JP2001102745A

JP2001102745A - 多層回路の形成方法とこの方法からなるプリント配線体

Info

Publication number: JP2001102745A
Application number: JP28073899A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Endo; 康博遠藤; Yasuo Kagami; 康夫加賀美; Toru Maruyama; 徹丸山
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Edge Inc
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】回路形成用基材上に多層にして回路を形成でき
るようにする。【解決手段】回路形成用基材１上に、回路２と絶縁層３
とを交互に積層して印刷する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路形成用基材上
に回路と絶縁層を積み上げて多層回路を形成する方法に
関するもので、非接触ＩＣメディアのアンテナ、多重周
波数共振回路などのＲＦ−ＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑ
ｕｅｎｃｙＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用途、３
次元バーコード、メモリーカード、各種集積回路などに
利用することができる多層回路の形成方法とこの方法か
ら得られるプリント配線体に関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来、非接触ＩＣメデ
ィアのアンテナなどを得るべく、基材に導電回路を形成
するにあたっては、金属巻線貼り付けやエッチング、導
電インキのスクリーン印刷により一層のみの回路を形成
していた。しかしながら、回路形成用基材の上に回路形
成が一層に止まっており、通信距離が長距離化する非接
触ＩＣメディアやセキュリティ対策などの用途への対応
が困難であることや、導電性向上に限界があるなどの問
題があった。例えば前述した非接触ＩＣメディアなどで
は、通信感度を上げるためにコイルのターン数を増やし
たり、チップに合わせて細線パターン化したり複雑化す
る傾向にあり、現状ではプロセス面での改良で補っては
いるが、情報量が増え多様化するニーズに対応するため
には将来的には限界がみえてきている。またセキュリテ
ィの面から回路を多重化したりマスクしたりする点は、
上述した用途に用いられるものにあっては実現されてい
なかった。そこで本発明は上記事情に鑑み、回路形成用
基材上に多層にして回路を形成できるようにすることを
課題とし、上記問題点を解決することを目的とする。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を考慮
してなされたもので、回路形成用基材上に、回路と絶縁
層とを交互に積層して印刷することを特徴とする多層回
路の形成方法を提供して、上記課題を解消するものであ
る。そして、この発明にあっては、回路と絶縁層との少
なくとも一方を光硬化性のインキにより印刷形成するこ
とが良好である。また、もう一つの発明は、上記方法を
用いて形成した多層回路にＩＣチップを実装したプリン
ト配線体であり、このプリント配線体を提供して上記課
題を解消するものである。

【０００４】

【発明の実施の形態】つぎに本発明を実施の形態に基づ
いて詳細に説明する。本発明は、回路と絶縁層とを交互
に積層して回路形成用基材に印刷するものである。前記
基材には公知のものを用いることができ、例えば、ガラ
ス繊維、アルミナ繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド
繊維等の無機または有機繊維からなる織布、不織布、マ
ット、紙あるいはこれらを組み合わせたもの、あるいは
これらに樹脂ワニスを含浸させて成形した複合基材、ポ
リアミド系樹脂基材、ポリエステル系樹脂基材、ポリオ
レフィン系樹脂基材、ポリイミド系樹脂基材、エチレン
・ビニルアルコール共重合体基材、ポリビニルアルコー
ル系樹脂基材、ポリ塩化ビニル系樹脂基材、ポリ塩化ビ
ニリデン系樹脂基材、ポリスチレン系樹脂基材、ポリカ
ーボネート系樹脂基材、アクリロニトリルブタジエンス
チレン共重合系樹脂基材、ポリエーテルスルホン系樹脂
基材などのプラスチック基材、あるいはこれらにコロナ
放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、電子線照射
処理、フレームプラズマ処理およびオゾン処理などの表
面処理を施したもの、などの公知のものから選択して用
いることができる。

