JP2009165973A - 液滴吐出ヘッド及びパターン形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液滴の乾燥と液滴吐出ヘッドの冷却を実現し、部品点数の低減を図ることができ
る液滴吐出ヘッド及びパターン形成装置を提供する。
【解決手段】液滴吐出ヘッド３０のノズルプレート３１をペルチェ素子ＰＴにて形成した
。そして、ノズルプレート３１は、吐出ヘッド３０側にペルチェ素子ＰＴの冷却部ＰＴａ
が、グリーンシート４Ｇ側にペルチェ素子ＰＴの発熱部ＰＴｂが向くように、吐出ヘッド
３０に取着する。キャビティ３２に収容された金属インクＦは、ノズルプレート３１が受
けるグリーンシート４Ｇからの放熱によって加熱されることはない。
【選択図】図４

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド及びパターン形成装置に関する。
従来、液滴吐出装置を使用して機能液を液滴として吐出させて基板上に線状のパターン
を形成することが知られている（例えば、特許文献１）。
一般に、液滴吐出装置は、ステージに載置した基板と、機能材料を含有した機能液を液
滴として基板に吐出する液滴吐出ヘッドと、基板（ステージ）と液滴吐出ヘッドを２次元
的に相対移動させる機構を備えている。そして、液滴吐出ヘッドから吐出させた液滴を基
板表面の任意の位置に配置させる。このとき、基板表面に順次配置される各液滴について
、その液滴の濡れ拡がる範囲が互いに重なるように液滴を順次配置することにより、基板
表面に隙間無く機能液で覆われた線状パターンを形成することができる。
ところで、高精細なパターンを短時間で形成するには、基板に着弾した液滴を短時間で
乾燥させ、次の液滴を着弾させることが好ましい。つまり、基板の温度を上げておき、着
弾した液滴の乾燥速度を上げることである。
しかしながら、液滴吐出ヘッドのノズル形成面と基板との間の距離が非常に狭い。その
結果、上記のように基板を加熱した状態で液滴を吐出して基板上にパターンを形成する際
に、液滴吐出ヘッドは、加熱された基板からの熱で加熱される。その結果、液滴吐出ヘッ
ドから吐出される機能液は加温され粘性が低下、ノズルプレートの熱膨張により、ノズル
ピッチの変動、液滴吐出ヘッド内部に付着した溶液の乾燥等して、吐出量が変動し精度の
高いパターン形成が望めない問題を含んでいた。
そこで、特許文献２では、液滴吐出ヘッド内部に付着した溶液の乾燥の乾燥を抑制する
ために、液滴吐出ヘッドをペルチェ素子にて冷却する技術が提案されている。
特開２００５−３４８３５号 公報 特開２００４−２２３９１４号 公報
しかしながら、特許文献２では、ペルチェ素子を液滴吐出ヘッドの側面に取着していた
。従って、液滴吐出ヘッドは、基板と相対向するノズルプレートを介して加熱された基板
からの熱が伝達され、ペルチェ素子による冷却では十分な効果が得られなかった。その結
果、機能液の粘性が低下する等、上記した種々の問題を依然含んでいた。
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、効率のよい液
滴吐出ヘッドの冷却を実現できる液滴吐出ヘッド及びパターン形成装置を提供することに
ある。
本発明の液滴吐出ヘッドは、機能材料を含む機能液の液滴を、液滴吐出ヘッド本体に設
けたノズルプレートに形成したノズルから、基板に向かって順次吐出させて、前記基板の
表面にパターンを形成する液滴吐出ヘッドであって、前記ノズルプレートを、ペルチェ素
子で形成した。
本発明の液滴吐出ヘッドによれば、ノズルプレートを介して伝達される熱を遮断でき機
能液を外部からの熱にて加熱されない。従って、外部の温度に左右されることなく吐出量
の変動を抑えることができる。ノズルプレート自体をペルチェ素子で形成したので、構造
も簡単にでき、しかも、プラテンギャップを小さくできる。
この液滴吐出ヘッドにおいて、前記ペルチェ素子よりなるノズルプレートは、冷却部を
前記液滴吐出ヘッド本体側に、発熱部を液前記基板側に向くように、前記液滴吐出ヘッド
本体に取着してもよい。
この液滴吐出ヘッドによれば、液滴吐出ヘッドに供給された機能液を冷却できるととも
に、基板を加熱できる。
この液滴吐出ヘッドにおいて、前記基板は、セラミック粒子と樹脂とから構成される低
温焼成用シートであり、前記機能液は、機能材料として金属粒子を分散させた金属インク
であってもよい。
この液滴吐出ヘッドによれば、金属粒子を分散させた金属インクを外部からの熱にて加
