JP2016060930A - System and method for manufacturing metal film forming product - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system for manufacturing a metal film forming product for forming a metal film on a substrate using a laser sintering method, which can strictly control processing conditions of a series of steps and a moving time of the substrate between steps to manufacture the metal film forming product having high reproducibility.SOLUTION: A system 100a for manufacturing a metal film forming product, comprises: a substrate setting part 2; a substrate processing apparatus 5; a substrate transfer path 12; and a control device 7. The substrate setting part 2 has a substrate moving stage 9 for placing a substrate 11. The substrate processing apparatus 5 includes: a dispersion application device 3 for applying a dispersion including metal fine particles on the substrate 11 to obtain a coating film; and a laser sintering apparatus 4 for irradiating the coating film with a laser beam. The substrate moving stage 9 moves along the substrate transfer path 12 between the substrate setting part 2 and the substrate processing apparatus 5. The control device 7 controls processing conditions in the substrate processing apparatus 5 and a moving time of the substrate moving stage 9 from the dispersion application device 3 to the laser sintering apparatus 4.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、金属被膜形成品の製造システム及び金属被膜形成品の製造方法に関する。   The present invention relates to a metal film forming product manufacturing system and a metal film forming product manufacturing method.

湿式の電気めっきに替わる金属微粒子の焼結による導電配線形成に関しては多くの研究がなされており、また、レーザ照射による金属微粒子(金属ナノ粒子)の焼結に関する研究も多く見られる。例えば、特許文献1(特開2013‐247181号公報)には、基板に金属ナノ粒子ペーストを印刷した後、金属ナノ粒子ペーストにレーザ光を照射し、基板上に金属ナノ粒子焼結体から成る機能性膜を形成する方法において、レーザ光が照射されている金属ナノ粒子ペーストを取り囲む雰囲気に常時不活性ガスを供給すると同時に、雰囲気の酸素濃度を測定し、測定された酸素濃度に応じて不活性ガスの雰囲気への供給量を制御して、酸素濃度を予め求めた基板が劣化しない値以下に調整することを特徴とする金属ナノ粒子焼結体から成る機能性膜の形成方法が開示されている。酸素濃度としては、例えば0.1容量%以下に調整することが記載されている。   Many studies have been made on the formation of conductive wiring by sintering fine metal particles instead of wet electroplating, and many studies on the sintering of fine metal particles (metal nanoparticles) by laser irradiation are also seen. For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-247181), after a metal nanoparticle paste is printed on a substrate, the metal nanoparticle paste is irradiated with laser light, and a metal nanoparticle sintered body is formed on the substrate. In the method of forming a functional film, an inert gas is always supplied to the atmosphere surrounding the metal nanoparticle paste irradiated with the laser beam, and at the same time, the oxygen concentration of the atmosphere is measured, and the atmosphere is measured according to the measured oxygen concentration. Disclosed is a method for forming a functional film composed of a sintered metal nanoparticle, wherein the supply amount of the active gas to the atmosphere is controlled to adjust the oxygen concentration to a value that does not deteriorate the substrate obtained in advance. ing. For example, the oxygen concentration is adjusted to 0.1% by volume or less.

また、特許文献2(特許第5108628号公報)には、基板上に高密着性金属ナノ粒子焼結体膜を形成する方法として、撥液剤被覆層でコートされた基板上に、所定の平面形状で、金属ナノ粒子分散液を塗布し、塗布液層を作製する工程(工程1)と、塗布液層の表面から、波長λ1のレーザ光を、平均レーザ光強度Pで、垂直方向(入射角0°)から照射する工程(工程2)と、工程2の後、塗布液層の表面から、波長λのレーザ光を、平均レーザ光強度Pで、垂直方向(入射角0°)から照射する工程(工程3)と、)工程3の後、前記塗布液層の表面から、波長λのレーザ光を、平均レーザ光強度Pで、垂直方向(入射角0°)から照射する工程(工程4の4工程からなるレーザ焼結プロセスが示されている。 Patent Document 2 (Japanese Patent No. 5108628) discloses a method for forming a highly adherent metal nanoparticle sintered body film on a substrate on a substrate coated with a liquid repellent coating layer with a predetermined planar shape. Then, a step of applying the metal nanoparticle dispersion liquid to produce a coating liquid layer (step 1), and a laser beam having a wavelength λ1 from the surface of the coating liquid layer in the vertical direction (incident with an average laser light intensity P 1) irradiating the angular 0 °) (step 2), after step 2, the surface of the coating liquid layer, a laser beam having a wavelength lambda 2, the average laser light intensity P 2, the vertical direction (incident angle of 0 °) After the step 3 (step 3) and the step 3), the laser beam with the wavelength λ 3 is irradiated from the surface of the coating liquid layer with the average laser beam intensity P 3 from the vertical direction (incident angle 0 °). A laser sintering process comprising four steps (step 4) is shown.

また、特許文献3(特開2013‐183155号公報)には、配線用インクを用いて基板表面に配線パターンを描画する描画工程と、光源から射出する光を描画された配線パターン全体に向けて同時に一様に照射して該配線パターンを焼結させる照射工程と、配線パターンに応じて基板の領域毎に照射により付与される付与エネルギーを異ならせる調整手段を配置する調整工程と、を備えたパターン形成方法が記載されている。また配線用インクには、Au、Ag、Cu、Ti、W、Mo、In、Al、Niのうち少なくとも1つを含むことが記載されている。   Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-183155) describes a drawing process for drawing a wiring pattern on a substrate surface using wiring ink, and a light emitted from a light source toward the entire drawn wiring pattern. Irradiation step of uniformly irradiating simultaneously to sinter the wiring pattern, and adjusting step of arranging adjusting means for varying the applied energy applied by irradiation for each region of the substrate according to the wiring pattern A pattern forming method is described. In addition, it is described that the wiring ink contains at least one of Au, Ag, Cu, Ti, W, Mo, In, Al, and Ni.

また、特許文献4(特開2013‐223837号公報)には、基材に印刷または塗布されたパターンまたは薄膜にレーザ光を照射して当該パターンまたは薄膜を乾燥、焼結、焼成、固化または硬化させるためのものであって、パターンまたは薄膜に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、パターンまたは薄膜の状態を光学的に検出する検出手段と、検出手段を介して検出されるパターンまたは薄膜の状態に応じてレーザ光照射手段から当該パターンまたは薄膜に向けて照射されるレーザ光の出力を制御する制御手段とを具備するレーザ装置が記載されている。そして、塗布されたパターンが、導電性のインクまたはペーストであれば、銀、金、銅、白金、アルミニウム、パラジウム、ロジウム、カーボン(カーボンブラック、カーボンナノチューブ等)等の導電性微粒子が樹脂組成物(バインダ)に配合されたものであることが示されている。   Further, Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-223837) discloses that a pattern or thin film printed or coated on a substrate is irradiated with laser light to dry, sinter, fire, solidify, or harden the pattern or thin film. A laser beam irradiation means for irradiating the pattern or thin film with laser light, a detection means for optically detecting the state of the pattern or thin film, and a pattern detected via the detection means or A laser device is described that includes a control means for controlling the output of laser light emitted from the laser light irradiation means toward the pattern or the thin film according to the state of the thin film. If the applied pattern is a conductive ink or paste, conductive fine particles such as silver, gold, copper, platinum, aluminum, palladium, rhodium, and carbon (carbon black, carbon nanotube, etc.) are used as the resin composition. It is shown that it is blended with (binder).

特開2013‐247181号公報JP 2013-247181 A 特許第5108628号Japanese Patent No. 5108628 特開2013‐183155号公報JP 2013-183155 A 特開2013‐223837号公報JP 2013-223837 A

上記特許文献1〜4は、いずれも金属微粒子のレーザ焼結における条件設定の重要性に関するものである。すなわち、特許文献1では、レーザ照射における雰囲気制御に関して酸素濃度の重要性を述べている。特許文献2では、レーザの波長および強度の目的に応じた最適な条件の選定の重要性に関するものである。また特許文献3は、基板の領域毎の光のエネルギーの制御調整の重要性を述べている。特許文献4は、薄膜の状態(印刷または塗布されたパターン又は薄膜の各部の厚み等)に応じてレーザ光の出力を制御するものである。   Patent Documents 1 to 4 all relate to the importance of setting conditions in laser sintering of metal fine particles. That is, Patent Document 1 describes the importance of oxygen concentration with respect to atmosphere control in laser irradiation. Patent Document 2 relates to the importance of selecting optimum conditions according to the purpose of the wavelength and intensity of a laser. Patent Document 3 describes the importance of controlling and adjusting the energy of light for each region of the substrate. Patent Document 4 controls the output of laser light in accordance with the state of a thin film (printed or applied pattern or thickness of each part of the thin film).

金属微粒子を含むインクをレーザ照射により焼結する、いわゆるレーザ焼結法を用いた金属被膜の形成工程において、各工程における処理(インク塗布処理及レーザ照射処理等)の条件を最適化するためには、各工程での処理条件の厳密で一貫した管理と、各工程における処理後の基板の観察及び特性の測定が欠かせない。もし、各工程での処理条件が厳密に一貫して管理されていないと、基板間の特性のばらつきが大きくなり、高い再現性が実現できず、処理条件の最適化ができなくなる。上記特許文献1〜4の技術は、主にレーザ焼結工程内での条件を最適化したものであり、他の工程内での条件及び各工程間の待機時間等を制御し、各工程での処理条件を厳密に一貫して管理することについては、何ら考慮されていなかった。   In order to optimize processing conditions (ink coating processing, laser irradiation processing, etc.) in each process in the metal film forming process using the so-called laser sintering method, in which ink containing metal fine particles is sintered by laser irradiation. Therefore, it is indispensable to strictly and consistently manage the processing conditions in each process, and to observe the substrate and measure the characteristics after processing in each process. If the processing conditions in each process are not strictly and consistently managed, the characteristic variation between the substrates becomes large, high reproducibility cannot be realized, and the processing conditions cannot be optimized. The techniques of the above Patent Documents 1 to 4 mainly optimize the conditions in the laser sintering process, control the conditions in other processes and the waiting time between the processes, and the like in each process. No consideration has been given to strictly and consistently managing the processing conditions.

