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導電性パターンの形成方法および基板装置

国内特許コード P120007506
整理番号 S2010-0591-N0
掲載日 2012年5月10日
出願番号 特願2011-027759
公開番号 特開2011-238896
登録番号 特許第5846524号
出願日 平成23年2月10日(2011.2.10)
公開日 平成23年11月24日(2011.11.24)
登録日 平成27年12月4日(2015.12.4)
優先権データ
  • 特願2010-092391 (2010.4.13) JP
発明者
  • 小林 大造
  • 小西 聡
出願人
  • 学校法人立命館
発明の名称 導電性パターンの形成方法および基板装置
発明の概要 【課題】耐熱性の比較的低いポリマーフィルム等の低耐熱性基板に、高純度のカーボン材料からなる導電性パターンを低ランニングコストで形成することができる導電性パターンの形成方法および導電性パターンを備えた基板装置を提供する。
【解決手段】基板装置の電極を構成するパイロポリマーからなる導電性パターン30に対応する初期パターンを、耐熱性基材21上にパイロポリマーの前駆体ポリマーによって形成し、この初期パターンを酸素欠乏雰囲気下に加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターン30を形成し、耐熱性基材21と低耐熱性基板41とを、加熱して軟化させた状態で、圧接させて、当該耐熱性基材21上に形成された導電性パターン30を低耐熱性基板41の表面に転写する。
【選択図】図6
従来技術、競合技術の概要


カーボン材料は、白金や金等の貴金属材料に比べて、電位窓が広く、広い電位領域で安定であり、しかも、カーボン材料は、安価であるため、例えば、使い捨てにされるセンサ等の電極材料として好適である。



前記カーボン材料をセンサの電極の材料として用いた場合、当該カーボン材料からなるカーボン電極自体の溶解反応による影響が少なくなり、広い電位領域において、電気化学的に物質を検出することが可能になる。また、カーボン電極は、残余電流も小さく、バックグラウンドノイズも小さくなるため、高感度での物質の検出が期待できる。



このようなセンサに用いられるカーボン電極は、カーボン材料からなる微粒子と、樹脂バインダ、増粘剤(ポリマー)、溶媒等とが混合されたインクまたはカーボンペーストを用いて、ポリマーフィルム等の基板上に、導電性パターンに対応する初期パターンをスクリーン印刷し、その後、この初期パターンを乾燥させて溶媒を除去して導電性パターンを形成すること等により作製されている(例えば、特許文献1、2等を参照)。



しかしながら、特許文献1および2に記載の方法のように、スクリーン印刷によりカーボン電極を作製する場合、通常、基板として用いられるポリマーフィルム等が耐えうる200℃以下の温度で乾燥が行なわれるため、乾燥後の導電性パターン中には、インクやカーボンペーストに含まれる樹脂バインダや増粘剤が炭化せずに電極における電子の授受に寄与しない不純物として残留する。このため、スクリーン印刷により作製されたカーボン電極では、残留した不純物によって、電極反応が阻害されるため、センサの高感度化を十分に図ることができないことがある。



一方、石英ガラス板やシリコンウエハ等の耐熱性の基板の表面上に形成した芳香族環を有する有機分子(例えば、ポリイミド等)を、高真空または不活性ガス雰囲気(酸素欠乏雰囲気)下で、600℃以上の高温(例えば、1000℃)で熱処理することにより、基板の表面上にパイロポリマーからなる導電性薄膜を形成することが提案されている(例えば、特許文献3等を参照)。特許文献3に記載の方法によれば、酸素欠乏雰囲気下で高温での熱処理が行なわれるため、電子の授受に寄与しない不純物を含まない高純度のカーボン電極を得ることができる。
したがって、このパイロポリマーからなる導電性薄膜は、優れた導電性能を発現する。

