WO2019038879A1 - Wire forming method and wire forming device - Google Patents
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Definitions
- a metal-containing liquid containing metal fine particles is coated on an insulating support or substrate, and the metal-containing liquid is fired with a laser beam to form a wiring, and a wiring It relates to a forming apparatus.
- the metal-containing solution is irradiated with laser light, and the wiring is formed by firing the metal-containing solution, but the metal-containing solution is discharged in a relatively thin state to appropriately fire the metal-containing solution, and the metal in the thin state Wiring is formed by baking the contained liquid. For this reason, the thickness of the wiring is relatively thin. Then, the discharge process of the metal-containing liquid and the irradiation process of the laser light to the metal-containing liquid are repeated, and the wiring is laminated, whereby a laminated body of the wiring having a certain thickness is formed.
- a laminating step of laminating the wiring by repeating the baking step of forming the wiring and the coating step and the baking step, and the laser in the baking step based on the number of laminated layers of the wiring.
- a coating device for applying a metal-containing liquid containing metal fine particles onto an insulating support or a substrate, and the metal-containing liquid applied by the coating device are irradiated with a laser beam.
- the operation of the irradiation device for forming the wiring, the application device and the irradiation device is controlled, and the application of the metal-containing liquid and the firing of the metal-containing liquid are repeated.
- a control apparatus for laminating the wiring is disclosed, and a wiring forming apparatus for changing the laser irradiation amount per unit area of the laser beam by the irradiation apparatus based on the number of laminated wirings is disclosed.
- the laser irradiation amount per unit area of the laser light irradiated to the metal-containing liquid is changed based on the number of laminated layers. Since the laser irradiation amount is obtained by multiplying the laser irradiation time and the laser irradiation intensity, for example, shortening of the laser irradiation time, reduction of the laser intensity, etc. can be achieved by changing the laser irradiation amount. This improves the practicability of the wiring formation technique by laser light irradiation.
- the circuit forming device 10 includes a transport device 20, a first shaping unit 22, a second shaping unit 24, and a control device 26 (see FIG. 2).
- the transfer device 20, the first shaping unit 22, and the second shaping unit 24 are disposed on the base 28 of the circuit forming device 10.
- the base 28 has a generally rectangular shape, and in the following description, the longitudinal direction of the base 28 is the X-axis direction, and the short direction of the base 28 is orthogonal to both the Y-axis direction, the X-axis direction and the Y-axis direction. The direction is referred to as the Z-axis direction.
- the transfer device 20 includes an X-axis slide mechanism 30 and a Y-axis slide mechanism 32.
- the X-axis slide mechanism 30 has an X-axis slide rail 34 and an X-axis slider 36.
- the X-axis slide rail 34 is disposed on the base 28 so as to extend in the X-axis direction.
- the X-axis slider 36 is slidably held in the X-axis direction by the X-axis slide rail 34.
- the X-axis slide mechanism 30 includes an electromagnetic motor (see FIG. 2) 38. By driving the electromagnetic motor 38, the X-axis slider 36 is moved to an arbitrary position in the X-axis direction.
- the Y-axis slide mechanism 32 also has a Y-axis slide rail 50 and a stage 52.
- the Y-axis slide rail 50 is disposed on the base 28 so as to extend in the Y-axis direction, and is movable in the X-axis direction. Then, one end of the Y-axis slide rail 50 is connected to the X-axis slider 36.
- a stage 52 is slidably held by the Y-axis slide rail 50 in the Y-axis direction.
- the Y-axis slide mechanism 32 has an electromagnetic motor (see FIG. 2) 56. By driving the electromagnetic motor 56, the stage 52 moves to any position in the Y-axis direction. Thereby, the stage 52 is moved to an arbitrary position on the base 28 by the drive of the X-axis slide mechanism 30 and the Y-axis slide mechanism 32.
- the stage 52 has a base 60, a holding device 62, and a lifting device (see FIG. 2) 64.
- the base 60 is formed in a flat plate shape, and the substrate is mounted on the upper surface.
- the holding devices 62 are provided on both sides in the X-axis direction of the base 60. Then, both edges in the X-axis direction of the substrate placed on the base 60 are held by the holding device 62, whereby the substrate is fixedly held.
- the lifting device 64 is disposed below the base 60, and lifts the base 60.
- the first shaping unit 22 is a unit for shaping the wiring on the substrate (see FIG. 3) 70 placed on the base 60 of the stage 52, and has a first printing unit 72 and a baking unit 74. ing.
- the first printing unit 72 has an inkjet head (see FIG. 2) 76 and discharges metal ink linearly on the substrate 70 placed on the base 60.
- the metal ink is one in which fine particles of metal are dispersed in a solvent.
- the inkjet head 76 discharges the conductive material from the plurality of nozzles by, for example, a piezo method using a piezoelectric element.
- the baking unit 74 has a laser irradiation device (see FIG. 2) 78.
- the laser irradiation device 78 is a device for irradiating the metal ink discharged onto the substrate 70 with a laser, and the metal ink irradiated with the laser is fired to form a wiring.
- the baking of the metal ink is a phenomenon in which the evaporation of the solvent, the decomposition of the metal fine particle protective film, and the like are carried out by applying energy, and the metal fine particles contact or fuse to increase the conductivity. is there. Then, the metal ink is fired to form a metal wiring.
- the second modeling unit 24 is a unit for modeling a resin layer on the substrate 70 placed on the base 60 of the stage 52, and includes a second printing unit 84 and a curing unit 86. .
- the second printing unit 84 has an ink jet head (see FIG. 2) 88 and discharges the ultraviolet curing resin onto the substrate 70 placed on the base 60.
- the inkjet head 88 may be, for example, a piezo method using a piezoelectric element, or may be a thermal method in which a resin is heated to generate air bubbles and discharged from a nozzle.
- the curing unit 86 includes a planarization device (see FIG. 2) 90 and an irradiation device (see FIG. 2) 92.
- the planarization apparatus 90 planarizes the upper surface of the ultraviolet curable resin discharged onto the substrate 70 by the ink jet head 88.
- the excess resin may be a roller or an adhesive while the surface of the ultraviolet curable resin is smoothed.
- the thickness of the ultraviolet curable resin is made uniform by scraping with a blade.
- the irradiation device 92 includes a mercury lamp or an LED as a light source, and irradiates the ultraviolet curable resin discharged on the substrate 70 with ultraviolet light. Thereby, the ultraviolet curing resin discharged onto the substrate 70 is cured, and the resin layer is shaped.
- the control device 26 includes a controller 120 and a plurality of drive circuits 122.
- the plurality of drive circuits 122 are connected to the electromagnetic motors 38 and 56, the holding device 62, the lifting device 64, the inkjet head 76, the laser irradiation device 78, the inkjet head 88, the flattening device 90, and the irradiation device 92.
- the controller 120 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, is mainly composed of a computer, and is connected to a plurality of drive circuits 122. Thus, the controller 120 controls the operation of the transfer device 20, the first shaping unit 22, and the second shaping unit 24.
- the circuit pattern is formed on the substrate 70 by the above-described configuration. Specifically, the substrate 70 is set on the base 60 of the stage 52, and the stage 52 is moved below the second modeling unit 24. Then, as shown in FIG. 3, in the second modeling unit 24, the resin laminate 130 is formed on the substrate 70.
- the resin laminate 130 is formed by repeating the discharge of the ultraviolet curable resin from the ink jet head 88 and the irradiation of the ultraviolet light by the irradiation device 92 to the discharged ultraviolet curable resin.
