JP6013862B2 - 塗布ユニットおよび塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗布材料を転写して塗布する機構および転写塗布方法、塗布装置に関し、特に、半導体パッケージ基板や半導体素子等の基板上に半田ボールを搭載する前処理として、半田ボール搭載位置に予めフラックスを塗布する技術、および、三次元積層のＴＳＶ（シリコン貫通電極：Ｔhrough Ｓilicon Ｖia））の電極形成技術に関するものである。

近年、スマートフォンやタブレットの普及に伴い、動画等の視聴を目的に、大容量データの高速転送や筐体の小型化のために、内蔵される半導体パッケージの小型化の要求が増大している。

この要求に対応するために、半導体チップを重ねて積層する三次元積層方式が採用される。

たとえば、ＢＧＡ（Ｂall Ｇrid Ａrray）パッケージの半田ボールの搭載ピッチが百数十μｍと狭ピッチ化されるとともに、新しい三次元積層方式としてＴＳＶ方式が提案され、ＴＳＶ方式では電極ピッチが４０〜５０μmとさらに狭ピッチ化してきている。

この狭ピッチ化する三次元積層に対応可能な、フラックス塗布装置、ＴＳＶ方式の電極形成装置が求められている。

従来、半田付工程の前処理として、フラックスを塗布するフラックス塗布として、次に示すような塗布方法が採用されたものも知られている（特許文献１参照）。

この塗布方法では、湾曲した塗布面に対しても安定して塗布できるように、先端に付着したフラックスを転写塗布するための複数の昇降ピンが軸方向に沿って摺動自在となるように設けられている。

これらの昇降ピンは、それぞれ各案内筒の内部に、個別に組込まれたバネ部材によって上端部が支持されている。

そして、昇降ピンの下端部が被塗布物の湾曲した塗布面に当接すると、塗布面の凹凸に倣い、上下方向へ昇降ピンが移動して追従する。これにより昇降ピンの下端部が被塗布物に当接する力が均等化されて、昇降ピンによる転写塗布を安定して行なうことができる。

特開平８−６６６５０号公報

しかしながら、複数の昇降ピンをたとえば、１００μｍ前後の間隔で配置することは、バネ部材の組込等を考慮しても困難であり、最近の狭ピッチ化に対応することができないという課題があった。

この発明の目的は、狭ピッチ化に対応が可能な塗布ユニット、塗布装置、および転写塗布方法を提供することである。

この発明の塗布装置は、被塗布物の表面に液状物質を塗布する塗布ユニットを備える。
塗布ユニットは、第１の孔が開けられた平板部と、第１の孔内に設けられた第１のベース部と、第１のベース部の被塗布物側の表面から突設され、被塗布物に液状物質を塗布するための転写針と、平板部から第１の孔内へ延設され、第１のベース部と平板部を連結する第１の連結部とを備える。

さらに好ましくは、第１のベース部は、第１の連結部によって、転写針の突設方向に沿って変位可能となるように弾性的に支持されている。

さらに好ましくは、平板部、第１のベース部、転写針および第１の連結部は、同じ材料で形成されている。

さらに好ましくは、転写針は基端から先端に向けて細くなるテーパ状に形成され、転写針の先端には所定の面積の平坦部が形成されている。

さらに好ましくは、平板部の被塗布物側の表面において転写針の周りに設けられ、転写針の先端を被塗布物の表面に接触させたときに平板部と被塗布物の表面の間に所定の隙間を形成するための複数の脚部を備える。

さらに好ましくは、平板部には、さらに、それぞれ複数の脚部に対応する複数の第２の孔が開けられており、それぞれ複数の第２の孔内に設けられた複数の第２のベース部と、平板部から第２の孔内へ延設され、第２のベース部と平板部を連結する第２の連結部とを備える。

複数の脚部は、それぞれ複数の第２のベース部の被塗布物側の表面に突設されている。
さらに好ましくは、転写針の側面には、基端から先端に向けて液状物質を供給するための溝が形成されている。

さらに好ましくは、液状物質が注入され、開口部を有する容器を備え、転写針の先端を開口部を介して容器内の液状物質に浸漬させ、転写針の先端に液状物質を付着させる。

さらに好ましくは、平板部と第１のベース部との隙間を介して転写針の周囲に液状物質の溶剤を霧化したエアーを吹きつける霧化器を備える。

さらに好ましくは、転写針には、第１のベース部から先端まで貫通し、液状物質を供給するための供給孔が形成されている。

さらに好ましくは、平板部の被塗布物と反対側の表面に設けられ、平板部と第１のベース部との隙間を閉塞し、変形可能なシートを備える。

シートの上に設けられ、供給孔に液状材料を供給する容器とを備える。
さらに好ましくは、容器は、液状材料が注入された密閉容器を含み、さらに、密閉容器内の圧力を調整して、液状物質の供給量を調整する加減圧機構を備える。

さらに好ましくは、塗布装置は、塗布ユニットと、被塗布物の表面を観察するための観察光学部と、被塗布物に対して、塗布ユニットおよび観察光学部を相対的に移動させる駆動部とを備える。

本発明によれば、狭間隔に各転写針の間隔が設定されても、平板部からそれぞれ各第１の孔内へ延設された第１の連結部によって、第１のベース部がそれぞれ連結されることにより、複数の転写針を所望の間隔で配置させて個別に弾性支持することができる。

このため、たとえば第１の連結部によって平板部にそれぞれの第１のベース部が連結された状態で、各転写針を各第１のベース部に対して一体となるように加工することができる。

