(57)【要約】【課題】自己組織化を用いて、低い加熱温度でも配線を形成することができる配線材料を提供する。また、この配線材料を用いた配線体と配線の形成方法とを提供する。【解決手段】配線材料２は、分散媒と、この分散媒中に混入されたＡｕ微粒子およびＡｇ微粒子とを備える。Ａｕ微粒子およびＡｇ微粒子の平均粒径は、例えば１０ｎｍ以下である。Ａｇ微粒子に対するＡｕ微粒子の質量比（Ａｕ／（Ａｕ＋Ａｇ））は、２０％〜９０％であることが好ましい。この配線材料２を用いた配線方法においては、まず、配線材料２を基板１に塗布する。ついで、配線材料２を自己組織化させる。これにより、配線材料２の導電性を上昇させて、配線３を得ることができる。自己組織化は、Ａｕ微粒子およびＡｇ微粒子の表面エネルギを上昇させる処理、例えば加熱により行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散媒と、この分散媒中に混合されたＡｕ微粒子およびＡｇ微粒子とを備えた配線材料。
【請求項２】
前記Ａｕ微粒子およびＡｇ微粒子の平均粒径は１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の配線材料。
【請求項３】
前記Ａｇ微粒子に対する前記Ａｕ微粒子の質量比（Ａｕ／（Ａｕ＋Ａｇ））は、２０％〜９０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線材料。
【請求項４】
前記Ａｇ微粒子に対する前記Ａｕ微粒子の質量比（Ａｕ／（Ａｕ＋Ａｇ））は、３０％〜９０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線材料。
【請求項５】
前記Ａｇ微粒子に対する前記Ａｕ微粒子の質量比（Ａｕ／（Ａｕ＋Ａｇ））は、３０％〜８０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線材料。
【請求項６】
前記Ａｇ微粒子に対する前記Ａｕ微粒子の質量比（Ａｕ／（Ａｕ＋Ａｇ））は、４０％〜８０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線材料。
【請求項７】
前記Ａｇ微粒子およびＡｕ微粒子は、自己組織化されるものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の配線材料。
【請求項８】
前記分散媒は界面活性剤であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の配線材料。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の配線材料を有することを特徴とする配線体。
【請求項１０】
前記配線材料における前記Ａｕ微粒子および前記Ａｇ微粒子は、自己組織化されていることを特徴とする請求項９記載の配線体。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の配線材料を基板に配置し、ついで、前記配線材料を自己組織化させることにより、前記配線材料の導電性を上昇させることを特徴とする配線方法。
【請求項１２】
前記自己組織化は、前記Ａｕ微粒子および前記Ａｇ微粒子の表面エネルギを上昇させる処理により行われることを特徴とする請求項１１記載の配線方法。
【請求項１３】
前記「表面エネルギを上昇させる処理」とは、加熱、電界印加、光照射または振動のいずれかであることを特徴とする請求項１２記載の配線方法。
【請求項１４】
前記配線材料を基板に配置する手段は、印刷、インクジェットまたはメッキのいずれかであることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項記載の配線方法。
【請求項１５】
前記配線材料を基板に配置する手段は、前記基板に親水部および／または撥水部を設け、前記親水部の表面または前記撥水部以外の場所の表面に前記配線材料を配置するものであることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項記載の配線方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線材料、配線体、および配線の形成方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
金属微粒子を用いた配線材料として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
しかしながら、この材料は、高温（例えば１５０〜１８０℃程度）での加熱処理が必要である（下記特許文献１の００３５段落や００３９段落などを参照）。このため、例えば有機エレクトロニクス用の配線材料としては使いにくいという問題がある。
【０００４】
ところで、本発明者は、Ａｕ（金）微粒子とＡｇ（銀）微粒子との混合物を分散媒に混合させると、低い温度においても、これらの微粒子が自己組織化し、導電率が向上することを見出した。
【０００５】
【従来技術】
【特許文献１】
特開２００２−２９９８３３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の知見に鑑みてなされたものである。本発明は、低い加熱温度でも配線を形成することができる配線材料を提供するものである。また、本発明は、この配線材料を用いた配線体と配線の形成方法とを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る配線材料は、分散媒と、この分散媒中に混合されたＡｕ微粒子およびＡｇ微粒子とを備えている。
【０００８】
前記Ａｕ微粒子およびＡｇ微粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０００９】
