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TWI724283B - 膜形成裝置及膜形成方法 - Google Patents

膜形成裝置及膜形成方法 Download PDF

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TWI724283B TW107108032A TW107108032A TWI724283B TW I724283 B TWI724283 B TW I724283B TW 107108032 A TW107108032 A TW 107108032A TW 107108032 A TW107108032 A TW 107108032A TW I724283 B TWI724283 B TW I724283B
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Abstract

本發明提供一種膜形成裝置，其無需使用光固化性油墨便能夠迅速固化油墨。基板保持於工作台。噴墨頭朝向保持於工作台上之基板吐出熱固性油墨。非接觸加熱構件以非接觸的方式加熱保持於工作台上之基板。

Description

膜形成裝置及膜形成方法
本發明係有關一種膜形成裝置及膜形成方法。
已知有使光固化性(紫外線固化性)油墨從噴墨頭等吐出並描繪於基板等記錄介質上之裝置(專利文獻1)。在記錄介質佈置紫外線固化性油墨之後，藉由照射適量的紫外線能夠迅速固化油墨。 (先前技術文獻) (專利文獻) 　　專利文獻1：日本特開2008-188983號公報
(本發明所欲解決之課題) 　　以印刷基板的焊罩用途等使用之紫外線固化性油墨比通常的油墨黏度高。因此藉由加熱供給到噴墨頭之油墨而降低黏度，直至能夠從噴墨頭吐出油墨之程度為較佳。若油墨的溫度變得過高，則油墨的劣化加快。若油墨的溫度過低，則油墨的黏度成為比目標黏度高，因此油墨的吐出變得不穩定，並且容易產生油墨堵塞等。 　　本發明的目的在於提供一種無需使用光固化性油墨而能夠迅速固化油墨之膜形成裝置及膜形成方法。 (用以解決課題之手段) 　　依本發明的一觀點，提供一種膜形成裝置，其具有：工作台，係保持基板；噴墨頭，係朝向保持於前述工作台上之前述基板吐出熱固性油墨；及非接觸加熱構件，係以非接觸的方式加熱保持於前述工作台上之前述基板。 　　依本發明的另一觀點，提供一種膜形成方法，其具有：以非接觸的方式加熱基板的局部區域之製程；及在前述基板的被加熱之區域，藉由使熱固性油墨附著並固化而形成膜之製程。 (發明之效果) 　　使熱固性油墨附著於以非接觸的方式加熱了基板之區域，藉此能夠固化熱固性油墨。
參照圖1A～圖1C，關於基於實施例之膜形成裝置進行說明。 　　圖1A係基於本實施例之膜形成裝置的概略側視圖。工作台10將基板30保持於其上面。工作台10例如具有真空卡盤機構，吸附基板30並固定。噴墨頭15朝向保持於工作台10之基板30吐出熱固性油墨。作為非接觸加熱構件的雷射光源16將雷射光束照射於保持於工作台10之基板30，藉此以非接觸的方式加熱基板30的局部區域。 　　移動機構13使保持於工作台10之基板30和噴墨頭15中的一方相對於另一方移動。移動方向與工作台10的上表面平行。移動機構13包括單向引導工作台10之導件11及使工作台10沿導件11移動之驅動部12。 　　控制裝置20控制來自噴墨頭15的油墨的吐出。進而，控制裝置20藉由控制驅動部12而使工作台10以目標速度移動。控制裝置20中記憶有定義欲形成之膜的平面形狀之圖案資料。控制裝置20根據圖案資料控制噴墨頭15及移動機構13，藉此使熱固性油墨附著於基板30的上表面的所期望部位，能夠形成樹脂膜32。 　　圖1B係雷射光源16的立體圖。雷射光源16輸出光束剖面18A為長條形狀的雷射光束18。作為雷射光源16，能夠使用帶水冷機構的雷射二極體(LD)條。例如藉由排列5個陣列寬度為10mm的LD條而得到陣列寬度為50mm的LD條。雷射光源16的振蕩波長例如為808nm，光束剖面為長軸向的尺寸約為50mm的長條形狀。形成膜時的基板30的移動方向與光束剖面的長軸向正交。短軸向的發散角帶透鏡約為1°，相隔50mm之基板上之短軸向的光束大小約為1.5mm。雷射光源16的輸出設定為能夠使基板30的溫度上升至目標溫度之大小。 　　圖1C係表示噴墨頭15、雷射光束的光束剖面18A及基板30的移動方向58的相對關係之俯視圖。