(57)【要約】【課題】低費用で簡単に微細配線を形成できる方法を提供する。【解決手段】インクの広がりを緩和させて低費用で簡単に微細配線を形成することができ、形成されたインクが一定した高さを有して電気伝導度の優れた配線を形成することができる配線の形成方法が提示されている。また本発明には、微細配線を含む高密度の優れた電気伝導度を有する導電性基板が提示されている。本発明の一側面によれば、（ａ）アルカリ金属水酸化溶液によってベース基材上に形成しようとする配線パターンの少なくとも一側を処理する段階、及び（ｂ）上記形成しようとする配線パターンに沿って疎水性インクを処理する段階を含む微細配線の形成方法が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）アルカリ金属水酸化溶液によってベース基材上に形成しようとする配線パターンの少なくとも一側を処理する段階、及び
（ｂ）前記形成しようとする配線パターンに沿って疎水性インクを処理する段階を含む微細配線の形成方法。
【請求項２】
前記段階（ａ）において前記形成しようとする配線パターンの両側を同時に処理する請求項１に記載の微細配線の形成方法。
【請求項３】
前記段階（ｂ）の前に、前記アルカリ金属水酸化溶液の処理部に弱酸溶液を処理する段階をさらに含む請求項１に記載の微細配線の形成方法。
【請求項４】
前記弱酸溶液は、ギ酸及び炭素数１ないし２０のアルカノイック酸より成ってる群から選択された一つ以上の弱酸である請求項３に記載の微細配線の形成方法。
【請求項５】
前記アルカリ金属水酸化溶液は、ＫＨＯ、ＮａＯＨ及びＬｉＯＨよりなってる群から選択された一つ以上の水酸化物を含む溶液である請求項１に記載の微細配線の形成方法。
【請求項６】
前記アルカリ金属水酸化溶液の濃度は、０．１ないし１０Ｍである請求項５に記載の微細配線の形成方法。
【請求項７】
前記疎水性インクは、テトラデカン系溶媒を含むインクである請求項１に記載の微細配線の形成方法。
【請求項８】
前記ベース基材は、ポリイミドフィルムである請求項１に記載の微細配線の形成方法。
【請求項９】
前記アルカリ金属水酸化溶液または前記疎水性インクをインクジェット方式によって処理する請求項１に記載の微細配線の形成方法。
【請求項１０】
前記微細配線の形成方法によって形成された配線を含む請求項１ないし９の中のある一項に記載の導電性基板。
【請求項１１】
前記形成された配線は、その幅が１ないし８０μｍである請求項１０に記載の導電性基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベース基材上に微細配線を形成する方法に関するもので、特にインクジェット方式による微細配線の形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のベース基材に配線を形成する方法として腐食レジスト法があるが、この方法では微細配線を形成しにくいし、またレジストを除去しなければならないという工程上の煩わしさがある。微細配線を形成する別の方法としてまたレーザ法がある。この方法は、ベース基材の全面に撥水性加工膜を形成した後、レーザによってこの撥水性加工膜の一部をとり除き、この加工膜の除去された領域に導電性インクを噴射して導電性配線を形成する方法である。この方法によれば、レーザ発生装置の具備が別に要求されるので製造単価が上昇されるし、配線を直接的に構成しないのに撥水性加工膜の導入及び除去という段階を経らなければならないので煩わしくて非效率的な問題点がある。
【０００３】
