JP2008135602A

JP2008135602A - パターン形成方法及びパターン形成装置

Info

Publication number: JP2008135602A
Application number: JP2006321266A
Authority: JP
Inventors: Hirotsuna Miura; 弘綱三浦; Naoyuki Toyoda; 直之豊田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2008-06-12

Abstract

【課題】基板を加熱しながら基板上に形成されるパターンを目的の位置に精度良く形成す
ることが可能となるパターン形成方法及パターン形成装置を提供する。
【解決手段】マザーシート４Ｍの加熱温度を、ノズルＮの配列方向であるマザーシート４
Ｍの横方向の各領域Ｒが各ノズルＮと正対するように調整した。マザーシート４Ｍの横方
向に配置形成された各領域Ｒが、各ノズルＮと正対した状態で、マザーシート４Ｍの縦方
向のビットマップデータを補正するようにした。そして、その補正されたビットマップデ
ータに基づいて機能液をマザーシート４Ｍの各領域Ｒに吐出するようにした。
【選択図】図１０

Description

本発明は、パターン形成方法及びパターン形成装置に関するものである。

近年、機能性パターンを形成するために、機能性材料をアセトンなどの溶媒に溶解また
は分散させて液状体に加工し、更に微小な液滴（インク）にして基板上に配置してパター
ニングをする、所謂液滴吐出法（インクジェット法）が知られている（例えば、特許文献
１参照）。

この種の液滴吐出法（インクジェット法）においては、基板を加熱しながら液滴（イン
ク）を順次吐出することによって、前記基板上に配置された液滴（インク）の乾燥速度を
速めることで、パターニング速度を向上させる技術が提案されている。
特開２００４−３０６３７２号公報

しかしながら、特に、溶媒として公知の水系溶媒を使用した場合では、前記溶媒を確実
に蒸発させるために基板温度を４６℃程度に加熱させる必要がある。この結果、基板の構
成材料にもよるが、加熱中においては通常は基板が熱膨張をしてしまう。例えば、基板と
してグリーンシートを使用した場合、２６℃（常温）から４６℃に加熱すると、８０μｍ
程度延びてしまう。

この結果、基板を加熱しながらパターンを形成する場合では、膨張した基板上に液滴が
配置されてしまうため、所望の位置にパターンが形成されなくなってしまうという問題が
あった。例えば、予めビアホール等が形成されたグリーンシートに対してパターンをその
ビアホールに接続されるように形成する場合では、グリーンシートの熱膨張によって液滴
の配置位置が大きくずれてしまう。このため、形成されたパターンがビアホールに接続さ
れなくなってしまい、所望の特性の基板が作製されなくなってしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、基板を加熱しながら基板
上にパターンを目的の位置に精度良く形成することが可能となるパターン形成方法及パタ
ーン形成装置を提供することにある。

本発明のパターン形成方法は、基板に対して一方向に沿って配列された複数のノズルを
、前記基板に対して前記一方向とは異なる方向に相対移動させて、データに基づいて前記
複数のノズルの各々から機能材料を含む機能液の液滴を吐出し、前記基板上にパターンを
形成するパターン形成方法において、前記基板の前記一方向に沿った長さを加熱して補正
し、前記基板の前記一方向と異なる方向の成分を、前記加熱による前記基板の変形度合い
に基づいて前記データで補正する。

これによれば、ノズルの配置方向に対する補正は、ノズルの配列ピッチが画定されてい
ることから困難であるが、本発明のように、基板のノズルの配置方向に沿った長さを基板
の温度を調整することによって、吐出ヘッド３０をノズルＮの配置方向に動かすことなく
、ノズルの配置方向に沿った補正を行うことができる。

また、基板は加熱されることから、基板上に着弾した液滴は直ちに乾燥される。このた
め、短時間でパターンが形成される。また、加熱によって基板が変形した場合であっても
、加熱よって生じる基板の変形度合いに応じてデータが補正されていることから、液滴は
所望の位置に着弾する。この結果、パターンを目的の位置に精度良く形成することが可能
となる。

このパターン形成方法において、前記基板上に予め配置形成したマークを、前記基板を
加熱する前と加熱した後とで比較して、その加熱によるずれ度合いを算出し、その算出さ
れた前記ずれ度合いに基づいて前記データを補正するようにしてもよい。

これによれば、データは加熱によるずれ度合いに基づいて補正される。
このパターン形成方法において、前記基板は、多孔質性基板であってセラミックス粒子
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、前記機能材料として金
属材料を分散させた液状体であってもよい。

これによれば、基板上に形成される配線パターンを短時間でかつ目的の位置に精度良く
形成することが可能となる。
このパターン形成方法において、前記基板は、回路素子が実装されるとともにその実装
された前記回路素子に対して電気的に接続された配線が形成される回路基板であってもよ
い。

これによれば、回路素子が形成された所望の特性を有した回路基板を短時間で形成する
ことができる。
このパターン形成方法において、前記データはビットマップデータであってもよい。

これによれば、容易に基板の変形度合いに応じてデータを補正することができる。
このパターン形成方法において、前記複数のノズルが配列された前記一方向は、前記複
数のノズルを前記基板に対して相対移動させる方向と直交した方向としてもよい。

これによれば、縦方向と横方向とで変形度合いが異なる基板であっても、パターンを目
的の位置に精度良く形成することが可能となる。
このパターン形成方法において、前記基板の加熱を、ペルチェ素子によって行うように
してもよい。

