KR100927363B1 - 패턴 형성 방법, 회로 기판 및 다층 기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고밀도·고정밀한 패턴을 단시간에 형성할 수 있는 패턴 형성 방법 및 회로 기판을 제공하는 것을 과제로 한다.
그린 시트(4G)는 스테이지(24)에 설치한 러버 히터(rubber heater)(H)에 의해 가열된다. 그리고, 그린 시트(4G)는 토출 시의 기능액의 온도 이상 또한 액적의 비점(沸點) 미만의 온도로 가열 제어된다. 이 가열된 조건에서, 액적 토출 헤드(30)로부터 액적을 그린 시트(4G) 상(上)에 토출한다. 그린 시트(4G)에 착탄한 액적은 돌비(突沸)(bumping)하지 않고 조속히 건조된다.
그린 시트, 스테이지, 러버 히터, 액적 토출 헤드

Description

패턴 형성 방법, 회로 기판 및 다층 기판{PATTERN FORMING METHOD, CIRCUIT BOARD, AND MULTILAYER SUBSTRATE}
본 발명은 패턴 형성 방법, 회로 기판 및 다층 기판에 관한 것이다.
종래, 액적 토출 장치를 사용하여 기능액을 액적으로서 토출시켜 기판 상(上)에 선 형상의 패턴을 형성하는 것이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1).
일반적으로, 액적 토출 장치는 스테이지에 탑재 배치한 기판과, 기능 재료를 함유한 기능액을 액적으로서 기판에 토출하는 액적 토출 헤드와, 기판(스테이지)과 액적 토출 헤드를 2차원적으로 상대적으로 이동시키는 기구를 구비하고 있다. 그리고, 액적 토출 헤드로부터 토출시킨 액적을 기판 표면의 임의의 위치에 배치시킨다. 이 때, 기판 표면에 차례로 배치되는 각 액적에 대해서, 그 액적의 젖어 퍼지는 범위가 서로 겹치도록 액적을 차례로 배치함으로써, 기판 표면에 간극(間隙) 없이 기능액으로 덮인 선 형상 패턴을 형성할 수 있다.
그런데, 기판 표면이 기능액에 대하여 발액성을 갖고 있는 경우에는, 기판 표면과 기능액이 끌어당기는 힘보다도, 서로 접하는 액적끼리가 표면장력에 의해 끌어당기는 힘이 강하여, 기능액이 국소적으로 집중하는 현상이 일어난다. 이러한 국소적인 집중이 생기면, 기판 표면이 기능액으로 균일하게 덮이지 않게 되어, 최 악의 경우에는, 기판 표면의 일부가 기능액의 결여로 인해 노출된다는 문제가 생긴다.
또한, 액적 토출 장치에서 부품에 제품 번호 등의 원하는 인쇄를 행하기 위해, 미리 부품을 약 60℃ 정도로 가열해 두고, 배치된 액적이 스며들기 전에 그 액적의 용매를 건조시켜 스며듬이 없는 패턴을 형성시키는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 2).
또한, 기판 온도를 60℃ 이상 가열하여 토출 용매를 조속히 건조시켜 기판과 기판의 사이에서의 액정 소자 사이의 공간을 조정하는 스페이서를 배치하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 3).
[특허문헌 1] 일본국 공개특허2005-34835호 공보
[특허문헌 2] 일본국 공개특허2004-306372호 공보
[특허문헌 3] 일본국 공개특허 평11-281985호 공보
그러나, 특허문헌 2 및 특허문헌 3은 착탄한 액적의 건조 속도에 착안하고 있을 뿐으로, 착탄 후의 액적의 거동(擧動)을 고려하고 있지 않았다. 즉, 기판 온도가 높을 경우, 착탄한 액적이 착탄과 동시에 돌비(突沸)하게 되어 기판 상(上)에 패턴이 형성되지 않는 현상이 발생하여, 고밀도·고정밀한 패턴 형성이 요구되는 배선 패턴의 형성에는 문제가 있었다.
또한, 차례로 배치되는 각 액적의 토출 타이밍에 대해서 고려되어 있지 않았기 때문에, 경우에 따라서는, 액적끼리가 표면장력에 의해 끌어당기는 힘이 아직 강하여 기능액이 국소적으로 집중하는 현상이 일어나고, 고정밀도의 패턴 형성이 요구되는 배선 패턴의 형성에는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 고밀도·고정밀한 패턴을 단시간에 형성할 수 있는 패턴 형성 방법, 회로 기판 및 다층 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 패턴 형성 방법은, 기능 재료를 포함하는 기능액을 기체(基體)를 향하여 토출하고, 상기 기체에 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법으로서, 상기 기체의 표면 온도를 토출 시의 기능액의 온도 이상 또한 기능액에 포함되는 액체 조성의 비점(沸點) 미만의 온도로 되도록 기체를 가열하는 제 1 공정과, 상기 기체를 가열한 상태에서, 상기 기능액의 액적을 상기 기체에 토출시켜 패턴을 형성하는 제 2 공정으로 이루어진다.
본 발명의 패턴 형성 방법에 의하면, 기체에 착탄한 액적을 기체 상(上)에서 돌비(突沸)시키지 않고 즉시 건조시킬 수 있기 때문에, 고밀도·고정밀한 패턴을 단시간에 형성할 수 있다.
이 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 제 1 공정은 상기 기체의 표면 온도가 상기 기체에 착탄한 액적의 중앙부에 비해 외주부(外周部)에서의 고형분 농도가 빠르게 포화 농도에 이르는 온도로 되도록 상기 기체를 가열한다.
이 패턴 형성 방법에 의하면, 앞서의 액적은 외주부로부터 기체에 대하여 고정 상태가 되기 때문에, 앞서의 액적의 착탄 시의 외형 형상이 변형되지 않는다. 그 결과, 고밀도·고정밀한 패턴을 형성할 수 있다.
이 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 제 2 공정에서 형성되는 패턴은, 적어도, 착탄한 인접하는 액적끼리의 일부분이 겹치도록 액적을 토출시켜 형성한다.
이 패턴 형성 방법에 의하면, 단시간에 연속적인 패턴을 고밀도·고정밀하게 형성할 수 있다.
이 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 제 2 공정에서, 상기 기체에 착탄한 앞서의 액적의 일부분에 겹치도록 액적을 토출할 때, 상기 앞서 착탄한 액적의 외경이 변화하지 않게 된 후에, 토출시킨다.
이 패턴 형성 방법에 의하면, 앞서의 액적은 기체에 대하여 고정 상태가 되기 때문에, 다음의 액적에 끌어당겨지지 않는다.
이 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 제 2 공정은 상기 표면 온도에 대한 착탄한 액적의 외경이 변화하지 않게 될 때까지의 시간을 상기 액적의 토출 간격 시간으로 하여, 상기 토출 간격 시간 이상으로 액적을 토출한다.
