JP2008204979A - Wiring formation method by ink jet system - Google Patents

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Osamu Machida
治 町田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide wiring formation by an ink jet system that is refined and superior in light transmittance. <P>SOLUTION: A metallic fine grain-containing solution is applied to a surface-treated substrate by an ink jet method, and the substrate is baked and a wiring pattern is formed thereon. Then, surface-treated films other than a part where the wiring pattern is formed are removed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はインクジェット方式による配線形成における表面処理方法とパターン形成に関する。   The present invention relates to a surface treatment method and pattern formation in wiring formation by an inkjet method.

一般に、インクジェット方式による描画はプリンタをはじめとして、その装置の手軽さやパターンの形成し易さから、様々なパターン形成用として応用開発が進められている。特に工業分野においては、従来、フォトリソグラフィーで行われていた配線パターン形成や、数多くの工程を経て製作されていた液晶のカラーフィルタ作製等の分野での利用の検討が進められている。   In general, drawing by an ink jet method is being developed for various pattern formations because of the simplicity of the apparatus and the ease of pattern formation, including printers. In particular, in the industrial field, studies are being made on the use in the fields of wiring pattern formation, which has been conventionally performed by photolithography, and liquid crystal color filter manufacture, which has been manufactured through many processes.

インクジェット方式は、一つのノズルから必要なときに一滴の液滴を吐出できることから、任意のパターンを安易に形成できる上、無駄に廃棄される溶液が少ないため、環境の面からも有望視されている。   The inkjet method can eject a single droplet when needed from one nozzle, so it can easily form an arbitrary pattern, and since there are few wasted solutions, it is also promising from an environmental standpoint. Yes.

工業分野への適用例の一つとして、液晶パネルのカラーフィルタ形成技術がある。液晶パネルのカラーフィルタは一般には現像・露光・エッチングといった数多くのフォトリソグラフィー工程をRGBの3色で繰り返して作製しているため、多数の製造設備とプロセスを必要としていた。一方、インクジェット方式でカラーフィルタを作成する場合には、RGBの3色のインクを各インクジェットヘッドに充填し、必要な場所のみに、必要な量を塗布し硬化させるだけで製作が可能となる。   One example of application to the industrial field is a color filter forming technique for liquid crystal panels. A color filter of a liquid crystal panel generally requires many manufacturing facilities and processes because many photolithography processes such as development, exposure, and etching are repeated in three colors of RGB. On the other hand, when a color filter is prepared by an ink jet method, it can be manufactured by filling each ink jet head with RGB inks and applying and curing a necessary amount only in a necessary place.

また、同じ液晶パネルの製作プロセスにおいて、配向膜やスペーサの塗布などの分野にも応用の検討がなされている。   In addition, in the same liquid crystal panel manufacturing process, applications are also being studied in fields such as coating of alignment films and spacers.

更に、配線形成の分野においても上記と同様の利点により様々な分野で検討がなされている。配線形成の分野では、高密度実装の流れで細い線幅が要求されている。現在よく使用されているスクリーン印刷では線幅20〜30μm程度が限界とされているが、インクジェット方式においても同等かそれ以下の線幅を実現できる可能性を有している。   Further, in the field of wiring formation, various fields have been studied due to the same advantages as described above. In the field of wiring formation, a narrow line width is required in the flow of high-density mounting. In screen printing, which is often used at present, a line width of about 20 to 30 μm is the limit, but the ink jet method has a possibility of realizing a line width equal to or less than that.

このような線幅が実現できると、液晶やプラズマディスプレイなどの大面積基板の配線にも応用が可能となる。   If such a line width can be realized, it can be applied to wiring of a large area substrate such as a liquid crystal display or a plasma display.

しかしながらインクジェット方式の場合は、スクリーン印刷などと比較するとインクを吐出させるためにインクの粘度を低くする必要がある。粘度が低いと、基板上に印刷を行った後に濡れ広がりによってドット或いは線幅が広がるという現象が発生する。これらを防ぐために、一般に、インクジェット方式を用いて配線を形成する場合には、塗布基板上に表面処理を施して塗布基板のインクに対する接触角を高く保つことによって濡れ広がりを防いでいる。   However, in the case of the ink jet system, it is necessary to lower the viscosity of the ink in order to eject the ink as compared with screen printing or the like. If the viscosity is low, a phenomenon occurs in which the dots or line widths spread due to wetting and spreading after printing on the substrate. In order to prevent these problems, in general, when wiring is formed using an inkjet method, wetting and spreading are prevented by applying a surface treatment to the coated substrate to keep the contact angle of the coated substrate with ink high.