したがって、従来、それぞれの転写針ごとに設けられていた複数本のバネ部材が不要となり、組込作業の工程を簡略化できる。

また、バネ部材の設置スペースも不要となり、さらに狭ピッチ化への対応性を向上させることができる。

実施の形態の転写ヘッドの構成を説明する斜視図である。 実施の形態の転写ヘッドのうち、一つのベース部の平面図である。 実施の形態の転写ヘッドで、ベース部の構成を説明する図２中ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った位置での断面図である。 実施の形態の転写ヘッドで、ベース部の構成を説明する図２中ＩＶ−ＩＶ線に沿った位置での断面図である。 実施の形態の転写ヘッドが用いられる塗布装置の全体の構成を示す斜視図である。 実施の形態の転写ユニットを用いて、転写塗布を行なう様子を示す概念図である。 実施の形態の転写ユニットを用いて、転写塗布を行なう一例として、ペースト容器に転写針を浸ける工程が介在する転写塗布工程を説明する概念図である。 実施の形態の転写ユニットに用いられる転写ヘッドの概念的な側面図である。 実施の形態の転写ユニットに用いられる転写ヘッドで、被塗布物の表面に凹凸が存在する場合の様子を示す概念的な側面図である。 実施の形態の転写ヘッドに傾きがある場合の基板との関係を示す概念的な側面図である。 実施の形態の転写ヘッドが傾いた状態で基板に当接した様子を示す概念的な側面図である。 実施の形態の変形例１の転写ヘッドで、構成を説明する斜視図である。 変形例１の転写ヘッドの構成を示し、図１２中矢視ＸＩＩＩ方向から見た平面図である。 変形例１の転写ヘッドで、脚部によって傾きが修正されながら平行に基板に当接される様子を示す概念的な側面図である。 実施の形態の変形例２の転写ユニットに用いる転写ヘッドの隙間から、霧化溶剤を噴きつける様子を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。 実施の形態の変形例３の転写ヘッドで、構成を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。 変形例３の転写ヘッドで、図１６中ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った位置での断面図である。 実施の形態の変形例４の転写ヘッドで、孔を塞ぐシートの構成を示す平面図である。 変形例４の転写ヘッドで、図１８中ＩＸＸ−ＩＸＸ線に沿った位置での断面図である。 変形例４の転写ヘッドの一例を示し、構成を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。 変形例４の転写ヘッドの一例を示し、図２０中ＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿った位置での断面図である。 実施の形態の変形例５の転写ヘッドで、構成を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。 変形例５の転写ヘッドで、構成を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。 変形例５の転写ヘッドで、構成を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。 変形例５の転写ヘッドで、構成を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１〜図２５は、本発明の実施の形態の塗布ユニット、塗布装置、および転写塗布方法を示している。

[転写ヘッドの基本構成]
図１に示す転写ヘッド３は、ワーク（被塗布物）に対して、対峙するように塗布ユニット２（図５参照）の下端部にフレーム枠材５部分を装着させて、ワーク（被塗布物）への塗布工程で使用されるものである。

たとえば、被塗布物としての基板４の表面に半田ボールを搭載する前処理工程では、半田ボールの設けられるであろう位置に対応させて、液状物質であるフラックスが、事前に塗布される工程が存在する。

この際、塗布ユニット２に装着された転写ヘッド３が使用されて、液状物質であるフラックスが、基板４の表面の複数の点に塗布される。

図１に戻って、まず転写ヘッド３の要部の構成から説明すると、この実施の形態の転写ヘッド３は、平面視正方形状のフレーム枠材５の内側に、一枚の板材を加工して作成された平板面状のヘッド本体６が係合されている。

転写ヘッド３のヘッド本体６は、平面視ほぼ正方形の平板面状を呈していて、基板４に設けられるフラックスを塗布する複数の点にそれぞれ対応した複数の第１の孔７が縦横方向に等ピッチ（等間隔）で配列されている。

この第１の孔７は、上面視で正方形形状を呈していて、ヘッド本体６のこれらの各第１の孔７内には、それぞれ一つづつ、対応する第１のベース部８が設けられている。

この実施の形態では、図２に示すように、各第１の孔７の内周縁よりも、第１のベース部８の外周縁の方が小さくなるように設定されている。

また、第１のベース部８の外周縁の各辺と、第１の孔７の内周縁の各辺とが、それぞれ平行に設けられる。しかも第１のベース部８の面内外方向で、ヘッド本体６の平板部６ａの面内外方向の位置と、それぞれの第１のベース部８の面内外方向の位置とがほぼ同一高さ位置で面一（以下、同一レベルと記す）となるように設定されている。

そして、ヘッド本体６の平板部６ａの面内外方向で、同一レベルに第１のベース部８を位置させた状態で、平板部６ａから延設された第１の連結部としての弾性支持部１２によって第１のベース部８が、ヘッド本体６の一部として連結されている。

この弾性支持部１２は、第１の孔７の内周縁の各四隅部および第１のベース部８の外周縁の四隅部との間に４本独立して設けられていて、それぞれヘッド本体６に第１のベース部８が同一レベルで連結されて支持されている。

弾性支持部１２は、それぞれＳ字状を呈して、四方から蛇行中心軸の方向を第１の孔７の対角線に沿わせて延設することにより、第１のベース部８の四隅でそれぞれ連結されて、四方で均等に弾性支持する。

そして、第１のベース部８に面内外方向の力が加わると、各弾性支持部１２が形状を撓ませながら弾性変形する。弾性支持部１２は、同じ長さの中心軸を有する長尺片状の板バネ部材に比して、長いストロークを設定し易い。

