JP6044849B2 - 処理装置および粒子固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、粒子分散液内の粒子を基材上に固定させる処理（例えば焼成の処理）を実行する処理装置、およびこれを用いた粒子固定方法に関するものである。

プリント配線基板やメンブレンスイッチ、電子機器の電極部などの製造は、従来、エッチングによるサブトラクティブ法が用いられていたが、多数の複雑な工程や大掛かりな設備を必要とすると共に、材料の使用効率が低く、製造コストが高かった。

サブトラクティブ法のこのような課題を解決する製造方法として、近年、電気的機能を有した金属ナノ粒子等を分散させた粒子分散液を、印刷技術を用いて基材上に塗布する、いわゆるプリンディッドエレクトロニクス（ＰＥ）が注目されている。このＰＥでは、基材上に塗布された粒子分散液を焼成することにより、基材上に粒子を固定する。

すなわち、粒子分散液は、基材への塗布後に、熱、光、或いは化学エネルギー等の作用によって溶媒や分散剤が除去される。これにより粒子同士が結合し、粒子の機能を発現する膜として基材上に固定される。このような焼成の処理を行う際に、焼成エネルギーの供給が少な過ぎると、溶媒、分散剤、或いは未結合粒子が残留し、形成された膜の機能が十分に得られずに導通不良等の原因となる。一方で、焼成エネルギーの供給が過剰になると、基材の損傷が生じることもある。

こういった不具合を避けるため、予め測定したテストパターンの反射光量の絶対値との比較によって、焼成条件を制御する方法などが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開2008-225093号公報 特開昭63-73628号公報

しかし、特許文献１の技術によれば、各種条件の変動によって粒子の溶融結合状態などにバラツキが生じ、焼成を過不足無く行うことが難しい場合がある。この各種条件としては、検出器取り付け位置、光源取り付け位置、光源の時間的または空間的な光量ムラ、作成するパターン、基材の種類や厚さ、インク吐出量、インクの種類や量、環境条件などが挙げられる。

なお、特許文献２には、検知信号の絶対値ではなく、相対値に基づいて液体の状態を判定するものが開示されている。しかし、特許文献２に開示されたものは、液体の存在を検知するだけに留まるものであり、粒子の結合を含めた検知を行うことは出来ない。

上記の問題点に鑑み、本発明は、各種条件の変動に関わらず、焼成などの処理をより適切に行うことが可能となる処理装置、およびこれを用いた粒子固定方法の提供を目的とする。

本発明に係る処理装置は、基材に塗布された粒子分散液に対して、溶媒を除去して粒子を前記基材上に固定させる粒子固定処理を実行する処理装置であって、前記基材における前記粒子分散液が塗布される側の表面に反射防止膜をコートした状態で、前記粒子分散液の表面に紫外光を照射する光照射手段と、前記紫外光の反射光量を検知し、当該検知された値の時間的変化を監視する反射光量監視手段と、前記粒子固定処理の条件を調整する条件調整手段と、を備え、前記値が極値を経た後であって前記時間的変化の大きさが既定範囲内に収まったときに、前記粒子の固定が完了したと判定する構成とする。

本構成によれば、各種条件の変動に関わらず、焼成などの処理をより適切に行うことが可能となる。

また、上記構成としてより具体的には、前記粒子固定処理は、焼成エネルギーの供給によって前記粒子分散液を焼成する処理であり、焼成による前記粒子の固定が完了したと判定したときに、前記焼成エネルギーの供給を停止する構成としてもよい。

また、上記構成としてより具体的には、前記反射光量監視手段は、所定の時間間隔ごとの前記値それぞれを認識し、当該値それぞれについて直前の値との差分演算を行うことによって、前記時間的変化を算出する構成としてもよい。また、前記既定範囲は、前記検知された反射光量の±２％以内の範囲に設定される構成としてもよい。

また、上記構成としてより具体的には、互いに対応する前記光照射手段と前記反射光量監視手段の対が、それぞれ前記表面での異なる位置に対応した前記反射光量を検知するように、複数対にわたって設置されている構成としてもよい。本構成によれば、上記判定をより適切に行うことが可能となる。

また、本発明に係る粒子固定方法は、上記構成の処理装置を用いて前記基材上に前記粒子を固定させる方法であって、前記基材における前記粒子分散液が塗布される側の表面に、反射防止膜をコートする第１工程と、第１工程の実行後、前記基材に前記粒子分散液を塗布する第２工程と、第２工程の実行後、前記処理装置に前記粒子固定処理を実行させる第３工程と、を含む方法とする。本方法によれば、基材部分からの反射光量の影響によって上記判定の精度が下がることを、極力防ぐことが可能となる。

