特開 2024-141588 金属配線と無機酸化物配線との接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024141588

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】金属配線と無機酸化物配線との接合構造

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20241003BHJP

【ＦＩ】

H05K1/02 J

H05K1/02 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023053322

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 順一

(72)【発明者】

【氏名】大澤 崇泰

【テーマコード（参考）】

5E338

【Ｆターム（参考）】

5E338CD12

5E338EE01

5E338EE27

(57)【要約】

【課題】高温に加熱された場合にも、無機酸化物配線が断線しにくい金属配線と無機酸化物配線との接合構造を提供すること。
【解決手段】接着剤層２０上に配置された金属配線３０とこの金属配線上の一部及びその周囲の前記接着剤層上の一部に跨って配置された無機酸化物配線４０との接合構造であって、前記金属配線３０が長手方向と短手方向とを有する細長い平面形状を有しており、この金属配線と前記無機酸化物配線とが複数の接合位置４０_０で接合されており、かつ、これら複数の接合位置を、前記金属配線の長手方向に沿って並べる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

接着剤層上に配置された金属配線とこの金属配線上の一部及びその周囲の前記接着剤層上の一部に跨って配置された無機酸化物配線との接合構造であって、
前記金属配線が長手方向と短手方向とを有する細長い平面形状を有しており、
この金属配線と前記無機酸化物配線とが複数の接合位置で接合されており、かつ、これら複数の接合位置が、前記金属配線の長手方向に沿って並んでいることを特徴とする金属配線と無機酸化物配線との接合構造。

【請求項2】

接着剤層上に配置された金属配線とこの金属配線上の一部及びその周囲の前記接着剤層上の一部に跨って配置された無機酸化物配線との接合構造であって、
前記金属配線が長手方向と短手方向とを有する細長い平面形状を有しており、
この金属配線と前記無機酸化物配線との接合位置が、前記金属配線の長手方向に沿って幅広に構成されていることを特徴とする金属配線と無機酸化物配線との接合構造。

【請求項3】

前記接合位置の両端の間に、前記金属配線を加熱したときこの金属配線にかかる応力が極小となる位置が含まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の接合構造。

【請求項4】

前記接合位置が、前記金属配線の長手方向の端部から、５００μｍ以上離れていることを特徴とする請求項１又は２に記載の接合構造。

【請求項5】

前記接合位置の両端の間の長さが２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の接合構造。

【請求項6】

前記金属配線の厚みが１～１０μｍであり、一方、前記無機酸化物配線の厚みがこれより薄く、１０～１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属配線と無機酸化物配線との接合構造に関する。より詳しくは、走査アンテナの金属配線と無機酸化物配線との接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

ビームの放射方向を変える機能を有するアンテナ（走査アンテナ）として、アンテナ単位を備えるフェイズドアレイアンテナが知られている
フェイズドアレイアンテナには、位相器（フェイズシフター）が必要である。フェイズドアレイアンテナを低コストで製造可能とするために、液晶を用いた位相器が実用化されつつある。

【0003】

特許文献１には、低抵抗の金属配線及び高抵抗の無機酸化物配線を備える、液晶表示装置の技術を利用した走査アンテナが記載されている。低抵抗の金属配線は周囲を比較的軟らかい接着剤層に囲まれており、高抵抗の無機酸化物配線はこの金属配線上の一部及び接着剤層上の一部に跨って設けられており、位相器は、異方性導電膜を介して、接着剤層上に配置された高抵抗の前記無機酸化物配線に物理的かつ電気的に接続される。

【0004】

図３はこのような金属配線と無機酸化物配線との位置関係を示すもので、図３（ａ）はその説明用平面図、図３（ｂ）はその要部説明用断面図である。

【0005】

これらの図から分るように、基材１０の片面に接着剤層２０が積層され、金属配線３０は、この接着剤層２０上に配置され、この接着剤層２０によって基材１０に固定されている。図３（ａ）から分るように、金属配線３０は長手方向と短手方向とを有する細長い平面形状を有しており、このため、表面に露出した接着剤層２０によりその周囲を囲まれている。なお、金属配線３０は低抵抗であることが必要であり、このため、例えば、電解鍍金法やスパッタリングによって形成された厚み１～１０μｍの金属箔を用いることが多い。

