JP4290180B2

JP4290180B2 - 回路パターンの形成方法

Info

Publication number: JP4290180B2
Application number: JP2006166455A
Authority: JP
Inventors: 雅朗古川; 裕二鶴岡; 孝志毛利; 敦人山口; 誠一神谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2026-06-15
Also published as: JP2007036208A

Description

本発明は、導電性パターン形成用溶液と絶縁性パターン形成用溶液とを基材上に吐出して回路パターンを形成する回路パターン形成方法に関するものである。

従来より、回路基板のパターン形成においてはサブトラクティブ法が一般的に用いられているが、このサブトラクティブ法は多くの工程を必要とし、製造原価に占める加工費の割合が高いという問題がある。そこで近年では、工程数が少なく、多品種・少量生産にも適した、いわゆる液体吐出法を用いることが提案されている。この液体吐出法は、パターン形成用溶液を基材に吐出することによりパターンを基材上に描画する方法であり、特許文献１などに開示されている。

特許文献１では、基材と液体吐出ヘッドを相対移動させ、その相対移動中に液滴を吐出させて配線パターンを形成する方法が開示されている。このパターン形成方法の概略について図１０を参照しつつ説明する。
図１０は、多層配線基板を製造する工程の断面図である。図１０（ａ）は、液体吐出ヘッド１０１から基材１０２上に金属微粒子を含む導電パターン形成用溶液を吐出した状態を示している。ここで、１０４は、吐出された液滴１０３が基材１０２上に着弾したドットを示している。ドット１０４の着弾間隔は、ドット１０４同士が接触しない間隔となっている。導電パターンを形成した後、導電パターン形成用溶液の溶剤を乾燥させると、図１０（ｂ）の１０５に示す状態となる。溶剤が揮発して形成されたドット１０５は乾燥前よりも厚さが薄くなる。

次に、図１０（ｃ）に示すように、隣接するドット１０５の中間を狙って導電パターン形成用溶液の液滴を吐出し、ドット１０６を形成する。その後、上記と同様に乾燥を行って溶剤を揮発させると、図１０（ｄ）に示すように全てのドットが連結されたパターン１０７が形成される。さらに、導電パターンを所望の厚さに形成するために、上記の吐出と乾燥を繰り返すことにより、図１０（ｅ）に示すような一層目の導電パターン１０８が形成される。

次に、既に形成されている導電パターンの上に、導電パターン形成用溶液を吐出することによって２層目との導通を図る層間導通ポスト１０９を形成する（図１０（ｆ）参照）。この後、加熱処理を行うことにより、層間導通ポスト９の金属微粒子を電気的に接触させ、パターン１０８と層間導通ポスト１０９とが一体化する（図１０（ｇ）参照）。

次に、図１０（ｈ）に示すように、層間絶縁膜を形成するための溶液１１０を、層間導通ポスト１０９が僅かに突出する高さまで重ねて塗布する。その後、加熱処理にて溶剤の除去と絶縁材の硬化を行うと図１０Ｉに示すように溶液１１０の膜厚は約半分となる。ここで、再び絶縁パターン形成用溶液の塗布を行い（図１０（ｊ）参照）、その後、加熱処理を行うと図１０（ｋ）に示すように概ね平坦な絶縁膜となる。

２層目を形成する際は、図１０（ｋ）に示す１層目の上に、上述したパターン形成手順を繰り返し行うことにより、多層回路が形成される。

特開２００３−３０９３６９号公報

上記のように、液体吐出ヘッドを用いて回路を形成して行く液体吐出方式の回路形成方法においては、比較的工程数が少なく、安価に回路基板を構成することができる。しかし、液体吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出する場合、主滴の吐出に伴ってサテライトと呼称される小さな液滴が同時に吐出され、これが形成される回路に不具合を発生させるという課題がある。

以下に液体吐出ヘッドによる液滴の吐出過程および主滴とサテライトの発生状況と共に、上記課題について詳しく説明する。

図１１は、液体吐出ヘッドにおいて導電パターン形成用溶液および絶縁パターン形成用溶液などの回路形成用溶液（以下、単に溶液と称す）を吐出する過程を示した断面図である。各図において、斜線で示した部分は前記溶液を表している。図１１（ａ）に示すように、回路形成用溶液は液室１２１から液路１２２を経てノズル１２３の開口部まで充填されている。また、１２４はヒータであり、シリコン基材１２５に形成されている。液室１２１に存在する溶液は、毛管力により液路１２２に進入する一方、液体貯留タンクなどの供給部から発生する負圧力によって液路１２２内の溶液を液室１２１へと引き戻そうとする力も働く。従って、液体吐出を行わない時には両者が釣り合った状態で静止している。このとき、ノズル１２３における溶液は液室１２１方向への負圧力により、同図のように凹面状のメニスカス１２６を形成している。

図１１（ｂ）〜（ｆ）は、図１１（ａ）の静止状態に対し、実際に液体吐出動作が行われる際の発泡、液滴の吐出、およびメニスカスの様子を示したものである。
記録動作が開始され、ヒータ１２４に電圧が印加されると、ヒータ１２４から熱エネルギーが発生し、液路１２２内の溶液が加熱されて膜沸騰により気泡１２７が発生する。この気泡１２７は、ヒータ１２４が発熱している間に膨張を続け、その膨張力によって液路１２２内の溶液が移動する。すなわち、ノズル１２３付近の溶液はメニスカス１２６を破って外部へと突出し、液室１２１に近い位置に存在する溶液は、図１１（ｂ）に示すように、液室１２１へ向けて移動する。

