JP5850691B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に配線パターンを形成する配線基板の製造方法に関し、より詳細には、インクジェット装置を用いて配線パターンを描画する配線基板の製造方法に関する。

所定の配線パターンを有する配線基板は、各種の電子制御装置や電子通信装置、コンピュータなどを製造するときに基となる重要な部材である。この配線基板の製造方法として、従来からメッキ法や真空蒸着法、スパッタ法などにより基板上に金属薄膜を形成する方法が用いられてきた。しかしながら、これらの従来の方法はいずれも難点があるため、インクジェット装置やディスペンサ装置を用いて配線パターンを描画する方法が広まりつつある。インクジェット装置は、大量に配置されたノズルから極微量の液滴を吐出できるため、一度に大きな面積の極細配線を高速で印刷できるが、あまり粘度の大きなインクは使用できず、一度の描画で十分な配線厚みを得ることが難しいという一般的特性を有している。一方、ディスペンサ装置は、粘度の大きなインクでも塗布することができるが、一度に吐出できる液滴量が大きいため極細配線の描画が難しいこと、大量のノズルは使用できないために印刷速度はインクジェット装置よりも小さくなるのが一般的である。

インクジェット装置を用いた配線基板の製造方法の例が特許文献１および２に開示されている。特許文献１に開示される配線基板の製造方法は、絶縁基材上に配線パターンに沿って導電パターンと絶縁パターンとを少なくとも１層形成する方法であって、絶縁基材と絶縁パターンの少なくとも一つを半硬化状態としてその上部に導電パターンを形成し、熱処理によって前記少なくとも一つを完全硬化するとともに導電パターンを焼成するようにしている。さらに、請求項２および３には、導電パターンおよび絶縁パターンがインクジェット方式で形成される態様が開示され、請求項１２には、絶縁基材、第１導電パターン、層間通電部、および絶縁パターンがインクジェット方式で形成される態様が開示されている。発明の効果として、半硬化された絶縁層と導電パターンとを同時熱処理して両者の間の接着力（密着性）を改善することができる、とされている。

また、特許文献２の請求項１１に開示される膜パターンの製造方法は、基体上に機能性材料を有した液滴を吐出して固化させ、加熱等の処理を施して、複数種類の機能性ドットアレイを混在して形成することを特徴としている。第１の実施形態には、密着性機能を持つドットアレイを離隔形成し、その上に導電性機能を持つドットを一部重ねて連結するように形成する例が示されている。発明の効果として、ドットアレイを組み合わせて形成することで膜パターンを容易に形成できる、とされている。

この種のインクジェット装置を用いた配線基板の製造方法では、溶剤中に金属微粒子を混入した金属ナノインクを用いるのが一般的であり、微細な配線と基板との密着性や、配線幅および配線厚みの制御が課題となる。配線と基板との密着性を良くするには、基板に対して濡れ性の良いインクを使用することに加え、基板に表面処理を施して微細な凹凸を設けインクとの接触面積を増加させて密着力を増加させる方法や、インクに添加剤を加えて改質する方法などを併用する。また、所定の配線幅を確保するために、微細な配線幅では微小なインク液滴を基板に着滴させ、或る大きさ以上の配線幅ではインク液滴を複数条にわたって基板に着滴させている。さらに、所定の配線厚みを確保するために、特許文献２に例示される如くインクを多層に塗り重ねている。

特開２００７−１５８３５２号公報 特開２００７−８８３８２号公報

ところで、密着性を良くするために基板に表面処理を施す方法やインクを改質する方法は、その分だけ手間がかかって製造コストが増加する。加えて、密着性を良くすると基板上にインクが濡れ拡がり過ぎるため、所定の配線幅を超えて拡がらないように微小なインク液滴を使用する必要が生じる。ところが、微小なインク液滴では所定の配線厚みを確保するために非常に多数の液滴が必要となり、さらには塗り重ね回数も多数回となりがちで、配線描画工程に時間がかかり過ぎるという弊害が生じる。

