CN104685592B - 图案的形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供如下方法和装置：能够减少在使用导电膏、绝缘膏、或者半导体膏并利用丝网印刷法印刷布线·电极等的图案时所产生的图案侧壁部的塌边并且减少上述布线·电极等的图案、全面固体膜上的网痕，从而制造高品质的电子零件；以及提供一种能够适用丝网印刷并以比以往少的工序数来进行双面印刷的图案的形成方法。通过使用导电膏、绝缘膏、或者半导体膏并利用丝网印刷法在具有由聚二甲基硅氧烷构成的表面的橡皮布上印刷图案，并将该图案自该橡皮布转印至被印刷物，从而形成图案。

Description

图案的形成方法
技术领域
本发明涉及布线图案或电极图案等图案的形成方法。
背景技术
作为形成布线·电极的工艺，存在利用丝网印刷法印刷导电膏、绝缘膏的工艺。例如，在太阳能电池的布线·电极、触摸面板的边框电极、叠层陶瓷电容器的电极、或者多层印刷电路板等的制作中，通过利用丝网印刷法将导电膏、绝缘膏刷在对象物上，从而进行印刷。另外，在半导体电极、半导体气体传感器等中，使用氧化物半导体膏进行丝网印刷来在基板表面形成氧化物半导体层。
这些方法中所使用的丝网版在不需要印刷的部位涂布有乳剂，导电膏、绝缘膏不从该乳剂涂布部位透过。即，能够将与网眼所开口的部分对应的图案描绘在对象物上。
另外，代替上述的利用丝网印刷法进行印刷的方法，还公知有如下方法(专利文献1、2)：在挠性片上涂布预定膜厚的导电金属膏并使其干燥而预先制造形成有转印用电极的转印片，从该转印片向陶瓷电子零件转印导电金属膏的电极图案来形成电极。然而，在对转印片上的由导电金属膏构成的电极进行压接并转印时，需要利用对电极加热或者对电极喷雾导电膏用溶剂而使电极成为半干燥状态等的方法，来恢复电极表面的粘性。
另一方面，在专利文献3中，涉及一种在复印机、打印机等所使用的色粉承载体的制造方法，经由丝网印刷版将印刷膏转印于偏置鼓，并通过将由该被转印的印刷膏构成的布线图案转印·形成于绝缘层的周面，从而能够形成与现有的丝网印刷法相比接缝精度良好的电极图案，该绝缘层设于圆筒状基板表面。
另外，在对被印刷物的两面实施印刷时，通常使用如下工艺：i)最初，在被印刷物的单侧的表面印刷图案；ii)然后，将被印刷物翻过来而调换反面与正面后对未印刷有图案的另一面印刷图案。对此，例如在专利文献4中公开有如下一种印刷单元：能够一边利用辊输送被印刷物，一边一次性地对其正面与反面这两面实施印刷。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-276944号公报
专利文献2：日本特开平11-219845号公报
专利文献3：日本特开2010-250196号公报
专利文献4：日本特表2001-518409号公报
发明内容
发明要解决的问题
如前述那样，作为形成布线、电极等的工艺，存在使用导电膏、绝缘膏或半导体膏等并利用丝网印刷法进行印刷的工艺，但在利用丝网印刷法来形成了布线、电极等的图案的情况下，在膏逐渐干燥的过程中，存在在图案的侧壁部产生塌边、线宽变大这样的问题。例如，若在形成用于太阳能电池的布线·电极时产生该塌边，则导致开口率低下。另外，若在形成触摸面板的边框电极时产生塌边，则存在不得不减小操作输入部位的面积等问题。
另外，在被印刷了的布线·电极等的图案的表面残留有因丝网而产生的凹凸(网痕)。例如，在使用该电极来制作叠层型的电容器的情况下，在热压时，产生由上述凹凸而引起电极被切断而发生断线、或者夹持电介质的电极间短路这样的问题。而且，在被印刷了的布线·电极图案作为天线使用的情况下，图案表面的粗糙度与通信距离的减小相关，成为使接收发送特性变差的主要原因。
