JP2005246242A - Apparatus for manufacturing functional base body and functional base body manufactured by the same - Google Patents

Apparatus for manufacturing functional base body and functional base body manufactured by the same Download PDF

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JP2005246242A JP2004060333A JP2004060333A JP2005246242A JP 2005246242 A JP2005246242 A JP 2005246242A JP 2004060333 A JP2004060333 A JP 2004060333A JP 2004060333 A JP2004060333 A JP 2004060333A JP 2005246242 A JP2005246242 A JP 2005246242A
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Takuro Sekiya
卓朗 関谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method having a novel structure to form a functional base body on which a dot pattern of a solution containing a functional material is formed. <P>SOLUTION: The manufacturing apparatus has a spray heat 11 for spraying the solution 56 to a base body 14 and an information input means 20 for inputting information to the spray head 11. The spray head 11 is loaded on a holding means 22 and arranged at a position opposed to the base body 14. The solution 56 is sprayed to a prescribed position of the base body 14 based on the information inputted by the information input means 20. A laser beam irradiation means 23 is loaded on the holding means 22 and the solution 56 is imparted to the surface 14a of the base body 14 along the locus of the laser beam. The spray head 11 is attached to a carriage 12 so that the distance L between a discharge surface 11e provided in the spray head 11 and the surface 14a of the base body 14 is larger than the diameter of a laser spot of the laser beam with which the surface 14a of the base body 14 is irradiated. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置、詳しくは吐出装置を用いた機能性材料の膜形成、特に膜パターン形成製造装置およびそれによって形成された機能性基体に関する。   The present invention provides a functional substrate manufacturing method in which a functional substrate is manufactured by spraying a solution containing a functional material onto a substrate, volatilizing volatile components in the solution, and leaving solids on the substrate. More specifically, the present invention relates to an apparatus for forming a film of a functional material using an ejection apparatus, and more particularly to an apparatus for manufacturing a film pattern and a functional substrate formed thereby.

近年、微細な微粒子/超微粒子を用いた発光素子/媒体および光プロセシング素子/媒体等の各種素子が研究されている。このような微粒子の素子への応用のためには、固体基板上への微粒子含有材料の膜もしくは層の堆積によって得られる高密度集積が重要である。この微粒子が高密度に集積した薄膜は、具体的には発光素子(LED)(Alivisatos et al.)、光電変換素子(Greenham, N. C., et al., Phys. Rev. B, 54, 17628 (1996) )、超高速ディテクター(Bhargava)、ナノ構造メモリ素子(Chen et al. )、ナノ粒子配列からなる多色デバイス(Dushkin et al.)等への応用が報告されている。   In recent years, various devices such as a light emitting device / medium and an optical processing device / medium using fine particles / ultrafine particles have been studied. For the application of such fine particles to devices, high density integration obtained by depositing a film or layer of fine particle-containing material on a solid substrate is important. Specifically, the thin film in which the fine particles are densely integrated includes a light emitting device (LED) (Alivisatos et al.) And a photoelectric conversion device (Greenham, NC, et al., Phys. Rev. B, 54, 17628 (1996)), ultrafast detectors (Bhargava), nanostructured memory devices (Chen et al.), Multicolor devices composed of nanoparticle arrays (Dushkin et al.), Etc. have been reported.

一方、配向性の優れた無機化合物薄膜の形成方法として、分子線エピタキシー法(MBE)、クラスターイオンビーム法、イオンビーム照射真空蒸着法、化学気相成長法(CVD)、物理気相成長法(PVD)、液相エピタキシー法(LPE)等が知られている。また有機化合物薄膜の形成方法として、ラングミュア・ブロジェット法(LB法)等が知られている。一般に量子ドットと呼ばれるものは、前記したMBE法などの真空装置を用いて高真空中で昇華させた原料物質が固体基板上で自己組織的にドットを形成する過程を利用して作製することができる。   On the other hand, as a method of forming an inorganic compound thin film having excellent orientation, molecular beam epitaxy (MBE), cluster ion beam, ion beam irradiation vacuum deposition, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition ( PVD), liquid phase epitaxy (LPE) and the like are known. As a method for forming an organic compound thin film, a Langmuir-Blodgett method (LB method) or the like is known. In general, what is called a quantum dot can be manufactured using a process in which a source material sublimated in a high vacuum using a vacuum apparatus such as the MBE method described above forms dots on a solid substrate in a self-organizing manner. it can.

しかしながら上記のような方法ではドット間の距離の制御やサイズ分布の制御は困難であり、所望の構造に制御するためには多大なコストがかかるという問題がある。そこでこのような問題を解決できる技術として、インクジェット原理、すなわち液体噴射ヘッドによって、微粒子含有材料の膜を形成することが提案されている。たとえば、ナノ粒子を含有するエマルションを固体基板上にインクジェットコーティングし、フォトルミネッセンス強度を励起光の照射時間もしくは照射量の関数として増加あるいは増加及び記憶させることができる機能を有する超微粒子(ナノ粒子)の集合体からなる薄膜を固体基板上に形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   However, in the above method, it is difficult to control the distance between dots and the size distribution, and there is a problem that it takes a great deal of cost to control to a desired structure. Therefore, as a technique that can solve such a problem, it has been proposed to form a film of a material containing fine particles by an ink jet principle, that is, a liquid jet head. For example, an ultra-fine particle (nanoparticle) that has the function to increase or memorize the photoluminescence intensity as a function of the irradiation time or dose of excitation light by inkjet coating an emulsion containing nanoparticles onto a solid substrate There has been proposed a method of forming a thin film comprising an assembly of the above on a solid substrate (for example, see Patent Document 1).

また近年、液晶ディスプレイに替わる自発光型ディスプレイとして有機物を用いた発光素子の開発が加速している。このような素子形成も、機能材料のパターン化により行われ、一般的にはフォトリソグラフィー法により行われている。たとえば、有機物を用いた有機エレクトロルミネッセンス(以下有機ELと記す)素子としては、低分子を蒸着法で成膜する方法が報告されている(例えば、非特許文献1参照。)。また有機EL素子において、カラー化の手段としては、マスク越しに異なる発光材料を所望の画素上に蒸着し形成する方法が行われている。   In recent years, development of light-emitting elements using organic substances has been accelerated as a self-luminous display that replaces a liquid crystal display. Such element formation is also performed by patterning a functional material, and is generally performed by a photolithography method. For example, as an organic electroluminescence (hereinafter referred to as organic EL) element using an organic substance, a method of forming a film of a low molecule by a vapor deposition method has been reported (for example, see Non-Patent Document 1). In the organic EL element, as a means for coloring, a method of evaporating and forming a different light emitting material on a desired pixel through a mask is performed.

しかしながら、このような真空成膜による方法、フォトリソグラフィー法による方法は、大面積にわたって素子を形成するには、工程数も多く、生産コストが高いといった欠点がある。
そこでこのような課題に対しても、このような有機EL素子に代表されるような機能性素子形成のための、機能性材料膜の形成およびパターン化にあたり、インクジェット液滴付与手段(例えば、特許文献2〜7参照。)によって、真空成膜法とフォトリソグラフィー・エッチング法等によらずに、安定的に歩留まり良くかつ低コストで機能性材料を所望の位置に付与することが実現できる。
However, such a method by vacuum film formation and a method by photolithography have the disadvantages that the number of steps is large and the production cost is high in order to form elements over a large area.
Therefore, in order to solve such a problem, inkjet droplet applying means (for example, patents) is used in forming and patterning a functional material film for forming a functional element represented by such an organic EL element. According to Documents 2 to 7, it is possible to stably provide a functional material at a desired position at a high yield and at a low cost without using a vacuum film formation method, a photolithography etching method, or the like.

たとえば機能性素子の一例として有機EL素子を考えた場合、このような有機EL素子を構成する正孔注入/輸送材料ならびに発光材料を溶媒に溶解または分散させた組成物を、インクジェットヘッドから吐出させて透明電極基板上にパターニング塗布し、正孔注入/輸送層ならびに発光材層をパターン形成すれば比較的容易に実現できる。
また同様の原理をこのような機能性素子の他に、回路基板製作に応用しようという研究もなされている。たとえば、従来から、回路基板の製造方法として、次のような方法が知られている。
For example, when an organic EL element is considered as an example of a functional element, a composition in which a hole injecting / transporting material and a light emitting material constituting such an organic EL element are dissolved or dispersed in a solvent is ejected from an inkjet head. It can be realized relatively easily by patterning and coating the transparent electrode substrate and patterning the hole injection / transport layer and the light emitting material layer.
In addition to such functional elements, studies have been made to apply the same principle to circuit board fabrication. For example, the following methods are conventionally known as a method for manufacturing a circuit board.

(1)銅張り積層板上に、レジストを被覆し、フォトリソグラフィ法により、回路パターンの露光、未露光レジストの溶解除去、レジスト除去部のエッチングにより銅線パターンを形成する方法。
(2)セラミックス基板上にスクリーン印刷により導電ペーストを所望の回路パターンに印刷し、非酸化雰囲気中で熱処理して導電ペースト中の金属微粒子を焼結して導電パターンを形成する方法。
(3)絶縁基板上に、導電金属の蒸着により薄膜の導電層を形成し、この導電層上に、レジストを被覆し、フォトリソグラフィ法により、回路パターンの露光、未露光レジストの溶解除去、レジスト除去部のエッチングにより銅線パターンを形成する方法。
(1) A method in which a copper-clad laminate is coated with a resist, and a copper line pattern is formed by photolithography, exposing a circuit pattern, dissolving and removing an unexposed resist, and etching a resist removal portion.
(2) A method of forming a conductive pattern by printing a conductive paste on a ceramic substrate by screen printing in a desired circuit pattern and then heat-treating it in a non-oxidizing atmosphere to sinter metal fine particles in the conductive paste.
(3) A thin conductive layer is formed on an insulating substrate by vapor deposition of a conductive metal, and a resist is coated on the conductive layer. Circuit pattern exposure, unexposed resist dissolution and removal, and resist are performed by photolithography. A method of forming a copper wire pattern by etching the removed portion.

これらの方法は、ファインパターンの形成には不向きであるという問題があるため、たとえば、基体上に、インクジェットヘッドを用いて、金属ペーストにより直接回路パターンを描画するようにし、ファインパターンの形成が容易で、廃液処理の必要がなく、生産工程が単純で設備費や生産コストが少なくて済む配線パターンの形成方法および回路基板の製造方法が提案されている(例えば、特許文献8参照。)。
一方、本発明者も先に、インクジェット原理を利用して、電子源基板製造を行う発明を提案している(例えば、特許文献9参照。)。
さらに、同様な基板を製作する際の基板の表面改質処理に関する方法が提案されている(例えば、特許文献10参照。)。
Since these methods have a problem that they are not suitable for forming a fine pattern, for example, a circuit pattern is directly drawn on a substrate with a metal paste using an ink jet head, so that a fine pattern can be easily formed. Thus, a wiring pattern forming method and a circuit board manufacturing method have been proposed (for example, see Patent Document 8), which does not require waste liquid treatment, has a simple production process, and requires less equipment and production costs.
On the other hand, the present inventor has also proposed an invention for manufacturing an electron source substrate using the ink jet principle (see, for example, Patent Document 9).
Further, a method related to surface modification treatment of a substrate when manufacturing a similar substrate has been proposed (see, for example, Patent Document 10).

特開2000−126681号公報JP 2000-126681 A 米国特許第3060429号明細書U.S. Pat. No. 3,060,429 米国特許第3298030号明細書US Pat. No. 3,298,030 米国特許第3596275号明細書US Pat. No. 3,596,275 米国特許第3416153号明細書U.S. Pat. No. 3,416,153 米国特許第3747120号明細書U.S. Pat. No. 3,747,120 米国特許第5729257号明細書US Pat. No. 5,729,257 特開2002−134878号公報JP 2002-134878 A 特開2001−319567号公報JP 2001-319567 A 特開平11−204529号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-204529 Appl. Phys. Lett. 51(12),21,1987年9月,p.913Appl. Phys. Lett. 51 (12), 21, September 1987, p. 913

しかしながら、インクジェット原理を利用したこのような提案が種々行われ始めているが、このような手段で各種デバイス、あるいはパターン基板/基体、構造物等を製作しようという考えはまだ新しく、やっと開発の途についたという状況である。
そのような課題の1つとして、このような溶液の基板/基体への付着特性がある。すなわち、溶液のドットパターンを基板/基体上の所望の場所に正しく付着/定着させることができるか否かが、より高精細なパターンを形成する際に特に重要な課題である。特許文献10には、各種処理手段の提案はあるものの、より具体的な方法についてはまだ未知の部分が多い。
However, various proposals using the ink-jet principle have begun to be made, but the idea of manufacturing various devices, pattern substrates / substrates, structures, etc. by such means is still new and is finally in the process of development. It is a situation.
One such problem is the adhesion properties of such solutions to the substrate / substrate. That is, whether or not the dot pattern of the solution can be properly attached / fixed at a desired location on the substrate / substrate is a particularly important issue when forming a higher definition pattern. Although there are proposals for various processing means in Patent Document 10, there are still many unknown parts regarding more specific methods.

本発明は上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、このような機能性材料を含有する溶液のドットパターンが形成される機能性基体を形成するための新規な構成の製造装置を提案することにある。
また第2の目的は、このような機能性基体を形成するための他の構成の製造装置を提案することにある。
さらに第3の目的は、このような機能性基体を形成するためのさらに他の構成の製造装置を提案することにある。
また第4の目的は、このような製造装置によって製作され、高精細かつ高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を提案することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object thereof is a novel configuration for forming a functional substrate on which a dot pattern of a solution containing such a functional material is formed. It is to propose a manufacturing apparatus.
A second object is to propose a manufacturing apparatus having another configuration for forming such a functional substrate.
A third object is to propose a manufacturing apparatus having still another configuration for forming such a functional substrate.
A fourth object is to propose a high-quality functional substrate manufactured by such a manufacturing apparatus and having a high-definition and high-precision dot pattern formed thereon.

このため請求項1に記載の発明は、基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、
前記基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、
該噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、
前記噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて前記基体に相対する位置に配されるとともに、前記基体と相対移動を行いながら、前記情報入力手段により入力された前記溶液付与情報に基づいて前記基体の所望の位置に前記溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、
前記保持手段に前記基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、
該レーザ光照射手段によって前記基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って前記噴射ヘッドが溶液を付与し、
前記噴射ヘッドは、該噴射ヘッドに備える吐出面と前記基体表面との距離が、前記基体表面に照射されるレーザ光のレーザスポット径より大きくするように前記保持手段に取り付けられたことを特徴とする。
For this reason, the invention according to claim 1 is a functional substrate by spraying and applying a solution containing a functional material on a substrate, volatilizing a volatile component in the solution, and leaving a solid content on the substrate. In the functional substrate manufacturing apparatus for manufacturing
An ejection head that ejects a solution containing a functional material to the substrate;
Information input means for inputting solution application information to the ejection head;
The ejection head is mounted on a holding unit and disposed at a position facing the substrate, and is moved relative to the substrate while moving relative to the substrate based on the solution application information input by the information input unit. A functional substrate manufacturing apparatus for injecting the solution to a desired position,
A laser beam irradiation means for irradiating a laser beam on the substrate is mounted on the holding means,
The ejection head applies the solution along the locus of the laser beam irradiated onto the substrate surface by the laser beam irradiation means,
The ejecting head is attached to the holding means so that a distance between an ejection surface provided in the ejecting head and the substrate surface is larger than a laser spot diameter of laser light irradiated on the substrate surface. To do.

請求項2に記載の発明は、基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、
前記基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、
該噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、
前記噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて前記基体に相対する位置に配されるとともに、前記基体と相対移動を行いながら、前記情報入力手段により入力された前記溶液付与情報に基づいて前記基体の所望の位置に前記溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、
前記保持手段に前記基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、
該レーザ光照射手段によって前記基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って前記噴射ヘッドが溶液を付与し、
前記噴射ヘッドは、該噴射ヘッドに備える吐出面と前記基体表面との距離が、前記噴射ヘッドにて噴射された溶液ドット径より大きくするように前記保持手段に取り付けられたことを特徴とする。
According to the second aspect of the present invention, a functional substrate is manufactured by spraying a solution containing a functional material onto a substrate, volatilizing a volatile component in the solution, and leaving a solid content on the substrate. In the functional substrate manufacturing apparatus to
An ejection head that ejects a solution containing a functional material to the substrate;
Information input means for inputting solution application information to the ejection head;
The ejection head is mounted on a holding unit and disposed at a position facing the substrate, and is moved relative to the substrate while moving relative to the substrate based on the solution application information input by the information input unit. A functional substrate manufacturing apparatus for injecting the solution to a desired position,
A laser beam irradiation means for irradiating a laser beam on the substrate is mounted on the holding means,
The ejection head applies the solution along the locus of the laser beam irradiated onto the substrate surface by the laser beam irradiation means,
The ejection head is attached to the holding means so that a distance between an ejection surface provided in the ejection head and the surface of the base is larger than a diameter of a solution dot ejected by the ejection head.

請求項3に記載の発明は、基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、
前記基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、
該噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、
前記噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて前記基体に相対する位置に配されるとともに、前記基体と相対移動を行いながら、前記情報入力手段により入力された前記溶液付与情報に基づいて前記基体の所望の位置に前記溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、
前記保持手段に前記基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、
該レーザ光照射手段によって前記基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って前記噴射ヘッドが溶液を付与し、
前記レーザ光照射手段は、該レーザ光照射手段に備えるレーザ光照射部と前記噴射ヘッドの吐出口部との距離が、前記レーザ光照射手段にて照射されたレーザスポット径より大きくするように前記保持手段に取り付けられたことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is to produce a functional substrate by spraying a solution containing a functional material onto the substrate, volatilizing a volatile component in the solution, and leaving a solid content on the substrate. In the functional substrate manufacturing apparatus to
An ejection head that ejects a solution containing a functional material to the substrate;
Information input means for inputting solution application information to the ejection head;
The ejection head is mounted on a holding unit and disposed at a position facing the substrate, and is moved relative to the substrate while moving relative to the substrate based on the solution application information input by the information input unit. A functional substrate manufacturing apparatus for injecting the solution to a desired position,
A laser beam irradiation means for irradiating a laser beam on the substrate is mounted on the holding means,
The ejection head applies the solution along the locus of the laser beam irradiated onto the substrate surface by the laser beam irradiation means,
The laser beam irradiation unit is configured so that a distance between a laser beam irradiation unit included in the laser beam irradiation unit and a discharge port of the ejection head is larger than a laser spot diameter irradiated by the laser beam irradiation unit. It is attached to the holding means.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1に記載の機能性基体製造装置によって製造されることを特徴とする機能性基体である。   The invention according to claim 4 is a functional substrate manufactured by the functional substrate manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3.

