ポジショナ
１１６ Ｘ−Ｙ軸ポジショナ
１２０ 基板
１２６ ヒューマンマシンインターフェイス
１２８ コンベヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、粘性流体を小出しする流体ディスペンサに関し、特に、エッジデフィニション（edge definition、縁輪郭明確性）の精度を向上させた状態で粘性流体を基板上に小出しするよう構成された流体ディスペンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触式流体ディスペンサは、微量の粘性物質を基板上に塗布するために用いられる場合が多い。例えば、非接触式流体ディスペンサは、種々の粘性物質を少量、プリント回路板（ＰＣＢ）又は半導体キャリヤ若しくはウエーハのような電子基板に塗布するために用いられる。粘性物質を非接触式ディスペンサから基板上に小出しする多くの塗布方法が存在する。半導体パッケージ組立てでは、使用の中で、アンダーフィリング（underfilling）、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）におけるはんだボール補強、ダム及びフィル作業、チップエンキャプシュレーション、ＣＳＰ（チップスケールパッケージ）のアンダーフィリング、キャビティ充填剤小出し、ダイ接着剤小出し、リッド密封剤小出し、無流量フローアンダーフィリング、フラックスジェッティング及び熱的化合物の小出しのための用途が存在する。表面実装技術によるＰＣＢ作製のため、表面実装用接着剤、はんだペースト、導電性接着剤及びはんだマスク材料が非接触式ディスペンサから小出しされる場合があり、選択的フラックスジェッティングについても同様である。また、非接触式ディスペンサを用いてコンフォーマルコーティングを選択的に施す場合がある。また、ディスクドライブ業界、医用エレクトロニクスのためのライフサイエンス用途及び一般に結合、密封、ガスケット形成、塗装及び潤滑のための工業上の利用分野における用途が存在する。
【０００３】
従来型自動流体小出しシステムは、ロボットに取り付けられた非接触式流体ディスペンサを有し、ロボットは、ディスペンサを小出し先としての基板に対して動かす関節式アームを有している。このシステムは、所与の量の粘性材料を流体ディスペンサから高い再現性をもって正確に各基板上の標的場所に小出しするよう構成されている。従来型流体ディスペンサ中の流体の流量及び放出量は、弁組立体によって調節され、この弁組立体は、流体通路中に位置する弁座及び放出オリフィスへの材料の流れをそれぞれ可能にしたり中断させたりする互いに異なる開放条件及び閉鎖条件を提供するよう弁座に選択的に接触するよう動くことができる弁要素を有している。それ故、開放位置と閉鎖位置との間におけるサイクル運動により、製品又は製品包装材の表面上に流体のパターンを生じさせるのに必要な間欠的な流れの中断が生じる。
【０００４】
従来型自動流体ディスペンサは、粘性流体をＰＣＢのような電子基板上の広い表面領域上に塗布する種々の技術を利用している。基板の表面から突き出た物体との接触を避けるために、流体ディスペンサは、基板の上方に吊り下げられ、流体を小出ししながら基板に対して動かされる。１つの対策では、表面上の選択された領域をマスキングし、流体を表面全体に無秩序に吹き付ける。別の対策では、明確に規定されたファン幅を有する噴霧化スプレーを用いる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この対策は、膜厚さがファンスプレーのエッジ相互間の位置につれて変化する基板上の低粘性流体及び成膜（デポジット）に限定される。他の対策は、流体を明確に規定された幅を有するパターン（例えば、スワールパターン）で小出しすることができるノズルを用いること又はスロットノズルを用いることである。しかしながら、エッジデフィニションは、スプレーを噴霧化し又はパターン化された流体塗布に関しては不良である場合がある。
【０００６】
したがって、エッジデフィニションの精度が向上すると共に塗布厚さが正確な状態で粘性流体を基板の広い表面領域上に塗布することができる流体ディスペンサを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、静止状態の基板に加圧流体を塗布する装置が提供される。本装置は、少なくとも１つの流体ディスペンサ及び少なくとも１つの流体ディスペンサに機械的に結合された多軸ステージを有する。各流体ディスペンサは、アクチュエータ、加圧流体を収容した流体チャンバ、アクチュエータに結合された弁要素及び弁座のところで流体チャンバに連結された流体通路を有する。各流体ディスペンサのアクチュエータは、弁要素を弁座に対して、加圧流体が流体チャンバから流体通路内に流れることができるようにする開放位置と、弁要素が弁座に接触して流体チャンバと流体通路との間に流体シールを生じさせる閉鎖位置との間で動かすよう構成されている。多軸ステージは、１つ又は複数の流体ディスペンサを静止状態の基板に対して動かすよう構成されている。
【０００８】
本装置は、複数個の流体ディスペンサの各々にそれぞれ機械的に結合された少なくとも１枚のノズルプレートを有する。各ノズルプレートは、流体通路に結合された流体キャビティ及び流体チャンバに結合された複数個のノズルを有する。各流体ディスペンサの弁要素が開放位置にあるとき、対応の流体キャビティは、複数個のノズルから放出可能に加圧流体を受け入れるよう構成されている。
【０００９】
流体ディスペンサ及びノズルプレートは、多種多様な流体を小出しすることができると共に基板上の膜堆積又は厚さに対する厳密な制御を可能にする。流体ディスペンサ及びノズルプレートは、少なくとも１つには、ノズルアレイから小出しされ、流体ディスペンサを基板に対して動かしているときに、基板に塗布される流体のストリップとオーバーラップしてこれを画定する長方形又は台形のパターンにより、正確なエッジデフィニションを達成することができる。その結果、流体ディスペンサは、流体を基板上の高密度に実装された物体上に小出しすることができる。
【００１０】
本発明の別の実施形態によれば、加圧流体を静止状態の基板上に小出しして被膜を形成する方法が提供される。本方法は、加圧流体の第１の複数個の小滴を第１の複数個のノズルから静止状態の基板上に放出するステップと、加圧流体の第２の複数個の小滴を第２の複数個のノズルから静止状態の基板上に放出するステップとを有する。本方法は、第１の複数個の小滴及び第２の複数個の小滴を放出しながら第１の複数個のノズル及び第２の複数個のノズルを静止状態の基板に対して動かすステップを更に有する。
ノズルプレートの上述の構成により、高周波作動及び低いデューティサイクルと関連して、ノズルから噴出した流体は、各ノズル中の放出通路の中心線にほぼ平行な方向に動く。流体キャビティは、死空間を最小限に抑えると共に高周波作動を可能にするよう最適化された寸法形状を有する。
【００１１】
添付の図面は、本発明の実施形態を示すと共に上記の本発明の一般的説明及び下記の実施形態についての詳細な説明と一緒になって、本発明の原理を説明するのに役立つ。なお、添付の図面は、本明細書に組み込まれてその一部をなしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１〜図３を参照すると、複数個の流体ガン又はディスペンサ１０，１２，１４が、単一の流体小出しヘッドとして構成されており、これらディスペンサは、種々の量の粘性流体を静止状態の基板１２０（図７）上に間欠的に小出しする流体小出し機又はシステム１１０（図７）に使用可能である。流体ディスペンサ１０，１２，１４を用いると常温接着剤又はグルーを含む周囲温度の粘性流体及び例えばコンフォーマルコーティング、フラックス及びホットメルト接着剤のような加熱状態の粘性液を小出しすることができる。流体ディスペンサ１０，１２，１４は、粘性流体を静止状態の基板１２０上に別々の量で間欠的に小出しするために公知の仕方で作動される。図１に示すように、流体ディスペンサ１０，１２，１４は、スタックをなして互いに並んで位置決めされ又は流体小出しシステム１１０の小出しヘッドを構成するよう並置されると共にノズルプレート１８と関連している。流体ディスペンサ１０，１２，１４のコンパクトさ、具体的に言えば、流体ディスペンサ１０，１２，１４の幅が狭いことにより、隣り合う流体ディスペンサ１０，１２，１４相互間の間隔を最小限に抑えることができると共に並置状態の流体ディスペンサ１０，１２，１４を高密度に実装することができる。
