JP2009004669A - Metal wiring board manufacturing method and metal wiring board formed using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】金属微粒子分散液体を基板に塗布して形成される金属前駆体被膜から、金属被膜への変換を容易にし、金属配線基板の生産性を向上させる金属配線基板の製造方法およびそれを用いて形成した金属配線基板を得ることを目的とする。
【解決手段】溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して基板表面に金属前駆体被膜を形成する工程(S11)と、金属前駆体被膜に加熱処理を施す工程(S12)と、金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化する工程(S13)と、エネルギ線の未照射領域の前記金属前駆体被膜を除去する工程(S14)と、を含む。
【選択図】図1A method of manufacturing a metal wiring board that facilitates conversion from a metal precursor film formed by applying a metal fine particle-dispersed liquid onto a substrate to a metal film and improves the productivity of the metal wiring board, and uses the same An object of the present invention is to obtain a metal wiring board formed in this way.
A step of forming a metal precursor film on a substrate surface by applying a metal fine particle dispersion liquid in which metal fine particles are dispersed in a solvent to form a metal precursor film on the substrate surface; and a step of subjecting the metal precursor film to a heat treatment (S12), scanning the surface of the metal precursor coating with energy rays to metallize the metal precursor coating in the irradiated region of energy rays (S13), and the metal precursor in the non-irradiated region of energy rays Removing the body coating (S14).
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を用いた金属配線基板の製造方法およびそれを用いて形成した金属配線基板に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a metal wiring board using a metal fine particle dispersed liquid in which metal fine particles are dispersed in a solvent, and a metal wiring board formed using the method.
近年、金属や半導体、または酸化物などの材料を微細化した微粒子を、有機溶媒や水などの溶媒に分散させてなる金属インク、または金属ペーストなどの微粒子分散液体を用いて、インクジェット方式やグラビア印刷、スクリーン印刷などの印刷技術を利用した電子機器製造の試みが検討されている。特に、プラズマディスプレイなどに代表される大型の電子機器を製造する場合、従来の一般的な製造方法である真空装置とマスクやレジストおよび露光装置などを利用するフォトリソグラフィ技術を用いた方式では、その製造装置は対象とする電子機器の大きさに応じた巨大化したものとなり、それに伴い設備経費の増大が懸念されるようになってきている。このような背景の下、微粒子分散液体をインクとして利用した印刷技術による大型の電子機器製造への展開は特に大きな注目を浴びている。 In recent years, using ink or gravure using a metal ink obtained by dispersing fine particles of a metal, semiconductor, or oxide material in a solvent such as an organic solvent or water, or a fine particle dispersion liquid such as a metal paste. Attempts to manufacture electronic devices using printing techniques such as printing and screen printing are being studied. In particular, when manufacturing a large electronic device represented by a plasma display or the like, a conventional general manufacturing method using a vacuum apparatus and a photolithography technique using a mask, a resist, an exposure apparatus, etc. The manufacturing apparatus has become enormous in accordance with the size of the target electronic device, and accordingly, there has been a concern about an increase in equipment costs. Under such circumstances, the development of large-scale electronic devices by printing technology using fine particle dispersion liquid as ink has attracted particular attention.
微粒子分散液体を用いた配線パターンの形成方法としては、たとえば(特許文献1)に示されるように、平均粒径が50nm以下の金属微粒子からなり、金属微粒子間が有機物により隔離された状態である金属微粒子含有層を支持体上に形成し、目的形状様に加熱することにより金属微粒子を加熱融着し、導電路を形成するというものがある。 As a method for forming a wiring pattern using a fine particle dispersion liquid, for example, as shown in (Patent Document 1), it is composed of metal fine particles having an average particle diameter of 50 nm or less, and the metal fine particles are isolated by an organic substance. There is a method in which a metal fine particle-containing layer is formed on a support, and the metal fine particles are heated and fused by heating to a desired shape to form a conductive path.
また、このほかにも、(特許文献2)に示されるように、導電性材料を含む導電性層と、光エネルギを熱エネルギに変換する光熱変換材料を含む光熱変換層と、を有する基材に対してレーザ光を照射し、光熱変換材料を用いて導電層の少なくとも一部を焼成し、導電層を形成するというものがある。
上記の(特許文献1、2)は、金属などの導電性材料を塗布、乾燥後にレーザなどの高エネルギ光線を照射し、光を熱に変換することで、金属微粒子を融着し導電層の形成を行うものである。しかしながら、いずれの特許文献も、光を熱に変換する光熱変換材料、または光熱変換材料からなる光熱変換層を形成するなどして、光を熱に効率的に変換して、金属微粒子の融着を行っている。そのため、金属微粒子の塗布の際に光熱変換材料を別に塗布したり、または金属微粒子に対して光熱変換材料を混合したりしなければならず、工程が煩雑になったり、あるいは導電層と基板の間に光熱変換層が存在することによる導電層と基板材料との間の付着力が劣化したりするなどの問題があった。
In the above (
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、金属微粒子分散液体を基板に塗布して形成される金属前駆体被膜から、金属被膜への変換を容易にし、金属配線基板の生産性を向上させる金属配線基板の製造方法およびそれを用いて形成した金属配線基板を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and facilitates the conversion from a metal precursor coating formed by applying a metal fine particle dispersion liquid to a substrate into a metal coating, thereby improving the productivity of the metal wiring board. It is an object of the present invention to obtain a metal wiring board manufacturing method to be improved and a metal wiring board formed using the same.
上記課題を解決するために本発明は、溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して基板表面に金属前駆体被膜を形成し、金属前駆体被膜に加熱処理を施した後に、金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化し、エネルギ線の未照射領域の金属前駆体被膜を除去したものである。 In order to solve the above problems, the present invention applies a metal fine particle dispersion liquid in which metal fine particles are dispersed in a solvent to form a metal precursor film on the substrate surface, and heat-treats the metal precursor film. After the application, the surface of the metal precursor coating is scanned and irradiated with energy rays to metallize the metal precursor coating in the energy beam irradiation region, and the metal precursor coating in the non-irradiation region of the energy beam is removed. .
本発明によれば、光・熱変換材料を金属微粒子分散液体へ添加することなく、あるいは光・熱変換層を金属前駆体被膜近傍に設けることなく、金属微粒子分散液体を基板に塗布して形成される金属前駆体被膜から、金属被膜への変換を容易にし、金属配線基板の生産性を向上させることのできる金属配線基板の製造方法が得られる。 According to the present invention, the metal fine particle dispersion liquid is formed on the substrate without adding the light / heat conversion material to the metal fine particle dispersion liquid or without providing the light / heat conversion layer in the vicinity of the metal precursor coating. Thus, a method for producing a metal wiring board can be obtained that facilitates conversion from a metal precursor film to a metal film and improves the productivity of the metal wiring board.
第1の発明の金属配線基板の製造方法は、溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して基板表面に金属前駆体被膜を形成し、金属前駆体被膜に加熱処理を施し、金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化し、エネルギ線の未照射領域の金属前駆体被膜を除去したものであり、金属前駆体被膜を構成する金属微粒子の融着が発生する直前の状態となるように加熱処理を施すことで、エネルギ線を走査照射する際に、金属前駆体被膜を金属化するためのエネルギ線の入力を小さくすることができ、金属前駆体被膜を容易に金属化できるという作用を有する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing a metal wiring substrate, wherein a metal fine particle dispersion liquid obtained by dispersing metal fine particles in a solvent is applied to a substrate surface to form a metal precursor film on the substrate surface, and the metal precursor film is heated The surface of the metal precursor coating is treated and scanned with energy rays to metalize the metal precursor coating in the energy beam irradiation area and remove the metal precursor coating in the energy beam non-irradiation area. The energy for metallizing the metal precursor coating when the energy beam is scanned and irradiated by performing a heat treatment so as to be in a state immediately before the fusion of the metal fine particles constituting the metal precursor coating occurs. The line input can be reduced, and the metal precursor film can be easily metallized.
第2の発明の金属配線基板の製造方法は、第1の発明において、エネルギ線は、レーザ光線としたものであり、金属前駆体被膜を金属化するためのエネルギ線のエネルギ量の制御が容易になるという作用を有する。 In the method for manufacturing a metal wiring board according to the second invention, in the first invention, the energy beam is a laser beam, and the energy amount of the energy beam for metallizing the metal precursor film can be easily controlled. Has the effect of becoming.
第3の金属配線基板の製造方法は、溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して基板表面に金属前駆体被膜を形成し、金属前駆体被膜の表面に第1のエネルギ線と第2のエネルギ線とを走査照射して、第1のエネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜の加熱処理と、第1のエネルギ線の照射領域中の第2のエネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化し、第2のエネルギ線の未照射領域の金属前駆体被膜を除去したものであり、金属前駆体被膜の加熱処理と金属前駆体被膜の金属化をほぼ同時にできるという作用を有する。 A third method for manufacturing a metal wiring board is to apply a metal fine particle dispersion liquid in which metal fine particles are dispersed in a solvent to form a metal precursor film on the substrate surface, and to form a metal precursor film on the surface of the metal precursor film. The first energy beam and the second energy beam are scanned and irradiated to heat the metal precursor film in the irradiation region of the first energy beam, and the second energy beam in the irradiation region of the first energy beam. The metal precursor film in the irradiated region is metallized and the metal precursor film in the non-irradiated region of the second energy beam is removed, and the heat treatment of the metal precursor film and the metallization of the metal precursor film are almost completed. It has the effect that it can be done simultaneously.
