JP2006007135A - 層形成方法および配線基板 - Google Patents

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Abstract

【課題】 印刷法によって塗布または付与された導電層の密着性を向上させること。
【解決手段】 層形成方法は、第1の絶縁樹脂の層に液状の中間材料を塗布または付与して、前記層上に中間材料層を形成するステップ(A)と、前記中間材料層に第1の金属を含んだ液状の導電性材料を塗布または付与して、前記中間材料層上に導電性材料層を形成するステップ(B)と、前記中間材料層と前記導電性材料層とを活性化して、中間層と前記中間層上に位置する導電層とを生成するステップ(C)と、を含んでいる。さらに、前記中間材料は、第2の絶縁樹脂の前駆体と、第2の金属の微粒子と、を含んでいる。
【選択図】 図7

Description

本発明は、層形成方法および配線基板に関し、特にインクジェット法による導電層の形成に好適な層形成方法およびそれによって製造される配線基板に関する。
インクジェット法による金属配線の形成技術が知られている(例えば特許文献1)。
特開2004−6578号公報
インクジェット法などの印刷法を利用して絶縁層上に設けられた導電性材料層は、下地の絶縁層に密着しにくいことがある。このため、そのような導電性材料層を加熱して最終的な導電層を生成する場合に、導電性材料層の熱収縮によって、絶縁層と導電性材料層との間に隙間が生じてしまうことがある。また、絶縁層の線膨張係数と、導電層の線膨張係数との違いから、周囲温度が上昇した際に導電層が剥離してしまうことがある。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、印刷法によって塗布または付与された導電層の密着性を向上させることである。
本発明の層形成方法は、第1の絶縁樹脂の層に液状の中間材料を塗布または付与して、前記層上に中間材料層を形成するステップ(A)と、前記中間材料層に第1の金属を含んだ液状の導電性材料を塗布または付与して、前記中間材料層上に導電性材料層を形成するステップ(B)と、前記中間材料層と前記導電性材料層とを活性化して、中間層と前記中間層上に位置する導電層とを生成するステップ(C)と、を含んでいる。さらに、前記中間材料は、第2の絶縁樹脂の前駆体と、第2の金属の微粒子と、を含んでいる。
上記構成によって得られる効果の一つは、絶縁樹脂の層から剥離しにくい導電層を印刷法で形成できることである。
好ましくは、前記第1の絶縁樹脂と前記第2の絶縁樹脂とは同じである。
上記構成によって得られる効果の一つは、絶縁樹脂の層の線膨張係数と中間層の線膨張係数とが互いにより近くなることである。
好ましくは、前記第1の金属と前記第2の金属とは同じである。
上記構成によって得られる効果の一つは、中間層の線膨張係数と導電層の線膨張係数とが互いにより近くなることである。
本発明の層形成方法は、第1の無機絶縁物の層に液状の中間材料を塗布または付与して、前記層上に中間材料層を形成するステップ(A)と、前記中間材料層に第1の金属を含んだ液状の導電性材料を塗布または付与して、前記中間材料層上に導電性材料層を形成するステップ(B)と、前記中間材料層と前記導電性材料層とを活性化して、中間層と前記中間層上に位置する導電層とを生成するステップ(C)と、を含んでいる。さらに、前記中間材料は、第2の無機絶縁物と、第2の金属の微粒子と、を含んでいる。
上記構成によって得られる効果の一つは、無機絶縁物の層から剥離しにくい導電層を印刷法で形成できることである。
好ましくは、前記第1の無機絶縁物と前記第2の無機絶縁物とは同じである。
上記構成によって得られる効果の一つは、無機絶縁物の層の線膨張係数と中間層の線膨張係数とが互いにより近くなることである。
また好ましくは、前記第1の金属と前記第2の金属とは同じである。
上記構成によって得られる効果の一つは、中間層の線膨張係数と導電層の線膨張係数とが互いにより近くなることである。
本発明の層形成方法は、第1の絶縁樹脂の層に液状の中間材料を塗布または付与して、前記層上に中間材料層を形成するステップ(A)と、前記中間材料層に金属を含んだ液状の導電性材料を塗布または付与して、前記中間材料層上に導電性材料層を形成するステップ(B)と、前記中間材料層と前記導電性材料層とを活性化して、中間層と前記中間層上に位置する導電層とを生成するステップ(C)と、を含んでいる。さらに、前記中間材料は、第2絶縁樹脂の前駆体と、無機物または樹脂の微粒子と、を含んでいる。
上記構成によって得られる効果の一つは、アンカー効果によって、中間層と導電層とが密着できる。中間材料が無機物または樹脂の微粒子を含んでいるので、この無機物または樹脂の微粒子の平均粒径に応じた凹凸が中間層の表面に現れるからである。
好ましくは、前記第1の絶縁樹脂と前記第2の絶縁樹脂とは同じである。
上記構成によって得られる効果の一つは、絶縁樹脂の層の線膨張係数と中間層の線膨張係数とが互いにより近くなることである。
本発明の層形成方法は、第1の無機絶縁物の層に液状の中間材料を塗布または付与して、前記層上に中間材料層を形成するステップ(A)と、前記中間材料層に金属を含んだ液状の導電性材料を塗布または付与して、前記中間材料層上に導電性材料層を形成するステップ(B)と、前記中間材料層と前記導電性材料層とを活性化して、中間層と前記中間層上に位置する導電層とを生成するステップ(C)と、を含んでいる。さらに、前記中間材料は、第2の無機絶縁物と、無機物または樹脂の微粒子と、を含んでいる。
上記構成によって得られる効果の一つは、アンカー効果によって、中間層と導電層とが密着できる。中間材料が無機物または樹脂の微粒子を含んでいるので、この無機物または樹脂の微粒子の平均粒径に応じた凹凸が中間層の表面に現れるからである。
好ましくは、前記第1の無機絶縁物と前記第2の無機絶縁物とは同じである。
上記構成によって得られる効果の一つは、無機絶縁物の層の線膨張係数と中間層の線膨張係数とが互いにより近くなることである。
好ましくは、前記液状の導電性材料は、前記金属の微粒子を含んでいて、前記無機物または樹脂の微粒子の平均粒径は、前記金属の微粒子の平均粒径よりも大きい。
上記構成によって得られる効果の一つは、印刷法を利用して金属の微粒子を含む液状の導電性材料を塗布または付与しても、剥離しにくい導電層が得られることである。
本発明の層形成方法は、第1の絶縁樹脂の層に液状の中間材料を塗布または付与して、前記層上に中間材料層を形成するステップ(A)と、前記中間材料層が乾燥する前に、前記中間材料層に金属の微粒子を含んだ液状の導電性材料を塗布または付与して、前記中間材料層上に導電性材料層を形成するステップ(B)と、前記中間材料層と前記導電性材料層とを活性化して、中間層と前記中間層上に位置する導電層とを生成するステップ(C)と、を含んでいる。さらに、前記中間材料は、第2の絶縁樹脂の前駆体を含んでいる。
上記構成によって得られる効果の一つは、絶縁樹脂の層から剥離しにくい導電層を印刷法で形成できることである。
好ましくは、前記第1の絶縁樹脂と前記第2の絶縁樹脂とは同じである。
上記構成によって得られる効果の一つは、絶縁樹脂の層の線膨張係数と中間層の線膨張係数とが互いにより近くなることである。
本発明の層形成方法は、第1の無機絶縁物の層に液状の中間材料を塗布または付与して、前記層上に中間材料層を形成するステップ(A)と、前記中間材料層が乾燥する前に、前記中間材料層に金属の微粒子を含んだ液状の導電性材料を塗布または付与して、前記中間材料層上に導電性材料層を形成するステップ(B)と、前記中間材料層と前記導電性材料層とを活性化して、中間層と前記中間層上に位置する導電層とを生成するステップ(C)と、を含んでいる。さらに、前記中間材料は、第2の無機絶縁物を含んでいる。
上記構成によって得られる効果の一つは、無機絶縁物の層から剥離しにくい導電層を印刷法で形成できることである。
好ましくは、前記第1の無機絶縁物と前記第2の無機絶縁物とは同じである。
上記構成によって得られる効果の一つは、無機絶縁物の層の線膨張係数と中間層の線膨張係数とが互いにより近くなることである。
本発明の配線基板は、上記層形成方法で製造されている。
上記構成によって得られる効果の一つは、導電層が剥離しにくい配線基板を印刷法で製造できることである。
(実施形態1)
本実施形態の配線基板は、テープ形状を有するベース基板1aから製造される。ここでベース基板1aは、ポリイミドからなっており、フレキシブル基板とも呼ばれる。ベース基板1a上には、後述する製造工程によって、導電配線が形成される。そして、導電配線が形成された後で、ベース基板1aはプレス処理を受けて、ベース基板1aから複数の基板が切り抜かれる。この結果、ベース基板1aから、それぞれが導電配線を有する複数の基板が得られる。ここで、本実施形態では、複数の基板のそれぞれに設けられた導電配線は、どれも同じパターンを構成している。このように、導電配線が形成された基板を「配線基板」と表記する。
(A.層形成装置)
本実施形態の配線基板は、3つの層形成装置が行う層形成工程を経て製造される。これら3つの層形成装置は、いずれも基本的に同じ構成・機能を有している。このため、以下では、記載の重複を避ける目的で、3つの層形成装置を代表して、1つの層形成装置についてのみ構成・機能を説明する。
図1の層形成装置10は、所定のレベルに位置する表面に導電層または絶縁層を設ける装置である。この層形成装置10は、一対のリールW1と、吐出装置10Aと、オーブン10Bと、を含んでいる。そして、層形成装置10において、ベース基板1aがリールW1の一方から巻き出されて他方に巻き取られるまでに、吐出装置10Aとオーブン10Bとによって、ベース基板1aに対してそれぞれの処理が行われる。このような処理方式は、リール・トゥ・リール(Reel To Reel)とも呼ばれる。
