CN1886033A - 电路图案形成方法、电路图案形成设备和印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电路图案形成方法、电路图案形成设备和印刷电路板。所提供的电路图案形成方法可以减少因制造导电图案时形成的外围液滴而在电路中产生意外短路的可能性，从而可以形成高度可靠的印刷电路板。为此，本发明通过使液体喷头和基板(10)相对扫描多次，同时喷射导电图案形成溶液(11)和绝缘图案形成溶液(13)的液滴，从而重叠地绘制出预定厚度的导电图案(11)和绝缘图案(13)。当形成在基板上相邻的导电图案和绝缘图案时，在执行所述多次直到导电图案具有预定厚度的导电图案形成步骤之间，执行至少一次扫描的形成绝缘图案的步骤。

Description

电路图案形成方法、电路图案 形成设备和印刷电路板

技术领域

本发明涉及通过向基板上喷射导电图案形成溶液和绝缘图案形成溶液而形成电路图案的电路图案形成方法和电路图案形成设备。

背景技术

在印刷电路板上形成图案时通常采用减除法。然而，减除法需要大量的加工工艺，它的成本也占用了整个制造成本的很大部分。为了解决这个问题，近年来已提出了一种所谓的液体喷射法，它需要的步骤较少并且适于多品种产品的小批量生产。这种液体喷射法通过向基板上喷射图案形成溶液而在基板上绘制图案，该方法公开在美国专利No.20040000429(日本在先公开专利申请No.2003-309369)中。

美国专利No.20040000429公开了一种通过使基板和液体喷头相对移动，并使喷头在它们移动时喷射液滴，从而形成布线图案的方法。下面将参考图10A到图10K来解释这种图案形成方法的概况。

图10A到10K是在制造工艺中多层印刷电路板的横截面图。图10A示出一滴包含金属微粒的导电图案形成溶液正从液体喷头101被喷射到基板102上。这里，用标号104来表示由降落在基板102上的喷射液滴103形成的点。点104的降落间隔应使得它们不相互接触。在导电图案形成后，导电图案形成溶液的溶剂被蒸干为在图10B的105处所示的状态。在溶剂蒸发后所形成的点105比它们变干前要薄一些。

接下来，如图10C所示，通过向以前形成的点之间的位置上喷射导电图案形成溶液的液滴，在相邻的点105之间形成点106。然后，通过蒸发溶剂而使它们变干，从而形成所有的点互连的图案107，如图10D所示。进一步地，为了使导电图案达到预期的厚度，重复以上喷射和干燥的步骤，以形成第一层导电图案108，如图10E所示。

接着，在已形成的导电图案上喷射导电图案形成溶液，以形成用于电连接第一层和第二层的层间导电柱109(见图10F)。然后，图案被加热，让层间导电柱109中的金属微粒相互电接触，使得图案108和层间导电柱109形成一个整体图案(见图10G)。

然后，如图10H所示，涂敷溶液110以形成层间绝缘膜，其厚度让层间导电柱109从该绝缘膜中略微突起一点。然后，图案被加热，以除去溶剂并使绝缘材料硬化，结果层间绝缘膜110的厚度被降低一半，如图10I所示。此时，再次涂敷绝缘图案形成溶液(图10J)，并且该溶液经过加热步骤以形成基本平坦的绝缘膜，如图10K所示。

在形成第二层时，在图10K的第一层上重复执行以上图案形成过程，从而形成多层电路。

如上所述，对于使用液体喷头的液体喷射型电路形成方法而言，所需的步骤数量相对较少，因而可以低廉地制造印刷电路板。然而，当从液体喷头的喷嘴向外喷射液滴时，与主液滴一起喷射出的还有被称为外围液滴(satellite)的小液滴，这给形成的电路带来了问题。

下面将详细解释以上问题，以及喷头的液滴喷射过程，以及外围液滴是如何与主液滴一同形成的。

图11A到11F是示出电路形成液体(被简称为液体)例如导电图案形成溶液和绝缘图案形成溶液如何从液体喷头中喷出的横截面图。在每幅图中，用阴影示出的部分代表了溶液。如图11A所示，电路形成溶液从液室121穿过液路122被注入到喷嘴123的开口处。标注为124的是形成在硅基板125中的加热器。存在于液室121中的溶液在毛细管吸力的作用下进入液路122。同时，液路122中的溶液受到供液单元例如液盒所产生的负压的作用，倾向于被抽回液室121。因此，当不喷射溶液时，这两个力达到平衡，将溶液保持为图示状态。此时，喷嘴123中的溶液因朝液室121方向作用的负压而形成如图所示的凹弯液面形状126。

与图11A所示的静止状态相反，图11B到11F示出了当实际执行喷射操作时如何形成气泡，如何喷射液滴以及如何形成弯液面。

当开始印刷操作并向加热器124施加电压时，加热器124产生热能用于加热液路122中的溶液，由于薄膜沸腾而产生气泡127。当加热器124提供热能时气泡127不断扩张，扩张力使液路122中的溶液发生移动。也就是说，靠近喷嘴123的溶液打破弯液面126并向外突出，并且靠近液室121的溶液向液室121方向移动，如图11B所示。