また、図１１（ｂ）に示すように、溶液がノズル１２３から大きく突出している状態でヒータ１２４への電圧印加を停止すると、気泡１２７は収縮し、ノズル１２３付近の溶液は液路１２２内に大きく引き込まれる。このとき、外部へと突出していた溶液は、液路１２２内に引き込まれる溶液と分離し、図１１（ｂ）に示すように、矢印の方向に飛翔して行く。飛翔する溶液としては、図１１（ｃ）に示すように主滴１２８と、これに続く小さな液滴であるサテライト１２９とがあり、これらが基材上に着弾する。

消泡後、毛管力によって液路１２２内に引き込まれたメニスカス１２６が、再びノズル１２３方向に移動し、液路１２２内に溶液が再充填される（図１１（ｄ）参照）。この再充填において、溶液のメニスカスは、図１１（ｃ）に示す状態から図１１（ｄ）に示す状態を経て初期状態であるノズル付近の位置まで移動して来ても、そのときの慣性によってすぐには停止せず、ノズル１２３より少し外側へ張り出す（図１１（ｅ）参照）。

この後、ある程度張り出したところで、溶液の表面張力と液体貯留タンク内の負圧によって再びノズル１２３内へ引っ張られる。これにより溶液は振動し、その振動は徐々に減衰していき、最終的に静止状態へ戻る（図１１（ｆ）参照）。

１回の記録動作において、主滴１２８は１滴のみ吐出されるが、サテライト１２９は１滴もしくは複数滴吐出される。また、サテライト１２９の大きさや主滴１２８との距離間隔はノズル１２３毎に異なり、さらに、同一ノズルからの吐出においても動作毎に差が生じることが知られている。

そして、前述の回路パターン形成方法においては、このサテライトに起因する回路動作に不具合が発生する可能性がある。以下、このサテライトの発生状態を図１２Ａ〜図１２Ｃを参照して詳細に説明する。

まず、走査中の液体吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出した際の主滴とサテライトの着弾位置関係について図１２を参照して説明する。図１２（ａ），（ｂ）は、液体吐出ヘッドと基材とを相対的に移動させながら液滴を吐出してパターンを描画する過程を示す模式図である。図１２（ｃ）は１回の吐出動作によって基材上に形成された液滴形状を示している。なお、図１２における相対移動（走査）は、基材１３２を固定し、液体吐出ヘッド１３１を図中左から右方向へ移動させることにより行うものとする。

液体吐出ヘッド１３１を走査中にノズル１３３から液滴１３４を吐出すると、液体吐出ヘッド１３１は右方向へ移動しているため、図１２（ａ）に示すように、主滴１３４は、吐出位置より右下方向へと飛翔する。そして、図１２（ｂ）に示すように、主滴１３４の吐出に伴い１個または複数個のサテライト１３５が形成される。このサテライト１３５も主滴１３４と同じく右下方向へ飛翔する。サテライト１３５は、主滴１３４よりも遅れて形成されるため、図１２（ｃ）に示すように基材１３２上への着弾位置は、主滴１３４よりも若干右側（走査方向側）へずれた位置となる。逆に走査方向を左向きにした場合は、サテライト１３５は主滴１３４よりも左側に着弾する（図示せず）。また、主滴１３４とサテライト１３５の着弾位置間の距離Ｄは、ヘッド走査速度、各液滴の吐出速度、各液滴の体積、液滴の成分、ノズルから基材までの距離などによって変化する。

続いて、液滴を連続的に吐出してパターンを描画する過程について説明する。
図１３はパターン描画過程を説明する平面図であり、図１３（ａ）および（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は平面図である。また、液体吐出ヘッドは左から右方向へ走査させるものとする。
図１３（ａ）は基材１３２上にパターン１４０を描画した状態を示しており、液滴吐出時に形成されたサテライト１４１がパターン１４０の近傍に着弾している。図１３（ｂ）はパターンを厚くするために、再度同じ位置に描画した状態を示している。このときも同様にサテライト１４２は形成されるが、前述したように主滴とサテライトの着弾位置間の距離は吐出動作毎に異なることが多いため、後の走査で着弾したサテライト１４２は、先に着弾したサテライト１４１上には着弾しないことが多い。パターン厚が所望の厚さになるまで描画を繰り返すと、図１３（ｃ）の平面図で示したように、サテライトの着弾状態によっては、図中に枠で囲った箇所１４３のようにサテライト同士が接触することがある。この場合、２本のパターンが短絡することがあり、その結果、回路動作に不具合が生じることがある。

本発明は、上記従来技術の問題点に着目してなされたものであり、導電パターン形成時に生じるサテライトにより、回路内に不本意な短絡が生じるのを低減でき、信頼性の高い回路基板を形成することが可能な回路形成方法の提供を目的とする。

