(57)【要約】【課題】合金インクを使用しなくても使用者が所望する合金配線を形成することができ、マスクなしで安価の工程により合金配線を形成することができる印刷回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の 合金配線基板製造方法は、回路パターンに対応して基板上に第１金属粒子を含むインクを印刷して第１配線層を形成する段階と、基板上に第２金属粒子を含むインクを印刷して第１配線層上に第２配線層を積層する段階と、（ｃ）第１配線層及び第２配線層をシンタリングする段階とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンに対応して、基板上に第１金属粒子を含むインクを印刷して第１配線層を形成する段階と、
前記基板上に第２金属粒子を含むインクを印刷して前記第１配線層上に第２配線層を積層する段階と、
前記第１配線層及び前記第２配線層をシンタリングする段階と
を含むことを特徴とする合金配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１配線層を形成する段階及び前記第２配線層を形成する段階が、インクジェット印刷方式により行われることを特徴とする請求項１に記載の合金配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記第１配線層を形成する段階及び前記第２配線層を形成する段階が、前記インクを乾燥させる段階を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の合金配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１配線層を形成する段階及び前記第２配線層を形成する段階は、所定の厚みの前記回路パターンが形成されるように、前記シンタリングする段階の前に順次繰り返されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の合金配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１配線層を形成する段階及び前記第２配線層を形成する段階は、それぞれ複数回行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の合金配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１配線層及び前記第２配線層の厚みが１００ｎｍないし１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の合金配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記シンタリングする段階が、２００℃ないし４００℃の温度条件で、前記第１配線層及び前記第２配線層を加熱する段階を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の合金配線基板の製造方法。
【請求項８】
基板と、
前記基板上に印刷された合金配線を含み、
前記合金配線は、
前記基板上に第１金属粒子を含むインクと第２金属粒子を含むインクとを順次繰り返して印刷した後、シンタリングして形成されることを特徴とする合金配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合金配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、インクジェットを用いた技術はますます発展しており、カラーフィルタ、印刷回路基板（ＰＣＢ）などの工程にインクジェットを用いようとする方法が広く研究されている。しかし、銀インク、銅インクなどの純粋粒子の合成を通じたインク開発は広く行われているが、二種類のインクの合成が難しいため、粒子単位のコントロールが容易ではないという問題点がある。
【０００３】
現在、インクジェット技術を用いて合金配線を形成する技術は開発されていないのが実情であり、単に類似の技術として、図１及び図２に示すように、半導体工程においてＡＬＤ（原子層成長）法を用いて合金薄膜を形成する方法がある。その原理と工程は次の通りである。
【０００４】
ＡＬＤ法を用いて合金薄膜を形成する方法は、真空チャンバの中に基板（ウエハ）を装着し、所望する合金の各元素を供給できるソースを選択してサイクル単位で真空チャンバの中に流入させ、プラズマを発生させて基板に原子配線層を形成する技術である。
【０００５】
例えば、基板に銀を流入してプラズマを発生させて基板に銀原子を蒸着させることにより銀原子配線層を形成し、次のサイクルに鉛を流入してプラズマを発生させて二番目の原子配線層である鉛原子配線層を形成する。サイクルを繰り返して、所望する厚みでパターンを形成した後に、熱処理してＡｇＰｄ合金薄膜を形成することができる。
【０００６】