- the inkjet head 88 discharges the ultraviolet curable resin in a thin film form on the upper surface of the substrate 70. Subsequently, when the ultraviolet curable resin is discharged in a thin film, the ultraviolet curable resin is flattened by the flattening device 90 so that the film thickness of the ultraviolet curable resin becomes uniform in the curing portion 86. Then, the irradiation device 92 irradiates the thin film ultraviolet curing resin with ultraviolet light. Thereby, the thin film resin layer 132 is formed on the substrate 70.
- the ink jet head 88 discharges the ultraviolet curable resin in a thin film form on the thin film resin layer 132.
- the thin film ultraviolet curing resin is flattened by the flattening device 90, and the irradiation device 92 irradiates the ultraviolet curing resin discharged in the thin film onto the thin film resin layer 132.
- a thin film resin layer 132 is stacked. As described above, the discharge of the ultraviolet curable resin onto the thin film resin layer 132 and the irradiation of the ultraviolet light are repeated, and the plurality of resin layers 132 are laminated, whereby the resin laminate 130 is formed.
- the wiring laminate 136 is formed by repeating discharge of the metal ink from the ink jet head 76 and irradiation of laser light by the laser irradiation device 78 to the discharged metal ink.
- the inkjet head 76 discharges metal ink linearly on the upper surface of the resin laminate 130 according to the circuit pattern. Subsequently, when the metal ink is discharged according to the circuit pattern, in the baking unit 74, the laser irradiation device 78 irradiates the metal ink with the laser light. At this time, the energy of the laser light is absorbed by the metal ink, whereby the metal ink generates heat and is baked. Thus, the wiring 138 is formed on the resin laminate 130.
- the thickness of the metal ink discharged by the ink jet head 76 is about several ⁇ m to several tens of ⁇ m, and the thickness of the wiring 138 formed by firing is several hundred nm to several ⁇ m.
- the ink jet head 76 discharges the metal ink onto the wiring 138.
- the laser irradiation device 78 irradiates the metal ink with laser light, whereby the wiring 138 is stacked on the wiring 138.
- the discharge of the metal ink and the irradiation of the discharged metal ink with the laser beam are repeated to stack the plurality of wires 138, whereby the wiring stack 136 is formed.
- the thickness of the wiring stack 136 is several tens ⁇ m to several hundreds ⁇ m.
- the discharge of the metal ink and the irradiation of the discharged metal ink with the laser beam are repeated about 50 to 100 times, and the wiring stack 136 is formed by stacking the wirings 138 of 50 to 100. Ru.
- the resin laminate 130 is formed of the ultraviolet curing resin
- the wiring laminate 136 is formed of the metal ink, whereby a circuit pattern is formed on the substrate 70.
- the wiring stack 136 is formed by stacking a plurality of wirings 138.
- the irradiation time per unit area of the laser beam to the discharged metal ink is constant regardless of the number of stacked layers of the wiring 138.
- the irradiation time of the laser light to the ejected metal ink is T seconds when forming the first layer wiring 138, even when forming the second layer wiring 138 and after.
- the irradiation time of the laser beam to the ejected metal ink is set to T seconds. Therefore, for example, in the case where the wiring stack 136 is formed by stacking 10 layers of the wirings 138, the total irradiation time of the laser light is (10 ⁇ T) seconds as shown in FIG. Further, for example, in the case where the wiring stack 136 is formed by stacking the wirings 138 of 100 layers, the total irradiation time of the laser light is (100 ⁇ T) seconds.
- the laser intensity per unit area at the time of forming the wiring 138 of each layer is the same.
- the laser intensity indicates the intensity of the laser beam irradiated to the metal ink, and is also called laser illuminance. Therefore, in the conventional method for forming the wiring stack 136, the value obtained by multiplying the irradiation time of the laser light per unit area and the laser irradiation intensity per unit area, that is, the laser irradiation amount per unit area is constant. It had been.
- the laser irradiation amount per unit area is the total amount of energy of the laser irradiated to the metal ink, it is also called an integrated light amount of the laser light per unit area.
- the metal ink is discharged onto the resin-made resin laminate 130, and a plurality of wiring 138 is formed.
- the metal ink is discharged onto the metal wiring 138.
- the discharged metal ink is irradiated with laser light, and energy of the laser light is absorbed by the metal ink, whereby the metal ink generates heat and is baked.
- the energy of the laser beam required for baking ie, laser irradiation amount, changes with differences in the heat conductivity of resin-made resin laminated body 130 and metal wiring 138.
- the laser beam 152 is applied by the laser irradiation device 78 to the metal ink 150 discharged on the resin laminate 130 made of resin. It is irradiated. At this time, the metal ink 150 generates heat by the irradiated laser light 152 and is baked. However, it is difficult to transfer the heat of the metal ink 150 generated by the irradiation of the laser beam 152 to the resin laminate 130 made of resin, that is, the resin laminate 130 having a low thermal conductivity. For this reason, the resin laminate 130 made of resin does not generate heat as much, and the metal ink 150 is hardly heated by the heat generation of the resin laminate 130.
- the baking of the metal ink 150 is performed by the heat generation of the metal ink 150 by the irradiation of the laser light.
- the heating of the metal ink 150 by the laminate 130 hardly contributes to the firing of the metal ink 150.
- the metal ink 150 when the metal ink 150 is irradiated with the laser light at the time of forming the first layer wiring 138, the metal ink 150 hardly generates heat from the lower surface, but generates heat from the upper surface, thereby baking it.
- the laser irradiation device 78 is applied to the already fired metal ink, that is, the metal ink 150 discharged on the metal wiring 138.
- the laser beam 152 is irradiated by this.
- the metal ink 150 generates heat by the irradiated laser light 152 and is baked.
- the heat of the metal ink 150 generated by the irradiation of the laser beam 152 is easily transmitted to the metal wiring 138, that is, the wiring 138 having high thermal conductivity. Therefore, the metal wire 138 generates heat, and the heat of the wire 138 heats the metal ink 150.
- the metal ink 150 when the metal ink 150 is irradiated with the laser light at the time of formation of the wiring 138 of a plurality of layers, the metal ink 150 not only generates heat by the irradiation of the laser light but also generates heat by heating from the wiring 138 Do. Thus, when the metal ink 150 is irradiated with the laser light when forming the plurality of wiring lines 138, the metal ink 150 generates heat not only from the upper surface but also from the lower surface, thereby efficiently firing the metal ink 150. .
- the portions blackened in FIG. 6 and FIG. 7 are the baking portions of the metal ink 150.
- the laser beam irradiated to the metal ink 150 at the time of formation of the wiring 138 of a plurality of layers, the laser irradiated to the metal ink 150 at the time of formation of the wiring 138 of the first layer Even if the amount of light irradiation is reduced, the metal ink 150 is appropriately baked at the time of formation of the plurality of wiring lines 138. That is, as the number of stacked layers of the wiring 138 increases, the metal ink 150 is appropriately baked even if the irradiation amount of the laser light to the metal ink 150 is reduced. Therefore, as the number of stacked layers of the wires 138 increases, the irradiation time of the laser light is shortened.
- the laser intensity is constant regardless of the number of stacked layers of the wires 138. That is, as the number of stacked layers of the wiring 138 increases, the irradiation time of the laser light is shortened without changing the laser intensity in order to reduce the irradiation amount of the laser light to the metal ink 150.
- the magnification of the moving speed of the stage 52 when the metal ink 150 is irradiated with the laser light is 1 when forming the first to third wiring 138. Ru.
- the magnification of the movement speed is a magnification with respect to the movement speed of the stage 52 when the metal ink 150 is irradiated with the laser light by the conventional method. Therefore, at the time of forming the first to third wiring 138, the moving speed of the stage 52 when the metal ink 150 is irradiated with the laser light is such that the metal ink 150 is irradiated with the laser light by a conventional method. And the moving speed of the stage 52 at the time of movement.
- the irradiation time of the laser light to the metal ink 150 is the irradiation time of the laser light when the metal ink 150 is irradiated with the laser light by the conventional method. Same as T.
