JP2004200652A - 厚膜配線の形成方法及び積層型電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】導電性ペーストの厚みが所定以上になっても、凹版から基体へ導電性ペーストを確実に転写することが可能な厚膜配線の形成方法を提供する。
【解決手段】所望の厚膜配線パターンに対応するパターン溝２が表面に形成された光透過性を有する凹版１のパターン溝に感光性導電性ペーストＰを埋め込み、この凹版に対して光透過性を有する中間体８を重ね合わせた状態で、凹版の裏側および中間体の裏側の両方から光を照射し、硬化反応を生じさせて導電性ペーストの全周を所定の硬度まで硬化させる。その後、凹版１内で硬化した導電性ペーストを中間体８に転写した後、中間体８上の導電性ペーストを基体２０に再転写する。その後、導電性ペーストを焼成することによって、厚膜配線を基体２０上に形成する。
【選択図】 図１
【解決手段】所望の厚膜配線パターンに対応するパターン溝２が表面に形成された光透過性を有する凹版１のパターン溝に感光性導電性ペーストＰを埋め込み、この凹版に対して光透過性を有する中間体８を重ね合わせた状態で、凹版の裏側および中間体の裏側の両方から光を照射し、硬化反応を生じさせて導電性ペーストの全周を所定の硬度まで硬化させる。その後、凹版１内で硬化した導電性ペーストを中間体８に転写した後、中間体８上の導電性ペーストを基体２０に再転写する。その後、導電性ペーストを焼成することによって、厚膜配線を基体２０上に形成する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、厚膜配線の形成方法であって、特に線幅が微細で、かつ膜厚の比較的大きな（１０μｍ以上）配線を基体上に形成するのに適した方法に関するものである。
近年、電子機器の小型化に伴って、機器内で使用される電子部品の小型化も進んでいる。このような状況下、電子部品のパターンにおいても、パターンを構成する配線の微細化、ライン抵抗の低減化を目的とした厚膜配線が要求されている。
このような目的を達成するため、特許文献１では、可撓性樹脂凹版に導電性ペーストを充填し、ペーストを乾燥した後、乾燥による体積吸収分を補うため、追加の導電性ペーストを再充填し、再充填後の導電ペーストを再乾燥する工程を複数回繰り返し、基板上に接着層を形成し、凹版を基板に貼り合わせ、導電性ペーストを基板に転写した後、焼成して厚膜配線を得るものが提案されている。
しかし、この方法では、導電性ペーストの充填と乾燥を複数回繰り返さなければならないので、作業工数が多く、作業時間が長いという問題がある。
このような目的を達成するため、特許文献１では、可撓性樹脂凹版に導電性ペーストを充填し、ペーストを乾燥した後、乾燥による体積吸収分を補うため、追加の導電性ペーストを再充填し、再充填後の導電ペーストを再乾燥する工程を複数回繰り返し、基板上に接着層を形成し、凹版を基板に貼り合わせ、導電性ペーストを基板に転写した後、焼成して厚膜配線を得るものが提案されている。
しかし、この方法では、導電性ペーストの充填と乾燥を複数回繰り返さなければならないので、作業工数が多く、作業時間が長いという問題がある。
一方、金属粉末を含む光硬化型の導電性ペーストを透明な凹版の溝内に埋め込み、溝内の導電性ペーストに基板を接触させた状態で凹版側から紫外線を照射し、光硬化反応を生じさせて導電性ペーストを硬化させると共に基板に接着させ、その後、凹版を基板から分離して硬化した導電性ペーストを基板側に転写し、次いで導電性ペーストを焼成することによって厚膜配線を基板上に形成する方法も提案されている（特許文献２参照）。
この方法では、上記のような導電性ペーストの充填・乾燥を繰り返す必要がないので、作業工数を削減できる利点がある。
この方法では、上記のような導電性ペーストの充填・乾燥を繰り返す必要がないので、作業工数を削減できる利点がある。
しかしながら、導電性ペーストの厚みが例えば２０μｍ以上の厚膜になると、図１１の（ａ）に示されるように、導電性ペーストＰの中に含まれる金属粉末のために紫外線ＵＶが奥まで届かず、透明な凹版４１の溝４２に接する部分では硬化部Ｐ１となるが、基板４０に接する部分に未硬化部Ｐ２が発生する。そのため、基板４０を凹版４１から分離したとき、導電性ペーストＰの一部が凹版４１の溝４２に残り、図１１の（ｂ）のように転写不良が発生する可能性があった。
したがって、従来方法では所定以上の厚みの厚膜配線を形成することが困難であった。
特許第３０３９２８５号公報
特開平１１−１５４７８２号公報
したがって、従来方法では所定以上の厚みの厚膜配線を形成することが困難であった。
そこで、本発明の目的は、導電性ペーストの厚みが所定以上になっても、凹版から基体へ導電性ペーストを確実に転写することが可能な厚膜配線の形成方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、基体上に厚膜配線を形成する方法であって、所望の厚膜配線パターンに対応するパターン溝が表面に形成された光透過性を有する凹版のパターン溝に、感光性導電性ペーストを埋め込む第１の工程と、上記パターン溝に埋め込まれた感光性導電性ペーストに対し凹版の表裏両側から光を照射し、硬化反応を生じさせて導電性ペーストの全周を所定の硬度まで硬化させる第２の工程と、上記凹版内で硬化した導電性ペーストを基体に直接または中間体を介して転写する第３の工程と、上記導電性ペーストを焼成することによって、厚膜配線を基体上に形成する第４の工程と、を有する厚膜配線の形成方法を提供する。
凹版から基体へ導電性ペーストを直接転写する方法を例にして説明すると、まず表面にパターン溝が形成された光透過性を有する凹版のパターン溝に、感光性導電性ペーストを埋め込む。この埋込工程は、例えば導電性ペーストを凹版の表面に供給し、スキージなどで余分の導電性ペーストを掻き取ることにより、簡単に実施できる。
