JP5023764B2

JP5023764B2 - パターン形成方法及びパターン形成装置。

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Publication number: JP5023764B2
Application number: JP2007091166A
Authority: JP
Inventors: 宏人菅原
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008251829A

Description

本発明は、パターン形成方法及びパターン形成装置に関する。

ＩＣチップ等の電子デバイスが実装される基板や、装置間の電気的接続に用いられるフレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：FPC）等の配線部材は、シリコン材料、ガラス材料、ポリエチレンテレフタレート（PET）あるいは、合成樹脂材料等からなる基板の表面に形成された配線パターンを有する。この導電パターンは、基板や配線部材のサイズを小型化するなどの理由から、できる限り微細な幅及びピッチで形成されていることが好ましい。

このような配線パターンを形成する方法において、液滴吐出ヘッドから吐出した導電性微粒子等を含有する液体を基板上に着弾させ、この液体を乾燥、固化させて基板上に配線パターンを形成するものがある。
特開2003-133691号公報

前記特許文献１に記載の配線パターン形成方法では、基板上に液滴を着弾させてパターンとなる形状を形成したあとに、熱処理などによりその液滴を固体化させて配線パターンを形成するので、配線パターンの幅は着弾された液滴の径によって決まっていた。このため、配線パターンの幅を小さく形成するには、着弾させる液滴の径を小さくする必要があった。液滴の径を小さくするための方法としては、ノズル径を小さくすることが考えられるが、そのための微細加工には限度があり、そのため配線パターンの幅を小さくするにも限度がある。

本発明の目的は、微細な配線パターンを形成できるパターン形成方法及びパターン形成装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

第１の発明のパターン形成方法は、基板の一方の面に液滴吐出ヘッドから吐出した第１の液体を着弾させて、第１のパターンを画定する第１の隔壁を形成する第１の隔壁形成工程と、前記一方の面に液滴吐出ヘッドから吐出した第２の液体を着弾させて、前記第１の隔壁により、着弾した第２の液体が前記第１のパターンをなすように型取らせる第１のパターン形成工程と、前記第１の隔壁を液体のまま前記一方の面に残しつつ、前記第１のパターンに型取られた前記第２の液体を固化させる固化工程と、前記一方の面上から液体のままの前記第１の隔壁を除去する第１の隔壁除去工程と、を備え、前記第２の液体の固化温度は、前記第１の液体の沸点よりも低いものであり、前記固化工程は、前記第２の液体を加熱することで固化する工程であり、さらに、前記固化工程は、前記第２の液体が固化し、前記第１の液体が固化せず液体の状態のときに、前記第２の液体の加熱を止めることを特徴とする。

第１の液体を基板上に着弾させて第１のパターンを画定する第１の隔壁を形成し、次に第２の液体を着弾させて、第１の隔壁により、第１のパターンとなるように型取らせた後に、第１のパターンに型取られた第２の液体を固化させ、その後第１の隔壁を除去する。これにより、第２の液体によって形成されるパターンを、第２の液体の液滴形状に依存した形状ではなく、第１の隔壁に基づいた形状にすることができる。従って、隔壁によって、基板上に着弾される第２の液体の液滴径よりも小さい幅のパターンを画定すれば、着弾された第２の液体の液滴径よりも小さい幅のパターンを形成することができる。

第２の発明のパターン形成方法は、前記第１の発明において、前記第１の隔壁除去工程の後に、前記一方の面上に前記第１の液体を着弾させて、前記第１の隔壁が形成されていた領域と一部が重なる第２のパターンを画定する第２の隔壁を形成する第２の隔壁形成工程と、前記一方の面に液滴吐出ヘッドから吐出した前記第２の液体を着弾させて、前記第２の隔壁により、着弾した前記第２の液体が前記第２のパターンをなすように型取らせる第２のパターン形成工程と、前記第２の隔壁を液体のまま前記一方の面に残しつつ、前記第２のパターンに型取られた前記第２の液体を固化させる固化工程と、前記一方の面上から液体のままの前記第２の隔壁を除去する第２の隔壁除去工程と、を備えることを特徴とする。

第１の液体により形成された第１の隔壁を基板上から除去した後に、一方の面上に第１の液体を着弾させて、第１の隔壁が形成されていた領域とその一部が重なる第２のパターンを画定する第２の隔壁を形成し、第２の液体を着弾させて第２の隔壁により第２のパターンをなすように型取らせた後に、第２のパターンに型取らせた第２の液体を固化して、第２の隔壁を除去する。
これにより、第２のパターンを第１の隔壁が形成されていた領域に形成することができるので、第２のパターンを第１のパターンに対して近接して形成することが可能となり、微細なピッチのパターン群を形成することができる。

第３の発明のパターン形成方法は、前記第１または第２の発明において、前記第１の液体は、前記第２の液体と接触したときに相溶しないものであり、前記第１の隔壁形成工程において、前記第１の液体は液体状態であることを特徴とする。

これにより、第１のパターンを画定させるための第１の隔壁が、第２の液体と相溶することを防ぐことができるので、第１の隔壁が液体状態のままであっても第２の液体を着弾させて第２のパターンを型取らせることができる。

