JP2013051280A - パターン形成方法及び配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】大面積のパターンの厚みの均一化を図ることが可能なパターン形成方法を提供する。
【解決手段】ベース基板２０上に大面積のパターン３０を形成するパターン形成方法は、ベース基板２０上のパターン形成領域２１内に、ベース基板２０から突出する複数の第１の凸部４０を形成する第１の工程Ｓ１と、第１の凸部４０が形成されたパターン形成領域２１内にインクを吐出し、インクを乾燥させて、パターン３０を形成する第２の工程Ｓ２と、を備えており、複数の前記第１の凸部は、相互に間隔を空けて二次元的に配置されることを特徴とするパターン形成方法。
【選択図】 図７

Description

本発明は、パターン形成方法及び配線基板に関するものである。

インクジェット法によって基板に着弾させたインクを乾燥させて乾燥体を形成し、当該乾燥体においてコーヒーステイン現象により膜厚が薄くなった部分（凹部）に、再度インクを着弾させて、ラインパターンの厚さの均一化を図ったラインパターン形成方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−２３４３５４号公報

しかしながら、上記の発明では、パターンの面積が大きくなると、コーヒーステイン現象の発生を抑制することが困難となり、パターンの厚さが不均一になってしまうおそれがあるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、大面積のパターンの厚みの均一化を図ることが可能なパターン形成方法及び配線基板を提供することである。

[１]本発明に係るパターン形成方法は、基板上に大面積のパターンを形成するパターン形成方法であって、前記基板上のパターン形成領域内に、前記基板から突出する複数の第１の凸部を形成する第１の工程と、前記第１の凸部が形成された前記パターン形成領域内にインクを吐出し、前記インクを乾燥させて、前記パターンを形成する第２の工程と、を備えており、複数の前記第１の凸部は、相互に間隔を空けて二次元的に配置されることを特徴とする。

[２]上記発明において、前記第１の工程は、前記パターン形成領域の外縁に、前記基板から突出する第２の凸部を形成することを含んでいてもよい。

[３]上記発明において、前記第１の凸部は、平面視において、直線形状又は円弧形状を含んでいてもよい。

[４]上記発明において、前記第１の工程は、前記パターン形成領域内にインクを吐出し、前記インクを乾燥させて、前記第１の凸部を形成することを含み、前記第１の工程で使用するインクは、前記第２の工程で使用するインクと同一の組成であってもよい。

[５]本発明に係る配線基板は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成された大面積のパターンと、前記パターンの内側において盛り上がっている複数の凸部と、を備えており、複数の前記凸部は、相互に間隔を空けて二次元的に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、基板のパターン形成領域内に、相互に間隔を空けて二次元的に、複数の第１の凸部を配置することで、大面積のパターンの厚みの均一化を図ることを可能とする。

図１は、本発明の第１実施形態におけるパターン基板の部分平面図である。 図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。 図３は、本発明の第１実施形態におけるパターンと第１及び第２の凸部の変形例を示す平面図である（その１）。 図４は、本発明の第１実施形態におけるパターンと第１及び第２の凸部の変形例を示す平面図である（その２）。 図５は、本発明の第１実施形態におけるパターン形成方法を示すフローチャートである。 図６は、本発明の第１実施形態におけるパターン形成装置の概要を示す構成図である。 図７は、本発明の第１実施形態における作用を説明する断面図である。 図８は、本発明の第１実施形態における作用を説明する平面図である。 図９は、本発明の第２実施形態におけるパターン基板の部分平面図である。 図１０は、本発明の第２実施形態におけるパターンと第１の凸部の変形例を示す平面図である。 図１１は、本発明の第２実施形態の凸部形成装置の概要を示す構成図である。 図１２は、本発明の第３実施形態におけるパターン基板の部分平面図である。 図１３は、図１２のXIII−XIII線に沿った断面図である。 図１４は、本発明の第３実施形態におけるパターンと第１の凸部の変形例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

<<第１実施形態>>
図１は本実施形態におけるパターン基板の部分平面図、図２は図１のII−II線に沿った断面図、図３及び図４は本実施形態におけるパターンと第１及び第２の凸部の変形例を示す平面図である。

本実施形態におけるパターン基板１は、図１及び図２に示すように、ベース基板２０と、パターン３０と、第１の凸部４０と、第２の凸部５０と、を備えている。なお、本実施形態におけるベース基板２０が本発明の基板及び絶縁性基板の一例に相当する。

ベース基板２０は、厚さが１００μｍのガラス基板で構成されている。なお、ベース基板２０の厚さや材料については、主面にパターン３０を形成することができれば、特に限定されない。例えば、ベース基板２０を、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、フェノール樹脂、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性の樹脂材料で構成してもよい。

このベース基板２０は、パターン３０が形成されたパターン形成領域２１を有している。

パターン３０は、５００μｍの直径を有する円形に形成されている。なお、パターンの形状については二次元的な形状となっていれば特に限定されず、例えば矩形であってもよい。パターン３０の大きさについては、パターン３０が円形である場合には、直径が数百μｍ、より具体的には１００〜５００μｍとなるような大面積のパターンや、パターン３０が矩形で形成されている場合には、一辺の長さが１００〜５００μｍとなるような大面積のパターンとなっていれば特に限定されない。

