JP2009278045A - Workpiece and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、加工体およびその製造方法に関する。詳しくは、ナノ粒子を含むインクを用いて微細パターンが形成される加工体およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a processed body and a manufacturing method thereof. Specifically, the present invention relates to a processed body in which a fine pattern is formed using an ink containing nanoparticles, and a method for manufacturing the processed body.
近年、デバイスなどに金属ナノ粒子や金属化合物ナノ粒子を利用する技術が注目されている。ナノ粒子とは、一般的に粒径が１００ｎｍ以下の粒子をいい、このナノ粒子は、ガス中蒸発法、アトマイズ法、化学還元法などの方法を用いて製造される。 In recent years, a technology that uses metal nanoparticles or metal compound nanoparticles for devices has attracted attention. A nanoparticle generally refers to a particle having a particle size of 100 nm or less, and the nanoparticle is produced using a gas evaporation method, an atomization method, a chemical reduction method, or the like.
金属をナノサイズの粒子まで小さくなると、金属の融点はバルク状態と比較して急激に低下することが知られている。ナノ粒子はそのままの状態では室温に近い温度環境でも互いに融着、凝集しやすいという性質を有する。しかし、ナノ粒子を工業的に使用するためには、保存の際や、塗工、印刷、描画などの加工時には、ナノ粒子が分散した状態で存在することが望ましい。そこで、ナノ粒子の表面を分散剤によって保護してナノ粒子同士の融着や凝集を抑制する技術が採用されている。 It is known that when the metal is reduced to nano-sized particles, the melting point of the metal is drastically lowered as compared to the bulk state. In the state as they are, the nanoparticles have the property of being easily fused and aggregated even in a temperature environment close to room temperature. However, in order to use the nanoparticles industrially, it is desirable that the nanoparticles exist in a dispersed state during storage or during processing such as coating, printing, or drawing. Therefore, a technique is adopted in which the surface of the nanoparticles is protected with a dispersant to suppress fusion and aggregation between the nanoparticles.
このように融着や凝集を抑制したナノ粒子を利用する技術の１つとして、金属配線パターンを作製する技術がある（例えば特許文献１参照）。以下、この金属配線パターンの作製方法について説明する。まず、分散剤によって表面が保護された金属ナノ粒子と、溶媒や樹脂などの添加剤とを配合してインクを調製する。次に、このインクを基板上に印刷などの方法で塗工してパターンを形成した後、インクを加熱して金属ナノ粒子表面を保護している分散剤を脱離させ、粒子同士を融着させる。以上により、基板上に金属配線パターンが形成される。しかし、この金属配線パターンの作製方法は、金属ナノ粒子の焼成温度よりも耐熱温度が低い基材、例えばフィルムに使用することは困難であるという問題がある。 As one of the techniques using the nanoparticles in which fusion and aggregation are suppressed as described above, there is a technique for producing a metal wiring pattern (see, for example, Patent Document 1). Hereinafter, a method for producing this metal wiring pattern will be described. First, an ink is prepared by blending metal nanoparticles whose surface is protected by a dispersant and additives such as a solvent and a resin. Next, this ink is applied onto a substrate by printing or the like to form a pattern, and then the ink is heated to remove the dispersant protecting the surface of the metal nanoparticles, thereby fusing the particles together. Let Thus, a metal wiring pattern is formed on the substrate. However, this method for producing a metal wiring pattern has a problem that it is difficult to use it on a substrate having a heat resistant temperature lower than the firing temperature of metal nanoparticles, such as a film.
特許文献１には、平均粒径１〜１００ｎｍのナノ粒子を用いて配線パターンを形成するときの焼成温度を２５０℃以下にする試みが記載されているが、当該文献の実施例によると１５０℃もしくは２１０℃の熱処理が必要であり、その処理温度は低温とは言い難い。したがって、耐熱性に乏しいプラスチックフィルムのような基材に対してもダメージを与えることがないような温度範囲において、ナノ粒子を用いて配線パターンを作製可能な配線パターンの作製法が求められている。
したがって、この発明の目的は、プラスチックフィルムのような耐熱性の低い基材に対しても、基材の劣化を招くことなく、配線などの所望のパターンを作製できる加工体およびその製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a processed body capable of producing a desired pattern such as a wiring and the like and a method for manufacturing the same without causing deterioration of the base material even on a low heat resistant base material such as a plastic film. There is to do.
本発明者らは、上述の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、分散剤により覆われたナノ粒子を含む塗料に対してプラズマ処理を施すことにより、低い温度領域においてナノ粒子を覆っている分散剤をナノ粒子表面より脱離させ、粒子間の焼結を促進できることを見出すに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-described problems, the present inventors have covered the nanoparticles in a low temperature region by performing a plasma treatment on the coating material containing the nanoparticles covered with the dispersant. The present inventors have found that the dispersing agent can be desorbed from the surface of the nanoparticles to promote the sintering between the particles.
上述の課題を解決するために、第１の発明は、
ナノ粒子を含む塗料を基材上に塗布する工程と、
塗料に対してプラズマ処理を施す工程と
を備え、
ナノ粒子が、該ナノ粒子に分散性を付与する分散剤により覆われている加工体の製造方法である。
In order to solve the above-mentioned problem, the first invention
Applying a paint containing nanoparticles on a substrate;
And a step of applying plasma treatment to the paint,
This is a method for producing a processed body in which nanoparticles are covered with a dispersant that imparts dispersibility to the nanoparticles.