吐出装置10Aは、ベース基板1aの所定のレベルに位置する表面に向けて液状の材料を吐出する装置である。また、オーブン10Bは、吐出装置10Aによって付与または塗布された液状の材料を、加熱すなわち活性化する装置である。説明の便宜上、本明細書では、3つの層形成装置10のそれぞれに含まれる3つの吐出装置10Aを、吐出装置11A、吐出装置12A、吐出装置13Aと表記する。同様に、説明の便宜上、本明細書では、3つのオーブン10Bを、オーブン11B、オーブン12B、オーブン13Bと表記する。
3つの吐出装置11A、12A、13Aは、基本的にいずれも同じ構造・機能を有している。このため、以下では、記載の重複を避ける目的で、3つの吐出装置11A、12A、13Aを代表して、吐出装置11Aについてのみ構成・機能を説明する。
(B.吐出装置の全体構成)
図2に示す吐出装置11Aはインクジェット装置である。より具体的には、吐出装置11Aは、液状の材料111を保持するタンク101と、チューブ110と、チューブ110を介してタンク101から液状の材料111が供給される吐出走査部102と、を備えている。ここで、吐出走査部102は、グランドステージGSと、吐出ヘッド部103と、ステージ106と、第1位置制御装置104と、第2位置制御装置108と、制御部112と、支持部104aと、を備えている。
吐出ヘッド部103は、ヘッド114(図3、図4)を保持している。このヘッド114は、制御部112からの信号に応じて、液状の材料111の液滴を吐出する。なお、吐出ヘッド部103におけるヘッド114は、チューブ110によってタンク101に連結されており、このため、タンク101からヘッド114に液状の材料111が供給される。
ステージ106はベース基板1aを固定するための平面を提供している。さらにステージ106は、吸引力を用いてベース基板1aの位置を固定する機能も有する。
第1位置制御装置104は、支持部104aによって、グランドステージGSから所定の高さの位置に固定されている。この第1位置制御装置104は、制御部112からの信号に応じて、吐出ヘッド部103をX軸方向と、X軸方向に直交するZ軸方向と、に沿って移動させる機能を有する。さらに、第1位置制御装置104は、Z軸に平行な軸の回りで吐出ヘッド部103を回転させる機能も有する。ここで、本実施形態では、Z軸方向は、鉛直方向(つまり重力加速度の方向)に平行な方向である。
第2位置制御装置108は、制御部112からの信号に応じて、ステージ106をグランドステージGS上でY軸方向に移動させる。ここで、Y軸方向は、X軸方向およびZ軸方向の双方と直交する方向である。
上記のような機能を有する第1位置制御装置104の構成と第2位置制御装置108の構成とは、リニアモータおよびサーボモータを利用した公知のXYロボットを用いて実現できる。このため、ここでは、それらの詳細な構成の説明を省略する。なお、本明細書では、第1位置制御装置104および第2位置制御装置108を、「ロボット」または「走査部」とも表記する。
さて上述のように、第1位置制御装置104によって、吐出ヘッド部103はX軸方向に移動する。そして、第2位置制御装置108によって、ベース基板1aはステージ106と共にY軸方向に移動する。これらの結果、ベース基板1aに対するヘッド114の相対位置が変わる。より具体的には、これらの動作によって、吐出ヘッド部103、ヘッド114、またはノズル118(図3、図4)は、ベース基板1aに対して、Z軸方向に所定の距離を保ちながら、X軸方向およびY軸方向に相対的に移動、すなわち相対的に走査する。「相対移動」または「相対走査」とは、液状の材料111を吐出する側と、そこからの吐出物が着弾する側(被吐出部)の少なくとも一方を他方に対して相対移動することを意味する。
制御部112は、液状の材料111の液滴を吐出すべき相対位置を表す吐出データ(例えばビットマップデータ)を外部情報処理装置から受け取るように構成されている。制御部112は、受け取った吐出データを内部の記憶装置に格納するとともに、格納された吐出データに応じて、第1位置制御装置104と、第2位置制御装置108と、ヘッド114と、を制御する。
上記構成を有する吐出装置11Aは、ビットマップデータ(つまり吐出データ)に応じて、ヘッド114のノズル118(図3、図4)をベース基板1aに対して相対移動させるとともに、被吐出部に向けてノズル118から液状の材料111を吐出する。このビットマップデータとは、ベース基板1a上に、材料を所定パターンで付与するためのデータである。なお、吐出装置11Aによるヘッド114の相対移動と、ヘッド114からの液状の材料111の吐出と、をまとめて「塗布走査」または「吐出走査」と表記することもある。
また「被吐出部」とは、液状の材料111の液滴が着弾して塗れ広がる部分である。さらに「被吐出部」は、液状の材料111が所望の接触角を呈するように、下地の物体に表面改質処理が施されることによって形成された部分でもある。ただし、表面改質処理を行わなくても下地の物体の表面が、液状の材料111に対して所望の撥液性または親液性を呈する(つまり着弾した液状の材料111が下地の物体の表面上で望ましい接触角を呈する)場合には、下地の物体の表面そのものが「被吐出部」であってもよい。なお、本明細書では、「被吐出部」を「ターゲット」または「受容部」とも表記する。
(C.ヘッド)
図3に示すように、ヘッド114は吐出ヘッド部103においてキャリッジ103Aによって固定されている。また、ヘッド114は、複数のノズル118を有するインクジェットヘッドである。具体的には、図4(a)および(b)に示すように、ヘッド114は、振動板126と、ノズル118の開口を規定するノズルプレート128と、を備えている。そして、振動板126と、ノズルプレート128と、の間には、液たまり129が位置しており、この液たまり129には、図示しない外部タンクから孔131を介して供給される液状の材料111が常に充填される。
振動板126と、ノズルプレート128と、の間には、複数の隔壁122が位置している。そして、振動板126と、ノズルプレート128と、一対の隔壁122と、によって囲まれた部分がキャビティ120である。キャビティ120はノズル118に対応して設けられているため、キャビティ120の数とノズル118の数とは同じである。キャビティ120には、一対の隔壁122間に位置する供給口130を介して、液たまり129から液状の材料111が供給される。なお、本実施形態では、ノズル118の直径は、約27μmである。
さて、振動板126上には、それぞれのキャビティ120に対応して、それぞれの振動子124が位置する。振動子124のそれぞれは、ピエゾ素子124Cと、ピエゾ素子124Cを挟む一対の電極124A、124Bと、を含む。制御部112が、この一対の電極124A、124Bの間に駆動電圧を与えることで、対応するノズル118から液状の材料111の液滴Dが吐出される。ここで、ノズル118から吐出される材料の体積は、0pl以上42pl(ピコリットル)以下の間で可変である。なお、ノズル118からZ軸方向に液状の材料111の液滴Dが吐出されるように、ノズル118の形状が調整されている。
本明細書では、1つのノズル118と、ノズル118に対応するキャビティ120と、キャビティ120に対応する振動子124と、を含んだ部分を「吐出部127」と表記することもある。この表記によれば、1つのヘッド114は、ノズル118の数と同じ数の吐出部127を有する。吐出部127は、ピエゾ素子の代わりに電気熱変換素子を有してもよい。つまり、吐出部127は、電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用して材料を吐出する構成を有していてもよい。
(D.制御部)
次に、制御部112の構成を説明する。図5に示すように、制御部112は、入力バッファメモリ200と、記憶装置202と、処理部204と、走査駆動部206と、ヘッド駆動部208と、を備えている。入力バッファメモリ200と処理部204とは相互に通信可能に接続されている。処理部204と、記憶装置202と、走査駆動部206と、ヘッド駆動部208とは、図示しないバスによって相互に通信可能に接続されている。
走査駆動部206は、第1位置制御装置104および第2位置制御装置108と相互に通信可能に接続されている。同様にヘッド駆動部208は、ヘッド114と相互に通信可能に接続されている。
入力バッファメモリ200は、吐出装置10Aの外部に位置する外部情報処理装置(不図示)から、液状の材料111の液滴を吐出するための吐出データを受け取る。入力バッファメモリ200は、吐出データを処理部204に供給し、処理部204は吐出データを記憶装置202に格納する。図5では、記憶装置202はRAMである。
処理部204は、記憶装置202内の吐出データに基づいて、被吐出部に対するノズル118の相対位置を示すデータを走査駆動部206に与える。走査駆動部206はこのデータと、吐出周期と、に応じたステージ駆動信号を第2位置制御装置108に与える。この結果、被吐出部に対する吐出ヘッド部103の相対位置が変わる。一方、処理部204は、記憶装置202に記憶された吐出データに基づいて、液状の材料111の吐出に必要な吐出信号をヘッド114に与える。この結果、ヘッド114における対応するノズル118から、液状の材料111の液滴が吐出される。
制御部112は、CPU、ROM、RAM、バスを含んだコンピュータであってもよい。この場合には、制御部112の上記機能は、コンピュータによって実行されるソフトウェアプログラムによって実現される。もちろん、制御部112は、専用の回路(ハードウェア)によって実現されてもよい。
