JP2019029668A - Method for manufacturing conducting pattern and plasma processing device - Google Patents

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Abstract

To provide: a method for manufacturing a conducting pattern, which enables especially the shortening of a processing time and the achievement of a low resistance; and a plasma processing device.SOLUTION: A method for manufacturing a conducting pattern according to the present invention comprises the steps of: loading an object to be processed, in which a pattern is formed on a substrate by using an ink with metal particles dispersed therein into a chamber in which a pressure is reduced; and performing a plasma process in the presence of water. In the invention, it is preferred to perform the plasma process in a state in which a hydrogen gas is present in the chamber.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、導電性パターンの製造方法、及びプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a conductive pattern manufacturing method and a plasma processing apparatus.

基材上に導体のパターンを形成する方法として、金属粒子を分散させたインクで基材上に印刷や塗布法で描画し、これを加熱することにより焼結させ導体とする方法が知られている。   As a method for forming a conductor pattern on a substrate, a method is known in which an ink in which metal particles are dispersed is drawn on a substrate by printing or coating, and then heated to sinter to form a conductor. Yes.

しかしながら、この方法では、例えば、銀を用いた場合、PETやPEN等の耐熱性の低い基板材料でも導体を得ることができるが、より低い抵抗値の導体を得ることは、必要とされる温度が高くなり難しい。また処理に必要な時間は、数十分と長い時間が必要である。   However, in this method, for example, when silver is used, a conductor can be obtained even with a substrate material having low heat resistance such as PET or PEN. However, obtaining a conductor having a lower resistance value requires a required temperature. Is difficult and expensive. In addition, the time required for the processing requires several tens of minutes.

また、導電性パターンの形成方法として、減圧下でのプラズマ処理により導電性を得る方法が知られている(特許文献1参照)。   As a method for forming a conductive pattern, a method is known in which conductivity is obtained by plasma treatment under reduced pressure (see Patent Document 1).

プラズマ処理を用いた方法では、適用可能な材料として、金属粒子分散体、金属酸化物分散体、及び、金属化合物など適用範囲が広い。また、この方法では、耐熱性の低い基板への処理が可能であり、処理時間もオーブンや赤外線加熱処理による加熱法よりも短いことが知られている。   In the method using plasma treatment, the applicable range such as metal particle dispersion, metal oxide dispersion, and metal compound is wide as applicable materials. In addition, it is known that this method can process a substrate having low heat resistance, and the processing time is shorter than that of a heating method using an oven or infrared heat treatment.

特許第6072709号公報Japanese Patent No. 6072709

しかしながら、量産化に対応するためには、抵抗値を上昇させることなく、更なる処理時間の短縮が求められている。   However, in order to cope with mass production, further reduction in processing time is required without increasing the resistance value.

処理に時間が必要な要因の一つとして、導体原料をインク化する際に添加される分散剤や界面活性剤等の有機化合物を分解除去するために時間を要することが考えらえる。   As one of the factors that require time for the treatment, it can be considered that it takes time to decompose and remove organic compounds such as a dispersant and a surfactant that are added when the conductor raw material is made into ink.

そこで、本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、処理時間の短縮と低抵抗化とを図ることが可能な導電性パターンの製造方法、及びプラズマ処理装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention is for solving the above-described conventional problems, and in particular, provides a method for manufacturing a conductive pattern and a plasma processing apparatus capable of reducing processing time and reducing resistance. For the purpose.

本発明における導電性パターンの製造方法は、金属粒子を分散させたインクを用いて基板上にパターンを形成した被処理物を、水が存在する状態でプラズマ処理を行うことを特徴とする。   The method for producing a conductive pattern according to the present invention is characterized in that plasma treatment is performed on an object to be processed on which a pattern is formed on a substrate using an ink in which metal particles are dispersed in a state where water is present.

本発明における導電性パターンの製造方法は、前記被処理物を、減圧されたチャンバー内に収容し、水が存在する状態でプラズマ処理を行うことを特徴とする。   The method for producing a conductive pattern according to the present invention is characterized in that the object to be processed is accommodated in a decompressed chamber, and plasma processing is performed in the presence of water.

本発明では、更に、前記チャンバー内に、水素ガスが存在する状態でプラズマ処理を行うことが好ましい。   In the present invention, it is further preferable to perform the plasma treatment in the presence of hydrogen gas in the chamber.

本発明では、更に、前記チャンバー内に、不活性ガスが存在する状態でプラズマ処理を行うことが好ましい。   In the present invention, it is further preferable to perform the plasma treatment in the presence of an inert gas in the chamber.

本発明では、前記水を、外部から前記チャンバー内に供給し、或いは、前記被処理物又は前記被処理物とは異なる材料に付帯させることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the water is supplied into the chamber from the outside, or is attached to the object to be processed or a material different from the object to be processed.

また、本発明におけるプラズマ処理装置は、金属粒子を分散させたインクを用いて基板上にパターンを形成した被処理物を、収容可能なチャンバーと、前記チャンバー内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記チャンバー内に水を供給可能な水供給手段と、を有し、前記被処理物は、減圧下の前記チャンバー内に前記水供給手段により水が供給された状態で、プラズマ処理されることを特徴とする。   Further, the plasma processing apparatus according to the present invention includes a chamber capable of storing an object to be processed having a pattern formed on a substrate using ink in which metal particles are dispersed, and a plasma generating means for generating plasma in the chamber. Water supply means capable of supplying water into the chamber, and the object to be processed is plasma-treated in a state where water is supplied by the water supply means into the chamber under reduced pressure. It is characterized by.

本発明の導電性パターンの製造方法によれば、水が存在する状態でプラズマ処理を行うことにより、処理時間の短縮と低抵抗化とを図ることが可能になる。   According to the method for producing a conductive pattern of the present invention, it is possible to reduce the processing time and reduce the resistance by performing the plasma treatment in the presence of water.

本実施形態の導電性パターンの製造工程を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the electroconductive pattern of this embodiment. 本実施形態のプラズマ処理装置の模式図である。It is a schematic diagram of the plasma processing apparatus of this embodiment. 実施例1及び比較例1における、プラズマ処理時間と比抵抗の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the plasma processing time and specific resistance in Example 1 and Comparative Example 1. 実施例2〜4、及び比較例2、3における、チャンバー内の水蒸気濃度と比抵抗の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the water vapor | steam density | concentration in a chamber and specific resistance in Examples 2-4 and Comparative Examples 2 and 3. FIG.

以下、本発明の一実施形態(以下、「実施形態」と略記する。)について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter abbreviated as “embodiment”) will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.

[導電性パターンの製造工程]
図1は、本実施形態の導電性パターンの製造工程を示すフロー図である。まず、図1に示すように、インクの生成を行う(ステップST1)。本実施形態では、金属粒子を分散媒に分散させたインクを生成する。一例として、銀を含有するインクを生成する。
[Manufacturing process of conductive pattern]
FIG. 1 is a flow diagram showing the manufacturing process of the conductive pattern of the present embodiment. First, as shown in FIG. 1, ink is generated (step ST1). In this embodiment, ink in which metal particles are dispersed in a dispersion medium is generated. As an example, an ink containing silver is produced.

続いて、インクを基板上に印刷や塗布等して、パターンを形成する(ステップST2)。本実施形態では、パターンの形成方法を限定するものでないが、例えば、スクリーン印刷、凹版ダイレクト印刷、凹版オフセット印刷、フレキソ印刷、平版オフセット印刷、反転転写印刷及び、インクジェット印刷等の印刷法や、ディスペンサー描画法を用いることができる。また、塗布法としては、ダイコート、スピンコート、スリットコート、バーコート、ナイフコート、スプレーコート、及びディップコート等の各種塗布法を用いることができる。   Subsequently, a pattern is formed by printing or applying ink on the substrate (step ST2). In the present embodiment, the pattern forming method is not limited. For example, screen printing, intaglio direct printing, intaglio offset printing, flexographic printing, planographic offset printing, reverse transfer printing, inkjet printing, and other printing methods, dispensers A drawing method can be used. As the coating method, various coating methods such as die coating, spin coating, slit coating, bar coating, knife coating, spray coating, and dip coating can be used.