第４の発明のパターン形成方法は、前記第３の発明において、前記第１の液体は、前記第２の液体に比べて比重が大きいものであることを特徴とする。

これにより、第１の隔壁が液体状態で、第２の液体が着弾された場合であっても、第１の液体は形状を維持することができるので、第１の隔壁を液体状態で用いることが可能である。

第５の発明のパターン形成方法は、前記第３又は第４の発明において、前記第１の液体は、前記一方の面上に着弾されたときにその面に対する接触角が２０［度］以上９０［度］以下となるものあることを特徴とする。

これにより、第１のパターンを画定させるための第１の隔壁を、基板上に液体状態のままで形成することが可能となるので、一旦形成した第１の隔壁を除去する場合に、その除去が容易となる。

第６の発明のパターン形成方法は、前記第３〜第５の発明において、前記第１の隔壁除去工程において、前記第１の隔壁は、エアブロー又はワイピングで前記一方の面上から除去されることを特徴とする。

これにより、液体状態の隔壁を適切に除去することができる。

第７の発明のパターン形成方法は、前記第１〜第６の何れかの発明において、前記第２の液体は、導電性微粒子を含有するものであることを特徴とする。

従って、基板の一方の面上に微細な導電パターンを形成することができる。

第８の発明のパターン形成方法は、前記第１〜第７の何れかの発明において、前記第２の液体は、光透過性を有する樹脂であることを特徴とする。

従って、基板の一方の面上に微細な光導波路を形成することができる。

第９の発明のパターン形成方法は、前記第１〜第８の何れかの発明において、前記第１の隔壁は、間隔をおいて同一の所定方向に延在する一対の立壁を含むとともに、前記第１のパターンは、これら一対の立壁の間に画定されるものであり、前記第１の隔壁形成工程は、前記第１の液体の液滴を一定ピッチで前記所定方向に配列するように着弾させることで、前記一対の立壁を形成するものであり、前記一対の立壁は、一方の立壁を形成する前記第１の液体の液滴の着弾位置が他方の立壁を形成する前記第１の液体の液滴に比べて、前記所定方向において前記一定ピッチの半分ずれるように形成させることを特徴とする。

一対の立壁は、夫々の第１の液体の液滴が所定方向に数珠状に並べることで形成されるため、所定の位置において凹凸を繰り返す形状となるが、本発明によれば、所定方向において一方の立壁の凹部と他方の立壁の凸部とを対応させることができるため、一対の立壁によって画定される第１のパターンの幅を均一化することができる。

これにより、第１のパターンの幅の変化が少なくなるので、隣接するパターンとの間の距離を一定に保つことができる。

第１０の発明のパターン形成方法は、前記第１〜第９の何れかの発明において、前記隔壁は、間隔をおいて同一の所定方向に延在する一対の立壁を含むとともに、前記所望のパターンは、これら一対の立壁の間に画定されるものであり、前記隔壁形成工程は、所定の径を有する前記第１液体の液滴を一定ピッチで前記所定方向に配列するよう着弾させることで、前記一対の立壁を形成する主要部形成工程と、前記所定方向において隣接して着弾した２つの液滴の連接部分に形成された凹部分に、前記所定の径よりも小さい径を有する前記第１の液体の液滴を着弾させる補間工程とを有する。

これにより、所定の径の第１の液体の液滴を所定方向に配列させたときに、隣接する２つの液滴の連接部分には凹部分が形成されてしまうが、凹部分を所定の径よりも小さい径の第１の液体の液滴を着弾させることで補間できるので、各立壁の輪郭をよりストレートに近づけることができる。従って、この立壁によって型取られる所望のパターンの縁部分をストレート形状にすることができるので、隣接する所望のパターンとの距離を一定に保つことができる。

第１１の発明のパターン形成方法は、前記第１〜第１０の何れかの発明において、前記隔壁形成工程において前記第１の液体を吐出する液滴吐出ヘッドが、前記パターン形成工程において前記第２の液体を吐出するものであることを特徴とする。

これにより、パターンを形成するときに第１の液体と第２の液体を吐出することができるので、１つの液滴吐出ヘッドでパターンを形成することができる。

第１２の発明のパターン形成装置は、第１の液体を吐出する第１のノズルと、前記第１の液体の沸点よりも固化温度が低い第２の液体を吐出する第２のノズルとを有する液滴吐出ヘッドと、基板を保持する基板保持手段と、前記液滴吐出ヘッドと前記基板保持手段とを相対移動させる移動手段と、前記基板の一方の面上に着弾した前記第２の液体を加熱して固化させるものであって、前記一方の面上に着弾した前記第２の液体が固化し、前記一方の面上に着弾した前記第１の液体が固化せず液体の状態のときに、前記第２の液体の加熱を止める固化手段と、前記基板上に液体のまま残る前記第１の液体を前記基板上から除去する除去手段と、前記液滴吐出ヘッド、前記移動手段、及び前記除去手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記基板上に、前記第１のノズルから吐出された前記第１の液体からなる所望のパターンを画定する隔壁を形成し、続いて、液体のままの前記隔壁によって前記第２のノズルから吐出された前記第２の液体を前記所望のパターンに型取らせるよう、前記液滴吐出ヘッド及び前記移動手段を制御し、さらに、液体のまま前記一方の面上に残る前記隔壁を除去するよう、前記除去手段を制御することを特徴とする。

