回路パターン形成方法および回路パターン形成装置
【課題】基材上に回路パターンを形成する際に断線や短絡等の問題が生じず、薄膜で均一な厚さの回路パターンを形成することができる回路パターン形成装置および回路パターン形成方法を提供する。
【解決手段】基材１に液状のドット１２を隙間１７を置いて形成する。次に、液状のドット１２の間に液状のドットをさらに形成する。これにより液状の回路パターンを形成する。その後、定着工程で回路パターンを固化させる。
【解決手段】基材１に液状のドット１２を隙間１７を置いて形成する。次に、液状のドット１２の間に液状のドットをさらに形成する。これにより液状の回路パターンを形成する。その後、定着工程で回路パターンを固化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、電気機器、コンピューター、通信機器等に用いられる回路基板の回路パターンを形成する回路パターン形成方法および回路パターン形成装置に関する。特に基材上に回路パターン形成用の溶液を吐出して回路を形成する回路パターン形成方法および回路パターン形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器や通信機器、コンピューター等に設けられる回路基板には、ＬＳＩ等の半導体や各種電子部品等が実装される。回路基板には多くの種類があり、セラミックを基材とするもの、ガラス繊維などの補強材とエポキシ樹脂などの合成樹脂との複合材を基材として用いるもの、ポリエステル樹脂やアラミド樹脂等の可撓性フィルムを基材とするものなどがある。また、回路基板は、かつては片面基板や両面基板がほとんどであったが、装置の小型化、高密度化に従って、回路パターンを積層したものが用いられるようになってきており、現在では８層や１６層などの多層回路基板が主流となっている。また、回路パターンも電子回路の高速化に伴ってパターンの微細化および高密度化が急速に進んでいる。
【０００３】
特許文献１には導電性溶液と絶縁性溶液をインクジェット法によって、直接、基材表面上に吐出して導電パターンと絶縁パターンを描画し、回路を形成する方法が開示されている。この方法によれば、サブトラクテイブ法が不要となり、工程数が少なくなり、メッキ工程やエッチング工程において発生する廃液処理もなくなると言うメリットがある。
【０００４】
この特許文献１では、インクジェット印刷機により吐出されるインク液滴のうち、隣接する液滴同士が互いに重なるように回路パターンを形成している。これは、隣接する液滴同士が重なっていないと、液滴が互いに接触していない部分が断線の原因となるからである。しかし、この方法では、基材上に吐出した液滴が既に基材上にある液滴と接触することにより、接触した液滴が合体して液だまりが発生することがある。
【０００５】
ここで、液だまりについて説明する。
図１８は配線パターン２００において、液だまり２０１，２０３が発生した状態を示したものである。液だまり２０１，２０３は、基材上に吐出した液滴が既に基材上にある液滴と接触することにより、吐出された液滴が、既に基材上に吐出されている液滴の方へ引き寄せられることによって発生する。さらにこの液だまりが拡がると、２０３に示すようにそれ２０３自身が他のパターンと接触して短絡を起こしてしまうことがある。また、吐出ヘッドの吐出誤差などによって、吐出された液滴が、基材上に既に吐出されている液滴に対して接触しない位置に着弾してしまった場合には、その液滴は周囲のパターンから離間した状態で定着されることとなる。この場合、図１８の２０２に示す部分のように断線が発生する。
【０００６】
そこで、特許文献２に開示されているような、上記液だまりを防止して断線や短絡等の問題が生じないようにするための提案が成されている。この方法では、図１９（ａ）および（ｂ）に示すように、まず、第１吐出工程として、ヘッド１００２から液滴１００３を吐出して基材１００１上にドット１００６を形成する。このドット１００６は、基材１００１上に着弾した後の液滴の直径１００４よりも大きいピッチ１００５で形成されている。なお、ここで言うピッチとは、隣接するドットの各々の中心の間の距離を意味する。
【０００７】
その後、乾燥工程を施し、第１吐出工程にて形成したドット１００６を定着させた後、第２吐出工程としてドット１００７を形成する。ドット１００７の形成字には、液滴１００３を第１吐出工程における吐出位置と異なる位置に第１吐出工程と同じピッチ１００５で吐出する。そして再度乾燥工程を施し、第２吐出工程にて形成したドット１００７を定着させた後、第３吐出工程としてドット１００８を形成する。このドット１００８の形成時には、液滴１００３を第１吐出工程におけるピッチ１００５より小さいピッチで吐出する。
【０００８】
このように特許文献２では、基材上に間隔をおいてドットを形成し、それらのドットを乾燥工程にて定着させてから、各ドット間に液滴を吐出するようになっている。このため、着弾した液滴が基材上に既に存在するドットの方へ引き寄せられることはなくなり、液だまりを防止することができる。さらに、特許文献２では、図１９（ｂ）に示すように、形成される回路の厚膜化を図ることで断線や短絡等の問題が生じないようにしている。
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−２４５４６７号公報
【特許文献２】特開２００３−１３３６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載の技術は、各吐出工程後に乾燥工程を施し、かつ厚膜化を図るようになっているため、第３吐出工程後の回路パターンの厚さが不均一な状態になり、表面の平坦性が損なわれるという問題がある。このため、多層回路基板を形成する際に必須とされる薄膜で均一な厚さおよび平坦性を有する回路パターンを形成するには不向きである。これに対し、近年では回路基板は高密度化してきており、薄膜を多層構造で形成できる回路パターンの要求が高まりつつあるが、特許文献２の技術では、この要求に十分に対応し難いものとなっている。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題に着目してなされたものであり、基材上に回路パターンを形成する際に断線や短絡等の問題が生じず、薄膜で均一な厚さの回路パターンを形成することができる回路パターン形成装置および回路パターン形成方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を有する。
本発明の第１の形態は、液体吐出手段を用いて回路パターン形成用の液体を基材に吐出することにより、前記基材上に液状のドットを隙間を置いて形成する第１の吐出工程と、前記液体吐出手段から前記液体を吐出させ、前記基材上の前記液状のドット間に、液状のドットをさらに形成することで液状の回路パターンを形成する第２の吐出工程と、前記液状の回路パターンを固化させる定着工程と、を備えたことを特徴とする回路パターン形成方法である。
【００１３】
本発明の第２の形態は、回路パターン形成用の液体を液体吐出手段によって基材に吐出することにより、前記基材上に液状のドットを複数形成することで回路パターンを形成する回路パターン形成装置であって、前記液体吐出手段を前記基材に対して相対移動させる移動手段と、前記液体吐出手段と基材との相対位置を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された液体吐出手段と基材との相対位置および回路パターンを形成するデータに基づいて、前記基材に液状のドットを隙間を置いて形成させた後に、前記基材に形成された液状のドット間に液状のドットをさらに形成して液状の回路パターンを形成させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明は、基材上に形成されるドットの間に隙間が形成されるよう液滴を吐出させた後、基材上に形成されたドットが固化する前に、連結すべきドットとドットの隙間に液滴を吐出させるようにする。これにより、基材上に略均一な厚さを有する平坦な薄膜を容易に形成することができる。このため、本発明は、断線や短絡等の問題および誤導通などの発生を軽減することができ、近年の回路基板に要請されている高密度化および多層化にも対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施形態を、下記の順序に従って説明する。
１．回路パターン形成装置の構成
２．制御系の構成
３．回路形成位置の制御
４．回路パターン形成に使用される材料
４−１．基材
４−２．導電性溶液と絶縁性溶液
５．回路パターン形成方法
【００１６】
[１．回路パターン形成装置の構成]
まず本発明の実施形態として、基材上に絶縁パターンと導電パターンからなる回路パターンを形成するために使用される回路パターン形成装置を説明する。
【００１７】
図１に示す本実施形態で用いる回路パターン形成装置は、主走査方向（Ｘ方向）に沿って往復移動するキャリッジ１０９と、回路パターンを形成するための基材１が搭載されるステージ１０３などを有している。このキャリッジには、基材１上に絶縁性溶液を吐出する液体吐出ヘッド２と、導電性溶液を噴射するための液体吐出ヘッド３と、両液体吐出ヘッド２、３に絶縁性溶液、導電性溶液をそれぞれ供給するための２つのタンク（不図示）と、が搭載されている。
【００１８】
図２は、液体吐出ヘッド２のオリフィス面に配置されているノズル列を模式的に示す図である。図２に示すように、液体吐出ヘッド２には比較的大きい液滴を吐出する大ノズル２０と、大ノズル２０が等間隔に並ぶ大ノズル列３０ａが配置されている。なお、図２には記載していないが、液体吐出ヘッド３も液体吐出ヘッド２と同様な大ノズル２０と大ノズル列３０ａが配置されている。
【００１９】
また、図１において、キャリッジ１０９を往路方向への移動（以下、往走査と称す）および復路方向への移動（以下、復走査と称す）させる動力源としてＣＲリニアモータ（キャリッジリニアモータ）１０１が設けられる。さらに、基材１をＹ方向へと移動させる基材移動手段として、ステージ１０３およびＬＦリニアモータ（ラインフィードリニアモータ）１０２が設けられている。ＬＦリニアモータ１０２は定盤１０８に確固に固定されており、ステージ１０３が移動しても基材１を載せるステージ１０３の上面を、定盤１０８の上面に対して常に平行に保ち得るようになっている。一方、ＣＲリニアモータ１０１は定盤１０８の上にベース１０４および１０５を介して高い剛性を保つよう固定されている。
【００２０】
また、キャリッジ１０９は、定盤面の上面、すなわちステージ表面に対し、主走査方向（Ｘ方向）に沿って往復移動する。ＣＲリニアモータ１０１およびＬＦリニアモータ１０２にはそれぞれリニアエンコーダ１１１、１１２および原点センサ１０６、１０７が内蔵されており、それらの出力は、各リニアモータの駆動時時のサーボ制御入力として利用される。さらに、キャリッジ側のリニアエンコーダ１１１は溶液の吐出タイミングの生成にも利用される。
また、本実施形態における回路パターン形成装置には、ホスト装置として不図示のパーソナルコンピュータが接続されている。このパーソナルコンピュータから送られた図形情報（回路パターン情報）に基づいて、回路パターン形成装置は、液体吐出ヘッド２，３の移動、各溶液の吐出、およびステージ１０３の移動などを行い、基材１の表面に回路パターンを形成する。
【００２１】
なお、基材１を支持しているステージ１０３の下側には、加熱ヒータ（不図示）が埋め込まれており、この加熱ヒータで基材上に描画された回路パターンを加熱することにより、回路パターンを定着させるようになっている。本実施形態の場合、回路パターンの定着が目的であるため、加熱ヒータの設定温度は４０〜７０℃としている。このようにステージ１０３内に加熱ヒータを埋め込むという簡易的な構成でも充分に基材１上の溶液を定着させることが可能である。なお、定着を完了すれば回路基板として機能上の問題が生じることはないが、さらに導体パターンの導電性の向上と、絶縁パターンの絶縁性向上を望むのであれば、別途用意されたベーク装置により焼成すると良い。
【００２２】
［２．制御系の構成］
次に、本実施形態の回路パターン形成装置の制御系について説明する。
