JP2004134596A - 導電部の欠陥修正方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】インクジェット方式により微細な配線パターンに対して微小な液滴を塗布する場合でも、空気抵抗による液滴の減速を抑制して十分な着弾精度が得られ、かつ、着弾後瞬時に液滴が乾燥する構成により、着弾した液滴が他の配線等に対して悪影響を及ぼすことがないようにする。
【解決手段】インクジェット方式により、導電性材料を含む液体をノズル２４の吐出孔２４ｂから液滴２３として吐出し、この液滴２３を導電部における欠陥部に付与する。インクジェット装置２０は吐出孔２４ｂの径が液滴２３の径よりも小さい静電吸引型であり、このインクジェット装置２０のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出する。
【選択図】 図１
【解決手段】インクジェット方式により、導電性材料を含む液体をノズル２４の吐出孔２４ｂから液滴２３として吐出し、この液滴２３を導電部における欠陥部に付与する。インクジェット装置２０は吐出孔２４ｂの径が液滴２３の径よりも小さい静電吸引型であり、このインクジェット装置２０のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット方式により導電性材料を含む溶液の液滴を吐出して例えば回路基板における電気的接続不良部を補修する導電部の欠陥修正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板等における配線パターンの形成方法としては、従来、プリント基板全面にスパッタや蒸着などで金属薄膜を形成した後、フォトリソグラフィ法によって不要な部分をエッチングして必要な導電膜パターンを形成する方法が一般的である。
【０００３】
これに対して、インクジェット方式により、配線材料を直接プリント基板に塗布し、配線パターンを描画する方法が提案されている。このようなインクジェット方式による配線パターンの形成技術は、フォトリソグラフィ工程に必要なマスクが不要となり、また、大気中での作業が可能となり、プリント基板上の回路の設計変更にも柔軟に対応できるものとして注目されてきた。
【０００４】
また、近年のインクジェット装置の発達に伴い、さらに微細な液滴を吐出できる装置が開発され、これにより微細なパターンを描画できるようになってきた。
【０００５】
さらに、オンデマンド型ヘッドの発達により、より柔軟な描画が可能となっており、このような技術は、配線の欠陥部分などの局所的な描画への応用が期待されている。
【０００６】
このような応用技術に関し、特開昭５８−１７６９９５号公報には、電気回路パターンを、インク噴射記録ヘッドを用いて作製しかつ修正することが示されている。そこでは、配線パターン作製工程の後、検査工程を行い、回路の電気特性などを用いて回路の欠陥部分を検出する。そして、その後の修正工程で、欠陥部に材料を塗布して、修正を行っている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５８−１７６９９５号公報（公開日昭和５８年１０月１７日）
【０００８】
【特許文献２】
特開２０００−１２７４１０公報（公開日平成１２年０５月０９日）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインクジェット方式による導電部の欠陥修正方法には、以下に述べる問題点を有している。
【００１０】
回路基板の配線（導電部）の線幅は、高密度実装の要請からますます細くなっている。また、隣り合う配線の間隔も狭くなってきている。このため、従来のインクジェット装置により、導電性材料を断線部（欠陥部）に塗布した場合、隣の配線まで導電性材料が拡がり、隣同士の配線を短絡させる可能性がある。
【００１１】
そこで、インクジェット装置からの導電性材料の液滴の着弾面積を小さくする必要がある。しかしながら、液滴径を小さくしていった場合、空気抵抗の影響が大きくなり、所望の位置に液滴を着弾させることが困難となる。
【００１２】
また、液滴は基板着弾後にすぐには乾燥しないため、乾燥する前に液滴が基板上を移動してしまう問題がある。このため、液滴乾燥後に所望しない位置に導電膜が形成され、配線同士を短絡させる危険がある。
【００１３】
したがって、本発明は、微細な配線パターン（導電部）に対して微小な液滴を塗布する場合であっても、空気抵抗による液滴の減速を抑制して十分な着弾精度が得られ、かつ、着弾後瞬時に液滴が乾燥する構成により、着弾した液滴が他の配線等に対して悪影響を及ぼすことがない導電部の欠陥修正方法の提供を目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は、ノズルから吐出された液滴の着弾後から乾燥前の液滴の移動量を抑制でき、インクジェット方式による正確な配線の形成を実現するための手法を鋭意研究した。その過程で、導電性材料を含む液体（インク）の液滴径と液体（インク）濃度などのパラメータの組み合わせにより、着弾後瞬時に液滴（インク）が乾燥する領域があることを予測した。さらに、その条件での吐出を可能とするインクジェット方式を見いだした。
【００１５】
そして、そのようなインクジェット方式にて液滴の吐出を行うことにより、液滴の着弾後に瞬時に液滴が乾燥して液滴の拡がりを回避し、連続的な液滴付与による導電部の欠陥修正を可能にした。
【００１６】
本発明の導電部の欠陥修正方法は、インクジェット方式により、導電性材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴として吐出し、この液滴を導電部における欠陥部に付与する導電部の欠陥修正方法において、前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出することを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、ノズルの吐出孔の径が液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用しているので、静電吸引用の電界を生じさせる印加電圧を低い値に抑制しながら、１ｐｌ以下の微小な液滴の吐出が可能となる。また、液滴を吐出する際に、液滴に電荷が集中しやすく、液滴周囲の電界強度の変動が小さくなるので、安定した吐出が可能となる。したがって、微細な導電部（配線パターン）に対して、微小な液滴を塗布する場合でも、空気抵抗による減速が抑えられ、十分な着弾精度が得られる。
【００１８】
また、ノズルから吐出される液滴の１滴の量が１ｐｌ以下であるので、液滴は着弾後瞬時に乾燥する。したがって、液滴は着弾後に移動し難く、正確な位置に液滴による導電層が形成されるので、液滴が拡がって他の導電部に悪影響を及ぼす事態が生じない。
【００１９】
上記の導電部の欠陥修正方法は、前記液滴の径が欠陥部を有する導電部の幅よりも小さくなっている構成としてもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、液滴の径が欠陥部を有する導電部の幅よりも小さくなっているので、欠陥部の形状が複雑であっても、導電性材料を余分に塗布することなく、必要な量だけ塗布することで、欠陥部を適切に補修して十分な接続状態を得ることができる。
【００２１】
上記の導電部の欠陥修正方法は、前記欠陥部に２回以上連続して液滴を着弾させることにより欠陥部を修正する構成としてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、液滴は着弾後瞬時に乾燥するので、液滴の複数回の重ね打ちにより導電部の補修を行った場合であっても、後に着弾した液滴が先に着弾した液滴の影響を受け難くなっている。したがって、連続的な液滴の着弾により、例えば隣り合う液滴の一部同士が互いに重なり合った状態となるように液滴による補修層を形成することが可能である。このような補修処理により、修正部での導電部表面の平滑性が十分に得られる。この結果、例えばＴＦＴ部の導電部における欠陥部を補修する場合において、ＴＦＴの特性に悪影響を及ぼす事態を防止することができる。
【００２３】
上記の導電部の欠陥修正方法は、前記液体に含まれる導電性材料の平均粒子径がφ５０ｎｍ以下である構成としてもよい。
【００２４】
上記の構成によれば、ノズルからの液滴の吐出が安定となり、作業効率が向上する。
【００２５】
上記の導電部の欠陥修正方法は、導電性材料を含む液体の粘度が２０ｃＰ以上である構成としてもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、導電性材料を含む液体として粘度が２０ｃＰ以上の高粘度の液体を用いているので、複数弾の液滴により導電部の補修を行う場合において、液滴サイズが小さくなることによる液滴の吐出回数の増大を抑制可能となり、作業効率が向上する。
【００２７】
上記の導電部の欠陥修正方法において、前記インクジェット装置は、前記導電部の形成に使用されたものである構成としてもよい。
【００２８】
上記の構成によれば、導電部の形成工程と導電部の補修工程とを連続的に行うことができるので、インクジェット装置におけるノズルの位置調整などの手間が省け、作業効率が向上する。
【００２９】
本発明の回路基板は、上記の何れかの導電部の欠陥修正方法により欠陥部が修正されたものであることを特徴としている。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
まず本実施の形態の導電部の欠陥修正方法に使用されるインクジェット装置の構成を図１に基づいて説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施の一形態に係るインクジェット装置２０の構造を示した図である。このインクジェット装置２０は、インク室２１に貯蔵したインク２２を吐出するためのノズル２４を備えている。このノズル２４は、インク室２１に対してパッキン２５を介して連結されている。これにより、インク室２１内のインク２２が、ノズル２４とインク室２１との連結部分から外部に漏れないように封止されている。
【００３２】
また、上記ノズル２４は、インク室２１との連結部とは反対側、すなわちインク２２の吐出側となる先端部２４ａに向かって内径が小さくなるように絞り込まれた形状となっている。上記ノズル２４の先端部２４ａにおけるインク吐出孔２４ｂの径（直径）は、吐出直後のインク２２の粒径との関係で設定されている。なお、ノズル２４から吐出されたインク２２と、インク室２１に貯蔵されているインク２２とを区別するために、以降、ノズル２４から吐出されたインク２２を液滴２３と称して説明する。このインク吐出孔２４ｂの直径と、吐出直後の液滴２３の液滴径との関係についての詳細は、後述する。
【００３３】
さらに、上記ノズル２４の内部には、インク２２に対して静電界を印加するための静電界印加用電極２９が設けられている。この静電界印加用電極２９は、プロセス制御部３０に接続され、このプロセス制御部３０によって図示しない駆動回路からの印加電圧による電界強度が制御されるようになっている。この電界強度を制御することで、ノズル２４から吐出する液滴２３の液滴径が調整される。
【００３４】
上記ノズル２４のインク吐出孔２４ｂの対向面側には、所定の距離離れた位置に対向電極２７が配設されている。この対向電極２７は、ノズル２４と対向電極２７との間に搬送される被記録媒体２８の表面を、ノズル２４のインク吐出孔２４ｂから吐出される液滴２３の帯電電位の逆極性の電位に帯電させるものである。これにより、ノズル２４のインク吐出孔２４ｂから吐出した液滴２３を、被記録媒体２８の表面に安定して着弾させている。
【００３５】
このように、液滴２３は帯電している必要があるので、ノズル２４の少なくとも先端部２４ａのインク吐出面は絶縁部材で形成されていることが望ましく、かつ微細なノズル径（インク吐出孔２４ｂの径）を形成する必要があるため、本実施の形態では、ノズル２４としてガラスのキャピラリーチューブを使用した。
【００３６】
上記インク室２１には、上記ノズル２４の他に、インク２２を図示しないインクタンクから供給するためのインク供給路６が接続されている。ここでは、インク室２１内およびノズル２４内にインク２２が満たされた状態で保持されているので、インク２２には負圧がかかっている。
【００３７】
ここで、インク２２がノズル２４から液滴２３として吐出する際に、インク吐出孔２４ｂ近傍に形成されるメニスカス部（メニスカス領域）３４の挙動について以下に説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、上記インク吐出孔２４ｂ近傍のメニスカス部３４の挙動を示すモデル図である。
【００３８】
まず、インク２２の吐出前の状態においては、図２（ａ）に示すように、インクには負圧がかかっているので、メニスカス部３４として、ノズル２４の先端部２４ａ内部に凹の形状でメニスカス３４ａが形成されている。
【００３９】
次に、インク２２の吐出を行うため、静電界印加用電極２９に印加される電圧がプロセス制御部３０によって制御され、該静電界印加用電極２９に所定の電圧が印加される。これにより、ノズル２４のインク２２の表面に電荷が誘導され、インク２２には、図２（ｂ）に示すように、メニスカス部３４として、該ノズル２４の先端部２４ａのインク吐出孔２４ｂ表面すなわち対向電極側（図示せず）に引っ張られたメニスカス３４ｂが形成される。このとき、ノズル２４の径が微小であるため、メニスカス３４ｂは当初よりテーラーコーンの形状を形成しながら外側に引っ張られている。