基板の面上に第１の液体の液滴を吐出して隔壁を形成したあとに、第２の液体の液滴を基板上に着弾させて隔壁により所望のパターンを型取らせるとともに、第２の液体の液滴を固化させたあとに、一方の面上から隔壁を除去することができる。

これにより、第１の液体の液滴により形成された隔壁により、第２の液体の液滴を型取らせることができるので、着弾された液滴形状に依存した形状ではないパターンを導電性液体によって形成することができる。よって、この隔壁により基板上に着弾される第２の液体の液滴径よりも小さい幅のパターンを画定すれば、着弾された第２の液体の液滴径よりも小さい幅のパターンを形成することができる。
制御手段は、液滴吐出ヘッドと移動手段を制御して、基板上に第１の液体の液滴からなる所望のパターンを画定する隔壁を形成させるとともに、続いて、隔壁によって第２の液体の液滴を所望のパターンに型取らせた後に、除去手段を制御して第１の液体の液滴からなる隔壁を除去させる。

これにより、制御手段は、液滴吐出ヘッド、移動手段、除去手段を制御して基板上に所望のパターンを画定させる隔壁を形成することができるので、この隔壁により基板上に着弾される第２の液体の液滴径よりも小さい幅のパターンを画定させるように制御をすることで、着弾された第２液体の液滴径よりも小さい幅のパターンを形成することができる。

本発明の実施の形態について説明する。図１に示す本実施形態の導電パターンを形成された配線基板１は、本発明のパターン形成方法を適用して形成された一例である。

本発明のパターン形成方法により形成された配線基板１について、図１を参照に説明する。

まず、配線基板１について説明する。図１、図２に示すように、配線基板１は、絶縁材料からなる平板状の基板２と、この基板２の上面に形成された導電パターン３を有する。

基板２は、例えば、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、フェノール樹脂、液晶ポリマーなどの合成樹脂材料や、アルミナ、ジルコニアなどのセラミックス材料、あるいは、ホウ珪酸ガラスなどのガラス材料からなる。

また、この基板２に撥液性の低いものを用いる場合には、その上面に、ポリイミド樹脂などからなり、基板２の上面の撥液性を高める撥液膜をスピンコートにて形成する。基板２の撥水性に関しては後述にて詳細を説明する。

次に本発明のパターン形成方法に用いられるパターン形成装置について図３を参照に説明する。

パターン形成装置１００は、液滴吐出ヘッド２０、基板保持台２１、加熱手段２２、隔壁除去手段２３を備えている。

液滴吐出ヘッド２０は、圧力付与手段（図示省略）により圧力室（図示省略）内に貯留される液体に圧力を付与してノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドを備えている。

本実施例で用いる液滴吐出ヘッド２０は、導電パターン用の液体を吐出するノズル２５と、隔壁用の液体を吐出するノズル２６とを備える。

基板保持台２１は、基板２の導電パターン形成面と液滴吐出ヘッド２０のノズル２５及び２６とが対向するように基板２を固定するものである。また、この基板保持台２１は、基板２の上面をアライメント調整することができるもので、基板２のパターン形成面を水平にして固定することが可能となり、基板２上に吐出された液滴が所定の位置から流れてしまうのを防止することができる。

この基板保持台２１には、液滴吐出ヘッド２０のノズル２５及び２６に対して基板２の面方向であるX方向、Y方向に基板２を移動させることができる移動手段（図示省略）を備える。また、液滴吐出ヘッド２０及び移動手段は制御回路（図示省略）と接続されており、この制御回路により、移動手段を用いてノズルに対して所定の位置となるように基板２を移動させるとともに、液滴吐出ヘッド２０の何れかのノズル２５、２６から液滴を吐出させる。これにより、基板２の所定位置に導電パターン用の液滴又は隔壁用の液滴を着弾させることができる。

加熱手段２２は、基板２上を加熱するもので、例えば赤外線ヒーターなどからなる。この加熱手段２２により基板２上を加熱する温度は、導電性材料の粒子を含有する液体が蒸発し、導電性材料の粒子どうしが結合する温度に設定されている。基板２上に加熱する温度については、後述にて詳細を説明する。

隔壁除去手段２３は、基板２上に形成される隔壁４０（後述にて説明）を除去するものである。隔壁除去手段２３は、例えば、基板２上にエアーを送風して基板２上の隔壁４０を飛ばすエアブローを行わせる送風機、もしくは基板２上にワイパを当接させるとともに移動させることで基板２上に形成された隔壁４０を払拭させるワイピングを行わせるワイピング手段などである。この隔壁除去手段２３は制御回路と接続されており、この制御回路によって、基板２上の隔壁を除去させるように制御されるものである。

