(57)【要約】      （修正有）【課題】塗布装置の電場発生器により提供される電場による静電引力によって、スラリー又はインクが基板上に堆積される塗布装置を提供する。【解決手段】本考案の塗布装置１０は、塗布器１００及び電場発生器１３０を含む。塗布器１００は、スラリー又はインクＳＬを収容し、出口１０２を有する。スラリー又はインクＳＬは、出口１０２を通って基板１１０上に塗布される。基板１１０は、出口１０２に隣接して配置され、塗布器１００の出口１０２からのスラリー又はインクＳＬを載せ、湿潤フィルムＷＦを形成する。電場発生器１３０は、基板１１０の下に配置され、電場を提供し、従って、湿潤フィルムＷＦが電場の引力によって基板１１０上に緊密に堆積する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
スラリー又はインクを収容し、出口を有し、前記スラリー又は前記インクを、前記出口を介して基板上に塗布し、前記基板は、前記出口に隣接して配置され、前記出口からの前記スラリー又は前記インクを載せ、湿潤フィルムを形成する塗布器と、
前記基板の下に配置され、電場を提供し、前記湿潤フィルムが前記電場の引力によって前記基板上に緊密に堆積される電場発生器と、
を含む塗布装置。
【請求項２】
前記電場発生器は、静電吸着フィルムを含む請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記電場の強さは、０．１ｋＶ〜１０ｋＶである請求項１に記載の塗布装置。
【請求項４】
前記塗布器の前記出口は、スクレーパー、スロットコーティングダイ又はスクリーン印刷モールドを含む請求項１に記載の塗布装置。
【請求項５】
更に、搬送機構を含み、前記基板は、前記搬送機構上に配置される請求項１に記載の塗布装置。
【請求項６】
更に、加熱器を含み、前記加熱器は、前記基板の搬送方向に沿って前記電場発生器の下流に配置され、前記湿潤フィルムを乾燥させる請求項１に記載の塗布装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、スマートハンドヘルドデバイスは、コンシューマエレクトロニクスにおける主流且つ最新のトレンドとなっている。製品の機能以外に、軽量、薄型及び小型化等の他の要素が消費者を引き付けて購入させるための主な検討事項となっている。従って、より薄い厚さと縮小サイズを有する３ＤＩＣ又は機能モジュール等のような小型化チップスケールパッケージ（CSP, chip scale package）技術がモバイル電子製品の外観のトレンドの要求を満たすために現在採用されている。
【０００３】
従来のセラミックプロセスに採用されるのは、テープキャスティング技術であり、応用としては、スロットダイコーティング技術及び電気泳動堆積がある。一般的に、テープキャスティング及びスロットダイコーティングプロセスにおいて、より薄いセラミック層の為に要求されるのは、セラミック粉末スラリーの分散技術及びスラリー又はインク化合物の均等混合技術である。コーティング後のセラミック層の厚さを減少させるために、より微細でナノスケールの粉末が採用され、調製したスラリー又はインクの分散及び混合は、セラミックグリーンテープ又はシートの特性に影響を及ぼす。言い換えれば、スラリーの再集結又は不均一性によるコーティング時の不均一性を防止するため、粉末は、スラリー中に適切に分散されなければならない。しかしながら、粉末がスラリーに適切に分散される時、コーティング後、粉末がゆるく又は非緊密に堆積し、堆積された粉末が高密度ではなくなるので、コーティング後の焼結プロセス及びフィルム特性に悪影響を及ぼす。言い換えれば、適切に分散されたスラリーの特性は沈積の為に堆積され難く、セラミックグリーンテープ又はシートの密度及びセラミック層の焼結密度が良好ではない。
【０００４】
