JP4506809B2 - 多層構造形成方法、配線基板および電子機器の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の多層構造形成方法は、基板上に第1光硬化性材料を含んだ第1絶縁材料層を形成するステップ(A)と、前記第1絶縁材料層に第1波長の光を照射して、前記第1絶縁材料層を半硬化させるステップ(B)と、前記半硬化した第1絶縁材料層を覆うように、第2光硬化性材料を含んだ第2絶縁材料層を形成するステップ(C)と、前記第1絶縁材料層と、前記第2絶縁材料層とを一度に加熱して、第1絶縁層と、前記第1絶縁層を覆う第2絶縁層と、を形成するステップ(D)と、を含んでいる。
上記構成によって得られる効果の一つは、液滴吐出装置を用いて、金(Au)の配線パターン上にビアホールを設けることができることである。
本発明の他の態様によれば、前記ステップ(F)は銀(Ag)を含む液滴を吐出するステップである。そして、前記配線パターンは銀の配線パターンである。
なお、本発明は種々の態様で実現することができる。具体的には、配線基板の製造方法または電子機器の製造方法として実現することができる。
(A.液滴吐出装置の全体構成)
図1に示す液滴吐出装置1は、本実施形態の多層構造形成方法において用いられる装置である。ただし、本実施形態の多層構造形成方法では、液滴吐出装置1に加えて、液滴吐出装置2,3も用いられる。さらに、後述の実施形態2,3の多層構造形成方法では、液滴吐出装置1に加えて、液滴吐出装置2,3,4,5,6も用いられる。
の高さの位置に固定されている。この第1位置制御装置104は、制御部112からの信号に応じて、吐出ヘッド部103をX軸方向と、X軸方向に直交するZ軸方向と、に沿って移動させる機能を有する。さらに、第1位置制御装置104は、Z軸に平行な軸の回りで吐出ヘッド部103を回転させる機能も有する。ここで、本実施形態では、Z軸方向は、鉛直方向(つまり重力加速度の方向)に平行な方向である。
そして、着弾した液滴が濡れ広がる部分を「被塗布部」とも表記する。「被吐出部」および「被塗布部」のどちらも、液状の材料が所望の接触角を呈するように、下地の物体に表面改質処理が施されることによって形成された部分でもある。ただし、表面改質処理を行わなくても下地の物体の表面が、液状の材料に対して所望の撥液性または親液性を呈する(つまり着弾した液状の材料が下地の物体の表面上で望ましい接触角を呈する)場合には、下地の物体の表面そのものが「被吐出部」または「被塗布部」であってもよい。なお、本明細書では、「被吐出部」を「ターゲット」または「受容部」とも表記する。
(B.ヘッド)
図2(a)および(b)に示すように、液滴吐出装置1におけるヘッド114は、複数のノズル118を有するインクジェットヘッドである。具体的には、ヘッド114は、振動板126と、液たまり129と、複数の隔壁122と、複数の振動子124と、複数のノズル118のそれぞれの開口を規定するノズルプレート128と、供給口130と、孔131と、を備えている。液たまり129は、振動板126と、ノズルプレート128と、の間に位置しており、この液たまり129には、図示しない外部タンクから孔131を介して供給される液状の材料111が常に充填される。
次に、制御部112の構成を説明する。図3に示すように、制御部112は、入力バッファメモリ200と、記憶装置202と、処理部204と、光源駆動部205と、走査駆動部206と、ヘッド駆動部208と、を備えている。入力バッファメモリ200と処理部204とは相互に通信可能に接続されている。処理部204と、記憶装置202と、光源駆動部205と、走査駆動部206と、ヘッド駆動部208とは、図示しないバスによって相互に通信可能に接続されている。
図示)から、液状の材料111の液滴を吐出するための吐出データを受け取る。入力バッファメモリ200は、吐出データを処理部204に供給し、処理部204は吐出データを記憶装置202に格納する。図3では、記憶装置202はRAMである。