請求項1に記載の発明によれば、基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、その噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて基体に相対する位置に配されるとともに、基体と相対移動を行いながら、情報入力手段により入力された溶液付与情報に基づいて基体の所望の位置に溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、保持手段に基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、そのレーザ光照射手段によって基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って噴射ヘッドが溶液を付与するので、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。   According to invention of Claim 1, it has an ejection head which ejects the solution containing a functional material with respect to a base | substrate, and an information input means which inputs solution provision information to the ejection head, A function of being mounted on the holding means and disposed at a position opposite to the base, and ejecting the solution to a desired position on the base based on the solution application information input by the information input means while moving relative to the base An apparatus for manufacturing a conductive substrate, wherein a laser beam irradiating unit for irradiating a substrate with laser light is mounted on a holding unit, and an ejection head is arranged along a locus of laser light irradiated on the substrate surface by the laser beam irradiating unit. Since the solution is applied, a high-quality functional substrate on which a highly accurate dot pattern is formed can be obtained.

また、噴射ヘッドは、その噴射ヘッドに備える吐出面と基体表面との距離が、基体表面に照射されるレーザ光のレーザスポット径より大きくするように保持手段に取り付けられるので、基体にレーザ光照射による前処理をした際に生ずる揮発物等が噴射ヘッドの吐出口部に付着して悪影響を及ぼし、目詰まりあるいはそれを誘発するということを回避でき、噴射ヘッドが安定、かつ高い信頼性で動作できるようになり、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。   Further, since the ejection head is attached to the holding means so that the distance between the ejection surface provided in the ejection head and the substrate surface is larger than the laser spot diameter of the laser beam irradiated on the substrate surface, the substrate is irradiated with the laser beam. It is possible to avoid the occurrence of clogging or inducing volatiles generated during the pre-treatment by adhering to the ejection port of the ejection head, causing clogging or causing it, and the ejection head operates stably and with high reliability. As a result, a high-quality functional substrate on which a highly accurate dot pattern is formed can be obtained.

請求項2に記載の発明によれば、基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、その噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて基体に相対する位置に配されるとともに、基体と相対移動を行いながら、情報入力手段により入力された溶液付与情報に基づいて基体の所望の位置に溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、保持手段に基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、そのレーザ光照射手段によって基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って噴射ヘッドが溶液を付与するので、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。   According to invention of Claim 2, it has the injection head which injects the solution containing a functional material with respect to a base | substrate, and the information input means to input solution provision information to the injection head, A function of being mounted on the holding means and disposed at a position opposite to the base, and ejecting the solution to a desired position on the base based on the solution application information input by the information input means while moving relative to the base An apparatus for manufacturing a conductive substrate, wherein a laser beam irradiating unit for irradiating a substrate with laser light is mounted on a holding unit, and an ejection head is arranged along a locus of laser light irradiated on the substrate surface by the laser beam irradiating unit. Since the solution is applied, a high-quality functional substrate on which a highly accurate dot pattern is formed can be obtained.

また、噴射ヘッドは、その噴射ヘッドに備える吐出面と基体表面との距離が、噴射ヘッドにて噴射された溶液ドット径より大きくするように保持手段に取り付けられるので、溶液を噴射した際に発生する浮遊ミストや基体からの跳ね返りミストが噴射ヘッドの吐出口部に付着して悪影響を及ぼし、目詰まりあるいはそれを誘発するということを回避でき、噴射ヘッドが安定、かつ高い信頼性で動作できるようになり、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。   In addition, the ejection head is attached to the holding means so that the distance between the ejection surface of the ejection head and the surface of the substrate is larger than the diameter of the solution dot ejected by the ejection head. This prevents floating mist and bounce mist from the substrate from adhering to the ejection port of the ejection head, adversely affecting it and causing clogging or inducing it, so that the ejection head can operate stably and with high reliability. Thus, a high-quality functional substrate on which a highly accurate dot pattern is formed can be obtained.

請求項3に記載の発明によれば、基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、その噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて基体に相対する位置に配されるとともに、基体と相対移動を行いながら、情報入力手段により入力された溶液付与情報に基づいて基体の所望の位置に溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、保持手段に基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、そのレーザ光照射手段によって基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って噴射ヘッドが溶液を付与するので、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。   According to invention of Claim 3, it has the injection head which injects the solution containing a functional material with respect to a base | substrate, and the information input means to input solution provision information to the injection head, A function of being mounted on the holding means and disposed at a position opposite to the base, and ejecting the solution to a desired position on the base based on the solution application information input by the information input means while moving relative to the base An apparatus for manufacturing a conductive substrate, wherein a laser beam irradiating unit for irradiating a substrate with laser light is mounted on a holding unit, and an ejection head is arranged along a locus of laser light irradiated on the substrate surface by the laser beam irradiating unit. Since the solution is applied, a high-quality functional substrate on which a highly accurate dot pattern is formed can be obtained.

また、レーザ光照射手段は、そのレーザ光照射手段に備えるレーザ光照射部と噴射ヘッドの吐出口部との距離が、レーザ光照射手段にて照射されたレーザスポット径より大きくするように保持手段に取り付けられるので、照射するレーザスポット径より大となるようにして、前記保持手段に取り付けたので、基体にレーザ光照射による前処理をした際に生ずる揮発物等が噴射ヘッドの吐出口部に付着して悪影響を及ぼし、目詰まりあるいはそれを誘発するということを回避でき、噴射ヘッドが安定、かつ高い信頼性で動作できるようになり、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。   Further, the laser light irradiation means has a holding means so that the distance between the laser light irradiation part provided in the laser light irradiation means and the ejection port of the ejection head is larger than the laser spot diameter irradiated by the laser light irradiation means. Since it is attached to the holding means so as to be larger than the diameter of the laser spot to be irradiated, volatile substances generated when the substrate is pre-processed by laser light irradiation are discharged to the ejection port portion of the ejection head. High quality functionality with a highly accurate dot pattern, which can avoid sticking and adversely affecting clogging or inducing it, enabling the ejection head to operate stably and reliably. A substrate can be obtained.

請求項4に記載の発明によれば、機能性基体が、上記いずれかの効果を奏する機能性基体製造装置によって製造されるので、簡単に高精細かつ高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。   According to invention of Claim 4, since a functional base | substrate is manufactured by the functional base | substrate manufacturing apparatus which has one of the said effects, the high quality by which the high-definition and highly accurate dot pattern was formed easily New functional substrates can be obtained.

(第1の実施の形態)
図1は、ガラス基板、プラスチック基板、Si等の半導体基板、ガラス・エポキシ基板、フレキシブル基板等に本発明の手法によってパターンを形成する例を示している。なおここでは基板の例で説明を行うが、本発明はシート状の基板のみに適用されるのではなく、ブロック状の基体にも適用される。これは、後述のようにインクジェット噴射原理によって溶液を非接触の状態で付着させることによってなせる業であり、被付着物(基板/基体)が、平板状ではない立体構造のものであっても機能性材料含有溶液を付着させて、機能性基体(構造物)を形成できるのである。図1(a)は、基板上に端子が形成されている状態を示し、図の点線部は後述のような配線パターンが生成される領域である。図1(b)は、機能性材料を含有する溶液を、液滴噴射原理によって、噴射、描画して、配線パターンを形成した例である。
ここで、機能性材料を含有した溶液を付与する手段として本発明では、インクジェットの技術が適用される。
以下にその具体的方法を説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an example in which a pattern is formed by a technique of the present invention on a glass substrate, a plastic substrate, a semiconductor substrate such as Si, a glass / epoxy substrate, a flexible substrate, or the like. Note that although description will be made here with reference to an example of a substrate, the present invention is not only applied to a sheet-like substrate but also to a block-like substrate. This is a work that can be done by adhering the solution in a non-contact state by the ink jet ejection principle as described later, even if the adherend (substrate / substrate) has a three-dimensional structure that is not a flat plate. A functional substrate (structure) can be formed by attaching a functional material-containing solution. FIG. 1A shows a state where terminals are formed on a substrate, and a dotted line portion in the figure is a region where a wiring pattern as described later is generated. FIG. 1B shows an example in which a wiring pattern is formed by jetting and drawing a solution containing a functional material according to the droplet jetting principle.
Here, in the present invention, an inkjet technique is applied as means for applying a solution containing a functional material.
The specific method will be described below.

図2は、本発明のパターン配線基板、あるいは機能デバイスを形成する製造装置の一実施例を説明するための図で、図中、符号11は吐出ヘッドユニット(噴射ヘッド)、12は噴射ヘッド保持手段であるキャリッジ、13は基板保持台、14は配線基板、あるいは機能デバイスを形成する基板、15は機能性材料を含有する溶液の供給チューブ、16は信号供給ケーブル、17は噴射ヘッド/レーザ照射ヘッドコントロールボックス(溶液タンク含む)、18はキャリッジ12のX方向スキャンモータ、19はキャリッジ12のY方向スキャンモータ、20はコンピュータ、21はコントロールボックス、22(22X1、22Y1、22X2、22Y2)は基板位置決め/保持手段である。この場合は、基板保持台13に置かれた基板14の前面を噴射ヘッド11がキャリッジ走査により移動し、機能性材料を含有する溶液を噴射付与する例である。なお、本発明においては、基板14上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与する前に、レーザ光照射による前処理を行うが、それについては後述する(図11等)。   FIG. 2 is a view for explaining an embodiment of a manufacturing apparatus for forming a patterned wiring board or functional device of the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes an ejection head unit (ejection head), and 12 denotes an ejection head holding. Carriage as means, 13 is a substrate holder, 14 is a wiring board or a substrate for forming a functional device, 15 is a supply tube for a solution containing a functional material, 16 is a signal supply cable, and 17 is an ejection head / laser irradiation. Head control box (including solution tank), 18 is an X-direction scan motor for the carriage 12, 19 is a Y-direction scan motor for the carriage 12, 20 is a computer, 21 is a control box, and 22 (22X1, 22Y1, 22X2, 22Y2) is a substrate Positioning / holding means. In this case, the ejection head 11 is moved by carriage scanning on the front surface of the substrate 14 placed on the substrate holder 13 and ejects a solution containing a functional material. In the present invention, pretreatment by laser light irradiation is performed before spraying and applying the solution containing the functional material onto the substrate 14, which will be described later (FIG. 11 and the like).

図3は本発明のパターン配線基板の製造、あるいは機能デバイス形成に適用される液滴付与装置の構成を示す概略図で、図4は図3の液滴付与装置の吐出ヘッドユニットの要部概略構成図である。
図3の構成は図2の構成と異なり、基板14側を移動させて配線パターン、あるいは機能デバイスを基板に形成するものである。図3及び図4において、符号31はヘッドアライメント制御機構、32は検出光学系、33は噴射ヘッド、34はヘッドアライメント微動機構、36は画像識別機構、37はXY方向走査機構、38は位置検出機構、39は位置補正制御機構、40は噴射ヘッド駆動・制御機構、41は光軸、42は素子電極、43は液滴、44は液滴着弾位置である。
吐出ヘッドユニット11の液滴付与装置(噴射ヘッド33)としては、機能性材料を含有した溶液を吐出できるものであればいかなる機構でも良く、特に0.1pl〜数100pl程度の溶液を噴射できるインクジェット原理の機構が望ましい。
FIG. 3 is a schematic view showing a configuration of a droplet applying apparatus applied to manufacture of a patterned wiring board or functional device formation according to the present invention, and FIG. 4 is an outline of a main part of an ejection head unit of the droplet applying apparatus of FIG. It is a block diagram.
The configuration of FIG. 3 is different from the configuration of FIG. 2 in that the substrate 14 side is moved to form a wiring pattern or a functional device on the substrate. 3 and 4, reference numeral 31 is a head alignment control mechanism, 32 is a detection optical system, 33 is an ejection head, 34 is a head alignment fine movement mechanism, 36 is an image identification mechanism, 37 is an XY direction scanning mechanism, and 38 is position detection. The mechanism 39 is a position correction control mechanism, 40 is an ejection head drive / control mechanism, 41 is an optical axis, 42 is an element electrode, 43 is a droplet, and 44 is a droplet landing position.
The droplet applying device (ejection head 33) of the ejection head unit 11 may be any mechanism as long as it can eject a solution containing a functional material, and in particular, an ink jet capable of ejecting a solution of about 0.1 pl to several hundred pl. The principle mechanism is desirable.

インクジェット方式としては、たとえば米国特許第3683212号明細書に開示されている方式(Zoltan方式)、米国特許第3747120号明細書に開示されている方式(Stemme方式)、米国特許第3946398号明細書に開示されている方式(Kyser方式)のようにピエゾ振動素子に、電気的信号を印加し、この電気的信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従って微細なノズルから液滴を吐出飛翔させるものがあり、通常、総称してドロップオンデマンド方式と呼ばれている。   Examples of the ink jet method include a method disclosed in US Pat. No. 3,683,212 (Zoltan method), a method disclosed in US Pat. No. 3,747,120 (Stemme method), and US Pat. No. 3,946,398. As in the disclosed method (Kyser method), an electrical signal is applied to the piezo-vibration element, this electrical signal is converted into mechanical vibration of the piezo-vibration element, and droplets are discharged from a fine nozzle according to the mechanical vibration. Is generally called a drop-on-demand system.

他の方式として、米国特許第3596275号明細書、米国特許第3298030号明細書等に開示されている方式(Sweet方式)がある。これは連続振動発生法によって帯電量の制御された記録液体の小滴を発生させ、この発生された帯電量の制御された小滴を、一様の電界が掛けられている偏向電極間を飛翔させることで、記録部材上に記録を行うものであり、通常、連続流方式、あるいは荷電制御方式と呼ばれている。
さらに他の方式として、特公昭56−9429号公報に開示されている方式がある。これは液体中で気泡を発生せしめ、その気泡の作用力により微細なノズルから液滴を吐出飛翔させるものであり、サーマルインクジェット方式、あるいはバブルジェット(登録商標)方式と呼ばれている。
As other methods, there are methods (Sweet method) disclosed in US Pat. No. 3,596,275, US Pat. No. 3,298,030, and the like. This generates a recording liquid droplet with a controlled charge amount by a continuous vibration generation method, and the generated charge amount controlled droplet flies between deflection electrodes to which a uniform electric field is applied. Thus, recording is performed on a recording member, which is usually called a continuous flow method or a charge control method.
As another method, there is a method disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-9429. This is a method in which bubbles are generated in a liquid, and droplets are ejected and ejected from fine nozzles by the action force of the bubbles, which is called a thermal ink jet method or a bubble jet (registered trademark) method.

このように液滴を噴射する方式は、ドロップオンデマンド方式、連続流方式、サーマルインクジェット方式等あるが、必要に応じて適宜その方式を選べばよい。
本発明ではこのようなパターン配線基板、あるいは機能デバイス(機能素子)を形成した機能性基板/基体を製造する製造装置(図2)において、基板14はこの装置の基板位置決め/保持手段22によってその保持位置を調整して決められる。図2では簡略化しているが、基板位置決め/保持手段22は基板14の各辺に当接されるとともに、X方向およびそれに直交するY方向にサブミクロンオーダーで微調整できるようになっているとともに、噴射ヘッドコントロールボックス17、コンピュータ20、コントロールボックス21等と接続され、その位置決め情報および微調整変位情報等と、液滴付与の位置情報、タイミング等は、たえずフィードバックできるようになっている。
There are a drop-on-demand method, a continuous flow method, a thermal ink jet method, and the like as a method for ejecting droplets as described above, and the method may be appropriately selected as necessary.
In the present invention, in a manufacturing apparatus (FIG. 2) for manufacturing such a patterned wiring board or a functional substrate / base on which a functional device (functional element) is formed, the substrate 14 is moved by the substrate positioning / holding means 22 of this apparatus. It is determined by adjusting the holding position. Although simplified in FIG. 2, the substrate positioning / holding means 22 is brought into contact with each side of the substrate 14 and can be finely adjusted in the submicron order in the X direction and the Y direction orthogonal thereto. These are connected to the ejection head control box 17, the computer 20, the control box 21, etc., and the positioning information, fine adjustment displacement information, etc., the position information of the droplet application, the timing, etc. can be constantly fed back.

さらに本発明のパターン配線基板/基体、あるいは機能デバイスを形成した機能性基板/基体を製造する製造装置では、X、Y方向の位置調整機構の他に図示しない(基板14の下に位置するために見えない)、回転位置調整機構を有している。これに関連して先に本発明のパターン配線基板/基体、あるいは機能デバイス形成基板/基体の形状および形成される機能デバイス群の配列等に関して説明する。   Further, in the manufacturing apparatus for manufacturing the functional wiring board / base body on which the pattern wiring board / base body or the functional device is formed according to the present invention, in addition to the position adjusting mechanism in the X and Y directions (not shown) (because it is located below the board 14). It has a rotational position adjustment mechanism. In relation to this, the pattern wiring board / base of the present invention or the shape of the functional device forming board / base and the arrangement of the functional device group to be formed will be described.

本発明のパターン配線基板/基体、あるいは機能デバイス形成基板/基体は、その目的、用途に応じて、ガラス基板、セラミックス基板、PETを始めとする各種プラスチック基板、Si等の半導体基板、ガラス・エポキシ基板、ポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム等の高分子フィルムよりなるフレキシブル基板等が好適に用いられる。たとえば各種プラスチック基板や高分子フィルムは軽量化が要求されるパターン配線基板/基体、あるいは機能デバイスに効果的である。
本発明のパターン配線基板/基体、あるいは機能デバイス形成基板/基体に使用する各種プラスチック基板や高分子フィルムの形状は、このような基板を経済的に生産、供給する、あるいは最終的に製作される機能デバイス形成基板の用途から、矩形である。つまり、その矩形形状を構成する縦2辺、横2辺はそれぞれ、縦2辺が互いに平行、横2辺が互いに平行であり、かつ縦横の辺は直角をなすような基板である。
The patterned wiring board / substrate or functional device forming substrate / substrate of the present invention is a glass substrate, a ceramic substrate, various plastic substrates such as PET, a semiconductor substrate such as Si, a glass / epoxy, depending on the purpose and application. A flexible substrate made of a polymer film such as a substrate, a polyimide film, a polyamideimide film, a polyamide film, or a polyester film is preferably used. For example, various plastic substrates and polymer films are effective for pattern wiring substrates / substrates or functional devices that require weight reduction.
The shape of various plastic substrates and polymer films used for the patterned wiring board / substrate or functional device forming substrate / substrate of the present invention is economically produced, supplied, or finally produced. From the application of the functional device forming substrate, it is rectangular. That is, the two vertical and horizontal sides constituting the rectangular shape are substrates in which the two vertical sides are parallel to each other, the two horizontal sides are parallel to each other, and the vertical and horizontal sides form a right angle.

