JP6818154B2 - Wiring forming method and wiring forming device - Google Patents
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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 wiring forming method for forming wiring by applying a metal-containing liquid containing metal fine particles on an insulating support or a substrate and firing the metal-containing liquid with laser light, and wiring. Regarding the forming device.
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, a metal-containing liquid containing metal fine particles is applied onto an insulating support or substrate, and then the metal-containing liquid is irradiated with laser light to irradiate the metal-containing liquid with laser light. A technique for forming a wiring has been developed by firing a metal.
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 liquid is irradiated with laser light and wiring is formed by firing the metal-containing liquid. In order to properly fire the metal-containing liquid, the metal-containing liquid is discharged in a relatively thin state, and the metal in the thin state is discharged. Wiring is formed by firing the contained liquid. Therefore, the thickness of the wiring is relatively thin. Therefore, the discharge process of the metal-containing liquid and the irradiation process of the laser beam to the metal-containing liquid are repeated, and the wirings are laminated to form a laminated body of the wirings having a certain thickness. At this time, if the number of layers of the wiring is large, it is necessary to repeat the ejection process of the metal-containing liquid and the irradiation process of the laser light many times, which may increase the time required for forming the wiring. In addition, the amount of power consumed by the device that irradiates the laser beam may increase. As described above, there is still much room for improvement in the technique of forming the wiring by irradiating the laser beam, and the practicality is improved by making the improvement. Therefore, it is an object of the present disclosure to improve the practicality of the wiring forming technique by irradiating the 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、前記配線の積層数が設定数以上である場合に、前記配線の積層数が多くなるにつれて、レーザ光の単位面積当たりのレーザ照射量を減らす配線形成方法を開示する。また、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、前記配線の積層数が設定数以上である場合に、前記配線の積層数が多くなるにつれて、レーザ光照射時における、レーザ光を照射する照射装置と、前記金属含有液が塗布された前記支持体または前記基板との相対速度を速くする配線形成方法を開示する。 In order to solve the above problems, the present specification describes a coating step of applying a metal-containing liquid containing metal fine particles on an insulating support or a substrate, and firing the metal-containing liquid with a laser beam. In the case where the number of layers to be laminated is equal to or greater than the set number , including the step of firing process for forming the wiring and the step of laminating the wiring by repeating the coating step and the firing process step . A wiring forming method for reducing the amount of laser irradiation per unit area of laser light as the number of layers of the wiring increases is disclosed. Further, in the present specification, wiring is formed by a coating step of applying a metal-containing liquid containing metal fine particles on an insulating support or a substrate, and firing the metal-containing liquid with a laser beam. The number of layers of the wiring is increased when the number of layers of the wiring is equal to or greater than the set number, including the step of laminating the wiring by repeating the firing process step, the coating step, and the firing process step. As the number increases, a wiring forming method for increasing the relative speed between the irradiation device that irradiates the laser light and the support or the substrate coated with the metal-containing liquid at the time of laser light irradiation is disclosed.
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、前記配線の積層数が設定数以上である場合に、前記配線の積層数が多くなるにつれて、レーザ光の単位面積当たりのレーザ照射量を減らす配線形成装置を開示する。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、前記配線の積層数が設定数以上である場合に、前記配線の積層数が多くなるにつれて、レーザ光照射時における、レーザ光を照射する照射装置と、前記金属含有液が塗布された前記支持体または前記基板との相対速度を速くする配線形成装置を開示する。 Further, in the present specification, a coating device for coating a metal-containing liquid containing metal fine particles on an insulating support or a substrate and the metal-containing liquid coated by the coating device are irradiated with laser light. By firing the metal-containing liquid, the operation of the irradiation device forming the wiring, the coating device, and the irradiation device is controlled, and the coating of the metal-containing liquid and the firing of the metal-containing liquid are repeated. , A control device for laminating the wiring, and when the number of laminating the wiring is equal to or greater than the set number, the wiring is formed to reduce the laser irradiation amount per unit area of the laser beam as the number of laminating the wiring increases. Disclose the device. 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 coated by the coating device are irradiated with laser light. By firing the metal-containing liquid, the operation of the irradiation device forming the wiring, the coating device, and the irradiation device is controlled, and the coating of the metal-containing liquid and the firing of the metal-containing liquid are repeated. An irradiation device that irradiates laser light at the time of laser light irradiation as the number of layers of the wiring increases when the number of layers of the wiring is equal to or greater than the set number. Discloses a wiring forming device that increases the relative speed with the support or the substrate coated with the metal-containing liquid.