이 패턴 형성 방법에 의하면, 확실히 기체에 대하여 액적이 고정 상태가 된 후에, 다음의 액적이 토출되기 때문에, 액적끼리가 끌어당겨 패턴의 형상을 손상시키지 않는다.
이 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 기체는 세라믹 입자와 수지로 구성되고, 상기 기능액은 금속 입자를 포함하는 액체이다.
이 패턴 형성 방법에 의하면, 다공질성(多孔質性) 기판 상에 금속막으로 이루어지는 패턴을 형성할 수 있다.
이 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 기능액에 포함되는 액체 조성의 비점은 상기 액체 조성 중 가장 비점이 낮은 액체의 비점이다.
이 패턴 형성 방법에 의하면, 액적을 기체 상에서 돌비시키지 않고 확실하게 건조시킬 수 있다.
이 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 기능액에 포함되는 액체 조성의 비점은 상기 액체 조성 중에서, 돌비하여 패턴 형성에 영향을 주는 농도인 것 중에서 가장 비점이 낮은 액체의 비점이다.
이 패턴 형성 방법에 의하면, 액적에 대하여 더 최적한 또한 효율적인 건조를 행할 수 있다.
본 발명의 회로 기판은, 회로 소자를 실장하는 동시에 그 실장한 회로 소자에 대하여 전기적으로 접속된 배선이 형성된 회로 기판에 있어서, 상기 배선은 청구항 1∼3, 5∼8 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법으로 형성된다.
본 발명의 회로 기판에 의하면, 생산성을 더 높일 수 있다.
이하, 본 발명을, LTCC 다층 기판(LTCC: Low Temperature Co-fired Ceramics 다층 기판)에 반도체 칩을 실장하여 이루어지는 회로 모듈로서, 그 LTCC 다층 기판을 구성하는 복수의 저온 소성(燒成) 기판(그린 시트)에 묘화하는 배선 패턴의 형성으로 구체화한 일 실시예를 도 1∼도 7을 따라서 설명한다.
우선, LTCC 다층 기판에 반도체 칩을 실장하여 이루어지는 회로 모듈에 대해서 설명한다. 도 1은 회로 모듈(1)의 단면도를 나타내고, 회로 모듈(1)은 판 형상으로 형성된 LTCC 다층 기판(2)과, 그 LTCC 다층 기판(2)의 상측에, 와이어 본딩 접속된 반도체 칩(3)을 갖고 있다.
LTCC 다층 기판(2)은 시트 형상으로 형성된 복수의 저온 소성 기판(4)의 적층체이다. 각 저온 소성 기판(4)은 각각 유리세라믹계 재료(예를 들어, 붕규산알칼리산화물 등의 유리 성분과 알루미나 등의 세라믹 성분의 혼합물)의 소결체(燒結體)로서, 그 두께가 수백 ㎛로 형성되어 있다.
각 저온 소성 기판(4)에는, 저항 소자, 용량 소자, 코일 소자 등의 각종의 회로 소자(5)와, 각 회로 소자(5)를 전기적으로 접속하는 내부 배선(6)과, 스택 비아(stack-via) 구조, 서멀 비아(thermal-via) 구조를 나타내는 소정의 구경(예를 들어, 20㎛)을 가진 복수의 비아홀(7)과, 상기 비아홀(7)에 충전된 비아 배선(8)이 각각 회로 설계에 의거하여 적절하게 형성되어 있다.
각 저온 소성 기판(4) 상의 각 내부 배선(6)은 각각 은이나 은 합금 등의 금속 미립자의 소결체로서, 도 2에 나타낸 액적 토출 장치(20)를 이용한 배선 패턴 형성 방법에 의해 형성된다.
도 2는 액적 토출 장치(20)를 설명하는 전체 사시도이다.
도 2에 있어서, 액적 토출 장치(20)는 직육면체 형상으로 형성된 베이스(21)를 갖고 있다. 베이스(21)의 상면(上面)에는, 그 길이 방향(Y화살표 방향)을 따라 연장되는 한 쌍의 안내 홈(22)이 형성되어 있다. 안내 홈(22)의 상방에는, 안내 홈(22)을 따라 Y화살표 방향 및 반(反)Y화살표 방향으로 이동하는 스테이지(23)가 구비되어 있다. 스테이지(23)의 상면에는, 탑재 배치부(24)가 형성되어, 소성 전의 저온 소성 기판(4)(이하, 간단히 그린 시트(4G)라고 함)을 탑재 배치한다. 탑재 배치부(24)는 탑재 배치된 상태의 그린 시트(4G)를 스테이지(23)에 대하여 위치 결정하여 고정하고, 그린 시트(4G)를 Y화살표 방향 및 반Y화살표 방향으로 반송한다. 상기 스테이지(23)의 상면에는, 러버 히터(rubber heater)(H)가 배열 설치되어 있다. 탑재 배치부(24)에 탑재 배치된 그린 시트(4G)는 그 상면 전체가 러버 히터(H)에 의해 소정의 온도로 가열되도록 되어 있다.
베이스(21)에는, Y화살표 방향과 직교하는 방향(X화살표 방향)으로 걸치는 문형(門型)의 가이드 부재(25)가 가설(架設)되어 있다. 가이드 부재(25)의 상측에는, X화살표 방향으로 연장되는 잉크 탱크(26)가 배열 설치되어 있다. 잉크 탱 크(26)는 기능액으로서의 금속 잉크(F)를 저장하고, 저장하는 금속 잉크(F)를 액적 토출 헤드(이하 간단히, 토출 헤드라고 함)(30)에 소정의 압력으로 공급한다. 그리고, 토출 헤드(30)에 공급된 금속 잉크(F)는 토출 헤드(30)로부터 액적(Fb)(도 4 참조)으로 되어 그린 시트(4G)를 향하여 토출되도록 되어 있다.
금속 잉크(F)는 기능 재료로서의 금속 입자, 예를 들어, 입경(粒徑)이 수㎚인 기능 재료로서의 금속 미립자를 용매에 분산시킨 분산계 금속 잉크를 사용할 수 있다.
금속 잉크(F)에 사용하는 금속 미립자로서는, 예를 들어, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 망간(Mn), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 및 니켈(Ni) 등의 재료 외에, 이것들의 산화물, 및 초전도체의 미립자 등이 사용된다. 금속 미립자의 입경은 1㎚ 이상 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 0.1㎛보다 크면 토출 헤드(30)의 토출 노즐(N)에 막힘이 생길 우려가 있다. 또한, 1㎚보다 작으면 금속 미립자에 대한 분산제의 체적비가 커지고, 얻어지는 막 내의 유기물의 비율이 과다해진다.