【００１３】
流体ディスペンサ１０，１２，１４は各々、実質的に互いに同一の構造を有する。それ故に、流体ディスペンサ１０についての以下の説明は、そのまま流体ディスペンサ１２，１４に当てはまるものと理解されたい。変形実施形態では、追加の流体ディスペンサ（図示せず）を流体ディスペンサ１０，１２，１４と組み合わせても良い。流体ディスペンサの総数は、小出し用途に応じて様々であろう。個々の流体ディスペンサ１０，１２，１４は、多数のユニットが基板１２０の幅全体又は基板１２０の幅の一部分に及ぶ並置配列状態を有することができるよう幅が狭い（例えば、約０．３３インチ（８．３８２ｍｍ））。
【００１４】
図２及び図３を参照すると、流体ディスペンサ１０は、モジュール本体１６、流体チャンバ２２及び流体チャンバ２２を流体供給源２５と連通した加熱式マニホルドに結合するよう構成された流体入口２４を有している。流体供給源２５から圧力下で供給された流体は、流体入口２４を通って流体チャンバ２２内に導入される。流体ディスペンサ１０は、電磁アクチュエータを備え、この電磁アクチュエータは、可動アーマチュア２６、長手方向軸線３０に沿ってアーマチュア２６と同軸に整列した静的磁極片２８及び流体チャンバ２２内に設けられていて、アーマチュア２６を磁極片２８から遠ざかる方向に付勢する戻しばね３２を有している。一体形弁棒３４が、アーマチュア２６から軸方向に延びている。フランジ３６が、弁棒３４から半径方向外方に突き出ている。戻しばね３２は、流体チャンバ２２内に形成された肩３８とフランジ３６との間で圧縮状態に捕捉されている。
【００１５】
ソレノイドコイル４０が、アーマチュア２６及び磁極片２８が収納されたボアを有する管状アーマチュア（以下「アーマチュア管」という）４１に円周方向に巻き付けられている。ソレノイドコイル４０の巻線は、ドライバ５４に電気的に結合されており、このドライバは、流体ディスペンサ１０を作動させるようソレノイドコイル４０を制御された仕方で付勢したり消勢したりする。Ｕ字形フラックス戻り部４４とソレノイドコイル４０との間に設けられたヒートシンク４２が、付勢されたソレノイドコイル４０により生じる熱を取り出す。互いに異なる流体ディスペンサ１０，１２，１４のヒートシンク４２は、熱をヒートシンク４２相互間及び流体ディスペンサ１０，１２，１４から熱を取り出し、それにより流体ディスペンサ１０，１２，１４を冷却する比較的大きな熱容量を備えた別の物体（図示せず）に伝達することができるよう互いに接触状態にある。
【００１６】
代表的な実施形態では、ソレノイドコイル４０は、例えば電気絶縁バリヤ、例えば誘電体層４３をソレノイドコイル４０の巻線とアーマチュア管４１の外面との間に設けることによりアーマチュア管４１から電気的に絶縁される。誘電体層４３は、ポリイミド層によって構成されるのが良い。他の適当なポリイミド層は、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ（登録商標））社から市販されているＫａｐｔｏｎ（登録商標）ポリイミド膜又はフィルムである。別の実施形態では、ソレノイドコイル４０又はアーマチュア管４１の外面は、薄い誘電体コーティングで被覆されるのが良い。さらに別の実施形態では、アーマチュア管４１は、陽極酸化アルミニウムで構成されるのが良く、この場合、アーマチュア管４１の陽極酸化外面は、アーマチュア管４１とソレノイドコイル４０との間の電気的絶縁バリヤとしての役目を果たす誘電体として働く。
【００１７】
誘電体層４３は、ソレノイドコイル４０と関連したボビンの使用を不要にし、それにより、ソレノイドコイル４０の巻線について太いワイヤを用いることができる。というのは、ボビンを省いた結果として広い実装空間が利用可能になるからである。太いワイヤは、コイル抵抗を減少させると共に付勢状態のソレノイドコイル４０の熱発生を減少させることにより電磁アクチュエータの効率を高める。これは、ソレノイドコイル４０の高周波作動と関連して有益な場合がある。
【００１８】
弁棒３４の自由端部のところに設けられた弁要素４６は、ソレノイドコイル４０の巻線がドライバ５４により付勢されたり消勢されたりしているときにアーマチュア２６及び弁棒３４の運動と同時に動く。代表的な実施形態では球形又は半球形の形を呈するものとして示された弁要素４６は、放出通路５０の入口のところで弁座４８に係合するよう構成されている。弁座４８は、モジュール本体１６とノズルプレート１８との間に取り付けプレート５１により固定された弁座部材４９で支持されている。
【００１９】
ソレノイドコイル４０の巻線を通って流れる電流は、ソレノイドコイル４０がドライバ５４からの電力のパルスで付勢されると、電磁界を生じさせる。電磁界の磁力線は、アーマチュア２６及び磁極片２８並びにモジュール本体１６及びフラックス戻り部４４に局限されている。磁界強さは、ソレノイドコイル４０の巻線を通って流れる電流の大きさにつれて変わる。適当な方向に流れる十分な電流によりソレノイドコイル４０の巻線を付勢すると、電磁界は、戻しばね３２によって生じる付勢力に打ち勝ち、可動アーマチュア２６を静的磁極片２８に向かって動かすのに十分な引き付け力を生じさせる。弁棒３４は、アーマチュア２６と一緒に、弁要素４６が弁座４８から離される開放位置に動く。開放位置では、流体は、圧力下で流体チャンバ２２から、ノズルプレート１８に通じる放出通路５０内に流れることができる。
【００２０】
流体チャンバ２２から放出された粘性流体は、流体入口２４を経て流体供給源２５から流体チャンバ２２内に流れる新たに供給された流体によって連続的に補給される。流体供給源２５から流体入口２４を通って導入された粘性流体も又、流体チャンバ２２を加圧し、それにより流体チャンバ２２から放出通路５０内への流体の流れが促進される。流体供給源２５は、１つ又は２つ以上の従来型加熱器例えば、カートリッジ型の抵抗加熱器により加熱され、又、抵抗器に供給される電力を調節する際に温度コントローラにより用いられるフィードバック信号をもたらす１つ又は２つ以上の従来型温度センサ、例えば抵抗温度検出器（ＲＴＤ）、サーミスタ又は熱電対を備える流体マニホルドであるのが良い。
【００２１】
流体ディスペンサ１０が流体を小出ししている間、磁極片２８に対するアーマチュア２６の位置は、保持電流をソレノイドコイル４０に連続的に送ることにより維持される。ソレノイドコイル４０への電流が一定の場合、電磁界も同様に一定であり、時間により変化することはない。一定の電磁界は、アーマチュア２６を戻して弁要素４６を弁座４８に接触させる方向に作用する戻しばね３２の付勢力に抵抗するのに十分な引き付け力を維持する。
【００２２】
ドライバ５４からソレノイドコイル４０の巻線に送られる電流を除くか減少させるかのいずれかを行うと、戻しばね３２は、軸方向の力をアーマチュア２６に及ぼし、この軸方向の力は、弁棒３４を弁座４８に向かって動かす。弁棒３４を戻しばね３２の作用により完全閉鎖位置に動かすと、弁要素４６は、図２に示すように弁座４８に接触する。流体チャンバ２２から放出通路５０内への流体の流れは、小出しシーケンスが開始されるまで中断される。流体ディスペンサ１０のこの閉鎖条件では、流体チャンバ２２を満たしている流体は、静的であり、加圧される。
【００２３】
