(57)【要約】【課題】ＩＴＯ膜に対してエッチングを行うことなく作製できる薄膜状導体パターンおよびその製造方法を提供すること、その薄膜状導体パターンを備えた配線構造物および面状ヒーターを提供することにある。【解決手段】面状ヒーター１は、基材３の表面に導電膜５を形成し、導電膜５の両端に電極７を形成し、さらに、チップＬＥＤ９を導電膜５上に表面実装した構造になっている。導電膜５は、基材３の表面に形成されたＩＴＯ膜であり、その一部が低抵抗部１１、１３となっていて、別の一部が高抵抗部１５となっている。低抵抗部１１、１３および高抵抗部１５は、ＩＴＯ膜を部分的に水蒸気に晒すことによって形成されたものであり、水蒸気に晒されていない部分が低抵抗部１１、１３、水蒸気に晒された部分が高抵抗部１５となっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部が表面抵抗値１０〜２００Ω／□を示す低抵抗部、別の一部が表面抵抗値５００Ω／□以上を示す高抵抗部となっている導電膜によって形成されており、前記低抵抗部が配線として利用されるパターンを形成している薄膜状導体パターンであって、
前記低抵抗部および前記高抵抗部が、ＩＴＯ膜を部分的に水蒸気に晒すことによって形成されたものであり、前記水蒸気に晒されていない部分が前記低抵抗部となっていて、前記水蒸気に晒された部分が前記高抵抗部となっている
ことを特徴とする薄膜状導体パターン。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜状導体パターンが、基材の表面に形成された構造になっている
ことを特徴とする配線構造物。
【請求項３】
前記基材が、透明な樹脂フィルムである
ことを特徴とする請求項２に記載の配線構造物。
【請求項４】
前記低抵抗部または前記高抵抗部のいずれか一方または両方が着色されることにより、前記低抵抗部と前記高抵抗部とを目視にて区別可能に構成されている
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の配線構造物。
【請求項５】
前記低抵抗部または前記高抵抗部のいずれか一方または両方が、脱色可能な着色材料によって着色されている
ことを特徴とする請求項４に記載の配線構造物。
【請求項６】
請求項１に記載の薄膜状導体パターンが、基材の表面に形成された構造になっている
ことを特徴とする面状ヒーター。
【請求項７】
表面に発光ダイオードが配設されており、前記高抵抗部を挟む位置関係にある２つの前記低抵抗部が、前記発光ダイオードを介して電気的に接続された構造になっている
ことを特徴とする請求項６に記載の面状ヒーター。
【請求項８】
一部が表面抵抗値１０〜２００Ω／□を示す低抵抗部、別の一部が表面抵抗値５００Ω／□以上を示す高抵抗部となっている導電膜によって形成されており、前記低抵抗部が配線として利用されるパターンを形成している薄膜状導体パターンを製造する方法であって、
基材の表面にＩＴＯ膜を形成し、水蒸気の透過および熱の伝導を阻止可能なマスクを前記ＩＴＯ膜の表面に施し、該マスクが施された前記ＩＴＯ膜を水蒸気に晒し、前記マスクを除去することにより、前記水蒸気に晒されていない部分が前記低抵抗部となっていて、前記水蒸気に晒された部分が前記高抵抗部となっている前記導電膜を得る
ことを特徴とする薄膜状導体パターンの製造方法。
【請求項９】
前記ＩＴＯ膜を水蒸気に晒す工程において、水蒸気の温度が、１００〜２００℃とされている
ことを特徴とする請求項８に記載の薄膜状導体パターンの製造方法。
【請求項１０】
前記ＩＴＯ膜を水蒸気に晒す工程において、水蒸気に晒す時間が、６０〜１８００秒とされている
ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の薄膜状導体パターンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜状導体パターン、配線構造物、面状ヒーター、および薄膜状導体パターンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スズドープ酸化インジウム膜（以下、ＩＴＯ膜という。）を、スパッタリング法によって基材（例えばガラス基板）上に形成した後、エッチング法によってＩＴＯ膜の一部を除去することにより、基材上に薄膜状導体パターンを形成する技術が公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１４８６６０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＩＴＯは、比較的エッチングされにくい材料であったため、エッチング液の濃度が低すぎると、ＩＴＯ膜の除去に多大な時間を要することになり、薄膜状導体パターンの生産性が低くなってしまうという問題があった。
