JP2014192208A - Flexible wiring board and mount structure thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はフレキシブル配線基板及びその実装構造に関し、とくにフレキシブル配線基板における配線の構成、及びフレキシブル配線基板に電子部品を実装する実装構造に関する。 The present invention relates to a flexible wiring board and a mounting structure thereof, and more particularly to a wiring configuration in a flexible wiring board and a mounting structure for mounting electronic components on the flexible wiring board.
有機系の材料からなるフィルム基板は、太陽電池、有機EL、有機トランジスタ、記憶素子、センサ等の様々なエレクトロニクス製品の基材として使用されている。これらの製品に用いられている有機系のフィルム基板は、きわめて薄く形成することができ軽量化を図ることができ、可撓性に優れ、曲げたり、丸めたり、巻き取ったり、伸ばしたりすることができるという特性を有している。 Film substrates made of organic materials are used as base materials for various electronic products such as solar cells, organic ELs, organic transistors, memory elements, and sensors. The organic film substrate used in these products can be made very thin and light in weight, has excellent flexibility, and can be bent, rolled, wound, and stretched. It has the characteristic of being able to.
フレキシブル配線基板に設けられる配線には、通常、Cu、Ag、Au、等の導電性の良い材料が用いられる。これらの配線を形成する方法には、めっき法、印刷法、スパッタリング法等の種々の方法が利用されている。
本発明者は、基材の表面に導体パターンを形成する方法として、ナノメタルインクとナノカーボン分散液を用いて転写する方法により、カーボンナノチューブとナノメタルとの複合材からなる導体パターンを形成する方法を提案した（特許文献１）。Cu、Ag等の導体材料とカーボンナノチューブとを複合化した配線を形成する方法としてはめっき法によりめっき金属とカーボンナノチューブとを複合化する方法（特許文献２）、カーボンナノチューブを含む導電性ペーストを使用するもの（特許文献３）等がある。
For the wiring provided on the flexible wiring board, a material having good conductivity such as Cu, Ag, Au or the like is usually used. Various methods such as a plating method, a printing method, and a sputtering method are used for forming these wirings.
As a method of forming a conductor pattern on the surface of a substrate, the present inventor has a method of forming a conductor pattern made of a composite material of carbon nanotubes and nanometal by a method of transferring using a nanometal ink and a nanocarbon dispersion. Proposed (Patent Document 1). As a method of forming a wiring in which a conductive material such as Cu or Ag and a carbon nanotube are combined, a method of combining a plating metal and a carbon nanotube by a plating method (Patent Document 2), a conductive paste containing a carbon nanotube is used. There is what is used (Patent Document 3).
ところで、フレキシブル配線基板では、基板を大きく曲げ過ぎてしまったり、何回も曲げたりした場合に、フィルム基板に形成した配線が断線することが問題となっている。
また、フレキシブル配線基板は薄く形成できることが特徴であるが、そのためにはフィルム基板とともに配線の厚さを薄くしなければならない。しかしながら、配線の厚さを薄くすると、抵抗が大きくなり、耐電流密度が低くなって発熱や断線の原因となるという問題がある。
また、有機系材料を用いるタッチパネルなどの操作用には、透明電極が不可欠であるが、透明電極用として多用されている酸化物は曲げによって割れやすいという問題がある。
By the way, in the flexible wiring board, there is a problem that the wiring formed on the film substrate is disconnected when the substrate is bent excessively or is bent many times.
In addition, the flexible wiring board is characterized in that it can be formed thin. For this purpose, the thickness of the wiring must be reduced together with the film substrate. However, if the thickness of the wiring is reduced, there is a problem that resistance increases and current resistance density decreases, causing heat generation or disconnection.
Further, a transparent electrode is indispensable for operation of a touch panel using an organic material, but there is a problem that oxides frequently used for a transparent electrode are easily broken by bending.
本発明は、有機系材料をフィルム基板とすることによる可撓性等の特徴を損なうことなく、併せて優れた電気的特性を素なるフレキシブル配線基板及びフレキシブル配線基板の実装構造を提供することを目的とする。 The present invention provides a flexible printed circuit board and a flexible printed circuit board mounting structure that have excellent electrical characteristics without impairing characteristics such as flexibility due to the use of an organic material as a film substrate. Objective.
本発明に係るフレキシブル配線基板は、可撓性を有するフィルム基板に、ナノメタルとカーボンナノチューブとの複合材からなる配線が設けられていることを特徴とする。ナノメタルにはAg、Au、Cu等のナノメタルを使用することができる。カーボンナノチューブには多層カーボンナノチューブ、単層カーボンナノチューブを使用することができる。ナノカーボン材としてグラフェンを使用することも可能である。
前記配線が、ナノメタルとしてAgナノメタルを使用し、カーボンナノチューブとして多層カーボンナノチューブ（MWCNT）を使用した複合材からなるものは、配線の可撓性、耐電流特性等の優れた特性を備える点で好適である。また、コスト面からもMWCNTはSWCNT(単層カーボンナノチューブ）やDWCNT（二層カーボンナノチューブ）の100分の1程度で済み、かつ直径が100nm未満の細いMWCNTであれば上述の柔軟性を満足し、耐電流特性においても優れている。
The flexible wiring board according to the present invention is characterized in that a wiring made of a composite material of nanometal and carbon nanotube is provided on a flexible film substrate. Nanometals such as Ag, Au, and Cu can be used as the nanometal. As the carbon nanotube, a multi-walled carbon nanotube or a single-walled carbon nanotube can be used. It is also possible to use graphene as the nanocarbon material.
The wiring is composed of a composite material using Ag nanometal as the nanometal and multi-walled carbon nanotube (MWCNT) as the carbon nanotube, which is suitable in that it has excellent characteristics such as wiring flexibility and current resistance. It is. In terms of cost, MWCNT can be about 1 / 100th of SWCNT (single-walled carbon nanotubes) and DWCNT (double-walled carbon nanotubes), and a thin MWCNT with a diameter of less than 100 nm satisfies the above flexibility. In addition, it is excellent in current resistance characteristics.
前記配線は、転写法、印刷法、めっき法等によって形成することができるが、前記配線が、配線パターンにしたがって表面に凹凸形状が形成されたスタンパを用いる転写法により形成されたものであり、前記スタンパにカーボンナノチューブ分散液を供給し、さらにスタンパにナノメタルインクを供給した後、カーボンナノチューブを含浸するナノメタルインクを前記フィルム基板に転写して形成したものは、ナノメタルと十分な量のカーボンナノチューブとを複合化させることができ、配線の厚さの制御も可能であり、可撓性等の物理特性と、耐電流密度等の電気的特性の優れた配線とすることができる。 The wiring can be formed by a transfer method, a printing method, a plating method, etc., but the wiring is formed by a transfer method using a stamper having a concavo-convex shape formed on the surface according to the wiring pattern, A carbon nanotube dispersion liquid is supplied to the stamper, and nanometal ink is further supplied to the stamper, and then the nanometal ink impregnated with carbon nanotubes is transferred to the film substrate to form nanometal and a sufficient amount of carbon nanotubes Can be combined, and the thickness of the wiring can be controlled, so that the wiring can have excellent physical characteristics such as flexibility and electrical characteristics such as current resistance density.
