JP2012135744A - Droplet ejection method and droplet ejection apparatus - Google Patents
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Abstract
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.
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ε0とし、円周率をπとしたとき、T≦Q2/64π2ε0R3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.
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
(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
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
An ink storage tank (not shown) is connected to the
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
The
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(CF3SO3)2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
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
Further, the
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
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
Note that the amount of deformation of the
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
Further, in the piezo method, almost no heat is generated, so that no heat is applied to the
(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
A film-like (plate-like)
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(CF3SO3)2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
In addition, by configuring the table 3 with, for example, a metal material, the table 3 can exhibit an electrode function, and the
(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
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
−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
For example, as shown in FIG. 3, when a voltage is applied between the
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
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ε0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≦Q2/64π2ε0R3‥‥(1)
Even when the voltage application unit 4 applies a voltage between the
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
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
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
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
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
−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
In such a second ejection method, the voltage application means 4 does not apply a voltage between the
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>Q2/64π2ε0R3‥‥(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
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
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
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
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
The
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
Below, the material for forming wiring is demonstrated typically.
As the
〔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
〔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
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
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
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
The content of the silver colloid particles in the
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
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
〔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
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
The viscosity of the
The example of the
The
《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
《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。
<< How to use the droplet discharge device (droplet discharge method) >>
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(Al2O3)や酸化チタン(TiO2)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、CO2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
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
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
Moreover, it is preferable that the
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
When the
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
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
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 ...
Claims (13)
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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