上記従来技術の課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
すなわち、本発明の第１の形態は、導電パターンを形成するための第１の溶液を吐出する第１のヘッド及び絶縁パターンを形成するための第２の溶液を吐出する第２のヘッドと、基材と、をそれぞれ相対的に走査させながら、前記第１の溶液及び前記第２の溶液を吐出させ、前記基材に導電パターン及び絶縁パターンを有する回路パターンを形成する方法であって、前記導電パターンとしては１層となるものを複数の層に分割し、前記第１のヘッド走査回数を決定する工程と、前記絶縁パターンとしては１層となるものを複数の層に分割し、前記第２のヘッド走査回数を決定する工程と、前記第１のヘッド及び前記第２のヘッド走査回数を決定する工程の後に、前記第１のヘッドを１回走査させた際に主滴に付随して発生するサテライトの量を予め確認しておき、該導電サテライトの量から、前記第１ヘッドを連続して走査させた際に発生する導電サテライト同士が結合して短絡が起こらない回数の情報を得る工程と、前記基材上で隣接する前記導電パターンと前記絶縁パターンとを形成する際に、前記分割した導電パターンの形成工程の間に、前記分割した絶縁パターン層の少なくとも１層を形成する工程が入るよう、前記分割した導電パターンの層と前記分割した絶縁パターンの層とのそれぞれにおいて、連続して形成する層の数を、前記導電サテライトの前記情報を用いて決定する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、導電パターン形成用溶液と絶縁パターン形成用溶液とを基材上に吐出して回路パターンを形成する際に、導電パターンの吐出に伴って発生したサテライトが絶縁パターンに着弾した場合、そのサテライトを絶縁パターン形成用溶液によって覆う。このため、導電パターン内に不本意な短絡が生じるのを大幅に軽減することができる。その結果、信頼性の高い回路形成が可能となり、回路基板製造の歩留まりを向上させることが可能になる。

以下、本発明の実施形態を下記の順序に従って説明する。
１．回路パターン形成装置の外観構成および制御系の説明
２．回路パターン形成に使用される材料についての説明
３．回路パターン形成方法についての説明

[１．回路パターン形成装置の外観構成および制御系の構成]
まず、本発明の実施形態として、基材上に絶縁パターンと導電パターンとからなる回路パターンを形成するために使用される回路パターン形成装置の外観構成を説明する。

図１は、本実施形態における回路パターン形成装置の外観構成を概略的に示す斜視図である。
ここに示す回路パターン形成装置は、走査方向（Ｘ方向）に沿って往復移動するキャリッジ１０９と、回路パターンを形成するための基材１が搭載されるステージ１０３などを有している。このキャリッジには、基材１上に絶縁パターン形成用溶液を吐出する液体吐出ヘッド２と、導電パターン形成用溶液を噴射するための液体吐出ヘッド３とが、Ｘ方向に並んで配置されている。さらに、両液体吐出ヘッド２、３に絶縁パターン形成用溶液と導電パターン形成用溶液をそれぞれ供給するための２つのタンク（不図示）と、がキャリッジに搭載されている。各液体吐出ヘッドには、それぞれタンクから供給される液体を吐出するための多数のノズルが、走査方向（Ｘ方向）と交わる方向に、配置され、これらのノズルによってノズル列が構成されている。このノズル列は、走査方向と直交するＹ方向にのびているのが良い。また、各ヘッドに複数のノズル列が配置されていてもよい。

基材と上述の両液体吐出ヘッド２，３を基材に対して繰り返し走査させながら、基材に導電パターン用の溶液と絶縁パターン用の溶液と、を吐出して回路パターンを形成する。以上の説明においては、基材に対して液体吐出ヘッドを動かしていたが、液体吐出ヘッドを固定して、基材を動かす方式でも同様に本発明の効果を得られる。

また、キャリッジ１０９を往走査および復走査させる動力源としてＣＲリニアモータ（キャリッジリニアモータ）１０１が設けられている。また、基材１をＹ方向へと移動させる基材移動手段として、前記ステージ１０３とこれを移動させるＬＦリニアモータ（ラインフィードリニアモータ）１０２とが設けられている。ＬＦリニアモータ１０２は定盤１０８に確固に固定されており、ステージ１０３が移動しても、基材１を載せるステージ１０３の上面を、定盤１０８の上面に対して常に平行に保ち得るようになっている。一方、ＣＲリニアモータ１０１は、定盤１０８の上に立設された高い剛性を有するベース１０４および１０５に固定されている。

また、キャリッジ１０９は、定盤面の上面、すなわちステージ表面に対し、主走査方向（Ｘ方向）に沿って往復移動する。ＣＲリニアモータ１０１およびＬＦリニアモータ１０２にはそれぞれリニアエンコーダ１１１、１１２および原点センサ１０６、１０７が内蔵されている。リニアエンコーダ１１１、１１２および原点センサ１０６、１０７の出力は、各リニアモータの駆動時のサーボ制御入力として利用される。さらに、キャリッジ側のリニアエンコーダ１１１は溶液の吐出タイミングの生成にも利用される。エンコーダの分解能は０．５μｍと高精度であるため、数１０μｍ幅の回路パターンを形成するには充分である。
また、ここでは特に図示しないが、この回路パターン形成装置には、ステージ１０３の上面と直交する方向（Ｚ方向）へとキャリッジを微小に昇降させる昇降機構が設けられている。この昇降機構によって基材上面または基材上に形成された回路パターンとの間隔を調整することができる。

さらに、本実施形態における回路パターン形成装置には、ホスト装置として不図示のパーソナルコンピュータが接続されている。このパーソナルコンピュータから送られた図形情報（回路パターン形成情報）に基づいて、回路パターン形成装置は、ステージ１０３をＬＦモータ１０２によって所定の位置に移動させる一方、キャリッジ１０９をＣＲリニアモータ１０１で走査させながら、基材上の所定位置にヘッドから導電パターン形成用溶液または絶縁パターン形成用溶液を吐出させ、導電パターンまたは絶縁パターンを形成する。この際、液体吐出ヘッドのノズルのＸ方向における配列幅が基材１のＸ方向における幅より狭い場合には、液体吐出ヘッドの第１回目の走査による描画が終了した時点で、リニアモータ１０２によって基材１をノズルの配列幅分だけＹ方向へと移動させ、再び、液体吐出ヘッドを走査させて描画を行う。この液体吐出ヘッドによる走査（描画）と基材１の移動とを繰り返すことにより、基材１の回路パターン形成領域全体に所定の導電パターンまたは絶縁パターンを一層分形成することができる。勿論、形成すべき回路パターンの形成領域の幅が、液体吐出ヘッドより狭い場合には、液体吐出ヘッドの第１回目の走査によって回路パターン形成領域全体に一層分の描画を行うことができる。そして、この回路パターン形成領域全体に対し、再びパターン形成動作を繰り返し行うことにより、回路パターン形成領域全体に所定の厚さの導体パターンまたは絶縁パターンを形成することができる。なお、この所定の厚さを得るための描画動作の詳細については、後に、［３．パターン形成方法についての説明］の項で詳述する。

