JP2009188125A - Green sheet and method for producing green sheet - Google Patents
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Abstract
【課題】別途新たな表面改質を行うことなく、導電性インクの液滴を用いても描画面に高精細のパターン描画できるグリーンシート及びグリーンシートの製造方法を提供する。
【解決手段】ガラスセラミック粉末とバインダ樹脂を分散媒で混練して、グリーンシート18となる混練物を作る際、フッ素系界面活性剤を加えて練り合わせ、その混練物を成形して作ったグリーンシート18を撥液性にする。吐出ヘッド30から吐出しグリーンシート18に着弾する液滴Fbは、グリーンシート18内に浸透せず、描画面18aに滴となって留まり、描画面18a上で蒸発・乾燥することから、描画面18aに金属インクFによる微細な配線パターンを描画することができる。
【選択図】図5Provided are a green sheet and a method for manufacturing a green sheet, which can draw a high-definition pattern on a drawing surface even when using conductive ink droplets without performing a new surface modification.
A green sheet produced by kneading glass ceramic powder and a binder resin with a dispersion medium to form a kneaded product to be a green sheet 18 by adding a fluorosurfactant and molding the kneaded product. 18 is made liquid repellent. The droplets Fb discharged from the discharge head 30 and landing on the green sheet 18 do not penetrate into the green sheet 18 but remain as droplets on the drawing surface 18a and are evaporated and dried on the drawing surface 18a. A fine wiring pattern with the metal ink F can be drawn on 18a.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、グリーンシート及びグリーンシートの製造法に関する。 The present invention relates to a green sheet and a method for producing the green sheet.
低温焼成セラミック(LTCC:Low Temperature Co-fired Ceramics )技術は、グリーンシートと金属との一括焼成を可能にすることから、セラミックの層間に各種の受動素子を組み込んだ素子内蔵基板を具現できる。システム・オン・パッケージ(SOP)の実装技術においては、電子部品の複合化や表面実装部品に発生する寄生効果の最小化を図るため、この素子内蔵基板(以下単に、LTCC多層基板という。)に関わる製造方法が鋭意開発されている。 Low temperature co-fired ceramics (LTCC) technology enables the simultaneous firing of green sheets and metals, and thus can implement a device-embedded substrate incorporating various passive elements between ceramic layers. In the system-on-package (SOP) mounting technology, this element-embedded substrate (hereinafter simply referred to as an LTCC multilayer substrate) is used in order to reduce the parasitic effects that occur in the combination of electronic components and surface-mounted components. The manufacturing method involved has been intensively developed.
LTCC多層基板の製造方法では、複数のグリーンシートの各々に受動素子や配線等のパターンを描画する描画工程と、該パターンを有する複数のグリーンシートを積層して圧着する圧着工程と、圧着体を一括焼成する焼成工程とが順に実施される。 In the manufacturing method of the LTCC multilayer substrate, a drawing process for drawing a pattern such as a passive element or a wiring on each of a plurality of green sheets, a crimping process for laminating a plurality of green sheets having the pattern, and a crimping body, A firing step of batch firing is sequentially performed.
描画工程には、各種パターンの高密度化を図るため、導電性インクを微小な液滴にして吐出する、いわゆるインクジェット法が提案されている(例えば、特許文献1)。インクジェット法は、数ピコリットル〜数十ピコリットルの液滴を用い、該液滴の吐出位置の変更によってパターンの微細化や狭ピッチ化を可能にする。
ところで、グリーンシートは、セラミック粒子とバインダ樹脂を混練してドクターブレード法やリバースロールコータ法等で成形したシートである。グリーンシートのバインダ樹脂は、撥水性であるが親油性でもあった。 By the way, the green sheet is a sheet formed by kneading ceramic particles and a binder resin and then forming them by a doctor blade method, a reverse roll coater method or the like. The binder resin of the green sheet was water repellant but also oleophilic.
そのため、配線等のパターンを描画する導電性インクが油性の場合には、グリーンシートに着弾した導電性インクの液滴は、描画面で弾かれずにグリーンシート内に浸透し広がってしまう。その結果、描画面に導電性インクによる微細な配線パターンを描画することができないという問題があった。 Therefore, when the conductive ink for drawing a pattern such as a wiring is oily, the droplets of the conductive ink landed on the green sheet penetrate into the green sheet and spread without being repelled on the drawing surface. As a result, there is a problem that a fine wiring pattern cannot be drawn with a conductive ink on the drawing surface.
