JP2004172288A

JP2004172288A - 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: JP2004172288A
Application number: JP2002335364A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sugitani; 信杉谷; Yasuhiko Kondo; 康彦近藤; 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: JP4517573B2

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】基板１４上に回路パターンで印刷されたインキ樹脂１３の表面１３ａに、平均粒子径が０．１ｎｍ〜５０ｎｍの導電性ナノ金属粉末２０を分散させたコロイド溶液Ｑをコーティングした後に、コロイド溶液Ｑ及びインキ樹脂１３を加熱して、コロイド溶液Ｑ中の液体を蒸発させると共に導電性ナノ金属粉末２０同士を融着し、加熱硬化させるインキ樹脂１３の表面に導電性金属被膜２１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〜５０ｎｍの導電性ナノ金属粉末を分散させたコロイド溶液をコーティングした後に、
上記コロイド溶液及び上記インキ樹脂を加熱して、該コロイド溶液中の液体を蒸発させると共に上記導電性ナノ金属粉末同士を融着し、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分散させたコロイド溶液を均一にコーティングする。その後、コロイド溶液及びインキ樹脂を加熱することで、コロイド溶液中の液体が蒸発すると共に、コロイド溶液中に分散されていた導電性ナノ金属粉末同士が互いに融着する。その結果、インキ樹脂の硬化と共に、インキ樹脂の表面に導電性金属被膜を形成することができ、導電性金属被膜とインキ樹脂とを密着性も良好なものとすることができる。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〜５０ｎｍ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〜５０ｎｍ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。また、導電性ナノ金属粉末をそのまま用いるのではなく、コロイド溶液中に分散させて用いているため、粉塵爆発の危険もなく取り扱いが楽である。また、クリーンルーム等では埃の問題もない。さらに、導電性ナノ金属粉末をそのまま用いるよりも、コロイド溶液中に分散させている方がよりクリーンである。
【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〜５０ｎｍ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、５０ｎｍ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〜５０ｎｍ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】
コロイド溶液に媒体として含まれる液体は、水系あるいはトルエン、アルコール等の溶剤系であることが好ましく、揮発性が高く蒸発しやすい液体とするのが良い。また、コロイド溶液に媒体として含まれる液体は、印刷パターンのインキ樹脂や基材の種類によって適切なものを選択する必要があり、未硬化のインキ樹脂との濡れ性は良く、基材との濡れ性が悪いものが好ましい。
【００２１】
導電性ナノ金属粉末はコロイド溶液の全体積の１０％〜９５％の体積割合でコロイド溶液中に均一に分散させていることが好ましい。これにより金属粉末同士を効率良く均等に接触させることができる。上記範囲としているのは、上記範囲より小さいと、金属粉末同士が十分に密着しにくく加熱時に金属被膜を形成しにくくなるためである。一方、上記範囲より大きいと、コロイド溶液が安定せずに凝集してしまい、粒子径が大きくなり低温でも溶融しなくなるという問題があるためである。なお、より好ましくは３０％〜８０％である。
【００２２】
上記コロイド溶液は、バーコート、スピンコーター、スクリーン印刷、ロールコーターから選択される方法により上記印刷された未硬化のインキ樹脂表面の全面にコーティングされ、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コロイド溶液をコーティングできる方法が好ましい。
【００２３】
コロイド溶液は、パターン状のインキ樹脂の表面にのみコーティングすることが好ましいが、パターン状のインキ樹脂の表面以外にコーティングされたコロイド溶液は除去し、除去後にコロイド溶液及び未硬化のインキ樹脂を加熱していることが好ましい。また、コロイド溶液を加熱前に吸引除去することで、吸引したコロイド溶液を再度使用することもできる。コロイド溶液の除去方法としては、具体的には、基板の水洗や乾燥後粘着ロールで洗浄させる等の方法が挙げられる。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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ことが好ましい。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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することができる。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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
【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。
【００４５】
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。
【００４６】
基板１４はポリイミド樹脂製とし、インキ樹脂１３は非導電性の熱硬化性樹脂である不飽和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）にて粘度を調整したものを用いている。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
次に、図２（Ａ）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未硬化のインキ樹脂１３の表面１３ａの全面に渡って均一に、平均粒子径が１０ｎｍであり略球形状の銀粉末からなる導電性ナノ金属粉末２０を分散させたコロイド溶液Ｑをバーコーターでコーティングしている。導電性ナノ金属粉末２０はコロイド溶液Ｑの全体積の６０％の体積割合でコロイド溶液Ｑ中に均一に分散させたものを用いている。
【００５１】
その後、インキ樹脂１３が印刷されると共にコロイド溶液Ｑがコーティングされた基板１４の表面１４ａを水で洗浄する。水洗してもコロイド溶液Ｑとインキ樹脂１３との濡れ性が高いためコロイド溶液Ｑはインキ樹脂１３の表面１３ａから流されない。また、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以外の部分にコーティングされていたコロイド溶液Ｑは、コロイド溶液Ｑと基板１４であるポリイミド樹脂の濡れ性が悪いために、水洗により容易に取り除くことができる。
【００５２】