【０００５】回路の形成は、導電性粒子とバインダー、
各種添加剤を含有する公知の導電インキをスクリーン印
刷することが例示されるが、印刷の方法はこれに限定さ
れない。上記導電性粒子としては、金属粉末、とりわけ
銀粉末が好ましい。さらには抵抗値や半田食われ性のコ
ントロールのため、銀以外の導電性金属、たとえば金、
白金、パラジウム、ロジウムなど、の粉末を添加しても
よい。ただしバインダー自身が導電性を有する場合は、
導電性粒子は必須ではない。これらの導電性粉末は、印
刷性や焼結性を良好にコントロールするため平均粒径、
比表面積、タップ密度などの各種形状の異なる粉末を２
種以上混合して用いてもよい。好ましくは、（１）不定
形あるいは樹枝状とよばれるものの中で、平均粒径０．
０５〜１．０μｍ、比表面積０．５〜５．０ｍ² ／ｇ、
タップ密度０．３〜１．０ｇ／ｃｍ³のものと、（２）
鱗片状あるいはフレーク状と呼ばれるものの中で、平均
粒径１．０〜１０．０μｍ、比表面積０．５〜５．０ｍ
² ／ｇ、タップ密度１．０〜５．０ｇ／ｃｍ³ のものと
を必須成分とし、（１）と（２）を６０／４０〜９５／
５の重量比で、全導電性粉末中８０％以上含まれるよう
な配合のものを用いるのが好ましい。また、粉末のペー
スト中の有機組成物との親和性を向上させて、ペースト
中での粉末の分散性を向上させるために、粉末の製造工
程中あるいは製造後に粉末の表面の処理を行うことも好
ましく行われる。表面処理剤は、界面活性剤や有機化合
物を用いることができる。

【０００６】導電インキは浸透乾燥型、溶剤揮発型、熱
硬化型など公知のいずれの材料も使用できるが、この中
でも光硬化性樹脂をバインダーに含むことで、特に硬化
時間を収縮して効率を向上させることが出来る。

【０００７】ここで、光硬化性樹脂としては、（Ａ）光
照射によりフリーラジカル活性種あるいはカチオン活性
種を発生させる光開始剤と、（Ｂ）それらの活性種と反
応する官能基を有する光反応性樹脂とを、重量比０．０
１／１００〜１０／１００で配合したものを必須成分と
するものが好ましい。（Ａ）の光開始剤としては公知のものが使用できるが、
フリーラジカル活性種を発生するものとしては、ベンゾ
フェノン誘導体、チオキサントン誘導体、アントラキノ
ン誘導体、トリクロロメチルトリアジン誘導体、アシル
ホスフィンオキサイド誘導体、α−ヒドロキシケトン誘
導体、α−アミノケトン誘導体、ベンゾイン誘導体、ベ
ンジルケタール誘導体、アクリジン誘導体、カルバゾー
ル・フェノン誘導体、あるいはそれらの組み合わせが好
ましく、カチオン活性種を発生するものとしては、芳香
族スルホニウム塩化合物、芳香族ヨードニウム塩化合物
あるいはそれらの組み合わせが好ましい。（Ｂ）の光反応性樹脂としては公知のものが使用できる
が、フリーラジカル種で反応するものとしては、アクリ
レート化合物およびメタクリレート化合物が好ましく、
カチオン活性種で反応するものとしては、脂環式エポキ
シ化合物、オキセタン化合物、アルケンオキシド化合
物、グリンジルエーテル化合物、ビニルエーテル化合物
が好ましい。また、いずれの場合にも２種以上を混合し
て用いてもよい。これらの樹脂全体の粘度は、導電性粉
末との混練やペーストの印刷特性を保持するために、２
５℃で１〜５０００ｍＰａ・ｓ（ｃｐｏｉｓｅ）が好ま
しいが、１０〜２０００ｍＰａ・ｓ（ｃｐｏｉｓｅ）が
より好ましい。また、反応性をコントロールするため
に、フェノチアジン誘導体、キサントン誘導体、チオキ
サントン誘導体、アミノ安息香酸誘導体、アントラセ
ン、フェナントレン、ペリレンなどの多環芳香族化合
物、あるいはそれらの組み合わせなどの光増感剤、ある
いはヒドロキシ化合物、アミノ化合物などの反応助剤を
添加してもよい。この湯合、添加量は（Ａ）の重量に対
して、０．０１〜１００％が好ましい。導電性粉末と光
硬化性樹脂の重量比は、５０／５０〜９５／５が好まし
く、より好ましくは５５／４５〜９０／１０である。

【０００８】さらに、上記導電インキの硬化を損なわな
いような範囲で、公知の、シリカ、アルミナ、マイカ、
炭素粉、顔料、染料、重合禁止剤、増粘剤、チキソトロ
ピー剤、沈殿防止剤、酸化防止剤、分散剤、各種樹脂、
各種有機溶媒などを加えてもよい。これらの添加量の総
和は、導電性粉末と光硬化性樹脂の重量和に対して３５
％以下が好ましい。上記導電インキに添加できる樹脂と
して公知のものが使用可能である。例えば、フェノール
樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、キシ
レン樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂、ウレタン
樹脂などの熱硬化樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビ
ニル、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリカ
ーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレ
ンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリス
ルフォン、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリ
アリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ４フッ
化エチレン、シリコーン樹脂などが挙げられ、一種また
は二種以上の組み合わせも可能である。