本実施形態におけるパターン３０は、硬化したポリイミドインクで構成されている。なお、このパターン３０を構成する材料については、後述するインクジェット法によってインクジェットヘッド１２０から吐出させるのに適した材料であれば特に限定されない。例えば、パターン３０の材料を、導電性材料、半導体材料、絶縁性材料等の機能性材料を含有したインクで構成してもよい。導電性材料としては、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、タングステン、ニッケル、タンタル、ビスマス、鉛、インジウム、錫、亜鉛、チタン、及びアルミニウムの群からなる金属種群のうちの何れか一種若しくは二種以上の金属、又は、前記金属種群のうちの何れか二種以上の金属からなる合金等を例示することができる。また、前記金属種群のうちの何れか一種若しくは二種以上の金属の酸化物を含む無機物を用いてもよいし、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール等の導電性ポリマーのモノマーやオリゴマーを用いてもよい。また、絶縁体材料としては、ポリイミド樹脂の他に、例えば、エポキシ樹脂等を例示することができる。また、半導体材料として、例えば、Siなどの無機半導体や、C8-BTBTなどの有機半導体を用いてもよい。さらに、機能性材料として、例えば、液晶パネルの配向膜やカラーフィルタ材料をインクが含有してもよい。なお、導電性材料が金属の場合には、金属無機塩や有機金属錯体を有機溶媒中に分散させてもよい。ここで、以下において、パターン３０を構成するインクをパターンインクと称する。

このようなパターン３０としては、例えば、エッチングレジストのパターンを挙げることができる。また、パターン３０を導電性の材料で構成する場合には、パターン３０として、外部の電子部品との電気的な接点となるパッドを挙げることができる。なお、パターン３０は、ベース基板２０上に形成されるパターンであれば、特にこれらに限定されない。

第１の凸部４０は、図２に示すように、ベース基板２０から突出している部材であり、パターン基板１において、パターン３０の内側に盛り上がった部分を形成している。この第１の凸部４０は、図１の平面視に示すように、パターン３０の中心Ｏを中心とする４つの円弧状凸部４１ａ〜４１ｄと、同様にパターン３０の中心Ｏを中心とし、円弧状凸部４１ａ〜４１ｄの外側に配置された４つの円弧状凸部４２ａ〜４２ｄと、を有している。

円弧状凸部４１ａ〜４１ｄは、実質的に同一の半径を有しており、図１に示すように、隣接する円弧状凸部４１ａ〜４１ｄ同士の間に間隔Ｌ１を空けて、部分的に途切れた環状となるように配置されている。ここで、本実施形態では、円弧状凸部４１ａ〜４１ｄにおいて、円弧状凸部４１ａを基準とすると、円弧状凸部４１ｂが図中Ｙ方向に位置し、円弧状凸部４１ｃが図中Ｘ方向とＹ方向の間の方向に位置し、円弧状凸部４１ｄが図中Ｘ方向に位置する。つまり、本実施形態における円弧状凸部４１ｂ〜４１ｄの配置は、円弧状凸部４１ａに対して、少なくとも２方向（図中Ｘ方向及びＹ方向）に沿った二次元的な配置となっている。なお、ここでいう「二次元的な配置」とは、第１の凸部４１ａ〜４１ｄを、少なくとも２方向に沿って配置することのみならず、特に図示しないが、円弧状凸部４１ａ〜４１ｄ（第１の凸部４０）を平面方向に規則的又は不規則に散在させることを含む。

円弧状凸部４２ａ〜４２ｄも、図１に示すように、隣接する円弧状凸部４２ａ〜４２ｄ同士の間に間隔Ｌ２を空けて、部分的に途切れた環状となるように二次元的に配置されている。

ここで、円弧状凸部４１ａ〜４１ｄ,４２ａ〜４２ｄの線幅は、パターン３０の直径の２５％以下となっていることが好ましい。例えば、円形のパターン３０の直径が５００μｍである場合には、円弧状凸部４１ａ〜４１ｄ,４２ａ〜４２ｄの線幅として、５０μｍを挙げることができる。また、円弧状凸部４１ａ〜４１ｄ同士の間の間隔Ｌ１は、円弧状凸部４１ａ〜４１ｄの線幅に対して５０倍以下が好ましい。同様に、円弧状凸部４２ａ〜４２ｄ同士の間の間隔Ｌ２も、円弧状凸部４２ａ〜４２ｄの線幅に対して５０倍以下が好ましい。

また、本実施形態における円弧状凸部４１ａ〜４１ｄ,４２ａ〜４２ｄの厚さとしては、例えば５μｍを挙げることができるが、特に限定されない。なお、パターン３０を形成する際に、コーヒーステイン現象による厚みの不均一化を効果的に抑制するために、円弧状凸部４１ａ〜４１ｄ,４２ａ〜４２ｄの厚さを、パターン３０の厚さの５０％〜５００％の範囲内とすることが好ましい。このようなコーヒーステイン現象を抑制する作用については、後で詳細に説明する。

本実施形態における第１の凸部４０（円弧状凸部４１ａ〜４１ｄ,４２ａ〜４２ｄ）は、硬化した紫外線硬化型のアクリル系樹脂インクで構成されているが、第１の凸部を構成する材料については特に限定されない。例えば、第１の凸部４０を、上述したパターンインクと同一の組成のインクで構成してもよい。

第２の凸部５０は、図１に示す平面視のように、パターン３０を包囲する環状に形成されている。

本実施形態における第２の凸部５０は、第１の凸部４０と同様に、硬化した紫外線硬化型のアクリル系樹脂インクで構成されている。なお、第２の凸部５０を構成する材料については特に限定されず、第２の凸部５０を、上述したパターンインクと同一の組成のインクで構成してもよい。また、第２の凸部５０を、第１の凸部４０とは異なる材料で構成してもよい。

