JP2010082562A - Pattern forming method, device, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パターン形成材料を分散または溶解させた液体材料を用いたパターン形成方法、デバイスおよび電子機器に関し、特に、幅が細く、かつ厚さが均一なパターン形成方法、デバイスおよび電子機器に関する。 The present invention relates to a pattern forming method, a device, and an electronic apparatus using a liquid material in which a pattern forming material is dispersed or dissolved, and more particularly to a pattern forming method, a device, and an electronic apparatus having a narrow width and a uniform thickness.
従来、プリント配線基板の配線パターン製造法としては、フォトリソグラフィー法、転写法、マスク印刷法、およびめっき等の技術が用いられる。近時、導電性微粒子を分散させた導電微粒子ペーストをインクジェット法により直接印刷する手法が注目されている。
しかしながら、インクジェット法によって吐出できるインクは低粘度で広がりやすく、細線パターンを描画することは困難であった。また、インクの乾燥後の形状は、液の縁部と中央部での蒸発速度の不均一によるコーヒーステイン現象が起こり、縁部に粒子が堆積し、中央部との膜厚不均一が生じるという問題点がある。そこで、膜厚不均一を抑制するための製膜方法が提案されている(特許文献1参照)。
Conventionally, techniques such as a photolithography method, a transfer method, a mask printing method, and plating are used as a method for manufacturing a wiring pattern of a printed wiring board. Recently, attention has been paid to a method of directly printing a conductive fine particle paste in which conductive fine particles are dispersed by an ink jet method.
However, ink that can be ejected by the ink jet method has a low viscosity and tends to spread, and it has been difficult to draw a fine line pattern. In addition, after drying the ink, the coffee stain phenomenon occurs due to non-uniform evaporation rates at the edge and center of the liquid, and particles accumulate at the edge, resulting in uneven film thickness at the center. There is a problem. Therefore, a film forming method for suppressing nonuniform film thickness has been proposed (see Patent Document 1).
特許文献1は、膜形成成分を含有した液状体からなる液滴を基板上に吐出して膜パターンを形成する吐出工程を有する製膜方法であって、この基板上に吐出された液状体の膜形成成分が膜パターンの縁部に移動するように膜パターンを乾燥させる乾燥工程と、膜形成成分の移動により突出した縁部の間に液滴を吐出する第2吐出工程とを有するものである。このように、特許文献1においては、液状体からなる液滴を吐出して配線パターンを形成した後、コーヒーステイン現象を促進する乾燥工程を設け、乾燥させた液滴に意図的に高低差を造り、凹状として、その内側に再び液を吐出することで、配線パターンの平坦化を実現できるとしている。
しかしながら、特許文献1の製膜方法においては、液滴が乾燥してなる凹状の内側に、更に液滴を吐出するものの、このときの基板などの温度が高い場合には、内側に吐出された液滴が乾燥したとき、再度凹状になってしまう。このため、形成される配線パターンの断面形状については、厚さが不均一になるという問題点がある。配線パターンの厚さが不均一であると、電流密度の不均一による断線の可能性がある。
However, in the film forming method of
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、幅が細く、かつ厚さが均一な断面形状を有するパターン形成方法、デバイスおよび電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pattern forming method, a device, and an electronic apparatus that have a cross-sectional shape that is narrow in width and uniform in thickness, solving the problems based on the above-described prior art.
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、基板を所定の温度に加熱する第1の工程と、前記基板を所定の温度に保持しつつ、パターン形成材料を分散または溶解させた液体材料を前記基板上に滴下し、乾燥させる第2の工程と、前記液体材料を前記所定の温度の基板に滴下させたときの蒸発速度よりも蒸発速度を遅くさせる第3の工程と、前記液体材料が乾燥してなる乾燥体上に、前記液体材料を滴下する第4の工程とを有することを特徴とするパターン形成方法を提供するものである。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a first step of heating a substrate to a predetermined temperature, and dispersing or dissolving a pattern forming material while maintaining the substrate at a predetermined temperature. A second step of dropping the dried liquid material onto the substrate and drying; a third step of lowering the evaporation rate than the evaporation rate when the liquid material is dropped onto the substrate at the predetermined temperature; And a fourth step of dropping the liquid material onto a dried body obtained by drying the liquid material.
本発明において、前記蒸発速度を遅くさせる第3の工程は、前記基板の温度を前記第2の工程よりも低い温度に下げる工程を備えることが好ましい。
また、本発明において、前前記蒸発速度を遅くさせる第3の工程は、前記乾燥体の湿度を上昇させる工程を備えることが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the third step of slowing down the evaporation rate includes a step of lowering the temperature of the substrate to a temperature lower than that of the second step.
