JP2004172283A

JP2004172283A - 回路の製造方法および該回路を備えた回路板

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Publication number: JP2004172283A
Application number: JP2002335267A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Kondo; 康彦近藤; Makoto Sugitani; 信杉谷; Atsushi Ochi; 淳越智
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: JP4249975B2

Abstract

【課題】簡易な工程で、材料の無駄を低減し、導電性の極めて良好な回路を容易に形成する。
【解決手段】印刷法にて予め基板１４上に印刷したパターン状のインキ樹脂１３の表面１３ａに、平均粒子径が０．１ｎｍ〜１００ｎｍの導電性ナノ金属粉末２０を付着させ、導電性ナノ金属粉末２０に圧力を加え、インキ樹脂１３の表面１３ａに付着した導電性ナノ金属粉末２０同士を密な間隔で接触させた後に、導電性ナノ金属粉末２０及びインキ樹脂１３を加熱し、導電性ナノ金属粉末２０を融着してインキ樹脂１３の表面１３ａに導電性金属被膜を形成すると共に、インキ樹脂１３を硬化させることで回路パターンを形成する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路の製造方法および該回路を備えた回路板に関し、詳しくは、電気機器からの電磁波シールド等として用いられ、微細で高精度な印刷パターンを有する回路を、良好な導電性を実現しながら容易に製造可能とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回路パターンを形成する方法として、パターンを形成する際に感光性のレジストを用いて露光を行うフォトリソ法が挙げられる。フォトリソ法には、以下に示すように、サブトラクティブ法とアディティブ法の２種類に分けられる。
【０００３】
サブトラクティブ法では導電性層を予め作成する。通常、導電性層には銅箔を用いる場合が多いが、無電解銅メッキや電解銅メッキにより作成しても良い。次に、感光性のレジスト（フォトレジスト）を導電性の層の上に形成し、フォトマスクを通して所定のパターンのみに感光性レジストを感光させる。さらに、現像で未感光部分のフォトレジストを洗浄し、硬化させた後に導電性の層をエッチング液（塩化第二鉄等）に浸漬させることで未感光部の導電性層のむきだしになっている部分のみを腐食（エッチング）させる。最後にフォトレジストをアルカリ（ＫＯＨ）で剥離させれば所定のパターンのみの回路が形成可能となる。
【０００４】
アディティブ法は、サブトラクティブ法とは反対で予め基板の上に感光性レジストの層を形成し、フォトマスクを通じて所定のパターンのみに感光性レジストを感光させる。現像で未感光部分のフォトレジストを洗浄し、露光された部分のみの感光性レジストのパターンを形成する。次に、無電解銅メッキを全面に形成し、さらに電解メッキを全面に形成する。最後にフォトレジストを剥離すると所定の露光されていない部分のパターンの回路が形成できる。
【０００５】
一方、アディティブ法と同様な方法として印刷法が挙げられる。印刷法は、導電性のインキを用いて所定のパターンに印刷することで回路を形成するため、材料コストも少なく、製造設備も安いために安価なプロセスとして期待されている。
【０００６】
また、このような回路は、従来、ディスプレー装置前面等に設置される電磁波シールド材等に用いられており、優れた電磁波シールド性の他に、視認性、透視性に優れ、かつ視野角が広いことが要求されている。この要求を満たす電磁波シールド材として、特開平１０−１６３６７３号では、透明フィルムの少なくとも一方の面にメッキ触媒を含む透明樹脂塗膜を形成し、無電解メッキにより銅箔層を形成しレジストをその上に形成した後、選択的にエッチングして電磁波シールドパネルを形成することが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１６３６７３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サブトラクティブ法の最大の問題点はエッチングに用いた多量の有害な廃液が発生することである。この廃液は金属を多量に含んでおり廃液処理にコストがかかり、環境にも良くない。また、導電性層は高価な層であり、余分な部分も捨てることは非常に無駄が多い。フォトマスクを通じて露光させる装置も非常に高価であるためコストがかかる点が問題である。また、エッチングは導電性層を厚み方向のみではなく、平面方向にも腐食するため、導電性層の厚みが厚い場合にはサイドエッチングが進み、線幅が所定のパターンよりも細くなり、極端な場合には断線することもある。
【０００９】
また、アディティブ法の問題点は無電解銅メッキ、電解銅メッキともに材料が高価でありプロセスが増えるためにコストが上がることである。さらに、露光プロセスを伴うのでサブトラクティブ法と同じで非常に高価な装置が必要である。
【００１０】
一方、印刷法は、導電性インキとして導電性金属が樹脂中に分散されたものを用いるが特に被印刷体が樹脂等の場合には高い温度をかけることができず、その結果、導電性が悪く、用途が限定される点が大きな問題である。また、導電性を向上させるために、導電性金属粉末を多量にインキに添加すると印刷性が著しく悪くなり、電解銅メッキ等を印刷したパターンに施すと工程が増えコスト増を招くこととなる。
