KR100918077B1

KR100918077B1 - 도전패턴형성장치와 도전패턴형성방법

Info

Publication number: KR100918077B1
Application number: KR1020070074507A
Authority: KR
Inventors: 유이치로 사노; 도루 미야사카
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2009-09-22
Also published as: CN101114137A; JP4735462B2; JP2008034495A; KR20080011075A; US20080026307A1; US8173336B2; CN101114137B

Abstract

본 발명은 수지성분을 함유하지 않은 도전성 입자로 이루어지는 도전패턴 전구체를 패턴형상을 유지한 채로 높은 전사효율로 대상 기판에 패턴을 전사하는 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 도전 미립자 분산액에 의하여 유전성 박막체상에 형성된 도전패턴 전구체를 전사하는 방법으로서, 현상 직후의 도전패턴 전구체에 잔존하는 액막을 한번 제거한 후, 다시 도전패턴 전구체상에 용매를 재공급함으로써 도전성 입자 패턴을 재대전한다. 그후 용매를 개재시킨 전기영동에 의한 정전전사에 의하여 대상 기판에 패턴을 전사한다.

Description

도전패턴형성장치와 도전패턴형성방법{APPARATUS AND METHOD FOR FORMING CONDUCTIVE PATTERN}

본 발명은 프린트 기판 등에 도전패턴을 형성하는 도전패턴형성장치 및 도전패턴형성방법에 관한 것이다.

종래, 고가의 마스크와 다단공정을 가지는 포토리소그래프방식의 대체기술로서 스크린인쇄법, 디스펜서, 잉크젯인쇄, 전자사진인쇄 등의 공정이 간편한 인쇄 프로세스에 의한 도전패턴형성방식이 주목받고 있다. 어느 것의 프로세스도 도전성 입자를 용매 중에 분산한 도전성 입자 분산용액이나 수지 중에 도전성 입자를 내첨한 토너를 이용하고, 판이나 스크린을 사용한 간접 도포, 노즐주사에 의한 직접 도포, 또는 정전흡착에 의하여 패터닝을 행한다. 그리고 이것을 가열소성함으로써 미립자끼리를 융착시켜 도체화하여 배선을 얻는다.

상기한 각종 인쇄 프로세스 중에서 정전기력을 이용하여 절연기판상에 원하는 도전패턴을 형성하는 전자사진방식은, 대량생산이나 대면적 패턴형성에 대응 가능할 뿐만 아니라, 다품종 소량생산에 유리한 도전패턴의 변경도 용이하기 때문에, 다른 프로세스와 비교하여 유리한 점이 많다. 또 전자사진방식 중에서도 특히 도 전성 입자를 용매 중에 분산한 도전성 입자 분산용액을 현상제로서 사용하는 액체현상방식은, 액 중에 미립자를 분산함으로써 비산이 방지 가능하고, 더욱 작은 입자지름의 도전성 입자를 처리할 수 있기 때문에, 패턴의 고해상도화 및 도전성 입자의 융착 도체화시의 소성온도 저감에 유리한 방식이다.

액체현상방식을 사용한 패턴형성장치에서는 먼저 감광체상을 똑같이 대전하여 레이저주사노광에 의하여 임의의 정전잠상을 형성한다. 다음에 액체현상제를 접촉시켜 액 중에 분산된 패턴형성 재료 입자를 전기영동에 의하여 정전잠상에 정전흡착시킴으로써 패턴 현상하고, 얻어진 현상 패턴을 대상 기판에 직접 또는 간접적으로 전사를 행한다.

여기서 상기 프로세스에서의 전사수단으로서는, 열이나 압력을 가하여 전사하는 방법이 있다. 또는 입자에 전계를 줌으로써 정전기력에 의하여 전사를 하는 방법이 있다(예를 들면 특허문헌 1).

[특허문헌 1]

일본국 특개2002-91171호 공보

여기서 액체현상방식에 의한 도전패턴형성에 있어서, 감광체상에 현상된 도전패턴 전구체를, 대상이 되는 기판에 열이나 압력으로 전사하는 경우, 도전성 입자 분산용액 중에 수지성분이 분산되어 있을 필요, 또는 도전성 입자의 가장 바깥층에 수지층을 가지고 있을 필요가 있다. 이것은 열이나 압력에 의한 전사에는 수지성분에 의하여 발현되는 점착성이 필수이기 때문이다. 그러나 이들 수지성분을 도전성 입자 분산용액 중에 존재시키면 가열소성에 의한 도체화시에 패턴 중에 수지성분이 잔존하고, 형성되는 도체패턴의 저항값을 상승시키는 원인이 되는 과제가 있다.