そこで、グリーンシートの表面にフッ素系樹脂を塗布して導電性インクを弾く撥液性にする表面処理をグリーンシートに対して行うことが考えられる。しかし、配線パターンを描画する前に、個々のグリーンシートに対して表面処理を行わなければならず、工程数が増え生産効率を低下させる問題があった。 Therefore, it is conceivable to apply a surface treatment to the green sheet so that the surface of the green sheet is made liquid-repellent by repelling conductive ink by applying a fluorine resin. However, before the wiring pattern is drawn, surface treatment must be performed on each green sheet, which increases the number of processes and lowers the production efficiency.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、別途新たな表面改質を行うことなく、導電性インクの液滴を用いても描画面に高精細のパターン描画できるグリーンシート及びグリーンシートの製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to draw a high-definition pattern on a drawing surface even when a droplet of conductive ink is used without performing a new surface modification. A green sheet that can be produced and a method for producing the green sheet.
本発明のグリーンシートは、セラミック粒子とバインダ樹脂を分散媒とともに混練して混練物を生成し、その混練物をシート状に形成し、そのシート面に、導電性微粒子を含んだ液状体の液滴を吐出手段にて吐出させて液状配線パターンが描画されるグリーンシートであって、前記セラミック粒子とバインダ樹脂の他にフッ素系界面活性剤を練り込ませた。 The green sheet of the present invention is produced by kneading ceramic particles and a binder resin together with a dispersion medium to form a kneaded product, forming the kneaded product into a sheet shape, and a liquid liquid containing conductive fine particles on the sheet surface. A green sheet on which a liquid wiring pattern is drawn by discharging droplets with a discharging means, and a fluorine-based surfactant is kneaded in addition to the ceramic particles and the binder resin.
本発明のグリーンシートによれば、バインダ樹脂にフッ素系界面活性剤を加えたのでグリーンシート自体が撥液性となるため、後工程で、グリーンシートの表面を撥液性にするための表面処理を、グリーンシートに対して行う必要がない。 According to the green sheet of the present invention, since the fluorosurfactant is added to the binder resin, the green sheet itself becomes liquid repellant, so that the surface treatment for making the surface of the green sheet liquid repellant in a later step Is not required for the green sheet.
本発明のグリーンシートは、セラミック粒子とバインダ樹脂を分散媒とともに混練して混練物を生成し、その混練物をシート状に形成し、そのシート面に、導電性微粒子を含んだ液状体の液滴を吐出手段にて吐出させて液状配線パターンが描画されるグリーンシートであって、前記バインダ樹脂を、フッ素系樹脂とした。 The green sheet of the present invention is produced by kneading ceramic particles and a binder resin together with a dispersion medium to form a kneaded product, forming the kneaded product into a sheet shape, and a liquid liquid containing conductive fine particles on the sheet surface. A green sheet on which a liquid wiring pattern is drawn by discharging droplets by a discharge means, and the binder resin is a fluorine-based resin.
本発明のグリーンシートによれば、バインダ樹脂をフッ素系樹脂としたのでグリーンシート自体が撥液性となるため、後工程で、グリーンシートの表面を撥液性にするための表面処理を、グリーンシートに対して行う必要がない。 According to the green sheet of the present invention, since the binder resin is a fluorine-based resin, the green sheet itself becomes liquid repellent. Therefore, in the subsequent step, the surface treatment for making the surface of the green sheet liquid repellent is performed by using the green sheet. There is no need to do this for the sheet.
しかも、バインダ樹脂自身が撥液性を発現するフッ素系樹脂なので、混練する際に撥液性を発現する材料を加える必要がないことから、混練材料の数を少なくでき、材料管理が容易になるとともに混練時間を短縮することができる。 Moreover, since the binder resin itself is a fluororesin that exhibits liquid repellency, there is no need to add a material that exhibits liquid repellency when kneading, so the number of kneading materials can be reduced and material management is facilitated. At the same time, the kneading time can be shortened.
このグリーンシートにおいて、前記液状体に含まれる導電性微粒子は、金属微粒子であってもよい。
このグリーンシートによれば、金属微粒子を含む液滴は、グリーンシートが撥液性であるため、金属微粒子を含む液滴はグリーンシート内に浸透して広がらない。従って、高精細な液状配線パターンを形成することができる。
In this green sheet, the conductive fine particles contained in the liquid may be metal fine particles.
According to this green sheet, since the liquid droplets containing the metal fine particles are liquid repellent, the liquid droplets containing the metal fine particles do not penetrate into the green sheet and spread. Therefore, a high-definition liquid wiring pattern can be formed.
本発明のグリーンシートの製造方法は、セラミック粒子とバインダ樹脂を分散媒とともに混練して混練物を生成し、その混練物をシート状に形成し、そのシート面に、導電性微粒子を含んだ液状体の液滴を吐出手段にて吐出させて液状配線パターンが描画されるグリーンシートの製造方法であって、前記バインダ樹脂と前記セラミック粒子にフッ素系界面活性剤を加え、分散媒とともに混練して前記混練物を形成した。 The method for producing a green sheet of the present invention is to produce a kneaded product by kneading ceramic particles and a binder resin together with a dispersion medium, forming the kneaded product into a sheet shape, and a liquid containing conductive fine particles on the sheet surface. A method for producing a green sheet in which a liquid wiring pattern is drawn by ejecting body droplets by ejection means, wherein a fluorosurfactant is added to the binder resin and the ceramic particles and kneaded with a dispersion medium The kneaded product was formed.
