(57)【要約】【課題】  樹脂製基板を用いても、十分な電気的導通を確保することが可能な導電パターンの形成方法を提供する。【解決手段】  溶媒中に金属微粒子が分散した液体により、基板の表面上にパターンを形成する。形成されたパターンが配置されていない領域には光ビームが入射しないように制御して、パターンに光ビームを入射させ、溶媒を蒸発させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）溶媒中に金属微粒子が分散した液体により、基板の表面上にパターンを形成する工程と、
（ｂ）前記工程ａで形成されたパターンが配置されていない領域には光ビームが入射しないように制御して、該パターンに光ビームを入射させ、溶媒を蒸発させる工程と
を有する導電パターンの形成方法。
【請求項２】
前記工程ｂにおいて、光ビームの照射によって金属微粒子の少なくとも表層部を溶融させて、相互に接する金属微粒子同士を一体化させる請求項１に記載の導電パターンの形成方法。
【請求項３】
前記工程ａにおいて、前記液体の液滴をノズルから吐出して、前記基板の表面に付着させることにより前記パターンを形成する請求項１または２に記載の導電パターンの形成方法。
【請求項４】
前記工程ａにおけるパターンの形成と、前記工程ｂにおける光ビームの入射とを並行して実施する請求項３に記載の導電パターンの形成方法。
【請求項５】
前記工程ａ及びｂにおいて、前記ノズルから吐出された液滴が前記基板の表面に付着した後、次の液滴が付着する前に、該基板に付着した液滴に光ビームを入射させる請求項３に記載の導電パターンの形成方法。
【請求項６】
（ａ）溶媒中に金属微粒子が分散したペーストを、基板の表面上に塗布する工程と、
（ｂ）前記工程ａで塗布されたペーストに、光ビームを用いて描画し、光ビームの入射した領域の金属微粒子の少なくとも表層部を溶融させて、相互に接する金属微粒子同士を一体化させる工程と、
（ｃ）前記工程ｂで光ビームに照射されなかった領域のペーストを除去する工程と
を有する導電パターンの形成方法。
【請求項７】
基板を保持し、保持した基板を、その表面に平行な方向に移動させるステージと、
前記ステージに保持された基板の表面に、金属微粒子が分散した液体の液滴を吐出して該表面に付着させるノズルヘッドと、
前記ステージに保持された基板の表面に光ビームを入射させる光源と、
画像データに基づいて、前記ステージの移動、前記ノズルからの液滴の吐出、及び前記光源からのレーザビームの出射の制御を行う制御装置と
を有する導電パターン形成装置。
【請求項８】
前記ノズルヘッドが複数のノズルを含み、前記レーザ光源が複数の発光画素を含み、該ノズルと該発光画素とが１対１に対応しており、対応するノズルと発光画素との組の各々について、ノズルから吐出された液滴の付着位置と、該ノズルに対応する発光画素から出射されたレーザビームの入射位置とが、第１の方向に関して同じ位置に配置される請求項７に記載の導電パターン形成装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記ノズルから吐出した液滴が付着した位置には光ビームが入射し、付着していない位置には光ビームが入射しないように、前記光源を制御する請求項７または８に記載の導電パターン形成装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記ノズルから吐出された液滴が前記ステージに保持された基板の表面に付着した後、次の液滴が付着する前に、該基板に付着した液滴に光ビームが入射するように前記光源を制御する請求項７〜９のいずれかに記載の導電パターン形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電パターンの形成方法及び形成装置に関し、特に、形成すべきパターンに対応したマスクを用いることなく、プリント基板に導電パターンを形成する方法及び形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板上のフォトレジスト膜に回路パターンを描画する方法として、回路パターンが形成されたフォトマスクを用いた密着露光、縮小投影露光、近接露光等が知られている。これらの方法では、プリント基板の少量多品種化が進むと、プリント基板の種類ごとにフォトマスクを作製しなければならない。
