KR20230113533A - 도전부의 제조 방법, 도전부를 포함하는 전자 부품의 제조 방법, 도전부를 포함하는 전자 부품을 조립한 제품의 제조 방법, 도전부, 도전부를 갖는 전자 부품, 도전부를 포함하는 전자 부품을 내장한 제품 - Google Patents

Abstract

절연층을 표면에 갖는 도전체와 다른 도전체의 사이에, 간략하게 도전부를 만드는 제조 방법의 제공. 본 발명은, 절연층을 표면에 갖는 제1 도전체 상에, 제2 도전체를 적층하는 제1 공정과, 상기 절연층을 포함하고 상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체를 용융하여 용융 영역을 만듦과 함께, 상기 용융 영역의 중심에 상기 용융 영역으로 주위가 둘러싸인 구멍을 형성하는 제2 공정을 포함하는, 도전부의 제조 방법으로 함으로써 과제를 해결했다.

Description

도전부의 제조 방법, 도전부를 포함하는 전자 부품의 제조 방법, 도전부를 포함하는 전자 부품을 조립한 제품의 제조 방법, 도전부, 도전부를 갖는 전자 부품, 도전부를 포함하는 전자 부품을 내장한 제품

본 발명은, 메탈 잉크를 이용한 소성 메탈 잉크를 이용한 도전 구조의 제조 방법 및 도전 구조에 관한 것이다.

기판 상에 도전체를 도선으로 한 전자 부품이 만들어지고 있다. 도전체의 재료는 다종다양하지만, 도전체의 표면에 나노미터 오더의 자연 산화층을 형성하는 예를 들면 타이타늄이나 알루미늄 및 그 합금이 도전체 재료로서 이용되는 경우가 있다. 이들 금속은 대기 중에서 극히 산화하기 쉬워, 자연 산화층을 형성한다. 자연 산화층은, 절연체이며, 대기와 접촉하는 부분은 모두 자연 산화층으로 덮여 버린다. 또, 자연 산화층 대신에 알루미늄 등의 배선층 상에, SiO, SiN, SiON 등의 절연층을 플라즈마 CVD법으로 형성하는 경우도 특허문헌 2와 같이 행해지는 경우도 있다. 자연 산화층이나 절연층을 표면에 갖는 배선이나 전극 상에, 다른 배선을 겹쳐 양자 간을 통전시키려고 해도, 단순히 겹치는 것만으로는, 자연 산화층이나 절연층으로 차단되어 통전시킬 수 없다(도전부가 되지 않는다).

그래서, 특허문헌 1과 같이 연마침으로 긁어 자연 산화층을 물리적으로 파괴하고, 다른 도선을 겹쳐 도전부로 하는 것도 행해지고 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2000-22306호 특허문헌 2: 일본 특허공보 제6711614호

그러나, 연마침으로 긁는 등의 물리적인 조작은, 도선이 가늘어짐에 따라 어려워져 작업성이 악화된다. 게다가, 자연 산화층이 파괴되고 금속이 노출되어도, 타이타늄이나 알루미늄은 대기 중에서 산화되기 쉬워, 극히 단시간에 다시 자연 산화층이 형성되어 버린다. 그 때문에, 확실하게 도전성이 있는 도전부를 형성하는 것이 어려웠다.

또, 금속 배선의 표면에 피복되는 절연층에 대해서도 동일하며, 다른 배선을 겹치는 경우, 사전에 절연층을 제거할 필요가 있었다.

본 발명은, 절연층을 표면에 갖는 도전체와 다른 도전체의 사이에, 간략하게 도전부를 만드는 제조 방법의 제공 및 새로운 도전부의 제공을 목적(과제)으로 한다.

본 발명은 절연층을 표면에 갖는 제1 도전체 상에, 제2 도전체를 적층하는 제1 공정과, 상기 절연층을 포함하고 상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체를 용융하여 용융 영역을 만듦과 함께, 상기 용융 영역의 중심에 상기 용융 영역으로 주위가 둘러싸인 구멍을 형성하는 제2 공정을 포함하는, 도전부의 제조 방법으로 함으로써 과제를 해결했다.

또, 본 발명의 다른 양태는, 제1 도전체와 제2 도전체와 용융 영역을 구비하고, 제1 도전체는, 표면에 절연층을 가지며, 상기 제2 도전체는, 상기 제1 도전체에 적층되어 있고, 상기 용융 영역은, 상기 절연층을 포함하고 상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체가 용융된 영역이며, 상기 용융 영역의 중심에 상기 용융 영역으로 주위가 둘러싸인 구멍을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 도전부로 함으로써 과제를 해결했다.

