描画装置、および描画方法
【課題】描画対象物に均一な厚みの材料層を描画する描画装置および描画方法を提供する。
【解決手段】描画対象物５０に描画すべきパターンの液状材料を付着させるべき領域を、主走査方向に直交する仮想直線上に垂直投影した像の連続する部分の長さ、つまり配線領域の長さＬｗに基づいて、ノズルヘッド２３の１回の主走査で描画されるパス領域の幅Ｌｐを、ノズルヘッドに設けられるノズルの配列長さＬａよりも短く設定する。
【解決手段】描画対象物５０に描画すべきパターンの液状材料を付着させるべき領域を、主走査方向に直交する仮想直線上に垂直投影した像の連続する部分の長さ、つまり配線領域の長さＬｗに基づいて、ノズルヘッド２３の１回の主走査で描画されるパス領域の幅Ｌｐを、ノズルヘッドに設けられるノズルの配列長さＬａよりも短く設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状材料を吐出してパターンを描画する描画装置および描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルヘッド（インクジェットヘッド）からパターン形成用材料を含んだ液状材料を液滴として吐出して、描画対象物の表面に、材料層を所定パターンで描画する技術が知られている（たとえば特許文献１）。
【０００３】
このような描画技術において、たとえば、描画対象物にはプリント配線板が、液状材料には液状ソルダーレジストが用いられる。プリント配線板は、基材および配線を含み、所定の位置に電子部品等がはんだ付けされる。ソルダーレジストは、プリント配線板への電子部品等のはんだ付けのために、必要な導体部分を露出し、はんだ付けが不要な部分にはんだが付かないように配線板上に形成される絶縁膜である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５４４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、描画対象物に均一な厚みの材料層を描画する描画装置および描画方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、基板を保持する保持機構と、前記保持機構に保持された基板に向けて絶縁性液状材料を吐出し、絶縁性液状材料を前記基板に付着させることによって描画を行う複数のノズル、および該複数のノズルに絶縁性液状材料を供給する供給路が設けられたノズルヘッドと、前記保持機構を移動させることによって、該保持機構に保持される基板を前記ノズルヘッドに対して第１の方向に走査する主走査と、前記第１の方向と交差する第２の方向に走査する副走査と、を行う移動機構と、前記基板に描画すべきパターンを定義する画像データを記憶し、前記画像データに基づいて、前記移動機構および前記ノズルヘッドを制御する制御装置と、を備え、前記複数のノズルは前記第２の方向に配列され、該第２の方向の一端側のノズルから他端側のノズルまでのノズル配列長さをＬａとし、前記基板に描画すべきパターンの絶縁性液状材料を付着させるべき領域を、前記第１の方向に直交する仮想直線上に垂直投影した像の連続する部分の長さをＬｗとしたとき、前記制御装置は、前記基板の１回の主走査で描画されるパス領域の幅を、前記像の連続する部分の長さＬｗに基づいて、前記ノズル配列長さＬａよりも短いＬｐに設定し、前記基板を主走査しながら前記ノズルから絶縁性液状材料を吐出させて、前記パス領域内に描画を行う描画装置、が提供される。
【０００７】
本発明の他の観点によれば、絶縁性液状材料を吐出する規則的に配列された複数のノズル、および該複数のノズルに絶縁性液状材料を供給する供給路が設けられたノズルヘッドにより、基板の表面を走査する主走査と、該主走査と交差する方向に走査する副走査と、を行いながら、前記ノズルから絶縁性液状材料を吐出させ、該液状材料で前記基板に描画を行う描画方法であって、前記規則的に配列された複数のノズルの一端側のノズルから他端側のノズルまでのノズル配列長さをＬａとし、前記基板に描画すべきパターンの絶縁性液状材料を付着させるべき領域を、前記主走査方向に直交する仮想直線上に垂直投影した像の連続する部分の長さをＬｗとしたとき、前記ノズルヘッドの１回の主走査で描画されるパス領域の幅を、前記像の連続する部分の長さＬｗに基づいて、前記ノズル配列長さＬａよりも短いＬｐに設定し、前記ノズルヘッドを主走査させながら前記ノズルから絶縁性液状材料を吐出させて、前記パス領域内に描画を行う描画方法、が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
液状材料が均一な厚みで描画された描画対象物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａは、描画装置を示す側面図であり、図１Ｂおよび図１Ｃは、描画装置に備えられるノズルヘッドを示す断面図および底面図である。
【図２】図２は、ノズルヘッドに対して描画対象物を相対的に走査しながら、ノズルヘッドから吐出される液状材料を描画対象物の表面に付着させる様子を示す側面図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、描画対象物に所定のパターンを描画する様子を示す平面図および側面図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、描画対象物に所定のパターンを均一な厚さで描画する様子を示す平面図および側面図である。
【図５】図５は、ノズルヘッドの主走査方向に直交する仮想直線上に垂直投影した液状材料を付着させるべき領域の像の連続する部分の長さと、ノズル配列長さよりも短い任意のパス領域の幅と、の関係を示すダイアグラムである。
【図６】図６Ａおよび図６Ｂは、ノズルヘッドによりパス領域内に描画を行う様子を示す平面図、および実施例によるノズルヘッドの変形例を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１Ａは、実施例による描画装置の構成を示す側面図である。この描画装置は、定盤２０、フレーム２１、ステージ２２、ノズルヘッド２３、ＣＣＤカメラ３０、および制御装置４０を含む構成である。定盤２０は、図中の座標系においてＸＹ平面に平行な面内に設置される。ステージ２２は、定盤２０上に配置される。フレーム２１は、定盤２０に固定され、Ｙ軸方向に沿って見たとき、ステージ２２を門型に囲むように配置され、ノズルヘッド２３およびＣＣＤカメラ３０が取り付けられる。制御装置４０は、描画装置の動作を制御する。
【００１１】
ステージ２２は、たとえば、定盤２０側から順に配置されるＹステージ２２ｙ、Ｘステージ２２ｘおよびθステージ２２θ等の移動機構、およびチャックプレート２２ａ等の保持機構を含む。Ｙステージ２２ｙ、Ｘステージ２２ｘおよびθステージ２２θは、それぞれボールネジやリニアモータ等の駆動機構を備える。チャックプレート２２ａは、描画対象物（たとえばプリント配線板）５０を吸着保持する。θステージ２２θは、保持された描画対象物５０を、ＸＹ平面に平行な面内で、Ｚ軸に平行な回転軸の周囲に回転させる。Ｘステージ２２ｘおよびＹステージ２２ｙは、それぞれ描画対象物５０を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動させることができる。チャックプレート２２ａによる描画対象物５０の吸着は、制御装置４０によって制御される。Ｘ，Ｙ，θステージ２２ｘ，２２ｙ，２２θによる描画対象物５０の移動は、各ステージの駆動機構を介して、制御装置４０によって制御される。なお、移動機構は、描画対象物をＸ，Ｙ，θ方向にそれぞれ移動させることができる単一の可動ステージであってもかまわない。
