Новая технология исключает проблемы, связанные с существующими металлическими чернилами, и позволяет получить токопроводящую проволоку низкого сопротивления при малой температуре процесса, менее 100 °C
Достигнута возможность прямого формирования проводников без использования вакуума и резиста на многочисленных поверхностях, включая ПЭТ-пленку и стекло
Компания Tanaka Holdings Co., Ltd. объявила о том, что компания Electroplating Engineers of Japan, Ltd. использовала реагенты для обработки поверхности (светочувствительный грунт, используемый с коллоидным катализатором), собственной разработки, для создания новой технологии прямого осаждения рисунка. Эта технология не требует вакуумной среды или фоторезиста1, и может напрямую формировать тонкие проводники с низким сопротивлением на различных материалах с использованием низкотемпературного процесса, который может обеспечиваться при температуре 100 °C или ниже.
Новая технология представляет собой метод нанесения покрытия, при котором светочувствительный грунт наносят на различные подложки, такие как ПЭТ-пленка или стекло, и подвергают световой экспозиции; затем подложку погружают в коллоидный раствор катализатора, содержащий катализатор с наночастицами золота2. Катализатор погружают в раствор для химического осаждения3 с любым металлом, который был выбран для конкретного применения, для формирования структур электронных схем, выполненных из различных металлов с шириной проволоки 5 мкм (микрометр составляет одну миллионную часть метра). В последнее время металлические чернила стали предметом пристального внимания в качестве технологии получения металлических проводников следующего поколения, однако данная новая технология способна создавать проводники с низким сопротивлением с использованием более низкотемпературного процесса по сравнению с процессом формирования проводников с помощью существующих металлических чернил. Кроме того, новаторский метод автоматического поглощения катализатора на основе наночастиц золота с помощью светочувствительного грунта позволяет формировать проводники напрямую без использования фоторезиста. Новая технология позволяет получать проводники с использованием метода нанесения покрытия, который не требует вакуумного оборудования, что облегчает расширение до крупносерийного производства4. Это позволит получать высокопроизводительную металлическую разводку на различных подложках и наладить массовое производство.
Благодаря характеристикам и преимуществам данной технологии, предполагается открытие новых направлений процессов в области электроники следующего поколения, которые не могут быть достигнуты с использованием текущих технологий формирования металлических проводников.
Основные преимущества новой технологии
Примеры формирования проволоки с использованием новой технологии
Проводники из золота, полученные на ПЭТ-пленке
Проводники шириной от 30 до 5 мкм, полученные с использованием новой технологии
При разработке новой технологии, EEJA самостоятельно разработала светочувствительный грунт и коллоидный катализатор в качестве новых реагентов для обработки поверхности.
Светочувствительный грунт представляет собой раствор смолы в органических растворителях, и используется для дополнения катализатора на основе наночастиц золота на подложке. При воздействии ультрафиолетового света на светочувствительный грунт, добавление наночастиц золота исключается на всех участках, кроме тех, где предполагается формирование проводников.
Коллоидный катализатор представляет собой водный раствор, который включает в себя катализатор наночастиц золота и автоматически адсорбируется поверхностью грунта после экспонирования. Катализатор на основе наночастиц золота обладает высокой каталитической активностью в различных типах растворов для химического осаждения, и, в результате, реакция осаждения происходит в металле вследствие адсорбции в растворе для химического осаждения.
В течение последних лет наблюдается высокий спрос на разработку технологий изготовления металлических проводниов без использования вакуума и резиста, примером которых является печатная электроника5, в качестве основной технологии в области электроники следующего поколения. Кроме того, активизировалась разработка металлических чернил, в качестве основного кандидата на роль технологии получения проводников следующего поколения. Проводятся исследования, которые позволят получать проводники с более низким сопротивлением при более низких температурах, однако до сих пор не удавалось достичь формирования проводников при низкой температуре и с низким сопротивлением. EEJA разработала такую новую технологию, основанную на идее о том, что метод нанесения покрытия, который осаждает металлические кристаллы из водного раствора при температуре ниже 100°C, позволит получить проводник с низким сопротивлением при низкотемпературном процессе.
Новая технология основана на методах нанесения покрытий и позволяет получать проводники из водного раствора, а, следовательно, необходимость в вакуумной среде отсутствует. С использованием новаторского метода автоматической адсорбции катализатора на основе наночастиц золота с помощью светочувствительного грунта, возможно прямое получение проводников без использования фоторезиста. Расширение до крупносерийного производства будет нетрудным, и позволит получать высокопроизводительную металлическую разводку на различных подложках и наладить массовое производство.