- the metal ink 150 hardly generates heat from the lower surface but bakes by generating heat from the upper surface.
- the metal ink 150 is discharged onto the wiring 138 of one layer or the wiring 138 of two layers, and the metal ink 150 is irradiated with a laser beam. .
- the thickness of the wiring 138 located on the lower surface side of the metal ink 150 is very thin, and the amount of heat transferred to the wiring 138 by the heat generation of the metal ink 150 is very small. Therefore, at the time of forming the second and third layer wirings 138, the metal ink 150 hardly generates heat from the lower surface. Therefore, the magnification of the moving speed is 1 not only at the time of formation of the first layer wiring 138 but also at the time of formation of the second and third layer wirings 138.
- the irradiation time of the laser light to the metal ink 150 is the metal ink 150 by the conventional method. It is assumed that the irradiation time T of the laser light when the laser light is irradiated.
- the magnification of the moving speed of the stage 52 when the metal ink 150 is irradiated with the laser light is five. Therefore, the moving speed of the stage 52 when the metal ink 150 is irradiated with the laser light when forming the wiring 138 of the fourth layer is the same as the stage 52 when irradiating the laser light when forming the wiring 138 of the first layer. It is five times the moving speed of. That is, at the time of forming the fourth layer wiring 138, the irradiation time of the laser light to the metal ink 150 is 1 ⁇ 5 of the irradiation time T of the laser beam at the time of formation of the first wiring 138.
- the metal ink 150 discharged onto the third layer wiring 138 is irradiated with laser light when the fourth layer wiring 138 is formed, and the thickness of the wiring 138 located on the lower surface side of the metal ink 150 is This is because the heat of the metal ink 150 is transmitted to the wiring 138 to a certain extent. That is, when the metal ink 150 is irradiated with the laser light when the fourth layer wiring 138 is formed, the metal ink 150 generates heat from the upper surface and also generates heat from the lower surface to some extent.
- the irradiation time of the laser light to the metal ink 150 is set to 1 ⁇ 5 of the laser light irradiation time T when the first layer wiring 138 is formed. Properly, the metal ink 150 is fired.
- the magnification of the moving speed of the stage 52 when the metal ink 150 is irradiated with the laser light is set to 10. Therefore, the moving speed of the stage 52 when the metal ink 150 is irradiated with the laser light during the formation of the wiring 138 for the fifth and subsequent layers is the movement during the laser light irradiation when the wiring 138 for the first layer is formed. It is 10 times the speed. That is, at the time of formation of the wiring 138 of the fifth and subsequent layers, the irradiation time of the laser light to the metal ink 150 is 1/10 of the irradiation time T of the laser light at the time of formation of the wiring 138 of the first layer.
- the metal ink 150 discharged onto the wiring 138 of four or more layers is irradiated with laser light when the wiring 138 of the fifth and subsequent layers is formed, and the thickness of the wiring 138 positioned on the lower surface side of the metal ink 150 is The thickness is relatively thick, because the heat of the metal ink 150 is transferred to the wiring 138. That is, when the metal ink 150 is irradiated with the laser light at the time of forming the wiring 138 of the fifth and subsequent layers, the metal ink 150 generates heat from the upper surface and also generates heat from the lower surface.
- the irradiation time of the laser light to the metal ink 150 is set to 1/10 of the irradiation time T of the laser light when forming the wiring 138 for the first layer. Also, the metal ink 150 is appropriately fired.
- the magnification of the moving speed is not 10 times or more. That is, at the time of forming the wirings 138 of the fifth and subsequent layers, the irradiation time of the laser light is not shortened even if the number of stacked layers of the wirings 138 is increased. This is because the irradiation amount of the laser light per unit area of the laser light at the time of formation of the wiring 138 of the fifth and subsequent layers is the minimum value necessary for firing the metal ink, and the irradiation amount smaller than the irradiation amount is This is because the metal ink does not burn.
- the irradiation time of the laser light at the time of forming the first to third wiring 138 is the same as that of the conventional method.
- the irradiation time of the laser light at the time of forming the fourth layer wiring 138 is 1 ⁇ 5 of the irradiation time T of the laser light in the conventional method
- the laser light irradiation time at the time of forming the fifth layer wiring 138 is The irradiation time is set to 1/10 of the laser light irradiation time T in the conventional method.
- the total irradiation time of the laser light is (3.8 ⁇ T) seconds.
- the irradiation time of the laser light is the same as the wiring laminate 136 formed by the present method. , 38% of the conventional irradiation time.
- the total irradiation time of the laser light is (12.8 ⁇ T) seconds.
- the irradiation time of the laser light is the same as the wiring laminate 136 formed by the present method. , 12.8% of the conventional irradiation time.
- the irradiation time of the laser light can be significantly shortened, and the formation time of the circuit pattern can be shortened.
- FIG. 9 formation of the wiring laminated body 136 mentioned above is performed according to the program (refer FIG. 2) 190 provided in the controller 120.
- FIG. 9 the flow shown in FIG. 9 is executed according to the program 190, and first, the metal ink is ejected according to the circuit pattern (S100). Next, the moving speed of the stage 52 according to the number of stacked layers of the wiring 138 is determined (S102).
- map data corresponding to FIG. 8 is stored in the controller 120. Then, by referring to the map data, the speed magnification according to the number of stacked layers of the wiring 138 is specified, and the moving speed of the stage 52 is calculated based on the speed magnification. Thereby, the moving speed of the stage 52 according to the number of stacked layers of the wiring 138 is determined.
- the metal ink is irradiated with the laser beam in a state in which the stage 52 is moved at the determined moving speed (S104).
- the wiring 138 is formed.
- S106 preset set number of layers
- the processing after S100 is repeated.
- the number of stacked layers of the wiring 138 has reached the set number of stacked layers (S106: YES)
- the program 190 includes an application unit 200, a baking unit 202, and a stacking unit 204.
- the application unit 200 is a functional unit for executing the process of S100, that is, a functional unit for applying a metal ink.
- the firing unit 202 is a functional unit for executing the process of S104, that is, a functional unit for firing the metal ink by irradiation of a laser beam.
- the stacking unit 204 is a functional unit for repeatedly performing S100 and S104, that is, a functional unit for stacking wiring.
- the irradiation amount of laser light per unit area is obtained by multiplying the irradiation time of the laser light per unit area by the laser irradiation intensity per unit area. For this reason, the irradiation amount of the laser beam to the metal ink 150 can be reduced also by weakening the laser intensity. Therefore, unlike the above-described method, as the number of stacked layers of the wiring 138 increases, the irradiation amount of the laser light to the metal ink 150 can be reduced by weakening the laser intensity without changing the irradiation time of the laser light. Good.
- the intensity magnification of the laser beam irradiated to the metal ink 150 is 1 at the time of formation of the first to third wiring 138.
- the intensity magnification of the laser light is a magnification with respect to the laser intensity when the metal ink 150 is irradiated with the laser light by a conventional method. Therefore, at the time of forming the first to third wiring 138, the laser intensity of the laser beam irradiated to the metal ink 150 is the same as the laser intensity of the laser beam irradiated to the metal ink 150 by the conventional method. It is assumed. As a result, at the time of forming the first to third layer wirings 138, the metal ink 150 hardly generates heat from the lower surface but bakes by generating heat from the upper surface.
- the laser intensity at the time of formation of the second and third layer wirings 138 is the same as the reason described in the laser light irradiation time at the time of formation of the first to third layers of wiring 138, the first layer The laser intensity is the same as when the wiring 138 is formed.
- the magnification of the laser intensity of the laser light irradiated to the metal ink 150 is 0.5. Therefore, at the time of forming the fourth layer wiring 138, the laser intensity of the laser beam irradiated to the metal ink 150 is 1 ⁇ 2 of the laser intensity of the laser light at the time of forming the first layer wiring 138. .