절연층을 표면에 갖는 도전체와 그 위에 겹친 다른 도전체의 사이에, 간략하게 도전성이 있는 도전부를 만들 수 있었다.

도 1은 메탈 잉크의 소성 공정의 설명도이다. (A) 소성용 레이저의 주사에 의한 소성 메탈 잉크 도선의 소성 공정 개념도. (B) 메탈 잉크의 확대도. (C) 소성 메탈 잉크의 확대도.
도 2는 용융 공정의 설명도이다. (A) 메탈 잉크를 소성한 소성 메탈 잉크 도선의 단면도. (B) 용융용 레이저로 용융 영역을 작성한 상태의 단면도. (C)는 용융용 레이저의 펄스 에너지를 변경하여 3개소에 맞히고, 용융용 레이저의 영향이 미치는 심도를 변경한 경우의 단면도.
도 3은 구멍을 형성하지 않는 용접용 레이저를 이용하여 레이저 조사한 경우에, 조사 과정의 진행과 함께 열의 영향이 미치는 범위의 설명도이다. (B) 용융 영역이 자연 산화층에 미치지 않은 상태도. (C) 용융 영역이 자연 산화층을 넘은 상태도.
도 4는 도전성 시험 결과이다.
도 5는 도전부의 사진이다. (A) 도전부의 단면의 주사 전자 현미경 사진. (B) 도 5의 (A)의 주사 전자 현미경 사진의 설명도.
도 6은 실시예 2의 설명도이다. (A) TFT 액정 패널의 평면도. (B) 도 6의 (A)의 우회 회로의 확대도.
도 7은 실시예 3의 도전부의 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하의 설명에서, 상이한 도면에 있어서의 동일 부호는 동일 기능의 부위를 나타내고 있고, 각 도면에 있어서의 중복 설명은 적절히 생략한다. 또, 일부의 도면은, 설명을 위하여 의도적으로 변형되어 있으며, 정확한 축척으로 그려져 있는 것은 아니다.

[메탈 잉크의 소성 전후의 구별]

이하, 소성 전의 메탈 잉크는 단순히 "메탈 잉크"라고 하고, 소성 후의 메탈 잉크는 "소성 메탈 잉크"라고 하여 구별한다.

[도전체]

"도전체"라는 말에는, 배선이나 전극이 포함된다.

[용어에 붙은 괄호의 의미]

또, "소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체)" 등으로 표기되는 경우가 있지만, 괄호 내의 (제2 도전체)는, 대응하는 특허청구의 범위에서 사용되고 있는 용어를 나타낸다.

[절연층의 의미]

절연층은, 알루미늄 등을 주원료로 하는 금속 도선(제1 도전체)의 표면에 자연 산화하여 형성된 자연 산화층(절연층)을 포함한다.

절연층에는, 자연 산화뿐만 아니라 인위적 처리에 의하여 만들어진 것도 포함된다. 예를 들면, 금속 도선(제1 도전체) 상에 다른 재료로 이루어지는 절연층을 피복한 것도 본 발명에 포함된다.

또, 본 발명에 있어서, 절연층에는, 금속 도선(제1 도전체)의 표면에 오염물이 붙어 있는 등과 같이, 금속 도선(제1 도전체)보다 전기 저항이 높은 층도 포함된다.

[전자 부품]

본 발명에 있어서, 어떠한 소자와 다른 소자의 사이가 도선으로 접속되어 있는 것이면, 본 발명의 "전자 부품"에 포함된다. 예를 들면, 본 발명의 "전자 부품"에는, 프린트 기판 등의 회로 기판도 포함된다.

(실시예 1)

도 1~도 5에 나타내는 실시예 1은, 자연 산화층(절연층(B))(721)을 표면에 갖는 제1 도전체(A)를 금속 도선(72)로 하고, 제2 도전체(C)를 소성 메탈 잉크 도선(27)으로 했을 때에, 양 도전체의 사이에 도전부(9)를 형성하는 예이다. 제1 도전체(A)도 제2 도전체(C)도 그 소재에 대하여 한정되는 것은 아니지만, 제2 도전체(C)에 메탈 잉크(2)를 이용하는 예를 실시예 1로 했다. 단선 등의 수복에 메탈 잉크(2)가 사용되는 양태를 설명하기 위함이다. 예를 들면, 플랫 패널 디스플레이의 회로 기판의 배선이 제조 공정 중에 기판에 부착된 먼지나 티끌 등에 의하여 단선되는 경우가 있다. 이와 같은 때, 단선 전후의 제1 도전체(A)의 사이에 제2 도전체(C)로서 메탈 잉크(2)의 우회 회로를 만듦으로써, 수복할 수 있다.