【００１２】
フレーム２１は、２本の支柱２１ａ、２１ｂ、及び梁２１ｃを含む。支柱２１ａ、２１ｂは、定盤２０のＹ軸方向の略中央に立設される。梁２１ｃは、Ｘ軸方向に沿うように、支柱２１ａ、２１ｂに支持される。
【００１３】
ノズルヘッド２３およびＣＣＤカメラ３０は、フレーム２１の梁２１ｃに取り付けられる。ノズルヘッド２３は、パターン形成用材料を含んだ絶縁性を有する液状材料（たとえば光硬化剤が添加された液状ソルダーレジスト）を液滴として保持機構２２ａに保持された描画対象物５０に向けて吐出（滴下）する。ノズルヘッド２３からの液状材料の吐出は、制御装置４０によって制御される。ＣＣＤカメラ３０は、保持機構２２ａに保持された描画対象物５０の表面を撮像する。移動機構により描画対象物５０を移動させることで、描画対象物５０上の任意の位置の撮像データを取得することができる。取得された撮像データは、制御装置４０に送信される。取得された撮像データにより、制御装置４０は、描画対象物５０に液状材料を付着させるべき位置の計測や、付着した液状材料の検査を行うことができる。ＣＣＤカメラ３０による撮像、およびその撮像データの送信は、制御装置４０によって制御される。
【００１４】
制御装置４０は、記憶装置４０ａを含み、記憶装置４０ａには、描画対象物５０上に描画すべきパターンを定義する画像データ（ガーバデータ、ビットマップデータ等）が記憶されている。制御装置４０は、ＣＣＤカメラ３０による撮像データおよび記憶装置４０ａに記憶される画像データに基づいて、描画対象物５０に描画すべきパターンが描画されるように、移動機構による描画対象物５０の移動、およびノズルヘッド２３からの液状材料の吐出を制御する。
【００１５】
描画対象物５０は、Ｘ軸およびＹ軸方向に移動され、ノズルヘッド２３の鉛直下方（Ｚ軸方向）において液状材料を付着される。
【００１６】
なお、図１Ａでは、ステージ２２に移動機構を備え、フレーム２１が固定される構成であるが、フレーム２１に移動機構を備える構成であってもかまわない。
【００１７】
図１Ｂおよび図１Ｃは、ノズルヘッド２３の構成を示す断面図および底面図である。ノズルヘッド２３は、図１Ｂに示すように、規則的に配列され、電気信号に基づいて液状材料を吐出する複数のノズル２３ａ、およびそれらノズル２３ａに液状材料を供給する供給路２３ｂを含む。ノズル２３ａは、ピッチＰでＸ軸方向に沿って配列し、一端のノズル２３ａから他端のノズル２３ａまでの長さはＬａである。たとえば、ノズルは、約３０μｍの開口径を有し、ピッチＰが約１６０μｍ、ノズル配列長さＬａが約３０ｍｍである。また、ノズルヘッド２３は、図１Ｃに示すように、描画対象物５０上に付着した液状材料、たとえば光硬化剤が添加されたソルダーレジスト、を光硬化させるための光源２３ｃを備える。複数のノズル２３ａ各々は、たとえばピエゾ素子を含んで構成され、電気信号の印加によって液状材料を吐出する。複数のノズル２３ａ各々からの液状材料の吐出は、制御装置４０によって制御される。
【００１８】
図２は、ノズルヘッド２３により描画対象物５０を走査しながら、ノズルヘッド２３から吐出される液状材料を描画対象物５０の表面に付着させる様子を示す側面図である。制御装置４０（図１Ａ）は、ノズル２３ａに所定の基準電圧を印加した状態で、ノズルヘッド２３に対して描画対象物５０を、たとえばＹ軸方向に移動する。ＣＣＤカメラ３０（図１Ａ）による撮像データ、および記憶装置４０ａ（図１Ａ）に記憶される画像データに基づいて、たとえば吐出周期Ｓ（吐出周波数Ｆ）が３３μｓ（３０ｋＨｚ）程度の条件で、液状材料を吐出させるノズル２３ａに電圧パルスを印加する。ノズル２３ａは、時刻Ｔ１に開始する電圧パルスの印加によって、液状材料を吐出し、液状材料を描画対象物５０上の地点Ｐ１に付着させる。さらに、時刻Ｔ２に開始する電圧パルスの印加によって、液状材料を吐出し、液状材料を描画対象物５０上の地点Ｐ２に付着させる。描画対象物への液状材料の吐出を繰り返し、描画対象物の表面に描画すべきパターンを描画する。たとえば、描画対象物５０とノズルヘッド２３のノズル２３ａとの距離は１ｍｍ程度であり、地点Ｐ１からＰ２までの距離は２０μｍ程度である。
【００１９】
本発明者らは、上記の描画装置を用いて、プリント配線板に光硬化剤が添加されたソルダーレジストを所定のパターンで描画する評価実験を行った。なお、以下では、便宜的に、ノズルヘッドがプリント配線板の表面を走査するものとして説明を行う。
【００２０】
図３Ａおよび図３Ｂは、プリント配線板にソルダーレジストパターンを描画する様子を示す平面図および側面図である。プリント配線板５０には、たとえば、描画すべきソルダーレジストパターンが合同であり、Ｘ軸方向の幅がＬｗである複数の配線領域５１が行列状に配置されている。配線領域５１、およびプリント配線板に形成されるソルダーレジスト層６０は、ハッチングにより示している。なお、図中のノズルヘッド２３は、ノズル２３ａを示せるように、便宜的に、透視図として示している。
【００２１】
本評価実験では、制御装置４０（図１Ａ）は、まず、ＣＣＤ３０（図１Ａ）によりプリント配線板５０に形成されたアライメントマークＭを参照して、ノズルヘッド２３に配列されたノズル２３ａの一端がプリント配線板５０の描画すべき領域の隅に配置されるようにノズルヘッド２３を移動する。さらに、ノズル配列長さＬａに等しい幅でＹ軸方向に沿うプリント配線板５０の一端側から他端側まで、つまり幅Ｌａを有するパス領域５２ａ上でノズルヘッド２３を主走査する。同時に、ノズルヘッド２３に設けられたノズル２３ａに所定の電圧パルスを印加し、パス領域５２ａのソルダーレジストを付着させるべき領域にソルダーレジストを吐出する。パス領域５２ａ内の配線領域５１部分に付着したソルダーレジストは、ノズルヘッド２３に備えられた光源２３ｃ（図１Ｃ）によって直ちに光硬化される。
【００２２】
次に、Ｘ軸方向に沿ってノズル２３ａ配列長さＬａずらした位置までノズルヘッド２３を副走査し、幅Ｌａを有するパス領域５２ｂ上でノズルヘッド２３を主走査する。同時に、ノズルヘッド２３に設けられたノズル２３ａに所定の電圧パルスを印加し、パス領域５２ｂのソルダーレジストを付着させるべき領域にソルダーレジストを吐出する。パス領域５２ｂの配線領域５１部分に付着したソルダーレジストは、ノズルヘッド２３に備えられた光源２３ｃによって直ちに光硬化される。このように、ノズルヘッドがプリント配線板の一端側から他端側まで走査する主走査と、ノズルヘッドが主走査の方向と交差する方向に走査する副走査と、を繰り返し行い、プリント配線板の表面全面に描画を行う。
【００２３】
このような配線領域が行列状に配置されるプリント配線板の描画操作において、ノズル配列長さＬａは、通常、配線領域５１の幅Ｌｗを等分する幅にならない。そのため、プリント配線板５０の表面に画定されるパス領域５２ａ〜５２ｄには、ノズルヘッド２３の主走査方向に縦断してソルダーレジストを付着しない非付着縦断領域を含むパス領域５２ｂ，５２ｄが存在することになる。非付着縦断領域とは、列方向に配列する配線領域群と隣接する配線領域群との間隙領域、プリント配線板の周縁領域、およびプリント配線板からはみ出して主走査されるはみ出し領域などに対応する。非付着縦断領域を含むパス領域５２ｂ，５２ｄに描画を行う場合、ノズルヘッド２３の非付着縦断領域に対応するノズル２３ａは、パス領域５２ｂ，５２ｄの主走査に亘って、ソルダーレジストを吐出することはない。ここで、ノズルヘッド２３に設けられた複数のノズル２３ａに対して、パス領域の主走査に亘ってソルダーレジストを少なくとも１回は吐出させるノズル２３ａの比率を、そのパス領域におけるノズルヘッドの吐出Ｄｕｔｙと定義する。非付着縦断領域を含まないパス領域５２ａ，５２ｃは、ノズルヘッド２３の吐出Ｄｕｔｙが相対的に高く、非付着縦断領域を含むパス領域５２ｂ，５２ｄは、ノズルヘッド２３の吐出Ｄｕｔｙが相対的に低い。
