JP6072709B2 - 導電性パターンの形成方法とその形成装置並びに導電性基板 - Google Patents
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Description
本発明は、金属又は金属化合物の微粒子を分散させた微粒子分散液を用いて非導電性の基材にパターンを描画し、そのパターンをマイクロ波表面波プラズマに晒し、描画パターンに存在する微粒子の焼結処理を行って導電性パターンを形成するパターンの形成方法と、そのパターン形成装置と、上記のパターン形成方法またはパターン形成装置によってパターン形成した導電性基板に関する。
金属微粒子を分散させた微粒子分散液を用いて非導電性の基板面にパターンを描画し、このパターンに存在する金属微粒子を焼結させて回路パターンを形成する回路基板については既に知られている。
一例を述べれば、金、銀、銅などからなる金属又はそれらの合金からなる金属微粒子を有機溶媒中に安定に分散させたペースト組成物を用い、基板面に描画し、その後、描画した基板に加熱温度を加え、金属微粒子を焼結させて回路パターンを形成する。
このような回路パターンの形成方法で用いるペースト組成物は、平均一次粒子径が１〜１００ｎｍの金属微粒子の表面を当該金属元素と配位結合が可能な化合物（例えば、アミン、アルコール、フェノール、チオールなどの分散剤）で被覆し、この金属微粒子が有機溶媒中で安定な形で分散して存在するようにしたペースト組成物となっている。
また、上記のペースト組成物を用いた描画は、インクジェットやスクリーン印刷などの各種の手法を用いて行っている。
そして、描画パターンに加熱温度（例えば、１８０℃×３０分）を加えて金属微粒子の被覆層を除去し、金属微粒子同士を焼結させ、回路パターンを形成する。
なお、基板には、エポキシ、ポリイミド、熱硬化性樹脂などが用いられている。
そして、描画パターンに加熱温度（例えば、１８０℃×３０分）を加えて金属微粒子の被覆層を除去し、金属微粒子同士を焼結させ、回路パターンを形成する。
なお、基板には、エポキシ、ポリイミド、熱硬化性樹脂などが用いられている。
上記した回路パターンの形成方法によれば、ビルドアップ配線板、プラスチック配線板、プリント配線板などの生産が可能で、例えば、ライン／スペースが２５μｍ／２５μｍ、比抵抗が４×１０−５Ωとする微細な回路パターンを形成することができる。
上記した従来の回路パターン形成方法は、耐熱性の低い樹脂フィルムを基材として使用する場合、金属微粒子の焼結時に基材が溶融し、また、変形することがあり、その上、微粒子を被覆する化合物を除去するために加熱時間を長くする必要があり、導電性パターンの形成時間を短縮することが難しい。
特に、銅、ニッケルなどの卑金属微粒子や酸化銅などの金属化合物微粒子に対しては、焼結の際に酸化を抑制し、還元させるために、還元性気体の雰囲気の中で焼結を行う必要があるが、還元反応のためには３００℃以上の温度が必要であるため、例えば、融点が２８０℃以下であるような耐熱性の低い樹脂フィルム上の焼結は、例えば、１２０℃〜１５０℃の温度で熱変形してしまうため、より難しいという問題があった。
また、還元性気体の雰囲気制御や焼結にかかる時間が長いために、ロール状のフィルムに作製したパターンを焼結するのは、非常に困難であった。
また、還元性気体の雰囲気制御や焼結にかかる時間が長いために、ロール状のフィルムに作製したパターンを焼結するのは、非常に困難であった。
さらに、大きい面積のものについては、均一した導電性パターンの形成に難点があり、また、基材が変色することがあるため、高い透過率を必要とする導電性部品の導電性パターン形成には適さない。
本発明はこのような問題を可能なる限り解決することを目的とする。
本発明はこのような問題を可能なる限り解決することを目的とする。
上記した目的を達成するため、本発明の導電性パターンの形成方法は、微粒子を分散させた微粒子分散液を用いて非導電性の基材にパターンを描画し、前記パターンの微粒子を焼結処理して導電性パターンを形成する方法に関する。
そして、前記パターンの描画には、金属又は金属化合物からなる微粒子を分散させた微粒子分散液を用い、前記焼結処理には、減圧室からなる処理室の照射窓からマイクロ波エネルギーを供給し、処理室内に照射窓に沿う表面波プラズマを発生させる無電極のプラズマ発生手段を用いる。
このようにして、前記描画パターンを、電子温度が低く、電子密度が高いマイクロ波表面波プラズマに晒し、パターンの微粒子を焼結させる構成としてある。
そして、前記パターンの描画には、金属又は金属化合物からなる微粒子を分散させた微粒子分散液を用い、前記焼結処理には、減圧室からなる処理室の照射窓からマイクロ波エネルギーを供給し、処理室内に照射窓に沿う表面波プラズマを発生させる無電極のプラズマ発生手段を用いる。
このようにして、前記描画パターンを、電子温度が低く、電子密度が高いマイクロ波表面波プラズマに晒し、パターンの微粒子を焼結させる構成としてある。
上記した金属又は金属化合物からなる微粒子は、金、銀などの貴金属及び銅、ニッケルなどの卑金属、その他、２種類以上の金属からなる合金などの金属化合物を材料とした微粒子である。
なお、銅微粒子などの卑金属微粒子は、表面が酸化されている金属微粒子や、内部まで酸化されている金属微粒子も使用することができる。
なお、銅微粒子などの卑金属微粒子は、表面が酸化されている金属微粒子や、内部まで酸化されている金属微粒子も使用することができる。
微粒子は、平均一次粒子径が、１〜１００ｎｍのものが好ましい。
この平均一次粒子径については、透過型電子顕微鏡による観察像から測定することができる。
そして、微粒子の合成方法は、金属粉を粉砕して得る物理的方法、ＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法、熱プラズマ法のような化学的乾式法、化学還元法、電気分解法などの化学的湿式法などの方法を採用して実現することができる。
この平均一次粒子径については、透過型電子顕微鏡による観察像から測定することができる。
そして、微粒子の合成方法は、金属粉を粉砕して得る物理的方法、ＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法、熱プラズマ法のような化学的乾式法、化学還元法、電気分解法などの化学的湿式法などの方法を採用して実現することができる。
また、微粒子は、分散液中で安定化させるために、表面を分散保護剤によって覆うのが好ましい。
微粒子を分散させる上記した分散液の溶媒としては、水、メタノールなどが採用できる。
微粒子を分散させる上記した分散液の溶媒としては、水、メタノールなどが採用できる。
さらに、基材には、用途に応じて、無機材料基板、合成樹脂基板を使用する。
合成樹脂基板は、フィルム状であってもよい。
基材と導電層の密着性を向上させるために、基材表面に易接着成分を成膜したり、基材表面を改質することが好ましい。
また、微粒子分散液は通常の印刷方法で描画し、その後、基材上の微粒子分散液を乾燥させる。
合成樹脂基板は、フィルム状であってもよい。
基材と導電層の密着性を向上させるために、基材表面に易接着成分を成膜したり、基材表面を改質することが好ましい。
また、微粒子分散液は通常の印刷方法で描画し、その後、基材上の微粒子分散液を乾燥させる。
描画されたパターンの金属微粒子層は、マイクロ波表面波プラズマに晒し焼結させる。
そして、この焼結には、照射窓から処理室内にマイクロ波エネルギーを供給し、処理室内に表面波プラズマを発生させる無電極のプラズマ発生手段を用いることができる。
なお、前記プラズマ発生手段としては、処理室の照射窓から周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波エネルギーを供給し、処理室内には、電子温度が約１ｅＶ以下、電子密度が約１×１０１１〜１×１０１３ｃｍ−３のマイクロ波表面波プラズマを発生させることができる。
そして、この焼結には、照射窓から処理室内にマイクロ波エネルギーを供給し、処理室内に表面波プラズマを発生させる無電極のプラズマ発生手段を用いることができる。
なお、前記プラズマ発生手段としては、処理室の照射窓から周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波エネルギーを供給し、処理室内には、電子温度が約１ｅＶ以下、電子密度が約１×１０１１〜１×１０１３ｃｍ−３のマイクロ波表面波プラズマを発生させることができる。
一方、導電性パターンを形成するパターン形成装置の発明として、次の第１発明、第２発明、第３発明を提案する。
第１の発明のパターン形成装置は、金属又は金属化合物からなる微粒子を分散させた微粒子分散液を用いて非導電性の基材にパターンを描画し、このパターンに存在する微粒子を焼結処理し導電性パターンを形成するパターン形成装置であって、減圧室として構成した処理室の照射窓からマイクロ波エネルギーを供給し、処理室内に照射窓に沿う表面波プラズマを発生させる無電極のプラズマ発生手段と、前記パターンを描画した基材を前記処理室内に配置するための処理台とを備え、描画パターンを描画した基材を前記処理台に配置し、前記描画パターンを処理室内で、電子温度が低く、電子密度が高いマイクロ波表面波プラズマに晒して前記描画パターンの微粒子を焼結させ、導電性パターンを形成する構成となっている。
第１の発明のパターン形成装置は、金属又は金属化合物からなる微粒子を分散させた微粒子分散液を用いて非導電性の基材にパターンを描画し、このパターンに存在する微粒子を焼結処理し導電性パターンを形成するパターン形成装置であって、減圧室として構成した処理室の照射窓からマイクロ波エネルギーを供給し、処理室内に照射窓に沿う表面波プラズマを発生させる無電極のプラズマ発生手段と、前記パターンを描画した基材を前記処理室内に配置するための処理台とを備え、描画パターンを描画した基材を前記処理台に配置し、前記描画パターンを処理室内で、電子温度が低く、電子密度が高いマイクロ波表面波プラズマに晒して前記描画パターンの微粒子を焼結させ、導電性パターンを形成する構成となっている。