一方で、電気泳動堆積（EPD）プロセスは、テープキャスティング又はスロットダイコーティングとは異なるコーティングプロセスである。ＥＰＤプロセスにおいて、液体媒体中に懸濁されたコロイド粒子が、電場又は電気泳動の影響下へ移行し、そして、電極上に堆積される。それから、安定した懸濁状態を形成し、且つ電荷を運ぶことができる全てのコロイド粒子がＥＰＤにおいて使用されることができる。ＥＰＤプロセスは、金属加工製品にコーティングを適用するために工業的に使用される。それは、自動車の車体及び部品、トラクター、重機、電気スイッチギア、家電製品、金属製家具、飲料容器、ファスナー、および他の多くの工業製品に広く使用されている。しかしながら、ＥＰＤプロセスは、ただ単一層としての金属コーティングにのみ用いられ、その材料を制御することは困難である。更に、ＥＰＤプロセスのコストは、業界にとって高いものである。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案は、塗布装置の電場発生器により提供される電場による静電引力によって、スラリー又はインクが基板上に堆積される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】
本考案の塗布装置は、スラリー又はインクを収容し、出口を有し、前記スラリー又は前記インクを、前記出口を介して基板上に塗布し、前記基板は、前記出口に隣接して配置され、前記出口からの前記スラリー又は前記インクを載せ、湿潤フィルムを形成する塗布器と、前記基板の下に配置され、電場を提供し、前記湿潤フィルムが前記電場の引力によって前記基板上に緊密に堆積される電場発生器と、を含む。
【考案の効果】
【０００７】
上記に基づき、電場発生器をスラリー又はインクを塗布した基板の下に提供することで、スラリー又はインクが電場による静電引力によって基板上に堆積し、従って、セラミック粉末が基板上に迅速且つ緊密に堆積する。結果として、全プロセスの時間が大幅に短縮され、基板上に形成された湿潤フィルムは、より薄い厚さと高い粉末充填密度を有し、従って、湿潤フィルムの製造コストを低減し、後続の高温焼結工程において、より高い焼結密度を有するセラミック体又は層を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本考案の例示的実施形態に基づく塗布装置の概略図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
本考案を更に詳細に説明する為、幾つかの例示的実施形態を図面に合わせて以下に説明する。
【００１０】
添付の図面は、更なる理解を提供するために含められ、本明細書に組み込まれ且つ本明細書の一部を構成するものである。図面は、例示的実施形態を示し、説明文と共に、本考案の原理を説明するためのものである。
【００１１】
図１は、本考案の例示的実施形態に基づく塗布装置の概略図である。塗布装置１０は、塗布器１００と、基板１１０と、電場発生器１３０と、を含む。本実施形態では、塗布装置１０は、例えば、更に、搬送機構１４０及び加熱器１５０を含む。塗布装置１０は、例えば、塗布領域１０ａ及び乾燥領域１０ｂを含む。塗布器１００及び電場発生器１３０は、塗布領域１０ａに配置され、加熱器１５０は、乾燥領域１０ｂに配置され、基板１１０及び搬送機構１４０は、塗布領域１０ａ及び乾燥領域１０bに同時に配置される。塗布器１００は、スラリー又はインクＳＬを収容し、出口１０２を有する。スラリー又はインクＳＬは、例えば、無機粉末スラリー又はインクである。無機粉末スラリー又はインクは混合後の無機粉末、高分子材料及び溶媒を含む。無機粉末の粒径は、ナノメータスケール又はサブミクロンスケールであり、例えば、粒径が５００ｎｍ未満である。無機粉末は、金属酸化物を含むことができ、幾つかの実施形態では、金属酸化物は、例えば、ＡＯｘ、Ａ２Ｏ３、ＡＢＯ３等により表されることができ、そのうち、Ａ及びＢが異なる金属である。無機粉末は、例えば、セラミック粉末である。本実施形態において、無機粉末は、例えば、ＢａＴｉＯ３である。高分子材料は、ポリビニルブチラール樹脂（PVB）、ポリビニルアルコール樹脂（PVA）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（PMMA）、カルボキシメチルセルロース（CMC）、エチルセルロース（EC）等を含む。溶媒は、単一溶媒であるか、又は適切な割合で混合された複数の溶媒を有することができ、溶媒は、トルエン、エタノール、水、ブチルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、メタノール、α‐テルピネオール、二塩基性エステル（DBE）等を含むことができる。
【００１２】