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、配線と基板との密着性が良好で、配線幅を拡げずに配線厚みを大きくでき、短時間で配線を描画形成できかつ製造コストが低廉な配線基板の製造方法を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１に係る配線基板の製造方法の発明は、溶剤中に金属微粒子を混入した金属ナノインクの液滴をインクジェットヘッドにより吐出し、絶縁材料からなる基板上に所定の配線パターンを描画するように前記金属ナノインクの液滴を着滴させ、前記溶剤を飛散させて乾燥させることにより配線を形成する配線基板の製造方法であって、前記基板に対する濡れ性が良い金属ナノインクの液滴を前記基板上に着滴させ、所定の配線幅を有する配線の下地層を形成する下地層形成工程と、前記基板に対する濡れ性が良い金属ナノインクの前記下地層形成工程で着滴させる液滴より大きい大形液滴を、前記下地層からはみ出ない範囲で前記下地層上に重ねて一条もしくは複数条着滴させる重ね層形成工程と、を備えた。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の配線基板の製造方法であって、前記重ね層形成工程で、前記大形液滴を前記下地層上に重ねて前記配線の延在方向に連続して一条もしくは複数条着滴させる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の配線基板の製造方法であって、前記重ね層形成工程で、前記下地層形成工程時のインクジェットヘッドを用いずに、前記大形液滴を吐出する大形インクジェットヘッドを用いる。

請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載の配線基板の製造方法であって、前記重ね層形成工程で、複数の液滴を連続的に吐出可能なマルチドロップ形インクジェットヘッドを用い、一位置あたりに複数の金属ナノインクの液滴を着滴させて合一させることにより前記大形液滴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法であって、前記下地層形成工程で前記金属ナノインクの液滴を前記基板上に連続して着滴させ、前記重ね層形成工程で前記金属ナノインクの大形液滴を前記下地層上に重ねて連続して着滴させる。
請求項６に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法であって、前記下地層形成工程で前記金属ナノインクの液滴を前記基板上に着滴させ、前記重ね層形成工程で最後の重ね層を形成するときに前記金属ナノインクの大形液滴を連続して着滴させる。

請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法であって、前記下地層形成工程の前に、前記絶縁材料に対する濡れ性が良い溶剤に前記金属微粒子を混入して前記基板に対する濡れ性が良い金属ナノインクを作成するインク作成工程をさらに備えた。

請求項８に係る発明は、請求項７に記載の配線基板の製造方法であって、前記インク作成工程における前記基板に対する前記金属ナノインクの濡れ性は、接触角を１０°以下とした。

請求項１に係る配線基板の製造方法の発明では、基板に対する濡れ性が良い金属ナノインクの液滴を基板上に着滴させて所定の配線幅を有する配線の下地層を形成し、次に、基板に対する濡れ性が良い金属ナノインクの液滴を下地層からはみ出ない範囲で下地層上に重ねて着滴させる。ここで、基板に対する濡れ性が良い金属ナノインクは、基板上の配線幅の範囲に小さな接触角で拡がって接触面積が確保されるので、溶剤が飛散して金属微粒子が結合された下地層と基板との密着性が良好になる。また、下地層上に重ねて着滴された金属ナノインクにより重ね層が形成されるので、配線幅を拡げずに配線厚みを大きくでき、配線基板に所定の電気的性能を付与できる。さらに、基板の表面処理やインクの改質などが不要であるので、製造コストは低廉である。

また、重ね層形成工程で、下地層形成工程で着滴させる液滴より大きい大形液滴を下地層上に重ねて着滴させ、さらに層数を増やす場合には乾燥と着滴を繰り返す。これによれば、金属ナノインクの大形液滴を下地層上に着滴させても、下地層が受容層になって金属ナノインクが濡れ拡がらないので、配線幅を超えない。したがって、大形液滴の少ない液滴数で重ね層を形成でき、大形液滴を用いない場合と比較して短時間で配線を描画形成できる。また、大形液滴により重ね層を厚く形成できるので重ね層の層数を低減でき、大形液滴を用いない場合と比較して短時間で配線を描画形成できる。

請求項２に係る発明では、大形液滴を下地層上に重ねて配線の延在方向に連続して一条もしくは複数条着滴させるので、大形液滴同士が配線の延在方向につながり確実に重ね層が形成される。これにより、配線パターンのパターン形状が安定して確実なものとなり、インクの乾燥時にクラックを生じず配線基板の電気的特性が良好になる。

請求項３に係る発明では、重ね層形成工程で、下地層形成工程時のインクジェットヘッドを用いずに、大形液滴を吐出する大形インクジェットヘッドを用いる。つまり、本発明は大小２組のインクジェットヘッドを備えたインクジェット装置を用いて実施できる。これにより、請求項１に記載した効果が生じる。

請求項４に係る発明では、重ね層形成工程で、複数の液滴を連続的に吐出可能なマルチドロップ形インクジェットヘッドを用いて大形液滴を作成する。つまり、本発明は、マルチドロップ形インクジェットヘッドを用い、一位置あたりの金属ナノインクの液滴数を下地層形成工程よりも重ね層形成工程で多数とすることにより実施できる。これにより、請求項１に記載した効果が生じる。