本発明に係るフレキシブル配線基板の実装構造は、配線に電気的に接続して素子が搭載されたフレキシブル配線基板の実装構造であって、前記素子が正孔をキャリアとする素子であり、前記配線が、ナノメタルとカーボンナノチューブとの複合材からなることを特徴とする。
前記ナノメタルがAgナノメタルであり、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブ（MWCNT）であることにより、素子との接続電極における正孔障壁を低くすることができ、正孔をキャリアとする半導体を含む素子を搭載することにより、低電圧動作を可能とし、エネルギー損失を抑えることが可能となる。
The mounting structure of the flexible wiring board according to the present invention is a mounting structure of a flexible wiring board in which an element is mounted by being electrically connected to wiring, and the element is an element having holes as carriers, and the wiring Is made of a composite material of nanometal and carbon nanotube.
The nanometal is Ag nanometal, and the carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube (MWCNT), so that a hole barrier in a connection electrode with the element can be lowered, and an element including a semiconductor using holes as carriers is provided. By mounting, low voltage operation is possible and energy loss can be suppressed.
本発明に係るフレキシブル配線基板は、十分な可撓性を備え、かつ低抵抗で耐電流密度の高い配線を備えることから、フィルム基板の可撓性を損なうことなく、かつ電気的特性の優れたフレキシブル配線基板として提供される。また、本発明に係るフレキシブル配線基板の実装構造によれば、配線をナノメタルとカーボンナノチューブとの複合配線としたことにより、配線材としての抵抗を小さくすることに加えて、素子と接続電極との接触抵抗が小さくなり、低電圧駆動を可能にし、動作時におけるエネルギー損失を抑えることができる。 The flexible wiring board according to the present invention has sufficient flexibility, and has low resistance and high current resistance density, so that the flexibility of the film substrate is not impaired and the electrical characteristics are excellent. Provided as a flexible wiring board. Moreover, according to the mounting structure of the flexible wiring board according to the present invention, since the wiring is a composite wiring of nanometal and carbon nanotube, in addition to reducing the resistance as a wiring material, the connection between the element and the connection electrode The contact resistance is reduced, low voltage driving is possible, and energy loss during operation can be suppressed.
（フレキシブル配線基板の製造方法）
本発明に係るフレキシブル配線基板は、ナノメタルとカーボンナノチューブとの複合材によって配線が形成されている。図１は、このナノメタルとカーボンナノチューブとを複合化した配線（複合配線）を備えるフレキシブル配線基板の製造方法を示す。本実施形態の製造方法は、配線パターンにしたがって表面を凹凸面としたスタンパを使用し、転写法により配線を形成する。
(Method for manufacturing flexible wiring board)
In the flexible wiring board according to the present invention, wiring is formed of a composite material of nanometal and carbon nanotube. FIG. 1 shows a method for manufacturing a flexible wiring board having wiring (composite wiring) in which the nanometal and carbon nanotube are combined. In the manufacturing method of the present embodiment, a wiring is formed by a transfer method using a stamper having an uneven surface according to a wiring pattern.
図１（ａ）は、配線パターンにしたがって表面に凹凸形状を形成したスタンパ１０にカーボンナノチューブ分散液１３を供給した状態を示す。スタンパ１０は、ガラス基板１１の表面にPDMS（ポリジメチルシロキサン）膜１２を所定の凹凸形状に熱硬化させて形成する。カーボンナノチューブ分散液１３は、スピンコートやディップコート法等によりスタンパ１０に供給する。カーボンナノチューブ分散液１３には、スタンパ１０のPDMS膜１２となじみのよい分散溶剤、たとえばIPA(イソプロパノール）を使用する。IPAはスタンパ１０となじみがよく、かつスタンパ１０を膨潤させたりするという問題がない。 FIG. 1A shows a state in which the carbon nanotube dispersion liquid 13 is supplied to the stamper 10 having a concavo-convex shape formed on the surface according to the wiring pattern. The stamper 10 is formed by thermally curing a PDMS (polydimethylsiloxane) film 12 in a predetermined uneven shape on the surface of the glass substrate 11. The carbon nanotube dispersion liquid 13 is supplied to the stamper 10 by spin coating, dip coating, or the like. For the carbon nanotube dispersion liquid 13, a dispersion solvent that is compatible with the PDMS film 12 of the stamper 10, such as IPA (isopropanol), is used. IPA is familiar with the stamper 10 and does not swell the stamper 10.
スタンパ１０にカーボンナノチューブ分散液１３を供給した後、さらにナノメタルインク１４を供給する（図１（ｂ））。ナノメタルインク１４はスピンコート法、ディップ法等によって供給することができる。本実施形態では、ナノメタルインク１４としてAgナノメタルインクを使用した。図１（ｂ）では、カーボンナノチューブ分散液１３とナノメタルインク１４が積層されているように描いているが、実際にはナノメタルインク１４はカーボンナノチューブ分散液１３と混じり合う。 After supplying the carbon nanotube dispersion liquid 13 to the stamper 10, the nano metal ink 14 is further supplied (FIG. 1B). The nanometal ink 14 can be supplied by a spin coating method, a dip method or the like. In the present embodiment, Ag nanometal ink is used as the nanometal ink 14. In FIG. 1 (b), the carbon nanotube dispersion liquid 13 and the nanometal ink 14 are depicted as being laminated, but actually, the nanometal ink 14 is mixed with the carbon nanotube dispersion liquid 13.
次に、スタンパ１０からフィルム基板１６に転写する工程に進む（図１（ｃ））。カーボンナノチューブ分散液１３とナノメタルインク１４が供給されたスタンパ１０をフィルム基板１６に押接し、加圧しながら加熱する（１００℃程度）することにより、１分程度で転写することができる。
図１（ｄ）は、フィルム基板１６にカーボンナノチューブ分散液１３とナノメタルインク１４とを転写した後、ナノメタルインクを焼成する処理（150〜230℃加熱）を行い、フィルム基板１６の表面にカーボンナノチューブとナノメタルとが複合化された配線１７を形成した状態を示す。カーボンナノチューブ分散液１３とナノメタルインク１４とを転写した後、熱処理を施すことによって、分散剤や溶媒が散失して配線１７は、カーボンナノチューブとナノメタル（Agナノメタル）との複合材から構成されるものとなり、フィルム基板１６上に所定のパターンに配線１７が形成されたフレキシブル配線基板１８が得られる。
Next, the process proceeds to the step of transferring from the stamper 10 to the film substrate 16 (FIG. 1C). The stamper 10 supplied with the carbon nanotube dispersion 13 and the nanometal ink 14 is pressed against the film substrate 16 and heated while being pressurized (about 100 ° C.), so that the transfer can be performed in about 1 minute.