システムコントローラ５２が、流体ディスペンサ１０，１２，１４並びに流体ディスペンサ１０，１２，１４を収容していて、運動及び作動を協調させる流体小出しシステム１１０（図７）の全体的制御を可能にする。システムコントローラ５２は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）又はメモリに記憶されたソフトウェアを実行し、当業者には理解されるように本明細書において説明した機能を実行することができる中央処理装置（ＣＰＵ）を備えた別のマイクロプロセッサ利用型コントローラであるのが良い。
【００２４】
ヒューマンマシンインターフェイス（ＨＭＩ）装置１２６（図７）が、公知の仕方でシステムコントローラ５２に作動的に接続されている。ＨＭＩ装置１２６は、出力装置、例えば文字数字表示装置、タッチスクリーン及び他の視覚表示器、オペレータからの命令又は入力を受け取り、エンターされた入力をシステムコントローラ５２の中央処理装置に送ることができる入力装置及び制御装置、例えば、文字数字キーボード、ポインティング装置、キーパッド、押しボタン、操作ノブ等を有するのが良い。システムコントローラ５２は又、制御パネル１３０（図７）に接続されるのが良く、この制御パネルは、セットアップ、キャリブレート及び流体材料装填中、或る特定の機能の手動開始のための押しボタンを有するのが良い。
【００２５】
図２〜図６を参照すると、ディスペンサ１０，１２，１４に結合されたノズルプレート１８は、モジュール本体１６の方に向いた上流側の表面６０及び流体が流体ディスペンサ１０から小出しされる製品の方に向いた下流側の表面６２を有する。上流側表面６０と下流側表面６２との間にはボルト穴が延びており、これらのうちボルト穴６４が代表的である。ボルト穴６４を通って締結具が突き出ており、これらのうち締結具１９，２０（図２）が代表的であり、締結具１９，２０の頭は、ボルト穴６４の皿座ぐり領域内に受け入れられ、これらの頭は、下流側表面６２の平面を越えて突き出ることがないようになっている。取り付けプレート５１も又、ボルト穴６４及びディスペンサ１０，１２，１４の各々のモジュール本体１６に設けられていて、締結具１９，２０の先端部を受け入れるねじ山付き開口部と位置が符合した開口部を有している。
【００２６】
キャビティ６７，６８，６９の形態をしたノズルチャンバ又はプレナムが、本体５８の上流側表面６０に凹んだ状態で設けられている。キャビティ６７は、流体ディスペンサ１０の放出通路５０の出口と流体連通関係をなして結合されている。これと同様に、キャビティ６８は、流体ディスペンサ１２の放出通路５０の出口と流体連通関係をなして結合され、キャビティ６９は、流体ディスペンサ１４の放出通路５０の出口と流体連通関係をなして結合されている。シム７１は、ディスペンサ１０，１２，１４の取り付けプレート５１とノズルプレート１８の上流側表面６０との間に捕捉されている。ステンレス鋼で構成されるのが良いシム７１は、互いに異なる流体ディスペンサ１０，１２，１４の放出出口５０と位置が符合した開口部を有している。加うるに、密封部材７３、例えばＯリングが、流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々の放出口５０を包囲した環状キャビティ内に設けられていて、かかる密封部材は、シム７１と対応のモジュール本体１６との間で圧縮されている。別の密封部材７５、例えばＯリングが、各取り付けプレート５１の外周部に設けられた溝内に設けられていて、この密封部材は、各取り付けプレート５１と流体ディスペンサ１０，１２，１４の対応した各々のモジュール本体１６との間で圧縮されている。
【００２７】
キャビティ６７，６８，６９は、平べったくて薄く且つ全体として長方形であり、これらは実質的に同一の構造を有している。それ故に、ノズルプレート１８の本体５８のキャビティ６７に関する以下の説明は、キャビティ６８，６９にそのまま当てはまることは理解されたい。キャビティ６７は、床面７０及び床面７０と上流側表面６０との間に延びる側壁７２を有している。放出通路５０の出口は、互いに異なるチャネル７４へのバランスの取れた流体分布が行われるようにキャビティ６７の幾何学的中心のところ又はその近くでキャビティ６７と交差するよう位置決めされている。チャネル７４は、ノズルプレート１８の厚さを貫通して延びて下流側表面６２と交差している。各チャネル７４は、床面７０の近くに位置する第１の領域７６及び第１の領域７６よりも直径の大きな第２の領域７８を有している。各チャネル７４の第１の領域７６は、ノズルプレート１８の材料から成る側壁によって境界づけられている。各チャネル７４の第２の領域７８は、本体５８の下流側表面６２と交差している。粒子状物質がキャビティ６７，６８，６９に入る前に粒子状物質を小出しされた流体から除去して詰まりを阻止するためにフィルタスクリーン（図示せず）をチャネル７４の上方でキャビティ６７，６８，６９の各々の中に設けるのが良い。粒子を流体から除去するために追加のフィルタを他の場所に設けるのが良い。
【００２８】
一般に、キャビティ６７の容積は、ノズルプレート１８内における加圧流体のための死空間を最小限に抑え、キャビティ６７の加圧が短時間で生じるようにするために最小限に抑えられている。例えば、キャビティ６７は、約０．５ｍｍ（約０．０１９６９インチ）の深さ、約１．８ｍｍ（約０．０７０８７インチ）の長さ及び約７ｍｍ（約０．２７５６インチ）の幅を有するのが良く、結果として、容積は、約６．３ｍｍ3である。しかしながら、本発明は、このように数値限定されることはない。キャビティ６７の容積の最適化により、比較的高い周波数でのディスペンサ１０の作動が促進される場合があり、かかる比較的高い周波数とは、約３０Ｈｚよりも著しく高い周波数であると考えられる。
【００２９】
ノズルプレート１８は、流体をキャビティ６７から受け入れる複数個のノズル８０を更に有している。ノズル８０のうちの１つが、チャネル７４の各々の第２の領域７８に設けられている。ノズル８０は各々、対応のチャネル７４の第１の領域７６の直径にほぼ等しい直径を有することを特徴とする第１の通路８２及び流体を放出させる幅の狭い第２の通路８４を有している。第１の通路８２は、各チャネル７４の第１の領域７６と第２の通路８４との間に設けられている。
【００３０】
ノズル８０は、密な実装を促進するために互い違いの列又はライン８５ａ，８５ｂのアレイの状態に配列されていて、これらノズルは、ノズルプレート１８の下流側表面６２を越えて基板１２０に向かって突き出ている。ノズル８０は、ノズルプレート１８の幅全体にわたってほぼ等しい間隔で配置されている。一実施形態では、ライン８５ａの隣り合うノズル８０とライン８５ｂの隣り合うノズル８０は、約１．５２８ｍｍ（約０．０６０１６インチ）の間隔ｓだけ離れているのが良く、ノズル８０の２つのライン８５ａ，８５ｂ相互間に垂直の方向における間隔ｘは、約０．７６４ｍｍ（約０．０３００８インチ）であるのが良い。
【００３１】
ノズル８０は、チャネル７４内に接着されたサファイヤ製のノズルから成るのが良く、これらサファイヤ製ノズルは、各チャネル７４の第２の領域７８の内径よりも幾分小さな外径を有するよう寸法決めされる。変形実施形態では、ノズル８０は、チタン又はチタン合金、例えばＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金で作られても良く、そして、各チャネル７４の第２の領域７８の内側に接着されても良い。かかるノズル８０を高精度で形成する一技術は、ノズル８０を旋削するスイススクリュー機械（Swiss screw machine）を利用する。ただし、本発明はこれには限定されない。
【００３２】
図６に最も良く示されているように、ノズル８０の各々の第２の通路８４は、高さ又は長さｈ及び内径ｄの直円柱として形作られるのが良い。一実施形態では、長さｈと内径ｄの比は、少なくとも３：１である。別の実施形態では、長さｈと内径ｄの比は、約６：１である。これら範囲のうちの１つの比を選択することにより、噴出した流体の流れが、比較的真っ直ぐな経路をなして第２の通路８４から外れることができ、このことは、ノズル８０が基板１２０よりも比較的高い高さ位置で下方に流体を噴いている場合に重要なことがある。