【0006】

次に、無機酸化物配線４０は、この金属配線３０上の一部及びその周囲の前記接着剤層２０上の一部に跨って配置されており、金属配線３０の上に位置する部分を接合位置として、これら金属配線３０と無機酸化物配線４０とが物理的かつ電気的に接続されている。無機酸化物配線４０は高抵抗であることが必要であり、このため、通常、ＩＴＯ等の無機酸化物の蒸着膜等が使用されている。また、その厚みも金属配線３０の厚みより薄く、１０～１０００ｎｍ程度である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２０２０／１２１８７６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、走査アンテナの製造工程の中には、これら金属配線３０と無機酸化物配線４０の両方を形成した後に、これらを加熱する工程を要することがある。例えば、ネガ型フォトレジストを使用してフォトスペーサを形成する工程では、パターニングされたフォトレジストを２３０℃程度の高温で焼成して完全硬化させる工程がある。また、これら金属配線３０と無機酸化物配線４０とを保護するため、これらの上にＳｉＮ等の無機シリコーン化合物を成膜してその保護膜を形成する場合でも、その成膜時に２００～２５０℃の高温に加熱することがある。

【0009】

このように高温に加熱すると、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、金属配線３０と接着剤層２０との境界位置で、無機酸化物配線４０が断線してしまうことが少なくなかった。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）において、４０ｘは無機酸化物配線４０の断線位置を示している。その原因は、接着剤層２０、金属配線３０及び無機酸化物配線４０の熱膨張係数やヤング率の差異に起因して、金属配線３０と接着剤層２０との境界位置で熱応力が生じることにあると推測できる。また、金属配線３０の厚みが１～１０μｍであるのに対し、無機酸化物配線４０の厚みはこれより薄く、１０～１０００ｎｍ程度であること、無機酸化物配線４０の材質が脆いこと、無機酸化物配線４０の幅が細いこと等も断線に関連していると推測できる。

【0010】

本発明は以上のような事情の下でなされたもので、高温に加熱された場合にも、無機酸化物配線が断線しにくい金属配線と無機酸化物配線との接合構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

このような技術的背景の下で、本発明の発明者等は、図３のように接着剤層上に配置された細長い平面形状の金属配線に熱を加えた場合の応力についてシミュレーションした。この結果、まず、金属配線の長手方向に沿って延びる側辺の端部３０_０では、その近辺で応力が大きくなり、このため、この位置に無機酸化物配線を配置すると断線し易いことが分った。

【0012】

一方、端部３０_０から離れると応力は小さくなり、この位置に無機酸化物配線を配置しても断線は生じにくい。もっとも、端部３０_０から離れるほど応力が小さくなるのではなく、一定の距離に応力が極小となる部位があるが、その位置は、金属配線の形状や寸法、金属配線の熱膨張係数、接着剤層の熱膨張係数、熱負荷のかかり具合等によって変動する。一般に、極小となる部位は、端部３０_０から５００μｍ以上離れた位置にある。

【0013】

本発明はこのような研究成果をもとになされたもので、本発明の第一の態様は、接着剤層上に配置された金属配線とこの金属配線上の一部及びその周囲の前記接着剤層上の一部に跨って配置された無機酸化物配線との接合構造であって、
前記金属配線が長手方向と短手方向とを有する細長い平面形状を有しており、
この金属配線と前記無機酸化物配線とが複数の接合位置で接合されており、かつ、これら複数の接合位置が、前記金属配線の長手方向に沿って並んでいることを特徴とする金属配線と無機酸化物配線との接合構造である。

【0014】

この複数の接合位置は、その両端の接合位置の間に、前記金属配線を加熱したときこの金属配線にかかる応力が極小となる位置が含まれることが望ましい。前記接合位置が、前記金属配線の長手方向の端部から、５００μｍ以上離れていればよい。また、両端の前記接合位置の間の長さは２０μｍ以上であることが望ましい。

【0015】

なお、複数のこれら接合位置の代わりに、これら複数のこれら接合位置のすべてを網羅して含むような幅広の接合位置を設けてもよい。

【0016】

本発明の第二の態様は、このような幅広の接合位置を設けたもので、接着剤層上に配置された金属配線とこの金属配線上の一部及びその周囲の前記接着剤層上の一部に跨って配置された無機酸化物配線との接合構造であって、
前記金属配線が長手方向と短手方向とを有する細長い平面形状を有しており、
この金属配線と前記無機酸化物配線との接合位置が、前記金属配線の長手方向に沿って
幅広に構成されていることを特徴とする金属配線と無機酸化物配線との接合構造である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、高温に加熱された場合にも、無機酸化物配線が断線しにくい金属配線と無機酸化物配線との接合構造を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は本発明の第１の実施形態に係る金属配線と無機酸化物配線との位置関係を説明するための説明用平面図である。

