JP2004345134A - Method for intaglio offset printing - Google Patents

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JP2004345134A
JP2004345134A JP2003142380A JP2003142380A JP2004345134A JP 2004345134 A JP2004345134 A JP 2004345134A JP 2003142380 A JP2003142380 A JP 2003142380A JP 2003142380 A JP2003142380 A JP 2003142380A JP 2004345134 A JP2004345134 A JP 2004345134A
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Japan
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intaglio
printing
paste
offset printing
pattern
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Pending
Application number
JP2003142380A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Sugitani
信 杉谷
Yasuhiko Kondo
康彦 近藤
Atsushi Ochi
淳 越智
Original Assignee
Sumitomo Rubber Ind Ltd
住友ゴム工業株式会社
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for keeping durability of an intaglio printing plate and accurately printing when an electrically-conductive pattern in a displaying device is formed by an intaglio offset printing system. <P>SOLUTION: In the intaglio offset printing system, a method for intaglio offset printing is provided with a process wherein a paste ink containing a metal powder with an average particle diameter of 0.1-1.0 μm is fed on the intaglio printing plate, and the paste ink on the non-image area on the printing plate is scraped by a doctor blade with an edge made of a ceramic, and the paste ink is filled in the printing area. A recessed part for printing the electrically-conductive pattern is formed on the intaglio printing plate, and it is preferably applicable for the intaglio printing plate whose material is made of a soda lime glass. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性回路などのパターン形成に際し、金属粉末を含有するペーストをインキとして凹版オフセット印刷するときの印刷方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
凹版オフセット印刷は、凹版へのインキの充填・ドクタリング、転写体(印刷用ブランケット)へのインキ転移、被印刷体への転写を基本工程とし、凸版印刷、平板印刷とともに基本的な印刷方式であり、近年、プラズマディスプレイ(PDP)などの表示デバイスにおける導電性パターンの形成に利用することが試みられている。凹版オフセット印刷は、その目的にあった凹版を一旦製版すれば、その後は繰り返し使用することができることから、従来のフォトリソ法による導電性パターンの形成法に比較して、材料の利用に無駄がなく、廃液処理の問題からも開放される。
【0003】
しかしながら現在のところ、凹版オフセット印刷は、プリント基板のように複雑なパターンの形成を要求される印刷法として品質よく適用することについてはまだ問題も見られる。その一つとして、これまでのオフセット印刷用凹版は耐久性に難点があり、繰り返し使用により凹部の端部(エッジ部)などに欠けを生じやすく、印刷精度が低下してくることがあげられる。また、ベタ部等の面積が大きい部分を形成することが容易ではないこともあげられる。
【0004】
通常、凹版にインキを充填する際には、図1の部分拡大図に示すように、凹版表面の余分のインキ(非画像部のインキ)4をドクター刃5でA方向にかき取りながら、凹部内(画像部)6にインキを充填する、いわゆるドクタリングが行われる。凹版の基板にソーダライムガラスなどの軟質のガラスを用いた場合は、微細な印刷パターンでも精度よく印刷することができ、さらに図2に例示するように、凹部の底面7がフラットでエッジ部が尖った、シャープな形状に仕上げられる。しかし、基板が軟弱であるために、ドクタリングや転写を繰り返すことにより、図3に示すように、凹版の上面8にキズ9が入ったり、図4に示すように、凹部10のエッジ部に欠け11が生じたりする。
【0005】
ドクター装置に用いるドクターブレード刃としては、一般にステンレス、鋼などの金属製刃が主に利用されており、これに加えてゴム、樹脂あるいはセラミック製のものも提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)が、現状の印刷方法では凹版に対する上記のような問題の発生や、非画像部のインキ掻き取り効果の面でさらに改良が望まれている。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−174486号公報(段落[0040])
【特許文献2】
特開平5−92541号公報(段落[0013])
【特許文献3】
特開平6−91841号公報(段落[0008])
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述のとおり、凹版オフセット方式により導電性パターンを精度よく形成するためには、導電性物質としての金属粉末を含有するペーストを、凹版を傷つけることなく繰り返しドクタリングすることできる新たな印刷方法が要望されている。特に、プリント基板などのように、パターンの太い部分(いわゆるベタ部)とファインピッチ化のために線幅の非常に細い部分との両方からなる複雑なパターンの印刷において問題を残している。