本発明のグリーンシートの製造方法によれば、セラミック粒子とバインダ樹脂を分散媒とともに混練する際に、フッ素系界面活性剤を加えて混錬するだけで、撥液性のグリーンシートを簡単に作ることができ、後工程で、グリーンシートの表面を撥液性にするための表面処理のための工程がなくなる。 According to the method for producing a green sheet of the present invention, when kneading ceramic particles and a binder resin together with a dispersion medium, a liquid-repellent green sheet can be easily produced simply by adding and kneading a fluorosurfactant. In a later step, there is no step for surface treatment for making the surface of the green sheet liquid repellent.
本発明のグリーンシートの製造方法は、セラミック粒子とバインダ樹脂を分散媒とともに混練して混練物を生成し、その混練物をシート状に形成し、そのシート面に、導電性微粒子を含んだ液状体の液滴を吐出手段にて吐出させて液状配線パターンが描画されるグリーンシートの製造方法であって、前記バインダ樹脂をフッ素系樹脂とし、そのフッ素系樹脂と前記セラミック粒子を分散媒とともに混練して前記混練物を形成した。 The method for producing a green sheet of the present invention is to produce a kneaded product by kneading ceramic particles and a binder resin together with a dispersion medium, forming the kneaded product into a sheet shape, and a liquid containing conductive fine particles on the sheet surface. A method for producing a green sheet in which a liquid wiring pattern is drawn by ejecting body droplets by ejection means, wherein the binder resin is a fluororesin, and the fluororesin and the ceramic particles are kneaded together with a dispersion medium Thus, the kneaded product was formed.
本発明のグリーンシートの製造方法によれば、バインダ樹脂をフッ素系樹脂とし、該フッ素系樹脂とセラミック粒子を分散媒とともに混練するだけで、撥液性のグリーンシートを作ることができるため、後工程で、グリーンシートの表面を撥液性にするための表面処理のための工程がなくなる。 According to the method for producing a green sheet of the present invention, a liquid-repellent green sheet can be produced simply by kneading the binder resin with a fluorine resin and kneading the fluorine resin and ceramic particles together with a dispersion medium. In the process, the surface treatment process for making the surface of the green sheet liquid-repellent is eliminated.
しかも、バインダ樹脂自身が撥液性を発現するフッ素系樹脂なので、混練する際に撥液性を発現する材料を加える必要がないことから、混練材料の数を少なくでき、材料管理が容易になるとともに混練時間を短縮することができる。 Moreover, since the binder resin itself is a fluororesin that exhibits liquid repellency, there is no need to add a material that exhibits liquid repellency when kneading, so the number of kneading materials can be reduced and material management is facilitated. At the same time, the kneading time can be shortened.
以下、本発明を具体化した第一実施形態を図1〜図5に従って説明する。図1は、本発明の製造方法を用いて製造したセラミック多層基板からなる回路モジュールの断面図である。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of a circuit module comprising a ceramic multilayer substrate manufactured using the manufacturing method of the present invention.
図1において、回路モジュール10は、セラミック多層基板としての低温焼成セラミック(LTCC:Low Temperature Co-fired Ceramics )多層基板11と、LTCC多層基板11に接続された半導体チップ12とを有する。
In FIG. 1, a
LTCC多層基板11は、積層された複数のLTCC基板13を有する。各LTCC基板13は、それぞれグリーンシートの焼結体であって、厚みが数十μ〜数百μmで形成されている。各LTCC基板13には、それぞれ抵抗素子、容量素子、コイル素子等の各種の内部素子14と、各内部素子14に電気的に接続する内部配線15とが形成されるとともに、それぞれスタックビア構造やサーマルビア構造を成すビア配線16が形成されている。
The
そして、内部配線15は、導電性微粒子の焼結体であり、液状体としての導電性インク(金属インク)を用いるインクジェット法によってその配線パターンがLTCC基板13の前駆体であるグリーンシート18に形成される。
The
図2において、グリーンシート18は、キャリアフィルム19上に形成されている。グリーンシート18は、ガラスセラミック粉末、バインダ樹脂、分散媒等を含むガラスセラミック組成物からなる層である。グリーンシート18の膜厚は、内部素子14としてコンデンサ素子を形成する場合に数十μmで形成され、他の層においては100μm〜200μmで形成される。
In FIG. 2, the
ガラスセラミック粉末は、0.1μm〜5μmの平均粒径を有する粉末であり、例えばアルミナやフォルステライト等のセラミック粉末にホウ珪酸系ガラスを混合したガラス複合セラミックを用いることができる。また、ガラスセラミック粉末としては、ZnO−MgO−Al2O3−SiO2系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラスセラミック、BaO−Al2O3−SiO2系セラミック粉末やAl2O3−CaO−SiO2−MgO−B2O3系セラミック粉末等を用いた非ガラス系セラミックを用いても良い。
The glass ceramic powder is a powder having an average particle diameter of 0.1 μm to 5 μm. For example, a glass composite ceramic obtained by mixing borosilicate glass with ceramic powder such as alumina or forsterite can be used. Further, as the glass ceramic powder, a crystallized glass ceramic using a ZnO—MgO—Al 2 O 3 —
