JP2008135599A - パターン形成方法及び回路基板 - Google Patents
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Abstract
び回路基板を提供する。
【解決手段】グリーンシート4Gはステージ24に設けたラバーヒータHにて加熱される
。そして、グリーンシート4Gは、吐出時の機能液の温度以上かつ液滴の沸点未満の温度
に加熱制御され。この加熱された条件で、液滴吐出ヘッド30から液滴をグリーンシート
4G上に吐出する。グリーンシート4Gに着弾した液滴は、突沸することなく速やかに乾
燥される。
【選択図】図2
Description
を形成することが知られている(例えば、特許文献1)。
一般に、液滴吐出装置は、ステージに載置した基板と、機能材料を含有した機能液を液
滴として基板に吐出する液滴吐出ヘッドと、基板(ステージ)と液滴吐出ヘッドを2次元
的に相対移動させる機構を備えている。そして、液滴吐出ヘッドから吐出させた液滴を基
板表面の任意の位置に配置させる。このとき、基板表面に順次配置される各液滴について
、その液滴の濡れ拡がる範囲が互いに重なるように液滴を順次配置することにより、基板
表面に隙間無く機能液で覆われた線状パターンを形成することができる。
液とが引き合う力よりも、互いに接する液滴同士が表面張力によって引き合う力が強く、
機能液が局所的に集中するといった現象が起こる。このような局所的な集中が生じると、
基板表面が機能液で均一に覆われなくなり、最悪な場合には、基板表面の一部が機能液の
欠如のため露出するといった問題が生じる。
0℃程度に加熱しておき、配置された液滴が滲む前にその液滴の溶媒を乾燥させて滲みの
ないパターンを形成させる技術が提案されている(特許文献2)。
間を調整するスペーサを配置することが提案されている(特許文献3)。
だけで、着弾後の液滴の挙動を考慮していなかった。つまり、基板温度が高い場合、着弾
した液滴が着弾と同時に突沸してしまい基板上にパターンが形成されない現象が発生し、
高密度・高精細のパターン形成が要求される配線パターンの形成には問題があった。
よっては、液滴同士が表面張力によって引き合う力がいまだ強く機能液が局所的に集中す
るといった現象が起こり、高精度のパターン形成が要求される配線パターンの形成には問
題があった。
細なパターンを短時間に形成することができるパターン形成方法及び回路基板を提供する
ことにある。
し、前記基体の表面にパターンを形成するパターン形成方法であって、前記基体の表面温
度を、吐出時の機能液の温度以上かつ機能液に含まれる液体組成の沸点未満の温度に加熱
する第1の行程と、前記基体を前記表面温度に加熱した状態で、前記機能液の液滴を前記
基体に吐出させてパターンを形成する第2の行程とからなる。
く直ちに乾燥させることができることから、高密度・高精細なパターンを短時間に形成す
ることができる。
着弾した液滴の中央部に比べて外周部における固形分濃度が速く飽和濃度に達する温度と
なるように、前記基体を加熱する。
ことから、先の液滴の着弾時の外形形状が変形されることはない。その結果、高密度・高
精細なパターンを形成することができる。
、着弾した隣接の液滴同士の一部分が重なるように液滴を吐出させて形成する。
このパターン形成方法によれば、短時間に連続したパターンを高密度・高精細に形成す
ることができる。
液滴を吐出する際、前記先に着弾した液滴の外径が変化しなくなった後に、吐出させる。
このパターン形成方法によれば、先の液滴は、基体に対して固定状態になることから、
次の液滴に引き寄せられることがない。
の外径が変化しなくなるまでの時間を予め求め、前記時間を前記液滴の吐出間隔時間とし
、前記吐出間隔時間以上で液滴を順次吐出する。
の液滴が吐出されることから、液滴同士が引き合ってパターンの形状を損なわせることは
ない。
低温焼成用シートであり、前記機能液は、機能材料として金属粒子を分散させた液体であ
る。
ことができる。
このパターン形成方法において、機能液に含まれる液体組成の沸点は、液体組成中の最