スラリー又はインクＳＬは、出口１０２を通って基板１１０上に塗布される。基板１１０は、出口１０２に隣接して配置され、塗布器１００の出口１０２からのスラリー又はインクＳＬを載せ、湿潤フィルムＷＦを形成する。基板１１０は、例えば、搬送機構１４０上に配置され、従って、基板１１０及び基板１１０上に形成された湿潤フィルムＷＦは、搬送機構１４０によって塗布領域１０ａから乾燥領域１０ｂに移動される。基板１１０の材料は、ステンレス鋼材料であるか、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレン（PE）、またはポリイミド（PI）等の高分子材料である。
【００１３】
本実施形態では、塗布器１００の出口１０２は、スクレーパーを含み、スラリー又はインクＳＬは、スクレーパーにより基板１１０上に均一に塗布され、これにより、シート状の湿潤フィルムＷＦを形成する。他の実施形態において、塗布器１００の出口１０２は、スロットコーティングダイ又はスクリーン印刷モールドを含むこともできる。塗布器１００の出口１０２がスロットコーティングダイを含む時、スラリー又はインクＳＬは、定量ポンプにより塗布器１００に送り込まれ、狭い通路を有する出口１０２から流出し、液体状態において、出口１０２に隣接して配置され基板１１０へ流れ、搬送機構１４０により高速で移動され、それから、コーティングによりシート状の湿潤フィルムＷＦを形成する。
【００１４】
電場発生器１３０は、基板１１０の下に配置され、電場を提供し、従って、湿潤フィルムＷＦが電場の引力によって基板１１０上に緊密に堆積する。本実施形態では、電場発生器１３０は、塗布領域１０ａに配置される。電場発生器１３０は、静電吸着フィルムを含む。該静電吸着フィルムは、ポリイミドフィルムであることができる。電場の強さは、例えば、０．１ｋＶ〜１０ｋＶである。本実施形態において、基板１１０がスラリー又はインクＳＬを塗布される時、電場発生器１３０は、基板１１０の下方に電場を発生し、これにより静電引力を発生し、沈積を加速させ、スラリー又はインクＳＬを緊密に堆積する等の効果を達成する。提示すべきこととして、基板１１０と湿潤フィルムＷＦは、図１に例示されるように、ローカルエリアに配置され、基板１１０は、搬送機構１４０上に配置される連続的フィルムであり、湿潤フィルムＷＦは、連続的ストリップである。
【００１５】
実施形態において、スラリー又はインクＳＬは、基板１１０上に塗布され、それから、基板１１０上に塗布されたスラリー又はインクＳＬ中の粒子が、電場発生器１３０により発生された電場の引力によって基板１１０上に迅速且つ緊密に配置される。
【００１６】
本実施形態において、搬送機構１４０は、例えば、ローラ装置である。本実施形態において、加熱器１５０は、例えば、基板１１０の搬送方向に沿って電場発生器１３０の下流に配置され、それにより湿潤フィルムＷＦを乾燥する。塗布領域１０ａ及び乾燥領域１０ｂは、例えば、互いに重なり合わず、従って、加熱器１５０及び電場発生器１３０は、互いに重なり合わないように配置される。言い換えれば、基板１１０及び基板１１０上の湿潤フィルムＷＦは、例えば、塗布領域１０ａから離れた後に乾燥領域１０ｂに入る。加熱器１５０は、例えば、乾燥領域１０ｂの相対する両側に配置され、従って、湿潤フィルムＷＦの両面が加熱器１５０を通過する時、加熱器１５０により均等に加熱され、乾燥される。更に、一実施形態において、加熱器１５０は、乾燥領域１０ｂの一側に配置されることができ、又は、加熱器１５０は、接触タイプの加熱バンドのような他の加熱装置であることができる。加熱器１５０は、例えば、加熱温度６０℃〜７０℃を提供し、これにより、湿潤フィルムＷＦを乾燥する。湿潤フィルムＷＦの密度は、電場発生器１３０により改良される。例えば、湿潤フィルムＷＦの厚さは、乾燥後に１μｍ未満であることができる。本実施形態において、乾燥後の湿潤フィルムＷＦは、例えば、搬送機構１４０の後端において、ローラに巻き付けられ、言い換えれば、塗布装置１０は、連続的に塗布することができるロールツーロールプロセス（roll to roll process）で使用される。当然ながら、他の実施形態において、塗布装置は、塗布方法に合わせられることもでき、ローラとは異なる他の装置を有することもできる。
【００１７】