熱されない。従って、吐出量の変動がない。
本発明のパターン形成装置は、機能材料を含む機能液の液滴を、液滴吐出ヘッドにて基
板に向かって順次吐出させて、前記基板の表面にパターンを形成するパターン形成装置で
あって、前記基板を加熱する加熱手段と、前記液滴吐出ヘッドに設けられ液滴を吐出する
ノズルを有したペルチェ素子よりなるノズルプレートと、前記ペルチェ素子よりなるノズ
ルプレートに駆動電流を供給するペルチェ素子駆動回路と、前記ペルチェ素子よりなるノ
ズルプレートが、前記液滴吐出ヘッド側を冷却し前記基板側を発熱するように、前記ペル
チェ素子駆動回路を駆動制御する制御手段を備えた。
本発明のパターン形成装置によれば、ノズルプレートを介して伝達される熱を遮断でき
機能液を外部からの熱にて加熱されない。従って、外部の温度に左右されることなく吐出
量の変動を抑えることができ、精度の高いパターンを形成することができる。
このパターン形成装置において、前記基板は、回路素子を実装するとともにその実装し
た回路素子に対して電気的に接続された配線が形成される基板であり、前記液滴吐出ヘッ
ドは、前記液滴を吐出させて前記基板上に前記配線のパターンを形成するものであっても
よい。
このパターン形成装置によれば、基板に精度の高い配線パターンを形成することができ
る。
このパターン形成装置において、前記基板は、セラミック粒子と樹脂とから構成される
低温焼成用シートであり、前記機能液は、機能材料として金属粒子を分散させた金属イン
クであってもよい。
このパターン形成装置によれば、低温焼成用シートに精度の高い配線パターンを形成す
ることができる。
以下、本発明を、ＬＴＣＣ多層基板（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics
多層基板）に半導体チップを実装してなる回路モジュールであって、そのＬＴＣＣ多層基
板を構成する複数の低温焼成用シート（グリーンシート）に描画する配線パターンの形成
に具体化した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
まず、ＬＴＣＣ多層基板に半導体チップを実装してなる回路モジュールについて説明す
る。図１は、回路モジュール１の断面図を示し、回路モジュール１は、板状に形成された
ＬＴＣＣ多層基板２と、そのＬＴＣＣ多層基板２の上側に、ワイヤーボンディング接続さ
れた半導体チップ３とを有している。
ＬＴＣＣ多層基板２は、シート状に形成された複数の低温焼成基板４の積層体である。
各低温焼成基板４は、それぞれガラスセラミック系材料（例えば、ホウケイ酸アルカリ酸
化物などのガラス成分とアルミナなどのセラミック成分の混合物）の焼結体であって、そ
の厚みが数百μｍで形成されている。
そして、低温焼成基板４は、その焼結前のものを低温焼成用シートとしてのグリーンシ
ート４Ｇ（図２，４参照）という。グリーンシート４Ｇは、ガラスセラミック系材料の粉
末と分散媒をバインダ、整泡剤などとともに混合してスラリーを作成しこれを板状にした
後に乾燥した基板である。
各低温焼成基板４には、抵抗素子、容量素子、コイル素子などの各種の回路素子５と、
各回路素子５を電気的に接続する内部配線６と、スタックビア構造、サーマルビア構造を
呈する所定の孔径（例えば、２０μｍ）を有した複数のビアホール７と、該ビアホール７
に充填されたビア配線８と、がそれぞれ回路設計に基づいて適宜形成されている。
各低温焼成基板４上の各内部配線６は、それぞれ銀や銀合金などの金属微粒子の焼結体
であって、図２に示すパターン形成装置としての液滴吐出装置２０を利用した配線パター
ン形成方法によって形成される。
図２は、液滴吐出装置２０を説明する全体斜視図である。
図２において、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低温焼成基板４であるグリーンシート４Ｇを載置
する。ステージ２３に載置されるグリーンシート４Ｇは、裏面にキャリアフィルム４Ｆが
剥離可能に貼着されている。
キャリアフィルム４Ｆは、描画工程やその後の各種工程においてグリーンシート４Ｇ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４Ｇ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４Ｆ
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。