バインダ樹脂は、ガラスセラミック粉末の結合剤としての機能を有し、後工程の焼成工程で分解して容易に除去できる有機高分子である。バインダとしては、例えばブチラール系、アクリル系、セルロース系等のバインダ樹脂を用いることができる。アクリル系のバインダ樹脂としては、例えばアルキル(メタ)アクリレート、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、シクロアルキル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート化合物の単独重合体を用いることができる。また、アクリル系のバインダ樹脂としては、該(メタ)アクリレート化合物の2種以上から得られる共重合体、あるいは(メタ)アクリレート化合物と不飽和カルボン酸類等の他の共重合性単量体から得られる共重合体を用いることができる。 The binder resin is an organic polymer that has a function as a binder of the glass ceramic powder and can be easily removed by being decomposed in a subsequent baking step. As the binder, for example, a binder resin such as butyral, acrylic or cellulose can be used. As the acrylic binder resin, for example, a homopolymer of a (meth) acrylate compound such as alkyl (meth) acrylate, alkoxyalkyl (meth) acrylate, polyalkylene glycol (meth) acrylate, cycloalkyl (meth) acrylate, or the like is used. Can do. Moreover, as an acrylic binder resin, it can be obtained from a copolymer obtained from two or more of the (meth) acrylate compounds, or from other copolymerizable monomers such as (meth) acrylate compounds and unsaturated carboxylic acids. Can be used.
なお、バインダ樹脂は、例えばアジピン酸エステル系可塑剤、ジオクチルフタレート(DOP)、ジブチルフタレート(DBP)フタル酸エステル系可塑剤、グリコールエステル系可塑剤等の可塑剤を含有しても良い。 The binder resin may contain a plasticizer such as adipic acid ester plasticizer, dioctyl phthalate (DOP), dibutyl phthalate (DBP) phthalic acid ester plasticizer, glycol ester plasticizer.
さらに、本実施形態では、上記バイダ樹脂とセラミック粒子に対して、フッ素系界面活性剤を加え、そのフッ素系界面活性剤を加えたバインダ樹脂とセラミック粒子を分散媒で混練する。 Furthermore, in this embodiment, a fluorine-based surfactant is added to the binder resin and ceramic particles, and the binder resin and ceramic particles to which the fluorine-based surfactant is added are kneaded with a dispersion medium.
フッ素系樹脂としては、例えば含フッ素ポリイミド樹脂、ポリ4フッ化エチレン(PTFE)、エチレン−4フッ化エチレン共重合体、6フッ化プロピレン−4フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリ(ペンタデカフルオロペプチルエチルメタクリレート)(PPFMA)、ポリ(パーフルオロオクチルエチルアクリレート)等の長鎖パーフルオロアルキル構造を有するエチレン、アクリレート、メタクリレート、ビニル、ウレタン、シリコーン系ポリマーを挙げることができる。 Examples of the fluorine-based resin include fluorine-containing polyimide resin, polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene-4 fluoroethylene copolymer, hexafluoropropylene-4 fluoroethylene copolymer, and polyvinylidene fluoride (PVdF). And ethylene, acrylate, methacrylate, vinyl, urethane and silicone polymers having a long-chain perfluoroalkyl structure such as poly (pentadecafluoropeptylethyl methacrylate) (PPFMA) and poly (perfluorooctylethyl acrylate). it can.
フッ素系界面活性剤としては、親油基にフルオロアルキル構造、パーフルオロアルキル構造、パーフルオロアルキルエーテル構造を有するフッ素系の非イオン界面活性剤を挙げることができる。また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることができる。また、メトキシ基や、エトキシ基、ハロゲン基を親水基としたシランカップリング剤やチタンカップリング剤を界面活性剤として用いることもできる。代表的なフッ素系界面活性剤としては、デュポン社製ZONYL FSN、FSO、旭硝子(株)製サーフロンS−141、145、大日本インキ化学工業(株)製メガファックF−141、144、ネオス(株)製フタージェンドF−200、F251、ダイキン工業(株)製ユニダインDS−401、402、スリーエム(株)製フロラードFC−170、176等を挙げることができる。 Examples of the fluorine-based surfactant include fluorine-based nonionic surfactants having a fluoroalkyl structure, a perfluoroalkyl structure, and a perfluoroalkyl ether structure in a lipophilic group. Moreover, a cationic surfactant, an anionic surfactant, and an amphoteric surfactant can be used. A silane coupling agent or titanium coupling agent having a methoxy group, ethoxy group, or halogen group as a hydrophilic group can also be used as a surfactant. Representative fluorosurfactants include ZONYL FSN and FSO manufactured by DuPont, Surflon S-141 and 145 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Megafac F-141 and 144 manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Neos ( Examples include FUTAGEND F-200 and F251 manufactured by Daikin Industries, Ltd., Unidyne DS-401 and 402 manufactured by Daikin Industries, Ltd., and FLORARD FC-170 and 176 manufactured by 3M Corporation.
