説明

レーザーを用いたパターン形成方法

【課題】パターン形成のタクトタイムの短縮を可能とし、またパターン層と誘電体層の一括焼成を可能にし、パターン形成のトータル的低コスト化が可能なパターニング方法を提供することを目的とする。
【解決手段】無機粉末と、カルボキシル基含有樹脂と、ガラスフリットと、溶剤からなるペーストを基板上に塗布する塗布工程と、塗布された前記ペーストを乾燥し、乾燥塗膜を形成する乾燥工程と、レーザー照射により、前記乾燥塗膜にパターンを描画するレーザー照射工程と、アルカリ溶液を用いて、前記パターンを現像する現像工程とを含むパターン形成方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザーを用いたパターン形成方法に関し、特に、樹脂ペーストを用いたパターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体集積回路(IC)やフラットパネルディスプレイのような各種の電子装置においては、集積度の向上、あるいは高画質化に伴って、それらに含まれる電極や配線パターンも微細化されている。これら電極、配線等の形成は、ガラスやセラミックス等の基板上にフォトリソグラフィー技術を利用して所定のパターンを形成した後、高温下で長時間焼成することでパターン形成する方法が一般的である。
【0003】
例えば、フラットパネルディスプレイの一種であるプラズマディスプレイパネル(以下、PDP)のフロントパネルの製造においては、ITOのパターンを形成した後、感光性ペーストによるフォトリソグラフィー技術を利用したバス電極パターニング→焼成→誘電体塗布→焼成という工程を経ることが一般的であり、更にブラックマトリックスを設ける場合は、バス電極の焼成後にブラックマトリックスパターニング→焼成という工程が追加される。
【0004】
このようにPDPの製造においては各種パターンの形成毎に焼成工程が繰り返されるが、焼成工程は有機成分のバーンアウト、無機成分の融着を行う工程であるため焼成温度は550℃以上と非常に高温であり、キープ時間も長い。さらにガラスパネルが大きいため急激な温度変化は難しく、昇温、冷却時間も非常に長くなる。また温度が高いため必要とするエネルギーも膨大であり、設備も非常に巨大なものとなるため、焼成工程はPDP製造の中でも最も製造コストに占める割合が大きな工程である。そのため、焼成工程を減らすことができればパネルの製造コストの大幅ダウンが可能となる。
【0005】
焼成回数を減らす方法としては、熱硬化樹脂、酸化銀を含むペーストを用いたレーザーパターニング方法が開示されている。この方法は、酸化銀が熱又は光により分解し、活性酸素を放出するという性質を利用したもので、基材にペーストを塗布し、一夜間かけてペーストを硬化し、その後にレーザー照射することによって基材上に所望の電極パターンを形成する。その後、全面紫外線露光することで、レーザー未照射部の有機成分を上述の活性酸素により、酸化分解し劣化させ、ブラッシング等することで焼成工程を経ずに所望の電極パターンを形成するというものである(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2005−195715号公報(請求の範囲)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、この方法では、ペーストを基材に塗布後、一夜間かけて基材上のペーストを硬化させる工程やレーザーパターニング後に全面紫外線露光する工程など工程数が多いため依然としてタクトタイムの短縮という面で問題がある。
【0008】
そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく開発されたものであり、一夜間かけて基材上のペーストを硬化させる工程及びレーザーパターニング後の全面紫外線露光工程を行う必要がなくタクトタイムの短縮を実現し、パターン形成の低コスト化が可能なパターン形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一態様によれば、無機粉末と、カルボキシル基含有樹脂と、ガラスフリットと、溶剤からなるペーストを基板上に塗布する塗布工程と、塗布された前記ペーストを乾燥し、乾燥塗膜を形成する乾燥工程と、レーザー照射により、前記乾燥塗膜にパターンを描画するレーザー照射工程と、アルカリ溶液を用いて、前記パターンを現像する現像工程とを含むパターン形成方法が提供される。これにより、パターン形成のタクトタイムの短縮がされ、パターン形成の低コスト化が可能となる。
【0010】