FIG. 1 (d) shows that after the carbon nanotube dispersion liquid 13 and the nanometal ink 14 are transferred to the film substrate 16, the nanometal ink is baked (heated at 150 to 230 ° C.). The state in which the wiring 17 in which the metal and the nanometal are combined is formed is shown. After the carbon nanotube dispersion liquid 13 and the nanometal ink 14 are transferred, heat treatment is performed to dissipate the dispersant and solvent, and the wiring 17 is composed of a composite material of carbon nanotubes and nanometal (Ag nanometal). Thus, a flexible wiring board 18 in which wirings 17 are formed in a predetermined pattern on the film substrate 16 is obtained.
（フレキシブル配線基板）
上記実施形態において説明したフレキシブル配線基板１８は、可撓性を有するフィルム基板１６上にナノメタルとカーボンナノチューブとの複合材からなる配線１７を形成したものである。上記実施形態では、ナノメタルインクとしてAgナノメタルインクを使用したが、Ag以外のCu、Au等のナノメタルを用いたナノメタルインクを使用することもできる。
また、上記実施形態では、転写法を利用してナノメタルとカーボンナノチューブとの複合材からなる配線を形成したが、フィルム基板上に配線を形成する方法は転写法に限るものではなく、スクリーン印刷法やインクジェット法、めっき法等を利用することもできる。
(Flexible wiring board)
The flexible wiring board 18 described in the above embodiment is obtained by forming a wiring 17 made of a composite material of nanometal and carbon nanotubes on a flexible film substrate 16. In the above embodiment, Ag nanometal ink is used as the nanometal ink. However, nanometal ink using a nanometal such as Cu or Au other than Ag can also be used.
In the above embodiment, the wiring made of the composite material of nanometal and carbon nanotube is formed using the transfer method. However, the method of forming the wiring on the film substrate is not limited to the transfer method, and the screen printing method. Alternatively, an ink jet method, a plating method, or the like can be used.
カーボンナノチューブとナノメタルの複合材からなる配線を形成する際に、上記実施形態のように、カーボンナノチューブ分散液を供給する工程と、ナノメタルインクを供給する工程との２工程として配線を形成する方法は、ナノメタルとカーボンナノチューブとの複合配線中に十分な量のカーボンナノチューブを供給できるという利点がある。ナノメタルインクとカーボンナノチューブとを単に混合する方法の場合は、カーボンナノチューブと比べて圧倒的にAgの重量比が大きいためにカーボンナノチューブの配合量を確保することができない。また、カーボンナノチューブ分散液を供給する方法であれば、カーボンナノチューブ分散液中のみでカーボンナノチューブの分散性を考慮するだけでよく、カーボンナノチューブを均一に分散させることができるという利点もある。 When forming a wiring made of a composite material of carbon nanotubes and nanometal, as in the above embodiment, a method of forming wiring as a two-step process of supplying a carbon nanotube dispersion and a process of supplying nanometal ink is as follows. There is an advantage that a sufficient amount of carbon nanotubes can be supplied into the composite wiring of nanometal and carbon nanotubes. In the method of simply mixing the nanometal ink and the carbon nanotube, the weight ratio of Ag is overwhelmingly larger than that of the carbon nanotube, so that the blending amount of the carbon nanotube cannot be ensured. In addition, the method of supplying the carbon nanotube dispersion only has to consider the dispersibility of the carbon nanotubes only in the carbon nanotube dispersion, and has an advantage that the carbon nanotubes can be uniformly dispersed.
また、本方法によれば、比較的安価なMWCNTを配線中に十分な量供給することにより、フレキシブル配線基板の物理的特性と電気的特性を容易に向上させることができるという利点もある。
上記実施形態では、カーボンナノチューブ分散液を供給する操作を１回としているが、カーボンナノチューブ分散液を供給する操作を複数回繰り返すことによって、スタンパに供給するカーボンナノチューブの量を増やすことができ、このような方法を利用することによって配線中のカーボンナノチューブの量比をかなりの精度で制御することも可能である。フレキシブル配線基板の特定の電気的特性あるいは機械的特性が、配線中におけるカーボンナノチューブの量比に依存するような場合には、カーボンナノチューブの量比を精度よく制御できることは有用である。
In addition, according to this method, there is an advantage that the physical characteristics and electrical characteristics of the flexible wiring board can be easily improved by supplying a sufficient amount of relatively inexpensive MWCNT into the wiring.
In the above embodiment, the operation of supplying the carbon nanotube dispersion liquid is performed once. However, by repeating the operation of supplying the carbon nanotube dispersion liquid a plurality of times, the amount of carbon nanotubes supplied to the stamper can be increased. By using such a method, it is possible to control the amount ratio of carbon nanotubes in the wiring with considerable accuracy. When the specific electrical characteristics or mechanical characteristics of the flexible wiring board depend on the amount ratio of carbon nanotubes in the wiring, it is useful to be able to control the amount ratio of carbon nanotubes with high accuracy.
（折り曲げ試験）
上記実施形態と同様の方法により、カーボンナノチューブとAgナノメタルの複合材からなる導体パターンを備えるフレキシブル基板ついて折り曲げ試験を行った。試験に使用したフィルム基板はポリイミドフィルム（大きさ25×40ｍｍ、厚さ0.038ｍｍ）である。導体パターンは基板フィルムの長手方向に平行に線幅0.5ｍｍ、パターン間隔1ｍｍ、厚さ300〜600ｎｍで10本設けた。
なお、比較例として、実施例と同一のフィルム基板を使用し、Agナノメタルのみを用いて導体パターンを形成したフレキシブル基板を作製して折り曲げ試験を行った。
折り曲げ試験は図２に示すように、半径３ｍｍの固定円柱体と、半径３ｍｍの回転円柱体とでフレキシブル配線基板を挟圧し、回転円柱体を一方向と他方向に交互に回転方向を反転させながら湾曲させる操作を繰り返し行って、フィルム基板に形成した導体パターンの抵抗がどのように変化するかを測定したものである。
(Bending test)
By a method similar to the above embodiment, a bending test was performed on a flexible substrate having a conductor pattern made of a composite material of carbon nanotubes and Ag nanometal. The film substrate used for the test is a polyimide film (size 25 × 40 mm, thickness 0.038 mm). Ten conductor patterns having a line width of 0.5 mm, a pattern interval of 1 mm, and a thickness of 300 to 600 nm were provided in parallel to the longitudinal direction of the substrate film.
As a comparative example, the same film substrate as that of the example was used, and a flexible substrate in which a conductor pattern was formed using only Ag nanometal was produced and subjected to a bending test.
As shown in FIG. 2, in the bending test, a flexible printed circuit board is sandwiched between a fixed cylinder having a radius of 3 mm and a rotating cylinder having a radius of 3 mm, and the rotating cylinder is alternately reversed in one direction and the other. It was measured how the resistance of the conductor pattern formed on the film substrate changes by repeatedly performing the bending operation.
