KR100614551B1 - 배선 재료, 배선 기판 및 그의 제조 방법 및 표시 패널,미립자 박막 재료, 박막층을 구비한 기판 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 배선 재료는 열처리함으로써 금속 미립자끼리 결합하여 배선을 기판 위에 형성하기 위한 배선 재료로서, 바인더층과 배선층을 가진다. 바인더층은 금속 미립자를 포함하고, 상기 기판에 접착하기 위한 바인더 기능을 가지고, 배선층은 금속 미립자를 포함하고, 상기 바인더층 위에 적층되어 그 바인더층의 금속 미립자와 상기 배선층의 금속 미립자가 접촉상태에 있다. 이것에 의해 배선의 저저항화와, 배선과 기판의 접착성 향상을 꾀하면서, 소재 선택의 자유도가 높은 배선 재료를 제공할 수 있다.

배선 재료, 도전성 미립자, 바인더 기능, 금속 미립자, 배선 기판, 박막층, 열처리, 유기 재료, 콜로이드 입자

Description

배선 재료, 배선 기판 및 그의 제조 방법 및 표시 패널, 미립자 박막 재료, 박막층을 구비한 기판 및 그의 제조 방법 {Wiring Material, Wiring Substrate and Manufacturing Method Thereof, Display Panel, Fine Particle Thin Film Material, Substrate Including Thin Film Layer and Manufacturing Method Thereof}

도 1a는 소결 전의 배선 재료의 개략 단면도

도 1b는 소결 후의 배선 재료의 개략 단면도.

도 2는 금속 미립자끼리의 소결 전후의 상태를 도시하는 도.

도 3a는 금속 미립자를 포함하는 콜로이드 입자의 모식도.

도 3b는 a에서 도시한 콜로이드 입자를 용제 중에 보존하고 있는 상태를 도시하는 도.

도 4는 Ag 콜로이드의 에톡시 실란 함유량과 체적 저항의 관계를 도시하는 그래프.

도 5는 Ag막의 막 두께와 체적 저항의 관계를 도시하는 그래프.

도 6은 막을 1층으로 했을 경우의 그 막의 에톡시 실란 함유량과 막 잔존율의 관계를 도시하는 그래프.

도 7은 막을 2층으로 했을 경우의 그 막의 에톡시 실란 함유량과 막 잔존율 의 관계를 도시하는 그래프.

도 8은 종래의 배선 기판의 개략 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1:기판 2:바인더층

3:배선층 4:금속 초미립자

5:금속 그레인 6:배선

7:유기 재료 10:콜로이드 입자

본 발명은 도전성 미립자를 포함하는 배선 재료, 그 배선 재료를 기판 위에 형성하여 얻어지는 배선 기판 및 그의 제조 방법, 그 배선 기판을 이용한 표시 패널에 관한 것이고, 또한 미립자 박막 재료, 박막층을 구비한 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 금속 입자를 이용하여 배선 기판을 형성하는 방법으로서, 금속 입자를 접착제, 페이스트 중에 포함시킨 금속 페이스트를 배선 재료로서 이용하고, 그 금속 페이스트를 기판에 대해서 인쇄나 도포함으로써 배선을 형성하는 방법이 사용되고 있다.

상기의 금속 페이스트로서 가장 일반적인 것은 은(Ag) 입자를 사용한 페이스트로, 단자간의 접속, 단선의 보수에 이용되고 있다. 이 금속 페이스트에 이용되 고 있는 입자는 수 미크론 내지 수십 미크론 정도의 금속 미립자를 이용하고 있는 것이 일반적이고, 전기적인 결합은 주로 입자간의 접촉(분자간력)에 의지하고 있다. 일반적으로, 금속 페이스트에는 금속 미립자 이외에 내부식 재료, 에폭시 등의 접착성 재료, 이것들의 용제 등이 포함되어 있다.

또한, 최근 입경이 수 나노미터 내지 수십 나노미터의 금속 미립자(이하, 금속 초미립자라고 칭한다)가 주목받고 있다. 이와 같이 입경이 작다고 하는 것은 대상물에 접촉시킬 때에 그 접촉점이 많아지는 것, 보다 박막으로 형성할 수 있는 것, 표면상태를 보다 평탄하게 할 수 있는 것 등의 이점이 있다.

더욱이, 입경이 100나노미터를 하회하는 부근에서 금속 초미립자의 특성이 현저해지고, 그 특성이란, 예를 들면 융점 강하, 또는 반응성이 높아지는 등의 사이즈 효과를 들 수 있다. 이것은, 입경이 작아짐으로써 내부 에너지에 대해서 표면 에너지의 증가를 무시할 수 없다는 것을 나타내고 있다.

이와 같이 표면 에너지가 높은 금속 초미립자는 입자끼리 접촉하면 간단히 융합을 일으키는 성질이 있어, 사이즈 효과가 약해질 때까지 인접 입자 사이에서 융합이 계속된다. 이와 같이 금속 초미립자의 융합에 의해 형성된 금속 박막은 금속 미립자를 나열하여 단순히 입자끼리의 접촉에 의해 전기 전도를 취하고 있던 재료보다 벌크에 가까운 낮은 저항치를 기대할 수 있다는 것을 시사하고 있다.

이러한 성질을 가진 금속 초미립자를 배선 재료에 이용하는 것은 이미 제안되어 있다. 예를 들면, 미크론 사이즈의 큰 금속 미립자(입경이 ㎛ 차수인 입자)와 나노 사이즈의 금속 초미립자(입경이 nm 차수인 입자) 양쪽을 함유함으로써, 큰 금속 입자간의 구석사이를 초미립자가 메움으로써 저항값을 낮춘 도전성 페이스트를 배선 재료로 하는 것이 제안되어 있다.

또한, 금속 초미립자를 유기 재료로 코팅하여 용제에 분산시키고, 대상물에 도포 소결함으로써 간단히 금속 박막을 형성할 수 있는 콜로이드 재료를 배선 재료로서 이용하는 것도 제안되어 있다. 이 경우, 콜로이드 재료가 소결될 때에, 초미립자를 코팅하고 있는 유기 재료가 날림으로써, 금속 초미립자끼리 융합하기 쉬운 상태가 되므로, 용이하게 벌크와 같은 저항값을 가진 금속 박막을 형성할 수 있다.

그러나, 금속 초미립자는 입경이 작기 때문에 에너지적으로 활성이며, 반응성은 이 활성에 크게 의존한다. 따라서 금속 초미립자를 대상물에 도포하여 막 형성할 경우, 그 대상물이 금속면을 가지고 있으면, 그 금속면과 금속 초미립자의 접촉은 금속 결합을 기대할 수 있으므로, 막 형성된 막이 금속면으로부터 벗겨질 우려는 없다.

그렇지만, 금속 초미립자의 도포에 의한 막 형성의 대상물이 산화물로 대표되는 절연 재료인 경우, 스퍼터, 증착과 같이 에너지를 가진 입자의 대상물에의 몰두 효과를 기대할 수 없으므로, 금속 초미립자는 단순히 절연 재료의 도포면에 놓여져 있는 상태가 된다. 금속 초미립자가 귀금속과 같은 다른 물질과의 반응성이 낮은 경우에는 더 한층 절연 재료의 도포면에서 벗겨지기 쉬워져 테이프 박리 시험에서 간단히 벗겨져 버린다고 하는 문제가 발생한다.