本発明の一態様によれば、前記ペーストは、低分子モノマーを含むことを特徴とするパターン形成方法が提供される。これにより、現像工程におけるアルカリ現像性が向上する。
【0011】
本発明の一態様によれば、前記無機粉末は、導電性粉末であることを特徴とするパターン形成方法が提供される。これにより、導電パターン形成のタクトタイムの短縮が可能となる。
【0012】
本発明の一態様によれば、前記乾燥塗膜中の前記導電粉末が60質量%以上であることを特徴とするパターン形成方法が提供される。これにより、緻密かつ充分な導電性の良好な導電パターンを得ることができる。
【0013】
本発明の一態様によれば、前記無機粉末は、耐熱顔料であることを特徴とするパターン形成方法が提供される。これにより、ブラックマトリックスパターン形成のタクトタイムの短縮が可能となる。
【0014】
本発明の一態様によれば、前記乾燥塗膜中の前記耐熱顔料が10質量%以上であることを特徴とするパターン形成方法が提供される。これにより、ブラックマトリックスパターンの充分な黒色度を確保できる。
【0015】
本発明の一態様によれば、前記レーザーの波長は、266−10600nmであることを特徴とするパターン形成方法が提供される。
【0016】
本発明の一態様によれば、前記レーザー照射に、YVOレーザーの第二高調波が用いられることを特徴とするパターン形成方法が提供される。
【0017】
本発明の一態様によれば、前記乾燥工程は、60〜150℃で、5〜60分行われることを特徴とするパターン形成方法が提供される。
【0018】
本発明の一態様によれば、現像された前記パターン上に誘電体層を形成し、焼成する焼成工程を含むことを特徴とするパターン形成方法が提供される。これにより、パターン層と誘電体層の一括焼成を可能にし、パターン形成のトータル的低コスト化が可能となる。
【発明の効果】
【0019】
本発明のパターン形成方法によれば、パターン形成のタクトタイムの短縮を可能とし、また、パターン層と誘電体層の一括焼成を可能にし、パターン形成のトータル的低コスト化が実現できる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【0021】
先ず、本実施態様のパターン形成方法に用いるペーストに配合される有機バインダーとしては、カルボキシル基を有する樹脂、具体的にはそれ自体がエチレン性二重結合を有するカルボキシル基含有感光性樹脂及びエチレン性不飽和二重結合を有さないカルボキシル基含有樹脂のいずれも使用可能である。好適に使用できる樹脂(オリゴマー及びポリマーのいずれでもよい)としては、以下のようなものが挙げられる。
【0022】
(1)(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸と、メチル(メタ)アクリレートなどの不飽和二重結合を有する化合物を共重合させることによって得られるカルボキシル基含有樹脂、
(2)(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸と、メチル(メタ)アクリレートなどの不飽和二重結合を有する化合物の共重合体に、グリシジル(メタ)アクリレートや(メタ)アクリル酸クロライドなどにより、エチレン性不飽和基をペンダントとして付加させることによって得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(3)グリシジル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物と、メチル(メタ)アクリレートなどの不飽和二重結合を有する化合物の共重合体に、(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸を反応させ、生成した2級の水酸基にテトラヒドロフタル酸無水物などの多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(4)無水マレイン酸などの不飽和二重結合を有する酸無水物と、スチレンなどの不飽和二重結合を有する化合物の共重合体に、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの水酸基と不飽和二重結合を有する化合物を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(5)多官能エポキシ化合物と(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸を反応させ、生成した2級の水酸基にテトラヒドロフタル酸無水物などの多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(6)メチル(メタ)アクリレートなどの不飽和二重結合を有する化合物とグリシジル(メタ)アクリレートの共重合体のエポキシ基に、1分子中に1つのカルボキシル基を有し、エチレン性不飽和結合を持たない有機酸を反応させ、生成した2級の水酸基に多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(7)ポリビニルアルコールなどの水酸基含有ポリマーに多塩基無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂、及び