- the metal ink 150 generates heat from the upper surface and the lower surface by the heating by the wiring 138 and the irradiation of the laser light. Thus, the metal ink 150 is appropriately fired even when the fourth layer wiring 138 is formed.
- the magnification of the laser intensity of the laser beam irradiated to the metal ink 150 is 0.1. Therefore, at the time of formation of the wiring 138 for the fifth and subsequent layers, the laser intensity of the laser light irradiated to the metal ink 150 is 1/10 of the laser intensity of the laser light at the time of formation of the wiring 138 for the first layer. Ru.
- the metal ink 150 generates heat from the upper surface and the lower surface by the heating by the wiring 138 and the irradiation of the laser light. As a result, the metal ink 150 is appropriately fired even when the fifth and subsequent wirings 138 are formed.
- the strength magnification is not made 0.1 or less even if the number of stacked layers of the wirings 138 is increased. That is, at the time of formation of the wiring 138 of the fifth and subsequent layers, the laser intensity of the laser light is not weakened even if the number of stacked layers of the wiring 138 increases. This is because the irradiation amount of the laser light per unit area of the laser light at the time of formation of the wiring 138 of the fifth and subsequent layers is the minimum value necessary for firing the metal ink, and the irradiation amount smaller than the irradiation amount is This is because the metal ink does not burn.
- the laser intensity at the time of forming the fourth layer wiring 138 is 1 ⁇ 2 of the laser intensity in the conventional method.
- the laser intensity at the time of formation of is made 1/10 of the laser intensity in the conventional method.
- the circuit forming apparatus 10 is an example of a wiring forming apparatus.
- the control device 26 is an example of a control device.
- the substrate 70 is an example of a substrate.
- the inkjet head 76 is an example of a coating apparatus.
- the laser irradiation device 78 is an example of the irradiation device.
- the resin laminate 130 is an example of a support.
- the wiring 138 is an example of the wiring.
- the metal ink 150 is an example of a metal-containing liquid.
- the application unit 200 is an example of an application unit.
- the firing unit 202 is an example of a firing unit.
- the stacked unit 204 is an example of a stacked unit.
- the step performed by the application part 200 is an example of an application step.
- the steps performed by the firing unit 202 are an example of a firing process step.
- the steps performed by the stacking unit 204 are an example of the stacking step.
- the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes in which various modifications and improvements are made based on the knowledge of those skilled in the art.
- the metal ink may be applied on the substrate 70 to form the wiring.
- the inkjet head 76 and the laser irradiation apparatus 78 are controlled by the control apparatus 26, you may be controlled by a different control apparatus. That is, the inkjet head 76 may be controlled by the first controller, and the laser irradiation device 78 may be controlled by the second controller.
- the laser irradiation time is shortened while the laser intensity is constant, but the laser strength is increased and the laser irradiation time is shortened. It may be done.
- the speed magnification is 1 when forming the first to third layer wiring, and the speed magnification is 5 when forming the fourth layer wiring.
- the speed magnification is gradually increased from 10 as the number of stacked layers of wiring increases.
- the laser intensity is constant when forming the first to fifth layers of wiring, and the laser intensity is increased when forming the sixth and subsequent layers.
- the metal ink can be appropriately fired even if the speed magnification factor in forming the sixth and subsequent layers is increased, and the laser irradiation time can be further shortened.
- Circuit formation device (wiring formation device) 26: Control device 70: Substrate 76: Ink jet head (coating device) 78: Laser irradiation device (irradiation device) 130: Resin laminate (support) 138: Wiring 150: Metal ink (Metal-containing liquid) 200: application section 202: baking section 204: lamination section
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Abstract
Description
本開示は、絶縁性の支持体または基板上に、金属微粒子を含有する金属含有液を塗布し、その金属含有液をレーザ光で焼成処理することで、配線を形成する配線形成方法、および配線形成装置に関する。 In the present disclosure, a metal-containing liquid containing metal fine particles is coated on an insulating support or substrate, and the metal-containing liquid is fired with a laser beam to form a wiring, and a wiring It relates to a forming apparatus.
近年、下記特許文献に記載されているように、絶縁性の支持体または基板上に、金属微粒子を含有する金属含有液を塗布した後に、その金属含有液にレーザ光を照射し、金属含有液を焼成処理することで、配線を形成する技術が開発されている。 In recent years, as described in the following patent documents, after a metal-containing liquid containing metal fine particles is coated on an insulating support or substrate, the metal-containing liquid is irradiated with laser light, and the metal-containing liquid A technique for forming a wiring by firing is developed.
金属含有液にレーザ光が照射され、金属含有液の焼成により配線が形成されるが、金属含有液を適切に焼成するべく、比較的薄い状態で金属含有液が吐出され、その薄い状態の金属含有液の焼成により配線が形成される。このため、配線の厚さは、比較的薄い。そこで、金属含有液の吐出処理と、金属含有液へのレーザ光の照射処理とが繰り返され、配線が積層されることで、ある程度の厚みを有する配線の積層体が形成される。この際、配線の積層数が多くなれば、金属含有液の吐出処理とレーザ光の照射処理とを多く繰り返す必要があり、配線の形成時間に要する時間が長くなる虞がある。また、レーザ光を照射する装置による消費電力量も多くなる虞がある。このように、レーザ光の照射により配線を形成する技術には、改良の余地が多分に残されており、改良を施すことで、実用性が向上する。そこで、本開示は、レーザ光の照射による配線形成技術の実用性の向上を課題とする。 The metal-containing solution is irradiated with laser light, and the wiring is formed by firing the metal-containing solution, but the metal-containing solution is discharged in a relatively thin state to appropriately fire the metal-containing solution, and the metal in the thin state Wiring is formed by baking the contained liquid. For this reason, the thickness of the wiring is relatively thin. Then, the discharge process of the metal-containing liquid and the irradiation process of the laser light to the metal-containing liquid are repeated, and the wiring is laminated, whereby a laminated body of the wiring having a certain thickness is formed. At this time, if the number of stacked layers of wiring is increased, it is necessary to repeat the discharge processing of the metal-containing liquid and the irradiation processing of the laser light a lot, which may increase the time required for forming the wiring. In addition, there is a possibility that the amount of power consumption by the device which emits the laser beam may be increased. As described above, in the technique of forming a wiring by laser light irradiation, a room for improvement is largely left, and improvement is made to improve practicability. Then, this indication makes it a subject the improvement of the practicability of the wiring formation technique by irradiation of a laser beam.
上記課題を解決するために、本明細書は、絶縁性の支持体または基板上に、金属微粒子を含有する金属含有液を塗布する塗布ステップと、前記金属含有液をレーザ光で焼成処理することで、配線を形成する焼成処理ステップと、前記塗布ステップと前記焼成処理ステップとを繰り返すことで、前記配線を積層する積層ステップとを含み、前記配線の積層数に基づいて前記焼成処理ステップにおけるレーザ光の単位面積当たりのレーザ照射量を変更する配線形成方法を開示する。 In order to solve the above problems, in the present specification, a step of applying a metal-containing liquid containing metal fine particles on an insulating support or substrate, and baking the metal-containing liquid with a laser beam And a laminating step of laminating the wiring by repeating the baking step of forming the wiring and the coating step and the baking step, and the laser in the baking step based on the number of laminated layers of the wiring. Disclosed is a wiring formation method for changing the laser irradiation amount per unit area of light.