第4の金属配線基板の製造方法は、第3の発明において、第1のエネルギ線のエネルギ密度は、第2のエネルギ線のエネルギ密度よりも小さくしたものであり、第1のエネルギ線で金属前駆体被膜の加熱処理を行えると共に、第2のエネルギ線で金属前駆体被膜の金属化が容易に行えるという作用を有する。 According to a fourth method for producing a metal wiring board, in the third invention, the energy density of the first energy line is smaller than the energy density of the second energy line. The heat treatment of the precursor film can be performed, and the metal precursor film can be easily metallized with the second energy beam.
第5の金属配線基板の製造方法は、第3または第4の発明において、第1のエネルギ線の照射領域は、第2のエネルギ線の照射領域よりも広くしたものであり、第1のエネルギ線の照射領域と第2のエネルギ線の照射領域の調整が容易になるという作用を有する。 According to a fifth method of manufacturing a metal wiring board, in the third or fourth invention, the irradiation area of the first energy beam is wider than the irradiation area of the second energy beam. This has the effect of facilitating adjustment of the irradiation region of the line and the irradiation region of the second energy beam.
第6の金属配線基板の製造方法は、第3または第4の発明において、第2のエネルギ線の照射領域は、第1のエネルギ線の照射領域に包含されてなることとしたものであり、第1のエネルギ線の照射領域と第2のエネルギ線の照射領域の調整が容易になるという作用を有する。 In the third or fourth aspect of the manufacturing method of the sixth metal wiring board, the second energy ray irradiation region is included in the first energy ray irradiation region. The first energy beam irradiation region and the second energy beam irradiation region can be easily adjusted.
第7の金属配線基板の製造方法は、第3〜第6の発明のいずれか1つに記載の発明において、第1のエネルギ線の照射領域の走査方向に垂直な方向の中心と、第2のエネルギ線の照射領域の走査方向に垂直な方向の中心とは、ほぼ同じ位置にあることとしたものであり、第1のエネルギ線の照射領域と第2のエネルギ線の照射領域の調整が容易になるという作用を有する。 According to a seventh method for manufacturing a metal wiring board, in the invention according to any one of the third to sixth inventions, a center in a direction perpendicular to the scanning direction of the irradiation region of the first energy beam, The center of the energy beam irradiation region in the direction perpendicular to the scanning direction is at substantially the same position, and adjustment of the first energy beam irradiation region and the second energy beam irradiation region is possible. It has the effect of facilitating.
第8の金属配線基板の製造方法は、第3〜第7の発明のいずれか1つに記載の発明において、第2のエネルギ線の照射領域の中心は、第1のエネルギ線の照射領域の中心より走査方向の後ろ寄りの位置にあることとしたものであり、第1のエネルギ線の照射領域と第2のエネルギ線の照射領域の調整範囲を広くすることができるという作用を有する。 According to an eighth metal wiring board manufacturing method, in the invention according to any one of the third to seventh inventions, the center of the second energy beam irradiation region is the first energy beam irradiation region. It is located at the back of the scanning direction from the center, and has the effect that the adjustment range of the irradiation area of the first energy beam and the irradiation area of the second energy beam can be widened.
第9の金属配線基板の製造方法は、第3〜第8の発明のいずれか1つに記載の発明において、第1のエネルギ線と第2のエネルギ線は、レーザ光線であることとしたものであり、金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化するための第2の工程で要する第1と第2のエネルギ線の走査照射するエネルギ量の制御が容易にできるという作用を有する。 According to a ninth method for manufacturing a metal wiring board, in the invention according to any one of the third to eighth inventions, the first energy line and the second energy line are laser beams. The first and second energy beams are scanned in the second step for metallizing the metal precursor coating in the energy beam irradiation region by irradiating the surface of the metal precursor coating with energy rays. It has an effect that the amount of energy to be irradiated can be easily controlled.
第10の金属配線基板の製造方法は、溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して基板表面に金属前駆体被膜を形成し、金属前駆体被膜に紫外線照射処理を施し、金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化し、エネルギ線の未照射領域の金属前駆体被膜を除去したものであり、金属前駆体被膜を加熱処理することなく、金属前駆体被膜の金属化を容易に行えるようになり、加熱処理に適さないプラスチック基板などでの金属配線基板の生産性が向上するという作用を有する。 In a tenth method of manufacturing a metal wiring substrate, a metal fine particle dispersion liquid in which metal fine particles are dispersed in a solvent is applied to the substrate surface to form a metal precursor film on the substrate surface, and the metal precursor film is subjected to ultraviolet irradiation treatment. The surface of the metal precursor coating is subjected to scanning irradiation with energy rays, the metal precursor coating in the irradiation region of the energy rays is metallized, and the metal precursor coating in the non-irradiation region of the energy rays is removed. The metal precursor film can be easily metallized without heat-treating the metal precursor film, and the productivity of the metal wiring board on a plastic substrate or the like that is not suitable for heat treatment is improved.
第11の金属配線基板の製造方法は、第10の発明において、エネルギ線は、レーザ光線としたものであり、金属前駆体被膜を金属化するためのエネルギ線のエネルギ量の制御を容易にできるという作用を有する。 In an eleventh method of manufacturing a metal wiring board, in the tenth invention, the energy beam is a laser beam, and the energy amount of the energy beam for metallizing the metal precursor film can be easily controlled. It has the action.
第12の金属配線基板の製造方法は、第1〜第11の発明のいずれか1つに記載の発明において、金属微粒子は、平均粒径が20nm以下としたものであり、金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化するためのエネルギ線の入力を小さくでき、金属前駆体被膜の金属化を容易にできるという作用を有する。 In a twelfth metal wiring board manufacturing method, in the invention according to any one of the first to eleventh inventions, the metal fine particles have an average particle diameter of 20 nm or less. By scanning and irradiating the surface with energy rays, it is possible to reduce the input of energy rays for metallizing the metal precursor coating in the energy ray irradiation region, and the metal precursor coating can be easily metallized.
第13の金属配線基板は、第1〜第12の発明のいずれか1つに記載の金属配線基板の製造方法によって製造されたものであり、微細配線パターンを有した高密度実装が安価にできるという作用を有する。 The thirteenth metal wiring board is manufactured by the method for manufacturing a metal wiring board according to any one of the first to twelfth inventions, and high-density mounting with a fine wiring pattern can be made inexpensively. It has the action.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1の金属配線基板の製造工程を示す工程図である。本発明の金属配線基板の製造方法は、金属微粒子分散液体の塗布工程(S11)と、金属前駆体被膜の加熱処理工程(S12)と、金属前駆体被膜へのエネルギ線の走査照射工程(S13)と、金属前駆体被膜のエネルギ線の未照射領域の洗浄除去工程(S14)と、を含んでなる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a process diagram showing a manufacturing process of the metal wiring board according to the first embodiment of the present invention. The metal wiring board manufacturing method of the present invention includes a metal fine particle dispersion liquid coating step (S11), a metal precursor coating heat treatment step (S12), and an energy beam scanning irradiation step (S13). And a step of cleaning and removing the non-irradiated region of the energy beam of the metal precursor coating (S14).
S11の金属微粒子分散液体の塗布工程は、金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して、基板の表面に金属前駆体被膜を形成する工程であり、S12の加熱処理工程は、基板表面に形成した金属前駆体被膜に加熱処理を施す工程である。また、S13のエネルギ線の走査照射工程は、基板表面に形成した金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線照射領域の金属前駆体被膜を金属化する工程であり、S14のエネルギ線の未照射領域の洗浄除去工程は、エネルギ線の未照射領域の金属前駆体被膜を洗浄除去する工程である。これらの工程を経ることで、基板表面上に、エネルギ線の走査照射で金属化した領域のみが残る金属配線基板が形成される。 The coating step of the metal fine particle dispersion liquid of S11 is a step of applying the metal fine particle dispersion liquid to the substrate surface to form a metal precursor film on the surface of the substrate, and the heat treatment step of S12 was formed on the substrate surface. In this step, the metal precursor film is subjected to heat treatment. The energy beam scanning irradiation step of S13 is a step of metallizing the metal precursor coating in the energy beam irradiation region by scanning and irradiating the surface of the metal precursor coating formed on the substrate surface with energy rays. The step of cleaning and removing the non-irradiated region of the energy beam is a step of cleaning and removing the metal precursor film in the region not irradiated with the energy beam. Through these steps, a metal wiring board is formed on the substrate surface, in which only the region metallized by energy beam scanning irradiation remains.
ここで、金属微粒子分散液体とは、直径が50nm以下程度の、望ましくは20nm以下の金属微粒子の表面を有機化合物などからなる分散材で被覆したものを、有機溶媒や水などの液体に分散させたものをいう。このような金属微粒子分散液体は、銀、金、銅などの金属について市販さている。これらの金属微粒子分散液体は、金属本来の融点よりも相当に低い温度の加熱で、金属微粒子が相互に融着して金属体を形成できるという特徴を有している。 Here, the metal fine particle-dispersed liquid is obtained by dispersing a surface of metal fine particles having a diameter of about 50 nm or less, desirably 20 nm or less, with a dispersion material made of an organic compound or the like in a liquid such as an organic solvent or water. Say something. Such metal fine particle dispersion liquids are commercially available for metals such as silver, gold, and copper. These metal fine particle-dispersed liquids have a feature that metal fine particles can be fused together to form a metal body by heating at a temperature considerably lower than the original melting point of the metal.
