JP2008194617A - パターン形成方法、パターン形成装置及び液状体乾燥装置 - Google Patents

パターン形成方法、パターン形成装置及び液状体乾燥装置 Download PDF

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Abstract

【課題】レーザ光によって液状体の配置位置を制御して所望の配置位置で液状体を乾燥させて、高精細、高精密なパターンを形成すことができるパターン形成方法、パターン形成装置及び液状体乾燥装置を提供する。
【解決手段】金属インクFに対して吸収率が高い波長の第1照射光Le1を出射する第1半導体レーザLD1と、金属インクFに対して吸収率が低い波長の第2照射光Le2を出射する第2半導体レーザLD2をキャリッジ20に備えた。第2照射光Le2によって、液状膜FLを第1照射光Le1の照射方向と反対方向への移動を付与して配置位置制御しながら、第1照射光Le1が入射する液状膜FLの部分(照射位置P1)を平坦化する。液状膜FLは、第1照射光Le1によって乾燥されると、乾燥不足もなく高精細、高精密な層パターンFPが形成される。
【選択図】図6

Description

本発明は、パターン形成方法、パターン形成装置及び液状体乾燥装置に関する。
近年、半導体素子などの電子部品を搭載する回路モジュールには、ガラスセラミックからなる低温焼成セラミックス多層基板(Low Temperature Co−fired Ceramics:LTCC多層基板)を有するものが知られている。LTCC多層基板は、積層したグリーンシートを900℃以下の低温で焼成できるため、内部配線に銀や金などの低融点金属を使用することができ、内部配線の低抵抗化を図ることができる。
こうしたLTCC多層基板の製造工程では、金属ペーストや金属インクを利用し、積層する前の各グリーンシート上に配線パターンを描画する。この描画方法として、特許文献1は、金属インクを微小な液滴にして吐出する、いわゆるインクジェット法を提案している。インクジェット法は、微小な液滴を接合して配線パターンを描画するため、内部配線の設計変更(例えば、内部配線の高密度化や配線幅及び配線ピッチの狭小化)に対して迅速に対応することができる。
特開2005−57139号公報
ところで、グリーンシートに着弾した液滴は、グリーンシートの表面状態や液滴の表面張力に基づいて、サイズや形状などを経時的に変動する。サイズや形状の変動する液滴は、乾燥するタイミングに応じて、配線パターンのサイズを規定する。例えば、外径が30μmの金属インクからなる液滴は、親液性のグリーンシートに着弾して100ミリ秒を経過すると、外径を70μmに拡張し、200ミリ秒を経過すると、外径をさらに100μmにする。そのため、液滴の乾燥タイミングが、100ミリ秒後〜200ミリ秒後の範囲でばらつくと、対応する配線パターンの線幅が約70μm〜100μmの範囲でばらつく。
そこで、こうした液滴の乾燥方法には、パターンサイズのばらつきを抑制させるため、グリーンシートに着弾した液滴にレーザ光を照射するレーザ乾燥が提案されている。レーザ乾燥では、レーザ光の照射領域のみで液滴の乾燥処理を行うことから、精度の高い乾燥が行える。
しかしながら、レーザを照射し液滴を乾燥しているとき、液滴中に分散している金属微粒子の濃度分布が変動し、パターンの端部において、中央部より盛り上がってしまう「しみ上がり」の現象が起き、乾燥後の金属微粒子による配線パターンの平坦化が難しかった。
また、着弾する基板が撥水性により又は液滴の表面張力により、着弾した液滴同士はレーザ乾燥中であっても引き合い縮退しやすく、所望のパターンに精密に乾燥させることには限界があった。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、レーザ光によって液状体の配置位置を制御して所望の配置位置で該液状体を乾燥させて、高精細、高精密なパターン形成材料からなるパターンを形成すことができるパターン形成方法、パター
ン形成装置及び液状体乾燥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、基体に配置されたパターン形成材料を含む液状体を乾燥させ、前記基体にパターン形成材料からなるパターンを形成するパターン形成方法であって、前記基体に配置された前記液状体を、複数のレーザ光を、異なる方向から照射して、前記液状体を乾燥させてパターン形成材料からなるパターンを形成する。
本発明のパターン形成方法によれば、基体に配置された液状体は、複数の異なる方向から照射されるレーザ光によって移動されて配置位置が制御される。従って、液状体を基体の所望の配置位置において乾燥させることが可能となり、高精細、高精密なパターン形成材料からなるパターンを形成すことができる。
このパターン形成方法において、複数のレーザ光は、液状体に照射して該液状体を配置位置制御するレーザ光であって、前記複数のレーザ光を、当該レーザ光が前記液状体の少なくとも移動可能な方向の運動量に関して互いに略相殺する向きと強度分布で、照射するようにしてもよい。
このパターン形成方法によれば、液状体は、各レーザ光によって、所定の配置位置に保持さように照射される。やがて、液状体は、その各レーザ光によって乾燥させる。
本発明のパターン形成方法は、基体に配置されたパターン形成材料を含む液状体を乾燥させ、前記基体にパターン形成材料からなるパターンを形成するパターン形成方法であって、前記液状体に照射して該液状体を乾燥させる第1レーザ光と、前記液状体に照射して該液状体を配置位置制御する第2レーザ光とで前記液状体を乾燥させる。
本発明のパターン形成方法によれば、液状体は、第2レーザ光によって、基板に配置された液状体の配置位置が自由に変更されて、第1レーザ光によって乾燥される。この結果、第2レーザによって、基板に配置される液状体を所望のパターンにでき、その所望のパターンに確実に乾燥させる。
このパターン形成方法において、前記第2レーザ光にて前記液状体を所定の配置位置に配置位置制御した後に、前記第1レーザ光にて、前記液状体を乾燥するようにしてもよい。
このパターン形成方法によれば、液状体は、第2レーザ光によってその位置が事前に調整された後、第1レーザ光によって乾燥される。この結果、基板に配置される液状体の位置が偏倚しても、第2レーザ光によって修正されて、基板に配置された液状体を、所望のパターンにして確実に乾燥することができる。
このパターン形成方法において、前記第2レーザ光にて前記液状体を所定の配置位置に移動制御しながら、前記第1レーザ光にて、前記液状体を乾燥するようにしてもよい。
このパターン形成方法によれば、液状体は、第2レーザ光によって所定の配置位置に移動しながら、第1レーザ光によって乾燥されることから、基板に配置された液状体は所望のパターンになりながら乾燥する。
このパターン形成方法おいて、前記第2レーザ光にて前記液状体を所定の配置位置に保持しながら、前記第1レーザ光にて、前記液状体を乾燥するようにしてもよい。
このパターン形成方法によれば、液状体は、第2レーザ光によってその配置位置を保持して、第1レーザ光によって乾燥されることから、液状体をむら無く確実に乾燥でき、基板にパターン形成材料からなる所望の平坦なパターンを形成することができる。
このパターン形成方法において、前記第1レーザ光は、前記液状体に対して吸収率の高い波長のレーザ光であり、前記第2レーザ光は、前記液状体に対して吸収率の低い波長のレーザ光であってもよい。