【0008】
すなわち、線幅の細い部分を精度よく形成するためには、ドクターの押さえ強度を大きくしてペーストの掻き取りをしやすくする必要がある。一方、ベタ部分は、ドクターの押さえを強くすると、ドクターがたわみ、版の凹版に刃が入る現象(刃が落ちると言われている)がおきて、結果として必要な凹部のペーストまで掻き取ってしまうことになる。このことが、断線、ピンホール等の印刷不良の原因となる。これを防ぐために、凹部の深さを予め深くしておくことが考えられる。しかし、凹版の作製は、精度、パターンのエッジ形状の点からエッチングにより作製されるが、エッチングでは部分的に凹版の深さをコントロールすることが大変、困難である。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題解決のために鋭意検討を進めて、凹版オフセット印刷において、導電性物質として添加する金属粉末の平均粒径を特定範囲に調整し、かつドクターブレード刃先の材質としてセラミック製のものを使用することによって、ドクタリングにおける凹版のキズ発生がおさえられて、精度のよい導電性パターンを印刷形成することができることを見出し、本発明を完成したものである。
【0010】
すなわち、本発明は、
1)凹版オフセット印刷方式において、平均粒径0.1〜1.0μmの金属粉末含有ペースト(以下において、単に「ペースト」と略称することがある。)を凹版上に供給し、版上の非画像部の前記ペーストを刃先がセラミック製のドクターブレードにより掻き取り、画像部に前記ペーストを充填する工程を備えることを特徴とする凹版オフセット印刷方法、および
2)前記凹版がソーダライムガラス製であることを特徴とする上記1)項記載の凹版オフセット印刷方法、
である。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の凹版印刷方法は、プリント基板などの複雑なパターンをもった電気回路や、PDPの背面電極などを印刷形成するに際して、凹版の耐久性を維持しながら精度のよい印刷を達成することができる。
PDP電極基板の製造方法は、金属粉末とバインダ樹脂とを溶剤に分散または溶解させてなるペーストをインキとして凹版の凹部に充填した後、ゴムを表面層として備えた印刷ブランケットに、前記凹版の凹部から前記ペーストを転移させ、さらに当該ペーストを前記印刷ブランケットの表面からガラス基板の表面に転写させて、次いでガラス基板の表面に形成されたペーストインキからなるパターンを焼成して、当該パターンのバインダ樹脂分を除去することによってなされる。本発明の凹版オフセット印刷は、このようなPDP電極基板の製造をはじめとして、各種の導電性パターンの形成に利用できる。
【0012】
本発明の印刷方法において、導電物質として平均粒径が0.1〜1.0μmである金属粉末を含有するペースト用いられる。この金属粉末は、樹脂バインダと共に溶剤中に分散または溶解させてなるペースト状に調製される。
前記金属粉末としては、例えば銀、銅、金、ニッケル、アルミニウムあるいは鉄等が挙げられる。これらの金属粉末はそれぞれ1種を単独で使用するほか、2種以上を併用することもできる。また、メッキ複合体(例えば銀メッキ銅)や合金体として使用することもできる。これらの金属粉末の中で、導電性、コスト、耐酸化性(絶縁性の高い酸化物を生成しにくい特性)等の観点からすると、銀粉末あるいは銅粉末が好適である。金属粉末の形状は、従来の印刷法においては、球状よりも鱗片状であるもの好ましいとされているが、本発明では球状粉末の方がより好ましく用いられる。しかし鱗片状のものを混合すると、金属粉末の充填を最密化させる点で好ましいことも多い。
【0013】
本発明において、ドクタリングにセラミック製の刃先を有するドクターブレードを用いることの関係において、金属粉末は、平均粒径0.1〜1.0μmの特定範囲のものを用いる必要がある。この平均粒径に達しないときは、導電性パターンの印刷性が悪くなる。一方、この平均粒径を超えるときは、ドクタリングの繰り返しにより凹版にキズが発生したり、凹部のエッジ部が欠けたりするなどの損傷を起こし、精密な導電性パターンを持続して印刷形成できなくなる。
【0014】
前記ペーストにおける金属粉末の充填密度は、導電性パターンを焼成または加熱して電極パターンとする場合においては体積変化を極力少なく抑え、かつ、焼成後の電極パターンにおける金属粉末の含有割合をできる限り多くするという観点から、印刷適性を十分に維持することができる範囲内であれば、できるだけ高くすることが望まれる。一般に当該ペーストの総量に対して60〜95重量%程度とされるが、80〜90重量%程度であるのがより好ましい。金属粉末の添加量が上記範囲を下回ると、例えば焼成後の金属粉末の充填密度が上がらず、導電性パターンの抵抗が下がらないといった問題が生じる。逆に、金属粉末の添加量が上記範囲を超えると、金属粉末同士を結合させるバインダ樹脂の結合力が弱まって、ペーストの印刷適性を低下してしまい、印刷形状の悪化や印刷ブランケットからガラス基板への転移性の低下を招くおそれがある。
【0015】
前記ペーストを構成するバインダ樹脂としては、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の種々の樹脂がいずれも使用可能である。熱硬化性のバインダ樹脂としては、例えばポリエステル−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、熱硬化性アクリル樹脂等が挙げられる。紫外線硬化性のバインダ樹脂としては、例えばアクリル樹脂等が挙げられる。熱可塑性のバインダ樹脂としては、例えばポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、セルロース樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。上記例示の樹脂はそれぞれ1種を単独で使用するほか、2種以上を混合して用いることもできる。
【0016】
バインダ樹脂のペーストへの配合量は、当該ペーストの総量に対する百分率で表して0.5〜50重量%程度であるのが好ましく、1〜30重量%程度であるのがより好ましい。バインダ樹脂の配合量が上記範囲を下回ると、金属粉末同士を結合させるバインダ樹脂の結合力が弱まって、ペーストの印刷適性(パターンの印刷形状や印刷ブランケット等からのインキの転移性)を低下させるおそれが生じる。逆に、バインダ樹脂の添加量が上記範囲を超えると、例えば焼成後の電極パターンの電気抵抗が下がらなくなるといった問題が生じる。
【0017】
前記ペーストを構成する溶剤は、凹版オフセット印刷での印刷適性を支配する因子の一つである。とりわけ、印刷中にはインキの溶剤が常に印刷ブランケットの表面層と接触するため、当該表面層は溶剤によって膨潤し、その表面の濡れ特性が変化する。一般に、インキの溶剤による膨潤の程度が少ない場合には、印刷ブランケットの表面の濡れ性に変化が少なく、その結果、安定した印刷が可能となる。従って、前記ペーストの溶剤は、導電性パターンの印刷に用いられる印刷ブランケットの表面層の種類に応じて適宜設定される。