図３は、本実施形態の回路パターン形成装置における制御系の全体構成を概略的に示すブロック図である。機構部４６は、液体吐出ヘッド２を搭載したキャリッジ１０９を主走査方向に移動させるためのＣＲリニアモータ１０１、基材１を搭載したステージ１０３を搬送するＬＦリニアモータ１０２などを備えている。
【００２３】
主制御部４４は、液体吐出ヘッドおよび機構部４６等をはじめとする本実施形態における回路パターン形成装置全体を制御する中枢部分である。この主制御部４４は、ＣＰＵおよび動作プログラムなどを格納してなるＲＯＭ、種々のデータの書き込みおよび読み出しを可能とする作業用ＲＡＭなどを備えている。
【００２４】
主制御部４４は、機構部４６に対し制御信号を出力してキャリッジ１０９の移動やステージ１０３の移動などの機構制御を行う。さらに、主制御部４４は、ヘッド制御部４２、メモリ制御部５０および描画位置信号発生部４１などとの間でも信号の授受を行い、液体吐出ヘッド２の駆動を制御する。Ｉ／Ｆ部４７は、不図示のパソコンと回路パターン形成装置とのインターフェース部分でパソコンからコマンドおよび回路パターンの描画データ（回路パターン形成データ）の受信を行う。メモリ制御部５０は、Ｉ／Ｆ部４７から入力されたコマンドを主制御部４４に転送すると共に、主制御部４４の制御の下で描画データをバッファメモリ４５に書き込むようアドレス信号と書き込みタイミング信号を生成する。
【００２５】
さらに、主制御部４４は、Ｉ／Ｆ部４７から入力されたコマンドを解析し、その解析結果により描画速度や描画解像度などの描画条件を設定し、その描画条件に基づき機構部４６および描画位置信号発生部４１を制御して、所定の条件で描画を実行させる。
また、不図示のパソコンから受信した描画データは、一時メモリであるバッファメモリ４５に記憶されたあと、主制御部４４から指令を受けたメモリ制御部５０の制御により、ヘッド制御部４２に転送される。
【００２６】
ヘッド制御部４２は、描画位置信号発生部４１から出力される描画位置信号に同期して、バッファメモリ４５から転送された描画データに従って液体吐出ヘッドの各ノズルを駆動し、描画を行う。
【００２７】
［３．描画位置の制御］
次に、本実施形態の回路パターン形成装置における描画位置の制御方法について説明する。
図４（ａ）および（ｂ）は、リニアエンコーダ１１１の出力信号を示す図である。図中、位相が９０°ずれた２つの信号ＡおよびＢは、リニアエンコーダ１１１より生成された信号である。このうち、図４（ａ）は、キャリッジ１０９が往路方向動作時に生成される信号ＡおよびＢを示し、図４（ｂ）は、キャリッジ１０９が復路方向動作時に生成される信号ＡおよびＢを示している。図４（ａ）に示すように、信号Ａの位相が信号Ｂの位相より９０°進んでいるときは、キャリッジ１０９が往路方向に移動している状態にある。このため、この状態においては、各信号の立ち上がりおよび立ち下がりエッジに応じてカウントアップを行う。また、図４（ｂ）に示すように、位相が９０°遅れているときは、キャリッジ１０９が復路方向に移動しているため、カウントダウンする。
【００２８】
このようにして、リニアエンコーダ１１１の出力信号をカウントすることによりキャリッジ１０９の移動位置を検出することができる。すなわち、図３中の位置検出部４０は、リニアエンコーダ１１１からのＡ、Ｂ２つの信号と、原点センサ１０６から出力される原点信号Ｚとを受けて、キャリッジ１０９の現在の主走査方向における絶対位置、つまり原点からの位置を検出する。
【００２９】
図５は、液体吐出ヘッド位置検出部４０の回路の一例を示す図である。この検出部４０は、リニアエンコーダ１１１からの信号Ａ、Ｂと原点センサ１０６からの原点信号Ｚおよびロジックの同期を取るためのクロック（ＣＬＫ）に基づいて、カウント信号（ＰＬＳ）とアップ／ダウン信号、すなわち移動方向信号（ＤＩＲ）を生成する。図５中の２０１〜２０４で構成される回路がＡの立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングを検出する部分である。Ａの立ち上がりタイミングに同期したパルスは回路２０３から出力され、立ち下がりタイミングに同期したパルスは回路２０４から出力される。
同様にして、図５中の２０５〜２０８で構成される回路がＢの立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングを検出する部分である。Ｂの立ち上がりタイミングに同期したパルスが回路２０５から出力され、立ち下がりタイミングに同期したパルスが回路２０８から出力される。
【００３０】
図６は、図５に示す回路における各部の出力信号を示すタイミングチャートである。
図６において、最初Ａの位相がＢの位相より９０°進んでいるので、移動方向信号ＤＩＲは、往方向を表すローレベルの信号となる。さらに、図６の途中から位相が逆に９０°遅れているので、移動方向信号ＤＩＲは、復方向を表すハイレベルの信号になっていることが分かる。また、カウント信号ＰＬＳは、Ａ、Ｂ２つの信号の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングでパルスが出力される。
【００３１】
原点信号Ｚ、カウント信号ＰＬＳ、移動方向信号ＤＩＲは、図５に示すアップダウンカウンタ２１０のリセット（ＣＬＲ）、クロック（ＣＫ）、アップダウン（ＵＰ／ＤＷ）の各々の入力端子に接続されている。従って、主制御部４４の初期化命令によって、キャリッジ１０９が原点位置に移動すると、原点信号Ｚがアクティブになって、カウント値がクリア（カウント値＝０）される。そして、それ以降はカウント値＝０を原点とし、キャリッジ１０９の主走査方向における絶対位置をカウント値として描画位置信号発生部４１に出力する。
【００３２】
図７は、描画位置信号発生部４１のブロック図である。図５の液体吐出ヘッド位置検出部４０で生成されたカウント値は、ＲＡＭ３００のアドレス入力端子にセレクタ３０１経由で接続されている。このＲＡＭ３００には、主制御部４４内のＣＰＵから直接リード／ライト（Ｒ／Ｗ）ができるように、アドレスバスはセレクタ３０１のもう一方の入力を経由してＲＡＭ３００のアドレス入力端子（ＡＢ端子）に接続されている。さらに、主制御部４４内のＣＰＵのデータバスはＲＡＭ３００のデータバス端子（ＤＢ端子）に接続され、同じくＣＰＵのアクセス信号はＲＡＭ３００のＲ／Ｗ端子に入力されている。
【００３３】
主制御部４４からＲＡＭ３００にデータを書き込む場合には、セレクタ３０１をＣＰＵ側に接続する。また、描画動作中はカウント値がＲＡＭ３００のアドレス入力となるようにセレクタ３０１を切り替え、キャリッジ１０９の移動に従ってキャリッジ１０９の位置に対応したアドレスのＲＡＭデータがヘッド制御部４２に出力される。
【００３４】
ここで、ＲＡＭ３００に予め主制御部４４のＣＰＵから描画データを書き込んでおくと、キャリッジ１０９が移動して描画位置に来るたびにヘッド制御部４２に描画位置パルスが出力される。ヘッド制御部４２はこの描画位置パルスを受けると液体吐出ヘッド２を駆動して溶液を基材１に吐出する。
【００３５】
図８は、描画位置パルスの出力タイミングを表すタイミングチャートである。
図８において、ＲＡＭ３００のアドレスおよびデータ（ＲＡＭ）は、ＲＡＭ３００のアドレスとデータを表しており、ＲＡＭ３００に書き込まれている往復２ビットのデータがどのように書き込まれているかを表している。また、図８中の描画位置パルスは、ヘッド制御部４２に描画タイミングを与えるパルス信号でキャリッジ１０９が移動すると、図８に示すように往路方向、復路方向で対応するビットが選択されて別々のパルス出力を得ることができる。
【００３６】
ところで、図８に示す往路方向のパルスと復路方向のパルスとでは、それぞれの出力タイミングが一致していない。これは、液体吐出ヘッドが走査方向における同一位置で液滴を吐出したとしても、その時の液体吐出ヘッドの移動方向が往路方向であるか復路方向であるかによって、基材上への着弾位置が異なるためである。すなわち、液体吐出ヘッドの往路方向への移動時に吐出された液滴は、基材上に着弾するまでに吐出位置から往路方向へとずれ、逆に復路方向への移動時に吐出された液滴は、復路方向へとずれることとなる。このため、往路方向への移動時と復路方向への移動時とで液滴の吐出位置が異なるように描画位置パルスのタイミングが設定されている。
【００３７】
なお、図８は、液体吐出ヘッドが往路と復路のいずれにおいても描画を行う場合を行う双方向描画を例にとり、その描画位置パルスのタイミングを説明したが、往路方向のみでしか描画を行わない一方向描画の場合には、復路のビットを全て０に設定すればよい。この場合、復路方向にキャリッジが移動しているときには描画位置パルスは出力されない。また図８では、便宜上ＲＡＭ３００のデータと描画位置パルスは、往復１セットのみしか記述していない。しかし、本実施形態のように液体吐出ヘッド２が複数個（ｍ個）ある場合、あるいは液体吐出ヘッド２にノズル列が複数列（ｎ列）ある場合には、ＲＡＭ３００のデータビット数を増やしてｍセット分またはｎ列分のデータを発生させるようにすれば良い。
【００３８】
[４．使用される材料]
[４−１．基材]
本発明に使用される基材１は、フィルム状、シート状、板状などの平面形状を有するものが使用可能であるが、これに限らず、インクジェット方式による回路パターンの形成が可能であれば曲面形状を有するものでも使用可能である。また、基材１は、回路パターン層を形成する際に、焼成する工程を含むため、耐熱性に優れた材質によって構成されたものであることが特に好ましい。例えば、基材１としては、アルミナ、シリカなどを焼結させたセラミックス、あるいはポリエステルフィルムや芳香族ポリアミドフイルム、ポリイミドフイルムのような熱可塑性樹脂フィルムなどが適用可能である。また、ガラス繊維やポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維による織物や不織布に熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂を含浸硬化させシート状としたものによって構成することも可能である。さらに、通常の回路基板に用いられるガラスエポキシ積層板のような板状のもの、あるいは浸透性のある基材、紙や布のようなものを用いることも可能である。なお、本発明において使用する基材は、親水性のある基材が望ましい。特に基材上に着弾した後述する溶液がその溶液の表面張力により濡れ広がらない程度に表面処理されているものが好ましい。また撥水性のある基材であっても、上記同様の表面処理を施してあるものであれば良い。
【００３９】
［４−２．導電性溶液および絶縁性溶液］
以下、本実施形態において使用する導電性溶液および絶縁性溶液について説明する。
本実施形態で使用される導電性溶液は、水、導電性材料を含有するものである。本発明に係る導電性溶液の調製用に使用される水としては、通常、工業用水を原料とし、脱イオン交換処理によって、陽イオン、陰イオンを除去したものが好ましい。導電性溶液中における水の量は、その割合、または導電性溶液に要求される特性に応じて広い範囲で決定されるが、一般には、導電性溶液に対して、１０〜９８重量％の範囲であり、特に好ましいのは４０〜９０重量％の範囲である。
【００４０】
導電性溶液に使用される導電性材料としては、例えばレーザーアブレーションを用いて作製された平均粒子径が１〜１００ｎｍ以下の金属超微粒子である。金属超微粒子としては、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＳｎＯ２（酸化スズ）等が挙げられる。
【００４１】
本発明で使用される絶縁性溶液は、水、絶縁性材料及び第２の成分を含む。第２の成分は、アルカリ性水溶液であり、導電性溶液に使用される導電性材料と接触すると、ｐＨ差における凝集沈澱反応により接触領域で界面凝集が起こり、導電性溶液と絶縁性溶液とのにじみを抑え、各々の溶液を互いに分離して存在させる。また、この第２の成分は、後処理の熱硬化処理により揮発してしまう物質である。絶縁性溶液に使用される水は、前述の導電性溶液に用いられる水の例が挙げられる。
【００４２】