図３は、繰り返し折り曲げ試験結果を示す。横軸が折り曲げ回数、縦軸が導体パターンの抵抗値である。折り曲げ回数は１０万回まで行い、測定開始初期と終期での抵抗値を測定した。Agナノメタルのみからなる導体パターンを形成した比較例のフレキシブル基板について、３割近くが１万回以内に抵抗が２桁以上増加した。１０万回の折り曲げ試験後のサンプルを調べたところ、複数本設けた導体パターンのうちの一部は初期値の２〜３倍になり、３〜４割程度は断線した。残りの２割程度は２桁以上抵抗が増加した。また、導体パターンのうち一部のものは、試験開始後すぐに抵抗が増加し、断線した。
一方、Agナノメタルとカーボンナノチューブとの複合材からなる導体パターンを形成したフレキシブル配線基板（実施例）については、１０万回の折り曲げ試験後も、導体パターンの断線がほとんど発生せず、折り曲げ試験により抵抗値が増加した場合も、高々2.5倍程度であった。
FIG. 3 shows the results of repeated bending tests. The horizontal axis is the number of bendings, and the vertical axis is the resistance value of the conductor pattern. Bending was performed up to 100,000 times, and resistance values were measured at the beginning and end of measurement. As for the flexible substrate of the comparative example in which the conductor pattern made of only Ag nanometal was formed, the resistance increased by two orders of magnitude within nearly 30% within 10,000 times. When the samples after the 100,000 bending test were examined, some of the plurality of conductor patterns provided were 2 to 3 times the initial value, and about 30 to 40% were disconnected. The remaining 20% increased resistance by more than two digits. Moreover, some of the conductor patterns increased in resistance immediately after the start of the test and were disconnected.
On the other hand, about the flexible wiring board (Example) in which the conductor pattern made of a composite material of Ag nanometal and carbon nanotube is formed, the conductor pattern hardly breaks after the 100,000 bending test, and the bending test shows that Even when the resistance value increased, it was about 2.5 times at most.
この折り曲げ試験結果は、曲率半径3mmの厳しい曲げ試験であるが、Agナノメタルとカーボンナノチューブとの複合材からなる導体パターンが折り曲げによる断線にきわめて高い耐久性を備えることを示している。これは、Ag粒界での断線をカーボンナノチューブがつなぐ作用により優れたフレキシブル性がもたらされたものと考えられる。 Although this bending test result is a severe bending test with a curvature radius of 3 mm, it shows that a conductor pattern made of a composite material of Ag nanometal and carbon nanotube has extremely high durability against breakage due to bending. This is considered to be due to the excellent flexibility provided by the action of the carbon nanotubes connecting the disconnection at the Ag grain boundary.
次に、フレキシブル配線基板を折り紙のように曲げたときの機能について調べた。
図４（ａ）は、直径5mmの棒にフレキシブル配線基板をしっかり巻きつけるようにして折り曲げた状態、図４（ｂ）は、厚さ1mmの板のエッジを用いてフレキシブル配線基板を折り曲げた状態、図４（ｃ）はプラスチック板で押さえつけるようにして完全に折り曲げた状態を示す。使用したサンプルは、厚さ0.125mmのポリイミドフィルムに、幅0.5ｍｍ、厚さ約0.3μｍのAｇナノメタルとカーボンナノチューブの複合配線を形成したもの（実施例）と、Agナノメタルからなる配線を形成したもの（比較例）である。
表１に図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の折り曲げ操作を行ったときの抵抗値の測定結果を示す。
Next, the function when the flexible wiring board was bent like origami was examined.
4A shows a state where the flexible wiring board is tightly wound around a 5 mm diameter rod, and FIG. 4B shows a state where the flexible wiring board is bent using the edge of a 1 mm thick plate. FIG. 4 (c) shows a state where it is completely bent as if it is pressed by a plastic plate. The sample used was a polyimide film with a thickness of 0.125 mm, a composite wire made of Ag nanometal and carbon nanotubes with a width of 0.5 mm and a thickness of about 0.3 μm (Example), and a wire made of Ag nanometal. (Comparative example).
Table 1 shows the measurement results of the resistance values when the bending operations of FIGS. 4 (a), 4 (b), and 4 (c) are performed.
表１に示すように、曲げ１、曲げ２とも、Aｇナノメタルとカーボンナノチューブの複合配線を形成したものは比較例よりも明らかに抵抗増加が抑えられている。また、完全に折り曲げた状態でも、複合配線による実施例については、配線の破断が１本のみであり、抵抗値の増加を比較しても、実施例のフレキシブル配線基板は曲げに強いことがわかる。 As shown in Table 1, in both bending 1 and bending 2, the increase in resistance is clearly suppressed in the case where the composite wiring of Ag nanometal and carbon nanotube is formed as compared with the comparative example. Further, even in a completely bent state, in the example using the composite wiring, only one wire breaks, and even when the increase in resistance value is compared, it can be seen that the flexible wiring board of the example is resistant to bending. .
（耐電流試験）
Agナノメタルとカーボンナノチューブ（MWCNT)との複合配線を形成したフレキシブル配線基板のサンプル（実施例）と、Agナノメタルのみからなる配線を形成したサンプル（比較例）について耐電流特性を調べた。使用したサンプルは、厚さ0.125mmのポリイミドフィルムと厚さ0.125mmのPEN（ポリエチレンナフタレート）フィルムからなるフィルム基板に前述した方法によって配線を形成したものである。配線幅0.5mm、配線の厚さ0.3〜0.6μｍである。
(Withstand current test)
The current resistance characteristics were examined for a sample of a flexible wiring board in which a composite wiring of Ag nanometal and carbon nanotube (MWCNT) was formed (Example) and a sample in which a wiring made of only Ag nanometal (Comparative Example) was formed. In the sample used, wiring was formed by the method described above on a film substrate composed of a polyimide film having a thickness of 0.125 mm and a PEN (polyethylene naphthalate) film having a thickness of 0.125 mm. The wiring width is 0.5 mm and the wiring thickness is 0.3 to 0.6 μm.
図５に耐電流試験の試験方法を示す。耐電流試験はフレキシブル配線基板に形成した配線にプラス極とマイナス極の電極を接触させ、配線が破断するときの電流値（破壊電流）を測定する方法で行った。
図６は、ポリイミドフィルム上に配線を形成したサンプル、図７はPENフィルム上に配線を形成したサンプルについての耐電流特性の測定結果を示す。
FIG. 5 shows a test method for the withstand current test. The current resistance test was conducted by a method in which a positive electrode and a negative electrode were brought into contact with the wiring formed on the flexible wiring substrate, and a current value (breaking current) when the wiring broke was measured.
FIG. 6 shows the measurement results of the withstand current characteristics for the sample in which the wiring is formed on the polyimide film, and FIG. 7 is the sample in which the wiring is formed on the PEN film.