もの沸点の低い液体組成の沸点である。
ことができる。
このパターン形成方法において、機能液に含まれる液体組成の沸点は、液体組成の中で
あって、突沸してパターン形成に影響を与える濃度のもの中から最も沸点の低い液体組成
の沸点である。
本発明の回路基板は、回路素子を実装するとともにその実装した回路素子に対して電気
的に接続された配線が形成された回路基板において、前記配線は、請求項1〜8のいずれ
か1に記載のパターン形成方法で形成した。
多層基板)に半導体チップを実装してなる回路モジュールであって、そのLTCC多層基
板を構成する複数の低温焼成基板(グリーンシート)に描画する配線パターンの形成に具
体化した一実施形態を図1〜図7に従って説明する。
る。図1は、回路モジュール1の断面図を示し、回路モジュール1は、板状に形成された
LTCC多層基板2と、そのLTCC多層基板2の上側に、ワイヤーボンディング接続さ
れた半導体チップ3とを有している。
各低温焼成基板4は、それぞれガラスセラミック系材料(例えば、ホウケイ酸アルカリ酸
化物などのガラス成分とアルミナなどのセラミック成分の混合物)の焼結体であって、そ
の厚みが数百μmで形成されている。
各回路素子5を電気的に接続する内部配線6と、スタックビア構造、サーマルビア構造を
呈する所定の孔径(例えば、20μm)を有した複数のビアホール7と、該ビアホール7
に充填されたビア配線8と、がそれぞれ回路設計に基づいて適宜形成されている。
であって、図2に示す液滴吐出装置20を利用した配線パターン形成方法によって形成さ
れる。
図2において、液滴吐出装置20は、直方体形状に形成された基台21を有している。
基台21の上面には、その長手方向(Y矢印方向)に沿って延びる一対の案内溝22が形
成されている。案内溝22の上方には、案内溝22に沿ってY矢印方向及び反Y矢印方向
に移動するステージ23が備えられている。ステージ23の上面には、載置部24が形成
されて、焼成前の低温焼成基板4(以下、単にグリーンシート4Gという。)を載置する
。載置部24は、載置された状態のグリーンシート4Gをステージ23に対して位置決め
固定して、グリーンシート4GをY矢印方向及び反Y矢印方向に搬送する。前記ステージ
23の上面には、ラバーヒータHが配設されている。載置部24に載置されたグリーンシ
ート4Gは、その上面全体がラバーヒータHにて所定の温度に加熱されるようになってい
る。
が架設されている。ガイド部材25の上側には、X矢印方向に延びるインクタンク26が
配設されている。インクタンク26は、機能液としての金属インクFを貯留し、貯留する
金属インクFを液滴吐出ヘッド(以下単に、吐出ヘッドという。)30に所定の圧力で供
給する。そして、吐出ヘッド30に供給された金属インクFは、吐出ヘッド30から液滴
Fb(図4参照)となってグリーンシート4Gに向かって吐出されるようになっている。
金属微粒子を溶媒に分散させた分散系金属インクを用いることができる。
金属インクFに使用する金属微粒子としては、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(
Cu)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、マンガン(Mn)、チタン(Ti
)、タンタル(Ta)、及びニッケル(Ni)などの材料の他、これらの酸化物、並びに
超電導体の微粒子などが用いられる。金属微粒子の粒径は1nm以上0.1μm以下であ
ることが好ましい。0.1μmより大きいと吐出ヘッド30の吐出ノズルNに目詰まりが
生じるおそれがある。また、1nmより小さいと金属微粒子に対する分散剤の体積比が大
きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。
特に限定されない。例えば水系溶媒のほか、メタノール、エタノール、プロパノール、ブ
タノールなどのアルコール類、n−ヘプタン、n−オクタン、デカン、ドデカン、テトラ
デカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロ
ナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、
またエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン
、1,3−プロパンジオールなどのポリオール類、ポリエチレングリコール、エチレング
リコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコール
メチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコール
ジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエ
タン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどのエーテル系化合物、
さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、乳酸エチルなどの極性
化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法
への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好
ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。
リエチレングリコール#1000(分解温度168℃)30%からなる水系溶媒に、銀(
Ag)の粒子を分散させた金属インクFが考えられる。また、テトラデカン(沸点253
℃)からなる溶媒に、金属微粒子(Au、Ag、Ni、Mnなどの粒子)を分散させた金
属インクFが考えられる。
表面の外縁を増粘させる。つまり、中央部に比べて外周部における固形分(粒子)濃度が
速く飽和濃度に達することから表面の外縁から増粘していく。外縁の増粘した金属インク
Fは、グリーンシート4Gの面方向に沿う自身の濡れ広がりを停止する(ピニングする)
。
ンシート4Gに固定するまでの挙動を説明するための図である。着弾した液滴Fbは、図
6(a)に示す着弾直後の半球状の形状から、図6(b)に示すように、乾燥されながら
少しずつ濡れ拡がる。このとき、液滴Fbは溶媒を蒸発し表面の外縁を増粘ながら濡れ拡
がる。そして、粘度がさらに増して、図6(c)に示す液滴Fbが濡れ拡がりが停止する
と、液滴Fbは、以後、図6(d)(e)に示すように、厚み方向の乾燥が顕著になる。
に固定され重ね打ちされても、グリーンシート4Gに対して固定状態になっており、液滴
Fbの外径が変化しなくなっているため、次の液滴Fbに引き寄せられることはない。
のガイドレール28が形成されている。上下一対のガイドレール28には、キャリッジ2
9が取り付けられている。キャリッジ29は、ガイドレール28に案内されてX矢印方向
及び反X矢印方向に移動する。キャリッジ29には、液滴吐出ヘッド30が搭載されてい
る。
要部断面図を示す。吐出ヘッド30の下側には、ノズルプレート31が備えられている。
ノズルプレート31は、その下面(ノズル形成面31a)がグリーンシート4Gの上面(
吐出面4Ga)と略平行に形成されている。ノズルプレート31は、グリーンシート4G
が吐出ヘッド30の直下に位置するとき、ノズル形成面31aと吐出面4Gaとの間の距
離(プラテンギャップ)を所定の距離(例えば、600μm)に保持する。
沿って配列された複数のノズルNからなる一対のノズル列NLが形成されている。一対の
ノズル列NLには、それぞれ1インチ当たりに180個のノズルNが形成されている。な
お、図3では、説明の都合上、一列当りに10個のノズルNのみを記載している。
他方のノズル列NLの各ノズルNの間を補間する。すなわち、吐出ヘッド30は、Y矢印
方向に、1インチ当りに180個×2=360個のノズルNを有する(最大解像度が36
0dpiである)。
れている。供給チューブ30Tは、Z矢印方向に延びるように配設されて、インクタンク
26からの金属インクFを吐出ヘッド30に供給する。