【００４０】
続いて、外側に引っ張られたメニスカス３４ｂは、図２（ｃ）に示すように、メニスカス部３４として、対向電極側（図示せず）にさらに吐出した形状のメニスカス３４ｃとなり、誘導されたメニスカス３４ｃ表面の電荷とノズル２４に形成される電場（電界強度）の力がインク２２の表面張力に勝ることにより、吐出液滴が形成される。
【００４１】
ここで、本実施の形態で使用するノズル２４のインク吐出孔２４ｂの径（以下、ノズル径と称する）は、φ５μｍとしている。このように、ノズル２４のノズル径が微小である場合、従来の様にメニスカス先端部の曲率半径が表面電荷の集中により除々に小さく変化していくことなくほぼ一定と見なすことができる。
【００４２】
したがって、インクの物性値が一定であれば、液滴分離時の表面張力は、電圧印加による吐出状態ではほぼ一定であり、また集中可能な表面電荷の量もインクの表面張力を超える値、すなわちレイリー分裂値以下であることから最大量は一義的に定義される。
【００４３】
なお、ノズル径が微小であるため電界強度は、メニスカス部のごく近傍のみ非常に強い値となり、このように極小領域での高い電場での放電破壊強度は非常に高い値となるため、問題とならない。
【００４４】
本実施の形態にかかるインクジェット装置２０において使用されるインクとしては、純水を含め染料系インクおよび微粒子を含有したインクを使用することができる。ここで、微粒子を含有したインクとしては、ノズル部が従来より非常に小さいため含有する微粒子の粒径も小さくする必要があり、一般的にノズル径の１／２０から１／１００程度であれば目詰まりが発生しにくい。
【００４５】
このため、本実施の形態で使用するノズル１のノズル径を、例えばφ５μｍとすると、該ノズル径に対応するインクの微粒子径は５０ｎｍ以下となる。
【００４６】
この場合、インクの微粒子径は、従来使用されていた最小微粒子径φ１００ｎｍよりももっと小さいものとなる。このため、特開２０００−１２７４１０に示された微粒子を含むインクを吐出する原理のように、微粒子の帯電による移動によってメニスカス部の電荷を集中させ、集中した微粒子相互の静電反発力により吐出する方法では、インク中の帯電微粒子の移動速度が低下してしまい吐出の応答速度および記録速度が遅くなってしまう。
【００４７】
これに対して、本実施の形態のインクジェット装置２０においては、帯電した微粒子相互の静電反発力を用いるのではなく、微粒子を含まないインクの場合と同様にメニスカス表面の電荷により吐出を行う。この場合、インク中の微粒子の電荷の影響がメニスカス表面の電荷に影響することによる吐出不安定を解消するために、インク中の微粒子の電荷量がメニスカス表面の電荷に比べはるかに小さい値となる形状が望ましい。
【００４８】
これは、インク中の微粒子の単位質量当たりの電荷量が１０μＣ／ｇ以下であれば、該微粒子同士の静電反発力および応答速度が小さくなり、またインク微粒子の質量を小さくすること、すなわちインク微粒子の径を小さくすることによりインク中の微粒子の総電荷量を減少できる。
【００４９】
以下の表１に、インク中の平均微粒子径をφ３ｎｍからφ５０ｎｍとした場合の吐出安定性を示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
表１中の記号は、各ノズルの吐出安定性を示しており、×：目詰まり等での不吐出あり、△：連続吐出にて吐出不安定、○：安定吐出である。
【００５２】
表１から、微粒子径としてはφ３０ｎｍ以下が好ましいことが分かった。特に微粒子径φ１０ｎｍ以下になるとインク中の微粒子１個の帯電量はインク吐出における電荷としての影響がほぼ無視できるとともに、電荷による移動速度も非常に遅くなり微粒子のメニスカス中心への集中も発生しない。また、ノズル径がφ３μｍ以下では、メニスカス部の電界集中により極端に最大電界強度が高くなり、微粒子１個毎の静電力も大きくなるためφ１０ｎｍ以下の微粒子を含んだインクを用いることが好ましい。但し、微粒子径がφ１ｎｍ以下になると、微粒子の凝集および濃度の不均一の発生が大きくなるため、微粒子径は、φ１ｎｍからφ１０ｎｍの範囲が好ましい。しかし、ノズル径がφ１μｍ以上では、平均粒子径φ５０ｎｍでも、使用可能な吐出状態であった。
【００５３】
インクジェット装置（サブミクロンヘッド）２０を使用している本実施の形態においては、平均粒径がφ３ｎｍからφ７ｎｍの間の銀の微粒子を含んだペーストを使用しており、該微粒子には凝集防止のコーティングを施している。
【００５４】
ここで、ノズル２４のノズル径と電界強度との関係について、図３（ａ）（ｂ）〜図８（ａ）（ｂ）を参照しながら以下に説明する。図３（ａ）（ｂ）から図８（ａ）（ｂ）に対応して、ノズル径をφ０．２μｍ（図３）、φ０．４μｍ（図４）、φ１μｍ（図５）、φ８μｍ（図６）、φ２０μｍ（図７）および参考として従来にて使用されているノズル径φ５０μｍ（図８）の場合の電界強度分布を示す。
【００５５】
ここで、各図において、ノズル中心位置とは、ノズル２４のインク吐出孔２４ｂにおけるインク吐出面の中心位置を示す。また、各々の図の（ａ）は、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍに設定されたときの電界強度分布を示し、（ｂ）は、ノズルと対向電極との距離が１００μｍに設定されたときの電界強度分布を示す。なお、印加電圧は、各条件とも２００Ｖと一定にした。図中の分布線は、電界強度が１×１０６Ｖ／ｍから１×１０７Ｖ／ｍまでの範囲を示している。
【００５６】
以下の表２に、各条件下での最大電界強度を示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
図３（ａ）（ｂ）〜図８（ａ）（ｂ）から、ノズル径がφ２０μｍ（図７（ａ）（ｂ））以上だと電界強度分布は広い面積に広がっていることが分かった。また、表２から、ノズルと対向電極の距離が電界強度に影響していることも分かった。
【００５９】
これらのことから、ノズル径がφ８μｍ（図６（ａ）（ｂ））以下であると電界強度は集中するとともに、対向電極の距離の変動が電界強度分布にほとんど影響することがなくなる。したがって、ノズル径がφ８μｍ以下であれば、対向電極の位置精度および被記録媒体の材料特性のバラツキや厚さバラツキの影響を受けずに安定した吐出が可能となる。
【００６０】
次に、上記ノズル２４のノズル径とメニスカス部３４の最大電界強度と強電界領域の関係を図９に示す。
【００６１】
図９に示すグラフから、ノズル径がφ４μｍ以下になると、電界集中が極端に大きくなり最大電界強度を高くすることができるのが分かった。これによって、インクの初期吐出速度を大きくすることができるので、インク（液滴）の飛翔安定性が増すとともに、メニスカス部での電荷の移動速度が増すため吐出応答性が向上する。
【００６２】
続いて、吐出したインク２２の液滴２３における帯電可能な最大電荷量について、以下に説明する。液滴２３に帯電可能な電荷量は、液滴２３のレイリー分裂を考慮した以下の（１）式で示される。
【００６３】
ｑ＝８×π×（ε０×γ×ｒ３）２ （１）
ここで、ｑはレイリー限界を与える電荷量、ε０は真空の誘電率、γはインクの表面張力、ｒはインク液滴の半径である。
【００６４】
上記（１）式で求められる電荷量ｑがレイリー限界値に近い程、同じ電界強度でも静電力が強く、吐出の安定性が向上するが、レイリー限界値に近すぎると、逆にノズル２４のインク吐出孔２４ｂでインク２２の霧散が発生してしまい、吐出安定性に欠けてしまう。
【００６５】
ここで、ノズルのノズル径とメニスカス部で吐出する液滴が飛翔を開始する吐出開始電圧、該初期吐出液滴のレイリー限界での電圧値および吐出開始電圧とレイリー限界電圧値の比との関係を示すグラフを図１０に示す。
【００６６】
図１０に示すグラフから、ノズル径がφ０．２μｍからφ４μｍの範囲において、吐出開始電圧とレイリー限界電圧値の比が０．６を超え、液滴の帯電効率が良い結果となっており、該範囲において安定した吐出が行えることが分かった。
【００６７】
例えば、図１１に示すノズル径とメニスカス部の強電界（１×１０６Ｖ／ｍ以上）の領域の関係で表されるグラフでは、ノズル径がφ０．２μｍ以下になると電界集中の領域が極端に狭くなることが示されている。このことから、吐出する液滴は、加速するためのエネルギを十分に受ける事ができず飛翔安定性が悪くなることを示す。よって、ノズル径はφ０．２μｍより大きく設定する必要がある。
【００６８】
次に、上記構成のインクジェット装置２０を実際に駆動する場合の印加電圧、すなわち液滴の吐出開始電圧以上の電圧で最適な電圧値を変動した場合の最大電界強度から誘導されるメニスカス部の初期吐出液滴を一定とした場合の該液滴の電荷量と、液滴の表面張力からくるレイリー限界値との関係を図１２のグラフに示す。
【００６９】
図１２に示すグラフにおいて、Ａ点は上記液滴の電荷量と液滴の表面張力からくるレイリー限界値との交点であり、インクへの印加電圧が、Ａ点より高い電圧であれば、初期吐出液滴にはほぼレイリー限界に近い最大電荷量が形成されており、Ａ点より低い電圧であればレイリー限界以下でかつ吐出に必要な電荷量が形成されていることを示している。
【００７０】
ここで、吐出液滴の運動方程式にのみ着目すると、強電界かつ最大電荷量の吐出エネルギとして最適な条件での飛翔が行われるため、印加電圧としてはＡ点より高い電圧が好ましい。
【００７１】
ところで、図１３に、環境湿度を５０％とした場合のインク（ここでは純水）の初期吐出液滴径と乾燥時間（液滴の溶剤が全て蒸発してしまう時間）との関係を示す。このグラフから、初期吐出液滴径が小さい場合には、蒸発によるインクの液滴径の変化が非常に早く、飛翔中の短い時間においても乾燥が進んでしまうことが分かる。
【００７２】
このため、初期吐出時に最大電荷量が液滴に形成されていると乾燥による液滴径の減少すなわち電荷が形成されている液滴の表面積が減少することにより、インクの飛翔中にレイリー分裂が発生し、過分の電荷を放出する際に電荷は液滴の一部を引き連れて放出されるため、蒸発以上の飛翔液滴の減少が発生することなる。
【００７３】
従って、着弾時の液滴径のバラツキおよび着弾精度が悪化するとともに、ノズルと被記録媒体中に分裂したミストが浮遊することになり、被記録媒体を汚染することになる。このため、安定した吐出ドットの形成を考慮すると、初期吐出液滴に誘導される電荷量をレイリー限界に相当する電荷量よりもある程度小さくする必要がある。この場合、該電荷量をレイリー限界値に相当する電荷量の９５％程度では、着弾ドット径のバラツキの精度が向上できず、結果的として９０％以下にすることが好ましい。
【００７４】
具体的な数値としては、ノズル孔径を針電極の先端形状と見なした場合のメニスカスの最大電界強度による初期吐出液滴径のレイリー限界を算出し、該算出値以下の範囲とすることにより着弾時の液滴のバラツキを抑えることができた。これは、吐出液滴が分離する直前の表面積が吐出直後の液滴に比べ小さく、かつ電荷の移動時間のタイムラグにより、実際の初期吐出液滴に誘導される電荷量が、上記計算により求められる電荷量より小さくなっているためと考えられる。
【００７５】
このような条件であれば、飛翔時のレイリー分裂を防げると共にメニスカス部での吐出液滴の分離時に電荷量が多いことによるミスト化等の安定吐出を軽減する事ができる。
【００７６】
なお、帯電した液滴は、蒸気圧が減少して蒸発しにくくなる。これは、以下の（２）式から分かる。
【００７７】
ＲＴρ／Ｍ×ｌｏｇ（Ｐ／Ｐ０）＝２γ／ｒ−ｑ２／（８πｒ４） （２）
ここで、Ｒは気体定数、Ｍは分子量、Ｔは温度、ρは液体の体積密度、Ｐは液滴での蒸気圧、Ｐ０は液面が平面のときの蒸気圧、γはインクの表面張力、ｒはインク液滴の半径である。
【００７８】
上記の（２）式に示されるように、帯電した液滴は、該液滴の帯電量により蒸気圧が減少するもので、帯電量が少なすぎると蒸発の緩和に影響が少ないため、レイリー限界に相当する電界強度および電圧値の６０％以上が好ましい結果となった。この結果は、上記と同様にノズル孔径を針電極の先端形状と見なした場合のメニスカスの最大電界強度による初期吐出液滴径のレイリー限界を算出し、該算出値の０．８倍以上の範囲を示すことと同じである。
【００７９】
特に、図１３に示すように、初期吐出液滴径がφ５μｍ以下になると乾燥時間は極端に短くなり蒸発の影響を受けやすくなるため、初期吐出液滴の電荷量を低く抑えることは蒸発を抑える観点からより効果があることが分かる。なお、図１３に示す乾燥時間と初期吐出液滴径との関係を求める場合の周囲湿度は５０％とした。
【００８０】
また、吐出液滴の乾燥を考慮すると、被記録媒体までの液体の吐出時間を短くする必要がある。
【００８１】
ここで、吐出液滴がメニスカス部より分離してノズルより被記録媒体に着弾するまでの平均飛翔速度を５ｍ／ｓ、１０ｍ／ｓ、２０ｍ／ｓ、３０ｍ／ｓ、４０ｍ／ｓ、５０ｍ／ｓとして、吐出の安定性と着弾ドットの位置精度を比較し、以下の表３に示す。
【００８２】
【表３】
【００８３】
表３中の吐出安定性の記号において、×：ほとんど吐出せず、△：連続吐出にて不吐出あり、○：不吐出なしを示しており、着弾精度の記号においては、×：着弾ズレ＞着弾ドット径、△：着弾ズレ＞着弾ドット径×０．５、○：着弾ズレ＜着弾ドット径×０．５、◎：着弾ズレ＜着弾ドット径×０．２を示している。
【００８４】
上記の表３から分かるように、平均飛翔速度５ｍ／ｓでは、着弾精度が悪く、吐出安定性も悪くなる。特に、ノズル径がφ１μｍ以下では、吐出速度が遅いと液滴にかかる空気抵抗の要因が大きくかつ蒸発によるドット径の更なる微少化により、着弾できない場合があった。逆に、平均飛翔速度５０ｍ／ｓでは、印加電圧を高くする必要があるため、メニスカス部での電界強度が非常に強くなり、吐出液滴のミスト化が頻繁に発生してしまい、安定した吐出が難しいことが分かった。