本発明に係る処理装置によれば、各種条件の変動に関わらず、焼成などの処理をより適切に行うことが可能となる。また、本発明に係る粒子固定方法によれば、基材部分からの反射光量の影響によって上記判定の精度が下がることを、極力防ぐことが可能となる。

本実施形態に係る焼成装置の概略的な構成図である。 焼成処理部のより詳細な構成図である。 反射光量監視手段およびその周辺のより詳細な構成図である。 焼成の処理の実行中における反射光量と時間の関係を表すグラフである。 焼成手段の変形例に関する説明図である。 焼成手段の変形例に関する説明図である。 焼成手段の変形例に関する説明図である。 焼成手段の変形例に関する説明図である。 光照射手段と反射光量監視手段の複数対設置に関する説明図である。

本発明の実施形態について焼成装置を例に挙げ、各図に基づいて説明する。但し本発明の内容は、当該実施形態に何ら限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る焼成装置１の概略的な構成図である。本図に示す通り焼成装置１は、搬送手段１１、塗布手段１２、および焼成処理部１３を備えている。焼成装置１は、基材Ｘに粒子分散液Ｙを塗布し、その粒子分散液Ｙに対して焼成の処理（粒子分散液Ｙの溶媒を除去して粒子を基材Ｘ上に固定させる処理の一形態）を実行することにより、基材Ｘに配線パターンを形成する装置である。

なお、基材Ｘについては、使用目的などに合わせて種類やサイズを選ぶことが出来る。種類に関しては、例えば、透明性を確保したい場合は、ＰＥＴなどの樹脂材料を使用し、伸縮性を持たせたい場合は、シリコーンゴムシートなどの弾性体材料を使用し、耐熱性を持たせたい場合は、ガラス基材なども使用出来る。また、サイズに関しては、例えば、一枚一品物であれば必要サイズの基材を使用すれば良いし、後工程で必要サイズに切り出す方式を採用しても良い。基材Ｘについては、上記の他にも様々な形態が採用され得る。

また、粒子分散液Ｙについては、使用目的などに合わせて種類を選ぶことが出来る。例えば、導電パターンを作製する場合は、導電材料である金属粒子が分散した金属インクを使用することが出来る。ここでの金属の種類としては、ＡｇやＣｕなどが挙げられる。また、金属でない導電材料としては、金属ナノワイヤ、ＣＮＴ、或いは導電性高分子材料が挙げられ、これらの何れかが粒子として採用されても良い。

粒子分散液Ｙに分散させる粒子の粒子径としては、数百μｍ〜数ｎｍの範囲が好ましい。その中でも、粒子の結合し易さ、ハンドリングのし易さの観点から、数十ｎｍ〜数ｎｍ程度が特に好適である。粒子分散液Ｙの分散剤や溶媒は、上記の導電材料の種類、或いは塗布手段１２の形態等に応じて、適宜変更され得る。以下の説明では、粒子分散液Ｙは、一例として金属ナノ粒子が分散したものとする。

搬送手段１１は、予め焼成手段１にセットされた基材Ｘを、前段側（図１の左側）から後段側（図１の右側）へ搬送する。より具体的に説明すると搬送手段１１は、基材Ｘを前段側から塗布手段１２に対応する位置へ搬送する処理、塗布手段１２によって粒子分散液Ｙが塗布された基材Ｘを焼成処理部１３へ搬送する処理、および、焼成の処理済みの基材Ｘを更に後段側へ搬送する処理、を実行する。

なお、搬送手段１１は、外周面に基材Ｘを装着した状態で回転駆動する転写ローラであっても良い。この場合に当該転写ローラは、例えば、駆動モータによって回転可能に設けられ、接着剤や吸引によって外周面に固定した基材Ｘを回転搬送するように構成される。また、搬送手段１１が設けられる代わりに、適宜手作業によって、基材Ｘが適切な位置へセットされるようにしても良い。

塗布手段１２は、基材Ｘの表面における配線パターンを形成すべき箇所に、粒子分散液Ｙを塗布する手段である。塗布手段１２による塗布の手法としては、例えば、インクジェット法、湿式電子写真法、或いはディスペンサを用いた各種無版の印刷方法の他、スクリーン印刷、グラビア印刷、或いはフレキソ印刷などの各種有版の印刷方法などが挙げられる。

