JP2006272040A - Method of forming functional film pattern and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種デバイスの機能性膜パターンを形成する機能性膜パターン成膜方法および電子機器に関する。 The present invention relates to a functional film pattern forming method and an electronic apparatus for forming a functional film pattern of various devices.
従来、各種デバイスの機能性膜パターンを形成する方法としてはフォトリソグラフィー法が一般的に知られている。この方法は材料の大部分を捨てるなど無駄が大きいと言える。このフォトリソグラフィー法に代わる機能性膜パターンの形成方法として、スクリーン印刷法やマイクロディスペンス法、液滴吐出法(インクジェット法)等による直接描画が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a photolithography method is generally known as a method for forming functional film patterns of various devices. It can be said that this method is wasteful, such as throwing away most of the material. As a method for forming a functional film pattern in place of the photolithography method, direct drawing by a screen printing method, a micro-dispensing method, a droplet discharge method (ink jet method) or the like is known (for example, see Patent Document 1).
このような直接描画を行うためには、スパッタ法等とは異なり、機能性材料を微粒子化し溶液に分散させる、もしくは適当な溶媒に溶かし込むことでインク化もしくはペースト化したものを用いる必要がある。このため、直接描画により配線をパターニングしただけでは機能性膜パターンとしての性能を発揮することができないので、所望の性能を得るために後工程としてオーブン等を用いた乾燥と焼結を含む焼成プロセスが必要となる。 In order to perform such direct drawing, unlike the sputtering method, it is necessary to use a functional material that has been converted into fine particles and dispersed in a solution, or in an ink or paste by dissolving in a suitable solvent. . For this reason, since the performance as a functional film pattern cannot be exhibited simply by patterning the wiring by direct drawing, a baking process including drying and sintering using an oven or the like as a post-process to obtain the desired performance Is required.
現状の焼成プロセスには30分から1時間程度以上の時間が必要であるため、この焼成プロセスはスループットを低下させる要因となっている。これを回避するため、オーブン等に代わる処理時間の速い焼成プロセスとして、直接描画によりパターニングされた膜パターンに電磁波を照射し、光熱変換で生じた熱の作用で上記焼成プロセスを行う電磁波照射による方法が考えられる。
ところで、上述したように直接描画によりパターニングした膜パターンに電磁波を照射して機能性材料を焼成(乾燥と焼結を含む)する場合、機能性膜パターンを形成するのに必要な単位面積当たりの照射エネルギー量は、用いる基材、インク種、インク量、電磁波スペクトル等によっても異なるが、0.1〜100J/mm2程度である。次式、
(単位面積当たりの電磁波の照射エネルギー量)=(電磁波出力×照射時間/電磁波のスポット面積)
の関係が成り立つ範囲において、焼成に必要な照射エネルギー量を確保するように、電磁波出力、照射時間、スポット面積を調整し、上記膜パターンへ電磁波を照射する。
By the way, when the functional material is baked (including drying and sintering) by irradiating electromagnetic waves onto the film pattern patterned by direct drawing as described above, it is necessary to form a functional film pattern per unit area. The amount of irradiation energy is about 0.1 to 100 J / mm 2 , although it varies depending on the substrate used, ink type, ink amount, electromagnetic spectrum, and the like. The following formula,
(Amount of electromagnetic wave irradiation energy per unit area) = (electromagnetic wave output x irradiation time / electromagnetic wave spot area)
In the range where the above relationship holds, the electromagnetic wave output, the irradiation time, and the spot area are adjusted so as to ensure the irradiation energy amount necessary for firing, and the film pattern is irradiated with the electromagnetic wave.
この場合、照射エネルギー量一定の下で照射強度(=電磁波出力/スポット面積)を強くすること、電磁波出力を上げること及び/或いはスポット面積を小さくすることで、照射時間を短縮できる。 In this case, the irradiation time can be shortened by increasing the irradiation intensity (= electromagnetic wave output / spot area), increasing the electromagnetic wave output and / or reducing the spot area under a constant amount of irradiation energy.
しかしながら、電磁波を上記膜パターンに照射して上記焼成プロセスを行う場合、乾燥・焼結を十分に進めるためには、非常に高密度のエネルギーを投入しなければならない。これは、焼成プロセスが進むにつれて膜パターンの吸収スペクトルが変化し吸収効率が落ちるため、レーザ照射波長での光熱変換効率が極端に低下してしまうからである。 However, when the above baking process is performed by irradiating the film pattern with electromagnetic waves, very high density energy must be input in order to sufficiently advance drying and sintering. This is because, as the firing process proceeds, the absorption spectrum of the film pattern changes and the absorption efficiency decreases, so that the photothermal conversion efficiency at the laser irradiation wavelength is extremely reduced.
また、光密度のエネルギーを投入しなければならないため、例えば本技術を大面積に適用しようとすると、必要な光源の設備が大掛かりになってしまうという問題がある。
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、電磁波の
投入エネルギーを効率良く利用して、良質の機能性膜パターンを形成することができ、必要な光源の設備の小型化を図った機能性膜パターン成膜方法および電子機器を提供すること。
In addition, since it is necessary to input energy of light density, for example, when the present technology is applied to a large area, there is a problem that a necessary light source facility becomes large.