【0018】
前記ペーストに用いられる溶剤としては、上記条件を満たすほかは特に限定されるものではないが、例えば沸点については150℃以上であるものが好ましい。溶剤の沸点が150℃を下回ると、印刷時にガラス基板上等で乾燥しやすくなって、印刷特性が変化するおそれがある。また、ペーストが経時変化を起こし易くなるおそれもある。
かかる溶剤の具体例としては、例えばアルコール類〔ヘキサノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ベンタデカノール、ステアリルアルコール、セリルアルコール、シクロヘキサノール、テルピネオール等〕や、アルキルエーテル類〔エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルカルビトール)、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、力ルピトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート等〕が挙げられ、この中から1種または2種以上が、印刷適性や作業性等を考慮して適宜、選択される。
【0019】
溶剤として高級アルコールを使用する場合は、ペーストの乾燥性や流動性が低下するおそれがあるため、これらよりも乾燥性が良好なブチルカルビトール、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート等を併用すればよい。
溶剤の添加量は、ペーストの粘度が50〜2000ポアズ(P)程度となるように、好ましくは60〜1000P程度となるように調整するのが好ましい。ペーストの粘度が上記範囲を下回るか、あるいは逆に上回った場合には、そのいずれにおいても、ペーストの印刷適性が低下して、微細なパターンを形成できなくなるおそれがあるからである。ペーストは、上記の各成分を配合し、十分に攪拌混合した後、例えば三本ロールを用いて混練することによって調製される。
【0020】
次に、本発明において用いる凹版は、導電性パターンに対応する凹部をその表面に形成したものであって、平板状のものや、平板状のものを円筒状に巻き付けたもの、円筒状のもの、円柱状のもの等が挙げられる。凹版の材質は、ガラス製あるいは金属製のものなどを選択し得るが、本発明の印刷方法はとりわけガラス製凹版を用いるときにより効果を発揮するものである。前記したように、凹版の基板にソーダライムガラスなどの軟質のガラスを用いると、微細な印刷パターンでも精度よく印刷することができるが、一方において基板が軟弱であるために、従来の方法によりドクタリングや転写を繰り返すことにより、凹版の上面にキズが入ったり、凹部エッジ部に欠けが生じたりする。本発明の印刷方法によると、ガラス製凹版であっても、このような凹版の損傷が抑えられて、精度の高い印刷が維持される。
【0021】
上記凹版は、その表面の平滑性が高いことが望まれる。凹版表面の平滑性が乏しいと、前記ペーストをドクターブレードによって凹部に充填する際に凹版表面(凹部以外)の個所にインキのかき残りが発生して、非画線部の汚れ(地汚れ)を招き、印刷精度を著しく低下させる原因となってしまう。従って、極めて精度の高いパターン印刷を行うには、表面の平滑性に優れた凹版を使用することが要求される。凹版表面の平滑性の程度については、十点平均粗さ(Rz)で表して1μm以下程度であるのが好ましく、0.5μm以下程度であるのがより好ましい。
【0022】
本発明の凹版オフセット印刷において、前記ペーストを凹版にドクタリングするときのドクターブレードはその刃先がセラミック製のものが使用される。すなわち、一般にドクターブレードとしては、ステンレスなどの金属製刃が主に利用されており、これに加えてゴム、樹脂あるいはセラミック製のものも知られているが、本発明においてはセラミック製刃先で構成されるものを使用することが特徴である。
【0023】
セラミック製ドクターブレードは、少なくともその刃先部がセラミックで構成されていれば残りの部分はセラミックでも金属製でもよいが、取り扱い等のことを考えると金属製である方が望ましい。刃先の先端の数ミリがセラミックであれば問題がなく、厚みは0.1〜0.3mmくらいが適当である。
本発明において、セラミック製ドクターブレードを用いることは、通常の金属製ドクターブレードに比べて、プリント基板のように微細なラインと大きい幅(形状)の部分(ベタ部)が混在する複雑な印刷において特に有利になる。その理由を次に説明する。
【0024】
微細パターン部分が存在する回路を印刷するときは、形状を良好にするためにドクターの押さえ圧を強くする必要がある。しかし、この押さえ圧を強くすると、凹版の幅が広い部分(ベタ部等)では、金属製ブレードの場合、刃が落ちて(版の凹部に刃が入る)、ペーストが凹版に十分供給されなくなり、パターン形成ができなくなる。これに比べてセラミック製ブレードは剛性が強く、刃が落ちることがないために有効である。ところが、剛性が強いために、凹版にキズをつける恐れがでてくる。そこで、本発明では平均粒径0.1〜1.0μmという微粉末の金属粉末含有ペーストを用いることにより、キズの発生も抑えたのである。また、かかる微粉末の金属粉末含有ペーストは、微細パターンを良好に形成するうえでも有利である。従って、本発明の印刷方法は、FPC等のように、ラインの方向、太さ、ベタ部の大きさ等が小さい範囲に混在する複雑なパターンをもったプリント基板の印刷に特に有効である。
【0025】
ドクタリングに際し、粘度やチクソ性を適度に調整したペーストが用いられる。凹版に対する刃の当て角度は60〜80°程度が適当であり、これよりも立てすぎてもねかしすぎても、ペーストの掻きとりが良好にできなくなる。刃当ての圧力は、凹版キスタッチ状態から、0.5〜2mm程度が望ましく、これよりも強すぎると凹版を損傷する恐れがあり弱すぎると掻きとりが良好にできなくなる。この場合、例えば刃先を凹版に接触して1mm押し込むことは、ドクターの固定部を1mm版側に下げることになるが、凹版自体を変形することなくドクターブレードがある程度の歪みをもって押圧することになる。ドクタースピードは、50mm/s程度が望ましく、これよりも遅すぎると凹版を損傷する恐れがあり速やすぎると掻きとりが良好にできなくなる。
【0026】
本発明の凹版オフセット印刷方法において、印刷ブランケット(転写体)としては、その表面のペーストインキ離型性を示す指標である表面エネルギーの値が15〜30dyn/cmであるのが好ましく、18〜25dyn/cmであるのがより好ましい。かかる印刷用ブランケットとしては、例えばその表面層がシリコーンゴム、フッ素樹脂、フッ素ゴム、またはこれらの混合物で形成されたものが挙げられる。中でも、表面層がシリコーンゴムからなる印刷ブランケットは、インキ離型性が極めて優れており、凹版から転写されたインキをほぼ100%転写することができるため、好適である。