【図2】図２は本発明の第２の実施形態に係る金属配線と無機酸化物配線との位置関係を説明するための説明用平面図である。

【図3】図３は従来の走査アンテナに係り、金属配線と無機酸化物配線との位置関係を示すもので、図３（ａ）はその説明用平面図、図３（ｂ）はその要部説明用断面図である。

【図4】図４は従来の走査アンテナに係り、無機酸化物配線が断線した場合の金属配線と無機酸化物配線との位置関係を示すもので、図４（ａ）はその説明用平面図、図４（ｂ）はその要部説明用断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る走査アンテナＡにおいては、従来の走査アンテナと同様に、基材１０の片面に接着剤層２０が積層され、低抵抗の金属配線３０が、この接着剤層２０上に配置され、この接着剤層２０によって基材１０に固定されている。金属配線３０は長手方向と短手方向とを有する細長い平面形状を有しており、このため、表面に露出した接着剤層２０によりその周囲を囲まれている。また、無機酸化物配線４０も、従来の走査アンテナと同様に、この金属配線３０上の一部及びその周囲の前記接着剤層２０上の一部に跨って配置されており、金属配線３０の上に位置する部分を接合位置として、これら金属配線３０と無機酸化物配線４０とが物理的かつ電気的に接続されている。本発明の第１の実施形態に係る走査アンテナＡと従来の走査アンテナとの相違は、金属配線と無機酸化物配線との接合構造にあり、そのほかの点においては、両者は同様である。

【0020】

そこで、本発明の第１の実施形態に係る金属配線３０と無機酸化物配線４０との位置関係を説明するため、図１にその説明用平面図を示す。

【0021】

この図１から分るように、無機酸化物配線４０は、その先端が枝状に分岐しており、その分枝４１の先端を接合位置４０_０として、物理的かつ電気的に金属配線３０に接続されている。このため、その分枝４１の数と接合位置４０_０の数は同一である。なお、これら分枝４１及び接合位置４０_０の数は２以上であればよいが、１０本あるいはそれ以上の本数であってもよい。

【0022】

複数のこれら接合位置４０_０は、金属配線３０の長手方向に沿って並んでいる。このため、無機酸化物配線４０は、金属配線３０の長手方向に直交する方向、言い換えると、短手方向に平行に延びている。

【0023】

ところで、複数のこれら接合位置４０_０の両端の間に、前記金属配線３０を加熱したときこの金属配線３０にかかる応力が極小となる位置が含まれることが望ましい。このように熱応力が極小となる位置に接合位置４０_０が存在する場合、ここの熱応力が極小となる接合位置４０_０では無機酸化物配線４０がもっとも断線し難いものとなる。そして、複数の接合位置４０_０の両端の間に熱応力が極小となる位置が含まれる場合、これら複数の接合位置４０_０の中に、このように断線し難い接合位置４０_０が存在するからである。そし
て、すべての接合位置４０_０は無機酸化物配線４０につながっているから、金属配線３０と無機酸化物配線４０とは、高温に加熱された場合にも断線しにくいのである。

【0024】

なお、金属配線３０を加熱したときこの金属配線３０にかかる応力が極小となる位置は、実験によって求めることもできるが、シミュレーションによって算出したものであってもよい。一般に、その位置は、金属配線３０の長手方向の端部３０_０から、５００μｍ以上離れた位置である。このため、前記複数の接合位置４０_０のうち、金属配線３０の長手方向の端部３０_０にもっとも近い接合位置４０_０を、前記金属配線３０の長手方向の端部３０_０から、５００μｍ以上離れた位置に配置することが望ましい。図中、αは、金属配線３０の長手方向端部３０_０とこれにもっとも近い接合位置４０_０との距離を示している。

【0025】

また、同じ理由から、金属配線３０の長手方向端部３０_０にもっとも近い接合位置４０_０ともっとも遠い接合位置４０_０との間の長さβは２０μｍ以上であることが望ましい。

【0026】

（基材１０）
基材１０は絶縁性の材料から成る。基材１０の典型的な材質はガラスであるが、各種のプラスチックフィルムを使用することにより、基材１０に可撓性を付与することもできる。本実施形態において、基材１０の材質はガラスである。

【0027】

接着剤層２０は、基材１０上に設けられる。接着剤層２０は、公知の接着剤で形成された層である。この接着剤層２０は、一般に、ＨＢ～２Ｈの鉛筆硬度を有する比較的軟らかいものである。接着剤層２０を金属配線３０との接着するため接着剤層２０として比較的軟らかいものを使用する必要があり、硬度の高い接着剤層２０を使用することは難しい。