그래서, 상기와 같은 금속 초미립자를 포함하는 배선 재료와 절연 재료의 밀착성을 향상시키기 위해서, 예를 들면, 특허 문헌 1(일본 공개 특허 공보: 일본 특 허 공개 평3-263391호 공보: 1991년 11월 22일 공개)에 개시되어 있는 바와 같이, 금속 초미립자에 유리 플릿을 수 중량％ 함유시킨 배선 재료를 이용하는 제1의 방법이나, 특허 문헌 2(일본 공개 특허 공보: 일본 특허 공개 평3-179794호 공보: 1991년 8월 5일 공개)에 개시되어 있는 바와 같이, 절연 재료의 도포면 위에, 미경화 또는 반경화 에폭시 접착제를 바르고, 이 에폭시 접착제 위에 금속 초미립자를 도포하여 표면을 압압(pressing), 가열하는 제2의 방법이나, 또한 특허 문헌 3(일본 공개 특허 공보: 일본 특허 공개 평11-80618호 공보: 1999년 3월 26일 공개)에는, 예를 들면 도 8에 도시하는 바와 같이, 기판(101) 위에 금속 미립자(103)를 도포하여 소성한 후, 그 도포면에 실리카 재료(102)를 도포하여 경화시키는 제3의 방법이 제안되어 있다.

그러나, 상기 제1의 방법과 같이, 배선 재료에 유리 플릿을 함유시키는 것은 배선과 절연 재료의 밀착성에 유효하다. 그렇지만, 배선 재료 내의 유리 플릿은 배선내에서의 저항 성분으로서 기여하므로, 스퍼터나 증착으로 형성되는 금속(Al등)으로 형성되는 배선에 필적하는 저저항을 실현하기 위해서는 배선 재료 내의 유리 플릿의 함유량을 될 수 있는 한 적게 할 필요가 있다.

그러나, 배선 재료 내의 유리 플릿의 함유량을 적게 하면, 배선이 기판으로부터 벗겨지기 쉬워진다고 하는 문제가 생긴다.

따라서, 상기 제1의 방법에서는 배선의 기판에 대한 접착성과 배선의 저저항화를 양립시키는 것은 곤란하다.

또한, 상기의 제2의 방법과 같이, 미경화, 반경화 에폭시 접착제 위에 금속 초미립자를 도포한 후, 압압후, 가열하는 방법에서는 박막의 배선을 형성할 경우에, 압압후에 의해 배선 재료가 변형되고 이것에 의해 단선될 우려가 있다.

또한, 상기의 제2의 방법에서는, 접착제는 어디까지나 기판과의 밀착성을 확보하기 위한 것이므로, 금속 미립자의 종류에 따라서는 접착제로부터 벗겨질 우려가 있다. 따라서 제2의 방법에서는, 배선 재료로서 접착제와의 접착성이 뛰어난 금속 초미립자를 사용할 필요가 있다. 즉, 배선 재료의 소재 선택의 자유도가 낮아진다.

또한, 상기의 제3의 방법과 같이, 기판 위에 도포된 금속 초미립자를 실리카 재료로 도포 경화하는 방법은 배선과 절연 재료의 밀착성을 향상시키고 있는 것은 아니고, 실리카 재료에 의해 배선을 위에서 눌러 배선이 절연 재료로부터 벗겨지지 않도록 하고 있는 것 뿐이기 때문에, 금속 초미립자와 실리카 재료의 밀착성이 원래 기대할 수 없으면, 배선을 형성하는 미립자막의 형성 면적에 따라서는 벗겨질 우려가 있다.

또한, 상기 제3의 방법에서는, 미립자 재료의 틈으로 실리카 재료가 침투함으로써 배선과 기판의 밀착성을 향상시키고 있으므로, 막 두께가 얇고 틈이 충분히 있는 경우는 좋다. 그러나, 금속 초미립자간의 융합이 진행되어, 연속된 막이 될수록 그 금속 초미립자 사이를 실리카재가 침투하는 효과는 기대할 수 없게 된다. 따라서 이 경우도 배선과 절연 재료의 밀착성의 향상은 기대할 수 없다. 또한 이러한 처리 후에는 표층은 실리카가 되기 때문에 표층에서의 전기적 접속을 취하기 어려워진다.

본 발명의 목적은 배선의 저저항화와, 배선과 기판과의 접착성의 향상을 꾀하면서, 소재 선택의 자유도가 높은 배선 재료 및 배선 기판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 배선 재료는 상기의 목적을 달성하기 위해서, 열처리함으로써 도전성 미립자끼리 융합하여 배선을 기판 위에 형성하기 위한 배선 재료에 있어서 도전성 미립자를 포함하고 상기 기판에 접착하기 위한 바인더 기능을 가지는 제1층과, 상기 제1층 위에 도전성 미립자를 포함하는 제2층이 적층되어 있다.

상기의 구성에 따르면, 제1층과 제2층이 적층되어 있는 것으로, 제1층에 포함되어 있는 도전성 미립자의 일부가 제2층을 구성하는 도전성 미립자에 접촉한 상태가 되어 있다.

이 상태로 열처리하면 제2층 내의 도전성 미립자끼리 융합하여 배선이 되는 동시에, 상기 제2층의 도전성 미립자에 접촉하고 있는 제1층의 도전성 미립자와도 융합된다. 이 때, 제1층과 제2층은 서로의 도전성 미립자끼리 융합된 상태가 된다. 또한, 상기 제1층에 포함되어 있는 도전성 미립자는 바인더 기능에 의해 상기 제1층에 견고하게 결합된 상태가 된다. 또한, 형성된 배선은 도전성 미립자끼리 열처리에 의해 융합되어 있으므로 배선의 저저항화를 가능하게 하고 있다.

따라서, 제2층을 열처리함으로써 얻어진 배선은 제1층에도 견고하게 결합되어 있게 된다. 또한, 제1층은 바인더 기능에 의해 기판 위에 밀착할 수 있으므로, 이 제1층에 견고하게 결합된 제2층을 열처리하여 얻어진 배선은 기판에 대해서 제1층을 통해서 견고하게 결합된 상태가 되고, 그 기판으로부터 벗겨지기 어렵게 된다.

더욱이, 제1층과 제2층은 도전성 미립자끼리 열처리에 의해 융합되므로, 제1층과 제2층의 밀착성을 고려하지 않고, 제2층을 구성하는 도전성 미립자를 선택할 수 있다. 반대로, 제1층의 소재는 제2층을 구성하는 도전성 미립자에 영향을 받지 않고, 기판에 대해서 접착성이 높은 소재를 자유롭게 선택할 수 있다.

따라서, 배선의 기판에 대한 접착성과 배선의 저저항화를 꾀하면서, 배선 재료의 소재 선택의 자유도를 높일 수 있다.

여기에서, 도전성 미립자는 입경을 100nm 이하인 도전 재료를 포함하고, 열처리에 의해 간단히 도전성 미립자끼리 융합하는 소재가 선택된다. 예를 들면, 도전 재료로서 금속 재료를 매우 적합하게 이용할 수 있다.

도전 재료가 금속 재료이면, 입경이 100nm 이하인 금속 초미립자의 상태로 에너지적으로 활성화되므로, 금속 재료의 융점 이하의 온도로 금속 초미립자끼리 융합하여 간단히 금속막을 형성할 수 있다.

본 발명의 배선 기판은 상기의 목적을 달성하기 위해서, 도전성 미립자를 포함하고 기판 위에 접착된 제1층 위에, 도전성 재료를 포함하는 배선층으로서의 제2층이 적층되고, 상기 제1층과 제2층의 경계에 상기 도전성 미립자와 도전성 재료가 일체화하여, 상기 제1층과 제2층을 결합시키기 위한 앵커 효과를 발생시킨다.

상기의 구성에 따르면, 상기 기판과 제1층은 접착되고, 상기 제1층과 제2층 은 앵커 효과에 의해 결합되어 있으므로, 제2층의 배선층은 제1층을 통해서 기판으로부터 벗겨지기 어렵게 된다.

또한 제1층과 제2층은 앵커 효과에 의해 결합되므로, 제1층의 소재를 제2층의 소재와의 접착성을 고려하지 않고 선택할 수 있다. 즉, 제1층의 소재는 기판과의 접착성만을 고려하여 선택하면 된다.