このような基板に対して本発明では、形成される機能デバイス群をマトリックス状に配列し、このマトリックスの互いに直交する2方向が、この基板の縦方向の辺あるいは横方向の辺の方向と平行であるように機能デバイス群を配列する。このように機能デバイス群をマトリックス状に配列する理由および、基板の縦横の辺をそのマトリックスの直交する2方向と平行になるようにする理由を以下に述べる。   In the present invention, the functional device groups to be formed are arranged in a matrix for such a substrate, and the two orthogonal directions of the matrix are parallel to the direction of the vertical side or the horizontal side of the substrate. The functional device group is arranged so that The reason why the functional device groups are arranged in a matrix and the reason why the vertical and horizontal sides of the substrate are parallel to two orthogonal directions of the matrix will be described below.

図2あるいは図3に示したように、本発明では、最初に基板14と吐出ヘッドユニット11の溶液噴射口面の位置関係が決められた後は、特に位置制御を行うことはない。つまり、吐出ヘッドユニット11は基板14に対して一定の距離を保ちながら機能デバイス群の形成面に対して平行にX、Y方向の相対移動を行いつつ、上記溶液の噴射を行う。つまりこのX方向及びY方向は互いに直交する2方向であり、基板の位置決めを行う際に、基板の縦辺あるいは横辺をそのY方向あるいはX方向と平行になるようにしておけば、形成される機能デバイス群もそのマトリックス状配列の2方向がそれぞれ平行であるため、相対移動を行いつつ噴射する機構のみで高精度のデバイス群形成を行うことができる。言い換えるならば、本発明のような基板形状、機能デバイス群のマトリックス状配列、直交するX、Yの2方向の相対移動装置にすれば、デバイス形成の液滴噴射を行う前の基板の位置決めを正確に行えば、高精度な機能デバイス群のマトリックス状配列が得られるということである。   As shown in FIG. 2 or FIG. 3, in the present invention, after the positional relationship between the substrate 14 and the solution ejection port surface of the discharge head unit 11 is first determined, the position control is not particularly performed. That is, the ejection head unit 11 ejects the solution while performing a relative movement in the X and Y directions parallel to the formation surface of the functional device group while maintaining a certain distance from the substrate 14. In other words, the X direction and the Y direction are two directions orthogonal to each other. When the substrate is positioned, the vertical direction or the horizontal side of the substrate is formed so as to be parallel to the Y direction or the X direction. Since the two functional device groups in the matrix arrangement are parallel to each other, a highly accurate device group can be formed only by a mechanism that performs ejection while performing relative movement. In other words, if a substrate shape, a matrix arrangement of functional device groups, and a relative movement device in two directions of X and Y orthogonal to each other as in the present invention are used, positioning of the substrate before droplet ejection for device formation is performed. If performed accurately, a highly accurate matrix arrangement of functional device groups can be obtained.

ここで、先ほどの回転位置調整機構に戻って説明する。前述のように本発明では、デバイス形成の液滴噴射を行う前の基板の位置決めを正確に行い、XおよびY方向の相対移動のみを行い、他の制御を行わず、高精度な機能デバイス群のマトリックス状配列を得ようというものである。その際問題となるのは、最初に基板の位置決めを行う際の回転方向(X、Yの2方向で決定される平面に対して垂直方向の軸に対する回転方向)のズレである。
この回転方向のズレを補正するために本発明では、前述のように図示しない(基板14の下に位置して見えない)、回転位置調整機構を有している。これにより回転方向のズレも補正し、基板の辺を位置決めすると、本発明の装置では、XおよびY方向のみの相対移動で、高精度な機能デバイス群のマトリックス状配列が得られる。
Here, the description will be returned to the rotational position adjustment mechanism. As described above, in the present invention, the substrate is accurately positioned before the droplet ejection for device formation is performed, only the relative movement in the X and Y directions is performed, and other controls are not performed. It is intended to obtain a matrix-like arrangement. In this case, a problem is a shift in the rotation direction (the rotation direction with respect to the axis perpendicular to the plane determined by the two directions X and Y) when the substrate is first positioned.
In order to correct this shift in the rotational direction, the present invention has a rotational position adjusting mechanism (not shown) that is not shown (not shown) as described above. Thus, when the displacement in the rotational direction is also corrected and the sides of the substrate are positioned, the apparatus of the present invention can obtain a highly accurate matrix arrangement of functional device groups by relative movement only in the X and Y directions.

以上は、この回転位置調整機構を、図2の基板位置決め/保持手段で22(22X1、22Y1、22X2、22Y2)とは別物の機構として説明した(基板14の下に位置して見えない)が、基板位置決め/保持手段22に回転位置調整機構を持たせることも可能である。例えば、基板位置決め/保持手段22は、基板14の辺に当接され、基板位置決め/保持手段22全体が、X方向あるいはY方向に位置を調整できるようになっているが、基板位置決め/保持手段22の基板14の辺に当接される部分において、距離をおいて設けられた2本のネジが独立に動くようにしておけば、角度調整が可能である。なお、この回転位置制御情報も上記のX、Y方向の位置決め情報および微調整変位情報等と同様に噴射ヘッドコントロールボックス17、コンピュータ20、コントロールボックス21等と接続され、液滴付与の位置情報、タイミング等が、たえずフィードバックできるようになっている。   The rotation position adjustment mechanism has been described as a separate mechanism from 22 (22X1, 22Y1, 22X2, 22Y2) in the substrate positioning / holding means of FIG. 2 (not visible under the substrate 14). The substrate positioning / holding means 22 can be provided with a rotational position adjusting mechanism. For example, the substrate positioning / holding means 22 is brought into contact with the side of the substrate 14 so that the entire position of the substrate positioning / holding means 22 can be adjusted in the X direction or the Y direction. The angle adjustment is possible if two screws provided at a distance are moved independently at a portion that contacts the side of the substrate 14. This rotational position control information is also connected to the ejection head control box 17, the computer 20, the control box 21, etc. in the same manner as the positioning information and fine adjustment displacement information in the X and Y directions, and the droplet application position information, Timing, etc. can be constantly fed back.

以上の説明は、本発明に好適に使用される基板が、基本的に矩形形状であるということを前提としたものであるが、例外としてSi等の半導体基板は丸いウエハとして供給されるので、その場合は、結晶方位軸の方向を示すオリフラ(オリエンテーションフラット)と呼ばれる直線状の1辺を上記基板位置決め/保持手段22に当接させればよい。   The above description is based on the premise that the substrate suitably used in the present invention is basically a rectangular shape, except that a semiconductor substrate such as Si is supplied as a round wafer, In that case, the substrate positioning / holding means 22 may be brought into contact with one straight side called an orientation flat (orientation flat) indicating the direction of the crystal orientation axis.

次に本発明の位置決めの他の手段、構成について説明する。
上記の説明は基板位置決め/保持手段22は、基板14の辺に当接され、基板位置決め/保持手段22全体が、X方向あるいはY方向に位置を調整できるようにしたものであるが、ここでは、基板14の辺ではなく、基板上に互いに直交する2方向に帯状パターンを設けるようにした例について説明する。前述のように本発明では基板上に機能デバイス群をマトリックス状に配列して形成されるが、ここでは、前記のような互いに直交する2方向の帯状パターンをこのマトリックスの互いに直交する2方向と平行になるように形成しておく。このようなパターンは、基板上にフォトファブリケーション技術によって容易に形成できる。
Next, other means and configuration of positioning according to the present invention will be described.
In the above description, the substrate positioning / holding means 22 is brought into contact with the side of the substrate 14 so that the position of the entire substrate positioning / holding means 22 can be adjusted in the X direction or the Y direction. An example will be described in which strip-like patterns are provided in two directions orthogonal to each other on the substrate, not on the sides of the substrate 14. As described above, in the present invention, functional device groups are formed in a matrix on a substrate. Here, however, the above-described two orthogonal band-like patterns are defined as two orthogonal directions of the matrix. It forms so that it may become parallel. Such a pattern can be easily formed on a substrate by a photofabrication technique.

本発明は、マトリックス状に配列された多数の機能デバイス群を形成する場合の他に、図1に示したような配線パターンを形成する場合にも適用されるが、このような配線パターンも、この例のように直交する2方向に形成し、それが、それぞれ基板の縦、横方向(X方向、Y方向)に平行になるように形成する。この配線パターンは、本発明の基板の本来の機能を阻害しない位置に、このような位置決めの目的のためのパターンとして形成してもよいし、また、素子電極42(図4)や、各デバイスのX方向配線やY方向配線等の配線パターンを本発明の互いに直交する2方向の帯状パターンとみなしてもよい。このような帯状パターンを設けておけば、図4で後述するような、CCDカメラとレンズとを用いた検出光学系32によってパターン検出ができ、位置調整にフィードバックできる。   The present invention is applied to the case of forming a wiring pattern as shown in FIG. 1 in addition to the case of forming a large number of functional device groups arranged in a matrix. It is formed in two orthogonal directions as in this example, and is formed so as to be parallel to the vertical and horizontal directions (X direction and Y direction) of the substrate, respectively. The wiring pattern may be formed as a pattern for the purpose of such positioning at a position that does not hinder the original function of the substrate of the present invention, or the element electrode 42 (FIG. 4) or each device. The wiring patterns such as the X-direction wiring and the Y-direction wiring may be regarded as the two-direction belt-like patterns of the present invention. If such a belt-like pattern is provided, pattern detection can be performed by a detection optical system 32 using a CCD camera and a lens as will be described later with reference to FIG.

次に上記X、Y方向に対して垂直方向であるZ方向であるが、本発明では、最初に基板14と吐出ヘッドユニット11の溶液噴射口面の位置関係が決められた後は、特に位置制御を行うことはない。つまり、吐出ヘッドユニット11は基板14に対して一定の距離を保ちながらX、Y方向の相対移動を行いつつ、機能性材料を含有する溶液の噴射を行うが、その噴射時には、吐出ヘッドユニット11のZ方向の位置制御は特に行わない。その理由は、噴射時にその制御を行うと、機構、制御システム等が複雑になるだけではなく、基板14への液滴付与による機能デバイスの形成が遅くなり、生産性が著しく低下するからである。   Next, in the Z direction, which is a direction perpendicular to the X and Y directions, in the present invention, after the positional relationship between the substrate 14 and the solution ejection port surface of the discharge head unit 11 is first determined, the position is particularly important. There is no control. That is, the ejection head unit 11 ejects the solution containing the functional material while performing a relative movement in the X and Y directions while maintaining a certain distance from the substrate 14, and at the time of ejection, the ejection head unit 11 is ejected. The position control in the Z direction is not particularly performed. The reason for this is that if the control is performed at the time of jetting, not only the mechanism and the control system become complicated, but also the formation of the functional device by applying droplets to the substrate 14 becomes slow, and the productivity is significantly reduced. .

かわりに本発明では基板14の平面度やその基板14を保持する部分の装置の平面度、さらに吐出ヘッドユニット11をX、Y方向に相対移動を行わせるキャリッジ機構等の精度を高めるようにすることで、噴射時のZ方向制御を行わず、吐出ヘッドユニット11と基板14のX、Y方向の相対移動を高速で行い、生産性を高めている。一例をあげると、本発明の溶液付与時(噴射時)における基板14と吐出ヘッドユニット11の溶液噴射口面の距離の変動は2mm以下におさえられている(基板14のサイズが100mm×100mm以上、4000mm×4000mm以下の場合で)。
なお、通常X、Y方向の2方向で決まる平面は水平(鉛直方向に対して垂直な面)に維持されるように装置構成されるが、基板14が小さい場合(例えば500mm×500mm以下の場合)には必ずしもX、Y方向の2方向で決まる平面を水平にする必要はなく、その装置にとってもっとも効率的な基板14の配置の位置関係になるようにすればよい。
Instead, in the present invention, the flatness of the substrate 14 and the flatness of the portion of the apparatus that holds the substrate 14 and the accuracy of a carriage mechanism that relatively moves the discharge head unit 11 in the X and Y directions are improved. Thus, the Z-direction control at the time of ejection is not performed, and the relative movement of the ejection head unit 11 and the substrate 14 in the X and Y directions is performed at high speed, thereby improving productivity. As an example, the variation of the distance between the substrate 14 and the solution ejection port surface of the ejection head unit 11 at the time of application of the solution of the present invention is suppressed to 2 mm or less (the size of the substrate 14 is 100 mm × 100 mm or more). 4000mm x 4000mm or less).
Although the apparatus is configured so that the plane determined by the two directions of the X and Y directions is normally maintained (horizontal to the vertical direction), the substrate 14 is small (for example, 500 mm × 500 mm or less). ) Does not necessarily need to be horizontal in the plane determined by the two directions of X and Y, and it is sufficient that the positional relationship of the arrangement of the substrates 14 is most efficient for the apparatus.

次に、図4により吐出ヘッドユニット11の構成を説明する。
図4において、符号32は基板14上の画像情報を取り込む検出光学系であり、液滴43を吐出させる噴射ヘッド33に近接し、検出光学系32の光軸41および焦点位置と、噴射ヘッド33による液滴43の着弾位置44とが一致するよう配置されている。
この場合、図3に示す検出光学系32と噴射ヘッド33との位置関係はヘッドアライメント微動機構34とヘッドアライメント制御機構31により精密に調整できるようになっている。また、検出光学系32には、CCDカメラとレンズとを用いている。
Next, the configuration of the ejection head unit 11 will be described with reference to FIG.
In FIG. 4, reference numeral 32 denotes a detection optical system that captures image information on the substrate 14, close to the ejection head 33 that ejects the droplet 43, the optical axis 41 and the focal position of the detection optical system 32, and the ejection head 33. It is arranged so that the landing position 44 of the droplet 43 by the same position coincides.
In this case, the positional relationship between the detection optical system 32 and the ejection head 33 shown in FIG. 3 can be precisely adjusted by the head alignment fine movement mechanism 34 and the head alignment control mechanism 31. The detection optical system 32 uses a CCD camera and a lens.

図3において、符号36は先の検出光学系32で取り込まれた画像情報を識別する画像識別機構であり、画像のコントラストを2値化し、2値化した特定コントラスト部分の重心位置を算出する機能を有したものである。具体的には(株)キーエンス製の高精度画像認識装置、VX−4210を用いることができる。これによって得られた画像情報に機能性素子基板14上における位置情報を与える手段が位置検出機構38である。これには、XY方向走査機構37に設けられたリニアエンコーダ等の測長器を利用することができる。また、これらの画像情報と機能性素子基板14上での位置情報をもとに、位置補正を行うのが位置補正制御機構39であり、この機構によりXY方向走査機構37の動きに補正が加えられる。また、噴射ヘッド制御・駆動機構40によって噴射ヘッド33が駆動され、液滴が機能性素子基板14上に付与される。これまで述べた各制御機構は、制御用コンピュータ35により集中制御される。   In FIG. 3, reference numeral 36 denotes an image identification mechanism that identifies image information captured by the previous detection optical system 32, and has a function of binarizing the image contrast and calculating the centroid position of the binarized specific contrast portion. It is what has. Specifically, VX-4210, a high-precision image recognition device manufactured by Keyence Corporation can be used. A means for giving position information on the functional element substrate 14 to the image information obtained thereby is a position detection mechanism 38. For this purpose, a length measuring device such as a linear encoder provided in the XY direction scanning mechanism 37 can be used. The position correction control mechanism 39 corrects the position based on the image information and the position information on the functional element substrate 14, and this mechanism corrects the movement of the XY direction scanning mechanism 37. It is done. Further, the ejection head 33 is driven by the ejection head control / drive mechanism 40, and droplets are applied onto the functional element substrate 14. Each control mechanism described so far is centrally controlled by the control computer 35.

ところで、図4で液滴が基板面に斜めに噴射する図を示したが、これは検出光学系32と、噴射ヘッド33を併せて図示するためにこのように液滴が斜めに飛翔している図としたが、実際には基板に対してほぼ垂直に当たるように噴射付与するようにする。
なお、以上の説明は、吐出ヘッドユニット11は固定で、機能性素子基板14がXY方向走査機構37により任意の位置に移動することで吐出ヘッドユニット11と機能性素子基板14との相対移動を実現しているが、図2のように、機能性素子基板14を固定とし、吐出ヘッドユニット11がXY方向に走査するような構成としてもよいことはいうまでもない。特に200mm×200mm程度の中型基板〜2000mm×2000mmあるいはそれ以上の大型基板の製作に適用する場合には、後者のように機能性素子基板14を固定とし、吐出ヘッドユニット11が直交するX、Yの2方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する2方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。
Incidentally, FIG. 4 shows a diagram in which droplets are ejected obliquely onto the substrate surface. This is because the droplets fly obliquely in this manner in order to illustrate the detection optical system 32 and the ejection head 33 together. However, in actuality, spraying is performed so that it is substantially perpendicular to the substrate.
In the above description, the ejection head unit 11 is fixed, and the functional element substrate 14 is moved to an arbitrary position by the XY direction scanning mechanism 37 so that the ejection head unit 11 and the functional element substrate 14 are moved relative to each other. Although realized, it is needless to say that the functional element substrate 14 may be fixed and the ejection head unit 11 may scan in the XY directions as shown in FIG. In particular, when the present invention is applied to the production of a medium-sized substrate of about 200 mm × 200 mm to a large substrate of 2000 mm × 2000 mm or more, the functional element substrate 14 is fixed as in the latter, and the discharge head unit 11 is orthogonal to X, Y It is better to adopt a configuration in which scanning is performed in the two directions, and droplet application of the solution is sequentially performed in the two orthogonal directions.

また、基板サイズが200mm×200mm程度以下の場合には、液滴付与のための吐出ヘッドユニットを200mmの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプとし、吐出ヘッドユニットと基板の相対移動を直交する2方向(X方向、Y方向)に行うことなく、1方向のみ(例えばX方向のみ)に相対移動させて行うことも可能であり、量産性も高くすることができるが、基板サイズが200mm×200mm以上の場合には、そのような200mmの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプの吐出ヘッドユニットを製作することは技術的/コスト的に実現困難であり、本発明のように吐出ヘッドユニット11が直交するX、Yの2方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する2方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。   When the substrate size is about 200 mm × 200 mm or less, the discharge head unit for applying droplets is a large array multi-nozzle type that can cover the range of 200 mm, and the relative movement between the discharge head unit and the substrate is orthogonal 2. It is possible to perform relative movement only in one direction (for example, only in the X direction) without performing in the direction (X direction, Y direction), and the mass productivity can be increased, but the substrate size is 200 mm × 200 mm. In the above case, it is difficult to realize a large array multi-nozzle type discharge head unit capable of covering such a range of 200 mm in terms of technology / cost. Scanning is performed in two directions of X and Y that are orthogonal to each other, and liquid droplet application is sequentially performed in these two orthogonal directions. It is better to have a configuration to do so.