第２の発明は、
ナノ粒子を含む塗料を基材上に塗布し、塗料に対してプラズマ処理を施すことにより得られ、
ナノ粒子が、該ナノ粒子に分散性を付与する分散剤により覆われている加工体である。
The second invention is
It is obtained by applying a paint containing nanoparticles on a substrate and applying a plasma treatment to the paint.
The nanoparticle is a processed body covered with a dispersant that imparts dispersibility to the nanoparticle.
第１および第２の発明において、ナノ粒子が、金属および金属化合物の少なくとも１種を含むことが好ましい。プラズマ処理の工程では、プラズマを発生させるためのガスとして、不活性ガスと還元性ガスの混合ガスを導入することが好ましい。還元性ガスが、水素ガスを含んでいることが好ましい。 In the first and second inventions, the nanoparticles preferably include at least one of a metal and a metal compound. In the plasma treatment step, it is preferable to introduce a mixed gas of an inert gas and a reducing gas as a gas for generating plasma. It is preferable that the reducing gas contains hydrogen gas.
第１および第２の発明において、分散剤が、チオール基を有し、分散剤のチオール基が、ナノ粒子表面と反応することにより、ナノ粒子が分散剤により覆われることが好ましい。特に、分散剤が、アルキルチオール（ＣnＨ2n+1ＳＨ）を含み、アルキルチオールのチオール基が、ナノ粒子表面と反応することにより、ナノ粒子が分散剤により覆われることが好ましい。塗料の塗布の工程では、塗料を配線パターン状に印刷することが好ましい。 In the first and second inventions, it is preferable that the dispersant has a thiol group, and the thiol group of the dispersant reacts with the nanoparticle surface so that the nanoparticles are covered with the dispersant. In particular, it is preferable that the dispersant contains an alkyl thiol (C n H 2n + 1 SH), and the thiol group of the alkyl thiol reacts with the nanoparticle surface so that the nanoparticles are covered with the dispersant. In the step of applying the paint, it is preferable to print the paint in a wiring pattern.
この発明では、ナノ粒子を含む塗料を基材上に塗布し、基板上に塗布された塗料に対してプラズマ処理を施すことで、分散剤をナノ粒子表面より脱離させ、粒子間の焼結を促進できる。したがって、所望のパターンを基材上に作製することができる。
この発明において焼結とは、プラズマ処理のみ、またはプラズマ処理と加熱処理との併用により、粒子を接着するプロセスを言う。
In this invention, a coating material containing nanoparticles is applied on a base material, and a plasma treatment is performed on the coating material applied on the substrate, so that the dispersant is desorbed from the surface of the nanoparticles, and sintering between the particles is performed. Can be promoted. Therefore, a desired pattern can be produced on the substrate.
In the present invention, the term “sintering” refers to a process of adhering particles by only plasma treatment or by a combination of plasma treatment and heat treatment.
以上説明したように、この発明によれば、プラスチックフィルムのような耐熱性の低い基材に対しても、基材の劣化を招くことなく、ナノ粒子を含む塗料を用いて配線などの所望のパターンを基板上に作製できる。 As described above, according to the present invention, a substrate having a low heat resistance such as a plastic film can be used to form a desired wiring or the like using a paint containing nanoparticles without causing deterioration of the substrate. A pattern can be produced on a substrate.
この発明は、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ、電界放射型ディスプレイ（Field Emission Display：ＦＥＤ）、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ（Surface-conduction Electron-emitter Display：ＳＥＤ）、電子ペーパなどのディスプレイ、ＤＭＤ（Digital Micro-Mirror Device：ＤＭＤ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの半導体装置、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの撮像素子、タッチパネルなどの入力装置の微細配線回路およびその製造方法に適用して好適なものである。 The present invention includes a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an organic EL (Electro Luminescence) display, an inorganic EL display, an LED (Light Emitting Diode) display, and a field emission display (Field). Emission Display (FED), surface-conduction electron-emitter display (SED), electronic paper display, DMD (Digital Micro-Mirror Device: DMD), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory) and other semiconductor devices, CCD (Charge Coupled Device), imaging devices such as CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), touch panel and other input device fine wiring circuits, and a method for manufacturing the same. is there.
（１）第１の実施形態
以下、図１Ａ〜図１Ｄを参照して、この発明の第１の実施形態により回路基板の製造方法の一例について説明する。
(1) First Embodiment Hereinafter, an example of a method for manufacturing a circuit board according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1D.