另一方面，在上述专利文献1～3中，代替丝网印刷法，公开有使用转印片的方法、使用偏置鼓的方法，但均没有提及有关侧壁部的塌边、残留网痕这样的问题及其解决方法。
另外，在进行对被印刷物的两面进行印刷的情况下，如前所述，需要对被印刷物的一个面进行印刷了之后，将被印刷物翻过来对另一个面进行印刷的步骤，因此存在工序数较多，生产节拍增大这样的问题。对此，也有如专利文献4所公开的技术那样的技术，但在该情况下，由于具有需要用于输送的机构而装置大型化的缺点，因此在丝网印刷法中不能使用该技术。
本发明是鉴于上述的现状而完成的，其目的在于提供如下方法和装置：减少在使用导电膏、绝缘膏或者半导体膏并利用丝网印刷法来印刷布线·电极等的图案时所产生的图案侧壁部的塌边并且减少上述布线·电极等的图案、全面固体膜(日文：全面ベタ膜)上的网痕，从而制造高品质的电子零件；以及提供一种能够用于丝网印刷并能够以比现有技术少的工序数来进行双面印刷的图案的形成方法。
用于解决问题的方案
本发明人为了解决上述技术课题，经过反复研究后得到如下见解：作为橡皮布，使用表面的平滑性较高、且被印刷物与膏之间的亲和性比橡皮布与膏之间的亲和性高的橡皮布，并利用丝网印刷法将图案印刷于该橡皮布，将该图案转印于对象物，从而能够解决问题。
本发明是基于上述见解完成的，根据本发明，提供以下的发明。
[1]一种图案的形成方法，其特征在于，在该图案的形成方法中，使用导电膏、绝缘膏或者半导体膏，并利用丝网印刷法在具有由聚二甲基硅氧烷构成的表面的橡皮布上印刷图案，将该图案自该橡皮布转印至被印刷物。
[2]根据[1]所述的图案的形成方法，其特征在于，所述橡皮布为片状。
[3]根据[1]所述的图案的形成方法，其特征在于，所述橡皮布为卷状。
[4]根据[1]所述的图案的形成方法，其特征在于，使用导电膏形成电极图案。
[5]根据[4]所述的图案的形成方法，其特征在于，所述电极图案是用于触摸面板、太阳能电池、叠层陶瓷电容器、天线、多层印刷电路板的布线电极。
[6]根据[1]所述的图案的形成方法，其特征在于，在使用导电膏、绝缘膏或者半导体膏、并利用丝网印刷法对所述橡皮布印刷了第一图案之后，在印刷有该第一图案的橡皮布上配置所述被印刷物，进而对该被印刷物的、与同该橡皮布相对的面相反的一侧的面印刷了第二图案之后，将该被印刷物自该橡皮布上剥离而将所述第一图案转印于该被印刷物。
[7]根据[6]所述的图案的形成方法，其特征在于，利用丝网印刷法印刷所述第二图案。
[8]根据[6]所述的图案的形成方法，其特征在于，所述第一图案和所述第二图案是用于触摸面板、太阳能电池、叠层陶瓷电容器、天线、多层印刷电路板的布线电极。
[9]根据[6]所述的图案的形成方法，其特征在于，该图案的形成方法用于制造静电电容型器件。
[10]一种图案的形成装置，该图案的形成装置具有丝网印刷机构以及利用该丝网印刷机构印刷图案的橡皮布，该图案的形成装置用于将印刷于该橡皮布上的图案转印于被印刷物，其特征在于，该橡皮布具有由聚二甲基硅氧烷构成的表面。
发明的效果
根据本发明，能够减少在利用丝网印刷法进行印刷时产生的图案塌边，并能够使图案的侧壁形成尖锐(日文：シャープ)的形状。其结果，能够实现图案的细线化，也能够降低图案的表面粗糙度。另外，从原理上讲，本发明不仅能够适用于细线图案，也能够适用于具有数μm以上的尺寸的任何图案。而且，根据本发明，不需要进行将被印刷物翻过来的工序，因此能够以比现有少的工序数进行在被印刷物的两面形成图案，不使用辊版、输送机构就能够对被印刷物进行双面印刷。
附图说明