特に最終的な基板としては、200mm×200mmより小さいものを製作する場合であっても、大きな基板から複数個取りして製作するような場合には、その元の基板は、400mm×400mm〜2000mm×2000mmあるいはそれ以上のものを使用することになるので、吐出ヘッドユニット11が直交するX、Yの2方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する2方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。   In particular, as a final substrate, even when a substrate smaller than 200 mm × 200 mm is manufactured, when a plurality of large substrates are manufactured, the original substrate is 400 mm × 400 mm to 2000 mm. Since a × 2000 mm or larger one is used, the ejection head unit 11 scans in two orthogonal X and Y directions, and solution droplet application is sequentially performed in the two orthogonal directions. It is better to have a configuration that does this.

液滴43の材料は機能性材料を含有した溶液であり、例えば、微細な導電性微粒子を含有した溶液が使用される。具体的には、Au、Pt、Ag、Cu、Ni、Cr、Rh、Pd、Zn、Co、Mo、Ru、W、Os、Ir、Fe、Mn、Ge、Sn、Ga、In等の金属微粒子を含有した溶液が好適に使用される。
特に、Au、Ag、Cuのような金属微粒子を用いると、電気抵抗が低く、かつ腐食に強い微細回路パターンを形成することができる。なお、このような回路パターンの他に、例えば、Ptやニクロム材料の微粒子を含有した溶液を使用することによって、抵抗素子を作製したり、Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W、Pb等の金属、PdO、SnO2、In23、PbO、Sb23等の酸化物、HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4、GdB4等の硼化物、TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC、WC等の炭化物、TiN、ZrN、HfN等の窒化物、Si、Ge等の半導体、カーボン等の微粒子含有した溶液を使用することによって、電子放出素子を作製したりすることができる。
The material of the droplet 43 is a solution containing a functional material. For example, a solution containing fine conductive fine particles is used. Specifically, fine metal particles such as Au, Pt, Ag, Cu, Ni, Cr, Rh, Pd, Zn, Co, Mo, Ru, W, Os, Ir, Fe, Mn, Ge, Sn, Ga, and In A solution containing is preferably used.
In particular, when fine metal particles such as Au, Ag, and Cu are used, it is possible to form a fine circuit pattern that has low electrical resistance and is resistant to corrosion. In addition to such a circuit pattern, for example, a resistance element can be manufactured by using a solution containing fine particles of Pt or nichrome material, or Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Metals such as Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W and Pb, oxides such as PdO, SnO 2 , In 2 O 3 , PbO and Sb 2 O 3 , HfB 2 , ZrB 2 , LaB 6 and CeB 6, YB 4, GdB borides such as 4, TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC, and WC, etc., TiN, ZrN, nitrides such as HfN, Si, and contained fine particles of a semiconductor, carbon, such as Ge By using the solution, an electron-emitting device can be manufactured.

本発明において、このような微細な導電性微粒子を含有した溶液は、水性系溶液と油性系溶液がある。
このような微細な導電性微粒子を、水を主体とする分散媒に分散せしめてなる水性系溶液は、例えば、次のような方法で調整することができる。
すなわち、塩化金酸や硝酸銀のような金属イオンソース水溶液に水溶性の重合体を溶解させ、撹拌しながらジメチルアミノエタノールのようなアルカノールアミンを添加する。数10秒〜数分で金属イオンが還元され、平均粒径0.5μm(500nm)以下の金属微粒子が析出する。塩素イオンや硝酸イオンを限外ろ過などの方法で除去した後、濃縮・乾燥することにより濃厚な導電性微粒子含有溶液が得られる。この導電性微粒子含有溶液は、水やアルコール系溶媒、テトラエトキシシランやトリエトキシシランのようなゾルゲルプロセス用バインダーに安定に溶解・混合することが可能である。
In the present invention, the solution containing such fine conductive fine particles includes an aqueous solution and an oily solution.
An aqueous solution obtained by dispersing such fine conductive fine particles in a dispersion medium mainly composed of water can be prepared by the following method, for example.
That is, a water-soluble polymer is dissolved in an aqueous metal ion source solution such as chloroauric acid or silver nitrate, and an alkanolamine such as dimethylaminoethanol is added with stirring. Metal ions are reduced in several tens of seconds to several minutes, and metal fine particles having an average particle size of 0.5 μm (500 nm) or less are deposited. After removing chloride ions and nitrate ions by a method such as ultrafiltration, a concentrated conductive fine particle-containing solution can be obtained by concentration and drying. This conductive fine particle-containing solution can be stably dissolved and mixed in water, an alcohol solvent, a sol-gel process binder such as tetraethoxysilane or triethoxysilane.

微細な導電性微粒子を油を主体とする分散媒に分散せしめてなる油性系溶液は、例えば、次のような方法で調整することができる。
すなわち、油溶解性のポリマーをアセトンのような水混和性有機溶媒に溶解させ、この溶液を金属イオンソース水溶液と混合する。混合物は不均一系であるが、これを撹拌しながらアルカノールアミンを添加すると金属微粒子は重合体中に分散した形で油相側に析出してくる。これを濃縮・乾燥させると水性系と同様の濃厚な導電性微粒子含有溶液が得られる。この導電性微粒子含有溶液は、芳香族系、ケトン系、エステル系などの溶媒やポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂等に安定に溶解・混合することが可能である。
An oily solution obtained by dispersing fine conductive fine particles in a dispersion medium mainly composed of oil can be prepared, for example, by the following method.
That is, an oil-soluble polymer is dissolved in a water-miscible organic solvent such as acetone, and this solution is mixed with an aqueous metal ion source solution. The mixture is heterogeneous, but when alkanolamine is added while stirring the mixture, the metal fine particles are precipitated on the oil phase side in a form dispersed in the polymer. When this is concentrated and dried, a concentrated conductive fine particle-containing solution similar to the aqueous system is obtained. This conductive fine particle-containing solution can be stably dissolved and mixed in aromatic solvents, ketone solvents, ester solvents and the like, polyesters, epoxy resins, acrylic resins, polyurethane resins, and the like.

導電性微粒子含有溶液の分散媒中における導電性微粒子の濃度は、最大80重量%とすることが可能であるが、用途に応じて適宜稀釈して使用する。
通常、導電性微粒子含有溶液における導電性微粒子の含有量は2〜50重量%、界面活性剤および樹脂の含有量は0.3〜30重量%、粘度は3〜30センチポイズが適当である。
液滴43の材料として他には、たとえば、CuCl等のI−VII族化合物半導体、CdS、CdSe等のII−VI族化合物半導体、InAs等のIII−V族化合物半導体、及びIV族半導体のような半導体結晶、TiO2、SiO、SiO2等の金属酸化物、蛍光体、フラーレン、デンドリマー等の無機化合物、フタロシアニン、アゾ化合物等の有機化合物からなるもの、またはそれらの複合材料等のナノ粒子を含有した溶液があげられる。
The concentration of the conductive fine particles in the dispersion medium of the conductive fine particle-containing solution can be a maximum of 80% by weight, but is appropriately diluted depending on the application.
Usually, the content of the conductive fine particles in the conductive fine particle-containing solution is 2 to 50% by weight, the content of the surfactant and the resin is 0.3 to 30% by weight, and the viscosity is 3 to 30 centipoise.
Other examples of the material of the droplet 43 include a group I-VII compound semiconductor such as CuCl, a group II-VI compound semiconductor such as CdS and CdSe, a group III-V compound semiconductor such as InAs, and a group IV semiconductor. Nano-particles such as semiconductor crystals, metal oxides such as TiO 2 , SiO, SiO 2 , phosphors, inorganic compounds such as fullerenes and dendrimers, organic compounds such as phthalocyanines and azo compounds, or composite materials thereof. Examples of the contained solution.

本発明において対象となるナノ粒子としては、通常、粒径が0.0005〜0.2μm(0.5〜200nm)、好ましくは0.0005〜0.05μm(0.5〜50nm)の微粒子があげられるが、より厳密には、溶液製造上の微粒子分散安定性や、噴射時の目詰まり発生、さらにはパターン形成される基板の表面粗さなどを考慮して決められる。
なお、本発明の目的を損なわない範囲で、これらナノ粒子の表面を化学的あるいは物理的に修飾しても良く、また界面活性剤や分散安定剤や酸化防止剤などの添加剤を加えても良い。このようなナノ粒子はコロイド化学的な手法、例えば逆ミセル法(Lianos, P.et al., Chem. Phys. Lett., 125, 299 (1986))やホットソープ法(Peng, X. et al., J. Am. Chem. Soc., 119, 7019 (1997))によって合成することができる。
In the present invention, the target nanoparticles are usually fine particles having a particle size of 0.0005 to 0.2 μm (0.5 to 200 nm), preferably 0.0005 to 0.05 μm (0.5 to 50 nm). More strictly, it is determined in consideration of the dispersion stability of the fine particles during production of the solution, the occurrence of clogging during injection, and the surface roughness of the substrate on which the pattern is formed.
The surface of these nanoparticles may be chemically or physically modified within the range not impairing the object of the present invention, and additives such as surfactants, dispersion stabilizers and antioxidants may be added. good. Such nanoparticles can be obtained by colloidal chemical methods such as the reverse micelle method (Lianos, P. et al., Chem. Phys. Lett., 125, 299 (1986)) and the hot soap method (Peng, X. et al. , J. Am. Chem. Soc., 119, 7019 (1997)).

本発明に好適に使用できるナノ粒子含有溶液は、上記ナノ粒子を連続相が水相であり分散相が油相であるエマルション(O/Wエマルション)に分散させた分散液である。
上記水相は水を主体とするが、水に水溶性有機溶剤を添加して用いてもよい。水溶性有機溶剤としてはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール(#200、#400)、グリセリン、前記グリコール類のアルキルエーテル類、N−メチルピロリドン、1、3−ジメチルイミダゾリノン、チオジグリコール、2−ピロリドン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エタノール、イソプロパノール等が挙げられる。水性分散媒体中の水溶性有機溶剤の使用量は、通常30重量%以下が好ましく、さらには20重量%とするのがより好ましい。
The nanoparticle-containing solution that can be suitably used in the present invention is a dispersion in which the above-mentioned nanoparticles are dispersed in an emulsion (O / W emulsion) in which the continuous phase is an aqueous phase and the dispersed phase is an oil phase.
The aqueous phase is mainly water, but a water-soluble organic solvent may be added to water. Examples of water-soluble organic solvents include ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol (# 200, # 400), glycerin, alkyl ethers of the glycols, N-methylpyrrolidone, 1,3- Examples thereof include dimethyl imidazolinone, thiodiglycol, 2-pyrrolidone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, diethanolamine, triethanolamine, ethanol, isopropanol and the like. The amount of water-soluble organic solvent used in the aqueous dispersion medium is usually preferably 30% by weight or less, and more preferably 20% by weight.

分散液中のナノ粒子の含有量は、所望の膜(層)構造または粒子配列構造及び膜(層)厚により異なるが分散液の全重量に対し、通常0.01〜15重量%の範囲で用いられるが、0.05〜10重量%の範囲とするのがより好ましい。ナノ粒子の含有量が少な過ぎるとデバイス機能を充分に発現することが出来なくなる可能性があり、逆に多過ぎるとインクジェット原理で液滴を噴射する際の吐出安定性が損なわれる。   The content of the nanoparticles in the dispersion varies depending on the desired film (layer) structure or particle arrangement structure and film (layer) thickness, but is usually in the range of 0.01 to 15% by weight with respect to the total weight of the dispersion. Although it is used, it is more preferably in the range of 0.05 to 10% by weight. If the content of the nanoparticles is too small, there is a possibility that the device function cannot be expressed sufficiently. Conversely, if the content is too large, the ejection stability at the time of ejecting droplets by the ink jet principle is impaired.

また本発明に好適に使用され、インクジェット原理で噴射されるナノ粒子含有溶液は、分散液中に、界面活性剤、及びナノ粒子の分散用溶媒を共存させるのが好ましい。界面活性剤としては、例えばアニオン系界面活性剤(ドデシルスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートのアンモニウム塩など)、ノニオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミドなど)があげられ、これらを単独または二種以上混合して用いることができる。   Further, the nanoparticle-containing solution that is preferably used in the present invention and ejected by the ink jet principle preferably has a surfactant and a solvent for dispersing nanoparticles coexist in the dispersion. Examples of the surfactant include an anionic surfactant (sodium dodecyl sulfonate, sodium dodecyl benzene sulfonate, sodium laurate, ammonium salt of polyoxyethylene alkyl ether sulfate, etc.), nonionic surfactant (polyoxyethylene alkyl). Ethers, polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene alkyl amines, polyoxyethylene alkyl amides, etc.), and these may be used alone or in combination of two or more. be able to.

界面活性剤の量は溶液の全重量に対し、通常、0.1〜30重量%の範囲で用いられるが、5〜20重量%の範囲とするのがより好ましい。界面活性剤がこの範囲よりも少な過ぎると水性分散体中で油水分離が生じ、液滴噴射付与による均一なパターンのコーティングができない場合がある。逆にこの範囲より多過ぎると水性分散媒体の粘度が高くなりすぎる傾向がある。
ナノ粒子の分散用溶媒としては、通常トルエン、ヘキサン、ピリジン、クロロホルムなどの液体であり、揮発性であることが望ましい。分散用溶媒の量は通常、0.1〜20重量%程度の範囲で用いられるが、1〜10重量%の範囲がより好ましい。分散用溶媒がこの範囲よりも少な過ぎると水性媒体中に含有させることのできる超微粒子の量が少なくなる。逆にこの範囲より多過ぎると水性分散媒体中で油水分離が生じる場合がある。
The amount of the surfactant is usually used in the range of 0.1 to 30% by weight with respect to the total weight of the solution, but more preferably in the range of 5 to 20% by weight. When the amount of the surfactant is less than this range, oil-water separation occurs in the aqueous dispersion, and there is a case where a uniform pattern cannot be coated by applying droplets. On the contrary, when the amount is more than this range, the viscosity of the aqueous dispersion medium tends to be too high.
The solvent for dispersing the nanoparticles is usually a liquid such as toluene, hexane, pyridine, chloroform, and preferably volatile. The amount of the solvent for dispersion is usually used in the range of about 0.1 to 20% by weight, but more preferably in the range of 1 to 10% by weight. If the amount of the dispersing solvent is less than this range, the amount of ultrafine particles that can be contained in the aqueous medium decreases. On the other hand, if it is more than this range, oil-water separation may occur in the aqueous dispersion medium.

さらに、分散液中に有機化合物を溶解させておくこともできる。このような有機化合物としては、トリオクチルホスフィンオキシド(TOPO)、チオフェノール、フォトクロミック化合物(スピロピラン、フルギド等)、電荷移動型錯体、電子受容性化合物等があげられ、常温で固体であるものが好ましい。この場合、分散液中の前記有機化合物の量は、ナノ粒子の重量に対し、1/10000以上、好ましくは1/1000〜10倍程度である。
なお本発明の目的を損なわない範囲で、懸濁液に界面活性剤や分散安定剤や酸化防止剤などの添加剤、またはポリマー、塗布・乾燥過程でゲル化する材料などのバインダーを加えても良い。
Furthermore, the organic compound can be dissolved in the dispersion. Examples of such organic compounds include trioctylphosphine oxide (TOPO), thiophenol, photochromic compounds (spiropyran, fulgide, etc.), charge transfer complexes, electron-accepting compounds, and the like that are solid at room temperature are preferable. . In this case, the amount of the organic compound in the dispersion is at least 1/10000, preferably about 1/1000 to 10 times the weight of the nanoparticles.
In addition, a surfactant, a dispersion stabilizer, an additive such as an antioxidant, or a binder such as a polymer or a material that gels in the coating / drying process may be added to the suspension as long as the object of the present invention is not impaired. good.

このようなナノ粒子含有溶液をインクジェット原理によって基板上に液滴付与し、乾燥させてパターン配線形成、あるいは機能デバイス形成を行う。本発明においては、たとえば、先ず大気圧中において、−20〜200℃、好ましくは0〜100℃程度で1時間以上、好ましくは3時間以上風乾し、その後必要に応じて減圧乾燥を行っても良い。この際の減圧度は1×105Pa以下であればよいが、好ましくは1×104Pa以下程度であり、温度は通常−20〜200℃、好ましくは0〜100℃である。また、減圧時間は1〜24時間程度である。
上記の方法により得られるナノ粒子薄膜の厚さは特に限定されるものではないが、通常、ナノ粒子の直径〜1mm、好ましくはナノ粒子の直径〜100μm程度である。また、ナノ粒子薄膜内において、ナノ粒子はある程度以上の密度で存在するのが好ましい。その意味からナノ粒子の集合体における個々のナノ粒子間の平均粒子間距離は、通常粒子直径の10倍以内の範囲であり、さらには粒子直径の2倍以内の範囲であることが好ましい。この平均粒子間距離が大き過ぎるとナノ粒子は集団的機能を示さなくなる。
A droplet containing such a nanoparticle-containing solution is applied onto a substrate by the ink jet principle and dried to form a pattern wiring or a functional device. In the present invention, for example, it may be first air-dried at −20 to 200 ° C., preferably about 0 to 100 ° C. for 1 hour or more, preferably 3 hours or more, and then dried under reduced pressure as necessary. good. The degree of vacuum at this time may be 1 × 10 5 Pa or less, preferably about 1 × 10 4 Pa or less, and the temperature is usually −20 to 200 ° C., preferably 0 to 100 ° C. The decompression time is about 1 to 24 hours.
Although the thickness of the nanoparticle thin film obtained by said method is not specifically limited, Usually, the diameter of a nanoparticle is 1 mm, Preferably it is the diameter of a nanoparticle-about 100 micrometers. In the nanoparticle thin film, the nanoparticles are preferably present at a density of a certain level or more. In this sense, the average interparticle distance between individual nanoparticles in the nanoparticle aggregate is usually within 10 times the particle diameter, and more preferably within 2 times the particle diameter. If this average interparticle distance is too large, the nanoparticles will not exhibit collective function.

他の機能性材料を含有した溶液としては、有機EL材料を溶解した溶液が好適に使用される。例えば赤、緑、青に発色する有機EL材料を溶解した溶液として、以下のような組成のものがある。   As the solution containing other functional materials, a solution in which an organic EL material is dissolved is preferably used. For example, a solution in which an organic EL material that develops red, green, and blue is dissolved includes the following composition.