したがって、本発明は上記事情に鑑み、レーザ焼結法を用いて基板に金属被膜を形成する金属被膜形成品の製造システムにおいて、一連の工程の処理条件及び基板の各工程間の移動時間を厳密に制御し、再現性の高い金属被膜形成品を製造することで、各工程における処理条件を最適化することが可能な金属被膜形成品の製造システムを提供することにある。   Therefore, in view of the above circumstances, in the manufacturing system of a metal film forming product in which a metal film is formed on a substrate using a laser sintering method, the present invention strictly determines the processing conditions of a series of processes and the movement time between each process of the substrate. It is an object of the present invention to provide a metal film forming product manufacturing system capable of optimizing the processing conditions in each process by manufacturing a metal film forming product with high reproducibility.

本発明は、上記目的を達成するため、基板セット部と、基板処理装置と、前記基板セット部及び前記基板処理装置を接続する基板搬送路と、制御装置と、を備え、前記基板セット部は、前記基板を載置する基板移動ステージを有し、前記基板処理装置は、前記基板上に、金属微粒子を含む分散液を塗布して塗布膜を得る分散液塗布装置と、前記塗布膜にレーザ光を照射するレーザ焼結装置と、を有し、前記基板移動ステージは、前記基板セット部と前記基板処理装置との間を前記基板搬送路に沿って移動するものであり、前記制御装置は、前記基板処理装置における処理条件及び前記分散液塗布装置から前記レーザ焼結装置へ前記基板移動ステージの移動時間を制御することを特徴とする金属被膜形成品の製造システムを提供するものである。   In order to achieve the above object, the present invention comprises a substrate setting unit, a substrate processing apparatus, a substrate transport path connecting the substrate setting unit and the substrate processing apparatus, and a control device, A substrate moving stage on which the substrate is placed, wherein the substrate processing apparatus applies a dispersion liquid containing metal fine particles onto the substrate to obtain a coating film, and a laser is applied to the coating film. A laser sintering device for irradiating light, and the substrate moving stage moves along the substrate transport path between the substrate setting unit and the substrate processing device, and the control device The present invention provides a metal film-formed product manufacturing system that controls processing conditions in the substrate processing apparatus and a moving time of the substrate moving stage from the dispersion coating apparatus to the laser sintering apparatus.

本発明によれば、レーザ焼結法を用いて基板に金属被膜を形成する金属被膜形成品の製造システムにおいて、一連の工程の処理条件及び基板の各工程間の移動時間を厳密に制御し、再現性の高い金属被膜形成品を製造することで、各工程における処理条件を最適化することが可能な金属被膜形成品の製造システムを提供することができる。さらに、各処理装置と、各処理後に必要な評価装置とを一体化(一元化)することで、各処理工程及び各処理工程後の評価工程を効率よく実行し、処理条件及び評価結果を基板ごとに管理可能な金属被膜形成品の製造システムを提供することができる。   According to the present invention, in a metal film forming product manufacturing system for forming a metal film on a substrate using a laser sintering method, the processing conditions of a series of processes and the movement time between each process of the substrate are strictly controlled, By manufacturing a highly reproducible metal film-formed product, it is possible to provide a metal film-formed product manufacturing system capable of optimizing the processing conditions in each step. Furthermore, by integrating (unifying) each processing device and the necessary evaluation device after each processing, each processing step and the evaluation step after each processing step can be efficiently executed, and the processing conditions and evaluation results for each substrate. It is possible to provide a metal film forming product manufacturing system that can be managed easily.

レーザ焼結法を用いた金属被膜形成品の製造工程の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing process of the metal film formation goods using a laser sintering method. 本発明に係る金属被膜形成品の製造システムの第1の実施例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st Example of the manufacturing system of the metal film formation goods which concern on this invention. データ入出力部に表示された入出力画面の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the input / output screen displayed on the data input / output part. データ入出力部に表示された出力画面の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the output screen displayed on the data input / output part. 本発明に係る金属被膜形成品の製造システムの処理の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of a process of the manufacturing system of the metal film formation product which concerns on this invention. 本発明に係る金属被膜形成品の製造システムの第2の実施例を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the 2nd Example of the manufacturing system of the metal film formation product which concerns on this invention. 本発明に係る金属被膜形成品の製造システムの第3の実施例を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the 3rd Example of the manufacturing system of the metal film formation goods which concern on this invention. 本発明に係る金属被膜形成品の製造システムの第4の実施例を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the 4th Example of the manufacturing system of the metal film formation goods which concern on this invention. 本発明に係る金属被膜形成品の製造システムの第5の実施例を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the 5th Example of the manufacturing system of the metal film formation goods which concern on this invention. 本発明に係る金属被膜形成品の製造システムによって製造された金属被膜形成品の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the metal film formation goods manufactured by the manufacturing system of the metal film formation goods which concerns on this invention. 本発明に係る金属被膜形成品の製造システムによって製造された金属被膜形成品の一例を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically an example of the metal film formation goods manufactured by the manufacturing system of the metal film formation goods which concern on this invention. 本発明に係る金属被膜形成品の製造システムによって製造された金属被膜形成品の他の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically another example of the metal film formation goods manufactured with the manufacturing system of the metal film formation goods which concern on this invention. 図11Aの表面の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the surface of FIG. 11A typically.

[本発明の基本思想]
本発明者らは、レーザ焼結法を用いた金属被膜形成品の製造システムにおいて、各処理(実験)条件の最適化のために再現性の高い金属被膜形成品を製造するためには、基板の各工程での処理条件及び各工程間の移動時間を制御することが重要であることを見出した。特に、分散液塗布工程とレーザ焼結工程との間の時間のばらつきを抑制することで、基板間の塗布膜の焼結の度合いを統一し、再現性の高い金属被膜形成品を得ることができることを見出した。本発明は、この新規な知見に基づいてなされたものである。上述したように、上記特許文献は、1つの工程の処理条件を最適化するものであって、各処理工程間の移動時間が考慮されたものではない。なお、本発明において「移動時間」とは、ある基板処理装置での工程終了後から次の基板処理装置での工程開始までの時間であり、基板が基板処理装置に待機する時間及び基板がある基板処理装置から次の基板処理装置まで移動する運搬時間を含むものとする。さらに、ある基板処理装置での工程と次の基板処理装置での工程の間に評価工程を行う場合も含む。
[Basic idea of the present invention]
In the manufacturing system of a metal film forming product using a laser sintering method, the present inventors have prepared a substrate for manufacturing a metal film forming product with high reproducibility for optimizing each processing (experiment) condition. It was found that it is important to control the processing conditions in each step and the movement time between each step. In particular, by suppressing variations in time between the dispersion coating process and the laser sintering process, it is possible to unify the degree of sintering of the coating film between the substrates and obtain a highly reproducible metal film-formed product. I found out that I can do it. The present invention has been made based on this novel finding. As described above, the above-mentioned patent document optimizes the processing conditions of one process, and does not consider the movement time between each processing process. In the present invention, the “movement time” is the time from the end of a process in a certain substrate processing apparatus to the start of the process in the next substrate processing apparatus, and there is a time for the substrate to wait in the substrate processing apparatus and the substrate. It shall include the transport time for moving from the substrate processing apparatus to the next substrate processing apparatus. Furthermore, the case where an evaluation process is performed between a process in a certain substrate processing apparatus and a process in the next substrate processing apparatus is included.

以下、図面を用いて本発明に係る金属被膜形成品の製造装置について詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態に限定されることは無く、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜改良や変更を加えることが可能である。   Hereinafter, the metal film-formed product manufacturing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and improvements and modifications can be added as appropriate without departing from the scope of the present invention.

[金属被膜形成品の製造工程]
本発明に係る金属被膜形成品の製造システムは、レーザ焼結法(HLP(High speed Laser Plating:高速レーザめっき、登録商標))を用いたものである。本発明に係る金属被膜形成品の製造システムについて説明する前に、まずレーザ焼結法を用いた金属被膜形成品の製造工程について説明する。
[Manufacturing process of metal film forming products]
The manufacturing system of a metal film-formed product according to the present invention uses a laser sintering method (HLP (High speed Laser Plating, registered trademark)). Before describing the metal film-formed product manufacturing system according to the present invention, first, a metal film-formed product manufacturing process using a laser sintering method will be described.

図1は、レーザ焼結法を用いた金属被膜形成品の製造工程の一例を示すフロー図である。図1に示すように、レーザ焼結法を用いた金属被膜形成品の製造工程は、金属被膜を形成する基板の表面を観察する基板表面観察工程(S1)と、基板表面に撥液剤を塗布する撥液剤塗布工程(S21)と、基板表面にレーザ光を照射して、後述するレーザ焼結工程でレーザ光を照射する基板表面の活性化処理を行う基板表面活性化処理工程(S22)と、基板に金属微粒子を含む分散液を塗布して塗布膜を得る分散液塗布工程(S3)と、塗布膜を乾燥する乾燥工程(S4)と、塗布膜に、レーザ光を照射して金属微粒子を焼結し基板に密着させることにより、金属微粒子焼結膜を得るレーザ焼結工程(S5)と、基板にサンプル番号を付与するサンプル番号刻印工程(S6)とを含む。このうち、撥液剤塗布工程(S21)及び基板表面活性化処理工程(S22)は、基板前処理工程(S2)と称する。本発明では、分散液塗布工程(S3)からレーザ焼結工程(S5)を必須の工程とし、それ以外の工程を任意のものとする。以下に各工程(S1〜S5)で行う処理と管理項目(評価及び測定項目)について、詳述する。   FIG. 1 is a flowchart showing an example of a manufacturing process of a metal film-formed product using a laser sintering method. As shown in FIG. 1, the metal film forming product manufacturing process using the laser sintering method includes a substrate surface observing process (S1) for observing the surface of the substrate on which the metal film is formed, and applying a liquid repellent to the substrate surface. A liquid repellent application step (S21), a substrate surface activation treatment step (S22) for irradiating the surface of the substrate with laser light and activating the substrate surface to be irradiated with laser light in a laser sintering step described later; The dispersion coating step (S3) for applying a dispersion containing metal fine particles to the substrate to obtain a coating film, the drying step (S4) for drying the coating film, and the coating film is irradiated with laser light to form the metal fine particles. Is sintered and brought into close contact with the substrate, thereby including a laser sintering step (S5) for obtaining a metal fine particle sintered film and a sample number marking step (S6) for assigning a sample number to the substrate. Among these, the liquid repellent application step (S21) and the substrate surface activation treatment step (S22) are referred to as a substrate pretreatment step (S2). In the present invention, the dispersion coating step (S3) to the laser sintering step (S5) are essential steps, and other steps are optional. The processes and management items (evaluation and measurement items) performed in each step (S1 to S5) will be described in detail below.