图1是刚利用丝网印刷法在陶瓷生片(ceramic green sheet)印刷导电膏之后的电极图案的光学立体显微镜图像。
图2是利用丝网印刷法印刷的陶瓷生片上的导电膏在大气中充分干燥后的光学立体显微镜图像。
图3是利用丝网印刷法在聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜上印刷导电膏来形成电极图案、并刚刚将该电极图案转印到陶瓷生片上之后的光学立体显微镜图像。
图4是利用丝网印刷法在聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜上印刷导电膏来形成电极图案、且使该电极图案转印至陶瓷生片上并在大气中充分干燥后的光学立体显微镜图像。
图5是通过利用共焦激光扫描显微镜观察图2中的所拍摄到的电极图案而得到的该图案的三维图像。
图6是通过利用共焦激光扫描显微镜观察图4中的所拍摄到的电极图案而得到的该图案的三维图像。
图7是本发明的图案的形成方法的一个例子的说明图。
图8是本发明的图案的形成装置的一个例子的说明图。
图9是本发明的图案的形成装置的另一例子的说明图。
图10是本发明的图案的形成装置的又一例子的说明图。
图11是本发明的图案的形成装置的再一例子的说明图。
图12是实施例2的双面印刷图案的形成方法的说明图
图13是拍摄由实施例2所得到的被印刷物而得到的照片图；图13的(a)是从具有粘接材料层的面侧拍摄而得到的照片图；图13的(b)是从没有粘接材料层的面侧拍摄而得到的照片图。
具体实施方式
本发明的图案的形成方法的特征在于，使用导电膏、绝缘膏或半导体膏，并利用丝网印刷法在具有由聚二甲基硅氧烷(PDMS)构成的平滑的表面的橡皮布上印刷图案，并将该图案转印于被印刷物(对象物)。
具体来说，在本发明的方法中，例如在形成陶瓷电容器的电极图案的情况下，使用导电膏，并利用丝网印刷法在具有平滑且有粘接性的表面的橡皮布上形成电极图案，然后，利用刮板、辊等将橡皮布按压于陶瓷生片，从而使导电膏转印于陶瓷生片上。
作为具有平滑的表面的橡皮布，能够举出由聚二甲基硅氧烷(PDMS)构成的橡皮布或者在表面具有由聚二甲基硅氧烷(PDMS)构成的层的橡皮布等。
另外，在本发明中，形成电极的对象物除了所述的陶瓷生片以外，还能够举出由不锈钢等金属、各种玻璃、纸、聚酰亚胺(PI)等树脂材料构成的膜等现有公知的各种物品。
在本发明中，该橡皮布和供电极形成的对象物既可以卷绕成卷状，或者也可以呈片状。
本发明的方法中所使用的膏能够直接使用在通常丝网印刷法中用于形成电极、布线等的膏，例如作为导电膏能够使用在粘结剂树脂中分别包含Au、Ag、Cu、Al等金属粉末的膏，作为绝缘膏能够使用在粘结剂树脂中包含无机绝缘物粉末的膏。另外，作为半导体膏能够举出使金属氧化物的微细粉末分散于溶剂而成的膏等。
另外，对于利用本发明的方法而形成于对象物上的图案的厚度来说，电极、绝缘层或者半导体层等根据作为其目的的图案而不同，虽然未被特别限定，但通常为100nm～100μm左右。
根据本发明的方法，能够用于所有使用布线·电极的电气电子零件的制作，例如太阳能电池的布线·电极、触摸面板的边框电极、叠层陶瓷电容器的电极、天线、多层印刷电路板的制作。
接着，用于图案的双面印刷的本发明的图案的形成方法，其特征在于，在使用导电膏、绝缘膏或者半导体膏、并利用丝网印刷法在上述橡皮布印刷了第一图案后，在印刷有第一图案的橡皮布上配置上述被印刷物，进而在被印刷物的、与同橡皮布相对的面相反的一侧的面印刷了第二图案后，将被印刷物自橡皮布上剥离而将第一图案转印于被印刷物。