請求項５に係る発明では、金属ナノインクの液滴を基板上に連続して着滴させて下地層を形成し、次に、金属ナノインクの大形液滴を下地層上に重ねて連続して着滴させる。つまり、金属ナノインクの多数の液滴同士が互いに接触するように基板上に連続して着滴させるので、多数の液滴がひとつにつながって滑らかな下地層が形成される。同様に滑らかな重ね層が形成され、最終的に滑らかな配線パターンが形成されて、インクの乾燥時にクラックを生じず配線基板の電気的特性が良好になる。
請求項６に係る発明では、下地層および最後以外の重ね層を形成するときの金属ナノインクの着滴方法に自由度を持たせ、最後の重ね層を形成するときは金属ナノインクの大形液滴を連続して着滴させる。つまり、下地層および最後以外の重ね層を形成するときに、例えば特許文献２に例示されるように離隔した着滴方法を採用してもよい。この場合に、配線パターンの形成途中で配線厚みに多少の凹凸が生じ得るが、最後の重ね層を形成するときの連続着滴により凹所に金属ナノインクが集中し、最終的に凹凸の少ない滑らかな配線パターンが形成される。

請求項７に係る発明では、絶縁材料に対する濡れ性が良い溶剤に金属微粒子を混入して基板に対する濡れ性が良い金属ナノインクを作成する。さらに、請求項８に係る発明では、基板に対する金属ナノインクの濡れ性を良くして接触角を１０°以下としている。これにより、下地層と基板との密着性が確実に良好となる。

第１実施形態で用いるインクジェット装置の主要部位であるインクジェットヘッドの構成および動作を説明する側面断面図であり、（１）〜（４）は動作順序を示している。 インクジェットヘッドの駆動電源が印加する交流電圧の波形を例示説明する図であり、（１）〜（５）は波形のバリエーションを示している。 第１実施形態の配線基板の製造方法の工程図である。 第１実施形態の配線基板の製造方法の工程実施状況図であり、（１）は下地層形成工程の実施状況平面図、（２）は（１）のＸ１方向から見た側面図、（３）は重ね層形成工程の実施状況平面図、（４）は（３）のＸ２方向から見た側面図である。 第２実施形態の配線基板の製造方法の工程実施状況図であり、（１）は下地層形成工程の実施状況平面図、（２）は（１）のＸ１方向から見た側面図、（３）は重ね層形成工程の実施状況平面図、（４）は（３）のＸ２方向から見た側面図である。 スライドガラス上に銀ナノインクの液滴を着滴させた第１基礎実験の結果を示す平面図である。 スライドガラス上に銀ナノインクの液滴を着滴させ、下地層および重ね層を重ねて形成した第２基礎実験の結果を説明する図である。

本発明の第１実施形態の配線基板の製造方法について、図１〜図４を参考にして説明する。まず、第１実施形態で用いるインクジェット装置の構成について説明する。インクジェット装置は、インクジェットヘッドの他に基板搬入出装置やＸ−Ｙ駆動機構を含んで構成されている。図１は、第１実施形態で用いるインクジェット装置の主要部位であるインクジェットヘッド１の構成および動作を説明する側面断面図であり、（１）〜（４）は動作順序を示している。このインクジェットヘッド１は撓みモードピエゾヘッドと呼ばれ、ノズル３が穿設されたインク室２、振動板４、ピエゾ圧電素子５、上部電極６、駆動電源７などにより構成されている。

インク室２は、底板２１、側板２２、２３、および上側の振動板４により区画された空間を隔壁２４で左右に二分したうちの大きい側の空間（図では右側の空間）によって形成されている。また、二分したうちの小さい側の空間（図では左側の空間）によってリザーバ室２５が形成されている。底板２１および側板２２、２３は、変形を許容しないように堅固な板材を用いて構成されている。一方、振動板４は、凹凸撓み変形できるとともに下部電極を兼ねることができるように、可撓性を有する金属製の薄板材で構成されている。隔壁２４はインク室２とリザーバ室２５とを完全には隔絶しておらず、両室２、２５は細隙流路２６で連通している。インク室２を形成する底板２１の細隙流路２６から離れた端部寄り（図中の右方寄り）には、下方に開口するノズル３が穿設されている。

また、リザーバ室２５を区画形成する振動板４の一部は、凹凸撓み変形可能なダイアフラム２７になっている。さらに、リザーバ室２５を区画形成する振動板４を突き抜けて、図略のインクタンクに連通する供給流路２８が形成されている。インク室２およびリザーバ室２５は、インクタンクから供給されるインクが常時充満された状態で使用される。