ここで、本実施形態では、パターン３０を円形に形成したが、パターン３０の形状については特に限定されない。また、本実施形態では、第１の凸部４０を、４つの円弧状凸部４１ａ〜４１ｄと、４つの円弧状凸部４２ａ〜４２ｄとで構成したが、これらの数や形状についても特に限定されない。また、第１の凸部４０の配置についても、複数の第１の凸部４０同士の間に間隔をあけた状態で、二次元的に配置されていれば、特に限定されない。

また、本実施形態では、第２の凸部５０を環状に形成したが、第２の凸部５０の形状については特に限定されない。例えば、部分的に途切れた環状となっていてもよい。また、第２の凸部５０の有無についても特に限定されず、第２の凸部５０を設けない構成としてもよい。

例えば、図３（ａ）に示す平面視のように、パターン３０を矩形に形成し、第２の凸部を設けない構成としてもよい。また、図３（ｂ）に示す平面視のように、パターン３０を矩形に形成すると共に、第１の凸部４０を円弧状凸部４２ａ〜４２ｄのみで構成し、第２の凸部５０を、パターン３０の角に沿って折れ曲がった４つの直線状凸部５１ａ〜５１ｄで構成してもよい。

また、図４（ａ）に示す平面視のように、パターン３０を略矩形（四隅を円弧に形成した矩形）に形成すると共に、第１の凸部４０を円弧状凸部４１ａ〜４１ｄのみで構成し、第２の凸部５０を、矩形のパターン３０の辺に沿った４つの直線状凸部５２ａ〜５２ｄで構成してもよい。

さらに、図４（ｂ）に示す平面視のように、パターン３０を矩形に形成すると共に、第１の凸部４０を、直線が折れ曲がった直線状凸部４３ａ〜４３ｄで構成し、第２の凸部５０を、矩形のパターン３０の辺に沿った４つの直線状凸部５２ａ〜５２ｄで構成してもよい。以上のように、第１及び第２の凸部４０,５０については、直線形状や円弧形状を含んだ形状とすることができる。

以上に説明したパターン基板１としては、例えば、エッチングレジストのパターン３０が形成された基板を挙げることができる。一方、パターン３０を導電性の材料で構成する場合には、パターン３０をパッドとして利用する配線基板を挙げることができる。

次に、本実施形態のパターン基板１におけるパターン３０の形成方法について説明する。

図５は本実施形態におけるパターン形成方法を示すフローチャート、図６は本実施形態におけるパターン形成装置の概要を示す構成図である。

本実施形態におけるパターン形成方法は、図５に示すように、第１及び第２の凸部４０,５０を形成する第１の工程Ｓ１と、パターン３０を形成する第２の工程Ｓ２と、を有している。

第１の工程Ｓ１では、まず、スクリーン印刷により、ベース基板２０においてパターン３０を形成するパターン形成領域２１内に、紫外線硬化型のアクリル系樹脂インクを、第１及び第２の凸部４０,５０の形状（パターン）に印刷する。つまり、本実施形態では、紫外線硬化型のアクリル系樹脂インクを、上述したような間隔Ｌ１,Ｌ２を空けて二次元的に配置させた複数の円弧形状に印刷すると共に、パターン形成領域２１を取り囲む環状に印刷する。ここで、以下において、第１及び第２の凸部４０,５０を構成するインクを凸部インクと称する。

次いで、このように印刷された凸部インクに対して紫外線を照射して、当該凸部インクを硬化させる。

本実施形態では、このようなスクリーン印刷及び紫外線の照射の工程を複数回繰り返すことで、所定の厚さ（例えば、５μｍ程度）及び線幅（例えば、５０μｍ程度）でベース基板２０から突出した第１及び第２の凸部４０,５０を形成する。

なお、本実施形態では、上記のようにスクリーン印刷によって、第１及び第２の凸部４０,５０を形成したが、第１及び第２の凸部４０,５０の形成方法については特に限定されない。

例えば、ベース基板上に、第１及び第２の凸部の材料を塗布或いは積層し、当該材料上に、フォトリソグラフィ技術を用いてマスクパターンを形成し、このマスクパターンから露出した第１及び第２の凸部の材料をエッチングすることで、第１及び第２の凸部を形成してもよい。

或いは、インクジェット法によって、ベース基板上に凸部インクを吐出して、当該凸部インクを硬化させることで第１及び第２の凸部を形成したり、インプリント法によって、第１及び第２の凸部を形成したりしてもよい。また、ベース基板自体を加工して、第１及び第２の凸部を形成してもよい。

さらに、本実施形態では、上述したような方法で第１及び第２の凸部４０,５０が形成されたベース基板２０に対して、酸素プラズマ処理を行う。これにより、ベース基板２０と、第１及び第２の凸部４０,５０とを、表面改質し、パターンインクの液滴６に対して濡れ易くする。

次に、パターン３０を形成する第２の工程Ｓ２について説明する。

第２の工程Ｓ２では、まず、図６に示すように、パターン形成装置１００を用いて、インクジェット法により、パターン形成領域２１にポリイミドインクからなるパターンインクの液滴６を塗布する。