【００１１】
上記特開平１０−１６３６７３号では、選択的にエッチングするが透過率と電磁波シールド性を考慮するとせっかくメッキにより形成された銅箔層の大部分をエッチングにより削除してしまうことになり、無駄であり、かつ廃液処理の費用もかかるため、低コストで電磁波シールドを作成するには限界がある。
【００１２】
本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、簡易な工程で、材料の無駄を低減し、導電性の極めて良好な回路を容易に形成する回路の製造方法を提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、基板上に回路パターンで印刷されたインキ樹脂の表面に、平均粒子径が０．１ｎｍ〜１００ｎｍの導電性ナノ金属粉末を付着させ、
上記導電性ナノ金属粉末に圧力を加えて上記インキ樹脂の表面に付着した導電性ナノ金属粉末同士を密着させた後に、
上記導電性ナノ金属粉末及び上記インキ樹脂を加熱して、導電性ナノ金属粉末を融着し、加熱硬化させる上記インキ樹脂の表面に導電性金属被膜を形成していることを特徴とする回路の製造方法を提供している。
【００１４】
このように、予め印刷されたパターン状のインキ樹脂の表面に導電性の良好な粒子径の非常に細かなナノ粒子径の金属粉末を均一に付着させ、次に、導電性ナノ金属粉末に圧力を加え、導電性ナノ金属粉末同士を圧着して密な間隔で接触させる。その後、導電性ナノ金属粉末及びインキ樹脂を加熱することで、接触する導電性ナノ金属粉末同士が互いに融着してインキ樹脂の表面に導電性金属被膜が形成されると共に、インキ樹脂も合わせて硬化し、導電性ナノ金属粉末とインキ樹脂とを密着することができる。よって、導電性の極めて良好な回路を容易に形成することができる。
【００１５】
即ち、本発明は、本発明者が鋭意研究の結果、導電性金属粉末の粒子径を０．１ｎｍ〜１００ｎｍ程度に小さくすることで、非常に金属表面の活性が高くなり、金属の融着温度が著しく低下し、金属粉末同士が低温で融着可能となることを見出したことに基づくものである。例えば、銀の場合、バルクの融点が９６３℃であるが、０．１ｎｍ〜１００ｎｍ程度のナノ銀粉末とすると融着温度が２００℃程度と著しく低下することを見出した。
【００１６】
また、導電性ナノ金属粉末はお互いが溶融して金属被膜化することで非常に低抵抗とすることができると共に、導電性ナノ金属粉末の融着温度でインキ樹脂も硬化させることができる。よって、導電性ナノ金属粉末とインキ樹脂の界面部分を強固に接着することができ、被印刷体からインキ樹脂や金属被膜が外れる等の問題も発生しない。
【００１７】
さらに、従来のフォトリソ法に比べ必要な部分にのみインキを形成するので捨てる部分がなく材料の消費量も少ない上に、現像等の工程がないため廃液の流出が全くなく環境への影響を心配する必要もない。また、印刷法によりパターン状のインキ樹脂を印刷しているため、フォトリソ法に比べ装置の構造が簡単で比較的安価である。
【００１８】
導電性ナノ金属粉末の粒子径は融着温度に大きく影響を及ぼす重要なファクターであり、種々検討を行った結果、導電性ナノ金属粉末の平均粒子径を０．１ｎｍ〜１００ｎｍとしている。これは、０．１ｎｍより小さいと、常温でも非常に活性が高くなり、導電性ナノ金属粉末同士で一部凝集等が発生すると共に、表面の酸化も多くなり金属酸化膜が形成されてしまうためである。一方、１００ｎｍより大きいと、融着温度が低下せず、低温での金属被膜形成を行えないためである。また、粒子径が小さい方が融着温度が下がるため好ましい粒子径は１ｎｍ〜１００ｎｍであり、より好ましくは１ｎｍ〜１０ｎｍである。
【００１９】
また、導電性ナノ金属粉末の硬化後の被膜の厚みは、１μｍ〜１５μｍが好ましい。１μｍより薄いと断線が発生しやすく、また導電性も良くない。一方、１５μｍより厚くても導電性は十分満たしており材料コストがかかり無駄となる他、表面の平坦性が悪くなる。
【００２０】
導電性ナノ金属粉末は印刷されたインキ樹脂表面にふりかけて付着させており、具体的には、ブロアー（吹き付け）法や超音波加振された金属粉末中に基板をつける方法等から選択される方法で上記インキ樹脂の表面に付着させることができる。その他、できるだけパターン状のインキ樹脂の表面のみに均一に金属粉末を付着できる方法等を用いることができる。
【００２１】
導電性ナノ金属粉末は、パターン状のインキ樹脂の表面にのみ付着させることが好ましいが、粒子の飛散等によりパターン状のインキ樹脂の表面以外に付着した導電性ナノ金属粉末は除去し、除去後にインキ樹脂表面の導電性ナノ金属粉末に圧力を加えているていることが好ましい。また、導電性ナノ金属粉末を加熱前に吸引除去することで、吸引した導電性ナノ金属粉末を再度使用することもできる。
【００２２】
導電性ナノ金属粉末は金、銀、銅、白金、パラジウムのいずれかまたはこれらの混合物からなることが好ましい。これらの金属は、ある程度の導電性を有する上に、ナノ粒子とすることができる。特にコスト面と導電性の面から銀が好ましい。金属粉末の形状は、球状、楕円球状、柱状、鱗片状、繊維状等の種々の形状とすることができる。
【００２３】
加熱温度は１００℃〜２５０℃であることが好ましい。１００℃より低いと金属粉末が溶融せず金属被膜を形成しにくいためである。一方、２５０℃より高いインキ樹脂の分解や基板の熱劣化を生じる恐れがある。より好ましくは１５０℃〜２５０℃である。なお、金属被膜の形成とインキ樹脂の硬化を十分に行えるように加熱温度、加熱時間を適宜設定することができる。加熱時間は５分〜１２０分、さらには１０分〜６０分が好ましい。
