전자 부품 제조 장치, 패턴 배선 시트, 전자 디바이스 시트및 시트

전자 부품 제조 장치, 패턴 배선 시트, 전자 디바이스 시트 및 시트{ELECTRONIC PARTS FABRICATION APPARATUS, WIRING PATTERN SHEET, ELECTRONIC DEVICE SHEET AND SHEET}

본 발명은 화상 형성 수단을 이용하여 전기적 기능 발현 재료를 기재 상에 부여하여 패턴을 형성함으로써 패턴 배선 시트, 또는 전자 디바이스 시트를 형성하는 장치 및 그 장치에 의해 형성되는 패턴 배선 시트, 또는 전자 디바이스 시트에 관한 것이다.

근래에 미세한 미립자/초미립자를 이용한 발광소자/매체 및 광 프로세싱 소자/매체 등의 각종 소자가 연구되고 있다(일본 특허 공개 공보 2000－126681호). 이와 같은 미립자를 소자에 응용하기 위해서는, 고체 기판 상에 미립자 함유 재료 막 또는 층을 퇴적함으로써 얻어지는 고밀도 집적이 중요하다. 이 미립자가 고밀도로 집적된 박막은, 구체적으로는 발광 소자(LED)(Alivisatos et al.), 광전 변환 소자(Greenham, NC, et al., Phys. Rev. B, 54, 17628 (1996)), 초고속 탐지기(Bhargava), 전계 발광·디스플레이 및 패널(Bhargava, Alivisatos et al.), 나노 구조 메모리 소자(Chen et al.), 나노 입자 배열로 이루어지는 다색 디바이 스(Dushkin et al.) 등에 대한 응용이 보고되어 있다.

한편, 배향성이 뛰어난 무기 화합물 박막의 형성 방법으로서 분자선 에피택시법(MBE), 클러스터 이온 빔법, 이온 빔 조사 진공 증착법, 화학 기상 성장법(CVD), 물리 기상 성장법(PVD), 액상 에피택시법(LPE) 등이 알려져 있다. 또 유기 화합물 박막의 형성 방법으로서 랑뮤어·블로젯법(LB법) 등이 알려져 있다. 일반적으로 양자 도트로 불리는 것은 상기한 MBE법 등의 진공 장치를 이용하여 고진공(高眞空) 중에서 승화시킨 원료 물질이 고체 기재 상에서 자기 조직적으로 도트를 형성하는 과정을 이용하여 제작할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 방법으로는 도트간의 거리 제어나 사이즈 분포 제어가 곤란하고, 원하는 구조로 제어하기 위해서는 많은 비용이 든다는 문제가 있다. 이에 이와 같은 문제를 해결할 수 있는 기술로서, 잉크젯 원리, 즉 액체 분사 헤드에 의해 미립자 함유 재료 막을 형성하는 것이 제안되어 있다. 예컨대, 상기 일본 특허 공개 공보 2000－126681호에는 나노 입자를 함유하는 에멀션을 고체 기판 상에 잉크젯 코팅하고, 발광 강도를 여기 광의 조사 시간 또는 조사량의 함수로서 증가 또는 증가 및 기억시킬 수 있는 기능을 지닌 초미립자(나노 입자)의 집합체로 이루어지는 박막을 고체 기판 상에 형성하는 방법이 제안되어 있다.

또, 동일한 원리를 이와 같은 기능성 소자 외에, 회로 기판 제작에 응용하고자 하는 연구도 이루어지고 있다. 예컨대, 종래부터 회로 기판 제조 방법으로서 다음과 같은 방법이 알려져 있다.

(1) 동박 붙인 적층 기판에 레지스트를 피복하고, 포토리소그래피법에 따라 회로 패턴의 노광, 노광되지 않은 레지스트의 용해 제거, 레지스트 제거부의 에칭에 의해 구리선(銅線) 패턴을 형성하는 방법.

(2) 세라믹스 기판 상에 스크린 인쇄에 의해 전도 페이스트를 원하는 회로 패턴으로 인쇄하고, 비산화(非酸化) 분위기 중에서 열처리하여 전도 페이스트 중의 금속 미립자를 소결하여 전도 패턴을 형성하는 방법.

(3) 절연 기판 상에 전도 금속을 증착하여 박막 전도층을 형성하고, 이 전도층 상에 레지스트를 피복하여 포토리소그래피법에 따라 회로 패턴의 노광, 노광되지 않은 레지스트의 용해 제거, 레지스트 제거부의 에칭에 의해 구리선 패턴을 형성하는 방법.

그러나, 이들 방법은 미세 패턴의 형성에는 적합하지 않다는 문제가 있기 때문에, 예컨대 일본 특허 공개 공보 2002－134878호에는 기판 상에 잉크젯 헤드를 이용하여 금속 페이스트로 직접 회로 패턴을 묘화하도록 함으로써 미세 패턴의 형성이 용이하고 또한 폐수 처리가 불필요하며, 생산 공정이 단순하여 설비 비용이나 생산 비용이 절감되는 배선 패턴의 형성 방법 및 회로 기판의 제조 방법이 제안되어 있다.

한편, 본 발명자도 앞서 잉크젯 원리를 이용하여 전자원 기판 제조를 실행하는 발명을 일본 특허 공개 공보 2001－319567호로서 제안하였다.

또, 일본 특허 공개 공보 2005－183801호에는 동일한 원리를 이용하여 기체 상에 전기 회로와 가시 정보를 형성하는 전기 회로 형성 장치도 제안되었다.

이와 같이 잉크젯 원리를 이용한 제안이 다양하게 이루어지고 있지만, 이와 같은 수단으로 각종 디바이스, 또는 패턴을 기판 제작하고자 하는 고안은 아직 새로워 보다 구체적인 방법에 대해서는 아직 미지의 부분이 많아 모색 상태에 있는 것이 실정이며, 아직도 검토해야 할 과제가 많이 있다.

본 발명은 상술한 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 간단한 원리, 구조에 의해 패턴 배선 기재 또는 전자 디바이스 기재를 제조하기 위한 신규 전자 부품 제조 장치, 패턴 배선 시트, 전자 디바이스 시트, 및 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재 상에, 잉크젯 원리의 분사 헤드에 의해 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사 부여하여 상기 기재 상에 상기 액체 중의 고형분을 잔류시킴으로써 도트에 의한 패턴을 형성하여 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성하는 전자 부품 제조 장치에 있어서, 상기 분사 헤드는 전기 기계 변환 소자의 기계적 변위에 의한 작용력으로 상기 액체를 분사시키는 분사 헤드이며, 비상 시의 액체는 상기 기재 면에 부착하기 직전에 둥근 방울형, 또는 비상 방향으로 연장된 기둥형이되 그 직경의 3배 이내 길이의 기둥형으로, 비상 액체의 후방에 복수개의 미소한 방울을 동반하지 않는 형상을 나타내며, 이 형상은 별도의 분사 헤드로 상기 전기적 기능 발현 재료 함유 액체 또는 그것과 동등한 유체 물성을 지닌 액체를 사용하여 그 비상 형상을 관찰하면서 상기 별도의 분사 헤드의 전기 기계 변환 소자로의 구동 신호를 조정하여 얻어지는 형상이며, 상기 구동 신호의 조정 결과에 근거한 구동 신호를 상기 분사 헤드의 전기 기계 변환 소자에 입력함으로써, 상기 전기적 기능 발현 재료 함유 액 체를 분사 부여하도록 하였다.

또한, 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재 상에, 잉크젯 원리의 분사 헤드에 의해 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사 부여하여 상기 기재 상에 상기 액체 중의 고형분을 잔류시킴으로써 도트에 의한 패턴을 형성하여 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성하는 전자 부품 제조 장치에 있어서, 상기 분사 헤드는 상기 액체 중에 마련된 발열체의 발열에 의해 순간적으로 발생시킨 기포의 성장 작용력으로 상기 액체를 분사시키는 분사 헤드이며, 비상 시의 액체는 비상 방향으로 연장된 기다란 기둥형이되 그 직경의 5배 이상 길이의 기둥 형상을 나타내며, 이 형상은 별도의 분사 헤드로 상기 전기적 기능 발현 재료 함유 액체 또는 그것과 동등한 유체 물성을 지닌 액체를 사용하여 그 비상 형상을 관찰하면서 상기 별도의 분사 헤드의 발열체로의 구동 신호를 조정하여 얻어지는 형상이며, 상기 구동 신호의 조정 결과에 근거한 구동 신호를 상기 분사 헤드의 발열체에 입력함으로써, 상기 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사 부여하도록 하였다.

또한, 상기 분사 헤드를 복수개 구비하고, 상이한 종류의 상기 액체를 분사하여, 상기 상이한 종류의 상기 액체에 의한 상기 패턴을 적층하여 상기 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성하도록 하였다.

또한, 상기 기재는 기재 유지 수단에 유지되고, 상기 복수개의 분사 헤드는 왕복대에 탑재되어 상기 기재에 대향하여 이동하면서 상기 용액을 분사하는 동시에, 먼저 분사 형성한 패턴이 건조된 후, 다음의 상이한 용액을 분사하여 상기 적층 패턴을 형성하도록 하였다.

또한, 상기 기재는 기재 이송 수단에 의해 이송되고, 상기 복수개의 분사 헤드는 왕복대에 탑재되어 상기 기재에 대향하여 이동하면서 상기 용액을 분사하는 동시에, 앞 패턴을 형성한 후에 다음의 패턴을 적층 형성할 때에, 상기 기재는 상기 기재 이송 수단에 의해 앞 분사를 개시한 위치로 복귀한 후, 다음의 상이한 용액을 분사하여 상기 적층 패턴을 형성하도록 하였다.

또한, 상기 기재는 기재 이송 수단에 의해 이송되고, 한 면에 상기 패턴을 형성한 후, 상기 이송 수단에 의해 상기 기재를 반전시켜 다른 면에도 패턴을 형성하도록 하였다.

또한, 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재 상에 전기적 기능 발현 재료 함유 액체의 도트 패턴을 형성하고, 이 액체 중의 고형분을 잔류시켜 이루어지는 시트로 하였다.

또한, 상기 시트는 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재의 섬유의 요철을 제거하는 코트재를 마련한 면에 전기적 기능 발현 재료 함유 액체의 도트 패턴을 형성하고, 이 액체 중의 고형분을 잔류시켜 이루어지는 패턴 배선 시트로 하였다.

또한, 상기 도트 패턴을 복수개 나열하여 띠형 패턴으로 하고, 이 띠형 패턴은 직교하는 2방향으로 배열된 도트의 조합에 의한 띠형의 패턴이며, 상기 패턴의 상기 2방향으로 만곡되는 영역의 외측 영역을 곡선 형상으로 하였다.

또한, 상기 시트는 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재 상에 전기적 기능 발현 재료 함유 액체의 도트 패턴을 형성하고, 이 액체 중의 고형분을 잔류시켜 이루어지는 전자 디바이스 시트로 하였다.

또한, 상기 시트는 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재의 섬유의 요철을 제거하는 코트재를 마련한 면에 전기적 기능 발현 재료 함유 액체의 도트 패턴을 형성하고, 상기 액체 중의 고형분을 잔류시켜 이루어지는 전자 디바이스 시트로 하였다.

또한, 상기 도트 패턴을 복수개 나열하여 띠형 패턴으로 하고, 상기 띠형 패턴은 직교하는 2방향으로 배열된 도트의 조합에 의한 띠형의 패턴이며, 상기 패턴의 상기 2방향으로 만곡되는 영역의 외측 영역을 곡선 형상으로 하였다.

또한, 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재의 앞뒷면에 전기적 기능 발현 재료 함유 액체의 도트 패턴을 형성하고, 상기 액체 중의 고형분을 잔류시켜 형성되는 배선 패턴 또는 전자 디바이스 또는 그 양쪽 모두를 형성한 시트로 하였다.

본 발명에 의하면, 종래의 반도체 제조 프로세스와 같은 고가이고 또한 복잡한 공법에 의하지 않고, 간단한 원리, 구조에 의한 신규의 종이 또는 종이를 베이스로 한 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성할 수 있는 신규 전자 부품 제조 장치를 실현할 수 있다.

구체적으로는, 청구항 1의 발명에 의하면, 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재 상에, 잉크젯 원리의 분사 헤드에 의해 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사 부여하여 상기 기재 상에 상기 액체 중의 고형분을 잔류시킴으로써 도트에 의한 패턴을 형성하여 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성하는 전자 부품 제조 장치에 있어서, 상기 분사 헤드는 전기 기계 변환 소자의 기계적 변위에 의한 작용력 으로 상기 액체를 분사시키는 분사 헤드이며, 비상 시의 액체는 상기 기재면에 부착하기 직전에 둥근 방울형, 또는 비상 방향으로 연장된 기둥형이되 그 직경의 3배 이내 길이의 기둥형으로, 비상 액체의 후방에 복수개의 미소한 방울을 동반하지 않는 형상을 나타내며, 이 형상은 별도의 분사 헤드로 상기 전기적 기능 발현 재료 함유 액체 또는 그것과 동등한 유체 물성을 지닌 액체를 사용하여 그 비상 형상을 관찰하면서 상기 별도의 분사 헤드의 전기 기계 변환 소자로의 구동 신호를 조정하여 얻어지는 형상이며, 상기 구동 신호의 조정 결과에 근거한 구동 신호를 상기 분사 헤드의 전기 기계 변환 소자에 입력함으로써, 상기 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사 부여하도록 하였으므로, 종래의 반도체 제조 프로세스와 같이 고가이고 복잡한 공법에 의하지 않고, 간단한 원리, 구조에 의한 신규의 종이 또는 종이를 베이스로 한 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성할 수 있는 신규 전자 부품 제조 장치를 실현할 수 있다.

청구항 2의 발명에 의하면, 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재 상에, 잉크젯 원리의 분사 헤드에 의해 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사 부여하여 상기 기재 상에 상기 액체 중의 고형분을 잔류시킴으로써 도트에 의한 패턴을 형성하여 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성하는 전자 부품 제조 장치에 있어서, 상기 분사 헤드는 상기 액체 중에 마련된 발열체의 발열에 의해 순간적으로 발생시킨 기포의 성장 작용력으로 상기 액체를 분사시키는 분사 헤드이며, 비상 시의 액체는 비상 방향으로 연장된 기다란 기둥형이되 그 직경의 5배 이상 길이의 기둥 형상을 나타내며, 이 형상은 별도의 분사 헤드로 상기 전기적 기능 발현 재료 함유 액체 또는 그것과 동등한 유체 물성을 지닌 액체를 사용하여 그 비상 형상을 관찰하면서 상기 별도의 분사 헤드의 발열체로의 구동 신호를 조정하여 얻어지는 형상이며, 상기 구동 신호의 조정 결과에 근거한 구동 신호를 상기 분사 헤드의 발열체에 입력함으로써, 상기 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사 부여하도록 하였으므로, 종래의 반도체 제조 프로세스와 같이 고가이고 복잡한 공법에 의하지 않고, 간단한 원리, 구조에 의한 신규의 종이 또는 종이를 베이스로 한 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성할 수 있는 신규 전자 부품 제조 장치를 실현할 수 있다.

청구항 3의 발명에 의하면, 이와 같은 전자 부품 제조 장치에 있어서, 상기 분사 헤드를 복수개 구비하고, 상이한 종류의 상기 액체를 분사하여 상이한 종류의 상기 액체에 의한 상기 패턴을 적층하여 상기 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성하도록 하였으므로, 상기 효과 외에도 구조가 보다 복잡한 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성할 수 있게 된다.

청구항 4의 발명에 의하면, 이와 같은 전자 부품 제조 장치에 있어서, 상기 기재는 기재 유지 수단에 유지되고, 상기 복수개의 분사 헤드는 왕복대에 탑재되어 상기 기재에 대향하여 이동하면서 상기 용액을 분사하는 동시에, 먼저 분사 형성한 패턴이 건조된 후, 다음의 상이한 용액을 분사하여 상기 적층 패턴을 형성하도록 하였으므로, 상기 효과 외에도 패턴 변형이 없는 고정밀도이고 또한 신뢰성 높은 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성할 수 있게 된다.

청구항 5의 발명에 의하면, 이와 같은 전자 부품 제조 장치에 있어서, 상기 기재는 기재 이송 수단에 의해 이송되고, 상기 복수개의 분사 헤드는 왕복대에 탑 재되어 상기 기재에 대향하여 이동하면서 상기 용액을 분사하는 동시에, 앞 패턴을 형성한 후에 다음의 패턴을 적층 형성할 때에, 상기 기재는 상기 기재 이송 수단에 의해 앞 분사를 개시한 위치로 복귀한 후, 다음의 상이한 용액을 분사하여 상기 적층 패턴을 형성하도록 하였으므로, 상기 효과 외에도 패턴 변형이 없는 고정밀도이고 신뢰성 높으며 또한 복잡한 구성의 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성할 수 있게 된다.

청구항 6의 발명에 의하면, 이와 같은 전자 부품 제조 장치에 있어서, 상기 기재는 기재 이송 수단에 의해 이송되고, 한 면에 상기 패턴을 형성한 후, 상기 이송 수단에 의해 상기 기재를 반전시켜 다른 면에도 패턴을 형성하도록 하였으므로, 상기 효과 외에도, 보다 고기능의 패턴 배선 또는 전자 디바이스, 또는 소형화한 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성할 수 있게 된다.

청구항 7의 발명에 의하면, 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재 상에 전기적 기능 발현 재료 함유 액체의 도트 패턴을 형성하고, 상기 액체 중의 고형분을 잔류시켜 이루어지는 시트로 하였으므로, 종래의 반도체 제조 프로세스와 같이 고가이고 복잡한 공법에 의하지 않고, 간단한 원리, 구조에 의한 신규의 종이 또는 종이를 베이스로 한 시트를 실현할 수 있다.

청구항 8의 발명에 의하면, 상기 시트는 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재의 섬유의 요철을 제거하는 코트재를 마련한 면에 전기적 기능 발현 재료 함유 액체의 도트 패턴을 형성하고, 이 액체 중의 고형분을 잔류시켜 이루어지는 패턴 배선 시트로 하였으므로, 종래의 반도체 제조 프로세스와 같이 고가이고 복잡한 공법 에 의하지 않고, 간단한 원리, 구조에 의한 신규의 종이 또는 종이를 베이스로 한 극도로 고정밀도이고 또한 신뢰성 높은 패턴 배선 시트로 할 수 있다.

청구항 9의 발명에 의하면, 이와 같은 패턴 배선 시트에 있어서, 상기 도트 패턴을 복수개 나열하여 띠형 패턴으로 하고, 상기 띠형 패턴은 직교하는 2방향으로 배열된 도트의 조합에 의한 띠형의 패턴이며, 상기 패턴의 상기 2방향으로 만곡되는 영역의 외측 영역을 곡선 형상으로 하였으므로, 신뢰성 높은 패턴 배선 시트로 할 수 있다.

청구항 10의 발명에 의하면, 상기 시트는 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재 상에 전기적 기능 발현 재료 함유 액체의 도트 패턴을 형성하고, 상기 액체 중의 고형분을 잔류시켜 이루어지는 전자 디바이스 시트로 하였으므로, 종래의 반도체 제조 프로세스와 같이 고가이고 복잡한 공법에 의하지 않고, 간단한 원리, 구조에 의한 신규의 종이 또는 종이를 베이스로 한 전자 디바이스 시트를 실현할 수 있다.

청구항 11의 발명에 의하면, 상기 시트는 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재의 섬유의 요철을 제거하는 코트재를 마련한 면에 전기적 기능 발현 재료 함유 액체의 도트 패턴을 형성하고, 상기 액체 중의 고형분을 잔류시켜 이루어지는 전자 디바이스 시트로 하였으므로, 종래의 반도체 제조 프로세스와 같이 고가이고 복잡한 공법에 의하지 않고, 간단한 원리, 구조에 의한 신규 종이 또는 종이를 베이스로 한 극도로 고정밀도이고 또한 신뢰성 높은 전자 디바이스 시트로 할 수 있다.

