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金属材料の処理装置 コモンズ 新技術説明会 外国出願あり

国内特許コード P180015223
整理番号 2017000348
掲載日 2018年8月7日
出願番号 特願2016-542586
出願日 平成27年8月11日(2015.8.11)
国際出願番号 JP2015072754
国際公開番号 WO2016024586
国際出願日 平成27年8月11日(2015.8.11)
国際公開日 平成28年2月18日(2016.2.18)
優先権データ
  • 特願2014-165032 (2014.8.13) JP
発明者
  • 白川 直樹
  • 村田 和広
出願人
  • 国立研究開発法人産業技術総合研究所
  • 株式会社SIJテクノロジ
発明の名称 金属材料の処理装置 コモンズ 新技術説明会 外国出願あり
発明の概要 試料を内部に収容する密閉容器と、該密閉容器より排出される気体から酸素分子を引き抜く酸素ポンプと、該気体を該密閉容器に戻す循環手段と、該密閉容器内にあって、該循環手段から戻された該気体をプラズマ化し、該試料に照射するプラズマ化手段とを有する金属材料の処理装置。
従来技術、競合技術の概要


工業的に電子回路を形成する一般的な方法では、基板一面に成膜した金属・半導体・絶縁体といった電子材料の膜をフォトリソグラフィで加工する。すなわち、膜上にレジストを塗布し、露光・現像によって回路として必要な部分のレジストを残し、エッチングによって不要な電子材料を除去し、残ったレジストも除去することを繰り返す。これでは多くの電子材料が無駄になるうえ、電子材料・レジストの廃液処理により環境負荷の高いプロセスとならざるを得ない。
そこで近年、印刷を用いた電子回路形成法が、必要な材料を必要な場所に配置できる技術として、省資源・省エネルギーの観点から注目されている。
そこでは、電子回路のうち配線部分を形成するのに、金属微粒子を含むインクまたはペーストが使われ、インクジェットまたはスクリーン印刷法などの種々の印刷手法によって、基板上に配線パターンが形成される。このインクまたはペーストは、液体であるから、金属微粒子以外に溶媒を含み、さらに、金属微粒子同士の凝集を防ぐ分散剤や、基板への密着性を確保するためのバインダや、液体の粘度を調整するための溶剤等の有機物を一般に含む。従って、配線パターン形成後、熱処理によってこれらの有機物を分解し、金属微粒子間に伝導経路を形成する必要がある。印刷を行なう基板としては、可撓性を持つ樹脂が好まれており、その耐熱温度の限界から、熱処理温度を下げる(例えば200℃程度以下)ことが求められている。
例えば、耐熱性の高い樹脂としてポリイミド(260℃以上で使用可能)が存在する。しかし他の樹脂に比べて高価である。そのため比較的低価格な樹脂、例えばポリエチレンナフタレート(PEN、使用温度上限約180℃)、ポリエチレンテレフタレート(PET、使用温度上限約120℃)を使用できるよう、熱処理温度を180℃以下、好ましくは120℃以下に下げることが望ましい。
金属として銀の微粒子を含むインクまたはペーストについては、大気中で低温の熱処理を行なうことで、良好な電導性を発揮するようになる製品が種々開発されている(特許文献1)。一方、銅の場合、大気中で熱処理を行なったのでは、絶縁体である酸化銅が生成してしまい、導電性のある配線を得ることができない。この問題を回避するには、焼成処理中、何らかの手段により、銅粒子の周りが少なくとも局所的に還元性雰囲気となっている必要がある。
その手段として、下記の方法
(1)水素(非特許文献1)、ギ酸蒸気(特許文献2)、極低酸素雰囲気(特許文献3、特許文献4、非特許文献2)など、何らかの還元性気体中での熱処理、
(2)ギ酸銅など、熱分解によりインクの成分から還元性気体が生ずるインクを用い、酸素を遮断した上での熱処理(非特許文献3、特許文献5)、
が知られている。

産業上の利用分野


本発明は、金属材料の処理装置、特に金属微粒子の焼結装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
試料を内部に収容する密閉容器と、
該密閉容器より排出される気体から酸素分子を引き抜く酸素ポンプと、
該気体を該密閉容器に戻す循環手段と、
該密閉容器内にあって、該循環手段から戻された該気体をプラズマ化し、該試料に照射するプラズマ化手段と
を有する金属材料の処理装置。

【請求項2】
試料を内部に収容する密閉容器と、
該密閉容器より排出される気体から酸素分子を引き抜く酸素ポンプと、
該気体を該密閉容器に戻す循環手段と、
該循環手段から戻された該気体を加熱するヒーターと、
該密閉容器内にあって、該循環手段から戻された該気体をプラズマ化し、該試料に照射するプラズマ化手段と
を有する金属材料の処理装置。

【請求項3】
前記密閉容器内に、前記試料を保持するための試料ステージを有する請求項1または2に記載の装置。

【請求項4】
前記試料ステージが試料を加熱するヒーターを備える請求項3に記載の装置。

【請求項5】
前記循環手段が、前記密閉容器から排出される気体を加圧して該密閉容器に戻す請求項1~4のいずれか1項に記載の装置。

【請求項6】
前記金属材料が、金属または金属化合物の微粒子である請求項1~5のいずれか1項に記載の装置。

【請求項7】
前記金属材料の焼結および還元、または焼結もしくは還元を行うことができる請求項1~6のいずれか1項に記載の装置。

【請求項8】
前記循環手段から戻されプラズマ化される該気体の全圧力が、絶対圧で0.1気圧以上10気圧未満である請求項1~7のいずれか1項に記載の装置。

【請求項9】
前記金属材料を構成する金属が銅である請求項1~8のいずれか1項に記載の装置。

【請求項10】
前記気体が窒素を含む請求項1~9のいずれか1項に記載の装置。

【請求項11】
前記密閉容器内に戻される気体中の酸素分圧が10-25気圧以下である請求項1~10のいずれか1項に記載の装置。

【請求項12】
前記酸素ポンプが酸素イオン伝導性を有する固体電解質体とその内側及び外側に配設された電極を具備する請求項1~11のいずれか1項に記載の装置。

【請求項13】
前記固体電解質体が安定化ジルコニア製である請求項12に記載の装置。

【請求項14】
前記電極が固体電解質体の表面に沿う多孔質の電極である請求項12または13に記載の装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016542586thum.jpg
出願権利状態 公開
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