【００２４】
インキ樹脂は非導電性樹脂あるいは導電度が低い樹脂とすることができる。本発明の製造方法によれば、このような非導電性あるいは導電度が低い樹脂を用いた場合でも回路に良好な導電性を付与することができる。なお、インキ樹脂として導電性樹脂を用いることもでき、このような導電性を有するインキ樹脂の表面に金属被膜を形成することで、よりいっそう導電性を高めることができる。
【００２５】
導電性ナノ金属粉末は、非粘着性あるいは離型性に優れた材料を介して、ロール加圧あるいは平面プレス、その他、２本ロール間を通す等により均一な圧力で圧接され、導電性ナノ金属粉末同士を密着させていると共に一部の導電性ナノ金属粉末をインキ樹脂中に埋設しているていることが好ましい。これにより、導電性ナノ金属粉末がインキ樹脂の表面から剥がれ落ちないようにしながら、導電性ナノ金属粉末をインキ樹脂の表面に均等に広げることができる。具体的には、インキ樹脂の表面積の８０％以上、好ましくは１００％が導電性ナノ金属粉末で覆われるようにするのが良い。
【００２６】
単に導電性ナノ金属粉末を吹き付け等により付着しただけでは、粉末間に空隙があり細密充填にはならないことがある。このため導電性ナノ金属粉末同士を細密充填するように圧力を加えることが有効である。また、導電性ナノ金属粉末とインキ樹脂との境界部分が一部未硬化のインキ樹脂中に埋もれて基板との接着を向上させるためにも圧力を加えることが有効である。
【００２７】
圧接時の圧力は０．５ｋｇ／ｃｍ^２〜５０ｋｇ／ｃｍ^２であることが好ましい。上記圧力より小さいと十分な圧接力が得られず金属粉末同士を効率良く接触させにくいためである。一方、上記圧力より大きいと印刷したパターン状の未硬化のインキ樹脂が押しつぶされパターンの形状を損なう恐れがあると共に、ナノ金属粉末が未硬化のインキ樹脂中に埋もれてナノ金属粉末の間隙に樹脂が入り込み、金属被膜の導電性が急激に劣化することがあるためである。
【００２８】
上記基板表面にインキ樹脂からなる回路パターンの印刷法として、凹版からブランケットへインキ樹脂を一旦転写させた後に、上記ブランケットから上記基板へ上記インキ樹脂を転写させる凹版オフセット印刷法を用いていることが好ましい。また、平板オフセット印刷、凸版印刷等の従来公知の印刷法を用いることもできる。
【００２９】
版に凹版を用いる凹版オフセット印刷は凹版の深さを変えることで自由にインキ厚みを制御することが可能であり比較的厚みのある印刷が可能である。また、凹版の解像度は非常に高く１０μｍ前後の非常に微細なパターンも忠実に印刷で再現することが可能である。
【００３０】
上記ブランケットの表面ゴムはシリコンゴムからなり、上記凹版はガラスからなると共に、上記インキ樹脂は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂から選択される１種以上の樹脂とし、上記インキ樹脂には上記ブランケットに対する膨潤度が小さい溶剤が含まれていることが好ましい。
【００３１】
凹版オフセット印刷において、特に、ブランケットの表面ゴムにシリコンゴムを用いると凹版からブランケットに移ったインキを１００％基板に移転させることが可能であり、１回で十分にインキ厚みの厚い印刷を行うことも可能である。しかも、インキの分断が１回しか起こらないために印刷物形状が非常に良好であり、約１０μｍの非常に微細な形状も印刷で再現可能である。例えば、深さが１０μｍの凹版を用いたブランケットとしてシリコンゴムを表面ゴムに用いると約５μｍの印刷が１回で可能である。
【００３２】
また、凹版は金属やガラスをフォトリソ法でエッチングすると非常に形状に良好な凹版を形成することが可能であるので平滑で転移性の良好なブランケットを組み合わせれば非常に形状の良好な印刷を行うことが可能となる。ナノ金属粉末を用いた本発明において凹版オフセット印刷は非常に適した印刷方式であることが判明した。
【００３３】
凹版について検討を行った結果、表面の平滑性が非常に重要であることが判明した。表面の平滑性が悪いとインキをドクターする際に凹版表面にインキのかき残りが起こり非画線部分の汚れ（地汚れ）が発生する。もっとも安価に表面平滑性の良好な凹版を作るにはガラスを用いエッチングすることである。ガラスはソーダガラスやノンアルカリガラス共に使用可能であるが、ノンアルカリガラスは非常に高価であるために高度な寸法精度を要求されない分野ではソーダガラスで十分である。また、金属材料をエッチングにより凹版を作成することも可能である。金属材料としては各種材料が使用可能であるが、特にエッチング性の良好なステンレスや４２合金（Ｆｅ−Ｎｉ合金（Ｎｉ４２％））、銅、真鍮、アンバー材等の材料が使用可能である。これらの金属を用いた凹版の場合には表面を鏡面加工にラッピング研磨を行うことで平滑性を上げる必要がある。また、金属表面の機械強度を向上させるために最表面に硬質クロムメッキ等の表面強化処理を行うことも考えられる。凹版の深さは目的のインキ膜厚みに応じて設計する必要があるが、通常は１〜５０μｍ程度が良い。凹版の深さの約半分の量のインキがブランケットに転移し、シリコンゴムのブランケットを用いるとほぼ１００％が被印刷体に印刷される。
【００３４】