【０００５】
また、単にエッチングにかかる時間の短縮だけを考えれば、エッチング液の濃度を高くするといった対処方法も考え得るが、その場合は、基材がエッチング液によるダメージを受けやすくなるという別の問題を招くおそれがあった。特に、基材が高分子フィルムの場合には、基材がより大きなダメージを受けやすいため、エッチング液の濃度を高くすることには限界があった。
【０００６】
さらに、エッチング法を利用する場合、使用済みのエッチング液や洗浄液が大量に発生するため、そのまま廃棄すると環境に多大な負荷を与えるおそれがあり、廃液を適正に処分すれば、その分だけ製造コストが増大するといった問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記諸問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＩＴＯ膜に対してエッチングを行うことなく作製できる薄膜状導体パターンおよびその製造方法を提供すること、また、その薄膜状導体パターンを備えた配線構造物および面状ヒーターを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段、および発明の効果】
以下、上記目的を達成するためになされた本発明の特徴について詳述する。
本発明の薄膜状導体パターンは、
一部が表面抵抗値１０〜２００Ω／□を示す低抵抗部、別の一部が表面抵抗値５００Ω／□以上を示す高抵抗部となっている導電膜によって形成されており、前記低抵抗部が配線として利用されるパターンを形成している薄膜状導体パターンであって、
前記低抵抗部および前記高抵抗部が、ＩＴＯ膜を部分的に水蒸気に晒すことによって形成されたものであり、前記水蒸気に晒されていない部分が前記低抵抗部となっていて、前記水蒸気に晒された部分が前記高抵抗部となっている
ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の薄膜状導体パターンの製造方法は、
一部が表面抵抗値１０〜２００Ω／□を示す低抵抗部、別の一部が表面抵抗値５００Ω／□以上を示す高抵抗部となっている導電膜によって形成されており、前記低抵抗部が配線として利用されるパターンを形成している薄膜状導体パターンを製造する方法であって、
基材の表面にＩＴＯ膜を形成し、水蒸気の透過および熱の伝導を阻止可能なマスクを前記ＩＴＯ膜の表面に施し、該マスクが施された前記ＩＴＯ膜を水蒸気に晒し、前記マスクを除去することにより、前記水蒸気に晒されていない部分が前記低抵抗部となっていて、前記水蒸気に晒された部分が前記高抵抗部となっている前記導電膜を得る
ことを特徴とする。
【００１０】
この薄膜状導体パターンないし薄膜状導体パターンの製造方法において、低抵抗部および高抵抗部は、いずれもＩＴＯ膜の一部であるが、低抵抗部と高抵抗部とでは表面抵抗値が異なっている。
このような部分的に表面抵抗値が異なるＩＴＯ膜は、基材上にＩＴＯ膜を形成した後、ＩＴＯ膜を部分的に水蒸気に晒すことによって形成可能であり、水蒸気に晒されていない部分が低抵抗部となり、水蒸気に晒された部分が高抵抗部となる。
【００１１】
ＩＴＯ膜を部分的に水蒸気に晒すには、水蒸気の透過および熱の伝導を阻止可能なマスクをＩＴＯ膜の表面に施した上で、そのマスクが施されたＩＴＯ膜を水蒸気に晒させばよい。
ＩＴＯ膜を水蒸気に晒す工程において、水蒸気の温度は、１００〜２００℃とされていると望ましい。この温度が低すぎると、ＩＴＯ膜を十分に高抵抗化できなかったり十分に高抵抗化するのに時間を要することがある。一方、この温度が高すぎても、ＩＴＯ膜を高抵抗化する上で特に好影響を与えることはないので、熱エネルギーを無駄にするだけである。
【００１２】
また、ＩＴＯ膜を水蒸気に晒す工程において、水蒸気に晒す時間は、６０〜１８００秒とされていると望ましい。この時間が短すぎると、ＩＴＯ膜を十分に高抵抗化できないことがあり、一方、この時間が長すぎても、ＩＴＯ膜を高抵抗化する上で特に好影響を与えることはないので、熱エネルギーおよび時間を無駄にするだけである。ＩＴＯ膜を水蒸気に晒す時間は、水蒸気の温度、ＩＴＯ膜の温度、基材の材質など、様々な要因に応じて適宜調節されるが、いずれにしてもエッチングによってＩＴＯ膜を除去する場合に比べれば、短時間で処理を終えることができる。