接着，当在如图11B所示溶液从喷嘴123向外大大地突出地时候停止向加热器124施加电压时，气泡127收缩，将喷嘴123附近的溶液大幅拉回液路122中。此时，原先突出在外的溶液与被拉回液路122的溶液分离，并且如图11C所示沿着箭头方向飞出。飞出的溶液中包括主液滴128，后面跟着被称为外围液滴的较小液滴129，它们二者都降落在基板上。

气泡消失后在毛细管吸力的作用下被拉进液路122中的弯液面126现在再次朝着喷嘴123方向移动，将溶液注入到液路122中(见图11D)。在该再注入过程中，溶液弯液面从图11C所示的状态改变为图11D所示的状态，并进一步移动到靠近喷嘴的初始状态。由于惯性的作用，弯液面不能在初始状态上停下来，而是从喷嘴123向外略微鼓出(图11E)。

在弯液面略微鼓出的状态下，溶液的表面张力和液盒中的负压共同作用，将弯液面向喷嘴123内拉动。这使溶液发生振荡，并且振荡逐步衰减，直到最后停下来为止(图11F)。

一次印刷操作从喷嘴中喷出一个主液滴128，后面跟着一个或多个外围液滴129。已知外围液滴129的大小以及它们与主液滴128间的距离因喷嘴123的不同而不同，并且即便在一个或相同的喷嘴中，喷射性能也会在不同的操作中有所变化。

在上述电路图案形成方法中，有可能这些外围液滴会给电路操作带来问题。下面参考图12A到12C来详细解释外围液滴是如何形成的。

首先，参考图12A-12C来解释在扫描期间从喷头的喷嘴中喷出的主液滴和外围液滴的降落位置之间的关系。图12A和图12B图示了通过在喷头喷出液滴时使喷头和基板发生相对移动，从而绘制图案的过程。图12C示出了在一次喷射操作中在基板上形成的液滴的形状。相对移动(扫描)是这样来完成的，即保持基板132不动，而在图中从左到右的方向上移动喷头131。

当液滴134从喷头131的喷嘴133中喷出时，由于喷头131正在向右移动，所以液滴134从图12A中所示的喷射位置向右沿对角方向飞下。接着，如图12B所示，主液滴134在喷出时还伴随着一个或多个外围液滴135。该外围液滴135也向右沿对角方向降落。由于外围液滴135是跟在主液滴134之后形成，所以它降落在相对于主液滴134的降落位置(在扫描方向上)略微右移的位置上。相反，当在相反方向上，即朝左执行扫描时，外围液滴135降落在主液滴134左边的位置上(未示出)。主液滴134和外围液滴135之间的距离D根据喷头扫描速度、液滴喷射速度、液滴体积、液滴的成份以及喷嘴与基板间的距离而不同。

下面将描述通过连续喷射液滴来绘制图案的过程。图13A到图13C示出了图案绘制过程。图13A和图13B是横截面图，而图13C是平面图。假设喷头从左向右扫描。

图13A示出了在基板132上绘制的图案140，而伴随所喷射液滴的外围液滴141被示为降落在图案140的附近。图13B示出了因向相同的位置再次涂敷液滴而变厚的图案。虽然此时也形成了外围液滴142，但是如上所述，由于主液滴和外围液滴的降落位置之间的距离经常因喷射操作的不同而不同，所以在后面的扫描中降落的外围液滴142通常不会降落在前面的外围液滴141上。当重复地涂敷液滴直到图案达到预期的厚度时，取决于外围液滴的降落状态，存在外围液滴相互接触的情形，如在图13C的平面图中由点划线包围的区域。在这些情形中，两个图案可能会相接或短路，导致异常的电路操作。

发明内容

本发明的提出就是为了克服现有技术中存在的问题。本发明的目的是提供一种电路形成方法，它可以减小在电路中因制作导电图案时形成的外围液滴而产生意外短路的可能性，从而可以形成高度可靠的印刷电路板。

为了实现以上目的，本发明具有以下构造。根据第一方面，本发明提供了一种形成具有预定厚度的导电图案和绝缘图案的电路图案的方法，包括以下步骤：多次执行在使第一喷头和基板进行相对扫描运动时、第一喷头向基板上喷射用于形成导电图案的第一溶液的一次扫描的形成导电图案的步骤，直到在基板上形成的导电图案具有预定的厚度；并且多次执行在使第二喷头和基板进行相对扫描运动时、第二喷头向基板上喷射用于形成绝缘图案的第二溶液的的一次扫描的形成绝缘图案的步骤，直到在基板上形成的绝缘图案具有预定的厚度；其中，当形成在基板上彼此相邻的导电图案和绝缘图案时，在导电图案形成步骤被执行所述多次的同时执行至少一次扫描的形成绝缘图案的步骤。

根据第二方面，本发明提供了一种印刷电路板，包括：在使第一喷头和基板进行相对扫描时由第一喷头反复地向基板上喷射第一溶液而由喷射到基板上的第一溶液按预定厚度形成的导电图案；至少一次扫描的绝缘图案，所述绝缘图案是通过在使第二喷头和基板进行相对扫描时由第二喷头向基板上喷射第二溶液而由喷射到基板上的第二溶液形成的。