したがって、最近では、インクジェット方式によってベース基材に微細配線を形成する方法が提示され、この方法は選択的に微細配線を形成することができるなどのさまざまな長所はあるが、いまだにこの方法は印刷技術の解像度において問題点がある。この解像度は、インクジェットヘッドから吐出されるインクの直径とインクの表面張力及び界面張力によって決まるが、導電性を有する配線を形成するために金属ナノ粒子を含まなければならないなどの問題のためインクジェットヘッドの大きさと吐出される滴の直径を減らすのに限界がある。また、インクジェット方式の吐出可能な粘度で基材表面にインクを吐出した場合広がりの問題がある。したがって、このインクジェット方式によって微細配線を形成するための多様な努力が試みされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような問題点を解決し、インクを吐出する前にベース基材に前処理を行うことによりインクの広がりを緩和させて低費用で簡単に微細配線を形成できる方法を提供する。また、本発明はこのような微細配線を含む高密度の導電性基板を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態によれば、（ａ）アルカリ金属水酸化溶によってベース基材上に形成しようとする配線パターンの少なくとも一側を処理する段階、及び（ｂ）上記形成しようとする配線パターンに沿って疎水性インクを処理する段階を含む微細配線の形成方法を提示することができる。
【０００６】
ここで、上記段階（ａ）において上記形成しようとする配線パターンの両側を同時に処理することもできるし、上記段階（ｂ）の前に上記アルカリ金属水酸化溶液の処理部に弱酸溶液を処理する段階をさらに含むことができる。好ましい実施例によれば、上記弱酸溶液は、ギ酸及び１ないし２０の炭素数を有するアルカノイック酸より成ってる群から選択された一つ以上の弱酸が好ましい。
【０００７】
好ましい実施例によれば、上記アルカリ金属水酸化溶液は、ＫＯＨ、ＮａＯＨ及びＬｉＯＨより成ってる群から選択された一つ以上の水酸化物を含むことができるし、上記アルカリ金属水酸化溶液の濃度は、０．１ないし１０Ｍであるのが好ましく、上記疎水性インクはテトラデカン系溶媒を含むのが好ましい。
【０００８】
ここで、ベース基材は、ポリイミドフィルムが好ましく、上記アルカリ金属水酸化溶液または上記疎水性インクをインクジェット方式によって処理することができる。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、上記微細配線の形成方法によって形成された配線を含む導電性基板を提示することができる。ここで形成された配線はその幅が１ないし８０μｍであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
上述したように、本発明による配線の形成方法は、インクを吐出する前にベース基材を前処理してインクの広がりを緩和させ、低費用の簡単な工程によって微細配線を形成することができる。またこの方法によって形成された配線は一定した高さに形成されられるので優れた電気伝導度を有する。また従来に使用の制限があったテトラデカン系溶媒を含むインクを用いて微細配線を形成することができる長所がある。また本発明は、このような微細配線を含む高密度の優れた電気伝導度を有する導電性基板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】
【００１１】
以下、本発明による微細配線の形成方法と導電性基板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。図１は、本発明の好ましい一実施例による微細配線の形成方法を概略的に示した図面である。図１を参照して説明すれば、段階（ａ）は、形成しようとする配線パターンの少なくとも一側をアルカリ金属水酸化溶液によって処理する段階であり、段階（ｂ）はこのアルカリ金属水酸化溶液とベース基材が反応してベース基材の表面が改質される段階である。選択的に遂行されられる段階（ｃ）は、アルカリ金属水酸化溶液の処理部を弱酸溶液によって処理する段階であって、段階（ｄ）は形成しようとする配線パターンに沿って疎水性インクを吐出させる段階である。また段階（ｅ）は、このように形成された配線を含む基板を焼成させる段階であり、このような段階を経て高密度基板を得ることができる。
【００１２】