続いて、基材上に形成されたパターンを乾燥させる(ステップST3)。この工程により、パターン中の分散媒を除去することができる。乾燥の方法を限定するものでないが、一般的に知られている乾燥方法を用いることができる。例えば、熱風加熱オーブン、赤外線加熱炉、ホットプレート、及び、真空乾燥機を用いて、溶媒を乾燥することができる。   Subsequently, the pattern formed on the substrate is dried (step ST3). By this step, the dispersion medium in the pattern can be removed. Although the drying method is not limited, a generally known drying method can be used. For example, the solvent can be dried using a hot air heating oven, an infrared heating furnace, a hot plate, and a vacuum dryer.

続いて、パターン付き基板(被処理物)を、プラズマ処理装置1のチャンバー2内に収容する(ステップST4)。   Subsequently, the patterned substrate (object to be processed) is accommodated in the chamber 2 of the plasma processing apparatus 1 (step ST4).

プラズマ処理装置について説明する。本実施形態の、水が存在する状態でプラズマ処理を行う方法では、水がプラズマ中で分解し、ラジカルを発生することができれば良い。プラズマ発生方式や装置構造、構成に制限は無く、本実施形態では、減圧法、常圧法いずれかと有電極法、無電極法のいずれかを選択することができる。更にプラズマ生成に必要な高周波の発生方法や、周波数、機器構成選定は機能が発揮できれば特定の方式や装置に限定されない。ここでは一例として、パターン付き基板(被処理物)をチャンバー内へ収容し、減圧下で誘電体を介し無電極方式で高周波エネルギーを供給する方式を用いて説明する。   A plasma processing apparatus will be described. In the method of performing plasma treatment in the presence of water according to this embodiment, it is sufficient that water is decomposed in plasma and radicals can be generated. There is no limitation on the plasma generation method, the device structure, and the configuration, and in this embodiment, either the decompression method or the atmospheric pressure method, the electrode method, or the electrodeless method can be selected. Furthermore, the method of generating the high frequency necessary for plasma generation, the frequency, and the equipment configuration selection are not limited to a specific method or apparatus as long as the function can be exhibited. Here, as an example, a description will be given using a method in which a substrate with a pattern (object to be processed) is accommodated in a chamber and high-frequency energy is supplied in an electrodeless manner through a dielectric under reduced pressure.

図2は、本実施形態のプラズマ処理装置1の模式図である。図2に示すように、プラズマ処理装置1は、チャンバー2と、チャンバー2内に配置されたステージ3と、ステージ3と対向する位置に配置された、誘電体13と、金属からなる窓部材4と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器5と、マイクロ波発生器(マグネトロン)5と窓部材4との間の導波管6と、チャンバー2内にガスを供給するためのガス供給口8と、排気口9と、内圧調整バルブ14と、を有して構成される。被処理物7は、ステージ3の表面に載置される。   FIG. 2 is a schematic diagram of the plasma processing apparatus 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the plasma processing apparatus 1 includes a chamber 2, a stage 3 disposed in the chamber 2, a dielectric 13 disposed at a position facing the stage 3, and a window member 4 made of metal. A microwave generator 5 for generating microwaves, a waveguide 6 between the microwave generator (magnetron) 5 and the window member 4, and a gas supply port 8 for supplying gas into the chamber 2. And an exhaust port 9 and an internal pressure adjusting valve 14. The workpiece 7 is placed on the surface of the stage 3.

被処理物7をチャンバー2内に収容した後、プラズマ処理を行う(ステップST5)。本実施形態で用いるプラズマ処理は、熱風や赤外線を用いた加熱法と比較し、より低い温度、及び短い時間での処理が可能である。したがって、耐熱性の低い樹脂フィルムを基材とする場合の焼成法としては、プラズマ処理法は、より好ましい方法の一つである。   After the workpiece 7 is accommodated in the chamber 2, plasma processing is performed (step ST5). The plasma treatment used in this embodiment can be performed at a lower temperature and in a shorter time than a heating method using hot air or infrared rays. Therefore, the plasma treatment method is one of the more preferable methods as a baking method when a resin film having low heat resistance is used as a base material.

図2では、マイクロ波発生器5から出力されたマイクロ波は、アイソレーター、パワーモニター、チューナーを経由し導波管6を介して、窓部材4に到達する。窓部材4にはスリット12がある。例えば、誘電体13は、石英である。この窓部材4のスリット12から、例えば、2455MHz±20MHzのマイクロ波が、排気口9からの排気にて減圧されたチャンバー2内に照射され、表面波プラズマを発生させる。被処理物7は、ステージ3の上に設置され処理される。ステージ3は、必要に応じサンプルを加熱もしくは冷却するための機能を設けても良い。なお、プラズマを発生させる方式は、上記に限定されるものではない。例えば、チャンバー内に対向する電極を配置し、電極間に高周波電源を接続して、電極間にプラズマを生じせてもよい。このとき、被処理物7は、一方の電極の表面に載置されて、プラズマ処理が施される。   In FIG. 2, the microwave output from the microwave generator 5 reaches the window member 4 via the waveguide 6 through the isolator, the power monitor, and the tuner. The window member 4 has a slit 12. For example, the dielectric 13 is quartz. From the slit 12 of the window member 4, for example, a microwave of 2455 MHz ± 20 MHz is irradiated into the chamber 2 decompressed by the exhaust from the exhaust port 9 to generate surface wave plasma. The workpiece 7 is placed on the stage 3 and processed. The stage 3 may be provided with a function for heating or cooling the sample as necessary. Note that the method of generating plasma is not limited to the above. For example, opposing electrodes may be disposed in the chamber, and a high frequency power source may be connected between the electrodes to generate plasma between the electrodes. At this time, the workpiece 7 is placed on the surface of one of the electrodes and subjected to plasma treatment.

また、プラズマ法を用いてインクパターンを導体化処理する際、通常は、不活性ガス又は還元性ガスのいずれか、もしくは還元性ガスと、不活性ガスの混合ガスを、ガス供給口8からチャンバー2内に流し、マイクロ波によりプラズマを発生させる。これにより、チャンバー2内の被処理物7は、加熱されると供に、インクに添加された分散剤や、界面活性剤等に含まれる有機物が、分解除去されて、導電性パターンを得ることができる(ステップST6)。   Further, when the ink pattern is subjected to a conductor process using the plasma method, usually, either an inert gas or a reducing gas, or a mixed gas of a reducing gas and an inert gas is supplied from the gas supply port 8 to the chamber. The plasma is generated by microwaves. As a result, the object to be processed 7 in the chamber 2 is heated and at the same time, the organic substance contained in the dispersant added to the ink or the surfactant is decomposed and removed to obtain a conductive pattern. (Step ST6).

なお、金や銀などの酸化し難い金属であれば必ずしも還元性ガスを必要としないが、金属表面が酸化している粒子であっても、還元性気体を用いる方法であれば還元し焼結することが可能となる。還元性気体として、水素ガスが最も好ましく使用されるが、水素ガス以外のガスとして一酸化炭素ガス、アンモニアガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン、アセチレンなどの炭化水素系ガス、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ジメチルエーテール、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、エチレンオキサイド、オキセタン、テトラヒドロフランなどのエーテル類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド等のアルデヒド類、蟻酸、などを挙げることができ、これらの中から一種、又は二種以上混合して用いても良い。   Note that reducing gas is not always necessary if it is a metal that is difficult to oxidize, such as gold or silver. However, even if the metal surface is oxidized, if it is a method using a reducing gas, it is reduced and sintered. It becomes possible to do. As the reducing gas, hydrogen gas is most preferably used, but as a gas other than hydrogen gas, hydrocarbon gas such as carbon monoxide gas, ammonia gas, methane, ethane, propane, butane, acetylene, methanol, ethanol, propanol , Alcohols such as butanol, ethers such as dimethyl ether, diethyl ether, ethyl methyl ether, ethylene oxide, oxetane, tetrahydrofuran, glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde And formic acid can be used, and one or a mixture of two or more of these may be used.

