(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから対向電極に向かって、線状に延びるジェット部、及び、前記ジェット部の先に形成され前記ノズルから遠ざかるにつれて外径が広がる拡がり部を形成するように液体を静電噴霧して、凹部を有する塗布対象物の表面に前記液体を塗布する工程を備え、
前記工程では、前記ジェット部と前記拡がり部との境界を前記塗布対象物の前記凹部の中に配置する、液塗布方法。
【請求項２】
前記ジェット部と前記拡がり部との境界の位置を、前記ノズルから吐出する前記液体の流量、前記ノズルと前記対向電極との間に与える電圧の大きさ、及び、前記ノズルと前記対向電極との距離の少なくとも一つの変更により制御する、請求項１記載の液塗布方法。
【請求項３】
ノズルから対向電極に向かって、線状に延びるジェット部、及び、前記ジェット部の先に形成され前記ノズルから遠ざかるにつれて外径が広がる拡がり部を形成するように液体を静電噴霧する静電噴霧部と、
前記ジェット部と前記拡がり部との境界が塗布対象物の凹部の中に位置するように前記静電噴霧部を制御する制御部と、を備える液塗布装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ジェット部と前記拡がり部との境界の位置を、前記ノズルから吐出する前記液体の流量、前記ノズルと前記対向電極との間に与える電圧の大きさ、及び、前記ノズルと前記対向電極との距離の少なくとも一つの変更により制御する、請求項３記載の液塗布装置。
【請求項５】
前記液体の流量及び前記ノズルと前記対向電極との間に与える電圧の大きさの組合せに対する前記境界の位置に関するマトリクスを記憶する記憶部をさらに有し、
前記制御部は、前記マトリクスに基づいて前記境界が前記凹部の中に位置するように前記液体の流量及び／又は前記ノズルと前記対向電極との間に与える電圧を調節する調節部、を有する、請求項３記載の液塗布装置。
【請求項６】
前記境界の現在位置と前記境界の前記凹部内における設定位置との関係を取得する取得部を更に有し、
前記制御部は、前記関係に基づいて、前記境界が前記凹部の中に位置するように前記静電噴霧部を制御する、請求項３〜５のいずれか１項に記載の液塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液塗布方法、及び、液塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、帯電した液体を筒から排出させ、静電気力による反発力で多数の微少な液滴を形成して対象物に供給する、いわゆる静電噴霧技術を利用した液塗布方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５８６２８号公報
【特許文献２】特開２００４−１３６６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、対象物が凹部を有する場合に、凹部の内面に効率よく液膜を形成することが困難であった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、凹部の内面に効率よく液膜を形成することが可能な液塗布方法及び液塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らが鋭意検討したところ、静電噴霧により形成されるジェット部と拡がり部との境界を凹部内に配置すると、凹部の内面に液膜を効率よく形成できることを見いだした。
【０００７】
本発明にかかる液塗布方法は、ノズルから対向電極に向かって、線状に延びるジェット部、及び、前記ジェット部の先に形成され前記ノズルから遠ざかるにつれて外径が広がる拡がり部を形成するように液体を静電噴霧して、凹部を有する塗布対象物の表面に前記液体を塗布する工程を備え、
前記工程では、前記ジェット部と前記拡がり部との境界を前記塗布対象物の前記凹部の中に配置する。
【０００８】
本発明に係る液塗布装置は、ノズルから対向電極に向かって、線状に延びるジェット部、及び、前記ジェット部の先に形成され前記ノズルから遠ざかるにつれて外径が広がる拡がり部を形成するように液体を静電噴霧する静電噴霧部と、
前記ジェット部と前記拡がり部との境界が塗布対象物の凹部の中に位置するように前記静電噴霧部を制御する制御部と、を備える。
【０００９】
本発明によれば、ジェット部と拡がり部との境界が凹部の中に位置することになるので、凹部内に効率よく液体の膜を塗布できる。
【００１０】
ここで、上記方法は、前記ジェット部と前記拡がり部との境界の位置を、前記ノズルから吐出する前記液体の流量、前記ノズルと前記対向電極との間に与える電圧の大きさ、及び、前記ノズルと前記対向電極との距離の少なくとも一つの変更により制御することができる。