分散媒としては、バインダ樹脂の完全な溶液を得るように、かつガラスセラミック粉末を均一に分散させるものであって、さらに大気圧において比較的低いレベルの熱の印加によって溶剤が蒸発するのを可能にする十分に高い揮発性を得るように選択される。例えばアセトン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、メチルエチレンケトン、酢酸エチル、2,2,4−トリエチルペンタンジオール−1,3−モノイソブチレート、トルエンおよびフルオロカーボン類等を用いることができる。特に好ましい溶剤は、酢酸エチルである。 As a dispersion medium, the glass ceramic powder is uniformly dispersed so as to obtain a complete solution of the binder resin, and the solvent can be evaporated by applying a relatively low level of heat at atmospheric pressure. Is selected to obtain sufficiently high volatility. For example, acetone, xylene, methanol, ethanol, isopropanol, methyl ethylene ketone, ethyl acetate, 2,2,4-triethylpentanediol-1,3-monoisobutyrate, toluene and fluorocarbons can be used. A particularly preferred solvent is ethyl acetate.
そして、グリーンシート18は、ガラスセラミック粉末、バインダ樹脂、フッ素系界面活性剤及び分散媒を加えて混練してスラリー化する。これにより、ガラスセラミック粉末とバインダ樹脂の表面はフッ素系界面活性剤の膜にて被覆される。このスラリー化したガラスセラミック組成物(混練物)を、ドクターブレード法やリバースロールコータ法等のシート成形法を用いて、キャリアフィルム19の上に塗布し、該塗布膜をハンドリング可能な状態に乾燥することによって得られる。
The
キャリアフィルム19は、描画工程や乾燥工程においてグリーンシート18を支持するためのフィルムであり、例えばグリーンシート18との剥離性や各工程における機械的耐性に優れたプラスチックフィルムを用いることができる。キャリアフィルム19には、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムを用いることができる。
The
従って、出来上がったキャリアフィルム19を貼付したグリーンシート18は、ガラスセラミック粉末とバイダ樹脂を混錬する際にフッ素系界面活性剤を加え混錬したため、ガラスセラミック粉末とバインダ樹脂の表面がフッ素系界面活性剤にて被膜されることから、油性を弾く撥液性となる。
Therefore, since the
図3は、グリーンシート18のシート面としての描画面18aに、内部配線15を形成のための配線パターンを描画する液滴吐出装置20を示す。液滴吐出装置20は、直方体形状に形成された基台21を有している。基台21の上面には、その長手方向(Y矢印方向)に沿って延びる一対の案内溝22が形成されている。案内溝22の上方には、案内溝22に沿ってY矢印方向及び反Y矢印方向に移動するステージ23が備えられている。ス
テージ23は、その上面に焼成前の裏面にキャリアフィルム19を貼付したグリーンシート18を載置する。
FIG. 3 shows a
ステージ23の上面23aには、加熱手段としてのラバーヒータHが配設されている。ステージ23に載置されたグリーンシート18は、ラバーヒータHにて所定の温度に加熱されるようになっている。そして、ステージ23に載置されたグリーンシート18は、同ステージ23に対して位置決め固定されて、グリーンシート18をY矢印方向及び反Y矢印方向に搬送する。
A rubber heater H as a heating means is disposed on the
図3に示すように、基台21には、Y矢印方向と直交する方向(X矢印方向)に跨ぐ門型のガイド部材25が架設されている。ガイド部材25の上側には、X矢印方向に延びるインクタンク26が配設されている。インクタンク26は、液状体としての金属インクF(図5参照)を貯留し、貯留する金属インクFを吐出手段としての液滴吐出ヘッド(以下単に、吐出ヘッドという。)30に所定の圧力で供給する。そして、吐出ヘッド30に供給された金属インクFは、吐出ヘッド30から液滴Fb(図5参照)となってグリーンシート18に向かって吐出されるようになっている。
As shown in FIG. 3, a gate-
金属インクFは、導電性微粒子としての金属微粒子、例えば粒径が数nmの金属微粒子を溶媒に分散させた分散系金属インクを用いることができる。
金属インクFに使用する金属微粒子としては、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、及びニッケル(Ni)などの材料の他、これらの酸化物、並びに超電導体の微粒子などが用いられる。金属微粒子の粒径は1nm以上0.1μm以下であることが好ましい。0.1μmより大きいと吐出ヘッド30の吐出ノズルNに目詰まりが生じるおそれがある。また、1nmより小さいと金属微粒子に対する分散剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。
As the metal ink F, a dispersion metal ink in which metal fine particles as conductive fine particles, for example, metal fine particles having a particle size of several nm are dispersed in a solvent can be used.