청구항 12의 발명에 의하면, 이와 같은 전자 디바이스 시트에 있어서, 상기 도트 패턴을 복수개 나열하여 띠형 패턴으로 하고, 상기 띠형 패턴은 직교하는 2방향으로 배열된 도트의 조합에 의한 띠형의 패턴이며, 상기 패턴의 상기 2방향으로 만곡되는 영역의 외측 영역을 곡선 형상으로 하였으므로, 신뢰성 높은 전자 디바이스 시트로 할 수 있다.

청구항 13의 발명에 의하면, 상기 시트는 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재의 앞뒷면에 전기적 기능 발현 재료 함유 액체의 도트 패턴을 형성하고, 상기 액체 중의 고형분을 잔류시켜 형성되는 배선 패턴 또는 전자 디바이스 또는 그 양쪽 모두를 형성한 시트로 하였으므로, 종래의 반도체 제조 프로세스와 같이 고가이고 복잡한 공법에 의하지 않고, 간단한 원리, 구조에 의한 신규의 종이 또는 종이를 베이스로 한 배선 패턴 또는 전자 디바이스를 보다 고기능화 또한 소형화할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재(10) 상에 본 발명의 화상 형성 방법 중 하나인 잉크젯 원리(액적 분사 원리)에 의해 패턴을 형성하는 예를 나타낸 도면으로, 도 1a는 이와 같은 기재(10) 상에 단자(2, 3)가 형성되어 있는 상태를 나타내고, 도면에서 점선부(1')는 후술하는 배선 패턴(1)이 생성되는 영역이며, 도 1b는 전기적 기능 발현 재료로서 예컨대 미세한 전도성 미립자를 함유하는 액체를 잉크젯 원리(액적 분사 원리)에 의해 직접 분사 부여하여 묘화함으로써 배선 패턴(1)을 형성한 예이다.

여기서, 전기적 기능 발현 재료를 함유한 액체를 부여하는 수단으로서 본 발명에서는 예컨대 잉크젯 기술이 적용된다. 아래에 그 구체적인 방법을 설명한다.

도 2는 본 발명의 패턴 배선 기재, 또는 전자 디바이스를 형성하는 제조 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 도면으로, 도면에서 11은 분사 헤드 유닛(분사 헤드), 12는 왕복대, 13은 기재 유지대, 14는 배선 기재나 전자 디바이스 형성 기재, 15는 전기적 기능 발현 재료를 함유하는 액체의 공급 튜브, 16은 신호 공급 케이블, 17은 분사 헤드 제어 박스(액체 탱크를 포함), 18은 왕복대(12)의 X방향 스캔 모터, 19는 왕복대(12)의 Y방향 스캔 모터, 20은 컴퓨터, 21은 제어 박스, 22(22X1, 22Y1, 22X2, 22Y2)는 기재 위치 결정/유지 수단이다. 이 경우에는 기재 유지대(13)에 놓여진 기재(14)의 앞면을 분사 헤드(11)가 왕복대 주사에 따라 이동하여, 전기적 기능 발현 재료를 함유하는 액체를 분사 부여하는 예이다.

도 3은 본 발명의 패턴 배선 기재의 제조, 또는 전자 디바이스 형성에 적용되는 액적 부여 장치의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 4a 및 4b는 도 3의 액적 부여 장치의 분사 헤드 유닛의 주요부 개략 구성도이다.

도 3의 구성은 도 2의 구성과 달리, 기재(14) 측을 이동시켜 배선 패턴, 또는 전자 디바이스를 기재에 형성하는 것이다. 도 3 및 도 4a, 4b에 있어서, 31은 헤드 정렬 제어 기구, 32는 검출 광학계, 33은 분사 헤드, 34는 헤드 정렬 미동 기구, 36은 화상 식별 기구, 37은 XY방향 주사 기구, 38은 위치 검출 기구, 39는 위치 보정 제어 기구, 40은 분사 헤드 구동/제어 기구, 41은 광축, 42는 소자 전극, 43은 액적, 44는 액적 착탄 위치이다.

분사 헤드 유닛(11)의 액적 부여 장치[분사 헤드(33)]로서는 임의의 액적을 일정량 토출할 수 있는 것이면 어떠한 기구이어도 좋고, 특히 0.1 pl 내지 수 100 pl 정도의 액적을 형성할 수 있는 잉크젯 원리의 기구가 바람직하다.

잉크젯 방식으로서는 예컨대, 미국 특허 제3683212호 명세서에 개시되어 있는 방식(Zoltan 방식), 미국 특허 제3747120호 명세서에 개시되어 있는 방식(Stemme 방식), 미국 특허 제3946398호 명세서에 개시되어 있는 방식(Kyser 방식)과 같이, 피에조 진동 소자에 전기적 신호를 인가하고 이 전기적 신호를 피에조 진동 소자의 기계적 진동으로 변환하여 이 기계적 진동에 따라 미세한 노즐로부터 액적을 토출 비상시키는 방식이 있는데, 통상적으로 총칭하여 드롭 온 디멘드(Drop On Demand) 방식으로 불리고 있다.

다른 방식으로서 미국 특허 제3596275호 명세서, 미국 특허 제3298030호 명세서 등에 개시되어 있는 방식(Sweet 방식)이 있다. 이것은 연속 진동 발생법에 따라 대전량이 제어된 기록 액체의 작은 방울을 발생시키고 이 발생된 대전량이 제어된 작은 방울을 균일한 전계가 걸려 있는 편향 전극 사이를 비상시킴으로써, 기록 부재 상에 기록을 수행하는 방식인데, 통상적으로 연속 흐름 방식, 또는 전하 제어 방식으로 불리고 있다.

또 다른 방식으로서 일본 특허 공보 소56－9429호에 개시되어 있는 방식이 있다. 이것은 액체 중에서 기포를 발생시키고 그 기포의 작용력에 의해 미세한 노즐로부터 액적을 토출 비상시키는 방식인데, 서멀 잉크젯 방식, 또는 버블 젯(등록 상표) 방식으로 불리고 있다.

이와 같이 액적을 분사하는 방식에는 드롭 온 디멘드 방식, 연속 흐름 방 식, 서멀 잉크젯 방식 등이 있는데, 필요에 따라 적당히 그 방식을 선택할 수 있다.

본 발명에서는 이와 같은 패턴 배선 기재, 또는 전자 디바이스를 형성하는 제조 장치(도 2)에 있어서, 기재(14)는 이 장치의 기재 위치 결정/유지 수단(22)에 의해 그 유지 위치가 조정 결정된다. 도 2에서는 간략화되어 있지만, 기재 위치 결정/유지 수단(22)은 기재(14)의 각 변에 접촉되는 동시에, X방향 및 이에 직교하는 Y방향으로 서브 미크론 오더로 미조정할 수 있도록 되어 있고, 또한 분사 헤드 제어 박스(17), 컴퓨터(20), 제어 박스(21) 등에 접속되며 그 위치 결정 정보 및 미조정 변위 정보 등과, 액적 부여의 위치 정보, 타이밍 등이 항상 피드백될 수 있도록 되어 있다.

또한, 본 발명의 패턴 배선 기재, 또는 전자 디바이스를 형성하는 제조 장치에서는 X, Y방향의 위치 조정 기구 외에 도시하지 않는[기재(14)의 아래에 위치하므로 보이지 않음] 회전 위치 조정 기구를 구비하고 있다. 이것에 관련하여 우선 본 발명의 패턴 배선 기재, 또는 전자 디바이스 형성 기재의 형상 및 형성되는 전자 디바이스 군의 배열 등에 관하여 설명한다.

본 발명의 패턴 배선 기재, 또는 전자 디바이스 형성 기재는 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재가 이용된다. 또 후술하지만 본 발명에서는 전기적 기능 발현 재료를 함유한 액체를 이 기재에 부여하여 도트 패턴을 형성하여 각종 전기적 기능을 발현하지만, 이와 같이 하여 형성되는 패턴은 기재의 변형에 추종될 수 있다. 즉, 본 발명의 패턴 배선 시트, 또는 전자 디바이스 형성 시트는 종이 또는 종 이를 베이스로 한 기재가 이용됨으로써 경량화가 도모될 뿐만 아니라 가요성도 가짐으로, 운반성이 우수하여 신규 수요가 전망된다.

여기서, 본 발명의 패턴 배선 시트, 또는 전자 디바이스, 전자 디바이스 칩, 전자 디바이스 시트, 전자 디바이스 형성 시트에 대하여 정의하여 둔다.

본 발명의 패턴 배선 시트란, 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재(시트) 상에 전기 회로 패턴을 형성한 것으로서, 후술하는 수법으로 형성되는 트랜지스터, 저항, 콘덴서 등의 각종 전자 소자나 표시 디바이스 소자 등과 이들을 연결하는 도선 패턴으로 이루어지는 것, 또는 그 도선 패턴만의 경우도 있을 수 있다.

또, 전자 디바이스란, 상기 트랜지스터, 저항, 콘덴서 등의 각종 전자 소자나 표시 디바이스 소자 등을 가리킨다. 또한 IC 또는 LSI와 같이 이들을 집적화하여 하나의 칩 형상으로 한 것도 전자 디바이스 또는 전자 디바이스 칩이라 부르고 있다.

전자 디바이스 시트, 전자 디바이스 형성 시트란, 상기 전자 디바이스, 전자 디바이스 칩을 복수개 형성하여 이루어지며, 나중에 칩 형상으로 분리되는, 이른바 양산하여 칩을 다수개 얻기 위한 시트다.

다음에, 본 발명의 패턴 배선 시트, 또는 전자 디바이스 형성 시트를 제작하기 위한 기재에 대하여 설명한다.

본 발명에서는 기재로서 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재를 사용한다.

통상적인 종이의 정의로서는 "종이란 식물 섬유를 수중에 현탁시킨 후, 물을 여과하여 얇고 평평하게 얽혀 형성한 것"이지만, 요컨대 풀, 나무, 참대 등에 대표되는 식물을 분해하여 얻어지는 섬유의 집합체이다. 그리고, 서양 종이·일본 종이를 불문하고 종이의 원료는 셀룰로오스 섬유라는 특징적인 성질을 지닌 소재로서, 이것을 제지 기술이라는 독특한 수법으로 처리하여 박층화함으로써 종이가 얻어진다.

여기서 이용하는 셀룰로오스 섬유는 서양 용지인 경우, 길이가 1 내지 3 mm, 폭이 20 내지 40 ㎛, 두께가 3 내지 6 ㎛의 목재 섬유로서, 일반적인 종이는 이 섬유가 10 내지 100층 정도로 겹쳐서 이루어진다. 이와 같은 구성을 채용함으로써 종이는 극도로 다공성이고 또한 셀룰로오스 섬유가 지닌 높은 친화성을 지닌 평활한 재료라는 특징을 가질 수 있다. 일본 종이는 동일한 셀룰로오스 섬유를 이용한 종이이지만, 목재 섬유와 달리 인피 섬유로 불리는 목재 섬유보다 비교적 가늘고 긴 섬유(폭이 5 내지 20 ㎛, 길이가 3 내지 7 mm)로서, 분자 구조적으로도 약간 다른 특징을 지니고 있으며, 손으로 뜬 일본 종이 또는 기계로 뜬 일본 종이로 구별된다. 도 5는 종이 표면의 이미지를 나타낸 도면이다. 도 5에 있어서, 각 선은 셀룰로오스 섬유를 나타내고, 종이는 이와 같이 셀룰로오스 섬유가 서로 중첩되어 이루어진 것이며, 또한 각 섬유가 서로 겹쳐져 이루어지는 틈새가 존재한다.

종이의 정의는 상술한 바와 같지만, 단지 셀룰로오스 섬유가 서로 중첩되어 이루어지는 종이는 이른바 원지이며, 실제로 사용되는 것은 불투명도, 백색도, 평활도, 투기도(透氣度) 등을 높이기 위하여, 이와 같은 섬유 사이에 활석, 점토, 탄산칼슘, 이산화 티탄 등의 입자 직경이 0.2 내지 10 ㎛ 정도의 충전료 입자를 섬유간의 틈새에 충전한 것이다.

또한 종이의 용도에 따라서는, 추가로 종이 표면에 고령토(Al ₂ O ₃ ·2SiO ₂ ·2H ₂ O), 탄산칼슘(CaCO ₃ ), 새틴 화이트(3CaO·Al ₂ O ₃ ·3CaSO ₄ ·31~32H ₂ O) 등의 입자경이 0.5 내지 1 ㎛ 정도의 입자를 라텍스, 전분 등의 바인더와 함께 분산시킨 도포액을 도포하여 코트재를 마련한 도포지가 있다.

이 외에 종이의 품종으로서 신문 권치 종이, 비도포 인쇄 용지(상급, 중급, 하급, 박엽지의 각 인쇄지), 미(微)도포 인쇄 용지(미도포 상질지, 미도포 인쇄지), 도포 인쇄 용지(아트지, 코트지 등), 정보 용지(복사 원지, 감광 용지, 폼 용지, PPC 용지, 감열지 등), 포장 용지(크래프트지, 모조지 등), 위생 용지(티슈 페이퍼, 휴지, 화장지, 타올 용지 등), 잡종지(건재용 원지, 적층판 원지, 콘덴서 페이퍼, 라이스 페이퍼, 글라신 페이퍼 등), 골판지 원지(라이너, 골심지 등) 등등 여러가지가 있다.

여기서 본 발명에 바람직하게 적용되는 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재에 요구되는 것은 일정한 기계적 강도이다. 본 발명의 전자 디바이스 시트나 패턴 배선 시트는 그 제작 시, 도 2에 나타낸 장치에 의해 제작된다. 이때, 기재는 비록 큰 것이어도 기재 유지대(13)에 유지되어 있으므로, 변형 등으로 인하여 지장이 초래되지 않는다.

그러나 이 시트를 개개의 전자 디바이스 칩 또는 패턴 배선 유닛으로서 실제로 다양한 면에서 사용하는 경우, 변형되어서는 곤란한 경우가 많다. 적어도 그 칩 자체에 외력이 부가되지 않는 상태에서 변형되는 것은 안정하게 사용할 수 없 다.

보다 구체적으로는, 자중을 유지하지 못하는(자중으로 변형되는) 칩은 실용상 문제이다. 예컨대, 화장지나 손수건 같은 천과 같이, 자중에 의해 그 자체의 형상을 유지할 수 없는 강성이 없는 재료는 본 발명에 사용하는 기재로서는 적합하지 않다.

한편, 자중에 의해 다소의 휨은 발생하지만, 그 휨이 완성된 전자 디바이스 칩이나 패턴 배선 유닛의 전기적 성능을 유지할 수 있는 범위내의 휨이면, 이는 허용할 수 있는 범위내이며 본 발명에 사용할 수 있다.

여기서 전기적 성능을 유지할 수 있는 범위내의 휨에 대하여 보충한다. 예컨대, 스트레인 게이지(저항 변형 게이지)로서 알려져 있는 센서 디바이스가 존재하지만, 이는 그 변형(본 발명에서는 휨)에 의해 전기 저항이 변화한다는 원리를 이용한 변형 검출 센서이다. 이 경우에는, 변형(본 발명에서는 휨)에 의해 전기 저항이 변화한다는 원리를 양호하게 이용하는 것이지만, 본 발명에서 이와 같은 변형(본 발명에서는 휨)에 의해 전기 저항이 변화하는 정도까지의 휨은 허용되지 않는다. 즉, 이와 같이 휠 정도로 강성이 없는 기재는 이것을 사용하여 형성되는 전자 디바이스 칩이나 패턴 배선 유닛의 전기적 성능이 변화하게 되므로, 본 발명에서 언급하는 정도의 디바이스 기능 또는 패턴 배선 기능을 유지할 수 있다고는 할 수 없는 것이다.

이와 같은 본 발명의 기재에 요구되는 강성의 여부를 판단하는 하나의 기준으로서 예컨대 종이 밀도가 있다.

아래에 밀도가 다른 각종 종이를 준비하여, 후술하는 방법에 따라 10 mm×10 mm 내지 50 mm×50 mm 크기의 전자 디바이스 칩을 각종 용지의 샘플로 상기 범위의 크기로 10개씩 임의로 제작하여 실제 사용 여부를 조사한 결과를 표 1에 나타낸다.

샘플 No.8, 9의 것은 기계적 강도가 약하여 쉽게 휘므로 전자 디바이스로서의 실용적인 강도가 없었다. 한편, 그 이외의 샘플은 충분히 강도가 있어 전자 디바이스로서 실용적이었다. No.7은 변형(휨)은 있었지만 전자 디바이스로서의 성능에는 문제가 없었다.

즉, 본 발명에 사용할 수 있는 기재는 보통으로 취급 가능한 필요 최소한의 실용적인 강도를 얻기 위해서는, 사용하는 종이의 밀도를 0.40 g/cm ³ 이상으로 하지 않으면 안 된다는 것이 판명되었다. 또한, 여기서 말하는 밀도란, 제지 업계에서 일반적으로 적용하고 있는 밀도로서, 근량[1m ² 당의 무게(그램수)]를 두께로 나누어 산출한 것이다(이른바 물리학적인 밀도와는 엄밀하게는 동일하지 않음).

[표 1]

상기 검토 결과는 10 mm×10 mm 내지 50 mm×50 mm 크기의 전자 디바이스 칩의 경우, 사용하는 종이의 밀도를 0.40 g/cm ³ 이상으로 하지 않으면 안 된다는 것을 나타내고 있지만, 보다 큰 예컨대 1000 mm×1000 mm의 종이를 사용한 경우에는, 이 결과를 적용할 수 있을지 여부는 불명료하다. 그러나 그 경우에는, 종이의 밀도 및 크기를 적당히 선택하고, 최종적으로는 전자 디바이스 또는 패턴 배선 유닛, 시트의 전기적 성능도 평가하면서 실사용 여부(휘어도 성능을 유지할 수 있는지 여부)를 결정할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이 본 발명의 기재에 요구되는 강성은 기재인 종이의 강도에 의해 유지할 수 있지만, 후술하는 전자 디바이스 칩이나 패턴 배선 유닛의 전기적 기능 발현 재료를 직접 부여한 면 또는 그 뒷면에 마련한 보호 부재에 의해서도 그 강도를 높일 수 있다. 즉, 기재인 종이와 보호 부재의 상호 작용에 의해 전체 강성을 높이는 것도 바람직한 방법이다. 이 경우, 후술하는 보호 부재는 단순히 전자 디바이스 칩의 보호뿐만 아니라, 기계적 강도의 증강에도 도움이 되어 아주 바람직하다.

또, 후술하는 바와 같이, 이 기계적 강도의 증강도 겸비하는 보호 부재의 형성은 본 발명에서 설명하는 액체 분사의 원리에 의해 수지 함유 용액을 기재 표면(디바이스 형성면) 또는 기재 뒷면 전면에 분사 부여, 또는 선택적으로 필요한 부분에만 분사 부여하면 된다. 이와 같은 수지 재료는 부여된 후, 건조, 고체화됨으로써, 기재의 강성 향상에 큰 위력을 발휘한다.

다음에 본 발명의 기재인 종이에 대하여 좀 더 보충한다. 전술한 바와 같이 종이의 표면은 셀룰로오스 섬유가 중첩되어 이루어지며, 셀룰로오스 섬유의 굵기, 이들이 중첩되면서 형성되는 틈새, 또 상기와 같은 도포지의 경우에는, 도포 물질(코트재)의 입자 크기 등에 의존하여 미시적으로 보면 요철 형상으로 되어 있다. 이와 같은 미시적 요철 형상은 본 발명과 같이 전기적 기능 발현 재료를 함유한 액체를 부여하여 도트 패턴을 형성하고 양호한 성능의 패턴 배선 시트, 또는 전자 디바이스 형성 시트를 제작하는 경우에 방해로 되는 요소 중 하나이다.