(E.液状の材料)
上述の液状の材料111とは、ヘッド114のノズル118から液滴として吐出されうる粘度を有する材料をいう。ここで、液状の材料111が水性であると油性であるとを問わない。ノズル118から吐出可能な流動性(粘度)を備えていれば十分で、固体物質が混入していても全体として流動体であればよい。ここで、液状の材料111の粘度は1mPa・s以上50mPa・s以下であるのが好ましい。粘度が1mPa・s以上である場合には、液状の材料111の液滴Dを吐出する際にノズル118の周辺部が液状の材料111で汚染されにくい。一方、粘度が50mPa・s以下である場合は、ノズル118における目詰まり頻度が小さく、このため円滑な液滴の吐出を実現できる。
後述する導電性材料91A(図7(a))は、上述の「液状の材料」の一種である。本実施形態の導電性材料91Aは、平均粒径が10nm程度の銀粒子と、分散剤と、トルエンやキシレンなどの有機溶媒と、を含む。そして導電性材料において、銀粒子は分散剤に覆われている。分散剤に覆われた銀粒子は有機溶媒中に安定して分散されている。ここで、分散剤は、銀原子に配位可能な化合物である。
このような分散剤として、アミン、アルコール、チオールなどが知られている。より具体的には、分散剤として2−メチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、ジエチルメチルアミン、2−ジメチルアミノエタノール、メチルジエタノールアミンなどのアミン化合物、アルキルアミン類、エチレンジアミン、アルキルアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、アルキルチオール類、エタンジチオールなどを用いることができる。
なお、平均粒径が1nm程度から数100nmまでの粒子は、「ナノ粒子」とも表記される。この表記によれば、本実施形態の導電性材料は銀のナノ粒子を含んでいる。
後述する絶縁材料21A(図6(a)、図10(a))、および絶縁材料22A(図8(a)、図12(a))も「液状の材料」である。具体的には、絶縁材料21Aは、ポリイミド前駆体と、溶媒(希釈剤)であるNメチル2ピロリドンと、を含んでいる。一方、絶縁材料22Aは、無機絶縁物であるシリカ(二酸化ケイ素)のナノ粒子と、溶媒とを含んでいる。ここで、絶縁材料22Aに含まれるシリカのナノ粒子の平均粒径は約10nmである。絶縁材料22Aにおける溶媒(希釈剤)は、水である。
さらに、後述する中間材料31A(図6(c))、41A(図8(c))、51A(図10(c))、61A(図12(c))、71A(図14(c))、81A(図16(c))のそれぞれも「液状の材料」である。
具体的には、中間材料31Aは、ポリイミド前駆体と、溶媒であるNメチル2ピロリドンと、銀のナノ粒子と、銀のナノ粒子を分散させる分散剤と、を含んだ「液状の材料」である。また、中間材料41Aは、平均粒径がほぼ10nmのシリカのナノ粒子と、溶媒(希釈剤)と、銀のナノ粒子と、銀のナノ粒子を分散させる分散剤と、を含んだ「液状の材料」である。
また、中間材料51Aは、ポリイミド前駆体と、溶媒であるNメチル2ピロリドンと、平均粒径がほぼ50nmのシリカのナノ粒子と、を含んだ「液状の材料」である。そして、中間材料61Aは、平均粒径がほぼ10nmのシリカのナノ粒子と、溶媒(希釈剤)と、平均粒径が50nmのシリカのナノ粒子と、を含んだ「液状の材料」である。
さらに、中間材料71Aは、ポリイミド前駆体と、溶媒であるNメチル2ピロリドンと、を含んだ「液状の材料」である。本実施形態では、中間材料71Aは、絶縁材料21Aと同じである。また、中間材料81Aは、平均粒径がほぼ10nmのシリカのナノ粒子と、溶媒(希釈剤)と、を含んだ「液状の材料」である。本実施形態では、中間材料81Aは、絶縁材料22Aと同じである。
次に、層形成方法を説明する。本実施形態の層形成方法は、配線基板の製造方法の一部である。
(F1.絶縁層)
まず、ベース基板1a上に絶縁層21を設ける。具体的には、図6(a)に示すように、ベース基板1aを吐出装置11Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置11Aは、第1ビットマップデータに応じて、ベース基板1a上に絶縁材料層21Bを形成する。ここで、絶縁材料層21Bは、ベース基板1aの一方の面の全面をほぼ覆うような形状をしている。つまり、絶縁材料層21Bはいわゆるべた膜である。
より具体的には、まず、吐出装置11Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的(つまりX軸方向およびY軸方向)に変化させる。そして、ベース基板1aの被吐出部に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置11Aはノズル118から絶縁材料21Aの液滴を吐出する。ここで、絶縁材料21Aは、ポリイミド前駆体と溶媒とを含んだ液状の材料である。吐出された絶縁材料21Aの液滴は、ベース基板1aの被吐出部に着弾する。そして絶縁材料21Aの液滴が被吐出部に着弾することによって、ベース基板1aの被吐出部上に絶縁材料層21Bが得られる。
絶縁材料層21Bを形成した後で、絶縁材料層21Bを活性化する。このために本実施形態では、ベース基板1aをオーブン11Bの内部に位置させる。そして、絶縁材料層21Bを加熱することで、絶縁材料層21Bにおけるポリイミド前駆体を硬化してポリイミド層を得る。このような活性化の結果、図6(b)に示すように、ベース基板1a上に、絶縁層21(ポリイミド層)が得られる。
(F2.中間層・導電層)
絶縁層21を形成した後で、互いに同じパターンの形状を有する中間層31と導電層91とを形成する。ここで、導電層91は、中間層31上に積層されることになる。
具体的には、図6(c)に示すように、絶縁層21が設けられたベース基板1aを吐出装置12Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置12Aは、第2ビットマップデータに応じて、絶縁層21上に中間材料層31Bを形成する。
より具体的には、まず、吐出装置12Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、導電パターン40に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置12Aはノズル118から中間材料31Aの液滴を吐出する。ここで、中間材料31Aは、ポリイミド前駆体と、溶媒と、平均粒径がほぼ10nmの銀の微粒子と、を含んだ液状の材料である。吐出された中間材料31Aの液滴は、絶縁層21の被吐出部に着弾する。そして中間材料31Aの液滴が被吐出部に着弾することによって、図6(d)に示すように、絶縁層21の被吐出部上に中間材料層31Bが得られる。
ここで、本実施形態の導電パターン40は、図7(d)に示すように、導電配線が設けられるべきパターンである。導電配線は本実施形態の導電層91(図7(c))によって実現されることになる。なお、図7(d)に示すように、導電パターン40は、互いに接している電極部分40Aと配線部分40Bとからなる。電極部分40Aとは、他の半導体素子の電極パッド等に電気的かつ物理的に接合されるための部分である。
中間材料層31Bを形成した後で、導電パターン40の形状を有する導電性材料層91Bを形成する。この目的で、ベース基板1aは、中間材料層31Bを保護するスペーサとともにリールW1に巻き取られる。そしてその後、ベース基板1aは、リールW1とともに、吐出装置13Aを含む層形成装置にセットされる。なお、本実施形態では、オーブン12Bは用いられず、このため、中間材料層31Bは、完全には硬化されていない。ただし、中間材料層31Bを形成した直後にi線などのUV光を照射してもよい。
具体的には、図7(a)に示すように、中間材料層31Bが設けられたベース基板1aを吐出装置13Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置13Aは、第3ビットマップデータに応じて、中間材料層31B上に導電性材料層91Bを形成する。
より具体的には、まず、吐出装置13Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、導電パターン40に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置13Aはノズル118から導電性材料91Aの液滴を吐出する。吐出された導電性材料91Aの液滴は、中間材料層31B上に着弾する。そして導電性材料91Aの液滴が中間材料層31B上に着弾することによって、図7(b)に示すように、中間材料層31B上に導電性材料層91Bが得られる。
導電性材料層91Bを形成した後で、中間材料層31Bと導電性材料層91Bとを活性化する。このために本実施形態では、ベース基板1aをオーブン13Bの内部に位置させる。そして、中間材料層31Bと導電性材料層91Bとを加熱することで、図7(c)に示すように、互いに密着した中間層31と導電層91とが得られる。なお、次で詳述するように、中間層31は、接続層32と、緩衝層33と、接続層34と、からなる。
具体的には、中間材料層31Bと導電性材料層91Bとの活性化によって、中間材料層31Bにおけるポリイミド前駆体の硬化反応が進行して、中間材料層31Bから緩衝層33が生成する。また、導電性材料91Aにおける銀の微粒子が燒結または融着して、導電性材料層91Bから導電層91が生成する。それらと同時に、中間材料層31Bの表層における銀の微粒子と、導電性材料層91Bの表層における銀の微粒子と、が互いに燒結または融着することで、緩衝層33と導電層91との間に接続層32が生成する。この結果、緩衝層33と導電層91とが接続層32を介して互いに密着するようになる。
