JP2019140284A - Metal wiring manufacturing method, structure with metal wiring, and metal wiring manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属配線の製造方法、金属配線付構造体及び金属配線製造装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing metal wiring, a structure with metal wiring, and a metal wiring manufacturing apparatus.
回路基板は、基板上に導電性の配線を施した構造を有する。回路基板の製造方法は、一般的に、次の通りである。まず、金属箔を貼り合せた基板上にフォトレジストを塗布する。次に、フォトレジストを露光及び現像して所望の回路パターンのネガ状の形状を得る。次に、フォトレジストに被覆されていない部分の金属箔をケミカルエッチングにより除去してパターンを形成する。これにより、高性能の導電性基板を製造することができる。 The circuit board has a structure in which conductive wiring is provided on the board. A circuit board manufacturing method is generally as follows. First, a photoresist is applied on a substrate on which a metal foil is bonded. Next, the photoresist is exposed and developed to obtain a negative shape of a desired circuit pattern. Next, a portion of the metal foil not covered with the photoresist is removed by chemical etching to form a pattern. Thereby, a high performance conductive substrate can be manufactured.
しかしながら、従来の方法は、工程数が多く、煩雑であると共に、フォトレジスト材料を要する等の欠点がある。 However, the conventional method has many drawbacks such as a large number of steps and is complicated and requires a photoresist material.
これに対し、金属微粒子及び金属酸化物微粒子からなる群から選択された微粒子を分散させた分散体(以下、「ペースト材料」ともいう)で基板上に所望の配線パターンを直接印刷する直接配線印刷技術が注目されている。この技術は、工程数が少なく、フォトレジスト材料を用いる必要がない等、極めて生産性が高い。 On the other hand, direct wiring printing that directly prints a desired wiring pattern on a substrate with a dispersion in which fine particles selected from the group consisting of metal fine particles and metal oxide fine particles are dispersed (hereinafter also referred to as “paste material”). Technology is drawing attention. This technique has extremely high productivity because it requires a small number of processes and does not require the use of a photoresist material.
直接印刷配線技術の一例としては、ペースト材料を基板の全面に塗布し、ペースト材料にレーザ光をパターン状に照射して選択的に熱焼成することで、所望の配線パターンを得る方法が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。 As an example of direct printing wiring technology, a method is known in which a paste material is applied to the entire surface of a substrate, a laser beam is irradiated onto the paste material in a pattern and selectively heat-fired to obtain a desired wiring pattern. (For example, see Patent Documents 1 and 2).
特許文献2には、波長830nmのGaAlAsレーザ光を照射して描画を行ったとき、酸化銅薄膜上でのビーム径は5μmであり、レーザ光被照射部は局部加熱されたことにより酸化銅が還元され、ほぼ5μm幅の還元銅からなる還元金属領域が形成されることが記載されている。 In Patent Document 2, when drawing is performed by irradiating a GaAlAs laser beam having a wavelength of 830 nm, the beam diameter on the copper oxide thin film is 5 μm, and the portion irradiated with the laser beam is locally heated so that the copper oxide is It is described that a reduced metal region composed of reduced copper having a width of approximately 5 μm is formed by reduction.
上述のように、レーザ光照射により描画を行って形成される還元金属領域の幅はビーム径とほぼ等しく、狭い。このため、より大きい還元金属領域を形成するには、レーザ光を酸化銅薄膜に繰り返し走査してレーザが照射される領域を広げる必要がある。 As described above, the width of the reduced metal region formed by drawing by laser light irradiation is almost equal to the beam diameter and is narrow. For this reason, in order to form a larger reduced metal region, it is necessary to repeatedly scan the copper oxide thin film with a laser beam to widen the region irradiated with the laser.
レーザ光の走査には、例えば、ガルバノスキャナーが用いられ、1点のレーザ光を照射して、一筆書きのように移動させ、酸化銅薄膜の表面の、所望の大きさ及び形状の領域にレーザ光を照射する。 For example, a galvano scanner is used to scan the laser beam, which is irradiated with one point of laser beam and moved like a single stroke, and laser is applied to a region of a desired size and shape on the surface of the copper oxide thin film. Irradiate light.
回路基板において金属配線は抵抗値が均一であることが求められる。酸化銅薄膜上でレーザ光を走査させるとき、レーザ光による加熱条件にばらつきがあると、金属配線の抵抗値にばらつきが生じる原因となる。特に、金属配線の形状が単純な線状又は正方形或いは長方形でない場合に、抵抗値のばらつきが生じやすいことがある。 In the circuit board, the metal wiring is required to have a uniform resistance value. When the laser light is scanned on the copper oxide thin film, if the heating condition by the laser light varies, the resistance value of the metal wiring varies. In particular, when the shape of the metal wiring is not a simple line, square, or rectangle, variation in resistance value may easily occur.
また、一筆書きのようなレーザ光による加熱が不十分な場合、酸化銅の還元及び焼結が不足し、十分に低抵抗な金属配線を容易に得ることができないことがある。 In addition, when heating with laser light such as one-stroke writing is insufficient, reduction and sintering of copper oxide may be insufficient, and a sufficiently low resistance metal wiring may not be easily obtained.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、均一な抵抗値の金属配線を容易に得ることができる金属配線の製造方法、金属配線付構造体及び金属配線製造装置を提供することを目的の一つとする。 This invention is made in view of this point, and provides the manufacturing method of metal wiring, the structure with metal wiring, and the metal wiring manufacturing apparatus which can obtain the metal wiring of uniform resistance value easily. One of the purposes.
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has completed the present invention.
すなわち、本発明の金属配線の製造方法の一態様は、金属粒子を含む表面に光線を繰り返し走査して前記金属粒子を焼結させ、金属配線を形成する工程を具備し、前記金属配線を構成する走査線の長さに応じて前記光線を走査する速度を異ならせることを特徴とする。 That is, one aspect of the method for producing a metal wiring of the present invention comprises a step of repeatedly scanning light on a surface containing metal particles to sinter the metal particles to form the metal wiring, and configure the metal wiring. The scanning speed of the light beam is varied according to the length of the scanning line to be performed.
この構成により、金属配線の形状が複雑で走査線の長さが異なる場合に、光線を走査する速度が一定であること起因して、1回の走査による蓄熱量に地点によって差が生じるのを防ぎ、金属粒子が焼結する程度を均一にし、均一な抵抗値の金属配線を容易に得ることができる。 With this configuration, when the shape of the metal wiring is complicated and the length of the scanning line is different, the difference in the amount of heat stored by one scan is caused by the point because the scanning speed of the light beam is constant. Therefore, the degree of sintering of the metal particles can be made uniform, and a metal wiring having a uniform resistance value can be easily obtained.
本発明によれば、均一な抵抗値の金属配線を容易に得ることができる金属配線の製造方法、金属配線付構造体及び金属配線製造装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of metal wiring, the structure with metal wiring, and the metal wiring manufacturing apparatus which can obtain the metal wiring of uniform resistance value easily can be provided.
以下、本発明の一実施の形態(以下、「実施の形態」と略記する。)について、詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter abbreviated as “embodiment”) will be described in detail.
<概要>
本発明者は、金属配線の形状が複雑になり走査線の長さが異なる場合、光線を走査する速度が一定であることに起因して、1回の走査による蓄熱量に地点によって差が生じることに着目した。
<Overview>
The present inventor found that when the shape of the metal wiring is complicated and the length of the scanning line is different, the amount of heat stored by one scanning varies depending on the point due to the constant scanning speed of the light beam. Focused on that.
図1は、本実施の形態に係る金属配線の製造方法における金属配線及び光線の走査の一例を示す模式図である。図1に示すように、大きさが異なる2つの長方形状の領域1a、1bを組み合わせたパターンを有する金属配線1を得ようとする場合、紙面において垂直方向をX軸(主走査方向)、水平方向をY軸(副走査方向)として、光線を走査させることにより、金属配線1の全体を光線で照射する。図1中において、実線Iは、1点の光線を照射した部分(以下、照射点という)が、被処理層(後述)の表面を移動したことにより、その表面に含まれる金属粒子が焼結された線状の領域を示す。この実線Iの、照射点がX軸方向に1回移動したのに相当する部分を走査線Iaと呼ぶ。金属配線1は、複数の走査線Iaが集まって構成される。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of scanning of a metal wiring and a light beam in the metal wiring manufacturing method according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, when it is intended to obtain a metal wiring 1 having a pattern in which two
図1に示すような金属配線1のパターンでは、領域1aと領域1bとでは、走査線Iaの長さが異なる部分が生じる。すなわち、金属配線1のうち、X軸方向の長さが長い領域1aでの走査線Iaの長さL1と、X軸方向の長さが短い領域1bでの走査線Iaの長さL2とを対比すると、L1>L2の関係になる。
In the pattern of the metal wiring 1 as shown in FIG. 1, there are portions where the lengths of the scanning lines Ia are different between the region 1a and the
このようなときに、領域1aに属する1つの地点A、及び、領域1bに属する1つの地点Bの近傍を、1回の走査(走査線Ia1本分の走査)によって光線が通過した後、次の1回の走査によって地点A、Bの近傍に戻ってくるまでの間隔を、走査周期(F)という。光線を走査する速度(V)を一定とした場合、走査周期(F)は走査線Iaの長さ(L)に依存して変化する。したがって、地点A、Bでの走査周期(F)は異なる。この結果、地点Aよりも地点Bでの1回の走査により被処理層の表面に蓄熱される熱量が大きくなる。すなわち、地点Aで被処理層の表面に加わる熱量よりも地点Bで被処理層の表面に加わる熱量が大きくなる。この結果、次の1回の走査により被処理層の表面に光が照射されたとき、当該表面の加熱温度に地点Aと地点Bとで違いが生じる。したがって、地点Aと地点Bとでは、被処理層の表面において金属粒子が焼結する程度(以下、焼結度という)に違いが生じる。その結果、領域1aと領域1bとでは、金属配線1の抵抗値に違いが生じ、不均一になる。また、このような現象は、隣接する走査線を互いに重複させるようにして金属配線1を形成するときに顕著であることがわかった。この理由は、走査線を重複させない場合よりも、重複させるように走査した方が、蓄熱量が増えるため、金属配線1の抵抗値に違いが生じやすいと考えられる。
In such a case, after the light beam passes through one point A belonging to the region 1a and one point B belonging to the
そこで、本発明者は、金属配線1(図1参照)を構成する走査線Iaの長さ(L)に応じて光線を走査する速度(V)を異ならせることにより、金属粒子の焼結度にばらつきが生じるのを抑制し、均一な抵抗値の金属配線1を容易に得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。 Therefore, the present inventor varies the sintering degree of the metal particles by varying the speed (V) of scanning the light beam according to the length (L) of the scanning line Ia constituting the metal wiring 1 (see FIG. 1). As a result, it was found that the metal wiring 1 having a uniform resistance value can be easily obtained by suppressing the occurrence of variations in the thickness, and the present invention has been completed.
すなわち、本実施の形態に係る金属配線1の製造方法は、金属粒子を含む表面に光線を繰り返し走査して金属粒子を焼結させ、金属配線1を形成する工程を具備し、金属配線1を構成する走査線Iaの長さに応じて光線を走査する速度(V)を異ならせることを特徴とする。 That is, the manufacturing method of the metal wiring 1 according to the present embodiment includes a step of scanning the light repeatedly on the surface including the metal particles to sinter the metal particles to form the metal wiring 1. It is characterized in that the speed (V) at which the light beam is scanned is varied according to the length of the scanning line Ia to be configured.
また、本実施の形態に係る金属配線1の製造方法においては、光線を走査する速度(V)を、走査周期(F)が実質的に同一になるように設定することが好ましい。 In the method for manufacturing the metal wiring 1 according to the present embodiment, it is preferable to set the scanning speed (V) of the light beam so that the scanning period (F) is substantially the same.
また、隣接する走査線Iaを、互いに重複させるようにして金属配線1を形成することが好ましい。これにより、同じ出力の光源から射出された光線を用いて金属粒子の焼結度を高め、十分に低い抵抗値を有し、且つ、均一な金属配線を容易に得ることができる。 Further, it is preferable to form the metal wiring 1 so that the adjacent scanning lines Ia overlap each other. Thereby, the degree of sintering of the metal particles is increased by using the light emitted from the light source having the same output, and a uniform metal wiring having a sufficiently low resistance value can be easily obtained.
また、走査線Iaを、その幅方向において5%〜99%重複させることが好ましい。 Further, it is preferable that the scanning lines Ia overlap by 5% to 99% in the width direction.
以下、本実施の形態に係る金属配線1の製造方法について、金属粒子を含む表面を、酸化銅粒子と、分散剤としてリン含有有機物とを含む分散体(酸化銅インク)から形成する場合を例に挙げて説明する。 Hereinafter, as an example of the method for manufacturing the metal wiring 1 according to the present embodiment, the surface including metal particles is formed from a dispersion (copper oxide ink) including copper oxide particles and a phosphorus-containing organic substance as a dispersant. Will be described.
