JP5558882B2

JP5558882B2 - Wiring forming material and coating apparatus

Info

Publication number: JP5558882B2
Application number: JP2010076857A
Authority: JP
Inventors: 淳木名瀬
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP2011210523A

Description

本発明は、配線形成用材料及び塗布装置に関する。 The present invention relates to a wiring forming material and a coating apparatus .

従来、基板上に配線を形成する場合には、配線形成用材料を用いて印刷やインクジェット塗布、ディスペンサ塗布などの方法により基板上に配線を描画し、その後、焼成することで、基板上に配線を形成する（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, when wiring is formed on a substrate, the wiring is drawn on the substrate by a method such as printing, ink jet coating, or dispenser coating using a wiring forming material, and then fired to wire on the substrate. (See, for example, Patent Document 1).

このとき用いる配線形成用材料としては、金や銀、銅などの金属材料を直径数十ｎｍ程度の小さな粒子（ナノ粒子と呼ばれる粒子）にして、その粒子の周囲を樹脂コーティングして液に混ぜた材料を用いる。この場合には、金属材料をナノ粒子にすることで、その融点以下でもある程度の導電性を確保することができる。また、金属材料をμｍオーダの粒子状にして高粘度液に混ぜた材料を用いることもある。 As the wiring forming material used at this time, metallic materials such as gold, silver, and copper are made into small particles (particles called nanoparticles) with a diameter of about several tens of nanometers, and the periphery of the particles is resin-coated and mixed with the liquid. Materials are used. In this case, by making the metal material into nanoparticles, a certain degree of conductivity can be ensured even below the melting point. Further, a material obtained by mixing a metal material with a high-viscosity liquid in the form of particles of the order of μm may be used.

特開２００９−２２４３８１号公報JP 2009-224381 A

しかしながら、前述のように金属材料をナノ粒子にして用いた場合、融点以下でもある程度の導電性を確保することは可能であるが、本来の金属結合レベルの導電性を得ることはできない。また、金属材料をμｍオーダの粒子状にして用いた場合には、粒子間の導通は単なる接触となるため、ナノ粒子を用いた場合以上に電気抵抗が大きくなってしまう。 However, when the metal material is used in the form of nanoparticles as described above, it is possible to ensure a certain level of conductivity even below the melting point, but it is not possible to obtain the original conductivity of the metal bond level. In addition, when the metal material is used in the form of particles of the order of μm, conduction between the particles is merely contact, so that the electric resistance becomes larger than when the nanoparticles are used.

また、ハンダなどの材料をμｍオーダで粒子化して塗布することも考えられるが、基板上に塗布された材料が融点以上になると、粒子同士が表面張力により引き合い結合してしまう。このため、ハンダなどの材料を線状に塗布しても、その材料の焼成後には、線が切れて所々ダマ状になってしまう。 In addition, it is conceivable to apply a material such as solder in the order of μm, but if the material applied on the substrate exceeds the melting point, the particles are attracted and bonded by surface tension. For this reason, even if a material such as solder is applied in a linear shape, after the material is baked, the wire is cut and becomes lumpy in some places.

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金属粒子の接合により形成される配線の電気抵抗を小さくすることができる配線形成用材料及び塗布装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a wiring forming material and a coating apparatus that can reduce the electrical resistance of wiring formed by joining metal particles. is there.

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、導電性微粒子において、コア材と、コア材を覆い、コア材より低い融点を有する金属材とを備えることである。 The first characteristic according to the embodiment of the present invention is that the conductive fine particles include a core material and a metal material that covers the core material and has a melting point lower than that of the core material.

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、導電性微粒子において、金属のコア材と、コア材を覆い、コア材の融点より高くその融点付近で硬化を開始する熱硬化性樹脂とを備えることである。 A second feature according to the embodiment of the present invention is that, in the conductive fine particles, a metal core material and a thermosetting resin that covers the core material and starts curing near the melting point higher than the melting point of the core material. It is to prepare.

本発明の実施の形態に係る第３の特徴は、配線形成用材料において、前述の第１又は第２の特徴に係る導電性微粒子を比重が１以上の液体中に混合したことである。 A third characteristic according to the embodiment of the present invention is that, in the wiring forming material, the conductive fine particles according to the first or second characteristic described above are mixed in a liquid having a specific gravity of 1 or more.

本発明の実施の形態に係る第４の特徴は、塗布装置において、前述の第１の特徴に係る導電性微粒子を含有する配線形成用材料を塗布対象物に向けて吐出する塗布ヘッドと、塗布対象物に塗布された配線形成用材料を加熱する加熱部と、配線形成用材料が含有する金属材の融点以上であってコア材の融点より低い温度で配線形成用材料を加熱するように加熱部を制御する制御部とを備えることである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a coating head for discharging a wiring forming material containing the conductive fine particles according to the first feature toward a coating target in a coating apparatus; A heating unit for heating the wiring forming material applied to the object, and heating so as to heat the wiring forming material at a temperature that is equal to or higher than the melting point of the metal material contained in the wiring forming material and lower than the melting point of the core material. A control unit for controlling the unit.

本発明の実施の形態に係る第５の特徴は、塗布装置において、前述の第２の特徴に係る導電性微粒子を含有する配線形成用材料を塗布対象物に向けて吐出する塗布ヘッドと、塗布対象物に塗布された配線形成用材料を加熱する加熱部と、配線形成用材料が含有するコア材の融点より高くその融点付近の温度で配線形成用材料を加熱するように加熱部を制御する制御部とを備えることである。 According to a fifth feature of the present invention, there is provided a coating head for discharging a wiring forming material containing the conductive fine particles according to the second feature to a coating target in a coating device, and coating. A heating unit that heats the wiring forming material applied to the object, and a heating unit that controls the heating unit to heat the wiring forming material at a temperature higher than the melting point of the core material contained in the wiring forming material and in the vicinity of the melting point. And a control unit.

