(57)【要約】【課題】インクジェット技術を利用して、ヘッドから導電ペーストを吐出させて基板上に所望する配線パターンを記録しようとした時、基板上に吐出された導電ペーストがにじんで広がってしまい、所望する配線パターンが得られなくなることを防止する。【解決手段】複数個の第一ヘッド、該第一ヘッドを駆動して導電ペーストを吐出して配線パターンの記録を行う配線パターン記録制御部及び前記導電ペーストを融着させるための加熱手段を含む配線パターン記録部と、前記配線パターンを反転させた反転パターンを作成する反転パターン作成処理部及び複数個の第二ヘッドと該第二ヘッドを駆動して前記導電ペーストを弾く液体を吐出し前記反転パターンの記録を行う反転パターン記録制御部を含む反転パターン記録部と、基板を固定する基板保持部と、前記基板保持部を搬送する基板搬送部とを有する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを並べて設けた複数個のヘッドを有し、該ヘッドを駆動して液体を吐出し基板に配線パターンを形成する配線パターン形成装置において、複数個の第一ヘッド、該第一ヘッドを駆動して導電ペーストを吐出して配線パターンの記録を行う配線パターン記録制御部及び前記導電ペーストを融着させるための加熱手段を含む配線パターン記録部と、前記配線パターンを反転させた反転パターンを作成する反転パターン作成処理部及び複数個の第二ヘッドと該第二ヘッドを駆動して前記導電ペーストを弾く液体を吐出し前記反転パターンの記録を行う反転パターン記録制御部を含む反転パターン記録部と、前記基板を固定する基板保持部と、前記基板保持部を搬送する基板搬送部とを有することを特徴とする配線パターン形成装置。
【請求項２】
前記反転パターン作成処理部は、配線パターンの輪郭を検出し、配線パターンの輪郭パターンを作成することを特徴とする請求項１に記載の配線パターン形成装置。
【請求項３】
前記反転パターン記録部は、前記反転パターン記録制御部が記録した反転パターンを乾燥させるための加熱手段を有することを特徴とする請求項１に記載の配線パターン形成装置。
【請求項４】
前記反転パターン記録制御部が記録した反転パターン上に付着した導電性物質を除去する除去機構を有することを特徴とする請求項１に記載の配線パターン形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の配線パンターン形成装置を用いた配線パターン形成方法であって、
前記配線パターン記録制御部が導電ペーストによって基板上に配線パターンを記録する前に、予め前記反転パターン記録制御部が配線パターンの反転パターンを前記配線パターンを弾く液体によって記録することを特徴とする配線パターン形成方法。
【請求項６】
請求項５記載の配線パターン形成方法であって、
前記配線パターン記録制御部が記録した前期反転パターンの非記録部に配線パターンを形成することを特徴とする配線パターン形成方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電ペーストをインクジェット方式を用いて基板へ吐出し、基板の配線パターンを形成する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板等の電子回路は、絶縁性の基板上に銅等の導電性物質で配線パターンが形成されている。このような電子回路の製造方法は、写真製版技術を応用したフォトリソグラフィーや、エッチング等の技術が利用されている（例えば、非特許文献１参照）。その製造工程を図４により簡単に説明する。まず、絶縁性基板１上に導電性層２を張り合わせたものに、例えば、紫外線に反応するレジスト液を塗布し、レジスト層３を形成する。レジスト層３形成後、所望する配線パターンと同様のマスクパターン４をレジスト層３の上に設け、紫外線５を照射する。レジスト層３は紫外線５を照射することによって化学変化を起こし、現像液６により溶解するようになる。従って、紫外線５の照射後、現像液６に浸すと、マスクパターン４によって紫外線を遮断された部分以外のレジスト層３は溶解し、所望する配線パターンと同様のレジストパターン７を形成することができる。次に、エッチング液８に浸し、レジストパターン７に被覆されていない部分の導電性層２をエッチング除去する。その結果、レジストパターンによって被覆されていない導電性層２の導電性物質は除去され、レジストパターン７の下に所望する配線パターン９が形成される。最後に、不要となったレジストパターン７を除去すれば、基板１上には導電性物質によって所望する配線パターン９のみが形成される。この技術によると、レジスト液の塗布、紫外線等による露光、現像等の工程に時間がかかると言う問題があった。
【０００３】
このような問題を回避する為に、金属を数〜数百ｎｍの微粒子に加工して溶剤等の中に混ぜて分散させた導電ペーストを、インクジェット技術を使用して基板に吐出し、配線パターンを基板に直接描画して形成する方法もある（例えば、特許文献１参照）。インクジェット技術で導電ペーストを吐出し、基板に配線パターンを描画した後、溶剤中の金属微粒子を融着させるため炉等で加熱する。加熱によって溶剤は揮発し、融着した導電性物質によって配線パターンが形成される。この技術によると、前記図４で説明の電子回路製造工程の、レジスト液の塗布、露光、現像等の工程を省くことができる。
【０００４】
【非特許文献１】
「日経エレクトロニクス」  日経ＢＰ社出版、２００２年６月１７日発行、Ｐ７１
【特許文献１】