ブランケットの表面ゴム硬度が高いとゴムが変形せずに版のインキを十分に転移させることが難しい。また、硬度が低いとゴムの変形が大きくなり精度良く印刷を行うことが難しい。よって、上記の面からブランケットのゴム硬度はＪＩＳ−Ａ硬度で７０〜２０、より好ましくは６０〜３０である。また、ブランケットの表面形状は特に印刷パターンが微細になるほど印刷形状に大きく影響を及ぼす。ライン幅２０μｍ程度の微細なパターン形成には表面粗度として１０点平均粗さで１．０μｍ以下が好ましく、より好ましくは０．５μｍ以下の平滑な表面が望ましい。材料としてシリコンゴムを用いるとインキの転移が良好であり１回の印刷で膜厚みの厚いものを印刷することが可能である。
【００３５】
インキに含まれる溶剤はオフセット印刷で印刷適正を支配する重要な因子である。特に印刷時にはインキ中の溶剤が常にブランケットに接触するためにブランケットの表面ゴムは溶剤にて膨潤し表面の濡れ特性は変化する。一般には膨潤の少ない溶剤を用いればブランケットの表面濡れ性は変化が少なく安定した印刷が可能であるがブランケットとの受理性を考慮すると若干膨潤する溶剤を選定する方が良好である。ただし、連続印刷すると膨潤のため表面の濡れ性の変化が大きく、安定した印刷ができなくなる。表面濡れ性が増加し印刷の線幅が広がる、版表面の微少な汚れを転写する、被印刷体への転写が悪くなる等の問題が発生してくる。表面ゴム中の溶剤は表面ゴムを加熱することで蒸発、乾燥し、元の表面状態に完全に戻すことが可能である。よって、蒸発乾燥のし易さは加熱温度、溶剤の沸点やゴム厚みが関係してくるが加熱温度４０℃〜２００℃であれば十分効果的に乾燥させることが可能である。加熱乾燥はブランケット胴を直接加温することが有効であるが、特に限定されたものではなく、ブランケット外部から熱風を吹きつけて乾燥させることも可能である。また、乾燥は常時加温させることも可能であるが不定期的に加温、冷却を繰り返すような使用も可能である。
【００３６】
乾燥後はブランケットの表面温度が高いと版と接触するために版が熱により膨潤し印刷精度が悪くなるといった問題がある。そのため、版の表面温度を通常±１℃以内に保つ必要があり、もちろんクリーンルーム内の室温もそれ以内に保つことが前提であるが、ブランケット表面の温度は＋５℃以内に収める必要がある。版の表面温度よりもばらつきが大きいのはブランケットが接触して転がる際に凹版に熱が逃げるためで＋５℃以上であると凹版の温度を＋１℃以上になり印刷精度への悪影響が出てくる。ブランケットの表面温度を＋５℃以上にする手法としてブランケットの表面を冷風で強制的に冷却することが一番効果的であり、ブランケットシリンダーも金属で熱容量が大きいために効果的に冷却が可能である。また、金属定盤上を転がすことでブランケット表面温度を急激に冷却することも可能である。その他、特に限定されることはなく、各種手法が可能である。
【００３７】
インキ樹脂については、熱硬化性、紫外線硬化性等の各種使用可能である。熱硬化性樹脂としてポリエステル−メラミン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ−メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等が可能である。紫外線硬化型樹脂としてアクリル樹脂が挙げられる。また、これらの樹脂の混合も可能であり、印刷適正に合わせ配慮する必要がある。
【００３８】
上記基板は透明性を有する樹脂とし、上記インキ樹脂は、線幅５〜４０μｍ、線間隔５０〜５００μｍのメッシュ状パターンで印刷されていることが好ましい。これにより、特に透明性電磁波シールドとして好適な回路を形成することができる。インキ樹脂の印刷は、基板の片面のみでも良いし、両面に印刷しても良い。
【００３９】
透明性を有する樹脂としてはロール状に連続処理できるものが好ましい。透明性が高く、耐熱性が高いものが好ましいが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表されるポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等のポリオレフィン類、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン等のビニル類、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂等が挙げられる。この中でも非常に透過性が良好で安価なＰＥＴフィルムが一番望ましい。
【００４０】
印刷パターンについて特に１〜１０００ＭＨｚでの電磁波シールド性能を向上させるには、できるだけ細かいパターンを印刷し形成することが重要であることが判った。鋭意研究を進めた結果、線幅は５〜４０μｍであれば良好であることが判明した。線幅が４０μｍを超えると開口率を向上させることができず透過率が下がる。また、インキ樹脂パターンの幾何学模様が肉眼で確認され視認性が劣る。また、線幅が５μｍより小さいと電磁波シールド効果が衰えると共にパターンを形成する際に断線が発生しやすくなり、良品を安定して生産することは非常に難しい。またＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）用途を考慮すると、電磁波シールド特性として１〜１０００ＭＨｚでの電界成分を十分にカットする必要がある。また、線間隔は５０〜５００μｍであれば透明性と電磁波シールド性の両立が可能である。線間隔が５０μｍより小さくなると透過率が急激に小さくなる。また、５００μｍより大きい場合には電磁波シールド性が悪くなる。
【００４１】
他の印刷法としてはフォトリソ法同等の高い印刷精度が得られる方が用途が広がり好ましい。スクリーン印刷ではライン幅が１００μｍより小さいと忠実に版の形状を再現しにくりことがある。また、原理上スクリーン紗はスクリーンの中央部分と周辺部分ではかかる力が異なり伸び量が異なる。このため中央部分と周辺部分でパターンの印刷精度が悪くなることがある。
