JP2012135744A - Droplet ejection method and droplet ejection apparatus - Google Patents

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健太郎 田邉
Naoyuki Toyoda
直之 豊田
佳和 ▲濱▼
Yoshikazu Hama
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a droplet ejection method and a droplet ejection apparatus by means of which a state of a droplet ejected from a nozzle can be changed and a film formed of a liquid material can be formed on a receipt thing with high precision.SOLUTION: A first ejection method or a second ejection method is chosen. In the first ejection method, a base material S is arranged between a droplet ejection head 2 which ejects a liquid material 10 having electrostatic chargeability as a droplet D from a nozzle 261 formed at a nozzle plate 26 having electrical conductivity and an electrode 31 which is arranged facing the droplet ejection head 2 in an ejection direction of the liquid material 10 and then the liquid material 10 is ejected as the droplet from the nozzle 261 in a state where potential difference is produced between the nozzle plate 26 and the electrode 31 and thereby the droplet D is supplied to the base material S in a mist state where the droplet is divided to two or more minute droplets smaller than the original droplet. In the second ejection method, the droplet of the liquid material 10 ejected from the nozzle 261 is supplied to the base material S in a state where potential difference between the nozzle plate 26 and the electrode 31 is smaller than that in the first ejection method.

Description

本発明は、液滴吐出方法および液滴吐出装置に関する。   The present invention relates to a droplet discharge method and a droplet discharge device.

例えば、基板上に導体パターン(配線)用の液状材料や、カラーフィルター用の液状材料や、印刷用の液状材料を塗布する方法として、液体吐出ヘッドから液状材料を液滴状に吐出するインクジェット法が広く知られている(例えば、特許文献1参照)。
インクジェット法で用いられる液体吐出ヘッドは、ノズルが形成されたノズルプレートと、ノズルに連通し液状材料が充填されたキャビティと、キャビティ内の圧力を変化させる圧電素子とを有している。そして、圧電素子によってキャビティ内の圧力を高めることによりノズルから液状材料を液滴として吐出する。
For example, as a method of applying a liquid material for a conductor pattern (wiring), a liquid material for a color filter, or a liquid material for printing on a substrate, an inkjet method in which the liquid material is discharged in the form of droplets from a liquid discharge head Is widely known (see, for example, Patent Document 1).
A liquid discharge head used in the ink jet method includes a nozzle plate in which nozzles are formed, a cavity that communicates with the nozzles and that is filled with a liquid material, and a piezoelectric element that changes the pressure in the cavity. Then, the liquid material is ejected as droplets from the nozzle by increasing the pressure in the cavity by the piezoelectric element.

しかしながら、このような吐出ヘッドでは、ノズルから吐出される液滴をそのままの状態、すなわち1つの液滴として基板上に供給することしかできない。言い換えれば、ノズルから吐出される液滴の状態を必要に応じて変化させることができないため、液状材料によって基板上に形成される膜(導体パータン、カラーフィルター、画像等)を高精度に形成することができないという問題がある。   However, such an ejection head can only supply the droplets ejected from the nozzles as they are, that is, as a single droplet onto the substrate. In other words, since the state of the liquid droplets ejected from the nozzle cannot be changed as necessary, a film (conductor pattern, color filter, image, etc.) formed on the substrate with a liquid material is formed with high accuracy. There is a problem that can not be.

導体パターンの場合を例に挙げて、より具体的に説明すれば、導体パターンには、配線などの線状の部分や、端子(接続パッド)などの面状の部分が含まれる。従来の方法では、ノズルから吐出される液滴を比較的小さくすることができるため、配線については、細い配線を形成することができる。しかしながら、端子については、吐出位置をずらしながら液滴を面状に複数回にわたって供給しなければならず、形成された端子の厚さが不均一となり、他の部材との接続に不具合が生じたり、端子の電気抵抗が不均一になったりする。   More specifically, taking the case of a conductor pattern as an example, the conductor pattern includes a linear portion such as a wiring and a planar portion such as a terminal (connection pad). In the conventional method, the droplets ejected from the nozzle can be made relatively small, so that a thin wiring can be formed. However, for the terminals, the droplets must be supplied to the surface multiple times while shifting the discharge position, the thickness of the formed terminals becomes uneven, and problems with connection to other members may occur. The electrical resistance of the terminals may become uneven.

特開2007−84387号公報JP 2007-84387 A

本発明の目的は、ノズルから吐出される液滴の状態を変化させることができ、高精度に、受容物上に液状材料からなる膜を形成することのできる液滴吐出方法および液滴吐出装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a droplet discharge method and a droplet discharge device capable of changing the state of a droplet discharged from a nozzle and forming a film made of a liquid material on a receptor with high accuracy. Is to provide.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の液滴吐出方法は、導電性を有するノズルプレートに形成されたノズルから帯電性を有する液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドと前記液状材料の吐出方向に対向配置された電極との間に、前記液滴吐出ヘッドから吐出した前記液状材料を供給する受容物を配置し、前記ノズルプレートと前記電極との間に電位差を生じさせた状態で前記ノズルから前記液状材料を液滴として吐出することにより、前記液滴を該液滴よりも小さな複数の微小液滴に分裂した霧状にして前記受容物に供給する第1吐出方法と、前記ノズルプレートと前記電極との間の電位差を前記第1吐出方法よりも小さな状態とし前記ノズルから吐出した前記液状材料の液滴を前記受容物に供給する第2吐出方法とを選択することを特徴とする。
これにより、ノズルから吐出される液滴の状態を変化させることができ、高精度に、受容物上に液状材料からなる膜を形成することのできる液滴吐出方法を提供することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The droplet ejection method of the present invention includes a droplet ejection head that ejects a liquid material having charging properties as droplets from a nozzle formed on a conductive nozzle plate, and the droplet ejection head and ejection of the liquid material. A receptor for supplying the liquid material discharged from the droplet discharge head is disposed between electrodes opposed to each other in a direction, and a potential difference is generated between the nozzle plate and the electrode. A first discharge method for discharging the liquid material as droplets from a nozzle and supplying the droplets to the receiver in the form of a mist divided into a plurality of micro droplets smaller than the droplets; and the nozzle Selecting a second discharge method in which a potential difference between the plate and the electrode is made smaller than that in the first discharge method and droplets of the liquid material discharged from the nozzle are supplied to the receptor. To.
Accordingly, it is possible to provide a droplet discharge method that can change the state of the droplet discharged from the nozzle and can form a film made of a liquid material on the receptor with high accuracy.

本発明の液滴吐出方法では、前記第1吐出方法において、前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴は、前記ノズルプレートと前記電極との間に発生した電位空間で帯電し、該帯電により発生する静電反発力によって前記複数の微小液滴に分裂することが好ましい。
これにより、第1吐出方法において、より確実に、液滴を複数の微小液滴に分裂させることができる。
In the droplet discharge method of the present invention, in the first discharge method, the droplet of the liquid material discharged from the nozzle is charged in a potential space generated between the nozzle plate and the electrode, and the charging is performed. It is preferable that the plurality of fine droplets are split by the electrostatic repulsive force generated by.
Thereby, in the first ejection method, it is possible to more reliably divide the droplet into a plurality of micro droplets.

本発明の液滴吐出方法では、前記第1吐出方法において、前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴は、該液滴に働く電荷反発力が表面張力よりも大きいことが好ましい。
これにより、第1吐出方法において、より確実に、液滴を複数の微小液滴に分裂させることができる。
本発明の液滴吐出方法では、前記第1吐出方法において、前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴に働く表面張力をTとし、前記液滴の帯電量をQとし、前記液滴の半径をRとし、真空の誘電率をεとし、円周率をπとしたとき、T≦Q/64πεなる関係を満足することが好ましい。
これにより、第1吐出方法において、より確実に、液滴を複数の微小液滴に分裂させることができる。
In the droplet discharge method of the present invention, in the first discharge method, the liquid material droplet discharged from the nozzle preferably has a charge repulsive force acting on the droplet larger than the surface tension.
Thereby, in the first ejection method, it is possible to more reliably divide the droplet into a plurality of micro droplets.
In the droplet discharge method of the present invention, in the first discharge method, the surface tension acting on the droplet of the liquid material discharged from the nozzle is T, the charge amount of the droplet is Q, It is preferable that the relationship T ≦ Q 2 / 64π 2 ε 0 R 3 is satisfied, where R is the radius, ε 0 is the dielectric constant of the vacuum, and π is the circumference.
Thereby, in the first ejection method, it is possible to more reliably divide the droplet into a plurality of micro droplets.

本発明の液滴吐出方法では、前記液状材料の電気伝導率は、1×10-12S/m以上、1×10−2S/m以下であることが好ましい。
これにより、より確実に、液滴を複数の微小液滴に分裂させることができる。
本発明の液滴吐出方法では、前記第2吐出方法において、前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴は、該液滴に働く電荷反発力が表面張力よりも小さいことが好ましい。
これにより、第2吐出方法において、液滴が第1吐出方法のように分裂するのを防止することができる。
In the droplet discharge method of the present invention, the electrical conductivity of the liquid material is preferably 1 × 10 −12 S / m or more and 1 × 10 −2 S / m or less.
Thereby, it is possible to more reliably divide the droplet into a plurality of minute droplets.
In the droplet discharge method of the present invention, in the second discharge method, the liquid material droplet discharged from the nozzle preferably has a charge repulsive force acting on the droplet smaller than the surface tension.
Thereby, in the second ejection method, it is possible to prevent the droplets from being split as in the first ejection method.

本発明の液滴吐出方法では、前記液滴吐出ヘッドは、前記液状材料が充填され、前記ノズルに連通するキャビティと、前記キャビティ内の圧力を変化させる圧力発生部とを有し、前記圧電素子を駆動することにより前記ノズルから前記液状材料を吐出することが好ましい。
これにより、液滴の吐出を圧電発生部の駆動により行うことができるため、液滴の霧状化を省電力で実現することができる。
In the droplet discharge method of the present invention, the droplet discharge head includes a cavity that is filled with the liquid material and communicates with the nozzle, and a pressure generation unit that changes the pressure in the cavity, and the piezoelectric element It is preferable that the liquid material is discharged from the nozzle by driving.
Thereby, since the discharge of the droplet can be performed by driving the piezoelectric generator, the atomization of the droplet can be realized with power saving.