(8)ポリビニルアルコールなどの水酸基含有ポリマーに、テトラヒドロフタル酸無水物などの多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂に、グリシジル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物をさらに反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂などが挙げられ、特に(1)、(2)、(3)、(6)の樹脂が好適に用いられる。なお、本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート、メタアクリレート及びそれらの混合物を総称する用語で、他の類似の表現についても同様である。
【0023】
このようなカルボキシル基含有感光性樹脂及びカルボキシル基含有樹脂としては、それぞれ重量平均分子量が1,000〜100,000、かつ酸価が20〜250mgKOH/gであることが好ましい。上記樹脂の重量平均分子量が1,000未満の場合、現像時の塗布膜の密着性に悪影響を与える。一方、100,000を超えた場合、現像不良を生じやすくなる。より好ましくは5,000〜70,000である。また、上記樹脂の酸価が20mgKOH/g未満の場合、アルカリ水溶液に対する溶解性が不十分で現像不良を生じやすい。一方、250mgKOH/gを超えた場合、現像時に塗布膜の密着性の劣化が生じてしまう。より好ましくは40〜200mgKOH/gである。
【0024】
このようなカルボキシル基含有感光性樹脂及びカルボキシル基含有樹脂は、単独で又は混合して用いてもよいが、いずれの場合でもこれらは合計でペースト全量の5〜50質量部で配合されることが好ましい。これらのポリマーの配合量が5質量部未満の場合、形成する皮膜中の上記樹脂の分布が不均一になりやすく、現像によるパターニングが困難となる。一方、50質量部を超えた場合、パターンのよれや線幅収縮を生じやすくなる。
【0025】
本実施態様のパターン形成方法に用いるペーストに配合される低分子モノマーは、現像性を向上させるもので、分子量1000以下のモノマーである。例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリウレタンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート及び上記アクリレートに対応する各メタクリレート類;フタル酸、アジピン酸、マレイン酸、イタコン酸、こはく酸、トリメリット酸、テレフタル酸等の多塩基酸とヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとのモノ−、ジ−、トリ−、またはそれ以上のポリエステルなどの重合性モノマーが挙げられるが、特定のものに限定されるものではなく、またこれらを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの低分子モノマーの中でも、1分子中に2個以上のアクリロイル基又はメタアクリロイル基を有する多官能モノマーが好ましい。
【0026】
このような低分子モノマーの配合量は、前記有機バインダー100質量部あたり20〜100質量部が適当である。低分子モノマーの配合量が20質量部未満の場合、アルカリ現像によるパターン形成が困難となるので好ましくない。一方、100質量部を超えると、アルカリ水溶液に対する溶解性が低下してしまい好ましくない。
【0027】
本実施態様のパターン形成方法に用いるペーストに配合される有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類;セロソルブ、メチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレートなどのエステル類;エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、テルピネオールなどのアルコール類;オクタン、デカンなどの脂肪族炭化水素;石油エーテル、石油ナフサ、水添石油ナフサ、ソルベントナフサなどの石油系溶剤が挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0028】