第２の発明のパターン形成装置は、金属又は金属化合物からなる微粒子を分散させた微粒子分散液を用いて非導電性の基材にパターンを描画し、このパターンに存在する微粒子を焼結処理し導電性パターンを形成するパターン形成装置であって、減圧室として構成した処理室の照射窓からマイクロ波エネルギーを供給し、処理室内に照射窓に沿う表面波プラズマを発生させる無電極のプラズマ発生手段と、前記パターンを描画した基材を前記処理室内に配置するための処理台とを備え、前記処理室の搬入口に付随させた第１予備室と、その搬出口に付随させた第２予備室と、前記第１予備室を減圧すると共に搬入口を開放させ、パターンを描画した基材を第１予備室から処置室内の処理台上に送り込む搬入機構と、前記第２予備室を減圧すると共に搬出口を開放させ、パターンを描画した基材を処置室内の処理台上から第２予備室に送り出す搬出機構とを備え、搬入機構による搬入と、処理台でのプラズマ処理と、搬出機構による搬出とを一連に行い、前記描画パターンに存在する微粒子を処理室内で、電子温度が低く、電子密度が高いマイクロ波表面波プラズマに晒し、前記描画パターンの微粒子を焼結処理して導電性パターンを形成する構成となっている。
上記した第１、２の発明では、所定の大きさのガラスや樹脂材などの基材に上記の微粒子分散液を用いてパターンを描画した基材を予め用意する。
そして、第１の発明のパターン形成装置は、描画した基材を無電極のプラズマ発生手段の処理室に入れ、その処理台に載置し、続いて、マイクロ波エネルギー（マイクロ波電力）を供給する。
これにより、処理室内にはプラズマが発生するが、このプラズマが照射窓の近くとなる処理室内に多く発生する表面波プラズマとなる。
なお、本出願では、この表面波プラズマを、便宜上、マイクロ波表面波プラズマと言う。
したがって、基材の描画パターンが、電子温度が低く、電子密度が高いマイクロ波表面波プラズマに晒され、描画パターンの微粒子が焼結され、導電性パターンが形成される。
そして、第１の発明のパターン形成装置は、描画した基材を無電極のプラズマ発生手段の処理室に入れ、その処理台に載置し、続いて、マイクロ波エネルギー（マイクロ波電力）を供給する。
これにより、処理室内にはプラズマが発生するが、このプラズマが照射窓の近くとなる処理室内に多く発生する表面波プラズマとなる。
なお、本出願では、この表面波プラズマを、便宜上、マイクロ波表面波プラズマと言う。
したがって、基材の描画パターンが、電子温度が低く、電子密度が高いマイクロ波表面波プラズマに晒され、描画パターンの微粒子が焼結され、導電性パターンが形成される。
第２の発明のパターン形成装置は、パターンを描画した基材を第１予備室に入れると、その基材が搬入手段によって処理室内の処理台上に送り込まれる。
処理室は基材の搬入、搬出にかかわらずマイクロ波表面波プラズマを発生せておく構成としてあり、描画した基材が処理台上でマイクロ波表面波プラズマに晒され、描画パターンの微粒子が焼結して導電性パターンを形成する。
続いて、描画した基材が搬出手段によって第２予備室に送り出されるので、第２予備室から導電性パターンを有する基板を取り出すことができる。
処理室は基材の搬入、搬出にかかわらずマイクロ波表面波プラズマを発生せておく構成としてあり、描画した基材が処理台上でマイクロ波表面波プラズマに晒され、描画パターンの微粒子が焼結して導電性パターンを形成する。
続いて、描画した基材が搬出手段によって第２予備室に送り出されるので、第２予備室から導電性パターンを有する基板を取り出すことができる。
上記した第１、第２の発明のパターン形成装置は、描画した基材が処理台上でマイクロ波表面波プラズマに晒されるため、温度上昇によって生ずる変形や溶融などが生じることがあるが、この弊害を防ぐために、処理台には、基材の裏面を冷却する冷却手段を備えることができる。
上記した第１、第２の発明のパターン形成装置は、フィルム状の基材に描画すると、基材の湾曲部分のために、処理台面に対し接合した部分と離れた部分が生じることがある。この問題を解決するため、描画した基材を空気吸引して処理台に接合させる吸引保持手段を備えてもよい。
上記した第１、第２の発明のパターン形成装置は、描画した基材の接合度合いを高めるため、処理台面を緩やかな膨出面に形成することが好ましい。
上記した第１、第２の発明のパターン形成装置は、マイクロ波表面波プラズマが描画した基材に均一に当たるように、処理台を回転させる駆動手段を備えることができる。
なお、卑金属微粒子の分散液で描画した基材は、マイクロ波表面波プラズマに晒して描画パターンの微粒子が焼結し導電性パターンとなった後でも、高い温度状態のままで処理室から取り出すと、導電性パターンが大気に触れて酸化することがあるので、第１の発明のパターン形成装置の場合は、導電性基板の温度が通常温度（室温）に下がってから、処理室から取り出すようにする。
この問題を解決するため、第２の発明のパターン形成装置では、第２予備室に導電性パターンの酸化を抑制する酸化抑制ガスを供給するガス供給手段を備えることが好ましい。
この問題を解決するため、第２の発明のパターン形成装置では、第２予備室に導電性パターンの酸化を抑制する酸化抑制ガスを供給するガス供給手段を備えることが好ましい。
また、第３の発明のパターン形成装置は、金属又は金属化合物からなる微粒子を分散させた微粒子分散液を用いて非導電性の基材にパターンを描画し、このパターンに存在する微粒子を焼結処理し導電性パターンを形成するパターン形成装置であって、減圧室として構成した処理室の照射窓からマイクロ波エネルギーを供給し、処理室内に照射窓に沿う表面波プラズマを発生させる無電極のプラズマ発生手段を備え、さらに、前記処理室内には、パターンを描画した長径のフレキシブル基材を巻き込んだ巻込リールと、そのフレキシブル基材を巻き取る巻取リールと、これら２つのリール間に設け描画パターンにマイクロ波表面波プラズマを照射させるプラズマ処理ローラとを備え、巻込リールから供給される前記フレキシブル基材をプラズマ処理ローラを介して巻取リールに移動する間に、描画パターンに存在する微粒子を、電子温度が低く、電子密度が高いマイクロ波表面波プラズマに晒して焼結処理を連続的に施し、導電性パターンを形成する構成となっている。
上記の第３の発明のパターン形成装置は、描画したフレキシブル基板が、プラズマ処理ローラを通過する過程でマイクロ波表面波プラズマに晒されて加熱されるため、プラズマ処理ローラを冷却する冷却手段を設け、フレキシブル基材の裏面を冷やすようにすることが好ましい。
さらに、プラズマ処理ローラと巻取リールとの間に冷却ローラを設け、プラズマ加熱で温度上昇した描画付きフレキシブル基材を冷却ローラで冷やし、温度を下げた状態で巻取リールで巻き取ることが好ましい。
また、この第３の発明のパターン形成装置は、描画付きフレキシブル基材にマイクロ波表面波プラズマが均一に当たるようにするため、プラズマ処理ローラを正逆転させ、フレキシブル基材を少ない距離で往復移動させることがでる正逆転駆動手段を備えることができる。
他方、卑金属微粒子や、表面が酸化されている卑金属微粒子、内部まで酸化されている卑金属酸化物微粒子の分散液を使って描画した基材であっても、第１、第２、第３の発明とほぼ同様にして導電性パターンを形成することができるが、処理室には、マイクロ波エネルギーと共に水素ガスなどの還元性気体を供給し、還元性気体の雰囲気の中でマイクロ波表面波プラズマを発生させる構成とすることにより、描画パターンに存在する微粒子の還元処理と焼結処置とが施される。
また、上記した第１、第２、第３の発明のプラズマ発生手段としては、処理室の照射窓から周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波エネルギーを供給し、処理室内には、電子温度が約１ｅＶ以下、電子密度が約１×１０１１〜１×１０１３ｃｍ−３のマイクロ波表面波プラズマを発生させることができる。
また、上記した第１、第２、第３の発明のプラズマ発生手段としては、処理室の照射窓から周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波エネルギーを供給し、処理室内には、電子温度が約１ｅＶ以下、電子密度が約１×１０１１〜１×１０１３ｃｍ−３のマイクロ波表面波プラズマを発生させることができる。
上記したように、本発明は、金属微粒子又は金属化合物微粒子の分散液を用いて描画した基材をプラズマ発生手段を用いて焼結し、導電性パターン形成する。
プラズマ発生手段は、減圧室からなる処理室の照射窓からマイクロ波エネルギー（マイクロ波電力）を供給し、処理室内の照射窓近くでマイクロ波励起によって生じる表面波プラズマを発生させる。
したがって、このマイクロ波表面波プラズマが、無電極で発生させることができること、電子温度が低温であること、電子密度が高いことなどの特質を有することから、次の効果を得ることができる。
プラズマ発生手段は、減圧室からなる処理室の照射窓からマイクロ波エネルギー（マイクロ波電力）を供給し、処理室内の照射窓近くでマイクロ波励起によって生じる表面波プラズマを発生させる。
したがって、このマイクロ波表面波プラズマが、無電極で発生させることができること、電子温度が低温であること、電子密度が高いことなどの特質を有することから、次の効果を得ることができる。
耐熱性の低い樹脂フィルム、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などを基材として使用する場合でも、電子温度が低いので、金属微粒子の焼結時に基材が溶融したり、変形するようなことがない。