그러나 상기 코트재를 잘 이용함으로써, 셀룰로오스 섬유의 굵기, 이들이 중첩되어 형성된 틈새로 인한 종이 섬유의 요철을 절감, 또는 제거할 수도 있는 바, 이것에 대해서는 후술한다.

본 발명은 후술하는 바와 같이, 이와 같은 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재 상에 전기적 기능 발현 재료를 직접 부여하여 패턴 배선 시트나 전자 디바이스 시트를 형성하는 것이다. 형성된 패턴 배선 시트나 전자 디바이스 시트는 그 사용 환경에 따라서는 기재 뒷면(패턴이 형성되어 있지 않은 면)에 수분이 부착되고, 이 수분이 앞면의 패턴면에까지 침투하여 패턴 배선이나 전자 디바이스를 파손시키는 경우가 있다.

이에, 본 발명에서는 비록 뒷면에 이와 같은 수분이 부착되어도 앞면의 패턴면까지 수분이 침투하여 오지 않도록 하기 위하여, 기재에 창의를 발휘하고 있다. 예컨대, 뒷면 측에 수분을 침투시키지 않는 내수성 부재로서 수지 필름을 박판화한 기재를 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 수지 박판은 미리 이와 같은 박판화된 기재를 사용하여 후술하는 방법으로 각종의 패턴을 형성함으로써 패턴 배선 시트나 전자 디바이스 시트를 형성하여도 좋고, 이와 같은 패턴 형성을 끝낸 후에 뒷면 측에 박판화를 실행하여도 좋다.

박판화 수지의 재료로서는 예컨대, 염화 비닐 수지, 폴리프로필렌 수지 등을 적당히 사용할 수 있지만, 폴리올레핀(polyolefin)계의 폴리프로필렌 수지는 환경을 고려한 고분자 재료 수지로서 알려져 있어 바람직한 재료 중 하나이다.

또한 상기 설명은 뒷면에 이와 같이 수지를 박판화하는 예이지만, 기재인 종이의 제조 공정에서 종이의 내부에 이와 같은 수지 필름을 한 층 삽입한 바와 같은 복합지를 제조하고, 그것을 기재로서 이용하여 본 발명의 패턴 배선 시트나 전자 디바이스 시트를 형성하는 것도 좋은 방법이다.

또 다른 예로서는, 본 발명에서 설명하고 있는 액체 분사 원리에 의해 수지 함유 용액을 기재 뒷면 전면에 분사 부여하여 뒷면 측에 수지층을 마련하도록 하여도 좋다. 또한 반드시 액체 분사 원리일 필요는 없고, 롤러 코팅과 같은 수법에 의해 수지층을 형성하여도 되는 것은 당연하다.

이와 같은 기재 구성으로 함으로써, 본 발명에 의해 형성되는 패턴 배선 시트나 전자 디바이스 시트를 간단한 원리, 구조에 의한 신규의 종이 또는 종이를 베이스로 하면서도 내수성이 뛰어난 패턴 배선 시트, 전자 디바이스 시트로 할 수 있다.

다음에, 본 발명의 패턴 배선 시트 또는 전자 디바이스 형성 시트를 제작함 에 있어서 사용하는 기재의 바람직한 형상에 대하여 설명한다.

본 발명의 패턴 배선 기재, 또는 전자 디바이스 형성 기재에 사용하는 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재의 형상은 이와 같은 기재를 경제적으로 생산, 공급하는 또는 최종적으로 제작되는 전자 디바이스 형성 기재의 용도로부터 장방형이다. 즉, 그 장방형 형상을 구성하는 세로 2변, 가로 2변은 각각 세로 2변이 서로 평행하고, 가로 2변이 서로 평행하며, 동시에 가로 세로 변은 직각을 이루는 기재이다.

이와 같은 기재에 대하여 본 발명에서는 형성되는 전자 디바이스 군을 매트릭스형으로 배열하고, 이 매트릭스의 서로 직교하는 2방향이 이 기재의 종방향의 변 또는 횡방향의 변과 평행하도록 전자 디바이스 군을 배열한다. 이와 같이 전자 디바이스 군을 매트릭스형으로 배열하는 이유 및 기재의 종횡 변을 그 매트릭스의 직교하는 2방향과 평행하도록 하는 이유를 아래에 서술한다.

도 2 또는 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는 처음에 기재(14)와 분사 헤드 유닛(11)의 액체 분사구 면의 위치 관계가 결정된 후에는 특별히 위치 제어를 수행하지 않는다. 즉, 분사 헤드 유닛(11)은 기재(14)에 대하여 일정한 거리를 유지하면서 전자 디바이스 군의 형성면에 대하여 평행으로 X, Y방향의 상대 이동을 수행하면서 상기 액체의 분사를 수행한다. 즉, 이 X방향 및 Y방향은 서로 직교하는 2방향이며, 기재의 위치 결정을 실행할 때에, 기재의 세로 변 또는 가로 변을 그 Y방향 또는 X방향과 평행하게 하면, 형성되는 전자 디바이스 군도 그 매트릭스형 배열의 2방향이 각각 평행하기 때문에, 상대 이동을 수행하면서 분사하는 기 구만으로 고정밀도의 디바이스 군 형성을 실행할 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 발명과 같은 기재 형상, 전자 디바이스 군의 매트릭스형 배열, 직교하는 X, Y 2방향의 상대 이동 장치로 하고, 디바이스 형성의 액적 분사를 행하기 전의 기재의 위치 결정을 정확하게 실행하면, 고도로 정밀한 전자 디바이스 군의 매트릭스형 배열을 얻을 수 있는 것이다.

여기서, 상술한 회전 위치 조정 기구에 대하여 설명한다. 전술한 바와 같이 본 발명에서는 디바이스 형성의 액적 분사를 실행하기 전의 기재의 위치 결정을 정확하게 수행하여 X 및 Y방향의 상대 이동만을 실행하고 다른 제어를 실행하지 않고도 고도로 정밀한 전자 디바이스 군의 매트릭스형 배열을 얻고자 하는 것이다. 이 때 문제가 되는 것은 최초로 기재의 위치 결정을 실행할 때의 회전 방향(X, Y의 2방향으로 결정되는 평면에 대하여 수직 방향의 축에 대한 회전 방향)의 차이이다.

이 회전 방향의 차이를 보정하기 위하여 본 발명에서는 전술한 바와 같이 도시하지 않는[기재(14) 아래에 위치하여 보이지 않음] 회전 위치 조정 기구를 구비하고 있다. 이것에 의해 회전 방향의 차이도 보정하여 기재의 변을 위치 결정하면, 본 발명의 장치에서는 X 및 Y방향만의 상대 이동으로 고도로 정밀한 전자 디바이스 군의 매트릭스형 배열을 얻을 수 있다.

이상은 이 회전 위치 조정 기구를 도 2의 기재 위치 결정/유지 수단[22(22X1, 22Y1, 22X2, 22Y2)]과는 별개의 기구로서 설명[기재(14) 아래에 위치하여 보이지 않음]하였지만, 기재 위치 결정/유지 수단(22)에 회전 위치 조정 기구를 구비시키는 것도 가능하다. 예컨대, 기재 위치 결정/유지 수단(22)은 기재(14) 의 변에 접촉되어 기재 위치 결정/유지 수단(22) 전체가 X방향 또는 Y방향으로 위치를 조정할 수 있도록 되어 있지만, 기재 위치 결정/유지 수단(22)의 기재(14)의 변에 접촉되는 부분에서 거리를 두고 설치된 2개의 나사가 독립적으로 움직이도록 하여 두면, 각도 조정이 가능하다. 또한 이 회전 위치 제어 정보도 상기의 X, Y방향의 위치 결정 정보 및 미조정 변위 정보 등과 같이 분사 헤드 제어 박스(17), 컴퓨터(20), 제어 박스(21) 등과 접속되어 액적 부여의 위치 정보, 타이밍 등이 끊임없이 피드백될 수 있도록 되어 있다.

다음에 본 발명의 위치 결정의 다른 수단, 구성에 대하여 설명한다. 상기의 설명은 기재 위치 결정/유지 수단(22)은 기재(14)의 변에 접촉되어 기재 위치 결정/유지 수단(22) 전체가 X방향 또는 Y방향으로 위치를 조정할 수 있도록 한 것이지만, 여기에서는 기재(14)의 변이 아니라, 기재 상에 서로 직교하는 2방향으로 띠형 패턴을 마련하도록 한 예에 대하여 설명한다. 전술한 바와 같이 본 발명에서는 기재 상에 전자 디바이스 군을 매트릭스형으로 배열하여 형성되지만, 여기에서는 상기한 바와 같은 서로 직교하는 2방향의 띠형 패턴을 이 매트릭스의 서로 직교하는 2방향과 평행하도록 형성하여 둔다. 이와 같은 패턴은 기재 상에 인쇄 등에 의해 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명은 매트릭스형으로 배열된 다수의 전자 디바이스 군을 형성하는 경우 외에, 도 1a, 도 1b에 나타낸 바와 같은 배선 패턴을 형성하는 경우에도 적용되지만, 이와 같은 배선 패턴도 이 예와 같이 직교하는 2방향으로 형성하며, 그것이 각각 기재의 종, 횡방향(X방향, Y방향)에 평행하도록 형성한다. 이 배선 패턴은 본 발명의 기재의 본래의 기능을 저해하지 않는 위치에, 이와 같은 위치 결정을 목적으로 하는 패턴으로서 형성하여도 좋고, 또, 소자 전극(42)(도 4b)이나 각 디바이스의 X방향 배선이나 Y방향 배선 등의 배선 패턴을 본 발명의 서로 직교하는 2방향의 띠형 패턴으로 간주하여도 좋다. 이와 같은 띠형 패턴을 마련하여 두면, 도 4a, 4b에 의해 후술하는 CCD 카메라와 렌즈를 이용한 검출 광학계(32)에 의해 패턴 검출을 할 수 있어 위치 조정에 피드백할 수 있다.

다음에 상기 X, Y방향에 대하여 수직 방향인 Z방향에 대하여 설명하면, 본 발명에서는 최초로 기재(14)와 분사 헤드 유닛(11)의 액체 분사구 면의 위치 관계가 결정된 후에는 특별히 위치 제어를 수행하지 않는다. 즉, 분사 헤드 유닛(11)은 기재(14)에 대하여 일정한 거리(1 내지 3 mm)를 유지하면서 X, Y방향의 상대 이동을 실행하여 전기적 기능 발현 재료를 함유하는 액체를 분사하지만, 그 분사 시에는 분사 헤드 유닛(11)의 Z방향의 위치 제어는 특별히 수행하지 않는다. 그 이유는 분사 시에 그 제어를 수행하면, 기구, 제어 시스템 등이 복잡하게 될 뿐만 아니라, 기재(14)로의 액적 부여에 의한 전자 디바이스의 형성이 늦어져 생산성이 현저하게 저하하기 때문이다.

그 대신, 본 발명에서는 기재(14)의 평면도나 그 기재(14)를 유지하는 부분의 장치의 평면도, 나아가 분사 헤드 유닛(11)을 X, Y방향으로 상대 이동시키는 왕복대 기구 등의 정밀도를 높이도록 함으로써, 분사 시의 Z방향 제어를 실행하지 않고, 분사 헤드 유닛(11)과 기재(14)의 X, Y방향의 상대 이동을 고속으로 실행하여 생산성을 높이고 있다. 일례를 들면, 본 발명의 액체 부여 시(분사 시)의 기재(14) 와 분사 헤드 유닛(11)의 액체 분사구 면의 거리 변동은 2 mm 이하로 억제되어 있다[기재(14)의 사이즈가 100 mm×100 mm 이상, 4000 mm×4000 mm 이하인 경우].

또한, 통상 X, Y방향의 2방향으로 정해지는 평면은 수평(연직 방향에 대하여 수직인 면)으로 유지되도록 장치가 구성되어 있지만, 기재(14)가 작은 경우(예컨대, 500 mm×500 mm 이하인 경우)에는 반드시 X, Y방향의 2방향으로 정해지는 평면을 수평으로 할 필요는 없고, 그 장치에 대하여 가장 효율적인 기재(14) 배치의 위치 관계로 되도록 하면 된다.

다음에, 도 4a, 4b에 의해 분사 헤드 유닛(11)의 구성을 설명한다. 도 4a, 4b에 있어서, 32는 기재(14) 상의 화상 정보를 판독하는 검출 광학계이며, 액적(43)을 토출시키는 분사 헤드(33)에 근접하여 검출 광학계(32)의 광축(41) 및 초점 위치와 분사 헤드(33)에 의한 액적(43)의 착탄 위치(44)가 일치하도록 배치되어 있다.

이 경우, 도 3에 나타내는 검출 광학계(32)와 분사 헤드(33)의 위치 관계는 헤드 정렬 미동 기구(34)와 헤드 정렬 제어 기구(31)에 의해 정밀하게 조정할 수 있도록 되어 있다. 또, 검출 광학계(32)에는 CCD 카메라와 렌즈를 이용하고 있다.

도 3에 있어서, 36은 상술한 검출 광학계(32)로 판독된 화상 정보를 식별하는 화상 식별 기구이며, 화상의 콘트라스트를 2진화하여 2진화된 특정 콘트라스트 부분의 중심 위치를 산출하는 기능을 갖는 것이다. 구체적으로는 주식회사 키엔스 제의 고정밀도 화상 인식 장치, VX－4210을 이용할 수 있다. 이것에 의해 얻어진 화상 정보에 전자 디바이스 형성 기재(14) 상의 위치 정보를 부여하는 수단이 위치 검출 기구(38)이다. 이것에는 XY방향 주사 기구(37)에 설치된 리니어 엔코더 등의 측장기(測長器)를 이용할 수 있다. 또, 이와 같은 화상 정보와 전자 디바이스 형성 기재(14) 상의 위치 정보에 근거하여 위치 보정을 실행하는 것이 위치 보정 제어 기구(39)이며, 이 기구에 의해 XY방향 주사 기구(37)의 움직임에 보정이 가해진다. 또, 분사 헤드 제어·구동 기구(40)에 의해 분사 헤드(33)가 구동되어 액적이 전자 디바이스 형성 기재(14) 상에 부여된다. 지금까지 서술한 각 제어 기구는 제어용 컴퓨터(35)에 의해 집중적으로 제어된다.

도 4b에 액적이 기재 면에 비스듬하게 분사되는 도면을 나타냈지만, 이것은 검출 광학계(32)와 분사 헤드(33)를 함께 도시하기 위하여 이와 같이 액적이 비스듬하게 비상되는 도면으로 한 것이지, 실제로는 기재에 대하여 거의 수직으로 접촉하도록 분사 부여한다.

또한 이상의 설명은 분사 헤드 유닛(11)은 고정되고, 전자 디바이스 형성 기재(14)가 XY방향 주사 기구(37)에 의해 임의의 위치로 이동됨으로써 분사 헤드 유닛(11)과 전자 디바이스 형성 기재(14)의 상대 이동을 실현하고 있지만, 도 2와 같이, 전자 디바이스 형성 기재(14)를 고정으로 하고, 분사 헤드 유닛(11)이 XY방향으로 주사하는 바와 같은 구성으로 하여도 된다. 특히 200 mm×200 mm 정도의 중형 기재 내지 2000 mm×2000 mm 또는 그 이상의 대형 기재의 제작에 적용하는 경우에는, 후자와 같이 전자 디바이스 형성 기재(14)를 고정으로 하고, 분사 헤드 유닛(11)이 직교하는 X, Y의 2방향으로 주사하도록 하여 액체의 액적 부여를 이와 같은 직교하는 2방향으로 순차적으로 실행하도록 하는 구성으로 하는 것이 좋다.

또, 기재 사이즈가 200 mm×200 mm 정도 이하인 경우에는, 액적 부여를 위한 분사 헤드 유닛을 200 mm의 범위를 커버할 수 있는 대형 배열 멀티 노즐 타입으로 하여 분사 헤드 유닛과 기재의 상대 이동을 직교하는 2방향(X방향, Y방향)으로 실행하지 않고, 일방향(예컨대, X방향)으로만 상대 이동시켜 실행하는 것도 가능하므로, 양산성을 향상시킬 수 있지만, 기재 사이즈가 200 mm×200 mm 이상인 경우에는, 이와 같은 200 mm의 범위를 커버할 수 있는 대형 배열 멀티 노즐 타입의 분사 헤드 유닛을 제작하는 것은 기술적/비용적으로 실현이 곤란하므로, 본 발명과 같이 분사 헤드 유닛(11)이 직교하는 X, Y의 2방향으로 주사하도록 하여 액체의 액적 부여를 이와 같은 직교하는 2방향으로 순차적으로 실행하도록 하는 구성으로 하는 것이 좋다.

특히, 최종적인 기재로서는 200 mm×200 mm보다 작은 것을 제작하는 경우에도, 큰 기재로부터 상기 크기의 기재를 복수개 취득하는 바와 같이 제작하는 경우에는, 그 원 기재는 400 mm×400 mm 내지 2000 mm×2000 mm 또는 그 이상의 것을 사용하게 되므로, 분사 헤드 유닛(11)이 직교하는 X, Y의 2방향으로 주사하도록 하여 액체의 액적 부여를 이와 같은 직교하는 2방향으로 순차적으로 실행하도록 하는 구성으로 하는 것이 좋다.

액적(43)의 재료에는 전기적 기능 발현 재료로서 예컨대 미세한 전도성 미립자를 함유한 액체가 사용된다. Au, Pt, Ag, Cu, Ni, Cr, Rh, Pd, Zn, Co, Mo, Ru, W, Os, Ir, Fe, Mn, Ge, Sn, Ga, In 등의 금속 미립자를 함유한 액체가 바람직하게 사용된다. 또는 이와 같은 금속의 산화물 미립자도 바람직하게 사용된다.

특히, Au, Ag, Cu와 같은 금속 미립자를 이용하면, 전기 저항이 낮고, 또한 부식에 강한 미세 회로 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명에 있어서, 이와 같은 미세한 전도성 미립자를 함유한 액체는 수성계 액체와 유성계 액체가 있다.

이와 같은 미세한 전도성 미립자를 물을 주체로 하는 분산매에 분산시켜 이루어지는 수성계 액체는 예컨대, 다음과 같은 방법으로 조정할 수 있다.

즉, 염화금산이나 질산은과 같은 금속 이온 소스수 액체에 수용성의 중합체를 용해시켜 교반하면서 디메틸 아미노 에탄올과 같은 알칸올 아민을 첨가한다. 수 10초 내지 수 분내에 금속 이온이 환원되어 평균 입자 직경 0.5 ㎛(500 nm) 이하의 금속 미립자가 석출된다. 염소 이온이나 초산 이온을 한외 여과 등의 방법으로 제거한 후, 농축·건조함으로써 농후한 전도성 미립자 함유 액체가 얻어진다. 이 전도성 미립자 함유 액체는 물이나 알코올계 용매, 테트라 에톡시 실란이나 트리 에톡시 실란과 같은 졸-겔 프로세스(sol-gel process)용 바인더에 안정하게 용해·혼합될 수 있다.

미세한 전도성 미립자를 오일을 주체로 하는 분산매에 분산시켜 이루어지는 유성계 액체는 예컨대, 다음과 같은 방법으로 조정할 수 있다.

즉, 오일 용해성의 폴리머를 아세톤과 같은 물 혼화성 유기 용매에 용해시키고 이 액체를 금속 이온 소스수 액체와 혼합한다. 혼합물은 불균일계이지만, 이것을 교반하면서 알칸올 아민을 첨가하면 금속 미립자는 중합체 중에 분산한 형태로 유상(油相) 측으로 석출하여 나온다. 이것을 농축·건조시키면 수성계와 마찬가 지의 농후한 전도성 미립자 함유 액체를 얻을 수 있다. 이 전도성 미립자 함유 액체는 방향족계, 케톤계, 에스테르계 등의 용매나 폴리에스테르, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지 등에 안정하게 용해·혼합될 수 있다.