これらの有機溶剤の配合量は、塗布作業性の観点からペースト中の有機成分に対して、5〜20質量%の割合で配合する。
【0029】
本実施態様のパターン形成方法に用いるペーストに配合される無機粉末は、パターンの用途によって異なる。配線などの導電パターンを形成する場合は、導電性粉末が用いられる。例えば、Ag、Au、Pt、Pd、Ni、Cu、Al、Sn、Pb、Zn、Fe、Ir、Os、Rh、W、Mo、Ru等の単体とその合金の他、酸化錫(SnO2)、酸化インジウム(In23)、ITO(Indium Tin Oxide)などを用いることができる。
【0030】
このような導電性粉末は、乾燥塗膜中に60質量%以上の割合で配合される。導電性粉末が60質量%より少ないと、レーザー照射後の導電パターンがポーラスな状態となり充分な導電性が得られ難くなる。
【0031】
一方、ブラックマトリックスパターンを形成する場合は、耐熱顔料が用いられる。例えば、Cu、Fe、Cr、Mn、Co、Ru、La等の単独の金属酸化物及び/又は金属元素2種以上からなる複合酸化物が好適に用いることができる。黒色度の点で四三酸化コバルトを用いることが好ましい。
【0032】
このような耐熱顔料は、乾燥塗膜中に10質量%以上の割合で配合される。耐熱顔料が10質量%より少ないと、レーザー照射後のパターンがポーラスな状態となり充分な黒色度が得られ難くなる。
【0033】
このような無機粉末は、一次粒径が0.1〜5μmであるものが好ましい。一次粒径が5μmより大きいと、導電性粉末の場合、レーザーパターニング後に導体パターンにピンホールや隙間が生じやすくなり十分な導電性が得られ難くなる。また、耐熱顔料の場合、導電性粉末の場合と同様にレーザーパターニング後に皮膜にピンホールや隙間が生じやすくなり黒色度が低下する。粒径が小さくなると、より高価となるため低コスト化という観点から0.1μm以上が好ましい。より好ましくは0.2〜3.1μmである。また、このような無機粉末は、球状、フレーク状、デンドライト状など種々の形状のものを用いることができるが、光特性や分散性を考慮すると、球状のものを用いることが好ましい。なお、本実施態様において、無機粉末の一次粒径とは、電子顕微鏡(SEM)を用いて10,000倍にて観察したランダムな10個の無機粉末の平均粒径を意味する。
【0034】
本実施態様のパターン形成方法に用いるペーストに配合されるガラスフリットとしては、ガラス軟化点が420〜580℃であることが好ましい。より好ましくは、ガラス転移点が360〜500℃である。また、ガラスフリットの熱膨張係数α300は、60〜110×10−7のものが好ましい。このようなガラスフリットとしては、酸化鉛、酸化ビスマス、酸化亜鉛、酸化リチウム、またはアルカリホウケイ酸塩を主成分とするものが好適に用いられる。
【0035】
例えば、酸化鉛を主成分とするガラスフリットとしては、酸化物基準の質量%で、PbOが48〜82%、Bが0.5〜22%、SiOが3〜32%、Alが0〜12%、BaOが0〜15%、TiOが0〜2.5%、Biが0〜25%の組成を有し、軟化点が420〜580℃である非晶性ガラスフリットが挙げられる。
【0036】
酸化ビスマスを主成分とするガラスフリットの好ましい例としては、酸化物基準の質量%で、Biが6〜88%、Bが5〜30%、SiOが5〜25%、Alが0〜5%、BaOが0〜20%、ZnOが1〜20%の組成を有し、軟化点が420〜580℃である非晶性ガラスフリットが挙げられる。
【0037】
酸化亜鉛を主成分とするガラスフリットの好ましい例としては、酸化物基準の質量%で、ZnOが25〜60%、KOが2〜15%Bが25〜45%、SiOが1〜7%、Alが0〜10%、BaOが0〜20%、MgOが0〜10%の組成を有し、軟化点が420〜580℃である非晶性ガラスフリットが挙げられる。
【0038】
このようなガラスフリットの配合量は、無機粉末に導電性粉末を用いた場合にあっては、レーザー照射後のパターンの密着性並びに抵抗値低減の観点から導電性粉末に対して、1〜30wt%、より好ましくは1〜20質量%で配合することができる。一方、無機粉末に耐熱顔料を用いた場合にあっては、レーザー照射後のパターンの密着性並びに黒色度の観点から耐熱顔料に対して1〜100質量%、より好ましくは30〜70質量%で配合することができる。
【0039】