しかし、上記のような方法は、ナノサイズの薄膜を形成する技術であって、真空チャンバ及びプラズマ発生装置が別に必要である。また、上記の方法は高価の工程であり、数マイクロメータの厚みの配線形成に適用するにはかなり時間が長くかかるという問題がある。また、特定位置に回路パターンを形成するためには選択的に蒸着できる別途のマスクが必要であるという複雑さ等により、数マイクロメータ程度の厚みの配線の形成に適用することがほとんど不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は合金インクを使用しなくても使用者が所望する合金配線を所定の厚みで形成することができ、別途の装置を必要とせず、マスクなしで安価の工程により短時間に合金配線を形成できる合金配線基板の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、（ａ）回路パターンに対応して基板上に第１金属粒子を含むインクを印刷して第１配線層を形成する段階と、（ｂ）基板上に第２金属粒子を含むインクを印刷して第１配線層上に第２配線層を積層する段階と、（ｃ）第１配線層及び第２配線層をシンタリングする段階とを含む合金配線基板製造方法が提供される。
【０００９】
段階（ｃ）において、第１配線層及び第２配線層をシンタリングして所定の形状に加圧成形したものを加熱することにより、第１配線層及び第２配線層を互いに堅く密着させ固結させることができる。
【００１０】
段階（ａ）及び段階（ｂ）は、インクジェット印刷方式で行われる。段階（ａ）で、第１配線層を形成した後、乾燥段階を行い、段階（ｂ）で、第２配線層を形成した後、同様に乾燥段階を行ってもよい。乾燥段階を行うことで、第１及び第２配線層の積層を容易にできる。
【００１１】
段階（ａ）及び段階（ｂ）は、所定の厚みの回路パターンが形成されるように、段階（ｃ）の前に順次繰り返すことができるし、それぞれ複数回行ってもよい。これにより、使用者が所望する所定厚みの合金配線を形成することができる。
【００１２】
第１配線層及び第２配線層の厚みは１００ｎｍないし１０００ｎｍであることが好ましく、段階（ｃ）は２００℃ないし４００℃の温度条件で第１配線層及び第２配線層を加熱する段階を含むことが好ましい。
【００１３】
本発明の別の実施形態によれば、基板と、基板上に印刷する合金配線を含み、合金配線は、基板に第１金属粒子を含有するインクと第２金属粒子を含有するインクとを順次繰り返して印刷した後、シンタリングして形成されることを特徴とする合金配線基板が提供される。
【００１４】
上述した以外の別の実施形態、特徴及び利点は、以下の図面及び本発明の特許請求の範囲を含む発明の詳細な説明により明確になるであろう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の好ましい実施例による合金配線基板製造方法は、インクジェット印刷方法を用いて合金インクを使用しなくても、それぞれの金属粒子が含まれているインクを印刷することにより、所望する所定厚みの合金配線を形成することができ、インクジェット印刷方法を用いてマスクなしで安価の工程により合金配線を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る印刷回路基板（合成配線基板）の製造方法の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。添付図面を参照して説明することにおいて同一又は対応する構成要素は同一の図面番号を付与し、重複した説明は省略する。
【００１７】
図３は本発明の好ましい一実施例による合金配線基板製造方法を示すフローチャートである。
【００１８】
Ｓ１０段階で、回路パターンに対応して基板上に第１金属粒子が含まれているインクを印刷して第１配線層を形成し、乾燥させる。基板上に金属粒子が含まれているインクを印刷する方法としては、本実施例では圧力チャンバ内にインクを収容し、ノズルを通して液適の形態で吐出させてインクを基板上に弾着させるインクジェット方式を適用することが好ましい。
【００１９】
このようにインクジェット印刷方式で基板上にインクを印刷する場合、例えば数百ｎｍの厚みの配線層が形成できる。これは、本実施例による合金配線の第１配線層に該当する。インクジェット方式により所定の厚みの第１配線層を印刷した後には、これを乾燥させることで、後述する第２配線層の印刷過程における第１配線層のインクと第２配線層のインクとが互いに混合することを防止でき、また、結果的に多層で交互に積層される複数の配線層の積層効果を高めることができる。
【００２０】
第１配線層を印刷する工程は必ず一回だけ行われることではなく、所定の厚みの配線層が確保されるように数回行うこともできる。この場合にも、毎回の印刷ごとに 印刷の後にインクを乾燥させて配線層が積層される効果を高めることが好ましい。
【００２１】
Ｓ２０段階で、基板上の第１配線層が印刷された部分に第２金属粒子が含まれているインクを印刷して第２配線層を積層する。第２配線層の積層工程は、Ｓ１０段階と同じくインクジェット方式により行うことができる。第２配線層の印刷の後にインクを乾燥させて以後の印刷工程による積層が効果的になされるようにするのが好ましい。