但し、一般的に、それぞれの塗布方法に適した用途や粒子分散液Ｙを選択する必要がある。例えば、インクジェット法で導電インクを塗布する場合は、インクを粘度３〜１５ｍＰａ・ｓｅｃ、表面張力を２６〜４０ｍＮ／ｍ程度に調整する必要がある。また、用途に関しては、例えば厚みが必要な配線の用途には、インクジェット法は適さず、スクリーン印刷などを用いた方が良い。

焼成処理部１３は、基材Ｘに塗布された粒子分散液Ｙを適切に焼成するための処理を行う。図２に、焼成処理部１３のより詳細な構成図を示す。本図に示すように、焼成処理部１３は、焼成手段２１ａ、光照射手段２２、反射光量監視手段２３、および焼成条件調整手段２４を備えている。

焼成手段２１ａは、粒子分散液Ｙの溶媒と分散剤の除去、および、粒子を結合させるためのエネルギー（焼成エネルギー）を供給することにより、粒子分散液Ｙを焼成する手段である。本実施形態での焼成手段２１ａは、焼成エネルギーとして熱を供給するものであり、主に熱伝導によって粒子分散液Ｙを焼成するホットプレートの形態である。

焼成手段２１ａの動作内容（焼成エネルギーの供給停止を含む）は、焼成条件調整手段２４によって調整される。なお、焼成手段の具体的形態は、上記形態には限定されない。焼成手段の幾つかの変形例については、後に説明する。

光照射手段２２は、基材Ｘに塗布された粒子分散液Ｙの表面状態を検知するための光を、照射する手段である。光照射手段２２は、反射光や他の構成部と干渉しない位置に設置される。また、光を照射するスポットを絞る場合には、光照射手段２２の光源モジュールの一部としてレンズなどが使用しても良い。このような光源モジュールを反射光や他の構成部と干渉させないようにするため、光照射手段２２は、例えば、基材Ｘの表面から数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の距離となる位置に設置されることが好ましい。

また、光ファイバを用いて、光照射手段２２の光が基材Ｘの表面へ導かれるようにしても良い。また、光照射手段２２の波長帯域としては、粒子が反射又は吸収することになる波長、或いは粒子を透過することのできる波長であれば良い。好ましくは、ナノ粒子と同等の大きさを持つ、紫外光等の短波長域とすれば良い。これにより、レイリー散乱やミー散乱などの現象によって反射強度を強めることができ、測定感度を上げることが出来る。

また、光照射手段２２が照射する光としては、連続光とパルス光のどちらであっても良いが、光量の時間的変化（時間変化）を出来るだけ適切に検出させる観点等から、連続光であることが好ましい。光照射手段２２の光強度は、反射光量監視手段２３が反射光を検知可能となる程度に、光量が確保される強度であれば良い。また、光源の種類としては、例えば、白熱球、ハロゲンランプ、各種ＬＥＤ、或いはレーザなどが挙げられるが、これらに限られない。

反射光量監視手段２３は、光照射手段２２から照射されて粒子分散液Ｙの表面で反射した光の量（反射光量）を検知し、当該検知された値の時間的変化を監視する。なお、反射光量監視手段２３は、正反射光の量を検知するように設定されていても良く、乱反射光（散乱光）の量を検知するように設定されていても良い。

正反射光の量を検知するように設定される場合、入射角と等しい反射角位置に反射光量監視手段２３が設置される。また、乱反射光の量を検知するように設定される場合、入射角とは異なる反射角位置に反射光量監視手段２３が設置される。基材Ｘまたは粒子分散液Ｙと反射光量監視手段２３との距離は、反射光強度もしくは光照射手段２２の光強度によってその必要値は異なるが、通常、反射光量監視手段２３は、光照射手段２２との光学的共役位置に設置するのが好ましい。

また、反射光量監視手段２３は、反射光を集光できる位置にレンズが設けられることにより、反射光が入射するようになっていても良い。また、反射光量監視手段２３に入射した反射光は、光ファイバによって所望の箇所へ導かれるようにしても良い。例えば、焼成装置１の外部に反射光量監視手段２３の一部が設置された場合、反射光は、光ファイバを通ってその位置へ導かれるようにしても良い。また、反射光量監視手段２３は、カラーフィルタによる波長選択、或いは、回折格子やプリズムなどによる分光によって、特定波長の反射光量を検知するようにしても良い。

図３に、反射光量監視手段２３およびその周辺のより詳細な構成図を示す。本図に示すように反射光量監視手段２３は、光センサー２３ａ、第１メモリー２３ｂ１、第２メモリー２３ｂ２、演算部（演算子）２３ｃ、および出力器２３ｄを有している。