本発明によれば、金属粒子の接合により形成される配線の電気抵抗を小さくすることができる。 According to the present invention, the electrical resistance of wiring formed by joining metal particles can be reduced.

本発明の第１の実施の形態に係る塗布装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the coating device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る導電性微粒子の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the electroconductive fine particles concerning the 1st Embodiment of this invention. 図２に示す導電性微粒子の金属接合を説明するための第１の断面図である。FIG. 3 is a first cross-sectional view for explaining metal bonding of conductive fine particles shown in FIG. 2. 第２の断面図である。It is 2nd sectional drawing. 図２に示す導電性微粒子の変形例１を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification 1 of the electroconductive fine particles shown in FIG. 図２に示す導電性微粒子の変形例２を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification 2 of the electroconductive fine particles shown in FIG. 図２に示す導電性微粒子の変形例３を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification 3 of the electroconductive fine particles shown in FIG. 図７に示す導電性微粒子の効果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the effect of the electroconductive fine particles shown in FIG. 本発明の第２の実施の形態に係る導電性微粒子の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the electroconductive fine particles concerning the 2nd Embodiment of this invention. 図９に示す導電性微粒子の金属接合を説明するための第１の断面図である。FIG. 10 is a first cross-sectional view for explaining metal bonding of the conductive fine particles shown in FIG. 9. 第２の断面図である。It is 2nd sectional drawing. 本発明の第３の実施の形態に係る導電性微粒子の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the electroconductive fine particles concerning the 3rd Embodiment of this invention. 図１２に示す導電性微粒子の金属接合を説明するための第１の断面図である。FIG. 13 is a first cross-sectional view for explaining metal bonding of conductive fine particles shown in FIG. 12.

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について図１ないし図８を参照して説明する。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る塗布装置１は、塗布対象物としての基板Ｋが載置されるステージ２と、そのステージ２を保持してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるステージ駆動部３と、ステージ２上の基板Ｋに向けて配線形成用材料を液滴として吐出する塗布ヘッド４と、その塗布ヘッド４に配線形成用材料を供給する供給部５と、基板Ｋ上に塗布された配線形成用材料を熱により乾燥させる加熱部６と、各部を制御する制御部７とを備えている。 As shown in FIG. 1, a coating apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention includes a stage 2 on which a substrate K as a coating target is placed, and holds the stage 2 in the X-axis direction and A stage drive unit 3 that moves in the Y-axis direction, a coating head 4 that discharges the wiring forming material as droplets toward the substrate K on the stage 2, and a supply unit that supplies the wiring forming material to the coating head 4 5, a heating unit 6 that dries the wiring forming material applied on the substrate K by heat, and a control unit 7 that controls each unit.

ステージ２は、樹脂基板などの基板Ｋが載置されるテーブルであり、ステージ駆動部３上に移動可能に設けられている。このステージ２の載置面には、基板Ｋが静電チャックや吸着チャックなどの機構（図示せず）により保持されるが、これに限るものではなく、例えば、自重により載置されるだけでもよい。 The stage 2 is a table on which a substrate K such as a resin substrate is placed, and is provided on the stage driving unit 3 so as to be movable. The substrate K is held on the mounting surface of the stage 2 by a mechanism (not shown) such as an electrostatic chuck or an adsorption chuck. However, the present invention is not limited to this. Good.

ステージ駆動部３は、Ｘ軸移動機構及びＹ軸移動機構（いずれも図示せず）を有しており、ステージ２をＸ軸方向及びＹ軸方向に案内して移動させる。このステージ駆動部３は制御部７に電気的に接続されており、その駆動が制御部７により制御される。Ｘ軸移動機構及びＹ軸移動機構としては、例えば、サーボモータを駆動源とする送りねじ式の機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ式の機構などが用いられる。 The stage drive unit 3 has an X-axis movement mechanism and a Y-axis movement mechanism (both not shown), and moves the stage 2 while guiding it in the X-axis direction and the Y-axis direction. The stage driving unit 3 is electrically connected to the control unit 7, and the driving thereof is controlled by the control unit 7. As the X-axis moving mechanism and the Y-axis moving mechanism, for example, a feed screw type mechanism using a servo motor as a drive source, a linear motor type mechanism using a linear motor as a drive source, or the like is used.

塗布ヘッド４は、液滴を吐出するための複数の吐出孔（オリフィス）を有しており、それらの吐出孔に対応する複数の圧電素子（いずれも図示せず）を内蔵している。この塗布ヘッド４は、制御部７に電気的に接続されており、制御部７による各圧電素子に対する駆動電圧の印加に応じて各吐出孔から液滴を吐出する。なお、塗布ヘッド４は、移動するステージ２上の基板Ｋに向けて配線形成用材料を吐出可能に門柱（コラム）などの支持部材（図示せず）により支持されている。 The coating head 4 has a plurality of ejection holes (orifices) for ejecting droplets, and incorporates a plurality of piezoelectric elements (all not shown) corresponding to these ejection holes. The coating head 4 is electrically connected to the control unit 7 and ejects droplets from the respective ejection holes in accordance with the application of a driving voltage to each piezoelectric element by the control unit 7. The coating head 4 is supported by a support member (not shown) such as a gate column (column) so that the wiring forming material can be discharged toward the substrate K on the moving stage 2.

