JP5141121B2 - パターン形成方法、液滴吐出装置及び回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、パターン形成方法、液滴吐出装置及び回路基板に関する。

基板上に所望のパターンを形成する方法としては、機能液を液滴にして吐出させるイン
クジェット方式が有効な手段として注目されている（例えば、特許文献１）。
インクジェット方式は、基板を載置するステージと、機能材料を含む機能液を液滴とし
て基板に吐出する液滴吐出ヘッドと、基板（ステージ）と液滴吐出ヘッドとを２次元的に
相対移動させる機構とを備えている。インクジェット方式は、基板と液滴吐出ヘッドとの
相対移動によって、液滴吐出ヘッドから吐出される液滴を基板表面の任意の位置に配置さ
せる。基板表面に順次配置される各液滴は、液滴の濡れ拡がる範囲が互いに重なるように
配置されることによって、基板表面を隙間無く覆って機能液からなるパターンを形成する
。

基板表面が機能液に対して撥液性を有している場合、基板表面が液滴を引っ張る力は、
互いに接する液滴同士が引き合う力よりも弱い。そのため、基板表面においては、機能液
が局所的に集中してしまう。このような局所的な集中が生じると、基板表面は、機能液に
よって均一に覆われなくなる。さらに、局所的な集中が進行すると、基板表面の一部は、
機能液の欠如によって露出してしまう。

インクジェット方式においては、こうした局所的な集中を回避させるため、互いに接す
る液滴同士を重ねる場合、後続する液滴を着弾させる前に、先に着弾する液滴を充分に乾
燥させる必要があり、この結果パターン形成に長い時間を要している。そこで、インクジ
ェット方式においては、基板を予め加熱することによって、着弾する液滴を速やかに乾燥
させる方法が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３）。
特開２００４−３４７６９５号 公報 特開２００４−３０６３７２号 公報 特開平１１−２８１９８５号 公報

しかしながら、基板温度を上げていくと、着弾した液滴が突沸してしまい、パターンが
形成されなくなる。そのため、基板温度を上げる方法は、乾燥速度を高くする点において
限界があり、パターンの形成に要する時間の更なる短縮化に限界がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、高精度のパタ
ーンを短時間に形成することができるパターン形成方法、液滴吐出装置及び回路基板を提
供することにある。

本発明のパターン形成方法は、基板にパターンを形成するパターン形成方法であって、
機能材料を含む機能液からなる液滴を加熱される通気性基板の上面に吐出することにより
、前記通気性基板の上面にパターンを形成する。

本発明のパターン形成方法によれば、着弾する液滴は、加熱される基板により蒸発が促
進される。基板が通気性基板であるため、液滴の蒸発成分は、基板の内部にも拡散する。
したがって、本発明のパターン形成方法は、液滴の乾燥速度を向上させることができる。

このパターン形成方法において、前記液滴を吐出するとき、前記通気性基板の下側を減
圧する。
このパターン形成方法によれば、液滴の蒸発成分は、基板の内部にも拡散する。このと
き、通気性基板の下側が減圧されるため、通気性基板の内部への拡散が促進される。その
結果、このパターン形成方法は、液滴の乾燥速度を、より向上できる。

このパターン形成方法において、前記液滴を吐出するとき、通気性を有する多孔質性の
ステージに前記通気性基板を載置して前記ステージに前記通気性基板を吸着させる。
このパターン形成方法によれば、通気性基板が、通気性を有する多孔質のステージに載
置されるため、通気性のステージの下側を減圧するとき、通気性基板の下側の全体が均一
に減圧される。従って、通気性基板に着弾する液滴は、着弾する位置に左右されることな
く、通気性基板と接する側の蒸発を、ムラ無く一様に促進することができる。

このパターン形成方法において、前記通気性基板の表面温度を、前記液滴を吐出すると
きの機能液の温度以上であって、かつ、前記機能液に含まれる液体組成の沸点未満にする
。

このパターン形成方法によれば、通気性基板に着弾する液滴は、通気性基板の表面温度
が吐出時の機能液の温度以上であるため直ちに乾燥を開始する。しかも、通気性基板の表
面温度が液体組成の沸点未満であるため、液滴は基板上で突沸することはない。その結果
、このパターン形成方法は、高密度・高精細なパターンを短時間に形成することができる
。

このパターン形成方法において、前記通気性基板は、多孔質性基板であって、セラミッ
ク粒子と樹脂とから構成される低温焼成用シートであり、前記機能液は、機能材料として
の金属粒子を分散させた液体である。

このパターン形成方法によれば、金属膜からなるパターンを多孔質性基板上に綺麗にし
かも短時間に形成することができる。
本発明の液滴吐出装置は、基板を載置するステージと、機能材料を含む機能液を液滴と
して吐出する液滴吐出ヘッドとを有し、前記ステージと前記液滴吐出ヘッドとを相対移動
させるとともに、前記ステージに載置する基体の上面に前記液滴吐出ヘッドから前記液滴
を吐出することにより、前記基板の上面にパターンを形成する液滴吐出装置であって、前
記基板は、通気性基板であり、前記ステージは、前記基板を加熱する加熱手段を有する。

本発明の液滴吐出装置によれば、着弾する液滴は、加熱される基板により蒸発が促進さ
れる。基板が通気性基板であるため、液滴の蒸発成分は、基板の内部にも拡散する。した
がって、本発明のパターン形成方法は、液滴の乾燥速度を向上させることができる。

この液滴吐出装置において、前記ステージは、通気性を有して前記基板を載置する載置
部と、前記載置部を介して前記載置部に載置される前記基板の下側を減圧する減圧手段と
を有する。