一方で基板との接触角を高く保つと、インクと基板との密着性が低下することから、塗布基板の表面に微小な凹凸をつけることによって密着性を上げる方法がある。これらの2つの方法を組み合わせて最適な濡れ広がりと密着性を保っている。   On the other hand, if the contact angle with the substrate is kept high, the adhesion between the ink and the substrate is lowered. Therefore, there is a method of increasing the adhesion by providing minute irregularities on the surface of the coated substrate. These two methods are combined to maintain optimum wetting spread and adhesion.

前述した基板表面の凹凸表面処理を施すと、一般的には表面が荒れるため、基板の透明度は低下する方向になる。回路配線基板などの樹脂基板の場合には問題とはならないが、プラズマディスプレイの配線のように、光を透過させる必要がある場合には上記の方法は使用できないという課題があった。   When the uneven surface treatment of the substrate surface described above is performed, the surface is generally roughened, so that the transparency of the substrate decreases. In the case of a resin substrate such as a circuit wiring board, there is no problem, but there is a problem that the above method cannot be used when it is necessary to transmit light like wiring of a plasma display.

上記の課題を解決するために、本発明は、基板上に表面処理膜を形成する工程と、前記基板上に金属微粒子含有溶液を塗布する工程と、前記金属微粒子を塗布した基板を焼成する工程と、前記金属微粒子を塗布した基板上の金属微粒子が塗布されていない部分の前記表面処理膜を除去する工程を有することを特徴とする。この方法により、金属微粒子が塗布された部分以外の表面処理膜が残らなくなる。   In order to solve the above problems, the present invention includes a step of forming a surface treatment film on a substrate, a step of applying a metal fine particle-containing solution on the substrate, and a step of firing the substrate coated with the metal fine particles. And a step of removing the surface treatment film in a portion where the metal fine particles are not applied on the substrate coated with the metal fine particles. By this method, the surface treatment film other than the portion where the metal fine particles are applied does not remain.

本発明の他の特徴は、上記の方法において前記配線を形成する基板が硝子であることを特徴とする。この方法により、光の透過率が高い基板が実現できる。   Another feature of the present invention is that the substrate on which the wiring is formed in the above method is glass. By this method, a substrate having a high light transmittance can be realized.

本発明のほかの特徴は、上記の方法で前記表面処理膜を除去する方法として酸素プラズマを使用することを特徴とする。この方法により容易に表面処理膜が除去可能である。   Another feature of the present invention is that oxygen plasma is used as a method of removing the surface treatment film by the above method. The surface treatment film can be easily removed by this method.

本発明によるインクジェット方式による配線形成方法は、配線形成後に表面処理膜を除去することにより、透過率を低下させずに微細な金属配線が可能となる。このため、プラズマディスプレイなどの大面積のガラス基板へ安価で簡単なプロセスで高密度微細配線を形成することができる。   In the wiring forming method by the ink jet method according to the present invention, fine metal wiring can be achieved without reducing the transmittance by removing the surface treatment film after forming the wiring. For this reason, high-density fine wiring can be formed on a large-area glass substrate such as a plasma display by an inexpensive and simple process.

以下に、本発明の実施の形態として、プラズマディスプレイパネルのガラス基板上に配線を形成する方法について説明する。   Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a method for forming wiring on a glass substrate of a plasma display panel will be described.

図1にガラス基板に表面処理を施す工程を示す。   FIG. 1 shows a process of applying a surface treatment to a glass substrate.

工程(1)
ガラス基板1は表面処理液との密着性を良くするために、酸素プラズマ11洗浄を施す。本例では、ガラス基板としてはプラズマディスプレイ用として一般的に使用されるソーダ石灰ガラスを用いた。また、酸素プラズマ処理条件としては、室温の状態で20Paの真空下で300Wで3分の照射を実施した。
Process (1)
The glass substrate 1 is subjected to oxygen plasma 11 cleaning in order to improve adhesion with the surface treatment liquid. In this example, soda-lime glass generally used for plasma display was used as the glass substrate. As oxygen plasma treatment conditions, irradiation was performed for 3 minutes at 300 W under a vacuum of 20 Pa at room temperature.

