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JP2010199285A - Manufacturing method of wiring board, electronic element, and display - Google Patents

Manufacturing method of wiring board, electronic element, and display Download PDF

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JP2010199285A
JP2010199285A JP2009042268A JP2009042268A JP2010199285A JP 2010199285 A JP2010199285 A JP 2010199285A JP 2009042268 A JP2009042268 A JP 2009042268A JP 2009042268 A JP2009042268 A JP 2009042268A JP 2010199285 A JP2010199285 A JP 2010199285A
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JP
Japan
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wiring board
manufacturing
layer
dispersion stabilizer
surface energy
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009042268A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidenori Tomono
英紀 友野
Yukie Suzuki
幸栄 鈴木
Takanori Tano
隆徳 田野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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Abstract

【課題】ナノメタルインクを低温で焼成しても安定した特性の導電層を有する配線基板を量産性よく製造する。
【解決手段】配線基板の製造方法は、表面に分散安定剤12を有する金属微粒子13を含有するナノメタルインク11を基板7上に塗布する工程と、ナノメタルインク11中の溶媒成分を除去して金属微粒子塗布膜16を形成する工程と、金属微粒子塗布膜16中に含まれる少なくとも一部の分散安定剤12を、紫外線照射処理、UVオゾン処理、プラズマ処理または溶剤洗浄処理によって除去する工程と、分散安定剤12を除去した金属微粒子層17を大気中で加熱して焼成することにより金属導電層18を形成する工程と、を備えている。
【選択図】図1
A wiring board having a conductive layer having stable characteristics even when nanometal ink is baked at a low temperature is manufactured with high productivity.
A method for manufacturing a wiring board includes a step of applying a nanometal ink 11 containing metal fine particles 13 having a dispersion stabilizer 12 on a surface thereof onto a substrate 7, and removing a solvent component in the nanometal ink 11 to form a metal. A step of forming the fine particle coating film 16, a step of removing at least a part of the dispersion stabilizer 12 contained in the metal fine particle coating film 16 by ultraviolet irradiation treatment, UV ozone treatment, plasma treatment or solvent cleaning treatment, A step of forming the metal conductive layer 18 by heating and firing the metal fine particle layer 17 from which the stabilizer 12 has been removed in the air.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は配線基板の製造方法、この方法により得られる配線基板を備えた電子素子および表示装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a wiring board, and an electronic element and a display device provided with the wiring board obtained by this method.

有機半導体材料を用いた有機薄膜トランジスタが精力的に研究されている。トランジスタに有機半導体材料を用いる利点として次のことが挙げられる。
1.材料構成の多様性、製造方法および製品形態等でフレキシビリティが高い。
2.大面積化が容易である。
3.単純な層構成が可能で製造プロセスが単純化できる。
4.印刷法等による素子製造が可能であり、そのため製造装置の価格が安価となる。印刷法、スピンコート法、浸漬法等の手段を用いることで、簡便に薄膜や回路形成が可能になる結果として、従来のSi系半導体装置より桁違いに安く製造できる。
Organic thin film transistors using organic semiconductor materials have been intensively studied. Advantages of using an organic semiconductor material for the transistor include the following.
1. High flexibility due to diversity of material composition, manufacturing method and product form.
2. Easy to increase the area.
3. A simple layer structure is possible and the manufacturing process can be simplified.
4). The element can be manufactured by a printing method or the like, and therefore the price of the manufacturing apparatus is low. By using a method such as a printing method, a spin coating method, or an immersion method, a thin film or a circuit can be easily formed. As a result, it can be manufactured at an order of magnitude cheaper than a conventional Si-based semiconductor device.

薄膜トランジスタの特性を示すパラメータの一つとして、電流のオンオフ比(Ion/Ioff)が挙げられる。有機薄膜トランジスタにおいて、飽和領域でのソース・ドレイン電極間に流れる電流Idsは、下記の数式(1)で表される。
ds=μCinW(V−VTH/2L・・・数式(1)
ここで、μは、電界効果移動度、Cinは、ゲート絶縁膜の単位面積当たりのキャパシタンス、Wは、チャネル幅、Lは、チャネル長、Vは、ゲート電圧、VTHは、閾値電圧である。なお、Cinは、次式
in=εε/d
で表され、ここで、εは、ゲート絶縁膜の比誘電率、εは、真空の誘電率、dは、ゲート絶縁膜の厚さである。
One of the parameters indicating the characteristics of the thin film transistor is the current on / off ratio (I on / I off ). In the organic thin film transistor, a current I ds flowing between the source and drain electrodes in the saturation region is expressed by the following formula (1).
I ds = μC in W (V G -V TH) 2 / 2L ··· equation (1)
Here, mu is the field-effect mobility, C in the capacitance per unit area of the gate insulating film, W is a channel width, L is channel length, V G is the gate voltage, V TH is a threshold voltage It is. C in is expressed by the following formula: C in = εε 0 / d
Where ε is the relative dielectric constant of the gate insulating film, ε 0 is the dielectric constant of vacuum, and d is the thickness of the gate insulating film.

数式(1)から、オン電流を大きくするためには、
1.電界効果移動度を向上させること
2.チャネル長を短くすること
3.チャネル幅を大きくすること
等が有効であることがわかる。電界効果移動度は、材料特性によるところが大きく、移動度を向上させるための材料開発が行われている。
From equation (1), to increase the on-current,
1. 1. Improving field effect mobility. 2. Shorten the channel length. It can be seen that increasing the channel width is effective. Field effect mobility largely depends on material characteristics, and materials are being developed to improve mobility.

一方、チャネル長は、素子構成に由来するので、素子構成の工夫により、オン電流を向上させる試みが行われている。一般的に、チャネル長を短くするためには、ソース・ドレイン電極間距離を短くすることが知られている。   On the other hand, since the channel length is derived from the element configuration, attempts have been made to improve the on-current by devising the element configuration. Generally, in order to shorten the channel length, it is known to shorten the distance between the source and drain electrodes.

有機半導体材料は、シリコン半導体などの無機半導体材料に較べ電界効果移動度が大きくないため、チャネル長は、通常、少なくとも10μm以下であり、5μm以下が好ましい。   Since organic semiconductor materials do not have large field effect mobility compared to inorganic semiconductor materials such as silicon semiconductors, the channel length is usually at least 10 μm or less, preferably 5 μm or less.

ソース・ドレイン電極間距離を正確に短くする方法は一般的には、Siプロセスで用いられるフォトリソグラフィーが用いられる。このフォトリソグラフィーは以下の工程からなる。
1.薄膜層を有する基板上にフォトレジスト層を塗布する(レジスト塗布);
2.加熱により溶剤を除去する(プリベーク);
3.パターンデータに従ってレーザー或いは電子線を用いて描画されたハードマスクを通して紫外光を照射する(露光);
4.アルカリ溶液で露光部のレジストを除去する(現像);
5.未露光部(パターン部)のレジストを加熱により硬化する(ポストベーク);
6.エッチング液に浸漬又はエッチングガスに暴露し、レジストのない部分の薄膜層を除去する(エッチング);
7.アルカリ溶液又は酸素ラジカルでレジストを除去する(レジスト剥離)。
各薄膜層を形成した後、上記の工程を繰り返すことによって能動素子が完成する。フォトリソグラフィー法は微細パターンを正確に形成することが可能であるが、高価な設備と工程の長さがコストを上昇させる原因となっている。
As a method for accurately shortening the distance between the source and drain electrodes, photolithography used in an Si process is generally used. This photolithography includes the following steps.
1. Applying a photoresist layer on a substrate having a thin film layer (resist application);
2. Removing the solvent by heating (pre-baking);
3. Irradiate ultraviolet light through a hard mask drawn with a laser or electron beam according to pattern data (exposure);
4). Removing the exposed resist with an alkaline solution (development);
5). Curing the unexposed (patterned) resist by heating (post-baking);
6). Immersion in an etching solution or exposure to an etching gas to remove the thin film layer where there is no resist (etching);
7). The resist is removed with an alkaline solution or oxygen radical (resist stripping).
After each thin film layer is formed, the above process is repeated to complete the active device. Although the photolithography method can accurately form a fine pattern, the expensive equipment and the length of the process increase the cost.

そこで、製造コストを低減するために、インクジェット印刷法等の印刷法を用いた電極パターンの形成が試みられている。インクジェット印刷法は、成膜後に導電体となるインクをインクジェット法で基板上に印刷し、乾燥・焼成することで導電パターンを形成する方法である。インクジェット印刷法を用いると、電極パターンを直接描画することができるため、材料使用率が高くなり、製造プロセスの簡略化及び低コスト化を実現できる可能性がある。   Therefore, in order to reduce manufacturing costs, attempts have been made to form electrode patterns using a printing method such as an inkjet printing method. The ink jet printing method is a method of forming a conductive pattern by printing an ink that becomes a conductor after film formation on a substrate by an ink jet method, and drying and baking. When the ink jet printing method is used, the electrode pattern can be directly drawn, so that the material usage rate increases, and there is a possibility that the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.

しかしながら、インクジェット印刷法は、吐出量の少量化が困難であること、機械的な誤差等による着弾精度を考慮すると、30μm以下のパターンを形成することが難しい。このため、インクジェット印刷法のみを用いて、高精細なデバイスを作製することは困難である。したがって、高精細なデバイスを作製するためには、何らかの工夫が必要となり、その一つの方法として、本発明者らは、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する濡れ性変化材料を用い、印刷法が適用できて簡便に微細パターンが形成できる積層構造体を提案した(例えば、特許文献1参照)。この積層構造体の導電層に関しては、例えば、特許文献1の図1、6〜10のように一般的な構成として概念的に示されている。   However, in the ink jet printing method, it is difficult to reduce the discharge amount, and it is difficult to form a pattern of 30 μm or less in consideration of landing accuracy due to mechanical errors and the like. For this reason, it is difficult to produce a high-definition device using only the inkjet printing method. Therefore, in order to manufacture a high-definition device, some device is required. As one method, the present inventors use a wettability changing material whose critical surface tension is changed by applying energy, and a printing method. Has been proposed, and a multilayer structure capable of easily forming a fine pattern has been proposed (see, for example, Patent Document 1). The conductive layer of this laminated structure is conceptually shown as a general configuration, for example, as shown in FIGS.

インクジェット印刷法で使用するインクとしては、金属微粒子、特に一次粒径がnmオーダーの粒子を液体に分散したいわゆるナノメタルインクが使用されることが多い。ナノメタルインクは液体中で金属微粒子が凝集しないように金属微粒子の周りに分散安定剤を設けてある。分散安定剤は有機材料であるので、ナノメタルインクを基板へ塗布、乾燥した後に加熱することで、分散安定剤が酸化、分解によって除去される。さらに金属微粒子の粒径がnmオーダーであるためバルク体よりも融点が低下して、バルクの融点よりも低い焼成温度でナノ粒子同士が融着して電極パターンが導体となる。ナノメタルインクには金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケルなどの単体金属とその合金が用いられるが、価格や焼成温度などの点で特に銀とその合金がよく用いられている。   As the ink used in the ink jet printing method, a so-called nano metal ink in which metal fine particles, particularly particles having a primary particle size of the order of nm is dispersed in a liquid is often used. In the nanometal ink, a dispersion stabilizer is provided around the fine metal particles so that the fine metal particles do not aggregate in the liquid. Since the dispersion stabilizer is an organic material, the dispersion stabilizer is removed by oxidation and decomposition by heating after applying the nanometal ink to the substrate and drying it. Further, since the particle size of the metal fine particles is on the order of nm, the melting point is lower than that of the bulk body, and the nanoparticles are fused together at a firing temperature lower than the melting point of the bulk, so that the electrode pattern becomes a conductor. For the nanometal ink, single metals such as gold, silver, copper, platinum, palladium, and nickel and their alloys are used, and silver and its alloys are often used particularly in terms of price and firing temperature.

通常焼成過程によって分散安定剤は除去されるが、加熱による除去では分散安定剤が100%は除去されず、残留量にばらつきが生じやすい。分散安定剤が残留すると金属同士の融着が阻害されるため抵抗値が高くなる。また、ソース電極、ドレイン電極表面に残留した分散安定剤は電極と有機半導体との電気的コンタクトに影響を与えるため、作製した有機トランジスタ特性がばらつくという不具合も発生する。この不具合を防ぐには分散安定剤を分解しきれるように充分に高温で焼成するか、低温でも充分に除去できるような分散安定剤の設計を行なう必要がある。しかし、前者の場合は焼成温度を低温化できるというナノメタルインクの利点が損なわれてしまい、また後者の場合には室温での保存安定性が低下するという不具合がある。   Normally, the dispersion stabilizer is removed by the firing process, but removal by heating does not remove 100% of the dispersion stabilizer, and the residual amount tends to vary. If the dispersion stabilizer remains, the fusion between the metals is hindered and the resistance value becomes high. In addition, since the dispersion stabilizer remaining on the surface of the source electrode and the drain electrode affects the electrical contact between the electrode and the organic semiconductor, there is a problem that the characteristics of the manufactured organic transistor vary. In order to prevent this problem, it is necessary to design a dispersion stabilizer that can be fired at a sufficiently high temperature so that the dispersion stabilizer can be decomposed, or can be sufficiently removed even at a low temperature. However, in the former case, the advantage of the nanometal ink that the firing temperature can be lowered is impaired, and in the latter case, the storage stability at room temperature is lowered.