また、本明細書は、金属微粒子を含有する金属含有液を、絶縁性の支持体または基板上に塗布する塗布装置と、前記塗布装置により塗布された前記金属含有液にレーザ光を照射し、その金属含有液を焼成することで、配線を形成する照射装置と、前記塗布装置と前記照射装置との作動を制御し、前記金属含有液の塗布と前記金属含有液の焼成とを繰り返すことで、前記配線を積層させる制御装置とを備え、前記配線の積層数に基づいて前記照射装置によるレーザ光の単位面積当たりのレーザ照射量を変更する配線形成装置を開示する。 Further, in the present specification, a coating device for applying a metal-containing liquid containing metal fine particles onto an insulating support or a substrate, and the metal-containing liquid applied by the coating device are irradiated with a laser beam. By firing the metal-containing liquid, the operation of the irradiation device for forming the wiring, the application device and the irradiation device is controlled, and the application of the metal-containing liquid and the firing of the metal-containing liquid are repeated. A control apparatus for laminating the wiring is disclosed, and a wiring forming apparatus for changing the laser irradiation amount per unit area of the laser beam by the irradiation apparatus based on the number of laminated wirings is disclosed.
本開示によれば、配線の積層数に基づいて、金属含有液に照射されるレーザ光の単位面積当たりのレーザ照射量が変更される。レーザ照射量は、レーザ光の照射時間とレーザ照射強度とを乗じたものであることから、レーザ光の照射量の変更により、例えば、レーザ光の照射時間の短縮,レーザ強度の低減等を図ることで、レーザ光の照射による配線の形成技術の実用性が向上する。 According to the present disclosure, the laser irradiation amount per unit area of the laser light irradiated to the metal-containing liquid is changed based on the number of laminated layers. Since the laser irradiation amount is obtained by multiplying the laser irradiation time and the laser irradiation intensity, for example, shortening of the laser irradiation time, reduction of the laser intensity, etc. can be achieved by changing the laser irradiation amount. This improves the practicability of the wiring formation technique by laser light irradiation.
図1に回路形成装置10を示す。回路形成装置10は、搬送装置20と、第1造形ユニット22と、第2造形ユニット24と、制御装置(図2参照)26とを備える。それら搬送装置20と第1造形ユニット22と第2造形ユニット24とは、回路形成装置10のベース28の上に配置されている。ベース28は、概して長方形状をなしており、以下の説明では、ベース28の長手方向をX軸方向、ベース28の短手方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向の両方に直交する方向をZ軸方向と称して説明する。
A
搬送装置20は、X軸スライド機構30と、Y軸スライド機構32とを備えている。そのX軸スライド機構30は、X軸スライドレール34とX軸スライダ36とを有している。X軸スライドレール34は、X軸方向に延びるように、ベース28の上に配設されている。X軸スライダ36は、X軸スライドレール34によって、X軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、X軸スライド機構30は、電磁モータ(図2参照)38を有しており、電磁モータ38の駆動により、X軸スライダ36がX軸方向の任意の位置に移動する。また、Y軸スライド機構32は、Y軸スライドレール50とステージ52とを有している。Y軸スライドレール50は、Y軸方向に延びるように、ベース28の上に配設されており、X軸方向に移動可能とされている。そして、Y軸スライドレール50の一端部が、X軸スライダ36に連結されている。そのY軸スライドレール50には、ステージ52が、Y軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Y軸スライド機構32は、電磁モータ(図2参照)56を有しており、電磁モータ56の駆動により、ステージ52がY軸方向の任意の位置に移動する。これにより、ステージ52は、X軸スライド機構30及びY軸スライド機構32の駆動により、ベース28上の任意の位置に移動する。
The
ステージ52は、基台60と、保持装置62と、昇降装置(図2参照)64とを有している。基台60は、平板状に形成され、上面に基板が載置される。保持装置62は、基台60のX軸方向の両側部に設けられている。そして、基台60に載置された基板のX軸方向の両縁部が、保持装置62によって挟まれることで、基板が固定的に保持される。また、昇降装置64は、基台60の下方に配設されており、基台60を昇降させる。
The
第1造形ユニット22は、ステージ52の基台60に載置された基板(図3参照)70の上に配線を造形するユニットであり、第1印刷部72と、焼成部74とを有している。第1印刷部72は、インクジェットヘッド(図2参照)76を有しており、基台60に載置された基板70の上に、金属インクを線状に吐出する。金属インクは、金属の微粒子が溶剤中に分散されたものである。なお、インクジェットヘッド76は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式によって複数のノズルから導電性材料を吐出する。
The
焼成部74は、レーザ照射装置(図2参照)78を有している。レーザ照射装置78は、基板70の上に吐出された金属インクにレーザを照射する装置であり、レーザが照射された金属インクは焼成し、配線が形成される。なお、金属インクの焼成とは、エネルギーを付与することによって、溶剤の気化や金属微粒子保護膜の分解等が行われ、金属微粒子が接触または融着をすることで、導電率が高くなる現象である。そして、金属インクが焼成することで、金属製の配線が形成される。
The
また、第2造形ユニット24は、ステージ52の基台60に載置された基板70の上に樹脂層を造形するユニットであり、第2印刷部84と、硬化部86とを有している。第2印刷部84は、インクジェットヘッド(図2参照)88を有しており、基台60に載置された基板70の上に紫外線硬化樹脂を吐出する。なお、インクジェットヘッド88は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式でもよく、樹脂を加熱して気泡を発生させノズルから吐出するサーマル方式でもよい。
The
硬化部86は、平坦化装置(図2参照)90と照射装置(図2参照)92とを有している。平坦化装置90は、インクジェットヘッド88によって基板70の上に吐出された紫外線硬化樹脂の上面を平坦化するものであり、例えば、紫外線硬化樹脂の表面を均しながら余剰分の樹脂を、ローラもしくはブレードによって掻き取ることで、紫外線硬化樹脂の厚みを均一させる。また、照射装置92は、光源として水銀ランプもしくはLEDを備えており、基板70の上に吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、基板70の上に吐出された紫外線硬化樹脂が硬化し、樹脂層が造形される。
The curing
また、制御装置26は、図2に示すように、コントローラ120と、複数の駆動回路122とを備えている。複数の駆動回路122は、上記電磁モータ38,56、保持装置62、昇降装置64、インクジェットヘッド76、レーザ照射装置78、インクジェットヘッド88、平坦化装置90、照射装置92に接続されている。コントローラ120は、CPU,ROM,RAM等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路122に接続されている。これにより、搬送装置20、第1造形ユニット22、第2造形ユニット24の作動が、コントローラ120によって制御される。
Further, as shown in FIG. 2, the
回路形成装置10では、上述した構成によって、基板70の上に回路パターンが形成される。具体的には、ステージ52の基台60に基板70がセットされ、そのステージ52が、第2造形ユニット24の下方に移動される。そして、第2造形ユニット24において、図3に示すように、基板70の上に樹脂積層体130が形成される。樹脂積層体130は、インクジェットヘッド88からの紫外線硬化樹脂の吐出と、吐出された紫外線硬化樹脂への照射装置92による紫外線の照射とが繰り返されることにより形成される。
In the
