(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置するための平面状のステージと、液送り機構から液送部を通って塗布液が供給されつつ基板上を間隔を置いて走行する塗布ヘッドとからなり、塗布ヘッドは分離可能なダイ上板とダイ下板とを有し、これらダイ上板とダイ下板とにより、塗布液の流入する入口と、塗布液が幅方向に拡がる拡散部と、塗布液が押し出される一定の厚みのスロット部とが形成され、更にスロット部の両サイドに塗布幅調節のためのシム板を有し、該シム板が内側端面を塗布面および塗布方向に向かって拡がる方向に限定された角度範囲にて傾斜している塗布装置を用いて、基板上に塗布液を塗布する塗布方法において、基板と上記塗布ヘッドとのギャップを５０μｍ以上とし、且つ上記塗布液が、５０〜９０重量％の無機粉体と６００℃以下で揮発又は燃焼又は分解する樹脂と溶剤とからなる塗布液であることを特徴とする塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エクストルージョン型の塗布装置を使用する塗布液の塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プリント配線回路、各種ディスプレイ等の製造工程においては、導電性又は絶縁性の各種塗布液を平板状の対象物に厚膜（数μｍ〜数百μｍ）で塗布する必要がある。又、回路配線基板は５〜５０μｍ程度の段差をもつものが通常である。従来、この種の厚膜形成は主にスクリーン印刷により行われていた。しかしながら、スクリーン印刷では印圧の制御が難しいため、厚膜を高精度に制御することが困難であり、又、スクリーン版を使用するためメッシュ目が塗布面に生じるという欠点がある。更に、版上が開放系であるため、異物の混入により版が詰まるといった欠点もあった。又、表面に凹凸のある基材に対しては、スピンコートやロールコートでは凹凸部でスジが生じるという問題がある。そこで、この分野においても均一な厚膜塗工が可能なエクストルージョン型の塗布装置を使用することが試みられている。
【０００３】
図１にエクストルージョン型の従来の塗布装置の使用状態を示す。同図に示されるように、このタイプの塗布装置は、基板１を載置するための平板状のステージ２と、液送り機構（図示せず）から液送部３を通って塗布液が供給されつつ基板１上を間隔を置いて走行する塗布ヘッド４とからなる。尚、液送り機構は、圧力又は機械的押出しにより塗布液を送り出すものである。塗布ヘッド４は図２ａ−１〜３に示すように、分離可能なダイ上板１１とダイ下板１２とを有し、これらダイ上板１１とダイ下板１２とにより、塗布液の流入する入口１３と、塗布液が幅方向に拡がる拡散部（マニホールド）１４と、塗布液が押し出される一定の厚みのスロット部１５とが形成され、更にスロット部の両サイドに塗布幅調節のためのシム板１６を有している。
【０００４】
スロット部の両サイドに使用されているシム板１６は、図３に示すような矩形状の板であり、その内側矩面ａは塗布方向に対して平行である。このため、通常の塗布作業では特に問題はないが、図１に示すように基板１の周囲を残して塗布液Ｌを塗布する所謂「額縁塗り」を行う場合、図４（ａ）に示す如く平面的にはエンドの直線性は保たれるが、図４（ｂ）に示す如く、断面で見ると塗布方向の両端に膜厚の盛り上がり部分Ｍが発生する。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような盛り上がり部分Ｍは、一般的な塗布液にて薄い皮膜を形成する場合には、時間の経過とともにレベリングする（平面化する）ので問題はないが、塗布液としてガラス粉末等の如き無機粉体を多量に含む塗布液を用いて、例えば、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚膜を形成する場合には、塗布及び乾燥後に塗布層を焼成して無機質厚膜パターン層を形成すると、その盛り上がり部分Ｍがそのまま残り、このように形成された厚膜パターンを有するガラス基板を、例えば、別のガラス基板に張り合せると、それらの厚膜パターン部において基板同士の密着性が損われてしまい、満足する部材が形成されないという問題がある。