また、不活性ガスとして、プラズマの発生を容易にする効果のあるヘリウムガスを好ましく使用することができる。なお、ヘリウムガス以外にもネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス、窒素ガスなどを用いても良い。また、不活性ガスは、二種以上混合して用いても良い。不活性ガスの使用はプラズマの発生を容易にすること以外にも、これを加えることで水の濃度調整が可能となり、被処理物に適した処理条件に合わせるための調整手段とすることもできる。   Moreover, helium gas which has the effect of making plasma generation easy can be preferably used as the inert gas. In addition to helium gas, neon gas, argon gas, krypton gas, xenon gas, nitrogen gas, or the like may be used. Further, two or more kinds of inert gases may be mixed and used. In addition to facilitating the generation of plasma, the use of inert gas makes it possible to adjust the concentration of water by adding it, and can also be used as an adjustment means for adjusting to processing conditions suitable for the object to be processed. .

プラズマ処理装置1では、マイクロ波投入パワー、導入ガス流量、チャンバー内圧、プラズマ発生源から処理サンプルまでの距離、処理サンプル温度、処理時間等の調整が可能である。これらを適宜調整することで、プラズマ処理の強度を変えることができる。従って、上記した各調整項目の最適化を図ることにより、基板に無機材料の基板を用いる場合はもちろんのこと、有機材料の熱硬化性樹脂フィルムや、紙、耐熱性の低い熱可塑性樹脂フィルムとして、例えば、PETや、PEN等を基板として用いた場合でも、導電性パターンの形成が可能である。   In the plasma processing apparatus 1, it is possible to adjust the microwave input power, the introduced gas flow rate, the chamber internal pressure, the distance from the plasma generation source to the processing sample, the processing sample temperature, the processing time, and the like. By appropriately adjusting these, the intensity of the plasma treatment can be changed. Therefore, by optimizing each adjustment item described above, not only when using an inorganic material substrate as a substrate, but also as a thermosetting resin film of organic material, paper, a thermoplastic resin film with low heat resistance For example, even when PET, PEN, or the like is used as the substrate, the conductive pattern can be formed.

但し、プラズマ処理の最適条件は、プラズマ処理装置1の構造やインクの組成、パターンの厚み、及び基材の材質等により異なる。したがって、各種状況に合わせて、プラズマ処理の最適条件を調整する必要がある。また、被処理物7をチャンバー2内に処理毎に投入し取出しを行うバッチ方式であっても、ロールにより連続的に供給する方式でも良い。また、被処理物7を加熱もしくは冷却可能な機構を設けても良い。被処理物7の温度については、通常、プラズマ処理を行うときは温度が高い程焼結が進みやすくなるため、加熱し処理を行う方法が知られている。しかし、温度が高過ぎると基板の変形や溶融が起こる。そのため、基板の耐熱温度以下の設定とするのが好ましい。本方式では焼結能力が高いため、被処理物7を加熱せずに、温度設定が室温付近やそれ以下であっても、充分焼結が可能である。特に基板の耐熱温度が低い場合は室温以下に設定してもよい。温度の上限は基板の耐熱温度以下が好ましく、下限は処理後の抵抗値で決めればよい。   However, the optimum conditions for the plasma processing differ depending on the structure of the plasma processing apparatus 1, the composition of the ink, the thickness of the pattern, the material of the base material, and the like. Therefore, it is necessary to adjust the optimum conditions for plasma processing in accordance with various situations. Further, a batch method in which the processing object 7 is put into and taken out from the chamber 2 for each processing, or a method of continuously supplying by a roll may be used. Further, a mechanism capable of heating or cooling the workpiece 7 may be provided. As for the temperature of the object 7 to be processed, when plasma processing is usually performed, sintering becomes easier as the temperature is higher. Therefore, a method of heating and processing is known. However, if the temperature is too high, deformation or melting of the substrate occurs. Therefore, it is preferable to set the temperature to be lower than the heat resistant temperature of the substrate. In this method, since the sintering ability is high, it is possible to sinter sufficiently even if the temperature setting is around room temperature or lower without heating the workpiece 7. In particular, when the heat-resistant temperature of the substrate is low, it may be set to room temperature or lower. The upper limit of the temperature is preferably equal to or lower than the heat resistant temperature of the substrate, and the lower limit may be determined by the resistance value after processing.

導電性パターンを形成後、被処理物7をチャンバー2から取り出す(ステップST7)。   After forming the conductive pattern, the object 7 is taken out from the chamber 2 (step ST7).

[水が存在する状態でのプラズマ処理]
ところで、従来では、プラズマ処理に時間を要した。インクには、微粒子を分散させた分散体の凝集防止のために加えられる分散剤、ハジキなどの欠陥防止のために加えられる界面活性剤やレベリング材、パターン形成のための塗布や印刷性を良好にすることを目的に加えられる増粘のためのバインダーや流動性調整剤、その他、密着性を付与する密着性付与剤、安定剤など多種の添加剤が加えられる。
[Plasma treatment in the presence of water]
By the way, conventionally, plasma processing has required time. Ink has good dispersing agent added to prevent dispersion of fine particles dispersed, surfactant and leveling material added to prevent defects such as repelling, and good coating and printability for pattern formation Various additives such as a binder for thickening, a fluidity modifier, an adhesiveness imparting agent for imparting adhesiveness, and a stabilizer, which are added for the purpose of making them, are added.

金属分散インクで形成されたパターンを導体化する方法としては、一般的に加熱による方法が採られている。例えば、銀インクの例においては、加熱することで銀粒子が互いに焼結するに従い、分散剤、界面活性剤などが銀粒子間から押し出されなければならないが、これが時間のかかる要因の一つになっていた。一方、プラズマ処理に於いては分散剤、界面活性剤など、添加剤の有機物の分解除去が促進されるため、熱処理だけの場合よりは処理時間が短いが、装置のコストや生産性の観点から更なる処理時間の短縮が求められていた。しかしながら、多種多様な添加剤を加えることで、これらの分解除去に時間がかかり、これが、プラズマ処理においても時間短縮の妨げになっていた。   As a method for making a pattern formed of metal-dispersed ink into a conductor, a method by heating is generally employed. For example, in the case of silver ink, as the silver particles sinter to each other by heating, the dispersant, surfactant, etc. must be pushed out between the silver particles, which is one of the time-consuming factors. It was. On the other hand, in plasma treatment, decomposition and removal of organic substances such as dispersants and surfactants are promoted, so the treatment time is shorter than that of heat treatment alone, but from the viewpoint of equipment cost and productivity. Further reduction in processing time has been demanded. However, by adding a wide variety of additives, it takes time to decompose and remove these, and this has hindered time reduction even in plasma processing.

そこで、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、プラズマ処理を、水が存在する状態で行うことで、処理時間の短縮と抵抗値の低下という効果を得ることができることを見出した。   Therefore, as a result of extensive research, the present inventor has found that plasma treatment can be performed in the presence of water to obtain the effects of shortening the treatment time and lowering the resistance value.

このような効果が得られる原因は定かではないが、水存在下でプラズマ処理を行うことで、水が分解され、酸素ラジカルやヒドロキシラジカル、及び水素ラジカルが発生する。   Although the cause for obtaining such an effect is not clear, by performing plasma treatment in the presence of water, water is decomposed to generate oxygen radicals, hydroxy radicals, and hydrogen radicals.

