(57)【要約】【課題】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パターン形成方法及び回路基板を提供する。【解決手段】グリーンシート４Ｇはステージ２４に設けたラバーヒータＨにて加熱される。そして、グリーンシート４Ｇは、吐出時の機能液の温度以上かつ液滴の沸点未満の温度に加熱制御され。この加熱された条件で、液滴吐出ヘッド３０から液滴をグリーンシート４Ｇ上に吐出する。グリーンシート４Ｇに着弾した液滴は、突沸することなく速やかに乾燥される。【選択図】図２
2008135599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能材料を含む機能液の液滴を基体に向かって順次吐出し、前記基体の表面にパターンを
形成するパターン形成方法であって、
前記基体の表面温度を、吐出時の機能液の温度以上かつ機能液に含まれる液体組成の沸
点未満の温度に加熱する第１の行程と、
前記基体を前記表面温度に加熱した状態で、前記機能液の液滴を前記基体に吐出させて
パターンを形成する第２の行程と
からなるパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１のパターン形成方法において、
前記第１の行程は、前記基体の表面温度が前記基体に着弾した液滴の中央部に比べて外
周部における固形分濃度が速く飽和濃度に達する温度となるように、前記基体を加熱する
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のパターン形成方法において、
前記第２の行程で形成されるパターンは、少なくとも、着弾した隣接の液滴同士の一部
分が重なるように液滴を吐出させて形成することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載のパターン形成方法において、
前記基体に着弾した先の液滴の一部分に重なるように液滴を吐出する際、前記先に着弾
した液滴の外径が変化しなくなった後に、吐出させることを特徴とするパターン形成方法
。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載のパターン形成方法において、
前記第２行程は、前記表面温度に対する着弾した液滴の外径が変化しなくなるまでの時
間を予め求め、前記時間を前記液滴の吐出間隔時間とし、前記吐出間隔時間以上で液滴を
順次吐出するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載のパターン形成方法において、
前記基体は、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。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載のパターン形成方法において、
機能液に含まれる液体組成の沸点は、液体組成中の最も沸点の低い液体組成の沸点であ
ることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１に記載のパターン形成方法において、
機能液に含まれる液体組成の沸点は、液体組成の中であって、突沸してパターン形成に
影響を与える濃度のもの中から最もの沸点の低い液体組成の沸点であることを特徴とする
パターン形成方法。
【請求項９】
回路素子を実装するとともにその実装した回路素子に対して電気的に接続された配線が形
成された回路基板において、
前記配線は、請求項１〜８のいずれか１に記載のパターン形成方法で形成したことを特
徴とする回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法及び回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴吐出装置を使用して機能液を液滴として吐出させて基板上に線状のパターン
を形成することが知られている（例えば、特許文献１）。
一般に、液滴吐出装置は、ステージに載置した基板と、機能材料を含有した機能液を液
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）と液滴吐出ヘッドを２次元
的に相対移動させる機構を備えている。そして、液滴吐出ヘッドから吐出させた液滴を基
板表面の任意の位置に配置させる。このとき、基板表面に順次配置される各液滴について
、その液滴の濡れ拡がる範囲が互いに重なるように液滴を順次配置することにより、基板
表面に隙間無く機能液で覆われた線状パターンを形成することができる。
【０００３】
ところで、基板表面が、機能液に対して撥液性を有している場合には、基板表面と機能
液とが引き合う力よりも、互いに接する液滴同士が表面張力によって引き合う力が強く、
機能液が局所的に集中するといった現象が起こる。このような局所的な集中が生じると、
基板表面が機能液で均一に覆われなくなり、最悪な場合には、基板表面の一部が機能液の
欠如のため露出するといった問題が生じる。
【０００４】
また、液滴吐出装置にて部品に製品番号等の所望の印刷を行うために、予め部品を約６
０℃程度に加熱しておき、配置された液滴が滲む前にその液滴の溶媒を乾燥させて滲みの