グリーンシート４Ｇは、ガラスセラミック粉末やバインダ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４Ｇの膜厚は、回路素子５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。このグリーンシート４Ｇは、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、分散媒でスラリー化したガラスセラミック組成物をキャリアフィル
ム４Ｆ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。
分散媒としては、例えば界面活性剤やシランカップリング剤等を用いることができ、ガ
ラスセラミック粉末を均一に分散させるものであれば良い。
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−Ｍ
ｇＯ−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−Ｂ
２Ｏ３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。
バインダは、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。
なお、バインダは、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（ＤＯ
Ｐ）、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。
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４Ｇ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４Ｇ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４ＧをＹ矢印方向及び反Ｙ矢
印方向に搬送する。
図２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、金属インクＦ（図４参照）を
貯留し、貯留する金属インクＦを液滴吐出ヘッド（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４参照）となってグリーンシート４Ｇに向かって吐出されるよ
うになっている。
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。
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。例えば水系溶媒のほか、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、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、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、炭化水素系化合物を挙げることができる。
グリーンシート４Ｇに着弾した金属インクＦ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４Ｇ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。
そして、グリーンシート４Ｇに着弾した金属インクＦ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は、グリー
ンシート４Ｇ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は、グリーンシート４Ｇに固定され重ね打ちされても、グリーン
シート４Ｇ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。
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２
９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。キャリッジ２９には、液滴吐出ヘッド本体としての液滴吐
出ヘッド３０が搭載されている。
図３は吐出ヘッド３０をグリーンシート４Ｇ側から見た下面図を示し、図４は吐出ヘッ