インク室２を形成する振動板４の上面には、ピエゾ圧電素子５が広く貼設されている。さらに、ピエゾ圧電素子５の上面には、可撓性を有する金属製薄板からなる上部電極６が広く貼設されている。下部電極を兼ねる振動板４、ピエゾ圧電素子５、および上部電極６は三層構造になっている。駆動電源７は、振動板４と上部電極６との間に交流電圧を印加してピエゾ圧電素子５を駆動するように接続されている。交流電圧の印加により、ピエゾ圧電素子５は逆ピエゾ効果によって凹凸撓み変形し、振動板４もピエゾ圧電素子５と同じ形状に凹凸撓み変形する。

次に、インクジェットヘッド１の動作について説明する。図２は、インクジェットヘッド１の駆動電源７が印加する交流電圧の波形を例示説明する図であり、（１）〜（５）は波形のバリエーションを示している。図２の（１）は、振幅Ｅ１の単一正弦波波形が間隔時間ｔ１で繰返す交流電圧の波形例である。以下、この単一正弦波波形を印加したときのインクジェットヘッド１の動作について、図１を参考にして説明する。

図１の（１）の初期状態で単一正弦波波形の正の半波が印加されると（２）の凹状態に移行する。凹状態では、矢印Ａで示されるように振動板４が凹変形してインク室２の内容積が減少する。これにより、インク室２内のインクの一部がノズル３の下端開口から下方に突出するが（矢印Ｂ）、表面張力が作用するため切り離されず吐出されない。またインクの別の一部はリザーバ室２５に移動し（矢印Ｃ）、ダイアフラム２７は凸変形する。

次に、単一正弦波波形の負の半波が印加されると（３）の凸状態に移行する。凸状態では、矢印Ｄで示されるように振動板４が凸変形してインク室２の内容積が増加する。これにより、ノズル３の中間部分のインクがインク室２内に引きこまれ（矢印Ｅ）、下方に突出していた分のインクが切り離されて液滴Ｄｐとなり吐出される。またリザーバ室２５のインクの一部がインク室２に移動して（矢印Ｆ）、ダイアフラム２７は凹変形する。

次に、単一正弦波波形が無くなると（４）のフラット状態に移行する。フラット状態では、振動板４がフラット状態に戻り、インク室２の内容積がわずかに減少する。これに伴い、ノズル３の中間部分まで再度インクが充満される（矢印Ｇ）。一方、ダイアフラム２７は凹変形状態からフラット状態に戻り、リザーバ室２５の内容積がわずかに増加する。これにより、インクタンクからリザーバ室２５にインクが供給され（矢印Ｈ）、（１）の初期状態に戻る。以下、単一正弦波波形が繰返して印加されると、同様に繰返して動作し、単一正弦波波形ごとに液滴Ｄｐが吐出される。

なお、図２の（１）に示される間隔時間ｔ１は、吐出の駆動波形に要する時間以上の予め設定した一定値とすることができ、あるいは適宜調整可能な可変値とすることもできる。また、交流電圧の波形を図２の（２）に示される振幅Ｅ２の矩形波形や図略の台形波形、あるいはそれらを組み合わせてインクの残留振動を抑制するような波形に変更しても、インクジェットヘッド１は同様に動作する。さらに、図２の（３）に示されるように、単一正弦波波形の振幅Ｅ３を（１）の振幅Ｅ１よりも大きくすると（Ｅ３＞Ｅ１）、振動板４の凹凸撓み変形量が増加するので液滴Ｄｐの体積を大きくすることができる。なお、単一正弦波波形の振幅Ｅ１、Ｅ３を可変に調整することもできる。

また、図２の（４）に示されるように、連続した正弦波波形を用いれば、連続的に液滴Ｄｐを吐出できる。さらに、図２の（５）に例示されるように、正弦波波形３波を連続して印加した後に小休止し、これを間隔時間ｔ２で繰返すようにしてもよい。この態様によれば、或る位置で３滴の液滴を吐出し、次にＸ−Ｙ駆動機構により別の位置に移動した後に３滴の液滴を吐出するというマルチドロップ形インクジェットヘッドを構成することができる。なお、正弦波波形の連続数すなわち連続して吐出する液滴数および間隔時間ｔ２は一定値とすることができ、あるいは可変値とすることもできる。

