JP2008235388A - 金属微粒子分散液およびそれを用いた配線断線部の修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板と導電性の金属薄膜との密着性に優れ、再剥離する虞なく回路基板の配線に発生する断線部を修正する。
【解決手段】回路基板上に形成された配線の断線部を修正する修正用の金属微粒子分散液で、金、銀、白金、パラジウムのうちいずれか一種類以上の金属微粒子を含有するとともに、アルミニウム、ニッケル、銅のうちいずれかのアセチルアセトナート基を配位子とする金属錯体を前記金属微粒子の金属量に対し、３重量％ないし３０重量％含有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネル、半導体基板、プリント配線基板等の回路基板上に形成された配線の断線部を修正するための金属微粒子分散体およびそれを用いた配線断線部の修正方法に関するものである。

従来、回路基板に形成された配線に断線が発生した場合、配線断線部にレーザＣＶＤ法により導電性の金属薄膜を形成した後、前記金属薄膜の周辺にレーザ光を照射することで残存する不要な導電性の微粒子を除去する配線断線部の修正方法が知られている（例えば特許文献１）。
また、配線断線部にパラジウム、金、銀、白金の一種以上の金属を含む金属錯体溶液を射出器により塗布した後、前記配線の断線部にレーザ光を照射し、前記レーザ光の照射位置に導電性の金属薄膜を析出させることで配線を通電させ、配線の断線部を修正する修正方法が知られている（例えば特許文献２）。
特開２００６−３１７７２６号公報 特開平７−２９９８２号公報

上記従来の配線断線部の修正方法において、レーザＣＶＤ法により導電性の金属薄膜を形成し、配線断線部を修正する修正方法では、レーザ光照射により形成した導電性の金属薄膜の周辺に残存する不要な導電性の微粒子を除去しなければならず、工程が増えることで修正に要する時間が長くなるという問題があった。さらに専用の装置が必要となり装置全体が大型化し設置スペースの面および設備コストの面でも問題があった。
また、パラジウム、金、銀、白金の一種以上の金属を含む金属錯体溶液を射出器により塗布した後、レーザ光を照射し導電性の金属薄膜を析出させ配線断線部を修正する修正方法では、回路基板（ガラス基板、金属配線、絶縁膜など）上への導電性の金属薄膜の密着力不足により、配線修正部の金属薄膜が剥離して再度断線する虞があるという問題があった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、回路基板の配線断線部の修正にあたり、修正に要する工程を少なく抑えることで修正に長い時間を要することがなく、しかも修正された配線部における、回路基板と導電性の金属薄膜との密着性に優れ再剥離の虞のない、配線断線部の修正用の金属微粒子分散液およびそれを用いた配線断線部の修正方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、以下の点を特徴としている。請求項１に係る配線断線部修正用の金属微粒子分散液は、金、銀、白金、パラジウムのうちいずれか一種類以上の金属微粒子を含有するとともに、アセチルアセトナート基を配位子とする金属錯体を含有することを特徴としている。
すなわち、回路基板と導電性の金属薄膜との密着性を向上させる含有材料として、金、銀、白金、パラジウムのうちいずれか一種類以上の金属微粒子を含有するとともに、アセチルアセトナート基を配位子とする金属錯体を含有している。

請求項２に係る配線断線部修正用の金属微粒子分散液は、請求項１に記載の金属微粒子分散液において、前記金属錯体がアルミニウム、ニッケル、銅のうちいずれかのアセチルアセトナート錯体であることを特徴としている。

請求項３に係る配線断線部修正用の金属微粒子分散液は、請求項１または２に記載の金属微粒子分散液において、前記金属錯体の含有量が、前記金属微粒子の金属量に対し、３重量％ないし３０重量％であることを特徴としている。

請求項４に係る配線断線部の修正方法は、回路基板上に形成された配線の断線部に修正用の金属微粒子分散液を吐出手段で塗布した後、前記配線の断線部にレーザ光を照射して照射位置にのみ導電性の金属薄膜を析出させ前記配線の断線部を修正する配線断線部の修正方法において、前記金属微粒子分散液が金、銀、白金、パラジウムのうちいずれか一種類以上の金属微粒子を含有するとともに、アセチルアセトナート基を配位子とする金属錯体を含有することを特徴としている。
すなわち、断線部に形成する導電性の金属薄膜の周辺に残存する不要な導電性の微粒子を除去する工程を省くために、配線断線部修正用の金属微粒子分散液を吐出手段により塗布した後、レーザ照射により導電性の金属薄膜を形成することとしている。

請求項５に係る配線断線部の修正方法は、請求項４に記載の配線断線部の修正方法において、前記金属錯体がアルミニウム、ニッケル、銅のうちいずれかのアセチルアセトナート錯体であることを特徴としている。

請求項６に係る配線断線部の修正方法は、請求項４または５に記載の配線断線部の修正方法において、前記金属錯体の含有量が、前記金属微粒子の金属量に対し、３重量％ないし３０重量％であることを特徴としている。

本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
配線断線部修正用の金属微粒子にアセチルアセトナート基を配位子とする金属錯体を含有することで、断線部に形成された導電性の金属薄膜と回路基板との密着力が向上し、再剥離の虞がなくなり信頼性の改善がなされた。
また、配線断線部修正用の金属微粒子分散液を吐出手段により塗布した後、レーザ照射による焼成をすることで、断線部に形成された導電性の金属薄膜の周辺に残存する不要な導電性の微粒子を除去するという工程が省かれ、修正に要する時間の短縮がなされる。さらに、配線断線部修正用の金属微粒子分散液をレーザ照射により局所的に加熱焼成することで、修正部周辺の損傷および回路基板の歪みを最小限に抑制することができる。

以下、本発明の一つの実施の形態について説明する。
本実施の形態における配線断線部修正用の金属微粒子分散液は、金、銀、白金、パラジウム等の金属微粒子を含有するとともに、アセチルアセトナート基を配位子とする金属錯体を含有している。

前記金属微粒子の材料としては、前述の金、銀、白金、パラジウム等の貴金属、その他にも銅、クロム等、各種汎用の金属微粒子であって、好ましくは４００℃以下での溶融性に富んだナノサイズ（１ｎｍないし５０ｎｍ）の粒径の銀ナノ微粒子である。そして、これらは単独で使用しても、また、これらを組み合わせて使用しても良い。
また、これらの金属材料の安定分散のために分散剤を使用するのが好ましく、前記金属材料の溶媒（分散媒体）としてはトルエン、シクロヘキサン等の各種汎用の溶剤を使用する。

続いて、前記金属微粒子分散液中に含有させる金属錯体について説明する。
前記金属錯体は、配線修正部における回路基板と析出する導電性の金属薄膜との密着性を向上させることを目的に含有するものであって、レーザ照射（可視光線範囲）によって光化学反応を起こしやすい炭素・酸素二重結合を有する有機金属錯体であるアセチルアセトナート（ＣＨ３ＣＯＣＨＣＯＣＨ３）基を配位子とする各種金属錯体である。例えばアルミニウム、ニッケル、銅等のアセチルアセトナート錯体であり、好ましくはアルミニウムのアセチルアセトナート錯体である。
また、金属錯体の溶媒としては金属錯体を溶解するものであればよいが、金属材料の溶媒と相溶性の高いものが好ましい。さらに、金属錯体を含有させるタイミングは、汎用金属微粒子分散体に後から含有してもよいし、製造段階で含有してもよい。

ここで、前記金属錯体の含有量は、金属微粒子の金属量に対し３重量％ないし３０重量％とするのが好ましく、より好ましくは７重量％ないし２０重量％とするのが良い。前記金属錯体の含有量は少なすぎた場合（３重量％未満の量）には基板表面に対する十分な密着力を得ることができず、一方含有量が多すぎた場合（３０重量％を超える量）には配線修正部の電気抵抗が大きくなり、配線修正材としては好ましくないということがいえる。

次に、前記金属微粒子分散液を用いた配線断線部の修正方法について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る金属微粒子分散液を用いた断線部修正装置１の概念図である。断線部修正装置１は、液晶パネル、半導体基板、プリント配線基板等の回路基板の配線部に発生する断線部を修正する装置であって、断線部の発生した回路基板（以下、単に「ワーク」という）６を載置してＸ−Ｙ（図１の紙面に垂直な方向）方向に移動可能とするテーブルユニット４と、光学系ユニット３と、配線修正ユニット２と、これらを制御する制御ユニット５とで構成されている。

テーブルユニット４は、ワーク６を載置保持する載置台４Ａと、テーブル４Ｂと、テーブル駆動装置４Ｃとを備えており、テーブル駆動装置４Ｃによって光学系ユニット３および配線修正ユニット２が載置台４Ａと相対的に移動可能になっている。

光学ユニット３はワーク６に対向する対物レンズ１１と対物レンズ１１の光軸Ｌと同軸に配置された結像レンズ１３と、ハーフミラー１２Ａと、ハーフミラー１２Ｂと、可変スリット７と、レーザ照射器８とを備えている他、ハーフミラー１２Ｂによって光軸Ｌから分岐された光軸Ｌ１の光軸上に配置された偏向用ミラー１２Ｃと、偏光用ミラー１２Ｃによって光軸Ｌ１から偏向された光軸Ｌ２上に配置されたＣＣＤカメラ９とを備えている。
さらに、光学系ユニット３は、ハーフミラー１２Ａによって光軸上から分岐された光軸Ｌ３の光軸上に配置された偏向用ミラー１２Ｄと、偏向用ミラー１２Ｄによって光軸Ｌ３から偏向された光軸Ｌ４の光軸上に配置され、光軸Ｌとワーク６との交点イを含む所定の領域に光を照射するための照明手段８Ａを備えている。

そして、ＣＣＤカメラ９は表示器１０に電気的に接続されており、ＣＣＤカメラ９によって取込まれた画像が表示器１０に表示できるようになっている。
また、可変スリット７は複数のスリット板（図示せず）で構成され、制御ユニット５の制御装置５Ａに電気的に接続されたスリット駆動手段（図示せず）により前記複数のスリット板を独立して移動させスリット開口を調整することで、レーザ照射器８からワーク６に照射するレーザ光の形状および位置を調整できるようになっている。

配線修正ユニット２はディスペンサノズル１３を備え、該ディスペンサノズル１３はディスペンサノズル移動手段１３Aによって位置イに対し矢印α方向に沿って接近離間可能になっている。そして、ディスペンサノズル１３の先細の先端口１３ａの反対側の他端１３ｂには、金属錯体を含有した金属微粒子分散液の供給装置１３Ｂが接続され、ディスペンサノズル１３の先端口１３ａからワーク６の配線断線部に金属錯体を含有する金属微粒子分散液を供給できるようになっている。

制御ユニット５は制御装置５Ａと外部入力装置５Ｂを備えており、制御装置５Ａにはテーブル駆動装置４Ｃ、可変スリット７の前記スリット駆動手段、レーザ照射器８の前記開閉スイッチ、照明手段８Ａ、ＣＣＤカメラ９、ディスペンサノズル移動手段１３Ａ、金属微粒子分散液の供給装置１３Ｂ、外部入力装置５Ｂが電気的に接続されており、外部入力装置５Ｂによって可変スリット７の設定が自由に行なえるようになっている。
また、制御装置５Ａによってワーク６が配線断線部の金属微粒子析出速度に応じて移動できるようにテーブル駆動装置４Ｃが制御されている。

次に、前記実施の形態の断線部修正装置１を用いた本発明に係る配線断線部の修正方法について図１および図２を用いて説明する。
先ず、レーザ光照射器８の開閉スイッチの開閉シャッターが閉の状態であることを確認してから、ワーク６を載置台４Ａ上に載置した後、照明手段８Ａを作動させ、外部入力装置５Ｂを用いて制御装置５を介してワーク６の断線部が対物レンズ１１の直下に位置するようにワーク６を移動させる。（ステップ１）

続いて、ＣＣＤカメラ９によってワーク６の断線部を撮影し、撮影した画像を表示器１０に表示させ、その画像に合わせて可変スリット駆動手段を作動させ可変スリット７を調整する。（ステップ２）

次にディスペンサノズル移動手段１３Ａによってディスペンサノズル１３の先端をワーク６の断線部の近傍まで移動接近させ、金属錯体を含有した金属微粒子分散液の供給装置１３Ｂを作動し、ワーク６の断線部に金属錯体を含有した金属微粒子分散液を供給する。供給終了後はディスペンサノズル移動手段１３Ａを再び作動させディスペンサノズル１３を当初の位置まで後退させる。（ステップ３）

ワーク６の断線部に供給された金属錯体を含有した金属微粒子分散液は、レーザ照射器８の開閉スイッチを開とし、予め可変スリット駆動手段によって調整された可変スリット７を通して、レーザ照射による局所的な加熱焼成が行なわれる。この局所的なレーザ照射により、レーザ照射位置にのみ金属微粒子が析出させ、ワーク６の断線部が修正される。（ステップ４）
そして、ワーク６のその他の部分に断線部が存在すれば、それらの断線部において、上記操作を繰り返すことで修正作業を完了する。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で以下の通りとしてもよい。
例えば、上記実施の形態ではワーク６を載置台４Ａ上に載置してテーブル移動手段４Ｃによって移動させるようにしたが、逆に配線断線部修正ユニット４、光学ユニット３を移動させるようにしてもよい。
また、本実施の形態では、金属微粒子分散液の吐出手段としてディスペンサノズル方式を例にあげて説明したが、これに限定されるものではなくインクジェット方式をはじめ吐出手段全般を対象としている