ド３０の要部断面図を示す。吐出ヘッド３０の下側には、ノズルプレート３１が備えられ
ている。
ノズルプレート３１は、その下面（ノズル形成面３１ａ）がグリーンシート４Ｇの上面
（吐出面４Ｇａ）と略平行に形成されている。ノズルプレート３１は、グリーンシート４
Ｇが吐出ヘッド３０の直下に位置するとき、ノズル形成面３１ａと吐出面４Ｇａ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。
また、ノズルプレート３１は、ペルチェ素子ＰＴにて形成されている。ノズルプレート
３１は、冷却部ＰＴａと発熱部ＰＴｂを備えたペルチェ素子ＰＴから構成されている。そ
して、吐出ヘッド３０側に冷却部ＰＴａが、グリーンシート４Ｇ側に発熱部ＰＴｂが向く
ように、ノズルプレート３１（ペルチェ素子ＰＴ）は、吐出ヘッド３０に取着されている
。
従って、ペルチェ素子ＰＴよりなるノズルプレート３１は、冷却部ＰＴａにて吐出ヘッ
ド３０を冷却する。また、ノズルプレート３１は、発熱部ＰＴｂからの発熱がグリーンシ
ート４Ｇ（吐出面４Ｇａ）に放熱される。
図３において、ノズル形成面３１ａには、Ｙ矢印方向に沿って配列された複数のノズル
Ｎからなる一対のノズル列ＮＬが形成されている。一対のノズル列ＮＬ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。なお、図３では、説明の都合上、
一列当りに１０個のノズルＮのみを記載している。
一対のノズル列ＮＬでは、Ｙ矢印方向から見て、一方のノズル列ＮＬの各ノズルＮが、
他方のノズル列ＮＬの各ノズルＮの間を補間する。すなわち、吐出ヘッド３０は、Ｙ矢印
方向に、１インチ当りに１８０個×２＝３６０個のノズルＮを有する（最大解像度が３６
０ｄｐｉである）。
図４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。
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３２が形成されてい
る。キャビティ３２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。このキャビティ３２に収容された金属インクＦは、ペ
ルチェ素子ＰＴよりなるノズルプレート３１が配置されるため、ペルチェ素子ＰＴの冷却
部ＰＴａにて冷却される。
キャビティ３２の上側には、上下方向に振動してキャビティ３２内の容積を拡大及び縮
小する振動板３３が貼り付けられている。振動板３３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３３
を上下方向に振動させる。上下方向に振動する振動板３３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４Ｇの吐出面４Ｇａに着弾する。
次に、上記のように構成した液滴吐出装置２０の電気的構成を図５に従って説明する。
図５において、制御手段としての制御装置５０は、ＣＰＵ５０Ａ、ＲＯＭ５０Ｂ、ＲＡ
Ｍ５０Ｃなどを有している。制御装置５０は、格納された各種データ及び各種制御プログ
ラムに従って、ステージ２３の搬送処理、キャリッジ２９の搬送処理、吐出ヘッド３０の
液滴吐出処理、ラバーヒータＨの加熱処理、ペルチェ素子ＰＴ（ノズルプレート３１）の
駆動処理などを実行する。
制御装置５０には、各種操作スイッチとディスプレイを有した入出力装置５１が接続さ
れている。入出力装置５１は、液滴吐出装置２０が実行する各種処理の処理状況を表示す
る。入出力装置５１は、内部配線６を形成するためのビットマップデータＢＤを生成し、
そのビットマップデータＢＤを制御装置５０に入力する。
ビットマップデータＢＤは、各ビットの値（０あるいは１）に応じて各圧電素子ＰＺの
オンあるいはオフを規定したデータである。ビットマップデータＢＤは、吐出ヘッド３０
（各ノズルＮ）の通過する描画平面（吐出面４Ｇａ）上の各位置に、配線用の液滴Ｆｂを
吐出するか否かを規定したデータである。すなわち、ビットマップデータＢＤは、吐出面
４Ｇａに規定された内部配線６の目標形成位置に配線用の液滴Ｆｂを吐出させるためのデ
ータである。
制御装置５０には、Ｘ軸モータ駆動回路５２が接続されている。制御装置５０は、駆動
制御信号をＸ軸モータ駆動回路５２に出力する。Ｘ軸モータ駆動回路５２は、制御装置５
０からの駆動制御信号に応答して、キャリッジ２９を移動させるためのＸ軸モータＭＸを
