TWI649009B - 微波加熱裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種可有效地防止以微波加熱含有導體(包含金屬氧化物等之金屬前驅體)或半導體之對象物時產生火花的微波加熱裝置。
本發明之微波加熱裝置,係以電力線方向與配置於導波管內之形成有含有導體、金屬氧化物、或半導體之圖型的平面狀基板之與圖型的形成面實質上平行的方向一致的方式供應微波,且以脈波寬度控制該微波,將脈波狀微波供應給圖型之形成面。
Description
本發明係有關微波加熱裝置。
已知有藉由微波使金屬等之材料或其薄膜加熱的技術。其一例,係如專利文獻1中揭示,在由作為金屬氧化物半導體之前驅體的無機金屬鹽材料所形成的薄膜上,於大氣壓下照射微波,且轉換成半導體。
而且,於專利文獻2中揭示,使薄膜基材上之特定層選擇性加熱,並促進緻密化‧結晶化的技術中,使微波源進行脈波驅動,照射脈波狀之微波之技術。
[專利文獻1]日本特開2009-177149號公報
[專利文獻2]日本特開2011-150911號公報
然而,上述習知技術並未考慮到以微波加熱含有導體
或半導體之對象物時產生的火花。產生火花時,由於對象物會產生意外的變形或破壞,故企求有效地防止該情形的技術。
本發明係有鑑於上述情形而為者,其目的之一係提供一種於以微波之電場加熱含有導體或半導體之對象物時,可有效地防止產生火花的微波加熱裝置。
用以解決上述習知例之問題的本發明係微波加熱裝置,係具備導波管;以電力線之方向與配置於導波管內之形成有含有導體、金屬氧化物、或半導體之圖型的平面狀基板之圖型的形成面實質上平行的方向一致的方式供應微波之微波供應手段;與以脈波寬度控制前述微波供應手段,且對前述圖型之形成面供應脈波狀微波之控制手段。
藉由本發明,於以微波加熱含有導體(包含金屬氧化物等之金屬前驅體)或半導體之對象物時,可有效地防止火花產生。
11‧‧‧微波源控制部
12‧‧‧微波產生部
13‧‧‧顯示部
14‧‧‧調諧部
16‧‧‧加熱部
18‧‧‧被加熱對象物供應部
20‧‧‧可動短路部
20a‧‧‧前端部
22‧‧‧光圈部
22a‧‧‧前端部
24‧‧‧基板
26‧‧‧膜
160,161‧‧‧導波管
[第1圖]係表示本發明之實施形態的微波加熱裝置例之構成方塊圖。
[第2圖]係表示本發明之實施形態的微波加熱裝置之脈波控制例之說明圖。
[第3圖]係表示構成本發明之實施形態的微波加熱
裝置之加熱部的導波管之一例的說明圖。
[第4圖]係表示本發明之實施形態的微波加熱裝置在導波管內產生的微波之電磁場分布例之說明圖。
[第5圖]係表示構成本發明之實施形態的微波加熱裝置之加熱部的導波管之另一例的說明圖。
有關本發明之實施形態,參照圖式且予以說明。本發明之實施形態的微波加熱裝置,如第1圖所示,係含有微波源控制部11、微波產生部12、顯示部13、調諧部14、包含導波管160之加熱部16、被加熱對象物供應部18及可動短路部20所構成。
微波源控制部11係以斷續地放射微波的方式,脈波控制微波產生部12。具體而言,該微波源控制部11如第2圖例示,每隔預設之時間交互地重複將指定電力之電源供應給微波產生部12之作業(on)期間動作(I),與遮斷電源供應給微波產生部12之離線(off)期間動作(O)。
本實施形態之一例,係視該作業期間動作之期間長度ti(秒),與離線期間動作之期間長度to(秒)之比例(負載比(duty ratio))為1:1,頻率(1)/(ti+to)為50kHz,該頻率或負載比、及供應給微波產生部12之電力P,係視加熱的對象等予以決定。
微波產生部12係當自微波源控制部11供應電力時,
會產生供應給構成加熱部16之導波管160的微波。此處,微波係波長範圍為1m~1mm(頻率為300MHz~300GHz)之電磁波。本實施形態中,該微波產生部12係將自形成於導波管160之長度方向端部的光圈部22所產生的微波導入導波管160內。
顯示部13係測定微波產生部12所產生的微波之入射電力、與來自加熱部16之反射電力,並輸出其測定結果。調諧部14係產生與在上述微波進入構成加熱部16之導波管160時所產生的反射波逆相位的電磁波,以消除反射波。藉此防止反射波回到微波產生部12。