根据第三方面，本发明提供了一种形成具有预定厚度的导电图案和绝缘图案的电路图案的设备，该设备包括：喷射第一溶液以形成导电图案的第一喷头；进行控制的装置，用于进行控制以多次执行一次扫描的形成导电图案的操作，直到基板上的导电图案具有预定厚度，所述一次扫描的形成导电图案的操作是通过使第一喷头和基板进行相对扫描运动，同时使第一喷头向基板上喷射第一溶液而完成的；喷射第二溶液以形成绝缘图案的第二喷头；以及进行控制的装置，用于进行控制以多次执行一次扫描的形成绝缘图案的操作，直到基板上的绝缘图案具有预定厚度，所述一次扫描的形成绝缘图案的操作是通过使第二喷头和基板进行相对扫描运动，同时使第二喷头向基板上喷射第二溶液而完成的；其中，当形成在基板上彼此相邻的导电图案和绝缘图案时，在执行所述多次直到导电图案具有预定厚度的导电图案形成操作之间，执行至少一次扫描的形成绝缘图案的操作。

利用本发明，当通过向基板上喷射导电图案形成溶液和绝缘图案形成溶液而形成电路图案时，伴随导电图案形成溶液的喷射而形成并且降落在绝缘图案上的外围液滴被绝缘图案形成溶液覆盖。因此，有可能大大减少在导电图案中形成意外短路的机会。这又允许形成高度可靠的电路，从而提高加工印刷电路板的产率。

结合附图，参考以下具体实施方式部分，本发明的以上及其他目的、效果、特征和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是示出一个实施方案的电路图案形成设备的构成概况的透视图；

图2是示出在该实施方案的电路图案形成设备中的控制系统的框图；

图3是示出在本发明的第一实施方案中的图案形成方法的绘制工艺的流程图；

图4A到4F是示出在本发明的第一实施方案中，在基板上绘制导电图案和绝缘图案的过程的示意图；

图5是示出在本发明的第二实施方案中的图案形成方法的绘制过程的流程图；

图6A到6F是示出在本发明的第二实施方案中，在基板上绘制导电图案和绝缘图案的过程的示意图；

图7是示出在本发明的第三实施方案中的图案形成方法的绘制过程的流程图；

图8A到8H是示出在本发明的第三实施方案中，在基板上绘制导电图案和绝缘图案的过程的示意图；

图9A到9K是示出在本发明的第四实施方案中，在基板上绘制导电图案和绝缘图案的过程的示意图；

图10A到10K是示出加工现有的多层印刷电路板的工艺的横截面图；

图11A到11F是示出一滴溶液如何从喷头喷出的横截面图；

图12A到12C示出了主液滴和外围液滴之间的位置关系；并且

图13A到13C示出了因外围液滴造成故障的电路。

具体实施方式

下面将按照以下顺序来描述本发明的实施方案。

1.对电路图案形成设备的构成概况的描述以及对该设备的控制系统的描述

2.对在电路图案加工中所使用的材料的描述

3.对电路图案形成方法的描述

[1.电路图案形成设备的构成概况和控制系统的构成]

首先，作为本发明的一个实施方案，让我们先解释用于形成由在基板上形成的绝缘图案和导电图案组成的电路图案的电路图案形成设备的构成概况。

图1是在该实施方案中的电路图案形成设备的构成概况的透视图。

这里示出的电路图案形成设备具有在扫描方向(X方向)上往复移动的滑架(carriage)109和安装有将形成电路图案的基板1的平台103。在该滑架中，用于向基板1上喷射绝缘图案形成溶液的液体喷头2和用于喷射导电图案形成溶液的液体喷头3在X方向上并排布置。安装在滑架上的还有两个向液体喷头2、3分别供应绝缘图案形成溶液和导电图案形成溶液的液盒(未示出)。每个液体喷头在与扫描方向(X方向)交叉的方向上设置有大量喷嘴，这些喷嘴用于喷射从相关的液盒提供的液体。这些喷嘴形成喷嘴阵列。该喷嘴阵列优选地应当在与扫描方向垂直的Y方向上延伸。每个喷头可以具有两个或更多个喷嘴阵列。液体喷头2、3在基板上方反复扫描，同时向基板上喷射导电图案溶液和绝缘图案溶液，以形成电路图案。

虽然在以上描述中，液体喷头是在基板上方移动，但是将喷头保持静止而移动基板，也可以实现本发明的效果。

提供滑架直线电机101作为用于使滑架109来回执行扫描的动力源。作为在Y方向上移动基板1的装置，提供了平台103和驱动该平台的换行直线电机102。换行直线电机102被刚性地固定到底床108上，使得承载基板1的平台103的上表面可以在平台103移动的任何时候都保持与底床108的上表面平行。滑架直线电机101被固定到竖立在底床108上的高度刚性的基座104、105上。

滑架109沿着底床的上表面，即平台表面在主扫描方向(X方向)上往复移动。滑架直线电机101和换行直线电机102每一个都包含线性编码器111、112和原点探测器106、107。线性编码器111、112以及原点探测器106、107的输出被用作驱动直线电机的伺服控制输入。此外，在滑架侧的线性编码器111被用来生成溶液喷射定时。编码器具有0.5μm的分辨率，足以形成数十μm宽的电路图案。

