CN104093499A - 图案形成方法、器件和器件制造方法 - Google Patents

图案形成方法、器件和器件制造方法 Download PDF

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植松大辅
早川畅博
中山亮真
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Abstract

提供图案形成方法、器件和器件制造方法，通过该图案形成方法使金属颗粒在形成的图案中的分布均匀且降低了制造成本。在此图案形成方法中，通过喷嘴喷出包含溶剂和金属颗粒的液体材料并且将液体材料的液滴沉积在待形成图案的物体上来形成图案。通过喷嘴喷出之前的液体材料的粘度比液体材料的液滴沉积在待形成图案的物体上的液体材料的粘度低。

Description

图案形成方法、器件和器件制造方法
技术领域
本发明涉及图案形成方法、器件和器件制造方法。
背景技术
迄今为止，已知一种图案形成方法，其中，通过喷嘴喷出将金属颗粒等分散到溶剂中制备的液体材料(墨)、并且将液体材料的液滴沉积在待形成图案的物体上(下文中，该物体可以被称作“图案形成物体”)，从而形成诸如在物体上的导电图案或绝缘图案等的图案。这种方法为采用喷墨方式或分配器的图案形成方法。还已知的是，采用这种图案形成方法形成例如气体传感器的导电图案。
同时，例如，已知一种利用喷墨打印机的图案形成方法，该喷墨打印机采用在室温下表现出高粘度的UV墨作为记录液体，在所述图案形成方法中，加热容纳在记录头中的UV墨以降低墨的粘度，并且使UV墨的液滴沉积在图案形成物体上，随后冷却该物体以形成图案(例如，参照专利文献1)。
然而，该方法涉及一种含颜料彩色墨的独特技术，即一种抑制打印图像经过很长时间而褪色的技术。即，该方法不涉及由包含例如金属颗粒的液体材料形成导电图案等的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2003-145728号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述传统技术中，通过喷嘴喷出包含溶剂和金属颗粒的液体材料、并将液体材料的液滴沉积在图案形成物体上，从而在图案形成物体上形成图案的图案形成方法会引起对于包含金属颗粒的墨的特有问题，即，在液体材料的液滴沉积在图案形成物体上之后，包含在液体材料中的溶剂残留在图案形成物体上，包含在液体材料中的金属颗粒会迁移(migrate)，并且金属颗粒会集中在溶剂优先蒸发的部分处，导致金属颗粒在如此形成的图案中分布不均匀的问题。
当由包括例如金属颗粒的这种液体材料形成导电图案以制造器件时，会产生金属颗粒不均匀地分布在导电图案中的问题，导致导电图案的电阻增大(导电率降低)。为了将导电图案的电阻值减小至期望的水平，必须增加含在液体材料中的金属颗粒(例如，铂颗粒)的量，这会引起高制造成本的问题。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种图案形成方法，该图案形成方法能够形成金属颗粒均匀分布的图案，并且该图案形成方法能够降低生产成本。本发明的另一个目的在于提供一种包括通过所述方法形成的图案的器件。
用于解决问题的方案
本发明的一个方面为一种图案形成方法，其中，通过喷嘴喷出包含溶剂和金属颗粒的液体材料并将所述液体材料的液滴沉积在图案形成物体上，从而在所述图案形成物体上形成图案，所述图案形成方法的特征在于：在通过所述喷嘴喷出所述液体材料之前的所述液体材料的粘度比在所述液体材料的液滴沉积在所述图案形成物体上时的所述液体材料的粘度低。