Данная технология использует низкотемпературный процесс при температуре ниже 100°C для получения проводников с гораздо меньшим удельным сопротивлением (Au: 3,3 мкОм·см, Cu: 2,3 мкОм·см) по сравнению с существующими технологиями на основе металлических чернил. В результате можно получать высокопроизводительную разводку на непроводящих материалах с низкой температурной стойкостью, таких как ПЭТ-пленки и другие полимерные материалы общего назначения.
Возможно получение проводников, которые демонстрируют достаточную адгезию (0,5 Н/мм) даже на ПЭТ-пленке с гладкой поверхностью (Ra = 10 нм). Черновая обработка поверхности подложки не требуется, при этом достигается высокая прочность сцепления.
Длина волны ультрафиолетового излучения, воздействию которого подвергается грунт, находится в диапазоне 300 нм, и поэтому нет необходимости использовать ультрафиолетовый свет с короткой длиной волны (с длиной волны 200 нм или короче), которая применяется в существующих технологиях формирования рисунка проволоки, изменяющих поверхность подложки. Это означает отсутствие необходимости в таких внешних средствах, как продувка азотом и удаление озона из источника света.
Возможно получение проводников с использованием процессов печати, в которых применяются такие методы, как частичная печать раствором коллоидного катализатора с грунтовкой, нанесенной на поверхность подложки, или печатной грунтовкой на подложке, а также погружение в раствор коллоидного катализатора. В результате данная технология может быть применена в различных методах получения проводников, которые сочетают в себе методы печати и световой экспозиции.
Новая технология позволяет получать тонкие проводники с низким сопротивлением, при низкой температуре, и ее основными областями применения предположительно будут гибкие дисплеи, антенны и датчики. Возможно получение тонких проводников на трехмерных поверхностях, и, следовательно, существует вероятность применения на литых монтажных основаниях (MID; формованные компоненты из синтетической смолы со встроенной электропроводкой и электродами). Кроме того, многослойная проводка была успешно получена за счет объединения изоляционных материалов прикладного типа, при этом существуют надежды на то, что данная технология приведет к инновациям в технологии получения металлических проводников.
К концу текущего года, EEJA планирует начать поставки образцов светочувствительного грунта, коллоидных катализаторов и раствора для химического осаждения, используемых в данной технологии.
Данная технология удостоилась премии JPCA Show Award на выставке JPCA Show 2017
Справка: Процесс получения проволоки с помощью новой технологии
УФ (λ <300 нм)
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
|
Формирование грунтовочного слоя Нанесение грунтовочного раствора Высыхание: 80°C в течение 10 мин. |
Экспозиция Время экспозиции: Около 60 сек. |
Адсорбция катализатора на основе наночастиц золота Погружение в раствор коллоидного катализатора Время погружения: 10 сек. — 10 мин. |
Нанесение неэлектролитического покрытия Au, Cu, Pd, Ni, Pt |
(2) Экспозиция: Фотомаска используется для обеспечения экспозиции ультрафиолетового света на подложку в течение
(3) Поглощение катализатора на основе наночастиц золота: После экспозиции, подложку на
(4) Погружение в раствор для химического осаждения: Подложку погружают в раствор для химического осаждения металла, из которого должна быть получена проволока, при этом металл в растворе для нанесения покрытия осаждается на наночастицы золота, закрепленные на грунтованной поверхности, образуя металлическую структуру.
*1 Фоторезист
Светочувствительная, коррозионно-стойкая пленка. Фоторезист применяется при проведении фототравления, в котором используется технология фотосъемки и химическая коррозия (травление) для выполнения точной обработки металлов, полупроводников и других материалов.
*2 Наночастицы золота
Частицы золота в размер которых составляет единицы нанометров (одна миллиардная часть метра).
*3 Раствор для химического осаждения
Раствор для нанесения покрытия, который вызывает восстановительное осаждение металлических ионов в виде металла на материале подложки посредством химической реакции между металлическими ионами и восстановителем.
*4 Крупносерийное производство
Обработка большой поверхности, одновременная обработка нескольких плат и другие процессы, характеризующиеся методами нанесения покрытия.
*5 Печатная электроника
Технология получения электронных схем, устройств и т.д. с использованием технологии печати.