これによれば、基板の温度調整を短時間で行われる。
本発明のパターン形成装置は、基板に対して一方向に沿って配列された複数のノズルを
、前記基板に対して前記一方向とは異なる方向に相対移動させて、データに基づいて前記
複数のノズルの各々から機能材料を含む機能液の液滴を吐出し、前記基板上にパターンを
形成するパターン形成装置において、前記基板の表面温度を、前記液滴の吐出時の前記機
能液の温度以上かつ前記機能液を構成する組成物の沸点以下の温度範囲内に加熱する加熱
手段と、前記基板の表面温度を、前記温度範囲内であって、且つ、前記複数のノズルの各
々が前記基板上に予め前記一方向に沿って画定された各区画領域に正対するように前記基
板の表面温度を調整する調整手段と、前記調整後の前記基板の変形度合いを算出する算出
手段と、前記変形度合いに基づいて、前記複数のノズルの各々から吐出した前記機能液が
正対する前記区画領域に着弾するように、前記データの前記一方向とは異なる前記方向の
成分を、補正する補正手段とを備えている。

このパターン形成装置において、加熱手段は、ペルチェ素子であってもよい。
これによれば、基板の温度調整を短時間で行われる。
このパターン形成装置において、前記算出手段は、前記基板上に予め配置形成したマー
クを、前記基板を前記温度範囲内の温度に加熱する前と、前記基板を前記温度範囲内の温
度に加熱した後とで比較して、その加熱によるずれ度合いを算出し、その算出された前記
ずれ度合いに基づいて前記データを補正してもよい。

これによれば、データは加熱によるずれ度合いに基づいて補正される。
このパターン形成装置において、前記データはビットマップデータであってもよい。
これによれば、容易に基板の変形度合いに応じてデータを補正することができる。

このパターン形成装置において、前記複数のノズルが配列された前記一方向は、前記複
数のノズルが前記基板に対して相対移動する方向と直交するように配列されてもよい。
これによれば、縦方向と横方向とで変形度合いが異なる基板であっても、パターンを目
的の位置に精度良く形成することが可能となる。

このパターン形成装置において、前記機能液は、前記基板上に実装される回路素子に対
して電気的に接続された配線を構成する金属材料が分散された液状体であってもよい。
これによれば、回路素子が形成された所望の特性を有した回路基板を短時間で形成する
ことができる。

以下、本発明を具体化したパターン形成方法及びパターン形成装置の一実施形態を図面
に従って説明する。
まず、本発明のパターン形成方法及びパターン形成装置を用いて形成された回路モジュ
ール１について説明する。

図１において、回路モジュール１には、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とが備えら
れている。

ＬＴＣＣ多層基板２は、シート状に形成された複数の回路基板としてのＬＴＣＣ基板４
の積層体である。各ＬＴＣＣ基板４は、それぞれガラスセラミックス系材料（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ス成分の焼結体）
（多孔質性基板）であって、その厚みが数百μｍである。

各ＬＴＣＣ基板４には、抵抗素子、容量素子、コイル素子などの各種回路素子５と、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、直径３０μｍ）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、が形成されている。

各内部配線６は、それぞれ機能材料及び金属材料としての銀（Ａｇ）の微粒子が焼結し
た焼結体であって、その配線パターンはパターン形成装置としての液滴吐出装置（インク
ジェット装置）を使用して形成される。

次に、その液滴吐出装置２０について図２〜図８に従って説明する。図２は、液滴吐出
装置２０を説明する全体斜視図である。図３及び図４は、それぞれ、液滴吐出ヘッド３０
を説明するための図である。

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の上方には該案内溝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が設けら
れ、マザーシート４Ｍが載置されるようになっている。

マザーシート４Ｍは、焼成前のＬＴＣＣ基板４（以下、グリーンシート４Ｇ（図６参照
）という）を複数枚切出し可能とした１枚の大判の基板である。本実施形態では、説明を
簡単にするために、図６に示すように、１枚のマザーシート４Ｍに対してマトリクス状に
１０×１０個のＬＴＣＣ基板４を形成する場合について説明する。

つまり、図６に示すように、１枚のマザーシート４Ｍは、ＬＴＣＣ基板４を形成する領
域（以下、「描画領域」という）Ｚがマトリクス状に区画形成されるとともに、各描画領
域Ｚ以外にはＬＴＣＣ基板４を形成しない領域（以下、「非描画領域」という）Ｑが形成
されている。各描画領域Ｚは四角形状を成している。非描画領域Ｑは、各描画領域Ｚの間
隙に配置されることから、全体として格子形状を成している。以下、説明の便宜上、マザ
ーシート４Ｍの縦方向をＹ矢印方向とし、マザーシート４Ｍの横方向をＸ矢印方向と定義
する。尚、本実施形態のマザーシート４Ｍは、加熱されると膨張するが、その膨張度合い
が縦方向（Ｘ矢印方向）と横方向（Ｙ矢印方向）とで異なるマザーシートである。

図２において、載置部２４は、載置された状態のマザーシート４Ｍをステージ２３に対
して位置決め固定して、マザーシート４ＭをＹ矢印方向及び反Ｙ矢印方向に搬送する。ス
テージ２３の上面には、加熱手段としてのペルチェ素子Ｈが埋設されている。載置部２４
に載置されたマザーシート４Ｍは、ペルチェ素子Ｈによって加熱及び冷却される。