図2は、本実施の形態に係る金属配線の製造方法における被処理層における酸化銅粒子とリン酸エステル塩との関係を示す模式図である。図2中の被処理層11とは、酸化銅粒子12及びリン含有有機物の一例であるリン酸エステル塩12を含む層であり、酸化銅インク層ともいう。図2中に示すように、被処理層11において、酸化銅粒子12の周囲には、リン酸エステル塩13が、リン13aを内側に、エステル塩13bを外側にそれぞれ向けて取り囲んでいる。リン酸エステル塩13は電気絶縁性を示すため、隣接する酸化銅粒子12との間の電気的導通は妨げられる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the copper oxide particles and the phosphate ester salt in the layer to be treated in the metal wiring manufacturing method according to the present embodiment. The to-
したがって、酸化銅粒子12は半導体であり導電性であるが、電気絶縁性を示すリン酸エステル塩13で覆われているので、焼成処理(後述)前の被処理層11は、電気絶縁性を示し、断面視(図2中に示す上下方向に沿った断面)で、絶縁領域11の両側に隣接する金属配線(後述)の間の絶縁を確保することができる。
Therefore, since the
一方、金属配線1(図1参照)は、例えば、被処理層の表面の一部の領域に光照射し、当該一部の領域において、酸化銅を銅に還元する。このように酸化銅が還元された銅を還元銅という。また、当該一部の領域において、リン含有有機物は、リン酸化物に変性する。リン酸化物では、上述のエステル塩13b(図2参照)のような有機物は、光線の熱によって分解し、電気絶縁性を示さないようになる。
On the other hand, the metal wiring 1 (see FIG. 1), for example, irradiates a part of the surface of the layer to be processed with light, and reduces the copper oxide to copper in the part of the region. Copper in which copper oxide is thus reduced is referred to as reduced copper. Further, in the partial region, the phosphorus-containing organic substance is modified into a phosphorus oxide. In the phosphor oxide, an organic substance such as the above-described
また、図2に示すように、酸化銅粒子12が用いられている場合、光線の熱によって、酸化銅が還元銅からなる銅粒子に変化すると共に焼結し、隣接する銅粒子同士が一体化する。これによって、優れた電気導電性を有する金属配線1(図1参照)を形成することができる。
In addition, as shown in FIG. 2, when
金属配線1において、還元銅の中にリン元素が残存している。リン元素は、リン元素単体、リン酸化物及びリン含有有機物のうち少なくとも1つとして存在している。このように残存するリン元素は金属配線1中に偏析して存在しており、金属配線1の抵抗が大きくなる恐れはない。 In the metal wiring 1, the phosphorus element remains in the reduced copper. The phosphorus element exists as at least one of a phosphorus element simple substance, a phosphorus oxide, and a phosphorus-containing organic substance. The remaining phosphorus element is segregated in the metal wiring 1 and there is no fear that the resistance of the metal wiring 1 will increase.
<金属配線付構造体の構成>
図3は、本実施の形態に係る金属配線付構造体を示す断面模式図である。図3に示すように、金属配線付構造体20は、支持体21と、支持体21が構成する面上に、断面視において、酸化銅及びリン含有有機物を含む絶縁領域22と、銅粒子が焼結して形成された金属配線23と、が互いに隣接して配置された単一層24と、を具備することを特徴とする。絶縁領域22は、被処理層11(図2参照)のうち光線が照射されていない領域である。
<Configuration of structure with metal wiring>
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the structure with metal wiring according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the
<支持体>
支持体21は、単一層24を配置するための面を構成するものである。形状は、特に限定されない。
<Support>
The
支持体21の材質は、絶縁領域22により離間された金属配線23の間での電気絶縁性を確保するため、絶縁材料であることが好ましい。ただし、支持体21の全体が絶縁材料であることは必ずしも必要がない。単一層24が配置される面を構成する部分だけが絶縁材料であれば足りる。
The material of the
支持体21は、より具体的には、平板状体、フィルム又はシートであってもよい。板状体は、例えば、プリント基板等の回路基板に用いられる支持体(基材とも呼ばれる)である。フィルム又はシートは、例えば、フレキシブルプリント基板に用いられる、薄膜状の絶縁体であるベースフィルムである。
More specifically, the
支持体21は、立体物であってもよい。立体物が構成する曲面又は段差等を含む面に単一層を配置することもできる。
The
立体物の一例としては、携帯電話端末、スマートフォン、スマートグラス、テレビ、パーソナルコンピュータ等の電気機器の筐体が挙げられる。また、立体物の他の例としては、自動車分野では、ダッシュボード、インストルメントパネル、ハンドル、シャーシ等が挙げられる。 As an example of the three-dimensional object, a casing of an electric device such as a mobile phone terminal, a smart phone, a smart glass, a television, or a personal computer can be given. Other examples of the three-dimensional object include a dashboard, an instrument panel, a handle, and a chassis in the automobile field.
<単一層>
本実施の形態では、単一層24は、絶縁領域22と金属配線23とが混在してなると言える。
<Single layer>
In the present embodiment, it can be said that the
単一層24において「単一」とは、層が多層構造でないこと、及び、層が断面視で連続していることを意味する。層が断面視で連続しているとは、例えば、プリント基板で見られるような、パターニングされた配線層の間をソルダーペーストで埋めて一層としているような状態を含まないことを意味している。
“Single” in the
したがって、単一層24が単一であるとは、全体が均質であることを意味するものではなく、絶縁領域22と金属配線23との関係のように、電気導電性、粒子状態(焼成と未焼成)等に違いがあってもよいし、両者の間に境界(界面)が存在していてもよい。
Therefore, the single
<絶縁領域>
絶縁領域22は、酸化銅及びリン含有有機物を含み、電気絶縁性を示す。絶縁領域22は、光照射を受けていない未照射領域と言える。また、絶縁領域22は、光照射によって酸化銅が還元されていない未還元領域とも言える。また、絶縁領域22は、光照射によって焼成されていない未焼成領域とも言える。
<Insulation region>
The insulating
<金属配線>
金属配線23は、銅を含み、電気導電性を示す。金属配線23は、レーザによる照射を受けた被照射領域と言える。また、金属配線23は、光照射によって酸化銅が還元された還元銅を含む還元領域とも言える。また、金属配線23は、絶縁領域22を光照射によって焼成した焼成体を含む焼成領域とも言える。
<Metal wiring>
The
金属配線23の、平面視における形状、すなわちパターンは、直線状、曲線状、円状、四角状、屈曲形状等のいずれであってもよく、特に限定されない。パターンは、レーザ光による走査により形成されるので、形状による制約は受けにくい。
The shape of the
絶縁領域22と金属配線23との境界は、断面視において、単一層24の厚み方向(図Yに示す上下方向)に沿って直線であることが好ましいが、テーパ角がつけられていてもよく、特に限定されない。ただし、当該境界が明確であることは必須ではない。
The boundary between the
金属配線23は、断面視において完全に還元されている必要はない。例えば、支持体21に近い部分に未還元部分があることが好ましい。これにより、金属配線23及び支持体21の間の密着性が高くなる。
The
<構造体の詳細>
以下、本実施の形態に係る金属配線付構造体20の各構成について具体的に説明する。しかし、各構成は、以下に挙げる具体例に限定されるものではない。
<Details of structure>
Hereinafter, each structure of the
(支持体)
支持体の具体例として、例えば、無機材料からなる支持体(以下、「無機支持体」)又は樹脂からなる支持体(以下、「樹脂支持体」という)が挙げられる。
(Support)
Specific examples of the support include, for example, a support made of an inorganic material (hereinafter referred to as “inorganic support”) or a support made of a resin (hereinafter referred to as “resin support”).
無機支持体は、例えば、ガラス、シリコン、雲母、サファイア、水晶、粘土膜、及び、セラミックス材料等から構成される。セラミックス材料は、例えば、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、イットリア及び窒化アルミニウム、並びに、これらのうち少なくとも2つの混合物である。また、無機支持体としては、特に光透過性が高い、ガラス、サファイア、水晶等から構成される支持体を用いることができる。 The inorganic support is made of, for example, glass, silicon, mica, sapphire, crystal, clay film, and ceramic material. The ceramic material is, for example, alumina, silicon nitride, silicon carbide, zirconia, yttria and aluminum nitride, and a mixture of at least two of these. In addition, as the inorganic support, a support made of glass, sapphire, crystal, or the like that has particularly high light transmittance can be used.
樹脂支持体としては、例えば、ポリイミド(PI)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリアセタール(POM)、ポリアリレート(PAR)、ポリアミド(PA)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリフタルアミド(PPA)、ポリエーテルニトリル(PENt)、ポリベンズイミダゾール(PBI)、ポリカルボジイミド、ポリシロキサン、ポリメタクリルアミド、ニトリルゴム、アクリルゴム、ポリエチレンテトラフルオライド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリブテン、ポリペンテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン−ジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ブチルゴム、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリスチレン(PS)、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエチレン(PE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、フェノールノボラック、ベンゾシクロブテン、ポリビニルフェノール、ポリクロロピレン、ポリオキシメチレン、ポリスルホン(PSF)、ポリフェニルスルホン樹脂(PPSU)、シクロオレフィンポリマー(COP)、アクリロ二トリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS)、アクリロニトリル・スチレン樹脂(AS)、ナイロン樹脂(PA6、PA66)ポリブチルテレフタレート樹脂(PBT)ポリエーテルスルホン樹脂(PESU)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、及びシリコーン樹脂等から構成される支持体を用いることができる。 Examples of the resin support include polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polyester, polycarbonate (PC), polyvinyl alcohol (PVA), and polyvinyl butyral ( PVB), polyacetal (POM), polyarylate (PAR), polyamide (PA), polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), polyphenylene ether (PPE), modified polyphenylene ether (m-PPE), polyphenylene sulfide ( PPS), polyether ketone (PEK), polyphthalamide (PPA), polyether nitrile (PENt), polybenzimidazole (PBI), polycarbodiimide, polysiloxane, Rimethacrylamide, nitrile rubber, acrylic rubber, polyethylene tetrafluoride, epoxy resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, polymethyl methacrylate resin (PMMA), polybutene, polypentene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene -Diene copolymer, polybutadiene, polyisoprene, ethylene-propylene-diene copolymer, butyl rubber, polymethylpentene (PMP), polystyrene (PS), styrene-butadiene copolymer, polyethylene (PE), polyvinyl chloride ( PVC), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyetheretherketone (PEEK), phenol novolac, benzocyclobutene, polyvinylphenol, polychloropyrene, polyoxymethylene, polysulfo (PSF), polyphenylsulfone resin (PPSU), cycloolefin polymer (COP), acrylonitrile / butadiene / styrene resin (ABS), acrylonitrile / styrene resin (AS), nylon resin (PA6, PA66) polybutyl terephthalate resin A support composed of (PBT) polyethersulfone resin (PESU), polytetrafluoroethylene resin (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), silicone resin, and the like can be used.
また、上記に区別されないが、セルロースナノファイバーを含有した樹脂シートを支持体として用いることもできる。 Moreover, although not distinguished above, a resin sheet containing cellulose nanofibers can also be used as a support.
特に、PI、PET及びPENからなる群から選択される少なくとも一種は、単一層との密着性に優れ、且つ、市場流通性が良く低コストで入手可能であり、事業の観点から有意であり、好ましい。 In particular, at least one selected from the group consisting of PI, PET, and PEN is excellent in adhesion with a single layer, has good market distribution and is available at low cost, and is significant from a business perspective, preferable.
さらに、PP、PA、ABS、PE、PC、POM、PBT、m−PPE及びPPSからなる群から選択される少なくとも一種は、特に筐体である場合、単一層との密着性に優れ、成型性や成型後の機械的強度に優れ、金属配線を形成するときのレーザ照射等にも十分耐えうる耐熱性も有しているため、好ましい。 Furthermore, when at least one selected from the group consisting of PP, PA, ABS, PE, PC, POM, PBT, m-PPE, and PPS is a casing, it has excellent adhesion to a single layer and is moldable. It is preferable because it has excellent mechanical strength after molding and has heat resistance enough to withstand laser irradiation when forming metal wiring.
樹脂支持体の荷重たわみ温度は、400℃以下であることが好ましく、280℃以下であることがより好ましく、250℃以下であることがさらに好ましい。荷重たわみ温度が400℃以下の支持体は、低コストで入手可能であり、事業の観点から有意であり、好ましい。荷重たわみ温度は、例えば、JIS K7191に準拠したものである。 The deflection temperature under load of the resin support is preferably 400 ° C. or less, more preferably 280 ° C. or less, and further preferably 250 ° C. or less. A support having a deflection temperature under load of 400 ° C. or lower is available at low cost, and is significant and preferable from the viewpoint of business. The deflection temperature under load is, for example, compliant with JIS K7191.