特開２００２−１３４８７８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記導電ペーストとインクジェット技術を利用した場合、液体である導電ペーストを弾かない基板を使用すると、ヘッドから吐出した液体状の導電ペーストは、着弾位置を保持できずに広がってしまい所望する配線パターンを形成できなくなることがある。この現象を防止するために、前記基板表面に撥水処理を施すと、ヘッドから吐出した導電ペーストは着弾位置を保持するが、撥水処理された表面によって基板との接着力が弱くなり、加熱処理を施して融着させたパターンは、簡単にはがれてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、導電ペーストを弾かない基板を使用した場合でも、導電ペーストを用いて配線パターンを形成できる装置を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、複数のノズルを並べて設けた複数個のヘッドを有し、該ヘッドを駆動して液体を吐出し基板に配線パターンを形成する配線パターン形成装置において、複数個の第一ヘッド、該第一ヘッドを駆動して導電ペーストを吐出して配線パターンの記録を行う配線パターン記録制御部及び前記導電ペーストを融着させるための加熱手段を含む配線パターン記録部と、前記配線パターンを反転させた反転パターンを作成する反転パターン作成処理部及び複数個の第二ヘッドと該第二ヘッドを駆動して前記導電ペーストを弾く液体を吐出し前記反転パターンの記録を行う反転パターン記録制御部を含む反転パターン記録部と、基板を固定する基板保持部と、前記基板保持部を搬送する基板搬送部とを有することによって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の配線パターン形成装置とその形成方法について、その実施の形態を説明する。
【０００９】
図１に、本発明による配線パターン形成装置の一実施例を示す。配線パターン形成装置は、上位ホストコンピュータ１００と、反転パターン作成処理部１０１と、反転パターン記録制御部１０４と、配線パターン記録制御部１０５を備え、前記ホストコンピュータ１００から前記反転パターン作成処理部１０１に所望する配線パターンイメージ１０２を送信する。前記反転パターン作成処理部１０１は、受信した配線パターンイメージ１０２から所望する配線パターンを反転させた反転パターンイメージ１０３を作成する。
【００１０】
反転パターン記録部１０６は、多数のノズルを備えた第一ヘッド１０８と、前記第一ヘッド１０８を搭載しガイドレール１１０に沿って移動するキャリッジ１０９と、前記第一ヘッド１０８から吐出する撥水液１１１と、基板に吐出された前記撥水液１１１を乾燥させる為の加熱手段１１２を備え、前記反転パターン記録制御部１０４によって制御される。
【００１１】
前記配線パターン記録部１０７は、多数のノズルを備えた第二ヘッド１１３と、前記第二ヘッド１１３を搭載しガイドレール１１５に沿って移動するキャリッジ１１４と、前記第二ヘッド１１３から吐出する導電ペースト１１６と、基盤に吐出された導電ペーストを加熱して融着させるための炉１１７を備え、前記配線パターン記録制御部１０５によって制御される。
【００１２】
配線パターンを記録する基板は、基板保持部１１８により固定され、基板搬送部１１９により搬送される。
【００１３】
次に、前記配線パターン形成装置による配線パターンの形成について、図２を用いて説明する。
〔ステップ６１０〕
上位ホストコンピュータ１００から反転パターン作成処理部１０１に、配線パターンイメージ１０２を送信し、所望する配線パターンを反転させた反転パターンイメージ１０３を作成する。作成した反転パターンイメージ１０３は、反転パターン記録制御部１０４に送信し、前記配線パターンイメージ１０２は、配線パターン記録制御部１０５に送信する。
〔ステップ６２０〕
所望する配線パターンの反転パターンを、反転パターン記録部１０６により形成する。前記反転パターン記録部１０６の第一ヘッド１０８が吐出する撥水液１１１は、導電ペーストを弾くものを使用する。
〔ステップ６３０〕
前記ステップ６２０で反転パターンを形成する為に使用した撥水液１１１を乾燥させるために基板を加熱手段１１２に搬送し、基板を加熱する。
〔ステップ６４０〕
所望する配線パターンを、配線パターン記録部１０７により形成する。前記配線パターン記録部１０７の第二ヘッド１１３は導電ペースト１１６を吐出し、前記配線パターンイメージ１０２を導電ペースト１１６により記録する。
〔ステップ６５０〕
基板を炉１１７に格納し、導電ペースト１１６中の導電性金属の融点まで加熱する。加熱することにより、前記導電ペースト１１６中の溶剤は揮発し、前記導電ペースト１１６中の導電性金属が融着する為、前記ステップ６４０で記録した配線パターンは、導電性金属のみで形成される。
【００１４】
ここで、このようにして行う基板への配線パターンの形成について、具体的な例を説明する。
【００１５】
図３の（Ａ）はホストコンピュータ１１０で作成する配線パターンイメージである。ホストコンピュータから反転パターン作成処理部１０１に前記配線パターンイメージを送信する。前記反転パターン作成処理部１０１では、ホストコンピュータ１１０から受信した前記配線パターンイメージを解析し、その反転パターンイメージを作成する。ホストコンピュータ１１０で作成する配線パターンイメージがモノクロビットマップであれば、その反転パターンを作成する処理は、各ビットで“０”と“１”を入れ替えるだけでよい。作成した反転パターンイメージを、図３の（Ｂ）に示す。