しかも、第１のベース部８自体が、弾性支持部１２の変形が生じても、撓む等の変形を起こしにくい。このため、第１のベース部８は、この弾性変形により傾斜等することなく、平板部６ａに対して平行状態のまま、面内外方向（図３中、中心軸に沿った方向）に向けて、相対変位可能に構成されている。

そして、弾性支持部１２は、それぞれＳ字状を呈しているので、同じストロークで第１のベース部８を変位させる場合、蛇行中心軸の長手方向寸法を、長尺片状の板バネ部材などに比して、短く設定できる。このため、さらに狭ピッチ化が容易に行なえる。

また、この第１のベース部８の基板４側の表面から、基板４の方向（この実施の形態では、面内外方向と同じ方向）に向けて転写針９がそれぞれ突設されている。

この実施の形態では、一つの第１の孔７に対して一つの第１のベース部８が設けられて、一つの第１のベース部８には、一本の転写針９が突設されている。

そして、これらのヘッド本体６の転写針９は、第１のベース部８の数と同じ１２×１２＝１４４本設けられている。

これらの転写針９は、それぞれ第１のベース部８側に位置する基端から基板４側に位置する先端方向へ向けてテーパ状を呈して、それぞれ側面部１０が形成されるとともに、先端に位置する基板４側端部には、所定の面積の平坦部１１が形成されている。

この平坦部１１の面積の設定により、各転写針９が保持できるフラックスの分量が設定可能とされている。したがって、この平坦部１１を小さな面積となるように加工することにより、微細なフラックス２１の塗布が可能となる。

また、第１の孔７の周縁部の四隅から延設された弾性支持部１２で支持された第１のベース部８の転写針９がヘッド本体６の板面の面内外方向へ相対変位可能となるように弾性支持部１２の太さ（幅および厚さ）寸法およびＳ字形状の蛇行量の設定されている。

そして、図４に示すように、第１のベース部８と弾性支持部１２との間には、隙間１５が面内外方向に連通して形成されている。この隙間１５は、後述するフラックスを転写ヘッド３の上から、第１のベース部８を介して転写針９へ供給する場合に用いても良い。

しかも、この実施の形態では、ヘッド本体６および第１のベース部８が一枚の板材を加工することにより形成されていて、ヘッド本体６および第１のベース部８間を連結する各弾性支持部１２と共に、一つの部材で構成されている。

さらに、第１のベース部８に設けられる転写針９がヘッド本体６および第１のベース部８を構成する一枚の金属製の板材（同じ材料で構成される一部材）から加工されて一体に形成されている。

加工方法としては、たとえば、フォトリソグラフィとエッチングとにより加工される方法が知られている。この方法では、微細なピッチ（例えば、１００μｍ以下などの狭間隔）で転写針９を第１のベース部８に一体に形成することが可能である。

したがって、この実施の形態では、フォトリソグラフィとエッチングとにより一枚の板材が加工されることにより、ヘッド本体６の平板部６ａおよび転写針９が個別に形成された複数の第１のベース部８間が各弾性支持部１２によって連結されて、単一の部材で一体に形成されている。

なお、この実施の形態では、一つの第１の孔７に対して一つの第１のベース部８が設けられて、一つの第１のベース部８には、一本の転写針９が突設されている。

すなわち、ヘッド本体６の各第１の孔７内には、各第１の孔７に対応してそれぞれ一つづつ、第１のベース部８が設けられているが、特にこれに限らず、一つの孔に二以上の複数の第１のベース部８が対応して設けられていてもよい。

たとえば、ヘッド本体６の平板部６ａに単一の開口を有する比較的大きな第１の孔７を形成して、複数の第１のベース部８を配列して、第１の孔７の内周縁と同様に、弾性支持部１２で相互に連結するように構成してもよい。

また、一つの第１のベース部８に、二本以上の複数の転写針９が突設されていてもよい。
[塗布装置の構成]
図５は、この塗布ユニット２を備える塗布装置１の全体構成を示す斜視図である。

上述した転写ヘッド３を有する塗布ユニット２は、塗布装置１（図５参照）に装着されるものである。このような転写ヘッド３は、塗布装置１に載置される被塗布物としての基板４に対向するように、塗布ユニット２の被塗布物側の先端に装着される。

また、この塗布装置１は、被塗布物としての基板４の表面のフラックスが塗布される部分を観察する観察光学機構１０１と、塗布ユニット２および観察光学機構１０１とを、基板４に対して相対的に移動可能とする駆動部としての駆動機構１０２が備えられている。

この駆動機構１０２は、主に、Ｙ軸テーブル１０３と、Ｚ軸テーブル１０５よびＸ軸テーブル１０６とを備える。

このうち、基板４を載置するＹ軸テーブル１０３は、スライドガイドレール１０４，１０４に沿って、Ｙ軸方向に基板４を移動可能とするように構成されている。

このＹ軸テーブル１０３の上方には、基板４の表面側と対向するように、観察光学機構１０１および塗布ユニット２を搭載するＺ軸テーブル１０５が設けられている。

Ｚ軸テーブル１０５は、ＣＣＤカメラ１０９などを含む観察光学機構１０１および塗布ユニット２をＺ軸方向に移動可能とするように構成されている。

さらに、Ｚ軸テーブル１０５は、Ｘ軸テーブル１０６によってＸ軸方向に沿って移動可能に構成されている。

これらの駆動機構１０２では、Ｙ軸テーブル１０３、Ｚ軸テーブル１０５およびＸ軸テーブル１０６の動作が制御部としての制御用コンピュータ１０７によって制御される。

この制御用コンピュータ１０７には、駆動指令を入力する入力部としての操作パネル１０８などが接続されていて、図示しない画像処理装置となどと共に、所望の工程の駆動動作を可能としている。