Examples of the metal fine particles used in the metal ink F include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), palladium (Pd), manganese (Mn), titanium (Ti), and tantalum ( In addition to materials such as Ta) and nickel (Ni), these oxides and superconductor fine particles are used. The particle diameter of the metal fine particles is preferably 1 nm or more and 0.1 μm or less. If it is larger than 0.1 μm, the discharge nozzle N of the
分散媒としては、上記の金属微粒子を分散できるもので凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば水系分散媒のほか、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、油系分散媒としてn−ヘプタン、n−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、1,3−プロパンジオールなどのポリオール類、ポリエチレングリ
コール、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、乳酸エチルなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法への適用の容易さの点で、水、アルコール類、油系分散媒である炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、油系分散媒である炭化水素系化合物を挙げることができる。
The dispersion medium is not particularly limited as long as it can disperse the metal fine particles and does not cause aggregation. For example, in addition to an aqueous dispersion medium, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, etc., n-heptane, n-octane, decane, dodecane, tetradecane, toluene, xylene, cymene, durene, indene, dipentene, Hydrocarbon compounds such as tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene, cyclohexylbenzene, and polyols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin, 1,3-propanediol, polyethylene glycol, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether , Ethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene Glycol methyl ethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, ether compounds such as p-dioxane, propylene carbonate, γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl Examples include polar compounds such as sulfoxide, cyclohexanone, and ethyl lactate. Among these, water, alcohols, hydrocarbon-based compounds that are oil-based dispersion media, and ether-based compounds are used in terms of the dispersibility of the fine particles, the stability of the dispersion, and the ease of application to the droplet discharge method. More preferable examples of the dispersion medium include water and hydrocarbon compounds that are oil-based dispersion media.
ガイド部材25には、そのX矢印方向略全幅にわたって、X矢印方向に延びる上下一対のガイドレール28が形成されている。上下一対のガイドレール28には、キャリッジ29が取り付けられている。キャリッジ29は、ガイドレール28に案内されてX矢印方向及び反X矢印方向に移動する。
The
キャリッジ29は、下側に設けた支持プレート29Aが前記ステージ23と平行に配設され、その支持プレート29Aには液滴吐出ヘッド30が取着されている。液滴吐出ヘッド30は、図4に示すように、支持プレート29Aに対してY方向に延びるように固着されたヘッド基板31とヘッド基板31に対して同じくY方向に延びるように固着されたヘッド本体30Aとを有する。
A
ヘッド基板31は支持プレート29Aに位置決め固定される。つまり、液滴吐出ヘッド30は、図5に示すように、支持プレート29Aに貫通した貫通穴32を同支持プレート29Aの上面29Aaから吐出ヘッド本体30Aを貫通させ、吐出ヘッド本体30Aを支持プレート29Aの下面29Abから突出させる。そして、吐出ヘッド本体30Aを支持プレート29Aの下面29Abから突出させた状態で、支持プレート29Aの上面29Aaとヘッド基板31を密着固定することによって、液滴吐出ヘッド30は支持プレート29Aに支持固定される。従って、液滴吐出ヘッド30は、キャリッジ29とともに、X方向に移動する。
The
吐出ヘッド本体30Aは、図5に示すように、その下側には、ノズルプレート33が備えられている。ノズルプレート33は、その下面(ノズル形成面33a)がグリーンシート18の上面(描画面18a)と略平行に形成されている。ノズルプレート33は、グリーンシート18が吐出ヘッド30の直下に位置するとき、ノズル形成面33aと描画面18aとの間の距離(プラテンギャップ)を所定の距離(例えば、600μm)に保持する。
As shown in FIG. 5, the discharge head
図4において、ノズル形成面33aには、Y矢印方向に沿って配列された複数のノズルNからなるノズル列が形成されている。ノズル列には、それぞれ1インチ当たりに180個のノズルNが形成されている。
In FIG. 4, on the