【００３３】
代表的には、各ノズル８０の第２の通路８４の内径ｄは、約６ｍｉｌ以下である。特定の一実施形態では、第２の通路８４の内径ｄは、約５ｍｉｌであるのが良い。別の特定の実施形態では、第２の通路８４の内径ｄは、約４ｍｉｌであるのが良い。さらに別の特定の実施形態では、第２の通路８４の内径ｄは、約１ｍｉｌであるのが良く、これは、流体の噴出小滴のサイズが小さいということがつきものであるために基板１２０（図６）上における堆積膜が比較的薄いことを特徴とする材料の塗布が可能である。
【００３４】
小出し中、システムコントローラ５２により、ドライバ５４は、流体ディスペンサ１０のソレノイドコイル４０の巻線を付勢して弁要素４６を弁座４８に対して動かし（即ち、アーマチュア２６を磁極片２８に対して動かし）、新たな量の流体を圧力下でキャビティ６７内に導入する。弁要素４６が弁座４８から持ち上げられると、新たな量の加圧流体は、放出通路５０を通ってキャビティ６７内に流れる。この到来する量の加圧流体は、キャビティ６７内に存在する流体の塊をチャネル７４内に押し退ける。弁要素４６が弁座４８に接触すると、キャビティ６７内に存在する流体は、もはや加圧されず、キャビティ６８からチャネル７４内への流れは生じない。それと同時に、流体は、システムコントローラ５２が流体ディスペンサ１０に命令を出して所与の量の加圧流体をキャビティ６７に導入させると、ノズル８０の全ての第２の通路８４から排出される。キャビティ６７内に導入された各流体量により、これに対応した全ての量の流体をキャビティ６７と連通状態にある互いに異なるチャネル７４相互間に分配する。分配された各量は、ノズル８０の１つから流体の小滴として噴出する。
【００３５】
噴出した流体小滴は、互いにほぼ等しいサイズのものであり、これら流体小滴は、ノズル８０と基板１２０との間の開いた移動空間中を軌道を描いて動く。基板１２０に当たる流体小滴の相対的衝突場所は、ノズルプレート１８上におけるノズル８０の配置状態に似ている。流体小滴は、一緒に流れて基板１２０上で合体（即ち、融合）し、流体の長方形又は台形ストリップを形成する。流体ディスペンサ１０を基板１２０に対して動かしているときに、流体ディスペンサ１０を連続的に作動させて連続した流体小滴群をオーバーラップ状態のストリップとして小出しし、かかるオーバーラップ状態のストリップは、凝集体の状態では、小出しされた流体のストリップの外観を有する。合体した流体小滴は、基板１２０上で自動的に水平になって比較的一様な厚さのコーティング又は膜を形成する。
【００３６】
同じ様な考察が、加圧流体をキャビティ６８及びキャビティ６９にそれぞれ供給する他の流体ディスペンサ１２，１４について同様に当てはまる。システムコントローラ５２により、ドライバ５４は、ディスペンサ１２，１４のそれぞれのソレノイドコイル４０の巻線を互いに独立に、更に、流体ディスペンサ１０と関連したソレノイドコイル４０とは独立して付勢する。このように、ディスペンサ１０，１２，１４の各々を別個独立に制御することができる。
【００３７】
キャビティ６７，６８，６９の各々と関連したノズル８０の個数は、小出し用途に応じて様々であろう。一実施形態では、ノズルプレート１８のキャビティ６７，６８，６９の各々は、９つのノズル８０を有するのが良く、各ノズル８０の第２の通路８４の直径は、約４ｍｉｌであるのが良い。別の実施形態では、ノズルプレート１８のキャビティ６７，６８，６９の各々は、８つのノズル８０を有するのが良く、各ノズル８０の第２の通路８４の直径は、約５ｍｉｌであるのが良い。
【００３８】
一実施形態では、単一の流体キャビティを備えたノズルプレート１０８（図１０）と構造がほぼ同じノズルプレートを、幅の狭い流体材料ストリップを基板１２０上に被着させる単一のディスペンサ、例えばディスペンサ１０に用いることができる。この構造は、例えば、コンフォーマルコーティング材料を幅の狭い基板１２０に正確に塗布するのに適切である場合がある。
【００３９】
ドライバ５４は、電流制御出力信号をソレノイドコイル４０の巻線に与える電力スイッチング回路を有する。各流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々のソレノイドコイル４０は、一実施形態では、ドライバ５４から送られた電流制御出力信号のパルス幅変調（ＰＷＭ）方式を用いるシステムコントローラ５２によって独立して作動される。そのために、ドライバ５４は、流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々のソレノイドコイル４０の巻線に送られる電流のデューティサイクルを変調する。基板１２０に被着された膜の堆積厚さは、出力信号のデューティサイクルを変更することにより変化させることができる。
【００４０】
流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々に関し、ドライバ５４及びシステムコントローラ５２は、引込み電流の印加、流体が放出される開き状態を生じさせるための引込み電流後の保持電流の印加及び閉じ状態を生じさせるためのソレノイドコイル４０からの引込み電流の除去を正確に調節すると共に制御するために用いられる。このために、ドライバ５４は、高速引込み電流を各ソレノイドコイル４０に印加してそれぞれの弁要素４６を迅速に動かし、これを小出しサイクルの開始時に、対応の弁座４８との接触状態を解く。加うるに、ドライバ５４は、弁要素４６を開き位置に保持する減少した保持電流を維持する一方で、小出し中、ソレノイドコイル４０の巻線中の熱の発生量を最小限に抑える。最後に、ドライバ５４は、ソレノイドコイル４０の迅速な減磁を可能にして、それぞれの弁要素４６を迅速に動かしてこれをその弁座４８に接触させ、それにより小出しサイクルの完了時に閉じ条件を確立するようにする。かかるドライバは、共通所有者の米国特許第６，９７８，９７８号明細書、同第６．３１８，５９９号明細書、同第５，８１２，３５５号明細書及び同第４，４６７，１８２号明細書に開示されており、これら米国特許を参照により引用し、これらの開示内容全体を本明細書の一部とする。
【００４１】
システムコントローラ５２の制御下でドライバ５４から各ソレノイドコイル４０に送られた電流制御出力信号のＰＷＭにより、それぞれのアーマチュア２６は、磁極片２８に対して周期的に且つ繰り返し動く。これにより、それぞれの弁要素４６は、対応の弁座４８に対してその開き位置と閉じ位置との間で定期的に往復動し、それにより、ディスペンサ１０，１２，１４の各々が受け持つノズル８０からの小滴の放出又は噴出を制御する。一群の小滴が、対応の弁要素４６が開閉される度に、ディスペンサ１０，１２，１４の各々が受け持つノズル８０から噴出される。ソレノイドコイル４０に送られる電流制御出力信号のデューティサイクルを交番させることにより、種々の量の流体をキャビティ６７，６８，６９に供給し、その後各々がデューティサイクルに関連したサイズを有する一群の小滴としてノズル８０から放出することができる。パルス幅は、小滴サイズを決定する際の一要因となる。というのは、弁要素４６の１回のサイクル中、ノズルから放出される流体の量は、正にパルス幅で決まるからである。他の要因、例えば流体温度、流体圧力等も、小滴サイズに影響を及ぼす場合がある。
【００４２】
ドライバ５４は、ＰＷＭ出力信号のデューティサイクルを０パーセントから１００パーセントまで変化させることができる。一実施形態では、ＰＷＭ出力信号のデューティサイクルは、５０パーセント未満であるのが良く、別の実施形態では、ＰＷＭ出力信号のデューティサイクルは、約４０パーセント（即ち、オンタイムには４０パーセント、オフタイムには６０パーセント）であるのが良い。この点に関し、５０パーセント未満のデューティサイクルの利用は、流体の放出流れのための真っ直ぐな移動経路を促進することができる。パルスをソレノイドコイル４０に送る周波数は、最高２００Ｈｚ〜４００Ｈｚまでのオーダーであるのが良い。