上記不具合を解消する技術として乾燥後焼成前のナノメタルインク塗布層表面にエネルギー線を照射し、その後、非酸化性ガス雰囲気下において50℃〜200℃の範囲で加熱するという技術が開示されている(特許文献2)。しかし、非酸化性ガス雰囲気で焼成することは焼成炉内の雰囲気の置換が必要で量産性が良くないという問題がある。   As a technique for solving the above problems, a technique is disclosed in which the nanometal ink coating layer surface after drying and before firing is irradiated with energy rays and then heated in a range of 50 ° C. to 200 ° C. in a non-oxidizing gas atmosphere. (Patent Document 2). However, firing in a non-oxidizing gas atmosphere has the problem that the atmosphere in the firing furnace needs to be replaced and mass productivity is not good.

本発明の第1の目的は、上記不具合を解決し、室温での安定性を損なうことなく、ナノメタルインクを低温で焼成しても安定した特性の導電層を有する配線基板を量産性よく製造する方法を提供することである。また、本発明の第2の目的は、前記方法で作製された配線基板を用いて電気的特性に優れた電子素子および表示装置を提供することである。   The first object of the present invention is to solve the above problems and to manufacture a wiring board having a conductive layer having stable characteristics even when the nanometal ink is baked at a low temperature without damaging the stability at room temperature with high productivity. Is to provide a method. A second object of the present invention is to provide an electronic element and a display device having excellent electrical characteristics using the wiring board produced by the above method.

本発明者らは上記課題を解決するために検討を行なった結果、金、銀、白金等、またはその合金の金属微粒子を含有したナノメタルインクについて、インクを基板上に塗布し乾燥した後、焼成前に分散安定剤を除去する工程を設けることによって、大気中において低温で焼成しても良好な導電性能を有する導電層を形成できることを見出して本発明を完成させた。   As a result of studies conducted by the present inventors to solve the above-mentioned problems, a nanometal ink containing metal fine particles of gold, silver, platinum, or the like, or an alloy thereof is coated on a substrate, dried, and then fired. The present invention has been completed by finding that a conductive layer having good conductive performance can be formed even by firing at a low temperature in the air by providing a step of removing the dispersion stabilizer in advance.

すなわち、本発明は、基板上に、導電層からなる配線が形成された配線基板の製造方法であって、
表面に分散安定剤を有する金属微粒子を含有するインクを前記基板もしくは基板上の任意の層上に塗布する工程と、
前記インク中の溶媒成分を除去して金属微粒子塗布膜を形成する工程と、
前記金属微粒子塗布膜中に含まれる少なくとも一部の分散安定剤を除去する工程と、
前記分散安定剤を除去した金属微粒子塗布膜を大気中で加熱して焼成することにより前記導電層を形成する工程と、
を備えていることを特徴とする配線基板の製造方法である。
That is, the present invention is a method of manufacturing a wiring board in which a wiring made of a conductive layer is formed on a substrate,
Applying an ink containing fine metal particles having a dispersion stabilizer on the surface onto the substrate or an arbitrary layer on the substrate;
Removing a solvent component in the ink to form a metal fine particle coating film;
Removing at least a portion of the dispersion stabilizer contained in the metal fine particle coating film;
Forming the conductive layer by heating and firing the fine metal particle coating film from which the dispersion stabilizer has been removed; and
A method for manufacturing a wiring board, comprising:

本発明の配線基板の製造方法において、前記金属微粒子が、金、銀、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウムまたはこれらの合金であることが好ましい。   In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, the metal fine particles are preferably gold, silver, palladium, platinum, rhodium, ruthenium, iridium, or an alloy thereof.

また、本発明の配線基板の製造方法において、前記基板が、エネルギーの付与によって表面エネルギーが変化する材料を含み、相対的に、表面エネルギーの大きな高表面エネルギー部と表面エネルギーの小さな低表面エネルギー部との少なくとも表面エネルギーの異なる2つの部位を有する濡れ性変化層を有しており、
前記インクを濡れ性変化層の高表面エネルギー部に塗布することが好ましい。
Further, in the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, the substrate includes a material whose surface energy is changed by applying energy, and a relatively high surface energy portion having a large surface energy and a low surface energy portion having a small surface energy. And a wettability changing layer having at least two parts having different surface energies,
It is preferable to apply the ink to the high surface energy portion of the wettability changing layer.

また、本発明の配線基板の製造方法において、前記分散安定剤の除去を紫外線照射処理により行うことが好ましい。   In the method for manufacturing a wiring board of the present invention, it is preferable that the dispersion stabilizer is removed by an ultraviolet irradiation treatment.

また、本発明の配線基板の製造方法において、前記分散安定剤の除去をUVオゾン処理により行うことが好ましい。   In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, it is preferable that the dispersion stabilizer is removed by UV ozone treatment.

また、本発明の配線基板の製造方法において、前記分散安定剤の除去をプラズマ処理により行うことが好ましい。   In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, it is preferable that the dispersion stabilizer is removed by plasma treatment.

また、本発明の配線基板の製造方法において、前記分散安定剤の除去を溶剤による洗浄処理により行うことが好ましい。   In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, it is preferable that the dispersion stabilizer is removed by a washing treatment with a solvent.

本発明の電子素子は、上記いずれかに記載の配線基板の製造方法で作製した配線基板を備えている。   The electronic device of the present invention includes a wiring board produced by any one of the above-described wiring board manufacturing methods.

本発明の表示装置は、上記電子素子と、表示素子とを備えている。   A display device of the present invention includes the electronic element and a display element.

本発明の配線基板の製造方法によれば、金属微粒子塗布膜中に含まれる少なくとも一部の分散安定剤を除去する工程を設けたので、金属微粒子塗布膜中の非揮発成分の除去が均一に行なわれ、非揮発成分量やそのばらつきが小さく、良好な導電性能を示す導電層を安定して形成できる。また、金属微粒子塗布膜中に含まれる少なくとも一部の分散安定剤を除去する工程を設けたことにより、インク中に分散安定剤を配合しておき、室温での安定性を得ながら、焼成工程では比較的低温で焼成を行っても導電層の比抵抗を十分に下げることができる。   According to the method for manufacturing a wiring substrate of the present invention, since the step of removing at least a part of the dispersion stabilizer contained in the metal fine particle coating film is provided, the removal of the non-volatile components in the metal fine particle coating film is uniform. As a result, the amount of non-volatile components and variations thereof are small, and a conductive layer exhibiting good conductive performance can be stably formed. In addition, by providing a step of removing at least a part of the dispersion stabilizer contained in the coating film of the metal fine particles, a dispersion stabilizer is blended in the ink to obtain stability at room temperature, and a firing step. Then, even if baking is performed at a relatively low temperature, the specific resistance of the conductive layer can be sufficiently reduced.

また、上記方法により製造された配線基板を使用して形成された本発明の電子素子および表示装置は、優れた電気的特性を有する。   In addition, the electronic device and the display device of the present invention formed using the wiring board manufactured by the above method have excellent electrical characteristics.

本発明方法の主要工程を説明する工程図である。It is process drawing explaining the main processes of this invention method. 積層構造体の原理的な構成例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the example of a fundamental structure of a laminated structure. 濡れ性変化層の断面構造の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the cross-sectional structure of a wettability change layer. 濡れ性変化層の断面構造の別の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another example of the cross-sectional structure of a wettability change layer. 濡れ性変化層の断面構造のさらに別の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another example of the cross-sectional structure of a wettability change layer. 濡れ性変化層の表面の構造の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the structure of the surface of a wettability change layer. 濡れ性変化層の表面の構造の別の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another example of the structure of the surface of a wettability change layer. 濡れ性変化層の表面の構造のさらに別の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another example of the structure of the surface of a wettability change layer. 側鎖に疎水性基を有する高分子材料の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the polymeric material which has a hydrophobic group in a side chain. 本発明に係る電子素子の一例であるトランジスタの構成を説明する図面である。1 is a diagram illustrating a configuration of a transistor which is an example of an electronic element according to the present invention. 積層構造体の作製プロセスの一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the production process of a laminated structure. インクジェット装置の構成例を示す図面である。It is drawing which shows the structural example of an inkjet apparatus. トランジスタ素子アレイ基板の構成例を示す図面である。It is drawing which shows the structural example of a transistor element array substrate. 実施例4で作製した表示装置の構成を示す図面である。10 is a diagram illustrating a configuration of a display device manufactured in Example 4;

以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。本発明で使用するナノメタルインク11は、分散安定剤12で被覆された金属微粒子13が、例えば水、エタノール、エチレングリコール、グリセリンなどの極性溶媒やこれらの混合物、または、トルエン、アセトンなどの非極性溶媒やこれらの混合物などのビヒクル14中に分散している。ビヒクル14中には分散安定剤12やインク特性上添加した添加剤が含まれていても良い。図1(a)に示すように、まず基板7上にナノメタルインク11を塗布する。塗布方法はスピンコート、ブレードコート、バーコート、スプレーコートなどの各種コーティング方法や、オフセット印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷、スクリーン印刷などの各種印刷方法を用いることができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. In the nanometal ink 11 used in the present invention, the metal fine particles 13 coated with the dispersion stabilizer 12 are, for example, polar solvents such as water, ethanol, ethylene glycol, and glycerin and mixtures thereof, or nonpolar such as toluene and acetone. It is dispersed in a vehicle 14 such as a solvent or a mixture thereof. The vehicle 14 may contain a dispersion stabilizer 12 and additives added for ink characteristics. As shown in FIG. 1A, first, a nano metal ink 11 is applied on the substrate 7. As the coating method, various coating methods such as spin coating, blade coating, bar coating, and spray coating, and various printing methods such as offset printing, gravure printing, inkjet printing, and screen printing can be used.

次に、ナノメタルインク11を乾燥させる[図1(b)参照]。乾燥によってビヒクル14中の溶媒などの揮発成分が失われ、金属微粒子13と、分散安定剤12や添加剤などの非揮発成分15が基板7上に残り、金属微粒子塗布膜16となる。乾燥方法としては自然放置による蒸散、加熱乾燥、送風乾燥、減圧乾燥などが挙げられる。このとき金属微粒子塗布膜16には、金属微粒子13のほかに分散安定剤12や添加剤などの非揮発成分15が含まれている。分散安定剤12としては例えばポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコールなどの有機材料が挙げられる。   Next, the nanometal ink 11 is dried [see FIG. 1B]. Volatile components such as a solvent in the vehicle 14 are lost by drying, and the metal fine particles 13 and the non-volatile components 15 such as the dispersion stabilizer 12 and additives remain on the substrate 7 to form the metal fine particle coating film 16. Examples of the drying method include transpiration by natural standing, heat drying, air drying, and reduced pressure drying. At this time, in addition to the metal fine particles 13, the metal fine particle coating film 16 contains a non-volatile component 15 such as a dispersion stabilizer 12 or an additive. Examples of the dispersion stabilizer 12 include organic materials such as polyvinyl pyrrolidone and polyvinyl alcohol.

次に、金属微粒子塗布膜16中の非揮発成分15を除去する。非揮発成分15を除去する方法としては、例えば金属微粒子塗布膜16に紫外線や電子線などの高エネルギー線を照射し、高エネルギー線によって非揮発成分を分解除去する方法や、大気中で紫外線を照射して大気中の酸素をオゾン化してそのオゾンによって非揮発成分を分解する方法(UVオゾン処理法)、高電界を印加することでプラズマを生成させ、プラズマによって非揮発成分を分解する方法(プラズマ処理法)、非揮発成分15を溶解することができる液体を塗布するか、または該液体に浸漬することにより、非揮発成分15を除去する方法(溶剤法)などを挙げることができる。   Next, the non-volatile component 15 in the metal fine particle coating film 16 is removed. As a method for removing the non-volatile component 15, for example, the metal fine particle coating film 16 is irradiated with a high energy ray such as an ultraviolet ray or an electron beam, and the non-volatile component is decomposed and removed by the high energy ray. Irradiation to ozonize oxygen in the atmosphere and decompose non-volatile components with the ozone (UV ozone treatment method), to generate plasma by applying a high electric field, and to decompose non-volatile components with plasma ( Plasma treatment method), a method of removing the non-volatile component 15 by applying a liquid capable of dissolving the non-volatile component 15 or immersing in the liquid (solvent method), and the like.

紫外線や電子線などの高エネルギー線の照射は、例えば波長200nm以下のdeepUVを10J/cmの条件で照射することにより行うことができる。この方法では、照射された部分の非揮発成分15を効率的に除去することができる。ただし、陰になる部分には高エネルギー線が届きにくいため、積層した金属微粒子13の下側などは除去されにくい恐れもある。 Irradiation with high energy rays such as ultraviolet rays and electron beams can be performed by, for example, irradiating deep UV with a wavelength of 200 nm or less under conditions of 10 J / cm 2 . In this method, the non-volatile component 15 in the irradiated part can be efficiently removed. However, since the high energy rays do not easily reach the shaded portion, the lower side of the laminated metal fine particles 13 may be difficult to remove.