上述の「液状の材料111」とは、ヘッド114のノズル118から液滴Dとして吐出されうる粘度を有する材料をいう。ここで、液状の材料111が水性であると油性であるとを問わない。ノズル118から吐出可能な流動性(粘度)を備えていれば十分で、固体物質が混入していても全体として流動体であればよい。ここで、液状の材料111の粘度は1mPa・s以上50mPa・s以下であるのが好ましい。粘度が1mPa・s以上である場合には、液状の材料111の液滴Dを吐出する際にノズル118の周辺部が液状の材料111で汚染されにくい。一方、粘度が50mPa・s以下である場合は、ノズル118における目詰まり頻度が小さく、このため円滑な液滴Dの吐出を実現できる。
液の安定性、また液滴吐出法(インクジェット法)への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。
さらに、後述する絶縁材料7A、9A、11A、17A(図1,図4(a),図5(a),図9(a))も、それぞれ液状の材料111である。そして、絶縁材料7A、9A、11A、17Aは、いずれもアクリル系の感光性樹脂を含んでいる。そして、本実施形態では、アクリル系の感光性樹脂が、本発明の「第1光硬化性材料」および「第2光硬化性材料」に対応する。このように、本実施形態では「第1光硬化性材料」および「第2光硬化性材料」は、互いに同じである。
(E.製造方法)
まず、基板10Aの1つの表面SをUV洗浄する。UV洗浄によって、表面Sが洗浄されるだけでなく、後述する液状の絶縁材料7Aに対して表面Sが適切な親液性を呈するようになる。このため、本実施形態では、UV洗浄後の表面Sが、上述の被吐出部および被塗布部になる。
ここで、液滴吐出装置1のヘッド114におけるノズル118は「第1ノズル」とも表記される。
絶縁材料層7Bを形成した後で、図4(b)および(c)に示すように、得られた絶縁材料層7Bを半硬化して、絶縁材料層7B'を形成する。具体的には、光照射装置140から紫外域の波長を有する光を、約4秒間、絶縁材料層7Bに照射して、半硬化状態にあ
る絶縁材料層7B'を得る。本実施形態では、絶縁材料層7Bに照射する光の波長は365nmである。なお、絶縁材料層7Bに照射する光の波長が、本発明の「第1波長」に対応する。
なお、本実施形態では、図5(a)に示すように、導電性材料層8Bのパターンは、互いに平行な2つのストライプ部を含む。2つのストライプ部のそれぞれは、絶縁層7(図5(d))の一部分上に位置している。また、2つのストライプ部のそれぞれの幅は約50μmあり、その長手方向は図5(a)の紙面に垂直な方向に延びている。
絶縁材料層9LBを形成した後で、図5(b)に示すように、得られた絶縁材料層9LBを半硬化して、絶縁材料層9LB'を形成する。具体的には、光照射装置140から紫外域の波長を有する光を、約4秒間、絶縁材料層9LBに照射して、半硬化状態にある絶縁材料層9LB'を得る。本実施形態では、絶縁材料層9LBに照射する光の波長は365nmである。ここで、絶縁材料層9LBに照射する光の波長が、本発明の「第2波長」に対応する。このように本実施形態では、上述の「第1波長」と「第2波長」とは同じである。ただし、絶縁材料層7Bに含まれる光硬化性材料と、絶縁材料層9LBに含まれる
光硬化性材料とが互いに異なる場合には、「第1波長」と「第2波長」とは互いに異なり得る。
以上の工程によって、図5(d)に示すように、基板10Aを覆う絶縁層7と、絶縁層7上に位置する導電層8のパターンと、絶縁層7と導電層8のパターンとを覆う絶縁層9Lと、からなる多層構造が得られる。本実施形態では、絶縁層7および絶縁層9Lはアクリル樹脂であり、導電層8は銀配線である。なお、導電層8が設けられた基板10Aを「配線基板10」と表記する。
実施形態2の多層構造形成方法を利用した配線基板の製造方法を説明する。以下では、実施形態1において説明された構成と同じ構成には実施形態1と同じ参照符号が付されている。
まず、基板10Aの1つの表面SをUV洗浄する。UV洗浄によって、表面Sが洗浄されるだけでなく、後述する液状の絶縁材料7Aに対して表面Sが適切な親液性を呈するようになる。このため、本実施形態では、UV洗浄後の表面Sが、上述の被吐出部および被塗布部になる。