図６から、Agナノメタルからなる配線の耐電流密度は、3×105〜6×105[A/cm2]であり、AgナノメタルとMWCNTとの複合配線の耐電流密度は、5.8×105〜7.1×105[A/cm2]である。図７から、Agナノメタルからなる配線の耐電流密度は、2.5×105〜6.4×105[A/cm2]であり、AgナノメタルとMWCNTとの複合配線の耐電流密度は、5×105〜6.5×105[A/cm2]である。
これらの測定結果は、Agナノメタルのみからなる配線を形成したものは、抵抗値のばらつきが大きいのに対して、AgナノメタルとMWCNTとの複合配線を形成したものは、ばらつきが小さく、抵抗値が低い数値にまとまっていることを示す。
また、複合配線を形成したものは、Agナノメタルのみからなるものと比較して耐電流密度が高い値を示している。これは、カーボンナノチューブの優れた耐電流特性を反映していると考えられる。したがって、複合配線からなるものは、配線パターンの厚さを薄くしても配線不良が発生しにくくなる。
From FIG. 6, the current resistance density of the wiring made of Ag nanometal is 3 × 10 5 to 6 × 10 5 [A / cm 2 ], and the current resistance density of the composite wiring of Ag nanometal and MWCNT is 5.8 × 10 6. 5 to 7.1 × 10 5 [A / cm 2 ]. From FIG. 7, the current resistance density of the wiring made of Ag nanometal is 2.5 × 10 5 to 6.4 × 10 5 [A / cm 2 ], and the current resistance density of the composite wiring of Ag nanometal and MWCNT is 5 × 10 5. 5 to 6.5 × 10 5 [A / cm 2 ].
These measurement results show that the resistance value variation is large when the wiring made only of Ag nanometal is formed, whereas the resistance value is small when the composite wiring of Ag nanometal and MWCNT is formed. Indicates a low number.
In addition, the composite wiring formed has a higher current resistance density than that composed only of Ag nanometal. This is considered to reflect the excellent current resistance characteristics of the carbon nanotube. Accordingly, the composite wiring is less likely to cause a wiring defect even if the wiring pattern is thin.
図８、９は耐電流試験後のサンプルの写真である。図８はポリイミドフィルム上に複合配線を形成したもの、図９はPENフィルム上に複合配線を形成したものである。
図６、７に示すように、ポリイミドフィルム上に配線を形成したものの方がPENフィルム上に配線を形成したものと比較して耐電流密度が高くなっている。これは、ポリイミドフィルム（耐熱温度〜300℃）の方がPENフィルム（耐熱温度150〜180℃）よりも耐熱温度が高いためと考えられる。図９のPENフィルムを用いたものでは、フィルムが溶けたことによって断線が生じたことを示している。
8 and 9 are photographs of samples after the withstand current test. FIG. 8 shows a composite wiring formed on a polyimide film, and FIG. 9 shows a composite wiring formed on a PEN film.
As shown in FIGS. 6 and 7, the current resistance density is higher when the wiring is formed on the polyimide film than when the wiring is formed on the PEN film. This is probably because the polyimide film (heat-resistant temperature to 300 ° C.) has a heat-resistant temperature higher than that of the PEN film (heat-resistant temperature 150 to 180 ° C.). In the case of using the PEN film of FIG. 9, it is shown that the disconnection occurred due to the melting of the film.
（フレキシブル配線基板を用いる実装構造）
フレキシブル配線基板には半導体素子、センサ素子といった種々の電子部品を搭載することができる。これらの電子部品はフレキシブル配線基板に形成されている配線と電気的に接続して実装されるのであるが、有機薄膜トランジスタや有機太陽電池、有機EL素子といった素子は電流を注入したり取り出したりして動作するから、これらの素子を搭載する場合は、電極界面における接触抵抗を下げることによって動作電圧を下げることができ、エネルギー損失を低減することができる。
(Mounting structure using flexible wiring board)
Various electronic components such as semiconductor elements and sensor elements can be mounted on the flexible wiring board. These electronic components are mounted by being electrically connected to the wiring formed on the flexible wiring board. Elements such as organic thin-film transistors, organic solar cells, and organic EL elements inject and extract current. Since it operates, when these elements are mounted, the operating voltage can be lowered by reducing the contact resistance at the electrode interface, and the energy loss can be reduced.
上述したAgナノメタルとカーボンナノチューブとからなる複合配線は、有機半導体や有機EL素子といった電流を注入したり取り出したりする作用をなす素子の接続電極として使用すると、Agナノメタルのみからなる接続電極を使用した場合と比較して配線抵抗に加えて接触抵抗を大きく下げることができ、動作特性を改善することができる。
以下では、Agナノメタルとカーボンナノチューブからなる複合配線を接続電極とする有機薄膜トランジスタを作製する方法について説明する。
The above-mentioned composite wiring composed of Ag nanometal and carbon nanotubes uses a connection electrode consisting only of Ag nanometal when used as a connection electrode for elements that inject and extract current such as organic semiconductors and organic EL elements. Compared with the case, in addition to the wiring resistance, the contact resistance can be greatly reduced, and the operating characteristics can be improved.
Hereinafter, a method for producing an organic thin film transistor using a composite wiring composed of Ag nanometal and carbon nanotube as a connection electrode will be described.
図１０は、フィルム基板１６上にゲート２０とゲート絶縁層３０を形成するまでの工程を示す。図１０（ａ）は、PEN等からなるフィルム基板１６に透明電極あるいはアルミニウム層を製膜し、酸処理により所定パターンにエッチングしてゲート２０を形成した状態である。
次に、ガラス基板４０の表面にPDMS（ポリジメチルシロキサン）膜４１を被着形成したスタンパを用いてフィルム基板１６上にゲート絶縁層３０を形成する。PDMS膜４１はゲート絶縁層３０を形成する部位が凸部となるようにパターン形成したもので、このスタンパの表面にゲート絶縁層３０となるPMMA(ポリメチルメタクリレート）をクロロホルムに溶かした溶液をスピンコートし、次いで、フィルム基板１６のゲート２０に位置合わせしてスタンパをフィルム基板１６に押接し、フィルム基板１６にPMMAを転写することによりゲート絶縁層３０を形成する（図１０（ｂ））。
FIG. 10 shows steps until the gate 20 and the gate insulating layer 30 are formed on the film substrate 16. FIG. 10A shows a state in which a transparent electrode or an aluminum layer is formed on a film substrate 16 made of PEN or the like and etched into a predetermined pattern by acid treatment to form a gate 20.
Next, the gate insulating layer 30 is formed on the film substrate 16 using a stamper in which a PDMS (polydimethylsiloxane) film 41 is formed on the surface of the glass substrate 40. The PDMS film 41 is formed by patterning so that the portion where the gate insulating layer 30 is formed is a convex portion, and a solution of PMMA (polymethyl methacrylate) serving as the gate insulating layer 30 dissolved in chloroform is spun on the surface of this stamper. Next, the gate insulating layer 30 is formed by aligning with the gate 20 of the film substrate 16 and pressing the stamper against the film substrate 16 and transferring PMMA to the film substrate 16 (FIG. 10B).