ここで、この第２の工程Ｓ２において用いられるパターン形成装置１００について説明する。

このパターン形成装置１００は、いわゆるインクジェット方式の印刷装置であり、図６に示すように、ステージ１１０と、インクジェットヘッド１２０と、を有している。

ステージ１１０は、ベース基板２０を上面で保持しており、例えば、特に図示しないボールネジ機構によって、図中のＸＹ平面上を移動することが可能となっている。なお、ステージ１１０を構成する材料としては、ステンレスを挙げることができるが、特に限定されない。

インクジェットヘッド１２０は、パターンインクの液滴６を吐出するノズル１２１を有している。特に図示しないが、このノズル１２１は、インクが充填された微小な圧力室に連通しており、この圧力室内に大きな圧力を発生させることで、パターンインクの液滴６をノズル１２１の開口を介してベース基板２０に向かって吐出することが可能となっている。なお、このインクジェットヘッド１２０の圧力発生方式としては、ピエゾ方式、バブル方式、或いは静電吸引方式のいずれであってもよい。

本実施形態では、上述したパターン形成装置１００を用いて、図６に示すように、パターン形成領域２１の略中央に向ってパターンインクの液滴６を繰り返し吐出する。本実施形態では、パターン形成領域２１に着弾したパターンインクの液滴６が、パターン形成領域２１の全域に濡れ広がるまで、インクジェットヘッド１２０にパターンインクの液滴６を吐出させる。なお、本実施形態では、上記のように、パターン形成領域２１の略中央にパターンインクの液滴６を着弾させているが、特に限定されず、ステージ１１０を移動させながら、パターン形成領域２１内の複数の箇所にパターンインクの液滴６を着弾させてもよい。

次いで、このようにベース基板２０に着弾したパターンインクの液滴６を乾燥させるために、例えば、ホットプレートを用いて、ベース基板２０を６０℃に加熱する。次いで、ベース基板２０に対して、大気雰囲気下において２００℃の温度で熱処理を行うことで、パターンインクを硬化させて、パターン３０を形成する。なお、パターンインクを乾燥させる際の温度や、パターンインクを硬化させる際の温度については、特に限定されない。

次に、本実施形態におけるパターン形成方法の作用について説明する。

図７は本実施形態における作用を説明する断面図、図８は本実施形態における作用を説明する平面図である。なお、図７及び８に示す液滴６内の矢印は、液滴６の内部の流れを示している。

インクジェット法により大面積のパターンを形成すると、基板に着弾したインクの液滴が乾燥する際に、コーヒーステイン現象によって、インクの液滴内に中央部分から外縁部に向った流れが生じ、結果として、中央部分が薄く、外縁部分が厚くなった厚さの不均一なパターンが形成されてしまう。

これに対し、本実施形態では、相互に間隔Ｌ１,Ｌ２を空けて二次元的に配置した複数の第１の凸部４０（円弧状凸部４１ａ〜４１ｄ,４２ａ〜４２ｄ）をパターン形成領域２１に形成し、当該パターン形成領域２１にパターンインクを塗布してパターン３０を形成している。

これにより、本実施形態では、図７に示すように、パターン形成領域２１に着弾したパターンインクの液滴６が乾燥する際には、第１の凸部４０が、コーヒーステイン現象による中央部分から外縁部に向ったパターンインクの液滴６内の流れを阻害する。これにより、パターン３０の中央部分の厚さが薄くなることが抑制されるため、パターン３０の厚みの均一化を図ることが可能となっている。

ここで、仮に、複数の第１の凸部同士の間に、間隔をあけず、第１の凸部を、連続して接続する環状に形成すると、環状の第１の凸部内のパターンインクの液滴が、第１の凸部によって堰き止められてしまう。このため、環状の第１の凸部内のパターンインクの液滴と、環状の第１の凸部外のパターンインクの液滴とで厚みが相違してしまい、結果として、不均一な厚さのパターンが形成される恐れがある。

また、この環状の第１の凸部の内側から外側にパターンインクを塗布させるためには、第１の凸部を乗り越えるような多量のパターンインクの液滴を、環状の第１の凸部内に吐出する必要がある。このため、パターンの厚さが、所望の厚さよりも厚くなってしまう恐れがある。

さらに、環状の第１の凸部内のパターンインクの液滴と、環状の第１の凸部外のパターンインクの液滴とが、第１の凸部によって堰き止められてしまうことで、両者の間に界面が形成される。これにより、例えば、パターンを、電気的接続のためのパッドとして利用する場合には、この界面によって電気的接続の信頼性が低下してしまう恐れがある。

これに対し、本実施形態では、図８に示すように、円弧状凸部４１ａ〜４１ｄ同士の間に間隔Ｌ１を空けているので、パターン形成領域２１に着弾したパターンインクの液滴６が、円弧状凸部４１ａ〜４１ｄの内側から外側に流出することを許容している。つまり、本実施形態では、円弧状凸部４１ａ〜４１ｄ同士の間に、パターンインクの液滴６が流通可能な流路を設けている。

また、本実施形態では、同図に示すように、円弧状凸部４２ａ〜４２ｄ同士の間に間隔Ｌ２を空けているので、パターン形成領域２１に着弾したパターンインクの液滴６が、円弧状凸部４２ａ〜４２ｄの内側から外側に流出することを許容している。つまり、本実施形態では、円弧状凸部４２ａ〜４２ｄ同士の間に、パターンインクの液滴６が流通可能な流路を設けている。

これにより、本実施形態では、パターン形成領域２１において、所定の箇所に着弾したパターンインクの液滴６が、パターン形成領域２１の全域に亘って濡れ広がることを可能としている。これにより、パターン３０の厚さの均一化を図ることが可能となっている。