(1)基板表面観察工程(S1)
金属微粒子を含む分散液(以下、インクとも称する。)を塗布する前の基板表面の粗さ及び欠陥部等を測定又は観察し、記録する。
(1) Substrate surface observation step (S1)
The surface roughness and defects of the substrate before applying a dispersion containing metal fine particles (hereinafter also referred to as ink) are measured or observed and recorded.

(2)撥液剤(撥水剤)塗布工程(S21)
パターニングの精度を高めるために、基板のインク塗布部分に撥液剤を塗布する。処理条件としては、塗布量(塗布膜厚)等がある。このとき、基板温度により撥液剤の濡れ広がり性が異なるため、基板の温度を測定しつつ温度制御(温度調整)を行う。また、撥液剤塗布面の画像観察を行い、表面状態を評価し、記録する。
(2) Liquid repellent (water repellent) coating process (S21)
In order to increase patterning accuracy, a liquid repellent is applied to the ink application portion of the substrate. The processing conditions include a coating amount (coating film thickness) and the like. At this time, since the wettability of the liquid repellent agent varies depending on the substrate temperature, temperature control (temperature adjustment) is performed while measuring the substrate temperature. In addition, image observation of the liquid-repellent-coated surface is performed to evaluate and record the surface state.

(3)基板表面活性化処理工程(S22)
基板とインクとの密着性を高めるために、基板表面にレーザ光を照射し、活性化処理(基板表面の表面粗化及び官能基付与)を行う。処理条件としては、レーザの種類、レーザ波長及びレーザ照射時間等が挙げられる。
(3) Substrate surface activation process (S22)
In order to improve the adhesion between the substrate and the ink, the surface of the substrate is irradiated with laser light to perform activation treatment (surface roughening and functional group addition on the substrate surface). Examples of processing conditions include laser type, laser wavelength, laser irradiation time, and the like.

(4)分散液(インク)塗布工程(S3)
基板表面にインクジェット装置又はディスペンサー装置等によりインクを塗布する。処理条件としては、塗布量(塗布膜厚)等がある。また、基板の表面温度によりインクの濡れ広がりが変化するため、基板搭載ステージの温度制御のほかに、基板表面の温度測定が重要である。基板表面に塗布したインクの広がり面積、塗布形状(パターン)、塗布膜厚、塗布膜厚分布、塗布欠陥部、色調及びインク塗布部の接触角等を測定又は観測し、記録する。
(4) Dispersion (ink) coating step (S3)
Ink is applied to the substrate surface by an inkjet device or a dispenser device. The processing conditions include a coating amount (coating film thickness) and the like. In addition, since the wetting and spreading of the ink changes depending on the surface temperature of the substrate, it is important to measure the temperature of the substrate surface in addition to the temperature control of the substrate mounting stage. The spread area of the ink applied to the substrate surface, the application shape (pattern), the application film thickness, the application film thickness distribution, the application defect part, the color tone, the contact angle of the ink application part, etc. are measured or observed and recorded.

(5)乾燥工程(S4)
基板に塗布した分散液を乾燥する。処理条件としては、塗布膜形成から乾燥までの時間、乾燥温度及び乾燥時間等が挙げられる。塗布膜形成から乾燥までの時間を管理するのは、インク乾燥前に表面のみが乾燥すると、塗布最表面が乾燥して赤外線乾燥における赤外線の反射が影響して、塗布インクの内部の乾燥が進まないためである。乾燥状態を管理するために、ステージの温度制御の他に、実際の基板表面温度の測定が重要である。乾燥工程においてインクの塗布面積が変化するため、乾燥工程におけるインク塗布面積および塗布形状(パターン)、塗布膜厚、塗布膜厚分布、塗布欠陥部、色調及び基板表面温度等を測定又は観測し、記録する。
(5) Drying step (S4)
The dispersion applied to the substrate is dried. Examples of processing conditions include time from formation of a coating film to drying, drying temperature, drying time, and the like. The time from coating film formation to drying is managed when only the surface is dried before drying the ink, the outermost surface of the coating is dried, and the reflection of infrared rays in the infrared drying influences the drying of the coating ink. This is because there is not. In order to manage the dry state, in addition to controlling the temperature of the stage, it is important to measure the actual substrate surface temperature. Since the ink application area changes in the drying process, measure or observe the ink application area and application shape (pattern), application film thickness, application film thickness distribution, application defect portion, color tone, substrate surface temperature, etc. in the drying process, Record.

(6)レーザ焼結工程(S5)
塗布膜にレーザ光を照射して金属微粒子を焼結し基板に密着させることにより、金属微粒子焼結膜を得る。処理条件としては、レーザの種類、レーザ波長、レーザ照射時間等が挙げられる。また、基板搭載レーザ照射ステージの温度は、通常室内温度(25℃)〜200℃以下の温度に制御される。室温より温度を上げる条件では、レーザ出力を低減でき、また焼結時間を短縮するなどの効果が得られるためであるが、温度の変動はレーザ焼結膜の膜質(未焼結部でのボイドの発生など)に影響すること及び金属基板の場合の酸化や、樹脂基板の場合の熱分解を防ぐために実際の基板温度の測定が重要である。また、銅などの金属基板では表面の酸化を抑制するために、Ar(アルゴン)ガス雰囲気でのレーザ照射が必要となるが、大気を巻き込むと酸素濃度が高まり金属基板表面の酸化が促進される。このため実際のレーザ照射雰囲気での酸素濃度の測定が重要である。レーザ焼結後の焼結膜の面積、焼結膜の形状(パターン)、焼結膜厚、膜厚分布、色調及び焼結膜欠陥等を測定又は観察し、記録する。
(6) Laser sintering process (S5)
A metal fine particle sintered film is obtained by irradiating the coating film with laser light to sinter the metal fine particles and bring them into close contact with the substrate. Examples of processing conditions include laser type, laser wavelength, laser irradiation time, and the like. Further, the temperature of the substrate-mounted laser irradiation stage is normally controlled to a room temperature (25 ° C.) to 200 ° C. or lower. This is because the laser output can be reduced and the sintering time can be shortened under conditions where the temperature is raised from room temperature. However, the temperature fluctuation is caused by the film quality of the laser sintered film (voids in the unsintered part). It is important to measure the actual substrate temperature in order to prevent the occurrence of oxidation and the like in the case of a metal substrate and thermal decomposition in the case of a resin substrate. In addition, in order to suppress surface oxidation in a metal substrate such as copper, it is necessary to perform laser irradiation in an Ar (argon) gas atmosphere. However, inclusion of air increases the oxygen concentration and promotes oxidation of the metal substrate surface. . Therefore, it is important to measure the oxygen concentration in the actual laser irradiation atmosphere. The area of the sintered film after laser sintering, the shape (pattern) of the sintered film, the sintered film thickness, the film thickness distribution, the color tone, the sintered film defect, etc. are measured or observed and recorded.

以上のように、金属微粒子インク(金属微粒子分散液)のレーザ焼結法を用いた金属被膜形成品の製造工程では、各処理工程での処理条件及び評価項目が多数ある。一連の工程の処理条件を厳密に制御するためには、少なくとも必須の工程である分散液塗布工程(S3)からレーザ焼結工程(S5)が連結した実験装置が必要であり、また、各工程の条件の管理のほかに、上述した各種測定、観察及び記録機能を備えていることが要求される。これらの要求を満たす本発明に係る金属被膜形成品の製造システムについて、以下に詳述する。   As described above, in the manufacturing process of the metal film forming product using the laser sintering method of the metal fine particle ink (metal fine particle dispersion), there are many processing conditions and evaluation items in each processing step. In order to strictly control the processing conditions of the series of steps, an experimental apparatus in which the dispersion coating step (S3) to the laser sintering step (S5), which are at least essential steps, are connected is necessary. In addition to managing the above conditions, it is required to have the above-described various measurement, observation and recording functions. The production system for a metal film-forming product according to the present invention that satisfies these requirements will be described in detail below.

[金属被膜形成品の製造システム]
図2は、本発明に係る金属被膜形成品の製造システムの第1の実施例を模式的に示す正面図である。図2に示すように、本発明に係る金属被膜形成品の製造システム100aは、テーブル1の上に固定された基板セット部2と、処理装置5(本実施例では、分散液塗布装置3及びレーザ焼結装置4)と、基板セット部2及び処理装置5を接続する基板搬送路12と、制御装置7とを有する。
[Production system for metal film forming products]
FIG. 2 is a front view schematically showing a first embodiment of a production system for a metal film-formed product according to the present invention. As shown in FIG. 2, the manufacturing system 100a for a metal film-formed product according to the present invention includes a substrate setting unit 2 fixed on a table 1, a processing device 5 (in this embodiment, a dispersion coating device 3 and A laser sintering apparatus 4), a substrate transport path 12 for connecting the substrate setting unit 2 and the processing apparatus 5, and a control device 7.

基板セット部2は、基板11が載置される基板位置調整ステージ10と、基板位置調整ステージ10を載置する基板移動ステージ9と、基板11の表面状態を評価する評価装置21とを有する。また、外部からの実験条件等の入力及び実験結果(評価結果)の出力が可能なデータ入出力部8(PC:Personal Computer)を有する。制御装置7は、基板セット部2、処理装置5、基板移動ステージ9及びデータ入出力部8と通信線6を介して接続されており、基板セット部2、処理装置5、基板移動ステージ9及びデータ入出力部8を制御することができる。   The substrate setting unit 2 includes a substrate position adjustment stage 10 on which the substrate 11 is placed, a substrate moving stage 9 on which the substrate position adjustment stage 10 is placed, and an evaluation device 21 that evaluates the surface state of the substrate 11. In addition, it has a data input / output unit 8 (PC: Personal Computer) capable of inputting external experimental conditions and outputting experimental results (evaluation results). The control device 7 is connected to the substrate setting unit 2, the processing device 5, the substrate moving stage 9 and the data input / output unit 8 via the communication line 6, and the substrate setting unit 2, the processing device 5, the substrate moving stage 9 and The data input / output unit 8 can be controlled.