【００２４】
本発明者らの評価実験によれば、相対的に高い吐出Ｄｕｔｙで描画を行うパス領域５２ａ，５２ｃでは、１つのノズルから１回に吐出されるソルダーレジスト量が相対的に少なくなり、図３Ｂに示すように、プリント配線板５０に形成されるソルダーレジスト層６０の厚みが相対的に薄くなることがわかった。また、相対的に低い吐出Ｄｕｔｙで描画を行うパス領域５２ｂ、５２ｄでは、１つのノズルから１回に吐出されるソルダーレジスト量が相対的に多くなり、図３Ｂに示すように、プリント配線板５０に形成されるソルダーレジスト層６０の厚みが相対的に厚くなることがわかった。このような現象は、ノズル２３ａからソルダーレジストのような比較的粘性の高い液状材料を吐出する場合であって、かつ、液状材料を供給する供給路２３ｂ（図１Ｂ）が複数のノズル２３ａに対して共通に設けられたノズルヘッド２３を用いる場合に生じうる。
【００２５】
プリント配線板に形成されるソルダーレジストの厚みは、外観品質上、均一であることが望ましい。上記の評価実験に基づけば、パス領域の幅をノズル配列長さよりも短くして配線領域の幅を等分する幅に設定し、各パス領域を描画するノズルヘッドの吐出Ｄｕｔｙを同程度にすることが望ましいと考えられる。各パス領域の描画を同程度の吐出Ｄｕｔｙで行い、各パス領域で１つのノズルから１回に吐出されるソルダーレジスト量を同程度にすることにより、プリント配線板に形成されるソルダーレジスト層の厚みを均一にすることができると考えられる。
【００２６】
図４Ａおよび図４Ｂは、プリント配線板にソルダーレジストパターンを均一に描画する様子を示す平面図および側面図である。配線領域５１、およびプリント配線板に形成されるソルダーレジスト層６０は、ハッチングにより示している。なお、図中のノズルヘッド２３は、ノズル２３ａを示せるように、便宜的に、透視図として示している。本実施例では、制御装置４０（図１Ａ）は、まず、記憶装置４０ａ（図１Ａ）に記憶された画像データに基づいて、ノズルヘッド２３の主走査方向に直交する仮想直線上に垂直投影したソルダーレジストを付着させるべき領域の像の連続する部分の位置、およびその長さを算出する。つまり、列方向に配列する配線領域５１群のＸ軸上の位置、およびその幅Ｌｗを算出する。そして、１回の主走査で描画するパス領域の幅Ｌｐを、ノズル配列長さＬａよりも短く、配線領域５１の幅Ｌｗを等分する幅に設定する。たとえば、ノズル配列長さＬａが３０ｍｍであり、配線領域の幅Ｌｗが５０ｍｍである場合、パス領域の幅Ｌｐを５０／２＝２５ｍｍに設定する。
【００２７】
制御装置４０は、プリント配線板５０に形成されたアライメントマークＭを参照して、プリント配線板５０の描画すべき領域の隅に配置されるようにノズルヘッド２３を移動する。そして、ノズルヘッド２３をプリント配線板５０の一端側から他端側まで主走査する。このとき、ノズルヘッド２３に配列される一端側のノズル２３ａから先に設定されたパス領域の幅Ｌｐまでの範囲に含まれるノズル群からソルダーレジストを吐出させて、幅Ｌｐを有するパス領域５２ｅの描画を行う。なお、図中に黒塗りで示すノズルは、ノズルヘッド２３に配列されたノズル２３ａの一端からパス領域の幅Ｌｐまでの範囲に含まれずに、パス領域５２ｅの主走査に亘って、ソルダーレジストを吐出しないよう制御されるノズルである。
【００２８】
次に、制御装置４０は、Ｘ軸方向に沿ってパス領域の幅Ｌｐずらした位置までノズルヘッド２３を副走査し、Ｙ軸方向に沿ってプリント配線板５０の一端側から他端側までノズルヘッド２３を主走査する。このとき、ノズルヘッド２３に配列される一端側のノズル２３ａからパス領域の幅Ｌｐまでの範囲に含まれるノズル群からソルダーレジストを吐出させ、幅Ｌｐを有するパス領域５２ｆの描画を行う。このように、プリント配線板５０のソルダーレジストを付着させるべき領域の隅にノズルヘッドを移動して、ノズルヘッドがプリント配線板の表面を走査する主走査と、ノズルヘッドが主走査の方向と交差する方向に走査する副走査と、を繰り返し行い、プリント配線板の表面全面に描画を行う。
【００２９】
このような描画操作により、各パス領域におけるノズルヘッドの吐出Ｄｕｔｙが同程度（Ｌｐ／Ｌａ）となり、各パス領域で１つのノズルから１回に吐出されるソルダーレジスト量を同程度にすることが可能となる。この結果、図４Ｂに示すように、プリント配線板５０に形成されるソルダーレジスト層６０の厚みを均一化することが可能となる。
【００３０】
図５は、ノズルヘッドの主走査方向に直交する仮想直線上に垂直投影したソルダーレジストを付着させるべき領域の像の連続する部分、つまり配線領域の幅Ｌｗと、ノズル配列長さＬａと、ノズル配列長さＬａよりも短い任意のパス領域の幅Ｌｐと、の関係を示すダイアグラムである。配線領域の幅Ｌｗは、たとえばノズル配列長さＬａの２倍よりも大きく、３倍よりも小さい幅であるとする。パス領域の幅Ｌｐは、（ｎ×Ｌａ）＞Ｌｗ（ｎは自然数）の条件を満たす最小のｎをｎ１（図中に示す関係においてｎ１＝３）としたときのＬｗ／ｎ１に設定することが望ましい。なぜなら、各パス領域におけるノズルヘッドの吐出Ｄｕｔｙを同程度にし、かつ、最も少ない主走査の回数で幅Ｌｗを有する配線領域全面の描画を行うことができるためである。
【００３１】
ただし、パス領域の幅Ｌｐは、配線領域の幅Ｌｗを完全に等分する幅でなくてもかまわない。パス領域の幅ＬｐをＬａにして配線領域全面に描画を行うときのノズルヘッドの主走査の回数（図中に示す関係において３回）と、パス領域の幅ＬｐをＬａよりも短くして配線領域全面に描画を行うときのノズルヘッドの主走査の回数と、が同じ回数になる範囲で、パス領域の幅Ｌｐを設定してもかまわない。つまり、パス領域の幅Ｌｐは、Ｌｗ以上でｎ１×Ｌａよりも短い長さをＬｄとしたときのＬｄ／ｎ１に設定してもかまわない。このようにパス領域の幅を設定することにより、パス領域の幅をノズル配列長さに設定したときよりも、各パス領域におけるノズルヘッドの吐出Ｄｕｔｙのバラつきを抑制することが可能である。したがって、パス領域の幅をノズル配列長さに設定したときよりも、プリント配線板に形成されるソルダーレジスト層の厚みのバラつきを抑制することが可能である。
【００３２】
図６Ａは、ノズルヘッドによりパス領域内に描画を行う様子を示す平面図である。実施例では、ノズルヘッドに配列された一端側のノズルからパス領域の幅Ｌｐまでの範囲に含まれるノズル群からソルダーレジストを吐出させて、各パス領域の描画を行った。しかし、図６Ａに示すように、ノズルヘッド２３に配列されたノズル２３ａのいずれの端側にも偏らず、パス領域の幅Ｌｐに対応するノズル群からソルダーレジストを吐出させてもよい。
【００３３】
常温下において、ソルダーレジストの粘性は比較的高く、そのため、ソルダーレジストがノズルから吐出されない可能性がある。ソルダーレジストを含む液状材料は、一般的に、温度と粘性との間に正の相関関係を有する。ソルダーレジストは、ノズルから吐出しやすくするために、加熱して粘性を低下させてからノズルに供給することが好ましい。ノズルヘッドの両端付近に配置されるノズルは、外気によって温度が低下しやすいため、ソルダーレジストの粘性が増加しやすい。ノズルヘッドに設けられたノズルの端部と中央付近とでソルダーレジストの粘性が異なると、１回に吐出されるソルダーレジスト量が異なり、プリント配線板に形成される材料層の厚みが均一にならない可能がある。したがって、ノズルヘッドに設けられるノズルのいずれの端側にも偏らない、温度的に安定したノズル群により描画を行うことが好ましいであろう。具体的には、ノズルヘッドに設けられるノズルの端部からノズル配列長さの２〜３％を除くノズル群を用いることが望ましい。