【００１３】
このような薄膜状導体パターンは、基材の表面に形成されて配線構造物とされる。基材は、絶縁性の材質で形成されたものであれば、具体的な材質については特に限定されない。一例を挙げれば、ガラス基板など比較的硬質なものであってもよいし、高分子フィルムなど比較的軟質で可撓性のあるものであってもよい。最終的な用途を考慮して、ＩＴＯ膜および基材全体で透明性を高くしたい場合は、基材についても透明度の高いものを採用する必要があるが、そのような透明性が不要な場合は、透明度の低い基材を用いてもよい。
【００１４】
例えば、基材が、透明な樹脂フィルムであれば、透明で可撓性のあるフィルム状の配線構造物を構成できるので、ガラス面などに張り付けて利用でき、その場合でもガラスの透明性を損なうことがない。このような透明な樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のフィルムなどを利用すると好適である。
【００１５】
以上のように構成される薄膜状導体パターンにおいて、低抵抗部は、表面抵抗値１０〜２００Ω／□を示すことから、導体に相当する部分として機能し、一方、高抵抗部は、表面抵抗値５００Ω／□以上を示すことから、絶縁体に相当する部分として機能する。高抵抗部は、絶縁体に相当する部分として機能するので、その表面抵抗値に上限はない。そして、導体として機能する低抵抗部によって、配線となるパターンが形成されている。そのため、このような薄膜状導体パターンであれば、エッチングによって導電膜の一部を除去しなくてもよい。
【００１６】
したがって、この薄膜状導体パターンによれば、エッチングを行うことなく製造することができ、水蒸気による高抵抗化処理については、エッチング法よりも短時間で処理を終えることができるので、生産性が高いものとなる。
また、この薄膜状導体パターンが基材の表面に形成された構造になっている配線構造物を作製する際に、エッチングを行わなくてもよいので、基材がエッチング液によるダメージを受けることはなく、特に、基材が高分子フィルムの場合でも基材を傷めることはないので、その分だけ基材の形成材料に関して選択可能な材料が多くなり、機能性に富んだ多様な配線構造物を提供できるようになる。
【００１７】
さらに、使用済みのエッチング液や洗浄液が大量に発生することはなく、その処分にコストを要することもないので、エッチングが必要なものに比べ、余計なコストをかけることなく環境に与える負荷を小さくすることができる。
なお、上記のような薄膜状導体パターンを備えた配線構造物においては、さらに次のような構成を採用することもできる。
【００１８】
まず、上記のような薄膜状導体パターンは透明性が高いので、配線を視認できないようにするためには便利であるが、配線に対して電気・電子部品を取り付ける場合には、配線を視認できないと作業がやりにくくなる。
そこで、電気・電子部品の取り付け作業を容易に実施できるようにするためには、前記低抵抗部または前記高抵抗部のいずれか一方または両方が着色されることにより、前記低抵抗部と前記高抵抗部とを目視にて区別可能に構成されていてもよい。
【００１９】
このように構成された配線構造物であれば、配線の位置を目で確認することができるので、電気・電子部品の取り付け作業を容易に実施できる。
また、このような着色によって薄膜状導体パターンの透明性が損なわれると、最終的な製品を構成する上で不都合があるといった場合には、前記低抵抗部または前記高抵抗部のいずれか一方または両方が、脱色可能な着色材料によって着色されているとよい。
【００２０】
このように構成しておけば、電気・電子部品の取り付け作業を実施する時点では、低抵抗部または高抵抗部のいずれか一方または両方に色を付けておき、最終的な製品を構成する前に色を除去できる。したがって、電気・電子部品の取り付け作業を容易に実施でき、しかも、最終的には着色によって薄膜状導体パターンの透明性が損なわれるといった問題も解消することができる。
【００２１】
なお、脱色する方法は特に限定されず、例えば、水や溶剤によって除去可能な着色材料を利用するか、光が照射されると有色成分が分解・消失する着色材料などを利用して着色しておけばよい。
さらに、本発明の薄膜状導体パターンは、次のような製品として応用することができる。