本発明の液滴吐出方法では、前記第1吐出方法において、前記微小液滴の平均滴径は、1nm以上、10μm以下であることが好ましい。
これにより、受容物上に形成される液状材料からなる膜を充分に薄くすることができると共に、膜の厚さを均一化することができる。
本発明の液滴吐出方法では、前記第1吐出方法で吐出した前記液滴の前記受容物に対する着弾面積は、前記第2吐出方法で吐出した前記液滴の前記受容物に対する着弾面積よりも大きいことが好ましい。
これにより、第1吐出方法によって受容物上に形成される端子の膜厚を充分に薄くすることができると共に、膜厚を均一化することができる。
In the droplet discharge method of the present invention, in the first discharge method, the average droplet diameter of the micro droplets is preferably 1 nm or more and 10 μm or less.
Thereby, the film made of the liquid material formed on the receptor can be made sufficiently thin and the thickness of the film can be made uniform.
In the droplet discharge method of the present invention, the landing area of the droplet discharged by the first discharge method on the receptor is larger than the landing area of the droplet discharged by the second discharge method on the receptor. It is preferable.
Thereby, the film thickness of the terminal formed on the receptor by the first discharge method can be made sufficiently thin, and the film thickness can be made uniform.

本発明の液滴吐出方法では、前記液状材料は、前記受容物に導体パターンを形成するための配線形成用の液状材料であることが好ましい。
これにより、受容物に回路が形成された回路基板の製造が簡単となると共に、回路基板の電気的特性が向上する。
本発明の液滴吐出方法では、前記受容物に形成する前記導体パターンの線状をなす配線については、前記第2供給方法で前記液状材料を供給し、面状をなす端子については、前記第1供給方法で前記液状材料を供給することが好ましい。
これにより、電気的特性に優れる導体パターンを形成することができる。
In the droplet discharge method of the present invention, it is preferable that the liquid material is a liquid material for wiring formation for forming a conductor pattern on the receptor.
This simplifies the manufacture of a circuit board with a circuit formed on the receptacle and improves the electrical characteristics of the circuit board.
In the droplet discharge method of the present invention, the wiring material forming the conductor pattern formed on the receptor is supplied with the liquid material by the second supply method, and the terminal having a surface shape is the first wiring. It is preferable to supply the liquid material by one supply method.
Thereby, the conductor pattern which is excellent in an electrical property can be formed.

本発明の液滴吐出方法では、前記液状材料は、金属粒子を分散媒に分散したものであることが好ましい。
これにより、導体パターンを形成するのに適した液状材料となる。
本発明の液滴吐出装置は、導電性を有するノズルプレートに形成されたノズルから帯電性を有する液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドと前記液状材料の吐出方向に対向配置された電極と、
前記ノズルプレートと前記電極との間に電位差を発生させる電位差発生手段とを有し、
前記電位差発生手段によって前記ノズルプレートと前記電極との間に電位差を生じさせた状態で前記ノズルから前記液状材料を液滴として吐出することにより、前記液滴を該液滴よりも小さな複数の微小液滴に分裂した霧状にして、前記液滴吐出ヘッドと前記電極との間に配置された受容物に供給する第1吐出方法と、前記ノズルプレートと前記電極との間の電位差を前記第1吐出方法よりも小さな状態とし前記ノズルから吐出した前記液状材料の液滴を前記霧状に分裂させずに前記受容物に供給する第2吐出方法とを選択可能であることを特徴とする。
これにより、ノズルから吐出される液滴の状態を変化させることができ、高精度に、受容物上に液状材料からなる膜を形成することのできる液滴吐出装置を提供することができる。
In the droplet discharge method of the present invention, it is preferable that the liquid material is obtained by dispersing metal particles in a dispersion medium.
Thereby, it becomes a liquid material suitable for forming a conductor pattern.
A droplet discharge device of the present invention includes a droplet discharge head that discharges a liquid material having charging properties as droplets from a nozzle formed on a nozzle plate having conductivity,
An electrode disposed opposite to the liquid droplet ejection head in the liquid material ejection direction;
A potential difference generating means for generating a potential difference between the nozzle plate and the electrode;
By discharging the liquid material as droplets from the nozzle in a state in which a potential difference is generated between the nozzle plate and the electrode by the potential difference generating means, the droplet is made into a plurality of microscopic droplets smaller than the droplet. A first discharge method for supplying a receiver disposed between the droplet discharge head and the electrode in the form of a mist divided into droplets; and a potential difference between the nozzle plate and the electrode. It is possible to select a second ejection method in which the liquid material droplets ejected from the nozzle are supplied to the receiver without being divided into mists in a state smaller than the one ejection method.
Accordingly, it is possible to provide a droplet discharge device that can change the state of the droplet discharged from the nozzle and can form a film made of a liquid material on the receptor with high accuracy.

本発明の液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the droplet discharge apparatus of this invention. 図1に示す液滴吐出装置が備えるインクジェットヘッドおよびテーブルの概略構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating schematic structure of the inkjet head and table with which the droplet discharge apparatus shown in FIG. 1 is provided. 図1に示す液滴吐出装置の作動を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the action | operation of the droplet discharge apparatus shown in FIG. 図1に示す液滴吐出装置の作動を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the action | operation of the droplet discharge apparatus shown in FIG. 回路基板の製造方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of a circuit board.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
《液滴吐出装置》
まず、本発明の液滴吐出装置の一例について説明する。
図1は、本発明の液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図、図2は、図1に示す液滴吐出装置が備えるインクジェットヘッドおよびテーブルの概略構成を説明するための模式図、図3および図4は、図1に示す液滴吐出装置の作動を説明するための模式図、図5は、回路基板の製造方法を説明するための模式図である。なお、図1において、X方向、Y方向およびZ方向は、互いに直交する方向である。
図1および図2に示すように、液滴吐出装置1は、インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)2と、基材(受容物)Sを載置するテーブル3と、電圧印加手段(電位差発生手段)4と、これらの駆動を制御する制御装置100とを有している。以下、これら各構成要素について順次詳細に説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
<Droplet ejection device>
First, an example of the droplet discharge device of the present invention will be described.
1 is a perspective view showing a schematic configuration of a droplet discharge device of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a schematic configuration of an inkjet head and a table provided in the droplet discharge device shown in FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the droplet discharge device shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a circuit board manufacturing method. In FIG. 1, the X direction, the Y direction, and the Z direction are directions orthogonal to each other.
As shown in FIGS. 1 and 2, the droplet discharge device 1 includes an inkjet head (droplet discharge head) 2, a table 3 on which a substrate (acceptor) S is placed, and voltage application means (potential difference generation means). ) 4 and a control device 100 for controlling these drives. Hereinafter, each of these components will be described in detail.

(インクジェットヘッド)
インクジェットヘッド2は、第1移動手段61によりX方向に移動および位置決め可能とされている。また、インクジェットヘッド2は、リニアモータ51によりZ方向に移動および位置決め可能とされている。また、インクジェットヘッド2は、モータ52、53、54により、それぞれα、β、γ方向に揺動(回転)および位置決め可能とされている。
(Inkjet head)
The inkjet head 2 can be moved and positioned in the X direction by the first moving means 61. The inkjet head 2 can be moved and positioned in the Z direction by a linear motor 51. The inkjet head 2 can be swung (rotated) and positioned in the α, β, and γ directions by motors 52, 53, and 54, respectively.

図2に示すように、インクジェットヘッド2は、ヘッド本体21を有している。そして、このヘッド本体21には、リザーバ211と、リザーバ211から分岐された複数のインク室212が形成されている。リザーバ211は、各インク室212に液状材料10を供給するための流路になっている。
リザーバ211には、図示しないインク貯留槽が搬送路を介して接続されている。インク貯留槽には、液状材料10が貯留されており、インク貯留槽に貯留された液状材料10が搬送路を介してリザーバ211へ搬送される。
As shown in FIG. 2, the inkjet head 2 has a head body 21. The head body 21 includes a reservoir 211 and a plurality of ink chambers 212 branched from the reservoir 211. The reservoir 211 is a flow path for supplying the liquid material 10 to each ink chamber 212.
An ink storage tank (not shown) is connected to the reservoir 211 via a transport path. The liquid material 10 is stored in the ink storage tank, and the liquid material 10 stored in the ink storage tank is transported to the reservoir 211 via the transport path.

ヘッド本体21の下端面(テーブル3側の面)には、インク吐出面を構成するノズルプレート26が装着されている。このノズルプレート26には、液状材料10を吐出する複数のノズル261が、各インク室212に対応して形成されている。そして、各インク室212から対応するノズル261に向かって液状材料10の流路が形成されている。
このノズルプレート26は、例えば、金、銀、銅、アルミニウムまたはこれらを含む合金等の金属材料で構成されており、導電性を有している。そして、ノズルプレート26は、電圧印加手段4と電気的に接続されている。
A nozzle plate 26 that constitutes an ink ejection surface is attached to the lower end surface (the surface on the table 3 side) of the head body 21. In the nozzle plate 26, a plurality of nozzles 261 that discharge the liquid material 10 are formed corresponding to the ink chambers 212. A flow path of the liquid material 10 is formed from each ink chamber 212 toward the corresponding nozzle 261.
The nozzle plate 26 is made of, for example, a metal material such as gold, silver, copper, aluminum, or an alloy containing these, and has conductivity. The nozzle plate 26 is electrically connected to the voltage application unit 4.