【0027】
シリコーンゴムとしては加熱硬化型(HTV)、室温硬化型(RTV)等の種々のシリコーンゴムが挙げられるが、特に室温硬化型の付加型シリコーンゴムは硬化の際に副生成物を全く発生せず、寸法精度において優れているので、好適に使用される。かかるシリコーンゴムの具体例としては、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム、トリフルオロプロピルメチルシリコーンゴム等が挙げられる。
【0028】
上記シリコーンゴム等で形成される表面層の硬さは、印刷精度等を考慮すると、日本工業規格JIS K 6301に規定されたスプリング式硬さ(JIS A)で表して約20〜90度、好ましくは20〜70度、特に30〜60度であるのが好ましい。
印刷用ブランケットの表面は、印刷精度等を考慮すると、極めて平滑であって、その表面の凹凸等が印刷に影響を及ぼさないものであることが好ましい。具体的には、その表面の十点平均粗さ(Rz)が0.01〜3.0μm程度であり、その中でも1.0μm以下であるのが好ましく、0.5μm以下であるのがより好ましい。
【0029】
印刷用ブランケットは、一般に、ゴム糊を含浸させた基布を複数枚積層し、こうして得られる支持体層上に、前記のようなシリコーンゴムなどのゴムからなる表面印刷層を設けたもの、または前述の支持体層中に、さらに内部に気泡を有する圧縮性層を設けたものが用いられる。
印刷用ブランケットの形状は、いわゆる印刷用ブランケット状(シート状)のものであって円筒状の胴に巻き付ける等して使用するものであるほか、ローラ状のものであってもよく、あるいは印刷ずれの生じないものであればパット印刷等に用いられる曲面状の弾性体等であってもよい。
【0030】
印刷用ブランケットの厚みは特に限定されるものではないが、1.5mmを超えるとゴムの変形が大きくなり、パターンの印刷精度に悪影響を及ぼすおそれがあるため、好ましくない。
表面層の下層に設けられる弾性部材としては特に限定されないが、一般にアクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、アクリルゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ポリ塩化ビニルクロライド(PVC)等が挙げられる。
【0031】
印刷用ブランケットの形状は、いわゆる印刷用ブランケット状(シート状)のものであって円筒状の胴に巻き付ける等して使用するものであるほか、ローラ状のものであってもよく、あるいは印刷ずれの生じないものであればパット印刷等に用いられる曲面状の弾性体等であってもよい。
本発明において、凹版オフセット印刷を適用する被印刷体は、導電性パターンの使用目的によって適宜に選択できるが、例えば樹脂フィルム、ガラス基板、セラミックや金属板などが挙げられる。
【0032】
【実施例】
以下に、本発明の実施例および比較例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1
ポリエステル樹脂(住友ゴム工業製)100重量部に、平均粒子径0.1μmの球状銅粉末500重量部および溶剤(ブチルカルビトール)約100重量部を加えて、三本ロールで混練りしペーストを調製した。このペーストを、ソーダライムガラス製の凹版(凹部として最大線幅12mm、最小線幅30μm、凹部深さ5μm、最小線間幅30μmの格子状パターンを形成したもの)に供給し、次いで刃先がセラミック(京セラ製)で形成されたドクターブレードを用いて、凹部に充填された以外の表面のペーストを掻きとって除去後、凹部に充填したペーストを、表面ゴムが常温硬化型シリコーンゴム(厚み:800μm、JIS−A硬度:40、表面粗度:10点平均粗さ0.1μm)で形成される転写体に転移し、ポリイミド樹脂フィルム(200mm×200mm×厚み mm)に転写することにより、導電性の格子状パターンを印刷した。
【0033】
[1] ドクター刃:60mm×600mm×0.2mm(厚み)
[2] 版に対する刃の当て角度:70度
[3] 刃当ての圧力: 凹版キスタッチ状態から1mmユニットを垂直に押し込んだ。
[4] ドクタースピード:70mm/secでドクターユニットを移動させた。
[5] 印刷条件:50mm/secでインキの受理を行った。
【0034】
実施例2
実施例1において、平均粒径が0.1μmである球状銅粉末に代えて平均粒径が0.7μmである球状銅粉末を用いたこと以外は同様にして凹版オフセット印刷を行った。
実施例3
実施例1において、平均粒径が0.1μmである球状銅粉末に代えて平均粒径が1.0μmである球状銅粉末を用いたこと以外は同様にして凹版オフセット印刷を行った。
【0035】
比較例1
実施例1において、平均粒径が0.1μmである球状銅粉末に代えて平均粒径が0.07μmである球状銅粉末を用いたこと以外は同様にして凹版オフセット印刷を行った。
比較例2
実施例1において、平均粒径が0.1μmである球状銅粉末に代えて平均粒径が1.5μmである球状銅粉末を用いたこと以外は同様にして凹版オフセット印刷を行った。
【0036】
比較例3
実施例1において、金属(鋼)製刃先を有するドクターブレードを用いたこと以外は同様にして凹版オフセット印刷を行った。
[評価試験]
上記の実施例および比較例において、次の方法により印刷性と、凹版のキズ発生状況を調べた。
・印刷性:ポリイミドフィルムに5枚連続で印刷を行ったときの、凹版から転写体へのペーストインキの転移性を観察した。
・凹版のキズ発生:凹版に銅粉末含有ペーストインキを供給し、ドクタリングする工程を100回繰り返した後に、版にキズが発生するかどうかを観察した。
上記の評価試験の結果を表1に示す。
【0037】
【表1】
【0038】
【発明の効果】
上述のように、本発明の凹版オフセット印刷によると、ソーダライムガラス製のような比較的、軟質な材質の凹版を用いるときであっても、ドクタリングによる凹版へのキズ発生、凹部エッジの欠け、凹版表面の磨耗が従来よりも大幅に抑制することができる。その結果持続して、導電性金属粉末を含むペーストによるプリント基板などの複雑な導電性パターンを精度よく印刷形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】凹版オフセット印刷におけるドクタリング工程の模式図を示す。
【図2】通常の軟質ガラス基板を用いた従来の凹版の断面図を示す。
【図3】ドクタリング後における凹版の上面の傷を示す破断斜視図である。
【図4】ドクタリング後における凹部のエッジ部の欠けを示す破断斜視図である。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a printing method for performing intaglio offset printing using a paste containing metal powder as ink when forming a pattern such as a conductive circuit.