工程(2)
フッ素系の樹脂にシリカ粒子を混合したものを溶媒で希釈した表面処理液をガラス基板の表面に塗布し、130℃で15分加熱して表面処理膜2を形成する。ここで、フッ素系樹脂21の濃度とシリカ粒子22の混合量によって、次工程で塗布される金属微粒子との密着性と濡れ広がりが影響を受ける。本例ではフッ素系樹脂21としてスリーエム製の商品名ノベック(登録商標)を使用した。その他の材料としては、ダイキン工業製のオプツールDSX(登録商標)が挙げられる。なお、ここで用いるフッ素系の樹脂は単分子膜を形成するためある程度以上の濃度にしても表面とは反応しないため濃度は5%以下が適当である。またシリカ粒子の混合量は光透過率の関係から10%以下が望ましい。
Process (2)
A surface treatment liquid obtained by diluting a fluororesin mixed with silica particles with a solvent is applied to the surface of the glass substrate and heated at 130 ° C. for 15 minutes to form the surface treatment film 2. Here, depending on the concentration of the fluororesin 21 and the mixing amount of the silica particles 22, the adhesion and wet spread with the metal fine particles applied in the next step are affected. In this example, the trade name Novec (registered trademark) manufactured by 3M was used as the fluorine resin 21. Other materials include OPTOOL DSX (registered trademark) manufactured by Daikin Industries. The fluorine-based resin used here forms a monomolecular film and does not react with the surface even if the concentration exceeds a certain level. Therefore, the concentration is suitably 5% or less. Further, the mixing amount of silica particles is preferably 10% or less from the viewpoint of light transmittance.

工程(3)
インクジェット塗布装置を用いて、表面処理膜2が形成されたガラス基板1上に金属微粒子含有溶液、例えばハリマ化成製の銀ナノペースト)を塗布して、任意の金属配線パターン3を形成する。本例では、溶剤系の銀ナノインクを用いており、パターン形成後に250℃、30分の焼成を行うことにより溶媒の除去と微粒子の結合による導電性を確保する。
以上の工程(1)〜(3)までの段階で配線形成は終了であるが、表面処理膜2には密着性向上のためにシリカ粒子22が含まれており、ガラス基板1の光透過率は低い。このため、次工程で配線以外の部分の表面処理膜2を除去する。
Step (3)
An arbitrary metal wiring pattern 3 is formed by applying a metal fine particle-containing solution (for example, silver nano paste made by Harima Kasei Co., Ltd.) onto the glass substrate 1 on which the surface treatment film 2 is formed using an inkjet coating apparatus. In this example, solvent-based silver nano-ink is used, and baking is performed at 250 ° C. for 30 minutes after pattern formation to ensure conductivity by removing the solvent and bonding fine particles.
Although the wiring formation is completed at the above steps (1) to (3), the surface treatment film 2 contains silica particles 22 for improving adhesion, and the light transmittance of the glass substrate 1 is improved. Is low. For this reason, the surface treatment film 2 in portions other than the wiring is removed in the next step.

工程(4)
焼成後のガラス基板1に酸素プラズマ11を300Wで3分照射し、フッ素系の樹脂膜21のみを除去する。酸素プラズマを用いることで樹脂のみが化学エッチングにより除去され、金属配線部分は残る。照射条件は表面処理膜2の膜厚及び種類によって決められる。
Step (4)
The glass substrate 1 after firing is irradiated with oxygen plasma 11 at 300 W for 3 minutes, and only the fluorine-based resin film 21 is removed. By using oxygen plasma, only the resin is removed by chemical etching, and the metal wiring portion remains. Irradiation conditions are determined by the thickness and type of the surface treatment film 2.

工程(5)
工程(4)の酸素プラズマによるフッ素系の樹脂膜の除去では、セラミックであるシリカ粒子22がガラス基板1上に残っているため、水スプレーなどの洗浄により除去する。
Process (5)
In the removal of the fluorine-based resin film by the oxygen plasma in the step (4), the silica particles 22 that are ceramic remain on the glass substrate 1 and are removed by washing with water spray or the like.

図2は、本発明に係るインクジェットヘッド描画装置の外観図である。   FIG. 2 is an external view of the ink jet head drawing apparatus according to the present invention.