その上、従来の導電性パターンの形成方法に比べ、電子密度が高いので、焼結時間を極力短縮することができる。
この結果、この種の導電性基板の使用範囲が広がり、また、生産のローコスト化に有利となる。
その上、従来の導電性パターンの形成方法に比べ、電子密度が高いので、焼結時間を極力短縮することができる。
この結果、この種の導電性基板の使用範囲が広がり、また、生産のローコスト化に有利となる。
さらに、マイクロ表面波プラズマは無電極のプラズマ発生手段で発生させるので、大きい面積の基材の導電性パターン形成が可能となる上、電極によって集中するプラズマによる基材ダメージ（変形や変色など）がない。
また、マイクロ波表面波プラズマによる焼結は、基材が変色することがないので、基材に高い透過率を必要とする導電性基板の導電性パターン形成には最適となる。
その他、マイクロ波表面波プラズマは、マイクロ波エネルギーを供給する減圧室で発生させることができ、構成が簡単なプラズマ発生手段となることから、実用に供することが容易なものとなる。
また、マイクロ波表面波プラズマによる焼結は、基材が変色することがないので、基材に高い透過率を必要とする導電性基板の導電性パターン形成には最適となる。
その他、マイクロ波表面波プラズマは、マイクロ波エネルギーを供給する減圧室で発生させることができ、構成が簡単なプラズマ発生手段となることから、実用に供することが容易なものとなる。
また、特に、表面が少なくとも酸化されている卑金属微粒子、銅微粒子の分散液を用いて描画した基材の微粒子に対しては、還元性気体の雰囲気の中で発生させるマイクロ波表面波プラズマに晒すことで、低温でも焼結と同時に還元処理を行うことができる。
さらに、マイクロ波表面波プラズマは有機物を分解除去する効果があるので、貴金属微粒子の分散液を用いて描画した基材の微粒子に対しても焼結を促進する効果がある。
そして、特に、有機物が分解するので、非常に高密度で高純度な金属薄膜が得られる。
そして、特に、有機物が分解するので、非常に高密度で高純度な金属薄膜が得られる。
一方、本発明のパターン形成装置によれば、還元処理と焼結処理とを同時に連続して行うことができるので、導電性基板の連続生産に適する他、描画した長径のフレキシブル基材を巻込リールから供給しながらプラズマ処理ローラでプラズマ処理するので、長径の描画付き基材の還元処理と焼結処理が可能になり、さらに、描画した基材を冷却しながらプラズマに晒す構成とすれば、基材の熱ダメージを極力少なくすることができる等の効果がある。
先ず、導電性パターンの形成方法の実施形態について説明する。
本発明の実施には、微粒子分散液を使用してパターンを描画した基材を予め準備する。
微粒子分散液は、金属又は金属化合物からなる微粒子を溶媒に分散させて調製する。
本発明の実施には、微粒子分散液を使用してパターンを描画した基材を予め準備する。
微粒子分散液は、金属又は金属化合物からなる微粒子を溶媒に分散させて調製する。
そして、金属微粒子としては、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウムなどの貴金属の他、銅、ニッケル、スズ、鉄、クロムなどの卑金属を使用する。
金属化合物の微粒子としては、これら金属の酸化物、窒化物、硫化物などの微粒子や、２種類以上の金属からなる合金などの金属化合物を材料とした微粒子が好ましい。
なお、銅など卑金属の微粒子の場合は、表面が大気中の酸素により酸化されている場合があるが、このような少なくとも表面が酸化されている卑金属微粒子や内部まで酸化されている卑金属微粒子も使用することができる。
金属化合物の微粒子としては、これら金属の酸化物、窒化物、硫化物などの微粒子や、２種類以上の金属からなる合金などの金属化合物を材料とした微粒子が好ましい。
なお、銅など卑金属の微粒子の場合は、表面が大気中の酸素により酸化されている場合があるが、このような少なくとも表面が酸化されている卑金属微粒子や内部まで酸化されている卑金属微粒子も使用することができる。
金属又は金属化合物は、微粒子生成が容易で、特に、銀、銅及びその酸化物、合金は、導電性とコストの点で適当な微粒子となる。
この金属又は金属化合物の微粒子は、平均一次粒子径が、１〜１００ｎｍのものが好ましい。
この平均一次粒子径については、透過型電子顕微鏡による観察像から測定することができる。
この金属又は金属化合物の微粒子は、平均一次粒子径が、１〜１００ｎｍのものが好ましい。
この平均一次粒子径については、透過型電子顕微鏡による観察像から測定することができる。
また、溶媒としては、水、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、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、グリセリン等のアルコール類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル等のエステル類、シクロヘキサン、テトラデカン等の炭化水素類などが採用できる。
さらに、金属又は金属化合物は、溶媒に分散させるに当たって、分散液中で安定化させるために、表面を分散保護剤によって覆うのが好ましい。
分散保護剤としては、例えば、高分子材料としては、ポリビニルピロリドンなどの水溶性高分子、グラフト共重合高分子、低分子材料としては、界面活性剤、金属と相互作用するチオール基、アミノ基、水酸基、カルボキシル基を有する化合物などを用いることができる。
分散保護剤としては、例えば、高分子材料としては、ポリビニルピロリドンなどの水溶性高分子、グラフト共重合高分子、低分子材料としては、界面活性剤、金属と相互作用するチオール基、アミノ基、水酸基、カルボキシル基を有する化合物などを用いることができる。
その他、分散液には、基材への密着性を高めること、成膜性を高めること、印刷適性を付与することを目的として、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂やエチルシリケート、シリケートオリゴマー等の無機塗料をバインダー成分として添加してもよい。
また、必要に応じて、粘度調整剤、表面張力調整剤、安定剤等を添加してもよい。
また、必要に応じて、粘度調整剤、表面張力調整剤、安定剤等を添加してもよい。
このように調製した微粒子分散液を用いて非導電性の基材にパターンを描画する。基材としては、用途に応じて、無機材料基板、合成樹脂基板を使用する。合成樹脂基板は、フィルム状であってもよい。無機材料基板としては、例えば、ガラス（例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなど）、アルミナなどが採用できる。また、プラスチック基板、または、フィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、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）、ポリエーテルイミド、エポキシ樹脂、ガラス−エポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル、紙材などが採用できる。特に、融点が２８０℃以下の基材、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＥＴ、ＰＥＮなどであってもよい。
基材と導電層の密着性を向上させるために、基材表面に易接着成分を成膜したり、基材表面を改質することができる。
易接着成分の成膜としては、例えば、ニッケル、クロム、チタン等の金属薄膜を成膜する方法、熱可塑性接着剤、熱硬化性接着剤、光硬化性接着剤等を塗布する方法、その他、有機無機カップリング剤を塗布する方法が採用できる。
また、基材表面の改質方法としては、例えば、コロナ処理、紫外線処理、エキシマランプ処理、大気圧プラズマ処理などがある。
易接着成分の成膜としては、例えば、ニッケル、クロム、チタン等の金属薄膜を成膜する方法、熱可塑性接着剤、熱硬化性接着剤、光硬化性接着剤等を塗布する方法、その他、有機無機カップリング剤を塗布する方法が採用できる。
また、基材表面の改質方法としては、例えば、コロナ処理、紫外線処理、エキシマランプ処理、大気圧プラズマ処理などがある。
上記の基材に上記微粒子分散液を使ってパターンを描画する。
具体的には、形成しようとする導電性パターンに対応するパターンを定め、微粒子分散液を使って描画する。
この描画には、例えば、グラビア印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、ディスペンサ印刷、スピンコート、バーコートなどで実現できる。
具体的には、形成しようとする導電性パターンに対応するパターンを定め、微粒子分散液を使って描画する。
この描画には、例えば、グラビア印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、ディスペンサ印刷、スピンコート、バーコートなどで実現できる。
上記のようにして描画した後は、基材上の微粒子分散液を乾燥させる。
この乾燥は、通常の方法で乾燥を行ってもよい。例えば、オーブン、赤外線加熱炉を用いて、溶媒を乾燥させることができる。
この乾燥は、通常の方法で乾燥を行ってもよい。例えば、オーブン、赤外線加熱炉を用いて、溶媒を乾燥させることができる。
上記のようにパターンを描画して予め準備した基材は、マイクロ波表面波プラズマに晒して描画パターンの導電性微粒子を融着させ、導電性を実現する。
なお、融着とは、微粒子同士が焼結、溶融などにより一部または全体が連続の膜を形成することを言うが、本出願ではこの融着について、便宜上、「焼結」と言う。
なお、融着とは、微粒子同士が焼結、溶融などにより一部または全体が連続の膜を形成することを言うが、本出願ではこの融着について、便宜上、「焼結」と言う。