【００３４】
また、プリント配線板に描画すべきパターンのＸ軸方向の解像度を向上させるために、ノズルヘッドをＸ軸方向にずらして複数回の走査を行ってもかまわない。図６Ａに示すように、Ｙ軸方向にノズルヘッド２３の走査を行い、そのノズルヘッド２３の走査位置に対して、Ｘ軸方向にノズル２３ａのピッチＰよりも短い距離、たとえばＰ／２ずらした位置で再度Ｙ軸方向にノズルヘッド２３の走査を行う。このとき、パス領域５２ｅに描画されるＸ軸方向の解像度は、ノズルヘッド２３の分解能のおよそ２倍となる。このような描画操作により、１つのパス領域に描画すべきパターンのＸ軸方向の解像度を容易に向上させることが可能となる。なお、このような描画操作において、ノズルヘッドの主走査は、Ｙ軸方向への走査、およびノズルピッチよりも短いＸ軸方向への走査を含み、ノズルヘッドの副走査は、ノズルピッチ以上のＸ軸方向への走査を含む。また、パス領域の幅は、Ｙ軸方向への１回目の走査においてソルダーレジストを吐出するＸ軸負方向最端部のノズル２３ａから、２回目の走査においてソルダーレジストを吐出するＸ軸正方向最端部のノズル２３ａまでの幅である。
【００３５】
図６Ｂは、実施例によるノズルヘッドの変形例を示す底面図である。ノズルヘッドは、ノズルが千鳥状に配置された構成であってもかまわない。複数のノズル２３ａは、たとえばＹ軸負方向とＹ軸正方向とに１列ずつ、計２列のノズル列２３Ｉ，２３ＩＩを構成する。各ノズル列２３Ｉ，２３ＩＩを構成するノズル２３ａは、Ｘ軸方向にピッチＰで配置される。一方のノズル列２３Ｉを構成するノズル２３ａは、他方のノズル列２３ＩＩを構成するノズル２３ａに対して、Ｘ軸方向にＰ／２ずらして配置される。ノズルヘッド２３をこのような構成にすることにより、ノズル２３ａにソルダーレジストを供給する供給機構やピエゾ素子の寸法・レイアウトなどの制約を受けることなく、Ｘ軸方向の分解能を容易に増加することが可能である。なお、このとき、ノズル配列長さＬａは、ノズル列２３ＩのＸ軸正方向最端部のノズルから、ノズル列２３ＩＩのＸ軸負方向最端部のノズルまでの長さである。
【００３６】
以上、実施例を用いて本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、プリント配線板は、複数の配線領域を含む構成でなく、単一のレジストパターンを含む構成であってもよい。そのほか、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００３７】
２１ フレーム
２１ａ，ｂ 支柱、
２１ｃ 梁、
２２ 保持機構、
２２ａ チャックプレート、
２２θ θステージ、
２２ｘ ｘステージ、
２２ｙ ｙステージ、
２３ ノズルヘッド、
２３ａ ノズル、
２３Ｉ，ＩＩ ノズル列、
２３ｂ 供給路、
２３ｃ 光源、
３０ ＣＣＤカメラ、
４０ 制御装置、
４０ａ 記憶装置、
５０ 描画対象物、
５１ 配線領域、
５２ パス領域、
６０ 材料層、
Ｆ 吐出周波数、
Ｌａ ノズル配列長さ、
Ｌｗ 配線領域幅、
Ｌｐ パス領域幅、
Ｍ アライメントマーク、
Ｐ ノズルピッチ、
Ｖ 電圧、
Ｓ 吐出周期、
Ｔ 時間、
Ｖｈ 電圧パルス高さ、
Ｐｗ 電圧パルス幅。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状材料を吐出してパターンを描画する描画装置および描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルヘッド（インクジェットヘッド）からパターン形成用材料を含んだ液状材料を液滴として吐出して、描画対象物の表面に、材料層を所定パターンで描画する技術が知られている（たとえば特許文献１）。
【０００３】
このような描画技術において、たとえば、描画対象物にはプリント配線板が、液状材料には液状ソルダーレジストが用いられる。プリント配線板は、基材および配線を含み、所定の位置に電子部品等がはんだ付けされる。ソルダーレジストは、プリント配線板への電子部品等のはんだ付けのために、必要な導体部分を露出し、はんだ付けが不要な部分にはんだが付かないように配線板上に形成される絶縁膜である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５４４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、描画対象物に均一な厚みの材料層を描画する描画装置および描画方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、基板を保持する保持機構と、前記保持機構に保持された基板に向けて絶縁性液状材料を吐出し、絶縁性液状材料を前記基板に付着させることによって描画を行う複数のノズル、および該複数のノズルに絶縁性液状材料を供給する供給路が設けられたノズルヘッドと、前記保持機構を移動させることによって、該保持機構に保持される基板を前記ノズルヘッドに対して第１の方向に走査する主走査と、前記第１の方向と交差する第２の方向に走査する副走査と、を行う移動機構と、前記基板に描画すべきパターンを定義する画像データを記憶し、前記画像データに基づいて、前記移動機構および前記ノズルヘッドを制御する制御装置と、を備え、前記複数のノズルは前記第２の方向に配列され、該第２の方向の一端側のノズルから他端側のノズルまでのノズル配列長さをＬａとし、前記基板に描画すべきパターンの絶縁性液状材料を付着させるべき領域を、前記第１の方向に直交する仮想直線上に垂直投影した像の連続する部分の長さをＬｗとしたとき、前記制御装置は、前記基板の１回の主走査で描画されるパス領域の幅を、前記像の連続する部分の長さＬｗに基づいて、前記ノズル配列長さＬａよりも短いＬｐに設定し、前記基板を主走査しながら前記ノズルから絶縁性液状材料を吐出させて、前記パス領域内に描画を行う描画装置、が提供される。
【０００７】
本発明の他の観点によれば、絶縁性液状材料を吐出する規則的に配列された複数のノズル、および該複数のノズルに絶縁性液状材料を供給する供給路が設けられたノズルヘッドにより、基板の表面を走査する主走査と、該主走査と交差する方向に走査する副走査と、を行いながら、前記ノズルから絶縁性液状材料を吐出させ、該液状材料で前記基板に描画を行う描画方法であって、前記規則的に配列された複数のノズルの一端側のノズルから他端側のノズルまでのノズル配列長さをＬａとし、前記基板に描画すべきパターンの絶縁性液状材料を付着させるべき領域を、前記主走査方向に直交する仮想直線上に垂直投影した像の連続する部分の長さをＬｗとしたとき、前記ノズルヘッドの１回の主走査で描画されるパス領域の幅を、前記像の連続する部分の長さＬｗに基づいて、前記ノズル配列長さＬａよりも短いＬｐに設定し、前記ノズルヘッドを主走査させながら前記ノズルから絶縁性液状材料を吐出させて、前記パス領域内に描画を行う描画方法、が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
液状材料が均一な厚みで描画された描画対象物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａは、描画装置を示す側面図であり、図１Ｂおよび図１Ｃは、描画装置に備えられるノズルヘッドを示す断面図および底面図である。