[塗布ユニットの基本動作]
図６は、この実施の形態の塗布ユニット２を用いた塗布装置１の基本的な動作について説明する概念図である。

この図６では、まず、図６中（ａ）に示すように、塗布装置１の塗布ユニット２に転写ヘッド３が装着されると、転写針９の先端が基板４の表面と対峙する位置にセットされる。

図６中（ｂ）に示すように、この転写針９の先端にフラックス２１を付着させて、所定量保持させる。

図６中（ｃ）に示すように、駆動機構１０２のＺ軸テーブル１０５を駆動させて、転写ヘッド３を下降させると、転写針９の先端が基板４の表面１４に当接して、フラックス２１が表面１４に転写塗布される。

この際、第１のベース部８を弾性支持する弾性支持部１２，１２は、撓み変形して転写針９の先端に加わる力が吸収される。よって、偏荷重により、転写針９の先端が変形するなどのおそれを減少させることができる。

図６中（ｄ）に示すように、駆動機構１０２のＺ軸テーブル１０５を駆動させて、転写ヘッド３を上昇させると、フラックス２１が基板４の表面１４に残留して転写が終了する。

転写針９の先端には、所定面積の平坦部１１が形成されているので、基板４の表面１４に転写されるフラックス２１の分量を調整することが可能である。

[外部のフラックス槽を使用する場合]
図７は、実施の形態の転写ユニットを用いて、転写塗布を行なう一例として、個別に用意されたフラックス槽２０内のフラックス２１に、転写針９の先端が浸けられて、先端にフラックス２１が添着されることにより、転写塗布を行なう工程の様子を示す概念図である。

図７中（ａ）に示すように、駆動機構１０２を駆動させて転写ヘッド３をフラックス槽２０の上方位置から降下させると、転写針９の先端がフラックス槽２０内に注入されている液体物質としてのフラックス２１の液面に、開口部を介して浸漬されて、転写塗布に必要とされる量のフラックス２１を付着させる。

この際、ヘッド本体６の複数の転写針９の針先に、フラックス２１が同時に保持される。

図７中（ｂ）に示すように、各転写針９の針先にフラックスが付着された状態で、駆動機構１０２のＺ軸テーブル１０５を駆動して転写ヘッド３を上昇させるか、あるいは、Ｙ軸テーブル１０３およびＸ軸テーブル１０６のうち少なくとも１つを駆動してフラックス槽２０を退避させる。

フラックス槽２０の上方位置から相対移動したヘッド本体６には、各転写針９の針先にフラックス２１がそれぞれ保持されている。

次に、図７中（ｃ）に示すように、駆動機構１０２のＺ軸テーブル１０５が駆動されて、基板４の表面１４に向けて転写ヘッド３ごと降下された各転写針９が基板４の表面１４に設けられた所望の複数の点の位置に、それぞれの針先を当接させる。

各転写針９の針先に保持されているフラックス２１は、図７中（ｄ）に示すように、基板４の表面の所望の位置に転写されて転写塗布が完了する。

図８は、実施の形態の転写ユニットに用いられる転写ヘッド３の概念的な側面図である。この図８では、後述する図９と共に理解の容易化のため、実際に一枚のヘッド本体６に設けられる転写針９の本数よりも減らして、少ない本数で記載されている。

隣接配置される転写針９と転写針９との間隔は、所定寸法Ｗ（例えば、ここでは、Ｗ＝１００μｍ）に設定されている。また、基板４の表面には、一部もしくは全部に不陸（以下、凹凸と記す。）が存在している。

図９は、実施の形態の転写ユニットに用いられる転写ヘッド３で、基板４の表面に凹凸が存在する場合の様子を示す概念的な側面図である。

駆動機構１０２のＺ軸テーブル１０５が駆動され、転写ヘッド３が下降されると、ヘッド本体６の各第１のベース部８に設けられた各転写針９の各先端がそれぞれ基板４の表面に当接されて、フラックスが基板４の表面に転写塗布される。

基板４の表面に凹凸が存在する場合、各第１のベース部８は、それぞれヘッド本体６の平板部６ａと連結する弾性支持部１２，１２を撓み変形させて、面内外方向に転写針９の先端を移動させて加わる力が吸収される。

この際、この実施の形態の第１のベース部８が、四方から軸方向を対角線に沿わせた４本の弾性支持部１２によって均等に弾性支持されている。このため、面内外方向に、垂直となるようにそれぞれ転写針９が軸に沿って移動されて、常に先端の平坦部１１が、平行に近い同一の角度でそれぞれ当接される。

また、それぞれの第１のベース部８が傾斜等するおそれが少ない。よって、それぞれの転写針９により転写塗布されるフラックス２１の位置は、位置ずれなど起こすことなく所望の位置に良好な精度で転写塗布することができる。

このように、平板部６ａに対して面内外方向（図３中、中心軸に沿った方向）に向けて、それぞれの第１のベース部８が相対変位する。

このため、第１のベース部８に一体に設けられた転写針９は、接触するそれぞれの平坦部１１の面積や、接触により基板４の表面に転写塗布される各フラックス２１の分量および形状を所望のものとすることができる。