次に、パターン溝に埋め込まれた感光性導電性ペーストに対し凹版の表裏両側から光を照射し、硬化反応を生じさせて導電性ペーストの全面を所定の硬度まで硬化させる。ここで、光とは、紫外線、可視光線および赤外線の波長領域の光が含まれる。例えば、導電性ペーストが紫外線硬化型の場合、紫外線を凹版の表裏両側から照射することで、凹版の表面に露出している導電性ペーストの露出部には直接紫外線が照射され、凹版の溝と接している導電性ペーストの部分には凹版を通して紫外線が照射される。導電性ペーストの中には、金属粉末、有機バインダ、光重合開始剤、光硬化性モノマーなどが含まれるが、凹版の表裏両側から紫外線が照射されるので、導電性ペーストの全周（全面）が所定硬度まで硬化され、導電性ペーストの凝集力が高くなる。したがって、従来のように導電性ペーストが溝内に残るといった転写不良が発生しない。
次に、凹版内で硬化した導電性ペーストを基体に転写する。すなわち、凹版の表面に基体を押し付けることで、導電性ペーストと基体間に発生する粘着力によって基体の表面に乗り移る。このとき、導電性ペーストと基体との粘着力または接着力を、導電性ペーストと凹版との粘着力または接着力より大きくしておくことで、凹版の溝に導電性ペーストの一部が残留せず、転写不良を防止できる。
導電性ペーストを基体に転写した後、導電性ペーストを焼成することによって、厚膜配線を基体上に形成する。例えば、基体を焼成炉に投入し、一体に焼成することで、厚膜配線を形成できる。
上記のように凹版の表裏両側から光を照射するので、凹版に埋め込まれた導電性ペーストの全周（全面）を所定硬度まで硬化させることができ、転写性が向上する。そのため、２０μｍ以上の厚みを持つ導電性ペーストであっても、転写不良を解消できる。
次に、パターン溝に埋め込まれた感光性導電性ペーストに対し凹版の表裏両側から光を照射し、硬化反応を生じさせて導電性ペーストの全面を所定の硬度まで硬化させる。ここで、光とは、紫外線、可視光線および赤外線の波長領域の光が含まれる。例えば、導電性ペーストが紫外線硬化型の場合、紫外線を凹版の表裏両側から照射することで、凹版の表面に露出している導電性ペーストの露出部には直接紫外線が照射され、凹版の溝と接している導電性ペーストの部分には凹版を通して紫外線が照射される。導電性ペーストの中には、金属粉末、有機バインダ、光重合開始剤、光硬化性モノマーなどが含まれるが、凹版の表裏両側から紫外線が照射されるので、導電性ペーストの全周（全面）が所定硬度まで硬化され、導電性ペーストの凝集力が高くなる。したがって、従来のように導電性ペーストが溝内に残るといった転写不良が発生しない。
次に、凹版内で硬化した導電性ペーストを基体に転写する。すなわち、凹版の表面に基体を押し付けることで、導電性ペーストと基体間に発生する粘着力によって基体の表面に乗り移る。このとき、導電性ペーストと基体との粘着力または接着力を、導電性ペーストと凹版との粘着力または接着力より大きくしておくことで、凹版の溝に導電性ペーストの一部が残留せず、転写不良を防止できる。
導電性ペーストを基体に転写した後、導電性ペーストを焼成することによって、厚膜配線を基体上に形成する。例えば、基体を焼成炉に投入し、一体に焼成することで、厚膜配線を形成できる。
上記のように凹版の表裏両側から光を照射するので、凹版に埋め込まれた導電性ペーストの全周（全面）を所定硬度まで硬化させることができ、転写性が向上する。そのため、２０μｍ以上の厚みを持つ導電性ペーストであっても、転写不良を解消できる。
請求項２のように、凹版を透明なＰＥＴフィルムで構成するのがよい。
光透過性の凹版としてガラスが考えられるが、基体からの剥離時に凹版を曲げることができず、剥離性がよくない。また、ガラスの場合、微細な溝加工はエッチング加工になるが、溝深さは約２μｍ程度が限度であり、深く掘れない。
そこで、凹版を透明なＰＥＴフィルムで構成することで、剥離時に凹版を曲げることができ、しかも溝の加工性もよく、安価に構成できる。
樹脂材料としてはポリイミドが考えられるが、ポリイミドは紫外線透過率が約６０％程度と低い。これに対し、ＰＥＴフィルムは紫外線透過率が約９０％以上と高いので、導電性ペーストの硬化反応を効果的に生じさせることができる。
光透過性の凹版としてガラスが考えられるが、基体からの剥離時に凹版を曲げることができず、剥離性がよくない。また、ガラスの場合、微細な溝加工はエッチング加工になるが、溝深さは約２μｍ程度が限度であり、深く掘れない。
そこで、凹版を透明なＰＥＴフィルムで構成することで、剥離時に凹版を曲げることができ、しかも溝の加工性もよく、安価に構成できる。
樹脂材料としてはポリイミドが考えられるが、ポリイミドは紫外線透過率が約６０％程度と低い。これに対し、ＰＥＴフィルムは紫外線透過率が約９０％以上と高いので、導電性ペーストの硬化反応を効果的に生じさせることができる。
請求項３のように、凹版は透明なＰＥＴフィルムよりなり、第２の工程は、凹版の表裏両側から３５０ｎｍより波長の長い光を照射するのがよい。
凹版に樹脂フィルムを用いる場合、凹版の光による劣化が懸念される。ＰＥＴフィルムには、図８に示すように光の波長吸収スペクトルがあり、紫外線領域では比較的波長の短い３００ｎｍ以下の波長を吸収しやすい。第２の工程で連続的に紫外線を照射すると、凹版は光を吸収し、劣化が進む。そこで、紫外線照射時には波長カットフィルタ（例えばガラス板に波長カット材料をコーティングしたもの）を間に入れ、３５０ｎｍ以下の波長の紫外線をカットすることで、凹版の耐久性を上げることができる。
図９はＰＥＴフィルムへの紫外線の積算光量とＰＥＴフィルムの引張強度との関係を示したものであり、フィルタを用いない場合には５０００Ｊ／ｃｍ2 以下でＰＥＴフィルムの引張強度がほぼ零まで低下していたのに対し、フィルタを用いた場合には８５０００Ｊ／ｃｍ2 付近まで引張強度を維持することができた。
凹版に樹脂フィルムを用いる場合、凹版の光による劣化が懸念される。ＰＥＴフィルムには、図８に示すように光の波長吸収スペクトルがあり、紫外線領域では比較的波長の短い３００ｎｍ以下の波長を吸収しやすい。第２の工程で連続的に紫外線を照射すると、凹版は光を吸収し、劣化が進む。そこで、紫外線照射時には波長カットフィルタ（例えばガラス板に波長カット材料をコーティングしたもの）を間に入れ、３５０ｎｍ以下の波長の紫外線をカットすることで、凹版の耐久性を上げることができる。