また、必要に応じて、安定剤として、例えば、硝酸、硫酸、塩酸、ホウ酸等の各種無機酸;ギ酸、酢酸、アセト酢酸、クエン酸、ステアリン酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、ベンゼンスルホン酸、スルファミン酸等の各種有機酸;リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、リン酸メチル、リン酸エチル、リン酸ブチル、リン酸フェニル、亜リン酸エチル、亜リン酸ジフェニル、モノ(2−メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート、ジ(2−メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート等の各種リン酸化合物(無機リン酸、有機リン酸)などを、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。このような安定剤は、前記ガラスフリット100質量部当り0.1〜10質量部の割合で添加することが好ましい。
【0040】
以下、本実施態様のパターンの形成方法について説明する。
【0041】
まず、本実施態様のペーストに関し、上述した各必須成分、ならびに任意成分との混練分散は、三本ロールやブレンダー等の機械が用いられる。こうして分散されたペーストは、スクリーン印刷法、バーコーター、ブレードコーターなど適宜の塗布方法で基材上に塗布される。
【0042】
次いで指触乾燥性を得るために熱風循環式乾燥炉、遠赤外線乾燥炉等で例えば約60〜150℃で5〜60分程度乾燥させて有機溶剤を蒸発させ、タックフリーの塗膜を得る。なお、本実施態様のペーストは、予めフィルム状に成膜したドライフィルムとして用いてもよい。
【0043】
次に、レーザー照射により、基材上に所望のパターンを形成する。レーザーを照射された領域は、塗膜中の有機成分はほとんどバーンアウトし、無機粉末はガラス基材上に融着される。レーザーパターニング工程としては、例えば、CADなどで、所望のパターンを作成し、これに従って、レーザーを照射するレーザー描画法が用いられる。レーザーとしては、基本波の波長が、266〜10600nmの範囲が好ましい。具体的には、YVOレーザーが好適に用いられる。レーザー出力及び照射速度は、塗膜中の無機粉末が融着できる程度の熱量になるよう調節する。具体的には、レーザー出力は、0.2〜1.0W、照射速度は、0.1〜1.5mm/sの範囲で適宜調節される。レーザー出力が、0.2Wより小さい場合、十分な融着ができない。1.0Wより大きいと、照射部分の熱の拡散によって、線幅が太くなる。照射速度は0.1mm/sより遅いとパターン形成のタクトタイム短縮の観点から良くない。照射速度は1.5mm/sより速いと、十分に有機バインダー等がバーンアウトされない。なお、ここではレーザー描画を挙げているが、これに限定されず、例えば、電子線ビーム、イオンビーム、荷電ビーム等を用いて描画してもよい。
【0044】
その後、現像することで、レーザー未照射部を洗い落し、所望のパターンを形成する。
【0045】
現像工程としてはスプレー法、浸漬法等が用いられる。現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、珪酸ナトリウムなどの金属アルカリ水溶液や、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアミン水溶液、特に約1.5wt%以下の濃度の金属アルカリ水溶液が好適に用いられるが、組成物中のカルボキシル基を含有する樹脂のカルボキシル基がケン化され、未照射部が除去されればよく、上記のような現像液に限定されるものではない。また、現像後に不要な現像液の除去のため、水洗や酸中和を行うことが好ましい。
【0046】
このように本発明のレーザーを用いたパターン形成方法は、従来から用いられているアルカリ現像型の有機バインダー等を使用することができ、一夜間かけて基材上のペーストを硬化させる工程及びレーザーパターニング後の全面紫外線露光工程を行う必要がなくタクトタイムの短縮が可能となり、パターン形成の低コスト化が達成される。
【0047】
[実施例1〜6]
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものではないことはもとよりである。なお、以下において「部」は、特に断りのない限りすべて質量部であるものとする。
【0048】
(有機バインダーの合成)