なお、ノズルプレート26は、導電性を有していれば、その構成材料は特に限定されず、例えば、上述した金属材料の他、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン等の炭素系材料、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリフルオレンまたはこれらの誘導体等の電子導電性高分子材料、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート等のマトリックス樹脂中に、NaCl、Cu(CFSO等のイオン性物質を分散させたイオン導電性高分子材料、インジウム酸化物(IO)、インジウムスズ酸化物(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)等の導電性酸化物材料のような各種導電性材料が挙げられる。 As long as the nozzle plate 26 has conductivity, the constituent material thereof is not particularly limited. For example, in addition to the above-described metal materials, carbon-based materials such as carbon nanotubes, graphene, and fullerene, polythiophene, polyacetylene, An ion conductive polymer in which an ionic substance such as NaCl, Cu (CF 3 SO 3 ) 2 is dispersed in a matrix resin such as polyfluorene or a derivative thereof, or a matrix resin such as polyvinyl alcohol or polycarbonate. Examples include various conductive materials such as conductive oxide materials such as materials, indium oxide (IO), indium tin oxide (ITO), and fluorine-doped tin oxide (FTO).

また、ノズルプレート26は、例えば、後述するシート状の電極31に対向する面以外を電気的に絶縁する処理が施されていてもよい。これにより、インクジェットヘッド2の内部への不本意な漏電等を防ぐことができる。
また、ノズルプレート26は、例えば、絶縁性の樹脂材料で構成された基体の表面に上述したような導電性の材料で構成された導電層を形成したものであってもよい。
In addition, the nozzle plate 26 may be subjected to a process of electrically insulating other than the surface facing the sheet-like electrode 31 described later, for example. Thereby, unintentional electric leakage etc. to the inside of the inkjet head 2 can be prevented.
Further, the nozzle plate 26 may be formed, for example, by forming a conductive layer made of a conductive material as described above on the surface of a base made of an insulating resin material.

ヘッド本体21の上端面には、振動板22が装着されている。この振動板22は、各インク室212の壁面の一部を構成している。その振動板22の外側には、各インク室212に対応してピエゾ素子(圧電素子:圧力発生部)23が設けられている。ピエゾ素子23は、水晶等の圧電材料を一対の電極で挟持したものである。このピエゾ素子23(一対の電極)は、駆動回路24に電気的に接続されている。   A diaphragm 22 is attached to the upper end surface of the head body 21. The diaphragm 22 constitutes a part of the wall surface of each ink chamber 212. Piezo elements (piezoelectric elements: pressure generating portions) 23 are provided outside the diaphragm 22 corresponding to the ink chambers 212. The piezo element 23 is obtained by sandwiching a piezoelectric material such as quartz with a pair of electrodes. The piezo element 23 (a pair of electrodes) is electrically connected to the drive circuit 24.

そして、駆動回路24からピエゾ素子23に電気信号を入力すると、ピエゾ素子23が膨張変形または収縮変形する。ピエゾ素子23が収縮変形すると、インク室212の圧力が低下して、リザーバ211からインク室212に液状材料10が流入する。また、ピエゾ素子23が膨張変形すると、インク室212の圧力が増加して、ノズル261から液状材料10が吐出される。
なお、印加電圧を変化させることにより、ピエゾ素子23の変形量を制御することができる。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子23の変形速度を制御することができる。すなわち、ピエゾ素子23への印加電圧を制御することにより、液状材料10の吐出条件を制御することができる。
When an electric signal is input from the drive circuit 24 to the piezo element 23, the piezo element 23 is expanded or contracted. When the piezo element 23 contracts and deforms, the pressure in the ink chamber 212 decreases, and the liquid material 10 flows from the reservoir 211 into the ink chamber 212. Further, when the piezo element 23 expands and deforms, the pressure in the ink chamber 212 increases and the liquid material 10 is ejected from the nozzle 261.
Note that the amount of deformation of the piezo element 23 can be controlled by changing the applied voltage. Further, the deformation speed of the piezo element 23 can be controlled by changing the frequency of the applied voltage. That is, the discharge condition of the liquid material 10 can be controlled by controlling the voltage applied to the piezo element 23.

インクジェットヘッド2として、このようなピエゾ方式を用いることにより、省電力駆動を図ることができる。すなわち、ピエゾ方式によれば、ピエゾ素子23の駆動によって液状材料10を吐出することができるため、ノズルプレート26と電極31との間に電圧を印加することにより発生する静電力は、液状材料10の分裂(霧状化)にのみ作用する。これにより、ノズルプレート26と電極31との間に印加する電圧をより小さくすることができるため、装置の省電力化を図ることができる。
また、ピエゾ方式は、熱がほとんど発生しないため、液状材料10に熱が加わることがなく、液状材料10の変質等を防止することができる。なお、液状材料10を吐出する方法としては、前述したピエゾ方式に限定されず、例えば、液状材料10を加熱して発生した泡によりインクを吐出させるバブルジェット(登録商標)方式を適用することができる。
By using such a piezo method as the inkjet head 2, it is possible to achieve power saving driving. That is, according to the piezo method, since the liquid material 10 can be discharged by driving the piezo element 23, the electrostatic force generated when a voltage is applied between the nozzle plate 26 and the electrode 31 is generated by the liquid material 10. Acts only on the splitting (atomization). Thereby, since the voltage applied between the nozzle plate 26 and the electrode 31 can be made smaller, power saving of the apparatus can be achieved.
Further, in the piezo method, almost no heat is generated, so that no heat is applied to the liquid material 10, and alteration or the like of the liquid material 10 can be prevented. The method for ejecting the liquid material 10 is not limited to the piezo method described above, and for example, a bubble jet (registered trademark) method in which ink is ejected by bubbles generated by heating the liquid material 10 may be applied. it can.

(テーブル3)
図1に示すように、テーブル3は、第2移動手段62によりY方向に移動および位置決め可能とされ、モータ55によりθz方向に揺動(回転)および位置決め可能とされている。
また、テーブル3の上面には、膜状(板状)の電極31が形成されている。この電極31は、電圧印加手段4に電気的に接続されている。
(Table 3)
As shown in FIG. 1, the table 3 can be moved and positioned in the Y direction by the second moving means 62, and can be swung (rotated) and positioned in the θz direction by the motor 55.
A film-like (plate-like) electrode 31 is formed on the upper surface of the table 3. This electrode 31 is electrically connected to the voltage applying means 4.

電極31の構成材料としては、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、金、銀、銅、アルミニウムまたはこれらを含む合金等の金属材料、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン等の炭素系材料、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリフルオレンまたはこれらの誘導体等の電子導電性高分子材料、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート等のマトリックス樹脂中に、NaCl、Cu(CFSO等のイオン性物質を分散させたイオン導電性高分子材料、インジウム酸化物(IO)、インジウムスズ酸化物(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)等の導電性酸化物材料のような各種導電性材料が挙げられる。
なお、テーブル3を例えば金属材料で構成することにより、テーブル3に電極機能を発揮させることができ、電極31を省略することができる。言い換えれば、テーブル3が電極31を兼ねることができる。
The constituent material of the electrode 31 is not particularly limited as long as it has conductivity. For example, a metal material such as gold, silver, copper, aluminum or an alloy containing these, or a carbon-based material such as carbon nanotube, graphene, or fullerene. An ionic substance such as NaCl, Cu (CF 3 SO 3 ) 2 is dispersed in a material, an electroconductive polymer material such as polythiophene, polyacetylene, polyfluorene or a derivative thereof, or a matrix resin such as polyvinyl alcohol or polycarbonate. In addition, various conductive materials such as conductive oxide materials such as ion conductive polymer materials, indium oxide (IO), indium tin oxide (ITO), and fluorine-doped tin oxide (FTO) can be used.
In addition, by configuring the table 3 with, for example, a metal material, the table 3 can exhibit an electrode function, and the electrode 31 can be omitted. In other words, the table 3 can also serve as the electrode 31.

(電圧印加手段)
図2に示すように、電圧印加手段4には、インクジェットヘッド2が有するノズルプレート26とテーブル3が有する電極31とが電気的に接続されている。電圧印加手段4は、ノズルプレート26と電極31との間に電圧を印加する機能、すなわち、ノズルプレート26と電極31とに電位差を発生させる機能を有している。
このような電圧印加手段4を備えることにより、以下に説明するように、インクジェットヘッド2から吐出する液滴の状態が互いに異なる第1吐出方法および第2吐出方法を変化させることができる。
(Voltage application means)
As shown in FIG. 2, a nozzle plate 26 included in the inkjet head 2 and an electrode 31 included in the table 3 are electrically connected to the voltage applying unit 4. The voltage application unit 4 has a function of applying a voltage between the nozzle plate 26 and the electrode 31, that is, a function of generating a potential difference between the nozzle plate 26 and the electrode 31.
By providing such a voltage application unit 4, the first ejection method and the second ejection method in which the states of droplets ejected from the inkjet head 2 are different from each other can be changed as described below.

−第1吐出方法−
第1吐出方法は、インクジェットヘッド2から吐出する液滴を霧状にして基材Sに供給する吐出方法である。
例えば、図3に示すように、電圧印加手段4によって、ノズルプレート26と電極31との間に、ノズルプレート26が負電位、電極31が正電位となるような電圧を印加すると、ノズルプレート26と電極31との間に電界Eが発生する。この電界Eを発生させた状態で、インクジェットヘッド2から液状材料10の液滴Dを吐出すると液滴Dが霧状に分散する。すなわち、インクジェットヘッド2から吐出された液滴Dが、それよりも体積の小さい複数の微小液滴D1に分裂する。
-First discharge method-
The first discharge method is a discharge method for supplying droplets discharged from the inkjet head 2 to the substrate S in the form of mist.
For example, as shown in FIG. 3, when a voltage is applied between the nozzle plate 26 and the electrode 31 by the voltage applying unit 4 so that the nozzle plate 26 has a negative potential and the electrode 31 has a positive potential, the nozzle plate 26 An electric field E is generated between the electrode 31 and the electrode 31. When the droplet D of the liquid material 10 is discharged from the inkjet head 2 in a state where the electric field E is generated, the droplet D is dispersed in a mist form. That is, the droplet D ejected from the inkjet head 2 is split into a plurality of minute droplets D1 having a smaller volume.