UVオゾン処理法は、例えば波長365nmの紫外線を5W/cmで10分間照射する条件で行うことができる。この方法では、積層した金属微粒子13の隙間までオゾンが入り込んで処理することができるため、さらに有効である。 The UV ozone treatment method can be performed, for example, under the condition of irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm at 5 W / cm 2 for 10 minutes. This method is more effective because ozone can enter and process the gap between the stacked metal fine particles 13.

プラズマ処理法は、例えば酸素を原料ガスとし、500Wの電力供給で3分間の条件で行うことができる。この方法では、電界によってプラズマを加速して処理するため、効率的な除去を期待できる。   The plasma treatment method can be performed, for example, using oxygen as a source gas and a 500 W power supply for 3 minutes. In this method, since plasma is accelerated by an electric field and processed, efficient removal can be expected.

溶剤洗浄法は、ナノメタルインクのビヒクルの種類によるが、ビヒクルが極性溶媒のインクの場合、例えば室温にてエタノールへ10分間浸漬することによって行うことができる。この方法では、非揮発成分15を溶解する溶媒を選択する必要があるが、金属微粒子13間の隅々まで非揮発成分15を除去できる。溶媒としては分散安定剤を溶解し、基板7や金属微粒子13にダメージを与えないものを選択する。そのような溶媒としてはメタノール、エタノール、2−ブタノールなどのアルコール、水、アセトンなどの極性溶媒や、ペンタン、ヘキサンなどのアルカン、トルエンなどを挙げることができる。   The solvent cleaning method depends on the type of the vehicle of the nanometal ink, but when the vehicle is an ink of a polar solvent, it can be performed, for example, by immersing in ethanol at room temperature for 10 minutes. In this method, it is necessary to select a solvent that dissolves the non-volatile component 15, but the non-volatile component 15 can be removed to every corner between the metal fine particles 13. As the solvent, a solvent that dissolves the dispersion stabilizer and does not damage the substrate 7 and the metal fine particles 13 is selected. Examples of such a solvent include alcohols such as methanol, ethanol and 2-butanol, polar solvents such as water and acetone, alkanes such as pentane and hexane, and toluene.

以上の方法のいずれかまたは組み合わせることにより非揮発成分15が除去された金属微粒子層17が基板7上に残る[図1(c)参照]。次に、非揮発成分15が除去された金属微粒子層17が形成されている基板7を、大気雰囲気の焼成炉内で焼成する。金属微粒子層17中の微粒子化した金属は、バルク体よりも低温で溶融するため、低温で微粒しどうしが融着して金属導電膜18となる[図1(d)]。   The metal fine particle layer 17 from which the non-volatile components 15 are removed is left on the substrate 7 by any one or combination of the above methods [see FIG. 1 (c)]. Next, the substrate 7 on which the metal fine particle layer 17 from which the non-volatile component 15 has been removed is formed is fired in a firing furnace in an atmospheric atmosphere. Since the finely divided metal in the metal fine particle layer 17 is melted at a temperature lower than that of the bulk body, the fine particles are fused at a low temperature to form the metal conductive film 18 [FIG. 1 (d)].

以上の方法では、非揮発成分15の除去処理が均一に行なわれるので、皮膜中の非揮発成分量やそのばらつきが小さく抑えられる。そのため、焼成によって比抵抗が小さく、良好な金属導電膜18を安定して形成できる。その際、本発明方法では、低温で焼成を行うことが可能であり、例えば100〜180℃の範囲内、好ましくは140〜160℃の範囲内の温度で焼成を完了できる。焼成温度が100℃未満では、非揮発成分15を除去したとしても金属微粒子間の融着が不充分で低抵抗にならず、焼成温度が180℃よりも高温(例えば200℃以上)では、非揮発成分15を除去しなくても十分に低抵抗になるため非揮発成分15を除去する工程を設けた効果を十分に生かすことができない。   In the above method, since the removal process of the non-volatile component 15 is performed uniformly, the amount of non-volatile component in the film and its variation can be suppressed to a small value. Therefore, the specific resistance is small by firing, and a good metal conductive film 18 can be stably formed. At that time, in the method of the present invention, firing can be performed at a low temperature. For example, the firing can be completed at a temperature in the range of 100 to 180 ° C, preferably in the range of 140 to 160 ° C. When the firing temperature is less than 100 ° C., even if the non-volatile component 15 is removed, the fusion between the metal fine particles is insufficient and the resistance is not low, and when the firing temperature is higher than 180 ° C. (for example, 200 ° C. or more), Even if the volatile component 15 is not removed, the resistance becomes sufficiently low, so that the effect of providing the step of removing the non-volatile component 15 cannot be fully utilized.

また、本発明方法では大気雰囲気で焼成するために焼成雰囲気をガスなどで置換する必要がなく、生産性の高い焼成を行なうことができる。   Further, in the method of the present invention, since firing is performed in an air atmosphere, it is not necessary to replace the firing atmosphere with gas or the like, and firing with high productivity can be performed.

なお、これまでの焼成では、図1(c)の工程を省略し非揮発成分15が含まれた皮膜を焼成炉によって大気雰囲気中で焼成していた。加熱によって非揮発成分15は大気中の酸素によって分解され、図1(c)と同様の形態となり、金属微粒子13どうしが融着を起こして図1(d)の金属導電膜18となる。しかし、焼成炉内の温度分布や酸素分布によって非揮発成分15の分解に差が生じ、その結果、残留する非揮発成分量に差が生じ、それが金属導電膜18の比抵抗にばらつきが生じる原因となり、問題となっていた。本発明方法では、金属微粒子塗布膜16中の非揮発成分15を除去する工程を設けたことにより、従来法の問題を解決することができた。   In the baking so far, the step of FIG. 1C is omitted, and the film containing the non-volatile component 15 is baked in the air atmosphere by the baking furnace. By heating, the non-volatile component 15 is decomposed by oxygen in the atmosphere and has a form similar to that shown in FIG. 1C. The metal fine particles 13 are fused to form the metal conductive film 18 shown in FIG. However, there is a difference in decomposition of the non-volatile component 15 depending on the temperature distribution and oxygen distribution in the firing furnace, resulting in a difference in the amount of remaining non-volatile component, which causes variations in the specific resistance of the metal conductive film 18. It was a cause and a problem. In the method of the present invention, the problem of the conventional method can be solved by providing the step of removing the non-volatile component 15 in the metal fine particle coating film 16.

ナノメタルインク11に分散する金属微粒子13としては、例えば金、銀、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウムとこれらの合金が好ましい。これらの金属および合金は、酸化されにくく自己還元性が高いため、酸素のある大気雰囲気で焼成しても加熱によって酸化されにくく、むしろ還元が進み、その結果、導電性に優れた金属導電膜18を形成することができる。金属微粒子13の粒径としては、例えば1nm以上1000nm以下の範囲内が好ましい。金属微粒子13の粒径が1nm未満では、金属微粒子に比べて分散剤の割合が多くなるため分散剤除去後に金属微粒子どうしの接触が少なく、そのため低抵抗にならない。金属微粒子13の粒径が1000nm超では粒子径による融点降下が起こらず低抵抗にならない。   As the metal fine particles 13 dispersed in the nanometal ink 11, for example, gold, silver, palladium, platinum, rhodium, ruthenium, iridium and alloys thereof are preferable. Since these metals and alloys are difficult to oxidize and have high self-reducing properties, even when fired in an air atmosphere containing oxygen, they are not easily oxidized by heating, but rather the reduction proceeds. As a result, the metal conductive film 18 having excellent conductivity is obtained. Can be formed. The particle size of the metal fine particles 13 is preferably in the range of 1 nm to 1000 nm, for example. When the particle size of the metal fine particles 13 is less than 1 nm, the proportion of the dispersant is larger than that of the metal fine particles, so that there is less contact between the metal fine particles after the removal of the dispersant, so that the resistance is not lowered. When the particle size of the metal fine particles 13 exceeds 1000 nm, the melting point does not drop due to the particle size and the resistance does not become low.

以上の工程で得られる金属導電膜18は、電子部品の回路配線として利用できる。例えば、絶縁膜を間に挟みながら上記手法によって順次配線を形成し半導体層を設けた積層構造体は、トランジスタ(電子素子)として機能する。詳細は後述する。   The metal conductive film 18 obtained by the above steps can be used as circuit wiring for electronic components. For example, a stacked structure in which wirings are sequentially formed by the above method with an insulating film interposed therebetween and a semiconductor layer is provided functions as a transistor (electronic element). Details will be described later.

次に、本発明方法の製造対象となる配線基板に利用可能な積層構造体の構成例について説明する。図2は、積層構造体の原理的な構成例を示す断面模式図である。本実施の形態の積層構造体1は、例えば基板(図示せず)上に形成された濡れ性変化層2をベースとして構成されている。ここに、濡れ性変化層2は、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料からなる層であって、本実施の形態では、少なくとも臨界表面張力の異なる2つの部位として、より臨界表面張力の大きな高表面エネルギー部3と、より臨界表面張力の小さな低表面エネルギー部4とを有している。ここに、図示例の2つの高表面エネルギー部3間は、例えば、1〜5μm程度の微小ギャップに設定されている。そして、濡れ性変化層2に対して高表面エネルギー部3の部位には各々導電層5が形成されている。また、必要に応じて、濡れ性変化層2に対して少なくとも低表面エネルギー部4に接するようにして半導体層6が設けられている。   Next, a configuration example of a laminated structure that can be used for a wiring board to be manufactured by the method of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the basic configuration of the laminated structure. The laminated structure 1 of the present embodiment is configured based on, for example, a wettability changing layer 2 formed on a substrate (not shown). Here, the wettability changing layer 2 is a layer made of a material whose critical surface tension changes with the application of energy. In the present embodiment, the wettability changing layer 2 has at least two parts having different critical surface tensions. It has a large high surface energy part 3 and a low surface energy part 4 with a smaller critical surface tension. Here, a gap between two high surface energy portions 3 in the illustrated example is set to a minute gap of about 1 to 5 μm, for example. In addition, conductive layers 5 are formed at portions of the high surface energy portion 3 with respect to the wettability changing layer 2. Further, if necessary, the semiconductor layer 6 is provided so as to be in contact with at least the low surface energy portion 4 with respect to the wettability changing layer 2.

本発明において、「高表面エネルギー」および「低表面エネルギー」の語は、相対的な意味で用いられるが、濡れ性変化層2の低表面エネルギー部4の臨界表面張力(γC)は40mN/m以下であることが好ましい。また、低表面エネルギー部4の臨界表面張力(γC)と高表面エネルギー部3の臨界表面張力(γC)との差が10mN/m以上であることが好ましい。低表面エネルギー部4の臨界表面張力(γC)が40mN/mよりも大きい場合には低表面エネルギー部4の表面がナノメタルインクに濡れやすくなる。また、低表面エネルギー部4の臨界表面張力(γC)と高表面エネルギー部3の臨界表面張力(γC)との差が10mN/mよりも小さい場合には低表面エネルギー部4の臨界表面張力(γC)が40mN/m以下であっても高表面エネルギー部3に塗布したナノメタルインク11の広がりが低表面エネルギー部4と高表面エネルギー部3の界面で止まりにくく、電極パターンが設計値よりも大きくなったり、電極間のスペースがつぶれてショートしてしまうなど不具合が発生する場合がある。 In the present invention, the terms “high surface energy” and “low surface energy” are used in a relative meaning, but the critical surface tension (γ C ) of the low surface energy portion 4 of the wettability changing layer 2 is 40 mN / m or less is preferable. The difference between the critical surface tension (γ C ) of the low surface energy part 4 and the critical surface tension (γ C ) of the high surface energy part 3 is preferably 10 mN / m or more. When the critical surface tension (γ C ) of the low surface energy part 4 is larger than 40 mN / m, the surface of the low surface energy part 4 is easily wetted with the nanometal ink. When the difference between the critical surface tension (γ C ) of the low surface energy part 4 and the critical surface tension (γ C ) of the high surface energy part 3 is smaller than 10 mN / m, the critical surface of the low surface energy part 4 Even if the tension (γ C ) is 40 mN / m or less, the spread of the nanometal ink 11 applied to the high surface energy portion 3 is difficult to stop at the interface between the low surface energy portion 4 and the high surface energy portion 3, and the electrode pattern is a design value. In some cases, such a problem may occur that the gap between the electrodes becomes larger or the space between the electrodes is crushed and short-circuited.

濡れ性変化層2は、エネルギーを与えることによって、臨界表面張力が変化する材料からなる層であるため、濡れ性変化層2を構成する材料は、エネルギー付与の前後での臨界表面張力の変化量が大きいものが好ましい。このような材料の場合、濡れ性変化層2の一部分にエネルギーを付与し、高表面エネルギー部3と低表面エネルギー部4とからなる臨界表面張力の異なるパターンを形成することにより、導電性材料を含有するインクが、高表面エネルギー部3には付着しやすく、低表面エネルギー部4には付着しにくくなる。つまり、導電性材料を含有するインクが親液性である高表面エネルギー部に選択的に付着し、それを固化することにより電極となる導電層5がパターン形成される。   Since the wettability changing layer 2 is a layer made of a material whose critical surface tension changes when energy is applied, the material constituting the wettability changing layer 2 is the amount of change in the critical surface tension before and after energy application. A large one is preferable. In the case of such a material, by applying energy to a part of the wettability changing layer 2 and forming patterns having different critical surface tensions composed of the high surface energy part 3 and the low surface energy part 4, the conductive material can be obtained. The contained ink tends to adhere to the high surface energy portion 3 and hardly adheres to the low surface energy portion 4. That is, the ink containing the conductive material selectively adheres to the high surface energy part that is lyophilic and solidifies it, whereby the conductive layer 5 that becomes the electrode is patterned.