在本发明的上述图案形成方法中，在通过喷嘴喷出包含溶剂和金属颗粒的液体材料之前的液体材料的粘度比在液体材料的液滴沉积在图案形成物体上时的液体材料的粘度低。如此处所使用的，表述“在液体材料的液滴沉积时的液体材料的粘度”是指当沉积在图案形成物体上的液体材料的液滴的温度变得与图案形成物体的温度几乎相等(例如，液滴与基板3之间的温度差落入±1℃的范围内或在此范围附近)时的粘度。在此情况中，在液体材料的液滴沉积在图案形成物体上之后的最多一秒之内(通常，为毫秒或微秒的量级)，液滴的温度就变得与图案形成物体的温度几乎相等。
如上所述，当在通过喷嘴喷出液体材料之前的液体材料的粘度被控制为比在液体材料的液滴沉积在图案形成物体上时的液体材料的粘度低时，能够抑制包含在液体材料中的金属颗粒的迁移，同时，在液滴沉积之后，包含在液体材料中的溶剂残留在图案形成物体上，从而金属颗粒能够均匀地分布在如此形成的图案中。
在本发明的上述图案形成方法中，优选地，在所述液体材料的液滴沉积在所述图案形成物体上时的所述液体材料的粘度为25mPa·s或更大。
如上所述，当在液体材料的液滴沉积时的液体材料的粘度被控制为25mPa·s或更大时，能够通过喷嘴高再现性地持续喷出液体材料。
本发明的上述图案形成方法包括：第一步骤，在通过所述喷嘴喷出所述液体材料之前将所述液体材料保持在第一温度；第二步骤，将所述图案形成物体保持在比所述第一温度低的第二温度；第三步骤，将通过所述喷嘴喷出的所述液体材料的液滴沉积在所述图案形成物体上；和第四步骤，促进包含在所述液体材料中的溶剂的蒸发，其中，所述液体材料沉积在所述图案形成物体上，其中：所述第三步骤之前在通过所述喷嘴喷出所述液体材料之前的所述液体材料的粘度比所述第三步骤之后在所述液体材料的液滴沉积在所述图案形成物体上时的所述液体材料的粘度低。
如上所述，当在第一步骤中通过喷嘴喷出之前将液体材料保持在第一温度、在第二步骤中将图案形成物体保持在比第一温度低的第二温度、并且在第三步骤中将通过喷嘴喷出的液体材料的液滴沉积在图案形成物体上时，第三步骤之前在通过喷嘴喷出液体材料时的液体材料的粘度能够被保持为比第三步骤之后在液体材料的液滴沉积在图案形成物体上时的液体材料的粘度低。因此，当液滴沉积之后包含在液体材料中的溶剂残留在图案形成物体上时，能够抑制包含在液体材料中的金属颗粒的迁移，从而金属颗粒能够均匀地分布在如此形成的图案中。此外，在第四步骤中，促进包含在液体材料中的溶剂的蒸发，其中，液体材料沉积在图案形成物体上。因此，当液滴沉积之后包含在液体材料中的溶剂残留在图案形成物体上时，能够进一步抑制包含在液体材料中的金属颗粒的迁移，从而金属颗粒能够更均匀地分布在如此形成的图案中。
在本发明的上述图案形成方法中，优选地，所述第三步骤之后，在所述液体材料的液滴沉积在所述图案形成物体上时的所述液体材料的粘度为25mPa·s或更大。
如上所述，当在液体材料的液滴沉积时的液体材料的粘度被控制为25mPa·s或更大时，能够有效地通过喷嘴高再现性地喷出液体材料。
在本发明的上述图案形成方法中，可以通过加热所述液体材料或减小所述液体材料周围的大气的压力实施所述第四步骤中的对所述溶剂的蒸发的促进。在本发明的上述图案形成方法中，可以采用喷墨方式或分配器通过喷嘴喷出所述液体材料。
本发明的一个方面为一种器件，其包括基板和形成在所述基板上的图案，所述器件的特征在于：在所述基板上的所述图案通过上述的图案形成方法形成。因此，例如，通过仅采用少量导电金属颗粒就能够形成表现出特定导电性能的良好的导电图案。即，能够制造一种表现出良好性能的器件，同时降低生产成本。
本发明的一个方面为一种器件制造方法，其中，通过喷嘴喷出包含溶剂和金属颗粒的液体材料并且将所述液体材料的液滴沉积在基板上，从而在所述基板上形成图案，所述器件制造方法的特征在于：在通过所述喷嘴喷出所述液体材料之前的所述液体材料的粘度比在所述液体材料的液滴沉积在所述基板上时的所述液体材料的粘度低。
在本发明的上述器件制造方法中，在通过喷嘴喷出包含溶剂和金属颗粒的液体材料之前的液体材料的粘度被设为比在液体材料的液滴沉积在基板上时的液体材料的粘度低。