詳しくは、第2造形ユニット24の第2印刷部84において、インクジェットヘッド88が、基板70の上面に紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。続いて、紫外線硬化樹脂が薄膜状に吐出されると、硬化部86において、紫外線硬化樹脂の膜厚が均一となるように、紫外線硬化樹脂が平坦化装置90によって平坦化される。そして、照射装置92が、その薄膜状の紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、基板70の上に薄膜状の樹脂層132が形成される。
Specifically, in the
続いて、インクジェットヘッド88が、その薄膜状の樹脂層132の上に紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。そして、平坦化装置90によって薄膜状の紫外線硬化樹脂が平坦化され、照射装置92が、その薄膜状に吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することで、薄膜状の樹脂層132の上に薄膜状の樹脂層132が積層される。このように、薄膜状の樹脂層132の上への紫外線硬化樹脂の吐出と、紫外線の照射とが繰り返され、複数の樹脂層132が積層されることで、樹脂積層体130が形成される。
Subsequently, the
上述した手順により樹脂積層体130が形成されると、ステージ52が第1造形ユニット22の下方に移動され、図4に示すように、配線積層体136が形成される。配線積層体136は、インクジェットヘッド76からの金属インクの吐出と、吐出された金属インクへのレーザ照射装置78によるレーザ光の照射とが繰り返されることにより形成される。
When the
詳しくは、第1造形ユニット22の第1印刷部72において、インクジェットヘッド76が、樹脂積層体130の上面に金属インクを、回路パターンに応じて線状に吐出する。続いて、金属インクが回路パターンに応じて吐出されると、焼成部74において、レーザ照射装置78が、金属インクにレーザ光を照射する。この際、レーザ光のエネルギーが金属インクに吸収されることによって、金属インクが発熱し、焼成する。これにより、樹脂積層体130の上に配線138が形成される。なお、インクジェットヘッド76により吐出された金属インクの厚みは、数μm~数十μm程度であり、焼成により形成される配線138の厚みは、数百nm~数μmとなる。
Specifically, in the
続いて、インクジェットヘッド76が、その配線138の上に金属インクを吐出する。そして、レーザ照射装置78が、その金属インクにレーザ光を照射することで、配線138の上に配線138が積層される。このように、金属インクの吐出と、吐出された金属インクへのレーザ光の照射とが繰り返され、複数の配線138が積層されることで、配線積層体136が形成される。なお、配線積層体136の厚みは、数十μm~数百μmとされる。つまり、金属インクの吐出と、吐出された金属インクへのレーザ光の照射とが50~100回程度、繰り返され、50~100の配線138が積層されることで、配線積層体136が形成される。このように、回路形成装置10では、紫外線硬化樹脂によって樹脂積層体130が形成され、金属インクによって配線積層体136が形成されることで、基板70の上に回路パターンが形成される。
Subsequently, the
上述したように、回路パターン形成時において、配線積層体136は、複数の配線138が積層されることで形成される。この際、従来の形成手法では、配線138の積層数に関わらず、吐出された金属インクへのレーザ光の単位面積当たりの照射時間は一定とされていた。
As described above, at the time of circuit pattern formation, the
具体的には、例えば、1層目の配線138の形成時において、吐出された金属インクへのレーザ光の照射時間がT秒である場合に、2層目以降の配線138の形成時においても、吐出された金属インクへのレーザ光の照射時間はT秒とされていた。このため、例えば、10層の配線138の積層により配線積層体136が形成される場合において、レーザ光の照射時間の合計は、図5に示すように、(10×T)秒となる。また、例えば、100層の配線138の積層により配線積層体136が形成される場合において、レーザ光の照射時間の合計は、(100×T)秒となる。
Specifically, for example, in the case where the irradiation time of the laser light to the ejected metal ink is T seconds when forming the
なお、各層の配線138の形成時における単位面積当たりのレーザ強度は同じとされている。レーザ強度は、金属インクに照射されるレーザ光の強さを示すものであり、レーザ照度とも呼ばれる。このため、従来の配線積層体136の形成手法では、単位面積当たりのレーザ光の照射時間と単位面積当たりのレーザ照射強度とを乗じた値、つまり、単位面積当たりのレーザ照射量は、一定とされていた。ちなみに、単位面積当たりのレーザ照射量は、金属インクに照射されるレーザのエネルギーの総量であることから、単位面積当たりのレーザ光の積算光量とも呼ばれる。
The laser intensity per unit area at the time of forming the
しかしながら、配線積層体136の形成時において、1層目の配線138が形成される際に、金属インクは樹脂製の樹脂積層体130の上に吐出され、複数層目の配線138が形成される際に、金属インクは金属製の配線138の上に吐出される。そして、吐出された金属インクにレーザ光が照射され、レーザ光のエネルギーが金属インクに吸収されることで、金属インクが発熱し、焼成する。この際、樹脂製の樹脂積層体130と金属製の配線138との熱伝導率の相違により、焼成に必要なレーザ光のエネルギー、つまり、レーザ照射量が異なる。
However, at the time of forming the
詳しくは、1層目の配線138が形成される際に、図6に示すように、樹脂製の樹脂積層体130の上に吐出された金属インク150に、レーザ照射装置78によりレーザ光152が照射される。この際、金属インク150は、照射されたレーザ光152によって発熱し、焼成する。ただし、レーザ光152の照射により発熱した金属インク150の熱は、樹脂製の樹脂積層体130、つまり、熱伝導率の低い樹脂積層体130に伝達し難い。このため、樹脂製の樹脂積層体130は然程、発熱せず、樹脂積層体130の発熱により、金属インク150は殆ど加熱されない。つまり、1層目の配線138の形成時において、金属インク150にレーザ光が照射される際に、金属インク150の焼成は、レーザ光の照射により金属インク150が発熱することで行われ、樹脂積層体130による金属インク150の加熱は、金属インク150の焼成にほとんど寄与しない。これにより、1層目の配線138の形成時において、金属インク150にレーザ光が照射される際に、金属インク150は、下面から殆ど発熱しないが、上面から発熱することで焼成する。
Specifically, when the
一方、複数層目の配線138が形成される際に、図7に示すように、既に焼成した金属インク、つまり、金属製の配線138の上に吐出された金属インク150に、レーザ照射装置78によりレーザ光152が照射される。この際、金属インク150は、照射されたレーザ光152によって発熱し、焼成する。また、レーザ光152の照射により発熱した金属インク150の熱は、金属製の配線138、つまり、熱伝導率の高い配線138に伝達し易い。このため、金属製の配線138は発熱し、配線138の発熱により、金属インク150が加熱される。つまり、複数層目の配線138の形成時において、金属インク150にレーザ光が照射される際に、金属インク150は、レーザ光の照射により発熱するだけでなく、配線138からの加熱によっても発熱する。これにより、複数層目の配線138の形成時において、金属インク150にレーザ光が照射される際に、金属インク150は、上面からだけでなく、下面からも発熱することで、効率よく焼成する。なお、図6及び、図7で黒塗りされた箇所が、金属インク150の焼成箇所である。
On the other hand, when forming the
このようなことを考慮すると、複数層目の配線138の形成時において金属インク150に照射されるレーザ光の照射量を、1層目の配線138の形成時において金属インク150に照射されるレーザ光の照射量より減らしても、複数層目の配線138の形成時において金属インク150は適切に焼成する。つまり、配線138の積層数が多くなるにつれて、金属インク150へのレーザ光の照射量を減らしても、金属インク150は適切に焼成する。そこで、配線138の積層数が多くなるにつれてレーザ光の照射時間が短くされる。なお、配線138の積層数に関わらず、レーザ強度は一定とされる。つまり、配線138の積層数が多くなるにつれて、金属インク150へのレーザ光の照射量を減らすべく、レーザ強度は変更されずに、レーザ光の照射時間が短くされる。
In consideration of such a thing, the laser beam irradiated to the
具体的には、図8に示すように、1層目から3層目の配線138の形成時において、金属インク150にレーザ光が照射される際のステージ52の移動速度の倍率は1とされる。ここで、移動速度の倍率は、従来の手法により金属インク150にレーザ光が照射される際のステージ52の移動速度に対する倍率である。このため、1層目から3層目の配線138の形成時において、金属インク150にレーザ光が照射される際のステージ52の移動速度は、従来の手法により金属インク150にレーザ光が照射される際のステージ52の移動速度と同じとされる。つまり、1層目から3層目の配線138の形成時において、金属インク150へのレーザ光の照射時間は、従来の手法により金属インク150にレーザ光が照射される際のレーザ光の照射時間Tと同じとされる。これにより、1層目から3層目の配線138の形成時において、金属インク150は、下面から殆ど発熱しないが、上面から発熱することで焼成する。
Specifically, as shown in FIG. 8, the magnification of the moving speed of the