【図２】図２は、ノズルヘッドに対して描画対象物を相対的に走査しながら、ノズルヘッドから吐出される液状材料を描画対象物の表面に付着させる様子を示す側面図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、描画対象物に所定のパターンを描画する様子を示す平面図および側面図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、描画対象物に所定のパターンを均一な厚さで描画する様子を示す平面図および側面図である。
【図５】図５は、ノズルヘッドの主走査方向に直交する仮想直線上に垂直投影した液状材料を付着させるべき領域の像の連続する部分の長さと、ノズル配列長さよりも短い任意のパス領域の幅と、の関係を示すダイアグラムである。
【図６】図６Ａおよび図６Ｂは、ノズルヘッドによりパス領域内に描画を行う様子を示す平面図、および実施例によるノズルヘッドの変形例を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１Ａは、実施例による描画装置の構成を示す側面図である。この描画装置は、定盤２０、フレーム２１、ステージ２２、ノズルヘッド２３、ＣＣＤカメラ３０、および制御装置４０を含む構成である。定盤２０は、図中の座標系においてＸＹ平面に平行な面内に設置される。ステージ２２は、定盤２０上に配置される。フレーム２１は、定盤２０に固定され、Ｙ軸方向に沿って見たとき、ステージ２２を門型に囲むように配置され、ノズルヘッド２３およびＣＣＤカメラ３０が取り付けられる。制御装置４０は、描画装置の動作を制御する。
【００１１】
ステージ２２は、たとえば、定盤２０側から順に配置されるＹステージ２２ｙ、Ｘステージ２２ｘおよびθステージ２２θ等の移動機構、およびチャックプレート２２ａ等の保持機構を含む。Ｙステージ２２ｙ、Ｘステージ２２ｘおよびθステージ２２θは、それぞれボールネジやリニアモータ等の駆動機構を備える。チャックプレート２２ａは、描画対象物（たとえばプリント配線板）５０を吸着保持する。θステージ２２θは、保持された描画対象物５０を、ＸＹ平面に平行な面内で、Ｚ軸に平行な回転軸の周囲に回転させる。Ｘステージ２２ｘおよびＹステージ２２ｙは、それぞれ描画対象物５０を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動させることができる。チャックプレート２２ａによる描画対象物５０の吸着は、制御装置４０によって制御される。Ｘ，Ｙ，θステージ２２ｘ，２２ｙ，２２θによる描画対象物５０の移動は、各ステージの駆動機構を介して、制御装置４０によって制御される。なお、移動機構は、描画対象物をＸ，Ｙ，θ方向にそれぞれ移動させることができる単一の可動ステージであってもかまわない。
【００１２】
フレーム２１は、２本の支柱２１ａ、２１ｂ、及び梁２１ｃを含む。支柱２１ａ、２１ｂは、定盤２０のＹ軸方向の略中央に立設される。梁２１ｃは、Ｘ軸方向に沿うように、支柱２１ａ、２１ｂに支持される。
【００１３】
ノズルヘッド２３およびＣＣＤカメラ３０は、フレーム２１の梁２１ｃに取り付けられる。ノズルヘッド２３は、パターン形成用材料を含んだ絶縁性を有する液状材料（たとえば光硬化剤が添加された液状ソルダーレジスト）を液滴として保持機構２２ａに保持された描画対象物５０に向けて吐出（滴下）する。ノズルヘッド２３からの液状材料の吐出は、制御装置４０によって制御される。ＣＣＤカメラ３０は、保持機構２２ａに保持された描画対象物５０の表面を撮像する。移動機構により描画対象物５０を移動させることで、描画対象物５０上の任意の位置の撮像データを取得することができる。取得された撮像データは、制御装置４０に送信される。取得された撮像データにより、制御装置４０は、描画対象物５０に液状材料を付着させるべき位置の計測や、付着した液状材料の検査を行うことができる。ＣＣＤカメラ３０による撮像、およびその撮像データの送信は、制御装置４０によって制御される。
【００１４】
制御装置４０は、記憶装置４０ａを含み、記憶装置４０ａには、描画対象物５０上に描画すべきパターンを定義する画像データ（ガーバデータ、ビットマップデータ等）が記憶されている。制御装置４０は、ＣＣＤカメラ３０による撮像データおよび記憶装置４０ａに記憶される画像データに基づいて、描画対象物５０に描画すべきパターンが描画されるように、移動機構による描画対象物５０の移動、およびノズルヘッド２３からの液状材料の吐出を制御する。
【００１５】
描画対象物５０は、Ｘ軸およびＹ軸方向に移動され、ノズルヘッド２３の鉛直下方（Ｚ軸方向）において液状材料を付着される。
【００１６】
なお、図１Ａでは、ステージ２２に移動機構を備え、フレーム２１が固定される構成であるが、フレーム２１に移動機構を備える構成であってもかまわない。
【００１７】
図１Ｂおよび図１Ｃは、ノズルヘッド２３の構成を示す断面図および底面図である。ノズルヘッド２３は、図１Ｂに示すように、規則的に配列され、電気信号に基づいて液状材料を吐出する複数のノズル２３ａ、およびそれらノズル２３ａに液状材料を供給する供給路２３ｂを含む。ノズル２３ａは、ピッチＰでＸ軸方向に沿って配列し、一端のノズル２３ａから他端のノズル２３ａまでの長さはＬａである。たとえば、ノズルは、約３０μｍの開口径を有し、ピッチＰが約１６０μｍ、ノズル配列長さＬａが約３０ｍｍである。また、ノズルヘッド２３は、図１Ｃに示すように、描画対象物５０上に付着した液状材料、たとえば光硬化剤が添加されたソルダーレジスト、を光硬化させるための光源２３ｃを備える。複数のノズル２３ａ各々は、たとえばピエゾ素子を含んで構成され、電気信号の印加によって液状材料を吐出する。複数のノズル２３ａ各々からの液状材料の吐出は、制御装置４０によって制御される。
【００１８】
図２は、ノズルヘッド２３により描画対象物５０を走査しながら、ノズルヘッド２３から吐出される液状材料を描画対象物５０の表面に付着させる様子を示す側面図である。制御装置４０（図１Ａ）は、ノズル２３ａに所定の基準電圧を印加した状態で、ノズルヘッド２３に対して描画対象物５０を、たとえばＹ軸方向に移動する。ＣＣＤカメラ３０（図１Ａ）による撮像データ、および記憶装置４０ａ（図１Ａ）に記憶される画像データに基づいて、たとえば吐出周期Ｓ（吐出周波数Ｆ）が３３μｓ（３０ｋＨｚ）程度の条件で、液状材料を吐出させるノズル２３ａに電圧パルスを印加する。ノズル２３ａは、時刻Ｔ１に開始する電圧パルスの印加によって、液状材料を吐出し、液状材料を描画対象物５０上の地点Ｐ１に付着させる。さらに、時刻Ｔ２に開始する電圧パルスの印加によって、液状材料を吐出し、液状材料を描画対象物５０上の地点Ｐ２に付着させる。描画対象物への液状材料の吐出を繰り返し、描画対象物の表面に描画すべきパターンを描画する。たとえば、描画対象物５０とノズルヘッド２３のノズル２３ａとの距離は１ｍｍ程度であり、地点Ｐ１からＰ２までの距離は２０μｍ程度である。
【００１９】
本発明者らは、上記の描画装置を用いて、プリント配線板に光硬化剤が添加されたソルダーレジストを所定のパターンで描画する評価実験を行った。なお、以下では、便宜的に、ノズルヘッドがプリント配線板の表面を走査するものとして説明を行う。
【００２０】
図３Ａおよび図３Ｂは、プリント配線板にソルダーレジストパターンを描画する様子を示す平面図および側面図である。プリント配線板５０には、たとえば、描画すべきソルダーレジストパターンが合同であり、Ｘ軸方向の幅がＬｗである複数の配線領域５１が行列状に配置されている。配線領域５１、およびプリント配線板に形成されるソルダーレジスト層６０は、ハッチングにより示している。なお、図中のノズルヘッド２３は、ノズル２３ａを示せるように、便宜的に、透視図として示している。