支持体の厚さは、例えば、1μm〜10mmとすることができ、好ましくは25μm〜250μmである。支持体の厚さが250μm以下であれば、作製される電子デバイスを、軽量化、省スペース化及びフレキシブル化できるため、好ましい。 The thickness of the support can be, for example, 1 μm to 10 mm, preferably 25 μm to 250 μm. It is preferable that the thickness of the support is 250 μm or less because the electronic device to be manufactured can be reduced in weight, space-saving, and flexible.
なお、支持体が筐体である場合、その厚さは、例えば1μm〜10mmとすることができ、好ましくは、200μm〜5mmである。この範囲を選択することで、成型後の機械的強度や耐熱性を発現させることが、本発明者により明らかになった。 In addition, when a support body is a housing | casing, the thickness can be 1 micrometer-10 mm, for example, Preferably, it is 200 micrometers-5 mm. By selecting this range, the present inventors have revealed that the mechanical strength and heat resistance after molding are expressed.
(単一層)
単一層は、酸化銅粒子及びリン含有有機物を含む絶縁領域と、銅を含む金属配線とが混在してなる。
(Single layer)
The single layer is a mixture of an insulating region containing copper oxide particles and a phosphorus-containing organic substance and a metal wiring containing copper.
(酸化銅粒子)
本実施の形態において、酸化銅は、例えば、酸化第一銅及び酸化第二銅を包含する。酸化第一銅は、低温焼結しやすい傾向にあるので特に好ましい。酸化第一銅及び酸化第二銅は、これらを単独で用いてもよいし、これらを混合して用いてもよい。
(Copper oxide particles)
In the present embodiment, the copper oxide includes, for example, cuprous oxide and cupric oxide. Cuprous oxide is particularly preferable because it tends to be sintered at a low temperature. These cuprous oxides and cupric oxides may be used alone or in combination.
また、酸化銅粒子は、コア/シェル構造を有し、コア又はシェルのいずれか一方が酸化第一銅であってもよく、他に酸化第二銅を含んでもよい。 The copper oxide particles have a core / shell structure, and either the core or the shell may be cuprous oxide, or may contain cupric oxide.
絶縁領域に含まれる酸化銅は、例えば、微粒子形状を成している。酸化銅を含む微粒子の平均粒子径は、1nm以上100nm以下、より好ましくは1nm以上50nm以下、さらに好ましくは1nm以上20nm以下である。粒子径が小さいほど、絶縁領域の電気絶縁性に優れるため、好ましい。 The copper oxide contained in the insulating region has, for example, a fine particle shape. The average particle diameter of the fine particles containing copper oxide is 1 nm to 100 nm, more preferably 1 nm to 50 nm, and still more preferably 1 nm to 20 nm. The smaller the particle diameter, the better the electrical insulation of the insulating region, which is preferable.
単一層において絶縁領域に銅粒子が含まれていてもよい。すなわち、後述の分散体に銅を添加しもよい。銅粒子の表面にもリン含有有機物が吸着し、電気絶縁性を示すことができる。 In the single layer, the insulating region may contain copper particles. That is, you may add copper to the below-mentioned dispersion. Phosphorus-containing organic substances are adsorbed on the surface of the copper particles, and electrical insulation can be exhibited.
(リン含有有機物)
リン含有有機物は、絶縁領域において電気絶縁性を示す材料である。リン含有有機物は、酸化銅を、支持体に固定できることが好ましい。リン含有有機物は、単一分子であってよいし、複数種類の分子の混合物でもよい。また、リン含有有機物は、酸化銅の微粒子に吸着していてもよい。
(Phosphorus-containing organic matter)
The phosphorus-containing organic material is a material that exhibits electrical insulation in the insulating region. It is preferable that the phosphorus-containing organic substance can fix copper oxide to the support. The phosphorus-containing organic substance may be a single molecule or a mixture of a plurality of types of molecules. Further, the phosphorus-containing organic substance may be adsorbed on copper oxide fine particles.
リン含有有機物の数平均分子量は、特に制限はないが、300〜300,000であることが好ましい。300以上であれば、電気絶縁性に優れる。 The number average molecular weight of the phosphorus-containing organic material is not particularly limited, but is preferably 300 to 300,000. If it is 300 or more, it is excellent in electrical insulation.
リン含有有機物は、光や熱によって分解又は蒸発しやすいものであることが好ましい。光や熱によって分解又は蒸発しやすい有機物を用いることによって、焼成後に有機物の残渣が残りにくくなり、抵抗率の低い金属配線を得ることができる。 It is preferable that the phosphorus-containing organic substance is easily decomposed or evaporated by light or heat. By using an organic substance that is easily decomposed or evaporated by light or heat, a residue of the organic substance is less likely to remain after firing, and a metal wiring having a low resistivity can be obtained.
リン含有有機物の分解温度は、限定されないが、600℃以下であることが好ましく、400℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましい。リン含有有機物の沸点は、限定されないが、300℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましく、150℃以下であることがさらに好ましい。 The decomposition temperature of the phosphorus-containing organic substance is not limited, but is preferably 600 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or lower, and further preferably 200 ° C. or lower. The boiling point of the phosphorus-containing organic material is not limited, but is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower, and further preferably 150 ° C. or lower.
リン含有有機物の吸収特性は、限定されないが、焼成に用いる光を吸収できることが好ましい。例えば、焼成のための光源としてレーザ光を用いる場合は、その発光波長の、例えば355nm、405nm、445nm、450nm、532nm、1064nmなどの光を吸収するリン含有有機物を用いることが好ましい。支持体が樹脂の場合、特に好ましくは、355nm、405nm、445nm、450nm、532nmの波長である。 Although the absorption characteristic of a phosphorus containing organic substance is not limited, It is preferable that the light used for baking can be absorbed. For example, when laser light is used as a light source for firing, it is preferable to use a phosphorus-containing organic substance that absorbs light having an emission wavelength of, for example, 355 nm, 405 nm, 445 nm, 450 nm, 532 nm, or 1064 nm. When the support is a resin, the wavelengths of 355 nm, 405 nm, 445 nm, 450 nm, and 532 nm are particularly preferable.
また、構造としては、酸化銅に親和性のある基を有する高分子量共重合物のリン酸エステル塩がよい。例えば、化学式(1)の構造は、酸化銅と吸着し、また支持体への密着性にも優れるため、好ましい。 The structure is preferably a phosphate ester salt of a high molecular weight copolymer having a group having an affinity for copper oxide. For example, the structure of the chemical formula (1) is preferable because it adsorbs with copper oxide and is excellent in adhesion to a support.
エステル塩の一例として、化学式(2)の構造を挙げることができる。 As an example of the ester salt, the structure of the chemical formula (2) can be given.
また、リン含有有機物の一例として、化学式(3)の構造を挙げることができる。 Moreover, the structure of Chemical formula (3) can be mentioned as an example of a phosphorus containing organic substance.
リン含有有機物が有する有機構造としては、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリアセタール、ポリアリレート(PAR)、ポリアミド(PA)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリフタルアミド(PPA)、ポリエーテルニトリル(PENt)、ポリベンズイミダゾール(PBI)、ポリカルボジイミド、ポリシロキサン、ポリメタクリルアミド、ニトリルゴム、アクリルゴム、ポリエチレンテトラフルオライド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリブテン、ポリペンテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン−ジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ブチルゴム、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリスチレン(PS)、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエチレン(PE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、フェノールノボラック、ベンゾシクロブテン、ポリビニルフェノール、ポリクロロピレン、ポリオキシメチレン、ポリスルホン(PSF)、ポリスルフィド、シリコーン樹脂、アルドース、セルロース、アミロース、プルラン、デキストリン、グルカン、フルクタン、キチン等の構造を用いることができる。これら構造の官能基を変性した構造を用いることもできるし、これら構造を修飾した構造を用いることもできるし、これら構造の共重合体を用いることもできる。ポリエチレングリコール構造、ポリプロピレングリコール構造、ポリアセタール構造、ポリブテン構造、及びポリスルフィド構造から選択される骨格を有するリン含有有機物は、分解しやすく、焼成後に得られる金属配線中に残渣を残し難いため、好ましい。 The organic structure of the phosphorus-containing organic substance includes polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), polyimide, polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polyester, polycarbonate (PC ), Polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyacetal, polyarylate (PAR), polyamide (PA), polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), polyphenylene ether (PPE), polyphenylene sulfide (PPS) ), Polyether ketone (PEK), polyphthalamide (PPA), polyether nitrile (PENt), polybenzimidazole (PBI), polycarbodi , Polysiloxane, polymethacrylamide, nitrile rubber, acrylic rubber, polyethylene tetrafluoride, epoxy resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, polymethyl methacrylate resin (PMMA), polybutene, polypentene, ethylene-propylene copolymer Polymer, ethylene-butene-diene copolymer, polybutadiene, polyisoprene, ethylene-propylene-diene copolymer, butyl rubber, polymethylpentene (PMP), polystyrene (PS), styrene-butadiene copolymer, polyethylene (PE) , Polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyether ether ketone (PEEK), phenol novolac, benzocyclobutene, polyvinyl phenol, polychloropyrene, polyoxy Methylene, polysulfone (PSF), polysulfide, silicone resins, can be used aldose, cellulose, amylose, pullulan, dextrin, glucan, fructans, the structure of chitin. A structure obtained by modifying a functional group of these structures can be used, a structure obtained by modifying these structures can be used, and a copolymer of these structures can also be used. A phosphorus-containing organic substance having a skeleton selected from a polyethylene glycol structure, a polypropylene glycol structure, a polyacetal structure, a polybutene structure, and a polysulfide structure is preferable because it easily decomposes and does not easily leave a residue in a metal wiring obtained after firing.
リン含有有機物の具体例としては、市販の材料を用いることができ、具体的には、ビックケミー社製のDISPERBYK(登録商標)−102、DISPERBYK−103、DISPERBYK−106、DISPERBYK−109、DISPERBYK−110、DISPERBYK−111、DISPERBYK−118、DISPERBYK−140、DISPERBYK−145、DISPERBYK−168、DISPERBYK−180、DISPERBYK−182、DISPERBYK−187、DISPERBYK−190、DISPERBYK−191、DISPERBYK−193、DISPERBYK−194N、DISPERBYK−199、DISPERBYK−2000、DISPERBYK−2001、DISPERBYK−2008、DISPERBYK−2009、DISPERBYK−2010、DISPERBYK−2012、DISPERBYK−2013、DISPERBYK−2015、DISPERBYK−2022、DISPERBYK−2025、DISPERBYK−2050、DISPERBYK−2152、DISPERBYK−2055、DISPERBYK−2060、DISPERBYK−2061、DISPERBYK−2164、DISPERBYK−2096、DISPERBYK−2200、BYK−405、BYK−607、BYK−9076、BYK−9077、BYK−P105、第一工業製薬社製のプライサーフ(登録商標)M208F、プライサーフDBS等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。 As a specific example of the phosphorus-containing organic substance, a commercially available material can be used. Specifically, DISPERBYK (registered trademark) -102, DISPERBYK-103, DISPERBYK-106, DISPERBYK-109, DISPERBYK-110 manufactured by Big Chemie. DISPERBYK-111, DISPERBYK-118, DISPERBYK-140, DISPERBYK-145, DISPERBYK-168, DISPERBYK-180, DISPERBYK-182, DISPERBYK-187, DISPERBYK-191, DISPERBYK-191, DISPERBYK-191, DISPERBYK-191, DISPERBYK-191 -199, DISPERBYK-2000, DISPERBYK-200 DISPERBYK-2008, DISPERBYK-2009, DISPERBYK-2010, DISPERBYK-2012, DISPERBYK-2013, DISPERBYK-2015, DISPERBYK-2025, DISPERBYK-2050, DISPERBYK-2050, 152 -2061, DISPERBYK-2164, DISPERBYK-2096, DISPERBYK-2200, BYK-405, BYK-607, BYK-9076, BYK-9077, BYK-P105, Prisurf (registered trademark) M208F manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Plysurf DBS etc. can be mentioned. These may be used alone or in combination.
本実施形態における絶縁領域に含まれる酸化銅は、市販品を用いてもよいし、合成物を用いてもよい。市販品としては、例えば、イーエムジャパン社より販売されている平均一次粒子径18nmの酸化第一銅微粒子が挙げられる。 A commercial item may be used for the copper oxide contained in the insulation area | region in this embodiment, and a synthetic material may be used for it. As a commercial item, the cuprous oxide microparticles | fine-particles with an average primary particle diameter of 18 nm currently sold from EM Japan are mentioned, for example.
酸化第一銅を含む微粒子の合成法としては、例えば、次の方法が挙げられる。
(1)ポリオール溶剤中に、水及び銅アセチルアセトナト錯体を加え、一旦有機銅化合物を加熱溶解させ、反応に必要な量の水を更に添加し、有機銅の還元温度に加熱して還元する方法。
(2)有機銅化合物(銅−N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミン錯体)を、ヘキサデシルアミン等の保護剤の存在下、不活性雰囲気中で、300℃程度の高温で加熱する方法。
(3)水溶液に溶解した銅塩をヒドラジンで還元する方法。
Examples of the method for synthesizing fine particles containing cuprous oxide include the following methods.