このパターン形成方法によれば、第1レーザ光は、液状体に対して吸収率の高いことから、光子(フォトン)の運動エネルギーが液状体の表面部分のパターン形成材料に集中する。そして、そのパターン形成材料同士が衝突し、その衝突による熱で液状体を乾燥させる。一方、第2レーザ光は、液状体に対して吸収率の低いため、光子(フォトン)の運動エネルギーが液状体の内部全体のパターン形成材料に伝わる。各パターン形成材料は、パターン形成材料同士が衝突して熱に変わるまでの大きな運動量エネルギーを得られず、そのパターン形成材料を第2レーザ光の進行方向に沿った方向に並進運動を起すための運動をする。その結果、第2レーザ光は、その照射方向を変更させたり、そのパワーを変更させることによって、液状体の配置位置を自由に制御することができる。
本発明のパターン形成装置は、パターン形成材料を含んだ液状体を液滴吐出ヘッドにて液滴にして基体に吐出し、該基体に配置された前記液状体を乾燥させて、パターン形成材料からなるパターンを形成するパターン形成装置であって、前記基体に配置された液状体を乾燥させるための第1レーザ光を出射する第1レーザ出力手段と、前記基体に配置された液状体を移動させるための第2レーザ光を出射する第2レーザ出力手段と、前記第1レーザ出力手段から出射する第1レーザ光を、前記基体に配置された液状体に照射する第1照射手段と、前記第2レーザ出力手段から出射する第2レーザ光を、前記基体に配置された液状体に対して、前記第1レーザ光と異なる方向から照射する第2照射手段とを備えた。
本発明のパターン形成装置によれば、第1レーザ光は、第1照射手段を介して、液状体に照射される。また、第2レーザ光は、第2照射手段を介して、液状体に対して、前記第1レーザ光と異なる方向から照射する。従って、液状体は、第2レーザ光によって配置位置が制御されて、第1レーザ光によって乾燥される。従って、液状体を基体の所望の配値位置において乾燥させることが可能となり、高精細、高精密なパターン形成材料からなるパターンを形成すことができる。
このパターン形成装置において、前記基体を載置し走査方向に移動案内するステージと、前記ステージの走査方向の移動に対して、直交する副走査方向に移動するキャリッジとを備え、前記キャリッジに、前記液滴吐出ヘッド、前記第1照射手段、前記第2照射手段を搭載してもよい。
このパターン形成装置によれば、キャリッジに第1照射手段及び第2照射手段が一体的に搭載されるため、キャリッジを介して第1照射手段と第2照射手段との相対位置が固定できることから、液状体に対して、照射する第1レーザ光と第2レーザ光の相対照射位置を維持させることができる。この結果、第1照射手段及び第2照射手段の照射するレーザ光を、より確実に所望に位置に、液状体に照射させることができる。
このパターン形成装置において、前記第1照射手段と前記第2照射手段は、前記液滴吐出ヘッドを挟んで配設してもよい。
このパターン形成装置によれば、記第1照射手段と前記第2照射手段は、前記液滴吐出ヘッドを挟んで配設したことにより、簡単な構造で、第1レーザ光と第2レーザ光を、液状体に対して相対向する方向から照射することができる。
このパターン形成装置において、パターン形成材料液は、金属微粒子が分散した金属イ
ンクであり、前記基体は、低温焼成セラミック基板であってもよい。
このパターン形成装置によれば、第1照射手段及び第2照射手段の照射する第1レーザ光及び第2レーザ光が、低温焼成セラミック基板上に配置された金属インクを照射する。よって、金属インクの乾燥効率を向上させることができ、金属インクからなるパターンの形成不良を低減させることができる。
このパターン形成装置において、前記第1レーザ出力手段の第1レーザ光は、パターン形成材料液に対して吸収率の高い波長のレーザ光であり、前記第2レーザ出力手段の第2レーザ光は、パターン形成材料液に対して吸収率の低い波長のレーザ光であってもよい。
このパターン形成装置によれば、第1レーザ光は、液状体に対して吸収率の高いことから、光子(フォトン)の運動エネルギーが液状体の表面部分のパターン形成材料に集中する。そして、そのパターン形成材料液同士が衝突し、その衝突による熱でパターン形成材料液を乾燥させる。一方、第2レーザ光は、液状体に対して吸収率の低いため、光子(フォトン)の運動エネルギーが液状体の内部全体のパターン形成材料に伝わる。各パターン形成材料は、パターン形成材液同士が衝突して熱に変わるまでの大きな運動量エネルギーを得られず、その液状体を第2レーザ光の進行方向に沿った方向に並進運動を起すための運動をする。その結果、第2レーザ光は、その照射方向を変更させたり、そのパワーを変更させることによって、液状体の配置位置を自由に制御することができる。
本発明の液状体乾燥装置は、基体に配置されたパターン形成材料を含んだ液状体を乾燥させて、パターン形成材料からなるパターンを形成する液状体乾燥装置であって、前記基体に配置された液状体を乾燥させるための第1レーザ光を出射する第1レーザ出力手段と、前記基体に配置された液状体を移動させるための第2レーザ光を出射する第2レーザ出力手段と、前記第1レーザ出力手段から出射する第1レーザ光を、前記基体に配置された液状体に照射する第1照射手段と、前記第2レーザ出力手段から出射する第2レーザ光を、前記基体に配置された液状体に対して、前記第1レーザ光と異なる方向から照射する第2照射手段とを備えた。
本発明の液状体乾燥装置によれば、第1レーザ光は、第1照射手段を介して、基体に配置された液状体に照射される。また、第2レーザ光は、第2照射手段を介して、液状体に対して、前記第1レーザ光と異なる方向から照射する。従って、基体に配置された液状体は、第2レーザ光によって配置位置が自由に制御されて、第1レーザ光によって乾燥される。従って、液状体を基体の所望の位置において乾燥させることが可能となり、高精細、高精密なパターン形成材料からなるパターンを形成すことができる。
この液状体乾燥装置において、前記基体を載置し走査方向に移動案内するステージと、前記ステージの走査方向の移動に対して、直交する副走査方向に移動するキャリッジとを備え、前記キャリッジに、前記第1照射手段と前記第2照射手段を搭載してもよい。
この液状体乾燥装置によれば、キャリッジに第1照射手段及び第2照射手段が一体的に搭載されるため、キャリッジを介して第1照射手段と第2照射手段との相対位置が固定できることから、基体に配置された液状体に対して、照射する第1レーザ光と第2レーザ光の相対照射位置を維持させることができる。この結果、第1照射手段及び第2照射手段の照射するレーザ光を、より確実に所望の位置に、液状体に照射させることができる。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図8に従って説明する。まず、本発明の回路モジュール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あるいはフリップチップ接続された複数の半導体チップ3とが備えられている。
LTCC多層基板2には、シート状に形成された複数の低温焼成セラミック基板(以下単に、絶縁層4という。)が積層されている。各絶縁層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)からなる焼結体であり、その厚みが数百μmで形成されている。
各絶縁層4の層間には、抵抗素子や容量素子、コイル素子などの各種の回路素子5と、各回路素子5を電気的に接続する金属配線としての複数の内部配線6とが形成されている。各回路素子5と各内部配線6は、それぞれ銀や銀合金などの金属微粒子の焼結体であって、本発明の液滴吐出装置10(図3参照)を利用して形成される。各絶縁層4の層内には、スタックビア構造やサーマルビア構造を呈するビア配線7が形成され、各回路素子5や各内部配線6を層間で電気的に接続する。各ビア配線7は、各回路素子5や各内部配線6と同じく、銀や銀合金などの金属微粉末の焼結体である。