る。キャビティ32は、供給チューブ30Tからの金属インクFを収容して、対応するノ
ズルNに金属インクFを供給する。キャビティ32の上側には、上下方向に振動してキャ
ビティ32内の容積を拡大及び縮小する振動板33が貼り付けられている。振動板33の
上側には、ノズルNに対応する圧電素子PZが配設されている。圧電素子PZは、上下方
向に収縮及び伸張して振動板33を上下方向に振動させる。上下方向に振動する振動板3
3は、金属インクFを所定サイズの液滴Fbにして対応するノズルNから吐出させる。吐
出された液滴Fbは、対応するノズルNの反Z矢印方向に飛行して、グリーンシート4G
の吐出面4Gaに着弾する。
図5において、制御装置50は、CPU50A、ROM50B、RAM50Cなどを有
している。制御装置50は、格納された各種データ及び各種制御プログラムに従って、ス
テージ23の搬送処理、キャリッジ29の搬送処理、吐出ヘッド30の液滴吐出処理、ラ
バーヒータHの加熱処理などを実行する。
れている。入出力装置51は、液滴吐出装置20が実行する各種処理の処理状況を表示す
る。入出力装置51は、内部配線6を形成するためのビットマップデータ(配線用のビッ
トマップデータBD)を生成し、そのビットマップデータBDを制御装置50に入力する
。
オンあるいはオフを規定したデータである。ビットマップデータBDは、吐出ヘッド30
(各ノズルN)の通過する描画平面(吐出面4Ga)上の各位置に、配線用の液滴Fbを
吐出するか否かを規定したデータである。すなわち、ビットマップデータBDは、吐出面
4Gaに規定された内部配線6の目標形成位置に配線用の液滴Fbを吐出させるためのデ
ータである。
制御信号をX軸モータ駆動回路52に出力する。X軸モータ駆動回路52は、制御装置5
0からの駆動制御信号に応答して、キャリッジ29を移動させるためのX軸モータMXを
正転又は逆転させる。制御装置50には、Y軸モータ駆動回路53が接続されている。制
御装置50は、駆動制御信号をY軸モータ駆動回路53に出力する。Y軸モータ駆動回路
53は、制御装置50からの駆動制御信号に応答して、ステージ23を移動させるための
Y軸モータMYを正転又は逆転させる。
出周波数に同期させた吐出タイミング信号LTをヘッド駆動回路54に出力する。制御装
置50は、各圧電素子PZを駆動するための駆動電圧COMを吐出周波数に同期させてヘ
ッド駆動回路54に出力する。
形成用制御信号SIを生成し、パターン形成用制御信号SIをヘッド駆動回路54にシリ
アル転送する。ヘッド駆動回路54は、制御装置50からのパターン形成用制御信号SI
を各圧電素子PZに対応させて順次シリアル/パラレル変換する。ヘッド駆動回路54は
、制御装置50からの吐出タイミング信号LTを受けるたびに、シリアル/パラレル変換
したパターン形成用制御信号SIをラッチし、パターン形成用制御信号SIによって選択
される圧電素子PZにそれぞれ駆動電圧COMを供給する。
動制御信号をラバーヒータ駆動回路55に出力する。ラバーヒータ駆動回路55は、制御
装置50からの駆動制御信号に応答して、ラバーヒータHを駆動してステージ23に載置
したグリーンシート4Gを予め定めた温度になるように加熱制御する。本実施形態では、
予め定めたグリーンシート4Gの温度は、吐出ヘッド30から吐出される時の金属インク
Fの温度以上かつ金属インクFに含まれる液体組成の沸点未満(液体組成中の最も沸点の
低い温度未満)の温度となるように制御されている。つまり、グリーンシート4Gを吐出
ヘッド30から吐出される時の金属インクFの温度以上に加熱して、吐出される時は吐出
ヘッド30で乾燥せず、着弾した液滴Fbは速やかに加熱し乾燥させるとともに、グリー
ンシート4Gを液滴Fbの沸点未満に加熱して、着弾した液滴Fbをグリーンシート4G
上で突沸しないようする。
リエチレングリコール30%からなる水系溶媒に、銀(Ag)粒子を分散させた金属イン
クFの場合には、水の沸点100℃が最低なので、グリーンシート4Gの温度は27℃以
上100℃未満に制御される。また、テトラデカンからなる溶媒に、銀(Ag)粒子を分