In the present invention, it is preferable that the third step of slowing down the evaporation rate includes a step of increasing the humidity of the dry body.
さらに、本発明において、前記第2の工程における液体材料の滴下量は、前記第4の工程における液体材料の滴下量と異なることが好ましい。
さらにまた、本発明において、前記第2の工程における液体材料の滴下密度は、前記第4の工程における液体材料の滴下密度と異なることが好ましい。
Furthermore, in this invention, it is preferable that the dripping amount of the liquid material in the said 2nd process differs from the dripping amount of the liquid material in the said 4th process.
Furthermore, in the present invention, it is preferable that the dropping density of the liquid material in the second step is different from the dropping density of the liquid material in the fourth step.
また、本発明において、前記液体材料は、インクジェット方式、またはディスペンサ方式の吐出手段により滴下されることが好ましい。
また、本発明において、前記パターン形成材料は、金属、前記金属の酸化物または合金の微粒子であることが好ましい。
また、本発明において、前記金属は、金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウムまたはスズであることが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the liquid material is dropped by an ink jet type or dispenser type discharging means.
In the present invention, the pattern forming material is preferably fine particles of a metal, an oxide or alloy of the metal.
In the present invention, the metal is preferably gold, silver, copper, platinum, nickel, palladium, or tin.
また、本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様のパターン形成方法を用いて形成された部分を有することを特徴とするデバイスを提供するものである。
前記部分は、例えば、配線パターンである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a device having a portion formed by using the pattern forming method according to the first aspect of the present invention.
The part is, for example, a wiring pattern.
また、本発明の第3の態様は、本発明の第2の態様のデバイスを有することを特徴とする電子機器を提供するものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus comprising the device according to the second aspect of the present invention.
本発明のパターン形成方法によれば、幅が細く、かつ厚さが均一な断面形状を有するパターンを形成することができる。このように、配線パターンを細くすることにより、高密度な配線が可能になり、さらには、配線パターンの厚さが均一であるため、電流密度が均一になり、断線の可能性も抑制される。
本発明のデバイスによれば、デバイスの小型化や薄膜化を可能にし、かつ断線や短絡等の不良が生じにくい。
本発明の電子機器によれば、電子機器の小型化や薄膜化を可能にし、かつ断線や短絡等の不良が生じにくい。
According to the pattern forming method of the present invention, it is possible to form a pattern having a cross-sectional shape with a narrow width and a uniform thickness. In this way, by making the wiring pattern thinner, high-density wiring becomes possible. Furthermore, since the thickness of the wiring pattern is uniform, the current density becomes uniform and the possibility of disconnection is suppressed. .
According to the device of the present invention, the device can be miniaturized and thinned, and defects such as disconnection and short-circuiting are unlikely to occur.
According to the electronic device of the present invention, the electronic device can be reduced in size and thinned, and defects such as disconnection and short circuit are hardly generated.
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のパターン形成方法、デバイスおよび電子機器を詳細に説明する。
本発明は、基板を加熱し、この加熱された状態の基板上に、パターン形成材料を分散または溶解させた液体材料を滴下して、乾燥させる。そして、液体材料を基板に滴下させたとき、蒸発速度が加熱された基板に液体材料を滴下させたときよりも遅くさせる。そして、液体材料が乾燥してなる乾燥体上に、さらに、液体材料を滴下することにより、パターンを形成するものである。
Hereinafter, a pattern forming method, a device, and an electronic apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
In the present invention, a substrate is heated, and a liquid material in which a pattern forming material is dispersed or dissolved is dropped onto the heated substrate and dried. When the liquid material is dropped on the substrate, the evaporation rate is made slower than when the liquid material is dropped on the heated substrate. Then, a pattern is formed by further dropping the liquid material onto a dried body obtained by drying the liquid material.
本発明は、以下に示す知見に基づいてなされたものであり、まず、この知見について説明する。
ここで、図1は、縦軸に線幅をとり、横軸に基板温度をとって、基板上の乾燥体の線幅の基板温度の依存性を示すグラフである。
本発明者は、まず、液体材料を基板上に滴下したときの液体材料の濡れ広がり性について調べた。この結果、図1に示すように、基板温度が高い程、溶媒の蒸発が促進され線幅が細くなることが分かった。基板温度が高いほど、広がり抑制の効果がある。
図1に示すプロットのうち、基板温度25℃、基板温度60℃の基板に液体材料を滴下し、乾燥させて乾燥体とした後の断面形状を測定した。その結果を図2(a)、(b)に示す。
The present invention has been made on the basis of the following knowledge. First, this knowledge will be described.
