JP2009094440A - 電子写真方式を用いた配線部材の製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】配線用部材4に形成すべき配線パターンに対応したマスク6を、電子写真方式によりトナーで、転写用基板2に前記配線用部材へ転写可能に形成するマスク形成手段18と、前記転写用基板18に前記トナーにより形成されたマスクを、前記配線用部材へ転写するマスク転写手段28と、前記配線用部材の前記マスクが転写された面に導電性材料を付与し、前記導電性材料の膜を形成する導電膜形成手段50と、前記導電性材料の膜が形成された配線用部材から前記マスクを除去するマスク除去手段60と、を備えることを特徴とする配線部材の製造装置10。好ましくは可撓性を有する転写用基板を用いる。
【選択図】図2
Description
また、プリンターからの印刷は、半導体回路の作製のように高温プロセスを伴わないので、プラスチック基板のような可撓性を有する基板に回路を作製することができ、フレキシブルディスプレイ、電子ペーパーといった電子デバイスへの新たな応用可能性がある。
前記転写用基板に前記トナーにより形成されたマスクを、前記配線用部材へ転写するマスク転写手段と、
前記配線用部材の前記マスクが転写された面に導電性材料を付与し、前記導電性材料の膜を形成する導電膜形成手段と、
前記導電性材料の膜が形成された前記配線用部材から前記マスクを除去するマスク除去手段と、を備えることを特徴とする配線部材の製造装置。
前記転写用基板に前記トナーにより形成されたマスクを、前記配線用部材へ転写する工程と、
前記配線用部材の前記マスクが転写された面に導電性材料を付与し、前記導電性材料の膜を形成する工程と、
前記導電性材料の膜が形成された前記配線用部材から前記マスクを除去する工程と、を含むことを特徴とする配線部材の製造方法。
可撓性を有する転写用基板を用いれば、配線用部材が曲面を有するような場合でも、その曲面にマスクを転写して配線を形成することができる。
図1は本実施形態に係る配線部材の製造工程を概略的に示している。本実施形態に係る配線部材の製造方法は、配線用部材4に形成すべき配線パターンに対応したマスク6を、電子写真方式によりトナーを用いて、転写用基板2に前記配線用部材4へ転写可能に形成する工程(図1(A))と、前記転写用基板2に前記トナーにより形成されたマスク6を、前記配線用部材4へ転写する工程(図1(B))と、前記配線用部材4の前記マスク6が転写された面に導電性材料を付与し、前記導電性材料の膜を形成する工程(図1(C))と、前記導電性材料の膜が形成された前記配線用部材から前記マスクを除去する工程(図1(D))と、を含んでいる。
まず、配線が最終的に施される基板(配線用基板)4と、トナーによるマスク6が一時的に形成され、配線用基板4へのマスク6の転写に用いる基板(転写用基板)2を用意し、配線用基板4に形成すべき配線パターンに対応したマスク6を、電子写真方式によりトナーを用いて、転写用基板2に配線用基板4へ転写可能に形成する(図1(A))。
コンピュータ上でネガマスクを作成した後、マスク形成手段18において、電子写真方式によりトナーを用いて転写用基板2にネガマスク6を形成する。マスク形成手段18としては、感光体、レーザー光源等を備え、電子写真方式によりトナー像を形成するレーザープリンター、複写機等が望ましく用いられ、形成すべき配線パターンに対応した解像度を有するものを選択すればよい。なお、配線パターンが左右非対称であれば、PC上で作成したネガマスクを転写用基板2に印刷する際、そのネガマスクを鏡像で出力させる。トレイ12に収納された転写用基板2が供給ローラ14a,14b及び搬送ローラ16a,16bによってマスク形成手段18に供給され、通常のプリントと同じく、感光体の帯電、露光、現像、転写、というプロセスを経て、転写用基板2上にトナーにより形成されたマスク6(本明細書では、トナーマスク、トナー像、マスク像などと呼ぶ場合がある。)が出力される。ここで、転写用基板2上のトナーマスク6は、配線用基板4へ転写可能に形成される必要があり、かつ、転写用基板2上から剥がれない程度の力で付着している必要がある。そのため、トナーマスク6を転写用基板2に形成した後、トナー粒子同士は溶融して一体化するが、転写用基板2には比較的弱い力で接着するようにする。