由噴墨頭15的複數個噴嘴孔構成之噴嘴列15A相對於基板30的移動方向58正交。在俯視下，長條形狀的光束剖面18A配置成與噴嘴列15A平行。光束剖面18A比噴嘴列15A長。因此藉由照射雷射而能夠加熱從噴墨頭15吐出之熱固性油墨附著之全部區域。 　　其次，關於基於本實施例之膜形成裝置的動作進行說明。 　　控制裝置20在基板30的局部區域藉由雷射光源16被加熱之後，使移動機構13以通過噴墨頭15的下方之方式進行動作。藉此，基板30的局部區域藉由雷射光源16以非接觸的方式被加熱，之後，從噴墨頭15吐出之油墨附著於被加熱之區域。設定雷射光束的功率密度、光束剖面的尺寸、基板30的移動速度，以使油墨附著於基板30時的基板30的表面溫度維持油墨的固化溫度以上。因此從噴墨頭15吐出之油墨剛附著於基板30便固化。 　　使基板30相對於雷射光源16及噴墨頭15移動，藉此加熱區域及附著熱固性油墨之區域在基板30的表面內移動。藉此，能夠在基板30的表面形成熱固性油墨經固化之樹脂膜32。 　　其次，關於上述實施例的優異之效果進行說明。 　　上述實施例中為了形成膜而使用熱固性油墨。通常，與紫外線固化性油墨相比，熱固性油墨對各種原料之密合性和耐化學性優異且為低黏度。例如能夠獲得在室溫下能夠從噴墨頭15穩定地吐出油墨程度的低黏度熱固性油墨。因此不需要準備用於降低油墨黏度的油墨加熱裝置。 　　進而，上述實施例中使用雷射光源16局部加熱基板30。例如能夠使工作台10(圖1A)具有熱板功能而大致均勻地加熱整體的基板30。然而，該方法中，從將基板30保持於工作台10之後加熱至目標溫度為止必須等待長時間。本實施例中不需要用於加熱的等待時間，因此能夠避免由加熱處理引起之通量的降低。 　　又，若加熱工作台10自身，則因熱膨脹的影響而難以維持工作台10及移動機構13的機械精度。在本實施例中，無需加熱工作台10而以非接觸的方式加熱基板30，因此能夠避免機械精度的降低。 　　在油墨剛附著於基板30之後，若使雷射光束射入到油墨的附著部位以加熱基板，則確認到藉由雷射光束的高能量而導致油墨飛散之現象。本實施例中在油墨附著之前加熱基板30，因此不會導致油墨飛散。又，油墨附著於基板30便立即開始固化，因此能夠防止油墨的過度擴散或滲出。 　　其次，關於上述實施例的變形例進行說明。在上述實施例中，作為非接觸加熱構件使用了雷射光源16(圖1B)，但此外可以使用能夠以非接觸的方式局部加熱基板30之加熱裝置。例如還能夠使用藉由發光二極體(LED)等的光能進行加熱之裝置或高頻感應加熱裝置等。 　　在上述實施例中，使基板30相對於雷射光源16及噴墨頭15移動，與此相反，亦可以使雷射光源16及噴墨頭15相對於基板30移動。又，在上述實施例中，將從雷射光源16輸出之雷射光束設為連續波雷射光束，但亦可以設為脈衝雷射光束。 　　在上述實施例中，使噴嘴列15A(圖1C)相對於基板30的移動方向58(圖1C)正交，但不需要一定正交。只要使噴嘴列15A相對於基板30的移動方向58交叉即可。 　　其次，參照圖2A～圖2C，關於使雷射光束射入到具有銅箔之基板時的溫度變化的模擬結果進行說明。 　　圖2A係作為模擬對象的基板50的剖視圖。基板50具有由厚度為800μm的環氧基板51、厚度為30μm的銅箔52及厚度為10μm的環氧層53構成之3層構造。圖1A～圖1C所示之實施例中，在照射雷射光束之時刻，基板30上未形成有樹脂膜32(圖1A)，但需要將附著於基板30之油墨加熱至固化溫度，因此在模擬中將相當於附著於基板30之油墨之環氧層53包括於加熱對象中。 　　圖2B係表示基板50的表面上之光束點56和基板50上的特定部位55之間的位置關係之圖。將光束點56的直徑設為0.5mm，將基板50的表面上之雷射光束的功率密度設為12kW/cm2 ，將基板50的移動速度設為200mm/s。基板50上的特定部位55以200mm/s的移動速度移動，並通過光束點56的中心。此時，雷射光束照射於特定部位55之時間成為2.5ms。在模擬中假定吸收雷射光束的總能量。 　　圖2C係表示特定部位55的銅箔52的表面的溫度變化的模擬結果之曲線圖。橫軸以單位“ms”來表示經過時間，縱軸以單位“℃”來表示溫度。若雷射光束開始射入到特定部位55則溫度上升，最高達到溫度超過250℃。超過150℃之時間為5ms程度。 　　若雷射光束的照射結束，則溫度急劇降低至約120℃，但此後溫度的降低緩慢。認為溫度的降低變成緩慢之時刻的溫度依據雷射光束的功率密度或照射時間(光束點56的大小)而變動。