本第１実施形態では、標準的な大きさの標準液滴Ｄｐ１を吐出する標準インクジェットヘッドおよび、より大きな大形液滴Ｄｐ２（Ｄｐ２＞Ｄｐ１）を吐出する大形インクジェットヘッドを備えたマルチヘッド形のインクジェット装置を用いる。なお、これに限定されず、マルチドロップ形インクジェットヘッドを１つだけ備えたインクジェット装置を用いるようにしてもよい。この場合、後述する重ね層形成工程Ｐ４における一位置あたりの金属ナノインクの液滴Ｄｐの数を下地層形成工程Ｐ２よりも多数とする。これにより、重ね層形成工程Ｐ４で、多数の液滴Ｄｐを合一させて大形液滴Ｄｐ２を作成することができる。

なお、配線描画対象となる基板Ｋは、図略の基板搬入出装置によって搬入および位置決めされるようになっている。また、インクジェットヘッド１の全体は、図略のＸ−Ｙ駆動機構により駆動され、位置決めされた基板Ｋ上の任意の位置に移動されるようになっている。

次に、第１実施形態の配線基板の製造方法の各工程の内容について、図３の工程図および図４の工程実施状況図を参考にして説明する。図３に示されるように、第１実施形態の配線基板の製造方法は、準備工程Ｐ１、下地層形成工程Ｐ２、下地層乾燥工程Ｐ３、重ね層形成工程Ｐ４、および重ね層乾燥工程Ｐ５の５工程を含んでいる。このうち重ね層形成工程Ｐ４および重ね層乾燥工程Ｐ５は、十分な配線厚みが得られるまで必要に応じて繰り返される。図４は、第１実施形態の配線基板の製造方法の工程実施状況図であり、（１）は下地層形成工程Ｐ２の実施状況平面図、（２）は（１）のＸ１方向から見た側面図、（３）は重ね層形成工程Ｐ４の実施状況平面図、（４）は（３）のＸ２方向から見た側面図である。

準備工程Ｐ１では、インクおよび基板を準備し、インクジェット装置のインクタンクにインクを充填し、基板搬入出装置の搬入口に基板をセットする。インクとしては、溶剤中に金属微粒子を混入した金属ナノインクを用いるが、基板に対する濡れ性が良いことが条件となる。ここで、溶剤にテトラデカン（Ｃ_１４Ｈ_３０ ）を用いると、ガラスやガラス系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）樹脂、ポリイミド樹脂などの多くの絶縁材料に対する濡れ性が良くなり、テフロン（登録商標）などのフッ素系樹脂に対する濡れ性が悪くなる。なお、「濡れ性が良い」とは、一般的に、絶縁材料上に拡がるインクの端面の成す接触角が１０°以下である場合を言う。

したがって、フッ素系樹脂以外の絶縁材料を用いて基板を製造する。また、金属微粒子に例えば直径ｎｍ（ナノメータ）オーダの銀ナノ粒子を用いる。そして、溶剤であるテトラデカンに銀ナノ粒子を適量混入して銀ナノインクを作成する。金属微粒子の材質は、銀に限定されず、金やその他の金属であってもよい。基板を製造する基板製造工程および銀ナノインクを作成するインク作成工程は、準備工程Ｐ１の一部に含まれており、必ずしも自社で実施する必要はない。つまり、基板製造工程およびインク作成工程を他社に依頼して、基板および銀ナノインクを半製品の形で購入するようにしてもよい。

次の下地層形成工程Ｐ２では、図４の（１）および（２）に示されるように、基板Ｋに対する濡れ性が良い銀ナノインクの液滴Ｄｐ１を基板Ｋ上に着滴させ、所定の配線幅ｄを有する配線の下地層Ｌ１を形成する。このとき、標準インクジェットヘッドを用いて体積Ｖ１の標準液滴Ｄｐ１を吐出し、基板Ｋ上に配線の延在方向に一条だけ連続して着滴させる。すると、銀ナノインクの濡れ性が良いので、図４の（２）に示されるように、銀ナノインクの標準液滴Ｄｐ１は基板Ｋ上に拡がり、接触角θ１は１０°以下になる。例えば、ガラス製あるいはガラス系樹脂製の基板Ｋに対する銀ナノインクの接触角θ１は６°程度になる。また、銀ナノインクの多数の標準液滴Ｄｐ１同士が基板Ｋ上でひとつにつながり、配線の延在方向に帯状に連なる。