次に、前述のパターン形成装置を用いた配線基板１の製造方法について図３を参照して説明する。尚、ここでは、第１実施形態である基板２の上面に導電パターン３を形成する方法について特に詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図４，図５に示すように、液滴吐出ヘッド２０に備えられるノズル２５から液体３０を基板２上に吐出して液滴３１を複数配列させて隔壁４０を形成する（第１の隔壁形成工程）。隔壁４０は、立壁４０A及び４０Bによって構成されるものである。

まず、液滴吐出ヘッド２０に備えられるノズル２５から液体３０を基板２上に吐出するとともに、基板保持台２１により基板２をY方向に移動させて、液体３０の液滴３１を基
板２上のY方向に複数配列して立壁４０Aを形成したあとに、基板２をX方向に所定の間隔
だけ移動させて、前述の立壁４１Aを形成する液滴３１とY方向において同様の着弾位置となるように液滴３１を複数配列させて立壁４０Bを形成する。

隔壁４０は、立壁４０Aと４０Bとの間に導電パターン３の形状である画定パターン４を画定するものである。
また、立壁４０A及び４０Bを形成する液滴３１は、基板２上にて液体状態のままで形状を維持しつつ、所定の位置に保持されるものである。

ここで、基板２上で液体状態のまま形状を維持する液滴３１について説明する。

基板２上に着弾された液滴３１には、その周縁部分（以下「液面」という）に液滴３１の表面張力σ_GLと、液滴３１と基板２間の界面張力σ_SLと、基板２と空気との界面張力σ_SGとが生じる。

液滴３１と基板２間の界面張力σ_SLは、基板２の平面上に対して液滴３１の液面から中心方向に作用し、基板２と空気との界面張力σ_SGは、基板２の平面上に対して液滴３１の液面から外側に作用する。

また、液滴３１の表面張力σ_GLは、液滴３１と基板２間の界面張力σ_SLとの間の角度である接触角により力が作用する方向と大きさが変わるものである。

上記の表面張力及び界面張力の大きさが所定の値であるときに、液滴３１は基板２上において形状を維持するとともに、所定の位置で保持されるのである。

この液滴３１の接触角が９０［度］よりも大きい場合には、液滴３１の液面の表面張力σ_GLが液滴３１の液面に対して外側に作用する。

これにより、液面の外側に作用する力が、液滴３１と基板２間の界面張力σ_SLに比べて大きくなって撥液作用が生じてしまうので液滴３１を所定の位置に保持することができなくなる。

また、液滴３１の接触角が基板２に対して２０［度］以下となる場合では、液滴３１の液面の表面張力σ_GLは液滴３１の液面に対して中心方向に作用するが、液滴３１の液面にかかる基板２と空気との界面張力σ_SGが大きくなってしまうために、液滴３１の液面から外側の方向に作用する力が大きくなってしまい、液滴３１の形状を維持することができなくなり、基板２に対して液滴３１の形状が崩れて濡れ広がってしまう。

従って、基板２に対して接触角が２０［度］以上９０［度］以下となる液滴３１で構成される本実施例の隔壁４０は、基板２に対して撥液作用が生じることがないものであるとともに、基板２上で濡れ広がってしまうこともないので、隔壁４０で形成される画定パターン４の形状を維持することができる。

このように、基板２に対して上記の接触角の範囲となる液滴３１を用いて隔壁４０を形成した場合には、隔壁４０が所定位置で保持されるとともに、濡れ広がることも抑えることが可能となる。

本実施形態では、基板２には、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、フェノール樹脂、液晶ポリマーなどの可撓性を有する合成樹脂材料や、アルミナ、ジルコニアなどの剛性の高いセラミックス材料等の絶縁材料などを用いており、液滴３１を構成する液体３０としてイオン性液体を用いている。このイオン性液体は、上記の例示した材料の基板２に対して接触角の範囲が４０［度］〜７０［度］となるもので、液滴３１は、液体状態でその形状を維持できるとともに、所定の位置に保持される。

また、上記で例示した材料以外の基板２で、イオン性液体との接触角が２０［度］以下となってしまうものについては、基板２の表面にポリイミド樹脂などをコーティングすることで、イオン性液体との接触角が４０［度］〜７０［度］とすることが可能である。

次に、図５、図６に示すように、画定パターン４とノズル２６とが対向する位置関係となるように基板保持台２１により基板２を移動させ、導電性の液体５０の液滴５１を画定パターン４に向けて吐出させて、画定パターン４内を液滴５１で満たす（第１のパターン形成工程）。

この液体５０としては種々のものを使用できるが、本実施形態では、銀、金などの金属ナノ粒子（例えば、直径７ｎｍ程度）が溶剤中に凝集することなく独立分散した状態で存在する、ナノ導電粒子インクを使用する。

また、この液体５０と液体３０とは、接触しても混ざり合わない（以下「相溶」という）しないものである。例えば、液体５０に用いるものとして挙げられるナノ導電粒子インクに対して接触しても相溶しない非水溶性のイオン性液体や油などを液滴３０に用いる。また、液体５０の液滴が隔壁４０に接触したときに、その自重により隔壁４０を基板２の所定位置から移動させないようにするために、隔壁４０用の液体３０は、液体５０に比べて比重の大きいものを用いることが好ましい。上記の２つの条件を満たす組合せとして一番望ましいものは、液体５０にナノ導電粒子インクを用い、液体３０にイオン性液体を用いた場合である。