在图7中示出了本发明的图案的形成方法的一个例子的说明图。如图所示，在本发明中，首先，在具有由PDMS构成的平坦的表面的橡皮布1A上印刷第一图案(反面图案)P-1(图7中的(a))。接着，在印刷有第一图案P-1的橡皮布1A上配置被印刷物10A(图7中的(b))。由于图案的厚度极小，因此被印刷物10A以实际上与由PDMS构成的橡皮布1A接触的方式进行配置。接着，在被印刷物10A的、与同橡皮布1A相对的面相反的一侧的面上直接印刷第二图案(正面图案)P-2(图7中的(c))。之后，将被印刷物10A自橡皮布1A上剥离，而将印刷于橡皮布1A上的第一图案P-1的墨转印于被印刷物10A(图7中的(d))。通过这些一系列的工艺，能够得到在两面分别印刷有作为目的的第一图案P-1和第二图案P-2的被印刷物10A。
在本发明的上述双面印刷方法中，对于第一图案P-1的印刷法，使用丝网印刷法。另外，对于第二图案P-2的印刷法，能够使用丝网印刷、柔性印刷、凹版印刷、喷墨印刷等工艺，优选使用丝网印刷和凹版印刷，特别优选使用丝网印刷法。
在本发明的上述双面印刷方法中，对于在图案的印刷所使用的膏、橡皮布以及被印刷物，能够使用与前述相同的膏、橡皮布以及被印刷物。另外，所形成的图案的厚度也能够设为与前述相同的条件。此外，在本发明中，为了提高印刷于橡皮布1A上的第一图案P-1对于被印刷物10A的转印性，也能够预先在被印刷物10A的、与橡皮布1A接触的一侧的面形成粘接材料的层。
本发明的上述双面印刷方法除了能够利用于如前述那样的所有使用布线·电极的电气电子零件的制作以外，还能够合适地用于制造静电电容型器件例如静电电容型压电元件等。
另外，本发明的图案的形成装置具有丝网印刷机构以及利用丝网印刷机构印刷图案的橡皮布，且该图案的形成装置用于将印刷于橡皮布上的图案转印于被印刷物，其特征在于，橡皮布具有由PDMS构成的表面。本发明的装置能够合适地适用于上述本发明的方法。
对于本发明的装置中的橡皮布和被印刷物，能够使用如上所述的橡皮布和被印刷物。另外，本发明的装置中的丝网印刷机构如后述那样例如包含丝网版和刮板等，只要与通常的丝网印刷机中的机构为相同结构即可，能够根据作为目的所形成的图案进行选择，并没有特别限制。
在图8～11中示出了本发明的图案的形成装置的一个例子的说明图，但本发明的图案的形成装置并不被这些例子所限定，而是能够包含施加适当变更而得到的各种实施方式。此外，为了简化，各图中省略了乳剂的图案。
图8所示的装置为使用片状的橡皮布1A来对片状的被印刷物10A进行印刷的装置。具体来说，首先在图8(a)的丝网印刷部中使用膏20并利用固定于框体2的丝网版3，在片状的橡皮布1A上印刷图案P。图8(a)中的附图标记4表示刮板。接着，将印刷了图案P的橡皮布1A输送至图8(b)的转印部，在图8(b)的转印部中，通过将橡皮布1A上的图案P转印于片状的被印刷物10A，从而能够得到印刷了目的的图案P的被印刷物10A。
图9所示的装置为使用片状的橡皮布1A来对卷状的被印刷物10B进行印刷的装置。具体来说，首先在图9(a)的丝网印刷部中使用膏20并利用固定于框体2的丝网版3，在片状的橡皮布1A上印刷图案P。接着，将印刷了图案P的橡皮布1A输送至图9(b)的转印部，在图9(b)的转印部中，通过将橡皮布1A上的图案P转印至承载于压印滚筒5的外周的卷状的被印刷物10B，从而能够得到印刷了目的的图案P的被印刷物10B。
图10所示的装置为使用卷状的橡皮布1B来对片状的被印刷物10A进行印刷的装置。具体来说，首先在图10(a)的丝网印刷部中使用膏20并利用固定于框体2的丝网版3，在承载于橡皮布卷体6的外周的卷状的橡皮布1B上印刷图案P。在该情况下，一边使刮板4与橡皮布卷体6分别向图10(a)中的箭头方向移动，一边使橡皮布卷体6旋转。接着，将印刷了图案P的橡皮布1B或者片状的被印刷物10A输送至图10(b)的转印部，在图10(b)的转印部中，通过将橡皮布1B上的图案P转印至片状的被印刷物10A，从而能够得到印刷了目的的图案P的被印刷物10A。
图11所示的装置为使用卷状的橡皮布1B来对卷状的被印刷物10B进行印刷的装置。具体来说，首先在图11(a)的丝网印刷部中使用膏20并利用固定于框体2的丝网版3，在承载于橡皮布卷体6的外周的卷状的橡皮布1B上印刷图案P。在该情况下也是一边使刮板4与橡皮布滚筒6分别向图11(a)中的箭头方向移动，一边使橡皮布卷体6旋转。接着，将印刷了图案P的橡皮布1B或者卷状的被印刷物10B输送至图11(b)的转印部，在图11(b)的转印部中，通过将橡皮布1B上的图案P转印至卷状的被印刷物10B，从而能够得到印刷了目的的图案P的被印刷物10B。
实施例
以下，用实施例以及比较例来说明本发明，但本发明并不被限定于该实验例。
＜实施例1＞
在以下的实施例以及比较例中，作为导电膏，使用市售的含有银微粒的丝网印刷用膏(namics(株)制，HIMEC Type x7109)。另外，使用了具有宽度为300μm的直线状的网眼开口部的丝网版(乳剂厚13.8μm、每英寸的网眼数为325、线径为28μm、纱厚为48μm)。
首先，作为比较例1，利用丝网印刷法在大约15×15cm2的陶瓷生片上印刷了导电膏的图案。膏膜厚大约15μm。
图1是刚印刷后的该图案的光学立体显微镜图像。能够在图案表面确认到网痕，也在侧壁部确认到因塌边而引起的波浪状。
图2是使图1所示的导电膏图案在大气中充分干燥后的光学立体显微镜图像。得知：在膏的干燥过程中表面平滑化而网痕大体消失，但伴随平滑化而侧壁部的波浪状逐渐恶化。
接着，使用在最表面具有聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜的橡皮布，并在其上利用丝网印刷法来印刷膏的图案，进而，将该图案自PDMS膜上转印至陶瓷生片上，而得到实施例1的图案。
图3是刚刚将膏图案自PDMS膜上转印到陶瓷生片上后的光学立体显微镜图像。没有看到如图1所示那样的网痕，而成为反映了PDMS膜的平坦性的平滑的表面形状。另外，因塌边而引起的侧壁部的波浪状也减少。
图4是使图3所示出的膏在大气中充分干燥后的光学立体显微镜图像。仍然没有看到如图1、图2所示那样的塌边，得知保持着图3所示出的刚印刷后的图案的形状。
图5是通过利用共焦激光扫描显微镜观察图2中的所拍摄到的图案而得到的该图案的三维图像。在陶瓷生片上直接进行了印刷的情况下的图案的侧壁因塌边的影响而呈R形状。
另一方面，图6是通过利用共焦激光扫描显微镜观察图4中的所拍摄到的图案而得到的该图案的三维图像。得知：在自橡皮布进行了转印的情况下，图案的侧壁的形状变得非常尖锐。
另外，虽未图示，但能够确认到即使3cm见方的平坦图案也能够自橡皮布上转印于印刷物上。
＜实施例2＞
在以下的实施例中，作为印刷用的膏，使用了太阳能电池用Ag膏(namics(株)制，HIMEC Type x7109)。另外，作为被印刷物10A，使用了在单面具有粘接材料层11的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜12(lintec(株)制，SLIMLINER SRL—0753B(AS))。作为丝网版使用了如下版，该版具有9mm见方的正方形图案和包含自该正方形图案引出了的引出线的图案。
利用图12所示的步骤，形成了实施例2的双面印刷图案。
