JPS6395697A - ハイブリツドｉｃ基板の回路パタ−ン形成液及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明はハイブリッドＩＣ基板の回路パターン形成液
及びその製造方法に関するものである。

（従来技術） 本願出願人はハイブリッドＩＣの回路形成においてイン
クジェット方式により回路パターンを描画する方法を提
案している。すなわち、ハイブリッドＩＣ基板に対し回
路要素形成物を含むパターン形成液を液滴吐出器から発
射させてハイブリッドＩＣＷ板上に所望の回路パターン
を描画させるものである。そして、この際、使用される
パターン形成液は金属有機化合物をキシレン等の無極性
有機溶剤に溶かしたものであった。この金属有機化合物
は、例えば次式により製造されるＣ（ＩＨＩＱＣＯＯＡ
ｑ　（ネオデカン酸銀）等が使用されている。

Ｃｑ　Ｈ＋ｑ　Ｃ０ＯＨ＋ＮＨ４０Ｈ →Ｃ（ｌ　　Ｈ１４ＧＯＯＮＨ，）　＋８２　０Ｃｑ　
　Ｈ，ｑ　ＣＯＯＮＨ４＋ＡＱＮＯＢ−＋Ｃｑ　ｔ−＋
、　Ｃ００Ａ　Ｑ　＋　Ｎ　Ｈ＋Ｎ　０３（発明が解決
しようとする問題点） ところが、このパターン形成液においては、同溶液中の
回路要素形成物としての金属の含有率を上げるには溶剤
に対する溶解度の関係から自ずと限界があった。

この発明の目的は上記問題点を解消し、回路要素形成物
の金属の含有率を任意に換えることができるハイブリッ
ドＩｃ基板の回路パターン形成液及びその製造方法を提
供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成すべく、第１の発明は液中に回路要素形
成物の超微粒子を分散させてなるハイブリッドＩＣ１板
の回路パターン形成液を採用し、。

第２の発明は真空中で回路要素形成物の原料を蒸発させ
蒸気圧の低い回収液に回路要素形成物の超微粒子として
回収し、液中に同超微粒子を分散させたハイブリッドＩ
Ｃ基板の回路パターン形成液の製造方法を採用したもの
である。

（作用） 第１の発明のハイブリッドＩＣ基板の回路パターン形成
液は液中に回路要素形成物の超微粒子が分散される。第
２の発明の製造方法は真空中で回路要素形成物の原料を
蒸発させ蒸気圧の低い回収液に回路要素形成物の超微粒
子として回収し、液中に同超微粒子を分散させることに
よってハイブリッドＩＣ基板の回路パターン形成液が製
造される。

（実施例） 以下、この発明を具体化した実施例を図面に従って説明
する。

まず、液中に回路要素形成物の超微粒子を分散させたハ
イブリッドＩＣ基板の回路パターン形成液の製造方法を
述べると、同パターン形成液は第１図に示す活性液面蒸
着法にて製造される。

この方法は内部が真空となっている円筒型回転真空容器
１に蒸気圧の低い回収液としての低蒸気圧油２が封入さ
れており、同円筒型回転真空容器１を回転させると、こ
の低蒸気圧油２は円筒型回転真空容器１の内壁に付着し
た状態で上方に展開し薄膜を形成する。この低蒸気圧油
２は本装置ではシリコンオイルを使用し、他にも蒸気圧
の低い各種のオイルが使用される。

この状態から円筒型回転真空容器１内の中央のるつぼ３
に入った回路要素形成物の原料としての原料金Ｒ（Ａｕ
、Ａａ、Ｃｕ、Ｐｄ、等であって本実施例では金（Ａｕ
）である）４を溶解蒸発させると金属蒸気は低蒸気圧油
２の油膜に蒸着して超微粒子となる。この際、低蒸気圧
油２には界面活性剤が添加してあり超微粒子表面はこの
分子で覆われ１０ノナメートル程度の超微粒子が蒸気圧
の低い低蒸気圧油２に分散される。この液から超微粒子
が分離され、同超微粒子が回収される。

なお、低蒸気圧油２中に各粒子が鎖状有機分子で囲まれ
ているために粒子同志が凝集しないので同様に異種金属
の超微粒子が分散した混合液を同時に作ることも可能で
ある。