従って、本発明の目的は、無機粉体を多量に含む塗布液を用いて厚膜を形成しても、端部において盛り上がり部が発生しない厚膜パターンを形成することができる塗布方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、基板を載置するための平面状のステージと、液送り機構から液送部を通って塗布液が供給されつつ基板上を間隔を置いて走行する塗布ヘッドとからなり、塗布ヘッドは分離可能なダイ上板とダイ下板とを有し、これらダイ上板とダイ下板とにより、塗布液の流入する入口と、塗布液が幅方向に拡がる拡散部と、塗布液が押し出される一定の厚みのスロット部とが形成され、更にスロット部の両サイドに塗布幅調節のためのシム板を有し、該シム板が内側端面を塗布面および塗布方法に向かって拡がる方向に限定された角度範囲にて傾斜している塗布装置を用いて、基板上に塗布液を塗布する塗布方法において、基板と上記塗布ヘッドとのギャップを５０μｍ以上とし、且つ上記塗布液が、５０〜９０重量％の無機粉体と６００℃以下で揮発又は燃焼又は分解する樹脂と溶剤とからなる塗布液であることを特徴とする塗布方法である。
【０００７】
本発明で使用する塗布装置は、例えば、図８、９に示すように、内側端面ａを塗布面および塗布方法に対して拡がる方向に傾斜させたシム板２２、２３を使用する。このようなシム板２２、２３を使用することによって、塗布端における塗布液の流量を抑制することができるが、この時に傾斜を大きく付け過ぎると、図６（ｂ）に示す如く両端での流量が低下しすぎる分だけ両端の膜厚の盛り上がりは少ないものの、図６（ａ）に示す如く進行方向に対してエンドが膨らんだような形状になるため、適度な形状の制御が必要となる。又、シム板を複数個スロット部に配置することにより、ストライプパターンでの塗布が可能となる。更に、適宜な枠体やドライフィルムを併用することにより任意の厚膜パターンに塗布が可能となる。そして上記の塗布装置を用い、且つ基板と上記塗布ヘッドとのギャップを５０μｍ以上とすることによって、無機粉体を多量に含む塗布液を厚膜に形成しても、端部において盛り上がり部が発生しない厚膜パターンを形成することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に好ましい実施の形態を挙げて本発明を更に詳しく説明する。本発明で使用する塗布装置は、基板を載置するための平面状のステージと、液送り機構から液送部を通って塗布液が供給されつつ基板上を間隔をおいて走行する塗布ヘッドとからなり、該塗布ヘッドは分離可能なダイ上板とダイ下板とを有し、これらダイ上板とダイ下板とにより、塗布液の流入する入口と、塗布液が幅方向に拡がる拡散部と、塗布液が押し出される一定の厚みのスロット部とが形成され、更にスロット部の両サイドに塗布幅調節のためのシム板を有してなる塗布装置において、内側端面を塗布面および塗布方法に向かって拡がる方向に限定された角度範囲にて傾斜させたシム板を使用するようにしたものである。
【０００９】
このように、内側端面を塗布面に向かって拡がる方向に限定された角度範囲にて傾斜させたシム板を使用することにより、塗布液を額縁塗りするに際して、傾斜した内側端面により塗布液の拡がりが抑えられるので、エンド部の直線性を保ちつつ、両端の膜厚の盛り上がりのない厚膜を形成することができる。又、内側端面を更に塗布方向に対しても拡がる方向に傾斜させたシム板を使用することにより、塗布ヘッドの出口において通常は中央部分で速い塗布液の流速が幅方向に一定となるように作用させられるので、エンド部における直線性を一層良好に保つことができる。
【００１０】
本発明で使用する塗布装置に用いるシム板の好ましい具体例を図８〜９に挙げている。図８に示すシム板２２は内側端面ａを塗布面に対して拡がる方向に傾斜させ、更に塗布方向に対しても拡がる方向に傾斜させている。又、図９に示すシム板２３は内側端面ａを塗布面に対して拡がる方向に傾斜させるとともに、中程から塗布方向に対しても拡がる方向に傾斜させている。