特に、酸素ラジカルやヒドロキシラジカルは、パターン中に存在する分散剤や、界面活性剤、増粘剤等の有機物と反応する。これにより、有機物が速やかに酸化分解により除去されること、更に有機物が酸化分解する際の発熱や、プラズマによる発熱と相まって、焼結がしやすくなる。以上のメカニズムにより、処理時間の短縮及び抵抗値の低下を図ることができるものと推定される。一方、酸素ラジカルやヒドロキシラジカルと同時に発生した水素ラジカルは、酸化されやすい金属粒子や表面を意図的に酸化した金属粒子が用いられた場合、金属酸化物の還元に寄与し焼結が促進される。そのため水が存在する場合は還元性ガスを全く使用しなくても良い。   In particular, oxygen radicals and hydroxy radicals react with organic substances such as dispersants, surfactants and thickeners present in the pattern. Thus, the organic matter is quickly removed by oxidative decomposition, and further, the heat generated when the organic matter is oxidatively decomposed and the heat generated by the plasma are easily sintered. It is presumed that the processing time can be shortened and the resistance value can be reduced by the above mechanism. On the other hand, hydrogen radicals generated simultaneously with oxygen radicals and hydroxy radicals contribute to the reduction of metal oxides and promote sintering when metal particles that are easily oxidized or metal particles that are intentionally oxidized are used. . Therefore, when water is present, no reducing gas may be used.

なお、チャンバー2内の水量は、チャンバー内ガス分圧で0.1%から100%、好ましくは1%以上、より好ましくは、5%以上、更に好ましくは、10%以上、更により好ましくは、15%以上、更により好ましくは20%以上である。また、好ましくは90%以下、より好ましくは70%以下、更に好ましくは50%以下、更により好ましくは40%以下である。   Note that the amount of water in the chamber 2 is 0.1% to 100%, preferably 1% or more, more preferably 5% or more, still more preferably 10% or more, and still more preferably in terms of gas partial pressure in the chamber. 15% or more, still more preferably 20% or more. Further, it is preferably 90% or less, more preferably 70% or less, still more preferably 50% or less, and still more preferably 40% or less.

[水の供給方法]
次に、プラズマ処理装置への水蒸気供給方法について説明する。ここでは一例としてチャンバー内に被処理物を収容し、減圧下で誘電体を介してマイクロ波を供給し、プラズマを発生する方式で説明する。水は、外部からチャンバー2内に供給しても、或いは、被処理物7に、又は被処理物と別の材料をチャンバー内に収容し、これに付帯させることもできる。
[Water supply method]
Next, a method for supplying water vapor to the plasma processing apparatus will be described. Here, as an example, a method is described in which an object to be processed is housed in a chamber, microwaves are supplied through a dielectric under reduced pressure, and plasma is generated. Water can be supplied into the chamber 2 from the outside, or the object 7 or a material different from the object can be accommodated in the chamber and attached thereto.

水を、外部からチャンバー2内に供給する場合、例えば、不活性ガスや還元性ガスにチャンバー2の外部で水を混合し、図2に示すガス供給口8を通じて供給することができる。或いは、図2に示すように、新たに水供給口10を設け、水供給口10から水蒸気として水をチャンバー2内に供給することができる。又は、ラインを通じてではなく、例えば、被処理物7をチャンバー2内に収容した際などに、作業者がチャンバー2内に、水を噴霧するなどして直接供給してもよい。   When water is supplied into the chamber 2 from the outside, for example, water can be mixed with an inert gas or a reducing gas outside the chamber 2 and supplied through the gas supply port 8 shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 2, a water supply port 10 can be newly provided, and water can be supplied into the chamber 2 as water vapor from the water supply port 10. Alternatively, instead of through the line, for example, when the workpiece 7 is accommodated in the chamber 2, the operator may directly supply the chamber 2 by spraying water.

なお、プラズマ処理を行うときのチャンバー2の内圧力は、一般的には数十から数百Paである。よって、通常の室温環境下では、チャンバー2内部で結露することはない。   In addition, the internal pressure of the chamber 2 when performing the plasma treatment is generally several tens to several hundreds Pa. Therefore, no condensation occurs inside the chamber 2 under a normal room temperature environment.

上記のように、ガス中に水を含ませる場合、不活性ガスや還元性ガスのいずれか一方、もしくは両方のガスに水を混合してチャンバー2内に供給する際、その混合比により、ガス中に含まれる水の割合をコントロールすることができる。このように混合比で水の割合をコントロールできるので、チャンバー2へのガス導入量を変更したとしても、ガス中に含まれる水の割合を略一定値に保持することができる。また、水蒸気だけを供給したい場合は、不活性ガスや還元性ガスの供給を止めればよい。   As described above, when water is included in the gas, when one of the inert gas and the reducing gas, or both, water is mixed and supplied into the chamber 2, the gas is mixed depending on the mixing ratio. It is possible to control the proportion of water contained therein. Thus, since the ratio of water can be controlled by the mixing ratio, even if the amount of gas introduced into the chamber 2 is changed, the ratio of water contained in the gas can be maintained at a substantially constant value. In addition, when it is desired to supply only water vapor, the supply of inert gas or reducing gas may be stopped.

次に、チャンバー2内に導入するガス中に含まれる水蒸気量或いは割合の具体的な調整方法について述べる。例としては、不活性ガス及び還元性ガスのいずれか一方、もしくは両方のガスに水を飽和させ、水を含まない不活性ガス及び還元性ガスのいずれか一方、もしくは両方のガスに混合させ、調整する方法が挙げられる。或いは、タンク等の減圧に耐える容器内に水を導入して、一旦真空ポンプで排気し、水の上の空間に存在する水以外のガス成分と、水に溶存しているガス成分を除去する。そして、真空ポンプ停止後は、水の温度に応じた蒸気圧の水蒸気が発生するため、これを流量制御しつつ、チャンバー2内へ水蒸気を導入する方法を挙げることができる。この方法であれば、水蒸気と不活性ガス及び還元性ガスのいずれか一方、もしくは両方のガスとの比率を調整すれば、水蒸気含有率を0%から100%の範囲で調整可能である(ただし、本実施形態においては、0%は含まれない)。なお、タンク内の水の温度を、例えば25℃に制御すれば、水蒸気圧は3170Paであり、チャンバー2の内圧力が数十から数百Paであるため、差圧を利用してチャンバー2に水蒸気を送り込むことが可能である。このとき、水の温度を環境中の温度以下に制御しておけば、配管等への結露を防ぐことができる。但し、温度を下げると蒸気圧が下がるため、必要な流量が確保できる範囲で設定する必要がある。   Next, a specific method for adjusting the amount or ratio of water vapor contained in the gas introduced into the chamber 2 will be described. As an example, water is saturated in one or both of an inert gas and a reducing gas, and is mixed with one or both of an inert gas and a reducing gas not containing water, The method of adjusting is mentioned. Alternatively, water is introduced into a container that can withstand decompression, such as a tank, and once exhausted with a vacuum pump, gas components other than water existing in the space above the water and gas components dissolved in the water are removed. . And since the water vapor | steam of the vapor | steam pressure according to the temperature of water generate | occur | produces after a vacuum pump stop, the method of introduce | transducing water vapor | steam into the chamber 2 can be mentioned, controlling this. With this method, the water vapor content can be adjusted in the range of 0% to 100% by adjusting the ratio of water vapor to one or both of inert gas and reducing gas (however, In the present embodiment, 0% is not included). If the temperature of the water in the tank is controlled to, for example, 25 ° C., the water vapor pressure is 3170 Pa, and the internal pressure in the chamber 2 is several tens to several hundreds Pa. It is possible to send water vapor. At this time, if the temperature of the water is controlled to be equal to or lower than the temperature in the environment, condensation on the piping or the like can be prevented. However, since the vapor pressure decreases when the temperature is lowered, it is necessary to set it within a range where a necessary flow rate can be secured.

また、水蒸気量をモニターし制御する方法では、ニードルバルブなどの調整バルブ11(図2参照)を手動で調整する方法や、マスフローコントローラなど既知の方法などを用い自動で行う方法がある。   As a method for monitoring and controlling the amount of water vapor, there are a method of manually adjusting an adjustment valve 11 (see FIG. 2) such as a needle valve, and a method of automatically using a known method such as a mass flow controller.

