説明

配線回路の形成方法

【課題】複数のライン同士が交差する導電性パターンの交差部におけるパターンのヒビ割れやムラを防止する。
【解決手段】パターンを、複数のライン同士が交わる交点部と、交点部を除くライン部と、に分割し、ライン部に導電性粒子を含有した液体を塗布する第一材料配置工程(S2)と、ライン部に塗布された液体の溶媒を乾燥させる溶媒乾燥工程(S3)と、交点部に導電性粒子を含有した液体を塗布する第二材料配置工程(S4)と、第一材料配置工程及び第二材料配置工程にて塗布した液体を反応させて電気的に接続する導電層形成工程(S5)と、を有する配線回路の形成方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、配線回路の形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、配線回路を形成する方法として、基材上に金属ナノ粒子などの導電性粒子を溶媒に分散させたインクやペーストなどの導電性粒子含有液を所望のパターン状に塗布した後、このパターンを加熱し導電性粒子を焼成して導電性パターンを描画する方法が提案されている。この方法においては、導電性粒子含有液の塗布はインクジェット印刷やスクリーン印刷、転写などの手段を用いている。また、パターンの加熱は基材を加熱炉へ投入することで行われている。
【0003】
このような配線回路の形成方法において、描画される導電性パターンが角部や十字部のようなラインが交差する領域を含む場合、その交差領域に塗布される液量が多くなることがある。交差領域において塗布液量が多くなると、液体の溶媒乾燥時の体積収縮量が大きくなるため、液の固形成分析出時にヒビ割れ・断線が発生する。
【0004】
特許文献1には、パターン形成材料を含有する液体を基板上に塗布して少なくとも1つの角部を有する導電性パターンを形成する際、角部を構成する少なくとも2本のラインの他に、この角部から更に少なくとも1つの突出部を形成するように液体を塗布する方法が記載されている。このようにパターンを形成することにより、角部における塗布液過多を軽減し、最終的に得られるパターンの断線、短絡を減らすことができる。
【0005】
また、他のパターン形成方法を、所望の十字パターンを描画する例を用いて図7を参照して説明する。図7(e)の完成状態の図に示される十字の導電性パターン102は、基材101上に導電性粒子含有液104を塗布することによってなるライン状のパターン111,112を交差させることによって形成されている。
【0006】
この方法は、ライン状の第一パターン111を形成する第一材料配置工程(図7(a))と、第一パターン111の一部に交差するようにライン状の第二パターン112を形成する第二材料配置工程(図7(c))を有している。さらに、第一材料配置工程と第二材料配置工程との間に、基材101を加熱装置105で加熱することにより、第一パターン111を形成する導電性粒子含有液に含まれる溶媒を乾燥させ、乾燥第一パターン111aとする溶媒乾燥工程(図7(b))を有している。これにより、ライン状のパターン111,112の交差部における塗布状態を改善している。図7(d)に示すように、乾燥第一パターン111aと第二パターン112とは、オーブン106で基材101を全体加熱することによって、電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2003−142802号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1の技術は、十字のような複数のラインが接するようなパターンを形成する場合、突起部を形成するスペースを確保することが困難となり、塗布液過多を防止することができない。また、近年、製品小型化のため、電子基板においても高密度化が求められているが、突起部形成スペースにより高密度配線実施が妨げられるという問題がある。
【0009】
また、図7に示したような既知の技術は、第二パターン112を描画する際に乾燥第一パターン111a上を通過するため、導電性粒子含有液104を吐出するインクノズル103と基材101との間隔が乾燥第一パターン111aの厚さ分だけ小さくなり、当該箇所において塗布状態が不安定となり、パターンのムラが発生するという問題がある。また、3本以上のラインが交差する場合においては、溶媒乾燥工程が2回以上必要となり、パターンの形成に時間がかかってしまうという問題もある。
