JP2008088391A - Method for forming electrical wiring or electronic circuit using digital printing technique based on digital information, and electrical wiring or electronic circuit obtained using the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタル情報に基づくデジタル印刷手法による電気配線或いは電子回路の形成方法及び同方法によって得られた電気配線或いは電子回路に関する。 The present invention relates to a method for forming an electrical wiring or an electronic circuit by a digital printing method based on digital information, and an electrical wiring or an electronic circuit obtained by the method.
近年、携帯電話、デジタルカメラ、液晶又はプラズマテレビ、ノート型パソコン等々、エレクトロニクス機器産業の隆盛に伴いフレキシブルプリント配線板(FPC)或いはプリント配線板(PCB)等、微細銅配線の形成プロセスに関する技術が向上し前記各種エレクトロニクス機器のパーツとして多量に採用され、小型・薄型・軽量化のニーズ応えるに至っている。しかしながら、従来に於けるフレキシプルプリント配線板(FPC)或いはプリント配線板(PCB)等、微細銅配線の形成プロセスに関する技術は、ホトレジスト及びホトマスク使用が絶対の条件であり、更には、最後の仕上げプロセスである微細回路形成時に於ける湿式法による化学的エッチングプロセス活用は不可欠なものであった。 In recent years, technology related to the formation process of fine copper wiring, such as flexible printed wiring board (FPC) or printed wiring board (PCB), with the rise of the electronics equipment industry, such as mobile phones, digital cameras, liquid crystal or plasma televisions, notebook computers, etc. It has been improved and used in a large amount as a part of the various electronic devices, and it has come to meet the needs of small size, thinness and light weight. However, in the conventional technology related to the formation process of fine copper wiring such as flexible printed wiring board (FPC) or printed wiring board (PCB), the use of a photoresist and a photomask is an absolute requirement. Utilization of a chemical etching process by a wet method in forming a fine circuit as a process has been indispensable.
また、前記化学的エッチングプロセスに於いては、電気配線或いは電子回路形成に与らない配線又は回路の銅箔は全てエッチング処理廃液として廃棄処理されるか或いは再度エネルギーを投入してエッチング処理廃液に残存する銅を回収しなければならず、近年に於ける全世界的な省資源・省エネルギーの趨勢から見れば流れが逆行する製造プロセスと云わざるを得ず、又工程数も多く複雑であり、その改善・改良が望まれていた。 Further, in the chemical etching process, all of the copper foil of the wiring or the circuit which does not affect the electric wiring or the electronic circuit formation is discarded as the etching processing waste liquid, or energy is input again to the etching processing waste liquid. Remaining copper must be recovered, and in view of the global trend of resource and energy savings in recent years, it must be said that the manufacturing process has a reverse flow, and the number of steps is complicated. Improvements and improvements were desired.
以上の様な省資源・省エネルギーそして省力化という社会的要請を踏まえて、レジストフリー、エッチングフリーの手法にて各種プラスチック等の絶縁性基材の上に、銀ペースト・銅ペースト或いはアルミニウムペースト等に代表される導電性ペーストをデジタル情報に基づくデジタル印刷手法により電気配線或いは電子回路を直接設けるためには、各種プラスチック等の絶縁性基材に各種導電性ペーストを強固に密着・接着させる方法論の確立が前提であり急務な課題であった。 In light of the social demands for resource saving, energy saving, and labor saving as described above, resist-free and etching-free methods are used on various insulating materials such as plastic, silver paste, copper paste, or aluminum paste. Establish a methodology for firmly attaching and bonding various conductive pastes to insulating substrates such as various plastics in order to directly provide electrical wiring or electronic circuits by using a digital printing method based on digital information. This was an urgent issue.
ところで、本発明者は、銀ペースト・銅ペースト或いはアルミニウムペースト等の導電性ペーストを各種プラスチック等の絶縁性基材の表面に強固に密着させる方法論に関し、本件発明者が既に開発し実用化を図っている下記特許文献に開示されている「界面改質技術」の活用を試みたところ、ある一定の条件の下で表面改質が為された状態に於いて、十分な密着強度を以て各種プラスチック等の被着体の表面に密着することを確認し、当該「界面改質技術」が、極めて有効裡に働くことを発見・確認し、本発明を為すに至った。
上記「特許文献1」には、固体物質の界面改質方法およびその装置の概略が開示されていて、シラン原子、チタン原子、アルミニウム原子を含む界面改質剤化合物であって、それぞれ沸点が10℃〜105℃である表面改質剤化合物を含む燃料ガスを貯蔵するための貯蔵タンクと、当該燃料ガスを噴射部に移送するための移送部と、当該燃料ガスの火炎を吹き付けるための噴射部(バーナー)とを含む界面改質装置を準備し、ケイ酸化炎等を固体物質の材料表面に対して、全面的或いは部分的に吹き付け処理し、当該処理部を活性化させる界面改質技術が開示されている。 The above-mentioned “Patent Document 1” discloses an outline of an interface reforming method and apparatus for a solid substance, which is an interface modifier compound containing a silane atom, a titanium atom, and an aluminum atom, each having a boiling point of 10 A storage tank for storing a fuel gas containing a surface modifier compound at a temperature of from C to 105C, a transfer unit for transferring the fuel gas to the injection unit, and an injection unit for blowing a flame of the fuel gas An interfacial reforming technique that activates the processing section by preparing an interfacial reforming apparatus including a (burner), spraying silicic acid flame or the like entirely or partially on the surface of a solid material. It is disclosed.