加熱部16係包含導波管160而構成。該加熱部16係使配置於導波管160內之被加熱對象物藉由通過設置於導波管160之光圈部22(參照第3圖)所導入的微波進行加熱。如下所述,本實施形態係使用於微波之能量中之電場的能量,來加熱被加熱對象物。
被加熱對象物供應部18,係具備防止微波洩漏的機構,將被加熱對象物供應給構成加熱部16之導波管160。該被加熱對象物供應部18,例如可為形成於導波管160之被加熱對象物之供應用開口。此時,可將被加熱對象物藉由人手自上述開口插入導波管160內。此外,亦可為藉由輥對輥等之適當的供應裝置,將被加熱對象物供應於導波管160內之構成。以輥對輥供應的被加熱對象物之寬度,以0.01~2m較佳,更佳者為0.05~1.5m,最佳者為0.1~1m。
於本實施形態中,被加熱對象物之例,係(1)在適當的溶劑中分散有平均粒徑20μm以下(較佳者為10μm以下)之導電材料Ag、Cu、Al、Ni,Au等之金屬油墨、(2)在適當的溶劑中分散有含有Ag、Cu、Al、Ni、Au等之導電材料的合金(焊糊等)之金屬油墨、(3)同時在適當的溶劑中分散有最初作為絕緣材料(金屬前驅體)之氧化銅、氧化鎳、氧化鈷(平均粒徑為10μm以下、較佳者為1μm以下)等之氧化物油墨與還原劑之油墨組成物、或(4)在適當的溶劑中分散有平均粒徑為20μm以下(較佳者為10μm以下)之半導體微粒子的半導體油墨(此處,半導體微粒子係IV族半導體之Si、Ge等,II-IV族半導體之ZnSe、CdS、ZnO等,III-V族半導體之GaAs、InP、GaN等),以指定的圖型(包含全面實地印刷(solid printing))印刷於基板上,所形成的油墨層(含有導體、金屬氧化物或半導體之圖型)。
該油墨層(含有導體、金屬氧化物或半導體之圖型),係以厚度10nm至100μm形成於基板上。較其更薄時不易塗佈,較其更厚時不易均勻地加熱。更佳的油墨層之厚度為10nm~10μm。此處,最初的絕緣材料之物質,於加熱部16中藉由加熱而獲得導電性。而且,於本實施形態中具有導電性,係指電阻率為103Ωcm以下者。此外,平均粒徑係藉由雷射繞射式粒度分布測定裝置(例如
日機裝股份有限公司製微跡(Microtrack)粒度分布測定裝置MT3000II系列USVR)進行測定,且藉由球狀逼近求取粒徑之中間值(以下皆相同)。
另外,分散此等導電材料之溶劑,可列舉例如丙酮、甲基乙酮、環己酮、苯甲醛、辛醛等之羰基化合物;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、乙酸甲氧基乙酯等之酯系化合物;甲酸、乙酸、草酸等之羧酸;二乙醚、乙二醇二甲醚、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、苯基溶纖劑、二噁烷等之醚系化合物;甲苯、二甲苯、萘、十氫萘等之芳香族烴化合物;戊烷、己烷、辛烷等之脂肪族烴化合物;二氯甲基、氯苯、氯仿等之鹵素系烴;甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、丁醇、環己醇、萜品醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇等之醇化合物、水或此等之混合溶劑等。於上述之溶劑中,以水溶性溶劑較佳,特別是以醇、水更佳。而且,使用金屬氧化物作為導電材料來源之物質時,以含有還原劑較佳。只要是前述之有機溶劑即具有還原作用,但考慮還原效率時,以乙二醇、丙二醇或丙三醇等之多元醇、如甲酸、乙酸、草酸之羧酸為宜。
此外,印刷該油墨組成物時,以調整黏度等為目的時可使用黏著劑樹脂。可使用作為黏著劑樹脂的高分子化合物,係可使用如聚乙烯基吡咯啶酮、聚乙烯基己內酯之聚-N-乙烯基化合物、如聚乙二醇、聚丙二醇、聚THF之聚烷二醇化合物、聚胺基甲酸酯、纖維素化合物及其衍生物、環氧化合物、聚酯化合物、氯化聚烯烴、聚丙烯酸化
合物之熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂。此等之黏著劑樹脂之效果在程度上有差異,惟皆具有作為還原劑之功能。其中,就考慮黏著劑效果時,以聚乙烯基吡咯啶酮較佳;就考慮還原效果時,以聚乙二醇、聚丙二醇等之聚烷二醇較佳,另外,就作為黏著劑之黏著力的觀點而言,以聚胺基甲酸酯化合物較佳。