Here, FIG. 1 is a graph showing the dependence of the line width of the dry body on the substrate on the substrate temperature, with the line width on the vertical axis and the substrate temperature on the horizontal axis.
The inventor first examined the wet spreadability of the liquid material when the liquid material was dropped on the substrate. As a result, as shown in FIG. 1, it was found that the higher the substrate temperature, the more the evaporation of the solvent is promoted and the line width becomes narrower. The higher the substrate temperature, the more effective the spread suppression.
In the plot shown in FIG. 1, the cross-sectional shape after the liquid material was dropped onto a substrate having a substrate temperature of 25 ° C. and a substrate temperature of 60 ° C. and dried to obtain a dry body was measured. The results are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
図2(a)は、横軸に幅方向の距離をとり、縦軸に高さをとって、基板温度60℃で液体材料を滴下したときの乾燥体の断面プロファイルであり、(b)は、横軸に幅方向の距離をとり、縦軸に高さをとって、基板温度25℃で液体材料を滴下したときの乾燥体の断面プロファイルである。
図2(a)、(b)に示すように、基板温度が高い程、溶媒の対流が促進され、乾燥体における断面の高低差は大きくなり、幅方向の端部が高くなり、断面形状が略凹状になった。
このような温度域のままで、例えば、図2(a)に示す断面形状を有する乾燥体に、再度、液体材料を滴下した。すなわち、基板温度が60℃のままで、乾燥体に、再度液体材料を滴下し、乾燥させた。
この場合、図3(a)に示すように、乾燥体の凹部に更に凹部が形成され、断面形状が矩形にはらならない。
次に、基板温度25℃で液体材料を滴下したときの乾燥体(図2(b))に、基板温度25℃のままで、再度、液体材料を滴下し、乾燥させた。この場合、図3(b)に示すように、凹部に更に凹部が形成されることなく、断面形状が矩形状に近づくことが分かった。
このように、基板温度一定のままで、再度、液体材料を滴下した場合、基板温度が高く、線幅の細いものほど、再度滴下した後の断面形状が矩形から離れてしまうことを本発明者は見出した。
FIG. 2A is a cross-sectional profile of a dry body when a liquid material is dropped at a substrate temperature of 60 ° C. with the horizontal axis taking the distance in the width direction and the vertical axis taking the height, and FIG. The cross-sectional profile of the dry body when the liquid material is dropped at a substrate temperature of 25 ° C. with the horizontal axis being the distance in the width direction and the vertical axis being the height.
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the higher the substrate temperature, the more the convection of the solvent is promoted, the cross-sectional height difference in the dry body becomes larger, the end in the width direction becomes higher, and the cross-sectional shape becomes larger. It became almost concave.
In such a temperature range, for example, the liquid material was dropped again on the dry body having the cross-sectional shape shown in FIG. That is, the liquid material was dropped again on the dried body with the substrate temperature kept at 60 ° C., and dried.
In this case, as shown to Fig.3 (a), a recessed part is further formed in the recessed part of a dry body, and cross-sectional shape does not become a rectangle.
Next, the liquid material was dropped again and dried at the substrate temperature of 25 ° C. on the dried body (FIG. 2B) when the liquid material was dropped at the substrate temperature of 25 ° C. In this case, as shown in FIG.3 (b), it turned out that a cross-sectional shape approximates a rectangular shape, without forming a recessed part further in a recessed part.
As described above, when the liquid material is dropped again with the substrate temperature kept constant, the present inventors show that as the substrate temperature is higher and the line width is narrower, the cross-sectional shape after dropping again is separated from the rectangle. Found.
さらに、鋭意検討した結果、再度、液体材料を滴下した場合、蒸発量により、再度滴下した後の断面形状が矩形から離れてしまうことを本発明者は見出した。
そこで、再度滴下する液体材料の蒸発量を調整するために、基板温度以外に、液体材料を滴下する周囲の湿度を調節することにより、再度滴下した後の断面形状を矩形状に近づけることができることが分かった。
本発明においては、初めに液体材料を滴下する温度よりも低い温度で、次に、液体材料を滴下することにより、次に滴下する液体材料が乾燥したときに生じる高低差を軽減し、より矩形に近い断面を有するパターンを形成することができる。
さらには、本発明においては、初めに液体材料を滴下する温度よりも、高い湿度の環境で、次に、液体材料を滴下することにより、次に滴下する液体材料が乾燥しにくくなり、乾燥により生じる高低差を軽減し、より矩形に近い断面を有するパターンを形成することができる。
Furthermore, as a result of intensive studies, the present inventor has found that when the liquid material is dropped again, the cross-sectional shape after dropping again is separated from the rectangle due to the evaporation amount.