図９はＰＥＴフィルムへの紫外線の積算光量とＰＥＴフィルムの引張強度との関係を示したものであり、フィルタを用いない場合には５０００Ｊ／ｃｍ2 以下でＰＥＴフィルムの引張強度がほぼ零まで低下していたのに対し、フィルタを用いた場合には８５０００Ｊ／ｃｍ2 付近まで引張強度を維持することができた。
請求項４のように、凹版は透明なＰＥＴフィルムよりなり、凹版のパターン溝は、上記光より短い波長を持つレーザー光によって加工され、上記ＰＥＴフィルムは、上記レーザー光の透過性が低く、上記光の透過性が高い波長吸収スペクトルを有するものがよい。
ＰＥＴフィルムに溝加工を行なう場合、レーザー光を用いると、深い溝を容易に加工できるので望ましい。しかし、ＰＥＴフィルムには上記のように光の波長吸収スペクトルがあるので、ペーストが硬化反応を起こす波長（紫外線）での光透過性がよく、かつレーザー光による加工性に優れているものがよい。
ＰＥＴフィルムの場合、図８に示すように３２０ｎｍ付近で光透過率が急激に変化する。そこで、加工波長が１９０〜２５０ｎｍのエキシマレーザーを用いれば、レーザー光をほぼ１００％吸収するので、加工性が優れ、短時間で所望の深さ（２０μｍ以上）の溝を加工できる。
また、上述のようにＰＥＴフィルムが紫外線による光透過性に優れているので、凹版の耐久性が向上する。
ＰＥＴフィルムに溝加工を行なう場合、レーザー光を用いると、深い溝を容易に加工できるので望ましい。しかし、ＰＥＴフィルムには上記のように光の波長吸収スペクトルがあるので、ペーストが硬化反応を起こす波長（紫外線）での光透過性がよく、かつレーザー光による加工性に優れているものがよい。
ＰＥＴフィルムの場合、図８に示すように３２０ｎｍ付近で光透過率が急激に変化する。そこで、加工波長が１９０〜２５０ｎｍのエキシマレーザーを用いれば、レーザー光をほぼ１００％吸収するので、加工性が優れ、短時間で所望の深さ（２０μｍ以上）の溝を加工できる。
また、上述のようにＰＥＴフィルムが紫外線による光透過性に優れているので、凹版の耐久性が向上する。
凹版から基体へ導電性ペーストを直接転写する方法に代えて、凹版から中間体、中間体から基体へと２段階の転写を行ってもよい。すなわち、請求項５のように中間体を光透過性を有する材料で形成し、第２の工程を、導電性ペーストが充填された凹版に対して中間体を重ね合わせた状態で、凹版の裏側および中間体の裏側の両方から光を照射するものとし、第３の工程を、凹版内で硬化した導電性ペーストを中間体に転写した後、中間体上の導電性ペーストを基体に再転写してもよい。
導電性ペーストＰを凹版に充填した際、凹版の表面に掻き取り残り（地汚れ）が発生することがある。凹版から基体へ直接転写する方法の場合、地汚れも一緒に転写されてしまう可能性がある。そこで、中間体を介して間接的に基体へ転写する方法を用いれば、地汚れは非常に膜厚が薄いため、中間体へは転写されるが、基体へは転写されない。そのため、基体の表面に地汚れのない綺麗な導体パターンを得ることができる。
導電性ペーストＰを凹版に充填した際、凹版の表面に掻き取り残り（地汚れ）が発生することがある。凹版から基体へ直接転写する方法の場合、地汚れも一緒に転写されてしまう可能性がある。そこで、中間体を介して間接的に基体へ転写する方法を用いれば、地汚れは非常に膜厚が薄いため、中間体へは転写されるが、基体へは転写されない。そのため、基体の表面に地汚れのない綺麗な導体パターンを得ることができる。
請求項６のように、凹版の表面から照射される光の照射量を、裏面から照射される光の照射量より多くするのがよい。
凹版から基体への導電性ペーストの転写性を向上させる方法としては、例えば凹版の表面（溝内を含む）に予めフッ素系樹脂などの離型剤をコーティングする方法、基体の表面に予め粘着剤あるいは接着剤を塗布しておく方法、凹版の溝の断面形状をその側面が所定のテーパ角を有する台形状とする方法など種々の方法が考えられるが、これらの方法とは別に、あるいはこれらの方法に加えて、請求項６の方法を用いるのがよい。
図１０に示すように、例えば紫外線を照射する場合は、紫外線の積算光量により導電ペーストと凹版の剥離性が変化する。透明な中間体を重ねてから両面ＵＶ照射する場合、中間体側からは密着力が大きくなる条件（積算光量または照射量を多くする）で、凹版側からは密着力が小さくなる条件（積算光量または照射量を少なくする）で硬化することで、中間体へ容易に転写可能となる。
なお、中間体を介さず、基体に直接転写する場合も、基体が透明であればこの方法を用いることができる。
この方法は、光源の光の強さまたは照射時間を長くするだけでよいので、上述の他の方法に比べて処理が簡単である。
凹版から基体への導電性ペーストの転写性を向上させる方法としては、例えば凹版の表面（溝内を含む）に予めフッ素系樹脂などの離型剤をコーティングする方法、基体の表面に予め粘着剤あるいは接着剤を塗布しておく方法、凹版の溝の断面形状をその側面が所定のテーパ角を有する台形状とする方法など種々の方法が考えられるが、これらの方法とは別に、あるいはこれらの方法に加えて、請求項６の方法を用いるのがよい。
図１０に示すように、例えば紫外線を照射する場合は、紫外線の積算光量により導電ペーストと凹版の剥離性が変化する。透明な中間体を重ねてから両面ＵＶ照射する場合、中間体側からは密着力が大きくなる条件（積算光量または照射量を多くする）で、凹版側からは密着力が小さくなる条件（積算光量または照射量を少なくする）で硬化することで、中間体へ容易に転写可能となる。
なお、中間体を介さず、基体に直接転写する場合も、基体が透明であればこの方法を用いることができる。
この方法は、光源の光の強さまたは照射時間を長くするだけでよいので、上述の他の方法に比べて処理が簡単である。
請求項７のように、凹版を可撓性を有する樹脂製凹版とし、この樹脂製凹版を光透過性を有する非可撓性の支持体上に貼り合わせて構成するのがよい。
例えば、凹版をガラスなどの硬質材料で形成した場合、上記のようにパターン溝をイオンエッチングやイオントリミングによって加工する必要上、加工コストが高く、特に深溝を形成するには大きな課題があった。また、比較的安価なウエットエッチングでの加工は、主に金属などの光透過性を有しない材料が対象物であり、等方性エッチングになるため、アスペクト比の大きな溝加工ができない。