The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and the object thereof is to efficiently use the input energy of electromagnetic waves, and to form a good-quality functional film pattern. To provide a functional film pattern forming method and an electronic device in which a light source facility is miniaturized.
本発明における機能性膜パターン成膜方法は、機能性液状材料を基板上に付着させて膜パターンを形成する第1の工程と、前記膜パターンに電磁波を照射して光熱変換で発生する熱で前記膜パターンに機能性を発現させる第2の工程と、複数回繰り返して、一つの機能性膜パターンを複数の層に分けて形成することを要旨とする。 The functional film pattern deposition method in the present invention includes a first step of forming a film pattern by attaching a functional liquid material on a substrate, and heat generated by photothermal conversion by irradiating the film pattern with electromagnetic waves. The gist is to form a single functional film pattern in a plurality of layers by repeating the second step of causing the film pattern to exhibit functionality and a plurality of times.
機能性材料を含む膜パターンに電磁波を照射して光熱変換で発生する熱で膜パターンに機能性を発現させる際に、主に膜パターンの表面側で光熱変換が起こり、その表面側が先に機能性を発現する構造になっていく。そのため、厚さの厚い膜パターンを一度に形成し、これに電磁波を照射して厚さの厚い機能性膜パターン場合には、内部全体を同程度まで機能性を発現する構造にするのが難しい。 When a film pattern containing functional materials is irradiated with electromagnetic waves and the heat generated by photothermal conversion causes the film pattern to exhibit functionality, photothermal conversion occurs mainly on the surface side of the film pattern, and the surface side functions first. It becomes a structure that expresses sex. Therefore, in the case of forming a thick film pattern at once and irradiating it with an electromagnetic wave to form a thick functional film pattern, it is difficult to make the entire structure to have the same level of functionality. .
本発明によれば、機能性液状材料を基板上に付着させて膜パターンを形成する第1の工程と、膜パターンに電磁波を照射して機能性を発現させる第2の工程とを複数回繰り返して、一つの機能性膜パターンを複数の層に分けて形成するので、一つの機能性膜パターンの各層を形成する度に、主に表面側で光熱変換が起こる現象を利用できる。すなわち、機能性液状材料の基板上への付着と機能性を発現させる処理(例えば、乾燥と焼結を含む焼成プロセス)を一度で行う場合にはその現象を1回しか利用できない。これに対して、本発明によれば、その現象を複数回利用できることになり、一つの機能性膜パターンの各層を常に吸収効率の高い状態で形成することができる。これにより、一つの機能性膜パターンを複数の層に分けた各層の内部で、機能性が均一にかつ同程度に発現した構造となり、これら各層を積み重ねてできる一つの機能性膜パターンの内部全体が、機能性液状材料の基板上への付着と機能性を発現させる処理を一度で行う場合よりも、機能性が均一にかつ同程度まで発現した構造となる。ここで、「吸収効率」とは、電磁波の吸収による光熱変換で熱が発生する際の光熱変換効率をいう。 According to the present invention, the first step of forming a film pattern by depositing a functional liquid material on a substrate and the second step of irradiating the film pattern with electromagnetic waves to develop functionality are repeated a plurality of times. Since one functional film pattern is divided into a plurality of layers, a phenomenon in which photothermal conversion occurs mainly on the surface side can be used each time each layer of one functional film pattern is formed. That is, when the functional liquid material is adhered to the substrate and a process for expressing the functionality (for example, a baking process including drying and sintering) is performed at a time, the phenomenon can be used only once. On the other hand, according to the present invention, the phenomenon can be used a plurality of times, and each layer of one functional film pattern can always be formed with high absorption efficiency. As a result, a functional film pattern is divided into a plurality of layers, and the inside of each layer has a structure in which the functionality is expressed uniformly and at the same level, and the entire inside of one functional film pattern formed by stacking these layers. However, compared to the case where the functional liquid material is adhered to the substrate and the process for expressing the functionality is performed at once, the structure is such that the functionality is expressed uniformly and to the same extent. Here, “absorption efficiency” refers to photothermal conversion efficiency when heat is generated by photothermal conversion by electromagnetic wave absorption.
また、ニ層目以降の各層で発生した熱は下の層にも伝わるので、その下の層での機能性の発現をさらに進めることができる。
したがって、投入エネルギーを効率良く利用して、良質の機能性膜パターンを形成することができる。特に、厚さの厚い機能性膜パターンを形成するのに有効となる。また、非常に高密度のエネルギーを投入する必要が無いため、光源の設備の小型化を図ることができる。
Moreover, since the heat generated in each layer after the second layer is also transmitted to the lower layer, it is possible to further promote the functional expression in the lower layer.
Therefore, it is possible to form a high-quality functional film pattern by efficiently using the input energy. In particular, it is effective for forming a thick functional film pattern. In addition, since it is not necessary to input very high density energy, it is possible to reduce the size of the light source equipment.