図5において、吐出ヘッド30の上側には、供給チューブ30Tが連結されている。供給チューブ30Tは、Z矢印方向に延びるように配設されて、インクタンク26からの金属インクFを吐出ヘッド30に供給する。
In FIG. 5, a
各ノズルNの上側には、供給チューブ30Tに連通するキャビティ34が形成されている。キャビティ34は、供給チューブ30Tからの金属インクFを収容して、対応するノズルNに金属インクFを供給する。
On the upper side of each nozzle N, a
キャビティ34の上側には、上下方向に振動してキャビティ34内の容積を拡大及び縮小する振動板35が貼り付けられている。振動板35の上側には、ノズルNに対応する圧電素子PZが配設されている。圧電素子PZは、上下方向に収縮及び伸張して振動板35を上下方向に振動させる。上下方向に振動する振動板35は、金属インクFを所定サイズの液滴Fbにして対応するノズルNから吐出させる。吐出された液滴Fbは、対応するノズルNの反Z矢印方向に飛行して、グリーンシート18の描画面18aに着弾する。
A vibration plate 35 is attached to the upper side of the
そして、グリーンシート18と吐出ヘッド30とが描画面18aの面方向に相対移動し、ノズルNからの複数の液滴Fbがそれぞれ描画面18aに着弾して液状配線パターンPLを描画面18aに描画する。
Then, the
このとき、描画面18aに着弾した金属インクFの液滴Fbは、グリーンシート18が撥液性となっていることから、グリーンシート18内に浸透せず、描画面18aに滴となって留まる。そして、描画面18aに留まった液滴Fbは、その表面側から溶媒あるいは分散媒の一部が蒸発する。このとき、ラバーヒータHにてグリーンシート18が加熱されていることから溶媒あるいは分散媒の蒸発は促進される。
At this time, the droplet Fb of the metal ink F that has landed on the
そして、グリーンシート18に着弾した金属インクFの液滴Fbは、乾燥とともにその表面の外縁から増粘し、つまり、中央部に比べて外周部における固形分(粒子)濃度が速く飽和濃度に達することから表面の外縁から増粘していく。外縁の増粘した金属インクFの液滴Fbは、グリーンシート18の面方向に沿う自身の濡れ広がりを停止する(ピニングする)。ピニングされた状態の金属インクFの液滴Fbは、グリーンシート18に固定され重ね打ちされても、グリーンシート18に固定状態になっており、液滴Fbの外径が変化しなくなっているため、次の液滴Fbに引き寄せられることはない。その結果、高精細の液状配線パターンPLを形成できる。
The droplet Fb of the metal ink F that has landed on the
また、グリーンシート18の温度は予め定めた描画温度に加熱されていることから、液状配線パターンPLは、分散媒の一部の蒸発によって増粘して描画面18aに沿う濡れ広がりが抑えられるようになっている。
Further, since the temperature of the
なお、予め定めた描画温度が過剰に高くなると、キャリアフィルム19とグリーンシート18が熱変形を来たし、液滴Fbの着弾精度が損なわれてしまう。そこで、予め定めた描画温度は例えば40℃〜80℃であって、液滴Fbの着弾精度を十分に確保できるように、グリーンシート18の組成や金属インクFの組成に応じて適宜選択される。
If the predetermined drawing temperature becomes excessively high, the
そして、液滴吐出装置20にて、グリーンシート18の描画面18aに液状配線パターンPLが形成されると、次に乾燥工程に移り、液状配線パターンPLを乾燥配線パターンにする。以後、乾燥配線パターンを有する複数のグリーンシート18を積層して圧着し、その圧着体を一括焼成することによってLTCC多層基板11が製造される。
Then, when the liquid wiring pattern PL is formed on the
次に、上記のように構成した実施形態の効果を以下に記載する。
(1)上記実施形態によれば、ガラスセラミック粉末とバインダ樹脂を分散媒で混練して、グリーンシート18となる混練物を作る際、フッ素系界面活性剤を加えて練り合わせた。従って、その混練物を成形して作ったグリーンシート18は撥液性となる。その結果、吐出ヘッド30から吐出してグリーンシート18に着弾する液滴Fbは、グリーンシート18内に浸透せず、描画面18aに滴となって留まり、描画面18a上で蒸発・乾燥することから、描画面18aに金属インクFによる微細な配線パターンを描画することができる。
Next, effects of the embodiment configured as described above will be described below.
(1) According to the above embodiment, when making a kneaded product that becomes the
(2)しかも、上記実施形態によれば、グリーンシート18の撥液性は、ガラスセラミック粉末とバインダ樹脂を分散媒で混練して、グリーンシート18となる混練物を作る際に、フッ素系界面活性剤を加えて練り合わせるだけで簡単に発現させることができる。従って、従来のように、出来上がったグリーンシート一つ一つに対して、表面を撥液性にするための表面処理を、個別に行う必要がない。その結果、撥液性のグリーンシート18を効率よく生産することができる。
(2) Moreover, according to the above embodiment, the liquid repellency of the
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ガラスセラミック粉末とバインダ樹脂を分散媒で混練して、混練物を作る際にフッ素系界面活性剤を加えて練り合わせてグリーンシート18となる混練物を作った。そして、その混練物から作ったグリーンシート18を金属インクFの液滴Fbを弾く撥液性にした。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the glass ceramic powder and the binder resin are kneaded with the dispersion medium, and when the kneaded product is made, a fluorosurfactant is added and kneaded to make the kneaded product that becomes the
これを、バインダ樹脂自身をフッ素系樹脂に代えて実施してもよい。
この場合にも、グリーンシート18が金属インクFの液滴Fbを弾く撥液性となり、高精細の配線パターンを形成することができる。また、上記実施形態と同様に、出来上がったグリーンシート一つ一つに対して、表面を撥液性にするための表面処理を、個別に行う
必要がないことから、撥液性のグリーンシート18を効率よく生産することができる。
This may be performed by replacing the binder resin itself with a fluorine-based resin.