この液滴吐出装置によれば、例えば、通気性基板を通気性のステージに載置したとき、
通気性のステージの下側を減圧手段によって減圧すると、通気性基板の下側が減圧される
。従って、着弾する液滴の蒸発成分は、通気性基板の内部にも蒸発して行く。このとき、
通気性基板の下側が減圧されるため、通気性基板の内部への拡散が促進される。その結果
、液滴吐出装置は、より乾燥速度が向上する。

本発明の回路基板は、回路素子を実装するとともに前記回路素子に対して電気的に接続
される配線を有する回路基板であって、前記配線は、上記のパターン形成方法によって形
成される。

本発明の回路基板は、より生産性を上げることのできる回路基板となる。

（第一実施形態）
以下、本発明を、ＬＴＣＣ多層基板（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics
多層基板）に半導体チップを実装してなる回路モジュールであって、ＬＴＣＣ多層基板を
構成する複数の低温焼成基板（グリーンシート）に配線パターンを形成する方法に具体化
した第一実施形態を図１〜図８に従って説明する。

まず、ＬＴＣＣ多層基板に半導体チップを実装してなる回路モジュールについて説明す
る。図１は、回路モジュール１の断面図を示す。回路モジュール１は、板状に形成される
ＬＴＣＣ多層基板２と、そのＬＴＣＣ多層基板２の上側に、ワイヤーボンディング接続さ
れる半導体チップ３とを有している。

ＬＴＣＣ多層基板２は、シート状に形成される複数の低温焼成基板４の積層体である。
各低温焼成基板４は、それぞれガラスセラミック系材料（例えば、ホウケイ酸アルカリ酸
化物などのガラス成分とアルミナなどのセラミック成分の混合物）の焼結体、すなわち多
孔質性基板であって、その厚みが数百μｍで形成されている。

低温焼成基板４は、その焼結前のものをグリーンシート４Ｇ（図２，４，７参照）とい
う。グリーンシート４Ｇは、ガラスセラミック系材料の粉末と分散媒をバインダー、整泡
剤などとともに混合してスラリーを作成し、このスラリーを板状にした後に乾燥したもの
であって、通気性を有している。即ち、グリーンシート４Ｇは、通気性基板である。

各低温焼成基板４は、抵抗素子、容量素子、コイル素子などの各種の回路素子５と、各
回路素子５を電気的に接続する内部配線６と、スタックビア構造、サーマルビア構造を呈
する所定の孔径（例えば、２０μｍ）を有した複数のビアホール７と、各ビアホール７に
充填される複数のビア配線８とを有する。

各低温焼成基板４上の各内部配線６は、それぞれ銀や銀合金などの金属微粒子の焼結体
であって、図２に示す液滴吐出装置２０を利用する配線パターン形成方法によって形成さ
れる。

図２は、液滴吐出装置２０を説明する全体斜視図である。
図２において、液滴吐出装置２０は、直方体形状に形成される基台２１を有している。
基台２１の上面には、その長手方向（以下単に、Ｙ矢印方向という。）に沿って延びる一
対の案内溝２２が形成されている。案内溝２２の上方には、案内溝２２に沿ってＹ矢印方
向及び反Ｙ矢印方向に移動するステージ２３が備えられている。

ステージ２３の上面には、載置部２４が形成されて、焼成前の低温焼成基板４、即ち通
気性のグリーンシート４Ｇを載置する。載置部２４は、載置される状態のグリーンシート
４Ｇをステージ２３に対して位置決め固定して、グリーンシート４ＧをＹ矢印方向及び反
Ｙ矢印方向に搬送する。ステージ２３の上面には、ラバーヒータＨが配設されている。載
置部２４に載置されるグリーンシート４Ｇは、ラバーヒータＨに加熱されることによって
、自身の上面全体を所定の温度に昇温する。

基台２１には、Ｙ矢印方向と直交する方向（以下単に、Ｘ矢印方向という。）に跨ぐ門
型のガイド部材２５が架設されている。ガイド部材２５の上側には、Ｘ矢印方向に延びる
インクタンク２６が配設されている。インクタンク２６は、機能液としての金属インクＦ
を貯留するとともに、貯留する金属インクＦを液滴吐出ヘッド（以下単に、吐出ヘッドと
いう。）３０に所定の圧力で供給する。吐出ヘッド３０に供給される金属インクＦは、液
滴Ｆｂ（図４参照）として吐出ヘッド３０からグリーンシート４Ｇに向かって吐出される
。

金属インクＦは、機能材料としての金属微粒子、例えば粒径が数ｎｍ〜数十ｎｍの金属
微粒子を溶媒に分散させた液体としての分散系金属インクを用いることができる。
金属インクＦに使用する金属微粒子としては、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（
Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ
）、タンタル（Ｔａ）、及びニッケル（Ｎｉ）などの材料の他、これらの酸化物、並びに
超電導体の微粒子などが用いられる。金属微粒子の粒径は１ｎｍ以上、０．１μｍ以下で
あることが好ましい。金属微粒子の粒径は、０．１μｍより大きいと吐出ヘッド３０のノ
ズルＮに目詰まりを生じるおそれがある。また、金属微粒子の粒径は、１ｎｍより小さい
と金属微粒子に対する分散剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多
となる。

分散媒としては、上記の金属微粒子を分散できるもので凝集を起こさないものであれば
特に限定されない。例えば水系溶媒のほか、メタノール、エタノール、プロパノール、ブ
タノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、ドデカン、テトラ
デカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロ
ナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、
またエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン
、1，３−プロパンジオールなどのポリオール類、ポリエチレングリコール、エチレング
リコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコール
メチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコール
ジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエ
タン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系化合物、
さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、乳酸エチルなどの極性
化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法
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。