この現象について詳細に説明すると、電界Eが発生している状態でインクジェットヘッド2から液状材料10を液滴Dとして吐出すると、電界Eの作用によって液滴Dがマイナスに帯電する。このように、マイナスに帯電した液滴Dには、主に、図4(a)に示す外向き方向の電荷反発力と、図4(b)に示す内向き方向の表面張力とが働く。そして、電荷反発力が表面張力より大きいと、液滴Dは、安定した球面形状を維持できなくなり、複数の微小液滴D1に分裂(分散)する。   This phenomenon will be described in detail. When the liquid material 10 is ejected as a droplet D from the inkjet head 2 in a state where the electric field E is generated, the droplet D is negatively charged by the action of the electric field E. As described above, the negatively charged droplets D are mainly subjected to the charge repulsive force in the outward direction shown in FIG. 4A and the surface tension in the inward direction shown in FIG. 4B. If the charge repulsive force is larger than the surface tension, the droplet D cannot maintain a stable spherical shape and is divided (dispersed) into a plurality of minute droplets D1.

なお、電圧印加手段4によって、ノズルプレート26と電極31との間に、ノズルプレート26が正電位、電極31が負電位となるような電圧を印加しても、液滴Dがプラスに帯電する以外は、前述と同様に複数の微小液滴D1に分裂する。
このように、液滴Dを複数の微小液滴D1に分裂させるための方法として、例えば、液滴Dに働く電荷反発力を表面張力よりも大きくする方法が挙げられる。すなわち、液滴Dを過剰帯電の状態とする方法が挙げられる。この条件を満たすためには、液滴Dに働く表面張力をTとし、液滴Dの帯電量をQとし、液滴Dの半径をRとし、真空の誘電率をεとし、円周率をπとしたとき、下記式(1)を満足すればよい。
T≦Q/64πε‥‥(1)
Even when the voltage application unit 4 applies a voltage between the nozzle plate 26 and the electrode 31 such that the nozzle plate 26 has a positive potential and the electrode 31 has a negative potential, the droplet D is positively charged. Except for the above, the liquid droplets are divided into a plurality of microdroplets D1 as described above.
As described above, as a method for splitting the droplet D into the plurality of micro droplets D1, for example, a method of making the charge repulsive force acting on the droplet D larger than the surface tension can be cited. That is, there is a method in which the droplet D is overcharged. In order to satisfy this condition, the surface tension acting on the droplet D is T, the charge amount of the droplet D is Q, the radius of the droplet D is R, the dielectric constant of the vacuum is ε 0 , and the circumference ratio If π is π, the following formula (1) may be satisfied.
T ≦ Q 2 / 64π 2 ε 0 R 3 (1)

ここで、上記式(1)を満たすためには、必要に応じて、ピエゾ素子23の変形量を制御することにより液滴Dの半径Rを小さくしたり、ノズルプレート26と電極31との間に印加する電圧の大きさを制御することにより帯電量Qを大きくしたりすればよい。また、半径Rと帯電量Qの両方を制御してもよい。
これら2つの方法は、共に制御が比較的簡単であるため、いずれも好ましいが、帯電量Qを制御する方法がより好ましい。これにより、液滴Dの半径Rを一定に保ったままで液滴Dを微小液滴D1に分裂させることができるため、基材S上に、より均一な膜を形成することができる。また、ノズルプレート26と電極31との間に印加する電圧の大きさを制御することは、ピエゾ素子23の変形量を制御することに比べて簡単でもあるし、その制御も精度を要求されない。
Here, in order to satisfy the above formula (1), the radius R of the droplet D can be reduced by controlling the deformation amount of the piezo element 23 or between the nozzle plate 26 and the electrode 31 as necessary. The amount of charge Q may be increased by controlling the magnitude of the voltage applied to. Further, both the radius R and the charge amount Q may be controlled.
Both of these two methods are preferable because they are relatively easy to control, but a method of controlling the charge amount Q is more preferable. Thereby, the droplet D can be divided into the minute droplets D1 while keeping the radius R of the droplet D constant, so that a more uniform film can be formed on the substrate S. Also, controlling the magnitude of the voltage applied between the nozzle plate 26 and the electrode 31 is simpler than controlling the amount of deformation of the piezo element 23, and the control is not required to be accurate.

なお、前記式(1)は、インクジェットヘッド2から吐出された瞬間の液滴Dが満足していなくても、液滴Dの飛翔中に溶媒等の液体の蒸発が生じて過剰帯電となることにより満足することとなってもよい。
なお、微小液滴D1の平均滴径は、特に限定されないが、1nm以上10μm以下程度であるのが好ましい。これにより、基材S上に供給された液状材料10からなる塗布膜を乾燥等して形成される膜の厚さをより薄くすることができると共に、前記塗布膜の乾燥時間をより短くすることができる。
It should be noted that the equation (1) indicates that even if the droplet D at the moment of being ejected from the inkjet head 2 is not satisfied, liquid such as a solvent evaporates during the flight of the droplet D, resulting in overcharging. You may be more satisfied.
The average droplet diameter of the fine droplets D1 is not particularly limited, but is preferably about 1 nm to 10 μm. Thereby, the thickness of the film formed by drying the coating film made of the liquid material 10 supplied onto the substrate S can be further reduced, and the drying time of the coating film can be further shortened. Can do.

このような第1吐出方法によって基材S上に供給された液滴D(微小液滴D1の集合体)の着弾面積は、後述する第2吐出方法によって基材S上に供給され液滴Dの着弾面積よりも大きい。言い換えれば、第1吐出方法によれば、液滴D、1滴で比較した場合に、第2吐出方法よりも広い範囲に液状材料10を供給することができるため、より短時間で端子等の面状の部分を形成することができる。   The landing area of the droplets D (aggregates of minute droplets D1) supplied onto the substrate S by such a first discharge method is the droplets D supplied onto the substrate S by the second discharge method described later. Is larger than the landing area. In other words, according to the first ejection method, the liquid material 10 can be supplied in a wider range than the second ejection method when compared with the droplets D and 1 droplet. A planar portion can be formed.

−第2吐出方法−
第2吐出方法は、インクジェットヘッド2から吐出する液滴をそのまま、すなわち、1つの液滴のまま基材Sに供給する吐出方法である。
このような第2吐出方法では、電圧印加手段4によるノズルプレート26と電極31との間への電圧印加を行わずに、すなわちノズルプレート26と電極31との間に電界が発生していない状態で、インクジェットヘッド2から液状材料10を液滴Dとして吐出する。これにより、インクジェットヘッド2から吐出した液滴Dに電荷反発力が実質的に作用しないため、インクジェットヘッド2から吐出した液滴Dが、第1吐出方法のように微小液滴D1に分裂することなく飛翔し、そのまま(1つの液滴のまま)基材Sに供給される。
-Second discharge method-
The second discharge method is a discharge method in which the droplets discharged from the inkjet head 2 are supplied to the substrate S as they are, that is, as one droplet.
In such a second ejection method, the voltage application means 4 does not apply a voltage between the nozzle plate 26 and the electrode 31, that is, no electric field is generated between the nozzle plate 26 and the electrode 31. Then, the liquid material 10 is discharged as droplets D from the inkjet head 2. Thereby, since the charge repulsive force does not substantially act on the droplet D ejected from the ink jet head 2, the droplet D ejected from the ink jet head 2 is split into micro droplets D1 as in the first ejection method. It flies without being supplied and is supplied to the substrate S as it is (as one droplet).

なお、第2吐出方法では、液滴Dに電荷反発力が作用していてもよいが、作用する電荷反発力は、液滴Dに作用する表面張力よりも小さくなければならない。言い換えれば、下記式(2)を満足する限り、電圧印加手段4によるノズルプレート26と電極31との間への電圧印加を行ってもよい。このように、液滴Dに作用する電荷反発力を表面張力よりも小さくすることにより、第1吐出方法のような液滴Dの分裂を確実に防止することができる。
T>Q/64πε‥‥(2)
In the second ejection method, a charge repulsive force may act on the droplet D, but the acting charge repulsive force must be smaller than the surface tension acting on the droplet D. In other words, as long as the following formula (2) is satisfied, voltage application between the nozzle plate 26 and the electrode 31 by the voltage application unit 4 may be performed. In this way, by making the charge repulsive force acting on the droplet D smaller than the surface tension, it is possible to reliably prevent the droplet D from being split as in the first ejection method.
T> Q 2 / 64π 2 ε 0 R 3 (2)

以上、第1吐出方法および第2吐出方法について説明した。第1吐出方法と第2吐出方法との切り替えは、ノズルプレート26と電極31との間に電圧を印加するか否か、すなわち、電圧印加手段4の制御により簡単かつ確実に行うことができる。また、第1吐出方法と第2吐出方法との切り替えを瞬時に行うことができため、基材Sへの液状材料10の供給をスムーズに行うことができる。   The first discharge method and the second discharge method have been described above. Switching between the first discharge method and the second discharge method can be easily and reliably performed by whether or not a voltage is applied between the nozzle plate 26 and the electrode 31, that is, by controlling the voltage application unit 4. Moreover, since the switching between the first discharge method and the second discharge method can be performed instantaneously, the liquid material 10 can be smoothly supplied to the substrate S.

第1吐出方法によれば、液滴Dを霧状にして基材Sに供給するため、例えば、第2吐出方法と比較して、基材S上に形成される膜の厚さを薄くかつ均一にすることができる。これに対して第2吐出方法によれば、第1吐出方法のように液滴Dを霧状としないため、例えば、第1吐出方法と比較して、より狭い範囲に液状材料10を供給することができる(すなわち、液滴Dの着弾面積を第1吐出方法と比較して小さくすることができる)。このように、第1吐出方法および第2吐出方法は、それぞれ、異なる特徴を有しており、これら2つの吐出方法を使い分けることにより、基材S上により高精度な膜を形成することができる。   According to the first discharge method, since the droplets D are supplied in the form of a mist to the substrate S, for example, compared with the second discharge method, the thickness of the film formed on the substrate S is reduced and It can be made uniform. On the other hand, according to the second ejection method, since the droplets D are not atomized unlike the first ejection method, for example, the liquid material 10 is supplied in a narrower range compared to the first ejection method. (That is, the landing area of the droplet D can be reduced as compared with the first ejection method). Thus, the first discharge method and the second discharge method have different characteristics, respectively, and a film with higher accuracy can be formed on the substrate S by properly using these two discharge methods. .