形成層狀油墨組成物的方法,沒有特別的限制,例如可為濕式塗佈法等。濕式塗佈法係指藉由將液體塗佈於塗佈層上予以製膜的步驟。本實施形態使用的濕式塗佈法只要是習知的方法即可,沒有特別的限制,可使用噴霧塗佈法、棒塗佈法、輥塗佈法、塑模塗佈法、浸漬塗佈法、點滴式塗佈法、噴墨印刷法、篩網印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、照相凹版印刷法等。
可動短路部20係於導波管160內配置為可於其長度方向移動,以終止導波管160內之微波。換言之,導波管160內係將自光圈部22所導入的微波在該可動短路部20的位置反射而折返。因此,若將該可動短路部20移動至適當的位置時,可使微波形成駐波。具體而言,顯示部13係測定輸出的反射電力,且藉由該反射電力判斷是否形成有駐波,且同時移動可動短路部20,在判斷形成有駐波的位置上固定可動短路部20即可。
本實施形態中,導波管160內微波的波長,由於因被加熱對象物之材質產生縮短情形,駐波的條件係因應其而變化。此處,本實施形態係測定顯示部13之反射電力,
且在維持駐波時最適合的位置上配置可動短路部20(更詳言為其前端部20a)。
第3圖係表示構成加熱部16之導波管160之一例(TE10型式之空腔共振器)。於第3圖中,導波管係在接受微波之側設置上述調諧部14。而且,在微波進入口形成光圈部22,微波自該光圈部22之開口導入導波管160內。此外,第3圖中被加熱對象物供應部18係以虛線表示。第3圖中微波Mw之波係電場之曲線(波(振幅)最高點(曲線之最上點)為電場最大點,最低點(曲線之最下限)為電場最小點)。
在與導波管160之光圈部22相反側的端部附近,設置上述可動短路部20,藉由存在於光圈部22與可動短路部20之間的微波Mw之電場,使自被加熱對象物供應部18所供應的被加熱對象物(即形成於基板24上之上述膜)加熱。該電場之影響範圍係視微波之頻率(波長)而不同,例如為2.45GHz(約148mm)時,約為電場之最大點+/-15mm左右的範圍。
而且,為了在光圈部22與可動短路部20之間產生微波Mw之駐波,使光圈部22與前端部20a之距離L如L=(2n-1)λg/2此處,λg係表示微波Mw在導波管內的波長,n係自然數。惟在導波管160中產生的微波沒有限定為駐波,亦可為進行波。
第4(a)、(b)、(c)圖係表示在導波管160中產
生的微波之電磁場分布的說明圖。第4(a)圖係導波管160之斜視圖,導波管160朝圖中垂直於x-y平面之方向(z軸方向)延伸。將微波供應給導波管160時,在x軸方向(垂直於y-z平面之方向)產生磁場。表示此時之磁場的磁力線以虛線之箭頭表示。此外,電場產生於與磁場垂直的y軸方向,且電力線以實線之箭頭表示。
第4(b)圖係導波管160中平行於x-z平面之面的截面圖。第4(b)圖係以白點(○)與黑點(●)表示微波之電力線,白點係自紙面之表面側朝向背側之電力線,黑點係自紙面之背側朝向表面側之電力線。而且,磁力線以虛線表示。
基板24係如第4(b)圖表示,使形成有導體之膜或分散有導體之分散物的膜之面以與微波之電場方向(電力線之方向)實質上維持平行的狀態,配置於導波管160中,或於導波管160中移動。藉此,對上述膜而言可藉由電場進行感應加熱。此處,大約平行係指基板24之面與微波之電場方向平行或對電場方向而言維持30度以內之角度的狀態。而且,上述30度以內之角度係指立於基板24之面的法線與電場方向成60度以上之角度的狀態。此外,在導波管160中配置或移動基板24的位置,係包含微波之電場的漩渦中心的位置(包含電場為最大點的位置,即電力線為最緻密的位置)。
第4(c)圖係導波管160中平行於y-z平面的面之截面圖。第4(c)圖中,微波之磁力線以白點(○)與黑
點(●)表示,白點係自紙面之表面側朝向背側之磁力線,黑點係自紙面之背側朝向表面側之磁力線。
基板24係配置於導波管160中電力線之密度高的區域,即包含微波之電場的最大點的位置上,或通過該位置者為宜。而且,電場之最大點為磁場最小點。
第4圖係表示形成有導體之膜或分散有導體之分散物的膜之基板24之截面圖。於第4圖中,在基板24之至少一面上形成導體之膜26或分散有導體之分散物的膜26。
本實施形態之微波加熱裝置,係具有上述構成而成,微波源控制部11係脈波控制微波產生部12所產生的微波,將脈波狀微波供應給配置有加熱部16之導波管160內之被加熱對象物的基板24。而且,本實施形態係移動導波管160內之可動短路部20,基板24之中心部分與微波之電場為最大點在大約相同的位置形成駐波。藉此,以脈波狀微波加熱被加熱對象物之基板24而構成。