つまり、本実施形態では、パターンインクの液滴６の濡れ広がりを許容しつつ、コーヒーステイン現象による中央部分から外縁部に向ったパターンインクの液滴６内の流れを阻害することで、パターン３０の厚みの均一化を図っている。

また、本実施形態では、上述したように、第１の凸部４０同士の間に間隔Ｌ１,Ｌ２を空けたことで、パターンインクの液滴６が第１の凸部４０によって堰き止められることがなくなり、所望の厚さのパターン３０を精度よく形成することが可能となる。また、上述したような界面がパターン３０に形成されることが抑制されるため、パターン３０をパッドとして利用する場合には、パターン３０の電気抵抗を安定させることができ、外部の電子部品との電気的接続の信頼性を向上させることもできる。

また、本実施形態では、平面視において、第１の凸部４０が、円弧形状や直線形状を含む形状となっていることで、上記のパターンインクの液滴６の流れを効果的に阻害することができる。これにより、パターン３０の厚みを、より均一にさせることができる。

また、本実施形態では、パターン形成領域２１の外縁に第２の凸部５０を形成したことで、パターンインクの液滴６がパターン形成領域２１を濡れ広がる際に、パターンインクの液滴６が第２の凸部５０によって案内される。このため、パターン３０を所定の形状に正確に形成することが可能となっている。

また、本実施形態では、第１の凸部４０に対して表面改質を実行することで、第１の凸部４０をパターンインクの液滴６に対して濡れ易くしている。これにより、パターンインクの液滴６が、第１の凸部４０を覆うように濡れ広がり易くなっている。

ここで、仮に、第１の凸部が、パターンインクに対して濡れ難い状態となっていると、パターンインクの液滴が第１の凸部によってはじかれて、複数の第１の凸部同士の間にパターンインクの液滴が溜まり易くなる。このように、パターン形成領域内の一部に液滴が溜まると、このように溜まった液滴内でコーヒーステイン現象が生じて、パターンの厚さが不均一になる恐れがある。

これに対し、本実施形態では、上述したように、第１の凸部４０を濡れ易くしているため、第１の凸部４０同士の間にパターンインクの液滴６が溜まり難くなっている。これにより、本実施形態では、パターン３０の厚さが不均一になることを抑制している。

上述したように、本実施形態では、第１の凸部４０に対して表面改質を実行することで、第１の凸部４０をパターンインクの液滴６に対して濡れ易くしたが、第１の凸部４０に、パターンインクに対する接触角が６０度以下となる材料を用いることで、第１の凸部４０をパターンインクの液滴６に対して濡れ易くしてもよい。

また、本実施形態では、特に図示しないが、第１の凸部４０を被覆（内包）するように、パターン３０を形成することで、第１の凸部４０によるアンカー効果によって、パターン３０とベース基板２０との間の密着性の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、図２に示すように、第１の凸部４０の厚さをパターン３０の厚さよりも相対的に厚く形成して、第１の凸部４０をパターン３０から突出（露出）させたり、パターン３０に第１の凸部４０を被覆させて（不図示）、パターン３０に盛り上がった部分を形成したりしてもよい。これにより、例えば、パターン３０上に、ソルダレジスト等のコーティング層を形成する場合には、第１の凸部４０によるアンカー効果によって、当該コーティング層とパターン３０との密着性を向上させることができる。また、パターン基板１を多層基板の内部に配置させる場合には、このパターン３０と、パターン３０に積層される層との密着性を向上させることができる。

また、パターン３０を導電性の材料で構成し、パターン３０をパッドして用いる場合には、上記のように、第１の凸部４０をパターン３０から突出（露出）させたり、パターン３０に盛り上がった部分を形成したりすることで、パターン３０と電気的に接続される他の電子部品との間の接触抵抗を低減させることができる。これにより、パターン３０と他の電子部品との間の電気的接続の信頼性を向上させることができる。

次に、第２実施形態について説明する。

<<第２実施形態>>
図９は本実施形態におけるパターン基板の部分平面図、図１０は本実施形態におけるパターンと第１の凸部の変形例を示す平面図である。

本実施形態におけるパターン基板１０ａは、ベース基板２０ａ、パターン３０ａ及び第１の凸部４０ａの構成と、パターン形成領域２１ａに第２の凸部を設けない点と、において第１実施形態と相違するが、それ以外については、第１実施形態と同様である。以下に、第１実施形態と相違する部分を説明し、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して、説明を省略する。

本実施形態におけるベース基板２０ａは、ポリイミドで構成されており、厚さが２５μｍとなっている。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、ベース基板２０ａの材料や厚さについては特に限定されない。

また、本実施形態におけるパターン３０ａは、図９に示すように、矩形のパターンとなっている。このパターン３０ａは、銅インクで構成されているが、パターン３０ａの材料は、インクジェット法によってインクジェットヘッド１２０から吐出させるのに適した材料であれば特に限定されない。また、パターン３０ａの形状についても特に限定されない。

また、本実施形態における第１の凸部４０ａは、同図に示すように、パターン形成領域２１ａ内にマトリックス状に配置されたドット状となっている。このドット状の第１の凸部４０ａの直径は、パターン３０ａの最大サイズ（一辺の長さ）の２５％以下であることが好ましい。例えば、パターン３０ａの一辺の長さが１００〜５００μｍである場合には、第１の凸部４０ａの直径として、５０μｍを挙げることができる。なお、本実施形態では、第１の凸部４０ａを、平面視において円形に形成したが、特に限定されず、例えば矩形に形成してもよい。