供給部５は、配線形成用材料を貯留するタンク５ａと、そのタンク５ａ内の配線形成用材料を塗布ヘッド４に供給してタンク５ａに戻す循環を行うための配管５ｂ及び配管５ｃと、その循環を行う駆動源となるポンプ５ｄとを備えている。 The supply unit 5 includes a tank 5a for storing the wiring forming material, a pipe 5b and a pipe 5c for supplying the wiring forming material in the tank 5a to the coating head 4 and returning the tank to the tank 5a. And a pump 5d serving as a driving source for circulation.

タンク５ａは、塗布ヘッド４に供給する配線形成用材料を貯留する貯留部である。また、配管５ｂはタンク５ａと塗布ヘッド４とを接続し、タンク５ａから塗布ヘッド４内に配線形成用材料を供給するための供給流路である。配管５ｃは塗布ヘッド４とタンク５ａとを接続し、塗布ヘッド４内からタンク５ａに配線形成用材料を戻すための戻し流路である。これらの配管５ｂ及び配管５ｃとしては、例えばチューブやパイプなどが用いられる。ポンプ５ｄは配管５ｃの経路途中に設けられており、制御部７に電気的に接続されている。 The tank 5 a is a storage unit that stores the wiring forming material supplied to the coating head 4. The pipe 5 b is a supply flow path for connecting the tank 5 a and the coating head 4 and supplying a wiring forming material from the tank 5 a into the coating head 4. The pipe 5c is a return flow path for connecting the coating head 4 and the tank 5a and returning the wiring forming material from the coating head 4 to the tank 5a. As these piping 5b and piping 5c, a tube, a pipe, etc. are used, for example. The pump 5 d is provided in the middle of the route of the pipe 5 c and is electrically connected to the control unit 7.

ここで、配線形成用材料としては、図２示すような導電性微粒子１１Ａを、比重が１以上の液体（例えば、フッ素系溶剤）中に混合した配線形成用材料が用いられる。図２に示すように、導電性微粒子１１Ａは、核となるコア材１２と、そのコア材１２を覆う金属材１３とにより構成されている。この金属材１３は、コア材１２より融点が低い金属材料により形成されている。また、コア材１２は金属材１３の材料より比重が小さい材料により形成されている。例えば、金属材１３がハンダにより形成されている場合には、コア材１２はハンダよりも比重が小さい材料（例えば、チタンやアルミ、マグネシウムなど）により形成されている。なお、コア材１２としては、例えば、銅やガラス、樹脂材料などが用いられても良い。また、コア材１２の直径は、液中での導電性微粒子１１Ａの沈降を抑えるため、例えば１０μｍ以下であることが望ましい。 Here, as the wiring forming material, a wiring forming material in which conductive fine particles 11A as shown in FIG. 2 are mixed in a liquid having a specific gravity of 1 or more (for example, a fluorine-based solvent) is used. As shown in FIG. 2, the conductive fine particles 11 A are composed of a core material 12 serving as a nucleus and a metal material 13 covering the core material 12. The metal material 13 is formed of a metal material having a melting point lower than that of the core material 12. The core material 12 is formed of a material having a specific gravity smaller than that of the metal material 13. For example, when the metal material 13 is formed of solder, the core material 12 is formed of a material (for example, titanium, aluminum, magnesium, etc.) having a specific gravity smaller than that of the solder. In addition, as core material 12, copper, glass, a resin material, etc. may be used, for example. Further, the diameter of the core material 12 is desirably 10 μm or less, for example, in order to suppress sedimentation of the conductive fine particles 11A in the liquid.

図１に戻り、加熱部６は、ヒータなどを内蔵し、載置状態の基板Ｋに熱を供給するホットプレートである。この加熱部６は制御部７に電気的に接続されており、その駆動が制御部７により制御される。基板Ｋはロボットアームなどの搬送部（図示せず）によりステージ２上から加熱部６に搬送される。この加熱部６の加熱温度は、前述の導電性微粒子１１Ａを構成する金属材１３が溶融する融点以上であり、コア材１２が溶融する融点よりも低い温度である。なお、加熱方法としては、ヒータなどを用いる以外にも、塗布済の基板Ｋに対して高温の風を当てるようにしてもよく、また、高温に保たれた加熱室に塗布済の基板Ｋを入れて所定時間放置するようにしてもよい。 Returning to FIG. 1, the heating unit 6 is a hot plate that incorporates a heater or the like and supplies heat to the substrate K placed. The heating unit 6 is electrically connected to the control unit 7, and its driving is controlled by the control unit 7. The substrate K is transferred from the stage 2 to the heating unit 6 by a transfer unit (not shown) such as a robot arm. The heating temperature of the heating unit 6 is equal to or higher than the melting point at which the metal material 13 constituting the conductive fine particles 11A is melted, and is lower than the melting point at which the core material 12 is melted. In addition to using a heater or the like as a heating method, high-temperature air may be applied to the coated substrate K, and the coated substrate K is placed in a heating chamber kept at a high temperature. You may make it leave for a predetermined time.