さらに、この回収した超微粒子を水や蒸気圧の低い溶剤
（例えば、ギ酸ブチル、酢酸エチレングリコールモノメ
チルエーテル等）の各種液体に分散させることによりハ
イブリッドＩＣ基板の回路パターン形成液が製造される
こととなる。あるいは、前記円筒型回転真空容器１に封
入する低蒸気圧油２に超微粒子を分散させたままの液体
がハイブリッドｒ　ｃｓｈの回路パターン形成液として
使用される。

このように製造されたパターン形成液はその一粒子の径
が１０ノナメートル程度であるために粒子が沈降するこ
とがなく非常に安定したものとなる。

又、パターン形成液は、従来は金属有機化合物を有機溶
剤に溶解させたものを使用していたために溶解度により
回路要素形成物としての金属の含有率が制限されていた
が、本パターン形成液は分散させた液を使用しているこ
とからその含有率を任意に換えることができる。

さらに、そのパターン形成液の製造も上述した活性液面
蒸着法にて容易に行なうことができる。

尚、この方法による回路要素形成物は他にもＡＣ；Ｊ／
Ｐｄ、ＡＱ／Ｐｔ、Ａｕ／Ｐｄ、Ａｕ／Ｐｔ。

ｗ、ｐｔ等の各種導体材料物質、抵抗体材料物質、誘電
体材料物質に代えて実施してもよい。この際、複数の金
属よりなる回路要素形成物（ＡＱ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔ、
Ａｕ／Ｐｄ、Ａｕ／Ｐｔ等）のパターン形成液を作るに
は、各１成分の金属の超微粒子（ＡＱ、Ｐｄ等）をそれ
ぞれ製造及び回収し各金属の超微粒子を液中に分散させ
ることにより製造される。

又、液中に回路要素形成物の超微粒子を分散させるパタ
ーン形成液の製造方法としては、他にも第２図に示すよ
うに円筒型回転真空容器１内に配置された回路要素形成
物の原料としての原料金属（Ａｕ、ＡＱ、Ｃｕ、Ｐｄ、
Ａｇ／Ｐｄ　、ＡＱ　／Ｐｔ　、　ＡＵ　／Ｐｄ　、　
ＡＵ　／Ｐｔ　、　ＲｕＯ２、Ｔａ’Ｎ等）よりなるタ
ーゲット６に対しイオンビームガン５により発射された
イオンビームでスパッタし、このスパッタされた粒子を
低蒸気圧油２に蒸着させることにより同様に超微粒子を
分散及び回収するようにしてもよい。

このイオンビームスパッタを利用しての製造方法におい
てはターゲットを合金材料にすることにより所望する導
体パターン形成液を１度の蒸着により形成することがで
きる。又、ターゲットを金属酸化物や金属窒化物にする
ことにより導体パターン形成液の他に抵抗体パターン形
成液を製造することができる。なお、この際、円筒型回
転真空容器１内をある程度酸素雰囲気や窒素雰囲気とす
ることで良品のパターン形成液を製造することができる
。

さらに、液中に回路要素形成物の超微粒子を分散させる
パターン形成液の製造方法としては、他にも真空容器内
に不活性ガスを封入しその中で回路要素形成物の原料を
蒸発させ超微粒子を回収させるようにしてもよい。

次に、このようにして製造したパターン形成液の中から
、水に回路要素形成物としての金の超微粒子を分散させ
たパターン形成液を使用してのインクジェット方式によ
るパターン形成方法を説明する。

第３図はそのハイブリッドＩＣＷ板の回路パターンの形
成装置７の概略を示し、同装置７のテーブル８に設置さ
れた基台９上には左右方向くＸ軸方向）に移動可能なＸ
方向移動台１０が配設されている。Ｘ方向移動台１０は
前記基台９の左側面に取着されたＸ方向駆動用ステッピ
ングモータＭＸの駆動軸に駆動連結されたボールねじが
噛み合っている。そして、Ｘ方向駆動用ステッピングモ
ータＭＸが正逆回転することによって、Ｘ方向移動台１
０は左右方向、即ち、Ｘ軸方向に移動されることになる
。

前記Ｘ方向移動台１０の上面には前後方向（Ｙ軸方向）
に摺動可能にＹ方向移動台１１が配設されている。その
Ｙ方向移動台１１は前記Ｘ方向移動台１０の前面に取着
されたＹ方向駆動用ステッピングモータＭ’ｌ／の駆動
軸に駆動連結されたボールねじ１２が噛み合っている。