虽然在这里没有示出，但是电路图案形成设备还具有升高/降低机构，它在与平台103的上表面垂直的方向(Z方向)上精细地使滑架向上或向下移动。该升高/降低机构可以调整滑架与基板的上表面或形成在基板上的电路图案之间的间距。

此外，本实施例的电路图案形成设备与用作主机设备的个人计算机(未示出)相连。基于从该个人计算机发出的图形信息(电路图案形成信息)，电路图案形成设备利用换行直线电机102将平台103移动到预定的位置，并且利用滑架直线电机101使滑架109进行扫描，同时从喷头向基板上的预定位置喷射导电图案形成溶液和绝缘图案形成溶液，以形成导电图案或绝缘图案。此时，如果在Y方向上测得的喷嘴阵列长度短于在Y方向上测得的基板1的长度，那么在第一次扫描中喷头的绘制操作结束时，基板1被换行直线电机102在Y方向上移动喷嘴阵列的长度，并且喷头再次进行扫描以完成绘制。通过重复液体喷头的这种扫描(绘制)过程和基板1的馈进，可以在基板1的整个电路图案形成区域中形成一层预定的导电图案或绝缘图案。当然，如果电路图案形成区域的长度比喷头短，那么通过液体喷头的第一次扫描就可以完整地绘制出一层电路图案。然后，在整个电路图案形成区域上重复所述图案形成操作，从而形成预定厚度的导电图案或绝缘图案。后面将会在[3.图案形成方法的描述]中描述获得预期的图案厚度的绘制操作的细节。

为了利用电路图案形成设备在基板上形成电路图案并且完成印刷电路板，需要一种固定工艺，它使在基板1上绘制的溶液中的溶剂蒸发，以将电路图案固定在基板上。因此，除了电路图案形成设备之外，干燥设备也是必需的。

下面将解释该实施方案的电路图案形成设备的控制系统。

图2是示出在该实施方案的电路图案形成设备中的控制系统的总体配置的框图。机械单元46包括用于在主扫描方向上移动承载液体喷头2、3的滑架直线电机101，还包括用于移动承载基板1的平台103的换行直线电机102。

主控制单元44是所述控制系统控制本实施方案的整个电路图案形成设备(包括液体喷头和机械单元46)的核心部分。主控制单元44具有CPU、存储操作程序的ROM和允许读写多种数据的工作RAM。

主控制单元44向机械单元46输出控制信号，例如对滑架109和平台103的移动进行机械控制。它还在与喷头控制单元42、存储器控制单元50和绘制位置信号发生单元41之间传递信号，以控制液体喷头2的操作。I/F单元47是未示出的个人计算机和电路图案形成设备之间的接口。I/F单元47从主机设备例如个人计算机接收命令和电路图案绘制数据(电路图案形成数据)。存储器控制单元50将来自I/F单元47的命令传递到主控制单元44，并在主控制单元44的控制下，生成将电路图案绘制数据放入缓冲存储器45的地址信号和绘制定时。

此外，主控制单元44分析从I/F单元47接收的命令，并根据分析的结果设置绘制条件，例如绘制速度和绘制分辨率。然后，基于绘制条件，主控制单元44控制机械单元46和绘制位置信号发生单元41在预定的条件下执行绘制操作。

此外，从未示出的个人计算机接收的电路图案绘制数据被存储在缓冲存储器45或临时存储器中，然后在已从主控制单元44接收到命令的存储器控制单元50的控制下被转移到喷头控制单元42。

同步于从绘制位置信号发生单元41输出的绘制位置信号，喷头控制单元42驱动液体喷头的各个喷嘴根据从缓冲存储器45传送来的电路图案绘制数据来绘制电路图案。

[2.电路图案形成溶液的描述]

(2-1.基板)

在本实施方案中使用的基板1的形状基本上类似于具有平坦表面的膜、片材或板材。在形成电路图案层时，图案固定是通过蒸发溶剂来完成的。因此，特别优选的是基板具有良好的耐热性。除了平坦表面外，只要电路图案可以通过液体喷射方法来形成，基板还可以具有弯曲的表面。基板可以使用以下材料：热塑性树脂膜，例如聚酯膜、芳族聚酰胺膜或聚酰胺膜；将玻璃纤维、聚酯纤维和芳族聚酰胺纤维的织物和非纺织物用热塑性树脂和环氧树脂浸渍，然后硬化并成形为片材；以及用于普通印刷电路板的玻璃纤维环氧树脂叠层板。

[2-2.图案形成溶液]

为了具有导电性，导电图案形成溶液一般包括金属微粒，例如Al、Ag和SnO₂。为了电路图案的均匀性和稳定性，金属微粒的直径优选地处于数十nm到几百nm的范围内。溶液包括水和水溶性有机溶剂以及视需要而定的其他成份，例如粘度调节剂、pH调节剂、防腐剂、表面活性剂和抗氧化剂。

绝缘图案形成溶液优选地包括二氧化硅、氧化铝、碳酸钙和碳酸镁的绝缘微粒。其他材料如果表现出绝缘性能的话也可以使用。液体介质包括水。也有可能混合水溶性有机溶剂和其他视需要而定的添加剂，例如粘度调节剂、pH调节剂、防腐剂、各种表面活性剂、抗氧化剂和蒸发加速剂。