第２の成分として使用される物質として、任意のポリマーが挙げられる。任意のポリマーの例としては、アニオン性水溶性ポリマー、揮発性アミン等を用いることができる。第２の成分の具体例として、アニオン性水溶性ポリマーとしては、アンモニウム塩が、揮発性アミンとしては、水酸化アンモニウムがそれぞれ挙げられる。また、絶縁性材料としては、非イオン性ポリマーが挙げられる。非イオン性ポリマーの具体例としては、エポキシ樹脂等を主成分とするソルダーレジストを用いることができる。
【００４３】
[５．回路パターン形成方法]
（第１の実施形態）
図９（ａ）ないし（ｈ）は、本発明の第１の実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。この第１の実施例では、図２に示したような液体吐出ヘッド２を使用する。また、導体用ノズル列３０ａでは、基材に形成された隣接する２つの大ドット１２と、吐出された大液滴１０が互いに接触する必要があるので、図１０に示したような２つの大ドット１２の間隔より大きな直径の大液滴１０を吐出し得るようになっている。
【００４４】
まず第１吐出工程を説明する。
図９（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド２を描画開始位置である基材１の一端（図中、左端）へ移動させる。そして、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド２を主走査における往方向（図中、左から右）へと移動させながら、大ノズル２０から大液滴１０を吐出して基材１上に着弾させる。この第１吐出工程では、図９（ｃ）に示すように、基材１上に着弾して形成される大ドット１２が互いに重ならないように液滴１０の吐出が行われる。このようにして基材１上に形成されたそれぞれの大ドット１２は、絶縁性溶液の表面張力により濡れ広がることなく基材１上の所定の位置に形成される。このため、第１吐出工程によって基板１上に吐出された隣接する大ドット１２と１２の間には、図９（ｃ）に示すように、隙間１７が形成される。
【００４５】
次に第２吐出工程を説明する。
前述の第１吐出工程により基材１上に液状の大ドット１２を形成した後、直ちに液体吐出ヘッド２を描画開始位置（基材１の左端）へ復動させる。そして、第２吐出工程として図９（ｄ）および（ｅ）に示すように再び液体吐出ヘッド２を往路方向へと移動させながら、基材１上に隣接して形成された大ドット１２と１２の隙間１７に絶縁性溶液の大液滴１０を吐出する。この吐出は、基材１上の大ドット１２が液体からゲル状に変化する前、すなわち固化（ゲル化）する前に行う。このため、図９（ｆ）に示すように大ドット１２と絶縁性溶液の大液滴１０とが接触すると、両者は互いに引き寄せ合って混ざり合う。その結果、図９（ｇ）のように大液滴１０と２つの大ドット１２が合体し、平坦で略均一な線状パターン１５が形成される。そして、加熱ヒータにより基材１を加熱し定着させることにより、図９（ｈ）のように、平坦かつ均一な薄膜からなる絶縁パターン１６が形成される。
【００４６】
なお、この第２吐出工程では、２つの大ドット１２と大液滴１０がお互いに接触する必要があるので、図１０に示したような２つの基材上に形成された大ドット１２の隙間１７より大液滴１０の直径Ｄが大きいことが必要となる。
【００４７】
以上のようにして絶縁パターンの形成を行った後、液体吐出ヘッド３から導電性溶液を吐出し、同様に導電パターンを形成する。この導電パターンの形成も絶縁パターンと同様に図９（ａ）ないし（ｈ）に示す手順で行うことにより、平坦かつ均一な薄い膜厚の導電パターンを形成することができる。
【００４８】
なお、図９では大液滴１０の吐出を図面の左端から開始するものとしたが、逆方向（図面右端）から吐出を開始しても良い。さらに、液体吐出ヘッド２と基材１との相対移動を一往復させる間に、、往路において第１吐出工程を行い、復路において第２吐出工程を行っても良い。往復吐出により高スピードでパターンの形成が可能になる。
ここで、本明細書における隙間の定義について述べる。図１１は基材１上に形成されたドットの配置を上から見た模式図である。図１１（ａ）は、大ドット１２が互いに重ならない間隔で各ドットが平行に並ぶように形成されている。この大ドット１２が形成されたところ以外、すなわちドットに囲まれた部分およびドットに挟まれた部分が隙間１７である。この隙間１７を第１吐出工程で使用した液滴と同じサイズの大液滴１０で埋めた例が図１１（ｂ）である。間隔Ａのような隙間に大液滴１０が着弾すると、既に基板１上に着弾している隣接する大ドット１２との接触が生じ、前述した図９（ｆ）のように液の混ざり合いを起こす。また図１１（ｃ）の間隔Ｂのように、隣接する２つの大ドット１２との間隔が狭い部分を埋める場合には、第１吐出工程で使用した液滴より小さいサイズの小液滴１１を吐出しても良い。
【００４９】
なお、図示は省略するが、第２層目以降の絶縁パターンと導電パターンの形成も、第１層目のパターン形成と同様の方法で行えば良い。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
図１２（ａ）ないし（ｊ）は、この第２の実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
【００５１】
この第２の実施形態では、絶縁パターンと導電パターンを同時に形成するものとなっている。
まず第１吐出工程を説明する。
図１２（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド２、３を描画開始位置である基材１の一端（図中、左端）へ移動させる。そして、図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド２、３を主走査における往方向（図中、左から右）へと移動させながら大液滴１０ａを吐出し、基材１上に着弾させる。この際、基板１上に形成された大ドット１２ａが、図１２（ｃ）に示すように、大ドット１２ａ同士で互いに重ならないように液滴１０ａの吐出が行われる。このようにして基材１上に形成されたそれぞれの大ドット１２ａは、導電性溶液の表面張力により濡れ広がることなく基材１上の所定の位置に形成される。このため、第１吐出工程によって基板１上に吐出された隣接する大ドット１２と１２の間には、図９（ｃ）に示すように、隙間１７ａが形成される。
【００５２】
続いて図１２（ｄ）に示すように、上記絶縁性溶液の大液滴１０ｂを、液体吐出ヘッド３の大ノズル列３０ａの大ノズル２０から吐出して基材１上に着弾させる。さらに、図１２（ｄ）に示すように液体吐出ヘッド２，３を往方向へ移動しながら、大液滴１０ｂを吐出する。この絶縁性溶液の液滴１０ｂの吐出も、図１２（ｅ）に示すように、基材１上に着弾した後に形成される大ドット１２ｂが互いに重ならないように行う。従って隣接する液滴１０ｂと１０ｂとの間には隙間１７ｂが形成される。
【００５３】
次に第２吐出工程を説明する。
前述の第１吐出工程により基材１上に液状の大ドット１２ａ，１２ｂを形成した後、直ちに液体吐出ヘッド２，３を描画開始位置（基材１の左端）へ復動させる。そして、基材１上の大ドット１２ａ，１２ｂが液体からゲル状に変化する前、すなわち固化（ゲル化）する前に、図１２（ｅ）に示すように、第１吐出工程で基材１上に形成された大ドット１２ａ、１２ａとの隙間１７ａに導電性溶液の大液滴１０ａを吐出する。さらに、絶縁性溶液の大液滴１０ｂも同様に、液体吐出ヘッド２，３を往方向へと移動させながら、基材１上に形成されている大ドット１２ｂと１２ｂとの隙間１７ｂに吐出する（図１２（ｆ）および（ｇ）参照）。
【００５４】
このとき、第１吐出工程で形成された大ドット１２ａ，１２ｂはゲル化する前の状態であるため、大ドット１２ａと導電性溶液の大液滴１０ａとが接触すると、図１２（ｇ）のように大ドット１２ａと大液滴１０ｂとが接触し、互いに引き寄せ合って混ざり合う。その結果、大液滴１０ａと２つの大ドット１２ａが合体した線状のパターン１５ａが形成される（図１２（ｈ）参照）。また、絶縁性溶液の大液滴１０ｂも図１２（ｈ）に示すように、大ドット１２ｂに大液滴１０ｂが接触し、それらが互いに引き寄せあって混ざり合い、合体する。これにより、平坦で略均一な厚さを有する薄膜の線状パターン１５ｂが形成される（図１２（ｉ）参照）。そして、加熱ヒータにより基材１を加熱し定着させることにより、図１２（ｊ）のように、平坦かつ均一な薄膜からなる導電パターン１６ａと絶縁パターン１６ｂとが形成される。
【００５５】
なお、図１２（ａ）ないし（ｊ）では単層基板を形成する場合について説明したが、このような導電パターン１６ａや絶縁パターン１６ｂを積層して多層回路基板を形成することもできる。
【００５６】
また、導電パターン、絶縁パターンに限らず、半導体材料を始め、液体で吐出することができる材料を用いたパターン形成方法においては、あらゆるものに適用可能であることは言うまでも無い。
【００５７】
図１３は、多層回路基板として３層の回路基板を形成する工程を示す図である。
まず、１層目を形成する場合には、図１３（ａ）に示すように、絶縁性溶液と導電性溶液を用いて、前述の第１吐出工程および第２吐出工程のような、大ドットと大ドットとの隙間に大液滴を吐出して各パターンを形成し、略均一な薄い膜厚を得る。その後加熱処理を施して図１３（ｂ）に示すように１層目を定着させる。
【００５８】
次に、１層目の上に２層目を形成する。これは、図１３（ｃ）に示すように、定着させた１層目の上に、１層目と同様に第１吐出工程および第２吐出工程を行い、絶縁パターンおよび導電パターンを形成する。その後、加熱処理により２層目を定着させる（図１３（ｄ）参照）。
【００５９】
そして、３層目の形成は、１層目および２層目と同様の方法によってパターン形成を行い（図１３（ｅ）参照）、加熱処理を施して図１３（ｆ）のように３層目を定着させる。
このようにして３層の回路基板を形成した場合においても、各層が略均一な薄い膜厚を得ることができた。
【００６０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
図１４は、この第３の実施形態に使用する液体吐出ヘッドのオリフィス面に配置されているノズル列を模式的に示す底面図、図１５（ａ）ないし（ｆ）は同実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
この第３の実施形態では、第１吐出工程から第２吐出工程までの工程間時間を短縮するようになっている。このため、使用する溶液（絶縁性溶液および導電性溶液）が、液体からゲル状への変化時間が短い特性を有する場合にも、第１吐出工程で形成された大ドットと第２吐出工程で吐出された大液滴とを混ざり合わせることが可能になる。
【００６１】
図１４に示すように、液体吐出ヘッド４には大きい液滴を吐出する大ノズル２０と、大ノズル２０が等間隔に並ぶ大ノズル列３０ｂと３０ｃの２列が配置されている。また、ここでは図示しないが、この第３の実施形態においても、上記各実施形態と同様に、絶縁性溶液を吐出する液体吐出ヘッド４と、これと同様の構成を有する導電性溶液吐出用の液体吐出ヘッドとが並設されている。
【００６２】
以下、図１５（ａ）ないし（ｆ）に基づきこの第３の実施形態における回路パターンの形成工程を説明する。なお、ここでは絶縁性溶液を吐出する場合を例に採り説明するが、導電性溶液を吐出する場合も同様の方法を適用可能である。
定着時間（液体からゲル状に変化するまでの時間）が長い特性を有する絶縁性溶液を使用する場合には、上記第１、第２の実施形態のように、液体吐出ヘッドを一旦、描画開始位置（基材１の左端）へ移動してから第２吐出工程を行えば良い。しかし、この方法を、定着時間が短い特性を有する溶液に適用した場合、第１吐出工程から第２吐出工程までの間に、第１吐出工程にて吐出された大ドットが固化してしまい、両工程において吐出された液滴が混ざり合わない可能性もある。そこで、この第３の実施形態においては、第１吐出工程と第２吐出工程とを液体吐出ヘッド４の同一走査内で行うことにより、第１吐出工程で形成されたドットが固化する前に、第２吐出工程における液滴を吐出するようにしている。
【００６３】