液滴吐出装置1は、特に、液状材料10によって、基材S上に導体パターンを形成するのに有効な装置である。具体的には、導体パターンには、線状の配線と、面状の端子(接続パッド)とが含まれており、導体パターン(回路)の機能性の向上を目的として、配線には狭幅化が求められており、端子には膜厚の均質化が求められている。そのため、液滴吐出装置1を用いれば、導体パターンの配線に対応する部分については第2吐出方法によって液状材料10を供給し、端子に対応する部分については第1吐出方法によって液状材料10を供給することにより、狭幅化が図られた配線および膜厚の均質化が図られた端子を有する導体パターンを簡単かつ高精度に形成することができる。
以上、液滴吐出装置1について説明した。
The droplet discharge device 1 is a device that is particularly effective for forming a conductor pattern on the substrate S with the liquid material 10. Specifically, the conductor pattern includes linear wiring and planar terminals (connection pads), and the wiring has a narrow width for the purpose of improving the functionality of the conductor pattern (circuit). The terminals are required to have a uniform film thickness. Therefore, when the droplet discharge device 1 is used, the liquid material 10 is supplied by the second discharge method to the portion corresponding to the wiring of the conductor pattern, and the liquid material 10 is supplied to the portion corresponding to the terminal by the first discharge method. By doing so, it is possible to easily and accurately form a conductor pattern having a wiring with a narrowed width and a terminal with a uniform thickness.
The droplet discharge device 1 has been described above.

《液状材料》
次いで、液滴吐出装置1により供給される液状材料10について説明する。
液状材料10としては、電界Eが作用したときに液滴Dが帯電することができれば特に限定されず、例えば、導体パターンを形成ための材料であってもよく、液晶ディスプレイ等に設けられるカラーフィルターを形成するための材料であってもよく、画像を印刷するための印刷用の材料であってもよい。
<Liquid material>
Next, the liquid material 10 supplied by the droplet discharge device 1 will be described.
The liquid material 10 is not particularly limited as long as the droplet D can be charged when the electric field E is applied, and may be a material for forming a conductor pattern, for example, a color filter provided in a liquid crystal display or the like It may be a material for forming an image or a printing material for printing an image.

液状材料10が導体パターンを形成ための材料である場合には、後述するように電気的特性に優れた回路基板を形成することができ、カラーフィルターを形成するための材料である場合には、薄くかつ膜厚が均一なカラーフィルターを容易に形成することができ、印刷用の材料である場合には、階調表現に優れた画像を印刷することができる。
以下では、配線を形成するための材料について代表して説明する。
導体パターンを形成するための液状材料10としては、例えば、銀粒子(金属粒子)を水系分散媒(分散媒)に分散してなる分散液を好適に用いることができる。このような構成とすることにより、導体パターンを形成するのに適した液状材料となる。
When the liquid material 10 is a material for forming a conductor pattern, a circuit board having excellent electrical characteristics can be formed as will be described later. When the liquid material 10 is a material for forming a color filter, A thin color filter having a uniform film thickness can be easily formed, and when it is a printing material, an image excellent in gradation expression can be printed.
Below, the material for forming wiring is demonstrated typically.
As the liquid material 10 for forming the conductor pattern, for example, a dispersion liquid in which silver particles (metal particles) are dispersed in an aqueous dispersion medium (dispersion medium) can be suitably used. By setting it as such a structure, it becomes a liquid material suitable for forming a conductor pattern.

〔水系分散媒〕
本明細書において、「水系分散媒」とは、水および/または水との相溶性に優れる液体(例えば、25℃における水100gに対する溶解度が30g以上の液体)で構成されたもののことを指す。このように、水系分散媒は、水および/または水との相溶性に優れる液体で構成されたものであるが、主として水で構成されたものであるのが好ましく、特に、水の含有率が70wt%以上のものであるのが好ましく、90wt%以上のものであるのがより好ましい。これにより、上述した効果がより顕著に発揮される。
[Aqueous dispersion medium]
In the present specification, the “aqueous dispersion medium” refers to one composed of water and / or a liquid excellent in compatibility with water (for example, a liquid having a solubility in 100 g of water at 25 ° C. of 30 g or more). As described above, the aqueous dispersion medium is composed of water and / or a liquid having excellent compatibility with water, but is preferably composed mainly of water. It is preferably 70 wt% or more, more preferably 90 wt% or more. Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.

水系分散媒の具体例としては、例えば、水、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル系溶媒、ピリジン、ピラジン、ピロール等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、アセトアルデヒド等のアルデヒド系溶媒等が挙げられ、これらのうち、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、液状材料10中における水系分散媒の含有量は、20wt%以上80wt%以下であることが好ましく、25wt%以上70wt%以下であることがより好ましい。これにより、液状材料10の粘度を好適なものとしつつ、分散媒の揮発による粘度の変化を少ないものとすることができる。
Specific examples of the aqueous dispersion medium include, for example, water, methanol, ethanol, butanol, propanol, isopropanol and other alcohol solvents, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran (THF) and other ether solvents, pyridine, pyrazine, pyrrole and the like. Aromatic heterocyclic compound solvents, amide solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF) and N, N-dimethylacetamide (DMA), nitrile solvents such as acetonitrile, and aldehyde solvents such as acetaldehyde. Of these, one or a combination of two or more can be used.
In addition, the content of the aqueous dispersion medium in the liquid material 10 is preferably 20 wt% or more and 80 wt% or less, and more preferably 25 wt% or more and 70 wt% or less. Thereby, while making the viscosity of the liquid material 10 suitable, the change of the viscosity by volatilization of a dispersion medium can be made small.

〔銀粒子〕
次に、銀粒子(金属粒子)について説明する。
銀粒子は、形成される導体パターンの主成分であり、導体パターンに導電性を付与する成分である。このような銀粒子は、液状材料10中において分散している。
銀粒子の平均粒径は、1nm以上100nm以下であるのが好ましく、10nm以上40nm以下であるのがより好ましい。これにより、液状材料10の吐出安定性をより高くすることができるとともに、微細な導体パターンを容易に形成することができる。なお、本明細書では、「平均粒径」とは、特に断りのない限り、体積基準の平均粒径のことを指す。
[Silver particles]
Next, silver particles (metal particles) will be described.
Silver particles are the main component of the conductor pattern to be formed, and are components that impart conductivity to the conductor pattern. Such silver particles are dispersed in the liquid material 10.
The average particle size of the silver particles is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 10 nm or more and 40 nm or less. Thereby, the discharge stability of the liquid material 10 can be further increased, and a fine conductor pattern can be easily formed. In the present specification, the “average particle size” means a volume-based average particle size unless otherwise specified.

また、液状材料10中に含まれる銀粒子(分散剤が表面に吸着していない銀粒子の含有量は、0.5wt%以上60wt%以下であるのが好ましく、10wt%以上45wt%以下であるのがより好ましい。これにより、導体パターンの断線をより効果的に防止することができ、より信頼性の高い導体パターンを形成することができる。
また、銀粒子は、その表面に分散剤が付着した銀コロイド粒子として、水系分散媒中に分散していることが好ましい。これにより、銀粒子の水系分散媒への分散性が特に優れたものとなり、液状材料10の吐出安定性が特に向上する。
Further, the silver particles contained in the liquid material 10 (the content of silver particles on which the dispersant is not adsorbed on the surface is preferably 0.5 wt% or more and 60 wt% or less, and is 10 wt% or more and 45 wt% or less. As a result, disconnection of the conductor pattern can be more effectively prevented, and a more reliable conductor pattern can be formed.
Further, the silver particles are preferably dispersed in an aqueous dispersion medium as silver colloid particles having a dispersant attached to the surface thereof. Thereby, the dispersibility of the silver particles in the aqueous dispersion medium is particularly excellent, and the discharge stability of the liquid material 10 is particularly improved.

分散剤としては、特に限定されないが、COOH基とOH基とを合わせて3個以上有し、かつ、COOH基の数がOH基と同じか、それよりも多いヒドロキシ酸またはその塩を含むことが好ましい。これらの分散剤は、銀粒子の表面に吸着してコロイド粒子を形成し、分散剤中に存在するCOOH基の電気的反発力によって銀コロイド粒子を水溶液中に均一に分散させてコロイド液を安定化する働きを有する。   Although it does not specifically limit as a dispersing agent, it has 3 or more of COOH groups and OH groups, and the number of COOH groups is the same as that of OH groups, or contains hydroxy acid or its salt more than it. Is preferred. These dispersants adsorb on the surface of silver particles to form colloidal particles, and the colloidal liquid is stabilized by uniformly dispersing silver colloidal particles in an aqueous solution by the electric repulsive force of COOH groups present in the dispersant. Has the function of

このように、銀コロイド粒子が安定して液状材料10中に存在することにより、より容易に微細な導体パターンを形成することができる。また、液状材料10によって形成されたパターンにおいて銀粒子が均一に分布し、クラック、断線等が発生し難くなる。このような分散剤としては、例えば、クエン酸、りんご酸、クエン酸三ナトリウム、クエン酸三カリウム、クエン酸三リチウム、クエン酸三アンモニウム、りんご酸二ナトリウム、タンニン酸、ガロタンニン酸、五倍子タンニン等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
液状材料10中における銀コロイド粒子の含有量は、1wt%以上60wt%以下であるのが好ましく、5wt%以上50wt%以下であるのがより好ましい。
また、銀コロイド粒子の熱重量分析における500℃までの加熱減量は、1wt%以上25wt%以下が好ましい。
As described above, since the silver colloidal particles are stably present in the liquid material 10, a fine conductor pattern can be more easily formed. Further, silver particles are uniformly distributed in the pattern formed by the liquid material 10, and cracks, disconnections, and the like are less likely to occur. Examples of such a dispersing agent include citric acid, malic acid, trisodium citrate, tripotassium citrate, trilithium citrate, triammonium citrate, disodium malate, tannic acid, gallotannic acid, and pentaploid tannin. Of these, one or a combination of two or more can be used.
The content of the silver colloid particles in the liquid material 10 is preferably 1 wt% or more and 60 wt% or less, more preferably 5 wt% or more and 50 wt% or less.
Further, the heat loss to 500 ° C. in the thermogravimetric analysis of the silver colloid particles is preferably 1 wt% or more and 25 wt% or less.