次に、図７、８に示すように、加熱手段２２により、基板２の耐熱温度以下の所定温度（例えば、基板２がポリイミド樹脂の場合には２００℃程度）で基板２を加熱して、画定パターン４内を満たす液滴５１を焼成し固化させる（固化工程）。

この固化工程において、液滴５１が固化する際に液滴３１は固化しないものであり、固化工程の際に画定パターン４の形状が変化しないように基板２上の所定の位置に維持されているものである。

また、隔壁４０を構成する液体３０の沸点が液体５０の固化温度よりも高いものを用いる。これにより、固化工程において基板２が加熱されたときに、隔壁４０は蒸発せずに基板２上に液体状態のままで維持される。

従って、固化工程時に液体５０が固化されるまで確実に画定パターン４の形状を維持することができる隔壁４０を基板２上に形成することができる。

次に、図９、１０に示すように、前述の隔壁除去手段２３を用いて、基板２上の隔壁４０を除去する（第１の隔壁除去工程）。隔壁４０が液体状態で複数の液滴３１が並んでいるので、基板２上から液滴３１を除去するために特殊な薬剤を用いて溶解させたり、基板２上から剥離させるために余分な力を作用させたりする必要が無く、環境負荷を小さくすることができるとともに、基板２上に剥離時に加わる力によって破損することを防止することができる。以上の工程により、導電性の液体５０が固化した導電パターン３を基板２上に形成することができる。

本実施形態のパターン形成工程において、液滴３１を複数配列することによって形成される立壁４０Aと４０BとをX方向に所定の間隔となるように並べて、その２つの立壁４０Ａ、４０Ｂ間に画定パターン４を形成し、この画定パターン４に導電性の液滴５１を満たして型取らせるものである。これにより、立壁４０Aと４０BのX方向への間隔が小さくなるように形成することにより、画定パターン４の幅を小さくすることが可能となり、導電パターン３の幅を小さくすることができる。

従って、導電パターン用の液滴を直接基板上に並べてパターンを形成するものに比べて、基板上に着弾された液滴の径よりも導電パターン３の幅を小さくすることが可能である。

また、本実施形態のパターン形成工程では、隔壁４０が液体状態であるので、隔壁形成工程において、所望の位置から液滴３１が外れて着弾された場合であっても、隔壁除去手段２３を用いて簡単に除去することができるので、正確に所望の画定パターン４を形成することができる。
＜第二実施形態＞
第二実施形態として、導電パターン３を高密度に配置された基板１を形成するパターン形成工程について説明する。

本実施形態のパターン形成工程は、前述のパターン形成工程の後に行われるものである。

まず、前述のパターン形成工程にて形成された配線基板１に対して、図１０、１１に示すように導電パターン３形成時に画定パターン４を形成した隔壁４０と重なる領域に、次に形成する導電パターン３Aを画定する画定パターン４Aの一部が重なるように隔壁４１を形成する。（第２の隔壁形成工程）
まずノズル２６と隔壁４０と重なる領域の一部が重なる位置とが対向するように、基板保持台２１により基板２を平面方向に移動させるとともに、前述の重なる位置に液滴３１をY方向に複数並べて立壁４１Aを形成する。

次に、前述の画定パターン４を形成する立壁４０A及び４０BのX方向の間隔と同様の距離をだけ基板２をX方向に移動させ、立壁４１AとY方向において液滴３１の着弾位置が同様となるように複数配列させて立壁４１Bを形成し、立壁４１Aと４１Bとの間に画定パターン４Aを形成する。

次に、図１２、１３に示すように前述の工程にて形成された画定パターン４Aとノズル２６とが対向する位置となるように基板保持台２１により基板２を移動させ、画定パターン４A上に向けて液体５０を吐出して、画定パターン４Aを液体５０で満たす（第２のパターン形成工程）。

その次に、図１４、１５に示すように、加熱手段２２により画定パターン４Aに着弾された液体５０のみを固化させて導電パターン３Aを形成する。液体５０を固化させた後に、隔壁４０Aを隔壁除去手段２３により基板２上から除去する（第２の隔壁除去工程）。これにより、図１６に示す、導電パターン３の隣に導電パターン３Aが形成された配線基板１Aを得る。

以上の工程により、前述のパターン形成工程にて、隔壁４０を基板２上から除去したあとに、この隔壁４０が形成されていた領域に導電パターン３Aの一部が重なるように、立壁４１A及び４１Bからなる隔壁４１を形成することができる。また、立壁４１Aを導電パターン３と重なる位置に形成し、導電パターン３Aを形成した後にこの立壁４１Aを取り除くことができる。

従って、隔壁４０を基板２上に残留させたまま基板２のX方向に隣接する導電パターンを形成するものに比べて、基板２のX方向に導電パターン３と近接する導電パターン３Aを形成することができるので、X方向に隣接する導電パターン間の距離が小さい配線基板を形成することが可能となる。