실시예 1은 일례를 나타내는 것이며, 본 발명은, 메탈 잉크와는 상이한 소재로 이루어지는 제2 도전체(C)로 한 것을 이용하는 것을 배제하는 것은 아니다.

[절연층]

금속 도선(제1 도전체(A))(72)은, 알루미늄이나 타이타늄 등의 대기 중에서 자연 산화하며 표면에 자연 산화층(절연층(B))(721)을 형성하는 금속이 주성분으로 되어 있다.

[메탈 잉크 도포 공정]

도 1은 메탈 잉크(2)의 소성 공정의 설명도이다. 도 1의 (A)는 소성용 레이저(3)의 주사에 의한 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)의 소성 공정 개념도이다. 기판(7)은, 위에 금속 도선(제1 도전체(A))(72)이 배치되어 있다. 금속 도선(제1 도전체(A))(72)은, 알루미늄을 주성분으로 하는 도선이며, 그 표면에 수 나노미터 오더의 자연 산화층(절연층(B))(721)이 형성되어 있다. 이어서, 금속 도선(제1 도전체(A))의 자연 산화층(절연층(B))(721) 상에 메탈 잉크(2)가 도포된다.

[메탈 잉크 소성 공정]

도 1의 (B)는 메탈 잉크(2)의 확대도이다. 메탈 잉크(2)는, 금, 은, 구리 등의 도전성이 높은 금속을 나노 입자화하고, 유기 용매(26) 중에 분산시킨 것이다. 금속은 나노 입자화함으로써 융점이 극적으로 내려간다. 금속 나노 입자(24)의 표면에는, 유기물(25)이 흡착되어 있고, 이 유기물(25)에 의하여, 금속 나노 입자(24)끼리가 응집하지 않고 유기 용매(26) 중에 분산된다.

메탈 잉크(2)에 소성용 레이저(3)나 적외선을 조사하여 가열하면, 유기 용매(26)가 증발함과 함께, 금속 나노 입자(24) 표면의 유기물(25)이 탈리되며, 금속 나노 입자(24)끼리가 응집하고, 용융함으로써 금속 덩어리가 되어 도전성을 갖게 된다. 소성을 위한 가열 수단은 적절히 사용할 수 있다.

실시예 1에서는 소성에, 소성용 레이저(3)를 사용했다. 메탈 잉크(2)의 흡수 파장은, 금속의 종류와 입경에 따라 상이하지만 실시예 1에서 이용하는 20nm 입경의 은을 주성분으로 하는 금속 나노 입자(24)를 포함하는 메탈 잉크(2)에서는, 400nm 부근이다. 실시예 1에서 사용한 소성용 레이저(3)는, 당해 흡수 파장 부근의 파장을 갖는 연속 발진 반도체 레이저를 사용했다.

도 1의 (C)는 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)의 확대도이며, 금속 나노 입자(24)가 서로 융착하여 금속 덩어리로 되어 있는 것을 알 수 있다. 소성용 레이저(3)가 조사된 부위만이, 소성되고 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)이 되어, 도전성을 갖는 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)이 된다.

도 1의 (A)와 같이 소성용 레이저(3)는, 화살표로 나타내는 바와 같이 메탈 잉크(2)를 따라 좌우로 주사되고, 메탈 잉크(2)를 소성하며, 하층의 금속 도선(제1 도전체(A))(72) 상에 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)이 적층된다.

[메탈 잉크 도포 공정]과 [메탈 잉크 소성 공정]은, 합하여, (제1 공정) 자연 산화층(절연층(B))(721)을 표면에 갖는 금속 도선(제1 도전체(A))(721)에 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)을 적층하는 공정이 된다.

구조로서 보면, 적층 구조체는, 금속 도선(제1 도전체(A))(72)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)을 구비하고, 금속 도선(제1 도전체(A))(72)은, 표면에 자연 산화층(절연층(B))(721)을 가지며, 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)은, 금속 도선(제1 도전체(A))(72)의 자연 산화층(절연층(B))(721) 상에 적층되어 있는 것이 된다.

[용융 공정]

도 2는, 용융 공정의 설명도이다. 도 2의 (A)는, 메탈 잉크(2)를 소성한 소성 메탈 잉크 도선(27)의 단면도이다. 상술한 [메탈 잉크 소성 공정]에서 소성을 마친 상태가 도 2의 (A)이다.

이 시점에서는, 금속 도선(제1 도전체(A))(72)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)의 사이에, 자연 산화층(절연층(B))(721)이 사이에 끼어 있기 때문에, 도전부(9)로서 기능하기에 충분한 도전성이 없다.