【００１６】
作成した前記反転パターンイメージは、反転パターン記録制御部１０４に送信される。反転パターン記録制御部１０４は、反転パターンイメージを受信すると、反転パターン記録部１０６で基板に所望する配線パターンの反転パターンを記録する。反転パターン記録部１０６の第一ヘッド１０８から吐出する液体は、少なくとも導電ペースト中の溶剤を弾く液体である。反転パターンを記録する基板の位置は、後の工程で配線パターンを記録することを考慮し、基板を保持する基板保持部に位置合わせの基準を設けておく。反転パターンを記録する前に、前記基板保持部１１８の位置合わせの基準により、基板の位置を確認、微調整すれば、一定の位置から記録することができる。このようにして、反転パターンを記録した後、使用した撥水液１１１を乾燥・焼成させるために、反転パターン記録部１０６が備える加熱手段１１２に基板を搬送する。前記加熱手段１１２は、使用する撥水液１１１により様々であるが、例ではヒーターを使用する。撥水液１１１が速乾性のものであれば加熱手段１１２は用いなくてもよい。
【００１７】
反転パターンを記録して、所望する配線パターンの反転パターンが基板上に形成された後、配線パターン記録部１０７が配線パターンの形成処理を開始する。ここで、配線パターンは前記記録した反転パターンの非記録部１０７に記録する為、配線パターンを記録する前に、基板と配線パターン記録部１０７の第二ヘッド１１３との位置合わせを行い、配線パターンの記録開始位置を前記反転パターンの記録開始位置に合わせる。
【００１８】
位置合わせ完了後、配線パターン記録部１０７は、配線パターンの記録を開始する。配線パターン記録部１０７が有する第二ヘッド１１３から導電ペースト１１６を吐出し、前記撥水液１１１で記録した反転パターンの非記録部に配線パターンを記録する。このとき、配線パターンが記録される部分には撥水液が塗布されていない状態であるため、配線パターン記録部１０７の第二ヘッド１１３から吐出された導電ペースト１１６は、基板に密接して着弾することができる。
【００１９】
配線パターン記録部１０７によって導電ペースト１１６の配線パターンが記録されたら、基板を炉１１７に格納して加熱する。加熱した結果、導電ペースト１１６の金属微粒子を分散させている溶剤等の液体は揮発する。残った金属微粒子は、前記の通り、数〜数百ｎｍという非常に微細なサイズである為、その金属の融点が低くなることが知られており、数百度の温度で融着する。そのため、加熱処理後は、基板上には融着した金属による配線パターンが形成されている。
【００２０】
前記の通り、融着した金属によって形成されている配線パターンは、反転パターンを記録した撥水液により被覆されていない基板上に形成されている。そのため、基板と配線パターンは密接している。また、配線パターンの輪郭部分は撥水液により被覆された部分と隣接しているため、配線パターンを形成している導電ペーストがにじんで広がってしまい、所望する配線パターンの形成に失敗することを防止することができる。仮に配線パターン記録部１０７が吐出した導電ペースト１１６が、誤って、所望する配線パターンの領域を越えてしまったとしても、前記の通り、撥水液１１１上で融着した導電ペースト１１６の金属は、基板との接着力が弱く簡単に剥がれるため、例えば、手動又は自動で、柔軟な布等で基板を軽く擦る等の機構を付加すれば、基板と密着した金属以外を剥がすことが可能となり、所望する配線パターンを得ることができる。
【００２１】
更に、前記反転パターンを記録した撥水液１１１を基板から取り除く必要があれば、撥水液クリーニング処理を付加すれば、基板上には従来の技術と同様に、導電性物質による配線パターンのみが残ることとなる。
【００２２】
本実施例では、撥水液を塗布する時に配線パターンの反転パターンを記録した。しかし、配線パターンのエッジを検出し、撥水液によって記録するパターンを配線パターンの輪郭のみとしても同様の効果を得ることが可能であり、更には撥水液の消費量を抑えることが可能になる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、インクジェット技術によって導電ペーストを基板に直接吐出して配線パターンを形成する前に、予め導電ペーストを弾く性質をもつ液体によって所望する配線パターンの反転パターンを基板に形成することにより、導電ペーストは基板上でにじんで広がることなく着弾位置を保持することが可能となり、基板上に導電ペーストによって所望する配線パターンを形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する配線パターン形成装置の例を説明するブロック図である。
【図２】本発明による配線パターン形成方法のフローチャートである。
【図３】本発明による反転パターン作成処理部が作成する、反転パターンの例を示す図である。
【図４】従来の写真製版技術を応用した配線パターンの形成方法の工程を説明する図である。
【符号の説明】
１０１…反転パターン作成処理部、１０６…反転パターン記録部、１０７…配線パターン記録部、１０８…第一ヘッド、１１３…第二ヘッド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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