【００８５】
以上のことから、吐出液滴がメニスカス部より分離して被記録媒体に着弾するまでの平均飛翔速度は１０ｍ／ｓから４０ｍ／ｓの間が好ましいことが分かった。
【００８６】
ところで、図１３では、周囲湿度として５０％とした場合の、初期吐出液滴径と乾燥時間との関係を示したが、図１４では、初期吐出液滴径がφ０．５μｍでノズルと被記録媒体の距離を０．２ｍｍとした場合の周囲湿度と乾燥時間の関係を示す。
【００８７】
図１４に示すグラフから、周囲湿度が６０％以下では該乾燥速度の数値は大きく変動しないことが分かった。しかしながら、周囲湿度が７０％を超えるとインクの蒸発を極端に抑える事が可能であり、周囲湿度を７０％以上とする場合には、上記条件等の影響は低いものとなり、特に周囲湿度を９５％以上に設定すると乾燥の影響をほぼ無視する事ができ、本発明のインクジェット記録装置の設計条件の自由度を広くかつ適用範囲を広げる事が可能であることが分かった。
【００８８】
ここで、ノズル径をφ１μｍおよびφ３μｍとして、初期吐出液滴径を変動した場合の吐出安定性および吐出ドット径バラツキ（着弾バラツキ）を以下の表４に示す。なお、ノズルによる初期吐出径は、印加電圧値を変動することにより制御可能であり、又印加する電圧パルスのパルス幅を調整する事によっても制御可能であり、ここでは、同一ノズル径での電界強度の影響を排除するため、前記パルス幅を変動させて初期吐出径を調整している。
【００８９】
【表４】
【００９０】
表４中の吐出安定性の記号において、×：ほとんど吐出せず、△：１０分間連続吐出にて不吐出あり、○：１０分間連続吐出にて不吐出なし、◎：３０分間連続吐出にて不吐出なしを示しており、バラツキの記号においては、△：着弾ドットのバラツキ＞着弾ドット径×０．２、○：着弾ドットのバラツキ≦着弾ドット径×０．２、◎：着弾ドットのバラツキ≦着弾ドット径×０．１を示している。
【００９１】
表４から、ノズル径に対し１．５倍〜３倍程度において吐出の安定性が良く、特に１．５倍〜２倍において着弾ドット径のバラツキが極端に抑えられることが分かった。これは、メニスカス部から引き出されるインク形状を液柱と見なした場合、該液柱の表面積が該液柱の体積分の球の表面積より大きくなる条件での液滴分離が最も安定するためと考えられる。
【００９２】
上記の構成によれば、インクの吐出直後の液滴量が１ｐｌ以下の微少なインク液滴を吐出する静電吸引型インクジェット記録装置において、ノズル２４のインク吐出孔２４ｂの直径を、インクの吐出直後の液滴直径よりも小さくすることによりノズル２４のメニスカス部３４に吐出のための電界を集中させることができるので、インクを吐出するのに必要な印加電圧を大幅に下げることができ、個々に分離、吐出する液滴の径のバラツキを小さく安定した吐出を実現可能とした。
【００９３】
また、従来必要とされていたバイアス電圧の印加が不要となり、駆動電圧を正負交互に印加する事が可能となり、被記録媒体の表面電位の増加による着弾精度への影響を軽減する事ができた。
【００９４】
また、ノズルの孔の直径をφ８μｍ以下の範囲とすることによりノズルのメニスカス部に電界を集中させることができると共に、対向電極の位置精度および被記録媒体の材料特性のバラツキや厚さバラツキの影響を受けずに安定した吐出が可能となった。
【００９５】
特に、ノズル２４のインク吐出孔２４ｂの直径をφ０．４μｍ以上φ４μｍ以下の範囲とすることにより、電界集中が極端に大きくなる。このように、最大電界強度を高くすることが、インクの初期吐出速度を大きくすることになるので、飛翔安定性が増すとともに、メニスカス部での電荷の移動速度が増すため吐出応答性が向上すると共に、レイリー分裂の影響による着弾ドット径のバラツキを抑える事ができる。
【００９６】
更に、ノズル２４からのインクの吐出直後の液滴直径を、ノズル２４のインク吐出孔２４ｂの直径の１．５倍から３倍以下の範囲とすることにより、吐出の安定性が向上でき、特にインクの吐出直後の液滴直径を該ノズル径の１．５倍から２倍以下の範囲とすることにより吐出ドット径のバラツキを極端に抑えることができる。
【００９７】
本実施の形態では、上述のように、インク室２１内のインクに負圧が印加された例について説明したが、インクに正圧が印加された場合でも構わない。インク室２１内のインクに正圧を印加するには、例えば、図１５に示すように、インク供給路６の図示しないインクタンク側にポンプ３２を設け、該ポンプ３２を用いてインク室２１内のインクに正圧を印加することが考えられる。この場合、インク室２１からのインク吐出のタイミングに合わせて駆動させるようにプロセス制御部３３を用いて上記ポンプ３２を駆動制御すればよい。このように、インク室２１内のインクに正圧を印加するようにすれば、メニスカス部の凸形状を静電力で形成する手間が省け、印加電圧の低減および応答速度の向上を図り得る。
【００９８】
なお、本実施の形態では、説明の簡単化のため単一ノズルを備えたインクジェット装置２０について説明を行なったが、これに限定されるものではなく、隣接ノズルでの電界強度の影響を考慮した設計を行えば、複数のノズルを有するマルチヘッドを備えたインクジェット装置にも適用可能である。
【００９９】
更に、本実施の形態では、図１および図１５に示すように、対向電極２７を常に設けたインクジェット装置２０について説明したが、表２から分かるように、対向電極２７とノズル２４のインク吐出孔２４ｂとの間の距離（ギャップ）は、被記録媒体とノズル間の電界強度にほとんど影響せず、該被記録媒体とノズル間の距離が近く、被記録媒体の表面電位が安定しているならば対向電極は不要となる。
【０１００】
本願発明者等は、図１６に示すように、従来方法において、静電吸引の過程において形成されるノズル部４１のテーラーコーン形状の流体のメニスカス４２の液滴吐出直前の先端部曲率４４とほぼ同等サイズのノズル径になるように、流体吐出孔側が絞り込まれたノズル４３を使用することにより、広範囲に必要であった電場の形成を狭くでき、かつメニスカスでの電荷の移動量を少なくできることを見出した。
【０１０１】
本願発明者等は、上記の原理を利用して、さらに、ノズル先端部の流体吐出孔の直径を、吐出直後の流体の液滴径よりも小さく設定することで、電荷の集中領域とメニスカス領域とをほぼ同じにできることを見出した。
【０１０２】
次に、導電部の欠陥修正正に使用する場合の、本実施の形態のインクジェット装置２０の特徴について説明する。
【０１０３】
第１に、インクジェット装置２０では、静電印加用電極２９と対向電極２７との間に生じた電界により、帯電した液滴２３に力を与えている。このため、液滴２３は、微小液滴であるために飛翔中の空気抵抗の影響が大きくなっても、大きく減速することはなく、着弾精度（被記録媒体２８上での着弾位置制度）が向上する。
【０１０４】
第２に、インクジェット装置２０では、高粘度のインクであっても液滴２３として吐出が可能である。実際に７０ｃＰのインクの吐出が実現している。高粘度のインクを吐出できるため、インクの濃度を高くできる。
【０１０５】
一般にインク粘度は、メニスカス部３４の成長率に反比例し、高粘度ではメニスカス部３４が十分成長できず、液滴の吐出ができない。しかしながら、本インクジェット装置２０では、メニスカス部３４の成長率がインクの粘度に依存せず、表面張力と帯電量に依存する。したがって、インクの溶媒に対して、その最大溶解度まで溶質材料を溶解させても、インクの吐出が可能である。
【０１０６】
第３に、液滴２３の着弾後、瞬時にインクの溶媒分が乾燥することである。液滴２３の溶媒分の体積は、液滴径の３乗に比例する。したがって、溶媒分を蒸発させるために必要なエネルギも、液滴径の３乗に比例する。また、（体積）／（表面積）の値が小さいほど、液滴２３は蒸発しやすくなると考えられる。このため、液滴が小さいほど早く蒸発させることには有利である。
【０１０７】
従来のインクジェット装置では、吐出する液滴サイズが大きく、溶媒分が蒸発するのに時間がかかった。また、液滴を微小にしただけでは、十分な飛翔速度が得られず、運動エネルギが熱エネルギに変化した分だけでは、液滴の溶媒分の気化熱に達せず、着弾後瞬時に乾燥という現象が得られなかった。しかしサブミクロンヘッドでは、液滴体積を小さくしながらも、十分な飛翔速度が得られるので、着弾後瞬時に乾燥という現象が得られる。
【０１０８】
以上の点を確認するために下記の試験を行った。その結果について説明する。表５〜表７は、従来のインクジェット方式であるピエゾ型、サーマル型および液滴径の大きい静電吸引型のインクジェット装置を用いた場合と、本発明の実施に使用するインクジェット装置２０、即ち吐出する液滴径が小さい静電吸引型のインクジェット装置を用いた場合との特性を比較したものである。
【０１０９】
【表５】
【０１１０】
表５の結果は、液滴２３の着弾精度、吐出しやすさ、乾燥速度および着弾回数に対する液滴体積の影響を示したものである。なお、着弾回数とは、所望する面積と厚さを形成するために必要な吐出回数のことであり、生産効率の観点から、少ない方がよいものと評価される。
【０１１１】
本インクジェット装置２０を使用した場合には、液滴体積が０．１ｐｌおよび１ｐｌの場合にも、着弾精度および吐出しやすさにおいて、使用可能あるいは良好であったのに対し、従来のインクジェット装置では何れの項目においても不可能であった。また、本インクジェット装置２０では、乾燥速度において、液滴体積が０．１ｐｌおよび１ｐｌの場合に良好である。着弾回数において、０．１ｐｌの場合に不向き（生産効率が悪い）、１ｐｌの場合に適している（生産効率がよい）と言える。
【０１１２】
【表６】
【０１１３】
表６の結果は、本インクジェット装置２０と従来のインクジェット装置とについて、インクの各粘度に対する適正を示したものである。本インクジェット装置２０では高粘度のインクの吐出が可能であった。
【０１１４】
【表７】
【０１１５】
表７の結果は、本インクジェット装置２０と従来のインクジェット装置とについて、各濃度に対する適正、即ち吐出しやすさと、本インクジェット装置２０について各濃度に対する乾燥速度と着弾回数の評価結果を示したものである。
【０１１６】
表７の結果から、インクの吐出しやすさにおいて、従来のインクジェット装置では、中および高濃度のインクについて吐出不可能であったのに対して、本インクジェット装置２０では、低濃度から高濃度のインクについて良好であった。また、本インクジェット装置２０では、乾燥速度において、インクが中濃度である場合に可能、高濃度である場合に良好となった。また、生産効率の観点から、高濃度ほど着弾回数が少なくて済み、適していると言える。
【０１１７】
上記の結果から分かるように、本インクジェット装置２０を使用した場合には、乾燥時間が大幅に短縮されることから、先に吐出した液滴が基板上で乾燥し終わるまでの待ち時間を設ける必要がなく、同一箇所に対しての吐出間隔時間を短縮でき、生産効率を向上させることができる。
【０１１８】
また、高濃度のインクの吐出が可能であることから、１弾の液滴に含まれる溶質材料の割合を大きくできるので、吐出回数を少なくすることが可能となる。
【０１１９】
また、インクの濃度が高くなると粘度が高くなる（例えば２０ｃＰ以上）ものの、本インクジェット装置２０では、高粘度の液滴を吐出可能であるので、高濃度のインクを吐出することができる。この場合、濃度が高くなると、上述のように、吐出回数を少なくすることが可能となる。
【０１２０】
次に、本実施の形態において使用する回路基板について図１７により説明する。なお、同図は、図１８に示す欠陥部修正装置１のモニタに写し出された回路基板１０を示す平面図である。
【０１２１】
回路基板１０は、基板１１上に導電性の複数の配線パターン（導電部）１２が形成されたものであり、隣り合う配線パターン１２の間はパターン間領域１３となっている。
【０１２２】
上記の基板１１としては、石英基板、ガラス基板などの無機材料基板、およびポリエチレンテレフタレート基板、ポリエーテルサルフォン基板、ポリイミド基板などの樹脂基板が使用可能であるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１２３】
配線パターン１２は、基板１１上に、真空蒸着法あるいはスパッタ法等により例えばＡｇ等の導電性材料を堆積させ、この導電性材料の堆積層を、フォトリソグラフィ技術を用いてパターン化することにより形成されている。導電性材料としては、Ａｇに限るものではなく、ＡｕあるいはＣｕなどでもよい。また、配線パターン１２の形成は、フォトリソグラフィ法に限定されるものではなく、転写法あるいはインクジェット法などでもよい。
【０１２４】
本実施の形態において、配線パターン１２の幅は１０μｍに設定され、パターン間領域１３の幅は５μｍに設定されている。また、配線パターン１２には断線部（欠陥部）１４が生じているものとする。
【０１２５】
このような回路基板１０に対して、従来のインクジェット装置により断線部１４に導電性材料を含む液体（導電性材料溶液）の液滴を塗布した場合、液滴の着弾層１５がφ３０μｍ以上に拡がり、隣り合う配線パターン１２にまで導電膜が形成され、両配線パターン１２が短絡してしまうことになる。また、溶媒が乾燥するまでの間に液滴が基板上を移動してしまう。さらに、液滴は径が大きくて多量の導電性材料溶液を含むものであるため、断線部１４に複数回に分けて液滴を塗布する場合、前弾が乾燥するまで次弾の吐出を待たなければならず、生産効率が悪いものとなる。本実施の形態の方法によれば、後述するように、このような問題が解決されている。