도 2의 (B)는 용융용 레이저(4)로 용융 영역(8)을 작성한 상태의 단면도이다. 용융용 레이저(4)의 출력은, 금속 도선(제1 도전체(A))(72)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)의 두께나 금속의 종류 등에 따라 변경될 수 있다. 용융용 레이저(4)의 영향이 기판(7)까지 미치면 바람직하지 않고, 또, 적어도 자연 산화층(절연층(B))(721)에까지 영향을 미치는 출력인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 자연 산화층(절연층(B))(721)을 넘어 금속 도선(제1 도전체(A))(72)까지 영향이 미치는 출력인 것이 바람직하다.

용융용 레이저(4)는, 자연 산화층(절연층(B))(721)을 파괴하고, 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27) 유래의 은과 금속 도선(제1 도전체(A))(72) 유래의 알루미늄에 더하여, 자연 산화층(절연층(B))(721) 유래의 산화 알루미늄이 섞인 용융 영역(8)을 만든다.

용융용 레이저(4)가 쏘여진 중앙부에는, 도시되는 바와 같이 금속이 증발한 흔적이 되는 구멍(74)이 뚫린다. 해칭으로 나타나는 용융 영역(8)은, 구멍(74)의 내벽부에 형성된다. 용융 영역(8)에는, 도전성이 높은 알루미늄이나 은이 많이 포함되어 있고, 기껏해야 수 나노미터분의 자연 산화층(절연층(B))(721)이 섞여 있을 뿐이므로, 도전성이 현저하게 높은 영역이 된다. 결과적으로, 용융용 레이저(4)의 조사에 의하여, (제2 공정) 자연 산화층(절연층(B))(721)을 포함하고 금속 도선(제1 도전체(A))(72)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)을 용융하여 용융 영역을 만듦과 함께, 용융 영역(8)의 중심에 용융 영역(8)으로 주위가 둘러싸인 구멍(74)을 형성하는 공정이 행해지게 된다.

이상과 같이, 자연 산화층(절연층(B))(721)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)과 금속 도선(제1 도전체(A))(72)이 용융된 용융 영역(8)이 형성되고, 용융 영역(8)의 중심에 용융 영역(8)으로 주위가 둘러싸인 구멍(74)을 갖고 있는 것이 된다.

[용융 공정의 다른 양태]

도 2의 (C)는 용융용 레이저(4)의 펄스 에너지를 변경하여 3개소에 맞혀, 용융용 레이저(4)의 영향이 미치는 깊이를 변경한 경우의 단면도이다. (또한, 도 2는 개념도이며, 저출력, 중출력, 고출력이란, 이 도면의 펄스 에너지를 비교한 것이다.)

도 2의 (C)의 (a)에서는, 저출력의 펄스 에너지의 용융용 레이저(4)를 조사하고 있다. 용융 영역(8)이, 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)의 범위에 머물러 있어, 금속 도선(제1 도전체(A))(72)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)의 사이의 도전성 향상은 기대할 수 없다.

또, 도 2의 (C)의 (b)에서는, 중출력의 펄스 에너지의 용융용 레이저(4)를 조사하고 있다. 자연 산화층(절연층(B))(721) 부근까지 용융용 레이저(4)의 영향이 미치고 있어, 금속 도선(제1 도전체(A))(72)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)의 사이의 도전성 향상은 기대할 수 있지만, 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)의 두께가 균일하지 않기 때문에, 도전성이 기대한 만큼 향상되지 않는 경우가 있다.

도 2의 (C)의 (c)에서는, 고출력의 펄스 에너지의 용융용 레이저(4)를 조사하고 있다. 용융 영역(8)은, 금속 도선(제1 도전체(A))(72)의 자연 산화층(절연층(B))(721)을 넘어 형성되어 있어, 금속 도선(제1 도전체(A))(72)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)의 사이의 도전성이 확실하게 향상된다.

메탈 잉크(2)는, 도전부(9)를 형성하는 개소마다 칠해지고, 각각의 개소의 도포 조건이 완전히 동일한 것은 아니기 때문에, 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)의 조건(두께 등)이 일정하지 않다. 그래서, 펄스 에너지를 변경하여 2개소 이상, 바람직하게는 3개소에 용융용 레이저(4)를 조사함으로써, 조건에 적합한 출력을 결정하기 위한 실험을 도전부 형성 개소마다 행하지 않아도, 확실하게 도전성을 확보할 수 있다. 또한, 펄스폭이나 조사 횟수를 변경해도 된다.