분산매 중에서의 전도성 미립자 함유 액체의 전도성 미립자 농도는 최대 80 중량%로 할 수 있지만, 용도에 따라 적당히 희석하여 사용한다.

일반적으로 전도성 미립자 함유 액체에서의 전도성 미립자의 함유량은 2~50 중량%, 계면 활성제 및 수지의 함유량은 0.3 내지 30 중량%, 점도는 3 내지 30 센티푸아즈가 적당하다.

어느 재료이어도 본 발명은 액체 중의 휘발 성분을 휘발시켜 고형분을 기재 상에 잔류시킴으로써 도트에 의한 패턴을 형성하고, 먼저 형성되어 있는 전극 패턴 등과 전기적 도통을 도모하여 패턴 배선 또는 전자 디바이스 형성을 실행하는 것이다. 이 고형물이 각각의 패턴 또는 디바이스의 기능을 발생시키는 것으로서, 용매(휘발 성분)는 잉크젯 원리로 액적을 분사 부여하기 위한 수단(vehicle)이다.

액적(43)의 재료로서 그 밖에, 예컨대 CuCl 등의 I－VII족 화합물 반도체, CdS, CdSe 등의 II－VI족 화합물 반도체, InAs 등의 III－V족 화합물 반도체, 및 IV족 반도체와 같은 반도체 결정, TiO ₂ , SiO, SiO ₂ 등의 금속 산화물, 형광체, 풀러린, 덴드리머 등의 무기 화합물, 프탈로시아닌, 아조 화합물 등의 유기 화합물로 이루어지는 것, 또는 이들의 복합 재료 등의 나노 입자를 함유한 액체를 들 수 있다.

본 발명에서 대상이 되는 미립자, 나노 입자로서는 일반적으로 입자 직경이 0.0001 내지 0.2 ㎛(0.1 내지 200 nm), 바람직하게는 0.0001 내지 0.05 ㎛(0.1 내지 50 nm)의 미립자를 들 수 있지만, 보다 엄밀하게는, 액체 제조 상에서의 미립자 분산 안정성이나, 분사 시의 막힘 발생, 나아가 패턴이 형성되는 기재의 표면 조도 등도 고려하여 결정할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적을 손상주지 않는 범위에서 이들 나노 입자의 표면을 화학적 또는 물리적으로 수식하여도 좋고, 또 계면 활성제나 분산 안정제나 산화 방지제 등의 첨가제를 첨가하여도 좋다. 이와 같은 나노 입자는 콜로이드 화학적인 수법, 예컨대 역미셀법[Lianos, P. et al., Chem. Phys. Lett., 125, 299 (1986)]이나, 핫 소프법[Peng. X. et al., J. Am. Chem. Soc., 119, 7019 (1997)]에 의해 합성할 수 있다.

본 발명에 바람직하게 사용될 수 있는 나노 입자 함유 액체는 상기 나노 입자를 연속상이 수상(水相)이고 분산상이 유상인 에멀션(O/W 에멀션)에 분산시킨 분산액이다. 상기 수상은 물을 주체로 하지만, 물에 수용성 유기 용제를 첨가하여 이용하여도 좋다. 수용성 유기 용제로서는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜(＃200, ＃400), 글리세린, 상기 글리콜류의 알킬 에테르류, N－메틸 피롤리돈, 1,3－디메틸 이미다졸리논, 티오 디글리콜, 2－피롤리돈, 술포란, 디메틸술폭시드, 디에탄올 아민, 트리에탄올 아민, 에탄올, 이소 프로판올 등을 들 수 있다. 수성 분산 매체 중의 수용성 유기 용제의 사용량은 통상 30 중량% 이하가 바람직하고, 또한 20 중량%로 하 는 것이 보다 바람직하다.

분산액 중의 나노 입자의 함유량은 원하는 막(층) 구조 또는 입자 배열 구조 및 막(층) 두께에 따라 다르지만 분산액의 전체 중량에 대하여 일반적으로 0.01 내지 15 중량%의 범위로 이용할 수 있으며, 0.05 내지 10 중량%의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. 나노 입자의 함유량이 너무 적으면 디바이스 기능을 충분히 발현할 수 없게 될 가능성이 있고, 반대로 너무 많으면 잉크젯 원리로 액적을 분사할 때의 토출 안정성이 손상된다.

또, 본 발명에 바람직하게 사용되어 잉크젯 원리로 분사되는 나노 입자 함유 액체는 분산액 중에 계면 활성제, 및 나노 입자의 분산용 용매를 공존시키는 것이 바람직하다. 계면 활성제로서는, 예컨대 음이온계 계면 활성제(도데실 술폰산 나트륨, 도데실 벤젠 술폰산 나트륨, 라우릴산 나트륨, 폴리옥시 에틸렌 알킬 설페이트의 암모늄염 등), 비이온계 계면 활성제(폴리옥시 에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시 에틸렌 알킬 에스테르, 폴리옥시 에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시 에틸렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시 에틸렌 알킬 아민, 폴리옥시 에틸렌 알킬 아미드 등)를 들 수 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.

계면 활성제의 양은 액체의 전체 중량에 대하여 일반적으로 0.1 내지 30 중량%의 범위에서 이용되지만, 5~20 중량%의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. 계면 활성제가 이 범위보다 너무 적으면 수성 분산체 중에서 유수 분리가 생겨 액적 분사 부여에 의한 균일한 패턴 코팅을 할 수 없는 경우가 있다. 반대로 이 범위보다 너무 많으면 수성 분산 매체의 점도가 너무 높아지는 경향이 있다.

나노 입자의 분산용 용매는 일반적으로 톨루엔, 헥산, 피리딘, 클로로포름 등의 액체이며, 휘발성인 것이 바람직하다. 분산용 용매의 양은 일반적으로 0.1 내지 20 중량% 정도의 범위에서 이용되지만, 1 내지 10 중량%의 범위가 보다 바람직하다. 분산용 용매가 이 범위보다 너무 적으면 수성 매체 중에 함유시킬 수 있는 초미립자의 양이 적어진다. 반대로 이 범위보다 너무 많으면 수성 분산 매체 중에서 유수 분리가 생기는 경우가 있다.

또한, 분산액 중에 유기 화합물을 용해시켜 둘 수도 있다. 이와 같은 유기 화합물로서는 트리옥틸 포스핀옥시드(TOPO), 티오페놀, 광발색성(photochromic) 화합물(스피로피란, 풀기드 등), 전하 이동형 착체, 전자 수용성 화합물 등을 들 수 있고, 상온에서 고체인 것이 바람직하다. 이 경우, 분산액 중의 상기 유기 화합물의 양은 나노 입자의 중량에 대하여 1/10000 이상, 바람직하게는 1/1000 내지 10배 정도이다.

또한, 본 발명의 목적을 손상주지 않는 범위에서 현탁액에 계면 활성제나 분산 안정제나 산화 방지제 등의 첨가제, 또는 폴리머, 도포·건조 과정에서 겔화하는 재료 등의 바인더를 첨가하여도 좋다.

이와 같은 나노 입자 함유 액체를 잉크젯 원리에 의해 기재 상에 액적 부여한 후, 건조시켜 패턴 배선 형성, 또는 전자 디바이스 형성을 실행한다. 본 발명에서는 예컨대, 우선 대기압 중에서 -20℃ 내지 120℃, 바람직하게는 0℃ 내지 80℃ 정도로 1시간 이상, 바람직하게는 3시간 이상 통풍 건조시키고, 그 후 필요에 따라 감압 건조시켜도 좋다. 이 때의 감압도는 1×10 ⁵ Pa 이하이면 되지만, 바람직하게는 1×10 ⁴ Pa 이하 정도이고, 온도는 일반적으로 -20℃ 내지 110℃, 바람직하게는 0℃ 내지 70℃이다. 또, 감압 시간은 1 내지 24시간 정도이다.

상기 방법에 의해 얻어지는 나노 입자 박막의 두께는 특히 한정되는 것은 아니지만, 일반적으로 나노 입자의 직경 ~ 1 mm, 바람직하게는 나노 입자의 직경 ~ 100 ㎛ 정도이다. 또, 나노 입자 박막 내에 있어서, 나노 입자는 어느 정도 이상의 밀도로 존재하는 것이 바람직하다. 그 의미에서 나노 입자의 집합체에서의 개개의 나노 입자간의 평균 입자간 거리는 일반적으로 입자 직경의 10배 이내의 범위이며, 바람직하게는 입자 직경의 2배 이내의 범위이다. 이 평균 입자간 거리가 너무 크면 나노 입자는 집단적 기능을 발현하지 않게 된다.

액적(43)의 재료로서 그 밖에, 유기 반도체 재료 함유 용액을 들 수 있다. 예컨대, 유기 반도체 재료로서 π공역계 재료가 이용되고, 예컨대 폴리피롤, 폴리(N－치환 피롤), 폴리(3－치환 피롤), 폴리(3,4－2치환 피롤) 등의 폴리피롤류, 폴리티오펜, 폴리(3－치환 티오펜), 폴리(3, 4－2치환 티오펜), 폴리벤조티오펜 등의 폴리 티오펜류, 폴리이소티아나프텐 등의 폴리이소티아나프텐류, 폴리테닐렌비닐렌 등의 폴리테닐렌비닐렌류, 폴리(p－페닐렌 비닐렌) 등의 폴리(p－페닐렌 비닐렌)류, 폴리아닐린, 폴리(N－치환 아닐린), 폴리(3－치환 아닐린), 폴리(2,3－치환 아닐린) 등의 폴리 아닐린류, 폴리아세틸렌 등의 폴리아세틸렌류, 폴리디아세틸렌 등의 폴리디아세틸렌류, 폴리아줄렌 등의 폴리아줄렌류, 폴리피렌 등의 폴리피렌 류, 폴리카르바졸, 폴리(N－치환 카르바졸) 등의 폴리카르바졸류, 폴리셀레노펜 등의 폴리셀레노펜류, 폴리푸란, 폴리벤조푸란 등의 폴리 푸란류, 폴리(p－페닐렌) 등의 폴리(p－페닐렌)류, 폴리인돌 등의 폴리인돌류, 폴리피리다진 등의 폴리피리다진류, 나프타센, 펜타센, 헥사센, 헵타센, 디벤조 펜타센, 테트라벤조 펜타센, 피렌, 디벤조 피렌, 크리센, 페릴렌, 코로넨, 테릴렌, 오발렌, 쿼테릴렌(quaterrylene), 서컴안트라센 등의 폴리아센류 및 폴리아센류의 탄소 일부를 N, S, O 등의 원자, 카르보닐기 등의 관능기로 치환한 유도체(트리페노 디옥사진, 트리페노 디티아진, 헥사센-6,15－퀴논 등), 폴리비닐카르바졸, 폴리페닐렌 설피드, 폴리비닐렌 설피드 등의 폴리머를 이용할 수 있다.

또, 이와 같은 폴리머와 동일한 반복 단위를 갖는 예컨대 티오펜 6량체인 α－섹시티오펜, α,ω－디헥실－α-섹시티오펜, α,ω－비스(3－부톡시프로필)－α－섹시티오펜, 스티릴벤젠 유도체 등의 올리고머도 바람직하게 이용할 수 있다.

또한, 구리 프탈로시아닌이나 불소 치환 구리 프탈로시아닌 등의 금속 프탈로시아닌류, 나프탈렌 1, 4, 5, 8－테트라카르본산 디이미드, N, N'－비스(4－트리플루오로 메틸 벤질) 나프탈렌 1, 4, 5, 8－테트라카르본산 디이미드와, N, N'－비스(1H, 1H－퍼플루오로 옥틸), N, N'－비스(1 H, 1 H－퍼플루오로 부틸) 및 N, N'－디옥틸 나프탈렌 1, 4, 5, 8－테트라카르본산 디이미드 유도체, 나프탈렌 2, 3, 6, 7 테트라카르본산 디이미드 등의 나프탈렌테트라카르본산 디이미드류, 및 안트라센 2, 3, 6, 7－테트라카르본산 디이미드 등 안트라센테트라카르본산 디이미드류 등의 축합환 테트라카르본산 디이미드류, C60, C70, C76, C78, C84 등의 풀러린류, SWNT 등의 카본 나노 튜브, 메로시아닌 색소류, 헤미시아닌 색소류 등의 색소 등을 들 수 있다.

이와 같은 π공역계 재료 중에서도 티오펜, 비닐렌, 테닐렌 비닐렌, 페닐렌 비닐렌, p－페닐렌, 이들의 치환체 또는 이들 2종 이상을 반복 단위로 하고, 또한 이 반복 단위 수(n)가 4 내지 10인 올리고머 또는 이 반복 단위 수(n)가 20 이상인 폴리머, 펜타센 등의 축합 다환 방향족 화합물, 풀러린류, 축합환 테트라카르본산 디이미드류, 금속 프탈로시아닌으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종이 바람직하다.

또, 그 외의 유기 반도체 재료로서는 테트라티아풀발렌(TTF)－테트라시아노퀴노디메탄(TCNQ) 착체, 비스에틸렌 테트라티아풀발렌(BEDTTTF)－과염소산 착체, BEDTTTF－요오드 착체, TCNQ－요오드 착체 등의 유기 분자 착체도 이용할 수 있다. 또한, 폴리실란, 폴리게르만 등의 σ공역계 폴리머도 이용할 수 있다.

본 발명에 바람직하게 이용할 수 있는 일례로서 아래의 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 구비하는 중합체를 주성분으로 하는 유기 반도체 재료에 대하여, 그 합성법을 포함하여 보다 상세하게 설명한다.

[화학식 1]

예컨대, 아래의 화학식 2로 표시되는 카르보닐 화합물

[화학식 2]

［상기 화학식 2에서, A ¹ , A ² 는 각각 치환 또는 비치환의 단환 또는 다환식 아릴렌기 또는 헤테로 아릴렌기를 나타낸다. R ¹ 은 수소, 치환 또는 비치환의 알킬기, 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다. V는 -O－, －S－, －NR ² －(R ² 는 치환 또는 비치환의 단환 또는 다환식의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환의 단환 또는 다환식의 헤테로 아릴렌기를 나타냄)를 나타내고, n은 ≥0을 나타냄］, 및 아래의 화학식 3으로 표시되는 인 화합물

[화학식 3]

［상기 화학식 3에서, A ³ , A ⁴ 는 각각 치환 또는 비치환의 단환 또는 다환식의 아릴렌기 또는 헤테르 아릴렌기를 나타낸다. R ₃ 은 수소, 치환 또는 비치환의 알킬 또는 아릴 또는 헤테르 아릴기를 나타낸다. W는 -O－,－S－,－NR4－(R4는 치환 또는 비치환의 단환 또는 다환식의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환의 단환 또는 다환식의 헤테르 아릴렌기를 나타낸다. m은 ≥0을 나타낸다. X는 PO(OR5)2(R5는 저급 알킬기), 또는 P(R6)3＋Y－(R6은 치환 또는 비치환의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환의 알킬기를 나타내고, Y는 할로겐 원자를 나타냄)를 나타낸다]을 반응시켜 탄소-탄소 이중 결합을 함유하는 아래의 화학식 4로 표시되는 반복 단위를 구비하는 중합체가 제조된다.

[화학식 4]

아래에 더 상세하게 설명한다.

바람직하게 이용되는 염기 화합물은 비수계 용매에 균일하게 용해할 수 있으면 일반적으로 알려져 있는 염기성 화합물을 모두 포함할 수 있지만, 포스포네이트 카르보 음이온의 형성능을 고려하면, 염기도 면에서 금속 알콕시드, 금속 히드리드, 유기 리튬 화합물 등이 바람직하고, 예컨대, 칼륨t－부톡시드, 나트륨t－부톡시드, 리튬t－부톡시드, 칼륨 2－메틸-2－부톡시드, 나트륨 2－메틸-2－부톡시드, 나트륨 메톡시드, 나트륨에톡시드, 칼륨에톡시드, 칼륨메톡시드, 수소화 나트륨, 수소화 칼륨, 메틸 리튬, 에틸 리튬, 프로필 리튬, n－부틸 리튬, s－부틸 리튬, t－부틸 리튬, 페닐 리튬, 리튬 나프티리드, 리튬 아미드, 리튬 디이소프로필 아미드 등을 들 수 있다.

염기를 용해하는 용매로서는 사용하는 염기와 안정된 용액을 형성하는 용매를 선택해야 하지만, 그 외의 요인으로서 염기의 용해도가 높은 것이 바람직하고, 또 반응계에서 생성하는 고분자량체의 반응 용매에 대한 용해성을 손상주지 않는 것이 바람직하고, 생성하는 고분자량체가 양호하게 용해되는 용매가 더욱 바람직하며, 이용하는 염기와 제조하는 고분자량체의 특성에 따라 일반적으로 알려져 있는 알코올계, 에테르계, 아민계, 탄화수소계 용매 등으로부터 임의로 선택할 수 있다.

염기와 이것을 균일하게 용해하는 용매의 조합으로서는 예컨대 나트륨 메톡시드의 메탄올 용액, 나트륨 에톡시드의 에탄올 용액, 칼륨 t－부톡시드의 2－프로판올 용액, 칼륨 t－부톡시드의 2－메틸-2－프로판올 용액, 칼륨 t－부톡시드의 테트라 히드로 푸란 용액, 칼륨 t－부톡시드의 디옥산 용액, n－부틸 리튬의 헥산 용액, 메틸 리튬의 에테르 용액, 리튬 t－부톡시드의 테트라 히드로 푸란 용액, 리튬 디이소프로필 아미드의 시클로 헥산 용액, 칼륨 비스트리메틸 실릴아미드의 톨루엔 용액 등을 비롯하여 다양한 조합의 용액을 들 수 있고, 몇 종류의 용액은 시판품으로서 용이하게 입수할 수 있다. 온화한 반응 조건, 취급 용이함의 관점으로부터 바람직하게는 금속 알콕시드계의 용액을 이용할 수 있고, 생성하는 중합체의 용해성, 취급 용이함, 반응의 효율성, 생성하는 중합체의 용해성 등의 관점으로부터 보다 바람직하게는 금속 t－부톡시드의 에테르계를 이용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 칼륨 t－부톡시드의 테트라 히드로 푸란 용액을 이용할 수 있다.

인 화합물 및 알데히드 화합물이 화학량론적으로 동일하게 존재하는 용액과 그 2배 몰량 이상의 염기를 포함한 전술한 염기 용액을 혼합시킴으로써, 중합 반응이 용이하게 진행되어 좁은 분자량 분포로 바람직하게 제어된 고분자량의 중합체를 간편하게 얻을 수 있다. 일반적으로 염기 양은 인 화합물의 중합 활성점에 대하여 동일한 양을 사용하는 것만으로 좋지만, 과잉량을 이용하여도 문제없다.

상기 중합 반응은 인 화합물 및 알데히드 화합물 용액에 염기 용액을 첨가하여도 좋고, 염기 용액에 인 화합물 및 알데히드 화합물의 용액을 첨가하여도 좋으며, 동일하게 반응계에 첨가하여도 좋은 바, 첨가하는 순서에는 제약이 없다.

상기 중합 반응에서의 중합 시간은 이용되는 모노머의 반응성, 또는 요망되는 중합체의 분자량 등에 따라 적당히 설정하면 되지만, 0.2시간 내지 30시간이 바람직하다. 또, 중합체의 말단을 봉지하기 위한 봉지제를 반응 도중 또는 반응 후에 첨가할 수도 있으며, 반응 개시 시에 첨가하여 둘 수도 있다.

상기 중합 반응에서의 반응 온도는 특별히 제어할 필요없이 실온에서 양호하게 중합 반응이 진행되지만, 반응 효율을 보다 향상시키기 위하여 가열하거나, 또는 보다 온화한 조건으로 냉각시킬 수도 있다.