なお、回路パターン形成装置によって基材上に回路パターンを形成し、回路基板として完成させるためには、基材１上に描画された各溶液中の溶剤を揮発させて回路パターンを基材上に定着させる定着工程が必要である。そこで、回路パターン形成装置とは別に乾燥機が必要である。

次に、本実施形態の回路パターン形成装置の制御系について説明する。
図２は、本実施形態の回路パターン形成装置における制御系の全体構成を概略的に示すブロック図である。機構部４６は、液体吐出ヘッド２および３を搭載したキャリッジ１０９を主走査方向に移動させるためのＣＲリニアモータ１０１、基材１を搭載したステージ１０３を搬送するＬＦリニアモータ１０２などを備えている。

主制御部４４は、液体吐出ヘッドおよび機構部４６等をはじめとする本実施形態における回路パターン形成装置全体を制御する中枢部分である。この主制御部４４は、ＣＰＵおよび動作プログラムなどを格納してなるＲＯＭ、種々のデータの書き込みおよび読み出しを可能とする作業用ＲＡＭなどを備えている。

主制御部４４は、機構部４６に対し制御信号を出力してキャリッジ１０９の移動やステージ１０３の移動などの機構制御を行うと共に、ヘッド制御部４２、メモリ制御部５０および描画位置信号発生部４１などとの間でも信号の授受を行い、液体吐出ヘッド２の駆動を制御する。Ｉ／Ｆ部４７は、不図示のパソコンと回路パターン形成装置とのインターフェース部分である。このＩ／Ｆ部４７は、パーソナルコンピュータなどのホスト装置からコマンドおよび回路パターンの描画データ（回路パターン形成データ）の受信を行う。メモリ制御部５０は、Ｉ／Ｆ部４７から入力されたコマンドを主制御部４４に転送すると共に、主制御部４４の制御の下で、描画データをバッファメモリ４５に書き込むようアドレス信号と書き込みタイミング信号を生成する。

さらに、主制御部４４は、Ｉ／Ｆ部４７から入力されたコマンドを解析し、その解析結果により描画速度や描画解像度などの描画条件を設定する。そして、主制御部４４は、その描画条件に基づき機構部４６および描画位置信号発生部４１を制御して、所定の条件で描画を実行させる。
また、不図示のパソコンから受信した描画データは、一時メモリであるバッファメモリ４５に記憶された後、主制御部４４から指令を受けたメモリ制御部５０の制御により、ヘッド制御部４２に転送される。

ヘッド制御部４２は、描画位置信号発生部４１から出力される描画位置信号に同期して、バッファメモリ４５から転送された描画データに従い、液体吐出ヘッドの各ノズルを駆動し、描画を行う。

［２．回路パターン形成用溶液についての説明］
（２−１．基材）
本実施形態に使用される基材１は、基本的には、形状的にはフィルム状、シート状あるいは板状などの平面形状を有するものである。回路パターン層を形成する際、溶剤を揮発させて定着を促進するため、耐熱性にすぐれたものが特に好ましい。また、平面形状でなくても、液体吐出方式による回路パターンの形成が可能であれば曲面形状をなすものでも良い。材質的には、ポリエステルフィルムや芳香族ポリアミドフイルム、ポリイミドフイルムのような熱可塑性樹脂フィルム、あるいは、ガラス繊維やポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維による織物や不織布に熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂を含浸硬化させてシート状としたもの、または、通常の回路基板に用いられるガラスエポキシ積層板のような板状のものなどを挙げることができる。

[２−２．パターン形成用溶液]
導電パターン形成用溶液としては導電性の面からＡｌ、Ａｇ、ＳｎＯ_２などの金属微粒子を含むものが一般的である。金属微粒子の粒子直径は回路パターンの均一性や安定性等の観点から、数１０〜数１００ｎｍの範囲のものが好適に用いられる。また、同溶液には、水または、水に水溶性有機溶剤及びその他の成分、例えば、粘度調整剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、界面活性剤、酸化防止剤等が必要に応じて含まれて構成される。

絶縁パターン形成用溶液としては、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの絶縁性微粒子を含むものが好適に用いられる。しかし、最終的に絶縁性を発現するものであれば特に限定するものではない。また、液媒体として水を含むが、更に、水溶性有機溶剤及びその他の添加剤、例えば、粘度調整剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、各種界面活性剤、酸化防止剤及び蒸発促進剤を適宜配合してもかまわない。

また、上記した溶液にてパターンを描画した後に、溶媒を揮発させるために乾燥を行う。さらに、全てのパターンの描画および乾燥後に、焼成することにより金属微粒子が金属結合して導電性の良い回路基板を形成することができる。

［３．回路パターン形成方法についての説明］
（第１の実施形態）
次に、本発明にかかる回路パターン形成方法の第１の実施形態を図３および図４に基づき説明する。なお、図３はこの第１の実施形態におけるパターン形成工程を示すフローチャートである。また、図４は基材上に導電および絶縁パターンを描画する過程を説明するための模式図であり、図中、（ａ）〜（ｅ）はパターンを描画した後に乾燥させて溶媒が揮発した状態を示し、（ｆ）は焼成して回路パターンが完成した状態を示している。

