(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粉体と、ガラスフリットと、該ガラスフリットの屈伏点以下の温度で焼失可能な熱可塑性樹脂と、有機溶剤とを少なくとも含み、有機溶剤を除去した乾燥状態での体積抵抗率ρが下記式（１）の関係を満たす導電性材料を使用して電極断線箇所を修復する方法であって、電極断線箇所に前記導電性材料を部分的に塗布する第１工程と、塗布した導電性材料に含まれる有機溶剤を除去して乾燥する第２工程と、導通検査により電極断線箇所の修復を検査する第３工程と、導電性材料に含まれるガラスフリットの屈伏点以上の温度で前記導電性材料を焼成する第４工程とを少なくとも含むことを特徴とする電極断線箇所の修復方法。
ρ≦（Ｘ−１）×ＳＲ／Ｗ  ……（１）
Ｒ：電極１本あたりの平均抵抗値
Ｗ：断線箇所のオープンスペース長さ
Ｓ：断線修復箇所の断面積
Ｘ：電極検査ＯＫ／ＮＧの判定しきい値
【請求項２】
導電性粉体と、ガラスフリットと、該ガラスフリットの屈伏点以下の温度で焼失可能な熱可塑性樹脂と、有機溶剤とを少なくとも含み、有機溶剤を除去した乾燥状態での体積抵抗率ρが下記式（１）の関係を満たす導電性材料を使用して電極断線箇所を修復する方法であって、電極断線箇所に前記導電性材料を部分的に塗布する第１工程と、塗布した導電性材料に含まれる有機溶剤を除去して乾燥する第２工程と、導通検査により電極断線箇所の修復を検査する第３工程と、絶縁性厚膜ガラス材料を前記電極上に全面的に塗布する第４工程と、導電性材料に含まれるガラスフリットの屈伏点以上の温度で前記導電性材料及び前記絶縁性厚膜ガラス材料とを同時に焼成する第５工程とを少なくとも含むことを特徴とする電極断線箇所の修復方法。
ρ≦（Ｘ−１）×ＳＲ／Ｗ  ……（１）
Ｒ：電極１本あたりの平均抵抗値
Ｗ：断線箇所のオープンスペース長さ
Ｓ：断線修復箇所の断面積
Ｘ：電極検査ＯＫ／ＮＧの判定しきい値
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーキットボード、多層配線基板やＬＣＤ等の各種ディスプレイ基板に配される線状電極を修復する技術分野に属し、詳しくは導電性材料を使用した電極断線箇所の修復方法に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
スクリーン印刷法で使用する厚膜用導電性ペーストは、一般的に乾燥状態では導通がなく、これを電極として使用するためには、４５０℃以上の高温で焼成を行い、ペースト中に含まれる有機バインダー成分を焼失し、導電性粉体及びガラスフリットを溶解して結着させる必要がある。したがって、上記の導電性ペーストで電極を形成する際に電極断線が生じた場合、断線箇所に再度ペーストを部分的に塗布して乾燥させた後、さらに焼成する必要があった。そして、焼成工程では１０℃／分以下の速度で徐々に加熱及び除冷を行うため、少なくとも数時間以上の長時間を要し、非常に生産効率が悪いという問題点があった。
【０００３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電極断線の修復工程を簡略化でき、生産効率の向上を図ることのできる電極断線箇所の修復方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の電極断線箇所の修復方法では、次の導電性材料を使用する。すなわち、本発明で使用する電極断線修復用導電性材料は、導電性粉体と、ガラスフリットと、該ガラスフリットの屈伏点以下の温度で焼失可能な熱可塑性樹脂と、有機溶剤とを少なくとも含み、有機溶剤を除去した乾燥状態での体積抵抗率ρが下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする。
ρ≦（Ｘ−１）×ＳＲ／Ｗ  ……（１）
ここで、Ｒは電極１本あたりの平均抵抗値、Ｗは断線箇所のオープンスペース長さ、Ｓは断線修復箇所の断面積、Ｘは電極検査ＯＫ／ＮＧの判定しきい値を表している。
【０００５】
上記の式（１）の意味するところは次のようである。すなわち、抵抗値Ｒ、長さＬの電極が長さＷに渡って断線しており、この断線箇所に体積抵抗率ρの導電性材料を電極の長さ方向に対して垂直な断面の面積Ｓで塗布した場合、修復後の電極１本の抵抗値Ｒ’は下記の式で与えられる。
Ｒ’＝（１−Ｗ／Ｌ）Ｒ＋ρＷ／Ｓ  ……（２）
ここで、断線箇所の長さＷは電極の線幅と同等の大きさで考えられ、したがって一般的には１０〜１００μｍの範囲内である。一方、電極長さは、アプリケーションにもよるが１〜１００ｃｍの範囲内である。したがってＷ／Ｌは１に比べて著しく小さいものとして下記の式のように近似する。