上述したように、本発明に係る金属被膜形成品の製造システム100aは、レーザ焼結法を用いた金属被膜形成品の製造工程の各装置を全て搬送ライン上に配置し、基板の搬送を自動制御可能としたことで一連の工程の処理条件及び基板の各工程間の移動時間を厳密に制御することを可能としたことに特徴がある。レーザ焼結法を用いた金属被膜形成品の製造は、現時点で比較的新しい技術であり、現在のところ、各工程の装置を搬送ライン上に配した装置は世の中にはない。このため、従来は基板前処理装置、インク塗布装置、乾燥装置及びレーザ焼結装置等を個別に用意して処理が行われている。この方法では、基板の各工程間の移動時間を管理することが難しい。特に、塗布膜の乾燥工程後のレーザ焼結工程では、塗布膜のレーザ光の反射率及び吸収率が変化するために塗布後速やかにレーザ光を照射する必要があるが、各サンプルを一定時間内にレーザ照射するように管理することが困難であった。本発明は、この問題を解決するものである。以下に、システムの各構成について詳述する。   As described above, the metal film forming product manufacturing system 100a according to the present invention arranges all the apparatuses for the metal film forming product manufacturing process using the laser sintering method on the transfer line, and automatically transfers the substrate. The controllable feature makes it possible to strictly control the processing conditions of a series of processes and the movement time between each process of the substrate. The manufacture of metal film-formed products using the laser sintering method is a relatively new technology at present, and at present, there is no device in which devices for each process are arranged on a transfer line. For this reason, conventionally, a substrate pretreatment device, an ink coating device, a drying device, a laser sintering device, and the like are separately prepared and processed. In this method, it is difficult to manage the movement time between the steps of the substrate. In particular, in the laser sintering process after the coating film drying process, it is necessary to irradiate laser light immediately after coating because the reflectivity and absorption rate of the laser light of the coating film change. It was difficult to manage the laser irradiation inside. The present invention solves this problem. Below, each structure of a system is explained in full detail.

(1)基板セット室、基板位置調整ステージ、基板移動ステージ
基板位置調整ステージ10は真空吸着機能(真空チャック)を有し、基板11を保持する。基板位置調整ステージ10は、基板11の位置を多軸(X、Y、Z、θ軸及びδ軸)制御することができる。この多軸制御は、例えばステッピングモータを用いたボールネジ駆動によって行うことができる。さらに、基板位置調整ステージ10はステージ回転角度調整機能を有していてもよい。なお、基板の位置調整は制御装置7によって自動で行うこともできるが、手動であってもよい。
(1) Substrate setting chamber, substrate position adjusting stage, substrate moving stage The substrate position adjusting stage 10 has a vacuum suction function (vacuum chuck) and holds the substrate 11. The substrate position adjustment stage 10 can control the position of the substrate 11 in multiple axes (X, Y, Z, θ axis, and δ axis). This multi-axis control can be performed, for example, by ball screw driving using a stepping motor. Further, the substrate position adjustment stage 10 may have a stage rotation angle adjustment function. Note that the position adjustment of the substrate can be automatically performed by the control device 7, but it may be performed manually.

本発明において、基板11としては、金属基板、樹脂基板、セラミック基板、石英基板又はガラス基板からなるものを対象とすることができる。また、基板の形状は平面であってもよく、凹凸形状を有する構造体(三次元構造体)であってもよい。基板移動ステージ9は、初期状態では基板セット部2に待機しており、基板セット部2を基準位置(ホームポジション)として、基板搬送路12に沿って処理装置5に移動する(図1中、矢印の方向)。そして、基板移動ステージ9は、処理装置5での処理が終了した後、再び基板セット部2に戻る。すなわち、基板セット部2は、各処理が終わる度に、基板セット部2に戻る。なお、基板搬送路としては、走行レール等の移動手段を含む。   In the present invention, the substrate 11 can be made of a metal substrate, a resin substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, or a glass substrate. Further, the shape of the substrate may be a flat surface or a structure having a concavo-convex shape (three-dimensional structure). The substrate moving stage 9 stands by in the substrate setting unit 2 in the initial state, and moves to the processing apparatus 5 along the substrate transfer path 12 with the substrate setting unit 2 as a reference position (home position) (in FIG. 1, Arrow direction). Then, the substrate moving stage 9 returns to the substrate setting unit 2 again after the processing in the processing apparatus 5 is completed. That is, the substrate setting unit 2 returns to the substrate setting unit 2 every time each process is completed. The substrate transport path includes moving means such as a travel rail.

(2)評価装置
基板セット部2には、基板11の表面状態を観察可能な評価装置21を設ける。評価装置21として、具体的には基板の画像(動画)を撮像する撮像部、塗布膜の接触角を測定する接触角測定部及び塗布膜及び金属微粒子焼結膜の膜厚を測定する膜厚測定部等が挙げられる。評価装置21はこれらに限られず、必要に応じて適宜選択し、基板セット部2に設けることができる。
(2) Evaluation Device The substrate setting unit 2 is provided with an evaluation device 21 that can observe the surface state of the substrate 11. Specifically, as the evaluation device 21, an imaging unit that captures an image (moving image) of a substrate, a contact angle measurement unit that measures a contact angle of a coating film, and a film thickness measurement that measures the film thickness of the coating film and the metal fine particle sintered film And the like. The evaluation device 21 is not limited to these, and can be appropriately selected as necessary and provided in the substrate setting unit 2.

塗布膜厚と焼結膜厚の接触角測定には、例えば協和界面科学株式会社の全自動接触角計(型式:DM‐901)を用いることができる。この装置では、拡張機能として高速画像取り込みシステムを有しており、分散液の塗布面積測定も可能である。また形状も非常に小型で、後述する分散液塗布装置等への取り付けも可能であるが基板セット部に設け、塗布膜及び焼結膜の測定を基板セット部2の一箇所で行うことが設備コストの観点で好ましい。また、塗布面積測定は、基板セット部2に設けた撮像部(動画カメラ)を用いて評価することができる。分散液塗布工程及び乾燥工程時に動画カメラで基板表面を観察することで、分散液の基板上での濡れ広がり、乾燥工程での分散液の収縮や、色調の変化を観察することができる。   For example, a fully automatic contact angle meter (model: DM-901) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. can be used to measure the contact angle of the coating film thickness and the sintered film thickness. This apparatus has a high-speed image capturing system as an extended function, and can also measure the coating area of the dispersion. Also, the shape is very small, and it can be attached to a dispersion coating apparatus, etc., which will be described later. However, it is necessary to provide the substrate set part and measure the coating film and the sintered film at one place on the substrate set part 2. From the viewpoint of The application area measurement can be evaluated using an imaging unit (moving image camera) provided in the substrate setting unit 2. By observing the substrate surface with a moving image camera during the dispersion application step and the drying step, wetting and spreading of the dispersion on the substrate, shrinkage of the dispersion during the drying step, and change in color tone can be observed.

処理装置5には、基板11の位置合わせ用の撮像部(図示せず)が設けられている。基板移動ステージ9は、処理装置5に移動して到着した後に、各処理装置に設けられた撮像部によって基板位置調整ステージ10の微調整を行うことができる。従来は、本発明のように各処理装置を一元化したものが無く、各処理装置にそれぞれ多軸位置制御機能を持つステージを設ける必要があったが、本発明では基板11を処理装置5に移動することにしたため、多軸位置制御機能は基板位置調整ステージ9の1箇所に設ければよいので、コストの面で非常に有利である。   The processing device 5 is provided with an imaging unit (not shown) for positioning the substrate 11. After the substrate movement stage 9 has moved to the processing apparatus 5 and arrived, the substrate position adjustment stage 10 can be finely adjusted by an imaging unit provided in each processing apparatus. Conventionally, there is no centralized processing apparatus as in the present invention, and each processing apparatus has to be provided with a stage having a multi-axis position control function. In the present invention, the substrate 11 is moved to the processing apparatus 5. Therefore, the multi-axis position control function has only to be provided at one position of the substrate position adjustment stage 9, which is very advantageous in terms of cost.

また、基板移動ステージ9又は基板位置調整ステージ10は、基板11を加熱及び冷却を行うための温度調整部(ヒーター)と、基板11表面の温度を測定する温度測定部を有することが好ましい。ヒーターは、室温〜150℃の加熱を行うことができるものが好ましい。基板表面の温度測定を行う装置としては、例えば放射温度計や高分解能の赤外線カメラを用いることができる。   The substrate moving stage 9 or the substrate position adjusting stage 10 preferably has a temperature adjusting unit (heater) for heating and cooling the substrate 11 and a temperature measuring unit for measuring the temperature of the surface of the substrate 11. The heater is preferably capable of heating at room temperature to 150 ° C. As a device for measuring the temperature of the substrate surface, for example, a radiation thermometer or a high-resolution infrared camera can be used.

(3)分散液塗布装置
分散液塗布装置3は、金属微粒子(金属ナノ粒子又は金属マイクロ粒子)と揮発性の有機溶剤を含む分散液(金属微粒子インク)を、基板11上に塗布する。金属としては、例えば銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)又はニッケル(Ni)を用いることができる。揮発性の有機溶剤としては、例えばエタノール又はメタノールを用いることができる。また、分散液は、必要に応じて結着剤や粘度調整剤を添加剤として添加したものであってもよい。分散液塗布装置3としては、特に限定は無く、例えばインクジェット又はディスペンサー等を用いることができる。具体的には、Nordson EFD社のPICO(登録商標)ジェットディスペンサーを用いることができる。基板11表面に塗布したインクの広がり面積、塗布形状(パターン)、塗布膜厚、塗布膜厚分布、塗布欠陥部、色調及びインク塗布部の接触角等を測定及び評価するための装置を、分散液塗布装置3又は基板セット部2に設けることが好ましい。このような評価装置としては、例えば上述した協和界面科学株式会社の全自動接触角計(型式:DM‐901)を用いることができる。
(3) Dispersion Coating Device The dispersion coating device 3 applies a dispersion (metal fine particle ink) containing metal fine particles (metal nanoparticles or metal microparticles) and a volatile organic solvent on the substrate 11. As the metal, for example, copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), tin (Sn), or nickel (Ni) can be used. As the volatile organic solvent, for example, ethanol or methanol can be used. Moreover, the dispersion liquid may be added with a binder or a viscosity modifier as an additive as necessary. There is no limitation in particular as the dispersion liquid coating apparatus 3, For example, an inkjet or a dispenser etc. can be used. Specifically, Nordson EFD's PICO (registered trademark) jet dispenser can be used. Dispersing apparatus for measuring and evaluating the spread area of the ink applied to the surface of the substrate 11, the coating shape (pattern), the coating film thickness, the coating film thickness distribution, the coating defect part, the color tone, the contact angle of the ink coating part, etc. It is preferable to provide in the liquid coating device 3 or the substrate setting unit 2. As such an evaluation apparatus, for example, the above-mentioned fully automatic contact angle meter (model: DM-901) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. can be used.