また、たとえば、隣接配置される転写針９と転写針９との間隔が所定寸法Ｗ＝１００μｍなどの狭間隔に設定されていても、ヘッド本体６の平板部６ａからそれぞれ延設されたＳ字状の弾性支持部１２によって、それぞれ第１のベース部８が所定間隔で連結される。

これにより、各第１のベース部８のそれぞれの転写針９が所望の狭間隔で配置されて個別に弾性支持される。

このため、たとえば弾性支持部１２によって平板部６ａに連結されるそれぞれの第１のベース部８と、第１のベース部８に一体に設けられるそれぞれの転写針９とを、金属板などの一部材から容易に加工することができる。

よって、従来、それぞれの転写針９ごとに設けられていた複数本のバネ部材など別部材が不要となり、部品点数を減少させて組込作業の工程を簡略化できる。

また、バネ部材の設置スペースも不要となり、さらに狭ピッチ化への対応性を向上させることができる。
[傾斜の修正]
図１０は、実施の形態の転写ヘッド３に傾きがある場合の基板との関係を示す概念的な側面図である。

たとえば、基板４の表面１４に対して、転写ヘッド３のヘッド本体６の平板部６ａが平行となっていない場合（図中、角度θ＝０．１〜１０度程度、および０．１度よりも小さい角度θを含む）では、ヘッド本体６の平板部６ａの片側に位置する転写針９がＺ軸テーブル１０５の移動方向で最も下方に位置する。

図１１は、実施の形態の転写ヘッド３が角度θを維持して傾いた状態で基板４の方向に移動して、転写針９が当接された様子を示す概念的な側面図である。 この状態では、ヘッド本体６の平板部６ａの片側に位置する転写針９の先端がＺ軸テーブル１０５の移動方向で最も下方に位置するため、単独で当接している。
[変形例１]
図１２は、実施の形態の変形例１の転写ヘッド１３を示し、構成を説明する斜視図である。なお、実施の形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を繰返さない。

この変形例１の転写ヘッド１３では、さらに、ヘッド本体１６の平板部１６ａの基板４側の表面のうち、転写針９が設けられている位置の外周部に、４本の脚部１８が設けられている。

これらの脚部１８は、転写針９の周りに設けられ、転写針９の先端が、基板４の表面に接触される際に、所定の高さ方向寸法を有して、平板部６ａと基板４の表面との間に所定の隙間を形成するように、転写ヘッド３の移動方向の下限位置を一定の範囲内に収まるように規制している。

図１３は、実施の形態の変形例１の転写ヘッドの構成を示し、図１２中矢視ＸＩＩＩ方向から見た平面図である。ヘッド本体１６の四隅近傍で、転写針９の周りにそれぞれ設けられた脚部１８は、第２のベース部１８ｂの中央からそれぞれ傾斜補正ピン１８ａが突設されている。

また、第２のベース部１８ｂは、平板部１６ａに開口形成された第２の孔部としての脚部孔１８ｄの内側縁からそれぞれ延設される４本の第２の連結部としての弾性支持部１８ｃによって、面内外方向に変位可能に連結されている。

図１４は、変形例１の転写ヘッド１３で、脚部１８によって傾きが平行に修正されながら基板４に、各転写針９が当接される様子を示す概念的な側面図である。

図１４中（ａ）に示すように、基板４の表面１４に対して、転写ヘッド１３のヘッド本体１６の平板部１６ａが角度θ＝０．１〜１０度程度の傾斜を有している。

図１４中（ｂ）に示すように、傾斜角度θを有する場合、ヘッド本体１６の平板部１６ａの片側に位置する転写針９が複数の転写針９の中では、Ｚ軸テーブル１０５の移動方向で最も下方に位置する。

しかしながら、変形例１のヘッド本体１６の片側には、さらに外側に平板部１６ａからの高さ方向寸法の比較的大きな脚部１８が位置する。

したがって、まず、この脚部１８が基板４の表面に当接する。
そして、次に、図１４中（ｃ）に示すように、傾斜角度θが修正されながら、反対側に設けられている脚部１８が基板４の表面に当接する。

脚部１８は、ヘッド本体１６から傾斜補正ピン１８ａ先端まで、所定の高さ方向寸法を有して、平板部６ａと基板４の表面との間に所定の隙間が形成される。

このため、転写ヘッド１３の移動方向の下限位置が一定の範囲内に収まるように規制される。

これにより、基板４の表面とヘッド本体１６の平板部１６ａとは、平行状態となり、ヘッド本体６に偏荷重が加わりにくい。

そして、図１４中（ｄ）に示すように、さらに、Ｚ軸テーブル１０５を駆動制御して、さらに転写ヘッド１３を下降させると、各転写針９の先端が基板４の表面にほぼ同時で、ほぼ同じ接触力で当接する。

このため、塗布ユニット２に装着された転写ヘッド１３が傾いていても、複数の脚部１８によって平行状態まで修正されて、各転写針９の各先端を同等に当接させて、弾性変形により押圧力を吸収させることができる。

したがって、第１のベース部８を連結する弾性支持部１２が、屈曲などにより変形することを防止することができる。しかも、各転写針９の各先端が、確実に接触するので、基板４の表面に転写塗布される各フラックス２１を、ほぼ等量でさらに均質なものとすることができる。

すなわち、この変形例１では、角度θが保持されたまま、基板４の方向に転写ヘッド１３が移動されても、平板部１６ａの片側に位置する転写針９の先端から当接して平行な状態とすることができる。