そして、前記特許文献1には、一般的な各固体物質の界面改質につき各種固体物質に共通する表面改質方法が述べられているに留まり、本発明が解決しようとする具体的な課題、即ち、一般的には難接着性と言われている各種電気絶縁性プラスチック類に対し、銀ペースト・銅ペースト或いはアルミニウムペーストに代表される導電性ペーストを直接強固に密着・接着させることが必要であり、当該電気絶縁性プラスチック類に強固に密着・接着させる具体的技術・方法論については開示されてはいない。 And in the said patent document 1, only the surface modification method common to various solid substances is described about the interface modification of each general solid substance, The specific subject which this invention tends to solve, That is, it is necessary to directly and firmly adhere and bond a conductive paste represented by silver paste, copper paste or aluminum paste to various electrically insulating plastics which are generally said to be difficult to adhere. However, there is no disclosure of specific techniques and methodologies for tightly adhering and adhering to the electrical insulating plastics.
本発明は、ポリエステルテレフタレート(PET)樹脂或いはポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂及びポリアミド(PA)樹脂、等の各樹脂フイルムに代表される電気絶縁性プラスチックフイルム基材の上に、シラン原子、チタン原子またはアルミニウム原子を含む改質剤化合物であって、それぞれ沸点が10℃〜105℃である改質剤化合物をガス化状態にて燃焼用空気と共に燃料ガス中に導入し、前記燃料ガスに於ける空気/炭化水素ガスの混合モル比が23以上の値となるよう燃焼させて成る燃料ガスの火炎を、前記電気絶縁特性を有し電気配線或いは電子回路を構成する電気絶縁性プラスチックフイルム基材の表面に吹き付け処理し、前記基材表面を濡れ指数で73dyn/cm以上となるように界面活性化処理を施して後、下記各工程を経ることによって電気配線或いは電子回路を形成することを特徴とするデジタル情報に基づくデジタル印刷手法による電気配線或いは電子回路の形成方法に関する。
▲1▼前記界面改質された基材表面に、バブルジェットプリンターを使用し、金ペースト、銀ペースト、銅ペースト或いはアルミニウムペースト等の導電性金属ペーストをデジタル情報に基づき電気配線或いは電子回路を形成すべくデジタル印刷し、必要に応じて加熱成膜させる工程。
▲2▼前記バブルジェットプリンターにてデジタル情報に基づき印刷された電気配線或いは電子回路の上に、前記電気配線或いは電子回路を物理的或いは電気的に保護する保護層を設ける工程。In the present invention, a polyester terephthalate (PET) resin, a polyethylene naphthalate (PEN) resin, a polyamide (PA) resin, or the like, on an electrically insulating plastic film base represented by each resin film, a silane atom, a titanium atom Alternatively, a modifier compound containing aluminum atoms, each having a boiling point of 10 ° C. to 105 ° C., is introduced into the fuel gas together with the combustion air in a gasified state. A flame of a fuel gas, which is burned so that the mixed molar ratio of air / hydrocarbon gas becomes a value of 23 or more, is an electrical insulating plastic film base material having the electrical insulation characteristics and constituting an electrical wiring or an electronic circuit. After spraying the surface, after subjecting the substrate surface to a surface activation treatment so that the wetness index is 73 dyn / cm or more, Serial to a method for forming electrical wiring or an electronic circuit according to a digital printing method based on digital information and forming an electrical wiring or electronic circuits by the respective steps.
(1) Using a bubble jet printer on the surface of the substrate whose surface has been modified, a conductive metal paste such as gold paste, silver paste, copper paste or aluminum paste is formed on the basis of digital information to form an electrical wiring or an electronic circuit. A process that digitally prints and heat-deposits as necessary.
(2) A step of providing a protective layer for physically or electrically protecting the electric wiring or electronic circuit on the electric wiring or electronic circuit printed based on digital information by the bubble jet printer.
本発明の詳細を説明する前に、難密着・難接着基材と言われているポリエステルテレフタレート(PET)樹脂或いはポリアミド(PA)樹脂、等の各樹脂フイルムに代表される電気絶縁性プラスチックフイルム基材表面を界面改質して、易密着性・易接着性界面に改質する「界面改質技術」である「特許文献1:特開2003−238710(特許第3557194号)」に付き先ず説明する。 Before explaining the details of the present invention, an electrically insulating plastic film group typified by a resin film such as a polyester terephthalate (PET) resin or a polyamide (PA) resin, which is said to be a difficult adhesion / hard adhesion substrate. First of all, it is described in “Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2003-238710 (Patent No. 3557194)”, which is an “interface modification technology” for modifying the surface of a material to an easily adhesive / adhesive interface. To do.