【００４２】
また、凸版印刷（またはフレキソ印刷）では１回のインキ膜厚み０．１μｍ〜１．０μｍと薄くなり、版自身の解像度がやや低い。インキの膜厚みが薄い場合には付着させるナノ金属粉末をしっかりと固定させにくいことがあり、ある程度のインキの膜厚みが必要である。また、凸版ではパターンの周辺にインキが広がるマージナルゾーンと呼ばれる現象があり、同じくパターンを忠実に再現しにくいことがある。
【００４３】
平版を用いた平版オフセット印刷および最近では版として非画線部分にシリコンゴムを用いた水なし平版（東レ製の商品名ＴＡＮ）が多く使用されるようになってきている。水ありのＰＳ版を用いるよりも解像度が高く、好ましいが印刷試験を行った結果、１回のインキの膜厚みが０．５μｍ〜１．０μｍと薄いためにナノ金属粉末を固定化するには１〜３μｍある方が好ましい。また、５０μｍよりも微細なパターンは版形状を忠実に再現しにくいことがある。
【００４４】
本発明におけるパターン状印刷の幾何学模様とは格子状模様や三角形、四角形、Ｎ角形の円や楕円などの模様の単独または複数の繰り返しとすることができる。例えば、透過率やモアレ現象（画面のピッチとの関係で光干渉縞が発生する）と電磁波シールド特性に応じて設計することが可能である。また、本発明で規定している線幅とピッチ間隔であるが、線幅は幾何学模様を形成する１ユニット（格子や三角形、四角形、Ｎ角形、円、楕円など）の線幅でありピッチ間隔はそのユニットとユニットの間の距離である。ピッチ間隔が算出しにくい場合はユニット面積の平方根（ユニットを正方形に換算したときの１辺の長さ）をピッチ間隔と定義する。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回路の製造方法の第１実施形態を図面を参照して説明する。
まず、印刷法により、基板の表面上にインキ樹脂を印刷する。印刷法は、図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に示すように、平台型凹版オフセット印刷機１０を使用し、凹版１１からブランケット１２へインキ樹脂１３を一旦転写させた後に、ブランケット１２から基板１４へインキ樹脂１３を転写させる凹版オフセット印刷としている。
【００４６】
ブランケット１２の表面１２ａはシリコーンゴム（ゴム硬度ＪＩＳ−Ａ４０、常温硬化型シリコーンゴム付加型、ゴム厚み３６０μｍ）とし、表面粗度は１０点平均粗さで０．１μｍとしている。凹版１１はソーダライムガラスからなるガラス製凹版としている。
【００４７】
基板１４は厚み１００μｍのポリイミドフィルムとし、インキ樹脂１３は非導電性の熱硬化性樹脂であるポリエステル樹脂を、ブランケット１２に対する膨潤度が小さい溶剤（酢酸ブチルカルビトール）にて粘度を５０〜１００Ｐに調整したものを用いている。
【００４８】
平台型凹版オフセット印刷機１０は、基板１４へ１０枚分の印刷を終えると、加熱装置１５の送風口１５ａからブランケット１２へ熱風を当てブランケット１２を加熱している。ブランケット１２の表面温度が８０℃となるように調整して５分間行っている。なお、印刷機が設置されているクリーンルーム内の温度は２３℃±１℃に制御されており凹版１１の表面温度も２３℃±１℃に調整している。このように１０枚印刷毎に表面に熱風を当て乾燥を行っている。
【００４９】
乾燥後は、冷却装置１６の送風口１６ａからブランケット１２に冷風をあてて５分間冷却を行っている。冷却後のブランケット表面温度は面内で室温＋３℃以内に調整している。
【００５０】
このような方法で基板１４の表面１４ａへインキ樹脂１３を印刷しており、印刷パターンは線幅Ｗ１が２０μｍ、線間隔Ｗ２が３６０μｍ、未硬化状態での膜厚みが３μｍのストライプパターンとしている。ブランケット１２上で転移したインキ樹脂１３は１００％完全に基板１４へ転移し、パターン形状は非常に良好で膜厚みも安定したものを得ている。
【００５１】
次に、図２に示すように、凹版オフセット印刷にて予め基板１４上に印刷したパターン状のインキ樹脂１３の表面１３ａに、略球形状で平均粒子径が１０ｎｍであり銀からなる導電性ナノ金属粉末２０を付着させる。
【００５２】
具体的には、導電性ナノ金属粉末２０は、導電性ナノ金属粉末２０を入れたパットを超音波で加振させながら導電性ナノ金属粉末２０の表面付近に印刷された基板をふれるように設置する方法で未硬化のインキ樹脂１３の表面１３ａの全面に渡って均一に付着させ、基板１４の表面１４ａ上において、できるだけインキ樹脂１３の表面１３ａのみに導電性ナノ金属粉末２０が付着するようにしている。例えば、超音波を加振しているためインキ樹脂１３以外の部分の導電性ナノ金属粉末２０は付着してもすぐ剥離してインキ樹脂１３部分にのみ選択的に付着させることができる。
【００５３】
その後、基板１４の表面１４ａ上で、印刷されたパターン状のインキ樹脂１３の表面１３ａ以外の部分に付着した場合には、余分な導電性ナノ金属粉末２０は、真空吸引法で除去するか、基板を垂直に立てこの基板を超音波加振することで下方へ金属粉末を剥離して除去する方法で吸引除去している。
【００５４】