本実形態においては、図４に示すように回路パターンとしては１層となるものを（図４（ｆ）参照）、描画工程では、図４（ｅ）に示すような４層に分割して形成する。すなわち、ヘッドの１走査にあたる描画回数１回によって、分割して形成すべき４層の中の１層が形成される。従って、回路パターンの１層に相当する４層を全て形成するためには描画を４回行うことになる。

図３のステップＳ１では、パターン形成用溶液を同じ位置へ繰り返し描画することにより、所望厚さのパターンを形成するための描画回数を決定する。また、導電パターン形成用溶液を繰り返し描画する描画回数と、絶縁パターン形成用溶液を繰り返し描画する描画回数は同じ回数とする。
ステップＳ２では、図４（ａ）に示すように、液体吐出ヘッドを、基材上の導電パターン形成領域全体に対して１回走査させながら、基材１０上に導電パターン形成用溶液を吐出して導電パターン１１を描画し、乾燥させる。ヘッド走査方向が図４において右方向の時に描画を行うため、導電パターン１１の右側にサテライト１２が着弾している。

次に、ステップＳ３では、図４（ｂ）に示すように、導電パターン１１が描画されていない箇所に対して、絶縁パターン形成用溶液を吐出して絶縁パターン１３を描画して乾燥させる。この絶縁パターン１３を描画することにより、先に着弾していた導電パターン形成用溶液のサテライト１２が覆われる。なお、この絶縁パターン描画時にも導電パターン描画時と同様に、絶縁パターン形成用溶液のサテライトが着弾するが、このサテライトによって回路動作上に不具合が生じることはないため、図示を省略する。

次に、ステップＳ４にてパターンの描画回数が所定数に達したか否かを判定し、まだ所定回数に達していない際にはステップＳ２へ戻り、ステップＳ２およびＳ３の処理を繰り返す。現段階においては、描画を４回行ううちの１回しか終えていないため、それ以降の処理について以下に説明する。

ステップＳ２へ戻り、２回目の導電パターンを描画および乾燥させた状態を図４Ｃに示す。１回目に描画した導電パターン１１上に重ねて描画するが、その際に形成されたサテライト１４は、１回目の描画時に着弾したサテライト１２上ではなく、先のステップＳ３で描画した絶縁パターン１３上に着弾する。そして、図４（ｄ）に示すように、再度ステップＳ３にて２回目の絶縁パターンを１回目と同様に描画および乾燥させる。
そして、図４（ｅ）に示すように、ステップＳ２およびＳ３の描画回数が所定回数である合計４回に達すると、ステップＳ４で全パターン描画完了と判定されてパターン描画を終了する。

最後に、別途用意されたベーク装置により焼成することにより、導電パターン形成用溶液中の導電性微粒子として使用している金属微粒子が金属結合となり、図４（ｆ）に示すような回路基板を形成することができる。絶縁パターン１６内には導電性のサテライト１７が混在している。しかしながら、導電パターンの描画と絶縁パターンの描画を交互に行ったことにより、各サテライトは絶縁パターン形成用溶液に覆われる。このため、各サテライトは互いに接触することはなく、導電パターン１５同士に不本意な短絡が発生することのない良好な回路パターンが形成される。

なお、完成した回路基板の導電パターン１５と絶縁パターン１６とは平坦であることが望ましい。そのためには、導電パターンおよび絶縁パターンを各１回ずつ描画して焼成した際に形成される各パターン厚が、同じ厚さになるようにパターン形成用溶液を選択する必要がある。実際には、導電率および許容電流の観点から導電パターン厚を所望厚とすることが優先されるため、絶縁パターン形成用溶液に使用する絶縁性微粒子の収縮率は、導電パターン形成に用いた金属微粒子の収縮率と略同一であることが望ましい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
上記第１の実施形態では、絶縁パターンの描画と、導電パターンの描画とを、１走査毎に交互に行った場合を示した。第２の実施形態では、サテライトによるショートが問題にならない程度に、導電パターンによる描画を積層方向へと連続的に行う例を示す。
図５は、この第２の実施形態における回路パターン形成方法の描画手順を示すフローチャートである。また、図６は基材上に導電および絶縁パターンを描画する過程を説明するための模式図である。ここで、図６（ａ）〜（ｅ）はパターンを描画した後に乾燥させ溶媒が揮発した状態を示し、図６（ｆ）は焼成して回路パターンが完成した状態を示している。

図５のステップＳ１１では、所望の厚さのパターンを形成するために、ヘッドを走査させながら導電パターンを繰り返し重ねて描画する描画回数を決定する。所望のパターン厚は、導電率および許容電流の観点から適正な厚さとなるように決定する。本実施形態においては、所望の厚さの導電パターンを４層に分割して４回のヘッド走査で、４回描画するものとして説明する。

ステップＳ１２では、ステップ１で決めた描画回数（走査回数）の中で、導電および絶縁パターンを連続して描画する回数を決定する。導電パターンの連続描画層の回数の決定方法は、導電パターンを１回描画した際に発生するサテライトの量を予め確認しておき、連続して描画する際に、各描画において発生したサテライト同士が結合してパターン短絡が起こらない回数とする。サテライトの発生量は、前述のように諸条件により変化するため、多少、多く発生しても短絡し得ない回数であることが重要である。なお、本実施形態においては導電パターンを２回連続して描画することとして説明する。