【００２２】
第１金属粒子を含有したインクで第１配線層を印刷した後、第２配線層を印刷する前にインクを乾燥させることにより、各配線層のインクが互いに混じることや、密度の差により金属粒子が混合してしまう現象を防止することができる。
【００２３】
第２金属粒子はシンタリング（焼結）工程により第１金属粒子と合金になる金属粒子であって、第１金属粒子と結合されて活性化されることにより合金が形成できるし、後述するシンタリング工程において二つの金属粒子が反応して容易に結合されることにより合金配線基板が形成できるように、第１金属粒子及び第２金属粒子を選定することが良い。
【００２４】
一方、所望する合金が形成できるように、第１金属粒子と第２金属粒子の成分割合を調節することが好ましい。これはインク内に含まれている金属粒子の割合を調節することにより可能であり、また同一の割合で金属粒子が含まれているインクを基板上に印刷する回数を調節することでも可能である。
【００２５】
例えば、第１金属粒子が第２金属粒子よりＮ（Ｎは２以上の自然数）倍多く必要である場合は、第１金属粒子が含まれているインクを印刷及び乾燥する工程をＮ回行って第１配線層を積層し、第２金属粒子が含まれているインクを印刷及び乾燥する工程を１回行って第２配線層を積層した後、シンタリング工程を経て、所望する成分の合金を得ることができる。
【００２６】
Ｓ３０段階で、第１配線層を積層した後に第２配線層を積層する工程を交互に繰り返して行って、所望する厚みの合金配線が形成されるようにする。例えば第１配線層及び第２配線層の厚みがそれぞれ１００ｎｍと仮定すると、１０μｍの厚みを持つ合金配線を形成するためには、第１配線層及び第２配線層をそれぞれ５０回ずつ積層すれば良いし、第１配線層及び第２配線層の厚みがそれぞれ１μｍと仮定すると、１０μｍ の厚みを持つ合金配線を形成するためには第１配線層及び第２配線層をそれぞれ５回ずつ積層すれば良い。
【００２７】
但し、合金をなすための各金属粒子の割合に応じて第１配線層の積層回数と第２配線層の積層回数を異にすることができることは上述した通りである。
【００２８】
すなわち、本実施例によれば、基板に第１配線層を積層し、第２配線層を積層する工程を交互に繰り返して行うことができ、第１配線層をＮ（Ｎは自然数）回積層し、第２配線層をＭ（Ｍは自然数）回積層する工程を交互に繰り返して行うこともできる。
【００２９】
上述したように、所望する厚みの配線層を形成した後、Ｓ４０段階で、所定の温度条件で第１配線層及び第２配線層を加熱して一度にシンタリング（焼結）することで、第１金属粒子と第２金属粒子が結合して合金配線が形成されるようにする。
【００３０】
シンタリング工程は、金属粒子に熱を加えて、幾層に積層された金属粒子の原子を熱エネルギーにより活性化させることで、互いに合金として結合されるようにする工程である。
【００３１】
シンタリング工程の温度条件は、インク内に含まれている金属粒子の大きさ及び種類に応じて変わる。例えばバルク形態の金属の場合７００℃ないし８００℃の条件で焼結でき、本実施例のように粒子の大きさがナノ単位と小さな場合には、シンタリング工程の温度が低くなることもできる。例えばナノ単位の銀粒子の場合は２５０℃程度でも焼結でき、他の金属粒子たちも２００℃ないし４００℃の条件で焼結できる。
【００３２】
このようなシンタリング工程により、本実施例による第１配線層と第２配線層の間の結合部位に位置する原子が活性化されて、互いに合金として堅く結合されることができ、これにより容易に合金を形成することができる。
【００３３】
第１配線層と第２配線層がシンタリング工程により結合されるので、本実施例の配線層形成方法では、第１配線層と第２配線層とが層単位で積層されることになり、上述したように、配線層が互いに交互的に印刷されなくてはならない。
【００３４】
この時、第１配線層及び第２配線層の厚みは、二つの金属粒子間に形成される合金の程度に影響を及ぼし得る。すなわち、配線層の厚みが薄いと、焼結により全体的に合金の出来る程度が相対的に高くなり、配線層の厚みが厚いと、各配線層の間の結合部位のみで合金が出来るなど焼結による合金の効果が落ちる場合がある。
【００３５】
一方、配線層の厚みが薄いほどインクの印刷工程の回数が増加して工程時間が長くなり生産性が低下され得る。そのため、合金の出来る程度を高めるために無制限に配線層の厚みを薄くすることには限界がある。例えば、１００ｎｍないし１０００ｎｍの厚みで配線層を印刷すると、合金配線の全体の厚みが１０μｍと仮定する場合、１０回ないし１００回の印刷工程が必要になる。よって、第１金属粒子と第２金属粒子との合金になる程度と生産性を考慮して適当な厚みで各配線層を印刷することが好ましい。
【００３６】
インク内に含まれる金属粒子としては、合金配線に用いられる銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）などを用いることができる。