前記Ａｇ微粒子に対する前記Ａｕ微粒子の質量比（Ａｕ／（Ａｕ＋Ａｇ））は、２０％〜９０％であることが好ましい。
【００１０】
前記Ａｇ微粒子に対する前記Ａｕ微粒子の質量比（Ａｕ／（Ａｕ＋Ａｇ））は、３０％〜９０％であることがさらに好ましい。
【００１１】
前記Ａｇ微粒子に対する前記Ａｕ微粒子の質量比（Ａｕ／（Ａｕ＋Ａｇ））は、３０％〜８０％であることがさらに好ましい。
【００１２】
前記Ａｇ微粒子に対する前記Ａｕ微粒子の質量比（Ａｕ／（Ａｕ＋Ａｇ））は、４０％〜８０％であることがさらに好ましい。
【００１３】
前記Ａｇ微粒子およびＡｕ微粒子は、自己組織化されるものであることが好ましい。
【００１４】
前記分散媒は、例えば界面活性剤である。
【００１５】
本発明に係る配線体は、前記したいずれかの配線材料を有している。
【００１６】
この配線体の配線材料における前記Ａｕ微粒子および前記Ａｇ微粒子は、好ましくは自己組織化されている。
【００１７】
本発明の配線方法は、前記した配線材料を基板に配置し、ついで、前記配線材料を自己組織化させることにより、前記配線材料の導電性を上昇させるものである。
【００１８】
この配線方法における自己組織化は、Ａｕ微粒子およびＡｇ微粒子の表面エネルギを上昇させる処理により行うことができる。
【００１９】
前記「表面エネルギを上昇させる処理」とは、例えば、加熱、電界印加、光照射または振動のいずれかである。
【００２０】
本発明の配線方法において、配線材料を基板に配置する手段は、例えば、印刷、インクジェットまたはメッキのいずれかである。
【００２１】
本発明の配線方法において、配線材料を基板に配置する手段は、前記基板に親水部および／または撥水部を設け、前記親水部の表面または前記撥水部以外の場所の表面に前記配線材料を配置するものであってもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る配線材料を以下に説明する。この配線材料は、分散媒と、この分散媒中に混合されたＡｕ微粒子およびＡｇ微粒子とを備えている。Ａｕ微粒子およびＡｇ微粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以下、より好ましくは、５ｎｍ以下である。粒径が小さいほど、自己組織化には好適である。
【００２３】
Ａｇ微粒子に対するＡｕ微粒子の質量比（Ａｕ／（Ａｕ＋Ａｇ））は、２０％〜９０％程度であることが好ましい。この質量比は、さらに好ましくは、３０％〜９０％、３０％〜８０％または４０％〜８０％の範囲である。このような範囲とすることは、自己組織化のために好適である。
【００２４】
分散媒は、通常は液体である。分散媒としては、例えば、ドデシルベンゼンやスルホン酸ナトリウムのような界面活性剤である。また、分散媒としては、界面活性剤に限らず、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）などの水溶性高分子を用いることができる。
【００２５】
前記のようなＡｕ微粒子およびＡｇ微粒子は、例えば、下記のような還元法により得ることができる。
【式１】
2004327881.tif 000003
【００２６】
このようにして得られた各微粒子を所定の比率で混合し、ついで、分散媒に混合することにより、本実施例の配線材料を得ることができる。また、各微粒子を、所定の量ずつ分散媒に混合する方法により配線材料を得ることもできる。
【００２７】
つぎに、本実施形態に係る配線材料を用いた配線方法の一例を、図１を参照しながら説明する。まず、基板（配線体）１を用意する（図１（ａ））。ついで、基板１の表面に、配線材料２を配置する（図１（ｂ））。配線材料２の配置方法としては、例えば、印刷、インクジェットまたはメッキである。その他の方法によることも可能である。
【００２８】
ついで、配線材料２を加熱する。この加熱温度としては、例えば、３０℃以上１８０℃以下である。ただし、基板１の耐熱性が高ければ、さらに高温での処理も可能である。このような温度で加熱することにより、Ａｕ微粒子およびＡｇ微粒子の表面エネルギが上昇し、これらが自己組織化する。この状態を図２により模式的に説明する。低温時（初期状態）では、図２（ａ）に示されるように、Ａｕ微粒子４とＡｇ微粒子５とは、分散媒中において分散状態を保っている。ついで、配線材料２を加熱すると、自己組織化が生じ、図２（ｂ）に示されるように、微粒子どうしが連結する。これにより、配線材料２の導電性を向上させて、配線３を形成することができる（図１（ｃ））。
【００２９】
この実施形態では、１００℃以下、さらには５０℃や３０℃という低い加熱温度で自己組織化を発生させ、配線３を形成することができる。したがって、有機エレクトロニクスにおける配線を、有機材料の耐熱温度以下で行うことができるという利点がある。
【００３０】
つぎに、本発明の第２実施形態に係る配線方法についで、図３を用いて説明する。この実施形態においても、まず、基板１の表面に、第１実施形態で説明した配線材料２を塗布する。ついで、配線材料２の表面に、ＳＴＭ６を用いて電界を印加する。これにより、Ａｕ微粒子４およびＡｇ微粒子５の表面エネルギを上昇させ、これらを自己組織化させることができる。電界を印加する領域は、きわめて微少とすることができるので、この実施形態の方法によれば、きわめて微細な（たとえば１粒子が連続した）配線を形成することも可能と考えられる。なお、この実施形態では、電界印加手段としてＳＴＭを用いたが、これに限られないことは当然である。
【００３１】
