導電パターン形成基板の製造方法及び導電パターン形成基板

【課題】他の配線に接続する場合における接触抵抗が低減された導電パターン形成基板の製造方法及び導電パターン形成基板を提供すること。
【解決手段】金属ナノワイヤーＮＷが分散された溶液を基板２の外面に塗布することによりナノワイヤー層４を基板２上に形成し、基板２上に塗布された溶液から溶媒の少なくとも一部を除去し、前記溶媒の少なとも一部を除去した後、導体を含有する配線７をナノワイヤー層４と接するようにナノワイヤー層４に積層することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電パターン形成基板の製造方法及び導電パターン形成基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に形成された導電パターンの例として、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）や銀ナノワイヤーを有する導電パターンが知られている。これらの導電パターンは、光透過性を有する導電パターンを構成することができ、タッチパネルの画面上に配置される透明電極などに採用されている。
例えば特許文献１には、金属ナノワイヤーを含む導電層が基板上に形成された透明導電体が開示されている。特許文献１に記載の透明導電体の導電層は、複数の金属ナノワイヤーが高分子や有機マトリクスに埋め込まれており、隣接する金属ナノワイヤー同士が接していることにより配線パターンとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５０５３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の透明導電体では、金属ナノワイヤーの大部分は高分子や有機マトリクスの内部に配置され、高分子や有機マトリクスの外面に露出された金属ナノワイヤーは少ない。このため、導電層を他の配線に接続しようとしたときに、前記他の配線と金属ナノワイヤーとの接触面積が狭く、接触抵抗が大きいという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、他の配線に接続する場合における接触抵抗が低減された導電パターン形成基板の製造方法及び導電パターン形成基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の導電パターン形成基板の製造方法は、金属ナノワイヤーが分散された溶液を基板の外面に塗布することによりナノワイヤー層を前記基板上に形成し、前記基板上に塗布された溶液から溶媒の少なくとも一部を除去し、前記溶媒の少なくとも一部を除去した後、導体を含有する配線を前記ナノワイヤー層と接するように前記ナノワイヤー層に積層することを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法である。
【０００７】
また、前記溶液は、前記金属ナノワイヤーと水溶性ポリマーと水系溶媒とを含み、前記ナノワイヤー層を前記基板上に形成した後前記配線を積層する前に、前記水系溶媒を蒸発させることが好ましい。
【０００８】
また、前記配線が形成された後に、前記ナノワイヤー層と前記配線とをともに絶縁材料によって被覆することが好ましい。
【０００９】
また、前記ナノワイヤー層の形成後、前記ナノワイヤー層に配置された前記金属ナノワイヤーの一部を前記ナノワイヤー層から除去することにより前記金属ナノワイヤーによる導電パターンを前記ナノワイヤー層に形成することが好ましい。
【００１０】
本発明の導電パターン形成基板は、基板と、前記基板の外面に設けられ複数の金属ナノワイヤーからなる導電パターンを有するナノワイヤー層と、前記導電パターンに接するように前記ナノワイヤー層に積層された配線と、前記ナノワイヤー層と前記配線とに接し前記ナノワイヤー層と前記配線とをともに被覆するオーバーコートと、を備えることを特徴とする導電パターン形成基板である。
【００１１】
また、前記金属ナノワイヤーは、接着手段によって前記基板の外面に付着し、且つ前記オーバーコート内に少なくとも一部が埋め込まれていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の導電パターン形成基板の製造方法によれば、他の配線に接続する場合における接触抵抗が低減された導電パターン形成基板を製造することができる。
また、本発明の導電パターン形成基板によれば、他の配線との接触抵抗が低減されているので、電気抵抗が低く確実に導通された回路とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態の導電パターン形成基板を示す模式的な平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】同実施形態の導電パターン形成基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】同製造方法における一部のステップを示す説明図である。