認為若溫度的降低變得緩慢之時刻的溫度為油墨的固化溫度以上，則能夠固化熱固性油墨。 　　由圖2A～圖2C所示之模擬結果，認為藉由調整雷射光束的功率密度及光束點56的大小而能夠固化熱固性油墨。 　　其次，關於為了確認能夠固化熱固性油墨而進行之簡單之初步實驗結果進行說明。在波長808nm、光束點直徑0.5mm、基板的移動速度200mm/s的條件下對銅箔照射雷射光束之後，對被加熱之銅箔噴霧噴射了熱固性油墨。其結果，在被照射雷射之區域能夠確認到熱固性油墨固化之情況。 　　其次，參照圖3，關於為了加熱而使用雷射光束的較佳的波長進行說明。 　　圖3係表示經電解研磨之金、銀、銅的反射率的波長依賴性之曲線圖。橫軸以單位“nm”表示波長，縱軸表示反射率。為了有效地加熱基板上的金屬箔，使用反射率低的波長域的雷射光束為較佳。由圖3可知，例如在基板表面設置有銅箔之情況下，使用570nm以下的波長域的雷射光束為較佳。可知在基板表面設置有金箔之情況下，使用520nm以下的波長域的雷射光束為較佳。可知在基板表面設置有銀箔之情況下，使用350nm以下的波長域的雷射光束為較佳。 　　其次，參照圖4A及圖4B，關於基於其他實施例之膜形成裝置進行說明。以下，關於與圖1A～圖1C所示之實施例通用的結構將省略進行說明。 　　圖4A係基於本實施例之膜形成裝置的概略側視圖。在圖1A所示之實施例中，雷射光源16僅配置於噴墨頭15的一側，但在本實施例中，噴墨頭15的兩側分別配置有雷射光源16、17。 　　圖4B係表示基於本實施例的膜形成裝置的噴墨頭15、基於雷射光源16、17的光束剖面18A、19A、以及與基板30移動之方向58A、58B之間的相對關係之俯視圖。噴嘴列15A的兩側分別配置有光束剖面18A、19A。 　　在使基板30沿從光束剖面18A向噴嘴列15A之方向58A移動之情況下，使光束剖面18A用雷射光源16進行動作，使另一個雷射光源17不進行動作。反之，在使基板30沿從光束剖面19A向噴嘴列15A之方向58B移動之情況下，使光束剖面19A用雷射光源17進行動作，使另一個雷射光源16不進行動作。 　　如上所述，本實施例中在使基板30沿彼此為反方向的兩個方向中的任一方向移動之情況下，亦能夠使油墨從噴墨頭15吐出而形成膜。 　　其次，參照圖5，進而關於基於其他實施例之膜形成裝置進行說明。以下，關於與圖1A～圖1C所示之實施例通用的結構將省略進行說明。 　　圖5係表示與光束剖面18A的長軸向有關之光強度分佈之曲線圖。在除了長軸向的兩端附近以外的區域，光強度大致恆定。在光束剖面的兩端，光強度比其他區域高。藉由設為該等光強度分佈來彌補光束剖面18A的兩端附近之溫度上升的不足，在兩端附近亦能夠加熱至充份之溫度。 　　上述各實施例係例示，當然能夠進行不同實施例中所示結構的部分替換或組合。關於基於複數個實施例的相同結構之相同的作用效果，每一個實施例中不逐一說明。進而，本發明並不限定於上述實施例。例如對本領域技術人員來講，很顯然能夠進行各種變更、改進及組合等。
10‧‧‧工作台11‧‧‧導件12‧‧‧驅動部13‧‧‧移動機構15‧‧‧噴墨頭15A‧‧‧噴嘴列16、17‧‧‧雷射光源18‧‧‧雷射光束18A、19A‧‧‧光束剖面20‧‧‧控制裝置30‧‧‧基板32‧‧‧樹脂膜50‧‧‧作為模擬對象的基板51‧‧‧環氧基板52‧‧‧銅箔53‧‧‧環氧層55‧‧‧基板上的特定部位56‧‧‧光束點58、58A、58B‧‧‧基板移動方向
圖1中，圖1A係基於實施例之膜形成裝置的概略側視圖，圖1B係雷射光源的立體圖，圖1C係表示噴墨頭、雷射光束的光束剖面、及與基板移動方向之間的相對關係之俯視圖。 　　圖2中，圖2A係作為模擬對象的基板的剖視圖，圖2B係表示基板表面上之光束點與基板上的特定部位之間的位置關係之圖，圖2C係表示特定部位的溫度變化的模擬結果之曲線圖。 　　圖3係表示經電解研磨之金、銀、銅的反射率的波長依存性之曲線圖。 　　圖4中，圖4A係基於其他實施例之膜形成裝置的概略側視圖，圖4B係基於本實施例之膜形成裝置的噴墨頭、基於雷射光源之光束剖面、及與基板移動方向之間的相對關係之俯視圖。 　　圖5係表示基於又一其他實施例之膜形成裝置的光束剖面的與長軸向有關之光強度分佈之曲線圖。
10‧‧‧工作台
11‧‧‧導件
12‧‧‧驅動部
13‧‧‧移動機構
15‧‧‧噴墨頭
15A‧‧‧噴嘴列
16‧‧‧雷射光源
18‧‧‧雷射光束
18A‧‧‧光束剖面
20‧‧‧控制裝置
30‧‧‧基板
32‧‧‧樹脂膜
58‧‧‧基板移動方向