一方、ＰＥＴやＰＣのような樹脂フィルムにレーザー加工することで凹版とする方法もあるが、この場合には基体への転写時に凹版を変形させながら引き剥がすので、パターン歪みが生じ、精密な導体パターンが得られないだけでなく、凹版へのダメージが大きく、劣化が激しい。
そこで、請求項７では加工の容易な可撓性材料よりなる樹脂製凹版を、ガラスなどの非可撓性（硬質）の支持体上に貼り合わることで、上記の課題を解決している。すなわち、凹版と支持体とを介して光を照射でき、凹版を変形させずに転写できるので、歪みがなく、精密な導体パターンが得られるとともに、凹版の劣化も少ない。
例えば、凹版をガラスなどの硬質材料で形成した場合、上記のようにパターン溝をイオンエッチングやイオントリミングによって加工する必要上、加工コストが高く、特に深溝を形成するには大きな課題があった。また、比較的安価なウエットエッチングでの加工は、主に金属などの光透過性を有しない材料が対象物であり、等方性エッチングになるため、アスペクト比の大きな溝加工ができない。
一方、ＰＥＴやＰＣのような樹脂フィルムにレーザー加工することで凹版とする方法もあるが、この場合には基体への転写時に凹版を変形させながら引き剥がすので、パターン歪みが生じ、精密な導体パターンが得られないだけでなく、凹版へのダメージが大きく、劣化が激しい。
そこで、請求項７では加工の容易な可撓性材料よりなる樹脂製凹版を、ガラスなどの非可撓性（硬質）の支持体上に貼り合わることで、上記の課題を解決している。すなわち、凹版と支持体とを介して光を照射でき、凹版を変形させずに転写できるので、歪みがなく、精密な導体パターンが得られるとともに、凹版の劣化も少ない。
請求項８のように、凹版のパターン溝の内面に離型剤をコーティングしてもよい。
凹版のパターン溝内に予めフッ素系樹脂などの離型剤をコーティングしておけば、凹版から基体への導電性ペーストの転写性が向上し、導電性ペーストを例えば４０μｍ〜６０μｍと厚く形成する場合においても、凹版から基体へ導電性ペーストを確実に転写することができる。
凹版のパターン溝内に予めフッ素系樹脂などの離型剤をコーティングしておけば、凹版から基体への導電性ペーストの転写性が向上し、導電性ペーストを例えば４０μｍ〜６０μｍと厚く形成する場合においても、凹版から基体へ導電性ペーストを確実に転写することができる。
請求項９のように、本発明の厚膜配線の形成方法を積層型電子部品の製造方法に適用してもよい。すなわち、セラミックグリーンシートよりなる基体を準備する工程と、上記基体上に直接または中間体を介して導電性ペーストを転写する工程と、上記２つの工程を繰り返して上記導電性ペーストが転写された複数の上記基体を積層した積層体を形成する工程と、上記積層体を焼成すると同時に上記導電性ペーストを焼成する工程と、を備えた積層型電子部品の製造方法において、上記導電性ペーストを請求項１ないし８のいずれかに記載の厚膜配線の形成方法によって形成するものである。
導電性ペーストが転写され、所定枚数積層された基体は、導電性ペーストと同時焼成される。ここで、導電性ペーストは内部に含まれた金属粉末が溶融し、厚膜配線となるとともに、基体はセラミック多層基板へと変化する。このように内部に厚膜配線を持つ積層型電子部品を得ることができる。
なお、積層体を形成するには、次のような方法がある。１つの方法は、基体上に導電性ペーストを転写し、その上に導電性ペーストが転写された別の基体を順次積層して積層体を形成する方法であり、他の方法は、基体上に導電性ペーストを転写し、その上に導電性ペーストが転写されていない基体を積層し、その積層体の上に導電性ペーストを転写し、その上にさらに導電性ペーストが転写されていない基体を積層していくという方法である。いずれの方法を用いてもよい。
導電性ペーストが転写され、所定枚数積層された基体は、導電性ペーストと同時焼成される。ここで、導電性ペーストは内部に含まれた金属粉末が溶融し、厚膜配線となるとともに、基体はセラミック多層基板へと変化する。このように内部に厚膜配線を持つ積層型電子部品を得ることができる。
なお、積層体を形成するには、次のような方法がある。１つの方法は、基体上に導電性ペーストを転写し、その上に導電性ペーストが転写された別の基体を順次積層して積層体を形成する方法であり、他の方法は、基体上に導電性ペーストを転写し、その上に導電性ペーストが転写されていない基体を積層し、その積層体の上に導電性ペーストを転写し、その上にさらに導電性ペーストが転写されていない基体を積層していくという方法である。いずれの方法を用いてもよい。
以上の説明で明らかなように、請求項１に係る発明によれば、凹版を用いて厚膜配線を形成する方法において、パターン溝に埋め込まれた感光性導電性ペーストに対し凹版の表裏両側から光を照射するので、導電性ペーストの全面で硬化反応を生じさせることができ、導電性ペーストの全周で凝集力が高くなる。そのため、２０μｍ以上の厚みを持つ導電性ペーストであっても、導電性ペーストは残留なく基体の表面に乗り移らせることができ、転写不良を少なくできる。
以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。
図１は本発明方法を実施する転写装置の第１実施例を示す。
この転写装置は、円筒ドラム形状の凹版１を備えている。この凹版１は、透明ガラスなどの紫外線透過性を有する材料で形成されており、その外表面に所望の厚膜配線パターンに対応するパターン溝２が形成されている。パターン溝２の深さは２０μｍ以上で、アスペクト比（縦／横）は１に近いものがよい。凹版１の直径はφ３００〜６００ｍｍが望ましい。凹版１は矢印方向に一定速度で駆動される。
この転写装置は、円筒ドラム形状の凹版１を備えている。この凹版１は、透明ガラスなどの紫外線透過性を有する材料で形成されており、その外表面に所望の厚膜配線パターンに対応するパターン溝２が形成されている。パターン溝２の深さは２０μｍ以上で、アスペクト比（縦／横）は１に近いものがよい。凹版１の直径はφ３００〜６００ｍｍが望ましい。凹版１は矢印方向に一定速度で駆動される。