【図５】同製造方法における一部のステップを示す説明図である。
【図６】同製造方法における一部のステップを示す説明図である。
【図７】同製造方法における一部のステップを示す説明図である。
【図８】（ａ）は、金属ナノワイヤーが設けられた一般的な半製品の断面図である。（ｂ）は、一般的な半製品を使用したときの金属ナノワイヤーと他の配線との接続状態を示す図である。
【図９】本実施形態の導電パターン形成基板における金属ナノワイヤーと配線との接続状態を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の導電パターン形成基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図１１】同実施形態の変形例の導電パターン形成基板の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の導電パターン形成基板の製造方法および導電パターン形成基板について説明する。
まず、本実施形態の導電パターン形成基板の構成について説明する。図１は、本実施形態の導電パターン形成基板を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。なお、図１においては、導電パターン形成基板の外観形状に加えて、導電パターン形成基板の内部構造物の一部も実線で示している。
図１及び図２に示すように、導電パターン形成基板１は、基板２と、ナノワイヤー層４と、配線７と、オーバーコート８と、粘着剤層９と、カバーフィルム１０とを備える。
【００１５】
基板２は、板材、フィルム、シート、または膜によって形成されており、絶縁性を有する。本実施形態では、基板２は、ポリエチレンテレフタレートのシートが採用されている。なお、基材２の材料としては、ポリエチレンテレフタレートの他に、ポリカーボネート、ＰＥＮ、アクリル樹脂、シクロオレフィンポリマーなどを採用することができる。
基板２の厚さ方向の一方の面２ａ上には、基板２と他の部材との接着性を高めるためのアンダーコート３が設けられている。アンダーコート３は、絶縁材料からなる。
【００１６】
ナノワイヤー層４は、複数の金属ナノワイヤーが回路パターンをなして配置された導電パターン５と、金属ナノワイヤーが取り除かれていることにより絶縁性となっている絶縁部６とを有する。
【００１７】
導電パターン５は、基板２の外面に設けられた複数の金属ナノワイヤーからなる。本実施形態では、金属ナノワイヤーは、後述する水溶性ポリマーの接着力によってアンダーコート３に接着されている。導電パターン５を構成する金属ナノワイヤーは、例えば長さが数十μｍ程度の微細な金属線材である。金属ナノワイヤーの材料は、銀、金、銅、アルミニウムなど、導電性の高い金属材料であることが好ましい。導電パターン５内において、複数の金属ナノワイヤーは略均一に分散されている。複数の金属ナノワイヤーは、隣接する金属ナノワイヤーと接しており、隣接する金属ナノワイヤーと電気的に接続されている。
【００１８】
絶縁部６は、導電パターン５の周囲に設けられており、導電パターン５を構成する各線間を絶縁している。
【００１９】
配線７は、導電パターン５に接するようにナノワイヤー層４に積層されている。本実施形態では、配線７は複数設けられており、各配線７の一端は導電パターン５にそれぞれ接続され、配線７の他端は基板２の周縁部へと延びている。各配線７の他端は、基板２の周縁部において整列され、ＺＩＦコネクタ等に接続可能な端子となっている。
また、配線７の材料としては、金属粒子を含有するペースト、カーボンペースト、金属薄膜等、あるいはＩＴＯや導電性ポリマーなどからなる薄膜等を採用することができる。金属粒子、金属薄膜の材料は、銀、金、銅、アルミニウムなどを用いることができる。
【００２０】
オーバーコート８は、所定の処理により硬化する樹脂材料によって形成されており、絶縁性を有する。オーバーコート８の材料としては、紫外線硬化樹脂や接着剤などを採用することができる。本実施形態では、オーバーコート８の材料は、紫外線硬化型アクリル系樹脂である。オーバーコート８は、ナノワイヤー層４と配線７とに接し、ナノワイヤー層４と配線７とをともに被覆している。また、導電パターン５を形成する金属ナノワイヤーは、オーバーコート８内に埋め込まれている。
【００２１】
粘着剤層９は、粘着性を有する層であり、オーバーコート８にカバーフィルム１０を付着させて保持するために設けられている。本実施形態では、粘着剤層９は、アクリル系粘着剤によって構成されている。
【００２２】