【０００９】上記導電インキに添加できる溶剤は、公知
のものが使用可能である。ただし硬化反応の後に系内へ
の残存を避けるため、沸点は２５０℃以下が好ましい。
例えば、トルエン、シクロへキサン、メチルシクロへキ
サン、ｎ−ヘキサン、ペンタンなどの炭化水素溶媒、イ
ソプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコ
ール類、シクロへキサノン、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン、ジエチルケトン、イソホロンなど
のケトン類、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルな
どのエステル類、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノメチルエーテル、３−メトキシ−３
−メチルブチルアセテートなどのグリコールモノエーテ
ル類およびそれらのアセテート化物、さらに以上挙げた
溶剤の１種ないしは２種以上の混合系が用いられる。

【００１０】上記導電インキの作製方法は、上記の混合
物をホモジナイザーなどの撹拌機で均質に撹拌混合した
後、３本ロールあるいはニーダーなどの混練機でさらに
均質に分散する方法が挙げられるがこれに限定されな
い。導電インキの粘度は、塗布性および塗布後の印刷厚
みを適当なものとするためには１０００〜１００万ｍＰ
ａ・Ｓ（ｃｐｏｉｓｅ）が好ましく、より好ましくは１
万〜５０ｍ万Ｐａ・Ｓである。

【００１１】上記導電インキを用いて基材上にパターン
を形成するには、通常スクリーン印刷法等で塗布する。
印刷厚みはスクリーンの材質（ポリエステル、ポリアミ
ド、あるいはステンレス）、メッシュ及び張力、ペース
トの粘度を調製することによって任意に制御できるが、
５〜１００μｍであり、さらに好ましい厚みは１０〜８
０μｍである。

【００１２】上記導電インキ（光硬化型のもの）を光硬
化する際の光源としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、
無電極放電ランプ、エキシマランプ、メタルハライドラ
ンプ、キセノンランプ、各種レーザー、半導体レーザー
など公知のものを使用することが出来るが、３００〜５
００ｎｍの波長域に比較的多くエネルギー強度分布を持
つ高圧水銀灯およびメタルハライドランプが特に好まし
い。光源ランプ強度は４０Ｗ／ｃｍ以上が好ましく、よ
り好ましくは８０Ｗ／ｃｍ以上である。光硬化に要する
積算光量は、好ましくは３００〜５００ｎｍの波長域で
１００〜５００００ｍＪ／ｃｍ² 、より好ましくは５０
０〜１００００ｍＪ／ｃｍ² である。また照射時の揮発
成分除去のために排気および除害施設を併設することが
より好ましい。硬化後の特性をさらに向上するために、
光照射前、光照射後あるいは光照射と同時に、基材が、
着色、熱収縮、軟化、脆化、炭化などの著しい劣化をし
ない限りにおいて、オープン内加熱、熱風吹きつけ、赤
外線あるいはマイクロ波照射などを利用して、加熱処理
を併用しても横わない。基材劣化を防ぐため、加熱温度
は、１５０℃以下が好ましく、加熱時間は１５分以内が
好ましい。

【００１３】一方、絶縁層の形成は、絶縁性粒子とバイ
ンダー、各種添加剤を含有する公知の絶縁インキをスク
リーン印刷することが例示されるが、印刷の方法はこれ
に限定されない。絶縁インキ中の絶縁性粒子としては、
シリカ、アルミナ、タルクなどを挙げることができる。
特に平均粒径１μｍ以下のシリカ微粒子はインキの増
粘、塗膜形状保持に寄与して好ましい。ただし絶縁性粒
子がなくても絶縁性が確保される場合は、これは必須で
はない。

【００１４】絶縁インキも浸透乾燥型、溶剤揮発型、熱
硬化型など公知のいずれの材料も使用できるが、光硬化
性樹脂をバインダーに含むことで、光硬化性のインキと
して、さらに硬化時間を短縮して効率を向上させること
ができる。そして、この絶縁インキでの光硬化性樹脂と
光硬化触媒についても上述の通りのものが採用できる
が、絶縁性に優れる、エポキシ樹脂と光カチオン硬化触
媒との組合せが好ましい。