ないパターンを形成させる技術が提案されている（特許文献２）。
【０００５】
さらに、基板温度を６０℃以上加熱して吐出溶媒を速やかに乾燥させて液晶素子の基板
間を調整するスペーサを配置することが提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００５−３４８３５号  公報
【特許文献２】特開２００４−３０６３７２号  公報
【特許文献３】特開平１１−２８１９８５号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２及び特許文献３は、着弾した液滴の乾燥速度に着目している
だけで、着弾後の液滴の挙動を考慮していなかった。つまり、基板温度が高い場合、着弾
した液滴が着弾と同時に突沸してしまい基板上にパターンが形成されない現象が発生し、
高密度・高精細のパターン形成が要求される配線パターンの形成には問題があった。
【０００７】
また、順次配置される各液滴の吐出タイミングについて考慮されていないため、場合に
よっては、液滴同士が表面張力によって引き合う力がいまだ強く機能液が局所的に集中す
るといった現象が起こり、高精度のパターン形成が要求される配線パターンの形成には問
題があった。
【０００８】
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パターン形成方法及び回路基板を提供する
ことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のパターン形成方法は、機能材料を含む機能液の液滴を基体に向かって順次吐出
し、前記基体の表面にパターンを形成するパターン形成方法であって、前記基体の表面温
度を、吐出時の機能液の温度以上かつ機能液に含まれる液体組成の沸点未満の温度に加熱
する第１の行程と、前記基体を前記表面温度に加熱した状態で、前記機能液の液滴を前記
基体に吐出させてパターンを形成する第２の行程とからなる。
【００１０】
本発明のパターン形成方法によれば、基体に着弾した液滴を基体上で突沸させることな
く直ちに乾燥させることができることから、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。
【００１１】
このパターン形成方法において、前記第１の行程は、前記基体の表面温度が前記基体に
着弾した液滴の中央部に比べて外周部における固形分濃度が速く飽和濃度に達する温度と
なるように、前記基体を加熱する。
【００１２】
このパターン形成方法によれば、先の液滴は、外周部から基体に対して固定状態になる
ことから、先の液滴の着弾時の外形形状が変形されることはない。その結果、高密度・高
精細なパターンを形成することができる。
【００１３】
このパターン形成方法において、前記第２の行程で形成されるパターンは、少なくとも
、着弾した隣接の液滴同士の一部分が重なるように液滴を吐出させて形成する。
このパターン形成方法によれば、短時間に連続したパターンを高密度・高精細に形成す
ることができる。
【００１４】
このパターン形成方法において、前記基体に着弾した先の液滴の一部分に重なるように
液滴を吐出する際、前記先に着弾した液滴の外径が変化しなくなった後に、吐出させる。
このパターン形成方法によれば、先の液滴は、基体に対して固定状態になることから、
次の液滴に引き寄せられることがない。
【００１５】
このパターン形成方法において、前記第２行程は、前記表面温度に対する着弾した液滴
の外径が変化しなくなるまでの時間を予め求め、前記時間を前記液滴の吐出間隔時間とし
、前記吐出間隔時間以上で液滴を順次吐出する。
【００１６】
このパターン形成方法によれば、確実に基体に対して液滴が固定状態になった後に、次
の液滴が吐出されることから、液滴同士が引き合ってパターンの形状を損なわせることは
ない。
【００１７】
このパターン形成方法において、前記基体は、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、機能材料として金属粒子を分散させた液体であ
る。
【００１８】
このパターン形成方法によれば、多孔質性基板上に金属膜からなるパターンを形成する
ことができる。
このパターン形成方法において、機能液に含まれる液体組成の沸点は、液体組成中の最
もの沸点の低い液体組成の沸点である。
【００１９】
このパターン形成方法によれば、液滴を基体上で突沸させることなく確実に乾燥させる
ことができる。
このパターン形成方法において、機能液に含まれる液体組成の沸点は、液体組成の中で
あって、突沸してパターン形成に影響を与える濃度のもの中から最も沸点の低い液体組成
の沸点である。
【００２０】
このパターン形成方法によれば、液滴に対してより最適かつ効率のよい乾燥が行える。
本発明の回路基板は、回路素子を実装するとともにその実装した回路素子に対して電気
的に接続された配線が形成された回路基板において、前記配線は、請求項１〜８のいずれ
か１に記載のパターン形成方法で形成した。
【００２１】
本発明の回路基板によれば、より生産性を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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、その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）に描画する配線パターンの形成に具