その後、図３に示すように、導電性ナノ金属粉末２０は、ロール２４を用いて加圧される。ロール２４の表面には、非粘着性を有し離型性に優れたフッ素樹脂層２４ａ（ＰＴＦＥ）を有している。具体的には、基板１４においてインキ樹脂１３が付着された表面１４ａ側で、ロール２４を回転させながらロール加圧により５ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で導電性ナノ金属粉末２０及びインキ樹脂１３を全面に渡って均一に圧接し、インキ樹脂１３の表面積のほぼ１００％が導電性ナノ金属粉末２０で覆われるようにしている。圧接により、インキ樹脂１３の表面に付着した導電性ナノ金属粉末２０同士が密な間隔で接触されていると共に、導電性ナノ金属粉末２０とインキ樹脂１３との境界部分において、導電性ナノ金属粉末２０の一部がインキ樹脂１３中に埋もれた状態となっている。
【００５５】
加圧後、図４に示すように、導電性ナノ金属粉末２０及びインキ樹脂１３を２００℃で１時間加熱し、導電性ナノ金属粉末２０を融着してインキ樹脂１３の表面に銀からなる導電性金属被膜２１を形成すると共に、インキ樹脂１３を硬化させる。これにより、基板１４上にパターン状に印刷されたインキ樹脂１３と、インキ樹脂１３の表面１３ａに導電性金属被膜２１を有する回路板３０を形成する。
【００５６】
このように、１０ｎｍと非常に粒子径を小さくした導電性ナノ金属粉末２０をインキ樹脂１３の表面１３ａに付着後、加熱している。粒子径を小さくすることで、非常に導電性ナノ金属粉末２０の表面活性が高くなり、金属の融着温度が著しく低下し、導電性ナノ金属粉末２０同士が低温で融着可能となる。
【００５７】
よって、２００℃で加熱することにより、導電性ナノ金属粉末２０が融着し導電性金属被膜２１が形成されると共に、インキ樹脂１３も硬化させることができる。よって、非常に低抵抗とすることができると共に、導電性金属被膜２１とインキ樹脂１３の界面部分を強固に接着することができ、基板１４とインキ樹脂１３や導電性金属被膜２１との密着性も高めることができる。従って、簡易な工程で、材料の無駄を低減し、容易に回路を形成することができる。
【００５８】
図５（Ａ）（Ｂ）は第２実施形態を示し、上記第１実施形態と同様の方法で製造された回路板３０’からなる透光性電磁波シールドである。基板１４’は透明性を有する樹脂であるＰＥＴフィルムとし、インキ樹脂１３’は、線幅Ｗ１’が２０μｍ、線間隔Ｗ２’が２００μｍの正方形メッシュ状パターンで印刷されており、インキ樹脂１３’の表面１３ａ’には導電性金属被膜２１’を有している。
【００５９】
上記実施形態以外にも、導電性ナノ金属粉末としては、金、銅、白金、パラジウムのいずれかまたはこれらの混合物等を用いることができる。インキ樹脂は、非導電性あるいは導電度が低い樹脂以外にも、導電性樹脂を用いることができ、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂から選択される１種以上の樹脂を用いることができ、平版印刷等の他の印刷法により印刷することもできる。
【００６０】
また、導電性ナノ金属粉末は、その他の上述した方法でインキ樹脂の表面に付着させても良い。なお、導電性ナノ金属粉末の加圧は、ロール加圧以外にも、平面プレス等の種々の加圧方法により行うことができ、非粘着性あるいは離型性に優れた材料、例えばフッ素樹脂等のシートを介して加圧を行うこともできる。
【００６１】
基板３４上に印刷されるインキ樹脂３３の印刷パターン形状としては、図６（Ａ）に示すように円形模様パター−ン、図６（Ｂ）に示すようにひし形模様パターン、図６（Ｃ）に示すように正六角形模様パターン、図６（Ｄ）に示すように三角形模様パターン、その他、種々の形状のパターン、複数のパターンの組み合わせ等とすることもできる。
【００６２】
以下、本発明の回路の製造方法の実施例、比較例について詳述する。
【００６３】
（実施例１）
基板である厚み１００μｍのポリイミドフィルム（ＤｕＰｏｎｔ社製、商品名カプトン）の表面上に、非導電性樹脂である熱硬化性ポリエステル樹脂（住友ゴム社製）を溶剤（酢酸ブチルカルビトール）にて粘度を５０〜１００Ｐに調整したインキ樹脂を、凹版オフセット印刷法にて印刷した。印刷にはガラス製凹版を用い、印刷パターンは線幅２０μｍ、線間隔３６０μｍのストライプパターンとした。
【００６４】
シリコーンゴム（ゴム硬度ＪＩＳ−Ａ４０、常温硬化型シリコーンゴム付加型（信越化学工業（株）製：ＫＥ１６００）、ゴム厚み３６０μｍ）を表面ゴムにもつブランケット（表面粗度１０点平均粗さ０．１μｍ）を作成し、１０枚印刷毎に表面に熱風を当て８０℃×５分間乾燥を行った。クリーンルームは室温２３℃±１℃に制御されており凹版の表面温度も２３℃±１℃に調整した。乾燥後は強制的にブランケット表面に冷風をあてて５分間冷却を行った。冷却後のブランケット表面温度は面内で室温＋３℃以内に調整した。
【００６５】
その後、連続印刷を行ったが凹版の表面温度はほとんど変化なく、印刷精度への影響は見られなかった。ブランケット上で転移したインキは１００％完全にガラス基板へ転移したのでパターン形状は非常に良好で膜厚みも安定したものが得られた。印刷されたパターンは線幅で２０μｍ、膜厚み（未硬化）で３μｍとした。インキ樹脂の印刷後に、導電性ナノ金属粉末として平均粒子径が１０ｎｍの銀粉末（住友電工社製）を５００メッシュの金属ふるいを加振して、基板全面にふりかける方法により吹き付けて、インキ樹脂以外の部分の導電性ナノ金属粉末は超音波加振により剥離させてインキ樹脂の部分にのみ選択的に付着させた。吹き付け量としては面平均厚みで約３μｍになるようにした。
【００６６】