(4)レーザ焼結装置
レーザ焼結装置4は、分散液塗布装置3で基板11上に塗布された塗布膜に、レーザ光を照射して金属微粒子を焼結し基板11に密着させることにより、金属微粒子焼結膜を得る。レーザ焼結装置4としては、特に限定は無い。例えば、JENOPTIK社製のレーザ発振装置(型式:JOLD‐100‐CPXF‐2PA)を用いることができる。レーザ光の波長としては、例えば、基板に銅基板を用い、金属微粒子に銀を用いた場合、銅基板との密着性に優れた焼結膜を得るためには、1064nmが好ましい。レーザ照射時のレーザ照射近傍の基板温度の測定のために、レーザ焼結装置4に放射温度計や高分解能の赤外線カメラを設けることが好ましい。また、レーザ焼結装置内の不活性ガスによる雰囲気制御を行う場合には、レーザ光を透過する石英製のチャンバーを配置して、チャンバーへの不活性ガス供給ノズルを設けることもできる。
(4) Laser Sintering Apparatus The laser sintering apparatus 4 irradiates a coating film applied on the substrate 11 with the dispersion coating apparatus 3 by irradiating laser light to sinter the metal fine particles and bring them into close contact with the substrate 11. A metal fine particle sintered film is obtained. The laser sintering apparatus 4 is not particularly limited. For example, a laser oscillation device (model: JOLD-100-CPXF-2PA) manufactured by JENOPTIK can be used. The wavelength of the laser beam is preferably 1064 nm in order to obtain a sintered film having excellent adhesion to the copper substrate when, for example, a copper substrate is used as the substrate and silver is used as the metal fine particles. In order to measure the substrate temperature in the vicinity of the laser irradiation at the time of laser irradiation, the laser sintering apparatus 4 is preferably provided with a radiation thermometer and a high-resolution infrared camera. In addition, in the case of controlling the atmosphere with an inert gas in the laser sintering apparatus, a quartz chamber that transmits laser light can be disposed, and an inert gas supply nozzle for the chamber can be provided.

(5)制御装置及びデータ入出力部
制御装置7は、基板移動ステージの移動を制御する。また、制御装置7はデータ処理部(図示せず)を有し、処理装置の制御(処理の開始及び停止、処理条件の指令等)を行う。データ入出力部8は、外部から処理装置5で行う処理の処理条件を受け取り、データ処理部に送信する。処理条件を受信したデータ処理部は、処理装置5に該処理条件を送信する。これらの処理条件や各工程における必要な採取データの記録等の指令は、予め作業者が机上で、USBメモリー等のメディアにPC入力してから、そのUSBメモリー等を制御装置7のメディア挿入端子に挿入し、その指令を処理装置5に送信して処理を開始することもできる。
(5) Control Device and Data Input / Output Unit The control device 7 controls the movement of the substrate moving stage. The control device 7 has a data processing unit (not shown), and controls the processing device (starting and stopping of processing, commanding processing conditions, etc.). The data input / output unit 8 receives processing conditions for processing performed by the processing device 5 from the outside and transmits them to the data processing unit. The data processing unit that has received the processing condition transmits the processing condition to the processing device 5. Instructions such as recording of these processing conditions and necessary collection data in each process are made in advance by an operator inputting a PC into a medium such as a USB memory on the desk in advance, and then connecting the USB memory or the like to the media insertion terminal of the control device 7 The command can be transmitted to the processing device 5 to start processing.

図3は、データ入出力部8に表示された入出力画面の一例を示す模式図である。図3において、データ入出力部8は、評価装置2又は処理装置5に設けられた撮像部で撮像された動画像を表示する画像表示部30と、動画像から静止画像を取り込む表示切替部31と、処理工程を選択する処理工程選択部32と、処理装置5の照明及び真空チャック等を制御する機能操作部33と、処理装置5の処理の開始及び停止を制御する処理装置制御部34と、処理装置5における基板11の位置(座標)を表示及び入力する基板位置制御部35と、処理条件の入力及び実際の処理状態を出力する処理状態入出力部36と、画像、処理条件及び処理状態等を保存するデータ保存部37を有する。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of an input / output screen displayed on the data input / output unit 8. In FIG. 3, the data input / output unit 8 includes an image display unit 30 that displays a moving image captured by an imaging unit provided in the evaluation device 2 or the processing device 5, and a display switching unit 31 that captures a still image from the moving image. A processing step selection unit 32 that selects a processing step, a function operation unit 33 that controls illumination, a vacuum chuck, and the like of the processing device 5, and a processing device control unit 34 that controls start and stop of processing of the processing device 5. The substrate position control unit 35 that displays and inputs the position (coordinates) of the substrate 11 in the processing apparatus 5, the processing state input / output unit 36 that outputs the processing conditions and outputs the actual processing state, the image, the processing conditions, and the processing A data storage unit 37 that stores the state and the like is included.

さらに、図3には図示しないが、撥液剤塗布工程又は分散液塗布工程等における塗布量、塗布膜乾燥温度、塗布膜乾燥時間、表面活性化工程及びレーザ焼結工程におけるレーザの種類、レーザ照射エネルギー及びレーザ照射時間等の各種処理条件を入出力することができる。   Further, although not shown in FIG. 3, the coating amount in the liquid repellent coating process or the dispersion coating process, the coating film drying temperature, the coating film drying time, the type of laser in the surface activation process and the laser sintering process, laser irradiation Various processing conditions such as energy and laser irradiation time can be input and output.

図4はデータ入出力部に表示された出力画面の一例を示す模式図である。図4に示すように、データ処理部8は、処理条件や評価結果を基板11ごとに出力することができる。   FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of an output screen displayed on the data input / output unit. As shown in FIG. 4, the data processing unit 8 can output processing conditions and evaluation results for each substrate 11.

図5は、本発明に係る金属被膜形成品の製造システムの処理の一例を示すフロー図である。図5は、図1におけるS1及びS3〜S5を行う場合の処理フローを示す。まず始めに、基板位置調整ステージ10に設けられたガイドピンやマーカー部を目印に基板11を基板位置調整ステージ10に載置する(S51)。次に、基板11の位置を多軸(X、Y、Z、θ軸及びδ軸)制御し、基板位置を調整する(S52)。例えば、プログラム入力された基板11の図面座標寸法に基づき、撮像部21によって得た画像から基板の実際の寸法を計測するとともに、基板図面座標寸法と計測寸法との差を求め、基板位置調整ステージ10が自動で原点補正する機能を有していることが好ましい。これにより、分散液塗布装置3における印刷ヘッドの原点(固定位置)に対する塗布位置(印刷位置)が確定され、自動認識される。塗布位置の数は特に制限はなく、例えば20箇所の塗布位置をプログラム入力することができる。   FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing of the manufacturing system of the metal film-formed product according to the present invention. FIG. 5 shows a processing flow when performing S1 and S3 to S5 in FIG. First, the substrate 11 is placed on the substrate position adjustment stage 10 with the guide pins and marker portions provided on the substrate position adjustment stage 10 as marks (S51). Next, the position of the substrate 11 is controlled in multiple axes (X, Y, Z, θ axis, and δ axis) to adjust the substrate position (S52). For example, based on the drawing coordinate dimensions of the substrate 11 input by the program, the actual dimensions of the substrate are measured from the image obtained by the imaging unit 21, the difference between the substrate drawing coordinate dimensions and the measured dimensions is obtained, and the substrate position adjustment stage It is preferable that 10 has a function of automatically correcting the origin. As a result, the application position (print position) with respect to the origin (fixed position) of the print head in the dispersion applying apparatus 3 is determined and automatically recognized. The number of application positions is not particularly limited, and for example, 20 application positions can be program-inputted.

次に、基板移動ステージ9が分散液塗布装置3に移動し(S53)、塗布位置に対して、分散液塗布装置3で分散液が塗布される(S54)。   Next, the substrate moving stage 9 moves to the dispersion liquid application device 3 (S53), and the dispersion liquid is applied to the application position by the dispersion liquid application device 3 (S54).

次に、分散液塗布工程が完了した基板11は、再び基板移動ステージ9により基板セット部2に搬送され(S55)、評価装置21による塗布膜の観察及び塗布膜の乾燥処理が行われる(S56)。基板位置調整ステージ10には基板加熱用ヒーターが内蔵されており、プログラム入力により設定した温度及び時間条件に基づいて乾燥処理が施される。また、塗布部の乾燥状態(分散液塗布の濡れ広がりや収縮、色調変化等)を評価装置21によって動画カメラモードで観察し記録する。   Next, the substrate 11 on which the dispersion liquid coating process has been completed is again transported to the substrate setting unit 2 by the substrate moving stage 9 (S55), and the coating film is observed and evaluated by the evaluation apparatus 21 (S56). ). The substrate position adjusting stage 10 has a built-in heater for heating the substrate, and a drying process is performed based on temperature and time conditions set by program input. In addition, the dried state (wetting spread or shrinkage of the dispersion application, shrinkage, color tone change, etc.) of the application unit is observed and recorded by the evaluation device 21 in the moving image camera mode.

次に、乾燥工程を終了した基板11は、基板移動ステージ9の移動により、レーザ焼結装置4に搬送される(S57)。レーザ焼結装置4のレーザ光のビーム位置は、分散液塗布装置3の印刷ヘッドと同様に固定なので、レーザビーム位置原点に対する基板のレーザ照射は、プログラム入力により設定された位置に基づいて、位置調整ステージの自動補正機能により調整し確定され、その確定位置にレーザ光が照射される(S58)。   Next, the substrate 11 that has finished the drying process is transferred to the laser sintering apparatus 4 by the movement of the substrate moving stage 9 (S57). Since the laser beam position of the laser sintering apparatus 4 is fixed in the same manner as the print head of the dispersion coating apparatus 3, the laser irradiation of the substrate with respect to the laser beam position origin is based on the position set by the program input. Adjustment is made and confirmed by the automatic correction function of the adjustment stage, and laser light is irradiated to the confirmed position (S58).