溶媒:ドデシルベンゼン/ジクロロベンゼン(1/1,体積比)
赤色発色の場合の組成物:ポリフルオレン /ペリレン染料(98/2,重量比)
緑色発色の場合の組成物:ポリフルオレン/クマリン染料(98.5/1.5,重量比)
青色発色の場合の組成物:ポリフルオレン
Solvent: dodecylbenzene / dichlorobenzene (1/1, volume ratio)
Composition for red color development: polyfluorene / perylene dye (98/2, weight ratio)
Composition for green color development: polyfluorene / coumarin dye (98.5 / 1.5, weight ratio)
Composition for blue color development: polyfluorene

さらに他の機能性材料としては、先に述べた有機EL材料の他に、例えばポリフェニレンビニレン系(ポリパラフェニリレンビニレン系誘導体)、ポリフェニレン系誘導体、その他、ベンゼン誘導体に可溶な低分子系有機EL材料、高分子系有機EL材料、ポリビニルカルバゾール等の材料を用いることができる。有機EL材料の具体例としては、ルブレン、ペリレン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクリドン、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。また、有機EL表示における周辺材料である電子輸送性、ホール輸送性材料も本発明の機能性素子を製作する機能材料として使用される。   As other functional materials, in addition to the organic EL materials described above, for example, polyphenylene vinylenes (polyparaphenylylene vinylene derivatives), polyphenylene derivatives, and other low molecular organics that are soluble in benzene derivatives. Materials such as EL materials, polymer organic EL materials, and polyvinyl carbazole can be used. Specific examples of the organic EL material include rubrene, perylene, 9,10-diphenylanthracene, tetraphenylbutadiene, Nile red, coumarin 6, quinacridone, polythiophene derivatives, and the like. In addition, electron transporting and hole transporting materials, which are peripheral materials in organic EL display, are also used as a functional material for producing the functional element of the present invention.

他の本発明の機能性素子を製作する機能材料としては、この他に半導体等に多用される層間絶縁膜のシリコンガラスの前駆物質であるか、シリカガラス形成材料を挙げることができる。かかる前駆物質として、ポリシラザン(例えば東燃製)、有機SOG材料等が挙げられる。また有機金属化合物を用いても良い。
さらに他の例として、カラーフィルター用材料が挙げられる。具体的には、スミカレッドB(商品名、住友化学製染料)、カヤロンフアストイエローGL(商品名、日本化薬製染料)、ダイアセリンフアストブリリアンブルーB(商品名、三菱化成製染料)等の昇華染料等を用いることができる。
Other functional materials for producing the functional element of the present invention include silicon glass precursors for interlayer insulating films frequently used for semiconductors and the like, or silica glass forming materials. Examples of the precursor include polysilazane (for example, manufactured by Tonen), organic SOG material, and the like. An organometallic compound may also be used.
Yet another example is a color filter material. Specifically, Sumika Red B (trade name, Sumitomo Chemical dye), Kayaron Fast Yellow GL (trade name, Nippon Kayaku dye), Diaserine Fast Brilliant Blue B (trade name, Mitsubishi Kasei dye), etc. Sublimation dyes and the like can be used.

本発明の溶液組成物において、ベンゼン誘導体の沸点が150℃以上であることが好ましい。このような溶媒の具体例としては、O−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、1,2,3−トリクロロベンゼン、O−クロロトルエン、p−クロロトルエン、1−クロロナフタレン、ブロモベンゼン、O−ジブロモベンゼン、1−ジブロモナフタレン等が挙げられる。これらの溶媒を用いることにより、溶媒の揮散が防げるので好適である。これらの溶媒は芳香族化合物に対する溶解度が大きく好適である。また、本発明の溶液組成物ドデシルベンゼンを含むことが好ましい。ドデシルベンゼンとしてはn−ドデシルベンゼン単一でも良く、また異性体の混合物を用いることもできる。   In the solution composition of the present invention, the boiling point of the benzene derivative is preferably 150 ° C. or higher. Specific examples of such a solvent include O-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, O-chlorotoluene, p-chlorotoluene, 1-chloronaphthalene, bromobenzene, O-dibromo. Examples thereof include benzene and 1-dibromonaphthalene. Use of these solvents is preferable because volatilization of the solvent can be prevented. These solvents are preferable because of their high solubility in aromatic compounds. The solution composition of the present invention preferably contains dodecylbenzene. As dodecylbenzene, n-dodecylbenzene alone may be used, or a mixture of isomers may be used.

この溶媒は沸点300℃以上、粘度6cp以上(20℃)の特性を有し、この溶媒単一でももちろん良いが、他の溶媒に加えることにより、溶媒の揮散を効果的に防げ、好適である。また上記溶媒のうちドデシルベンゼン以外は粘度が比較的小さいため、この溶媒を加えることにより粘度も調整できるため非常に好適である。本発明によれば、上述したような溶液組成物を吐出装置により基板上に吐出により供給した後、基板を吐出時温度より高温で処理して膜化する機能膜形成法が提供される。吐出温度は室温であり、吐出後基板を加熱することが好ましい。   This solvent has a boiling point of 300 ° C. or more and a viscosity of 6 cp or more (20 ° C.). Of course, this solvent alone may be used, but by adding it to other solvents, it is possible to effectively prevent the solvent from evaporating and is suitable. . Further, among the above solvents, those other than dodecylbenzene have a relatively low viscosity, which is very suitable because the viscosity can be adjusted by adding this solvent. According to the present invention, there is provided a functional film forming method in which a solution composition as described above is supplied onto a substrate by a discharge device, and then the substrate is processed at a temperature higher than the discharge temperature to form a film. The discharge temperature is room temperature, and it is preferable to heat the substrate after discharge.

このような処理をすることにより、吐出時溶媒の揮散、温度の低下により析出した内容物が再溶解され、均一、均質な機能膜を得ることができる。上述の機能膜の作製法において、吐出組成物を吐出装置により基板上に供給後、基板を吐出時温度より高温に処理する際に、加圧しながら加熱することが好ましい。このように処理することにより、加熱時の溶媒の揮散を遅らすことができ、内容物の再溶解が更に促進される。その結果均一、均質な機能膜を得ることができる。また、上述の機能膜の作製法において、前記基板を高温処理後直ちに減圧にし、溶媒を除去することが好ましい。このように処理することにより、溶媒の濃縮時の内容物の相分離を防ぐことができる。   By performing such a treatment, the content deposited due to the volatilization of the solvent during discharge and the decrease in temperature is redissolved, and a uniform and homogeneous functional film can be obtained. In the above-described method for forming a functional film, it is preferable to heat while applying pressure when the substrate is processed at a temperature higher than the discharge temperature after the discharge composition is supplied onto the substrate by the discharge device. By treating in this way, volatilization of the solvent during heating can be delayed, and the re-dissolution of the contents is further promoted. As a result, a uniform and homogeneous functional film can be obtained. In the method for manufacturing a functional film described above, it is preferable that the substrate is decompressed immediately after the high temperature treatment to remove the solvent. By treating in this way, phase separation of the contents during the concentration of the solvent can be prevented.

なお機能性素子として有機トランジスタなども本発明の手法を利用して好適に製作される。さらに、噴射溶液としてレジスト材料などを用いることによって、レジストパターンやレジスト材料による3次元構造体を形成する場合にも適用され、本発明でいうところの機能性素子とは、このようなレジスト材料のような樹脂材料によって形成される膜パターンあるいは3次元構造体も含むものである。
いずれの材料においても、本発明は溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を基板上に残留させることによってパターン配線形成、あるいは機能デバイス形成等を行うものである。この固形物がそれぞれのパターンあるいはデバイスの機能を発生させるものであり、溶媒(揮発成分)はインクジェット原理で液滴を噴射付与するための手段(vehicle)である。
In addition, an organic transistor etc. are suitably manufactured as a functional element using the method of this invention. Furthermore, by using a resist material or the like as the spray solution, the present invention is also applied to the case where a three-dimensional structure is formed from a resist pattern or a resist material. The functional element in the present invention refers to such a resist material. A film pattern or a three-dimensional structure formed of such a resin material is also included.
In any material, the present invention volatilizes a volatile component in a solution and leaves a solid content on a substrate to perform pattern wiring formation or functional device formation. This solid material generates the function of each pattern or device, and the solvent (volatile component) is a vehicle for ejecting droplets by the ink jet principle.

次に本発明に好適に適用される液体噴射ヘッドについて、図5、図6を用いて説明する。この例は7ノズルの例である。
この液体噴射ヘッドは、溶液56が導入される流路45内にエネルギー作用部としてピエゾ素子46を設けたものである。ピエゾ素子46にパルス状の信号電圧を印加して図5(a)に示すようにピエゾ素子46を歪ませると、流路45の容積が減少すると共に圧力波が発生し、その圧力波によってノズル1から液滴43が吐出する。図5(b)はピエゾ素子46の歪がなくなって流路45の容積が増大した状態である。
Next, a liquid jet head suitably applied to the present invention will be described with reference to FIGS. This example is an example of 7 nozzles.
In this liquid ejecting head, a piezo element 46 is provided as an energy acting part in a flow path 45 into which a solution 56 is introduced. When a pulsed signal voltage is applied to the piezo element 46 to distort the piezo element 46 as shown in FIG. 5A, the volume of the flow path 45 is reduced and a pressure wave is generated. A droplet 43 is discharged from 1. FIG. 5B shows a state in which the piezoelectric element 46 is no longer distorted and the volume of the flow path 45 is increased.

ここでノズル1直前の流路45に導入される溶液56は、フィルター57を通過してきたものである。本発明ではこのように、フィルター57を噴射ヘッド内に設け、ノズル1の最近傍にフィルター除去機能を持たせている。こうすることにより、本発明の溶液中の導電性微粒子あるいはナノ粒子とは別のそれらよりもっと大きな異物粒子をトラップし、基板上に形成されるパターンあるいはデバイスの性能低下を起こさないようにしている。このようなフィルター57は小型の簡易フィルターとすることによって、図6に示したように噴射ヘッド11内に組み込むことが可能となっている。そして噴射ヘッド11そのものもコンパクト化を実現できている。   Here, the solution 56 introduced into the flow path 45 immediately before the nozzle 1 has passed through the filter 57. In the present invention, the filter 57 is thus provided in the ejection head, and the filter removal function is provided in the vicinity of the nozzle 1. By doing so, foreign particles larger than those other than the conductive fine particles or nanoparticles in the solution of the present invention are trapped so as not to cause deterioration in the performance of the pattern or device formed on the substrate. . Such a filter 57 can be incorporated into the ejection head 11 as shown in FIG. The ejection head 11 itself can also be made compact.

このようなフィルター57は、たとえばステンレスメッシュフィルターが好適に用いられ、その孔径(フィルターメッシュサイズ)は、0.8μm〜2μmとされる。
次に本発明に好適に適用される液体噴射ヘッドの他の例について、図7を用いて説明する。この例はサーマル方式(バブル方式)の液体噴射ヘッドの例であり、液滴噴射の原動力は、溶液中で瞬時に発生する膜沸騰気泡の成長作用力である。
ここで示した液体噴射ヘッドは、溶液が流れる流路短部から液滴が噴射するタイプのものであり、エッジシューター型と呼ばれるものである。
ここでは、液体噴射ヘッドのノズル数を4個とした例を示している。この液体噴射ヘッドは、発熱体基板66と蓋基板67とを接合させることにより形成されており、発熱体基板66は、シリコン基板68上にウエハプロセスによって個別電極69と共通電極70とエネルギー作用部である発熱体71とを形成することによって構成されている。
As such a filter 57, for example, a stainless mesh filter is preferably used, and its pore diameter (filter mesh size) is set to 0.8 μm to 2 μm.
Next, another example of a liquid jet head suitably applied to the present invention will be described with reference to FIG. This example is an example of a thermal type (bubble type) liquid jet head, and the driving force of droplet jetting is the growth action force of film boiling bubbles generated instantaneously in a solution.
The liquid ejecting head shown here is of a type in which droplets are ejected from a short channel portion in which a solution flows, and is called an edge shooter type.
Here, an example in which the number of nozzles of the liquid ejecting head is four is shown. This liquid ejecting head is formed by bonding a heating element substrate 66 and a lid substrate 67. The heating element substrate 66 is formed on a silicon substrate 68 by an individual electrode 69, a common electrode 70, and an energy application unit by a wafer process. It is comprised by forming the heat generating body 71 which is.

一方。蓋基板67には、機能性材料を含有する溶液が導入される流路を形成するための溝74と、流路に導入される前記溶液を収容する共通液室を形成するための凹部領域75とが形成されており、これらの発熱体基板66と蓋基板67とを図7に示すように接合させることにより、前記流路及び前記共通液室が形成される。なお、発熱体基板66と蓋基板67とを接合させた状態においては、前記流路の底面部に前記発熱体71が位置し、流路の端部にはこれらの流路に導入された溶液の一部を液滴として吐出させるための前記ノズル65が形成されている。なおここでは、ノズル形状は矩形であるが、これは丸形状であってもよい。なお前記蓋基板67には、供給手段(図示せず)によって前記供給液室内に溶液を供給するための溶液流入口76が形成されている。   on the other hand. In the lid substrate 67, a groove 74 for forming a channel into which a solution containing a functional material is introduced, and a recessed region 75 for forming a common liquid chamber for storing the solution introduced into the channel. The heat generating substrate 66 and the lid substrate 67 are joined as shown in FIG. 7 to form the flow path and the common liquid chamber. In the state where the heating element substrate 66 and the lid substrate 67 are joined, the heating element 71 is located on the bottom surface of the channel, and the solution introduced into these channels at the end of the channel. The nozzle 65 for ejecting a part of the nozzle as a droplet is formed. Here, the nozzle shape is rectangular, but it may be round. The lid substrate 67 is provided with a solution inlet 76 for supplying a solution into the supply liquid chamber by a supply means (not shown).

本発明では複数の液滴により1つの機能性素子を形成する、あるいは、複数滴によって、機能性素子などを形成するパターンをドットを重ね打ちしたり接触させたりして形成する。よって、このようなマルチノズル型の液体噴射ヘッドを用いると大変効率的に機能性素子を形成することができる。なおこの例では4ノズルの液体噴射ヘッドを示しているが、必ずしも4ノズルに限定されるものではなく、ノズル数が多ければ多いほど機能性素子の形成が効率的になることは言うまでもない。ただし、単純に多くすればよいということではなく、多くすれば液体噴射ヘッドも高価になり、また噴射ノズルの目詰まりによる確率も高くなるので、それらも考慮し装置全体のバランス(装置コストと機能性素子の製作効率のバランス)を考えて決められる。   In the present invention, a single functional element is formed by a plurality of droplets, or a pattern for forming a functional element or the like is formed by overlapping or contacting dots with a plurality of droplets. Therefore, when such a multi-nozzle type liquid jet head is used, a functional element can be formed very efficiently. In this example, a four-nozzle liquid ejecting head is shown, but the present invention is not necessarily limited to four nozzles. Needless to say, the larger the number of nozzles, the more efficiently the functional elements are formed. However, this is not simply a matter of increasing the number, and if it increases, the liquid jet head becomes expensive, and the probability of clogging of the jet nozzle increases. The balance of the production efficiency of the conductive element).

図8はこのようにして製作されたマルチノズル型の液体噴射ヘッドをノズル側から見た図を示している。本発明では、このようなマルチノズル型の液体噴射ヘッドを図9に示すように、噴射する溶液ごとに設け、キャリッジ搭載される。図10はその斜視図である。
図9、図10にはそれぞれのマルチノズル型の液体噴射ヘッドをA、B、C、Dと符号をつけているが、それぞれ各液体噴射ヘッドA、B、C、Dはノズル部分が各液体噴射ヘッドごとに離間して構成されるとともに各液体噴射ヘッドごとに異なる種類の導電性微粒子含有溶液、ナノ粒子含有溶液、あるいは有機EL材料含有溶液等を噴射することができる。
FIG. 8 is a view of the multi-nozzle type liquid jet head manufactured as described above as viewed from the nozzle side. In the present invention, such a multi-nozzle type liquid jet head is provided for each solution to be jetted and mounted on a carriage as shown in FIG. FIG. 10 is a perspective view thereof.
In FIGS. 9 and 10, the multi-nozzle type liquid jet heads are labeled A, B, C, and D, respectively, but each of the liquid jet heads A, B, C, and D has a nozzle portion of each liquid jet head. Different types of conductive fine particle-containing solution, nanoparticle-containing solution, or organic EL material-containing solution can be ejected for each liquid ejecting head while being configured to be separated for each ejecting head.

本発明は、導電性微粒子含有溶液あるいはナノ粒子含有溶液などを噴射付与して、機能デバイスや配線パターンを製作するものであるが、単一の溶液のみを噴射するのみならず、この例のように、複数種類の溶液を噴射することができるので、たとえば、電極パターンを形成する溶液と機能デバイス形成する溶液を組み合わせたデバイス構造体を簡単に形成することができる。   In the present invention, a functional device or a wiring pattern is manufactured by spraying a conductive fine particle-containing solution or a nanoparticle-containing solution. However, not only a single solution is sprayed, but also in this example. In addition, since a plurality of types of solutions can be sprayed, for example, a device structure in which a solution for forming an electrode pattern and a solution for forming a functional device are combined can be easily formed.

次に本発明のさらに他の特徴について説明する。ここでは溶液の基板/基体への付着特性の向上について説明する。本発明においては、より高精細なパターンを形成するために、溶液のドットパターンを基板/基体上の所望の場所に正しく付着/定着させるために、基板/基体上に前処理を行うようにしている。
図11は図2に示した本発明のパターン配線基板、あるいは機能デバイスを形成する製造装置を模式的に示した図である。ここでは図2において説明を省略した前述の前処理機能について説明するが、図11は必ずしも全ての構成を示しているわけではない。
図中、符号11は吐出ヘッドユニット(噴射ヘッド)、12はキャリッジ、13は基板保持台、14は機能性素子を形成する基板、15は機能性材料を含有する溶液の供給チューブ、23はレーザ光照射ヘッドユニット、24はレーザ光制御信号ケーブル、25はコントロールユニット、49は補助容器、50は補助容器液面、51は液容器、52は容器保持部材、53は容器保持部材の縁、54はポンプである。なおコントロールユニット25は、噴射ヘッド11の溶液噴射部や液容器51より上方に位置するように配置しているが、これは不慮の事故によって、コントロールユニット25に電気系統に溶液がかからないようにするためである。
Next, still another feature of the present invention will be described. Here, the improvement of the adhesion property of the solution to the substrate / substrate will be described. In the present invention, in order to form a higher-definition pattern, a pretreatment is performed on the substrate / substrate in order to correctly attach / fix the dot pattern of the solution to a desired location on the substrate / substrate. Yes.
FIG. 11 is a diagram schematically showing a manufacturing apparatus for forming the pattern wiring board or functional device of the present invention shown in FIG. Here, the above-described preprocessing function, which is not described in FIG. 2, will be described, but FIG. 11 does not necessarily show all the configurations.
In the figure, reference numeral 11 is an ejection head unit (jet head), 12 is a carriage, 13 is a substrate holder, 14 is a substrate on which a functional element is formed, 15 is a supply tube for a solution containing a functional material, and 23 is a laser. Light irradiation head unit, 24 is a laser light control signal cable, 25 is a control unit, 49 is an auxiliary container, 50 is an auxiliary container liquid surface, 51 is a liquid container, 52 is a container holding member, 53 is an edge of the container holding member, 54 Is a pump. The control unit 25 is arranged so as to be positioned above the solution ejecting portion of the ejecting head 11 and the liquid container 51, but this prevents the control unit 25 from being exposed to the electric system due to an accident. Because.