すなわち、まず、図１５（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド４を描画開始位置である基材１の左端（図中、左側）へ移動させる。そして、図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド４を往方向（図中、左から右）へと移動させながら、大液滴１０を吐出し、基材１上に着弾させる。この際、基材１上に形成された隣接する大ドット１２Ａ、１２Ｂが互いに重ならないように吐出する。この吐出工程が第１吐出工程となる。
【００６４】
次に、同一の走査において、基材１上に絶縁性溶液の大ドット１２Ｂを形成すると、直ちに走査方向後方に位置するノズル列３０ｃのノズル２０から絶縁性溶液の大液滴を吐出し（図１５（ｃ））、両大ドット１２Ａ、１２Ｂの間に着弾させる（図１５（ｄ））。これが、この第３の実施形態における第２の吐出工程となる。つまり、この実施形態では、前述の第１、第２の実施形態のように、液体吐出ヘッド４を吐出開始位置（基材１の左端）へと移動させてから第２吐出工程を行うのではなく、図１５（ｃ）に示すように、第１吐出工程を終えた位置から直ちに第２吐出工程を開始する。このため、大ドット１２Ａ、１２Ｂが形成されてから殆ど時間差なく大液滴１０を着弾させることができる。従って、先に着弾した大ドット１２Ａ、１２Ｂが固化し易いものであったとしても、それらのドットが固化（ゲル化）する前に大液滴１０を着弾させることができる。そして、図１５（ｄ）に示すように大ドット１２Ａ、１２Ｂに絶縁性溶液の大液滴１０が接触すると、その接触部分で互いに引き寄せ合って混ざり合い（図１５（ｅ）参照）、その後、大液滴１０と２つの大ドット１２が合体する。これにより、平坦で略均一な厚さを有する薄膜の線状パターン１５を形成することができる（図１５（ｆ）参照）。
【００６５】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。
図１６は、この第４の実施形態に使用する液体吐出ヘッドのオリフィス面に配置されているノズル列を模式的に示す底面図、図１７（ａ）ないし（ｆ）は同実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
図１７に示すように、本発明の第４の実施形態では、第１吐出工程にて基材１上に形成した大ドット１２Ａと１２Ｂとの隙間に、第２吐出工程で小さな液滴を吐出する。これにより、大ドット１２Ａと１２Ｂとの隙間が小さい場合にも、液滴が溢れ広がるのを防止しつつ、大ドット１２Ａ、１２Ｂと小液滴１１とが混ざり合わせることが可能になる。
【００６６】
この第４実施形態では、図１７に示すような液体吐出ヘッド５を使用する。図１７に示す液体吐出ヘッド５には、大きい液滴を吐出する大ノズル２０を等間隔に配列した大ノズル列３０ｄと、小さい液滴を吐出する小ノズル２１を等間隔に配列した小ノズル列３１とが並設されている。また、ここでは図示しないが、この第４の実施形態においても、上記各実施形態と同様に、絶縁性溶液を吐出する液体吐出ヘッド５と、これと同様の構成を有する導電性溶液吐出用の液体吐出ヘッドとが並設されている。
【００６７】
以下、図１６に基づきこの第４の実施形態における回路パターンの形成工程を説明する。
本発明の第４の実施形態である第1吐出工程と第２吐出工程で使用する液滴の大きさを変更する方法を説明する。なお、第４の実施形態でも絶縁性溶液を使用する場合を例に採り説明するが、導電性溶液を使用した場合でも同様の方法によって実施可能である。
【００６８】
まず、図１７（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド５を描画開始位置である基材１の左端（図面上左側）へ移動し、絶縁性溶液の大液滴１０を液体吐出ヘッド５の大ノズル列３０ｂの大ノズル２０から吐出して基材１上に着弾させる。第１吐出工程として図１７（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド５を走査方向（図中、左から右）へと移動しながら、大液滴１０を吐出し、基材１上に着弾させる。この際、基材１上に形成された隣接する大ドット１２Ａ、１２Ｂが互いに重ならないように吐出する。この吐出工程が第１吐出工程となる。
【００６９】
次に第２吐出工程を説明する。
この第４の実施形態においても、上記第３の実施形態と同様に、液体吐出ヘッド５を描画開始位置（基材１の左端）へと移動せずに第２吐出工程を行う。すなわち、図１７（ｃ）のように、第１吐出工程において大ドット１２Ａと１２Ｂとが形成されたとき、両ドットの隙間に絶縁性溶液の小液滴１１を小ノズル列３１の小ノズル２１から吐出する。この小液滴１１は大ドット１２Ａ、１２Ｂと接触し（図１７（ｄ）参照）、その接触部分で大ドット１２Ａ、１２Ｂと液滴１１とは互いに引き寄せ合って混ざり合い（図１７（ｅ）参照）、その後、小液滴１１と２つの大ドット１２とが合体する。これにより、平坦で略均一な厚さを有する薄膜の線状パターン１５が形成される（図１７（ｆ）参照）。
【００７０】
このように、この第４の実施形態では、第１吐出工程で形成された大ドット１２Ａと１２Ｂとの間に形成される狭小な隙間１７に合わせて、第２吐出工程で吐出される液滴を小さくした。このため、この液滴と大ドット１２Ａ，１２Ｂとの合体によって液滴が外側へと溢れ広がるのを防止することができ、より正確に回路パターンを形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態で用いる回路パターン形成装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に用いる液体吐出ヘッドのオリフィス面に配置されているノズル列を模式的に示す底面図である。
【図３】本発明の実施形態における回路パターン形成装置に設けられる制御系の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態におけるリニアエンコーダの出力信号を示す図である。
【図５】本発明の実施形態における液体吐出ヘッド位置検出部の回路の一例を示すブロック図である。
【図６】図５に示す回路における各部の出力信号を示すタイミングチャートである。
【図７】図３に示す描画位置信号発生部のブロック図である。
【図８】本発明の実施形態における描画位置パルスの出力タイミングを表すタイミングチャートである。
【図９】本発明の第１の実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態における基板上に形成される隣接するドットの隙間とその隙間に吐出される液滴の直径との関係を示す図である。
【図１１】図１１は基材１上に形成されたドットの配置を上から見た模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態により多層回路基板として３層の回路基板を形成する方法を説明するための概略工程図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に用いる液体吐出ヘッドのオリフィス面に配置されているノズル列を模式的に示す底面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に用いる液体吐出ヘッドのオリフィス面に配置されているノズル列を模式的に示す底面図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
【図１８】従来の回路パターン形成において、液だまり、断線および短絡が発生した状態を示す図である。
【図１９】従来の回路パターン形成方法を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 基材
２，３，４，５ 液体吐出ヘッド
１０，１０ａ，１０ｂ 大液滴
１１ 小液滴
１２，１２ａ，１２ｂ 大ドット
１５，１５ａ，１５ｂ 線状のドットパターン
１６，１６ａ，１６ｂ，１９ 定着済みの導電パターン
１７ 隙間
１８ 定着済みの絶縁パターン
２０ 大ノズル
２１ 小ノズル
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 大ノズル列
３１ 小ノズル列
４５ バッファメモリ
４６ 機構部
５０ メモリ制御部
１０１ ＣＲリニアモータ
１０２ ＬＦリニアモータ
１０３ ステージ
１０６，１０７ 原点センサ
１０９ キャリッジ
１１１，１１２ リニアエンコーダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、電気機器、コンピューター、通信機器等に用いられる回路基板の回路パターンを形成する回路パターン形成方法および回路パターン形成装置に関する。特に基材上に回路パターン形成用の溶液を吐出して回路を形成する回路パターン形成方法および回路パターン形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器や通信機器、コンピューター等に設けられる回路基板には、ＬＳＩ等の半導体や各種電子部品等が実装される。回路基板には多くの種類があり、セラミックを基材とするもの、ガラス繊維などの補強材とエポキシ樹脂などの合成樹脂との複合材を基材として用いるもの、ポリエステル樹脂やアラミド樹脂等の可撓性フィルムを基材とするものなどがある。また、回路基板は、かつては片面基板や両面基板がほとんどであったが、装置の小型化、高密度化に従って、回路パターンを積層したものが用いられるようになってきており、現在では８層や１６層などの多層回路基板が主流となっている。また、回路パターンも電子回路の高速化に伴ってパターンの微細化および高密度化が急速に進んでいる。
【０００３】
特許文献１には導電性溶液と絶縁性溶液をインクジェット法によって、直接、基材表面上に吐出して導電パターンと絶縁パターンを描画し、回路を形成する方法が開示されている。この方法によれば、サブトラクテイブ法が不要となり、工程数が少なくなり、メッキ工程やエッチング工程において発生する廃液処理もなくなると言うメリットがある。
【０００４】
この特許文献１では、インクジェット印刷機により吐出されるインク液滴のうち、隣接する液滴同士が互いに重なるように回路パターンを形成している。これは、隣接する液滴同士が重なっていないと、液滴が互いに接触していない部分が断線の原因となるからである。しかし、この方法では、基材上に吐出した液滴が既に基材上にある液滴と接触することにより、接触した液滴が合体して液だまりが発生することがある。
【０００５】
ここで、液だまりについて説明する。
図１８は配線パターン２００において、液だまり２０１，２０３が発生した状態を示したものである。液だまり２０１，２０３は、基材上に吐出した液滴が既に基材上にある液滴と接触することにより、吐出された液滴が、既に基材上に吐出されている液滴の方へ引き寄せられることによって発生する。さらにこの液だまりが拡がると、２０３に示すようにそれ２０３自身が他のパターンと接触して短絡を起こしてしまうことがある。また、吐出ヘッドの吐出誤差などによって、吐出された液滴が、基材上に既に吐出されている液滴に対して接触しない位置に着弾してしまった場合には、その液滴は周囲のパターンから離間した状態で定着されることとなる。この場合、図１８の２０２に示す部分のように断線が発生する。
【０００６】
そこで、特許文献２に開示されているような、上記液だまりを防止して断線や短絡等の問題が生じないようにするための提案が成されている。この方法では、図１９（ａ）および（ｂ）に示すように、まず、第１吐出工程として、ヘッド１００２から液滴１００３を吐出して基材１００１上にドット１００６を形成する。このドット１００６は、基材１００１上に着弾した後の液滴の直径１００４よりも大きいピッチ１００５で形成されている。なお、ここで言うピッチとは、隣接するドットの各々の中心の間の距離を意味する。
【０００７】
その後、乾燥工程を施し、第１吐出工程にて形成したドット１００６を定着させた後、第２吐出工程としてドット１００７を形成する。ドット１００７の形成字には、液滴１００３を第１吐出工程における吐出位置と異なる位置に第１吐出工程と同じピッチ１００５で吐出する。そして再度乾燥工程を施し、第２吐出工程にて形成したドット１００７を定着させた後、第３吐出工程としてドット１００８を形成する。このドット１００８の形成時には、液滴１００３を第１吐出工程におけるピッチ１００５より小さいピッチで吐出する。