【００１１】
また、上記装置において、前記制御部は、前記ジェット部と前記拡がり部との境界の位置を、前記ノズルから吐出する前記液体の流量、前記ノズルと前記対向電極との間に与える電圧の大きさ、及び、前記ノズルと前記対向電極との距離の少なくとも一つの変更により制御することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、凹部の内面に効率よく液膜を形成することが可能な液塗布方法及び液塗布装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の１実施形態に係る液塗布装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１のノズルの先端近傍の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態にかかる液塗布装置１００の一部破断模式図である。本実施形態の液塗布装置１００は、主として、静電噴霧部５０、相対移動部６０、及び、制御部７０を備える。静電噴霧部５０は、ノズルユニット１０、対向電極２０、電源３０、及び、液体供給部４０を備える。
【００１６】
静電噴霧部５０は、ノズル（筒状電極）１、及び、カバー３を備える。
【００１７】
ノズル１は外部の電源３０と接続されており、このノズル１によって液体供給部４０より送られてくる液体は帯電される。ノズル１は上端で継ぎ手４を用いて液体供給部４０からのラインＬ１０と接続されている。ノズル１は例えば、全て又は一部が例えばステンレス等の導電性材料から成り、内面の全て又は一部が導電性の壁で形成されている。
【００１８】
カバー３は、ノズル１の側面を覆う形状で樹脂（ＰＴＦＥ等）等の電気絶縁性材料から成る。ノズル１の内径は特に限定されないが、例えば、１０〜１０００μｍとすることができる。
【００１９】
対向電極２０は、ノズル１の軸線の延長線上に配置されており、ノズル１から離間されている。対向電極２０は接地されていることが好ましい。ノズル１と基板ＳＢとの距離も特に限定されないが、例えば、１０〜６０ｍｍ程度とすることができる。
【００２０】
本実施形態では、対向電極２０は板状であり、対向電極上に、塗布対象と成る基板ＳＢが載置されている。対向電極２０の形状は板状に限定されない。
【００２１】
電源３０は、ノズル１と対向電極２０との間に電圧を印加する。通常、電圧は、直流であり、パルス状に供給することもできる。電圧は特に限定されないが、本実施形態では、５〜２０ｋＶとすることができる。電圧は、対向電極２０に対して、ノズル１側がプラスと成るように印加することが好ましい。
【００２２】
電源３０からの電圧が供給されると、図２に示すように、ノズル１の先端１ｎから静電噴霧現象が生ずる。具体的には、ノズル１の先端１ｎに液体ＬのテイラーコーンＴが形成され、その先から、線状に延びるジェット部Ｓ１、及び、ジェット部Ｓ１の先に形成されノズル１の先端１ｎから遠ざかるにつれて外径が広がる拡がり部Ｓ２（フレアと呼ばれれることがある）を有する液の噴霧構造Ｓが形成される。境界Ｓｂが不明瞭な場合には、ジェット部Ｓ１における最小径部分の２倍の径になったところを境界とすることができる。
【００２３】
図１にもどって、液体供給部４０は、ラインＬ１０を介してノズル１に対して液体を供給する装置である。
【００２４】
液体供給部４０は、液体を貯留する槽４１と、槽４１からラインＬ１０を介してノズル１に液体を供給するポンプ４２とを備える。本実施形態では、ポンプ４２が密閉状態にある槽４１に空気を供給することにより、ラインＬ１０を介して液体がノズル１に供給される。なお、液体供給部４０は、必ずしもポンプ４２により液体を供給するものでなくとも良い。例えば、液体供給部４０は、エアパルス方式のディスペンサーにより構成することができる。エアパルス方式のディスペンサーは、一定時間に電磁弁を開閉することにより、レギュレータを通して減圧した一定圧力のＮ２等のガスを液体材料を封入したシリンジなどの容器に導き、液体材料を押し出す装置である。
【００２５】
相対移動部６０は、ノズルユニット１０を、対向電極２０あるいは対向電極上の基板ＳＢに対して、相対的に移動させる。具体的には、例えば、対象物が基板ＳＢである場合には、ノズルユニット１０は、基板ＳＢの表面に対して平行な水平な面内で二軸に独立に移動することができる。これにより、基板ＳＢ上の所望の部分に、液体を塗布させることができる。また、相対移動部６０は、基板ＳＢに対して垂直な方向にも、対向電極２０に対してノズルユニット１０を移動させるようにできることが好ましい。これにより、ノズル１の先端と、基板ＳＢとの距離を調節することも容易である。
