JP4312036B2 - Solution injection type manufacturing apparatus, fine particle-containing solution, pattern wiring board, and device board - Google Patents

Solution injection type manufacturing apparatus, fine particle-containing solution, pattern wiring board, and device board Download PDF

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Description

本発明は、吐出装置を用いて微粒子含有材料を噴射させ、パターン形成を行い、配線基板、あるいは機能デバイスを形成する装置およびそれに使用する材料ならびにその装置によって形成されるパターン配線基板あるいは機能デバイス基板に関する。   The present invention relates to an apparatus for forming a wiring board or a functional device by injecting a fine particle-containing material by using a discharge apparatus and forming a wiring board or a functional device, a material used therefor, and a patterned wiring board or a functional device board formed by the apparatus About.

近年、微細な微粒子/超微粒子を用いた発光素子/媒体および光プロセシング素子/媒体等の各種素子が研究されている。このような微粒子の素子への応用のためには、固体基板上への微粒子含有材料の膜もしくは層の堆積によって得られる高密度集積が重要である。この微粒子が高密度に集積した薄膜は、具体的には非特許文献1、非特許文献2、非特許文献3、非特許文献4、非特許文献5、非特許文献6等への応用が報告されている。   In recent years, various devices such as a light emitting device / medium and an optical processing device / medium using fine particles / ultrafine particles have been studied. For the application of such fine particles to devices, high density integration obtained by depositing a film or layer of fine particle-containing material on a solid substrate is important. The thin film in which the fine particles are densely integrated is specifically reported to be applied to Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, Non-Patent Document 3, Non-Patent Document 4, Non-Patent Document 5, Non-Patent Document 6, and the like. Has been.

一方、配向性の優れた無機化合物薄膜の形成方法として、分子線エピタキシー法(MBE)、クラスターイオンビーム法、イオンビーム照射真空蒸着法、化学気相成長法(CVD)、物理気相成長法(PVD)、液相エピタキシー法(LPE)等が知られている。また有機化合物薄膜の形成方法として、ラングミュア・ブロジェット法(LB法)等が知られている。一般に量子ドットと呼ばれるものは、前記したMBE法などの真空装置を用いて高真空中で昇華させた原料物質が固体基板上で自己組織的にドットを形成する過程を利用して作製することができる。   On the other hand, as a method of forming an inorganic compound thin film having excellent orientation, molecular beam epitaxy (MBE), cluster ion beam, ion beam irradiation vacuum deposition, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition ( PVD), liquid phase epitaxy (LPE) and the like are known. As a method for forming an organic compound thin film, a Langmuir-Blodgett method (LB method) or the like is known. In general, what is called a quantum dot can be manufactured using a process in which a source material sublimated in a high vacuum using a vacuum apparatus such as the MBE method described above forms dots on a solid substrate in a self-organizing manner. it can.

しかしながら上記のような方法ではドット間の距離の制御やサイズ分布の制御は困難であり、所望の構造に制御するためには多大なコストがかかるという問題がある。そこでこのような問題を解決できる技術として、インクジェット原理、すなわち液体噴射ヘッドによって、微粒子含有材料の膜を形成することが提案されている。たとえば特許文献1には、ナノ粒子を含有するエマルションを固体基板上にインクジェットコーティングし、フォトルミネッセンス強度を励起光の照射時間もしくは照射量の関数として増加あるいは増加及び記憶させることができる機能を有する超微粒子(ナノ粒子)の集合体からなる薄膜を固体基板上に形成する方法が提案されている。   However, in the above method, it is difficult to control the distance between dots and the size distribution, and there is a problem that it takes a great deal of cost to control to a desired structure. Therefore, as a technique that can solve such a problem, it has been proposed to form a film of a material containing fine particles by an ink jet principle, that is, a liquid jet head. For example, in Patent Document 1, an emulsion containing nanoparticles is inkjet-coated on a solid substrate, and a photoluminescence intensity is increased or increased and stored as a function of irradiation time or irradiation amount of excitation light. There has been proposed a method of forming a thin film comprising an aggregate of fine particles (nanoparticles) on a solid substrate.

また同様の原理をこのような機能性素子の他に、回路基板製作に応用しようという研究もなされている。たとえば、従来から、回路基板の製造方法として、次のような方法が知られている。   In addition to such functional elements, studies have been made to apply the same principle to circuit board fabrication. For example, the following methods are conventionally known as a method for manufacturing a circuit board.

(1)銅張り積層板上に、レジストを被覆し、フォトリソグフィ法により、回路パターンの露光、未露光レジストの溶解除去、レジスト除去部のエッチングにより銅線パターンを形成する方法。
(2)セラミックス基板上にスクリーン印刷により導電ペーストを所望の回路パターンに印刷し、非酸化雰囲気中で熱処理して導電ペースト中の金属微粒子を焼結して導電パターンを形成する方法。
(3)絶縁基板上に、導電金属の蒸着により薄膜の導電層を形成し、この導電層上に、レジストを被覆し、フォトリソグフィ法により、回路パターンの露光、未露光レジストの溶解除去、レジスト除去部のエッチングにより銅線パターンを形成する方法。
(1) A method in which a copper-clad laminate is coated with a resist, and a copper line pattern is formed by exposure of a circuit pattern, dissolution and removal of an unexposed resist, and etching of a resist removal portion by a photolithographic method.
(2) A method of forming a conductive pattern by printing a conductive paste on a ceramic substrate by screen printing in a desired circuit pattern and then heat-treating it in a non-oxidizing atmosphere to sinter metal fine particles in the conductive paste.
(3) A thin conductive layer is formed on the insulating substrate by vapor deposition of a conductive metal, and a resist is coated on the conductive layer, and exposure of the circuit pattern, dissolution and removal of the unexposed resist by the photolithography method, resist A method of forming a copper wire pattern by etching the removed portion.

しかしながら、これらの方法はファインパターンの形成には不向きであるという問題があるため、たとえば特許文献2には、基体上に、インクジェットヘッドを用いて、金属ペーストにより直接回路パターンを描画するようにし、ファインパターンの形成が容易で、廃液処理の必要がなく、生産工程が単純で設備費や生産コストが少なくて済む配線パターンの形成方法および回路基板の製造方法が提案されている。   However, since these methods are unsuitable for forming fine patterns, for example, in Patent Document 2, a circuit pattern is directly drawn with a metal paste on a substrate using an inkjet head, There have been proposed a wiring pattern forming method and a circuit board manufacturing method that are easy to form a fine pattern, do not require waste liquid treatment, have a simple production process, and require less equipment and production costs.

一方、本発明者も先に、インクジェット原理を利用して、電子源基板製造を行う発明を特許文献3として提案している。
このようにインクジェット原理を利用したこのような提案が種々行われ始めているが、このような手段で各種デバイス、あるいはパターン基板を製作しようという考えはまだ新しく、より具体的な方法についてはまだ未知の部分が多く、手探り状態にあるのが実情である。またインクジェット原理を利用しているとはいえ、紙にインクを付着させるインクジェットプリンタと本発明のように、紙ではなく吸液性のない基板にパターンを形成する場合にはまだまだ検討すべき課題が多々ある。
特開2000−126681号公報 特開2002−134878号公報 特開2001−319567号公報 発光素子(LED)(Alivisatos et al.) 光電変換素子(Greenham, N. C., et al., Phys. Rev. B, 54, 17628 (1996)) 超高速ディテクター(Bhargava) エレクトロルミネッセンス・ディスプレイおよびパネル(Bhargava, Alivisatos et al.) ナノ構造メモリ素子(Chen et al.) ナノ粒子配列からなる多色デバイス(Dushkin et al.)
On the other hand, the present inventor has also proposed an invention for manufacturing an electron source substrate using the ink jet principle as Patent Document 3.
In this way, various proposals using the ink jet principle have begun to be made, but the idea of manufacturing various devices or pattern substrates by such means is still new, and more specific methods are still unknown. The fact is that there are many parts and they are groping. In addition, even though the ink jet principle is used, there are still problems to be investigated when forming a pattern on a non-liquid-absorbing substrate instead of paper, such as an ink jet printer that attaches ink to paper and the present invention. There are many.
JP 2000-126681 A JP 2002-134878 A JP 2001-319567 A Light emitting device (LED) (Alivisatos et al.) Photoelectric conversion element (Greenham, NC, et al., Phys. Rev. B, 54, 17628 (1996)) Ultra-high speed detector (Bhargava) Electroluminescent displays and panels (Bhargava, Alivisatos et al.) Nanostructured memory device (Chen et al.) Multicolor device consisting of nanoparticle arrays (Dushkin et al.)

本発明は上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、高品質かつ高精度なパターン配線基板あるいはデバイス基板を製造するための新規な溶液噴射型製造装置を提供することにある。
また第2の目的は、このような構成の溶液噴射型噴射製造装置を使って高品質かつ高精度なパターン配線基板あるいはデバイス基板を製造するための条件を提案することにある。
さらに第3の目的は、高品質かつ高精度なパターン配線基板あるいはデバイス基板を製造するための他の構成の溶液噴射型噴射製造装置を提供することにある。
また第4の目的は、第3の構成の溶液噴射型製造装置を使って高品質かつ高精度なパターン配線基板あるいはデバイス基板を製造するための条件を提案することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object of the present invention is to provide a novel solution injection manufacturing apparatus for manufacturing a high-quality and high-precision pattern wiring board or device board. It is in.
The second object is to propose a condition for manufacturing a high-quality and high-precision pattern wiring board or device board using the solution jet type jet manufacturing apparatus having such a configuration.
A third object of the present invention is to provide a solution injection type injection manufacturing apparatus having another configuration for manufacturing a high-quality and high-precision pattern wiring board or device substrate.
A fourth object is to propose conditions for manufacturing a high-quality and high-precision pattern wiring board or device board using the solution jet manufacturing apparatus of the third configuration.

さらに第5の目的は、このような新規な構成の溶液噴射型製造装置の信頼性確保の手段を提供することにある。
また第6の目的は、このような新規な構成の溶液噴射型製造装置に使用されるとともに、装置の信頼性が維持できる微粒子含有溶液を提供することにある。
さらに第7の目的は、このような新規な構成の溶液噴射型製造装置によって製作される高精度かつ高品質なパターン配線基板を提供することにある。
また第8の目的は、このような新規な構成の溶液噴射型製造装置によって製作される高精度かつ高品質な機能を付与されたデバイス基板を提供することにある。
A fifth object is to provide a means for ensuring the reliability of the solution jet manufacturing apparatus having such a novel configuration.
A sixth object is to provide a fine particle-containing solution that can be used in the solution jet manufacturing apparatus having such a novel configuration and can maintain the reliability of the apparatus.
A seventh object is to provide a highly accurate and high quality pattern wiring board manufactured by the solution jet manufacturing apparatus having such a novel configuration.
In addition, an eighth object is to provide a device substrate provided with a high-precision and high-quality function manufactured by the solution jet manufacturing apparatus having such a novel configuration.

さらに第9の目的は、このような新規な構成の溶液噴射型製造装置によって製作される高精度かつ高品質な信頼性の高いパターン配線基板を提供することにある。
また第10の目的は、このような新規な構成の溶液噴射型製造装置によって製作される高精度かつ高品質な信頼性の高い他の構成のパターン配線基板を提供することにある。
さらに第11の目的は、このような新規な構成の溶液噴射型製造装置によって製作される高精度かつ高品質な信頼性の高いさらに他の構成のパターン配線基板を提供することにある。
また第12の目的は、このような新規な構成の溶液噴射型製造装置によって製作される高精度かつ高品質な信頼性の高い機能を付与されたデバイス基板を提供することにある。
A ninth object is to provide a highly accurate, high quality and highly reliable pattern wiring board manufactured by the solution jet manufacturing apparatus having such a novel configuration.
A tenth object is to provide a highly accurate, high quality and highly reliable pattern wiring board manufactured by a solution jet manufacturing apparatus having such a novel configuration.
The eleventh object is to provide a highly accurate and high-quality and highly reliable pattern wiring board manufactured by the solution jet manufacturing apparatus having such a novel configuration.
A twelfth object of the present invention is to provide a device substrate having a highly accurate, high quality and reliable function manufactured by the solution jet manufacturing apparatus having such a novel configuration.

さらに第13の目的は、このような新規な構成の溶液噴射型製造装置によって製作される高精度かつ高品質な信頼性の高い機能を付与された他の構成のデバイス基板を提供することにある。
また第14の目的は、このような新規な構成の溶液噴射型製造装置によって製作される高精度かつ高品質な信頼性の高い機能を付与されたさらに他の構成のデバイス基板を提供することにある。
さらに第15の目的は、このような新規な構成の溶液噴射型製造装置によって製作される高精度かつ高品質なさらに他の構成のパターン配線基板を提供することにある。
また第16の目的は、このような新規な構成の溶液噴射型製造装置によって製作される高精度かつ高品質なさらに他の構成の機能を付与されたデバイス基板を提供することにある。
Furthermore, the thirteenth object is to provide a device substrate having another configuration provided with a highly accurate and high-quality and reliable function manufactured by the solution jet manufacturing apparatus having such a novel configuration. .
In addition, a fourteenth object is to provide a device substrate having still another configuration to which a highly accurate and high quality reliable function is provided, which is manufactured by the solution jet manufacturing apparatus having such a novel configuration. is there.
A fifteenth object is to provide a highly accurate and high quality pattern wiring board manufactured by the solution jet manufacturing apparatus having such a novel configuration.
A sixteenth object is to provide a device substrate having a high-precision and high-quality function of another configuration manufactured by the solution jet manufacturing apparatus having such a new configuration.

本発明は前記目的を達成するために第1に、吸液作用のないフレキシブル基板上に形成された電極パターン上ならびに前記フレキシブル基板上に、大きさがΦ20μm以下の吐出口を有するインクジェット原理の噴射ヘッドによって微粒子含有溶液を噴射付与し、前記フレキシブル基板上ならびに該フレキシブル基板上の電極パターン上にドットによるパターンを形成し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記フレキシブル基板上ならびに電極パターン上に残留させることによってパターン配線あるいは電子デバイスを形成する溶液噴射型製造装置において、前記微粒子の大きさをDp、前記吐出口の径をDoとするとき、0.0001≦Dp/Do≦0.01とし、前記噴射ヘッドは、機械的変位による作用力で前記溶液を噴射させ、飛翔時の溶液の形状を、前記フレキシブル基板面に付着する直前にほぼ丸い滴形状である、もしくは飛翔方向に伸びた柱状であってその直径の3倍以内の長さの柱状であり、飛翔溶液の後方に複数の微小な滴を伴わないようにした溶液噴射型製造装置であって、前記吐出口は、前記微粒子含有溶液中の微粒子より硬い材質よりなる開口とし、前記吐出口の上流部であって、該吐出口に最も近い位置にフィルターを設けるとともに、該フィルターは前記溶液中の微粒子粒径の30倍以上の大きさの異物をトラップするフィルターであるとともに、前記微粒子粒径は前記フレキシブル基板の表面粗さ以下としたIn order to achieve the above object, according to the present invention, first, an ink jet principle jet having an ejection port having a size of Φ20 μm or less on an electrode pattern formed on a flexible substrate having no liquid absorbing action and on the flexible substrate. the fine particle-containing solution was injected imparted by the head, said forming a pattern by dots on the flexible substrate and the electrode pattern on the flexible substrate, to evaporate the volatile components of the pattern in the dot after applying, the flexible solids In a solution injection type manufacturing apparatus for forming a pattern wiring or an electronic device by remaining on a substrate and an electrode pattern, when the size of the fine particles is Dp and the diameter of the discharge port is Do, 0.0001 ≦ Dp /Do≦0.01, and the ejection head has an acting force due to mechanical displacement. The solution is injected and the shape of the solution during flight, said a generally rounded drop shape just prior to adhering the flexible substrate surface, or a columnar shape extending in the flight direction of 3 times within the length of its diameter A solution injection type manufacturing apparatus that is columnar and is not accompanied by a plurality of minute droplets behind a flying solution, wherein the discharge port is an opening made of a material harder than fine particles in the fine particle-containing solution, a upstream portion of the discharge port, provided with a filter closest to the discharge port, with the filter is a filter that traps more than 30 times the size of foreign matter particles particle size of the solution, the The fine particle diameter was set to be equal to or less than the surface roughness of the flexible substrate .

また第2に、上記第1の溶液噴射型製造装置において、前記溶液の飛翔距離を3mm以内にするとともに、該溶液の噴射飛翔速度を、前記フレキシブル基板と前記噴射ヘッドとの相対移動速度より速くした。 Second, in the first solution injection type manufacturing apparatus, the flying distance of the solution is within 3 mm, and the spraying speed of the solution is faster than the relative movement speed of the flexible substrate and the jet head. did.

さらに第3に、吸液作用のないフレキシブル基板上に形成された電極パターン上ならびに前記フレキシブル基板上に、大きさがΦ20μm以下の吐出口を有するインクジェット原理の噴射ヘッドによって微粒子含有溶液を噴射付与し、前記フレキシブル基板上ならびに該フレキシブル基板上の電極パターン上にドットによるパターンを形成し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記フレキシブル基板上ならびに電極パターン上に残留させることによってパターン配線あるいは電子デバイスを形成する溶液噴射型製造装置において、前記微粒子の大きさをDp、前記吐出口の径をDoとするとき、0.0001≦Dp/Do≦0.01とし、前記噴射ヘッドは、前記溶液中に熱によって瞬時に発生させた気泡の成長作用力で前記溶液を噴射させるとともに、飛翔時の溶液の形状を、飛翔方向に伸びた細長柱状であってその直径の5倍以上の長さの柱状とし、前記フレキシブル基板と前記噴射ヘッドとの相対移動速度を、前記溶液の噴射飛翔速度の1/3以下にした溶液噴射型製造装置であって、前記吐出口は、前記微粒子含有溶液中の微粒子より硬い材質よりなる開口とし、前記吐出口の上流部であって、該吐出口に最も近い位置にフィルターを設けるとともに、該フィルターは前記溶液中の微粒子粒径の30倍以上の大きさの異物をトラップするフィルターであるとともに、前記微粒子粒径は前記フレキシブル基板の表面粗さ以下とした。 Thirdly, a fine particle-containing solution is sprayed and applied on an electrode pattern formed on a flexible substrate having no liquid absorbing action and on the flexible substrate by an ejection head based on an ink jet principle having a discharge port having a size of Φ20 μm or less. the dot pattern is formed by the flexible substrate and on the electrode pattern on the flexible substrate, to evaporate the volatile components of the pattern in the dot after applying, to leave the solid in the flexible substrate and the electrode pattern on the In the solution injection type manufacturing apparatus for forming a pattern wiring or an electronic device by this, when the size of the fine particles is Dp and the diameter of the discharge port is Do, 0.0001 ≦ Dp / Do ≦ 0.01, Jet head grows bubbles in the solution instantly generated by heat Together ejects the solution in the utility, the shape of the solution during flight, a slender columnar extending in flight direction and columnar 5 times the length of its diameter, relative to the said flexible substrate and the ejection head In the solution injection type manufacturing apparatus in which the moving speed is set to 1/3 or less of the jetting and flying speed of the solution, the discharge port is an opening made of a material harder than the fine particles in the fine particle-containing solution. a upstream portion, provided with a filter closest to the discharge port, with the filter is a filter that traps more than 30 times the size of foreign matter particles diameter of said solution, said fine particle size Was less than the surface roughness of the flexible substrate .

また第4に、上記第3の溶液噴射型製造装置において、前記飛翔時の溶液は、その形状が細長柱状であるとともに、後方に複数の微小な滴を伴うように高速飛翔させるようにした。   Fourthly, in the third solution jet manufacturing apparatus, the solution at the time of flight has a shape of an elongated column and is allowed to fly at high speed so as to be accompanied by a plurality of minute droplets.

また第5に、吸液作用のないフレキシブル基板上に形成された電極パターン上ならびに前記フレキシブル基板上に、吐出口径がΦ20μm以下のインクジェット原理の噴射ヘッドによって微粒子含有溶液を噴射付与し、前記フレキシブル基板上ならびに該フレキシブル基板上の電極パターン上にドットによるパターンを形成し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記フレキシブル基板上ならびに電極パターン上に残留させることによってパターン配線あるいはデバイスを形成する溶液噴射型製造装置に使用する微粒子含有溶液において、該微粒子含有溶液中の微粒子の大きさをDp、前記吐出口径をDoとするとき、0.0001≦Dp/Do≦0.01とし、前記吐出口を構成する部材よりやわらかい材料とするとともに、前記微粒子粒径は前記フレキシブル基板の表面粗さ以下とした。 The Fifth, flexible on the electrode pattern formed on a substrate and the flexible substrate without the liquid absorbing action, discharge port diameter is a fine particle-containing solution was injected imparted by jet head following inkjet principle [phi] 20 [mu] m, the flexible substrate A pattern wiring is formed by forming a pattern with dots on the electrode pattern on the flexible substrate and on the flexible substrate, volatilizing volatile components in the pattern with the dots after application, and leaving the solid content on the flexible substrate and the electrode pattern. Alternatively, in a fine particle-containing solution used in a solution injection type manufacturing apparatus for forming a device, when the size of the fine particles in the fine particle-containing solution is Dp and the discharge port diameter is Do, 0.0001 ≦ Dp / Do ≦ 0.0. 01, and a softer material than the member constituting the discharge port. Together with the fine particle size was less than the surface roughness of the flexible substrate.

さらに第6に、吸液作用のないフレキシブル基板上に形成された電極パターン上ならびに前記フレキシブル基板上に、吐出口径がΦ20μm以下のインクジェット原理の噴射ヘッドによって微粒子含有溶液を噴射付与し、前記フレキシブル基板上ならびに該フレキシブル基板上の電極パターン上にドットによるパターンを形成し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記フレキシブル基板上ならびに電極パターン上に残留させることによってパターン配線あるいはデバイスを形成する溶液噴射型製造装置によって製作されるパターン配線基板において、前記ドットによるパターン中の微粒子の大きさをDp、前記吐出口径をDoとするとき、0.0001≦Dp/Do≦0.01とするとともに、前記ドットによるパターン中の微粒子は、前記吐出口を構成する部材よりやわらかい材料であるとともに、前記微粒子粒径は前記フレキシブル基板の表面粗さ以下とした。 Sixthly, a fine particle-containing solution is sprayed onto an electrode pattern formed on a flexible substrate having no liquid absorbing action and onto the flexible substrate by an ink jet principle jet head having an ejection port diameter of Φ20 μm or less, and the flexible substrate A pattern wiring is formed by forming a pattern with dots on the electrode pattern on the flexible substrate and on the flexible substrate, volatilizing volatile components in the pattern with the dots after application, and leaving the solid content on the flexible substrate and the electrode pattern. Alternatively, in a pattern wiring board manufactured by a solution injection type manufacturing apparatus for forming a device, when the size of the fine particles in the pattern of the dots is Dp and the discharge port diameter is Do, 0.0001 ≦ Dp / Do ≦ 0 .01 and by the dot The fine particles in the pattern are made of a material softer than the member constituting the discharge port, and the fine particle diameter is set to be equal to or less than the surface roughness of the flexible substrate .

また第7に、吸液作用のないフレキシブル基板上に形成された電極パターン上ならびに前記フレキシブル基板上に、吐出口径がΦ20μm以下のインクジェット原理の噴射ヘッドによって微粒子含有溶液を噴射付与し、前記フレキシブル基板上ならびに該フレキシブル基板上の電極パターン上にドットによるパターンを形成し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記フレキシブル基板上ならびに電極パターン上に残留させることによってパターン配線あるいはデバイスを形成する溶液噴射型製造装置によって製作される機能を付与されたデバイス基板において、前記ドットによるパターン中の微粒子の大きさをDp、前記吐出口径をDoとするとき、0.0001≦Dp/Do≦0.01とするとともに、前記ドットによるパターン中の微粒子は、前記吐出口を構成する部材よりやわらかい材料であるとともに、前記微粒子粒径は前記フレキシブル基板の表面粗さ以下とした。
さらに第8に、上記第6のパターン配線基板において、前記電極パターンは、矩形パターンもしくは矩形パターンの組み合わせによって構成されるようにした。
Seventhly, the flexible substrate is sprayed with a fine particle-containing solution on an electrode pattern formed on a flexible substrate having no liquid-absorbing action and on the flexible substrate by a jet head having an ejection orifice diameter of Φ20 μm or less. A pattern wiring is formed by forming a pattern with dots on the electrode pattern on the flexible substrate and on the flexible substrate, volatilizing volatile components in the pattern with the dots after application, and leaving the solid content on the flexible substrate and the electrode pattern. Alternatively, in a device substrate provided with a function manufactured by a solution injection type manufacturing apparatus for forming a device, when the size of fine particles in the pattern of the dots is Dp and the discharge port diameter is Do, 0.0001 ≦ Dp /Do≦0.01, and Fine pattern in accordance DOO, along with a softer material than the member constituting the discharge port, the fine particle size was less than the surface roughness of the flexible substrate.
Eighthly, in the sixth patterned wiring board, the electrode pattern is constituted by a rectangular pattern or a combination of rectangular patterns.

さらに第9に、上記第のパターン配線基板において、前記電極パターンのコーナー部を面取り形状とした。 Further Ninth, the pattern wiring board of the eighth, the corner portion of the front Symbol electrodes pattern was beveled shape.

また第10に、上記第のパターン配線基板において、前記電極パターンのコーナー部を前記微粒子含有溶液のドットパターンによって被覆した。 The Tenth, the pattern wiring board of the eighth, the corner portions of the conductive Gokupa turn covered by the dot pattern of the fine particle-containing solution.

さらに第11に、上記第のパターン配線基板において、前記電極パターンは、インクジェット原理の噴射ヘッドによって導電性材料の微粒子を含有した溶液を噴射付与し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分のドットパターンによって形成した。 Further to the 11, in the sixth pattern wiring substrate, prior Symbol electrodes pattern, a solution containing fine particles of conductive material by ejecting head of an ink jet principle injected grant, volatilization of the pattern by dots after application The components were volatilized and formed by a solid dot pattern.

また第12に、上記第のデバイス基板において、前記電極パターンは、矩形パターンもしくは矩形パターンの組み合わせによって構成されるようにした。 Further to the 12, in the seventh device substrate, prior Symbol electrodes pattern was so constituted by a combination of a rectangular pattern or a rectangular pattern.

さらに第13に、上記第12のデバイス基板において、前記電極パターンのコーナー部を面取り形状とした。
また第14に、上記第12のデバイス基板において、記電極パターンのコーナー部を前記微粒子含有溶液のドットパターンによって被覆した。
Thirteenthly, in the twelfth device substrate, the corner portion of the electrode pattern is chamfered.
Further to the 14, in the device substrate of the first 12, the corner portions of the front Symbol electrodes pattern was covered by the dot pattern of the fine particle-containing solution.