如上所述，当在通过喷嘴喷出液体材料之前的液体材料的粘度被设为比在液体材料的液滴沉积在基板上时的液体材料的粘度低时，在液滴沉积之后包含在液体材料中的溶剂残留在基板上时，能够抑制包含在液体材料中的金属颗粒的迁移，从而金属颗粒能够均匀地分布在如此形成的图案中。
在本发明的上述器件制造方法中，优选地，在所述液体材料的液滴沉积在所述基板上时的所述液体材料的粘度为25mPa·s或更大。
如上所述，当在液体材料的液滴沉积时的液体材料的粘度被控制为25mPa·s或更大时，能够有效地通过喷嘴高再现性地喷出液体材料。
本发明的上述器件制造方法包括：第一步骤，在通过所述喷嘴喷出所述液体材料之前将所述液体材料保持在第一温度；第二步骤，将所述基板保持在比所述第一温度低的第二温度；第三步骤，将通过所述喷嘴喷出的所述液体材料的液滴沉积在所述基板上；和第四步骤，促进包含在所述液体材料中的溶剂的蒸发，其中，所述液体材料沉积在所述基板上，其中：所述第三步骤之前在通过所述喷嘴喷出所述液体材料之前的所述液体材料的粘度比所述第三步骤之后在所述液体材料的液滴沉积在所述基板上时的所述液体材料的粘度低。
如上所述，当在第一步骤中通过喷嘴喷出之前将液体材料保持在第一温度、在第二步骤中将基板保持在比第一温度低的第二温度、并且在第三步骤中将通过喷嘴喷出的液体材料的液滴沉积在基板上时，第三步骤之前在通过喷嘴喷出液体材料时的液体材料的粘度能够被保持为比第三步骤之后在液体材料的液滴沉积在基板上时的液体材料的粘度低。因此，当液滴沉积之后包含在液体材料中的溶剂残留在基板上时，能够抑制包含在液体材料中的金属颗粒的迁移，从而金属颗粒能够均匀地分布在如此形成的图案中。此外，在第四步骤中，促进包含在液体材料中的溶剂的蒸发，其中，液体材料沉积在基板上。因此，当液滴沉积之后包含在液体材料中的溶剂残留在基板上时，能够进一步抑制包含在液体材料中的金属颗粒的迁移，从而金属颗粒能够更均匀地分布在如此形成的图案中。
在本发明的上述器件制造方法中，优选地，所述第三步骤后，在所述液体材料的液滴沉积在所述基板上时的所述液体材料的粘度为25mPa·s或更大。
如上所述，当在液体材料的液滴沉积时的液体材料的粘度被控制为25mPa·s或更大时，能够有效地通过喷嘴高再现性地喷出液体材料。
在本发明的上述器件制造方法中，可以通过加热所述液体材料或减小所述液体材料周围的大气的压力实施所述第四步骤中的对所述溶剂的蒸发的促进。在本发明的上述器件制造方法中，可以采用喷墨方式或分配器通过喷嘴喷出所述液体材料。
发明的效果
根据本发明，能够提供：一种可以形成金属颗粒均匀地分布的图案的图案形成方法，并且该图案形成方法能够降低生产成本；一种包括通过所述方法形成的图案的器件；和一种用于制造所述器件的方法。
附图说明
图1示出了本发明的一个实施方式中采用的图案形成装置的构造；
图2是示出了在液滴沉积时温度和粘度之间的关系的图；
图3是示出了烧制图案的电阻值和金属粉末使用量之间的关系的图；
图4示出了根据本发明的实施方式的气体传感器元件的构造；
图5示出了根据本发明的实施方式的半导体器件的构造。
具体实施方式
接下来将参照附图描述本发明的实施方式。
图1概略地地示出了本发明的一个实施方式中采用的图案形成装置1的构造。如图1所示，图案形成装置1为喷墨型打印装置，并且该装置的主要部分包括基台2、打印头5、平台6、头移动机构8、平台移动机构9和控制部10。
打印头5为喷墨头，其中，用于喷出液体材料的多个喷嘴以一定的间隔配置。各喷嘴以例如508μm的间距(pitch)平行配置，并且喷嘴的数量为例如128个。
打印头5包括例如压电元件。当向压电元件施加电压时，通过喷嘴喷出用于形成图案的液体材料(墨)。打印头5还包括用于调节液体材料喷出前的液体材料的温度的温度调节机构(未示出)。液体材料包括溶剂(例如，二甘醇丁醚醋酸酯)和例如金属颗粒、金属氧化物颗粒、合金、粘合剂和分散剂。