まず、図１Ａに示すように、基材１を準備する。基材１の形状としては、例えば、フィルム状、シート状、板状、ブロック状を挙げることができるが、特にこれらの形状に限定されるものではない。
First, as shown in FIG. 1A, a
基材１の材料としては、例えば、ガラスなどの無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリオレフィン、アクリルなどの高分子材料を用いることができるが、特にこれらの材料に限定されるものではない。また、基材には、必要に応じて光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、酸化防止剤などの各種添加剤を添加するようにしてもよい。
As the material of the
次に、必要に応じて、基材表面にプライマー層を形成するようにしてもよい。プライマー層としては、例えば、樹脂などを主成分とする有機層、金属または金属化合物を主成分とする無機層を用いることができる。また、有機層と無機層とを複数積層させるようにしてもよい。 Next, you may make it form a primer layer on the base-material surface as needed. As the primer layer, for example, an organic layer mainly containing a resin or the like, or an inorganic layer mainly containing a metal or a metal compound can be used. A plurality of organic layers and inorganic layers may be stacked.
また、薄膜の密着性を向上させるために、基材表面に対して表面処理を施すことが好ましい。表面処理としては、例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、ＵＶオゾン処理などを用いることができる。 Moreover, in order to improve the adhesiveness of a thin film, it is preferable to surface-treat with respect to the base-material surface. As the surface treatment, for example, corona discharge treatment, plasma treatment, UV ozone treatment, or the like can be used.
次に、分散剤により覆われたナノ粒子と、溶剤と、必要に応じて樹脂および添加剤とを調製し、塗料であるインクを合成する。ナノ粒子としては、例えば、金属、および金属化合物の少なくとも１種を含むものを用いることができる。金属材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｎ、Ｓｉなどの単体、またはこれらを２種以上含む合金を主成分とするものが挙げられるが、特にこれらの材料に限定されるものではない。金属化合物材料としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属硫化物、金属ハロゲン化物、金属炭化物などを主成分とするものが挙がられるが、特にこれらの材料に限定されるものではない。ナノ粒子の合成方法としては、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの気相法、噴霧法などの液相法などを用いることができる。 Next, the nanoparticles covered with the dispersant, the solvent, and if necessary, the resin and the additive are prepared to synthesize the ink as the paint. As a nanoparticle, the thing containing at least 1 sort (s) of a metal and a metal compound can be used, for example. Examples of the metal material include Au, Ag, Cu, Pt, In, Al, Si, Ni, Rh, Os, Ru, Ir, Fe, Sn, Zn, Co, Ni, Cr, Ti, Ta, W, and In. , Si or the like, or an alloy containing two or more of these as a main component can be mentioned, but it is not particularly limited to these materials. Examples of the metal compound material include those containing metal oxide, metal nitride, metal sulfide, metal halide, metal carbide and the like as main components, but are not particularly limited to these materials. As a nanoparticle synthesis method, for example, a vapor phase method such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a liquid phase method such as a spray method, or the like can be used.
ナノ粒子の直径は、一般的にナノサイズと言われる粒径である１００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．５ｎｍ〜１００ｎｍ、さらにより好ましくは０．５ｎｍから５０ｎｍ、最も好ましくは０．５ｎｍ〜２０ｎｍ程度である。 The diameter of the nanoparticles is preferably 100 nm or less, which is a particle size generally referred to as nano-size, more preferably 0.5 nm to 100 nm, still more preferably 0.5 nm to 50 nm, and most preferably 0. It is about 5 nm to 20 nm.
分散剤は、ナノ粒子に分散性を付与するものである。分散剤が、例えば、配位子としてナノ粒子に作用し、ナノ粒子表面を覆うことで、安定した状態でナノ粒子表面に分散剤が存在できる。このため、非常に小さいサイズのナノ粒子でも凝集することなくインク中に分散させることができる。 The dispersant imparts dispersibility to the nanoparticles. For example, the dispersant acts on the nanoparticle as a ligand and covers the nanoparticle surface, so that the dispersant can be present on the nanoparticle surface in a stable state. For this reason, even very small size nanoparticles can be dispersed in the ink without agglomeration.
分散剤としては、例えば、−ＣＯＯＨ、−ＳＨ、−ＳＯＨ、−ＳＯ2Ｈ、―ＳＯ3Ｈ、―ＮＨ2、―ＮＯＨ、−ＮＯ2Ｈ、―ＯＨ、−ＳｉＯＨ、−Ｓｉ（ＯＨ）2、―Ｓｉ（ＯＨ）3、―ＰＯ2Ｈ2、―ＰＯ3Ｈ2、―ＰＯ4Ｈ、−ＣＯＯ−、−ＣＯＮ―、―ＣＯＮＨ−、−ＣＯＮＨ2、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ2−、−ＮＨ−、−ＮＯ−、−Ｏ−、−ＳｉＯ−、−ＰＨ−、−ＰＨ2−、−ＰＯ−、−ＰＯＨ−、−ＰＯＨ2−、−ＰＯ2−、−ＰＯ2Ｈ−、−ＰＯ3−、−ＰＯ3Ｈ−、−ＰＯ4−、−Ｎ（−）−、−Ｓｉ（Ｏ−）2および−Ｓｉ（Ｏ−）3からなる群から選択される１以上を含むアルカン、アルケン、アルキン、芳香族炭化水素、アルキル置換された芳香族炭化水素、複素環およびアルキル置換された複素環からなる群から選択される１以上を用いることができるができ、好ましくはチオール類、スルフィド、アミン化合物、カルボキシル類を用いことができるが、特にこれらの材料に限定されるものではない。 As the dispersant, for example, —COOH, —SH, —SOH, —SO 2 H, —SO 3 H, —NH 2 , —NOH, —NO 2 H, —OH, —SiOH, —Si (OH) 2 are used. , —Si (OH) 3 , —PO 2 H 2 , —PO 3 H 2 , —PO 4 H, —COO—, —CON—, —CONH—, —CONH 2 , —S—, —SO—, — SO 2 -, - NH -, - NO -, - O -, - SiO -, - PH -, - PH 2 -, - PO -, - POH -, - POH 2 -, - PO 2 -, - PO 2 H -, - PO 3 -, - PO 3 H -, - PO 4 -, - N (-) -, - Si (O-) 2 and -Si (O-) 1 or more selected from the group consisting of 3 From the group consisting of alkanes, alkenes, alkynes, aromatic hydrocarbons, alkyl-substituted aromatic hydrocarbons, heterocycles and alkyl-substituted heterocycles containing One or more selected can be used, and thiols, sulfides, amine compounds, and carboxyls can be preferably used, but are not particularly limited to these materials.
例えば、チオールとしては、ＣnＨn+2−ＳＨの鎖状構造を持つアルキルチオールが代表的であり、ｎが大きく鎖が長いほど安定してナノ粒子を保護することができ分散性も良いとされる。具体的には、アルキルチオールのｎの値は、好ましくは３〜１２、より好ましくは３〜９、さらにより好ましくは３〜６である。 For example, as a thiol, an alkylthiol having a chain structure of C n H n + 2 —SH is representative, and as n is larger and a chain is longer, the nanoparticles can be protected more stably and the dispersibility is also good. It is said. Specifically, the value of n of the alkyl thiol is preferably 3 to 12, more preferably 3 to 9, and even more preferably 3 to 6.
ナノ粒子が金属を主成分とする場合には、分散剤としてアルキルチオールを用いることが好ましい。チオール基がナノ粒子表面の金属元素と直接結合し、分散剤によりナノ粒子を容易に覆うことができるからである。また、ナノ粒子が金属酸化物を主成分とする場合には、分散剤としてシランカップリング剤を有するものを用いることが好ましい。Ｓｉを介して炭化水素鎖などをナノ粒子表面に結合できるからである。 When the nanoparticles are mainly composed of metal, it is preferable to use alkylthiol as a dispersant. This is because the thiol group is directly bonded to the metal element on the surface of the nanoparticle, and the nanoparticle can be easily covered with the dispersant. Moreover, when a nanoparticle has a metal oxide as a main component, it is preferable to use what has a silane coupling agent as a dispersing agent. This is because a hydrocarbon chain or the like can be bonded to the nanoparticle surface via Si.
溶剤としては、例えば、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、アルコール類、エーテル類、ケトン類、エステル類などを用いることができるが、特にこれらの材料に限定されるものではない。 As the solvent, for example, aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, alcohols, ethers, ketones, esters and the like can be used. However, the solvent is not particularly limited to these materials.
樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができるが、特にこれらの材料に限定されるものではない。 As the resin, for example, an acrylic resin, a polyester resin, an epoxy resin, or the like can be used. However, the resin is not particularly limited to these materials.
添加剤としては、例えば、シランカップリング剤、レベリング剤などの表面調整剤を使用することもできるが特にこれらの材料に限定されるものではない。 As the additive, for example, a surface conditioner such as a silane coupling agent or a leveling agent can be used, but it is not particularly limited to these materials.
次に、図１Ｂに示すように、塗料であるインク２を、所望とする配線パターン状に塗布する。塗布の方法としては、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、凹版印刷法、凸版印刷法、平板印刷法、オフセット印刷法、反転オフセット印刷法などを用いることができるが、特にこれらの方法に限定されるものではない。 Next, as shown in FIG. 1B, ink 2 as a paint is applied in a desired wiring pattern. As a coating method, for example, a screen printing method, an ink jet printing method, an intaglio printing method, a relief printing method, a flat plate printing method, an offset printing method, a reverse offset printing method, and the like can be used. Is not to be done.
次に、図１Ｃに示すように、基材１上に塗布したインク２に対してプラズマ処理を施す。これにより、図１Ｄに示すように、基材１上に配線パターン４が形成される。プラズマ処理の方式としては、一般的に半導体製造でレジスト層、金属層、および金属化合物層などの除去に利用されているものを使用することができ、例えば、プラズマエッチング（ＰＥ：plasma Etching）方式、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）方式を用いることができる。プラズマエッチングは、イオンを基材１と逆方向に引くためプラズマ中で化学反応によってエッチングを行うので、基材１への物理的ダメージが少なく金属はほとんど除去されないため有機物のみを除去することができる。反応性イオンエッチングは、基材１をマイナスに帯電させイオンを引き付けて化学的・物理的にエッチングを行うので、基材１への物理的ダメージも大きく金属と有機物の両方がエッチングされる。
Next, as shown in FIG. 1C, a plasma treatment is performed on the ink 2 applied on the
本発明では、ナノ粒子を保護している分散剤などの有機物のみを除去して、金属ナノ粒子や金属化合物ナノ粒子などのみを基材１上に残し、配線パターンなどの微細加工パターンを形成するのが目的であるため、プラズマエッチング方式を用いることが好ましい。
In the present invention, only organic substances such as a dispersant that protects the nanoparticles are removed, and only the metal nanoparticles and metal compound nanoparticles are left on the
プラズマ処理装置としては、例えば、大気中にてプラズマを発生させて基材表面を処理する大気圧プラズマ処理装置、減圧環境下にてプラズマを発生させて基材表面を処理する減圧プラズマ処理装置を用いることができ、大気圧プラズマ処理装置を用いることが好ましい。大型の真空チャンバが必要なくなるため、ロール・ツー・ロールなどの連続処理工程により微細配線パターンを有するデバイスを作製することが可能となり、デバイスの生産性を向上することができるからである。 Examples of the plasma processing apparatus include an atmospheric pressure plasma processing apparatus that generates a plasma in the atmosphere to process the substrate surface, and a reduced pressure plasma processing apparatus that generates plasma in a reduced pressure environment to process the substrate surface. It is preferable to use an atmospheric pressure plasma processing apparatus. This is because since a large vacuum chamber is not necessary, a device having a fine wiring pattern can be manufactured by a continuous processing process such as roll-to-roll, and the productivity of the device can be improved.