次に、分割された絶縁パターン層のうちの何層を連続して描画するか、回数を決定する。最終的に形成される導電パターンと絶縁パターンとは段差のない平坦な状態となることが望ましい。このため、導電パターンを２回連続描画して焼成した後の導電パターンの厚さと、焼成後の絶縁パターンの厚さとが略同一となるように絶縁パターンを描画する必要がある。例えば、収縮率が金属微粒子と略同一である絶縁性微粒子を使用した場合において、液滴１滴に含有される絶縁性微粒子の量が金属微粒子量の２倍となっている絶縁パターン形成用溶液を用いたとする。このとき、１回の絶縁パターン描画によって形成された絶縁パターンの厚さは、２回連続描画して形成して得られる導電パターンの厚さと同等となる。また逆に、液滴１滴内に含まれる絶縁性微粒子の量が金属微粒子量よりも少ない場合には、複数回の描画が必要になる。なお、本実施形態では、両微粒子の凝集率が略同一で、液滴１滴内の両微粒子の量も略同一である各溶液を使用し、絶縁パターン連続描画回数を導電パターン連続回数と同数の２回として説明する。但し、本発明は、これに限定されるものではない。

ステップＳ１３では、ステップS１２で決定した回数分、導電パターンを連続して描画する。図６（ａ）は、２回連続して導電パターンを描画するうちの、分割された１層目（１回目）を描画した状態を示している。基材２０上に導電パターン２１が描画されているが、液体吐出ヘッドの走査方向が右方向であるため、導電パターン２１の右側にサテライト２２が着弾している。

次に、分割された層の２層目（２回目）の導電パターンの描画および乾燥を行った状態を図６（ｂ）に示す。１回目に描画した導電パターン２１に重なって２回目の導電パターンが描画されている。その際に形成されたサテライト２３は、基材２０上に着弾しているが、既に述べた理由により１回目の描画時に着弾したサテライト２２には重ならないことが多い。

次に、ステップＳ１４にて、導電パターン２１が描画されていない箇所に対して、絶縁パターンを同様に、分割された層の２層分（２回連続して）描画する。図６（ｃ）は、分割された絶縁パターンの描画を２層分（２回）行って乾燥させた状態を示している。先に着弾していたサテライト２２および２３は、今回描画した絶縁パターン２４によって完全に覆われている。

次に、ステップＳ１５にてパターンの描画回数が所定数に達したか否かを判定し、まだ所定回数に達していない場合にはステップＳ１３へ戻り、ステップＳ１３およびＳ１４の処理を繰り返す。現段階においては、導電パターンを４回描画するうちの２回しか描画を行っていないため、それ以降の処理について以下に説明する。

ステップ１５からステップＳ１３へと戻り、分割された導電パターンの３層目と４層目（３回目および４回目）を２回連続して描画した後、それらを乾燥させた状態を図６Ｄに示す。既に描画されている導電パターン２１と同じ位置に重ねて描画するが、その際に形成されたサテライト２５は、先のステップＳ１４で描画した絶縁パターン２４上に着弾する。そして、図６（ｅ）に示すように、絶縁パターンを上記と同様に２回連続して描画し、乾燥させる。

そして、導電パターン描画回数が、予め設定した所定の描画回数（合計４回）に達すると、ステップＳ１５で全パターン描画完了と判定されてパターン描画を終了する。

最後にベーク装置によって焼成することにより、図６（ｆ）に示すような回路基板を形成することができる。図示のように、導電パターン２６の右側の絶縁パターン２７内には２回連続して描画した際に発生した複数のサテライト２８が近接位置に存在する箇所が２箇所ある。しかし、何れも導電パターン２６同士を短絡させるほどの量はないため、良好な回路パターンを形成することができる。しかも本実施形態では、この２回の走査を連続して行い、その後に乾燥を行うため、第１の実施形態のように各描画毎に乾燥を行う場合に比べて、短時間で回路基板を完成させることができる。

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態における回路パターン形成方法の描画手順を示すフローチャートである。また、図８は導電および絶縁パターンを描画する過程を説明するための模式図である。ここで、図８（ａ）〜（ｂ）はパターンを描画した後に乾燥させ溶剤が揮発した状態を示し、図８Ｈは焼成して回路パターンが完成した状態を示している。

この第３の実施形態は、絶縁性の基材上に回路パターンを１層形成する場合のみならず、導電性の基材上に回路パターンを形成する場合にも適用可能である。さらに、既に形成されている回路パターンの上に別のパターンを形成する、いわゆる多層基材を形成する場合にも適用可能である。ここでは、多層基材における２層目の回路パターンを形成する場合を例に採り説明する。

以下に説明する２層目の回路パターンＰ２は、図８（ａ）に示すように、基材５０上に形成された導電パターン５１および絶縁パターン５２から成る１層目の回路パターンＰ１上に形成するものとする。なお、図６（ａ）に示す１層目の回路パターンＰ１は、本発明の方法で形成した回路に限定されず、どのような方法で形成された回路であっても差し支えない。

本実施の形態においては、図８（ｇ）に示すように、回路パターンとしての２層目のパターン（Ｐ２）において、導電パターンを４層に分割して４回で形成し、絶縁パターンを５層に分割して５回で形成する例を示す。

この実施形態では、２層目の回路パターンを所望の厚さに形成するために、パターン形成用溶液を同じ位置へ繰り返し描画する回数（分割する層の数）を決定する。すなわち、ステップＳ２１では、まず分割する層の数（導電パターンの描画回数）を決定する。ここでは導電パターンの層を４層に分割し、導電パターンを４回描画することにより所望パターン厚が得られるものとして説明する。続くステップＳ２２では、絶縁パターンを分割する層の数（描画回数）を決定する。この絶縁パターンの描画回数は、ステップＳ２１で決定した導電パターンの描画回数よりも１回多い回数とする。このため、本実施形態の絶縁パターン描画回数は５回となる。