분산매로서는, 상기한 금속 미립자를 분산할 수 있는 것으로 응집을 일으키지 않는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 수계(水系) 용매 외에, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올류, n-헵탄, n-옥탄, 데칸, 도데칸, 테트라데칸, 톨루엔, 크실렌, 시멘, 듀렌, 인덴, 디펜텐, 테트라히드로나프탈렌, 데카히드로나프탈렌, 시클로헥실벤젠 등의 탄화수소계 화합물, 또한 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 글리세린, 1,3-프로판디올 등의 폴리올류, 폴 리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 1,2-디메톡시에탄, 비스(2-메톡시에틸)에테르, p-디옥산 등의 에테르계 화합물, 또한 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 시클로헥사논, 젖산에틸 등의 극성 화합물을 예시할 수 있다. 이들 중, 미립자의 분산성과 분산액의 안정성, 또한 액적 토출법으로의 적용의 용이성의 점에서, 물, 알코올류, 탄화수소계 화합물, 에테르계 화합물이 바람직하고, 더 바람직한 분산매로서는, 물, 탄화수소계 화합물을 들 수 있다.
예를 들어, 물(비점 100℃) 40%, 에틸렌글리콜(비점 198℃) 40%, 폴리에틸렌글리콜#1000(분해 온도 168℃) 30%로 이루어지는 수계 용매에, 은(Ag)의 입자를 분산시킨 금속 잉크(F)가 고려된다. 또한, 테트라데칸(비점 253℃)으로 이루어지는 용매에, 금속 미립자(Au, Ag, Ni, Mn 등의 입자)를 분산시킨 금속 잉크(F)가 고려된다.
금속 잉크(F)의 액적(Fb)은 가열되면 용매 또는 분산매의 일부를 증발시켜 그 표면의 외연(外緣)을 증점(增點)시킨다. 즉, 중앙부에 비해 외주부에서의 고형분(입자) 농도가 빠르게 포화 농도에 이르기 때문에 표면의 외연으로부터 증점되어 간다. 외연의 증점된 금속 잉크(F)는 그린 시트(4G)의 면 방향을 따르는 자체의 젖어 퍼짐을 정지한다(피닝(pinning)한다).
도 6의 (a)∼(e)는 그린 시트(4G)에 착탄한 액적(Fb)이 건조되어 그린 시 트(4G)에 고정하기까지의 거동을 설명하기 위한 도면이다. 착탄한 액적(Fb)은 도6의 (a)에 나타낸 착탄 직후의 반구(半球) 형상의 형상으로부터, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 건조되면서 조금씩 젖어 퍼진다. 이 때, 액적(Fb)은 용매를 증발하여 표면의 외연을 증점하면서 젖어 퍼진다. 그리고, 점도가 더 증가하여, 도 6의 (c)에 나타낸 액적(Fb)의 젖어 퍼짐이 정지되면, 액적(Fb)은 이후, 도 6의 (d), (e)에 나타낸 바와 같이, 두께 방향의 건조가 현저해진다.
그리고, 도 6의 (c)에 나타낸 피닝된 상태의 금속 잉크(F)는 그린 시트(4G)에 고정되어 겹치게 착탄되도, 그린 시트(4G)에 대하여 고정 상태로 되어 있고, 액적(Fb)의 외경이 변화하지 않게 되어 있기 때문에, 다음의 액적(Fb)에 끌어당겨지지 않는다.
가이드 부재(25)에는, 그 X화살표 방향 거의 전체 폭에 걸쳐, X화살표 방향으로 연장되는 상하 한 쌍의 가이드 레일(28)이 형성되어 있다. 상하 한 쌍의 가이드 레일(28)에는, 캐리지(29)가 부착되어 있다. 캐리지(29)는 가이드 레일(28)에 안내되어 X화살표 방향 및 반X화살표 방향으로 이동한다. 캐리지(29)에는, 액적 토출 헤드(30)가 탑재되어 있다.
도 3은 토출 헤드(30)를 그린 시트(4G) 측에서 본 도면을 나타내고, 도 4는 토출 헤드의 요부(要部) 단면도를 나타낸다. 토출 헤드(30)의 하측(下側)에는, 노즐 플레이트(31)가 구비되어 있다. 노즐 플레이트(31)는 그 하면(노즐 형성면(31a))이 그린 시트(4G)의 상면(토출면(4Ga))과 거의 평행하게 형성되어 있다. 노즐 플레이트(31)는 그린 시트(4G)가 토출 헤드(30)의 바로 아래에 위치할 때, 노 즐 형성면(31a)과 토출면(4Ga) 사이의 거리(플래튼 갭(platen gap))를 소정의 거리(예를 들어, 600㎛)로 유지한다.
도 3에 있어서, 노즐 플레이트(31)의 하면(노즐 형성면(31a))에는, Y화살표 방향을 따라 배열된 복수의 노즐(N)로 이루어지는 한 쌍의 노즐 열(NL)이 형성되어 있다. 한 쌍의 노즐 열(NL)에는, 각각 1인치당 180개의 노즐(N)이 형성되어 있다. 또한, 도 3에서는, 설명의 형편 상, 1열당 10개의 노즐(N)만을 기재하고 있다.
한 쌍의 노즐 열(NL)에서는, Y화살표 방향으로부터 보아, 한쪽 노즐 열(NL)의 각 노즐(N)이 다른 쪽 노즐 열(NL)의 각 노즐(N)의 사이를 보간(補間)한다. 즉, 토출 헤드(30)는 Y화살표 방향으로, 1인치당 180개×2=360개의 노즐(N)을 갖는다(최대 해상도가 360dpi이다).
도 4에 있어서, 토출 헤드(30)의 상측에는, 유로로서의 공급 튜브(30T)가 연결되어 있다. 공급 튜브(30T)는 Z화살표 방향으로 연장되도록 배열 설치되어, 잉크 탱크(26)로부터의 금속 잉크(F)를 토출 헤드(30)에 공급한다.
각 노즐(N)의 상측에는, 공급 튜브(30T)에 연통하는 캐비티(32)가 형성되어 있다. 캐비티(32)는 공급 튜브(30T)로부터의 금속 잉크(F)를 수용하여, 대응하는 노즐(N)에 금속 잉크(F)를 공급한다. 캐비티(32)의 상측에는, 상하 방향으로 진동하여 캐비티(32) 내의 용적을 확대 및 축소하는 진동판(33)이 부착되어 있다. 진동판(33)의 상측에는, 노즐(N)에 대응하는 압전 소자(PZ)가 배열 설치되어 있다. 압전 소자(PZ)는 상하 방향으로 수축 및 신장(伸張)하여 진동판(33)을 상하 방향으로 진동시킨다. 상하 방향으로 진동하는 진동판(33)은 금속 잉크(F)를 소정 사이 즈의 액적(Fb)으로 하여 대응하는 노즐(N)로부터 토출시킨다. 토출된 액적(Fb)은 대응하는 노즐(N)의 반Z화살표 방향으로 비행하여, 그린 시트(4G)의 토출면(4Ga)에 착탄한다.