次に、上記LTCC多層基板2の製造方法について図2に従って説明する。
図2において、まず、絶縁層4を切出し可能にする基体としてのグリーンシート4Sにパンチ加工やレーザ加工を施し、ビアホール7Hを打抜き形成する。次いで、グリーンシート4Sに金属ペーストを用いたスクリーン印刷を複数回施し、ビアホール7Hの中に金属ペーストを充填し、金属ペーストからなるビアパターン7Fを形成する。次いで、金属ナノ微粒子を水系溶媒に分散させたパターン形成材料としての金属インクF(本実施形態では、水系銀インク)を用いて、グリーンシート4Sの上面(以下単に、パターン形成面4Saという。)にインクジェット印刷を施す。
詳述すると、パターン形成面4Saであって、回路素子5及び内部配線6を形成するための領域(以下単に、パターン形成領域という。)に金属インクFの液滴Fb(図5参照)を吐出し、パターン形成領域に着弾した液滴Fbを乾燥する。そして、この吐出動作と乾燥動作とを繰り返し、パターン形成領域に対応する素子パターン5F及び配線パターン6Fを描画する。この際、パターン形成領域に着弾した液滴Fbの乾燥は、着弾した液滴Fbにレーザ光を照射することによって行う。
グリーンシート4Sに素子パターン5F、配線パターン6F及びビアパターン7Fを形成すると、複数のグリーンシート4Sを一括して積層し、LTCC多層基板2に対応する領域を積層体4Bとして切り出して焼成する。すなわち、グリーンシート4S、素子パターン5F、配線パターン6F及びビアパターン7Fを一括積層し、同時に焼成する。これによって、絶縁層4、回路素子5、内部配線6及びビア配線7を有したLTCC多層基板2が形成される。
次に、上記素子パターン5F及び配線パターン6Fを描画するための液滴吐出装置10について図3に従って説明する。図3は、液滴吐出装置10を示す全体斜視図である。
図3において、液滴吐出装置10は、直方体形状に形成された基台11を備えている。基台11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12が形成されている。案内溝12の上方には、案内溝12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13が備えられている。ステージ13の上面には、載置部14が形成され、上記パターン形成面4Saを上側にしたグリーンシート4Sを載置する。載置部14は、載置された状態のグリーンシート4Sをステージ13に対して位置決め固定し、グリーンシート4SをY矢印方向及び反Y矢印方向に搬送する。尚、本実施形態では、図3において、Y矢印方向を走査方向と定義する。また、グリーンシート4Sの走査方向に沿う搬送速度を、走査速度Vyと定義する。
基台11には、その走査方向と直交するX矢印方向両側に、門型に形成されたガイド部材16が基台11を跨ぐように架設されている。ガイド部材16の上側には、X矢印方向に延びるインクタンク17が配設されている。インクタンク17は、液状体としての金属インクFを貯留し、下方に配設される液滴吐出ヘッド(以下単に、吐出ヘッドという。)21に、それぞれ所定の圧力で金属インクFを供給する。
ここで、金属インクFは、パターン形成材料としての金属微粒子、例えば粒径が数nmの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21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。
分散媒としては、上記の金属微粒子を分散できるもので凝集を起こさないものであれば特に限定されない。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。
例えば、水(沸点100℃)40%、エチレングリコール(沸点198℃)40%、ポ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。
ガイド部材16の反Y矢印方向側には、そのX矢印方向略全幅にわたって、X矢印方向に延びる上下一対のガイドレール18が形成されている。一対のガイドレール18には、キャリッジ20が取り付けられ、ガイドレール18に沿ってX矢印方向及び反X矢印方向に移動(フィード)する。キャリッジ20の底面20aであって、その走査方向略中央には、吐出ヘッド21が搭載されている。図4は、吐出ヘッド21を下側(グリーンシート4S側)から見た斜視図であって、図5は、図4の5−5線断面図である。図6は、キャリッジ20を説明する説明図である。
図4において、吐出ヘッド21は、X矢印方向に延びる直方体形状に形成されている。吐出ヘッド21の下側(グリーンシート4S側:図4の上側)には、ノズルプレート22
が備えられている。ノズルプレート22は、X矢印方向に延びる板状に形成され、その下面(図4の上面)には、ノズル形成面22aが形成されている。ノズル形成面22aは、グリーンシート4Sのパターン形成面4Saと略平行に形成され、グリーンシート4Sが吐出ヘッド21の直下に位置するときに、ノズル形成面22aとパターン形成面4Saとの間の距離(プラテンギャップ)を所定の距離(本実施形態では、300μm)に保持する。そのノズル形成面22aには、ノズル形成面22aの法線方向に貫通形成された複数のノズルNがX矢印方向に沿って配列されている。
図5において、各ノズルNの上側には、それぞれインクタンク17に連通するキャビティ23が形成されている。キャビティ23は、インクタンク17からの金属インクFを対応するノズルNに供給する。各キャビティ23の上側には、上下方向に振動してキャビティ23内の容積を拡大及び縮小する振動板24が貼り付けられている。振動板24の上側には、ノズルNに対応する複数の圧電素子PZが配設されている。各圧電素子PZは、それぞれ上下方向に収縮及び伸張して対応する振動板24の領域を上下方向に振動し、対応するノズルNから金属インクFを所定容量(本実施形態では、10pl)の液滴Fbにして吐出する。液滴Fbは、対応するノズルNの反Z矢印方向に飛行し、対向するパターンであって、各ノズルNの反Z矢印方向に対応する位置、すなわち液滴Fbの着弾する位置を、それぞれ着弾位置Pと定義する。
着弾する液滴Fbは、グリーンシート4Sが走査方向に走査される間に、パターン形成面4Saに沿って濡れ広がり、やがて、先行して着弾した液滴Fbと接合する。接合する各液滴Fbは、走査方向に沿って延びる液状膜FLを形成し、その頂部表面の全体にわたってパターン形成面4Saと略平行な液面FLaを形成する。
本実施形態では、着弾した液滴Fbが液状膜FLを形成するまでに要する時間を、照射待機時間Tyと定義する。また、この照射待機時間Tyの間に液滴Fbの走査される距離を、照射待機距離WF(=走査速度Vy×照射待機時間Ty)と定義する。
また、本実施形態では、液面FLa上の位置であって、各着弾位置Pから走査方向に照射待機距離WFだけ離間する位置を、それぞれ照射位置P1と定義する。
図6において、キャリッジ20の底面20aであって、吐出ヘッド21の走査方向(Y矢印方向)には、キャリッジ20の内部にまでを貫通する第1出射孔H1が形成されている。第1出射孔H1は、そのX矢印方向の幅が吐出ヘッド21のX矢印方向の幅と略同じサイズで形成されている。その第1出射孔H1の上側には、第1レーザ出力手段としての第1半導体レーザLD1が配設されている。