正転又は逆転させる。制御装置５０には、Ｙ軸モータ駆動回路５３が接続されている。制
御装置５０は、駆動制御信号をＹ軸モータ駆動回路５３に出力する。Ｙ軸モータ駆動回路
５３は、制御装置５０からの駆動制御信号に応答して、ステージ２３を移動させるための
Ｙ軸モータＭＹを正転又は逆転させる。
制御装置５０には、ヘッド駆動回路５４が接続されている。制御装置５０は、所定の吐
出周波数に同期させた吐出タイミング信号ＬＴをヘッド駆動回路５４に出力する。制御装
置５０は、各圧電素子ＰＺを駆動するための駆動電圧ＣＯＭを吐出周波数に同期させてヘ
ッド駆動回路５４に出力する。
制御装置５０は、ビットマップデータＢＤを利用して所定の周波数に同期したパターン
形成用制御信号ＳＩを生成し、パターン形成用制御信号ＳＩをヘッド駆動回路５４にシリ
アル転送する。ヘッド駆動回路５４は、制御装置５０からのパターン形成用制御信号ＳＩ
を各圧電素子ＰＺに対応させて順次シリアル／パラレル変換する。ヘッド駆動回路５４は
、制御装置５０からの吐出タイミング信号ＬＴを受けるたびに、シリアル／パラレル変換
したパターン形成用制御信号ＳＩをラッチし、パターン形成用制御信号ＳＩによって選択
される圧電素子ＰＺにそれぞれ駆動電圧ＣＯＭを供給する。
制御装置５０には、ラバーヒータ駆動回路５５が接続されている。制御装置５０は、駆
動制御信号をラバーヒータ駆動回路５５に出力する。ラバーヒータ駆動回路５５は、制御
装置５０からの駆動制御信号に応答して、ラバーヒータＨを駆動してステージ２３に載置
したグリーンシート４Ｇを予め定めた温度になるように加熱制御する。
本実施形態では、予め定めたグリーンシート４Ｇの温度（吐出面４Ｇａの温度）は、吐
出ヘッド３０から吐出される時の金属インクＦの温度以上かつ金属インクＦに含まれる液
体組成の沸点未満（液体組成中の最も沸点の低い温度未満）の温度となるように制御され
ている。つまり、グリーンシート４Ｇを吐出ヘッド３０から吐出される時の金属インクＦ
の温度以上に加熱して、吐出される時は吐出ヘッド３０で乾燥せず、着弾した液滴Ｆｂは
それ以上の温度で速やかに加熱し乾燥するとともに、グリーンシート４Ｇを液滴Ｆｂの沸
点未満に加熱して、着弾した液滴Ｆｂをグリーンシート４Ｇ上で突沸しないようにする。
制御装置５０には、ペルチェ素子駆動回路５６が接続されている。制御装置５０は、ペ
ルチェ素子駆動回路５６に対応する駆動制御信号をペルチェ素子駆動回路５６に出力する
。ペルチェ素子駆動回路５６は、制御装置５０からの駆動制御信号に応答して、ペルチェ
素子ＰＴ（ノズルプレート３１）に駆動電流を流し駆動制御する。
本実施形態では、吐出ヘッド３０が液滴Ｆｂを加熱されているグリーンシート４Ｇに吐
出しているとき、ペルチェ素子ＰＴを駆動制御するようになっている。
つまり、吐出ヘッド３０が液滴Ｆｂをグリーンシート４Ｇに吐出しているとき、吐出ヘ
ッド３０をペルチェ素子ＰＴよりなるノズルプレート３１にて冷却して、キャビティ３２
に収容された金属インクＦの温度上昇を抑えるようになっている。
次に、上記液滴吐出装置２０を利用したグリーンシート４Ｇの配線パターンの形成方法
について説明する。
図２に示すように、吐出面４Ｇａが上側になるようにグリーンシート４Ｇをステージ２
３に載置する。このとき、ステージ２３は、グリーンシート４Ｇをキャリッジ２９の反Ｙ
矢印方向に配置する。このグリーンシート４Ｇは、ビアホール７が形成され、そのビアホ
ール７にビア配線８がなされていて、その吐出面４Ｇａに内部配線６を形成するものとす
る。
この状態から、内部配線６を形成するためのビットマップデータＢＤが入出力装置５１
から制御装置５０に入力される。制御装置５０は、入出力装置５１からの内部配線６を形
成するためのビットマップデータＢＤを格納する。
次いで、制御装置５０は、吐出ヘッド３０がグリーンシート４Ｇの所定の直上位置をＸ
矢印方向に通過するように、Ｙ軸モータ駆動回路５３を介してＹ軸モータＭＹを駆動して
ステージ２３を搬送する。そして、制御装置５０は、Ｘ軸モータ駆動回路５２を介してＸ
軸モータＭＸを駆動して吐出ヘッド３０の走査（往動）を開始させる。このとき、制御装
置５０は、ラバーヒータ駆動回路５５を介してステージ２３に設けたラバーヒータＨを駆
動しステージ２３に載置されたグリーンシート４Ｇが所定の温度になるように加熱制御し
ている。
制御装置５０は、吐出ヘッド３０の走査（往動）を開始させると、ビットマップデータ
ＢＤに基づいて吐出制御信号ＳＩを生成して、吐出制御信号ＳＩと駆動電圧ＣＯＭをヘッ