【００３７】
以上で、２種類の金属粒子を用いて合金配線を形成する方法に対して説明したが、本実施例によれば、３種類以上の金属粒子を用いて合金配線を形成することも可能であり、この場合、３種類以上のインクを用いて交互に繰り返し印刷するという工程以外には上述した内容と同様に適用されることができる。
【００３８】
第２金属粒子は、シンタリング工程により第１金属粒子と合金になる金属粒子であって、第１金属粒子と結合されて活性化されることにより合金が形成できるし、シンタリング工程にて二つの金属粒子が反応して容易に結合することにより合金配線基板が形成できるように、第１金属粒子及び第２金属粒子を選定することが好ましい。
【００３９】
したがって、図４より説明する本発明の好ましい一実施例による合金配線基板の製造方法においては、第１金属粒子として銀粒子を使用し、第２金属粒子としてパラジウム粒子を使用する。
【００４０】
一方、所望する合金が形成できるように、第１金属粒子と第２金属粒子との成分割合を調節することが良い。これはインク内に含まれる金属粒子の割合を調節することよりも可能であり、また同一の割合で金属粒子が含まれているインクを基板上に印刷する回数を調節することよりも可能である。図４に示されている好ましい一実施例では、銀粒子とパラジウム粒子とが同一の割合で含まれているインクをそれぞれ基板上に印刷する。
【００４１】
図４は、本発明の好ましい一実施例による合金配線基板の製造方法を示す流れ図である。図４を参照すると、基板１００、インクジェットヘッド１０２、銀の配線層１０４、パラジウムの配線層１０６、合金配線基板１０８が示されている。
【００４２】
本実施例では、第１金属粒子として銀（Ａｇ）粒子を、第２金属粒子としてパラジウム（Ｐｄ）粒子を用いて合金配線パターンを形成した場合を例にあげて説明する。 本実施例を具現するために銀やパラジウム以外の他の金属粒子が使用され得ることは上述した通りである。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、回路パターンに対応して基板１００上に、インクジェットヘッド１０２を用いて銀粒子が含まれているインクを印刷するが、上述したように、圧力チャンバの内にインクを収容し、ノズルを通して液適の形態で吐出させて、インクを基板上に弾着させるインクジェット方式を適用することができる。
【００４４】
銀粒子が含まれているインクを印刷して銀の配線層１０４を積層した後、これを乾燥させる。これは銀の配線層１０４のインクがその上に印刷されるインクと任意的に混合することを防止するためである。
【００４５】
図４（ｂ）に示すように、銀の配線層が積層された基板１００の上に、パラジウム粒子が含まれているインクを印刷して銀の配線層１０４の上にパラジウムの配線層１０６を積層する。この時、パラジウム粒子が含まれているインクを印刷する方式は、図４（ａ）と同様にインクジェット方式を用いて、パラジウムの配線層１０６を印刷した後、これを乾燥させる。各配線層に該当するインクを印刷した後に、これを乾燥させることで配線層の積層効果を高められることは上述した通りである。
【００４６】
図４（ｃ）では、銀の配線層１０４の上に、パラジウムの配線層１０６が、またその上に銀の配線層１０４が、順次積層されている。すなわち、図４（ｂ）の段階より積層されたパラジウムの配線層１０６の上に、また銀粒子が含まれているインクを印刷することで、銀の配線層１０４を積層し乾燥させたものである。
【００４７】
図４（ｄ）では、所定の厚みの回路パターンが形成されるまで、銀の配線層１０４とパラジウムの配線層１０６とを交互に繰り返しながら積層する。よって、使用者が所望する所定の厚みの合金配線を形成することができる。この時、各配線層の積層はシンタリング工程により二つの金属が合金として結合されるようにするために層単位で交差するように印刷することが好ましい。
【００４８】
本実施例の場合、銀配線層１０４及びパラジウムの配線層１０６の厚みをそれぞれ５００ｎｍとし印刷すると仮定した場合、１０μｍの厚みを有する合金配線を形成するためには、銀の配線層１０４及びパラジウムの配線層１０６をそれぞれ１０回ずつ交差するように積層することができる。
【００４９】
但し、合金を成すための各金属粒子の割合に応じて各配線層の積層回数を異にすることができることは上述した通りである。例えば、銅粒子が含まれている銅の配線層（図示せず）とパラジウム粒子が含まれているパラジウムの配線層とを用いて合金配線を形成する場合、銅及びパラジウムの粒子の割合に応じて、一層の銅の配線層と二層のパラジウムの配線層を積層する工程を交互に繰り返すことができる。
【００５０】
すなわち、基板１００に銀の配線層１０４を１回積層し、パラジウムの配線層１０６を１回積層する工程を交互に繰り返すことができ、または、異なる例で、銅の配線層を１回積層し、パラジウムの配線層を２回積層する工程を交互に繰り返すこともできる。
【００５１】