そして、平行となった状態からは、転写ヘッド１３を下降させるために加える力を、脚部の第２の孔の内側縁からそれぞれ延設される４本の第２の弾性支持部１８ｃを変形させる力相当とすることにより、複数の転写針９の先端を同時に、しかも同じ力で、基板４の表面に確実に接触させることができる。

さらに、この変形例１では、脚部１８が転写針９を設けた第１のベース部８と同様の加工方法で、しかも、別の追加部品や組立作業を発生させることなく形成されている。

他の構成および作用効果については、実施の形態の転写ヘッド３と同様であるので説明は繰返さない。
[変形例２]
図１５は、実施の形態の変形例２の転写ユニットで、塗布ユニット２に用いる転写ヘッド２３の隙間から、霧化溶剤２５を噴きつける様子を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。なお、実施の形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を繰返さない。

まず、構成上の相違点を中心に説明すると、この変形例２の転写ユニットでは、さらに、転写ヘッド２３を装着する塗布ユニット２２の内部に、供給室２４が設けられている。

転写ヘッド２３の上に位置する供給室２４には、配管２９を介して霧化溶剤２５が供給されるように霧化器３０が接続されている。

霧化器３０には、タンク２７が設けられている。タンク２７の内部には溶剤２６が収容されている。

また、タンク２７にはエアノズル２８が接続されている。このエアノズル２８を介して供給される空気によって、タンク２７の内部の溶剤２６が、霧化溶剤２５として生成される。

生成された霧化溶剤２５は、図１５中矢印で示されるように、配管２９内の経路を介して、供給室２４内に供給される。

供給室２４に供給された霧化溶剤２５は、ヘッド本体１３の平板部１６ａと複数の第１のベース部８との隙間１７を介して、複数の転写針９の周囲に噴霧される。

このように構成された変形例２に記載された転写ヘッド２３では、霧化器３０から供給される霧化溶剤２５が、転写針９の周囲に隙間１７を介して噴出される。

霧化溶剤２５の噴出により、転写針９の周囲の雰囲気が、所定の湿潤状態に保持される。これにより、転写針９の先端に付着されたフラックス２１の乾燥を遅延させることができる。したがってたとえば、揮発性の高い溶剤を含む転写材料などの液状物質であっても安定して転写塗布することができる。

この変形例２では、タンク２７内部に収容された溶剤２６が、エアノズル２８を介して送られてくる空気によって、霧化溶剤２５として生成される霧化器３０を用いて説明したが特にこれに限らず、たとえば、超音波振動子を用いて霧化溶剤２５を生成する霧化器であってもよい。

他の構成および作用効果については、実施の形態の転写ヘッド３および変形例１の転写ヘッド１３と同様であるので説明は繰返さない。
[変形例３]
図１６は、実施の形態の変形例３の転写ユニットで、構成を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。また、図１７は、変形例３の転写ヘッドで、図１６中ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った位置での断面図である。

なお、実施の形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を繰返さない。
この変形例３の転写ユニットでは、転写針３９の側面に設けられた基端から先端に向けてフラックス２１を供給するため溝に連通する溝４０が形成されている。

また、この転写ヘッド３３のヘッド本体３６上には、所定の高さ方向寸法を有する隔壁部３２ａで周囲を囲まれたフラックス溜部３２が設けられている。

このフラックス溜部３２は、上面部を開放する構造を有していて、フラックス２１を供給する容器として、ヘッド本体３６の溝４０から転写針３９の側面に形成された溝を介して、先端にフラックス２１を供給するように構成されている。

ヘッド本体３６を面内外方向に貫通する供給路としては、丸孔状の貫通孔であっても、また、図１５に示すような隙間１７であってもよい。

このように構成された変形例３に記載の転写ユニットでは、転写針３９の側面に形成された溝によって、転写針３９の基端から先端に向けてフラックス２１が供給される。

このため、ヘッド本体３６の上に設けられたフラックス溜部３２から、フラックス２１を連続供給して、転写塗布工程のタクトを短縮して効率化することができる。

他の構成および作用効果については、実施の形態の転写ヘッド３および変形例１の転写ヘッド１３と同様であるので説明は繰返さない。
[変形例４]
図１８は、この発明の実施の形態の変形例４の転写ヘッドを示す平面図である。

なお、実施の形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を繰返さない。
ヘッド本体６の第１の孔７には、弾性支持部１２と第１のベース部８と第１の孔７の周縁との隙間１７を閉塞する密閉シート５０が貼設されている。

密閉シート５０は、第１のベース部８の移動に追従して変形可能なフィルム状のシートで、主に構成されている。この密閉シート５０は、第１の孔７の周縁部７ａを全周に渡りシールして水密状態とする外側縁５０ｂが正方形形状に形成されている。

また、第１のベース部８の中央部を除いて、密閉シート５０には、正方形形状の開口部５０ａが設けられている。

そして、この密閉シート５０の開口部５０ａの内側縁は、第１のベース部８の外側縁との間で水密状態となるように、全周に渡りシールされている。

また、図１８中破線で示すように、密閉シート５０で覆われた第１のベース部８の一部には、溝４０が形成されている。

溝４０は、転写針４９の側面に凹設形成され、基端から先端に向けてフラックス２１を供給する図示省略の溝と連通されている。そして、この側面の基端近傍の溝から開口部５０ａの内側縁に至るまで、密閉シート５０の一部を横断するように溝４０が延設されている。

このため、この溝４０から転写針４９の側面に位置する溝を介して、第１のベース部８の上のフラックス２１が転写針４９の先端まで供給されるように構成されている。

図１９は、変形例４の転写ヘッドで、図１８中ＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った位置での断面図である。