다음으로, 상기한 바와 같이 구성한 액적 토출 장치(20)의 전기적 구성을 도 5에 따라 설명한다.
도 5에 있어서, 제어 장치(50)는 CPU(50A), ROM(50B), RAM(50C) 등을 갖고 있다. 제어 장치(50)는 저장된 각종 데이터 및 각종 제어 프로그램에 따라, 스테이지(23)의 반송 처리, 캐리지(29)의 반송 처리, 토출 헤드(30)의 액적 토출 처리, 러버 히터(H)의 가열 처리 등을 실행한다.
제어 장치(50)에는, 각종 조작 스위치와 디스플레이를 가진 입출력 장치(51)가 접속되어 있다. 입출력 장치(51)는 액적 토출 장치(20)가 실행하는 각종 처리의 처리 상황을 표시한다. 입출력 장치(51)는 내부 배선(6)을 형성하기 위한 비트맵 데이터(배선용의 비트맵 데이터(BD))를 생성하고, 그 비트맵 데이터(BD)를 제어 장치(50)에 입력한다.
비트맵 데이터(BD)는 각 비트의 값(0 또는 1)에 따라 각 압전 소자(PZ)의 온(on) 또는 오프(off)를 규정한 데이터이다. 비트맵 데이터(BD)는 토출 헤드(30)(각 노즐(N))가 통과하는 묘화(描畵) 평면(토출면(4Ga)) 상의 각 위치에, 배선용의 액적(Fb)을 토출할 지의 여부를 규정한 데이터이다. 즉, 비트맵 데이터(BD)는 토출면(4Ga)에 규정된 내부 배선(6)의 목표 형성 위치에 배선용의 액적(Fb)을 토출시키기 위한 데이터이다.
제어 장치(50)에는, X축 모터 구동 회로(52)가 접속되어 있다. 제어 장치(50)는 구동 제어 신호를 X축 모터 구동 회로(52)에 출력한다. X축 모터 구동 회로(52)는 제어 장치(50)로부터의 구동 제어 신호에 응답하여, 캐리지(29)를 이동시키기 위한 X축 모터(MX)를 정전(正轉) 또는 역전(逆轉)시킨다. 제어 장치(50)에는, Y축 모터 구동 회로(53)가 접속되어 있다. 제어 장치(50)는 구동 제어 신호를 Y축 모터 구동 회로(53)에 출력한다. Y축 모터 구동 회로(53)는 제어 장치(50)로부터의 구동 제어 신호에 응답하여, 스테이지(23)를 이동시키기 위한 Y축 모터(MY)를 정전 또는 역전시킨다.
제어 장치(50)에는, 헤드 구동 회로(54)가 접속되어 있다. 제어 장치(50)는 소정의 토출 주파수에 동기(同期)시킨 토출 타이밍 신호(LT)를 헤드 구동 회로(54)에 출력한다. 제어 장치(50)는 각 압전 소자(PZ)를 구동하기 위한 구동 전압(COM)을 토출 주파수에 동기시켜 헤드 구동 회로(54)에 출력한다.
제어 장치(50)는 비트맵 데이터(BD)를 이용하여 소정의 주파수에 동기한 패턴 형성용 제어 신호(SI)를 생성하고, 패턴 형성용 제어 신호(SI)를 헤드 구동 회로(54)에 시리얼 전송한다. 헤드 구동 회로(54)는 제어 장치(50)로부터의 패턴 형성용 제어 신호(SI)를 각 압전 소자(PZ)에 대응시켜 차례로 시리얼/패럴렐 변환한다. 헤드 구동 회로(54)는 제어 장치(50)로부터의 토출 타이밍 신호(LT)를 받을 때마다, 시리얼/패럴렐 변환한 패턴 형성용 제어 신호(SI)를 래치(latch)하고, 패턴 형성용 제어 신호(SI)에 의해 선택되는 압전 소자(PZ)에 각각 구동 전압(COM)을 공급한다.
제어 장치(50)에는, 러버 히터 구동 회로(55)가 접속되어 있다. 제어 장치(50)는 구동 제어 신호를 러버 히터 구동 회로(55)에 출력한다. 러버 히터 구동 회로(55)는 제어 장치(50)로부터의 구동 제어 신호에 응답하여, 러버 히터(H)를 구동하여 스테이지(23)에 탑재 배치한 그린 시트(4G)를 미리 정한 온도가 되도록 가열 제어한다. 본 실시예에서는, 미리 정한 그린 시트(4G)의 온도는 토출 헤드(30)로부터 토출될 때의 금속 잉크(F)의 온도 이상 또한 금속 잉크(F)에 포함되는 액체 조성의 비점 미만(액체 조성 중 가장 비점이 낮은 온도 미만)의 온도로 되도록 제어되어 있다. 즉, 그린 시트(4G)를 토출 헤드(30)로부터 토출될 때의 금속 잉크(F)의 온도 이상으로 가열하여, 토출될 때는 토출 헤드(30)에서 건조하지 않고, 착탄한 액적(Fb)은 조속히 가열하여 건조시키는 동시에, 그린 시트(4G)를 액적(Fb)의 비점 미만으로 가열하여, 착탄한 액적(Fb)을 그린 시트(4G) 상에서 돌비(突沸)하지 않도록 한다.
예를 들어, 토출 헤드(30)가 실온 27℃일 때, 물 40%, 에틸렌글리콜 40%, 폴리에틸렌글리콜 30%로 이루어지는 수계 용매에, 은(Ag) 입자를 분산시킨 금속 잉크(F)의 경우에는, 물의 비점 100℃가 최저이기 때문에, 그린 시트(4G)의 온도는 27℃ 이상 100℃ 미만으로 제어된다. 또한, 테트라데칸으로 이루어지는 용매에, 은(Ag) 입자를 분산시킨 금속 잉크(F)의 경우에는, 테트라데칸의 비점이 253℃이기 때문에, 다른 용매를 포함하지 않으면 그린 시트(4G)의 온도는 27℃ 이상 253℃ 미만으로 제어된다.
다음으로, 상기 액적 토출 장치(20)를 이용한 그린 시트(4G)의 배선 패턴의 형성 방법에 대해서 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 토출면(4Ga)이 상측이 되도록 그린 시트(4G)를 스테이지(23)에 탑재 배치한다. 이 때, 스테이지(23)는 그린 시트(4G)를 캐리지(29)의 반Y화살표 방향으로 배치한다. 이 그린 시트(4G)는 비아홀(7)이 형성되고, 그 비아홀(7)에 비아 배선(8)이 이루어져 있어, 그 토출면(4Ga)에 내부 배선(6)을 형성하는 것으로 한다.