【００２２】
例えば、上記薄膜状導体パターンが基材の表面に形成された構造になっている面状ヒーターを構成することができる。
このような面状ヒーターは、自動車のガラスに採用したりゴーグルのガラスに採用することにより、くもり防止用のヒーターとして利用することができる。
【００２３】
また、この面状ヒーターをゴーグルのガラスに採用する場合であれば、表面に発光ダイオードが配設されており、前記高抵抗部を挟む位置関係にある２つの前記低抵抗部が、前記発光ダイオードを介して電気的に接続された構造を採用してもよい。
【００２４】
このような構造の面状ヒーターであれば、２つの低抵抗部に電位差が現れるように電圧をかけることにより、発光ダイオードを点灯させることができる。したがって、例えば、雪が降っているスキー場など見通しの悪い場所において、このゴーグルを着用すれば、ゴーグルの一部を発光させることにより、スキーヤー相互の注意を喚起してスキーヤー同士の衝突を未然に防ぐことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について一例を挙げて説明する。
以下に説明するのは、スキー用のゴーグルのガラス面に張り付けられる面状ヒーターであり、図１（ａ）は、面状ヒーター１の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）中にＡ−Ａ線で示した切断面における断面図である。
【００２６】
この面状ヒーター１は、基材３の表面に導電膜５を形成し、導電膜５の両端に電極７を形成し、さらに、チップＬＥＤ９を導電膜５上に表面実装した構造になっている。
これらのうち、基材３は、代表的な高分子フィルムであるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のフィルムである。
【００２７】
導電膜５は、基材３の表面に形成されたＩＴＯ膜であり、その一部が低抵抗部１１、１３となっていて、別の一部が高抵抗部１５となっている。低抵抗部１１、１３は、表面抵抗値１０〜２００Ω／□を示す導電性の高い領域であり、これら低抵抗部１１、１３が、配線として利用される導体パターンに相当する部分となる。高抵抗部１５は、表面抵抗値５００Ω／□以上を示す導電性の低い領域であり、この高抵抗部１５が介在することにより、低抵抗部１１と低抵抗部１３とが電気的に不連続な領域となっている。
【００２８】
電極７は、銀ペーストを塗布して乾燥させたもので、これら一対の電極７がリード線（図示略）を介して電源に接続される。
以上のような構造の面状ヒーター１は、次のような手順で製造することができる。
【００２９】
まず、ＰＥＴフィルムをロールに巻いて、ロール式のスパッタリング装置に入れた後、ターボ分子ポンプを用いて２×１０−４Ｐａの高真空状態となるまで排気し、水分、酸素などの不純物を系内から除去する。
その後、Ｓｎ濃度５〜１０重量％を含んだ酸化インジウムターゲット（ＩＴＯ）に対して、スパッタガスとしてＡｒ８０ｃｃ、結晶性を損なわないように酸素３ｃｃを同時に導入し、およそ２×１０−１Ｐａ雰囲気内で、ＤＣパルス電源を用いて電力２０００Ｗ、電圧４００Ｖ、電流５Ａを印加することで、ＰＥＴフィルム上にＩＴＯ膜を形成する。このとき、ＩＴＯ膜の膜厚および表面抵抗値は、入力電力およびフィルム送り速度をコントロールすることによって、適宜調節することができ、本実施形態においては、膜厚２００ｎｍ、表面抵抗値２５Ω／□のＩＴＯ膜を形成した。
【００３０】
続いて、このＩＴＯ膜付ＰＥＴフィルムを、ゴーグルに張り付けるのに適した形状（本実施形態では、長さ２５０ｍｍ、幅１５０ｍｍの長方形）となるように裁断し、上述の低抵抗部１１、１３に相当する領域にゴム製のマスクを施す。このマスク材は、ＩＴＯ膜に傷を付けることなく、水蒸気の透過と熱の伝導を遮断できるものであれば、ゴム以外の材料（例えば、ゴム以外の樹脂材料、金属材料など）で形成されていてもよい。
【００３１】
そして、ＩＴＯ膜のマスク材で覆われていない部分（＝上述の高抵抗部１５に相当する領域）に対して、高温の水蒸気を噴射して、当該部分を高抵抗化する。この処理において、水蒸気の温度は１００〜２００℃程度の範囲内で調整し（本実施形態においては１００℃）、水蒸気に晒す時間は６０〜１８００秒程度の範囲内で調整するとよい（本実施形態では６０秒）。
【００３２】
続いて、マスクを除去し、チップＬＥＤ９を表面実装する。チップＬＥＤ９は、いずれも低抵抗部１１と低抵抗部１３との間に介在して両者を電気的に接続するように取り付けられる。