(1) Add water and a copper acetylacetonate complex to a polyol solvent, once dissolve the organic copper compound by heating, add further water in an amount necessary for the reaction, and heat to the reduction temperature of the organic copper for reduction. Method.
(2) A method of heating an organic copper compound (copper-N-nitrosophenylhydroxylamine complex) at a high temperature of about 300 ° C. in an inert atmosphere in the presence of a protective agent such as hexadecylamine.
(3) A method of reducing a copper salt dissolved in an aqueous solution with hydrazine.
上記(1)の方法は、例えば、アンゲバンテ・ケミ・インターナショナル・エディション、40号、2巻、p.359、2001年に記載の条件で行うことができる。 The method of (1) is described in, for example, Angelevante Chemi International Edition, No. 40, Volume 2, p. 359, 2001.
上記(2)の方法は、例えば、ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ・1999年、121巻、p.11595に記載の条件で行うことができる。 The method of (2) is described, for example, in Journal of American Chemical Society 1999, 121, p. It can be carried out under the conditions described in 11595.
上記(3)の方法において、銅塩としては、二価の銅塩を好適に用いることができ、その例として、例えば、酢酸銅(II)、硝酸銅(II)、炭酸銅(II)、塩化銅(II)、硫酸銅(II)等を挙げることができる。ヒドラジンの使用量は、銅塩1モルに対して、0.2モル〜2モルとすることが好ましく、0.25モル〜1.5モルとすることがより好ましい。 In the method (3), a divalent copper salt can be suitably used as the copper salt. Examples thereof include copper (II) acetate, copper (II) nitrate, copper (II) carbonate, Examples thereof include copper (II) chloride and copper (II) sulfate. The amount of hydrazine used is preferably 0.2 mol to 2 mol, more preferably 0.25 mol to 1.5 mol, per 1 mol of copper salt.
銅塩を溶解した水溶液には、水溶性有機物を添加してもよい。該水溶液に水溶性有機物を添加することによって該水溶液の融点が下がるので、より低温における還元が可能となる。水溶性有機物としては、例えば、アルコール、水溶性高分子等を用いることができる。 A water-soluble organic substance may be added to the aqueous solution in which the copper salt is dissolved. Since the melting point of the aqueous solution is lowered by adding a water-soluble organic substance to the aqueous solution, reduction at a lower temperature becomes possible. As the water-soluble organic substance, for example, alcohol, water-soluble polymer and the like can be used.
アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、オクタノール、デカノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等を用いることができる。水溶性高分子としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール共重合体等を用いることができる。 As the alcohol, for example, methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, octanol, decanol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin and the like can be used. As the water-soluble polymer, for example, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol-polypropylene glycol copolymer and the like can be used.
上記(3)の方法における還元の際の温度は、例えば−20〜60℃とすることができ、−10〜30℃とすることが好ましい。この還元温度は、反応中一定でもよいし、途中で昇温又は降温してもよい。ヒドラジンの活性が高い反応初期は、10℃以下で還元することが好ましく、0℃以下で還元することがより好ましい。還元時間は、30分〜300分とすることが好ましく、90分〜200分とすることがより好ましい。還元の際の雰囲気は、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気であることが好ましい。 The temperature at the time of reduction in the method (3) can be, for example, −20 to 60 ° C., and preferably −10 to 30 ° C. This reduction temperature may be constant during the reaction, or may be raised or lowered during the reaction. In the initial stage of the reaction when the activity of hydrazine is high, the reduction is preferably 10 ° C. or less, and more preferably 0 ° C. or less. The reduction time is preferably 30 minutes to 300 minutes, and more preferably 90 minutes to 200 minutes. The atmosphere during the reduction is preferably an inert atmosphere such as nitrogen or argon.
上記(1)〜(3)の方法の中でも、(3)の方法は操作が簡便で、且つ、粒子径の小さい粒子が得られるので好ましい。 Among the methods (1) to (3), the method (3) is preferable because the operation is simple and particles having a small particle diameter are obtained.
(金属配線)
金属配線における銅は、例えば、銅を含む微粒子同士が互いに融着した構造を示していてもよい。また、微粒子の形状が無く、全てが融着した状態になっていてもよい。さらに、一部分は微粒子の形状であって、大部分は融着した状態であってもよい。
(Metal wiring)
For example, copper in the metal wiring may have a structure in which fine particles containing copper are fused to each other. Moreover, there may be no shape of microparticles | fine-particles and it may be in the state which all fuse | melted. Furthermore, a part may be in the form of fine particles, and the majority may be in a fused state.
また、金属配線は、銅の他に酸化銅(酸化第一銅、酸化第二銅、亜酸化銅)や、リン含有有機物を含んでいてもよい。例えば、金属配線の表面側の部分は、銅を含む微粒子同士が互いに融着した構造であり、支持体側の部分は、酸化銅又はリン含有有機物を含む構造であってもよい。これにより、酸化銅又はリン含有有機物が銅粒子同士の強固な結合を生じ、さらに酸化銅又はリン含有有機物が支持体との密着性を高めることができるため、好ましい。 In addition to copper, the metal wiring may contain copper oxide (cuprous oxide, cupric oxide, cuprous oxide) or phosphorus-containing organic matter. For example, the surface side portion of the metal wiring may have a structure in which fine particles containing copper are fused to each other, and the support side portion may have a structure containing copper oxide or a phosphorus-containing organic substance. Thereby, since a copper oxide or a phosphorus containing organic substance produces the strong coupling | bonding of copper particles, and also a copper oxide or a phosphorus containing organic substance can improve adhesiveness with a support body, it is preferable.
金属配線における銅の含有率は、単位体積に対して、50体積%以上であることが好ましく、60体積%以上であることがより好ましく、70体積%以上がさらに好ましく、100体積%であってもよい。銅の含有率が50体積%以上あることで、導電率が高くなるため、好ましい。 The copper content in the metal wiring is preferably 50% by volume or more, more preferably 60% by volume or more, still more preferably 70% by volume or more, and 100% by volume with respect to the unit volume. Also good. It is preferable that the copper content is 50% by volume or more because the electrical conductivity is increased.
<金属配線の製造方法>
本実施の形態に係る金属配線体の製造方法においては、例えば、まず、酸化銅粒子を含む表面を有する支持体を用意する。例えば、まず、支持体が構成する面上に、酸化銅粒子及びリン含有有機物を含む被処理層(酸化銅インク層)を配置する。この方法としては、(a)酸化銅粒子及びリン含有有機物を含有する分散体(酸化銅インク)を塗布する方法、(b)酸化銅粒子を散布し、次いでリン含有有機物を塗布する方法、(c)リン含有有機物を塗布し次いで酸化銅粒子を散布する方法等が挙げられる。以下、(a)の方法を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
<Manufacturing method of metal wiring>
In the method for manufacturing a metal wiring body according to the present embodiment, for example, first, a support having a surface containing copper oxide particles is prepared. For example, first, a layer to be treated (copper oxide ink layer) containing copper oxide particles and a phosphorus-containing organic substance is disposed on the surface constituting the support. As this method, (a) a method of applying a dispersion (copper oxide ink) containing copper oxide particles and phosphorus-containing organic matter, (b) a method of spraying copper oxide particles and then applying phosphorus-containing organic matter, c) A method in which a phosphorus-containing organic material is applied and then copper oxide particles are dispersed is used. Hereinafter, the method (a) will be described as an example, but the method is not limited thereto.
(分散体の調製方法)
次に、まず分散体の調製方法について説明する。まず、酸化銅粒子をリン含有有機物と共に分散媒に分散させた酸化銅分散体(酸化銅インク)を調製する。
(Dispersion preparation method)
Next, a method for preparing the dispersion will be described first. First, a copper oxide dispersion (copper oxide ink) in which copper oxide particles are dispersed in a dispersion medium together with a phosphorus-containing organic substance is prepared.
例えば、上記(3)の方法で合成された酸化銅粒子は、軟凝集体であり、このままでは塗布に適さないため、分散媒に分散させる必要がある。 For example, the copper oxide particles synthesized by the method (3) are soft agglomerates and are not suitable for coating as they are, so they need to be dispersed in a dispersion medium.
上記(3)の方法で合成が終了した後、合成溶液と酸化銅粒子との分離を、例えば遠心分離のような公知の方法で行う。得られた酸化銅粒子に、分散媒、リン含有有機物は、を加え、例えばホモジナイザのような公知の方法で撹拌し、酸化銅粒子を分散媒に分散させる。 After the synthesis is completed by the method (3), the synthesis solution and the copper oxide particles are separated by a known method such as centrifugation. To the obtained copper oxide particles, a dispersion medium and a phosphorus-containing organic substance are added and stirred by a known method such as a homogenizer to disperse the copper oxide particles in the dispersion medium.
本実施の形態に係るリン含有有機物は、分散剤として機能する。しかし、絶縁領域の電気絶縁性に影響がない範囲であれば、他の分散剤を追加しても構わない。 The phosphorus-containing organic substance according to the present embodiment functions as a dispersant. However, another dispersant may be added as long as it does not affect the electrical insulation of the insulating region.
なお、分散媒によっては、酸化銅粒子が分散しにくく、分散が不充分な場合がある。このような場合は、例えば、分散しやすいアルコール類、例えばブタノールなどを用い、酸化銅を分散させた後、所望の分散媒への置換と所望の濃度への濃縮を行う。一例として、UF膜による濃縮、並びに、所望の分散媒による希釈及び濃縮を繰り返す方法が挙げられる。 Depending on the dispersion medium, the copper oxide particles are difficult to disperse and may not be sufficiently dispersed. In such a case, for example, an easily dispersible alcohol such as butanol is used to disperse the copper oxide, followed by substitution with a desired dispersion medium and concentration to a desired concentration. As an example, there is a method in which concentration by a UF membrane and dilution and concentration by a desired dispersion medium are repeated.
(塗布)
上述のような支持体の表面に、本実施の形態に係る分散体からなる薄膜(以下、被処理層という)を形成する。より具体的には、例えば、分散体を支持体上に塗布し、必要に応じて乾燥により分散媒を除去し、被処理層を形成する。当該被処理層の形成方法は、特に限定されないが、ダイコート、スピンコート、スリットコート、バーコート、ナイフコート、スプレーコート、ディツプコート等の塗布法を用いることができる。これらの方法を用いて、支持体上に均一な厚みで分散体を塗布することが望ましい。
(Application)
A thin film (hereinafter referred to as a layer to be processed) made of the dispersion according to the present embodiment is formed on the surface of the support as described above. More specifically, for example, the dispersion is applied onto a support, and if necessary, the dispersion medium is removed by drying to form a layer to be treated. A method for forming the layer to be treated is not particularly limited, and coating methods such as die coating, spin coating, slit coating, bar coating, knife coating, spray coating, and dip coating can be used. It is desirable to apply the dispersion with a uniform thickness on the support using these methods.
(焼成処理)
本実施の形態では、酸化銅粒子を還元し、銅粒子を生成させると共に、生成された銅粒子同士の焼結(融着)による一体化が生じる条件下で加熱処理を施し、金属配線を形成する。この処理を焼成処理と呼ぶ。
(Baking process)
In the present embodiment, copper oxide particles are reduced to form copper particles, and heat treatment is performed under conditions in which the produced copper particles are integrated by sintering (fusion) to form metal wiring. To do. This process is called a baking process.