結着樹脂としては、スチレン類、モノオレフィン類、ビニルエステル類、α−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、ビニルエーテル類、ビニルケトン類等の単独重合体及び共重合体を例示することができ、特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。更に、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等も挙げられる。
離型剤としては、低分子ポリエチレン、低分子ポリプロピレン、フィッシャートロプシュワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等を代表的なものとして挙げられる。
帯電制御剤としては、公知のものを使用することができるが、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプ等の帯電制御剤を用いることができる。
他の無機粒子としては、粉体流動性、帯電制御等の目的で、平均1次粒径が40nm以下の小径無機粒子を用い、更に必要に応じて、付着力低減の為、それより大径の無機或いは有機粒子を併用してもよい。これらの他の無機粒子は公知のものを使用できる。
また、小径無機粒子については表面処理することにより、分散性が高くなり、粉体流動性をあげる効果が大きくなるため有効である。
一方、トナー像6の厚みは、非画像部における飛散トナー粒子が配線用基板4へ転写されず、また、配線用基板4へ転写された後、非画像部に導電性材料の膜8を形成することができる厚みとする。具体的には、トナー像6の厚みは、望ましくは3μm以上20μm以下、より望ましくは5μm以上20μm以下である。トナー像6の厚みが3μm以上であれば、非画像部に飛散したトナー粒子が転写用基板2に一緒に転写されることを確実に防ぐことができ、20μm以下であれば、転写後のマスク6の精細度が低下することを確実に防ぐことができる。
次に、転写用基板2にトナーにより形成されたマスク6を、配線用基板4へ転写する(図1(B))。具体的には、転写用基板2にトナーマスク6を形成(印刷)した後、該転写用基板2を搬送ローラ20a,20bを経てマスク転写手段28に供給するとともに、トレイ26から配線用基板4を供給する。
剥離後の転写用基板2はトレイ44に収納され、配線用基板4は搬送ローラ46a,46b,48a,48bにより導電膜形成手段50へと搬送される。
転写用基板2上のトナー像(マスク像)6を配線用基板4へ転写した後、配線用基板4のマスク6aが転写された面に導電性材料を付与し、前記マスク6aが形成されていない部分(配線用基板4の表面が露出している部分)に導電性材料の膜8を形成する(図1(C))。その際、マスク6a上に同時に導電性材料の膜が形成されてもかまわない。マスク上の導線性材料の膜は、マスク除去の際、マスク6aと一緒に除去されるため、結果的にマスクが形成されていない部分だけに導電性材料の膜8が残ることになる。
導電性材料の付与は、配線用基板4上に塗布可能であって、目的の抵抗値に合った導電性材料の溶液を使用することができる。配線用途であれば、例えば、無機材料としては、金、銀、銅ペースト、あるいはITOペースト等が挙げられ、有機材料としては、3,4−エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS)等が挙げられる。また、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールあるいはそれらの誘導体等の導電性(半導体性)材料も使用可能である。なお、トナー像6aが転写された配線用基板4に導電性材料の溶液を塗布する際、トナーを溶解させないため、それらの溶媒としては水、アルコール等が望ましい。
導電膜8を形成した後、搬送ローラ58a,58bによって配線用基板4をマスク除去手段60に搬送し、有機溶剤中、例えばアセトン、トルエン等を用いて超音波洗浄を行うことによりトナーマスク6aを除去する(図1(D))。このとき、マスク6a上に存在している導電性材料の膜もマスク6aのトナーと一緒に除去される。
超音波洗浄で使用する有機溶剤は、配線用基板4及び該基板4上に形成された導電膜8を溶解せずに、トナー像6aだけを除去する必要があり、配線用基板4、導電膜8、トナー像6aの各材質に応じて溶剤を選択すればよい。配線用基板4は、超音波洗浄によってトナーマスク6aが除去された後、トレイ62に排出される。これにより当初設計した配線パターン8を有する配線基板が得られる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、例えば製造装置は、図2に示した構成とは異なる構成の製造装置を用いることができる。