また、金属前駆体被膜は、基板に金属微粒子分散液体を塗布形成によりなる被膜である。この金属前駆体被膜は、金属微粒子分散液体の塗布方法、条件などにも依るが、金属微粒子分散液体を構成する溶媒の一部は蒸発し、主として、表面が有機化合物などからなる分散材で被覆された金属微粒子からなる。このような被膜を所定の温度以上に加熱すると、有機化合物などからなる分散材は、金属微粒子の表面から除去され、活性な金属微粒子は互いに融着し金属体を構成するようになる。特に、金属微粒子の直径が小さくなると、金属微粒子は互いに融着する温度は、金属固有の融点よりも大幅に低下することが知られている。 The metal precursor film is a film formed by applying and forming a metal fine particle dispersion liquid on a substrate. Although this metal precursor coating depends on the application method and conditions of the metal fine particle dispersion liquid, a part of the solvent constituting the metal fine particle dispersion liquid evaporates, and the surface is mainly coated with a dispersion material composed of an organic compound or the like. Made of fine metal particles. When such a coating is heated to a predetermined temperature or higher, the dispersion material composed of an organic compound or the like is removed from the surface of the metal fine particles, and the active metal fine particles are fused together to form a metal body. In particular, it is known that when the diameter of the metal fine particles is reduced, the temperature at which the metal fine particles are fused to each other is significantly lower than the melting point inherent to the metal.
ここで、本発明の実施の形態1による金属配線基板の形成方法の詳細について以下に説明する。図2〜図7は、本発明の実施の形態1による金属配線基板形成方法の処理手順の一例を示す図である。
Here, the detail of the formation method of the metal wiring board by
ここでは、基板1としてガラス基板を用いる。まず、洗浄したガラス基板1に、スピンコーティングによる金属微粒子分散液体2の塗布を行う。具体的には、図2に示されるように、図示しないスピンコータにセットしたガラス基板1の表面に、ピペット3を用いて金属微粒子分散液体2をガラス基板1全面に滴下した後、ガラス基板1を所定の回転速度で所定時間、たとえば1000回転/分の回転速度で30秒間、保持することで、ガラス基板1の表面に金属微粒子分散液体2からなる被膜を形成した。金属微粒子分散液体2をガラス基板1に滴下後にスピンコーティングを行うと、余分な金属微粒子分散液体2は飛散すると共に、ガラス基板1の表面に残留した金属微粒子分散液体2の溶媒の一部は蒸発し、ガラス基板1の表面には赤褐色の膜が形成される。図3に示されるように、ガラス基板1に滴下した金属微粒子分散液体2をスピンコーティングし、ガラス基板1の表面に残留した被膜を金属前駆体被膜4という。
Here, a glass substrate is used as the
ついで、ガラス基板1の表面に形成された金属前駆体被膜4の加熱処理を行う。本実施の形態1では、図4に示されるように、金属前駆体被膜4を形成したガラス基板1を、加熱したホットプレート5上に載せることで加熱処理を行う。ここでは、ガラス基板1の表面の温度が、250℃となるように温度設定したホットプレート5に50秒間載せる加熱処理を行う。図5に示されるように、金属前駆体被膜4に加熱処理を施すと、金属前駆体被膜4の色は、加熱前と比べて濃い色を呈するようになる。
Next, the
ついで、加熱処理を施した金属前駆体被膜4の表面にエネルギ線の走査照射を行う。図6は、エネルギ線の照射走査装置の概略構成図を示す図である。なお、本実施の形態1では、エネルギ線として、半導体レーザを用いたレーザ光線を利用している。
Next, the surface of the
この図6において、6はエネルギ線の走査照射を行う照射走査装置、7は金属前駆体被膜4を形成した基板1を搭載する基板ホルダ部、8はレーザ光源となる半導体レーザ、9はレーザ光出射部、10は基板ホルダ部7とレーザ光出射部9の動作を制御する制御部、11は金属前駆体被膜4を形成した基板1を保持固定する基板ホルダ、12は制御部10からの信号に従って、基板ホルダ11をレーザ光出射部9から出射されたレーザ光に対してxyzの3軸方向に駆動する駆動系、13はレーザ光源8から出射された光線を成形するための光学系、14は金属被膜、15はレーザ光線の未照射領域である。ここで、基板ホルダ11と駆動系12とは基板ホルダ部7を構成し、レーザ光源8と光学系13とはレーザ光出射部9を構成する。また、この図6において、基板ホルダ11(基板1)の上面内の互いに直交する方向をx方向、y方向とし、このx方向とy方向の両方に直交する方向(レーザ光出射部9から出射されるレーザ光線の方向)をz方向としている。
In FIG. 6,
本実施の形態1では、光源に波長670nm、出力800mWの半導体レーザを用いている。また、光学系13は、コリメータレンズ、プリズム、集光レンズなどから構成されており、レーザ光源8から出射した光線が、基板ホルダ11上に固定されたガラス基板1の表面に焦点を結ぶように構成されている。レーザ光源8は、制御部10からの信号に従い動作する。
In the first embodiment, a semiconductor laser having a wavelength of 670 nm and an output of 800 mW is used as the light source. The
ここで、エネルギ線の照射走査装置6の動作について説明をする。まず、金属前駆体被膜4を形成したガラス基板1を基板ホルダ11にセットする。ガラス基板1の基板ホルダ11へのセットは、たとえばガラス基板1の裏面を真空チャックで固定することによって行うことができる。基板ホルダ11は、レーザ光線の出射方向に対してxyzの方向に、制御部10からの信号により移動する。
Here, the operation of the energy beam
ついで、制御部10からの信号によりレーザ光源8は駆動し、レーザ光線を出射する。出射されたレーザ光線は光学系13を通過することで成形され、基板ホルダ11に固定されたガラス基板1面に照射されることになる。ガラス基板1面に照射されたレーザ光線がガラス基板1面上で焦点を結ぶように、基板ホルダ11のz軸方向の位置が制御部10の信号に基づいて制御される。このようにして、レーザ光線は、ガラス基板1の表面に形成された金属前駆体被膜4の表面に照射される。照射されたレーザ光線は、一部は反射し、一部は透過し、そして一部は金属前駆体被膜4に吸収される。このようなレーザ光線の金属前駆体被膜4への作用によって、光の一部は熱エネルギとなり、金属前駆体被膜4のレーザ光線の照射部は加熱される。
Next, the laser light source 8 is driven by a signal from the
金属前駆体被膜4は、金属微粒子の分散体からなる被膜であり、金属前駆体被膜は加熱され、所定の温度を超えると、金属前駆体被膜4の構成体である金属微粒子は互いに融着が進み、実質的に金属微粒子は連続的な金属被膜14へと変換される。このように、金属前駆体被膜4の表面にレーザ光線を照射し、レーザ光線の照射部が加熱されることで、微小な金属被膜14が形成されることになる。
The
一方で基板ホルダ11は制御部10からの信号に基づいてxy方向に動作するので、金属前駆体被膜4の任意の位置にレーザ光線を照射可能となる。つまり、ガラス基板1を移動しながらレーザ光線を照射するレーザ光線の照射走査ができる。
On the other hand, since the substrate holder 11 operates in the xy direction based on a signal from the
このように、金属前駆体被膜4にレーザ光線を照射して金属前駆体被膜4を加熱すると、金属前駆体被膜4は金属被膜14に変換される。これは、金属前駆体被膜4の表面上のレーザ光線が通過した領域を金属被膜14に変換できるということであり、このようにすることによって、線状の金属被膜14がガラス基板1上に形成される。なお、線状の金属被膜14として連続的な線(配線)を形成する場合には、連続的にレーザ光線を照射走査すればよいが、レーザ光源8の入力パワーを絞るもしくは入力を切る、またはレーザ光線と金属前駆体被膜4との間に遮光装置を設けるなどの処理をすることによって、連続線以外の断続線も容易に形成することができる。
As described above, when the
このようにして、金属前駆体被膜4にレーザ光線を走査照射することで金属前駆体被膜4は金属被膜14となり、金属のパターンが形成される。しかしながら、レーザ光線の未照射領域15は、金属前駆体被膜4である。この金属前駆体被膜4は、金属微粒子の集合体であるため、不安定な物質であり、金属配線基板16として用いるためには除去した方が望ましい。レーザ光線の未照射領域15の金属前駆体被膜4の除去は、金属微粒子分散液体2に使用されていた溶媒にガラス基板1を浸漬することで行うことができる。これは、ガラス基板1に残留する金属前駆体被膜4は、金属微粒子分散液体2に使用されていた溶媒に浸漬することで、膨潤し、容易に除去可能だからである。なお、除去しにくい場合には、超音波洗浄器を用いるなどしてもよい。最後に、図7に示されるように、金属微粒子分散液体2に使用されていた溶媒と同一の溶媒でリンスすることで、ガラス基板1上に金属配線基板16が形成される。
In this way, the
つぎに、本実施の形態1の金属前駆体被膜4の形成後の加熱処理の効果を調べるために以下のような試験試料を作製し、その配線の電気抵抗について調べた結果を示す。 Next, in order to investigate the effect of the heat treatment after the formation of the metal precursor coating 4 of the first embodiment, the following test sample is prepared, and the result of examining the electrical resistance of the wiring is shown.