さらに上記活性化によって、絶縁層21の表層におけるポリイミドと、中間材料層31Bの他方の表層に含まれるポリイミド前駆体と、が結合することで、絶縁層21と緩衝層33との間に接続層34が生成する。この結果、絶縁層21と緩衝層33とが接続層34を介して互いに密着するようになる。なお、絶縁層21に含まれるポリイミドと、上記活性化によって生成する中間層31に含まれるポリイミドとが、本発明の「絶縁樹脂」に対応する。
したがって、中間層31は、絶縁層21にも導電層91にも密着できる。また、中間層31は、ポリイミドと銀とを含む。つまり、中間層31は、絶縁層21に含まれる絶縁樹脂と同じ絶縁樹脂を含むとともに、導電層91に含まれる金属と同じ金属を含む。このため、中間層31の線膨張係数の値は、絶縁層21の線膨張係数の値と、導電層91の線膨張係数の値との間になる。したがって、中間層31がない場合と比べて、絶縁層21が熱膨張する際に生じる応力が小さい。この結果、中間層31がない場合よりも、熱膨張による導電層91の剥離が生じにくい。
このように本実施形態の中間材料31Aは、絶縁樹脂の前駆体を含んでおり、しかも、活性化によってその前駆体から生成する絶縁樹脂は、下地の絶縁層21を構成する絶縁樹脂と同じである。ただし、絶縁層21に含まれる絶縁樹脂の線膨張係数と、結果として得られる中間層31に含まれる絶縁樹脂の線膨張係数とが、同等か近いのであれば、絶縁層21に含まれる絶縁樹脂と、中間層31に含まれる絶縁樹脂とが、異なっていてもよい。同様に、中間層31に含まれる金属の線膨張係数と、導電層91に含まれる金属の線膨張係数とが、同等か近いのであれば、中間層31に含まれる金属と、導電層91に含まれる金属とは、異なっていてもよい。
(実施形態2)
次に実施形態2の製造方法を述べる。本実施形態の製造方法は、絶縁材料21Aと中間材料31Aとの代わりに絶縁材料22Aと中間材料41Aとが用いられる点を除いて、基本的に実施形態1の製造方法と同じである。
(G1.絶縁層)
まず、ベース基板1a上に、無機絶縁物からなる絶縁層22を設ける。具体的には、図8(a)に示すように、ベース基板1aを吐出装置11Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置11Aは、第1ビットマップデータに応じて、ベース基板1a上に絶縁材料層22Bを形成する。ここで、絶縁材料層22Bは、ベース基板1aの一方の面の全面をほぼ覆うような形状をしている。つまり、絶縁材料層22Bはいわゆるべた膜である。
より具体的には、まず、吐出装置11Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的(つまりX軸方向およびY軸方向)に変化させる。そして、ベース基板1aの被吐出部に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置11Aはノズル118から絶縁材料22Aの液滴を吐出する。ここで、絶縁材料22Aは、無機絶縁物と溶媒とを含んだ液状の材料である。吐出された絶縁材料22Aの液滴は、ベース基板1aの被吐出部に着弾する。そして絶縁材料22Aの液滴が被吐出部に着弾することによって、ベース基板1aの被吐出部上に絶縁材料層22Bが得られる。
絶縁材料層22Bを形成した後で、絶縁材料層22Bを活性化する。このために本実施形態では、ベース基板1aをオーブン11Bの内部に位置させる。そして、絶縁材料層22Bを加熱することで、絶縁材料層22Bにおける無機絶縁物を析出または融着させる。このような活性化の結果、図8(b)に示すように、ベース基板1a上に、絶縁層22が得られる。
(G2.中間層・導電層)
絶縁層22を形成した後で、どちらも導電パターン40(図7(d))の形状を有する中間層41と導電層91とを形成する。ここで、導電層91は、中間層41上に積層されることになる。
具体的には、図8(c)に示すように、絶縁層22が設けられたベース基板1aを吐出装置12Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置12Aは、第2ビットマップデータに応じて、絶縁層22上に中間材料層41Bを形成する。
より具体的には、まず、吐出装置12Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、導電パターン40に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置12Aはノズル118から中間材料41Aの液滴を吐出する。ここで、中間材料41Aは、無機絶縁物と、溶媒と、平均粒径がほぼ10nmの銀の微粒子と、を含む。吐出された中間材料41Aの液滴は、絶縁層22の被吐出部に着弾する。そして中間材料41Aの液滴が被吐出部に着弾することによって、図8(d)に示すように、絶縁層22の被吐出部上に中間材料層41Bが得られる。
中間材料層41Bを形成した後で、導電パターン40の形状を有する導電性材料層91Bを形成する。この目的で、ベース基板1aは、中間材料層41Bを保護するスペーサとともにリールW1に巻き取られる。そしてその後、ベース基板1aは、リールW1とともに、吐出装置13Aを含む層形成装置にセットされる。なお、本実施形態では、オーブン12Bは用いられず、このため、中間材料層41Bは、完全には硬化されていない。
具体的には、図9(a)に示すように、中間材料層41Bが設けられたベース基板1aを吐出装置13Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置13Aは、第3ビットマップデータに応じて、中間材料層41B上に導電性材料層91Bを形成する。
より具体的には、まず、吐出装置13Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、導電パターン40に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置13Aはノズル118から導電性材料91Aの液滴を吐出する。吐出された導電性材料91Aの液滴は、中間材料層41B上に着弾する。そして導電性材料91Aの液滴が中間材料層41B上に着弾することによって、図9(b)に示すように、中間材料層41B上に導電性材料層91Bが得られる。
導電性材料層91Bを形成した後で、中間材料層41Bと導電性材料層91Bとを活性化する。このために本実施形態では、ベース基板1aをオーブン13Bの内部に位置させる。そして、中間材料層41Bと導電性材料層91Bとを加熱することで、図9(c)に示すように、互いに密着した中間層41と導電層91とが得られる。なお、次で詳述するように、中間層41は、接続層42と、緩衝層43と、接続層44と、からなる。
具体的には、中間材料層41Bと導電性材料層91Bとの活性化によって、中間材料層41Bにおける無機絶縁物が析出または融着して、中間材料層41Bから緩衝層43が生成する。また、導電性材料91Aにおける銀の微粒子が燒結または融着して、導電性材料層91Bから導電層91が生成する。それらと同時に、中間材料層41Bの表層における銀の微粒子と、導電性材料層91Bの表層における銀の微粒子と、が互いに燒結または融着することで、緩衝層43と導電層91との間に接続層42が生成する。この結果、緩衝層43と導電層91とが接続層42を介して互いに密着するようになる。
さらに上記活性化によって、絶縁層22の表層における無機絶縁物と、中間材料層41Bの他方の表層に含まれる無機絶縁物と、が結合して、絶縁層22と緩衝層43との間に接続層44が生成する。この結果、絶縁層22と緩衝層43とが接続層44を介して互いに密着するようになる。
したがって、中間層41は、絶縁層22にも導電層91にも密着できる。また、中間層41は、無機絶縁物と銀とを含む。つまり、中間層41は、絶縁層22に含まれる無機絶縁物と同じ無機絶縁物を含むとともに、導電層91に含まれる金属と同じ金属を含む。このため、中間層41の線膨張係数の値は、絶縁層22の線膨張係数の値と、導電層91の線膨張係数の値との間になる。したがって、中間層41がない場合と比べて、絶縁層22が熱膨張する際に生じる応力が小さい。この結果、中間層41がない場合よりも、熱膨張による導電層91の剥離が生じにくい。
このように本実施形態の中間材料41Aは、絶縁層22を構成する無機絶縁物と同じ無機絶縁物を含んでいる。ただし、絶縁層22に含まれる無機絶縁物の線膨張係数と、結果として得られる中間層41に含まれる無機絶縁物の線膨張係数とが、同等か近いのであれば、絶縁層22に含まれる無機絶縁物と、中間層41に含まれる無機絶縁物とが、異なっていてもよい。同様に、中間層41に含まれる金属の線膨張係数と、導電層91に含まれる金属の線膨張係数とが、同等か近いのであれば、中間層41に含まれる金属と、導電層91に含まれる金属とは、異なっていてもよい。
(実施形態3)
次に実施形態3の製造方法を述べる。本実施形態の製造方法は、中間材料31Aの代わりに中間材料51Aが用いられる点を除いて、基本的に実施形態1の製造方法と同じである。
(H1.絶縁層)
まず、ベース基板1a上に、絶縁樹脂からなる絶縁層21を設ける。具体的には、図10(a)に示すように、ベース基板1aを吐出装置11Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置11Aは、第1ビットマップデータに応じて、ベース基板1a上に絶縁材料層21Bを形成する。ここで、絶縁材料層21Bは、ベース基板1aの一方の面の全面をほぼ覆うような形状をしている。つまり、絶縁材料層21Bはいわゆるべた膜である。