次の下地層乾燥工程Ｐ３では、着滴された銀ナノインクの標準液滴Ｄｐ１から溶剤であるテトラデカンを飛散させて乾燥させる。下地層乾燥工程Ｐ３は自然乾燥により実施してもよいが、所要時間を短縮するために、印刷時に基板を予熱する方法や、印刷後に加熱する方法、温風を送風する方法、可視光や赤外光などを照射する方法などを用いてもよく、これらを組み合わせた方法でもよい。乾燥により、基板Ｋの上面で銀ナノ粒子が連結され、配線幅ｄの帯状の下地層Ｌ１が形成される。

次の重ね層形成工程Ｐ４では、図４の（３）および（４）に示されるように、銀ナノインクの液滴Ｄｐ２を下地層Ｌ１からはみ出ない範囲で下地層Ｌ１上に重ねて着滴させる。このとき、大形インクジェットヘッドを用いて体積Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）の大形液滴Ｄｐ２を吐出し、下地層Ｌ１上に重ねて配線の延在方向に連続して一条だけ着滴させる。すると、下地層Ｌ１が受容層になって銀ナノインクが濡れ拡がらず、図４の（４）に示されるように、下地層Ｌ１に対する大形液滴Ｄｐ２の接触角θ２は５５°程度と非常に大きくなる。これにより、大形液滴Ｄｐ２は配線幅ｄを超えず、下地層Ｌ１上でひとつにつながり、配線の延在方向に帯状に連なる。

本発明では、配線幅ｄを超えない範囲で、大形液滴Ｄｐ２の体積Ｖ２をできるだけ大きくすることが好ましい。一般的に、配線幅ｄを超えないことを条件とした場合、大形液滴Ｄｐ２（体積Ｖ２）の標準液滴Ｄｐ１（体積Ｖ１）に対する体積比率Ｒは次の数式１および数式２により求められる。

これに、接触角θ１＝６°、接触角θ２＝５５°を代入すると、体積比率Ｒ＝１０．８倍が得られる。したがって、或る程度の裕度を見込み、大形液滴Ｄｐ２の体積Ｖ２を標準液滴Ｄｐ１の体積Ｖ１の１０倍弱程度の大きさにすることが実用的に好ましい。

次の重ね層乾燥工程Ｐ５では、着滴された銀ナノインクの大形液滴Ｄｐ２から溶剤であるテトラデカンを飛散させて乾燥させる。この重ね層乾燥工程Ｐ５にも、自然乾燥や温風乾燥などの方法を適宜用いることができる。乾燥により、下地層Ｌ１の上面で銀ナノ粒子が連結され、帯状の重ね層Ｌ２が下地層Ｌ１の上側に一体的に形成され、下地層Ｌ１および重ね層Ｌ２によって配線パターンが構成される。

次の工程Ｐ６では、配線パターンの配線厚みが十分であるか否かを判定する。配線厚みの判定は、例えば、重ね層Ｌ２の層数のカウントによって行うことができる。例えば、重ね層の層数を２層に設定した場合、重ね層形成工程Ｐ４および重ね層乾燥工程Ｐ５の実施回数が１回のとき条件不成立、２回のとき条件成立と判定できる。また、重ね層乾燥工程Ｐ５の後に配線パターンの配線厚みを実測して判定するようにしてもよい。条件不成立のとき重ね層形成工程Ｐ４に戻り、条件成立のとき第１実施形態の配線基板の製造方法の全工程を終了する。

第１実施形態の配線基板の製造方法によれば、基板Ｋに対する濡れ性が良い銀ナノインクは、基板Ｋ上の配線幅ｄの範囲に小さな接触角θ１（≒６°）で拡がって接触面積が確保される。したがって、溶剤であるテトラデカンが飛散して銀ナノ粒子が結合された下地層Ｌ１と基板Ｋとの密着性が良好になる。また、下地層Ｌ１上に重ね層Ｌ２が形成されるので、配線幅ｄを拡げずに配線厚みを大きくでき、配線基板に所定の電気的性能を付与できる。さらに、基板Ｋの表面処理や銀ナノインクの改質が不要であるので、製造コストは低廉である。

さらに、銀ナノインクの標準液滴Ｄｐ１を基板Ｋ上に配線の延在方向に連続して一条だけ着滴し、次に、銀ナノインクの大形液滴Ｄｐ２を下地層Ｌ１上に重ねて配線の延在方向に連続して一条だけ着滴させるので、多数の液滴Ｄｐ１、Ｄｐ２同士がひとつにつながって滑らかな下地層Ｌ１および重ね層Ｌ２が形成される。これにより、最終的に滑らかな配線パターンが形成され、パターン形状も安定して確実なものとなり、インクの乾燥時にクラックを生じず配線基板の電気的特性が良好になる。