これを段階別に具体的によく見ると、段階（ａ）で、アルカリ金属水酸化溶液２０によってベース基材１０上に形成しようとする配線パターンの少なくとも一側を処理する。本発明では、ベース基材１０がアルカリ金属水酸化溶液と反応して化学的な表面改質の起きることができる基材であれば制限なしに使用されられるが、ポリマー基材が好ましいし、ポリイミド基材がさらに好ましい。このポリイミド基材は、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）回路や半導体集積回路など多くの用途のフレキシブル基板のベース基材として使用されていて、厚さが数μｍのフィルム形態やこれより厚い数ｍｍのシート形態などがある。本発明でポリイミド基材は、このようなフィルムの厚さや形態に制限されない。
【００１３】
ここで、形成しようとする配線パターンの一側または、好ましく両側を処理するのは、後段階の疎水性インクが吐出された時インクの広がりを調節するためである。したがって、アルカリ金属水酸化溶液の処理部は、後段階にて形成される所望の配線の幅に応じて適正な間隔を置いてアルカリ金属水酸化溶液で基材表面を処理すれば良い。この時、アルカリ金属水酸化溶液の基材表面での広がりも考慮しなければならない。一般的にアルカリ金属水酸化溶液を吐出させた時基材の表面での液滴の大きさは、インクジェットヘッド３０から吐出される液滴の大きさの１．２ないし２倍程度になるので、化学的表面改質ができて反応収率を落とさない範囲内で液滴の大きさが小さいほど好ましい。この時、アルカリ金属水酸化溶液で処理された部分は、均一で連続的な境界を成すように一定した間隔に処理される必要があり、したがって液滴の大きさが小さいほどその間隔はより細くならなければならない。これは後段階で実質的に形成しようとする均一な配線の形成に影響を及ぼすからである。
【００１４】
配線パターンの両側を等しいアルカリ金属水酸化溶液によって処理することができるし、別の種類のアルカリ金属水酸化溶液によって処理することもできる。ここで、アルカリ金属水酸化溶液は、ＫＯＨ、ＮａＯＨ及びＬｉＯＨよりなった群から選択された一つ以上の水酸化物を含む溶液であって、このような固相の水酸化物を水にとかして、ここにエチレングリコールをさらに含む。このエチレングリコールは、溶液の揮発程度、粘度、表面張力、ポリイミド基板上の広がりを調節するために添加される。
【００１５】
この時、エチレングリコールの添加割合は添加される水１に対して０．１ないし１の体積比で添加されることが好ましく、水１に対して０．３の体積比で添加されることがより好ましいが、この体積比で添加されるのがアルカリ金属水酸化溶液の粘度やポリイミド基材上での広がりが良いからである。エチレングリコールが１の体積比より多い量が添加されると基材表面での反応収率が落ちることになり、０．１体積比より少量が添加されると基材上でのアルカリ金属水酸化溶液の広がりが増加して好ましくない。
【００１６】
またアルカリ金属水酸化溶液においてＫＯＨ、ＮａＯＨ及びＬｉＯＨより成ってる群から選択された一つ以上の水酸化物の濃度は、０．１ないし１０Ｍが好ましくて、この濃度がベース基材の表面を改質させるのに適する濃度である。０．１Ｍより低い濃度は、液滴の均一で連続的な境界を成すのに好ましくないし、１０Ｍより高い濃度は、アルカリ金属水酸化物の溶解度が下がって好ましくない。
【００１７】
このアルカリ金属水酸化溶液で処理する段階は、周辺の温度及び湿度に応じて反応時間が変われるし、１８ないし９９℃で１分ないし２４時間処理するのが好ましい。１８℃以下では反応が非常に遅くなるため適しないし、１００℃以上では溶媒として使用された水が沸いてしまって反応の調節が難しいから適しない。１Ｍ濃度のアルカリ金属水酸化溶液によって５０℃で５分間処理するのがさらに好ましい。一般的に、ポリイミド基材の表面で起きるこのような反応は発熱反応であるので別に温度を加える必要はない。このようなアルカリ金属水酸化溶液の濃度や処理温度、処理時間は、ポリイミド基材の厚さとも関係があり、数μｍのポリイミドフィルムの場合、短時間内の中温で処理するのが好ましくて、表面改質以上にポリイミドフィルムを損傷させてはいけない。
【００１８】