정리하면, 도 2의 (c)에서는, 용융용 레이저(4)의 펄스 에너지를 변경하여 3개소에 맞혔지만, 2개소 이상이면 된다. 2개소 이상에 용융 영역(8)의 깊이가 상이한 용융 영역(8)을 만들려면, 제2 공정에 계속하여, 제2 공정에서 형성된 용융 영역과 상이한 위치에, 용융 영역의 깊이가 상이한 다른 용융 영역을 만드는 제3 공정을 추가하면 된다.

또, 용융 영역은 2개소 이상 마련되고, 용융 영역의 깊이가, 각각 상이함으로써, 확실하게 도전성을 확보할 수 있다.

실시예에서는, 펄스 에너지에 의하여 구멍(74)이 형성되도록 설정된 용융용 레이저(4)를 이용한다. 용융 영역(8)의 중심에 용융 영역(8)으로 주위가 둘러싸인 구멍(74)이 형성됨으로써, 용융 영역(8)이 형성된 깊이를 알 수 있다. 또, 구멍(74)이 형성됨으로써, 열이 구멍(74)을 통과하여 방출되어, 빠르게 용융 영역(8)을 냉각할 수 있다. 일반적으로 열에너지는 용융 영역(8) 부근의 부재에 영향을 주며, 특히 유기층 등이 용융 영역(8)에 근접하고 있는 기판(7)에 레이저 조사를 행한 경우, 유기층이 변질되는 경우도 있을 수 있다. 그러나, 본 발명과 같은 나노 초 펄스 레이저를 고출력 조사하여 구멍(74)이 형성되도록 설정한 용융용 레이저(4)는, 자연 산화층(절연층(B))(721)을 관통하는 미소한 구멍(74)을 형성한다. 용융 영역(8)의 열은, 구멍(74)으로부터도 방열하여 냉각 속도를 빠르게 하여, 열의 영향을 용융 영역(8)의 주변의 극히 작은 영역에만 머물게 할 수 있다.

한편, 구멍(74)을 형성하지 않는 용접용 레이저(41)를 이용하는 경우, 용융 영역(8)이 커짐과 함께 열의 영향이 미치는 범위도 커진다.

비교 실험에 상당하는 도 3은, 구멍(74)을 형성하지 않는 용접용 레이저(41)를 이용하여 레이저 조사한 경우에, 조사 과정의 진행과 함께 열의 영향이 미치는 범위의 설명도이다. 도 3의 (A)는 조사 직후의 상태도이고, 도 3의 (B)는 용융 영역(8)이 자연 산화층(절연층(B))(721)에 미치지 않은 상태도이며, 도 3의 (C)는 용융 영역(8)이 자연 산화층(절연층(B))(721)을 넘은 상태도이다.

도 3의 (A)와 같이, 조사 직후의 용융 영역(8)은 작은 것이지만, 구멍(74)을 형성하지 않는 용접용 레이저(41)의 조사 영역으로부터 열전도에 의하여 열이 확산된다. 조사를 계속하면, 서서히 도 3의 (B)와 같이 용융 영역(8)이 확산되어 간다. 더 조사를 계속하면, 열전도는 계속되고, 점차 용융 영역(8)은 확대되어, 도 3의 (C)와 같이 구멍(74)을 형성하지 않는 용접용 레이저(41)의 조사 영역보다 큰 용융 영역(8)이 생겨, 자연 산화층(절연층(B))(721)을 녹인다. 용융 영역(8)의 온도는 금속의 융점에 도달하여 매우 고온이며, 용융 영역(8)의 주위는 열전도에 의하여 열의 영향이 미치는 영역(412)이 된다. 이때, 방열은, 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)의 표면으로부터만이며, 용융 영역(8)의 체적이 커지면 커질수록, 표면적에 비례하는 방열은 따라가지 않게 된다. 열의 영향이 미치는 영역(412)은, 체적을 증가시킨 용융 영역(8)에 고인 고온의 금속에 의하여 크게 확산되어 간다.

실시예 1에서는, 도 2와 같이 용융 영역(8)의 중심에 구멍(74)을 뚫도록 했기 때문에, 용융 영역(8)의 금속은 빠르게 식는다.

이와 같이 구멍(74)을 형성하는 용융용 레이저(4)를 이용하는 편이, 구멍(74)을 형성하지 않는 용접용 레이저(41)를 이용하는 것보다도, 열의 영향이 미치는 영역(412)을 현저하게 작게 할 수 있다.

이하, 본 발명의 실험예를 설명한다.