また第1に、上記第のデバイス基板において、前記電極パターンは、インクジェット原理の噴射ヘッドによって導電性材料の微粒子を含有した溶液を噴射付与し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分のドットパターンによって形成した。 Also in the first 5, in the device substrate of the seventh, before Symbol electrodes pattern, a solution containing fine particles of conductive material by ejecting head of an ink jet principle injected grant, volatilization of the pattern by dots after application The components were volatilized and formed by a solid dot pattern.

さらに第1に、上記第のパターン配線基板において、前記ドットによるパターンは直交する2方向のそれぞれに平行方向のドットの組み合わせによる帯状のパターンであり、該帯状のパターンの前記2方向に曲がる領域の外側領域を曲線形状とした。 More first 6, in the sixth pattern wiring board, the pattern by the dot is band-shaped pattern by a combination of parallel dot on each of two directions perpendicular to turn the two directions of the belt-like pattern The outer area of the area was curved.

また第1に、上記第のデバイス基板において、前記ドットによるパターンは直交する2方向のそれぞれに平行方向のドットの組み合わせによる帯状のパターンであり、該帯状のパターンの前記2方向に曲がる領域の外側領域を曲線形状とした。 Also in the first 7, the in the seventh device substrate, the pattern by the dot is band-shaped pattern by a combination of parallel dot on each of two orthogonal directions, a region that bends in the two directions of the belt-like pattern The outer region of the curve was curved.

吸液作用のない基板上に大きさがΦ20μm以下の噴射ヘッドによって微粒子含有溶液を噴射付与し、パターン配線基板あるいはデバイス基板を製造する溶液噴射型製造装置において、高精度なパターン形成を実現し、さらに微粒子の大きさと吐出口径を最適化し、目詰まりのない安定した噴射を実現した。
また良好なパターンドットを形成しやすい液滴を噴射、形成するようにし、吐出口材質と使用する微粒子の硬さを最適化したので、新規な手法による高精度かつ高品質なパターン配線基板あるいはデバイス基板を低コストでかつ安定して製作できるようになった。また、フィルターの位置およびメッシュサイズを最適化したので、異物による目詰まりのない信頼性の高い溶液噴射型製造装置とすることができた。
In a solution injection type manufacturing apparatus that manufactures a pattern wiring board or a device substrate by spraying and applying a fine particle-containing solution by a jet head having a size of Φ20 μm or less onto a substrate having no liquid absorbing action, realizing high- precision pattern formation, In addition, the size of the fine particles and the discharge port diameter were optimized to achieve stable injection without clogging.
Also, droplets that are easy to form good pattern dots are ejected and formed, and the material of the discharge port and the hardness of the fine particles used are optimized, so a highly accurate and high quality pattern wiring board or device using a new method The substrate can be manufactured stably at low cost. Further, since the position of the filter and the mesh size were optimized, it was possible to obtain a highly reliable solution jet manufacturing apparatus free from clogging by foreign matters.

また、溶液噴射型製造装置において、溶液の飛翔の条件を最適化したので、高品質かつ高精度なパターン配線基板あるいはデバイス基板を製造できるようになった。   Further, since the solution flight conditions are optimized in the solution injection type manufacturing apparatus, a high-quality and high-precision pattern wiring board or device board can be manufactured.

また、吸液作用のない基板上に大きさがΦ20μm以下の噴射ヘッドによって微粒子含有溶液を噴射付与し、パターン配線基板あるいはデバイス基板を製造する溶液噴射型製造装置において、高精度なパターン形成を実現し、さらに微粒子の大きさと吐出口径を最適化し、目詰まりのない安定した噴射を実現した。また良好なドットを形成しやすい溶液を噴射、形成するようにし、さらにその溶液の噴射速度と、基板と噴射ヘッドとの相対移動速度との関係を最適化するとともに、吐出口材質と使用する微粒子の硬さを最適化したので、新規な手法による高精度かつ高品質なパターン配線基板あるいはデバイス基板を低コストでかつ安定して製作できるようになった。また、フィルターの位置およびメッシュサイズを最適化したので、異物による目詰まりのない信頼性の高い溶液噴射型製造装置とすることができた。 In addition, high precision pattern formation is realized in solution injection type manufacturing equipment that manufactures a pattern wiring board or a device substrate by spraying and applying a solution containing fine particles onto a substrate that does not absorb liquid by a jet head having a size of Φ20 μm or less. In addition, the size of the fine particles and the outlet diameter were optimized to achieve stable injection without clogging. In addition, a solution that easily forms good dots is ejected and formed, and the relationship between the ejection speed of the solution and the relative movement speed of the substrate and the ejection head is optimized, and the discharge port material and the fine particles to be used As a result, the high-precision and high-quality pattern wiring board or device board can be manufactured at low cost and stably. Further, since the position of the filter and the mesh size were optimized, it was possible to obtain a highly reliable solution jet manufacturing apparatus free from clogging by foreign matters.

また、溶液噴射型製造装置において、溶液の高速飛翔の条件を最適化したので、高品質かつ高精度なパターン配線基板あるいはデバイス基板を製造できるようになった。   Moreover, since the conditions for high-speed flight of the solution have been optimized in the solution injection type manufacturing apparatus, it has become possible to manufacture a high-quality and high-precision pattern wiring board or device board.

また、溶液噴射型製造装置に使用する微粒子含有溶液において、微粒子含有溶液中の微粒子は、微粒子の大きさと吐出口径を最適化するとともに、吐出口を構成する部材よりやわらかい材料よりなるようにしたので、このような新規な溶液噴射型製造装置において、目詰まりのない安定した噴射を実現するとともに、高精度なパターン形成を実現し、さらに噴射ヘッドの吐出口をキズつけたり、摩耗させたりして、その噴射性能劣化を引き起こすということが皆無となり、パターン配線あるいはデバイスを形成した基板を安定して製造できるようになった。 Further, in the fine particle-containing solution used in the solution injection type production apparatus, microparticles in the microparticle-containing solution, thereby optimizing the magnitude and the discharge diameter of the particles. Thus consisting softer material than the members constituting the discharge opening In such a new solution injection type manufacturing apparatus, stable injection without clogging is realized, highly accurate pattern formation is realized, and the discharge port of the injection head is scratched or worn, The jet performance is never deteriorated, and a substrate on which pattern wiring or a device is formed can be stably manufactured.

また、溶液噴射型製造装置によって製作されるパターン配線基板において、形成されたパターン中の微粒子は、吐出口を構成する部材よりやわらかい材料よりなるようにしたので、高精度なパターン形成を実現し、さらに噴射ヘッドの吐出口をキズつけたり、摩耗させたりして、その噴射性能劣化を引き起こすということが皆無となり、高精度かつ高品質なパターン配線基板を安定して製造できるようになった。 Further, the pattern wiring board which is manufactured by solution injection type production apparatus, fine particles in the formed pattern. Thus consisting softer material than the members constituting the discharge opening, to realize highly accurate pattern formation, Furthermore, there is no possibility that the ejection port of the ejection head is scratched or worn to cause deterioration of the ejection performance, and a highly accurate and high quality pattern wiring board can be stably manufactured.

また、溶液噴射型製造装置によって製作される機能を付与されたデバイス基板において、形成されたパターン中の微粒子は、吐出口を構成する部材よりやわらかい材料よりなるようにしたので、高精度なパターン形成を実現し、さらに噴射ヘッドの吐出口をキズつけたり、摩耗させたりして、その噴射性能劣化を引き起こすということが皆無となり、高精度かつ高品質な機能を付与されたデバイス基板を安定して製造できるようになった。
また、溶液噴射型製造装置によって製作されるパターン配線基板において、電極領域の電極パターンは、矩形パターンもしくは矩形パターンの組み合わせによって構成されるので、高精度かつ高品質な放電ならびにそれによる破損などが生じない信頼性の高いパターン配線基板を安定して製造できるようになった。
Further, in the device substrate which is provided with a function that is produced by solution injection type production apparatus, fine particles in the formed pattern. Thus consisting softer material than the members constituting the discharge opening, highly accurate pattern formation In addition, there is no possibility that the ejection performance of the ejection head is scratched or worn, causing degradation of the ejection performance, and stable production of device substrates with high-precision and high-quality functions. I can do it now.
Further, in the pattern wiring board manufactured by the solution injection type manufacturing apparatus, the electrode pattern in the electrode region is constituted by a rectangular pattern or a combination of rectangular patterns, so that high-accuracy and high-quality discharge and damage due to it occur. It has become possible to stably produce a highly reliable pattern wiring board that does not have high reliability.

また、溶液噴射型製造装置によって製作されるパターン配線基板において、電極領域の電極パターンのコーナー部を面取り形状としたので、高精度かつ高品質な放電ならびにそれによる破損などが生じない信頼性の高いパターン配線基板を安定して製造できるようになった。 Further, the pattern wiring board which is manufactured by solution injection type production apparatus, since the corner portion of the electrode pattern of the electrode regions and the chamfered shape, high accuracy and high-quality discharge as well as reliability is not caused such damage by it High pattern wiring boards can be manufactured stably.

また、溶液噴射型製造装置によって製作されるパターン配線基板において、電極領域の電極パターンのコーナー部を微粒子含有溶液のドットパターンによって被覆したので、高精度かつ高品質な放電ならびにそれによる破損などが生じない信頼性の高いパターン配線基板を安定して製造できるようになった。 Further, the pattern wiring board which is manufactured by solution injection type production apparatus, since the corner portion of the electrode pattern of the electrode regions covered by the dot pattern of the fine particle-containing solution, such as high-precision and high-quality discharge and damage from it A highly reliable pattern wiring board that does not occur can be manufactured stably.

また、溶液噴射型製造装置によって製作されるパターン配線基板において、電極領域の電極パターンは、インクジェット原理の噴射ヘッドによって導電性材料の微粒子を含有した溶液を噴射付与し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分のドットパターンによって形成したので、高精度かつ高品質な放電ならびにそれによる破損などが生じない信頼性の高いパターン配線基板を安定して製造できるようになった。 Further, the pattern wiring board which is manufactured by solution injection type production apparatus, the electrode pattern of the electrode regions, a solution containing fine particles of conductive material by ejecting head of an ink jet principle injected impart a pattern in the dot after giving Since the volatile components were volatilized and formed with a solid dot pattern, it was possible to stably manufacture a highly reliable pattern wiring board that does not cause high-accuracy and high-quality discharge and damage caused thereby.

また、溶液噴射型製造装置によって製作される機能を付与されたデバイス基板において、電極領域の電極パターンは、矩形パターンもしくは矩形パターンの組み合わせによって構成されるので、高精度かつ高品質な放電ならびにそれによる破損などが生じない信頼性の高い機能を付与されたデバイス基板を安定して製造できるようになった。
また、溶液噴射型製造装置によって製作される機能を付与されたデバイス基板において、電極領域の電極パターンのコーナー部を面取り形状としたので、高精度かつ高品質な放電ならびにそれによる破損などが生じない信頼性の高い機能を付与されたデバイス基板を安定して製造できるようになった。
Further, in the device substrate which is provided with a function that is produced by solution injection type production apparatus, the electrode pattern of the electrode regions, than Ru is configured by a combination of rectangular patterns or rectangular pattern, high-precision and high-quality discharge and it It is now possible to stably manufacture device substrates that have been provided with highly reliable functions that do not cause damage due to the above.
In addition, in the device substrate provided with the function manufactured by the solution injection type manufacturing apparatus, the corner portion of the electrode pattern in the electrode region has a chamfered shape, so that high-precision and high-quality electric discharge and damage due to it do not occur. A device substrate having a highly reliable function can be manufactured stably.

また、溶液噴射型製造装置によって製作される機能を付与されたデバイス基板において、電極領域の電極パターンのコーナー部を微粒子含有溶液のドットパターンによって被覆したので、高精度かつ高品質な放電ならびにそれによる破損などが生じない信頼性の高い機能を付与されたデバイス基板を安定して製造できるようになった。 Further, in the device substrate which is provided with a function that is produced by solution injection type production apparatus, since the corner portion of the electrode pattern of the electrode regions covered by the dot pattern of the fine particle-containing solution, a high-precision and high-quality discharge and it It is now possible to stably manufacture device substrates that have been provided with highly reliable functions that do not cause damage due to the above.

また、溶液噴射型製造装置によって製作される機能を付与されたデバイス基板において、電極領域の電極パターンは、インクジェット原理の噴射ヘッドによって導電性材料の微粒子を含有した溶液を噴射付与し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分のドットパターンによって形成したので、高精度かつ高品質な放電ならびにそれによる破損などが生じない信頼性の高い機能を付与されたデバイス基板を安定して製造できるようになった。 Further, in the device substrate provided with the function manufactured by the solution injection type manufacturing apparatus, the electrode pattern of the electrode region is applied by spraying a solution containing fine particles of the conductive material by an injection head of the ink jet principle, and after the application Volatile components in the pattern due to dots are volatilized and formed with a solid dot pattern, which stabilizes the device substrate with a highly reliable function that does not cause high-precision and high-quality discharge and damage due to it. Can now be manufactured.

また、溶液噴射型製造装置によって製作されるパターン配線基板において、ドットによるパターンは直交する2方向のそれぞれに平行方向のドットの組み合わせによる帯状のパターンであり、そのパターンの2方向に曲がる領域の外側領域を曲線形状としたので、高精度かつ高品質なパターン配線基板であってその曲がる領域において、放電ならびにそれによる破損などが生じない信頼性の高いパターン配線基板を安定して製造できるようになった。 In the pattern wiring board manufactured by the solution injection type manufacturing apparatus, the dot pattern is a belt-like pattern formed by a combination of dots parallel to each of the two orthogonal directions, and the outside of the region bent in the two directions of the pattern. Since the area is curved, it is possible to stably manufacture a highly reliable pattern wiring board that is high-precision and high-quality and that does not cause discharge and damage due to the bending area. It was.

また、溶液噴射型製造装置によって製作される機能を付与されたデバイス基板において、ドットによるパターンは直交する2方向のそれぞれに平行方向のドットの組み合わせによる帯状のパターンであり、そのパターンの2方向に曲がる領域の外側領域を曲線形状としたので、高精度かつ高品質なデバイス基板であってその曲がる領域において、放電ならびにそれによる破損などが生じない信頼性の高い機能を付与されたデバイス基板を安定して製造できるようになった。 Further, in the device substrate which is provided with a function that is produced by solution injection type production apparatus, the pattern by the dot is band-shaped pattern by a combination of parallel dot to each of two orthogonal directions in the two directions of the pattern Since the outer area of the bending area is curved, the device board is a high-precision and high-quality device board that has a reliable function that does not cause discharge and damage in the bending area. Can now be manufactured.

図1は、ガラス基板、プラスチック基板、Si等の半導体基板、ガラス・エポキシ基板、フレキシブル基板等に本発明の手法によってパターンを形成する例を示している。図1(A)は、このような基板10上に端子2,3が形成されている状態を示し、図の点線部1′は後述のような配線パターン1が生成される領域である。図1(B)は、微細な導電性微粒子を含有する溶液を、液滴噴射原理によって、噴射、描画して、配線パターン1を形成した例である。   FIG. 1 shows an example in which a pattern is formed by a technique of the present invention on a glass substrate, a plastic substrate, a semiconductor substrate such as Si, a glass / epoxy substrate, a flexible substrate, or the like. FIG. 1A shows a state in which terminals 2 and 3 are formed on such a substrate 10, and a dotted line portion 1 'in the drawing is a region where a wiring pattern 1 as described later is generated. FIG. 1B shows an example in which a wiring pattern 1 is formed by jetting and drawing a solution containing fine conductive fine particles by the droplet jetting principle.

ここで、微細な導電性微粒子を含有した溶液を付与する手段として本発明では、インクジェットの技術が適用される。以下にその具体的方法を説明する。
図2は、本発明のパターン配線基板、あるいは機能デバイスを形成する製造装置の一実施例を説明するための図で、図中、11は噴射ヘッドユニット(噴射ヘッド)、12はキャリッジ、13は基板保持台、14は配線基板や機能性素子基板等の基板、あるいは機能デバイスを形成する基板、15は微細な導電性微粒子を含有する溶液の供給チューブ、16は信号供給ケーブル、17は噴射ヘッドコントロールボックス(溶液タンク含む)、18はキャリッジ12のX方向スキャンモータ、19はキャリッジ12のY方向スキャンモータ、20はコンピュータ、21はコントロールボックス、22(22X1、22Y1、22X2、22Y2)は基板位置決め/保持手段である。この場合は、基板保持台13に置かれた基板14の前面を噴射ヘッド11がキャリッジ走査により移動し、微細な導電性微粒子を含有する溶液を噴射付与する例である。
Here, as a means for applying a solution containing fine conductive fine particles, an inkjet technique is applied in the present invention. The specific method will be described below.
FIG. 2 is a view for explaining an embodiment of a manufacturing apparatus for forming a patterned wiring board or functional device of the present invention. In the figure, 11 is an ejection head unit (ejection head), 12 is a carriage, 13 is A substrate holding table, 14 is a substrate such as a wiring substrate or a functional element substrate, or a substrate forming a functional device, 15 is a supply tube for a solution containing fine conductive fine particles, 16 is a signal supply cable, and 17 is an ejection head. A control box (including a solution tank), 18 is an X-direction scan motor for the carriage 12, 19 is a Y-direction scan motor for the carriage 12, 20 is a computer, 21 is a control box, 22 ( 22X1 , 22Y1 , 22X2 , 22Y2) ) Is a substrate positioning / holding means. In this case, the ejection head 11 is moved by carriage scanning on the front surface of the substrate 14 placed on the substrate holder 13 and ejects a solution containing fine conductive fine particles.

図3は本発明のパターン配線基板の製造、あるいは機能デバイス形成に適用される液滴付与装置の構成を示す概略図で、図4は図3の液滴付与装置の噴射ヘッドユニットの要部概略構成図である。
図3の構成は図2の構成と異なり、基板14側を移動させて配線パターン、あるいは機能デバイスを基板に形成するものである。図3及び図4において、31はヘッドアライメント制御機構、32は検出光学系、33は噴射ヘッド、34はヘッドアライメント微動機構、36は画像識別機構、37はXY方向走査機構、38は位置検出機構、39は位置補正制御機構、40は噴射ヘッド駆動・制御機構、41は光軸、42は素子電極、43は液滴、44は液滴着弾位置である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a droplet applying apparatus applied to manufacture of a patterned wiring board or functional device formation of the present invention, and FIG. 4 is a schematic diagram of a main part of an ejection head unit of the droplet applying apparatus of FIG. It is a block diagram.
The configuration of FIG. 3 is different from the configuration of FIG. 2 in that the substrate 14 side is moved to form a wiring pattern or a functional device on the substrate. 3 and 4, 31 is a head alignment control mechanism, 32 is a detection optical system, 33 is an ejection head, 34 is a head alignment fine movement mechanism, 36 is an image identification mechanism, 37 is an XY direction scanning mechanism, and 38 is a position detection mechanism. , 39 is a position correction control mechanism, 40 is an ejection head drive / control mechanism, 41 is an optical axis, 42 is an element electrode, 43 is a droplet, and 44 is a droplet landing position.

噴射ヘッドユニット11の液滴付与装置(噴射ヘッド33)としては、任意の液滴を定量吐出できるものであればいかなる機構でも良く、特に0.1pl〜数100pl程度の液滴を形成できるインクジェット原理の機構が望ましい。
インクジェット方式としては、たとえば米国特許第3683212号明細書に開示されている方式(Zoltan方式)、米国特許第3747120号明細書に開示されている方式(Stemme方式)、米国特許第3946398号明細書に開示されている方式(Kyser方式)のようにピエゾ振動素子に、電気的信号を印加し、この電気的信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従って微細なノズルから液滴を吐出飛翔させるものがあり、通常、総称してドロップオンデマンド方式と呼ばれている。
The droplet applying device (ejection head 33) of the ejection head unit 11 may be any mechanism as long as it can discharge an arbitrary amount of droplets, and in particular, an ink jet principle capable of forming droplets of about 0.1 pl to several hundred pl. The mechanism is desirable.
Examples of the ink jet method include a method disclosed in US Pat. No. 3,683,212 (Zoltan method), a method disclosed in US Pat. No. 3,747,120 (Stemme method), and US Pat. No. 3,946,398. As in the disclosed method (Kyser method), an electrical signal is applied to the piezo-vibration element, this electrical signal is converted into mechanical vibration of the piezo-vibration element, and droplets are discharged from a fine nozzle according to the mechanical vibration. Is generally called a drop-on-demand system.

他の方式として、米国特許第3596275号明細書、米国特許第3298030号明細書等に開示されている方式(Sweet方式)がある。これは連続振動発生法によって帯電量の制御された記録液体の小滴を発生させ、この発生された帯電量の制御された小滴を、一様の電界が掛けられている偏向電極間を飛翔させることで、記録部材上に記録を行うものであり、通常、連続流方式、あるいは荷電制御方式と呼ばれている。
さらに他の方式として、特公昭56−9429号公報に開示されている方式がある。これは液体中で気泡を発生せしめ、その気泡の作用力により微細なノズルから液滴を吐出飛翔させるものであり、サーマルインクジェット方式、あるいはバブルジェット(R)方式と呼ばれている。
As other methods, there are methods (Sweet method) disclosed in US Pat. No. 3,596,275, US Pat. No. 3,298,030, and the like. This generates a recording liquid droplet with a controlled charge amount by a continuous vibration generation method, and the generated charge amount controlled droplet flies between deflection electrodes to which a uniform electric field is applied. Thus, recording is performed on a recording member, which is usually called a continuous flow method or a charge control method.
As another method, there is a method disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-9429. This is a method in which bubbles are generated in a liquid and droplets are ejected and ejected from fine nozzles by the action force of the bubbles, which is called a thermal ink jet method or a bubble jet (R) method.

このように液滴を噴射する方式は、ドロップオンデマンド方式、連続流方式、サーマルインクジェット方式等あるが、必要に応じて適宜その方式を選べばよい。
本発明ではこのようなパターン配線基板、あるいは機能デバイスを形成する製造装置(図2)において、基板14はこの装置の基板位置決め/保持手段22によってその保持位置を調整して決められる。図2では簡略化しているが、基板位置決め/保持手段22は基板14の各辺に当接されるとともに、X方向およびそれに直交するY方向にサブミクロンオーダーで微調整できるようになっているとともに、噴射ヘッドコントロールボックス17、コンピュータ20、コントロールボックス21等と接続され、その位置決め情報および微調整変位情報等と、液滴付与の位置情報、タイミング等は、たえずフィードバックできるようになっている。
There are a drop-on-demand method, a continuous flow method, a thermal ink jet method, and the like as a method for ejecting droplets as described above.
In the present invention, in the manufacturing apparatus (FIG. 2) for forming such a patterned wiring board or functional device, the substrate 14 is determined by adjusting the holding position by the substrate positioning / holding means 22 of this apparatus. Although simplified in FIG. 2, the substrate positioning / holding means 22 is brought into contact with each side of the substrate 14 and can be finely adjusted in the submicron order in the X direction and the Y direction orthogonal thereto. These are connected to the ejection head control box 17, the computer 20, the control box 21, etc., and the positioning information, fine adjustment displacement information, etc., the position information of the droplet application, the timing, etc. can be constantly fed back.

さらに本発明のパターン配線基板、あるいは機能デバイスを形成する製造装置では、X、Y方向の位置調整機構の他に図示しない(基板14の下に位置するために見えない)、回転位置調整機構を有している。これに関連して先に本発明のパターン配線基板、あるいは機能デバイス形成基板の形状および形成される機能デバイス群の配列等に関して説明する。   Further, in the manufacturing apparatus for forming the pattern wiring board or the functional device of the present invention, in addition to the position adjusting mechanism in the X and Y directions, a rotational position adjusting mechanism (not shown because it is located under the substrate 14) is not shown. Have. In relation to this, the shape of the patterned wiring board or functional device forming substrate of the present invention and the arrangement of the functional device group to be formed will be described.

本発明のパターン配線基板、あるいは機能デバイス形成基板は、その目的、用途に応じて、ガラス基板、セラミックス基板、PETを始めとする各種プラスチック基板、Si等の半導体基板、ガラス・エポキシ基板、ポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム等の高分子フィルムよりなるフレキシブル基板等が好適に用いられる。たとえば各種プラスチック基板や高分子フィルムは軽量化が要求されるパターン配線基板、あるいは機能デバイスに効果的である。   The patterned wiring board or functional device forming substrate of the present invention is a glass substrate, a ceramic substrate, various plastic substrates including PET, a semiconductor substrate such as Si, a glass / epoxy substrate, a polyimide film, depending on the purpose and application. A flexible substrate made of a polymer film such as a polyamideimide film, a polyamide film, or a polyester film is preferably used. For example, various plastic substrates and polymer films are effective for pattern wiring substrates or functional devices that require weight reduction.

しかしながら本発明では、微粒子含有溶液の付与にインクジェット原理を利用しているが、本発明に適用されるこれらの基板は、紙のようにインクの溶媒を吸収するといった吸液作用はない。ここがインクジェット記録装置と本発明のように、インクジェット原理を利用した溶液噴射型製造装置の違いである。   However, in the present invention, the ink jet principle is used for applying the fine particle-containing solution, but these substrates applied to the present invention do not have a liquid absorbing action of absorbing the ink solvent as in paper. This is the difference between an ink jet recording apparatus and a solution jet manufacturing apparatus using the ink jet principle as in the present invention.

本発明のパターン配線基板、あるいは機能デバイス形成基板に使用する各種プラスチック基板や高分子フィルの形状は、このような基板を経済的に生産、供給する、あるいは最終的に製作される機能デバイス形成基板の用途から、矩形である。つまり、その矩形形状を構成する縦2辺、横2辺はそれぞれ、縦2辺が互いに平行、横2辺が互いに平行であり、かつ縦横の辺は直角をなすような基板である。   The shape of various plastic substrates and polymer films used for the pattern wiring substrate or functional device forming substrate of the present invention is the functional device forming substrate that is economically produced, supplied, or finally manufactured. Because of its use, it is rectangular. That is, the two vertical and horizontal sides constituting the rectangular shape are substrates in which the two vertical sides are parallel to each other, the two horizontal sides are parallel to each other, and the vertical and horizontal sides form a right angle.

このような基板に対して本発明では、形成される機能デバイス群をマトリックス状に配列し、このマトリックスの互いに直交する2方向が、この基板の縦方向の辺あるいは横方向の辺の方向と平行であるように機能デバイス群を配列する。このように機能デバイス群をマトリックス状に配列する理由および、基板の縦横の辺をそのマトリックスの直交する2方向と平行になるようにする理由を以下に述べる。   In the present invention, the functional device groups to be formed are arranged in a matrix for such a substrate, and the two orthogonal directions of the matrix are parallel to the direction of the vertical side or the horizontal side of the substrate. The functional device group is arranged so that The reason why the functional device groups are arranged in a matrix and the reason why the vertical and horizontal sides of the substrate are parallel to two orthogonal directions of the matrix will be described below.