図8は、本発明の実施の形態1による試験試料の配線パターンを示す図である。ここで、17は配線パターン、18は配線パターンの直線部、19は直線部18の電気抵抗を計測するために4つの端子部である。この図8に示されるような配線パターン17は、上記のような製造方法で形成されるが、端子部19は、レーザ光線が重なるように照射走査することで形成できる。ここで、このような配線パターン17の直線部18について照射走査速度を変えながら形成した。以下に、図8の配線パターンを有する金属配線基板の製造方法の詳細について説明し、その後に、その配線の電気抵抗についての測定結果を示す。
FIG. 8 is a diagram showing a wiring pattern of a test sample according to the first embodiment of the present invention. Here, 17 is a wiring pattern, 18 is a linear portion of the wiring pattern, and 19 is four terminal portions for measuring the electrical resistance of the
基板1にはガラス基板を用い、金属微粒子分散液体2はアルバックマテリアル社製のAg1T(商品名)を用いた。金属微粒子分散液体2をガラス基板1上にスピンコーティングで塗布して、金属前駆体被膜4を形成した後、金属前駆体被膜4の熱処理をガラス基板の表面の温度が250℃となるように設定したホットプレートに50秒間載せることで加熱処理を行ったものを実施の形態1の試験体とする。このような加熱処理をした実施の形態1の試験体を複数枚形成した。
A glass substrate was used as the
また、実験の対照試料として、実施の形態1の試験体と同様に、ガラス基板に金属前駆体被膜4を形成した後、金属前駆体被膜4に加熱処理を施さないガラス基板を比較例1の試験体として複数枚形成した。
Further, as a control sample for the experiment, the glass substrate in which the
ついで、実施の形態1のガラス基板1と比較例1のガラス基板1に上述したレーザ光線の照射走査装置6を用いて、金属前駆体被膜4にレーザ光線を照射して図8に示される配線パターン17を形成した。このとき、試験体ごとに、レーザ光線照射の走査速度(基板ホルダ11のX方向の移動速度)を変えて行った。最後に金属前駆体被膜4のレーザ光線の未照射領域15を金属微粒子分散液体2の溶媒であるトルエンに浸漬除去後、リンスして実施の形態1の試験体と比較例1の試験体を作製した。そして、各端子部19間の電気抵抗を計測した。(表1)は、実施の形態1と比較例1の試験体についての電気抵抗の計測結果を示す表である。
Next, using the laser beam
この(表1)に示されるように、実施の形態1の試験体では、レーザ光線の照射走査速度を速くしていっても、直線部18の電気抵抗はほぼ7.8Ωで一定である。一方、比較例1の試験体では、レーザ光線の照射走査速度を速くすると、直線部18の電気抵抗は増化の傾向を示し、ついには、電気抵抗は急速に増大する結果となった。
As shown in (Table 1), in the test body of the first embodiment, even when the laser beam irradiation scanning speed is increased, the electric resistance of the
これは、試験体の照射走査速度を速くしても実施の形態1の試験体では、レーザ光線の照射による金属前駆体被膜4から金属被膜14への変換、つまり金属前駆体被膜4を形成する金属微粒子相互の融着が、試験体の照射走査速度に依らずに発生しているために、その電気抵抗は安定しているものと考えられる。
This is because, even if the irradiation scanning speed of the test body is increased, in the test body of the first embodiment, the
一方の比較例1の試験体では、レーザ光線の照射走査速度を速くすると、レーザ光線の照射による金属前駆体被膜4から金属被膜14への変換、つまり金属前駆体被膜4を形成する金属微粒子相互の融着が不完全なものになり、それが、直線部18の電気抵抗の増大の傾向として現れるものと考えられる。
On the other hand, in the test body of Comparative Example 1, when the irradiation scanning speed of the laser beam is increased, the metal fine particle forming the
実際に、試験体の表面を観察すると、実施の形態1の試験体では、照射走査速度に関わらず滑らかな金属被膜14が形成されているが、比較例1の試験体では、照射走査速度が速くなるにつれて、滑らかさが失われていることが確認された。このように、金属前駆体被膜4にレーザ光線を照射する前に加熱処理を施す実施の形態1では、金属前駆体被膜4にレーザ光線を照射する前に何等の処理を施さない比較例1と比べて、レーザ光線の照射走査速度を速くしても滑らかな金属被膜14を形成できることが示される。これは、加熱によって金属前駆体被膜4から金属被膜14へと変換する際に、金属被膜前駆体を予め加熱処理することで、変換、すなわち金属前駆体被膜4を構成する金属微粒子間の熱に依る融着が起こりやすい状態となっているからであると考えられる。
Actually, when the surface of the test specimen is observed, a
なお、本実施の形態1では、金属前駆体被膜4を250℃で50秒間加熱する条件で加熱処理を行ったが、この条件は、金属前駆体被膜4の膜厚、金属前駆体被膜4を構成する金属微粒子の金属の種類や直径、個々の金属微粒子の周囲を覆う分散剤などによって変化するものであり、これらを考慮しながら最適な条件を決めればよい。その際に注意すべき点は、金属微粒子の融着が発生する直前で金属前駆体被膜4の加熱処理を止める必要があることである。金属前駆体被膜4にレーザ光線の照射走査によって配線パターンを形成した後の金属前駆体被膜4のレーザ光線の未照射領域15の洗浄除去は、金属微粒子分散液体の溶媒で行うが、金属微粒子の融着が発生するような条件で加熱処理を施した場合には、既に金属化して被膜となってしまっており、洗浄除去ができなくなる。その結果、意図しないパターンが形成されることになり、意図する配線パターン間でのショートなどの問題の原因となる。これより、金属微粒子の融着が発生するような条件での加熱処理は望ましくない。
In the first embodiment, the heat treatment is performed under the condition that the
また、本実施の形態1では、金属前駆体被膜4の加熱処理工程後に別工程で、レーザ光線の照射による金属前駆体被膜4の金属化を行ったが、金属前駆体被膜4の加熱処理を行いながらレーザ光線の照射による金属前駆体被膜4の金属化を行っても構わない。ただし、金属前駆体被膜4の加熱による金属化は、加熱温度と加熱時間とによって定まるものである。そのため、加熱処理条件によっては、たとえば複雑な配線パターンを形成するなどのレーザ光線の照射による金属被膜化の処理時間が長くなってしまうような場合には、レーザ光線の照射走査中に、金属前駆体被膜4から金属被膜への変換が進行してしまう可能性もあるので注意が必要である。
Moreover, in this
さらに、本実施の形態1では、金属前駆体被膜4の加熱処理をホットプレート5を用いて行ったが、これは金属前駆体被膜4から金属被膜14へ変化する際の表面変化の観察が容易であることから用いたものである。そのため、金属前駆体被膜4の加熱処理は、ホットプレート5以外にも、電気炉、オーブン、赤外線加熱炉などの加熱手段を用いてもよい。
Furthermore, in the first embodiment, the heat treatment of the
また、本実施の形態1では、基板1にガラス基板を用いたが、これに限られるものではなく、配線基板に一般的に用いられているセラミックス基板やガラスエポキシ基板、フレキシブルなポリイミド基板などを用いてもよい。
In the first embodiment, a glass substrate is used as the
さらに、本実施の形態1で示したように、走査速度を速くすることによるレーザ光の照射時間の短縮、すなわち加熱時間を短縮するのではなく、走査速度すなわち加熱時間を調整しながら、レーザ出力を弱くしてもよい。このようにすることで、耐熱性に劣る基板での金属配線基板の形成に有効である。 Furthermore, as shown in the first embodiment, the laser output is reduced while adjusting the scanning speed, that is, the heating time, instead of shortening the irradiation time of the laser beam by increasing the scanning speed, that is, the heating time. May be weakened. By doing in this way, it is effective for formation of a metal wiring board with a board inferior in heat resistance.
また、本実施の形態1では、配線の厚さを0.5μm程度と薄くしたが、さらに配線にメッキ被膜などを施すことで、配線部分の膜厚を厚くすることも可能である。 In the first embodiment, the thickness of the wiring is reduced to about 0.5 μm. However, the thickness of the wiring portion can be increased by applying a plating film or the like to the wiring.
以上のように本実施の形態1では、基板1上に金属微粒子分散液体2から金属前駆体被膜4を形成し、金属前駆体被膜4を金属微粒子間の融着が発生しない条件で加熱処理した後に、レーザ光線などのエネルギ線を走査照射して金属被膜14を形成することにより、フォトリソグラフィなどの高価な装置を使用することなく、金属配線を形成することができる。また、微細な配線幅を有する金属配線を、フォトマスクなどの型を用いることなく、制御装置からのレーザ光線の出力に基づいて、任意の配線パターン17を形成することができる。
As described above, in the first embodiment, the
また、金属微粒子分散液体2に光熱変換材料を混合したり、基板1と金属前駆体被膜4との間に光熱変換層を設けたりすることなく、基板1に対して密着性の高い配線パターン17を形成することができるので、従来の金属配線の製造方法に比べて、処理工程を簡略化することができる。さらに、エネルギ線の走査照射の際に、金属前駆体被膜を金属化するのに要するエネルギ線を小さくでき、エネルギ線の出力装置(走査照射装置)を小型化することができる。また、エネルギ線の出力を小さくすることなく、従来どおりとすることによって、エネルギ線の照射走査速度を速くできることになり、金属配線基板の製造時間が短縮され、生産性が向上する。
Further, the
さらに、工程を通して金属前駆体被膜は金属には変化せず、金属前駆体被膜のままであるために、金属前駆体被膜へのエネルギ線の未照射部の除去は、従来の方法を使用することができるので、従来の金属配線基板の製造工程に、本発明の製造方法を容易に導入することができる。 Furthermore, since the metal precursor coating does not change to metal throughout the process and remains as the metal precursor coating, conventional methods can be used to remove the non-irradiated portions of the energy rays on the metal precursor coating. Therefore, the manufacturing method of the present invention can be easily introduced into a conventional metal wiring board manufacturing process.