カバーフィルム１０は、板材、フィルム、シート、または膜によって形成されている。本実施形態では、カバーフィルム１０は、ポリエチレンテレフタレートによって形成されている。なお、カバーフィルム１０の材料としては、ポリエチレンテレフタレートの他に、ポリカーボネート、ＰＥＮ、アクリル樹脂、シクロオレフィンポリマーなどを採用することができる。
【００２３】
本実施形態では、基板２、ナノワイヤー層４、オーバーコート８、粘着剤層９、およびカバーフィルム１０は、光透過性を有する。これにより、導電パターン形成基板１は、配線７が設けられた部分を除き、厚さ方向への光透過性を有している。なお、配線７として光透過性を有する構成が採用されている場合には、導電パターン形成基板１は全体として厚さ方向への光透過性を有する。
【００２４】
次に、本実施形態の導電パターン形成基板の製造方法について、上述の導電パターン形成基板１を製造する例を用いて説明する。図３は、本実施形態の導電パターン形成基板の製造方法を示すフローチャートである。図４ないし図７は、本実施形態の導電パターン形成基板の製造方法における各ステップを示す説明図である。
【００２５】
まず、図４に示すように、基板２の外面のうち厚さ方向の一方の面のアンダーコート３表面に、金属ナノワイヤーが分散された溶液４ａを塗布する（図３に示すステップＳ１）。本実施形態では、金属ナノワイヤーが分散された溶液４ａは、金属ナノワイヤーと水溶性ポリマーと水系溶媒とを含む。
ステップＳ１では、図４に示すように、金属ナノワイヤーが分散された溶液４ａを基板２の外面にベタ塗りする。金属ナノワイヤーが分散された溶液４ａは、基板２の外面のうち厚さ方向の一方の面の全体に均一に塗布された状態となる。金属ナノワイヤーが分散された溶液４ａを基板２の外面に塗布することにより、基板２上にはナノワイヤー層４が形成される。
これでステップＳ１は終了し、ステップＳ２へ進む。
【００２６】
ステップＳ２は、基板２上に塗布された溶液４ａから溶媒の少なくとも一部を除去するステップである。
ステップＳ２では、金属ナノワイヤーが分散された溶液４ａが塗布された基板２を乾燥させ、溶液４ａに含まれる水系溶媒を蒸発させる。これにより、金属ナノワイヤーと水溶性ポリマーとが基板２上に残留し、水溶性ポリマーによって金属ナノワイヤーが基板２に付着する。
これでステップＳ２は終了し、ステップＳ３へ進む。
【００２７】
ステップＳ３は、ナノワイヤー層４と接するようにナノワイヤー層４に配線７を積層するステップである。
ステップＳ３では、図５に示すように、公知の方法を用いて配線７をナノワイヤー層４に積層する。例えば、配線７として金属ペーストやカーボンペーストなどを採用する場合には、スクリーン印刷等の印刷法を用いてパターンをナノワイヤー層４上に形成する。そして、ナノワイヤー層４上に形成された金属ペーストやカーボンペーストなどを焼成して固化させる。また、金属薄膜を採用する場合には、金属原子をナノワイヤー層４上に積層させた後にエッチング等によってパターン形成したり、金属薄膜をナノワイヤー層４上に接着させたりすることができる。
金属ペーストやカーボンペーストをナノワイヤー層４上に印刷した場合には、ナノワイヤー層４に設けられた金属ナノワイヤーは金属ペーストやカーボンペースト内に埋め込まれる。これにより、金属ペーストやカーボンペーストに含まれる導体の粒子に金属ナノワイヤーが接触し、導通状態となる。
なお、配線７を形成する方法はこれらには限られず、公知の方法を適宜採用することができる。
これでステップＳ３は終了し、ステップＳ４へ進む。
【００２８】
ステップＳ４は、オーバーコート８を形成するステップである。
ステップＳ４では、図６に示すように、配線７が積層されたナノワイヤー層４上に、紫外線硬化型アクリル系樹脂を塗布する。さらに、塗布された紫外線硬化型アクリル系樹脂に紫外線を照射して紫外線硬化型アクリル系樹脂を硬化させる。これにより、ナノワイヤー層４と配線７とをともに被覆する絶縁材料からなる層が形成され、オーバーコート８となる。
これでステップＳ４は終了し、ステップＳ５へ進む。
【００２９】
ステップＳ５は、導電パターン５を形成するステップである。
ステップＳ５では、図７に示すように、レーザー光をオーバーコート８を介してナノワイヤー層４に照射する。これにより、ナノワイヤー層４では、レーザー光が照射された部分に位置する金属ナノワイヤーが崩壊し、ワイヤー状であった金属ナノワイヤーはナノワイヤー層４から除去される。これにより、レーザー光が照射された部分では、金属ナノワイヤー同士の接触がなくなるため、導電性が消失する。すなわち、レーザー光が照射された部分が絶縁部６となり、残りが導電パターン５となる。なお、レーザー光が照射されなかった部分が全て配線７として利用される必要はなく、例えばノイズに対するシールドとなる電気的に浮いた状態のパターンがナノワイヤー層４内に設けられていてもよい。
なお、基板２の材質を適宜選択することにより、基板２を介してレーザー光をナノワイヤー層４に照射することもできる。この場合、厚さ方向で配線７と重なった位置にある金属ナノワイヤーを除去することができる。