而且,本實施形態之被加熱對象物,亦可為包含堆積於基板上之金屬奈米線的導電圖型。藉由在金屬奈米線上照射脈波狀微波,接合金屬奈米線互相之交點,製造透明導電膜。此處,接合係指於金屬奈米線之交點上,藉由奈米線之材料(金屬)吸收脈波光照射,且在交叉部分更有效地引起內部發熱,使該部分熔接之意。
藉由該接合,可增加交叉部分之奈米線間的連接面積,而降低表面電阻。如此藉由照射脈波光,接合金屬奈米線之交點,形成金屬奈米線為網目狀之導電層。因此,
可提高透明導電膜之導電性,本實施形態之透明導電膜之表面電阻,為10Ω/sq~800Ω/sq。而且,形成金屬奈米線之網目,沒有間隔而成密集的狀態,故不佳。沒有間隔時,會降低光之透過率。
此處,金屬奈米線係表示於材質為金屬之直徑為奈米尺寸的粒子中,形狀為棒狀或線狀者。本發明中所使用的金屬奈米線不包含分岐的形狀或在念珠上連接有球狀的粒子之形狀。
該金屬奈米線之材料,沒有特別的限制,例如鐵、鈷、鎳、銅、鋅、釕、銠、鈀、銀、鎘、鋨、銥、鉑、金,就導電性高而言,以銅、銀、鉑、金較佳,以銀更佳。而且,金屬奈米線(銀奈米線)之直徑為10~300nm、長度為3~500μm,較佳者直徑為30nm~100nm、長度為10~100μm。直徑過細時,結合時之強度不充分,過粗時,會使透明度降低。另外長度過短時,無法有效地重疊交點,過長時,會導致印刷性降低。
上述金屬奈米線,可藉由習知的方法合成。例如,在溶液中使硝酸銀還原的方法。在溶液中使硝酸銀還原的具體方法,例如有使金屬複合化的胜肽脂質所成的奈米纖維還原的方法、在乙二醇中過熱且還原的方法、或在檸檬酸鈉中還原的方法等。其中,由於在乙二醇中加熱且還原的方法可最為容易製造金屬奈米線,故較佳。
在基板上堆積金屬奈米線的方法,沒有特別的限制,例如濕式塗佈法等。濕式塗佈法係指藉由將液體塗佈於基
板上予以製膜的步驟。本實施形態所使用的濕式塗佈,只要是習知的方法即可,沒有特別的限制,可使用噴霧塗佈、棒塗佈、輥塗佈、塑模塗佈、噴墨塗佈、篩網印刷塗佈、浸漬塗佈、點滴式塗佈、凸版印刷法、凹版印刷法、照相凹版印刷法等。此外,亦包含於濕式塗佈後,使基板加熱以除去所使用的溶劑之步驟,或藉由洗淨分散劑等之添加物來沖洗之步驟等。再者,上述濕式塗佈不僅進行1次,亦可重複複數次。而且,亦可使用照相凹版印刷或篩網印刷,進行圖型印刷。
另外,上述濕式塗佈時所使用的溶劑,例如丙酮、甲基乙酮、環己酮等之酮系化合物;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、乙酸甲氧基乙酯等之酯系化合物;二乙基乙醚、乙二醇二甲醚、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、苯基溶纖劑、二噁烷等之醚系化合物;甲苯、二甲苯等之芳香族烴化合物;戊烷、己烷等之脂肪族烴化合物;二氯甲烷、氯苯、氯仿等之鹵素系烴;甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇等之醇化合物、水或此等之混合溶劑等。於上述之溶劑中,以水溶性溶劑較佳,特別是以醇、水更佳。
另外,本實施形態之被加熱對象物,亦可將含有具扁平形狀之金屬氧化物粒子(下述稱為扁平狀金屬氧化物粒子)與還原劑之組成物,以指定圖型(包含全面實地印刷)印刷於基板上所形成者。該圖型本身雖不具導電性,惟藉由在圖型上照射脈波狀微波進行加熱,生成金屬燒成物,且形成導電圖型。該扁平狀金屬氧化物粒子,例如藉
由篩網印刷、照相凹版印刷等、或使用噴墨印刷等之印刷裝置,在基板上形成預定的印刷圖型,或在基板全面上形成上述組成物層予以使用,使該基板連同被加熱對象物進行加熱。
上述扁平狀金屬氧化物粒子之厚度,以10~800nm為宜,較佳者為20nm~500nm之範圍,更佳者為20nm~300nm。較10nm更薄時,會引起不易調製的問題,而較800nm更厚時,會引起不易燒成的問題。此外,有關長短徑比(粒子之寬度/厚度)不為一定程度之大值時,無法得到接觸面積變大的效果。此外,過大時,會有印刷精度降低且無法順利地使粒子分散的問題。因此,較佳的長短徑比為5~200之範圍,更佳者為5~100之範圍。扁平狀金屬氧化物粒子之形狀,以3萬倍之倍率、改變觀察處進行SEM觀察10點,實測厚度與寬度,且求取其數平均值作為厚度。