図1は本発明に係る界面改質装置の概要を説明するためのフローチャートであり、同フローチャートに基づき説明する。
図1にその全体像を示す界面改質装置100は、シラン原子、チタン原子、アルミニウム原子を含む界面改質剤化合物であって、アルキルシラン化合物、アルコキシシラン化合物、シロキサン化合物、シラザン化合物、アルキルチタン化合物、アルコキシチタン化合物、アルキルアルミニウム化合物、およびアルコキシアルミニウム化合物からなる群から選択された界面改質剤化合物101を貯蔵するための貯蔵タンク部102と、加熱手段103にて気化させて噴射部(バーナー)104に移送するための移送路105と、プロパンガス・LPGガス等の燃料ガスの貯蔵タンク106、そして、当該燃料ガスの燃焼用空気並びに界面改質剤化合物を搬送する為の空気を供給する圧縮空気源107とで構成されている。また、前記移送路105には第1のサブミキサ108が、また、気化された界面改質剤化合物と空気との混合ガスと前記貯蔵タンク106より送出される燃料ガスとを均一に混合するための第2のメインミキサ109とにより構成されている。更には、前記界面改質剤化合物101を貯蔵するための貯蔵タンク部102と、空気を供給する圧縮空気源107および燃料ガスの貯蔵タンク106のそれぞれの送出先出口には、それぞれの送出流量をコントロールするための流量計付き流量調節バルブ、110、111、112、がそれぞれ設けられ、界面改質装置100を構成している。次に前記各主要構成部材(パーツ)の詳細を説明する。FIG. 1 is a flowchart for explaining an outline of an interface reforming apparatus according to the present invention, which will be described based on the flowchart.
1 is an interface modifier compound containing silane atoms, titanium atoms, and aluminum atoms, and includes an alkylsilane compound, an alkoxysilane compound, a siloxane compound, a silazane compound, and an alkyl titanium. A storage tank portion 102 for storing an interfacial modifier compound 101 selected from the group consisting of a compound, an alkoxytitanium compound, an alkylaluminum compound, and an alkoxyaluminum compound; and a jetting portion (burner) that is vaporized by a heating means 103 ) A
「界面改質剤化合物用貯蔵タンク部」
図1に示すように、界面改質剤化合物用貯蔵タンク部102の下部には、加熱用ヒーター等の加熱手段103が備えられており、常温・常圧状態では液状の界面改質剤化合物101を気化するよう構成されている。そして、当該加熱手段103はCPU(図示せず)によりコントロールされている。すなわち、同CPUは界面改質剤化合物の液量センサー、・液温センサー等の各センサーに電気的に接続されていて、前記界面改質剤化合物の液量および液温が規定の範囲内に収まるように加熱手段をコントロールしている。
なお、本発明では液状の界面改質化合物を使用した例を挙げているが、気体または固体状の化合物も使用できる。気体状の界面改質剤化合物を使用する場合には、前記界面改質剤化合物用貯蔵タンク部にはあえてヒーターを備える必要はなく、代わりに圧力調整弁等の流量調節手段を設ければよい。また、固体状の界面改質剤化合物を使用する場合には、例えば、その固体状化合物を溶媒に溶解するか、熱で溶融させ、本例の貯蔵タンクからバーナーの火炎近傍迄配管した液輸送管中を通らせて、直接バーナー中に送り込むことで界面改質を行うこともできる。"Storage tank for interfacial modifier compound"
As shown in FIG. 1, a heating means 103 such as a heater for heating is provided below the interfacial modifier compound storage tank 102, and the interfacial modifier compound 101 is liquid at room temperature and normal pressure. It is configured to vaporize. The heating means 103 is controlled by a CPU (not shown). That is, the CPU is electrically connected to each sensor such as a liquid quantity sensor of the interfacial modifier compound, a liquid temperature sensor, etc., and the liquid quantity and the liquid temperature of the interfacial modifier compound are within a specified range. The heating means is controlled to fit.
In the present invention, an example using a liquid interface modifying compound is given, but a gas or solid compound can also be used. When a gaseous interfacial modifier compound is used, the interfacial modifier compound storage tank section does not need to be provided with a heater, but instead may be provided with a flow regulating means such as a pressure regulating valve. . Further, when using a solid interfacial modifier compound, for example, the liquid transportation in which the solid compound is dissolved in a solvent or melted with heat and piped from the storage tank of this example to the vicinity of the flame of the burner. Interfacial reforming can also be performed by passing through a pipe and feeding directly into a burner.