Claims (8)

  1. 一種膜形成裝置，其具有：工作台，係保持基板；噴墨頭，係朝向保持於前述工作台上之前述基板吐出熱固性油墨；及非接觸加熱構件，係以非接觸的方式加熱保持於前述工作台上之前述熱固性油墨被吐出之前的前述基板，前述非接觸加熱構件，是形成長條形狀的光束剖面，前述光束剖面的長軸向的光強度分佈，是兩端附近以外的區域的光強度是大致恆定，前述兩端附近的光強度是比其他區域高。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之膜形成裝置，其還具有：移動機構，使保持於前述工作台上之前述基板和前述噴墨頭中的一方相對於另一方移動；及控制裝置，控制前述噴墨頭及前述移動機構，前述非接觸加熱構件加熱保持於前述工作台上之前述基板的局部區域，前述控制裝置控制前述移動機構及前述噴墨頭，以便在藉由前述非接觸加熱構件而被加熱之區域附著從前述噴墨頭吐出之前述熱固性油墨。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之膜形成裝置，其中前述非接觸加熱構件藉由使雷射光束射入到保持於前述工作台上之前述基板的局部區域而加熱前述基板。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所述之膜形成裝置，其中前述噴墨頭包括由複數個噴嘴構成之噴嘴列，前述複數個噴嘴沿相對於前述基板的移動方向交叉之方向排列，藉由前述非接觸加熱構件而被加熱之區域具有與前述噴嘴列平行且比前述噴嘴列長的長條形狀。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之膜形成裝置，其中前述噴墨頭包括由複數個噴嘴構成之噴嘴列，前述複數個噴嘴沿相對於前述基板的移動方向交叉之方向排列，藉由前述非接觸加熱構件而射入雷射光束之區域具有與前述噴嘴列平行之長條形狀，並具有長條形狀的兩端之光強度比其他區域中之光強度高的光強度分佈。
  6. 一種膜形成方法，其具有：由非接觸加熱構件形成長條形狀的光束剖面之製程；及以非接觸的方式藉由前述光束剖面加熱基板的局部區域之製程；及在前述基板的被加熱之後之區域，藉由使熱固性油墨附著並固化而形成膜之製程； 前述光束剖面的長軸向的光強度分佈，是兩端附近以外的區域的光強度是大致恆定，前述兩端附近的光強度是比其他區域高。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之膜形成方法，其中在前述加熱製程中，藉由使雷射光束射入到前述基板而加熱前述基板的局部區域。
  8. 如申請專利範圍第6或7項所述之膜形成方法，其中使前述加熱區域及使前述熱固性油墨附著之區域一邊在前述基板的表面內移動，一邊形成前述膜。
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Citations (2)

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