このようなアルカリ金属水酸化溶液は、マスク方式やインクジェット方式によって処理することができるが、インクジェット方式によって処理するのが微細配線を形成するのに好ましい。段階（ｂ）で、上記のようにアルカリ金属水酸化溶液によって基材を処理すると基材の表面が化学的に改質され、処理部２３を形成する。例えば、ポリイミド基材の場合、表面に−Ｎ−ＣＯ−基がアルカリ金属水酸化溶液によってその結合が壊れて−ＮＨ及び−ＣＯＯ−基が形成されるし、水酸化物のアルカリ金属は、Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｌｉ＋の陽イオン形態でカルボキシル基を有するポリイミド表面に吸着された形態を示すことになる。このようなカルボキシル基またはカルボキシル基イオンを有するポリイミド表面は、親水性に改質されて疎水性溶液に対して反撥力を有することになる。
【００１９】
段階（ｃ）は、アルカリ金属水酸化溶液の処理部２３に弱酸溶液を処理し、弱酸処理部４０を形成する段階である。この段階は、選択的に遂行されられるし、ポリイミド表面に段階（ｂ）から形成されたカルボキシル基をより安定的に導入させることができる。この段階で、アルカリ金属水酸化溶液の処理部を弱酸で処理するとアルカリ金属の陽イオンが弱酸と反応して不必要なアルカリ金属の陽イオンをとり除いてくれるからである。このような弱酸溶液の例としては、酢酸、ギ酸、リン酸、炭酸などをあげられるし、好ましくは、カルボキシルグループを有するギ酸及び酢酸のように１ないし２０の炭素数を有するアルカノイック酸より成ってる群から選択された一つ以上の弱酸を選択することである。このような弱酸溶液は、０．０１ないし５Ｎ濃度が好ましい。この弱酸によってポリイミド基板を１８ないし５０℃で１分ないし２４時間処理するのが好ましい。１８℃以下になると、反応が非常に遅くて適しなく、常温にて一般的に反応が遂行されられるので敢えて５０℃以上の高温で処理する必要がない。反応温度と時間は、ポリイミド基材の表面での上述した反応が完全に起るまでの相応しい範囲内で決めれば良いし、１Ｎ濃度のアルカノイック酸によって２０℃で１０分間遂行するのがより好ましい。
【００２０】
また段階（ｄ）は、形成しようとする配線パターンに沿って疎水性インク５０を吐出させる段階である。インク吐出の前に形成しようとする配線パターンの少なくとも一側を処理してポリイミド基材の表面が親水性に改質されている。したがって、本発明では親水性の弱いインクを使用するほどより好ましい。このような親水性の弱いインクすなわち、疎水性インクは、その種類に制限なしに使用できるが、導電性配線を形成するためなので金属ナノ粒子を含むインクであるのは勿論のことである。このような疎水性インクの例として、テトラデカン、ヘキサン、オクタン、トルエン、２−ブトキシエチルアセテート（2-butoxyethyl acetate）、アクリルモノマー、エポキシモノマーのような溶媒を使用した伝導性インクをあげることができる。
【００２１】
ここで、テトラデカン系溶媒を含むインクは、沸点が高くてヘッドから吐出される際ヘッドの詰まりの問題が発生しなくて長期間使用に有利な長所にもかかわらず基材表面での広がりが大きくて使用上の困難な問題がある。しかし、本発明の配線形成方法によれば、このような広がりを制御して微細配線を形成することができる。また上記のような方法によって形成しようとする配線パターンの側面を改質すればインクの広がりが改善されて吐出されたインクが一定した高さを有することができる。これは、導電性配線の伝導度と密接な関係のあることであって、インクが一定した高さを有すると形成された配線の伝導度が保障できるからである。したがって本発明のような配線形成方法は、微細配線を形成することだけではなく伝導度が優れた配線を形成することができる效果的な方法である。一般的にベース基材に形成されるインクの液滴の大きさは、使用されたノズルの大きさの１．２ないし２倍になる。本発明で、ベース基材の表面に印刷されるインクの液滴はこのベース基材の表面と接する接触角が減って従来より小さな１．２倍以下の大きさで印刷することができる。
【００２２】