次に、図7(a)に示すように導電性材料層8Bのパターンを活性化して、図7(b)に示す導電層8のパターンを形成する。具体的には、クリーンヒータを用いて、150℃の温度で30分間、導電性材料層8Bのパターンを焼成(加熱)する。そうすると、導電性材料層8Bにおける銀粒子が燒結または融着して、導電層8のパターンが得られる。本実施形態では、導電層8のパターンを、「配線パターン25(または導電パターン)」とも表記する。なお、図7(a)および(b)は基体10BのYZ断面を示している。YZ断面とは、上述のY軸方向とZ軸方向との双方に平行な平面である。
具体的には、基板10Aを液滴吐出装置3のステージ106上に位置決めする。そうすると、液滴吐出装置3は、基体10Bの表面に対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、液滴吐出装置3は、第3吐出データに応じて、下地領域19A、19Bに対応する位置にノズル118が達する毎に、下地領域19A、19Bに向けて液状の絶縁材料9Aの液滴Dをノズル118から吐出する。そうすると、下地領域19A、19B上に複数の液滴Dが着弾して濡れ広がる。そして、着弾した複数の液滴Dが濡れ広がると、下地領域19A、19B上に絶縁材料パターン9Bが形成される。
面とがなす接触角は、20度以下である。
と絶縁パターン11の表面とは、同じレベルの表面L3を構成するように、液滴吐出装置4による液滴Dの吐出走査が設定されている。
具体的には、まず、液滴吐出装置5は、基体10Bに対するノズル118の相対位置を2次元的に変化させる。そして、ビアホール40A、40Bに対応する位置にノズル118が達した場合に、液滴吐出装置5はノズル118から導電性材料15Aの液滴Dを吐出する。吐出された導電性材料15Aの液滴Dは、ビアホール40A、40Bによって露出した導電層8のパターン(配線パターン25)に着弾する。そしてビアホール40A、40B内を満たすのに充分な数の液滴Dがビアホール40A、40B内に着弾することによって、図9(d)に示すように、ビアホール40A、40Bが導電性材料15Aで満たされる。
そして、絶縁材料層17Bを硬化して、絶縁層17を形成する。具体的には、光照射装置140から紫外域に属する第1波長を有する光を約60秒間、絶縁材料層17Bに照射して、絶縁層17を得る。本実施形態では、第1波長は365nmである。絶縁層17は、いわゆるべた膜である。
次に、図11に示すように、配線基板10に、液晶パネル32と半導体素子26とを実装する。具体的には、配線基板10の一部に、導電層8のパターンが、絶縁パターン9,11にも絶縁層17にも覆われていない部分を形成する。そして、露出した導電層8のパターンに、液晶パネルの対応するパッド、または半導体素子26の対応するパッドを適切に接合する。このようにして、液晶表示装置34が得られる。このように、本実施形態の製造方法は、液晶表示装置34の製造に適用できる。なお、本実施形態では、半導体素子26は液晶ドライバ回路である。
本実施形態の多層構造形成方法は、絶縁パターン11の形成方法を除いて、実施形態2の多層構造形成方法と基本的に同じである。このため、実施形態2における工程または構成と同様なものについては、重複を避ける目的で説明を省略する。
縁材料パターン51B'とは、ほぼ同じレベルの表面L2を形成する。
本実施形態の絶縁パターン51と絶縁パターン52とは、実施形態2の絶縁パターン11に対応する。このように、本実施形態では、実施形態2の絶縁パターン11に相当する部分を、複数回の「吐出形成」を経て形成する。「吐出形成」とは、広義には、吐出工程による材料パターンの形成を意味し、狭義には、吐出工程による材料パターンの形成と半硬化工程による材料パターンの半硬化とのセットを意味する。