第1半導体レーザLD1は、第1出射孔H1のX矢印方向略全幅に広がる帯状のコリメートされたレーザ光を下方に向けて出射する。第1半導体レーザLD1の出射するレーザ光の波長は、金属インクFに対して吸収率が高い領域の波長に設定されている。即ち、第1半導体レーザLD1は、液状膜FLに照射し、該液状膜FLを乾燥させるためのレーザ光を出射するものである。
詳述すると、金属インクFに対して吸収率の高いと、該金属インクFに第1半導体レーザLD1のレーザ光(第1照射光Le1)が照射されると、図7(a)に示すように、第1半導体レーザLD1のレーザ光は、金属インクFの液滴Fbの表面で吸収が起こって内部に光子(フォトン)が届かず、表面の金属微粒子だけに運動を伝える。言い換えると、液滴Fbの表面部分の金属微粒子は光子(フォトン)から運動エネルギーを集中して受けることから個々の金属微粒子は大きな運動エネルギーを受けることになり、金属微粒子同士が衝突を起こす。そして、この衝突が熱に変わり、液滴Fbを乾燥させる。
一方、金属インクFに対して吸収率が低いと、内部まで届くようになり、内部全体の金属微粒子に運動量エネルギーを伝える。その結果、各金属微粒子がレーザ照射方向に移動し金属インクFを移動させる。
レーザ光の吸収率は、金属インクFの濃度に依存する。ここで、濃度C、吸光係数ε、液滴Fbの長さL、透過度T、吸光度Eとすると、
Figure 2008194617
Figure 2008194617
となる。このとき、C≒E/εLの場合には、光子が液滴全体に行き渡って液滴Fbの移動が起こる。また、C>>E/εLの場合には、光子が液滴表面しか届かず液滴Fbの乾燥が起こる。さらに、C<<E/εLの場合には、光子が液滴を素通りしてなにも起こらない。
そして、本実施形態では、金属インクFに対して吸収率が高く乾燥に適した領域の第1半導体レーザLD1のレーザ光の波長を、予め実験等で求め、本実施形態では、その波長を、800nmに設定している。
第1出射孔H1の内部には、第1照射手段を構成する第1シリンドリカルレンズ25aが配設されている。第1シリンドリカルレンズ25aは、Y矢印方向にのみ曲率を有するレンズであり、レンズ面のX矢印方向の幅が吐出ヘッド21のX矢印方向の幅と同じサイズで形成されている。第1シリンドリカルレンズ25aは、第1半導体レーザLD1がレーザ光を出射するときに、そのレーザ光の走査方向に沿う成分のみを収束し、第1照射光Le1として下方に出射する。
第1出射孔H1の下側には、キャリッジ20の下方に延びる第1照射手段を構成する第1ミラーステージ26aと、第1ミラーステージ26aに回動可能に支持された第1照射手段を構成する第1反射ミラー27aとが配設されている。第1ミラーステージ26aは、X矢印方向に沿う回動軸を中心にして第1反射ミラー27aを回動可能に支持する。
第1反射ミラー27aは、第1シリンドリカルレンズ25a側に反射面27maを有し
た平面ミラーであって、反射面27maのX矢印方向の幅が吐出ヘッド21のX矢印方向の幅と同じサイズで形成されている。第1反射ミラー27aは、第1半導体レーザLD1がレーザ光を出射するときに、第1シリンドリカルレンズ25aからの第1照射光Le1を
パターン形成面4Saの略接線方向(略反走査方向)に沿って反射する。第1反射ミラー
27aは、反射する第1照射光Le1が全ての照射位置P1に収束するように照射する。
照射位置P1を照射する帯状の第1照射光Le1は、金属インクFへの吸収率は高い領域の波長であることから、液面FLaを透過し、液状膜FLに吸収されて液状膜FLの乾燥を開始させる。詳述すると、吸収率が高いと、液状膜FLの表面に近い部分の金属微粒子に第1照射光Le1(光子)の運動量が伝達される。即ち、その近い部分の金属微粒子同士が衝突を起こして熱に変わり乾燥が開始される。
図6において、キャリッジ20の底面20aであって、吐出ヘッド21の反走査方向(反Y矢印方向)には、キャリッジ20の内部にまでを貫通する第2出射孔H2が形成されている。第2出射孔H2は、そのX矢印方向の幅が吐出ヘッド21のX矢印方向の幅と略同じサイズで形成されている。その第2出射孔H2の上側には、第2レーザ出力手段としての第2半導体レーザLD2が配設されている。
第2半導体レーザLD2は、第2出射孔H2のX矢印方向略全幅に広がる帯状のコリメートされたレーザ光を下方に向けて出射する。第2半導体レーザLD2の出射するレーザ光の波長は、金属インクFに対して吸収率が低い領域の波長に設定されている。
詳述すると、金属インクFに対して吸収率の低いと、該金属インクFに第2半導体レーザLD2のレーザ光(第2照射光Le2)が照射されると、図7(b)に示すように、第2半導体レーザLD2のレーザ光は、前記したように、内部まで届くようになり、内部全体の金属微粒子に運動量エネルギーを伝える。言い換えると、液滴Fbの内部全体の金属微粒子まで運動量エネルギーが満遍なく伝達されることから、各金属粒子は、金属微粒子同士が衝突して熱に変わるまでの大きな運動量エネルギーを得られず、その金属微粒子は液滴Fbを第2照射光Le2の進行方向に沿った方向に並進運動を起すための運動をする。
そして、本実施形態では、金属インクFに対して吸収率が低く並進運動を起すに適した領域の第2半導体レーザLD2のレーザ光の波長を、予め実験等で求め、本実施形態では、その波長を1000nmに設定している。
そして、本実施形態の第2半導体レーザLD2は、液状膜FLに照射し、該液状膜FLを移動、即ち、この場合、照射位置P1で第1半導体レーザLD1のレーザ光(第1照射光Le1)にて液状膜FLを乾燥させる時、第1照射光Le1が入射する液状膜FLの部分を平坦化するとともに、その照射位置P1で乾燥される部分の液状膜FLが第1照射光Le1による乾燥中に該第1照射光Le1の照射方向に移動しないように保持する。
第2出射孔H2の内部には、第2照射手段を構成する第2シリンドリカルレンズ25bが配設されている。第2シリンドリカルレンズ25bは、Y矢印方向にのみ曲率を有するレンズであり、レンズ面のX矢印方向の幅が吐出ヘッド21のX矢印方向の幅と同じサイズで形成されている。第2シリンドリカルレンズ25bは、第2半導体レーザLD2がレーザ光を出射するときに、そのレーザ光の走査方向に沿う成分のみを収束し、第2照射光Le2として下方に出射する。
第2出射孔H2の下側には、キャリッジ20の下方に延びる第2照射手段を構成する第2ミラーステージ26bと、第2ミラーステージ26bに回動可能に支持された第2照射手段を構成する第2反射ミラー27bとが配設されている。第2ミラーステージ26bは、X矢印方向に沿う回動軸を中心にして第2反射ミラー27bを回動可能に支持する。
第2反射ミラー27bは、第2シリンドリカルレンズ25b側に反射面27mbを有した平面ミラーであって、反射面27mbのX矢印方向の幅が吐出ヘッド21のX矢印方向
の幅と同じサイズで形成されている。第2反射ミラー27bは、第2半導体レーザLD2がレーザ光を出射するときに、第2シリンドリカルレンズ25bからの第2照射光Le2をパターン形成面4Saの略接線方向(略反走査方向)に沿って反射する。第2反射ミラー27bは、反射する第2照射光Le2が全ての照射位置P1に収束するように照射する。
照射位置P1を照射する帯状の第2照射光Le2は、金属インクFへの吸収率が低い領域の波長であることから、その照射位置P1部分の液状膜FLを第2照射光Le2の進行方向に沿った方向に移動させる運動を付与する。従って、帯状の第2照射光Le2が入射する液状膜FLの部分(照射位置P1)は、該第2照射光Le2によって平坦化される。