【００４３】
電流制御出力信号を比較的高い周波数で且つ比較的低いデューティサイクルでドライバ５４からソレノイドコイル４０に送るためにＰＷＭを利用することにより、ノズル８０から噴出する流体の流れのための真っ直ぐな移動経路の実現が助長される。その結果、流体の流れは、基板１２０の意図した場所に小滴として当たる可能性が高くなり、それにより、ノズル８０に関する小出し高さを従来型小出しシステムと比較して高くすることができる場合がある。これは、ディスペンサ１０，１２，１４を基板１２０に対して動かしているときに、基板１２０よりも比較的高い高さのところに突き出た物体又はコンポーネントに当たらないようにする上で有益な場合がある。例えば、電流制御出力信号のデューティサイクルが５０パーセント未満であり、その周波数が２００Ｈｚ以上である場合、少なくとも１つの流体ディスペンサを多軸ステージで吊り下げて複数個のノズルが静的基板よりも０．２５インチ（６．３５ｍｍ）以上上方の高さ位置のところに配置されるようにする。
【００４４】
変形例として、流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々のソレノイドコイル４０は、ドライバ５４から送られた電流制御出力信号の周波数変調方式を用いるシステムコントローラ５２によって別個独立に作動される。そのために、ドライバ５４は、流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々のソレノイドコイル４０の巻線に送られた電流の周波数を変調する。周波数変調は、ノズル８０からの小滴の連続した放出相互間の時間を変化させ、それにより、小出しヘッドが一定の速度で動いていると仮定すると、同一のノズル８０から噴出した連続状態の小滴の基板１２０上における衝突箇所相互間の間隔が効果的に変化する。本発明の一実施形態では、周波数変調を電流制御出力信号のＰＷＭと組み合わせて利用するのが良い。
【００４５】
図７を参照すると、流体小出しシステム１１０が、パネルによって部分的に覆われている相互に連結された水平ビームと垂直ビームのフレームワークから成るキャビネット１１２を有している。流体ディスペンサ１０，１２，１４は、流体小出しシステム１１０の多軸ステージに取り付けられており、この多軸ステージは、キャビネット１１２により支持されたＸ−Ｙステージポジショナ１１６及びＸ−Ｙポジション１１６から吊り下げられたＺ軸ポジショナ１１４を有している。Ｘ−Ｙポジショナ１１６は、１対の独立して制御可能な軸駆動装置（図示せず）によって作動する。同様に、Ｚ軸ポジショナ１１４は、別の独立して制御可能な軸駆動装置（図示せず）によって作動する。Ｚ軸ポジショナ１１４及びＸ−Ｙポジショナ１１６は、流体ディスペンサ１０，１２，１４のための３本の実質的に垂直な動作軸線を提供する。Ｚ軸ポジショナ１１４及びＸ−Ｙポジショナ１１６は、実際には、多種多様な従来型電気機械的装置及び（又は）機械的装置のうちの任意のものから成っていても良い。
【００４６】
基板１２０が、流体の小出し量を受け取るようになっており、これら基板は、コンベヤ１２８によって流体ディスペンサ１０，１２，１４の下の静止位置に運ばれる。ただし、他の運搬機構体を用いても良い。Ｘ−Ｙポジショナ１１６は、流体ディスペンサ１０，１２，１４を基板１２０、例えばプリント回路基板の対向した表面に対してシステムコントローラ５２によって統合された高精度協調位置制御方式でＸ−Ｙ平面内において群として迅速に動かすことができる。Ｚ軸ポジショナ１１４は、流体ディスペンサ１０，１２，１４をＸ−Ｙ平面に垂直な方向に昇降させて運動に関する３次元デカルト座標系を定める。Ｚ軸ポジショナ１１４は、ディスペンサ１０，１２，１４を基板１２０に対して動かしているときに基板１２０から突き出た物体に接触しないように基板１２０よりも上方に流体材料の小出し高さを設定するために用いられる。代表的には、Ｚ軸ポジショナ１１４は、流体ディスペンサ１０，１２，１４を基板１２０よりも上方に位置していて、基板１２０から突き出た物体に当たらない一定の高さ位置に配置するために用いられる。Ｚ軸ポジショナ１１４及びＸ−Ｙポジショナ１１６は、流体ディスペンサ１０，１２，１４を動かすために電気機械的コンポーネント、例えばモータ（例えば、サーボモータ）及び駆動回路を有する。しかしながら、流体ディスペンサ１０，１２，１４を単一の固定された高さ位置のところに吊り下げた状態で流体を小出しすることができる。
【００４７】
運動コントローラ１２４（図２）が、システムコントローラ５２、Ｘ−Ｙポジショナ１１６及びＺ軸ポジショナ１１４に電気的に結合されており、この運動コントローラは、流体ディスペンサ１０，１２，１４の３次元運動を制御する。システムコントローラ５２は、代表的には、運動コントローラ１２４に命令を出して流体ディスペンサ１０，１２，１４を一連の基板１２０について繰り返されるスクリプト作製方式で動かすようＸ−Ｙポジショナ１１６及びＺ軸ポジショナ１１４を作動させる。一実施形態では、Ｘ−Ｙポジショナ１１６は、流体ディスペンサ１０，１２，１４を最高毎秒約４０インチ（毎秒約１メートル）の速度で動かすことができる。
【００４８】
使用にあたり、流体ディスペンサ１０，１２，１４の各々のソレノイドコイル４０をシステムコントローラ５２の制御下でドライバ５４からの電流制御出力信号によって別個独立に制御する。それと同時に、流体ディスペンサ１０，１２，１４を静止基板１２０を含む平面よりも上方の所与の高さ位置でＸ−Ｙポジショナ１１６により群として動かす。これにより、流体の長方形又は台形ストリップが基板１２０上に被着される。基板１２０の表面上の物体又は特徴部に遭遇すると、プログラムされたコーティングパターンに従って、システムコントローラ５２は、ドライバ５４からの出力パルスの流れを中断させることにより流体ディスペンサ１０，１２，１４のうちの１つ又は２つ以上を作動不能にし、それにより、流体ディスペンサ１０，１２，１４の全てよりは少ない数の流体ディスペンサを作動させることができる。流体は、アイドル状態の流体ディスペンサ１０，１２，１４からは放出されない。その結果、流体ディスペンサ１０，１２，１４を基板１２０の表面上の或る特定の物体、特徴部又は領域が流体で被覆されないように選択的に作動させることができる。これにより、流体ディスペンサ１０，１２，１４は、流体ディスペンサ１０，１２，１４の運動方向を変えないで、流体を基板１２０上のところどころの領域に選択的に小出しすることができる。
【００４９】
例えば、基板１２０上のコンポーネント又は他の特徴部は、流体ディスペンサのうちの１つ、例えば流体ディスペンサ１２のノズルプレート１８の幅方向における端から端までの間のノズル８０の対応の広がりよりも小さな幅を有するのが良い。流体ディスペンサ１０，１２，１４を基板１２０に対して動かしているときに、システムコントローラ５２は、ドライバ５４に命令を出して流体ディスペンサ１２への出力信号の流れを中断させ、流体ディスペンサ１０，１２，１４が特徴部上を且つこれを横切って動かしている間、流体ディスペンサ１２が閉鎖状態のままであり、その結果、特徴部が非被覆状態のままであるようにする。流体ディスペンサ１０，１４は、流体を特徴部に隣接して位置する基板１２０上の場所に引き続き小出しする。流体ディスペンサ１２は、特徴部に遭遇する前に閉鎖され、特徴部を通過した後、流体を基板１２０のコーティングのために放出させる制御信号が再び流体ディスペンサに送られる。
【００５０】