固体表面に対する液体の濡れ性(付着性)については、以下に示すヤングの式が成立する。
γ=γSL+γcosθ
ここで、γは固体の表面張力、γSLは固体と液体の界面張力、γは液体の表面張力である。
Regarding the wettability (adhesiveness) of the liquid to the solid surface, the following Young's formula is established.
γ S = γ SL + γ L cos θ
Here, γ S is the surface tension of the solid, γ SL is the interface tension between the solid and the liquid, and γ L is the surface tension of the liquid.

表面張力は表面エネルギーと実質的に同義であり、同じ値となる。cosθ=1の時、θ=0°となり、固体は完全に濡れる。この時のγの値はγ−γSLとなり、これをその固体の臨界表面張力γと呼ぶ。γは表面張力が判明している液体を用いて、液体の表面張力と接触角の関係をプロットし、θ=0°(cosθ=1)となる表面張力を求めることにより容易に決定できる(Zismannプロット)。γの大きい固体表面は液体で濡れやすく、γの小さい固体表面は液体で濡れにくい。なお、接触角θの測定は、公知の液滴法で行うことができる。 The surface tension is substantially synonymous with the surface energy and has the same value. When cos θ = 1, θ = 0 ° and the solid is completely wetted. The value of γ L at this time is γ SSL , which is called the critical surface tension γ C of the solid. γ C can be easily determined by plotting the relationship between the surface tension of the liquid and the contact angle using a liquid whose surface tension is known, and obtaining the surface tension at which θ = 0 ° (cos θ = 1) ( Zismann plot). A solid surface with a large γ C is easily wetted with a liquid, and a solid surface with a small γ C is difficult to wet with a liquid. The contact angle θ can be measured by a known droplet method.

半導体層6としては、例えば、CdSe、CdTe、Si等の無機半導体やペンタセン、アントラセン、テトラセン、フタロシアニン等の有機低分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体等のポリフェニレン系導電性高分子、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフラン及びその誘導体等の複素環系導電性高分子、ポリアニリン及びその誘導体等のイオン性導電性高分子等の有機半導体を用いることができるが、上述のように有機半導体を用いた場合に、濡れ性変化層2による特性向上の効果がより顕著に現れる。   Examples of the semiconductor layer 6 include inorganic semiconductors such as CdSe, CdTe, and Si, organic low molecules such as pentacene, anthracene, tetracene, and phthalocyanine, polyacetylene conductive polymers, polyparaphenylene and derivatives thereof, and polyphenylene vinylene and derivatives thereof. Organic semiconductors such as polyphenylene-based conductive polymers such as polypyrrole and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, heterocyclic conductive polymers such as polyfuran and derivatives thereof, and ionic conductive polymers such as polyaniline and derivatives thereof However, when an organic semiconductor is used as described above, the effect of improving the properties by the wettability changing layer 2 appears more remarkably.

ここで、濡れ性変化層2は、単一の材料からなっていても良いし、2種類以上の材料から構成されていても良い。2種類以上の材料から構成する場合には、具体的には、電気絶縁性のより大きな材料に濡れ性変化のより大きな材料を混合することにより、電気絶縁性に優れ、かつ濡れ性変化にも優れた濡れ性変化層2を提供することが可能となる。既に基板上に配線パターンが形成されており、その上に絶縁層を介して別の配線パターンを形成する場合には、このような電気絶縁性に優れた濡れ性変化層2が有効で、この場合、絶縁層を別途設けなくとも、濡れ性変化層2がそのまま絶縁層をかねることができる。特に濡れ性変化層2を薄膜トランジスタ(TFT)のゲート絶縁膜層として使用する場合には高い電気絶縁性は重要である。また、濡れ性変化は大きいが成膜性に問題がある材料を用いることが可能となるため選択できる材料が多くなる。具体的には、一方の材料の濡れ性変化はより大きいが凝集力が強いため成膜することが困難な材料である場合に、この材料を成膜性の良いもう一方の材料と混合することで、上記濡れ性変化層2を容易に作製することが可能となる。   Here, the wettability changing layer 2 may be made of a single material or may be made of two or more kinds of materials. In the case of being composed of two or more materials, specifically, by mixing a material having a greater wettability change with a material having a greater electrical insulation property, the electrical insulation is excellent and the wettability change is also achieved. It is possible to provide an excellent wettability changing layer 2. When the wiring pattern is already formed on the substrate and another wiring pattern is formed on the insulating layer via the insulating layer, the wettability changing layer 2 having excellent electrical insulation is effective. In this case, the wettability changing layer 2 can serve as an insulating layer as it is without providing an insulating layer separately. In particular, when the wettability changing layer 2 is used as a gate insulating film layer of a thin film transistor (TFT), high electrical insulation is important. In addition, since it is possible to use a material that has a large change in wettability but has a problem in film formability, more materials can be selected. Specifically, when one material has a greater change in wettability but has a high cohesive force and is difficult to form a film, this material should be mixed with the other material with good film formability. Thus, the wettability changing layer 2 can be easily manufactured.

濡れ性変化層2の断面模式図を図3に示す。例えば、第一の材料71から構成される層上に、第一の材料71よりも濡れ性変化に優れた第二の材料72からなる層が明確に分離され積層された構造となっている。第一の材料71は、第二の材料72よりも電気絶縁性に優れた材料である。このような構造は、第一の材料71からなる層を作製した後に、第二の材料72からなる層を順次積層して作製することが可能である。作製方法としては、真空蒸着などの真空プロセスを用いることも可能であるし、溶剤を用いた塗布プロセスを使用することも可能である。   A schematic cross-sectional view of the wettability changing layer 2 is shown in FIG. For example, on the layer composed of the first material 71, a layer composed of the second material 72, which is more excellent in wettability change than the first material 71, is clearly separated and laminated. The first material 71 is a material that is more excellent in electrical insulation than the second material 72. Such a structure can be produced by sequentially laminating a layer made of the second material 72 after producing a layer made of the first material 71. As a manufacturing method, a vacuum process such as vacuum vapor deposition can be used, or a coating process using a solvent can be used.

また、第一の材料71と第二の材料72を混合した溶液を基板に塗布、乾燥することにより、作製することも可能である。これは第二の材料72の極性が相対的に小さい場合、相対的に分子量の小さい場合などでは、乾燥時に溶媒が蒸発するまでの間に第二の材料72が表面側に移行し層を形成する。なお、塗布プロセスを用いた場合は、図4の断面模式図に示すように、第一の材料71からなる層と第二の材料72からなる層は、界面によって明確に分離されない場合が多い。   Moreover, it is also possible to manufacture by applying a solution obtained by mixing the first material 71 and the second material 72 to the substrate and drying it. When the polarity of the second material 72 is relatively small or when the molecular weight is relatively small, the second material 72 moves to the surface side and forms a layer before the solvent evaporates during drying. To do. When the coating process is used, the layer made of the first material 71 and the layer made of the second material 72 are often not clearly separated by the interface, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG.

相対的に電気絶縁性に優れた第一の材料71と相対的に濡れ性変化の大きい第二の材料72の組成割合である第一の材料71/第二の材料72は、重量比で50/50〜99/1とすることが好ましい。第二の材料72の重量比が増加するに伴い、濡れ性変化層2の電気絶縁性が低くなり電子素子の絶縁層としては不向きとなる。一方で、第一の材料71の重量比が増すと濡れ性変化が小さくなるため、導電層のパターニングが良好でなくなる。それゆえ、両者の混合比は望ましくは60/40〜95/5、更に望ましくは70/30〜90/10である。   The first material 71 / second material 72, which is the composition ratio of the first material 71 having relatively high electrical insulation and the second material 72 having a relatively large change in wettability, has a weight ratio of 50. / 50 to 99/1 is preferable. As the weight ratio of the second material 72 increases, the electrical insulating property of the wettability changing layer 2 becomes low and becomes unsuitable as an insulating layer of an electronic element. On the other hand, when the weight ratio of the first material 71 is increased, the wettability change is reduced, so that the patterning of the conductive layer is not good. Therefore, the mixing ratio between the two is desirably 60/40 to 95/5, and more desirably 70/30 to 90/10.

なお、図4の断面模式図に示すように、第一の材料71からなる層と第二の材料72からなる層は、界面によって明確に分離されていなくてもよい。また、図4或いは図5に示すように、膜厚方向に対して所定の濃度分布で第一及び第二の材料71,72が混在していてもよい。   As shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 4, the layer made of the first material 71 and the layer made of the second material 72 may not be clearly separated by the interface. Further, as shown in FIG. 4 or FIG. 5, the first and second materials 71 and 72 may be mixed with a predetermined concentration distribution in the film thickness direction.

2種類以上の材料から濡れ性変化層2が構成されている場合は、2層以上の積層構造からなっていても構わないし、層構造を持たずに膜厚方向に対して所定の濃度分布で材料が混在していてもよい。   When the wettability changing layer 2 is composed of two or more kinds of materials, it may have a laminated structure of two or more layers, and has a predetermined concentration distribution in the film thickness direction without having a layer structure. Materials may be mixed.

図6の平面模式図に示すように、基板と接していない側の濡れ性変化層表面2aは、第二の材料72が均一に分散した表面からなっていることが望ましい。しかしながら、微細なパターニングが可能であるならば、図7の平面模式図に示すように第二の材料72が均一に分散した中に第一の材料71が分散している状態や、図8の平面模式図に示されるように層分離を起こし、いわゆる海島構造になっていても構わない。なお、海島構造は、光学顕微鏡や顕微赤外或いはラマン分光法等を用いて観察することが可能であるが、特に、島構造が径5μm程度であれば、顕微赤外分光法により材料成分を特定することも可能である。   As shown in the schematic plan view of FIG. 6, it is desirable that the wettability changing layer surface 2a on the side not in contact with the substrate has a surface in which the second material 72 is uniformly dispersed. However, if fine patterning is possible, a state in which the first material 71 is dispersed while the second material 72 is uniformly dispersed as shown in the schematic plan view of FIG. As shown in the schematic plan view, the layers may be separated to form a so-called sea-island structure. The sea-island structure can be observed using an optical microscope, micro-infrared, Raman spectroscopy, or the like. In particular, if the island structure has a diameter of about 5 μm, the material component is determined by micro-infrared spectroscopy. It is also possible to specify.

また、濡れ性変化層2には側鎖に疎水性基を有する高分子材料を用いることが望ましい。具体的には、図9の概念図に示すように、ポリイミドや(メタ)アクリレート等の骨格を有する主鎖Lに直接或いは結合基(図示せず)を介して疎水性基を有する側鎖Rが結合しているものを挙げることができる。疎水性基としては、−CHCH、−CH(CH、−C(CH、−CFCH、−CFCF、−CF(CF、−C(CF、−CFH、−CFH等の末端構造を有する基を挙げることができる。この場合にも、分子鎖同士を配向しやすくするためには炭素鎖長の長い基が好ましく、炭素数4以上のものがより好ましい。上記アルキル基は、ハロゲン原子、シアノ基、フェニル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基又は炭素数1〜12の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基やアルコキシ基で置換されたフェニル基を含有していてもよい。Rの結合部位が多いほど表面エネルギーが低く(臨界表面張力が小さく)、疎液性となると考えられる。紫外線照射等によって、結合の一部が切断されるために臨界表面張力が増加して親液性になる。これ以外にも疎水性基としては、−SiR3で表すことができるオルガノシリコン基を挙げることができる(ここで、Rはシロキサン結合を含む有機基である)。 The wettability changing layer 2 is desirably made of a polymer material having a hydrophobic group in the side chain. Specifically, as shown in the conceptual diagram of FIG. 9, the side chain R having a hydrophobic group directly or via a bonding group (not shown) on the main chain L having a skeleton such as polyimide or (meth) acrylate. Can be mentioned. As the hydrophobic group, —CH 2 CH 3 , —CH (CH 3 ) 2 , —C (CH 3 ) 3 , —CF 2 CH 3 , —CF 2 CF 3 , —CF (CF 3 ) 2 , —C (CF 3) 3, -CF 2 H, can be a group having a terminal structure such as -CFH 2. Also in this case, in order to facilitate the orientation of molecular chains, a group having a long carbon chain length is preferable, and a group having 4 or more carbon atoms is more preferable. The alkyl group contains a halogen atom, a cyano group, a phenyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group, or a phenyl group substituted with a linear, branched or cyclic alkyl group or alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. Also good. It is considered that the more R binding sites, the lower the surface energy (the smaller the critical surface tension) and the more lyophobic. Due to ultraviolet irradiation or the like, a part of the bond is broken, so that the critical surface tension increases and the liquid becomes lyophilic. In addition to this, examples of the hydrophobic group include an organosilicon group that can be represented by —SiR 3 (where R is an organic group containing a siloxane bond).