マイクロ波表面波プラズマは、減圧した処理室内にマイクロ波エネルギーを供給して表面波プラズマを発生させるプラズマ発生装置が使用できる。
マイクロ波表面波プラズマは、既に述べたように、電子密度が高く、電子温度が低い特質をもっており、無電極のプラズマであるので、基材にダメージを与えない。
詳しくは、マイクロ波表面波プラズマは、電子密度が１×１０１１〜１×１０１３１３ｃｍ−３と高く有機物を除去する作用が強いため、加熱しなくとも、低温で焼結を促進し、導電性パターンを形成する。
マイクロ波表面波プラズマは、既に述べたように、電子密度が高く、電子温度が低い特質をもっており、無電極のプラズマであるので、基材にダメージを与えない。
詳しくは、マイクロ波表面波プラズマは、電子密度が１×１０１１〜１×１０１３１３ｃｍ−３と高く有機物を除去する作用が強いため、加熱しなくとも、低温で焼結を促進し、導電性パターンを形成する。
したがって、描画した基材をマイクロ波表面波プラズマに晒すことで、金、銀などの貴金属からなる導電性微粒子は、その表面を覆う分散保護材がマイクロ波表面波プラズマによって除去され、導電性微粒子同士が焼結して導電層を形成する。
また、銅、ニッケルなどの卑金属からなる微粒子の分散液を使用する場合は、その表面が酸化被膜と分散保護膜によって覆われているため、酸化被膜を還元させる水素ガスなどの還元性気体を処理室に供給する。
すなわち、還元気体の存在下に発生させたマイクロ波表面波プラズマに描画した基材を晒し、分散保護膜の除去と共に、酸化被膜を還元処理する。
この結果、導電性微粒子同士が焼結して導電層を形成する。
内部まで酸化されている酸化銅微粒子などの卑金属微粒子の分散液は、上記した卑金属微粒子の分散液を使用した場合と同様の焼結処理となる。
すなわち、還元気体の存在下に発生させたマイクロ波表面波プラズマに描画した基材を晒し、分散保護膜の除去と共に、酸化被膜を還元処理する。
この結果、導電性微粒子同士が焼結して導電層を形成する。
内部まで酸化されている酸化銅微粒子などの卑金属微粒子の分散液は、上記した卑金属微粒子の分散液を使用した場合と同様の焼結処理となる。
なお、還元性気体としては、水素、一酸化炭素、アンモニア、窒素などのガス、或いは、これらの混合ガスが挙げられるが、特に、微粒子表面に付着した有機物の除去には水素ガスが好ましい。
また、還元性気体には、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノンなどの不活性ガスを混合して用いれば、プラズマが発生し易くなるなどの効果がある。
また、還元性気体には、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノンなどの不活性ガスを混合して用いれば、プラズマが発生し易くなるなどの効果がある。
続いて、導電性パターンのパターン形成装置の実施形態について、図１を参照しながら説明する。
図１は、パターン形成装置を示す概略構成図であり、処理室１１内に設けた処理台１２にプラズマ処理する基材（描画した基材）１００を載置する。
なお、描画した基材１００は、既に述べたように微粒子分散液を用いてパターンを描画して予め準備した基材で、処理室１１のドア１３を開いて処理台１２に載置し、また、処理室１１内から取り出すようにしてある。
図１は、パターン形成装置を示す概略構成図であり、処理室１１内に設けた処理台１２にプラズマ処理する基材（描画した基材）１００を載置する。
なお、描画した基材１００は、既に述べたように微粒子分散液を用いてパターンを描画して予め準備した基材で、処理室１１のドア１３を開いて処理台１２に載置し、また、処理室１１内から取り出すようにしてある。
処理室１１の天井壁には、石英ガラスで密閉したマイクロ波照射窓１４を設け、このマイクロ波照射窓１４から照射するマイクロ波電力（マイクロ波エネルギー）によって表面波プラズマを発生さる。
マイクロ波照射窓１４には、導波管１５に設けた結合孔１６からマイクロ波電力を送る。
すなわち、導波管１５は、アイソレータ１７、パワーモニタ１８、チューナー１９などと共に導波管系回路を形成しており、マグネトロン２０が出力する周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波電力をその導波管系回路を介して送り、結合孔１６とマイクロ波照射窓１４を通して処理室１１内に伝播する。
なお、マイクロ波電力は２４５０ｍＨｚの高周波電力を言うが、マグネトロン２０の精度誤差などのために２４５０ＭＨｚ／±５０ＭＨｚの周波数範囲が許されている。
マイクロ波照射窓１４には、導波管１５に設けた結合孔１６からマイクロ波電力を送る。
すなわち、導波管１５は、アイソレータ１７、パワーモニタ１８、チューナー１９などと共に導波管系回路を形成しており、マグネトロン２０が出力する周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波電力をその導波管系回路を介して送り、結合孔１６とマイクロ波照射窓１４を通して処理室１１内に伝播する。
なお、マイクロ波電力は２４５０ｍＨｚの高周波電力を言うが、マグネトロン２０の精度誤差などのために２４５０ＭＨｚ／±５０ＭＨｚの周波数範囲が許されている。
また、処理室１１には、水素ガスを供給する水素供給経路（パイプ）２１が配設してある。なお、この水素供給経路２１には流量計２２、バルブ２３が設けてある。
さらに、処理室１１には、処理室１１内を減圧するための真空ポンプ経路（パイプ）２４が設けてある。なお、この真空ポンプ経路２４には、真空ポンプ２５、バルブ２６が設けてある。
その他、処理室１１には、処理室１１内の減圧状態を計測する圧力計２７などが配設してある。
さらに、処理室１１には、処理室１１内を減圧するための真空ポンプ経路（パイプ）２４が設けてある。なお、この真空ポンプ経路２４には、真空ポンプ２５、バルブ２６が設けてある。
その他、処理室１１には、処理室１１内の減圧状態を計測する圧力計２７などが配設してある。
上記したパターン形成装置によれば、処理室１１内に供給されたマイクロ波電力がプラズマ化し、処理室１１内にはマイクロ波照射窓１４に沿った表面波プラズマが発生する。
この表面波プラズマは、電子温度が約１ｅＶ以下と低く、電子密度が約１×１０１１〜１×１０１３ｃｍ−３と高いマイクロ波表面波プラズマとして発生するので、このマイクロ波表面波プラズマに晒される描画した基材１００が、そのパターンに存在する導電性微粒子同士が短時間で融着し、導電性パターンを形成する。
この表面波プラズマは、電子温度が約１ｅＶ以下と低く、電子密度が約１×１０１１〜１×１０１３ｃｍ−３と高いマイクロ波表面波プラズマとして発生するので、このマイクロ波表面波プラズマに晒される描画した基材１００が、そのパターンに存在する導電性微粒子同士が短時間で融着し、導電性パターンを形成する。
次に、パターンの形成装置の実施例について装置実施例１、２として図面に沿って説明する。
なお、以下の実施例の説明では、ガラス、樹脂フィルムなどを「基材」、微粒子分散液を用いてパターンを描画した基材を「印刷物」と言う。
なお、以下の実施例の説明では、ガラス、樹脂フィルムなどを「基材」、微粒子分散液を用いてパターンを描画した基材を「印刷物」と言う。
装置実施例１
図２は装置実施例１として示したパターン形成装置の簡略的斜視図、図３は同パターン形成装置の簡略的な断面図である。
本実施例は、金属又は金属化合物の微粒子分散液を用いて基材に描画した四辺形の印刷物１００を予め作成し、この印刷物１００を加熱して導電性パターンを形成するものである。
図２は装置実施例１として示したパターン形成装置の簡略的斜視図、図３は同パターン形成装置の簡略的な断面図である。
本実施例は、金属又は金属化合物の微粒子分散液を用いて基材に描画した四辺形の印刷物１００を予め作成し、この印刷物１００を加熱して導電性パターンを形成するものである。
図示するように、このパターン形成装置は、表面波プラズマ３０を発生させる処理室３１内に処理台３２を設け、印刷物１００をこの処理台３２に載置させてプラズマに晒す。
そして、本装置実施例では、３台のマグネトロン３３ａ、３３ｂ、３３ｃが出力するマイクロ波電力を各導波管系回路３４ａ、３４ｂ、３４ｃを介して処理室３１内に送り、広い範囲の表面波プラズマを発生させる。
なお、導波管系回路は、既に述べたように、導波管３５ａ、３５ｂ、３５ｃに設けられたアイソレータ、パワーモニタ、チューナーなどの回路系である。
そして、本装置実施例では、３台のマグネトロン３３ａ、３３ｂ、３３ｃが出力するマイクロ波電力を各導波管系回路３４ａ、３４ｂ、３４ｃを介して処理室３１内に送り、広い範囲の表面波プラズマを発生させる。
なお、導波管系回路は、既に述べたように、導波管３５ａ、３５ｂ、３５ｃに設けられたアイソレータ、パワーモニタ、チューナーなどの回路系である。
また、処理室３１の天井壁には、平行配置した導波管３５ａ、３５ｂ、３５ｃの各々の結合孔に対向させたマイクロ波電力の照射窓３６ａ、３６ｂ、３６ｃが設けてある。
なお、これら照射窓３６ａ、３６ｂ、３６ｃは石英ガラスで形成して処理室３１を密閉する構造としてある。
また、処理室３１には、水素ガスを供給する水素供給経路（パイプ）３７、真空ポンプ経路３８が配設してある。なお、参照符号３９は水素供給経路（パイプ）３７に設けたバルブ、参照符号４０、４１は真空ポンプ経路３８に設けたバルブ、真空ポンプである。
なお、これら照射窓３６ａ、３６ｂ、３６ｃは石英ガラスで形成して処理室３１を密閉する構造としてある。
また、処理室３１には、水素ガスを供給する水素供給経路（パイプ）３７、真空ポンプ経路３８が配設してある。なお、参照符号３９は水素供給経路（パイプ）３７に設けたバルブ、参照符号４０、４１は真空ポンプ経路３８に設けたバルブ、真空ポンプである。