本実施形態において、基板１１０の下に配置される電場発生器１３０により電場極性が発生され、スラリー又はインクＳＬの電荷に基づいて調整される。例えば、スラリー又はインクＳＬが負に帯電され、電場発生器１３０の表面が正に帯電される場合、スラリー又はインクＳＬと電場発生器１３０との間の静電引力効果によって、スラリー又はインクＳＬは、迅速且つ緊密に基板１１０上に堆積することができる。結果として、全プロセスの時間が大幅に短縮され、基板１１０上に形成された湿潤フィルムＷＦは、薄い厚さと高い密度を有し、従って、製造コストを低減し、湿潤フィルムＷＦの膜質を向上する。更に、後続の高温焼結プロセスにおいて、より高い焼結密度を有するセラミック体を得ることができる。
【００１８】
続いて、実施形態の塗布装置の採用により製造されるセラミック体の特性を説明するために実験例及び比較例を提示する。
【００１９】
[実験例]
先ず、２００ｎｍの粒径を有するＢａＴｉＯ３粉末（日本の堺化学工業株式会社から購入）、ＰＶＢ高分子材料、及びトルエンとアルコールの溶媒（重量比７：３）を均一に混合することでセラミックスラリーを形成し、それから、そのセラミックスラリーを塗布器に充填した。続いて、セラミックスラリーをスクレーパーによりＰＥＴ基板上に塗布し、同時に、ＰＥＴ基板の下の電場発生器が１０００Ｖの電場を提供させ、これにより、基板上に塗布された湿潤フィルムと電場発生器との間に静電引力を発生させた。その後、加熱器により６００℃で３０分間、湿潤フィルムを乾燥し、これにより、セラミック体を形成した。その後、１０５０℃で８時間、セラミック体を焼結した。焼結後、セラミック体の嵩密度は、アルキメデス法を用いて計算し、セラミック体の嵩密度は、５．８１ｇ／ｃｍ３として得られた。
【００２０】
[比較例]
先ず、塗布器に２００ｎｍの粒径を有するＢａＴｉＯ３粉末（日本の堺化学工業株式会社から購入）、ＰＶＢ高分子材料、及びトルエンとアルコールの溶媒（重量比７：３）を均一に混合することでセラミックスラリーを形成した。続いて、セラミックスラリーをスクレーパーによりＰＥＴ基板上に塗布した。その後、加熱器により６００℃で３０分間、湿潤フィルムを乾燥し、これにより、セラミック体を形成した。その後、１０５０℃で８時間、セラミック体を焼結した。焼結後、セラミック体の嵩密度は、アルキメデス法を用いて計算し、セラミック体の嵩密度は、５．６５ｇ／ｃｍ３として得られた。
【００２１】
上記の実験例と比較例に基づき、基板の下に電場発生器を提供し、それにより基板上に塗布された湿潤フィルムと電場との間に静電引力を発生することによって焼結後のセラミック体の密度が上昇することが分かる。従って、基板上に塗布された湿潤フィルムと電場との間の吸引力は、スラリー又はインクを緊密に堆積することに有利であり、これにより、湿潤フィルムの密度を高め、より高い密度を有するセラミック体を形成することができる。
【００２２】
要約すると、電場発生器をスラリー又はインクを塗布した基板の下に提供することで、スラリー又はインクが電場による静電引力によって基板上に堆積し、従って、セラミック粉末が基板上に迅速且つ緊密に堆積する。結果として、全プロセスの時間が大幅に短縮され、基板上に形成された湿潤フィルムは、より薄い厚さと高い粉末充填密度を有し、従って、湿潤フィルムの製造コストを低減し、後続の高温焼結工程において、より高い焼結密度を有するセラミック体又は層を得ることができる。
【００２３】
以上のごとく、本考案を実施形態により開示したが、もとより、本考案を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、本考案の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本考案により得られる塗布装置は、基板上にフィルムを塗布することに適用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０    塗布装置
１０ａ    塗布領域
１０ｂ    乾燥領域
１００    塗布器
１０２    出口
１１０    基板
１３０    電場発生器
１４０    搬送機構
１５０    加熱器
ＷＦ    湿潤フィルム
ＳＬ    スラリー又はインク
【図１】
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