(실험 1: 전기 저항과 펄스 에너지의 관계를 나타내는 실험)

실험 1은 용융 영역(8)의 깊이를 변경함으로써, 자연 산화층(절연층(B))(721)이 파괴되기 전후에 전기 저항이 어떻게 변화하는지를 조사하는 실험이다. 실험 1에서는, 용접 레이저(4) 조사용의 시료로서, 기판(7) 상의 금속 도선(72) 상에 메탈 잉크(2)를 도포하고, 소성하여, 소성 메탈 잉크 도선(27)을 형성한 것을, 준비했다. 그 후, 조건을 변경하여 시료에 용융용 레이저(4)를 조사했다. 용융용 레이저(4)로 형성되는 용융 영역(8)의 깊이를 변경하기 위하여, 용융용 레이저(4)의 펄스 에너지를 100, 200, 250, 300μJ의 4조건으로 변경하고 있다. 또, 펄스 에너지 이외의 조건은 동일한 조건으로 하고 있다.

실험 1의 조건을 서술해 둔다.

(1) 용융용 레이저(4)

파장 532nm

펄스폭 10ns

펄스 횟수 1회

용융 가공 설정 사이즈 1μm×1μm

펄스 에너지 100, 200, 250, 300μJ로 실험(도 4 참조)

(2) 금속 도선(제1 도전체(A))(72)

금속의 종류 알루미늄

배선폭 5μm

(3) 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)

금속의 종류 은(나노 입자)

배선의 두께 0.4μm

이상의 실험 조건에서, 용융용 레이저(4)의 펄스 에너지를 변경한 샘플을 작성하고, 금속 도선(제1 도전체(A))(72)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27) 사이의 전기 저항을 측정했다. 그 결과가, 도 4이다.

펄스 에너지 100μJ에서는, 전기 저항이 평균으로 340Ω 있어 용융용 레이저(4)의 조사 전과 비교하여 도전성의 향상은 없었다. 용융용 레이저(4)의 영향은, 도 2의 (C)의 (a)와 같이 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)의 범위에 머물러 있다고 추측된다.

펄스 에너지 200μJ에서는, 전기 저항이 평균으로 50Ω 있어 현저하게 도전성의 향상이 관찰되었다. 용융용 레이저(4)의 영향은, 도 2의 (C)의 (b)와 같이, 자연 산화층(절연층(B))(721) 부근에서 머물러 있는 것으로 추측된다.

펄스 에너지 250μJ과 300μJ에서는, 전기 저항의 평균이 0Ω 가까이까지 격감하고 있다. 자연 산화층(절연층(B))(721)은, 용융되어 있다고 추측되고, 용융용 레이저(4)의 영향은, 도 2의 (C)의 (c)와 같이 금속 도선(제1 도전체(A))(72)에 이르고 있다고 추측된다. 그리고, 펄스 에너지 200μJ에서는 에러 바(3σ)가 편측 30Ω, 양측 60Ω 정도 남아 있어, 관찰되는 전기 저항에 큰 불균일이 존재했지만, 펄스 에너지 250μJ과 300μJ에서는, 에러 바(3σ)가 2~3Ω으로 되어 있다.

이것은, 확실하게 도전성을 확보할 수 있는 곳까지 용융용 레이저(4)의 영향이 미치고 있는 것을 나타내고 있다. 그리고 전기 저항이 충분히 작고, 도전부(9)가, 불균일이 적게 안정적으로 형성되어 있는 것을 나타내고 있다.

(실험 2: 용융 영역의 확인)

용융 영역(8)의 존재를 확인하기 위하여, 도전부(9)의 주사 전자 현미경 촬영을 행하는 실험 2를 행했다.

도 5는 도전부(9)의 주사 전자 현미경 사진이며, 도 5의 (A)는 도전부(9)의 주사 전자 현미경 사진, 그리고, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)의 주사 전자 현미경 사진의 설명도이다.

촬영 시료를 다음과 같이 조제하여 촬영했다.

(1) 상술한 바와 같이 만들어진 도전부(9)를 갖는 기판(7)을 시료로 하고, 다음의 전자선 빔 절단을 행하기 위한 전처리로서 보호막(73)으로 피복했다.

(2) 전자선 빔으로, 기판(7)마다 절단하여, 단면을 잘라냈다.

(3) 이상과 같이 조제한 시료를, 단면을 알 수 있는 것 같은 각도에서 주사 전자 현미경으로 촬영했다.

도 5의 (B)의 해칭을 한 보호막(73)은, 시료의 조제 시에 피복된 것이며, 본래의 도전부(9)에는 존재하지 않는 것이다.

금속 도선(제1 도전체(A))(72)의 표면에는, 자연 산화층(절연층(B))(721)이 있지만, 수 나노미터의 두께이고, 이 배율에서는 찍히지 않았다.