상기 도전성 미립자가 금속 미립자이며, 도전성 재료가 금속 재료일 때, 상기 앵커 부재는 금속 미립자와 금속 재료로 형성되는 금속 그레인(grain)일 수 있다.

이 경우, 도전성 재료가 금속 재료이므로, 제2층의 배선층의 저저항화를 용이하게 꾀할 수 있다. 따라서 배선의 기판에의 접착성을 확보하면서, 배선의 저저항화를 꾀할 수 있다.

본 발명의 배선 기판의 제조 방법은 상기의 목적을 달성하기 위해서, 기판 위에 도전성 미립자를 포함하고 그 기판에 접착하기 위한 바인더 기능을 가지는 제1층을 형성하는 제1의 공정, 제1의 공정에 의해 기판 위에 형성된 제1층 위에, 도전성 미립자를 포함한 제2층을 형성하는 제2의 공정, 및 기판 위에 제1층과 제2층이 적층된 상태로 열처리를 행하고, 상기 제1층과 제2층의 경계부분에 있어서, 상기 제1층에 포함되어 있는 도전성 미립자와 상기 제2층에 포함되어 있는 도전성 미립자를 일체화시키는 제3의 공정을 포함한다.

상기의 구성에 따르면, 제1층과 제2층이 적층된 상태로 열처리됨으로써, 제2층 내의 도전성 미립자끼리 융합되는 한편, 제2층 내의 도전성 미립자와 제1층 내 의 도전성 미립자가 융합된다.

이것에 의해 제2층 내에 도전성 미립자끼리 융합된 배선은 제1층 내의 도전성 미립자와도 융합된 상태가 되므로, 기판 위에 접착된 제1층을 통하여 그 기판으로부터 벗겨지기 어렵게 된다.

더욱이, 제1층과 제2층은 도전성 미립자끼리 열처리에 의해 융합되므로, 제1층과 제2층의 밀착성을 고려하지 않고 제2층을 구성하는 도전성 미립자를 선택할 수 있다. 반대로, 제1층의 소재는 제2층을 구성하는 도전성 미립자에 영향을 받지 않고, 기판에 대해서 접착성이 높은 소재를 자유롭게 선택할 수 있다.

따라서 배선의 기판에 대한 접착성과 배선의 저저항화를 꾀하면서, 배선 재료의 소재 선택의 자유도를 높일 수 있다.

이상의 설명에서는 배선 기판에 대해서 기술하고 있지만, 본 발명은 배선 기판 및 배선 재료로 한정되는 것이 아니고, 넓게 일반적인 박막층을 구비한 기판, 즉 기판 위에 박막층이 형성된 것에도 적용하는 것이 가능하다.

구체적으로는, 상기의 배선 재료를 미립자로 형성되는 박막으로 바꿔 놓으면 된다.

본 발명의 또다른 목적, 특징 및 뛰어난 점은 이하에 나타내는 기재에 의해 충분히 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 이점은 첨부도면을 참조한 다음 설명으로 명백해질 것이다.

본 발명의 일 실시 형태에 대해서 설명하면 이하와 같다. 또한, 본 실시 형태에서는, 도전성 미립자를 이용한 배선 재료의 일례로서, 금속 미립자를 배선 재 료에 이용한 경우에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에 따른 배선 재료는 도 1a에 도시하는 바와 같이, 기판(1)에 대해서 바인더 기능을 가지는 바인더층(제1층)(2)과, 복수의 도전성 미립자로서의 금속 초미립자(4)를 포함하는 배선층(제2층)(3)이 적층된 것이다. 이 상태로 소결처리(열처리)됨으로써, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 금속 초미립자(4)끼리 융합하여 금속 그레인(5)으로 바인더층(2) 위에 배선(6)이 형성되는 것이다.

상기 바인더층(2)은 절연성의 기판(1)과의 접착 강도를 고려하여 선택된 재료의 접착제, 예를 들면 에톡시 실란으로 이루어지고, 또한 금속 초미립자(4)를 포함하고 있다. 바인더층(2) 중의 금속 초미립자(4)의 농도는 배선층(3)의 금속 초미립자(4)의 농도보다도 낮아지도록 설정되어 있다. 단, 바인더층(2)의 금속 초미립자(4)의 농도는 그 바인더층(2)의 금속 초미립자(4)의 적어도 일부가, 배선층(3)의 금속 초미립자(4)와 접촉하도록 설정할 필요가 있다. 또한 상기의 금속 초미립자(4)의 농도에 관한 상세한 내용은 후술한다.

상기 금속 초미립자(4)는 입경이 100나노미터(nm) 이하이며, 금속으로서, 예를 들면 Ag을 이용할 수 있다. 또한, 금속 초미립자(4)는 융점 강하와 같은 특유의 현상이 일어나고, 그 금속 초미립자(4)의 융점 이하의 온도에서도, 도 2에 도시하는 바와 같이, 금속 초미립자(4)끼리를 융점 이하의 온도로 가열(소결)하면, 그 금속 초미립자(4)끼리 융합하여 금속 그레인(5)을 형성한다. 이 금속 그레인(5)은 또한 금속 초미립자(4)가 융합하여 금속막(도 1b의 배선(6))이 된다.

상기 금속막은 금속 초미립자(4)끼리의 금속 결합에 의해 형성된다. 일반적 으로, 금속원자는 적은 에너지로 최외곽 전자를 방출하여 양이온이 되기 쉽다. 금속 결합은 금속을 구성하는 원자가 최외곽 전자를 방출하는데, 서로 그 최외곽 전자를 공유하여 결합하고 있는 상태를 나타낸다. 이 공유되는 전자는 자유전자이며, 희가스와 같이 원자 사이트에 얽매이지 않고 이동할 수 있기 때문에, 고체 중에서 밴드 구조를 구축하여 양호한 전기 전도의 담당자가 된다.

그러나, 입경이 미크론 정도의 크기의 입자에서는 접촉에 의한 전기 전도가 지배적이고, 이 경우의 전기 전도는 상기와 같은 자유전자를 공유하는 것에 의한 전기 전도도 생각할 수 있지만, 입자형상은 변화되지 않으므로 접촉은 점 상태이다. 또한, 접촉하는 양쪽 입자 사이에 존재하는 절연물을 터널 효과에 의해 전기 전도가 생기는 것도 생각할 수 있다. 이 경우는 접촉 저항이 생긴다. 즉 입경이 미크론정도의 크기이면, 입자끼리의 접촉에 의한 접촉 저항이 생겨, 벌크에 비교해서 상당히 저항값이 높아져서, 경우에 따라서는 배선으로서 사용할 수 없을 우려가 있다.

한편, 체적에 대해서 표면적이 차지하는 비율이 큰 미립자(입경이 100나노미터 이하)의 경우, 입자의 에너지가 높아서 접촉한 입자가 일체가 되기 때문에, 형상도 변형되어 완전히 자유전자를 공유한 상태가 된다. 따라서 이 경우의 미립자끼리는 점접촉이라고 하는 것은 없다. 따라서 이 경우의 금속 결합은 접촉 저항이 없고, 미립자가 이러한 상태가 되어 전기 전도 상태를 실현한 것을 의미하고 있다.

상술한 바와 같이, 금속 초미립자(4)는 융점 강하라고 하는 특유한 효과에 의해 비교적 저온으로 융합(금속 결합)된다. 이 때문에 금속 초미립자(4)를 배선 재료로서 사용할 경우에는, 예를 들면 도 3a에 도시하는 바와 같이, 금속 초미립자(4)의 주변을 유기 재료(7)로 코팅하여 콜로이드 입자(10)를 형성하고, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 콜로이드 입자(10)를 알코올계 등의 용매(11)에 분산시킨 콜로이드 재료로서 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 설명의 편의상, 도 1a에서는 유기 재료(7)를 생략하고 있다.