凹版１の外周部には、パターン溝２へ導電性ペーストＰを供給するための供給装置３が設けられている。導電性ペーストＰは金属粉末などを含み、紫外線を照射することにより硬化反応を起こすものを用いる。導電性ペーストＰは乾燥性の高いものであれば溶剤系でもよいが、無溶剤系の方が望ましい。乾燥時に体積減少を防止できるからである。供給装置３は、導電性ペーストＰを溜めるペースト受け４と、ペースト受け４のペーストＰを凹版１に塗布する塗布ロール５と、溝以外のペーストＰを掻き取るためのスキージ６とを備えている。スキージ６は例えばポリアセタールなどの硬質樹脂を用いるのがよい。スキージ６によって、導電性ペーストＰはパターン溝２へ完全に充填される。
パターン溝２へ充填された導電性ペーストＰは、凹版１の回転に伴って第１ロール７の位置まで移動し、ここで供給ロール９から連続的に供給されたキャリアシート８と重ね合わせられる。キャリアシート８は、凹版１から導電性ペーストＰを受け取り、基体２０へ受け渡すための中間体として働くものであり、例えばＰＥＴ、ＰＣ、ポリエステル、ポリスチロール等の紫外線透過性を有するシートが使用される。
凹版１とキャリアシート８は重ね合わせられた状態で矢印方向に回転し、露光部１０を通過することによって、導電性ペーストＰに硬化反応を生じさせ、導電性ペーストＰの全面を所定硬度まで硬化させる。露光部１０には、凹版１の内側から紫外線を照射する光源１１と、キャリアシート８の裏側から紫外線を照射する光源１２とが設けられている。なお、１３，１４は凹版１が吸収する波長をカットするフィルタである。光源１１，１２には高圧水銀灯やメタルハライドランプなどが用いられ、それぞれの露光量が例えば０．２〜１．０Ｊ／ｃｍ2 程度となるよう紫外線を照射する。この時の紫外線強度は０．１〜０．２Ｗ／ｃｍ2 、照射時間は１〜１０秒、凹版１の回転数は約２ｒｐｍ程度が望ましい。
露光部１０を通過したキャリアシート８は、第２ロール１５によって凹版１から剥離される。導電性ペーストＰは凹版１内で硬化反応する際、重ね合わせられたキャリアシート８との間に接着力が発生し、第２ロール１５でキャリアシート８へ転写される。第１ロール７から第２ロール１５までの領域では、格別な押圧手段は必要とせず、重ね合わせておけば、ペーストＰの粘着力のみで転写可能である。
表１は、紫外線の露光量と、転写性および導体パターン形状の良否を示したものである。転写性とは、硬化後の導電性ペーストが凹版から基体へ転写された割合をいう。また、導体パターン形状とは、基体へ転写された後の形状のことである。◎は非常に良い、○は良い、×は悪い、−はデータなしを示している。導体パターン形状については、転写後の導体パターンの断面形状がパターン溝２の断面形状に近いものを良い、崩れているものを悪いとした。
表１から分かるように、露光量が０．１Ｊ／ｃｍ2 以下ではキャリアシート８への転写に耐えるだけの凝集力が得られず、２．５Ｊ／ｃｍ2 以上では硬化反応は十分進んでいるが、凹版１との接着力が強くなり、良好な剥離性が得られない。したがって、凹版１の内側（導電性ペーストＰの裏側）からの露光量は０．２〜１．５Ｊ／ｃｍ2 の範囲が望ましい。
この実施例では、凹版１からキャリアシート８への転写性を高めるため、凹版１の内側（導電性ペーストＰの裏側）からの紫外線照射量に比べて、キャリアシート８の裏側（導電性ペーストＰの表側）からの紫外線照射量（露光量）を多くしている。例えば、凹版１の内周に配置された光源１１の照射時間に比べて、キャリアシート８の裏側に配置された光源１２の照射時間を長くしたり、光源１１の紫外線強度に比べて光源１２の紫外線強度を高くしている。
こうすることで、導電性ペーストＰの溝側の接着力に比べて、導電性ペーストＰのキャリアシート８側の接着力の方が大きくなり、凹版１からキャリアシート８への転写性が向上する。
具体的には、凹版１の内側（導電性ペーストＰの裏側）からの紫外線照射量を０．２〜１．５Ｊ／ｃｍ2 とし、キャリアシート８の裏側（導電性ペーストＰの表側）からの紫外線照射量を１．５Ｊ／ｃｍ2 以上とするのがよい。
こうすることで、導電性ペーストＰの溝側の接着力に比べて、導電性ペーストＰのキャリアシート８側の接着力の方が大きくなり、凹版１からキャリアシート８への転写性が向上する。
具体的には、凹版１の内側（導電性ペーストＰの裏側）からの紫外線照射量を０．２〜１．５Ｊ／ｃｍ2 とし、キャリアシート８の裏側（導電性ペーストＰの表側）からの紫外線照射量を１．５Ｊ／ｃｍ2 以上とするのがよい。
第２ロール１５を通過した導電性ペーストＰ付きのキャリアシート８は、再転写部１６へ送られる。再転写部１６には一対の転写ロール１７，１８が配置され、その間で基体２０とキャリアシート８とが圧接され、導電性ペーストＰは基体２０へ再転写される。ここでは、基体２０としてキャリアフィルムによって裏打ちされたセラミックグリーンシートが用いられ、供給ロール１９から連続的に供給される。キャリアシート８から基体２０への導電性ペーストＰの転写性を高めるため、２００〜５００ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧縮荷重を掛けるのがよい。また、転写ロール１７，１８の内部にヒータ等を設け、例えば６０〜９０℃の温度下で転写すれば、基体２０内部のバインダ成分が軟化し、転写性が向上する。スキージ６によって導電性ペーストＰをパターン溝２へ充填した際、凹版１の表面に掻き取り残り（地汚れ）があった場合でも、キャリアシート８へは転写されるが、基体２０へは転写されない。地汚れは非常に膜厚が薄いためである。そのため、基体２０の表面には地汚れのない綺麗な導体パターンが得られる。なお、転写ロール１７，１８に比較的高硬度（例えばＪＩＳ−Ａ６０以上）のゴム製ロールを用いることで、一層効果的に地汚れのない転写を実現できる。
転写後のキャリアシート８は巻取ロール２１に回収され、基体２０は巻取ロール２２に回収される。その後、導電性ペーストＰが転写された基体２０は、所定枚数積層された後、図示しない焼成炉へ送られ、導電性ペーストＰと同時焼成される。ここで、導電性ペーストＰは内部に含まれた金属粉末が溶融し、厚膜配線となるとともに、基体２０はセラミック基板へと変化する。なお、凹版１、基体２０及びキャリアシート８は帯状の連続シートに限らず、複数枚の枚葉状シートでもよい。