また、内圧をモニターし制御する方法でも、水の量を調整することができる。例えば、はじめに水蒸気を含めたガスの総流量を決め、その流量で、不活性ガス、及び、還元性ガスのいずれか一方、もしくは両方の混合ガスを流しつつ、内圧調整バルブ14を調整し、希望する圧力に調整する。次いで、水蒸気を除いたガス量を供給する。チャンバー2の内圧力が低下するが、先に設定した希望する圧力になるまでニードルバルブ等の調整バルブ11を調整し、水蒸気を供給すればよい。或いは、圧力をモニターし、自動弁等で水の量を調整する方法等を用いることができる。   The amount of water can also be adjusted by a method of monitoring and controlling the internal pressure. For example, first determine the total flow rate of gas including water vapor, and adjust the internal pressure adjustment valve 14 while flowing one or both of the inert gas and the reducing gas at that flow rate. Adjust the pressure to Next, a gas amount excluding water vapor is supplied. Although the internal pressure of the chamber 2 decreases, the adjustment valve 11 such as a needle valve may be adjusted to supply water vapor until the desired pressure set in advance is reached. Alternatively, a method of monitoring the pressure and adjusting the amount of water with an automatic valve or the like can be used.

この他に、チャンバー2に、直接水を注入する方法として、内圧をモニターしつつ希望する水蒸気圧となるよう、インジェクションバルブを介して水を制御しながらチャンバー2内へ吐出する方法、或いは、インジェクションバルブの定量性を生かし、要求する水分量となるよう定量供給する方法を採ることもできる。   In addition to this, as a method of directly injecting water into the chamber 2, a method of discharging water into the chamber 2 while controlling the water through an injection valve so as to achieve a desired water vapor pressure while monitoring the internal pressure, or injection Taking advantage of the quantitative nature of the valve, it is possible to adopt a method of supplying a constant amount so that the required amount of water is obtained.

「インジェクションバルブ」とは、少量の液体を注入するために使用されるもので、圧力のかかった液体を、バルブの開時間と単位時間当たりの回数を制御することで、希望する量の水の注入が可能である。   An “injection valve” is used to inject a small amount of liquid. By controlling the opening time of the valve and the number of times per unit time, the liquid under pressure is controlled by the desired amount of water. Injection is possible.

バルブの開閉機構の例としては、ソレノイド方式や圧電体を用いる方式が知られており、電気的に制御することが可能である。また、この方法では、水に圧力をかけて使用するため、バルブが開かれているときは、液体が霧状に噴射されることとチャンバー2が低圧力であることと相まって、気化はスムーズに進む。   As an example of a valve opening / closing mechanism, a solenoid system and a system using a piezoelectric body are known and can be electrically controlled. In addition, since this method uses water under pressure, when the valve is opened, the liquid is sprayed in a mist-like manner and the vaporization is smooth due to the low pressure in the chamber 2. move on.

また、水を被処理物7に付帯する方法では、被処理物7の基材、例えば、PETやPEN、インク被膜などに事前に水を吸着させ、これをチャンバー2内に投入することができる。また、プラズマ処理環境下に水が存在すれば良いので必ずしも被処理物へ吸水させる必要は無く、被処理物とは別に、水を吸着させた材料を、チャンバー2内へ入れても良い。この方法でもプラズマ環境下に水を供給することが可能であり、水を導入する効果は被処理物に付帯させる方法と同様に発現する。置く場所の例としては、例えばステージ3の上やステージ周辺が挙げられる。   Further, in the method of attaching water to the object 7 to be processed, water can be adsorbed in advance on the substrate of the object 7 to be processed, such as PET, PEN, ink coating, etc., and this can be put into the chamber 2. . In addition, since it is sufficient that water exists in the plasma processing environment, it is not always necessary to absorb water into the object to be processed, and a material that adsorbs water may be put into the chamber 2 separately from the object to be processed. Even in this method, it is possible to supply water in a plasma environment, and the effect of introducing water is manifested in the same manner as the method of attaching to the object to be processed. As an example of the place to put, for example, on the stage 3 or around the stage.

被処理物7と別の材料としては、PET、PEN等の基材と同じもの、もしくはこれ以外の樹脂材料としてはPMMA、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ナイロン、又はセルロース等、形状としてはフィルム、シート、板材、不織布、布状の形態の物等を挙げることができる。また、これ以外にも水吸着性を有する材料であれば使うことが可能である。有機系の材料以外にも無機系の材料が使用可能であり、水を吸着させたシリカゲルやモレキュラシーブ等を挙げることができる。このような被処理物7以外の材料を、例えば、被処理物7とともに、ステージ3上に載置したり、或いは、チャンバー2内のステージ3以外の箇所に載置する。チャンバー2内の圧力は、通常数十から数百Paで処理が行われる。この結果、インク被膜、基材としてのPETやPENなどに吸着した水は、短時間で抜けることはなく、プラズマ処理を開始することで加熱され、水の放出が促進され、チャンバー内に必要な水を供給することができる。   As the material different from the object 7 to be processed, the same material as the base material such as PET or PEN, or other resin materials such as PMMA, polyvinyl alcohol, polyurethane, nylon, or cellulose, the shape is a film, a sheet, A board | plate material, a nonwoven fabric, the thing of a cloth form, etc. can be mentioned. In addition, any material having water adsorbability can be used. In addition to organic materials, inorganic materials can be used, and examples thereof include silica gel and molecular sieves on which water is adsorbed. Such a material other than the object 7 to be processed is placed on the stage 3 together with the object 7 to be processed, or placed in a place other than the stage 3 in the chamber 2. Processing is usually performed at a pressure in the chamber 2 of several tens to several hundreds Pa. As a result, the water adsorbed to the ink film, PET or PEN as the base material does not escape in a short time, is heated by starting the plasma treatment, promotes the release of water, and is necessary in the chamber. Water can be supplied.

被処理物7の基材であるインク被膜、PETや、PENなどへの水の吸着は、一定の温度及び湿度の環境下への放置や水への浸漬といった方法を挙げることができる。この他に、分散インクに水を加え、分散粒子へ水を吸着させるという方法を採ることもできる。   Adsorption of water to the ink film, PET, PEN, or the like, which is the base material of the object to be processed 7, can be performed by leaving it in an environment with a constant temperature and humidity or immersing it in water. In addition, a method of adding water to the dispersed ink and adsorbing the water to the dispersed particles can also be adopted.

なお前記の一定の温度、湿度条件下で被処理物へ水を吸着させる方法の場合、湿度条件がプラズマ処理後の抵抗に影響を与えるが、効果と湿度制御の容易さ、被処理物への結露の観点から湿度条件としては0%を超え100%まで効果があるが、好ましくは10%から95%、より好ましくは20%から80%、更に好ましくは40%から70%が良い。また最大限に水を吸着させる方法として、被処理物を水へ浸漬させるという方法を用いても良い。   In the case of the method of adsorbing water to the object to be processed under the above-mentioned constant temperature and humidity conditions, the humidity condition affects the resistance after the plasma treatment, but the effect and ease of humidity control, From the viewpoint of condensation, the humidity condition is effective from over 0% to 100%, preferably 10% to 95%, more preferably 20% to 80%, and even more preferably 40% to 70%. Further, as a method for maximally adsorbing water, a method of immersing an object to be processed in water may be used.

水を被処理物7に、又は被処理物以外の物に付帯する方法では、水雰囲気で、プラズマ処理ができれば、特に、水供給のタイミングを問うものではない。すなわち、本実施形態では、水が抜ける前にプラズマ処理を行うことが必要である。これにより、プラズマ処理によりインク被膜、PETやPEN基材などが加熱されてから、急激に水がチャンバー2内へ放出され、水存在下でのプラズマ処理が可能となる。このように、プラズマ処理中に水が存在していればよく、水の供給が限られた時間であっても、処理時間の短縮と低抵抗化の効果を適切に発揮することができる。   In the method of attaching water to the object to be processed 7 or an object other than the object to be processed, the timing of water supply is not particularly limited as long as plasma processing can be performed in a water atmosphere. That is, in the present embodiment, it is necessary to perform plasma treatment before water is removed. As a result, after the ink coating, PET, PEN substrate, etc. are heated by the plasma treatment, water is suddenly released into the chamber 2 and the plasma treatment in the presence of water becomes possible. As described above, it is sufficient that water is present during the plasma treatment, and even when the supply of water is limited, the effect of shortening the treatment time and reducing the resistance can be appropriately exhibited.