또한, 콜로이드 입자(10)를 분산시키고 있는 용매(11)와, 바인더층(2)의 재료가 되는 에톡시 실란을 용해시키고 있는 용매를 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 바인더층(2)과 배선층(3)의 소재를 포함하는 용매가 동일하므로, 각 층을 형성하는 공정에서의 가열온도를 동일하게 할 수 있다. 또한, 용매가 동일하면, 콜로이드 입자를 분산 상태를 유지한 채 혼합하는 것이 가능해진다.

상기 콜로이드 재료를 대상물에 도포하고, 200℃ 내지 250℃의 소성 온도로 가열함으로써 금속성 박막을 형성할 수 있다. 즉, 상기 콜로이드 재료의 콜로이드 입자(10)는 가열되면 금속 초미립자(4)의 주변을 코팅하고 있는 유기 재료(7)가 증발하지 않게 되어, 용이하게 금속 초미립자(4)끼리 접촉하는 상태로 할 수 있다. 이 가열의 온도는 이하의 설명에서 소결온도라고 칭하는데, 유기 재료(7)가 증발하는 온도이면 좋고, 통상, 금속 초미립자(4)의 융점보다 낮게 되어 있다.

상기 구성의 배선 재료에서는, 기판(1)에 도포된 상태(도 1a)에서는, 바인더층(2)과 배선층(3)이 적층되어 있음으로써, 바인더층(2)에 포함되어 있는 도전성 미립자인 금속 초미립자(4)의 일부가 배선층(3)을 구성하는 도전성 미립자인 금속 초미립자(4)에 접촉한 상태가 된다.

이 상태로 소결하면, 배선층(3) 내의 금속 초미립자(4)는 융합하여 배선이 되는 동시에, 그 배선층(3)의 금속 초미립자(4)에 접촉하고 있는 바인더층(2)의 금속 초미립자(4)와 융합된다. 이 때, 바인더층(2)과 배선층(3)은 서로의 금속 초미립자(4)끼리 융합에 의해 결합된 상태가 되므로, 배선층(3)은 바인더층(2)에 대해서 분자간력에 의한 결합보다도 견고하게 결합된 상태가 된다. 도 1b에 도시하는 바와 같이, 바인더층(2)과 배선층(3)의 경계에 금속 초미립자(4)끼리 융합되어 얻어진 금속 그레인(5)의 앵커 효과에 의해, 형성된 배선(6)은 바인더층(2)으로부터 벗겨지기 어렵게 된다.

또한, 바인더층(2)은 바인더 기능에 의해 기판(1) 위에 밀착할 수 있으므로, 이 바인더층(2)에 견고하게 결합된 배선층(3)을 소결하여 얻어진 배선(6)은 기판(1)에 대해서 바인더층(2)을 통해서 견고하게 결합된 상태가 되고, 그 기판(1)으로부터 벗겨지기 어렵게 된다.

더욱이, 바인더층(2)과 배선층(3)은 금속 초미립자(4)끼리의 융합에 의해 결합되므로, 바인더층(2)의 소재에 영향을 받지 않고 배선층(3)을 구성하는 금속 초미립자(4)를 선택할 수 있다. 반대로, 바인더층(2)의 소재는 배선층(3)을 구성하는 금속 초미립자(4)에 영향을 받지 않고, 기판(1)에 대해서 밀착성이 높은 소재를 자유롭게 선택할 수 있다.

본원 발명의 배선 기판은 상기 구성의 배선 재료의 특성을 이용하여 기판 위에 배선을 형성하는 것이다.

여기에서, 상기 구성의 배선 재료를 이용한 배선 기판의 제조 방법에 대해 서, 도 1a, 1b를 참조하면서 이하에 설명한다. 또한, 도 1a에서는, 금속 초미립자(4)의 주변을 코팅하고 있는 유기 재료(7)를 생략하고 있다.

우선, 제1공정으로서, 기판(1) 위에, 그 기판(1)과의 밀착성이 높은 재료를 포함하고, 금속 초미립자(4)를 소량 포함한 접착제를 도포하여 바인더층(2)을 형성한다.

다음에, 제2공정으로서, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 상기 바인더층(2) 위에, 금속 초미립자(4)를 포함하는 콜로이드 재료를 도포하여 배선층(3)을 형성한다.

계속해서, 제3공정으로서, 도 1a에 도시하는 상태로 소성하여, 금속 초미립자(4)의 주위를 코팅하고 있는 유기 재료(도시하지 않음)를 증발시키고, 그 금속 초미립자(4)끼리를 직접 접촉시켜서 융합시켜, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 바인더층(2) 위에 금속 초미립자(4)가 융합한 배선(6)을 형성한다.

상기 제3공정에서는, 배선층(3)의 금속 초미립자(4)끼리의 융합에 부가하여, 배선층(3) 내의 금속 초미립자(4)와 바인더층(2) 내의 금속 초미립자(4)와의 사이에서의 융합이 행하여진다.

다시 말해, 본 발명의 배선 기판의 제조 방법에서는, 기판 위에 도전성 미립자를 포함하고, 그 기판에 접착하기 위한 바인더 기능을 가지는 제1층을 형성하는 제1의 공정, 제1의 공정에 의해 기판 위에 형성된 제1층 위에, 도전성 미립자를 포함한 제2층을 형성하는 제2의 공정, 및 기판 위에 제1층과 제2층이 적층된 상태로 열처리를 행하고, 상기 제1층과 제2층의 경계부분에 있어서, 상기 제1층에 포함되 어 있는 도전성 미립자와 상기 제2층에 포함되어 있는 도전성 미립자를 일체화시키는 제3의 공정을 포함하고 있다.

그리고 상기 제1의 공정에서 상기 제1층을 형성하는 소재를 포함하는 제1용액을 기판에 도포하고 소결하여 제1층을 형성하고, 상기 제2의 공정에서 상기 제2층을 형성하는 소재를 포함하는 제2용액을 상기 제1층 위에 도포하고 소결하여 제2층을 형성할 때, 상기 제1용액과 제2용액의 용매가 동일한 것이 바람직하다.

상기 제조 방법에 의해 제조된 배선 기판에 있어서, 제1층인 바인더층(2)은 기판(1)과의 밀착과 함께 미립자 재료인 금속 초미립자(4)를 그 바인더층(2)의 내부, 표면에 고정하는 작용이 있고, 제2층인 배선층(3)에 형성한 미립자 재료인 금속 초미립자(4)는 소성 시에, 미립자 사이에서 융합을 완수하여 금속층 (배선층(6))을 형성하는 동시에, 바인더층(2)에 포함되어 있는 금속 초미립자(4)와의 융합도 행하여져, 바인더층(2)에 포함되는 금속 재료인 금속 초미립자(4)를 앵커의 역할로 하여 배선층(3)은 그 바인더층(2)과의 밀착을 취할 수 있게 된다.

따라서, 배선층(3)의 금속 재료를 포함하는 배선(6)은 바인더층(2)을 통해서 기판(1)과 밀착을 꾀하는 것이 가능해진다. 따라서, 배선(6)은 기판(1)으로부터 벗겨지기 어렵게 된다.

이상과 같이, 본 발명의 배선 기판의 제조 방법은 금속착체를 이용하는, 즉 금속-유기물 결합, 유기물-기판 결합을 이용하여 기판과 밀착을 꾀하는 방법과는 다르다. 그것은, 금속-유기-기판이라고 하는 결합형태에서는 금속-유기결합이 비교적 정해진 재료 사이에서만 유효한 데 대해서, 본 발명의 제조 방법은 특히 상대 방의 재료에 따라 형성 방법, 결합 방법, 결합 종류를 바꿀 필요가 없이 재료를 선택할 수 있는 이점이 있다. 즉 본 발명에 따르면, 바인더층(2) 및 배선층(3)의 재료 선택의 자유도가 늘어나게 된다.

여기에서, 본 발명의 구체예에 대해서 이하에 설명한다.