ド駆動回路５４に出力する。すなわち、制御装置５０は、ヘッド駆動回路５４を介して各
圧電素子ＰＺを駆動制御し、内部配線６を形成するための着弾位置に吐出ヘッド３０が位
置するたびに、選択されたノズルＮから液滴Ｆｂを吐出させる。図４に示すように、吐出
される各液滴Ｆｂは、対応する内部配線６を形成するための着弾位置に順次着弾する。
吐出ヘッド３０をＸ矢印方向に往動させているとき、制御装置５０は、吐出ヘッド３０
のペルチェ素子ＰＴよりなるノズルプレート３１を駆動させる。従って、Ｘ矢印方向に往
動しながら液滴Ｆｂを吐出させているときの吐出ヘッド３０は、ペルチェ素子ＰＴよりな
るノズルプレート３１の冷却部ＰＴａによって冷却される。つまり、加熱されたグリーン
シート４Ｇからの放熱を、ノズルプレート３１は遮断する。従って、キャビティ３２に収
容された金属インクＦは、ノズルプレート３１が受ける加熱されたグリーンシート４Ｇか
らの放熱によって加熱されることはない。
一方、グリーンシート４Ｇに着弾した液滴Ｆｂは、ペルチェ素子ＰＴよりなるノズルプ
レート３１の発熱部ＰＴｂからの放熱によって加熱され乾燥が促進される。つまり、グリ
ーンシート４Ｇは、ラバーヒータＨとペルチェ素子ＰＴ（ノズルプレート３１）によって
加熱されているため、着弾した液滴Ｆｂは直ちに乾燥する。
制御装置５０は、吐出ヘッド３０が、グリーンシート４Ｇの端から端までの走査を完了
すると、すなわち、吐出ヘッド３０をＸ矢印方向に走査（往動）させて、１回目の液滴Ｆ
ｂの動作が完了すると、内部配線６を形成するためのグリーンシート４Ｇ上の新たな位置
に液滴Ｆｂを吐出させるべく、Ｙ軸モータ駆動回路５３を介してＹ軸モータＭＹを駆動し
てステージ２３をＹ方向に所定の量搬送させた後、吐出ヘッド３０を反Ｘ矢印方向に走査
（復動）させる。
吐出ヘッド３０の走査（復動）を開始させると、制御装置５０は、前記と同様にビット
マップデータＢＤに基づいてヘッド駆動回路５４を介して各圧電素子ＰＺを駆動制御し、
内部配線６を形成するための着弾位置に吐出ヘッド３０が位置するたびに、選択されたノ
ズルＮから液滴Ｆｂを吐出させる。
この吐出ヘッド３０を反Ｘ矢印方向に復動させているとき、制御装置５０は、吐出ヘッ
ド３０のペルチェ素子ＰＴよりなるノズルプレート３１を駆動させている。従って、反Ｘ
矢印方向に往動しながら液滴Ｆｂを吐出させているときも同様に、吐出ヘッド３０は、ペ
ルチェ素子ＰＴ（ノズルプレート３１）の冷却部ＰＴａによって冷却されるとともに、グ
リーンシート４Ｇに着弾した液滴Ｆｂは、ペルチェ素子ＰＴ（ノズルプレート３１）の発
熱部ＰＴｂから放熱によって加熱され乾燥が促進される。
以後、吐出ヘッド３０を、Ｘ矢印方向及び反Ｘ矢印方向に往復動させるとともに、ステ
ージ２３をＹ矢印方向に搬送させ、吐出ヘッド３０の往復動中に液滴Ｆｂをビットマップ
データＢＤに基づくタイミングで吐出させる動作を繰り返す。これによって、グリーンシ
ート４Ｇ上には、着弾した液滴Ｆｂによる内部配線６の配線パターンが描画される。
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、ステージ２３にラバーヒータＨを設け、ステージ２３に
載置したグリーンシート４Ｇを所定の温度に加熱した。従って、吐出ヘッド３０から吐出
されグリーンシート４Ｇに着弾された液滴Ｆｂは、速やかに乾燥される。
（２）上記実施形態によれば、ノズルプレート３１をペルチェ素子ＰＴにて形成した。
そして、吐出ヘッド３０側にペルチェ素子ＰＴの冷却部ＰＴａが、グリーンシート４Ｇ側
にペルチェ素子ＰＴの発熱部ＰＴｂが向くように、ノズルプレート３１（ペルチェ素子Ｐ
Ｔ）は、吐出ヘッド３０に取着した。そして、キャビティ３２に収容された金属インクＦ
が、ノズルプレート３１が受ける加熱されたグリーンシート４Ｇからの放熱によって加熱
されることはないようにした。従って、液滴吐出ヘッド３０から吐出される金属インクＦ
は加温され粘性が低下して吐出量が変動することがなく精度の高いパターンを描画するこ
とができる。
また、ノズルプレート３１自体をペルチェ素子ＰＴにて形成したので、部品点数を増加
させない。従って、構造も簡単にでき、しかも、プラテンギャップを短くすることができ
る。
（３）上記実施形態によれば、グリーンシート４Ｇ側にペルチェ素子ＰＴの発熱部ＰＴ
ｂが向くように、ノズルプレート３１（ペルチェ素子ＰＴ）は、吐出ヘッド３０に取着し