「移送部」
移送部105には、通常「管」構造であって、図1に示すように、前記圧縮空気源107より供給され燃焼用空気と前記貯蔵タンク102より送出される気化された界面改質剤化合物とを混合するための第1のサブミキサ108と、当該第1のサブミキサ108により混合された混合ガスと、前記燃料ガスの貯蔵タンク106より送出される燃料ガスとを均一に混合するための第2のメインミキサ109が設けられている。"Transportation part"
As shown in FIG. 1, the
「噴射部(バーナー)」
噴射部(バーナー)104は、図1に示すように、移送部105を経て送られてきた燃焼ガスを燃焼し、得られた火炎113を、被改質処理面(図示せず)に吹き付け被改質処理面を界面改質するものであって、かかる火炎113の状態は、前記した気化された界面改質剤化合物101の流量および圧縮空気源107より送出される燃焼用空気量並びに燃料ガスの貯蔵タンク106より送出される燃料ガス量の各流量を、それぞれのガスの流路に設けられている流量計付き流量調節バルブ110、111、112の開度を調節することで最適に調整される。なお、バーナーの種類は特に制限されるものではないが、例えば、予混合型バーナー、拡散型バーナー、部分予混合型バーナー、噴霧バーナー、蒸発バーナー、等の何れであっても良い。また、バーナーの形態についても特に制限されるものではない。"Injection part (burner)"
As shown in FIG. 1, the injection unit (burner) 104 burns the combustion gas sent through the
前記界面改質剤化合物としては、シラン原子、チタン原子またはアルミニウム原子を含む化合物であり、且つ、一般的なガスバーナーの火炎中で燃焼し得るものであれば特に制限はない。そして、入手のし易さや取り扱いの容易さを考慮すると、例えば、アルキルシラン化合物、アルコキシシラン化合物、シロキサン化合物、シラザン化合物、アルキルチタン化合物、アルコキシチタン化合物、アルキルアルミニウム化合物、およびアルコキシアルミニウム化合物からなる群から選択される少なくとも一つの化合物であることが好ましい。
アルキルシラン化合物の好適例としては、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、テトラエチルシラン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジフェニルシラン、ジエチルジクロロシラン、ジエチルジフェニルシラン、メチルトリクロロシラン、メチルトリフェニルシラン、ジメチルジエチルシランなどの置換基を有していてもよいモノシラン化合物、ヘキサメチルジシラン、ヘキサエチルジシラン、クロロヘプタメチルジシランなどの置換基を有していても良いジシラン化合物、オクタメチルトリシランなどの置換基を有していても良いトリシラン化合物などが挙げられる。
アルコキシシラン化合物の好適例としては、メトキシシラン、ジメトキシシラン、トリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、エトキシシラン、ジエトキシシラン、トリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジクロロジメトキシシラン、ジクロロジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、トリクロロメトキシシラン、トリクロロエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
シロキサン化合物の好適例としては、テトラメチルジシロキサン、ペンタメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサンなどが挙げられる。
シラザン化合物の好適例としては、ヘキサメチルジシラザンなどが挙げられる。また、アルキルチタン化合物の好適例としては、テトラメチルチタン、テトラエチルチタン、テトラプロピルチタンなどが挙げられる。アルコキシチタン化合物の好適例としては、チタニウムメトキシド、チタニウムエトキシドなどが挙げられる。アルキルアルミニウム化合物の好適例としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウムなどが挙げられる。アルコキシアルミニウム化合物の好適例としては、アルミニウムメトキシド、アルミニウムエトキシドなどが挙げられる。これらの化合物は単独で用いても混合して用いても良い。
以上の好適例の中でも、シラン化合物、アルコキシシラン化合物、シロキサン化合物、およびシラザン化合物は、取り扱いが容易であり、気化させやすく、また、入手もしやすいことからより好ましい。The interface modifier compound is not particularly limited as long as it is a compound containing a silane atom, a titanium atom or an aluminum atom and can burn in a flame of a general gas burner. In view of easy availability and handling, for example, a group consisting of an alkylsilane compound, an alkoxysilane compound, a siloxane compound, a silazane compound, an alkyl titanium compound, an alkoxy titanium compound, an alkyl aluminum compound, and an alkoxy aluminum compound. It is preferable that it is at least one compound selected from.
Preferred examples of the alkylsilane compound include methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, tetramethylsilane, tetraethylsilane, dimethyldichlorosilane, dimethyldiphenylsilane, diethyldichlorosilane, diethyldiphenylsilane, methyltrichlorosilane, methyltriphenylsilane, and dimethyl. Substituents such as monosilane compounds that may have substituents such as diethylsilane, disilane compounds that may have substituents such as hexamethyldisilane, hexaethyldisilane, chloroheptamethyldisilane, and octamethyltrisilane A trisilane compound which may have
Preferred examples of the alkoxysilane compound include methoxysilane, dimethoxysilane, trimethoxysilane, tetramethoxysilane, ethoxysilane, diethoxysilane, triethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, and trimethylmethoxysilane. , Methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, trimethylethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dichlorodimethoxysilane, dichlorodiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, trichloromethoxysilane, trichloroethoxysilane , Triphenylmethoxysilane, triphenylethoxysilane and the like alone or in combination of two or more .