この機能性膜パターン成膜方法において、前記機能性液状材料は、機能性材料を微粒子化したものを分散剤で被覆し、溶媒に溶かしてもしくは分散剤に分散させてインク化もしくはペースト化したものであり、複数回行う前記第2の工程で、前記光熱変換で発生する熱で前記膜パターンの焼成を進めて前記機能性膜パターンの各層を一層目から順に形成する際に、前記機能性膜パターンの一層目を前記焼成により前記微粒子同士が溶融し粒成長して表面が反射面となる程度まで焼成することを要旨とする。 In this functional film pattern forming method, the functional liquid material is a finely divided functional material coated with a dispersant, dissolved in a solvent, or dispersed in a dispersant to make an ink or paste. In the second step performed a plurality of times, the functional film is formed in order from the first layer by sequentially firing the film pattern with the heat generated by the photothermal conversion to form each layer of the functional film pattern. The gist is that the first layer of the pattern is fired to the extent that the fine particles melt and grow as a result of the firing and the surface becomes a reflective surface.
微粒子を含む膜パターンに電磁波を照射して光熱変換で発生する熱で膜パターンを焼成する際に、膜パターンの表面側にある微粒子が先に焼結が進む。そのため、厚さの厚い膜パターンを一度に形成し、これに電磁波を照射して、機能性膜パターンを形成する場合には、内部の微粒子は表面側ほど焼成が進まない。そのため、内部全体で微粒子を大きくした良質の機能性膜パターンを形成するのが難しい。このことは、厚さの厚い機能性膜パターンを形成する場合に顕著となる。 When a film pattern containing fine particles is irradiated with electromagnetic waves and baked with heat generated by photothermal conversion, fine particles on the surface side of the film pattern are first sintered. Therefore, when a thick film pattern is formed at a time and an electromagnetic wave is irradiated to form a functional film pattern, the inner fine particles are not baked as much as the surface side. For this reason, it is difficult to form a high-quality functional film pattern in which fine particles are enlarged throughout. This becomes remarkable when a thick functional film pattern is formed.
これによれば、機能性膜パターンの一層目を、焼成により微粒子同士が溶融し粒成長して表面が反射面となる程度まで焼成するので、機能性膜パターンのニ層目以降を形成する際に、反射面になっている一層目の表面で反射される電磁波のエネルギーを利用できる。例えば、機能性膜パターンのニ層目を形成する際に、ニ層目用の膜パターンで吸収されなかった電磁波が一層目の表面で反射されて再びニ層目用の膜パターンに当てられて吸収され、光熱変換により熱が発生する。その熱でニ層目の焼成を促進させることができる。機能性膜パターンの三層目以降を形成する際も、ニ層目の場合と同様に、一層目の表面で反射されて再び三層目以降の膜パターンに当てられて吸収され、光熱変換により熱が発生する。その熱で三層目以降の焼成を促進させることができる。 According to this, the first layer of the functional film pattern is baked to the extent that the fine particles melt and grow to form a reflective surface by firing, so when forming the second and subsequent layers of the functional film pattern In addition, the energy of the electromagnetic wave reflected by the surface of the first layer serving as the reflection surface can be used. For example, when forming the second layer of the functional film pattern, the electromagnetic wave that has not been absorbed by the second layer film pattern is reflected by the surface of the first layer and again applied to the second layer film pattern. It is absorbed and generates heat by photothermal conversion. The heat can promote firing of the second layer. When forming the third and subsequent layers of the functional film pattern, as in the case of the second layer, it is reflected by the surface of the first layer and again applied to the film pattern of the third and subsequent layers and absorbed by photothermal conversion. Heat is generated. The heat can promote firing in the third and subsequent layers.
このように、機能性液状材料の基板上への付着と電磁波の照射を複数回繰り返すことで、一層目の表面での反射(粒成長した微粒子の表面で乱反射)した電磁波のエネルギーを利用できるので、光熱変換効率が向上する。したがって、機能性液状材料の基板上への付着・焼成を一度で行う場合に比べて、光熱変換効率を大幅に向上させることができ、一つの機能性膜パターンを焼成するのに必要な総投入エネルギー量を低減することができる。 In this way, the energy of the electromagnetic wave reflected on the surface of the first layer (irregular reflection on the surface of the grown fine particles) can be utilized by repeating the adhesion of the functional liquid material onto the substrate and the irradiation of the electromagnetic wave a plurality of times. , Photothermal conversion efficiency is improved. Therefore, the photothermal conversion efficiency can be greatly improved compared to the case where the functional liquid material is adhered and fired on the substrate at one time, and the total input necessary for firing one functional film pattern. The amount of energy can be reduced.
