Vol.4 No.1 2011

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研究論文:レーザー援用インクジェット技術の開発(遠藤ほか)−6−Synthesiology Vol.4 No.1(2011)である。また、液滴径を大きくできれば現行のインクジェットヘッドを用いた吐出が可能となり、長期安定性、信頼性が得られ、液滴の運動エネルギーが増すために気流等の影響を受けにくくなり、飛翔した液滴が基板に着弾する精度の向上も期待される。さらに、着弾精度の向上によって、基板とノズル間の距離を広げることも可能となるため、大きな凹凸段差を持つ対象への適用も期待できる。以上のように、これまでの産業用インクジェット技術の技術課題の整理を行い、本質的な課題を抽出することにより、レーザー援用インクジェット技術の方向性、技術課題、到達目標の設定を行った。4 レーザー援用インクジェット技術の効果4.1 レーザー援用による配線の高アスペクト比化高アスペクト比をもち微細な配線の描画を目的として、レーザー援用の効果が配線幅に与える効果を、未表面処理のガラス基板上への描画によって調べた結果を図7に示す。液滴径25 µm、吐出周波数3 kHz、ステージ速度60 cm/minの条件で描画を行ったところ、レーザー援用インクジェット技術で描画した配線の寸法は、配線幅10 µm、配線厚11 µmとなり、レーザー援用なしの描画配線と比較して、配線幅が230 µmから10 µmと1/20倍以下へと減少、配線厚が0.8 µmから10 µmと12.5倍以上増加、アスペクト比は約250倍以上に増加し、極めて大きな改善の効果が確認された。次に、レーザー顕微鏡によって得られた3次元形状を図8に示す。レーザー援用によって描画された配線形状は、これまでのインクジェット印刷技術で報告されてきた配線とは大きく異なり、配線の両側面に淵ができるようなコーヒーステイン現象[9][11]や配線幅が一部膨らむようなバルジ現象[12]という配線の不均一な形状が見られず、均一な滑面であり“半円柱のような構造”となっていることがわかる。この結果から、レーザー援用インクジェット法によって、およそアスペクト比1という、従来法と比較して格段に高いアスペクト比をもつ配線を描画することが可能であること、および液滴直径以下の線幅の配線を未表面処理基板上に描画可能であることが確認できた。これまでの技術では、基板表面処理を行ったとしても、計算上では、接触角90 °の基板に配線幅10 µmの配線を描画した場合、一度の描画では配線厚が290 nm[6]程度が限界となる。したがって、導体の比抵抗を2.0 µΩ･cmと仮定すると、描画配線の1 cm当たりの抵抗値は、表面処理を行ってこれまでの技術で描画した配線では約70 Ω/cm程度であるが、表面処理を施していない基板を用いてレーザー援用をした配線の抵抗値は、実測値で約6 Ω/cmとなった。この結果から、10倍以上の配線抵抗の改善となった。このことは、配線幅10 µmの配線を描画する場合、これまでのインクジェット技術による配線描画では、レーザー援用インクジェット技術で描画した配線と同様の配線抵抗を得るには、単純計算で13回以上の重ね塗りが必要となることを意味しており、レーザー援用によってスループットが大幅に改善される可能性が示された。さらに、これまでは重ね塗りのために高い位置決め精度や着弾精度が要求されたが、レーザー援用法ではこれらの課題も解消される可能性が示された。4.2 配線の電気特性次に、ICチップの引き出し配線を具体的な対象として、レーザー援用インクジェット技術を表面実装技術として展開するために、描画配線の高周波伝送線路としての特性を検討した。配線の高周波伝送特性は、配線の断面形状やパターン精度に大きく影響を受けることから、中心導体と(a)(b)100 µm100 µm線幅 : 230 µm線厚 : 0.8 µm線幅 : 230 µm線厚 : 0.8 µm線幅 : 5~10 µm線厚 : 10 µm線幅 : 5~10 µm線厚 : 10 µm配線幅 (µm)配線厚 (µm)30025020015010050002468101210 µm0.8 µm配線幅 (µm)配線厚 (µm)30025020015010050002468101210 µm230 µm配線幅 (µm)配線厚 (µm)10 µm11 µm0051015202530354045502468101270.740.080.016.2µm40.00.0 µm0.0 µm図7 レーザー援用の効果が配線幅に与える影響 (a)レーザー援用なし (b) レーザー援用あり図8 レーザー援用インクジェット技術による描画配線の3次元形状と断面図

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