【００２１】
本評価実験では、制御装置４０（図１Ａ）は、まず、ＣＣＤ３０（図１Ａ）によりプリント配線板５０に形成されたアライメントマークＭを参照して、ノズルヘッド２３に配列されたノズル２３ａの一端がプリント配線板５０の描画すべき領域の隅に配置されるようにノズルヘッド２３を移動する。さらに、ノズル配列長さＬａに等しい幅でＹ軸方向に沿うプリント配線板５０の一端側から他端側まで、つまり幅Ｌａを有するパス領域５２ａ上でノズルヘッド２３を主走査する。同時に、ノズルヘッド２３に設けられたノズル２３ａに所定の電圧パルスを印加し、パス領域５２ａのソルダーレジストを付着させるべき領域にソルダーレジストを吐出する。パス領域５２ａ内の配線領域５１部分に付着したソルダーレジストは、ノズルヘッド２３に備えられた光源２３ｃ（図１Ｃ）によって直ちに光硬化される。
【００２２】
次に、Ｘ軸方向に沿ってノズル２３ａ配列長さＬａずらした位置までノズルヘッド２３を副走査し、幅Ｌａを有するパス領域５２ｂ上でノズルヘッド２３を主走査する。同時に、ノズルヘッド２３に設けられたノズル２３ａに所定の電圧パルスを印加し、パス領域５２ｂのソルダーレジストを付着させるべき領域にソルダーレジストを吐出する。パス領域５２ｂの配線領域５１部分に付着したソルダーレジストは、ノズルヘッド２３に備えられた光源２３ｃによって直ちに光硬化される。このように、ノズルヘッドがプリント配線板の一端側から他端側まで走査する主走査と、ノズルヘッドが主走査の方向と交差する方向に走査する副走査と、を繰り返し行い、プリント配線板の表面全面に描画を行う。
【００２３】
このような配線領域が行列状に配置されるプリント配線板の描画操作において、ノズル配列長さＬａは、通常、配線領域５１の幅Ｌｗを等分する幅にならない。そのため、プリント配線板５０の表面に画定されるパス領域５２ａ〜５２ｄには、ノズルヘッド２３の主走査方向に縦断してソルダーレジストを付着しない非付着縦断領域を含むパス領域５２ｂ，５２ｄが存在することになる。非付着縦断領域とは、列方向に配列する配線領域群と隣接する配線領域群との間隙領域、プリント配線板の周縁領域、およびプリント配線板からはみ出して主走査されるはみ出し領域などに対応する。非付着縦断領域を含むパス領域５２ｂ，５２ｄに描画を行う場合、ノズルヘッド２３の非付着縦断領域に対応するノズル２３ａは、パス領域５２ｂ，５２ｄの主走査に亘って、ソルダーレジストを吐出することはない。ここで、ノズルヘッド２３に設けられた複数のノズル２３ａに対して、パス領域の主走査に亘ってソルダーレジストを少なくとも１回は吐出させるノズル２３ａの比率を、そのパス領域におけるノズルヘッドの吐出Ｄｕｔｙと定義する。非付着縦断領域を含まないパス領域５２ａ，５２ｃは、ノズルヘッド２３の吐出Ｄｕｔｙが相対的に高く、非付着縦断領域を含むパス領域５２ｂ，５２ｄは、ノズルヘッド２３の吐出Ｄｕｔｙが相対的に低い。
【００２４】
本発明者らの評価実験によれば、相対的に高い吐出Ｄｕｔｙで描画を行うパス領域５２ａ，５２ｃでは、１つのノズルから１回に吐出されるソルダーレジスト量が相対的に少なくなり、図３Ｂに示すように、プリント配線板５０に形成されるソルダーレジスト層６０の厚みが相対的に薄くなることがわかった。また、相対的に低い吐出Ｄｕｔｙで描画を行うパス領域５２ｂ、５２ｄでは、１つのノズルから１回に吐出されるソルダーレジスト量が相対的に多くなり、図３Ｂに示すように、プリント配線板５０に形成されるソルダーレジスト層６０の厚みが相対的に厚くなることがわかった。このような現象は、ノズル２３ａからソルダーレジストのような比較的粘性の高い液状材料を吐出する場合であって、かつ、液状材料を供給する供給路２３ｂ（図１Ｂ）が複数のノズル２３ａに対して共通に設けられたノズルヘッド２３を用いる場合に生じうる。
【００２５】
プリント配線板に形成されるソルダーレジストの厚みは、外観品質上、均一であることが望ましい。上記の評価実験に基づけば、パス領域の幅をノズル配列長さよりも短くして配線領域の幅を等分する幅に設定し、各パス領域を描画するノズルヘッドの吐出Ｄｕｔｙを同程度にすることが望ましいと考えられる。各パス領域の描画を同程度の吐出Ｄｕｔｙで行い、各パス領域で１つのノズルから１回に吐出されるソルダーレジスト量を同程度にすることにより、プリント配線板に形成されるソルダーレジスト層の厚みを均一にすることができると考えられる。
【００２６】
図４Ａおよび図４Ｂは、プリント配線板にソルダーレジストパターンを均一に描画する様子を示す平面図および側面図である。配線領域５１、およびプリント配線板に形成されるソルダーレジスト層６０は、ハッチングにより示している。なお、図中のノズルヘッド２３は、ノズル２３ａを示せるように、便宜的に、透視図として示している。本実施例では、制御装置４０（図１Ａ）は、まず、記憶装置４０ａ（図１Ａ）に記憶された画像データに基づいて、ノズルヘッド２３の主走査方向に直交する仮想直線上に垂直投影したソルダーレジストを付着させるべき領域の像の連続する部分の位置、およびその長さを算出する。つまり、列方向に配列する配線領域５１群のＸ軸上の位置、およびその幅Ｌｗを算出する。そして、１回の主走査で描画するパス領域の幅Ｌｐを、ノズル配列長さＬａよりも短く、配線領域５１の幅Ｌｗを等分する幅に設定する。たとえば、ノズル配列長さＬａが３０ｍｍであり、配線領域の幅Ｌｗが５０ｍｍである場合、パス領域の幅Ｌｐを５０／２＝２５ｍｍに設定する。
【００２７】
制御装置４０は、プリント配線板５０に形成されたアライメントマークＭを参照して、プリント配線板５０の描画すべき領域の隅に配置されるようにノズルヘッド２３を移動する。そして、ノズルヘッド２３をプリント配線板５０の一端側から他端側まで主走査する。このとき、ノズルヘッド２３に配列される一端側のノズル２３ａから先に設定されたパス領域の幅Ｌｐまでの範囲に含まれるノズル群からソルダーレジストを吐出させて、幅Ｌｐを有するパス領域５２ｅの描画を行う。なお、図中に黒塗りで示すノズルは、ノズルヘッド２３に配列されたノズル２３ａの一端からパス領域の幅Ｌｐまでの範囲に含まれずに、パス領域５２ｅの主走査に亘って、ソルダーレジストを吐出しないよう制御されるノズルである。
【００２８】
次に、制御装置４０は、Ｘ軸方向に沿ってパス領域の幅Ｌｐずらした位置までノズルヘッド２３を副走査し、Ｙ軸方向に沿ってプリント配線板５０の一端側から他端側までノズルヘッド２３を主走査する。このとき、ノズルヘッド２３に配列される一端側のノズル２３ａからパス領域の幅Ｌｐまでの範囲に含まれるノズル群からソルダーレジストを吐出させ、幅Ｌｐを有するパス領域５２ｆの描画を行う。このように、プリント配線板５０のソルダーレジストを付着させるべき領域の隅にノズルヘッドを移動して、ノズルヘッドがプリント配線板の表面を走査する主走査と、ノズルヘッドが主走査の方向と交差する方向に走査する副走査と、を繰り返し行い、プリント配線板の表面全面に描画を行う。
【００２９】
このような描画操作により、各パス領域におけるノズルヘッドの吐出Ｄｕｔｙが同程度（Ｌｐ／Ｌａ）となり、各パス領域で１つのノズルから１回に吐出されるソルダーレジスト量を同程度にすることが可能となる。この結果、図４Ｂに示すように、プリント配線板５０に形成されるソルダーレジスト層６０の厚みを均一化することが可能となる。
【００３０】