〔有機バインダー〕
また、液状材料10は、有機バインダーを含んでいてもよい。有機バインダーは、液状材料10を用いて形成された導体パターン前駆体において、銀粒子の凝集を防止するものである。また、有機バインダーは、基材Sに対する液状材料10の密着性を向上させる機能を有している。
[Organic binder]
The liquid material 10 may contain an organic binder. The organic binder prevents aggregation of silver particles in the conductor pattern precursor formed using the liquid material 10. The organic binder has a function of improving the adhesion of the liquid material 10 to the substrate S.

有機バインダーとしては、特には限定されないが、例えば、ポリエチレングリコール#200(重量平均分子量200)、ポリエチレングリコール#300(重量平均分子量300)、ポリエチレングリコール#400(平均分子量400)、ポリエチレングリコール#600(重量平均分子量600)、ポリエチレングリコール#1000(重量平均分子量1000)、ポリエチレングリコール#1500(重量平均分子量1500)、ポリエチレングリコール#1540(重量平均分子量1540)、ポリエチレングリコール#2000(重量平均分子量2000)等のポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール#200(重量平均分子量:200)、ポリビニルアルコール#300(重量平均分子量:300)、ポリビニルアルコール#400(平均分子量:400)、ポリビニルアルコール#600(重量平均分子量:600)、ポリビニルアルコール#1000(重量平均分子量:1000)、ポリビニルアルコール#1500(重量平均分子量:1500)、ポリビニルアルコール#1540(重量平均分子量:1540)、ポリビニルアルコール#2000(重量平均分子量:2000)等のポリビニルアルコール、ポリグリセリン、ポリグリセリンエステル等のポリグリセリン骨格を有するポリグリセリン化合物が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、ポリグリセリンエステルとしては、例えば、ポリグリセリンのモノステアレート、トリステアレート、テトラステアレート、モノオレエート、ペンタオレエート、モノラウレート、モノカプリレート、ポリシノレート、セスキステアレート、デカオレエート、セスキオレエート等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as an organic binder, For example, polyethyleneglycol # 200 (weight average molecular weight 200), polyethyleneglycol # 300 (weight average molecular weight 300), polyethyleneglycol # 400 (average molecular weight 400), polyethyleneglycol # 600 ( Weight average molecular weight 600), polyethylene glycol # 1000 (weight average molecular weight 1000), polyethylene glycol # 1500 (weight average molecular weight 1500), polyethylene glycol # 1540 (weight average molecular weight 1540), polyethylene glycol # 2000 (weight average molecular weight 2000), etc. Polyethylene glycol, polyvinyl alcohol # 200 (weight average molecular weight: 200), polyvinyl alcohol # 300 (weight average molecular weight: 300), polyvinyl alcohol # 400 (average molecular weight: 400), polyvinyl alcohol # 600 (weight average molecular weight: 600), polyvinyl alcohol # 1000 (weight average molecular weight: 1000), polyvinyl alcohol # 1500 (weight average molecular weight: 1500), polyvinyl alcohol # Polyglycerin compounds having a polyglycerin skeleton such as polyvinyl alcohol such as 1540 (weight average molecular weight: 1540), polyvinyl alcohol # 2000 (weight average molecular weight: 2000), polyglycerin, polyglycerin ester, etc. Alternatively, two or more kinds can be used in combination. Examples of polyglycerol esters include polyglycerol monostearate, tristearate, tetrastearate, monooleate, pentaoleate, monolaurate, monocaprylate, polycinnolate, sesquistearate, decaoleate, and sesquioleate. Etc.

〔乾燥抑制剤〕
また、液状材料10は、乾燥抑制剤を含んでいてもよい。乾燥抑制剤は、液状材料10中の水系分散媒の不本意な揮発を防止するものである。その結果、液滴吐出装置1のノズル261付近において水系分散媒が揮発することを防止でき、液状材料10の粘度の上昇、乾燥が抑えられる。このような乾燥抑制剤としては、下記式(I)で示される化合物、アルカノールアミン、糖アルコール等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
(Drying inhibitor)
The liquid material 10 may contain a drying inhibitor. The drying inhibitor prevents unintended volatilization of the aqueous dispersion medium in the liquid material 10. As a result, it is possible to prevent the aqueous dispersion medium from volatilizing in the vicinity of the nozzle 261 of the droplet discharge device 1, and to suppress the increase in viscosity and drying of the liquid material 10. Examples of such a drying inhibitor include compounds represented by the following formula (I), alkanolamines, sugar alcohols, and the like, and one or more of them can be used in combination.

Figure 2012135744
(ただし、R、R’は、それぞれ、Hまたはアルキル基である。)
Figure 2012135744
(However, R and R ′ are each H or an alkyl group.)

〔表面張力調整剤〕
また、液状材料10は、表面張力調整剤を含んでいてもよい。表面張力調整剤は、液状材料10と基材Sとの接触角を所定の角度に調整する機能を有している。また、表面張力調整剤は、液状材料10が式(1)を満足するよう調整する機能を有していてもよい。表面張力調整剤としては、各種界面活性剤を用いることができ、1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、少ない添加量で、液状材料10と基材Sとの接触角を所定の範囲に調整することができる観点からアセチレングリコール系化合物を含むことが好ましい。
[Surface tension modifier]
The liquid material 10 may contain a surface tension adjuster. The surface tension adjusting agent has a function of adjusting the contact angle between the liquid material 10 and the substrate S to a predetermined angle. Further, the surface tension adjusting agent may have a function of adjusting the liquid material 10 so as to satisfy the formula (1). As the surface tension adjusting agent, various surfactants can be used, and one or a combination of two or more types can be used. The contact angle between the liquid material 10 and the substrate S is predetermined with a small addition amount. It is preferable that an acetylene glycol type compound is included from a viewpoint which can be adjusted to this range.

アセチレングリコール系化合物としては、例えば、サーフィノール104シリーズ(104E、104H、104PG−50、104PA等)、サーフィノール400シリーズ(420、465、485等)、オルフィンシリーズ(EXP4036、EXP4001、E1010等)(「サーフィノール」および「オルフィン」は、日信化学工業株式会社の商品名)等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of acetylene glycol compounds include Surfynol 104 series (104E, 104H, 104PG-50, 104PA, etc.), Surfynol 400 series (420, 465, 485, etc.), Olphine series (EXP4036, EXP4001, E1010, etc.). ("Surfinol" and "Orphine" are trade names of Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) and the like, and one or more of these can be used in combination.

〔その他の成分〕
なお、液状材料10の構成成分は、上記成分に限定されず、上記以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、チオ尿素等が挙げられる。
また、液状材料10の粘度は、特に限定されないが、1.0mPa・s以上15.0mPa・s以下であることが好ましく、4.0mPa・s以上11.0mPa・s以下であることがより好ましい。これにより、液滴の吐出安定性が向上するとともに、基材Sに供給された液状材料10の不本意な濡れ広がりをより確実に防止することができる。また、容易に液滴Dが、複数の微小液滴D1に分裂することができる。
以上、液状材料10の一例を説明した。
このような液状材料10の誘電率は、1×10-12S/m以上、1×10−2S/m以下程度であるのが好ましい。これにより、より確実に、液滴Dを複数の微小液滴D1に分裂させることができる。
[Other ingredients]
In addition, the structural component of the liquid material 10 is not limited to the said component, You may contain components other than the above. Examples of such components include thiourea.
The viscosity of the liquid material 10 is not particularly limited, but is preferably 1.0 mPa · s or more and 15.0 mPa · s or less, and more preferably 4.0 mPa · s or more and 11.0 mPa · s or less. . Thereby, the discharge stability of the droplets can be improved, and the unintentional wetting and spreading of the liquid material 10 supplied to the substrate S can be more reliably prevented. Moreover, the droplet D can be easily divided into a plurality of minute droplets D1.
The example of the liquid material 10 has been described above.
The liquid material 10 preferably has a dielectric constant of about 1 × 10 −12 S / m or more and about 1 × 10 −2 S / m or less. Thereby, the droplet D can be more reliably divided into a plurality of minute droplets D1.

《基材》
液状材料10が供給される基材Sとしては、特に限定されず、液状材料10によって種々のものを用いることができる。具体的には、液状材料10が導体パターンを形成ための材料である場合には、基材Sとしてセラミックス成形体(セラミックグリーンシート)を用いることができ、液状材料10がカラーフィルターを形成するための材料である場合には、基材Sとしてガラス板等を用いることができ、液状材料10が印刷用の材料である場合には、基材Sとして各種印刷紙等を用いることができる。
"Base material"
The substrate S to which the liquid material 10 is supplied is not particularly limited, and various materials can be used depending on the liquid material 10. Specifically, when the liquid material 10 is a material for forming a conductor pattern, a ceramic molded body (ceramic green sheet) can be used as the substrate S, and the liquid material 10 forms a color filter. When the liquid material 10 is a material for printing, various printing papers or the like can be used as the base material S.

《液滴吐出装置の使用方法(液滴吐出方法)》
次いで、液滴吐出装置1の使用方法(液滴吐出方法)について、配線基板(積層基板)を形成する場合を例に挙げて説明する。なお、配線基板は、各種の電子機器に用いられる電子部品となるもので、各種配線や電極等からなる回路パターン、積層セラミックスコンデンサ、積層インダクター、LCフィルタ、複合高周波部品等を基板に形成してなるものである。
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Next, a method of using the droplet discharge device 1 (droplet discharge method) will be described by taking as an example the case of forming a wiring substrate (laminated substrate). A wiring board is an electronic component used in various electronic devices. A circuit pattern consisting of various wirings, electrodes, etc., a multilayer ceramic capacitor, a multilayer inductor, an LC filter, a composite high-frequency component, etc. are formed on the substrate. It will be.