温度計、攪拌機、滴下ロート、及び還流冷却器を備えたフラスコに、メチルメタクリレートとメタクリル酸を0.76:0.24のモル比で仕込み、溶媒としてジプロピレングリコールモノメチルエーテル、触媒としてアゾビスイソブチロニトリルを入れ、窒素雰囲気下、80℃で2〜6時間攪拌し、樹脂溶液を得た。この樹脂溶液を冷却し、重合禁止剤としてメチルハイドロキノン、触媒としてテトラブチルホスホニウムブロマイドを用い、グリシジルメタクリレートを、95〜105℃で16時間の条件で、上記樹脂のカルボキシル基1モルに対し0.12モルの割合の付加モル比で付加反応させ、冷却後取り出し、有機バインダーを得た。この有機バインダーは、重量平均分子量が約10,000、固形分酸価が59mgKOH/g、二重結合当量が950であった。なお、得られた共重合樹脂の重量平均分子量の測定は、島津製作所社製ポンプLC−6ADと昭和電工社製カラムShodex(登録商標)KF−804、KF−803、KF−802を三本つないだ高速液体クロマトグラフィーにより測定した。
【0049】
(試験基板作成)
乾燥塗膜:高歪ガラス(PD200:旭ガラス社製)基板上に、評価用のペーストを200メッシュのポリエステルスクリーンを用いて全面に塗布し、次いで、熱風循環式乾燥炉にて90℃で30分間乾燥して指触乾燥性の良好な乾燥塗膜(膜厚10μm)を形成した。
【0050】
パターニング:上記の方法で作成した乾燥塗膜を、照射距離3cmにて乾燥塗膜の塗膜表面に焦点距離を合わせ、YVOレーザー(第二高調波;532nm)を照射してパターンを形成し、評価パターンとした。
【0051】
現像:上記の方法で作成した評価パターンを、液温30℃の0.4質量%炭酸ナトリウム水溶液をスプレー法にてレーザー未照射部分完全に落ちるまで現像を行った。
【0052】
誘電体層形成:上記の方法で作成した現像後の評価パターンに誘電体(商品名:YPT‐065F(AP5655AE)旭ガラス社製)を100メッシュのポリエステルスクリーンを用いて全面に塗布した。次いで、熱風循環式乾燥炉にて90℃で20分乾燥した後、昇温速度14℃/min.温度580℃で10分間焼成を行い、誘電体層形成後の評価パターンとした。
【0053】
評価項目、測定条件は以下の通りである。
【0054】
(導電性)
上記方法にて作成された評価パターンについて、レーザー照射部にテスターにて導通を評価した。
【0055】
○;導電性有り。
×;導電性無し。
【0056】
(耐現像性)
上記現像方法によって得られたレーザー照射部分についての有無について評価した。
【0057】
○;完全にレーザー照射部分がすべて残っている。
△;一部のレーザー照射部分しか残っていない。
×;すべてのレーザー照射部分が残っていない。
【0058】
(膜厚)
上記方法にて形成した評価パターンの膜厚を測定した。膜厚の測定は表面粗さ計により測定した。
【0059】
(線幅)
上記現像方法によって得られたパターンの線幅を光学顕微鏡にて測定した。
【0060】
(体積固有抵抗値)
パターニングした部分について抵抗計(HIOKI3540mΩHITESTER)にて抵抗値を測定し、膜厚(表面粗さ計)、線幅(光学顕微鏡)にてそれぞれ測定した。なお、
体積固有抵抗値(Ω・cm)=抵抗値(Ω)×断面積(cm)/長さ(cm)
とした。
【0061】
(ポーラス形状)
上記方法にて作成された評価パターンのレーザー照射部分について、光学顕微鏡にて表面形状を観察した。
【0062】
○;ポーラス形状はなく、緻密である。
△;一部ポーラス形状があり、その他は緻密である。
×;ほとんどポーラス形状である。
上記方法により合成された有機バインダーを用い、以下に示す組成比にて配合し、攪拌機により攪拌後、3本ロールミルにより練肉してペースト化を行い、導電ペーストを得た。
【0063】
(組成物1)
有機バインダー 100.0部
ペンタエリスリトールトリアクリレート 50.0部
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル 80.0部
銀粉末 630.0部
ガラスフリット 59.0部
次亜リン酸 1.0部
このようにして得られた組成物を用いて作成した乾燥塗膜について、レーザー照射速度0.1と1.5mm/sの場合におけるレーザー出力0.2、0.5、1.0Wで得られた評価パターンの各々の導電性、耐現像性、線幅、体積固有抵抗値を上記測定方法にて評価した。評価結果を表1に示す。
【表1】

【0064】
実施例1〜3は、レーザー照射速度0.1mm/sの場合である。導電性、耐現像性、体積固有抵抗値、線幅いずれも良好な評価結果が得られた。実施例4〜6は、レーザー照射速度1.5mm/sの場合である。実施例4、5については、いずれも良好な評価結果が得られたが、実施例6については、耐現像性が良くなかった。
【0065】
[実施例7−22]
銀含有量による評価