図2あるいは図3に示したように、本発明では、最初に基板14と噴射ヘッドユニット11の溶液噴射口面の位置関係が決められた後は、特に位置制御を行うことはない。つまり、噴射ヘッドユニット11は基板14に対して一定の距離を保ちながら機能デバイス群の形成面に対して平行にX、Y方向の相対移動を行いつつ、上記溶液の噴射を行う。つまりこのX方向及びY方向は互いに直交する2方向であり、基板の位置決めを行う際に、基板の縦辺あるいは横辺をそのY方向あるいはX方向と平行になるようにしておけば、形成される機能デバイス群もそのマトリックス状配列の2方向がそれぞれ平行であるため、相対移動を行いつつ噴射する機構のみで高精度のデバイス群形成を行うことができる。言い換えるならば、本発明のような基板形状、機能デバイス群のマトリックス状配列、直交するX、Yの2方向の相対移動装置にすれば、デバイス形成の液滴噴射を行う前の基板の位置決めを正確に行えば、高精度な機能デバイス群のマトリックス状配列が得られるということである。   As shown in FIG. 2 or FIG. 3, in the present invention, after the positional relationship between the substrate 14 and the solution ejection port surface of the ejection head unit 11 is first determined, the position control is not particularly performed. That is, the ejection head unit 11 ejects the solution while performing a relative movement in the X and Y directions parallel to the formation surface of the functional device group while maintaining a certain distance from the substrate 14. In other words, the X direction and the Y direction are two directions orthogonal to each other. When the substrate is positioned, the vertical direction or the horizontal side of the substrate is formed so as to be parallel to the Y direction or the X direction. In the functional device group, the two directions of the matrix arrangement are parallel to each other, so that it is possible to form a highly accurate device group only by a mechanism that performs ejection while performing relative movement. In other words, if a substrate shape, a matrix arrangement of functional device groups, and a relative movement device in two directions of X and Y orthogonal to each other as in the present invention are used, positioning of the substrate before droplet ejection for device formation is performed. If performed accurately, a highly accurate matrix arrangement of functional device groups can be obtained.

ここで、先ほどの回転位置調整機構に戻って説明する。前述のように本発明では、デバイス形成の液滴噴射を行う前の基板の位置決めを正確に行い、XおよびY方向の相対移動のみを行い、他の制御を行わず、高精度な機能デバイス群のマトリックス状配列を得ようというものである。その際問題となるのは、最初に基板の位置決めを行う際の回転方向(X、Yの2方向で決定される平面に対して垂直方向の軸に対する回転方向)のズレである。   Here, the description will be returned to the rotational position adjustment mechanism. As described above, in the present invention, the substrate is accurately positioned before the droplet ejection for device formation is performed, only the relative movement in the X and Y directions is performed, and other controls are not performed. It is intended to obtain a matrix-like arrangement. In this case, a problem is a shift in the rotation direction (the rotation direction with respect to the axis perpendicular to the plane determined by the two directions X and Y) when the substrate is first positioned.

この回転方向のズレを補正するために本発明では、前述のように図示しない(基板14の下に位置して見えない)、回転位置調整機構を有している。これにより回転方向のズレも補正し、基板の辺を位置決めすると、本発明の装置では、XおよびY方向のみの相対移動で、高精度な機能デバイス群のマトリックス状配列が得られる。   In order to correct this shift in the rotational direction, the present invention has a rotational position adjusting mechanism (not shown) that is not shown (not shown) as described above. Thus, when the displacement in the rotational direction is also corrected and the sides of the substrate are positioned, the apparatus of the present invention can obtain a highly accurate matrix arrangement of functional device groups by relative movement only in the X and Y directions.

以上はこの回転位置調整機構を、図2の基板位置決め/保持手段で22(22X1、22Y1、22X2、22Y2)とは別物の機構として説明した(基板14の下に位置して見えない)が、基板位置決め/保持手段22に回転位置調整機構を持たせることも可能である。例えば、基板位置決め/保持手段22は、基板14の辺に当接され、基板位置決め/保持手段22全体が、X方向あるいはY方向に位置を調整できるようになっているが、基板位置決め/保持手段22の基板14の辺に当接される部分において、距離をおいて設けられた2本のネジが独立に動くようにしておけば、角度調整が可能である。なお、この回転位置制御情報も上記のX、Y方向の位置決め情報および微調整変位情報等と同様に噴射ヘッドコントロールボックス17、コンピュータ20、コントロールボックス21等と接続され、液滴付与の位置情報、タイミング等が、たえずフィードバックできるようになっている。 The rotation position adjusting mechanism has been described as a mechanism different from 22 (22 X1 , 22 Y1 , 22 X2 , 22 Y2 ) in the substrate positioning / holding means of FIG. However, it is also possible to provide the substrate positioning / holding means 22 with a rotational position adjusting mechanism. For example, the substrate positioning / holding means 22 is brought into contact with the side of the substrate 14 so that the entire position of the substrate positioning / holding means 22 can be adjusted in the X direction or the Y direction. The angle adjustment is possible if two screws provided at a distance are moved independently at a portion that contacts the side of the substrate 14. This rotational position control information is also connected to the ejection head control box 17, the computer 20, the control box 21, etc. in the same manner as the positioning information and fine adjustment displacement information in the X and Y directions, and the droplet application position information, Timing, etc. can be constantly fed back.

以上の説明は、本発明に好適に使用される基板が、基本的に矩形形状であるということを前提としたものであるが、例外としてSi等の半導体基板は丸いウエハとして供給されるので、その場合は、結晶方位軸の方向を示すオリフラ(オリエンテーションフラット)と呼ばれる直線状の1辺を上記基板位置決め/保持手段22に当接させればよい。   The above description is based on the premise that the substrate suitably used in the present invention is basically a rectangular shape, except that a semiconductor substrate such as Si is supplied as a round wafer, In that case, the substrate positioning / holding means 22 may be brought into contact with one straight side called an orientation flat (orientation flat) indicating the direction of the crystal orientation axis.

次に本発明の位置決めの他の手段、構成について説明する。上記の説明は基板位置決め/保持手段22は、基板14の辺に当接され、基板位置決め/保持手段22全体が、X方向あるいはY方向に位置を調整できるようにしたものであるが、ここでは、基板14の辺ではなく、基板上に互いに直交する2方向に帯状パターンを設けるようにした例について説明する。前述のように本発明では基板上に機能デバイス群をマトリックス状に配列して形成されるが、ここでは、前記のような互いに直交する2方向の帯状パターンをこのマトリックスの互いに直交する2方向と平行になるように形成しておく。このようなパターンは、基板上にフォトファブリケーション技術によって容易に形成できる。   Next, other means and configuration of positioning according to the present invention will be described. In the above description, the substrate positioning / holding means 22 is brought into contact with the side of the substrate 14 so that the position of the entire substrate positioning / holding means 22 can be adjusted in the X direction or the Y direction. An example in which the belt-like pattern is provided in two directions orthogonal to each other on the substrate, not on the side of the substrate 14 will be described. As described above, in the present invention, functional device groups are formed in a matrix on a substrate. Here, however, the above-described two orthogonal band-like patterns are defined as two orthogonal directions of the matrix. It forms so that it may become parallel. Such a pattern can be easily formed on a substrate by a photofabrication technique.

本発明は、マトリックス状に配列された多数の機能デバイス群を形成する場合の他に、図1に示したような配線パターンを形成する場合にも適用されるが、このような配線パターンも、この例のように直交する2方向に形成し、それが、それぞれ基板の縦、横方向(X方向、Y方向)に平行になるように形成する。この配線パターンは、本発明の基板の本来の機能を阻害しない位置に、このような位置決めの目的のためのパターンとして形成してもよいし、また、素子電極42(図4)や、各デバイスのX方向配線やY方向配線等の配線パターンを本発明の互いに直交する2方向の帯状パターンとみなしてもよい。このような帯状パターンを設けておけば、図4で後述するような、CCDカメラとレンズとを用いた検出光学系32によってパターン検出ができ、位置調整にフィードバックできる。   The present invention is applied to the case of forming a wiring pattern as shown in FIG. 1 in addition to the case of forming a large number of functional device groups arranged in a matrix. It is formed in two orthogonal directions as in this example, and is formed so as to be parallel to the vertical and horizontal directions (X direction and Y direction) of the substrate, respectively. The wiring pattern may be formed as a pattern for the purpose of such positioning at a position that does not hinder the original function of the substrate of the present invention, or the element electrode 42 (FIG. 4) or each device. The wiring patterns such as the X-direction wiring and the Y-direction wiring may be regarded as the two-direction belt-like patterns of the present invention. If such a belt-like pattern is provided, pattern detection can be performed by a detection optical system 32 using a CCD camera and a lens as will be described later with reference to FIG.

次に上記X、Y方向に対して垂直方向であるZ方向であるが、本発明では、最初に基板14と噴射ヘッドユニット11の溶液噴射口面の位置関係が決められた後は、特に位置制御を行うことはない。つまり、噴射ヘッドユニット11は基板14に対して一定の距離(1〜3mm)を保ちながらX、Y方向の相対移動を行いつつ、微細な導電性微粒子を含有する溶液の噴射を行うが、その噴射時には、噴射ヘッドユニット11のZ方向の位置制御は特に行わない。その理由は、噴射時にその制御を行うと、機構、制御システム等が複雑になるだけではなく、基板14への液滴付与による機能デバイスの形成が遅くなり、生産性が著しく低下するからである。   Next, in the Z direction, which is a direction perpendicular to the X and Y directions, in the present invention, after the positional relationship between the substrate 14 and the solution ejection surface of the ejection head unit 11 is first determined, the position is particularly important. There is no control. That is, the ejection head unit 11 ejects a solution containing fine conductive fine particles while performing relative movement in the X and Y directions while maintaining a certain distance (1 to 3 mm) with respect to the substrate 14. At the time of ejection, the position control of the ejection head unit 11 in the Z direction is not particularly performed. The reason for this is that if the control is performed at the time of jetting, not only the mechanism and the control system become complicated, but also the formation of the functional device by applying droplets to the substrate 14 becomes slow, and the productivity is significantly reduced. .

かわりに本発明では基板14の平面度やその基板14を保持する部分の装置の平面度、さらに噴射ヘッドユニット11をX、Y方向に相対移動を行わせるキャリッジ機構等の精度を高めるようにすることで、噴射時のZ方向制御を行わず、噴射ヘッドユニット11と基板14のX、Y方向の相対移動を高速で行い、生産性を高めている。一例をあげると、本発明の溶液付与時(噴射時)における基板14と噴射ヘッドユニット11の溶液噴射口面の距離の変動は2mm以下におさえられている(基板14のサイズが100mm×100mm以上、4000mm×4000mm以下の場合で)。   Instead, according to the present invention, the flatness of the substrate 14 and the flatness of the device that holds the substrate 14 and the accuracy of a carriage mechanism that relatively moves the ejection head unit 11 in the X and Y directions are improved. As a result, the Z-direction control during ejection is not performed, and the relative movement of the ejection head unit 11 and the substrate 14 in the X and Y directions is performed at high speed, thereby improving productivity. As an example, the variation in the distance between the substrate 14 and the solution ejection port surface of the ejection head unit 11 at the time of application of the solution of the present invention (during ejection) is suppressed to 2 mm or less (the size of the substrate 14 is 100 mm × 100 mm or more). 4000mm x 4000mm or less).

なお、通常X、Y方向の2方向で決まる平面は水平(鉛直方向に対して垂直な面)に維持されるように装置構成されるが、基板14が小さい場合(例えば500mm×500mm以下の場合)には必ずしもX、Y方向の2方向で決まる平面を水平にする必要はなく、その装置にとってもっとも効率的な基板14の配置の位置関係になるようにすればよい。   Although the apparatus is configured so that the plane determined by the two directions of the X and Y directions is normally maintained (horizontal to the vertical direction), the substrate 14 is small (for example, 500 mm × 500 mm or less). ) Does not necessarily need to be horizontal in the plane determined by the two directions of X and Y, and it is sufficient that the positional relationship of the arrangement of the substrates 14 is most efficient for the apparatus.

次に図4により噴射ヘッドユニット11の構成を説明する。図4において、32は基板14上の画像情報を取り込む検出光学系であり、液滴43を吐出させる噴射ヘッド33に近接し、検出光学系32の光軸41および焦点位置と、噴射ヘッド33による液滴43の着弾位置44とが一致するよう配置されている。   Next, the configuration of the ejection head unit 11 will be described with reference to FIG. In FIG. 4, reference numeral 32 denotes a detection optical system that captures image information on the substrate 14. The detection optical system 32 is close to the ejection head 33 that ejects the droplet 43, and the optical axis 41 and the focal position of the detection optical system 32 and the ejection head 33. The droplets 43 are arranged so that the landing positions 44 of the droplets 43 coincide with each other.

この場合、図3に示す検出光学系32と噴射ヘッド33との位置関係はヘッドアライメント微動機構34とヘッドアライメント制御機構31により精密に調整できるようになっている。また、検出光学系32には、CCDカメラとレンズとを用いている。   In this case, the positional relationship between the detection optical system 32 and the ejection head 33 shown in FIG. 3 can be precisely adjusted by the head alignment fine movement mechanism 34 and the head alignment control mechanism 31. The detection optical system 32 uses a CCD camera and a lens.

図3において、36は先の検出光学系32で取り込まれた画像情報を識別する画像識別機構であり、画像のコントラストを2値化し、2値化した特定コントラスト部分の重心位置を算出する機能を有したものである。具体的には(株)キーエンス製の高精度画像認識装置、VX−4210を用いることができる。これによって得られた画像情報に機能性素子基板14上における位置情報を与える手段が位置検出機構38である。これには、XY方向走査機構37に設けられたリニアエンコーダ等の測長器を利用することができる。また、これらの画像情報と機能性素子基板14上での位置情報をもとに、位置補正を行うのが位置補正制御機構39であり、この機構によりXY方向走査機構37の動きに補正が加えられる。また、噴射ヘッド制御・駆動機構40によって噴射ヘッド33が駆動され、液滴が機能性素子基板14上に付与される。これまで述べた各制御機構は、制御用コンピュータ35により集中制御される。   In FIG. 3, reference numeral 36 denotes an image identification mechanism for identifying image information captured by the previous detection optical system 32, and has a function of binarizing the contrast of the image and calculating the center of gravity position of the binarized specific contrast portion. I have it. Specifically, VX-4210, a high-precision image recognition device manufactured by Keyence Corporation can be used. A means for giving position information on the functional element substrate 14 to the image information obtained thereby is a position detection mechanism 38. For this purpose, a length measuring device such as a linear encoder provided in the XY direction scanning mechanism 37 can be used. The position correction control mechanism 39 corrects the position based on the image information and the position information on the functional element substrate 14, and this mechanism corrects the movement of the XY direction scanning mechanism 37. It is done. Further, the ejection head 33 is driven by the ejection head control / drive mechanism 40, and droplets are applied onto the functional element substrate 14. Each control mechanism described so far is centrally controlled by the control computer 35.

ところで、図4で液滴が基板面に斜めに噴射する図を示したが、これは検出光学系32と、噴射ヘッド33を併せて図示するためにこのように液滴が斜めに飛翔している図としたが、実際には基板に対してほぼ垂直に当たるように噴射付与するようにする。   Incidentally, FIG. 4 shows a diagram in which droplets are ejected obliquely onto the substrate surface. This is because the droplets fly obliquely in this manner in order to illustrate the detection optical system 32 and the ejection head 33 together. However, in actuality, spraying is performed so that it is substantially perpendicular to the substrate.

なお、以上の説明は、噴射ヘッドユニット11は固定で、機能性素子基板14がXY方向走査機構37により任意の位置に移動することで噴射ヘッドユニット11と機能性素子基板14との相対移動を実現しているが、図2のように、機能性素子基板14を固定とし、噴射ヘッドユニット11がXY方向に走査するような構成としてもよいことはいうまでもない。特に200mm×200mm程度の中型基板〜2000mm×2000mmあるいはそれ以上の大型基板の製作に適用する場合には、後者のように機能性素子基板14を固定とし、噴射ヘッドユニット11が直交するX、Yの2方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する2方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。   In the above description, the ejection head unit 11 is fixed, and the functional element substrate 14 is moved to an arbitrary position by the XY-direction scanning mechanism 37 so that the ejection head unit 11 and the functional element substrate 14 are moved relative to each other. Although realized, it goes without saying that the functional element substrate 14 may be fixed and the ejection head unit 11 may scan in the XY directions as shown in FIG. In particular, when applied to the production of a medium-sized substrate of about 200 mm × 200 mm to a large substrate of 2000 mm × 2000 mm or larger, the functional element substrate 14 is fixed as in the latter, and the ejection head unit 11 is orthogonal to X, Y It is better to adopt a configuration in which scanning is performed in the two directions, and droplet application of the solution is sequentially performed in the two orthogonal directions.

また、基板サイズが200mm×200mm程度以下の場合には、液滴付与のための噴射ヘッドユニットを200mmの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプとし、噴射ヘッドユニットと基板の相対移動を直交する2方向(X方向、Y方向)に行うことなく、1方向のみ(例えばX方向のみ)に相対移動させて行うことも可能であり、量産性も高くすることができるが、基板サイズが200mm×200mm以上の場合には、そのような200mmの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプの噴射ヘッドユニットを製作することは技術的/コスト的に実現困難であり、本発明のように噴射ヘッドユニット11が直交するX、Yの2方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する2方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。   When the substrate size is about 200 mm × 200 mm or less, the ejection head unit for applying droplets is a large array multi-nozzle type capable of covering the range of 200 mm, and the relative movement between the ejection head unit and the substrate is orthogonal 2. It is possible to perform relative movement only in one direction (for example, only in the X direction) without performing in the direction (X direction, Y direction), and the mass productivity can be increased, but the substrate size is 200 mm × 200 mm. In the above case, it is difficult to technically / cost-effectively produce such a large array multi-nozzle type ejection head unit that can cover a range of 200 mm. Scanning is performed in two directions of X and Y that are orthogonal to each other, and liquid droplet application is sequentially performed in these two orthogonal directions. It is better to have a configuration to do so.

特に最終的な基板としては、200mm×200mmより小さいものを製作する場合であっても、大きな基板から複数個取りして製作するような場合には、その元の基板は、400mm×400mm〜2000mm×2000mmあるいはそれ以上のものを使用することになるので、噴射ヘッドユニット11が直交するX、Yの2方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する2方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。   In particular, as a final substrate, even when a substrate smaller than 200 mm × 200 mm is manufactured, when a plurality of large substrates are manufactured, the original substrate is 400 mm × 400 mm to 2000 mm. Since a nozzle of 2000 mm or more is used, the ejection head unit 11 scans in two orthogonal X and Y directions, and solution droplet application is sequentially performed in the two orthogonal directions. It is better to have a configuration that does this.

液滴43の材料には、微細な導電性微粒子を含有した溶液が使用され、たとえば、Au、Pt、Ag、Cu、Ni、Cr、Rh、Pd、Zn、Co、Mo、Ru、W、Os、Ir、Fe、Mn、Ge、Sn、Ga、In等の金属微粒子を含有した溶液が好適に使用される。
特に、Au、Ag、Cuのような金属微粒子を用いると、電気抵抗が低く、かつ腐食に強い微細回路パターンを形成することができる。
本発明において、このような微細な導電性微粒子を含有した溶液は、水性系溶液と油性系溶液がある。
As the material of the droplet 43, a solution containing fine conductive fine particles is used. For example, Au, Pt, Ag, Cu, Ni, Cr, Rh, Pd, Zn, Co, Mo, Ru, W, Os A solution containing fine metal particles such as Ir, Fe, Mn, Ge, Sn, Ga, and In is preferably used.
In particular, when fine metal particles such as Au, Ag, and Cu are used, it is possible to form a fine circuit pattern that has low electrical resistance and is resistant to corrosion.
In the present invention, the solution containing such fine conductive fine particles includes an aqueous solution and an oily solution.

このような微細な導電性微粒子を、水を主体とする分散媒に分散せしめてなる水性系溶液は、例えば、次のような方法で調整することができる。
すなわち、塩化金酸や硝酸銀のような金属イオンソース水溶液に水溶性の重合体を溶解させ、撹拌しながらジメチルアミノエタノールのようなアルカノールアミンを添加する。数10秒〜数分で金属イオンが還元され、平均粒径0.5μm(500nm)以下の金属微粒子が析出する。塩素イオンや硝酸イオンを限外ろ過などの方法で除去した後、濃縮・乾燥することにより濃厚な導電性微粒子含有溶液が得られる。この導電性微粒子含有溶液は、水やアルコール系溶媒、テトラエトキシシランやトリエトキシシランのようなゾルゲルプロセス用バインダーに安定に溶解・混合することが可能である。
An aqueous solution obtained by dispersing such fine conductive fine particles in a dispersion medium mainly composed of water can be prepared by the following method, for example.
That is, a water-soluble polymer is dissolved in an aqueous metal ion source solution such as chloroauric acid or silver nitrate, and an alkanolamine such as dimethylaminoethanol is added with stirring. Metal ions are reduced in several tens of seconds to several minutes, and metal fine particles having an average particle diameter of 0.5 μm (500 nm) or less are precipitated. After removing chloride ions and nitrate ions by a method such as ultrafiltration, a concentrated conductive fine particle-containing solution can be obtained by concentration and drying. This conductive fine particle-containing solution can be stably dissolved and mixed in water, an alcohol solvent, a sol-gel process binder such as tetraethoxysilane or triethoxysilane.

微細な導電性微粒子を油を主体とする分散媒に分散せしめてなる油性系溶液は、例えば、次のような方法で調整することができる。
すなわち、油溶解性のポリマーをアセトンのような水混和性有機溶媒に溶解させ、この溶液を金属イオンソース水溶液と混合する。混合物は不均一系であるが、これを撹拌しながらアルカノールアミンを添加すると金属微粒子は重合体中に分散した形で油相側に析出してくる。これを濃縮・乾燥させると水性系と同様の濃厚な導電性微粒子含有溶液が得られる。この導電性微粒子含有溶液は、芳香族系、ケトン系、エステル系などの溶媒やポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂等に安定に溶解・混合することが可能である。
An oily solution obtained by dispersing fine conductive fine particles in a dispersion medium mainly composed of oil can be prepared, for example, by the following method.
That is, an oil-soluble polymer is dissolved in a water-miscible organic solvent such as acetone, and this solution is mixed with an aqueous metal ion source solution. The mixture is heterogeneous, but when alkanolamine is added while stirring the mixture, the metal fine particles are precipitated on the oil phase side in a form dispersed in the polymer. When this is concentrated and dried, a concentrated conductive fine particle-containing solution similar to the aqueous system is obtained. This conductive fine particle-containing solution can be stably dissolved and mixed in aromatic solvents, ketone solvents, ester solvents and the like, polyesters, epoxy resins, acrylic resins, polyurethane resins, and the like.

導電性微粒子含有溶液の分散媒中における導電性微粒子の濃度は、最大80重量%とすることが可能であるが、用途に応じて適宜稀釈して使用する。
通常、導電性微粒子含有溶液における導電性微粒子の含有量は2〜50重量%、界面活性剤および樹脂の含有量は0.3〜30重量%、粘度は3〜30センチポイズが適当である。
The concentration of the conductive fine particles in the dispersion medium of the conductive fine particle-containing solution can be a maximum of 80% by weight, but is appropriately diluted depending on the application.
Usually, the content of the conductive fine particles in the conductive fine particle-containing solution is 2 to 50% by weight, the content of the surfactant and the resin is 0.3 to 30% by weight, and the viscosity is suitably 3 to 30 centipoise.

いずれの材料においても、本発明は溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を基板上に残留させることによってパターン配線形成、あるいは機能デバイス形成を行うものである。この固形物がそれぞれのパターンあるいはデバイスの機能を発生させるものであり、溶媒(揮発成分)はインクジェット原理で液滴を噴射付与するための手段(vehicle)である。   In any material, the present invention performs pattern wiring formation or functional device formation by volatilizing a volatile component in a solution and leaving a solid content on a substrate. This solid material generates the function of each pattern or device, and the solvent (volatile component) is a vehicle for ejecting droplets by the ink jet principle.

液滴43の材料として他には、たとえば、CuCl等のI−VII族化合物半導体、CdS、CdSe等のII−VI族化合物半導体、InAs等のIII−V族化合物半導体、及びIV族半導体のような半導体結晶、TiO2、SiO、SiO2等の金属酸化物、蛍光体、フラーレン、デンドリマー等の無機化合物、フタロシアニン、アゾ化合物等の有機化合物からなるもの、またはそれらの複合材料等のナノ粒子を含有した溶液があげられる。 Other examples of the material of the droplet 43 include a group I-VII compound semiconductor such as CuCl, a group II-VI compound semiconductor such as CdS and CdSe, a group III-V compound semiconductor such as InAs, and a group IV semiconductor. Nano-particles such as semiconductor crystals, metal oxides such as TiO 2 , SiO, SiO 2 , phosphors, inorganic compounds such as fullerenes and dendrimers, organic compounds such as phthalocyanines and azo compounds, or composite materials thereof. Examples of the contained solution.

本発明において対象となるナノ粒子としては、通常、粒径が0.0005〜0.2μm(0.5〜200nm)、好ましくは0.0005〜0.05μm(0.5〜50nm)の微粒子があげられるが、より厳密には、溶液製造上の微粒子分散安定性や、後述する噴射時の目詰まり発生、さらにはパターン形成される基板の表面粗さなどを考慮して決められる。
なお、本発明の目的を損なわない範囲で、これらナノ粒子の表面を化学的あるいは物理的に修飾しても良く、また界面活性剤や分散安定剤や酸化防止剤などの添加剤を加えても良い。このようなナノ粒子はコロイド化学的な手法、例えば逆ミセル法(Lianos, P.et al., Chem. Phys. Lett., 125, 299 (1986))やホットソープ法(Peng, X. et al., J. Am. Chem. Soc., 119, 7019 (1997))によって合成することができる。
The nanoparticles to be used in the present invention are usually fine particles having a particle size of 0.0005 to 0.2 μm (0.5 to 200 nm), preferably 0.0005 to 0.05 μm (0.5 to 50 nm). More strictly, it is determined in consideration of the dispersion stability of fine particles during production of the solution, the occurrence of clogging at the time of injection described later, and the surface roughness of the substrate on which the pattern is formed.
The surface of these nanoparticles may be chemically or physically modified within the range not impairing the object of the present invention, and additives such as surfactants, dispersion stabilizers and antioxidants may be added. good. Such nanoparticles can be obtained by colloidal chemical methods such as reverse micelle method (Lianos, P. et al., Chem. Phys. Lett., 125, 299 (1986)) and hot soap method (Peng, X. et al , J. Am. Chem. Soc., 119, 7019 (1997)).