(実施の形態2)
実施の形態1の加熱処理工程では、ホットプレートを用いて処理を行う場合を示した。実施の形態1のように金属前駆体被膜に対して加熱処理工程を施すことで、次工程のエネルギ線走査照射工程では、照射走査速度を速くすることができ、金属配線基板の製造に有効ではあるが、加熱処理工程を入れる必要があった。そこで、本実施の形態2では、加熱処理工程をエネルギ線の照射で行い、実施の形態1に比してさらなる工程の簡略化を行う場合について説明する。
(Embodiment 2)
In the heat treatment step of
本実施の形態2の金属配線基板の製造方法は、図1に示される工程図に示されるものと同様である。ただし、S12の加熱処理工程が、第1のエネルギ線の照射によって金属前駆体被膜に加熱処理を施すものである点が、実施の形態1の場合と異なる。このとき、S13のエネルギ線の走査照射工程では、基板表面に形成した金属前駆体被膜の表面に第2のエネルギ線を走査照射して、第2のエネルギ線を照射した領域の金属前駆体被膜を金属化する。なお、その他の工程は、実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。 The manufacturing method of the metal wiring board according to the second embodiment is the same as that shown in the process chart shown in FIG. However, the point that the heat treatment process of S12 heat-treats the metal precursor film by the first energy ray irradiation is different from the case of the first embodiment. At this time, in the energy beam scanning irradiation step of S13, the surface of the metal precursor film formed on the substrate surface is scanned and irradiated with the second energy beam, and the metal precursor film in the region irradiated with the second energy beam. Metallize. Other steps are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
つぎに、本発明の実施の形態2による金属配線基板の製造方法について具体例を挙げて説明する。まず、金属微粒子分散液体は、金属が銀であるハリマ化成社製のNPS−J(商品名)を用いた。洗浄したガラス基板をスピンコータにセットし、スピンコーティングにより金属微粒子分散液体の塗布を行った。すなわち、ガラス基板の表面に、ピペットを用いて金属微粒子分散液体を基板全面に滴下後、ガラス基板を所定の回転速度で所定時間、たとえば1000回転/分の回転速度で30秒間保持して、ガラス基板の表面の金属微粒子分散液体からなる被膜、すなわち金属前駆体被膜4を形成した。
Next, a method for manufacturing a metal wiring board according to the second embodiment of the present invention will be described with a specific example. First, as the metal fine particle dispersion liquid, NPS-J (trade name) manufactured by Harima Kasei Co., Ltd., whose metal is silver, was used. The cleaned glass substrate was set on a spin coater, and the metal fine particle dispersion liquid was applied by spin coating. That is, after the metal fine particle dispersion liquid is dropped on the entire surface of the glass substrate using a pipette, the glass substrate is held at a predetermined rotation speed for a predetermined time, for example, at a rotation speed of 1000 rotations / minute for 30 seconds. A film made of a metal fine particle dispersion liquid on the surface of the substrate, that is, a
ついで、本実施の形態2では、金属前駆体被膜の加熱処理を第1のエネルギ線の照射によって行うが、ほぼ同時に第2のエネルギ線の照射によって、加熱処理を行った金属被膜前駆体の金属被膜化を行うものである。 Next, in the second embodiment, the heat treatment of the metal precursor film is performed by the irradiation of the first energy beam, but the metal of the metal film precursor subjected to the heat treatment by the irradiation of the second energy beam almost simultaneously. A film is formed.
図9は、本発明の実施の形態2によるレーザ光線の照射走査装置の概略構成を示す図である。この図9において、20は第1のレーザ光出射部、21は第2のレーザ光出射部、22は第1のレーザ光源、23は第2のレーザ光源、24は第1と第2のレーザ光源22,23から出射された光線を成形し、それぞれ第1と第2のレーザ光出射部20,21へと導く光学系である。なお、実施の形態1のレーザ光線の照射走査装置と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略している。また、この図9において、基板ホルダ11(基板1)の上面内の互いに直交する方向をx方向、y方向とし、このx方向とy方向の両方に直交する方向(第2のレーザ光出射部21から出射されるレーザ光線の方向)をz方向としている。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a laser beam irradiation scanning apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 9,
本実施の形態2では、第1のレーザ光源22として、波長830nm、出力500mWの半導体レーザを用い、第2のレーザ光源23として、波長670nm、出力800mWの第2の半導体レーザを用いた。また、光学系24は、コリメータレンズ、プリズム、集光レンズなどから構成されており、第1と第2のレーザ光源22,23から出射したレーザ光線が、基板ホルダ11上に固定された基板1の表面に焦点を結ぶように構成されている。また、第1と第2のレーザ光源22,23は、制御部10からの信号に従って動作する。
In the second embodiment, a semiconductor laser having a wavelength of 830 nm and an output of 500 mW is used as the first
つぎに、このような構成を有するレーザ光線の照射走査装置6の動作について説明する。まず、S11で金属前駆体被膜4を形成した基板1を基板ホルダ11にセットする。基板1のセットは、基板の裏面を真空チャックなどの手法で固定する。基板ホルダ11は、第2のレーザ光出射部21から出射される第2のレーザ光線の出射方向に対してxyz方向に、制御部10からの信号によって移動する。
Next, the operation of the laser beam
制御部10からの信号によって第1のレーザ光源22は駆動され、第1のレーザ光線が出射される。出射された第1のレーザ光線は光学系24を通過することで、光線は成形され、基板ホルダ11に固定された基板1の表面に照射されることになる。基板1の表面に照射された第1のレーザ光線が基板面上で焦点を結ぶように、基板ホルダ11はz軸方向に制御系の信号に基づいて移動する。このようにして、第1のレーザ光線は、基板1の表面に形成された金属前駆体被膜4の表面に照射され、照射された第1のレーザ光線は、一部は反射し、一部は透過し、そして一部は金属前駆体被膜4に吸収される。このように、第1のレーザ光線の金属前駆体被膜4への作用により、光の一部は熱エネルギとなり、金属前駆体被膜4の第1のレーザ光線の照射部は、加熱されることになる。
The first
なお、金属前駆体被膜4への加熱処理は第1のレーザ光線の照射により行うものであるが、第1のレーザ光線の照射領域や照射エネルギなどの加熱処理条件は、実施の形態1でも説明したように、金属前駆体被膜4の膜厚、金属前駆体被膜4を構成する金属微粒子の金属の種類や直径、個々の金属微粒子の周囲を覆う分散剤などにより変化するものであるので、これらを考慮しながら最適な条件を決めればよい。その際に注意すべき点は、金属前駆体被膜4の加熱処理によって、金属微粒子の融着が発生する直前で処理を止める必要があることである。第2のレーザ光線の照射走査による金属前駆体被膜4の金属被膜14化後に、金属前駆体被膜4への第2のレーザ光線の未照射領域15の洗浄除去を、金属微粒子分散液体の溶媒で行うが、金属微粒子の融着が発生するような条件で加熱処理を施した場合に、第2のレーザ光線の未照射領域15が既に金属化した被膜となってしまった状態では、洗浄除去ができなくなるからである。その結果、意図しないパターンが基板1上に形成されることになり、意図する配線パターン間でのショートなどの問題の原因となってしまうために、金属微粒子の融着が発生する直前で兼ねる処理を止める必要がある。
The heat treatment for the
金属前駆体被膜4への第1のレーザ光線を照射するのとほぼ同時に、制御部10からの信号によって第2のレーザ光源23が駆動され、第2のレーザ光線を出射する。出射された第2のレーザ光線は光学系24を通過することで、光線は成形され、基板ホルダ11に固定された基板1の表面に照射されることになる。基板1の表面に照射された第2のレーザ光線が基板面上で焦点を結ぶように、基板ホルダ11はz軸方向に制御部10からの信号に基づいて動作する。このようにして、第2のレーザ光線は、基板1の表面に形成された金属前駆体被膜4の表面に照射され、照射された第2のレーザ光線は、一部は反射し、一部は透過し、そして一部は金属前駆体被膜4に吸収される。このように、第2のレーザ光線の金属前駆体被膜4への作用により、光の一部は熱エネルギとなり、金属前駆体被膜4への第2のレーザ光線の照射部は、加熱されることになる。
Almost simultaneously with the irradiation of the first laser beam onto the
ここで、金属前駆体被膜4は金属微粒子の分散体からなる被膜であり、金属前駆体被膜4は加熱され、所定の温度を超えると、金属前駆体被膜4の構成体である金属微粒子は互いに融着が進み、実質的に金属微粒子は連続的な金属被膜14へと変換される。このように、金属前駆体被膜4の表面に第2のレーザ光線を照射し、第2のレーザ光線の照射部が加熱されることで、微小な金属被膜14の領域が形成される。
Here, the
一方で、基板ホルダ11は、駆動系12によって制御部10からの信号に基づいて、xy方向に動作するので、金属前駆体被膜4の任意の位置に第1と第2のレーザ光線を照射可能となる。つまり、基板1を移動しながら第1と第2のレーザ光線を照射する第1と第2のレーザ光線による照射走査ができる。
On the other hand, since the substrate holder 11 operates in the xy direction based on the signal from the
このように、金属前駆体被膜4に第1のレーザ光線を照射することによって、金属前駆体被膜4に加熱処理を施して、金属前駆体被膜4が金属被膜14に変換し易くする状態、つまり、金属微粒子同士の融着が生じる直前の状態とする。これは、金属前駆体被膜4の表面上で、第1のレーザ光線を照射走査すると、第1のレーザ光線が通過した領域の金属前駆体被膜4は、金属被膜14に変換され易い金属前駆体被膜4へ変換できるということであり、このようにすることによって、線状の金属前駆体被膜4の加熱処理領域が形成されることになる。なお、線状の金属被膜14として連続的な線(配線)を形成する場合には、連続的にレーザ光線を照射走査すればよいが、第1と第2のレーザ光源22,23の入力パワーを絞るもしくは入力を切る、またはレーザ光線と金属前駆体被膜4との間に遮光装置を設けるなどの処理をすることによって、連続線以外の断続線も容易に形成することができる。
Thus, by irradiating the