Preferred examples of the siloxane compound include tetramethyldisiloxane, pentamethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane, octamethyltrisiloxane, hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, dodecamethylcyclohexa Examples thereof include siloxane.
Preferable examples of the silazane compound include hexamethyldisilazane. Moreover, as a suitable example of an alkyl titanium compound, tetramethyl titanium, tetraethyl titanium, tetrapropyl titanium, etc. are mentioned. Preferable examples of the alkoxytitanium compound include titanium methoxide and titanium ethoxide. Preferable examples of the alkyl aluminum compound include trimethyl aluminum, triethyl aluminum, tripropyl aluminum and the like. Preferable examples of the alkoxyaluminum compound include aluminum methoxide, aluminum ethoxide and the like. These compounds may be used alone or in combination.
Among the above preferable examples, silane compounds, alkoxysilane compounds, siloxane compounds, and silazane compounds are more preferable because they are easy to handle, easily vaporized, and easily available.
次に、前述した図1に示す界面改質装置を用いて、ポリエステルテレフタレート(PET)樹脂或いはポリエチレンナフタレート(PEN)及びポリアミド(PA)樹脂フイルムに代表される電気絶縁性プラスチックフイルム基材の上に、バブルジェットプリンター等によるデジタル情報に基づくデジタル印刷手法による電気配線或いは電子回路の形成方法に付きその概念を図2に基づき説明する。 Next, using the above-described interface reforming apparatus shown in FIG. 1, an electrically insulating plastic film substrate represented by polyester terephthalate (PET) resin or polyethylene naphthalate (PEN) and polyamide (PA) resin film is used. Next, the concept will be described with reference to FIG. 2 in connection with a method of forming an electrical wiring or electronic circuit by a digital printing method based on digital information by a bubble jet printer or the like.
先ず、概念的拡大図・図2(a)に示すようにポリエステルテレフタレート(PET)樹脂或いはポリエチレンナフタレート(PEN)及びポリアミド(PA)樹脂フイルムに代表される電気絶縁性プラスチックフイルム基材201を用意し、次に図1に示す界面改質装置100を用い、シラン原子、チタン原子またはアルミニウム原子を含む改質剤化合物であって、それぞれ沸点が10℃〜105℃である改質剤化合物をガス化状態にて燃焼用空気と共に燃料ガス中に導入し、前記燃料ガスに於ける空気/炭化水素ガスの混合モル比が23以上の値となるよう燃焼させて成る燃料ガスの火炎を前記電気絶縁性プラスチックフイルム基材201の表面に均一に吹き付け処理し、前記電気絶縁性プラスチックフイルム基材201の表層界面に数ナノメートル乃至数十ナノメートル粒径の二酸化ケイ素粒子層202から成る界面改質層を形成させると、次工程となる金ペースト、銀ペースト、銅ペースト或いはアルミニウムペースト等の導電性金属ペーストから成るデジタル印刷手法による電気配線或いは電子回路の前記電気絶縁性プラスチックフイルム基材201への強固な密着・接着を可能となる。 First, an electrically insulating
次に、デジタル印刷手法による電気配線或いは電子回路の成型法を、図2(b)及び(c)に概念的に示す拡大模式図に沿って説明する。
図2(a)において示す前行程に於いて電気絶縁性プラスチックフイルム基材201上面に形成された二酸化ケイ素粒子層202の上に、バブルジェットプリンターを使用し、銀ペースト、銅ペースト或いはアルミニウムペースト等の導電性金属ペーストをデジタル情報に基づき電気配線或いは電子回路203を形成すべくデジタル印刷し必要に応じて加熱成膜させると、前記電気配線或いは電子回路203と電気絶縁性プラスチックフイルム基材201とは前記二酸化ケイ素粒子層202を介して強固に密着・接着されることが可能となり、物理的・電気的に強固な電気配線或いは電子回路203を形成することが可能となる。Next, a method for forming an electrical wiring or an electronic circuit by a digital printing method will be described with reference to enlarged schematic diagrams conceptually shown in FIGS.