まず、テーブル3に基材Sとしてのセラミックグリーンシートを載置する。このセラミックグリーンシートは、例えば、次のように製造することができる。
図5に示すように、まず、原料粉体として、平均粒径が1〜2μm程度のアルミナ(Al)や酸化チタン(TiO)等からなるセラミックス粉末と、平均粒径が1〜2μm程度のホウ珪酸ガラス等からなるガラス粉末とを用意し、これらを適宜な混合比、例えば1:1の重量比で混合する。次に、得られた混合粉末に適宜なバインダー(結合剤)や可塑剤、有機溶剤(分散剤)等を加え、混合・撹拌することにより、スラリーを得る。ここで、バインダーとしては、ポリビニルブチラールが好適に用いられるが、これは水に不溶であり、かつ、いわゆる油系の有機溶媒に溶解しあるいは膨潤し易いものである。次に、得られたスラリーを、ドクターブレード、リバースコーター等を用いてPETフィルム上にシート状に形成し、製品の製造条件に応じて数μm〜数百μm厚のシートに成形し、その後、ロールに巻き取る。
First, a ceramic green sheet as the substrate S is placed on the table 3. This ceramic green sheet can be manufactured, for example, as follows.
As shown in FIG. 5, first, as the raw material powder, ceramic powder made of alumina (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ) or the like having an average particle diameter of about 1 to 2 μm, and an average particle diameter of 1 to 2 A glass powder made of borosilicate glass or the like of about 2 μm is prepared, and these are mixed at an appropriate mixing ratio, for example, a weight ratio of 1: 1. Next, a suitable binder (binder), a plasticizer, an organic solvent (dispersant), etc. are added to the obtained mixed powder, and a slurry is obtained by mixing and stirring. Here, polyvinyl butyral is preferably used as the binder, but it is insoluble in water and easily dissolved or swelled in a so-called oil-based organic solvent. Next, the obtained slurry is formed into a sheet on a PET film using a doctor blade, reverse coater, etc., and formed into a sheet having a thickness of several μm to several hundred μm depending on the production conditions of the product. Take up on a roll.

続いて、製品の用途に合わせて切断し、さらに所定寸法のシートに裁断する。本実施形態では、例えば1辺の長さを200mmとする正方形状に裁断する。次に、必要に応じて所定の位置に、COレーザー、YAGレーザー、機械式パンチ等によって孔開けを行うことでスルーホールを形成する。そして、このスルーホールに、金属粒子が分散した厚膜導電ペーストを充填することにより、コンタクト(導体ポスト)となるべき部位を形成する。このようにしてセラミックグリーンシートが得られる。なお、厚膜導電ペーストとしては、液状材料10を用いることができる。 Subsequently, the sheet is cut according to the use of the product, and further cut into a sheet having a predetermined size. In this embodiment, for example, it is cut into a square shape having a side length of 200 mm. Next, a through hole is formed at a predetermined position by drilling with a CO 2 laser, a YAG laser, a mechanical punch or the like as required. Then, by filling the through hole with a thick film conductive paste in which metal particles are dispersed, a portion to be a contact (conductor post) is formed. In this way, a ceramic green sheet is obtained. Note that the liquid material 10 can be used as the thick film conductive paste.

次いで、電圧印加手段4を制御することにより第1吐出方法と第2吐出方法から吐出方法を選択かつ切り替えながら、インクジェットヘッド2のノズル261から液状材料10を複数の微小液滴D1または液滴Dとして吐出し、液状材料を10を基材S状に供給する。このような液状材料10の基材Sへの供給を、前記第1、第2移動手段61、62、リニアモータ51、モータ52、53、54、55を必要に応じて駆動して、インクジェットヘッド2と基材Sとを相対的に移動させながら行うことにより、基材Sの所定箇所に液状材料10を供給し、基材S上に導体パターン前駆体200が形成される。   Next, the liquid material 10 is transferred from the nozzle 261 of the inkjet head 2 to a plurality of microdroplets D1 or droplets D while selecting and switching the discharge method from the first and second discharge methods by controlling the voltage application unit 4. The liquid material 10 is supplied to the substrate S shape. By supplying the liquid material 10 to the base material S, the first and second moving means 61 and 62, the linear motor 51, and the motors 52, 53, 54, and 55 are driven as necessary, and the ink jet head. 2 and the substrate S are moved relative to each other, whereby the liquid material 10 is supplied to a predetermined portion of the substrate S, and the conductor pattern precursor 200 is formed on the substrate S.

ここで、前述したように、導体パターン前駆体200のうち、配線などの線状の部分については、第2吐出方法によって液状材料10を供給するのが好ましい。これにより、狭幅化されたより細い配線を形成することができ、また、隣り合う配線の離間距離をより短くすることができる。
また、導体パターン前駆体200のうち、端子等の面状の部分については、第1吐出方法によって液状材料10を供給するのが好ましい。これにより、膜厚が薄く均一な端子を形成することができる。そのため、端子表面の凹凸が抑えられ、端子と、それに接続されるものとをより確実に接続することができる。また、端子の全域で電気抵抗を均一にすることができるため導体パターンの電気的特性が向上する。また、微小液滴D1が基材S上の比較的広い範囲(第2の吐出方法に比較して広い範囲)に均一に分散して供給されるため、より短時間で端子を形成することができる。
Here, as described above, the liquid material 10 is preferably supplied to the linear portion of the conductor pattern precursor 200 such as wiring by the second ejection method. As a result, a narrower and narrower wiring can be formed, and the distance between adjacent wirings can be further shortened.
Moreover, it is preferable that the liquid material 10 is supplied to the planar portions of the conductor pattern precursor 200 such as terminals by the first discharge method. Thereby, a uniform terminal with a thin film thickness can be formed. Therefore, the unevenness | corrugation of the terminal surface is suppressed and a terminal and what is connected to it can be connected more reliably. Further, since the electric resistance can be made uniform over the entire area of the terminal, the electrical characteristics of the conductor pattern are improved. Further, since the fine droplets D1 are uniformly distributed over a relatively wide range on the substrate S (a wide range as compared with the second ejection method), the terminals can be formed in a shorter time. it can.

このようにして導体パターン前駆体200を形成したら、同様の工程により、導体パターン前駆体200を形成した基材Sを必要枚数(例えば10枚から20枚程度)作製する。次に、これら基材SからPETフィルムを剥がし、これらを積層する。このとき、積層する基材Sについては、上下に重ねられる基材S間で、それぞれの導体パターン前駆体200が必要に応じてコンタクトを介して接続するように配置する。その後、基材Sを構成するバインダーのガラス転移点以上に加熱しつつ、各基材S同士を圧着する。これにより、積層体300を得る。
このようにして積層体300を形成したら、例えば、ベルト炉などによって加熱処理する。これにより、各基材Sは、焼結されることで配線基板となり、また、導体パターン前駆体200は、これを構成する銀コロイド粒子が焼結して配線パターンや電極パターンからなる回路(導体パターン)となる。
After the conductor pattern precursor 200 is formed in this way, the required number of substrates S (for example, about 10 to 20) on which the conductor pattern precursor 200 is formed is manufactured by the same process. Next, the PET film is peeled off from these substrates S, and these are laminated. At this time, about the base material S to laminate | stack, it arrange | positions so that each conductor pattern precursor 200 may connect via a contact between the base materials S piled up and down as needed. Then, each base material S is crimped | bonded, heating to the glass transition point or more of the binder which comprises the base material S. FIG. Thereby, the laminated body 300 is obtained.
When the laminated body 300 is formed in this way, for example, heat treatment is performed by a belt furnace or the like. Thereby, each base material S becomes a wiring board by being sintered, and the conductor pattern precursor 200 is a circuit (conductor) composed of a wiring pattern or an electrode pattern by sintering silver colloidal particles constituting it. Pattern).

ここで、積層体300の加熱温度としては、基材S中に含まれるガラスの軟化点以上とするのが好ましく、具体的には、600℃以上900℃以下とするのが好ましい。また、加熱条件としては、適宜な速度で温度を上昇させ、かつ下降させるようにし、さらに、最大加熱温度、すなわち前記の600℃以上900℃以下の温度では、その温度に応じて適宜な時間保持するようにする。   Here, the heating temperature of the laminated body 300 is preferably set to be equal to or higher than the softening point of the glass contained in the substrate S, and specifically, is preferably set to 600 ° C. or more and 900 ° C. or less. As heating conditions, the temperature is raised and lowered at an appropriate rate, and the maximum heating temperature, that is, the temperature of 600 ° C. to 900 ° C. is maintained for an appropriate time according to the temperature. To do.

このようにガラスの軟化点以上の温度、すなわち前記温度範囲にまで加熱温度を上げることにより、得られるセラミックス基板のガラス成分を軟化させることができる。したがって、その後常温にまで冷却し、ガラス成分を硬化させることにより、積層基板を構成する各セラミックス基板と回路との間がより強固に固着するようになる。
また、このような温度範囲で加熱することにより、得られるセラミックス基板は、900℃以下の温度で焼結されて形成された、低温焼結セラミックス(LTCC)となる。
Thus, the glass component of the obtained ceramic substrate can be softened by raising the heating temperature to a temperature equal to or higher than the softening point of the glass, that is, the temperature range. Therefore, after cooling to room temperature and hardening the glass component, the ceramic substrate constituting the laminated substrate and the circuit are more firmly fixed.
Moreover, by heating in such a temperature range, the obtained ceramic substrate becomes a low temperature sintered ceramic (LTCC) formed by sintering at a temperature of 900 ° C. or lower.