また、基台２１には、その搬送方向と直交する方向（Ｘ矢印方向）に跨ぐ門型のガイド
部材２５が架設されている。ガイド部材２５の上側には、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を貯留して、貯留する金属イン
クＦを液滴吐出ヘッド３０に所定の圧力で供給する。

金属インクＦは、例えば、粒径が数ｎｍの銀（Ａｇ）の微粒子を水系溶媒に分散させた
水系金属インクである。金属インクＦの液滴Ｆｂは、加熱されると溶媒或いは分散媒の一
部が蒸発してその表面の外形を増粘させる。

ガイド部材２５には、そのＸ矢印方向略全幅に渡って、Ｘ矢印方向に延びる上下一対の
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２９
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（以下、単に「吐出ヘッド」という）３０及びカ
メラＫが配設されている。
図３及び図４は、それぞれ吐出ヘッド３０をマザーシート４Ｍ側（下側）から見た図で
ある。

図３において、吐出ヘッド３０は、Ｘ矢印方向に沿って１５個の吐出ヘッド対Ｈ１，Ｈ
２，Ｈ３，…，Ｈ１５を併設している。各吐出ヘッド対Ｈ１〜Ｈ１５は、第１の吐出ヘッ
ドＨａと、該第１の吐出ヘッドＨａに対してＹ矢印方向に併設された第２の吐出ヘッドＨ
ｂとを備えている。各吐出ヘッドＨａ，Ｈｂのノズルプレート３１は、一対のノズル列Ｎ
Ｌを備えている。図４に示すように、各ノズル列ＮＬには、Ｘ矢印方向に沿って複数のノ
ズルＮが等ピッチで配列されている。本実施形態では、各ノズル列ＮＬに２００個のノズ
ルＮが４０μｍのピッチで配列されている。

また、各吐出ヘッドＨａ，Ｈｂにおいては、一方のノズル列ＮＬの各ノズルＮが他方の
ノズル列ＮＬの各ノズルＮに対してＸ矢印方向に沿って半ピッチずれて配列されている。
従って、各吐出ヘッドＨａ，Ｈｂにおいては、一方のノズル列ＮＬの各ノズルＮの中間位
置に他方のノズル列ＮＬの各ノズルＮが位置することとなる。つまり、一方のノズル列Ｎ
Ｌの各ノズルＮが他方のノズル列ＮＬの各ノズルＮの間を補間している。尚、本実施形態
においては、各ノズル列ＮＬでは各ノズルＮが４０μｍのピッチで配列されていることか
ら、各吐出ヘッドＨａ，Ｈｂでは、ノズルＮがＸ矢印方向に沿って２０μｍのピッチで配
列されることとなる。従って、各吐出ヘッドＨａ，Ｈｂでは、Ｘ矢印方向に沿って２×２
００＝４００個のノズルＮが２０μｍの等ピッチで配列されている。

また、第１の吐出ヘッドＨａの各ノズル列ＮＬは、第２の吐出ヘッドＨｂの各ノズル列
ＮＬとＸ矢印方向に沿って半ピッチずれて配列されている。従って、第１の吐出ヘッドＨ
ａに配置形成される各ノズルＮの中間位置に第２の吐出ヘッドＨｂに配置形成されるノズ
ルＮが位置することとなる。つまり、第１の吐出ヘッドＨａの各ノズル列ＮＬの各ノズル
Ｎが第２の吐出ヘッドＨｂのノズル列ＮＬの各ノズルＮの間を補間している。尚、本実施
形態においては、各吐出ヘッドＨａ，ＨｂのノズルＮは２０μｍのピッチで配列されてい
ることから、各吐出ヘッド対Ｈ１〜Ｈ１５では、ノズルＮがＸ矢印方向に沿って１０μｍ
のピッチで配列されることとなる。従って、各吐出ヘッド対Ｈ１〜Ｈ１５では、Ｘ矢印方
向に沿って２×４００＝８００個のノズルＮが１０μｍの等ピッチで配列されている。

そして、図３に示すように、各ノズルＮがＸ矢印方向に沿って等間隔に連続して配置さ
れるように各吐出ヘッド対Ｈ１〜Ｈ１５はその一部が互いに重なり合って階段状に連結さ
れている。従って、前記のように吐出ヘッド対Ｈ１〜Ｈ１５を配置することによって、全
体として、１５×８００＝１．２×１０^４個のノズルＮがＸ矢印方向に沿って１０μｍの
等ピッチで配列されている。

図５は、吐出ヘッド３０の第１の吐出ヘッドＨａの内部構成を説明するための要部断面
図である。尚、第２の吐出ヘッドＨｂについては、第１の吐出ヘッドＨａと同じ構成であ
ることから、その詳細な説明を省略する。

図５において、各吐出ヘッドＨａは、その上側に供給チューブ３０Ｔが連結されている
。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。

ノズルＮの上側には、供給チューブ３０Ｔに連通するキャビティ３２が形成されている
。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３３
は、金属インクＦを所定のサイズの液滴Ｆｂに形成し、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、マザーシート４
Ｍの描画平面（パターン形成面４Ｍａ）上に配置形成された前記各描画領域Ｚ内に着弾す
る。

そして、各描画領域Ｚ内に着弾した液滴Ｆｂ（金属インクＦ）は、前述したように、ペ
ルチェ素子Ｈによって加熱されたマザーシート４Ｍの描画平面（パターン形成面４Ｍａ）
上に着弾することによって、溶媒或いは分散媒の一部が蒸発する。そして、その表面の外
形が増粘し、マザーシート４Ｍの面方向に沿う自身の濡れ広がりが停止して局在する。そ
して、各描画領域Ｚ内に着弾して局在した液滴Ｆｂ（金属インクＦ）は、複数連なって繋
がるようにして配置されることで、例えば、図６に示すような、３本のライン状の内部配
線６の配線パターンを形成する。