액체현상방식에 의한 도전패턴형성에 있어서, 감광체상에 현상된 도전패턴 전구체를 정전기력에 의하여 전사하는 경우, 현상 직후의 도전패턴 전구체상에 잔존하는 용매를 제거하지 않고 전사시에 감광체 및 대상 기판 사이에 용매를 개재시켜 전기영동에 의하여 전사하는 방법이나, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 현상 직후의 도전패턴 전구체상에 잔존하는 용매를 건조 제거하고, 건조한 도전패턴 전구체를 대전기에 의하여 재대전하여 대상 기판에 정전흡착하는 방법이 있다.

전자의 경우는 도전성 입자 분산용액 중에 수지성분이 없어도 용액 중의 도전성 입자가 이온흡착에 의하여 대전하고 있으면 전기영동이 가능하다. 그러나 현상된 입자 사이의 밀착성이 약하고 외력으로 용이하게 패턴이 파괴되기 때문에, 대상 기판에의 전사시에 일어나는 용매흐름에 의한 영향을 받아 패턴형상을 유지할 수 없는 과제가 있었다. 또 감광체상의 잔존 잠상 전하와 액으로 대전한 도전성 입자의 상호작용이 있기 때문에, 대상 기판에 전사되는 도전성 입자의 전사효율이 저하된다는 과제가 있다.

후자에 기재한 특허문헌 1의 방법에서는 현상후의 패턴을 건조하여 전사시에도 용매를 거치지 않기 때문에 용매의 흐름에 의한 패턴파괴는 발생하지 않는다. 단, 특허문헌 1의 방법은 도전패턴형성이 목적이 아니라 색성분에 의한 화상형성이 목적으로 되어 있고, 건조 후의 입자를 대전기에 의하여 재대전하여 정전전사를 적용하기 때문에 입자는 수지층을 가지는 것이 필수가 된다. 만약 이 방법으로 도전패턴형성을 한다고 하면 상기한 바와 같이 수지성분의 존재가 배선의 저항값을 상승시킨다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 전자사진에 의한 도전패턴형성에 있어서, 얻어지는 도전패턴의 저항값을 높게 하는 원인이 되는 수지성분을 사용하지 않고, 도전패턴 전구체를 원하는 대상 기판상에 패턴을 유지한 채로 고전사 효율로 전사하는 방법 및 그것을 구비한 도전패턴형성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 도전 미립자 분산액에 의하여 감광체상에 형성된 도전패턴 전구체를 전사하는 방법으로서, 현상 직후에 패턴상에 남는 용매를 일단 제거하고, 감광체상의 잔존 정전 잠상을 다시 도전패턴 전구체상에 용매를 재공급함으로써 도전성 입자 패턴을 이온흡착에 의하여 재대전하고, 그 후 정전기력에 의하여 대상 기판에 패턴을 전사하는 수단을 제안한다.

본 발명의 전사방식에 의하면 저온 소성으로 저저항의 배선을 제공할 수 있는 수지성분을 함유하지 않는 도전성 입자에 의하여 이루어지는 도전패턴 전구체를, 패턴형상을 유지한 채로 고전사 효율로 대상 기판상에 전사하는 것이 가능하게 된다.

이하, 본 발명에 관한 전자사진방식에 의한 도전패턴형성방법에 대하여 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서의 전자사진법에 의한 도전패턴형성방법을 적용한 장치를 모식적으로 나타낸 것이다. 본 장치는 주로 대전장치(1), 유전성 박막체(4), 노광장치(3), 도전성 입자 분산용액(6), 현상장치(7), 액막제거수단(21), 액막부여수단(22), 전사수단(9), 패턴형성 대상 기판(8), 가열장치(13)에 의하여 구성된다.