より具体的には、まず、吐出装置11Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的(つまりX軸方向およびY軸方向)に変化させる。そして、ベース基板1aの被吐出部に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置11Aはノズル118から絶縁材料21Aの液滴を吐出する。ここで、絶縁材料21Aは、ポリイミド前駆体と溶媒とを含んだ液状の材料である。吐出された絶縁材料21Aの液滴は、ベース基板1aの被吐出部に着弾する。そして絶縁材料21Aの液滴が被吐出部に着弾することによって、ベース基板1aの被吐出部上に絶縁材料層21Bが得られる。
絶縁材料層21Bを形成した後で、絶縁材料層21Bを活性化する。このために本実施形態では、ベース基板1aをオーブン11Bの内部に位置させる。そして、絶縁材料層21Bを加熱することで、絶縁材料層21Bにおけるポリイミド前駆体の硬化反応が進行してポリイミド層を得る。このような活性化の結果、図10(b)に示すように、ベース基板1a上に、絶縁層21(ポリイミド層)が得られる。
(H2.中間層・導電層)
絶縁層21を形成した後で、どちらも導電パターン40(図7(d))の形状を有する中間層51と導電層91とを形成する。ここで、導電層91は、中間層51上に積層されることになる。
具体的には、図10(c)に示すように、絶縁層21が設けられたベース基板1aを吐出装置12Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置12Aは、第2ビットマップデータに応じて、絶縁層21上に中間材料層51Bを形成する。
より具体的には、まず、吐出装置12Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、導電パターン40に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置12Aはノズル118から中間材料51Aの液滴を吐出する。ここで、中間材料51Aは、ポリイミド前駆体と、溶媒と、平均粒径がほぼ50nmのシリカ粒子と、を含んだ液状の材料である。吐出された中間材料51Aの液滴は、絶縁層21の被吐出部に着弾する。そして中間材料51Aの液滴が被吐出部に着弾することによって、図10(d)に示すように、絶縁層21の被吐出部上に中間材料層51Bが得られる。ここで、中間材料層51Bがシリカ粒子の表面には、シリカ粒子の存在によってほぼ50nm程度の凹凸が現れる。
中間材料層51Bを形成した後で、導電パターン40の形状を有する導電性材料層91Bを形成する。この目的で、ベース基板1aは、中間材料層51Bを保護するスペーサとともにリールW1に巻き取られる。そしてその後、ベース基板1aは、リールW1とともに、吐出装置13Aを含む層形成装置にセットされる。なお、本実施形態では、オーブン12Bは用いられず、このため、中間材料層51Bは、完全には硬化されていない。
具体的には、図11(a)に示すように、中間材料層51Bが設けられたベース基板1aを吐出装置13Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置13Aは、第3ビットマップデータに応じて、中間材料層51B上に導電性材料層91Bを形成する。
より具体的には、まず、吐出装置13Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、導電パターン40に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置13Aはノズル118から導電性材料91Aの液滴を吐出する。吐出された導電性材料91Aの液滴は、中間材料層51B上に着弾する。そして導電性材料91Aの液滴が中間材料層51B上に着弾することによって、図11(b)に示すように、中間材料層51B上に導電性材料層91Bが得られる。
上述したように、銀の微粒子の平均粒径はほぼ10nmである。つまり、銀の微粒子の平均粒径は、中間材料層51Bの表面の凹凸のスケールよりも小さい。このため、導電性材料層91Bにおける銀の微粒子は、中間材料層51Bの表面の凹凸に入り込む。
導電性材料層91Bを形成した後で、中間材料層51Bと導電性材料層91Bとを活性化する。このために本実施形態では、ベース基板1aをオーブン13Bの内部に位置させる。そして、中間材料層51Bと導電性材料層91Bとを加熱することで、図11(c)に示すように、互いに密着した中間層51と導電層91とが得られる。なお、次で詳述するように、中間層51は、緩衝層53と、接続層54と、からなる。
具体的には、中間材料層51Bと導電性材料層91Bとの活性化によって、中間材料層51Bにおけるポリイミド前駆体の硬化反応が進行して、中間材料層51Bから緩衝層53が生成する。また、導電性材料91Aにおける銀の微粒子が燒結または融着して、導電性材料層91Bから導電層91が生成する。さらに、中間材料層51Bの表面の凹凸に、銀の微粒子が入り込んでいるので、いわゆるアンカー硬化によって、中間層51と導電層91とが互いに密着する。
さらに上記活性化によって、絶縁層21の表層におけるポリイミドと、中間材料層51Bの他方の表層に含まれるポリイミド前駆体と、が結合することで、絶縁層21と緩衝層53との間に接続層54が生成する。この結果、絶縁層21と緩衝層53とが接続層54を介して互いに密着するようになる。なお、絶縁層21におけるポリイミドと、上記活性化によって形成される中間層51におけるポリイミドとが、本発明の「絶縁樹脂」に対応する。
したがって、中間層51は、絶縁層21にも導電層91にも密着できる。この結果、中間層51がない場合と比較して、導電層91の剥離が生じにくくなる。
なお、絶縁層21に含まれる絶縁樹脂の線膨張係数と、結果として得られる中間層51に含まれる絶縁樹脂の線膨張係数とが、同等か近いのであれば、絶縁層21に含まれる絶縁樹脂と、中間層51に含まれる絶縁樹脂とが、異なっていてもよい。
(実施形態4)
次に実施形態4の製造方法を述べる。本実施形態の製造方法は、絶縁材料21Aと中間材料31Aとの代わりに絶縁材料22Aと中間材料61Aとが用いられる点を除いて、基本的に実施形態1の製造方法と同じである。
(I1.絶縁層)
まず、ベース基板1a上に、無機絶縁物からなる絶縁層22を設ける。具体的には、図12(a)に示すように、ベース基板1aを吐出装置11Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置11Aは、第1ビットマップデータに応じて、ベース基板1a上に絶縁材料層22Bを形成する。ここで、絶縁材料層22Bは、ベース基板1aの一方の面の全面をほぼ覆うような形状をしている。つまり、絶縁材料層22Bはいわゆるべた膜である。
より具体的には、まず、吐出装置11Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的(つまりX軸方向およびY軸方向)に変化させる。そして、ベース基板1aの被吐出部に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置11Aはノズル118から絶縁材料22Aの液滴を吐出する。ここで、絶縁材料22Aは、無機絶縁物と溶媒とを含んだ液状の材料である。吐出された絶縁材料22Aの液滴は、ベース基板1aの被吐出部に着弾する。そして絶縁材料22Aの液滴が被吐出部に着弾することによって、ベース基板1aの被吐出部上に絶縁材料層22Bが得られる。
絶縁材料層22Bを形成した後で、絶縁材料層22Bを活性化する。このために本実施形態では、ベース基板1aをオーブン11Bの内部に位置させる。そして、絶縁材料層22Bを加熱することで、絶縁材料層22Bにおける溶媒を気化して無機絶縁物を析出または融着する。このような活性化の結果、図12(b)に示すように、ベース基板1a上に、絶縁層22が得られる。
(I2.中間層・導電層)
絶縁層22を形成した後で、どちらも導電パターン40(図7(d))の形状を有する中間層61と導電層91とを形成する。ここで、導電層91は、中間層61上に積層されることになる。
具体的には、図12(c)に示すように、絶縁層22が設けられたベース基板1aを吐出装置12Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置12Aは、第2ビットマップデータに応じて、絶縁層22上に中間材料層61Bを形成する。
より具体的には、まず、吐出装置12Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、導電パターン40に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置12Aはノズル118から中間材料61Aの液滴を吐出する。ここで、中間材料61Aは、無機絶縁物と、溶媒と、平均粒径がほぼ50nmのシリカ粒子と、を含んだ液状の材料である。吐出された中間材料61Aの液滴は、絶縁層22の被吐出部に着弾する。そして中間材料61Aの液滴が被吐出部に着弾することによって、図12(d)に示すように、絶縁層22の被吐出部上に中間材料層61Bが得られる。ここで、中間材料層61Bの表面には、シリカ粒子の存在によって、ほぼ50nm程度の凹凸が現れる。
中間材料層61Bを形成した後で、導電パターン40の形状を有する導電性材料層91Bを形成する。この目的で、ベース基板1aは、中間材料層61Bを保護するスペーサとともにリールW1に巻き取られる。そしてその後、ベース基板1aは、リールW1とともに、吐出装置13Aを含む層形成装置にセットされる。なお、本実施形態では、オーブン12Bは用いられず、このため、中間材料層61Bは、完全には硬化されていない。