図２に示すように、カメラＫは、キャリッジ２９上であって前記吐出ヘッド３０に隣接
した位置に設けられている。カメラＫは、載置部２４に載置されたマザーシート４Ｍのパ
ターン形成面４Ｍａを撮影可能となるように設けられている。詳述すると、図７に示すよ
うに、焼成前のマザーシート４Ｍには、その左上隅にある非描画領域Ｑ内にマークＭが形
成されている。このマークＭは、常温（２６℃）時の焼成前のマザーシート４Ｍに対して
密着して形成されたものである。カメラＫは、そのマークＭの様子を撮影し、その撮影さ
れたマークＭの画像データを後記する制御装置５０に出力する。

次に、前記液滴吐出装置２０の電気的構成について図８に従って説明する。
図８に示すように、液滴吐出装置２０は、制御装置５０を備えている。制御装置５０に
は、各種操作スイッチとディスプレイを有した入出力装置５１が接続されている。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したり、内部配線６
を形成するためのデータとしてのビットマップデータＢＤを制御装置５０に入力したりす
る。

ビットマップデータＢＤは、各ビットの値（「０」（Ｌレベル）或いは「１」（Ｈレベ
ル））に応じた各圧電素子ＰＺのオン或いはオフを規定したデータである。詳しくは、本
実施形態のマザーシート４Ｍのパターン形成面４Ｍａは、Ｙ矢印方向に沿って１．２×１
０^４、Ｘ矢印方向に沿って１．２×１０^４にそれぞれ等分されることで、（１．２×１０
^４）×（１．２×１０^４）個の微小な四角形状の区画領域Ｒ（図６参照）に予め仮想的に
規定されている。そして、ビットマップデータＢＤは、吐出ヘッド３０（各ノズルＮ）が
通過するマザーシート４Ｍ上の対応する各領域Ｒにそれぞれ液滴Ｆｂを吐出するか否かを
規定したデータである。

つまり、前記吐出ヘッド対Ｈ１〜Ｈ１５は、前記したように、全体として１５×８００
＝１．２×１０^４個のノズルＮがＸ矢印方向に沿って配置されている。そして、ビットマ
ップデータＢＤは、マザーシート４Ｍが常温（２６℃）であるとき、各ノズルＮが、その
各領域Ｒに対向した位置に至ったタイミングで各圧電素子ＰＺのオン或いはオフさせるた
めのデータであり、（１．２×１０^４）×（１．２×１０^４）のデータ数を有している。

制御装置５０は、算出手段としてのＣＰＵ５０Ａ、ＲＯＭ５０Ｂ及びＲＡＭ５０Ｃを備
えている。ＲＯＭ５０Ｂには、各種駆動制御プログラム、調整プログラム及びデータ補正
プログラムが格納されている。

駆動制御プログラムは、ステージ２３やキャリッジ２９の往復動処理、カメラＫの駆動
制御処理及び圧電素子ＰＺの駆動制御処理等を実行させるためのプログラムを含んでいる
。

また、駆動制御プログラムは、ペルチェ素子Ｈの加熱制御処理を実行させるための加熱
制御プログラムを含んでいる。この加熱制御プログラムは、マザーシート４Ｍの温度を、
吐出ヘッド３０から吐出される時の金属インクＦの温度以上であって、かつ金属インクＦ
に含まれる機能性材料の沸点未満（液体組成中の最も沸点の低い温度未満）の温度範囲の
温度（設定温度）となるようにペルチェ素子Ｈを加熱・冷却制御するためのプログラムで
ある。本実施形態では、例えばマザーシート４Ｍの温度を４６℃に設定する制御信号ＨＳ
を生成するためのプログラムである。

調整プログラムは、一旦設定温度（本実施形態では、４６℃）に加熱されたマザーシー
ト４Ｍの表面温度を調整するためのプログラムである。詳しくは、マザーシート４Ｍは、
加熱調整プログラムに従って設定温度に加熱されると、Ｘ矢印方向及びＹ矢印方向に沿っ
てそれぞれその設定温度に応じて膨張することとなる。調整プログラムは、前記加熱制御
プログラムに従って設定温度に応じて膨張したマザーシート４Ｍ上の横方向（Ｘ矢印方向
）の長さを、その各領域Ｒに対して吐出ヘッド３０に配置された複数のノズルＮの各々が
それぞれ正対するように調整するためのプログラムである。つまり、本実施形態の調整プ
ログラムは、Ｘ矢印方向に対する区画領域Ｒの配列ピッチが１０μｍとなるように設定温
度を調整するための制御信号ＨＳｏを生成するためのプログラムである。

データ補正プログラムは、マザーシート４Ｍの膨張度合いに基づいて、ＲＡＭ５０Ｃに
記憶されたビットマップデータＢＤを補正するものである。詳しくは、データ補正プログ
ラムは、常温（２６℃）に対応したビットマップデータＢＤを、調整プログラムによって
横方向（Ｘ矢印方向）の長さが調整されたマザーシート４Ｍの縦方向の成分（Ｙ方向に沿
った成分）を有するビットマップデータＢＤに補正するためのプログラムである。