制御部７は、各部を制御するマイクロコンピュータ、さらに、制御プログラムや各種データ（塗布条件や描画パターン）を記憶する記憶部、操作者からの入力操作を受け付ける操作部（いずれも図示せず）などを備えている。この制御部７は、ステージ駆動部３及び塗布ヘッド４を制御し、所定の描画パターンに基づいてステージ２上の基板Ｋに配線形成用材料を線状に塗布して、その基板Ｋ上に配線を描画する。また、制御部７は、供給部５のポンプ５ｄを制御し、配線形成用材料を循環させ、配線形成用材料が含有する導電性微粒子１１Ａの沈降を抑える。さらに、制御部７は、加熱部６を制御し、配線形成用材料が含有する金属材１３の融点以上であってコア材１２の融点より低い温度で基板Ｋを、すなわちその基板Ｋ上に塗布された配線形成用材料を加熱する。 The control unit 7 includes a microcomputer that controls each unit, a storage unit that stores a control program and various data (application conditions and drawing patterns), an operation unit that receives an input operation from an operator (none of which is shown), and the like. It has. The control unit 7 controls the stage driving unit 3 and the coating head 4 to apply a wiring forming material to the substrate K on the stage 2 in a linear manner based on a predetermined drawing pattern, and to perform wiring on the substrate K. Draw. In addition, the control unit 7 controls the pump 5d of the supply unit 5 to circulate the wiring forming material and suppress the sedimentation of the conductive fine particles 11A contained in the wiring forming material. Further, the control unit 7 controls the heating unit 6 to apply the substrate K at a temperature which is equal to or higher than the melting point of the metal material 13 contained in the wiring forming material and lower than the melting point of the core material 12, that is, on the substrate K. The formed wiring forming material is heated.

このような塗布装置１は、基板Ｋがステージ２上に載置されると、そのステージ２上の基板Ｋに対する塗布を開始する。まず、配線形成用材料が描画パターンに基づいて塗布ヘッド４によりステージ２上の基板Ｋに線状に塗布される。その配線形成用材料が乾燥するに従って、配線形成用材料が含有する複数の導電性微粒子１１Ａが液の表面張力により少しずつ移動して整列する。例えば、図３に示すように、各導電性微粒子１１Ａが整列する。このとき、隣り合う導電性微粒子１１Ａ同士は接触状態（点接触のような接触状態）となる。 Such a coating apparatus 1 starts coating the substrate K on the stage 2 when the substrate K is placed on the stage 2. First, a wiring forming material is applied linearly to the substrate K on the stage 2 by the application head 4 based on the drawing pattern. As the wiring forming material dries, the plurality of conductive fine particles 11A contained in the wiring forming material are moved and aligned little by little by the surface tension of the liquid. For example, as shown in FIG. 3, the conductive fine particles 11A are aligned. At this time, the adjacent conductive fine particles 11A are in contact with each other (contact state such as point contact).

その後、塗布装置１は、塗布済の基板Ｋをステージ２上から加熱部６に搬送し、その加熱部６により加熱する。このときの加熱温度は、金属材１３が溶融する融点以上であってコア材１２が溶融する融点よりも低い温度である。塗布済の基板Ｋが加熱部６により加熱されると、配線形成用材料が含有する溶剤の液が所定の温度以上で蒸発し、各導電性微粒子１１Ａの金属材１３が融点以上で溶融する。これにより、図４に示すように、隣り合う導電性微粒子１１Ａの各金属材１３が結合し、コア材１２間が金属材１３により接続される。このため、各金属材１３が結合して一体化した金属接合が実現されるので、金属結合レベルの導電性を得ることができる。 Thereafter, the coating apparatus 1 transports the coated substrate K from the stage 2 to the heating unit 6 and heats it by the heating unit 6. The heating temperature at this time is equal to or higher than the melting point at which the metal material 13 melts and lower than the melting point at which the core material 12 melts. When the coated substrate K is heated by the heating unit 6, the solvent liquid contained in the wiring forming material evaporates at a predetermined temperature or higher, and the metal material 13 of each conductive fine particle 11A melts at the melting point or higher. As a result, as shown in FIG. 4, the respective metal materials 13 of the adjacent conductive fine particles 11 A are coupled, and the core materials 12 are connected by the metal material 13. For this reason, since each metal material 13 couple | bonds and is integrated, metal joining is implement | achieved, Therefore The electroconductivity of a metal bond level can be obtained.

なお、加熱部６による加熱時、各金属材１３は液体となって高い流動性を有することになるため、表面張力により一箇所に集まろうとする。ところが、各コア材１２は溶融しておらず、固体のままであり、その場に留まっている。このため、これらのコア材１２を繋ぐような形で各金属材１３は連結することになる。このようにして、配線形状を維持したまま、各導電性微粒子１１Ａが金属結合をすることになる。したがって、各金属材１３が溶融した状態でも、コア材１２が溶融せずに固体の状態でその場に留まることによって、コア材１２間が金属材１３により接続されることになる。これにより、配線形状を維持しつつ充分な金属結合が得られるので、電気抵抗が小さい接合を実現することができる。 In addition, since each metal material 13 becomes a liquid at the time of the heating by the heating part 6 and has high fluidity, it tries to gather in one place with surface tension. However, each core material 12 is not melted but remains solid and remains in place. For this reason, each metal material 13 will be connected in the form which connects these core materials 12. FIG. In this way, each conductive fine particle 11A is metal-bonded while maintaining the wiring shape. Therefore, even when each metal material 13 is melted, the core material 12 is not melted and remains in a solid state, so that the core materials 12 are connected by the metal material 13. As a result, a sufficient metal bond can be obtained while maintaining the wiring shape, so that it is possible to realize a joint having a small electric resistance.

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、導電性微粒子１１Ａは、コア材１２と、そのコア材１２を覆いコア材１２より低い融点を有する金属材１３とにより構成されている。このため、金属材１３が溶融する融点以上であってコア材１２が溶融する融点よりも低い温度で各導電性微粒子１１Ａを加熱して接合する場合には、各導電性微粒子１１Ａのコア材１２は金属材１３が液状になっても移動せずにその場に留まり、各コア材１２を繋ぐような形で各金属材１３が連結することになる。これにより、コア材１２間が各金属材１３により接続され、各金属材１３が結合して一体化した金属結合が実現されるので、電気抵抗を小さくすることができる。 As described above, according to the first embodiment of the present invention, the conductive fine particles 11A are constituted by the core material 12 and the metal material 13 that covers the core material 12 and has a lower melting point than the core material 12. Has been. For this reason, when each conductive fine particle 11A is heated and joined at a temperature equal to or higher than the melting point at which the metal material 13 melts and lower than the melting point at which the core material 12 melts, the core material 12 of each conductive fine particle 11A. Even if the metal material 13 becomes liquid, the metal material 13 stays in place without moving, and the metal materials 13 are connected in such a manner as to connect the core materials 12. As a result, the core members 12 are connected to each other by the metal members 13, and the metal members 13 are combined and integrated to realize a metal bond, so that the electrical resistance can be reduced.