(金属配線製造装置)
図4は、本実施の形態に係る金属配線製造装置の一例を示す模式図である。図4に示すように、金属配線製造装置30は、光源の一例であるレーザ光源31を備える。
(Metal wiring manufacturing equipment)
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a metal wiring manufacturing apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the metal
(ガルバノスキャナー)
レーザ光源31から射出されたレーザ光32は、光線走査部の一例であるガルバノスキャナー33に入力される。ガルバノスキャナー33は、X軸ガルバノミラー33a、X軸ガルバノモータ33b、Y軸ガルバノミラー33c及びY軸ガルバノモータ33dを具備する。また、図示されないfθレンズやZ軸調整用駆動レンズを具備してもよい。
(Galvano scanner)
The laser light 32 emitted from the
また、ガルバノスキャナー33のX軸ガルバノモータ33b及びY軸ガルバノモータ33dには、速度制御部の一例であるスキャナ制御部34に電気的に接続されている。
The
ガルバノスキャナー33は、スキャナ制御部34からの制御信号に従って、X軸ガルバノモータ33b及びY軸ガルバノモータ33dの回転角及び回転速度を制御可能に構成されている。
The
レーザ光32は、ガルバノスキャナー33により、走査され、支持体の一例である基板35の上に形成された、酸化銅粒子及び分散剤を含む被処理層36の表面に照射される。
The laser beam 32 is scanned by the
また、本実施の形態では、ガルバノスキャナー33は、X軸方向及びY軸方向の移動にX軸、Y軸ガルバノミラー33a、33cを用いているが、いずれか一方、例えば、X軸方向のみの移動にガルバノミラーを用い、Y軸方向の移動は基板35を載置する載置台(図示せず)をモータ等でY軸方向に沿って移動させることによって行ってもよい。
In the present embodiment, the
ここで、光線走査部として、ガルバノスキャナー33を例に挙げて説明したが、特に限定されるものではない。例えば、光線走査部は、ガルバノスキャナー33に代えて、載置台として、被処理層36を備えた基板35をX軸方向及びY軸方向の両方に移動できるX−Yステージを用い、レーザ光32の照射点Pを移動させる代わりに基板35を移動させてもよい。
Here, the
(走査速度制御)
上述のような金属配線製造装置30における走査速度制御について説明する。まず、スキャナ制御部34に、所望の金属配線のパターン(形状、位置及び大きさ)を示すスキャン用データ(座標データ)を入力する。スキャナ制御部34は、スキャン用データに基づいて、パターンのX軸方向に沿った長さから走査線の長さ(L)(単位:mm)を算出する。次に、スキャナ制御部34は、算出された走査線の長さ(L)に基づいて、以下の式(1)により、所定の走査周期(F)(単位:Hz)(例えば、15Hz)になるように、レーザ光を走査する速度(以下、走査速度という)(V)(単位:mm/秒)を算出する。
走査速度(V)=走査周期(F) x 走査線の長さ(L)・・・・(1)
(Scanning speed control)
The scanning speed control in the metal
Scanning speed (V) = scanning cycle (F) x length of scanning line (L) (1)
次に、スキャナ制御部34は、このように算出された走査速度に従って、ガルバノスキャナー33にレーザ光32の照射点P(図4参照)をX軸方向に移動させ、1回の走査を実行させる。
Next, the
その後、スキャナ制御部34は、ガルバノスキャナー33に、レーザ光32の照射点PをY軸方向に移動させる。
Thereafter, the
上述のように、レーザ光32の走査速度(V)を、走査線の長さ(L)に基づいて、常に、すなわち、金属配線1(図1参照)内のいずれの地点A、Bにおいても、走査周期(F)が同一になるように設定することができる。 As described above, the scanning speed (V) of the laser beam 32 is always based on the length (L) of the scanning line, that is, at any point A or B in the metal wiring 1 (see FIG. 1). The scanning cycle (F) can be set to be the same.
このように、金属配線1を構成する走査線Iaの長さ(L)に応じて走査速度(V)を異ならせることにより、図1を参照して説明したように、地点Aと地点Bとでの、酸化銅粒子が還元して生成される銅粒子(金属粒子の一例)の焼結度のバラツキが生じるのを抑制し、領域1aと領域1bとでの金属配線1の抵抗値を均一にすることができる。
Thus, by changing the scanning speed (V) according to the length (L) of the scanning line Ia constituting the metal wiring 1, as described with reference to FIG. In this case, it is possible to suppress variation in sintering degree of copper particles (an example of metal particles) generated by reduction of copper oxide particles, and uniform resistance value of the metal wiring 1 in the region 1a and the
なお、本実施の形態において、走査周期(F)は正確に同一である必要はなく、金属配線の抵抗値を実用上問題がない程度に均一にすることができれば、走査周期(F)にばらつきがあってもよい。したがって、本実施の形態において、走査周期(F)が実質的に同一になるように走査速度(V)を設定すればよい。 In this embodiment, the scanning cycle (F) does not need to be exactly the same, and if the resistance value of the metal wiring can be made uniform to the extent that there is no practical problem, the scanning cycle (F) varies. There may be. Therefore, in this embodiment, the scanning speed (V) may be set so that the scanning periods (F) are substantially the same.
(走査線のオーバーラップ)
また、上述のように、レーザ光32の照射点P(図4参照)のY軸方向の移動量は、任意に設定することができるが、本実施の形態では、隣接する走査線を互いに重複させるような移動量に設定することが好ましい。図5は、本実施の形態に係る金属配線製造方法における互いに重複した走査線を示す模式図である。図5に示すように、ある走査線41と、それに隣接する走査線42が、互いに重複している。これにより、走査線41、42が重複したオーバーラップ領域において蓄熱量が大きくなるため、銅粒子の焼結度を高め、その結果、金属配線1(図1参照)の抵抗値をより低くすることができる。
(Scan line overlap)
Further, as described above, the amount of movement of the irradiation point P (see FIG. 4) of the laser beam 32 in the Y-axis direction can be arbitrarily set, but in the present embodiment, adjacent scanning lines overlap each other. It is preferable to set the amount of movement to be performed. FIG. 5 is a schematic diagram showing scanning lines overlapping each other in the metal wiring manufacturing method according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, a
走査線41、42の幅W1(例えば、320μm)に対する走査線41、42が重複している領域の幅W2の比を、走査線41、42とのオーバーラップ率(%)と定義する。オーバーラップ率は、5%〜99.5%の範囲であることが好ましく、10%〜99.5%の範囲であることがより好ましく、15%〜99.5%の範囲であることがさらに好ましい。オーバーラップ率が5%以上であることにより銅粒子の焼結度を高めることができ、99.5%以下であることにより工業的に実用性のある速度でY軸方向に移動させながら焼結することができる。
The ratio of the width W2 of the region where the
なお、レーザ光32(図4参照)の走査によって、隣接する走査線Iaが互いに重複していれば、図1に示すように、走査方向、すなわち照射点のX軸に沿った移動方向(図1中矢印Dで示す)が、互いに逆方向であってもよいし、同じ方向であっても、いずれでもよい。 If the adjacent scanning lines Ia overlap each other by scanning with the laser beam 32 (see FIG. 4), as shown in FIG. 1, the scanning direction, that is, the moving direction along the X axis of the irradiation point (FIG. 1 (indicated by an arrow D in FIG. 1) may be in opposite directions or in the same direction.
上述のようにして製造される、本実施の形態に係る金属配線付構造体は、金属粒子の一例である酸化銅を含む表面に、光線の繰り返し走査によって酸化銅粒子が焼結して形成された金属配線1(図1参照)を具備し、金属配線1は、隣接する走査線Iaが互いに重複させるようにして形成されていることを特徴とする。 The structure with metal wiring according to the present embodiment manufactured as described above is formed by sintering copper oxide particles on a surface containing copper oxide, which is an example of metal particles, by repeated scanning of light. The metal wiring 1 (see FIG. 1) is formed so that the adjacent scanning lines Ia overlap each other.
このような構成により製造された金属配線1は、オーバーラップ率が少ない物に比べて焼結度を高くすることができるので、脆くなく、堅い金属配線1にすることができる。例えば、金属配線1をフレキシブル基板上に形成して曲げたときに、金属配線1が割れることなくフレキシブル基板に追従させることができる。 Since the metal wiring 1 manufactured with such a configuration can have a higher degree of sintering than those having a small overlap rate, the metal wiring 1 is not brittle and can be made hard. For example, when the metal wiring 1 is formed on a flexible substrate and bent, the metal wiring 1 can follow the flexible substrate without being broken.
(光線の集光制御)
上述の焼成処理においては、金属粒子の光吸収波長に応じて、最適な波長がある。金属粒子の焼結をレーザ光で行うことで、波長を自由に選択することができるため、焼結に適した波長の光を照射することができ、金属粒子を効果的に焼結できる。しかしながら、最適な波長の光を選択したとき、金属粒子の焼結に必要な出力が得られないことがあり、焼結が不十分になる恐れがある。
(Light collection control)
In the above baking treatment, there is an optimum wavelength according to the light absorption wavelength of the metal particles. Since the wavelength can be freely selected by performing the sintering of the metal particles with the laser beam, the light having a wavelength suitable for the sintering can be irradiated, and the metal particles can be effectively sintered. However, when light having an optimum wavelength is selected, the output necessary for sintering the metal particles may not be obtained, and sintering may be insufficient.
例えば、酸化銅粒子を含む被処理層に対しては、400nm以上532nm以下の連続波(CW、Continuous Wave)にて、10−20W程度の出力が必要とされる。一方、単一光源で最適波長且つ最適出力を備えた光を得ることは難しい。そこで、本実施の形態においては、複数の光線を集束することで、金属粒子の焼結に適した波長の光線を、焼結に適した出力で、金属粒子を含む被処理層に照射できるようにすることが好ましい。 For example, for a layer to be treated containing copper oxide particles, an output of about 10 to 20 W is required with a continuous wave (CW, Continuous Wave) of 400 nm or more and 532 nm or less. On the other hand, it is difficult to obtain light having an optimum wavelength and optimum output with a single light source. Therefore, in the present embodiment, by converging a plurality of light beams, a light beam having a wavelength suitable for sintering of the metal particles can be applied to the processing layer including the metal particles with an output suitable for sintering. It is preferable to make it.
これにより、複数の光線を集束できるため、出力を金属粒子の焼結に適した値まで高めた状態で、金属粒子を含む表面に光線を照射でき、金属粒子を効果的に焼結して、低抵抗な金属配線1(図1参照)を得ることができる。 As a result, since a plurality of light beams can be focused, the surface including the metal particles can be irradiated with light in a state where the output is increased to a value suitable for sintering of the metal particles, and the metal particles are effectively sintered, A low-resistance metal wiring 1 (see FIG. 1) can be obtained.
(集束制御部)
また、光源と、金属粒子を含む表面との間に配設される集束制御部を用いて、光線を、金属粒子を含む表面に集束することが好ましい(図4及び図6参照)。これにより、複数の光線を、光源の位置を調整することなく、金属粒子を含む表面に容易に集束できる。
(Focusing control unit)
Moreover, it is preferable to focus a light beam on the surface containing a metal particle using the focusing control part arrange | positioned between a light source and the surface containing a metal particle (refer FIG.4 and FIG.6). Thereby, a some light beam can be easily focused on the surface containing a metal particle, without adjusting the position of a light source.
集束制御部において、少なくとも一つの光線を透過させ、残りの光線を反射させて、金属粒子を含む表面に集束することが好ましい。複数の光線を同一の光軸上に重ねた状態で金属粒子を含む表面に照射できるため、異なる位置から出射される各光線を表面内で集光する場合よりも、集光された複数の光線が金属粒子を含む表面に当たる面積が小さくなり、金属粒子を含む表面を精細にパターニングできる。 In the focusing control unit, it is preferable that at least one light beam is transmitted and the remaining light beam is reflected and focused on the surface including the metal particles. Since multiple light beams can be applied to the surface containing metal particles in a state of being superimposed on the same optical axis, multiple light beams that have been collected are collected rather than focusing each light beam that is emitted from different positions within the surface. The area that hits the surface containing the metal particles is reduced, and the surface containing the metal particles can be finely patterned.
このような集束制御部としては、例えば、波長選択ミラー又は波長選択プリズムのような波長選択部材であることが好ましい(図7A参照)。波長選択部材は、異なる波長の光線を集束する。すなわち、特定波長域の光を反射し、その他の波長域の光を透過する。例えば、2つの光線の波長が互いに異なる場合、波長選択部材は、一方の波長域の光線を透過させ、他方の波長域の光線を反射させることができる。これにより、波長域が互いに異なる光線を同一の光軸上に重ねて、金属粒子を含む表面に集束できる。波長選択部材としては、具体的にはダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを用いることができる。 Such a focusing control unit is preferably a wavelength selection member such as a wavelength selection mirror or a wavelength selection prism (see FIG. 7A). The wavelength selection member focuses light beams having different wavelengths. That is, it reflects light in a specific wavelength range and transmits light in other wavelength ranges. For example, when the wavelengths of two light beams are different from each other, the wavelength selection member can transmit a light beam in one wavelength region and reflect a light beam in the other wavelength region. Thereby, the light beams having different wavelength ranges can be superimposed on the same optical axis and focused on the surface including the metal particles. Specifically, a dichroic mirror or a dichroic prism can be used as the wavelength selection member.
また、集束制御部としては、例えば、反射偏光板であることが好ましい(図7B参照)。反射偏光板は、異なる偏光のレーザ光を集束する。よって、例えば、2つの光線の波長が互いに同一であっても、2つの光線の偏光が互いに異なれば、反射偏光板は、一方の偏光の光線を透過させ、他方の偏光の光線を反射させることができる。すなわち、反射偏光板は、例えば、S偏光の光線を透過させ、P偏光の光線を反射させる。これにより、偏光が互いに異なる光線を同一の光軸上に重ねて、金属粒子を含む表面に集束できる。 Moreover, as a focusing control part, it is preferable that it is a reflective polarizing plate, for example (refer FIG. 7B). The reflective polarizing plate focuses laser beams having different polarizations. Thus, for example, even if the wavelengths of the two light beams are the same, if the polarizations of the two light beams are different from each other, the reflective polarizing plate transmits the light beam of one polarization and reflects the light beam of the other polarization. Can do. That is, the reflective polarizing plate transmits, for example, S-polarized light and reflects P-polarized light. Thereby, the light beams having different polarizations can be superimposed on the same optical axis and focused on the surface including the metal particles.