また、第1照射光Le1が照射されて液状膜FL(液滴Fb)は、第2照射光Le2の照射によって、第1照射光Le1の照射方向への流動(移動)が規制されてその場において確実に乾燥し、乾燥不足のない層パターンFPを形成する。そして、この層パターンFPを順に積層させることによって、素子パターン5F及び配線パターン6Fを形成することができ、その形成不良を低減させることができる。
次に、上記のように構成した液滴吐出装置10の電気的構成を図8に従って説明する。
図8において、制御手段としての制御装置40は、CPU、ROM、RAMなどを有し、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13及びキャリッジ20を移動させるとともに、第1半導体レーザLD1、第2半導体レーザLD2及び各圧電素子PZを駆動制御する。
制御装置40には、起動スイッチ、停止スイッチなどの操作スイッチを有した入力装置41が接続されている。入力装置41は、描画平面(パターン形成面4Sa)に対するパターン形成領域(層パターンFP)の位置座標に関する情報を既定形式の描画情報Iaとして制御装置40に入力する。制御装置40は、入力装置41からの描画情報Iaを受けて、ビットマップデータBMDを生成する。
ビットマップデータBMDは、各ビットの値(0あるいは1)に応じて各圧電素子PZのオンあるいはオフを規定するデータである。ビットマップデータBMDは、吐出ヘッド21の通過する描画平面(パターン形成面4Sa)上の各位置に、それぞれ液滴Fbを吐出するか否かを規定するデータである。すなわち、ビットマップデータBMDは、パターン形成領域に規定される各目標位置に液滴Fbを吐出させるためのものである。
制御装置40には、X軸モータ駆動回路42が接続されて、X軸モータ駆動回路42に対応する駆動制御信号を出力する。X軸モータ駆動回路42は、制御装置40からの駆動制御信号に応答し、キャリッジ20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。X軸モータ駆動回路42には、X軸エンコーダXEが接続されて、X軸エンコーダXEからの検出信号が入力される。X軸モータ駆動回路42は、X軸エンコーダXEからの検出信号に基づいて、パターン形成面4Saに対するキャリッジ20(各着弾位置P)の移動方向及び移動量に関する信号を生成し、制御装置40に出力する。
制御装置40には、Y軸モータ駆動回路43が接続されて、Y軸モータ駆動回路43に対応する駆動制御信号を出力する。Y軸モータ駆動回路43は、制御装置40からの駆動制御信号に応答し、ステージ13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。すなわち、制御装置40は、Y軸モータ駆動回路43を介して、照射待機時間Tyの間にステージ13(パターン形成面4Sa)を照射待機距離WFだけ走査し、照射位置P1に位置する液滴Fbに液状膜FLを形成させる。
Y軸モータ駆動回路43には、Y軸エンコーダYEが接続されて、Y軸エンコーダYEからの検出信号が入力される。Y軸モータ駆動回路43は、Y軸エンコーダYEからの検出信号に基づいて、ステージ13(パターン形成面4Sa)の移動方向及び移動量に関する信号を生成し、制御装置40に出力する。制御装置40は、Y軸モータ駆動回路43からの信号に基づいて、パターン形成面4Saに対する着弾位置Pの相対位置を演算し、目標位置が対応する着弾位置Pに位置するたびに吐出タイミング信号LPを出力する。
制御装置40には、第1半導体レーザ駆動回路44が接続されて、描画動作を開始する
ときに描画開始信号S1を出力し、描画動作を終了するときに描画終了信号S2を出力する。第1半導体レーザ駆動回路44は、制御装置40からの描画開始信号S1を入力して
第1半導体レーザLD1にレーザ光を出射させ、制御装置40からの描画終了信号S2を
入力して第1半導体レーザLD1にレーザ光の出射を停止させる。すなわち、制御装置4
0は、第1半導体レーザ駆動回路44を介して、描画動作の間に第1半導体レーザLD1を駆動制御し、レーザ光の照射動作を行う。
制御装置40には、第2半導体レーザ駆動回路45が接続されて、描画動作を開始するときに描画開始信号S1を出力し、描画動作を終了するときに描画終了信号S2を出力する。第2半導体レーザ駆動回路45は、制御装置40からの描画開始信号S1を入力して第2半導体レーザLD2にレーザ光を出射させ、制御装置40からの描画終了信号S2を入力して第2半導体レーザLD2にレーザ光の出射を停止させる。すなわち、制御装置40は、第2半導体レーザ駆動回路45を介して、描画動作の間に第2半導体レーザLD2を駆動制御し、レーザ光の照射動作を行う。
制御装置40には、吐出ヘッド駆動回路46が接続されて、各圧電素子PZを駆動するための圧電素子駆動電圧COMを前記吐出タイミング信号LPと同期させて出力する。また、制御装置40は、ビットマップデータBMDに基づいて、所定のクロック信号に同期した吐出制御信号SIを生成し、吐出制御信号SIを吐出ヘッド駆動回路46にシリアル転送する。吐出ヘッド駆動回路46は、制御装置40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。吐出ヘッド駆動回路46は、制御装置40からの吐出タイミング信号LP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、選択される各圧電素子PZにそれぞれ圧電素子駆動電圧COMを供給する。
次に、液滴吐出装置10を使用して素子パターン5F及び配線パターン6Fを描画する方法について説明する。
まず、図3に示すように、パターン形成面4Saが上側になるようにグリーンシート4Sをステージ13に載置する。このとき、ステージ13は、グリーンシート4Sをキャリッジ20の反走査方向に配置する。
この状態から、描画情報Iaが入力装置41から制御装置40に入力され、制御装置40が描画情報Iaに基づいたビットマップデータBMDを生成して格納する。次いで、グリーンシート4Sが走査されるときに、目標位置が対応する着弾位置Pを通過するように、制御装置40が、X軸モータ駆動回路42を介してキャリッジ20(吐出ヘッド31)を所定の位置に配置移動する。キャリッジ20が配置移動すると、制御装置40が、Y軸モータ駆動回路43を介してグリーンシート4Sの走査(スキャン)を開始する。
グリーンシート4Sの走査を開始すると、制御装置40が、ビットマップデータBMDに基づいて生成した吐出制御信号SIを吐出ヘッド駆動回路45に出力する。
また、グリーンシート4Sの走査を開始すると、目標位置が対応する着弾位置Pに位置するたびに、制御装置40が、吐出タイミング信号LPを吐出ヘッド駆動回路45に出力
する。そして、吐出タイミング信号LPを出力するたびに、制御装置40は、吐出ヘッド駆動回路46を介して、吐出制御信号SIに基づいて液滴Fbを吐出するためのノズルNを選択し、選択したノズルNに対応する着弾位置P、すなわち目標位置に向けて液滴Fbを吐出する。吐出された各液滴Fbは、それぞれパターン形成面4Sa上の対応する目標位置に着弾する。各目標位置に着弾する液滴Fbは、それぞれ走査方向に照射待機距離WFだけ走査されると、照射位置P1の近傍で先行する液滴Fbと接合し、走査方向に延びる液状膜FLを形成する。
また、グリーンシート4Sの走査を開始すると、制御装置40が、描画開始信号S1を第1及び第2半導体レーザ駆動回路44,45にそれぞれ出力し、第1及び第2半導体レ
ーザLD1,LD2からそれぞれレーザ光を出射する。