体化した一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
【００２３】
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の断面図を示し、回路モジュール１は、板状に形成された
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
れた半導体チップ３とを有している。
【００２４】
ＬＴＣＣ多層基板２は、シート状に形成された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）の焼結体であって、そ
の厚みが数百μｍで形成されている。
【００２５】
各低温焼成基板４には、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、該ビアホール７
に充填されたビア配線８と、がそれぞれ回路設計に基づいて適宜形成されている。
【００２６】
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を利用した配線パターン形成方法によって形成さ
れる。
【００２７】
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た基台２１を有している。
基台２１の上面には、その長手方向（Ｙ矢印方向）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（以下、単にグリーンシート４Ｇという。）を載置する
。載置部２４は、載置された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。前記ステージ
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に載置されたグリーンシ
ート４Ｇは、その上面全体がラバーヒータＨにて所定の温度に加熱されるようになってい
る。
【００２８】
基台２１には、Ｙ矢印方向と直交する方向（Ｘ矢印方向）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を貯留し、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。そして、吐出ヘッド３０に供給された金属インクＦは、吐出ヘッド３０から液滴
Ｆｂ（図４参照）となってグリーンシート４Ｇに向かって吐出されるようになっている。
【００２９】
金属インクＦは、機能材料としての金属粒子、例えば粒径が数ｎｍの機能材料としての
金属微粒子を溶媒に分散させた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。０．１μｍより大きいと吐出ヘッド３０の吐出ノズルＮに目詰まりが
生じるおそれがある。また、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。
【００３０】
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。
【００３１】
例えば、水（沸点１００℃）４０％、エチレングリコール（沸点１９８℃）４０％、ポ
リエチレングリコール＃１０００（分解温度１６８℃）３０％からなる水系溶媒に、銀（
Ａｇ）の粒子を分散させた金属インクＦが考えられる。また、テトラデカン（沸点２５３
℃）からなる溶媒に、金属微粒子（Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｎなどの粒子）を分散させた金
属インクＦが考えられる。
【００３２】
金属インクＦの液滴Ｆｂは、加熱されると溶媒あるいは分散媒の一部を蒸発させてその
表面の外縁を増粘させる。つまり、中央部に比べて外周部における固形分（粒子）濃度が
速く飽和濃度に達することから表面の外縁から増粘していく。外縁の増粘した金属インク
Ｆ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（ピニングする）
。
【００３３】
図６（ａ）〜（ｅ）は、グリーンシート４Ｇに着弾した液滴Ｆｂが、乾燥されてグリー
ンシート４Ｇに固定するまでの挙動を説明するための図である。着弾した液滴Ｆｂは、図
６（ａ）に示す着弾直後の半球状の形状から、図６（ｂ）に示すように、乾燥されながら
少しずつ濡れ拡がる。このとき、液滴Ｆｂは溶媒を蒸発し表面の外縁を増粘ながら濡れ拡
がる。そして、粘度がさらに増して、図６（ｃ）に示す液滴Ｆｂが濡れ拡がりが停止する
と、液滴Ｆｂは、以後、図６（ｄ）（ｅ）に示すように、厚み方向の乾燥が顕著になる。
【００３４】
そして、図６（ｃ）に示すピニングされた状態の金属インクＦは、グリーンシート４Ｇ
に固定され重ね打ちされても、グリーンシート４Ｇに対して固定状態になっており、液滴
Ｆｂの外径が変化しなくなっているため、次の液滴Ｆｂに引き寄せられることはない。
【００３５】
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。
【００３６】