Therefore, in order to adjust the evaporation amount of the liquid material to be dropped again, in addition to the substrate temperature, the cross-sectional shape after dropping again can be made closer to a rectangular shape by adjusting the humidity around which the liquid material is dropped. I understood.
In the present invention, by dropping the liquid material at a temperature lower than the temperature at which the liquid material is first dropped, the height difference generated when the liquid material to be dropped next is dried is reduced, and the rectangular shape becomes more rectangular. A pattern having a cross-section close to 1 can be formed.
Furthermore, in the present invention, in the environment where the temperature is higher than the temperature at which the liquid material is first dropped, by dropping the liquid material next, it becomes difficult to dry the liquid material to be dropped next. The generated height difference can be reduced, and a pattern having a cross section closer to a rectangle can be formed.
なお、上記本発明の知見を得るためにした実験(図1〜図3(a)、(b)参照)は、いずれも、液体材料の滴下には、インクジェットヘッドを用いた。このインクジェットヘッドには、FUJIFILM DIMATIX製 DMP2831用ヘッド DMC−11610(製品型番)を用いた。また、液体材料には、ハリマ化成製NPS−J(製品名)を用い、基板には、石英ガラスを用いた。
形成条件は、吐出周波数を1.7kHzとし、打滴ピッチを60μmとし、吐出速度を10m/秒とし、ヘッドと基板との距離を0.5mmとした。
また、図1に示す板上の乾燥体の線幅、図2(a)、(b)および図3(a)、(b)に示す断面プロファイルは、キーエンス製 超深度カラー3D形状測定顕微鏡VK−9510を用いて測定した。
In all of the experiments (see FIGS. 1 to 3A and 3B) for obtaining the knowledge of the present invention, an ink jet head was used for dropping the liquid material. For this inkjet head, DMC-28310 head DMC-11610 (product model number) manufactured by FUJIFILM DIMATIX was used. Moreover, Harima Kasei NPS-J (product name) was used for the liquid material, and quartz glass was used for the substrate.
The formation conditions were a discharge frequency of 1.7 kHz, a droplet ejection pitch of 60 μm, a discharge speed of 10 m / second, and a distance between the head and the substrate of 0.5 mm.
Further, the line width of the dry body on the plate shown in FIG. 1 and the cross-sectional profiles shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) and FIGS. 3 (a) and 3 (b) are the ultra deep color 3D shape measuring microscope VK manufactured by Keyence. Measured using -9510.
次に、本実施形態のパターン形成方法について説明する。
図4は、本発明の実施形態に係るパターン形成方法に用いられるパターン形成装置の一例を示す模式図である。
図4に示すパターン形成装置10は、1対のガイド12a、12bと、ステージ14と、駆動部16と、ヒータ18と、冷却ユニット20と、温度調節部22と、吐出部(吐出手段)24と、制御部26とを有する。
制御部26は、吐出部24、駆動部16および温度調節部22に接続されており、これらを制御するものである。
Next, the pattern formation method of this embodiment is demonstrated.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a pattern forming apparatus used in the pattern forming method according to the embodiment of the present invention.
The
The
パターン形成装置10においては、長尺のガイド12a、12bが所定の間隔を設けて配置されている。このガイド12a、12bには、ガイド12a、12bの長手方向(以下、X方向という)に移動可能にステージ14が設けられている。
ガイド12a、12bの間にはヒータ18が設けられており、このヒータ18とX方向において所定の間隔をあけて、冷却ユニット20が設けられている。
ガイド12a、12bの上方には、吐出部20が、ヒータ18と冷却ユニット20との間の間隔に整合するように配置されている。このガイド12a、12bには、例えば、直動ガイドが用いられる。
In the
A
Above the
ステージ14は、X方向に移動可能なようにガイド12a、12bに設けられるものであり、ステージ14の表面14aには、パターンが形成される基板30が載置される。
このステージ14には、X方向に移動可能な移動機構(図示せず)が設けられている。この移動機構には、駆動部16が設けられており、この駆動部16を介してステージ14はX方向に移動させられる。制御部26により、駆動部16を介してステージ14が移動される。
駆動部16は、直動ガイド上のものを動かすことができるものであれば、その構成は、特に限定されるものではない。
本実施形態においては、吐出部24から、後述するように基板30の表面30aに所定のパターン状にインクが吐出される。このため、駆動部16は、パターンを形成することができる移動分解能を有する。
The
The
The configuration of the driving
In the present embodiment, ink is ejected from the
ヒータ18は、例えば、カーボンヒータまたはシリコンヒータで構成されるものである。このヒータ18は、温度調節部22に接続されており、この温度調節部22により、ヒータ18の温度が調節される。
ヒータ18上にステージ14が配置されて、ステージ14とともに基板30が、所定の温度に加熱され、その温度に保持される。
The
The
冷却ユニット20は、例えば、ペルチェ素子により構成されるものか、または冷却ファンにより構成されるものである。