また、コア材１２は金属材１３よりも比重が小さい材料により形成されていることから、導電性微粒子１１Ａは溶剤などの液中で分散しやすくなるので、導電性微粒子１１Ａの沈降を抑止することができる。特に、金属材１３はハンダにより形成されており、コア材１２はハンダよりも比重が小さい材料により形成されていることから、濡れ性に優れたハンダを用いて確実な金属接合を実現しながらも、導電性微粒子１１Ａの沈降を抑止することができる。 In addition, since the core material 12 is formed of a material having a specific gravity smaller than that of the metal material 13, the conductive fine particles 11A are easily dispersed in a liquid such as a solvent, so that the sedimentation of the conductive fine particles 11A is suppressed. Can do. In particular, since the metal material 13 is formed of solder and the core material 12 is formed of a material having a specific gravity smaller than that of the solder, the metal material 13 can be reliably bonded with the use of solder having excellent wettability. The sedimentation of the conductive fine particles 11A can be suppressed.

ここで、導電性微粒子１１Ａの変形例１として導電性微粒子１１Ｂについて図５を参照して説明する。図５に示すように、導電性微粒子１１Ｂでは、コア材１２が、樹脂１２ａと、その樹脂１２ａを覆う金属材１２ｂとにより構成されている。これにより、導電性微粒子１１Ｂが軽くなり、溶剤などの液中で分散しやすくなるので、導電性微粒子１１Ｂの沈降を抑止することができる。 Here, the conductive fine particles 11B will be described as a first modification of the conductive fine particles 11A with reference to FIG. As shown in FIG. 5, in the conductive fine particles 11B, the core material 12 is composed of a resin 12a and a metal material 12b covering the resin 12a. As a result, the conductive fine particles 11B become lighter and can be easily dispersed in a liquid such as a solvent, so that sedimentation of the conductive fine particles 11B can be suppressed.

導電性微粒子１１Ａの変形例２として導電性微粒子１１Ｃについて図６を参照して説明する。図６に示すように、導電性微粒子１１Ｃでは、コア材１２が複数（図６では２つ）の空洞部１２ｃを有している。これにより、導電性微粒子１１Ｃが軽くなり、溶剤などの液中で分散しやすくなるので、導電性微粒子１１Ｃの沈降を抑止することができる。この空洞部１２ｃとしては、例えば、気泡状の空間や貫通孔などが挙げられる。ただし、製造工程において金属材１３の形成材料がコア材１２の空洞部１２ｃに入り込むことを防止する必要がある場合には、貫通孔よりも、密閉状態の空間である空洞部１２ｃを用いることが望ましい。また、コア材１２としては、例えば、空洞部１２ｃとして気泡を含むガラス材料が用いられる。この場合には、空洞部１２ｃを容易に形成することができる。なお、空洞部１２ｃの数は１つでも良く、その数は限定されない。 A conductive fine particle 11C will be described with reference to FIG. 6 as a second modification of the conductive fine particle 11A. As shown in FIG. 6, in the conductive fine particles 11C, the core material 12 has a plurality of (two in FIG. 6) hollow portions 12c. As a result, the conductive fine particles 11C become lighter and are easily dispersed in a liquid such as a solvent, so that sedimentation of the conductive fine particles 11C can be suppressed. Examples of the hollow portion 12c include a bubble-like space and a through hole. However, when it is necessary to prevent the forming material of the metal material 13 from entering the cavity 12c of the core material 12 in the manufacturing process, the cavity 12c that is a sealed space is used rather than the through hole. desirable. Moreover, as the core material 12, for example, a glass material containing bubbles is used as the hollow portion 12c. In this case, the cavity 12c can be easily formed. In addition, the number of the cavity parts 12c may be one, and the number is not limited.

導電性微粒子１１Ａの変形例３として導電性微粒子１１Ｄについて図７及び図８を参照して説明する。図７に示すように、導電性微粒子１１Ｄでは、コア材１２が円柱状に形成されている。すなわち、コア材１２の平面断面は長方形状であり、図８に示すように、隣接する導電性微粒子１１Ｄ同士の接触面積が、コア材１２の平面断面が円形状である導電性微粒子１１Ａに比べて大きくなる。これにより、線状の配線の連続性を向上させることができる。なお、導電性微粒子１１Ｄ同士の接触面積を良好に増大させるためには、円柱状のコア材１２は、その長さが直径に対して５倍以上であることが好ましい。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について図９ないし図１１を参照して説明する。 A conductive fine particle 11D will be described as a third modification of the conductive fine particle 11A with reference to FIG. 7 and FIG. As shown in FIG. 7, in the conductive fine particles 11D, the core material 12 is formed in a columnar shape. That is, the planar cross section of the core material 12 is rectangular, and as shown in FIG. 8, the contact area between adjacent conductive fine particles 11 D is larger than that of the conductive fine particles 11 A where the planar cross section of the core material 12 is circular. Become bigger. Thereby, the continuity of the linear wiring can be improved. In order to increase the contact area between the conductive fine particles 11D satisfactorily, the length of the cylindrical core material 12 is preferably 5 times or more the diameter.
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本発明の第２の実施の形態は基本的に第１の実施の形態と同様である。第２の実施の形態では、第１の実施の形態との相違点、すなわち導電性微粒子１１Ｅについて説明し、第１の実施の形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。 The second embodiment of the present invention is basically the same as the first embodiment. In the second embodiment, the difference from the first embodiment, that is, the conductive fine particles 11E will be described. The same parts as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will also be given. Omitted.