図３は吐出ヘッド３０をグリーンシート４Ｇ側から見た図を示し、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（ノズル形成面３１ａ）がグリーンシート４Ｇの上面（
吐出面４Ｇａ）と略平行に形成されている。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（プラテンギャップ）を所定の距離（例えば、６００μｍ）に保持する。
【００３７】
図３において、ノズルプレート３１の下面（ノズル形成面３１ａ）には、Ｙ矢印方向に
沿って配列された複数のノズル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には、それぞれ１インチ当たりに１８０個のノズルＮが形成されている。な
お、図３では、説明の都合上、一列当りに１０個のノズルＮのみを記載している。
【００３８】
一対のノズル列ＮＬでは、Ｙ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、１インチ当りに１８０個×２＝３６０個のノズルＮを有する（最大解像度が３６
０ｄｐｉである）。
【００３９】
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。
【００４０】
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を収容して、対応するノ
ズルＮに金属インクＦを供給する。キャビティ３２の上側には、上下方向に振動してキャ
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、ノズルＮに対応する圧電素子ＰＺが配設されている。圧電素子ＰＺは、上下方
向に収縮及び伸張して振動板３３を上下方向に振動させる。上下方向に振動する振動板３
３は、金属インクＦを所定サイズの液滴Ｆｂにして対応するノズルＮから吐出させる。吐
出された液滴Ｆｂは、対応するノズルＮの反Ｚ矢印方向に飛行して、グリーンシート４Ｇ
の吐出面４Ｇａに着弾する。
【００４１】
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、格納された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。
【００４２】
制御装置５０には、各種操作スイッチとディスプレイを有した入出力装置５１が接続さ
れている。入出力装置５１は、液滴吐出装置２０が実行す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（配線用のビッ
トマップデータＢＤ）を生成し、そのビットマップデータＢＤを制御装置５０に入力する
。
【００４３】
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したデータである。ビットマップデータＢＤは、吐出ヘッド３０
（各ノズルＮ）の通過する描画平面（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したデータである。すなわち、ビットマップデータＢＤは、吐出面
４Ｇａに規定された内部配線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。
【００４４】
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。
【００４５】
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た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。
【００４６】
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したパターン
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ＳＩ
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、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にそれぞれ駆動電圧ＣＯＭを供給する。
【００４７】
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を駆動してステージ２３に載置
したグリーンシート４Ｇを予め定めた温度になるように加熱制御する。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）の温度となるように制御されている。つまり、グリーンシート４Ｇを吐出
ヘッド３０から吐出される時の金属インクＦの温度以上に加熱して、吐出される時は吐出
ヘッド３０で乾燥せず、着弾した液滴Ｆｂは速やかに加熱し乾燥させるとともに、グリー
ンシート４Ｇを液滴Ｆｂの沸点未満に加熱して、着弾した液滴Ｆｂをグリーンシート４Ｇ
上で突沸しないようする。
【００４８】
例えば、吐出ヘッド３０が室温２７℃の時、水４０％、エチレングリコール４０％、ポ
リエチレングリコール３０％からなる水系溶媒に、銀（Ａｇ）粒子を分散させた金属イン