なお、2層目及び3層目の配線138の形成時において、金属インク150は、1層の配線138若しくは2層の配線138の上に吐出され、その金属インク150にレーザ光が照射される。この際、金属インク150の下面側に位置する配線138の厚さは非常に薄く、金属インク150の発熱により配線138に伝達される熱量は非常に少ない。このため、2層目及び3層目の配線138の形成時において、金属インク150は、下面から殆ど発熱しない。そこで、1層目の配線138の形成時だけでなく、2層目及び3層目の配線138の形成時においても、移動速度の倍率が1とされる。つまり、1層目の配線138の形成時だけでなく、2層目及び3層目の配線138の形成時においても、金属インク150へのレーザ光の照射時間は、従来の手法により金属インク150にレーザ光が照射される際のレーザ光の照射時間Tと同じとされる。
At the time of forming the second and third layers of
また、4層目の配線138の形成時において、金属インク150にレーザ光が照射される際のステージ52の移動速度の倍率は5とされる。このため、4層目の配線138の形成時において、金属インク150にレーザ光が照射される際のステージ52の移動速度は、1層目の配線138の形成時におけるレーザ光照射時のステージ52の移動速度の5倍とされる。つまり、4層目の配線138の形成時において、金属インク150へのレーザ光の照射時間は、1層目の配線138の形成時におけるレーザ光の照射時間Tの1/5とされる。
Further, at the time of forming the
これは、4層目の配線138の形成時において、3層の配線138の上に吐出された金属インク150にレーザ光が照射され、金属インク150の下面側に位置する配線138の厚さは、ある程度、厚く、金属インク150の熱が配線138に伝達するためである。つまり、4層目の配線138の形成時において、金属インク150にレーザ光が照射される際に、金属インク150は、上面から発熱し、下面からもある程度発熱するためである。これにより、4層目の配線138の形成時において、金属インク150へのレーザ光の照射時間が、1層目の配線138の形成時におけるレーザ光の照射時間Tの1/5とされても、適切に金属インク150は焼成する。
This is because the
また、5層目以降の配線138の形成時において、金属インク150にレーザ光が照射される際のステージ52の移動速度の倍率は10とされる。このため、5層目以降の配線138の形成時において、金属インク150にレーザ光が照射される際のステージ52の移動速度は、1層目の配線138の形成時におけるレーザ光照射時の移動速度の10倍とされる。つまり、5層目以降の配線138の形成時において、金属インク150へのレーザ光の照射時間は、1層目の配線138の形成時におけるレーザ光の照射時間Tの1/10とされる。
Further, at the time of forming the
これは、5層目以降の配線138の形成時において、4層以上の配線138の上に吐出された金属インク150にレーザ光が照射され、金属インク150の下面側に位置する配線138の厚さは、比較的、厚く、金属インク150の熱が配線138に伝達するためである。つまり、5層目以降の配線138の形成時において、金属インク150にレーザ光が照射される際に、金属インク150は、上面から発熱し、下面からも発熱するためである。これにより、5層目以降の配線138の形成時において、金属インク150へのレーザ光の照射時間が、1層目の配線138の形成時におけるレーザ光の照射時間Tの1/10とされても、適切に金属インク150は焼成する。
This is because the
なお、5層目以降の配線138の形成時には、配線138の積層数が多くなっても、移動速度の倍率は10倍以上とされない。つまり、5層目以降の配線138の形成時には、配線138の積層数が多くなっても、レーザ光の照射時間は短くされない。これは、5層目以降の配線138の形成時におけるレーザ光の単位面積当たりのレーザ光の照射量が金属インクの焼成に必要な最小値となっており、その照射量より少ない照射量では、金属インクが焼成しないためである。
In the formation of the
このように、本開示の配線積層体136の形成手法では、図5に示すように、1~3層目の配線138の形成時におけるレーザ光の照射時間は、従来の手法におけるレーザ光の照射時間Tと同じとされている。そして、4層目の配線138の形成時におけるレーザ光の照射時間は、従来の手法におけるレーザ光の照射時間Tの1/5とされ、5層目以降の配線138の形成時におけるレーザ光の照射時間は、従来の手法におけるレーザ光の照射時間Tの1/10とされている。
As described above, in the method of forming the wiring stacked
このため、例えば、10層の配線138の積層により配線積層体136が形成される場合において、レーザ光の照射時間の合計は、(3.8×T)秒となる。ここで、従来の手法により配線積層体136が形成される際のレーザ光の照射時間の合計と比較してみると、本手法により配線積層体136を形成することで、レーザ光の照射時間は、従来の照射時間の38%となる。また、例えば、100層の配線138の積層により配線積層体136が形成される場合において、レーザ光の照射時間の合計は、(12.8×T)秒となる。ここで、従来の手法により配線積層体136が形成される際のレーザ光の照射時間の合計と比較してみると、本手法により配線積層体136を形成することで、レーザ光の照射時間は、従来の照射時間の12.8%となる。このように、配線積層体136の形成において本手法を採用することで、レーザ光の照射時間を大幅に短縮し、回路パターンの形成時間の短縮を図ることが可能となる。
For this reason, for example, in the case where the
なお、上述した配線積層体136の形成は、コントローラ120に設けられたプログラム(図2参照)190に従って実行される。具体的には、プログラム190に従って、図9に示すフローが実行され、まず、金属インクが回路パターンに応じて吐出される(S100)。次に、配線138の積層数に応じたステージ52の移動速度が決定される(S102)。詳しくは、コントローラ120に、図8に相当するマップデータが記憶されている。そして、そのマップデータが参照されることで、配線138の積層数に応じた速度倍率が特定され、その速度倍率に基づいてステージ52の移動速度が演算される。これにより、配線138の積層数に応じたステージ52の移動速度が決定される。
In addition, formation of the wiring laminated
続いて、ステージ52の移動速度が決定されると、その決定された移動速度でステージ52が移動された状態で、金属インクにレーザ光が照射される(S104)。これにより、配線138が形成される。そして、その配線138の形成により積層された数、つまり、配線138の積層数が予め設定されている設定積層数に達したか否かが判断される(S106)。この際、配線138の積層数が設定積層数に達していない場合(S106:NO)に、S100以降の処理が繰り返される。一方、配線138の積層数が設定積層数に達している場合(S106:YES)に、本フローが終了する。
Subsequently, when the moving speed of the
なお、プログラム190は、図2に示すように、塗布部200と焼成部202と積層部204とを有している。塗布部200は、S100の処理を実行するための機能部、つまり、金属インクを塗布するための機能部である。焼成部202は、S104の処理を実行するための機能部、つまり、レーザ光の照射により金属インクを焼成するための機能部である。積層部204は、S100とS104とを繰り返し実行するための機能部、つまり、配線を積層するための機能部である。
As shown in FIG. 2, the
また、単位面積当たりのレーザ光の照射量は、単位面積当たりのレーザ光の照射時間と単位面積当たりのレーザ照射強度とを乗じたものである。このため、レーザ強度を弱くすることでも、金属インク150へのレーザ光の照射量を減らすことができる。そこで、上記手法と異なり、配線138の積層数が多くなるにつれて、レーザ光の照射時間を変更することなく、レーザ強度を弱くすることで、金属インク150へのレーザ光の照射量を減らしてもよい。
Further, the irradiation amount of laser light per unit area is obtained by multiplying the irradiation time of the laser light per unit area by the laser irradiation intensity per unit area. For this reason, the irradiation amount of the laser beam to the
具体的には、図10に示すように、1層目から3層目の配線138の形成時において、金属インク150に照射されるレーザ光の強度倍率は1とされる。ここで、レーザ光の強度倍率は、従来の手法により金属インク150にレーザ光が照射される際のレーザ強度に対する倍率である。このため、1層目から3層目の配線138の形成時において、金属インク150に照射されるレーザ光のレーザ強度は、従来の手法により金属インク150に照射されるレーザ光のレーザ強度と同じとされる。これにより、1層目から3層目の配線138の形成時において、金属インク150は、下面から殆ど発熱しないが、上面から発熱することで焼成する。
Specifically, as shown in FIG. 10, the intensity magnification of the laser beam irradiated to the
なお、2層目及び3層目の配線138の形成時におけるレーザ強度は、1~3層目の配線138の形成時におけるレーザ光の照射時間において説明した理由と同じ理由で、1層目の配線138の形成時におけるレーザ強度と同じとされている。
The laser intensity at the time of formation of the second and