グリーンシート４Ｇに着弾する金属インクＦは、自身の表面から溶媒あるいは分散媒の
一部を蒸発させる。このとき、グリーンシート４Ｇが加熱されているため、金属インクＦ
に含まれる溶媒あるいは分散媒の蒸発が促進される。さらに、グリーンシート４Ｇが通気
性基板であるため、図６に示すように、グリーンシート４Ｇに着弾する金属インクＦは、
グリーンシート４Ｇと接する側においても、溶媒あるいは分散媒の一部を、グリーンシー
ト４Ｇを通して蒸発させる。従って、グリーンシート４Ｇに着弾する金属インクＦは、自
身の乾燥に要する時間を、さらに短くする。尚、本実施形態では、グリーンシート４Ｇ（
通気性基板）に着弾する金属インクＦの接触角、グリーンシート４Ｇの気孔率等が所定範
囲に設定されることによって、グリーンシート４Ｇに着弾する液滴Ｆｂがグリーンシート
４Ｇ内に浸透しない。

グリーンシート４Ｇに着弾する金属インクＦは、乾燥にともなって、自身の表面を外縁
から増粘させる。つまり、グリーンシート４Ｇに着弾する金属インクＦにおいては、金属
インクＦの外周部における固形分（粒子）濃度が、中央部に比べて速く飽和濃度に達する
ため、金属インクＦは、自身の表面を外縁から増粘させる。増粘する金属インクＦの外縁
は、グリーンシート４Ｇの面方向に沿う自身の濡れ広がりを停止する、すなわちピニング
される。ピニングされる状態の金属インクＦは、グリーンシート４Ｇに固定される。ピニ
ングされる状態の金属インクＦは、自身の上に他の金属インクＦが重ねられるとき、グリ
ーンシート４Ｇに固定される状態にあるため、次の液滴Ｆｂに引き寄せられることはない
。

ガイド部材２５には、そのＸ矢印方向略全幅にわたって、Ｘ矢印方向に延びる上下一対
のガイドレール２８が形成されている。上下一対のガイドレール２８には、キャリッジ２
９が取り付けられている。キャリッジ２９は、ガイドレール２８に案内されてＸ矢印方向
及び反Ｘ矢印方向に移動する。キャリッジ２９には、液滴吐出ヘッド３０が搭載されてい
る。

図３は吐出ヘッド３０をグリーンシート４Ｇ側から見た下面図を示し、図４は吐出ヘッ
ドの要部断面図を示す。吐出ヘッド３０の下側には、ノズルプレート３１が備えられてい
る。ノズルプレート３１は、その下面がグリーンシート４Ｇの上面と略平行に形成されて
いる。以下単に、ノズルプレート３１の下面をノズル形成面３１ａとし、グリーンシート
４Ｇの上面を吐出面４Ｇａという。ノズルプレート３１は、グリーンシート４Ｇが吐出ヘ
ッド３０の直下に位置するとき、ノズル形成面３１ａと吐出面４Ｇａとの間の距離（以下
単に、プラテンギャップという。）を所定の距離（例えば、６００μｍ）に保持する。

図３において、ノズル形成面３１ａには、Ｙ矢印方向に沿って配列される複数のノズル
Ｎからなる一対のノズル列ＮＬが形成されている。一対のノズル列ＮＬは、それぞれ１イ
ンチ当たりに１８０個のノズルＮを有する。なお、図３では、説明の都合上、一列当たり
に１０個のノズルＮのみを記載している。

一対のノズル列ＮＬにおいては、Ｘ矢印方向から見て、一方のノズル列ＮＬの各ノズル
Ｎが、他方のノズル列ＮＬの各ノズルＮの間を補間する。すなわち、吐出ヘッド３０は、
Ｙ矢印方向に沿って、１インチ当たりに１８０個×２＝３６０個のノズルＮを有する、す
なわちＹ方向の最大解像度を３６０ｄｐｉにする。

図４において、吐出ヘッド３０の上側には、流路としての供給チューブ３０Ｔが連結さ
れている。供給チューブ３０Ｔは、Ｚ矢印方向に延びるように配設されて、インクタンク
２６からの金属インクＦを吐出ヘッド３０に供給する。

各ノズルＮの上側には、供給チューブ３０Ｔに連通するキャビティ３２が形成されてい
る。キャビティ３２は、供給チューブ３０Ｔからの金属インクＦを収容するとともに、収
容する金属インクＦの一部を連通するノズルＮに供給する。キャビティ３２の上側には、
Ｚ矢印方向に沿って振動することによりキャビティ３２内の容積を拡大及び縮小する振動
板３３が貼り付けられている。振動板３３の上側には、圧電素子ＰＺがノズルＮごとに配
設されている。圧電素子ＰＺは、Ｚ矢印方向に沿って伸張して収縮することにより、振動
板３３をＺ矢印方向に沿って振動させる。Ｚ矢印方向に沿って振動する振動板３３は、金
属インクＦを所定サイズの液滴ＦｂにしてノズルＮから吐出させる。吐出される液滴Ｆｂ
は、ノズルＮの反Ｚ矢印方向に飛行し、その後、グリーンシート４Ｇの吐出面４Ｇａに着
弾する。

次に、上記のように構成した液滴吐出装置２０の電気的構成を図５に従って説明する。
図５において、制御装置５０は、ＣＰＵ５０Ａ、ＲＯＭ５０Ｂ、ＲＡＭ５０Ｃなどを有
している。制御装置５０は、格納する各種データ及び各種制御プログラムに従って、ステ
ージ２３の搬送処理、キャリッジ２９の搬送処理、吐出ヘッド３０の液滴吐出処理、ラバ
ーヒータＨの加熱処理などを実行する。