【0010】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、複数のライン同士、又はラインと電極とが交差する導電性パターンを有する配線回路の形成方法において、交差部におけるパターンのヒビ割れやムラを防止しつつ、より短時間で配線回路を形成することができる配線回路の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、直線又は曲線からなる複数のライン同士が交差するパターンを有する配線回路の形成方法において、前記パターンを、前記複数のライン同士が交わる交点部と、該交点部を除くライン部と、に分割し、前記ライン部に導電性粒子を含有した液体を塗布する第一材料配置工程と、前記ライン部に塗布された液体の溶媒を乾燥させる溶媒乾燥工程と、前記交点部に導電性粒子を含有した液体を塗布する第二材料配置工程と、前記第一材料配置工程及び前記第二材料配置工程にて塗布した液体を反応させて電気的に接続する導電層形成工程と、を有する構成とする。
【0012】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の配線回路の形成方法において、前記導電層形成工程は、前記液体が塗布される基材の全体を加熱することによって実施される構成とする。
【0013】
請求項3に記載の発明では、請求項1又は請求項2に記載の配線回路の形成方法において、前記第二材料配置工程は、前記液体を点状に吐出し、前記基材上に塗布点を形成することによって実施される構成とする。
【0014】
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の配線回路の形成方法において、前記第二材料配置工程にて吐出される前記液体の滴径は、前記塗布点の滴径が前記第一材料配置工程にて前記交点部を挟んで塗布された前記ライン部を構成するライン同士の最大間隔以上となるように調整される構成とする。
【0015】
請求項5に記載の発明では、ラインと、該ラインよりも幅の広い電極とが交差するパターンを有する配線回路の形成方法において、前記パターンを、前記電極が配置される電極部と、前記ラインが配置されるライン部であって、前記ラインと前記電極の重なり部を除き、かつ、前記電極と所定間隔が設けられたライン部と、前記電極部と前記ライン部との間の交点部と、に分割し、前記ライン部及び前記電極部に導電性粒子を含有した液体を塗布する第一材料配置工程と、前記ライン部及び前記電極部に塗布された液体の溶媒を乾燥させる溶媒乾燥工程と、前記交点部に導電性粒子を含有した液体を塗布する第二材料配置工程と、前記第一材料配置工程及び前記第二材料配置工程にて塗布した液体を反応させて電気的に接続する導電層形成工程と、を有する構成とする。
【0016】
請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の配線回路の形成方法において、前記導電層形成工程は、前記液体が塗布される基材の全体を加熱することによって実施される構成とする。
【0017】
請求項7に記載の発明では、請求項5又は請求項6に記載の配線回路の形成方法において、前記第二材料配置工程は、前記液体を点状に吐出し、前記基材上に塗布点を形成することによって実施される構成とする。
【0018】
請求項8に記載の発明では、請求項7に記載の配線回路の形成方法において、前記第二材料配置工程にて吐出される前記液体の滴径は、前記塗布点の滴径が前記第一材料配置工程にて前記交点部を挟んで塗布された前記ライン部と前記電極部との最大間隔以上となるように調整される構成とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明の配線回路の形成方法によれば、配線回路のパターンを分割し、別工程にて塗布された導電性粒子を含有した液体を反応させて導電性を付与する。これにより、複数のライン同士、又はラインと電極とが交差する導電性パターンを有する配線回路の形成方法において、交差部におけるパターンのヒビ割れやムラを防止しつつ、より短時間で配線回路を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の第一の実施形態の配線回路の形成方法の工程フローを示すフローチャートである。