용융용 레이저(4)가 조사된 영역에는, 구멍(74)이 형성되어 있다. 구멍(74)의 측방에는, 본래 존재해야 할 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)과 금속 도선(제1 도전체(A))(72)의 경계가 희미하거나 완전하게 소실되어 있다. 이것으로부터, 자연 산화층(절연층(B))(721)을 포함하고 금속 도선(제1 도전체(A))(72)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)이 용융되어, 용융 영역(8)으로 되어 있는 것을 알 수 있다.

(실험 1과 실험 2의 정리)

이상의 실험으로부터, 용융용 레이저(4)의 조사에 의하여, 자연 산화층(절연층(B))(721)을 포함하고 금속 도선(제1 도전체(A))(72)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)이 용융되어 용융 영역(8)이 형성되는 것이 확인되었다. 그리고, 용융용 레이저(4)의 조사에 의하여, 금속 도선(제1 도전체(A))(72)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27) 사이의 전기 저항이 현저하게 저하되어, 전기 저항값에 불균일이 적은 결과가 얻어지는 것이 확인되었다. 본 발명은, 전기 저항값에 불균일이 적은 점에서, 실용에 제공할 수 있는 것이라고 할 수 있다.

(실시예 2)

실시예 2는, 본 발명의 응용예이다. 도 6은 실시예 2의 설명도이며, 도 6의 (A)는 TFT 액정 패널의 기판(7)의 평면도, 도 6의 (B)는 도 6의 (A) 중에 마련된 우회 회로의 확대도이다.

LCD(액정 디스플레이)의 TFT 액정 패널의 기판(7)은, 전계 효과형 트랜지스터(12)가 실장되어 있고, 알루미늄을 주성분으로 하는 금속 도선(제1 도전체(A))(72)이 배선되어 있다. 그 배선의 하나에 결함(단선)(722)이 있어, 통례라면 불량품으로서 폐기되어 버린다.

결함(단선)(722)이 존재하는 기판(7)은, 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)으로 작성한 우회 회로(76)로 수복되고, 이로써 제품 수율이 좋아진다.

결함(단선)(722)이 발생한 원인은 다양하게 있을 수 있지만, 주된 원인은 먼지의 부착이다. 결함(단선)(722)을 직접, 직선적으로 최단 거리로 연결할 수도 있지만, 먼지 등이 남아 있을 가능성이 있기 때문에, 일부러 우회 회로(76)로 하고 있다. 물론, 결함(단선)(722)을 직접, 직선적으로 최단 거리로 연결하여 수복해도 된다.

은의 메탈 잉크(2)를 이용한 우회 회로(76)는, 도시하고 있지 않은 소성용 레이저(3)로 소성되고 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)으로 되어 있다.

이로써, 도전부(9)의 부분에서는, 기판(7), 금속 도선(제1 도전체(A))(72), 자연 산화층(절연층(B))(721), 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)의 순서로 아래로부터 적층되는 구조가 된다.

용융용 레이저(4)는, 각 도전부(9)에 대하여 3개소, 각각 펄스 에너지의 강도를 변경하여 조사된다.(도 2의 (C) 참조)

도전부(9)는, 3개소의 구멍(74)의 주위에 형성된 용융 영역(8)에 형성된다. 펄스 에너지의 강도를 변경한 3개소의 용융 영역(8) 중 어느 하나에서도 자연 산화층(절연층(B))(721)까지 닿으면 금속 도선(제1 도전체(A))(72)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27) 사이의 전기 저항이, TFT 액정 패널의 작동에 영향을 주지 않을 정도로 저감된다.

또, 용융 영역(8)의 중심에 용융 영역(8)으로 주위가 둘러싸인 구멍(74)이 형성되기 때문에, 용융 영역(8)에서 용융된 금속은, 구멍(74)으로부터 열을 방출하여 빠르게 냉각되어, 용융 영역(8)의 주변에 열의 영향을 주는 것이 저감된다.

본 발명은, 실시예 2와 같이 TFT 액정 패널의 기판(전자 부품)을 제조 방법에 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은, 자연 산화층(절연층(B))(721)을 포함하고 금속 도선(제1 도전체(A))(72)과 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체(C))(27)이 용융된 용융 영역(8)이 마련된 도전부(9)를 갖는 TFT 액정 패널의 기판(전자 부품)을 제공할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 제공된 TFT 액정 패널의 기판(전자 부품)을 다른 부품과 조립하여 TFT 액정 패널이라는 제품의 제조 방법으로서도 사용할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 제공된 TFT 액정 패널(전자 부품)을 다른 부품과 조립하여 액정 디스플레이라는 제품도 제공할 수 있다.

또한, TFT 액정 패널 및 액정 디스플레이 기술의 상세와 제조 방법은, 널리 알려져 있으므로, 여기에서는 설명하지 않는다.