また段階（ｅ）は、このように形成された配線を含む基板を焼成させる段階であり、このような段階を経て高密度の基板を得ることができる。上記段階の反応液やインク内の不必要な有機成分を飛ばして伝導性を有する金属成分が残留して融合されるように焼成させる。この焼成は８０ないし３５０℃で１分ないし５時間焼成することができるが、高温の場合ポリイミドが長く耐えることができないので短時間内に焼成するのが好ましい。好ましい実施例によれば、テトラデカン系溶媒を使用したインクの場合７０℃で２０分間焼成することが好ましい。焼成は上記のように大気雰囲気下でもできるが、窒素やアルゴン雰囲気下で焼成温度を低めて行うこともできる。またギ酸を入れた状態で行うこともできる。
【００２３】
このように形成された導電性配線５３を含む基板を必要に応じて積層させて、ソルダーレジスト、シンボルマークの印刷、ＨＡＳＬなどの工法によって仕上げの表面処理、端子メッキ及びホールや外観加工などの追加的段階をさらに経って完成された導電性基板を得ることができる。
【００２４】
本発明での導電性基板は、断層や多層のＰＣＢ、半導体実装用基板、ＬＴＣＣ、ＭＬＣなどを例としてあげることができるが、上述したような方法によって配線を形成させることができる基板であれば基板の用途に制限を受けない。本発明によって形成された配線はその幅が１ないし８０μｍまで形成することができて高密度の配線基板を形成することができる。
【００２５】
以上、微細配線の形成方法を一般的に示した概略図で説明したが、以下では本発明による具体的な実施例を基準として説明する。
【実施例１】
【００２６】
水７３０ｍｌに固形のＫＯＨ５７ｇを混合してとかした後、エチレングリコール２３０ｍｌを添加して水酸化カリウム溶液を作った。これを常温でインクジェット方式によってポリイミドフィルム上に形成しようとする配線の両側を同時に処理した。この時、ノズルの大きさは３０μｍであるインクジェットヘッドを使用し、ヘッド間の間隔を８０μｍにした。ポリイミド基板上で５分経過後、水酸化カリウム溶液によって処理された部分を５Ｎの酢酸にて処理した後１０分間置く。その後、ポリイミドフィルム上の改質された部分の間にテトラデカン系インクをノズル大きさが３０μｍであるインクジェットヘッドを通じて吐出させた。このように形成された基板を７０℃で２０分間焼成させた。このように形成された配線の幅は平均３０μｍであって、電気比抵抗を測定すると３．１μΩ・ｃｍであった。
【実施例２】
【００２７】
水７３０ｍｌに固形のＮａＯＨ４１ｇを混合してとかした後、エチレングリコール２３０ｍｌを添加して水酸化カリウム溶液を作った。これを常温でインクジェット方式によって、ポリイミドフィルム上に形成しようとする配線の両側を同時に処理した。この時、ノズルの大きさが３０μｍであるジェットヘッドを使用し、ヘッド間の間隔を８０μｍにした。ポリイミド基板上で５分経過の後、水酸化カリウム溶液によって処理された部分を５Ｎの酢酸にて処理した後１０分間置く。その後、ポリイミドフィルム上の改質された部分の間にテトラデカン系インクをノズルの大きさが３０μｍであるインクジェットヘッドを通じて吐出させた。このように形成された基板を７０℃で２０分間焼成させた。このように形成された配線の幅は平均３０μｍであって、電気比抵抗を測定すると２．９μΩ・ｃｍであった。
【００２８】
実施例１のような条件によってテトラデカン系インクをノズルの大きさが３０μｍであるインクジェットヘッドを通じて吐出させ、このように配線が形成された基板を７０℃で２０分間焼成すると配線の幅は平均４０μｍを超えた。したがって、本発明によって配線を形成させた場合、微細配線を形成することができるのを分かった。
【００２９】
本発明は上記実施例に限定されないし、多くの変形が本発明の思想内で当分野の通常の知識を持った者によって可能であるのは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の好ましい一実施例による微細配線の形成方法を概略的に示す図面である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ベース基材
２０  アルカリ金属水酸化溶液
２３  アルカリ金属水酸化溶液の処理部
３０  インクジェットヘッド
４０  弱酸処理部
５０  疎水性インク
５３  導電性配線
【図１】
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