On the silicon
そして、更なる工程として、前記電気配線或いは電子回路203を物理的或いは電気的に保護する為に、図2(c)に模式的に示す様に、フイルム形態或いはコーティング手法に基づき形成されたコーティング層から成る保護層204を強固に密着させ、本発明デジタル情報に基づくデジタル印刷手法による電気配線或いは電子回路の形成方法が完了する。 Further, as a further process, in order to physically or electrically protect the electrical wiring or
なお、電気絶縁性プラスチックフイルム基材201にデジタル印刷手法にて成型される導電性金属ペーストをデジタル情報に基づき電気配線或いは電子回路203が強固に密着・接着される理由・論拠ついて考察すると、前記電気絶縁性プラスチックフイルム基材201の表層界面に形成される数ナノメートル乃至数十ナノメートル粒径の二酸化ケイ素粒子層202は、微視的に観察すると、図3に概念的に例示するように、二酸化ケイ素粒子(SiO2)10の表面に極性基である水酸基(−OH)を多数有していることが反射吸収分光分析(FT−IR)により確認され、当該極性基である水酸基(−OH)及びSiO2の両者の介在が相まって、前記電気配線或いは電子回路203が電気絶縁性プラスチックフイルム基材201に分子・化学的に結合することにより、強固に密着・接着しているものと推察している。In addition, considering the reason and rationale for the electrical wiring or the
そして、上記極性基である水酸基(−OH)がSiO2の表面に多数形成される理由は、図1に示す界面改質装置に於ける燃料ガスに於ける空気/炭化水素ガスの混合モル比が23以上の値となるように調整される状況において発生されることが本発明者に於いて確認されており、当該事実は本発明者により既に出願されている下記特許出願に詳細に記述されている。
以上に説明した通り、本発明によれば、従来一般的に行われている湿式法による化学的エッチングロセスを一切活用することなく、フレキシブルプリント配線板(FPC)或いはプリント配線板(PCB)等、微細銅配線をドライ手法により成型することが可能となり、従来法に於ける湿式化学的エッチングプロセスに伴うエッチング廃液廃棄・処理等のエネルギーロスを伴う煩雑且つ複雑な工程を省く区ことが出来、近年に於ける全世界的な省資源・省エネルギーに貢献することが可能となる。 As described above, according to the present invention, a flexible printed wiring board (FPC), a printed wiring board (PCB), etc. without using any chemical etching process by a wet method that is generally performed conventionally, Fine copper wiring can be formed by a dry method, and it is possible to eliminate complicated and complicated processes with energy loss such as disposal and disposal of etching waste liquid in the conventional wet chemical etching process. It is possible to contribute to resource saving and energy saving worldwide.
以下、図面を参照して、本発明に係るデジタル情報に基づくデジタル印刷手法による電気配線或いは電子回路の形成方法及び同方法によって得られた電気配線或いは電子回路の具体的事例につき実施例を基に詳細に説明する。 Hereinafter, with reference to the drawings, a method for forming electrical wiring or an electronic circuit by a digital printing method based on digital information according to the present invention and specific examples of electrical wiring or an electronic circuit obtained by the method will be described based on examples. This will be described in detail.
[実施例1]
下記手順に従い、ポリアミド樹脂フイルム上に、デジタル情報に基づくデジタル印刷手法による銅製の電気配線を得た。
1.絶縁性基板の用意
まず、図2(a)に示す絶縁性基板201として、50μm膜厚のポリアミド樹脂フイルムを用意し、処理面をイソプロピルアルコール(IPA)にて十分清浄作業を行った。2.界面改質処理
次に、前記清浄済みポリアミド樹脂フイルム201上に、図1に示す界面改質装置100を用いてポリアミド樹脂フイルム201上面に対し界面改質を行い図2(a)に示す通りの界面改質層202を得た。当界面改質層の改質状態は濡れ指数で73dyn/cm以上であった。なお、同図面上界面改質層202は連続層として表示されているが、実際は不連続層である。また、当実施例に於ける界面改質作業は以下の各条件にて実施された。・火炎処理用燃料:プロパンガス
・改質剤化合物:テトラメチルシラン(沸点:27℃)
・空気を含む改質剤化合物の吐出量:1.3(リットル/min)
・空気流量(Air):84(リットル/min)
・ガス流量(プロパンガス):3.0(リットル/min)
・空気/プロパンガスの混合モル比:28
・処理時間:4秒/100cm2
・環境条件:25℃、60%Rh
・改質剤化合物含有量:約0.0002モル%(空気を含む改質剤化合物の全量を100モル%とした場合)
3.導電性金属ペーストの用意
次に、導電性金属ペーストとして、銅粉末と水酸基を含むフェノキシ樹脂とサルチルアルコールとを少なくとも含有する導電性銅ペースト組成物を用意した。
4.デジタル印刷
続いて、ポリアミド樹脂フイルム201上で前記界面改質された界面改質層202の上面に、直接バブルジェットプリンターを使用して前記組成の導電性銅ペーストをデジタル情報に基づき噴射し所望の電気配線203を得た。
5.デジタル印刷層の熱処理
前述の通り、ポリアミド樹脂フイルム上にデジタル印刷手法により形成された導電性銅ペーストより成る銅配線は、60℃・3時間の予備乾燥を終了した上で、更に160℃・0.5時間の加熱・硬化プロセスを経て、ポリアミド樹脂フイルム上に強固に硬化・密着された。
6.保護層の形成
最後の工程として、必要に応じて電気(銅)配線を物理的或いは電気的に保護する為に、ドライラミネーション手法を用いポリエーテルスルホン樹脂(PEN)フイルム層204を銅配線上に強固に積層密着させ、保護層203を得た。[Example 1]
According to the following procedure, copper electrical wiring was obtained on a polyamide resin film by a digital printing method based on digital information.