首先，如图12中的(a)所示，使用在最表面具有聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜的橡皮布1A，并在其上利用丝网印刷法印刷了第一膏图案P-1。接着，如图12中的(b)所示，在印刷有第一图案P-1的橡皮布1A上以粘接材料层11位于与橡皮布1A接触的一侧的方式配置了被印刷物10A。接着，如图12中的(c)所示，在被印刷物10A的、与同橡皮布1A相对的面相反的一侧的面印刷了第二膏图案P-2。此外，本次图案P-1与图案P-2设为相同图案。接着，如图12中的(d)所示，通过将被印刷物10A自橡皮布1A上剥离，并将第一图案P-1转印于被印刷物10A，从而得到了在两面形成有膏的图案的实施例2的被印刷物10A。
图13是所得到的被印刷物的照片，图13的(a)是从具有粘接材料层的面侧(照片中记载有“オモテ”(正面))拍摄而得到的照片；另外，图13的(b)是从没有粘接材料层的面侧(照片中记载有“ウラ”(反面))拍摄而得到的照片。作为结果，不需要将叠层片翻过来的工序就能够得到双面印刷片，并能够降低生产节拍。另外，如从图13(a)、(b)可知，在所得到的双面印刷片中，第一图案和第二图案在彼此重叠的相同位置，并均能够以在实用上充分的精度形成。
附图标记说明
1A、1B 橡皮布
2 框体
3 丝网印刷版
4 刮板
5 压印滚筒
6 橡皮布卷体
10A、10B 被印刷物
12 聚对苯二甲酸乙二醇酯膜
20 膏
P、P1、P2 图案

Claims (9)

1.一种图案的形成方法，其特征在于，
在该图案的形成方法中，使用导电膏、绝缘膏或者半导体膏，并利用丝网印刷法在具有由聚二甲基硅氧烷构成的表面的橡皮布上印刷图案，并将该图案自该橡皮布转印至被印刷物，
使用导电膏、绝缘膏或者半导体膏、并利用丝网印刷法在所述橡皮布上印刷了第一图案之后，在印刷有该第一图案的橡皮布上配置所述被印刷物，进而在该被印刷物的、与同该橡皮布相对的面相反的一侧的面上印刷了第二图案之后，将该被印刷物自该橡皮布上剥离而将所述第一图案转印于该被印刷物。
2.根据权利要求1所述的图案的形成方法，其特征在于，
所述橡皮布为片状。
3.根据权利要求1所述的图案的形成方法，其特征在于，
所述橡皮布为卷状。
4.根据权利要求1所述的图案的形成方法，其特征在于，
使用导电膏形成电极图案。
5.根据权利要求4所述的图案的形成方法，其特征在于，
所述电极图案是用于触摸面板、太阳能电池、叠层陶瓷电容器、天线、多层印刷电路板的布线电极。
6.根据权利要求1所述的图案的形成方法，其特征在于，
利用丝网印刷法印刷所述第二图案。
7.根据权利要求1所述的图案的形成方法，其特征在于，
所述第一图案和所述第二图案是用于触摸面板、太阳能电池、叠层陶瓷电容器、天线、多层印刷电路板的布线电极。
8.根据权利要求1所述的图案的形成方法，其特征在于，
该图案的形成方法用于制造静电电容型器件。
9.一种图案的形成装置，该图案的形成装置具有丝网印刷机构以及利用该丝网印刷机构印刷图案的橡皮布，且该图案的形成装置用于将印刷于该橡皮布上的图案转印于被印刷物，其特征在于，
该图案的形成装置使用导电膏、绝缘膏或者半导体膏，并利用丝网印刷法在具有由聚二甲基硅氧烷构成的表面的橡皮布上印刷图案，并将该图案自该橡皮布转印至被印刷物，
使用导电膏、绝缘膏或者半导体膏、并利用丝网印刷法在所述橡皮布上印刷了第一图案之后，在印刷有该第一图案的橡皮布上配置所述被印刷物，进而在该被印刷物的、与同该橡皮布相对的面相反的一侧的面上印刷了第二图案之后，将该被印刷物自该橡皮布上剥离而将所述第一图案转印于该被印刷物。
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