流体小出しシステム１１０は、多数のノズルを備えた静止状態の小出しヘッドに対して基板を直線経路で並進させる従来型コーティングシステムの多くの欠点を解決している。例えば、かかる従来型コーティングシステムは、基板の幅とノズルのアレイの幅に合わせなければならない。もしそうでなければ、基板は単一の方向に並進されるが側方運動は許容されないので、基板全体をコーティングすることができない。加うるに、この従来型小出し方式では、コーティングされないことが意図された基板上の領域の周りをトレースすることができない。
【００５１】
一般に、従来型小出し方式は、基板を静止小出しヘッドに対して並進させることができる速度（毎秒５インチ（１２．７ｃｍ）以下）に関して制限され、比較的広い放出通路（０．０１５５インチ（０．３９３７ｍｍ）以上）を備えたノズルを必要とする場合がある。これとは対照的に、流体小出しシステム１１０の多軸ステージは、小出しヘッドを毎秒約４０インチ（毎秒約１メートル）の速度で基板１２０に対して動かすことができ、この速度は、数ある要因の中で、流体ディスペンサ１０，１２，１４の高周波数作動のために可能である。従来型コーティングシステムは、これらの作動周波数が、一般に３０Ｈｚ未満の周波数に制限されており、これは、流体小出しシステム１１０の或る特定の実施形態によって解決できる欠点である。従来型コーティングシステムは、比較的広い流体キャビティを備えたノズルプレート及びノズルプレート１８をディスペンサ１０，１２，１４に直接結合しないで、流体キャビティをディスペンサに結合する１本の管を有する場合があり、この場合、中間の数本の管は設けられず、流体キャビティの容積が最小限に抑えられる。
【００５２】
変形実施形態では、流体小出しシステム１１０は、流体ディスペンサを基板１２０に対して動かす別の形式の機構体を有しても良い。例えば、多軸ステージに代えて、ディスペンサ１０，１２，１４と共に小出しヘッドを支持した関節式アームを有するプログラム可能な機械式ロボット（図示せず）を用いても良い。プログラム可能な機械式ロボットは、当業者には理解される任意の共通の形態を有して良く、かかる形態としては、直角座標ロボット形態及びＳＣＡＲＡ（選択機能組立てロボットアーム）形態が挙げられるが、これらには限定されない。プログラム可能機械式ロボットは、関節式アーム及び小出しヘッドの所要の多軸運動を実施するための種々の運動コントローラ及び電子システム装置、例えばリミットスイッチ、センサ、入出力端子、増幅器、空気圧弁、継手、ソレノイド、電力供給源、プログラマブルコントローラ、サーボモータ及びベルトプーリ駆動装置を有する。
【００５３】
図８〜図１０を参照すると（図中、同一の参照符号は、図１〜図７の同一の特徴を示している）、本発明の変形実施形態によれば、流体ディスペンサ１０，１２，１４（図１〜図７）のうちの１つ又は２つ以上に代えて用いることができる流体ディスペンサ８５が示されている。流体ディスペンサ８５は、ノズルプレート１８（図１〜図７）に類似したノズルプレート１０８を有しているが、電磁アクチュエータに代えて、流体ディスペンサ８５は、圧電アクチュエータ８６の形態を有するトルクモータを用いて動作するよう構成されている。圧電アクチュエータ８６は、従来構造のものであり、レバーアーム８９によってシャフト又は弁棒８８に機械的に結合されている。弁棒８８は、レバーアーム８９に対して全体として直角に突き出ている。弁要素９０が、弁棒８８の自由端部のところに設けられており、この弁要素は、圧電アクチュエータ８６の作動により、弁座部材９２で支持された弁座９１に対して動く。弁座部材９２及び弁要素９０は、当業者には理解される組成を有するセラミック材料で構成されるのが良い。
【００５４】
弁座部材９２は、モジュール本体９４に結合され、このモジュール本体は、圧電アクチュエータ８６を収容した内部キャビティを有する。弁座９１は、放出通路９５と流体チャンバ９６との間に位置していて、流体入口９８により流体供給源２５（図２）に結合される接合手段を構成している。圧力下で流体供給源２５から供給される流体は、流体入口９８を通って流体チャンバ９６内に導入される。密封部材９７，９８，９９が、弁座部材９２、モジュール本体９４及びノズルプレート１０８のための流体密シールを構成する。モジュール本体９４は、従来型加熱器（図示せず）、例えばカートリッジ型抵抗加熱器によって占められた細長いキャビティ１００を有する。モジュール本体９４は、加熱器に送られる電力を調整する際に温度コントローラによる使用のためのフィードバック信号をもたらす従来型温度センサ（図示せず）、例えばＲＴＤ、サーミスタ又は熱電対を更に備えている。
【００５５】
圧電アクチュエータ８６は、絶縁ワイヤ１０２，１０４，１０６によってドライバ５４に電気的に結合され、このドライバは、ソレノイドコイル４０に供給される電力に関して上述したように、電流制限出力信号をパルス幅変調方式、周波数変調方式又はこれらの組み合わせでアクチュエータ８６に送る。絶縁ワイヤ１０２は、電気的接地用導体に電気的に接続されている。絶縁ワイヤ１０４は、圧電アクチュエータ８６の上半分に電気的に接続され、絶縁ワイヤ１０６は、圧電アクチュエータ８６の下半分に電気的に接続されている。電力が絶縁ワイヤ１０６によりドライバ５４から圧電アクチュエータ８６の下半分に供給されると、電界が生じ、この電界は、アクチュエータ８６の寸法を変化させてレバーアーム８９を上方に旋回させる。これ又レバーアーム８９の運動によって機械的に増幅される圧電アクチュエータ８６の上方運動により、弁要素９０が弁座９１から持ち上げられて加圧流体が流体チャンバ９６から放出通路９５内に流れることができるようになっている。電力が絶縁ワイヤ１０４によりドライバ５４から圧電アクチュエータ８６の上半分に供給されると、電界が生じ、この電界は、アクチュエータ８６の寸法を変化させてレバーアーム８９が下方に旋回されるようになっている。レバーアーム８９の運動により機械的に増幅される下方運動により、弁棒８８は、下方に動いて弁要素９０を弁座９１に接触させる。
【００５６】
圧電作動式ディスペンサの他の形式をノズルプレート１０８と関連して用いることができる。例えば、圧電作動式ディスペンサは、圧電アクチュエータの出力駆動力を米国特許第６，１５７，１１５号明細書に記載されているようにアクチュエータの比較的僅かな出力変位よりも実質的に大きい弁棒８８の有用な変位に変換する機械式増幅器を有するのが良い。なお、この米国特許を参照により引用し、その記載内容全体を本明細書の一部とする。
【００５７】
図１０に最も良く示されているように、ノズルプレート１０８は、構造及び機能が流体キャビティ６７，６８，６９とほぼ同じ流体キャビティ１０７を１つだけ有している。キャビティ１０７は、ノズルプレート１８及びキャビティ６７，６８，６９に関して上述したように、放出出口９５をノズル８０のアレイに流体連通関係をなして結合している。ノズルプレート１０８の互いに反対側の側縁部には、シールド部材１０９ａ，１０９ｂが取り付けられており、これらシールド部材は、ディスペンサ８５が多軸ステージによって基板１２０に対してＸ−Ｙ平面内で動かされている間、ノズル８０を接触しないように保護する。ノズル８０は、シールド部材１０９ａ，１０９ｂ相互間の空間に配置されている。シールド部材１０９ａ，１０９ｂは、ノズル８０よりもノズルプレート１０８から長い距離にわたり突き出ており、これによっても、ディスペンサ８５をＺ方向に沿って基板１２０に対して動かしているとき、基板１２０上のコンポーネント又は物体とノズル８０の接触が阻止される。
【００５８】
システムコントローラ５２のドライバ５４は、圧電要素８６に送られるＰＷＭ出力信号のデューティサイクルを０パーセントから１００パーセントまで変化させることができる。一実施形態では、ＰＷＭ出力信号のデューティサイクルは、５０パーセント未満であるのが良く、別の実施形態では、ＰＷＭ出力信号のデューティサイクルは、約２５パーセント（即ち、オンタイムでは２５パーセント、オフタイムでは７５パーセント）であるのが良い。パルスをソレノイドコイル４０に送る周波数は、２００Ｈｚ〜４００Ｈｚのオーダーであるのが良く、或いは、変形例として、最高約１ｋＨｚ以上であっても良い。ディスペンサ８５は又、システムコントローラ５２のドライバ５４から送られる周波数変調出力信号又はＰＷＭと周波数変調出力信号の組合せを用いて作動可能である。