본 실시예에서는 정전 잠상의 형성수단으로서 감광성을 가지는 유전성 박막체(4)를 표면에 설치한 드럼형상의 감광체를 사용하고 있다. 이 감광체의 주위에 설치한 대전장치(1)(코로트론 대전기 또는 롤러접촉 대전기 또는 브러시접촉 대전기 중 어느 하나로 구성되어 있다)에 의하여 그 표면을 똑같이 대전한다. 대전장치(1)에서 똑같이 대전된 영역(2)에, 퍼스널컴퓨터 등의 화상정보처리장치로부터의 화상신호에 따라 레이저광을 주사하는 노광장치(3)에 의하여 임의의 부분에 광을 조사하여 원하는 정전 잠상패턴(5)를 형성한다. 또 다른 방법으로서 미리 원하는 패턴형상을 표면에 가공한 정전 잠상 전사체의 볼록부분에 정전하를 부여하고, 이것을 똑같이 대전된 유전성 박막체(4)의 표면에 접촉시키는 스탬프대전에 의하여 원하는 정전 잠상패턴(5)를 형성하는 방법을 사용하여도 좋다. 그러나 정전 잠상패턴(5)의 용이한 변경을 실현하기 위해서는 전자와 똑같이 대전한 영역(2)에 광을 조사함으로써 정전 잠상패턴(5)를 형성하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 어느 방법에 있어서도 부여되는 정전 잠상은, 양전하 및 음전하의 어느 쪽에 의한 것이어도 상관없다.

현상장치(7)는 감광체상에 형성된 정전 잠상패턴(5)에 도전성 입자 분산용액(6)을 접촉하여 공급함으로써 도전패턴을 현상 형성한다. 이 현상장치(7)는, 도전성 입자 분산용액(6)을 저장하는 탱크와, 유전성 박막체(4)상의 정전 잠상 패턴(5)에 공급하기 위한 공급수단(공급롤)을 구비하고 있다. 이 공급롤상에 도전성 입자 분산액의 막을 형성하고, 형성된 막을 정전 잠상 패턴(5)에 접촉시켜 공급하는 것이다. 저장탱크 내에는 도전성 입자 분산용액(6)의 농도를 검출하는 농도검출수단이 설치되어 있다. 이 검출수단에 의하여 얻어진 농도정보에 의거하여 저장탱크 내에 무극성 용매(15)의 첨가, 또는 도전성 입자(17)를 첨가함으로써 농도를 조정하는 농도 조정수단을 설치하고 있다. 또 저장탱크에는 침강방지, 전영역 농도 균일화를 위하여 교반수단이 구비되어 있다. 교반수단으로서는 도전성 입자 분산액에 초음파를 조사함으로써 교반하는 초음파 조사수단, 또는 액중 내를 기계적으로 교반하기 위한 교반 블레이드 등을 사용하는 교반수단, 또는 저장탱크 자체에 진동을 가함으로써 교반하는 가진수단 등을 사용할 수 있다. 또 도전성 입자 분산 용액(6)의 공급수단으로서는 상기한 롤상에 도전성 입자 분산용액(6)의 층을 형성하고, 이것을 정전 잠상에 접촉시키는 방법 외에, 노즐에 의하여 도전성 입자 분산용액(6)을 내뿜는 방법이나, 도전성 입자 분산용액(6)을 저장한 용액 중에 정전 잠상 패턴(5)을 형성한 유전성 박막체(4)를 침지하는 방법 등을 들 수 있다.

도전성 입자 분산용액(6)의 상세를 도 2에 나타낸다. 도전성 입자 분산용액(6)은 표면에 이온성 유기분자(16)가 흡착한 입자지름 100 nm 이하의 도전성 입자(17)를 무극성 용매(15) 중에 분산시켜 이루어진다.

이온성 유기분자(16)로서는 고분자의 경우는 폴리스티렌, 폴리-p-클로르스티렌, 폴리비닐톨루엔, 스티렌-p-클로르스티렌공중합체, 스티렌-비닐톨루엔공중합체 등의 스티렌 및 그 치환체의 단독 중합체 및 그것들의 공중합체, 스티렌-아크릴산메틸공중합체, 스티렌-아크릴산에틸공중합체, 스티렌-아크릴산-n-부틸공중합체 등의 스티렌과 아크릴산에스테르와의 공중합체, 스티렌-메타크릴산메틸공중합체, 스티렌-메타크릴산에틸공중합체, 스티렌-메타크릴산-n-부틸공중합체 등의 스티렌과 메타크릴산에스테르와의 공중합체, 스티렌과 아크릴산에스테르와 메타크릴산에스테르와의 다원공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴공중합체, 스티렌-비닐메틸에테르공중합체, 스티렌-부타디엔공중합체, 스티렌-비닐메틸케톤공중합체, 스티렌-말레인산에스테르공중합체 등의 스티렌과 다른 비닐계 모노머와의 스티렌계 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트 등의 메타크릴산에스테르수지, 폴리아크릴산메틸, 폴리아크릴산에틸, 폴리아크릴산부틸 등의 아크릴산에스테르수지, 폴리에스테르수지, 에폭시수지, 시클로올레핀공중합체 등, 이상으로 든 고분자 수지 단독 또는 혼합한 고분자수지에 카르본산기나 아미노산기 등의 이온성을 부여할 수 있는 관능기가 붙은 것을 들 수 있다.

저분자량의 유기분자의 경우는 옥살산, 말론산, 호박산, 아디핀산, 글루타르산, 2,4-디에틸글루타르산, 2,4-디에틸글루타르산, 피메린산, 아제라인산, 세바신산, 시클로헥산디카르본산, 말레인산, 푸마르산, 디글리콜산 등의 디카르본산이나, 카프릴산, 라우릴산, 미리스틴산, 팔미틴산, 스테아린산, 아라킨산, 베헤닌산, 리놀산, 올레인산, 리노렌산 등의 지방산이나, 유산, 하이드록시피발린산, 디메틸롤프로피온산, 구연산, 말산, 글리세린산 등의 하이드록시카르본산, 등의 지방족 카르본산에 의한 지방족 카르본산 이온(19)과, Ag, Cu, Au, Pd, Pt, Ni, W, Mo, Cr 등의 무기이온(18)으로 이루어지는 지방족 카르본산 무기염 등을 들 수 있다.

도전성 입자 패턴(12)을 도체화하기 위해서는 도전성 입자(17) 주위의 유기성분을 가열하여 태워 날릴 필요가 있다. 또한 고분자성분보다 저분자성분의 쪽이 소성에 필요한 열에너지가 낮다. 따라서 도전패턴형성용 대상 기판(8)으로서 내열온도가 낮은 폴리이미드 등의 수지성의 기판을 사용하는 경우는, 소성온도가 낮은 저분자 유기분자를 사용한 쪽이 좋다. 또 저분자 유기분자를 사용하면 도체화한 패턴의 고저항화를 초래하는 도체 패턴 중의 잔존 유기분자 비율이 고분자 유기분자를 사용한 경우에 비하여 낮아진다. 이상의 관점에서 도전성 입자(17) 주위의 유기분자 성분은 저분자량의 유기분자인 것이 바람직하다.

도전성 입자(17)의 입자지름은 저온융착을 가능하게 하고, 도전패턴(14)이 고해상도가 되도록 100 nm 이하일 필요가 있다. 단, 200도 이하의 온도에서 가열 하여 도전성 입자(17)를 융착하여 도전성 입자 패턴(12)을 도체화시키기 위해서는 도전성 입자(17)의 입자지름을 10 nm 이하로 한다. 100 nm 이하의 선폭의 도전패턴(14)이 필요한 때는 도전성 입자(17)의 입자지름을 5 nm 이하로 한다.

도전성 입자(17)에는 Ag 또는 Cu, Au, Pd, Pt, Ni, W, Mo, Cr 등의 단체금속, 또는 이들 금속의 산화물, 이들 금속의 합금을 사용한다. 도전체가 필요한 때는 체적 저항율이 낮은 Ag 또는 Cu를 사용한다. 또한 상기 금속이나, 또는 그 산화물, 또는 그 합금을 복수 혼합하여 사용할 수도 있다.

무극성 용매(15)에는 지방족 탄화수소계 용매를 사용한다. 지방족 탄화수소계 용매로서는 이소파라핀계 또는 석유나프사계, 아이소파(엑슨케미컬사), IP 솔벤트(슛코석유사), 솔토르(필립스석유사), 그 밖의 탄화수소가 있다.