散させた金属インクFの場合には、テトラデカンの沸点が253℃なので、他の溶媒を含
くまなければグリーンシート4Gの温度は27℃以上253℃未満に制御される。
について説明する。
図2に示すように、吐出面4Gaが上側になるようにグリーンシート4Gをステージ2
3に載置する。このとき、ステージ23は、グリーンシート4Gをキャリッジ29の反Y
矢印方向に配置する。このグリーンシート4Gは、ビアホール7が形成され、そのビアホ
ール7にビア配線8がなされていて、その吐出面4Gaに内部配線6を形成するものとす
る。
プデータBDが入出力装置51から制御装置50に入力される。制御装置50は、入出力
装置51からの内部配線6を形成するためのビットマップデータBDを格納する。このと
き、制御装置50は、ラバーヒータ駆動回路55を介してステージ23に設けたラバーヒ
ータHを駆動しステージ23に載置されたグリーンシート4G全体が一様に所定の温度に
なるように加熱制御している。即ち、グリーンシート4Gは、吐出ヘッド30から吐出さ
れる時の金属インクFの温度以上かつ金属インクFに含まれる液体組成の沸点未満(液体
組成中の最も沸点の低い温度未満)の温度となるように制御されている。
リエチレングリコール30%からなる水系溶媒に、銀(Ag)粒子を分散させた金属イン
クFの場合には、水の沸点100℃が最低なのでグリーンシート4Gの温度は27℃以上
100℃未満に制御される。また、テトラデカンからなる溶媒に、銀(Ag)微粒子を分
散させた金属インクFの場合には、テトラデカンの沸点が253℃なので、他の溶媒を含
まなければグリーンシート4Gの温度は、27℃以上253℃未満に制御される。
矢印方向に通過するように、Y軸モータ駆動回路53を介してY軸モータMYを駆動して
ステージ23を搬送する。そして、制御装置50は、X軸モータ駆動回路52を介してX
軸モータMXを駆動して吐出ヘッド30の走査(往動)を開始させる。
BDに基づいてパターン形成用制御信号SIを生成して、パターン形成用制御信号SIと
駆動電圧COMをヘッド駆動回路54に出力する。すなわち、制御装置50は、ヘッド駆
動回路54を介して各圧電素子PZを駆動制御し、内部配線6を形成するための着弾位置
に吐出ヘッド30が位置するたびに、選択されたノズルNから液滴Fbを吐出させる。
滴Fbは、対応する内部配線6を形成するための着弾位置に順次着弾する。
詳述すると、本実施形態では、パターン形成のために先に着弾し配置された液滴Fbが
一部乾燥してグリーンシート4Gに対して図6(c)に示す固定(ピニング)した状態(
自身の濡れ広がりを停止した状態)であって、その先の液滴Fbに対して、次の吐出ヘッ
ド30から吐出されグリーンシート4Gに着弾する液滴Fbは、その一部が重なるように
、図7及び図8(a)に1点鎖線で示す位置に、吐出ヘッド30から吐出されるようにな
っている。
ヘッド30から吐出してグリーンシート4Gに固定(ピニング)されるに要する時間と、
吐出ヘッド30が先の液滴Fbを吐出した後、次の液滴Fbの一部が先の液滴Fbと重な
る吐出位置に到達するまでに要する移動時間等で決定される。従って、グリーンシート4
Gの加熱温度、吐出ヘッド30の移動速度等から予め、実験等で吐出タイミング(吐出間
隔時間)を設定している。
場合、一滴あたり液滴重量を5ngとして、グリーンシート4Gの温度を、27℃の室温
(即ち、吐出ヘッド30から吐出される時の金属インクFの温度)、150℃、200℃
にそれぞれ設定して着弾してから固定するまでの時間を実験して求めた。
合には固定するまでに495μsec、200℃の場合には固定するまでに330μse
cとなった。従って、固定されるまでの時間は、27℃の室温よりも、グリーンシート4
Gを沸点未満に加熱して方が、遙かに短いことがわかる。
の温度が150℃の場合には495μsec又はグリーンシート4Gの温度が200℃の
場合には330μsecに基づいて設定されることになる。
出させているとき、先にグリーンシート4Gに着弾した液滴Fbは、グリーンシート4G