ここで、本実施の形態の積層構造体1においては、半導体層6は濡れ性変化層2の低表面エネルギー部4に接するため、その部位の物性が半導体層6の特性に影響を与えると考えられる。この場合、濡れ性変化層2の、低表面エネルギー部4の臨界表面張力(γ)は40mN/m以下であることが望ましい。 Here, in the laminated structure 1 of the present embodiment, since the semiconductor layer 6 is in contact with the low surface energy portion 4 of the wettability changing layer 2, it is considered that the physical properties of the part affect the characteristics of the semiconductor layer 6. It is done. In this case, it is desirable that the critical surface tension (γ C ) of the low surface energy portion 4 of the wettability changing layer 2 is 40 mN / m or less.

濡れ性変化層2上に半導体層6を形成することを考慮すると、側鎖に疎水性基を有する高分子材料は、ポリイミド樹脂を含むことが望ましい。ポリイミド樹脂は耐溶剤性並びに耐熱性に優れているため、濡れ性変化層2上に半導体層6を形成する際に、溶媒や焼成による温度変化によって、膨潤したりクラックが入ったりするといったことがない。   In consideration of forming the semiconductor layer 6 on the wettability changing layer 2, the polymer material having a hydrophobic group in the side chain preferably includes a polyimide resin. Since the polyimide resin is excellent in solvent resistance and heat resistance, when the semiconductor layer 6 is formed on the wettability changing layer 2, the polyimide resin swells or cracks due to a temperature change caused by the solvent or baking. Absent.

また、濡れ性変化層2を2種類以上の材料から構成する場合においては、耐熱性、耐溶剤性、親和性を考慮すると、側鎖に疎水性基を有する高分子材料以外の材料もポリイミド樹脂からなることが望ましい。   Further, when the wettability changing layer 2 is composed of two or more kinds of materials, in consideration of heat resistance, solvent resistance and affinity, materials other than the polymer material having a hydrophobic group in the side chain are also polyimide resins. It is desirable to consist of.

ところで、疎水性基は低表面エネルギー部4の表面張力を規定するが、後述するように本発明の配線基板の製造方法においては、低表面エネルギー部4がインクをはじきすぎると高表面エネルギー部3からのはみ出しを計測できないため、低表面エネルギー部4の表面エネルギーが低くなりすぎないような材料が望ましい。従って、低表面エネルギー部4の表面エネルギーは30mN/m以上となることが望ましい。   By the way, the hydrophobic group defines the surface tension of the low surface energy part 4. However, in the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, as described later, if the low surface energy part 4 repels ink too much, the high surface energy part 3. Since the protrusion from the surface cannot be measured, a material in which the surface energy of the low surface energy portion 4 does not become too low is desirable. Therefore, the surface energy of the low surface energy portion 4 is desirably 30 mN / m or more.

本実施の形態で用いられる側鎖に疎水性基を有するポリイミド樹脂の疎水性基は、例えば以下の式(1)〜(5)の化学式で示される構造の何れかを持つことができる。   The hydrophobic group of the polyimide resin having a hydrophobic group in the side chain used in the present embodiment can have any of the structures represented by the following chemical formulas (1) to (5), for example.

式(1)の化学式において、Xは−CH−又はCHCH−であり、Aは1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン又は1〜4個のフッ素で置換された1,4−フェニレンであり、A、A及びAは各々独立して単結合、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン又は1〜4個のフッ素で置換された1,4−フェニレンであり、B、B、Bは各々独立して単結合又はCHCH−であり、Bは炭素数1〜10までのアルキレンであり、R、R、R、R、及びRは各々独立して炭素数が1〜10までのアルキルであり、pは1以上の整数である。 In the chemical formula of the formula (1), X is -CH 2 - or CH 2 CH 2 -,, A 1 is substituted with 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene or 1-4 fluorines 1 , 4-phenylene, A 2 , A 3 and A 4 are each independently a single bond, 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene or 1,4-substituted with 1 to 4 fluorines Phenylene, B 1 , B 2 and B 3 are each independently a single bond or CH 2 CH 2 —, B 4 is alkylene having 1 to 10 carbon atoms, and R 3 , R 4 , R 5. , R 6 , and R 7 are each independently alkyl having 1 to 10 carbon atoms, and p is an integer of 1 or more.

式(2)の化学式において、T、U及びVは各々独立してベンゼン環又はシクロヘキサン環であり、これらの環上の任意のHは炭素数1〜3のアルキル、炭素数1〜3のフッ素置換アルキル、F、Cl又はCNで置換されていてもよく、m及びnは各々独立して0〜2の整数であり、hは0〜5の整数であり、RはH、F、Cl、CN又は1価の有機基であり、mが2の場合の2個のU又はnが2の場合の2個のVは各々同じでも異なっていても良い。   In the chemical formula of the formula (2), T, U and V are each independently a benzene ring or a cyclohexane ring, and any H on these rings is alkyl having 1 to 3 carbon atoms, fluorine having 1 to 3 carbon atoms. Optionally substituted with substituted alkyl, F, Cl or CN, m and n are each independently an integer from 0 to 2, h is an integer from 0 to 5, and R is H, F, Cl, CN or a monovalent organic group, and two U's when m is 2 or two V's when n is 2 may be the same or different.

式(3)の化学式において、連結基ZはCH、CFH、CF、CHCH又はCFOであり、環Yは1,4−シクロへキシレン又は1〜4個のHがF又はCHで置き換えられてもよい1,4−フェニレンであり、A〜Aは各々独立して単結合、1,4−シクロへキシレン又は1〜4個のHがF又はCHで置き換えられてもよい1,4−フェニレンであり、B〜Bは各々独立して単結合、炭素数1〜4のアルキレン、酸素原子、炭素数1〜3のオキシアルキレン又は炭素数1〜3のアルキレンオキシであり、RはH、任意のCHがCFで置き換えられてもよい炭素数1〜10のアルキル、又は1個のCHがCFで置き換えられてもよい炭素数1〜9のアルコキシもしくはアルコキシアルキルであり、ベンゼン環に対するアミノ基の結合位置は任意の位置である。但し、ZがCHである場合には、B〜Bの全てが同時に炭素数1〜4のアルキレンであることはなく、ZがCHCHであって、環Yが1,4−フェニレンである場合には、A及びAがともに単結合であることはなく、また、ZがCFOである場合には、環Yが1,4−シクロへキシレンであることはない。 In the chemical formula of formula (3), the linking group Z is CH 2 , CFH, CF 2 , CH 2 CH 2 or CF 2 O, and the ring Y is 1,4-cyclohexylene or 1 to 4 H are F Or 1,4-phenylene which may be replaced by CH 3 , wherein A 1 to A 3 are each independently a single bond, 1,4-cyclohexylene or 1 to 4 H are F or CH 3 1,4-phenylene which may be substituted, and B 1 to B 3 are each independently a single bond, an alkylene having 1 to 4 carbon atoms, an oxygen atom, an oxyalkylene having 1 to 3 carbon atoms, or 1 to 1 carbon atoms. 3 is alkyleneoxy, R is H, alkyl having 1 to 10 carbon atoms in which arbitrary CH 2 may be replaced with CF 2 , or 1 carbon atom in which one CH 2 may be replaced with CF 2 ~ 9 alkoxy or alkoxyalkyl Binding position of the amino group to the benzene ring is arbitrary position. However, when Z is CH 2 , all of B 1 to B 3 are not simultaneously alkylene having 1 to 4 carbon atoms, Z is CH 2 CH 2 , and ring Y is 1, 4 When -phenylene, both A 1 and A 2 are not a single bond, and when Z is CF 2 O, ring Y is 1,4-cyclohexylene. Absent.

式(4)の化学式において、R2は水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基であり、ZはCH基であり、mは0〜2であり、環Aはベンゼン環又はシクロヘキサン環であり、lは0又は1であり、各Yは独立に酸素原子又はCH基であり、各nは独立に0又は1である。
In the chemical formula of formula (4), R2 is an alkyl group having 1 to 12 carbon hydrogen atom or a C, Z 1 is CH 2 group, m is 0 to 2, ring A is a benzene ring or a cyclohexane ring Yes, l is 0 or 1, each Y 1 is independently an oxygen atom or a CH 2 group, and each n 1 is independently 0 or 1.

式(5)の化学式において、各Yは独立に酸素原子又はCH基であり、R3、R4は独立に水素原子、炭素数1〜12のアルキル基又はパーフルオロアルキル基であり、少なくとも一方は炭素数3以上のアルキル基、又はパーフルオロアルキル基であり、各nは独立に0又は1である。 In the chemical formula of formula (5), each Y 2 is independently an oxygen atom or a CH 2 group, R3, R4 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a perfluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, at least one Is an alkyl group having 3 or more carbon atoms or a perfluoroalkyl group, and each n 2 is independently 0 or 1.

これらの材料についての詳細は、特許文献3〜6(特開2002−162630号公報、特開2003−96034号公報、特開2003−267982号公報、特開2004−86184号公報)等に詳しく記載されている。また、これら疎水性基の主鎖骨格を構成するテトラカルボン酸二無水物については、脂肪族系、脂環式、芳香族系など種々の材料を用いることが可能である。具体的には、ピロメリット酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物などである。この他、特許文献7〜9(特開平11−193345号公報、特開平11−193346号公報、特開平11−193347号公報)等に詳しく記載されている材料についても用いることが可能である。   Details of these materials are described in detail in Patent Documents 3 to 6 (Japanese Unexamined Patent Application Publication Nos. 2002-162630, 2003-96034, 2003-267882, and 2004-86184). Has been. For the tetracarboxylic dianhydride constituting the main chain skeleton of the hydrophobic group, various materials such as aliphatic, alicyclic, and aromatic can be used. Specifically, pyromellitic dianhydride, cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, cyclohexane tetracarboxylic dianhydride, butane tetracarboxylic dianhydride, and the like. In addition, materials described in detail in Patent Documents 7 to 9 (Japanese Patent Laid-Open Nos. 11-193345, 11-193346, 11-193347) can be used.

上述したように、上記式(1)〜(5)に示す化学式の疎水性基を含むポリイミドは単独で用いても良いし、他の材料と混合し用いても良い。ただし、混合して用いる場合は、耐熱性、耐溶剤性、親和性を考慮すると、混合する材料もポリイミド樹脂であることが望ましい。   As described above, the polyimide containing the hydrophobic group of the chemical formula shown in the above formulas (1) to (5) may be used alone or may be used by mixing with other materials. However, when mixed and used, considering the heat resistance, solvent resistance, and affinity, the material to be mixed is also preferably a polyimide resin.

また、上記式(1)〜(5)の化学式で示されない疎水性基を含むポリイミドを用いることもできる。具体的には、特許文献10(特許第3097702号公報)に記載されている直鎖状アルキル鎖を有する芳香族ジアミン残基を含んだポリイミド樹脂である。   Moreover, the polyimide containing the hydrophobic group which is not shown by the chemical formula of said formula (1)-(5) can also be used. Specifically, it is a polyimide resin containing an aromatic diamine residue having a linear alkyl chain described in Patent Document 10 (Japanese Patent No. 3097702).

なお、より低温で成膜プロセスが行えることを考慮すると、側鎖に疎水性基を有する高分子材料は、可溶性ポリイミド樹脂を含むことが望ましい。ここで可溶性ポリイミド樹脂とは、溶剤に可溶なポリイミド樹脂のことである。可溶性ポリイミド樹脂は、原料の酸二無水物とジアミンを反応させて得られるポリアミック酸を予め溶液中で化学的イミド化処理することで得られる。ポリイミド骨格が剛直な構造を有していると溶媒に溶解しにくい。そこでポリイミド樹脂の結晶性を乱し、溶媒和を受けやすくするため、原料の酸二無水物には、嵩高い脂環式シクロカルボン酸二水物が一般には用いられる。   In view of the fact that the film forming process can be performed at a lower temperature, the polymer material having a hydrophobic group in the side chain preferably includes a soluble polyimide resin. Here, the soluble polyimide resin is a polyimide resin soluble in a solvent. The soluble polyimide resin is obtained by subjecting a raw acid dianhydride and a diamine to chemical imidization treatment in advance in a solution. If the polyimide skeleton has a rigid structure, it is difficult to dissolve in a solvent. Therefore, a bulky alicyclic cyclocarboxylic acid dihydrate is generally used as the raw acid dianhydride in order to disturb the crystallinity of the polyimide resin and make it susceptible to solvation.

ポリイミド樹脂がどのような酸無水物から構成されているかは、ポリイミド薄膜の赤外吸収スペクトルによる特性基振動の解析や、紫外−可視吸収スペクトルの測定により推察される。嵩高い脂環式シクロカルボン酸二水物骨格を有するポリイミド薄膜では、その吸収端波長は300nm以下となる。詳細については、非特許文献1[「最新ポリイミド〜基礎と応用〜」(今井淑夫、横田力男編著、日本ポリイミド研究会編者、株式会社エヌ・ティ・エス発行、2002年)]や、非特許文献2[「次世代のためのエレクトロニクス・電子材料に向けた新しいポリイミドの開発と高機能付与技術」(株式会社技術情報協会発行、2003)年]に記述がある。   It can be inferred from the analysis of characteristic group vibrations based on the infrared absorption spectrum of the polyimide thin film and the measurement of the ultraviolet-visible absorption spectrum as to what kind of acid anhydride the polyimide resin is composed of. In a polyimide thin film having a bulky alicyclic cyclocarboxylic acid dihydrate skeleton, the absorption edge wavelength is 300 nm or less. For details, see Non-Patent Document 1 ["Latest Polyimides-Fundamentals and Applications-" (edited by Ikuo Imai, Rikio Yokota, editor of Japan Polyimide Research Association, published by NTS Corporation, 2002)] Reference 2 ["Development of new polyimide for high-functional electronics and electronic materials for the next generation and technology for imparting high functionality" (published by Technical Information Association, Inc., 2003)] describes.