制御装置５０には、各種操作スイッチとディスプレイを有する入出力装置５１が接続さ
れている。入出力装置５１は、液滴吐出装置２０によって実行される各種処理の処理状況
を表示する。入出力装置５１は、内部配線６を形成するためのビットマップデータＢＤを
生成するとともに、ビットマップデータＢＤを制御装置５０に入力する。

ビットマップデータＢＤは、各ビットの値（０あるいは１）に応じて各圧電素子ＰＺの
オンあるいはオフを規定するデータである。ビットマップデータＢＤは、吐出ヘッド３０
すなわち、各ノズルＮが通過する描画平面（吐出面４Ｇａ）上の各位置に、配線用の液滴
Ｆｂを吐出するか否かを規定するデータである。すなわち、ビットマップデータＢＤは、
吐出面４Ｇａに規定される内部配線６の目標形成位置に、配線用の液滴Ｆｂを吐出させる
ためのデータである。

制御装置５０には、Ｘ軸モータ駆動回路５２が接続されている。制御装置５０は、駆動
制御信号をＸ軸モータ駆動回路５２に出力する。Ｘ軸モータ駆動回路５２は、制御装置５
０からの駆動制御信号に応答して、キャリッジ２９を移動させるためのＸ軸モータＭＸを
正転又は逆転させる。制御装置５０には、Ｙ軸モータ駆動回路５３が接続されている。制
御装置５０は、駆動制御信号をＹ軸モータ駆動回路５３に出力する。Ｙ軸モータ駆動回路
５３は、制御装置５０からの駆動制御信号に応答して、ステージ２３を移動させるための
Ｙ軸モータＭＹを正転又は逆転させる。

制御装置５０には、ヘッド駆動回路５４が接続されている。制御装置５０は、所定の吐
出周波数に同期させて吐出タイミング信号ＬＴを生成し、吐出タイミング信号ＬＴをヘッ
ド駆動回路５４に出力する。制御装置５０は、各圧電素子ＰＺを駆動するための駆動電圧
ＣＯＭを吐出周波数に同期させてヘッド駆動回路５４に出力する。

制御装置５０は、ビットマップデータＢＤを利用して所定の周波数に同期させてパター
ン形成用制御信号ＳＩを生成し、パターン形成用制御信号ＳＩをヘッド駆動回路５４にシ
リアル転送する。ヘッド駆動回路５４は、制御装置５０からのパターン形成用制御信号Ｓ
Ｉを各圧電素子ＰＺに対応させて順次シリアル／パラレル変換する。ヘッド駆動回路５４
は、制御装置５０からの吐出タイミング信号ＬＴを受けるたびに、シリアル／パラレル変
換したパターン形成用制御信号ＳＩをラッチし、このパターン形成用制御信号ＳＩによっ
て選択される圧電素子ＰＺに駆動電圧ＣＯＭを供給する。

制御装置５０には、ラバーヒータ駆動回路５５が接続されている。制御装置５０は、駆
動制御信号をラバーヒータ駆動回路５５に出力する。ラバーヒータ駆動回路５５は、制御
装置５０からの駆動制御信号に応答してラバーヒータＨを駆動し、これによってステージ
２３に載置するグリーンシート４Ｇの温度を予め定めた温度に制御する。本実施形態では
、予め定めたグリーンシート４Ｇの温度、すなわち吐出面４Ｇａの温度は、吐出ヘッド３
０から吐出される時の金属インクＦの温度以上であって、かつ、金属インクＦに含まれる
液体組成の沸点未満の温度である。ここで、液体組成の沸点とは、金属インクＦに含まれ
る液体組成の中で最も沸点の低い組成の沸点である。

つまり、制御装置５０は、グリーンシート４Ｇの温度を、吐出ヘッド３０から吐出され
る時の金属インクＦの温度以上に制御する。これによって、金属インクＦは、吐出される
時に吐出ヘッド３０で乾燥せず、かつ、液滴Ｆｂとして着弾する時に、速やかに加熱され
て乾燥する。また、制御装置５０は、グリーンシート４Ｇの温度を、液体組成の沸点未満
に制御する。これによって、金属インクＦは、液滴Ｆｂとして着弾する時に、液滴Ｆｂの
沸点未満に加熱されるため、グリーンシート４Ｇ上で突沸しない。

次に、上記液滴吐出装置２０を利用して形成するグリーンシート４Ｇの配線パターンの
形成方法について説明する。
図２に示すように、液滴吐出装置２０は、グリーンシート４Ｇをステージ２３に載置し
て、グリーンシート４Ｇの吐出面４Ｇａを上側に配置する。このとき、ステージ２３は、
グリーンシート４Ｇをキャリッジ２９の反Ｙ矢印方向に配置する。このグリーンシート４
Ｇは、ビアホール７と、ビア配線８とを有するものであって、液滴吐出装置２０によって
、吐出面４Ｇａに配線パターンとしての内部配線６を形成されるものである。

この状態から、内部配線６を形成するためのビットマップデータＢＤが入出力装置５１
から制御装置５０に入力される。制御装置５０は、入出力装置５１から入力されるビット
マップデータＢＤを格納する。このとき、制御装置５０は、ラバーヒータ駆動回路５５を
介してラバーヒータＨを駆動することによって、グリーンシート４Ｇの全体を一様に前記
所定の温度に加熱する。即ち、グリーンシート４Ｇの吐出面４Ｇａは、吐出ヘッド３０か
ら吐出される時の金属インクＦの温度以上であって、かつ、金属インクＦに含まれる液体
組成の沸点未満（液体組成中の最も沸点の低い温度未満）の温度に制御される。