Also in this case, the
しかも、バインダ樹脂自身は撥液性を発現するフッ素系樹脂なので、混練する際に撥液性を発現する特別な材料を加える必要がないことから、混練材料の数を少なくでき、材料管理が容易になるとともに混練時間を短縮することができる。 Moreover, since the binder resin itself is a fluororesin that exhibits liquid repellency, there is no need to add a special material that exhibits liquid repellency when kneading, so the number of kneading materials can be reduced, and material management is easy. And the kneading time can be shortened.
・上記実施形態では、ガラスセラミック粉末とバインダ樹脂を分散媒で混練して、混練物を作る際にフッ素系界面活性剤を加えて練り合わせてグリーンシート18となる混練物を作った。これを、まず、バインダ樹脂とフッ素系界面活性剤と混錬したのち、ガラスセラミック粉末を加えて練り合わせてグリーンシートを製造してもよい。
In the above embodiment, the glass ceramic powder and the binder resin are kneaded with the dispersion medium, and when the kneaded product is made, a fluorosurfactant is added and kneaded to make the kneaded product that becomes the
F…金属インク、Fb…液滴、PL…液状配線パターン、11…セラミック多層基板、18…グリーンシート、18a…描画面、20…液滴吐出装置、30…液滴吐出ヘッド。 F: Metallic ink, Fb: Liquid droplets, PL: Liquid wiring pattern, 11: Ceramic multilayer substrate, 18: Green sheet, 18a: Drawing surface, 20: Liquid droplet ejection device, 30: Liquid droplet ejection head.
Claims (5)
前記セラミック粒子とバインダ樹脂の他にフッ素系界面活性剤を練り込ませたことを特徴したグリーンシート。 Ceramic particles and binder resin are kneaded together with a dispersion medium to produce a kneaded product. The kneaded product is formed into a sheet shape, and liquid droplets containing conductive fine particles are ejected onto the sheet surface by ejection means. A green sheet on which a liquid wiring pattern is drawn,
A green sheet in which a fluorine-based surfactant is kneaded in addition to the ceramic particles and the binder resin.
前記バインダ樹脂を、フッ素系樹脂としたことを特徴したグリーンシート。 Ceramic particles and binder resin are kneaded together with a dispersion medium to produce a kneaded product. The kneaded product is formed into a sheet shape, and liquid droplets containing conductive fine particles are ejected onto the sheet surface by ejection means. A green sheet on which a liquid wiring pattern is drawn,
A green sheet characterized in that the binder resin is a fluorine-based resin.
前記液状体に含まれる導電性微粒子は、金属微粒子であることを特徴とするグリーンシート。 In the green sheet according to claim 1 or 2,
The green sheet, wherein the conductive fine particles contained in the liquid are metal fine particles.
前記バインダ樹脂と前記セラミック粒子にフッ素系界面活性剤を加え、分散媒とともに混練して前記混練物を形成したことを特徴したグリーンシートの製造方法。 Ceramic particles and binder resin are kneaded together with a dispersion medium to produce a kneaded product. The kneaded product is formed into a sheet shape, and liquid droplets containing conductive fine particles are ejected onto the sheet surface by ejection means. A method for producing a green sheet on which a liquid wiring pattern is drawn,
A method for producing a green sheet, comprising adding a fluorine-based surfactant to the binder resin and the ceramic particles, and kneading together with a dispersion medium to form the kneaded product.
前記バインダ樹脂をフッ素系樹脂とし、そのフッ素系樹脂と前記セラミック粒子を分散媒とともに混練して前記混練物を形成したことを特徴したグリーンシートの製造方法。 Ceramic particles and binder resin are kneaded together with a dispersion medium to produce a kneaded product. The kneaded product is formed into a sheet shape, and liquid droplets containing conductive fine particles are ejected onto the sheet surface by ejection means. A method for producing a green sheet on which a liquid wiring pattern is drawn,
A method for producing a green sheet, wherein the binder resin is a fluororesin, and the fluororesin and the ceramic particles are kneaded together with a dispersion medium to form the kneaded product.
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