【０１２６】
次に、上記の導電性材料溶液について説明する。
本実施の形態において、導電性材料溶液としては、溶質（導電性材料）として平均粒子径３０ｎｍのＡｇを含み、溶媒としてＨ２Ｏを含む溶液を用いた。導電性材料溶液は、濃度を調整し、粘度を２０ｃＰにした。なお、溶質（導電性材料）はＡｇに限るものでなく、Ａｕや、Ａｇ２Ｏに還元剤を混入したものでもよい。また、溶媒もＨ２Ｏに限るものでなく、アルコールなどでもよい。
【０１２７】
次に、欠陥部修正装置１について図１８により説明する。
欠陥部修正装置１は、基台２、配線パターン１２に欠陥部を有する回路基板１０を固定し、Ｘ−Ｙ方向に移動可能なＸ−Ｙステージ３、上述したインクジェット装置２０、回路基板１０の表面を観察するＣＣＤカメラ５、ＣＣＤカメラ５により撮影された画像を表示するモニタ６、およびインクジェット装置２０の動作を制御する制御装置７を備えている。上記のＣＣＤカメラ５およびインクジェット装置２０は、保持部４に取り付けられている。
【０１２８】
ＣＣＤカメラ５は、インクジェット装置２０から吐出された液滴２３の回路基板１０上における着弾位置が、モニタ６の画面の略中央に位置するように設置されている。インクジェット装置２０のノズル径はφ５μｍである。
【０１２９】
なお、欠陥部修正装置１（インクジェット装置２０）では、対向電極２７がなくても、回路基板１０自身がその役割を持つため、回路基板１０への液滴２３の吐出（着弾）は可能である。ここでは、インクジェット装置２０からのより安定な吐出を行うため、Ｘ−Ｙステージ３を導電性料で形成し、さらにＸ−Ｙステージ３をアースに接続し、Ｘ−Ｙステージ３に対向電極の役割を持たせるようにしている。
【０１３０】
次に、欠陥部修正装置１を使用した回路基板１０の配線パターン１２における断線部１４の修正方法について説明する。
【０１３１】
まず、回路基板１０に対して、配線パターン１２における断線部１４の有無が検査される。この検査方法としては、目視による観察、顕微鏡による観察、あるいは通電・インピーダンスなどによる電気的な観察など、いずれの方法でもよい。
【０１３２】
次に、断線部１４の存在が確認された回路基板１０を欠陥部修正装置１におけるＸ−Ｙステージ３上に固定する。
【０１３３】
次に、断線部１４がインクジェット装置２０のノズル２４におけるインク吐出孔２４ｂの略真下位置に配されるように、Ｘ−Ｙステージ３を移動させる。この場合、ＣＣＤカメラ５は、液滴２３の着弾位置がモニタ画面の中央部に映し出されるように配置されているので、モニタ６を見ながらＸ−Ｙステージ３を移動させ、断線部１４をモニタ画面の中央部に移動させる。これにより、断線部１４はＣＣＤカメラ５の視野に入り、断線部１４とその周辺がモニタ６に映し出される。
【０１３４】
次に、制御装置７によりインクジェット装置２０を作動させ、かつＸ−Ｙステージ３を移動させながら、回路基板１０の断線部１４に導電性材料溶液の液滴２３を連続的に塗布する。このときの飛翔中の液滴２３のサイズはφ５μｍであり、１弾の液滴着弾跡１６は、直径φ７．５μｍの面積に拡がり、高さが０．１５μｍとなる。
【０１３５】
この場合、配線パターン１２の線幅１０μｍに対して、着弾径（液滴着弾跡１６の直径φ７．５μｍ）はそれよりも小さくなる。したがって、液滴２３を連続的に塗布する（着弾させる）際には、断線部１４に沿って液滴２３が滴下されるようにＸ−Ｙステージ３を移動させる。
【０１３６】
液滴２３は着弾後瞬時に乾燥するため、連続して塗布した場合であっても、回路基板１０上での広がりが抑制される。また、液滴２３の塗布では、着弾した隣り合う液滴２３（液滴着弾跡１６）の一部同士が重なり合うようにする。これにより、断線部１４の修正部表面の平滑性が得られる。
【０１３７】
本実施の形態の導電性材料溶液に含まれるＡｇ粒子は、平均粒径が小さいため、融点より遙かに低い温度にてＡｇ粒子同士の融着が起こる。この結果、低抵抗の配線修正部が形成される。
【０１３８】
なお、断線部１４の修正後には、液滴２３の着弾層を加熱し、焼成してもよい。この場合には、レーザなどで局所的な加熱を行なってもよい。
【０１３９】
また、回路基板１０における配線パターン１２の材質と欠陥修正材料となる導電性材料の材質とは、同じものであっても異なるものであってもよい。例えば、Ｃｕの配線パターン１２に対し、導電性材料としてＡｇを使用してもよい。また、導電性材料溶液の導電性材料となる金属微粒子に対して、分散剤を混入させてもよい。
【０１４０】
また、回路基板１０の断線部１４とインクジェット装置２０のノズル２４との位置合わせは、Ｘ−Ｙステージ３の移動ではなく、ノズル２４の移動（例えばインクジェット装置２０の移動）、またはＸ−Ｙステージ３およびノズル２４両者の移動にて行ってもよい。
【０１４１】
また、断線部１４に着弾させる液滴２３の着弾数は、その断線部１４の面積に応じて、１弾あるいは複数弾であってもよい。
【０１４２】
また、ＴＦＴ基板の形成において、ゲート電極とゲート配線が別々の工程で形成され、それらが接続される場合には、欠陥部修正装置１を使用し、配線と電極との間に生じた電気的接続不良部に導電性材料溶液を塗布してその不良部の補修を行ってもよい。
【０１４３】
また、以上のような方法による断線部１４の修正において、従来のインクジェット装置を使用し、吐出する液滴径を小さくしても、上述したようなインク体積濃度の増加や、十分な飛弾速度が実現できず、その結果として、着弾後瞬時乾燥による重ね打ち作業の効率化は実現できない。
【０１４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の導電部の欠陥修正方法は、インクジェット方式により、導電性材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴として吐出し、この液滴を導電部における欠陥部に付与する導電部の欠陥修正方法において、前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出する構成である。
【０１４５】
上記の構成によれば、ノズルの吐出孔の径が液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用しているので、静電吸引用の電界を生じさせる印加電圧を低い値に抑制しながら、１ｐｌ以下の微小な液滴の吐出が可能となる。また、液滴を吐出する際に、液滴に電荷が集中しやすく、液滴周囲の電界強度の変動が小さくなるので、安定した吐出が可能となる。したがって、微細な導電部（配線パターン）に対して、微小な液滴を塗布する場合でも、空気抵抗による減速が抑えられ、十分な着弾精度が得られる。
【０１４６】
また、ノズルから吐出される液滴の１滴の量が１ｐｌ以下であるので、液滴は着弾後瞬時に乾燥する。したがって、液滴は着弾後に移動し難く、正確な位置に液滴による導電層が形成されるので、液滴が拡がって他の導電部に悪影響を及ぼす事態が生じない。
【０１４７】
上記の導電部の欠陥修正方法は、前記液滴の径が欠陥部を有する導電部の幅よりも小さくなっている構成としてもよい。
【０１４８】
上記の構成によれば、液滴の径が欠陥部を有する導電部の幅よりも小さくなっているので、欠陥部の形状が複雑であっても、導電性材料を余分に塗布することなく、必要な量だけ塗布することで、欠陥部を適切に補修して十分な接続状態を得ることができる。
【０１４９】
上記の導電部の欠陥修正方法は、前記欠陥部に２回以上連続して液滴を着弾させることにより欠陥部を修正する構成としてもよい。
【０１５０】
上記の構成によれば、液滴は着弾後瞬時に乾燥するので、液滴の複数回の重ね打ちにより導電部の補修を行った場合であっても、後に着弾した液滴が先に着弾した液滴の影響を受け難くなっている。したがって、連続的な液滴の着弾により、例えば隣り合う液滴の一部同士が互いに重なり合った状態となるように液滴による補修層を形成することが可能である。このような補修処理により、修正部での導電部表面の平滑性が十分に得られる。この結果、例えばＴＦＴ部の導電部における欠陥部を補修する場合において、ＴＦＴの特性に悪影響を及ぼす事態を防止することができる。
【０１５１】
上記の導電部の欠陥修正方法は、前記液体に含まれる導電性材料の平均粒子径がφ５０ｎｍ以下である構成としてもよい。
【０１５２】
上記の構成によれば、ノズルからの液滴の吐出が安定となり、作業効率が向上する。
【０１５３】
上記の導電部の欠陥修正方法は、導電性材料を含む液体の粘度が２０ｃＰ以上である構成としてもよい。
【０１５４】
上記の構成によれば、導電性材料を含む液体として粘度が２０ｃＰ以上の高粘度の液体を用いているので、複数弾の液滴により導電部の補修を行う場合において、液滴サイズが小さくなることによる液滴の吐出回数の増大を抑制可能となり、作業効率が向上する。
【０１５５】
上記の導電部の欠陥修正方法において、前記インクジェット装置は、前記導電部の形成に使用されたものである構成としてもよい。
【０１５６】
上記の構成によれば、導電部の形成工程と導電部の補修工程とを連続的に行うことができるので、インクジェット装置におけるノズルの位置調整などの手間が省け、作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態においけるインクジェット装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示したノズルにおける、インクのメニスカスの挙動を示すものであって、インクの吐出前の状態を示す説明図、図２（ｂ）は同ノズルから張り出した状態を示す説明図、図２（ｃ）は同液滴吐出直前の状態を示す説明図である。
【図３】図３（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ０．２μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図３（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
【図４】図４（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ０．４μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図４（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
【図５】図５（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ１μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図５（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
【図６】図６（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ８μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図６（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
【図７】図７（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ２０μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図７（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
【図８】図８（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ５０μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図８（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
【図９】ノズル径と最大電界強度との関係を示すグラフである。
【図１０】ノズル径と各種電圧との関係示すグラフである。
【図１１】ノズル径と強電界領域との関係を示すグラフである。
【図１２】印加電圧と帯電電荷量との関係を示すグラフである。
【図１３】初期吐出液滴径と乾燥時間との関係を示すグラフである。
【図１４】周囲湿度と乾燥時間との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の他の形態にかかるインクジェット装置の概略構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態にかかるインクジェット装置の原理を説明する図である。
【図１７】図１８に示した欠陥部修正装置により欠陥部が修正された配線基板を示す平面図である。
【図１８】本発明の実施の一形態における欠陥部修正装置の概略の正面図である。
【符号の説明】
１ 欠陥部修正装置
２ 基台
３ ステージ
５ ＣＣＤカメラ
６ モニタ
７ 制御装置
１０ 回路基板
１１ 基板
１２ 配線パターン（導電部）
１３ パターン間領域
１４ 断線部（欠陥部）
１５ 従来のインクジェット装置による液滴着弾跡
１６ 液滴着弾跡
２０ インクジェット装置
２３ 液滴
２４ ノズル
２４ａ 先端部
２４ｂ インク吐出孔
２７ 対向電極
２８ 記録媒体
２９ 静電印加用電極
３０ プロセス制御部
３３ 圧力調整器