本発明においては、キャリッジ12上に、噴射ヘッド11とレーザ光照射ヘッドユニット23を併設し、両者はキャリッジ12の動きにあわせて同時に移動する。
本発明では、機能性材料を含有する溶液を基板14に噴射付与する前に、その噴射付与領域に、先にレーザ光照射ヘッドユニット23によってレーザ光照射を行い、溶液の付着特性を向上させるために前処理を行うようにする。例えばエキシマレーザやYAGレーザ、半導体レーザ等を照射し、基板表面の溶液付着力改質を行い、その後、機能性材料を含有する溶液を噴射付与する。
In the present invention, the ejection head 11 and the laser light irradiation head unit 23 are provided on the carriage 12, and both move simultaneously with the movement of the carriage 12.
In the present invention, before the solution containing the functional material is sprayed onto the substrate 14, the laser beam irradiation head unit 23 first irradiates the sprayed region with the laser beam irradiation head 23 to improve the adhesion characteristics of the solution. To perform pre-processing. For example, an excimer laser, a YAG laser, a semiconductor laser, or the like is irradiated to modify the solution adhesion on the substrate surface, and then a solution containing a functional material is sprayed and applied.

図11の例では、レーザ光照射ヘッドユニット23として、レーザダイオードとレーザ光を集光するためのレンズ群およびレンズ群を駆動して適正にレーザ光を基板上に集光するためのアクチュエータ装置等を備えたものとした。
レーザダイオードとしては例えば波長426nm(青色)〜650nm(赤色)〜780nm(赤外)等のものが使用できるが、今回は波長650nm、出力50mWのものを使用した。
本発明ではこのようなレーザ光照射ヘッドユニット23により、基板上のレーザ光を所望のサイズに絞り、レーザ光を照射してなる軌跡にならって溶液を付与する。なお、基板(基体)表面に集光されたレーザスポット径については、その後の溶液ドット径、すなわち形成されるパターン幅等を考慮して決められるが、他の重要因子として、レーザスポット照射によって表面改質を行う際に発生する揮発物等の浮遊によるレーザ光学系への付着、汚染状況も考慮する必要があるが、これについては後述する。
なおここでの説明は、基板を固定してキャリッジが移動するようにしているが、前述の図3の構成のように、基板側を移動させてレーザ光を照射、溶液噴射付与を行ってもよい。すなわち、噴射ヘッドとレーザ光照射ヘッドユニットを搭載したキャリッジは、基板(基体)に対して相対的に移動しながら、レーザ光を照射、溶液噴射付与を行う。
In the example of FIG. 11, as the laser light irradiation head unit 23, a laser diode and a lens group for condensing the laser light, and an actuator device for appropriately condensing the laser light on the substrate by driving the lens group, etc. Was provided.
For example, a laser diode having a wavelength of 426 nm (blue) to 650 nm (red) to 780 nm (infrared) can be used, but this time, a laser diode having a wavelength of 650 nm and an output of 50 mW was used.
In the present invention, such a laser beam irradiation head unit 23 squeezes the laser beam on the substrate to a desired size, and applies the solution according to the locus formed by the laser beam irradiation. The diameter of the laser spot focused on the surface of the substrate (substrate) is determined in consideration of the subsequent solution dot diameter, that is, the pattern width to be formed, but as another important factor, the surface by laser spot irradiation It is necessary to consider the state of adhesion and contamination of the laser optical system due to floating of volatile substances generated during the modification, which will be described later.
In the description here, the carriage is moved while the substrate is fixed. However, as in the configuration of FIG. 3, the substrate side may be moved to irradiate the laser beam and apply the solution jet. Good. That is, the carriage on which the ejection head and the laser light irradiation head unit are mounted performs irradiation with the laser light and application of the solution while moving relative to the substrate (base).

図12はこのようにして製作されるパターン配線の1例である。ここではPET基板上にITO膜によって形成した2つの電極パターン(端子)を、機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、直径SDの丸いドットによるパターンをつなぎ合わせて配線パターンを形成した。
機能性材料を含有する溶液としては以下のものを使用した。すなわち、硝酸銀に水溶性の重合体を溶解させ、撹拌しながらジメチルアミノエタノールを添加し、3分で金属イオンを還元し、平均粒径0.5μm(500nm)以下のAg微粒子を析出させた。その後、限外ろ過膜により、塩素イオンや硝酸イオンなどを除去し、濃縮・乾燥することにより濃厚なAg微粒子含有溶液を得た。
FIG. 12 shows an example of pattern wiring manufactured in this way. Here, two electrode patterns (terminals) formed of an ITO film on a PET substrate were sprayed with a solution containing a functional material, and patterns with round dots with a diameter SD were joined to form a wiring pattern.
The following solutions were used as the functional material-containing solution. That is, a water-soluble polymer was dissolved in silver nitrate, dimethylaminoethanol was added with stirring, and metal ions were reduced in 3 minutes to precipitate Ag fine particles having an average particle size of 0.5 μm (500 nm) or less. Thereafter, chlorine ions and nitrate ions were removed with an ultrafiltration membrane, and concentrated and dried to obtain a concentrated Ag fine particle-containing solution.

さらにこのAg微粒子含有溶液をアセトンに溶解させ、さらに撹拌しながらアルカノールアミンを添加し、Ag微粒子を重合体中に分散した形で油相側に析出させた。これを濃縮・乾燥させた濃厚なAg微粒子含有溶液を水、アルコールならびにエチレングリコールの混合溶媒に溶解・混合させて噴射溶液とした。溶液中のAg微粒子の含有量は10重量%、溶液中の樹脂分含有量は20重量%とした。またエチレングリコール添加量を調整し、各溶液の粘度は20センチポイズに統一した。なお、溶液中のAg微粒子の平均粒子径は、遠心分離機を使用して0.0005μmになるようにした。   Further, this Ag fine particle-containing solution was dissolved in acetone, alkanolamine was added while stirring, and Ag fine particles were dispersed in the polymer and precipitated on the oil phase side. This concentrated and dried concentrated Ag fine particle-containing solution was dissolved and mixed in a mixed solvent of water, alcohol and ethylene glycol to obtain a spray solution. The content of Ag fine particles in the solution was 10% by weight, and the resin content in the solution was 20% by weight. Moreover, the amount of ethylene glycol added was adjusted, and the viscosity of each solution was unified to 20 centipoise. The average particle size of the Ag fine particles in the solution was 0.0005 μm using a centrifuge.

図12に示したパターン配線のより詳しい製作方法を以下に説明する。
図13は、PET基板上に形成したITO膜による電極パターン(端子)である。ここではITO薄膜をフォトリソグラフィー、エッチング等によって、図示のような矩形パターン形状とした。次に、図14に示したように、キャリッジ上に噴射ヘッドとともに搭載されたレーザ光照射手段によって、キャリッジ走査を行いつつ直径LDのレーザ光スポット照射を順次行い、図示のような照射パターンとした。
その後、レーザ照射パターンの軌跡をなぞるようにして溶液噴射パターン(配線パターン)を形成する(図15)。
A more detailed manufacturing method of the pattern wiring shown in FIG. 12 will be described below.
FIG. 13 shows an electrode pattern (terminal) made of an ITO film formed on a PET substrate. Here, the ITO thin film was formed into a rectangular pattern as shown in the figure by photolithography, etching or the like. Next, as shown in FIG. 14, a laser beam spot irradiation with a diameter LD is sequentially performed while performing carriage scanning by a laser beam irradiation unit mounted on the carriage together with the ejection head, and an irradiation pattern as shown in the drawing is obtained. .
Thereafter, a solution injection pattern (wiring pattern) is formed so as to trace the locus of the laser irradiation pattern (FIG. 15).

なお、図14に示したように、レーザ光照射パターンの形成を終了してから、図15のように溶液噴射パターンを形成してもよいが、本発明では、図16に示すように、キャリッジ等の保持手段に噴射ヘッドとレーザ光照射ヘッドユニットを搭載しているので、一連のレーザ光照射パターン全体の形成が終了してから、溶液噴射パターンを形成するのではなく、レーザ光照射を行っていくつかレーザスポットが照射された後に順次、溶液噴射パターンを形成していけば効率よく作業が進む。   As shown in FIG. 14, after the formation of the laser beam irradiation pattern is completed, the solution injection pattern may be formed as shown in FIG. 15, but in the present invention, as shown in FIG. Since the ejection head and the laser beam irradiation head unit are mounted on the holding means, etc., the laser beam irradiation is performed instead of forming the solution ejection pattern after the formation of the entire series of laser beam irradiation patterns is completed. If a solution spray pattern is formed sequentially after several laser spots are irradiated, the operation proceeds efficiently.

図16は本発明の噴射ヘッド11とレーザ光照射ヘッドユニット23を搭載したキャリッジ12部分の拡大図である(キャリッジ駆動機構などは省略している)。本発明では、このように噴射ヘッドとレーザ光照射手段をキャリッジ等の保持手段に搭載し、溶液噴射前にレーザ光照射を行って基体の表面の前処理を行うものであるが、その際重要となるのは、噴射ヘッドの吐出口面と溶液が噴射される基体までの距離Lである。これは本発明が、噴射ヘッドとレーザ光照射手段をキャリッジ等の保持手段に搭載し、溶液噴射前にレーザ光照射を行って基板の前処理を行うという特殊性による。   FIG. 16 is an enlarged view of a portion of the carriage 12 on which the ejection head 11 and the laser light irradiation head unit 23 of the present invention are mounted (a carriage drive mechanism and the like are omitted). In the present invention, the ejection head and the laser beam irradiation means are mounted on a holding means such as a carriage as described above, and laser beam irradiation is performed before solution injection to pretreat the surface of the substrate. Is the distance L from the ejection port surface of the ejection head to the substrate on which the solution is ejected. This is due to the particularity of the present invention in which the ejection head and the laser light irradiation means are mounted on a holding means such as a carriage, and the substrate is pretreated by performing laser light irradiation before solution injection.

すなわち、噴射ヘッド11の吐出面11eと基体14の表面14aとの距離Lを適切に選ばないと基体上にレーザ光照射による前処理をした際に生ずる揮発物等が噴射ヘッドの吐出口部に付着して悪影響を及ぼし、目詰まりあるいはそれを誘発するという事態をまねき、噴射ヘッドが安定、かつ高い信頼性で動作できなくなるおそれがあるということである。
このような不具合を回避するためには、その揮発物等が漂う距離以上に噴射ヘッドの吐出口面を基体から離して、キャリッジ等の保持手段に搭載した噴射ヘッドを基体と相対的な移動を行うようにし、溶液噴射を行えばよい。
That is, if the distance L between the ejection surface 11e of the ejection head 11 and the surface 14a of the base 14 is not properly selected, volatiles and the like that are generated when pretreatment is performed on the base by laser light irradiation on the ejection head of the ejection head. Adhering and adversely affecting, causing clogging or inducing it, may cause the ejection head to be unable to operate stably and with high reliability.
In order to avoid such a problem, the ejection head surface of the ejection head is separated from the base more than the distance where the volatile matter drifts, and the ejection head mounted on the holding means such as a carriage is moved relative to the base. What is necessary is just to perform solution injection.

通常、レーザスポットによって揮発する揮発物は照射部からほぼ等方的に拡散、浮遊するので、レーザスポット径LDの半径1/2LDまでの距離が、浮遊する揮発物等が到達する距離と考えられる。しかしながら実際の前処理は、熱の拡散もあって照射されたレーザスポット径LDよりわずかに広がった領域まで行われるので、本発明ではより安全を見込んで、この浮遊する揮発物等が到達する距離を基体14の表面14aに照射されるレーザスポット径より大となる距離とみなしている。そして噴射ヘッド11の吐出面11eと基体14の表面14aとの距離Lがレーザスポット径LDより大となるようにして噴射ヘッドをキャリッジ等の保持手段に搭載している。   Normally, the volatiles that are volatilized by the laser spot diffuse and float almost isotropically from the irradiated part, so the distance to the radius 1/2 LD of the laser spot diameter LD is considered to be the distance that the floating volatiles reach. . However, since the actual pretreatment is performed up to a region slightly wider than the irradiated laser spot diameter LD due to heat diffusion, the present invention expects a safer distance from which the floating volatiles reach. Is considered to be a distance larger than the diameter of the laser spot irradiated on the surface 14a of the substrate 14. The ejection head is mounted on a holding means such as a carriage so that the distance L between the ejection surface 11e of the ejection head 11 and the surface 14a of the substrate 14 is larger than the laser spot diameter LD.

すなわち、基体14上に機能性材料を含有する溶液56を噴射付与し、その溶液56中の揮発成分を揮発させ、固形分を基体14上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、基体14に対して機能性材料を含有した溶液56を噴射する噴射ヘッド11と、その噴射ヘッド11に溶液付与情報を入力する情報入力手段(コンピュータ20)とを有し、噴射ヘッド11は、キャリッジ(保持手段)12に搭載されて基体14に相対する位置に配されるとともに、基体14と相対移動を行いながら、コンピュータ20により入力された溶液付与情報に基づいて基体14の所望の位置に溶液56を噴射する機能性基体製造装置であって、キャリッジ12に基体14上にレーザ光を照射するレーザ光照射ヘッドユニット(レーザ光照射手段)23を搭載して、そのレーザ光照射ヘッドユニット23によって基体14表面14aに照射されるレーザ光の軌跡に沿って噴射ヘッド11が溶液56を付与し、噴射ヘッド11は、その噴射ヘッド11に備える吐出面11eと基体14の表面14aとの距離Lが、基体14の表面14aに照射されるレーザ光のレーザスポット径LDより大きくするようにキャリッジ12に取り付ける。   That is, a functional substrate is manufactured by spraying and applying a solution 56 containing a functional material onto the substrate 14, volatilizing volatile components in the solution 56, and leaving solids on the substrate 14. The manufacturing apparatus includes an ejection head 11 that ejects a solution 56 containing a functional material onto a substrate 14, and information input means (computer 20) that inputs solution application information to the ejection head 11. 11 is mounted on a carriage (holding means) 12 and disposed at a position opposite to the substrate 14, and the desired condition of the substrate 14 is determined based on the solution application information input by the computer 20 while moving relative to the substrate 14. Is a functional substrate manufacturing apparatus for injecting a solution 56 to the position of the laser beam irradiation head unit that irradiates the carriage 12 with laser light on the substrate 14. (The laser beam irradiation means) 23 is mounted, and the ejection head 11 applies the solution 56 along the locus of the laser beam irradiated to the surface 14a of the substrate 14 by the laser beam irradiation head unit 23. The distance L between the ejection surface 11e provided in the ejection head 11 and the surface 14a of the base 14 is attached to the carriage 12 so as to be larger than the laser spot diameter LD of the laser beam irradiated on the surface 14a of the base 14.

このような距離Lを維持して、溶液噴射を行えば、噴射ヘッドの吐出口面に揮発物等は付着、堆積することなく、基体上にレーザ光照射による前処理をした際に生ずる揮発物等が噴射ヘッドの吐出口部に付着して悪影響を及ぼし、目詰まりあるいはそれを誘発するという事態をまねき、噴射ヘッドの安定性、あるいは長期における高い信頼性を阻害することがない。   If the solution is ejected while maintaining such a distance L, the volatile matter or the like does not adhere to and accumulate on the ejection port surface of the ejection head, and the volatile matter is generated when pretreatment is performed on the substrate by laser beam irradiation. And the like adheres to the discharge port of the ejection head, adversely affects the clogging or induces the situation, and does not hinder the stability of the ejection head or long-term high reliability.

1例をあげると図15の配線パターンは照射したレーザスポット上に溶液ドットを形成したものを模式的に示したものであるが、このドットの1つの径をΦ15μmとして(前処理のレーザスポット径はΦ10μmとした)、基体面から、噴射ヘッドの吐出口面までの距離Lを、3μm、5μm、10μm、15μmと変えて実験を行った。基体材料としては、PET基板を使用した。その結果、3μm、5μm、10μmの場合は、噴射ヘッドの吐出口面が揮発物等によって汚れたが、15μmの場合は全く揮発物等が付着せず、清浄な状態が維持された。すなわち、噴射ヘッドの吐出口面と基体の距離Lを照射するレーザスポット径より大となるようにしておけば、汚染がなく、それによる吐出口部の目詰まりの危険性を回避できることがわかる。   As an example, the wiring pattern in FIG. 15 schematically shows a solution dot formed on an irradiated laser spot. The diameter of one dot of this dot is Φ15 μm (the laser spot diameter of the pretreatment). Was changed to a distance L from the substrate surface to the ejection port surface of the ejection head of 3 μm, 5 μm, 10 μm, and 15 μm. A PET substrate was used as the base material. As a result, in the case of 3 μm, 5 μm, and 10 μm, the ejection port surface of the ejection head was soiled by volatiles, but in the case of 15 μm, volatiles were not attached at all and the clean state was maintained. That is, it can be seen that if the distance L between the ejection port surface of the ejection head and the substrate is larger than the diameter of the laser spot that irradiates, there is no contamination and the risk of clogging of the ejection port due to the contamination can be avoided.