この冷却ユニット20は、温度調節部22に接続されており、この温度調節部22により、冷却ユニット20の温度が調節される。また、冷却ユニット20が冷却ファンを有する場合、冷却ファンの回転数などが調節される。
冷却ユニット20上にステージ14が配置されて、ステージ14とともに基板30が、所定の温度に冷却され、その温度に保持される。
本実施形態においては、制御部26により、ヒータ18および冷却ユニット20の温度が温度調節部22を介して調節される。これにより、基板30の温度が所定の温度にされる。
The cooling
The cooling
The
In the present embodiment, the temperature of the
吐出部24は、パターン形成材料を分散または溶解させた液体材料を、基板30の表面30aに、所定のパターン状に滴下するものであり、滴下位置を調節するための位置決め機構(図示せず)が設けられている。
The
この吐出部24は、パターン形成材料を分散または溶解させた液体材料を滴下することができれば、その構成は、特に限定されるものではない。この吐出部24には、インクジェットヘッドを用いることが好ましい。インクジェットヘッドを用いた場合、吐出する液体材料の量、液体材料の吐出周波数、液体材料の着弾位置が正確に制御可能である。
インクジェットヘッドとしては、例えば、圧電方式、サーマル方式、静電アクチュエータ方式、および静電吸引方式等の種々の方式のインクジェットヘッドを用いることができる。
また、吐出部24は、ディスペンサでもよい。このディスペンサは、インクジェットよりも吐出量が多く、より大きなパターンを形成することができる。
The structure of the
As the inkjet head, for example, various types of inkjet heads such as a piezoelectric method, a thermal method, an electrostatic actuator method, and an electrostatic suction method can be used.
Further, the
また、液体材料のパターン形成材料は、金属もしくはその金属の酸化物または合金の微粒子であることが好ましい。その金属としては、例えば、金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウムまたはスズなどである。また、金属もしくはその金属の酸化物または合金の微粒子の粒子径は、10nm以下であることが好ましい。 The pattern forming material of the liquid material is preferably fine particles of a metal or an oxide or alloy of the metal. Examples of the metal include gold, silver, copper, platinum, nickel, palladium, and tin. Moreover, it is preferable that the particle diameter of the fine particle of a metal or its metal oxide or alloy is 10 nm or less.
液体材料のパターン形成材料を、上記金属またはその金属の酸化物及び合金の微粒子とすることにより、加熱焼成処理を施すと導電性が得られる。 When the pattern forming material of the liquid material is fine particles of the above-mentioned metal or an oxide and alloy of the metal, conductivity can be obtained when heat-firing treatment is performed.
本発明においては、液体材料のパターン形成材料は、導電性高分子材料等の他の導電性を有する材料を用いてもよい。
パターン形成材料を分散または溶解させた液体材料は、例えば、ハリマ化成製NSP−J(商品名)を用いることができる。
パターン形成材料を分散または溶解させる分散媒または溶媒には、例えば、水の他に、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、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、更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、シクロヘキサノンなどの極性化合物を挙げることができる。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し易さの点で、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、更に好ましい分散媒または溶媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。これらの分散媒または溶媒は、単独でも、あるいは2種以上の混合物としても使用することができる。
In the present invention, the liquid pattern forming material may be another conductive material such as a conductive polymer material.
As the liquid material in which the pattern forming material is dispersed or dissolved, for example, NSP-J (trade name) manufactured by Harima Kasei can be used.
Examples of the dispersion medium or solvent for dispersing or dissolving the pattern forming material include, in addition to water, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol, n-heptane, n-octane, decane, tetradecane, toluene, xylene, Hydrocarbon compounds such as cymene, durene, indene, dipentene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene, cyclohexylbenzene, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl Ethers such as ether, 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, p-dioxane, etc. Ether-based compounds, propylene carbonate, .gamma.-butyrolactone, N- methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, may be mentioned polar compounds such as cyclohexanone. Of these, water, alcohols, hydrocarbon compounds, and ether compounds are preferred and more preferred dispersions in terms of fine particle dispersibility, dispersion stability, and ease of application to the droplet discharge method. Examples of the medium or solvent include water and hydrocarbon compounds. These dispersion media or solvents can be used singly or as a mixture of two or more.