焼成後、積層セラミック基板を個片に切断し、その端面に電極を形成することで、積層型電子部品が得られる。
焼成後、積層セラミック基板を個片に切断し、その端面に電極を形成することで、積層型電子部品が得られる。
上記２回の転写の際、位置精度を高めるため、凹版１とキャリアシート８、キャリアシート８と基体２０は、例えば導体パターン以外にアライメントマークを設けておき、それを基準にして位置合わせし、転写するのがよい。
図２は本発明方法を実施する転写装置の第２実施例を示す。
この実施例では、中間体としてのキャリアシート８を用いずに、凹版１から基体２０へ導電性ペーストＰを直接転写するものである。なお、第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
供給装置３によって凹版１のパターン溝２に充填された導電性ペーストＰに対して、凹版１の表裏（内外）両側に配置されたＵＶ用光源１１，１２から紫外線が照射される。紫外線ＵＶを凹版１の表裏両側から照射することで、凹版１の表面に露出している導電性ペーストＰの露出部には直接紫外線が照射され、凹版１の溝２と接している導電性ペーストＰの部分には凹版１を通して紫外線が照射される。その結果、導電性ペーストＰの全周が所定硬度まで硬化（乾燥）され、導電性ペーストＰの凝集力が高くなる。
この実施例では、中間体としてのキャリアシート８を用いずに、凹版１から基体２０へ導電性ペーストＰを直接転写するものである。なお、第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
供給装置３によって凹版１のパターン溝２に充填された導電性ペーストＰに対して、凹版１の表裏（内外）両側に配置されたＵＶ用光源１１，１２から紫外線が照射される。紫外線ＵＶを凹版１の表裏両側から照射することで、凹版１の表面に露出している導電性ペーストＰの露出部には直接紫外線が照射され、凹版１の溝２と接している導電性ペーストＰの部分には凹版１を通して紫外線が照射される。その結果、導電性ペーストＰの全周が所定硬度まで硬化（乾燥）され、導電性ペーストＰの凝集力が高くなる。
次に、凹版１内で硬化した導電性ペーストＰを基体２０に転写する。この場合の基体２０も、キャリアフィルムによって裏打ちされたセラミックグリーンシートであり、供給ロール１９から連続的に供給される。そして、基体２０は転写ロール１８によって凹版１に押しつけられ、導電性ペーストＰは凹版１から基体２０へ転写される。この場合も、導電性ペーストＰの転写性を高めるため、２００〜５００ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧縮荷重を掛けたり、転写ロール１８の内部にヒータ等を設けてもよい。
図３は本発明方法を実施する転写装置の第３実施例を示す。
この実施例では、中間体を用いずに基体２０へ直接転写するとともに、基体２０として焼成済みセラミック板のような硬質基板を用いたものである。
凹版１の表裏（内外）両側に配置されたＵＶランプ１１，１２によって、パターン溝２内で所定硬度まで硬化された導電性ペーストＰは、凹版１の下端面に沿って水平移動する基体２０へ直接転写される。
この場合も、パターン溝２内の導電性ペーストＰの全周が所定硬度まで硬化（乾燥）されているので、導電性ペーストＰの凝集力が増し、基体２０への転写性が向上する。
この実施例では、中間体を用いずに基体２０へ直接転写するとともに、基体２０として焼成済みセラミック板のような硬質基板を用いたものである。
凹版１の表裏（内外）両側に配置されたＵＶランプ１１，１２によって、パターン溝２内で所定硬度まで硬化された導電性ペーストＰは、凹版１の下端面に沿って水平移動する基体２０へ直接転写される。
この場合も、パターン溝２内の導電性ペーストＰの全周が所定硬度まで硬化（乾燥）されているので、導電性ペーストＰの凝集力が増し、基体２０への転写性が向上する。
図４は本発明にかかる厚膜配線の形成装置の第４実施例を示す。
この実施例では、凹版３０として平板状の凹版を用いたものである。なお、第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
凹版１は透明ガラスなどの硬質平板よりなり、表面にパターン溝２が形成されている。パターン溝２の深さは２０μｍ以上で、アスペクト比（縦／横）は１がよい。凹版１上に導電性ペーストＰが供給され、スキージ６で余分の導電性ペーストＰを掻き取ることで、パターン溝２に導電性ペーストＰが充填される。
この実施例では、凹版３０として平板状の凹版を用いたものである。なお、第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
凹版１は透明ガラスなどの硬質平板よりなり、表面にパターン溝２が形成されている。パターン溝２の深さは２０μｍ以上で、アスペクト比（縦／横）は１がよい。凹版１上に導電性ペーストＰが供給され、スキージ６で余分の導電性ペーストＰを掻き取ることで、パターン溝２に導電性ペーストＰが充填される。
導電性ペーストＰが充填された凹版１は、第１ロール７の位置で中間体であるキャリアシート８と重ね合わせられる。キャリアシート８は、第１ロール７、第２ロール１５、ガイドロール３２，３３，３４の間を矢印方向に周回しており、ガイドロール３３の近傍には、キャリアシート８の表面に残った地汚れを除去する清掃手段３５が設けられている。スキージ６によって導電性ペーストＰをパターン溝２へ充填した際、凹版１の表面に掻き取り残り（地汚れ）があった場合、キャリアシート８に地汚れが残るが、この地汚れは清掃手段３５によって除去されるので、キャリアシート８を繰り返し使用することができる。
凹版１とキャリアシート８は重ね合わせられた状態で水平方向に移動し、露光部１０を通過することによって、導電性ペーストＰに硬化反応を生じさせ、導電性ペーストＰの全面を所定硬度まで硬化させる。露光部１０には、凹版１の下側から紫外線を照射する光源１１、キャリアシート８の上側から紫外線を照射する光源１２、フィルタ１３，１４などが配置されている。