また、第１の凸部４０ａ同士のピッチ（間隔Ｌ３）は、第１の凸部４０ａの直径の２〜５０倍であることが好ましい。例えば、第１の凸部４０ａの直径が５０μｍである場合には、第１の凸部４０ａ同士のピッチ（間隔Ｌ３）として、１００μｍを挙げることができる。また、第１の凸部４０ａの厚さとしては、例えば、１０μｍを挙げることができるが、第１実施形態と同様に特に限定されない。

なお、本実施形態では、第１の凸部４０ａをマトリックス状に配置したが、第１の凸部４０ａの配置については、複数の第１の凸部４０ａ同士の間に間隔を空けた状態で、二次元的になっていれば特に限定されない。例えば、図１０（ａ）に示すように、１行目Ａ１や３行目Ａ３等の奇数の行の第１の凸部４０ａの数と、２行目Ａ２や４行目Ａ４等の偶数の行の第１の凸部４０ａの数とを、相違させてもよい。また、図１０（ｂ）に示すように、隣接する第１の凸部４０ａ同士を仮想線で接続すると、円を描くように、第１の凸部４０ａを配置させてもよい。或いは、図１０（ｃ）に示すように、パターン３０ａを円形に形成し、複数の第１の凸部４０ａを実質的に等間隔で配置させてもよい。或いは、特に図示しないが、第１の凸部をパターン形成領域内に不規則に散在させてもよい。

このような第１の凸部４０ａは、後で説明するが、インクジェット法によって形成されており、例えば、銀ナノ粒子を含んだ導電性インクで構成されている。なお、本実施形態における第１の凸部４０ａの材料については、インクジェット法によってインクジェットヘッドから吐出させるのに適した材料であれば特に限定されず、例えば、導電性材料、半導体材料、絶縁性材料等の機能性材料を含有したインクで構成してもよい。なお、導電性材料、半導体材料、絶縁性材料等の機能性材料については、第１実施形態で例示したものと同一のものを用いることができる。

また、第１の凸部４０ａを、パターン３０ａのパターンインクと同一の組成のインクで構成してもよい。これにより、第１の凸部４０ａが、パターン３０ａに対して濡れ易くなるため、パターン３０ａを形成する際に、パターンインクの液滴６が第１の凸部４０ａに密着し易くなる。これにより、パターン３０ａの厚みをより均一にすることができる。また、同一のインクジェット装置を用いて、パターン３０ａと第１の凸部４０ａを形成することができるため、パターン基板１０ａを低コストで生産することが可能となる。

次に、本実施形態におけるパターン形成方法について説明する。

本実施形態における第１の工程Ｓ１では、まず、凸部形成装置２００を用いて、インクジェット法により、ベース基板２０ａのパターン形成領域２１ａに、銀ナノ粒子を含む導電性インクからなる凸部インクの液滴７を吐出して塗布する。

ここで、本実施形態における第１の工程Ｓ１で用いられる凸部形成装置２００について説明する。

この凸部形成装置２００は、図１１に示すように、ステージ２１０と、インクジェットヘッド２２０とを有している。なお、同図に示すインクジェットヘッド２２０は、第１実施形態におけるパターン形成装置１００のインクジェットヘッド１２０と同様の構成となっているため、説明を省略する。

本実施形態におけるステージ２１０は、セラミックで構成されており、ベース基板２０ａを加熱するヒートプレート２１１をその上面に有していること以外は、第１実施形態におけるパターン形成装置１００のステージ１１０と同様の構成となっている。なお、ヒートプレート２１１の配置については、ベース基板２０ａを加熱することができれば特に限定されず、例えば、ヒートプレート２１１をステージ２１０の内部に埋設してもよい。また、ステージ２１０の材質についても、特に限定されない。

本実施形態では、以上に説明した凸部形成装置２００を用いて、ヒートプレート２１１によって、例えば１００℃程度の温度でベース基板２０ａを加熱した状態で、インクジェットヘッド２２０によって、当該ベース基板２０ａに凸部インクの液滴７を吐出する。これにより、当該凸部インクの液滴７がベース基板２０ａに濡れ広がる前に、当該液滴７がベース基板２０ａの熱によって乾燥するため、アスペクト比の大きい第１の凸部４０ａを形成することが可能となる。

ここで、ヒートプレート２１１によってベース基板２０ａを加熱する温度は、凸部インクの沸点が１００℃以下の場合には、７５℃〜１２５℃（１００℃±２５℃）の範囲内の温度が好ましく、凸部インクの沸点が１００℃〜２００℃の場合には、この沸点に対して±５０℃の範囲内の温度が好ましく、凸部インクの沸点が２００℃以上である場合には、この沸点に対して±７５℃の範囲内の温度が好ましい。このような温度でベース基板２０ａを加熱することによって、インクジェットヘッド２２０の目詰まりや、第１の凸部４０ａ内にボイドが生じるのを抑制しつつ、アスペクト比の大きい第１の凸部４０ａを形成することが可能となる。

次いで、液滴７が乾燥した凸部上に、再度、凸部インクの液滴７を着弾させて、ベース基板２０ａの熱により乾燥させる。このように、凸部インクの液滴７を、ベース基板２０ａ上の同一個所に複数回着弾させることによって、第１の凸部４０ａを所望の厚さ（例えば１０μｍ）に形成する。本実施形態では、このような工程を、パターン形成領域２１ａ内の複数の箇所に実行することで、間隔Ｌ３を空けて二次元的に配置させた第１の凸部４０ａを形成する。