５０ インクジェット装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット方式により導電性材料を含む溶液の液滴を吐出して例えば回路基板における電気的接続不良部を補修する導電部の欠陥修正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板等における配線パターンの形成方法としては、従来、プリント基板全面にスパッタや蒸着などで金属薄膜を形成した後、フォトリソグラフィ法によって不要な部分をエッチングして必要な導電膜パターンを形成する方法が一般的である。
【０００３】
これに対して、インクジェット方式により、配線材料を直接プリント基板に塗布し、配線パターンを描画する方法が提案されている。このようなインクジェット方式による配線パターンの形成技術は、フォトリソグラフィ工程に必要なマスクが不要となり、また、大気中での作業が可能となり、プリント基板上の回路の設計変更にも柔軟に対応できるものとして注目されてきた。
【０００４】
また、近年のインクジェット装置の発達に伴い、さらに微細な液滴を吐出できる装置が開発され、これにより微細なパターンを描画できるようになってきた。
【０００５】
さらに、オンデマンド型ヘッドの発達により、より柔軟な描画が可能となっており、このような技術は、配線の欠陥部分などの局所的な描画への応用が期待されている。
【０００６】
このような応用技術に関し、特開昭５８−１７６９９５号公報には、電気回路パターンを、インク噴射記録ヘッドを用いて作製しかつ修正することが示されている。そこでは、配線パターン作製工程の後、検査工程を行い、回路の電気特性などを用いて回路の欠陥部分を検出する。そして、その後の修正工程で、欠陥部に材料を塗布して、修正を行っている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５８−１７６９９５号公報（公開日昭和５８年１０月１７日）
【０００８】
【特許文献２】
特開２０００−１２７４１０公報（公開日平成１２年０５月０９日）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインクジェット方式による導電部の欠陥修正方法には、以下に述べる問題点を有している。
【００１０】
回路基板の配線（導電部）の線幅は、高密度実装の要請からますます細くなっている。また、隣り合う配線の間隔も狭くなってきている。このため、従来のインクジェット装置により、導電性材料を断線部（欠陥部）に塗布した場合、隣の配線まで導電性材料が拡がり、隣同士の配線を短絡させる可能性がある。
【００１１】
そこで、インクジェット装置からの導電性材料の液滴の着弾面積を小さくする必要がある。しかしながら、液滴径を小さくしていった場合、空気抵抗の影響が大きくなり、所望の位置に液滴を着弾させることが困難となる。
【００１２】
また、液滴は基板着弾後にすぐには乾燥しないため、乾燥する前に液滴が基板上を移動してしまう問題がある。このため、液滴乾燥後に所望しない位置に導電膜が形成され、配線同士を短絡させる危険がある。
【００１３】
したがって、本発明は、微細な配線パターン（導電部）に対して微小な液滴を塗布する場合であっても、空気抵抗による液滴の減速を抑制して十分な着弾精度が得られ、かつ、着弾後瞬時に液滴が乾燥する構成により、着弾した液滴が他の配線等に対して悪影響を及ぼすことがない導電部の欠陥修正方法の提供を目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は、ノズルから吐出された液滴の着弾後から乾燥前の液滴の移動量を抑制でき、インクジェット方式による正確な配線の形成を実現するための手法を鋭意研究した。その過程で、導電性材料を含む液体（インク）の液滴径と液体（インク）濃度などのパラメータの組み合わせにより、着弾後瞬時に液滴（インク）が乾燥する領域があることを予測した。さらに、その条件での吐出を可能とするインクジェット方式を見いだした。
【００１５】
そして、そのようなインクジェット方式にて液滴の吐出を行うことにより、液滴の着弾後に瞬時に液滴が乾燥して液滴の拡がりを回避し、連続的な液滴付与による導電部の欠陥修正を可能にした。
【００１６】
本発明の導電部の欠陥修正方法は、インクジェット方式により、導電性材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴として吐出し、この液滴を導電部における欠陥部に付与する導電部の欠陥修正方法において、前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出することを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、ノズルの吐出孔の径が液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用しているので、静電吸引用の電界を生じさせる印加電圧を低い値に抑制しながら、１ｐｌ以下の微小な液滴の吐出が可能となる。また、液滴を吐出する際に、液滴に電荷が集中しやすく、液滴周囲の電界強度の変動が小さくなるので、安定した吐出が可能となる。したがって、微細な導電部（配線パターン）に対して、微小な液滴を塗布する場合でも、空気抵抗による減速が抑えられ、十分な着弾精度が得られる。
【００１８】
また、ノズルから吐出される液滴の１滴の量が１ｐｌ以下であるので、液滴は着弾後瞬時に乾燥する。したがって、液滴は着弾後に移動し難く、正確な位置に液滴による導電層が形成されるので、液滴が拡がって他の導電部に悪影響を及ぼす事態が生じない。
【００１９】
上記の導電部の欠陥修正方法は、前記液滴の径が欠陥部を有する導電部の幅よりも小さくなっている構成としてもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、液滴の径が欠陥部を有する導電部の幅よりも小さくなっているので、欠陥部の形状が複雑であっても、導電性材料を余分に塗布することなく、必要な量だけ塗布することで、欠陥部を適切に補修して十分な接続状態を得ることができる。
【００２１】
上記の導電部の欠陥修正方法は、前記欠陥部に２回以上連続して液滴を着弾させることにより欠陥部を修正する構成としてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、液滴は着弾後瞬時に乾燥するので、液滴の複数回の重ね打ちにより導電部の補修を行った場合であっても、後に着弾した液滴が先に着弾した液滴の影響を受け難くなっている。したがって、連続的な液滴の着弾により、例えば隣り合う液滴の一部同士が互いに重なり合った状態となるように液滴による補修層を形成することが可能である。このような補修処理により、修正部での導電部表面の平滑性が十分に得られる。この結果、例えばＴＦＴ部の導電部における欠陥部を補修する場合において、ＴＦＴの特性に悪影響を及ぼす事態を防止することができる。
【００２３】
上記の導電部の欠陥修正方法は、前記液体に含まれる導電性材料の平均粒子径がφ５０ｎｍ以下である構成としてもよい。
【００２４】
上記の構成によれば、ノズルからの液滴の吐出が安定となり、作業効率が向上する。
【００２５】
上記の導電部の欠陥修正方法は、導電性材料を含む液体の粘度が２０ｃＰ以上である構成としてもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、導電性材料を含む液体として粘度が２０ｃＰ以上の高粘度の液体を用いているので、複数弾の液滴により導電部の補修を行う場合において、液滴サイズが小さくなることによる液滴の吐出回数の増大を抑制可能となり、作業効率が向上する。
【００２７】
上記の導電部の欠陥修正方法において、前記インクジェット装置は、前記導電部の形成に使用されたものである構成としてもよい。
【００２８】
上記の構成によれば、導電部の形成工程と導電部の補修工程とを連続的に行うことができるので、インクジェット装置におけるノズルの位置調整などの手間が省け、作業効率が向上する。
【００２９】
本発明の回路基板は、上記の何れかの導電部の欠陥修正方法により欠陥部が修正されたものであることを特徴としている。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
まず本実施の形態の導電部の欠陥修正方法に使用されるインクジェット装置の構成を図１に基づいて説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施の一形態に係るインクジェット装置２０の構造を示した図である。このインクジェット装置２０は、インク室２１に貯蔵したインク２２を吐出するためのノズル２４を備えている。このノズル２４は、インク室２１に対してパッキン２５を介して連結されている。これにより、インク室２１内のインク２２が、ノズル２４とインク室２１との連結部分から外部に漏れないように封止されている。
【００３２】
また、上記ノズル２４は、インク室２１との連結部とは反対側、すなわちインク２２の吐出側となる先端部２４ａに向かって内径が小さくなるように絞り込まれた形状となっている。上記ノズル２４の先端部２４ａにおけるインク吐出孔２４ｂの径（直径）は、吐出直後のインク２２の粒径との関係で設定されている。なお、ノズル２４から吐出されたインク２２と、インク室２１に貯蔵されているインク２２とを区別するために、以降、ノズル２４から吐出されたインク２２を液滴２３と称して説明する。このインク吐出孔２４ｂの直径と、吐出直後の液滴２３の液滴径との関係についての詳細は、後述する。
【００３３】
さらに、上記ノズル２４の内部には、インク２２に対して静電界を印加するための静電界印加用電極２９が設けられている。この静電界印加用電極２９は、プロセス制御部３０に接続され、このプロセス制御部３０によって図示しない駆動回路からの印加電圧による電界強度が制御されるようになっている。この電界強度を制御することで、ノズル２４から吐出する液滴２３の液滴径が調整される。
【００３４】
上記ノズル２４のインク吐出孔２４ｂの対向面側には、所定の距離離れた位置に対向電極２７が配設されている。この対向電極２７は、ノズル２４と対向電極２７との間に搬送される被記録媒体２８の表面を、ノズル２４のインク吐出孔２４ｂから吐出される液滴２３の帯電電位の逆極性の電位に帯電させるものである。これにより、ノズル２４のインク吐出孔２４ｂから吐出した液滴２３を、被記録媒体２８の表面に安定して着弾させている。
【００３５】
このように、液滴２３は帯電している必要があるので、ノズル２４の少なくとも先端部２４ａのインク吐出面は絶縁部材で形成されていることが望ましく、かつ微細なノズル径（インク吐出孔２４ｂの径）を形成する必要があるため、本実施の形態では、ノズル２４としてガラスのキャピラリーチューブを使用した。
【００３６】
上記インク室２１には、上記ノズル２４の他に、インク２２を図示しないインクタンクから供給するためのインク供給路６が接続されている。ここでは、インク室２１内およびノズル２４内にインク２２が満たされた状態で保持されているので、インク２２には負圧がかかっている。
【００３７】
ここで、インク２２がノズル２４から液滴２３として吐出する際に、インク吐出孔２４ｂ近傍に形成されるメニスカス部（メニスカス領域）３４の挙動について以下に説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、上記インク吐出孔２４ｂ近傍のメニスカス部３４の挙動を示すモデル図である。
【００３８】
まず、インク２２の吐出前の状態においては、図２（ａ）に示すように、インクには負圧がかかっているので、メニスカス部３４として、ノズル２４の先端部２４ａ内部に凹の形状でメニスカス３４ａが形成されている。
【００３９】
次に、インク２２の吐出を行うため、静電界印加用電極２９に印加される電圧がプロセス制御部３０によって制御され、該静電界印加用電極２９に所定の電圧が印加される。これにより、ノズル２４のインク２２の表面に電荷が誘導され、インク２２には、図２（ｂ）に示すように、メニスカス部３４として、該ノズル２４の先端部２４ａのインク吐出孔２４ｂ表面すなわち対向電極側（図示せず）に引っ張られたメニスカス３４ｂが形成される。このとき、ノズル２４の径が微小であるため、メニスカス３４ｂは当初よりテーラーコーンの形状を形成しながら外側に引っ張られている。
【００４０】
続いて、外側に引っ張られたメニスカス３４ｂは、図２（ｃ）に示すように、メニスカス部３４として、対向電極側（図示せず）にさらに吐出した形状のメニスカス３４ｃとなり、誘導されたメニスカス３４ｃ表面の電荷とノズル２４に形成される電場（電界強度）の力がインク２２の表面張力に勝ることにより、吐出液滴が形成される。
【００４１】
ここで、本実施の形態で使用するノズル２４のインク吐出孔２４ｂの径（以下、ノズル径と称する）は、φ５μｍとしている。このように、ノズル２４のノズル径が微小である場合、従来の様にメニスカス先端部の曲率半径が表面電荷の集中により除々に小さく変化していくことなくほぼ一定と見なすことができる。
【００４２】
したがって、インクの物性値が一定であれば、液滴分離時の表面張力は、電圧印加による吐出状態ではほぼ一定であり、また集中可能な表面電荷の量もインクの表面張力を超える値、すなわちレイリー分裂値以下であることから最大量は一義的に定義される。
【００４３】
なお、ノズル径が微小であるため電界強度は、メニスカス部のごく近傍のみ非常に強い値となり、このように極小領域での高い電場での放電破壊強度は非常に高い値となるため、問題とならない。
【００４４】