【００２６】
制御部７０は、電源３０、液体供給部４０のポンプ４２、及び、相対移動部６０を制御する。具体的には、制御部７０は、図２に示すように、塗布対象となる基板（塗布対象物）ＳＢのトレンチ（凹部）Ｔｒの上にノズル１の先端１ｎが相対的に位置するように相対移動部６０を制御する。また、制御部７０は、電源３０から印加される電圧の大きさ及びポンプ４２により制御される液の吐出流量を制御し、ジェット部Ｓ１と拡がり部Ｓ２との境界Ｓｂが、トレンチＴｒの内部に位置するように噴霧構造Ｓを制御する。
【００２７】
具体的な制御方法の例は以下の通りである。まず、液の種類に応じて、予め流量及び電圧の値の組合せに対する、境界Ｓｂの位置（例えば、対向電極２０からの高さ、ノズル１の先端１ｎからの距離等）のマトリクスを作成して制御部７０内に記憶しておく。そして、所望の境界Ｓｂの位置となるように流量及び／又は電圧を変更すれば、境界Ｓｂの位置を自在に制御することができる。また、このような境界Ｓｂの位置のマトリクスをノズル１の先端１ｎと基板ＳＢとの距離に応じて複数予め取得して制御部７０内に記憶しておけば、この距離が変動する場合でも制御が可能である。
【００２８】
また、境界Ｓｂの位置をカメラで撮影し、撮影した画像を画像処理して境界Ｓｂの現在位置を取得し、境界Ｓｂの現在位置と境界Ｓｂの設定位置との関係（例えば差）に基づいて、境界Ｓｂが設定位置に近づくよう電圧及び／又は流量を変更するいわゆるフィードバック制御をすることによっても、境界Ｓｂの位置を制御できる。
【００２９】
電源３０の電圧を高くすると境界Ｓｂの位置がノズル１の先端１ｎから離れる傾向があり、電源３０の電圧を低くすると境界Ｓｂの位置がノズル１の先端１ｎに近づく傾向がある。また、ポンプ４２による液の供給流量を多くすると境界Ｓｂの位置がノズル１の先端１ｎから離れる傾向があり、液の供給流量を少なくすると境界Ｓｂの位置がノズル１の先端１ｎに近づく傾向がある。
【００３０】
また、流量及び／又は電圧による制御に替えて、又は、加えて、ノズル１と対向電極２０との距離を変更することによっても境界Ｓｂの位置を制御することも可能である。ノズル１と対向電極２０との距離を変更しても、通常は境界Ｓｂとノズル１の先端１ｎとの距離はあまり変わらない場合が多い。しかしながら、境界Ｓｂと対向電極２０との距離がかわるので、基板ＳＢと境界Ｓｂとの相対的位置関係を制御することができる。
【００３１】
境界Ｓｂのノズル１の先端１ｎからの距離は、例えば、５〜１００ｍｍにすることができる。
【００３２】
（静電噴霧用液）
本実施形態で静電噴霧する液は特に限定されないが、膜形成材料と、膜形成材料を溶解又は分散する液体成分を含むことができる。
【００３３】
膜形成材料とは、静電噴霧用液から液体成分を蒸発させた後に、蒸発せずに残存して膜を形成する成分である。膜形成材料の例は、樹脂、及び／又は、無機粒子である。
【００３４】
樹脂の例は、エポキシ樹脂（例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂）、ポリヒドロキシスチレン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂である。
【００３５】
樹脂は、熱可塑性でも硬化性でも良い。硬化性樹脂は、モノマー及び／又はプレポリマーと、硬化剤とを含むことが出来る。硬化剤は、モノマー、プレポリマー、及び、静電塗布後の硬化条件（光硬化、熱硬化、反応硬化等）等により、任意好適に選択できる。
【００３６】
硬化性樹脂は、また、重合性モノマー及び／又は重合性プレポリマーを含むことが出来る。例えば、アクリル樹脂の重合性モノマーの例は、１、９−ノナンジオールアクリレート、１，１，１−トリメチロールプロパントリアクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸のエステルである。
【００３７】
樹脂は、ナフトキノンジアジドなどの感光剤を含むことができ、その場合、樹脂は、感光性レジストになることができる。
また、樹脂は、界面活性剤、レベリング材等の種々の添加剤を含むことができる。
【００３８】
上述のような樹脂は、具体的には、感光性レジスト、接着剤、コーティング剤等であることができる。
【００３９】
無機粒子の例は、金属粒子、酸化物粒子である。金属粒子の例は、銀粒子、金粒子、銅粒子などである。酸化物粒子の例は、チタニア、シリカ、アルミナなどのセラミクス粒子、ガラス粒子などである。
【００４０】
金属粒子や酸化物粒子の粒径の例は、０．００１〜１００μｍである。
【００４１】