【０００３】
フォトマスクを用いない方法として、直接描画法が注目されている。直接描画法においては、ポリゴンミラーやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を介して、レジスト膜の所望の領域にレーザビームを入射させて潜像を形成する。レジスト膜を現像することにより、レジスト材料からなるパターンが形成される。
【０００４】
下記の特許文献１に、レジスト膜を用いることなく、基板上に導電パターンを直接形成する方法が開示されている。以下、特許文献１に開示された方法について説明する。
【０００５】
銀粒子が分散されている分散液を、インクジェットノズルからプリント基板に向かって吐出させ、配線パターン状に付着させる。基板を２５０℃程度に保持して、基板上に付着している分散液の溶媒を蒸発させる。これにより、基板上に銀粒子が残り、配線パターンが形成される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０４１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
基板上に付着した銀の微粒子を含む分散液から溶媒を蒸発させたのみでは、微粒子間の電気的導通を十分確保できない場合がある。十分な電気的導通を確保するためには、分散液を付着させた後の熱処理温度を高くしなければならない。このため、基板材料として高温の熱処理に耐えるものを用いなければならず、安価な樹脂製基板を用いることができない。
【０００８】
本発明の目的は、樹脂製基板を用いても、十分な電気的導通を確保することが可能な導電パターンの形成方法を提供することである。本発明の他の目的は、この形成方法に適した導電パターン形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、（ａ）溶媒中に金属微粒子が分散した液体により、基板の表面上にパターンを形成する工程と、（ｂ）前記工程ａで形成されたパターンが配置されていない領域には光ビームが入射しないように制御して、該パターンに光ビームを入射させ、溶媒を蒸発させる工程とを有する導電パターンの形成方法が提供される。
【００１０】
本発明の他の観点によると、基板を保持し、保持した基板を、その表面に平行な方向に移動させるステージと、前記ステージに保持された基板の表面に、金属微粒子が分散した液体の液滴を吐出して該表面に付着させるノズルヘッドと、前記ステージに保持された基板の表面に光ビームを入射させる光源と、画像データに基づいて、前記ステージの移動、前記ノズルからの液滴の吐出、及び前記光源からのレーザビームの出射の制御を行う制御装置とを有する導電パターン形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
金属微粒子が分散された液体によってパターンが形成されていない領域には、レーザビームが入射しない。このため、レーザビームによる基板の損傷を防止することができる。また、基板全体を加熱する必要がないため、耐熱性の低い樹脂製の基板を使用することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１Ａに、実施例による導電パターン形成装置の概略図を示す。基台１の上に、ＸＹステージ２が取り付けられている。基台１に固定され、水平面をＸＹ面とするＸＹＺ直交座標系を定義する。ＸＹステージ２は、基板２０を、その表面がＸＹ面に平行になるように保持する。ＸＹステージ２は駆動機構３を含み、保持した基板をＸ軸方向及びＹ軸方向に並進移動させることができる。駆動機構３は、制御装置１０によって制御される。ＸＹステージ２の上方に、ノズルヘッド５及びレーザ光源６が配置されている。ノズルヘッド５は、ＸＹステージ２に対向する面に複数のノズル５ａを有する。レーザ光源６は、ＸＹステージ２に対向する面に複数の発光画素６ａを有する。
【００１３】