また、ニ層目以降の各層で発生した熱は既に焼成が終わっている下の層にも伝わるので、その下の層の焼成をさらに進めることができる。このため、膜パターンの内部奥(表面側から遠い部分)でも金属微粒子が大きくなり、内部全体で金属微粒子が大きくなった良質の機能性膜パターンを作ることができる。また、厚い機能性膜パターンでも効率よく生産することができる。 Moreover, since the heat generated in each layer after the second layer is also transmitted to the lower layer that has already been fired, the lower layer can be further fired. For this reason, metal fine particles become large even in the inner part of the film pattern (the part far from the surface side), and a high-quality functional film pattern in which the metal fine particles become larger in the entire interior can be made. Moreover, even a thick functional film pattern can be produced efficiently.
この機能性膜パターン成膜方法において、前記機能性膜パターンの一層目は、前記機能性膜パターンの二層目以降よりも前記電磁波の投入エネルギー量を多くして焼成することを要旨とする。 In this functional film pattern deposition method, the first layer of the functional film pattern is baked by increasing the input energy amount of the electromagnetic wave as compared with the second and subsequent layers of the functional film pattern.
これによれば、ニ層目以降は、一層目の表面での反射を利用できる分だけ少ない投入エネルギー量で焼成すればよい。これにより、ニ層目以降での投入エネルギー量を減らせるので、同じ厚さの機能性膜パターンを形成するのに、一度に機能性液状材料の基板上への付着と焼成を行う場合よりも、総投入エネルギー量をさらに低減することができる。 According to this, after the second layer, the firing may be performed with a small amount of input energy so that the reflection on the surface of the first layer can be used. As a result, the amount of input energy in the second and subsequent layers can be reduced, so that a functional film pattern having the same thickness can be formed compared to the case where the functional liquid material is deposited on the substrate and fired at once. Further, the total input energy amount can be further reduced.
この機能性膜パターン成膜方法において、前記機能性材料を微粒子化したものは金属微粒子であることを要旨とする。
これによれば、投入エネルギーを効率良く利用して、機能性膜パターンとして良質の配線パターンを形成することができる。特に、厚さの厚い配線パターンを形成するのに有効となる。
The gist of the functional film pattern forming method is that the functional material is finely divided into metal fine particles.
According to this, a high-quality wiring pattern can be formed as the functional film pattern by efficiently using the input energy. In particular, this is effective for forming a thick wiring pattern.
本発明における電子機器は、上記機能性膜パターン成膜方法により形成された機能性膜パターンを備えることを要旨とする。
これによれば、上記機能性膜パターン成膜方法により投入エネルギーを効率良く利用して、良質の機能性膜パターンを形成することができるので、低コストで高性能の電子機器を実現することができる。
The gist of the electronic device according to the present invention is that it includes the functional film pattern formed by the functional film pattern forming method.
According to this, a high-performance functional film pattern can be formed by efficiently using the input energy by the functional film pattern forming method, so that a high-performance electronic device can be realized at low cost. it can.
以下、本発明を具体化した実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態では、機能性膜パターンの一例として、プラズマディスプレイ等の表示装置の素子基板上に形成される走査線やデータ線等の配線パターン(金属配線パターン)もしくは回路基板の金属配線パターンを形成する場合について説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, as an example of the functional film pattern, a wiring pattern (metal wiring pattern) such as a scanning line or a data line formed on an element substrate of a display device such as a plasma display or a metal wiring of a circuit board A case where a pattern is formed will be described.