図１１は、図１０に示した工程に続いて、ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタを作製する工程を示す。
まず、ゲート絶縁層３０の上にソース・ドレイン電極２２ａ、２２ｂを形成する。ソース・ドレイン電極は、ソース・ドレイン電極に対応する部位が凸部となるように凹凸形成したPDMS膜４３をガラス基板４２上に形成したスタンパを使用し、カーボンナノチューブ分散液とAgナノメタルインクをゲート絶縁層３０の上に転写することによって形成する（図１１（ａ））。転写操作後、熱キュア処理を施すことにより、ソース・ドレイン電極２２ａ、２２ｂはカーボンナノチューブとAgナノメタルとの複合材からなる電極となる。
カーボンナノチューブ分散液とAgナノメタルインクを供給してソース・ドレイン電極２２ａ、２２ｂを形成する工程は、図１に示した、フィルム基板１６上に配線１７を形成する工程と全く同一である。したがって、ソース・ドレイン電極２２ａ、２２ｂを形成する工程で、フィルム基板１６上に配線１７を形成することが可能である。
FIG. 11 shows a step of manufacturing a bottom contact type organic thin film transistor following the step shown in FIG.
First, source / drain electrodes 22 a and 22 b are formed on the gate insulating layer 30. For the source / drain electrodes, a carbon nanotube dispersion liquid and Ag nanometal ink are gated using a stamper in which a PDMS film 43 is formed on the glass substrate 42 so that the portions corresponding to the source / drain electrodes are convex. It is formed by transferring on the insulating layer 30 (FIG. 11A). After the transfer operation, by performing a thermal curing process, the source / drain electrodes 22a and 22b become electrodes made of a composite material of carbon nanotubes and Ag nanometal.
The process of forming the source / drain electrodes 22a and 22b by supplying the carbon nanotube dispersion and the Ag nanometal ink is exactly the same as the process of forming the wiring 17 on the film substrate 16 shown in FIG. Therefore, the wiring 17 can be formed on the film substrate 16 in the step of forming the source / drain electrodes 22a and 22b.
次に、ソース・ドレイン電極２２ａ、２２ｂ上に半導体層を形成する。半導体層はパターニングして転写する必要があるから、ガラス基板４４上にPDMS膜４５を形成したスタンパの表面に半導体（P3HT:poly(3-hexylthiophene)のクロロホルム溶液を塗布し、抜き版を用いてP3HT膜をパターニングする。
図１１（ｂ）は、抜き版によりスタンパのPDMS膜４５上にP3HT膜５０を所定パターンに残した状態を示す。抜き版はガラス基板４６上にシリコーンのモールド４７によりスタンパ上に残すP3HT膜に対応する部位を凹部としたものである。スタンパを抜き版に押接することにより、スタンパ側にパターニングされたP3HT膜５０を残る。
Next, a semiconductor layer is formed on the source / drain electrodes 22a and 22b. Since the semiconductor layer needs to be transferred by patterning, a semiconductor (P3HT: poly (3-hexylthiophene) chloroform solution is applied to the surface of the stamper on which the PDMS film 45 is formed on the glass substrate 44, and the die plate is used. Pattern the P3HT film.
FIG. 11B shows a state in which the P3HT film 50 is left in a predetermined pattern on the PDMS film 45 of the stamper by punching. In the punching plate, a portion corresponding to the P3HT film left on the stamper by the silicone mold 47 on the glass substrate 46 is formed as a recess. By pressing the stamper against the punched plate, the patterned P3HT film 50 remains on the stamper side.
図１１（ｃ）は、パターニングされたP3HT膜５０が被着されたスタンパを、ソース・ドレイン電極２２ａ、２２ｂに位置合わせしてフィルム基板１６に押接し、ソース・ドレイン電極２２ａ、２２ｂ間にまたがるようにPDMS膜５０を形成した状態を示す。こうして、ゲート２０、ソース・ドレイン電極２２ａ、２２ｂ、ゲート絶縁層３０、半導体膜であるPDMS膜４５を備える有機薄膜トランジスタが構成される。 In FIG. 11C, the stamper on which the patterned P3HT film 50 is deposited is aligned with the source / drain electrodes 22a, 22b and is pressed against the film substrate 16 to straddle between the source / drain electrodes 22a, 22b. A state in which the PDMS film 50 is formed is shown. Thus, an organic thin film transistor including the gate 20, the source / drain electrodes 22a and 22b, the gate insulating layer 30, and the PDMS film 45 which is a semiconductor film is formed.
図１２はトップコンタクト型の有機薄膜トランジスタを作製する工程を示す。トップコンタクト型では、フィルム基板１６上にゲート２０とゲート絶縁層３０を形成した後、半導体層を形成し、その後にソース・ドレイン電極を形成する。
図１２（ａ）は、ガラス基板４６上にシリコーンのモールド４７を形成した抜き版を使用して、ガラス基板４４とPDMS膜４５とからなるスタンパに半導体層となるP3HT膜５０をパターニングして残した状態である。このスタンパを用いて、フィルム基板１６上に形成したゲート絶縁層３０上にP3HT膜５０を転写する（図１２（ｂ））。
FIG. 12 shows a process of manufacturing a top contact type organic thin film transistor. In the top contact type, after forming the gate 20 and the gate insulating layer 30 on the film substrate 16, the semiconductor layer is formed, and then the source / drain electrodes are formed.
FIG. 12A shows a P3HT film 50 which is a semiconductor layer patterned on a stamper made of a glass substrate 44 and a PDMS film 45 by using a blank plate in which a silicone mold 47 is formed on a glass substrate 46. It is in the state. Using this stamper, the P3HT film 50 is transferred onto the gate insulating layer 30 formed on the film substrate 16 (FIG. 12B).
次に、ソース・ドレイン電極２２ａ、２２bのパターンに合わせて表面を凹凸面としたPDMS膜４３を備えるスタンパを用いて、フィルム基板１６上にカーボンナノチューブとAgナノメタルとからなる複合材を転写して、ソース・ドレイン電極２２ａ、２２ｂを形成する（図１２（ｃ））。このソース・ドレイン電極を形成する工程は、図１１（ａ）に示した工程と同様の工程である。本実施形態では、P3HT膜５０上にソース・ドレイン電極２２ａ、２２ｂを配する構成とするから、ソース・ドレイン電極２２ａ、２２ｂは断面方向から見て屈曲した形態となる。
なお、半導体層として用いるP3HTは酸素の影響を受けやすいから、P3HT層を形成したりP3HT層を転写する操作は窒素雰囲気下で行う。
Next, a composite material composed of carbon nanotubes and Ag nanometal is transferred onto the film substrate 16 by using a stamper having a PDMS film 43 having an uneven surface according to the pattern of the source / drain electrodes 22a and 22b. Then, source / drain electrodes 22a and 22b are formed (FIG. 12C). The step of forming the source / drain electrodes is the same as the step shown in FIG. In this embodiment, since the source / drain electrodes 22a and 22b are arranged on the P3HT film 50, the source / drain electrodes 22a and 22b are bent when viewed from the cross-sectional direction.