なお、本実施形態では、上述したように、ベース基板２０ａに着弾した凸部インクの液滴７を完全に乾燥させて第１の凸部４０ａを形成したが、これについては特に限定されない。例えば、ヒートプレート２１１の温度を下げて、ベース基板２０ａに着弾した凸部インクの液滴７を完全に乾燥せずに、内部に凸部インクの溶媒が残った状態で、第１の凸部４０ａを形成してもよい。なお、この場合には、第１の凸部４０ａ自体の形状が保持される程度に、第１の凸部４０ａ（凸部インクの液滴７）を乾燥させる。

ここで、本実施形態では、ヒートプレート２１１によりベース基板２０ａを加熱したが、ベース基板２０ａを加熱する方法については、特に限定されない。例えば、凸部形成装置２００にレーザ照射装置を設けて、ベース基板２０ａにレーザ光を照射することで、ベース基板２０ａを加熱してもよい。これにより、ベース基板２０ａにおいて凸部インクの液滴７が着弾した箇所を、局所的に加熱することができるため、ベース基板２０ａ全体を加熱したことに伴うベース基板２０ａの歪みや変形を抑制することができる。

また、本実施形態では、以上に説明したように、ベース基板２０ａ上に着弾した凸部インクの液滴７を加熱することによって、当該凸部インクを硬化させたが、当該凸部インクを硬化させる方法については、特に限定されない。

例えば、凸部インクを電子線硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂で構成した場合には、凸部インクの液滴がベース基板上に着弾した瞬間に、当該凸部インクの液滴に電子ビームや紫外線を照射することで、当該凸部インクを硬化させてもよい。

本実施形態における第２の工程Ｓ２では、まず、第１実施形態と同様のパターン形成装置１００を用いて、銅インクからなるパターンインクの液滴６をパターン形成領域２１ａに塗布する。次いで、塗布されたパターンインクの液滴６を、乾燥させ、窒素雰囲気下において、例えば３００℃の熱処理を行い、さらに水素を５％含有した窒素雰囲気下で熱処理を行い、パターンインクの液滴６を焼結させ、パターン３０ａを形成する。なお、熱処理の温度については、パターンインクの液滴６を硬化させることができれば特に限定されない。

また、パターン形成装置１００に代えて、上述した凸部形成装置２００を用いて、同一の装置でパターン３０ａと第１の凸部４０ａを形成してもよい。これにより、パターン基板１０ａを低コストで生産することが可能となる。

以上のように、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、相互に間隔を空けて二次元的に配置した複数の第１の凸部４０ａを、パターン形成領域２１ａに形成し、当該パターン形成領域２１ａにパターンインクを塗布してパターン３０ａを形成している。

これにより、パターン形成領域２１ａ内におけるパターンインクの液滴６の濡れ広がりを許容しつつ、コーヒーステイン現象による中央部分から外縁部に向ったパターンインクの液滴６内の流れを阻害することができるので、パターン３０ａの厚みの均一化を図ることが可能となる。

次に、第３実施形態について説明する。

<<第３実施形態>>
図１２は本実施形態におけるパターン基板の部分平面図、図１３は図１２のXIII−XIII線に沿った断面図、図１４は本実施形態におけるパターンと第１の凸部の変形例を示す平面図である。

本実施形態では、ベース基板２０ｂ、パターン３０ｂ及び第１の凸部４０ｂの構成と、パターン形成領域２１ｂに第２の凸部を設けない点と、において第１実施形態と相違するが、それ以外については、第１実施形態と同様である。以下に、第１実施形態と相違する部分を説明し、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して、説明を省略する。

本実施形態におけるベース基板２０ｂは、図１２及び図１３に示すように、パターン形成領域２１ｂに、平面視における輪郭が略矩形（四隅が円弧に形成された矩形）の凹部２２ｂを有している。なお、本実施形態におけるベース基板２０ｂは、厚さが２５μｍ程度の液晶ポリマー基板で構成されているが、ベース基板２０ｂの厚さや材料については特に限定されない。

本実施形態におけるパターン３０ｂは、図１２及び図１３に示すように、上記の凹部２２ｂ内に配置されており、凹部２２ｂの形状に応じた略矩形のパターンとなっている。ここで、本実施形態におけるパターン３０ｂは、錯体型の銀インクで構成されているが、第１実施形態と同様に、インクジェット法によってインクジェットヘッド１２０から吐出させるのに適した材料であれば特に限定されない。

本実施形態における第１の凸部４０ｂは、ベース基板２０ｂの凹部２２ｂ内に配置されている。この第１の凸部４０ｂは、図中Ｘ方向に沿った複数の直線状凸部４０ｃと、図中Ｙ方向に沿った複数の直線状凸部４０ｄと、を有している。

本実施形態では、これらの直線状凸部４０ｃ,４０ｄが、マトリックス状に配置された複数の矩形を描くように、互いの間に間隔を空けて二次元的に配置されている。

このような第１の凸部４０ｂは、後で詳細に説明するが、ベース基板２０ｂをインプリント法によって加工することで形成されている。このため、本実施形態における第１の凸部４０ｂは、ベース基板２０ｂと同一の材料で構成されている。