1. Preparation of Insulating Substrate First, a polyamide resin film having a thickness of 50 μm was prepared as the insulating
-Discharge amount of modifier compound containing air: 1.3 (liter / min)
・ Air flow rate (Air): 84 (liter / min)
・ Gas flow rate (propane gas): 3.0 (liter / min)
・ Molar ratio of air / propane gas: 28
Processing time: 4 seconds / 100 cm 2
-Environmental conditions: 25 ° C, 60% Rh
-Modifier compound content: about 0.0002 mol% (when the total amount of modifier compounds including air is 100 mol%)
3. Preparation of conductive metal paste Next, as a conductive metal paste, a conductive copper paste composition containing at least a copper powder, a phenoxy resin containing a hydroxyl group, and a salicyl alcohol was prepared.
4). Digital printing Subsequently, a conductive copper paste having the above composition is directly sprayed on the upper surface of the interface-modified
5. Heat treatment of the digital printing layer As described above, the copper wiring made of the conductive copper paste formed on the polyamide resin film by the digital printing method is further dried at 160 ° C. · 0 after the preliminary drying at 60 ° C. for 3 hours is completed. After 5 hours of heating / curing process, it was firmly cured and adhered onto the polyamide resin film.
6). Formation of Protective Layer As the last step, the polyethersulfone resin (PEN)
[実施例2]
下記手順に従い、ポリエーテルスルホン(PEN)樹脂フイルム上に、デジタル情報に基づくデジタル印刷手法による銀製の電気回路を得た。
1.絶縁性基板の用意
まず、図2(a)に示す絶縁性基板201として、50μm膜厚保のポリエーテルスルホン樹脂フイルムを用意し、処理面をイソプロピルアルコール(IPA)にて十分清浄を行った。
2.界面改質処理
次に、前記清浄済みポリエーテルスルホン(PEN)樹脂フイルム201上に、図1に示す界面改質装置を用いてポリエーテルスルホン(PEN)樹脂フイルム201上面に対し界面改質を行い図2(a)に示す通りの界面改質層202を得た。当界面改質層の改質状態は濡れ指数で73dyn/cm以上であった。なお、同図面上界面改質層202は連続層として表示されているが、実際は不連続層である。また、当実施例に於ける界面改質の条件は次の通りである。
・火炎処理用燃料:プロパンガス
・改質剤化合物:ヘキサメチルジシロキサン(沸点:101℃)
・空気を含む改質剤化合物の吐出量:1.3(リットル/min)
・空気流量(Air):84(リットル/min)
・ガス流量(プロパンガス):3.0(リットル/min)
・空気/プロパンガスの混合モル比:28
・処理時間:4秒/100cm2
・環境条件:25℃、60%Rh
・改質剤化合物含有量:約0.0002モル%(空気を含む改質剤化合物の全量を100モル%とした場合)
3.導電性金属ペーストの用意
次に、導電性金属ペーストとして、酸化銀粉末と還元剤としてのエチレングリコールを含むフェノキシ樹脂とサルチルアルコールとを少なくとも含有する導電性銀ペースト組成物を用意した。
4.デジタル印刷
続いて、ポリエーテルスルホン(PEN)フイルム201上で前記界面改質された界面改質層202の上面に、直接バブルジェットプリンターを使用して前記組成の導電性銀ペーストをデジタル情報に基づき噴射し所望の電気回路203を得た。
5.デジタル印刷層の熱処理
前述の通り、ポリエーテルスルホン(PEN)樹脂フイルム上にデジタル印刷手法により形成された導電性銀ペーストより成る銀配線は、60℃・3時間の予備乾燥を経た上、150℃・1時間の加熱・硬化プロセスにより、ポリエーテルスルホン(PEN)樹脂フイルム上に強固に硬化・密着された。
6.保護層の形成
最後に、必要に応じて電気(銅)回路203を物理的或いは電気的に保護する為に、コーティング手法を用いドライラミネーション手法を用いポリエーテルスルホン樹脂(PEN)フイルム層204を銀配線上に強固に積層密着させ、保護層203を得た。[Example 2]
According to the following procedure, a silver electric circuit was obtained on a polyethersulfone (PEN) resin film by a digital printing method based on digital information.
1. Preparation of Insulating Substrate First, as the insulating
2. Interfacial Modification Treatment Next, interfacial modification is performed on the upper surface of the polyethersulfone (PEN)
・ Flame treatment fuel: propane gas ・ Modifier compound: Hexamethyldisiloxane (boiling point: 101 ° C.)