第1及び第2半導体レーザLD1,LD2がレーザ光を出射すると、第1及び第2反射ミラー27a,27bが、対応する第1及び第2半導体レーザLD1,LD2からのレーザ光をそれぞれ反射する。そして、第1半導体レーザLD1からのレーザ光は、略反走査方向に沿う第1照射光Le1として照射位置P1を照射する。一方、第2半導体レーザLD2からのレーザ光は、略走査方向に沿う第2照射光Le2として照射位置P1を照射する。
従って、照射位置P1の液状膜FLは、第2照射光Le2によって第1照射光Le1の照射方向への移動を規制された状態で、第1照射光Le1によって乾燥を開始する。この結果、液状膜FLは、第2照射光Le2によって平坦化されながらその場において確実に乾燥されるため、乾燥不足のない平坦な層パターンFPとなる。そして、この層パターンFPを順に積層させることによって、素子パターン5F及び配線パターン6Fを形成することができ、その形成不良を低減させることができる。
次に、上記のように構成した本実施形態の効果を以下に記載する。
(1)上記実施形態によれば、液状膜FLを乾燥させるための金属インクFに対して吸収率が高い波長のレーザ光(第1照射光Le1)を出射する第1半導体レーザLD1と、液状膜FLを移動させることができる金属インクFに対して吸収率が低い波長のレーザ光(第2照射光Le2)を出射する第2半導体レーザLD2を備えた。
そして、第2照射光Le2によって、液状膜FLを第1照射光Le1の照射方向と反対方向への移動を付与して、乾燥用の第1照射光Le1による該第1照射光Le1の照射方向への移動を規制、即ち、配置位置制御する。また、第2照射光Le2によって、第1照射光Le1が入射する液状膜FLの部分(照射位置P1)を平坦化する。
従って、液状膜FLを第1照射光Le1によって液状膜FLを乾燥させる場合、液状膜FLは、平坦化されながらその位置において確実に乾燥される。その結果、乾燥不足もなく高精細、高精密な層パターンFP(素子パターン5F、配線パターン6F)を形成することができる。
また、層パターンFPは、その端部に乾しみ上がりがなく平坦なパターンを形成することができる。さらに、キャリッジ20をフィードし新たな位置でスキャンする場合に、先のスキャンで乾燥された層パターンFPと新たに配置される液状膜FLとの境(繋ぎ目)を平坦にして該液状膜FLを乾燥させることができる。
(2)上記実施形態によれば、第1照射光Le1の照射位置P1への照射方向(上から見て反Y矢印方向)と、第2照射光Le2の照射位置P1への照射方向(上からみてY矢印方向)が、上方から見て相対向するようにした。照射位置P1上の液状膜FLの流動は
第1照射光Le1及び第2照射光Le2のパワー又は出射タイミングだけで簡単に制御できる。
(3)上記実施形態によれば、第1半導体レーザLD1と第2半導体レーザLD2に対して、それぞれ別々の駆動回路44,45を設けた。従って、第1照射光Le1及び第2照射光Le2のパワーや出射タイミングがそれぞれ独立して制御できる。その結果、乾燥と配置位置制御が自由に制御でき、より最適な乾燥を実施できる。よって、パターンの形成不良を、より確実に解消させることができる。
(4)上記実施形態によれば、キャリッジ20が、吐出ヘッド21、第1及び第2半導体レーザLD1,LD2、第1及び第2シリンドリカルレンズ25a,25b、第1及び第2反射ミラー27a,27bを搭載する。
よって、液滴Fbの着弾位置P(液状膜FL)に対して、第1照射光Le1及び第2照射光Le2の相対位置を維持させることができる。この結果、第1照射光Le1及び第2照射光Le2を、より高い再現性の下で、液状膜FLの照射位置P1に照射させることができる。そのため、素子パターン5Fと配線パターン6Fの乾燥状態を安定させることができ、回路素子5と内部配線6の形成不良を、さらに低減させることができる。
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、液滴Fbを吐出して順次新たな場所に液状膜FLを形成しながら、第1照射光Le1及び第2照射光Le2を照射し液状膜FLを乾燥した。これに代えて、ステージ13とキャリッジ20を相対移動させて、まず、吐出ヘッド21にてグリーンシート4Sのパターン形成面4Saに、所定のパターンの液状膜FLを形成する。そして、次に、再び、ステージ13とキャリッジ20を相対移動させて、先のグリーンシート4Sに形成した所定のパターンの液状膜FLに対して、第1照射光Le1及び第2照射光Le2を照射し該液状膜FLを乾燥させるようにしてもよい。
このとき、第1照射光Le1及び第2照射光Le2を同時に照射して乾燥させる方法以外に、まず、ステージ13とキャリッジ20を相対移動させて、第2照射光Le2だけを使って、グリーンシート4Sに形成した所定のパターンの液状膜FLの液面FLaをならして全体を平坦化にした後に、次に、ステージ13とキャリッジ20を相対移動させて、第1照射光Le1を使って、液状膜FLを乾燥させるようにしてもよい。
○上記実施形態では、金属インクFへの吸収率が低い領域の波長の第1照射光Le1と金属インクFへの吸収率が低い領域の波長の第2照射光Le2とを、使用して乾燥させた。これを、第1照射光Le1及び第2照射光Le2とも、金属インクFへの吸収率が低い領域の波長のレーザ光であってもよい。勿論同じ波長であってもよい。この場合、液状膜FLの照射位置P1部分の金属インクFは、第1照射光Le1及び第2照射光Le2にて、それぞれ反対方向の運動エネルギーを受けることによって、液状膜FL(液滴Fb)は移動することなく金属微粒子は大きな運動エネルギーを受けることになり、金属微粒子同士が衝突を起こす。そして、この衝突が熱に変わり、液状膜FL(液滴Fb)を乾燥させる。
このような場合、1つの半導体レーザ(例えば、上記実施形態では、第2半導体レーザLD2)のレーザ光を、例えば、ハーフミラーで、2つの照射光に分けて、その2つの照射光を液状膜FLに照射して乾燥させるようにしてもよい。また、1つの半導体レーザ(上記実施形態では、第2半導体レーザLD2)のレーザ光が液状膜FLに照射したとき、その反射光を凹面鏡で反射させて再び液状膜FLに照射するようにしてもよい。
○上記実施形態では、パターン形成装置としての液滴吐出装置10のキャリッジ20に、吐出ヘッド21とともに第1半導体レーザLD1や第2半導体レーザLD2等を搭載した。これを、液滴吐出装置10において、吐出ヘッド21だけを搭載した第1キャリッジの他に、第1半導体レーザLD1や第2半導体レーザLD2等を搭載した第2のキャリッジを備えて実施してもよい。
また、第1半導体レーザLD1や第2半導体レーザLD2等を、液状膜FLを乾燥する手段は、液滴吐出装置に設けないで、第1半導体レーザLD1や第2半導体レーザLD2等を搭載した専用のレーザ乾燥装置を設けて実施してもよい。この場合、液滴吐出装置とレーザ乾燥装置でパターン形成装置となる。
○上記実施形態では、複数の液滴Fbからなる液状膜FLに、共通する第1照射光Le1と共通する第2照射光Le2とを照射する構成にした。これに限らず、例えば第1半導体レーザLD1からのレーザ光を各ノズルNに対応させて分割するとともに、第2半導体レーザLD2からのレーザ光を各ノズルNに対応させて分割する。そして、複数の第1照射光Le1と複数の第2照射光Le2とを、液状膜FL(各液滴Fb)に照射する構成にしてもよい。あるいは、第1半導体レーザLD1及び第2半導体レーザLD2をそれぞれノズルNの数量分だけ配設し、複数の第1照射光Le1と複数の第2照射光Le2とを液状膜FL(各液滴Fb)に照射する構成にしてもよい。すなわち、各液滴Fbに対応する第1照射光Le1及び第2照射光Le2を、それぞれ対応する液滴Fbの領域に照射する構成にしてもよい。