上記の塗布装置は、基板と塗布ヘッドとのギャップが５０〜５００μｍという厚膜を形成する場合に特に有効である。又、表面に凹凸のある基材に塗布する場合に使用すると凹凸部でスジが生じないので好適である。
【００１１】
上記の塗布装置を用いて塗布する塗布液は、少なくとも樹脂成分と無機粉体を含むものであり、樹脂成分は６００℃以下の焼成、例えば、３００〜６００℃の範囲における焼成で揮発又は分解するものである。
本発明で使用する塗布液を構成する樹脂成分は、上述のように６００℃以下の低温における焼成によって揮発又は分解して、形成される厚膜パターン中に炭化物を残存させることのないものである。このような樹脂成分としては、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート等のセルロース系樹脂、メチル（メタ）アクリレート、エチル（エタ）アクリレート、ノルマルブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、２−エチルメチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の重合体又はこれらの共重合体からなるポリ（メタ）アクリル酸のエステル類、ポリα−メチルスチレン、ポリビニルアルコール、ポリブデン系樹脂等を挙げることができるが、特に好ましくはエチルセルロース系、メタクリレート系樹脂である。
【００１２】
上記の樹脂成分の揮発又は分解温度が６００℃を超えると、樹脂成分を除去する際の焼成温度が高くなり、例えば、基板の耐熱性が低い場合、基板に熱変形が生じることになり好ましくない。一方、樹脂成分の揮発又は分解温度の下限は特に制限はないが、揮発又は分解温度が低くなるほど完全に揮発又は分解する樹脂の種類が少なくなり、材料の選択の幅が狭くなるので、例えば、樹脂成分の揮発又は分解温度の下限を３００℃程度に設定することが好ましい。このような樹脂成分の塗布液中の含有量は、０．５〜１０重量％、好ましくは０．５〜５重量％の範囲とすることができる。
【００１３】
本発明で使用する塗布液を構成する無機粉体は、形成する厚膜パターンの使用目的に応じた特性を有し、軟化温度が４５０〜６００℃である無機粉体を使用することができる。無機粉体の軟化温度が６００℃を超えると焼成温度で基板に熱変形を生じることになり好ましくない。又、無機粉体の軟化温度が４５０℃未満では、塗布液の樹脂成分が完全に分解及び揮発する前に無機粉体が融着するために厚膜パターン中に空隙を生じ易くなり好ましくない。
【００１４】
使用可能な無機粉体の具体例としては、Ａｇ粉体、Ａｇ−Ｐｄ粉体、Ａｕ粉体、Ｃｕ粉体等の導電性粉体、低軟化温度ガラス粉体、誘電性粉体等を挙げることができる。又、焼成時のガラスの分相を防止する効果をもたせたり、軟化温度を調整したり、熱膨潤係数をガラス基板に合わせたりするために、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等の無機粉体を併用することもできる。更に、耐久性フィラーとして、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、カルシア、コージュライト、シリカ、ムライト等のセラミック粉体を使用することができる。
【００１５】
上記の無機粉体の平均粒径は、０．１〜１０μｍ、好ましくは０．５〜５μｍの範囲から設定することができる。平均粒径が０．１μｍ未満であると塗布液の構造粘性（チクソトロピー法）が大きくなり好ましくない。又、平均粒径が１０μｍを超えると形成される厚膜パターンの表面平坦性が低下するので好ましくない。このような無機粉体は、塗布液に５０〜９０重量％の範囲で含有させる。
【００１６】
又、本発明で使用する塗布液には、添加剤として、可塑剤、界面活性剤、消泡剤、酸化防止剤等が必要に応じて用いられる。このうち可塑剤としては、フタル酸エステル類、セバチン酸エステル類、リン酸エステル類、アジピン酸エステル類、グリコール酸エステル類、クエン酸エステル類等が一般的に用いられる。更に、塗布液には、用いる樹脂成分に対して良溶媒である溶剤、例えば、グリコールエーテル等を含有させることができる。溶剤の選定は、溶剤の揮発性と使用する樹脂成分の溶解性を主に考慮して行われる。樹脂成分に対する溶剤の溶解性が低いと、塗布液の粘度が高くなってしまい、塗布適性が悪化するので好ましくない。