Ｒ’＝Ｒ＋ρＷ／Ｓ  ……（３）
【０００６】
電極検査を行う際は、欠陥がない場合の抵抗値を基準としてその何倍か以上の抵抗値を示す電極を断線ありと判断するのが一般的である。この係数をしきい値Ｘと定義すると、電極を修復した後でＯＫと判断されるためには下記の式を満たせばよい。
Ｒ’≦ＸＲ  ……（４）
式（４）に式（３）を代入すると、下記の式になる。
ＸＲ≧Ｒ＋ρＷ／Ｓ  ……（５）
そして、式（５）を変形して、本発明の材料に必要な体積抵抗率ρの条件が上記の式（１）のように表現することができる。
【０００７】
ここで、ガラスフリットの屈伏点は自重及びそれにかかる荷重によって軟化収縮し始める点で、粘度が１０11〜１０12ｐｏｉｓｅ程度になる温度と考えられている。一般に、熱機械分析（ＴＭＡ：Thermomechanical Analysis ）により測定され、本願ではＤＬ−９６００（真空理工社製）を用いて測定した。加熱により測定サンプルの膨張を測定する装置であるため、サンプルの歪み等により測定結果が異なることがある。したがって、粉状のガラスフリットを一旦焼成して装置に合わせて成型することによりサンプルを作製するのだが、その際に十分に徐冷することによりサンプル内部に歪みを残さないことが必要である。このようにして作成したサンプルを用いて、上記装置により屈伏点を測定した。
【０００８】
上記の電極断線修復用導電性材料を使用して電極断線箇所を修復する本発明の修復方法として次の２つの方法がある。
【０００９】
第１の修復方法は、電極断線箇所に前記導電性材料を部分的に塗布する第１工程と、塗布した導電性材料に含まれる有機溶剤を除去して乾燥する第２工程と、導通検査により電極断線箇所の修復を検査する第３工程と、導電性材料に含まれるガラスフリットの屈伏点以上の温度で前記導電性材料を焼成する第４工程とを少なくとも含む。
【００１０】
第２の修復方法は、電極断線箇所に前記導電性材料を部分的に塗布する第１工程と、塗布した導電性材料に含まれる有機溶剤を除去して乾燥する第２工程と、導通検査により電極断線箇所の修復を検査する第３工程と、絶縁性厚膜ガラス材料を前記電極上に全面的に塗布する第４工程と、導電性材料に含まれるガラスフリットの屈伏点以上の温度で前記導電性材料及び前記絶縁性厚膜ガラス材料とを同時に焼成する第５工程とを少なくとも含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明で使用する導電性材料は最終的にガラスフリットの屈伏点以上の温度で焼成するので、導電性材料に含まれる導電性粉体は焼成工程で安定する必要がある。この導電性粉体として使用可能な材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ−Ｐｄ等を列挙できる。
【００１２】
本発明で使用する導電性材料に含まれるガラスフリットは使用する基板に応じて選択する必要がある。すなわち、基板がガラスの場合は屈伏点が３００〜６００℃の範囲のものから選択し、基板がアルミナの場合は屈伏点が３００〜８００℃の範囲のものから選択すればよい。これは、ガラスフリットの屈伏点が当範囲を越えると焼成温度もこれ以上に高くする必要があり、焼成工程において基板の許容範囲を越えた熱変形を導きやすくなるので好ましくない。また、ガラスフリットの屈伏点が３００℃以下の場合は熱可塑性樹脂等が分解、揮発する前にガラスフリットが融着し、層中に空隙等の欠陥が発生するので好ましくない。
【００１３】
熱可塑性樹脂は前記導電性粉体及びガラスフリット等の無機成分のバインダーとして含有させるものであり、例えばメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｓｅｃ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート、ｎ−ペンチルアクリレート、ｎ−ペンチルメタクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、ｎ−ヘキシルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、ｎ−オクチルメタクリレート、ｎ−デシルアクリレート、ｎ−デシルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン等の１種以上からなるポリマー又はコポリマー、エチルセルロース等のセルロース誘導体等が挙げられる。