【図2】本発明の第一の実施形態のパターンの分割方法を示す図である。
【図3】本発明の第一の実施形態の配線回路の形成方法を説明する斜視図である。
【図4】図3における交点パターンの領域の拡大平面図である。
【図5】第一の実施形態の変形例の配線回路の形成方法を説明する斜視図である。
【図6】本発明の第二の実施形態の配線回路の形成方法を説明する斜視図である。
【図7】従来の配線回路の形成方法を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
(第一の実施形態)
以下、本発明の第一の実施形態の配線回路の形成方法について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、基材1上に十字のパターンからなる導電性パターン2を形成する方法について説明する。
【0022】
配線回路を形成するには、図1に示すステップS1〜S5を順次行う。ステップS1は、図2に示すように、十字のパターン2をライン部5と交点部6に分割する工程である。
まず、図2(a)に示す、直線を交差させた十字のパターン2を複数の部位に分割する。具体的には、十字のパターン2を、図2(b)に示すようなライン部5と交点部6とに分割する。交点部6は、十字を構成する直線が交差し、重なる領域である。ライン部5は、パターン2のうち交点部6を除いた領域であり、4本の直線状のライン9より構成される。ライン部5と交点部6とは重複する領域がないように分割する。ライン部5を構成する4本のライン9は、それぞれが1本で描くことができ、他のラインと交点を有しなければ、本実施形態の直線状に限らず、曲線状であってもよい。
以上で、ステップS1が終了する。
【0023】
ステップS2は、基材1上のライン部5の領域に導電性粒子含有液4を塗布する、第一材料配置工程である。
まず、図3(a)に示すように、ポリカーボネート樹脂からなる基材1を用意する。基材1の材質は、ポリカーボネート樹脂に限ることはなく、ガラス、セラミック、樹脂、又はこれらの複合体等、電気的に絶縁性を有するものなら適宜選択することができる。次いで、基材1を水平方向に移動可能に構成されたステージ(図示せず)に搭載する。
【0024】
次に、図3(b)に示すように、塗布装置3を使用して、基材1上のライン部5の領域に、導電性粒子含有液4を塗布し、液状ライン部5aを形成する。本実施形態において導電性粒子含有液4は、銀ナノ粒子含有ペーストである。塗布装置3は、ディスペンサであり、導電性粒子含有液4はディスペンス法を用いて基材1の表面に塗布される。塗布装置3としては、ディスペンサに限らずインクジェット装置等、塗布領域、塗布材料に応じて適した塗布装置を選択することができる。また、導電性粒子含有液4としては、銀ナノ粒子含有ペーストに限ることはなく、金粒子、銅粒子等の導電性粒子を有機溶剤に分散させたインクやペースト等を適宜採用することができる。
以上で、ステップS2が終了する。
【0025】
ステップS3は、液状ライン部5aの溶媒を乾燥させる、溶媒乾燥工程である。
まず、図3(c)に示すように、液状ライン部5aが形成された基材1にエネルギーを付与し、導電性粒子含有液4の溶媒を乾燥させる。具体的には、70℃に加熱したホットプレート41上に基材1を載置し、基材1の全体を20分加熱する。これにより、導電性粒子含有液4で形成された液状ライン部5aは、乾燥ライン部5bとなる。
基材1にエネルギーを付与する手段としては、基材1の全体を加熱するのみならず、液状ライン部5aのみを加熱してもよい。また、加熱方法は、ホットプレート41を用いる他に、光照射等、導電性粒子含有液4の溶媒の種類や基材1の材質に応じて適宜選択することができる。
以上で、ステップS3が終了する。
【0026】
ステップS4は、基材1上の交点部6の領域に導電性粒子含有液4aを塗布する、第二材料配置工程である。
まず、乾燥ライン部5bが形成された基材1を水平方向に移動可能に構成されたステージ(図示せず)に搭載する。次いで、図3(d)に示すように、交点部6の領域へ導電性粒子含有液4aを塗布する。具体的には、塗布装置3と基材1とを相対移動させて、交点部6の領域に導電性粒子含有液4aを液滴として吐出し、点状の塗布点8を形成する。この際、導電性粒子含有液4aの液滴は、塗布点8の中心が乾燥ライン部5bを構成する複数のライン9同士の間隙の略中央となるように吐出される。