光センサー２３ａは、反射光量を検知するためのセンサーであり、各種の光センサー（例えば、フォトダイオード、ＣＣＤセンサー、ＣＭＯＳセンサー、または高電子増倍管など）が採用され得る。粒子の反射特性や装置サイズの観点から、光センサー２３ａとしては、ナノ粒子が反射(散乱)させ易い紫外光などの短波長領域に感度のピークを持つ、Ｓｉフォトダイオード等が特に好適である。光センサー２３ａにより検知された値は、例えば、そのときの反射光量に対応した電圧値として出力される。

光センサー２３ａにより検知された値は、所定の時間間隔（例えば、数秒程度の間隔）ごとに、第１メモリー２３ｂ１または第２メモリー２３ｂ２に記録される。より具体的に説明すると、所定間隔で逐次検知される値それぞれは、第１メモリー２３ｂ１と第２メモリー２３ｂ２に交互に記録される。すなわち、ｎを整数として、例えばｎ番目、ｎ＋２番目、ｎ＋４番目、・・・に検知された値は第１メモリー２３ｂ１に記録され、ｎ＋１番目、ｎ＋３番目、Ｎ＋５番目、・・・に検知された値は第２メモリー２３ｂ２に記録される。なお、第１メモリー２３ｂ１と第２メモリー２３ｂ２は別個のメモリーであっても良く、一つのメモリーが第１メモリー２３ｂ１と第２メモリー２３ｂ２の双方の役割を果たしても良い。

演算部２３ｃは、第１メモリー２３ｂ１と第２メモリー２３ｂ２に記録された値を用いた差分演算（減算）を逐次行うことにより、最新の検知された値の時間的変化を算出する。例えば演算部２３ｃは、第２メモリー２３ｂ２にｎ＋１番目の値が記録された直後、ｎ＋１番目の値（第２メモリー２３ｂ２に記録された値）からｎ番目の値（第１メモリー２３ｂ２に記録された値）を減算し、検知された値の時間的変化（上記の時間間隔での変化の大きさ）を算出する。当該算出の結果が、検知された値の時間的変化とみなされることになる。このように焼成装置１は、上記の時間間隔ごとの検知された値それぞれを認識し、当該値それぞれについて直前の値との差分演算を行うことによって、検知された値の時間的変化を算出する。

出力器２３ｄは、演算部２３ｃによる演算結果に基づいて生成した調整信号を、焼成条件調整手段２４へ出力する。また、焼成条件調整手段２４は、出力器２３ｄから受けた調整信号に基づいて、焼成条件を調整するように動作する。

ここで焼成の処理の実行中における、反射光量と時間（供給した焼成エネルギー）との関係を表すグラフを図４に示す。なお、図４の上側のグラフは、正反射光量に関するグラフであり、下側のグラフは、乱反射光量（散乱光量）に関するグラフである。また、図４の下側には、焼成エネルギーが供給されることによって、粒子分散液Ｙの状態が変化する様子を模式的に示している。

焼成エネルギーの供給開始時点では、図４（ａ）に示すように、粒子分散液Ｙには溶媒が十分に存在し、その中に粒子Ｙ１が分散した状態となっている。この状態で焼成エネルギーを供給していくと、粒子分散液Ｙから溶媒や分散剤が徐々に除去されていき、図４（ｂ）に示すように、粒子が表面に露出し始める。この過程では、乱反射光が徐々に増える一方、正反射光が徐々に減ることになる。

更に焼成エネルギーを供給し続けると、粒子同士の結合が顕著となり、表面が徐々に平坦となる。この過程では、乱反射光が徐々に減る一方、正反射光が徐々に増えることになる。そして図４（ｃ）に示すように粒子同士の結合が完了した段階、つまり焼成が完了した段階に至ると、表面形状が殆ど変わらなくなることから、反射光量の時間的変化も殆どなくなり、反射光量はほぼ一定値となる。

粒子分散液Ｙの表面が上記のように変化することから、正反射光量は図４の上側のグラフに示すように、「（１）徐々に減少する → （２）極値となる → （３）徐々に増加する → （４）ほぼ一定となる」という流れで推移する傾向にある。なお、この傾向自体は、各種条件（光センサー２３ａの取り付け位置、光照射手段２２の取り付け位置、光照射手段２２の時間的または空間的な光量ムラ、作成するパターン、基材Ｘの種類や厚さ、粒子分散液Ｙの吐出量、粒子分散液Ｙの種類や量、環境条件など）の変動に関わらず一定である。また、乱反射光量の推移の傾向は、正反射光量とは逆になる。