反射偏光板は、S偏光及びP偏光のいずれか一方を透過させ、他方を反射する構成であればよい。反射偏光板としては、例えば、ワイヤグリッド偏光子を用いることができる。反射偏光板は、例えば、2つの光線の偏光が互いに異なれば、2つの光線の波長が互いに異なる場合でも、2つの光線を同一の光軸上に重ねることができる。 The reflective polarizing plate may be configured to transmit either one of S-polarized light and P-polarized light and reflect the other. As the reflective polarizing plate, for example, a wire grid polarizer can be used. For example, if the polarization of two light beams are different from each other, the reflective polarizing plate can superimpose the two light beams on the same optical axis even when the wavelengths of the two light beams are different from each other.
また、入射面と出射面とを有する集束制御部において、複数の光線を入射面に入射させ、出射面から出射させて、金属粒子を含む表面に集束することが好ましい。簡易な構成で複数の光線を集束できるため、光源の数を増やし易く、出力を効果的に上げることができる。また、互いに波長が異なる光線であっても、互いに波長が同一の光線であっても集束できる。 Further, in the focusing control unit having the incident surface and the exit surface, it is preferable that a plurality of light beams are incident on the entrance surface and emitted from the exit surface to be focused on the surface including the metal particles. Since a plurality of light beams can be focused with a simple configuration, the number of light sources can be easily increased, and the output can be effectively increased. Moreover, even if it is a light ray from which a wavelength mutually differs, even if it is a light ray with the same wavelength, it can focus.
このようなこのような集束制御部としては、例えば、レンズであることが好ましい(図7C参照)。複数の光線がレンズに入射して出射されれば、複数の光線を、金属粒子を含む表面に集束かつ集光できる。光線の出力を、金属粒子の焼結に適した値まで効果的に高める観点から、2つ以上の光線がレンズで集束されることが好ましく、3つ以上の光線であることがより好ましく、4つ以上の光線であることがさらに好ましい。 Such a focusing control unit is preferably a lens, for example (see FIG. 7C). If a plurality of light beams are incident on the lens and emitted, the plurality of light beams can be focused and condensed on the surface including the metal particles. From the viewpoint of effectively increasing the output of the light beam to a value suitable for sintering of the metal particles, it is preferable that two or more light beams are converged by a lens, more preferably three or more light beams. More preferably, it is one or more light beams.
また、レンズは、互いに波長が異なる光線であっても、波長が同一の光線であっても集束できる。金属粒子を含む表面に対してレンズの位置を容易に調整できるため、金属粒子を含む表面内で集束された光線の焦点位置を調整できる。 Further, the lens can focus even light rays having different wavelengths or light rays having the same wavelength. Since the position of the lens can be easily adjusted with respect to the surface containing the metal particles, the focal position of the light beam focused in the surface containing the metal particles can be adjusted.
次に、図6を参照して、集束制御部の構成及び集束制御部のレーザ光の集束方法について詳細に説明する。図6は、本実施の形態に係る金属配線製造装置の説明図である。図7は、本実施の形態に係る集束制御部の説明図である。図7Aは、集束制御部として、波長選択ミラー又は波長選択プリズムを用いた場合、図7Bは、反射偏光板を用いた場合、図7Cは、レンズを用いた場合を示している、なお、図7では、光線走査部57は省略している。
Next, the configuration of the focusing control unit and the laser beam focusing method of the focusing control unit will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram of the metal wiring manufacturing apparatus according to the present embodiment. FIG. 7 is an explanatory diagram of the focusing control unit according to the present embodiment. 7A shows a case where a wavelength selection mirror or wavelength selection prism is used as the focusing control unit, FIG. 7B shows a case where a reflective polarizing plate is used, and FIG. 7C shows a case where a lens is used. In FIG. 7, the light
図6に示すように、金属配線製造装置50は、レーザ光源51、52と、レーザ光源51、52から出射された各レーザ光53、54を集束する集束制御部55と、を備えて構成される。集束制御部55は、レーザ光源51、52と、基板56a及び被処理層56bで構成される構造体56との間に配置され、レーザ光源51、52から出射された各レーザ光53、54を、基板56aの表面に形成される被処理層56bに集束するように制御する。集束制御部55で集束されたレーザ光53、54は、光線走査部の一例であるガルバノスキャナー33(図4参照)を構成するX軸ガルバノミラー33a及びY軸ガルバノミラー33b(図4参照)により走査されて、被処理層56bに照射される。光線走査部57と構造体56の間に、集束されたレーザ光を集光するためのレンズがあってもよい。
As shown in FIG. 6, the metal
レーザ光源51、52から出射された各レーザ光53、54は集束制御部55で集束され、光線走査部57に入射される。そして、集束されたレーザ光53、54は、光線走査部57により基板56aの表面に形成される被処理層56bに走査される。
The
このように、集束制御部55で、例えば、2つのレーザ光53、54を集束できるため、出力を銅粒子の焼結に適した値まで高めた状態で、レーザ光53、54を被処理層56bに照射できる。よって、被処理層56bの銅粒子を効果的に焼結して、低抵抗な金属配線を形成できる。また、集束制御部55を用いることにより、レーザ光53、54を、レーザ光源51、52の位置を調整することなく、被処理層56bに容易に集束できる。また、集束制御部55に集束されたレーザ光53、54は、光線走査部57で被処理層56bに走査されるため、被処理層56bを所望のパターンに焼結して、所望の形状の金属配線を形成できる。
In this way, for example, since the two
レーザ光源51、52は、少なくとも2つ備えられていることが好ましく、出射されるレーザ光53、54を集束して、金属粒子の焼結に適した値まで出力を高めるため、2つ以上のレーザ光源51、52が備えられていることが好ましい。銅粒子の焼結に適した10−20Wの出力を得る観点から、4つ以上のレーザ光源51、52が備えられることが最も好ましい。
It is preferable that at least two
レーザ光源51、52は、レーザ光53、54の波長選択の自由度があり、被処理層56bの光吸収波長や基板56aの吸収波長を考慮して選択できる。レーザの種類としてはYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)、YVO(イットリウムバナデイト)、Yb(イッテルビウム)、半導体レーザ(GaAs、GaAlAs、GaInAs、GaN、InGaN、AlGaNなど)、炭酸ガス、ファイバレーザーなどを用いることができ、基本波だけでなく必要に応じ高調波を取り出して使用してもよい。被処理層56bに含まれる銅粒子を効果的に焼結できる、中心波長が400nm以上550nm以下のレーザ光53、54を出射する観点から、半導体レーザや第二高調波を用いることがより好ましい。また、レーザ光53、54は、パルス波(Pulsed Operation)、連続波(CW)とすることが可能であるが、被処理層56bの銅粒子の焼結には、連続波が照射されることが好ましい。
The
また、ビームスキャンによる露光が可能であり、被処理層56b全面への露光、もしくは部分露光の選択など、露光範囲の調整が容易である。露光量は、光強度、発光時間、光照射間隔、回数で調整可能であり、基板56aの光透過性が大きければ、耐熱性の低い樹脂基板、例えば、PET、PENや紙などへも、金属配線1(図1参照)形成が可能となる。
Further, exposure by beam scanning is possible, and adjustment of the exposure range such as exposure to the entire surface of the
特に、レーザ光53、54の発光波長は、中心波長が355nm以上550nm以下であることが好ましい。この範囲の波長のレーザ光53、54を照射することにより、被処理層56aに銅、銀、金及びアルミニウムなどの金属粒子が含まれていた場合に、金属粒子を効果的に焼結できる。また、レーザ光53、54の発光波長は、中心波長が400nm以上550nm以下であることが好ましい。これにより、被処理層56bに含まれる銅粒子を効果的に焼結できる。また、レーザ光53、54の波長は、基板56aが樹脂の場合、例えば、355nm、405nm、445nm、450nm、532nmが好ましい。このように、金属配線製造装置50は、被処理層56bの銅粒子の焼結に適した中心波長が400nm以上550nm以下のレーザ光53、54を、銅粒子の焼結に適した出力で照射できる。
In particular, the emission wavelengths of the
図7A、Bに示すように、集束制御部55は、レーザ光源51から出射されたレーザ光53を透過させ、レーザ光源52から出射されたレーザ光54を反射させて、レーザ光53、54を被処理層56bに集束する構成としてもよい。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the focusing
このような集束制御部55は、図7Aに示すように、例えば、波長選択部材61であることが好ましい。波長選択部材61は、異なる波長のレーザ光を集束する。すなわち、特定波長の光を反射し、その他の波長の光を透過する。よって、レーザ光源51から出射されるレーザ光53と、レーザ光源52から出射されるレーザ光54の波長が異なる場合、波長選択部材61は、例えば、レーザ光源51からのレーザ光53を透過させ、レーザ光源52からの、レーザ光53とは異なる波長のレーザ光54を反射させることで、レーザ光53、54を同一の光軸上に重ねて被処理層56bに集光する。異なる波長のレーザ光53、54が集束できれば、波長選択部材61は、2つ以上配設されてもよい。これにより、レーザ光源51、52を増やして複数のレーザ光53、54を集束できるため、レーザ光源51、52の出力を、金属粒子の焼結に適した値まで効果的に高めることができる。
Such a focusing
なお、波長選択部材61と、レーザ光源52との間にミラー58(図6)等を配設し、レーザ光源52から出射されるレーザ光54を、ミラー58で反射させて波長選択部材61に入射させてもよいし、レーザ光源52から波長選択部材61に直接入射してもよい。図7Bにおいて、集光制御部55として反射偏光板62を用いる場合も同様である。
A mirror 58 (FIG. 6) or the like is disposed between the wavelength selection member 61 and the
また、図7Bに示すように、集束制御部55は、例えば、反射偏光板62であることが好ましい。反射偏光板62は、異なる偏光のレーザ光を集束する。よって、レーザ光源51から出射されるレーザ光53と、レーザ光源52から出射されるレーザ光54の波長が同一の場合であっても、レーザ光53とレーザ光54とを異なる偏光にすれば、反射偏光板62は、例えば、レーザ光源51からのレーザ光53を透過させ、レーザ光源52からの、レーザ光53とは異なる偏光のレーザ光54を反射させることができる。すなわち、反射偏光板62は、例えば、S偏光のレーザ光53を透過させ、P偏光のレーザ光54を反射させる。これにより、反射偏光板62は、レーザ光53、54を同一の光軸上に重ねて被処理層56bに集光できる。
Further, as shown in FIG. 7B, the focusing
反射偏光板62は、S偏光及びP偏光のいずれか一方を透過させ、他方を反射する構成であればよい。反射偏光板62としては、例えば、ワイヤグリッド偏光子を用いることができる。 The reflective polarizing plate 62 may be configured to transmit one of S-polarized light and P-polarized light and reflect the other. As the reflective polarizing plate 62, for example, a wire grid polarizer can be used.
レーザ光53、54は、レーザ光源51、52から出射した後、偏光子(不図示)によって、それぞれ異なる偏光にされた後、反射偏光板62に入射される。また、反射偏光板62は、レーザ光53、54が互いに異なる偏光であれば、レーザ光53、54の波長が互いに異なる場合であっても、レーザ光53、54を同一の光軸上に重ねることができる。
The
図7A、図7Bのように、集光制御部55として波長選択部材61、反射偏光板62が用いられる場合、レーザ光53、54を同一の光軸上に重ねることができるため、被処理層56bを精細にパターニングできる。
7A and 7B, when the wavelength selection member 61 and the reflective polarizing plate 62 are used as the light
図7Cに示すように、集束制御部55として、例えば、レンズ63を用いて、レーザ光53、54を被処理層56bに集光する構成としてもよい。
As shown in FIG. 7C, the focusing
レンズ63は、入射面63aと出射面63bとを有している。レンズ63は、レーザ光53、54を入射面63aに入射させ、レーザ光54、55を出射面63bから出射させることで、レーザ光53、54を被処理層56bに集光する。レンズ63は、凸レンズ、凹レンズ、凹凸等であることが好ましく、例えば、凹レンズであると、光軸調整が行いやすくより好ましい。レンズ63のサイズは、用いられるレーザ光源51、52の数により調整できる。
The
レーザ光がレンズ63に入射して出射されれば、レンズ63は、2つ以上のレーザ光源51、52から出射される複数のレーザ光53、54を、被処理層56bに集光できる。レーザ光源51、52の出力を、金属粒子の焼結に適した値まで効果的に高める観点から、2つ以上のレーザ光源51、52から出射されるレーザ光53、54がレンズ63で集光されることがより好ましく、3つ以上のレーザ光源が用いられることがさらに好ましく、銅粒子の焼結に適した10〜20Wの出力を得る観点から、4つ以上のレーザ光源51、52が用いられることが最も好ましい。
If the laser light is incident on and emitted from the
集束制御部55としてレンズ63が用いられることで、簡易な構成で複数のレーザ光線53、54を集束できるため、レーザ光源51、52の数を増やし易く、出力を効果的に上げることができる。また、互いに波長が異なるレーザ光53、54であっても、波長が同一のレーザ光53、54であっても集光できる。また、被処理層56bに対してレンズ63の位置を容易に調整できるため、集束されたレーザ光53、54の焦点位置を被処理層56b内で調整できる。
Since the
図8を参照して、本実施の形態に係る金属配線付支持体の製造方法について、より具体的に説明する。図8は、本実施の形態に係る金属配線付支持体の製造方法の各工程を示す説明図である。図8中(a)において、水、プロピレングリコール(PG)の混合溶媒中に酢酸銅を溶かし、ヒドラジンを加えて攪拌する。 With reference to FIG. 8, the manufacturing method of the support body with metal wiring which concerns on this Embodiment is demonstrated more concretely. FIG. 8 is explanatory drawing which shows each process of the manufacturing method of the support body with metal wiring which concerns on this Embodiment. In FIG. 8A, copper acetate is dissolved in a mixed solvent of water and propylene glycol (PG), and hydrazine is added and stirred.