液体成分は、上記膜形成成分を溶解又は分散させることができる。液体成分の例は、γブチロラクトン、乳酸エチル、アセトン、ジグライム、シクロペンタノン、及び、水である。各液体成分の比誘電率は、３９、１３、２０、８、１４、８０である。液体成分は、これらの化合物の混合物であることができる。
【００４２】
液体成分は、２５℃において液体であるものが好ましい。また、液体成分の沸点は８０℃以上であることができ、また、２６０℃未満であることもできる。沸点が８０℃以上だと対象物上に液膜を形成しやすい。また、沸点が２６０℃未満であると乾燥時間を短くできて生産性を高めやすい。
【００４３】
静電噴霧用液は、その比誘電率が１４〜１００であることができる。比誘電率とは、［誘電率／真空の誘電率］である。液の比誘電率は、日本ルフト製ＭＯＤＥＬ８７１により測定することが出来る。比誘電率の最大値は、９０以下、８０以下であることが出来る。比誘電率の最小値は、１６以上、２０以上、３０以上であることが出来る。
【００４４】
静電噴霧用液の好ましい粘度の範囲は、５〜１００,０００ｍＰａ・ｓであるがこれに限定されない。
【００４５】
静電噴霧用液は、さらなる添加物を含むことができる。添加物の例は、界面活性剤、レベリング剤等である。添加物の濃度は、１０質量％以下とすることができる。
【００４６】
静電噴霧液の調製方法は特に限定されず、上述の膜形成成分と液体成分とを混合すればよい。
【００４７】
続いて、本実施形態の液塗布装置１００を用いる液塗布方法について説明する。
まず、対向電極２０上に、塗布対象となる基板ＳＢを載置する。なお基板ＳＢの材質は特に限定されないが、基板ＳＢが導電性の場合には対向電極２０と導通しないように絶縁材を介在させることができる。続いて、電源３０により、ノズル１と対向電極２０との間に電圧を印加する。また、ポンプ４２を駆動して、槽４１内の液体をラインＬ１０を介してノズル１内に供給する。液体はノズル１により電荷が与えられて帯電し、ノズル１の先端１ｎから突出する液体はテイラーコーンＴを形成する。テイラーコーンＴの先には、ジェット部Ｓ１及び拡がり部Ｓ２が形成される（静電噴霧工程）。拡がり部Ｓ２では、静電気力により液滴が分裂（レイリー分裂）してノズル１の軸に対して垂直な方向に液滴が広がる。
【００４８】
本実施形態では、ここで、液の供給流量及び／又は電圧を調整するなどして、ジェット部Ｓ１と拡がり部Ｓ２との境界ＳｂをトレンチＴｒの内部（中）に位置させる。本実施形態によれば、トレンチＴｒの内面に、効率よく液又は液に由来する個体の膜を形成することが出来る。トレンチＴｒがある程度深い場合には、境界Ｓｂの位置をトレンチＴｒの深さ方向に移動させながら液を塗布することもできる。
【００４９】
本実施形態によれば、凹部内に液を塗布する際の液体の無駄を省くことができる。また、細く深い穴内にも効率よく液の塗布が可能となる。
【００５０】
本発明は上記実施形態に限定されず様々な変形態様が可能である。
例えば、静電噴霧の方法は、上記実施形態に限定されず、液を帯電させ、帯電した液体を筒の流路から対向電挙訓向けて放出させれば特に限定されない。
【００５１】
また、上記実施形態では、液体の塗布対象が基板ＳＢであるので、対向電極２０も板状であるが、対向電極２０の形状は、塗布対象の形状に合わせて所望の形態に変えることもできる。また、塗布の対象物も、特に限定されず、例えば、表面に凹凸のある基板等種々の物に液体を塗布できる。
【００５２】
また、上記実施形態では、凹部としてトレンチＴｒを挙げているが、孔など他の凹部でも良いことは言うまでもない。トレンチＴｒの内径や孔の内径は、例えば、０．５〜１００ｍｍとすることができる。また、トレンチや孔の深さは、例えば、５〜５０ｍｍとすることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…ノズル、Ｔｒ…トレンチ（凹部）、ＳＢ…基板（塗布対象物）、Ｓ１…ジェット部、Ｓ２…拡がり部、Ｓｂ…境界、５０…静電噴霧部、７０…制御部、１００…液塗布装置。
【要約】
【課題】凹部の内面に効率よく液膜を形成することが可能な液塗布方法及び液塗布装置を提供する。
【解決手段】液塗布方法は、ノズル１から対向電極２０に向かって、線状に延びるジェット部Ｓ１、及び、ジェット部Ｓ１の先に形成されノズル１から遠ざかるにつれて外径が広がる拡がり部Ｓ２を形成するように液体Ｌを静電噴霧して、トレンチＴｒを有する基板ＳＢの表面に液体Ｌを塗布する工程を備える。この工程では、ジェット部Ｓ１と拡がり部Ｓ２との境界Ｓｂを基板ＳＢのトレンチＴｒの中に配置する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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