これでステップＳ５は終了し、ステップＳ６へ進む。
【００３０】
ステップＳ６は、粘着剤層９およびカバーフィルム１０を形成するステップである。
ステップＳ６では、厚さ方向の一方の面に粘着剤が塗布されたカバーフィルム１０を、粘着剤がオーバーコート８に接する状態でオーバーコート８に貼り付ける（図２参照）。
カバーフィルム１０が貼り付けられることにより、配線７や導電パターン５は外力から保護される。
これでステップＳ６は終了する。
【００３１】
次に、本実施形態の導電パターン形成基板１の作用について説明する。図８（ａ）は、金属ナノワイヤーが設けられた一般的な半製品の断面図である。図８（ｂ）は、一般的な半製品を使用したときの金属ナノワイヤーと他の配線７との接続状態を示す図である。図９は、本実施形態の導電パターン形成基板１における金属ナノワイヤーと配線７との接続状態を示す図である。
【００３２】
一般的に、金属ナノワイヤーの回路パターンを有する配線基板を製造する場合には、基板１０２上のアンダーコート１０３に金属ナノワイヤーＮＷがベタ塗りされた半製品１０１（図８（ａ）参照）を使用する。しかしながら、当該半製品１０１には、金属ナノワイヤーＮＷが基板１０２から脱落するのを防止する目的で、金属ナノワイヤーＮＷを覆う保護層１０８が設けられている。保護層１０８が設けられたこのような半製品１０１から保護層１０８のみを除去することは困難である。このため、金属ナノワイヤーＮＷに他の配線１０７を接続する場合には、図８（ｂ）に示すように、保護層１０８を貫通して保護層１０８の表面から露出した金属ナノワイヤーＮＷの一部に、他の配線１０７を接続するようになっていた。
【００３３】
また、金属ナノワイヤーＮＷは、基板１０２上で整列して配置されるのではなく、不規則に分散している。上記一般的な半製品１０１では、金属ナノワイヤーＮＷが保護層１０８の外面にどのくらい露出されているかを制御することは困難である。このため、金属ナノワイヤーＮＷと他の配線１０７との導通不良が発生する可能性があった。
【００３４】
これに対して、本実施形態の導電パターン形成基板の製造方法では、上述の保護層に相当する層を形成する前に金属ナノワイヤーと他の配線７とを接続するようになっている。このため、図９に示すように、金属ナノワイヤーＮＷと他の配線７との接触面積が上記一般的な半製品よりも広い。その結果、金属ナノワイヤーＮＷと他の配線７との間で電気が流れる経路が多く、接触抵抗が低い。
【００３５】
また、水溶性ポリマーを含有する水系溶媒に金属ナノワイヤーＮＷが分散されており、水系溶媒を蒸発させたあとには、金属ナノワイヤーＮＷの外面には配線７を接触させることができる面が多く残されている
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の導電パターン形成基板の製造方法によれば、金属ナノワイヤーＮＷと他の配線７との接触抵抗を低減することができる。
【００３７】
そして、このように接触抵抗が低減された導電パターン形成基板１によれば、金属ナノワイヤーＮＷと他の配線７との接触不良が起こる可能性を低く抑えることができる。また、たとえば導電パターン形成基板１がタッチパネルとして使用された場合には、回路全体の電気抵抗を低く抑えることができるので、検出精度を高めることができる。
【００３８】
また、配線７が形成された後に、ナノワイヤー層４と配線７とをともにオーバーコート８によって被覆するので、金属ナノワイヤーＮＷがオーバーコート８内に埋め込まれた状態となる。このため、基板２上に付着した金属ナノワイヤーＮＷが脱落しにくい。
【００３９】
また、ベタ塗りによってナノワイヤー層４を基板２上に形成した後に金属ナノワイヤーＮＷの一部をナノワイヤー層４から除去して絶縁部６とするので、所望の導電パターン５の形状を容易に形成することができる。
また、レーザーを用いて金属ナノワイヤーＮＷを除去するので、微細なパターンを有する導電パターン５をナノワイヤー層４内に形成することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の導電パターン形成基板の製造方法及び導電パターン形成基板について説明する。図１０は、本実施形態の導電パターン形成基板の製造方法を示すフローチャートである。なお、本実施形態の製造方法により形成される導電パターン形成基板の形状は上記第１実施形態で説明した導電パターン形成基板１と同様であるので、図示を省略する。
【００４１】
本実施形態では、ナノワイヤー層４に導電パターン５を形成するタイミングが上述の第１実施形態と異なっている。
すなわち、図９に示すように、基板２上にナノワイヤー層４が形成されナノワイヤー層４の水系溶媒を蒸発させたあと、配線７及びオーバーコート８が形成される前に、導電パターン５をナノワイヤー層４に形成する（ステップＳ１０）。