次に、図8中(b)、(c)において、遠心分離で上澄みと沈殿物に分離した。次に、図8中(d)において、得られた沈殿物に、分散剤(リン含有有機物)及びアルコールを加え、分散する。 Next, in (b) and (c) in FIG. 8, the supernatant and the precipitate were separated by centrifugation. Next, in (d) of FIG. 8, a dispersing agent (phosphorus containing organic substance) and alcohol are added and disperse | distributed to the obtained deposit.
次いで、図8中(e)、(f)において、UF膜モジュールによる濃縮及び希釈を繰り返し、溶媒を置換し、酸化銅粒子を含有する分散体Iを得る。 Next, in (e) and (f) in FIG. 8, the concentration and dilution by the UF membrane module are repeated, the solvent is replaced, and a dispersion I containing copper oxide particles is obtained.
図8中(g)、(h)において、分散体Iをスプレーコート法によりPET製の支持体(図8(h)中、「PET」と記載する)上に塗布し、酸化銅及びリン含有有機物を含む塗布層(被処理層)(図8(h)中、「Cu2O」と記載する)を形成する。 In (g) and (h) in FIG. 8, dispersion I was coated on a PET support (described as “PET” in FIG. 8 (h)) by spray coating, and contained copper oxide and phosphorus. A coating layer (processed layer) containing an organic substance (described as “Cu 2 O” in FIG. 8H) is formed.
次に、図8中(i)において、塗布層に対してレーザ照射を行い、塗布層の一部を選択的に焼成し、酸化銅を銅(図8(i)中、「Cu」と記載する)に還元する。この結果、図8中(j)において、支持体上に、酸化銅及びリン含有有機物を含む絶縁領域(図8(j)中、「A」と記載する)と、銅を含む金属配線(図8(j)中、「B」と記載する)と、が互いに隣接して配置された単一層が形成された金属配線付構造体が得られる。 Next, in FIG. 8 (i), the coating layer is irradiated with laser, a part of the coating layer is selectively baked, and copper oxide is described as copper (in FIG. 8 (i), “Cu”). Reduced). As a result, in FIG. 8J, an insulating region containing copper oxide and a phosphorus-containing organic substance (described as “A” in FIG. 8J) and a metal wiring containing copper (FIG. 8) are formed on the support. 8 (j), described as “B”), a structure with metal wiring is obtained in which a single layer is formed adjacent to each other.
<適用例>
本実施の形態に係る金属配線付構造体は、例えば、電子回路基板等の配線材(プリント基板、RFID、自動車におけるワイヤハーネスの代替など)、携帯情報機器(スマートフォン等)の筐体に形成されたアンテナ、メッシュ電極(静電容量式タッチパネル用電極フィルム)、電磁波シールド材、及び、放熱材料、に好適に適用することができる。
<Application example>
The structure with metal wiring according to the present embodiment is formed in, for example, a wiring material such as an electronic circuit board (printed circuit board, RFID, substitute for a wire harness in an automobile, etc.) or a casing of a portable information device (smartphone or the like). The present invention can be suitably applied to antennas, mesh electrodes (capacitance-type electrode films for touch panels), electromagnetic shielding materials, and heat dissipation materials.
以上説明したように、本実施の形態に係る金属配線の製造方法及び金属配線製造装置によれば、金属配線1(図1参照)を構成する走査線Iaの長さ(L)に応じて光線を走査する速度(V)を異ならせることにより、金属粒子の焼結度にばらつきが生じるのを抑制し、均一な抵抗値の金属配線1を容易に得ることができる。 As described above, according to the metal wiring manufacturing method and the metal wiring manufacturing apparatus according to the present embodiment, the light beam depends on the length (L) of the scanning line Ia constituting the metal wiring 1 (see FIG. 1). By varying the scanning speed (V), it is possible to suppress variation in the degree of sintering of the metal particles and to easily obtain the metal wiring 1 having a uniform resistance value.
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例及び比較例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited to these Examples and a comparative example.
(実施例1)
<酸化第一銅分散液>
蒸留水(共栄製薬株式会社製)7560g、1,2−プロピレングリコール(関東化学株式会社製)3494gの混合溶媒中に酢酸銅(II)一水和物(関東化学株式会社製)806gを溶かした。得られた溶液を、外部温調器によって液温−5℃にした。溶液にヒドラジン一水和物(東京化成工業株式会社製)235g(製)を20分間かけて加え、30分間攪拌した。その後、溶液を、外部温調器によって液温25℃にし、90分間攪拌した。攪拌後、溶液を遠心分離で上澄みと沈殿物に分離した。得られた沈殿物390gに、DISPERBYK−145(ビッグケミー製)13.7g(分散剤含有量4g)、サーフロンS611(セイミケミカル製)54.6g、及び、エタノール(関東化学株式会社製)907gを加え、ホモジナイザを用いて分散し、酸化第一銅分散液1365gを得た。
Example 1
<Copper oxide dispersion>
In a mixed solvent of 7560 g of distilled water (manufactured by Kyoei Pharmaceutical Co., Ltd.) and 3494 g of 1,2-propylene glycol (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), 806 g of copper acetate (II) monohydrate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was dissolved. . The resulting solution was brought to a liquid temperature of −5 ° C. with an external temperature controller. To the solution, 235 g (manufactured) of hydrazine monohydrate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added over 20 minutes and stirred for 30 minutes. Thereafter, the solution was brought to a liquid temperature of 25 ° C. with an external temperature controller and stirred for 90 minutes. After stirring, the solution was separated into a supernatant and a precipitate by centrifugation. 13.7 g of DISPERBYK-145 (manufactured by Big Chemie) (dispersant content 4 g), 54.6 g of Surflon S611 (manufactured by Seimi Chemical), and 907 g of ethanol (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) are added to 390 g of the obtained precipitate. And using a homogenizer, 1365 g of a cuprous oxide dispersion was obtained.
[ヒドラジン定量方法]
標準添加法によりヒドラジンの定量を行った。
[Method for quantifying hydrazine]
The hydrazine was quantified by the standard addition method.
試料(銅ナノインク)50μLに、ヒドラジン33μg、サロゲート物質(ヒドラジン15N2H4)33μg、ベンズアルデヒド1%アセトニトリル溶液1mlを加えた。最後にリン酸20μLを加え、4時間後、GC/MS測定を行った。 To 50 μL of a sample (copper nanoink), 33 μg of hydrazine, 33 μg of a surrogate substance (hydrazine 15 N 2 H 4 ), and 1 ml of benzaldehyde 1% acetonitrile solution were added. Finally, 20 μL of phosphoric acid was added, and after 4 hours, GC / MS measurement was performed.
同じく、試料(銅ナノインク)50μLに、ヒドラジン66μg、サロゲート物質(ヒドラジン15N2H4)33μg、ベンズアルデヒド1%アセトニトリル溶液1mlを加えた。最後にリン酸20μLを加え、4時間後、GC/MS測定を行った。 Similarly, 66 μg of hydrazine, 33 μg of surrogate substance (hydrazine 15 N 2 H 4 ), and 1 ml of benzaldehyde 1% acetonitrile solution were added to 50 μL of the sample (copper nanoink). Finally, 20 μL of phosphoric acid was added, and after 4 hours, GC / MS measurement was performed.
同じく、試料(銅ナノインク)50μLに、ヒドラジン133μg、サロゲート物質(ヒドラジン15N2H4)33μg、ベンズアルデヒド1%アセトニトリル溶液1mlを加えた。最後にリン酸20μLを加え、4時間後、GC/MS測定を行った。 Similarly, hydrazine 133 μg, surrogate substance (hydrazine 15 N 2 H 4 ) 33 μg, and benzaldehyde 1% acetonitrile solution 1 ml were added to 50 μL of the sample (copper nanoink). Finally, 20 μL of phosphoric acid was added, and after 4 hours, GC / MS measurement was performed.
最後に、試料(銅ナノインク)50μLに、ヒドラジンを加えず、サロゲート物質(ヒドラジン15N2H4)33μg、ベンズアルデヒド1%アセトニトリル溶液1mlを加え、最後にリン酸20μLを加え、4時間後、GC/MS測定を行った。 Finally, to 50 μL of the sample (copper nanoink), without adding hydrazine, 33 μg of surrogate substance (hydrazine 15 N 2 H 4 ) and 1 ml of benzaldehyde 1% acetonitrile solution were added, and finally 20 μL of phosphoric acid was added, and after 4 hours, GC / MS measurement was performed.
上記4点のGC/MS測定からm/z=207のクロマトグラムラムよりヒドラジンのピーク面積値を得た。次にm/z=209のマスクロマトグラムよりサロゲートのピーク面積値を得た。x軸に、添加したヒドラジンの重量/添加したサロゲート物質の重量、y軸に、ヒドラジンのピーク面積値/サロゲート物質のピーク面積値をとり、標準添加法による検量線を得た。 The peak area value of hydrazine was obtained from the chromatogram of m / z = 207 from the above four GC / MS measurements. Next, the surrogate peak area value was obtained from the mass chromatogram of m / z = 209. The calibration curve by the standard addition method was obtained by taking the weight of added hydrazine / weight of added surrogate substance on the x-axis and the peak area value of hydrazine / the peak area value of the surrogate substance on the y-axis.
検量線から得られたY切片の値を、添加したヒドラジンの重量/添加したサロゲート物質の重量で除しヒドラジンの重量を得た。 The value of the Y-intercept obtained from the calibration curve was divided by the weight of added hydrazine / weight of added surrogate material to obtain the weight of hydrazine.
[粒子径測定]
酸化銅インクの平均粒子径は大塚電子製FPAR−1000を用いてキュムラント法によって測定した。
[Particle size measurement]
The average particle diameter of the copper oxide ink was measured by a cumulant method using FPAR-1000 manufactured by Otsuka Electronics.
分散液は良好に分散されていた。酸化第一銅の含有量は20gであり、粒子径は21nmであった。ヒドラジン量は3000ppmであった。 The dispersion was well dispersed. The content of cuprous oxide was 20 g, and the particle size was 21 nm. The amount of hydrazine was 3000 ppm.
<塗布膜>
得られた分散液を、ポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製、カプトン500H、厚み125μm)にスピンコート法によって塗布し、40℃のオーブンで2時間保持して塗膜内の溶媒を揮発させて試料1を得た。得られた試料1の塗膜厚は略1000nmであった。
<Coating film>
The obtained dispersion was applied to a polyimide film (manufactured by Toray DuPont, Kapton 500H, thickness 125 μm) by spin coating, and kept in an oven at 40 ° C. for 2 hours to volatilize the solvent in the coating film and sample 1 was obtained. The coating thickness of Sample 1 obtained was approximately 1000 nm.
<金属配線製造装置>
レーザ光源として、連続波発振(Continuous Wave:CW))、中心波長445nm、出力2.0Wの半導体レーザを2式用意した。2式のレーザ光線を1つの凹レンズに入射させ、略1つのレーザ光線に集束されるように調整して結合レーザ光線を得た。更に、結合レーザ光線をガルバノスキャナーに入射させ、前述の試料1の塗膜表面に焦点が合うように調節した。なお、結合レーザ光線の出力を測定した結果、3.6Wであった。
<Metal wiring manufacturing equipment>
As a laser light source, two sets of semiconductor lasers having continuous wave oscillation (Continuous Wave: CW), a central wavelength of 445 nm, and an output of 2.0 W were prepared. Two types of laser beams were incident on one concave lens and adjusted so as to be focused on approximately one laser beam to obtain a combined laser beam. Further, the combined laser beam was incident on a galvano scanner and adjusted so that the surface of the coating film of Sample 1 was in focus. Note that the result of measuring the output of the combined laser beam was 3.6 W.