図４（ｅ）では、順次積層された銀の配線層１０４及びパラジウムの配線層１０６をシンタリングするが、より具体的には、所定の形状で加圧成形したものを加熱することにより、二つの種類の配線層を互いに堅く密着させ固結することで、所望する所定の厚みの合金配線基板１０８を形成することができる。
【００５２】
本実施例の合金配線基板１０８を形成するためのシンタリング工程は、順次積層された銀の配線層１０４及びパラジウムの配線層１０６を加熱して一度に溶融させることで、銀粒子とパラジウム粒子とが容易に結合できるようにして合金配線基板１０８を形成するための工程であって、例えば、銀粒子とパラジウム粒子が全て溶融される温度として約２５０℃の温度で工程を行うことができる。
【００５３】
但し、シンタリング工程の温度条件は、対象になる金属の種類、粒子の大きさなどに応じて変わることができることは上述した通りである。すなわち、本実施例のように、粒子の大きさがナノ単位で小さな場合にはシンタリング工程の温度を変えることができる。 このように適切な温度条件下でシンタリング工程を行うことで、銀の配線層及びパラジウムの配線層の結合部位に位置する原子が活性化され、互いに合金として堅く結合されることができ、これにより容易に合金を形成することができる。
【００５４】
図５は本発明の好ましい別の実施例による合金配線基板製造方法を示す流れ図である。図５を参照すると、基板１００、インクジェットヘッド１０２、銀の配線層１０４、パラジウムの配線層１０６、合金配線基板１０８が示されている。
【００５５】
本実施例は、所定の厚みの回路パターンを形成するために銀粒子が含まれている銀の配線層１０４とパラジウム粒子が含まれているパラジウムの配線層１０６とを積層する方法において、図４に示した実施例とは異なっている。以下ではその相違点を主に詳しく説明し、図４と共通する部分の詳細な説明を省略する。
【００５６】
図５（ｂ）では、銀インクが含まれている銀の配線層１０４を３回行い、複数の銀の配線層１０４を形成する。また、図５（ｃ）では、３層の銀の配線層１０４の上に３層のパラジウムの配線層１０６を形成し、図５（ｄ）に示すようにパラジウムの配線層１０６の上に、また３層の銀の配線層１０４を積層する。さらに３層のパラジウムの配線層が再び積層され得ることは勿論であり、順次に繰り返すことができる。
【００５７】
最後に、図５（ｅ）では、それぞれ３層に形成された配線層を一度にシンタリングすることで、銀の配線層１０４とパラジウムの配線層１０６とが接触される部分の銀粒子とパラジウム粒子が容易に結合できるようにして、銀粒子とパラジウム粒子とが含まれる合金配線基板１０８を形成することができる。
【００５８】
図５のような実施例は、１回のインク印刷だけでは必要な厚みの配線層を得ることができなくて繰り返して印刷することにより各配線層の厚みを増加させるための場合や、インクの種類に応じて合金される成分の割合が異なって特定金属粒子をもっと多く印刷しなくてはならない場合、またインクジェットの印刷回数が多過ぎて工程が複雑になることを縮めるための場合などに、適用することができる。但し、このように同じインクを数回印刷した後に次のインクを印刷する方法は、シンタリング工程により合金がまともに行われることができる範囲内で適用することが良い。
【００５９】
以上で、説明した合金配線基板の製造方法により製造される合金配線基板は、基板上に第１金属粒子を含むインクと、第２金属粒子を含むインクを順次に交互に繰り返して印刷した後、シンタリングして合金配線を形成することを特徴とする。このような方法を適用すれば、合金インクを使用しなくてもインクジェット印刷方法を用いて所望する合金配線を形成することができ、別途のマスクなしで安価の工程により合金配線を形成することができる。
【００６０】
上述した実施例以外の様々な実施例が本発明の特許請求の範囲内に存在する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来技術による原子層成長（ＡＬＤ）装置を示す概念図である。
【図２】従来技術による原子層成長（ＡＬＤ）法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の好ましい一実施例による合金配線基板製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の好ましい一実施例による合金配線基板製造工程を示す流れ図である。
【図５】本発明の好ましい別の実施例による合金配線基板製造工程を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００６２】
１００   基板
１０２  インクジェットヘッド
１０４   銀の配線層
１０６  パラジウムの配線層
１０８  合金配線基板
【図１】
2008078656.tif 000003
【図２】
2008078656.tif 000004
【図３】
2008078656.tif 000005
【図４】
2008078656.tif 000006
【図５】
2008078656.tif 000007