一方、処理室３１には、その搬入口３１ａに連通可能とした第１予備室４２と、その搬出口３１ｂに連通可能とした第２予備室４３とが設けてある。
すなはち、第１予備室４２は、搬入口３１ａに備えた常閉構造のシャッタ４４を開放させて処理室３１と連通させ、第２予備室４３は搬出口３１ｂに備えた常閉構造のシャッタ４５を開放させて処理室３１と連通させる。
すなはち、第１予備室４２は、搬入口３１ａに備えた常閉構造のシャッタ４４を開放させて処理室３１と連通させ、第２予備室４３は搬出口３１ｂに備えた常閉構造のシャッタ４５を開放させて処理室３１と連通させる。
第１予備室４２は、印刷物１００を処理室３１に搬入させる待機室とも言うべき部室で、これには、密閉することができる蓋板４２ａが設けてあり、この蓋板４２ａを開けて印刷物１００を第１予備室４２内に納入する。
また、この第１予備室４２には、印刷物１００を載せて処理室３１内に運ぶための搬入移動板４６が設けてある。
なお、この搬入移動板４６については、第１予備室４２と処理室３１内の処理台３２上との間を進退させる駆動機構が備えてあるが、この搬入移動板４６は手動で進退操作させる構成としてもよい。
また、この第１予備室４２には、印刷物１００を載せて処理室３１内に運ぶための搬入移動板４６が設けてある。
なお、この搬入移動板４６については、第１予備室４２と処理室３１内の処理台３２上との間を進退させる駆動機構が備えてあるが、この搬入移動板４６は手動で進退操作させる構成としてもよい。
また、上記した第１予備室４２には、真空ポンプ経路（パイプ）４７を配設してあり、蓋板４２ａを閉めた状態で第１予備室４２を減圧してシャッタ４４を開き、印刷物１００を処理室３１内に搬入する。
搬入移動板４６と処理台３２とは図４に示す構成としてある。
すなわち、処理台３２の四方位置には貫通孔３２ａを設けると共に、これら貫通孔３２ａ内を通って印刷物１００を一旦押し上げる押上杆４８が備えてある。
この押上杆４８は、上下方向に進出し、また、後退する構成として処理台３２の下側に設けてある。
すなわち、処理台３２の四方位置には貫通孔３２ａを設けると共に、これら貫通孔３２ａ内を通って印刷物１００を一旦押し上げる押上杆４８が備えてある。
この押上杆４８は、上下方向に進出し、また、後退する構成として処理台３２の下側に設けてある。
図５には、印刷物１００の搬入動作を示す。
図５（Ａ）に示すように、印刷物１００を載せた搬入移動板４６が処理台３２上に進出したとき、図５（Ｂ）に示すように、押上杆４８が上昇して印刷物１００を押し上げる。
この押し上げ動作で、搬入移動板４６が後退し、その後、図５（Ｃ）に示すように、押上杆４８が下降し、印刷物１００が処理台３２に載置される。
図５（Ａ）に示すように、印刷物１００を載せた搬入移動板４６が処理台３２上に進出したとき、図５（Ｂ）に示すように、押上杆４８が上昇して印刷物１００を押し上げる。
この押し上げ動作で、搬入移動板４６が後退し、その後、図５（Ｃ）に示すように、押上杆４８が下降し、印刷物１００が処理台３２に載置される。
第２予備室４３は、処理室３１内で焼結された印刷物１００を搬出するためのもので、第１予備室４２とほぼ同様に構成してある。
すなわち、真空ポンプ経路（パイプ）４９によって減圧し、減圧状態でシャッタ４５を開放させ搬出移動板５０を往復移動させ、印刷物１００を第２予備室４３内に搬出する。
すなわち、真空ポンプ経路（パイプ）４９によって減圧し、減圧状態でシャッタ４５を開放させ搬出移動板５０を往復移動させ、印刷物１００を第２予備室４３内に搬出する。
また、搬出時には、図５に示す搬入動作に比べて逆動作となる。
つまり、印刷物１００が図５（Ｃ）の状態から（Ｂ）のように押し上げられ、処理台３２と印刷物１００との間に搬出移動板５０が入り込む。
続いて、押上杆４８が下降して印刷物１００が搬出移動板５０に載せられ、搬出移動板５０の後退動によって搬出される。
なお、この搬出移動板５０については、第２予備室４３と処理室３１内の処理台３２上との間を進退させる駆動機構が備えてあるが、この搬入移動板５０は手動で進退操作させる構成としてもよい。
つまり、印刷物１００が図５（Ｃ）の状態から（Ｂ）のように押し上げられ、処理台３２と印刷物１００との間に搬出移動板５０が入り込む。
続いて、押上杆４８が下降して印刷物１００が搬出移動板５０に載せられ、搬出移動板５０の後退動によって搬出される。
なお、この搬出移動板５０については、第２予備室４３と処理室３１内の処理台３２上との間を進退させる駆動機構が備えてあるが、この搬入移動板５０は手動で進退操作させる構成としてもよい。
印刷物１００を第２予備室４３内に搬出した後は、シャッタ４５を閉成し、さらに、ガス供給経路５１から第２予備室４３内に冷却ガスを供給し、印刷物１００の温度を下げた後、蓋体４３ａを開いて印刷物１００を取り出す。
これは、焼結直後の印刷物１００は温度が上っているため、直ちに印刷物１００を第２予備室４３から取り出すと、銅などの卑金属微粒子の焼結パターンが酸化する恐れがあるからである。
なお、冷却ガスとしては、水素ガス、アルゴンガス、窒素ガス、へリウムガス、二酸化炭素ガスなどが有効である。
したがって、酸化しない金属微粒子の分散液で描画した基材の焼結の場合、第２予備室４３に供給する冷却ガスは必ずしも必要ではない。
これは、焼結直後の印刷物１００は温度が上っているため、直ちに印刷物１００を第２予備室４３から取り出すと、銅などの卑金属微粒子の焼結パターンが酸化する恐れがあるからである。
なお、冷却ガスとしては、水素ガス、アルゴンガス、窒素ガス、へリウムガス、二酸化炭素ガスなどが有効である。
したがって、酸化しない金属微粒子の分散液で描画した基材の焼結の場合、第２予備室４３に供給する冷却ガスは必ずしも必要ではない。
その他、図３に示す参照符号５２、５３は第１、第２予備室４２、４３に空気を送り大気圧とするための空気経路（パイプ）、５４は真空ポンプ、５５〜５９はバルブを示す。
上記した通り、装置実施例１のパターン形成装置は、予め作成した印刷物１００を第１予備室４２に納入して搬入移動板４６に載せて蓋体４２ａを閉めることによって、第１予備室４２を減圧すると共に、シャッタ４４を開放し、搬入移動板４６による印刷物１００の搬入が行なわれる。
なお、処理台３２に印刷物１００を載置した搬入移動板４６が後退すると、シャッタ４４が閉成し、その後、第１予備室４２が常圧（大気圧）に戻される。
なお、処理台３２に印刷物１００を載置した搬入移動板４６が後退すると、シャッタ４４が閉成し、その後、第１予備室４２が常圧（大気圧）に戻される。
処理台３２に載置された印刷物１００がマイクロ波表面波プラズマ３０に晒され、印刷物１００が加熱されて導電性微粒子が焼結する。
その後、シャッタ４５が開放し、減圧されている第２予備室４３から搬出移動板５０が進出し、第２予備室４３内に印刷物１００を搬出する。
続いて、シャッタ４５が閉成すると共に、導電性基板となった印刷物１００が冷却ガスによって冷やされる。
その後、シャッタ４５が開放し、減圧されている第２予備室４３から搬出移動板５０が進出し、第２予備室４３内に印刷物１００を搬出する。
続いて、シャッタ４５が閉成すると共に、導電性基板となった印刷物１００が冷却ガスによって冷やされる。
以上より、焼結された印刷物１００、つまり、導電性パターン形成された導電性基板を第２予備室４３から取り出すことができる。
この結果、本装置実施例１によれば、描画パターンの焼結を半自動的に行って導電性パターンを形成することができる。
この結果、本装置実施例１によれば、描画パターンの焼結を半自動的に行って導電性パターンを形成することができる。
上記した装置実施例１では、処理台３２を回転させ、表面波プラズマ３０を印刷物１００全体に均一に照射させる構成とすることができる。
また、図６に示すように、処理台３２には冷水を循環させる冷却パイプ６０を設け、マイクロ波表面波プラズマ３０よって加熱される印刷物１００の裏面から冷却することもできる。
また、図６に示すように、処理台３２には冷水を循環させる冷却パイプ６０を設け、マイクロ波表面波プラズマ３０よって加熱される印刷物１００の裏面から冷却することもできる。
他方、印刷物１００は、処理台３２に載せてあるだけであるので、安定した位置が保てない場合がある。
したがって、押上杆４８を吸引パイプとして構成し、印刷物１００を処理台３２に載置する図５（Ｂ）の次のステップとして、図７の動作状態を作り、印刷物１００を押上杆４８によって吸引して処理台３２上に安定させることができる。
したがって、押上杆４８を吸引パイプとして構成し、印刷物１００を処理台３２に載置する図５（Ｂ）の次のステップとして、図７の動作状態を作り、印刷物１００を押上杆４８によって吸引して処理台３２上に安定させることができる。
また、処理台３２は、印刷物１００を面接合させるために、図８に示すように、表面を緩やかな膨出形状とすることが好ましく、また、押上杆４８を利用した吸引パイプで印刷物１００を吸引保持することができる。
さらに、空気吸引する手段としては、図９、図１０に示すように、処理台３２に多数の吸引孔６１を設けてもよい。なお、処理台３２には空気吸引パイプ６２などを備える。
さらに、空気吸引する手段としては、図９、図１０に示すように、処理台３２に多数の吸引孔６１を設けてもよい。なお、処理台３２には空気吸引パイプ６２などを備える。
装置実施例２
図１１は、パターン形成装置の他の実施例を示す簡略的な斜視図、図１２は同パターン形成装置の簡略的な断面図である。
本実施例は、金属又は金属化合物の微粒子分散液を用いて所定幅の長形フレキシブル基材に描画した長形の印刷物２００を予め準備し、この印刷物２００をマイクロ波表面波プラズマに晒して導電性パターンを形成するものである。
図１１は、パターン形成装置の他の実施例を示す簡略的な斜視図、図１２は同パターン形成装置の簡略的な断面図である。