(실시예 3)

도 7은, 실시예 3의 도전부(9)의 단면도이다.

실시예 1 및 실시예 2는, 자연 산화층(721)을 절연층(B)으로 한 예였다. 실시예 3은 금속 도선(제1 도전체(A))의 표면에 인위적으로 절연층(B)을 만드는 양태이다. 또, 제2 도전체(C)는 소성 메탈 잉크 도선이 아니어도 된다. 또한, 제1 도전체(A)와 제2 도전체(C)는 동일한 금속 소재를 이용해도 된다.

예의 하나로서, 적층 회로 기판(5)의 예를 나타낸다. 적층 회로 기판(5)에는, 제1 도전체(A), 절연층(B), 제2 도전체(C), 절연층(B), 제1 도전체(A), 절연층(B), 제2 도전체(C)와 같이, 절연층(B)을 사이에 두고 다수의 도전체가 적층되어 있다.

이 적층한 도전체에 대하여, 용융용 레이저(4)를 조사함으로써, 도전부(9)가, 제1 도전체(A)와 제2 도전체(C)와 절연층(B)을 용융한 용융 영역(8)에 형성된다. 용융 영역(8)이 도전부(9)가 되어, 적층한 도전체 전부를 도통시킬 수 있다.

이상, 본 발명에 관한 실시예 1 내지 실시예 3을, 도면을 참조하여 상세하게 설명해 왔지만, 구체적인 구성은, 이들 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위의 설계의 변경 등이 있어도 본 발명에 포함된다.

또, 상술한 각 실시예는, 그 목적 및 구성 등에 특별히 모순이나 문제가 없는 한, 서로의 기술을 유용하여 조합하는 것이 가능하다.

A 제1 도전체
B 절연층
C 제2 도전체
2 메탈 잉크
24 금속 나노 입자
25 유기물
26 유기 용매
27 소성 메탈 잉크 도선(제2 도전체)
3 소성용 레이저
4 용융용 레이저
41 용접용 레이저
412 열의 영향이 미치는 영역
5 적층 회로 기판
7 기판
72 금속 도선(제1 도전체)
721 자연 산화층(절연층)
722 결함(단선)
73 보호막
74 구멍
75 전계 효과형 트랜지스터
76 우회 회로
8 용융 영역
9 도전부

Claims (10)

1. 절연층을 표면에 갖는 제1 도전체 상에, 제2 도전체를 적층하는 제1 공정과,
   상기 절연층을 포함하고 상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체를 용융하여 용융 영역을 만듦과 함께, 상기 용융 영역의 중심에 상기 용융 영역으로 주위가 둘러싸인 구멍을 형성하는 제2 공정을 포함하는, 도전부의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 공정에 계속하여,
   상기 제2 공정에서 형성된 상기 용융 영역과 상이한 위치에, 상기 용융 영역의 깊이가 상이한 다른 용융 영역을 만드는 제3 공정을 포함하는, 도전부의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 절연층이, 상기 제1 도전체의 금속이 산화된 자연 산화층이고,
   상기 제2 도전체가, 메탈 잉크를 소성한 소성 메탈 잉크 도선인, 도전부의 제조 방법.
4. 상기 제1 도전체는, 기판 상에 배치되고,
   제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 도전부를 상기 기판 상에서 작성하는 것을 특징으로 하는, 전자 부품의 제조 방법.
5. 제4항의 전자 부품을 다른 전자 부품과 조립하여 제품을 만드는, 제품의 제조 방법.
6. 제1 도전체와 제2 도전체와 용융 영역을 구비하고,
   제1 도전체는, 표면에 절연층을 가지며,
   상기 제2 도전체는, 상기 제1 도전체에 적층되어 있고,
   상기 용융 영역은, 상기 절연층을 포함하고 상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체가 용융된 영역이며, 상기 용융 영역의 중심에 상기 용융 영역으로 주위가 둘러싸인 구멍을 갖고 있는 것을 특징으로 하는, 도전부.
7. 제6항에 있어서,
   상기 용융 영역은 2개소 이상 마련되고, 상기 용융 영역의 깊이가, 각각 상이한 것을 특징으로 하는, 도전부.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
   상기 절연층이, 상기 제1 도전체의 금속에서 유래하는 자연 산화층이고,
   상기 제2 도전체가, 메탈 잉크를 소성한 소성 메탈 잉크 도선인, 도전부.
9. 상기 제1 도전체는, 기판 상에 배치되고,
   제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 도전부를 갖는, 전자 부품.
10. 제9항에 기재된 전자 부품을 내장한, 제품.