本実施の形態にかかるインクジェット装置２０において使用されるインクとしては、純水を含め染料系インクおよび微粒子を含有したインクを使用することができる。ここで、微粒子を含有したインクとしては、ノズル部が従来より非常に小さいため含有する微粒子の粒径も小さくする必要があり、一般的にノズル径の１／２０から１／１００程度であれば目詰まりが発生しにくい。
【００４５】
このため、本実施の形態で使用するノズル１のノズル径を、例えばφ５μｍとすると、該ノズル径に対応するインクの微粒子径は５０ｎｍ以下となる。
【００４６】
この場合、インクの微粒子径は、従来使用されていた最小微粒子径φ１００ｎｍよりももっと小さいものとなる。このため、特開２０００−１２７４１０に示された微粒子を含むインクを吐出する原理のように、微粒子の帯電による移動によってメニスカス部の電荷を集中させ、集中した微粒子相互の静電反発力により吐出する方法では、インク中の帯電微粒子の移動速度が低下してしまい吐出の応答速度および記録速度が遅くなってしまう。
【００４７】
これに対して、本実施の形態のインクジェット装置２０においては、帯電した微粒子相互の静電反発力を用いるのではなく、微粒子を含まないインクの場合と同様にメニスカス表面の電荷により吐出を行う。この場合、インク中の微粒子の電荷の影響がメニスカス表面の電荷に影響することによる吐出不安定を解消するために、インク中の微粒子の電荷量がメニスカス表面の電荷に比べはるかに小さい値となる形状が望ましい。
【００４８】
これは、インク中の微粒子の単位質量当たりの電荷量が１０μＣ／ｇ以下であれば、該微粒子同士の静電反発力および応答速度が小さくなり、またインク微粒子の質量を小さくすること、すなわちインク微粒子の径を小さくすることによりインク中の微粒子の総電荷量を減少できる。
【００４９】
以下の表１に、インク中の平均微粒子径をφ３ｎｍからφ５０ｎｍとした場合の吐出安定性を示す。
【００５０】
【表１】
表１中の記号は、各ノズルの吐出安定性を示しており、×：目詰まり等での不吐出あり、△：連続吐出にて吐出不安定、○：安定吐出である。
【００５２】
表１から、微粒子径としてはφ３０ｎｍ以下が好ましいことが分かった。特に微粒子径φ１０ｎｍ以下になるとインク中の微粒子１個の帯電量はインク吐出における電荷としての影響がほぼ無視できるとともに、電荷による移動速度も非常に遅くなり微粒子のメニスカス中心への集中も発生しない。また、ノズル径がφ３μｍ以下では、メニスカス部の電界集中により極端に最大電界強度が高くなり、微粒子１個毎の静電力も大きくなるためφ１０ｎｍ以下の微粒子を含んだインクを用いることが好ましい。但し、微粒子径がφ１ｎｍ以下になると、微粒子の凝集および濃度の不均一の発生が大きくなるため、微粒子径は、φ１ｎｍからφ１０ｎｍの範囲が好ましい。しかし、ノズル径がφ１μｍ以上では、平均粒子径φ５０ｎｍでも、使用可能な吐出状態であった。
【００５３】
インクジェット装置（サブミクロンヘッド）２０を使用している本実施の形態においては、平均粒径がφ３ｎｍからφ７ｎｍの間の銀の微粒子を含んだペーストを使用しており、該微粒子には凝集防止のコーティングを施している。
【００５４】
ここで、ノズル２４のノズル径と電界強度との関係について、図３（ａ）（ｂ）〜図８（ａ）（ｂ）を参照しながら以下に説明する。図３（ａ）（ｂ）から図８（ａ）（ｂ）に対応して、ノズル径をφ０．２μｍ（図３）、φ０．４μｍ（図４）、φ１μｍ（図５）、φ８μｍ（図６）、φ２０μｍ（図７）および参考として従来にて使用されているノズル径φ５０μｍ（図８）の場合の電界強度分布を示す。
【００５５】
ここで、各図において、ノズル中心位置とは、ノズル２４のインク吐出孔２４ｂにおけるインク吐出面の中心位置を示す。また、各々の図の（ａ）は、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍに設定されたときの電界強度分布を示し、（ｂ）は、ノズルと対向電極との距離が１００μｍに設定されたときの電界強度分布を示す。なお、印加電圧は、各条件とも２００Ｖと一定にした。図中の分布線は、電界強度が１×１０６Ｖ／ｍから１×１０７Ｖ／ｍまでの範囲を示している。
【００５６】
以下の表２に、各条件下での最大電界強度を示す。
【００５７】
【表２】
図３（ａ）（ｂ）〜図８（ａ）（ｂ）から、ノズル径がφ２０μｍ（図７（ａ）（ｂ））以上だと電界強度分布は広い面積に広がっていることが分かった。また、表２から、ノズルと対向電極の距離が電界強度に影響していることも分かった。
【００５９】
これらのことから、ノズル径がφ８μｍ（図６（ａ）（ｂ））以下であると電界強度は集中するとともに、対向電極の距離の変動が電界強度分布にほとんど影響することがなくなる。したがって、ノズル径がφ８μｍ以下であれば、対向電極の位置精度および被記録媒体の材料特性のバラツキや厚さバラツキの影響を受けずに安定した吐出が可能となる。
【００６０】
次に、上記ノズル２４のノズル径とメニスカス部３４の最大電界強度と強電界領域の関係を図９に示す。
【００６１】
図９に示すグラフから、ノズル径がφ４μｍ以下になると、電界集中が極端に大きくなり最大電界強度を高くすることができるのが分かった。これによって、インクの初期吐出速度を大きくすることができるので、インク（液滴）の飛翔安定性が増すとともに、メニスカス部での電荷の移動速度が増すため吐出応答性が向上する。
【００６２】
続いて、吐出したインク２２の液滴２３における帯電可能な最大電荷量について、以下に説明する。液滴２３に帯電可能な電荷量は、液滴２３のレイリー分裂を考慮した以下の（１）式で示される。
【００６３】
ｑ＝８×π×（ε０×γ×ｒ３）２ （１）
ここで、ｑはレイリー限界を与える電荷量、ε０は真空の誘電率、γはインクの表面張力、ｒはインク液滴の半径である。
【００６４】
上記（１）式で求められる電荷量ｑがレイリー限界値に近い程、同じ電界強度でも静電力が強く、吐出の安定性が向上するが、レイリー限界値に近すぎると、逆にノズル２４のインク吐出孔２４ｂでインク２２の霧散が発生してしまい、吐出安定性に欠けてしまう。
【００６５】
ここで、ノズルのノズル径とメニスカス部で吐出する液滴が飛翔を開始する吐出開始電圧、該初期吐出液滴のレイリー限界での電圧値および吐出開始電圧とレイリー限界電圧値の比との関係を示すグラフを図１０に示す。
【００６６】
図１０に示すグラフから、ノズル径がφ０．２μｍからφ４μｍの範囲において、吐出開始電圧とレイリー限界電圧値の比が０．６を超え、液滴の帯電効率が良い結果となっており、該範囲において安定した吐出が行えることが分かった。
【００６７】
例えば、図１１に示すノズル径とメニスカス部の強電界（１×１０６Ｖ／ｍ以上）の領域の関係で表されるグラフでは、ノズル径がφ０．２μｍ以下になると電界集中の領域が極端に狭くなることが示されている。このことから、吐出する液滴は、加速するためのエネルギを十分に受ける事ができず飛翔安定性が悪くなることを示す。よって、ノズル径はφ０．２μｍより大きく設定する必要がある。
【００６８】
次に、上記構成のインクジェット装置２０を実際に駆動する場合の印加電圧、すなわち液滴の吐出開始電圧以上の電圧で最適な電圧値を変動した場合の最大電界強度から誘導されるメニスカス部の初期吐出液滴を一定とした場合の該液滴の電荷量と、液滴の表面張力からくるレイリー限界値との関係を図１２のグラフに示す。
【００６９】
図１２に示すグラフにおいて、Ａ点は上記液滴の電荷量と液滴の表面張力からくるレイリー限界値との交点であり、インクへの印加電圧が、Ａ点より高い電圧であれば、初期吐出液滴にはほぼレイリー限界に近い最大電荷量が形成されており、Ａ点より低い電圧であればレイリー限界以下でかつ吐出に必要な電荷量が形成されていることを示している。
【００７０】
ここで、吐出液滴の運動方程式にのみ着目すると、強電界かつ最大電荷量の吐出エネルギとして最適な条件での飛翔が行われるため、印加電圧としてはＡ点より高い電圧が好ましい。
【００７１】
ところで、図１３に、環境湿度を５０％とした場合のインク（ここでは純水）の初期吐出液滴径と乾燥時間（液滴の溶剤が全て蒸発してしまう時間）との関係を示す。このグラフから、初期吐出液滴径が小さい場合には、蒸発によるインクの液滴径の変化が非常に早く、飛翔中の短い時間においても乾燥が進んでしまうことが分かる。
【００７２】
このため、初期吐出時に最大電荷量が液滴に形成されていると乾燥による液滴径の減少すなわち電荷が形成されている液滴の表面積が減少することにより、インクの飛翔中にレイリー分裂が発生し、過分の電荷を放出する際に電荷は液滴の一部を引き連れて放出されるため、蒸発以上の飛翔液滴の減少が発生することなる。
【００７３】
従って、着弾時の液滴径のバラツキおよび着弾精度が悪化するとともに、ノズルと被記録媒体中に分裂したミストが浮遊することになり、被記録媒体を汚染することになる。このため、安定した吐出ドットの形成を考慮すると、初期吐出液滴に誘導される電荷量をレイリー限界に相当する電荷量よりもある程度小さくする必要がある。この場合、該電荷量をレイリー限界値に相当する電荷量の９５％程度では、着弾ドット径のバラツキの精度が向上できず、結果的として９０％以下にすることが好ましい。
【００７４】
具体的な数値としては、ノズル孔径を針電極の先端形状と見なした場合のメニスカスの最大電界強度による初期吐出液滴径のレイリー限界を算出し、該算出値以下の範囲とすることにより着弾時の液滴のバラツキを抑えることができた。これは、吐出液滴が分離する直前の表面積が吐出直後の液滴に比べ小さく、かつ電荷の移動時間のタイムラグにより、実際の初期吐出液滴に誘導される電荷量が、上記計算により求められる電荷量より小さくなっているためと考えられる。
【００７５】
このような条件であれば、飛翔時のレイリー分裂を防げると共にメニスカス部での吐出液滴の分離時に電荷量が多いことによるミスト化等の安定吐出を軽減する事ができる。
【００７６】
なお、帯電した液滴は、蒸気圧が減少して蒸発しにくくなる。これは、以下の（２）式から分かる。
【００７７】
ＲＴρ／Ｍ×ｌｏｇ（Ｐ／Ｐ０）＝２γ／ｒ−ｑ２／（８πｒ４） （２）
ここで、Ｒは気体定数、Ｍは分子量、Ｔは温度、ρは液体の体積密度、Ｐは液滴での蒸気圧、Ｐ０は液面が平面のときの蒸気圧、γはインクの表面張力、ｒはインク液滴の半径である。
【００７８】
上記の（２）式に示されるように、帯電した液滴は、該液滴の帯電量により蒸気圧が減少するもので、帯電量が少なすぎると蒸発の緩和に影響が少ないため、レイリー限界に相当する電界強度および電圧値の６０％以上が好ましい結果となった。この結果は、上記と同様にノズル孔径を針電極の先端形状と見なした場合のメニスカスの最大電界強度による初期吐出液滴径のレイリー限界を算出し、該算出値の０．８倍以上の範囲を示すことと同じである。
【００７９】
特に、図１３に示すように、初期吐出液滴径がφ５μｍ以下になると乾燥時間は極端に短くなり蒸発の影響を受けやすくなるため、初期吐出液滴の電荷量を低く抑えることは蒸発を抑える観点からより効果があることが分かる。なお、図１３に示す乾燥時間と初期吐出液滴径との関係を求める場合の周囲湿度は５０％とした。
【００８０】
また、吐出液滴の乾燥を考慮すると、被記録媒体までの液体の吐出時間を短くする必要がある。
【００８１】
ここで、吐出液滴がメニスカス部より分離してノズルより被記録媒体に着弾するまでの平均飛翔速度を５ｍ／ｓ、１０ｍ／ｓ、２０ｍ／ｓ、３０ｍ／ｓ、４０ｍ／ｓ、５０ｍ／ｓとして、吐出の安定性と着弾ドットの位置精度を比較し、以下の表３に示す。
【００８２】
【表３】
表３中の吐出安定性の記号において、×：ほとんど吐出せず、△：連続吐出にて不吐出あり、○：不吐出なしを示しており、着弾精度の記号においては、×：着弾ズレ＞着弾ドット径、△：着弾ズレ＞着弾ドット径×０．５、○：着弾ズレ＜着弾ドット径×０．５、◎：着弾ズレ＜着弾ドット径×０．２を示している。
【００８４】
上記の表３から分かるように、平均飛翔速度５ｍ／ｓでは、着弾精度が悪く、吐出安定性も悪くなる。特に、ノズル径がφ１μｍ以下では、吐出速度が遅いと液滴にかかる空気抵抗の要因が大きくかつ蒸発によるドット径の更なる微少化により、着弾できない場合があった。逆に、平均飛翔速度５０ｍ／ｓでは、印加電圧を高くする必要があるため、メニスカス部での電界強度が非常に強くなり、吐出液滴のミスト化が頻繁に発生してしまい、安定した吐出が難しいことが分かった。
【００８５】
以上のことから、吐出液滴がメニスカス部より分離して被記録媒体に着弾するまでの平均飛翔速度は１０ｍ／ｓから４０ｍ／ｓの間が好ましいことが分かった。
【００８６】
ところで、図１３では、周囲湿度として５０％とした場合の、初期吐出液滴径と乾燥時間との関係を示したが、図１４では、初期吐出液滴径がφ０．５μｍでノズルと被記録媒体の距離を０．２ｍｍとした場合の周囲湿度と乾燥時間の関係を示す。
【００８７】
図１４に示すグラフから、周囲湿度が６０％以下では該乾燥速度の数値は大きく変動しないことが分かった。しかしながら、周囲湿度が７０％を超えるとインクの蒸発を極端に抑える事が可能であり、周囲湿度を７０％以上とする場合には、上記条件等の影響は低いものとなり、特に周囲湿度を９５％以上に設定すると乾燥の影響をほぼ無視する事ができ、本発明のインクジェット記録装置の設計条件の自由度を広くかつ適用範囲を広げる事が可能であることが分かった。
【００８８】
ここで、ノズル径をφ１μｍおよびφ３μｍとして、初期吐出液滴径を変動した場合の吐出安定性および吐出ドット径バラツキ（着弾バラツキ）を以下の表４に示す。なお、ノズルによる初期吐出径は、印加電圧値を変動することにより制御可能であり、又印加する電圧パルスのパルス幅を調整する事によっても制御可能であり、ここでは、同一ノズル径での電界強度の影響を排除するため、前記パルス幅を変動させて初期吐出径を調整している。