[0002]
[Prior art]
Intaglio offset printing is based on the basic processes of filling and doctoring ink into an intaglio, transferring ink to a transfer body (printing blanket), and transferring it to a printing medium. In recent years, attempts have been made to use it for forming a conductive pattern in a display device such as a plasma display (PDP). Intaglio offset printing is that once the intaglio for that purpose is made, it can be used repeatedly, so that compared to the conventional method of forming a conductive pattern by photolithography, there is no waste in the use of materials. Also, it is free from the problem of waste liquid treatment.
[0003]
However, at present, there are still problems in applying intaglio offset printing with good quality as a printing method that requires formation of a complicated pattern such as a printed circuit board. One of the reasons is that the conventional intaglio printing for offset printing has a problem in durability, and is likely to be chipped at an end portion (edge portion) of the concave portion due to repeated use, thereby lowering printing accuracy. Also, it is not easy to form a portion having a large area such as a solid portion.
[0004]
Normally, when the intaglio is filled with ink, as shown in a partially enlarged view of FIG. The inside (image portion) 6 is filled with ink, so-called doctoring is performed. When a soft glass such as soda lime glass is used for the intaglio substrate, it is possible to print even a fine print pattern with high accuracy. Further, as illustrated in FIG. Sharp, sharp shape can be finished. However, since the substrate is soft, repeated doctoring and transfer cause scratches 9 on the upper surface 8 of the intaglio, as shown in FIG. The chip 11 may occur.
[0005]
As a doctor blade used for a doctor device, a metal blade such as stainless steel or steel is generally mainly used, and in addition to this, a blade made of rubber, resin, or ceramic has been proposed (for example, Patent Document 1). However, with the current printing method, further improvements are desired in terms of the occurrence of the above-described problems with intaglio printing and the effect of scraping ink from non-image areas.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-174486 A (paragraph [0040])
[Patent Document 2]
JP-A-5-92541 (paragraph [0013])
[Patent Document 3]
JP-A-6-91841 (paragraph [0008])
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in order to accurately form a conductive pattern by the intaglio offset method, a new printing method that can repeatedly doctor a paste containing a metal powder as a conductive substance without damaging the intaglio is demanded. Have been. In particular, there remains a problem in printing a complicated pattern including both a thick portion (so-called solid portion) of a pattern and a portion with a very small line width for fine pitch, such as a printed circuit board.
[0008]
That is, in order to accurately form a portion having a small line width, it is necessary to increase the pressing strength of the doctor to facilitate the scraping of the paste. On the other hand, when the doctor presses harder, the doctor bends and the blade gets into the intaglio plate (it is said that the blade falls). As a result, the necessary paste in the concave portion is scraped off. Will be lost. This causes printing defects such as disconnection and pinholes. In order to prevent this, it is conceivable to increase the depth of the concave portion in advance. However, the intaglio is manufactured by etching in terms of precision and the edge shape of the pattern, but it is very difficult to partially control the depth of the intaglio by etching.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-described problems, and in intaglio offset printing, adjusted the average particle size of the metal powder added as a conductive substance to a specific range, and as a material of a doctor blade edge. It has been found that the use of a ceramic material suppresses the occurrence of scratches on the intaglio plate in the doctor ring, and that a conductive pattern with high precision can be formed by printing. Thus, the present invention has been completed.
[0010]
That is, the present invention
1) In the intaglio offset printing method, a metal powder-containing paste having an average particle diameter of 0.1 to 1.0 μm (hereinafter, may be simply referred to as “paste”) is supplied onto the intaglio, and the non-printing An intaglio offset printing method characterized by comprising a step of scraping the paste of the image portion with a doctor blade having a ceramic edge and filling the image portion with the paste, and 2) the intaglio plate is made of soda-lime glass. The intaglio offset printing method according to the above item 1),
It is.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The intaglio printing method of the present invention can achieve accurate printing while maintaining the durability of the intaglio when printing and forming an electric circuit having a complicated pattern such as a printed circuit board, a back electrode of a PDP, or the like. it can.