さらに、導電パターン３Aを形成したあとに、本実施形態のパターン形成工程と同様に、隔壁４１が形成されていた領域に新しい導電パターンの一部が重なるように立壁を配置することにより、導電パターン３Aと近接する新たな導電パターンを形成することができる。このように本実施形態のパターン形成工程を繰り返すことにより、導電パターンが高密度に配置された配線基板１を形成することができる。

また、本実施形態のようなパターン形成工程にて導電パターン３Aに隣接する導電パターンを形成する場合には、隔壁４１により導電パターン３Aを形成された後に隔壁４１を除去しなければならないが、導電パターン３Aに隣接する導電パターンを形成しない場合には隔壁４１を除去しなくてもよい場合もある。例えば、隔壁４１の液体が非導電性のものである場合では、隔壁４１が基板２上に残留していたとしても、この隔壁４１による短絡は起こらないので、隔壁を除去する工程を１回省略することが可能となり、パターン形成工程を簡素化することができる。
＜第三実施形態＞
第三実施形態として、隣接する隔壁４１のY方向に配列される着弾位置をずらして隔壁パターンを形成するパターン形成工程について説明する。

まず、図１７、１８に示すように、ノズル２５と基板２とが所定の位置関係となるように基板保持台２１により基板２を移動させ、ノズル２５から基板２上に液滴３１を着弾させるとともに、基板２をY方向に移動させて液滴３１をY方向に一定のピッチで配列させて立壁４２Aを形成する。また、立壁４２Aを構成する液滴３１のY方向の着弾位置と同様に液滴３１を複数配列させて立壁４２Bを形成する。

次に図１９、２０に示すように、この立壁４２A、４２Bにより形成される画定パターン４Cとノズル２６とが対向する位置に基板２を移動させ、液体５０を吐出して液滴５１を画定パターン４C内に満たす。この後に、液滴５１のみを固化させるとともに、隔壁４２を除去する。

次に図２１、２２に示すように、立壁４２A、４２Bを形成する液滴３１の一定のピッチとはY方向に半ピッチずれた位置に液滴３１を着弾させて配列させた立壁４３A、４３Bを形成する。

さらに、図２３、２４に示すように、この立壁４３A、４３Bにより形成される画定パターン４Dとノズル２６とが対向する位置に基板２を移動させ、液体５０を吐出して液滴５１を画定パターン４D内に満たす。この後に、液滴５１のみを固化させるとともに、隔壁４３を除去する。

これにより、図２５に示すように、複数の液滴がY方向に並んで形成される立壁において、液滴間に形成される凹部分６０の形成位置をY方向にずらして形成することができるので、立壁に形成される凹部によって画定パターン４Cと４Dとに形成される凹凸形状の凸部分６１と凹部分６２とをずらして配置された配線基板１Cを得ることができる。

また、導電パターン３Cの凸部分６１と導電パターン３Dの凹部分６２とが対向して配置されるとともに、導電パターン３Cの凹部分６２と導電パターン３Dの凸部分６１とが対向して配置される。従って、隣接する導電パターンの凸部分が対向して配置された場合に比べて、本実施形態の導電性パターンは、隣接する導電パターン間の距離が接近する両者の凸部分をY方向にずらすとともに、凹部分と対向するように配置したので、隣接する導電パターン間での短絡を防止することができる。

さらに、前述の隔壁形成工程において、立壁４２Aと立壁４２Bの液滴３１の着弾位置を半ピッチずらした隔壁を形成してもよい。この場合、例えば立壁４２Bが形成された方向に隣接する導電パターンを形成するときには、立壁４２B側に立壁４２Aと同様のピッチの着弾位置で液滴３１を並べた立壁４２Cと、この反対側に立壁４２Bと同様のピッチで液滴３１を並べた立壁４１Dを形成する。これにより、本実施形態と同様に隣接する導電パターンの凸部分と凹部分とを対向させて配置させることができる。
＜第四実施形態＞
第四実施形態として、液滴３１をY方向に複数配列させて立壁４４A、４４Bを形成したあとに、Y方向に隣接する液滴３１の間に形成された凹部分６３に液滴３１よりも小さい液滴３２を着弾させて立壁４４C、４４Dからなる隔壁４４を形成し、この隔壁４４により画定された導電パターンを形成するパターン形成工程について説明する。

まず、図２６、２７に示すように、ノズル２５と基板２とが所定の位置関係となるように基板保持台２１により基板２を移動させ、ノズル２５から基板２上に液滴３１を着弾させるとともに、基板２をY方向に移動させて液滴３１をY方向に複数配列させて立壁４４Aを形成する。

また、立壁４４Aを構成する液滴３１のY方向の着弾位置と同様に液滴３１を複数配列させて立壁４４Bを形成する。（主要部形成工程）
次に、図２８、２９に示すように、立壁４４A、４４Bを形成する液滴３１がY方向に複
数配列する液滴３１において、隣接する液滴３１の連接部分には凹部分６３が形成されてしまう。この凹部分６３に液滴３１の径よりも小さい径の液滴３２を着弾させて、立壁４５A、４５Bからなる隔壁４５を形成する。（補間工程）この立壁４５A、４５Bにより、基板２上に画定パターン４Eが画定される。このとき、液滴３２の径の大きさは凹部分６３
を埋める大きさであることが望ましい。