クＦの場合には、水の沸点１００℃が最低なので、グリーンシート４Ｇの温度は２７℃以
上１００℃未満に制御される。また、テトラデカンからなる溶媒に、銀（Ａｇ）粒子を分
散させた金属インクＦの場合には、テトラデカンの沸点が２５３℃なので、他の溶媒を含
くまなければグリーンシート４Ｇの温度は２７℃以上２５３℃未満に制御される。
【００４９】
次に、上記液滴吐出装置２０を利用したグリーンシート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、吐出面４Ｇａが上側になるようにグリーンシート４Ｇをステージ２
３に載置する。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４Ｇは、ビアホール７が形成され、そのビアホ
ール７にビア配線８がなされていて、その吐出面４Ｇａに内部配線６を形成するものとす
る。
【００５０】
この状態から、液滴Ｆｂによる内部配線６の配線パターン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からの内部配線６を形成するための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を介してステージ２３に設けたラバーヒ
ータＨを駆動しステージ２３に載置されたグリーンシート４Ｇ全体が一様に所定の温度に
なるように加熱制御している。即ち、グリーンシート４Ｇ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）の温度となるように制御されている。
【００５１】
例えば、吐出ヘッド３０が室温２７℃の時、水４０％、エチレングリコール４０％、ポ
リエチレングリコール３０％からなる水系溶媒に、銀（Ａｇ）粒子を分散させた金属イン
クＦの場合には、水の沸点１００℃が最低なのでグリーンシート４Ｇの温度は２７℃以上
１００℃未満に制御される。また、テトラデカンからなる溶媒に、銀（Ａｇ）微粒子を分
散させた金属インクＦの場合には、テトラデカンの沸点が２５３℃なので、他の溶媒を含
まなければグリーンシート４Ｇの温度は、２７℃以上２５３℃未満に制御される。
【００５２】
次いで、制御装置５０は、吐出ヘッド３０がグリーンシート４Ｇの所定の直上位置をＸ
矢印方向に通過するように、Ｙ軸モータ駆動回路５３を介してＹ軸モータＭＹを駆動して
ステージ２３を搬送する。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を駆動して吐出ヘッド３０の走査（往動）を開始させる。
【００５３】
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を駆動制御し、内部配線６を形成するための着弾位置
に吐出ヘッド３０が位置するたびに、選択されたノズルＮから液滴Ｆｂを吐出させる。
【００５４】
そして、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、対応する内部配線６を形成するための着弾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し配置された液滴Ｆｂが
一部乾燥してグリーンシート４Ｇに対して図６（ｃ）に示す固定（ピニング）した状態（
自身の濡れ広がりを停止した状態）であって、その先の液滴Ｆｂに対して、次の吐出ヘッ
ド３０から吐出されグリーンシート４Ｇに着弾する液滴Ｆｂは、その一部が重なるように
、図７及び図８（ａ）に１点鎖線で示す位置に、吐出ヘッド３０から吐出されるようにな
っている。
【００５５】
つまり、吐出ヘッド３０から吐出させる液滴Ｆｂの吐出タイミングは、液滴Ｆｂが吐出
ヘッド３０から吐出してグリーンシート４Ｇに固定（ピニング）されるに要する時間と、
吐出ヘッド３０が先の液滴Ｆｂを吐出した後、次の液滴Ｆｂの一部が先の液滴Ｆｂと重な
る吐出位置に到達するまでに要する移動時間等で決定される。従って、グリーンシート４
Ｇ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（吐出間
隔時間）を設定している。
【００５６】
ちなみに、テトラデカンからなる溶媒に、銀（Ａｇ）粒子を分散させた金属インクＦの
場合、一滴あたり液滴重量を５ｎｇとして、グリーンシート４Ｇの温度を、２７℃の室温
（即ち、吐出ヘッド３０から吐出される時の金属インクＦの温度）、１５０℃、２００℃
にそれぞれ設定して着弾してから固定するまでの時間を実験して求めた。
【００５７】
その結果、室温（２７℃）の場合には固定するまでに３０００μｓｅｃ、１５０℃の場
合には固定するまでに４９５μｓｅｃ、２００℃の場合には固定するまでに３３０μｓｅ
ｃとなった。従って、固定されるまでの時間は、２７℃の室温よりも、グリーンシート４
Ｇを沸点未満に加熱して方が、遙かに短いことがわかる。
【００５８】
これにより、この場合には、吐出タイミング（吐出間隔時間）は、グリーンシート４Ｇ
の温度が１５０℃の場合には４９５μｓｅｃ又はグリーンシート４Ｇの温度が２００℃の
場合には３３０μｓｅｃに基づいて設定されることになる。
【００５９】
従って、Ｘ矢印方向に往動しながら液滴Ｆｂを所定のタイミング（吐出間隔時間）で吐