焼成装置１は、上記の傾向を利用することにより、焼成が完了したことを適切に判定することが可能である。すなわち、焼成装置１は、上記の「（４）ほぼ一定となる」の段階に到達した時を焼成が完了した時とみなし、焼成が完了したことを認識する。より具体的に説明すると、焼成装置１は、検知された反射光量の値が極値を経た後であって、この値の時間的変化の大きさが既定範囲内に収まったときに、焼成による粒子の固定が完了したと判定する。なお、この既定範囲は、許容誤差などを考慮して、時間的変化が略ゼロになったとみなすことの出来る範囲に設定される。本実施形態では一例として、当該既定範囲は、そのときの反射光量の±２％以内の範囲に設定される。

そして焼成が完了したと判定されたときに、出力器２３ｄは焼成条件調整手段２４に対して、焼成エネルギーの供給を停止させる信号を出力する。これにより焼成条件調整手段２４は、焼成手段２１ａによる焼成エネルギーの供給を停止させる。その結果、焼成装置１は、焼成に必要となる焼成エネルギーを出来るだけ過不足無く供給し、適正な焼成を実現させることが可能である。

なお、、「検知された反射光量の値が極値を経た後であって、この値の時間的変化の大きさが既定範囲内に収まった」時を焼成完了と判定するための具体的手法としては、種々の手法が採用され得る。本実施形態では一例として、反射光量監視手段２３が正反射光量を検出するように構成されており、演算部２３ｃの出力が「負→正→ゼロ（反射光量の±２％以内）」と変化することを確認して、この「ゼロ」となった時を焼成完了と判定する手法が採用されている。なお、、演算部２３ｃの出力が既定時間を越えても「ゼロ」とならない場合には、出力器２３ｄは焼成条件調整手段２４に対して、焼成エネルギーを増加させる信号を出力するようにしても良い。

また、他の例として、反射光量監視手段２３が乱反射光量を検出するように構成されており、演算部２３ｃの出力が「正→負→ゼロ（反射光量の±２％以内）」と変化することを確認して、この「ゼロ」となった時を焼成完了と判定する手法が採用されても良い。なお、このときにも、演算部２３ｃの出力が既定時間を越えても「ゼロ」とならない場合には、出力器２３ｄは焼成条件調整手段２４に対して、焼成エネルギーを増加させる信号を出力するようにしても良い。

［焼成手段の変形例］
先述した焼成手段（図２の場合は焼成手段２１ａ）の形態については、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形を加えることが可能である。以下、焼成手段の幾つかの変形例について、図５〜図８を参照しながら順に説明する。

図５に示す焼成手段２１ｂは、粒子分散液Ｙが塗布された基材Ｘを収容する炉の形態であり、主に対流によって焼成エネルギーを供給し、粒子分散液Ｙを焼成する。ホットプレートや炉による熱焼成は、他の焼成手法に比べて簡易に行うことが可能である。

図６および図７に示す焼成手段２１ｃは、粒子分散液Ｙに向けて光を照射する光源（例えばキセノンランプ等）の形態であり、主に輻射によって焼成エネルギーを供給し、粒子分散液Ｙを焼成する。なお、図６に示す焼成手段２１ｃは、基材Ｘの表側（粒子分散液Ｙが塗布された側）から光を照射するようになっており、図７に示す焼成手段２１ｃは、基材Ｘの裏側から光を照射するようになっている。光源による光焼成は、他の焼成手法に比べて短時間に行うことが可能である。

図８に示す焼成手段２１ｄは、化学的なエネルギーを焼成エネルギーとする形態であり、分散剤除去剤を粒子分散液Ｙへ塗布する。分散剤除去剤が塗布されることにより、粒子を溶媒中に分散させている分散剤が除去され、その結果、粒子同士が焼結することになる。分散剤除去剤による化学焼成は、熱や光などの直接的なエネルギー付与のための機器を必要とせずに実施可能である。なお、焼成手段２１ｄを用いて焼成が行われる際、補助的に加熱が行われるようにしても良い。また、室温を焼成エネルギーとして利用しても良い。