【００８９】
【表４】
表４中の吐出安定性の記号において、×：ほとんど吐出せず、△：１０分間連続吐出にて不吐出あり、○：１０分間連続吐出にて不吐出なし、◎：３０分間連続吐出にて不吐出なしを示しており、バラツキの記号においては、△：着弾ドットのバラツキ＞着弾ドット径×０．２、○：着弾ドットのバラツキ≦着弾ドット径×０．２、◎：着弾ドットのバラツキ≦着弾ドット径×０．１を示している。
【００９１】
表４から、ノズル径に対し１．５倍〜３倍程度において吐出の安定性が良く、特に１．５倍〜２倍において着弾ドット径のバラツキが極端に抑えられることが分かった。これは、メニスカス部から引き出されるインク形状を液柱と見なした場合、該液柱の表面積が該液柱の体積分の球の表面積より大きくなる条件での液滴分離が最も安定するためと考えられる。
【００９２】
上記の構成によれば、インクの吐出直後の液滴量が１ｐｌ以下の微少なインク液滴を吐出する静電吸引型インクジェット記録装置において、ノズル２４のインク吐出孔２４ｂの直径を、インクの吐出直後の液滴直径よりも小さくすることによりノズル２４のメニスカス部３４に吐出のための電界を集中させることができるので、インクを吐出するのに必要な印加電圧を大幅に下げることができ、個々に分離、吐出する液滴の径のバラツキを小さく安定した吐出を実現可能とした。
【００９３】
また、従来必要とされていたバイアス電圧の印加が不要となり、駆動電圧を正負交互に印加する事が可能となり、被記録媒体の表面電位の増加による着弾精度への影響を軽減する事ができた。
【００９４】
また、ノズルの孔の直径をφ８μｍ以下の範囲とすることによりノズルのメニスカス部に電界を集中させることができると共に、対向電極の位置精度および被記録媒体の材料特性のバラツキや厚さバラツキの影響を受けずに安定した吐出が可能となった。
【００９５】
特に、ノズル２４のインク吐出孔２４ｂの直径をφ０．４μｍ以上φ４μｍ以下の範囲とすることにより、電界集中が極端に大きくなる。このように、最大電界強度を高くすることが、インクの初期吐出速度を大きくすることになるので、飛翔安定性が増すとともに、メニスカス部での電荷の移動速度が増すため吐出応答性が向上すると共に、レイリー分裂の影響による着弾ドット径のバラツキを抑える事ができる。
【００９６】
更に、ノズル２４からのインクの吐出直後の液滴直径を、ノズル２４のインク吐出孔２４ｂの直径の１．５倍から３倍以下の範囲とすることにより、吐出の安定性が向上でき、特にインクの吐出直後の液滴直径を該ノズル径の１．５倍から２倍以下の範囲とすることにより吐出ドット径のバラツキを極端に抑えることができる。
【００９７】
本実施の形態では、上述のように、インク室２１内のインクに負圧が印加された例について説明したが、インクに正圧が印加された場合でも構わない。インク室２１内のインクに正圧を印加するには、例えば、図１５に示すように、インク供給路６の図示しないインクタンク側にポンプ３２を設け、該ポンプ３２を用いてインク室２１内のインクに正圧を印加することが考えられる。この場合、インク室２１からのインク吐出のタイミングに合わせて駆動させるようにプロセス制御部３３を用いて上記ポンプ３２を駆動制御すればよい。このように、インク室２１内のインクに正圧を印加するようにすれば、メニスカス部の凸形状を静電力で形成する手間が省け、印加電圧の低減および応答速度の向上を図り得る。
【００９８】
なお、本実施の形態では、説明の簡単化のため単一ノズルを備えたインクジェット装置２０について説明を行なったが、これに限定されるものではなく、隣接ノズルでの電界強度の影響を考慮した設計を行えば、複数のノズルを有するマルチヘッドを備えたインクジェット装置にも適用可能である。
【００９９】
更に、本実施の形態では、図１および図１５に示すように、対向電極２７を常に設けたインクジェット装置２０について説明したが、表２から分かるように、対向電極２７とノズル２４のインク吐出孔２４ｂとの間の距離（ギャップ）は、被記録媒体とノズル間の電界強度にほとんど影響せず、該被記録媒体とノズル間の距離が近く、被記録媒体の表面電位が安定しているならば対向電極は不要となる。
【０１００】
本願発明者等は、図１６に示すように、従来方法において、静電吸引の過程において形成されるノズル部４１のテーラーコーン形状の流体のメニスカス４２の液滴吐出直前の先端部曲率４４とほぼ同等サイズのノズル径になるように、流体吐出孔側が絞り込まれたノズル４３を使用することにより、広範囲に必要であった電場の形成を狭くでき、かつメニスカスでの電荷の移動量を少なくできることを見出した。
【０１０１】
本願発明者等は、上記の原理を利用して、さらに、ノズル先端部の流体吐出孔の直径を、吐出直後の流体の液滴径よりも小さく設定することで、電荷の集中領域とメニスカス領域とをほぼ同じにできることを見出した。
【０１０２】
次に、導電部の欠陥修正正に使用する場合の、本実施の形態のインクジェット装置２０の特徴について説明する。
【０１０３】
第１に、インクジェット装置２０では、静電印加用電極２９と対向電極２７との間に生じた電界により、帯電した液滴２３に力を与えている。このため、液滴２３は、微小液滴であるために飛翔中の空気抵抗の影響が大きくなっても、大きく減速することはなく、着弾精度（被記録媒体２８上での着弾位置制度）が向上する。
【０１０４】
第２に、インクジェット装置２０では、高粘度のインクであっても液滴２３として吐出が可能である。実際に７０ｃＰのインクの吐出が実現している。高粘度のインクを吐出できるため、インクの濃度を高くできる。
【０１０５】
一般にインク粘度は、メニスカス部３４の成長率に反比例し、高粘度ではメニスカス部３４が十分成長できず、液滴の吐出ができない。しかしながら、本インクジェット装置２０では、メニスカス部３４の成長率がインクの粘度に依存せず、表面張力と帯電量に依存する。したがって、インクの溶媒に対して、その最大溶解度まで溶質材料を溶解させても、インクの吐出が可能である。
【０１０６】
第３に、液滴２３の着弾後、瞬時にインクの溶媒分が乾燥することである。液滴２３の溶媒分の体積は、液滴径の３乗に比例する。したがって、溶媒分を蒸発させるために必要なエネルギも、液滴径の３乗に比例する。また、（体積）／（表面積）の値が小さいほど、液滴２３は蒸発しやすくなると考えられる。このため、液滴が小さいほど早く蒸発させることには有利である。
【０１０７】
従来のインクジェット装置では、吐出する液滴サイズが大きく、溶媒分が蒸発するのに時間がかかった。また、液滴を微小にしただけでは、十分な飛翔速度が得られず、運動エネルギが熱エネルギに変化した分だけでは、液滴の溶媒分の気化熱に達せず、着弾後瞬時に乾燥という現象が得られなかった。しかしサブミクロンヘッドでは、液滴体積を小さくしながらも、十分な飛翔速度が得られるので、着弾後瞬時に乾燥という現象が得られる。
【０１０８】
以上の点を確認するために下記の試験を行った。その結果について説明する。表５〜表７は、従来のインクジェット方式であるピエゾ型、サーマル型および液滴径の大きい静電吸引型のインクジェット装置を用いた場合と、本発明の実施に使用するインクジェット装置２０、即ち吐出する液滴径が小さい静電吸引型のインクジェット装置を用いた場合との特性を比較したものである。
【０１０９】
【表５】
表５の結果は、液滴２３の着弾精度、吐出しやすさ、乾燥速度および着弾回数に対する液滴体積の影響を示したものである。なお、着弾回数とは、所望する面積と厚さを形成するために必要な吐出回数のことであり、生産効率の観点から、少ない方がよいものと評価される。
【０１１１】
本インクジェット装置２０を使用した場合には、液滴体積が０．１ｐｌおよび１ｐｌの場合にも、着弾精度および吐出しやすさにおいて、使用可能あるいは良好であったのに対し、従来のインクジェット装置では何れの項目においても不可能であった。また、本インクジェット装置２０では、乾燥速度において、液滴体積が０．１ｐｌおよび１ｐｌの場合に良好である。着弾回数において、０．１ｐｌの場合に不向き（生産効率が悪い）、１ｐｌの場合に適している（生産効率がよい）と言える。
【０１１２】
【表６】
表６の結果は、本インクジェット装置２０と従来のインクジェット装置とについて、インクの各粘度に対する適正を示したものである。本インクジェット装置２０では高粘度のインクの吐出が可能であった。
【０１１４】
【表７】
表７の結果は、本インクジェット装置２０と従来のインクジェット装置とについて、各濃度に対する適正、即ち吐出しやすさと、本インクジェット装置２０について各濃度に対する乾燥速度と着弾回数の評価結果を示したものである。
【０１１６】
表７の結果から、インクの吐出しやすさにおいて、従来のインクジェット装置では、中および高濃度のインクについて吐出不可能であったのに対して、本インクジェット装置２０では、低濃度から高濃度のインクについて良好であった。また、本インクジェット装置２０では、乾燥速度において、インクが中濃度である場合に可能、高濃度である場合に良好となった。また、生産効率の観点から、高濃度ほど着弾回数が少なくて済み、適していると言える。
【０１１７】
上記の結果から分かるように、本インクジェット装置２０を使用した場合には、乾燥時間が大幅に短縮されることから、先に吐出した液滴が基板上で乾燥し終わるまでの待ち時間を設ける必要がなく、同一箇所に対しての吐出間隔時間を短縮でき、生産効率を向上させることができる。
【０１１８】
また、高濃度のインクの吐出が可能であることから、１弾の液滴に含まれる溶質材料の割合を大きくできるので、吐出回数を少なくすることが可能となる。
【０１１９】
また、インクの濃度が高くなると粘度が高くなる（例えば２０ｃＰ以上）ものの、本インクジェット装置２０では、高粘度の液滴を吐出可能であるので、高濃度のインクを吐出することができる。この場合、濃度が高くなると、上述のように、吐出回数を少なくすることが可能となる。
【０１２０】
次に、本実施の形態において使用する回路基板について図１７により説明する。なお、同図は、図１８に示す欠陥部修正装置１のモニタに写し出された回路基板１０を示す平面図である。
【０１２１】
回路基板１０は、基板１１上に導電性の複数の配線パターン（導電部）１２が形成されたものであり、隣り合う配線パターン１２の間はパターン間領域１３となっている。
【０１２２】
上記の基板１１としては、石英基板、ガラス基板などの無機材料基板、およびポリエチレンテレフタレート基板、ポリエーテルサルフォン基板、ポリイミド基板などの樹脂基板が使用可能であるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１２３】
配線パターン１２は、基板１１上に、真空蒸着法あるいはスパッタ法等により例えばＡｇ等の導電性材料を堆積させ、この導電性材料の堆積層を、フォトリソグラフィ技術を用いてパターン化することにより形成されている。導電性材料としては、Ａｇに限るものではなく、ＡｕあるいはＣｕなどでもよい。また、配線パターン１２の形成は、フォトリソグラフィ法に限定されるものではなく、転写法あるいはインクジェット法などでもよい。
【０１２４】
本実施の形態において、配線パターン１２の幅は１０μｍに設定され、パターン間領域１３の幅は５μｍに設定されている。また、配線パターン１２には断線部（欠陥部）１４が生じているものとする。
【０１２５】
このような回路基板１０に対して、従来のインクジェット装置により断線部１４に導電性材料を含む液体（導電性材料溶液）の液滴を塗布した場合、液滴の着弾層１５がφ３０μｍ以上に拡がり、隣り合う配線パターン１２にまで導電膜が形成され、両配線パターン１２が短絡してしまうことになる。また、溶媒が乾燥するまでの間に液滴が基板上を移動してしまう。さらに、液滴は径が大きくて多量の導電性材料溶液を含むものであるため、断線部１４に複数回に分けて液滴を塗布する場合、前弾が乾燥するまで次弾の吐出を待たなければならず、生産効率が悪いものとなる。本実施の形態の方法によれば、後述するように、このような問題が解決されている。
【０１２６】
次に、上記の導電性材料溶液について説明する。
本実施の形態において、導電性材料溶液としては、溶質（導電性材料）として平均粒子径３０ｎｍのＡｇを含み、溶媒としてＨ２Ｏを含む溶液を用いた。導電性材料溶液は、濃度を調整し、粘度を２０ｃＰにした。なお、溶質（導電性材料）はＡｇに限るものでなく、Ａｕや、Ａｇ２Ｏに還元剤を混入したものでもよい。また、溶媒もＨ２Ｏに限るものでなく、アルコールなどでもよい。
【０１２７】
次に、欠陥部修正装置１について図１８により説明する。
欠陥部修正装置１は、基台２、配線パターン１２に欠陥部を有する回路基板１０を固定し、Ｘ−Ｙ方向に移動可能なＸ−Ｙステージ３、上述したインクジェット装置２０、回路基板１０の表面を観察するＣＣＤカメラ５、ＣＣＤカメラ５により撮影された画像を表示するモニタ６、およびインクジェット装置２０の動作を制御する制御装置７を備えている。上記のＣＣＤカメラ５およびインクジェット装置２０は、保持部４に取り付けられている。
【０１２８】
ＣＣＤカメラ５は、インクジェット装置２０から吐出された液滴２３の回路基板１０上における着弾位置が、モニタ６の画面の略中央に位置するように設置されている。インクジェット装置２０のノズル径はφ５μｍである。
【０１２９】
なお、欠陥部修正装置１（インクジェット装置２０）では、対向電極２７がなくても、回路基板１０自身がその役割を持つため、回路基板１０への液滴２３の吐出（着弾）は可能である。ここでは、インクジェット装置２０からのより安定な吐出を行うため、Ｘ−Ｙステージ３を導電性料で形成し、さらにＸ−Ｙステージ３をアースに接続し、Ｘ−Ｙステージ３に対向電極の役割を持たせるようにしている。
