JP2010534932A - レーザー照射による電気伝導性銅パターン層の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は銅配線層、銅電極層などのような電気伝導性銅パターン層の形成方法に関し、(ステップ1)銅粒子、酸化銅粒子及びこれらの混合物からなる群より選択された銅系粒子の分散液を用意する段階;(ステップ2)前記銅系粒子の分散液を基材に所定形状で印刷または充填して銅系粒子パターン層を形成する段階;及び(ステップ3)前記銅系粒子パターン層にレーザーを照射し、前記銅系粒子パターン層に含まれた銅系粒子を焼成しながら相互連結させる段階を含む。本発明による電気伝導性銅パターン層の形成方法は、レーザーを用いて短時間で強いエネルギーで銅系粒子パターン層を焼成することで、空気中でも酸化が殆ど進まない銅パターン層が得られるため、電気伝導性の良好な銅パターン層を形成することができる。
【選択図】 図10
Description
(ステップ1)銅粒子、酸化銅粒子及びこれらの混合物からなる群より選択された銅系粒子の分散液を用意する段階;
(ステップ2)前記銅系粒子の分散液を基材に所定形状で印刷または充填して銅系粒子パターン層を形成する段階;及び
(ステップ3)前記銅系粒子パターン層にレーザーを照射し、前記銅系粒子パターン層に含まれた銅系粒子を焼成しながら相互連結させる段階を含む。
(R1‐COO)2Cu
化学式1において、R1は炭素数が1ないし18のアルキル基である。
R1‐COOH
化学式2において、R1は炭素数が1ないし18のアルキル基である。
ある弱還元剤を投入して、平均粒径が1ないし100nmであって粒径の標準偏差が0ないし10%である複数のCu2O微粒子が相互凝集して形成され、その平均粒径が0.1ないし10μmであって粒径の標準偏差が0ないし40%である球形のCu2O凝集体粒子を形成する。凝集体粒子及び酸化第一銅微粒子の大きさは、溶媒の種類、界面活性剤の添加などの反応条件を変化させて調節することができる。弱還元剤は銅(II)前駆体を溶
媒に溶解させる前に先に投入することもでき、別の溶媒に弱還元剤を溶解させた後、銅(II)前駆体溶液に投入することもできる。弱還元剤としては、酸化第一銅凝集体粒子を均
一に形成するため、標準還元電位が−0.2ないし−0.05Vである弱還元剤を使用する。このような弱還元剤としては、アスコルビン酸、ジオール化合物、クエン酸、フルクトース(fructose)、アミン化合物、α‐ヒドロキシケトン(α‐hydroxy ketone)化合物、コハク酸、マルトース(maltose)などをそれぞれ単独でまたはこれらのうち2種以上を混合して使用することができる。
界面活性剤をさらに添加することができる。界面活性剤の種類及び使用量などによって凝集体粒子の大きさが調節される。添加された界面活性剤は球形の酸化第一銅凝集体粒子の表面に被覆される形態で存在する。界面活性剤としては、1つの分子内に親水性基と親油性基を共に持つ両親媒性物質であって、酸化第一銅粒子の製造に使用される通常の界面活性剤を使用することができる。例えば、−OH、−COOH、−SH、−NHなどの官能基を1つ以上持つ低分子界面活性剤、または、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコールのような高分子界面活性剤を使用でき、これらをそれぞれ単独でまたはこれらのうち2種以上を混合して使用することができる。特に、界面活性剤としてポリアクリルアミドを使用すれば、得られる酸化第一銅凝集体粒子の形状と大きさが一層均一になり、粒径の標準偏差が非常に低くなった球形の酸化第一銅凝集体粒子を得ることができる。
(CH3COO)2Cu・H2O 50mgとポリアクリルアミド200mgを蒸溜水4.5mlに溶解して第1溶液を用意し、アスコルビン酸22mgを蒸溜水0.5mlに溶解して第2溶液を用意した。室温、常圧、及び空気中で、用意した2つの溶液を混合して10分間静置した。次いで、2000rpmで3分間遠心分離した後、上層の上澄み液を捨てて残った沈殿物を水20mlに再分散した後、遠心分離過程をさらに一回行って酸化第一銅粒子を得た。
[実施例1]
前述した方法で製造した酸化第一銅凝集体粒子をテルピネオールに分散させて固形分の含量が50〜85重量比になるように分散液を製造した。次いで、スクリーン印刷法を用いてポリエチレンテレフタレート基板上に厚さが10〜20μmであって幅が2mmである線を印刷した後、40kHz、60%/0.01m/sec/0.2mm mesh/6mm オフセットの条件でレーザーを照射して焼成した。得られた銅線の比抵抗値を測定した結果、4.96E−4Ωmであった。
レーザーの照射条件を40kHz、60%/0.01m/sec/0.02mm mesh/3mm オフセットに変化させたことを除き、実施例1と同様の方法で行った。得られた銅線の比抵抗値を測定した結果、3.96E−5Ωmの比抵抗値が得られた。
Claims (10)
- (ステップ1)銅粒子、酸化銅粒子及びこれらの混合物からなる群より選択された銅系粒子の分散液を用意する段階;
(ステップ2)前記銅系粒子の分散液を基材に所定形状で印刷または充填して銅系粒子パターン層を形成する段階;
(ステップ3)前記銅系粒子パターン層にレーザーを照射し、前記銅系粒子パターン層に含まれた銅系粒子を焼成しながら相互連結させる段階を含む電気伝導性銅パターン層の形成方法。 - 前記銅系粒子は銅粒子、酸化第一銅粒子及びこれらの混合物からなる群より選択されたことを特徴とする請求項1に記載の電気伝導性銅パターン層の形成方法。
- 前記酸化第一銅粒子は、平均粒径が1ないし100nmである複数の酸化第一銅微粒子が相互凝集して形成された酸化第一銅凝集体粒子であることを特徴とする請求項2に記載の電気伝導性銅パターン層の形成方法。
- 前記酸化第一銅凝集体粒子は、平均粒径が0.1ないし10μmであることを特徴とする請求項3に記載の電気伝導性銅パターン層の形成方法。
- 前記酸化第一銅粒子は、平均粒径が1ないし100nmであって粒径の標準偏差が0ないし10%である複数の酸化第一銅微粒子が相互凝集して形成された球形の酸化第一銅凝集体粒子であり、前記球形の酸化第一銅凝集体粒子の平均粒径が0.1ないし10μmであって粒径の標準偏差が0ないし40%であることを特徴とする請求項3に記載の電気伝導性銅パターン層の形成方法。
- 前記酸化第一銅凝集体粒子の表面が界面活性剤で被覆されていることを特徴とする請求項3に記載の伝導性銅パターン層の形成方法。
- 前記界面活性剤は−OH、−COOH、−SH及び−NHからなる群より選択された少なくとも1つの官能基を持つ低分子、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン及びポリビニルアルコールからなる群より選択されたいずれか1つまたはこれらのうち2種以上の混合物であることを特徴とする請求項6に記載の電気伝導性銅パターン層の形成方法。
- 前記界面活性剤はポリアクリルアミドであることを特徴とする請求項7に記載の電気伝導性銅パターン層の形成方法。
- 前記銅系粒子の分散液は、銅系粒子が分散媒に分散された液状の分散液または銅系粒子がバインダー樹脂溶液に分散されたペースト状の分散液であることを特徴とする請求項1に記載の電気伝導性銅パターン層の形成方法。
- 前記レーザーの照射は空気中で行うことを特徴とする請求項1に記載の電気伝導性銅パターン層の形成方法。
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