ところで他の材料を基体として使用した場合であるが、上記実験はレーザ照射によって揮発物の発生が生じやすい樹脂材料であるPETで行っているので、他のガラス、セラミックス等の樹脂よりも揮発しにくい材料を基体とした場合には、この条件、すなわち、噴射ヘッドの吐出口面と基体の距離Lを照射するレーザスポット径より大となるようにしておけば汚染が防げることはいうまでもない。
なお、この時、良好な前処理を行うためには隣接するレーザスポットは互いに重なり合うようにするのがよい。好ましくは、スポット径半径以上重なり合うようにして照射する。
またこの時、レーザ光スポットのパルス発振周波数は、例えば20kHz以上とし、後述の溶液噴射頻度以上とする。これは、本発明のようにレーザ光照射を行ってこのようなパターン配線を行う際に、レーザ光照射手段の単位時間当たりの発光回数を、噴射ヘッドから噴射される溶液の液滴の単位時間当たりの噴射個数より大とすることにより、レーザ光照射が原因となって生産性低下を引き起こすことのないようにするためである。
By the way, although other materials are used as the substrate, the above experiment is performed with PET, which is a resin material that is apt to generate volatiles by laser irradiation, so it is more volatile than other glass, ceramics and other resins. When a difficult material is used as a base, it is needless to say that contamination can be prevented if the condition is set to be larger than the diameter of the laser spot to irradiate the distance L between the ejection head surface of the ejection head and the base. .
At this time, adjacent laser spots are preferably overlapped with each other in order to perform good preprocessing. Preferably, the irradiation is performed so as to overlap the spot diameter radius.
At this time, the pulse oscillation frequency of the laser beam spot is set to 20 kHz or more, for example, and is set to a solution injection frequency described later or more. This is because the number of times of light emission per unit time of the laser beam irradiation means when performing such pattern wiring by performing laser beam irradiation as in the present invention, the unit time of the droplets of the solution ejected from the ejection head This is because by making the number larger than the number of hits per hit, it is possible to prevent a decrease in productivity due to laser light irradiation.

図15は、図14に示したレーザスポット照射パターンの軌跡にならって、Ag微粒子含有溶液を噴射付与して形成したAg微粒子含有溶液による配線パターンの1例であるが、このような溶液ドットによる配線パターンは、完成後、あるいはその後の使用時に発生する断線不良を考慮して、隣接ドットは、互いに重なり合うようにして打ち込まれる。より好ましくは、ドット径半径以上重なり合うように打ち込むのがよい。
ここで使用した噴射ヘッドは、図5、図6に示したようなピエゾ素子を液滴吐出の原動力とするものである。すなわち電気−機械変換素子であるピエゾ素子の機械的変位を液室の振動板の変位とし、その変位作用力で、微細な吐出口から液滴を噴射するものである。
FIG. 15 shows an example of a wiring pattern of an Ag fine particle-containing solution formed by spraying and applying an Ag fine particle-containing solution following the locus of the laser spot irradiation pattern shown in FIG. In the wiring pattern, adjacent dots are driven so as to overlap each other in consideration of a disconnection failure that occurs after completion or during subsequent use. More preferably, it is preferable to drive so as to overlap with the dot diameter radius.
The ejection head used here uses a piezo element as shown in FIGS. 5 and 6 as a driving force for droplet ejection. That is, the mechanical displacement of the piezo element, which is an electro-mechanical conversion element, is taken as the displacement of the diaphragm of the liquid chamber, and droplets are ejected from the fine discharge port by the displacement acting force.

なお、図には示していないが、ノズル1面に別途ノズル孔を穿孔したノズルプレートを設けた構造とした噴射ヘッドを使用した。またそのノズル数も、図では簡略化した7ノズルの例を示しているが、実際に使用したのはノズル(吐出口)の数が64個で、その配列密度が100dpiのものである。液滴噴射の駆動電圧は18V、駆動周波数は16kHzとした。吐出口径はΦ10μmとし、またそのノズルプレートはNiのエレクトロフォーミングによって形成したものであり、吐出口部分の板厚は15μmとした。   Although not shown in the figure, an ejection head having a structure in which a nozzle plate in which nozzle holes are separately drilled is provided on one nozzle surface was used. In addition, the number of nozzles is also shown in a simplified example of seven nozzles, but actually, the number of nozzles (discharge ports) is 64, and the arrangement density is 100 dpi. The driving voltage for droplet ejection was 18 V, and the driving frequency was 16 kHz. The discharge port diameter was Φ10 μm, the nozzle plate was formed by Ni electroforming, and the plate thickness of the discharge port portion was 15 μm.

(第2の実施の形態)
ところで、前述のように本発明では、噴射ヘッドとレーザ光照射手段をキャリッジ等の保持手段に搭載し、レーザ光照射を行って基体の表面の前処理を行った後、溶液噴射を行うものであるが、噴射ヘッドの吐出口面と基体までの距離Lを適切に選ばないと基板上に溶液の液滴を噴射した場合に発生する浮遊ミストや基体からの跳ね返りミストが噴射ヘッドの吐出口部に付着して悪影響を及ぼし、目詰まりあるいはそれを誘発するという事態をまねき、噴射ヘッドが安定、かつ高い信頼性で動作できなくなるおそれがあるということである。
(Second Embodiment)
As described above, in the present invention, the ejection head and the laser light irradiation means are mounted on a holding means such as a carriage, and after the surface of the substrate is pretreated by laser light irradiation, the solution is ejected. However, if the distance L between the ejection port surface of the ejection head and the substrate is not properly selected, the floating mist generated when the liquid droplets of the solution are ejected onto the substrate and the bounce mist from the substrate are ejected from the ejection head portion of the ejection head. This may cause an adverse effect by adhering to the nozzle, causing clogging or inducing the clogging, and may cause the ejection head to be unable to operate stably and with high reliability.

このような不具合を回避するためには、そのミストが漂う距離以上に噴射ヘッドの吐出口面を基体から離して、キャリッジ等の保持手段に搭載した噴射ヘッドを基体と相対的な移動を行うようにし、レーザ光照射、液滴噴射を行えばよい。
通常、このようなミストによる噴射ヘッドの吐出口部の汚染は、溶液を噴射ヘッドから噴射する際の液滴形成条件を適切に選ぶ、すなわち液滴形成時にミストが発生するような条件ではなく、良好な噴射条件、例えば、主滴の近傍にサテライト滴、あるいはミスト状飛散滴を伴わないような液滴噴射条件とすることにより、少なくとも、液滴形成、噴射時に起因するものは回避することが可能である。
In order to avoid such a problem, the ejection head surface of the ejection head is moved away from the base more than the distance that the mist drifts, and the ejection head mounted on the holding means such as a carriage is moved relative to the base. Then, laser beam irradiation and droplet ejection may be performed.
Usually, the contamination of the ejection port portion of the ejection head due to such mist is not a condition such that mist is generated at the time of droplet formation. By adopting good jetting conditions, for example, droplet jetting conditions that do not involve satellite droplets or mist-like scattered droplets in the vicinity of the main droplets, at least those caused by droplet formation and jetting can be avoided. Is possible.

しかしながら、噴射された溶液の液滴が基体に衝突、付着する際に発生する基体からの跳ね返りミストなどは、その発生をなくすことは難しい。しかしながら、この基体からの跳ね返りミストは、注意深く観察すると、基体からほぼ等方的に飛散、浮遊している。また、そのミスト1個の質量は、基体上で、1ドットを形成する液滴(主滴)と比較するとはるかに小さく(1/10000〜1/1000程度)であり、その運動エネルギーは小さく、それほど遠くまで跳ね返ることはない。   However, it is difficult to eliminate the occurrence of bounce mist from the substrate that occurs when the ejected droplets of the solution collide and adhere to the substrate. However, the bounce mist from the base body is scattered and floating almost isotropically from the base body when carefully observed. Further, the mass of one mist is much smaller (approximately 1/10000 to 1/1000) compared to a droplet (main droplet) that forms one dot on the substrate, and its kinetic energy is small, It doesn't bounce so far.

1例をあげると上記噴射ヘッドの条件の場合、形成される溶液の単独のドットは約Φ15μmの大きさとなるが、跳ね返りミストを、顕微鏡下でその挙動を観察すると、基体からほぼ等方的に跳ね返り、浮遊しているのが認められる。そしてその跳ね返りの距離は溶液の液滴ドット径に満たない程度である。これは上記のように跳ね返りミストの運動エネルギーが非常に小さいためと考えられる。ただし跳ね返り後、一部浮遊状態で存在するミストが存在し、それが噴射ヘッドの吐出口部の汚染を生じせしめるおそれがあるので注意する必要がある。   For example, in the case of the conditions of the above-mentioned ejection head, a single dot of the solution to be formed has a size of about Φ15 μm, but when the behavior of the bounce mist is observed under a microscope, it is almost isotropic from the substrate. Bouncing and floating. The rebound distance is less than the droplet diameter of the solution. This is probably because the kinetic energy of the mist bounces as described above. However, it should be noted that there is a mist that exists in a partially floating state after rebounding, which may cause contamination of the discharge port of the ejection head.

そこで本発明では、そのようなミストによる噴射ヘッドの吐出口部の汚染を回避できる条件を見出すために基体面から噴射ヘッドの吐出口部までの距離Lを、5μm、10μm、15μm、20μmと変えて実験を行った。
ところで通常、紙に溶液が付着した場合は溶液が紙の内部に浸透していくが、ここで使用した材料は、溶液が浸透しない材料であるPET基板である。これは溶液の液滴が衝突した際に、紙と違ってミストの跳ね返りがよく起こる材料であり、このような厳しい条件で最適化を行っておけば、どのような材料にも適用できるからである。つまり本結果はガラスやセラミックス等の材料を使用した場合にも適用できるものである。なぜなら、これらの材料も紙と違って、溶液が内部に浸透しない材料だからである。
Therefore, in the present invention, the distance L from the base surface to the ejection port portion of the ejection head is changed to 5 μm, 10 μm, 15 μm, and 20 μm in order to find a condition that can avoid such contamination of the ejection port portion of the ejection head by mist. The experiment was conducted.
Normally, when a solution adheres to paper, the solution penetrates into the paper, but the material used here is a PET substrate that is a material into which the solution does not penetrate. This is a material in which mist rebounds frequently when a droplet of a solution collides, unlike paper, and it can be applied to any material if optimized under such severe conditions. is there. In other words, this result can be applied even when a material such as glass or ceramics is used. This is because, unlike paper, these materials are materials that do not allow the solution to penetrate inside.

上記実験の結果以下のようなことが判明した。すなわち、基体14の表面14aから噴射ヘッド11の吐出口部11Eの吐出面11eまでの距離Lが5μm、10μm、15μmの場合は、噴射ヘッド11の吐出面11eが溶液ミストによって汚れたが、20μmの場合は全く溶液ミストが付着せず、清浄な状態が維持された。すなわち、噴射ヘッド11の吐出口部11Eの吐出面11eと基体14の表面14aとの距離Lを形成される単独の溶液ドット径SDより大となるようにしておけば、汚染がないことがわかった。   As a result of the above experiment, the following was found. That is, when the distance L from the surface 14a of the substrate 14 to the ejection surface 11e of the ejection port 11E of the ejection head 11 is 5 μm, 10 μm, or 15 μm, the ejection surface 11e of the ejection head 11 is soiled by the solution mist, but 20 μm In the case of (2), no solution mist adhered and the clean state was maintained. That is, it is understood that there is no contamination if the distance L between the discharge surface 11e of the discharge port 11E of the ejection head 11 and the surface 14a of the base 14 is larger than the single solution dot diameter SD to be formed. It was.

すなわち、図11,12,16に示すように、基体14上に機能性材料を含有する溶液56を噴射付与し、その溶液56中の揮発成分を揮発させ、固形分を基体14上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、基体14に対して機能性材料を含有した溶液56を噴射する噴射ヘッド11と、その噴射ヘッド11に溶液付与情報を入力する情報入力手段(コンピュータ20)とを有し、噴射ヘッド11は、キャリッジ(保持手段)12に搭載されて基体14に相対する位置に配されるとともに、基体14と相対移動を行いながら、コンピュータ20により入力された溶液付与情報に基づいて基体14の所望の位置に溶液56を噴射する機能性基体製造装置であって、キャリッジ12に基体14上にレーザ光を照射するレーザ光照射ヘッドユニット(レーザ光照射手段)23を搭載して、そのレーザ光照射ヘッドユニット23によって基体14表面14aに照射されるレーザ光の軌跡に沿って噴射ヘッド11が溶液56を付与し、噴射ヘッド11は、その噴射ヘッド11に備える吐出面11eと基体14の表面14aとの距離Lが、噴射ヘッド11にて噴射された溶液ドット径SDより大きくするようにキャリッジ12に取り付けられる。   That is, as shown in FIGS. 11, 12, and 16, a solution 56 containing a functional material is sprayed onto the substrate 14 to volatilize the volatile components in the solution 56, and the solid content remains on the substrate 14. In the functional substrate manufacturing apparatus which manufactures a functional substrate by this, the injection head 11 which injects the solution 56 containing a functional material with respect to the base | substrate 14, and the information input means which inputs solution provision information into the injection head 11 The ejection head 11 is mounted on a carriage (holding means) 12 and disposed at a position facing the base 14 and is input by the computer 20 while moving relative to the base 14. A functional substrate manufacturing apparatus for injecting a solution 56 to a desired position of the substrate 14 based on the solution application information, and a laser beam on the substrate 14 on the carriage 12. A laser beam irradiation head unit (laser beam irradiation means) 23 to be irradiated is mounted, and the ejection head 11 applies the solution 56 along the locus of the laser beam irradiated onto the surface 14a of the substrate 14 by the laser beam irradiation head unit 23. The ejection head 11 is attached to the carriage 12 so that the distance L between the ejection surface 11e of the ejection head 11 and the surface 14a of the base 14 is larger than the solution dot diameter SD ejected by the ejection head 11. .

なお、上記例では形成される溶液の単独のドットは約Φ15μmの大きさであり、これはレーザスポット径(Φ10μm)より大きな値であるが、レーザスポット照射によって基板上の表面改質が行われ、溶液の付着性が向上しているので、多少の溶液噴射の着弾位置精度が悪くても、表面の改質部がガイドとなって、レーザスポット照射パターンに沿った良好な溶液パターン形成が実現する。   In the above example, the single dot of the formed solution has a size of about Φ15 μm, which is larger than the laser spot diameter (Φ10 μm), but surface modification on the substrate is performed by laser spot irradiation. Since the adhesion of the solution is improved, even if the landing position accuracy of some solution injection is poor, the surface modification part serves as a guide to realize a good solution pattern formation along the laser spot irradiation pattern To do.

なお、本発明では、レーザスポット照射1回につき、溶液の1ドットが対応するのではなく、レーザスポット照射回数は、噴射ヘッドから噴射される溶液の噴射回数以上としている。これはレーザパルス発振能力が溶液噴射頻度よりも高いのみならず、レーザスポット照射回数を増やすことにより、表面改質性能が向上し、より効果的に前処理(溶液付着性能向上)を行うことができるからである。   In the present invention, one dot of the solution does not correspond to one laser spot irradiation, and the number of times of laser spot irradiation is equal to or more than the number of times of spraying the solution ejected from the ejection head. This is because not only the laser pulse oscillation capability is higher than the solution injection frequency, but also the surface modification performance is improved by increasing the number of times of laser spot irradiation, and the pretreatment (solution adhesion performance improvement) can be performed more effectively. Because it can.

(第3の実施の形態)
ところで、前述のレーザ光照射直後の基体面近傍を顕微鏡下で観察しているときに気付いたことであるが、レーザ光照射による揮発物等は、単独のレーザスポット径(今ここでは約Φ10μm)ほどの大きさの揮発物浮遊雲として3次元空間領域に浮遊、存在する。よってこの揮発物浮遊雲による噴射ヘッドの吐出口部の汚染についても考慮する必要がある。
(Third embodiment)
By the way, as I noticed when observing the vicinity of the substrate surface immediately after the laser beam irradiation under a microscope, the volatiles caused by the laser beam irradiation are a single laser spot diameter (here, about Φ10 μm). It floats and exists in a three-dimensional space area as a volatile floating cloud of about the size. Therefore, it is necessary to consider the contamination of the ejection port of the ejection head due to the volatile floating cloud.

このような揮発物浮遊雲はレーザ光出射部ならびに噴射ヘッドの吐出口部近傍に存在するため、本発明では図16に示したような構成において、レーザ光照射ヘッドユニット(レーザ光照射手段)23はそのレーザ光出射部23Eと噴射ヘッド11の吐出口部11Eとの距離(両ユニットの先端部の離間距離、すなわち空隙26)LGが、照射されたレーザスポット径LDより大となるようにして、キャリッジ(保持手段)12に取り付けた構成としている。この程度の離間距離以上とした構成とすることにより、揮発物浮遊雲浮遊ミスト雲による噴射ヘッド11の吐出口部11Eの汚染を回避することができる。   Since such a volatile floating cloud exists in the vicinity of the laser light emitting portion and the ejection port portion of the ejection head, in the present invention, in the configuration shown in FIG. 16, the laser light irradiation head unit (laser light irradiation means) 23 is provided. Is such that the distance LG between the laser beam emitting portion 23E and the discharge port portion 11E of the ejection head 11 (the separation distance between the tip portions of both units, ie, the air gap 26) is larger than the irradiated laser spot diameter LD. The carriage (holding means) 12 is attached. By adopting a configuration in which the separation distance is equal to or larger than this, contamination of the ejection port portion 11E of the ejection head 11 by the volatile floating cloud floating mist cloud can be avoided.

すなわち、図11,12,16に示すように、基体14上に機能性材料を含有する溶液56を噴射付与し、その溶液56中の揮発成分を揮発させ、固形分を基体14上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、基体14に対して機能性材料を含有した溶液56を噴射する噴射ヘッド11と、その噴射ヘッド11に溶液付与情報を入力する情報入力手段(コンピュータ20)とを有し、噴射ヘッド11は、キャリッジ(保持手段)12に搭載されて基体14に相対する位置に配されるとともに、基体14と相対移動を行いながら、コンピュータ20により入力された溶液付与情報に基づいて基体14の所望の位置に溶液56を噴射する機能性基体製造装置であって、キャリッジ12に基体14上にレーザ光を照射するレーザ光照射ヘッドユニット(レーザ光照射手段)23を搭載して、そのレーザ光照射ヘッドユニット23によって基体14表面14aに照射されるレーザ光の軌跡に沿って噴射ヘッド11が溶液56を付与し、レーザ光照射ヘッドユニット23は、そのレーザ光照射ヘッドユニット23に備えるレーザ光照射部23Eと噴射ヘッド11の吐出口部11Eとの距離LGが、レーザ光照射ヘッドユニット23にて照射されたレーザスポット径LDより大きくするようにキャリッジ12に取り付ける。   That is, as shown in FIGS. 11, 12, and 16, a solution 56 containing a functional material is sprayed onto the substrate 14 to volatilize the volatile components in the solution 56, and the solid content remains on the substrate 14. In the functional substrate manufacturing apparatus which manufactures a functional substrate by this, the injection head 11 which injects the solution 56 containing a functional material with respect to the base | substrate 14, and the information input means which inputs solution provision information into the injection head 11 The ejection head 11 is mounted on a carriage (holding means) 12 and disposed at a position facing the base 14 and is input by the computer 20 while moving relative to the base 14. A functional substrate manufacturing apparatus for injecting a solution 56 to a desired position of the substrate 14 based on the solution application information, and a laser beam on the substrate 14 on the carriage 12. A laser beam irradiation head unit (laser beam irradiation means) 23 to be irradiated is mounted, and the ejection head 11 applies the solution 56 along the locus of the laser beam irradiated onto the surface 14a of the substrate 14 by the laser beam irradiation head unit 23. The laser light irradiation head unit 23 is irradiated with the distance LG between the laser light irradiation unit 23E provided in the laser light irradiation head unit 23 and the discharge port 11E of the ejection head 11 by the laser light irradiation head unit 23. It is attached to the carriage 12 so as to be larger than the laser spot diameter LD.