【0027】
ここで、導電性粒子含有液4aの液滴径及び塗布点8の直径について説明する。導電性粒子含有液4aの液滴径は、吐出された導電性粒子含有液4aの基材1上における濡れ性を考慮して設定する必要がある。具体的には、導電性粒子含有液4aの液滴径は、描画後の塗布点8の直径がライン部5を構成するライン9同士の最大間隔以上となるように調整される必要がある。以下、その設定方法について説明する。
【0028】
図4(a)に示すように、本実施形態の十字のパターン2の場合、ライン9同士の間隔の距離は、L1,L2の2つとなる。上述したように、塗布点8の直径をライン9同士の最大間隔以上とするために、導電性粒子含有液4aの液滴径を、この2つの距離L1,L2のうち大きい方の距離と略同じか、もしくはこの距離よりも小さくなるようにする。液滴の大きさは、塗布装置3を制御することによって調整する。図4(a)に示した例の場合、L1<L2であるので、導電性粒子含有液4aの液滴径は、L2と略同じか、もしくはL2より小さくなるように調整する。
【0029】
導電性粒子含有液4aの液滴は、基材1に着弾することによって濡れ広がり、塗布点8となって基材1上に描画される。濡れ広がりにより、塗布点8は導電性粒子含有液4aの液滴径よりも大きな直径を持つ点として描画されるため、液滴径をL2より大きくする必要はない。導電性粒子含有液4aの液滴径がL2と同じ場合、図4(b)に示すように、基材1に塗布される塗布点8は、乾燥ライン部5bの4つの端部に跨るように配置される。
【0030】
上述した液滴の濡れ広がりを考慮すると、液滴径は、L2以下としてもよい。ただし、導電性粒子含有液4aの液滴径がL2よりも小さ過ぎる場合、図4(c)に示すように、塗布点8は、乾燥ライン部5bの一対の端部に接するように配置されることになる。このように、塗布点8と乾燥ライン部5bとのオーバーラップが十分でないと、後の工程を経ても塗布点8と乾燥ライン部5bとが電気的に接続されないため、好ましくない。よって、導電性粒子含有液4aの液滴径は、着弾した液滴が濡れ広がった際、塗布点8が乾燥ライン部5bに十分オーバーラップするように調整する必要がある。
以上で、ステップS4が終了する。
【0031】
ステップS5は、基材1全体を加熱し、乾燥ライン部5bと交点部6に塗布された塗布点8を反応させて導電性を付与する、導電層形成工程である。
導電性粒子含有液にエネルギーを付与すると、液体成分(溶媒)が乾燥蒸発し、固体成分である導電性粒子同士が接触又は結合し、導電性を得ることができる。なお、本工程では、固体成分である導電性粒子同士の接触又は結合を実行するため、溶媒乾燥工程よりも多くのエネルギーを付与する必要がある。
【0032】
本実施形態では、140℃のオーブン42で30分間、基材1を全体加熱し、乾燥ライン部5b及び塗布点8に含まれる導電性粒子含有液4,4aを焼成した。これにより、塗布点8の導電性粒子含有液4aの溶媒は蒸発し、さらに乾燥ライン部5b及び塗布点8の銀微粒子を被覆する有機膜等の分散剤が分解され、金属微粒子同士が凝集し金属結合が完了する。
以上で、基材1の表面に、乾燥ライン部5bを構成する4つのライン9は塗布点8により連続的なパターンとなり、ステップS5が終了する。つまり、銀のバルクの性質を有する導電性パターン2が形成される。
【0033】
なお、第二材料配置工程で塗布する導電性粒子含有液4aは、第一材料配置工程で塗布する導電性粒子含有液4と同様の液を用いても、異なる液を用いてもよい。また、塗布装置3も、第一材料配置工程で使用した装置と同様の装置を用いてもよいし、異なる装置を用いてもよい。
【0034】
本実施形態によれば、複数の直線同士が交差する十字形状の導電性パターン2の交差部において、この領域に塗布される導電性粒子含有液4,4aの液量が多くなることがない。これにより、導電性パターン2のヒビ割れやムラを防止することができる。
【0035】
(変形例)
次に、第一の実施形態の変形例について説明する。第一の実施形態の変形例においては、3本の直線が交差したパターンを形成する。
図5(a)に示すように、第一材料配置工程では、基材21の表面に導電性粒子含有液を塗布し、3本の直線が交わるパターンの交点部26を除いた6箇所のライン29からなる液状ライン部25aを形成した。溶媒乾燥工程では、70℃に加熱したホットプレート(図示せず)に基材21を載置し、20分間加熱し、液状ライン部25aの溶媒を乾燥させ、乾燥ライン部25bを形成した。