具体的には、図13(a)に示すように、中間材料層61Bが設けられたベース基板1aを吐出装置13Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置13Aは、第3ビットマップデータに応じて、中間材料層61B上に導電性材料層91Bを形成する。
より具体的には、まず、吐出装置13Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、導電パターン40に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置13Aはノズル118から導電性材料91Aの液滴を吐出する。吐出された導電性材料91Aの液滴は、中間材料層61B上に着弾する。そして導電性材料91Aの液滴が中間材料層61B上に着弾することによって、図13(b)に示すように、中間材料層61B上に導電性材料層91Bが得られる。
上述したように、銀の微粒子の平均粒径はほぼ10nmである。つまり、銀の微粒子の平均粒径は、中間材料層61Bの表面の凹凸のスケールよりも小さい。このため、導電性材料層91Bにおける銀の微粒子は、中間材料層61Bの表面の凹凸に入り込む。
導電性材料層91Bを形成した後で、中間材料層61Bと導電性材料層91Bとを活性化する。このために本実施形態では、ベース基板1aをオーブン13Bの内部に位置させる。そして、中間材料層61Bと導電性材料層91Bとを加熱することで、図13(c)に示すように、互いに密着した中間層61と導電層91とが得られる。なお、次で詳述するように、中間層61は、緩衝層63と、接続層64と、からなる。
具体的には、中間材料層61Bと導電性材料層91Bとの活性化によって、中間材料層61Bにおける無機絶縁物が析出または融着して、中間材料層61Bから緩衝層63が生成する。また、導電性材料91Aにおける銀の微粒子が燒結または融着して、導電性材料層91Bから導電層91が生成する。さらに、中間材料層61Bの表面の凹凸に、銀の微粒子が入り込んでいるので、いわゆるアンカー硬化によって、中間層61と導電層91とが互いに密着する。
さらに上記活性化によって、絶縁層22の表層における無機絶縁物と、中間材料層61Bの他方の表層に含まれる無機絶縁物と、が結合して、絶縁層22と緩衝層63との間に接続層64が生成する。この結果、絶縁層22と緩衝層63とが接続層64を介して互いに密着するようになる。
したがって、中間層61は、絶縁層22にも導電層91にも密着できる。この結果、中間層51がない場合と比較して、導電層91の剥離が生じにくくなる。
なお、絶縁層22に含まれる無機絶縁物の線膨張係数と、結果として得られる中間層61に含まれる無機絶縁物の線膨張係数とが、同等か近いのであれば、絶縁層22に含まれる無機絶縁物と、中間層61に含まれる無機絶縁物とが、異なっていてもよい。
(実施形態5)
次に実施形態5の製造方法を述べる。本実施形態の製造方法は、中間材料31Aの代わりに中間材料71Aが用いられる点と、吐出装置12Aと吐出装置13Aとが一対のリールW1の間で直列に位置している点と、を除いて、基本的に実施形態1の製造方法と同じである。
(J1.絶縁層)
まず、ベース基板1a上に絶縁樹脂からなる絶縁層21を設ける。具体的には、図14(a)に示すように、ベース基板1aを吐出装置11Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置11Aは、第1ビットマップデータに応じて、ベース基板1a上に絶縁材料層21Bを形成する。ここで、絶縁材料層21Bは、ベース基板1aの一方の面の全面をほぼ覆うような形状をしている。つまり、絶縁材料層21Bはいわゆるべた膜である。
より具体的には、まず、吐出装置11Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的(つまりX軸方向およびY軸方向)に変化させる。そして、ベース基板1aの被吐出部に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置11Aはノズル118から絶縁材料21Aの液滴を吐出する。ここで、絶縁材料21Aは、ポリイミド前駆体と溶媒とを含んだ液状の材料である。吐出された絶縁材料21Aの液滴は、ベース基板1aの被吐出部に着弾する。そして絶縁材料21Aの液滴が被吐出部に着弾することによって、ベース基板1aの被吐出部上に絶縁材料層21Bが得られる。
絶縁材料層21Bを形成した後で、絶縁材料層21Bを活性化する。このために本実施形態では、ベース基板1aをオーブン11Bの内部に位置させる。そして、絶縁材料層21Bを加熱することで、絶縁材料層21Bにおけるポリイミド前駆体の硬化反応が進行して、ポリイミド層が生成する。このような活性化の結果、図14(b)に示すように、ベース基板1a上に、絶縁層21(ポリイミド層)が得られる。
(J2.中間層・導電層)
絶縁層21を形成した後で、どちらも導電パターン40(図7(d))の形状を有する中間層71と導電層91とを形成する。ここで、導電層91は、中間層71上に積層されることになる。
具体的には、まず、図14(c)に示すように、絶縁層21が設けられたベース基板1aを吐出装置12Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置12Aは、第2ビットマップデータに応じて、絶縁層21上に中間材料層71Bを形成する。
より具体的には、まず、吐出装置12Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、所定パターンに対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置12Aはノズル118から中間材料71Aの液滴を吐出する。ここで、中間材料71Aは、ポリイミド前駆体と、溶媒と、を含んだ液状の材料である。吐出された中間材料71Aの液滴は、絶縁層21の被吐出部に着弾する。そして中間材料71Aの液滴が被吐出部に着弾することによって、図14(d)に示すように、絶縁層21の被吐出部上に中間材料層71Bが得られる。なお、ここで、本実施形態の中間材料71Aは、銀の微粒子が含まれない点を除いて、実施形態1の中間材料31Aと同じである。
中間材料層71Bを形成した後で、導電パターン40の形状を有する導電性材料層91Bを形成する。
具体的には、図15(a)に示すように、中間材料層71Bが流動性を実質的に失う前に、中間材料層71Bが設けられたベース基板1aを吐出装置13Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置13Aは、第3ビットマップデータに応じて、中間材料層71B上に導電性材料層91Bを形成する。なお、本実施形態では、吐出装置12Aと、吐出装置13Aとは、1対のリールW1の間で、直列に連結されている。
より具体的には、まず、吐出装置13Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、所定パターンに対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置13Aはノズル118から導電性材料91Aの液滴を吐出する。吐出された導電性材料91Aの液滴は、中間材料層71Bに着弾する。そして導電性材料91Aの液滴が中間材料層71Bに着弾することによって、図15(b)に示すように、中間材料層71B上に導電性材料層91Bが得られる。
ここで、中間材料層71Bが流動性を実質的に失う前に、吐出装置13Aからの導電性材料91Aが中間材料層71B上に着弾する。このため、図15(b)に示すように、導電性材料91Aからの銀の微粒子が混入した混入層71B’が、中間材料層71Bの表層に現れる。
導電性材料層91Bを形成した後で、中間材料層71Bと導電性材料層91Bとを活性化する。このために本実施形態では、ベース基板1aをオーブン13Bの内部に位置させる。そして、中間材料層71Bと導電性材料層91Bとを加熱することで、図15(c)に示すように、互いに密着した中間層71と導電層91とが得られる。なお、次で詳述するように、中間層71は、接続層72と、緩衝層73と、接続層74と、からなる。
具体的には、中間材料層71Bと導電性材料層91Bとの活性化によって、中間材料層71Bにおけるポリイミド前駆体の硬化反応が進行して、中間材料層71Bから緩衝層73が生成する。また、導電性材料層91Bにおける銀の微粒子が燒結または融着して、導電性材料層91Bから導電層91が生成する。それらと同時に、中間材料層71Bの表層(混入層71B’)における銀の微粒子と、導電性材料層91Bの表層における銀の微粒子と、が互いに燒結または融着することで、緩衝層73と導電層91との間に接続層72が生成する。この結果、緩衝層73と導電層91とが接続層72を介して互いに密着するようになる。
さらに上記活性化によって、絶縁層21の表層におけるポリイミドと、中間材料層71Bの他方の表層に含まれるポリイミド前駆体と、が結合することで、絶縁層21と緩衝層73との間に接続層74が生成する。この結果、絶縁層21と緩衝層73とが接続層74を介して互いに密着するようになる。なお、絶縁層21におけるポリイミドと、上記活性化によって形成される中間層71におけるポリイミドとが、本発明の「絶縁樹脂」に対応する。
したがって、中間層71は、絶縁層21にも導電層91にも密着できる。また、得られる中間層71は、絶縁樹脂と、導電性材料層91Bから混入した銀の微粒子とを含む。つまり、中間層71は、絶縁層21に含まれる絶縁樹脂と同じ絶縁樹脂を含むとともに、導電層91に含まれる金属と同じ金属を含む。このため、中間層71の線膨張係数の値は、絶縁層21の線膨張係数の値と、導電層91の線膨張係数の値との間になる。したがって、中間層71がない場合と比べて、絶縁層21が熱膨張する際に生じる応力が小さい。この結果、中間層71がない場合よりも、熱膨張による導電層91の剥離が生じにくい。