【０００８】
このように特許文献２では、基材上に間隔をおいてドットを形成し、それらのドットを乾燥工程にて定着させてから、各ドット間に液滴を吐出するようになっている。このため、着弾した液滴が基材上に既に存在するドットの方へ引き寄せられることはなくなり、液だまりを防止することができる。さらに、特許文献２では、図１９（ｂ）に示すように、形成される回路の厚膜化を図ることで断線や短絡等の問題が生じないようにしている。
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−２４５４６７号公報
【特許文献２】特開２００３−１３３６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載の技術は、各吐出工程後に乾燥工程を施し、かつ厚膜化を図るようになっているため、第３吐出工程後の回路パターンの厚さが不均一な状態になり、表面の平坦性が損なわれるという問題がある。このため、多層回路基板を形成する際に必須とされる薄膜で均一な厚さおよび平坦性を有する回路パターンを形成するには不向きである。これに対し、近年では回路基板は高密度化してきており、薄膜を多層構造で形成できる回路パターンの要求が高まりつつあるが、特許文献２の技術では、この要求に十分に対応し難いものとなっている。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題に着目してなされたものであり、基材上に回路パターンを形成する際に断線や短絡等の問題が生じず、薄膜で均一な厚さの回路パターンを形成することができる回路パターン形成装置および回路パターン形成方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を有する。
本発明の第１の形態は、液体吐出手段を用いて回路パターン形成用の液体を基材に吐出することにより、前記基材上に液状のドットを隙間を置いて形成する第１の吐出工程と、前記液体吐出手段から前記液体を吐出させ、前記基材上の前記液状のドット間に、液状のドットをさらに形成することで液状の回路パターンを形成する第２の吐出工程と、前記液状の回路パターンを固化させる定着工程と、を備えたことを特徴とする回路パターン形成方法である。
【００１３】
本発明の第２の形態は、回路パターン形成用の液体を液体吐出手段によって基材に吐出することにより、前記基材上に液状のドットを複数形成することで回路パターンを形成する回路パターン形成装置であって、前記液体吐出手段を前記基材に対して相対移動させる移動手段と、前記液体吐出手段と基材との相対位置を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された液体吐出手段と基材との相対位置および回路パターンを形成するデータに基づいて、前記基材に液状のドットを隙間を置いて形成させた後に、前記基材に形成された液状のドット間に液状のドットをさらに形成して液状の回路パターンを形成させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明は、基材上に形成されるドットの間に隙間が形成されるよう液滴を吐出させた後、基材上に形成されたドットが固化する前に、連結すべきドットとドットの隙間に液滴を吐出させるようにする。これにより、基材上に略均一な厚さを有する平坦な薄膜を容易に形成することができる。このため、本発明は、断線や短絡等の問題および誤導通などの発生を軽減することができ、近年の回路基板に要請されている高密度化および多層化にも対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施形態を、下記の順序に従って説明する。
１．回路パターン形成装置の構成
２．制御系の構成
３．回路形成位置の制御
４．回路パターン形成に使用される材料
４−１．基材
４−２．導電性溶液と絶縁性溶液
５．回路パターン形成方法
【００１６】
[１．回路パターン形成装置の構成]
まず本発明の実施形態として、基材上に絶縁パターンと導電パターンからなる回路パターンを形成するために使用される回路パターン形成装置を説明する。
【００１７】
図１に示す本実施形態で用いる回路パターン形成装置は、主走査方向（Ｘ方向）に沿って往復移動するキャリッジ１０９と、回路パターンを形成するための基材１が搭載されるステージ１０３などを有している。このキャリッジには、基材１上に絶縁性溶液を吐出する液体吐出ヘッド２と、導電性溶液を噴射するための液体吐出ヘッド３と、両液体吐出ヘッド２、３に絶縁性溶液、導電性溶液をそれぞれ供給するための２つのタンク（不図示）と、が搭載されている。
【００１８】
図２は、液体吐出ヘッド２のオリフィス面に配置されているノズル列を模式的に示す図である。図２に示すように、液体吐出ヘッド２には比較的大きい液滴を吐出する大ノズル２０と、大ノズル２０が等間隔に並ぶ大ノズル列３０ａが配置されている。なお、図２には記載していないが、液体吐出ヘッド３も液体吐出ヘッド２と同様な大ノズル２０と大ノズル列３０ａが配置されている。
【００１９】
また、図１において、キャリッジ１０９を往路方向への移動（以下、往走査と称す）および復路方向への移動（以下、復走査と称す）させる動力源としてＣＲリニアモータ（キャリッジリニアモータ）１０１が設けられる。さらに、基材１をＹ方向へと移動させる基材移動手段として、ステージ１０３およびＬＦリニアモータ（ラインフィードリニアモータ）１０２が設けられている。ＬＦリニアモータ１０２は定盤１０８に確固に固定されており、ステージ１０３が移動しても基材１を載せるステージ１０３の上面を、定盤１０８の上面に対して常に平行に保ち得るようになっている。一方、ＣＲリニアモータ１０１は定盤１０８の上にベース１０４および１０５を介して高い剛性を保つよう固定されている。
【００２０】
また、キャリッジ１０９は、定盤面の上面、すなわちステージ表面に対し、主走査方向（Ｘ方向）に沿って往復移動する。ＣＲリニアモータ１０１およびＬＦリニアモータ１０２にはそれぞれリニアエンコーダ１１１、１１２および原点センサ１０６、１０７が内蔵されており、それらの出力は、各リニアモータの駆動時時のサーボ制御入力として利用される。さらに、キャリッジ側のリニアエンコーダ１１１は溶液の吐出タイミングの生成にも利用される。
また、本実施形態における回路パターン形成装置には、ホスト装置として不図示のパーソナルコンピュータが接続されている。このパーソナルコンピュータから送られた図形情報（回路パターン情報）に基づいて、回路パターン形成装置は、液体吐出ヘッド２，３の移動、各溶液の吐出、およびステージ１０３の移動などを行い、基材１の表面に回路パターンを形成する。
【００２１】
なお、基材１を支持しているステージ１０３の下側には、加熱ヒータ（不図示）が埋め込まれており、この加熱ヒータで基材上に描画された回路パターンを加熱することにより、回路パターンを定着させるようになっている。本実施形態の場合、回路パターンの定着が目的であるため、加熱ヒータの設定温度は４０〜７０℃としている。このようにステージ１０３内に加熱ヒータを埋め込むという簡易的な構成でも充分に基材１上の溶液を定着させることが可能である。なお、定着を完了すれば回路基板として機能上の問題が生じることはないが、さらに導体パターンの導電性の向上と、絶縁パターンの絶縁性向上を望むのであれば、別途用意されたベーク装置により焼成すると良い。
【００２２】
［２．制御系の構成］
次に、本実施形態の回路パターン形成装置の制御系について説明する。
図３は、本実施形態の回路パターン形成装置における制御系の全体構成を概略的に示すブロック図である。機構部４６は、液体吐出ヘッド２を搭載したキャリッジ１０９を主走査方向に移動させるためのＣＲリニアモータ１０１、基材１を搭載したステージ１０３を搬送するＬＦリニアモータ１０２などを備えている。
【００２３】
主制御部４４は、液体吐出ヘッドおよび機構部４６等をはじめとする本実施形態における回路パターン形成装置全体を制御する中枢部分である。この主制御部４４は、ＣＰＵおよび動作プログラムなどを格納してなるＲＯＭ、種々のデータの書き込みおよび読み出しを可能とする作業用ＲＡＭなどを備えている。
【００２４】
主制御部４４は、機構部４６に対し制御信号を出力してキャリッジ１０９の移動やステージ１０３の移動などの機構制御を行う。さらに、主制御部４４は、ヘッド制御部４２、メモリ制御部５０および描画位置信号発生部４１などとの間でも信号の授受を行い、液体吐出ヘッド２の駆動を制御する。Ｉ／Ｆ部４７は、不図示のパソコンと回路パターン形成装置とのインターフェース部分でパソコンからコマンドおよび回路パターンの描画データ（回路パターン形成データ）の受信を行う。メモリ制御部５０は、Ｉ／Ｆ部４７から入力されたコマンドを主制御部４４に転送すると共に、主制御部４４の制御の下で描画データをバッファメモリ４５に書き込むようアドレス信号と書き込みタイミング信号を生成する。
【００２５】
さらに、主制御部４４は、Ｉ／Ｆ部４７から入力されたコマンドを解析し、その解析結果により描画速度や描画解像度などの描画条件を設定し、その描画条件に基づき機構部４６および描画位置信号発生部４１を制御して、所定の条件で描画を実行させる。
また、不図示のパソコンから受信した描画データは、一時メモリであるバッファメモリ４５に記憶されたあと、主制御部４４から指令を受けたメモリ制御部５０の制御により、ヘッド制御部４２に転送される。
【００２６】
ヘッド制御部４２は、描画位置信号発生部４１から出力される描画位置信号に同期して、バッファメモリ４５から転送された描画データに従って液体吐出ヘッドの各ノズルを駆動し、描画を行う。
【００２７】
［３．描画位置の制御］
次に、本実施形態の回路パターン形成装置における描画位置の制御方法について説明する。
図４（ａ）および（ｂ）は、リニアエンコーダ１１１の出力信号を示す図である。図中、位相が９０°ずれた２つの信号ＡおよびＢは、リニアエンコーダ１１１より生成された信号である。このうち、図４（ａ）は、キャリッジ１０９が往路方向動作時に生成される信号ＡおよびＢを示し、図４（ｂ）は、キャリッジ１０９が復路方向動作時に生成される信号ＡおよびＢを示している。図４（ａ）に示すように、信号Ａの位相が信号Ｂの位相より９０°進んでいるときは、キャリッジ１０９が往路方向に移動している状態にある。このため、この状態においては、各信号の立ち上がりおよび立ち下がりエッジに応じてカウントアップを行う。また、図４（ｂ）に示すように、位相が９０°遅れているときは、キャリッジ１０９が復路方向に移動しているため、カウントダウンする。
【００２８】
このようにして、リニアエンコーダ１１１の出力信号をカウントすることによりキャリッジ１０９の移動位置を検出することができる。すなわち、図３中の位置検出部４０は、リニアエンコーダ１１１からのＡ、Ｂ２つの信号と、原点センサ１０６から出力される原点信号Ｚとを受けて、キャリッジ１０９の現在の主走査方向における絶対位置、つまり原点からの位置を検出する。
【００２９】
図５は、液体吐出ヘッド位置検出部４０の回路の一例を示す図である。この検出部４０は、リニアエンコーダ１１１からの信号Ａ、Ｂと原点センサ１０６からの原点信号Ｚおよびロジックの同期を取るためのクロック（ＣＬＫ）に基づいて、カウント信号（ＰＬＳ）とアップ／ダウン信号、すなわち移動方向信号（ＤＩＲ）を生成する。図５中の２０１〜２０４で構成される回路がＡの立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングを検出する部分である。Ａの立ち上がりタイミングに同期したパルスは回路２０３から出力され、立ち下がりタイミングに同期したパルスは回路２０４から出力される。
同様にして、図５中の２０５〜２０８で構成される回路がＢの立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングを検出する部分である。Ｂの立ち上がりタイミングに同期したパルスが回路２０５から出力され、立ち下がりタイミングに同期したパルスが回路２０８から出力される。
【００３０】
図６は、図５に示す回路における各部の出力信号を示すタイミングチャートである。