本発明に好適に使用できるナノ粒子含有溶液は、上記ナノ粒子を連続相が水相であり分散相が油相であるエマルション(O/Wエマルション)に分散させた分散液である。
上記水相は水を主体とするが、水に水溶性有機溶剤を添加して用いてもよい。水溶性有機溶剤としてはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール(#200、#400)、グリセリン、前記グリコール類のアルキルエーテル類、N−メチルピロリドン、1、3−ジメチルイミダゾリノン、チオジグリコール、2−ピロリドン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エタノール、イソプロパノール等が挙げられる。水性分散媒体中の水溶性有機溶剤の使用量は、通常30重量%以下が好ましく、さらには20重量%とするのがより好ましい。
The nanoparticle-containing solution that can be suitably used in the present invention is a dispersion in which the above-mentioned nanoparticles are dispersed in an emulsion (O / W emulsion) in which the continuous phase is an aqueous phase and the dispersed phase is an oil phase.
The aqueous phase is mainly water, but a water-soluble organic solvent may be added to water. Examples of water-soluble organic solvents include ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol (# 200, # 400), glycerin, alkyl ethers of the glycols, N-methylpyrrolidone, 1,3- Examples thereof include dimethyl imidazolinone, thiodiglycol, 2-pyrrolidone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, diethanolamine, triethanolamine, ethanol, isopropanol and the like. The amount of water-soluble organic solvent used in the aqueous dispersion medium is usually preferably 30% by weight or less, and more preferably 20% by weight.

分散液中のナノ粒子の含有量は、所望の膜(層)構造または粒子配列構造及び膜(層)厚により異なるが分散液の全重量に対し、通常0.01〜15重量%の範囲で用いられるが、0.05〜10重量%の範囲とするのがより好ましい。ナノ粒子の含有量が少な過ぎるとデバイス機能を充分に発現することが出来なくなる可能性があり、逆に多過ぎるとインクジェット原理で液滴を噴射する際の吐出安定性が損なわれる。   The content of the nanoparticles in the dispersion varies depending on the desired film (layer) structure or particle arrangement structure and film (layer) thickness, but is usually in the range of 0.01 to 15% by weight with respect to the total weight of the dispersion. Although it is used, it is more preferably in the range of 0.05 to 10% by weight. If the content of the nanoparticles is too small, there is a possibility that the device function cannot be expressed sufficiently. Conversely, if the content is too large, the ejection stability at the time of ejecting droplets by the ink jet principle is impaired.

また本発明に好適に使用され、インクジェット原理で噴射されるナノ粒子含有溶液は、分散液中に、界面活性剤、及びナノ粒子の分散用溶媒を共存させるのが好ましい。界面活性剤としては、例えばアニオン系界面活性剤(ドデシルスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートのアンモニウム塩など)、ノニオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミドなど)があげられ、これらを単独または二種以上混合して用いることができる。   Further, the nanoparticle-containing solution that is preferably used in the present invention and ejected by the ink jet principle preferably has a surfactant and a solvent for dispersing nanoparticles coexist in the dispersion. Examples of the surfactant include an anionic surfactant (sodium dodecyl sulfonate, sodium dodecyl benzene sulfonate, sodium laurate, ammonium salt of polyoxyethylene alkyl ether sulfate, etc.), nonionic surfactant (polyoxyethylene alkyl). Ethers, polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene alkyl amines, polyoxyethylene alkyl amides, etc.), and these may be used alone or in combination of two or more. be able to.

界面活性剤の量は溶液の全重量に対し、通常、0.1〜30重量%の範囲で用いられるが、5〜20重量%の範囲とするのがより好ましい。界面活性剤がこの範囲よりも少な過ぎると水性分散体中で油水分離が生じ、液滴噴射付与による均一なパターンのコーティングができない場合がある。逆にこの範囲より多過ぎると水性分散媒体の粘度が高くなりすぎる傾向がある。
ナノ粒子の分散用溶媒としては、通常トルエン、ヘキサン、ピリジン、クロロホルムなどの液体であり、揮発性であることが望ましい。分散用溶媒の量は通常、0.1〜20重量%程度の範囲で用いられるが、1〜10重量%の範囲がより好ましい。分散用溶媒がこの範囲よりも少な過ぎると水性媒体中に含有させることのできる超微粒子の量が少なくなる。逆にこの範囲より多過ぎると水性分散媒体中で油水分離が生じる場合がある。
The amount of the surfactant is usually in the range of 0.1 to 30% by weight, more preferably in the range of 5 to 20% by weight, based on the total weight of the solution. When the amount of the surfactant is less than this range, oil-water separation occurs in the aqueous dispersion, and there is a case where a uniform pattern cannot be coated by applying droplets. On the contrary, when the amount is more than this range, the viscosity of the aqueous dispersion medium tends to be too high.
The solvent for dispersing the nanoparticles is usually a liquid such as toluene, hexane, pyridine, chloroform, and preferably volatile. The amount of the dispersing solvent is usually used in the range of about 0.1 to 20% by weight, but more preferably in the range of 1 to 10% by weight. If the amount of the dispersing solvent is less than this range, the amount of ultrafine particles that can be contained in the aqueous medium decreases. On the other hand, if it is more than this range, oil-water separation may occur in the aqueous dispersion medium.

さらに、分散液中に有機化合物を溶解させておくこともできる。このような有機化合物としては、トリオクチルホスフィンオキシド(TOPO)、チオフェノール、フォトクロミック化合物(スピロピラン、フルギド等)、電荷移動型錯体、電子受容性化合物等があげられ、常温で固体であるものが好ましい。この場合、分散液中の前記有機化合物の量は、ナノ粒子の重量に対し、1/10000以上、好ましくは1/1000〜10倍程度である。
なお本発明の目的を損なわない範囲で、懸濁液に界面活性剤や分散安定剤や酸化防止剤などの添加剤、またはポリマー、塗布・乾燥過程でゲル化する材料などのバインダーを加えても良い。
Furthermore, the organic compound can be dissolved in the dispersion. Examples of such organic compounds include trioctylphosphine oxide (TOPO), thiophenol, photochromic compounds (spiropyran, fulgide, etc.), charge transfer complexes, electron-accepting compounds, and the like that are solid at room temperature are preferable. . In this case, the amount of the organic compound in the dispersion is at least 1/10000, preferably about 1/1000 to 10 times the weight of the nanoparticles.
In addition, a surfactant, a dispersion stabilizer, an additive such as an antioxidant, or a binder such as a polymer or a material that gels in the coating / drying process may be added to the suspension as long as the object of the present invention is not impaired. good.

このようなナノ粒子含有溶液をインクジェット原理によって基板上に液滴付与し、乾燥させてパターン配線形成、あるいは機能デバイス形成を行う。本発明においては、たとえば、先ず大気圧中において、−20〜200℃、好ましくは0〜100℃程度で1時間以上、好ましくは3時間以上風乾し、その後必要に応じて減圧乾燥を行っても良い。この際の減圧度は1×105Pa以下であればよいが、好ましくは1×104Pa以下程度であり、温度は通常−20〜200℃、好ましくは0〜100℃である。また、減圧時間は1〜24時間程度である。 A droplet containing such a nanoparticle-containing solution is applied onto a substrate by the ink jet principle and dried to form a pattern wiring or a functional device. In the present invention, for example, it may be first air-dried at −20 to 200 ° C., preferably about 0 to 100 ° C. for 1 hour or more, preferably 3 hours or more, and then dried under reduced pressure as necessary. good. The degree of vacuum at this time may be 1 × 10 5 Pa or less, preferably about 1 × 10 4 Pa or less, and the temperature is usually −20 to 200 ° C., preferably 0 to 100 ° C. The decompression time is about 1 to 24 hours.

上記の方法により得られるナノ粒子薄膜の厚さは特に限定されるものではないが、通常、ナノ粒子の直径〜1mm、好ましくはナノ粒子の直径〜100μm程度である。また、ナノ粒子薄膜内において、ナノ粒子はある程度以上の密度で存在するのが好ましい。その意味からナノ粒子の集合体における個々のナノ粒子間の平均粒子間距離は、通常粒子直径の10倍以内の範囲であり、さらには粒子直径の2倍以内の範囲であることが好ましい。この平均粒子間距離が大き過ぎるとナノ粒子は集団的機能を示さなくなる。   Although the thickness of the nanoparticle thin film obtained by said method is not specifically limited, Usually, the diameter of a nanoparticle is 1 mm, Preferably it is the diameter of a nanoparticle-about 100 micrometers. In the nanoparticle thin film, the nanoparticles are preferably present at a density of a certain level or more. In this sense, the average interparticle distance between individual nanoparticles in the nanoparticle aggregate is usually within 10 times the particle diameter, and more preferably within 2 times the particle diameter. If this average interparticle distance is too large, the nanoparticles will not exhibit collective function.

次に本発明に好適に適用される液体噴射ヘッドについて、図5、図6を用いて説明する。この例は7ノズルの例である。
この液体噴射ヘッドは、溶液47が導入される流路45内にエネルギー作用部としてピエゾ素子46を設けたものである。ピエゾ素子46にパルス状の信号電圧を印加して図5(A)に示すようにピエゾ素子46を歪ませると、流路45の容積が減少すると共に圧力波が発生し、その圧力波によってノズル48から液滴43が吐出する。図5(B)はピエゾ素子46の歪がなくなって流路45の容積が増大した状態である。
Next, a liquid jet head suitably applied to the present invention will be described with reference to FIGS. This example is an example of 7 nozzles.
This liquid ejecting head is provided with a piezo element 46 as an energy acting part in a flow path 45 into which a solution 47 is introduced. When a pulsed signal voltage is applied to the piezo element 46 to distort the piezo element 46 as shown in FIG. 5A, the volume of the flow path 45 is reduced and a pressure wave is generated. A droplet 43 is discharged from 48. FIG. 5B shows a state in which the piezoelectric element 46 is no longer distorted and the volume of the flow path 45 is increased.

ここでノズル48直前の流路45に導入される溶液47は、フィルター49を通過してきたものである。本発明ではこのように、フィルター49を噴射ヘッド内に設け、ノズル48の最近傍にフィルター除去機能を持たせている。こうすることにより、本発明の溶液中の導電性微粒子あるいはナノ粒子とは別のそれらよりもっと大きな異物粒子をトラップし、基板上に形成されるパターンあるいはデバイスの性能低下を起こさないようにしている。このようなフィルター49は小型の簡易フィルターとすることによって、図6に示したように噴射ヘッド11内に組み込むことが可能となっている。そして噴射ヘッド11そのものもコンパクト化を実現できている。   Here, the solution 47 introduced into the flow path 45 immediately before the nozzle 48 has passed through the filter 49. In the present invention, the filter 49 is thus provided in the ejection head, and the filter removal function is provided in the vicinity of the nozzle 48. By doing so, foreign particles larger than those other than the conductive fine particles or nanoparticles in the solution of the present invention are trapped so as not to cause deterioration in the performance of the pattern or device formed on the substrate. . Such a filter 49 can be incorporated into the ejection head 11 as shown in FIG. The ejection head 11 itself can also be made compact.

このようなフィルター49は、たとえばステンレスメッシュフィルターが好適に用いられる。あるいは、テフロン(R)(4フッ化エチレン)、ポリプロピレン等の樹脂材料も好適に用いられる。要するに本発明の溶液に対して腐食したり、溶解したりしない材料が適宜選ばれる。そしてその孔径(フィルターメッシュサイズ)は、溶液中の微粒子粒径の30倍以上の大きさの異物はトラップできるように選定される。   As such a filter 49, for example, a stainless mesh filter is preferably used. Alternatively, resin materials such as Teflon (R) (tetrafluoroethylene) and polypropylene are also preferably used. In short, a material that does not corrode or dissolve in the solution of the present invention is appropriately selected. The pore size (filter mesh size) is selected so that foreign matter having a size of 30 times or more the particle size of the fine particles in the solution can be trapped.

より具体的には、前述のように本発明においては、通常、粒径が0.0005〜0.2μm(0.5〜200nm)、好ましくは0.0005〜0.05μm(0.5〜50nm)の微粒子を含有した溶液が使用されるので、0.015〜0.6μm、好ましくは0.015〜1.5μm以上の大きさの異物がトラップできるようなフィルターとすれば、その異物が吐出口(ノズル)を詰まらせるという問題は回避できる。なお、フィルターのメッシュサイズ(トラップできる異物の大きさ)に関しては、厳密にはその除去率が絶対除去率をさすのか、平均除去率をさすのかの定義があるが、ここでは絶対除去率の考え方で上記メッシュサイズにしている。   More specifically, as described above, in the present invention, the particle size is usually 0.0005 to 0.2 μm (0.5 to 200 nm), preferably 0.0005 to 0.05 μm (0.5 to 50 nm). ) Is used, so that the filter can trap foreign matter having a size of 0.015 to 0.6 μm, preferably 0.015 to 1.5 μm or more. The problem of clogging the outlet (nozzle) can be avoided. In addition, regarding the filter mesh size (the size of foreign matter that can be trapped), strictly speaking, there is a definition of whether the removal rate refers to the absolute removal rate or the average removal rate, but here the concept of the absolute removal rate In the above mesh size.

またフィルター49の位置であるが、図6では、噴射ヘッド11内に組み込んだ例で示したが、噴射ヘッド11内に組み込むことは必須ではない。フィルターは複数箇所に設けられることもあるので、本発明においては、吐出口(ノズル)48の上流部であって、吐出口(ノズル)48に最も近い位置のフィルターのメッシュサイズを上記範囲とすることがポイントである。なお、このフィルター49に関しては、上記構成の噴射ヘッドだけに設けられるのではなく、後述のサーマル方式(バブル方式)の液体噴射ヘッド、あるいは他の構成の噴射ヘッドにおいても同様に適用される。   Further, although the position of the filter 49 is shown in FIG. 6 as an example of being incorporated in the ejection head 11, it is not essential to be incorporated in the ejection head 11. Since the filter may be provided at a plurality of locations, in the present invention, the mesh size of the filter that is upstream of the discharge port (nozzle) 48 and closest to the discharge port (nozzle) 48 is within the above range. That is the point. The filter 49 is not only provided in the jet head having the above-described configuration, but is similarly applied to a thermal type (bubble type) liquid jet head, which will be described later, or another type of jet head.

次に本発明に好適に適用される液体噴射ヘッドの他の例について、図7を用いて説明する。この例はサーマル方式(バブル方式)の液体噴射ヘッドの例であり、液滴噴射の原動力は、溶液中で瞬時に発生する膜沸騰気泡の成長作用力である。
ここで示した液体噴射ヘッドは、溶液が流れる流路短部から液滴が噴射するタイプのものであり、エッジシューター型と呼ばれるものである。
Next, another example of a liquid jet head suitably applied to the present invention will be described with reference to FIG. This example is an example of a thermal type (bubble type) liquid jet head, and the driving force of droplet jetting is the growth action force of film boiling bubbles generated instantaneously in a solution.
The liquid ejecting head shown here is of a type in which droplets are ejected from a short channel portion in which a solution flows, and is called an edge shooter type.

ここでは、液体噴射ヘッドのノズル数を4個とした例を示している。この液体噴射ヘッドは、発熱体基板66と蓋基板67とを接合させることにより形成されており、発熱体基板66は、シリコン基板68上にウエハプロセスによって個別電極69と共通電極70とエネルギー作用部である発熱体71とを形成することによって構成されている。   Here, an example in which the number of nozzles of the liquid ejecting head is four is shown. This liquid ejecting head is formed by bonding a heating element substrate 66 and a lid substrate 67. The heating element substrate 66 is formed on a silicon substrate 68 by an individual electrode 69, a common electrode 70, and an energy application unit by a wafer process. It is comprised by forming the heat generating body 71 which is.

一方前記蓋基板67には、機能性材料を含有する溶液が導入される流路を形成するための溝74と、流路に導入される前記溶液を収容する共通液室を形成するための凹部領域75とが形成されており、これらの発熱体基板66と蓋基板67とを図7に示すように接合させることにより、前記流路及び前記共通液室が形成される。なお、発熱体基板66と蓋基板67とを接合させた状態においては、前記流路の底面部に前記発熱体71が位置し、流路の端部にはこれらの流路に導入された溶液の一部を液滴として吐出させるための前記ノズル65が形成されている。なおここでは、ノズル形状は矩形であるが、これは丸形状であってもよい。   On the other hand, the lid substrate 67 has a groove 74 for forming a flow path for introducing a solution containing a functional material, and a recess for forming a common liquid chamber for containing the solution introduced into the flow path. A region 75 is formed, and the heat generating substrate 66 and the lid substrate 67 are joined as shown in FIG. 7 to form the flow path and the common liquid chamber. In the state where the heating element substrate 66 and the lid substrate 67 are joined, the heating element 71 is located on the bottom surface of the channel, and the solution introduced into these channels at the end of the channel. The nozzle 65 for ejecting a part of the nozzle as a droplet is formed. Here, the nozzle shape is rectangular, but it may be round.

さらにより噴射安定性を考慮して、端面(ノズル65の領域)に、別途ノズルプレートを設け、所望のノズル径、ノズル形状(たとえば丸形状)としてもよい。その場合のノズルプレートとしては、たとえばNiなどが用いられ、エレクトロフォーミング等の手法によって高精度な物が形成できる。あるいは、樹脂フィルム(基板)にエキシマレーザー加工によってノズル孔を穿孔したものを用いるのも良い方法である。   Further, in consideration of jetting stability, a nozzle plate may be separately provided on the end face (the area of the nozzle 65) to have a desired nozzle diameter and nozzle shape (for example, a round shape). In this case, for example, Ni is used as the nozzle plate, and a highly accurate object can be formed by a technique such as electroforming. Alternatively, it is also a good method to use a resin film (substrate) having nozzle holes drilled by excimer laser processing.

なお前記蓋基板67には、供給手段(図示せず)によって前記供給液室内に溶液を供給するための溶液流入口76が形成されている。
本発明では複数の液滴により1つの機能性素子を形成する、あるいは、複数滴によって、機能性素子などを形成するパターンをドットを重ね打ちしたり接触させたりして形成する。よって、このようなマルチノズル型の液体噴射ヘッドを用いると大変効率的に機能性素子を形成することができる。なおこの例では4ノズルの液体噴射ヘッドを示しているが、必ずしも4ノズルに限定されるものではなく、ノズル数が多ければ多いほど機能性素子の形成が効率的になることは言うまでもない。ただし、単純に多くすればよいということではなく、多くすれば液体噴射ヘッドも高価になり、また噴射ノズルの目詰まりによる確率も高くなるので、それらも考慮し装置全体のバランス(装置コストと機能性素子の製作効率のバランス)を考えて決められる。
The lid substrate 67 is provided with a solution inlet 76 for supplying a solution into the supply liquid chamber by a supply means (not shown).
In the present invention, a single functional element is formed by a plurality of droplets, or a pattern for forming a functional element or the like is formed by overlapping or contacting dots with a plurality of droplets. Therefore, when such a multi-nozzle type liquid jet head is used, a functional element can be formed very efficiently. In this example, a four-nozzle liquid ejecting head is shown, but the present invention is not necessarily limited to four nozzles. Needless to say, the larger the number of nozzles, the more efficiently the functional elements are formed. However, this is not simply a matter of increasing the number, and if it increases, the liquid jet head becomes expensive, and the probability of clogging of the jet nozzle increases. The balance of the production efficiency of the conductive element).

図8はこのようにして製作されたマルチノズル型の液体噴射ヘッドをノズル側から見た図を示している。本発明では、このようなマルチノズル型の液体噴射ヘッドを図9に示すように、噴射する溶液ごとに設け、キャリッジ搭載される。図10はその斜視図である。   FIG. 8 is a view of the multi-nozzle type liquid jet head manufactured as described above as viewed from the nozzle side. In the present invention, such a multi-nozzle type liquid jet head is provided for each solution to be jetted and mounted on a carriage as shown in FIG. FIG. 10 is a perspective view thereof.

図9、図10にはそれぞれのマルチノズル型の液体噴射ヘッドをA、B、C、Dと符号をつけているが、それぞれ各液体噴射ヘッドA、B、C、Dはノズル部分が各液体噴射ヘッドごとに離間して構成されるとともに各液体噴射ヘッドごとに異なる種類の導電性微粒子含有溶液あるいはナノ粒子含有溶液を噴射することができる。
本発明は、導電性微粒子含有溶液あるいはナノ粒子含有溶液などを噴射付与して、機能デバイスを製作するものであるが、単一の溶液のみを噴射するのみならず、この例のように、複数種類の溶液を噴射することができるので、たとえば、電極パターンを形成する溶液と機能デバイス形成する溶液を組み合わせたデバイス構造体を簡単に形成することができる。
In FIGS. 9 and 10, the multi-nozzle type liquid jet heads are labeled A, B, C, and D, respectively, but each of the liquid jet heads A, B, C, and D has a nozzle portion of each liquid jet head. A different type of conductive fine particle-containing solution or nanoparticle-containing solution can be ejected for each liquid ejecting head while being configured separately for each ejecting head.
In the present invention, a functional device is manufactured by spraying a conductive fine particle-containing solution or a nanoparticle-containing solution, but not only a single solution is sprayed, Since various types of solutions can be ejected, for example, a device structure in which a solution for forming an electrode pattern and a solution for forming a functional device are combined can be easily formed.

次に本発明の他の特徴について説明する。前述のように本発明は、パターン配線形成、あるいは機能デバイス形成を行うものであるが、それらの形成に使用する溶液は、ナノ粒子含有溶液である。そして、いわゆるインクジェット噴射原理と同等の技術でその溶液を微細な吐出口から噴射して、基板上にパターン形成する技術に関するものである。しかしながら従来インクジェット記録分野で使用しているインクでは染料が溶液中に溶解しているのに対して、本発明で使用する溶液はナノ粒子が溶液中に分散しているだけなので、目詰まりが起こりやすい。   Next, other features of the present invention will be described. As described above, the present invention performs pattern wiring formation or functional device formation, and the solution used for the formation is a nanoparticle-containing solution. The present invention also relates to a technique for forming a pattern on a substrate by ejecting the solution from a fine discharge port by a technique equivalent to the so-called inkjet ejection principle. However, in the ink used in the conventional ink jet recording field, the dye is dissolved in the solution, whereas in the solution used in the present invention, the nanoparticles are only dispersed in the solution, so clogging occurs. Cheap.

さらに本発明では、必要とされるパターンあるいはデバイスの用途から、従来にはない微細な吐出口径、例えば、吐出口径がΦ20μm以下(面積でいうならば約300μm2以下)であるような噴射ヘッドを使用しなければならず、この目詰まりは大変深刻な問題である。 Further, in the present invention, the pattern or device applications requiring, not in the conventional fine discharge port diameter, for example, an injection head as discharge port diameter is Φ20μm less (approximately 300 [mu] m 2 or less if referred to the area) This clogging is a very serious problem.

ところで目詰まりとは、微細な吐出口から溶液が噴射するという原理そのものに由来するものである。つまり、吐出口が微細であるがゆえに生じるものである。よってその吐出口の大きさと、いわば溶液中の異物とでもいうべきナノ粒子の大きさには密接な関係がある。   By the way, clogging originates from the principle itself that a solution is ejected from a fine discharge port. That is, it occurs because the discharge port is fine. Therefore, there is a close relationship between the size of the discharge port and the size of the nanoparticles, which can be called foreign matter in the solution.

本発明はこの点に鑑み、吐出口の大きさとナノ粒子の大きさに着目し、目詰まりの生じにくさとそれらの関係を見い出したものである。前述のように本発明においては、通常、粒径が0.0005〜0.2μm(0.5〜200nm)、好ましくは0.0005〜0.05μm(0.5〜50nm)の微粒子を含有した溶液が使用される。   In view of this point, the present invention pays attention to the size of the discharge port and the size of the nanoparticles, and finds out the relationship between the difficulty of clogging and the occurrence thereof. As described above, the present invention usually contains fine particles having a particle size of 0.0005 to 0.2 μm (0.5 to 200 nm), preferably 0.0005 to 0.05 μm (0.5 to 50 nm). A solution is used.

微粒子はこのように微細であるが、一般に最終的な微粒子含有溶液として処方するプロセスを経た場合、この微粒子は凝集を起こし、0.05〜5μmの大きさのクラスター状(別の表現をするならば葡萄の房状)になる。もともと1個で独立して存在していた微粒子が、上記プロセスを経た後に100個ないし1000個が単純に直線状(一列)につながったと考えると、その長さは、0.05〜5μm、ないし0.5〜50μmとなり、ノズル目詰まりに影響を及ぼしかねない大きさとなる。   The fine particles are fine as described above, but generally, when undergoing a process of prescribing as a final fine particle-containing solution, the fine particles are aggregated and form a cluster having a size of 0.05 to 5 μm (if another expression is used). A bunch of potatoes). Assuming that 100 to 1000 fine particles originally present independently existed in a straight line (one line) after the above process, the length is 0.05 to 5 μm, or It becomes 0.5-50 micrometers, and becomes a size which may affect nozzle clogging.

実際には、そのように直線状(異方的)につながるだけではなく、クラスター状凝集体になり、数的には、数100個〜数1000個の顔料が等方的に集まるものと考えられる。これらが、微細な吐出口(ノズル)を通過する際、そのようにクラスター状凝集体になった微粒子凝集体はその大きさにもよるが、本発明のような溶液噴射型製造装置に適用した場合、溶液中の微粒子凝集体が吐出口の目詰まりを生じせしめることが予測される。   Actually, it is not only connected in such a straight line (anisotropic), but also becomes a cluster-like aggregate, and several hundred to several thousand pigments are considered to be collected isotropically. It is done. When these particles pass through fine discharge ports (nozzles), the fine particle agglomerates that have become cluster-like agglomerates are applied to a solution injection type production apparatus such as the present invention depending on the size. In this case, it is predicted that the fine particle aggregates in the solution cause clogging of the discharge port.

では実際には、何個の微粒子が集まって凝集し、吐出口の目詰まりを生じせしめるのであろうか。本発明ではこれを実験的に調べることにした。
本発明者はこの点について、0.05μmの微粒子が400個が一列につながった場合を想定した。この場合は最大20μmの長さとなり、そのような大きさのものが吐出口近傍に存在したら、吐出口の目詰まりを生じせしめる可能性があると考え、吐出口径がΦ20μm以下の場合に、目詰まりがどのような条件において生じるかを実験によって見出した。
In practice, how many fine particles gather together to cause clogging of the discharge port? In the present invention, this is experimentally investigated.
In this regard, the inventor assumed a case where 400 particles of 0.05 μm were connected in a row. In this case, the maximum length is 20 μm, and it is considered that there is a possibility of clogging of the discharge port if such a size exists in the vicinity of the discharge port. If the discharge port diameter is Φ20 μm or less, It was found by experiment how clogging occurs.