金属微粒子として金属ナノ粒子を用いる場合、分散液塗布工程(S54)後レーザ焼結工程(S58)を速やかに行うことが重要である。具体的には、分散液塗布工程(S54)からレーザ焼結工程(S58)までの時間を、塗布膜のレーザ光の反射率の低下が10%程度以下となる時間内に制御することが好ましい。より具体的には、金属微粒子としてAu(金)を用いた場合には、120秒以内に制御することが好ましい。乾燥処理工程(S56)後に速やかにレーザ照射しない場合、例えば乾燥後数時間経てからレーザ照射した場合、インク表面でレーザ光の反射が起り、金属微粒子の焼結が困難になる。これは金属ナノ粒子インクでは、時間の経過により金属ナノ粒子のバルク金属化が進み反射率が高くなるためである。また、分散液塗布工程(S54)から乾燥処理工程(S56)までの時間も重要であり、時間が経過した場合、塗布膜の表面が乾燥して赤外線乾燥における赤外線の反射が影響して、塗布インクの内部の乾燥が進まないためである。   When metal nanoparticles are used as the metal fine particles, it is important to quickly perform the laser sintering step (S58) after the dispersion applying step (S54). Specifically, it is preferable to control the time from the dispersion coating step (S54) to the laser sintering step (S58) within a time period in which the decrease in the reflectance of the laser light of the coating film is about 10% or less. . More specifically, when Au (gold) is used as the metal fine particles, it is preferable to control within 120 seconds. When laser irradiation is not performed immediately after the drying treatment step (S56), for example, when laser irradiation is performed after several hours after drying, reflection of laser light occurs on the ink surface, making it difficult to sinter the metal fine particles. This is because in the metal nanoparticle ink, the metallization of the metal nanoparticles progresses with time, and the reflectivity increases. In addition, the time from the dispersion liquid coating step (S54) to the drying treatment step (S56) is also important. When time elapses, the surface of the coating film dries and the reflection of infrared rays in the infrared drying affects the coating. This is because the drying of the ink does not proceed.

次に、レーザ焼結工程を終了した基板11は、基板移動ステージ9の移動により、基板セット部2に搬送される(S59)。基板セット部2に設けられた評価装置21によって、焼結膜の表面観察や膜厚測定を行う。上記態様では、S53〜S59は自動で処理が行われる。   Next, the substrate 11 that has finished the laser sintering step is transported to the substrate setting unit 2 by the movement of the substrate moving stage 9 (S59). Surface evaluation and film thickness measurement of the sintered film are performed by the evaluation device 21 provided in the substrate setting unit 2. In the above aspect, S53 to S59 are automatically performed.

上述した本発明に係る金属被膜形成品の製造システムによれば、以下の効果を得ることができる。
(1)各工程を連結し、各工程の処理条件及び基板移動ステージの移動時間を管理することで、再現性に優れたデータを得ることができる。
(2)各工程後に観察及び測定の工程を設けることで、迅速に各工程条件での観察及び測定が可能となる。
(3)基板移動ステージ9を処理装置5へ移動させることで、多軸制御機能を設ける場所が1箇所のみとなり、安価な実験装置を提供することができる。
(4)各装置の処理条件及び評価結果を基板ごとに記録及び管理することができる(マネジメント機能)。
According to the metal film-formed product manufacturing system according to the present invention described above, the following effects can be obtained.
(1) Data having excellent reproducibility can be obtained by connecting the respective steps and managing the processing conditions of each step and the moving time of the substrate moving stage.
(2) By providing an observation and measurement process after each process, observation and measurement under each process condition can be performed quickly.
(3) By moving the substrate moving stage 9 to the processing apparatus 5, there is only one place where the multi-axis control function is provided, and an inexpensive experimental apparatus can be provided.
(4) Processing conditions and evaluation results of each device can be recorded and managed for each substrate (management function).

図6は、本発明に係る金属被膜形成品の製造システムの第2の実施例を模式的に示す正面図である。本実施例では、実施例1(図2)の構成に加えて、処理装置5として撥液剤塗布装置60を設けており、本実施例では撥液剤塗布も自動で行うことができる。   FIG. 6 is a front view schematically showing a second embodiment of the metal film-formed product manufacturing system according to the present invention. In the present embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment (FIG. 2), a liquid repellent application device 60 is provided as the processing apparatus 5, and in this embodiment, the liquid repellent application can also be performed automatically.

撥液剤としては、特に限定は無いが、例えばフッ素系撥液剤であるスリーエムジャパン株式会社のNovec(ノベック、登録商標)を用いることができる。撥液剤は液体であり、また専用溶剤で希釈して粘度調整が可能であり、ジェットディスペンサーを用いて基板に塗布することが可能である。なお、撥液剤塗布装置60は、本実施例のように分散液塗布装置3と別に設けてもよいが、分散液塗布装置3と併用しても良い。併用する場合は、ジェットディスペンサーを2台配置して分散液用と撥液剤用の二つに分け、二つのノズルを二つのディスペンサーで同じステージに配置する。   Although there is no limitation in particular as a liquid repellent, For example, Novec (Novec, registered trademark) of 3M Japan Ltd. which is a fluorine-type liquid repellent can be used. The liquid repellent is a liquid and can be diluted with a special solvent to adjust the viscosity, and can be applied to a substrate using a jet dispenser. The liquid repellent coating device 60 may be provided separately from the dispersion coating device 3 as in this embodiment, or may be used in combination with the dispersion coating device 3. When using together, two jet dispensers are arranged, divided into two for dispersion and liquid repellent, and two nozzles are arranged on the same stage with two dispensers.

撥液剤の塗布は、分散液塗布装置と同様の条件の入力指示によって自動で可能である。塗布領域及び塗布量等を条件入力画面の指示によって入力する。また、撥液剤塗布装置に撮像部(観察用カメラ)を設置することで撥液剤塗布後の画像を観察することが可能である。撥液剤の塗布厚さを測定するために、反射率測定部を撥液剤塗布装置60又は基板セット部2に設けることが好ましい。撥液剤の塗布厚さは単分子膜あるいは数ナノメートルレベルなので、通常の膜厚測定機では厚さの計測は不可能であるが、撥液剤塗布層の表面の反射率の変化による画像で分析することができる。   The liquid repellent agent can be automatically applied by an input instruction under the same conditions as those of the dispersion liquid application apparatus. A coating area, a coating amount, and the like are input by an instruction on the condition input screen. Moreover, it is possible to observe the image after liquid repellent application | coating by installing an imaging part (observation camera) in a liquid repellent application apparatus. In order to measure the coating thickness of the liquid repellent, it is preferable to provide the reflectance measuring section in the liquid repellent coating apparatus 60 or the substrate setting section 2. Since the coating thickness of the liquid repellent is a monomolecular film or a few nanometers, it is impossible to measure the thickness with a normal film thickness measuring instrument, but it is analyzed with images based on changes in the reflectance of the surface of the liquid repellent coating layer. can do.

なお、図1で説明しているとおり、基板前処理工程において用いる各装置(撥液剤塗布工程を行う撥液剤塗布装置及び基板表面活性処理工程を行うレーザ光照射装置等)は、本発明に係る金属被膜形成品の製造システム中に組み込むか否かは任意であり、システムの外に装置を設置して基板前処理工程を行ってもよい。   As described with reference to FIG. 1, each device used in the substrate pretreatment process (such as a liquid repellent coating apparatus that performs a liquid repellent coating process and a laser beam irradiation apparatus that performs a substrate surface activation processing process) relates to the present invention. Whether or not it is incorporated in the manufacturing system of the metal film-formed product is optional, and the substrate pretreatment process may be performed by installing an apparatus outside the system.

図7は、本発明に係る金属被膜形成品の製造システムの第3の実施例を模式的に示す正面図である。本実施例では、実施例1(図2)の構成に加えて、処理装置5としてサンプル番号を付与するマーカー装置70(サンプル番号付与ステージ)を設けており、本実施例では個々の実験サンプルに識別用のID番号を自動で捺印することができる。   FIG. 7 is a front view schematically showing a third embodiment of the production system for a metal film-formed product according to the present invention. In this embodiment, in addition to the configuration of Embodiment 1 (FIG. 2), a marker device 70 (sample number assigning stage) for assigning a sample number is provided as the processing device 5, and in this embodiment, an individual experimental sample is provided. An identification ID number can be automatically stamped.

サンプル番号の付与には、例えばビデオジェット・エックスライト株式会社製のレーザマーカー(型式:Videojet 7510)による刻印又は株式会社キーエンスのインクジェットプリンタ(型式:MK‐U6000)による捺印を用いることができる。なお、レーザ照射焼結装置4を用いて基板11にマーカーを付与することも可能である。マーカー装置70を設けることで、処理後の手書きによるサンプル番号の記入が不要となり、またサンプル番号の誤記記入や基板11の取り違えを防ぐことができる。   For example, marking by a laser marker (model: Videojet 7510) manufactured by Videojet X-Rite Co., Ltd. or stamping by an KEYENCE ink jet printer (model: MK-U6000) can be used for assigning the sample number. In addition, it is also possible to give a marker to the board | substrate 11 using the laser irradiation sintering apparatus 4. FIG. By providing the marker device 70, it is not necessary to enter the sample number by handwriting after processing, and it is possible to prevent erroneous entry of the sample number and the substrate 11 being mixed up.

図8は本発明に係る金属被膜形成品の製造システムの第4の実施例を模式的に示す正面図である。本実施例では、実施例1(図2)の構成に加えて、基板11を自動で搬出可能な基板搬出部(ロボットアーム)80及び搬出した基板11を収納する基板ラック81を設けており、処理効率の向上を図ることができる。基板搬出部80としては、例えば平田機工株式会社製のスカラ小型ロボット(型式:AR‐F450)を用いることができる。この小型ロボットは、基板取り出しにも用いることができるが、基板の吸引ピックアップ機能を有しアームの移動によって指定した位置に基板を搭載することもできるので、基板搬出部80を基板セット部2に設けることで、基板セット部2への基板の載置も自動で行うことができる。   FIG. 8 is a front view schematically showing a fourth embodiment of the production system for a metal film-formed product according to the present invention. In this embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment (FIG. 2), a substrate carry-out unit (robot arm) 80 capable of automatically carrying out the substrate 11 and a substrate rack 81 for storing the carried-out substrate 11 are provided. The processing efficiency can be improved. As the substrate carry-out unit 80, for example, a SCARA small robot (model: AR-F450) manufactured by Hirata Kiko Co., Ltd. can be used. Although this small robot can be used for taking out a substrate, it has a function of sucking and picking up a substrate, and a substrate can be mounted at a designated position by moving an arm. By providing, the substrate can be automatically placed on the substrate setting unit 2.

図9は本発明に係る金属被膜形成品の製造システムの第5の実施例を模式的に示す正面図である。本実施例では、実施例1(図2)の構成に加えて、評価装置2と別の測定を行う評価装置90を設けている。このように複数の評価装置を設ける場合であっても、搬送路12に沿って他の装置と並べて配置することで、工程管理、工程間の待機時間を一貫して制御し、かつデータ管理を一元化することができる。   FIG. 9 is a front view schematically showing a fifth embodiment of the metal film-formed product manufacturing system according to the present invention. In the present embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment (FIG. 2), an evaluation device 90 that performs measurement different from the evaluation device 2 is provided. Even when a plurality of evaluation devices are provided in this way, by arranging them side by side with other devices along the conveyance path 12, process control and standby time between processes can be controlled consistently and data management can be performed. Can be centralized.