(実施例)
次にこのような本発明の製造装置を用いて機能性素子として有機EL素子を形成した場合の条件の1例を以下に示す。
使用した噴射ヘッドならびにレーザ光照射ヘッドユニットは上記配線パターン形成時と同じものを使用し、パルス照射条件や噴射条件も同じである。
使用した溶液は、O−ジクロロベンゼン/ドデシルベンゼンの混合溶液にポリヘキシルオキシフェニレンビニレンを0.1重量パーセント混合した溶液である。
1対のITO電極パターンを形成し、その間に、レーザスポット照射、ならびに上記溶液のドットパターンを形成したところ、高精度なパターンの有機EL素子ができた。その後、ITO電極にアルミニウムよりリード線を引き出し、10Vの電圧を印加したところ、良好に橙色の発光が得られた。
(Example)
Next, an example of conditions when an organic EL element is formed as a functional element using such a manufacturing apparatus of the present invention is shown below.
The ejection head and the laser light irradiation head unit used are the same as those used when forming the wiring pattern, and the pulse irradiation conditions and the ejection conditions are the same.
The solution used was a solution in which 0.1% by weight of polyhexyloxyphenylene vinylene was mixed with a mixed solution of O-dichlorobenzene / dodecylbenzene.
A pair of ITO electrode patterns were formed, and laser spot irradiation and a dot pattern of the above solution were formed between them. As a result, a highly accurate organic EL element was obtained. Thereafter, the lead wire was pulled out from the aluminum to the ITO electrode, and a voltage of 10 V was applied. As a result, good orange light emission was obtained.

ところで、図3、図4で液滴が基板面に斜めに噴射する図を示したが、これは検出光学系32と、噴射ヘッド33を併せて図示するためにこのように液滴が斜めに飛翔している図としたが、実際には基板に対してほぼ垂直に当たるように噴射付与するようにしている。また、実施例で説明した噴射ヘッドは全てピエゾ素子を利用した噴射ヘッドであるが、サーマル方式(バブル方式)の噴射ヘッド、あるいは他の方式であってもいいのはいうまでもない。
なお、機能性素子として発光素子を形成した場合、形成された発光素子基板はその後、ガラスあるいはプラスチック等の透明カバープレートを対向配置、ケーシング(パッケージング)することにより、ディスプレイ装置して活用される。
また、単にディスプレイ装置に適用するのみならず、機能性素子として有機トランジスタなども本発明の手法を利用して好適に製作される。さらに、噴射溶液としてレジスト材料などを用いることによって、レジストパターンやレジスト材料による3次元構造体を形成する場合にも適用され、本発明でいうところの機能性素子とは、このようなレジスト材料のような樹脂材料によって形成される膜パターンあるいは3次元構造体も含むものである。
FIGS. 3 and 4 show the droplets ejected obliquely onto the substrate surface. This is because the droplets are obliquely formed in this manner in order to illustrate the detection optical system 32 and the ejection head 33 together. Although the figure is shown as flying, in actuality, spraying is applied so as to be substantially perpendicular to the substrate. In addition, all of the ejection heads described in the embodiments are ejection heads using piezo elements, but it goes without saying that they may be thermal (bubble) ejection heads or other systems.
When a light-emitting element is formed as a functional element, the formed light-emitting element substrate is then used as a display device by disposing a transparent cover plate made of glass, plastic, or the like, and casing (packaging) it. .
In addition to simply applying to a display device, an organic transistor or the like as a functional element is preferably manufactured using the method of the present invention. Furthermore, by using a resist material or the like as the spray solution, the present invention is also applied to the case where a three-dimensional structure is formed from a resist pattern or a resist material. The functional element in the present invention refers to such a resist material. A film pattern or a three-dimensional structure formed of such a resin material is also included.

さらに、実施例であげた端子(電極パターン)はITOによって形成されるものに限定されるものではなく、通常のAl、Au等の金属薄膜であってもよい。
また、これらの電極パターンは、通常は蒸着等の薄膜形成プロセスおよびフォトリソグラフィー、エッチング等のパターン形成によって形成されるが、これらの電極パターン形成においても本発明を適用して、レーザ光照射ならびに金属微粒子を分散させた溶液の噴射によって形成するのもよい方法である。
Furthermore, the terminals (electrode patterns) mentioned in the embodiments are not limited to those formed of ITO, and may be ordinary metal thin films such as Al and Au.
These electrode patterns are usually formed by a thin film formation process such as vapor deposition and pattern formation such as photolithography and etching. The present invention is also applied to these electrode pattern formations to apply laser light irradiation and metal It is also a good method to form by spraying a solution in which fine particles are dispersed.

以上の説明より明らかなように本発明では、噴射ヘッドの吐出口部と基体の距離、あるいはレーザ光出射部と噴射ヘッドの吐出口部の距離を最適化したので、溶液を噴射した際に発生する浮遊ミストや基体からの跳ね返りミストまたはレーザ光照射によって発生する揮発物が噴射ヘッドの吐出口部に付着して、目詰まりあるいはそれを誘発するといった悪影響を回避でき、安定かつ高い信頼性で溶液噴射によるパターン形成ができるようになり、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。   As is clear from the above description, in the present invention, the distance between the ejection port portion of the ejection head and the substrate, or the distance between the laser beam emitting portion and the ejection port portion of the ejection head is optimized, so that it occurs when the solution is ejected. Solution that is stable and highly reliable, avoiding the adverse effects of clogging or causing volatiles generated by floating mist, bounce mist from the substrate, or laser beam irradiation to adhere to the ejection port of the ejection head A pattern can be formed by jetting, and a high-quality functional substrate on which a highly accurate dot pattern is formed can be obtained.

(a),(b)は本発明の機能性基体製造装置によって形成されるパターン配線の例を説明するための図である。(A), (b) is a figure for demonstrating the example of the pattern wiring formed by the functional base | substrate manufacturing apparatus of this invention. 本発明のパターン配線基板またはデバイス基板を製造する機能性基体製造装置の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of the functional base | substrate manufacturing apparatus which manufactures the pattern wiring board or device board | substrate of this invention. 本発明のパターン配線基板またはデバイス基板を製造する機能性基体製造装置の他の実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other Example of the functional base | substrate manufacturing apparatus which manufactures the pattern wiring board or device board | substrate of this invention. (a),(b)は、本発明のパターン配線基板またはデバイス基板の製造に適用される液滴付与装置を示す概略構成図である。(A), (b) is a schematic block diagram which shows the droplet application apparatus applied to manufacture of the pattern wiring board or device board | substrate of this invention. (a),(b)は、本発明に好適に使用されるピエゾ素子利用の噴射ヘッドの液滴噴射原理を説明する図である。(A), (b) is a figure explaining the droplet ejection principle of the ejection head using a piezoelectric element suitably used for this invention. 本発明に好適に使用されるピエゾ素子利用の噴射ヘッドの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ejection head using a piezoelectric element suitably used for this invention. (a)〜(c)は、本発明に好適に適用されるサーマル方式(バブル方式)の液体噴射ヘッドの例である。(A)-(c) is an example of the thermal-type (bubble type) liquid jet head suitably applied to this invention. マルチノズル型の液体噴射ヘッドをノズル側から見た図である。FIG. 5 is a diagram of a multi-nozzle type liquid jet head viewed from the nozzle side. マルチノズル型の液体噴射ヘッドを噴射する溶液ごとに積層し、ユニット化した図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a unit in which a multi-nozzle liquid ejecting head is stacked for each solution to be ejected. 図9のユニット化したヘッドの斜視図ある。FIG. 10 is a perspective view of the unitized head of FIG. 9. 本発明のレーザ光照射手段を搭載したパターン配線基板またはデバイス基板を製造する機能性基体製造装置の模式図である。It is a schematic diagram of a functional substrate manufacturing apparatus for manufacturing a pattern wiring board or a device substrate on which the laser beam irradiation means of the present invention is mounted. 本発明の機能性基体製造装置によって形成されるパターン配線基板の形成されたパターンの図である。It is a figure of the pattern in which the pattern wiring board formed by the functional base | substrate manufacturing apparatus of this invention was formed. 本発明の機能性基体製造装置によって形成されるパターン配線基板のパターンを形成する形成方法を説明するための図であり、1対の端子電極を示している。It is a figure for demonstrating the formation method which forms the pattern of the pattern wiring board formed with the functional base | substrate manufacturing apparatus of this invention, and has shown a pair of terminal electrode. 本発明の機能性基体製造装置によって形成されるパターン配線基板のパターンを形成する形成方法を説明するための図であり、レーザ光照射により前処理を行った場合の照射パターン(照射領域)を示している。It is a figure for demonstrating the formation method which forms the pattern of the pattern wiring board formed with the functional base | substrate manufacturing apparatus of this invention, and shows the irradiation pattern (irradiation area) at the time of performing a pre-processing by laser beam irradiation ing. 本発明の機能性基体製造装置によって形成されるパターン配線基板のパターンを形成する形成方法を説明するための図であり、レーザ光照射により前処理を行った領域に溶液を噴射付与してパターン形成を行ったことを示す図である。It is a figure for demonstrating the formation method which forms the pattern of the pattern wiring board formed by the functional base | substrate manufacturing apparatus of this invention, and pattern formation is carried out by spray-applying the solution to the area | region which pre-processed by laser beam irradiation It is a figure which shows having performed. 本発明の機能性基体製造装置の噴射ヘッドとレーザ光照射ヘッドユニットを搭載したキャリッジ部分の拡大図である。It is an enlarged view of a carriage portion on which the ejection head and the laser light irradiation head unit of the functional substrate manufacturing apparatus of the present invention are mounted.

符号の説明Explanation of symbols

1 ノズル(液体噴射ヘッド)
11 吐出ヘッドユニット(噴射ヘッド)
11E 吐出口部
11e 吐出面
12 キャリッジ(保持手段)
13 基板保持台
14 基板(基体)
14a 表面
15 機能性材料を含有する溶液の供給チューブ
16 信号供給ケーブル
17,21 コントロールボックス
18 X方向スキャンモータ
19 Y方向スキャンモータ
20 コンピュータ
22 基板位置決め/保持手段
23 レーザ光照射ヘッドユニット(レーザ光照射手段)
23E レーザ光照射部
23e 出射面(レーザ光出射面)
24 レーザ光制御信号ケーブル
25 コントロールユニット
26 空隙
28 空気層
29 キャップ
30 回転軸
31 ヘッドアライメント制御機構
32 検出光学系
33 噴射ヘッド
34 ヘッドアライメント微動機構
36 画像識別機構
37 XY方向走査機構
38 位置検出機構
39 位置補正制御機構
40 噴射ヘッド駆動・制御機構
41 光軸
42 素子電極
43 液滴
44 液滴着弾位置
45 流路
46 ピエゾ素子
49 補助容器
50 補助容器液面
51 液容器
52 容器保持部材
53 容器保持部材の縁
54 ポンプ
56 溶液
57 フィルター
65 ノズル
66 発熱体基板
67 蓋基板
68 シリコン基板
69 個別電極
70 共通電極
71 発熱体
74 溝
75 凹部領域
76 溶液流入口
LD レーザスポット径
SD 溶液ドット径
1 Nozzle (liquid jet head)
11 Discharge head unit (jet head)
11E Discharge port 11e Discharge surface 12 Carriage (holding means)
13 Substrate holder 14 Substrate (base)
14a Surface 15 Supply tube for solution containing functional material 16 Signal supply cable 17, 21 Control box 18 X direction scan motor 19 Y direction scan motor 20 Computer 22 Substrate positioning / holding means 23 Laser light irradiation head unit (laser light irradiation head unit) means)
23E Laser light irradiation part 23e Output surface (Laser light output surface)
24 Laser light control signal cable 25 Control unit 26 Air gap 28 Air layer 29 Cap 30 Rotating shaft 31 Head alignment control mechanism 32 Detection optical system 33 Ejection head 34 Head alignment fine movement mechanism 36 Image identification mechanism 37 XY direction scanning mechanism 38 Position detection mechanism 39 Position correction control mechanism 40 Ejection head drive / control mechanism 41 Optical axis 42 Element electrode 43 Droplet 44 Droplet landing position 45 Flow path
46 Piezo element 49 Auxiliary container 50 Auxiliary container liquid surface 51 Liquid container 52 Container holding member 53 Edge of container holding member 54 Pump 56 Solution 57 Filter 65 Nozzle 66 Heating element substrate 67 Cover substrate 68 Silicon substrate 69 Individual electrode 70 Common electrode 71 Heat generation body
74 Groove 75 Recessed area 76 Solution inlet LD Laser spot diameter SD Solution dot diameter

Claims (4)

基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、
前記基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、
該噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、
前記噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて前記基体に相対する位置に配されるとともに、前記基体と相対移動を行いながら、前記情報入力手段により入力された前記溶液付与情報に基づいて前記基体の所望の位置に前記溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、
前記保持手段に前記基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、
該レーザ光照射手段によって前記基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って前記噴射ヘッドが溶液を付与し、
前記噴射ヘッドは、該噴射ヘッドに備える吐出面と前記基体表面との距離が、前記基体表面に照射されるレーザ光のレーザスポット径より大きくするように前記保持手段に取り付けられたことを特徴とする機能性基体製造装置。
In a functional substrate production apparatus for producing a functional substrate by spraying and applying a solution containing a functional material on a substrate, volatilizing volatile components in the solution, and leaving a solid content on the substrate.
An ejection head that ejects a solution containing a functional material to the substrate;
Information input means for inputting solution application information to the ejection head;
The ejection head is mounted on a holding unit and disposed at a position facing the substrate, and is moved relative to the substrate while moving relative to the substrate based on the solution application information input by the information input unit. A functional substrate manufacturing apparatus for injecting the solution to a desired position,
A laser beam irradiation means for irradiating a laser beam on the substrate is mounted on the holding means,
The ejection head applies the solution along the locus of the laser beam irradiated onto the substrate surface by the laser beam irradiation means,
The ejecting head is attached to the holding means so that a distance between an ejection surface provided in the ejecting head and the substrate surface is larger than a laser spot diameter of laser light irradiated on the substrate surface. Functional substrate manufacturing apparatus.
基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、
前記基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、
該噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、
前記噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて前記基体に相対する位置に配されるとともに、前記基体と相対移動を行いながら、前記情報入力手段により入力された前記溶液付与情報に基づいて前記基体の所望の位置に前記溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、
前記保持手段に前記基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、
該レーザ光照射手段によって前記基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って前記噴射ヘッドが溶液を付与し、
前記噴射ヘッドは、該噴射ヘッドに備える吐出面と前記基体表面との距離が、前記噴射ヘッドにて噴射された溶液ドット径より大きくするように前記保持手段に取り付けられたことを特徴とする機能性基体製造装置。
In a functional substrate production apparatus for producing a functional substrate by spraying and applying a solution containing a functional material on a substrate, volatilizing volatile components in the solution, and leaving a solid content on the substrate.
An ejection head that ejects a solution containing a functional material to the substrate;
Information input means for inputting solution application information to the ejection head;
The ejection head is mounted on a holding unit and disposed at a position facing the substrate, and is moved relative to the substrate while moving relative to the substrate based on the solution application information input by the information input unit. A functional substrate manufacturing apparatus for injecting the solution to a desired position,
A laser beam irradiation means for irradiating a laser beam on the substrate is mounted on the holding means,
The ejection head applies the solution along the locus of the laser beam irradiated onto the substrate surface by the laser beam irradiation means,
The ejecting head is attached to the holding means so that a distance between an ejection surface provided in the ejecting head and the substrate surface is larger than a diameter of a solution dot ejected by the ejecting head. Substrate manufacturing equipment.
基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、
前記基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、
該噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、
前記噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて前記基体に相対する位置に配されるとともに、前記基体と相対移動を行いながら、前記情報入力手段により入力された前記溶液付与情報に基づいて前記基体の所望の位置に前記溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、
前記保持手段に前記基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、
該レーザ光照射手段によって前記基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って前記噴射ヘッドが溶液を付与し、
前記レーザ光照射手段は、該レーザ光照射手段に備えるレーザ光照射部と前記噴射ヘッドの吐出口部との距離が、前記レーザ光照射手段にて照射されたレーザスポット径より大きくするように前記保持手段に取り付けられたことを特徴とする機能性基体製造装置。
In a functional substrate production apparatus for producing a functional substrate by spraying and applying a solution containing a functional material on a substrate, volatilizing volatile components in the solution, and leaving a solid content on the substrate.
An ejection head that ejects a solution containing a functional material to the substrate;
Information input means for inputting solution application information to the ejection head;
The ejection head is mounted on a holding unit and disposed at a position facing the substrate, and is moved relative to the substrate while moving relative to the substrate based on the solution application information input by the information input unit. A functional substrate manufacturing apparatus for injecting the solution to a desired position,
A laser beam irradiation means for irradiating a laser beam on the substrate is mounted on the holding means,
The ejection head applies the solution along the locus of the laser beam irradiated onto the substrate surface by the laser beam irradiation means,
The laser beam irradiation unit is configured so that a distance between a laser beam irradiation unit included in the laser beam irradiation unit and a discharge port of the ejection head is larger than a laser spot diameter irradiated by the laser beam irradiation unit. A functional substrate manufacturing apparatus attached to a holding means.
請求項1〜3のいずれか1に記載の機能性基体製造装置によって製造されることを特徴とする機能性基体。   A functional substrate manufactured by the functional substrate manufacturing apparatus according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012036232A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-22 富士フイルム株式会社 Pattern forming method and pattern forming apparatus
US8845077B2 (en) 2010-09-16 2014-09-30 Fujifilm Corporation Pattern forming method and pattern forming apparatus

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