-Discharge amount of modifier compound containing air: 1.3 (liter / min)
・ Air flow rate (Air): 84 (liter / min)
・ Gas flow rate (propane gas): 3.0 (liter / min)
・ Molar ratio of air / propane gas: 28
Processing time: 4 seconds / 100 cm 2
-Environmental conditions: 25 ° C, 60% Rh
-Modifier compound content: about 0.0002 mol% (when the total amount of modifier compounds including air is 100 mol%)
3. Preparation of conductive metal paste Next, a conductive silver paste composition containing at least silver oxide powder and a phenoxy resin containing ethylene glycol as a reducing agent and salicyl alcohol was prepared as the conductive metal paste.
4). Next, the conductive silver paste having the above composition is directly applied to the upper surface of the interface-modified
5. Heat treatment of digital printing layer As described above, the silver wiring made of the conductive silver paste formed on the polyethersulfone (PEN) resin film by the digital printing method is subjected to preliminary drying at 60 ° C. for 3 hours and then 150 ° C. -Hardened and adhered firmly onto a polyethersulfone (PEN) resin film by a 1 hour heating and curing process.
6). Finally, in order to physically or electrically protect the electrical (copper)
以上詳述したとおり、本発明のデジタル情報に基づくデジタル印刷手法による電気配線或いは電子回路の形成方法及び同方法によって得られた電気配線或いは電子回路を活用することにより、省資源・省エネルギーそして省力化という社会的要請を踏まえて、レジストフリー、エッチングフリーの手法にて各種プラスチック等の絶縁性基材の上に、銀ペースト・銅ペースト・アルミニウムペースト、等に代表される導電性ペーストをデジタル情報に基づくデジタル印刷手法により電気配線或いは電子回路を直接設けることが可能となり、近年に於ける全世界的な省資源・省エネルギー並びに省力化に大いに貢献することが可能となる。 As described in detail above, resource and energy saving and labor saving are achieved by utilizing the method of forming electrical wiring or electronic circuit by the digital printing method based on the digital information of the present invention and the electrical wiring or electronic circuit obtained by the method. In light of social demands, conductive pastes such as silver paste, copper paste, aluminum paste, etc. are converted into digital information on insulating substrates such as various plastics using resist-free and etching-free methods. The electric printing or electronic circuit can be directly provided by the digital printing method based on the digital printing method, and can greatly contribute to resource saving, energy saving and labor saving worldwide in recent years.
100:界面改質装置
101:界面改質剤化合物
102:界面改質剤化合物用貯蔵タンク部
103:加熱手段
104:噴射部(バーナー)
105:移送部
106:燃料ガスの貯蔵タンク
107:圧縮空気源
108:サブミキサ
109:メインミキサ
110:流量計付き流量調節バルブ
111:流量計付き流量調節バルブ
112:流量計付き流量調節バルブ
113:火炎
201:電気絶縁性プラスチックフイルム基材
202:二酸化ケイ素粒子層
203:電気配線或いは電子回路
204:保護層
10:二酸化ケイ素粒子(SiO2)DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Interface modifier 101: Interface modifier compound 102: Storage tank part 103 for interface modifier compounds 103: Heating means 104: Injection part (burner)
105: Transfer unit 106: Fuel gas storage tank 107: Compressed air source 108: Submixer 109: Main mixer 110: Flow rate adjusting valve with flow meter 111: Flow rate adjusting valve with flow meter 112: Flow rate adjusting valve with flow meter 113: Flame 201: Electrically insulating plastic film substrate 202: Silicon dioxide particle layer 203: Electrical wiring or electronic circuit 204: Protective layer 10: Silicon dioxide particles (SiO 2 )
Claims (7)
▲1▼前記界面改質された基材表面に、バブルジェットプリンターを使用し、金ペースト、銀ペースト、銅ペースト、アルミニウムペースト、等の導電性金属ペーストをデジタル情報に基づき電気配線或いは電子回路を形成すべくデジタル印刷し、必要に応じて加熱成膜させる工程。
▲2▼前記バブルジェットプリンターにてデジタル情報に基づき印刷された電気配線、電子回路の上に、前記電気配線或いは電子回路を物理的或いは電気的に保護する保護層を設ける工程。A modifier compound containing a silane atom, a titanium atom or an aluminum atom, each having a boiling point of 10 ° C. to 105 ° C. is introduced into the fuel gas together with combustion air in a gasified state, The surface of a base material that has an electrical insulation characteristic and constitutes an electric wiring or an electronic circuit, by burning a fuel gas flame that is burned so that the air / hydrocarbon gas mixture molar ratio in the fuel gas becomes a value of 23 or more The surface of the base material is subjected to an interface activation treatment so that the wettability index is 73 dyn / cm or more, and then an electric wiring or an electronic circuit is formed through the following steps. A method of forming an electrical wiring or an electronic circuit by a digital printing method based on digital information.
(1) Using a bubble jet printer on the surface of the substrate whose surface has been modified, a conductive metal paste such as a gold paste, a silver paste, a copper paste, an aluminum paste, etc. The process of digital printing to form and heating to form as needed.
(2) A step of providing a protective layer for physically or electrically protecting the electrical wiring or electronic circuit on the electrical wiring or electronic circuit printed on the digital information by the bubble jet printer.
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