可溶性ポリイミド樹脂は、ポリイミド樹脂が溶媒に溶解しているため、溶媒を蒸発せしめる温度即ち200℃以下の低温で成膜が可能となる。また、ポリイミド薄膜中に未反応のポリアミック酸や副反応生成物の酸無水物がポリイミド中に残るといったことがなく、これら不純物によりポリイミド膜の電気特性が不良となるといった問題が生じにくい。   Since the polyimide resin is dissolved in the solvent, the soluble polyimide resin can be formed at a temperature at which the solvent is evaporated, that is, at a low temperature of 200 ° C. or lower. In addition, unreacted polyamic acid and acid anhydrides of side reaction products do not remain in the polyimide thin film, and problems such as poor electrical characteristics of the polyimide film due to these impurities are unlikely to occur.

また、可溶性ポリイミド樹脂はいかなる溶媒にも可溶性を示すわけではなく、特定の例えばγ−ブチルラクトン、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド等の極性の高い溶媒にのみ可溶性を示す。それゆえ、濡れ性変化層2上に半導体層6を形成する際に、例えばトルエン、キシレン、アセトン、イソプロピルアルコール等の極性の低い溶媒を用いれば、可溶性ポリイミド樹脂を含んだ薄膜が溶媒に侵食されることはない。   In addition, the soluble polyimide resin is not soluble in any solvent, and is only soluble in a specific highly polar solvent such as γ-butyllactone, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide and the like. Therefore, when forming the semiconductor layer 6 on the wettability changing layer 2, if a low polarity solvent such as toluene, xylene, acetone or isopropyl alcohol is used, the thin film containing the soluble polyimide resin is eroded by the solvent. Never happen.

また、濡れ性変化層2を2種類以上の材料から構成する場合においては、側鎖に疎水性基を有する可溶性ポリイミド樹脂以外の材料も、可溶性材料からなることが望ましい。これにより低温で成膜が可能となる。さらには、可溶性ポリイミド樹脂と良好な相溶性を示す材料であることが望ましい。可溶性ポリイミド樹脂と良好な相溶性を示す材料は、溶剤下で相分離が生じにくく、成膜プロセスに最適である。可溶性材料は有機物である必要はなく、有機物と無機物との化合物などを用いることが可能である。これらの例としては、ポリビニルフェノールなどのフェノール樹脂、メラミン樹脂、アセチル化処理などを施したプルランなどの多糖類、シルセスキオキサンなどが挙げられる。また、側鎖に疎水性基を有する可溶性ポリイミド樹脂以外の材料も可溶性ポリイミド樹脂からなると、耐熱性、耐溶剤性、親和性の点で好適である。   In the case where the wettability changing layer 2 is composed of two or more kinds of materials, it is desirable that materials other than the soluble polyimide resin having a hydrophobic group in the side chain are also composed of soluble materials. As a result, the film can be formed at a low temperature. Furthermore, it is desirable that the material has good compatibility with the soluble polyimide resin. A material exhibiting good compatibility with a soluble polyimide resin is less likely to cause phase separation in a solvent and is optimal for a film forming process. The soluble material does not need to be an organic material, and a compound of an organic material and an inorganic material can be used. Examples thereof include phenol resins such as polyvinylphenol, melamine resins, polysaccharides such as pullulan subjected to acetylation treatment, silsesquioxane, and the like. In addition, it is preferable in view of heat resistance, solvent resistance, and affinity that materials other than the soluble polyimide resin having a hydrophobic group in the side chain are also made of a soluble polyimide resin.

本実施の形態で用いられる側鎖に疎水性基を有する可溶性ポリイミド樹脂の疎水性基は、例えば以下の式(6)の化学式で示される構造を有することができる。   The hydrophobic group of the soluble polyimide resin having a hydrophobic group in the side chain used in the present embodiment can have, for example, a structure represented by the following chemical formula (6).

式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のハロアルキル基又はハロゲン原子であり、X、Yは互いに独立に下記化7の化学式中の(a)〜(d)で表わされる2価の結合基であり、aは1〜5の整数である。 In the formula, R 1 is an alkyl group, a haloalkyl group or a halogen atom having 1 to 12 carbon atoms having 1 to 12 carbon atoms, X, Y independently of one another in the following formula 7 Chemical formula of (a) ~ (d) And a is an integer of 1 to 5.

この材料についての詳細は、例えば特許文献11(特開平9−272740号公報)に記載されている。また、前述の式(1)〜(5)の化学式で示される材料からなるポリイミド樹脂を、適当な化学処理によって溶媒可溶とすることも可能である。これらの材料を可溶性ポリイミド樹脂とする方法については、特許文献12(国際公開WO01/000732公報)に記載されている。   Details of this material are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-272740. Moreover, it is also possible to make the polyimide resin made of the material represented by the chemical formulas of the above formulas (1) to (5) soluble in a solvent by an appropriate chemical treatment. A method of using these materials as a soluble polyimide resin is described in Patent Document 12 (International Publication WO01 / 000732).

なお、上記では、側鎖基を有する残基を与えるジアミン化合物の例を挙げたが、他の原料であるテトラカルボン酸類が側鎖基を有する残基を与えることも可能である。   In addition, although the example of the diamine compound which gives the residue which has a side chain group was given above, the tetracarboxylic acid which is another raw material can also give the residue which has a side chain group.

疎水性基を有する側鎖Rが表面に配列している場合(図9参照)の他の効果として、それに接している半導体層6との界面特性を良好なものとすることができる。半導体層6が有機半導体からなる場合、その効果がより顕著である。界面特性が良好であるとは、a.半導体が結晶質である場合には結晶粒が大きくなり、移動度が増大する、b.半導体が非晶質(高分子)である場合には、界面準位密度が減少し、移動度が増大する、c.半導体が高分子であり、長鎖アルキル基等の側鎖を有する場合には、その配向が規制されることによりπ共役主鎖の分子軸を概ね一方向に配列させることができ、移動度が増大する、等の現象が出現することを指す。   As another effect when the side chain R having a hydrophobic group is arranged on the surface (see FIG. 9), the interface characteristics with the semiconductor layer 6 in contact with the side chain R can be improved. When the semiconductor layer 6 is made of an organic semiconductor, the effect is more remarkable. Good interface properties include: a. If the semiconductor is crystalline, the crystal grains become larger and the mobility increases; b. If the semiconductor is amorphous (polymer), the interface state density decreases and the mobility increases; c. When the semiconductor is a polymer and has a side chain such as a long-chain alkyl group, the orientation of the semiconductor is regulated so that the molecular axes of the π-conjugated main chain can be arranged in almost one direction, and the mobility is This refers to the appearance of a phenomenon such as an increase.

本実施の形態における濡れ性変化層2の厚さは30nm〜3μmが好ましく、50nm〜1μmがさらに好ましい。これより薄い場合にはバルク体としての特性(絶縁性、ガスバリア性、防湿性等)が損なわれ、これより厚い場合には表面形状が悪化するため好ましくない。   The thickness of the wettability changing layer 2 in the present embodiment is preferably 30 nm to 3 μm, and more preferably 50 nm to 1 μm. If it is thinner than this, properties (insulating properties, gas barrier properties, moisture resistance, etc.) as a bulk body are impaired, and if it is thicker than this, the surface shape deteriorates, which is not preferable.

なお、濡れ性変化層2の一部にエネルギーを付与する方法として、a.大気中で操作できる、b.高い解像度が得られる、c.層内部へのダメージが少ない等の点から紫外線照射を用いるのが好ましい。   As a method for imparting energy to a part of the wettability changing layer 2, a. Can be operated in air; b. High resolution is obtained, c. It is preferable to use ultraviolet irradiation from the viewpoint of little damage to the inside of the layer.

ナノメタルインク11を濡れ性変化層2の表面に付与する方法として、例えばスピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法等の各種塗布法を用いることができるが、濡れ性変化層2の表面エネルギーの影響を受けやすくするためには、より小さな液滴を供給できるインクジェット法が特に好ましい。通常のインクジェットヘッドを用いた場合、インクジェット法の解像度は30μm、位置合わせ精度は±15μm程度であるが、濡れ性変化層2における表面エネルギーの差を利用することにより、それよりも微細なパターンを形成することが可能となる。   As a method for applying the nanometal ink 11 to the surface of the wettability changing layer 2, various coating methods such as a spin coating method, a dip coating method, a screen printing method, an offset printing method, and an ink jet method can be used. In order to be easily affected by the surface energy of the change layer 2, an ink jet method capable of supplying smaller droplets is particularly preferable. When a normal inkjet head is used, the resolution of the inkjet method is 30 μm and the alignment accuracy is about ± 15 μm. However, by using the difference in surface energy in the wettability changing layer 2, a finer pattern can be formed. It becomes possible to form.

図10は、積層構造体1を利用して作成したトランジスタ(電子素子)を示しており、図10(a)は平面図、同図(b)は断面図である。トランジスタ41では、基板7に設けられた第一の濡れ性変化層2b上にゲート電極42が形成され、このゲート電極42を覆うように、ゲート絶縁膜を兼ねる第二の濡れ性変化層2cが設けられている。第二の濡れ性変化層2cの上には、ソース電極5aおよびドレイン電極5bが対をなして形成され、その間のチャネル領域を覆うように、半導体層6が形成されている。ゲート電極42およびソース・ドレイン電極5a,5bの形成に上記手法を適用することによって、良好なトランジスタ特性が得られる。   FIG. 10 shows a transistor (electronic element) created using the laminated structure 1, where FIG. 10A is a plan view and FIG. 10B is a cross-sectional view. In the transistor 41, the gate electrode 42 is formed on the first wettability changing layer 2 b provided on the substrate 7, and the second wettability changing layer 2 c serving also as a gate insulating film is formed so as to cover the gate electrode 42. Is provided. On the second wettability changing layer 2c, the source electrode 5a and the drain electrode 5b are formed in pairs, and the semiconductor layer 6 is formed so as to cover the channel region therebetween. By applying the above method to the formation of the gate electrode 42 and the source / drain electrodes 5a and 5b, good transistor characteristics can be obtained.

つぎに、積層構造体1の製造方法について説明する。図11は、本実施の形態の積層構造体1の作製プロセスの一例を示す工程図である。まず、図11(a)に示すように、ガラスやポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等のプラスチック、シリコンウェハ、金属等からなる基板7上に濡れ性変化層2を形成する。濡れ性変化層2は、紫外線の照射によって臨界表面張力が増加し、低表面エネルギー(疎液性)から高表面エネルギー(親液性)へ変化する材料からなる。その好ましい構造については前述した通りである。この材料を有機溶媒等に溶解又は分散した溶液をスピンコート法、ディップコート法、ワイヤーバーコート法、キャスト法等で基板7上に塗布し、加熱することにより、濡れ性変化層2を形成することができる。上記溶液の具体例として、液晶表示デバイス用の垂直配向剤(例えば、チッソ製PIA−X491−E01、日産化学製SE−1211、JSR製JALS−2021等)が挙げられる。   Below, the manufacturing method of the laminated structure 1 is demonstrated. FIG. 11 is a process diagram showing an example of a manufacturing process of the laminated structure 1 of the present embodiment. First, as shown in FIG. 11A, the wettability changing layer 2 is formed on a substrate 7 made of plastic such as glass, polycarbonate, polyarylate, polyether sulfone, silicon wafer, metal or the like. The wettability changing layer 2 is made of a material whose critical surface tension increases upon irradiation with ultraviolet rays and changes from low surface energy (lyophobic) to high surface energy (lyophilic). The preferred structure is as described above. A wettability changing layer 2 is formed by applying a solution obtained by dissolving or dispersing this material in an organic solvent or the like onto the substrate 7 by spin coating, dip coating, wire bar coating, casting, or the like and heating. be able to. Specific examples of the solution include vertical alignment agents for liquid crystal display devices (for example, PIA-X491-E01 manufactured by Chisso, SE-1211 manufactured by Nissan Chemical, JALS-2021 manufactured by JSR, etc.).

次に、図11(b)に示すように、濡れ性変化層2の表面にマスク8を通して紫外線を照射する。これにより高表面エネルギー部3と低表面エネルギー部4とからなるパターンが形成される。紫外線としては、例えば100nmから300nmの比較的短い波長の光を含むことが望ましい。   Next, as shown in FIG. 11B, the surface of the wettability changing layer 2 is irradiated with ultraviolet rays through a mask 8. Thereby, the pattern which consists of the high surface energy part 3 and the low surface energy part 4 is formed. As ultraviolet rays, it is desirable to include light having a relatively short wavelength of, for example, 100 nm to 300 nm.