Note that since P3HT used as a semiconductor layer is easily affected by oxygen, the operation of forming the P3HT layer or transferring the P3HT layer is performed in a nitrogen atmosphere.
（有機薄膜トランジスタの特性測定）
上述した方法により作製した有機薄膜トランジスタについて電気的特性を測定した。測定では、ソース・ドレイン電極をAgナノメタルのみ、MWCNT（多層カーボンナノチューブ）のみとした有機薄膜トランジスタを比較例として作製してこれらについても測定を行った。比較例の有機薄膜トランジスタも配線（電極）の構成材料が異なるのみで、製法は上述した方法と同様である。
表２に移動度、電気抵抗等について測定した結果を示す。表２中のS−D電極（ソース・ドレイン電極）の欄は電極の構成材料を示す。Agは、Agナノメタルのみからなるもの、Ag／MWCNTは、Agナノメタルと多層カーボンナノチューブからなるもの、MWCNTは多層カーボンナノチューブのみからなるものである。絶縁層のPIはゲート絶縁層としてポリイミドを使用したものである。
(Characteristic measurement of organic thin film transistor)
The electrical characteristics of the organic thin film transistor manufactured by the method described above were measured. In the measurement, an organic thin film transistor in which only the source and drain electrodes were Ag nanometal and only MWCNT (multi-walled carbon nanotube) was prepared as a comparative example, and these were also measured. The organic thin film transistor of the comparative example also differs in the constituent material of the wiring (electrode), and the manufacturing method is the same as that described above.
Table 2 shows the measurement results for mobility, electrical resistance, and the like. The column of the S-D electrode (source / drain electrode) in Table 2 shows the constituent material of the electrode. Ag is composed only of Ag nanometal, Ag / MWCNT is composed of Ag nanometal and multi-walled carbon nanotubes, and MWCNT is composed only of multi-walled carbon nanotubes. The PI of the insulating layer uses polyimide as the gate insulating layer.
表２に示す測定結果を見ると、Agのみのソース・ドレイン電極とした場合は、他の例と比較して一桁ほど移動度が低くなっている。これは、MWCNTを含む電極を使用する場合の方がAgのみの電極を使用する場合よりも接触抵抗が低くなるためであると考えられる。Ag/MWCNT電極とMWCNT単体の電極を比べると、同じPMMAを絶縁層とした場合の移動度はほぼ同等であるが、若干複合体の方が高い値となっている。これは配線抵抗の違いの影響が主な原因と考えられる。また、電極抵抗のうち約150〜200Ωはゲート電極であるITOによるものである。表２の上から３つのサンプルにおける抵抗の違いはITOの長さ（抵抗）の違いに主に起因するものであり、塗布電極によるものではない。すなわち、Ag単体やAg/MWCNT複合体の抵抗は差し引くと５０Ω前後でありMWCNT単体よりも約桁低い値となっている。 Looking at the measurement results shown in Table 2, when the source / drain electrode is made of only Ag, the mobility is lower by an order of magnitude compared to the other examples. This is presumably because the contact resistance is lower when an electrode containing MWCNT is used than when an electrode containing only Ag is used. When the Ag / MWCNT electrode and the MWCNT single electrode are compared, the mobility when using the same PMMA as the insulating layer is almost the same, but the composite is slightly higher. This is considered to be mainly due to the influence of the difference in wiring resistance. Further, about 150 to 200Ω of the electrode resistance is due to ITO which is a gate electrode. The difference in resistance among the three samples from the top of Table 2 is mainly due to the difference in the length (resistance) of ITO, not the coated electrode. That is, when the resistance of Ag alone or Ag / MWCNT composite is subtracted, it is around 50Ω, which is about an order of magnitude lower than that of MWCNT alone.
表３は、有機薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極をAgナノメタルのみ（Ag)、MWCNTのみ（MWCNT)、AgナノメタルとMWCNTの複合材（Ag.／MWCNT）としたサンプルについて接触抵抗率を測定した結果を示す。接触抵抗率はチャネル長が異なるサンプル（チャネル長：40〜320μm、チャネル幅2mm）を作製し、TLM(Transfer line method)プロットから求めた。 Table 3 shows the results of contact resistivity measurements for organic thin film transistor samples with Ag nanometal only (Ag), MWCNT only (MWCNT), and Ag nanometal / MWCNT composite (Ag./MWCNT). Show. The contact resistivity was obtained from samples with different channel lengths (channel length: 40 to 320 μm, channel width 2 mm) and obtained from a TLM (Transfer line method) plot.
表３に示す測定結果から、Agナノメタルのみからなるサンプルの接触抵抗率は他のものにくらべて高く、Agナノメタルとカーボンナノチューブとの複合材からなるものは、Agナノメタルのみからなるものよりも約３桁、低くなっている。すなわち、ソース・ドレイン電極としてAgナノメタルとカーボンナノチューブとの複合材を使用することにより、素子と電極（配線）との接触抵抗が大幅に低くなることを示している。Ag単体の電極を用いた素子ではこの接触抵抗による電圧効果によりチャネルに加わる電圧が減少したことで、みかけ上、表２のように低い移動度となっているのである。 From the measurement results shown in Table 3, the contact resistivity of the sample composed only of Ag nanometal is higher than that of the other, and the composite composed of Ag nanometal and carbon nanotube is approximately less than that composed of Ag nanometal alone. 3 digits lower. That is, it is shown that the contact resistance between the element and the electrode (wiring) is significantly lowered by using a composite material of Ag nanometal and carbon nanotube as the source / drain electrode. In an element using a single Ag electrode, the voltage applied to the channel is reduced by the voltage effect due to the contact resistance, so that the apparent mobility is low as shown in Table 2.
図１３に、Agナノメタルのみからなる電極を用いる場合と、Agナノメタルとカーボンナノチューブとの複合材からなる電極を用いる場合に接触抵抗が異なる理由をエネルギーダイアグラムとして示した。LUMOはLowest Unoccupied Molecular Orbital（最低空分子軌道）、HOMOはHighest Occupied Molecular Orbital（最高被占有分子軌道）である。図１３（ａ）は電極にAgを使用した場合、図１３（ｂ）はAgとMWCNT（多層カーボンナノチューブ）を使用した場合である。仕事関数・イオン化ポテンシャル測定装置を用いた測定により、MWCNTの仕事関数は4.8〜5.0eVであった。この仕事関数はAgの仕事関数4.5〜4.7eVよりも高い値である。
図１３に示すように、MWCNTの仕事関数がAgの仕事関数よりも高いことから、正孔が電極と素子との間で移動する際の障壁の高さは、AgとMWCNTの複合材からなる電極では、MWCNTを介して正孔が移動することから、Ag単独の場合と比較して低くなると考えることができる。この値は同じ装置を用いてAuの蒸着膜について計測したAuの仕事関数4.75〜4.8eVよりも高く、Auのように高価な材料を使わなくても、より安価なAgとMWCNTの複合電極により代替可能であることも意味する。
FIG. 13 shows, as an energy diagram, the reason why the contact resistance is different between the case where an electrode made of only Ag nanometal is used and the case where an electrode made of a composite material of Ag nanometal and carbon nanotube is used. LUMO is Lowest Unoccupied Molecular Orbital (lowest unoccupied molecular orbital), and HOMO is Highest Occupied Molecular Orbital (highest occupied molecular orbital). FIG. 13A shows the case where Ag is used for the electrode, and FIG. 13B shows the case where Ag and MWCNT (multi-walled carbon nanotube) are used. The work function of the MWCNT was 4.8-5.0 eV by measurement using a work function / ionization potential measuring device. This work function is higher than the work function of Ag 4.5 to 4.7 eV.