又、溶剤の含有率は塗布液内の気泡を抜くことができ、レベリングが良好で、形成される厚膜パターンの平滑性が良好となるような粘度範囲で設定することができ、例えば、２５〜５０重量％程度が好ましい。
【００１７】
このような本発明で使用する塗布液は、上述の樹脂成分と無機粉体とを低揮発性の溶剤に混合し、ロールミルにより混練して塗布液状の塗布液とするか、或いは、ボールミル等により混練してスラリー状の塗布液として得ることができる。使用する低揮発性の溶剤としては、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジオクチルフタレート、ジイソデシルフタレート等を挙げることができる。
【００１８】
次に、本発明の塗布方法により厚膜パターンを形成する方法を図面を参照しながら説明する。
図１０は、本発明の塗布方法の実施形態を説明するための図面である。図１０において、本発明の塗布方法は、先ず、基板Ｓの一方の面に加圧ノズル２１を用いて塗布液１を押し出し塗布する。この押し出し塗布では、図１１に示されるように、所定の幅を有する加圧ノズル２１を矢印Ａ1方向に移動させて塗布が完了した後、塗布面が若干重なるようにして矢印Ａ2方向に加圧ノズル２１を移動させて塗布を行う。以後、同様に、矢印Ａ3方向、矢印Ａ4方向、矢印Ａ5方向に加圧ノズルを移動させて塗布を行うことによって、基板Ｓ上に所定のパターンで大面積の厚膜パターン層２５（斜線部分）が形成される。この厚膜パターン層２５は、上述のように、加圧ノズル２１の各移動方向（Ａ1〜Ａ5）における塗布面が若干重なっているものであり、塗布直後は塗布面に凹凸が生じるが、使用する塗布液１は、レベリング性に優れるため、厚膜パターン層２５の表面は極めて平坦なものとなる。
【００１９】
次いで、５００〜６００℃で焼成することによって厚膜パターン層２５に含まれる樹脂成分が揮発或いは分解され、炭化物を残存することなく除去され、又、厚膜パターン層２５に含まれる無機粉体が焼成によって相互に融着を生じ、且つ基板Ｓに十分な強度をもって固着される。これにより、膜厚が均一な所望の厚膜パターンを基板Ｓ上に高い精度で形成することができる。
【００２０】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。
厚膜パターン形成用の塗布液として、下記の組成の８種の塗布液（試料１〜８）をボールミルを用いて調製した。
【００２３】
パターン形成用の塗布液（試料１）の組成
・ガラスフリット（イワキガラス（株）製ＫＦ６２７４）        ６５重量部
・アクリル樹脂（三菱レイヨン（株）製ＢＲ１０１）              ５重量部
・ブチルカルビトールアセテート                              ３５重量部
【００２４】
パターン形成用の塗布液（試料２）の組成
・ガラスフリット（イワキガラス（株）製７５７０）            ７０重量部
・アルミナ粉体（不二ロール（株）製＃８０００）              １０重量部
・アクリル樹脂（三菱レイヨン（株）製ＢＲ１０１）              ４重量部
・ブチルカルビトールアセテート                              １６重量部
【００２５】
パターン形成用の塗布液（試料３）の組成
・ガラスフリット（イワキガラス（株）製ＫＦ６２７４）        ６５重量部
・アルミナ粉体（不二ロール（株）製＃８０００）              １５重量部
・エチルセルロース（ハーキュレス社製Ｎ１００）            １．４重量部
・ブチルカルビトールアセテート                              １０重量部
・α−テルピネオール                                        １０重量部
【００２６】
パターン形成用の塗布液（試料４）の組成