A method of manufacturing a PDP electrode substrate includes filling a paste obtained by dispersing or dissolving a metal powder and a binder resin in a solvent into an intaglio recess as an ink, and then printing the intaglio recess on a printing blanket provided with rubber as a surface layer. And transferring the paste from the surface of the printing blanket to the surface of the glass substrate, and then firing the pattern made of the paste ink formed on the surface of the glass substrate to obtain a binder resin for the pattern. This is done by removing the minutes. The intaglio offset printing of the present invention can be used for forming various conductive patterns including the production of such a PDP electrode substrate.
[0012]
In the printing method of the present invention, a paste containing a metal powder having an average particle diameter of 0.1 to 1.0 μm as a conductive substance is used. This metal powder is prepared in the form of a paste which is dispersed or dissolved in a solvent together with a resin binder.
Examples of the metal powder include silver, copper, gold, nickel, aluminum and iron. Each of these metal powders may be used alone or in combination of two or more. It can also be used as a plating composite (for example, silver-plated copper) or an alloy. Among these metal powders, silver powder or copper powder is preferable from the viewpoints of conductivity, cost, oxidation resistance (a property that an oxide having high insulating properties is difficult to generate) and the like. In the conventional printing method, the shape of the metal powder is preferably scale-like rather than spherical, but in the present invention, the spherical powder is more preferably used. However, it is often preferable to mix scaly ones in order to make the filling of the metal powder most dense.
[0013]
In the present invention, in connection with the use of a doctor blade having a ceramic blade for the doctor ring, it is necessary to use a metal powder having a specific range of an average particle diameter of 0.1 to 1.0 μm. When the average particle size is not reached, the printability of the conductive pattern deteriorates. On the other hand, if the average particle size is exceeded, damage to the intaglio, such as scratching of the intaglio or chipping of the edge of the indentation due to repeated doctoring, may result in continuous formation of a precise conductive pattern. Disappears.
[0014]
The packing density of the metal powder in the paste is as small as possible when the conductive pattern is fired or heated to form an electrode pattern, and the volume ratio of the metal powder in the electrode pattern after firing is as large as possible. From the viewpoint of performing printing, it is desired to increase the printing quality as much as possible within a range where printability can be sufficiently maintained. Generally, it is about 60 to 95% by weight based on the total amount of the paste, but it is more preferably about 80 to 90% by weight. If the addition amount of the metal powder is less than the above range, there arises a problem that, for example, the packing density of the fired metal powder does not increase and the resistance of the conductive pattern does not decrease. Conversely, if the amount of the metal powder added exceeds the above range, the binding strength of the binder resin that binds the metal powders is weakened, and the printability of the paste is reduced. There is a possibility that the transferability to the polymer may decrease.
[0015]
As the binder resin constituting the paste, any of various resins such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, and a thermoplastic resin can be used. Examples of the thermosetting binder resin include a polyester-melamine resin, a melamine resin, an epoxy-melamine resin, a phenol resin, a polyimide resin, and a thermosetting acrylic resin. As the ultraviolet-curable binder resin, for example, acrylic resin and the like can be mentioned. Examples of the thermoplastic binder resin include a polyester resin, a polyvinyl butyral resin, a cellulose resin, and an acrylic resin. Each of the above exemplified resins may be used alone or in combination of two or more.
[0016]
The blending amount of the binder resin in the paste is preferably about 0.5 to 50% by weight, more preferably about 1 to 30% by weight, expressed as a percentage with respect to the total amount of the paste. If the amount of the binder resin is less than the above range, the binding force of the binder resin for binding the metal powders is weakened, and the printability of the paste (the print shape of the pattern and the transferability of the ink from the printing blanket) is reduced. There is a fear. Conversely, when the amount of the binder resin added exceeds the above range, there arises a problem that, for example, the electrical resistance of the fired electrode pattern does not decrease.
[0017]
The solvent constituting the paste is one of the factors that govern printability in intaglio offset printing. In particular, since the solvent of the ink is always in contact with the surface layer of the printing blanket during printing, the surface layer swells due to the solvent, and the wettability of the surface changes. In general, when the degree of swelling of the ink by the solvent is small, there is little change in the wettability of the surface of the printing blanket, and as a result, stable printing is possible. Therefore, the solvent of the paste is appropriately set according to the type of the surface layer of the printing blanket used for printing the conductive pattern.
[0018]
The solvent used for the paste is not particularly limited as long as it satisfies the above conditions. For example, a solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher is preferable. If the boiling point of the solvent is lower than 150 ° C., it tends to dry on a glass substrate or the like at the time of printing, and the printing characteristics may be changed. Further, the paste may easily change over time.
Specific examples of such solvents include, for example, alcohols (hexanol, octanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol, tridecanol, tetradecanol, bentadecanol, stearyl alcohol, seryl alcohol, cyclohexanol, terpineol, etc.), alkyl ether [Ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol, diethylene glycol monobutyl ether (butyl carbitol), cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, kyrupitol acetate, butyl carbitol acetate and the like]. One or two or more are appropriately selected in consideration of printability, workability, and the like.
[0019]
When a higher alcohol is used as a solvent, there is a possibility that the drying property and fluidity of the paste may be reduced. Etc. may be used together.
It is preferable to adjust the amount of the solvent to be added so that the viscosity of the paste is about 50 to 2000 poise (P), preferably about 60 to 1000 P. If the viscosity of the paste is below or above the above range, in any case, the printability of the paste may be reduced and a fine pattern may not be formed. The paste is prepared by blending the above-mentioned components, sufficiently stirring and mixing, and kneading the mixture using, for example, a three-roll mill.