また、重ね層形成工程Ｐ４で、標準液滴Ｄｐ１より大きい大形液滴Ｄｐ２を下地層Ｌ１上に重ねて一条だけ着滴させるので、大形液滴Ｄｐ２の少ない液滴数で重ね層を形成でき、大形液滴Ｄｐ２を用いない場合と比較して短時間で配線を描画形成できる。また、大形液滴Ｄｐ２により重ね層Ｌ２を厚く形成できるので重ね層Ｌ２の層数を低減でき、大形液滴Ｄｐ２を用いない場合と比較して短時間で配線を描画形成できる。

次に、第２実施形態の配線基板の製造方法について、図５を参考にして説明する。第２実施形態で用いるインクジェット装置は、インクジェットヘッドを１つだけ備えて体積Ｖ１の標準液滴Ｄｐ１を吐出する。また、第２実施形態における工程図は、第１実施形態と同様に図３で示され、重ね層形成工程の内容のみが異なる。図５は、第２実施形態の配線基板の製造方法の工程実施状況図であり、（１）は下地層形成工程の実施状況平面図、（２）は（１）のＸ１方向から見た側面図、（３）は重ね層形成工程の実施状況平面図、（４）は（３）のＸ２方向から見た側面図である。なお、図５の（１）および（２）は、図４の（１）および（２）と同一である。

第２実施形態の重ね層形成工程では、図５の（３）および（４）に示されるように、銀ナノインクの標準液滴Ｄｐ１を下地層Ｌ１からはみ出ない範囲で下地層Ｌ１上に重ねて着滴させる。このとき、標準インクジェットヘッドを用いて標準液滴Ｄｐ１を吐出すると、下地層Ｌ１が受容層になって銀ナノインクが濡れ拡がらない。このため、下地層Ｌ１上に重ねて配線の延在方向に連続して３条だけ標準液滴Ｄｐ１着滴させることができる。

第２実施形態の配線基板の製造方法によれば、重ね層形成工程で、銀ナノインクの液滴Ｄｐ１を下地層Ｌ１上に重ねて配線の延在方向に連続して３条着滴させる。これにより、銀ナノインクの液滴Ｄｐ１の複数条が配線の延在方向につながり確実に重ね層が形成され、配線パターンのパターン形状が安定して確実なものとなり、配線基板の電気的特性が良好になる。

次に、本発明の裏付けとなった第１および第２基礎実験の結果について説明する。図６は、スライドガラスＳＧ上に銀ナノインクの液滴Ｄｐ３を着滴させた第１基礎実験の結果を示す平面図である。また、図７は、スライドガラスＳＧ上に銀ナノインクの液滴Ｄｐ３を着滴させ、下地層Ｌ３および重ね層Ｌ４を重ねて形成した第２基礎実験の結果を説明する図である。

図６に示される第１基礎実験では、東芝テック株式会社製のインクジェットヘッドＣＡ５を搭載したインクジェット装置ＥＫ−１ＦＪを用い、テトラデカンに銀ナノ粒子を適量混入したアルバックマテリアル株式会社製の銀ナノインクＡｇ１ＴｅＨの３ｐｌ（ピコリットル）の液滴Ｄｐ３をスライドガラスＳＧ（便宜的に斜線を付して表示）上に５滴だけ着滴させている。５滴の液滴Ｄｐ３は、同程度の大きさの円形に濡れ拡がり、再現性の良い結果となっている。液滴Ｄｐ３が拡がった平均直径Ｄａｖは６６μｍ（マイクロメータ）であり、接触角は約６°と濡れ性の良いことが確認された。

また、図７に示される第２基礎実験では、インクジェット装置を用いて、スライドガラスＳＧ上に銀ナノインクの３ｐｌの液滴Ｄｐ３を着滴させ、下地層Ｌ３および重ね層Ｌ４を形成した。図７の（１）は下地層Ｌ３の形成状況を示し、（２）は重ね層Ｌ４の形成状況を示し、（３）は実験終了後の光学顕微鏡による撮像図を示している。図７の（１）に示されるように、スライドガラスＳＧ上に銀ナノインクの液滴Ｄｐ３を２条だけ連続して着滴させると、幅ｄ３の帯状の下地層Ｌ３が形成された。さらに、図７の（２）に示されるように、下地層Ｌ３上に重ねて銀ナノインクの液滴Ｄｐ３を２条だけ連続して着滴させると、幅ｄ４の帯状の重ね層Ｌ４が形成された。また、図７の（３）の撮像図によれば、下地層Ｌ３の幅ｄ３≒１５０μｍ、重ね層Ｌ４の幅ｄ４≒７０μｍであることが確認された。