図1に示すように、プラズマ処理装置1に、被処理物7を収容する前の、水の供給のタイミング(ステップST8)としては、インクの生成時、パターン形成と乾燥工程の間、乾燥工程後等を選択できる。このように、水供給を乾燥工程前に行う場合、乾燥工程によって水が全て抜けてしまわないように乾燥温度や時間を適切に調節することが必要である。   As shown in FIG. 1, the water supply timing (step ST <b> 8) before accommodating the object 7 to be processed in the plasma processing apparatus 1 includes a drying process between the pattern formation and the drying process at the time of ink generation. You can choose later. Thus, when supplying water before a drying process, it is necessary to adjust a drying temperature and time appropriately so that all water may not escape by a drying process.

また、プラズマ処理装置1に、被処理物7を収容した後の、水の供給タイミング(ステップST9)としては、被処理物7のチャンバー2内への収容工程とプラズマ処理工程との間、プラズマ処理行程中等を選択でき、また、プラズマ処理中、任意に供給タイミングと時間を変えてもよい。例えば、プラズマ処理中、水を常に供給することができ、或いはプラズマ処理の途中で、任意のタイミングと時間で水を供給することができ、又は、プラズマ処理中に水の供給と停止を繰り返してもよい。   Further, as the water supply timing (step ST9) after the object 7 is accommodated in the plasma processing apparatus 1, the plasma treatment process is performed between the process of accommodating the object 7 into the chamber 2 and the plasma treatment process. During the treatment process or the like can be selected, and the supply timing and time may be arbitrarily changed during the plasma treatment. For example, water can be constantly supplied during plasma processing, or water can be supplied at an arbitrary timing and time during plasma processing, or water supply and stop can be repeated during plasma processing. Also good.

なお、ステップST8の水の供給工程では、上記した水を被処理物7に付随する方法を採用することができ、ステップST9の水の供給工程では、上記したチャンバー2内への水の供給方法を採用することができる。   In the water supply process of step ST8, the above-described method of attaching the water to the object 7 can be adopted. In the water supply process of step ST9, the water supply method into the chamber 2 described above. Can be adopted.

[本実施形態の効果]
上記したように、本実施形態では、プラズマ処理の処理時間の短縮と導電性パターンの低抵抗化とを図ることができる。
[Effect of this embodiment]
As described above, in the present embodiment, it is possible to shorten the plasma processing time and reduce the resistance of the conductive pattern.

プラズマ処理時間を、15〜240秒程度、導電性パターンの抵抗値を、4〜90μΩcm程度とすることができる。また、水が存在しない状態でプラズマ処理を施した従来例と比較すると、プラズマ処理の処理時間を、本実施形態と比較例とで同じにし、比較例の導電パターンの抵抗値を1としたとき、本実施形態の導電パターンの抵抗値は、0.2〜0.8程度に低くすることができる。また、導電性パターンの抵抗値を、本実施形態と比較例とで同じにし、比較例のプラズマ処理の処理時間を1としたとき、本実施形態のプラズマ処理時間は、0.2〜0.8程度に短くすることができる。   The plasma treatment time can be about 15 to 240 seconds, and the resistance value of the conductive pattern can be about 4 to 90 μΩcm. Further, when compared with the conventional example in which plasma treatment is performed in the absence of water, the treatment time of the plasma treatment is the same in this embodiment and the comparative example, and the resistance value of the conductive pattern of the comparative example is 1. The resistance value of the conductive pattern of this embodiment can be lowered to about 0.2 to 0.8. Further, when the resistance value of the conductive pattern is the same between the present embodiment and the comparative example, and the processing time of the plasma processing of the comparative example is 1, the plasma processing time of the present embodiment is 0.2-0. It can be shortened to about 8.

なお、プラズマの処理時間は、生産性の観点から短ければ短いほど良いが、抵抗値のバラツキを小さくするという面からある程度は必要である。また抵抗値をより下げるという観点から、プラズマの処理時間は、長い方が良いが、長すぎると生産性の観点や、被処理物が加熱され過ぎるという恐れがある。このため、好ましくは、プラズマの処理時間は、15秒から240秒、より好ましくは25秒から210秒、更に好ましくは35秒から180秒が良い。   The plasma treatment time is preferably as short as possible from the viewpoint of productivity, but it is necessary to some extent from the viewpoint of reducing the variation in resistance value. Further, from the viewpoint of lowering the resistance value, the plasma treatment time should be long, but if it is too long, the productivity may be increased and the workpiece may be heated too much. For this reason, the plasma processing time is preferably 15 to 240 seconds, more preferably 25 to 210 seconds, and further preferably 35 to 180 seconds.

本実施形態では、金属粒子を分散させたインクを使用することができる。以下では、使用するインクについて詳しく説明する。   In this embodiment, ink in which metal particles are dispersed can be used. Below, the ink used is demonstrated in detail.

[使用するインク]
金属粒子を分散させたインクの金属成分を限定するものではないが、例えば金、銀、銅、ニッケル、錫、パラジウム等やそれらの合金、及び金、銀で被覆した粒子を挙げることができる。この中でも、銀が好ましく用いられる。これは、金属の中でも低温での焼結が比較的容易で、抵抗値が低く酸化し難いといった特徴があるためである。更に、平均粒径で直径100nm以下の銀粒子を安定的に分散させたインクの入手も容易である為である。銀粒子の粒径は小さい程焼結が容易になり、焼結温度を下げることができる。平均粒径の下限値は特に制限値はないが、取り扱いの容易性から1nm以上が好ましい。これより小さいと分散安定性を保つための分散剤使用量が増大し、焼結処理時に金属粒子間から除去すべき分散剤成分が多くなり、焼結が難しくなる傾向にあるためである。銀粒子を有機溶媒や水に分散させたインクは市販されていて入手が可能であり、これを使用することができる。
[Ink used]
The metal component of the ink in which the metal particles are dispersed is not limited, and examples thereof include gold, silver, copper, nickel, tin, palladium, and the like, and alloys thereof, and particles coated with gold and silver. Among these, silver is preferably used. This is because, among metals, sintering at a low temperature is relatively easy, the resistance value is low, and oxidation is difficult. Furthermore, it is because it is easy to obtain ink in which silver particles having an average particle diameter of 100 nm or less are stably dispersed. As the particle size of the silver particles is smaller, the sintering becomes easier and the sintering temperature can be lowered. The lower limit of the average particle diameter is not particularly limited, but is preferably 1 nm or more from the viewpoint of ease of handling. If it is smaller than this, the amount of the dispersant used for maintaining the dispersion stability increases, and the amount of the dispersant component to be removed from between the metal particles during the sintering treatment tends to increase, so that sintering tends to be difficult. An ink in which silver particles are dispersed in an organic solvent or water is commercially available and can be used.

また、パターン形成に際し基板への濡れ性向上によるハジキなどの欠陥防止のために加えられる界面活性剤やレベリング材、パターン形成のための塗布や印刷性を良好にすることを目的に加えられる増粘のためのバインダーや流動性調整剤、密着性を付与、安定剤など多種の添加剤などを必要に応じ加えても良い。   In addition, surfactants and leveling materials added to prevent defects such as repellency due to improved wettability to the substrate during pattern formation, thickening added for the purpose of improving coating and printability for pattern formation Various additives such as a binder, a fluidity modifier, an adhesion imparting agent, and a stabilizer may be added as necessary.

[基板]
本実施形態の金属粒子を分散させたインクを塗布や印刷する基板については、特に制限されるものではないが、材質の一例を下記に記載する。
[substrate]
The substrate on which the ink in which the metal particles are dispersed or applied is printed is not particularly limited, but an example of the material will be described below.