図９に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る導電性微粒子１１Ｅでは、金属材１３を覆う熱硬化性樹脂１４が設けられている。この熱硬化性樹脂１４は、金属材１３の融点より高くその融点付近で硬化を開始する特性を有している。この樹脂コーティングにより、液中での導電性微粒子１１Ｅの分散性を向上させることができる。また、熱硬化性樹脂１４は、最終的に、基板Ｋに対する接着剤として、あるいは配線の外周の形状を保護する保護膜として機能する。なお、金属材１３の融点より高くその融点付近とは、熱硬化性樹脂１４の硬化温度が金属材１３の融点より高く、熱硬化性樹脂１４が金属材１３の全体が完全に溶融する前に硬化する温度範囲である。 As shown in FIG. 9, in the conductive fine particles 11E according to the second embodiment of the present invention, a thermosetting resin 14 that covers the metal material 13 is provided. This thermosetting resin 14 has a characteristic that it is higher than the melting point of the metal material 13 and starts to be cured near the melting point. By this resin coating, the dispersibility of the conductive fine particles 11E in the liquid can be improved. The thermosetting resin 14 finally functions as an adhesive for the substrate K or as a protective film that protects the shape of the outer periphery of the wiring. Note that the higher melting point of the metal material 13 and the vicinity of the melting point means that the curing temperature of the thermosetting resin 14 is higher than the melting point of the metal material 13 and before the thermosetting resin 14 is completely melted. The temperature range for curing.

このような導電性微粒子１１Ｅを含有する配線形成用材料が塗布ヘッド４によりステージ２上の基板Ｋに線状に塗布される。その配線形成用材料が乾燥するに従って、配線形成用材料が含有する複数の導電性微粒子１１Ｅが液の表面張力により少しずつ移動して整列する。例えば、図１０に示すように、各導電性微粒子１１Ｅが整列する。このとき、隣り合う導電性微粒子１１Ｅ同士は接触状態（点接触のような接触状態）となる。 A wiring forming material containing such conductive fine particles 11E is applied linearly to the substrate K on the stage 2 by the coating head 4. As the wiring forming material dries, the plurality of conductive fine particles 11E contained in the wiring forming material are moved and aligned little by little by the surface tension of the liquid. For example, as shown in FIG. 10, the conductive fine particles 11E are aligned. At this time, the adjacent conductive fine particles 11E are in contact with each other (contact state such as point contact).

その後、塗布済の基板Ｋが加熱部６に搬送され、その加熱部６により加熱される。このときの加熱温度は、金属材１３が溶融する融点以上であってコア材１２が溶融する融点よりも低い温度である。この加熱により、配線形成用材料が含有する溶剤の液が所定の温度以上で蒸発し、熱硬化性樹脂１４は硬化前に液体の状態となる。このとき、熱硬化性樹脂１４における隣との接触箇所は薄くなり、さらに、その熱硬化性樹脂１４の内部にある金属材１３は融点以上で溶融する。その薄膜状態の接触箇所が破け、溶融した金属材１３がその箇所から漏れ出して隣の金属材１３と繋がる。その後、徐々に熱硬化性樹脂１４が硬化する。これにより、図１１に示すように、隣り合う導電性微粒子１１Ｅの各金属材１３が結合し、コア材１２間が金属材１３により接続される。このため、各金属材１３が一体化した金属接合が実現されるので、金属結合レベルの導電性を得ることができる。さらに、熱硬化性樹脂１４は基板Ｋに対する接着剤及び配線の外周形状を保護する保護膜となるので、配線形状が安定することになる。 Thereafter, the coated substrate K is transported to the heating unit 6 and heated by the heating unit 6. The heating temperature at this time is equal to or higher than the melting point at which the metal material 13 melts and lower than the melting point at which the core material 12 melts. By this heating, the solvent liquid contained in the wiring forming material evaporates at a predetermined temperature or higher, and the thermosetting resin 14 is in a liquid state before curing. At this time, the contact portion of the thermosetting resin 14 with the adjacent portion becomes thin, and the metal material 13 inside the thermosetting resin 14 melts at a melting point or higher. The contact portion in the thin film state is broken, and the molten metal material 13 leaks from the portion and is connected to the adjacent metal material 13. Thereafter, the thermosetting resin 14 is gradually cured. As a result, as shown in FIG. 11, the metal materials 13 of the adjacent conductive fine particles 11 E are coupled, and the core materials 12 are connected by the metal material 13. For this reason, since the metal joining which each metal material 13 integrated is implement | achieved, the electroconductivity of a metal bond level can be obtained. Furthermore, since the thermosetting resin 14 serves as a protective film for protecting the adhesive to the substrate K and the outer peripheral shape of the wiring, the wiring shape is stabilized.