出させているとき、先にグリーンシート４Ｇに着弾した液滴Ｆｂは、グリーンシート４Ｇ
が上記した条件で加熱されているため、直ちに乾燥が開始され速やかに乾燥されていく。
【００６０】
そして、図８（ｂ）に示すように、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、その固定状態に入った液滴Ｆｂに対して、その一部が重なるように、次の
液滴Ｆｂは、図８（ｃ）の１点鎖線で示す位置に着弾し配置される。このとき、固定状態
にある先の液滴Ｆｂは、その一部が重なるように着弾配置された次の液滴Ｆｂに引き寄せ
られることがない。また、一部が重なるように着弾配置された次の液滴Ｆｂは、その重な
らない部分は、グリーンシート４Ｇが加熱されているため、直ちに乾燥が開始され速やか
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引き寄せられること
はない。
【００６１】
その結果、吐出ヘッド３０をＸ矢印方向に移動させて、内部配線６を形成するための着
弾位置に順次着弾する液滴Ｆｂは、その着弾位置から偏移することなく乾燥されるため、
図８（ｄ）に示すような、内部配線６のための配線用パターンＰが形成される。しかも、
グリーンシート４Ｇを加熱したので、着弾した液滴Ｆｂは速やかに乾燥し固定状態に入る
ため、次に着弾させる液滴Ｆｂの吐出タイミングを短くすることができ、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、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、着弾した液滴Ｆｂが突沸
して配線用パターンＰの形成が不能となることはない。
【００６２】
制御装置５０は、吐出ヘッド３０が、グリーンシート４Ｇの端から端までの走査を完了
すると、すなわち、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の動作が完了すると、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を駆動し
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。
【００６３】
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を駆動制御し、
内部配線６を形成するための着弾位置に吐出ヘッド３０が位置するたびに、選択されたノ
ズルＮから液滴Ｆｂを吐出させる。この場合にも、前記と同様に、先にグリーンシート４
Ｇに着弾した液滴Ｆｂは、グリーンシート４Ｇが加熱されているため、直ちに乾燥が開始
され速やかに乾燥されていく。そして、液滴Ｆｂがグリーンシート４Ｇに対す固定される
状態になると、その固定状態に入った液滴Ｆｂに対して、その一部が重なるように、次の
液滴Ｆｂは着弾し配置される。
【００６４】
以後、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、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、グリーンシ
ート４Ｇ上には、着弾した液滴Ｆｂによる内部配線６の配線用パターンＰが描画される。
【００６５】
ちなみに、テトラデカン（沸点２５３℃）からなる溶媒に、銀（Ａｇ）粒子を分散させ
た金属インクＦの液滴Ｆｂについて、一滴当たり液滴重量を５ｎｇとした場合のガラス基
板の温度、吐出間隔時間の条件を変更してガラス基板に配線パターンＰを形成する実験を
行った。図９、図１０、図１１は、そのガラス基板の温度、吐出間隔時間の条件を変更し
て得られた各配線パターンＰを示す図である。
【００６６】
図９（ａ）はガラス基板の温度を２７℃の室温、吐出間隔時間を４５０μｓｅｃの場合
の配線パターンＰ、図９（ｂ）はガラス基板の温度を２７℃の室温、吐出間隔時間を５５
０μｓｅｃの場合の配線パターンＰを示す。いずれの場合にも、配線パターンＰにバジル
Ｂが発生し、精細なパターンは得られなかった。これは、室温（２７℃）の場合には、液
滴Ｆｂが固定するのに３０００μｓｅｃ要することから液滴Ｆｂ同士が引き合う力が生じ
て一方に集中するからである。
【００６７】
図１０（ａ）はガラス基板の温度を１５０℃、吐出間隔時間を４５０μｓｅｃの場合の
配線パターンＰ、図１０（ｂ）はガラス基板の温度を１５０℃、吐出間隔時間を５５０μ
ｓｅｃの場合の配線パターンＰを示す。図１０（ａ）に示すように、１５０℃、４５０μ
ｓｅｃの場合には、液滴Ｆｂが固定するのに４９５μｓｅｃ要することから、配線パター
ンＰにバジルＢが発生し精細なパターンＰは得られなかった。図１０（ｂ）に示すように
、１５０℃、５５０μｓｅｃの場合には、バジルＢも発生せず、高精細な配線パターンＰ
となる。
【００６８】
図１１（ａ）はガラス基板の温度を２００℃、吐出間隔時間を４５０μｓｅｃの場合の
配線パターンＰ、図１１（ｂ）はガラス基板の温度を２００℃、吐出間隔時間を５５０μ
ｓｅｃの場合の配線パターンＰを示す。いずれの場合にも、配線パターンＰにバジルＢが
発生しなかった。これは、２００℃の場合には、液滴Ｆｂが固定するのに３３０μｓｅｃ
要し、いずれの場合も、既に固定された状態にあるため、バジルＢのない高精細なパター