如此处所使用的，权利要求中描述的术语“金属颗粒”包括“金属颗粒”、“金属氧化物颗粒”和“合金”。然而，金属络合物(通常被称作“金属络合物颜料”)不与权利要求中描述的“金属颗粒”对应。
头移动机构8包括例如用作动力源的驱动马达和由驱动马达驱动的滚珠丝杠(ball screw)。头移动机构8还包括臂部8a，臂部8a在基端侧与滚珠丝杠接合，在远端侧支撑打印头5。如图1所示，头移动机构8沿主扫描方向Y1-Y2移动设置在臂部8a的远端的打印头5。
打印头5的各个喷嘴沿与打印头5的主扫描方向Y1-Y2相交的方向以一定的间距配置。
平台6用作设置待形成图案7的基板3(即，图案形成物体)的基板保持部。平台6包括用于调节基板3的温度的温度调节机构(未示出)。
基板3具体地为提供多个矩形的子基板(例如，48个子基板)的多片式基板，并且基板3最终被分为多个独立的子基板。基板3(多片式基板)由沿一个方向(沿纵向)一体配置的矩形的子基板形成。具体的图案(例如，沿纵向延伸的图案7)打印在基板3(多片式基板)的每个子基板上。
平台移动机构9包括例如用作动力源的驱动马达和由驱动马达驱动的滚珠丝杠。平台移动机构9沿打印头5的副扫描方向X1-X2移动平台6和放置于平台6上的基板3。同时，上述头移动机构8相对于基板3沿导电图案7的纵向(主扫描方向Y1-Y2)移动打印头5，其中导电图案7将形成在放置于平台6上的基板3的表面。
控制部10向用于通过喷嘴喷出液体材料的打印头5的压电元件提供控制信号(电压)。如图1所示，控制部10向用于沿主扫描方向Y1-Y2移动打印头5的头移动机构8的驱动马达提供驱动信号。而且，控制部10向用于沿打印头5的副扫描方向X1-X2移动平台6的平台移动机构9的驱动马达提供驱动信号。
在本实施方式中，借助于具有上述构造的图案形成装置1按照以下方法形成图案。
具体地，通过对液体材料的粘度进行如下控制而形成图案：使得在通过打印头5的喷嘴喷出液体材料之前的粘度比在液体材料的液滴沉积在基板3(即、图案形成物体)上时的粘度低，并且使得在液滴沉积在基板3上时的粘度为25mPa·s或更大。
当如上所述控制液体材料的粘度时，金属颗粒能够被均匀地分布在如此形成的图案中。因此，当例如由包括导电金属颗粒的液体材料形成导电图案时，能够抑制如此形成的导电图案的电阻增大，并且能够减小含在液体材料中的金属颗粒(例如，铂颗粒)的量。此外，随着金属颗粒的使用量减小，能够减小导电图案的厚度。
如此处所使用的，在基板3上的“在液体材料的液滴沉积时的液体材料的粘度”是指当沉积在基板3上的液体材料的液滴的温度变得与基板3的温度几乎相等(例如，液滴与基板3之间的温度差落入±1℃的范围内或在此范围附近)时的粘度。在此情况中，在液滴沉积在基板3上之后的最多一秒之内(通常，为毫秒或微秒的量级)，液体材料的液滴的温度变得与基板3的温度几乎相等。
将通过打印头5的喷嘴喷出液体材料之前的液体材料的粘度控制为比在液滴沉积时的液体材料的粘度(25mPa·s或更大)低的原因在于：通过打印头5的喷嘴喷出的液体材料的粘度必须保持在20mPa·s左右以下，以能够通过喷嘴再现性地且可靠地喷出液体材料。为此，在本实施方式中，通过打印头5的喷嘴喷出液体材料之前的液体材料的粘度被保持为比在液体材料的液滴沉积时的液体材料的粘度低；例如，粘度保持在大约15mPa·s至大约20mPa·s。对打印头5中的液体材料的该粘度控制能够通过将液体材料的温度保持在例如大约40℃而实现。
图2是示出了液体材料的温度和粘度之间的关系的图(纵轴：液滴沉积时的粘度，横轴：温度)。图2的图示出了液体材料的有机粘合剂含量为4.0(质量％)、4.5(质量％)或5.0(质量％)的情况。借助于数字粘度计(型号：LVDV-2+Pro，美国Brookfield公司的产品，采用的液体比重计(spindle)：SC4-18，测量条件：转速150rpm或更小、使用最大扭矩)测量粘度。