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、金属材１３を覆う熱硬化性樹脂１４を設けることによって、各導電性微粒子１１Ｅが接合した配線における基板Ｋに対する接着性を向上させることが可能であり、さらに、配線の外周形状を保護することも可能となるので、配線形状を安定させることができる。
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について図１２及び図１３を参照して説明する。 As described above, according to the second embodiment of the present invention, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, by providing the thermosetting resin 14 that covers the metal material 13, it is possible to improve the adhesion of the wiring to which the conductive fine particles 11E are bonded to the substrate K, and to protect the outer peripheral shape of the wiring. This also makes it possible to stabilize the wiring shape.
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本発明の第３の実施の形態は基本的に第１の実施の形態と同様である。第３の実施の形態では、第１の実施の形態との相違点、すなわち導電性微粒子１１Ｆについて説明し、第１の実施の形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。 The third embodiment of the present invention is basically the same as the first embodiment. In the third embodiment, the difference from the first embodiment, that is, the conductive fine particles 11F will be described. The same parts as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will also be given. Omitted.

図１２に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る導電性微粒子１１Ｆは、金属のコア材２１と、そのコア材２１を覆う熱硬化性樹脂２２とにより構成されている。この熱硬化性樹脂２２は、コア材２１の融点より高くその融点付近で硬化を開始する特性を有している。この樹脂コーティングにより、液中での導電性微粒子１１Ｆの分散性を向上させることができる。また、熱硬化性樹脂２２は、最終的に、基板Ｋに対する接着剤として、あるいは配線の外周の形状を保護する保護膜として機能する。なお、コア材２１の融点より高くその融点付近とは、熱硬化性樹脂２２の硬化温度がコア材２１の融点より高く、熱硬化性樹脂２２がコア材２１の全体が完全に溶融する前に硬化する温度範囲である。 As shown in FIG. 12, the conductive fine particles 11 F according to the third embodiment of the present invention are configured by a metal core material 21 and a thermosetting resin 22 covering the core material 21. This thermosetting resin 22 has a characteristic of starting curing near the melting point higher than the melting point of the core material 21. By this resin coating, the dispersibility of the conductive fine particles 11F in the liquid can be improved. The thermosetting resin 22 finally functions as an adhesive for the substrate K or as a protective film that protects the shape of the outer periphery of the wiring. Note that the higher melting point of the core material 21 and the vicinity of the melting point means that the curing temperature of the thermosetting resin 22 is higher than the melting point of the core material 21 and before the entire thermosetting resin 22 is completely melted. The temperature range for curing.

このような導電性微粒子１１Ｆを含有する配線形成用材料が、他の実施の形態と同様、塗布ヘッド４によりステージ２上の基板Ｋに線状に塗布される。その後、塗布済の基板Ｋが加熱部６に搬送され、その加熱部６により加熱される。このときの加熱温度は、金属のコア材２１が溶融する融点より高くその融点付近の温度である。 The wiring forming material containing such conductive fine particles 11F is linearly applied to the substrate K on the stage 2 by the coating head 4 as in the other embodiments. Thereafter, the coated substrate K is transported to the heating unit 6 and heated by the heating unit 6. The heating temperature at this time is higher than the melting point at which the metal core material 21 melts and is in the vicinity of the melting point.

この加熱により、配線形成用材料が含有する溶剤の液が所定の温度以上で蒸発し、熱硬化性樹脂２２は硬化前に液体の状態となる。このとき、熱硬化性樹脂２２における隣との接触箇所は薄くなり、さらに、その熱硬化性樹脂２２の内部にあるコア材２１は融点以上で溶融する。その薄膜状態の接触箇所が破け、溶融したコア材２１がその箇所から漏れ出して隣のコア材２１と繋がる。その後、徐々に熱硬化性樹脂２２が硬化する。これにより、図１３に示すように、隣り合う導電性微粒子１１Ｆの各コア材２１が結合し、コア材２１が一体化される。この一体化したコア材２１による金属接合が実現されるので、金属結合レベルの導電性を得ることができる。さらに、熱硬化性樹脂２２は基板Ｋに対する接着剤及び配線の外周形状を保護する保護膜となるので、配線形状が安定することになる。 By this heating, the liquid of the solvent contained in the wiring forming material evaporates at a predetermined temperature or higher, and the thermosetting resin 22 is in a liquid state before being cured. At this time, the adjacent contact portion in the thermosetting resin 22 becomes thin, and the core material 21 inside the thermosetting resin 22 melts at a melting point or higher. The contact portion in the thin film state is broken, and the melted core material 21 leaks from the portion and is connected to the adjacent core material 21. Thereafter, the thermosetting resin 22 is gradually cured. Thereby, as shown in FIG. 13, the core materials 21 of the adjacent conductive fine particles 11 F are combined to integrate the core materials 21. Since metal bonding by the integrated core material 21 is realized, conductivity at the metal bonding level can be obtained. Furthermore, since the thermosetting resin 22 serves as a protective film that protects the adhesive to the substrate K and the outer peripheral shape of the wiring, the wiring shape is stabilized.

以上説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、導電性微粒子１１Ｆは、金属のコア材２１と、そのコア材２１の融点付近で硬化を開始する特性を有しコア材２１を覆う熱硬化性樹脂２２とにより構成されている。このため、コア材２１が溶融する融点より高くその融点付近の温度で各導電性微粒子１１Ｆを加熱して接合する場合には、各導電性微粒子１１Ｆのコア材２１は液体状になっても熱硬化性樹脂２２により移動せずにその場に留まり、各コア材２１が連結して一体化することになる。これにより、一体化したコア材２１による金属結合が実現されるので、配線の電気抵抗を小さくすることができる。 As described above, according to the third embodiment of the present invention, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, the conductive fine particles 11 F are configured by a metal core material 21 and a thermosetting resin 22 that has a characteristic of starting curing near the melting point of the core material 21 and covers the core material 21. For this reason, when each conductive fine particle 11F is heated and joined at a temperature higher than the melting point of the core material 21 and in the vicinity of the melting point, the core material 21 of each conductive fine particle 11F is heated even if it becomes liquid. The core material 21 is connected and integrated by staying in place without moving by the curable resin 22. Thereby, since the metal coupling | bonding by the integrated core material 21 is implement | achieved, the electrical resistance of wiring can be made small.