このプラズマ処理では、基材１にはほとんど温度が掛からないため、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ガラス転移温度：８０℃）のようなガラス転移温度が低い材料なども、基材１の材料として用いることができる。
In this plasma treatment, since the
基材表面に塗布したインク２に対してプラズマ処理を施すときに、基材１を加熱した状態でプラズマ処理を施すようにしてもよい。基材１の加熱の温度は、基材１の耐熱温度を越えない程度の温度とすることが好ましい。
When the plasma treatment is performed on the ink 2 applied to the substrate surface, the plasma treatment may be performed while the
基材表面に塗布したインク２に対してプラズマ処理を施した後に、基材１の耐熱温度を越えない程度の温度で基材１を加熱するようにしてもよい。また、基材加熱の雰囲気は、大気に限定されるものではなく、不活性ガスなどのガスで置換した雰囲気でもよい。
After the plasma treatment is performed on the ink 2 applied to the substrate surface, the
プラズマを発生させるために導入するガスとしては、特に限定されるものではなく、複数種のガスを混合して使用することも可能である。例えば、不活性ガスと酸化性ガスとの混合ガス、不活性ガスと還元性ガスとの混合ガス、より具体的には、アルゴンと酸素との混合ガス、アルゴンと水素との混合ガスを用いることができる。Ａｕのようにガスと反応しにくい材料をナノ粒子の材料として用いる場合には、不活性ガスと酸化性ガスとの混合ガス、例えばアルゴンと酸素との混合ガスを用いて粒子を焼結させることで、高温（２００℃以上）で熱処理した場合と同等の電気特性を得ることができる。しかし、Ａｇなどのようにガスと反応する可能性のある材料をナノ粒子の材料として用いる場合には、酸素ガスを用いると、酸化されやすく十分な効果が得られないことが懸念される。したがって、Ａｇなどのようにガスと反応する可能性のある材料をナノ粒子の材料として用いる場合には、不活性ガスと還元性ガスとの混合ガス、例えばアルゴンと水素との混合ガスを用いて粒子を焼結させることで、高温（２００℃以上）で熱処理した場合と同等の電気特性を得ることができる。 The gas introduced to generate plasma is not particularly limited, and a plurality of types of gases can be mixed and used. For example, a mixed gas of an inert gas and an oxidizing gas, a mixed gas of an inert gas and a reducing gas, more specifically, a mixed gas of argon and oxygen, or a mixed gas of argon and hydrogen is used. Can do. When a material that does not easily react with gas such as Au is used as the nanoparticle material, the particles are sintered using a mixed gas of an inert gas and an oxidizing gas, for example, a mixed gas of argon and oxygen. Thus, electrical characteristics equivalent to those obtained when heat treatment is performed at a high temperature (200 ° C. or higher) can be obtained. However, when using a material that can react with a gas such as Ag as a nanoparticle material, there is a concern that if oxygen gas is used, it is easily oxidized and a sufficient effect cannot be obtained. Therefore, when a material that can react with a gas such as Ag is used as the nanoparticle material, a mixed gas of an inert gas and a reducing gas, for example, a mixed gas of argon and hydrogen is used. By sintering the particles, it is possible to obtain the same electrical characteristics as when heat-treated at a high temperature (200 ° C. or higher).
還元性ガスとしては、水素、アンモニア、フッ素、フルオロメタン、ジフルオロメタン、トリフルオロメタン、４フッ化炭素、フルオロカーボン、クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボンなどのフロン類が挙げられるが、特にこれらのガスに限定はしない。
以上により、目的とする回路基板が得られる。
Examples of reducing gas include CFCs such as hydrogen, ammonia, fluorine, fluoromethane, difluoromethane, trifluoromethane, tetrafluorocarbon, fluorocarbon, chlorofluorocarbon, hydrochlorofluorocarbon, and hydrofluorocarbon. There is no limit.
As described above, a target circuit board is obtained.