次に、図11(c)に示すように、上記パターンが形成された濡れ性変化層2上に、導電性材料を含有する液体を図12に示すインクジェット装置を使用して供給すると、高表面エネルギー部3のみに導電層5が形成される。ここで、インクジェット法による塗布について説明する。図12は、インクジェット法による塗布(印刷)を行なうインクジェット装置の一例を示す構成図である。インクジェット装置100は、定盤101と、ステージ102と、インクジェットヘッド103と、インクジェットヘッド103に接続されたX軸方向移動機構104と、ステージに接続されたY軸方向移動機構105と、制御装置106を備えている。   Next, as shown in FIG. 11C, when a liquid containing a conductive material is supplied onto the wettability changing layer 2 on which the pattern is formed using the ink jet apparatus shown in FIG. The conductive layer 5 is formed only on the energy part 3. Here, the application | coating by the inkjet method is demonstrated. FIG. 12 is a configuration diagram illustrating an example of an inkjet apparatus that performs application (printing) by an inkjet method. The ink jet device 100 includes a surface plate 101, a stage 102, an ink jet head 103, an X axis direction moving mechanism 104 connected to the ink jet head 103, a Y axis direction moving mechanism 105 connected to the stage, and a control device 106. It has.

ステージ102は、インクジェット装置100を用いて導電性材料を含有する液体、つまり配線パターン用インク(「機能性材料含有インク」、「機能液」ともいう)を供給する対象である基板7を支持する目的で備えられており、図中には示していないが吸着機構などの基板7の固定機構を備えている。また基板7上に塗布された機能液の溶媒を乾燥させるための熱処理機構が付随して設けられていても良い。   The stage 102 supports the substrate 7 that is a target for supplying a liquid containing a conductive material, that is, wiring pattern ink (also referred to as “functional material-containing ink” or “functional liquid”), using the inkjet device 100. Although it is provided for the purpose, it is provided with a fixing mechanism for the substrate 7 such as a suction mechanism (not shown in the figure). Further, a heat treatment mechanism for drying the solvent of the functional liquid applied on the substrate 7 may be provided.

インクジェットヘッド103は、複数の吐出ノズル(図示省略)を備えたヘッドであり、複数の吐出ノズルがインクジェットヘッド103の下面にX軸方向に一定間隔で並んでいる。この吐出ノズルから、ステージ102に支持されている基板7に対して前記機能性材料含有インクが吐出される。インクジェットヘッド103の液滴吐出機構には、例えばピエゾ方式等が考えられ、この場合制御装置に接続されたインクジェットヘッド103中のピエゾ素子に電圧を印加することで液滴が吐出される。   The inkjet head 103 is a head that includes a plurality of ejection nozzles (not shown), and the plurality of ejection nozzles are arranged on the lower surface of the inkjet head 103 at regular intervals in the X-axis direction. The functional material-containing ink is discharged from the discharge nozzle onto the substrate 7 supported by the stage 102. As a droplet discharge mechanism of the inkjet head 103, for example, a piezo method or the like is conceivable. In this case, a droplet is discharged by applying a voltage to a piezo element in the inkjet head 103 connected to the control device.

X軸方向移動機構104は、図12ではX軸方向駆動軸107およびX軸方向駆動モータ108で構成される。X軸方向駆動モータ108は、ステッピングモータ等であり、制御装置106からX軸方向の駆動信号が供給されると、X軸駆動軸107を動作させ、インクジェットヘッド103がX軸方向に移動する。   The X-axis direction moving mechanism 104 includes an X-axis direction drive shaft 107 and an X-axis direction drive motor 108 in FIG. The X-axis direction drive motor 108 is a stepping motor or the like. When a drive signal in the X-axis direction is supplied from the control device 106, the X-axis drive shaft 107 is operated, and the inkjet head 103 moves in the X-axis direction.

X軸と平面内で直交するY軸方向の移動機構105は、Y軸方向駆動軸109およびY軸方向駆動モータ110で構成される。制御装置106からX軸方向の駆動信号が供給されるとステージ102がY軸方向に移動する。   The Y-axis direction moving mechanism 105 orthogonal to the X-axis in a plane is composed of a Y-axis direction drive shaft 109 and a Y-axis direction drive motor 110. When a drive signal in the X-axis direction is supplied from the control device 106, the stage 102 moves in the Y-axis direction.

制御装置106は、インクジェットヘッド103に吐出制御用の信号を供給する。また、制御装置106は、X軸方向駆動モータ108にX軸方向の駆動信号を、Y軸方向駆動モータ110にY軸方向の駆動信号をそれぞれ供給する。X軸方向移動機構104やY軸方向移動機構105はリニアモータを用いた構造であってもよい。なお制御装置106は、インクジェットヘッド103・X軸方向駆動モータ108・Y軸方向駆動モータ110とそれぞれ電気的に接続されているが、その配線は図示していない。   The control device 106 supplies a discharge control signal to the inkjet head 103. In addition, the control device 106 supplies an X-axis direction drive signal to the X-axis direction drive motor 108 and supplies a Y-axis direction drive signal to the Y-axis direction drive motor 110. The X-axis direction moving mechanism 104 and the Y-axis direction moving mechanism 105 may have a structure using a linear motor. The control device 106 is electrically connected to the inkjet head 103, the X-axis direction drive motor 108, and the Y-axis direction drive motor 110, but the wiring is not shown.

インクジェット装置100は、ステージ102上の所定位置に基板7が固定されると、該ステージ102における設定された印刷開始位置を基準として、数値制御によりインクジェットヘッド103とステージ102とを相対的に走査させながら基板7の高表面エネルギー部3に対してインクジェットヘッド103から前記機能性材料含有インクの液滴を吐出させる。   When the substrate 7 is fixed at a predetermined position on the stage 102, the ink jet apparatus 100 causes the ink jet head 103 and the stage 102 to relatively scan by numerical control with reference to the set print start position on the stage 102. However, the droplets of the functional material-containing ink are ejected from the inkjet head 103 to the high surface energy portion 3 of the substrate 7.

なお、インクジェットヘッド103とX軸方向移動機構104の間には、X軸方向移動機構104と独立動作するZ軸方向移動機構を備え付けても良い。Z軸方向にインクジェットヘッド103を移動させることで、基板7と吐出ノズル面との距離を任意に調節可能である。またステージ102とY軸方向移動機構105の間には、Y軸方向移動機構105と独立動作する回転機構を備え付けても良い。回転機構を動作させることで、ステージ102上に固定された基板7を任意の角度に回転させた状態で、基板7に対して液滴を吐出できる。   A Z-axis direction moving mechanism that operates independently of the X-axis direction moving mechanism 104 may be provided between the inkjet head 103 and the X-axis direction moving mechanism 104. By moving the inkjet head 103 in the Z-axis direction, the distance between the substrate 7 and the discharge nozzle surface can be arbitrarily adjusted. A rotation mechanism that operates independently of the Y-axis direction moving mechanism 105 may be provided between the stage 102 and the Y-axis direction moving mechanism 105. By operating the rotation mechanism, it is possible to discharge droplets onto the substrate 7 in a state where the substrate 7 fixed on the stage 102 is rotated at an arbitrary angle.

最後に、図11(d)に示すように、低分子半導体を蒸着するか、高分子半導体又はその前駆体を溶解した溶液を、例えばスピンコート法、ディップコート法、ワイヤーバーコート法、キャスト法等で塗布し、加熱することにより、半導体層6が形成される。以上の工程により、積層構造体1を製造することができる。   Finally, as shown in FIG. 11 (d), a solution in which a low molecular semiconductor is vapor-deposited or a polymer semiconductor or a precursor thereof is dissolved is used, for example, by spin coating, dip coating, wire bar coating, or casting. The semiconductor layer 6 is formed by application and the like with heating. The laminated structure 1 can be manufactured through the above steps.

次に、本発明に係る電子素子の一実施形態であるトランジスタ素子アレイ基板について説明する。図13に、トランジスタ素子アレイ基板200の構成を示す。図13(a)は上面図、図13(b)はそのA−A’線における断面図である。トランジスタ素子アレイ基板200は、TFT(薄膜トランジスタ:Thin Film Transistor)である。ここでは、ゲート電極層およびソース・ドレイン電極層の両方を、上述の濡れ性変化層上に形成する例を示す。   Next, a transistor element array substrate which is an embodiment of the electronic element according to the present invention will be described. FIG. 13 shows the configuration of the transistor element array substrate 200. FIG. 13A is a top view, and FIG. 13B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′. The transistor element array substrate 200 is a TFT (Thin Film Transistor). Here, an example is shown in which both the gate electrode layer and the source / drain electrode layer are formed on the wettability changing layer.

まず、基板7に設けられた第一の濡れ性変化層2b上にゲート電極42となる電極層を形成する。次に、ゲート絶縁膜を兼ねる第二の濡れ性変化層2cを形成し、その上にソース電極5aおよびドレイン電極5bとなる電極層を形成する。電極層(ゲート電極42、ソース・ドレイン電極5a,5b)の形成時には、前述したように、ナノメタルインクを塗布した後、乾燥させて皮膜形成を行い、塗布膜中の分散安定剤などの非揮発成分を、高エネルギー線照射処理、UVオゾン処理、プラズマ処理、溶剤洗浄処理などの方法で除去した後、大気中で焼成することで導電膜を形成する。   First, an electrode layer to be the gate electrode 42 is formed on the first wettability changing layer 2 b provided on the substrate 7. Next, a second wettability changing layer 2c that also serves as a gate insulating film is formed, and electrode layers to be the source electrode 5a and the drain electrode 5b are formed thereon. When forming the electrode layer (gate electrode 42, source / drain electrodes 5a, 5b), as described above, after applying the nanometal ink, it is dried to form a film, and non-volatile such as a dispersion stabilizer in the applied film. After removing the components by a method such as high energy ray irradiation treatment, UV ozone treatment, plasma treatment, solvent cleaning treatment, etc., the conductive film is formed by baking in the atmosphere.

ゲート電極42は、走査信号用のドライバーICにより駆動させるためバスラインに接続され、同様に、ソース電極5aもデータ信号用のドライバーにより駆動させるためバスラインに接続される。   The gate electrode 42 is connected to the bus line to be driven by the driver IC for scanning signal, and similarly, the source electrode 5a is also connected to the bus line to be driven by the driver for data signal.

次に、半導体層6を、例えばマイクロコンタクトプリンティング法でチャネル領域を含む島状に形成することで、トランジスタ素子アレイ基板200が完成する。なお、マイクロコンタクトプリンティング法はフォトリソグラフィーでパターン形成したマスターを用いてPDMS(ポリジメチルシロキサン)のスタンプを作製し、その凸部に半導体材料を含有する液体を付着させ、基板に転写する方法である。半導体層がチャネル領域を含む島状に形成されているので隣接する素子部分への電流リークは発生しない。   Next, the transistor layer array substrate 200 is completed by forming the semiconductor layer 6 in an island shape including a channel region by, for example, a microcontact printing method. The microcontact printing method is a method in which a PDMS (polydimethylsiloxane) stamp is produced using a master patterned by photolithography, a liquid containing a semiconductor material is attached to the convex portion, and transferred to a substrate. . Since the semiconductor layer is formed in an island shape including the channel region, current leakage to an adjacent element portion does not occur.

なお、必要に応じて、酸素や水分、放射線などにより電子素子(TFT)の特性が劣化することを防ぐために、トランジスタ素子アレイ基板200を窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどからなるパッシベーション膜(図示せず)で被覆することが望ましい。   If necessary, the transistor element array substrate 200 is made of a passivation film (e.g., aluminum nitride, silicon nitride, silicon nitride oxide) in order to prevent deterioration of the characteristics of the electronic element (TFT) due to oxygen, moisture, radiation, or the like. It is desirable to coat with (not shown).

また、本発明に係る表示装置は、上記トランジスタ素子アレイ基板200に表示素子を積層することで構成されるものである。本発明の表示素子としては、例えばTN、STN、ゲスト・ホスト型、高分子分散液晶(Polymer-dispersed Liquid Crystal=PDLC)等の液晶を使用した表示素子が挙げられる。また、表示素子として、セル中またはマイクロカプセル中に封じた着色粒子の移動により表示を行う電気泳動素子も好適に用いることができる(図14参照;後述)。   The display device according to the present invention is configured by stacking display elements on the transistor element array substrate 200. Examples of the display element of the present invention include a display element using liquid crystal such as TN, STN, guest-host type, polymer-dispersed liquid crystal (PDLC). As the display element, an electrophoretic element that performs display by moving colored particles sealed in a cell or a microcapsule can also be suitably used (see FIG. 14; described later).

次に実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に制約されるものではない。
<実施例1>
ガラス基板に極性溶媒をベースとした銀ナノメタルインクをスピンコートした。100℃のオーブンで乾燥させた後、基板をエタノールに5分間浸漬し、その後乾燥させた。最後に大気雰囲気の160℃のオーブンで焼成を行なった。
EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not restrict | limited to a following example.
<Example 1>
A silver nanometal ink based on a polar solvent was spin coated on a glass substrate. After drying in an oven at 100 ° C., the substrate was immersed in ethanol for 5 minutes and then dried. Finally, baking was performed in an oven at 160 ° C. in an air atmosphere.