【００４２】
配線７及びオーバーコート８は、導電パターン５がナノワイヤー層４に形成された後、上述の第１実施形態と同様の方法によって形成される。
【００４３】
このような構成であっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
また、オーバーコート８がナノワイヤー層４に積層される前に導電パターン５の形成を行なうので、オーバーコート８の種類によらずナノワイヤー層４に好適に絶縁部６を形成することができる。また、レーザーを用いて導電パターン５を形成する場合に、本実施形態ではオーバーコート８を介することなくレーザーをナノワイヤー層４に当てることができる。このため、レーザーの出力を低く抑えても好適に絶縁部６を形成することができる。
【００４４】
（変形例）
次に、上述の第２実施形態で説明した導電パターン形成基板の製造方法及び導電パターン形成基板の変形例について説明する。図１１は、本変形例の導電パターン形成基板を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ線による断面と同様の断面を示している。
【００４５】
図１１に示すように、本変形例の導電パターン形成基板１Ａは、上述の第１実施形態及び第２実施形態で説明したオーバーコート８に代えて、形状が異なるオーバーコート８Ａを備える。すなわち、導電パターン形成基板１Ａは、粘着剤層９及びカバーフィルム１０を備えておらず、オーバーコート８に代えてオーバーコート８Ａが導電パターン形成基板１Ａの最外層を構成している。
【００４６】
オーバーコート８Ａは、紫外線硬化型アクリル系樹脂によって構成されており、オーバーコート８Ａの上面は平滑に形成されている。
このような構成であっても、上述の実施形態で説明した導電パターン形成基板１と同様の効果を奏する。
【００４７】
また、接着層及びカバーフィルム１０が設けられていなくてもオーバーコート８Ａによってカバーフィルム１０と同等の保護をすることができる。これにより、導電パターン形成基板の部品点数および製造時の工数を減らすことができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
また、上述の各実施形態及び変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１、１Ａ導電パターン形成基板
２基板
３アンダーコート
４ナノワイヤー層
５導電パターン
６絶縁部
７配線
８、８Ａオーバーコート
９粘着剤層
１０カバーフィルム
ＮＷ金属ナノワイヤー

【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ナノワイヤーが分散された溶液を基板の外面に塗布することによりナノワイヤー層を前記基板上に形成し、
前記基板上に塗布された溶液から溶媒の少なくとも一部を除去し、
前記溶媒の少なくとも一部を除去した後、導体を含有する配線を前記ナノワイヤー層と接するように前記ナノワイヤー層に積層する
ことを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の導電パターン形成基板の製造方法であって、
前記溶液は、前記金属ナノワイヤーと水溶性ポリマーと水系溶媒とを含み、
前記ナノワイヤー層を前記基板上に形成した後前記配線を積層する前に、前記水系溶媒を蒸発させる
ことを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の導電パターン形成基板の製造方法であって、
前記配線が形成された後に、前記ナノワイヤー層と前記配線とをともに絶縁材料によって被覆することを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の導電パターン形成基板の製造方法であって、
前記ナノワイヤー層の形成後、前記ナノワイヤー層に配置された前記金属ナノワイヤーの一部を前記ナノワイヤー層から除去することにより前記金属ナノワイヤーによる導電パターンを前記ナノワイヤー層に形成することを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
【請求項５】
基板と、
前記基板の外面に設けられ複数の金属ナノワイヤーからなる導電パターンを有するナノワイヤー層と、
前記導電パターンに接するように前記ナノワイヤー層に積層された配線と、
前記ナノワイヤー層と前記配線とに接し前記ナノワイヤー層と前記配線とをともに被覆するオーバーコートと、
を備えることを特徴とする導電パターン形成基板。
【請求項６】
請求項５に記載の導電パターン形成基板であって、
前記金属ナノワイヤーは、接着手段によって前記基板の外面に付着し、且つ前記オーバーコート内に少なくとも一部が埋め込まれていることを特徴とする導電パターン形成基板。

【図１】