第２基礎実験の結果から、銀ナノインクの液滴Ｄｐ３で形成した下地層Ｌ３上に同じ液滴Ｄｐ３で重ね層Ｌ４を形成すると、重ね層Ｌ４の幅ｄ４が下地層Ｌ３の幅ｄ３まで濡れ拡がらずに狭くなることが判明した。これは、請求項４に記載したように重ね層形成工程で大形液滴を着滴できること、および請求項８に記載したように重ね層形成工程で標準液滴を複数条着滴できること、を示唆している。

なお、第１実施形態で大形液滴Ｄｐ２の標準液滴Ｄｐ１に対する体積比率Ｒをあまり大きく設定する必要が無い場合には、マルチヘッド形やマルチドロップ形のインクジェットヘッド装置を用いる必要はなく、１つのインクジェットヘッドに印加する交流電圧の振幅Ｅを可変に制御するだけでよい。その他、本発明はさまざまな応用や変形が可能である。

１：インクジェットヘッド
２：インク室
２１：底板 ２２、２３：側板 ２４：隔壁 ２５：リザーバ室
２６：細隙流路 ２７：ダイアフラム ２８：供給流路
３：ノズル
４：振動板
５：ピエゾ圧電素子
６：上部電極
７：駆動電源
Ｐ１：準備工程（基板製造工程およびインク作成工程を含んでいる）
Ｐ２：下地層形成工程 Ｐ３：下地層乾燥工程
Ｐ４：重ね層形成工程 Ｐ５：重ね層乾燥工程
Ｅ１〜Ｅ３：交流電圧の振幅 ｔ１、ｔ２：間隔時間 Ｋ：基板
Ｄｐ１：標準液滴 Ｄｐ２：大形液滴 Ｌ１：下地層 ｄ：配線幅
ＳＧ：スライドガラス Ｄｐ３：液滴 Ｌ３：下地層 Ｌ４：重ね層
ｄ３：下地層の幅 ｄ４：重ね層の幅

Claims (8)

1. 溶剤中に金属微粒子を混入した金属ナノインクの液滴をインクジェットヘッドにより吐出し、絶縁材料からなる基板上に所定の配線パターンを描画するように前記金属ナノインクの液滴を着滴させ、前記溶剤を飛散させて乾燥させることにより配線を形成する配線基板の製造方法であって、
   前記基板に対する濡れ性が良い金属ナノインクの液滴を前記基板上に着滴させ、所定の配線幅を有する配線の下地層を形成する下地層形成工程と、
   前記基板に対する濡れ性が良い金属ナノインクの前記下地層形成工程で着滴させる液滴より大きい大形液滴を、前記下地層からはみ出ない範囲で前記下地層上に重ねて一条もしくは複数条着滴させる重ね層形成工程と、
   を備えた配線基板の製造方法。
2. 請求項１に記載の配線基板の製造方法であって、前記重ね層形成工程で、前記大形液滴を前記下地層上に重ねて前記配線の延在方向に連続して一条もしくは複数条着滴させる配線基板の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の配線基板の製造方法であって、前記重ね層形成工程で、前記下地層形成工程時のインクジェットヘッドを用いずに、前記大形液滴を吐出する大形インクジェットヘッドを用いる配線基板の製造方法。
4. 請求項１または２に記載の配線基板の製造方法であって、前記重ね層形成工程で、複数の液滴を連続的に吐出可能なマルチドロップ形インクジェットヘッドを用い、一位置あたりに複数の金属ナノインクの液滴を着滴させて合一させることにより前記大形液滴とする配線基板の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法であって、前記下地層形成工程で前記金属ナノインクの液滴を前記基板上に連続して着滴させ、前記重ね層形成工程で前記金属ナノインクの大形液滴を前記下地層上に重ねて連続して着滴させる配線基板の製造方法。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法であって、前記下地層形成工程で前記金属ナノインクの液滴を前記基板上に着滴させ、前記重ね層形成工程で最後の重ね層を形成するときに前記金属ナノインクの大形液滴を連続して着滴させる配線基板の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法であって、前記下地層形成工程の前に、前記絶縁材料に対する濡れ性が良い溶剤に前記金属微粒子を混入して前記基板に対する濡れ性が良い金属ナノインクを作成するインク作成工程をさらに備えた配線基板の製造方法。
8. 請求項７に記載の配線基板の製造方法であって、前記インク作成工程における前記基板に対する前記金属ナノインクの濡れ性は、接触角を１０°以下とした配線基板の製造方法。

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