【0028】

金属配線３０は、接着剤層２０上の一部に設けられる。

【0029】

金属配線３０は、長手方向と短手方向とを有する細長い平面形状に形成されている。この第１の実施形態においては、途中で折り返した直線状である。

【0030】

金属配線３０は、接着剤層２０を介して基材１０に貼り合わされている。走査アンテナＡにおいて、金属配線３０は、低抵抗配線の役割を担う。

【0031】

この第１の実施形態において、金属配線３０は銅製である。金属配線３０は、銀、アルミニウム等の比抵抗が小さい金属によって構成されても良い。

【0032】

低抵抗化の観点から、金属配線３０は、厚膜であることが望ましく、金属配線３０の厚さは例えば１～１０μｍとすることができる。

【0033】

無機酸化物配線４０は、金属配線３０上の一部及びその周囲の前記接着剤層２０上の一部に跨って設けられる。これにより、金属配線３０の上に位置する部分を接合位置４０_０として、金属配線３０と無機酸化物配線４０とが接続される。走査アンテナＡにおいて、無機酸化物配線４０は、高抵抗配線の役割を担う。

【0034】

無機酸化物配線４０は無機酸化物製である。例えば、比抵抗が大きい酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などの比抵抗が大きい無機酸化物によって構成することができる。高抵抗化の観点から、無機酸化物配線４０は薄膜であることが望ましく、その厚さは、例えば、１０ｎｍ～１０００ｎｍとすることができる。

【0035】

上述の構成を有する本実施形態の走査アンテナＡの製造方法の一例について説明する。

【0036】

本実施形態の走査アンテナ１の製造方法は、サブ第１工程と、第１工程と、第２工程と、第３工程と、第４工程とを有する。

【0037】

サブ第１工程は、金属箔の一方側を向く面全体に、液状の接着剤を塗布して接着剤層２０を形成する工程である。接着剤層２０は、金属箔の一方側を向く面上にロールコート法を用いて形成される。

【0038】

金属箔はシート状に形成された銅箔である。金属箔は、スパッタリング又は電解鍍金法によって形成できる。

【0039】

第１工程は、基材１０上に接着剤層２０を介して金属箔を貼り合わせる工程である。第１工程では、まず、金属箔の一方側を向く面全体に形成された接着剤層２０と基材１０とを接触させる。次に、金属箔と基材１０とを所定の圧力で圧着させつつ、接着剤層２０を乾燥させる。これにより、接着剤層２０を介して、金属箔と基材１０とを貼り合わせることができる。

【0040】

上述のように、サブ第１工程において金属箔の一方側を向く面全体に接着剤層２０を形成した後に、第１工程において、金属箔と基材１０とを貼り合わせているが、金属箔と基材１０とを貼り合わせる手順はこれに限定されない。例えば、サブ第１工程において、基材１０の他方側を向く面全体に接着剤を塗布して接着剤層２０を形成し、第１工程において、金属箔を接着剤層２０と接触させた後に、上述の圧着及び乾燥を行って、金属箔と基材１０とを貼り合わせても良い。この場合、接着剤層２０は、基材１０の他方側を向く面上にダイコート法及びスリット＆スピンコート法等の塗布方法によって形成される。

【0041】

第２工程は、金属箔にパターンニングを行い、接着剤層２０上の一部に金属配線３０を形成する工程である。金属箔のパターンニングは、フォトリソグラフィによって行われる。

【0042】

第２工程では、まず、金属箔上にフォトレジスト層を形成する。フォトレジストは、一般的なスピンコーターによって金属箔上に塗布され、フォトレジスト層が形成される。

【0043】

次に、フォトレジスト層のプレベークを行う。例えば、チャンバー内において減圧下でプレベークを行って、フォトレジスト層を乾燥させる。これにより、フォトレジスト層の乾燥時間を短縮できる。

【0044】

次に、金属配線３０に対応したパターン形状が描画されたフォトマスクを介して、フォトレジスト層に紫外光を照射して、フォトレジスト層を露光する。

【0045】

次に、露光後のフォトレジスト層の現像を行う。現像液はポジ現像液を用いることができる。現像方法としてはスプレー現像法でよい。

【0046】

次に、金属箔のエッチングを行い、金属箔のうちフォトレジスト層が除去された部分を除去し、金属箔を金属配線３０に対応したパターン形状にパターンニングする。エッチング液は、過酸化水素水、硫酸及び水を混合した混合水溶液等を用いることができる。

【0047】

次に、金属配線３０上に残存するフォトレジスト層の剥膜を行う。剥膜液は、ケイ酸塩水溶液を用いことができる。そして、この金属配線３０のポストベークを行う。本実施形態では、窒素雰囲気のチャンバー内においてポストベークを行う。ベーク温度は、２５０℃とした。ベーク時間は、９０分とした。金属配線３０のポストベークが終了すると、第２工程が終了し、接着剤層２０上の一部に前記パターン形状の金属配線３０が形成される。