この変形例４では、溝４０を伝わり、第１のベース部８の上のフラックス２１が転写針４９の先端まで供給されるように構成されている。

しかしながら、特にこれに限らず、たとえば、溝４０に代えてもしくは溝４０と共に転写針４９の基端から先端に向けて、第１のベース部８の上のフラックス２１を供給する供給孔５１が形成されていてもよい。

この場合、各第１のベース部８の中央部に設けられた供給孔５１は、各転写針４９の中心軸位置に沿って、先端の平坦部１１に至るまで貫通形成されている。そして、第１のベース部８の上のフラックス２１が転写針４９の先端まで、この供給孔５１を介して供給される。

このように構成された変形例４の転写ヘッドでは、ヘッド本体６の四辺に沿って開口形成される第１の孔７の各隙間１７が一枚の柔軟性を有する密閉シート５０で覆われている。

このため、第１のベース部８がヘッド本体６の平板部６ａに対して、面内外方向に変位しても、密閉シート５０が変形して追従する。従って、第１の孔７の各隙間１７の水密状態が保持されて、フラックス２１が第１のベース部８の上から隙間１７を介して下側の基板４方向に漏れるおそれがない。

この変形例４では、ヘッド本体３６上に、所定の高さ方向寸法を有する隔壁部３２ａで周囲を囲まれたフラックス溜部３２が設けられている。

しかしながら、特にこれに限らず、第１のベース部８の上からフラックス２１が供給されるものであればよく、フラックス２１が注入されるフラックス槽を第１のベース部８から分離して設けてもよい。この場合、フラックス槽が設けられた他の場所から配管類を介して、フラックス２１を塗布ユニット２まで送るように構成してもよい。
[一体に設けられたフラックス槽]
図２０は、この変形例４の一例としての転写ヘッド５３で、構成を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。なお、上記変形例４と同様の部分については、説明を繰返さない。

この転写ヘッド５３では、直接、第１のベース部８の上に周壁部によって囲まれたフラックス槽としてのフラックス溜部３２が設けられている。

そして、第１のベース部８が面内外方向に移動しても、シールが保たれて隙間１７からフラックス２１が漏れ出すおそれがない。このため、フラックス２１が注入されるフラックス槽を第１のベース部８から分離させた別構造を採用するものに比して、スペース効率が良好である。

図２１は、変形例４の転写ヘッドの一例を示し、図２０中ＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿った位置での断面図である。

転写塗布に必要とされる量のフラックス２１は、転写針４９の供給孔５１を介して、それぞれ第１のベース部８上から先端の平坦部１１まで連続して供給される。

このため、さらに供給孔５１内では転写針４９の先端に至るまでフラックス２１が空気に触れないため、乾燥が抑制される。

他の構成および作用効果については、実施の形態の転写ヘッド３および変形例１の転写ヘッド１３と同様であるので説明は繰返さない。
[変形例５]
図２２は、この発明の実施の形態の変形例５の転写ヘッド６３で、構成を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。

なお、実施の形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を繰返さない。
変形例５のフラックス槽２０は、上面が覆われた密閉容器６２を含み、密閉容器６２内にはフラックス２１が注入されている。

密閉容器６２は、パイプ６６を介して、加減圧動作が可能な加減圧機構としての真空ポンプＰに連通されている。この真空ポンプＰは、駆動により密閉容器６２内の圧力を調整して、転写針４９に供給されるフラックス２１の供給量を調整するように構成されている。

この実施の形態では、図５に示す制御用コンピュータ１０７もしくは操作パネル１０８などから制御されることにより、密閉容器６２内のフラックス２１の加減圧力が調整される。

そして、大気圧に対して、密閉容器６２内の圧力が高くもしくは低くなることにより、基板４の方向へ供給孔５１から、密閉容器６２内のフラックス２１が押出されるか、もしくは引戻されるように構成されている。

図２３は、変形例５の転写ヘッドで、真空ポンプＰを駆動していない状態を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。

この状態では、転写針４９の先端の平坦部１１に、フラックス２１が薄く被る程度の状態で保持されている。

図２４は、変形例５の転写ヘッドで、真空ポンプＰが加圧側に駆動されている状態を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。

真空ポンプＰが加圧側に駆動されると、密閉容器６２内のフラックス２１が転写針９の第１の孔７から押出される。この状態では、密閉容器６２内の圧力が上昇して、粘度が高いフラックス２１も押出すことができる。

連続して押出されたフラックス２１は、転写針４９の全体に渡り供給されて、表面張力により円形に近い状態となり保持される。このため、十分な分量のフラックス２１を基板４の表面に転写することができる。

図２５は、変形例５の転写ヘッドで、真空ポンプＰが減圧側に駆動されている状態を示す概念的な側面図および要部の拡大図である。

この状態では、密閉容器６２内の圧力が低下して、転写針４９の先端からフラックス２１が引戻されて、密閉容器６２内に収容されるとともに、転写針４９の先端に残留したフラックス２１が再び薄く被る程度の状態で保持されている。

このように、密閉容器６２内の圧力を調整することにより、転写針９の周囲に付着した余分なフラックス２１を、密閉容器６２内に引戻し、適量なフラックス２１を転写針４９の先端に残存させることができる。

したがって、フラックス２１の使用効率が向上するため、フラックス２１の減少量が抑制されて、連続して転写塗布できる回数を増大させることができる。

この発明は、実施の形態で上述してきた半田付工程の前処理として、フラックスを塗布する場合に限らず、たとえば、ＴＳＶの電極形成のように電極ペーストでも、フラックスと同様に転写塗布が可能である。