さらに、熱硬化性樹脂２２を設けることによって、各導電性微粒子１１Ｆが接合した配線における基板Ｋに対する接着性を向上させることが可能であり、さらに、配線の外周形状を保護することも可能となるので、配線形状を安定させることができる。 Furthermore, by providing the thermosetting resin 22, it is possible to improve the adhesion of the wiring to which the conductive fine particles 11F are bonded to the substrate K, and it is possible to protect the outer peripheral shape of the wiring. Therefore, the wiring shape can be stabilized.

なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、前述の実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。また、前述の実施の形態においては、各種の数値を挙げているが、それらの数値は例示であり、限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, some components may be deleted from all the components shown in the above-described embodiment. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably. Moreover, in the above-mentioned embodiment, although various numerical values are mentioned, those numerical values are illustrations and are not limited.

例えば、前述の実施の形態においては、基板Ｋを搭載したステージ２だけを描画パターンに合わせて移動させながら配線形成用材料を塗布しているが、これに限るものではなく、ステージ２を固定して、塗布ヘッド４だけを描画パターンに合わせて移動させながら配線形成用材料を塗布するようにしても良く、また、ステージ２及び塗布ヘッド４の両方を描画パターンに基づいて移動させながら配線形成用材料を塗布するようにしても良く、描画に関する駆動方法の制約はない。また、塗布ヘッド４も複数個設けるようにしても良く、その数は限定されない。 For example, in the above-described embodiment, the wiring forming material is applied while moving only the stage 2 on which the substrate K is mounted according to the drawing pattern. However, the present invention is not limited to this, and the stage 2 is fixed. Thus, the wiring forming material may be applied while moving only the coating head 4 in accordance with the drawing pattern, or for wiring formation while moving both the stage 2 and the coating head 4 based on the drawing pattern. A material may be applied, and there is no restriction on a driving method related to drawing. A plurality of coating heads 4 may be provided, and the number is not limited.

１塗布装置
４塗布ヘッド
６加熱部
７制御部
１１Ａ導電性微粒子
１１Ｂ導電性微粒子
１１Ｃ導電性微粒子
１１Ｄ導電性微粒子
１１Ｅ導電性微粒子
１１Ｆ導電性微粒子
１２コア材
１２ａ樹脂
１２ｂ金属材
１２ｃ空洞部
１３金属材
１４熱硬化性樹脂
２１コア材
２２熱硬化性樹脂
Ｋ基板（塗布対象物） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coating apparatus 4 Coating head 6 Heating part 7 Control part 11A Conductive fine particle 11B Conductive fine particle 11C Conductive fine particle 11D Conductive fine particle 11E Conductive fine particle 11F Conductive fine particle 12 Core material 12a Resin 12b Metal material 12c Cavity part 13 Metal material 14 Thermosetting resin 21 Core material 22 Thermosetting resin K Substrate (Coating object)

Claims

導電性微粒子を液体中に混合して成り、塗布対象物に塗布された後、前記液体が蒸発されて、前記導電性微粒子同士が接触状態とされる配線形成用材料であって、
前記導電性微粒子は、円柱状に形成されたコア材と、前記コア材を覆い、前記コア材より低い融点を有する金属材と、を備えることを特徴とする配線形成用材料。 Conductive fine particles mixed in a liquid, and after being applied to an application object, the liquid is evaporated, and the conductive fine particles are brought into contact with each other.
The conductive fine particles, and the core portion formed in a cylindrical shape, covering the core material, wire forming material characterized by comprising a metal material having a lower melting point than the core material.

導電性微粒子を液体中に混合して成り、塗布対象物に塗布された後、前記液体が蒸発されて、前記導電性微粒子同士が接触状態とされる配線形成用材料であって、
前記導電性微粒子は、コア材と、前記コア材を覆い、前記コア材より低い融点を有する金属材と、前記金属材を覆い、前記金属材の融点より高くその融点付近で硬化を開始する熱硬化性樹脂と、を備えることを特徴とする配線形成用材料。 Conductive fine particles mixed in a liquid, and after being applied to an application object, the liquid is evaporated, and the conductive fine particles are brought into contact with each other.
The conductive fine particles cover a core material, a metal material having a melting point lower than that of the core material, and a heat that covers the metal material and starts curing near the melting point higher than the melting point of the metal material. A wiring forming material comprising: a curable resin .

前記コア材は、空洞部を有していることを特徴とする請求項１または２記載の配線形成用材料。 The wiring material according to claim 1, wherein the core material has a hollow portion .

前記コア材は、前記金属材よりも比重が小さい材料により形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配線形成用材料。 The said core material is formed with the material whose specific gravity is smaller than the said metal material , The wiring formation material in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned .

請求項１〜４のいずれかに記載の配線形成用材料を塗布対象物に向けて吐出する塗布ヘッドと、
前記塗布対象物に塗布された前記配線形成用材料を加熱する加熱部と、
前記配線形成用材料が含有する金属材の融点以上であってコア材の融点より低い温度で前記配線形成用材料を加熱するように前記加熱部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする塗布装置。 An application head for discharging the wiring forming material according to any one of claims 1 to 4 toward an application object;
A heating unit for heating the wiring forming material applied to the application object;
A controller that controls the heating unit to heat the wiring forming material at a temperature that is equal to or higher than the melting point of the metal material contained in the wiring forming material and lower than the melting point of the core material;
A coating apparatus comprising: