CN104919573B - 电子设备的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有能按需应变、能高精细且简便地形成的电极图案的电子设备的制造方法。通过在基板(1)上利用气幕方式激光CVD法形成由不同于该基板(1)的材质构成且持有高于该基板(1)的表面能量、电极图案形状的第一层(1)，在所述第一层(1)的上表面利用导电性纳米油墨形成第二层(2)，从而形成电子设备的电极图案。
Description
技术领域
本发明涉及二极管、晶体管等电子设备中的电极的形成，更详细而言，涉及具有利用涂布法形成的电极图案的电子设备的制造方法。
背景技术
电子电路的小型化逐年进展，与之相伴，电极的微细布线化也正在进展。在如此进行微细布线化的电极的制作中，通常采用光刻法。
然而，在采用了光刻工艺的提离或湿式蚀刻中，在抗蚀剂涂布、干燥、曝光、显影及膜的蚀刻等中，使用大量的溶剂或化学药品、电力，因此对地球环境带来大的负荷。
对此，近年来，作为希望设备投资的负担轻、可大量生产、低成本的优点的方法，变为进行使用了印刷的电极形成。与光刻法相比，印刷法中使用原材料或化学药品是少量的，因此作为有利于地球环境的绿色创新领域的技术而受到期待。印刷法中，希望能进一步应对少量多品种的印刷技术。
作为利用印刷法形成电极图案的具体方法，有喷墨方式、凸版印刷、凹版印刷、喷雾印刷、狭缝涂布法、网板印刷等各种方法。其中，对微细布线有效的印刷方法是喷墨方式、凸版印刷以及凹版印刷。
然而，凸版印刷和凹版印刷中，从使用版这一方面来看，按需应变性差。对此，可以认为，不需要版的喷墨方式的按需应变性优良。
但是，当以喷墨方式进行微细布线时，是否能使着墨至基板的油墨无论如何都不扩展地确实地形成于指定位置成为重点。
图4、5中示出利用喷墨方式在基板上进行了微细布线时的概念图。图4(a)、图5(a)表示油墨刚滴下之后的状态，图4(b)、图5(b)表示溶剂蒸发时的状态，图4(c)、图5(c)表示干燥后的油墨的状态。
图4中，基板11对油墨15的润湿性高，因此线宽会扩大至设定宽度d以上。另一方面，图5中，基板21对油墨25的疏液性高，因此油墨25不会定影而是移动至基板的端部，线宽也变窄。
如此，在喷墨方式中，发生因基板的润湿性导致油墨的线宽变化的现象。
作为上述现象的对策，例如专利文献1中记载了如下内容：通过向润湿性控制层照射紫外线而使表面能量变化，从而控制油墨扩展的范围。
另外，专利文献2中记载了如下内容：为了控制油墨的扩展范围，利用通过将油墨滴至凸起区域来引起比平滑面更疏水的行为的现象。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-150246号公报
专利文献2：日本特开2004-141856号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，上述专利文献1中记载的方法中，需要形成与紫外线能量发生反应、发生润湿性变化的特殊的控制层，另外，当将上述控制层用作有机晶体管的栅极绝缘膜时，有在绝缘性或晶体管特性方面产生问题的可能性。
另一方面，上述专利文献2中记载的方法中，需要在基板上形成用于控制润湿性的凹凸层，为了高精度地形成这样的凹凸必须使用光刻技术。
因此，优选能以简单的结构容易地按需应变形成高精细的电极图案的方法。
本发明是为了解决上述技术问题而作出的，其目的在于提供具有能按需应变、能高精细且简便地形成的电极图案的电子设备的制造方法。
用于解决技术问题的手段
本发明的电子设备的制造方法是在基板上具有由不同于上述基板的材质构成且持有高于上述基板的表面能量、电极图案形状的第一层和在上述第一层的上表面利用导电性纳米油墨形成的第二层的电子设备的制造方法，其特征在于，利用气幕方式激光CVD法形成上述第一层。
通过使用气幕方式激光CVD法，可容易地构成高精细的电极图案。
另外，本发明的另一形态的电子设备的制造方法是在基板上具有由不同于上述基板的材质构成且持有低于上述基板的表面能量的基底层、在上述基底层的上表面由不同于上述基底层的材质构成且持有高于上述基底层的表面能量、电极图案形状的第一层、以及在上述第一层的上表面利用导电性纳米油墨形成的第二层的电子设备的制造方法，其特征在于，利用气幕方式激光CVD法形成上述第一层。
当基板的表面能量与第一层的表面能量为同等程度或大于第一层的表面能量时，通过这样使基板与第一层之间介有表面能量低于基板的基底层、且使用气幕方式激光CVD法，能与上述的情况相同地形成高精细的电极图案。
对上述第一层来说，作为持有高于上述基板或上述基底层的表面能量的表面能量的材质，是利用金属或者其氧化物或氮化物中的任一种或两种以上的混合物、或有机化合物形成的。
发明效果
根据本发明，能在不使用真空腔室或光刻法的情况下、以简便的方法制造按需应变地形成有高精细的电极图案的电子设备。
附图说明
图1是表示本发明的电子设备的电极图案结构的一个形态的概念截面图。
图2是表示本发明的电子设备的电极图案结构的另一形态的概念截面图。
图3是用于说明图1的电极图案的形成过程的概念截面图，(a)表示油墨刚滴下之后的状态，(b)表示溶剂蒸发时的状态，(c)表示干燥后的油墨的状态。
图4是利用喷墨方式在润湿性高的基板上进行了微细布线时的概念截面图，(a)表示油墨刚滴下之后的状态，(b)表示溶剂蒸发时的状态，(c)表示干燥后的油墨的状态。
图5是利用喷墨方式在疏液性高的基板上进行了微细布线时的概念截面图，(a)表示油墨刚滴下之后的状态，(b)表示溶剂蒸发时的状态，(c)表示干燥后的油墨的状态。
图6表示气幕方式激光CVD装置的概念图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明进行详细说明。
本发明的电子设备的制造方法是在基板上具有由不同于上述基板的材质构成且持有高于上述基板的表面能量、电极图案形状的第一层和在上述第一层的上表面利用导电性纳米油墨形成的第二层的电子设备的制造方法。并且，特征在于利用气幕方式激光CVD法形成上述第一层。
图1示出本发明的电子设备的上述形态电极图案结构的概念图。如图1所示，本发明的电子设备中，在基板1上形成有第一层2和第二层3。对第一层2来说，材质不同于基板1，持有高于基板1的表面能量，形成为电极图案形状。并且，第二层3是利用导电性纳米油墨形成的。
图3示出用于说明图1所示的电极图案的形成过程的概念图。首先，在基板1上，以电极图案形状预先形成持有高于基板1的表面能量的第一层2。由此，在基板1与第一层2之间形成表面能量不同的边界面。然后，当刚将导电性纳米油墨5滴至第一层2上之后，油墨会按照溢出第一层2的宽度、使一部分也接触于基板1表面的方式扩展(参照图3(a))。之后，当油墨的溶剂蒸发，则导电性纳米油墨5自组织地仅聚集地滞留在表面能量高的第一层2的上表面，导电性纳米油墨进一步的扩展得到抑制(参照图3(b))。当在此状态下使导电性纳米油墨干燥，则仅在第一层2的上表面形成由导电性纳米油墨5干燥而生成的第二层3，从而能以与第一层2大致同等的宽度形成微细的电极图案。
另外，本发明的另一形态的电子设备的制造方法是在基板上具有由不同于上述基板的材质构成且持有低于上述基板的表面能量的基底层、在上述基底层的上表面由不同于上述基底层的材质构成且持有高于上述基底层的表面能量、电极图案形状的第一层、以及在上述第一层的上表面利用导电性纳米油墨形成的第二层的电子设备的制造方法。并且，该方法的特征也在于利用气幕方式激光CVD法形成上述第一层。
图2示出本发明的电子设备的上述形态的电极图案结构的概念图。图2中，在基板1与第一层2之间形成有基底层4。对于基底层4来说，材质不同于基板1，持有低于基板1的表面能量。然后，对于基底层4的上表面的第一层2来说，材质不同于基底层4，持有高于基底层4的表面能量，形成为电极图案形状。另外，第二层3是利用导电性纳米油墨形成的。
这样的基底层4的形成是在基板1的表面能量与第一层2的表面能量为同等程度或大于第一层2的表面能量的情况下有效。通过在表面能量低于基板1的基底层4上形成表面能量更高的第一层2，能使导电性纳米油墨仅容易附着于第一层2上，从而能形成微细的电极图案。
因此，当基板1的表面能量足够低于第一层2时，不需要形成基底层4，只要以图1所示的层结构形成电极图案即可。
另外，对于图2所示的电极图案结构的形成过程来说，将图3中的基板1替换为具有基底层4的基板1，除此之外，与图3所示的过程相同。
在上述的本发明的电子设备的制造方法中，第一层2均是利用气幕方式激光CVD法形成的。
图6示出气幕方式激光CVD法中使用的装置的一个例子的概念图。在图6所示的气幕方式激光CVD装置100中，在基板1或基底层4上，将具有激光光导入窗101的气体窗口102按照略微空出间隙而覆盖的方式来设置。在气体窗口102的激光光导入窗101下方形成有气体导入用空间103，朝着该气体导入用空间103而设有源气体供给通路104和净化气体供给通路105。另外，在气体窗口102的气体导入用空间103的周围设有吸气排气通路106。
另外，作为气体窗口102的具体构成，可以优选地使用日本特开2010-215947号公报中记载的那样的气体窗口。
该装置100中，分别从源气体供给通路104和净化气体供给通路105，向覆盖作为第一层2的形成部位的基板1或基底层4的上表面的气体窗口102的气体导入用空间103供给源气体和净化气体，与此同时，一边从吸气排气通路106进行排气，一边从激光光导入窗101照射规定的激光光L、在照射点进行CVD。然后，一边使该气体窗口102与基板1或基底层4的激光光照射点相对移动，一边在所需部位形成第一层2。