本実施例は、金属又は金属化合物の微粒子分散液を用いて所定幅の長形フレキシブル基材に描画した長形の印刷物２００を予め準備し、この印刷物２００をマイクロ波表面波プラズマに晒して導電性パターンを形成するものである。
図示する如く、この装置実施例２では、長形の印刷物２００を巻き込んだ巻込リール７２と、印刷物２００を巻き取る巻取リール７３と、これらリール７２、７３の間となるようにしたプラズマ処理ローラ７４とを処理室７１内に配置した構成としてある。
また、本装置実施例２では、ガイドローラ７５、７６と共に、プラズマ処理ローラ７４と巻取リール７３との経路間には冷水を循環させる冷却ローラ７７、７８、７９、８０が設けてある。
なお、上記のリール７２、７３やローラ７４については、これらを回転制御する駆動機構を備える他、これらリール７２、７３やローラ７４は処理室７１から取り出しできる構成としてある。
また、本装置実施例２では、ガイドローラ７５、７６と共に、プラズマ処理ローラ７４と巻取リール７３との経路間には冷水を循環させる冷却ローラ７７、７８、７９、８０が設けてある。
なお、上記のリール７２、７３やローラ７４については、これらを回転制御する駆動機構を備える他、これらリール７２、７３やローラ７４は処理室７１から取り出しできる構成としてある。
さらに、装置実施例１と同様に、マイクロ波電力を伝送する３つの導波管８１ａ、８１ｂ、８１ｃを平行配置し、これら導波管の結合孔から照射窓８２ａ、８２ｂ、８２ｃを通して処理室７１内にマイクロ波電力を伝播して表面波プラズマを発生させる構成としてある。
その他、本装置実施例２では、水素ガスを供給するガス供給経路８３が、導波管８１ａ、８１ｂ、８１ｃに対応させた分路パイプ８３ａ〜８３ｄとして配設してあり、同様に真空ポンプ経路８４についても、分路パイプ８４ａ〜８４ｄとして配設してある。
その他、本装置実施例２では、水素ガスを供給するガス供給経路８３が、導波管８１ａ、８１ｂ、８１ｃに対応させた分路パイプ８３ａ〜８３ｄとして配設してあり、同様に真空ポンプ経路８４についても、分路パイプ８４ａ〜８４ｄとして配設してある。
このように、ガス供給経路８３と、真空ポンプ経路８４とを分路パイプで配設することで、水素ガスが処理室７１内に均等化され、また、図１２より分かるように、分路パイプ先端を処理ローラ７４の上方向に向けることで、還元性気体としての水素ガスを一層効果的に利用することができる。
この装置実施例２のパターン形成装置は、巻込リール７２から送り出された印刷物２００がプラズマ処理ローラ７４に沿って移動する間に、マイクロ波表面波プラズマに晒され、印刷物２００の導電性微粒子が焼結される。
その後、冷却ローラのガイドにより移動している過程で印刷物２００の温度が下がり、低温となった印刷物２００が巻取リール７３によって巻き取られる。
その後、冷却ローラのガイドにより移動している過程で印刷物２００の温度が下がり、低温となった印刷物２００が巻取リール７３によって巻き取られる。
このように、本装置実施例２によれば、巻込リール７２から送り出される印刷物２００を連続して加熱し、その描画パターンの導電性微粒子を焼結させることができる。
また、マイクロ波表面波プラズマの加熱で温度上昇した印刷物２００は冷却ローラ７７〜８０を介して送り、温度を下げた印刷物２００を巻取リール７３によって巻き取るので、巻取リール７３が巻き終わりとなれば、巻取リール７３を処理室７１から取り外すことができる。
なお、巻取リール７３に巻かれた焼結済みの印刷物２００はその後に適宜加工し、導電性パターンの電気部品とする。
また、マイクロ波表面波プラズマの加熱で温度上昇した印刷物２００は冷却ローラ７７〜８０を介して送り、温度を下げた印刷物２００を巻取リール７３によって巻き取るので、巻取リール７３が巻き終わりとなれば、巻取リール７３を処理室７１から取り外すことができる。
なお、巻取リール７３に巻かれた焼結済みの印刷物２００はその後に適宜加工し、導電性パターンの電気部品とする。
図１３は、装置実施例２の改良例を示すパターン形成装置の簡略的な断面図である。
この改良例では、３つのプラズマ処理ローラ７４ａ、７４ｂ、７４ｃを備え、また、各々の導波管８１ａ、８１ｂ、８１ｃには、プラズマ処理ローラ７４ａ、７４ｂ、７４ｃに対応させた照射窓８５ａ、８５ｂ、８５ｃを設けたことが特徴となっている。
この改良例によれば、印刷物２００が移動中に３つのプラズマ処理ローラ７４ａ、７４ｂ、７４ｃの各々の部所でマイクロ波表面波プラズマに晒されることから、印刷物２００の導電性微粒子の焼結時間を一段と短縮させることができる。
この改良例では、３つのプラズマ処理ローラ７４ａ、７４ｂ、７４ｃを備え、また、各々の導波管８１ａ、８１ｂ、８１ｃには、プラズマ処理ローラ７４ａ、７４ｂ、７４ｃに対応させた照射窓８５ａ、８５ｂ、８５ｃを設けたことが特徴となっている。
この改良例によれば、印刷物２００が移動中に３つのプラズマ処理ローラ７４ａ、７４ｂ、７４ｃの各々の部所でマイクロ波表面波プラズマに晒されることから、印刷物２００の導電性微粒子の焼結時間を一段と短縮させることができる。
なお、上記した装置実施例２と改良例のパターン形成装置においては、マイクロ波表面波プラズマが印刷物２００に均等に晒されるように、リールや処理ローラを正逆転させ、印刷物２００を少ない距離で往復動せる正逆転駆動機構を備えることができる。
また、上記装置実施例２と改良例は、プラズマ処理ローラを冷却する冷却手段を備え、印刷物２００の裏面を冷しながら、印刷物２００をマイクロ波表面波プラズマに晒すようにすることもできる。
また、上記装置実施例２と改良例は、プラズマ処理ローラを冷却する冷却手段を備え、印刷物２００の裏面を冷しながら、印刷物２００をマイクロ波表面波プラズマに晒すようにすることもできる。
続いて、パターン形成方法の実施例について、方法実施例１〜５として説明する。
この方法実施例ついては、図２、図３に示したパターン形成装置を使用して実験を行って実施した。
そして、この実験では、真空ポンプ経路３８で処理室３１を１×１０−３Ｐａ以下に減圧し、その後、水素供給経路３７から処理室１１内に還元性気体として水素ガスを流量１００ｓｃｃｍを供給した。
この方法実施例ついては、図２、図３に示したパターン形成装置を使用して実験を行って実施した。
そして、この実験では、真空ポンプ経路３８で処理室３１を１×１０−３Ｐａ以下に減圧し、その後、水素供給経路３７から処理室１１内に還元性気体として水素ガスを流量１００ｓｃｃｍを供給した。
また、各方法実施例については、導電性部品について以下の方法によって評価した。
基材ダメージ
焼成後の基材の変形、変色の有無を目視にて観察した。
全光線透過率変化
実施例及び比較例の全光線透過率は、濁度計（商品名：ＮＤＨ２０００、日本電色工業（株）製）を用いて、ＪＩＳ Ｋ−７３６１−１にしたがい測定した値を用い、プラズマ照射前のフィルムの透過率に対する照射後の透過率の減少量（％）を算出した。
基材ダメージ
焼成後の基材の変形、変色の有無を目視にて観察した。
全光線透過率変化
実施例及び比較例の全光線透過率は、濁度計（商品名：ＮＤＨ２０００、日本電色工業（株）製）を用いて、ＪＩＳ Ｋ−７３６１−１にしたがい測定した値を用い、プラズマ照射前のフィルムの透過率に対する照射後の透過率の減少量（％）を算出した。
（３）導電性
抵抗率計（商品名：ロレスタＧＰ、ダイアインスツルメンツ社製）を用いて、ＪＩＳ Ｋ７１９４にしたがい、４探針法にて体積抵抗率を測定した。
抵抗率計（商品名：ロレスタＧＰ、ダイアインスツルメンツ社製）を用いて、ＪＩＳ Ｋ７１９４にしたがい、４探針法にて体積抵抗率を測定した。
（４）表面観察
走査型電子顕微鏡（商品名：Ｓ−４５００、（株）日立ハイテクノロジー製）を用いて、表面及び断面の構造を観察した。
断面は、試料をミクロトームにより切断した面を観察した。
走査型電子顕微鏡（商品名：Ｓ−４５００、（株）日立ハイテクノロジー製）を用いて、表面及び断面の構造を観察した。
断面は、試料をミクロトームにより切断した面を観察した。
方法実施例１
銅微粒子のトルエン分散液（商品名：Ｃｕメタルインク、アルバックマテリアル（株）製、平均一次粒子径５ｎｍ）を、固形分３０質量％に調整した。
膜厚７５μｍのポリイミド基材（商品名：カプトン３００Ｈ、東レ・デュポン（株）製）に、エキシマランプ照射処理を行った後、基板をガラス基板に粘着テープで固定し、スピンコート法を用いて銅微粒子を塗布（描画）した。
その後、室温で自然乾燥させて印刷物１００を作製した。
銅微粒子のトルエン分散液（商品名：Ｃｕメタルインク、アルバックマテリアル（株）製、平均一次粒子径５ｎｍ）を、固形分３０質量％に調整した。
膜厚７５μｍのポリイミド基材（商品名：カプトン３００Ｈ、東レ・デュポン（株）製）に、エキシマランプ照射処理を行った後、基板をガラス基板に粘着テープで固定し、スピンコート法を用いて銅微粒子を塗布（描画）した。
その後、室温で自然乾燥させて印刷物１００を作製した。
続いて、印刷物１００を処理室３１に入れ、マイクロ波表面波水素プラズマ（水素ガス雰囲気の中の表面波プラズマ）を、水素導入時圧力２０Ｐａ、マイクロ波電力６００Ｗで１００秒照射した後、印刷物１００を処理室３１から取り出した。
印刷物１００に変形、変色などのダメージはなかった。
印刷物１００に変形、変色などのダメージはなかった。
印刷物１００の表面には金属光沢が見られ、導電性基板としての体積抵抗率を測定したところ、４．２８×１０−６Ω・ｃｍとなり、低抵抗化していた。
微粒子焼結層の基材からの剥離などはなく、密着良好であった。
印刷物１００の表面を走査型電子顕微鏡により観察すると、微粒子が溶融、焼結し、融着した構造が観察された。
同様に断面を観察すると、微粒子焼結層の厚みは０．４μｍであり、均一でボイドのない高密度の膜であった。
微粒子焼結層の基材からの剥離などはなく、密着良好であった。