ＣＰＵ５０Ａは、ＲＯＭ５０Ｂに格納された各種プログラムに従ってステージ２３やキ
ャリッジ２９の往復動処理、ペルチェ素子Ｈの加熱制御処理、カメラＫの駆動制御処理及
び圧電素子ＰＺの駆動制御処理等を実行する。

また、ＣＰＵ５０Ａは、調整プログラムに従ってマザーシート４Ｍが設定温度になった
後の、マザーシート４Ｍに印刷されたマークＭの画像データを入力する。そして、ＣＰＵ
５０Ａは、その画像データに基づいて、マザーシート４Ｍの横方向（Ｘ矢印方向）に沿っ
た各領域Ｒの配列ピッチが１０μｍになるためのペルチェ素子Ｈを加熱・冷却制御する制
御信号ＨＳｏを生成する。

さらにまた、ＣＰＵ５０Ａは、調整プログラムに従って加熱温度が調整された後の、マ
ザーシート４Ｍに印刷されたマークＭの画像データを入力する。そして、ＣＰＵ５０Ａは
、その画像データと、常温（２６℃）のときのマークＭの画像データとを比較して、常温
（２６℃）のマークＭからのずれ量（熱変形度合い（膨張度合い））を算出する。続いて
、ＣＰＵ５０Ａは、その算出結果に基づいて、調整プログラムによってマザーシート４Ｍ
の横方向（Ｘ矢印方向）の長さが調整された後のマザーシート４Ｍに対応したビットマッ
プデータＢＤに補正する。

また、制御装置５０には、Ｘ軸モータ駆動回路５２が接続されている。制御装置５０は
、駆動制御信号を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５０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。

さらに、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。

さらにまた、制御装置５０には、ヘッド駆動回路５４が接続されている。制御装置５０
は、所定の吐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を駆動させるための駆動信号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。制御装置５０は、補正されたビットマップ
データＢＤを利用して所定の周波数に同期した吐出制御信号ＳＩを生成し、吐出制御信号
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
らの吐出制御信号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。
また、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／パラレル変換した吐出制御信号ＳＩをラッチし、吐出制御信号ＳＩによっ
て選択される圧電素子ＰＺにそれぞれ駆動信号ＣＯＭを供給する。

制御装置５０は、ペルチェ駆動回路５５が接続されている。制御装置５０は、加熱制御
プログラムに基づいて生成された制御信号ＨＳ及び調整プログラムに基づいて生成された
制御信号ＨＳｏをそれぞれペルチェ駆動回路５５に出力する。ペルチェ駆動回路５５は、
制御装置５０からの各制御信号ＨＳ，ＨＳｏに応答して、ペルチェ素子Ｈを駆動してステ
ージ２３に載置されたマザーシート４Ｍを加熱する。

制御装置５０には、カメラ駆動回路５６が接続されている。制御装置５０は、カメラ駆
動回路５６に駆動制御信号を出力する。詳しくは、制御装置５０は、載置部２４上に載置
されたマザーシート４Ｍ上に配置形成されたマークＭを、調整プログラムに従って加熱温
度が調整された時に撮影する旨の駆動信号を出力する。すると、カメラＫは、このタイミ
ングで駆動することによってマークＭを撮影し、その画像データを制御装置５０へ出力す
る。

次に、前記液滴吐出装置２０を使用してマザーシート４Ｍに内部配線６を形成する方法
について図２及び図９に従って説明する。
まず、図２に示すように、パターン形成面４Ｍａが上側（Ｚ矢印方向側）を向くように
マザーシート４Ｍをステージ２３に載置する。このとき、ステージ２３は、マザーシート
４Ｍをキャリッジ２９よりも反Ｙ矢印方向側に配置する。尚、このマザーシート４Ｍは、
焼成前のものであって、予めビアホール７及びビア配線８が形成されている。

この状態から、ビットマップデータＢＤが入出力装置５１から制御装置５０に入力され
る。つまり、このときに入力されるビットマップデータＢＤは、マザーシート４Ｍが常温
時（２６℃時）であると想定した場合における液滴Ｆｂの吐出を規定するデータである。
そして、ビットマップデータＢＤはＲＡＭ５０Ｃに格納される。

その後、制御装置５０は、ペルチェ駆動回路５５を介してステージ２３に設けたペルチ
ェ素子Ｈを加熱制御プログラムに従って駆動してステージ２３に載置されたマザーシート
４Ｍが設定温度（４６℃）になるように加熱する（加熱工程）。この結果、マザーシート
４Ｍは膨張し始める。その後、暫くして、ペルチェ素子Ｈの加熱によってマザーシート４
Ｍが設定温度（４６℃）になると、マザーシート４Ｍは、常温（２６℃）におけるグリー
ンシート４Ｇに比べて所定量だけ熱変形（熱膨張）した状態となる。この状態で、制御装
置５０は、カメラ駆動回路５６を介してカメラＫを駆動させてマザーシート４Ｍの左上隅
に配置形成された前記マークＭの様子を撮影する。この結果、制御装置５０には、設定温
度に加熱された後のマークＭの画像データが入力される。

次に、制御装置５０のＣＰＵ５０Ａは、ペルチェ駆動回路５５を介してステージ２３に
設けたマザーシート４Ｍを調整プログラムに従って加熱調整する（調整工程）。この結果
、マザーシート４Ｍの横方向（Ｘ矢印方向）に沿って配置された各領域Ｒは、それぞれ、
各ノズルＮに正対する。