아래에 실시예를 들어 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명에 바람직하게 이용할 수 있는 유기 반도체 재료는 그 요지를 벗어나지 않는 한, 이 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

각종 측정은 아래와 같은 방법에 의해 실행하였다. 중합체의 수평균 분자량(Mn), 무게평균 분자량(Mw) 및 분자량 분포(Mw/Mn)의 측정은 겔 침투 크로마토그래피(GPC)에 의해 실행하고, UV 흡수 및 시차 굴절률을 이용하여 단분산 폴리스티렌을 표준으로 하여 폴리스티렌 환산으로 수행하였다.

(재료 합성 실시예)

100 ml의 4입구 플라스크에 아래의 화학식 5로 나타내는

[화학식 5]

디알데히드를 0.852 g(2.70 mmol), 및 아래의 화학식 6으로 나타내는

[화학식 6]

디포스포네이트를 1.525 g(2.70 mmol)를 넣고, 질소 치환하여 테트라 히드로 푸란 75 ml를 첨가하였다. 이 용액에 칼륨 t－부톡시드의 1.0 moldm－3 테트라 히드로 푸란 용액 6.75 ml(6.75 mmol)를 방울지게 떨어뜨리고, 실온에서 20시간 교반한 후, 벤질 포스포네이트 및 벤즈 알데히드를 순차적으로 첨가하여 2시간 30분 더 교반하였다. 초산을 대략 1 ml 첨가하여 반응을 종료하고, 용액을 세정하였다. 용매를 감압 제거하고, 잔류물을 테트라 히드로 푸란 15 ml 및 메탄올 80 ml를 이용하여 재침전에 의한 정제를 실행하여 아래의 화학식 7로 나타내는 중합체 1.07 g을 얻었다.

[화학식 7]

수득한 중합체의 분자량 및 분자량 분포를 측정한 결과, 수율：73%, 무게평균 분자량(Mw)：104000, 수평균 분자량(Mn)：36000, 분자량 분포(Mw/Mn)：2.89, 중합체：63이었다.

이와 같은 유기 반도체 재료 함유 용액을 이용하여 본 발명에서는 예컨대, 도 6, 도 7에 나타낸 바와 같은 유기 박막 트랜지스터 소자를 형성할 수 있다. 유기 박막 트랜지스터 소자 구성으로서는, 종이를 베이스로 한 기재 상에 유기 반도체층에 접한 소스 전극과 드레인 전극을 구비하고, 그 위에 게이트 절연층을 통하여 게이트 전극을 구비하는 상부 게이트형과, 기재 상에 우선 게이트 전극을 구비하고, 게이트 절연층을 통하여 유기 반도체층에서 연결된 소스 전극과 드레인 전극을 구비하는 하부 게이트형으로 크게 구별되지만, 구체적인 소자의 층 구성예(1 소자의 단면도)는 도 6, 도 7과 같이 된다.

도 6은 상부 게이트형의 층 구성예를 나타낸 것으로서, 종이를 베이스로 한 기재(10) 상에 유기 반도체층(8)을 구비하고, 또한 유기 반도체층(8)에 전기적으로 접속하는 제1 전극으로서의 소스 전극(4) 및 제2 전극으로서의 드레인 전극(5)을 구비하며, 이 한 쌍의 전극 사이에 마련되고 동시에 이 전극 사이의, 상기 유기 반도체층(8)이 마련된 영역 상에 게이트 절연층(6)을 통하여 제3 전극으로서의 게이 트 전극(7)을 구비하는 것이다. 그리고, 소스 전극(4) 및 드레인 전극(5) 사이에 전압을 인가하고, 또한 게이트 전극(7)에 전압을 인가하여 제어하도록 하고 있다.

도 7은 하부 게이트형의 층 구성예를 나타낸 것으로서, 종이를 베이스로 한 기재(10) 상에 게이트 전극(7)으로서의 전극층, 게이트 절연층(6), 유기 반도체층(8)을 순서대로 형성하고, 또한 유기 반도체층(8)에 전기적으로 도통하는 소스 전극(4) 및 드레인 전극(5)으로 이루어지는 한 쌍의 전극층을 형성하며, 나아가 유기 반도체층(8)의 영역을 봉지(封止) 구조로 한 것이다. 그리고, 소스 전극(4) 및 드레인 전극(5)의 사이에 전압을 인가하고, 또한 게이트 전극(7)에 전압을 인가하여 제어하도록 하고 있다.

액적(43)의 또 다른 예로서는, 예컨대 유기 EL 발광 재료를 함유한 용액을 들 수 있다. 예컨대 RGB(적, 녹, 청) 3색용으로서 아래와 같은 용액의 조성예를 들 수 있다.

용매 … 도데실 벤젠/디클로로 벤젠(1/1, 체적비)

적 … 폴리플루오렌/페릴렌 염료(98/2, 중량비)

녹 … 폴리플루오렌/쿠마린 염료(98.5/1.5, 중량비)

청 … 폴리플루오렌

그 밖에, 예컨대 폴리페닐렌 비닐렌계(폴리파라페닐렌 비닐렌계 유도체), 폴리페닐렌계 유도체, 그 외에, 벤젠 유도체에 가용인 저분자계 유기 EL 재료, 고분자계 유기 EL 재료, 폴리비닐 카르바졸 등의 재료를 이용할 수 있다. 유기 EL 재료의 구체적인 예로서는, 루브렌, 페릴렌, 9,10－디페닐안트라센, 테트라 페닐 부 타디엔, 나일 레드, 쿠마린 6, 퀴나크리돈, 폴리 티오펜 유도체 등을 들 수 있다.

본 발명에서는 용액 조성물로서 벤젠 유도체의 비점이 150℃ 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 용매의 구체적인 예로서는, O－디클로로 벤젠, m－디클로로 벤젠, 1, 2, 3－트리클로로 벤젠, O－클로로 톨루엔, p－클로로 톨루엔, 1－클로로 나프탈렌, 브로모벤젠, O－디브로모벤젠, 1－디브로모나프탈렌 등을 들 수 있다. 이와 같은 용매를 이용함으로써 용매 휘산을 방지할 수 있으므로 바람직하다. 이와 같은 용매는 방향족 화합물에 대한 용해도가 크므로 바람직하다. 또, 본 발명의 용액 조성물의 도데실 벤젠을 포함하는 것이 바람직하다. 도데실 벤젠으로서는 n－도데실 벤젠 단일이어도 좋고, 또 이성체의 혼합물을 이용할 수도 있다.

이 용매는 비점 300℃ 이상, 점도 6 cp 이상(20℃)의 특성을 구비하고, 물론 이 용매 단일이어도 좋지만, 다른 용매에 첨가하면 용매의 휘산을 효과적으로 방지하여 바람직하다. 또 상기 용매 중에서 도데실 벤젠 이외는 점도가 비교적 작기 때문에, 이 용매를 첨가함으로써 점도도 조정할 수 있기 때문에 아주 바람직하다.

본 발명에 의하면, 상술한 바와 같은 용액 조성물을 도 2, 도 3 등에 나타낸 전자 디바이스 제조 장치에 의해 종이를 베이스로 한 기재 상에 액적 토출에 의해 공급한 후, 기재를 토출 시의 온도보다 고온으로 처리하여 막화하는 기능막 형성법이 제공된다. 토출 시의 온도는 실온이며, 토출 후 기재를 가열하는 것이 바람직하다. 이와 같은 처리를 함으로써, 토출 시의 용매 휘산, 온도 저하로 인하여 석출된 내용물이 재용해되어 균일하고 균질한 기능막을 얻을 수 있다.

상술한 기능막의 제작법에 있어서, 토출 조성물을 전자 디바이스 제조 장치에 의해 기재 상에 공급한 후, 기재를 토출 시의 온도보다 고온으로 처리할 때에, 가압하면서 가열하는 것이 바람직하다. 이와 같이 처리함으로써, 가열 시의 용매 휘산을 늦게 할 수 있어 내용물의 재용해가 더욱 촉진된다. 그 결과 균일하고 균질한 기능막을 얻을 수 있다.

또, 상술한 기능막의 제작법에 있어서, 상기 기재를 고온 처리 후 즉시 감압하여 용매를 제거하는 것이 바람직하다. 이와 같이 처리함으로써, 용매 농축 시의 내용물의 상 분리를 방지할 수 있다.

어느 재료이어도, 본 발명은 용액 중의 휘발 성분을 휘발시켜 고형분을 기재 상에 잔류시킴으로써 유기 EL 발광 소자 형성을 실행하는 것이다. 이 고형물이 발광 기능을 발생시키는 것이며, 용매(휘발 성분)는 잉크젯 원리로 액적을 분사 부여하기 위한 수단(vehicle)이다.

도 8은 본 발명의 유기 EL 발광 디바이스를 디스플레이 장치로서 사용하는 구성을 나타낸 것이다. 종이를 베이스로 한 기재(10) 상에 전극(23) 및 유기 감광성 재료로 이루어지는 장벽 부재(24)를 형성하고, 장벽 부재(24)로 둘러싸인 영역에 상기와 같은 유기 EL 발광 재료를 함유한 용액을 분사 부여한 후, 용매를 제거하고 고형분을 잔류시켜 유기 EL 발광층(25)으로 하며, 그 위에 추가로 ITO(Indium-Tin Oxide) 등의 투명 전극(26) 및 투명 시트(27)를 배치하고 있다. 이와 같은 상부의 투명 전극(26) 및 투명 시트(27)도 미리 일측에 ITO 막을 형성한 투명 PET 시트를 이용하면 좋다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, 본 발명에서는 유기 EL 발광층(25)으로부터의 광(29)을 도면의 화살표 방향으로 내보낼 수 있도록 한 가요성이 있고 또한 경량의 디스플레이가 실현된다.

다른 본 발명의 액적(43) 재료로서는, 반도체 등에 다용되는 층간 절연막의 실리콘 유리의 전구 물질이거나 실리카 유리 형성 재료를 들 수 있다. 이 전구 물질로서 폴리실라잔(예컨대, 일본 토넨 회사 제), 유기 SOG 재료 등을 들 수 있다.

또, 전극 재료로서는 도핑 등으로 전도율을 향상시킨 공지의 전도성 폴리머, 예컨대 전도성 폴리아닐린, 전도성 폴리피롤, 전도성 폴리티오펜(폴리에틸렌 디옥시티오펜과 폴리스티렌 술폰산의 착체 등) 등, 또한, 백금, 금, 은의 나노 미립자(사이즈 1 내지 50 nm)를 분산시킨 용액 등도 바람직하게 이용할 수 있고, 각종 배선 패턴이나 후술하는 RFID 디바이스의 안테나 등의 패턴을 형성하는 데도 바람직하게 이용할 수 있다.

또한, 액적(43)의 재료를 본 발명에서는 전기적 기능 발현 재료 또는 전기적 기능 발현 재료를 함유한 액체라 하고 있는데, 전자 디바이스 등을 제작하기 위하여 사용하는 재료를 가리키는 것으로서, 전기적 절연성을 지닌 재료도 이것에 포함되는 것은 물론이다.

다음에, 본 발명에 바람직하게 적용되는 액체 분사 헤드에 대하여, 도 9a 및 도 9b, 도 10을 이용하여 설명한다. 이 예는 7개의 노즐을 구비한 분사 헤드의 예이다.

이 액체 분사 헤드는 액체(47)가 도입되는 유로(45) 내에 에너지 작용부로 서 피에조 소자(46)를 마련한 것이다. 피에조 소자(46)에 펄스형의 신호 전압을 인가하여 도 9a에 나타낸 바와 같이 피에조 소자(46)를 기계적으로 변형시키면, 유로(45)의 용적이 감소되는 동시에 압력파가 발생되고, 그 압력파에 의해 노즐(48)로부터 액적(43)이 토출된다. 도 9b는 피에조 소자(46)의 변형이 없어져 유로(45)의 용적이 증대한 상태이다.

이와 같은 분사 헤드로 액적을 분사시킨 경우, 도 11, 도 12에 나타낸 바와 같은 형상이 된다. 즉, 이와 같은 전기 기계 변환 소자(피에조 소자)의 기계적 변위에 의한 작용력으로 액체를 분사시킨 경우, 비상 시의 액체는 상기 기재면에 부착하기 직전에 비상 방향(도면에서 F 방향)으로 대략 둥근 방울 형상(도 11), 또는 비상 방향으로 연장된 기둥 형상이되, 그 길이(L)는 길어도 그 직경(d)의 3배 이내 길이의 기둥 형상을 나타낸다(도 12).

이것은 일반적으로 이와 같은 전기 기계 변환 소자(피에조 소자)의 기계적 변위에 의한 작용력으로 액체를 분사시키는 원리에 의해 액적을 분사시킨 경우, 이 원리가 지닌 특성으로서 항상 대략 이와 같은 형상의 액적이 얻어진다. 아래에 그 이유를 설명한다.

일반적으로 이와 같은 전기 기계 변환 소자(피에조 소자)의 기계적 변위에 의한 작용력으로 액체를 분사시키는 원리에 의해 액적을 분사시킨 경우, 전기 기계 변환 소자에 의해 액체에 부여하는 충격력을 시간 미분한 값의 크기에 따라 이 형상이 결정되지만, 이 원리의 분사 헤드인 경우, 액체가 노즐로부터 비상되어 나올 때의 조건은 이와 같은 둥근 액적 또는 기다란 형상이되 최대로 그 직경의 3배 이 내의 길이인 기둥형으로 되어 분사, 비상하는 조건과 거의 일치하다.

즉, 이와 같은 원리로 액적을 분사시킨 경우, 비상 시의 액적의 형상은 대략 이와 같은 둥근 액적 또는 기다란 형상이되, 최대로 그 직경의 3배 이내의 길이인 기둥형이다. 그리고, 그 때의 상태는 비상 액적이 외란에 의해 요동하지 않고 안정하게 비상하는 상태이다. 또, 그 때의 비상 속도는 5 m/s 내지 12 m/s이다.

본 발명에서는 이와 같은 분사 헤드를 사용하여 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사하여 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성하는 경우, 상기 조건(상기 비상 시의 형상)으로 하고 있지만, 이와 같은 조건을 벗어나는 경우(일반적으로는 거의 이와 같은 경우는 없겠지만)에는, 전기적 기능 발현 재료 함유 액체 또는 그것과 동등한 유체 물성(점도, 표면 장력)을 지닌 액체를 동등한 분사 헤드를 사용하여 분사시켜 그 비상 형상을 현미경 하에서 관찰하면서 분사 헤드의 전기 기계 변환 소자에 대한 구동 신호(구동 전압, 구동 펄스 통전 시간, 구동 펄스 파형)를 조정(상기 형상으로 되도록 상승 파형을 급격하게)하여 그 구동 신호의 조정 결과에 근거한 구동 신호를 본 발명의 전자 부품 제조 장치의 분사 헤드의 전기 기계 변환 소자에 입력함으로써, 원하는 안정된 비상 형상을 얻을 수 있도록 하고 있다.

본 발명의 다른 특징으로서 필터 구성을 들 수 있다. 노즐(48) 직전의 유로(45)에 도입되는 액체(47)는 필터(49)를 통과하여 온 것이다. 본 발명에서는 이와 같이 필터(49)를 분사 헤드 내에 마련하여 노즐(48)의 최근방에 필터 제거 기능을 갖게 하고 있다. 이와 같이 함으로써, 본 발명의 액체 중의 전도성 미립자 또는 나노 입자와 상이한 이들보다 더 큰 이물 입자를 포착하여 기재 상에 형성되는 패 턴 또는 디바이스의 성능 저하를 초래시키지 않도록 하고 있다. 이와 같은 필터(49)는 소형의 간이 필터로 함으로써 도 10에 나타낸 바와 같이 분사 헤드(11) 내에 내장시킬 수 있게 된다. 그리고 분사 헤드(11) 그 자체도 소형화가 실현된다.

이와 같은 필터(49)는 예컨대 스테인리스 메쉬 필터가 바람직하게 이용된다. 또는, 테플론(등록 상표)(4불화 에틸렌), 폴리프로필렌 등의 수지 재료도 바람직하게 이용된다. 요컨대, 본 발명의 액체에 부식되거나 용해되지 않는 재료가 적당히 선택된다. 그리고, 그 그물눈 직경(필터 메쉬 사이즈)은 액체 중의 미립자 입자 직경의 30배 이상 크기의 이물은 포착할 수 있도록 선정된다.

보다 구체적으로는, 전술한 바와 같이 본 발명에서는 전기적 기능 발현 재료로서 예컨대 미세한 전도성 미립자를 함유한 액체를 사용하는 경우, 일반적으로 입자 직경이 0.0001 내지 0.2 ㎛(0.1 내지 200 nm), 바람직하게는 0.0001 내지 0.05 ㎛(0.1 내지 50 nm)의 미립자를 함유한 액체가 사용되므로, 0.003 내지 0.6 ㎛, 바람직하게는 0.003 내지 1.5 ㎛ 이상 크기의 이물을 포착할 수 있는 필터로 하면, 그 이물이 토출구(노즐)를 막히게 하는 문제는 회피할 수 있다. 또한, 필터의 메쉬 사이즈(포착할 수 있는 이물 크기)에 관해서는, 엄밀하게는 그 제거율이 절대 제거율을 가리키는 것인지, 평균 제거율을 가리키는 것인지의 정의가 있지만, 여기에서는 절대 제거율을 고려하여 상기 메쉬 사이즈로 하고 있다.

또, 필터(49)의 위치는 도 10에서는 분사 헤드(11) 내에 조립된 예로 나타냈지만, 분사 헤드(11) 내에 조립하는 것이 필수적인 것은 아니다. 필터는 다수 곳에 마련될 수도 있으므로, 본 발명에서는 토출구(노즐)(48)의 상류부이고 또한 토 출구(노즐) (48)에 가장 가까운 위치에 있는 필터의 메쉬 사이즈를 상기 범위로 하는 것이 포인트이다. 또한 이 필터(49)에 관해서는, 상기 구성의 분사 헤드에만 마련되는 것이 아니라, 후술하는 서멀 방식(버블 방식)의 액체 분사 헤드, 또는 다른 구성의 분사 헤드에도 동일하게 적용된다.

다음에 본 발명에 바람직하게 적용되는 액체 분사 헤드의 다른 예에 대하여 도 13a 내지 도 13c를 이용하여 설명한다. 이 예는 서멀 방식(버블 방식)의 액체 분사 헤드의 예이며, 전술한 피에조 소자에 의한 전기-기계 변환 작용에 의해 액적 분사를 실행하는 것이 아니라, 액체 중에 단시간(1 내지 10 ㎲)내에 인가된 고열(300℃ 내지 500℃)로 순간적으로 발생하는 막 비등 기포의 성장 작용력을 액적 분사의 원동력으로 하는 것이다.

여기서 나타낸 액체 분사 헤드는 액체가 흐르는 유로 단부로부터 액적이 분사되는 타입의 것이며, 에지 슈터형으로 불리는 것이다.

여기에서는 액체 분사 헤드의 노즐 수를 4개로 한 예를 나타내고 있다. 이 액체 분사 헤드는 발열체 기재(66)와 덮개 기재(67)를 접합시킴으로써 형성되고, 발열체 기재(66)는 실리콘 기재(68) 상에 웨이퍼 프로세스에 의해 개별 전극(69)과 공통 전극(70)과 에너지 작용부인 발열체(71)를 형성함으로써 구성된다.

한편, 상기 덮개 기재(67)에는 기능성 재료를 함유하는 액체가 도입되는 유로를 형성하기 위한 홈(74)과, 유로에 도입되는 상기 액체를 수용하는 공통 액실을 형성하기 위한 오목부 영역(75)이 형성되어 있고, 이들 발열체 기재(66)와 덮개 기재(67)를 도 13a 내지 도 13c에 나타낸 바와 같이 접합시킴으로써 상기 유로 및 상 기 공통 액실이 형성된다. 또한, 발열체 기재(66)와 덮개 기재(67)를 접합시킨 상태에서는, 상기 유로의 저면부에 상기 발열체(71)가 위치하고, 유로의 단부에는 이들 유로에 도입된 액체의 일부를 액적으로서 토출시키기 위한 상기 노즐(65)이 형성되어 있다. 또한 여기에서는 노즐 형상은 장방형이지만, 구형이어도 된다.