扁平狀金屬氧化物粒子,例如氧化銅、氧化鈷、氧化鎳、氧化鐵、氧化鋅、氧化銦、氧化錫等。於此等之中,就被還原的金屬之導電性高而言以氧化銅更佳。此外,就磁性等之其他的物性而言以氧化鈷更佳。
另外,於扁平狀金屬氧化物粒子中,亦可包含具有各種氧化狀態之氧化物,例如氧化銅或氧化亞銅之氧化狀態不同者。
此外,其他形狀例如球狀、棒狀等之上述金屬氧化物粒子或銅、鈷、鎳、鐵、鋅、銦、錫或併用此等合金之金
屬粒子亦可。此時,扁平狀金屬氧化物粒子相對於全部粒子而言,以70質量%以上較佳,以80質量%以上更佳。
本實施形態可藉由使混合有具扁平形狀的扁平狀金屬氧化物粒子與還原劑之組成物以脈波狀微波進行加熱,有效地生成金屬之燒成物,且可形成使電阻充分降低的導電膜。
本實施形態之導電圖型形成用組成物,由於以扁平狀金屬氧化物粒子為主成分,含有為藉由脈波狀微波加熱而形成導電圖型時之還原劑。還原劑可使用如甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、環己醇、萜品醇等之醇化合物、乙二醇、丙二醇、丙三醇等之多元醇、如甲酸、乙酸、草酸、琥珀酸等之羧酸、如丙酮、甲基乙酮、環己酮、苯甲酮、辛醛之羰基化合物、如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸苯酯之酯化合物、如己烷、辛烷、甲苯、萘、十氫萘之烴化合物。其中,就考慮還原劑之效率時,以乙二醇、丙二醇或丙三醇等之多元醇、如甲酸、乙酸、草酸之羧酸為宜。上述還原劑之配合量,相對於扁平狀金屬氧化物粒子而言,只要是其還原時之必要量即可,沒有特別的限制,通常由於兼具有作為含有下述黏著劑樹脂之組成物的溶劑之功能,相對於扁平狀金屬氧化物粒子100質量份而言配合20~200質量份。
此外,為了印刷以上述扁平狀金屬氧化物粒子為主成分之組成物時,一般而言使用黏著劑樹脂。可作為黏著劑樹脂使用的高分子化合物,可使用如聚乙烯基吡咯啶酮、
聚乙烯基己內酯之聚-N-乙烯基化合物、如聚乙二醇、聚丙二醇、聚THF之聚烷二醇化合物、聚胺基甲酸脂、纖維素化合物及其衍生物、環氧化合物、聚酯化合物、氯化聚烯烴、聚丙烯酸化合物之熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂。此等之黏著劑樹脂在效果程度上會有差異,惟皆具有作為還原劑之功能。其中,就考慮黏著劑效果時,以聚乙烯基吡咯啶酮、聚胺基甲酸酯化合物較佳,就考慮還原效果時,以聚乙二醇、聚丙二醇等之聚烷二醇較佳。而且,聚乙二醇、聚丙二醇等之聚烷二醇分類為多元醇,特別是具有作為還原劑之適合特性。
如上所述,為了印刷以扁平狀金屬氧化物粒子為主成分之導電圖型形成用組成物時,一般而言使用黏著劑樹脂,惟過多時,會有不易具有導電性的問題,而過少時,會導致粒子間連結的能力降低的問題。因此,相對於扁平狀金屬氧化物粒子100質量份而言,以1~50質量份較佳,以3~20質量份之使用量更佳。如上所述,黏著劑樹脂為具有作為還原劑之功能時,沒有兼用前述之黏著劑樹脂的還原劑不為本發明之導電性圖型形成用組成物之必須成分。而且,單獨的黏著劑樹脂之配合量過少時,由於作為還原劑之功能變得不充分,以併用滿足上述配合比例之範圍的兼用有黏著劑樹脂之溶劑的還原劑較佳。
於上述以扁平狀金屬氧化物粒子為主成分之導電圖型形成用組成物中,視印刷的方法而定,以調整組成物之黏度等為目的時,視其所需可使用習知的有機溶劑、水溶劑
等。
而且,於本實施形態所使用的導電圖型形成用組成物中,視其所需亦可存在有習知油墨之添加劑(消泡劑或表面調整劑、觸變劑等)。
藉由本實施形態時,由於使用被控制成脈波狀之微波,與使用連續波時相比時,可抑制使用能量。而且,由於溫度上昇是以脈波狀產生,例如基板24為薄膜基板時,與經過長時間藉由在超過150度的溫度下加熱而成連續波之加熱相比時,由於以間歇性在超過約120度加熱,故可使基板在沒有受到負擔下進行加熱。
第5圖係表示本實施形態之微波加熱裝置之另一例的構成加熱部16之導波管161的一例(TE10型式之空腔共振器)。於第5圖中,導波管161係包含偶數個(複數對)之導波管161-1、161-2、...所構成。各導波管161-i(i=1,2,...),在朝平行於微波之進行方向且垂直於微波之進行方向的方向鄰接配列。此處,至少包含一對互相鄰接配列的導波管161-(2n-1)、161-2n(惟n為自然數)之組。