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 amount of laser irradiation per unit area of the laser beam irradiated to the metal-containing liquid is changed based on the number of layers of wiring. Since the laser irradiation amount is the product of the laser light irradiation time and the laser irradiation intensity, for example, the laser light irradiation time can be shortened or the laser intensity can be reduced by changing the laser light irradiation amount. As a result, the practicality of the wiring forming technique by irradiating the laser beam is improved.
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。
FIG. 1 shows the
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。
Further, 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 forming the circuit pattern, 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, when 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 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。
Considering this, the amount of laser light 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, when 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。
When 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, when 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 when 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, when 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。
When forming 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 for forming the
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。
Therefore, for example, when 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。
The formation of the
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。
The laser beam irradiation amount per unit area is the product of the laser beam irradiation time per unit area and the laser irradiation intensity per unit area. Therefore, the amount of laser light irradiation 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, when 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 forming the
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, when 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 forming 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、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。
When 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 for forming the
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。
By the way, 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。
The present disclosure is not limited to the above embodiment, and can be carried out in various modes with various changes and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. For example, in the above embodiment, 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。
Further, in the above embodiment, 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 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 forming device (wiring forming device) 26: Control device 70: Substrate 76: Inkjet head (coating device) 78: Laser irradiation device (irradiation device) 130: Resin laminate (support) 138: Wiring 150: Metal ink (Metal-containing liquid) 200: Coating part 202: Fired part 204: Laminated part
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、
前記配線の積層数が設定数以上である場合に、前記配線の積層数が多くなるにつれて、レーザ光の単位面積当たりのレーザ照射量を減らす配線形成方法。 A coating step of applying a metal-containing liquid containing metal fine particles onto an insulating support or substrate, and
A firing process step of forming wiring by firing the metal-containing liquid with laser light, and
By repeating the coating step and the firing treatment step, the laminating step of laminating the wiring is included.
A wiring forming method in which the amount of laser irradiation per unit area of laser light is reduced as the number of layers of the wiring increases when the number of layers of the wiring is equal to or greater than the set number .
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、
前記配線の積層数が設定数以上である場合に、前記配線の積層数が多くなるにつれて、レーザ光照射時における、レーザ光を照射する照射装置と、前記金属含有液が塗布された前記支持体または前記基板との相対速度を速くする配線形成方法。 A coating step of applying a metal-containing liquid containing metal fine particles onto an insulating support or substrate, and
A firing process step of forming wiring by firing the metal-containing liquid with laser light, and
By repeating the coating step and the firing process step, the laminating step of laminating the wiring
Including
When the number of layers of the wiring is equal to or greater than the set number, as the number of layers of the wiring increases, the irradiation device that irradiates the laser light and the support to which the metal-containing liquid is applied at the time of laser light irradiation. or wiring formed how to increase the relative speed between the substrate.
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、
前記配線の積層数が設定数以上である場合に、前記配線の積層数が多くなるにつれて、レーザ光の単位面積当たりのレーザ照射量を減らす配線形成装置。 A coating device that applies a metal-containing liquid containing metal fine particles onto an insulating support or substrate, and
An irradiation device that forms wiring by irradiating the metal-containing liquid coated by the coating device with laser light and firing the metal-containing liquid.
A control device for laminating the wiring by controlling the operation of the coating device and the irradiation device and repeating the coating of the metal-containing liquid and the firing of the metal-containing liquid is provided.
A wiring forming device that reduces the amount of laser irradiation per unit area of laser light as the number of layers of the wiring increases when the number of layers of the wiring is equal to or greater than the set number .
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、 An irradiation device that forms wiring by irradiating the metal-containing liquid coated by the coating device with laser light and firing the metal-containing liquid.
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 A control device for laminating the wiring by controlling the operation of the coating device and the irradiation device and repeating coating of the metal-containing liquid and firing of the metal-containing liquid.
を備え、 With
前記配線の積層数が設定数以上である場合に、前記配線の積層数が多くなるにつれて、レーザ光照射時における、レーザ光を照射する照射装置と、前記金属含有液が塗布された前記支持体または前記基板との相対速度を速くする配線形成装置。 When the number of layers of the wiring is the set number or more, as the number of layers of the wiring increases, the irradiation device that irradiates the laser light at the time of laser light irradiation and the support to which the metal-containing liquid is applied Alternatively, a wiring forming device that increases the relative speed with the substrate.
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