その次に、図３０、３１に示すように、ノズル２６と画定パターン４Eとが対応する位置に基板２を移動させて液体５０の液滴５１を吐出して、確定パターン４Eに液滴５１を満たす。その後に、加熱手段２２により画定パターン４Eに着弾された液滴５１のみを固化させて導電パターン３Eを形成する。液滴５１を固化させた後に、隔壁４５を隔壁除去手段２３により基板２上から除去する。これにより、図３２、３３に示す配線基板１Dを得る。

以上の工程により、液滴３１を複数配列させて形成される立壁４３A、４３Bにおいて、液滴の配列する方向に形成される凹部分６３を液滴３１よりも小さい液滴３２を着弾させることで、凹部分４４が埋められた立壁４５A、４５Bを形成することができる。これにより、立壁４４A、４４Bにより画定される画定パターンに比べて、立壁４５A、４５Bによって画定される画定パターン４Eはその縁部分の凹凸形状を小さくすることができるので、
端部分の凹凸形状を小さくした導電パターン３Eを基板２上に形成することができる。

このように、導電パターンの端部分の凸部分を小さくすることができるので、隣接する導電パターン間での短絡やマイグレーションといった問題を解消できる。

また、この導電パターン３Eでは凸部分がないので、端部分に凸形状を有する導電パタ
ーンに比べて隣接する導電パターンの距離を小さくすることができるので、さらに導電パターンの高密度化を実現することができる。

また、本実施形態において、液滴吐出ヘッド２０のノズルと基板２とを所定の位置に対向するように基板保持台２１により基板２を移動させるパターン形成装置について説明したが、液滴吐出ヘッド２０を基板２の平面方向に移動させる、例えばマイクロディスペンサーなどを用いたパターン形成装置であってもよい。

また、本実施形態において、導電性材料を含有する液体を固化する固化工程において、加熱手段により加熱処理を施す例について説明したが、例えば、揮発性の高い溶媒に導電性材料が含まれている液体を用いて導電パターンを形成してもよい。

この場合、時間経過とともに溶媒が蒸発して導電性材料のみを基板上に残すことができるので、加熱手段を用いる必要がなく、製造コストを抑えることができる。また、加熱処理による材へのダメージを抑えることも可能となる。

以上説明した第一変形形態〜第四変形形態は、基板に微細な幅及びピッチで導電パターンを形成する場合に本発明を適用した一例であるが、これらの形態以外にも本発明を適用することが可能である。例えば、基板に微細な幅及びピッチで光導波路を形成する場合にも本発明を適用できる。この場合には、基板上に隔壁となる液滴を配列させたあとに、この隔壁により画定されるパターン部分に光透過性を有する樹脂材料を着弾させて、この樹脂材料を固化させたあとに隔壁を基板上から除去する。これにより、基板上に光導波路を形成することができる。

本発明の実施形態に係るパターン形成装置の概略図である。配線基板１の概略斜視図である。図２の断面図である。本実施形態の隔壁形成工程を示す断面図である。図４の上面図である。本実施形態のパターン形成工程を示す断面図である。図６の上面図である。本実施形態の固化工程を示す断面図である。図８の上面図である。本実施形態の隔壁除去工程を示す断面図である。図１０の上面図である。第二実施形態の第二の隔壁形成工程を示す断面図である。図１２の上面図である。第二実施形態の第二のパターン形成工程を示す断面図である。図１４の上面図である。配線基板１Aの上面図である。第三実施形態の隔壁形成工程を示す断面図である。図１７の上面図である。第三実施形態のパターン形成工程を示す断面図である。図１９の上面図である。第三実施形態の隔壁形成工程を示す断面図である。図２１の上面図である。第三実施形態のパターン形成工程を示す断面図である。図２３の上面図である。配線基板１Bの上面図である。第四実施形態の主要部形成工程を示す断面図である。図２６の上面図である。第四実施形態の補間工程を示す断面図である。図２８の上面図である。第四実施形態のパターン形成工程を示す断面図である。図３０の上面図である。配線基板１Cの断面図である。図３２の上面図である。

１，１A，１B，１C 配線基板
２基板
３，３A，３B，３C，３D，３E 導電パターン
４，４A，４B，４C，４D，４E 画定パターン
２０液滴吐出ヘッド
２１基板保持台
２２加熱手段
２３隔壁除去手段
２５，２６ノズル
４０，４１，４２，４３，４４，４５隔壁
４０A，４１A，４２A，４３A，４４A，４５A 立壁
４０B，４１B，４２B，４３B，４４B，４５B 立壁