レーザ照射工程では、基板や金属ナノ粒子の酸化劣化を防止するために、アルゴンガスなどの不活性ガスを導入して、不活性ガス雰囲気中でのレーザ照射が必要な場合がある。このような場合にはレーザ照射雰囲気の酸素濃度を測定して、酸素濃度が要求される濃度以下に低下したか否かの測定が必要になる。このような場合に、レーザ焼結装置4内に、レーザ光を透過できる、例えば石英製の雰囲気調整チャンバーを設けて、チャンバー内に不活性ガスを導入するフレキシブルホースと、不活性ガスボンベとホースとの間にバルブを設ける。チャンバー内の酸素濃度を酸素濃度計により測定する。酸素濃度測定には、例えば泰榮エンジニアリング株式会社製の酸素モニタOXYMAN(オキシマン)を用いることができる。高機能タイプOXYMAN Plusでは、酸素濃度測定プローバーをチャンバー内に設けることで0〜100%(分解能0.1%)の酸素濃度を連続的にリアルタイムで測定することができる。   In the laser irradiation process, in order to prevent oxidative deterioration of the substrate and the metal nanoparticles, it may be necessary to introduce an inert gas such as argon gas and perform laser irradiation in an inert gas atmosphere. In such a case, it is necessary to measure the oxygen concentration in the laser irradiation atmosphere to determine whether the oxygen concentration has fallen below the required concentration. In such a case, the laser sintering apparatus 4 is provided with an atmosphere adjustment chamber made of, for example, quartz, which can transmit laser light, a flexible hose for introducing an inert gas into the chamber, an inert gas cylinder, and a hose. Provide a valve between the two. The oxygen concentration in the chamber is measured with an oximeter. For the oxygen concentration measurement, for example, an oxygen monitor OXYMAN manufactured by Taiho Engineering Co., Ltd. can be used. In the high-functional type OXYMAN Plus, an oxygen concentration measurement prober is provided in the chamber, so that an oxygen concentration of 0 to 100% (resolution 0.1%) can be continuously measured in real time.

基板11の温度を精密に測定制御する必要がある場合には、基板位置調整ステージ10の設定温度とは別に、基板11の温度を直接に測定することが求められる。例えば金属ナノ粒子分散液の塗布においては、分散液の物性にもよるが、分散液の飛散による塗布範囲のばらつきを抑制するには、基板11の温度を50±2℃の範囲に制御する必要がある。このような場合には、基板11表面の温度を直接に測定するために、非接触の放射温度計を用いることが好ましい。理想的には基板の温度分布を観察するのが良く、このような場合には、株式会社アピステ製の赤外線サーモグラフィ(型式:FSV‐2000)を用いることができる。この赤外線サーモグラフィは、レンズ部がΦ41mmの小型カメラで、温度表示分解能が0.01℃と高く金属ナノ粒子分散液塗布周辺の温度分布測定が可能である。実際の塗布表面の温度は測定できないので、周辺温度を測定して基板位置調整ステージに内蔵されたヒーターの温度制御部へ測定温度データの1部を転送して基板の温度を精密に制御する。   When it is necessary to precisely control the temperature of the substrate 11, it is required to directly measure the temperature of the substrate 11 separately from the set temperature of the substrate position adjustment stage 10. For example, in the application of the metal nanoparticle dispersion liquid, although depending on the physical properties of the dispersion liquid, it is necessary to control the temperature of the substrate 11 in a range of 50 ± 2 ° C. in order to suppress variation in the application range due to dispersion of the dispersion liquid. There is. In such a case, it is preferable to use a non-contact radiation thermometer in order to directly measure the temperature of the surface of the substrate 11. Ideally, the temperature distribution of the substrate should be observed. In such a case, infrared thermography (model: FSV-2000) manufactured by Apiste Co., Ltd. can be used. This infrared thermography is a small camera with a lens part of Φ41 mm, and the temperature display resolution is as high as 0.01 ° C., and the temperature distribution around the metal nanoparticle dispersion liquid application can be measured. Since the actual temperature of the coating surface cannot be measured, the ambient temperature is measured, and a portion of the measured temperature data is transferred to the temperature control unit of the heater built in the substrate position adjustment stage to precisely control the substrate temperature.

またレーザ焼結装置4においては、レーザ焼結をアシストするために、基板温度を例えば100℃程度に昇温することが有効である。基板温度上昇により、レーザパワーと照射時間の低減を図ることが可能になるためである。この場合にも非接触の温度測定が必要になるが、同様に上記赤外線サーモグラフィを用いることで、基板位置調整ステージ10に内蔵されたヒーターの温度制御部へ、測定温度データの一部を転送することで、基板の温度を精密に制御することができる。   In the laser sintering apparatus 4, it is effective to raise the substrate temperature to, for example, about 100 ° C. in order to assist laser sintering. This is because the laser power and irradiation time can be reduced due to the substrate temperature rise. In this case as well, non-contact temperature measurement is required. Similarly, by using the infrared thermography, a part of the measured temperature data is transferred to the temperature control unit of the heater built in the substrate position adjustment stage 10. Thus, the temperature of the substrate can be precisely controlled.

[金属被膜形成品]
図10A及び10Bは、本発明に係る配線基板の一例を示す模式図である。本発明によれば、凹凸形状を有する電子機器の部品(樹脂成型品)、例えば携帯電話のIC(Integrated Circuit)カード(SIM(Subscriber Identity Module)カード)の筐体に直接に導電性配線を形成することができる。従来のめっき法では、凹凸形状を有する基板に配線膜をめっきすることは不可能であった。これに対し、本発明によれば、特殊な材料及び設備を要することなく、基板の形状を選ばずに配線膜を形成することができる。基板の有する凹凸のサイズは特に限定されず、数μmのもの、数mmのものも対象とすることができる。
[Metal film-formed product]
10A and 10B are schematic views showing an example of a wiring board according to the present invention. According to the present invention, conductive wiring is formed directly on a housing of an electronic device part (resin molded product) having an uneven shape, for example, an IC (Integrated Circuit) card (SIM (Subscriber Identity Module) card) of a mobile phone. can do. In the conventional plating method, it is impossible to plate a wiring film on a substrate having an uneven shape. On the other hand, according to the present invention, a wiring film can be formed without selecting a substrate shape without requiring special materials and equipment. The uneven | corrugated size which a board | substrate has is not specifically limited, The thing of several micrometers and a thing of several mm can also be made into object.

図11A及び11Bは本発明に係る金属被膜形成品の製造システムによって製造された金属被膜形成品の他の一例を模式的に示す図である。図11Aは本発明に係る金属被膜形成品の製造システムを用いて製造した光学部品(光学ミラー又は光学プリズム)の一例を模式的に示す図であり、図11Bは図11Aの表面の一例を模式的に示す断面図である。図11Aに示すように、本発明は、樹脂表面のメタライズに適用することができる。また、図11Bに示すように、レーザ焼結法を用いれば、同一基板130上の所望の箇所に所望の(異なる)膜厚又は形状の金属微粒子焼結膜131を得ることができ、部分的に光を透過又は反射することができる光学部品を得ることができる。真空蒸着法による金属被膜の形成とエッチングによるパターニングを組み合わせた方法では、このような形状の金属被膜形成品を得ることはできない。   11A and 11B are diagrams schematically illustrating another example of the metal film-formed product manufactured by the metal film-formed product manufacturing system according to the present invention. FIG. 11A is a diagram schematically illustrating an example of an optical component (an optical mirror or an optical prism) manufactured using the metal film-formed product manufacturing system according to the present invention, and FIG. 11B is a schematic example of the surface of FIG. 11A. FIG. As shown in FIG. 11A, the present invention can be applied to metallization of a resin surface. Further, as shown in FIG. 11B, if the laser sintering method is used, a metal fine particle sintered film 131 having a desired (different) film thickness or shape can be obtained at a desired location on the same substrate 130, and partially. An optical component that can transmit or reflect light can be obtained. In a method combining the formation of a metal film by vacuum deposition and the patterning by etching, a metal film-formed product having such a shape cannot be obtained.

以上、本発明によれば、レーザ焼結法を用いて基板に金属被膜を形成する金属被膜形成品の製造システムにおいて、一連の工程の処理条件及び基板の各工程間の移動時間を厳密に制御し、再現性の高い金属被膜形成品を製造することで、各工程における処理条件を最適化することが可能な金属被膜形成品の製造システムを提供することができることが示された。また、各処理装置と、各処理後に必要な評価装置とを一体化(一元化)することで、処理条件、待機時間及び評価結果を基板ごとに管理可能な金属被膜形成品の製造システムを提供することができることが示された。   As described above, according to the present invention, in the metal film forming product manufacturing system in which a metal film is formed on a substrate using a laser sintering method, the processing conditions of a series of processes and the movement time between each process of the substrate are strictly controlled. And it was shown that the manufacturing system of the metal film formation product which can optimize the process conditions in each process can be provided by manufacturing a metal film formation product with high reproducibility. Further, by providing (unifying) each processing apparatus and an evaluation apparatus necessary after each processing, a manufacturing system of a metal film forming product capable of managing processing conditions, standby time and evaluation results for each substrate is provided. It was shown that it can.

なお、上記した実施例は、本発明の理解を助けるために具体的に説明したものであり、本発明は、説明した全ての構成を備えることに限定されるものではない。例えば、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施例の構成の一部について、削除・他の構成に置換・他の構成の追加をすることが可能である。   Note that the above-described embodiments have been specifically described in order to help understanding of the present invention, and the present invention is not limited to having all the configurations described. For example, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, a part of the configuration of each embodiment can be deleted, replaced with another configuration, or added with another configuration.