また、金属前駆体被膜4に第2のレーザ光線を照射することによって、金属前駆体被膜4を加熱すると金属前駆体被膜4は金属被膜14へと変換されるが、金属前駆体被膜4の表面上で、第2のレーザ光線を照射走査すると、第2のレーザ光線が通過した領域を金属被膜14に変換できるということであり、このようにすることにより、線状の金属被膜14が基板1上に形成されることになる。なお、線状の金属被膜14は連続の場合は、連続的に第2のレーザ光線を照射走査すればよいが、第2のレーザ光源23の入力パワーを絞るもしくは入力を切る、または第2のレーザ光線と金属前駆体被膜4との間に遮光装置を設けるなどの処理をすることによって、連続線以外の断続線も容易に形成することができる。
Moreover, when the
このようにして、金属前駆体被膜4に第1と第2のレーザ光線を走査照射することで金属前駆体被膜4は金属被膜14となり、金属配線基板16が形成される。しかしながら、第2のレーザ光線の未照射領域15は、金属前駆体被膜4である。この金属前駆体被膜4は、金属微粒子の集合体であるため、不安定な物質であり、金属配線基板16として用いるためには除去した方が望ましい。第2のレーザ光線の未照射領域15の金属前駆体被膜4の除去は、金属微粒子分散液体2に使用されていた溶媒に基板を浸漬することで行うことができる。これは、基板1に残留する金属前駆体被膜4は、金属微粒子分散液体2に使用されていた溶媒に浸漬することで膨潤し、容易に除去可能だからである。なお、除去しにくい場合は、超音波洗浄器などを用いてもよい。最後に、金属微粒子分散液体2に使用されていた溶媒と同一の溶媒で、リンスすることで、基板1上に金属配線基板16が形成される。
In this way, the
以上のようにして、金属微粒子分散液体2を基板1に塗布して金属配線基板16を形成するが、本実施の形態2の金属前駆体被膜4の形成後の加熱処理の効果を調べるために以下のような試験試料を作製し、その配線パターン17の電気抵抗について調べた結果を示す。なお、試験試料の配線パターン17は実施の形態1の図8と同じ配線パターン17を使用し、実施の形態1と同様にして、配線パターン17の直線部18についてレーザ光線の照射走査速度を変えながら形成した。
As described above, the metal fine particle-dispersed
基板1にはガラス基板を用い、金属微粒子分散液体2はハリマ化成社製のNPS−J(商品名)を用いた。金属微粒子分散液体2をガラス基板上にスピンコーティングで塗布して、金属前駆体被膜4をガラス基板に複数枚形成した。
A glass substrate was used for the
ついで、金属前駆体被膜4を形成した基板1を図9のレーザ光線の照射走査装置6を用いて、金属前駆体被膜4にレーザ光線を照射して図8に示される配線パターン17を形成した。このとき、試験体ごとに、レーザ光線照射の走査速度(基板ホルダのX方向の移動速度)を変えて行った。ただし、ここでは、図9に示されるように、第1のレーザ光線の照射により金属前駆体被膜4の加熱処理を行った後に、第2のレーザ光線の照射により金属前駆体被膜4を金属被膜14に変換し配線パターン17を形成した。最後に、金属前駆体被膜4の第2のレーザ光線の未照射領域15を金属微粒子分散液体2の溶媒であるテトラデカンに浸漬除去後、リンスして実施の形態2の試験体を作製した。
Next, the
また、実験の対照試料として、実施の形態2の試験体と同様に、ガラス基板に金属前駆体被膜4を形成し、前述のレーザ光線の照射走査装置6を用いてレーザ光線照射の照射走査速度(基板ホルダのX方向の移動速度)を変えてレーザ光線の照射により配線パターン17を形成した。ただし、この比較例2では、第1のレーザ光線を照射することなく、すなわち金属前駆体被膜4に加熱処理を施すことなく、第2のレーザ光線の照射のみを行うことで、金属前駆体被膜4を金属に変換し配線パターン17を形成した。最後に実施の形態の2と同様に、金属前駆体被膜4の第2のレーザ光線の未照射領域15を金属微粒子分散液体2の溶媒であるテトラデカンに浸漬除去後、リンスして比較例2の試験体を作製した。そして、これらの実施の形態2と比較例2の試験体の各端子部19間の電気抵抗を計測した。(表2)は、実施の形態2と比較例による試験体についての電気抵抗の計測結果を示す表である。
As a control sample for the experiment, similarly to the specimen of the second embodiment, the
(表2)に示されるように、実施の形態2の試験体では、第1と第2のレーザ光線の照射走査速度を速くしていっても、直線部分の電気抵抗はほぼ4.2Ωで一定である。これに対して、比較例2の試験体では、第2のレーザ光線の照射走査速度を速くすると、直線部分の電気抵抗は増化の傾向を示し、ついには、電気抵抗は急速に増大する結果となった。 As shown in (Table 2), in the specimen of the second embodiment, even when the irradiation scanning speeds of the first and second laser beams are increased, the electric resistance of the linear portion is approximately 4.2Ω. It is constant. On the other hand, in the test body of Comparative Example 2, when the irradiation scanning speed of the second laser beam is increased, the electric resistance of the straight line portion tends to increase, and finally the electric resistance rapidly increases. It became.
これは、試験体の走査速度を速くしても実施の形態2の試験体では、第2のレーザ光線の照射による金属前駆体被膜4から金属被膜14への変換、すなわち金属前駆体被膜4を形成する金属微粒子相互の融着が、試験体の走査速度に依らずに発生しているために、その電気抵抗は安定しているものと考えられる。
This is because, even if the scanning speed of the specimen is increased, in the specimen of the second embodiment, the
一方の比較例2の試験体では、第2のレーザ光線の照射走査速度を速くすると、第2のレーザ光線の照射による金属前駆体被膜4から金属被膜14への変換、すなわち金属前駆体被膜4を形成する金属微粒子相互の融着が不完全なものになり、それが、直線部分の電気抵抗の増大の傾向として現れるものと考えられる。
On the other hand, in the test body of Comparative Example 2, when the irradiation scanning speed of the second laser beam is increased, the
実際に、試験体の表面を観察すると、実施の形態2の試験体では、走査速度に関わらず滑らかな金属被膜14が形成されているが、比較例2の試験体では、走査速度が速くなるにつれて、滑らかさが失われていることが確認された。このように、金属前駆体被膜4に第2のレーザ光線を照射する前に第1のレーザ光線を照射して金属前駆体被膜4の加熱処理を施す実施の形態2では、金属前駆体被膜4に第2のレーザ光線を照射する前に何等の処理を施さない比較例2と比べて、第2のレーザ光線の照射走査速度を速くしても滑らかな金属被膜14を形成できることが示される。これは、加熱によって金属前駆体被膜4から金属被膜14へと変換する際に、金属前駆体被膜4を予め加熱処理することで、変換、すなわち金属前駆体被膜4を構成する金属微粒子間の熱に依る融着が起こり易くなっているからであると考えられる。
Actually, when the surface of the test specimen is observed, a
なお、本実施の形態2では、第1のレーザ光線による金属前駆体被膜の加熱処理は、波長830nm、出力500mWの半導体レーザを用いて行ったが、この条件は、第1と第2のレーザ光線の照射走査速度、金属前駆体被膜4の膜厚、金属前駆体被膜4を構成する金属微粒子の金属の種類、金属微粒子の直径、個々の金属微粒子の周囲を覆う分散剤などにより変化するものであり、これらを考慮しながら最適な条件を決めればよい。その際に注意すべき点は、金属前駆体被膜4の加熱処理によって、金属微粒子の融着が発生する直前で処理を止める必要があることである。金属前駆体被膜4に第2のレーザ光線の照射走査によって配線パターン17を形成した後の金属前駆体被膜4の第2のレーザ光線の未照射領域15の洗浄除去は、金属微粒子分散液体2の溶媒で行うが、金属微粒子の融着が発生するような条件で加熱処理を施した場合には、既に金属化した被膜となってしまっており、洗浄除去ができなくなる。その結果、意図しない金属被膜14が形成されることになり、意図する配線パターン17間でのショートなどの問題の原因となる。これより、金属微粒子の融着が発生するような条件での第1のレーザ光による加熱処理は望ましくない。
In the second embodiment, the heat treatment of the metal precursor film by the first laser beam is performed using a semiconductor laser having a wavelength of 830 nm and an output of 500 mW. This condition is applied to the first and second lasers. Changes depending on the irradiation scanning speed of the light beam, the film thickness of the
また、第1のレーザ光線で、金属前駆体被膜4の加熱処理を行い、第2のレーザ光線で、金属前駆体被膜4を金属被膜14化するのであるから、第1のレーザ光線のエネルギ密度は、第2のレーザ光線のエネルギ密度より小さくなければならないことはいうまでもない。これは、第1のレーザ光線のエネルギ密度が、第2のエネルギ線の密度よりも高い場合、第2のエネルギ線の照射では、加熱処理された金属前駆体被膜4から金属への変化は起こらないからである。
Further, the heat treatment of the
また、第1のレーザ光線の照射により金属前駆体被膜4の加熱処理を行い、続けて第2のレーザ光線の照射により金属前駆体被膜4を金属化するのであるから、第1のレーザ光線の照射領域は、第2のレーザ光線の照射領域よりも広い方が、第1のレーザ光線の照射位置と第2のレーザ光線の照射位置との位置決めを行う際に、制御し易いなどの利点がある。少なくとも第1のレーザ光線の照射領域と第2のレーザ光線の照射領域とは、同じであっても構わないのであるが、第1のレーザ光による加熱処理領域を広くして、第2のレーザ光による金属化領域を狭くしておく方が、レーザ光線の照射走査の際の制御が容易になり有効である。つまり、第2のレーザ光線の照射領域は、第1のレーザ光線に包含されるようにすると、制御し易くなる。
In addition, the
さらに、本実施の形態2では、第1のエネルギ線としてレーザ光線を用いたが、第1のエネルギ線は、レーザ光線に限られるものではなく、金属前駆体被膜4を所定の温度に加熱できるエネルギを加えることができるものであればよい。たとえば、電子線、赤外線光源などを用いてもよい。ただし、金属配線を行う用途であるために、第1のエネルギ線の照射領域は狭い方が望ましいことも多く、その見地からは、第1レーザ光源22から出た光線を光学系24によって容易に絞ることができるレーザ光源は使い易いという点で優れている。また、レーザ光線は、半導体レーザやガスレーザなど選択の幅が広く、またレーザ光線の波長も種類が多いために選択し易い。なお、レーザ光線の波長の選択は、金属前駆体被膜4の吸収が大きい波長を選択するのが、第1のレーザ光源22から出た光線を金属前駆体被膜4上で効率的に熱に変換でき、加熱処理に有効に使用することができる。
Further, in the second embodiment, a laser beam is used as the first energy beam. However, the first energy beam is not limited to the laser beam, and the
さらに、第1のレーザ光線の照射領域の中心と第2のレーザ光線の照射領域の中心とはほぼ同じ位置にある方が、第1と第2のレーザ光線の照射エネルギの調整や制御を行ない易い。これは、レーザ光線のエネルギの分布は、中心部が強いガウス分布のエネルギ分布をしており、第1のレーザ光線で金属前駆体被膜4の加熱処理を行い第2のレーザ光線で金属前駆体被膜4を金属化するのであるから、レーザ光線の照射領域の中で最も照射エネルギ密度が強いレーザ光線の照射領域の中心をほぼ同じ位置とすることで、レーザ光線の照射エネルギの調整や制御が容易になる。