【0036】
図5(b)に示すように、第二材料配置工程では、3本の直線が交わるパターンの交点部26(図5(a)参照)に導電性粒子含有液の液滴を点塗布し、塗布点28を形成した。
導電層形成工程では、140℃のオーブンで30分間、基材21を全体加熱し、導電性粒子含有液を焼成した。以上により、図5(c)に示すように、基材21の表面に導電性パターン22が形成された。
【0037】
本実施形態の変形例によれば、3本以上の直線が交わる形状のパターンを形成する場合においても、溶媒乾燥工程を1回実施すればよいため、パターンの形成時間を短くすることができる。
【0038】
(第二の実施形態)
本発明の第二の実施形態の配線回路の形成方法について説明する。
本実施形態の配線回路の形成方法は、第一の実施形態と同様に、第一材料配置工程、溶媒乾燥工程、第二材料配置工程、導電層形成工程をこの順に実施する方法である。
本実施形態は、例として、直線状の導電性ライン(以下、ラインと言う)の両端に、このラインと直交するように直線状の電極が接続されたパターンを形成した。ここで、電極とは、ラインよりも幅の広い導電性パターンのことを意味する。
【0039】
まず、パターンを複数の部位に分割する。具体的には、電極が配置される電極部37と、ラインが配置されるライン部35とに分割する。ここで、ライン部35は、ラインと電極との重なり部は除かれ、かつ、電極部37との間に所定間隔が設けられている領域とする。このライン部35と、電極部37との間の間隙を交点部36とする。
【0040】
第一材料配置工程は、用意した基材31を水平方向に移動可能に構成されたステージ(図示せず)に搭載し、基材31と塗布装置33を相対移動させて、基材31の表面のパターン形成領域のうち、ライン部35と電極部37に導電性粒子含有液34を塗布する。電極部37への描画方法は、電極部37の領域全体に導電性粒子含有液34を塗布することができればどのような方法を用いてもよい。
本実施形態では、基材31としてポリカーボネート樹脂を、塗布装置33としてインクジェット装置を、導電性粒子含有液34に銀ナノ粒子含有インクを用いた。電極部37は、銀ナノ粒子含有インクによる直線を、電極部37の幅方向に直線の線幅分ずつずらすことで描画した。
【0041】
溶媒乾燥工程は、ライン部35及び電極部37に導電性粒子含有液34が塗布された基材31にエネルギーを付与し、導電性粒子含有液34の溶媒を乾燥させる。本実施形態では、第一の実施形態と同様に、70℃に加熱したホットプレート(図示せず)に基材31を載置し20分間加熱することで実施した。これにより、導電性粒子含有液34が塗布されたライン部35及び電極部37は、乾燥ライン部35b及び乾燥電極部37bとなった。
【0042】
第二材料配置工程は、基材31上のパターンのうち、ライン部35と電極部37を含まない交点部36の領域へ導電性粒子含有液34aを描画する工程である。第一材料配置工程と同様、水平方法に移動可能に構成されたステージ(図示せず)に基材31を搭載し、塗布装置33aと基材31とを相対移動させて交点部36の領域(図6(a)参照)に、導電性粒子含有液34aの液滴を吐出し、塗布点38を描画することによって実施する。本実施形態では、導電性粒子含有液34aに第一材料配置工程で塗布した導電性粒子含有液34よりも粘度の大きい銀ナノ粒子含有ペーストを用い、塗布装置33aにディスペンサを用いた。
【0043】
導電層形成工程では、第一材料配置工程で塗布し、溶媒乾燥工程で導電性粒子含有液34の溶媒を乾燥させた、乾燥ライン部35b及び乾燥電極部37b、及び第二材料配置工程で導電性粒子含有液34aを点塗布し得られた塗布点38を反応させて導電性を付与する。
本実施形態では、第一の実施形態と同様に、140℃のオーブンで30分間、基材31を全体加熱し銀ナノ粒子含有ペーストを焼成した。これにより、塗布点38の導電性粒子含有液34aの溶媒は乾燥し、さらに乾燥ライン部35b、乾燥電極部37b、及び塗布点38の銀微粒子を被覆する有機膜等の分散剤は分解され、金属微粒子同士は凝集し金属結合された。
以上より、基材31の表面に銀のバルクの性質を有する導電性パターン32が形成された。
【0044】