次に、パターン形成装置10を用いて、パターン形成方法について説明する。
本実施形態において、基板30には、ガラス基板、セラミック基板、プラスチック基板など種々の材質で形成された板状部材を用いることができる。
また、基板30は可撓性を有するフィルム材、すなわち、湾曲可能なフィルム材でも良い。この場合、基板30には、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリシクロオレフィンフィルム、2軸延伸ポリプロピレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリ塩化ビニールフィルム、メタクリル−スチレン樹脂フィルム、ポリイミドフィルム、シリコーン樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルムなどの各種プラスチックフィルムを用いることができる。
Next, a pattern forming method will be described using the
In the present embodiment, the
The
本実施形態においては、液体材料として、例えば、金属の微粒子を溶媒中に分散させた金属微粒子分散インク40(以下、単にインク40という)を用いて、このインク40を吐出部24から基板30に対して吐出して、例えば、配線パターンを形成する。
In the present embodiment, as the liquid material, for example, a metal fine particle dispersed ink 40 (hereinafter simply referred to as ink 40) in which metal fine particles are dispersed in a solvent is used, and this
図5(a)〜(e)は、本発明の実施形態に係るパターン形成方法を工程順に示す模式図である。なお、図5(a)〜(e)においては、基板30を示し、パターン形成装置10の構成についての図示は省略する。
FIGS. 5A to 5E are schematic views showing the pattern forming method according to the embodiment of the present invention in the order of steps. 5A to 5E, the
まず、図4に示すように、基板30が載置されたステージ14をヒータ18の上方に移動させる。
次に、ヒータ18を所定の温度に加熱し、ステージ14とともに基板30を所定の温度にする。
First, as shown in FIG. 4, the
Next, the
次に、基板14を所定の加熱した温度に保持した状態で、制御部26を介してステージ14を駆動部16により方向Dに、吐出部24に対して相対的に移動させ、吐出部24と基板30との方向Dにおける相対的な位置を変えながら、吐出部24から、図5(a)に示すように、インク40を基板30の表面30aに所定のパターン状に吐出する。
このとき、基板30は、例えば、60℃にされており、図5(b)に示すように、吐出されたインク40は蒸発していき、このインク40が完全に広がる前に乾燥する。
そして、コーヒーステイン現象により、図5(c)に示すように、凹型の断面形状を有する乾燥体42が形成される。この乾燥体42は、膜厚の高低差が常温の基板にインクを吐出し乾燥して得られる乾燥体に比べて大きい。
Next, in a state where the
At this time, the
As a result of the coffee stain phenomenon, a
次に、ステージ14を、方向Dに移動させて、冷却ユニット20の上方に移動させる(図4参照)。
そして、冷却ユニット20を、2回目にインク40aを吐出する際の基板30の設定温度になるように、制御部26により温度調節部22を介して、その冷却ユニット20の温度を調節する。
Next, the
Then, the temperature of the cooling
次に、基板14を所定の冷却した温度に保持した状態で、ステージ14を駆動部16により方向R、すなわち、吐出部24側に移動させる。
そして、吐出部24と基板30との方向Rにおける相対的な位置を変えながら、基板30にインク40により形成されたパターンと同じ位置に、すなわち、図5(c)に示す乾燥体42の凹部42aにインク40aを吐出する。これにより、図5(d)に示すように、凹部42aがインク40aにより埋められる。
このとき、基板30の温度は、室温程度であるため、蒸発量が小さく、コーヒーステイン現象が生じにくく、インク40aの乾燥後も凹部42aの内側に凹形状を作ることがない。これにより、図5(e)に示すように、乾燥体42の凹部42a内を埋めるような乾燥体44が形成される。このため、細く、かつ厚さが均一な、矩形に近い断面形状の配線部46(図5(e)参照)を有する配線パターンを形成することができる。
Next, in a state where the
And while changing the relative position in the direction R of the
At this time, since the temperature of the
本実施形態においては、基板30を加熱した状態で、方向Dに搬送しつつ、インク40を所定のパターン状に吐出して乾燥させる。その後、ステージ14を冷却ユニット20側に移動させる。このため、基板30の搬送方向が逆になる。これにより、吐出部24における1回目のインク40の吐出パターンと、2回目のインク40aの吐出パターンとが反転する。このことから、制御部26においては、1回目のインク40の吐出パターンの後、1回目のインク40の吐出パターンを反転させて、2回目のインク40aの吐出パターンを生成し、2回目のインク40aを吐出させる。
In the present embodiment, the
次に、パターン形成後、一定時間加熱焼成し、粒子同士を融着させ、パターンに導電性を付与することで、細く、かつ厚さが均一な矩形断面を持つ配線パターンが形成される。
本実施形態においては、このように、配線パターンを細くすることにより、高密度な配線が可能になり、さらには、配線パターンの厚さが均一であるため、電流密度が均一になり、断線の可能性も抑制される。
なお、パターン形成装置10においては、ヒータ18の上方に、加熱焼成処理を施すための熱処理ヒータを設ける構成としてもよい。この場合、熱処理ヒータには、急速加熱処理に利用される赤外線ランプ等が用いられる。
また、加熱焼成処理を施すための加熱焼成炉を設けてもよい。この場合、ステージ12から加熱焼成炉に搬送できるように、搬送手段を設けることが好ましい。
Next, after the pattern is formed, the wiring pattern having a rectangular cross section that is thin and uniform in thickness is formed by heating and baking for a certain period of time, fusing the particles together and imparting conductivity to the pattern.