実施形態1,2,3によれば、6つの液滴吐出装置1,2,3,4,5,6が、それぞれ絶縁材料7A、導電性材料8A、絶縁材料9A、絶縁材料11A、導電性材料15A、絶縁材料17Aを吐出する。このような構成に代えて、1つの液滴吐出装置(例えば液滴吐出装置1)が、互いに異なる2つ以上の「液状の材料」を吐出してもよい。この場合、これら2つ以上の「液状の材料」は、液滴吐出装置1における別々のノズル118から吐出されてもよいし、液滴吐出装置1における1つのノズル118から吐出されてもよい。1つのノズル118から、互いに異なる2つ以上の「液状の材料」が吐出される場合には、「液状の材料」を切り換える際に、タンク101からノズル118までの経路を洗浄する工程を追加すればよい。
実施形態1,2,3によれば、ポリイミドからなる基板10A上に多層構造が設けられる。しかしながら、このような基板10Aに代えて、セラミック基板、ガラス基板、エポキシ基板、ガラスエポキシ基板、またはシリコン基板などが利用されても、上記実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。
実施形態1,2,3の導電性材料8A、15Aには、銀のナノ粒子が含まれている。しかしながら、銀のナノ粒子に代えて、他の金属のナノ粒子が用いられてもよい。ここで、他の金属として、例えば、金、白金、銅、パラジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、イリジウム、鉄、錫、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タンタル、タングステン、インジウムのいずれか1つが利用されてもよいし、または、いずれか2つ以上が組合せられた合金が利用されてもよい。ただし、銀であれば比較的低温で還元できるため、扱いが容易であり、この点で、液滴吐出装置を利用する場合には、銀のナノ粒子を含む導電性材料8A、15Aを利用することは好ましい。
さらに、導電性材料8A、15Aは、金属に代えて、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレンなどの高分子系の可溶性材料を含んでいてもよい。
実施形態1,2,3において上述したように、導電性材料8A、15Aにおける銀のナノ粒子は、有機物などのコーティング剤で被覆されてもよい。このようなコーティング剤として、アミン、アルコール、チオールなどが知られている。より具体的には、コーティング剤として、2−メチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、ジエチルメチルアミン、2−ジメチルアミノエタノール、メチルジエタノールアミンなどのアミン化合物、アルキルアミン類、エチレンジアミン、アルキルアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、アルキルチオール類、エタンジチオールなどがある。コーティング剤で被覆された銀のナノ粒子は、分散媒中でより安定して分散され得る。
実施形態1,2,3によれば、本発明の「第1光硬化性材料」と「第2光硬化性材料」とは互いに同じである。しかしながら、本発明はこのような形態に限定されない。つまり、本発明の「第1光硬化性材料」および「第2光硬化性材料」とが互いに異なってもよい。例えば、実施形態2および3によれば、絶縁層7と絶縁パターン9,11,51,52とは互い同じ材料からなるが、このような構成に代えて、絶縁層7と絶縁パターン9,11,51,52とが互いに異なる材料からなってもよい。具体的には、絶縁層7がアクリル樹脂であり、絶縁パターン9,11がポリイミド樹脂であってもよい。この場合には、絶縁材料7Aが、感光性アクリル樹脂(アクリル系の感光性樹脂)またはそのモノマー/オリゴマーを含有した液状の材料であり、絶縁材料9A、11Aが、感光性のポリイミド前駆体を含有した液状の材料であればよい。実施形態1の絶縁層7と絶縁層9Lとの関係も上記と同様に変更できる。このように本発明の「第1光硬化性材料」および「第2光硬
化性材料」が互いに異なってもよい。
実施形態1によれば、絶縁層7上に導電層8のパターンが形成される。しかしながら、本発明の多層構造形成方法はこのような構造の形成に限定されない。具体的には、絶縁層7上の導電層8のパターンが省略されてもよい。また、積層された複数の絶縁層の厚さの合計が所望の値になるように、液滴吐出装置を用いてそれぞれの絶縁材料層を形成することと、形成されたそれぞれの絶縁材料層を半硬化することと、を繰り返してもよい。そのような場合にも、最終的に一度の加熱によってそれら複数の絶縁材料層を硬化すれば、実施形態1と同様に、外部からの衝撃や熱に対して安定な配線基板が得られる。