【0048】

第３工程は、金属配線３０上及び接着剤層２０上に無機酸化物層を形成する工程である。無機酸化物層は、スパッタリングによって、金属配線３０上及び接着剤層２０上に、前記無機酸化物を積層させることにより形成される。第３工程が終了すると、金属配線３０上及び接着剤層２０上に無機酸化物層が形成される。

【0049】

第４工程は、無機酸化物層にパターンニングを行い、無機酸化物配線４０を形成する工程である。無機酸化物配線４０のパターンニングは、フォトリソグラフィによって行なうことができる。

【0050】

第４工程では、まず、無機酸化物層上にフォトレジスト層を形成する。フォトレジストとしては、ポジ型フォトレジストであるノボラック樹脂を用いることが可能である。

【0051】

次に、フォトレジスト層のプレベークを行い、無機酸化物配線４０に対応したパターン形状が描画されたフォトマスクを介して、フォトレジスト層に紫外光を照射して、フォトレジスト層を露光する。

【0052】

次に、露光後のフォトレジスト層の現像を行う。現像液はポジ現像液を用いることができ、現像方法としてはスプレー現像法を用いることができる。

【0053】

次に、無機酸化物層のエッチングを行い、無機酸化物層のうちフォトレジスト層が除去された部分を除去し、無機酸化物層を無機酸化物配線４０に対応したパターン形状にパターンニングする。エッチング液としてはシュウ酸水溶液を用いることができる。

【0054】

次に、無機酸化物配線４０上に残存するフォトレジスト層の剥膜を行う。剥膜液は、ケイ酸塩水溶液を用いることができる。フォトレジスト層の剥膜が終了すると、第４工程が終了し、第１の実施形態に係る走査アンテナＡが得られる。

【0055】

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態に係る前記走査アンテナＡでは、先端が枝状に分岐した無機酸化物配線４０を使用し、その先端を接合位置４０_０としたが、本発明の第２の実施形態に係る走査アンテナＢでは、その代わりに金属配線３０と前記無機酸化物配線４０との接合位置が、前記走査アンテナＡの複数の接合位置４０_０を網羅して含むような幅広に構成したもので、その他の点は前記走査アンテナＡと同様である。図２は、その金属配線３０と無機酸化物配線４０との位置関係を説明するための説明用平面図である。

【0056】

この図２から分るように、この走査アンテナＢにおいては、無機酸化物配線４０の先端に扇状に広がる扇状部位４２を設け、その扇状部位４２の先端部位を線状の接合位置４０_０として、物理的かつ電気的に金属配線３０に接続されている。

【0057】

この線状の接合位置４０_０は、前記走査アンテナＡの複数の接合位置４０_０と同様に、金属配線３０の長手方向に沿って並んでいる。このため、無機酸化物配線４０は、金属配線３０の長手方向に直交する方向、言い換えると、短手方向に平行に延びている。

【0058】

そして、線状の接合位置４０_０の内部に、金属配線３０を加熱したときこの金属配線３０にかかる応力が極小となる位置が含まれることが望ましく、この熱応力が極小となる位置では無機酸化物配線４０がもっとも断線し難いものとなる。このため、金属配線３０と無機酸化物配線４０とは、高温に加熱された場合にも断線しにくいものとなる。

【0059】

そして、このため、前記線状の接合位置４０_０のうち、金属配線３０の長手方向の端部３０_０にもっとも近い位置を、前記金属配線３０の長手方向の端部３０_０から、５００μｍ以上離れた位置に配置することが望ましい。図中、αは、金属配線３０の長手方向端部３０_０と線状の接合位置４０_０のうち長手方向端部３０_０にもっとも近い位置との距離を示している。

【0060】

また、同じ理由から、線状の接合位置４０_０のうち金属配線３０の長手方向端部３０_０にもっとも近い位置ともっとも遠い位置との間の長さβ、すなわち、線状の接合位置４０_０の幅βは２０μｍ以上であることが望ましい。

【符号の説明】

【0061】

Ａ，Ｂ：走査アンテナＡ
１０：基材
２０：接着剤層
３０金属配線 ３０_０：金属配線の長手方向に沿って延びる側辺の端部
４０：無機酸化物配線 ４０_０：接合位置 ４１：分枝 ４２：扇状部位 ４０ｘ：断線位置
α：金属配線の長手方向端部とこれにもっとも近い接合位置との距離
β：接合位置の両端の間の長さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】