在用溶液绘制了电路图案后，对图案进行干燥处理以蒸发溶剂。接着，经过绘制和干燥后的所有图案被烧结，以形成高导电性的印刷电路板，其中金属微粒形成了金属连接。

[3.电路图案形成方法的描述1

(第一实施方案)

下面将参考图3和图4A-4F来解释根据本发明的电路图案形成方法的第一实施方案。图3是示出第一实施方案中的图案形成工艺的流程图。图4A到4F是示出绘制导电图案和绝缘图案的过程的示意图，其中图4A-4E代表了所绘制的图案变干并且溶剂蒸发的状态，图4F代表了电路图案在烧结后完成的状态。

在该实施方案中，图4F中所示的完整一层的电路图案是由四个分层构成的，每个分层是在一个单独的图案绘制工艺中形成的，如图4E所示。即，一次图案绘制操作(相当于喷头的一次扫描)，形成所要形成的四个分层中的一个分层。因而，为了形成所有四个分层，即完整一层的电路图案，需要四次绘制操作。

在图3的步骤S1中，确定通过反复地向同一位置涂敷图案形成溶液来形成预期厚度的图案所需的图案绘制操作的次数。反复涂敷导电图案形成溶液的图案绘制操作的次数等于反复涂敷绝缘图案形成溶液的图案绘制操作的次数。

在步骤S2中，液体喷头在基板上的整个导电图案形成区域上方扫描一次，同时向基板10上喷射导电图案形成溶液，以形成导电图案11，然后使该图案变干，如图4A所示。由于在执行图案绘制操作时喷头朝着图4A中的右侧扫描，所以外围液滴12降落在导电图案11的右侧。

下面，在步骤S3中，将绝缘图案形成溶液喷射到不绘制导电图案11的地方，以形成绝缘图案13，然后使该图案变干。按照这种方式绘制的绝缘图案13覆盖了前面降落的导电图案形成溶液的外围液滴12。在绝缘图案绘制操作期间，就像导电图案绘制操作一样，也会落下绝缘图案形成溶液的外围液滴。然而，这种外围液滴不会引起电路操作中的任何问题，因此未被示出。

下面，在步骤S4中进行检查，以确定图案绘制操作的次数是否已达到预定的数量。如果尚未达到预定数量，则工艺返回到步骤S2并重复步骤S2和S3的处理。在目前阶段，由于只完成了四次绘制操作中的第一次，所以下面将解释后续操作的处理。

在返回步骤S2后，第二次绘制导电图案并使其变干。该状态被显示在图4C中。第二导电图案被绘制在第一导电图案11上，并且第二次操作期间形成的外围液滴14不是降落在第一次操作期间形成的外围液滴12上，而是降落在步骤S3绘制的绝缘图案13上。然后，如图4D所示，再次执行步骤S3，以象第一绝缘图案一样绘制第二绝缘图案并使其变干。

然后，如图4E所示，当步骤S2和S3中的绘制操作的次数已达到预定的总次数4时，步骤S4检查是否已全部绘制了所有的图案。如果是的，则图案绘制过程结束。

作为最后一个步骤，在一个单独的烘烤设备中烘烤印刷后的基板，以使在导电图案形成溶液中用作导电微粒的金属微粒形成固体金属连接。结果，如图4F所示地形成了印刷电路板。在绝缘图案16中存在着导电外围液滴17。然而，由于导电图案的绘制和绝缘图案的绘制是交替进行的，所以导电外围液滴上覆盖着绝缘图案形成溶液。因此，外围液滴不会相互接触，从而形成了可防止导电图案15意外短路的良好电路图案。

希望在完成后的印刷电路板上的导电图案15和绝缘图案16是平坦的。为此，图案形成溶液的选择必须满足导电图案和绝缘图案在被绘制一次并烧制后具有相等的厚度。实际当中，由于在导电性和容许电流方面要优先考虑具有所需厚度的导电图案，所以用在绝缘图案形成溶液中的绝缘微粒的收缩率优选几乎等于用于形成导电图案的金属微粒的收缩率。

(第二实施方案)

下面将描述本发明的第二实施方案。第一实施方案举例说明了绝缘图案的绘制和导电图案的绘制每次扫描交替进行的情形。在第二实施方案中，将描述在外围液滴不带来任何短路问题的条件下，在层叠方向上连续进行导电图案绘制的情形。

图5是示出第二实施方案的电路图案形成方法的绘制过程的流程图。图6A-6F是示出在基板上绘制导电图案和绝缘图案的过程的示意图。图6A-6E图示了受到干燥处理以蒸发溶剂的绘制图案。图6F示出了在烘烤后完成的电路图案。

步骤S11确定形成图案达到预期厚度所需的图案绘制操作的次数，所述图案绘制操作中包括通过让喷头进行扫描，在前面绘制的图案上反复地绘制导电图案。考虑导电性和容许电流等因素，将预期图案厚度设置为适当的值。该实施方案接下来的一个例子即假设预期厚度的导电图案包括四个分层，它们是通过四次喷头扫描的四次绘制操作而绘出的。