露光部１０を通過した凹版１およびキャリアシート８は、第２ロール１５によって相互に剥離される。このとき、導電性ペーストＰは凹版１内で硬化反応する際、重ね合わせられたキャリアシート８との間に接着力が発生しているので、キャリアシート８へ確実に転写される。この場合も、凹版１からキャリアシート８への転写性を高めるため、凹版１の下側からの紫外線照射量に比べて、キャリアシート８の上側からの紫外線照射量（露光量）を多くするのがよい。
第２ロール１５は転写ロールを兼ねており、第２ロール１５と対をなす転写ロール１８との間で基体２０とキャリアシート８とが圧接され、導電性ペーストＰは基体２０へ再転写される。この基体２０も、キャリアフィルムによって裏打ちされたセラミックグリーンシートである。キャリアシート８から基体２０への導電性ペーストＰの転写性を高めるため、２００〜５００ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧縮荷重を掛けてもよいし、転写ロール１５，１８の内部にヒータ等を設けてもよい。
図５は本発明にかかる厚膜配線の形成装置の第５実施例を示す。
この実施例では、中間体としてのキャリアシート８を用いずに、凹版１から基体２０へ導電性ペーストＰを直接転写するものである。なお、第４実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
供給装置３によって凹版１のパターン溝２に充填された導電性ペーストＰに対して、凹版１の表裏両側に配置されたＵＶ用光源１１，１２から紫外線が照射される。紫外線ＵＶを凹版１の表裏両側から照射することで、凹版１の表面に露出している導電性ペーストＰの露出部には直接紫外線が照射され、凹版１の溝２と接している導電性ペーストＰの部分には凹版１を通して紫外線が照射される。その結果、導電性ペーストＰの全面が所定硬度まで硬化（乾燥）され、導電性ペーストＰの凝集力が高くなる。
この場合も、凹版１の裏側（下側）から照射される紫外線に比べて、凹版１の表側（上側）から照射される紫外線の照射量（露光量）を多くすることで、パターン溝２から露出する導電性ペーストＰの粘着性または接着性を高めるとともに、導電性ペーストＰの凝集力を高めることができる。
この実施例では、中間体としてのキャリアシート８を用いずに、凹版１から基体２０へ導電性ペーストＰを直接転写するものである。なお、第４実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
供給装置３によって凹版１のパターン溝２に充填された導電性ペーストＰに対して、凹版１の表裏両側に配置されたＵＶ用光源１１，１２から紫外線が照射される。紫外線ＵＶを凹版１の表裏両側から照射することで、凹版１の表面に露出している導電性ペーストＰの露出部には直接紫外線が照射され、凹版１の溝２と接している導電性ペーストＰの部分には凹版１を通して紫外線が照射される。その結果、導電性ペーストＰの全面が所定硬度まで硬化（乾燥）され、導電性ペーストＰの凝集力が高くなる。
この場合も、凹版１の裏側（下側）から照射される紫外線に比べて、凹版１の表側（上側）から照射される紫外線の照射量（露光量）を多くすることで、パターン溝２から露出する導電性ペーストＰの粘着性または接着性を高めるとともに、導電性ペーストＰの凝集力を高めることができる。
導電性ペーストＰの硬化が終了した凹版１を転写ロール１８の下方へ通過させ、凹版１内で硬化した導電性ペーストＰを基体２０に転写する。この場合の基体２０も、キャリアフィルムによって裏打ちされたセラミックグリーンシートであり、供給ロール１９から連続的に供給される。そして、基体２０は転写ロール１８によって凹版１に押しつけられ、導電性ペーストＰは凹版１から基体２０へ転写される。この場合も、導電性ペーストＰの転写性を高めるため、２００〜５００ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧縮荷重を掛けたり、転写ロール１８の内部にヒータ等を設けてもよい。
第１〜第５の実施例では、凹版１を透明ガラスなどの硬質材料で形成したが、図６に示すように、ＰＥＴやＰＣなどの透明樹脂フィルムの表面にレーザー加工によってパターン溝２を形成した凹版１を用い、この凹版１を透明ガラスなどの硬質材料よりなる透明な支持体４０の外表面に貼り合わせてもよい。
図６の（ａ）はドラム状の凹版１を示し、図６の（ｂ）は平板状の凹版１を示す。
この場合も、凹版１および支持体４０が共に紫外線透過性を有するので、支持体４０の内側および凹版１の外側から紫外線を照射することで、パターン溝２に充填された導電性ペーストＰの全面を硬化させることができる。また、可撓性を有する樹脂フィルムにレーザー加工することで凹版１とするので、加工が容易である。さらに、凹版１が支持体４０によって変形が防止されるので、凹版１からキャリアシート８へ導電性ペーストＰを転写する時、あるいは凹版１から基体２０へ導電性ペーストＰを転写する時、凹版１を変形させずに済み、パターン歪みや凹版１の劣化を防止できる利点がある。
図６の（ａ）はドラム状の凹版１を示し、図６の（ｂ）は平板状の凹版１を示す。
この場合も、凹版１および支持体４０が共に紫外線透過性を有するので、支持体４０の内側および凹版１の外側から紫外線を照射することで、パターン溝２に充填された導電性ペーストＰの全面を硬化させることができる。また、可撓性を有する樹脂フィルムにレーザー加工することで凹版１とするので、加工が容易である。さらに、凹版１が支持体４０によって変形が防止されるので、凹版１からキャリアシート８へ導電性ペーストＰを転写する時、あるいは凹版１から基体２０へ導電性ペーストＰを転写する時、凹版１を変形させずに済み、パターン歪みや凹版１の劣化を防止できる利点がある。
上記実施例では、導電性ペーストＰを紫外線硬化型である例について説明したが、可視光線あるいは赤外線によって硬化する性質を持つ導電性ペーストであってもよい。