図９は、加熱調整後のマークＭのマザーシート４ＭのマークＭの様子であって、図９に
おいて鎖線は、常温（２６℃）のときのマザーシート４ＭのマークＭの様子の形成位置を
示すものである。また、図１０は、加熱調整後のノズルＮと各領域Ｒとの位置関係を示す
図である。

図９に示すように、加熱調整後のマークＭは、常温（２６℃）のときのマークＭに比べ
て反Ｘ矢印方向及びＸ矢印方向に沿ってずれて配置される。本実施形態では、反Ｘ矢印方
向に沿って区画領域Ｒが３個分、また、Ｙ矢印方向に沿って区画領域Ｒが４個分だけずれ
る。

ここで、マザーシート４Ｍの中心をマザーシート４Ｍの膨張の中心とすると、マザーシ
ート４Ｍは、Ｘ矢印方向及び反Ｘ矢印方向に沿ってそれぞれ等しく延びる。また、同様に
、Ｙ矢印方向及び反Ｙ矢印方向に沿ってそれぞれ等しく延びる。従って、ＣＰＵ５０Ａは
、Ｘ矢印方向及び反Ｘ矢印方向については、区画領域Ｒの３個の２倍分、即ち、区画領域
Ｒの２×３＝６個だけ、言い換えると、２×３×１０（＝６０μｍ）だけ膨張したと認識
する。

そして、ＣＰＵ５０Ａは、Ｘ矢印方向及び反Ｘ矢印方向に沿った熱変形度合い（膨張度
合い）、即ち、本実施形態では、６０μｍに基づいて、制御信号ＨＳｏを生成してペルチ
ェ駆動回路５５へ出力する。この結果、本実施形態では、図１０に示すように、マザーシ
ート４Ｍの横方向（Ｘ矢印方向）に沿った各領域Ｒは、１０μｍのピッチで配列すること
となる。

続いて、この状態で、制御装置５０は、再び、カメラ駆動回路５６を介してカメラＫを
駆動させてマザーシート４Ｍの左上隅に配置形成された前記マークＭの様子を撮影する。
この結果、制御装置５０には、調整プログラムによってマザーシート４Ｍの横方向（Ｘ矢
印方向）の長さが調整された後のマークＭの画像データが入力される。

すると、制御装置５０のＣＰＵ５０Ａは、その画像データと、常温（２６℃）のときの
マークＭの画像データとを比較して、常温（２６℃）のマークＭからのずれ量（熱変形度
合い（膨張度合い））を算出する（算出工程）。そして、ＣＰＵ５０Ａは、その算出結果
に基づいて、調整プログラムに従って、横方向（Ｘ矢印方向）の長さが調整されたマザー
シート４Ｍの縦方向の成分（Ｙ方向に沿った成分）を有するビットマップデータＢＤに補
正する（補正工程）。

次に、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。
制御装置５０は、吐出ヘッド３０の走査（往動）を開始させると、補正されたビットマ
ップデータＢＤに基づいて吐出制御信号ＳＩを生成し、駆動信号ＣＯＭをヘッド駆動回路
５４に出力する。そして、補正されたビットマップデータＢＤによって指定された位置に
キャリッジ２９が移動される。即ち、制御装置５０は、補正されたビットマップデータＢ
Ｄに基づいて内部配線６が形成される区画領域Ｒ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。

このとき、マザーシート４Ｍは加熱されていることからマザーシート４Ｍ上に着弾した
液滴Ｆｂは加熱される。その結果、液滴Ｆｂ中の溶媒成分が蒸発して直ちに金属粒子が凝
集して内部配線６の配線パターンが形成される。

以降、ステージ２３をＹ矢印方向に搬送させ、吐出ヘッド３０からの液滴Ｆｂを、補正
したビットマップデータＢＤに基づいて吐出させる動作を繰り返す。これによって、マザ
ーシート４Ｍ上には、着弾した液滴Ｆｂによる内部配線６の配線パターンが形成の配線パ
ターンが形成される。

上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態によれば、マザーシート４Ｍの横方向に沿って配置された各領域Ｒが
各ノズルＮと正対するように、マザーシート４Ｍの加熱温度を調整した。そして、その状
態で、マザーシート４Ｍが常温時（２６℃時）であると想定した場合のビットマップデー
タＢＤを、横方向（Ｘ矢印方向）の長さが調整されたマザーシート４Ｍの縦方向の成分（
Ｙ方向に沿った成分）を有するビットマップデータＢＤに補正するようにした。従って、
吐出ヘッド３０をノズルＮの配置方向に動かすことなくノズルＮの配置方向に対する補正
を行うことができる。この結果、ノズルＮの配列ピッチが予め画定されたものであっても
、ノズルＮの配置方向に対する補正を容易にすることができる。

また、その補正されたビットマップデータＢＤに基づいて内部配線６の配線パターンを
形成するようにしたことから、所望の特性を有した回路モジュール１を形成することが可
能となる。さらに、所望の特性を有したグリーンシート４Ｇの形成が可能となることから
、グリーンシート４Ｇの歩留まりを向上させることができる。

（２）また、本実施形態によれば、マザーシート４Ｍの横方向に配置形成された各領域
Ｒが各ノズルＮと正対した状態で、マザーシート４Ｍの縦方向のビットマップデータＢＤ
を補正するようにしたことから、マザーシート４Ｍ毎に、縦、横方向の変形率にばらつき
があったとしても、それぞれの変形度合いに応じてビットマップデータＢＤを補正するこ
とができる。