図１Ｂに、ノズルヘッド５、レーザ光源６及びＸＹステージ２の平面図を示す。ノズルヘッド５のノズル５ａは、Ｙ軸方向に配列している。各ノズル５ａは、金属微粒子、例えば銅微粒子が溶媒中に分散された分散液の液滴を吐出する。吐出された液滴は、ＸＹステージ２に保持された基板２０の表面に付着する。ノズルヘッド５として、例えば公知のインクジェット法（液滴吐出法）に用いられるインクジェットノズルを用いることができる。ノズル５ａをＹ軸方向に関して密に配置するために、複数のノズルが等ピッチで配列したノズル列を複数列配置し、複数のノズル列のノズルがＹ軸方向に関して重ならないように、ノズル列をＹ軸方向に相互にずらしてもよい。
【００１４】
レーザ光源６の発光画素６ａは、Ｙ軸方向に配列している。発光画素６ａとノズル５ａとが１対１に対応する。発光画素６ａの各々からレーザビームが出射され、ＸＹステージ２に保持された基板２０の表面に入射する。あるノズル５ａから吐出された液滴が付着する位置と、そのノズル５ａに対応する発光画素６ａから出射されたレーザビームの入射する位置とは、Ｙ座標が同一である。レーザ光源６として、例えば半導体レーザを用いることができる。なお、十分なパワーが得られる他の光源、例えば発光ダイオード、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧ等の固体レーザを用いてもよい。
【００１５】
ノズル５ａから吐出して基板２０の表面に付着した液滴の平面寸法は、例えば、２５μｍ程度である。発光画素６ａから出射されたレーザビームの、基板２０の表面におけるビームスポットサイズは、液滴の平面寸法よりもやや小さい。
【００１６】
制御装置１０が、ノズル５ａから液滴を吐出するタイミング及び発光画素６ａからレーザビームを出射させるタイミングを制御する。基板２０をＸ軸方向に移動させながら、画像データに基づいてノズル５ａから液滴を吐出させることにより、基板２０の表面に、分散液によるパターンを形成することができる。発光画素６ａは、対応するノズル５ａから吐出して基板２０の表面に付着した液滴にレーザビームが入射するように、その発光タイミングが制御される。このため、レーザビームは、ノズル５ａから吐出した液滴が付着した位置には入射するが、付着していない位置には入射しない。
【００１７】
基板２０は、例えば、プリント基板を作製するための樹脂製のコア基板である。ノズル５ａから吐出される分散液に分散されている金属微粒子は、例えば直径数μｍ程度の銅の微粒子である。溶媒として、例えばトルエン等を用いることができる。分散液の粘度は、例えば１０ｍＰａ・ｓ程度に調整される。なお、液滴の寸法、金属微粒子の寸法は、形成すべきパターンの寸法及び必要とされる解像度に応じて、適宜選択される。
【００１８】
次に、図２Ａ〜図２Ｃを参照して、第１の実施例による導電パターン形成方法について説明する。
【００１９】
図２Ａに示すように、ＸＹステージ２を制御して基板２０を初期位置に配置する。基板２０をＸ軸方向に等速で移動させながら、以下の工程を実施する。所定のタイミングで、ノズルヘッド５の所定のノズル５ａから液滴を吐出させる。液滴を吐出させるノズル５ａ及びそのタイミングは、画像データに基づいて決定される。吐出した液滴３０ａは、基板２０の表面に形成すべきパターンを構成する１つの画素の位置に付着する。
【００２０】
図２Ｂに示すように、液滴３０ａに続いて、液滴３０ｂ及び３０ｃが基板２０の表面に形成すべきパターンを構成する画素の位置に付着する。
【００２１】
図２Ｃに示すように、図２Ａの工程で付着した液滴３０ａが、対応する発光画素６ａから出射するレーザビームの経路上に配置されると、その発光画素６ａからレーザビームを出射させる。これにより、液滴３０ａの溶媒が蒸発すると共に、金属微粒子の少なくとも表層部が溶融し、相互に接触している微粒子同士が一体化されて金属膜３１ａが形成される。金属膜３１ａは、基板２０に強力に密着する。
【００２２】
ノズル５ａから吐出されて基板２０に付着した液滴３０ｂ、３０ｃ等が、対応する発光画素６ａの照射位置に配置される度に、発光画素６ａからレーザビームを出射させる。これにより、基板２０の表面に、一体化した金属微粒子からなる導電パターンを形成することができる。
【００２３】
レーザビームの照射によって、液滴のみを局所的に加熱するため、基板２０全体の温度は上昇しない。このため、耐熱性の低い樹脂基板等の表面にも、導電パターンを形成することができる。
【００２４】
次に、図３Ａ〜３Ｄを参照して、第２の実施例による導電パターンの形成方法について説明する。
【００２５】