이 상태로부터, 액적(Fb)에 의한 내부 배선(6)의 배선 패턴을 형성하기 위한 비트맵 데이터(BD)가 입출력 장치(51)로부터 제어 장치(50)에 입력된다. 제어 장치(50)는 입출력 장치(51)로부터의 내부 배선(6)을 형성하기 위한 비트맵 데이터(BD)를 저장한다. 이 때, 제어 장치(50)는 러버 히터 구동 회로(55)를 통하여 스테이지(23)에 설치된 러버 히터(H)를 구동하여 스테이지(23)에 탑재 배치된 그린 시트(4G) 전체가 균일하게 소정의 온도가 되도록 가열 제어하고 있다. 즉, 그린 시트(4G)는 토출 헤드(30)로부터 토출될 때의 금속 잉크(F)의 온도 이상 또한 금속 잉크(F)에 포함되는 액체 조성의 비점 미만(액체 조성 중 가장 비점이 낮은 온도 미만)의 온도로 되도록 제어되어 있다.
예를 들어, 토출 헤드(30)가 실온 27℃일 때, 물 40%, 에틸렌글리콜 40%, 폴리에틸렌글리콜 30%로 이루어지는 수계 용매에, 은(Ag) 입자를 분산시킨 금속 잉크(F)의 경우에는, 물의 비점 100℃가 최저이기 때문에 그린 시트(4G)의 온도는 27℃ 이상 100℃ 미만으로 제어된다. 또한, 테트라데칸으로 이루어지는 용매에, 은(Ag) 미립자를 분산시킨 금속 잉크(F)의 경우에는, 테트라데칸의 비점이 253℃이 기 때문에, 다른 용매를 포함하지 않으면 그린 시트(4G)의 온도는 27℃ 이상 253℃ 미만으로 제어된다.
다음으로, 제어 장치(50)는 토출 헤드(30)가 그린 시트(4G)의 소정의 바로 위의 위치를 X화살표 방향으로 통과하도록, Y축 모터 구동 회로(53)를 통하여 Y축 모터(MY)를 구동하여 스테이지(23)를 반송한다. 그리고, 제어 장치(50)는 X축 모터 구동 회로(52)를 통하여 X축 모터(MX)를 구동하여 토출 헤드(30)의 주사(왕동)(往動)를 개시시킨다.
제어 장치(50)는, 토출 헤드(30)의 주사(왕동)를 개시시키면, 비트맵 데이터(BD)에 의거하여 패턴 형성용 제어 신호(SI)를 생성하여, 패턴 형성용 제어 신호(SI)와 구동 전압(COM)을 헤드 구동 회로(54)에 출력한다. 즉, 제어 장치(50)는 헤드 구동 회로(54)를 통하여 각 압전 소자(PZ)를 구동 제어하고, 내부 배선(6)을 형성하기 위한 착탄 위치에 토출 헤드(30)가 위치할 때마다, 선택된 노즐(N)로부터 액적(Fb)을 토출시킨다.
그리고, 본 실시예에서는, 도 7 및 도 8의 (a)∼(d)에 나타낸 바와 같이, 토출되는 각 액적(Fb)은 대응하는 내부 배선(6)을 형성하기 위한 착탄 위치에 차례로 착탄된다.
상세하게 설명하면, 본 실시예에서는, 패턴 형성을 위해 먼저 착탄하여 배치된 액적(Fb)이 일부 건조되어 그린 시트(4G)에 대하여 도 6의 (c)에 나타낸 고정(피닝)된 상태(자체의 젖어 퍼짐을 정지한 상태)로서, 그 앞서의 액적(Fb)에 대하여, 다음의 토출 헤드(30)로부터 토출되어 그린 시트(4G)에 착탄하는 액적(Fb)은 그 일부가 겹치도록, 도 7 및 도 8의 (a)에 일점쇄선으로 나타낸 위치에, 토출 헤드(30)로부터 토출되도록 되어 있다.
즉, 토출 헤드(30)로부터 토출시키는 액적(Fb)의 토출 타이밍은 액적(Fb)이 토출 헤드(30)로부터 토출되어 그린 시트(4G)에 고정(피닝)되기에 필요로 하는 시간과, 토출 헤드(30)가 앞서의 액적(Fb)을 토출한 후, 다음의 액적(Fb)의 일부가 앞서의 액적(Fb)과 겹치는 토출 위치에 도달할 때까지 필요로 하는 이동 시간 등에 의해 결정된다. 따라서, 그린 시트(4G)의 가열 온도, 토출 헤드(30)의 이동 속도 등으로부터 미리, 실험 등으로 토출 타이밍(토출 간격 시간)을 설정하고 있다.
또한, 테트라데칸으로 이루어지는 용매에, 은(Ag) 입자를 분산시킨 금속 잉크(F)의 경우, 한 방울당 액적 중량을 5ng로 하고, 그린 시트(4G)의 온도를, 27℃의 실온(즉, 토출 헤드(30)로부터 토출될 때의 금속 잉크(F)의 온도), 150℃, 200℃로 각각 설정하여 착탄한 후 고정될 때까지의 시간을 실험하여 구했다.
그 결과, 실온(27℃)의 경우에는 고정될 때까지 3000μsec, 150℃의 경우에는 고정될 때까지 495μsec, 200℃의 경우에는 고정될 때까지 330μsec로 되었다. 따라서, 고정될 때까지의 시간은 27℃의 실온보다도, 그린 시트(4G)를 비점 미만으로 가열한 쪽이 훨씬 짧은 것을 알 수 있다.
이에 따라, 이 경우에는, 토출 타이밍(토출 간격 시간)은 그린 시트(4G)의 온도가 150℃의 경우에는 495μsec 또는 그린 시트(4G)의 온도가 200℃의 경우에는 330μsec에 의거하여 설정되게 된다.
따라서, X화살표 방향으로 왕동하면서 액적(Fb)을 소정의 타이밍(토출 간격 시간)으로 토출시키고 있을 때, 먼저 그린 시트(4G)에 착탄한 액적(Fb)은 그린 시트(4G)가 상기한 조건에 의해 가열되어 있기 때문에, 즉시 건조가 개시되어 조속히 건조되어 간다.
그리고, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 액적(Fb)이 그린 시트(4G)에 대하여 고정되는 상태가 되면, 그 고정 상태에 들어간 액적(Fb)에 대하여, 그 일부가 겹치도록, 다음의 액적(Fb)은 도 8의 (c)의 일점쇄선으로 나타낸 위치에 착탄하여 배치된다. 이 때, 고정 상태에 있는 앞서의 액적(Fb)은 그 일부가 겹치도록 착탄 배치된 다음의 액적(Fb)에 끌어당겨지지 않는다. 또한, 일부가 겹치도록 착탄 배치된 다음의 액적(Fb)은, 그 겹치지 않는 부분은 그린 시트(4G)가 가열되어 있기 때문에, 즉시 건조가 개시되어 조속히 건조되어 고정 상태가 된다. 따라서, 앞서의 액적(Fb)에 다음의 액적(Fb)이 끌어당겨지지 않는다.