具体的にはナノ粒子径を変えた溶液を調合し、吐出口の大きさがわかっている噴射ヘッドを使用し、一定時間液滴噴射を行った後、一定時間放置し、液滴噴射を再開し、吐出口の目詰まりの有無を調べた。その場合、吐出口の完全閉塞だけではなく、部分的な目詰まりおよびそれに至る事前の兆候(わずかな目詰まり)も目詰まりとみなしてテストした。
使用した噴射ヘッドは、図5、図6に示したようなピエゾ素子を液滴吐出の原動力とするものである。すなわち電気−機械変換素子であるピエゾ素子の機械的変位を液室の振動板の変位とし、その変位作用力で、微細な吐出口から液滴を噴射するものである。
Specifically, a solution with a changed nanoparticle diameter was prepared, and after using a jet head with a known discharge port size, droplet ejection was performed for a certain period of time, then left for a certain period of time, and droplet ejection was resumed. The discharge port was checked for clogging. In that case, not only a complete blockage of the outlet, but also a partial clogging and a prior indication (a slight clogging) were considered as clogging and tested.
The used ejection head uses a piezo element as shown in FIGS. 5 and 6 as a driving force for droplet ejection. That is, the mechanical displacement of the piezo element, which is an electro-mechanical conversion element, is taken as the displacement of the diaphragm of the liquid chamber, and droplets are ejected from the fine discharge port by the displacement acting force.

なお、図には示していないが、ノズル1面に別途ノズル孔を穿孔したノズルプレートを設けた構造とした噴射ヘッドを使用した。またそのノズル数も、図では簡略化した7ノズルの例を示しているが、実際に使用したのはノズル(吐出口)の数が64個で、その配列密度が100dpiのものである。液滴噴射の駆動電圧は20V、駆動周波数は10kHzとした。なお、噴射ヘッドはH1〜H4まで用意した(それぞれの吐出口径をH1=Φ20μm、H2=Φ15μm、H3=Φ10μm、H4=Φ5μmとした)。また、そのノズルプレートはNiのエレクトロフォーミングによって形成したものであり、吐出口部分の板厚は、全て25μmとした。   Although not shown in the figure, an ejection head having a structure in which a nozzle plate in which nozzle holes are separately drilled is provided on one nozzle surface was used. In addition, the number of nozzles is also shown in a simplified example of seven nozzles, but actually, the number of nozzles (discharge ports) is 64, and the arrangement density is 100 dpi. The driving voltage for droplet ejection was 20 V, and the driving frequency was 10 kHz. The ejection heads were prepared from H1 to H4 (respective ejection port diameters were set to H1 = Φ20 μm, H2 = Φ15 μm, H3 = Φ10 μm, H4 = Φ5 μm). Further, the nozzle plate was formed by Ni electroforming, and the thickness of the discharge port portion was all 25 μm.

使用した溶液は、以下のようにして製作した。すなわち、硝酸銀に水溶性の重合体を溶解させ、撹拌しながらジメチルアミノエタノールを添加し、3分で金属イオンを還元し、平均粒径0.5μm(500nm)以下のAg微粒子を析出させた。その後、限外ろ過膜により、塩素イオンや硝酸イオンなどを除去し、濃縮・乾燥することにより濃厚なAg微粒子含有溶液を得た。   The solution used was prepared as follows. That is, a water-soluble polymer was dissolved in silver nitrate, dimethylaminoethanol was added with stirring, and metal ions were reduced in 3 minutes to precipitate Ag fine particles having an average particle size of 0.5 μm (500 nm) or less. Thereafter, chlorine ions and nitrate ions were removed with an ultrafiltration membrane, and concentrated and dried to obtain a concentrated Ag fine particle-containing solution.

さらにこのAg微粒子含有溶液をアセトンに溶解させ、さらに撹拌しながらアルカノールアミンを添加し、Ag微粒子を重合体中に分散した形で油相側に析出させた。これを濃縮・乾燥させた濃厚なAg微粒子含有溶液を水、アルコールならびにエチレングリコールの混合溶媒に溶解・混合させて噴射溶液とした。なお、Ag微粒子を大きさを変えた溶液を製作するために、遠心分離機を使用し、Ag微粒子の平均粒子径が0.0001μm〜0.5μmのものまで用意した。ただし平均粒子径が0.0003μm以下のものは、作ってはみたものの、安定したものはできなかったので評価はできなかった。なお各溶液のAg微粒子の含有量は10重量%、溶液中の樹脂分含有量は20重量%とした。またエチレングリコール添加量を調整し、各溶液の粘度は20センチポイズに統一した。   Further, this Ag fine particle-containing solution was dissolved in acetone, alkanolamine was added while stirring, and Ag fine particles were dispersed in the polymer and precipitated on the oil phase side. This concentrated and dried concentrated Ag fine particle-containing solution was dissolved and mixed in a mixed solvent of water, alcohol and ethylene glycol to obtain a spray solution. In addition, in order to produce the solution which changed the magnitude | size of Ag microparticles | fine-particles, the centrifuge was used and the average particle diameter of Ag microparticles | fine-particles was prepared to 0.0001 micrometer-0.5 micrometer. However, those having an average particle size of 0.0003 μm or less were made, but could not be evaluated because they were not stable. The content of Ag fine particles in each solution was 10% by weight, and the resin content in the solution was 20% by weight. Moreover, the amount of ethylene glycol added was adjusted, and the viscosity of each solution was unified to 20 centipoise.

テストはAg微粒子径の異なる各溶液を吐出口径の異なるH1〜H4と組み合わせて、10分間連続して液滴噴射を行った後、温度40℃、湿度30%の雰囲気中で10時間放置し、その後噴射を再開し、目詰まりの発生状況を調べたものである。結果を表1〜表4に記す。   In the test, each solution having a different Ag fine particle size was combined with H1 to H4 having a different discharge port size, and after droplet ejection was continuously performed for 10 minutes, the solution was left in an atmosphere of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 30% for 10 hours. Thereafter, the injection was resumed, and the occurrence of clogging was examined. The results are shown in Tables 1 to 4.

表1はヘッドH1(吐出口径Do=Φ20μm)の場合、表2はヘッドH2(吐出口径Do=Φ15μm)の場合、表3はヘッドH3(吐出口径Do=Φ10μm)の場合、表4はヘッドH4(吐出口径Do=Φ5μm)の場合を示す。判定の○は実用的に良好に使用できる場合、△は使うことは可能であるがあまり好ましくない場合、×は全く実用的ではない場合を示している。   Table 1 shows head H1 (discharge port diameter Do = Φ20 μm), Table 2 shows head H2 (discharge port diameter Do = Φ15 μm), Table 3 shows head H3 (discharge port diameter Do = Φ10 μm), and Table 4 shows head H4. The case of (discharge port diameter Do = Φ5 μm) is shown. Judgment ○ indicates that it can be used practically well, Δ indicates that it can be used but is not very preferable, and X indicates that it is not practical at all.

Figure 0004312036
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以上の結果より、吐出口径がΦ5μm〜Φ20μmの噴射ヘッドを用いた場合、Ag微粒子径Dpと吐出口径Doとは、Dp/Do≦0.01の関係を満足するようにすれば目詰まりのない安定した液滴噴射が得られることがわかる。なお、Dp/Doの下限値であるが、このように大変微細な微粒子を安定して、溶液中に分散することを考えると、Ag微粒子径Dpが0.0003μm以下は困難である。また、吐出口径がΦ20μm以下の噴射ヘッド全てに安定して液滴噴射させられるようにするには、余裕をみてDp/Doの下限値を0.0001にすればよい。すなわち、Ag微粒子径Dpと吐出口径Doとは、0.0001≦Dp/Do≦0.01の関係を満足するようにすれば、吐出口径がΦ20μm以下の噴射ヘッドを使用した液滴噴射によるパターン形成、あるいはデバイス形成を行うことができる安定した分散液を製造でき、吐出口(ノズル)の目詰まりも生じないようにすることができることがわかる。   From the above results, when an ejection head having a discharge port diameter of Φ5 μm to Φ20 μm is used, there is no clogging if the Ag fine particle diameter Dp and the discharge port diameter Do satisfy the relationship of Dp / Do ≦ 0.01. It can be seen that stable droplet ejection can be obtained. Incidentally, although it is the lower limit value of Dp / Do, it is difficult for the Ag fine particle diameter Dp to be 0.0003 μm or less considering that such very fine particles are stably dispersed in the solution. Further, in order to stably eject droplets to all ejection heads having a discharge port diameter of Φ20 μm or less, the lower limit value of Dp / Do may be set to 0.0001 with a margin. That is, if the Ag fine particle diameter Dp and the discharge port diameter Do satisfy the relationship of 0.0001 ≦ Dp / Do ≦ 0.01, the pattern by droplet discharge using a discharge head having a discharge port diameter of Φ20 μm or less. It can be seen that a stable dispersion capable of forming or forming a device can be produced, and clogging of the discharge port (nozzle) can be prevented.

なお、吐出口径がΦ20μmより大きい場合、例えばΦ100μmというような場合については、微粒子が凝集しても吐出口が充分に大きいため問題は生じない。事実ここでは、データを掲載しないが、吐出口径がΦ100μmの場合においては、0.0005〜0.05μmの微粒子含有溶液を使用した場合、目詰まりの問題は生じなかった。   When the discharge port diameter is larger than Φ20 μm, for example, Φ100 μm, there is no problem because the discharge port is sufficiently large even if the fine particles are aggregated. In fact, although no data is shown here, in the case where the discharge port diameter is Φ100 μm, the clogging problem did not occur when a fine particle-containing solution of 0.0005 to 0.05 μm was used.

実験では、丸形状の吐出口(ノズル)を使用したが、他の形状の場合は、その面積比較をすればよく、たとえば18μm×18μmの矩形吐出口の場合は、本発明の丸形状のΦ20μmノズルとほぼ同等である。言い換えるならば、本発明は面積がほぼ300μm2以下のノズルを使用した噴射ヘッド、またその下限値はほぼ20μm2のノズル(吐出口径がΦ5μm)で、このような溶液を噴射してパターン形成、あるいはデバイス形成を行う場合に適用されるものである。 In the experiment, a round discharge port (nozzle) was used. However, in the case of other shapes, the areas may be compared. For example, in the case of a rectangular discharge port of 18 μm × 18 μm, the round shape Φ20 μm of the present invention is used. It is almost the same as a nozzle. In other words, the present invention is an ejection head using a nozzle having an area of approximately 300 μm 2 or less, and its lower limit value is a nozzle of approximately 20 μm 2 (discharge port diameter is Φ5 μm). Alternatively, it is applied when forming a device.

また実験はピエゾ素子を液滴吐出の原動力とした噴射ヘッドを使用したが、本発明の製造装置に使用される噴射ヘッドはこれに限定されることなく、2枚の電極間の静電力を原動力とし、液室の振動板の機械的変位を発生させる静電方式なども、良好に使用できる。これらは、液体に機械的作用力を付与するものであるため、使用する液体が制限を受けることが少ないという利点がある。また、この機械的変位は、アナログ的に変位させることができるので、駆動波形をコントロールすることにより、飛翔滴の形状も丸い形状とすることができる。たとえば本発明では、駆動波形を制御し、丸い形状に近い飛翔滴を形成し、良好なドットパターンを得ているが、これについては後述する。   In the experiment, an ejection head using a piezoelectric element as a driving force for droplet ejection was used. However, the ejection head used in the manufacturing apparatus of the present invention is not limited to this, and an electrostatic force between two electrodes is used as the driving force. In addition, an electrostatic system that generates mechanical displacement of the diaphragm of the liquid chamber can also be used satisfactorily. Since these impart mechanical action force to the liquid, there is an advantage that the liquid to be used is less restricted. Moreover, since this mechanical displacement can be displaced in an analog manner, the shape of the flying droplet can be made round by controlling the drive waveform. For example, in the present invention, the driving waveform is controlled to form flying droplets close to a round shape to obtain a good dot pattern, which will be described later.

さらにこの微粒子含有溶液を微小吐出口から噴射するという原理そのものに起因する目詰まりの課題は、後述するようなサーマルヘッド等を利用して溶液中に熱によって瞬時に発生させた膜沸騰気泡の成長作用力を利用して微粒子含有溶液を微小吐出口から噴射するという原理にもとづく噴射ヘッドにも共通の課題であり、膜沸騰気泡利用の噴射ヘッドにも上記結果はそのまま適用することができる。あるいは連続的に噴射する液滴に電荷を付与し、その電荷量に応じて液滴を偏向させる荷電制御方式(連続流方式)等も使用できる。   Furthermore, the problem of clogging caused by the principle of injecting the fine particle-containing solution from the micro discharge port itself is the growth of film boiling bubbles generated instantaneously by heat in the solution using a thermal head as described later. This is a problem common to the ejection head based on the principle that the fine particle-containing solution is ejected from the minute ejection port by using the acting force, and the above result can be applied to the ejection head using the film boiling bubbles as it is. Alternatively, a charge control method (continuous flow method) in which electric charges are applied to droplets that are continuously ejected and the droplets are deflected according to the amount of electric charges can be used.

なおサーマルヘッド等を用いて膜沸騰気泡を発生させる方式は熱を利用するため、使用する溶液が熱劣化することがあるので、ある程度使用できる溶液に制限を受ける。
一方で、サーマルヘッド等を用いて膜沸騰気泡を発生させる方式はその構造上、発熱体部や、吐出口部の高密度、高集積配列が可能で、600dpi〜1200dpiあるいはそれ以上の配列密度で、かつ吐出口(ノズル)数も500〜10000個というものが容易に実現でき、生産効率の高い製造装置に適している。
In addition, since the method of generating film boiling bubbles using a thermal head or the like uses heat, the solution to be used may be thermally deteriorated, so that the solution that can be used to some extent is limited.
On the other hand, the method of generating film boiling bubbles using a thermal head or the like allows high density and highly integrated arrangement of the heating element part and the discharge port part due to its structure, with an arrangement density of 600 dpi to 1200 dpi or more. Moreover, the number of discharge ports (nozzles) of 500 to 10000 can be easily realized, and is suitable for a manufacturing apparatus with high production efficiency.

次に本発明の他の特徴について説明する。前述のように本発明は微粒子含有溶液が微小な吐出口から目詰まりを起こすことなく安定した液滴噴射するようにしたものであるが、ここでは液滴噴射後に基板上に液滴が付着し、良好なパターン、あるいはデバイスを形成するにはどのようにしたらよいのかを検討した結果を示す。   Next, other features of the present invention will be described. As described above, according to the present invention, a solution containing fine particles is made to stably eject a droplet from a minute discharge port without causing clogging. Here, after the droplet is ejected, the droplet adheres onto the substrate. The result of examining how to form a good pattern or device is shown.

前述のように本発明では、噴射ヘッドユニット11は基板14に対して一定の距離を保ちながらパターン、あるいは機能デバイス群の形成面に対して平行にX、Y方向の相対移動を行いつつ、パターン、あるいは機能デバイス群を形成する。すなわち、基板14に対して、噴射ヘッドユニット11が基板面に対して平行移動する、もしくは噴射ヘッドユニット11に対して基板14が平行移動する。   As described above, in the present invention, the ejection head unit 11 performs pattern movement while maintaining a certain distance from the substrate 14 or performing relative movement in the X and Y directions parallel to the formation surface of the functional device group. Alternatively, a functional device group is formed. That is, the ejection head unit 11 translates relative to the substrate surface with respect to the substrate 14, or the substrate 14 translates relative to the ejection head unit 11.

その際、パターン、あるいは機能デバイス群を形成するための微粒子含有溶液の噴射を行う毎に相対移動を止めて噴射を行うと高精度なパターン、あるいは機能デバイス群を形成することが可能である。しかし生産性が著しく低下するので、その相対移動を止めることなく、順次溶液の噴射を行うようにしている。その場合、その相対移動速度(例えば図2のキャリッジ12のX方向移動速度)は、単に生産性向上だけで決定されるべきではなく、高精度なパターン、あるいは機能デバイス群を形成するという観点からも検討されなければならない。   At that time, each time the fine particle-containing solution for forming the pattern or functional device group is ejected, the relative movement is stopped and the ejection is performed, so that a highly accurate pattern or functional device group can be formed. However, since the productivity is remarkably lowered, the solution is sequentially ejected without stopping the relative movement. In that case, the relative movement speed (for example, the X-direction movement speed of the carriage 12 in FIG. 2) should not be determined merely by improving productivity, but from the viewpoint of forming a highly accurate pattern or functional device group. Must also be considered.

本発明ではこの点に関して鋭意検討した結果、このような微粒子含有溶液の噴射を行う場合、その噴射飛翔速度と前記相対移動速度との関係を最適化することが必要であることに気がついた。このように噴射ヘッドユニット11を基板14に対して一定の距離を保ちながらX、Y方向の相対移動を行いつつ、微粒子含有溶液の噴射を行い、パターン、あるいは機能デバイス群を形成する場合には、溶液の液滴は前記相対速度と噴射飛翔速度の合成ベクトルの速度で基板14上に付着、形成される。そしてその位置精度については、基板14と噴射ヘッドユニット11の溶液噴射口面の距離と、前記合成ベクトルの速度を考慮し、噴射のタイミングを適宜選ぶことにより、その狙いの位置に液滴を付着させることができる。   In the present invention, as a result of intensive studies on this point, it has been found that it is necessary to optimize the relationship between the jet flight speed and the relative movement speed when jetting such a fine particle-containing solution. In the case of forming a pattern or a functional device group by ejecting the fine particle-containing solution while performing the relative movement in the X and Y directions while keeping the ejection head unit 11 at a certain distance from the substrate 14 as described above. The droplets of the solution are deposited and formed on the substrate 14 at the speed of the combined vector of the relative speed and the jet flight speed. As for the positional accuracy, the droplet is attached to the target position by appropriately selecting the ejection timing in consideration of the distance between the substrate 14 and the solution ejection port surface of the ejection head unit 11 and the speed of the combined vector. Can be made.

しかしながら、たとえ狙いの位置に付着させることができたとしても、もし、前記相対速度が速すぎる場合には、その相対速度に引きずられて付着液滴が基板14上で流れ、良好な形状でパターン、あるいは機能デバイス群を形成できなくなる。本発明はこの点について検討したものである。以下に検討結果の1例を示す。この例は、図2のような装置を用い、キャリッジ12のX方向移動速度、ならびに噴射ヘッドユニット11の噴射速度を変えて、基板14上で良好な液滴付着ができ、良好なパターン形成ができるかどうか調べたものである。   However, even if the target can be attached to the target position, if the relative speed is too high, the attached droplets flow on the substrate 14 by being dragged by the relative speed, and the pattern has a good shape. Or, a functional device group cannot be formed. The present invention has been examined in this regard. An example of the examination results is shown below. In this example, an apparatus as shown in FIG. 2 is used, and the X direction moving speed of the carriage 12 and the ejecting speed of the ejecting head unit 11 are changed. It was investigated whether it was possible.

図11にテストに使用したパターンの例を示す。ここでは、Ag微粒子含有溶液を噴射させ、2列の近接した素子電極間(ITO透明電極82間)に、前記溶液によるドットパターン83をつなぎ合わせた配線パターンを形成し、そのパターンの形成状況を評価したものである。評価は、形成後のパターンを顕微鏡下で観察し、良/不良(○/×)を判断した。図11(A)は良(○)であり、図11(B)のように、個々のドットパターンが良好な丸い形状にならず、長円形になったり、基板上における着弾位置も本来の狙いの位置から外れたりして、隣のドットパターンと接触したりするようなものは不良(×)である。
また、これは目詰まりの初期段階や吐出口へのキズ発生等に起因する噴射性能の劣化によって生ずることが多いが、微小滴が周囲に飛散したりするものも不良(×)である。
FIG. 11 shows an example of a pattern used for the test. Here, an Ag fine particle-containing solution is sprayed to form a wiring pattern in which the dot pattern 83 is connected between two rows of adjacent element electrodes (between the ITO transparent electrodes 82), and the pattern formation state is determined. It has been evaluated. Evaluation evaluated the pattern after formation under the microscope, and judged good / bad ((circle) / x). FIG. 11A is good (◯), and each dot pattern does not have a good round shape as shown in FIG. 11B, becomes an oval shape, and the landing position on the substrate is the original aim. Anything that deviates from the position of and touches the adjacent dot pattern is defective (x).
Further, this often occurs due to deterioration of the jetting performance due to the initial stage of clogging or generation of scratches on the discharge port, etc., but it is also defective (×) that micro droplets are scattered around.

このような形状の評価とあわせて、上下のITO透明電極82間の抵抗値を測定し、ドット位置精度不良による断線あるいは隣(左右)のドットとの接触による抵抗値変動などを評価した(○:狙い通りの抵抗値、×:狙いから外れた抵抗値)。   In addition to the evaluation of the shape, the resistance value between the upper and lower ITO transparent electrodes 82 was measured, and the resistance value fluctuation due to the disconnection due to poor dot position accuracy or contact with the adjacent (left and right) dots was evaluated (○ : Resistance value as intended, x: resistance value outside the aim).

実験条件の詳細を以下に示す。使用した基板はITO透明電極82付きガラス基板であり、前述のAg微粒子含有溶液(ここでは、微粒子径が0.01μmのものを使用)を前述のH4噴射ヘッド(ノズル径Φ5μm)と組み合わせて、図11のようなドットパターン83を形成した。なお、図11は簡略化のため、1対のITO透明電極82間を4ドットで埋めるように形成した図を示しているが、実際には、縦方向に1列で、約Φ8μmのドットを約4μmピッチで約1000個打ち込み、上下のITO透明電極82間(電極間距離4mm)をつないでいる。また隣に中心間距離を12μmとして、同様のITO透明電極82およびITO透明電極82間をつなぐ同様のパターンを形成している。   Details of the experimental conditions are shown below. The substrate used is a glass substrate with ITO transparent electrode 82, and the above-mentioned Ag fine particle-containing solution (here, a fine particle diameter of 0.01 μm is used) is combined with the above-mentioned H4 jet head (nozzle diameter Φ5 μm), A dot pattern 83 as shown in FIG. 11 was formed. For simplicity, FIG. 11 shows a diagram in which the space between a pair of ITO transparent electrodes 82 is filled with 4 dots. In practice, however, a dot of about Φ8 μm is formed in one column in the vertical direction. About 1000 pieces are driven at a pitch of about 4 μm to connect the upper and lower ITO transparent electrodes 82 (distance between electrodes: 4 mm). Further, a similar pattern is formed adjacent to the ITO transparent electrode 82 and the ITO transparent electrode 82 with a center-to-center distance of 12 μm.

使用した噴射ヘッドはH4噴射ヘッドであり、ノズル(吐出口)の数が64個で、その配列密度が100dpiのものである。噴射ヘッドと基板は相対運動(ここでは、基板固定、噴射ヘッドをキャリッジ走査)を行い、その制御をμオーダーで制御し、また噴射のタイミングをコントロールし、上記のように約4μmピッチによるドット付着、ならびに12μmの中心間距離を維持したパターン形成を行った。   The used ejection head is an H4 ejection head having 64 nozzles (discharge ports) and an arrangement density of 100 dpi. The ejection head and the substrate move relative to each other (here, the substrate is fixed and the ejection head is scanned by carriage), the control is controlled in μ order, and the timing of ejection is controlled. As described above, dots are deposited at a pitch of about 4 μm. In addition, pattern formation was performed while maintaining a center-to-center distance of 12 μm.

液滴噴射の駆動電圧は噴射速度を変えるためにピエゾ素子への入力電圧を14Vから21Vまで変化させている。また駆動周波数は10kHzとした。なおこのようなピエゾ素子を利用した噴射ヘッドでは、ピエゾ素子への入力電圧を変えて噴射速度が変えられるが、同時に噴射滴の質量も変化するので、駆動波形(引き打ちも含めた立ち上がり波形ならびに立下がり波形)を制御して、噴射滴の体積がいつもほぼ一定(1plにした)になるようにし、噴射速度のみを変えるようにした。   The driving voltage for droplet ejection changes the input voltage to the piezo element from 14V to 21V in order to change the ejection speed. The driving frequency was 10 kHz. In an ejection head using such a piezo element, the ejection speed can be changed by changing the input voltage to the piezo element, but at the same time the mass of the ejection droplet also changes, so the drive waveform (rising waveform including striking and The falling waveform was controlled so that the volume of the ejected droplet was always almost constant (1 pl), and only the ejection speed was changed.

また滴飛翔時の滴の形状を、素子形成と同じ条件で別途噴射、観察し、その形状が、基板面に付着する直前(今本発明例では3mm)ではほぼ丸い滴になるように駆動波形を制御して噴射させた(図12)。なお完全に丸い球状が得られず、飛翔方向に伸びた柱状であっても、駆動波形を制御するだけで容易にその直径の3倍以内の長さにはなる(l≦3d)ようにできた(図13)。またその際、後述する(図14)ように、熱を利用して気泡を発生させ、その気泡の成長作用力で溶液を噴射飛翔させた場合によく見られるような飛翔滴後方に複数の微小な滴(サテライト微小滴81)を伴うことのない駆動条件(駆動波形)を選んだ。以下に結果を示す。   In addition, the droplet shape at the time of droplet flight is separately ejected and observed under the same conditions as the element formation, and the drive waveform is such that the shape becomes a substantially round droplet just before adhering to the substrate surface (3 mm in the present invention example). Were controlled and jetted (FIG. 12). Note that even if a rounded spherical shape is not obtained and the columnar shape extends in the flight direction, it can be easily reduced to a length within three times its diameter (l ≦ 3d) simply by controlling the drive waveform. (FIG. 13). At that time, as will be described later (FIG. 14), a plurality of microscopically behind the flying droplets, which is often seen when bubbles are generated using heat and the solution is jetted and flying by the growth action force of the bubbles. A driving condition (driving waveform) that does not involve a large droplet (satellite microdroplet 81) was selected. The results are shown below.

Figure 0004312036
Figure 0004312036

以上の結果より、キャリッジのX方向移動速度が、噴射速度以上であると、良好なパターン形成できず、また、電極間の抵抗値も狙いからはずれたものになることがわかる。言い換えるならば、本発明のように、ピエゾ素子を利用した噴射ヘッドを利用した装置でナノ粒子含有溶液を基板上に液滴付与し、乾燥させてパターン配線形成、あるいは機能デバイス形成を行う場合、噴射ヘッドから噴射される液滴の速度は、キャリッジのX方向移動速度より速くしなければならないことがわかる。   From the above results, it can be seen that when the carriage moving speed in the X direction is equal to or higher than the ejection speed, a good pattern cannot be formed, and the resistance value between the electrodes is not intended. In other words, when performing pattern wiring formation or functional device formation by applying droplets of a nanoparticle-containing solution onto a substrate with an apparatus using an ejection head using a piezo element and drying it as in the present invention, It can be seen that the velocity of the droplets ejected from the ejection head must be faster than the carriage movement speed in the X direction.

なおこの例は、噴射ヘッドをキャリッジ走査した例であるが、図3のように噴射ヘッド(噴射ヘッドユニット11)を固定し、基板を移動させる場合にも適用される。すなわち、噴射される液滴の速度は、噴射ヘッドと基板の相対移動速度より速くしなければならないということである。   Although this example is an example in which the ejection head is scanned by carriage, it is also applied to the case where the ejection head (ejection head unit 11) is fixed and the substrate is moved as shown in FIG. That is, the speed of the ejected droplets must be higher than the relative movement speed of the ejection head and the substrate.