Furthermore, adjustment and control of the irradiation energy of the first and second laser beams is performed when the center of the irradiation region of the first laser beam and the center of the irradiation region of the second laser beam are substantially the same position. easy. This is because the energy distribution of the laser beam is an energy distribution having a strong Gaussian distribution at the center, and the
また、第2のレーザ光線の照射領域の中心は、第1のレーザ光線の照射領域の中心より走査方向の後ろ寄りの位置とすることで、金属前駆体被膜4の加熱処理の時間を長くすることができ、第1のレーザ光線の照射エネルギの調整をし易くすることができる。
The center of the irradiation region of the second laser beam is set at a position closer to the back in the scanning direction than the center of the irradiation region of the first laser beam, so that the heat treatment time of the
さらに、本実施の形態2では、基板1にガラス基板を用いたが、これに限られるものではなく、配線基板に一般的に用いられているセラミックス基板やガラスエポキシ基板、フレキシブルなポリイミド基板などを用いてもよい。
Furthermore, in this
また、本実施の形態2で示したように、加熱時間を短縮するのではなく、加熱時間はそのままにしてレーザ出力を弱くすることもできるが、これは、耐熱性に劣る基板での金属配線基板の形成に有効である。 In addition, as shown in the second embodiment, the heating time is not shortened, but the heating time can be left as it is, and the laser output can be weakened. This is because the metal wiring on the substrate having poor heat resistance is used. It is effective for forming a substrate.
以上のように本実施の形態2では、基板上に金属微粒子分散液体2から金属前駆体被膜4を形成し、金属前駆体被膜4を金属微粒子間の融着が発生しない条件でレーザ光線などの第1のエネルギ線を走査照射して加熱処理した後に、レーザ光線などの第2のエネルギ線を走査照射して金属被膜14を形成することにより、フォトリソグラフィなどの高価な装置を使用することなく、金属配線を形成することができる。また、微細な配線幅を有する金属配線を、フォトマスクなどの型を用いることなく、制御装置からのレーザ光線の出力に基づいて、任意の配線パターンを形成することができる。さらに、配線パターンの形成時間を短くすることができ、金属配線基板16の生産性を向上させることができる。
As described above, in the second embodiment, the
また、金属微粒子分散液体2に光熱変換材料を混合したり、基板1と金属前駆体被膜4との間に光熱変換層を設けたりすることなく、基板に対して密着性の高い配線パターンを形成することができるので、従来の金属配線の製造方法に比べて、処理工程を簡略化することができる。さらに、実施の形態1の場合に比して、配線を形成する部分のみを加熱することができるので、配線が形成されない金属前駆体被膜4を容易に除去することができる。また、金属前駆体被膜4の加熱処理と、エネルギ線の走査照射処理とをほぼ同時に行うことができるので、実施の形態1に比して、金属配線基板の製造工程を簡略化することができる。
In addition, a wiring pattern having high adhesion to the substrate is formed without mixing a photothermal conversion material into the metal fine
(実施の形態3)
実施の形態1,2では、基板に形成した金属前駆体被膜の処理を熱またはレーザ光による加熱処理により行ったが、本実施の形態3では、金属前駆体被膜の処理を紫外線の照射によって行う場合について説明する。
(Embodiment 3)
In the first and second embodiments, the metal precursor film formed on the substrate is processed by heat or heat treatment using laser light. In the third embodiment, the metal precursor film is processed by ultraviolet irradiation. The case will be described.
本実施の形態3による金属配線基板の製造方法は、実施の形態1の図1のS12の加熱処理工程が、紫外線照射処理工程に変わる点が異なり、その他の工程は同じである。この紫外線照射処理工程は、基板表面に形成した金属前駆体被膜に紫外線照射処理を施す工程である。この紫外線照射で、金属前駆体被膜4内の金属微粒子を、融着する直前の状態にさせる。
The metal wiring board manufacturing method according to the third embodiment is the same as the other processes except that the heat treatment process of S12 in FIG. 1 of the first embodiment is changed to an ultraviolet irradiation process. This ultraviolet irradiation treatment step is a step of performing ultraviolet irradiation treatment on the metal precursor film formed on the substrate surface. By this ultraviolet irradiation, the metal fine particles in the
つぎに、本実施の形態3による金属配線基板の製造方法の詳細について説明する。まず、金属が銀である金属微粒子分散液体2を用いた。実施の形態1と同様に、洗浄したガラス基板1に、スピンコーティングによる金属微粒子分散液体2の塗布を行う。具体的には、実施の形態1の図2に示されるように、スピンコータにセットしたガラス基板1の表面に、ピペット3を用いて金属微粒子分散液体2をガラス基板1全面に滴下した後、ガラス基板1を所定の回転速度で所定時間、たとえば1000回転/分の回転速度で30秒間、保持することで、ガラス基板1の表面に金属微粒子分散液体2からなる被膜を形成した。金属微粒子分散液体2をガラス基板1に塗布後にスピンコーティングを行うと、余分な金属微粒子分散液体2は飛散すると共に、ガラス基板1の表面に残留した金属微粒子分散液体2の溶媒の一部は蒸発し、ガラス基板1の表面には赤褐色の膜からなる金属前駆体被膜4が形成される。
Next, details of the method of manufacturing the metal wiring board according to the third embodiment will be described. First, the metal fine
ついで、ガラス基板1の表面に形成した金属前駆体被膜4の紫外線照射処理を行う。図10は、本発明の実施の形態3による紫外線照射装置の概略構成を示す図である。この図5において、25は紫外線ランプである。この紫外線ランプ25から出る紫外線を、金属前駆体被膜4を形成したガラス基板1の全面に照射して、紫外線照射処理を行う。
Next, an ultraviolet irradiation treatment is performed on the
ついで、紫外線照射処理を施した金属前駆体被膜4の表面にエネルギ線の走査照射を行う。ここでは、エネルギ線の照射走査装置として、実施の形態1の図6で用いたレーザ光線の照射走査装置6を使用した。
Next, the surface of the
実施の形態1と同様に、金属前駆体被膜4にレーザ光線を走査照射することで金属前駆体被膜4は金属被膜14となり、金属のパターンが形成される。しかしながら、レーザ光線の未照射領域15は、金属前駆体被膜4であり、金属微粒子の集合体であるために、不安定な物質であり、金属配線基板16として用いるためには除去した方が望ましい。レーザ光線の未照射領域15の金属前駆体被膜4の除去は、金属微粒子分散液体2に使用されていた溶媒にガラス基板1を浸漬することで行うことができる。これは、ガラス基板1に残留する金属前駆体被膜4は、金属微粒子分散液体2に使用されていた溶媒に浸漬することで、膨潤し、容易に除去可能だからである。なお、除去しにくい場合は、超音波洗浄器などを用いてもよい。最後に、金属微粒子分散液体2に使用されていた溶媒と同一の溶媒で、リンスすることで、ガラス基板上に金属配線基板16が形成される。
As in the first embodiment, the
以上のようにして、金属微粒子分散液体2を基板1に塗布して金属配線基板16を形成するが、本実施の形態3の金属前駆体被膜4の形成後の紫外線照射処理の効果を調べるために以下のような試験試料を作製し、その配線パターン17の電気抵抗について調べた結果を示す。なお、試験試料の配線パターン17は実施の形態1の図8と同じ配線パターン17を使用し、実施の形態1と同様にして、配線パターン17の直線部18についてレーザ光線の照射走査速度を変えながら形成した。
As described above, the metal fine particle-dispersed
基板1にはポリイミド樹脂基板を用い、銀からなる金属微粒子分散液体2を用いた。金属微粒子分散液体2をポリイミド樹脂基板上にスピンコーティングで塗布して、金属前駆体被膜4をポリイミド樹脂基板に形成後、紫外線照射処理を行う。紫外線照射処理は、金属前駆体被膜4に波長405nm、出力50mW/cm2の紫外線の10分間の照射により行い、実施の形態3の試験体とした。このような加熱処理をした実施の形態3の試験体を複数枚形成した。
As the
また、実験の対照試料として、実施の形態3と同様に、ポリイミド樹脂基板に金属前駆体被膜4を形成した。その後、金属前駆体被膜4に紫外線照射処理を施さない基板を比較例3の試験体として複数枚形成した。
Further, as a control sample for the experiment, a
つぎに、実施の形態3の試験体の基板と比較例3の試験体の基板に、上述したレーザ光線の照射走査装置6を用いてレーザ光線照射の走査速度(基板ホルダのx方向の移動速度)を変えてレーザ光線の照射により金属前駆体被膜4の金属被膜14への変換処理を行った。最後に金属前駆体被膜4のレーザ光線の未照射領域15を金属微粒子分散液体2の溶媒であるトルエンに浸漬除去後、リンスして実施の形態3の試験体と比較例の3の試験体を作製した。そして、これらの実施の形態3と比較例3の試験体の各端子部19間の電気抵抗を計測した。(表3)は、実施の形態3と比較例による試験体についての電気抵抗の計測結果を示す表である。
Next, the scanning speed of the laser beam irradiation (moving speed of the substrate holder in the x direction) is applied to the substrate of the test body of Embodiment 3 and the substrate of the test body of Comparative Example 3 using the laser beam
(表3)に示されるように、実施の形態3の試験体では、レーザ光の照射走査速度を速くしていっても、直線部分の電気抵抗はほぼ8.7Ωで一定である。一方、比較例3の試験体では、レーザ光の照射走査速度を速くすると、直線部分の電気抵抗は増化の傾向を示しついには、電気抵抗は急速に増大する結果となった。 As shown in (Table 3), in the test body of the third embodiment, even when the laser beam irradiation scanning speed is increased, the electric resistance of the linear portion is almost 8.7Ω. On the other hand, in the test body of Comparative Example 3, when the laser beam irradiation scanning speed was increased, the electrical resistance of the linear portion showed a tendency to increase, and eventually the electrical resistance increased rapidly.