그 결과, 토출 헤드(30)를 X화살표 방향으로 이동시켜, 내부 배선(6)을 형성하기 위한 착탄 위치에 차례로 착탄하는 액적(Fb)은 그 착탄 위치로부터 편이(偏移)하지 않고 건조되기 때문에, 도 8의 (d)에 나타낸 바와 같은, 내부 배선(6)을 형성하기 위한 배선용 패턴(P)이 형성된다. 또한, 그린 시트(4G)를 가열했기 때문에, 착탄한 액적(Fb)은 조속히 건조되어 고정 상태에 들어가기 때문에, 다음으로 착탄시키는 액적(Fb)의 토출 타이밍을 짧게 할 수 있고, 내부 배선(6)을 형성하기 위한 배선용 패턴(P)을 단시간으로 형성할 수 있다. 또한, 그린 시트(4G)의 가열 온도는 액적(Fb)의 비점 미만의 온도로 제어되어 있기 때문에, 착탄한 액적(Fb)이 돌비하여 배선용 패턴(P)의 형성이 불능(不能)으로 되지 않는다.
제어 장치(50)는 토출 헤드(30)가 그린 시트(4G)의 에지로부터 에지까지의 주사를 완료하면, 즉, 토출 헤드(30)를 X화살표 방향으로 주사(왕동)시켜, 1회째의 액적(Fb)의 동작이 완료되면, 내부 배선(6)을 형성하기 위한 그린 시트(4G) 상의 새로운 위치에 액적(Fb)을 토출시키기 때문에, Y축 모터 구동 회로(53)를 통하여 Y축 모터(MY)를 구동하여 스테이지(23)를 Y방향으로 소정의 양만큼 반송시킨 후, 토출 헤드(30)를 반X화살표 방향으로 주사(복동(復動))시킨다.
토출 헤드(30)의 주사(복동)를 개시시키면, 제어 장치(50)는 상기와 마찬가지로 비트맵 데이터(BD)에 의거하여 헤드 구동 회로(54)를 통하여 각 압전 소자(PZ)를 구동 제어하고, 내부 배선(6)을 형성하기 위한 착탄 위치에 토출 헤드(30)가 위치할 때마다, 선택된 노즐(N)로부터 액적(Fb)을 토출시킨다. 이 경우에도, 상기와 마찬가지로, 먼저 그린 시트(4G)에 착탄한 액적(Fb)은 그린 시트(4G)가 가열되어 있기 때문에, 즉시 건조가 개시되어 조속히 건조되어 간다. 그리고, 액적(Fb)이 그린 시트(4G)에 대해 고정되는 상태가 되면, 그 고정 상태에 들어간 액적(Fb)에 대하여, 그 일부가 겹치도록, 다음의 액적(Fb)이 착탄하여 배치된다.
이후, 토출 헤드(30)를 X화살표 방향 및 반X화살표 방향으로 왕복동(往復動)시키는 동시에, 스테이지(23)를 Y화살표 방향으로 반송시키고, 토출 헤드(30)의 왕복동 중에 액적(Fb)을 비트맵 데이터(BD)에 의거하는 타이밍으로 토출시키는 동작을 반복한다. 이것에 의해, 그린 시트(4G) 상에는, 착탄한 액적(Fb)에 의한 내부 배선(6)의 배선용 패턴(P)이 묘화(描畵)된다.
또한, 테트라데칸(비점 253℃)으로 이루어지는 용매에, 은(Ag) 입자를 분산 시킨 금속 잉크(F)의 액적(Fb)에 대해서, 한 방울당 액적 중량을 5ng으로 한 경우의 유리 기판의 온도, 토출 간격 시간의 조건을 변경하여 유리 기판에 배선 패턴(P)을 형성하는 실험을 행했다. 도 9, 도 10, 도 11은 그 유리 기판의 온도, 토출 간격 시간의 조건을 변경하여 얻어진 각 배선 패턴(P)을 나타내는 도면이다.
도 9의 (a)는 유리 기판의 온도를 27℃의 실온, 토출 간격 시간을 450μsec의 경우의 배선 패턴(P), 도 9의 (b)는 유리 기판의 온도를 27℃의 실온, 토출 간격 시간을 550μsec의 경우의 배선 패턴(P)을 나타낸다. 어떤 경우에도, 배선 패턴(P)에 벌지(bulge)(B)가 발생하여, 정밀한 패턴은 얻을 수 없었다. 이것은 실온(27℃)의 경우에는, 액적(Fb)이 고정되는 데에 3000μsec를 필요로 하기 때문에 액적(Fb)끼리가 끌어당기는 힘이 생겨 한쪽으로 집중하기 때문이다.
도 10의 (a)는 유리 기판의 온도를 150℃, 토출 간격 시간을 450μsec의 경우의 배선 패턴(P), 도 10의 (b)는 유리 기판의 온도를 150℃, 토출 간격 시간을 550μsec의 경우의 배선 패턴(P)을 나타낸다. 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 150℃, 450μsec의 경우에는, 액적(Fb)이 고정되는 데에 495μsec를 필요로 하기 때문에, 배선 패턴(P)에 벌지(B)가 발생하여 정밀한 패턴(P)은 얻을 수 없었다. 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 150℃, 550μsec의 경우에는, 벌지(B)도 발생하지 않고, 정밀한 배선 패턴(P)으로 된다.
도 11의 (a)는 유리 기판의 온도를 200℃, 토출 간격 시간을 450μsec의 경우의 배선 패턴(P), 도 11의 (b)는 유리 기판의 온도를 200℃, 토출 간격 시간을 550μsec의 경우의 배선 패턴(P)을 나타낸다. 어떤 경우에도, 배선 패턴(P)에 벌 지(B)가 발생하지 않았다. 이것은 200℃의 경우에는, 액적(Fb)이 고정되는 데에 330μsec를 필요로 하고, 어떤 경우도, 이미 고정된 상태에 있기 때문에, 벌지(B)가 없는 정밀한 패턴을 얻을 수 있다.
여기서, 상기 3종류 각 기판의 온도 조건에서, 벌지(B)가 발생하지 않는 200㎝의 패턴을 형성할 경우에 필요로 하는 시간은 이하와 같다.
현재, 액적(Fb)을 20㎛의 간격으로 배치하면, 액적(Fb)은 100000회 토출할 필요가 있다. 그리고, 액적(Fb)이 고정되는 데에 필요로 하는 시간은 실온(27℃)의 경우에는 3000μsec, 150℃의 경우에는 495μsec, 200℃의 경우에는 330μsec이다.