が上記した条件で加熱されているため、直ちに乾燥が開始され速やかに乾燥されていく。
状態になると、その固定状態に入った液滴Fbに対して、その一部が重なるように、次の
液滴Fbは、図8(c)の1点鎖線で示す位置に着弾し配置される。このとき、固定状態
にある先の液滴Fbは、その一部が重なるように着弾配置された次の液滴Fbに引き寄せ
られることがない。また、一部が重なるように着弾配置された次の液滴Fbは、その重な
らない部分は、グリーンシート4Gが加熱されているため、直ちに乾燥が開始され速やか
に乾燥され固定状態になる。従って、先の液滴Fbに、次の液滴Fb引き寄せられること
はない。
弾位置に順次着弾する液滴Fbは、その着弾位置から偏移することなく乾燥されるため、
図8(d)に示すような、内部配線6のための配線用パターンPが形成される。しかも、
グリーンシート4Gを加熱したので、着弾した液滴Fbは速やかに乾燥し固定状態に入る
ため、次に着弾させる液滴Fbの吐出タイミングを短くすることができ、内部配線6のた
めの配線用パターンPを短時間で形成することができる。さらに、グリーンシート4Gの
加熱温度は、液滴Fbの沸点未満の温度に制御されているので、着弾した液滴Fbが突沸
して配線用パターンPの形成が不能となることはない。
すると、すなわち、吐出ヘッド30をX矢印方向に走査(往動)させて、1回目の液滴F
bの動作が完了すると、内部配線6を形成するためのグリーンシート4G上の新たな位置
に液滴Fbを吐出させるべく、Y軸モータ駆動回路53を介してY軸モータMYを駆動し
てステージ23をY方向に所定の量だけ搬送させた後、吐出ヘッド30を反X矢印方向に
走査(復動)させる。
マップデータBDに基づいてヘッド駆動回路54を介して各圧電素子PZを駆動制御し、
内部配線6を形成するための着弾位置に吐出ヘッド30が位置するたびに、選択されたノ
ズルNから液滴Fbを吐出させる。この場合にも、前記と同様に、先にグリーンシート4
Gに着弾した液滴Fbは、グリーンシート4Gが加熱されているため、直ちに乾燥が開始
され速やかに乾燥されていく。そして、液滴Fbがグリーンシート4Gに対す固定される
状態になると、その固定状態に入った液滴Fbに対して、その一部が重なるように、次の
液滴Fbは着弾し配置される。
ージ23をY矢印方向に搬送させ、吐出ヘッド30の往復動中に液滴Fbをビットマップ
データBDに基づくタイミングで吐出させる動作を繰り返す。これによって、グリーンシ
ート4G上には、着弾した液滴Fbによる内部配線6の配線用パターンPが描画される。
た金属インクFの液滴Fbについて、一滴当たり液滴重量を5ngとした場合のガラス基
板の温度、吐出間隔時間の条件を変更してガラス基板に配線パターンPを形成する実験を
行った。図9、図10、図11は、そのガラス基板の温度、吐出間隔時間の条件を変更し
て得られた各配線パターンPを示す図である。
の配線パターンP、図9(b)はガラス基板の温度を27℃の室温、吐出間隔時間を55
0μsecの場合の配線パターンPを示す。いずれの場合にも、配線パターンPにバジル
Bが発生し、精細なパターンは得られなかった。これは、室温(27℃)の場合には、液
滴Fbが固定するのに3000μsec要することから液滴Fb同士が引き合う力が生じ
て一方に集中するからである。
配線パターンP、図10(b)はガラス基板の温度を150℃、吐出間隔時間を550μ
secの場合の配線パターンPを示す。図10(a)に示すように、150℃、450μ
secの場合には、液滴Fbが固定するのに495μsec要することから、配線パター
ンPにバジルBが発生し精細なパターンPは得られなかった。図10(b)に示すように
、150℃、550μsecの場合には、バジルBも発生せず、高精細な配線パターンP
となる。
配線パターンP、図11(b)はガラス基板の温度を200℃、吐出間隔時間を550μ
secの場合の配線パターンPを示す。いずれの場合にも、配線パターンPにバジルBが
発生しなかった。これは、200℃の場合には、液滴Fbが固定するのに330μsec