【００１４】
導電性粉体及びガラスフリット等の無機成分と熱可塑性樹脂との使用割合は、無機成分１００重量部に対して熱可塑性樹脂１〜１５重量部が好ましい。熱可塑性樹脂が１重量部より少ないと無機成分の保持性が低くインキとしての分散性に欠け、また１５重量部より多いと乾燥状態で十分な導通が得られないので好ましくない。
【００１５】
有機溶剤は前記導電性粉体及びガラスフリット等の無機成分と前記熱可塑性樹脂等の有機成分とを分散させ、インキ性を持たせるために含有させるものであり、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等のアノン類、塩化メチレン、３−メトキシブチルアセテート、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、α−若しくはβ−テルピオネール等のテルペン類が挙げられる。
【００１６】
なお、本発明で使用する導電性材料の組成は基本的に一般的な厚膜ペースト材料と類似しているため、特に厚膜電極の断線修復に適するが、スパッタリング法や蒸着法で作製したＣｒやＡｌ等の薄膜電極の断線修復にも使用可能である。
【００１７】
【実施例】
本実施例では、ＡＣ型ＰＤＰの電極の形成を行った。ガラス基板にソーダライムガラスを使用し、その基板上にスクリーン印刷法で線幅１００μｍとなるようにＡｇペースト（イー・エス・エル日本社製「Ｄ５９０」）を塗布した後、１７０℃で３０分間オーブン中で乾燥させ、さらにピーク温度５７０℃で焼成して線状の電極を形成した。続いて、導通検査により電極の断線箇所を特定した後、先を鋭利に尖らせたニードルを使用して下記組成Ａの導電性ペーストを断線箇所に部分的に塗布した。
【００１８】
＜組成Ａ＞
導電性粉体：Ａｇ（平均粒径３μｍ、フレーク状）            ８０重量部
ガラスフリット：鉛ガラス系ガラスフリット（屈伏点５００℃）  ５重量部
熱可塑性樹脂：エチルセルロース                              ３重量部
有機溶剤：ブチルカルビトールアセテート                    １３重量部
【００１９】
このように導電性ペーストを塗布した後、１７０℃で３０分間オーブン中で乾燥させた。乾燥後における導電性ペーストの体積抵抗率は約１×１０-4Ωｃｍであった。乾燥後に再度電極検査を行い、電極の修復を確認した。続いて、ピーク温度５７０℃で焼成し、部分的に塗布した導電性ペーストを焼結し、電極修復を完成した。
【００２０】
本実施例の条件を式（１）で確認すると、電極１本あたりの平均抵抗値Ｒ＝５Ω、断線箇所のオープンスペース長さＷ＝１００μｍ、断線修復箇所の断面積Ｓ＝１００μｍ×１０μｍ＝１×１０-5ｃｍ2 、電極検査ＯＫ／ＮＧの判定しきい値Ｘ＝２となるので、これらの値を式（１）に代入し、必要とされる体積抵抗値ρ≦５×１０-3Ωｃｍと求められる。したがって、本実施例で使用した導電性ペーストは上記の条件を満たしていることが確認できる。
【００２１】
別の例として、電極上に誘電体層を形成する場合、若しくは誘電体層を挟んで電極を何層にも渡って積層する場合には、上記の焼成を省略することも可能であった。すなわち、電極断線箇所に上記の導電性ペーストを部分的に塗布して乾燥させ、再度電極検査を行って電極の修復を確認した後、絶縁性厚膜ガラスペースト（日本電気硝子社製「ＰＬＳ−３２３２」を電極の端子部分を除いた電極上にスクリーン印刷法で全面的に塗布し、本材料を１７０℃で３０分間乾燥させた後、ピーク温度５７０℃で焼成することにより、電極修復で使用した導電性ペーストと絶縁性ガラス厚膜ペーストとを同時に焼結させることが可能であった。この場合、電極修復で使用した導電性ペーストと絶縁性厚膜ガラスペーストとを個別に焼成する場合と比較して焼成回数を１回省略できるメリットがある。さらに、何層にも渡って電極と絶縁層を積層する場合には大きなメリットとなる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、従来は電極断線箇所に厚膜用導電性ペーストを部分的に塗布して乾燥させ、さらに焼成を行った後に通電検査によって断線箇所の修復を確認していたところを、本発明では有機溶剤を除去した乾燥状態での体積抵抗率を所定の値以下にした導電性材料を使用することにより、電極断線箇所に当材料を塗布して乾燥させた状態で断線箇所の修復状況を確認することができる。したがって、電極断線の修復工程の簡略化が図れ、工程省略によるコスト削減が実現できる。また、焼成工程を減らすことで不必要な基板の熱変形を抑制できる。