次いで、制御装置５０は、Ｙ軸モータ駆動回路５３を介してＹ軸モータＭＹを駆動する
ことによってステージ２３を搬送し、これによって、吐出ヘッド３０が目標形成位置の直
上を通過できるようにする。そして、制御装置５０は、Ｘ軸モータ駆動回路５２を介して
Ｘ軸モータＭＸを駆動することによって吐出ヘッド３０の走査（往動）を開始させる。

制御装置５０は、吐出ヘッド３０の走査（往動）を開始させると、ビットマップデータ
ＢＤに基づいてパターン形成用制御信号ＳＩを生成して、パターン形成用制御信号ＳＩと
駆動電圧ＣＯＭをヘッド駆動回路５４に出力する。すなわち、制御装置５０は、ヘッド駆
動回路５４を介して各圧電素子ＰＺを駆動し、内部配線６を形成するための位置上に吐出
ヘッド３０が位置するたびに、選択されるノズルＮから液滴Ｆｂを吐出させる。このグリ
ーンシート４Ｇに着弾する液滴Ｆｂは、グリーンシート４Ｇが吐出時の液滴Ｆｂの温度以
上に加熱されているため、速やかに乾燥されていく。しかも、グリーンシート４Ｇが通気
性基板であるため、図６に示すように、液滴Ｆｂは、グリーンシート４Ｇ内に向かって蒸
発し、乾燥がさらに促進される。

本実施形態では、図７及び図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、吐出される各液滴Ｆｂは
、それぞれ内部配線６を形成するための各位置に順次着弾する。詳述すると、本実施形態
では、パターン形成のために先に着弾する液滴Ｆｂは、自身の一部の乾燥によって、グリ
ーンシート４Ｇに定着する（ピニングされる）、すなわち自身の濡れ広がりを停止する。
グリーンシート４Ｇに着弾する次の液滴Ｆｂは、先の液滴Ｆｂと自身の一部とが重なるよ
うに、図７及び図８（ａ）に１点鎖線で示す位置に吐出される。

つまり、吐出ヘッド３０が液滴Ｆｂを吐出するタイミングは、液滴Ｆｂが吐出ヘッド３
０から吐出される時からグリーンシート４Ｇに固定（ピニング）されるまでに要する時間
や、吐出ヘッド３０が先の液滴Ｆｂを吐出する位置から次の液滴Ｆｂを吐出する位置に到
達するまでに要する移動時間等に基づいて決定される。従って、液滴吐出装置２０は、グ
リーンシート４Ｇの加熱温度、吐出ヘッド３０の移動速度等から予め、実験等で吐出タイ
ミング、すなわち吐出間隔時間を設定されている。

従って、液滴吐出装置２０は、吐出ヘッド３０をＸ矢印方向に往動しながら液滴Ｆｂを
上記吐出間隔時間で吐出するとき、先にグリーンシート４Ｇに着弾する液滴Ｆｂを速やか
に乾燥する。

そして、図８（ｂ）に示すように、先の液滴Ｆｂがグリーンシート４Ｇに対して固定さ
れる状態になると、次の液滴Ｆｂは、固定状態にある先の液滴Ｆｂに対して、自身の一部
が重なるように、図８（ｃ）の１点鎖線で示す位置に着弾する。このとき、固定状態にあ
る先の液滴Ｆｂは、グリーンシート４Ｇにピニングされるため、次の液滴Ｆｂに引き寄せ
られることがない。また、先の液滴Ｆｂに重なる次の液滴Ｆｂは、自身の重ならない部分
がグリーンシート４Ｇに加熱されているため、直ちに乾燥を開始して速やかに乾燥され固
定状態になる。従って、先の液滴Ｆｂに、次の液滴Ｆｂが引き寄せられることはない。

その結果、内部配線６を形成するための各位置に順次着弾する液滴Ｆｂは、それぞれ着
弾する位置から偏移することなく乾燥される。そのため、液滴吐出装置２０は、図８（ｄ
）に示すように、内部配線６のための配線用パターンＰを形成できる。しかも、液滴吐出
装置２０は、グリーンシート４Ｇを加熱するとともに通気性基板のグリーンシート４Ｇを
使用するため、着弾する液滴Ｆｂを速やかに乾燥させてグリーンシート４Ｇに固定する。
この結果、液滴吐出装置２０は、液滴Ｆｂの吐出間隔時間を短くすることができるため、
内部配線６のための配線用パターンＰを短時間で形成することができる。さらに、液滴吐
出装置２０は、グリーンシート４Ｇの温度を、液滴Ｆｂの沸点未満の温度に制御するため
、着弾する液滴Ｆｂの突沸を回避させることができ、配線用パターンＰを確実に形成する
ことができる。

制御装置５０は、吐出ヘッド３０をＸ矢印方向に走査（往動）させて、１回目の液滴Ｆ
ｂの動作を完了する。次いで、制御装置５０は、内部配線６を形成するためのグリーンシ
ート４Ｇ上の新たな位置に液滴Ｆｂを吐出させるべく、Ｙ軸モータ駆動回路５３を介して
Ｙ軸モータＭＹを駆動することによってステージ２３をＹ方向に所定の量だけ搬送させた
後、吐出ヘッド３０を反Ｘ矢印方向に走査（復動）させる。

吐出ヘッド３０の走査（復動）を開始させると、制御装置５０は、前記と同様にビット
マップデータＢＤに基づいてヘッド駆動回路５４を介して各圧電素子ＰＺを駆動する。そ
して、制御装置５０は、内部配線６を形成するための各位置に吐出ヘッド３０が位置する
たびに、選択されるノズルＮから液滴Ｆｂを吐出させる。この場合においても、前記と同
様に、先にグリーンシート４Ｇに着弾する液滴Ｆｂは、直ちに乾燥を開始して速やかに乾
燥する。そして、液滴Ｆｂがグリーンシート４Ｇに対して固定される状態になると、制御
装置５０は、固定状態にある液滴Ｆｂに対して、自身の一部が重なるように、次の液滴Ｆ
ｂを着弾させる。