また、凹版１をＰＥＴフィルムなどの透明な軟質の樹脂材料のみで形成することも可能である。
上記実施例では、凹版から基体（または中間体）への導電性ペーストの転写性を向上させる方法として、凹版の表面から照射される光の照射量を、裏面から照射される光の照射量より多くしたが、これとは別にあるいはこれと共に、凹版の表面に予めフッ素系樹脂などの離型剤をコーティングしたり、基体（または中間体）の表面に予め粘着剤あるいは接着剤を塗布しておく方法などを用いてもよい。
また、凹版１をＰＥＴフィルムなどの透明な軟質の樹脂材料のみで形成することも可能である。
上記実施例では、凹版から基体（または中間体）への導電性ペーストの転写性を向上させる方法として、凹版の表面から照射される光の照射量を、裏面から照射される光の照射量より多くしたが、これとは別にあるいはこれと共に、凹版の表面に予めフッ素系樹脂などの離型剤をコーティングしたり、基体（または中間体）の表面に予め粘着剤あるいは接着剤を塗布しておく方法などを用いてもよい。
本発明による転写方法を用いて積層体を形成する方法として、例えば図７に示すような方法が考えられる。
図７の（ａ）は、導電性ペーストＰが転写された基体２０ａを準備し、その上に導電性ペーストＰが転写された別の基体２０ｂを配置し、最上層に導電性ペーストが転写されていない基体２０ｃを配置し、同時に積層して積層体２３を形成する方法であり、図７の（ｂ）は、基体２０ａ上に導電性ペーストＰを転写し、その上に導電性ペーストＰが転写されていない基体２０ｂを積層し、その積層体の上に導電性ペーストＰを転写する工程を繰り返した後、最上層に導電性ペーストが転写されていない基体２０ｃを積層して積層体２３を形成する方法である。
その後、積層体２３と導電性ペーストＰとが同時焼成される。ここでは３層構造の積層体について説明したが、４層以上であってもよいことは勿論である。
図７の（ａ）は、導電性ペーストＰが転写された基体２０ａを準備し、その上に導電性ペーストＰが転写された別の基体２０ｂを配置し、最上層に導電性ペーストが転写されていない基体２０ｃを配置し、同時に積層して積層体２３を形成する方法であり、図７の（ｂ）は、基体２０ａ上に導電性ペーストＰを転写し、その上に導電性ペーストＰが転写されていない基体２０ｂを積層し、その積層体の上に導電性ペーストＰを転写する工程を繰り返した後、最上層に導電性ペーストが転写されていない基体２０ｃを積層して積層体２３を形成する方法である。
その後、積層体２３と導電性ペーストＰとが同時焼成される。ここでは３層構造の積層体について説明したが、４層以上であってもよいことは勿論である。
Ｐ 導電性ペースト
１ 凹版
２ パターン溝
６ スキージ
８ 中間体（キャリアシート）
１０ 露光部
１１，１２ ＵＶ光源
２０ 基体（セラミックグリーンシート）
１ 凹版
２ パターン溝
６ スキージ
８ 中間体（キャリアシート）
１０ 露光部
１１，１２ ＵＶ光源
２０ 基体（セラミックグリーンシート）
Claims (9)
- 基体上に厚膜配線を形成する方法であって、
所望の厚膜配線パターンに対応するパターン溝が表面に形成された光透過性を有する凹版のパターン溝に、感光性導電性ペーストを埋め込む第１の工程と、
上記パターン溝に埋め込まれた感光性導電性ペーストに対し凹版の表裏両側から光を照射し、硬化反応を生じさせて導電性ペーストの全周を所定の硬度まで硬化させる第２の工程と、
上記凹版内で硬化した導電性ペーストを基体に直接または中間体を介して転写する第３の工程と、
上記導電性ペーストを焼成することによって、厚膜配線を基体上に形成する第４の工程と、を有する厚膜配線の形成方法。 - 上記凹版は透明なＰＥＴフィルムよりなることを特徴とする請求項１に記載の厚膜配線の形成方法。
- 上記第２の工程は、上記凹版の表裏両側から３５０ｎｍより波長の長い光を照射することを特徴とする請求項２に記載の厚膜配線の形成方法。
- 上記凹版のパターン溝は、上記光より短い波長を持つレーザー光によって加工され、
上記凹版は、上記レーザー光の透過性が低く、上記光の透過性が高い波長吸収スペクトルを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の厚膜配線の形成方法。 - 上記中間体は光透過性を有する材料よりなり、
上記第２の工程は、導電性ペーストが充填または塗布された凹版に対して中間体を重ね合わせた状態で、凹版の裏側および中間体の裏側の両方から光を照射するものであり、
上記第３の工程は、凹版内で硬化した導電性ペーストを中間体に転写した後、中間体上の導電性ペーストを基体に再転写するものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の厚膜配線の形成方法。 - 上記第２の工程における凹版の表側から照射される光の照射量を、裏側から照射される光の照射量より多くしたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の厚膜配線の形成方法。
- 上記凹版は可撓性を有する樹脂製凹版であり、
この樹脂製凹版は光透過性を有する非可撓性の支持体上に貼り合わされていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の厚膜配線の形成方法。 - 上記凹版のパターン溝の内面には離型剤がコーティングされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の厚膜配線の形成方法。
- セラミックグリーンシートよりなる基体を準備する工程と、
上記基体上に直接または中間体を介して導電性ペーストを転写する工程と、
上記２つの工程を繰り返して上記導電性ペーストが転写された複数の上記基体を積層した積層体を形成する工程と、
上記積層体を焼成すると同時に上記導電性ペーストを焼成する工程と、を備えた積層型電子部品の製造方法において、
上記導電性ペーストが請求項１ないし８のいずれかに記載の厚膜配線の形成方法によって形成されることを特徴とする積層型電子部品の製造方法。
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