一実施形態に係る機能性膜パターン成膜方法を説明する前に、この機能性膜パターン成膜方法の実施に用いる機能性膜パターン成膜装置20を、図1に基づいて簡単に説明する。
Before describing a functional film pattern film forming method according to an embodiment, a functional film pattern
この機能性膜パターン成膜装置20は、図1(A)に示すように、機能性膜パターンとしての配線パターン19(図1(C)参照)が形成される基板21が載置されるキャリッジ22と、機能性液状材料の基板上への付着装置としての液滴吐出ヘッド23と、電磁波光源としてのレーザ光照射ヘッド24と、制御部25とを備えている。
As shown in FIG. 1A, this functional film pattern
キャリッジ22は、図示を省略したX方向駆動モータとY方向駆動モータにより駆動されて、液滴吐出ヘッド23に対してXY方向に移動可能になっている。図1(A)では、基板21は矢印で示す基板進行方向へ搬送される。
The
液滴吐出ヘッド23は、機能性液状材料としての機能性材料を含む液滴30を基板21上に吐出する。この液滴30は、図1(A)の拡大部60,61で示すように、機能性材料としての金属を微粒子化したもの(金属微粒子31)を溶媒32に分散させてインク化したものである。また、この液滴30には、金属微粒子31はそのままではくっついて溶融するので、この金属微粒子31を分散剤33からなる保護膜で被覆して分散させてある。本例では、金属微粒子31として銀の微粒子を用いている。また、液滴吐出ヘッド23は、基板21上に着弾した液滴30が凝集して所定の膜パターン40が基板21上に形成されるように液滴30を吐出するようになっている。この膜パターン40が基板21上に形成されるように、この基板21上の必要な個所には撥液処理が施されている。
The
制御部25は、液滴吐出ヘッド23、キャリッジ22、およびレーザ光照射ヘッド24の各々に制御信号を出力し、これらを含むシステム全体を統括制御するようになっている。この制御部25は、図示を省略したCPU,タイマクロック、膜パターンの形状および位置を記憶したメモリ等を含んで構成されている。
The
ここで、レーザ光の吸収による光熱変換で発生する熱で膜パターン40の焼成が進み、配線パターン19が形成される焼成プロセスについて説明する。この焼成プロセスは、以下の3つの過程(ステージ)に分けることができる。
Here, the firing process in which the firing of the
焼成初期:この焼成初期では、溶媒32および分散剤33が分解・蒸発・飛散する。
図2の曲線42,43は、焼成初期における機能性材料の吸収スペクトル、つまり、金属微粒子31と、溶媒32と、分散剤33とを含む膜パターン40の吸収スペクトルを示している。この吸収スペクトルは、簡単には、図3(A)の曲線44,45で示す溶媒起因の吸収スペクトルと、図3(B)の曲線46,47で示す分散剤起因の吸収スペクトルと、図3(C)の曲線48で示す微粒子(溶質)起因の吸収スペクトルとを重ね合わせものとなる。図4(A)の曲線80,81は、焼成初期の吸収スペクトルを示している。
Early firing: In this early firing, the solvent 32 and the
このように、焼結初期では、金属微粒子31と溶媒32と分散剤33とにそれぞれ起因する吸収が起こっているので、一番焼結を進めるのが簡単な領域である。また、金属が微粒子化されると、バルクのときには見られ無かったプラズモン吸収の特徴がでてきて、ある波長の光と共振して非常に大きな吸収を示す。これは、微粒子(金属微粒子31)があるサイズのときに有効で、焼結が進んでいきその微粒子が大きくなると、プラズモン吸収が減っていく。
In this way, in the initial stage of sintering, absorption caused by the metal
焼成中期:この焼成中期では、溶媒32および分散剤33の残留分が少なくなり、金属微粒子31同士が溶融(溶質が析出)し粒成長を始める。溶媒起因の吸収スペクトルは消失し、分散剤起因の吸収スペクトルは強度が減少する。微粒子(溶質)起因の吸収スペク
トルは粒子径の成長によりブロードとなる。この過程では、溶媒は蒸発し分散剤は分解され取り除かれるため、溶媒および分散剤起因の吸収がどんどん減っていく。また、金属微粒子31の径もどんどん大きくなっていくので、プラズモン吸収も減っていく。図4(B)の曲線82,83は、焼成中期の吸収スペクトルを示している。
Middle firing stage: In the middle firing stage, the residual amount of the solvent 32 and the
焼成後期:この焼成後期では、図1(A)の拡大部60および図1(B)の拡大部62で模式的に示すように、金属微粒子31の粒成長が進み、配線パターン19としての機能性が発現する。微粒子起因の吸収スペクトルも消失し始め、膜本来の吸収スペクトルが支配的となる。図4(C)の曲線84は、焼成後期の吸収スペクトルを示している。
Late firing stage: In this late firing stage, as shown schematically by the
機能性膜パターン成膜装置20は、配線パターン19が形成される焼成初期から焼成終期までの各過程で変化する膜パターン40の吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な波長のレーザ光を照射するレーザ光照射ヘッド24を備えている。
The functional film
レーザ光照射ヘッド24は、吸収効率の良い最適な波長のレーザ光50を膜パターン40に照射するようになっている。レーザ光照射ヘッド24は、レーザ光50を出射するレーザ本体51と、レーザ本体51から出射されたレーザ光50を所望のスポット形状で膜パターン40に集光させるレンズ52とを含んでいる。
The laser
レーザ光50は緑色の光である。レーザ本体51は、例えば、Nd:YAGレーザ(波長λ1=532nm)を用いている。このレーザ本体51は、レーザ光50を連続的に出射するように、制御部25により駆動制御される。このような構成のレーザ光照射ヘッド24が、液滴吐出ヘッド23の近傍に配置されている。
The
次に、以上の構成を有する機能性膜パターン成膜装置20を用いて実施される実施形態に係る機能性膜パターン成膜方法について説明する。
この機能性膜パターン成膜方法の特徴は、以下の第1の工程と第2の工程とを複数回繰り返して、一つの配線パターン(機能性膜パターン)19を複数の層に分けて形成する点にある。本例では、一例として、第1の工程と第2の工程とを3回ずつ繰り返して、図1(C)に示すように配線パターン19を3つの層19a〜19cに分けて形成する。
Next, a functional film pattern film forming method according to the embodiment performed using the functional film pattern