産業上の利用分野


本発明は、導電性パターンの形成方法および基板装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
低耐熱性基板の表面上にパイロポリマーからなる導電性パターンを形成させる導電性パターンの形成方法であって、
(A)パイロポリマーからなる導電性パターンが形成される前記低耐熱性基板とは別の耐熱性基材であって、前記低耐熱性基板よりも高い耐熱温度を有する耐熱性基材上にパイロポリマーの前駆体ポリマーによって、導電性パターンに対応する初期パターンを形成する工程、
(B) 前記耐熱性基材上の前記初期パターンを構成する前駆体ポリマーを酸素欠乏雰囲気下で加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターンを前記耐熱性基材上に形成する工程、および
(C) 前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンを、前記耐熱性基材よりも低い耐熱温度を有し、かつ前記パイロポリマーを形成させる際の加熱温度よりも低い耐熱温度を有する前記低耐熱性基板上に転写する工程
を含み、
前記工程(B)において、前記耐熱性基材上の前記初期パターンを構成する前駆体ポリマーを酸素欠乏雰囲気下で加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターンを前記耐熱性基材上に形成するとともに、前記耐熱性基材の導電性パターンを形成させた側の表面に金属からなる配線パターンをさらに形成させ、
前記工程(B)の後、前記導電性パターンと前記配線パターンとが形成された前記耐熱性基材を加熱することにより、前記配線パターンを構成する前記金属と前記導電性パターンを構成する前記パイロポリマーとの間の密着性を向上させ、かつ
前記工程(C)において、前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンとともに、前記耐熱性基材上に形成した配線パターンを前記低耐熱性基板上に転写することを特徴とする導電性パターンの形成方法。

【請求項2】
前記工程(A)において、耐熱性基材上にパイロポリマーの前駆体ポリマーからなるポリマー層を形成し、導電性パターンの凹凸形状を反転させた凹凸形状が形成された押印面を有するスタンパの前記押印面を、当該ポリマー層に押し付け、さらに、前記ポリマー層に形成された凹部をエッチングすることにより、初期パターンを形成する請求項1に記載の導電性パターンの形成方法。

【請求項3】
前記工程(A)に先立って、
(a)スタンパの素形材の表面にフォトレジスト層を形成する工程、
(b)導電性パターンを反転した反転パターンが施されたマスクを、前記素形材に対して位置合わせし、前記フォトレジスト層を露光する工程、
(c)露光後のフォトレジスト層を現像する工程、
(d)現像後のフォトレジスト層から露出した素形材の露出部をエッチングすることによって当該素形材に前記反転パターンを形成する工程
(e)前記反転パターンを形成した素形材からフォトレジスト層を除去する工程、
を含むスタンパの製造工程をさらに行なう請求項1または2に記載の導電性パターンの形成方法。

【請求項4】
前記工程(D)で導電性パターンを低耐熱性基板上に転写させた後の耐熱性基材を、前記工程(A)における耐熱性基材として、さらに用いる請求項1~3のいずれかに記載の導電性パターンの形成方法。

【請求項5】
前記低耐熱性基板が、センサの基板であり、前記導電性パターンが、前記センサの電極である請求項1~4のいずれかに記載の導電性パターンの形成方法。

【請求項6】
前記工程(A)に先立ち、耐熱性基材の表面に、当該耐熱性基材と導電性パターンとの剥離性を向上させるバリア層を形成する請求項1~5のいずれかに記載の導電性パターンの形成方法。

【請求項7】
低耐熱性基板と、
前記低耐熱性基板上に形成された転写パターンと
有する基板装置であって、
前記転写パターンは、パイロポリマーからなる導電性パターンと金属からなる配線パターンとを有し、
前記低耐熱性基板が、前記パイロポリマーを形成させる際の加熱温度よりも低い耐熱温度を有し、
前記転写パターンは、前記配線パターンを構成する前記金属と前記導電性パターンを構成する前記パイロポリマーとが加熱によって密着された状態で、前記低耐熱性基板に転写されたものであ
ことを特徴とする基板装置。

【請求項8】
前記基板装置がセンサである請求項7に記載の基板装置。
産業区分
  • 電子部品
  • 伝送方式
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011027759thum.jpg
出願権利状態 登録
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