インクジェットヘッド部32は、図に示すX方向に稼動可能なXガイド4に取付けられており、さらに基板ホルダ5はY方向に駆動できるため、ヘッド駆動ドライバからの信号により、任意の距離からガラス基板1上の任意の位置に金属微粒子含有溶液を塗布可能である。なお、金属微粒子含有溶液は、溶液供給パイブ6を通して、図示されていない金属微粒子含有溶液タンクより連続的に供給される。また、ガラス基板の交換時や、装置休止時には、インクジェットヘッド部32は溶液の乾燥防止のためにヘッド保全部7に移動し、インクジェットヘッド部32の表面(液体が吐出される面)のクリーニング及びキャップ、場合によっては古い溶液を廃棄するためのダミー吐出等の操作が行われる。   The ink jet head unit 32 is attached to an X guide 4 operable in the X direction shown in the figure, and the substrate holder 5 can be driven in the Y direction, so that a glass substrate can be seen from an arbitrary distance by a signal from the head drive driver. The metal fine particle-containing solution can be applied to any position on 1. The metal fine particle-containing solution is continuously supplied from a metal fine particle-containing solution tank (not shown) through the solution supply pipe 6. In addition, when the glass substrate is replaced or when the apparatus is stopped, the inkjet head unit 32 moves to the head maintenance unit 7 to prevent the solution from drying, and cleaning and cleaning the surface of the inkjet head unit 32 (surface on which liquid is discharged). An operation such as a dummy discharge for discarding a cap, and possibly an old solution is performed.

本発明の配線形成方法を用いると、本例のプラズマディスプレイ用の配線のみならず、自動車用ウインドウヒータ等の光の透過率の確保が必要なガラスへの配線形成が直接可能となる。   When the wiring forming method of the present invention is used, not only the wiring for the plasma display of this example but also the wiring forming on the glass that needs to ensure the light transmittance such as the window heater for automobiles can be directly made.

本発明の配線形成方法の工程を示す図The figure which shows the process of the wiring formation method of this invention 本発明の配線形成に用いるインクジェット塗布装置の一実施例を示す外観図1 is an external view showing an embodiment of an ink jet coating apparatus used for wiring formation according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1はガラス基板、2は表面処理膜、3は金属配線パターン、4はXガイド、5は基板ホルダ、6は溶液供給パイプ、7はヘッド保全部、11は酸素プラズマ、21はフッ素樹脂膜、22はシリカ微粒子、32はインクジェットヘッド部である。   1 is a glass substrate, 2 is a surface treatment film, 3 is a metal wiring pattern, 4 is an X guide, 5 is a substrate holder, 6 is a solution supply pipe, 7 is a head maintenance unit, 11 is oxygen plasma, 21 is a fluororesin film, 22 is a silica fine particle, 32 is an inkjet head part.

Claims (3)

基板上に表面処理膜を形成する工程と、前記基板上に微粒子含有溶液を塗布する工程と、前記金属微粒子を塗布した基板を焼成する工程と、前記金属微粒子を塗布した基板上の金属微粒子が塗布されていない部分の前記表面処理膜を除去する工程を有するインクジェット方式による配線形成方法。   A step of forming a surface treatment film on the substrate, a step of applying a fine particle-containing solution on the substrate, a step of firing the substrate coated with the metal fine particles, and a metal fine particle on the substrate coated with the metal fine particles. A method of forming a wiring by an ink jet method, including a step of removing the surface treatment film in a portion not coated. 請求項1記載のインクジェット方式による配線形成方法において、
前記配線を形成する基板が硝子であることを特徴とするインクジェット方式による配線形成方法。
In the wiring formation method by the inkjet system according to claim 1,
A method of forming a wiring by an ink jet method, wherein the substrate on which the wiring is formed is glass.
請求項1記載のインクジェット方式による配線形成方法において、
前記表面処理膜を除去する方法として酸素プラズマを使用することを特徴とするインクジェット方式による配線形成方法
In the wiring formation method by the inkjet system according to claim 1,
Ink-jet wiring formation method using oxygen plasma as a method of removing the surface treatment film
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101227179B1 (en) * 2011-04-26 2013-01-28 한국기계연구원 Manufacturing method of printed circuit board using laser
WO2013084951A1 (en) * 2011-12-05 2013-06-13 リンテック株式会社 Reverse-surface protective sheet for solar cell module and method for manufacturing same, solar cell module

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