○上記実施形態では、第1照射光Le1及び第2照射光Le2は、ともに帯状(ライン状)のレーザビームであったが、スポット状のレーザビームで実施してもよい。
○上記実施形態では、複数のノズルNを、X矢印方向に沿って一列だけ配列する構成にした。これに限らず、例えば、複数のノズルNを、X矢印方向に沿って二列だけ配列する構成にしてもよい。
○上記実施形態では、第1照射手段を、第1シリンドリカルレンズ25a及び第1反射ミラー27aにて具体化するとともに、第2照射手段を、第2シリンドリカルレンズ25b及び第2反射ミラー27bにて具体化した。これに限らず、第1及び第2照射手段を、それぞれ第1及び第2シリンドリカルレンズ25a,25bのみで構成し、シリンドリカルレンズ25a,25bの出射するレーザ光を液状膜FLに直接照射するようにしてもよい。つまり、第1及び第2照射手段は、レーザ光源の出射したレーザ光を液滴の領域に照射す
るものであればよい。
○上記実施形態では、描画情報Iaに基づいてビットマップデータBMDを生成する構成にした。これに限らず、予め外部装置で生成したビットマップデータBMDを入力装置41から制御装置40に入力する構成にしてもよい。
○上記実施形態では、液滴吐出ヘッドを、圧電素子駆動方式の液滴吐出ヘッド21に具体化した。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。
○上記実施形態では、回路素子5と内部配線6とをインクジェット法で形成する構成にした。これに限らず、比較的に微細な回路素子5あるいは内部配線6のみを、上記するインクジェット法によって形成する構成であってもよい。
○上記実施形態では、パターン形成材料を、金属インクに具体化した。これに限らず、例えば、パターン形成材料を、絶縁膜材料や、レジスト、保護膜、表示装置等に使用され
るカラーフィルタ、透明電極(ITO膜)、液晶表示装置の液晶や配向膜、有機EL表示装置の発光層、電子輸送層、正孔輸送層等の有機材料を分散又は溶解した液状体に具体化してもよい。つまり、パターン形成材料は、レーザ光を受けて乾燥し、固相のパターンを形成する材料であればよい。
○上記実施形態では、パターンを、素子パターン5F及び配線パターン6Fに具体化した。これに限らず、パターンを、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、平面状の電子放出素子を備えた電界効果型表示装置(FEDやSEDなど)などに備えられる各種金属配線に具体化してもよい。あるいは、パターンを、複数の線パターンやドットパターンからなる識別コードに具体化してもよい。つまり、パターンは、乾燥した液滴によって形成されるパターンであればよい。
○上記実施形態では、第1照射光Le1及び第2照射光Le2の照射タイミングについて、特に限定していないが、第2照射光Le2の照射タイミングは、液状膜FL(液滴Fb)が乾燥し、流動性がなくなる前であるならば、種々のパターン形成に応じて適宜変更して実施してもよい。
○上記実施形態では、第1照射光Le1及び第2照射光Le2のパワーについて特に限定していないが、液状膜FL(液滴Fb)の乾燥に応じて、第1照射光Le1及び第2照射光Le2のパワーを適宜変更して実施してもよい。
○上記実施形態では、第1照射光Le1及び第2照射光Le2の照射位置P1は、同じであったが、異なる位置であってもよい。第2照射光Le2が照射される部分(位置)を該第2照射光Le2で照射することによって、第1照射光Le1が照射される部分(第2照射光Le2が照射する位置と異なる位置)が所望の配置位置に保持されて、該第1照射光Le1で乾燥されるようにしてもよい。
回路モジュールを示す斜視図。 回路モジュールの製造方法を説明する説明図。 液滴吐出装置を示す斜視図。 液滴吐出ヘッドを示す斜視図。 液滴吐出ヘッドを示す側面図。 液滴吐出ヘッド及び半導体レーザを説明する説明図。 (a)は液滴の乾燥メカニズムを説明するための図、(b)は液滴の移動メカニズムを説明するための図。 同じく、液滴吐出装置の電気的構成を説明する電気ブロック回路図。
符号の説明
1…回路モジュール、4S…基板としてのグリーンシート、5…回路素子、5F…パターンを構成する素子パターン、6…金属配線としての内部配線、6F…パターンを構成する配線パターン、10…液滴吐出装置、13…ステージ、20…キャリッジ、21…液滴吐出ヘッド、25a…第1照射手段を構成する第1シリンドリカルレンズ、25a…第2
照射手段を構成する第2シリンドリカルレンズ、27a…第1照射手段を構成する第1反
射ミラー、27b…第2照射手段を構成する第2反射ミラー、F…パターン形成材料としての金属インク、Fb…液滴、Le1…レーザ光を構成する第1照射光、Le2…レーザ光を構成する第2照射光、LD1…第1レーザ出力手段としての第1半導体レーザ、LD
2…第2レーザ出力手段としての第2半導体レーザ。

Claims (14)

  1. 基体に配置されたパターン形成材料を含む液状体を乾燥させ、前記基体にパターン形成材料からなるパターンを形成するパターン形成方法であって、
    前記基体に配置された前記液状体を、複数のレーザ光を、異なる方向から照射して、前記液状体を乾燥させてパターン形成材料からなるパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。
  2. 請求項1に記載のパターン形成方法において、
    複数のレーザ光は、液状体に照射して該液状体を配置位置制御するレーザ光であって、前記複数のレーザ光を、当該レーザ光が前記液状体の少なくとも移動可能な方向の運動量に関して互いに略相殺する向きと強度分布で、照射することを特徴とするパターン形成方法。
  3. 基体に配置されたパターン形成材料を含む液状体を乾燥させ、前記基体にパターン形成材料からなるパターンを形成するパターン形成方法であって、
    前記液状体に照射して該液状体を乾燥させる第1レーザ光と、前記液状体に照射して該液状体を配置位置制御する第2レーザ光とで前記液状体を乾燥させることを特徴とするパターン形成方法。
  4. 請求項3に記載のパターン形成方法において、
    前記第2レーザ光にて前記液状体を所定の配置位置に配置位置制御した後に、前記第1レーザ光にて、前記液状体を乾燥することを特徴とするパターン形成方法。
  5. 請求項3に記載のパターン形成方法において、
    前記第2レーザ光にて前記液状体を所定の配置位置に移動制御しながら、前記第1レーザ光にて、前記液状体を乾燥することを特徴とするパターン形成方法。
  6. 請求項3に記載のパターン形成方法おいて、
    前記第2レーザ光にて前記液状体を所定の配置位置に保持しながら、前記第1レーザ光にて、前記液状体を乾燥することを特徴とするパターン形成方法。
  7. 請求項3〜6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1レーザ光は、前記液状体に対して吸収率の高い波長のレーザ光であり、
    前記第2レーザ光は、前記液状体に対して吸収率の低い波長のレーザ光であることを特徴とするパターン形成方法。
  8. パターン形成材料を含んだ液状体を液滴吐出ヘッドにて液滴にして基体に吐出し、該基体に配置された前記液状体を乾燥させて、パターン形成材料からなるパターンを形成するパターン形成装置であって、
    前記基体に配置された液状体を乾燥させるための第1レーザ光を出射する第1レーザ出力手段と、