此處,使用與「微波進行方向」之文意,惟其意沒有否定微波為駐波。駐波係藉由合成互相朝相反方向進行的進行波而產生者。
在各導波管161之微波的進行方向之一側上設置光圈部22,另一側上設置可動短路部20。各導波管161係自該光圈部22導入藉由微波產生部12所產生的微波。
本實施形態在此處之例,係將互相鄰接的導波管161內之微波的相位維持互相偏移90度的狀態。具體而言,於該例中例如為了於光圈部22與可動短路部20之間產生微波Mw之駐波時,使光圈部22與可動短路部20之前端部20a的距離L為L=(2n-1)λg/2(λg為微波Mw之導波管內的波長,n為自然數),或為了形成進行波時,使光圈部22與前端部20a之距離L設定為與上述條件不同的值,惟光圈部22與可動短路部20的位置設定為導波管161-(2n-1)(即第奇數個之導波管)與161-2n(第偶數個之導波管)僅互相偏移半個波長的狀態,第奇數個導波管161-(2n-1)與第偶數個之導波管161-2n的內部之微波相位維持互相偏移90度的狀態。藉此,互相鄰接的導波管161內之微波的相位維持互相偏移90度的狀態。
被加熱對象物係通過形成於各導波管161-i之被加熱對象物之供應‧退出用一對具有開口的被加熱對象物供應部18,以連續通過各導波管161-i(i=1,2,...)內的方式移動。該被加熱對象物供應部18,亦可為具備防止微波洩漏之機構者。
亦即,於第5圖所例示之例中,亦設置被加熱對象物供應部18,使基板24藉由形成有導體或半導體之膜或分散有導體或半導體之分散物的膜之面以維持與各導波管161-i中之微波的電力線方向大約平行的狀態、以未圖示
之基板保持、移動手段連續通過導波管16中。此處,連續通過係指基板24通過一個導波管161-i後,連續通過鄰接於該管且與該導波管161-i之微波的相位偏移90度之導波管161-(i+1)。第5圖之例係使基板24自圖之上方朝下方的方向(箭頭B方向)移動。
此外,本實施形態之第5圖之例,在互相鄰接的複數個導波管161內之微波的供應方向互相不同。換言之,第奇數個的導波管161-(2n-1)與第偶數個導波管161-2n,及光圈部22與可動短路部20之位置互相不同。第5圖之第奇數個導波管161-1中,光圈部22配置於圖式上左側,可動短路部20配置於右側,朝向圖式右側供應微波(A1)。此外,第偶數個導波管161-2中,光圈部22配置於圖式上右側,可動短路部20配置於左側,朝向圖式左側供應微波(A2)。
實施例1
使用DuPont-TORAY公司製聚醯亞胺薄膜;CAPTON(註冊商標)150EN(膜厚37.5μm)作為基板,在該基板表面上塗佈銀(Ag)糊料(DOTITE(註冊商標)FA-353N藤倉化成股份有限公司製、Ag含有量69質量%)。該銀糊料之塗佈係藉由篩網印刷,於上述基板上印刷2cm×2cm之正方形圖型而進行。在室溫下乾燥1日後,經印刷的圖型(銀糊料層)之厚度為6μm(3點之平均值)。
圖型之厚度的測定,係使用Mitsutoyo製數位微測定器測定圖型形成前後之厚度變化。
如上所述,將塗佈銀糊料形成銀糊料層之基板以CAPTON(註冊商標)膠帶貼附於石英玻璃(25mm×100mm×1mmt)上。將該物配置於第1圖所示之裝置內塗佈於聚醯亞胺薄膜之表面的銀糊料層如上所述與微波的電力線方向大約平行的方向、且滿足包含微波之電場最大點的第4(b)圖所示之條件的位置上。
所使用的微波之頻率為2.457GHz,輸出力為150W,脈波之周期為50kHz,負載比(duty ratio)(放射微波之時間ti相對於脈波週期之時間的比例ti/(ti+to))為20%。此時之電場的最大點(磁場之最小點),理論上為於自光圈部22偏移λg/4之位置(自磁場之最大點偏移-λg/4的位置),但設定基板24時,在基板中前進之微波的波長會縮短,且偏移共振位置。因此,在自光圈部22偏移λg/2之電場的最小點上配置微波檢測器,且將短路器之位置微調整於連接於微波檢測器之導波管內電壓計之電壓顯示極小值的位置上。
加熱前(加熱時間0秒)與加熱時間各為30、60、90、120秒時之銀糊料層的表面溫度,以放射溫度計(Japan Sensor股份有限公司之TMH91)所測定的結果如[表1]所示。