そして、Ｙ方向駆動用ステッピングモータＭＹが正逆回
転することによって、Ｙ方向移動台１１は前後方向、即
ち、Ｙ軸方向に移動されることになる。

又、第４図に示すように前記Ｙ方向移動台１１の上面に
形成された凹部１３には同移動台１１の上面と面一とな
るようにアルミ製によりなる固定台１４が嵌め込まれ、
その固定台１４の上面にハイブリッドＩＣ基板（以下、
単に基板という）１５が載置固定されるようになってい
る。

この基板１５は第５図に示すように、その基板本体１６
は酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素又
は炭化ケイ素、その他に酸化ベリリウム、ガラス、ホー
ロー基板、酸化ジルコニウム等よりなり、その上面には
保持ｌｌ１１７が形成されている。保持膜１７はポリビ
ニルアルコール樹脂（ＰＶＡ）よりなり、スピンコータ
にて塗布した後、乾燥することにより一定の厚さになる
ように基板本体１６の上面を被覆している。

又、第４図に示すように、固定台１４の裏面にはヒータ
１８が取着され同固定台１４を介して前記基板１５を適
当な温度に保つようにしている。

テーブル８の後側にはＬ状に屈曲形成させて前方に伸ば
したアーム１９が設けられ、その先端には水に回路要素
形成物としての金（ＡＵ　）の超微粒子を分散させた回
路パターン形成液を貯留するタンク２０を備えた液滴吐
出器２１が上方位置において前記固定台１４と相対向す
るように取着されている。

第４図に示すように、液滴吐出器２１は後記する制御装
置からの制御信号に基づいて作動しタンク２０から送ら
れてくるパターン形成液２２を固定台１４に載置された
前記基板１５上に吐出させる。

パターン形成液２２が基板１５の保持Ｉｌ！１７に落ち
ると、保持膜１７はポリビニルアルコール樹脂よりなる
ことから回路パターン形成液２２に対して溶ける性質を
有し第６図に示すように基板本体１６の上面まで同パタ
ーン形成液２２を浸透させその状態を水平方向に広がる
ことなく保持する。

尚、このパターン形成液２２の水平方向への広がり抑制
及び浸透は付着させる液の母及び保持膜１７の厚さによ
って決定され、その広がり抑制及び基板本体１６に到達
させるための最適な液量と保持膜１７の厚さは予め設定
されている。この時、ヒータ１８にて基板本体１６を適
当な温度に加熱保持させておくことにより、パターン形
成液２２の分散液（水）は速やかに蒸発し同パターン形
成液２２の広がりは完全に防止される。

従って、前記Ｘ方向及びＹ方向駆動用ステッピングモー
タＭｘ、Ｍｙを駆動制御するとともに、液滴吐出器２１
を作動させることによって、基板１５の上面には前記パ
ターン形成液２２による回路パターンの描画が可能とな
る。

回路パターン形成装置７の前面には操作パネル２３が設
けられ、そのパネル２３上のキーボード２４を操作する
ことにより、前記モータＭＸ、Ｍｙ及び液滴吐出器２１
を駆動させて基板１５の上面に回路パターンの描画を実
行させるようになっている。

次に、前記モータＭＸ、ＭＹ及び液滴吐出器２１を駆動
制御する電気的構成を説明する。

第７図において、前記操作パネル２３に内蔵されたマイ
クロコンピュータ２５は中央演算処理装置（以下、ＣＰ
Ｕという）２６、制御プログラムを記憶した読み出し専
用のメモリ（ＲＯＭ）よりなるプログラムメモリ２７、
及び、ＣＰＵ２６の演算処理結果及び回路パターンデー
タ等が記憶される読み出し及び書き替え可能なメモリ（
ＲＡＭ）よりなる作業用メモリ２８とから構成され、Ｃ
ＰｔＪ２６は前記制御プログラムに従って演算処理動作
を実行する。

ＣＰＵ２６は外部装置としてのＣＡＤシステム２９から
転送されてくる座標データを入力し、前記作業用メモリ
２８の所定の記憶領域に記憶する。

この座標データを基に前記基板１５に回路パターンを前
記液滴吐出器２１にて描画させるためのデータ、即ち、
前記Ｘ方向駆動用ステッピングモータＭＸ、Ｙ方向駆動
用ステッピングモータＭＹの回動力向とその回動量、及
び、液滴吐出器２１の作動タイミングのデータである回
路パターンデータが本作成装置内での演算処理により作
成される。