なお、絶縁層21に含まれる絶縁樹脂の線膨張係数と、結果として得られる中間層71に含まれる絶縁樹脂の線膨張係数とが、同等か近いのであれば、絶縁層21に含まれる絶縁樹脂と、中間層71に含まれる絶縁樹脂とが、異なっていてもよい。
(実施形態6)
次に実施形態6の製造方法を述べる。本実施形態の製造方法は、絶縁材料21Aと中間材料31Aとの代わりに絶縁材料22Aと中間材料81Aとが用いられる点と、吐出装置12Aと吐出装置13Aとが一対のリールW1の間で直列に位置している点と、を除いて、基本的に実施形態1の製造方法と同じである。
(K1.絶縁層)
まず、ベース基板1a上に無機絶縁物からなる絶縁層22を設ける。具体的には、図16(a)に示すように、ベース基板1aを吐出装置11Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置11Aは、第1ビットマップデータに応じて、ベース基板1a上に絶縁材料層22Bを形成する。ここで、絶縁材料層22Bは、ベース基板1aの一方の面の全面をほぼ覆うような形状をしている。つまり、絶縁材料層22Bはいわゆるべた膜である。
より具体的には、まず、吐出装置11Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的(つまりX軸方向およびY軸方向)に変化させる。そして、ベース基板1aの被吐出部に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置11Aはノズル118から絶縁材料22Aの液滴を吐出する。ここで、絶縁材料22Aは、無機絶縁物と溶媒とを含んだ液状の材料である。吐出された絶縁材料22Aの液滴は、ベース基板1aの被吐出部に着弾する。そして絶縁材料22Aの液滴が被吐出部に着弾することによって、ベース基板1aの被吐出部上に絶縁材料層22Bが得られる。
絶縁材料層22Bを形成した後で、絶縁材料層22Bを活性化する。このために本実施形態では、ベース基板1aをオーブン11Bの内部に位置させる。そして、絶縁材料層22Bを加熱することで、絶縁材料層22Bにおける溶媒を気化して無機絶縁物を析出または融着する。このような活性化の結果、図16(b)に示すように、ベース基板1a上に、絶縁層22が得られる。
(K2.中間層・導電層)
絶縁層22を形成した後で、どちらも導電パターン40(図7(d))の形状を有する中間層81と導電層91とを形成する。ここで、導電層91は、中間層81上に積層されることになる。
具体的には、まず、図16(c)に示すように、絶縁層22が設けられたベース基板1aを吐出装置12Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置12Aは、第2ビットマップデータに応じて、絶縁層22上に中間材料層81Bを形成する。
より具体的には、まず、吐出装置12Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、導電パターン40に対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置12Aはノズル118から中間材料81Aの液滴を吐出する。ここで、中間材料81Aは、無機絶縁物と、溶媒と、を含む。ここで、吐出された中間材料81Aの液滴は、絶縁層22の被吐出部に着弾する。そして中間材料81Aの液滴が被吐出部に着弾することによって、図16(d)に示すように、絶縁層22の被吐出部上に中間材料層81Bが得られる。なお、ここで、本実施形態の中間材料81Aは、絶縁材料22Aと同じである。
中間材料層81Bを形成した後で、導電パターン40の形状を有する導電性材料層91Bを形成する。
具体的には、図17(a)に示すように、中間材料層81Bが流動性を実質的に失う前に、中間材料層81Bが設けられたベース基板1aを吐出装置13Aのステージ106上に位置させる。そうすると、吐出装置13Aは、第3ビットマップデータに応じて、中間材料層81B上に導電性材料層91Bを形成する。なお、本実施形態では、吐出装置12Aと、吐出装置13Aとは、1対のリールW1の間で、直列に連結されている。
より具体的には、まず、吐出装置13Aはベース基板1aに対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、所定パターンに対応する位置にノズル118が達した場合に、吐出装置13Aはノズル118から導電性材料91Aの液滴を吐出する。吐出された導電性材料91Aの液滴は、中間材料層81Bに着弾する。そして導電性材料91Aの液滴が中間材料層81Bに着弾することによって、図17(b)に示すように、中間材料層81B上に導電性材料層91Bが得られる。
ここで、中間材料層81Bが流動性を実質的に失う前に、吐出装置13Aからの導電性材料91Aが中間材料層81B上に着弾する。このため、図17(b)に示すように、導電性材料91Aから銀の微粒子が混入した混入層81B’が、中間材料層81Bの表層に現れる。
導電性材料層91Bを形成した後で、中間材料層81Bと導電性材料層91Bとを活性化する。このために本実施形態では、ベース基板1aをオーブン13Bの内部に位置させる。そして、中間材料層81Bと導電性材料層91Bとを加熱することで、図17(c)に示すように、互いに密着した中間層81と導電層91とが得られる。なお、次で詳述するように、中間層81は、接続層82と、緩衝層83と、接続層84と、からなる。
具体的には、中間材料層81Bと導電性材料層91Bとの活性化によって、中間材料層81Bにおける無機絶縁物が析出または融着して、中間材料層81Bから緩衝層83が生成する。また、導電性材料層91Bにおける銀の微粒子が燒結または融着して、導電性材料層91Bから導電層91が生成する。それらと同時に、中間材料層81Bの表層(混入層81B’)における銀の微粒子と、導電性材料層91Bの表層における銀の微粒子と、が互いに燒結または融着することで、緩衝層83と導電層91との間に接続層82が生成する。この結果、緩衝層83と導電層91とが接続層82を介して互いに密着するようになる。
さらにそれらと同時に、絶縁層22の表層における無機絶縁物と、中間材料層81Bの他方の表層に含まれる無機絶縁物と、が結合することで、絶縁層22と緩衝層83との間に接続層84が生成する。この結果、絶縁層22と緩衝層83とが接続層84を介して互いに密着するようになる。
したがって、中間層81は、絶縁層22にも導電層91にも密着できる。また、得られる中間層81は、無機絶縁物と、導電性材料層91Bから混入した銀の微粒子とを含む。つまり、中間層81は、絶縁層22に含まれる無機絶縁物と同じ無機絶縁物を含むとともに、導電層91に含まれる金属と同じ金属を含む。このため、中間層81の線膨張係数の値は、絶縁層22の線膨張係数の値と、導電層91の線膨張係数の値との間になる。したがって、中間層81がない場合と比べて、絶縁層22が熱膨張する際に生じる応力が小さい。この結果、中間層81がない場合よりも、熱膨張による導電層91の剥離が生じにくい。
なお、絶縁層22に含まれる無機絶縁物の線膨張係数と、結果として得られる中間層81に含まれる無機絶縁物の線膨張係数とが、同等か近いのであれば、絶縁層22に含まれる無機絶縁物と、中間層81に含まれる無機絶縁物とが、異なっていてもよい。
このように、上記実施形態1〜6によれば、インクジェット法を利用して、剥離しにくい導電層を備えた配線基板を製造することができる。配線基板の一例は、液晶表示装置において液晶パネルに接続される基板である。つまり、本実施形態の層形成方法は、液晶表示装置の製造に適用できる。
さらに、本実施形態の層形成方法は、液晶表示装置の製造だけでなく、種々の電気光学装置の製造にも適用され得る。ここでいう「電気光学装置」とは、複屈折性の変化や、旋光性の変化や、光散乱性の変化などの光学的特性の変化(いわゆる電気光学効果)を利用する装置に限定されず、信号電圧の印加に応じて光を射出、透過、または反射する装置全般を意味する。
具体的には、電気光学装置は、液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ表示装置、表面伝導型電子放出素子を用いたディスプレイ(SED:Surface−Conduction Electron−Emitter Display)、および電界放出ディスプレイ(FED:Field Emission Display)を含む用語である。
さらに、上記実施形態1〜6の層形成方法は、種々の電子機器の製造方法に適用され得る。例えば、図18に示すような、液晶表示装置520を備えた携帯電話機500の製造方法や、図19に示すような、液晶表示装置620を備えたパーソナルコンピュータ600の製造方法にも、本実施形態の製造方法が適用される。
(変形例1)
上記実施形態1〜6では、ポリイミドからなるベース基板1aに導電配線が設けられる。しかしながら、このようなベース基板1aに代えて、セラミック基板やガラス基板やエポキシ基板やガラスエポキシ基板やシリコン基板などが利用されても、上記実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。なお、シリコン基板を利用する場合には、導電性材料を吐出する前に、基板表面にパシベーション膜を形成してもよい。なお、どのような基板や膜が用いられても、上述したように、ノズル118からの液状の材料111が着弾して塗れ広がることになる部分は「被吐出部」に対応する。
(変形例2)