この発明の第１の実施形態によれば、ナノ粒子が分散されたインク２を基材１上に塗布し、このインク２に対してプラズマ処理３を施す。したがって、プラスチックフィルムのような耐熱性の低い基材１に対しても熱ダメージを与えることなく、ナノ粒子表面を保護している分散剤を除去し、さらにナノ粒子同士を融着させて焼結を促進し、所望の電気特性を有する配線パターンを基材１上に形成することができる。
According to the first embodiment of the present invention, the ink 2 in which the nanoparticles are dispersed is applied on the
一般的にナノ粒子を含むインク２を基板上に塗布して、そのナノ粒子を覆う分散剤を除去するためには分散剤の種類にも依存するが最低でも１５０℃以上での熱処理が必要とされる（特許文献１参照）。これに対して、上述したように、この第１の実施形態によれば、インクに対して熱処理を施す必要がない。したがって、プラスチックフィルムのように耐熱性の低い基材１を用いて回路基板を作製できるので、ナノ粒子を含むインクを用いてフレキシブルなデバイスなどを作製することが可能となる。
Generally, in order to apply the ink 2 containing nanoparticles onto a substrate and remove the dispersant covering the nanoparticles, heat treatment at 150 ° C. or higher is required at least at a temperature of 150 ° C. or more depending on the type of the dispersant. (See Patent Document 1). On the other hand, as described above, according to the first embodiment, it is not necessary to heat-treat the ink. Therefore, since a circuit board can be produced using the
従来、微細配線加工の主流となっているフォトリソグラフィ方式は、エッチング加工時に薬液を必要とするのに対して、この第１の実施形態による回路基板の製造方法は、薬液を必要とせず、さらに従来のフォトリソグラフィ方式に比して工程を削減することもできる。また、この第１の実施形態による回路基板の製造方法は、従来のフォトリソグラフィ方式のものに比して、環境・エネルギーの点でも優れている。 Conventionally, the photolithography method, which has been the mainstream of fine wiring processing, requires a chemical solution during etching, whereas the circuit board manufacturing method according to the first embodiment does not require a chemical solution. The number of steps can be reduced as compared with a conventional photolithography method. In addition, the circuit board manufacturing method according to the first embodiment is superior in terms of environment and energy as compared with the conventional photolithography method.
（２）第２の実施形態
以下、図２を参照して、この発明の第２の実施形態による回路基板の製造方法の一例について説明する。なお、以下の工程において、上述の第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(2) Second Embodiment Hereinafter, an example of a circuit board manufacturing method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following steps, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
まず、図２Ａに示すように、基材１を準備する。次に、図２Ｂに示すように、この基材１上に塗料であるインク２を塗布する。塗布の方法としては、例えば、スピンコーター、スプレーコーター、ディップコーター、バーコーター、ダイコーター、コンマコーター、ＣＡＰコーターなどを用いることができるが、特にこれらの方法に限定されるものではない。
First, as shown in FIG. 2A, a
次に、図２Ｃに示すように、基材１上に塗布された塗料に対して、プラズマ処理３を施す。これにより、図２Ｄに示すように、例えば金属または金属化合物を主成分とする薄膜５が基材１上に作製される。次に、図２Ｅに示すように、例えばフォトリソグラフィ技術やスクリーン印刷により所望とする配線パターン状にレジストを積層した後にエッチングなどの方法で不要な膜を除去して、その後にレジストを剥離しパターンを形成する方法、もしくはスポット状のレーザーを照射してパターンに沿って走査することで不要な膜を除去してパターンを形成する方法などを用いて、所望の配線パターン４を基材１上に作製する。
以上により、目的とする回路基板が得られる。
Next, as shown in FIG. 2C, plasma treatment 3 is performed on the paint applied on the
As described above, a target circuit board is obtained.
この発明の第２の実施形態によれば、プラスチックフィルムのような耐熱性の低い基材１に対しても熱ダメージを与えることなく、所望の電気特性を有する配線パターンを基材１上に形成することができる。
According to the second embodiment of the present invention, a wiring pattern having desired electrical characteristics is formed on the
以下、実施例によりこの発明を具体的に説明するが、この発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
この実施例において、膜厚、体積抵抗率、密着性、および基材の外観の評価は以下のように実施した。
（膜厚）
膜厚は、プラズマ処理後または加熱処理後に触針式精密表面段差計を用いて測定した。
（体積抵抗率）
体積抵抗率は、抵抗率計（ダイアインスツルメンツ製 ロレスタＧＰ）を用いて測定した。
（密着性）
基材（基板、フィルム）と薄膜との密着性は１０×１０クロスハッチ試験にて評価した。
（基材の外観）
プラズマ処理後または加熱処理後の基材（基板、フィルム）の外観を目視により評価した。
In this example, film thickness, volume resistivity, adhesion, and evaluation of the appearance of the substrate were performed as follows.
(Film thickness)
The film thickness was measured using a stylus type precision surface step meter after plasma treatment or heat treatment.
(Volume resistivity)
The volume resistivity was measured using a resistivity meter (Dia Instruments Loresta GP).
(Adhesion)
Adhesion between the substrate (substrate, film) and the thin film was evaluated by a 10 × 10 cross hatch test.
(Appearance of substrate)
The appearance of the base material (substrate, film) after the plasma treatment or after the heat treatment was visually evaluated.