基板は、無機材料及び有機材料の別を問わないが、無機材料としては、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、硼珪酸ガラス、石英ガラスなどのガラスや、アルミナなどのセラミック材料が挙げられる。   The substrate may be an inorganic material or an organic material, and examples of the inorganic material include glass such as soda lime glass, alkali-free glass, borosilicate glass, and quartz glass, and ceramic material such as alumina.

有機材料としては、高分子材料や、紙が挙げられる。高分子材料としては、樹脂フィルムを用いることができ、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ガラス−エポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、液晶高分子化合物などを挙げることができる。紙としては、一般的なパルプを原料とした上質紙、中質紙、コート紙、ボール紙、段ボールなどの洋紙やセルロースナノファイバーを原料としたものが挙げられる。紙の場合は、高分子材料を溶解したもの、もしくはゾルゲル材料などを含浸硬化させたものを使うことができる。また、これらの材料は、ラミネートするなど貼り合わせて使用しても良い。   Examples of the organic material include a polymer material and paper. As the polymer material, a resin film can be used, such as polyimide, polyamide, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polysulfone, polycarbonate, polyether imide, epoxy resin, Examples thereof include phenol resins, glass-epoxy resins, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, acrylic resins, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, and liquid crystal polymer compounds. Examples of the paper include high-quality paper made from general pulp as raw material, medium-quality paper, coated paper, cardboard, and other paper such as cardboard and cellulose nanofiber. In the case of paper, one obtained by dissolving a polymer material or one obtained by impregnating and curing a sol-gel material or the like can be used. Further, these materials may be used by being laminated together.

更に、これらの上に平滑化層、バリア層、易接着層などとして、高分子材料としては、ポリイミド、ポリウレタン、アクリル樹脂、エポキシ、ポリビニルフェノール、等を単独もしくは組み合わせて使用しても良く、シリカ等の無機材料等の粒子などを混合して用いても良い。また無機系材料としては、シリカ、アルミナなどを、スパッタ法や、蒸着法で形成してもよい。また、ゾルゲル系材料でシリカや、アルミナ系の膜を塗布法で形成することができる。   Further, on these, as a smoothing layer, a barrier layer, an easy adhesion layer, etc., as a polymer material, polyimide, polyurethane, acrylic resin, epoxy, polyvinylphenol, etc. may be used alone or in combination. You may mix and use particles, such as inorganic materials, such as. As the inorganic material, silica, alumina, or the like may be formed by a sputtering method or a vapor deposition method. Further, a silica or alumina film can be formed by a coating method using a sol-gel material.

以下、実施例によって、本発明を更に詳細に説明する。しかしながら、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
ハリマ化成(株)製の銀粒子分散インク(NPS−J)を用い、PEN基材(厚み100μm)にスピンコーターを用い塗布した。塗布はPEN基板上に銀インクを滴下後、400rpmで5秒間、続けて3000rpmで20秒間回転させる条件で行った。乾燥は、温度24℃及び湿度30%で、24時間行い、プラズマ処理用サンプルを得た。続いて、プラズマ処理装置にて、ステージ3の温度を28℃とし、マイクロ波電力0.75kwとし、水蒸気200sccmをチャンバー内へ供給した。更に、チャンバー内圧力を、真空ポンプとチャンバー間に設けた調整バルブ11にて調整し、110Paに合わせた。そして、前記サンプルに対し、処理時間だけを違えた条件で複数点プラズマ処理を行い、比抵抗を測定した。その結果を表1に示す。プラズマ処理後のパターンの膜厚は、0.20μmであった。なお、ここに記載したsccmとは、温度0℃、圧力101.3kPaに換算した流量(ml/分)を表すものである。
[Example 1]
A silver particle dispersed ink (NPS-J) manufactured by Harima Kasei Co., Ltd. was used and applied to a PEN substrate (thickness: 100 μm) using a spin coater. The coating was performed under the condition that after silver ink was dropped on the PEN substrate, it was rotated at 400 rpm for 5 seconds and then at 3000 rpm for 20 seconds. Drying was performed at a temperature of 24 ° C. and a humidity of 30% for 24 hours to obtain a plasma processing sample. Subsequently, in the plasma processing apparatus, the temperature of the stage 3 was set to 28 ° C., the microwave power was set to 0.75 kW, and water vapor of 200 sccm was supplied into the chamber. Furthermore, the pressure in the chamber was adjusted with an adjusting valve 11 provided between the vacuum pump and the chamber, and was adjusted to 110 Pa. Then, the sample was subjected to a multi-point plasma treatment under conditions that differed only in treatment time, and the specific resistance was measured. The results are shown in Table 1. The film thickness of the pattern after the plasma treatment was 0.20 μm. In addition, sccm described here represents the flow rate (ml / min) converted into a temperature of 0 ° C. and a pressure of 101.3 kPa.

[比較例1]
実施例1と同様な方法で、プラズマ処理用サンプルを得た。続いて、プラズマ処理装置に実施例1の水蒸気の代わりに、水素濃度3%、ヘリウム濃度97%としたガスを供給したことと、処理時間を違えた以外は、実施例1と同じ条件で複数点プラズマ処理を行い、比抵抗を測定した。その結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A plasma processing sample was obtained in the same manner as in Example 1. Subsequently, the plasma processing apparatus was supplied with a gas having a hydrogen concentration of 3% and a helium concentration of 97% instead of the water vapor of Example 1, and a plurality of conditions under the same conditions as in Example 1 except that the processing time was different. Point plasma treatment was performed and the specific resistance was measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2019029668
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以上の結果を図3に示す。図3から、プラズマ処理環境内に水を存在させることにより、処理時間の短縮と抵抗低減に効果があることが分かった。   The above results are shown in FIG. From FIG. 3, it was found that the presence of water in the plasma processing environment is effective in shortening the processing time and reducing the resistance.

[実施例2]
実施例1と同様な方法で、プラズマ処理用サンプルを得た。続いて、プラズマ処理装置にて、ステージ3の温度を28℃とし、マイクロ波電力0.75kwとし、水蒸気と、水素3%とヘリウム97%の混合ガスを両者合わせて200sccmをチャンバー内へ供給した。更に、チャンバー内圧力を真空ポンプとチャンバー間に設けたバルブで調整し、110Paに合わせた。プラズマ処理時間を35秒とし、前記水蒸気と、水素ヘリウム混合ガスの比率だけを違えた条件で複数点プラズマ処理を行い、比抵抗を測定した。その結果を表2に示す。
[Example 2]
A plasma processing sample was obtained in the same manner as in Example 1. Subsequently, in the plasma processing apparatus, the temperature of the stage 3 was set to 28 ° C., the microwave power was set to 0.75 kW, and 200 sccm was supplied into the chamber by combining both water vapor and a mixed gas of 3% hydrogen and 97% helium. . Furthermore, the pressure in the chamber was adjusted with a valve provided between the vacuum pump and the chamber, and was adjusted to 110 Pa. The plasma treatment time was set to 35 seconds, and a multipoint plasma treatment was performed under the conditions that differed only in the ratio of the water vapor and hydrogen helium mixed gas, and the specific resistance was measured. The results are shown in Table 2.

[比較例2]
実施例1と同様な方法で、プラズマ処理用サンプルを得た。続いて、プラズマ処理装置にて、実施例2の水蒸気を供給しないこと以外は実施例2と同様な条件でプラズマ処理を行い、比抵抗を測定した。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 2]
A plasma processing sample was obtained in the same manner as in Example 1. Subsequently, the plasma treatment was performed under the same conditions as in Example 2 except that the water vapor of Example 2 was not supplied, and the specific resistance was measured. The results are shown in Table 2.

[実施例3]
実施例1と同様な方法で、プラズマ処理用サンプルを得た。続いて、プラズマ処理装置にて、実施例2の水素とヘリウムの代わりに、窒素を用い、水蒸気と窒素の比率だけを違えた条件で複数点プラズマ処理を行い、比抵抗を測定した。その結果を表2に示す。
[Example 3]
A plasma processing sample was obtained in the same manner as in Example 1. Subsequently, in the plasma processing apparatus, instead of hydrogen and helium in Example 2, nitrogen was used, and multiple-point plasma processing was performed under the conditions that differed only in the ratio of water vapor and nitrogen, and the specific resistance was measured. The results are shown in Table 2.