ンが得られる。
【００６９】
ここで、前記３種類各基板の温度条件で、バジルＢが発生しない２００ｃｍのパターン
を形成する場合に要する時間は以下の通りになる。
いま、液滴Ｆｂを２０μｍの間隔で配置すると、液滴Ｆｂは１０００００回吐出する必
要がある。そして、液滴Ｆｂが固定するのに要する時間は、室温（２７℃）の場合には３
０００μｓｅｃ、１５０℃の場合には４９５μｓｅｃ、２００℃の場合には３３０μｓｅ
ｃである。
【００７０】
バジルＢが発生しない２００ｃｍのパターンを形成する場合に要する時間は、室温（２
７℃）の場合には、３００ｓｅｃ（＝１０００００×３０００μｓｅｃ）、１５０℃の場
合には、４９．５ｓｅｃ（＝１０００００×４９５μｓｅｃ）、２００℃の場合には３０
ｓｅｃ（＝１０００００×３３０μｓｅｃ）となる。
【００７１】
このことから、基板の温度がテトラデカンの沸点に近いほどパターン形成速度が向上す
ることがわかる。
又、水４０％、エチレングリコール４０％、ポリエチレングリコール３０％からなる水
系溶媒に、銀（Ａｇ）粒子を分散させた金属インクＦの液滴Ｆｂについて、ガラス基板の
温度の条件を変更してガラス基板に配線パターンＰを形成する実験を行った。
【００７２】
この時、ガラス基板の温度が８０℃、１００℃の場合には、水の突沸が発生せず、一様
な配線パターンＰが得られた。
また、グリーンシート４Ｇの温度が１２０℃の場合には、水が突沸して一部が破断した
不均一な配線パターンＰとなった。
【００７３】
さらに、ガラス基板の温度が２０℃、４０℃、６０℃の場合には、突沸はしないが、液
滴Ｆｂは固定状態にないため、液滴同士が表面張力によって引き合う力がいまだ強く機能
液が局所的に集中するといった現象が起こり、配線パターンＰを形成できない状態となっ
た。つまり、温度が低いほどパターンＰが形成できなかった。
【００７４】
次に、上記のように構成した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、吐出ヘッド３０から吐出される時の金属インクＦの温度
以上にグリーンシート４Ｇを加熱したので、着弾した液滴Ｆｂは速やかに加熱され乾燥さ
えるようにしたため、次に着弾させる液滴Ｆｂの吐出タイミング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。
【００７５】
（２）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、着弾した液滴Ｆｂが突沸することはない。従って、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。
【００７６】
（３）上記実施形態によれば、先の着弾した液滴Ｆｂが固定状態に入った時、その一部
と重なるように、次の液滴Ｆｂを着弾し配置するようにした。従って、固定状態にある先
の液滴Ｆｂは、その一部が重なるように着弾配置された次の液滴Ｆｂに引き寄せられるこ
とがなく高密度・高精細な配線用パターンＰが形成される。
【００７７】
（４）上記実施形態によれば、ラバーヒータＨにて、グリーンシート４Ｇの上面全体が
一様に所定の温度になるように加熱した。従って、グリーンシート４Ｇに着弾配置された
液滴Ｆｂは、外周部から蒸発して中央部に比べて外周部における固形分（粒子）濃度が速
く飽和濃度に達して、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、着弾配置された液滴Ｆｂは外周部から固定状態になることから、着弾時の外形形
状が変形されることはない。その結果、高密度・高精細なパターンを形成することができ
る。
【００７８】
（５）上記実施形態によれば、着弾した液滴Ｆｂが固定される時間を予め求め、その時
間を吐出間隔時間とし液滴Ｆｂを吐出するようにしているため、確実に液滴が固定状態に
なった後に、次の液滴を吐出させることができる。
【００７９】
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、先の液滴Ｆｂに対して、一部重ねて液滴Ｆｂを着弾配置する際、
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、着弾配置するようにしたが
、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を着弾配置す
るようにして実施してもよい。
【００８０】
・上記実施形態では、先の液滴Ｆｂに対して、その一部重なるように次の液滴Ｆｂを着
弾配置するように実施したが、一部重ならないように次の液滴Ｆｂを着弾配置するように
実施してもよい。
【００８１】
・上記実施形態では、固定のための最初の液滴Ｆｂは、先に着弾した液滴Ｆｂに対して
、その着弾径の半分のピッチで重ねるようにしたが、一部か重なるならば、その重なり具
合は適宜変更して実施してもよい。
【００８２】
・上記実施形態では、順次吐出した液滴Ｆｂに対して順番に一部が重なるように、着弾
配置して配線用パターンＰを形成した。これを、例えば、図１２（ａ）〜（ｆ）に示すよ
うな順番で液滴Ｆｂを吐出して配線用パターンＰを形成してもよい。
【００８３】
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