【００１５】図１に回路の積層方法が示されている。ま
ず、紙からなる基材１を用意し（イ）、導電インキによ
り回路２を印刷形成する（ロ）。乾燥、硬化を経た後、
上層側に位置することになる回路との接続を行なう部
分、例えば、図示されているように回路２の末端部分を
非印刷部３としてそれ以外の領域に絶縁インキを印刷形
成して絶縁層４を設ける（ハ）。そして、前記絶縁層４
の乾燥、硬化を行なった後に、前記非印刷部３に繋がる
ようにしてその絶縁層４の上に回路２を印刷形成し、こ
の回路２を乾燥、硬化させる（ニ）。つぎに、前記回路
２の末端部分（上層側の回路との接続部分）を非印刷部
３としてそれ以外の領域に絶縁層４を形成してこれを乾
燥、硬化させる（ホ）。さらに、前記非印刷部３に繋が
るようにしてその絶縁層４の上に回路２を印刷形成し、
この回路２を乾燥、硬化させる（ヘ）。この手順を繰り
返して回路２と絶縁層４とを交互に印刷形成して多層の
回路を接続した状態のプリント配線体５が得られる。

【００１６】多層とした回路相互の電気的な接続法は、
部分的に絶縁層の非印刷部を形成してその部分で上下回
路の接続を図りその他の部分では全面絶縁とする方法に
拠ったが、この方法には本発明は限定されない。絶縁層
が部分的でもよいし、非印刷部による接続を確実にする
ために、非印刷部に導電層を新たに重ねて印刷してもよ
い。また順序も必ず図示の通りでなくてもよい。また本
発明の方法によって形成された多層回路へのＩＣチップ
などの各種デバイスの実装は、ワイヤーボンデイング
（ＷＢ）をはじめとして、異方性導電フィルム（ＡＣ
Ｆ）、導電ペースト（ＡＣＰ）、絶縁樹脂（ＮＣＰ）、
クリーム半田ボールを用いたものなど、公知の方法で接
続出来る。必要であれば、公知のアンダーフィル材ある
いはポッティング材による接続部の保護・補強を行って
も良い。さらに多層実装回路部分全体を外的要因から保
護するためにコーティング材や各種の膜を用いて被覆し
てもよい。

【００１７】つぎに、本発明による多層回路形成につい
ての実施例を以下に記述する。ただしこれらに本発明の
範囲が限定されるものではない。（本発明に利用できる光硬化性導電インキの調製）徳力
本店株式会社製銀粉、シルベストＥ−２０とシルベスト
ＴＣＧ−７を８：２の重量比で混合したもの（Ａ）と、
ＥｌｆＡｔｏｃｈｅｍ社製エポキシ、リモネンジオキ
サイドと旭電化工業株式会社製開始剤、アデカオプトマ
ーＳＰ−１７０、アデカオプトンＣＰ−６６をそれぞれ
１００：３：３で混合したもの（Ｂ）と、東洋紡績株式
会社製ポリエステル、バイロン５００（Ｃ）とを、
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の重量比が６５：３０：５にな
るように混合し、３本ロールでさらに混練して光硬化性
導電インキＸを得る。（本発明に利用できる光硬化性の絶縁インキの調製）光
硬化性樹脂組成物として旭電化工業株式会社製アデカオ
プトマーＫＳ−８７１、微粒子シリカとして日本アエロ
ジル株式会社製アエロジル２００ＣＦを、重量比９２：
８で混合し、さらにニーダーで混練して光硬化性絶縁イ
ンキＺを得る。

【００１８】実施例１基材として、上質紙、日本製紙株式会社製ＮＰＩ−５５
を用い、導電インキとして株式会社アサヒ化学研究所製
ＬＳ−４１５−Ｍを用いて、テトロン製１８０メッシュ
乳剤厚１５μｍの図２（イ）の版６でスクリーン印刷を
行った。１５０℃３０分間熱風オーブンで乾燥・硬化さ
せたのち、絶縁インキとして株式会社アサヒ化学研究所
製ＣＲ４４Ｂを用いてテトロン製１８０メッシュ乳剤厚
１５μｍの図２（ロ）に示すの版７でパターンを二回印
刷し、同様の条件で乾燥硬化した。この後版６による導
電層印刷・乾燥→版７による絶縁層印刷・乾燥→版６に
よる導電層印刷・乾燥を経て、導電層（回路）が３層の
回路パターンを形成した。

【００１９】実施例２基材として、上質紙、日本製紙株式会社製ＮＰＩ−５５
を用い、導電インキとして上記光硬化性導電インキＸを
用いて、テトロン製１８０メッシュ乳剤厚１５μｍの図
２（イ）の版６でスクリーン印刷を行った。１６０Ｗ／
ｃｍのメタルハライドランプを用いて、５０００ｍＪ／
ｃｍ² （３００〜５００ｎｍの波長域にて測定）の積算
光量だけ光照射して硬化させた後、絶縁インキとして上
記光硬化性絶縁インキＺを用いてテトロン製１８０メッ
シュ乳剤厚１５μｍの図２（ロ）の版７でパターンを１
回印刷し、同じ光照射装置で５００ｍＪ／ｃｍ² （３０
０〜５００ｎｍの波長域にて測定）の積算光量だけ光照
射して硬化させた。この後版６による導電層印刷・硬化
→版７による絶縁層印刷・硬化→版６による導電層印刷
・硬化を経て、導電層（回路）が３層の回路パターンを
形成した。