在步骤S12中，在步骤S11所确定的绘制操作(扫描)的次数当中，确定在绘制导电图案和绝缘图案时连续进行的图案绘制操作的次数。确定在连续绘制导电图案的多层时的绘制操作次数的方法包括预先检查在导电图案的一次绘制操作中实际产生的外围液滴量，并且确定在不会因绘制操作中产生的外围液滴连接在一起而造成任何图案短路的连续绘制时期内的绘制操作的最大次数。所产生的外围液滴量取决于前述各种条件而变，所以很重要的就是确定绘制操作的次数，以便即使产生了超出预计一定程度的更多数量的外围液滴，也可以防止短路的发生。在该实施方案中，以下描述假定连续执行两次绘制操作来绘制导电图案。

接下来确定将要连续绘制多少绝缘图案分层或者说连续绘制操作的次数。所希望的是最终形成的导电图案和绝缘图案在高度上一致。为此，有必要在绘制绝缘图案时满足以下条件，即绝缘图案在烧制后的厚度几乎等于在一行中被绘制两次并被烧制的导电图案的厚度。例如当使用收缩率几乎等于金属微粒的绝缘微粒时，考虑一种在一滴绝缘图案形成溶液中包含的绝缘微粒的量是金属微粒的量的两倍的情况。在这种情况下，一次绝缘图案绘制操作所形成的绝缘图案的厚度就等于连续执行两次绘制操作所获得的导电图案的厚度。相反，当在一滴中包含的绝缘微粒的量少于金属微粒的量时，就需要两次或更多次的绘制操作。本实施方案使用具有几乎相同的凝固因子(coagulation factor)并且包含在一滴中的微粒量几乎相等的导电和绝缘图案形成溶液。假定连续执行两次绝缘图案绘制操作，即与一行中执行的导电图案绘制操作的次数相同。然而，本发明不限于这样的条件。

在步骤S13中，按照在步骤S12中确定的次数来绘制导电图案。图6A示出了将通过连续两次绘制操作完成的导电图案的第一分层(利用第一次绘制操作形成的)。导电图案21被绘制在基板20上。由于喷头的扫描方向是朝右，所以外围液滴22降落在导电图案21的右侧。

接下来，在图6B中示出了被绘制并变干的第二分层(利用第二次绘制操作形成的)。在第一导电图案21上形成了第二导电图案。在第二次绘制操作期间形成的外围液滴23降落在基板20上，但是通常不会与在第一次绘制操作期间落下的外围液滴22重叠。

接下来，在步骤S14中，在未绘制导电图案21的位置上，通过连续两次绘制操作类似地绘制绝缘图案的两个分层。图6C示出了在两次绘制操作中绘制并且变干后的绝缘图案的两个分层。在前面的操作中降落的外围液滴22、23现在完全被绝缘图案24覆盖。

接下来，在步骤S15中检查是否已执行了预定次数的图案绘制操作。如果还未达到该次数，则过程返回到步骤S13，以重复步骤S13和S14的处理。在目前阶段，只完成了四次导电图案绘制操作中的两次，因此下面将解释后面的处理。

从步骤S15返回到步骤S13，在连续两次绘制操作中绘制出导电图案的第三和第四分层(利用第三和第四次绘制操作形成的)并使它们变干。这示出在图6D中。这些层形成在已绘制的导电图案21上。在这些绘制操作中形成的外围液滴25降落在步骤S14中所绘制的绝缘图案24上。然后，如图6E所示，按照上述相同方式在连续两次操作中绘制出绝缘图案并使其变干。

然后，当导电图案绘制操作的次数达到预定次数(总共四次绘制操作)时，步骤S15判定所有的图案绘制操作都已完成，并结束图案绘制过程。

作为最后一个步骤，绘制有电路图案的基板被烘烤，以形成如图6F所示的印刷电路板。如该图所示，在位于导电图案26右侧的绝缘图案27中，在连续两次绘制操作期间形成的多个外围液滴28彼此靠近地位于两个位置上。但是，它们没有靠近到足以短路导电图案26的程度，因而可以形成良好的电路图案。此外，在该实施方案中，由于连续执行两次扫描后再变干，所以与第一实施方案中在每次绘制操作后使层变干的情况相比，可以在更短的时间内制作出印刷电路板。

(第三实施方案)

图7是示出本发明第三实施方案中的电路图案形成方法的图案绘制过程的流程图。图8A-8H是示出绘制导电图案和绝缘图案的过程的示意图。图8A-8G图示了被绘制并受到干燥处理以蒸发溶剂的电路图案，而图8F示出了在烧制后完成的电路图案。

该第三实施方案不仅可以适用于在绝缘基板上形成一层电路图案的情形，还可以适用于在导电基板上形成电路图案的情形。此外，该实施方案还可以适用于在已形成的电路图案上形成另一个图案的情形，即形成所谓的多层基板。下面将说明在多层基板中形成第二层电路图案的例子。

如图8A到8G所示，在由全部形成在基板50上的导电图案51和绝缘图案52构成的第一层的电路图案P1上形成第二层的电路图案P2。在图8A到8G中示出的第一层的电路图案P1可以用任何方式形成，不限于本发明的方法。