우선, 기판(1)으로서, #1737 무알칼리 유리로 이루어지는 유리 기판, 밀착 재료가 되는 바인더층(2)의 주성분인 접착제로서 에톡시 실란, 금속 재료가 되는 금속 초미립자(4)로서 은(Ag) 초미립자 재료(입경이 20㎚ 이하)를 이용하여, 바인더층(2)의 에톡시 실란 중에 함유하는 Ag 초미립자에 의해 밀착성이 어떻게 변화될지 조사했다. 여기에서, Ag 초미립자는 도 3a 및 3b에 도시하는 바와 같이, 주위를 유기 재료(7)로 코팅된 콜로이드 입자(10)(이하, Ag 콜로이드 재료라고 칭한다)의 상태로 사용하는 것으로 한다.

처음에, Ag 콜로이드 재료를 기판(1) 위에 스핀 코트로 도포를 행하고, 소성한 후 밀착성을 조사했다. 밀착성의 평가는 크로스 해칭에 의한 테이프 박리 방식 (이하, 박리 시험이라고 칭한다)으로 했다. 또한, 소성은 200℃에서 행했다.

기판(1) 위에 형성된 막의 저항값은 2 내지 4μΩ·cm이며, 배선 재료로서는 충분히 낮은 저항값을 얻을 수 있었다. 그렇지만 박리 시험에서는 모두 막이 벗겨져 밀착성은 없었다.

계속해서, Ag 콜로이드 재료에 밀착 재료로서 에톡시 실란을 넣어 저항값을 평가했다.

도 4는 Ag 콜로이드 중의 에톡시 실란 함유량에 대한 체적 저항을 도시한 그 래프이다.

도 4에 도시한 그래프로부터, Ag 콜로이드 재료 중의 에톡시 실란 함유량이 4 중량％를 초과하면 체적 저항값은 10.00 μΩ·cm를 초과하게 되는 것을 알 수 있었다.

예를 들면 액정 패널에 이용되는 배선의 저항치로서는 3 내지 5 μΩ·cm가 일반적이다.

그렇지만 최근 액정 패널의 대형화에 따라, 배선길이도 길어지는 경향이 있어, 더욱 저저항의 배선이 요구되고 있다. 대형화에 따라 배선의 폭을 넓게, 막 두께를 두껍게 함으로써 종래의 저항값으로 처리하는 것도 생각할 수 있지만, 함부로 배선 광폭화, 후막화는 할 수 없다.

다시 말해, 배선 폭의 증대는 개구율의 저하를 초래하고, 개구율 저하에 의해 필요 휘도를 얻기 위해서 백 라이트의 고휘도화가 요구되고, 따라서 소비전력 증대를 일으키게 되기 때문이다. 한편, 막 두께를 증대시키는 것에 대해서는, 배선끼리 교차하는 부분에서 생기는 단차로 인해 배선이 절단되는 위험이 증대하여 수율 저하를 초래할 수가 있다. 따라서 이 경우도 함부로 두껍게 할 수는 없다.

상기의 10.00μΩ·cm는 액정 패널에 이용되는 배선의 저항치(3 내지 5μΩ·cm)의 2 내지 3배가 되기 때문에, 폭 및 두께 중 하나를 2 내지 3배로 하지 않으면 안되는 것을 의미한다. 여기서는 더욱 저저항화를 꾀하는 것은 곤란하다. 즉 배선 저항치로서는 불충분한 값이다.

다음에 밀착성에 관점을 두고 에톡시 실란의 함유율에 대해서, Ag 콜로이드 재료의 기판(1)에 대한 밀착성을 조사했다. 이 결과를, 표 1에 나타낸다.

여기에서, 표 1은 에톡시 실란 함유량에 대해서 박리 시험에 의한 밀착성을 나타낸 것으로, 5 중량％부터 밀착성이 나타나는 것을 알 수 있었다.

에톡시 실란량(중량％)	1	2	3	4	5	6	7
밀착성	×	×	×	△	○	○	○

여기에서, ×는 모든 막이 벗겨진 것을 나타내고, △는 절반 정도의 막이 벗겨진 것을 나타내고, ○는 모든 막이 벗겨지지 않은 것을 나타내고 있다.

이상에서, 저항값과, 밀착성의 평가로부터 생각하면, Ag 콜로이드 재료의 기판(1)에의 밀착성과 저항치를 양립시키는 것은 곤란한 것을 알 수 있다.

그래서 배선 재료를, 밀착성의 막(바인더층)과 저저항화를 꾀하기 위한 막(배선층)의 2층화 하는 것을 생각하고, 상면의 배선층과 하면의 바인더층에서 Ag 초미립자의 농도에 구배를 가지게 하는 것을 생각하여, 바인더층에는 밀착성 향상을 위해 에톡시 실란을 함유시키고, 배선층에는 저저항화를 꾀하기 위해서 배선 저항이 되는 에톡시 실란을 포함시키지 않도록 했다.

이 방법에서는, 상면의 배선층에는 Ag 콜로이드 재료 이외에 아무 것도 포함하지 않기 때문에, 종래와 같이 배선 형성 후에 실리카 또는 접착제를 상면에 코팅하여 배선을 기판에 밀착시키는 방법과 비교해서 저항값을 낮출 수 있는 것 외에, 상면에서 전기적 접속을 취하는 것도 용이하므로, 형성된 배선 위에 다른 배선 재료를 형성할 경우, 예를 들면 ITO 등을 형성하는 것이 간단해진다.

상기한 바와 같이 배선 재료를 2층으로 하여 배선 기판을 작성했을 때의, 배선(6)의 막 두께에 대해서 체적 저항을 측정한 결과를 도시하는 그래프가 도 5이다. 여기서 배선 재료의 바인더층(2)으로서는 에톡시 실란 90 중량％, Ag 콜로이드 재료 10 중량％로 한다. 또한, 배선층(3)으로서는 Ag 콜로이드 재료 100 중량％로 한다.

도 5에 도시하는 그래프로부터, 형성되는 배선(6)의 막 두께(0.34 ㎛ 내지 0.40 ㎛)에 따라 체적 저항의 변동이 적은 것을 알 수 있다. 여기에서는 배선(6)으로서 사용되는 0.3 ㎛ 내지 O.4 ㎛에 있어서 안정된 저항값을 나타내고, 체적 저항 자체가 2.7 내지 3.8 μΩ·cm로 양호한 값을 얻을 수 있었다.

계속해서, 막의 밀착성을 조사하기 위해서, 하층에 에톡시 실란을 함유하는 Ag 콜로이드 재료를 준비하고, 에톡시 실란 함유량에 대한 막 잔존율을 측정한 결과를, 도 6 및 도 7의 그래프에 나타낸다. 도 6은 막을 1층으로 했을 경우의 막 잔존율을 측정한 그래프이며, 도 7은 막을 Ag 콜로이드 재료가 100％의 배선막과 에톡시 실란을 함유하는 막의 2층으로 했을 경우의 막 잔존율을 측정한 그래프이다.

표 1에서 나타낸 바와 같이, 도 6에 도시하는 그래프로부터도, 에톡시 실란 함유량이 4 중량％부터 막 잔존율이 향상하기 시작하여, 5 중량％ 이상이 되면 대부분의 막이 남아있는 것을 알 수 있다. 다시 말해, 1층의 막의 경우, Ag 콜로이드 재료에 에톡시 실란을 5 중량％ 이상 포함시킴으로써 기판과의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

그렇지만 이 경우, 상술한 바와 같이, 에톡시 실란의 함유량이 5 중량％ 이상이 되면, 막의 저항값은 높아져 배선으로서 사용할 수 없다.

도 7에 도시하는 그래프는 2층으로 했을 경우이며, Ag 콜로이드 재료의 에톡시 실란 함유량이 80 중량％를 초과하는 부근에서 2층의 막의 잔존율이 향상하고, 90 중량％ 이상이면 거의 100％의 막 잔존율이 되는 것을 알 수 있었다.