［反射防止膜のコート］
粒子分散液Ｙに照射される光のスポット（光スポット）に基材Ｘが入る場合、基材Ｘの表面状態が、反射光量やその時間的変化に影響を及ぼしてしまう。例えば、基材Ｘとしての感熱紙を熱焼成に用いる場合、焼成開始から感熱紙表面の色が変化し、反射光量も変化する。このようなときは、粒子分散液Ｙの塗布に先立ち、基材Ｘにおける粒子分散液Ｙが塗布される側の表面に、反射防止膜をコートしておくと良い。反射防止膜は、例えば、基材Ｘの全面にコートされても良く、粒子分散液Ｙのパターンに沿うようにコートされても良い。

反射防止膜がコートされることにより、基材Ｘの表面状態が反射光量やその時間的変化に影響を及ぼすことを、極力防ぐことが可能となる。なお、反射防止膜のコート方法は、ロールコート、グラビアコート、スピンコート、或いはスプレー等の湿式法や、真空蒸着、スパッタ、或いはＣＶＤ法等の乾式法のどちらを用いても良い。粒子分散液Ｙのパターンに沿うようにコートする場合は、そのパターンに沿ったマスクを形成した上で、反射防止膜をコートしても良い。反射防止膜の材料として、例えば透明なＰＥＴフィルム上に形成する場合にはＭｇＦ_２を用いれば良い。

なお、反射防止膜をコートする方式が利用される場合、基材Ｘ上に粒子分散液Ｙを焼成させる方法としては、例えば、（１）基材Ｘにおける粒子分散液Ｙが塗布される側の表面に、反射防止膜をコートする第１工程と、（２）第１工程の実行後、基材Ｘに粒子分散液Ｙを塗布する第２工程と、（３）第２工程の実行後、焼成処理部１３に焼成の処理を実行させる第３工程と、を含む方法が採用され得る。

［光照射手段と反射光量監視手段の複数対設置］
基材Ｘの厚さや粒子分散液Ｙの塗布量にばらつきがあるような場合、光照射手段２２と反射光量監視手段２３が一対しか設置されていないと、焼成の不足している箇所があるにも関わらず、焼成完了と判定されてしまう虞がある。

そこで図９に示すように、互いに対応する光照射手段２２と反射光量監視手段２３の対が、それぞれ粒子分散液Ｙの表面での異なる位置に対応した反射光量を検知するように、複数対にわたって設置されても良い。なお、図９に示すように、これらの対は、基材Ｘの表面を基準として粒子分散液Ｙが塗布されている側に設置されている。

例えば、３００ｍｍ幅の試料を監視するために、１００ヵ所にわたって光照射手段２２と反射光量監視手段２３の対を設けた場合には、３ｍｍピッチで焼成状態を監視することが可能となる。このようにすれば、焼成条件の変動等により焼成エネルギーが不足してしまう箇所があっても、焼成状態を出来るだけ適切に監視することが可能となる。

［各実施例についての比較評価］
次に、本発明の各実施例について、焼成状態の評価結果（配線パターンの表面状態や抵抗値）を、表１〜表４を参照しながら以下に説明する。なお、各表において、「◎」の記号は、導電パターン内のあらゆる場所での導電率が、カタログ値の範囲内で一定値を示す焼成状態（広範囲で良好な焼成状態）を表す。また、「○」の記号は、カタログ値の範囲内の導電率を示す焼成状態（良好な焼成状態）を表す。

また、「×」の記号は、焼成エネルギーの過不足が生じ、焼成不良を起こした焼成状態を表す。より詳細には、「×（過剰）」は、焼成エネルギーの供給過剰による導電率測定不能の状態、或いはひびや割れが目視で確認できる焼成状態を示す。また、「×（不足）」は、焼成エネルギーの供給不測による導電率測定不能の状態、或いは金属光沢が無い焼成状態を示す。

まず、実施例１を比較例１と比較評価した結果について説明する。なお、実施例１と比較例１の共通条件は、次の通りである。
・粒子分散液 ：Ａｇナノインク(ハリマ化成NPS-JL)
・塗布パターン ：幅１００μｍの直線
・光源 ：ハロゲンランプ(ウシオ電機QR)
・光センサー ：Ｓｉフォトダイオード(浜松フォトニクスS12158-01CT)
・基材 ：ＰＥＴシート(LMS)
・焼成手段 ：ホットプレート(ASONE RSH-10N)
但し、実施例１の場合は、既に説明したように現在と直前の反射光量の差（時間的変動）に基づいて焼成の完了を判定するのに対し、比較例１の場合は、予め測定した基材厚さ１００μｍ程度における反射光量の絶対値との比較に基づいて、焼成の完了を判定するものとした。この点を除いて、実施例１と比較例１は基本的に同じ条件である。また、実施例１と比較例１それぞれについて、基材厚さを焼成条件の変動として１０μｍ、１００μｍ、１０００μｍの３通りに割り振った評価とした。当該条件による評価結果を表１に示す。