図５は、ノズルヘッドの主走査方向に直交する仮想直線上に垂直投影したソルダーレジストを付着させるべき領域の像の連続する部分、つまり配線領域の幅Ｌｗと、ノズル配列長さＬａと、ノズル配列長さＬａよりも短い任意のパス領域の幅Ｌｐと、の関係を示すダイアグラムである。配線領域の幅Ｌｗは、たとえばノズル配列長さＬａの２倍よりも大きく、３倍よりも小さい幅であるとする。パス領域の幅Ｌｐは、（ｎ×Ｌａ）＞Ｌｗ（ｎは自然数）の条件を満たす最小のｎをｎ１（図中に示す関係においてｎ１＝３）としたときのＬｗ／ｎ１に設定することが望ましい。なぜなら、各パス領域におけるノズルヘッドの吐出Ｄｕｔｙを同程度にし、かつ、最も少ない主走査の回数で幅Ｌｗを有する配線領域全面の描画を行うことができるためである。
【００３１】
ただし、パス領域の幅Ｌｐは、配線領域の幅Ｌｗを完全に等分する幅でなくてもかまわない。パス領域の幅ＬｐをＬａにして配線領域全面に描画を行うときのノズルヘッドの主走査の回数（図中に示す関係において３回）と、パス領域の幅ＬｐをＬａよりも短くして配線領域全面に描画を行うときのノズルヘッドの主走査の回数と、が同じ回数になる範囲で、パス領域の幅Ｌｐを設定してもかまわない。つまり、パス領域の幅Ｌｐは、Ｌｗ以上でｎ１×Ｌａよりも短い長さをＬｄとしたときのＬｄ／ｎ１に設定してもかまわない。このようにパス領域の幅を設定することにより、パス領域の幅をノズル配列長さに設定したときよりも、各パス領域におけるノズルヘッドの吐出Ｄｕｔｙのバラつきを抑制することが可能である。したがって、パス領域の幅をノズル配列長さに設定したときよりも、プリント配線板に形成されるソルダーレジスト層の厚みのバラつきを抑制することが可能である。
【００３２】
図６Ａは、ノズルヘッドによりパス領域内に描画を行う様子を示す平面図である。実施例では、ノズルヘッドに配列された一端側のノズルからパス領域の幅Ｌｐまでの範囲に含まれるノズル群からソルダーレジストを吐出させて、各パス領域の描画を行った。しかし、図６Ａに示すように、ノズルヘッド２３に配列されたノズル２３ａのいずれの端側にも偏らず、パス領域の幅Ｌｐに対応するノズル群からソルダーレジストを吐出させてもよい。
【００３３】
常温下において、ソルダーレジストの粘性は比較的高く、そのため、ソルダーレジストがノズルから吐出されない可能性がある。ソルダーレジストを含む液状材料は、一般的に、温度と粘性との間に正の相関関係を有する。ソルダーレジストは、ノズルから吐出しやすくするために、加熱して粘性を低下させてからノズルに供給することが好ましい。ノズルヘッドの両端付近に配置されるノズルは、外気によって温度が低下しやすいため、ソルダーレジストの粘性が増加しやすい。ノズルヘッドに設けられたノズルの端部と中央付近とでソルダーレジストの粘性が異なると、１回に吐出されるソルダーレジスト量が異なり、プリント配線板に形成される材料層の厚みが均一にならない可能がある。したがって、ノズルヘッドに設けられるノズルのいずれの端側にも偏らない、温度的に安定したノズル群により描画を行うことが好ましいであろう。具体的には、ノズルヘッドに設けられるノズルの端部からノズル配列長さの２〜３％を除くノズル群を用いることが望ましい。
【００３４】
また、プリント配線板に描画すべきパターンのＸ軸方向の解像度を向上させるために、ノズルヘッドをＸ軸方向にずらして複数回の走査を行ってもかまわない。図６Ａに示すように、Ｙ軸方向にノズルヘッド２３の走査を行い、そのノズルヘッド２３の走査位置に対して、Ｘ軸方向にノズル２３ａのピッチＰよりも短い距離、たとえばＰ／２ずらした位置で再度Ｙ軸方向にノズルヘッド２３の走査を行う。このとき、パス領域５２ｅに描画されるＸ軸方向の解像度は、ノズルヘッド２３の分解能のおよそ２倍となる。このような描画操作により、１つのパス領域に描画すべきパターンのＸ軸方向の解像度を容易に向上させることが可能となる。なお、このような描画操作において、ノズルヘッドの主走査は、Ｙ軸方向への走査、およびノズルピッチよりも短いＸ軸方向への走査を含み、ノズルヘッドの副走査は、ノズルピッチ以上のＸ軸方向への走査を含む。また、パス領域の幅は、Ｙ軸方向への１回目の走査においてソルダーレジストを吐出するＸ軸負方向最端部のノズル２３ａから、２回目の走査においてソルダーレジストを吐出するＸ軸正方向最端部のノズル２３ａまでの幅である。
【００３５】
図６Ｂは、実施例によるノズルヘッドの変形例を示す底面図である。ノズルヘッドは、ノズルが千鳥状に配置された構成であってもかまわない。複数のノズル２３ａは、たとえばＹ軸負方向とＹ軸正方向とに１列ずつ、計２列のノズル列２３Ｉ，２３ＩＩを構成する。各ノズル列２３Ｉ，２３ＩＩを構成するノズル２３ａは、Ｘ軸方向にピッチＰで配置される。一方のノズル列２３Ｉを構成するノズル２３ａは、他方のノズル列２３ＩＩを構成するノズル２３ａに対して、Ｘ軸方向にＰ／２ずらして配置される。ノズルヘッド２３をこのような構成にすることにより、ノズル２３ａにソルダーレジストを供給する供給機構やピエゾ素子の寸法・レイアウトなどの制約を受けることなく、Ｘ軸方向の分解能を容易に増加することが可能である。なお、このとき、ノズル配列長さＬａは、ノズル列２３ＩのＸ軸正方向最端部のノズルから、ノズル列２３ＩＩのＸ軸負方向最端部のノズルまでの長さである。
【００３６】
以上、実施例を用いて本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、プリント配線板は、複数の配線領域を含む構成でなく、単一のレジストパターンを含む構成であってもよい。そのほか、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００３７】
２１ フレーム
２１ａ，ｂ 支柱、
２１ｃ 梁、
２２ 保持機構、
２２ａ チャックプレート、
２２θ θステージ、
２２ｘ ｘステージ、
２２ｙ ｙステージ、
２３ ノズルヘッド、
２３ａ ノズル、
２３Ｉ，ＩＩ ノズル列、
２３ｂ 供給路、
２３ｃ 光源、
３０ ＣＣＤカメラ、
４０ 制御装置、
４０ａ 記憶装置、
５０ 描画対象物、
５１ 配線領域、
５２ パス領域、
６０ 材料層、
Ｆ 吐出周波数、
Ｌａ ノズル配列長さ、
Ｌｗ 配線領域幅、
Ｌｐ パス領域幅、
Ｍ アライメントマーク、
Ｐ ノズルピッチ、
Ｖ 電圧、
Ｓ 吐出周期、
Ｔ 時間、
Ｖｈ 電圧パルス高さ、
Ｐｗ 電圧パルス幅。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持された基板に向けて絶縁性液状材料を吐出し、絶縁性液状材料を前記基板に付着させることによって描画を行う複数のノズル、および該複数のノズルに絶縁性液状材料を供給する供給路が設けられたノズルヘッドと、
前記保持機構を移動させることによって、該保持機構に保持される基板を前記ノズルヘッドに対して第１の方向に走査する主走査と、前記第１の方向と交差する第２の方向に走査する副走査と、を行う移動機構と、
前記基板に描画すべきパターンを定義する画像データを記憶し、前記画像データに基づいて、前記移動機構および前記ノズルヘッドを制御する制御装置と、
を備え、
前記複数のノズルは前記第２の方向に配列され、該第２の方向の一端側のノズルから他端側のノズルまでのノズル配列長さをＬａとし、
前記基板に描画すべきパターンの絶縁性液状材料を付着させるべき領域を、前記第１の方向に直交する仮想直線上に垂直投影した像の連続する部分の長さをＬｗとしたとき、