図６において、最初Ａの位相がＢの位相より９０°進んでいるので、移動方向信号ＤＩＲは、往方向を表すローレベルの信号となる。さらに、図６の途中から位相が逆に９０°遅れているので、移動方向信号ＤＩＲは、復方向を表すハイレベルの信号になっていることが分かる。また、カウント信号ＰＬＳは、Ａ、Ｂ２つの信号の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングでパルスが出力される。
【００３１】
原点信号Ｚ、カウント信号ＰＬＳ、移動方向信号ＤＩＲは、図５に示すアップダウンカウンタ２１０のリセット（ＣＬＲ）、クロック（ＣＫ）、アップダウン（ＵＰ／ＤＷ）の各々の入力端子に接続されている。従って、主制御部４４の初期化命令によって、キャリッジ１０９が原点位置に移動すると、原点信号Ｚがアクティブになって、カウント値がクリア（カウント値＝０）される。そして、それ以降はカウント値＝０を原点とし、キャリッジ１０９の主走査方向における絶対位置をカウント値として描画位置信号発生部４１に出力する。
【００３２】
図７は、描画位置信号発生部４１のブロック図である。図５の液体吐出ヘッド位置検出部４０で生成されたカウント値は、ＲＡＭ３００のアドレス入力端子にセレクタ３０１経由で接続されている。このＲＡＭ３００には、主制御部４４内のＣＰＵから直接リード／ライト（Ｒ／Ｗ）ができるように、アドレスバスはセレクタ３０１のもう一方の入力を経由してＲＡＭ３００のアドレス入力端子（ＡＢ端子）に接続されている。さらに、主制御部４４内のＣＰＵのデータバスはＲＡＭ３００のデータバス端子（ＤＢ端子）に接続され、同じくＣＰＵのアクセス信号はＲＡＭ３００のＲ／Ｗ端子に入力されている。
【００３３】
主制御部４４からＲＡＭ３００にデータを書き込む場合には、セレクタ３０１をＣＰＵ側に接続する。また、描画動作中はカウント値がＲＡＭ３００のアドレス入力となるようにセレクタ３０１を切り替え、キャリッジ１０９の移動に従ってキャリッジ１０９の位置に対応したアドレスのＲＡＭデータがヘッド制御部４２に出力される。
【００３４】
ここで、ＲＡＭ３００に予め主制御部４４のＣＰＵから描画データを書き込んでおくと、キャリッジ１０９が移動して描画位置に来るたびにヘッド制御部４２に描画位置パルスが出力される。ヘッド制御部４２はこの描画位置パルスを受けると液体吐出ヘッド２を駆動して溶液を基材１に吐出する。
【００３５】
図８は、描画位置パルスの出力タイミングを表すタイミングチャートである。
図８において、ＲＡＭ３００のアドレスおよびデータ（ＲＡＭ）は、ＲＡＭ３００のアドレスとデータを表しており、ＲＡＭ３００に書き込まれている往復２ビットのデータがどのように書き込まれているかを表している。また、図８中の描画位置パルスは、ヘッド制御部４２に描画タイミングを与えるパルス信号でキャリッジ１０９が移動すると、図８に示すように往路方向、復路方向で対応するビットが選択されて別々のパルス出力を得ることができる。
【００３６】
ところで、図８に示す往路方向のパルスと復路方向のパルスとでは、それぞれの出力タイミングが一致していない。これは、液体吐出ヘッドが走査方向における同一位置で液滴を吐出したとしても、その時の液体吐出ヘッドの移動方向が往路方向であるか復路方向であるかによって、基材上への着弾位置が異なるためである。すなわち、液体吐出ヘッドの往路方向への移動時に吐出された液滴は、基材上に着弾するまでに吐出位置から往路方向へとずれ、逆に復路方向への移動時に吐出された液滴は、復路方向へとずれることとなる。このため、往路方向への移動時と復路方向への移動時とで液滴の吐出位置が異なるように描画位置パルスのタイミングが設定されている。
【００３７】
なお、図８は、液体吐出ヘッドが往路と復路のいずれにおいても描画を行う場合を行う双方向描画を例にとり、その描画位置パルスのタイミングを説明したが、往路方向のみでしか描画を行わない一方向描画の場合には、復路のビットを全て０に設定すればよい。この場合、復路方向にキャリッジが移動しているときには描画位置パルスは出力されない。また図８では、便宜上ＲＡＭ３００のデータと描画位置パルスは、往復１セットのみしか記述していない。しかし、本実施形態のように液体吐出ヘッド２が複数個（ｍ個）ある場合、あるいは液体吐出ヘッド２にノズル列が複数列（ｎ列）ある場合には、ＲＡＭ３００のデータビット数を増やしてｍセット分またはｎ列分のデータを発生させるようにすれば良い。
【００３８】
[４．使用される材料]
[４−１．基材]
本発明に使用される基材１は、フィルム状、シート状、板状などの平面形状を有するものが使用可能であるが、これに限らず、インクジェット方式による回路パターンの形成が可能であれば曲面形状を有するものでも使用可能である。また、基材１は、回路パターン層を形成する際に、焼成する工程を含むため、耐熱性に優れた材質によって構成されたものであることが特に好ましい。例えば、基材１としては、アルミナ、シリカなどを焼結させたセラミックス、あるいはポリエステルフィルムや芳香族ポリアミドフイルム、ポリイミドフイルムのような熱可塑性樹脂フィルムなどが適用可能である。また、ガラス繊維やポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維による織物や不織布に熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂を含浸硬化させシート状としたものによって構成することも可能である。さらに、通常の回路基板に用いられるガラスエポキシ積層板のような板状のもの、あるいは浸透性のある基材、紙や布のようなものを用いることも可能である。なお、本発明において使用する基材は、親水性のある基材が望ましい。特に基材上に着弾した後述する溶液がその溶液の表面張力により濡れ広がらない程度に表面処理されているものが好ましい。また撥水性のある基材であっても、上記同様の表面処理を施してあるものであれば良い。
【００３９】
［４−２．導電性溶液および絶縁性溶液］
以下、本実施形態において使用する導電性溶液および絶縁性溶液について説明する。
本実施形態で使用される導電性溶液は、水、導電性材料を含有するものである。本発明に係る導電性溶液の調製用に使用される水としては、通常、工業用水を原料とし、脱イオン交換処理によって、陽イオン、陰イオンを除去したものが好ましい。導電性溶液中における水の量は、その割合、または導電性溶液に要求される特性に応じて広い範囲で決定されるが、一般には、導電性溶液に対して、１０〜９８重量％の範囲であり、特に好ましいのは４０〜９０重量％の範囲である。
【００４０】
導電性溶液に使用される導電性材料としては、例えばレーザーアブレーションを用いて作製された平均粒子径が１〜１００ｎｍ以下の金属超微粒子である。金属超微粒子としては、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＳｎＯ２（酸化スズ）等が挙げられる。
【００４１】
本発明で使用される絶縁性溶液は、水、絶縁性材料及び第２の成分を含む。第２の成分は、アルカリ性水溶液であり、導電性溶液に使用される導電性材料と接触すると、ｐＨ差における凝集沈澱反応により接触領域で界面凝集が起こり、導電性溶液と絶縁性溶液とのにじみを抑え、各々の溶液を互いに分離して存在させる。また、この第２の成分は、後処理の熱硬化処理により揮発してしまう物質である。絶縁性溶液に使用される水は、前述の導電性溶液に用いられる水の例が挙げられる。
【００４２】
第２の成分として使用される物質として、任意のポリマーが挙げられる。任意のポリマーの例としては、アニオン性水溶性ポリマー、揮発性アミン等を用いることができる。第２の成分の具体例として、アニオン性水溶性ポリマーとしては、アンモニウム塩が、揮発性アミンとしては、水酸化アンモニウムがそれぞれ挙げられる。また、絶縁性材料としては、非イオン性ポリマーが挙げられる。非イオン性ポリマーの具体例としては、エポキシ樹脂等を主成分とするソルダーレジストを用いることができる。
【００４３】
[５．回路パターン形成方法]
（第１の実施形態）
図９（ａ）ないし（ｈ）は、本発明の第１の実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。この第１の実施例では、図２に示したような液体吐出ヘッド２を使用する。また、導体用ノズル列３０ａでは、基材に形成された隣接する２つの大ドット１２と、吐出された大液滴１０が互いに接触する必要があるので、図１０に示したような２つの大ドット１２の間隔より大きな直径の大液滴１０を吐出し得るようになっている。
【００４４】
まず第１吐出工程を説明する。
図９（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド２を描画開始位置である基材１の一端（図中、左端）へ移動させる。そして、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド２を主走査における往方向（図中、左から右）へと移動させながら、大ノズル２０から大液滴１０を吐出して基材１上に着弾させる。この第１吐出工程では、図９（ｃ）に示すように、基材１上に着弾して形成される大ドット１２が互いに重ならないように液滴１０の吐出が行われる。このようにして基材１上に形成されたそれぞれの大ドット１２は、絶縁性溶液の表面張力により濡れ広がることなく基材１上の所定の位置に形成される。このため、第１吐出工程によって基板１上に吐出された隣接する大ドット１２と１２の間には、図９（ｃ）に示すように、隙間１７が形成される。
【００４５】
次に第２吐出工程を説明する。
前述の第１吐出工程により基材１上に液状の大ドット１２を形成した後、直ちに液体吐出ヘッド２を描画開始位置（基材１の左端）へ復動させる。そして、第２吐出工程として図９（ｄ）および（ｅ）に示すように再び液体吐出ヘッド２を往路方向へと移動させながら、基材１上に隣接して形成された大ドット１２と１２の隙間１７に絶縁性溶液の大液滴１０を吐出する。この吐出は、基材１上の大ドット１２が液体からゲル状に変化する前、すなわち固化（ゲル化）する前に行う。このため、図９（ｆ）に示すように大ドット１２と絶縁性溶液の大液滴１０とが接触すると、両者は互いに引き寄せ合って混ざり合う。その結果、図９（ｇ）のように大液滴１０と２つの大ドット１２が合体し、平坦で略均一な線状パターン１５が形成される。そして、加熱ヒータにより基材１を加熱し定着させることにより、図９（ｈ）のように、平坦かつ均一な薄膜からなる絶縁パターン１６が形成される。
【００４６】
なお、この第２吐出工程では、２つの大ドット１２と大液滴１０がお互いに接触する必要があるので、図１０に示したような２つの基材上に形成された大ドット１２の隙間１７より大液滴１０の直径Ｄが大きいことが必要となる。
【００４７】
以上のようにして絶縁パターンの形成を行った後、液体吐出ヘッド３から導電性溶液を吐出し、同様に導電パターンを形成する。この導電パターンの形成も絶縁パターンと同様に図９（ａ）ないし（ｈ）に示す手順で行うことにより、平坦かつ均一な薄い膜厚の導電パターンを形成することができる。
【００４８】
なお、図９では大液滴１０の吐出を図面の左端から開始するものとしたが、逆方向（図面右端）から吐出を開始しても良い。さらに、液体吐出ヘッド２と基材１との相対移動を一往復させる間に、、往路において第１吐出工程を行い、復路において第２吐出工程を行っても良い。往復吐出により高スピードでパターンの形成が可能になる。
ここで、本明細書における隙間の定義について述べる。図１１は基材１上に形成されたドットの配置を上から見た模式図である。図１１（ａ）は、大ドット１２が互いに重ならない間隔で各ドットが平行に並ぶように形成されている。この大ドット１２が形成されたところ以外、すなわちドットに囲まれた部分およびドットに挟まれた部分が隙間１７である。この隙間１７を第１吐出工程で使用した液滴と同じサイズの大液滴１０で埋めた例が図１１（ｂ）である。間隔Ａのような隙間に大液滴１０が着弾すると、既に基板１上に着弾している隣接する大ドット１２との接触が生じ、前述した図９（ｆ）のように液の混ざり合いを起こす。また図１１（ｃ）の間隔Ｂのように、隣接する２つの大ドット１２との間隔が狭い部分を埋める場合には、第１吐出工程で使用した液滴より小さいサイズの小液滴１１を吐出しても良い。