본 발명에서의 전자사진방식에 의한 도전패턴형성수단에서는 유전성 박막체(4)상에 현상된 도전성 입자 패턴(12)을 대상이 되는 대상 기판(8)상에 전사하는 공정을 가진다. 전사수단(9)은 대상 기판(8)의 피전사층을 거친 배면으로부터 전압을 주고, 정전력에 의하여 유전성 박막체(4)상에 현상된 도전성 입자 패턴(12)을 대상 기판(8)상에 전사하는 정전 전사방식을 채용하고 있다. 도전성 입자 패턴(12)을 이루는 도전성 입자(17)는, 용매 중에서만 대전하기 때문에, 정전 전사를 행할 때에는 유전성 박막체(4)와 대상 기판(8) 사이의 갭에는 용매의 개재가 필수가 된다. 현상 직후의 유전성 박막체(4)상은 도전성 입자 분산용액(6) 중의 무극성 용매(15)에 의한 액막이 존재한다. 이 때문에 액막층을 그대로 전사공정에 필수인 용매로서 이용할 수 있다. 그러나 유전성 박막체(4)상에 형성된 도전성 입자 패턴(12) 중의 도전성 입자(17)는 입자간력이 그다지 높지 않다. 이 때문에 전사수단(9)부에서 일어나는 액류의 흐름에 의하여 재분산되어 간단하게 패턴이 파괴된다. 또 현상 직후로부터 액막을 가진 채로 전사수단(9)부까지 운반되면 감광체상에는 현상시에 이용한 잠상 패턴이 잔존한 그대로이다. 이 때문에 도전성 입자 패턴(12)을 이루는 도전성 입자(17)와 유전성 박막체(4)상의 잠상과의 정전 상호작용이 강하고 도전성 입자(17)가 이탈하기 어렵게 된다. 이 때문에 전사수단(9)부에서 대상 기판(8)에 전사하는 비율인 전사효율이 현저하게 저하한다.

그 때문에 본 발명에서는 도 4에 나타내는 바와 같이 전사공정으로 옮기기 전에 현상공정에 의하여 형성되는 도전성 입자 패턴(12)상의 액막을 제거하는 액막 제거공정(용매 제거공정)과, 그후 전사공정으로 옮기기 전에 다시 액막을 부여하는 액막 부여공정(용매 재첨가공정)을 가지는 방법으로 한다. 현상 직후의 도전성 입자 패턴(12)상으로부터 액막을 한번 제거함으로써 도전성 입자 패턴(12)을 구성하는 도전성 입자(17)가 응집하여 입자간력이 증가한다. 이 때문에 패턴의 유지성이 향상되어 전사시의 패턴파괴를 방지할 수 있다. 또 액막제거에 의하여 유전성 박막체(4)상에 잔존하는 정전 잠상이 소거되고, 도전성 입자 패턴(12)은 유전성 박막체(4)상으로부터 박리하기 쉬워지기 때문에 전사효율이 향상한다. 단, 전기영동에 의한 정전 전사시에는 유전성 박막체(4)와 대상 기판(8) 사이에 용매의 개재가 필수이기 때문에 용매를 제거한 도전성 입자 패턴(12)상에 용매를 재도포하는 공정을 설치한다.

현상 직후의 도전성 입자 패턴(12)상으로부터 액막을 한번 제거하는 액막제거수단(21)으로서는, 다음과 같은 방법을 생각할 수 있다. 먼저 가열이나 열풍분출에 의하여 용매를 증발 건조시키는 가열수단에 의한 가열방식이나, 기체류를 액막에 분출하여 액막을 불어 흘려 도전성 입자 패턴(12)상으로부터 액막을 제거하는 송풍수단을 설치한 기체류방식 등을 생각할 수 있다. 또한 가열방식은 액체가 증발하기 때문에 소요되는 시간이 긴 것이나, 열에 의하여 유전성 박막체(4)의 열화촉진이 염려된다. 이 때문에 기체류방식을 사용하는 것이 바람직하다. 기체류를 내뿜는 방향은 불어 날린 액막이 전사하는 방향[이미 제거된 도전성 입자 패턴(12)방향]이나, 현상방향[액막을 가진 현상 직후의 도전성 입자 패턴(12)방향]으로 흘러 가는 것은 바람직하지 않다. 따라서 전사위치와 현상위치의 중간에서 중앙으로부터 유전성 박막체(4) 끝부방향(폭방향)으로 액막을 불어 흘리거나, 또는 마찬가지로 폭방향으로 한쪽의 유전성 박막체(4) 끝부로부터 또 한 쪽의 유전성 박막체(4) 끝부에 액막을 불어 날리는 방법이 바람직하다. 또한 이때 유전성 박막체(4) 끝부에는 불어 날린 액막을 회수하는 액막회수수단을 가지고 있는 것이 바람직하다. 액막 회수수단으로서는, 유전성 박막체(4) 끝부에 홈을 형성하고, 이 홈에 액막을 회수하는 방법이나, 액막을 흡수할 수 있는 스펀지부재를 구비하는 방법을 생각할 수 있다. 또한 액체 제거시간을 단축하기 위하여 유전성 박막체(4)의 끝부에 부압에 의하여 흘러 온 액막을 흡인 회수하는 구성이어도 좋다. 또한 회수된 용매는 현상장치(7)에 운반되어 재활용되는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