（実施例１）
まず、アルキルチオールによって周囲を保護された銀ナノ粒子を１００重量部、トルエン１５０重量部を配合し混合して印刷用インクを得た。次に、そのインクをスピンコート法にて０．７ｍｍ厚のガラス基板上に塗布し、溶剤を乾燥した。その後、ＳＡＭＣＯ社製プラズマ装置（ＰＣ−３００）にてアルゴンと水素の混合比（体積比）が９６／４となるように混合ガスを導入して２５０Ｗのパワーで５分間、基板へのプラズマ処理を実施して基板上に金属薄膜を形成し、サンプルを得た。
Example 1
First, 100 parts by weight of silver nanoparticles whose periphery was protected by alkylthiol and 150 parts by weight of toluene were blended and mixed to obtain a printing ink. Next, the ink was applied onto a 0.7 mm thick glass substrate by spin coating, and the solvent was dried. Thereafter, a mixed gas was introduced in a plasma apparatus (PC-300) manufactured by SAMCO so that the mixing ratio (volume ratio) of argon and hydrogen was 96/4, and plasma treatment was performed on the substrate at a power of 250 W for 5 minutes. And a metal thin film was formed on the substrate to obtain a sample.
プラズマ処理後の基板を観察したところ、熱による変形や白化などの異常は見られず、クロスハッチ剥離試験も１００/１００で良好であった。また、金属薄膜の膜厚は１００ｎｍ、体積抵抗率は４．８μΩ・ｃｍであった。 When the substrate after the plasma treatment was observed, abnormalities such as heat deformation and whitening were not observed, and the cross-hatch peel test was also good at 100/100. The metal thin film had a thickness of 100 nm and a volume resistivity of 4.8 μΩ · cm.
（実施例２）
まず、実施例１と同様にしてインクを作製し、１２５μｍ厚のポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、溶剤を乾燥した。その後、実施例１と同様にプラズマ処理を実施してフィルム上に金属薄膜を形成し、サンプルを得た。
(Example 2)
First, an ink was prepared in the same manner as in Example 1, applied onto a polyethylene terephthalate film having a thickness of 125 μm, and the solvent was dried. Thereafter, plasma treatment was performed in the same manner as in Example 1 to form a metal thin film on the film, and a sample was obtained.
プラズマ処理後のフィルムを観察したところ、熱による変形や白化などの異常は見られず、クロスハッチ剥離試験も１００/１００で良好であった。また、金属薄膜の膜厚は１００ｎｍ、体積抵抗率は５．２μΩ・ｃｍであった。 When the film after the plasma treatment was observed, abnormalities such as heat deformation and whitening were not observed, and the cross-hatch peel test was also good at 100/100. The metal thin film had a thickness of 100 nm and a volume resistivity of 5.2 μΩ · cm.
（実施例３）
まず、アルキルチオールによって周囲を保護された金ナノ粒子を１００重量部、トルエン１５０重量部を配合し混合して印刷用インクを得た。次に、そのインクをスピンコート法にて０．７ｍｍ厚のガラス基板上に塗布し、溶剤を乾燥した。その後、ＳＡＭＣＯ社製プラズマ装置（ＰＣ−３００）にてアルゴンと酸素の混合比（体積比）が９９/１となるように混合ガスを導入して２５０Ｗのパワーで５分間、基板へのプラズマ処理を実施して基板上に金属薄膜を形成し、サンプルを得た。
(Example 3)
First, 100 parts by weight of gold nanoparticles whose periphery was protected by alkylthiol and 150 parts by weight of toluene were blended and mixed to obtain a printing ink. Next, the ink was applied onto a 0.7 mm thick glass substrate by spin coating, and the solvent was dried. Thereafter, a mixed gas was introduced in a plasma apparatus (PC-300) manufactured by SAMCO so that the mixing ratio (volume ratio) of argon and oxygen was 99/1, and plasma treatment was performed on the substrate at a power of 250 W for 5 minutes. And a metal thin film was formed on the substrate to obtain a sample.
プラズマ処理後の基板を観察したところ、熱による変形や白化などの異常は見られず、クロスハッチ剥離試験も１００/１００で良好であった。また、膜厚は１００ｎｍ、体積抵抗率は６．３μΩ・ｃｍであった。 When the substrate after the plasma treatment was observed, abnormalities such as heat deformation and whitening were not observed, and the cross-hatch peel test was also good at 100/100. The film thickness was 100 nm and the volume resistivity was 6.3 μΩ · cm.
（実施例４）
デバイスの一例として、抵抗膜式タッチパネルを以下のようにして作製した。
まず、１８８μｍ厚のポリエチレンテレフタレートフィルム上に、透明導電膜であるＩＴＯ膜を形成した。次に、オフセット印刷法によりインクを塗布し、電極端子および引き回し配線をフィルム上に形成する以外は、実施例１と同様にしてタッチパネル用の上部基板を得た。
Example 4
As an example of a device, a resistive touch panel was produced as follows.
First, an ITO film as a transparent conductive film was formed on a polyethylene terephthalate film having a thickness of 188 μm. Next, an upper substrate for a touch panel was obtained in the same manner as in Example 1 except that ink was applied by an offset printing method and electrode terminals and routing wirings were formed on the film.