【０１３０】
次に、欠陥部修正装置１を使用した回路基板１０の配線パターン１２における断線部１４の修正方法について説明する。
【０１３１】
まず、回路基板１０に対して、配線パターン１２における断線部１４の有無が検査される。この検査方法としては、目視による観察、顕微鏡による観察、あるいは通電・インピーダンスなどによる電気的な観察など、いずれの方法でもよい。
【０１３２】
次に、断線部１４の存在が確認された回路基板１０を欠陥部修正装置１におけるＸ−Ｙステージ３上に固定する。
【０１３３】
次に、断線部１４がインクジェット装置２０のノズル２４におけるインク吐出孔２４ｂの略真下位置に配されるように、Ｘ−Ｙステージ３を移動させる。この場合、ＣＣＤカメラ５は、液滴２３の着弾位置がモニタ画面の中央部に映し出されるように配置されているので、モニタ６を見ながらＸ−Ｙステージ３を移動させ、断線部１４をモニタ画面の中央部に移動させる。これにより、断線部１４はＣＣＤカメラ５の視野に入り、断線部１４とその周辺がモニタ６に映し出される。
【０１３４】
次に、制御装置７によりインクジェット装置２０を作動させ、かつＸ−Ｙステージ３を移動させながら、回路基板１０の断線部１４に導電性材料溶液の液滴２３を連続的に塗布する。このときの飛翔中の液滴２３のサイズはφ５μｍであり、１弾の液滴着弾跡１６は、直径φ７．５μｍの面積に拡がり、高さが０．１５μｍとなる。
【０１３５】
この場合、配線パターン１２の線幅１０μｍに対して、着弾径（液滴着弾跡１６の直径φ７．５μｍ）はそれよりも小さくなる。したがって、液滴２３を連続的に塗布する（着弾させる）際には、断線部１４に沿って液滴２３が滴下されるようにＸ−Ｙステージ３を移動させる。
【０１３６】
液滴２３は着弾後瞬時に乾燥するため、連続して塗布した場合であっても、回路基板１０上での広がりが抑制される。また、液滴２３の塗布では、着弾した隣り合う液滴２３（液滴着弾跡１６）の一部同士が重なり合うようにする。これにより、断線部１４の修正部表面の平滑性が得られる。
【０１３７】
本実施の形態の導電性材料溶液に含まれるＡｇ粒子は、平均粒径が小さいため、融点より遙かに低い温度にてＡｇ粒子同士の融着が起こる。この結果、低抵抗の配線修正部が形成される。
【０１３８】
なお、断線部１４の修正後には、液滴２３の着弾層を加熱し、焼成してもよい。この場合には、レーザなどで局所的な加熱を行なってもよい。
【０１３９】
また、回路基板１０における配線パターン１２の材質と欠陥修正材料となる導電性材料の材質とは、同じものであっても異なるものであってもよい。例えば、Ｃｕの配線パターン１２に対し、導電性材料としてＡｇを使用してもよい。また、導電性材料溶液の導電性材料となる金属微粒子に対して、分散剤を混入させてもよい。
【０１４０】
また、回路基板１０の断線部１４とインクジェット装置２０のノズル２４との位置合わせは、Ｘ−Ｙステージ３の移動ではなく、ノズル２４の移動（例えばインクジェット装置２０の移動）、またはＸ−Ｙステージ３およびノズル２４両者の移動にて行ってもよい。
【０１４１】
また、断線部１４に着弾させる液滴２３の着弾数は、その断線部１４の面積に応じて、１弾あるいは複数弾であってもよい。
【０１４２】
また、ＴＦＴ基板の形成において、ゲート電極とゲート配線が別々の工程で形成され、それらが接続される場合には、欠陥部修正装置１を使用し、配線と電極との間に生じた電気的接続不良部に導電性材料溶液を塗布してその不良部の補修を行ってもよい。
【０１４３】
また、以上のような方法による断線部１４の修正において、従来のインクジェット装置を使用し、吐出する液滴径を小さくしても、上述したようなインク体積濃度の増加や、十分な飛弾速度が実現できず、その結果として、着弾後瞬時乾燥による重ね打ち作業の効率化は実現できない。
【０１４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の導電部の欠陥修正方法は、インクジェット方式により、導電性材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴として吐出し、この液滴を導電部における欠陥部に付与する導電部の欠陥修正方法において、前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出する構成である。
【０１４５】
上記の構成によれば、ノズルの吐出孔の径が液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用しているので、静電吸引用の電界を生じさせる印加電圧を低い値に抑制しながら、１ｐｌ以下の微小な液滴の吐出が可能となる。また、液滴を吐出する際に、液滴に電荷が集中しやすく、液滴周囲の電界強度の変動が小さくなるので、安定した吐出が可能となる。したがって、微細な導電部（配線パターン）に対して、微小な液滴を塗布する場合でも、空気抵抗による減速が抑えられ、十分な着弾精度が得られる。
【０１４６】
また、ノズルから吐出される液滴の１滴の量が１ｐｌ以下であるので、液滴は着弾後瞬時に乾燥する。したがって、液滴は着弾後に移動し難く、正確な位置に液滴による導電層が形成されるので、液滴が拡がって他の導電部に悪影響を及ぼす事態が生じない。
【０１４７】
上記の導電部の欠陥修正方法は、前記液滴の径が欠陥部を有する導電部の幅よりも小さくなっている構成としてもよい。
【０１４８】
上記の構成によれば、液滴の径が欠陥部を有する導電部の幅よりも小さくなっているので、欠陥部の形状が複雑であっても、導電性材料を余分に塗布することなく、必要な量だけ塗布することで、欠陥部を適切に補修して十分な接続状態を得ることができる。
【０１４９】
上記の導電部の欠陥修正方法は、前記欠陥部に２回以上連続して液滴を着弾させることにより欠陥部を修正する構成としてもよい。
【０１５０】
上記の構成によれば、液滴は着弾後瞬時に乾燥するので、液滴の複数回の重ね打ちにより導電部の補修を行った場合であっても、後に着弾した液滴が先に着弾した液滴の影響を受け難くなっている。したがって、連続的な液滴の着弾により、例えば隣り合う液滴の一部同士が互いに重なり合った状態となるように液滴による補修層を形成することが可能である。このような補修処理により、修正部での導電部表面の平滑性が十分に得られる。この結果、例えばＴＦＴ部の導電部における欠陥部を補修する場合において、ＴＦＴの特性に悪影響を及ぼす事態を防止することができる。
【０１５１】
上記の導電部の欠陥修正方法は、前記液体に含まれる導電性材料の平均粒子径がφ５０ｎｍ以下である構成としてもよい。
【０１５２】
上記の構成によれば、ノズルからの液滴の吐出が安定となり、作業効率が向上する。
【０１５３】
上記の導電部の欠陥修正方法は、導電性材料を含む液体の粘度が２０ｃＰ以上である構成としてもよい。
【０１５４】
上記の構成によれば、導電性材料を含む液体として粘度が２０ｃＰ以上の高粘度の液体を用いているので、複数弾の液滴により導電部の補修を行う場合において、液滴サイズが小さくなることによる液滴の吐出回数の増大を抑制可能となり、作業効率が向上する。
【０１５５】
上記の導電部の欠陥修正方法において、前記インクジェット装置は、前記導電部の形成に使用されたものである構成としてもよい。
【０１５６】
上記の構成によれば、導電部の形成工程と導電部の補修工程とを連続的に行うことができるので、インクジェット装置におけるノズルの位置調整などの手間が省け、作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態においけるインクジェット装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示したノズルにおける、インクのメニスカスの挙動を示すものであって、インクの吐出前の状態を示す説明図、図２（ｂ）は同ノズルから張り出した状態を示す説明図、図２（ｃ）は同液滴吐出直前の状態を示す説明図である。
【図３】図３（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ０．２μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図３（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
【図４】図４（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ０．４μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図４（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
【図５】図５（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ１μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図５（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
【図６】図６（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ８μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図６（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
【図７】図７（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ２０μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図７（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
【図８】図８（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ５０μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図８（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
【図９】ノズル径と最大電界強度との関係を示すグラフである。
【図１０】ノズル径と各種電圧との関係示すグラフである。
【図１１】ノズル径と強電界領域との関係を示すグラフである。
【図１２】印加電圧と帯電電荷量との関係を示すグラフである。
【図１３】初期吐出液滴径と乾燥時間との関係を示すグラフである。
【図１４】周囲湿度と乾燥時間との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の他の形態にかかるインクジェット装置の概略構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態にかかるインクジェット装置の原理を説明する図である。
【図１７】図１８に示した欠陥部修正装置により欠陥部が修正された配線基板を示す平面図である。
【図１８】本発明の実施の一形態における欠陥部修正装置の概略の正面図である。
【符号の説明】
１ 欠陥部修正装置
２ 基台
３ ステージ
５ ＣＣＤカメラ
６ モニタ
７ 制御装置
１０ 回路基板
１１ 基板
１２ 配線パターン（導電部）
１３ パターン間領域
１４ 断線部（欠陥部）
１５ 従来のインクジェット装置による液滴着弾跡
１６ 液滴着弾跡
２０ インクジェット装置
２３ 液滴
２４ ノズル
２４ａ 先端部
２４ｂ インク吐出孔
２７ 対向電極
２８ 記録媒体
２９ 静電印加用電極
３０ プロセス制御部
３３ 圧力調整器
５０ インクジェット装置
Claims (7)
- インクジェット方式により、導電性材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴として吐出し、この液滴を導電部における欠陥部に付与する導電部の欠陥修正方法において、
前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出することを特徴とする導電部の欠陥修正方法。 - 前記液滴の径が欠陥部を有する導電部の幅よりも小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載の導電部の欠陥修正方法。
- 前記欠陥部に２回以上連続して液滴を着弾させることにより欠陥部を修正することを特徴とする請求項１または２に記載の導電部の欠陥修正方法。
- 前記液体に含まれる導電性材料の平均粒子径がφ５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の導電部の欠陥修正方法。
- 導電性材料を含む液体の粘度が２０ｃＰ以上であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の導電部の欠陥修正方法。
- 前記インクジェット装置は、前記導電部の形成に使用されたものであることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の導電部の欠陥修正方法。
- 請求項１から６の何れか１項に記載の導電部の欠陥修正方法により欠陥部が修正されたことを特徴とする回路基板。
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