次に、上記実施の形態に基づいて行なった実験結果について説明する。
実験に用いた金属微粒子分散液としては、以下の実施例４液、比較例２液に関して行ない、さらに、実施例１および２に関しては使用した金属錯体の含有量の違いについても実験を行なった。
（１）実施例１：銀ナノ微粒子分散体Ａ（銀固形分４４重量％）に対し、１２．５％アルミニウムアセチルアセトナート溶液（溶媒：酢酸、金属微粒子の金属量に対する金属錯体含有量：６％、１３％、２５％）を適宜添加し、超音波攪拌を３０分行ない、分散液を得た。
（２）実施例２：銀ナノ微粒子分散体Ｂ（銀固形分４０重量％）に対し、１２．５％アルミニウムアセチルアセトナート溶液（溶媒：酢酸、金属微粒子の金属量に対する金属錯体含有量：６％、１３％、２５％）を適宜添加し、超音波攪拌を３０分行ない、分散液を得た。
（３）実施例３：銀ナノ微粒子分散体Ａ（銀固形分４４重量％）に対し、１２．５％ニッケルアセチルアセトナート溶液（溶媒：酢酸、金属微粒子の金属量に対する金属錯体含有量：１３％）を適宜添加し、超音波攪拌を３０分行ない、分散液を得た。
（４）実施例４：銀ナノ微粒子分散体Ａ（銀固形分４４重量％）に対し、１２．５％銅アセチルアセトナート溶液（溶媒：酢酸、金属微粒子の金属量に対する金属錯体含有量：１３％）を適宜添加し、超音波攪拌を３０分行ない、分散液を得た。
（５）比較例１：銀ナノ微粒子分散体Ａ（銀固形分４４重量％）
（６）比較例２：銀ナノ微粒子分散体Ｂ（銀固形分４０重量％）

金属微粒子分散液の実験方法および評価方法について以下に説明する。
（１）実験方法
ａ．塗布方法・・・ガラス製マイクロディスペンサに金属微粒子分散液を充填し、エア吐出制御により、基板上に金属微粒子分散液の細線を描画した。
ｂ．焼成方法・・・基板上に塗布した金属微粒子分散液細線の全体に、連続発振レーザ（中心波長：５３２ｎｍ）を照射し、金属微粒子分散液の溶媒の気化および金属微粒子の溶融を行ない、金属の細線（サイズ：長さ１００μｍ×線幅２０μｍ×膜厚０．２μｍ）を形成した。
（２）評価方法
ａ．密着性試験・・・ガラス、アルミ配線、絶縁膜（ＳｉＮ）上に形成した金属配線を、アルコールを浸した綿棒で、一定の力で１０回擦り、残存性を確認した。
ｂ．抵抗値測定・・・形成した金属配線の両端部に抵抗測定プローブを接触させ、テスターで電気抵抗値を測定した。

前記実施例および比較例の金属微粒子分散液について、前記実験を行なった結果を下表に示す。ここで、表中の密着性の評価については、良好な評価の大きい方から○＞△＞×として表記を行なった。

本発明に係る回路基板に発生する配線断線部の修正方法の実施形態を示す概念図である。 本発明に係る回路基板に発生する配線断線部の修正方法の工程を示す図である。

符号の説明

１ 断線部修正装置
２ 配線修正ユニット
３ 光学系ユニット
４ テーブルユニット
５ 制御ユニット
６ ワーク
７ 可変ユニット
８ レーザ照射器
９ CCDカメラ
１０ 表示器
１３ ディスペンサンノズル

Claims (6)

1. 回路基板上に形成された配線の断線部を修正する修正用の金属微粒子分散液において、
   前記金属微粒子分散液が金、銀、白金、パラジウムのうちいずれか一種類以上の金属微粒子を含有するとともに、アセチルアセトナート基を配位子とする金属錯体を含有することを特徴とする金属微粒子分散液。
2. 前記金属錯体がアルミニウム、ニッケル、銅のうちいずれかのアセチルアセトナート錯体である請求項１記載の金属微粒子分散液。
3. 前記金属錯体の含有量が、前記金属微粒子の金属量に対し、３重量％ないし３０重量％である請求項１または２記載の金属微粒子分散体。
4. 回路基板上に形成された配線の断線部に修正用の金属微粒子分散液を吐出手段で塗布した後、前記配線の断線部にレーザ光を照射して照射位置にのみ導電性の金属薄膜を析出させ前記配線の断線部を修正する配線断線部の修正方法において、
   前記金属微粒子分散液が金、銀、白金、パラジウムのうちいずれか一種類以上の金属微粒子を含有するとともに、アセチルアセトナート基を配位子とする金属錯体を含有することを特徴とする配線断線部の修正方法。
5. 前記金属錯体がアルミニウム、ニッケル、銅のうちいずれかのアセチルアセトナート錯体である請求項４記載の配線断線部の修正方法。
6. 前記金属錯体の含有量が、前記金属微粒子の金属量に対し、３重量％ないし３０重量％である請求項４または５記載の配線断線部の修正方法。