次に、下部基板も上部基板と同様の方法で作製した後、ＩＴＯ層の上に高さ５μｍのドットスペーサーを４ｍｍ間隔の格子状に印刷した。次に、上述のように作製した上部基板と下部基板を各々の透明導電膜が内向きになるように周囲を両面テープで貼り合わせることでタッチパネルを得た。
作製したタッチパネルを動作させたところ、問題なく動作することが確認できた。
Next, the lower substrate was also produced by the same method as that for the upper substrate, and then a dot spacer having a height of 5 μm was printed on the ITO layer in a lattice form with an interval of 4 mm. Next, a touch panel was obtained by bonding the upper substrate and the lower substrate manufactured as described above together with a double-sided tape so that each transparent conductive film faces inward.
When the manufactured touch panel was operated, it was confirmed that it operated without problems.
（比較例１）
実施例１と同様にしてインクを作製し、０．７ｍｍ厚のガラス基板上に塗布し、溶剤を乾燥した。その後、１８０℃に加熱したホットプレート上に基板を３０分間静置して金属薄膜を形成し、サンプルを得た。
(Comparative Example 1)
An ink was prepared in the same manner as in Example 1, applied onto a 0.7 mm thick glass substrate, and the solvent was dried. Thereafter, the substrate was left on a hot plate heated to 180 ° C. for 30 minutes to form a metal thin film, thereby obtaining a sample.
薄膜のクロスハッチ剥離試験も１００/１００で良好であった。また、膜厚は１００ｎｍ、体積抵抗率は５．１μΩ・ｃｍであった。 The cross-hatch peel test of the thin film was also good at 100/100. The film thickness was 100 nm and the volume resistivity was 5.1 μΩ · cm.
（比較例２）
ホットプレートの加熱温度を１００℃に変更する以外は、比較例１と同様にしてサンプルを得た。
(Comparative Example 2)
A sample was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the heating temperature of the hot plate was changed to 100 ° C.
加熱処理後の基板を観察したところ、塗布膜表面に金属光沢はない状態であった。また、薄膜のクロスハッチ剥離試験を行ったところ０/１００であり、体積抵抗率は測定不能であった。これらの結果から判断すると、ナノ粒子は焼結していないと考えられる。 When the substrate after the heat treatment was observed, there was no metallic luster on the coating film surface. Moreover, when the cross-hatch peeling test of the thin film was done, it was 0/100 and the volume resistivity was not measurable. Judging from these results, it is considered that the nanoparticles are not sintered.
（比較例３）
１２５μｍ厚のポリエチレンテレフタレートフィルムを用いる以外は、比較例１と同様にしてサンプルを得た。
(Comparative Example 3)
A sample was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that a 125 μm thick polyethylene terephthalate film was used.
加熱処理後のフィルムを観察したところ、ガラス転移温度以上の熱が加えられたためにフィルムの溶解が見られた。体積抵抗率および密着性については評価不能であった。 When the film after the heat treatment was observed, dissolution of the film was observed because heat equal to or higher than the glass transition temperature was applied. The volume resistivity and adhesion could not be evaluated.
表１に、上述した実施例１〜３、比較例１〜３の評価結果をまとめて示す。
以上、この発明の実施形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。 Although the embodiments and examples of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. It is.
例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。 For example, the numerical values given in the above-described embodiments and examples are merely examples, and different numerical values may be used as necessary.
１ 基材
２ インク
３ プラズマ処理
４ 配線パターン
５ 薄膜
1 Substrate 2 Ink 3 Plasma treatment 4 Wiring pattern 5 Thin film
Claims (8)
上記塗料に対してプラズマ処理を施す工程と
を備え、
上記ナノ粒子が、該ナノ粒子に分散性を付与する分散剤により覆われている加工体の製造方法。 Applying a paint containing nanoparticles on a substrate;
And a step of performing plasma treatment on the paint,
The manufacturing method of the processed body by which the said nanoparticle is covered with the dispersing agent which provides a dispersibility to this nanoparticle.
上記分散剤のチオール基が、上記ナノ粒子表面と反応することにより、上記ナノ粒子が上記分散剤により覆われる請求項１記載の加工体の製造方法。 The dispersant has a thiol group,
The manufacturing method of the processed body of Claim 1 with which the said nanoparticle is covered with the said dispersing agent by the thiol group of the said dispersing agent reacting with the said nanoparticle surface.
上記アルキルチオールのチオール基が、上記ナノ粒子表面と反応することにより、上記ナノ粒子が上記分散剤により覆われる請求項５記載の加工体の製造方法。 The dispersant comprises an alkyl thiol (C n H 2n + 1 SH);
The method for producing a processed body according to claim 5, wherein the thiol group of the alkylthiol reacts with the surface of the nanoparticle so that the nanoparticle is covered with the dispersant.
上記ナノ粒子が、該ナノ粒子に分散性を付与する分散剤により覆われている加工体。 It is obtained by applying a paint containing nanoparticles on a substrate and subjecting the paint to plasma treatment.
A processed body in which the nanoparticles are covered with a dispersant that imparts dispersibility to the nanoparticles.
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