This functional film pattern forming method is characterized in that the following first step and second step are repeated a plurality of times to form one wiring pattern (functional film pattern) 19 in a plurality of layers. In the point. In this example, as an example, the first step and the second step are repeated three times to form the
(第1の工程)
機能性液状材料としての機能性材料を含む液滴30を基板21上に付着させて膜パターン40を形成する。すなわち、この工程では、機能性液状材料を基板21上に付着させて膜パターン40を形成する。図1(A)に示す膜パターン40は、配線パターン19を3つの層19a〜19cに分けたうちの一層目19aを形成するための膜パターンである。また、図1(B)に示す膜パターン41はニ層目19bを形成するための膜パターンである。
(First step)
A
(第2の工程)
膜パターン40或いは41に電磁波としてのレーザ光50を照射して光熱変換で発生する熱で膜パターン40或いは41に機能性を発現させる。
(Second step)
The
この機能性膜パターン成膜方法で用いる液滴30は、図1(A)の拡大部60,61で示すように、機能性材料としての金属を微粒子化した金属微粒子31を分散剤33で被覆し、溶媒32に溶かしてインク化したものである。
The
また、この機能性膜パターン成膜方法では、3回行う上記第2の工程で、光熱変換で発生する熱で一層目用の膜パターン40、ニ層目用の膜パターン41、および三層目用の膜パターン(図示省略)の焼成を進めて、配線パターン19の各層19a〜19cを一層目
19aから三層目19cまでを順に形成する。この際に、一層目19aを、図1(A)の拡大部60および図1(B)の拡大部62で示すように、上記焼成プロセスにより金属微粒子31同士が溶融し粒成長して表面(凹凸のある表面)が反射面55となる程度まで焼成する。
In this functional film pattern forming method, in the second step performed three times, the first
具体的には、この機能性膜パターン成膜方法では、以下の手順(1)〜(6)で、上記第1の工程と第2の工程とを3回ずつ繰り返して、一つの配線パターン19を3つの層19a〜19cに分けて形成する。
Specifically, in this functional film pattern film forming method, the first step and the second step are repeated three times in the following procedures (1) to (6) to obtain one
(1)まず、図1(A)に示すように、液滴(機能性液状材料)30を基板21上に付着させ膜パターン40を形成する。
(2)次に、膜パターン40にレーザ光50を照射して光熱変換で発生する熱で膜パターン40を焼成(乾燥と焼結を含む)させ、配線パターンとしての機能性(導電性)を発現させた一層目19aを形成する。
(1) First, as shown in FIG. 1A, a droplet (functional liquid material) 30 is attached on a
(2) Next, the
(3)次に、図1(B)に示すように、液滴30を一層目19a上に付着させ膜パターン41を形成する。
(4)次に、膜パターン41にレーザ光50を照射して光熱変換で発生する熱で膜パターン41を焼成させ、配線パターンとしての機能性を発現させたニ層目19bを形成する(図1(B),(C)参照)。
(3) Next, as shown in FIG. 1 (B), the
(4) Next, the
(5)次に、液滴30をニ層目19b上に付着させ三層目用の膜パターン(図示省略)を形成する。
(6)次に、三層目用の膜パターンにレーザ光50を照射して光熱変換で発生する熱でその膜パターンを焼成させ、配線パターンとしての機能性を発現させた三層目19cを形成する(図1(C)参照)。
(5) Next, the
(6) Next, a
このような手順により、図1(C)に示すような3つの層19a〜19cから一つの配線パターン19が出来上がる。
また、本実施形態に係る機能性膜パターン成膜方法では、配線パターン19の一層目19aは、二層目以降(ニ層目19bおよび三層目19c)よりもレーザ光50の投入エネルギー量を多くして焼成する。
By such a procedure, one
Further, in the functional film pattern forming method according to the present embodiment, the
以上のように構成された一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
○上記第1の工程と第2の工程とを3回ずつ繰り返して、一つの配線パターン19を3つの層19a〜19cに分けて形成するので、一つの配線パターン19の各層19a〜19cを形成する度に、主に表面側で光熱変換が起こる現象を利用できる。すなわち、機能性液状材料の基板上への付着と機能性を発現させる処理(例えば、乾燥と焼結を含む焼成プロセス)を一度で行う場合にはその現象を1回しか利用できない。これに対して、本実施形態によれば、その現象を3回利用できることになり、各層19a〜19cを常に吸収効率の高い状態で形成することができる。これにより、一つの配線パターン19を3つの層19a〜19cに分けた各層の内部で、導電性(機能性)が均一にかつ同程度に発現した構造となる。このため、これら各層を積み重ねてできる一つの配線パターン19の内部全体が、機能性液状材料の基板上への付着と機能性を発現させる処理を一度で行う場合よりも、導電性が均一にかつ同程度まで発現した構造となる。
According to the embodiment configured as described above, the following operational effects can be obtained.
○ The first step and the second step are repeated three times to form one
また、ニ層目以降の各層(ニ層目19bおよび三層目19c)で発生した熱は下の層にも伝わるので、その下の層での導電性の発現をさらに進めることができる。
したがって、投入エネルギーを効率良く利用して、良質の配線パターンを形成することができる。特に、厚さの厚い配線パターンを形成するのに有効となる。
In addition, since heat generated in each of the second and subsequent layers (
Therefore, a high-quality wiring pattern can be formed by efficiently using the input energy. In particular, this is effective for forming a thick wiring pattern.