これは、試験体の走査速度を速くしても実施の形態3の試験体ではその電気抵抗は安定しおり、レーザ光線の照射による金属前駆体被膜4から金属被膜14への変換、つまり金属前駆体被膜4を形成する金属微粒子相互の融着が、試験体の走査速度に依らずに発生していることを示すものである。一方、比較例3の試験体では、レーザ光線の照射走査速度を速くすると、レーザ光線の照射による金属前駆体被膜4から金属被膜14への変換、すなわち金属前駆体被膜4を形成する金属微粒子相互の融着が不完全なものになり、それが、直線部18の電気抵抗の増大の傾向として現れるものと考えられる。
This is because even if the scanning speed of the specimen is increased, the electrical resistance is stable in the specimen of Embodiment 3, and conversion from the
実際に、試験体の表面を観察すると、実施の形態3の試験体では、走査速度に関わらず滑らかな金属被膜14が形成されているが、比較例3の試験体では、走査速度が速くなるにつれて、滑らかさが失われていることが確認された。このように、金属前駆体被膜4にレーザ光線を照射する前に紫外線照射処理を施す実施の形態3では、金属前駆体被膜4にレーザ光線を照射する前に何等の処理を施さない比較例3と比べて、レーザ光線の照射走査速度を速くしても滑らかな金属被膜14を形成できることが示される。これは、金属前駆体被膜4から、加熱により金属被膜14へと変換する際に、金属前駆体被膜4を予め紫外線照射処理することで、変換、すなわち金属前駆体被膜4を構成する金属微粒子間の熱に依る融着が起こりやすくなっているものと考えられる。
Actually, when the surface of the test specimen is observed, a
なお、本実施の形態3では、金属前駆体被膜4の紫外線照射処理は波長405nm、50mW/cm2を10分間照射する条件で行ったが、この条件は、金属前駆体被膜4の膜厚、金属前駆体被膜4を構成する金属微粒子の金属の種類、金属微粒子の直径、個々の金属微粒子の周囲を覆う分散剤等により変化するものであり、これらを考慮しながら最適な条件を決めればよい。
In the third embodiment, the ultraviolet irradiation treatment of the
なお、本実施の形態3では、基板1にポリイミド樹脂基板を用いたが、これに限られるものではなく、配線基板に一般的に用いられているセラミックス基板やガラスエポキシ基板などを用いてもよい。
In the third embodiment, a polyimide resin substrate is used as the
さらに、本実施の形態3では、配線の厚さを0.5μm程度と薄くしたが、さらに配線にメッキ被膜などを施すことで、配線部分の膜厚を厚くすることも可能である。 Furthermore, although the thickness of the wiring is reduced to about 0.5 μm in the third embodiment, the thickness of the wiring portion can be increased by further applying a plating film or the like to the wiring.
以上のように本実施の形態3では、基板上に金属微粒子分散液体2から金属前駆体被膜4を形成し、金属前駆体被膜4に紫外線を照射した後に、レーザ光線などのエネルギ線を走査照射して金属被膜14を形成することにより、フォトリソグラフィなどの高価な装置を使用することなく、金属配線を形成することができる。また、微細な配線幅を有する金属配線を、フォトマスクなどの型を用いることなく、制御装置からのレーザ光線の出力に基づいて、任意の配線パターンを形成することができる。さらに、配線パターンの形成時間を短くすることができ、金属配線基板16の生産性を向上させることができる。
As described above, in the third embodiment, the
また、金属微粒子分散液体2に光熱変換材料を混合したり、基板1と金属前駆体被膜4との間に光熱変換層を設けたりすることなく、基板に対して密着性の高い配線パターンを形成することができるので、従来の金属配線の製造方法に比べて、処理工程を簡略化することができる。さらに、実施の形態1,2の場合に比して、金属前駆体被膜4を形成した基板を高温環境化に置く必要がないので、耐熱性の低い基板に対しても、基板1に対して密着性の高い、均一な電気抵抗を有する配線を容易に作成することができるという効果も有する。
In addition, a wiring pattern having high adhesion to the substrate is formed without mixing a photothermal conversion material into the metal fine
なお、実施の形態1,3ではエネルギ線として、実施の形態2では第2のエネルギ線としてレーザ光線を用いたが、エネルギ線はレーザ光線に限られるものではなく、金属前駆体被膜4を加熱して金属被膜14に変換できるエネルギを、金属前駆体被膜4に加えることができるものであればよい。たとえば、エネルギ線として電子線、赤外線光源などを用いてもよい。ただし、細線からなる配線パターンが要求される場合には、エネルギ線の照射領域は狭い方が望ましいことも多く、その見地からは、光線を光学系13によって容易に絞ることができるレーザ光源は使い易いという点で優れている。また、レーザ光線は、半導体レーザやガスレーザなど選択の幅が広く、またレーザ光線の波長も種類が多いために選択し易い。なお、レーザ光線の波長の選択は、金属前駆体被膜4の吸収が大きい波長を選択すると、レーザ光源から出た光線を金属前駆体被膜4上で効率的に熱に変換でき、金属前駆体被膜4を金属被膜14へ変換するのに有効である。
In the first and third embodiments, a laser beam is used as the energy beam, and in the second embodiment, the laser beam is used as the second energy beam. However, the energy beam is not limited to the laser beam, and the
また、実施の形態1〜3では、金属微粒子の平均粒径が5nmの銀からなる金属微粒子分散液体2を用いたが、金属微粒子の平均粒径は、平均粒径が5nmに限るものではなく、5nmより大きくても、また逆に5nmより小さくても構わない。
In the first to third embodiments, the metal fine
ただし、金属微粒子の平均粒径が、たとえば20nm以上と大きくなると、金属微粒子の分散状態が悪くなり、金属微粒子分の金属微粒子分散液体2下部への沈降などが発生する。これによって、金属前駆体被膜4から金属被膜14への変換に要するエネルギ、すなわち金属微粒子間の熱による融着の温度が高くなり、金属被膜化のために、高い温度が必要になってくるなどの問題が発生する。また逆に、金属微粒子の平均粒径が小さくなると、金属微粒子の活性度が上昇し、金属微粒子分散液体2の保管中に金属微粒子同士の融着凝集が進行するなどして、金属微粒子分散液体2の均一性が劣化する。その結果、金属前駆体被膜4が不均一となり、ひいては金属被膜14にも不均一性が生じるなどして、金属配線基板16の配線の不均一性にも影響が出てくるなどの問題発生の原因となる。以上により、金属微粒子の平均粒径は、選択した金属の反応性や金属微粒子同士が融着を始める温度などを基にして決めればよい。
However, when the average particle size of the metal fine particles is increased to, for example, 20 nm or more, the dispersion state of the metal fine particles is deteriorated, and sedimentation of the metal fine particles to the lower portion of the metal fine
以上のように、本発明にかかる金属配線基板の製造方法は、金属微粒子を有機溶媒に分散させて基板上に塗布し、所望の形状にパターニングする場合に有用である。 As described above, the method for manufacturing a metal wiring board according to the present invention is useful when metal fine particles are dispersed in an organic solvent, applied onto the board, and patterned into a desired shape.
1 基板(ガラス基板)
2 金属微粒子分散液体
3 ピペット
4 金属前駆体被膜
5 ホットプレート
6 照射走査装置
7 基板ホルダ部
8 レーザ光源
9 レーザ光出射部
10 制御部
11 基板ホルダ
12 駆動系
13,24 光学系
14 金属被膜
15 未照射領域
16 金属配線基板
17 配線パターン
18 直線部
19 端子部
20 第1のレーザ光出射部
21 第2のレーザ光出射部
22 第1のレーザ光源
23 第2のレーザ光源
25 紫外線ランプ
1 Substrate (glass substrate)
2 Metal fine particle dispersion liquid 3
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