如此，气幕方式激光CVD法中，利用所谓的气幕107将源气体局部地封入在激光光照射点中，能防止原料气体的泄露和空气等从周围气氛混入，所以可在不需要真空腔室等真空设备的情况下进行激光CVD。
因此，根据上述气幕方式激光CVD法，能在基板1或基底层4的表面形成与激光光宽度对应的微细图案的第一层2，通过使用导电性纳米油墨而在该第一层2的上表面形成第二层3，能以与第一层2大致同等的宽度形成微细的电极图案。而且，能在不使用需要大量材料或能量的光刻法、真空腔室等设备的情况下、简便地形成高精细的电极图案。
但是，由于不使用真空设备，因此与使用真空腔室的激光CVD法相比，形成膜中大量含有氧或氮等，有时氧化膜或氮化膜与金属膜混合存在地形成。
本发明中，作为基板1的材质，可使用例如玻璃、或聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)等塑料材料。
如上所述，基底层4是在基板1的表面能量与第一层2同等或大于第一层2的情况下形成的，是用持有低于第一层2的表面能量的材质构成的。例如，当基板1为玻璃时，除了可使用上述PC、PET、PP、PMMA、PTFE之外，还可使用聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯基苯酚(PVP)或各种氟系聚合物等聚合物。
另外，如上所述，第一层2是用持有高于作为紧接着其下层的基板1或基底层4的表面能量的表面能量的材质构成的。具体而言，可使用金属或者其氧化物或氮化物中的至少任一种或两种以上的混合物、或有机化合物。特别优选利用激光光的照射而能容易成膜的材质，可列举出例如钨、钼、镍、铬等金属或含有这些金属的有机金属化合物。
另一方面，第二层3是利用导电性纳米油墨形成的，作为其材质，可使用电子设备中适当的电极材料，具体而言，可列举出银、金、铜和氧化铟锡中的任一种或两种以上的混合物。
导电性纳米油墨可应用市售的物质，作为其涂布方法，可使用旋涂法、喷墨法、狭缝涂布法、模涂法等，但从按需应变的观点出发，优选不使用版的涂布方法，特别是利用喷墨方式的印刷的效率高，从而优选。
实施例
以下，基于实施例对本发明进行更具体的说明，本发明并不受下述实施例的限制。
按照以下顺序制作图2所示的电子设备的电极图案结构。
首先，在已洗净的玻璃基板1上，利用旋涂法(4000rpm)以300nm的厚度将表面能量低于玻璃基板1的PTFE形成膜，在150℃下使其热固化，从而形成了基底层4(表面能量：8.7mN/m)。
接着，使用气幕方式激光CVD装置(OMRON LASERFRONT株式会社制)，向基底层4的上表面一边供给作为源气体的六羰基钨(W(CO)6)和作为净化气体的Ar一边照射激光光(波长为349nm、宽度为5μm)，利用光反应和热反应而分解为W与CO，使钨膜以激光光的宽度沉积，从而形成了第一层2(表面能量：30mN/m)。
然后，在第一层2的上表面，使用旋涂法(4000rpm)将作为导电性纳米油墨的银纳米糊料(Harima化成株式会社；NPS-JL)形成膜，在加热板上以100℃烧成30分钟，从而形成了作为第二层3的银电极(宽度为5.5μm)。
如此可观察到，能以与第一层2大致同等的宽度形成第二层3，能形成微细布线的电极图案。
符号的说明
1、11、21 基板
2 第一层
3 第二层
4 基底层
5、15、25 油墨
100 气幕方式激光CVD装置
101 激光光导入窗
102 气体窗口
103 气体导入用空间
104 源气体供给通路
105 净化气体供给通路
106 吸气排气通路
107 气幕
Claims (3)
1.一种电子设备的制造方法，其是在基板上具有由不同于所述基板的材质构成且持有高于所述基板的表面能量的电极图案形状的第一层和在所述第一层的上表面利用导电性纳米油墨形成的第二层的电子设备的制造方法，其特征在于，
利用气幕方式激光CVD法形成所述第一层。
2.一种电子设备的制造方法，其是在基板上具有由不同于所述基板的材质构成且持有低于所述基板的表面能量的基底层、在所述基底层的上表面由不同于所述基底层的材质构成且持有高于所述基底层的表面能量的电极图案形状的第一层、以及在所述第一层的上表面利用导电性纳米油墨形成的第二层的电子设备的制造方法，所述基板的表面能量与所述第一层的表面能量为同等程度或大于所述第一层的表面能量，其特征在于，
利用气幕方式激光CVD法形成所述第一层。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备的制造方法，其特征在于，所述第一层是由金属或者其氧化物或氮化物中的任一种或两种以上的混合物、或有机化合物构成的。
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