또한, 보다 분사 안정성을 고려하여 단면[노즐(65)의 영역]에 별도로 노즐 판을 마련하여 원하는 노즐 직경, 노즐 형상(예컨대, 구형)으로 하여도 좋다. 그 경우의 노즐 판으로서는 예컨대 Ni 등이 이용되고, 전자 성형 등의 수법에 따라 고정밀도의 노즐 판을 형성할 수 있다. 또는, 수지 필름(기재)에 엑시머 레이저(excimer laser) 가공에 의해 노즐 구멍을 천공한 것을 이용하는 것도 바람직한 방법이다.

또한, 상기 덮개 기재(67)에는 공급 수단(도시하지 않음)에 의해 상기 공급액실 내에 액체를 공급하기 위한 액체 유입구(76)가 형성되어 있다.

이와 같은 분사 헤드로 본 발명에 사용하는 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사시킨 경우, 도 14에 나타낸 바와 같은 형상으로 된다. 즉, 이와 같은 액체 중에 마련된 발열체가 발열하는 열에 의해 순간적으로 발생시킨 기포의 성장 작용력으로 액체를 분사시킨 경우, 비상 시의 액체는 비상 방향(도면에서 F 방향)으로 연장된 기다란 기둥형이되 그 길이(L)가 직경(d)의 5배 이상인 기둥형 형상으로 된다(도 14).

이것은 일반적으로 이와 같은 액체 중에 마련된 발열체가 발열하는 열에 의해 순간적으로 발생시킨 기포(막 비등 기포)의 성장 작용력으로 액체를 분사시킨 경우, 이 원리가 지닌 특성으로 대부분 이와 같은 비상 액체의 형상을 얻을 수 있다. 아래에 그 이유를 설명한다.

일반적으로 이와 같은 액체 중에 마련된 발열체가 발열하는 열에 의해 순간적으로 발생시킨 기포(막 비등 기포)의 성장 작용력으로 액체를 분사시키는 원리에 의해 액체를 분사시킨 경우, 전술한 바와 같은 전기 기계 변환 소자를 이용하는 분사 헤드와는 비교가 되지 않을 정도로 그 분사 압력이 높아 도 14에 나타낸 바와 같은 액 기둥이 가늘고 길게 연장되고, 후방에 미소한 부수(附隨) 액(SD)을 끌고 있는 비상 형태를 취한다. 또 그 때의 비상 속도는 8 m/s~18 m/s와 같이 매우 고속이다. 그러므로, 후방에 미소한 부수 액(SD)을 끄는 비상 형태로서, 이들도 고속으로 비상하여 기재면에 선행하는 기다란 기둥형의 액체와 거의 동일한 위치에 착탄하므로, 패턴 형성 상에서는 아무런 문제가 없다.

본 발명에서는 이와 같은 분사 헤드를 사용하여 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사하여 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성하는 경우, 이 조건(비상 방향으로 연장된 기다란 기둥형이되 그 직경의 5배 이상 길이의 기둥형)으로 하고 있지만, 만일 이 조건을 벗어나는 경우(일반적으로 이와 같은 경우는 없지만)에는, 전기적 기능 발현 재료 함유 액체 또는 이것과 동등한 유체 물성(점도, 표면 장력)을 지닌 액체를 동등한 분사 헤드를 사용하여 분사시키고, 그 비상 형상을 현미경 하에서 관찰하면서 분사 헤드의 발열체로의 구동 신호를 조정(그와 같은 형상으로 되도록 펄스 전압, 또는 펄스 폭을 약간 증가시킴, 즉 구동 에너지를 증가시킴)하고, 그 구동 신호의 조정 결과에 근거한 구동 신호를 본 발명의 전자 부품 제조 장 치의 분사 헤드의 발열체에 입력함으로써 원하는 안정된 비상 형상을 얻을 수 있도록 하고 있다.

본 발명에서는 복수개의 액적에 의해 하나의 전자 디바이스를 형성하는, 또는, 복수개의 액에 의해 전자 디바이스 등을 형성하는 패턴을 도트를 중첩하여 찍거나 접촉시켜 형성한다. 따라서, 이와 같은 멀티 노즐형의 액체 분사 헤드를 이용하면 매우 효율적으로 전자 디바이스를 형성할 수 있다. 또한 이 예에서는 4개의 노즐의 액체 분사 헤드를 나타내고 있지만, 반드시 4개의 노즐에 한정되는 것은 아니고, 노즐 수가 많으면 많을수록 전자 디바이스 형성이 효율적으로 되는 것은 당연하다. 다만, 단순히 많으면 많을 수록 좋다는 것은 아니고, 너무 많으면 액체 분사 헤드도 고가로 되고, 또 분사 노즐의 막힘으로 인한 확률도 높아지므로, 이들을 모두 고려하고 또 장치 전체의 균형(장치 비용과 전자 디바이스의 제작 효율의 균형)을 고려하여 결정할 수 있다.

도 15는 이와 같이 하여 제작된 멀티 노즐형의 액체 분사 헤드를 노즐 측에서 바라본 도면을 나타내고 있다. 본 발명에서는 이와 같은 멀티 노즐형의 액체 분사 헤드를 도 16에 나타낸 바와 같이, 분사하는 액체별로 마련하여 왕복대에 탑재한다. 도 17은 그 사시도이다.

도 16, 도 17에는 각각의 멀티 노즐형의 액체 분사 헤드를 A, B, C, D 부호로 표시하고 있으며, 각각 각 액체 분사 헤드(A, B, C, D)는 노즐 부분이 각 액체 분사 헤드마다 이격되어 구성되는 동시에 각 액체 분사 헤드마다 상이한 종류의 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사할 수 있다.

본 발명은 전기적 기능 발현 재료 함유 액체 등을 분사 부여하여 전자 디바이스 등을 제작하는 것이지만, 단일 액체뿐만 아니라, 이 예와 같이, 전술한 바와 같은 각종 복수 종류의 액체를 각 액체 분사 헤드마다 분사할 수 있다. 따라서, 도 6, 도 7 등에 나타낸 바와 같은 디바이스 구조체도 이와 같은 상이한 복수 종류의 액체를 분사하여 패턴을 형성하고, 그 패턴을 적당히 적층 또는 조합함으로써 간단하게 형성할 수 있다. 이때, 먼저 형성한 패턴과 나중에 적층하는 패턴은 양자의 액체가 혼입되어 양호한 패턴을 형성할 수 없는 바와 같은 경우에는, 먼저 형성한 패턴이 건조되어 휘발 성분이 휘발된 후, 나중에 형성하는 패턴을 형성하도록 한다.

그 때문에, 경우에 따라서는, 앞 패턴을 형성한 후 바로 다음(그 위에 적층함) 패턴을 형성할 수 없는 경우가 있다. 즉, 앞 패턴이 충분히 건조되지 않은 상황에서 다음 패턴을 형성하고자 하면 양자의 용액이 서로 혼입되어 양호한 패턴을 형성할 수 없는 바와 같은 경우이다.

이와 같은 경우에는, 예컨대 왕복대에 탑재된 분사 헤드로 일단 먼저 형성되는 패턴을 형성하고, 휘발 성분을 휘발, 건조시킨 후, 재차 왕복대를 원래 장소에 복귀시키고, 재차 다음 패턴을 형성한다.

또는, 왕복대가 직교하는 종횡(X, Y방향)의 2차원 방향으로 이동하지 않고 일방향(예컨대, X방향)으로만 이동하며, 기재가 그 방향의 수직 방향으로 이동하는 바와 같은 제조 장치인 경우, 일단 먼저 형성되는 패턴을 형성하고, 휘발 성분을 휘발, 건조시킨 후, 기재를 원래 장소(앞서 분사에 의한 패턴 형성을 개시한 위치) 로 복귀시키고, 재차 다음 패턴을 형성하도록 한다. 이와 같은 장치 구성은 도 2의 전자 부품 제조 장치에는 도시되어 있지 않지만, 기재 이송 수단으로서 롤러 이송 또는 벨트 이송이라는 종래부터 알려져 있는 수단에 의해 간단하게 실현될 수 있다. 이와 같이 함으로써, 패턴 변형이 없는 정밀도 높은 패턴으로 할 수 있고, 또 신뢰성 높은 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 얻을 수 있다.

이 수단의 응용예로서 기재를 롤러 이송 또는 벨트 이송에 의해 실행하는 경우, 일단 한 면에 전자 디바이스 또는 패턴 배선을 형성한 후, 기재를 반전시켜 뒷면에도 전자 디바이스 또는 패턴 배선을 형성할 수 있게 된다. 기재의 반전 또는 그 위치 결정 등은 이른바 잉크젯 프린터 등에서 수행되고 있는 양면 인쇄의 기술을 그대로 응용할 수 있다.

이와 같이 기재의 양면에 전자 디바이스 또는 패턴 배선을 형성함으로써, 보다 다기능, 또는 메모리 기능을 갖는 전자 부품인 경우, 보다 용량이 큰 메모리 부품, 나아가서는 보다 복잡한 전자 부품을 제조할 수 있게 된다. 또는 앞뒷면에 형성함으로써, 기재(칩) 사이즈를 작게 하는 것도 가능하다.

또, 앞뒷면에 상이한 기능의 전자 디바이스를 형성하여 하이브리드(hybrid)형의 전자 부품으로 하는 것도 가능하다. 예컨대, 아래에 서술하는 RFID(Radio Frequency-Identification：전파 인식) 방식의 디바이스에서는 메모리, 통신 회로 또는 소형 안테나 등을 조합한 구성으로 되어 있지만, 표면에 메모리를 형성하고, 뒷면에 통신 회로와 소형 안테나를 형성하는 바와 같은 구성으로 하는 것도 가능하다.

다음에 본 발명을 적용할 수 있는 바람직한 일례로서 RFID 방식의 디바이스에 대하여 설명한다. RFID 방식의 디바이스는 메모리와 통신 회로 및 소형 안테나를 조합한 것이지만, 이들은 모두 전술한 바와 같이 상이한 종류의 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사함으로써 디바이스를 형성하는 본 발명에 의해 인쇄 형성할 수 있다.

종래와 같은 RFID 칩은 Si(실리콘-리튬) 반도체 프로세스에 의해 제작하되, 별도로 형성한 안테나나 전극 패턴과 일체로 하여 제작하였지만, 본 발명의 기술을 사용하면, 종이 기재 상에 모두 인쇄에 의해 형성할 수 있어 아주 저비용으로 할 수 있다. 이 경우, 단지 기재인 종이 시트에 이와 같은 디바이스를 형성할 뿐만 아니라, 포장 재료로서 사용되는 골판지 등의 종이에도 직접 분사 부여하여 인쇄 형성할 수 있으므로, 포장 부재에 새로운 부가 가치(RFID 방식에 의한 상품의 이력이나 추적 정보 등)를 간단하게 부여할 수 있다. 또한 이와 같은 포장 부재에 RFID 방식의 디바이스를 인쇄 형성하는 수단은 포장 부재가 3차원 입체물이란 점도 있으므로, 후술하는 칼손 프로세스 원리에 의한 것보다 잉크젯 원리에 의한 것이 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 직접 비접촉으로 분사 부여할 수 있어 적용 범위가 넓다.

다음에 본 발명의 또 다른 특징에 대하여 설명한다. 도 18은 본 발명의 원리에 의해 형성되는 패턴 배선 기재의 패턴 배선의 일례이다. 기재 상에 미리 형성되어 있는 장방형 또는 장방형의 조합에 의해 구성된 단자 패턴(전극 패턴)(91)에 나중에 미립자 함유 액체를 분사하여 배선 패턴(92)을 형성한 예이다. 또한, 이 예 에서는 도면이 복잡하게 되는 것을 피하기 위하여, 배선 패턴(92)의 인접한 경사 방향에서의 도트 패턴들이 마침 서로 접촉하듯이 배치되어 있지만, 실제로는 서로 좀 더 고밀도로 배치(서로의 도트 패턴의 중첩 부분이 많아지도록 배치)하여 배선 패턴 부분에 비피복부가 생기지 않도록 한다.

도 19는 본 발명의 원리에 의해 형성되는 디바이스 기재에 디바이스를 형성하는 일례이다. 기재 상에 먼저 형성되어 있는 장방형 또는 장방형의 조합에 의해 구성된 한 쌍의 소자 전극(전극 패턴)(93)에 나중에 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사하여 디바이스를 형성한 예이다.

그러나 여기에 한 가지 문제가 있다. 그것은 회로 패턴 또는 각종 전자 디바이스로서 완성된 후, 사용 시에 발생하는 단자 패턴(91)이나 소자 전극(전극 패턴)(93)부의 이상 방전이다. 아래에 도 18, 도 19를 이용하여 설명한다.

본 발명에서는 도 18, 도 19와 같이 복수(이 예에서는 2)개의 단자 패턴(전극 패턴)(91) 사이에 금속 미립자 재료를 함유하는 액체의 도트 패턴에 의해 배선 패턴(92)을 형성하거나 대향하는 소자 전극(93) 사이에 전기적 기능 발현 재료를 함유하는 액체의 도트 패턴(94)에 의해 각종 전자 디바이스를 형성하지만, 일반적으로 이와 같은 단자 패턴(91)이나 소자 전극(전극 패턴)(93)은 장방형 형상(장방형이 비용적으로 가장 쉽게 제작됨)으로 되지만, 도 18, 도 19에 나타낸 바와 같이, 전극 패턴(91, 93)의 코너부(91c, 93c)가 예리하게 되어 있으므로, 그 부분에서 전계 집중이 발생된다. 그 결과, 양 전극 간에 인가하여 사용할 때, 이 전계 집중부에서 이상 방전이 초래되어 양호한 전기적 기능을 얻을 수 없는, 또는 그 부분 에 파손이 발생된다는 문제가 있다.

본 발명에서는 이 점을 감안하여 예컨대, 도 20, 도 21과 같이 전극 패턴(91, 93)의 코너부를 모따기 형상으로 하고 있다. 이 예는 기계 도면에서 표시할 때의 c형상의 모따기로 하고 있지만, 물론 r형상의 모따기로 할 수도 있다. 또한, 그 모따기 부분의 크기는 일반적으로 도트 패턴 직경의 1/2~1/5 정도, 즉 c2 ㎛ 내지 c5 ㎛, 또는 r2 ㎛ 내지 r5 ㎛로 하면, 전계 집중이 발생되지 않는 양호한 전극 패턴으로 할 수 있다.

본 발명에서는 이와 같이 전극 패턴의 예리한 부분을 제거하여 전계 집중을 제거하도록 함으로써, 회로 패턴 또는 각종 디바이스로서 사용하는 경우에, 이상 방전이 없고 또한 장기적으로 사용하여도 안정된 품질을 얻을 수 있게 되었다.

다음에 본 발명의 또 다른 특징에 대하여 설명한다. 도 22, 도 23은 전술한 도 18 내지 도 21로 설명한 배선 패턴 또는 전자 디바이스와 동등한 것이지만, 도 18 내지 도 21로 설명한 것은 전극 패턴[단자 패턴(91), 소자 전극(93)]은 기재 상에 미리 Al, Au, Cu 등을 포함한 페이스트형 액체를 사용하여 스크린 인쇄 등에 의해 원하는 패턴 형상으로 한 것이지만, 도 22, 도 23에 나타낸 것은 이 전극 패턴(91, 93)을 본 발명의 액체 분사 원리에 의해 형성한 것이다.

즉, Ag 등의 전도성 재료의 미립자를 함유한 액체를 사용하여 전술한 바와 같은 패턴 배선 또는 디바이스 패턴의 형성과 마찬가지로, 전극 패턴(91, 93)을 도트 조합으로 형성한 것이다. 이와 같이 하면, 전극 형성에도 도 2, 도 3, 도 4a, 4b로 설명한 본 발명의 제조 장치를 사용할 수 있는 외에, 전술한 이상 방전의 문 제를 해결할 수 있는 장점이 있다. 도 22, 도 23에 나타낸 바와 같이, 전극 패턴(91, 93)을 본 발명의 금속 미립자를 분산시킨 액체 분사에 의한 도트 패턴에 의해 형성한 것이면, 도트 패턴 외형 자체가 둥근 형상으로 되어 예리한 부분이 없기 때문에, 자동적으로 모따기 형상으로 된다.

또한, 도 22, 도 23에 나타낸 것은 전극 패턴부(91, 93)의 도트 직경이 배선 패턴(92) 또는 디바이스 패턴[도트 패턴(94)]의 도트 직경보다 큰 것으로 하였지만, 이것은 동일한 토출 직경을 갖는 동일한 분사 헤드를 사용하여 도트 패턴이 동일한 크기로 되도록 하여도 좋다.

도 18에 나타낸 도트의 조합에 의한 배선 패턴(92)은 세로 길이 방향으로 연장된 띠형 패턴으로서 형성되거나, 또는, 도 19의 디바이스에서도 도트 패턴(94)은 띠형 패턴으로서 형성되지만, 이와 같은 띠형 패턴이 연장되어 있는 방향은 전술한 도 2, 도 3, 도 4a, 도 4b로 설명한 X방향 또는 Y방향, 즉, 기재(14)와 분사 헤드(11)의 상대 이동 방향[분사 헤드를 탑재한 왕복대(12)의 이동 방향, 또는 기재(14)의 이동 방향]에 평행하도록 함으로써, 액체를 분사 제어하기 위한 패턴 정보 및 그 제어를 단순화할 수 있어 고정밀도의 각 패턴 형성을 저비용으로 실현할 수 있다.

또한 마찬가지로 이들 방향, 즉 패턴이 연장되는 방향은 사용하는 장방형 기재의 각 변의 방향, 또는 형성되는 디바이스 군의 매트릭스 배열의 방향과 평행하도록 함으로써, 위치 결정, 또는 각 패턴 형성을 고정밀도로 할 수 있다.

다음에 상기 문제점을 해결하는 다른 예에 대하여 설명한다.

본 발명에서는 이 점을 감안하여 예컨대, 도 24, 도 25와 같이 전극 패턴(91, 93)의 코너부가 노출되지 않도록, 배선 패턴(92) 또는 디바이스 패턴을 형성하는 도트 패턴(94)에 의해 피복하도록 하고 있다. 또한 도 24의 배선 패턴(92)의 예는 도트 패턴 열이 세로로 4열로 된 예를 나타냈지만, 도 26과 같이, 당연히 1열이어도 된다. 또, 도 25의 디바이스의 경우도 마찬가지로, 도 27과 같이, 1 도트 뿐이어도 된다.

요컨대, 전극 패턴(91, 93)의 예리한 부분을 도트 패턴에 의해 피복하여 그 부분이 표면에 노출되지 않도록 하면, 전계 집중으로 인한 이상 방전을 방지할 수 있고 또는 파손을 방지할 수 있어 회로 배선 패턴 또는 각종 전자 디바이스로서 장기적으로 사용하여도 안정된 품질을 얻을 수 있다.

다음에, 본 발명의 또 다른 특징에 대하여 설명한다. 도 28은 도 1b의 배선 패턴(1)의 일부(코너부)를 확대한 것이다. 본 발명에서는 상기 과제와 관련하여 이와 같이 배선 패턴(1)의 코너부(패턴이 직각으로 만곡되는 영역의 외측 영역)(1c)가 예리하게 되지 않도록 하고 있다.