벌지(B)가 발생하지 않은 200㎝의 패턴을 형성할 경우에 필요로 하는 시간은 실온(27℃)의 경우에는, 300sec(=100000×3000μsec), 150℃의 경우에는, 49.5sec(=100000×495μsec), 200℃의 경우에는, 30sec(=100000×330μsec)로 된다.
이것으로부터, 기판의 온도가 테트라데칸의 비점에 근접할수록 패턴 형성 속도가 향상되는 것을 알 수 있다.
또한, 물 40%, 에틸렌글리콜 40%, 폴리에틸렌글리콜 30%로 이루어지는 수계 용매에, 은(Ag) 입자를 분산시킨 금속 잉크(F)의 액적(Fb)에 대해서, 유리 기판의 온도의 조건을 변경하여 유리 기판에 배선 패턴(P)을 형성하는 실험을 행했다.
이 때, 유리 기판의 온도가 80℃, 100℃의 경우에는, 물의 돌비가 발생하지 않고, 균일한 배선 패턴(P)을 얻을 수 있었다.
또한, 그린 시트(4G)의 온도가 120℃의 경우에는, 물이 돌비하여 일부가 파단(破斷)된 불균일한 배선 패턴(P)으로 되었다.
또한, 유리 기판의 온도가 20℃, 40℃, 60℃의 경우에는, 돌비하지는 않지만, 액적(Fb)은 고정 상태가 아니기 때문에, 액적끼리가 표면장력에 의해 끌어당기는 힘이 아직 강하여 기능액이 국소적으로 집중하는 현상이 일어나고, 배선 패턴(P)을 형성할 수 없는 상태로 되었다. 즉, 온도가 낮을수록 패턴(P)을 형성할 수 없었다.
다음으로, 상기한 바와 같이 구성한 실시예의 효과를 이하에 기재한다.
(1) 상기 실시예에 의하면, 토출 헤드(30)로부터 토출될 때의 금속 잉크(F)의 온도 이상으로 그린 시트(4G)를 가열했기 때문에, 착탄한 액적(Fb)은 조속히 가열되어 건조되도록 했기 때문에, 다음으로 착탄시키는 액적(Fb)의 토출 타이밍을 짧게 할 수 있고, 배선용 패턴(P)을 단시간으로 형성할 수 있다.
(2) 상기 실시예에 의하면, 그린 시트(4G)의 가열 온도는 액적(Fb)의 비점 미만의 온도로 제어되어 있기 때문에, 착탄한 액적(Fb)이 돌비하지 않는다. 따라서, 고밀도·고정밀한 배선용 패턴(P)을 형성할 수 있다.
(3) 상기 실시예에 의하면, 앞서의 착탄한 액적(Fb)이 고정 상태에 들어갔을 때, 그 일부와 겹치도록, 다음의 액적(Fb)을 착탄하여 배치하도록 했다. 따라서, 고정 상태에 있는 앞서의 액적(Fb)은 그 일부가 겹치도록 착탄 배치된 다음의 액적(Fb)에 끌어당겨지지 않고 고밀도·고정밀한 배선용 패턴(P)이 형성된다.
(4) 상기 실시예에 의하면, 러버 히터(H)에 의해, 그린 시트(4G)의 상면 전 체가 균일하게 소정의 온도가 되도록 가열했다. 따라서, 그린 시트(4G)에 착탄 배치된 액적(Fb)은 외주부로부터 증발하여 중앙부에 비해 외주부에서의 고형분(입자) 농도가 빠르게 포화 농도에 이르러, 그린 시트(4G)의 면 방향을 따르는 자체의 젖어퍼짐을 정지한다. 즉, 착탄 배치된 액적(Fb)은 외주부로부터 고정 상태가 되기 때문에, 착탄 시의 외형 형상이 변형되지 않는다. 그 결과, 고밀도·고정밀한 패턴을 형성할 수 있다.
(5) 상기 실시예에 의하면, 착탄한 액적(Fb)이 고정되는 시간을 미리 구하고, 그 시간을 토출 간격 시간으로 하여 액적(Fb)을 토출하도록 하고 있기 때문에, 확실히 액적이 고정 상태가 된 후에, 다음의 액적을 토출시킬 수 있다.
또한, 상기 실시예는 이하와 같이 변경할 수도 있다.
·상기 실시예에서는, 앞서의 액적(Fb)에 대하여, 일부 겹쳐서 액적(Fb)을 착탄 배치할 때, 앞서의 액적(Fb)이 그린 시트(4G)에 고정 상태가 된 후에, 착탄 배치하도록 했지만, 앞서의 액적(Fb)이 그린 시트(4G)에 고정 상태가 되기 전에, 다음의 액적(Fb)을 착탄 배치하도록 하여 실시할 수도 있다.
·상기 실시예에서는, 앞서의 액적(Fb)에 대하여, 그 일부 겹치도록 다음의 액적(Fb)을 착탄 배치하도록 실시했지만, 일부 겹치지 않도록 다음의 액적(Fb)을 착탄 배치하도록 실시할 수도 있다.
·상기 실시예에서는, 고정을 위한 최초의 액적(Fb)은 먼저 착탄한 액적(Fb)에 대하여, 그 착탄 직경의 절반의 피치로 겹치도록 했지만, 일부 겹쳐지면, 그 겹침 상태는 적절하게 변경하여 실시할 수도 있다.
·상기 실시예에서는, 순차(順次) 토출한 액적(Fb)에 대하여 차례로 일부가 겹치도록, 착탄 배치하여 배선용 패턴(P)을 형성했다. 이것을, 예를 들어, 도 12의 (a)∼(f)에 나타낸 바와 같은 순서로 액적(Fb)을 토출하여 배선용 패턴(P)을 형성할 수도 있다.
즉, 도 12의 (a)에 나타낸 바와 같이, 패턴 형성을 위해 앞서의 액적(Fb)이 소정의 위치에 착탄 배치되면, 착탄한 액적(Fb)으로부터 이간한 일점쇄선으로 나타낸 착탄 위치(A1)에 다음의 액적(Fb)을 착탄 배치한다. 착탄 위치(A1)에 액적(Fb)을 배치하면, 다음으로 토출하는 액적(Fb)을, 최초에 배치한 액적(Fb)에 그 일부가 겹치도록, 도 12의 (b)에 일점쇄선으로 나타낸 착탄 위치(A2)에 착탄 배치한다.
착탄 위치(A2)에 액적(Fb)을 배치하면, 다음으로 토출하는 액적(Fb)을, 착탄 위치(A1)에 배치한 액적(Fb)에 그 일부가 겹치도록, 도 12의 (c)에 일점쇄선으로 나타낸 착탄 위치(A3)에 착탄 배치한다. 이후, 마찬가지로, 도 12의 (d), (e)에 나타낸 순서로, 착탄 위치(A4, A5)에 액적(Fb)을 착탄 배치하면, 도 12의 (f)에 나타낸 바와 같은, 액적(Fb)에 의한 내부 배선(6)의 배선용 패턴(P)을 묘화할 수 있다.