<金属配線の製造>
大きさが異なる長方形状の領域(主走査方向)を組み合わせたパターンデータを準備し、金属配線製造装置に入力した。パターンデータは、主走査方向の長さがL1=20mm、L2=10mmで、主走査方向に垂直な方向の長さ(幅とする)はそれぞれ3mmである。走査周期(F)が15Hzになるように下記の通り走査速度(V1、V2)を算出させ、走査速度制御しながら結合レーザ光線を走査した。
走査速度V1 = F × L1 = 300mm/s
走査速度V2 = F × L2 = 150mm/s
<Manufacture of metal wiring>
Pattern data combining rectangular areas (main scanning direction) having different sizes was prepared and input to a metal wiring manufacturing apparatus. The pattern data has a length in the main scanning direction of L1 = 20 mm and L2 = 10 mm, and a length (width) in the direction perpendicular to the main scanning direction is 3 mm. The scanning speed (V1, V2) was calculated as follows so that the scanning period (F) was 15 Hz, and the combined laser beam was scanned while controlling the scanning speed.
Scanning speed V1 = F × L1 = 300 mm / s
Scanning speed V2 = F × L2 = 150 mm / s
また、結合レーザ光線を主走査方向に往復走査させるときに、走査線をオーバーラップ率=96%になるように主走査方向に垂直な方向の移動ピッチを制御した。 Further, when the combined laser beam was reciprocally scanned in the main scanning direction, the movement pitch in the direction perpendicular to the main scanning direction was controlled so that the scanning line had an overlap rate of 96%.
結合レーザ光線を照射した部分は、塗布膜中の酸化銅が還元され、還元銅からなる大きさが異なる長方形状の導電性パターンが得られた。 In the portion irradiated with the combined laser beam, the copper oxide in the coating film was reduced, and rectangular conductive patterns having different sizes made of reduced copper were obtained.
<抵抗測定>
得られた導電性パターンを、L1=20mm、幅3mmと、L2=10mm、幅3mmの領域で切断し、4端子測定法で比抵抗値を評価した。この結果、導電性パターンの長さに依らず略50μΩcmであり、金属配線として使用するのに十分低抵抗であった。
<Resistance measurement>
The obtained conductive pattern was cut in the region of L1 = 20 mm, width 3 mm, L2 = 10 mm, width 3 mm, and the specific resistance value was evaluated by a four-terminal measurement method. As a result, it was about 50 μΩcm regardless of the length of the conductive pattern, and the resistance was low enough to be used as a metal wiring.
<オーバーラップ部の観察>
得られた導電性パターンの表面を光学顕微鏡で観察した。観察の様子を図9に示す。図9は、本発明の実施例1における導電性パターンの表面の光学顕微鏡写真である。観察により、結合レーザ光線の走査線が、13.2μmの間隔で確認できた。また、導電性パターンの走査終端部のオーバーラップしていない部分の軌跡の幅は320μmであった。下記の式によりオーバーラップ率を計算すると、95.9%であった。
(オーバーラップ率)=(320μm−13.2μm)÷320μm
<Observation of overlap part>
The surface of the obtained conductive pattern was observed with an optical microscope. The state of observation is shown in FIG. FIG. 9 is an optical micrograph of the surface of the conductive pattern in Example 1 of the present invention. By observation, the scanning lines of the coupled laser beam were confirmed at intervals of 13.2 μm. The width of the locus of the non-overlapping portion of the scanning end portion of the conductive pattern was 320 μm. The overlap ratio calculated by the following formula was 95.9%.
(Overlap ratio) = (320 μm−13.2 μm) ÷ 320 μm
(実施例2)
レーザ光源として、連続波発振(Continuous Wave:CW)、中心波長532nm、レーザ光線出力6.0Wを用いて、走査周期(F)が20Hzになるように走査速度(V)を算出させ、走査速度制御しながら結合レーザ光線を走査した、こと以外は実施例1と同様の方法によって導電性パターンを得た。実施例1と同様に抵抗測定した結果、略70μΩcmであり、金属配線として使用するのに十分低抵抗であった。
(Example 2)
Using a continuous wave oscillation (Continuous Wave: CW), a center wavelength of 532 nm, and a laser beam output of 6.0 W as a laser light source, the scanning speed (V) is calculated so that the scanning period (F) is 20 Hz, and the scanning speed is calculated. A conductive pattern was obtained in the same manner as in Example 1 except that the combined laser beam was scanned while being controlled. The resistance was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the resistance was approximately 70 μΩcm, which was sufficiently low for use as a metal wiring.
(比較例1)
結合レーザ光線を往復走査させる際の走査速度を調節せず、一定速度300mm/sで走査すること以外は、実施例1と同様の方法で導電性パターンを得た。得られた導電性パターンをL1=20mm、幅3mmと、L2=10mm、幅3mmの領域で切断し、4端子測定法で比抵抗値を評価した。この結果、L1=20mm、幅3mmの領域の比抵抗値は50μΩcmで、L2=10mm、幅3mmの領域は一部が焦げてしまい、抵抗測定ができなかった。焦げてしまった領域は、走査速度が遅く、蓄熱量が多くなり一部が焦げてしまったと推測される。
(Comparative Example 1)
A conductive pattern was obtained in the same manner as in Example 1 except that the scanning speed at the time of reciprocating scanning with the combined laser beam was not adjusted and scanning was performed at a constant speed of 300 mm / s. The obtained conductive pattern was cut in a region of L1 = 20 mm, width 3 mm, L2 = 10 mm, width 3 mm, and the specific resistance value was evaluated by a four-terminal measurement method. As a result, the specific resistance value in the region of L1 = 20 mm and the width of 3 mm was 50 μΩcm, and the region of L2 = 10 mm and the width of 3 mm was partially burned, so that the resistance measurement could not be performed. In the burned area, it is estimated that the scanning speed is slow, the amount of stored heat increases, and a part of the burned area is burnt.
(比較例2)
結合レーザ光線を往復走査させながら試料1に照射する際に、走査線を3%オーバーラップさせながら走査すること以外は、実施例1と同様の方法で導電性パターンを得た。得られた導電性パターンをL1=20mm、幅3mmと、L2=10mm、幅3mmの領域で切断し、4端子測定法で比抵抗値を評価した。この結果、導電性パターンの長さに依らず略500μΩcmであり、金属配線として使用するのに不十分であった。オーバーラップが小さく、銅の焼結度が高まらなかったために高抵抗になったと推測される。
(Comparative Example 2)
A conductive pattern was obtained in the same manner as in Example 1 except that when the sample 1 was irradiated while reciprocating scanning with a combined laser beam, scanning was performed with 3% overlap of the scanning lines. The obtained conductive pattern was cut in a region of L1 = 20 mm, width 3 mm, L2 = 10 mm, width 3 mm, and the specific resistance value was evaluated by a four-terminal measurement method. As a result, it was about 500 μΩcm regardless of the length of the conductive pattern, which was insufficient for use as a metal wiring. It is presumed that the resistance was high because the overlap was small and the degree of sintering of copper did not increase.
なお、本発明は、上記実施の形態や実施例に限定されるものではない。当業者の知識に基づいて上記実施の形態や実施例に設計の変更等を加えてもよく、また、上記実施の形態や実施例を任意に組み合わせてもよく、そのような変更等を加えた態様も本発明の範囲に含まれる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment and Example. Based on the knowledge of those skilled in the art, design changes or the like may be added to the above-described embodiments and examples, or the above-described embodiments and examples may be arbitrarily combined, and such changes are added. Embodiments are also within the scope of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、金属粒子として酸化銅粒子を例に挙げて説明したが、金属粒子を含む表面を焼結させ、金属配線を形成する場合に、本発明は適用することができる。したがって、金属粒子としては、銅、銀、金及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも一つが挙げられる。 For example, in the above-described embodiment, the copper oxide particles are described as an example of the metal particles. However, the present invention can be applied to the case where the surface including the metal particles is sintered to form the metal wiring. Accordingly, the metal particles include at least one selected from the group consisting of copper, silver, gold, and aluminum.
また、酸化銅粒子以外の金属酸化物粒子(例えば、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化ニッケルなどの微粒子)を含む表面を焼結させ、金属配線や電極を形成する場合にも、本発明は適用することができる。本発明は、金属酸化物粒子を焼成して金属配線を形成する際に、金属酸化物粒子還元して金属粒子を生成し、金属粒子同士を焼結させるときに、還元及び焼結の程度にバラツキが生じるのを抑制し、抵抗値が均一な金属配線を形成できる。 The present invention is also applied to the case where a surface including metal oxide particles other than copper oxide particles (for example, fine particles such as iron oxide, magnesium oxide, nickel oxide) is sintered to form metal wirings and electrodes. be able to. In the present invention, when metal oxide particles are fired to form metal wiring, metal oxide particles are reduced to form metal particles, and when the metal particles are sintered to each other, the degree of reduction and sintering is reduced. It is possible to suppress the occurrence of variation and form a metal wiring having a uniform resistance value.
また、上記実施の形態では、支持体上に金属粒子を含む被処理層を形成し、金属粒子を含む表面を構成している。しかしながら、支持体自体に金属粒子を含有させることにより、金属粒子を含む表面を構成するようにしてもよい。 Moreover, in the said embodiment, the to-be-processed layer containing a metal particle is formed on a support body, and the surface containing a metal particle is comprised. However, you may make it comprise the surface containing a metal particle by making a support body itself contain a metal particle.
また、上記実施の形態では、金属粒子を含む表面を、金属粒子及び分散剤としてのリン含有有機物を含む分散体から形成する場合を例に挙げて説明したが、分散剤は、リン含有有機物以外の分散剤であってもよい。 In the above-described embodiment, the case where the surface including the metal particles is formed from a dispersion including the metal particles and the phosphorus-containing organic material as the dispersant has been described as an example. However, the dispersant is other than the phosphorus-containing organic material. It may be a dispersing agent.
本発明により、均一な抵抗値の金属配線を容易に得ることができる金属配線の製造方法、金属配線付構造体及び金属配線製造装置を提供することができる。したがって、電子回路基板等の配線材、メッシュ電極、電磁波シールド材及び放熱材料の製造に好適に利用できる。 According to the present invention, it is possible to provide a metal wiring manufacturing method, a structure with metal wiring, and a metal wiring manufacturing apparatus capable of easily obtaining a metal wiring having a uniform resistance value. Therefore, it can utilize suitably for manufacture of wiring materials, such as an electronic circuit board, a mesh electrode, an electromagnetic wave shielding material, and a thermal radiation material.
1、23 金属配線
11、36、56a 被処理層
12 酸化銅粒子(金属粒子)
13 リン酸エステル塩
20、56 金属配線付構造体(構造体)
21 支持体
22 絶縁領域
24 単一層
30、50 金属配線製造装置
31、51、52 レーザ光源(光源)
32、53、54 レーザ光(光線)
33 ガルバノスキャナー(光線走査部)
34 スキャナ制御部(速度制御部)
35、56b 基板(支持体)
41、42 走査線
55 集束制御部
61 波長選択部材
62 反射偏光板
63 レンズ
1, 23
13
DESCRIPTION OF
32, 53, 54 Laser light (light beam)
33 Galvano scanner (ray scanning part)
34 Scanner controller (speed controller)
35, 56b Substrate (support)
41, 42
Claims (27)
前記金属配線を構成する走査線の長さに応じて前記光線を走査する速度を異ならせることを特徴とする金属配線の製造方法。 Scanning the light repeatedly on the surface containing the metal particles to sinter the metal particles, forming a metal wiring,
A method of manufacturing a metal wiring, wherein a scanning speed of the light beam is varied according to a length of a scanning line constituting the metal wiring.
26. The metal wiring manufacturing apparatus according to claim 25, wherein the central wavelength is not less than 400 nm and not more than 532 nm.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7550575B2 (en) | 2020-09-04 | 2024-09-13 | 旭化成株式会社 | METAL WIRING MANUFACTURING METHOD AND KIT |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009004669A (en) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Panasonic Corp | Method for manufacturing metal wiring substrate and metal wiring substrate formed by using it |
JP2014132565A (en) * | 2012-12-07 | 2014-07-17 | Fujifilm Corp | Method for manufacturing conductive film, and printed wiring board |
JP2015050107A (en) * | 2013-09-03 | 2015-03-16 | 富士フイルム株式会社 | Method of producing conductive film |
JP2016058227A (en) * | 2014-09-09 | 2016-04-21 | 富士フイルム株式会社 | Method for producing conductive film |
-
2018
- 2018-02-13 JP JP2018023241A patent/JP7037953B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009004669A (en) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Panasonic Corp | Method for manufacturing metal wiring substrate and metal wiring substrate formed by using it |
JP2014132565A (en) * | 2012-12-07 | 2014-07-17 | Fujifilm Corp | Method for manufacturing conductive film, and printed wiring board |
JP2015050107A (en) * | 2013-09-03 | 2015-03-16 | 富士フイルム株式会社 | Method of producing conductive film |
JP2016058227A (en) * | 2014-09-09 | 2016-04-21 | 富士フイルム株式会社 | Method for producing conductive film |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7550575B2 (en) | 2020-09-04 | 2024-09-13 | 旭化成株式会社 | METAL WIRING MANUFACTURING METHOD AND KIT |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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