In this embodiment, by reducing the wiring pattern in this way, high-density wiring is possible. Further, since the thickness of the wiring pattern is uniform, the current density is uniform, and disconnection is caused. The possibility is also suppressed.
In the
Moreover, you may provide the heat-firing furnace for performing a heat-firing process. In this case, it is preferable to provide a transport means so that the stage 12 can be transported to the heating and firing furnace.
本実施形態のパターン形成装置10においては、2回目のインク40aを吐出する前に、基板30の温度を下げて、インク40aの蒸発速度を遅くさせるようにしたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、基板30の温度を冷却ユニット20により温度を下げることに変えて、基板30の周囲の湿度を高くし、乾燥体42の湿度を上昇させてもよい。この場合、基板30の周囲の湿度を高くするために、インク40aの分散媒成分を蒸発させた蒸気を加湿装置から噴出させればよい。
In the
本実施形態においては、2回目のインク40aの吐出量(滴下量)は、乾燥体42の凹部42aを埋め、乾燥後に、配線部46の上面が平らになる量に調整する必要がある。このため、1回目のインク40の吐出量(滴下量)に対して、2回目のインク40aの吐出量を変える等して調整することが好ましい。また、吐出量以外にも、1回目のインク40の吐出密度(滴下密度)に対して、2回目のインク40aの吐出密度(滴下密度)を変える等して調整することが好ましい。より好ましくは、1回目のインク40の吐出量(滴下量)および吐出密度(滴下密度)に対して、2回目のインク40aの吐出量(滴下量)および吐出密度(滴下密度)を変える等して調整することが好ましい。
これらは、形成するパターン、使用するインクにより変わるものであり、事前に実験をして、1回目のインク40の吐出量(滴下量)および/または吐出密度(滴下密度)に対する、2回目のインク40aの吐出量および/またはおよび吐出密度(滴下密度)を決定しておく。なお、吐出密度(滴下密度)は、吐出周波数により調整することができる。
In the present embodiment, it is necessary to adjust the discharge amount (drop amount) of the
These vary depending on the pattern to be formed and the ink to be used, and the second ink with respect to the ejection amount (drop amount) and / or the ejection density (drop density) of the
なお、本実施形態のパターン形成装置10においては、吐出部24を挟んでヒータ18と冷却ユニット20とを配置した構成としたが、本発明は、これに限定されるものではない。
例えば、図6に示すようなパターン形成装置10aを用いてもよい。このパターン形成装置10aには、図1に示すパターン形成装置10に比して、2つの吐出部24、24aを有し、吐出部24がヒータ18と冷却ユニット20との間に設けられ、吐出部24aが、ヒータ18および冷却ユニット20間とは反対側の冷却ユニット20の端に設けられている点が異なり、それ以外の構成は、図1に示すパターン形成装置10と同様に構成であるため、その詳細な説明は省略する。なお、吐出部24aは、吐出部24と同様の構成を有する。
In the
For example, a
パターン形成装置10aにおいては、基板30を方向Dの一方向に移動させつつ、ヒータ20で加熱された基板30に、吐出部24でインク40を吐出し、次に、冷却ユニット20で基板30を所定の温度にしつつ、吐出部24aでインク40aを吐出して、配線パターンを形成するものである。
パターン形成装置10aにおいても、パターン形成装置10aと同様に、図5(a)〜(e)に示す工程により、図5(e)に示すように、細く、かつ厚さが均一な断面形状の配線部46を有する配線パターンを形成することができる。このように、配線パターンを細くすることにより、高密度な配線が可能になり、さらには、配線パターンの厚さが均一であるため、電流密度が均一になり、断線の可能性も抑制される。
In the
Similarly to the
なお、パターン形成装置10aでは、基板30を方向Dの一方向にしか移動させないため、吐出部24における1回目のインク40の吐出パターンと、吐出部24aにおける2回目のインク40aの吐出パターンとは同じである。このため、制御部26においては、パターン形成装置10とは異なり、1回目のインク40の吐出パターンの後、1回目のインク40の吐出パターンを反転させて、2回目のインク40aの吐出パターンを生成する必要がない。
In the
このパターン形成装置10aにおいても、2回目のインク40aを吐出する前に、基板30の温度を下げて、インク40aの蒸発速度を遅くさせるようにしたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、基板30の温度を冷却ユニット20により温度を下げることに変えて、基板30の周囲の湿度を高くし、乾燥体42の湿度を上昇させてもよい。この場合、基板30の周囲の湿度を高くするために、インク40aの分散媒成分を蒸発させた蒸気を加湿装置から噴出させればよい。
Also in this