そして最後に、ＩＴＯ膜付ＰＥＴフィルムの両端に銀ペーストを塗布して乾燥させることにより、電極７が形成される。電極７には、銅製のリード線がつながれて、電源から電力が供給されるように構成される。
【００３３】
以上のように構成された面状ヒーター１において、低抵抗部１１、１３は、回路の一部を構成する抵抗器として機能するので、この面状ヒーター１は、図２に示すような回路と等価な回路を構成することになる。そして、低抵抗部１１、１３は、通電に伴って発熱するので、この面状ヒーター１をゴーグルに張り付けることにより、ゴーグルのくもり止めとして利用することができる。また、チップＬＥＤ９は、通電に伴って発光するので、この面状ヒーター１が張り付けられたゴーグルを装着すれば、雪が降っているスキー場など見通しの悪い場所においても、スキーヤー相互の注意を喚起してスキーヤー同士の衝突を未然に防ぐことができる。
【００３４】
このように、上記面状ヒーター１によれば、導電膜５の低抵抗部１１によって薄膜状導体パターンを形成しているので、薄膜状導体パターンを形成する際に、エッチングによって導電膜の一部を除去しなくてもよい。したがって、このような薄膜状導体パターンを備えた面状ヒーター１であれば、エッチングを行うことなく製造することができ、水蒸気による高抵抗化処理については、エッチング法よりも短時間で処理を終えることができるので、生産性が高いものとなる。
【００３５】
また、面状ヒーター１を作製する際にエッチングを行わなくてもよいので、基材３がエッチング液によるダメージを受けることはなく、より薄いＰＥＴフィルムを用いるようなことも可能なので、より柔軟な面状ヒーター１を構成することもできるようになる。
【００３６】
さらに、面状ヒーター１を作製する際に、使用済みのエッチング液や洗浄液が大量に発生することはなく、その処分にコストを要することもないので、エッチングが必要なものに比べ、余計なコストをかけることなく環境に与える負荷を小さくすることができる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の具体的な一実施形態に限定されず、この他にも種々の形態で実施することができる。
例えば、上記実施形態では言及していないが、ＩＴＯ膜を水蒸気で処理した後、十分に乾燥させてから、ＩＴＯ膜のマスク材で覆われていない部分（＝上述の高抵抗部１５に相当する領域）にインクを吹き付けて、当該部分を着色してもよい。このようにすれば、マスクを外した後も、高抵抗部の位置を目視で確認することができるので、電気部品の実装が容易になる。
【００３８】
この場合、水拭きするだけで簡単に拭き取ることができるインクを用いるなど、後工程で簡単にインクの除去ないし脱色ができるようになっていれば、最終的に着色が問題になることはない。もちろん、最終的に着色部分が残っていても問題がない場合は、インクの除去ないし脱色ができなくても構わない。
【００３９】
また、上記実施形態では、ＰＥＴフィルムからなる基材３上に薄膜状導体パターンを形成する例を示したが、ゴーグルや自動車に装備されるガラス部品に対して直接ＩＴＯ膜を形成し、その一部を高抵抗化することにより、低抵抗部からなる薄膜状導体パターンを設けてもよい。
【００４０】
さらに、上記実施形態では、発熱することによりくもりを解消する面状ヒーター１を例示したが、本発明の薄膜状導体パターンを備えた配線構造物は、面状ヒーター以外の用途においても利用可能であり、例えば、タッチパネルやその他の用途において採用される電気回路についても、本発明の構成を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態として例示した面状ヒーターを示しており、（ａ）はその平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。
【図２】実施形態として例示した面状ヒーターの等価回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１・・・面状ヒーター、３・・・基材、５・・・導電膜、７・・・電極、９・・・チップＬＥＤ、１１，１３・・・低抵抗部、１５・・・高抵抗部。
【図１】
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【図２】
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