図３Ａに示すように、ＸＹステージ２を制御して基板２０を初期位置に配置する。基板２０をＸ軸方向に等速で移動させながら、以下の工程を実施する。画像データに基づいて、ノズルヘッド５の所定のノズル５ａから所定のタイミングで液滴を吐出させる。吐出した液滴３０ａは、基板２０の表面に形成すべきパターンを構成する１つの画素の位置に付着する。
【００２６】
図３Ｂに示すように、基板２０の表面に付着した液滴３０ａにレーザビームを入射させる。これにより、液滴３０ａの溶媒が蒸発すると共に、金属微粒子の少なくとも表層部が溶融し、相互に接触している微粒子同士が一体化される。さらに、一体化した金属微粒子３１ａが基板２０に強力に密着する。
【００２７】
図３Ｃに示すように、画像データに基づいて、ノズルヘッド５の所定のノズル５ａから所定のタイミングで次の液滴３０ｂを吐出させる。図３Ｄに示すように、基板２０の表面に付着した液滴３０ｂにレーザビームを入射させる。これにより、金属微粒子が一体化した金属膜３１ｂが形成される。このように、液滴の吐出とレーザビームの照射とを交互に繰り返すことにより、金属膜３１ａ、３１ｂ等からなる導電パターンが形成される。
【００２８】
第２の実施例では、ノズル５ｂから吐出された液滴３０ａが基板２０の表面に付着した後、次の液滴３０ｂが付着する前に、基板に付着した液滴３０ａにレーザビームが入射するように、ノズルヘッド５及びレーザ光源６が制御される。これにより、相互に接触する２つの液滴間の相互干渉を抑制することができる。
【００２９】
上記第１及び第２の実施例では、分散液の液滴の吐出と、レーザビームの入射とを並行して行ったが、基板２０の全面に、分散液で形成されたパターンを形成した後、パターンに沿ってレーザビームを入射させてもよい。
【００３０】
次に、図４Ａ〜図４Ｄを参照して、第３の実施例による導電パターンの形成方法について説明する。
【００３１】
図４Ａに示すように、基板２０の表面上に、金属微粒子が分散されたペーストを塗布することにより、金属粒子分散膜２５を形成する。この基板２０をＸＹステージ２に載置する。
【００３２】
図４Ｂに示すように、基板２０をＸ軸方向に移動させながら、画像データに基づいて、所定の発光画素６ａから所定のタイミングでレーザビームを出射させる。レーザビームの入射した領域において、金属粒子分散膜２５の溶媒が蒸発すると共に、金属粒子の表層部が溶解して、金属粒子同士が一体化する。これにより、金属膜２６が形成される。図４Ｃに示すように、金属膜２６により、画像データに対応するパターンが形成される。
【００３３】
図４Ｄに示すように、金属膜２６が形成されなかった領域の金属微粒子分散膜２６を除去する。これにより、金属膜２６からなる導電パターンが得られる。
【００３４】
上記実施例のいずれの場合にも、基板２０の露出した表面にはレーザビームが入射しない。このため、基板２０がレーザビームによって損傷を受けることを防止することができる。さらに、基板２０全体を加熱しないため、耐熱性の低い樹脂製の基板を用いることができる。
【００３５】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（１Ａ）は、実施例による導電パターン形成装置の概略図であり、（１Ｂ）は、その主要部の平面図である。
【図２】第１の実施例による導電パターンの形成方法を説明するための工程途中の図である。
【図３】第２の実施例による導電パターンの形成方法を説明するための工程途中の図である。
【図４】第３の実施例による導電パターンの形成方法を説明するための工程途中の図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  基台
２  ＸＹステージ
３  駆動機構
５  ノズルヘッド
５ａ  ノズル
６  レーザ光源
６ａ  発光画素
１０  制御装置
２０  基板
２５  金属微粒子分散膜
２６、３１ａ、３１ｂ  金属膜
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  液滴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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