要し、いずれの場合も、既に固定された状態にあるため、バジルBのない高精細なパター
ンが得られる。
を形成する場合に要する時間は以下の通りになる。
いま、液滴Fbを20μmの間隔で配置すると、液滴Fbは100000回吐出する必
要がある。そして、液滴Fbが固定するのに要する時間は、室温(27℃)の場合には3
000μsec、150℃の場合には495μsec、200℃の場合には330μse
cである。
7℃)の場合には、300sec(=100000×3000μsec)、150℃の場
合には、49.5sec(=100000×495μsec)、200℃の場合には30
sec(=100000×330μsec)となる。
ることがわかる。
又、水40%、エチレングリコール40%、ポリエチレングリコール30%からなる水
系溶媒に、銀(Ag)粒子を分散させた金属インクFの液滴Fbについて、ガラス基板の
温度の条件を変更してガラス基板に配線パターンPを形成する実験を行った。
な配線パターンPが得られた。
また、グリーンシート4Gの温度が120℃の場合には、水が突沸して一部が破断した
不均一な配線パターンPとなった。
滴Fbは固定状態にないため、液滴同士が表面張力によって引き合う力がいまだ強く機能
液が局所的に集中するといった現象が起こり、配線パターンPを形成できない状態となっ
た。つまり、温度が低いほどパターンPが形成できなかった。
(1)上記実施形態によれば、吐出ヘッド30から吐出される時の金属インクFの温度
以上にグリーンシート4Gを加熱したので、着弾した液滴Fbは速やかに加熱され乾燥さ
えるようにしたため、次に着弾させる液滴Fbの吐出タイミングを短くすることができ、
配線用パターンPを短時間で形成することができる。
の温度に制御されているので、着弾した液滴Fbが突沸することはない。従って、高密度
・高精細な配線用パターンPを形成することができる。
と重なるように、次の液滴Fbを着弾し配置するようにした。従って、固定状態にある先
の液滴Fbは、その一部が重なるように着弾配置された次の液滴Fbに引き寄せられるこ
とがなく高密度・高精細な配線用パターンPが形成される。
一様に所定の温度になるように加熱した。従って、グリーンシート4Gに着弾配置された
液滴Fbは、外周部から蒸発して中央部に比べて外周部における固形分(粒子)濃度が速
く飽和濃度に達して、グリーンシート4Gの面方向に沿う自身の濡れ広がりを停止する。
つまり、着弾配置された液滴Fbは外周部から固定状態になることから、着弾時の外形形
状が変形されることはない。その結果、高密度・高精細なパターンを形成することができ
る。
間を吐出間隔時間とし液滴Fbを吐出するようにしているため、確実に液滴が固定状態に
なった後に、次の液滴を吐出させることができる。
・上記実施形態では、先の液滴Fbに対して、一部重ねて液滴Fbを着弾配置する際、
先の液滴Fbがグリーンシート4Gに固定状態になった後に、着弾配置するようにしたが
、先の液滴Fbがグリーンシート4Gに固定状態になる前に、次の液滴Fbを着弾配置す
るようにして実施してもよい。
弾配置するように実施したが、一部重ならないように次の液滴Fbを着弾配置するように
実施してもよい。
、その着弾径の半分のピッチで重ねるようにしたが、一部か重なるならば、その重なり具
合は適宜変更して実施してもよい。
配置して配線用パターンPを形成した。これを、例えば、図12(a)〜(f)に示すよ
うな順番で液滴Fbを吐出して配線用パターンPを形成してもよい。
位置に着弾配置されると、着弾した液滴Fbから離間した1点鎖線で示す着弾位置A1に
、次の液滴Fbを着弾配置する。着弾位置A1に液滴Fbを配置すると、次に吐出する液
滴Fbを、最初に配置した液滴Fbにその一部が重なるように、図12(b)に1点鎖線
で示す着弾位置A2に着弾配置する。
した液滴Fbにその一部が重なるように、図12(c)に1点鎖線で示す着弾位置A3に
着弾配置する。以後、同様に、図12(d)、(e)に示す順にて、着弾位置A4,A5
に液滴Fbを着弾配置すれば、図12(f)に示すような、液滴Fbによる内部配線6の