【００５９】
図１１及び図１２を参照すると（図中、同一の参照符号は、図１〜図７の同一の特徴を示している）、本発明の変形実施形態によれば、ノズルプレート１８（図１〜図７）とほぼ同じノズルプレート１３４が、ノズルプレート１３４を流体ディスペンサ１０から離隔させる延長部１３６と関連して用いられている。延長部１３６は、一端部に設けられていて、ディスペンサ１０のモジュール本体１６に流体密状態で結合された取り付けプレート１３８、反対側の端部に設けられた別の取り付けプレート１４０及び取り付けプレート１３８，１４０を互いに連結するステム１４２を有している。ノズルプレート１３４は、構造及び機能が本体５８（図１〜図７）とほぼ同じ本体１４４及び構造及び機能がノズル８０（図１〜図７）と同じノズル１４６を有している。一実施形態では、ノズルプレート１３４の本体１４４は、ディスペンサ１０から見て最も遠くに位置する延長部１３６の自由端部のところで取り付けプレート１４０にレーザ溶接されるのが良い。
【００６０】
延長部１３６の内側の中央に設けられた中央ボア１４９が、ディスペンサ１０の流体チャンバ２２の延長部をなしている。中央ボア１４９は、弁座１５２のところで放出通路１５０に隣接し、この弁座は、弁座部材１５４に設けられている。弁棒３４とほぼ同じ弁棒１５６が、アーマチュア２６から中央ボア１４９内に突き出ている。ソレノイドコイル４０の巻線をシステムコントローラ５２の電力供給源により付勢したり消勢したりすると、アーマチュア２６及び弁棒１５６が動く。弁座１５２は、閉鎖状態において弁棒１５６の自由端部のところの弁要素４６に接触する。
【００６１】
放出通路１５０は、ノズルプレート１３４内に設けられた流体キャビティ１５８と連通している。ノズルは、ディスペンサ１０を作動させたとき、過剰量の加圧流体を流体キャビティ１５８から放出する。比較的幅の狭いプロフィールを有する延長部１３６は、ノズルプレート１３４をディスペンサ１０により提供された大きなプロフィールから離隔させている。これにより、ノズルプレート１３４を基板１２０上の隣り合う高いプロフィールのコンポーネント相互間に配置することができ、それにより、流体をかかる高プロフィールコンポーネント相互間に小出しする際、基板１２０の上方のノズル１４６の高さが効果的に減少する。これは、基板１２０上への流体のより正確な小出しが促進される場合がある。
【００６２】
説明の目的上、例えば「上方」、「垂直」、「水平」、「右」、「左」等の方向を表わす用語は、内容を分かりやすくする目的で図面と関連して用いられている。周知のように、液体小出し装置を実質的に任意の向きに向けることができ、従って、これら方向を表わす用語は、本発明に係る装置について任意特定の絶対的な方向を意味するために用いられているわけではない。
【００６３】
本発明を種々の実施形態によって説明すると共にこれら実施形態をかなり詳細に説明したが、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲をかかる細部に限定し又は制限することは、本出願人の意図するところではない。追加の利点及び改造例は、当業者には容易に明らかになろう。したがって、本発明はその広い観点において特定の細部、代表的な方法及び図示されていると共に説明した例示の実施例には限定されない。したがって、本出願人の考える本発明の技術的思想の精神又は範囲から逸脱することなく、かかる細部の変形例を想到できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態による互いに並置された空間関係をなす複数個のディスペンサの斜視図である。
【図２】図１の２−２線矢視断面図であり、ディスペンサを閉鎖条件で示す図である。
【図３】図１の３−３線矢視断面図であり、ディスペンサを閉鎖条件で示す図である。
【図４】図１のディスペンサ用のノズルプレートの一部分の斜視図であり、ノズルプレートをディスペンサから取り外した状態で示す図である。
【図５】図４のノズルプレートの底面図である。
【図６】図２の一部分の拡大図である。
【図７】本発明の実施形態による図１〜図６の流体ディスペンサを有する流体小出しシステムの略図である。
【図８】変形実施形態としてのディスペンサ及びノズルプレートの部分切除側面図である。
【図９】図８のディスペンサ及びノズルプレートの部分切除端面図である。
【図１０】図８のディスペンサ用のノズルプレートの斜視図であり、ノズルプレートをディスペンサから取り外した状態で示す図である。
【図１１】ノズルプレートをディスペンサから離隔させる延長部を有する別の変形実施形態としてのディスペンサ及びノズルプレートの一部分の斜視図である。
【図１２】図１１の１２−１２線矢視断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，１２，１４ 流体ディスペンサ
１６ モジュール本体
１８ ノズルプレート
２６ アーマチュア
２８ 磁極片
４６ 弁要素
５２ システムコントローラ
５４ ドライバ
８０ ノズル
１１０ 流体小出し機
１１２ キャビネット
１１４ Ｚ軸ポジショナ
１１６ Ｘ−Ｙ軸ポジショナ
１２０ 基板
１２６ ヒューマンマシンインターフェイス
１２８ コンベヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止状態の基板に加圧流体を塗布する装置であって、
アクチュエータ、前記加圧流体を収容した流体チャンバ、前記アクチュエータに結合された弁要素、流体通路、及び前記流体チャンバと前記流体通路との間に設けられた弁座を有する少なくとも１つの流体ディスペンサを有し、前記アクチュエータは、前記弁要素を前記弁座に対して、前記加圧流体が前記流体チャンバから前記流体通路内に流れることができるようにする開放位置と、前記弁要素が前記弁座に接触して前記流体チャンバと前記流体通路との間に流体シールを生じさせる閉鎖位置との間で動かすよう構成されており、
前記少なくとも１つの流体ディスペンサに機械的に結合された多軸ステージを有し、前記多軸ステージは、前記少なくとも１つの流体ディスペンサを前記静止状態の基板に対して動かすよう構成されており、
複数個の前記流体ディスペンサの各々にそれぞれ機械的に結合された少なくとも１枚のノズルプレートを有し、前記少なくとも１枚のノズルプレートは、前記流体通路に結合された流体キャビティ及び前記流体チャンバに結合された複数個のノズルを有し、前記流体キャビティは、前記少なくとも１つの流体ディスペンサの前記弁要素が前記開放位置にあるとき、前記複数個のノズルから放出可能に前記加圧流体を前記少なくとも１つの流体ディスペンサから受け入れるよう構成されている、装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記弁要素を支持した弁棒、少なくとも１つの圧電アクチュエータ、及び前記少なくとも１つの圧電アクチュエータを前記弁棒に結合するレバーアームを有し、前記少なくとも１つの圧電アクチュエータは、前記レバーアームを偏向させ、それにより前記弁棒を動かして前記弁座に対する前記弁要素の前記開放位置及び前記閉鎖位置をもたらすために選択的に付勢される、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記アクチュエータに電気的に結合されたドライバを更に有し、前記駆動回路は、電流制限出力信号を、前記開放位置と前記閉鎖位置との間における前記弁要素の運動を調整するためにパルス幅変調される前記少なくとも１つの流体ディスペンサの前記アクチュエータに送るよう構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記アクチュエータに電気的に結合されたドライバを更に有し、前記ドライバは、電流制限出力信号を、前記開放位置と前記閉鎖位置との間における前記弁要素の運動を調整するために周波数変調される前記流体ディスペンサの各々の前記アクチュエータに送るよう構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記ノズルプレートと前記ディスペンサとの間に設けられた延長部を更に有し、前記延長部は、前記ノズルプレートを前記ディスペンサから離隔させ、前記延長部は、前記流体キャビティを前記流体通路に結合するボアを有する、請求項１記載の装置。