ステップＳ２３では、図８（ａ）に示した１層目の回路パターンＰ１の上に、導電パターンの描画に先立って、図８（ｂ）に示したように分割された絶縁パターン３１を１層（１回）描画して乾燥させる。次に、ステップＳ２４では、図８（ｃ）に示すように分割された導電パターン３２を１層（１回）描画し、乾燥させる。ヘッド走査方向が右側であるため、導電パターン３２の右側にサテライト３３が着弾している。続くステップＳ２５では、図８（ｄ）のように再び分割された絶縁パターンを１層（１回）描画および乾燥させる。この絶縁パターン３４の描画により、先に着弾していたサテライト３３が絶縁パターン３４に覆われる。

次に、ステップＳ２６にて、パターンの描画回数が所定回数に達したか否かを判定し、まだ所定回数に達していない場合はステップＳ２４へ戻り、ステップＳ２４およびＳ２５の処理を繰り返す。現段階においては、導電パターンを４回描画するうちの１回の描画しか終えていないため、再びステップＳ２４からステップ２５の処理を繰り返す。

図８（ｅ）は、再びステップＳ２４にて２回目の導電パターンを描画および乾燥させた状態を示している。この導電パターンの描画において形成されたサテライト３５は、１回目の描画時に着弾したサテライト３３上ではなく、先に描画した絶縁パターン３４上に着弾する。そして、再度ステップＳ２５にて図８（ｆ）で示すように絶縁パターンを描画し、乾燥させる。
この後、上記ステップＳ２４およびＳ２５を同様に繰り返す。そして、図６（ｇ）に示したように、導電パターンの描画回数が所定回数である４回に達し、かつ絶縁パターンの描画回数が５回に達すると、ステップＳ２６で全パターンの描画完了と判定されて描画処理を終了する。

最後にベーク装置によって焼成することにより、図８（ｈ）に示すような回路基板を形成することができる。絶縁パターン３７内には導電性のサテライト３８が混在しているが、本実施例で形成した２層目のパターンは、導電パターンの描画よりも絶縁パターンの描画を先に行い、かつ導電パターンの描画と絶縁パターンの描画を交互に行った。このため、導電パターンの描画ごとに着弾した各サテライト３８同士が結合することはなく、１層目の導電パターン５１と２層目の導電パターン３６が不本意に短絡することはなくなる。これにより、良好な回路パターンを形成することができる。

なお、完成した回路基板の導電パターン３６と絶縁パターン３７とは段差のない平坦な状態であることが望ましい。そのため、本実施例の場合には、導電パターンを４層に分割して４回、絶縁パターンを５層に分割して５回描画して焼成した際に形成される各パターン厚が同じ厚さになるように各パターン形成用溶液を選択する必要がある。実際には、導電率および許容電流の観点から導電パターン厚を所望の厚さに設定することが優先されるため、導電パターン厚に応じて絶縁パターン形成用溶液を選択することが望ましい。すなわち、絶縁パターン形成用溶液に使用する絶縁性微粒子の収縮率を導電パターン形成に用いた金属微粒子の収縮率と略同一の材料とし、液滴１滴内に含まれる絶縁性微粒子の量を金属微粒子量よりも２割程度少なくすることが望ましい。

（第４の実施形態）
上述の実施形態１においては、分割した回路パターンにおいて、１走査分の導電パターンを形成した後に、１走査分の絶縁パターンを形成した例を示した。本実施形態においては、図１に示したように、導電ヘッドと絶縁ヘッドとが隣り合って配置されている装置の形態を利用して、同じ走査において、導電パターンと絶縁パターンとを形成する例を示す。上述の実施形態と同様の部分においては説明を省略する。

図９は、基材６０上に導電および絶縁パターンを描画する過程を説明するための模式図である。ここで、図９（ａ）〜（ｊ）はパターンを描画した後に乾燥させて溶媒が揮発した状態を示し、図９（ｋ）は焼成して回路パターンが完成した状態を示している。
この第４の実施形態においては、第１の実施形態と同様の回路パターンを形成する。
図９（ｋ）に示すように回路パターンとしては１層となるものを、描画工程では、図９（ｊ）に示すような４層に分割して形成する。すなわち、ヘッドの１走査にあたる描画回数１回によって、回路パターンを形成する４層の中の１層が形成される。従って、回路パターンの１層に相当を形成する４層を全て形成するためには描画を４回行うことになる。

まず、図９（ａ）に示すように、１走査目において、絶縁ヘッド２から絶縁溶液の液滴２ｄを吐出し、分割された回路パターンの１層目に相当する絶縁パターン６１を形成する。続けて図９（ｂ）に示すように、ヘッド３が基材６０における導電パターンの形成領域を走査するとき、導電ヘッド３から導電溶液の液滴３ｄを吐出させて、基材６０上に導電パターン６２を形成する。このように、ヘッドが図において右方向へと走査する時に導体パターンの描画を行うため、導電パターン６２の右側には導電液体のサテライト３ｓが着弾する。なお、絶縁パターン描画時にも導電パターン描画時と同様に、絶縁溶液のサテライトが着弾するが、このサテライトによって回路動作上に不具合が生じることはないため、図示を省略する。