上記実施形態1〜6の導電性材料91Aには、銀のナノ粒子が含まれている。しかしながら、銀のナノ粒子に代えて、他の金属のナノ粒子が用いられてもよい。ここで、他の金属として、例えば、金、白金、銅、パラジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、イリジウム、鉄、錫、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タンタル、タングステン、インジウムのいずれか1つが利用されてもよいし、または、いずれか2つ以上が組合せられた合金が利用されてもよい。ただし、銀であれば比較的低温で還元できるため、扱いが容易であり、この点で、インクジェット法を利用する場合には、銀のナノ粒子を含む導電性材料91Aを利用することは好ましい。
また、実施形態1〜4においては、導電性材料91Aが、金属のナノ粒子に代えて、有機金属化合物を含んでいてもよい。ここでいう有機金属化合物は、加熱(すなわち活性化)による分解によって金属が析出するような化合物である。このような有機金属化合物には、クロロトリエチルホスフィン金(I)、クロロトリメチルホスフィン金(I)、クロロトリフェニルフォスフィン金(I)、銀(I)2,4−ペンタンヂオナト錯体、トリメチルホスフィン(ヘキサフルオロアセチルアセトナート)銀(I)錯体、銅(I)ヘキサフルオロペンタンジオナトシクロオクタジエン錯体、などがある。
このように、導電性材料91Aに含まれる金属の形態は、ナノ粒子に代表される粒子の形態でもよいし、有機金属化合物のような化合物の形態でもよい。
(変形例3)
上記実施形態1〜6では、インクジェット法を利用して、絶縁材料層、中間材料層、および導電性材料層を被吐出部に塗布または付与した。しかしながら、インクジェット法に代えて、スクリーン印刷法などの印刷法を利用して、これら絶縁材料層、中間材料層、および導電性材料層を塗布または付与してもよい。
(変形例4)
実施形態1〜4において説明した中間層31、41、51、61と導電層91とは、1つの層形成装置によって形成されてもい。具体的には、実施形態5および6で説明したような層形成装置(つまり吐出装置12A、13Aとが直列に配置された層形成装置)を用いて、形成されてもよい。
実施形態1から6の層形成装置を示す模式図。 実施形態1から6の吐出装置を示す模式図。 吐出装置における吐出ヘッド部を示す模式図。 吐出装置におけるヘッドを示す模式図。 吐出装置における制御部を示す模式図。 (a)〜(d)は実施形態1の製造方法を説明する図。 (a)〜(d)は実施形態1の製造方法を説明する図。 (a)〜(d)は実施形態2の製造方法を説明する図。 (a)〜(c)は実施形態2の製造方法を説明する図。 (a)〜(d)は実施形態3の製造方法を説明する図。 (a)〜(c)は実施形態3の製造方法を説明する図。 (a)〜(d)は実施形態4の製造方法を説明する図。 (a)〜(c)は実施形態4の製造方法を説明する図。 (a)〜(d)は実施形態5の製造方法を説明する図。 (a)〜(c)は実施形態5の製造方法を説明する図。 (a)〜(d)は実施形態6の製造方法を説明する図。 (a)〜(c)は実施形態6の製造方法を説明する図。 本実施形態の携帯電話機を示す模式図。 本実施形態のパーソナルコンピュータを示す模式図。
符号の説明
W1…リール、1a…ベース基板、10…層形成装置、10A・11A・12A・13A…吐出装置、10B・11B・12B・13B…オーブン、21…絶縁層、21A…絶縁材料、21B…絶縁材料層、22…絶縁層、22A…絶縁材料、22B…絶縁材料層、31…中間層、31A…中間材料、31B…中間材料層、32…接続層、33…緩衝層、34…接続層、40…導電パターン、40A…電極部分、40B…配線部分、41…中間層、41A…中間材料、41B…中間材料層、42…接続層、43…緩衝層、44…接続層、51…中間層、51A…中間材料、51B…中間材料層、53…緩衝層、54…接続層、61…中間層、61A…中間材料、61B…中間材料層、63…緩衝層、64…接続層、71…中間層、71A…中間材料、71B’…混入層、71B…中間材料層、72…接続層、73…緩衝層、74…接続層、81…中間層、81A…中間材料、81B’…混入層、81B…中間材料層、82…接続層、83…緩衝層、84…接続層、91…導電層、91A…導電性材料、91B…導電性材料層。

Claims (16)

  1. 第1の絶縁樹脂の層に液状の中間材料を塗布または付与して、前記層上に中間材料層を形成するステップ(A)と、
    前記中間材料層に第1の金属を含んだ液状の導電性材料を塗布または付与して、前記中間材料層上に導電性材料層を形成するステップ(B)と、
    前記中間材料層と前記導電性材料層とを活性化して、中間層と前記中間層上に位置する導電層とを生成するステップ(C)と、
    を含んだ層形成方法であって、
    前記中間材料は、第2の絶縁樹脂の前駆体と、第2の金属の微粒子と、を含んでいる、
    層形成方法。
  2. 請求項1記載の層形成方法であって、
    前記第1の絶縁樹脂と前記第2の絶縁樹脂とは同じである、
    層形成方法。
  3. 請求項1記載の層形成方法であって、
    前記第1の金属と前記第2の金属とは同じである、
    層形成方法。
  4. 第1の無機絶縁物の層に液状の中間材料を塗布または付与して、前記層上に中間材料層を形成するステップ(A)と、
    前記中間材料層に第1の金属を含んだ液状の導電性材料を塗布または付与して、前記中間材料層上に導電性材料層を形成するステップ(B)と、
    前記中間材料層と前記導電性材料層とを活性化して、中間層と前記中間層上に位置する導電層とを生成するステップ(C)と、
    を含んだ層形成方法であって、
    前記中間材料は、第2の無機絶縁物と、第2の金属の微粒子と、を含んでいる、
    層形成方法。
  5. 請求項4記載の層形成方法であって、
    前記第1の無機絶縁物と前記第2の無機絶縁物とは同じである、
    層形成方法。
  6. 請求項4記載の層形成方法であって、
    前記第1の金属と前記第2の金属とは同じである、
    層形成方法。
  7. 第1の絶縁樹脂の層に液状の中間材料を塗布または付与して、前記層上に中間材料層を形成するステップ(A)と、
    前記中間材料層に金属を含んだ液状の導電性材料を塗布または付与して、前記中間材料層上に導電性材料層を形成するステップ(B)と、
    前記中間材料層と前記導電性材料層とを活性化して、中間層と前記中間層上に位置する導電層とを生成するステップ(C)と、
    を含んだ層形成方法であって、
    前記中間材料は、第2絶縁樹脂の前駆体と、無機物または樹脂の微粒子と、を含んでいる、
    層形成方法。
  8. 請求項7記載の層形成方法であって、
    前記第1の絶縁樹脂と前記第2の絶縁樹脂とは同じである、
    層形成方法。
  9. 第1の無機絶縁物の層に液状の中間材料を塗布または付与して、前記層上に中間材料層を形成するステップ(A)と、
    前記中間材料層に金属を含んだ液状の導電性材料を塗布または付与して、前記中間材料層上に導電性材料層を形成するステップ(B)と、
    前記中間材料層と前記導電性材料層とを活性化して、中間層と前記中間層上に位置する導電層とを生成するステップ(C)と、
    を含んだ層形成方法であって、
    前記中間材料は、第2の無機絶縁物と、無機物または樹脂の微粒子と、を含んでいる、
    層形成方法。
  10. 請求項9記載の層形成方法であって、
    前記第1の無機絶縁物と前記第2の無機絶縁物とは同じである、
    層形成方法。
  11. 請求項7から10のいずれか1つに記載の層形成方法であって、
    前記液状の導電性材料は、前記金属の微粒子を含んでいて、
    前記無機物または樹脂の微粒子の平均粒径は、前記金属の微粒子の平均粒径よりも大きい、
    層形成方法。
  12. 第1の絶縁樹脂の層に液状の中間材料を塗布または付与して、前記層上に中間材料層を形成するステップ(A)と、
    前記中間材料層が乾燥する前に、前記中間材料層に金属の微粒子を含んだ液状の導電性材料を塗布または付与して、前記中間材料層上に導電性材料層を形成するステップ(B)と、
    前記中間材料層と前記導電性材料層とを活性化して、中間層と前記中間層上に位置する導電層とを生成するステップ(C)と、
    を含んだ層形成方法であって、
    前記中間材料は、第2の絶縁樹脂の前駆体を含んでいる、
    層形成方法。
  13. 請求項12記載の層形成方法であって、
    前記第1の絶縁樹脂と前記第2の絶縁樹脂とは同じである、
    層形成方法。
  14. 第1の無機絶縁物の層に液状の中間材料を塗布または付与して、前記層上に中間材料層を形成するステップ(A)と、
    前記中間材料層が乾燥する前に、前記中間材料層に金属の微粒子を含んだ液状の導電性材料を塗布または付与して、前記中間材料層上に導電性材料層を形成するステップ(B)と、
    前記中間材料層と前記導電性材料層とを活性化して、中間層と前記中間層上に位置する導電層とを生成するステップ(C)と、
    を含んだ層形成方法であって、
    前記中間材料は、第2の無機絶縁物を含んでいる、
    層形成方法。
  15. 請求項14記載の層形成方法であって、
    前記第1の無機絶縁物と前記第2の無機絶縁物とは同じである、
    層形成方法。
  16. 請求項1から15のいずれか一つに記載の層形成方法で製造された配線基板。


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