さらに、これ以外の材料、たとえば、バイオ関連の試薬などであっても転写塗布が可能である。

そして、被塗布物としても基板４に限らず、たとえば、バイオチップへの転写など、どのような分野であっても狭ピッチ化への対応が求められる被塗布物であればよい。

また、実施の形態では、第１の孔７が、上面視で正方形形状を呈しているが、特にこれに限らず、円形形状、長円形形状など、どのような形状であってもよい。

さらに、ヘッド本体６のこれらの各第１の孔７内には、それぞれ一つづつ、正方形状の第１のベース部８が設けられているが、特にこれに限らず、第１のベース部８は、円形形状、長円形形状など、どのような形状であってもよい。

そして、各第１の孔７に２以上の複数の第１のベース部８を設けるなど、第１のベース部８の形状、数量および第１の孔７との組み合わせや、転写針９の配置が特に限定されるものではない。

なお、変形例２の転写ユニットで、さらに、転写ヘッド２３を装着する塗布ユニット２２の内部には、霧化器３０および供給室２４が設けられているものを示して説明したが、特にこれに限らず、隙間１７を介して複数の転写針９の周囲にフラックス２１の溶剤が噴霧されるものであればよい。

たとえば、複数の転写針９の周囲にフラックス２１の溶剤を霧化したエアーを噴きつけるものであれば、液状物質の溶剤を霧化する霧化器３０および供給室２４の形状、数量および材質や配置位置がどのような箇所であっても良い。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 塗布装置、２ 塗布ユニット、３ 転写ヘッド、４ 基板、５ フレーム枠材、６ ヘッド本体、７ 第１の孔部、８ 第１のベース部、９ 転写針、１０ 側面部、１１ 平坦部、１２ 弾性支持部、１８ 脚部、１８ｂ 第２のベース部、１８ｄ 脚孔部、１０１ 観察光学機構、１０２ 駆動機構、１０３，１０５，１０６ Ｘ，Ｙ，Ｚ軸テーブル、１０４，１０４ スライドガイドレール、１０７ 制御用コンピュータ。

Claims (13)

1. 被塗布物の表面に液状物質を塗布する塗布ユニットであって、
   第１の孔が開けられた平板部と、
   前記第１の孔内に設けられた第１のベース部と、
   前記第１のベース部の前記被塗布物側の表面から突設され、前記被塗布物に前記液状物質を塗布するための転写針と、
   前記平板部から前記第１の孔内へ延設され、前記第１のベース部と前記平板部を連結する第１の連結部とを備える、塗布ユニット。
2. 前記第１のベース部は、前記第１の連結部によって、前記転写針の突設方向に沿って変位可能となるように弾性的に支持されている、請求項１に記載の塗布ユニット。
3. 前記平板部、前記第１のベース部、前記転写針および前記第１の連結部は、同じ材料で形成されている、請求項１または請求項２に記載の塗布ユニット。
4. 前記転写針は基端から先端に向けて細くなるテーパ状に形成され、
   前記転写針の先端には所定の面積の平坦部が形成されている、請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の塗布ユニット。
5. さらに、前記平板部の前記被塗布物側の表面において前記転写針の周りに設けられ、前記転写針の先端を前記被塗布物の表面に接触させたときに前記平板部と前記被塗布物の表面の間に所定の隙間を形成するための複数の脚部を備える、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の塗布ユニット。
6. 前記平板部には、さらに、それぞれ前記複数の脚部に対応する複数の第２の孔が開けられており、
   さらに、それぞれ前記複数の第２の孔内に設けられた複数の第２のベース部と、
   前記平板部から前記第２の孔内へ延設され、前記第２のベース部と前記平板部を連結する第２の連結部とを備え、
   前記複数の脚部は、それぞれ前記複数の第２のベース部の前記被塗布物側の表面に突設されている、請求項５に記載の塗布ユニット。
7. 前記転写針の側面には、基端から先端に向けて前記液状物質を供給するための溝が形成されている、請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の塗布ユニット。
8. さらに、前記液状物質が注入され、開口部を有する容器を備え、
   前記転写針の先端を前記開口部を介して前記容器内の前記液状物質に浸漬させ、前記転写針の先端に前記液状物質を付着させる、請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の塗布ユニット。
9. さらに、前記平板部と前記第１のベース部との隙間を介して前記転写針の周囲に前記液状物質の溶剤を霧化したエアーを吹きつける霧化器を備える、請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の塗布ユニット。
10. 前記転写針には、前記第１のベース部から先端まで貫通し、前記液状物質を供給するための供給孔が形成されている、請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の塗布ユニット。
11. さらに、前記平板部の前記被塗布物と反対側の表面に設けられ、前記平板部と前記第１のベース部との隙間を閉塞し、変形可能なシートを備え、
    前記シートの上に設けられ、前記供給孔に前記液状物質を供給する容器とを備える、請求項１０に記載の塗布ユニット。
12. 前記容器は、前記液状物質が注入された密閉容器を含み、
    さらに、前記密閉容器内の圧力を調整して、前記液状物質の供給量を調整する加減圧機構を備える、請求項１１に記載の塗布ユニット。
13. 請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載の塗布ユニットと、
    前記被塗布物の表面を観察するための観察光学部と、
    前記被塗布物に対して、前記塗布ユニットおよび前記観察光学部を相対的に移動させる駆動部とを備える、塗布装置。

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