さらに付言すると、今回の滴飛翔条件は、前述のように飛翔滴後方に複数の微小な滴(サテライト微小滴81)を伴う(図14)ことのない駆動条件(駆動波形)とした。その結果、これら複数の微小な滴が、不必要なところに付着するということが全くなく、大変良好なパターン形成を行うことができた。   In addition, the droplet flying condition this time was set to a driving condition (driving waveform) that does not involve a plurality of minute droplets (satellite minute droplets 81) behind the flying droplet as described above (FIG. 14). As a result, the plurality of minute droplets never adhered to unnecessary portions, and a very good pattern formation could be performed.

また飛翔滴が飛翔方向に伸びた柱状であっても、駆動波形制御により、飛翔滴の長さをその直径の3倍以内の長さになる(l≦3d)ようにした(図13)ので、形成されたドットも真円に近い形状となり、良好なパターン形成を行うことができた。   Even if the flying droplets are in the form of a column extending in the flying direction, the length of the flying droplets is made within 3 times the diameter (l ≦ 3d) by driving waveform control (FIG. 13). The formed dots also had a shape close to a perfect circle, and a good pattern could be formed.

なお、インクジェット噴射原理はこの例のようにピエゾ素子を液滴吐出の原動力とし、機械的作用力によるものの他に、熱を利用して気泡を発生させ、その気泡の成長作用力で溶液を噴射飛翔させるものがある。図14はそのような場合に見られる飛翔時の溶液の形状を示したものである。   In addition, the inkjet ejection principle uses a piezo element as the driving force for droplet ejection as in this example. In addition to the mechanical action force, bubbles are generated using heat and the solution is ejected by the growth action force of the bubbles. There is something to fly. FIG. 14 shows the shape of the solution at the time of flight seen in such a case.

図14と前述のようなピエゾ素子を液滴吐出の原動力とし、機械的作用力によって噴射飛翔させた場合に見られる図12および図13のような飛翔形態の違いは以下の通りである。すなわち図14の場合が、溶液の一部を瞬時(数μsの間)に300〜400℃に加熱させ、膜沸騰気泡を発生させ、その気泡の瞬時(数μsの間)の成長、圧力上昇(作用力)を利用して溶液を噴射するために、ピエゾ素子を液滴吐出の原動力とし、機械的作用力で噴射させた場合(図12および図13の場合)よりも噴射圧力が高く、噴射飛翔速度も速いという点である。   The difference in flight form as shown in FIG. 12 and FIG. 13 when the piezo element as shown in FIG. 14 and the above-described piezo element is used as the driving force for droplet discharge and jetted by mechanical action force is as follows. That is, in the case of FIG. 14, a part of the solution is heated instantaneously (for several μs) to 300 to 400 ° C. to generate film boiling bubbles, and the bubbles grow instantaneously (for several μs), the pressure rises. In order to inject a solution using (acting force), the piezo element is used as a driving force for droplet discharge, and the injection pressure is higher than that in the case of injecting with a mechanical acting force (in the case of FIGS. 12 and 13), The jet flight speed is also fast.

その結果、図14に示すように、飛翔時に、溶液の飛翔形状が飛翔方向に細長柱状に伸び、後方に複数の微小な滴(サテライト微小滴81)を伴って高速で飛翔するという特徴を持っている。たとえば、溶液飛翔時の形状は、通常安定した膜沸騰気泡を発生させて飛翔させた場合、飛翔方向に伸びた細長柱状の長さlは、その直径dの5倍以上の長さとなり、またその速度は、ほぼ5m/s〜20m/sとなって飛翔する。   As a result, as shown in FIG. 14, when flying, the flying shape of the solution extends in the shape of an elongated column in the flying direction, and has a characteristic of flying at high speed with a plurality of minute droplets (satellite minute droplets 81) behind. ing. For example, the shape at the time of flying the solution is such that when a stable film boiling bubble is generated, the elongated columnar length l extending in the flying direction is at least five times the diameter d, and The speed flies at approximately 5 m / s to 20 m / s.

その結果、噴射が安定し噴射された溶液の基板上への着弾精度が高いという利点があるが、一方で、噴射ヘッドと基板の相対移動速度を適切に選ばないと、飛翔方向に細長柱状に伸びた後方部の溶液や、後方に連なった複数の微小な滴(サテライト微小滴81)が、良好な丸いドット形成を妨げることにもなる。   As a result, there is an advantage that the jetting is stable and the landing accuracy of the jetted solution on the substrate is high, but on the other hand, if the relative movement speed of the jet head and the substrate is not properly selected, it becomes an elongated column shape in the flight direction. The extended solution in the rear part and a plurality of minute droplets (satellite minute droplets 81) connected to the rear side also prevent good round dot formation.

本発明ではこの点に関しても、前述のピエゾ素子を液滴吐出の原動力とし、機械的作用力による噴射ヘッドで検討した結果と同様の検討を行った。その結果、このような熱を利用して気泡を発生させ、その気泡の成長作用力で溶液を噴射飛翔させる噴射ヘッドを使用した場合には、その噴射速度と前記相対移動速度との間に特有の最適化すべき関係があることを見出した。   In the present invention, also in this regard, the above-described piezo element is used as a driving force for ejecting droplets, and the same examination as the result of examination with an ejection head using a mechanical force is performed. As a result, when using an ejection head that generates bubbles using such heat and ejects the solution with the growth force of the bubbles, it is unique between the ejection speed and the relative movement speed. I found that there is a relationship to be optimized.

このような熱を利用して気泡を発生させ、その気泡の成長作用力で溶液を噴射飛翔させる噴射ヘッドを使用した場合には、またその噴射飛翔速度は、ほぼ5m/s〜20m/sという具合に高速となって飛翔するため、安定した飛翔となる。すなわち、安定飛翔の結果、着弾の精度は高いと考えられる。   When a jet head that generates bubbles using such heat and jets and flies a solution with the growth action force of the bubbles is used, the jet flying speed is about 5 m / s to 20 m / s. Since it flies at high speed, it becomes a stable flight. That is, as a result of stable flight, the accuracy of landing is considered high.

しかしながら、着弾の精度は高いと考えられるが、飛翔時に溶液が飛翔方向に伸びた細長柱状となっているため、噴射ヘッドと基板との相対移動速度が速すぎる場合には、その相対速度に引きずられて付着溶液が基板14上で流れ、良好な丸いドット形状とならず、良好なパターン、あるいは機能デバイス群を形成できなくなる。また、後方に連なった複数の微小な滴(サテライト微小滴81)が、本来付着すべき位置から外れた位置に、ランダムに散らばった状態で付着し、良好な丸いドット形成の妨げ、機能デバイス性能の低下を引き起こす場合がある。本発明はこの点について検討したものである。   However, although it is considered that the accuracy of landing is high, since the solution is elongated and elongated in the flight direction at the time of flight, if the relative movement speed between the ejection head and the substrate is too fast, the relative speed is shifted. As a result, the adhering solution flows on the substrate 14 and does not form a good round dot shape, and a good pattern or functional device group cannot be formed. In addition, a plurality of minute droplets (satellite minute droplets 81) connected to the rear side adhere in a randomly scattered state to a position deviating from the position where they should originally adhere, hindering the formation of good round dots, functional device performance May cause a decrease in The present invention has been examined in this regard.

以下に検討結果の1例を示す。噴射ヘッドを、熱を利用して気泡を発生させ、その気泡の成長作用力で溶液を噴射飛翔させるものとした以外は、前述のピエゾ素子を液滴吐出の原動力とした噴射ヘッドを用いて検討した装置、条件等と同じである。すなわち、図2のような装置を用い、キャリッジ12のX方向移動速度、ならびに噴射ヘッドユニット11の噴射速度を変えて、基板14上で良好な溶液付着ができ、良好なパターン形成ができるかどうか調べたものである。   An example of the examination results is shown below. Except that the ejection head uses bubbles to generate bubbles and spray the solution with the growth action force of the bubbles, we examined using the ejection head that uses the piezo element as the driving force for droplet ejection. This is the same as the equipment, conditions, etc. That is, whether or not a good pattern can be formed on the substrate 14 by changing the moving speed of the carriage 12 in the X direction and the jetting speed of the jetting head unit 11 using the apparatus shown in FIG. It has been investigated.

評価も同様に、形成後のパターンを顕微鏡下で観察し、良/不良(○/×)を判断したものであり、図11(A)の場合は良(○)、図11(B)のように個々のドットパターンが良好な丸い形状にならず長円形になったり、基板上における着弾位置も本来の狙いの位置から外れたりして、隣のドットパターンと接触したりするようなものは不良(×)である。さらに、サテライト滴に起因する微小な滴84が散在しているようなものも不良(×)とした。   Similarly, the pattern after formation was observed under a microscope to determine whether it was good / bad (O / X). In the case of FIG. 11 (A), good (O) and FIG. 11 (B). In this way, each dot pattern does not have a good round shape but becomes an oval shape, or the landing position on the substrate deviates from the original target position and contacts with the adjacent dot pattern. It is defective (x). Furthermore, the thing in which the micro droplet 84 resulting from a satellite droplet is scattered was also made into a defect (x).

このような形状の評価とあわせて、上下のITO透明電極82間の抵抗値を測定し、ドット位置精度不良による断線あるいは隣(左右)のドットとの接触による抵抗値変動なども同様な評価をした(○:狙い通りの抵抗値、×:狙いから外れた抵抗値)。   Along with this evaluation of the shape, the resistance value between the upper and lower ITO transparent electrodes 82 is measured, and the same evaluation is performed for the resistance value fluctuation due to disconnection due to poor dot position accuracy or contact with adjacent (left and right) dots. (○: resistance value as intended, ×: resistance value outside the aim).

実験条件の詳細を以下に示す。使用した基板はITO透明電極82付きガラス基板であり、前述のAg微粒子含有溶液(ここでは、微粒子径が0.01μmのものを使用)を図7に示した噴射ヘッド(ただし、Φ5μmのノズルを設けたNiエレクトロフォーミング形成のマルチノズルプレートを別途設けたもの)と組み合わせて、図11のようなドットパターン83を形成した。なお、図11は簡略化のため、1対のITO透明電極82間を4ドットで埋めるように形成した図を示しているが、実際には、縦方向に1列で、約Φ8μmのドットを約4μmピッチで約1000個打ち込み、上下のITO透明電極82間(電極間距離4mm)をつないでいる。また隣に中心間距離を12μmとして、同様のITO透明電極82およびITO透明電極82間をつなぐ同様のパターンを形成している。   Details of the experimental conditions are shown below. The substrate used is a glass substrate with an ITO transparent electrode 82, and the above-mentioned Ag fine particle-containing solution (here, a fine particle diameter of 0.01 μm is used) is an ejection head (provided that a nozzle having a diameter of 5 μm is used). A dot pattern 83 as shown in FIG. 11 was formed in combination with a Ni nozzle forming multi-nozzle plate provided separately). For simplicity, FIG. 11 shows a diagram in which the space between a pair of ITO transparent electrodes 82 is filled with 4 dots. In practice, however, a dot of about Φ8 μm is formed in one column in the vertical direction. About 1000 pieces are driven at a pitch of about 4 μm to connect the upper and lower ITO transparent electrodes 82 (distance between electrodes: 4 mm). Further, a similar pattern is formed adjacent to the ITO transparent electrode 82 and the ITO transparent electrode 82 with a center-to-center distance of 12 μm.

使用した噴射ヘッドは前述のような噴射ヘッド(図7は、簡略化した4個のノズルを示している)であるが、ノズル(吐出口)数を64個としている。またその配列密度が400dpiのものである。発熱体サイズは10μm×40μmであり、その抵抗値は102Ωである。ヘッドの駆動電圧は11V、パルス幅は2μs、駆動周波数は14kHzとした。噴射滴の体積はほぼ1plである。   The used ejection head is the above-described ejection head (FIG. 7 shows four simplified nozzles), but the number of nozzles (discharge ports) is 64. The arrangement density is 400 dpi. The heating element size is 10 μm × 40 μm, and its resistance value is 102Ω. The head drive voltage was 11 V, the pulse width was 2 μs, and the drive frequency was 14 kHz. The volume of the ejected droplet is approximately 1 pl.

このような条件で、ガラス基板上に前述のようなパターン(図11)を形成し、形成後のパターン評価を行うとともに、それと同じ条件で、別途噴射実験を行い、吐出口から3mm先の溶液の噴射状況を観察した。これは図11のテストパターンを基板と吐出口間距離を3mmとして製作したからである。飛翔形態は図14に示したように、飛翔方向に非常に細長く伸びた柱状(l=5d〜20d)であった。また飛翔滴後方に複数の微小な滴を伴ったような状態であった。以下に検討結果を示す。   Under such conditions, the above-described pattern (FIG. 11) is formed on the glass substrate, and after the formation, pattern evaluation is performed. Under the same conditions, a separate injection experiment is performed, and a solution 3 mm away from the discharge port The injection situation of was observed. This is because the test pattern of FIG. 11 was manufactured with a distance between the substrate and the discharge port of 3 mm. As shown in FIG. 14, the flight form was a columnar shape (l = 5d to 20d) that was extremely elongated in the flight direction. Moreover, it was in a state with a plurality of minute droplets behind the flying droplets. The examination results are shown below.

Figure 0004312036
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以上の結果より、キャリッジのX方向移動速度が、噴射速度の1/3を超えると、良好な素子が形成できないことがわかる。なおこの例は、噴射ヘッドをキャリッジ走査した例であるが、図3のように噴射ヘッドを固定し、基板を移動させる場合にも適用される。すなわち、噴射ヘッドと基板の相対移動速度は、噴射される溶液の噴射飛翔速度の1/3以下にしなければならないということである。   From the above results, it can be seen that when the moving speed of the carriage in the X direction exceeds 1/3 of the ejection speed, a good element cannot be formed. Although this example is an example in which the ejection head is scanned by carriage, it is also applied to the case where the ejection head is fixed and the substrate is moved as shown in FIG. That is, the relative moving speed of the jet head and the substrate must be 1/3 or less of the jet flight speed of the jetted solution.

次に本発明のさらに別の特徴について説明する。図15は、本発明の原理によって形成されるパターン配線基板のパターン配線の1例である。基板上に先に形成されている矩形あるいは矩形の組み合わせによって構成された端子パターン(電極パターン)91に、あとから微粒子含有溶液を噴射し、配線パターン92を形成した例である。なおこの例では、図が複雑になるのを避けるために、配線パターン92のドットが隣接斜め方向においてちょうど互いに接触するように配置しているが、実施には互いにもう少し高密度に配置し(=互いのドットの重なり部分を多くとるように配置し)、配線パターン部分に非被覆部が生じないようにする。   Next, still another feature of the present invention will be described. FIG. 15 shows an example of pattern wiring of a pattern wiring board formed according to the principle of the present invention. This is an example in which a wiring pattern 92 is formed by later spraying a fine particle-containing solution onto a terminal pattern (electrode pattern) 91 formed of a rectangle or a combination of rectangles previously formed on a substrate. In this example, in order to avoid complication of the drawing, the dots of the wiring pattern 92 are arranged so as to be just in contact with each other in the adjacent oblique direction. The arrangement is such that a large number of dots overlap each other), and no uncovered portion is formed in the wiring pattern portion.

図16は、本発明の原理によって形成されるデバイス基板の1デバイスの例である。基板上に先に形成されている矩形あるいは矩形の組み合わせによって構成された1対の素子電極(電極パターン)93に、あとから微粒子含有溶液を噴射し、デバイスを形成した例である。   FIG. 16 is an example of one device on a device substrate formed in accordance with the principles of the present invention. This is an example in which a device is formed by later spraying a fine particle-containing solution onto a pair of element electrodes (electrode patterns) 93 formed by a rectangle or a combination of rectangles previously formed on a substrate.

しかしながらここで1つ問題がある。それは、回路パターンあるいは各種デバイスとして完成した後に使用する際に発生する端子パターン91や素子電極(電極パターン)93部における異常放電である。図15、図16を用いて説明する。   However, there is one problem here. It is an abnormal discharge in the terminal pattern 91 or the element electrode (electrode pattern) 93 portion that occurs when the circuit pattern or various devices are used after completion. This will be described with reference to FIGS. 15 and 16.

本発明では、図15、図16のように複数(この例は2)個の端子パターン(電極パターン)91間に金属微粒子材料を含有する溶液のドットパターンによって配線パターン92を形成したり、対向する素子電極93間に金属微粒子材料を含有する溶液のドットパターン94によって各種電子デバイスを形成するが、通常、これらの端子パターン91や素子電極(電極パターン)93はAl、Au、Cu等の薄膜やITO薄膜で形成され、フォトリソグラフィー、エッチング等によって、所望のパターン形状にされる。通常は矩形パターンもしくは矩形パターンの組み合わせによって構成されることが多い。   In the present invention, as shown in FIGS. 15 and 16, a wiring pattern 92 is formed by a dot pattern of a solution containing a metal fine particle material between a plurality (2 in this example) of terminal patterns (electrode patterns) 91, or opposed to each other. Various electronic devices are formed by the dot pattern 94 of the solution containing the metal fine particle material between the element electrodes 93 to be performed. Usually, the terminal pattern 91 and the element electrode (electrode pattern) 93 are thin films such as Al, Au, and Cu. Or an ITO thin film, and formed into a desired pattern shape by photolithography, etching, or the like. Usually, it is often composed of a rectangular pattern or a combination of rectangular patterns.

これはこのような電極パターン91,93をフォトリソグラフィー技術によって形成する際のフォトマスクの形状に依存して、矩形形状にされる(矩形が最もコスト的に製作しやすい)わけであるが、図15、図16に示すように電極パターン91,93のコーナー部91C,93Cが尖っているために、その部分で電界集中が生じる。その結果、両電極間に印加して使用する際に、この電界集中部において異常な放電が生じ、良好な素子性能が得られない、あるいはその部分において破損を生じたりするという不具合がある。   This is because the electrode patterns 91 and 93 are formed in a rectangular shape depending on the shape of the photomask when the photolithographic technique is formed (the rectangle is most easily manufactured in terms of cost). 15. Since the corner portions 91C and 93C of the electrode patterns 91 and 93 are pointed as shown in FIG. 16, electric field concentration occurs in those portions. As a result, when applied between both electrodes, there is a problem that abnormal electric discharge occurs in the electric field concentration portion, and good element performance cannot be obtained, or the portion is damaged.

本発明ではこの点に鑑み、例えば図17、図18のように電極パターン91,93のコーナー部を面取り形状としている。この例は、機械図面で表示する際のc形状の面取りとしているが、r形状の面取りであってもいいのは言うまでもない。
このような形状は、電極パターン91,93をフォトリソグラフィー技術によって形成する際にフォトマスクの形状をそのようなコーナー部が尖った形状にならないようにすればよい。
In view of this point, in the present invention, for example, the corner portions of the electrode patterns 91 and 93 are chamfered as shown in FIGS. In this example, c-shaped chamfering when displayed in a mechanical drawing is used, but it goes without saying that it may be r-shaped chamfering.
Such a shape may be such that when the electrode patterns 91 and 93 are formed by a photolithography technique, the shape of the photomask does not have such a sharp corner portion.

なおその面取り部分の大きさであるが、通常はドットパターン径の1/2〜1/5程度、すなわちc2μm〜c5μm、あるいはr2μm〜r5μmとすれば、電界集中が生じない良好な電極パターンとすることができる。   Although the size of the chamfered portion is usually about 1/2 to 1/5 of the dot pattern diameter, that is, c2 μm to c5 μm, or r2 μm to r5 μm, a good electrode pattern in which electric field concentration does not occur is obtained. be able to.

本発明では、このように電極パターンの尖った部分をなくし、電界集中をなくすようにすることにより、回路パターンあるいは各種デバイスとして使用する場合に、異常放電がなく、また長期に使用しても安定した品質が得られるようになった。   In the present invention, by eliminating the sharp part of the electrode pattern and eliminating the electric field concentration, there is no abnormal discharge when used as a circuit pattern or various devices, and it is stable even when used for a long time. The quality that you have come to get.

次に本発明のさらに他の特徴について説明する。図19、図20は、前述の図15〜図18で説明した配線パターンあるいは電子デバイスと同等のものである。図15〜図18で説明したものは、電極パターン(端子パターン91、素子電極93)を形成するのに、基板上にあらかじめAl、Au、Cu等の薄膜を形成し、フォトリソグラフィー、エッチング等によって、所望のパターン形状にしたものであるが、図19、図20に示したものは、この電極パターン91,93を本発明の溶液噴射原理によって形成したものである。   Next, still another feature of the present invention will be described. 19 and 20 are equivalent to the wiring patterns or electronic devices described with reference to FIGS. In FIG. 15 to FIG. 18, in order to form the electrode pattern (terminal pattern 91, element electrode 93), a thin film of Al, Au, Cu or the like is formed on the substrate in advance, and photolithography, etching or the like is performed. 19 and FIG. 20, the electrode patterns 91 and 93 are formed by the solution injection principle of the present invention.

すなわち、Ag等の導電性材料の微粒子を含有した溶液を使用し、前述のようなパターン配線あるいはデバイスパターン形成と同じように、電極パターン91,93をドットの組み合わせとして形成したものである。このようにすることのメリットは、電極形成においても、図2〜図4で説明した本発明の製造装置が使用できる点の他に、前述の異常放電の問題を解決できる点にある。図19、図20に示すように、電極パターン91,93を本発明の金属微粒子を分散させた溶液噴射によるドットパターンによって形成したものであれば、ドットパターンの外形そのものが丸い形状になっていて尖った部分がないので、自動的に面取り形状とすることができる。   That is, a solution containing fine particles of a conductive material such as Ag is used, and the electrode patterns 91 and 93 are formed as a combination of dots in the same manner as the pattern wiring or device pattern formation as described above. The merit of doing in this way is that the problem of abnormal discharge described above can be solved in addition to the point that the manufacturing apparatus of the present invention described with reference to FIGS. As shown in FIG. 19 and FIG. 20, if the electrode patterns 91 and 93 are formed by a dot pattern by solution injection in which metal fine particles of the present invention are dispersed, the outer shape of the dot pattern itself is round. Since there is no pointed portion, it can be automatically chamfered.

なお、図19、図20に示したものは、電極パターン部91,93のドット径が配線パターン92あるいは、デバイスパターン(ドットパターン94)のドット径より大きなものとしたが、これは同じ吐出口径をもつ同じ噴射ヘッドを使用して、ドットパターンが同じ大きさになるようにしてもよい。   19 and 20, the dot diameter of the electrode pattern portions 91 and 93 is larger than the dot diameter of the wiring pattern 92 or the device pattern (dot pattern 94), but this has the same discharge port diameter. The same ejection head having a dot pattern may be used so that the dot patterns have the same size.

ところで、図15に示したドットの組み合わせによる配線パターン92は、縦長方向に伸びた帯状パターンとして形成されるかあるいは、図16のデバイスにおいても、ドットパターン94は帯状パターンとして形成されるが、このような帯状パターンが伸びている方向は、前述の図2〜図4で説明したX方向あるいはY方向、すなわち基板14と噴射ヘッド11との相対移動方向(噴射ヘッドを搭載したキャリッジ12の移動方向、あるいは基板14の移動方向)と平行にすることにより、溶液を噴射制御するためのパターン情報およびその制御を単純化でき、高精度な各パターン形成を低コストで実現できる。
また同様にこれらの方向、すなわちパターンが伸びている方向は、使用する矩形基板の各辺の方向、あるいは形成されるデバイス群のマトリックス配列の方向と平行にすることにより、位置決め、あるいは各パターン形成を高精度にできる。
By the way, the wiring pattern 92 by the combination of dots shown in FIG. 15 is formed as a belt-like pattern extending in the longitudinal direction, or the dot pattern 94 is also formed as a belt-like pattern in the device of FIG. The direction in which the belt-like pattern extends is the X direction or the Y direction described with reference to FIGS. 2 to 4, that is, the relative movement direction of the substrate 14 and the ejection head 11 (the movement direction of the carriage 12 on which the ejection head is mounted). Or the movement direction of the substrate 14), the pattern information for controlling the ejection of the solution and the control thereof can be simplified, and high-precision pattern formation can be realized at low cost.
Similarly, these directions, that is, the direction in which the pattern is extended, are positioned or formed by making each side of the rectangular substrate to be used parallel to the direction of the matrix arrangement of the device group to be formed. Can be made with high accuracy.

次に上記不具合を解決する他の例について説明する。
本発明ではこの点に鑑み、例えば図21、図22のように電極パターン91,93のコーナー部が露出しないように、配線パターン92あるいはデバイスパターンを形成するドットパターン94によって被覆するようにしている。なお図21の配線パターン92の例は、ドットパターン列が縦に4列とした例を示したが、図23のように、1列であってもいいのは言うまでもない。また、図22のデバイスの場合も同様で、図24のように、1ドットだけであってもよい。
Next, another example for solving the above problem will be described.
In view of this point, in the present invention, for example, as shown in FIGS. 21 and 22, the wiring pattern 92 or the dot pattern 94 forming the device pattern is covered so that the corner portions of the electrode patterns 91 and 93 are not exposed. . In the example of the wiring pattern 92 in FIG. 21, an example in which the dot pattern row is vertically four rows is shown, but it goes without saying that it may be one row as shown in FIG. 23. The same applies to the device of FIG. 22, and only one dot may be used as shown in FIG.

要するに、電極パターン91,93の尖った部分をドットパターンによって被覆し、その部分が表面に露出しないようにすれば、電界集中による異常放電を防止でき、あるいは破損を防止でき、回路パターンあるいは各種デバイスとして長期に使用しても安定した品質が得られる。   In short, if the sharp portions of the electrode patterns 91 and 93 are covered with a dot pattern so that the portions are not exposed on the surface, abnormal discharge due to electric field concentration can be prevented or damage can be prevented, and circuit patterns or various devices can be prevented. As a result, stable quality can be obtained even when used for a long time.

次に本発明のさらに他の特徴について説明する。図25は図1(B)の配線パターン1の一部(角部)を拡大したものである。本発明では上記課題に関連し、このように配線パターン1の角部(パターンが直角に曲がる領域の外側領域)1Cが尖らないようにしている。   Next, still another feature of the present invention will be described. FIG. 25 is an enlarged view of a part (corner portion) of the wiring pattern 1 of FIG. In the present invention, in relation to the above-described problem, the corner portion (outer region of the region where the pattern bends at a right angle) 1C of the wiring pattern 1 is prevented from being sharpened.