    前記基体に配置された液状体を移動させるための第2レーザ光を出射する第2レーザ出力手段と、
    前記第1レーザ出力手段から出射する第1レーザ光を、前記基体に配置された液状体に照射する第1照射手段と、
    前記第2レーザ出力手段から出射する第2レーザ光を、前記基体に配置された液状体に対して、前記第1レーザ光と異なる方向から照射する第2照射手段と、
    を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
  9. 請求項8に記載のパターン形成装置において、
    前記基体を載置し走査方向に移動案内するステージと、
    前記ステージの走査方向の移動に対して、直交する副走査方向に移動するキャリッジとを備え、前記キャリッジに、前記液滴吐出ヘッド、前記第1照射手段、前記第2照射手段を搭載したことを特徴とするパターン形成装置。
  10. 請求項9に記載のパターン形成装置において、
    前記第1照射手段と前記第2照射手段は、前記液滴吐出ヘッドを挟んで配設したことを特徴とするパターン形成装置。
  11. 請求項8〜10のいずれか1に記載のパターン形成装置において、
    パターン形成材料液は、金属微粒子が分散した金属インクであり、
    前記基体は、低温焼成セラミック基板であること特徴とするパターン形成装置。
  12. 請求項8〜11のいずれか1に記載のパターン形成装置において、
    前記第1レーザ出力手段の第1レーザ光は、パターン形成材料液に対して吸収率の高い波長のレーザ光であり、前記第2レーザ出力手段の第2レーザ光は、パターン形成材料液に対して吸収率の低い波長のレーザ光であることを特徴とするパターン形成装置。
  13. 基体に配置されたパターン形成材料を含んだ液状体を乾燥させて、パターン形成材料からなるパターンを形成する液状体乾燥装置であって、
    前記基体に配置された液状体を乾燥させるための第1レーザ光を出射する第1レーザ出力手段と、
    前記基体に配置された液状体を移動させるための第2レーザ光を出射する第2レーザ出力手段と、
    前記第1レーザ出力手段から出射する第1レーザ光を、前記基体に配置された液状体に照射する第1照射手段と、
    前記第2レーザ出力手段から出射する第2レーザ光を、前記基体に配置された液状体に対して、前記第1レーザ光と異なる方向から照射する第2照射手段と、
    を備えたことを特徴とする液状体乾燥装置。
  14. 請求項13に記載の液状体乾燥装置において、
    前記基体を載置し走査方向に移動案内するステージと、
    前記ステージの走査方向の移動に対して、直交する副走査方向に移動するキャリッジとを備え、前記キャリッジに、前記第1照射手段と前記第2照射手段を搭載したことを特徴とするパターン形成装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101073863B1 (ko) * 2011-03-11 2011-10-14 한국기계연구원 인쇄 전자 장치 및 그의 인쇄 전자 소자 제조 방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102407665B (zh) * 2010-07-30 2015-03-04 株式会社理光 薄膜形成设备及方法、压电元件形成方法、排放头和设备
US8833921B2 (en) 2010-07-30 2014-09-16 Ricoh Company, Limited Thin-film forming apparatus, thin-film forming method, piezoelectric-element forming method, droplet discharging head, and ink-jet recording apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004341167A (ja) * 2003-05-15 2004-12-02 Seiko Epson Corp 液滴吐出機構および液滴硬化機構を含む部材形成装置ならびに部材形成方法
JP2006247489A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Seiko Epson Corp パターン形成方法、識別コード形成方法、液滴吐出装置
JP2006247528A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Seiko Epson Corp 液滴吐出装置及びパターン形成方法
JP2006272191A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Seiko Epson Corp 液滴吐出装置、パターン形成方法、識別コードの製造方法、識別コード、電気光学装置の製造方法、電気光学装置
JP2006305404A (ja) * 2005-04-26 2006-11-09 Seiko Epson Corp 機能性膜パターン形成装置、機能性膜パターンの形成方法及び電子機器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4244382B2 (ja) * 2003-02-26 2009-03-25 セイコーエプソン株式会社 機能性材料定着方法及びデバイス製造方法
JP4232753B2 (ja) * 2005-03-28 2009-03-04 セイコーエプソン株式会社 液滴吐出装置
JP4315119B2 (ja) * 2005-03-29 2009-08-19 セイコーエプソン株式会社 液滴吐出装置、パターン形成方法、及び電気光学装置の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004341167A (ja) * 2003-05-15 2004-12-02 Seiko Epson Corp 液滴吐出機構および液滴硬化機構を含む部材形成装置ならびに部材形成方法
JP2006247489A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Seiko Epson Corp パターン形成方法、識別コード形成方法、液滴吐出装置
JP2006247528A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Seiko Epson Corp 液滴吐出装置及びパターン形成方法
JP2006272191A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Seiko Epson Corp 液滴吐出装置、パターン形成方法、識別コードの製造方法、識別コード、電気光学装置の製造方法、電気光学装置
JP2006305404A (ja) * 2005-04-26 2006-11-09 Seiko Epson Corp 機能性膜パターン形成装置、機能性膜パターンの形成方法及び電子機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101073863B1 (ko) * 2011-03-11 2011-10-14 한국기계연구원 인쇄 전자 장치 및 그의 인쇄 전자 소자 제조 방법

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