ＣＰＬＪ２６はこのパターンデータに基づいてモータ駆
動回路３０．３１を介して前記Ｘ方向及びＹ方向駆動用
ステッピングモータＭＸ、ＭＹを駆動制御するとともに
、吐出器駆動回路３２を介して前記液滴吐出器２１を作
動制御する。尚、ＣＰＬ１２６への実行処理指令はキー
ボード２４上のキー操作によりなされる。

次に、上記のように構成された作成装置の作用について
説明する。

今、ＣＡＤシステム２９にて描画すべき回路パターンを
示す座標データが作成されているものとする。キーボー
ド２４上のキー操作に基づいてＣＰＵ２６は同ＣＡＤシ
ステム２９が作成した座標データを受け、作業用メモリ
２８に記憶すると同時に同データを基に演算処理を実行
し、モータの駆動量や吐出タイミング等の回路パターン
データを作成し、作業用メモリ２８の別のエリアに記憶
する。

次に、作業者は基板１５を固定台１４の所定位置に載置
固定した後、キーボード２４上のスタートキーを操作す
る。スタートキーのオン信号に応答してＣＰＬＪ２６は
作業用メモリ２８から演算処理の結果作成された回路パ
ターンデータを読み出し、同データに基づいてＸ方向及
びＹ方向駆動用ステッピングモータＭＸ、ＭＹを駆動制
御するとともに、液滴吐出器２１を作動制御する。

従って、固定台１４上の基板１５は液滴吐出器２１に対
して同吐出器２１が前記回路パターンを描くことができ
るようにＸ方向及びＹ方向に相対移動し、その移動中に
おいて液滴吐出器２１がパターン形成液２２を吐出する
ことになり、ＣＡＤシステム２９にて作成されたそのま
まのパターンが同基板１５に描画されることになる。

そして、パターン形成液２２が基板１５の保持膜１７上
に落ちると、保持ｐＡ１７はその吐出位置において基板
本体１６の上面まで同波２２を浸透させその状態を水平
方向に広がることなく保持す′る。

この時、ヒータ１８にて基板本体１６が暖められている
ことから、パターン形成液２２の分散液（水）は速やか
に蒸発し同波２２の広がりは完全に防止される。

１つのパターンが形成すると、回路要素形成物が異なる
パターン形成液２２に代えてその先に描画したパターン
の上に次の新たなパターンの描画を前記と同様に行なう
。そして、全パターンが基板１５上に描画されると、こ
の基板１５を焼成炉で焼成する（第６図参照）。

この焼成で基板本体１６に形成した保持膜１７は焼失す
るとともに、パターン形成液２２の回路要素形成物が残
りそれが１１１３３となって基板本体１６上に形成され
、ハイブリッドＩＣ用の回路パターンが出来上がる。

なお、回路パターン形成装置は上記装置に限定されるも
のでなく、例えば、上記装置７では基板１５はその基板
本体１６上に保持膜１７を形成させたが、この保持１１
１７を形成することなく回路パターンを描画するように
してもよい。

又、上記インクジェット方式の他にも例えばスクリーン
印刷法（基板上にパターンの切っであるスクリーン・マ
スクを配置し謄写版印刷の要領で行なう方式）による方
式等各種の方式においても超微粒子を分散させたパター
ン形成液を使用することができる。

発明の効果 以上詳述したように、第１の発明は液中に超微粒子を分
散させた液をパターン形成液として使用することにより
粒子が沈降することがなく非常に安定したものとなると
ともに回路要素形成物の含有率を任意に換えることがで
きる優れた効果を発揮する。又、第２の発明はそのパタ
ーン形成液を容易に製造することができる優れた効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化したパターン形成液の製造方
法を説明するための図、第２図はパターン形成液の他の
製造方法を説明するための図、第３図は形成装置の斜視
図、第４図は同じくＹ方向移動台の断面図、第５図はハ
イブリッドＩＣ基板を説明するための要部断面図、第６
図は基板に金属膜が形成されるまでのプロセスを説明す
る説明図、第７図は形成装置の電気ブロック回路図であ
る。 図中、１は円筒型回転真空容器、２は低蒸気圧油、４ば
原料金属、６はターゲット、７は回路パターン形成装置
、１５はハイブリッドＩＣ基板、２２はパターン形成液
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液中に回路要素形成物の超微粒子を分散させてなる
   ハイブリッドＩＣ基板の回路パターン形成液。 ２、真空中で回路要素形成物の原料を蒸発させ蒸気圧の
   低い回収液に回路要素形成物の超微粒子として回収し、
   液中に同超微粒子を分散させたハイブリッドＩＣ基板の
   回路パターン形成液の製造方法。