比較例１の場合、熱容量の小さい厚さ１０μｍの基材を用いたときは、過剰に焼成されて基材が損傷して、配線パターンが破壊してしまう。また、熱容量の大きい厚さ１０００μｍの基材を用いたときは、焼成エネルギーが不足し、溶媒または分散剤の残留、或いは粒子の未結合が存在し、適切な配線パターンが形成されない。一方で実施例１の場合には、基材厚さが異なっても、焼成エネルギーの供給量はこれに応じて適正に変化するため、基材厚さに関わらず良好な焼成が実現される。

次に、実施例２を比較例２と比較評価した結果について説明する。なお、実施例２と比較例２の共通条件は、次の通りである。
・粒子分散液 ：Ａｇナノインク(ハリマ化成NPS-JL)
・塗布パターン ：幅１００μｍの直線
・光源 ：ハロゲンランプ(ウシオ電機QR)
・光センサー ：Ｓｉフォトダイオード(浜松フォトニクスS12158-01CT)
・基材 ：ＰＥＴシート(LMS)
・焼成手段 ：ホットプレート(ASONE RSH-10N)
但し、実施例２の場合は、反射光量が極値を経てからその時間的変動が略ゼロとなったときに焼成の完了を判定するのに対し、比較例２の場合は、反射光量が極値を経たか否かに関わらず、反射光量の時間的変動が略ゼロとなったときに焼成の完了を判定するものとした。この点を除いて、実施例２と比較例２は基本的に同じ条件である。当該条件による評価結果を表２に示す。

比較例２の場合、反射光量が極値を経たか否かを考慮しないため、導電粒子が表面に露出して結合し始める間の反射光量の変化が起き難いときに、反射光量の時間的変動が略ゼロとなり、この時点で焼成完了の判定が行われてしまう。そのため焼成エネルギーが不足してしまい、適切な配線パターンが形成されない。一方で実施例２の場合には、反射光量が極値を経る前にその時間的変動が略ゼロとなっても、焼成完了と判定されることは無い。そのため焼成エネルギーが適切に供給され、良好な焼成が実現される。

次に、実施例３と実施例４を評価した結果について説明する。なお、実施例３と実施例４の共通条件は、次の通りである。
・粒子分散液 ：Ａｇナノインク(ハリマ化成NPS-JL)
・塗布パターン ：幅６０μｍの直線
・光源 ：ハロゲンランプ(ウシオ電機QR)
・光スポット径 ：１００μｍ
・光センサー ：Ｓｉフォトダイオード(浜松フォトニクスS12158-01CT)
・基材 ：感熱紙(三菱製紙)
・焼成手段 ：ホットプレート(ASONE RSH-10N)
但し、実施例３の場合は、基材表面に予め反射防止コート（ＭＧＦ_２）が施されているのに対し、実施例４の場合は、反射防止コートが施されていない。この点を除いて、実施例３と実施例４は基本的に同じ条件である。当該条件による評価結果を表３に示す。

比較例３の場合、光スポットに基材部分が含まれていても、反射防止コートによって基材部分からの反射は殆ど防止され、基材部分からの反射光量は光センサーの検知結果に殆ど影響を与えない。そのため、導電パターン内のあらゆる場所において良好な焼成が実現される。一方で比較例４の場合は、光スポットに基材部分が含まれるため、その分だけ、基材部分からの反射光量が光センサーの検知結果に影響を及ぼす。その結果、概ね良好な焼成状態が実現されるものの、実施例３で実現された極めて良好な焼成状態までは得られていない。

次に、実施例５〜実施例７の各々を評価した結果について説明する。なお、実施例５〜実施例７の共通条件は、次の通りである。
・粒子分散液 ：Ａｇナノインク(ハリマ化成NPS-JL)
・塗布パターン ：幅１００μｍの直線
・光源 ：ハロゲンランプ(ウシオ電機QR)
・光センサー ：Ｓｉフォトダイオード(浜松フォトニクスS12158-01CT)
・基材 ：ＰＥＴシート(LMS、幅３００ｍｍ)
・焼成手段 ：ホットプレート(ASONE RSH-10N)
但し、実施例５の場合は、光照射手段及び反射光量監視手段の対が１個だけ設置されているのに対し、実施例６の場合は１０個、実施例７の場合は１００個が設置されている。この点を除いて、実施例５〜実施例７の各々は基本的に同じ条件である。当該条件による評価結果を表４に示す。