[0020]
Next, the intaglio used in the present invention has a concave portion corresponding to the conductive pattern formed on the surface thereof, and is a flat plate, a flat plate wound around a cylinder, or a cylindrical plate. And columnar ones. The material of the intaglio can be selected from glass or metal, but the printing method of the present invention is more effective especially when a glass intaglio is used. As described above, when a soft glass such as soda lime glass is used for an intaglio substrate, printing can be performed accurately even with a fine print pattern.On the other hand, since the substrate is weak, a doctor By repeating the ring and the transfer, the upper surface of the intaglio may be scratched, or the edge of the recess may be chipped. According to the printing method of the present invention, even in the case of a glass intaglio, such damage to the intaglio is suppressed, and high-precision printing is maintained.
[0021]
It is desired that the intaglio has a high surface smoothness. If the surface of the intaglio printing plate is poor in smoothness, when the paste is filled into the recesses by the doctor blade, ink remains on portions of the intaglio printing plate surface (other than the recessed portions), and stains on the non-image areas (ground stains) are removed. This causes printing accuracy to be significantly reduced. Therefore, in order to perform pattern printing with extremely high precision, it is required to use an intaglio having excellent surface smoothness. The degree of smoothness of the intaglio surface is preferably about 1 μm or less, more preferably about 0.5 μm or less, expressed as ten-point average roughness (Rz).
[0022]
In the intaglio offset printing of the present invention, a doctor blade used for doctoring the paste to the intaglio plate has a cutting edge made of ceramic. That is, in general, metal blades such as stainless steel are mainly used as doctor blades, and rubber blades, resins or ceramic blades are also known in addition thereto, but in the present invention, a blade made of ceramic is used. The feature is to use what is done.
[0023]
The remaining portion of the ceramic doctor blade may be made of ceramic or metal as long as at least the cutting edge portion is made of ceramic. However, it is preferable that the blade be made of metal in consideration of handling and the like. There is no problem if the few millimeters at the tip of the cutting edge are ceramic, and a thickness of about 0.1 to 0.3 mm is appropriate.
In the present invention, the use of a ceramic doctor blade is more effective in complex printing in which fine lines and large-width (shape) portions (solid portions) are mixed, such as a printed circuit board, as compared with a normal metal doctor blade. This is particularly advantageous. The reason will be described below.
[0024]
When printing a circuit having a fine pattern portion, it is necessary to increase the doctor pressing pressure in order to improve the shape. However, if this pressing pressure is increased, in the case of a metal blade where the width of the intaglio is wide (solid portion, etc.), the blade falls (the blade enters the concave portion of the plate), and the paste is not sufficiently supplied to the intaglio. And the pattern cannot be formed. On the other hand, ceramic blades are effective because they have high rigidity and do not fall. However, due to the high rigidity, the intaglio may be scratched. Therefore, in the present invention, the generation of scratches is suppressed by using a fine metal powder-containing paste having an average particle size of 0.1 to 1.0 μm. Further, such a metal powder-containing paste of a fine powder is also advantageous in favorably forming a fine pattern. Therefore, the printing method of the present invention is particularly effective for printing a printed circuit board having a complicated pattern in which the line direction, the thickness, the size of the solid portion, and the like are mixed in a small range, such as FPC.
[0025]
For doctoring, a paste whose viscosity and thixotropy are appropriately adjusted is used. The angle of contact of the blade with the intaglio is suitably about 60 to 80 °, and if it is too upright or too strong, it will not be possible to scrape the paste well. The pressure of the blade contact is preferably about 0.5 to 2 mm from the intaglio kiss-touch state. If it is too strong, the intaglio may be damaged, and if it is too weak, the scraping cannot be performed well. In this case, for example, pushing the cutting edge into contact with the intaglio and pushing it in by 1 mm lowers the fixed portion of the doctor to the 1 mm plate side, but the doctor blade presses with some distortion without deforming the intaglio itself. . The doctor speed is desirably about 50 mm / s. If the doctor speed is too slow, the intaglio plate may be damaged.
[0026]
In the intaglio offset printing method of the present invention, the printing blanket (transfer) preferably has a surface energy value of 15 to 30 dyn / cm, which is an index indicating the releasability of the paste ink on the surface, and 18 to 25 dyn / cm. / Cm is more preferable. Examples of such a printing blanket include a blanket whose surface layer is formed of silicone rubber, fluororesin, fluororubber, or a mixture thereof. Among them, a printing blanket whose surface layer is made of silicone rubber is preferable since it has extremely excellent ink releasability and can transfer almost 100% of the ink transferred from the intaglio.
[0027]
Examples of the silicone rubber include various silicone rubbers such as a heat-curable type (HTV) and a room-temperature-curable type (RTV). In particular, a room-temperature-curable addition type silicone rubber does not generate any by-products when cured. , Since it is excellent in dimensional accuracy, it is preferably used. Specific examples of such silicone rubber include dimethyl silicone rubber, methylphenyl silicone rubber, trifluoropropyl methyl silicone rubber, and the like.
[0028]
The hardness of the surface layer formed of the silicone rubber or the like is preferably about 20 to 90 degrees in terms of spring-type hardness (JIS A) specified in Japanese Industrial Standard JIS K6301 in consideration of printing accuracy and the like. Is preferably from 20 to 70 degrees, particularly preferably from 30 to 60 degrees.
The surface of the printing blanket is preferably extremely smooth in consideration of printing accuracy and the like, and the surface of the printing blanket preferably has no influence on printing. Specifically, the ten-point average roughness (Rz) of the surface is about 0.01 to 3.0 μm, preferably 1.0 μm or less, more preferably 0.5 μm or less. .
[0029]
A printing blanket is generally formed by laminating a plurality of base fabrics impregnated with rubber paste, and providing a surface printing layer made of rubber such as silicone rubber on the support layer thus obtained, or The above-mentioned support layer is further provided with a compressible layer having bubbles therein.