（３）本実施形態によれば、焼成前のマザーシート４Ｍの左上隅にマークＭを配置形成
した。そして、調整プログラムによってマザーシート４Ｍの横方向（Ｘ矢印方向）の長さ
が調整された後のマークＭをカメラＫにて撮影し、その画像データと、常温（２６℃）で
のマークＭの画像データとを比較することによって、ビットマップデータＢＤを補正する
ようにした。従って、ビットマップデータＢＤを精度良く補正することができることから
、所望の特性を有したグリーンシート４Ｇを確実に形成することができる。

（４）本実施形態によれば、ペルチェ素子Ｈを使用してマザーシート４Ｍを加熱するよ
うにした。ペルチェ素子Ｈは加熱・冷却を同一の素子で行うことができることから、温度
調整を短時間で行うことができる。この結果、短時間でグリーンシート４Ｇを形成するこ
とができる。

（５）本実施形態によれば、ステージＳは、マザーシート４Ｍを複数のノズルＮが配置
された方向、即ち、Ｘ矢印方向と直交する方向、即ち、Ｙ矢印方向に沿って移動させるよ
うにした。そして、マザーシート４Ｍの縦方向をＹ矢印方向に、横方向をＸ矢印方向に沿
うようにステージＳ上に載置した。従って、マザーシート４Ｍは、縦方向と横方向とで変
形度合いが異なる場合であっても、ビットマップデータＢＤを精度良く補正することがで
きることから、確実にパターンを目的の位置に形成することができる。

（６）本実施形態によれば、ステージ２３に載置されたマザーシート４Ｍを、吐出ヘッ
ド３０から吐出される時の金属インクＦの温度以上かつ金属インクＦに含まれる機能性材
料の沸点未満（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加熱制御する
ようにした。従って、グリーンシート４Ｇ上に着弾した液滴Ｆｂは加熱され、液滴Ｆｂ中
の溶媒成分が蒸発して直ちに金属粒子が凝集する。この結果、内部配線６を速やかに形成
することができる。

尚、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、Ｘ矢印方向に沿ってノズルＮを配置形成し、Ｘ矢印方向と直交する
Ｙ矢印方向に沿ってマザーシート４ＭをノズルＮに対して相対移動させるようにしたが、
本発明はこれに限定されない。ノズルＮがＸ矢印方向に対して傾いていてもよいし、また
、マザーシート４ＭがＹ矢印方向に対して傾いて移動するような構成であってもよい。
・上記実施形態では、マザーシート４ＭにマークＭを形成し、そのマークＭのずれ量から
マザーシート４Ｍの熱変形度合い（膨張度合い）を算出するようにしたが、本発明はこれ
に限定されない。たとえば、マザーシート４Ｍに予め形成された複数のビアホール７の中
から特定のビアホール７を選択しその形成位置の偏倚量からグリーンシート４Ｇの熱変形
度合いを算出するようにしてもよい。このようにすることによって、変形度合いを算出す
るための特別なマーク（目印）を形成する必要が無いことから、簡単にグリーンシート４
Ｇの熱変形度合いを算出することができる。
・上記実施形態では、マークＭをマザーシート４Ｍの左上隅に配置形成したが、本発明は
これに限定されるものではなく、マザーシート４Ｍ上であって、描画領域Ｚ以外の領域で
あれば、どこに配置形成してもよい。
・上記実施形態では、ビットマップデータＢＤを補正するようにしたが、本発明はこれに
限定されない。例えば、液滴吐出装置２０は、その基台２１の案内溝２２に沿ってステー
ジ２３のＹ矢印方向及び反Ｙ矢印方向に対する位置を測定するための図示しないエンコー
ダが設けられているが、このエンコーダからの位置信号に基づいて制御装置５０が、Ｙ軸
モータ駆動回路５３に出力する駆動制御信号を調整（補正）するようにしてもよい。この
ようにすることによって、液滴Ｆｂのマザーシート４Ｍの縦方向に対する着弾位置が補正
される。
・上記実施形態では、加熱手段としてペルチェ素子Ｈを使用したが、本発明はこれに限定
されない。例えば、誘導加熱であってもよい。この場合、誘導加熱を構成する高周波発振
用コイルをステージ２３に埋設するようにしてもよい。このようにすることでも上記実施
形態と同様な効果を得ることができる。
・上記実施形態では、内部配線６を構成する機能性材料として銀（Ａｇ）の微粒子に具体
化したが、本発明はこれに限定されない。銀（Ａｇ）以外に、例えば、金（Ａｕ）、白金
（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、
ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、鉄（Ｆｅ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、
コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔ
ａ）、タングステン（Ｗ）、インジウム（Ｉｎ）のいずれか１つが利用されていてもよい
し、または、いずれか２以上が組み合わされた合金が利用されていてもよい。但し、銀で
あれば比較的低温で還元されるため、扱いが容易であり、この点で、液滴吐出装置を利用
する場合には、銀（Ａｇ）を含有する機能液を利用することが好ましい。

また、金属に代えて、有機化合物を含んでいてもよい。ここでいう有機化合物は、加熱
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。このような有機化合物としては
、クロロトリエチルホスフィン金、クロロトリメチルホスフィン金、クロロトリフェニル
フォスフィン金、銀２，４−ペンタンヂオナン錯体、銅ヘキサフルオロペンタンジオナシ
クロオクタジエン錯体、等がある。