○非常に高密度のエネルギーを投入する必要が無いため、光源の設備の小型化を図ることができる。
○配線パターン19の一層目19aを、焼成により金属微粒子31同士が溶融し粒成長して表面(図1(B)参照)が反射面55となる程度まで焼成するので、配線パターン19のニ層目以降を形成する際に、反射面になっている一層目19aの反射面55で反射されるレーザ光(同図の拡大部62参照)のエネルギーを利用できる。
○ Since it is not necessary to input very high density energy, the size of the light source equipment can be reduced.
The
例えば、配線パターン19のニ層目19bを形成する際に、ニ層目用の膜パターン41で吸収されなかったレーザ光が一層目19aの反射面55で反射されて再びニ層目用の膜パターン41に当てられて吸収され、光熱変換により熱が発生する。その熱でニ層目19bの焼成を促進させることができる。配線パターン19の三層目19cを形成する際も、ニ層目19bの場合と同様に、一層目19aの反射面55で反射されて再び三層目の膜パターンに当てられて吸収され、光熱変換により熱が発生する。その熱で三層目の焼成を促進させることができる。
For example, when the
このように、液滴30の付着とレーザ光50の照射を複数回(3回ずつ)繰り返すことで、一層目19aの反射面55で反射(粒成長した金属微粒子の表面で乱反射)したレーザ光50のエネルギーを利用できるので、光熱変換効率が向上する。したがって、機能性液状材料の基板上への付着・焼成を一度で行う場合に比べて、光熱変換効率を大幅に向上させることができ、一つの配線パターン19を焼成するのに必要な総投入エネルギー量を低減することができる。
As described above, the laser beam reflected by the reflecting
○ニ層目以降の各層で発生した熱は既に焼成が終わっている下の層にも伝わるので、その下の層の焼成をさらに進めることができる。このため、各膜パターン40,41の内部奥(表面側から遠い部分)でも金属微粒子31が大きくなり、内部全体で金属微粒子31が大きくなった良質の配線パターン19を作ることができる。
Since the heat generated in each layer after the second layer is also transferred to the lower layer that has already been fired, the lower layer can be further fired. For this reason, the metal
○厚さの厚い配線パターン19でも効率よく生産することができる。
○ニ層目19b以降(ニ層目19bおよび三層目19c)は、一層目19aの反射面55での反射を利用できる分だけ少ない投入エネルギー量で焼成すればよい。これにより、ニ層目以降での投入エネルギー量を減らせるので、同じ厚さの配線パターン19を形成するのに、一度に機能性液状材料の基板上への付着と焼成を行う場合よりも、総投入エネルギー量をさらに低減することができる。
O Even a
The
(電子機器)
次に、上記実施形態で説明した機能性膜パターン成膜方法により形成された配線パターン19を備えた電子機器の一例として、モバイル型のパーソナルコンピュータを図5に基づいて説明する。
(Electronics)
Next, a mobile personal computer will be described with reference to FIG. 5 as an example of an electronic apparatus provided with the
図5に示すパーソナルコンピュータ70は、キーボード71を備えた本体部72と、有機ELパネルを用いた表示ユニット73とを備えている。この表示ユニット73の素子基板(図示省略)上には、複数の走査線と、複数のデータ線と、走査線とデータ線の交差に対応してマトリクス状に配置され、発光素子をそれぞれ有する複数の画素とが形成されている。走査線やデータ線等の配線パターンが上記実施形態で説明した機能性膜パターン成膜方法により形成される。
A
このパーソナルコンピュータ70によれば、上記機能性膜パターン成膜方法により、投入エネルギーを効率良く利用して、良質の配線パターン19(図1(C)参照)を形成することができるので、低コストで高性能のパーソナルコンピュータ70を実現することが
できる。
According to the
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記実施形態では、第1の工程で、機能性液状材料としての機能性材料を含む液滴30を基板21上に付着させて膜パターン40を形成するようにしている。つまり、液滴吐出ヘッド23とレーザ光照射ヘッド24を備える機能性膜パターン成膜装置20を用いたインクジェット法により、第1の工程で機能性液状材料を基板21上に付着させるようにしているが、本発明はこれに限定されない。本発明は、第1の工程で、液滴吐出法による直接描画以外の方法で機能性液状材料を基板21上に付着させる機能性膜パターン成膜方法にも適用可能である。例えば、上記第1の工程で、マイクロディスペンス法やスクリーン印刷法により、機能性液状材料を基板21上に付着させる機能性膜パターン形成方法にも本発明は適用される。
In addition, this invention can also be changed and embodied as follows.