配線用パターンPを描画することができる。
ば、液晶材料を含有した機能液に具体化してもよい。つまり、パターンを形成するための
吐出させる機能液であればよい。
リーンシート4Gに形成する配線パターンに具体化した。これに限らず、例えば、ガラス
等、その他の基板に液滴吐出装置を使ってパターンを形成してもよい。
の液体組成中の最も沸点の低い温度未満の温度となるようにした。しかしながら、最も沸
点の低い液体組成が、突沸してもパターンの形状に影響を与えないほどの、低い濃度もの
であるならばこれを無視して、突沸によりパターンの形状に影響を与えるほどの濃度のも
の中から、最も沸点の低い温度を選定し、その選定した温度未満の温度となるように実施
もよい。これにより、液滴Fbに対してより最適かつ効率のよい乾燥が行える。
化した。これに限らず、液滴吐出ヘッドを、抵抗加熱方式や静電駆動方式の吐出ヘッドに
具体化してもよい。
グリーンシート、6…内部配線、20…液滴吐出装置、23…ステージ、30…液滴吐出
ヘッド、50…制御装置、F…機能液としての金属インク、Fb…液滴、PZ…圧電素子
、P…パターン、H…ラバーヒータ。
Claims (9)
- 機能材料を含む機能液の液滴を基体に向かって順次吐出し、前記基体の表面にパターンを
形成するパターン形成方法であって、
前記基体の表面温度を、吐出時の機能液の温度以上かつ機能液に含まれる液体組成の沸
点未満の温度に加熱する第1の行程と、
前記基体を前記表面温度に加熱した状態で、前記機能液の液滴を前記基体に吐出させて
パターンを形成する第2の行程と
からなるパターン形成方法。 - 請求項1のパターン形成方法において、
前記第1の行程は、前記基体の表面温度が前記基体に着弾した液滴の中央部に比べて外
周部における固形分濃度が速く飽和濃度に達する温度となるように、前記基体を加熱する
ことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1又は2に記載のパターン形成方法において、
前記第2の行程で形成されるパターンは、少なくとも、着弾した隣接の液滴同士の一部
分が重なるように液滴を吐出させて形成することを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1〜3のいずれか1に記載のパターン形成方法において、
前記基体に着弾した先の液滴の一部分に重なるように液滴を吐出する際、前記先に着弾
した液滴の外径が変化しなくなった後に、吐出させることを特徴とするパターン形成方法
。 - 請求項1〜4のいずれか1に記載のパターン形成方法において、
前記第2行程は、前記表面温度に対する着弾した液滴の外径が変化しなくなるまでの時
間を予め求め、前記時間を前記液滴の吐出間隔時間とし、前記吐出間隔時間以上で液滴を
順次吐出するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1〜5のいずれか1に記載のパターン形成方法において、
前記基体は、セラミック粒子と樹脂とから構成される低温焼成用シートであり、
前記機能液は、機能材料として金属粒子を分散させた液体であることを特徴とするパタ
ーン形成方法。 - 請求項1〜6のいずれか1に記載のパターン形成方法において、
機能液に含まれる液体組成の沸点は、液体組成中の最も沸点の低い液体組成の沸点であ
ることを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1〜6のいずれか1に記載のパターン形成方法において、
機能液に含まれる液体組成の沸点は、液体組成の中であって、突沸してパターン形成に
影響を与える濃度のもの中から最もの沸点の低い液体組成の沸点であることを特徴とする
パターン形成方法。 - 回路素子を実装するとともにその実装した回路素子に対して電気的に接続された配線が形
成された回路基板において、
前記配線は、請求項1〜8のいずれか1に記載のパターン形成方法で形成したことを特
徴とする回路基板。
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