【００４９】
なお、図示は省略するが、第２層目以降の絶縁パターンと導電パターンの形成も、第１層目のパターン形成と同様の方法で行えば良い。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
図１２（ａ）ないし（ｊ）は、この第２の実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
【００５１】
この第２の実施形態では、絶縁パターンと導電パターンを同時に形成するものとなっている。
まず第１吐出工程を説明する。
図１２（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド２、３を描画開始位置である基材１の一端（図中、左端）へ移動させる。そして、図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド２、３を主走査における往方向（図中、左から右）へと移動させながら大液滴１０ａを吐出し、基材１上に着弾させる。この際、基板１上に形成された大ドット１２ａが、図１２（ｃ）に示すように、大ドット１２ａ同士で互いに重ならないように液滴１０ａの吐出が行われる。このようにして基材１上に形成されたそれぞれの大ドット１２ａは、導電性溶液の表面張力により濡れ広がることなく基材１上の所定の位置に形成される。このため、第１吐出工程によって基板１上に吐出された隣接する大ドット１２と１２の間には、図９（ｃ）に示すように、隙間１７ａが形成される。
【００５２】
続いて図１２（ｄ）に示すように、上記絶縁性溶液の大液滴１０ｂを、液体吐出ヘッド３の大ノズル列３０ａの大ノズル２０から吐出して基材１上に着弾させる。さらに、図１２（ｄ）に示すように液体吐出ヘッド２，３を往方向へ移動しながら、大液滴１０ｂを吐出する。この絶縁性溶液の液滴１０ｂの吐出も、図１２（ｅ）に示すように、基材１上に着弾した後に形成される大ドット１２ｂが互いに重ならないように行う。従って隣接する液滴１０ｂと１０ｂとの間には隙間１７ｂが形成される。
【００５３】
次に第２吐出工程を説明する。
前述の第１吐出工程により基材１上に液状の大ドット１２ａ，１２ｂを形成した後、直ちに液体吐出ヘッド２，３を描画開始位置（基材１の左端）へ復動させる。そして、基材１上の大ドット１２ａ，１２ｂが液体からゲル状に変化する前、すなわち固化（ゲル化）する前に、図１２（ｅ）に示すように、第１吐出工程で基材１上に形成された大ドット１２ａ、１２ａとの隙間１７ａに導電性溶液の大液滴１０ａを吐出する。さらに、絶縁性溶液の大液滴１０ｂも同様に、液体吐出ヘッド２，３を往方向へと移動させながら、基材１上に形成されている大ドット１２ｂと１２ｂとの隙間１７ｂに吐出する（図１２（ｆ）および（ｇ）参照）。
【００５４】
このとき、第１吐出工程で形成された大ドット１２ａ，１２ｂはゲル化する前の状態であるため、大ドット１２ａと導電性溶液の大液滴１０ａとが接触すると、図１２（ｇ）のように大ドット１２ａと大液滴１０ｂとが接触し、互いに引き寄せ合って混ざり合う。その結果、大液滴１０ａと２つの大ドット１２ａが合体した線状のパターン１５ａが形成される（図１２（ｈ）参照）。また、絶縁性溶液の大液滴１０ｂも図１２（ｈ）に示すように、大ドット１２ｂに大液滴１０ｂが接触し、それらが互いに引き寄せあって混ざり合い、合体する。これにより、平坦で略均一な厚さを有する薄膜の線状パターン１５ｂが形成される（図１２（ｉ）参照）。そして、加熱ヒータにより基材１を加熱し定着させることにより、図１２（ｊ）のように、平坦かつ均一な薄膜からなる導電パターン１６ａと絶縁パターン１６ｂとが形成される。
【００５５】
なお、図１２（ａ）ないし（ｊ）では単層基板を形成する場合について説明したが、このような導電パターン１６ａや絶縁パターン１６ｂを積層して多層回路基板を形成することもできる。
【００５６】
また、導電パターン、絶縁パターンに限らず、半導体材料を始め、液体で吐出することができる材料を用いたパターン形成方法においては、あらゆるものに適用可能であることは言うまでも無い。
【００５７】
図１３は、多層回路基板として３層の回路基板を形成する工程を示す図である。
まず、１層目を形成する場合には、図１３（ａ）に示すように、絶縁性溶液と導電性溶液を用いて、前述の第１吐出工程および第２吐出工程のような、大ドットと大ドットとの隙間に大液滴を吐出して各パターンを形成し、略均一な薄い膜厚を得る。その後加熱処理を施して図１３（ｂ）に示すように１層目を定着させる。
【００５８】
次に、１層目の上に２層目を形成する。これは、図１３（ｃ）に示すように、定着させた１層目の上に、１層目と同様に第１吐出工程および第２吐出工程を行い、絶縁パターンおよび導電パターンを形成する。その後、加熱処理により２層目を定着させる（図１３（ｄ）参照）。
【００５９】
そして、３層目の形成は、１層目および２層目と同様の方法によってパターン形成を行い（図１３（ｅ）参照）、加熱処理を施して図１３（ｆ）のように３層目を定着させる。
このようにして３層の回路基板を形成した場合においても、各層が略均一な薄い膜厚を得ることができた。
【００６０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
図１４は、この第３の実施形態に使用する液体吐出ヘッドのオリフィス面に配置されているノズル列を模式的に示す底面図、図１５（ａ）ないし（ｆ）は同実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
この第３の実施形態では、第１吐出工程から第２吐出工程までの工程間時間を短縮するようになっている。このため、使用する溶液（絶縁性溶液および導電性溶液）が、液体からゲル状への変化時間が短い特性を有する場合にも、第１吐出工程で形成された大ドットと第２吐出工程で吐出された大液滴とを混ざり合わせることが可能になる。
【００６１】
図１４に示すように、液体吐出ヘッド４には大きい液滴を吐出する大ノズル２０と、大ノズル２０が等間隔に並ぶ大ノズル列３０ｂと３０ｃの２列が配置されている。また、ここでは図示しないが、この第３の実施形態においても、上記各実施形態と同様に、絶縁性溶液を吐出する液体吐出ヘッド４と、これと同様の構成を有する導電性溶液吐出用の液体吐出ヘッドとが並設されている。
【００６２】
以下、図１５（ａ）ないし（ｆ）に基づきこの第３の実施形態における回路パターンの形成工程を説明する。なお、ここでは絶縁性溶液を吐出する場合を例に採り説明するが、導電性溶液を吐出する場合も同様の方法を適用可能である。
定着時間（液体からゲル状に変化するまでの時間）が長い特性を有する絶縁性溶液を使用する場合には、上記第１、第２の実施形態のように、液体吐出ヘッドを一旦、描画開始位置（基材１の左端）へ移動してから第２吐出工程を行えば良い。しかし、この方法を、定着時間が短い特性を有する溶液に適用した場合、第１吐出工程から第２吐出工程までの間に、第１吐出工程にて吐出された大ドットが固化してしまい、両工程において吐出された液滴が混ざり合わない可能性もある。そこで、この第３の実施形態においては、第１吐出工程と第２吐出工程とを液体吐出ヘッド４の同一走査内で行うことにより、第１吐出工程で形成されたドットが固化する前に、第２吐出工程における液滴を吐出するようにしている。
【００６３】
すなわち、まず、図１５（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド４を描画開始位置である基材１の左端（図中、左側）へ移動させる。そして、図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド４を往方向（図中、左から右）へと移動させながら、大液滴１０を吐出し、基材１上に着弾させる。この際、基材１上に形成された隣接する大ドット１２Ａ、１２Ｂが互いに重ならないように吐出する。この吐出工程が第１吐出工程となる。
【００６４】
次に、同一の走査において、基材１上に絶縁性溶液の大ドット１２Ｂを形成すると、直ちに走査方向後方に位置するノズル列３０ｃのノズル２０から絶縁性溶液の大液滴を吐出し（図１５（ｃ））、両大ドット１２Ａ、１２Ｂの間に着弾させる（図１５（ｄ））。これが、この第３の実施形態における第２の吐出工程となる。つまり、この実施形態では、前述の第１、第２の実施形態のように、液体吐出ヘッド４を吐出開始位置（基材１の左端）へと移動させてから第２吐出工程を行うのではなく、図１５（ｃ）に示すように、第１吐出工程を終えた位置から直ちに第２吐出工程を開始する。このため、大ドット１２Ａ、１２Ｂが形成されてから殆ど時間差なく大液滴１０を着弾させることができる。従って、先に着弾した大ドット１２Ａ、１２Ｂが固化し易いものであったとしても、それらのドットが固化（ゲル化）する前に大液滴１０を着弾させることができる。そして、図１５（ｄ）に示すように大ドット１２Ａ、１２Ｂに絶縁性溶液の大液滴１０が接触すると、その接触部分で互いに引き寄せ合って混ざり合い（図１５（ｅ）参照）、その後、大液滴１０と２つの大ドット１２が合体する。これにより、平坦で略均一な厚さを有する薄膜の線状パターン１５を形成することができる（図１５（ｆ）参照）。
【００６５】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。
図１６は、この第４の実施形態に使用する液体吐出ヘッドのオリフィス面に配置されているノズル列を模式的に示す底面図、図１７（ａ）ないし（ｆ）は同実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
図１７に示すように、本発明の第４の実施形態では、第１吐出工程にて基材１上に形成した大ドット１２Ａと１２Ｂとの隙間に、第２吐出工程で小さな液滴を吐出する。これにより、大ドット１２Ａと１２Ｂとの隙間が小さい場合にも、液滴が溢れ広がるのを防止しつつ、大ドット１２Ａ、１２Ｂと小液滴１１とが混ざり合わせることが可能になる。
【００６６】
この第４実施形態では、図１７に示すような液体吐出ヘッド５を使用する。図１７に示す液体吐出ヘッド５には、大きい液滴を吐出する大ノズル２０を等間隔に配列した大ノズル列３０ｄと、小さい液滴を吐出する小ノズル２１を等間隔に配列した小ノズル列３１とが並設されている。また、ここでは図示しないが、この第４の実施形態においても、上記各実施形態と同様に、絶縁性溶液を吐出する液体吐出ヘッド５と、これと同様の構成を有する導電性溶液吐出用の液体吐出ヘッドとが並設されている。
【００６７】
以下、図１６に基づきこの第４の実施形態における回路パターンの形成工程を説明する。
本発明の第４の実施形態である第1吐出工程と第２吐出工程で使用する液滴の大きさを変更する方法を説明する。なお、第４の実施形態でも絶縁性溶液を使用する場合を例に採り説明するが、導電性溶液を使用した場合でも同様の方法によって実施可能である。
【００６８】
まず、図１７（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド５を描画開始位置である基材１の左端（図面上左側）へ移動し、絶縁性溶液の大液滴１０を液体吐出ヘッド５の大ノズル列３０ｂの大ノズル２０から吐出して基材１上に着弾させる。第１吐出工程として図１７（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド５を走査方向（図中、左から右）へと移動しながら、大液滴１０を吐出し、基材１上に着弾させる。この際、基材１上に形成された隣接する大ドット１２Ａ、１２Ｂが互いに重ならないように吐出する。この吐出工程が第１吐出工程となる。
【００６９】
次に第２吐出工程を説明する。
この第４の実施形態においても、上記第３の実施形態と同様に、液体吐出ヘッド５を描画開始位置（基材１の左端）へと移動せずに第２吐出工程を行う。すなわち、図１７（ｃ）のように、第１吐出工程において大ドット１２Ａと１２Ｂとが形成されたとき、両ドットの隙間に絶縁性溶液の小液滴１１を小ノズル列３１の小ノズル２１から吐出する。この小液滴１１は大ドット１２Ａ、１２Ｂと接触し（図１７（ｄ）参照）、その接触部分で大ドット１２Ａ、１２Ｂと液滴１１とは互いに引き寄せ合って混ざり合い（図１７（ｅ）参照）、その後、小液滴１１と２つの大ドット１２とが合体する。これにより、平坦で略均一な厚さを有する薄膜の線状パターン１５が形成される（図１７（ｆ）参照）。