本実施形態の配線回路の形成方法によれば、形成に必要な塗布液量が多くなる電極を有するパターンを描画する場合でも、ライン部35及び電極部37と交点部36とで液体を配置する工程を分け、ライン部35及び電極部37に配置した液体を乾燥させてから、交点部36に液体を塗布したことにより、液量過多に起因する直線と電極との交点部にヒビ割れ、断線が発生することを防止することができる。
【符号の説明】
【0045】
1,21,31…基材
2,22,32…導電性パターン
3,23,33…塗布装置
4,34…導電性粒子含有液
5,25,35…ライン部
6,26,36…交点部
37…電極部
8,28,38…塗布点
9,29…ライン

【特許請求の範囲】
【請求項1】
直線又は曲線からなる複数のライン同士が交差するパターンを有する配線回路の形成方法において、
前記パターンを、前記複数のライン同士が交わる交点部と、該交点部を除くライン部と、に分割し、
前記ライン部に導電性粒子を含有した液体を塗布する第一材料配置工程と、
前記ライン部に塗布された液体の溶媒を乾燥させる溶媒乾燥工程と、
前記交点部に導電性粒子を含有した液体を塗布する第二材料配置工程と、
前記第一材料配置工程及び前記第二材料配置工程にて塗布した液体を反応させて電気的に接続する導電層形成工程と、を有することを特徴とする配線回路の形成方法。
【請求項2】
前記導電層形成工程は、前記液体が塗布される基材の全体を加熱することによって実施されることを特徴とする請求項1に記載の配線回路の形成方法。
【請求項3】
前記第二材料配置工程は、前記液体を点状に吐出し、前記基材上に塗布点を形成することによって実施されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の配線回路の形成方法。
【請求項4】
前記第二材料配置工程にて吐出される前記液体の滴径は、前記塗布点の直径が前記第一材料配置工程にて前記交点部を挟んで塗布された前記ライン部を構成するライン同士の最大間隔以上となるように調整されることを特徴とする請求項3に記載の配線回路の形成方法。
【請求項5】
ラインと、該ラインよりも幅の広い電極とが交差するパターンを有する配線回路の形成方法において、
前記パターンを、
前記電極が配置される電極部と、
前記ラインが配置されるライン部であって、前記ラインと前記電極の重なり部を除き、かつ、前記電極と所定間隔が設けられたライン部と、
前記電極部と前記ライン部との間の交点部と、に分割し、
前記ライン部及び前記電極部に導電性粒子を含有した液体を塗布する第一材料配置工程と、
前記ライン部及び前記電極部に塗布された液体の溶媒を乾燥させる溶媒乾燥工程と、
前記交点部に導電性粒子を含有した液体を塗布する第二材料配置工程と、
前記第一材料配置工程及び前記第二材料配置工程にて塗布した液体を反応させて電気的に接続する導電層形成工程と、を有することを特徴とする配線回路の形成方法。
【請求項6】
前記導電層形成工程は、前記液体が塗布される基材の全体を加熱することによって実施されることを特徴とする請求項5に記載の配線回路の形成方法。
【請求項7】
前記第二材料配置工程は、前記液体を点状に吐出し、前記基材上に塗布点を形成することによって実施されることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の配線回路の形成方法。
【請求項8】
前記第二材料配置工程にて吐出される前記液体の滴径は、前記塗布点の直径が前記第一材料配置工程にて前記交点部を挟んで塗布された前記ライン部と前記電極部との最大間隔以上となるように調整されることを特徴とする請求項7に記載の配線回路の形成方法。

【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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【公開番号】特開2012−227387(P2012−227387A)
【公開日】平成24年11月15日(2012.11.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−94294(P2011−94294)
【出願日】平成23年4月20日(2011.4.20)
【出願人】(000000376)オリンパス株式会社 (11,466)
【Fターム(参考)】