다시 말해, 제1층을 소결한 후에 제2층을 형성했을 경우, 그 제1층의 에톡시 실란 재료의 함유량은 90 중량％를 초과하지 않으면 밀착하지 않는 것을 알 수 있었다.

또한, 하층이 에톡시 실란 90 중량％, Ag 콜로이드 재료 10 중량％일 때, 형성되는 2층의 막의 체적 저항값은 3.0 μΩ·cm를 하회하는 값이 되고, Ag 콜로이드 재료만으로 형성되었을 경우의 저항값에 가까운 값이 되었다.

이상에서, 기판(1)에의 밀착성과 저저항화를 꾀하기 위해서는, 에톡시 실란 90 중량％, Ag 콜로이드 재료 10 중량％의 바인더층(2)과, Ag 콜로이드 재료 100 중량％의 배선층(3)을 적층한 배선 재료를 이용하여 배선 기판을 형성하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 이상 설명 중에 사용한 Ag 콜로이드 재료는 Ag을 포함하는 고형분 농도가 50 중량％의 콜로이드 용액이며, 또한, 에톡시 실란과의 혼합에 있어서, 예를 들면 Ag 콜로이드 재료 10 중량％란, 고형분과 용매분 양쪽을 포함한 Ag 콜로이드 재료로서 10 중량％라고 하는 의미이다.

여기에서, 상기 배선 재료가 형성된 배선 기판으로 배선을 형성하는 방법에 대해서 이하에 설명한다.

우선, Ag을 소량 포함한 에톡시 실란을 스핀 코트로 기판에 도포한다. 여기에서는 기판에의 밀착성 및 배선으로서의 저저항화를 고려하여 Ag 콜로이드의 함유량은 10％로 했다.

그 후, 에톡시 실란을 도포한 상태로 기판의 소성을 행한다. 여기에서는 200℃, 60분간의 조건으로 소성을 했다.

다음에, 소성된 에톡시 실란 위에, Ag 콜로이드 재료를 스핀 코트로 도포하고, 마찬가지로 200℃, 60분간 소성을 했다.

이렇게 형성된 기판 위의 막에, 레지스트를 도포하여 마스크를 사용한 포토리소그래피법으로 원하는 패턴을 형성하고, Ag을 에칭함으로써 배선 패턴을 형성한다.

여기에서의 에칭 방법은 웨트 에칭, 드라이 에칭 어느 방법으로 해도 상관없다. 단, 표면의 Ag면을 특히 웨트 에칭처리에 의해 제거했을 경우, Ag을 소량 포함한 에톡시 실란면은 제거되지 않고 남는 경우가 있지만, Ag의 함유량은 소량이기 때문에 저항값은 거의 절연물에 가까운 값이므로 문제는 없다.

또한, 제1층인 에톡시 실란으로 형성된 막도 에칭으로 제거하기 위해서는 Ar가스를 이용한 밀링 가공, 또는 예를 들면 CF₄, O₂ 가스를 이용한 리액티브 이온 에칭이라고 하는 드라이 에칭을 이용하는 것이 가능하다.

또한, 다른 배선 형성 방법으로서는 잉크젯 프린트 장치를 이용하여 형성하는 것이 가능하다.

우선, 유리 위에 레지스트로 배선 재료를 흘려 넣기 위한 가이드를 형성한다. 다음에, O₂ 플라즈마로 유리 표면을 친수화한 뒤, CF₄ 등으로 레지스트 부분을 발수화한다.

이 다음, 잉크젯 헤드에 의해 배선 형성 영역에 배선 재료의 도포를 행한다. 이 경우, Ag을 소량 포함한 에톡시 실란 재료를 잉크젯 헤드로 도포하고, 그 후 200℃, 60분 정도의 소성을 행하고, 다시 Ag 재료를 잉크젯 헤드로 도포하고, 다시 200℃, 60분 정도로 소성을 행하여 배선을 형성했다.

여기에서, 본 실시 형태에서는 바인더층(2)의 주성분으로서 에톡시 실란을 사용하고, 배선 재료에 사용하는 금속 재료로서 Ag을 이용했지만, 이것으로 한정되는 것이 아니다.

예를 들면, 바인더층(2)의 주성분으로서는 에톡시 실란 외에, 테트라에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란 등이 사용가능하고, 또한 테트라메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란 등 메톡시실란류 등도 가능하다. 일반적으로 알콕실기를 가진 실란 커플링제를 사용할 수 있다.

또한, 배선 재료로 사용하는 금속 재료로서는 Ag 이외에, Au, Ni, Cu 등의 단체나 Cu/Ag 등의 합금을 사용할 수 있다.

바인더층(2)에 포함시키는 금속 재료와 배선층(3)을 구성하는 금속 재료는 반드시 같지 않아도 좋다.

또한, 도전 재료로서는 상술한 바와 같이 금속 외에, ITO(Indium Tin Oxide), ZnO 등의 산화물계의 도전 재료를 사용할 수 있다.

본 발명의 배선 재료는 이상과 같이, 열처리함으로써 도전성 미립자끼리 결합하여 배선을 기판 위에 형성하기 위한 배선 재료에 있어서, 도전성 미립자를 포함하고 상기 기판에 접착하기 위한 바인더 기능을 가지는 제1층과, 상기 제1층 위에 도전성 미립자를 포함하는 제2층이 적층되어 있는 구성이다.

그러므로 제1층과 제2층이 적층되어 있음으로써, 제1층에 포함되어 있는 도전성 미립자의 일부가 제2층을 구성하는 도전성 미립자에 접촉한 상태가 된다.

이 상태에서 열처리하면, 제2층 내의 도전성 미립자끼리 결합하여 배선이 되는 동시에, 상기 제2층의 도전성 미립자에 접촉하고 있는 제1층의 도전성 미립자와도 결합된다. 이 때, 제1층과 제2층은 서로의 도전성 미립자끼리 융합된 상태가 된다. 또한, 상기 제1층에 포함되어 있는 도전성 미립자는 바인더 기능에 의해 상기 제1층에 견고하게 결합된 상태가 된다. 또한, 형성된 배선은 도전성 미립자끼리 열처리에 의해 융합되어 있으므로, 배선의 저저항화를 가능하게 하고 있다.

따라서, 제2층을 열처리함으로써 얻어진 배선은 제1층에도 견고하게 결합되어 있게 된다. 또한, 제1층은 바인더 기능에 의해 기판 위에 밀착할 수 있으므로, 이 제1층에 견고하게 결합된 제2층을 열처리하여 얻어진 배선은 기판에 대해서 제1층을 통해서 견고하게 결합된 상태가 되고, 그 기판으로부터 벗겨지기 어렵게 된다.

더욱이, 제1층과 제2층은 도전성 미립자끼리 열처리에 의해 융합되므로, 제1층과 제2층의 밀착성을 고려하지 않고, 제2층을 구성하는 도전성 미립자를 선택할 있다. 반대로, 제1층의 소재는 제2층을 구성하는 도전성 미립자에 영향을 받지 않고 기판에 대해서 접착성이 높은 소재를 자유롭게 선택할 수 있다.

따라서, 배선의 기판에 대한 접착성과 배선의 저저항화를 꾀하면서, 배선 재료의 소재 선택의 자유도를 높일 수 있다고 하는 효과를 가진다.

통상, 제1층은 기판과의 접착성을 높이기 위해서는 도전성 미립자의 함유량을 적게 하고, 제2층은 배선으로서 저저항화를 꾀하기 위해서 도전성 미립자의 함유량을 많게 할 필요가 있다.

따라서, 배선 재료에 있어서 상기 제1층의 도전성 미립자의 농도를, 상기 제2층의 도전성 미립자의 농도보다도 작아지도록 농도 구배를 가지게 하면 좋다.

또한, 상기 제1층의 주성분은 상기 기판의 주성분과 같아도 좋다.