In the above embodiment, in the first step, the
・上記実施形態では、第1の工程と第2の工程とを3回ずつ回繰り返して、一つの配線パターン19を3つの層19a〜19cに分けて形成するようにしているが、その回数は「3」に限られない。本発明は、第1の工程と第2の工程とを複数回繰り返して、一つの機能性膜パターン(例えば、配線パターン19)を複数の層に分けて形成する方法に広く適用可能である。
In the above embodiment, the first step and the second step are repeated three times, so that one
・上記実施形態では、機能性材料としての金属微粒子31として銀の微粒子を用いているが、金属微粒子として、銀以外に、金、銅、アルミニウム等を微粒子化したものを用いても良い。
In the above embodiment, silver fine particles are used as the metal
・上記実施形態では、機能性膜パターンの一例として、配線パターン19を形成する場合について説明したが、本発明は、有機EL素子の有機EL層、カラーフィルタ、ICタグの配線パターン等を形成するのに適用可能である。
In the above embodiment, the case where the
・つまり、本発明は、金属配線パターンのように、金属微粒子(微粒子化された機能性材料)を分散剤で被覆したものが溶媒に溶けているもしくは分散剤に分散させた機能性液状材料を、焼成(乾燥、焼結)して機能性膜パターンである配線パターンを形成するのに広く適用可能である。これに限らず、本発明は、有機EL層のように、材料によっては、機能性材料が溶媒に溶けている液滴を、光熱変換で発生した熱で乾燥して溶媒を蒸発させることで(乾燥工程だけで)、機能性膜パターンが作られるものにも使える。 That is, the present invention relates to a functional liquid material in which metal fine particles (functionalized fine material) coated with a dispersant are dissolved in a solvent or dispersed in a dispersant, such as a metal wiring pattern. It can be widely applied to form a wiring pattern which is a functional film pattern by firing (drying and sintering). The present invention is not limited to this, but, depending on the material, such as an organic EL layer, a droplet in which a functional material is dissolved in a solvent is dried by heat generated by photothermal conversion to evaporate the solvent ( It can also be used for products with a functional film pattern.
・このように、本発明は、形成する機能性膜パターンの機構(構造)によって、乾燥だけで形成されるものと、焼成(乾燥と焼結)で形成される機能性膜パターンの両方に適用可能である。 As described above, the present invention can be applied to both a functional film pattern formed by drying and a functional film pattern formed by baking (drying and sintering) depending on the mechanism (structure) of the functional film pattern to be formed. Is possible.
・上記各実施形態では、レーザ光照射ヘッド24には、レーザ光50を所望のスポット形状で膜パターン40或いは41に集光させる光学素子としてレンズ52を用いているが、本発明はこれに限定されない。レンズ52に代えて、溝の切り方(溝形状)を適宜設定することで、膜パターン40或いは41に照射されるレーザ光50のスポット形状と強度を任意に変えられる回折光学素子や、シリンドリカルレンズ等、他の光学素子を用いても良い。
In each of the above embodiments, the laser
19…機能性膜パターンとしての配線パターン、19a…一層目、19a〜19c…層、21…基板、30…液滴、31…金属微粒子、32…溶媒、33…分散剤、40,41…膜パターン、50…レーザ光、55…反射面。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記膜パターンに電磁波を照射して光熱変換で発生する熱で前記膜パターンに機能性を発現させる第2の工程と、
を複数回繰り返して、一つの機能性膜パターンを複数の層に分けて形成することを特徴とする機能性膜パターン成膜方法。 A first step of depositing a functional liquid material on a substrate to form a film pattern;
A second step of illuminating the film pattern with electromagnetic waves to develop functionality in the film pattern with heat generated by photothermal conversion;
Is repeated a plurality of times to form one functional film pattern by dividing it into a plurality of layers.
前記機能性液状材料は、機能性材料を微粒子化したものを分散剤で被覆し、溶媒に溶かしてもしくは分散剤に分散させてインク化もしくはペースト化したものであり、複数回行う前記第2の工程で、前記光熱変換で発生する熱で前記膜パターンの焼成を進めて前記機能性膜パターンの各層を一層目から順に形成する際に、前記機能性膜パターンの一層目を前記焼成により前記微粒子同士が溶融し粒成長して表面が反射面となる程度まで焼成することを特徴とする機能性膜パターン成膜方法。 The method for forming a functional film pattern according to claim 1,
The functional liquid material is obtained by coating a fine particle of a functional material with a dispersant and dissolving or dissolving in a solvent to form an ink or paste. In the step, when firing the film pattern with heat generated by the photothermal conversion to form each layer of the functional film pattern in order from the first layer, the first layer of the functional film pattern is formed by the firing to form the fine particles. A method for forming a functional film pattern, wherein the layers are baked to the extent that they melt and grow to form a reflective surface.
前記機能性膜パターンの一層目は、前記機能性膜パターンの二層目以降よりも前記電磁波の投入エネルギー量を多くして焼成することを特徴とする機能性膜パターン成膜方法。 The method for forming a functional film pattern according to claim 2,
The functional film pattern forming method, wherein the first layer of the functional film pattern is baked by increasing the input energy amount of the electromagnetic wave compared to the second and subsequent layers of the functional film pattern.
前記機能性材料を微粒子化したものは金属微粒子であることを特徴とする機能性膜パターン成膜方法。 In the functional film pattern film-forming method according to claim 2 or 3,
A method for forming a functional film pattern, wherein the functional material is finely divided into metal fine particles.
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- 2005-03-28 JP JP2005090785A patent/JP2006272040A/en not_active Withdrawn
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