さらに、表面にフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）加工された金属ロールで５ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で銀粉末を圧着し、インキ樹脂の表面積のほぼ１００％を銀粉末で覆うようにした。印刷されたパターンの表面以外の部分に付着した銀粉末は基板を垂直に立て超音波加振させ、下部に金属を回収できるように容器を設置する方法により吸引して再利用できるようにした。その後、２００℃×１時間加熱し、銀粉末は完全に融着してインキ樹脂の表面に厚さ１μｍの銀の被膜を形成すると共に、インキ樹脂を硬化させた。体積抵抗で３×１０^−６Ω・ｃｍと非常に良好な導電性を発現した。
【００６７】
（比較例１）
厚み１００μｍのポリイミドフィルムに厚み１６μｍの銅箔を貼り付けたものに感光性のフォトレジストフィルム（ドライフィルム）を真空密着しフォトマスクを通じて露光、現像して３０μｍのレジストパターンを形成した。次に、エッチング液でエッチングを行い、最後にアルカリでレジストを剥離して線幅２０μｍの銅箔パターンを形成した。
【００６８】
導電性は実施例１とほとんど同じ（１．８×１０^−６Ω・ｃｍ）で良好であったが、線幅が非常に細いために部分的に断線が生じる問題が発生した。また、エッチング時に非常に多量の廃液が発生するために廃液の処理費にコストがかかった。さらにフォトリソ工程（露光、現像、乾燥）では高額な製造設備を必要とするため設備償却費が加わるために製造コストは実施例１を１とすると５〜１０のコストがかかった。
【００６９】
（比較例２）
厚み１００μｍのポリイミドフィルムに導電性銀ペーストを用いスクリーン印刷にて線幅２０μｍ、線間隔３６０μｍの印刷を行った。印刷物は２００℃×１時間硬化させ回路板を製造した。
【００７０】
廃液や製造設備費用は実施例１と同様で非常に低コストで製造可能であったが２０μｍの線幅は安定してスクリーン印刷で形成することができず、断線等が多く、また印刷精度が非常に悪い。また、導電性は６×１０^−４Ω・ｃｍと非常に悪く、実用化は難しいことが判明した。
【００７１】
実施例１及び比較例１、２から、本発明により非常に良好な回路パターンを印刷のみで形成することができ、しかも廃液が全く発生せず、高価な製造設備も不要なために極めて安価で抵抗も安定した回路板を製造可能であることが確認できた。
【００７２】
（実施例２）
基板として透明フィルムである厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（東レ社製、商品名ルミラー）の表面上に、ポリエステル−メラミン樹脂を溶剤（酢酸ブチルカルビトール）にて粘度を５０〜１００Ｐに調整したインキ樹脂を、凹版オフセット印刷法にて印刷した。凹版はステンレスを焼き入れ処理し表面を鏡面に研磨加工したものを用いた。印刷パターンは線幅２０μｍ、線間隔２００μｍの格子状で正方形をユニットに持つものとした。
【００７３】
上記同様シリコーンゴム（ゴム硬度ＪＩＳ−Ａ４０、常温硬化型シリコーンゴム付加型、ゴム厚み３６０μｍ）を表面ゴムにもつブランケット（表面粗度１０点平均粗さ０．１μｍ）を作成し、連続印刷を行った。
【００７４】
印刷されたパターンは線幅で２０μｍ、膜厚み（未硬化時）で２μｍとした。パターン形状は非常に良好で膜厚みも安定したものが得られた。インキ樹脂の印刷後に導電性ナノ金属粉末として平均粒子径１０ｎｍの上記同様の銀粉末をインキ樹脂の表面全面に５００メッシュの金属ふるいを通してふりかける方法により吹き付けて付着させた。吹き付け量としては面平均厚みで約３μｍになるようにした。
【００７５】
さらに、表面にフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）加工された金属ロールで５ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で銀粉末を圧着し、インキ樹脂の表面積のほぼ１００％を銀粉末で覆うようにした。印刷されたパターンの表面以外の部分に付着した銀粉末は基板を垂直に立てかけて基板自身を超音波にて加振させ、下部に金属粉末の回収容器を配置させ回収する方法により吸引して再利用できるようにした。その後、２００℃×１時間加熱し、銀粉末は完全に融着してインキ樹脂の表面に厚さ１μｍの銀の被膜を形成すると共に、インキ樹脂を硬化させた。体積抵抗で３×１０^−６Ω・ｃｍと非常に良好な導電性を発現した。また、形成された回路を備えた電磁波シールドは１〜１０００ＭＨｚにおいて５０ｄＢ以上の良好な電磁波シールド特性を示し、また透過率も９０％以上と非常に良好な特性を示した。
【００７６】
（比較例３）
透明フィルムとして厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの上に１６μｍの銅箔を貼り付けたものに感光性のフォトレジストフィルム（ドライフィルム）を真空密着しフォトマスクを通じて露光、現像して線幅３０μｍ、線間隔２００μｍのレジストパターンを形成した。次に、エッチング液でエッチングを行い、最後にアルカリでレジストを剥離して線幅２０μｍ、線間隔２００μｍの銅箔パターンをＰＥＴフィルムの上に形成した。導電性は実施例２とほとんど同じ（１．８×１０^−６Ω・ｃｍ）で良好で、良好な電磁波シールド特性を示したが、エッチング時に非常に多量の廃液が発生するために廃液の処理費にコストがかかった。さらにフォトリソ工程（露光、現像、乾燥）では高額な製造設備を必要とするため設備償却費が加わるために製造コストは実施例２を１とすると５〜１０のコストがかかった。
【００７７】
（比較例４）