印刷物１００の表面を走査型電子顕微鏡により観察すると、微粒子が溶融、焼結し、融着した構造が観察された。
同様に断面を観察すると、微粒子焼結層の厚みは０．４μｍであり、均一でボイドのない高密度の膜であった。
方法実施例２
酸化銅微粒子のアルコール分散液（シーアイ化成（株）製、平均一次粒子径４０ｎｍ）を固形分１５質量％に調整した。
厚み１２５μｍのポリエチレンナフタレート基材（商品名：テオネックスＱ８１、帝人デュポンフィルム（株）製）にエキシマランプ照射処理を行なった後、基材をガラス基板に粘着テープで固定し、スピンコート法を用いて酸化銅微粒子を塗布した。
その後、室温で自然乾燥させて印刷物１００を作製した。
酸化銅微粒子のアルコール分散液（シーアイ化成（株）製、平均一次粒子径４０ｎｍ）を固形分１５質量％に調整した。
厚み１２５μｍのポリエチレンナフタレート基材（商品名：テオネックスＱ８１、帝人デュポンフィルム（株）製）にエキシマランプ照射処理を行なった後、基材をガラス基板に粘着テープで固定し、スピンコート法を用いて酸化銅微粒子を塗布した。
その後、室温で自然乾燥させて印刷物１００を作製した。
続いて、印刷物１００を処理室３１に入れ、マイクロ波表面波水素プラズマを、水素導入時圧力２０Ｐａ、マイクロ波電力６００Ｗで１００秒照射した後、印刷物１００を処理室３１から取り出した。
印刷物１００に変形、変色などのダメージはなかった。微粒子層の膜厚は０．３μｍであった。
印刷物１００の表面には金属光沢が見られ、導電性部品として体積抵抗率を測定したところ、７．３９×１０−６Ω・ｃｍとなり、低抵抗化していた。
微粒子焼結層の基材からの剥離などはなく、密着良好であった。
印刷物１００の表面を走査型電子顕微鏡により観察すると、微粒子が溶融、焼結し、融着した構造が観察された。
断面を観察すると、均一でボイドのない高密度の膜であった。
印刷物１００に変形、変色などのダメージはなかった。微粒子層の膜厚は０．３μｍであった。
印刷物１００の表面には金属光沢が見られ、導電性部品として体積抵抗率を測定したところ、７．３９×１０−６Ω・ｃｍとなり、低抵抗化していた。
微粒子焼結層の基材からの剥離などはなく、密着良好であった。
印刷物１００の表面を走査型電子顕微鏡により観察すると、微粒子が溶融、焼結し、融着した構造が観察された。
断面を観察すると、均一でボイドのない高密度の膜であった。
比較例１
方法実施例２と同様にして、酸化銅微粒子を塗布、乾燥させて印刷物１００を作製した。
続いて、印刷物１００に対し、マイクロ波表面波水素プラズマに代えて、オーブン（水素ガス４％を含むアルゴンガス雰囲気）にて、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、２３０℃で６０分焼成を行った後、室温まで自然冷却して印刷物１００をオーブンから取り出した。
方法実施例２と同様にして、酸化銅微粒子を塗布、乾燥させて印刷物１００を作製した。
続いて、印刷物１００に対し、マイクロ波表面波水素プラズマに代えて、オーブン（水素ガス４％を含むアルゴンガス雰囲気）にて、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、２３０℃で６０分焼成を行った後、室温まで自然冷却して印刷物１００をオーブンから取り出した。
印刷物１００は丸まって変形し、印刷物１００表面の微粒子層には多数の傷が入っていた。
印刷物１００の表面には金属光沢が見られず、体積抵抗率を測定したところ、１×１０７Ω・ｃｍ以上と高抵抗であった。
印刷物１００の表面には金属光沢が見られず、体積抵抗率を測定したところ、１×１０７Ω・ｃｍ以上と高抵抗であった。
マイクロ波表面波水素プラズマを使うことにより、オーブンでは焼成することのできない低耐熱基材上であっても、短時間で微粒子の融着を進行させることができた。
方法実施例３
方法実施例２と同じ酸化銅微粒子の分散液を使用した。厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレート基材（商品名：東洋紡エステルフィルムＥ５０００、東洋紡績（株）製）にエキシマランプ照射処理を行った後、基材をガラス基板に粘着テープで固定し、スピンコート法を用いて酸化銅微粒子を塗布した。
その後、室温で自然乾燥させて印刷物１００を作製した。
方法実施例２と同じ酸化銅微粒子の分散液を使用した。厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレート基材（商品名：東洋紡エステルフィルムＥ５０００、東洋紡績（株）製）にエキシマランプ照射処理を行った後、基材をガラス基板に粘着テープで固定し、スピンコート法を用いて酸化銅微粒子を塗布した。
その後、室温で自然乾燥させて印刷物１００を作製した。
続いて、印刷物１００を処理室３１に入れ、マイクロ波表面波水素プラズマを、水素導入時圧力２０Ｐａ、マイクロ波電力６００Ｗで１００秒照射した後、印刷物１００を処理室３１から取り出した。
印刷物１００に変形、変色などのダメージはなかった。
微粒子層の膜厚は０．３μｍであった。
印刷物１００の表面には金属光沢が見られ、導電性基板としての体積抵抗率を測定したところ、７．６３×１０−６Ω・ｃｍとなり、低抵抗化していた。
微粒子焼結層の基材からの剥離などはなく、密着良好であった。
印刷物１００の表面を走査型電子顕微鏡により観察すると、微粒子が溶融、焼結して融着した構造が観察された。
断面を観察すると、均一でボイドのない高密度の膜であった。
下記表１参照。
印刷物１００に変形、変色などのダメージはなかった。
微粒子層の膜厚は０．３μｍであった。
印刷物１００の表面には金属光沢が見られ、導電性基板としての体積抵抗率を測定したところ、７．６３×１０−６Ω・ｃｍとなり、低抵抗化していた。
微粒子焼結層の基材からの剥離などはなく、密着良好であった。
印刷物１００の表面を走査型電子顕微鏡により観察すると、微粒子が溶融、焼結して融着した構造が観察された。
断面を観察すると、均一でボイドのない高密度の膜であった。
下記表１参照。
比較例２
方法実施例３と同様にして、酸化銅微粒子の分散液を塗布、乾燥させて印刷物１００を作製した。
続いて、この印刷物１００に対し、マイクロ波表面波水素プラズマに代えて、オーブン（水素ガス４％を含むアルゴンガス雰囲気）にて、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、２００℃で６０分焼成を行い、室温まで自然冷却後に印刷物１００をオーブンから取り出した。
方法実施例３と同様にして、酸化銅微粒子の分散液を塗布、乾燥させて印刷物１００を作製した。
続いて、この印刷物１００に対し、マイクロ波表面波水素プラズマに代えて、オーブン（水素ガス４％を含むアルゴンガス雰囲気）にて、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、２００℃で６０分焼成を行い、室温まで自然冷却後に印刷物１００をオーブンから取り出した。
印刷物１００は熱収縮により変形し、裏面は白濁する等のダメージが見られた。
微粒子層の膜厚は０．３μｍであった。
印刷物１００の表面には金属光沢が見られず、印刷物１００の導電性パターンの体積抵抗率を測定したところ、高抵抗であり、測定することができなかった。
下記表１参照。
微粒子層の膜厚は０．３μｍであった。
印刷物１００の表面には金属光沢が見られず、印刷物１００の導電性パターンの体積抵抗率を測定したところ、高抵抗であり、測定することができなかった。
下記表１参照。
比較例３
実施例３と同様にして、酸化銅微粒子を塗布、乾燥させて印刷物１００を作製した。
続いて、印刷物１００をオーブンに入れ、マイクロ波表面波水素プラズマに代えて、高周波水素プラズマを水素導入時圧力２０Ｐａ、６００Ｗで１００秒照射し、その後、印刷物１００をオーブンから取り出した。
なお、高周波プラズマは、マイクロ波表面波水素プラズアマと同一装置に、１３．５６ＭＨｚの高周波電源を設置して発生させた。
印刷物１００に変形、変色などのダメージはなかった。微粒子層の膜厚は０．３μｍであった。
印刷物１００の表面には金属光沢が見られ、印刷物１００の導電性パターンの体積抵抗率を測定したところ、４．１４×１０−４Ω・ｃｍとなっており、実施例３と比べて高抵抗であった。
下記表１参照。
実施例３と同様にして、酸化銅微粒子を塗布、乾燥させて印刷物１００を作製した。
続いて、印刷物１００をオーブンに入れ、マイクロ波表面波水素プラズマに代えて、高周波水素プラズマを水素導入時圧力２０Ｐａ、６００Ｗで１００秒照射し、その後、印刷物１００をオーブンから取り出した。
なお、高周波プラズマは、マイクロ波表面波水素プラズアマと同一装置に、１３．５６ＭＨｚの高周波電源を設置して発生させた。
印刷物１００に変形、変色などのダメージはなかった。微粒子層の膜厚は０．３μｍであった。
印刷物１００の表面には金属光沢が見られ、印刷物１００の導電性パターンの体積抵抗率を測定したところ、４．１４×１０−４Ω・ｃｍとなっており、実施例３と比べて高抵抗であった。
下記表１参照。
比較例４
比較例３と同様の印刷物１００に対し、高周波水素プラズマを水素導入時圧力２０Ｐａ、６００Ｗで４００秒照射したところ、印刷物１００の一部が激しく変形し、熱収縮を起こした。
収縮しなかった一部の体積抵抗率を測定したところ、２．６２×１０−５Ω・ｃｍであり、実施例３に比べて高抵抗であった。
下記表１参照。
比較例３と同様の印刷物１００に対し、高周波水素プラズマを水素導入時圧力２０Ｐａ、６００Ｗで４００秒照射したところ、印刷物１００の一部が激しく変形し、熱収縮を起こした。
収縮しなかった一部の体積抵抗率を測定したところ、２．６２×１０−５Ω・ｃｍであり、実施例３に比べて高抵抗であった。
下記表１参照。