액막을 제거한 도전성 입자 패턴(12)상에 다시 용매를 재첨가하여 액막을 형성하는 액막 부여수단(22)으로서는, 용매를 채운 받이접시형상의 부재에 도전성 입 자 패턴(12)을 유지한 유전성 박막체(4)를 침치하면서 통과시키는 방법이나, 스프레이에 의하여 용매를 분무하여 액막을 재형성하는 방법 등을 생각할 수 있다. 여기서 상기한 바와 같이 액막을 다시 도포한 후의 도전성 입자 패턴(12)은, 액막 제거시의 잔존 잠상소거에 따라 유전성 박막체(4) 표면과의 상호작용이 저하하고 있기 때문에, 물리적 외력에 의하여 박리하기 쉽게 되어 있다. 이 때문에 기류의 내뿜음에 따라 물리적인 힘을 받는 스프레이분무에 의한 액막 재형성법은 패턴의 파괴가 염려된다. 이 때문에 용매를 채운 받이접시에 도전성 입자 패턴(12)을 침지하면서 통과시키는 방법의 쪽이 더욱 바람직하다. 여기서 가장 첨가되는 용매는 도전성 입자 분산용액(6)에 있어서의 무극성 용매(15) 성분과 동일한 것이 바람직하다.

전자사진방식에 의한 도전패턴형성수단에서는 액막 부여수단(22)에 의하여 액막을 재형성한다. 이에 의하여 액 중에서 재대전된 도전성 입자(17)로 이루어지는 도전패턴 전구체(12)를 유전성 박막체(4)상으로부터 대상이 되는 대상 기판(8)상에 패턴을 유지한 채로 이동시키기 위한 전사수단(9)을 구비하고 있다. 이 전사방법으로서는 도 5에 나타내는 바와 같이 도전성 입자 패턴(12)이, 유전성 박막체(4)면과 대상 기판(8) 표면에 끼워진 상태가 된다. 유전성 박막체(4)와 대상 기판(8) 표면과의 사이의 갭은 액막 부여수단에 의하여 부여된 용매에 의하여 채워진 상태가 된다. 이 상태에서 대상 기판(8)의 배면으로부터 전압을 인가함으로써 도전성 입자 패턴(12)이 유전성 박막체(4)측으로부터 대상 기판(8)측으로 전기영동에 의하여 전사되는 정전 전사방식이다. 전사수단(9)에 인가하는 전압은 도전성 입자 패턴(12)을 구성하는 도전성 입자(17)가 액 중에서 음대전의 경우는 양바이어스, 양대전의 경우는 음바이어스가 된다. 또 전압을 인가하는 부재는 도전성의 탄성체를 표면 설치된 롤구성으로 전사시에 유전성 박막체(4)의 회전방향으로 종동 회전방향으로 회전하면서 유전성 박막체(4)에 대하여 100 g중량/㎝² 이상의 가압력을 부여할 수 있는 구성인 것이 바람직하다.

본 발명에서의 전사의 대상으로서는 도전패턴을 형성하는 대상 기판상에 직접 전사하는 방법, 또는 1차적으로 도전성 입자 패턴(12)을 도전패턴 유지기판(중간 전사체)에 유지하고, 그후 전사된 패턴을 다시 대상 기판(8)상에 전사하는 방법이 있다. 직접 원하는 대상 기판(8)상에 전사하는 방법의 경우, 대상 기판(8)은 200∼250℃의 가열에 대하여 내성을 가지고, 또한 대상 기판(8) 배면으로부터의 전사 바이어스 인가에 대응하기 위하여 두께 1 mm 이하의 시트형상의 부재인 것이 바람직하다. 상기 대상 기판(8)을 구성하는 부재의 예로서는 폴리이미드로 이루어지는 수지 시트나 세라믹 그린시트 등을 들 수 있다.

본 발명에서의 도전패턴형성장치에 있어서 대상 기판(8)에 전사된 도전성 입자 패턴(12)을 대상 기판(8)에 정착하고, 또한 도전성 입자(17)끼리를 융착하여 도체화하여 도전패턴(14)으로 하기 위한 가열장치(13)를 구비하고 있다. 가열장치(13)는 도전성 입자(17)를 융착시킬 뿐만 아니라, 도전성 입자(17) 표면에 부여한 분산제층을 소성한다. 이때 가열과 동시에 도전성 입자 패턴(12)을 대상 기판(8)상에 가압할 수 있는 기구를 구비하고 있어도 좋다. 이때의 가열온도는 도전성 입자(17)를 충분히 융착하여 이온성 유기분자를 소성시키고, 또한 대상 기판(8) 의 변형이나 변성을 방지하기 위하여 300℃ 이하인 것이 바람직하다. 이때 소성된 유기물성분을 배기하는 배기수단을 설치하여도 좋다.