As shown in FIG. 13, since the work function of MWCNT is higher than the work function of Ag, the height of the barrier when holes move between the electrode and the device is made of a composite material of Ag and MWCNT. In the electrode, since holes move through MWCNT, it can be considered to be lower than that of Ag alone. This value is higher than the Au work function of 4.75 to 4.8 eV measured for the evaporated Au film using the same apparatus, and it is possible to use a cheaper Ag and MWCNT composite electrode without using expensive materials like Au. It also means that it can be substituted.
Ag、Cu、Auは、金属の中では、いずれも仕事関数が比較的高く、正孔の注入、取出しに有利であり、正孔の注入・取出し電極として有機トランジスタ、有機太陽電池、有機EL素子等の電極に用いられている。電極の仕事関数のみであれば仕事関数の高いMWCNTを使用することが有利であるが、配線材としてMWCNTは十分な導電性を備えるものではない。本実施形態において使用したAgナノメタルとMWCNTの複合材料は、配線材としての十分な導電性を備えるとともに正孔障壁を低くできる点において、上記素子の配線材料として好適に利用することができる。 Ag, Cu, and Au have a relatively high work function among metals, and are advantageous for hole injection and extraction. Organic transistors, organic solar cells, and organic EL elements are used as hole injection and extraction electrodes. It is used for the electrodes. If only the work function of the electrode is used, it is advantageous to use MWCNT having a high work function, but MWCNT as a wiring material does not have sufficient conductivity. The composite material of Ag nanometal and MWCNT used in the present embodiment can be suitably used as a wiring material for the above element in that it has sufficient conductivity as a wiring material and can lower the hole barrier.
前述したように、AgナノメタルとMWCNTの複合材料はフレキシブル配線基板の配線材料として耐衝撃性、耐久性、柔軟性に優れ、フレキシブル配線基板に求められる優れた電気的、物理的特性を備えている。上述した、AgナノメタルとMWCNTの複合材料が有機トランジスタ、有機太陽電池、有機EL素子等の配線材料として好適に利用できる機能は、AgナノメタルとMWCNTの複合材からなる配線を備えるフレキシブル配線基板がこれら素子の搭載用としてきわめて有効であることを示している。 As described above, the composite material of Ag nanometal and MWCNT is excellent in impact resistance, durability and flexibility as a wiring material for flexible wiring boards, and has excellent electrical and physical characteristics required for flexible wiring boards. . The function that the composite material of Ag nanometal and MWCNT described above can be suitably used as a wiring material for organic transistors, organic solar cells, organic EL elements, etc. is that flexible wiring boards equipped with wiring made of composite materials of Ag nanometal and MWCNT This indicates that it is extremely effective for mounting elements.
なお、上記実施形態ではナノメタルとしてAgナノメタルを使用した例について説明したが、フレキシブル配線基板の配線材はAgナノメタルに限るものではなく、Cu、Au、Al等のナノメタルを使用することもできる。また、カーボンナノチューブもMWCNT（多層カーボンナノチューブ）の他にSWCNT(単層カーボンナノチューブ）、グラフェン等のナノカーボン材を使用することもできる。 In the above embodiment, an example in which Ag nanometal is used as the nanometal has been described. However, the wiring material of the flexible wiring board is not limited to Ag nanometal, and nanometals such as Cu, Au, and Al can also be used. In addition to MWCNT (multi-walled carbon nanotube), nanocarbon materials such as SWCNT (single-walled carbon nanotube) and graphene can also be used as the carbon nanotube.
また、上記実施形態では、スタンパを用いてナノメタルとカーボンナノチューブとを転写する方法によって配線を形成した。ナノメタルとカーボンナノチューブとの複合材からなる配線を形成する方法は、転写法に限らずスクリーン印刷法、インクジェット法等を利用することもできる。この場合も、配線パターンにしたがってカーボンナノチューブ分散液を供給する工程と、配線パターンにしたがってナノメタルを供給する工程にわけて配線パターンを形成することにより、配線中に十分な量のカーボンナノチューブを供給し、配線中に均一に分散させてカーボンナノチューブを供給することができる。 Moreover, in the said embodiment, wiring was formed by the method of transferring a nano metal and a carbon nanotube using a stamper. A method of forming a wiring made of a composite material of nanometal and carbon nanotube is not limited to a transfer method, and a screen printing method, an ink jet method, or the like can also be used. Also in this case, a sufficient amount of carbon nanotubes can be supplied into the wiring by forming the wiring pattern by supplying the carbon nanotube dispersion liquid according to the wiring pattern and supplying the nanometal according to the wiring pattern. The carbon nanotubes can be supplied by being uniformly dispersed in the wiring.
１０ スタンパ
１１ ガラス基板
１２ PDMS膜
１３ カーボンナノチューブ分散液
１４ ナノメタルインク
１６ フィルム基板
１７ 配線
１８ フレキシブル配線基板
２０ ゲート
２２ａ、２２ｂ ソース・ドレイン電極
３０ ゲート絶縁層
４０、４２、４４、４６ ガラス基板
４１、４５ PDMS膜
５０ P3HT膜膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stamper 11 Glass substrate 12 PDMS film 13 Carbon nanotube dispersion liquid 14 Nano metal ink 16 Film substrate 17 Wiring 18 Flexible wiring substrate 20 Gate 22a, 22b Source / drain electrode 30 Gate insulating layer 40, 42, 44, 46 Glass substrate 41, 45 PDMS film 50 P3HT film
Claims (6)
前記素子が正孔をキャリアとする素子であり、
前記配線が、ナノメタルとカーボンナノチューブとの複合材からなることを特徴とするフレキシブル配線基板の実装構造。 A mounting structure of a flexible wiring board in which elements are mounted by being electrically connected to wiring,
The element is an element having holes as carriers,
The flexible wiring board mounting structure, wherein the wiring is made of a composite material of nanometal and carbon nanotube.
The wiring is formed by a transfer method using a stamper having a concavo-convex shape formed on the surface according to a wiring pattern, and after supplying a carbon nanotube dispersion liquid to the stamper and further supplying nanometal ink to the stamper, 6. The flexible printed circuit board mounting structure according to claim 4, wherein the nano metal ink impregnated with carbon nanotubes is transferred to the film substrate.
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