<比較例1>
実施例と同様にガラス基板上に極性溶媒ベースの銀ナノメタルインクをスピンコートし、100℃のオーブンで乾燥後に大気雰囲気の160℃のオーブンで焼成した。
<Comparative Example 1>
In the same manner as in Examples, a polar solvent-based silver nanometal ink was spin-coated on a glass substrate, dried in an oven at 100 ° C., and baked in an oven at 160 ° C. in the air atmosphere.

上記実施例1および比較例1のスピンコート膜の比抵抗を4探針法によって計測したところ、実施例1の膜の比抵抗は10μΩ・cmだったのに対し、比較例1の膜の比抵抗は計測不能(100Ω・cm以上)だった。以上から、実施例1の焼成前の処理(エタノール浸漬)により焼成温度を低温化しても比抵抗を抑制することができた。   When the specific resistance of the spin coat film of Example 1 and Comparative Example 1 was measured by the 4-probe method, the specific resistance of the film of Example 1 was 10 μΩ · cm, whereas the specific resistance of the film of Comparative Example 1 was Resistance was not measurable (100 Ω · cm or more). From the above, it was possible to suppress the specific resistance even when the firing temperature was lowered by the treatment (baking in ethanol) before firing in Example 1.

<実施例2>
図11に示した手法を使い、以下のようにして図10に示すものと同様の構造のトランジスタを形成した。ガラス基板上に、焼成後に下記構造式(8)及び下記構造式(9)で表される構造体となる前駆体を溶解した混合溶液をスピンコート法により塗布し、280℃で焼成して成膜し濡れ性変化層(以下、「濡れ性制御膜」と表現することがある。)を設けた。
<Example 2>
Using the method shown in FIG. 11, a transistor having the same structure as that shown in FIG. 10 was formed as follows. On a glass substrate, a mixed solution in which a precursor which becomes a structure represented by the following structural formula (8) and the following structural formula (9) after firing is applied by a spin coating method and fired at 280 ° C. A film wettability changing layer (hereinafter sometimes referred to as “wetting control film”) was provided.

[ここで、nは、1以上の整数を意味する] [Where n means an integer of 1 or more]

[ここで、nは、1以上の整数を意味する] [Where n means an integer of 1 or more]

露光部に極性溶媒をベースとした銀ナノメタルインクを図12と同様の構成のインクジェット装置を用いて塗布し、100℃のオーブンで乾燥した後、5分間UVオゾン処理した。その後160℃の大気雰囲気のオーブンで焼成を行ない、一層目の電極層(ゲート電極)を形成した。   A silver nanometal ink based on a polar solvent was applied to the exposed portion using an inkjet apparatus having the same configuration as in FIG. 12, dried in an oven at 100 ° C., and then subjected to UV ozone treatment for 5 minutes. Thereafter, baking was performed in an oven at 160 ° C. in an air atmosphere to form a first electrode layer (gate electrode).

次に、電極層(ゲート電極)の上にポリイミド樹脂をスピンコートし、これを焼成して絶縁膜を形成した後、さらに上記と同様の濡れ性制御膜を形成した。ポリイミド絶縁膜と濡れ性制御膜を合計した膜厚を500nmとした。形成される濡れ性パターンが一層目パターンと交差するようにマスクを配置して紫外線を照射し、二層目の濡れ性パターンを形成した。この二層目の濡れ性パターンに、インクジェット法で銀ナノメタルインクを塗布、乾燥して、5分間UVオゾン処理した後、160℃の大気雰囲気のオーブンで焼成して二層目の電極層(ソース電極およびドレイン電極)を形成した。   Next, a polyimide resin was spin-coated on the electrode layer (gate electrode), and this was baked to form an insulating film, and then a wettability control film similar to the above was formed. The total film thickness of the polyimide insulating film and the wettability control film was 500 nm. A mask was placed so that the wettability pattern to be formed intersected with the first layer pattern, and ultraviolet rays were applied to form a second layer wettability pattern. The second layer wettability pattern is coated with a silver nanometal ink by an ink jet method, dried, treated with UV ozone for 5 minutes, and then baked in an oven at 160 ° C. in an air atmosphere to form a second electrode layer (source Electrode and drain electrode).

最後に、下記化学式(10)に示すようなスキームにより合成した有機半導体である重合体1をトルエンに溶解した溶液をスピンコート法にて塗布し、乾燥させて半導体層を形成した。   Finally, a solution obtained by dissolving polymer 1 which is an organic semiconductor synthesized by a scheme as shown in the following chemical formula (10) in toluene was applied by spin coating and dried to form a semiconductor layer.

[nは、1以上の整数を意味する] [N means an integer of 1 or more]

<比較例2>
実施例2と同様にトランジスタを製作したが、銀ナノメタルインク乾燥後のUVオゾン処理を行なわずに、大気雰囲気のオーブンで、160℃で焼成を行なった。
<Comparative example 2>
A transistor was manufactured in the same manner as in Example 2. However, baking was performed at 160 ° C. in an air atmosphere oven without performing the UV ozone treatment after drying the silver nanometal ink.

実施例2および比較例2で製作したトランジスタの特性を計測したところ、実施例2で製作した素子はトランジスタ動作したが、比較例2で製作した素子は、ソース・ドレイン間の抵抗が高かったため、ON電流が極めて小さく、実質的にトランジスタ動作を示さなかった。   When the characteristics of the transistors manufactured in Example 2 and Comparative Example 2 were measured, the device manufactured in Example 2 operated as a transistor, but the device manufactured in Comparative Example 2 had a high resistance between the source and the drain. The ON current was extremely small, and substantially no transistor operation was exhibited.

<実施例3>
実施例2と同様にトランジスタを製作したが、銀ナノメタルインク乾燥後のUVオゾン処理の替わりに、基板に、酸素を反応ガスとしたプラズマ処理を5分間行なった後に、大気雰囲気のオーブンで、160℃で焼成を行なった。製作したトランジスタの特性を計測したところ、実施例2と同様良好な動作を示した。
<Example 3>
A transistor was manufactured in the same manner as in Example 2. However, instead of the UV ozone treatment after the silver nanometal ink was dried, the substrate was subjected to a plasma treatment using oxygen as a reactive gas for 5 minutes, and then was performed in an atmosphere atmosphere oven. Firing was performed at 0 ° C. When the characteristics of the manufactured transistor were measured, the operation was as good as in Example 2.

<実施例4>
実施例2と同様の方法で図13に示すものと同様の構成のトランジスタ素子アレイ基板200を製作した。次に、この基板に電気泳動素子を張り合わせて、表示装置300を作製した。詳しくは、図14に示すように、電気泳動素子は酸化チタン粒子51aとオイルブルーで着色したアイソパー51bを内包するマイクロカプセル51をPVA水溶液54に混合して、ITOからなる透明電極53を形成したポリカーボネート基板52上に塗布して、マイクロカプセル51とPVAバインダー54からなる層を形成した。この基板とトランジスタ素子アレイ基板200とを積層して、表示装置300を形成した。
<Example 4>
A transistor element array substrate 200 having the same configuration as that shown in FIG. 13 was manufactured in the same manner as in Example 2. Next, an electrophoretic element was attached to the substrate to manufacture the display device 300. Specifically, as shown in FIG. 14, in the electrophoretic device, microcapsules 51 containing titanium oxide particles 51a and isopar 51b colored with oil blue were mixed with PVA aqueous solution 54 to form transparent electrode 53 made of ITO. A layer composed of the microcapsule 51 and the PVA binder 54 was formed by coating on the polycarbonate substrate 52. This substrate and the transistor element array substrate 200 were laminated to form the display device 300.

この表示装置300に対して、各電極に信号を入力して動作させたところ、全ての画素が良好なトランジスタ特性を示すため、良好な画像を表示することができた。   When the display device 300 was operated by inputting a signal to each electrode, all the pixels showed good transistor characteristics, and thus a good image could be displayed.

以上、本発明の実施の形態を述べたが、本発明は上記実施の形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.

1 積層構造体
2 濡れ性変化層
3 高表面エネルギー部
4 低表面エネルギー部
5 導電層
6 半導体層
11 ナノメタルインク
12 分散安定剤
13 金属微粒子
14 ビヒクル
15 非揮発成分
16 金属微粒子塗布膜
17 金属微粒子層
18 金属導電膜
71 第一の材料
72 第二の材料
200 トランジスタ素子アレイ基板
300 表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laminated structure 2 Wetting change layer 3 High surface energy part 4 Low surface energy part 5 Conductive layer 6 Semiconductor layer 11 Nano metal ink 12 Dispersion stabilizer 13 Metal fine particle 14 Vehicle 15 Non-volatile component 16 Metal fine particle coating film 17 Metal fine particle layer 18 Metal conductive film 71 First material 72 Second material 200 Transistor element array substrate 300 Display device

特開2005−310962号公報JP-A-2005-310962 特開2006−26602号公報JP 2006-26602 A 特開2002−162630号公報JP 2002-162630 A 特開2003−96034号公報JP 2003-96034 A 特開2003−267982号公報JP 2003-267982 A 特開2004−86184号公報JP 2004-86184 A 特開平11−193345号公報JP 11-193345 A 特開平11−193346号公報JP-A-11-193346 特開平11−193347号公報JP-A-11-193347 特許第3097702号公報Japanese Patent No. 3097702 特開平9−272740号公報JP-A-9-272740 国際公開WO01/000732公報International Publication WO01 / 000732

「最新ポリイミド〜基礎と応用〜」(今井淑夫、横田力男編著、日本ポリイミド研究会編者、株式会社エヌ・ティ・エス発行、2002年)“Latest Polyimides-Fundamentals and Applications-” (Ikuo Imai, Rikio Yokota, edited by Japan Polyimide Research Association, published by NTS Corporation, 2002) 「次世代のためのエレクトロニクス・電子材料に向けた新しいポリイミドの開発と高機能付与技術」(株式会社技術情報協会発行、2003年)"Development of new polyimide and technology for high functionality for next-generation electronics and electronic materials" (published by Technical Information Association, 2003)

Claims (9)

基板上に、導電層からなる配線が形成された配線基板の製造方法であって、
表面に分散安定剤を有する金属微粒子を含有するインクを前記基板もしくは基板上の任意の層上に塗布する工程と、
前記インク中の溶媒成分を除去して金属微粒子塗布膜を形成する工程と、
前記金属微粒子塗布膜中に含まれる少なくとも一部の分散安定剤を除去する工程と、
前記分散安定剤を除去した金属微粒子塗布膜を大気中で加熱して焼成することにより前記導電層を形成する工程と、
を備えていることを特徴とする配線基板の製造方法。
A method of manufacturing a wiring board in which a wiring made of a conductive layer is formed on a substrate,
Applying an ink containing fine metal particles having a dispersion stabilizer on the surface onto the substrate or an arbitrary layer on the substrate;
Removing a solvent component in the ink to form a metal fine particle coating film;
Removing at least a portion of the dispersion stabilizer contained in the metal fine particle coating film;
Forming the conductive layer by heating and firing the fine metal particle coating film from which the dispersion stabilizer has been removed; and
A method of manufacturing a wiring board, comprising:
前記金属微粒子が、金、銀、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウムまたはこれらの合金であることを特徴とする請求項1に記載の配線基板の製造方法。   2. The method of manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the metal fine particles are gold, silver, palladium, platinum, rhodium, ruthenium, iridium, or an alloy thereof. 前記基板が、エネルギーの付与によって表面エネルギーが変化する材料を含み、相対的に、表面エネルギーの大きな高表面エネルギー部と表面エネルギーの小さな低表面エネルギー部との少なくとも表面エネルギーの異なる2つの部位を有する濡れ性変化層を有しており、
前記インクを濡れ性変化層の高表面エネルギー部に塗布することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の配線基板の製造方法。
The substrate includes a material whose surface energy is changed by application of energy, and has at least two portions having different surface energies, ie, a high surface energy portion having a large surface energy and a low surface energy portion having a small surface energy. It has a wettability change layer,
The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the ink is applied to a high surface energy portion of the wettability changing layer.
前記分散安定剤の除去を紫外線照射処理により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1項に記載の配線基板の製造方法。   The method for manufacturing a wiring board according to any one of claims 1 to 3, wherein the dispersion stabilizer is removed by an ultraviolet irradiation treatment. 前記分散安定剤の除去をUVオゾン処理により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1項に記載の配線基板の製造方法。   The method for manufacturing a wiring board according to any one of claims 1 to 3, wherein the dispersion stabilizer is removed by UV ozone treatment. 前記分散安定剤の除去をプラズマ処理により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1項に記載の配線基板の製造方法。   The method for manufacturing a wiring board according to any one of claims 1 to 3, wherein the dispersion stabilizer is removed by plasma treatment. 前記分散安定剤の除去を溶剤による洗浄処理により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1項に記載の配線基板の製造方法。   The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the dispersion stabilizer is removed by a cleaning process using a solvent. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法で作製した配線基板を備えた電子素子。   An electronic device comprising a wiring board manufactured by the method for manufacturing a wiring board according to claim 1. 請求項8に記載の電子素子と、表示素子とを備えた表示装置。   A display device comprising the electronic element according to claim 8 and a display element.
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