如图2的图所示，液体材料的温度越高，液体材料的粘度越低，反之，液体材料的温度越低，液体材料的粘度越高。同时，液体材料的有机粘合剂含量越高，液体材料的粘度越高，反之，液体材料的有机粘合剂含量越低，液体材料的粘度越低。因此，能够通过改变液体材料的温度和/或有机粘合剂含量来控制液体材料的粘度。
在本实施方式中，通常，通过调节经由图案形成装置1的打印头5的喷嘴喷出液体材料之前的液体材料的温度，或者通过调节放置有基板3的平台6的温度来控制液体材料的粘度。在此情况中，具体地，通过实施以下步骤来控制液体材料的粘度：第一步骤，在通过打印头5的喷嘴喷出液体材料之前将液体材料保持在第一温度(例如，40℃)；第二步骤，将基板3(即，图案形成物体)保持在比第一温度低的第二温度(例如，20℃至25℃)；以及第三步骤，将通过打印头5的喷嘴喷出的液体材料的液滴沉积在基板3(即，图案形成物体)上。因此，在液滴沉积后，能够抑制包含在液体材料中的金属颗粒在包含于液体材料的溶剂残留在基板上的期间内的迁移，从而金属颗粒能够均匀地分布在如此形成的图案中。
在本实施方式中，在第三步骤之后，可选择实施第四步骤，在第四步骤中，促进包含在液体材料中的溶剂的蒸发，其中，液体材料沉积在基板3(即，图案形成物体)上。当实施第四步骤时，能够进一步抑制金属颗粒的迁移，并且金属颗粒能够更均匀地分布在如此形成的图案中。例如，通过调节放置有基板3的基台6的温度来加热沉积在基板3上的液体材料的液滴，或者借助于诸如真空泵等的减压装置减小液体材料周围的大气压力，能够在第四步骤中实现对溶剂蒸发的促进。
接下来将描述实施例和比较例，其中，借助于图1所示的图案形成装置1形成图案。
借助于图1所示的图案形成装置1、通过改变平台6的温度来形成图案(有机粘合剂含量：4.0(质量％)、4.5(质量％)和5.0(质量％))，并且在扫描电子显微镜(SEM)下观察每个如此形成的图案的外观(烧制后)。通过打印头5的喷嘴喷出液体材料之前的液体材料的温度保持在40℃。在此情况中，通过打印头5的喷嘴喷出液体材料之前的液体材料的粘度为20.0mPa·s或更小。
在粘合剂含量为5.0(质量％)的情况中，当平台6的温度为20℃时(在液滴沉积时的粘度为43.6mPa·s)、当平台6的温度为25℃时(在液滴沉积时的粘度为35.2mPa·s)或者当平台6的温度为30℃时(在液滴沉积时的粘度为28.7mPa·s)，确认形成了具有少量空隙的致密图案。
相较之下，当平台6的温度为50℃时(在液滴沉积时的粘度为14.4mPa·s)，形成具有大量空隙的非致密图案。即，上述数据表明：当通过喷嘴喷出液体材料之前的液体材料的粘度比液体材料的液滴沉积在基板3上时的液体材料的粘度低时，形成了具有少量空隙的致密图案。
表1中示出了结果(包括在液滴沉积时的粘度)，其中，“O”与通过观察外观确定形成了致密图案相对应，“X”与形成了具有大量空隙的非致密图案相对应。
[表1]
如表1所示，通过将在液体材料的液滴沉积时的液体材料的粘度控制为25mPa·s或更大形成致密图案。其原因被认为如下。由于在液体材料的液滴沉积时的液体材料的粘度相对高，所以液体材料能够有效地通过喷嘴高再现性地喷出，并且在包含在液体材料中的溶剂残留在基板上时，能够抑制包含在液体材料中的金属颗粒的迁移。如表1所示，当有机粘合剂含量为4.0(质量％)或4.5(质量％)时，平台温度为20℃或25℃的情况与实施例相对应，而平台温度为30℃或50℃的情况与比较例相对应。同时，当有机粘合剂含量为5.0(质量％)时，平台温度为20℃、25℃或30℃的情况与实施例相对应，而平台温度为50℃的情况与比较例相对应。