The printing blanket has a so-called printing blanket shape (sheet shape), which can be used by winding it around a cylindrical cylinder, or may be a roller shape, or a printing misalignment. A curved elastic body or the like used for pad printing or the like may be used as long as it does not cause any problem.
[0030]
The thickness of the printing blanket is not particularly limited. However, if it exceeds 1.5 mm, the deformation of the rubber increases, which may adversely affect the printing accuracy of the pattern, which is not preferable.
The elastic member provided below the surface layer is not particularly limited, but generally includes acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), acrylic rubber, fluorine rubber, chloroprene rubber, polyvinyl chloride (PVC), and the like.
[0031]
The printing blanket has a so-called printing blanket shape (sheet shape), which can be used by winding it around a cylindrical cylinder, or may be a roller shape, or a printing misalignment. A curved elastic body or the like used for pad printing or the like may be used as long as it does not cause any problem.
In the present invention, the substrate to which intaglio offset printing is applied can be appropriately selected depending on the purpose of use of the conductive pattern, and examples thereof include a resin film, a glass substrate, a ceramic and a metal plate.
[0032]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention.
Example 1
To 100 parts by weight of a polyester resin (manufactured by Sumitomo Rubber Industries), 500 parts by weight of a spherical copper powder having an average particle diameter of 0.1 μm and about 100 parts by weight of a solvent (butyl carbitol) are added, and the mixture is kneaded with a three-roll mill to form a paste. Prepared. This paste is supplied to an intaglio plate made of soda-lime glass (having a lattice pattern with a maximum line width of 12 mm, a minimum line width of 30 μm, a depth of the concave portion of 5 μm, and a minimum line width of 30 μm). Using a doctor blade made of (Kyocera), the paste on the surface other than the one filled in the concave portion was scraped off and removed, and then the paste filled in the concave portion was cooled at room temperature using a silicone rubber (thickness: 800 μm). JIS-A hardness: 40, surface roughness: 10-point average roughness 0.1 μm), and transferred to a polyimide resin film (200 mm × 200 mm × thickness mm) to obtain conductivity. Was printed.
[0033]
[1] Doctor blade: 60 mm x 600 mm x 0.2 mm (thickness)
[2] Blade contact angle to plate: 70 degrees [3] Blade contact pressure: 1 mm unit was vertically pushed in from the intaglio kiss touch state.
[4] Doctor speed: The doctor unit was moved at 70 mm / sec.
[5] Printing conditions: Ink was received at 50 mm / sec.
[0034]
Example 2
Intaglio offset printing was performed in the same manner as in Example 1, except that a spherical copper powder having an average particle diameter of 0.7 μm was used instead of the spherical copper powder having an average particle diameter of 0.1 μm.
Example 3
Intaglio offset printing was performed in the same manner as in Example 1, except that a spherical copper powder having an average particle size of 1.0 μm was used instead of the spherical copper powder having an average particle size of 0.1 μm.
[0035]
Comparative Example 1
Intaglio offset printing was performed in the same manner as in Example 1, except that a spherical copper powder having an average particle size of 0.07 μm was used instead of the spherical copper powder having an average particle size of 0.1 μm.
Comparative Example 2
Intaglio offset printing was performed in the same manner as in Example 1, except that a spherical copper powder having an average particle size of 1.5 μm was used instead of the spherical copper powder having an average particle size of 0.1 μm.
[0036]
Comparative Example 3
Intaglio offset printing was performed in the same manner as in Example 1, except that a doctor blade having a metal (steel) blade was used.
[Evaluation test]
In the above Examples and Comparative Examples, printability and the occurrence of scratches on the intaglio were examined by the following methods.
-Printability: Transferability of the paste ink from the intaglio to the transfer body was observed when printing was performed continuously on five sheets of the polyimide film.
-Generation of scratches on the intaglio: After repeating the process of supplying the paste ink containing copper powder to the intaglio and performing doctoring 100 times, it was observed whether or not the plate was scratched.
Table 1 shows the results of the above evaluation tests.
[0037]
[Table 1]
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the intaglio offset printing of the present invention, even when an intaglio made of a relatively soft material such as soda lime glass is used, scratches on the intaglio due to doctor ring, chipping of the concave edge, In addition, abrasion of the intaglio surface can be significantly suppressed as compared with the related art. As a result, a complicated conductive pattern such as a printed board made of a paste containing a conductive metal powder can be printed and formed with high precision.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a doctoring step in intaglio offset printing.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional intaglio using a normal soft glass substrate.
FIG. 3 is a cutaway perspective view showing scratches on the upper surface of the intaglio after doctoring.
FIG. 4 is a cutaway perspective view showing chipping of an edge portion of a concave portion after doctoring.

Claims (2)

  1. 凹版オフセット印刷方式において、平均粒径0.1〜1.0μmの金属粉末含有ペーストを凹版上に供給し、版上の非画像部の前記ペーストを刃先がセラミック製のドクターブレードにより掻き取り、画像部に前記ペーストを充填する工程を備えることを特徴とする凹版オフセット印刷方法。In the intaglio offset printing method, a metal powder-containing paste having an average particle size of 0.1 to 1.0 μm is supplied onto the intaglio plate, and the paste in the non-image area on the plate is scraped off by a doctor blade having a cutting edge made of a ceramic. An intaglio offset printing method, comprising a step of filling a portion with the paste.
  2. 前記凹版がソーダライムガラス製であることを特徴とする請求項1記載の凹版オフセット印刷方法。The intaglio offset printing method according to claim 1, wherein the intaglio is made of soda lime glass.
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