Claims

基板の一方の面に液滴吐出ヘッドから吐出した第１の液体を着弾させて、第１のパターンを画定する第１の隔壁を形成する第１の隔壁形成工程と、
前記一方の面に液滴吐出ヘッドから吐出した第２の液体を着弾させて、前記第１の隔壁により、着弾した第２の液体が前記第１のパターンをなすように型取らせる第１のパターン形成工程と、
前記第１の隔壁を液体のまま前記一方の面に残しつつ、前記第１のパターンに型取られた前記第２の液体を固化させる固化工程と、
前記一方の面上から液体のままの前記第１の隔壁を除去する第１の隔壁除去工程と、
を備え、
前記第２の液体の固化温度は、前記第１の液体の沸点よりも低いものであり、
前記固化工程は、前記第２の液体を加熱することで固化する工程であり、
さらに、
前記固化工程は、前記第２の液体が固化し、前記第１の液体が固化せず液体の状態のときに、前記第２の液体の加熱を止めることを特徴とするパターン形成方法。
前記第１の隔壁除去工程の後に、
前記一方の面上に前記第１の液体を着弾させて、前記第１の隔壁が形成されていた領域と一部が重なる第２のパターンを画定する第２の隔壁を形成する第２の隔壁形成工程と、
前記一方の面に液滴吐出ヘッドから吐出した前記第２の液体を着弾させて、前記第２の隔壁により、着弾した前記第２の液体が前記第２のパターンをなすように型取らせる第２のパターン形成工程と、
前記第２の隔壁を液体のまま前記一方の面に残しつつ、前記第２のパターンに型取られた前記第２の液体を固化させる固化工程と、
前記一方の面上から液体のままの前記第２の隔壁を除去する第２の隔壁除去工程と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
前記第１の液体は、前記第２の液体と接触したときに相溶しないものであり、
前記第１の隔壁形成工程において、前記第１の液体は液体状態であることを特徴とする請求項１または２に記載のパターン形成工程。
前記第１の液体は、前記第２の液体に比べて比重が大きいものであることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成工程。
前記第１の液体は、前記一方の面上に着弾されたときにその面に対する接触角が２０［度］以上９０［度］以下となるものあることを特徴とする
請求項３又は４に記載のパターン形成工程。
前記第１の隔壁除去工程において、
前記第１の隔壁は、エアブロー又はワイピングで前記一方の面上から除去される
ことを特徴とする
請求項３〜５の何れかに記載のパターン形成工程。
前記第２の液体は、導電性微粒子を含有するものであることを特徴とする
請求項１〜６の何れかに記載のパターン形成工程。
前記第２の液体は、光透過性を有する樹脂であることを特徴とする
請求項１〜７の何れかに記載のパターン形成工程。
前記第１の隔壁は、間隔をおいて同一の所定方向に延在する一対の立壁を含むとともに、前記第１のパターンは、これら一対の立壁の間に画定されるものであり、
前記第１の隔壁形成工程は、
前記第１の液体の液滴を一定ピッチで前記所定方向に配列するように着弾させることで、前記一対の立壁を形成するものであり、
前記一対の立壁は、一方の立壁を形成する前記第１の液体の液滴の着弾位置が他方の立壁を形成する前記第１の液体の液滴に比べて、前記所定方向において前記一定ピッチの半分ずれるように形成させることを特徴とする
請求項１〜８に記載のパターン形成方法。
前記隔壁は、間隔をおいて同一の所定方向に延在する一対の立壁を含むとともに、前記所望のパターンは、これら一対の立壁の間に画定されるものであり、
前記隔壁形成工程は、
所定の径を有する前記第１液体の液滴を一定ピッチで前記所定方向に配列するよう着弾させることで、前記一対の立壁を形成する主要部形成工程と、
前記所定方向において隣接して着弾した２つの液滴の連接部分に形成された凹部分に、前記所定の径よりも小さい径を有する前記第１の液体の液滴を着弾させる補間工程と、を有することを特徴とする
請求項１〜９に記載のパターン形成方法。
前記隔壁形成工程において前記第１の液体を吐出する液滴吐出ヘッドが、前記パターン形成工程において前記第２の液体を吐出するものであることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載のパターン形成工程。
第１の液体を吐出する第１のノズルと、前記第１の液体の沸点よりも固化温度が低い第２の液体を吐出する第２のノズルとを有する液滴吐出ヘッドと、
基板を保持する基板保持手段と、前記液滴吐出ヘッドと前記基板保持手段とを相対移動させる移動手段と、
前記基板の一方の面上に着弾した前記第２の液体を加熱して固化させるものであって、前記一方の面上に着弾した前記第２の液体が固化し、前記一方の面上に着弾した前記第１の液体が固化せず液体の状態のときに、前記第２の液体の加熱を止める固化手段と、
前記基板上に液体のまま残る前記第１の液体を前記基板上から除去する除去手段と、
前記液滴吐出ヘッド、前記移動手段、及び前記除去手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記基板上に、前記第１のノズルから吐出された前記第１の液体からなる所望のパターンを画定する隔壁を形成し、続いて、液体のままの前記隔壁によって前記第２のノズルから吐出された前記第２の液体を前記所望のパターンに型取らせるよう、前記液滴吐出ヘッド及び前記移動手段を制御し、
さらに、液体のまま前記一方の面上に残る前記隔壁を除去するよう、前記除去手段を制御することを特徴とするパターン形成装置。