ここで、基材S上に配された液状材料10中の金属は、加熱処理によって互いに融着し、連続することによって導電性を示すようになる。
このような加熱処理によって、回路は、セラミックス基板中のコンタクトに直接接続させられ、導通させられて形成されたものとなる。ここで、この回路が単にセラミックス基板上に載っているだけでは、セラミックス基板に対する機械的な接続強度が確保されず、したがって衝撃等によって破損してしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態では、前述したように基材S中のガラスを一旦軟化させ、その後硬化させることにより、回路を基材Sに対し強固に固着させている。したがって、形成された回路は、機械的にも高い強度を有するものとなる。
以上、本発明の液滴吐出方法および液滴吐出装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
Here, the metals in the liquid material 10 disposed on the base material S are fused with each other by heat treatment and become conductive by being continuous.
By such heat treatment, the circuit is formed by being directly connected to the contact in the ceramic substrate and made conductive. Here, if the circuit is merely placed on the ceramic substrate, the mechanical connection strength to the ceramic substrate is not ensured, and therefore, there is a possibility that the circuit is damaged by an impact or the like. However, in this embodiment, as described above, the circuit is firmly fixed to the substrate S by once softening the glass in the substrate S and then curing the glass. Therefore, the formed circuit has a high mechanical strength.
As mentioned above, although the droplet discharge method and the droplet discharge device of the present invention have been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is arbitrary as long as it has the same function. It can be replaced with that of the configuration. In addition, any other component may be added to the present invention.

1‥‥液滴吐出装置 10‥‥液状材料 2‥‥インクジェットヘッド 21‥‥ヘッド本体 211‥‥リザーバ 212‥‥インク室 22‥‥振動板 23‥‥ピエゾ素子 24‥‥駆動回路 26‥‥ノズルプレート 261‥‥ノズル 3‥‥テーブル 31‥‥電極 4‥‥電圧印加手段(電位差発生手段) 51‥‥リニアモータ 52‥‥モータ 53‥‥モータ 54‥‥モータ 55‥‥モータ 61‥‥第1移動手段 62‥‥第2移動手段 100‥‥制御装置 200‥‥導体パターン前駆体 300‥‥積層体 D‥‥液滴 D1‥‥微小液滴 E‥‥電界 S‥‥基材(受容物)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Droplet discharge device 10 ... Liquid material 2 ... Inkjet head 21 ... Head body 211 ... Reservoir 212 ... Ink chamber 22 ... Vibration plate 23 ... Piezo element 24 ... Drive circuit 26 ... Nozzle Plate 261 ... Nozzle 3 ... Table 31 ... Electrode 4 ... Voltage application means (potential difference generating means) 51 ... Linear motor 52 ... Motor 53 ... Motor 54 ... Motor 55 ... Motor 61 ... First Moving means 62 ... Second moving means 100 ... Control device 200 ... Conductor pattern precursor 300 ... Laminated body D ... Droplet D1 ... Micro droplet E ... Electric field S ... Substrate (acceptor)

Claims (13)

導電性を有するノズルプレートに形成されたノズルから帯電性を有する液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドと前記液状材料の吐出方向に対向配置された電極との間に、前記液滴吐出ヘッドから吐出した前記液状材料を供給する受容物を配置し、前記ノズルプレートと前記電極との間に電位差を生じさせた状態で前記ノズルから前記液状材料を液滴として吐出することにより、前記液滴を該液滴よりも小さな複数の微小液滴に分裂した霧状にして前記受容物に供給する第1吐出方法と、前記ノズルプレートと前記電極との間の電位差を前記第1吐出方法よりも小さな状態とし前記ノズルから吐出した前記液状材料の液滴を前記受容物に供給する第2吐出方法とを選択することを特徴とする液滴吐出方法。   A droplet discharge head for discharging a liquid material having charging properties as droplets from a nozzle formed on a nozzle plate having conductivity; and an electrode disposed opposite to the droplet discharge head and the discharge direction of the liquid material. A receptacle for supplying the liquid material discharged from the droplet discharge head is disposed between the nozzle plate and the electrode, and the liquid material is formed as droplets from the nozzle in a state where a potential difference is generated between the nozzle plate and the electrode. A first discharge method in which the droplet is supplied to the receptor in the form of a mist divided into a plurality of micro droplets smaller than the droplet by discharging; and a potential difference between the nozzle plate and the electrode A droplet discharge method, wherein the second discharge method is selected such that a droplet of the liquid material discharged from the nozzle is supplied to the receptor. 前記第1吐出方法において、前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴は、前記ノズルプレートと前記電極との間に発生した電位空間で帯電し、該帯電により発生する静電反発力によって前記複数の微小液滴に分裂する請求項1に記載の液滴吐出方法。   In the first ejection method, the liquid material droplet ejected from the nozzle is charged in a potential space generated between the nozzle plate and the electrode, and the electrostatic repulsive force generated by the charging causes the liquid material droplet to be charged. The droplet discharge method according to claim 1, wherein the droplet discharge method is divided into a plurality of minute droplets. 前記第1吐出方法において、前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴は、該液滴に働く電荷反発力が表面張力よりも大きい請求項1または2に記載の液滴吐出方法。   3. The droplet discharge method according to claim 1, wherein in the first discharge method, the liquid material droplet discharged from the nozzle has a charge repulsive force acting on the droplet larger than a surface tension. 前記第1吐出方法において、前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴に働く表面張力をTとし、前記液滴の帯電量をQとし、前記液滴の半径をRとし、真空の誘電率をεとし、円周率をπとしたとき、T≦Q/64πεなる関係を満足する請求項3に記載の液滴吐出方法。 In the first ejection method, the surface tension acting on the liquid material droplet ejected from the nozzle is T, the charge amount of the droplet is Q, the radius of the droplet is R, and the dielectric constant of the vacuum The droplet discharge method according to claim 3, wherein the relationship T ≦ Q 2 / 64π 2 ε 0 R 3 is satisfied, where ε is ε 0 and the circumferential ratio is π. 前記液状材料の電気伝導率は、1×10-12S/m以上、1×10−2S/m以下である請求項3または4に記載の液滴吐出方法。 5. The droplet discharge method according to claim 3, wherein the liquid material has an electric conductivity of 1 × 10 −12 S / m or more and 1 × 10 −2 S / m or less. 前記第2吐出方法において、前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴は、該液滴に働く電荷反発力が表面張力よりも小さい請求項1ないし5のいずれかに記載の液滴吐出方法。   6. The droplet discharge method according to claim 1, wherein in the second discharge method, the liquid material droplet discharged from the nozzle has a charge repulsive force acting on the droplet smaller than a surface tension. . 前記液滴吐出ヘッドは、前記液状材料が充填され、前記ノズルに連通するキャビティと、前記キャビティ内の圧力を変化させる圧力発生部とを有し、前記圧電素子を駆動することにより前記ノズルから前記液状材料を吐出する請求項1ないし6のいずれかに記載の液滴吐出方法。   The droplet discharge head includes a cavity filled with the liquid material and communicated with the nozzle, and a pressure generating unit that changes the pressure in the cavity, and the piezoelectric element is driven to drive the piezoelectric element from the nozzle. The droplet discharge method according to claim 1, wherein the liquid material is discharged. 前記第1吐出方法において、前記微小液滴の平均滴径は、1nm以上、10μm以下である請求項1ないし7のいずれかに記載の液滴吐出方法。   8. The droplet discharge method according to claim 1, wherein in the first discharge method, an average droplet diameter of the minute droplets is 1 nm or more and 10 μm or less. 前記第1吐出方法で吐出した前記液滴の前記受容物に対する着弾面積は、前記第2吐出方法で吐出した前記液滴の前記受容物に対する着弾面積よりも大きい請求項1ないし8のいずれかに記載の液滴吐出方法。   The landing area of the droplets discharged by the first discharge method on the receptor is larger than the landing area of the droplets discharged by the second discharge method on the receptor. The droplet discharge method described. 前記液状材料は、前記受容物に導体パターンを形成するための配線形成用の液状材料である請求項1ないし9のいずれかに記載の液滴吐出方法。   The droplet discharging method according to claim 1, wherein the liquid material is a liquid material for forming a wiring for forming a conductor pattern on the receptor. 前記受容物に形成する前記導体パターンの線状をなす配線については、前記第2供給方法で前記液状材料を供給し、面状をなす端子については、前記第1供給方法で前記液状材料を供給する請求項10に記載の液滴吐出方法。   For the wiring that forms the conductor pattern formed on the receptor, the liquid material is supplied by the second supply method, and for the terminal that has a planar shape, the liquid material is supplied by the first supply method. The droplet discharge method according to claim 10. 前記液状材料は、金属粒子を分散媒に分散したものである請求項10または11に記載の液滴吐出方法。   The droplet discharging method according to claim 10 or 11, wherein the liquid material is obtained by dispersing metal particles in a dispersion medium. 導電性を有するノズルプレートに形成されたノズルから帯電性を有する液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドと前記液状材料の吐出方向に対向配置された電極と、
前記ノズルプレートと前記電極との間に電位差を発生させる電位差発生手段とを有し、
前記電位差発生手段によって前記ノズルプレートと前記電極との間に電位差を生じさせた状態で前記ノズルから前記液状材料を液滴として吐出することにより、前記液滴を該液滴よりも小さな複数の微小液滴に分裂した霧状にして、前記液滴吐出ヘッドと前記電極との間に配置された受容物に供給する第1吐出方法と、前記ノズルプレートと前記電極との間の電位差を前記第1吐出方法よりも小さな状態とし前記ノズルから吐出した前記液状材料の液滴を前記霧状に分裂させずに前記受容物に供給する第2吐出方法とを選択可能であることを特徴とする液滴吐出装置。
A droplet discharge head for discharging a liquid material having charging properties as droplets from nozzles formed on a nozzle plate having conductivity;
An electrode disposed opposite to the liquid droplet ejection head in the liquid material ejection direction;
A potential difference generating means for generating a potential difference between the nozzle plate and the electrode;
By discharging the liquid material as droplets from the nozzle in a state in which a potential difference is generated between the nozzle plate and the electrode by the potential difference generating means, the droplet is made into a plurality of microscopic droplets smaller than the droplet. A first discharge method for supplying a receiver disposed between the droplet discharge head and the electrode in the form of a mist divided into droplets; and a potential difference between the nozzle plate and the electrode. A liquid having a smaller state than that of the first discharge method and capable of selecting a second discharge method for supplying the liquid material droplets discharged from the nozzle to the receiver without being divided into mists. Drop ejection device.
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