본 발명에서의 도전패턴형성장치에 있어서 유전성 박막체(4)는 도전패턴을 전사 후, 다시 잠상이 형성되어 도전성 입자 패턴(12)을 현상하는 구성이어도 좋다. 형상으로서는 벨트형상 또는 드럼형상인 것이 바람직하다. 또 이때 전사후의 유전성 박막체(4)의 잔류 정전 잠상을 소거하는 잔류 잠상 소거수단(10) 및 잔류한 도전성 입자(17)를 제거·회수하는 잔류 도전성 입자 클리닝수단(11)을 구비하고 있다. 잔류 도전성 입자 클리닝수단(11)으로서는 유전성 박막체(4)에 블레이드를 접촉시켜 긁어내는 방법이나, 용매에 의하여 씻어 내는 방법을 들 수 있다. 또 제거·회수된 도전성 입자(17)는 현상장치(7)로 되돌아가고, 다시 도전성 입자 분산용액(6) 중에 분산되어 재활용되어도 좋다.

본 발명의 도전성 입자 분산용액(6)에 의하여 형성된 도전패턴(14)은, 예를 들면 퍼스널컴퓨터, 대형 전자계산기, 노트형 퍼스널컴퓨터, 펜입력 퍼스널컴퓨터, 노트형 워드프로세스, 휴대전화, 휴대카드, 손목시계, 카메라, 전기면도기, 무선전화, 팩스, 비디오, 비디오카메라, 전자수첩, 전자계산기, 통신기능부착 전자수첩, 휴대복사기, 액정텔레비젼, 전동공구, 청소기, 가상현실 등의 기능을 가진 게임기기, 완구, 전동식 자전거, 의료개호용 보행보조기, 의료개호용 휠체어, 의료개호용 이동식 침대, 에스컬레이터, 엘리베이터, 포크리프트, 골프카트, 비상용 전원, 로드컨디셔너, 전력저장시스템 등의 기판 배선으로서 사용할 수 있다. 또 민생용 외에 군수용, 우주용으로서도 사용할 수 있다.

여기서 본 발명에서의 현상 패턴의 전사에 대하여 구체적인 예를 드나, 특히 이 방법에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서는 먼저 a-Si 무기감광체 드럼(교우세라제)으로부터 30 mm × 30 mm로 잘라낸 a-Si 무기감광체에, 유리마스크를 이용한 투영노광에 의하여 L/S = 10∼100㎛의 양의 정전 잠상패턴을 형성하였다. 다음에 얻어진 잠상패턴을, 은나노입자를 무극성 용매의 아이소파-G(엑슨케미컬사제) 중에 분산한 은나노입자 현상제에 접촉시켜, L/S = 10∼100㎛의 은나노입자 패턴을 얻었다. 이때 은나노입자의 분산제층은 스테아린산이다. 또 상기한 조작은 모두 어두운 환경에서 행하였다.

현상 직후의 은나노입자 패턴상에서의 액막(아이소파-G)에 에어스프레이를 내뿜어 패턴상의 액막을 감광체 끝부에 모두 불어 흘려 제거하였다. 약 10초후, 이소파-G를 채운 샤알레에 은나노입자 패턴이 형성된 감광체 표면을 천천히 침지하여 은 나노입자 패턴상에 다시 액막을 부여하였다. 액막을 다시 부여된 은나노입자 패턴상에 폴리이미드 시트를 겹치고, 폴리이미드 시트 배면으로부터 도전성 고무로 이루어지는 전사롤을 하중 1000 g중량으로 가압하였다. 그대로 전사 바이어스 + 1000 V를 가하면서 폴리이미드상을 굴러 감광체상의 은나노입자 패턴(L/S = 10∼100㎛)을, 패턴을 유지한 채로 90% 이상의 전사효율로 폴리이미드상에 전사하였다.

이상의 방법으로 대상 기판상에 고정밀도의 도전패턴을 형성할 수 있었다.