実施形態2および3によれば、紫外域の波長の光を照射して、絶縁層7の表面および絶縁パターン9,11の表面を親液化した。しかしながら、このような親液化に代えて、大気雰囲気中で酸素を処理ガスとするO2プラズマ処理を施しても、絶縁層7の表面および絶縁パターン9,11の表面を親液化できる。O2プラズマ処理は、基板10A(基体10B)に対して、図示しないプラズマ放電電極からプラズマ状態の酸素を照射する処理である。O2プラズマ処理の条件は、プラズマパワーが50〜1000W、酸素ガス流量が50〜100mL/min、プラズマ放電電極に対する基体10Bの相対移動速度が0.5〜10mm/sec、基体温度が70〜90℃であればよい。
実施形態1,2,3によれば、絶縁層7はインクジェット法によって形成される。具体的には、絶縁材料層7Bが液滴吐出装置1によって形成される。しかしながら、絶縁層7は、インクジェット法に代えて、他の層形成方法で形成されてもよい。例えば、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法などの印刷法によって形成されてもよい。
実施形態1によれば、絶縁層7および絶縁層9Lは、インクジェット法によって形成される。具体的には、絶縁材料層7Bおよび絶縁材料層9LBが、液滴吐出装置1、3によってそれぞれ形成される。しかしながら、絶縁層7および絶縁層9Lは、インクジェット法に代えて、他の層形成方法で形成されてもよい。例えば、スクリーン印刷法やグラビア印刷法などの印刷法によって形成されてもよい。
実施形態2および3において、配線パターン25は基板10A上に形成されてもよい。また、配線パターン25は金(Au)の配線パターンであってもよい。配線パターン25が基板10A上に形成されていても、銀(Ag)に代えて配線パターン25が金(Au)からなっても、上記実施形態の多層構造形成方法を行えば、上記実施形態で説明した効果と同じ効果が得られる。
Claims (7)
- 液滴吐出装置が用いられる多層構造形成方法であって、
第1光硬化性材料を含む第1絶縁材料の液滴を吐出して、配線パターン上でビアホールを縁取る第1絶縁材料パターンを形成するステップ(A)と、
前記第1絶縁材料パターンに第1波長の光を照射して、前記第1絶縁材料パターンを半硬化するステップ(B)と、
第2光硬化性材料を含む第2絶縁材料の液滴を吐出して、半硬化された前記第1絶縁材料パターンに接する第2絶縁材料パターンを形成するステップ(C)と、
半硬化された前記第1絶縁材料パターンと前記第2絶縁材料パターンとを、一度に加熱して硬化するステップ(D)と、
を含んだ多層構造形成方法。 - 請求項1記載の多層構造形成方法であって、
前記ステップ(C)と前記ステップ(D)との間で前記第2絶縁材料パターンに第2波長の光を照射して、前記第2絶縁材料パターンを半硬化するステップ(E)をさらに含んだ多層構造形成方法。 - 請求項1または2記載の多層構造形成方法であって、
前記配線パターンは基板上に形成された金(Au)の配線パターンである、
多層構造形成方法。 - 請求項1または2記載の多層構造形成方法であって、
導電性材料の液滴を吐出して、物体表面上に前記導電性材料のパターンを形成するステップ(F)と、
前記導電性材料のパターンを活性化して、前記配線パターンを形成するステップ(G)と、
をさらに含んだ多層構造形成方法。 - 請求項4記載の多層構造形成方法であって、
前記ステップ(F)は銀(Ag)を含む液滴を吐出するステップであり、
前記配線パターンは前記銀の配線パターンである、
多層構造形成方法。 - 請求項1から5のいずれか一つに記載の多層構造形成方法を包含した配線基板の製造方法。
- 請求項1から5のいずれか一つに記載の多層構造形成方法を包含した電子機器の製造方法。
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