転写用基材として、下記の転写用フィルムを作製した。
シリコーンハードコート剤(GE東芝シリコーン社製、SHC900、固形分30質量%)10部を、シクロヘキサノンとメチルエチルケトンとを質量比で10:90で混合した液30部に添加して十分撹拌し画像受像層塗工液を調製した。この画像受像層塗工液を、PETフィルム(東レ社製、ルミラー100T60、厚み:100μm)の片面にワイヤーバーを用いて塗布し、120℃で30秒乾燥させ、膜厚1μmの画像受像層を形成した。その後A4サイズ(210mm×297mm)にカットした。
デスクトップ型のPC上で描画ソフト(アドビ社製イラストレーター)を用いて、線幅、線間隔ともに200μmのマスクをデザインした。その際、導電性材料を塗布する部分(配線部分)が何も印刷されない所謂ネガマスクとして、上記配線のマスクをデザインした。
上記ネガマスクをDocuCenter C5540I(富士ゼロックス社製)で上記転写用フィルムの受像層塗工面に鏡像で印刷した。その際、上記ネガマスクが転写フィルムから剥がれないよう、弱い力で接着するようにトナーを溶融させた。トナーは、標準搭載のEA−HGトナー(黒色)を用いた。
次いで、この配線用基板のトナーマスクが転写された面に、銀ペースト(住友金属鉱山社製、DCG−102C−CN20:Ag20wt%、水、界面活性剤)を用いて、常温、大気中でスピンコートを行った。その際の回転数は約1500rpmである。その後、銀ペーストの粒子を焼結させるため、大気中、120℃で1時間アニールした。アニール後、配線用基板のマスクを除去するために超音波洗浄機(シャープ社製UT−105S、出力35kHz、100W)を用いてアセトン中で30秒間超音波洗浄を行った。
デスクトップ型のPC上で描画ソフト(アドビ社製イラストレーター)を用いて、線幅、線間隔ともに200μmのマスクをデザインした。その際、導電性材料を塗布する部分(配線部分)が何も印刷されない所謂ネガマスクとして、上記配線のマスクをデザインした。
次いで、この配線用基板のトナーマスクが印刷された面に、銀ペースト(住友金属鉱山製:DCG−102C−CN20:Ag20wt%、水、界面活性剤)を用いて、常温、大気中でスピンコートを行った。その際の回転数は約1500rpmである。その後、銀ペーストの粒子を焼結させるため、大気中、120℃で1時間アニールした。アニール後、マスクを除去するために超音波洗浄機(シャープ社製UT−105S、出力35kHz、100W)を用いてアセトン中で30秒間超音波洗浄を行った。
また、実施例1と同じ方法で配線部分の膜厚を測定すると、約1.0μm程度であり、実施例1で作製した配線に比べて薄かった。
デスクトップ型のPC上で描画ソフト(アドビ社製イラストレーター)を用いて、線幅、線間隔ともに100μmのマスクをデザインした。その際、導電性材料を塗布する部分(配線部分)が何も印刷されない所謂ネガマスクとして、上記配線のマスクをデザインした。
この転写用フィルムのマスク面に配線用基板であるPENフィルム(帝人テオネックス社製、厚さ125μm)を重ね合わせ、転写用フィルムに印刷したトナーマスクを、真空ヒータプレスを用いて圧力1MPa、温度85℃、時間30秒で転写させ、冷却後転写用フィルムを剥離した。
また、この基板の銀配線部分を表面粗さ計(sloan社製 Dektak3030)で測定したところ、厚みは約2μmであった。
さらに、実施例1と同じ方法によりプローバーで電流電圧特性を測定したところ、電気伝導度は約6×105S/mであった。この結果は、100μm以下の細線もこの方法で作製可能であることを示している。
実施例1と同じ方法でネガマスクをデザインし、実施例1と同じ転写用フィルム(転写用基板)にトナーで印刷したマスクをPENフィルム(配線用基板)に転写した。
この配線用基板のトナーマスクが転写された面に、3,4−エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS:Agfa orgacon S−300)を用いて常温、大気中でスピンコートを行った。その際の回転数は約1500rpmである。
その後、PEDOT/PSSを乾燥させるため、大気中、100℃で1時間アニールした。アニール後、マスクを除去するためにアセトン中で30秒間超音波洗浄を行った。