도 1은 본 발명에서의 전자사진법에 의한 도전패턴형성방법의 모식도,

도 2는 본 발명에서의 도전성 입자 분산용액의 개략도,

도 3은 저분자량의 이온성 유기분자를 가지는 도전성 입자의 개략도,

도 4는 본 발명에서의 현상 패턴을 기판상에 전사하는 프로세스의 개략도,

도 5는 본 발명에서의 전기영동에 의한 정전 전사의 개략도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 대전장치 2 : 영역

3 : 노광장치 4 : 유전성 박막체

5 : 정전 잠상패턴 6 : 도전성 입자 분산용액

7 : 현상장치 8 : 대상 기판

9 : 전사수단 10 : 잔류 잠상 소거수단

11 : 잔류 도전성 입자 클리닝수단 12 : 도전성 입자 패턴

13 : 가열장치 14 : 도전패턴

15 : 무극성 용매 16 : 이온성 유기분자

17 : 도전성 입자 18 : 무기 이온

19 : 지방산 이온 20 : 전사롤

21 : 액막제거수단 22 : 액막부여수단

Claims

도전성 재료에 의한 임의의 도전성패턴을 형성하는 도전패턴형성방법에 있어서,

유전성 박막체상에 현상된 도전패턴 전구체상의 액막을 한번 제거하고, 다시 도전패턴 전구체에 액막을 부여한 후, 대상이 되는 기판상에 정전 전사를 하는 것을 특징으로 하는 도전패턴형성방법.
유전성 박막체를 표면에 구비한 감광체와, 상기 감광체상에 정전 잠상패턴을 형성하고, 상기 정전 잠상 패턴을 도전성 입자 분산액으로 현상하는 현상장치와, 상기 감광체상에 현상된 도전패턴 전구체로부터 액막을 제거하는 액막제거수단과, 상기 액막이 제거된 도전패턴 전구체에 다시 액막을 형성하는 액막부여수단과, 상기 액막을 재부여받은 도전패턴 전구체를 대상 기판에 전사하는 전사수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전패턴형성장치.
제 2항에 있어서,

상기 액막제거수단이, 도전패턴 전구체를 가열하는 가열수단으로 구성되고, 가열수단으로 도전패턴 전구체 표면을 가열함으로써 용매를 증발시켜 액막을 제거하는 것을 특징으로 하는 도전패턴형성장치.
제 2항에 있어서,

상기 액막제거수단이, 도전패턴 전구체 표면에 기류를 내뿜는 송풍수단으로 구성되고, 상기 송풍수단으로 액막을 유전성 박막체에 불어 날려 액막을 제거하는 것을 특징으로 하는 도전패턴형성장치.
제 4항에 있어서,

상기 송풍수단이 현상장치와 전사수단의 중간부에 설치되고, 그 기류 분출방향이 감광체의 폭방향의 한쪽의 끝부측에서 또 한 쪽의 끝부측 방향, 또는 감광체의 폭방향의 중앙으로부터 양쪽 끝부측 방향인 것을 특징으로 하는 도전패턴형성장치.
제 5항에 있어서,

상기 감광체 끝부에는 불어 날린 액막을 부압에 의하여 회수하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 도전패턴형성장치.
제 2항에 있어서,

상기 액막부여수단이, 상기 액막제거수단과 전사수단과의 사이에 설치되고, 액막이 되는 용매가 들어 간 용기로 이루어지며, 상기 용기 중에 도전패턴 전구체를 표면에 가지는 유전성 박막체를 침지시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 도전패턴형성장치.
제 2항에 있어서,

상기 액막부여수단이, 상기 액막제거수단과 전사수단과의 사이에 설치되고, 액막이 되는 용매를 분무하는 용매 분무장치로 이루어지며, 도전패턴 전구체상에 용매를 분무함으로써 액막을 다시 형성하는 것을 특징으로 하는 도전패턴형성장치.
제 2항에 있어서,

상기 도전성 입자 분산액은, 가열 또는 가압에 의하여 도체화하는 도전성 입자를 액 중에 분산시킨 용액인 것을 특징으로 하는 도전패턴형성장치.
제 9항에 있어서,

상기 도전성 입자 분산액 중에 분산시키는 도전성 입자의 입자지름을 100 nm 이하로 한 것을 특징으로 하는 도전패턴형성장치.
제 9항에 있어서,

상기 도전성 입자 분산액 중의 도전성 입자는 표면에 이온성 유기분자를 가지고 있고, 무극성 용매 중에 분산시키고 있는 것을 특징으로 하는 도전패턴형성장치.