た。従って、グリーンシート４Ｇに着弾した液滴Ｆｂは、ペルチェ素子ＰＴよりなるノズ
ルプレート３１の発熱部ＰＴｂからの放熱によって加熱され乾燥が促進させることができ
る。
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、ラバーヒータＨでグリーンシート４Ｇを加熱したが、赤外線ヒー
タ等、その他加熱手段にて加熱してもよい。
・上記実施形態では、機能液を、金属インクＦとして具体化した。これに限らず、例え
ば、液晶材料を含有した機能液に具体化してもよい。つまり、パターンを形成するための
吐出させる機能液であればよい。
・上記実施形態では、基板を、グリーンシート４Ｇに具体化した。これに限らず、例え
は、基板を、ガラス基板、ポリイミド基板、ガラエポ基板などに具体化してもよい。
・上記実施形態では、液滴吐出手段を、圧電素子駆動方式の液滴吐出ヘッド３０に具体
化した。これに限らず、液滴吐出ヘッドを、抵抗加熱方式や静電駆動方式の吐出ヘッドに
具体化してもよい。
・上記実施形態では、液滴吐出手段を、圧電素子駆動方式の液滴吐出ヘッド３０に具体
化した。これに限らず、液滴吐出ヘッドを、抵抗加熱方式や静電駆動方式の吐出ヘッドに
具体化してもよい。
回路モジュールの側断面図。 液滴吐出装置の全体斜視図。 液滴吐出ヘッドの底面図。 液滴吐出ヘッドの要部側断面図。 液滴吐出装置の電気的構成を説明するための電気ブロック回路図。
符号の説明
４Ｇ…基板としてのグリーンシート、５…回路素子、２０…液滴吐出装置、３０…液滴
吐出ヘッド、３１…ノズルプレート、５０…制御装置、５６…ペルチェ素子駆動回路、Ｆ
…金属インク、Ｆｂ…液滴、Ｈ…ラバーヒータ、ＰＴ…ペルチェ素子、ＰＴａ…冷却部、
ＰＴｂ…発熱部。

Claims (6)

  1. 機能材料を含む機能液の液滴を、液滴吐出ヘッド本体に設けたノズルプレートに形成した
    ノズルから、基板に向かって順次吐出させて、前記基板の表面にパターンを形成する液滴
    吐出ヘッドであって、
    前記ノズルプレートを、ペルチェ素子で形成したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
  2. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
    前記ペルチェ素子よりなるノズルプレートは、冷却部を前記液滴吐出ヘッド本体側に、
    発熱部を液前記基板側に向くように、前記液滴吐出ヘッド本体に取着したことを特徴とす
    る液滴吐出ヘッド。
  3. 請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
    前記基板は、セラミック粒子と樹脂とから構成される低温焼成用シートであり、
    前記機能液は、機能材料として金属粒子を分散させた金属インクであることを特徴とす
    る液滴吐出ヘッド。
  4. 機能材料を含む機能液の液滴を、液滴吐出ヘッドにて基板に向かって順次吐出させて、前
    記基板の表面にパターンを形成するパターン形成装置であって、
    前記基板を加熱する加熱手段と、
    前記液滴吐出ヘッドに設けられ液滴を吐出するノズルを有したペルチェ素子よりなるノ
    ズルプレートと、
    前記ペルチェ素子よりなるノズルプレートに駆動電流を供給するペルチェ素子駆動回路
    と、
    前記ペルチェ素子よりなるノズルプレートが、前記液滴吐出ヘッド側を冷却し前記基板
    側を発熱するように、前記ペルチェ素子駆動回路を駆動制御する制御手段と
    を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
  5. 請求項４に記載のパターン形成装置において、
    前記基板は、回路素子を実装するとともにその実装した回路素子に対して電気的に接続
    された配線が形成される基板であり、
    前記液滴吐出ヘッドは、前記液滴を吐出させて前記基板上に前記配線のパターンを形成
    するものであることを特徴とするパターン形成装置。
  6. 請求項５に記載のパターン形成装置において、
    前記基板は、セラミック粒子と樹脂とから構成される低温焼成用シートであり、
    前記機能液は、機能材料として金属粒子を分散させた金属インクであることを特徴とす
    るパターン形成装置。
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