【００２０】実施例３基材として、膜厚が１００μｍポリエチレンテレフタレ
ートフィルム、東レ株式会社製ルミナーＳを用い、導電
インキとして上記光硬化性導電インキＸを用いて、テト
ロン製１８０メッシュ乳剤厚１５μｍの図２（イ）の版
６でスクリーン印刷を行った。１６０Ｗ／ｃｍのメタル
ハライドランプを用いて、５０００ｍＪ／ｃｍ² （３０
０〜５００ｎｍの波長域にて測定）の積算光量だけ光照
射して硬化させた後、絶縁インキとして上記光硬化性絶
縁インキＺを用いてテトロン製１８０メッシュ乳剤厚１
５μｍの図２（ロ）の版７でパターンを１回印刷し、同
じ光照射装置で５００ｍＪ／ｃｍ² （３００〜５００ｎ
ｍの波長域にて測定）の積算光量だけ光照射して硬化さ
せた。この後版６による導電層印刷・硬化→版７による
絶縁層印刷・硬化→版６による導電層印刷・硬化を経
て、導電層（回路）が３層の回路パターンを形成した。

【００２１】以下は導電回路一層のみの場合の比較例で
ある。比較例１基材として、上質紙、日本製紙株式会社製ＮＰＩ−５５
を用い、導電インキとして株式会社アサヒ化学研究所製
ＬＳ−４１５Ｃ−Ｍを用いて、テトロン製１８０メッシ
ュ乳剤厚１５μｍの図２（イ）の版５でスクリーン印刷
を行った。１５０℃３０分間熱風オーブンで乾燥・硬化
させた。

【００２２】比較例２基材として、上質紙、日本製紙株式会社製ＮＰＩ−５５
を用い、導電インキとして上記光硬化性導電インキＸを
用いて、テトロン製１８０メッシュ乳剤厚１５μｍの図
２（イ）の版５でスクリーン印刷を行った。１６０Ｗ／
ｃｍのメタルハライドランプを用いて、５０００ｍＪ／
ｃｍ² （３００〜５００ｎｍの波長域にて測定）の積算
光量だけ光照射して硬化させた。

【００２３】比較例３基材として、膜厚が１００μｍのポリエチレンテレフタ
レートフィルム、東レ株式会社製ルミナーＳを用い、導
電インキとして上記光硬化性導電インキＸを用いて、テ
トロン製１８０メッシュ乳剤厚１５μｍの図２（イ）の
版５でスクリーン印刷を行った。１６０Ｗ／ｃｍのメタ
ルハライドランプを用いて、５０００ｍＪ／ｃｍ² （３
００〜５００ｎｍの波長域にて測定）の積算光量だけ光
照射して硬化させた。

【００２４】上記実施例１〜３、比較例１〜３におい
て、それぞれ回路末端の表面抵抗を計測した。その結果
を表１に示している。表１に示されているように、実施
例１、２とも比較例１、２に比べて良好な結果が得られ
た。なお、図２における版６、７において斜線領域がイ
ンキの乗る部分である。

【００２５】

【表１】回路末端の表面抵抗（ｍΩ／□）実施例１７実施例２１４実施例３１５比較例１１９比較例２４０比較例３４８

【００２６】

【発明の効果】以上説明した本発明により以下の効果を
奏するようになる。・従来、一層に限定されていた基材への回路が多層化出
来る。・限られたスペースでの回路の並列、直列化、あるいは
多量の情報の蓄積、さらにはＩＣチップの実装化により
実装回路などの実現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多層回路の形成方法の一例を示す
説明図である。

【図２】導電インキと絶縁インキとを印刷する版を示す
ものである。

【符号の説明】

１…基材２…回路３…非印刷部４…絶縁層５…プリント配線体６…版７…版

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回路形成用基材上に、回路と絶縁層とを交
互に積層して印刷することを特徴とする多層回路の形成
方法。
【請求項２】回路と絶縁層との少なくとも一方を光硬化
性のインキにより印刷形成する請求項１に記載の多層回
路の形成方法。
【請求項３】請求項１記載の方法を用いて形成した多層
回路にＩＣチップを実装したプリント配線体。