以後、制御装置５０は、吐出ヘッド３０をＸ矢印方向及び反Ｘ矢印方向に往復動させる
とともに、ステージ２３をＹ矢印方向に搬送させる。そして、制御装置５０は、吐出ヘッ
ド３０の往復動中に液滴ＦｂをビットマップデータＢＤに基づくタイミングで吐出させる
動作を繰り返す。これによって、液滴吐出装置２０は、グリーンシート４Ｇ上に、液滴Ｆ
ｂによる内部配線６の配線用パターンＰを形成する。

次に、上記のように構成した第一実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、グリーンシート４Ｇの温度が、吐出時の液滴Ｆｂの温度
以上に加熱されるため、着弾する液滴Ｆｂが速やかに乾燥する。そのため、液滴吐出装置
２０は、液滴Ｆｂの吐出間隔時間を短くすることができ、配線用パターンＰを短時間で形
成することができる。

（２）上記実施形態によれば、グリーンシート４Ｇが通気性基板であるため、液滴Ｆｂ
は、グリーンシート４Ｇ内を通して蒸発することができ、これによって乾燥をさらに促進
させる。従って、液滴吐出装置２０は、液滴Ｆｂの吐出間隔時間をさらに短くすることが
でき、配線用パターンＰをより短時間で形成することができる。

（３）上記実施形態によれば、グリーンシート４Ｇの加熱温度は、液滴Ｆｂの沸点未満
の温度に制御されているので、着弾する液滴Ｆｂが突沸しない。従って、液滴吐出装置２
０は、高密度・高精細な配線用パターンＰを形成することができる。

（４）上記実施形態によれば、液滴吐出装置２０は、先に着弾する液滴Ｆｂが固定状態
にある時、その一部と重なるように、次の液滴Ｆｂを着弾させる。従って、固定状態にあ
る先の液滴Ｆｂは、自身の一部が重なるように着弾する次の液滴Ｆｂに引き寄せられるこ
とがない。よって、液滴吐出装置２０は、高密度・高精細な配線用パターンＰを形成でき
る。

（５）上記実施形態によれば、液滴吐出装置２０は、ラバーヒータＨによって、グリー
ンシート４Ｇの上面全体を一様に加熱する。従って、グリーンシート４Ｇに着弾する液滴
Ｆｂは、自身の外周部から蒸発して、外周部における固形分（粒子）濃度を中央部に比べ
て速く飽和濃度に到達させる。この結果、着弾する液滴Ｆｂは、グリーンシート４Ｇの面
方向に沿う自身の濡れ広がりを停止する。つまり、着弾する液滴Ｆｂは、外周部から固定
状態になるため、着弾時の外形形状を維持する。その結果、液滴吐出装置２０は、高密度
・高精細なパターンを形成することができる。

（６）上記実施形態によれば、液滴吐出装置２０は、着弾する液滴Ｆｂが固定するまで
の時間を用いて吐出間隔時間を設定するため、先の液滴が確実に固定状態になった後に、
次の液滴を吐出させることができる。

（第二実施形態）
以下、本発明を具体化した第二実施形態を図９〜図１１に従って説明する。第二実施形
態は、第一実施形態のステージ２３を変更したものである。そのため、以下においては、
その変更点について詳しく説明する。

図９において、ステージ２３は、ステージ本体２３ａと、ステージ本体２３ａの上面に
配設されるラバーヒータＨと、ラバーヒータＨの上面に配置されて載置部を構成するステ
ージ板２３ｂとを有している。ステージ本体２３ａは、基台２１の上面に配設されて、Ｙ
軸モータＭＹの駆動力を受けることによってＹ矢印方向及び反Ｙ矢印方向に移動する。ラ
バーヒータＨは、ステージ本体２３ａとステージ板２３ｂとの間に配設されて、ステージ
板２３ｂの上面に載置されるグリーンシート４Ｇを所定の温度に加熱する。ステージ板２
３ｂは、セラミック基板であって通気性を有する多孔質基板であり、その上面にグリーン
シート４Ｇを載置する。ステージ板２３ｂに載置されるグリーンシート４Ｇは、ステージ
板２３ｂを通してラバーヒータＨからの熱量を受けることによって、自身の上面全体を所
定の温度に昇温する。

ステージ２３は、図９に破線で示すように、ステージ本体２３ａの内部からラバーヒー
タＨの上面に延びる吸引通路２３ｃを有する。吸引通路２３ｃは、その一端開口部がステ
ージ板２３ｂの下面であって、載置されるグリーンシート４Ｇと相対向する位置に配設さ
れる。吸引通路２３ｃは、その他端開口部がステージ本体２３ａの側面に連結される図示
しない吸引チューブに連結されている。吸引チューブは、吸引ポンプＶＰ（図１１参照）
と接続されることによって、吸引チューブ及び吸引通路２３ｃを介してステージ板２３ｂ
の下側を減圧する。この時、ステージ板２３ｂが通気性を有する多孔質基板であるため、
吸引ポンプＶＰの吸引力は、ステージ板２３ｂ内を通してグリーンシート４Ｇの下面の全
体に到達する。グリーンシート４Ｇの下面に及ぶ吸引力は、グリーンシート４Ｇをステー
ジ板２３ｂに吸着させる。