透明フィルムとして厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの上に導電性銀ペーストを用い凹版オフセット印刷で線幅２０μｍ、線間隔２００μｍの印刷を行った。２００℃×１時間硬化させ電磁波シールドを製造した。廃液や製造設備費用は実施例２と同様で非常に低コストで製造可能であったが、導電性は６×１０^−４Ω・ｃｍと悪く、電磁波シールド特性が非常に悪く実用化は難しいことが判明した。
【００７８】
実施例２及び比較例３、４から、本発明により廃液の発生もなく、高価な製造設備も不要なために安価でシールド特性、透過率ともに良好な電磁波シールドを形成可能であることが確認できた。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、導電性ナノ金属粉末の粒子径を０．１ｎｍ〜１００ｎｍ程度に小さくしているため、導電性ナノ金属粉末の表面活性が非常に高くなり、金属の融着温度が著しく低下し、金属粉末同士が低温で融着可能となる。よって、インキ樹脂の硬化と共に、インキ樹脂の表面に金属被膜を形成することができ、導電性の極めて良好な回路を簡易な工程で容易に製造することができる。
【００８０】
また、従来のフォトリソ法に比べ必要な部分にのみインキを形成するので捨てる部分がなく材料の消費量も少ない上に、現像等の工程がないため廃液の流出が全くなく環境への影響を心配する必要もない。また、印刷法によりパターン状のインキ樹脂を印刷しているため、フォトリソ法に比べ装置の構造が簡単で比較的安価である。
【００８１】
よって、本発明の製造方法により製造される回路を備えた回路板は、ＣＲＴ（ブラウン管）、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）等の電子機器から照射される電磁波を遮蔽する電磁波シールド等として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、凹版オフセット印刷による印刷工程の説明図である。
【図２】導電性ナノ金属粉末の付着状況の説明図である。
【図３】ロール加圧による導電性ナノ粉末の圧接方法を示す図である。
【図４】回路の構成を示す図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）は正方形格子状パターンを示す図である。
【図６】（Ａ）は円形状パターン、（Ｂ）はひし形状パターン、（Ｃ）は正六角形状パターン、（Ｄ）は三角形状パターンを示す図である。
【符号の説明】
１１凹版
１２ブランケット
１３インキ樹脂
１４基板
２０導電性ナノ金属粉末
２１導電性金属被膜
３０回路板

Claims

基板上に回路パターンで印刷されたインキ樹脂の表面に、平均粒子径が０．１ｎｍ〜１００ｎｍの導電性ナノ金属粉末を付着させ、
上記導電性ナノ金属粉末に圧力を加えて上記インキ樹脂の表面に付着した導電性ナノ金属粉末同士を密着させた後に、
上記導電性ナノ金属粉末及び上記インキ樹脂を加熱して、導電性ナノ金属粉末を融着し、加熱硬化させる上記インキ樹脂の表面に導電性金属被膜を形成していることを特徴とする回路の製造方法。
上記導電性ナノ金属粉末を上記印刷されたインキ樹脂表面にふりかけて付着させ、印刷パターン以外に付着した上記導電性ナノ金属粉末を除去した後に、上記インキ樹脂表面の導電性ナノ金属粉末を圧力を加えている請求項１に記載の回路の製造方法。
上記導電性ナノ金属粉末は、金、銀、銅、白金、パラジウムのいずれかまたはこれらの混合物からなり、上記加熱温度は１００℃〜２５０℃としている請求項１または請求項２に記載の回路の製造方法。
上記インキ樹脂は非導電性樹脂あるいは導電度が低い樹脂である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回路の製造方法。
上記導電性ナノ金属粉末は、非粘着性あるいは離型性に優れた材料を介して、ロール加圧あるいは平面プレスにより０．５ｋｇ／ｃｍ^２〜５０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で加圧し、導電性ナノ金属粉末同士を密着させていると共に一部の導電性ナノ金属粉末を上記インキ樹脂中に埋設している請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回路の製造方法。
上記基板表面にインキ樹脂からなる回路パターンの印刷法として、凹版からブランケットへインキ樹脂を一旦転写させた後に、上記ブランケットから上記基板へ上記インキ樹脂を転写させる凹版オフセット印刷法を用いている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の回路の製造方法。
上記ブランケットの表面ゴムはシリコンゴムからなり、上記凹版はガラスからなると共に、
上記インキ樹脂は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂から選択される１種以上の樹脂とし、上記インキ樹脂には上記ブランケットに対する膨潤度が小さい溶剤が含まれている請求項６に記載の回路の製造方法。
上記基板は透明性を有する樹脂とし、上記インキ樹脂は、線幅５〜４０μｍ、線間隔５０〜５００μｍのメッシュ状のパターンで印刷されている請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の回路の製造方法。
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載された製造方法で製造され、基板上に印刷されたパターンの回路を備えた回路板。