【００７０】
このように、この第４の実施形態では、第１吐出工程で形成された大ドット１２Ａと１２Ｂとの間に形成される狭小な隙間１７に合わせて、第２吐出工程で吐出される液滴を小さくした。このため、この液滴と大ドット１２Ａ，１２Ｂとの合体によって液滴が外側へと溢れ広がるのを防止することができ、より正確に回路パターンを形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態で用いる回路パターン形成装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に用いる液体吐出ヘッドのオリフィス面に配置されているノズル列を模式的に示す底面図である。
【図３】本発明の実施形態における回路パターン形成装置に設けられる制御系の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態におけるリニアエンコーダの出力信号を示す図である。
【図５】本発明の実施形態における液体吐出ヘッド位置検出部の回路の一例を示すブロック図である。
【図６】図５に示す回路における各部の出力信号を示すタイミングチャートである。
【図７】図３に示す描画位置信号発生部のブロック図である。
【図８】本発明の実施形態における描画位置パルスの出力タイミングを表すタイミングチャートである。
【図９】本発明の第１の実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態における基板上に形成される隣接するドットの隙間とその隙間に吐出される液滴の直径との関係を示す図である。
【図１１】図１１は基材１上に形成されたドットの配置を上から見た模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態により多層回路基板として３層の回路基板を形成する方法を説明するための概略工程図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に用いる液体吐出ヘッドのオリフィス面に配置されているノズル列を模式的に示す底面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に用いる液体吐出ヘッドのオリフィス面に配置されているノズル列を模式的に示す底面図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態における回路パターン形成方法を説明するための概略工程図である。
【図１８】従来の回路パターン形成において、液だまり、断線および短絡が発生した状態を示す図である。
【図１９】従来の回路パターン形成方法を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 基材
２，３，４，５ 液体吐出ヘッド
１０，１０ａ，１０ｂ 大液滴
１１ 小液滴
１２，１２ａ，１２ｂ 大ドット
１５，１５ａ，１５ｂ 線状のドットパターン
１６，１６ａ，１６ｂ，１９ 定着済みの導電パターン
１７ 隙間
１８ 定着済みの絶縁パターン
２０ 大ノズル
２１ 小ノズル
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 大ノズル列
３１ 小ノズル列
４５ バッファメモリ
４６ 機構部
５０ メモリ制御部
１０１ ＣＲリニアモータ
１０２ ＬＦリニアモータ
１０３ ステージ
１０６，１０７ 原点センサ
１０９ キャリッジ
１１１，１１２ リニアエンコーダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体吐出手段を用いて回路パターン形成用の液体を基材に吐出することにより、前記基材上に液状のドットを隙間を置いて形成する第１の吐出工程と、
前記液体吐出手段から前記液体を吐出させ、前記基材上の前記液状のドット間に、液状のドットをさらに形成することで液状の回路パターンを形成する第２の吐出工程と、
前記液状の回路パターンを固化させる定着工程と、
を備えたことを特徴とする回路パターン形成方法。
【請求項２】
前記基材上に形成された回路パターン上に、さらに前記第１の吐出工程、前記第２の吐出工程および前記定着工程を繰り返すことで、積層構造の回路パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の回路パターン形成方法。
【請求項３】
前記第２の吐出工程で吐出される液滴の直径は、前記第１の吐出工程で前記基材に形成された連結すべきドットの隙間より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の回路パターン形成方法。
【請求項４】
前記回路パターン形成用の液体は、導電パターンを形成する導電性微粒子を含有する導電性溶液と、絶縁パターンを形成する絶縁性溶液と、を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回路パターン形成方法。
【請求項５】
回路パターン形成用の液体を液体吐出手段によって基材に吐出することにより、前記基材上に液状のドットを複数形成することで回路パターンを形成する回路パターン形成装置であって、
前記液体吐出手段を前記基材に対して相対移動させる移動手段と、
前記液体吐出手段と基材との相対位置を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された液体吐出手段と基材との相対位置および回路パターンを形成するデータに基づいて、前記基材に液状のドットを隙間を置いて形成させた後に、前記基材に形成された液状のドット間に液状のドットをさらに形成して液状の回路パターンを形成させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする回路パターン形成装置。
【請求項６】
前記液体吐出手段は、前記基材に対して相対的に走査しながら液体を吐出し、
前記制御手段は、前記基材に液状のドットを隙間を置いて形成させる際の前記液体吐出手段の走査方向と、連結すべき液状のドットの隙間を埋めるように前記液体吐出手段から液滴を吐出させる際の前記液体吐出手段の走査方向と、が同一方向であることを特徴とする請求項５に記載の回路パターン形成装置。
【請求項７】
前記液体吐出手段は、前記基材に対して相対的に往復走査しながら液体を吐出し、
前記制御手段は、前記基材に液状のドットを隙間を置いて形成させる際の前記液体吐出手段の走査と、連結すべき液状のドットの隙間を埋めるように液滴を吐出させる際の前記液体吐出手段の走査と、が往復走査にて行われる請求項５または６に記載の回路パターン形成装置。
【請求項８】
前記液体吐出手段は、液滴を吐出するノズルを前記走査方向と交差する方向に沿って複数配列してなるノズル列の複数を前記走査方向に沿って順次並設してなり、
前記基材に液状のドットを隙間を置いて形成させる際の前記液体吐出手段の走査と、連結すべき液状のドットの隙間を埋めるように液滴を吐出させる際の前記液体吐出手段の走査と、が同一の走査であることを特徴とする請求項６に記載の回路パターン形成装置。
【請求項９】
前記ノズル列は、大液滴を吐出する大ノズルからなる大ノズル列と、前記大液滴より小さい径の小液滴を吐出する小ノズルからなる小ノズル列と、を有し、
前記制御手段は、前記大ノズルから前記基材に対し大液滴を吐出させて液状の大ドットを隙間を置いて形成させ、前記小ノズルから連結すべき液状の大ドットの隙間を埋めるように小液滴を吐出させることを特徴とする請求項７または８に記載の回路パターン形成装置。
【請求項１】
液体吐出手段を用いて回路パターン形成用の液体を基材に吐出することにより、前記基材上に液状のドットを隙間を置いて形成する第１の吐出工程と、
前記液体吐出手段から前記液体を吐出させ、前記基材上の前記液状のドット間に、液状のドットをさらに形成することで液状の回路パターンを形成する第２の吐出工程と、
前記液状の回路パターンを固化させる定着工程と、
を備えたことを特徴とする回路パターン形成方法。
【請求項２】
前記基材上に形成された回路パターン上に、さらに前記第１の吐出工程、前記第２の吐出工程および前記定着工程を繰り返すことで、積層構造の回路パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の回路パターン形成方法。
【請求項３】
前記第２の吐出工程で吐出される液滴の直径は、前記第１の吐出工程で前記基材に形成された連結すべきドットの隙間より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の回路パターン形成方法。
【請求項４】
前記回路パターン形成用の液体は、導電パターンを形成する導電性微粒子を含有する導電性溶液と、絶縁パターンを形成する絶縁性溶液と、を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回路パターン形成方法。
【請求項５】
回路パターン形成用の液体を液体吐出手段によって基材に吐出することにより、前記基材上に液状のドットを複数形成することで回路パターンを形成する回路パターン形成装置であって、
前記液体吐出手段を前記基材に対して相対移動させる移動手段と、
前記液体吐出手段と基材との相対位置を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された液体吐出手段と基材との相対位置および回路パターンを形成するデータに基づいて、前記基材に液状のドットを隙間を置いて形成させた後に、前記基材に形成された液状のドット間に液状のドットをさらに形成して液状の回路パターンを形成させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする回路パターン形成装置。
【請求項６】
前記液体吐出手段は、前記基材に対して相対的に走査しながら液体を吐出し、
前記制御手段は、前記基材に液状のドットを隙間を置いて形成させる際の前記液体吐出手段の走査方向と、連結すべき液状のドットの隙間を埋めるように前記液体吐出手段から液滴を吐出させる際の前記液体吐出手段の走査方向と、が同一方向であることを特徴とする請求項５に記載の回路パターン形成装置。
【請求項７】
前記液体吐出手段は、前記基材に対して相対的に往復走査しながら液体を吐出し、
前記制御手段は、前記基材に液状のドットを隙間を置いて形成させる際の前記液体吐出手段の走査と、連結すべき液状のドットの隙間を埋めるように液滴を吐出させる際の前記液体吐出手段の走査と、が往復走査にて行われる請求項５または６に記載の回路パターン形成装置。
【請求項８】
前記液体吐出手段は、液滴を吐出するノズルを前記走査方向と交差する方向に沿って複数配列してなるノズル列の複数を前記走査方向に沿って順次並設してなり、
前記基材に液状のドットを隙間を置いて形成させる際の前記液体吐出手段の走査と、連結すべき液状のドットの隙間を埋めるように液滴を吐出させる際の前記液体吐出手段の走査と、が同一の走査であることを特徴とする請求項６に記載の回路パターン形成装置。
【請求項９】
前記ノズル列は、大液滴を吐出する大ノズルからなる大ノズル列と、前記大液滴より小さい径の小液滴を吐出する小ノズルからなる小ノズル列と、を有し、
前記制御手段は、前記大ノズルから前記基材に対し大液滴を吐出させて液状の大ドットを隙間を置いて形成させ、前記小ノズルから連結すべき液状の大ドットの隙間を埋めるように小液滴を吐出させることを特徴とする請求項７または８に記載の回路パターン形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００７−３６２０９（Ｐ２００７−３６２０９Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６６４５６（Ｐ２００６−１６６４５６）
【出願日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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