图3是示出了借助于图1所示的图案形成装置1由包含铂粉末的液体材料形成的导电图案的实验结果、以及在烧制导电图案后测量的导电图案的电阻值的图。在图3的图中，纵轴与烧制后的图案的电阻值(Ω)以及电阻值减少的百分比(％)相对应，而横轴与添加的铂粉末的量(mg)相对应。在图3的图中，黑色菱形标记标出的数据与平台6的温度为20℃的情况(实施例)相对应，白色菱形标记标出的数据与平台6的温度为50℃的情况(比较例)相对应。在图3的图中，白色方形标记标出的数据与平台6的温度为20℃的情况(实施例)相对于平台6的温度为50℃的情况(比较例)的电阻值减小的百分比值相对应。
如图3中的图所示，与平台6的温度为50℃的情况(比较例，在液滴沉积时的液体材料的粘度：12.8mPa·s)相比，甚至当包含在液体材料中的铂粉末的量相同时，在平台6的温度为20℃的情况中(实施例，在液滴沉积时的液体材料的粘度：34.7mPa·s)，电阻减值小了39％或更多。
例如，当导电图案的目标电阻值被设置为20Ω时，与平台6的温度被调节至50℃的情况(在液滴沉积时的液体材料的粘度：12.8mPa·s)相比，在平台6的温度被调节至20℃的情况中(在液滴沉积时的液体材料的粘度：34.7mPa·s)，添加在液体材料中的铂粉末的量能够减小大约39％。
上述液体材料的粘度随着例如包含在液体材料中的金属粉末和金属氧化物粉末的量或比例而改变。因此，利用包含不同体积比(4：1、1：1和0：1)的金属粉末和金属氧化物粉末的液体材料形成图案，并且在SEM下观察每个如此形成的图案(烧制后)的外观。表2中示出了结果(包括在液滴沉积时的粘度)，其中“O”与形成致密的图案相对应，“X”与形成具有大量空隙的非致密图案相对应。
[表2]
如表2所示，甚至当图案形成装置1的平台6的温度相同时，在液滴沉积时的液体材料的粘度随着金属粉末与金属氧化物粉末的比例改变。同样在这种情况中，当在液滴沉积时的液体材料的粘度被控制为25mPa·s或更大时，能够通过烧制形成致密图案。在表2中，没有数据(粘度以及“O”或“X”)的单元格与没有进行试验的情况相对应。在表2中，金属粉末与金属氧化物粉末的体积比为0：1的情况与例如由作为金属氧化物粉末的氧化铝形成绝缘图案相对应。
如表2所示，当包含在液体材料中的金属粉末和金属氧化物粉末的体积比为4：1时，平台温度为20℃或25℃的情况与实施例相对应，而平台温度为30℃或50℃的情况与比较例相对应。同时，包含在液体材料中的金属粉末与金属氧化物的体积比为1：1和0：1的各情况均与实施例相对应。
如上所述，当在液滴沉积时的液体材料的粘度被控制为25mPa·s或更大时，能够通过烧制形成致密图案，并且金属颗粒能够均匀地分布在如此形成的图案中。因此，当利用包含金属粉末的液体材料形成图案时，能够抑制如此形成的图案的电阻的增大，并且能够减小液体材料中所含的金属粉末的量。此外，由于在减小金属粉末的使用量的同时能够形成致密图案，因此能够减小图案的厚度。
接下来将参照图4描述气体传感器元件，该气体传感器元件为包括通过根据本实施方式的图案形成方法或器件制造方法形成的图案的器件的实施例。如图4所示，气体传感器元件20包括彼此堆叠的气体传感器元件主体22和加热器21。
加热器21包括第一基板27、第二基板25和电阻发热元件26。电阻发热元件26主要包括例如铂或钨，并且第一基板27和第二基板25均由主要含铝氧化物(氧化铝)等的陶瓷烧结体形成。电阻发热元件26夹在矩形的第一基板27和矩形的第二基板25之间。
电阻发热元件26包括通过施加电能产生热量的蛇形发热部26b和沿第一基板27与第二基板25的纵向延伸的一对加热引导部26a，其中，每个加热引导部26a的一端均与发热部26b连接。成对的加热引导部26a的其它端分别经由贯穿第二基板25的两个通孔25a与一对加热导电端子25b连接，加热导电端子25b与用于外部电路连接的外部端子连接。