図26〜図29を用いてより具体的に説明する。図26は、本発明の原理によって形成されるパターン配線基板のパターン配線の1例である。この例では、ドットパターンを組み合わせて、形成される配線パターン92が途中で、90度曲げられるようにして形成されている。すなわち、このような配線パターン92が直交する2方向(図中矢印)のそれぞれに平行方向に帯状のパターンとされ、かつ配線パターン92の配置の都合によって、その方向を曲げて配置されている。その場合、図中のA部のように、配線パターン92が直交する2方向に曲がる領域の外側領域を曲線形状となるようにしている。このようにして配線パターン92の曲がった角部をドットパターンを形成することにより尖らないようにすることができ、電界の集中を避けることができる。   This will be described more specifically with reference to FIGS. FIG. 26 shows an example of pattern wiring of a pattern wiring board formed according to the principle of the present invention. In this example, a dot pattern is combined to form a wiring pattern 92 that is bent 90 degrees in the middle. That is, such a wiring pattern 92 is formed into a strip-like pattern parallel to each of two orthogonal directions (arrows in the figure), and is arranged with its direction bent depending on the convenience of the arrangement of the wiring pattern 92. In this case, as shown in part A in the figure, the outer region of the region where the wiring pattern 92 bends in two orthogonal directions is formed in a curved shape. In this way, the bent corners of the wiring pattern 92 can be prevented from being sharpened by forming a dot pattern, and electric field concentration can be avoided.

図27は、配線パターン92をドットパターンを1列にして形成した場合であるが、この場合も、図中のA部のように、配線パターン92が曲げられる角部をドットパターンによって尖らないようにすることができ、電界の集中を避けることができる。   FIG. 27 shows a case in which the wiring pattern 92 is formed by arranging the dot pattern in one line. In this case as well, the corner where the wiring pattern 92 is bent is not sharpened by the dot pattern as in the A part in the figure. And concentration of the electric field can be avoided.

図28は、本発明の原理によって形成されるデバイス基板の1デバイスの例である。基板上に先に形成されている矩形あるいは矩形の組み合わせによって構成された1対の素子電極(電極パターン)93に、あとから微粒子含有溶液を噴射し、デバイスを形成した例である。この場合も所望のデバイス形状とするために、ドットパターン94(デバイスパターン部)のパターンが帯状に形成されるとともに、その帯状パターンを途中で、90度曲げられたようなパターンとしている。そして、図中のB部のように、ドットパターン94が直交する2方向(図中の矢印方向)に曲がる領域の外側領域を曲線形状となるようにしているが、このようにしてパターンの曲がった角部をドットパターンを形成することにより尖らないようにすることができ、電界の集中を避けることができる。   FIG. 28 is an example of one device on a device substrate formed in accordance with the principles of the present invention. This is an example in which a device is formed by later spraying a fine particle-containing solution onto a pair of element electrodes (electrode patterns) 93 formed by a rectangle or a combination of rectangles previously formed on a substrate. Also in this case, in order to obtain a desired device shape, the pattern of the dot pattern 94 (device pattern portion) is formed in a band shape, and the band pattern is a pattern that is bent 90 degrees in the middle. And, as shown in the B part in the figure, the outer area of the area where the dot pattern 94 bends in two orthogonal directions (in the direction of the arrow in the figure) has a curved shape. In this way, the pattern is bent. By forming a dot pattern, the corners can be prevented from being sharpened, and electric field concentration can be avoided.

図29は、デバイスパターンをドットパターン94を1列にして形成した場合であるが、この場合も、図中のB部のように、パターンが曲げられる角部をドットパターンによって尖らないようにすることができ、電界の集中を避けることができる。   FIG. 29 shows a case where the dot pattern 94 is formed in one row, but in this case as well, the corner where the pattern is bent is prevented from being sharpened by the dot pattern as in the B portion in the figure. And concentration of the electric field can be avoided.

ところで、図15、図21、図23、図26、図27に示したドットの組み合わせによる配線パターン92は、縦長方向に伸びた帯状パターンとして形成される、あるいは図16、図22、図28、図29のデバイスにおいても、ドットパターン94は帯状パターンとして形成されるが、このような帯状パターンが伸びている方向は、前述の図2〜図4で説明したX方向あるいはY方向、すなわち基板14と噴射ヘッド11との相対移動方向(噴射ヘッドを搭載したキャリッジ12の移動方向、あるいは基板14の移動方向)と平行にすることにより、溶液を噴射制御するためのパターン情報およびその制御を単純化でき、高精度な各パターン形成を低コストで実現できる。
また同様にこれらの方向、すなわちパターンが伸びている方向は、使用する矩形基板の各辺の方向、あるいは形成されるデバイス群のマトリックス配列の方向と平行にすることにより、位置決め、あるいは各パターン形成を高精度にできる。
By the way, the wiring pattern 92 by the combination of dots shown in FIGS. 15, 21, 23, 26, and 27 is formed as a belt-like pattern extending in the longitudinal direction, or FIGS. 16, 22, 28, and 28. Also in the device of FIG. 29, the dot pattern 94 is formed as a belt-like pattern. The direction in which such a belt-like pattern extends is the X direction or the Y direction described with reference to FIGS. The pattern information for controlling the ejection of the solution and the control thereof are simplified by making the direction parallel to the relative movement direction (the movement direction of the carriage 12 on which the ejection head is mounted or the movement direction of the substrate 14). It is possible to form each pattern with high accuracy at low cost.
Similarly, these directions, that is, the direction in which the pattern is extended, are positioned or formed by making each side of the rectangular substrate to be used parallel to the direction of the matrix arrangement of the device group to be formed. Can be made with high accuracy.

次に本発明のさらに他の特徴について説明する。本発明の機能を付与された基板は、無数の微細微粒子、ナノ微粒子を溶液中に分散させてなる微粒子含有溶液をインクジェットの原理で空中を飛翔させ、基板上に液滴として付与して製作されるものであるが、高精度かつ高品位な機能を付与された基板を製作するためには、基板上にナノ微粒子含有溶液を噴射、付与して、微細なパターン形成を行う際の基板の表面粗さとナノ微粒子の大きさを最適化しておく必要がある。   Next, still another feature of the present invention will be described. The substrate provided with the function of the present invention is manufactured by applying a fine particle-containing solution in which numerous fine particles and nanoparticles are dispersed in a solution, flying in the air on the principle of ink jet, and applying them as droplets on the substrate. However, in order to produce a substrate with a high-precision and high-quality function, the surface of the substrate when a fine pattern is formed by spraying and applying a solution containing nano-particles onto the substrate. It is necessary to optimize the roughness and the size of the nanoparticles.

とりわけ本発明では前述のように、微粒子含有溶液の付与にインクジェット原理を利用しているが、本発明に適用される基板は、紙のようにインクの溶媒を吸収するといった吸液作用がない基板であるため、インクジェット記録装置と同じ考えが通用しない。   In particular, in the present invention, as described above, the ink jet principle is used for applying the fine particle-containing solution. However, the substrate applied to the present invention is a substrate that does not absorb liquid such as paper and absorbs the solvent of the ink. Therefore, the same idea as the ink jet recording apparatus is not valid.

具体的には本発明においては、噴射付与された微粒子含有溶液は、基板上にメニスカス状に残留する。そして一定時間経過後溶液分が蒸発、乾燥して、固形分が基板上に残る。この場合、本発明の基板はインクジェットの紙の繊維のような吸液作用がないため、良好なドットパターン形成において、紙にインクが付着する原理をそのまま踏襲して考えることはあまり意味がない。   Specifically, in the present invention, the sprayed fine particle-containing solution remains in a meniscus shape on the substrate. Then, after a certain period of time, the solution is evaporated and dried, and the solid content remains on the substrate. In this case, since the substrate of the present invention does not have a liquid absorbing action like that of ink-jet paper fibers, it does not make much sense to follow the principle of ink adhering to paper as it is in forming a good dot pattern.

本発明ではこれらを考慮して、良好なパターンを形成するために基板の表面粗さについて検討するべきであると考えた。
たとえば、基板の表面粗さというのは、その表面の凹凸であるが、図30のように、この凹凸からはみ出すような大きさの粒子85が、基板の表面86に付着すると、良好なパターンあるいはデバイスが得られないであろう。一方で、図31のように、粒子85が基板表面86の凹凸以下の大きさの粒子であれば、良好なパターンあるいはデバイスが得られるであろう。本発明ではこの点に鑑み、あらかじめ表面粗さのわかっている基板上に、サイズの異なる微粒子を含有させた溶液によって、パターンを形成し、その形成されたパターンの良否を評価した。
In the present invention, it was considered that the surface roughness of the substrate should be examined in order to form a good pattern in consideration of these.
For example, the surface roughness of the substrate is the unevenness of the surface. As shown in FIG. 30, when particles 85 having a size that protrudes from the unevenness adhere to the surface 86 of the substrate, a good pattern or The device will not be obtained. On the other hand, as shown in FIG. 31, if the particle 85 is a particle having a size not larger than the unevenness of the substrate surface 86, a good pattern or device will be obtained. In the present invention, in view of this point, a pattern is formed on a substrate whose surface roughness is known in advance using a solution containing fine particles having different sizes, and the quality of the formed pattern is evaluated.

実験は、パイレックス(R)ガラスを研摩し、その表面粗さが0.01s〜0.02sとなるようにし、その研摩された基板上に前述のAg微粒子含有溶液(ここでは、微粒子径が0.0005μm〜0.2μmのものを使用)を前述のH4噴射ヘッド(ノズル径Φ5μm)と組み合わせて噴射させ、ドットをつなぎあわせたパターンを形成し、そのパターンの滑らかさを顕微鏡下で観察し、官能評価し、良〜可〜不良(○〜△〜×)を判断した。   In the experiment, Pyrex (R) glass was polished so that the surface roughness was 0.01 s to 0.02 s, and the above Ag fine particle-containing solution (here, the fine particle diameter was 0) on the polished substrate. .0005 μm to 0.2 μm) is used in combination with the aforementioned H4 jet head (nozzle diameter Φ5 μm) to form a pattern in which dots are connected, and the smoothness of the pattern is observed under a microscope. Sensory evaluation was performed, and good to good to bad (◯ to Δ to x) were judged.

実験条件の詳細を以下に示す。パターンは縦方向に1列で、約Φ8μmのドットを約4μmピッチで約100個打ち込んだものである。
使用した噴射ヘッドはH4噴射ヘッドであり、ノズル(吐出口)の数が64個で、その配列密度が100dpiのものである。噴射ヘッドと基板は相対運動(ここでは、基板固定、噴射ヘッドをキャリッジ走査)を行い、その制御をμオーダーで制御し、また噴射のタイミングをコントロールし、上記のように約4μmピッチによるドット付着を行った。
Details of the experimental conditions are shown below. The pattern is one row in the vertical direction and about 100 dots of about Φ8 μm are implanted at a pitch of about 4 μm.
The used ejection head is an H4 ejection head having 64 nozzles (discharge ports) and an arrangement density of 100 dpi. The ejection head and the substrate move relative to each other (here, the substrate is fixed and the ejection head is scanned by carriage), the control is controlled in μ order, and the timing of ejection is controlled. As described above, dots are deposited at a pitch of about 4 μm. Went.

液滴噴射の駆動電圧はピエゾ素子への入力電圧を15Vとし、また駆動周波数は10kHzとした。噴射滴の体積がいつもほぼ1plである。また滴飛翔時の滴の形状を、パターン形成と同じ条件で別途噴射、観察し、その形状が、基板面に付着する直前(今本発明例では3mm)にほぼ丸い滴になるように駆動波形を制御して噴射させた(図12)。なお完全に丸い球状が得られず、飛翔方向に伸びた柱状であっても、駆動波形を制御するだけで容易にその直径の3倍以内の長さにはなる(l≦3d)ようにできた(図13)。またその際、飛翔滴後方に複数の微小な滴(サテライト微小滴81)を伴うことのない駆動条件(駆動波形)を選んだ。   As the driving voltage for droplet ejection, the input voltage to the piezo element was 15 V, and the driving frequency was 10 kHz. The volume of the spray droplet is always about 1 pl. Also, the droplet shape at the time of droplet flight is separately ejected and observed under the same conditions as pattern formation, and the drive waveform is such that the shape becomes a substantially round droplet immediately before adhering to the substrate surface (3 mm in the present invention example). Were controlled and jetted (FIG. 12). Note that even if a rounded spherical shape is not obtained and the columnar shape extends in the flight direction, it can be easily reduced to a length within three times its diameter (l ≦ 3d) simply by controlling the drive waveform. (FIG. 13). At that time, a driving condition (driving waveform) that does not involve a plurality of minute droplets (satellite minute droplets 81) behind the flying droplets was selected.

前述のようにAg微粒子含有溶液は、微粒子径が0.0005μm〜0.2μmまで異なるものをそれぞれ準備して使用した(溶液No.は共通である)が、微粒子径が0.02μm以上の場合には、ノズル目詰まりが発生し始めるので、形成したパターンのうち、目詰まりが生じなくて、良好にパターン形成されたもののみを選別して評価を行った。以下に結果を示す。   As described above, Ag fine particle-containing solutions having different fine particle sizes ranging from 0.0005 μm to 0.2 μm were prepared and used (solution No. is common), but the fine particle size was 0.02 μm or more. Since nozzle clogging started to occur, only those patterns that were well clogged without clogging among the formed patterns were selected and evaluated. The results are shown below.

Figure 0004312036
Figure 0004312036

以上の結果より、溶液に含有される微粒子は、基板のパターンが形成される面の表面粗さ以下の大きさとすることにより、滑らかな良好なパターンが形成できることがわかる。一方で、微粒子の大きさをそれより大きくすると、パターン形状の滑らかさが損なわれることがわかる。   From the above results, it can be seen that the fine particles contained in the solution can form a smooth and favorable pattern by setting the size to be less than the surface roughness of the surface on which the pattern of the substrate is formed. On the other hand, when the size of the fine particles is larger than that, the smoothness of the pattern shape is impaired.

次に本発明のさらに他の特徴について説明する。本発明の機能を付与された基板は、無数の微細微粒子、ナノ微粒子を溶液中に分散させてなる微粒子含有溶液をインクジェットの原理で空中を飛翔させ、基板上に液滴として付与して製作されるものであるが、高品位な機能を付与された基板を長期にわたって安定して製作するためには、その製造装置が安定して一定の性能を維持するものでなくてはならない。ここで一番重要な点は噴射ヘッドの長期性能安定性である。   Next, still another feature of the present invention will be described. The substrate provided with the function of the present invention is manufactured by applying a fine particle-containing solution in which numerous fine particles and nanoparticles are dispersed in a solution, flying in the air on the principle of ink jet, and applying them as droplets on the substrate. However, in order to stably manufacture a substrate having a high-quality function over a long period of time, the manufacturing apparatus must stably maintain a certain level of performance. The most important point here is the long-term performance stability of the ejection head.

前述のように本発明に使用する微粒子含有溶液は、液体に微粒子を分散させた溶液であるが、この微粒子は溶液中に分散している砥粒のような存在であり、この溶液を大量使用した場合、噴射ヘッドの溶液の通り道を損傷させたり、摩耗させたりするという問題がある。通り道の中でもとりわけ吐出口部(ノズル部)のキズや、摩耗は溶液の液滴噴射性能に影響を及ぼすため問題となる。   As described above, the fine particle-containing solution used in the present invention is a solution in which fine particles are dispersed in a liquid, but the fine particles are present like abrasive grains dispersed in the solution, and this solution is used in large quantities. In such a case, there is a problem that the passage of the solution of the jet head is damaged or worn. Among the passages, scratches and abrasion of the discharge port (nozzle) are particularly problematic because they affect the droplet ejection performance of the solution.

ところでこのキズや、摩耗は、2つの物体が互いにぶつかり合う、あるいはこすれあう際に生ずるものであるから、互いの物体の硬さを適切に選ぶことにより、解決できるものと考えられる。またキズについても、これが噴射ヘッドの液滴噴射性能に影響を及ぼすのは事実ではあるが、どのくらい影響を及ぼすのかは、キズの大きさと溶液の通り道の大きさとによって決まると考えられる。たとえば、内径Φ15mm〜Φ20mmの放水用のホースにナノメーターオーダーのキズがあったとしても、放水流量に多大な影響を及ぼすことはあり得ない。   By the way, the scratches and wear are caused when two objects collide with each other or rub against each other. Therefore, it is considered that they can be solved by appropriately selecting the hardness of each other. In addition, it is true that scratches affect the droplet jetting performance of the jet head, but how much the scratches are affected is considered to be determined by the size of the scratch and the size of the solution path. For example, even if a water discharge hose having an inner diameter of Φ15 mm to Φ20 mm has scratches on the order of nanometers, the water discharge flow rate cannot be greatly affected.

本発明ではこれらの点を考慮しながら、吐出口部の材質の硬さと、微粒子の材質の硬さならびに吐出口部の大きさを鋭意検討したものである。
使用した噴射ヘッドは、前述のH1噴射ヘッド〜H3噴射ヘッドと同じものである。すなわち図5、図6に示したようなピエゾ素子46を液滴吐出の原動力とし、電気−機械変換素子であるピエゾ素子46の機械的変位を液室の振動板の変位として、その変位作用力で、微細な吐出口から液滴を噴射するものである。
In the present invention, these points are considered, and the hardness of the material of the discharge port, the hardness of the material of the fine particles, and the size of the discharge port are intensively studied.
The used ejection head is the same as the aforementioned H1 ejection head to H3 ejection head. That is, the piezo element 46 as shown in FIGS. 5 and 6 is used as a driving force for droplet discharge, and the mechanical displacement of the piezo element 46 as an electro-mechanical conversion element is used as the displacement of the diaphragm of the liquid chamber. Thus, droplets are ejected from a fine discharge port.

なお、図には示していないが、ノズル一面に別途ノズル孔を穿孔したノズルプレートを設けた構造とした噴射ヘッドを使用している。またそのノズル数は64個であり、配列密度は100dpiである。
このような噴射ヘッドを使用し、一定時間溶液噴射を行うことにより、吐出口部(ノズル孔部)にキズが生じるかどうか、また、溶液滴吐出性能の劣化により、形成されるパターン形状(ドットパターンの形状良否)、パターン性能の劣化(抵抗値変化)が生じるかどうかを調べた。マルチノズルプレートは、材料およびノズル径(ここでは丸形状とした)を変えたものを準備した。パターン性能は、噴射初期に形成したパターンと一定時間噴射を行った後に形成したパターンの抵抗値の違いを調べた。
Although not shown in the drawing, an ejection head having a structure in which a nozzle plate having a nozzle hole perforated separately is provided on one surface of the nozzle is used. The number of nozzles is 64, and the arrangement density is 100 dpi.
By using such an ejection head and performing solution ejection for a certain period of time, whether or not the ejection port (nozzle hole) is scratched and the pattern shape (dots) formed due to the deterioration of the solution droplet ejection performance Whether the shape of the pattern was good) and whether the pattern performance was deteriorated (resistance value change) were examined. Multi-nozzle plates were prepared with different materials and nozzle diameters (here rounded). Regarding the pattern performance, the difference in resistance between the pattern formed at the initial stage of injection and the pattern formed after performing the injection for a certain period of time was examined.

噴射ヘッドの駆動電圧は20V、駆動周波数は10kHzとし、100時間連続噴射を行い、噴射後の吐出口部分をSEM観察して、キズの有無を調べた。
吐出口径は、それぞれΦ20μm(H1噴射ヘッド)、Φ15μm(H2噴射ヘッド)、Φ10μm(H3噴射ヘッド)のものを用意した。
比較参考例として、吐出口径がΦ36μmのもの(参考ヘッド)も用意した。この場合は、吐出口の数が48個で、その配列密度が60dpiのものである。噴射ヘッドの駆動電圧は30V、駆動周波数は3.8kHzとし、260時間連続噴射を行った。
The ejection head drive voltage was 20 V, the drive frequency was 10 kHz, and continuous ejection was performed for 100 hours. The ejection port portion after ejection was observed with an SEM to check for scratches.
The discharge port diameters were prepared with Φ20 μm (H1 jet head), Φ15 μm (H2 jet head), and Φ10 μm (H3 jet head), respectively.
As a comparative reference example, one having a discharge port diameter of Φ36 μm (reference head) was also prepared. In this case, the number of discharge ports is 48 and the arrangement density is 60 dpi. The ejection head drive voltage was 30 V, the drive frequency was 3.8 kHz, and continuous ejection was performed for 260 hours.

ノズルプレートの厚さは、H1噴射ヘッド、H2噴射ヘッドは30μmとし、H3噴射ヘッドは20μm、参考ヘッドは40μmとした。噴射時の液滴の速度は、いずれの噴射ヘッドの場合も約7m/sとした。
ノズルプレート材質はNiとオーステナイト系ステンレスSUS304とし、Ni材質のものはエレクトロフォーミング法でマルチノズルプレートを製作し、SUS304材質のものは、ステンレス箔に放電加工によってノズル孔を穿孔した。それぞれ硬度をビッカース硬度計で測定したところ、Ni材質の場合はビッカース硬度Hvが58〜63、SUS304材質のものはビッカース硬度Hvが170〜190であった。
The thickness of the nozzle plate was 30 μm for the H1 jet head and the H2 jet head, 20 μm for the H3 jet head, and 40 μm for the reference head. The speed of the droplets at the time of jetting was about 7 m / s in any jet head.
The nozzle plate was made of Ni and austenitic stainless steel SUS304. A Ni nozzle made of a multi-nozzle plate by an electroforming method, and a nozzle made of SUS304 made of stainless steel foil was drilled with a nozzle hole by electric discharge machining. When the hardness was measured with a Vickers hardness meter, the Vickers hardness Hv was 58 to 63 in the case of Ni material, and the Vickers hardness Hv was 170 to 190 in the case of SUS304 material.

使用した液体は、前述のように微粒子を水を主体とする分散媒に分散せしめてなる水性系溶液である。微粒子は以下の7種類(S1〜S7)である。それぞれ含有微粒子の元素名と、そのバルク状態におけるビッカース硬度Hvを示した。なおこのビッカース硬度Hvは、金属データブック(日本金属学会編、改定3版、出版:丸善)の値を掲載した。それぞれの溶液における微粒子含有量は約8%とし、また微粒子径は0.01μm〜0.02μmであった。   The liquid used is an aqueous solution in which fine particles are dispersed in a dispersion medium mainly composed of water as described above. The fine particles are the following seven types (S1 to S7). The element names of the contained fine particles and the Vickers hardness Hv in the bulk state are shown. In addition, this Vickers hardness Hv published the value of the metal data book (edited by the Japan Institute of Metals, revised 3rd edition, published by Maruzen). The fine particle content in each solution was about 8%, and the fine particle diameter was 0.01 μm to 0.02 μm.

Figure 0004312036
Figure 0004312036

これらのサンプル溶液および噴射ヘッドを使用して評価した結果を以下に示す。表中、キズの○は100時間噴射後に、目立ったキズが確認できなかったもの、×はノズル形状、あるいは寸法にまでも影響をおよぼすような多数のすりキズが存在したものである。パターン形状の○は100時間噴射後に、パターンを作製した際の、ドットパターンが狙いの位置(一対の電極間)に良好な丸い形状で形成されたもの(図11(A))であり、×は位置がやや狙いの場所から外れていたり、形状がいびつであったり、微小滴が周囲に飛散していたりしたもの(図11(B))である。パターン性能の○×は、噴射初期に形成したパターンと一定時間噴射を行った後に形成したパターンの抵抗値の違いであり、○は100時間噴射後にパターンを作製した際の抵抗値が、噴射初期に形成したパターンとほとんど同じであったもの(実用レベル)であり、×は100時間噴射後にパターンを作製した際の抵抗値が異常に大きかったり、あるいは短絡していた場合(非実用レベル)である。なお、参考ヘッドの場合の噴射時間は260時間である。   The results of evaluation using these sample solutions and the ejection head are shown below. In the table, scratches ○ indicate that no conspicuous scratches could be confirmed after 100 hours of injection, and × indicates that a number of scratches that affect the nozzle shape or dimensions exist. The pattern shape ○ is a dot pattern formed in a good round shape at the target position (between a pair of electrodes) when the pattern was produced after 100 hours of jetting (FIG. 11A). Is the one where the position is slightly off from the target position, the shape is irregular, or the micro droplets are scattered around (FIG. 11B). XX of the pattern performance is the difference in resistance value between the pattern formed at the initial stage of injection and the pattern formed after performing the injection for a certain period of time, and ○ is the resistance value when the pattern was prepared after 100 hours of injection. The pattern is almost the same as the pattern formed in (Practical level), and x is when the resistance value is abnormally large or short-circuited after 100 hours of spraying (Non-practical level). is there. In the case of the reference head, the ejection time is 260 hours.

Figure 0004312036
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Figure 0004312036
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Figure 0004312036
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Figure 0004312036
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以上の結果より、含有微粒子の硬度が、吐出口材質より大であるもの(S3、S6)の場合、吐出口に傷がつくことがわかる。またそれによって形成されたパターン形状は悪く、パターン性能も悪いことがわかる。よって、本発明のような製造装置によって、このようなパターンを形成する場合には、微粒子は吐出口を構成する部材よりやわらかい材料を選ぶ必要があることがわかる。   From the above results, it is understood that when the hardness of the contained fine particles is larger than that of the material of the discharge port (S3, S6), the discharge port is damaged. It can also be seen that the pattern shape formed thereby is poor and the pattern performance is also poor. Therefore, it can be seen that when such a pattern is formed by a manufacturing apparatus such as the present invention, it is necessary to select a material that is softer than the member that forms the discharge port for the fine particles.

なおそのキズに関しては、吐出口の大きさとの関係で、パターン形状が悪くならないものもある。参考ヘッドのように、吐出口径がΦ36μmもある(=面積が約1000μm2)ような場合には、キズはついても吐出口径が大きいために、噴射性能を劣化に至らしめるほどのキズではなく、十分に使用可能なパターン形状が得られている。 Some of the scratches do not deteriorate the pattern shape because of the relationship with the size of the discharge port. As in the case of the reference head, when the discharge port diameter is as large as 36 μm (= the area is about 1000 μm 2 ), since the discharge port diameter is large even if it is scratched, it is not a scratch that would cause the jetting performance to deteriorate, A sufficiently usable pattern shape is obtained.

一方、吐出口径がΦ20μm以下(=面積が314μm2以下)の場合のように、面積比較で参考ヘッドの1/3以下のような場合には、同じようにキズがついても、吐出口径との比較において与える影響は大であり、良好なパターン形状、パターン性能が得られないことがわかる。これは前述の放水用のホースの論理で説明できる。 On the other hand, when the discharge port diameter is Φ20 μm or less (= the area is 314 μm 2 or less), when the area is compared with 1/3 or less of the reference head, even if scratches are similarly caused, It can be seen that the influence on the comparison is great, and a good pattern shape and pattern performance cannot be obtained. This can be explained by the logic of the water discharge hose described above.