【請求項６】
加圧流体を静止状態の基板上に小出しして被膜を形成する方法であって、
前記加圧流体の複数個の小滴を複数個のノズルから前記静止状態の基板上に放出するステップと、
前記小滴を放出しながら前記ノズルを前記静止状態の基板に対して動かすステップとを有する、方法。
【請求項７】
前記小滴を放出する前記ステップは、パルス幅変調された出力信号を前記流体ディスペンサのアクチュエータに送るステップを更に含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記小滴を放出する前記ステップは、周波数変調された出力信号を前記流体ディスペンサのアクチュエータに送るステップを更に含む、請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記加圧流体を第１の流体ディスペンサから前記ノズルのうちの第１の部分に供給するステップと、
前記第１のノズル群に供給される前記加圧流体とは別個独立に、前記加圧流体を第２の流体ディスペンサから前記ノズルのうちの第２の部分に供給するステップとを更に有する、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記小滴のサイズを調節して前記小滴が前記基板上で互いに合体して前記被膜を形成する連続層を形成するようにするステップを更に有する、請求項６記載の方法。
【請求項１】
静止状態の基板に加圧流体を塗布する装置であって、
アクチュエータ、前記加圧流体を収容した流体チャンバ、前記アクチュエータに結合された弁要素、流体通路、及び前記流体チャンバと前記流体通路との間に設けられた弁座を有する少なくとも１つの流体ディスペンサを有し、前記アクチュエータは、前記弁要素を前記弁座に対して、前記加圧流体が前記流体チャンバから前記流体通路内に流れることができるようにする開放位置と、前記弁要素が前記弁座に接触して前記流体チャンバと前記流体通路との間に流体シールを生じさせる閉鎖位置との間で動かすよう構成されており、
前記少なくとも１つの流体ディスペンサに機械的に結合された多軸ステージを有し、前記多軸ステージは、前記少なくとも１つの流体ディスペンサを前記静止状態の基板に対して動かすよう構成されており、
複数個の前記流体ディスペンサの各々にそれぞれ機械的に結合された少なくとも１枚のノズルプレートを有し、前記少なくとも１枚のノズルプレートは、前記流体通路に結合された流体キャビティ及び前記流体チャンバに結合された複数個のノズルを有し、前記流体キャビティは、前記少なくとも１つの流体ディスペンサの前記弁要素が前記開放位置にあるとき、前記複数個のノズルから放出可能に前記加圧流体を前記少なくとも１つの流体ディスペンサから受け入れるよう構成されている、装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記弁要素を支持した弁棒、少なくとも１つの圧電アクチュエータ、及び前記少なくとも１つの圧電アクチュエータを前記弁棒に結合するレバーアームを有し、前記少なくとも１つの圧電アクチュエータは、前記レバーアームを偏向させ、それにより前記弁棒を動かして前記弁座に対する前記弁要素の前記開放位置及び前記閉鎖位置をもたらすために選択的に付勢される、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記アクチュエータに電気的に結合されたドライバを更に有し、前記駆動回路は、電流制限出力信号を、前記開放位置と前記閉鎖位置との間における前記弁要素の運動を調整するためにパルス幅変調される前記少なくとも１つの流体ディスペンサの前記アクチュエータに送るよう構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記アクチュエータに電気的に結合されたドライバを更に有し、前記ドライバは、電流制限出力信号を、前記開放位置と前記閉鎖位置との間における前記弁要素の運動を調整するために周波数変調される前記流体ディスペンサの各々の前記アクチュエータに送るよう構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記ノズルプレートと前記ディスペンサとの間に設けられた延長部を更に有し、前記延長部は、前記ノズルプレートを前記ディスペンサから離隔させ、前記延長部は、前記流体キャビティを前記流体通路に結合するボアを有する、請求項１記載の装置。
【請求項６】
加圧流体を静止状態の基板上に小出しして被膜を形成する方法であって、
前記加圧流体の複数個の小滴を複数個のノズルから前記静止状態の基板上に放出するステップと、
前記小滴を放出しながら前記ノズルを前記静止状態の基板に対して動かすステップとを有する、方法。
【請求項７】
前記小滴を放出する前記ステップは、パルス幅変調された出力信号を前記流体ディスペンサのアクチュエータに送るステップを更に含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記小滴を放出する前記ステップは、周波数変調された出力信号を前記流体ディスペンサのアクチュエータに送るステップを更に含む、請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記加圧流体を第１の流体ディスペンサから前記ノズルのうちの第１の部分に供給するステップと、
前記第１のノズル群に供給される前記加圧流体とは別個独立に、前記加圧流体を第２の流体ディスペンサから前記ノズルのうちの第２の部分に供給するステップとを更に有する、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記小滴のサイズを調節して前記小滴が前記基板上で互いに合体して前記被膜を形成する連続層を形成するようにするステップを更に有する、請求項６記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１０６９３４（Ｐ２００９−１０６９３４Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７６９１１（Ｐ２００８−２７６９１１）
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（３９９０１８６７７）ノードソン コーポレイション (15)
【氏名又は名称原語表記】Ｎｏｒｄｓｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【住所又は居所原語表記】２８６０１ Ｃｌｅｍｅｎｓ Ｒｏａｄ Ｗｅｓｔｌａｋｅ Ｏｈｉｏ ４４１４５−１１１９ ＵＳＡ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（３９９０１８６７７）ノードソン コーポレイション (15)
【氏名又は名称原語表記】Ｎｏｒｄｓｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【住所又は居所原語表記】２８６０１ Ｃｌｅｍｅｎｓ Ｒｏａｄ Ｗｅｓｔｌａｋｅ Ｏｈｉｏ ４４１４５−１１１９ ＵＳＡ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]