气体传感器元件主体22包括氧浓度检测单元(氧浓度检测单元基板)24和保护层35。氧浓度检测单元24包括矩形的固体电解质基板33、第一电极图案32和第二电极图案34。固体电解质基板33作为氧浓度检测单元用的固体电解质体。
通过本实施方式的图案形成方法在固体电解质基板33的相反两个主表面上通过喷墨打印形成第一电极图案32和第二电极图案34，使得第一电极图案32和第二电极图案34沿纵向(沿以下描述的第一电极引线部32a和第二电极引线部34a的纵向)延伸。第一电极图案32和第二电极图案34分别设置有第一电极部32b和第二电极部34b，第一电极部32b和第二电极部34b隔着固体电解质基板33彼此相对，并且与固体电解质基板33一起形成检测部(未示出)。
第一电极图案32具有从第一电极部32b沿固体电解质基板33的纵向延伸的第一电极引线部32a。同时，第二电极图案34具有从第二电极部34b沿固体电解质基板33的纵向延伸的第二电极引线部34a。以将第二电极图案34夹在保护层35和固体电解质基板33之间的方式设置保护层35。保护层35包括用于保护第二电极部34b不受毒害的多孔电极保护层35b和用于保护固体电解质基板33的强化保护层35a。
第一电极引线部32a的端部经由设置于固体电解质基板33的通孔33b和设置于保护层35的通孔35d与一个信号引出端子35f连接。同时，第二电极引线部34a的端部经由设置于保护层35的通孔35e与另一个信号引出端子35f连接。具有上述构造的气体传感器元件20能够通过氧浓度检测单元24的浓差电池效应(concentration cell effect)测量氧浓度，并且还可以用作例如空燃比传感器(air-fuel ratio sensor)。
通过上述图案形成方法由液体材料(墨)形成第一电极图案32和第二电极图案34中的每一个，该液体材料包含用作溶剂的二甘醇丁醚醋酸酯以及例如金属、金属氧化物、粘合剂和分散剂。在具有上述构造的气体传感器元件20中，通过上述图案形成方法在氧浓度检测单元24的固体电解质基板33上形成第一电极图案32和第二电极图案34。因此，能够改善内部电连接的可靠性，并且能够降低制造成本。
接下来将参照图5描述包括基板和安装在基板上的半导体元件的半导体器件，该半导体器件为包括通过根据本实施方式的图案形成方法形成的图案的器件的实施例，并且是例如倒装芯片封装(flip-chip package)、芯片级封装、多芯片封装、天线开关模块、混合器模组(mixer module)、PLL模块或多芯片模块。
在本实施方式中，借助于图1所示的图案形成装置，通过上述图案形成方法由液体材料(墨)在基板110(由陶瓷材料等制成)上形成厚度为0.5μm的导电图案(下导电图案120)，该液体材料包括用作溶剂的二甘醇丁醚醋酸酯和例如银颗粒(即、金属)、粘合剂和分散剂。
随后，将含Pd催化剂成分的分散液填充到图案形成装置中，并且Pd催化剂组分通过打印沉积在下导电图案120上。接下来，通过化学镀铜在下导电图案120上形成厚度为25μm的上导电图案130。
此后，诸如半导体元件等的电子部件(未示出)安装于基板110，并且与包括下导电图案120和上导电图案130的上述导电图案电连接，从而制成布线基板100。然后，实施封装等处理，因此制造半导体器件。
在具有上述构造的半导体器件中，同样能够改善电连接的可靠性，并且能够降低制造成本。
虽然参照实施方式和实施例详细描述了本发明，但是本发明并不限于此。即，在不背离本发明的范围的情况下可以进行多种变型。例如，在上述实施方式中，采用喷墨方式。然而，本发明并不限于此，并且可以应用于采用分配器的情况。
附图标记说明
1…图案形成装置、2…基台、3…基板、5…打印头、6…平台、7…图案、8…头移动机构、9…平台移动机构、10…控制部。

Claims (15)

1.一种图案形成方法，其中，通过喷嘴喷出包含溶剂和金属颗粒的液体材料并将所述液体材料的液滴沉积在图案形成物体上，从而在所述图案形成物体上形成图案，所述图案形成方法的特征在于：