図１０において、グリーンシート４Ｇに着弾する金属インクＦ（液滴Ｆｂ）は、自身の
表面から溶媒あるいは分散媒の一部を蒸発させる。このとき、グリーンシート４Ｇが加熱
されているため、液滴Ｆｂに含まれる溶媒あるいは分散媒の蒸発が促進される。さらに、
グリーンシート４Ｇが通気性基板であるため、図１０に示すように、グリーンシート４Ｇ
に着弾する液滴Ｆｂは、グリーンシート４Ｇと接する側においても、溶媒あるいは分散媒
の一部を、グリーンシート４Ｇを通して蒸発させる。従って、グリーンシート４Ｇに着弾
する液滴Ｆｂは、自身の乾燥に要する時間を、さらに短くする。

しかも、グリーンシート４Ｇは、通気性のステージ板２３ｂに載置されるため、ステー
ジ板２３ｂを介する吸引ポンプＶＰの吸引力によって、自身の下面を吸引される。グリー
ンシート４Ｇに着弾する液滴Ｆｂは、吸引ポンプＶＰの吸引力を受けるため、溶媒あるい
は分散媒をグリーンシート４Ｇ内に向けてさらに拡散させる。その結果、グリーンシート
４Ｇに着弾する液滴Ｆｂは、乾燥時間をさらに短くする。

尚、本実施形態では、グリーンシート４Ｇ（通気性基板）に着弾する液滴Ｆｂの接触角
、グリーンシート４Ｇの気孔率、及びグリーンシート４Ｇの下面に及ぶ吸引力等が所定範
囲に設定されることによって、グリーンシート４Ｇに着弾する液滴Ｆｂがグリーンシート
４Ｇ内に浸透しない。

次に、上記のように構成した液滴吐出装置２０の電気的構成を図１１に従って説明する
。
図１１において、制御装置５０は、格納する各種データ及び各種制御プログラムに従っ
て、ステージ２３の搬送処理、キャリッジ２９の搬送処理、吐出ヘッド３０の液滴吐出処
理、ラバーヒータＨの加熱処理、グリーンシート４Ｇの下側の減圧処理などを実行する。

制御装置５０には、吸引ポンプ駆動回路５６が接続されている。制御装置５０は、駆動
制御信号を吸引ポンプ駆動回路５６に出力する。吸引ポンプ駆動回路５６は、制御装置５
０からの駆動制御信号に応答して吸引ポンプＶＰを駆動し、これによってステージ板２３
ｂに載置するグリーンシート４Ｇを所定の減圧状態で載置固定する。

配線パターンを形成するとき、制御装置５０は、ステージ本体２３ａに設けたラバーヒ
ータＨを駆動することによって、ステージ板２３ｂに載置されるグリーンシート４Ｇの全
体を一様に前記所定の温度に加熱する。即ち、グリーンシート４Ｇの吐出面４Ｇａは、吐
出ヘッド３０から吐出される時の金属インクＦの温度以上であって、かつ、金属インクＦ
に含まれる液体組成の沸点未満（液体組成中の最も沸点の低い温度未満）の温度に制御さ
れる。さらに、制御装置５０は、吸引ポンプ駆動回路５６を介して吸引ポンプＶＰを駆動
し、ステージ板２３ｂに載置されるグリーンシート４Ｇの下側を減圧する。従って、グリ
ーンシート４Ｇの下側が減圧状態であるため、グリーンシート４Ｇ内に向かう液滴Ｆｂの
蒸気の拡散がさらに促進され、これによって液滴Ｆｂの乾燥時間がさらに短縮される。

次に、上記のように構成した第二実施形態の効果を以下に記載する。
（７）上記実施形態によれば、グリーンシート４Ｇの下側が減圧状態であるため、グリ
ーンシート４Ｇに着弾する金属インクＦは、グリーンシート４Ｇ内に向かう蒸気の拡散を
さらに促進させる。その結果、グリーンシート４Ｇに着弾する金属インクＦは、乾燥時間
をさらに短くできる。

（８）しかも、グリーンシート４Ｇは、通気性を有する多孔質性のステージ板２３ｂに
載置される。従って、グリーンシート４Ｇの下側が多孔質のステージ板２３ｂを介して減
圧されるため、グリーンシート４Ｇの下側の全体が均一に減圧される。この結果、グリー
ンシート４Ｇに着弾する液滴Ｆｂは、着弾する位置に左右されることなく、グリーンシー
ト４Ｇと接する面側の蒸発を、ムラ無く一様に拡散させることができる。

（９）さらに、液滴Ｆｂから蒸発する蒸気が吸引通路２３ｃを介して吸引ポンプＶＰに
集約されるため、液滴吐出装置２０は、蒸気による汚染を低減することができる。
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記第二実施形態では、ステージ板２３ｂが、通気性の多孔質セラミック基板である
。ステージ板２３ｂは、これに限定されるものではなく、通気性のあるものであればよく
、例えば通気性を有する焼結金属でもよい。

・上記実施形態では、ステージ２３が、ステージ本体２３ａに、ラバーヒータＨと、通
気性の多孔質セラミック基板よりなるステージ板２３ｂとを積層する。これを、例えば、
ステージ本体２３ａの上面が凹部を有し、その凹部の底部にラバーヒータＨが配設されて
、そのラバーヒータＨの上部に、ステージ板２３ｂが配設される構成でもよい。

また、ステージ２３の全体が、通気性を有する多孔質性のセラミックであってもよく、
通気性の多孔質焼結金属であってもよい。
・上記実施形態では、先の液滴Ｆｂに対して、一部重ねて次の液滴Ｆｂを着弾させる際
、液滴吐出装置２０は、先の液滴Ｆｂがグリーンシート４Ｇに固定状態になった後に、次
の液滴を着弾させる。これに限らず、液滴吐出装置２０は、先の液滴Ｆｂがグリーンシー
ト４Ｇに固定状態になる前に、次の液滴Ｆｂを着弾させるようにしてもよい。