さらに、機能液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
、有機化合物のような化合物の形態であってもよい。
さらにまた、機能液は。金属に代えて、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレ
ンビニレン、ポリ（３，４エチレンジオキシトオフェン）（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分
子の可溶性材料を含んでいてもよい。
・上記実施形態では、基板としてグリーンシート４Ｇに具体化したが本発明の基板はこれ
に限定されるものではなく、エポキシ基板、ガラスエポキシ基板、セラミック基板、また
はシリコン基板などが利用されてよい。このようにした場合であっても、上記実施形態で
は説明した効果と同様な効果を奏することができる。

回路モジュールの側断面図。液滴吐出装置の全体斜視図。液滴吐出ヘッドの底面図。液滴吐出ヘッドの構成を説明するための図。液滴吐出ヘッドの要部側断面図。パターンが形成された後のマザーシートの上面図。パターンが形成される前のマザーシートの上面図。液滴吐出装置の電気的構成を説明するためのブロック図。本発明のパターン形成方法の作用を説明するための図。同じく、本発明のパターン形成方法の作用を説明するための図。

符号の説明

ＢＤ…データとしてのビットマップデータ、Ｆ…機能液及び液状体としての金属インク
、Ｆｂ…液滴、Ｈ…加熱手段としてのペルチェ素子、Ｋ…カメラ、４Ｇ…多孔質性基板、
低温焼成用シート、基板及び回路基板としてのグリーンシート、５…回路素子、７…ビア
ホール、７ａ…ビアホール、２０…パターン形成装置としての液滴吐出装置、５０Ａ…算
出手段としてのＣＰＵ。

Claims

基板に対して一方向に沿って配列された複数のノズルを、前記基板に対して前記一方向と
は異なる方向に相対移動させて、データに基づいて前記複数のノズルの各々から機能材料
を含む機能液の液滴を吐出し、前記基板上にパターンを形成するパターン形成方法におい
て、
前記基板の前記一方向に沿った長さを加熱して補正し、
前記基板の前記一方向と異なる方向の成分を、前記加熱による前記基板の変形度合いに
基づいて前記データで補正したことを特徴とするパターン形成方法。
請求項１に記載のパターン形成方法において、
前記基板上に予め配置形成したマークを、前記基板を加熱する前と加熱した後とで比較
して、その加熱によるずれ度合いを算出し、その算出された前記ずれ度合いに基づいて前
記データを補正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または２に記載のパターン形成方法において、
前記基板は、多孔質性基板であってセラミックス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、前記機能材料として金属材料を分散させた液状体であることを特徴とす
るパターン形成方法。
請求項１〜３のいずれか一つに記載のパターン形成方法において、
前記基板は、回路素子が実装されるとともにその実装された前記回路素子に対して電気
的に接続された配線が形成される回路基板であることを特徴とするパターン形成方法。
請求項１〜４のいずれか一つに記載のパターン形成方法において、
前記データはビットマップデータであることを特徴とするパターン形成方法。
請求項１〜５のいずれか一つに記載のパターン形成方法において、
前記複数のノズルが配列された前記一方向は、前記複数のノズルを前記基板に対して相
対移動させる方向と直交した方向としたことを特徴とするパターン形成方法。
請求項１〜６のいずれか一つに記載されたパターン形成方法において、
前記基板の加熱を、ペルチェ素子によって行うようにしたことを特徴とするパターン形
成方法。
基板に対して一方向に沿って配列された複数のノズルを、前記基板に対して前記一方向と
は異なる方向に相対移動させて、データに基づいて前記複数のノズルの各々から機能材料
を含む機能液の液滴を吐出し、前記基板上にパターンを形成するパターン形成装置におい
て、
前記基板の表面温度を、前記液滴の吐出時の前記機能液の温度以上かつ前記機能液を構
成する組成物の沸点以下の温度範囲内に加熱する加熱手段と、
前記基板の表面温度を、前記温度範囲内であって、且つ、前記複数のノズルの各々が前
記基板上に予め前記一方向に沿って画定された各区画領域に正対するように前記基板の表
面温度を調整する調整手段と、
前記調整後の前記基板の変形度合いを算出する算出手段と、
前記変形度合いに基づいて、前記複数のノズルの各々から吐出した前記機能液が正対す
る前記区画領域に着弾するように、前記データの前記一方向とは異なる前記方向の成分を
、補正する補正手段と
を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
請求項８に記載のパターン形成装置において、
加熱手段は、ペルチェ素子であることを特徴とするパターン形成方法。
請求項８または９に記載のパターン形成装置において、
前記算出手段は、
前記基板上に予め配置形成したマークを、前記基板を前記温度範囲内の温度に加熱する
前と、前記基板を前記温度範囲内の温度に加熱した後とで比較して、その加熱によるずれ
度合いを算出し、その算出された前記ずれ度合いに基づいて前記データを補正することを
特徴とするパターン形成装置。
請求項８〜１０のいずれか一つに記載のパターン形成装置において、
前記データはビットマップデータであることを特徴とするパターン形成装置。
請求項８〜１１のいずれか一つに記載のパターン形成装置において、
前記複数のノズルが配列された前記一方向は、前記複数のノズルが前記基板に対して相
対移動する方向と直交するように配列されていることを特徴とするパターン形成装置。
請求項８〜１２のいずれか一つに記載のパターン形成装置において、
前記機能液は、前記基板上に実装される回路素子に対して電気的に接続された配線を構
成する金属材料が分散された液状体であることを特徴とするパターン形成装置。