また、4層目の配線138の形成時において、金属インク150に照射されるレーザ光のレーザ強度の倍率は0.5とされる。このため、4層目の配線138の形成時において、金属インク150に照射されるレーザ光のレーザ強度は、1層目の配線138の形成時におけるレーザ光のレーザ強度の1/2とされる。このように、4層目の配線138の形成時におけるレーザ強度が、1層目の配線138の形成時におけるレーザ強度の1/2とされても、金属インクの下面に存在する3層分の配線138による加熱と、レーザ光の照射とにより、金属インク150は上面と下面から発熱する。これにより、4層目の配線138の形成時においても、金属インク150は適切に焼成する。
Further, at the time of forming the
また、5層目以降の配線138の形成時において、金属インク150に照射されるレーザ光のレーザ強度の倍率は0.1とされる。このため、5層目以降の配線138の形成時において、金属インク150に照射されるレーザ光のレーザ強度は、1層目の配線138の形成時におけるレーザ光のレーザ強度の1/10とされる。このように、5層目以降の配線138の形成時におけるレーザ強度が、1層目の配線138の形成時におけるレーザ強度の1/10とされても、金属インクの下面に存在する4層以上の配線138による加熱と、レーザ光の照射とにより、金属インク150は上面と下面から発熱する。これにより、5層目以降の配線138の形成時においても、金属インク150は適切に焼成する。
Further, at the time of formation of the fifth and
なお、5層目以降の配線138の形成時には、配線138の積層数が多くなっても、強度倍率は0.1以下とされない。つまり、5層目以降の配線138の形成時には、配線138の積層数が多くなっても、レーザ光のレーザ強度は弱くされない。これは、5層目以降の配線138の形成時におけるレーザ光の単位面積当たりのレーザ光の照射量が金属インクの焼成に必要な最小値となっており、その照射量より少ない照射量では、金属インクが焼成しないためである。
Note that at the time of forming the
このように、本開示の配線積層体136の形成手法では、4層目の配線138の形成時におけるレーザ強度は、従来の手法におけるレーザ強度の1/2とされ、5層目以降の配線138の形成時におけるレーザ強度は、従来の手法におけるレーザ強度の1/10とされている。これにより、金属インクへのレーザ照射時におけるレーザ強度を弱くすることで、レーザ照射装置78による電力消費量を抑制することが可能となる。
As described above, in the method of forming the wiring stacked
ちなみに、上記実施例において、回路形成装置10は、配線形成装置の一例である。制御装置26は、制御装置の一例である。基板70は、基板の一例である。インクジェットヘッド76は、塗布装置の一例である。レーザ照射装置78は、照射装置の一例である。樹脂積層体130は、支持体の一例である。配線138は、配線の一例である。金属インク150は、金属含有液の一例である。塗布部200は、塗布部の一例である。焼成部202は、焼成部の一例である。積層部204は、積層部の一例である。また、塗布部200により実行されるステップは、塗布ステップの一例である。焼成部202により実行されるステップは、焼成処理ステップの一例である。積層部204により実行されるステップは、積層ステップの一例である。
Incidentally, in the above embodiment, the
なお、本開示は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。例えば、上記実施例では、樹脂積層体130の上に金属インクが塗布され、配線が形成されているが、基板70の上に金属インクが塗布され、配線が形成されてもよい。
Note that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes in which various modifications and improvements are made based on the knowledge of those skilled in the art. For example, although the metal ink is applied on the
また、上記実施例では、インクジェットヘッド76とレーザ照射装置78とが、制御装置26により制御されているが、異なる制御装置により制御されてもよい。つまり、インクジェットヘッド76が第1の制御装置により制御され、レーザ照射装置78が第2の制御装置により制御されてもよい。
Moreover, in the said Example, although the
また、上記実施例では、配線138の積層数が多くなるにつれて、レーザ強度が一定の状態で、レーザ光の照射時間が短くされているが、レーザ強度が強くされ、レーザ光の照射時間が短くされてもよい。具体的には、図11に示すように、1~3層目の配線形成時において、速度倍率が1とされ、4層目の配線形成時において、速度倍率が5とされ、5層目以降の配線形成時において、配線の積層数が多くなるにつれて速度倍率が10から漸増される。この際、1~5層目の配線形成時において、レーザ強度は一定とされ、6層目以降の配線形成時において、レーザ強度が強くされる。これにより、6層目以降の配線形成時における速度倍率を多くしても、金属インクを適切に焼成することが可能となり、レーザ照射時間の更なる短縮を図ることが可能となる。
Further, in the above embodiment, as the number of stacked layers of the
10:回路形成装置(配線形成装置) 26:制御装置 70:基板 76:インクジェットヘッド(塗布装置) 78:レーザ照射装置(照射装置) 130:樹脂積層体(支持体) 138:配線 150:金属インク(金属含有液) 200:塗布部 202:焼成部 204:積層部 10: Circuit formation device (wiring formation device) 26: Control device 70: Substrate 76: Ink jet head (coating device) 78: Laser irradiation device (irradiation device) 130: Resin laminate (support) 138: Wiring 150: Metal ink (Metal-containing liquid) 200: application section 202: baking section 204: lamination section
Claims (6)
前記金属含有液をレーザ光で焼成処理することで、配線を形成する焼成処理ステップと、
前記塗布ステップと前記焼成処理ステップとを繰り返すことで、前記配線を積層する積層ステップと
を含み、
前記配線の積層数に基づいて前記焼成処理ステップにおけるレーザ光の単位面積当たりのレーザ照射量を変更する配線形成方法。 Applying a metal-containing liquid containing metal fine particles on an insulating support or substrate;
A baking treatment step of forming a wiring by baking the metal-containing liquid with laser light;
Laminating the wiring by repeating the applying step and the firing step;
The wiring formation method which changes the laser irradiation amount per unit area of the laser beam in the said baking process step based on the number of lamination | stacking of the said wiring.
前記塗布装置により塗布された前記金属含有液にレーザ光を照射し、その金属含有液を焼成することで、配線を形成する照射装置と、
前記塗布装置と前記照射装置との作動を制御し、前記金属含有液の塗布と前記金属含有液の焼成とを繰り返すことで、前記配線を積層させる制御装置と
を備え、
前記配線の積層数に基づいて前記照射装置によるレーザ光の単位面積当たりのレーザ照射量を変更する配線形成装置。 A coating device for coating a metal-containing liquid containing metal fine particles on an insulating support or substrate;
An irradiation device that forms a wiring by irradiating the metal-containing liquid applied by the application device with a laser beam and baking the metal-containing liquid;
A control device that controls the operation of the coating device and the irradiation device, and repeats the application of the metal-containing liquid and the firing of the metal-containing liquid to stack the wires;
The wiring formation apparatus which changes the laser irradiation amount per unit area of the laser beam by the said irradiation apparatus based on the number of lamination | stacking of the said wiring.
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