도 29 내지 도 32를 이용하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 29는 본 발명의 원리에 의해 형성되는 패턴 배선 기재의 패턴 배선 일례이다. 이 예에서는 도트 패턴을 조합하여 형성되는 배선 패턴(92)이 도중에서 90도로 만곡하도록 형성되어 있다. 즉, 이와 같은 배선 패턴(92)이 직교하는 2방향(도면에서 화살표)에 각각 평행하는 띠형의 패턴으로 되고, 또한 배선 패턴(92)의 배치 정도에 따라 그 방향이 만곡되어 배치된다. 그 경우, 도면 중의 A부와 같이, 배선 패턴(92)이 직교하는 2 방향으로 만곡되는 영역의 외측 영역이 곡선 형상으로 되도록 하고 있다. 이와 같이 배선 패턴(92)이 만곡되는 코너부를 도트 패턴으로 형성함으로써 예리하게 되지 않아 전계 집중을 피할 수 있다.

도 30은 배선 패턴(92)을 도트 패턴 1열로 하여 형성한 경우를 나타내지만, 이 경우도 도면 중의 A부와 같이, 배선 패턴(92)이 만곡되는 코너부를 도트 패턴에 의해 예리하게 되지 않도록 할 수 있어 전계 집중을 피할 수 있다.

도 31은 본 발명의 원리에 의해 형성되는 디바이스 기재의 전자 디바이스 일례이다. 기재 상에 미리 형성되어 있는 장방형 또는 장방형의 조합에 의해 구성된 한 쌍의 소자 전극(전극 패턴)(93)에 나중에 전기적 기능 발현 재료 함유 액체를 분사하여 전자 디바이스를 형성한 예이다. 이 경우도 원하는 전자 디바이스를 형상하기 위하여, 도트 패턴(94)(전자 디바이스 패턴부)의 패턴이 띠형으로 형성되는 동시에, 그 띠형 패턴을 도중에서 90도로 만곡시킨 패턴으로 하고 있다. 그리고, 도면 중의 B부와 같이, 도트 패턴(94)이 직교하는 2방향(도면에서 화살표 방향)으로 만곡하는 영역의 외측 영역이 곡선 형상으로 되도록 하고 있는데, 이와 같이 패턴이 만곡되는 코너부를 도트 패턴으로 형성함으로써 예리하게 되지 않도록 할 수 있어 전계 집중을 피할 수 있다.

도 32는 전자 디바이스 패턴을 도트 패턴(94) 1열로 하여 형성한 경우이지만, 이 경우도 도면 중의 B부와 같이, 패턴이 만곡되는 코너부를 도트 패턴에 의해 예리하게 되지 않도록 할 수 있어 전계 집중을 피할 수 있다.

도 18, 도 20, 도 24, 도 26, 도 29, 도 30에 나타낸 도트의 조합에 의한 배선 패턴(92)은 세로 길이 방향으로 연장된 띠형 패턴으로서 형성되거나, 또는 도 19, 도 21, 도 25, 도 31, 도 32의 전자 디바이스에서도 도트 패턴(94)은 띠형 패턴으로서 형성되지만, 이와 같은 띠형 패턴이 연장되어 있는 방향은 전술한 도 2, 도 3, 도 4a, 도 4b로 설명한 X방향 또는 Y방향, 즉 기재(14)와 분사 헤드(11)의 상대 이동 방향[분사 헤드를 탑재한 왕복대(12)의 이동 방향, 또는 기재(14)의 이동 방향]에 평행하도록 함으로써, 액체를 분사 제어하기 위한 패턴 정보 및 그 제어를 단순화할 수 있어 고정밀도의 각 패턴 형성을 저비용으로 실현할 수 있다.

또한 마찬가지로, 이들 방향, 즉 패턴이 연장되어 있는 방향은 사용하는 장방형 기재의 각 변의 방향, 또는 형성되는 전자 디바이스 군의 매트릭스 배열 방향과 평행하도록 함으로써, 위치 결정, 또는 각 패턴 형성을 고정밀도로 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재 상에 전기적 기능 발현 재료를 직접 부여하여 전자 디바이스나 패턴 배선을 수행하는 기술이다. 여기서, 이 기재는 그 표면 성질과 상태가 셀룰로오스 섬유의 굵기, 이들이 서로 중첩되어 이루어지는 틈에 기인하는 종이 섬유의 요철이 반영된 상태로 되어 있어 양호한 패턴 배선 시트 또는 전자 디바이스 형성 시트를 제작하는 데에 반드시 바람직한 형상이라고는 할 수 없다.

본 발명은 이 점을 감안하여 종이의 표면 성질과 상태 및 양호한 배선 패턴을 제작함에 있어서의 관계에 대하여 검토한 것이다. 전술한 바와 같이 셀룰로오스 섬유는 종이의 종류에도 기인하지만, 일반적으로 폭(굵기)이 5 내지 20 ㎛ 정도이다. 종이는 일반적으로 이와 같은 크기의 섬유 그대로 이루어지는 것이 아니라, 일 반적으로 종이 제조 공정에 있어서 고해(叩解)로 불리는 섬유에 기계적인 힘을 작용시켜 유연하게 하는 공정을 거쳐 제작되기 때문에, 실제로 완성된 종이 섬유의 크기는 상기보다 작아진다. 일반적으로 고해를 거쳐 제조된 종이 섬유의 굵기, 또는 두께는 4 내지 10 ㎛ 정도이다.

본 발명에서는 이와 같은 섬유가 서로 중첩되어 이루어지는 종이 표면에 전기적 기능 발현 재료의 도트 패턴을 형성하고, 액체 중의 고형분을 잔류시켜 배선 패턴으로 하거나 전자 디바이스로 하고 있지만, 둥근 양호한 도트 패턴을 형성함에 있어서 중요한 것은 종이의 표면 성질과 상태이다.

본 발명에서는 이 점을 감안하여 종이의 표면 조도와 양호한 배선 패턴 또는 전자 디바이스를 형성하기 위한 관계를 조사한 것이다. 종이는 셀룰로오스 섬유에 의해 형성되는 요철 외에, 전술한 바와 같은 도포지의 도포 물질에 의해서도 종이의 표면 성질과 상태가 상이하여 양호한 패턴 형성, 디바이스 형성에 영향을 미친다.

이와 같은 점에 대하여 검토한 결과의 일례를 나타낸다. 여기에서는 섬유의 크기, 도포 재료의 유무, 다소 등에 따라 표면 성질과 상태가 상이한 종이를 준비하여 도 26과 같은 배선 패턴을 형성하고, 패턴 형성의 양호성 평가(관능 평가) 및 배선 패턴으로서의 내구성 평가를 실행하였다.

또한, 종이에 도포 재료를 부여하는 수단은 잉크젯법과 같이, 도트를 부여 또는 부여하지 않도록 하는 디지털적인 수단이 있지만, 여기에서는 보다 간편하고 신속하게 부여하는 수단으로서 롤러 코팅에 의하여 용지면에 아날로그적으로 전면 부여하는 수법을 채용하였다. 다른 아날로그적인 전면 부여 수단으로서 스프레이 도포 등도 있지만, 여기에서는 도포 재료를 보다 균일하게 부여하기 위하여 롤러 코팅에 의해 수행하였다.

또, 배선 패턴을 형성하기 위한 도트 형성은 도 9, 도 10에 나타낸 바와 같은 피에조 소자를 이용한 액체 분사 헤드이다. 다만, 도 9, 도 10에 나타낸 분사 헤드는 유로의 선단이 그대로 토출구로 되어 있는 것을 나타냈지만, 실험에 사용한 것은 이 선단에 유로의 배열 밀도와 동일한 배열 밀도로 형성한 노즐을 구비하는 노즐판을 마련한 것이다. 노즐판은 Ni의 전자 성형 수법에 따라 형성한 것으로서, 그 두께는 20 ㎛로 하였다.

또, 그 토출구(노즐)의 수에 대해서도 도 9, 도 10에 나타낸 것은 설명을 간단하게 하기 위하여 토출구가 7개 밖에 없는 것으로 되어 있지만, 실제로 사용한 것은 토출구 수가 256개로서, 그 배열 밀도가 180 dpi의 것이다. 또, 토출구 직경은 φ20 ㎛(면적으로 계산하면 314 ㎛ ² )이다.

사용한 용액은 은 콜로이드 수용액이고, 아래와 같이 하여 제조하였다.

우선, 2리터의 플라스크에 DISPERBYK-190(빅케미 회사제, 고형분율 40 질량%) 23.3 g 및 이온 교환수 420.5 g을 넣었다. 이 플라스크를 워터 배스(water bath)에 넣고 DISPERBYK-190이 용해될 때까지 50℃에서 교반하였다. 여기에, 이온 교환수 420.5 g에 용해시킨 질산은 100 g을 교반하면서 첨가하고 70℃에서 10분간 교반하였다. 다음에, 디메틸 아미노 에탄올 262 g을 첨가한 결과, 액이 일순간 흑 색으로 변하고, 액체 온도가 76℃까지 상승하였다. 그대로 방치하여 액체 온도가 70℃까지 하강한 지점에서 이 온도를 유지하면서 2시간 교반을 계속하여 거무스름한 황색을 나타내는 은 콜로이드의 수용액을 수득하였다.

수득한 반응액을 1리터의 플라스틱 병에 옮기고 60℃의 항온실에서 18시간 방치하였다. 다음에, 한외 여과 모듈 AHP1010(아사히 카세이 회사제; 분획 분자량 50000, 사용막 개수 400개), 마그넷 펌프, 하부에 튜브 접속구가 있는 3리터의 스테인리스 컵을 실리콘 튜브로 연결하여 한외 여과 장치로 하였다. 앞서 60℃의 항온실에서 18시간 방치한 반응액을 스테인리스 컵에 넣고 추가로 2리터의 이온 교환수를 첨가하면서 펌프를 가동시켜 한외 여과를 실행하였다. 약 40분후에 모듈로부터의 여액이 2리터로 된 시점에서 스테인리스 컵에 2리터의 에탄올을 가하였다. 그 후, 여액의 전도도가 300 ㎲/cm 이하로 된 것을 확인하고, 모액의 양이 500 ml로 될 때까지 농축을 실행하였다.

계속하여 모액을 넣은 500 ml 스테인리스 컵, 한외 여과 모듈 AHP0013(아사히 카세이 회사제; 분획 분자량 50000, 사용막 개수 100개), 튜브 펌프, 및 아스피레이터를 포함한 한외 여과 장치로 하고, 상기 스테인리스 컵에 앞서 수득한 모액을 넣고 고형분 농도를 높이기 위한 농축을 실행하였다. 모액이 약 100 ml로 된 시점에서 펌프를 정지하여 농축을 종료함으로써, 고형분 10%의 은 콜로이드의 에탄올 용액을 얻었다. 이 용액 중의 은 콜로이드 입자의 평균 입자 직경은 0.017 ㎛(17 nm)이었다. 또, TG－DTA(세이코 인스트루먼트 회사제)를 이용하여 고형분 중의 은 함유율을 계측하였는데, 처음의 87 질량%에 대하여 90 질량%이었다.

이와 같이 하여 제조한 은 콜로이드 수용액을 상기와 같은 액체 분사 헤드로 분사하는데, 표면 성질과 상태를 변경시킨 종이를 베이스로 한 기재 상에 도 26과 같이 약 1/3 도트씩 서로 중첩하도록 하여 도트 패턴을 박아 넣어 배선 패턴으로 하였다. 도트 직경은 기재의 표면 성질과 상태에 따라 변동하지만, φ40 내지 50 ㎛이다. 또한, 전극(91)은 두께 0.5 ㎛이며, 미리 Al(알루미늄) 스퍼터링에 의해 형성하여 두었다. 또, 이 때의 액적 분사 헤드의 피에조 소자 구동 전압은 30 V, 구동 주파수는 12 kHz로 하였다.

계속하여, 이 패턴이 형성된 후의 기재를 오븐에 넣고 100℃에서 10분간 건조시켜 막 두께가 약 0.2 ㎛인 금속 광택을 구비한 건조막을 얻었다. 얻어진 건조막의 전도성에 대하여, 측정기로서 로레스타 FP(미츠비시 화학 회사제)를 이용하여 그 표면 저항을 측정한 결과, 측정 불능(108Ω／□ 이상)이었다. 이 건조막에 대하여, 저압 수은등을 이용하여 5 J/cm ² 의 광 조사를 수행한 후, 100℃에서 40분 가열하여 금속성 피막을 얻었다. 얻어진 금속성 피막의 전도성에 대하여, 측정기로서 로레스타 FP(미츠비시 화학 회사제)를 이용하여 그 표면 저항을 측정한 결과, 3.76×100Ω／□이었다.

다음에, 전극(91) 사이에 반복적으로 통전을 실행(펄스 전압 30 V, 펄스폭 50 ms 및 펄스 간격을 100 ms로 하여 60분간 실행)하여 내구성으로서 단선(斷線) 발생 유무를 평가하였다.

그 결과를 표 2, 표 3에 나타낸다. 또한 여기서 패턴 형상 판정 기호 ○, ×은 100배의 현미경 하의 화상을 관찰하면서 관능 평가로 판단(각각 20 개씩 픽업하여 평가)한 것으로서, ○은 양호, ×은 불량을 나타낸다. 또 내구성에 대해서는, ○은 단선 없음, ×은 단선 있음을 나타낸다.

[표 2]

실험 1(고해를 거치지 않은 종이를 사용한 경우)

· 섬유 굵기: 6 내지 15 ㎛

· 섬유가 서로 중첩하여 이루어진 틈: 4 내지 6 ㎛

· 도포 재료: 1 ㎛ 입자 직경의 탄산 칼슘을 전분을 바인더로 하여 분산시킨 용액

[표 3]

실험 2(고해를 거친 종이를 사용한 경우)

· 섬유 굵기(두께): 5 내지 15 ㎛

· 섬유가 서로 중첩하여 이루어진 틈: 4 내지 5 ㎛

· 도포 재료: 1 ㎛ 입자 직경의 탄산 칼슘을 전분을 바인더로 하여 분산시킨 용액

표 2, 표 3의 결과로부터, 기재인 종이의 셀룰로오스 섬유 굵기 및 이들이 서로 중첩하여 이루어지는 틈에 기인한 표면 성질과 상태(요철)를 코트재(여기에서는 탄산칼슘과 전분을 사용)에 의해 매끄럽게 함으로써, 즉, 표면 조도를 셀룰로오스 섬유의 굵기 및 이들이 서로 중첩하여 이루어지는 틈에 기인하는 요철 이하로 (요철을 제거)함으로써, 양호한 패턴 형상으로 되어 배선 패턴의 단선도 없어지고 내구성이 뛰어난 패턴을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명에서는 이와 같은 코트재 외에, 절연성 미립자로서 예컨대 산 무수물과 디이소시아네이트에 아민 촉매를 첨가하여 반응시켜 제작한, 다공성 폴리이미드 미립자(표면 저항율 10 ¹⁴ ／□ 이상), 아크 플라즈마에 Al 입자(20 ㎛)를 주입하여 얻어지는 AlN 미립자(사이즈 20 nm 내지 30 nm), 가스중 증발법에 의해 제작되는 SiO _X 미립자 등도 바람직하게 사용할 수 있다.

또, 상기 실험예는 도 26과 같은 비교적 단순한 배선 패턴에 의해 테스트를 수행한 것이지만, 본 발명은 이와 같은 단순한 배선 패턴뿐만 아니라, 전술한 각종 재료를 사용하여 트랜지스터 등의 기능성 전자 디바이스를 형성하는 경우에도, 이와 같이 기재의 요철을 제거하는 기술은 고장이 없는 양호한 전자 디바이스 형성에 유효하다.

본 발명은 화상 형성 수단에 의해 전기적 기능 발현 재료를 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재 상에 직접 부여함으로써 패턴 배선 또는 전자 디바이스를 형성하는 기술이지만, 이상의 설명에서는 주로 잉크젯 원리에 의한 화상 형성 수단을 중심적으로 설명하였다. 그 밖에 본 발명에 바람직하게 사용할 수 있는 화상 형성 수단으로서는, 이른바 전자 사진법으로 알려진 칼손 프로세스 원리에 의한 것이 있다. 아래에 이를 설명한다.

도 33, 도 34는 본 발명의 화상 형성 수단에 바람직하게 적용되는 종이에 화상 형성을 실행하는 대표예로서의 전자 사진 복사 장치이다. 도 33은 전자 사진 원리(칼손 프로세스 원리)의 엔진부(화상 형성부)를 나타낸 것으로서, 여기에서는 잠상 담지체로서의 감광체 드럼을 탠덤 배열한 건식 2성분 현상 방식의 풀 컬러 화상 형성 장치의 화상 형성부를 나타내고 있다.

도 34는 전체를 나타내는 도면이다. 도 34에 있어서, 4탠덤형 컬러 화상 형성 장치 MFP(다기능 프린터, 다기능 주변기기)의 거의 중앙에 화상 형성부(101)가 배치되고, 이 화상 형성부(101)의 아래쪽에는 용지 공급부(102)가 배치되며 용지 공급부(102)에는 각 단에 용지 공급 트레이(121)가 마련되어 있다. 또, 화상 형성부(101)의 위쪽에는 원고를 판독하는 판독부(103)가 배치되어 있다. 화상 형성부(101)의 용지 이송 방향 하류측(도시 좌측)에는 배출 용지 수납부인 소위 용지 받이(104)가 마련되어 있고 화상이 형성된 기록지가 배출되어 적재된다.

화상 형성부(101)에서는 도 33에 나타낸 바와 같이 엔드리스형의 벨트로 이 루어지는 중간 전사 벨트(105)의 위쪽에 옐로우(Y), 마젠다(M), 시안(C), 블랙(K) 용의 복수개의 화상 형성부(106)가 나란히 배치되어 있다. 각각의 화상 형성부(106)에서는 각 색별로 마련된 드럼형 감광체(161)의 외주를 따라 대전 장치(162), 노광부(165), 현상 장치(163), 감광체 클리닝 장치(164) 등이 배치되어 있다. 대전 장치(162)는 감광체(161)의 표면에 대전 처리를 수행하고, 노광부(165)에서는 화상 정보를 감광체(161) 표면에 레이저광으로 조사하는 노광 장치(107)로부터의 레이저광이 조사된다. 현상 장치(163)는 감광체(161)의 표면에 노광되어 형성된 정전 잠상을 대전 미립자 색재료인 토너를 부여함으로써 가시화, 현상화하고, 감광체 클리닝 장치(164)는 전사 후에 감광체(161) 표면에 잔류한 토너를 제거 회수한다.

화상 형성 프로세스로서는 중간 전사 벨트(105) 상에 각 색 별로 화상이 형성되고, 중간 전사 벨트(105) 상에 4색이 중첩되어 하나의 컬러 화상이 형성된다. 이 때, 우선 옐로우(Y) 화상 형성부에서 옐로우(Y) 토너를 현상하고, 중간 전사 벨트(5)에 1차 전사 장치(166)에 의해 전사한다. 다음에, 마젠다(M) 화상 형성부에서 마젠다 토너를 현상하여 중간 전사 벨트(105)에 전사한다. 다음에 시안(C) 화상 형성부에서 시안 토너를 현상하여 중간 전사 벨트(105) 상에 전사하고, 마지막에 블랙(K) 토너를 현상하여 중간 전사 벨트(105) 상에 전사함으로써, 4색이 중첩된 풀 컬러 토너 화상이 형성된다. 그리고, 중간 전사 벨트(105) 상에 전사된 4색의 토너상은 용지 공급부(102)로부터 공급되어 온 기록지(120)에 2차 전사 장치(151)에 의해 전사되고, 정착 장치(108)에 의해 정착된 후, 용지 배출 롤러(141)에 의해 용지 받이(104)에 용지 배출되거나, 양면 장치(109)로 이송된다. 양면 인쇄 시에, 이송 경로는 분기부(191)로 분기되어 기록지(120)는 양면 장치(109)를 경유하여 반전된다. 그리고 레지스트레이션 롤러(123)에 의해 용지의 스큐가 보정되고, 표면에 대한 화상 형성 동작과 동일한 양태로 하여 뒷면에 대하여 화상 형성 동작을 수행한다. 한편, 풀 컬러 토너상이 전사된 후, 중간 전사 벨트(105)의 표면에 잔류한 토너는 중간 전사 벨트 클리닝 장치(152)에 의해 제거 회수된다. 또, 도 33에서는 각부의 부호 뒤에 색을 나타내는 Y, M, C, K를 붙여 각 색의 화상 형성부를 구별하고 있다.