位置に着弾配置されると、着弾した液滴Ｆｂから離間した１点鎖線で示す着弾位置Ａ１に
、次の液滴Ｆｂを着弾配置する。着弾位置Ａ１に液滴Ｆｂを配置すると、次に吐出する液
滴Ｆｂを、最初に配置した液滴Ｆｂにその一部が重なるように、図１２（ｂ）に１点鎖線
で示す着弾位置Ａ２に着弾配置する。
【００８４】
着弾位置Ａ２に液滴Ｆｂを配置すると、次に吐出する液滴Ｆｂを、着弾位置Ａ１に配置
した液滴Ｆｂにその一部が重なるように、図１２（ｃ）に１点鎖線で示す着弾位置Ａ３に
着弾配置する。以後、同様に、図１２（ｄ）、（ｅ）に示す順にて、着弾位置Ａ４，Ａ５
に液滴Ｆｂを着弾配置すれば、図１２（ｆ）に示すような、液滴Ｆｂによる内部配線６の
配線用パターンＰを描画することができる。
【００８５】
・上記実施形態では、機能液を、金属インクＦとして具体化した。これに限らず、例え
ば、液晶材料を含有した機能液に具体化してもよい。つまり、パターンを形成するための
吐出させる機能液であればよい。
【００８６】
・上記実施形態では、基体を、ＬＴＣＣ多層基板２を構成する低温焼成基板４であるグ
リーンシート４Ｇに形成する配線パターンに具体化した。これに限らず、例えば、ガラス
等、その他の基板に液滴吐出装置を使ってパターンを形成してもよい。
【００８７】
・上記実施形態では、グリーンシート４Ｇの加熱温度を、金属インクＦに含まれる複数
の液体組成中の最も沸点の低い温度未満の温度となるようにした。しかしながら、最も沸
点の低い液体組成が、突沸してもパターンの形状に影響を与えないほどの、低い濃度もの
であるならばこれを無視して、突沸によりパターンの形状に影響を与えるほどの濃度のも
の中から、最も沸点の低い温度を選定し、その選定した温度未満の温度となるように実施
もよい。これにより、液滴Ｆｂに対してより最適かつ効率のよい乾燥が行える。
【００８８】
・上記実施形態では、液滴吐出手段を、圧電素子駆動方式の液滴吐出ヘッド３０に具体
化した。これに限らず、液滴吐出ヘッドを、抵抗加熱方式や静電駆動方式の吐出ヘッドに
具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】回路モジュールの側断面図。
【図２】液滴吐出装置の全体斜視図。
【図３】液滴吐出ヘッドをグリーンシート側から見た下面図。
【図４】液滴吐出ヘッドの要部側断面図。
【図５】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。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は着弾した液滴の挙動を説明するための説明図であって、（ａ）は着弾直後の液滴の形状を示す図、（ｂ）は乾燥しながら外方向に濡れ拡がっている状態の液滴の形状を示す図、（ｃ）は液滴がグリーンシートに固定状態に入った状態の液滴の形状を示す図、（ｄ）は固定状態に入り厚み方向の乾燥が乾燥されている状態の液滴の形状を示す図、（ｅ）は乾燥された状態の液滴の形状を示す図。
【図７】パターン形成の作用を説明するための説明図。
【図８】（ａ）〜（ｄ）はパターン形成の液滴の吐出順序を示す図。
【図９】溶媒がテトラデカンの金属インクの液滴をガラス基板に吐出して形成された配線パターンの図であって、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれガラス基板の温度、吐出間隔時間の条件を変更した形成された配線パターンの図。
【図１０】溶媒がテトラデカンの金属インクの液滴をガラス基板に吐出して形成された配線パターンの図であって、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれガラス基板の温度、吐出間隔時間の条件を変更した形成された配線パターンの図。
【図１１】溶媒がテトラデカンの金属インクの液滴をガラス基板に吐出して形成された配線パターンの図であって、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれガラス基板の温度、吐出間隔時間の条件を変更した形成された配線パターンの図。
【図１２】（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】
【００９０】
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、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。
【図１】
2008135599.tif 000003
【図２】
2008135599.tif 000004
【図３】
2008135599.tif 000005
【図４】
2008135599.tif 000006
【図５】
2008135599.tif 000007
【図６】
2008135599.tif 000008
【図７】
2008135599.tif 000009
【図８】
2008135599.tif 000010
【図９】
2008135599.tif 000011
【図１０】
2008135599.tif 000012
【図１１】
2008135599.tif 000013
【図１２】
2008135599.tif 000014