ここで、パターン３０ｂや第１の凸部４０ｂについては、図１４に示すような形状や配置としてもよい。

すなわち、パターン３０ｂの形状を、図中Ｘ方向に沿った第１及び第２の部分３０ｃ,３０ｄと、第１及び第２の部分３０ｃ,３０ｄを接続する図中Ｙ方向に沿った第３の部分３０ｅと、で構成してもよい。なお、同図に示す例では、第１〜第３の部分３０ｃ,３０ｄ,３０ｅの中で、第２の部分３０ｄが最も広い面積となっている。

また、第１の凸部４０ｂは、図１４の平面視に示すように、直線状凸部４０ｅと、円弧状凸部４０ｆ,４０ｇを含んでいてもよい。この例においては、パターン３０ｂにおいて比較的面積の狭い第１及び第３の部分３０ｃ,３０ｅに直線状凸部４０ｅを配置させ、パターン３０ｂにおいて最も面積の広い第２の部分３０ｄに、円弧状凸部４０ｆ,４０ｇを配置させている。このように、パターン３０ｂにおいて、面積の狭い部分と広い部分とにおいて、それぞれの部分に配置させる第１の凸部４０ｂの形状を相違させることで、パターンインクを熱処理によって焼結させる際の焼結速度を調整することができる。これにより、パターン３０ｂの均一な焼結を図ることが可能となる。

次に、本実施形態におけるパターン形成方法について説明する。

本実施形態における第１の工程Ｓ１では、インプリント法によって、ベース基板２０ｂに第１の凸部４０ｂを形成する。

具体的には、まず、ガラス製のステージ上で、ベース基板２０ｂを構成する材料（液晶ポリマー）の融点温度まで、ベース基板２０ｂを加熱する。次いで、ベース基板２０ｂの凹部２２ｂに対応する凸部と、第１の凸部４０ｂに対応する凹部と、が形成されたモールドを、ベース基板２０ｂに押し付けて、この状態でベース基板２０ｂを冷却することで、ベース基板２０ｂに、凹部２２ｂ及び第１の凸部４０ｂを形成する。次いで、ベース基板２０ｂからモールドを離型する。

次いで、本実施形態では、ベース基板２０ｂの全面に紫外線を照射し、ベース基板２０ｂを表面改質して、ベース基板２０ｂを、パターンインクの液滴６に対して濡れ易くする。

本実施形態における第２の工程Ｓ２では、第１実施形態と同様に、パターン形成装置１００を用いたインクジェット法にて、錯体型の銀インクからなるパターンインクを、パターン形成領域２１ｂの凹部２２ｂ内に吐出して塗布する。次いで、塗布されたパターンインクの液滴６を所定の温度で乾燥させ、さらに、大気雰囲気下で、２５０℃の温度で熱処理を行って当該パターンインクを硬化させる。これにより、本実施形態におけるパターン３０ｂが形成される。なお、本実施系形態においても、熱処理の温度は、パターンインクを硬化させることができる温度であれば特に限定されない。

また、特に図示しないが、パターン形成領域２１ｂの凹部２２ｂ内を、パターン３０ｂで充填してもよい。この場合には、上記の第２の工程Ｓ２において、インクジェット法によるパターンインクの塗布から熱処理までの工程を、繰り返し実行することで、パターン３０ｂで凹部２２ｂ内が埋まるまで、パターン３０ｂを厚く形成する。

以上のように、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、相互に間隔を空けて二次元的に配置した複数の第１の凸部４０ｂを、パターン形成領域２１ｂに形成し、当該パターン形成領域２１ｂにパターンインクを塗布してパターン３０ｂを形成している。

これにより、パターン形成領域２１ｂ内におけるパターンインクの液滴６の濡れ広がりを許容しつつ、コーヒーステイン現象による中央部分から外縁部に向ったパターンインクの液滴６内の流れを阻害することができるので、パターン３０ｂの厚みの均一化を図ることが可能となる。

１…パターン基板
２０…ベース基板
３０…パターン
４０…第１の凸部
５０…第２の凸部
１００…パターン形成装置
２００…凸部形成装置

Claims (5)

1. 基板上に大面積のパターンを形成するパターン形成方法であって、
   前記基板上のパターン形成領域内に、前記基板から突出する複数の第１の凸部を形成する第１の工程と、
   前記第１の凸部が形成された前記パターン形成領域内にインクを吐出し、前記インクを乾燥させて、前記パターンを形成する第２の工程と、を備えており、
   複数の前記第１の凸部は、相互に間隔を空けて二次元的に配置されることを特徴とするパターン形成方法。
2. 請求項１記載のパターン形成方法であって、
   前記第１の工程は、前記パターン形成領域の外縁に、前記基板から突出する第２の凸部を形成することを含むことを特徴とするパターン形成方法。
3. 請求項１又は２記載のパターン形成方法であって、
   前記第１の凸部は、平面視において、直線形状又は円弧形状を含むことを特徴とするパターン形成方法。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のパターン形成方法であって、
   前記第１の工程は、前記パターン形成領域内にインクを吐出し、前記インクを乾燥させて、前記第１の凸部を形成することを含み、
   前記第１の工程で使用するインクは、前記第２の工程で使用するインクと同一の組成であることを特徴とするパターン形成方法。
5. 絶縁性基板と、
   前記絶縁性基板上に形成された大面積のパターンと、
   前記パターンの内側において盛り上がっている複数の凸部と、を備えており、
   複数の前記凸部は、相互に間隔を空けて二次元的に配置されていることを特徴とする配線基板。

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