이 경우, 기판과 제1층의 접착성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 접착성을 향상시키기 위해서는 상기 주성분이 알콕실기를 포함하고 있는 것이 바람직하고, 더욱 접착성을 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 가진다.

본 발명의 배선 기판은 이상과 같이, 도전성 미립자를 포함하고 기판 위에 접착된 제1층 위에, 도전성 재료를 포함하는 배선층으로서의 제2층이 적층되고, 상기 제1층과 제2층의 경계에 상기 도전성 미립자와 도전성 재료가 일체화하여, 상기 제1층과 제2층을 결합하기 위한 앵커 부재가 형성되어 있는 구성이다.

그 때문에, 상기 기판과 제1층은 접착되고, 상기 제1층과 제2층은 앵커 효과에 의해 결합되어 있으므로, 제2층의 배선층은 제1층을 통해서 기판으로부터 벗겨지기 어렵게 된다.

또한, 제1층과 제2층은 앵커 효과에 의해 결합되므로, 제1층의 소재와 제2층의 소재의 접착성을 고려하지 않고 선택할 수 있다. 즉 제1층의 소재는 기판과의 접착성만을 고려하여 선택할 수 있다.

따라서, 배선 재료의 소재 선택의 자유도를 높일 수 있다고 하는 효과를 가진다.

상기 도전성 미립자가 금속 초미립자이며, 도전성 재료가 금속 재료일 때, 상기 앵커 부재는 금속 초미립자와 금속 재료로 형성되는 금속 그레인일 수 있다.

이 경우, 도전성 재료가 금속 재료이므로, 제2층의 배선층의 저저항화를 용이하게 꾀할 수 있다. 따라서 배선의 기판에의 접착성을 확보하면서, 배선의 저저항화를 꾀할 수 있다고 하는 효과를 가진다.

상기 금속 그레인은 금속 초미립자와 금속 재료가 금속 결합하여 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우, 금속 결합이, 용융된 금속끼리의 결합이므로, 배선층이 되는 제2층과 제1층의 결합을 보다 견고한 것으로 할 수 있다고 하는 효과를 가진다.

본 발명의 배선 기판의 제조 방법은 이상과 같이, 기판 위에 도전성 미립자를 포함하고 그 기판에 접착하기 위한 바인더 기능을 가지는 제1층을 형성하는 제1의 공정, 제1의 공정에 의해 기판 위에 형성된 제1층 위에, 도전성 미립자를 포함한 제2층을 형성하는 제2의 공정, 및 기판 위에 제1층과 제2층이 적층된 상태로 열처리를 행하고, 상기 제1층과 제2층의 경계부분에 있어서, 상기 제1층에 포함되어 있는 도전성 미립자와 상기 제2층에 포함되어 있는 도전성 미립자를 일체화시키는 제3의 공정을 포함하는 구성이다.

그 때문에, 제1층과 제2층이 적층된 상태로 열처리됨으로써, 제2층 내의 도전성 미립자끼리 융합되는 한편, 제2층 내의 도전성 미립자와 제1층 내의 도전성 미립자가 결합된다.

이것에 의해 제2층 내에 도전성 미립자끼리 결합된 배선은 제1층 내의 도전성 미립자와도 결합된 상태가 되므로, 기판 위에 접착된 제1층을 통하여 그 기판으로부터 벗겨지기 어렵게 되어 있다.

더욱이, 제1층과 제2층은 도전성 미립자끼리 열처리에 의해 결합되므로, 제1층과 제2층의 밀착성을 고려하지 않고, 제2층을 구성하는 도전성 미립자를 선택할 수 있다. 반대로, 제1층의 소재는 제2층을 구성하는 도전성 미립자에 영향 받지 않고, 기판에 대해서 접착성이 높은 소재를 자유롭게 선택할 수 있다.

따라서 배선의 기판에 대한 접착성과 배선의 저저항화를 꾀하면서, 배선 재료의 소재 선택의 자유도를 높일 수 있다고 하는 효과를 가진다.

또한, 상기 제1의 공정에서 상기 제1층을 형성하는 소재를 포함하는 제1용액을 기판에 도포하고 소결하여 제1층을 형성하고, 상기 제2의 공정에서 상기 제2층을 형성하는 소재를 포함하는 제2용액을 상기 제1층 위에 도포하고 소결하여 제2층을 형성할 때, 상기 제1용액과 제2용액의 용매가 동일할 수 있다.

이 경우, 제1층과 제2층의 소재를 포함하는 용매가 동일하므로, 각 공정에서 열처리 할 때의 처리온도를 동일하게 할 수 있다고 하는 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 배선 기판은 상술한 바와 같이, 액정 표시 패널에 이용되는 데, 이것으로 한정되는 것이 아니고, PDP(Plasma Display Panel), 유기 EL(Electr oluminescence) 패널, 무기 EL패널에 이용될 수 있고, 다른 표시 패널에 이용될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같이 배선 재료에 한정되는 것이 아니고, 미립자로 형성되는 박막(미립자 박막)을 그대로 또는 가공한 것에 적용할 수 있다. 이 경우, 미립자로서 금속을 생각할 수 있다. 따라서, 본 발명은 미립자 박막 재료로 형성되는 박막으로서 초미립자 금속막을 생각 할 수 있다.

이 초미립자 금속막을 이용한 분야로서, 반사판, 전자 실드판, 필터용의 전극재, 장식용 금속 박막의 기판 등이 있고, 스퍼터, 증착, CVD, 도금 등으로 형성한 박막 금속과 동등한 용도를 생각 할 수 있다.

예를 들면, 본 실시 형태에서 설명한 도 1a, 1b에 있어서, 배선 재료로서 사용하고 있는 바인더층(제1층)(2)과, 배선층(제2층)(3)으로 미립자 박막 재료를 형성하도록 하면 좋다. 즉 기판(1)에 대해서, 바인더층(2)이 그 기판(1)의 표면전체에 형성되고, 또한 그 바인더층(제1층)(2) 위에 배선층(3)이 아니라 금속 초미립자(4)를 포함하는 초미립자 금속막(제2층)을 형성하도록 하면, 미립자 박막 재료를 포함하는 초미립자 금속막(반사판등)을 형성할 수 있다.

마찬가지로, 제1층 및 제2층을 각각의 용도에 맞춘 금속 초미립자를 이용하면, 상술한 전자 실드판, 필터용의 전극재, 장식용 금속 박막의 기판 등을 형성할 수 있다.

예를 들면, 본 실시 형태에서는, 배선 재료에 사용하는 금속 재료로서는 Ag 외에, Au, Ni, Cu등의 단체나 Cu/Ag 등의 합금을 사용하는 것을 기술했지만, 상술 한 바와 같이 미립자 박막 재료에 사용하는 금속 재료로서는 Ag 외에 Au, Pt, Pd 등의 귀금속을 선택할 수 있고, 그 밖에 용도에 맞춘 금속 재료를 선택할 수 있다.

발명의 상세한 설명란에 있어서 이루어진 구체적인 실시양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술내용을 밝히는 것으로서, 그러한 구체예에만 한정하여 협의로 해석되어서는 안되고, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허청구범위 사항의 범위 내에서 여러 가지 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

본 발명에 따라, 배선의 저저항화와, 배선과 기판의 접착성 향상을 꾀하면서, 소재 선택의 자유도가 높은 배선 재료를 제공할 수 있다.