前記制御装置は、前記基板の１回の主走査で描画されるパス領域の幅を、前記像の連続する部分の長さＬｗに基づいて、前記ノズル配列長さＬａよりも短いＬｐに設定し、前記基板を主走査しながら前記ノズルから絶縁性液状材料を吐出させて、前記パス領域内に描画を行う描画装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記パス領域の幅をＬｐに設定して、前記像の連続する部分に対応する前記基板の表面に描画を行う場合の前記基板の主走査の回数が、前記パス領域の幅をＬａに設定して、前記像の連続する部分に対応する前記基板の表面に描画を行う場合の前記基板の主走査の回数と同じ回数になる範囲で前記パス領域の幅Ｌｐを設定する請求項１記載の描画装置。
【請求項３】
ｎを任意の自然数とし、（ｎ×Ｌａ）＞Ｌｗの条件を満たす最小のｎをｎ１とし、Ｌｗ以上でｎ１×Ｌａよりも短い長さをＬｄとしたとき、
前記制御装置は、前記パス領域の幅Ｌｐを、Ｌｄ／ｎ１に設定する請求項１記載の描画装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記パス領域に向けて絶縁性液状材料を吐出させるノズル群を、前記ノズルヘッドに設けられた複数のノズルのいずれの端側にも偏らないよう選択する請求項１〜３いずれか１項記載の描画装置。
【請求項５】
絶縁性液状材料を吐出する規則的に配列された複数のノズル、および該複数のノズルに絶縁性液状材料を供給する供給路が設けられたノズルヘッドにより、基板の表面を走査する主走査と、該主走査と交差する方向に走査する副走査と、を行いながら、前記ノズルから絶縁性液状材料を吐出させ、該液状材料で前記基板に描画を行う描画方法であって、
前記規則的に配列された複数のノズルの一端側のノズルから他端側のノズルまでのノズル配列長さをＬａとし、
前記基板に描画すべきパターンの絶縁性液状材料を付着させるべき領域を、前記主走査方向に直交する仮想直線上に垂直投影した像の連続する部分の長さをＬｗとしたとき、
前記ノズルヘッドの１回の主走査で描画されるパス領域の幅を、前記像の連続する部分の長さＬｗに基づいて、前記ノズル配列長さＬａよりも短いＬｐに設定し、前記ノズルヘッドを主走査させながら前記ノズルから絶縁性液状材料を吐出させて、前記パス領域内に描画を行う描画方法。
【請求項６】
前記パス領域の幅をＬｐに設定して、前記像の連続する部分に対応する前記基板の表面に描画を行う場合の前記ノズルヘッドの主走査の回数は、前記パス領域の幅をＬａに設定して、前記像の連続する部分に対応する前記基板の表面に描画を行う場合の前記ノズルヘッドの主走査の回数と同じである請求項５記載の描画方法。
【請求項７】
前記パス領域の幅Ｌｐは、ｎを任意の自然数とし、（ｎ×Ｌａ）＞Ｌｗの条件を満たす最小のｎをｎ１とし、Ｌｗ以上でｎ１×Ｌａよりも短い長さをＬｄとしたときのＬｄ／ｎ１である請求項５記載の描画方法。
【請求項８】
前記パス領域に向けて絶縁性液状材料を吐出させるノズル群は、前記ノズルヘッドに設けられた複数のノズルのいずれの端側にも偏らない請求項５〜７いずれか１項記載の描画方法。
【請求項１】
基板を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持された基板に向けて絶縁性液状材料を吐出し、絶縁性液状材料を前記基板に付着させることによって描画を行う複数のノズル、および該複数のノズルに絶縁性液状材料を供給する供給路が設けられたノズルヘッドと、
前記保持機構を移動させることによって、該保持機構に保持される基板を前記ノズルヘッドに対して第１の方向に走査する主走査と、前記第１の方向と交差する第２の方向に走査する副走査と、を行う移動機構と、
前記基板に描画すべきパターンを定義する画像データを記憶し、前記画像データに基づいて、前記移動機構および前記ノズルヘッドを制御する制御装置と、
を備え、
前記複数のノズルは前記第２の方向に配列され、該第２の方向の一端側のノズルから他端側のノズルまでのノズル配列長さをＬａとし、
前記基板に描画すべきパターンの絶縁性液状材料を付着させるべき領域を、前記第１の方向に直交する仮想直線上に垂直投影した像の連続する部分の長さをＬｗとしたとき、
前記制御装置は、前記基板の１回の主走査で描画されるパス領域の幅を、前記像の連続する部分の長さＬｗに基づいて、前記ノズル配列長さＬａよりも短いＬｐに設定し、前記基板を主走査しながら前記ノズルから絶縁性液状材料を吐出させて、前記パス領域内に描画を行う描画装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記パス領域の幅をＬｐに設定して、前記像の連続する部分に対応する前記基板の表面に描画を行う場合の前記基板の主走査の回数が、前記パス領域の幅をＬａに設定して、前記像の連続する部分に対応する前記基板の表面に描画を行う場合の前記基板の主走査の回数と同じ回数になる範囲で前記パス領域の幅Ｌｐを設定する請求項１記載の描画装置。
【請求項３】
ｎを任意の自然数とし、（ｎ×Ｌａ）＞Ｌｗの条件を満たす最小のｎをｎ１とし、Ｌｗ以上でｎ１×Ｌａよりも短い長さをＬｄとしたとき、
前記制御装置は、前記パス領域の幅Ｌｐを、Ｌｄ／ｎ１に設定する請求項１記載の描画装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記パス領域に向けて絶縁性液状材料を吐出させるノズル群を、前記ノズルヘッドに設けられた複数のノズルのいずれの端側にも偏らないよう選択する請求項１〜３いずれか１項記載の描画装置。
【請求項５】
絶縁性液状材料を吐出する規則的に配列された複数のノズル、および該複数のノズルに絶縁性液状材料を供給する供給路が設けられたノズルヘッドにより、基板の表面を走査する主走査と、該主走査と交差する方向に走査する副走査と、を行いながら、前記ノズルから絶縁性液状材料を吐出させ、該液状材料で前記基板に描画を行う描画方法であって、
前記規則的に配列された複数のノズルの一端側のノズルから他端側のノズルまでのノズル配列長さをＬａとし、
前記基板に描画すべきパターンの絶縁性液状材料を付着させるべき領域を、前記主走査方向に直交する仮想直線上に垂直投影した像の連続する部分の長さをＬｗとしたとき、
前記ノズルヘッドの１回の主走査で描画されるパス領域の幅を、前記像の連続する部分の長さＬｗに基づいて、前記ノズル配列長さＬａよりも短いＬｐに設定し、前記ノズルヘッドを主走査させながら前記ノズルから絶縁性液状材料を吐出させて、前記パス領域内に描画を行う描画方法。
【請求項６】
前記パス領域の幅をＬｐに設定して、前記像の連続する部分に対応する前記基板の表面に描画を行う場合の前記ノズルヘッドの主走査の回数は、前記パス領域の幅をＬａに設定して、前記像の連続する部分に対応する前記基板の表面に描画を行う場合の前記ノズルヘッドの主走査の回数と同じである請求項５記載の描画方法。
【請求項７】
前記パス領域の幅Ｌｐは、ｎを任意の自然数とし、（ｎ×Ｌａ）＞Ｌｗの条件を満たす最小のｎをｎ１とし、Ｌｗ以上でｎ１×Ｌａよりも短い長さをＬｄとしたときのＬｄ／ｎ１である請求項５記載の描画方法。
【請求項８】
前記パス領域に向けて絶縁性液状材料を吐出させるノズル群は、前記ノズルヘッドに設けられた複数のノズルのいずれの端側にも偏らない請求項５〜７いずれか１項記載の描画方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３０５０６（Ｐ２０１３−３０５０６Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３４６０（Ｐ２０１１−１６３４６０）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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