在该实施方案中，在所描述的例子中，如图8G所示，第二层的电路图案(P2)是这样形成的：将该层划分为四层，并且在四次绘制操作中绘制它们；并且绝缘图案层也通过划分为五层，然后在五次绘制操作中绘制它们而形成。

在该实施方案中，确定将图案形成溶液反复涂敷在同一位置以形成预期厚度的第二层电路图案P2的次数(将第二层划分成的分层数)。即，步骤S21确定第二层将被划分成的分层数(绘制导电图案的次数)。这里，导电图案层被划分为四层，然后在四次绘制操作中绘出这四层，以产生预期厚度的电路图案P2。接下来的步骤S22确定绝缘图案要被划分的层数(绘制操作次数)。绝缘图案绘制操作的次数比步骤S21所确定的导电图案绘制操作的次数大1。因此，在该实施方案中的绝缘图案绘制操作的次数是5。

在步骤S23中，如图8B所示，在图8A的第一层电路图案P1上绘制(一次)绝缘图案31的一个分层，然后使该层变干。接着，步骤S24绘制导电图案32的一个分层(一次)并使它变干，如图8C所示。由于喷头扫描方向朝右，所以外围液滴33降落在导电图案32的右侧。在下一步骤S25中，再次绘制(一次)绝缘图案的一个分层并使它变干，如图8D所示。在绘制了绝缘图案34后，在前一步骤中降落的外围液滴33被绝缘图案34覆盖。

接下来，步骤S26检查图案绘制操作的次数是否已达到预定的次数。如果还未达到该预定次数，则过程返回到步骤S24，以重复步骤S24和S25的处理。在目前阶段，由于四次导电图案绘制操作中只完成了一次，所以过程重复步骤S24到步骤S25。

图8E示出了在步骤S24中再次绘制并变干的导电图案的第二分层。在这次导电图案绘制操作期间产生的外围液滴35降落在前面绘制的绝缘图案34上，而不是在第一次绘制操作期间降落的外围液滴33之上。然后，在步骤S25中再一次地绘制绝缘图案并使其变干，如图8F所示。

在这之后，类似地重复以上步骤S24和S25。然后，如图8G所示，当导电图案已被绘制的次数达到四次，并且绝缘图案分层已被绘制的次数达到五次时，步骤S26判定所有的图案绘制操作都已结束，于是终止绘制过程。

作为最后一个步骤，在烘烤设备中烘烤绘制有电路图案的基板，以形成如图8H所示的印刷电路板。导电外围液滴38存在于绝缘图案37中。在该实施方案中形成的第二层图案中，绝缘图案是在绘制导电图案之前绘制的，并且绝缘图案的绘制与导电图案的绘制交替进行。因此，在每次导电图案绘制操作期间降落的外围液滴38并不相互接触，从而防止第一层中的导电图案51和第二层中的导电图案36意外地发生短路。这使得形成良好的电路图案成为可能。

优选的是，在完成的印刷电路板上的导电图案36和绝缘图案37在同一平面上是平坦的，没有任何高度差。为了满足这一要求，在该实施方案中有必要按照以下方式来选择图案形成溶液，即使得导电图案和绝缘图案在被形成和烘烤后具有相同的厚度，其中导电图案通过被划分为四层并在四次绘制操作中绘制它们而形成，绝缘图案通过被划分为五层并在五次绘制操作中绘制它们而形成。实际当中，由于在导电性和容许电流方面优先考虑被设置为预期厚度的导电图案，所以优选的是根据导电图案的厚度来选择绝缘图案形成溶液。也就是说，优选的是用在绝缘图案形成溶液中的绝缘微粒的收缩率几乎等于用在导电图案形成溶液中的金属微粒的收缩率，并且包含在一滴中的绝缘微粒量被设置为比金属微粒量大约少20％。

(第四实施方案)

在上面描述的第一实施方案中，电路图案的分层被描述为通过绘制一次扫描的导电图案，接着绘制一次扫描的绝缘图案而形成。在本实施方案中，如图1所示，利用导电喷头和绝缘喷头并排布置的设备配置，在同一扫描中形成导电图案和绝缘图案。类似于以上实施方案的部分将不再描述。

图9A-9K是示出在基板60上绘制导电图案和绝缘图案的过程的示意图。图9A-9J示出了被绘制并受到干燥处理以蒸发掉溶剂的图案。图9K示出了在烘烤后完成的电路图案。

在第四实施方案中，形成类似于第一实施方案的电路图案。

在图9K中所示的最终形式的电路图案的一个完整的层在绘制过程中被划分为一个一个地形成的四层，如图9J所示。即，组成所述电路图案的四层中的每一层是通过喷头的一次扫描或者说一次绘制操作而形成的。因而，为了形成合在一起构成电路图案的完整一层的所有四层，就需要四次绘制操作。