つぎに、本発明の第３実施形態に係る配線方法についで、図３を用いて説明する。この実施形態においても、まず、基板１の表面に、第１実施形態で説明した配線材料２を塗布する。ついで、配線材料２の表面に、光ファイバ７を用いて光を照射する。これにより、Ａｕ微粒子４およびＡｇ微粒子５の表面エネルギを上昇させ、これらを自己組織化させることができる。光を照射する領域も、電界の場合と同様に、きわめて微少とすることができる。よって、この実施形態の方法によれば、第２実施形態と同様に、きわめて微細な配線を形成することも可能と考えられる。なお、この実施形態では、光供給手段として光ファイバを用いたが、これに限られないことは当然である。
【００３２】
なお、「微粒子の表面エネルギを上昇させる処理」としては、機械的な振動であっても良いと考えられる。電界、光、振動のように、加熱を行わない処理方法とすることによって、配線材料２の適用範囲をさらに広げることが可能である。
【００３３】
さらには、配線材料２の配置手段としては、基板１に親水部（分散媒との濡れ性の良い部分）を設けることによって、親水部の表面に配線材料２を特定的に配置するものであってもよい。あるいは、基板１に撥水部を設けることによって、撥水部以外の部分に配線材料２を特定的に配置するものであってもよい。さらには、撥水部と親水部の両者を基板１に設けることにより、配線材料２の配置精度を向上させることも可能である。
【００３４】
また、分散媒中にＡｕ微粒子とＡｇ微粒子以外の微粒子が混入していることも、自己組織化を著しく阻害しない限りは可能である。
【００３５】
さらに、前記各実施形態では、配線体の例として基板を示したが、基板を用いないで配線を形成することも可能と考えられる。例えば、基板なしで、配線自体で自立できる場合もあり得ると考えられる。このような場合には、配線そのものがこの発明における配線体となる。
【００３６】
【実験例１】
以下の実験条件において、Ａｕ微粒子とＡｇ微粒子との混合比率と、自己組織化後の比抵抗との関係を測定した。
（実験条件）
使用した分散媒：ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
基板の材質：ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）
Ａｕ微粒子の平均粒径：５ｎｍ
Ａｇ微粒子の平均粒径：３ｎｍ
配線材料の塗布幅：５０μｍ
配線材料の塗布厚さ：０．５μｍ
加熱処理温度：８０℃
加熱処理時間：２０分間
【００３７】
結果を図に示す。両微粒子を混合していない配線材料では、加熱処理をしても比抵抗がほとんど下がらなかった。両微粒子の混合比（質量比）Ａｕ／（Ａｕ＋Ａｇ）を２０％〜９０％程度とすることにより、比抵抗の低下が見られる。この状態では、自己組織化により、微粒子どうしが連結している。さらに、この質量比を、３０％〜９０％、３０％〜８０％または４０％〜８０％の範囲とすることにより、さらに好ましい導電性を得られることが判る。
【００３８】
【比較例１】
Ａｕ微粒子のみを含む配線材料を調製し、実験例１と同様の条件で加熱処理を行った。ただし、加熱条件を、４０℃、６０℃および８０℃の３種類とした。結果を図５に示す。加熱温度８０℃でも自己組織化がほとんど進行していないことが判る。このように、一方の微粒子のみを分散媒が含む場合は、粒子が凝集して団子状となってしまい、自己組織化が見られない。
【００３９】
【実験例２】
Ａｕ微粒子とＡｇ微粒子とを含む配線材料を調製し、実験例１と同様の条件で加熱処理を行った。ただし、加熱条件を、４０℃、６０℃および８０℃の３種類とした。また、Ａｕ微粒子とＡｇ微粒子との混合比率は、質量比で７０：３０とした。つまり、質量比Ａｕ／（Ａｕ＋Ａｇ）＝７０／（７０＋３０）＝７０％とした。処理結果を図６に示す。４０℃という低い加熱温度でも自己組織化が進行していることが判る。８０℃程度とすると、自己組織化された配列が太くかつ長くなっている。このように、本実施形態の配線材料を用いると、低い加熱温度での自己組織化が発生する。この自己組織化により、配線材料の導電性を向上させることができ、配線を形成することができる。
【００４０】
なお、前記実施形態および実施例の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、上記に限らない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係る配線材料によれば、自己組織化を用いて、低い加熱温度でも配線を形成することができる。また、加熱によらない自己組織化も可能である。さらに、本発明によれば、この配線材料を用いた配線体と配線の形成方法とを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る配線材料を用いた配線方法を説明するための説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る配線材料を用いた配線方法を説明するための説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態および第３実施形態に係る配線方法を説明するための説明図である。
【図４】実験例１における実験結果を示すグラフである。このグラフにおける横軸は、Ａｕ微粒子とＡｇ微粒子との混合比（質量比）であり、縦軸は比抵抗である。
【図５】比較例１における実験結果を示す写真である。図（ａ）は加熱温度４０℃、図（ｂ）は加熱温度６０℃、図（ｃ）は加熱温度８０℃とした場合の加熱処理結果を示している。
【図６】実験例２における実験結果を示す写真である。図（ａ）は加熱温度４０℃、図（ｂ）は加熱温度６０℃、図（ｃ）は加熱温度８０℃とした場合の加熱処理結果を示している。
【符号の説明】
１  基板（配線体）
２  配線材料
３  配線
４  Ａｕ微粒子
５  Ａｇ微粒子
６  ＳＴＭ
７  光ファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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