続けて図９（ｃ）に示すように、絶縁ヘッド２が基材上の絶縁パターンを形成する領域を走査するとき、絶縁ヘッド２から絶縁溶液の液滴２ｄを吐出させて、基材上に絶縁パターン６３を形成する。このようにして絶縁パターン６３を描画することにより、先に着弾していた導電溶液のサテライト３ｓが絶縁パターン６３によって覆われる。同様に図９（ｄ）、図９（ｅ）、図９（ｆ）に示すように導電パターン６４と絶縁パターン６５とを形成する。ここまでが、ヘッドの１走査によって行われる動作であり、この動作によって、回路パターンを形成する４層の中の１層が形成される。
乾燥による定着工程は基材６０を暖めて随時行うものでも良いし、１走査ごとに行うものでも良い。

次に図９（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）に示す工程では、ヘッドの２走査目によって、回路パターンを形成する４層の中の２層目を形成する。ここでも、導電サテライト３ｓが、絶縁パターン６８，７０によって覆われる。
図９（ｊ）に示すように、ヘッドの描画回数が所定回数である４回に達すると、全パターンの描画完了と判定され、パターン描画は終了する。

この後、図９（ｋ）に示すように、別途用意されたベーク装置により焼成することにより、導電パターン形成用溶液中に導電性微粒子として含有させた金属微粒子が金属結合する。これにより、回路基材の形成は完了する。
なお、上述したいずれの実施形態でも、ヘッドの往走査方向と復走査方向のうち、一方の走査方向でのみ描画を行った例を示したが、双方向において描画を行う方式を採る場合にも、勿論、本発明は適用可能である。

本実施形態における回路パターン形成装置の外観構成を概略的に示す斜視図である。本実施形態の回路パターン形成装置における制御系を概略的に示すブロック図である。本発明の第１の実施形態におけるパターン形成方法の描画手順を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態において基材上に導電および絶縁パターンを描画する過程を示す模式図である。本発明の第２の実施形態におけるパターン形成方法の描画手順を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態において基材上に導電および絶縁パターンを描画する過程を示す模式図である。本発明の第３の実施形態におけるパターン形成方法の描画手順を示すフローチャートである。本発明の第３の実施形態において基材上に導電および絶縁パターンを描画する過程を示す模式図である。本発明の第４の実施形態において、基材上に導電および絶縁パターンを描画する過程を示す模式図である。従来の多層配線基板を製造する工程を示す断面図である。液体吐出ヘッドにおいて溶液が液滴として吐出されるまでの過程を示す断面図である。主滴とサテライトの位置関係を示す図である。サテライトにより回路に不具合が生じた状態を示す図である。

符号の説明

２，３液体吐出ヘッド
１０，２０，５０，６０，１０２，１３２基材
１１，１５，２１，２６，３２，３６，５１，６２，６４，６７，導電パターン
１１，１４，１７，２２，２３，２５，２８，３３，３５，３８，１２９サテライト
１３，１６，２４，２７，３１，３４，３７，５２，６１，６３，６５，６６，６８，７０絶縁パターン
１０５液滴
１０７パターン
１２３ノズル
１２４ヒータ
１２５シリコン基板
１２８，１３４主滴
１３３ノズル

Claims

導電パターンを形成するための第１の溶液を吐出する第１のヘッド及び絶縁パターンを形成するための第２の溶液を吐出する第２のヘッドと、基材と、をそれぞれ相対的に走査させながら、前記第１の溶液及び前記第２の溶液を吐出させ、前記基材に導電パターン及び絶縁パターンを有する回路パターンを形成する方法であって、
前記導電パターンとしては１層となるものを複数の層に分割し、前記第１のヘッド走査回数を決定する工程と、
前記絶縁パターンとしては１層となるものを複数の層に分割し、前記第２のヘッド走査回数を決定する工程と、
前記第１のヘッド及び前記第２のヘッド走査回数を決定する工程の後に、前記第１のヘッドを１回走査させた際に主滴に付随して発生するサテライトの量を予め確認しておき、該導電サテライトの量から、前記第１ヘッドを連続して走査させた際に発生する導電サテライト同士が結合して短絡が起こらない回数の情報を得る工程と、
前記基材上で隣接する前記導電パターンと前記絶縁パターンとを形成する際に、前記分割した導電パターンの形成工程の間に、前記分割した絶縁パターン層の少なくとも１層を形成する工程が入るよう、前記分割した導電パターンの層と前記分割した絶縁パターンの層とのそれぞれにおいて、連続して形成する層の数を、前記導電サテライトの前記情報を用いて決定する工程と、
を有することを特徴とする回路パターン形成方法。
前記基材上で隣接する前記導電パターンと前記絶縁パターンとを形成する際に、同一の走査において、前記導電パターン形成工程と前記絶縁パターン形成工程とを行い、該走査を、回路パターンが所定の厚さになるまで複数回繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の回路パターン形成方法。
前記走査毎に、前記基材に付与された溶液を前記基材に定着させる工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の回路パターン形成方法。
前記導電サテライトの情報は、前記導電サテライトの量または前記サテライトの着弾位置の情報であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回路パターン形成方法。
前記分割した導電パターンの層と、前記分割した絶縁パターンの層のそれぞれにおいて、連続して形成する層の数は、前記基材上に形成される前記導電パターン及び前記絶縁パターンの層の高さ情報も用いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回路パターン形成方法。
前記基材上で隣接する前記導電パターンと前記絶縁パターンの形成において、前記導電パターンを形成する際に前記基材に着弾する前記第１の溶液の主滴に対して、前記導電サテライトが着弾する方向の近傍に、前記絶縁パターンを介して、別の前記導電パターンが形成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の回路パターン形成方法。
前記サテライトが発生する方向は、前記第１のヘッドが前記基材に対して相対的に走査される方向であることを特徴とする請求項６に記載の回路パターン形成方法。