在通过所述喷嘴喷出所述液体材料之前的所述液体材料的粘度比在所述液体材料的液滴沉积在所述图案形成物体上时的所述液体材料的粘度低。
2.根据权利要求1所述的图案形成方法，其特征在于，在所述液体材料的液滴沉积在所述图案形成物体上时的所述液体材料的粘度为25mPa·s或更大。
3.根据权利要求1或2所述的图案形成方法，其特征在于，所述图案形成方法包括：
第一步骤，在通过所述喷嘴喷出所述液体材料之前将所述液体材料保持在第一温度；
第二步骤，将所述图案形成物体保持在比所述第一温度低的第二温度；
第三步骤，将通过所述喷嘴喷出的所述液体材料的液滴沉积在所述图案形成物体上；和
第四步骤，促进包含在所述液体材料中的溶剂的蒸发，其中，所述液体材料沉积在所述图案形成物体上，
其中：
所述第三步骤之前在通过所述喷嘴喷出所述液体材料之前的所述液体材料的粘度比所述第三步骤之后在所述液体材料的液滴沉积在所述图案形成物体上时的所述液体材料的粘度低。
4.根据权利要求3所述的图案形成方法，其特征在于，所述第三步骤之后，在所述液体材料的液滴沉积在所述图案形成物体上时的所述液体材料的粘度为25mPa·s或更大。
5.根据权利要求3或4所述的图案形成方法，其特征在于，通过加热所述液体材料实施所述第四步骤中的对所述溶剂的蒸发的促进。
6.根据权利要求3或4所述的图案形成方法，其特征在于，通过减小所述液体材料周围的大气的压力实施所述第四步骤中的对所述溶剂的蒸发的促进。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的图案形成方法，其特征在于，采用喷墨方式或分配器喷出所述液体材料。
8.一种器件，其包括基板和形成在所述基板上的图案，所述器件的特征在于：
在所述基板上的所述图案通过权利要求1至7中任一项所述的图案形成方法形成。
9.一种器件制造方法，其中，通过喷嘴喷出包含溶剂和金属颗粒的液体材料并且将所述液体材料的液滴沉积在基板上，从而在所述基板上形成图案，所述器件制造方法的特征在于：
在通过所述喷嘴喷出所述液体材料之前的所述液体材料的粘度比在所述液体材料的液滴沉积在所述基板上时的所述液体材料的粘度低。
10.根据权利要求9所述的器件制造方法，其特征在于，在所述液体材料的液滴沉积在所述基板上时的所述液体材料的粘度为25mPa·s或更大。
11.根据权利要求9或10所述的器件制造方法，其特征在于，所述器件制造方法包括：
第一步骤，在通过所述喷嘴喷出所述液体材料之前将所述液体材料保持在第一温度；
第二步骤，将所述基板保持在比所述第一温度低的第二温度；
第三步骤，将通过所述喷嘴喷出的所述液体材料的液滴沉积在所述基板上；和
第四步骤，促进包含在所述液体材料中的溶剂的蒸发，其中，所述液体材料沉积在所述基板上，
其中：
所述第三步骤之前在通过所述喷嘴喷出所述液体材料之前的所述液体材料的粘度比所述第三步骤之后在所述液体材料的液滴沉积在所述基板上时的所述液体材料的粘度低。
12.根据权利要求11所述的器件制造方法，其特征在于，所述第三步骤后，在所述液体材料的液滴沉积在所述基板上时的所述液体材料的粘度为25mPa·s或更大。
13.根据权利要求11或12所述的器件制造方法，其特征在于，通过加热所述液体材料实施所述第四步骤中的对所述溶剂的蒸发的促进。
14.根据权利要求11或12所述的器件制造方法，其特征在于，通过减小所述液体材料周围的大气的压力实施所述第四步骤中的对所述溶剂的蒸发的促进。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的器件制造方法，其特征在于，采用喷墨方式或分配器喷出所述液体材料。
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