1…テーブル、2…基板セット部、3…分散液塗布装置、4…レーザ焼結装置、5…基板処理装置、6…配線、7…制御部、8…データ入出力部、9…基板移動ステージ、10…基板位置調整ステージ、11…基板、12…基板搬送路、21…評価部、60…撥液剤塗布装置、61…撥液剤塗布用ディスペンサー、70…マーカー装置、71…マーカー付与用レーザ照射装置、80…基板搬出部、81…基板収納部、90…評価部、100a,100b,100c,100d,100e…金属被膜形成品の製造システム、110…配線基板、111……金属配線、112…樹脂成型基板(SIMカード)、113…フラッシュメモリー、114…挿入端子部、115…ビアホール、130…基板、131…金属微粒子焼結膜、120…光学部品(光学ミラー又は光学プリズム)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Table, 2 ... Substrate setting part, 3 ... Dispersion liquid coating apparatus, 4 ... Laser sintering apparatus, 5 ... Substrate processing apparatus, 6 ... Wiring, 7 ... Control part, 8 ... Data input / output part, 9 ... Substrate movement Stage: 10 ... Substrate position adjustment stage, 11 ... Substrate, 12 ... Substrate transport path, 21 ... Evaluation section, 60 ... Liquid repellent application device, 61 ... Dispenser for applying liquid repellent agent, 70 ... Marker device, 71 ... Laser for marker application Irradiation device, 80 ... substrate unloading part, 81 ... substrate storage part, 90 ... evaluation part, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e ... manufacturing system of metal film forming product, 110 ... wiring board, 111 ... metal wiring, 112 ... resin molded substrate (SIM card), 113 ... flash memory, 114 ... insertion terminal, 115 ... via hole, 130 ... substrate, 131 ... sintered metal fine film, 120 ... optical part (Optical mirror or optical prism).

Claims (18)

基板セット部と、基板処理装置と、前記基板セット部及び前記基板処理装置を接続する基板搬送路と、制御装置と、を備え、
前記基板セット部は、基板を載置する基板移動ステージを有し、
前記基板処理装置は、前記基板上に、金属微粒子を含む分散液を塗布して塗布膜を得る分散液塗布装置と、前記塗布膜にレーザ光を照射するレーザ焼結装置と、を有し、
前記基板移動ステージは、前記基板セット部と前記基板処理装置との間を前記基板搬送路に沿って移動するものであり、
前記制御装置は、前記基板処理装置における処理条件及び前記分散液塗布装置から前記レーザ焼結装置への前記基板移動ステージの移動時間を制御することを特徴とする金属被膜形成品の製造システム。
A substrate setting unit, a substrate processing apparatus, a substrate transport path connecting the substrate setting unit and the substrate processing apparatus, and a control device,
The substrate setting unit has a substrate moving stage on which a substrate is placed,
The substrate processing apparatus has a dispersion coating apparatus that obtains a coating film by applying a dispersion containing metal fine particles on the substrate, and a laser sintering apparatus that irradiates the coating film with laser light,
The substrate moving stage moves along the substrate transfer path between the substrate setting unit and the substrate processing apparatus,
The said control apparatus controls the processing conditions in the said substrate processing apparatus, and the movement time of the said substrate movement stage from the said dispersion liquid coating device to the said laser sintering apparatus, The manufacturing system of the metal film formation goods characterized by the above-mentioned.
前記制御装置は、前記分散液塗布装置から前記レーザ焼結装置への前記基板移動ステージの移動時間を前記塗布膜の前記レーザ光の反射率の低下が10%以下となる時間内に制御することを特徴とする請求項1記載の金属被膜形成品の製造システム。   The control device controls the moving time of the substrate moving stage from the dispersion coating device to the laser sintering device within a time when the decrease in the reflectance of the laser light of the coating film is 10% or less. The manufacturing system of the metal film formation goods of Claim 1 characterized by these. さらに、前記基板と前記基板移動ステージとの間に基板位置調整ステージを有し、
前記制御装置は、前記基板位置調整ステージのX軸、Y軸、Z軸、θ軸及びδ軸を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の金属被膜形成品の製造システム。
Further, a substrate position adjusting stage is provided between the substrate and the substrate moving stage,
3. The metal film-formed product manufacturing system according to claim 1, wherein the control device controls an X axis, a Y axis, a Z axis, a θ axis, and a δ axis of the substrate position adjustment stage.
前記基板移動ステージ又は前記基板位置調整ステージは、前記基板の加熱及び冷却を行う温度調整部を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の金属被膜形成品の製造システム。   4. The metal film-formed product manufacturing system according to claim 1, wherein the substrate moving stage or the substrate position adjusting stage includes a temperature adjusting unit that heats and cools the substrate. 5. . 前記基板セット部は、前記基板の表面状態を評価する評価装置を更に有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の金属被膜形成品の製造システム。   The said board | substrate set part further has an evaluation apparatus which evaluates the surface state of the said board | substrate, The manufacturing system of the metal film formation goods of any one of Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. 前記評価装置は、前記基板の画像を撮像する撮像部、前記塗布膜の接触角を測定する接触角測定部、前記塗布膜及び前記金属微粒子焼結膜の膜厚を測定する膜厚測定部のうちの少なくとも1つを有することを特徴とする請求項5記載の金属被膜形成品の製造システム。   The evaluation apparatus includes an imaging unit that captures an image of the substrate, a contact angle measurement unit that measures a contact angle of the coating film, and a film thickness measurement unit that measures the thickness of the coating film and the metal fine particle sintered film. The system for producing a metal film-formed product according to claim 5, comprising at least one of the following. 前記基板処理装置は、前記基板にサンプル番号を付与するマーカー装置を更に有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の金属被膜形成品の製造システム。   The metal film-formed product manufacturing system according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate processing apparatus further includes a marker device that gives a sample number to the substrate. 前記基板処理装置は、基板前処理装置を更に含み、
前記基板前処理装置は、前記基板に撥液剤を塗布する撥液剤塗布装置と、前記基板にレーザ光を照射するレーザ光照射装置のうちの少なくとも1つを有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の金属被膜形成品の製造システム。
The substrate processing apparatus further includes a substrate pretreatment apparatus,
2. The substrate pretreatment apparatus includes at least one of a liquid repellent application apparatus that applies a liquid repellent to the substrate and a laser light irradiation apparatus that irradiates the substrate with laser light. The manufacturing system of the metal film formation product of any one of 7.
前記レーザ焼結装置は、前記基板のレーザ照射部近傍の温度を測定する温度測定部と、前記基板のレーザ照射部近傍の酸素濃度を測定する酸素濃度測定部のうちの少なくとも1つを有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の金属被膜形成品の製造システム。   The laser sintering apparatus includes at least one of a temperature measurement unit that measures a temperature of the substrate near the laser irradiation unit and an oxygen concentration measurement unit that measures an oxygen concentration of the substrate near the laser irradiation unit. The manufacturing system of the metal film formation product of any one of Claims 1 thru | or 8 characterized by these. 前記制御装置は、データ入出力部及びデータ処理部を更に有し、
前記データ入出力部は、外部から前記基板処理装置で行う処理の処理条件を受け取り、前記データ処理部に送信し、
前記データ処理部は、前記処理条件を前記基板処理装置に送信し、前記評価装置で得た評価結果を、前記基板ごとに記憶及び管理することを特徴とする請求項5乃至9のいずれか1項に記載の金属被膜形成品の製造システム。
The control device further includes a data input / output unit and a data processing unit,
The data input / output unit receives processing conditions for processing performed by the substrate processing apparatus from the outside, and transmits the processing conditions to the data processing unit.
The said data processing part transmits the said process conditions to the said substrate processing apparatus, and memorize | stores and manages the evaluation result obtained by the said evaluation apparatus for every said board | substrate. The manufacturing system of the metal film formation goods of description.
前記基板は、金属基板、樹脂基板、セラミック基板、石英基板又はガラス基板からなることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の金属被膜形成品の製造システム。   The said board | substrate consists of a metal substrate, a resin substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, or a glass substrate, The manufacturing system of the metal film formation goods of any one of Claim 1 thru | or 10 characterized by the above-mentioned. 前記金属微粒子は、金属ナノ粒子又は金属マイクロ粒子を含むことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の金属被膜形成品の製造システム。   12. The system for producing a metal film-forming product according to claim 1, wherein the metal fine particles include metal nanoparticles or metal microparticles. 前記レーザ焼結部の前記レーザ光の波長は、500〜1064nmであることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の金属被膜形成品の製造システム。   The metal film-formed product manufacturing system according to any one of claims 1 to 12, wherein a wavelength of the laser light of the laser sintered portion is 500 to 1064 nm. 基板処理工程として、分散液塗布装置により、基板上に、金属微粒子を含有する分散液を塗布して塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、
前記塗布膜を加熱処理する乾燥工程と、
レーザ焼結装置により、前記乾燥工程後の塗布膜に、レーザ光を照射して前記金属微粒子を焼結し前記基板に密着させることにより、金属微粒子焼結膜を形成するレーザ焼結工程と、を有し、
前記基板処理工程における処理条件及び前記塗布膜形成工程と前記レーザ焼結工程との間の時間を制御することを特徴とする金属被膜形成品の製造方法。
As a substrate processing step, a coating film forming step of forming a coating film by applying a dispersion containing metal fine particles on a substrate by a dispersion coating apparatus;
A drying step of heat-treating the coating film;
A laser sintering step of forming a metal fine particle sintered film by irradiating a laser beam onto the coating film after the drying step by using a laser sintering apparatus to sinter the metal fine particles and closely adhere to the substrate. Have
A method for producing a metal film-formed product, comprising controlling processing conditions in the substrate processing step and a time between the coating film forming step and the laser sintering step.
前記塗布膜形成工程と前記レーザ焼結工程との間の時間を前記塗布膜の前記レーザ光の反射率の低下が10%以下となる時間内に制御することを特徴とする請求項14記載の金属被膜形成品の製造方法。   15. The time between the coating film forming step and the laser sintering step is controlled within a time period in which a decrease in the reflectance of the laser light of the coating film is 10% or less. A method for producing a metal film-formed product. 前記金属被膜形成品は、凹凸形状を有する電子機器の部品に金属配線が形成されたものであることを特徴とする請求項14又は15に記載の金属被膜形成品の製造方法。   16. The method for producing a metal film-formed product according to claim 14, wherein the metal film-formed product is obtained by forming a metal wiring on a component of an electronic device having an uneven shape. 前記部品が、携帯電話のICカードの筐体であることを特徴とする請求項16記載の金属被膜形成品の製造方法。   The method of manufacturing a metal film-formed product according to claim 16, wherein the component is a housing of an IC card of a mobile phone. 前記金属被膜形成品は、光学部品であり、
前記光学部品は、前記基板上に、膜厚又は断面形状の異なる前記金属微粒子焼結膜が形成されたものであることを特徴とする請求項14又は15に記載の金属被膜形成品の製造方法。
The metal film-formed product is an optical component,
16. The method for producing a metal film-formed product according to claim 14 or 15, wherein the optical component is formed by forming the metal fine particle sintered film having a different film thickness or cross-sectional shape on the substrate.
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