上記方法により合成された有機バインダーを用い、組成物2〜4として、表2に示す組成比にて配合し、攪拌機により攪拌後、3本ロールミルにより練肉してペースト化を行い、銀含有量率の異なる導電ペーストを得た。なお、組成物1は、実施例1で使用した導電ペーストと同様の組成比のものである。
【表2】

【0066】
このようにして得られた組成物を用いて作成した乾燥塗膜について、レーザー照射速度0.1と1.5mm/sの場合におけるレーザー出力0.2、1.0Wで得られた評価パターンの各々の導電性、耐現像性、線幅、体積固有抵抗値、ポーラス形状を上記測定方法にて評価した。評価結果を表3に示す。
【表3】

【0067】
実施例7〜10は乾燥塗膜中の銀含有量が60質量%の場合である。実施例1〜3では、いずれの結果についても良好な結果は得られなかった。実施例4では、導電性、耐現像性は良好であり、一部ポーラス形状が確認できたが配線として十分耐えるものであった。実施例11〜14は乾燥塗膜中の銀含有量が75質量%の場合である。実施例11〜13では、いずれも良好な結果が得られた。実施例14では、導電性が悪く、一部ポーラス形状も見られた。実施例15〜18は乾燥塗膜中の銀含有量が80質量%の場合である。実施例15、17では、いずれの結果についても良好な結果が得られた。実施例16、18では、導電性、耐現像性は良好であり、一部ポーラス形状が確認できたが配線として十分耐えるものであった。実施例19〜22は乾燥塗膜中の銀含有量が85質量%の場合である。実施例19〜21では、いずれの結果についても良好な結果が得られた。実施例22では、ポーラス形状は確認できず緻密なパターンが形成できたが、導電性、耐現像性が悪かった。
【0068】
[実施例23〜34]
銀粉末の粒径による評価
上記方法により合成された有機バインダーを用い、組成物5〜7として、表4に示す組成比にて配合し、攪拌機により攪拌後、3本ロールミルにより練肉してペースト化を行い、銀粉末の粒径の異なる導電ペーストを得た。
【表4】

【0069】
このようにして得られた組成物を用いて作成した乾燥塗膜について、レーザー照射速度0.1と1.5mm/sの場合におけるレーザー出力0.2、1.0Wで得られた評価パターンの各々の導電性、耐現像性、線幅、体積固有抵抗値、ポーラス形状を上記測定方法にて評価した。評価結果を表5に示す。
【表5】

【0070】
実施例23〜26は銀粉A(粒径0.7μm)を用いた場合である。実施例23、25では、いずれの結果についても良好な結果が得られた。実施例24では、導電性、耐現像性は良好であり、一部ポーラス形状が確認できたが、配線として十分耐えるものであった。実施例26では、導電性、耐現像性が悪かった。実施例27〜30は銀粉B(粒径2.1μm)を用いた場合である。実施例27では、いずれも良好な結果が得られた。実施例28では、導電性、耐現像性は良好であり、一部ポーラス形状が確認できたが配線として十分耐えるものであった。実施例29では、導電性が悪く、実施例30では、耐現像性が悪かった。実施例31〜34は銀粉C(粒径3.1μm)を用いた場合である。実施例31では、いずれの結果についても良好な結果が得られた。実施例32、33では、導電性、耐現像性は良好であり、一部ポーラス形状が確認できたが配線として十分耐えるものであった。実施例34では、導電性が悪かった。
【0071】
[実施例35〜39]
ブラックマトリックスパターンの評価
上記方法により合成された有機バインダーを用い、以下に示す組成比にて配合し、攪拌機により攪拌後、3本ロールミルにより練肉してペースト化を行い、ペーストを得た。
【0072】
(組成物8)
有機バインダー 100.0部
ペンタエリスリトールトリアクリレート 50.0部
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル 80.0部
四三酸価コバルト 45.0部
低融点ガラス粉末 29.0部
マロン酸 1.0部
試験基板作成にあたっては、300メッシュのポリエステルスクリーンを用いて塗布し、乾燥膜厚を4μmとしたこと以外は、上記方法の手順で作成した。
【0073】
このようにして得られた組成物8を用いて作成した乾燥塗膜について、表6に示したレーザー照射速度とレーザー出力の条件で得られた評価パターンの各々の基材ガラスの損傷、耐現像性、線幅を上記測定方法にて評価した。評価結果を表6に示す。
【0074】
なお、ライン形状の評価については以下のようにして行った。
【0075】
(ライン形状)
上記現像方法によって得られたパターンを光学顕微鏡にて不規則なばらつき、欠けを評価した。
【0076】
○;不規則なばらつきがなく、欠けがない。