Claims (29)

1. 열처리함으로써 도전성 미립자끼리 결합하여 배선을 기판 위에 형성하기 위한 배선 재료에 있어서, 도전성 미립자를 포함하고 상기 기판에 접착하기 위한 바인더 기능을 가지는 제1층과 상기 제1층 위에 도전성 미립자를 포함하는 제2층이 적층되어 있고,

   상기 도전성 미립자는 그 융점이 도전성 미립자의 동일 재료의 벌크 상태의 융점보다도 낮아지는 크기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 배선 재료.
2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 미립자는 금속 미립자인 것을 특징으로 하는 배선 재료.
3. 제1항에 있어서, 상기 도전성 미립자가 열처리에 의해 간단히 도전성 미립자끼리 융합하는 도전 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선 재료.
4. 제3항에 있어서, 상기 도전성 미립자의 입경이 100nm 이하인 도전 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선 재료.
5. 제4항에 있어서, 상기 도전 재료가 Ag인 것을 특징으로 하는 배선 재료.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1층의 도전성 미립자의 농도가 상기 제2층의 도전성 미립자의 농도보다 작아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 배선 재료.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1층의 주성분이 상기 기판의 주성분과 동일한 것을 특징으로 하는 배선 재료.
8. 제7항에 있어서, 상기 주성분이 알콕시기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 배선 재료.
9. 제7항에 있어서, 상기 주성분이 에톡시 실란인 것을 특징으로 하는 배선 재료.
10. 도전성 미립자를 포함하고 기판 위에 접착된 제1층 위에, 도전성 재료를 포함하는 배선층으로서의 제2층이 적층되고,

    상기 제1층과 제2층의 경계에, 상기 도전성 미립자와 도전성 재료가 일체화하여, 상기 제1층과 제2층을 결합하기 위한 앵커 부재가 형성되어 있고,

    상기 도전성 미립자는 그 융점이 도전성 미립자의 동일 재료의 벌크 상태의 융점보다도 낮아지는 크기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 배선 기판.
11. 제10항에 있어서, 상기 도전성 미립자가 금속 미립자이며, 도전성 재료가 금속 재료일 때, 상기 앵커 부재는 금속 미립자와 금속 재료로 형성되는 금속 그레인(grain)인 것을 특징으로 하는 배선 기판.
12. 제11항에 있어서, 상기 금속 그레인이 금속 미립자와 금속 재료가 금속 결합하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배선 기판.
13. 기판 위에, 도전성 미립자를 포함하고 상기 기판에 접착하기 위한 바인더 기능을 가지는 제1층을 형성하는 제1의 공정,

    제1의 공정에 의해 기판 위에 형성된 제1층 위에, 도전성 미립자를 포함한 제2층을 형성하는 제2의 공정, 및

    기판 위에 제1층과 제2층이 적층된 상태로 열처리를 행하고, 상기 제1층과 제2층의 경계부분에 있어서, 상기 제1층에 포함되어 있는 도전성 미립자와 상기 제2층에 포함되어 있는 도전성 미립자를 일체화시키는 제3의 공정을 포함하고,

    열처리 전의 상기 도전성 미립자는 그 융점이 도전성 미립자의 동일 재료의 벌크 상태의 융점보다도 낮아지는 크기를 가지고 있는 것인, 배선 기판의 제조 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1의 공정에서 상기 제1층을 형성하는 소재를 포함하는 제1용액을 기판에 도포하고 소결하여 제1층을 형성하고,

    상기 제2의 공정에서 상기 제2층을 형성하는 소재를 포함하는 제2용액을 상기 제1층 위에 도포하고 소결하여 제2층을 형성할 때,

    상기 제1용액과 제2용액의 용매가 동일한 것을 특징으로 하는 배선 기판의 제조 방법.
15. 표시부를 구동하기 위한 구동회로가 설치되고,

    도전성 미립자를 포함하고 기판 위에 접착된 제1층 위에, 도전성 재료를 포함하는 배선층으로서의 제2층이 적층되고,

    상기 제1층과 제2층의 경계에, 상기 도전성 미립자와 도전성 재료가 일체화하여, 상기 제1층과 제2층을 결합하기 위한 앵커 부재가 형성되어 있는 배선 기판을 가지고,

    상기 도전성 미립자는 그 융점이 도전성 미립자의 동일 재료의 벌크 상태의 융점보다도 낮아지는 크기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
16. 열처리함으로써 도전성 미립자끼리 결합하여 박막을 기판 위에 형성하기 위한 미립자 박막 재료에 있어서, 도전성 미립자를 포함하고 상기 기판에 접착하기 위한 바인더 기능을 가지는 제1층과, 상기 제1층 위에 도전성 미립자를 포함하는 제2층이 적층되어 있고,

    상기 도전성 미립자는 그 융점이 도전성 미립자의 동일 재료의 벌크 상태의 융점보다도 낮아지는 크기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 미립자 박막 재료.
17. 제16항에 있어서, 상기 도전성 미립자가 금속 미립자인 것을 특징으로 하는 미립자 박막 재료.
18. 제16항에 있어서, 상기 도전성 미립자가 열처리가 의해 간단히 도전성 미립자끼리 융합하는 도전 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 미립자 박막 재료.
19. 제18항에 있어서, 상기 도전성 미립자의 입경이 100nm 이하인 도전 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 미립자 박막 재료.
20. 제19항에 있어서, 상기 도전 재료가 Ag인 것을 특징으로 하는 미립자 박막 재료.
21. 제16항에 있어서, 상기 제1층의 도전성 미립자의 농도가 상기 제2층의 도전성 미립자의 농도보다 작아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 미립자 박막 재료.
22. 제16항에 있어서, 상기 제1층의 주성분이 상기 기판의 주성분과 동일한 것을 특징으로 하는 미립자 박막 재료.
23. 제22항에 있어서, 상기 주성분이 알콕실기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 미립자 박막 재료.
24. 제22항에 있어서, 상기 주성분이 에톡시 실란인 것을 특징으로 하는 미립자 박막 재료.
25. 도전성 미립자를 포함하고 기판 위에 접착된 제1층 위에, 도전성 재료를 포함하는 배선층으로서의 제2층이 적층되고,

    상기 제1층과 제2층의 경계에, 상기 도전성 미립자와 도전성 재료가 일체화하여, 상기 제1층과 제2층을 결합하기 위한 앵커 부재가 형성되어 있고,

    상기 도전성 미립자는 그 융점이 도전성 미립자의 동일 재료의 벌크 상태의 융점보다도 낮아지는 크기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는, 박막층을 구비한 기판.
26. 제25항에 있어서, 상기 도전성 미립자가 금속 미립자이며, 도전성 재료가 금속 재료일 때, 상기 앵커 부재는 금속 미립자와 금속 재료로 형성되는 금속 그레인인 것을 특징으로 하는 박막층을 구비한 기판.
27. 제26항에 있어서, 상기 금속 그레인이 금속 미립자와 금속 재료가 금속 결합하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막층을 구비한 기판.
28. 기판 위에, 도전성 미립자를 포함하고 상기 기판에 접착하기 위한 바인더 기능을 가지는 제1층을 형성하는 제1의 공정,

    제1의 공정에 의해 기판 위에 형성된 제1층 위에, 도전성 미립자를 포함한 제2층을 형성하는 제2의 공정, 및

    기판 위에 제1층과 제2층이 적층된 상태로 열처리를 행하고, 상기 제1층과 제2층의 경계부분에 있어서, 상기 제1층에 포함되어 있는 도전성 미립자와 그 제2층에 포함되어 있는 도전성 미립자를 일체화시키는 제3의 공정을 포함하고,

    열처리 전의 상기 도전성 미립자는 그 융점이 도전성 미립자의 동일 재료의 벌크 상태의 융점보다도 낮아지는 크기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는, 박막층을 구비한 기판의 제조 방법.
29. 제28항에 있어서, 상기 제1의 공정에서 상기 제1층을 형성하는 소재를 포함하는 제1용액을 기판에 도포하고 소결하여 제1층을 형성하고,

    상기 제2의 공정에서 상기 제2층을 형성하는 소재를 포함하는 제2용액을 상기 제1층 위에 도포하고 소결하여 제2층을 형성할 때,

    상기 제1용액과 제2용액의 용매가 동일한 것을 특징으로 하는 박막층을 구비한 기판의 제조 방법.

Images