용지 공급부(102)는 용지 공급 트레이(121)에 미사용 기록지(120)가 수용되어 있고, 최상위 기록지(120)가 픽업 롤러(125)에 접촉하도록 일단이 용지 공급 트레이(121)의 저부에 요동 가능하게 지지된 밑판(124)의 타단을 상승시킨다. 그리고, 용지 공급 롤러(126)의 회전에 따라 최상위 기록지(120)가 픽업 롤러(125)에 의해 용지 공급 트레이(121)로부터 인출되어 용지 공급 롤러(126)에 의해 세로 이송로(127)를 통하여 레지스트레이션 롤러(123) 측으로 이송된다. 레지스트레이션 롤러(123)는 기록지(120)의 이송을 일시적으로 정지하여 중간 전사 벨트(105) 상의 토너상과 기록지(120) 선단의 위치 관계가 소정의 위치로 되도록 타이밍을 취하여 기록지(120)를 송출한다. 레지스트레이션 롤러(123)는 상기 세로 이송로(127)로부터의 기록지(120) 외에, 수동 용지 공급 트레이(184)로부터 이송되어 오는 기록지(120)에 대해서도 동일한 양태로 기능한다. 또한 도 34에서 부호 181은 분기톱, 부호 182는 걸림 용지 받이이며, 세로 이송로(127)의 하류측에서 용지 걸림이 발생 하였을 때에 분기톱(181)이 동작하여 용지 받이(182)에 용지를 도출하는 기능을 갖는다.

판독부(103)에서는 접촉 유리(131) 상에 재치되는 원고(도시하지 않음)의 판독 주사를 실행하기 위하여, 원고 조명용 광원과 미러를 탑재한 제1 및 제2 주행체(132, 133)가 왕복 이동한다. 이 주행체(132, 133)에 의해 주사된 화상 정보는 렌즈(134)에 의해 후방에 설치되어 있는 CCD(135)의 결상면에 집광되고 CCD(135)에 의해 화상 신호로서 판독된다. 이 판독된 화상 신호는 디지털화되어 화상 처리된다.

여기서 판독 밀도는 본 발명에서는 필요에 따라 300 dpi, 600 dpi, 1200 dpi의 밀도로 판독 밀도를 선택할 수 있다. 또, 적(R), 녹(G), 청(B)의 3 원색 필터에 의해 필터링된 후, CCD(135)에 의해 화상 신호로서 판독되며 컬러 화상 데이터로서 입력된다.

그리고, 화상 처리된 신호에 근거하여 노광 장치(107)내의 레이저 다이오드(LD)(도시하지 않음)의 발광에 의해 감광체(161)의 표면에 광 기록이 수행되어 정전 잠상이 형성된다. LD로부터의 광 신호는 공지의 폴리건 미러(polygon mirror)나 렌즈를 통하여 감광체(161)[각각 옐로우(Y), 마젠다(M), 시안(C), 블랙(K) 용의 감광체]에 도달한다. 또 판독부(103)의 상부에는 원고를 자동적으로 접촉 유리 상으로 이송하는 자동 원고 이송 판독 장치(Auto Document Feeder ADF)(136)가 장착되어 있다.

이상이 칼손 프로세스 원리에 의한 화상 형성 수단에 대한 설명이지만, 본 발명에서는 상기 토너 대신에 전기적 기능 발현 재료를 사용한다. 즉, 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재 상에 화상 형성용의 토너 대신에, 전극 패턴을 구성하기 위한 전도성 재료, 전기 신호에 의해 발색하는 재료, 절연 재료 등을 부여함으로써, 마치 칼손 프로세스 원리에 의해 풀 컬러 화상을 형성하듯이 하여 각종의 패턴 배선이나 또는 전자 디바이스를 형성할 수 있게 된다. 이와 같은 패턴 배선 등을 수행하기 위한 데이터는 상기와 같은 판독부(103)에 의해 입력된 데이터를 사용하여도 좋고, 별도의 컴퓨터 그래픽 데이터를 이 장치에 입력하여도 좋다. 또, 이와 같은 패턴 배선 또는 디바이스 형성을 실행하는 경우, 상기와 같이 화상 형성을 실행하는 경우와 마찬가지로, 중간 전사 벨트(105) 상에 각 재료별의 패턴을 형성하고, 중간 전사 벨트(105) 상에 각 재료의 복수 패턴이 중첩된 것을 일괄적으로 종이 위에 전사하여도 좋으며, 또는 칼손 프로세스 원리에 의한 화상 형성 수단에서는 설명하지 않았지만, 각 재료의 패턴마다 종이에 전사를 반복하도록 하여 적층 패턴을 형성하도록 하여도 좋다.

칼손 프로세스 원리에 사용되는 토너는 일반적으로는 1 내지 10 ㎛ 정도 크기의 스티렌계(스티렌 아크릴) 또는 폴리에스테르계(중합법의 경우에는 폴리에스테르) 수지에 안료 등의 착색제, 전하 제어제, 이형제, 또한 각종 외첨제를 첨가한 것이다. 이 착색제에 의해 각종 색을 내게 되지만, 본 발명에서는 색을 내는 것이 아니라, 전기적 기능을 발현시키는 것을 목적으로 하고 있다. 따라서 이 안료 등의 착색제 대신에, 전술한 잉크젯 원리로 분사하는 용액에 대하여 설명한 바와 같은 전도성 미립자, 발광 재료, 반도체 재료, 절연 재료 등을 이 수지의 표면 또는 내 부에 첨가하여 착색제로서의 토너가 아니라, 전기적 기능 발현 재료로서의 토너를 사용함으로써, 컬러 화상 형성을 실행하는 것이 아니라, 각종 패턴 배선이나 또는 전자 디바이스 형성을 실현할 수 있다.

또한, 일반적으로 잉크젯 원리에 의한 화상 형성 수단에서는 기재 폭 전역을 커버하도록 노즐을 배치한 것은 고속의 패턴 형성이 가능하지만, 도 2, 도 3에 나타낸 바와 같은, 이른바 시리얼 프린터 타입의 것은 패턴 형성 속도가 늦다. 다만, 분사 헤드의 가동 범위를 크게 하면, 예컨대 종이 사이즈에서 A0 사이즈와 같은 대면적 기재에 대해서도 패턴 형성이 가능하다는 특징을 구비한다.

한편, 칼손 프로세스 원리에 의한 화상 형성 수단은 고속의 패턴 형성이 가능하다(패턴 형성 시트를 1분간에 100매~200매의 대량 또한 고속의 출력이 가능하다). 따라서, 양 수단을 조합하여, 각각의 특징을 이용하여 패턴을 형성하도록 하여도 좋다. 예컨대, 기재 전면에 절연층이나 보호층을 형성하는 바와 같은 경우에는, 칼손 프로세스 원리에 의한 화상 형성 수단을 이용하고, 각 디바이스에 소량의 전기적 기능 발현 재료를 잉크젯 원리로 부여하는 바와 같은 조합으로 할 수 있다.

또, 전술한 기재인 종이의 셀룰로오스 섬유의 굵기 및 이들이 서로 중첩되어 이루어지는 틈에 의한 표면 성질과 상태(요철)를 매끄럽게 하기 위한 코트재를 고속 패턴 형성이 특징적인 칼손 프로세스 원리에 의하여 화상 형성 수단으로 전면에 부여하는 것도 바람직한 방법이다. 이 때, 정착 장치(108)에 의해 정착하는 경우, 이른바 가열, 가압 롤러에 의해 정착되는 경우가 많기 때문에 코트재를 부여하는 외에 이 롤러에 의해 기재 표면의 요철이 평활화된다는 이점도 있다.

이상, 각종 배선 패턴, 전자 디바이스 등을 각종 수법에 의해 형성하는 예를 설명하여 왔지만, 형성된 패턴면도 역시 전술한 기재의 뒷면 적층판과 마찬가지로, 수지 적층판 등의 수법에 따라 보호하는 것이 좋다.

보다 바람직하게는, 본 발명의 각종 배선 패턴, 전자 디바이스 등은 다른 전자 부품 등과 전기적으로 접속되어 사용되므로 그 접속 부분을 제외하고 선택적으로 수지 재료 등의 보호 부재를 형성하는 것이 좋다. 여기에는 잉크젯 원리의 용액 분사법이 그 선택적인 패턴을 임의로 지정할 수 있어 유용하며, 용융 왁스계 재료를 이용하여 간단하게 보호 부재 형성을 실현할 수 있다.

물론 다른 인쇄 기술에 의해 이와 같은 수지 재료의 보호 부재를 형성하여도 좋고, 또 롤러 코팅 등의 수법에 의해 형성하여도 좋다. 또는, 포토레지스트(photoresist) 등의 감광성 수지를 이용하여 선택적으로 피복/비피복 영역을 형성하도록 하여도 좋다.

또한, 여기서 말하는 보호란, 전술한 물에 대한 보호뿐만 아니라, 각종 오염, 또는 물리적 충격 등으로부터 배선 패턴, 전자 디바이스 등을 보호하기 위한 것이다. 이에 따라 본 발명에서는 이와 같은 신규 패턴 배선 시트, 전자 디바이스 시트의 여러 면에서의 신뢰성(내수, 내충격, 내광, 내오염, 내절연 등)을 확보할 수 있게 되었다.

다음에 본 발명의 다른 특징에 대하여 설명한다.

도 35는 본 발명의 원리에 의해 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재(10) 상에 전자 디바이스(200)를 복수개 형성한 전자 디바이스 시트다. 여기서 전자 디바 이스(200)의 내부에 대해서는 상세하게 서술하지 않지만, 본 발명의 원리에 의해 전기적 기능 발현 재료 또는 절연 재료 등을 함유한 복수 종류의 액체를 이 기재에 부여하여 다수의 트랜지스터 등을 조합한 회로군으로 이루어지는 이른바 집적 회로 디바이스이다. 이들 복수개의 전자 디바이스(200)는 디바이스 이격 영역(201)을 통하여 배치된 구성으로 되어 있다.

도 36은 이와 같은 도 35의 전자 디바이스 시트의 디바이스 이격 영역(201)을 보다 명확하게 하기 위하여, 그 부분에 이격용 라인 패턴(202)을 마련한 것이다(도면의 일점 쇄선). 이 이격용 라인 패턴(202)도 본 발명의 원리, 즉 화상 형성 수단에 의해 전기적 기능 발현 재료를 종이 또는 종이를 베이스로 한 기재 상에 직접 부여하는 바와 같은 원리로 부여된다. 재료로서는 전기적 기능 발현 재료를 함유한 액체이어도 좋고, 단순한 식별용 착색 재료이어도 좋다. 이와 같은 이격용 라인 패턴(202)을 마련함으로써, 각각의 전자 디바이스(200)로 절단할 때, 용이하게 그 절단 부분을 식별할 수 있게 된다.

도 37은 이와 같은 이격용 라인 패턴(202)을 기재(10) 단부까지 형성한 예이다. 이에 따라 각각의 전자 디바이스(200)로 절단할 때, 그 절단 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한 이상의 설명은 이격용 라인 패턴(202)을 기재(10)에 인쇄, 형성하는 예를 나타냈지만, 다른 바람직한 예로서 이 이격용 라인 패턴(202)에 상당한 부분의 기재(10) 강도를 다른 영역보다 약하게 하도록 하여도 좋다. 구체적으로는, 우표 시트와 같이 간단하게 손으로 분리할 수 있도록, 라인형으로 복수개의 구멍을 천공하거나 이른바 미싱 눈을 넣어 그 부분의 강도가 다른 영역보다 기계적으로 강도가 약하도록 하여 두는 것도 좋은 방법이다. 또 이 강도를 약하게 하는 구성으로서 반드시 기재(10)를 관통하도록 천공할 필요는 없고, 그 부분만 라인형으로 기재(10) 두께가 얇아지도록 하여도 된다.

이상의 설명으로부터 알 수 있듯이, 본 발명은 패턴 배선 기재 또는 디바이스 기재를 제작하는 기술이지만, 수 10 ㎛ 내지 수 ㎛(보다 구체적으로는 50 ㎛ 내지 1 ㎛)라는 매우 미세한 패턴을 종래와 같은 포토리소그래피에 의하지 않고, 종래에는 없는 미소한 토출구를 구비하는 분사 헤드에 의해 전기적 기능 발현 재료 함유 액체의 액적을 기재에 직접 분사 부여한다는 간단한 장치, 또는 칼손 프로세스 원리에 의한 화상 형성 수단을 응용하여 이와 같은 전기적 기능 발현 재료를 함유한 토너 재료로 패턴이나 디바이스를 직접 제작하도록 하고 있다. 따라서, 이른바 반도체 제조 프로세스에서 사용되고 있는 고가의 제조 장치가 불필요하여 저비용으로 안정하게 제작할 수 있게 되었다. 또한 이와 같은 패턴 형성의 대표예로서 잉크젯 원리나 칼손 프로세스 원리에 의한 화상 형성 수단을 응용한 예로 설명하였지만, 당연히 다른 인쇄 수단[열전사, 오프셋 인쇄, 철판(凸版) 인쇄, 요판(凹版) 인쇄, 스크린 인쇄 등]을 이용하여도 된다.

또한, 상술하는 각 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 각종 변경이 가능하다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 전자 부품 제조 장치에 의해 형성되는 패턴 배선의 일 실시예를 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명의 패턴 배선 기재 또는 디바이스 기재를 제조하는 전자 부품 제조 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명의 패턴 배선 기재 또는 디바이스 기재를 제조하는 전자 부품 제조 장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 패턴 배선 기재 또는 디바이스 기재의 제조에 적용되는 액적 부여 장치를 나타내는 개략 구성도.

도 5는 본 발명의 기재로 되는 종이의 셀룰로오스 섬유를 나타내는 이미지도.

도 6은 본 발명을 이용하여 형성되는 유기 트랜지스터 소자의 층 구성예(위쪽 게이트형)를 나타내는 도면.

도 7은 본 발명을 이용하여 형성되는 유기 트랜지스터 소자의 다른 층 구성예(아래쪽 게이트형)를 나타내는 도면.

도 8은 본 발명을 이용하여 형성되는 유기 EL 발광 소자의 구성도.

도 9는 본 발명에 바람직하게 사용되는 피에조 소자 이용의 액체 분사 헤드의 액적 분사 원리를 설명하는 도면.

도 10은 본 발명에 바람직하게 사용되는 피에조 소자 이용의 액체 분사 헤드의 구조를 나타내는 도면.

도 11은 본 발명에 바람직하게 사용되는 피에조 소자 이용의 액체 분사 헤드에 의해 분사시킨 경우의 액적의 형상을 나타낸 도면.

도 12는 본 발명에 바람직하게 사용되는 피에조 소자 이용의 액체 분사 헤드에 의해 분사시킨 경우의 액적의 형상으로, 약간 기다란 형상으로 된 경우를 나타낸 도면.

도 13a 내지 도 13c는 본 발명에 바람직하게 적용되는 서멀 방식(버블 방식)의 액체 분사 헤드의 예를 나타낸 도면.

도 14는 본 발명에 바람직하게 사용되는 서멀 방식(버블 방식)의 액체 분사 헤드에 의해 분사시킨 경우의 용액 비상 시의 형상을 나타낸 도면.

도 15는 멀티 노즐형의 액체 분사 헤드를 노즐 측에서 바라본 도면.

도 16은 멀티 노즐형의 액체 분사 헤드를 분사하는 액체마다 적층하여 유닛화한 도면.

도 17은 유닛화한 헤드의 사시도.

도 18은 본 발명의 원리에 의해 액적 또는 액체의 도트를 조합하여 패턴 배선을 형성하는 예를 설명하기 위한 도면.

도 19는 본 발명의 원리에 의해 액적 또는 액체의 도트를 조합하여 디바이스를 형성하는 예를 설명하기 위한 도면.

도 20은 도 18의 예에서 코너부의 이상 방전을 개량한 예를 설명하기 위한 도면.

도 21은 도 19의 예에서 코너부의 이상 방전을 개량한 예를 설명하기 위한 도면.

도 22는 도 18의 예에서 코너부의 이상 방전을 개량한 다른 예를 설명하기 위한 도면.

도 23은 도 19의 예에서 코너부의 이상 방전을 개량한 다른 예를 설명하기 위한 도면.

도 24는 도 18의 예에서 코너부를 피복하여 이상 방전을 개량한 예를 설명하기 위한 도면.

도 25는 도 19의 예에서 코너부를 피복하여 이상 방전을 개량한 예를 설명하기 위한 도면.

도 26은 코너부의 이상 방전을 개량한 다른 예를 설명하기 위한 도면.

도 27은 코너부의 이상 방전을 개량한 또 다른 예를 설명하기 위한 도면.

도 28은 도 1b의 배선 패턴의 일부(각부)를 확대한 도면.

도 29는 본 발명의 원리에 의해 형성되는 패턴 배선 기재의 패턴 배선의 일례를 설명하기 위한 도면.

도 30은 본 발명의 원리에 의해 형성되는 패턴 배선 기재의 패턴 배선의 다른 예를 설명하기 위한 도면.

도 31은 본 발명의 원리에 의해 형성되는 디바이스 기재의 디바이스 일례를 설명하기 위한 도면.

도 32는 본 발명의 원리에 의해 형성되는 디바이스 기재의 디바이스의 다른 예를 설명하기 위한 도면.

도 33은 본 발명의 전자 부품 제조 장치에 사용되는 칼손 프로세스 원리의 잠상 담지체로서 감광체 드럼을 탠덤 배열한 건식 2성분 현상 방식의 풀 컬러 화상 형성 장치의 화상 형성부를 나타내는 도면.

도 34는 본 발명의 전자 부품 제조 장치에 사용되는 칼손 프로세스 원리의 잠상 담지체로서 감광체 드럼을 탠덤 배열한 건식 2성분 현상 방식의 풀 컬러 화상 형성 장치 전체를 나타내는 도면.

도 35는 본 발명의 원리에 의해 제작되는 복수개의 전자 디바이스를 형성한 전자 디바이스 시트.

도 36은 본 발명의 전자 디바이스 시트에 디바이스 이격용 라인 패턴을 마련한 예를 나타낸 도면.

도 37은 본 발명의 전자 디바이스 시트에 마련한 디바이스 이격용 라인 패턴의 다른 예를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 배선 패턴

2, 3 단자

4 소스 전극

5 드레인 전극

6 게이트 절연층

7 게이트 전극

8 유기 반도체층

9 소자 보호층

10 기재

23 전극

24 장벽 부재

25 유기 EL 발광층

26 투명 전극

27 투명 시트

28 전원

29 광

92 배선 패턴(전극 패턴)

91, 93 전극 패턴부

94 도트 패턴

101 화상 형성부

102 용지 공급부

103 판독부

104 용지 받이

105 중간 전사 벨트

106 화상 형성부

107 노광 장치

108 정착 장치

109 양면 장치

120 기록지

121 용지 공급 트레이

123 레지스트레이션 롤러

124 밑판

125 픽업 롤러

126 용지 공급 롤러

127 세로 이송로

131 접촉 유리

132 제1 주행체

133 제2 주행체

134 렌즈

135 CCD

136 자동 원고 이송 판독 장치(ADF : Auto Document Feeder)

141 용지 배출 롤러

151 2차 전사 장치

152 중간 전사 벨트 클리닝 장치

161 감광체

162 대전 장치

163 현상 장치

164 감광체 클리닝 장치

165 노광부

166 1차 전사 장치

181 분기톱

182 걸림 용지 받이

184 입력 트레이

191 분기부

192 반전 용지 배출 경로

200 전자 디바이스

201 디바이스 이격 영역

202 이격용 라인 패턴