於加熱120秒時,銀糊料層之表面溫度上昇至約115℃。而且,微波加熱中不會產生火花且不會損壞基板,可在其表面上形成銀膜。銀膜之厚度為5μm,使用三菱化學MITSUBISHI CHEMICAL ANALYTECH製Loresta-GP(MCP-T610),測定所得的銀膜之體積電阻的結果為4.3×10-5Ω‧cm。
與實施例1相同地,將形成有銀糊料層之基板利用第1圖所示之裝置,在微波源控制部11中沒有進行脈波控制,放射連續波(Continuous Wave)作為微波。而且,此時基板亦如上所述,將塗佈有銀糊料之面配置於與微波之電力線方向大約平行的方向,並配置於包含微波之電場的最大點之位置上。
所使用的微波之頻率為2.457GHz,輸出力為90W,沒有以脈波方式連續供應。結果,於加熱開始後產生火花,基板受到破損。
使用DuPont-TORAY公司製聚醯亞胺薄膜;CAPTON(註冊商標)150EN(膜厚37.5μm)作為基板,在該基板表面上塗佈含有還原劑(乙二醇、5~15質量%)之氧化銅(40~60質量%)糊料(NovaCentrix公司Metalon ICI-020)。該氧化銅糊料之塗布係藉由篩網印刷法在上述基板上印刷2cm×2cm正方形圖型予以進行。在室溫下乾燥1日後,與實施例1相同地所測定的印刷圖型(氧化銅糊料層)之厚度為8μm(3點之平均值)。
所使用的微波之頻率為2.457GHz,輸出力為60W,脈波之周期為50kHz,負載比(放射微波之時間ti相對於脈波周期之時間的比例ti/(ti+to))為30%。此時之電場的最大點(磁場之最小點),理論上為於自光圈部22偏移λg/4之位置(自磁場之最大點偏移-λg/4的位置),惟設定基板24時,在基板中前進之微波的波長會縮短,並偏移共振位置。因此,在自光圈部22偏移λg/2之電場的最小點上配置微波檢測器,且將短路器之位置微調整於連接於微波檢測器之導波管內電壓計之電壓顯示極小值的位置上。
以放射溫度計測定加熱時間為90秒時氧化銅之表面溫度的結果,超過250℃,基板沒有受到破損,在其表面上形成銅膜。所得的銅膜之厚度為7μm,體積電阻為2.6×10-5Ω‧cm。
除使用在銀(Ag)糊料(DOTITE(註冊商標)FA-353N藤倉化成股份有限公司製)7g中添加人造石墨微粉末(昭和電工製UF-G10、平均粒徑4.5μm)0.14g與萜品醇0.4g且均勻地混合者取代銀(Ag)糊料(DOTITE(註冊商標)FA-353N藤倉化成股份有限公司製、Ag含有量69質量%)外,與實施例1相同的條件塗佈於基板上。與實施例1相同地藉由微波進行加熱的結果,在微波加熱中沒有產生火花,基板沒有受到破損,可在其表面上形成銀膜。所得的銀膜之厚度為14μm,體積電阻為8.9×10-5Ω‧cm。
除使用在銀(Ag)糊料(DOTITE(註冊商標)FA-353N藤倉化成股份有限公司製)7g中添加人造石墨微粉末(昭和電工製UF-G10、平均粒徑4.5μm)0.7g與萜品醇1.1g且均勻地混合者取代銀(Ag)糊料(DOTITE(註冊商標)FA-353N藤倉化成股份有限公司製、Ag含有量69質量%)外,與實施例1相同的條件塗佈於基板上。與實施例1相同地藉由微波進行加熱的結果,在微波加熱中沒有產生火花,基板沒有受到破損,可在其表面上形成銀膜。所得的銀膜之厚度為13μm,體積電阻為2.7×10-4Ω‧cm。
塗佈混合有含還原劑(乙二醇)之氧化銅糊料(NovaCentrix公司Metalon ICI-020)1g與銀糊料(NovaCentrix公司Metalon HPS-Series High Performance Silver Inks、含有銀=50~90質量%、二乙二醇單丁醚=2~15質量%)1g之糊料取代含還原劑(乙二醇)之氧化銅糊料(NovaCentrix公司Metalon ICI-020)。在室溫下乾燥1日後之膜厚為8μm。與實施例2相同地藉由微波進行加熱的結果,基板沒有受到破損,可在其表面上形成銅與銀之膜。所得的銅與銀之膜的厚度為7μm,體積電阻為1.8×10-5Ω‧cm。