△;若干の不規則なばらつきがあり、欠けがない。
×;不規則なばらつきがあり、欠けがある。
【表6】

【0077】
実施例35〜37は、レーザー出力が0.2Wにおける照射速度0.5、1.0、1.5mm/sとした場合である。結果は、いずれも良好な結果が得られた。実施例38、39は、照射速度が1.5mm/sにおけるレーザー出力0.5、1.0Wとした場合である。実施例38では、基材ガラスに一部損傷がみられたが、耐現像性、ライン形状ともに良好であった。実施例39では、基材ガラスの損傷が全面に出てしまい、ライン形状にも若干ばらつきが見られたが、耐現像性は良好であった。
【0078】
[比較例1〜4]
酸化銀粉末の比較評価
上記方法により合成された有機バインダーを用い、組成物9として、表7に示す組成比にて配合し、攪拌機により攪拌後、3本ロールミルにより練肉してペースト化を行った。しかし、組成物9が、ペースト化の際にゲル化してしまったため、有機バインダーをブチラール樹脂(BL−10C)に変更し、酸化銀粉末を含有する導電ペースト(組成物10)を得た。
【表7】

【0079】
このようにして得られた組成物10を用いて作成した乾燥塗膜について、レーザー照射速度0.1と1.5mm/sの場合におけるレーザー出力0.2、1.0Wで得られた評価パターンの各々の導電性、耐現像性、誘電体形成後の体積固有抵抗値を上記測定方法にて評価した。評価結果を表8に示す。なお、ここでは、本実施態様のアルカリ現像可能な有機バインダーに代えてブチラール樹脂を用いているため、現像液は、0.4質量%炭酸ナトリウム水溶液からジエチレングリコールエチルエーテルアセテートに変更した。
【表8】

【0080】
表8に示す結果より、導電性は悪く、誘電体層形成後の抵抗値は、銀を含有する場合(組成物1 誘電体形成後の抵抗値:3.9E−06〜8.1E−06)に比べて、酸化銀を含有する場合(組成物10)は高くなり、また、酸化銀を含有する組成物10では、レーザー照射の熱拡散の影響で、パターン形状が悪くなった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
無機粉末と、カルボキシル基含有樹脂と、ガラスフリットと、溶剤からなるペーストを基板上に塗布する塗布工程と、
塗布された前記ペーストを乾燥し、乾燥塗膜を形成する乾燥工程と、
レーザー照射により、前記乾燥塗膜にパターンを描画するレーザー照射工程と、
アルカリ溶液を用いて、前記パターンを現像する現像工程と、
を含むパターン形成方法。
【請求項2】
前記ペーストは、低分子モノマーを含むことを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項3】
前記無機粉末は、導電性粉末であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のパターン形成方法。
【請求項4】
前記乾燥塗膜中の前記導電性粉末が60質量%以上であることを特徴とする請求項3に記載のパターン形成方法。
【請求項5】
前記無機粉末は、耐熱顔料であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のパターン形成方法。
【請求項6】
前記乾燥塗膜中の前記耐熱顔料が10質量%以上であることを特徴とする請求項5に記載のパターン形成方法。
【請求項7】
前記レーザーの波長は、266−10600nmであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
【請求項8】
前記レーザー照射に、YVOレーザーの第二高調波が用いられることを特徴とする請求項7に記載のパターン形成方法。
【請求項9】
前記乾燥工程は、60−120℃で、5−60分行われることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
【請求項10】
現像された前記導電パターン上に誘電体層を形成し、焼成する焼成工程を含むことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のパターン形成方法。

【公開番号】特開2010−237573(P2010−237573A)
【公開日】平成22年10月21日(2010.10.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−87332(P2009−87332)
【出願日】平成21年3月31日(2009.3.31)
【出願人】(591021305)太陽インキ製造株式会社 (327)
【出願人】(504190548)国立大学法人埼玉大学 (292)
【Fターム(参考)】