電気伝導度は約6×102S/mであった。標準のPEDOT/PSSの電気伝導度は103S/m程度であるため、この方法により導電性有機材料を用いても精度良く配線可能であることが示された。
実施例2と同じ方法でネガマスクをデザインし、実施例1と同じ転写用フィルム(転写用基板)にトナーで印刷したマスクをPENフィルム(配線用基板)に転写した。
この配線用基板のトナーマスクが形成された面に、3,4−エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS: Agfa orgacon S−300)を用い、常温、大気中でスピンコートを行った。その際の回転数は約1500rpmである。
その後、PEDOT/PSSを乾燥させるため、大気中、100℃で1時間アニールした。アニール後、マスクを除去するためにアセトン中で30秒間超音波洗浄を行った。
さらに、この基板のPEDOT/PSS配線部分を表面粗さ計(sloan社製 Dektak3030)で測定したところ、厚みは約1μmであった。
また、実施例3と同じ方法によりプローバーで電流電圧特性を測定したところ、電気伝導度は約6×102S/mであった。この結果は、導電性有機材料を用いて100μm以下の細線もこの方法で作製可能であることを示している。
デスクトップ型のPC上で描画ソフト(アドビ社製イラストレーター)を用いて、線幅、線間隔ともに200μmのマスクをデザインした。その際、導電性材料を塗布する部分(配線部分)が何も印刷されない所謂ネガマスクとして、上記配線のマスクをデザインした。
この配線用基板のマスクを印刷した面に、PEDOT/PSS(Agfa orgacon S−300)を用い、常温、大気中でスピンコートを行った。その際の回転数は約1500rpmである。その後、PEDOT/PSSを乾燥させるため、大気中、100℃で1時間アニールした。アニール後、マスクを除去するためにアセトン中で30秒間超音波洗浄を行った。
また、配線部分の膜厚を測定したところ、0.8μm程度であり、実施例3で形成したPEDOT/PSS配線に比べて膜厚も若干薄くなっていた。また、トナー上もPEDOT/PSSが塗布されているため配線の表面が非常に凸凹している。
実施例1で使用したものと同様の転写用フィルムに鏡像で印刷したトナーマスクを、フッ素樹脂製の円柱状部材の外壁(曲面)に重ね合わせ、圧力1MPa、温度85℃、時間30秒で回転させながら転写させた。図10は、転写後のマスクの顕微鏡写真である。曲面上にマスクが転写されており、飛散トナーは確認されなかった。
その後、銀ペーストの粒子を焼結させるため、大気中、120℃で1時間アニールした。アニール後、マスクを除去するためにアセトン中で30秒間超音波洗浄を行った。
洗浄後、配線の1本をテスターで測ったところ、1cmの長さで約13Ωであった。
4 配線用基板
6,6a トナーマスク(トナー像)
8 導電膜(配線パターン)
10 配線基板の製造装置
18 マスク形成手段
28 マスク転写手段
40 冷却手段
42 剥離手段
50 導電膜形成手段
56 乾燥手段
60 マスク除去手段
Claims (3)
- 配線用部材に形成すべき配線パターンに対応したマスクを、電子写真方式によりトナーを用いて、転写用基板に前記配線用部材へ転写可能に形成するマスク形成手段と、
前記転写用基板に前記トナーにより形成されたマスクを、前記配線用部材へ転写するマスク転写手段と、
前記配線用部材の前記マスクが転写された面に導電性材料を付与し、前記導電性材料の膜を形成する導電膜形成手段と、
前記導電性材料の膜が形成された前記配線用部材から前記マスクを除去するマスク除去手段と、を備えることを特徴とする配線部材の製造装置。 - 配線用部材に形成すべき配線パターンに対応したマスクを、電子写真方式によりトナーを用いて、転写用基板に前記配線用部材へ転写可能に形成する工程と、
前記転写用基板に前記トナーにより形成されたマスクを、前記配線用部材へ転写する工程と、
前記配線用部材の前記マスクが転写された面に導電性材料を付与し、前記導電性材料の膜を形成する工程と、
前記導電性材料の膜が形成された前記配線用部材から前記マスクを除去する工程と、を含むことを特徴とする配線部材の製造方法。 - 前記転写用基板として、可撓性を有する基板を用いることを特徴とする請求項2に記載の配線部材の製造方法。
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