・ガラスフリット（イワキガラス（株）製７５７０）            ６５重量部
・エチルセルロース（ダウ・コーニング社製エトセル１００）      ３重量部
・ブチルカルビトールアセテート                              ３２重量部
【００２７】
パターン形成用の塗布液（試料５）の組成
・ガラスフリット（イワキガラス（株）製７５７０）            ５０重量部
・エチルセルロース（ダウ・コーニング社製エトセル１００）      ７重量部
・ブチルカルビトールアセテート                              ４３重量部
【００２８】
パターン形成用の塗布液（試料６）の組成
・ガラスフリット（イワキガラス（株）製ＫＦ６２７４）        ７５重量部
・アルミナ粉体（不二ロール（株）製＃８０００）                ５重量部
・エチルセルロース（ハーキュレス社製Ｎ２２）                  ２重量部
・α−テルピネオール                                        ２０重量部
【００２９】
次いで、上記の各パターン形成用塗布液（試料１〜６）を使用し、厚み２ｍｍのガラス基板上に図２（比較例）及び図８〜９（実施例）に示した塗布装置を用いて下記の条件で厚膜パターン層（面積１５００ｃｍ2）を形成した。
加圧ノズルによる押し出し塗布条件
・ダイ：スリット０．５ｍｍ、幅５０ｃｍ
・塗布速度：２０ｍｍ／秒
・供給量：塗布ギャップ×０．９のウエット膜厚になるように調整
・圧力：１．６ｋｇ／ｃｍ2
次に、上記の厚膜パターンを１７０℃で２０分間乾燥した後、ピーク温度５２０℃にて焼成（ピーク温度保持時間２０分）して厚膜パターンとした。この加圧ノズルによる押し出し塗布法による厚膜パターン形成適性を評価して表１に示した。
【００３０】
表１：厚膜パターン形成適性評価結果
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【００３１】
表１に示されるように、図８〜９に示した塗布装置を用いて形成した厚膜パターンは、膜厚が均一でパターン再現性が高く外観が良好なものであった。これに対して、図２に示した塗布装置を用いて形成した厚膜パターンは凹凸が発生し、均一な膜厚の厚膜パターン形成が困難であった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、特定の塗布装置を用いることによって、無機粉体を多量に含む塗布液を厚膜に形成しても、端部において盛り上がり部が発生しない厚膜パターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  エクストルージョン型の従来の塗布装置の使用状態を示す傾斜図。
【図２】  塗布装置の従来の塗布ヘッドを示すもので、（ａ）は長さ方向の断面図、（ｂ）は中程を切り欠いて示す正面図。
【図３】  従来のシム板の斜視図。
【図４】  図３のシム板を設けた塗布装置による塗布状態を示すもので、（ａ）は塗布面の平面図、（ｂ）は塗布面のサイドの断面図。
【図５】  本発明方法に使用するシム板を示すもので、（ａ）は塗布ヘッドにセットした状態での正面図、（ｂ）は斜視図。
【図６】  図５のシム板を設けた塗布装置による塗布状態を示すもので、（ａ）は塗布面の平面図、（ｂ）は塗布面のサイドの断面図。
【図７】  本発明方法に使用するシム板の実施例を示す斜視図。
【図８】  同じく別の実施例を示す斜視図。
【図９】  同じく別の実施例を示す斜視図。
【図１０】  本発明の方法を説明する図。
【図１１】  本発明の方法を説明する図。
【符号の説明】
１：基板
２：ステージ
３：液送部
４：塗布ヘッド
１１：ダイ上板
１２：ダイ下板
１３：入口
１４：拡散部
１５：スロット部
１６：シム板
１７：シム板
２１，２２，２３：シム板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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