基材の厚さや粒子分散液の塗布量等にバラツキがあるときでも、光照射手段及び反射光量監視手段の対が多く設置されていると、全体的に良好な焼成がなされた時点で焼成完了と判定することが可能となる。このような理由から、表４に示す通り、実施例７の場合に最も良好な焼成状態が実現されている。

［その他］
以上に説明した通り焼成装置１は、基材Ｘに塗布された粒子分散液Ｙに対して、溶媒を除去して粒子を基材Ｘ上に固定させる粒子固定処理（本実施形態では、焼成の処理）を実行する装置である。そして焼成装置１は、粒子分散液Ｙの表面に光を照射する光照射手段２２と、前記光の反射光量を検知し、当該検知された値の時間的変化を監視する反射光量監視手段２３と、粒子固定処理の条件を調整する焼成条件調整手段２４と、を備える。

更に焼成装置１は、前記値が極値を経た後であって前記時間的変化の大きさが既定範囲内（本実施形態では、検知された反射光量の±２％以内の範囲内）に収まったときに、前記粒子の固定が完了したと判定する。そのため焼成装置１によれば、各種条件の変動に関わらず、焼成の処理をより適切に行うことが可能である。

なお、本実施形態では、上記の粒子固定処理として焼成の処理を例に挙げたが、粒子固定処理の具体的形態はこれに限られない。例えば粒子固定処理は、紙やＯＨＰ等の基材に塗布された液体現像液（粒子分散液の一形態であり、トナー粒子が分散している）に対して、溶媒を除去してトナー粒子を基材上に固定させる処理であっても構わない。

本発明は、例えば、プリンディッドエレクトロニクス（ＰＥ）が適用される各分野において利用可能である。

１ 焼成装置（処理装置）
１１ 搬送手段
１２ 塗布手段
１３ 焼成処理部
２１ａ 焼成手段（ホットプレートの形態）
２１ｂ 焼成手段（炉の形態）
２１ｃ 焼成手段（光源の形態）
２１ｄ 焼成手段（分散剤除去剤を塗布する装置の形態）
２２ 光照射手段
２３ 反射光量監視手段
２３ａ 光センサー
２３ｂ１ 第１メモリー
２３ｂ２ 第２メモリー
２３ｃ 演算部
２３ｄ 出力器
２４ 焼成条件調整手段
Ｘ 基材
Ｙ 粒子分散液
Ｙ１ 粒子

Claims (6)

1. 基材に塗布された粒子分散液に対して、溶媒を除去して粒子を前記基材上に固定させる粒子固定処理を実行する処理装置であって、
   前記基材における前記粒子分散液が塗布される側の表面に反射防止膜をコートした状態で、前記粒子分散液の表面に紫外光を照射する光照射手段と、
   前記紫外光の反射光量を検知し、当該検知された値の時間的変化を監視する反射光量監視手段と、
   前記粒子固定処理の条件を調整する条件調整手段とを備え、
   前記値が極値を経た後であって前記時間的変化の大きさが既定範囲内に収まったときに、前記粒子の固定が完了したと判定することを特徴とする処理装置。
2. 前記粒子固定処理は、焼成エネルギーの供給によって前記粒子分散液を焼成する処理であり、
   焼成による前記粒子の固定が完了したと判定したときに、前記焼成エネルギーの供給を停止する請求項１記載の処理装置。
3. 前記反射光量監視手段は、
   所定の時間間隔ごとの前記値それぞれを認識し、当該値それぞれについて直前の値との差分演算を行うことによって、前記時間的変化を算出する請求項１または２記載の処理装置。
4. 前記既定範囲は、前記検知された反射光量の±２％以内の範囲に設定される請求項３記載の処理装置。
5. 互いに対応する前記光照射手段と前記反射光量監視手段の対が、それぞれ前記表面での異なる位置に対応した前記反射光量を検知するように、複数対にわたって設置されている請求項１から４のいずれかに記載の処理装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の処理装置を用いて、前記基材上に前記粒子を固定させる方法であって、
   前記基材における前記粒子分散液が塗布される側の表面に、反射防止膜をコートする第１工程と、
   第１工程の実行後、前記基材に前記粒子分散液を塗布する第２工程と、
   第２工程の実行後、前記処理装置に前記粒子固定処理を実行させる第３工程とを含む粒子固定方法。