首先，如图9A所示，第一次扫描通过从绝缘喷头喷射绝缘溶液的液滴2d而形成绝缘图案61，它对应于电路图案的第一分层。然后，如图9B所示，当导电喷头3在基板60上的导电图案形成区域的上方扫描时，喷头3喷射导电溶液的液滴3d，以在基板60上形成导电图案62。因为喷头在朝着图中的右侧扫描时绘制导电图案，所以导电液体的外围液滴3s降落在导电图案62的右侧。在绘制绝缘图案时，绝缘溶液的外围液滴也象导电图案绘制操作时一样降落。然而，因为这些外围液滴不会给电路操作带来任何问题，所以在图中没有示出它们。

接着，如图9C所示，当绝缘喷头2在基板上的绝缘图案形成区域的上方扫描时，喷头2喷射绝缘溶液的液滴2d，以在基板上形成绝缘图案63。通过如上所述地绘制绝缘图案63，在前面的绘制操作期间落下的导电性溶液的外围液滴3s就被绝缘图案63覆盖。类似地，如图9D、9E和9F所示，形成导电图案64和绝缘图案65。到该步骤为止的操作是通过喷头的一次扫描完成的，并且该操作形成了四个分层中的一层，而这四个分层合在一起将形成电路图案的完整一层。

基于干燥处理的固定工艺可以通过在任何需要的时间或者在每次扫描时加热基板60而完成。

接下来，在图9G、9H和9I所示的工艺中，喷头的第二次扫描形成了构成电路图案的完整一层的四个分层中的第二分层。在该操作中，同样，导电外围液滴3s被绝缘图案68、70覆盖。

如图9J所示，当喷头执行绘制操作的次数达到预定的四次时，判定已全部绘制出所有的图案，于是终止图案绘制操作。

然后，如图9K所示，在单独的烘烤设备中烘烤形成有电路图案的基板，使得在导电图案形成溶液中包含的作为导电微粒的金属微粒形成金属连接。这样就完成了电路图案的加工过程。

在以上所有的实施方案中，虽然绘制操作被描述为仅在喷头的前向和后向扫描之一中进行，但是本发明也可以应用于在这两个方向上进行绘制操作的配置。

上面已参考优选实施方案详细描述了本发明，本领域的技术人员从以上内容中将会清楚：可以对本发明作出各种改变和修改，而不会偏离本发明的宽广范围，因此希望用所附权利要求来覆盖所有这样的改变。

Claims (6)

1.一种形成具有预定厚度的导电图案和绝缘图案的电路图案的方法，包括以下步骤：

多次执行在使第一喷头和基板进行相对扫描运动时、第一喷头向基板上喷射用于形成导电图案的第一溶液的一次扫描的形成导电图案的步骤，直到在基板上形成的导电图案具有预定的厚度；并且

多次执行在使第二喷头和基板进行相对扫描运动时、第二喷头向基板上喷射用于形成绝缘图案的第二溶液的一次扫描的形成绝缘图案的步骤，直到在基板上形成的绝缘图案具有预定的厚度；

其中，当形成在基板上彼此相邻的导电图案和绝缘图案时，在导电图案形成步骤被执行所述多次的同时执行至少一次扫描的形成绝缘图案的步骤。

2.根据权利要求1的电路图案形成方法，其中，当形成在所述基板上彼此相邻的导电图案和绝缘图案时，在同一次扫描中执行所述导电图案形成步骤和所述绝缘图案形成步骤，并且所述扫描被重复多次，直到所述电路图案具有预定的厚度。

3.根据权利要求1的电路图案形成方法，还包括每次扫描都将涂敷于所述基板的溶液固定在所述基板上的步骤。

4.一种印刷电路板，包括：

在使第一喷头和基板进行相对扫描时由第一喷头反复地向基板上喷射第一溶液而由喷射到基板上的第一溶液形成的具有预定厚度的导电图案；

至少一次扫描的绝缘图案，所述绝缘图案是通过在使第二喷头和基板进行相对扫描时由第二喷头向基板上喷射第二溶液而由喷射到基板上的第二溶液形成的。

5.一种形成具有预定厚度的导电图案和绝缘图案的电路图案的设备，该设备包括：

喷射第一溶液以形成导电图案的第一喷头；

进行控制的装置，用于进行控制以多次执行一次扫描的形成导电图案的操作，直到基板上的导电图案具有预定厚度，所述一次扫描的形成导电图案的操作是通过使第一喷头和基板进行相对扫描运动，同时使第一喷头向基板上喷射第一溶液而完成的；

喷射第二溶液以形成绝缘图案的第二喷头；以及

进行控制的装置，用于进行控制以多次执行一次扫描的形成绝缘图案的操作，直到基板上的绝缘图案具有预定厚度，所述一次扫描的形成绝缘图案的操作是通过使第二喷头和基板进行相对扫描运动，同时使第二喷头向基板上喷射第二溶液而完成的；

其中，当形成在基板上彼此相邻的导电图案和绝缘图案时，在执行所述多次直到导电图案具有预定厚度的导电图案形成操作之间，执行至少一次扫描的形成绝缘图案的操作。

6.根据权利要求5的电路图案形成设备，其中所述第一喷头和所述第二喷头在所述基板上方沿扫描方向并排布置，

当在所述基板上形成彼此相邻的导电图案和绝缘图案时，在同一次扫描中执行所述导电图案形成操作和所述绝缘图案形成操作，并且

所述扫描被控制为重复多次，直到所述电路图案具有预定的厚度。

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