インキ樹脂１３の表面１３ａにのみコロイド溶液Ｑがコーティングされた状態で、コロイド溶液Ｑ及びインキ樹脂１３を２００℃×１時間で加熱して、図２（Ｂ）に示すように、コロイド溶液Ｑ中の水を蒸発させると共に、コロイド溶液Ｑ中の導電性ナノ金属粉末２０は完全に融着して、加熱硬化させたインキ樹脂１３の表面に厚さ１μｍの銀からなる導電性金属被膜２１を形成する。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。
【００５３】
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を分散させたコロイド溶液Ｑをインキ樹脂１３の表面１３ａにコーティング後、加熱している。
【００５４】
具体的には、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。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。
【００５５】
図３（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。
【００５６】
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。コロイド溶液の液体としてはトルエン、アルコール等の溶剤を用いることもできる。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、導電性樹脂としても良く、平版印刷等の他の印刷法により印刷することもできる。
【００５７】
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４（Ａ）に示すように円形模様パター−ン、図４（Ｂ）に示すようにひし形模様パターン、図４（Ｃ）に示すように正六角形模様パターン、図４（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。
【００５８】
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。
【００５９】
（実施例１）
基板として２００ｍｍ×２００ｍｍであるポリイミド樹脂（ＤｕＰｏｎｔ社製、商品名カプトン）を用いた。ポリイミド樹脂の表面上に、非導電性樹脂である不飽和ポリエステル樹脂（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５０μｍ、線間隔２００μｍのストライプパターンとした。
【００６０】
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３００μｍ）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）を作成して使用した。印刷パターンを４０℃×１時間で乾燥させた後、パターンの厚み（未硬化）を測定すると約２μｍであった。
【００６１】
インキ樹脂の印刷後に、インキ樹脂の表面に、導電性ナノ金属粉末として平均粒子径が１０ｎｍの銀粉末を分散させたコロイド溶液（日本ペイント社製、水媒体）をバーコーターでコーティングした。銀粉末はコロイド溶液の全体積の６０％の体積割合でコロイド溶液中に均一に分散させたものを用いた。その後、水で洗浄した。印刷パターン以外の部分にコーティングされていたコロイド溶液は、コロイド溶液と基板であるポリイミド樹脂の濡れ性が悪いために、容易に取り除くことができた。
【００６２】
コロイド溶液及びインキ樹脂を２００℃×１時間で加熱して、コロイド溶液中の水を蒸発させると共に、銀粉末は完全に融着して、加熱硬化させたインキ樹脂の表面に厚さ１μｍの銀の被膜を形成した。体積抵抗で３×１０^−６Ω・ｃｍと非常に良好な導電性を発現した。
【００６３】
（比較例１）
インキ樹脂の表面にコロイド溶液をコーティングするのではなく、上記不飽和ポリエステル樹脂に銀粉末（５μｍ）、溶剤を三本ロールで練り込んだものをインキとして用いた。具体的には、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部、銀粉末１０００重量部、溶剤（ＢＣＡ酢酸ブチルカルビトール）を練り込んだ。このインキを印刷後、印刷パターンを２００℃×１時間で加熱し、抵抗値測定後、体積固有抵抗を測定したところ２．０×１０^−４Ω・ｃｍと導電性が悪かった。銀粒子径が５μｍと大きいため２００℃×１時間では銀粒子同士が点接触し、接触抵抗が大きく全体の抵抗が高くなるためである。
【００６４】
（比較例２）
比較例１のパターン表面に無電界銅めっき、電界銅めっきを施した。抵抗値測定後体積固有抵抗を測定したところ３．１×１０^−６Ω・ｃｍと実施例１と同等の導電性を得られたものの、めっき材料が高価である上に製造工程が増加し、コストアップになった。製造コストは実施例１を１とすると３倍のコストがかかった。
【００６５】
実施例及び比較例から、本発明によりインキ樹脂上にめっきを使用することなく、極めて低抵抗で導電性に優れた回路を容易かつ安価に製造できることが確認できた。
【００６６】
【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、粒子径を０．１ｎｍ〜５０ｎｍ程度に小さくした導電性ナノ金属粉末が分散されたコロイド溶液をインキ樹脂の表面にコーティングした後に、加熱することのみで回路を製造している。このため、形成された金属被膜により導電性の極めて良好な回路が得られ、このような回路を簡易な工程で、安価に製造することができる。
【００６７】
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。
【００６８】
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】（Ａ）は導電性ナノ金属粉末が分散されたコロイド溶液がコーティングされた状態を示す図、（Ｂ）は回路の構成を示す図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は正方形格子状パターンを示す図である。
【図４】（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
Ｑコロイド溶液

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〜５０ｎｍの導電性ナノ金属粉末を分散させたコロイド溶液をコーティングした後に、
上記コロイド溶液及び上記インキ樹脂を加熱して、該コロイド溶液中の液体を蒸発させると共に上記導電性ナノ金属粉末同士を融着し、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。
上記コロイド溶液に含まれる液体は、水系あるいは溶剤系であり、上記導電性ナノ金属粉末は上記コロイド溶液の全体積の１０％〜９５％の体積割合で上記コロイド溶液中に均一に分散させている請求項１に記載の回路の製造方法。
上記コロイド溶液は、バーコート、スピンコーター、スクリーン印刷、ロールコーターから選択される方法により上記印刷されたインキ樹脂表面にコーティングされ、印刷パターン以外にコーティングされた上記コロイド溶液を除去した後に、上記コロイド溶液及び上記インキ樹脂を加熱している請求項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種以上の樹脂としている請求項６に記載の回路の製造方法。
請求項１乃至請求項７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。