以上の結果から、マイクロ波表面波水素プラズマは、ＰＥＴ基材のような耐熱性の低い基材に対して、高周波プラズマでは還元焼結が十分にできない場合でも、短時間で焼結が可能であることが分かる。
方法実施例４
実施例３と同じ酸化銅微粒子の分散液及びポリエチレンテレフタレート基材を使用し、マスクテープを用いてバーコート法により、３ｍｍ幅のラインパターンを形成した印刷物１００を作製した。
続いて、この印刷物１００を処理室３１にいれ、マイクロ波表面波水素プラズマを水素導入時圧力２０Ｐａ、マイクロ波電力６００Ｗで１００秒照射した後、印刷物１００を処理室３１から取り出した。
実施例３と同じ酸化銅微粒子の分散液及びポリエチレンテレフタレート基材を使用し、マスクテープを用いてバーコート法により、３ｍｍ幅のラインパターンを形成した印刷物１００を作製した。
続いて、この印刷物１００を処理室３１にいれ、マイクロ波表面波水素プラズマを水素導入時圧力２０Ｐａ、マイクロ波電力６００Ｗで１００秒照射した後、印刷物１００を処理室３１から取り出した。
印刷物１００に変形、変色などのダメージはなかった。
また、パターン未形成部の全光線透過率を、プラズマ処理前、処理後で比較したところ、変化は０．０％であった。パターン成形部の微粒子層は０．３μｍであった。
さらに、パターン形成部には金属光沢が見られ、パターン形成部の体積抵抗率を測定したところ、８．５５×１０−６Ω・ｃｍとなり、低抵抗化していた。
パターン形成部の微粒子焼結層の基材からの剥離などはなく、密着良好であった。
また、パターン未形成部の全光線透過率を、プラズマ処理前、処理後で比較したところ、変化は０．０％であった。パターン成形部の微粒子層は０．３μｍであった。
さらに、パターン形成部には金属光沢が見られ、パターン形成部の体積抵抗率を測定したところ、８．５５×１０−６Ω・ｃｍとなり、低抵抗化していた。
パターン形成部の微粒子焼結層の基材からの剥離などはなく、密着良好であった。
比較例５
実施例４と同様にして、パターン形成した印刷物１００を作製した。
続いて、印刷物１００をオーブンに入れ、マイクロ波表面波水素プラズマに代えて高周波水素プラズマを水素導入時圧力２０Ｐａ、６００Ｗで１００秒照射し、その後、印刷物１００をオーブンから取り出した。
なお、高周波プラズマは、マイクロ波表面波水素プラズマと同一装置に、１３．５６ＭＨｚの高周波電源を設置した発生させた。
パターン形成部は金属光沢が見られたが、パターン未形成部が茶色に変色していた。
パターン未形成部の全光線透過率を、プラズマ処理前、処理後で比較したところ、透過率が２．３％減少していた。
実施例４と同様にして、パターン形成した印刷物１００を作製した。
続いて、印刷物１００をオーブンに入れ、マイクロ波表面波水素プラズマに代えて高周波水素プラズマを水素導入時圧力２０Ｐａ、６００Ｗで１００秒照射し、その後、印刷物１００をオーブンから取り出した。
なお、高周波プラズマは、マイクロ波表面波水素プラズマと同一装置に、１３．５６ＭＨｚの高周波電源を設置した発生させた。
パターン形成部は金属光沢が見られたが、パターン未形成部が茶色に変色していた。
パターン未形成部の全光線透過率を、プラズマ処理前、処理後で比較したところ、透過率が２．３％減少していた。
方法実施例５
銀微粒子のアルコール系分散液（商品名：ＡＧ−ＩＪ−Ｇ−１００−Ｓ１、キャボット社製、平均一次粒子径４０ｎｍ）を、固形分１５質量％に調整した。
続いて、膜厚が１００μｍのポリエチレンテレフタレート基材（商品名：東洋紡エステルフイルムＥ５０００、東洋紡績（株）製）にコロナ放電処理を行った後、基材をガラス基板に粘着テープで固定し、スピンコート法を用いて銀微粒子塗布した。
その後、自然乾燥して印刷物１００を作製した。
銀微粒子のアルコール系分散液（商品名：ＡＧ−ＩＪ−Ｇ−１００−Ｓ１、キャボット社製、平均一次粒子径４０ｎｍ）を、固形分１５質量％に調整した。
続いて、膜厚が１００μｍのポリエチレンテレフタレート基材（商品名：東洋紡エステルフイルムＥ５０００、東洋紡績（株）製）にコロナ放電処理を行った後、基材をガラス基板に粘着テープで固定し、スピンコート法を用いて銀微粒子塗布した。
その後、自然乾燥して印刷物１００を作製した。
続いて、印刷物１００を処理室３１に入れ、マイクロ波表面波水素プラズマを、圧力２０Ｐａ、マイクロ波電力６００Ｗで４０秒照射した後、印刷物１００を処理室３１から取り出した。
印刷物に変形、変色などのダメージはなかった。
微粒子層の膜厚は、１．０μｍであった。
印刷物に変形、変色などのダメージはなかった。
微粒子層の膜厚は、１．０μｍであった。
印刷物１００の表面には金属光沢が見られ、印刷物１００の導電性パターンの体積抵抗率を測定したところ、５．２７×１０―６Ω・ｃｍとなり、低抵抗化していた。
微粒子焼結層の基材からの剥離などはなく、密着良好であった。
印刷物１００の表面を走査型電子顕微鏡により観察したところ、微粒子同士が溶融・焼結して融着した構造が観察された。
断面を観察すると、均一でボイドのない高密度の膜であった。
微粒子焼結層の基材からの剥離などはなく、密着良好であった。
印刷物１００の表面を走査型電子顕微鏡により観察したところ、微粒子同士が溶融・焼結して融着した構造が観察された。
断面を観察すると、均一でボイドのない高密度の膜であった。
銀微粒子は、大気中でも加熱により還元されるため、還元のために還元性のプラズマは必要ないと考えられるが、水素プラズマによって塗膜中の有機成分が除去されるため、短時間で効率よく融着が進むことが確認された。
プリント配線基板、ＲＦＩＤタグアンテナ、メンブレンスイッチの配線、電磁波遮蔽材、フラットパネルディスプレイ用の電極、配線、太陽電池などの電池の電極、電波反射板、アンテナ、曇り防止板などに適用することができる。
１１ 処理室
１２ 処理台
１４ マイクロ波照射窓
１５ 導波管
２１ 水素供給経路
２４ 真空ポンプ経路
３１ 処理室
３２ 処理台
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ 導波管
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ 照射窓
３７ 水素供給経路
３８ 真空ポンプ経路
４２ 第１予備室
４３ 第２予備室
４４、４５ シャッタ
４６ 搬入移動板
４８ 押上杆
５０ 搬出移動板
７１ 処理室
７２ 巻込リール
７３ 巻取リール
７４ 処理ローラ
７７〜８０ 冷却ローラ
７４ａ、７４ｂ、７４ｃ 処理ローラ
１００、２００ 印刷物
１２ 処理台
１４ マイクロ波照射窓
１５ 導波管
２１ 水素供給経路
２４ 真空ポンプ経路
３１ 処理室
３２ 処理台
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ 導波管
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ 照射窓
３７ 水素供給経路
３８ 真空ポンプ経路
４２ 第１予備室
４３ 第２予備室
４４、４５ シャッタ
４６ 搬入移動板
４８ 押上杆
５０ 搬出移動板
７１ 処理室
７２ 巻込リール
７３ 巻取リール
７４ 処理ローラ
７７〜８０ 冷却ローラ
７４ａ、７４ｂ、７４ｃ 処理ローラ
１００、２００ 印刷物
Claims (2)
- 微粒子を分散させた微粒子分散液を用いて非導電性のプラスチック基材にパターンを描画し、前記パターンの微粒子を焼結処理して導電性パターンを形成する方法であって、
前記プラスチック基材が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、またはポリエチレンナフタレートを含むものであり、
前記パターンの描画には、表面が有機材料を含む分散保護材により覆われた卑金属の酸化物からなる微粒子を分散させた微粒子分散液を用い、
前記焼結処理には、減圧室からなる処理室の照射窓からマイクロ波エネルギーを供給し、前記処理室内に照射窓に沿う表面波プラズマを発生させる無電極のプラズマ発生手段を用い、
前記焼結処理では、前記パターンが描画された基材を前記処理室内に収容し、前記照射窓から供給したマイクロ波エネルギーにより発生した電子を有するマイクロ波表面波プラズマに前記基材の描画パターンを晒し、前記分散保護材を除去して前記描画パターンの微粒子を焼結させるものであり、
前記焼結処理では、前記処理室内に、さらに水素ガスを供給することを特徴とする導電性パターンの形成方法。 - 表面が高分子材料を含む分散保護材により覆われた卑金属の酸化物からなる微粒子を分散させた微粒子分散液を用いて、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、またはポリエチレンナフタレートを含む非導電性のプラスチック基材にパターンを描画し、このパターンに存在する微粒子を焼結処理して前記分散保護材を除去して導電性パターンを形成するパターン形成装置において、
減圧室として構成した処理室の照射窓からマイクロ波エネルギーを供給し、処理室内に照射窓に沿う表面波プラズマを発生させる無電極のプラズマ発生手段と、
前記パターンを描画した基材を前記処理室内に配置するための処理台と、
前記処理室内に水素ガスを供給するための水素供給経路と、を備え、
前記パターンを描画した基材が前記処理台上に配置されている前記処理室内に前記照射窓からマイクロ波エネルギーを供給し、前記処理室内で前記基材の描画パターンを、前記マイクロ波エネルギーにより発生した電子を有するマイクロ波表面波プラズマ、および前記水素供給経路から供給された水素ガスに晒して前記描画パターンの微粒子を焼結させることにより前記導電性パターンを形成することを特徴とするパターン形成装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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