[実施例4]
実施例1と同様な方法で、プラズマ処理用サンプルを得た。続いて、プラズマ処理装置にて、実施例2の水素とヘリウムの混合ガスを供給せずに水蒸気のみを供給した以外は実施例2と同様な条件でプラズマ処理を行い、比抵抗を測定した。その結果を表2に示す。
[Example 4]
A plasma processing sample was obtained in the same manner as in Example 1. Subsequently, the plasma treatment was performed under the same conditions as in Example 2 except that only the water vapor was supplied without supplying the mixed gas of hydrogen and helium in Example 2, and the specific resistance was measured. The results are shown in Table 2.

[比較例3]
実施例1と同様な方法で、プラズマ処理用サンプルを得た。続いて、プラズマ処理装置にて、実施例3の水蒸気を供給しないこと以外は実施例3と同様な条件でプラズマ処理を行い、比抵抗を測定した。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 3]
A plasma processing sample was obtained in the same manner as in Example 1. Subsequently, the plasma treatment was performed under the same conditions as in Example 3 except that the water vapor of Example 3 was not supplied, and the specific resistance was measured. The results are shown in Table 2.

Figure 2019029668
Figure 2019029668

以上の結果を図4に示す。図4から、プラズマ処理環境内に水を存在させることにより、抵抗低減に効果があることが分かった。また、水素や不活性ガス等の水以外のガスが存在しても良く、更に水濃度が高い程、抵抗低減に効果があることが分かった。   The above results are shown in FIG. FIG. 4 shows that the presence of water in the plasma processing environment is effective in reducing resistance. It has also been found that gases other than water, such as hydrogen and inert gas, may be present, and that the higher the water concentration, the more effective the resistance reduction.

[実施例5]
実施例1と同様な方法で、プラズマ処理用サンプルを得た。これを温度24℃及び湿度30%、温度24℃及び湿度40%、温度24℃及び湿度60%、温度24℃及び湿度75%、温度24℃及び湿度95%、温度24℃及び水浸漬の各々の条件で1日放置し吸湿させた。各サンプルをプラズマ処理装置に収容し、ステージ3の温度を28℃とし、マイクロ波電力0.75kwとし、ヘリウム97%、水素3%からなるガスを、流量200sccmでチャンバー内に供給した。更に、チャンバー内圧力を真空ポンプとチャンバー間に設けた調整バルブ11にて調整し、110Paに合わせた。そして、各サンプルに対し、35秒間のプラズマ処理後、比抵抗を測定した。その結果を表3へ示す。
[Example 5]
A plasma processing sample was obtained in the same manner as in Example 1. This is 24 ° C. and humidity 30%, temperature 24 ° C. and humidity 40%, temperature 24 ° C. and humidity 60%, temperature 24 ° C. and humidity 75%, temperature 24 ° C. and humidity 95%, temperature 24 ° C. and water immersion, respectively. The sample was allowed to stand for 1 day under the conditions described above to absorb moisture. Each sample was accommodated in a plasma processing apparatus, the temperature of the stage 3 was set to 28 ° C., the microwave power was set to 0.75 kW, and a gas composed of 97% helium and 3% hydrogen was supplied into the chamber at a flow rate of 200 sccm. Further, the pressure in the chamber was adjusted by an adjusting valve 11 provided between the vacuum pump and the chamber, and was adjusted to 110 Pa. Then, the specific resistance was measured for each sample after the plasma treatment for 35 seconds. The results are shown in Table 3.

[比較例4]
実施例1と同様な方法で、プラズマ処理用サンプルを得た。これを、温度24℃及び湿度略0%の条件で1日放置し乾燥させた。続いて、プラズマ処理装置にて、実施例5と同様な条件でプラズマ処理を行い、比抵抗を測定した。その結果を表3に示す。
[Comparative Example 4]
A plasma processing sample was obtained in the same manner as in Example 1. This was left to dry for one day under conditions of a temperature of 24 ° C. and a humidity of approximately 0%. Subsequently, the plasma treatment was performed under the same conditions as in Example 5 using a plasma treatment apparatus, and the specific resistance was measured. The results are shown in Table 3.

Figure 2019029668
Figure 2019029668

以上の結果から、被処理物に吸水させておけば、プラズマ処理装置のチャンバーに水を供給する方法と同様に抵抗を低下させることが可能であることがわかった。   From the above results, it has been found that if water is absorbed by the object to be processed, it is possible to reduce the resistance as in the method of supplying water to the chamber of the plasma processing apparatus.

本発明の導電性パターンは、配線基板、アンテナ、メッシュ方式透明電極、電磁波シールド、電磁波反射、フラットディスプレイ用配線、電極、太陽電池の配線などで用いることができ、生産性の向上に寄与する。   The conductive pattern of the present invention can be used for wiring boards, antennas, mesh-type transparent electrodes, electromagnetic wave shields, electromagnetic wave reflections, flat display wirings, electrodes, solar cell wirings, and the like, and contributes to improvement in productivity.

1 プラズマ処理装置
2 チャンバー
3 ステージ
4 窓部材
5 マイクロ波発生器
6 導波管
7 被処理物
8 ガス供給口
9 排気口
10 水供給口
11 調整バルブ
12 スリット
13 誘電体
14 内圧調整バルブ


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma processing apparatus 2 Chamber 3 Stage 4 Window member 5 Microwave generator 6 Waveguide 7 To-be-processed object 8 Gas supply port 9 Exhaust port 10 Water supply port 11 Adjustment valve 12 Slit 13 Dielectric 14 Internal pressure adjustment valve


Claims (6)

金属粒子を分散させたインクを用いて基板上にパターンを形成した被処理物を、水が存在する状態でプラズマ処理を行うことを特徴とする導電性パターンの製造方法。   A method for producing a conductive pattern, comprising subjecting an object to be processed, on which a pattern is formed on a substrate using an ink in which metal particles are dispersed, to plasma treatment in the presence of water. 前記被処理物を、減圧されたチャンバー内に収容し、水が存在する状態でプラズマ処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の導電性パターンの製造方法。   The method for producing a conductive pattern according to claim 1, wherein the object to be processed is accommodated in a decompressed chamber and plasma treatment is performed in a state where water is present. 更に、前記チャンバー内に、水素ガスが存在する状態でプラズマ処理を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の導電性パターンの製造方法。   The method for manufacturing a conductive pattern according to claim 1, wherein plasma treatment is performed in a state where hydrogen gas is present in the chamber. 更に、前記チャンバー内に、不活性ガスが存在する状態でプラズマ処理を行うことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の導電性パターンの製造方法。   The method for manufacturing a conductive pattern according to any one of claims 1 to 3, further comprising performing plasma processing in the presence of an inert gas in the chamber. 前記水を、外部から前記チャンバー内に供給し、或いは、前記被処理物又は前記被処理物とは異なる材料に付帯させることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の導電性パターンの製造方法。   5. The conductive material according to claim 1, wherein the water is supplied from the outside into the chamber, or is attached to the object to be processed or a material different from the object to be processed. Method for producing a sex pattern. 金属粒子を分散させたインクを用いて基板上にパターンを形成した被処理物を、収容可能なチャンバーと、
前記チャンバー内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記チャンバー内に水を供給可能な水供給手段と、を有し、
前記被処理物は、減圧下の前記チャンバー内に前記水供給手段により水が供給された状態で、プラズマ処理されることを特徴とするプラズマ処理装置。


A chamber capable of accommodating an object to be processed in which a pattern is formed on a substrate using ink in which metal particles are dispersed;
Plasma generating means for generating plasma in the chamber;
Water supply means capable of supplying water into the chamber,
The plasma processing apparatus, wherein the object to be processed is plasma-treated in a state where water is supplied by the water supply means into the chamber under reduced pressure.


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