除使用玻璃基板(Corning製、EAGLE XG)取代DuPont-TORAY公司製聚醯亞胺薄膜;CAPTON(註冊商標)150EN(膜厚37.5μm)作為基板,且使用在氧化銦錫奈米粒子(Sigma-Aldrich製、平均粒徑50nm)1g中添加乙二醇(和光純藥製)4g且均勻地混合者取代銀(Ag)糊料(DOTITE(註冊商標)FA-353N藤倉化成股份有限公司製、Ag含有量69質量%)外,與實施例1相同的條件塗佈於基板上。在50℃下乾燥1日後之膜厚為4μm。與實施例1相同地藉由微波進行加熱的結果,在微波加熱中沒有產生火花,基板沒有受到破損,可在其表面上形成氧化銦錫膜。所得的氧化銦錫膜之厚度為3μm,體積電阻為
8.3×10-2Ω‧cm。
除在基板上使用SHORAYAL(註冊商標昭和電工製耐熱薄膜)取代DuPont-TORAY公司製聚醯亞胺薄膜;CAPTON(註冊商標)150EN外,與實施例1相同地藉由微波進行加熱的結果,基板沒有受到破損,可在其表面上形成銀膜。所得的銀膜之厚度為5μm,體積電阻為3.9×10-5Ω‧cm。
除在基板上使用TEONEX(註冊商標)(Teijin-DuPont製聚對苯二甲酸乙二酯薄膜)取代DuPont-TORAY公司製聚醯亞胺薄膜;CAPTON(註冊商標)150EN外,與實施例1相同地藉由微波進行加熱的結果,基板沒有受到破損,可在其表面上形成銀膜。所得的銀膜之厚度為5μm,體積電阻為4.6×10-5Ω‧cm。
除在基板上使用TORAYLINA(註冊商標TORAY製聚硫化亞苯基薄膜)取代DuPont-TORAY公司製聚醯亞胺薄膜;CAPTON(註冊商標)150EN外,與實施例1相同地藉由微波進行加熱的結果,基板沒有受到破損,可在其表面上形成銀膜。所得的銀膜之厚度為5μm,體積電阻為
4.3×10-5Ω‧cm。
本實施形態之微波加熱裝置,係具備導波管;以電力線之方向與配置於前述導波管內之形成有含有導體、金屬氧化物、或半導體之圖型的平面狀基板之與前述圖型的形成面實質上平行的方向一致的方式供應微波之微波供應手段;與以脈波寬度控制前述微波供應手段,且對前述圖型之形成面供應脈波狀微波之控制手段。
此處,在平行於前述微波進行方向且垂直於微波進行方向之方向鄰接、並列複數個前述導波管,使互相鄰接的導波管內之微波的相位維持於互相偏移90度的狀態,且前述基板供應手段亦可使前述基板連續通過前述複數個導波管。
此外,前述鄰接的複數個導波管內之微波的供應方向可互相不同。
另外,前述圖型亦可以10nm至100μm之厚度形成於前述基板上。而且,前述圖型之厚度可為10nm至10μm。
此外,亦可具備使基板以通過導波管內的方式移動的功能,並能夠以輥對輥進行微波加熱。
而且,本實施形態亦具有下述之特徵。亦即,本實施形態之一形態為導電圖型形成方法,使用微波加熱裝置,將形成於平面狀基板表面之含有導體、金屬氧化物或半導體之油墨圖型加熱的步驟。
此處,前述油墨圖型亦可為含有碳與金屬作為導電材
料之油墨圖型。另外,前述油墨圖型可為含有金屬氧化物作為導電材料之油墨圖型。
Claims (9)
- 一種微波加熱裝置,其係具備導波管;以電力線之方向與配置於前述導波管內之形成有含有導體、金屬氧化物、或半導體之圖型的平面狀基板之與前述圖型的形成面實質上平行的方向一致的方式供應微波之微波供應手段;與以脈波寬度控制前述微波供應手段,且對前述圖型之形成面供應脈波狀微波之控制手段。
- 如請求項第1項之微波加熱裝置,其中在平行於微波進行方向且垂直於微波進行方向之方向鄰接、並排複數個前述導波管,使互相鄰接的導波管內之微波的相位維持於互相偏移90度的狀態,且基板供應手段係使前述基板連續通過複數個前述導波管。
- 如請求項第2項之微波加熱裝置,其中前述互相鄰接的導波管內之微波供應方向互不相同。
- 一種微波加熱裝置,其係如請求項第1項之微波加熱裝置,其中前述圖型係以10nm至100μm之厚度形成於前述基板上。
- 如請求項第4項之微波加熱裝置,其中前述圖型之厚度為10nm~10μm。
- 如請求項第1~5項中任一項之微波加熱裝置,其係具備使基板以通過導波管內的方式移動的功能,並能夠以輥對輥進行微波加熱。
- 一種導電圖型形成方法,其係具有使用如請求項第1~6項中任一項之微波加熱裝置,將形成於平面狀基板表面之含有導體、金屬氧化物或半導體之油墨圖型加熱的步驟。
- 如請求項第7項之導電圖型形成方法,其中前述油墨圖型係含有碳與金屬作為導電材料之油墨圖型。
- 如請求項第7項之導電圖型形成方法,其中前述油墨圖型係含有金屬氧化物作為導電材料之油墨圖型。
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