・上記実施形態では、先の液滴Ｆｂに対して、自身の一部重なるように次の液滴Ｆｂが
着弾する。これに限らず、次の液滴Ｆｂの一部が、先の液滴Ｆｂと重ならないように着弾
する構成でもよい。

・上記実施形態では、先の液滴Ｆｂと次の液滴Ｆｂとが、着弾径の半分のピッチで重ね
るようにしたが、その重なり具合は適宜変更して実施してもよい。
・上記実施形態では、複数の液滴Ｆｂが吐出の順番に従って重なることにより、配線用
パターンＰが形成される。これに限らず、例えば、複数の液滴Ｆｂが、図１２（ａ）〜（
ｆ）に示す順番で吐出されることにより、配線用パターンＰが形成されてもよい。

すなわち、図１２（ａ）に示すように、パターン形成のために先の液滴Ｆｂが、所定に
位置に着弾すると、着弾した液滴Ｆｂから離間する１点鎖線で示す着弾位置Ａ１に、次の
液滴Ｆｂが着弾する。着弾位置Ａ１に液滴Ｆｂが着弾すると、次の液滴Ｆｂは、最初に着
弾した液滴Ｆｂに自身の一部を重ねるように、図１２（ｂ）に１点鎖線で示す着弾位置Ａ
２に着弾する。

着弾位置Ａ２に液滴Ｆｂが着弾すると、次の液滴Ｆｂは、着弾位置Ａ１に着弾する液滴
Ｆｂに自身の一部を重ねるように、図１２（ｃ）に１点鎖線で示す着弾位置Ａ３に着弾す
る。以後、同様に、図１２（ｄ）、（ｅ）に示す順によって、着弾位置Ａ４，Ａ５に液滴
Ｆｂが着弾配置する。これによって、図１２（ｆ）に示すような、配線用パターンＰが形
成される構成であってもよい。

・上記実施形態では、ラバーヒータＨがグリーンシート４Ｇを加熱するが、その他の加
熱手段がグリーンシート４Ｇを加熱するようにしてもよい。
・上記実施形態では、機能液が、金属インクＦとして具体化される。これに限らず、例
えば、機能液は、液晶材料を含有した機能液に具体化されてもよい。つまり、機能液は、
パターンを形成するために吐出させる液であればよい。

・上記実施形態では、基体が、グリーンシート４Ｇに具体化される。これに限らず、基
板は、通気性基板であって直ちに液滴を浸透させない基板であるならばどんな基板でもよ
い。

・上記実施形態では、液滴吐出手段が、圧電素子駆動方式の液滴吐出ヘッド３０に具体
化される。これに限らず、液滴吐出ヘッドは、抵抗加熱方式や静電駆動方式の吐出ヘッド
に具体化されてもよい。

回路モジュールの側断面図。 液滴吐出装置の全体斜視図。 液滴吐出ヘッドをグリーンシート側から見た下面図。 液滴吐出ヘッドの要部側断面図。 液滴吐出装置の電気的構成を説明するための電気ブロック回路図。 グリーンシートを説明するための断面構造の模式図。 パターン形成の作用を説明するための説明図。 （ａ）〜（ｄ）はパターン形成の液滴の吐出順序を示す図。 ステージの構成を説明するための説明図。 グリーンシートを説明するための断面構造の模式図。 液滴吐出装置の電気的構成を説明するための電気ブロック回路図。 （ａ）〜（ｆ）はその他の順序でパターンの形成を示す図。

符号の説明

１…回路モジュール、２…ＬＴＣＣ多層基板、４…低温焼成基板、４Ｇ…基体としての
グリーンシート、６…内部配線、２０…液滴吐出装置、２３…ステージ、２３ａ…ステー
ジ本体、２３ｂ…ステージ板、３０…液滴吐出ヘッド、５０…制御装置、Ｆ…機能液とし
ての金属インク、Ｆｂ…液滴、ＰＺ…圧電素子、Ｐ…パターン、Ｈ…ラバーヒータ、ＶＰ
…吸引ポンプ。

Claims (4)

1. 基板にパターンを形成するパターン形成方法であって、
   通気性を有する多孔質性の載置部を備えたステージの前記載置部の載置面に通気性基板を載置し、
   機能材料を含む機能液からなる液滴を前記通気性基板に吐出することにより、前記通気性基板に前記パターンを形成するとともに、
   前記載置部の前記載置面とは反対の面である反載置面を加熱し、
   前記載置部の前記反載置面側を減圧することを特徴とするパターン形成方法。
2. 請求項１に記載のパターン形成方法において、
   前記通気性基板は、多孔質性基板であって、セラミック粒子と樹脂とから構成される低温焼成用シートであり、
   前記機能液は、機能材料としての金属粒子を分散させた液体であることを特徴とするパターン形成方法。
3. 基板を載置するステージと、
   機能材料を含む機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドとを有し、
   前記ステージと前記液滴吐出ヘッドとを相対移動させるとともに、前記ステージに載置する前記基板に前記液滴吐出ヘッドから前記液滴を吐出することにより、前記基板にパターンを形成する液滴吐出装置であって、
   前記基板は、通気性基板であり、
   前記液滴吐出装置は負圧発生部を備え、
   前記ステージは、前記基板を載置する載置面を有するとともに、
   通気性を有する多孔質性の載置部と、
   前記基板を加熱する加熱手段と、
   前記載置部の前記載置面と反対の面である反載置面に一端の開口部が接続された吸引通路とを有し、
   前記加熱手段は、前記載置部の前記反載置面に配設され、
   前記吸引通路は、他の一端の開口部を介して前記負圧発生部と接続されることにより、
   前記載置部の前記反載置面側を減圧することを特徴とする液滴吐出装置。
4. 請求項３に記載の液滴吐出装置であって、
   前記載置部は、セラミック基板であることを特徴とする液滴吐出装置。

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