このパターン形成装置10aにおいても、2回目のインク40aの吐出量(滴下量)は、乾燥体42の凹部42aを埋め、配線部46の上面が平らになる量に調整する必要がある。このため、1回目のインク40の吐出量(滴下量)に対して、2回目のインク40aの吐出量を変える等して調整することが好ましい。また、吐出量以外にも、1回目のインク40の吐出密度(滴下密度)に対して、2回目のインク40aの吐出密度(滴下密度)を変える等して調整することが好ましい。より好ましくは、1回目のインク40の吐出量(滴下量)および吐出密度(滴下密度)に対して、2回目のインク40aの吐出量(滴下量)および吐出密度(滴下密度)を変える等して調整することが好ましい。
これらは、形成するパターン、使用するインクにより変わるものであり、事前に実験をして、1回目のインク40の吐出量(滴下量)および/または吐出密度(滴下密度)に対する、2回目のインク40aの吐出量および/またはおよび吐出密度(滴下密度)を決定しておく。なお、吐出密度(滴下密度)は、吐出周波数により調整することができる。
Also in this
These vary depending on the pattern to be formed and the ink to be used, and the second ink with respect to the ejection amount (drop amount) and / or the ejection density (drop density) of the
このパターン形成装置10aでは、吐出部24について決定された1回目のインク40の吐出量(滴下量)および/または吐出密度(滴下密度)とし、吐出部24aについて決定された2回目のインク40aの吐出量および/またはおよび吐出密度(滴下密度)としておくことができる。
In the
また、本実施形態のパターン形成方法によって、例えば、デバイスの配線パターンが形成される。 In addition, for example, a wiring pattern of a device is formed by the pattern forming method of the present embodiment.
本実施形態において、デバイスとは、例えば、液晶表示装置、有機EL表示装置、およびプラズマ表示装置等の画像表示装置、プリント配線基板、アンテナ回路などであるが、本発明において、デバイスは、これらに限定されるものではない。
また、このデバイスを備えた電子機器としては、例えば、テレビ、パソコン、携帯電話、RFIDなどであるが、本発明において、電子機器は、これらに限定されるものではない。
In the present embodiment, the device is, for example, an image display device such as a liquid crystal display device, an organic EL display device, and a plasma display device, a printed wiring board, an antenna circuit, and the like. It is not limited.
Moreover, examples of the electronic apparatus provided with this device include a television, a personal computer, a mobile phone, and an RFID. However, in the present invention, the electronic apparatus is not limited to these.
以上、本発明のパターン形成方法、デバイスおよび電子機器について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのは、もちろんである。 The pattern forming method, device, and electronic apparatus of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications are made without departing from the gist of the present invention. Of course, you may.
10 パターン形成装置
12a、12b ガイド
14 ステージ
16 駆動部
18 ヒータ
20 冷却ユニット
22 温度調節部
24 吐出部(吐出手段)
26 制御部
30 基板
40 金属微粒子分散インク(インク)
42、44 乾燥体
42a 凹部
46 配線部
DESCRIPTION OF
26
42, 44
Claims (10)
前記基板を所定の温度に保持しつつ、パターン形成材料を分散または溶解させた液体材料を前記基板上に滴下し、乾燥させる第2の工程と、
前記液体材料を前記所定の温度の基板に滴下させたときの蒸発速度よりも蒸発速度を遅くさせる第3の工程と、
前記液体材料が乾燥してなる乾燥体上に、前記液体材料を滴下する第4の工程とを有することを特徴とするパターン形成方法。 A first step of heating the substrate to a predetermined temperature;
A second step in which a liquid material in which a pattern forming material is dispersed or dissolved is dropped onto the substrate while being held at a predetermined temperature, and is dried;
A third step of causing the evaporation rate to be slower than the evaporation rate when the liquid material is dropped onto the substrate at the predetermined temperature;
And a fourth step of dropping the liquid material onto a dried body obtained by drying the liquid material.
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