つまり、それほど微細なパターンを形成しないのであれば、キズの問題はパターン性能に影響を与えないので気にすることはないが、本発明の実験によれば、吐出口径Φ20μm以下の液滴噴射ヘッドにより、目詰まりが生じないように微粒子含有溶液の微粒子径を0.0005〜0.2μm(0.5〜200nm)、好ましくは0.0005〜0.05μm(0.5〜50nm)として噴射付与し、パターン形成を行うような場合には、吐出口部のキズは、良好なパターン性能を得るのに致命的となる。そしてその致命的となるノズルの大きさの限界値はΦ20μm付近にある。つまりΦ20μm以下のノズルを有する噴射ヘッドによってこのような溶液噴射によるパターン形成を行う場合には、ノズル部にキズができないような溶液および吐出口部材の組み合わせを選ぶ必要がある。すなわち、上記実験結果より明らかなように、微細微粒子は吐出口を構成する部材よりやわらかい材料とする必要がある。   In other words, if a very fine pattern is not formed, the problem of scratches does not affect the pattern performance, so there is no concern. However, according to the experiment of the present invention, a droplet ejecting head having an ejection diameter of Φ20 μm or less In order to prevent clogging, the fine particle size of the fine particle-containing solution is set to 0.0005 to 0.2 μm (0.5 to 200 nm), preferably 0.0005 to 0.05 μm (0.5 to 50 nm). However, when pattern formation is performed, scratches at the discharge port are fatal for obtaining good pattern performance. The critical value of the critical nozzle size is around Φ20 μm. That is, in the case where such a pattern is formed by jetting a solution with an jet head having a nozzle of Φ20 μm or less, it is necessary to select a combination of a solution and a discharge port member that does not damage the nozzle part. That is, as is clear from the above experimental results, the fine particles need to be made of a material that is softer than the member constituting the discharge port.

なお実験では、丸形状のΦ20μmノズル(面積が約314μm2)、Φ15μmノズル(面積が約177μm2)、Φ10μmノズル(面積が約79μm2)を使用したが、噴射ヘッドのノズルとして他の形状(たとえば矩形等)のものを使用する場合には、その面積比較をすればよく、たとえば、18μm×18μmのノズルが、本発明の丸形状のΦ20μmノズルと同等となる。 Note In the experiment, [phi] 20 [mu] m nozzle of a round shape (area of about 314μm 2), Φ15μm nozzle (area of about 177 .mu.m 2), but using Φ10μm nozzle (area of about 79μm 2), other shapes as a nozzle of the ejection head ( For example, when a nozzle having a rectangular shape or the like is used, the areas may be compared. For example, a 18 μm × 18 μm nozzle is equivalent to the round Φ20 μm nozzle of the present invention.

すなわち本発明で、吐出口径がΦ20μm以下という場合、必ずしも丸い形状のノズルだけに適用されるのではなく、ノズル形状が丸形状ではない場合には、その面積比較で相当な値として考えるべきであり、ノズル開口の面積が314μm2以下であれば、丸以外の他の形状のノズルであっても本発明の範囲に含まれるものである。そしてこれは、前述の微粒子径Dpと吐出口径Doとの関係を最適化した目詰まりのない安定した液滴噴射が得られる条件にも適用されることは言うまでもない。 That is, in the present invention, when the discharge port diameter is Φ20 μm or less, it is not necessarily applied only to the round nozzle, and if the nozzle shape is not round, it should be considered as a considerable value in the area comparison. As long as the area of the nozzle opening is 314 μm 2 or less, even nozzles having shapes other than circles are included in the scope of the present invention. Needless to say, this is also applied to conditions for obtaining stable droplet ejection without clogging, in which the relationship between the fine particle diameter Dp and the discharge port diameter Do is optimized.

以上の説明から明らかなように、本発明は、パターン配線基板あるいはデバイス基板を製作する技術であるが、数10μm〜数μmという非常に微細なパターンを従来のようなフォトリソ技術によるのではなく、従来にはない微小な吐出口を有する噴射ヘッドによって微粒子含有溶液の液滴を基板に直接噴射付与するという簡単な装置で、パターンやデバイスをダイレクト製作するようにしている。したがって、いわゆる半導体製造プロセスで使用されている高価な製造装置を必要とせず、低コストでかつ安定して製作できるようになった。   As is apparent from the above description, the present invention is a technique for manufacturing a pattern wiring board or a device substrate, but a very fine pattern of several tens of μm to several μm is not based on a conventional photolithography technique, Patterns and devices are directly manufactured by a simple apparatus in which droplets of a fine particle-containing solution are directly sprayed onto a substrate by an ejecting head having a minute ejection port that has not been conventionally available. Therefore, an expensive manufacturing apparatus used in a so-called semiconductor manufacturing process is not required, and it can be manufactured stably at a low cost.

本発明の液滴噴射製造装置によって形成されるパターン配線の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of the pattern wiring formed by the droplet jet manufacturing apparatus of this invention. 本発明のパターン配線基板あるいはデバイス基板を製造する液滴噴射製造装置の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of the droplet jet manufacturing apparatus which manufactures the pattern wiring board or device board | substrate of this invention. 本発明のパターン配線基板あるいはデバイス基板を製造する液滴噴射製造装置の他の実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other Example of the droplet jet manufacturing apparatus which manufactures the pattern wiring board or device board | substrate of this invention. 本発明のパターン配線基板あるいはデバイス基板の製造に適用される液滴付与装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the droplet application apparatus applied to manufacture of the pattern wiring board or device board | substrate of this invention. 本発明に好適に使用されるピエゾ素子利用の噴射ヘッドの液滴噴射原理を説明する図である。It is a figure explaining the droplet jetting principle of the jet head using a piezoelectric element suitably used for this invention. 本発明に好適に使用されるピエゾ素子利用の噴射ヘッドの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ejection head using a piezoelectric element suitably used for this invention. 本発明に好適に適用されるサーマル方式(バブル方式)の液体噴射ヘッドの例である。2 is an example of a thermal type (bubble type) liquid jet head suitably applied to the present invention. マルチノズル型の液体噴射ヘッドをノズル側から見た図である。FIG. 5 is a diagram of a multi-nozzle type liquid jet head viewed from the nozzle side. マルチノズル型の液体噴射ヘッドを噴射する溶液ごとに積層し、ユニット化した図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a unit in which a multi-nozzle liquid ejecting head is stacked for each solution to be ejected. ユニット化したヘッドの斜視図である。It is a perspective view of the head unitized. 本発明の液滴噴射製造装置によって、良好なパターン形成を行う条件を見出すために使用したテストパターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the test pattern used in order to find the conditions which perform favorable pattern formation with the droplet jet manufacturing apparatus of this invention. 本発明の液滴噴射製造装置に使用される噴射ヘッドで機械的変位による作用力で噴射した場合の液滴飛翔形状の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the droplet flight shape at the time of ejecting with the action force by mechanical displacement with the ejection head used for the droplet ejection manufacturing apparatus of this invention. 本発明の液滴噴射製造装置に使用される噴射ヘッドで機械的変位による作用力で噴射した場合の他の液滴飛翔形状の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the other droplet flight shape at the time of ejecting with the action force by mechanical displacement with the ejecting head used for the droplet ejecting manufacturing apparatus of this invention. 膜沸騰気泡による作用力で噴射した場合の液滴飛翔形状の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the droplet flight shape at the time of ejecting with the action force by a film | membrane boiling bubble. 本発明の原理により、液滴あるいは溶液のドットを組み合わせてパターン配線を形成する例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which forms a pattern wiring combining the dot of a droplet or a solution based on the principle of this invention. 本発明の原理により、液滴あるいは溶液のドットを組み合わせてデバイスを形成する例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which forms a device combining the dot of a droplet or a solution based on the principle of this invention. 図15の例でコーナー部における異常放電を改良した例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which improved the abnormal discharge in a corner part in the example of FIG. 図16の例でコーナー部における異常放電を改良した例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which improved the abnormal discharge in a corner part in the example of FIG. 図15の例でコーナー部における異常放電を改良した他を説明するための図の例である。It is an example of the figure for demonstrating the other which improved the abnormal discharge in a corner part in the example of FIG. 図16の例でコーナー部における異常放電を改良した他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example which improved the abnormal discharge in a corner part in the example of FIG. 図15の例でコーナー部を被覆し異常放電を改良した例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which covered the corner part in the example of FIG. 15, and improved abnormal discharge. 図16の例でコーナー部を被覆し異常放電を改良した例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which coat | covered the corner part and improved abnormal discharge in the example of FIG. コーナー部における異常放電を改良した他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example which improved the abnormal discharge in a corner part. コーナー部における異常放電を改良した他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example which improved the abnormal discharge in a corner part. 図1(B)の配線パターンの一部(角部)を拡大した図である。It is the figure which expanded a part (corner part) of the wiring pattern of FIG.1 (B). 本発明の原理によって形成されるパターン配線基板のパターン配線の1例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one example of the pattern wiring of the pattern wiring board formed by the principle of this invention. 本発明の原理によって形成されるパターン配線基板のパターン配線の他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example of the pattern wiring of the pattern wiring board formed by the principle of this invention. 本発明の原理によって形成されるデバイス基板の1デバイスの例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of 1 device of the device substrate formed by the principle of this invention. 本発明の原理によって形成されるデバイス基板のデバイスの他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example of the device of the device substrate formed by the principle of this invention. 基板の表面粗さより大である微粒子を含有した溶液によってドットパターンを形成した場合の、微粒子と表面粗さの関係を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the relationship between microparticles | fine-particles and surface roughness at the time of forming a dot pattern with the solution containing the microparticles | fine-particles larger than the surface roughness of a board | substrate. 基板の表面粗さ以下の大きさの微粒子を含有した溶液によってドットパターンを形成した場合の、微粒子と表面粗さの関係を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the relationship between microparticles | fine-particles and surface roughness at the time of forming a dot pattern with the solution containing the microparticles | fine-particles below the surface roughness of a board | substrate.

符号の説明Explanation of symbols

1…配線パターン、2,3…端子、10…基板、11…噴射ヘッドユニット(噴射ヘッド)、12…キャリッジ、13…基板保持台、14…基板、15…供給チューブ、16…信号供給ケーブル、17,21…コントロールボックス、18…X方向スキャンモータ、19…Y方向スキャンモータ、20…コンピュータ、22…基板位置決め/保持手段、31…ヘッドアライメント制御機構、32…検出光学系、33…噴射ヘッド、34…ヘッドアライメント微動機構、35…制御用コンピュータ、36…画像識別機構、37…XY方向走査機構、38…位置検出機構、39…位置補正制御機構、40…噴射ヘッド駆動・制御機構、41…光軸、42…素子電極、43…液滴、44…液滴着弾位置、45…流路、46…ピエゾ素子、47…溶液、48…ノズル、49…フィルター、65…ノズル、66…発熱体基板、67…蓋基板、68…シリコン基板、69…個別電極、70…共通電極、71…発熱体、74…溝、75…凹部領域、76…溶液流入口、81…サテライト微小滴、82…素子電極(ITO透明電極)、83…ドットパターン、84…微小滴、85…粒子、86…基板表面。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wiring pattern, 2, 3 ... Terminal, 10 ... Board | substrate, 11 ... Ejection head unit (ejection head), 12 ... Carriage, 13 ... Substrate holding base, 14 ... Substrate, 15 ... Supply tube, 16 ... Signal supply cable, DESCRIPTION OF SYMBOLS 17, 21 ... Control box, 18 ... X direction scan motor, 19 ... Y direction scan motor, 20 ... Computer, 22 ... Substrate positioning / holding means, 31 ... Head alignment control mechanism, 32 ... Detection optical system, 33 ... Ejection head , 34... Head alignment fine movement mechanism, 35... Control computer, 36... Image identification mechanism, 37... XY direction scanning mechanism, 38 ... position detection mechanism, 39. ... Optical axis, 42 ... Element electrode, 43 ... Droplet, 44 ... Droplet landing position, 45 ... Flow path, 46 ... Piezo element, 47 ... Solution 48 ... Nozzle, 49 ... Filter, 65 ... Nozzle, 66 ... Heating element substrate, 67 ... Cover substrate, 68 ... Silicon substrate, 69 ... Individual electrode, 70 ... Common electrode, 71 ... Heating element, 74 ... Groove, 75 ... Recess Area, 76 ... Solution inlet, 81 ... Satellite microdroplet, 82 ... Element electrode (ITO transparent electrode), 83 ... Dot pattern, 84 ... Microdroplet, 85 ... Particle, 86 ... Substrate surface.

Claims (17)

吸液作用のないフレキシブル基板上に形成された電極パターン上ならびに前記フレキシブル基板上に、大きさがΦ20μm以下の吐出口を有するインクジェット原理の噴射ヘッドによって微粒子含有溶液を噴射付与し、前記フレキシブル基板上ならびに該フレキシブル基板上の電極パターン上にドットによるパターンを形成し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記フレキシブル基板上ならびに電極パターン上に残留させることによってパターン配線あるいは電子デバイスを形成する溶液噴射型製造装置において、前記微粒子の大きさをDp、前記吐出口の径をDoとするとき、0.0001≦Dp/Do≦0.01とし、前記噴射ヘッドは、機械的変位による作用力で前記溶液を噴射させ、飛翔時の溶液の形状を、前記フレキシブル基板面に付着する直前にほぼ丸い滴形状である、もしくは飛翔方向に伸びた柱状であってその直径の3倍以内の長さの柱状であり、飛翔溶液の後方に複数の微小な滴を伴わないようにした溶液噴射型製造装置であって、前記吐出口は、前記微粒子含有溶液中の微粒子より硬い材質よりなる開口とし、前記吐出口の上流部であって、該吐出口に最も近い位置にフィルターを設けるとともに、該フィルターは前記溶液中の微粒子粒径の30倍以上の大きさの異物をトラップするフィルターであるとともに、前記微粒子粒径は前記フレキシブル基板の表面粗さ以下としたことを特徴とする溶液噴射型製造装置。 On the electrode pattern formed on a flexible substrate having no liquid absorbing effect as well as on the flexible substrate, a fine particle-containing solution was injected imparted by ejecting head of an ink jet principle size has the following discharge opening [phi] 20 [mu] m, the flexible substrate And forming a pattern with dots on the electrode pattern on the flexible substrate, volatilizing the volatile components in the pattern with the dots after application, and leaving the solid content on the flexible substrate and the electrode pattern to form pattern wiring or In a solution jet manufacturing apparatus for forming an electronic device, when the size of the fine particles is Dp and the diameter of the discharge port is Do, 0.0001 ≦ Dp / Do ≦ 0.01, and the jet head is a machine Shape of the solution at the time of flight The a generally rounded drop shape just prior to adhering the flexible substrate surface, or a columnar shape extending in the flight direction a columnar three times within the length of its diameter, a plurality of minute behind the flight solution In the solution injection type manufacturing apparatus in which no droplet is accompanied, the discharge port is an opening made of a material harder than the fine particles in the fine particle-containing solution, and is an upstream portion of the discharge port, A filter is provided at the closest position, and the filter traps a foreign substance having a size of 30 times or more of the fine particle diameter in the solution, and the fine particle diameter is equal to or less than the surface roughness of the flexible substrate. the solution injection type manufacturing apparatus characterized by the. 前記溶液の飛翔距離を3mm以内にするとともに、該溶液の噴射飛翔速度を、前記フレキシブル基板と前記噴射ヘッドとの相対移動速度より速くしたことを特徴とする請求項1に記載の溶液噴射型製造装置。 2. The solution injection mold manufacturing according to claim 1, wherein a flying distance of the solution is set to 3 mm or less, and a spraying speed of the solution is higher than a relative moving speed of the flexible substrate and the spraying head. apparatus. 吸液作用のないフレキシブル基板上に形成された電極パターン上ならびに前記フレキシブル基板上に、大きさがΦ20μm以下の吐出口を有するインクジェット原理の噴射ヘッドによって微粒子含有溶液を噴射付与し、前記フレキシブル基板上ならびに該フレキシブル基板上の電極パターン上にドットによるパターンを形成し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記フレキシブル基板上ならびに電極パターン上に残留させることによってパターン配線あるいは電子デバイスを形成する溶液噴射型製造装置において、前記微粒子の大きさをDp、前記吐出口の径をDoとするとき、0.0001≦Dp/Do≦0.01とし、前記噴射ヘッドは、前記溶液中に熱によって瞬時に発生させた気泡の成長作用力で前記溶液を噴射させるとともに、飛翔時の溶液の形状を、飛翔方向に伸びた細長柱状であってその直径の5倍以上の長さの柱状とし、前記フレキシブル基板と前記噴射ヘッドとの相対移動速度を、前記溶液の噴射飛翔速度の1/3以下にした溶液噴射型製造装置であって、前記吐出口は、前記微粒子含有溶液中の微粒子より硬い材質よりなる開口とし、前記吐出口の上流部であって、該吐出口に最も近い位置にフィルターを設けるとともに、該フィルターは前記溶液中の微粒子粒径の30倍以上の大きさの異物をトラップするフィルターであるとともに、前記微粒子粒径は前記フレキシブル基板の表面粗さ以下としたことを特徴とする溶液噴射型製造装置。 On the electrode pattern formed on a flexible substrate having no liquid absorbing effect as well as on the flexible substrate, a fine particle-containing solution was injected imparted by ejecting head of an ink jet principle size has the following discharge opening [phi] 20 [mu] m, the flexible substrate And forming a pattern with dots on the electrode pattern on the flexible substrate, volatilizing the volatile components in the pattern with the dots after application, and leaving the solid content on the flexible substrate and the electrode pattern to form pattern wiring or In the solution ejection type manufacturing apparatus for forming an electronic device, when the size of the fine particles is Dp and the diameter of the discharge port is Do, 0.0001 ≦ Dp / Do ≦ 0.01, and the ejection head is The solution is generated by the bubble growth action force instantly generated by heat in the solution. With jetting the, the shape of the solution during flight, a slender columnar extending in flight direction and columnar 5 times the length of its diameter, the relative movement speed between the flexible substrate and the ejection head, In the solution injection type manufacturing apparatus, the discharge port is an opening made of a material harder than the fine particles in the fine particle-containing solution, and is an upstream portion of the discharge port. In addition, a filter is provided at a position closest to the discharge port, the filter is a filter for trapping foreign matter having a size of 30 times or more of the particle size of the fine particles in the solution, and the particle size of the flexible substrate A solution injection type manufacturing apparatus characterized by having a surface roughness of or less . 前記飛翔時の溶液は、その形状が細長柱状であるとともに、後方に複数の微小な滴を伴うように高速飛翔させることを特徴とする請求項3に記載の溶液噴射型製造装置。   4. The solution jet manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the solution at the time of flight has an elongated column shape and is caused to fly at high speed so as to be accompanied by a plurality of minute droplets. 吸液作用のないフレキシブル基板上に形成された電極パターン上ならびに前記フレキシブル基板上に、吐出口径がΦ20μm以下のインクジェット原理の噴射ヘッドによって微粒子含有溶液を噴射付与し、前記フレキシブル基板上ならびに該フレキシブル基板上の電極パターン上にドットによるパターンを形成し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記フレキシブル基板上ならびに電極パターン上に残留させることによってパターン配線あるいはデバイスを形成する溶液噴射型製造装置に使用する微粒子含有溶液において、該微粒子含有溶液中の微粒子の大きさをDp、前記吐出口径をDoとするとき、0.0001≦Dp/Do≦0.01とし、前記吐出口を構成する部材よりやわらかい材料とするとともに、前記微粒子粒径は前記フレキシブル基板の表面粗さ以下としたことを特徴とする微粒子含有溶液。 On the electrode pattern formed on a flexible substrate having no liquid absorbing effect as well as on the flexible substrate, discharge port diameter is a fine particle-containing solution was injected imparted by jet head following inkjet principle [phi] 20 [mu] m, on the flexible substrate and the flexible substrate A pattern by dots is formed on the upper electrode pattern, a volatile component in the pattern by the dots after application is volatilized, and solid wiring is left on the flexible substrate and the electrode pattern to form a pattern wiring or device. In the fine particle-containing solution used in the solution injection type manufacturing apparatus, when the size of the fine particles in the fine particle-containing solution is Dp and the discharge port diameter is Do, 0.0001 ≦ Dp / Do ≦ 0.01, and the discharge with a softer material than the members constituting the outlet, Serial fine particle size fine particle-containing solution characterized in that it has less surface roughness of the flexible substrate. 吸液作用のないフレキシブル基板上に形成された電極パターン上ならびに前記フレキシブル基板上に、吐出口径がΦ20μm以下のインクジェット原理の噴射ヘッドによって微粒子含有溶液を噴射付与し、前記フレキシブル基板上ならびに該フレキシブル基板上の電極パターン上にドットによるパターンを形成し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記フレキシブル基板上ならびに電極パターン上に残留させることによってパターン配線あるいはデバイスを形成する溶液噴射型製造装置によって製作されるパターン配線基板において、前記ドットによるパターン中の微粒子の大きさをDp、前記吐出口径をDoとするとき、0.0001≦Dp/Do≦0.01とするとともに、前記ドットによるパターン中の微粒子は、前記吐出口を構成する部材よりやわらかい材料であるとともに、前記微粒子粒径は前記フレキシブル基板の表面粗さ以下としたことを特徴とするパターン配線基板。 On the electrode pattern formed on a flexible substrate having no liquid absorbing effect as well as on the flexible substrate, discharge port diameter is a fine particle-containing solution was injected imparted by jet head following inkjet principle [phi] 20 [mu] m, on the flexible substrate and the flexible substrate A pattern by dots is formed on the upper electrode pattern, a volatile component in the pattern by the dots after application is volatilized, and solid wiring is left on the flexible substrate and the electrode pattern to form a pattern wiring or device. In the pattern wiring board manufactured by the solution injection type manufacturing apparatus, when the size of the fine particles in the pattern by the dots is Dp and the discharge port diameter is Do, 0.0001 ≦ Dp / Do ≦ 0.01. , In the pattern by the dots The patterned wiring board is characterized in that the particles are made of a material softer than a member constituting the discharge port, and the particle diameter is set to be equal to or less than the surface roughness of the flexible substrate. 吸液作用のないフレキシブル基板上に形成された電極パターン上ならびに前記フレキシブル基板上に、吐出口径がΦ20μm以下のインクジェット原理の噴射ヘッドによって微粒子含有溶液を噴射付与し、前記フレキシブル基板上ならびに該フレキシブル基板上の電極パターン上にドットによるパターンを形成し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記フレキシブル基板上ならびに電極パターン上に残留させることによってパターン配線あるいはデバイスを形成する溶液噴射型製造装置によって製作される機能を付与されたデバイス基板において、前記ドットによるパターン中の微粒子の大きさをDp、前記吐出口径をDoとするとき、0.0001≦Dp/Do≦0.01とするとともに、前記ドットによるパターン中の微粒子は、前記吐出口を構成する部材よりやわらかい材料であるとともに、前記微粒子粒径は前記フレキシブル基板の表面粗さ以下としたことを特徴とするデバイス基板。 On the electrode pattern formed on a flexible substrate having no liquid absorbing effect as well as on the flexible substrate, discharge port diameter is a fine particle-containing solution was injected imparted by jet head following inkjet principle [phi] 20 [mu] m, on the flexible substrate and the flexible substrate A pattern by dots is formed on the upper electrode pattern, a volatile component in the pattern by the dots after application is volatilized, and solid wiring is left on the flexible substrate and the electrode pattern to form a pattern wiring or device. In a device substrate provided with a function manufactured by a solution injection type manufacturing apparatus, when the size of the fine particles in the pattern of the dots is Dp and the discharge port diameter is Do, 0.0001 ≦ Dp / Do ≦ 0.0. 01 and the dot pattern The fine particles in the over emissions, as well as a softer material than the member constituting the discharge port, the fine particle size device substrate, characterized in that it has less surface roughness of the flexible substrate. 前記電極パターンは、矩形パターンもしくは矩形パターンの組み合わせによって構成されることを特徴とする請求項6記載のパターン配線基板。   The pattern wiring board according to claim 6, wherein the electrode pattern is configured by a rectangular pattern or a combination of rectangular patterns. 前記電極パターンのコーナー部を面取り形状としたことを特徴とする請求項8記載のパターン配線基板。   The pattern wiring board according to claim 8, wherein a corner portion of the electrode pattern has a chamfered shape. 前記電極パターンのコーナー部を前記微粒子含有溶液のドットパターンによって被覆したことを特徴とする請求項8記載のパターン配線基板。   9. The pattern wiring board according to claim 8, wherein a corner portion of the electrode pattern is covered with a dot pattern of the fine particle-containing solution. 前記電極パターンは、インクジェット原理の噴射ヘッドによって導電性材料の微粒子を含有した溶液を噴射付与し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分のドットパターンによって形成したことを特徴とする請求項6記載のパターン配線基板。   The electrode pattern is formed by spraying a solution containing fine particles of a conductive material by a jet head based on an ink jet principle, volatilizing a volatile component in the pattern by the dots after application, and forming a solid dot pattern. The patterned wiring board according to claim 6. 前記電極パターンは、矩形パターンもしくは矩形パターンの組み合わせによって構成されることを特徴とする請求項7記載のデバイス基板。   The device substrate according to claim 7, wherein the electrode pattern is configured by a rectangular pattern or a combination of rectangular patterns. 前記電極パターンのコーナー部を面取り形状としたことを特徴とする請求項12記載のデバイス基板。   The device substrate according to claim 12, wherein a corner portion of the electrode pattern has a chamfered shape. 前記電極パターンのコーナー部を前記微粒子含有溶液のドットパターンによって被覆したことを特徴とする請求項12記載のデバイス基板。   The device substrate according to claim 12, wherein a corner portion of the electrode pattern is covered with a dot pattern of the fine particle-containing solution. 前記電極パターンは、インクジェット原理の噴射ヘッドによって導電性材料の微粒子を含有した溶液を噴射付与し、付与後のドットによるパターン中の揮発成分を揮発させ、固形分のドットパターンによって形成したことを特徴とする請求項7記載のデバイス基板。   The electrode pattern is formed by spraying a solution containing fine particles of a conductive material by a jet head based on an ink jet principle, volatilizing a volatile component in the pattern by the dots after application, and forming a solid dot pattern. The device substrate according to claim 7. 前記ドットによるパターンは直交する2方向のそれぞれに平行方向のドットの組み合わせによる帯状のパターンであり、該帯状のパターンの前記2方向に曲がる領域の外側領域を曲線形状としたことを特徴とする請求項6記載のパターン配線基板。   The pattern of dots is a band-like pattern formed by a combination of dots parallel to each of two orthogonal directions, and an outer area of the band-shaped pattern that is bent in the two directions has a curved shape. Item 7. The patterned wiring board according to Item 6. 前記ドットによるパターンは直交する2方向のそれぞれに平行方向のドットの組み合わせによる帯状のパターンであり、該帯状のパターンの前記2方向に曲がる領域の外側領域を曲線形状としたことを特徴とする請求項7記載のデバイス基板。   The pattern of dots is a band-like pattern formed by a combination of dots parallel to each of two orthogonal directions, and an outer area of the band-shaped pattern that is bent in the two directions has a curved shape. Item 8. The device substrate according to Item 7.
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