·상기 실시예에서는, 기능액을 금속 잉크(F)로서 구체화했다. 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 액정 재료를 함유한 기능액으로 구체화할 수도 있다. 즉, 패턴을 형성하기 위해 토출시키는 기능액이면 된다.
·상기 실시예에서는, 기체를, LTCC 다층 기판(2)을 구성하는 저온 소성 기판(4)인 그린 시트(4G)에 형성하는 배선 패턴으로 구체화했다. 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 유리 등, 그 외의 기판에 액적 토출 장치를 사용하여 패턴을 형성할 수도 있다.
·상기 실시예에서는, 그린 시트(4G)의 가열 온도를 금속 잉크(F)에 포함되는 복수의 액체 조성 중 가장 비점이 낮은 온도 미만의 온도로 되도록 했다. 그러나, 가장 비점이 낮은 액체 조성이 돌비해도 패턴의 형상에 영향을 주지 않을 정도의 낮은 농도의 것이라면 이것을 무시하고, 돌비에 의해 패턴의 형상에 영향을 줄 정도의 농도의 것 중에서, 가장 비점이 낮은 온도를 선정하여, 그 선정한 온도 미만의 온도로 되도록 실시할 수도 있다. 이에 따라, 액적(Fb)에 대하여 더 최적한 또한 효율적인 건조를 행할 수 있다.
·상기 실시예에서는, 액적 토출 수단을 압전 소자 구동 방식의 액적 토출 헤드(30)로 구체화했다. 이것에 한정되지 않고, 액적 토출 헤드를 저항 가열 방식이나 정전 구동 방식의 토출 헤드로 구체화할 수도 있다.
도 1은 회로 모듈의 측단면도.
도 2는 액적 토출 장치의 전체 사시도.
도 3은 액적 토출 헤드를 그린 시트 측으로부터 본 하면도(下面圖).
도 4는 액적 토출 헤드의 요부 측단면도.
도 5는 액적 토출 장치의 전기적 구성을 설명하기 위한 전기 블록 회로도.
도 6의 (a)∼(e)는 착탄한 액적의 거동(擧動)을 설명하기 위한 설명도로서, (a)는 착탄 직후의 액적의 형상을 나타내는 도면, (b)는 건조하면서 외측 방향으로 젖어 퍼지고 있는 상태의 액적의 형상을 나타내는 도면, (c)는 액적이 그린 시트에 고정 상태에 들어간 상태의 액적의 형상을 나타내는 도면, (d)는 고정 상태에 들어가 두께 방향으로 건조되고 있는 상태의 액적의 형상을 나타내는 도면, (e)는 건조된 상태의 액적의 형상을 나타내는 도면.
도 7은 패턴 형성의 작용을 설명하기 위한 설명도.
도 8의 (a)∼(d)는 패턴 형성의 액적의 토출 순서를 나타내는 도면.
도 9는 용매가 테트라데칸인 금속 잉크의 액적을 유리 기판에 토출하여 형성된 배선 패턴의 도면으로서, (a) 및 (b)는 각각 유리 기판의 온도, 토출 간격 시간의 조건을 변경하여 형성된 배선 패턴의 도면.
도 10은 용매가 테트라데칸인 금속 잉크의 액적을 유리 기판에 토출하여 형성된 배선 패턴의 도면으로서, (a) 및 (b)는 각각 유리 기판의 온도, 토출 간격 시간의 조건을 변경하여 형성된 배선 패턴의 도면.
도 11은 용매가 테트라데칸인 금속 잉크의 액적을 유리 기판에 토출하여 형성된 배선 패턴의 도면으로서, (a) 및 (b)는 각각 유리 기판의 온도, 토출 간격 시간의 조건을 변경하여 형성된 배선 패턴의 도면.
도 12의 (a)∼(f)는 그 밖의 순서로 패턴의 형성을 나타내는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 회로 모듈 2: LTCC 다층 기판
4: 저온 소성 기판 4G: 기체(基體)로서의 그린 시트
6: 내부 배선 20: 액적 토출 장치
23: 스테이지 30: 액적 토출 헤드
50: 제어 장치 F: 기능액으로서의 금속 잉크
Fb: 액적 PZ: 압전 소자
P: 패턴 H: 러버 히터(rubber heater)

Claims (10)

  1. 기능 재료를 포함하는 기능액을 기체(基體)를 향하여 토출하고, 상기 기체에 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법으로서,
    상기 기체의 표면 온도를 토출 시의 기능액의 온도 이상 또한 기능액에 포함되는 액체 조성의 비점(沸點) 미만의 온도로 되도록 기체를 가열하는 제 1 공정과,
    상기 기체를 가열한 상태에서, 상기 기능액의 액적을 상기 기체에 토출시켜 패턴을 형성하는 제 2 공정으로 이루어지고,
    상기 제 2 공정에서, 상기 기체에 착탄한 앞서의 액적의 일부분에 겹치도록 액적을 토출할 때, 상기 앞서 착탄한 액적의 외경이 변화하지 않게 된 후에, 토출시키는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 공정은 상기 기체의 표면 온도가 상기 기체에 착탄한 액적의 중앙부에 비해 외주부(外周部)에서의 고형분 농도가 빠르게 포화 농도에 이르는 온도로 되도록, 상기 기체를 가열하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 공정에서 형성되는 패턴은, 적어도, 착탄한 인접하는 액적끼리의 일부분이 겹치도록 액적을 토출시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 공정은 상기 표면 온도에 대한 착탄한 액적의 외경이 변화하지 않게 될 때까지의 시간을 상기 액적의 토출 간격 시간으로 하여, 상기 토출 간격 시간 이상으로 액적을 토출하도록 한 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체는 세라믹 입자와 수지로 구성되고,
    상기 기능액은 금속 입자를 포함하는 액체인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능액에 포함되는 액체 조성의 비점은 상기 액체 조성 중 가장 비점이 낮은 액체의 비점인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능액에 포함되는 액체 조성의 비점은 상기 액체 조성 중에서, 돌비(突沸)하여 패턴 형성에 영향을 주는 농도인 것 중에서 가장 비점이 낮은 액체의 비점인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  9. 회로 소자를 실장하는 동시에 그 실장한 회로 소자에 대하여 전기적으로 접속된 배선이 형성된 회로 기판에 있어서,
    상기 배선은 제 1 항에 기재된 패턴 형성 방법으로 형성한 것을 특징으로 하는 회로 기판.
  10. 제 1 항에 기재된 패턴 형성 방법으로 형성한 회로 기판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 기판.
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