JP2013012510A - 導電パターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細であり且つ配線抵抗の増加が十分に抑制された導電パターンを形成できる導電パターンの形成方法を提供すること。
【解決手段】凹版胴４０の凹溝４２の内壁面に離型剤４４を塗布する離型剤塗布工程と、凹版胴４０の凹溝４２内に導電ペースト１を充填する充填工程と、凹溝４２内の導電ペースト４１をブランケット胴５０に受理させる受理工程と、ブランケット胴５０に受理された導電ペースト４１を被印刷物２０へ転写する転写工程とを有する導電パターン１０の形成方法であって、充填工程と受理工程との間において、凹溝４２内の導電ペースト１０に赤外線を照射する赤外線照射工程を含むことを特徴とする導電パターンの形成方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、導電パターンの形成方法に関する。

近年、タッチパネルなどの電子機器の小型化、高機能化に伴い、電子機器に使用される配線基板において配線パターンの高精細化が求められるようになってきている。

配線パターンを高精細化するためには配線幅を狭くする必要があるが、配線パターンの幅を狭くしても厚さが小さくなってしまうと、配線抵抗が増加することとなる。このため、配線パターンの幅を狭くしながら十分な厚さを確保することが重要となる。

配線パターンの形成には、スクリーン印刷法が一般に用いられる。しかし、スクリーン印刷法では、配線パターンの幅を３０μｍ以下まで狭くすることが可能であるものの、厚さについては２〜５μｍ程度とすることが限界であり、厚さを十分に確保することが難しい。ここで、スクリーン印刷法により配線パターンを複数回重ねて印刷することで厚さを確保することも知られているが、この場合、高精細な配線パターンを形成することが困難であるだけでなく生産効率も悪くなる。

そこで、スクリーン印刷法に代わってオフセット印刷法を用いることが提案されている（例えば下記特許文献１参照）。下記特許文献１には、凹溝が形成された凹版胴の凹溝にペーストインキを充填した後、ペーストインキをブランケット胴に受理させ、次いでブランケット胴に受理された導電ペーストをブランケット胴と圧胴との間に通された透明フィルム上に転写する透光性電磁波シールド部材の製造方法が開示されている。

特開２００４−１１１８２２号公報

しかし、上記特許文献１に記載の透光性電磁波シールド部材の製造方法では、凹版胴の凹溝を深く形成すると、ペーストインキをブランケット胴に受理させる際、ペーストインキが分断される場合があった。すなわち、ペーストインキの一部のみがブランケット胴に受理され、残部は凹版胴の凹溝に残る場合があった。このため、ブランケット胴に受理された一部のペーストインキを透明フィルムに転写して硬化させ、透明フィルム上に配線パターンを形成しても、配線パターンの厚さを十分に確保することが困難であった。その結果、配線抵抗が増加するという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高精細であり、且つ配線抵抗の増加が十分に抑制された導電パターンを形成できる導電パターンの形成方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、凹版胴の凹溝の内壁面に離型剤を塗布すると共に、凹版胴の凹溝にペーストインキを充填した後、ブランケット胴に受理させる前に、予めペーストインキを赤外線によって乾燥させることにより上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち本発明は、凹版胴の凹溝の内壁面に離型剤を塗布する離型剤塗布工程と、前記凹版胴の前記凹溝内に導電ペーストを充填する充填工程と、前記凹溝内の導電ペーストをブランケット胴に受理させる受理工程と、前記ブランケット胴に受理された導電ペーストを被印刷物へ転写する転写工程とを有する導電パターンの形成方法であって、前記充填工程と前記受理工程との間において、前記凹溝内の導電ペーストに赤外線を照射する赤外線照射工程を含むことを特徴とする導電パターンの形成方法である。

この導電パターンの形成方法によれば、充填工程の前に、凹版胴の凹溝の内壁面に離型剤を塗布するため、導電ペーストをブランケット胴に受理させる際、凹溝からの導電ペーストの脱離が容易な状態となっている。加えて、充填工程と受理工程との間において、凹溝内の導電ペーストに赤外線が照射される。このとき、赤外線は、導電ペーストに入射され、赤外線によって導電ペーストが凹溝の内奥まで十分に乾燥され、導電ペーストの凝集力が高められる。このため、受理工程において、導電ペーストがブランケット胴に受理される際、導電ペーストが分断されることが十分に抑制される。その結果、導電ペーストが厚さを減じられることなくブランケット胴に受理されることとなる。従って、ブランケット胴に受理された導電ペーストが被印刷物に転写され、被印刷物上に導電パターンが形成される場合に、高精細であるとともに配線抵抗の増加が十分に抑制された導電パターンを形成することができる。

上記導電パターンの形成方法において、赤外線の波長が０．７μｍ〜２．５μｍの範囲であることが好ましい。

この場合、赤外線の波長が上記範囲を外れる場合に比べて、凹溝内に充填された導電ペーストをより効果的に乾燥させることが可能となる。その結果、得られる導電パターンの配線抵抗の増加がより十分に抑制される。

ここで、波長とは、赤外線源からの放射エネルギーが最大となる波長（以下、「最大エネルギー波長」と呼ぶ）のことを言うものとする。

上記導電パターンの形成方法は、前記離型剤塗布工程と前記充填工程との間に、前記離型剤を赤外線の照射により乾燥させる離型剤乾燥工程をさらに含むことが好ましい。

この場合、凹溝に導電ペーストを充填する前に予め、離型剤が赤外線の照射により乾燥されているため、離型剤中に含まれる溶剤が、後に凹溝に充填される導電ペーストに浸透することを十分に抑制することができる。よって、導電ペーストをブランケット胴に受理させる際、導電ペーストが分断されることをより十分に抑制することができる。

本発明によれば、高精細であるとともに配線抵抗の増加が十分に抑制された導電パターンを形成できる導電パターンの形成方法が提供される。

本発明に係る導電パターンの形成方法の一実施形態により形成された導電パターンを示す部分断面図である。 本発明に係る導電パターンの形成方法の一実施形態を実施するための導電パターン形成装置の一例を示す概略図である。 本発明に係る導電パターンの形成方法の一実施形態における離型剤塗布工程を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る導電パターンの形成方法の一実施形態における離型剤乾燥工程を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る導電パターンの形成方法の一実施形態における充填工程を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る導電パターンの形成方法の一実施形態における赤外線照射工程を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る導電パターンの形成方法の一実施形態における受理工程を示す部分拡大断面図である。

以下、本発明に係る導電パターンの実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る導電パターンの形成方法の一実施形態により形成された導電パターンとしての配線パターンを示す部分断面図である。図１に示すように、配線パターン１０は、二点鎖線で示される基材フィルム（被印刷物）２０上に形成されている。なお、配線パターン１０と基材フィルム２０とにより配線基板３０が構成されている。

次に、配線パターン１０の形成方法について説明する。

まず配線パターン１０の形成方法の説明に先立ち、配線パターン１０の形成方法を実施するための配線パターン形成装置１００について図２を参照しながら説明する。図２は、配線パターン１０の形成方法を実施するための配線パターン形成装置の一例を示す概略図である。

図２に示すように、配線パターン形成装置１００は、配線パターン１０を形成するための導電ペースト４１を充填する凹溝４２が形成されたロール状の凹版胴４０と、凹版胴４０から導電ペースト４１を受理するロール状のブランケット胴５０と、ブランケット胴５０とともに基材フィルム２０を挟みながら搬送する圧胴６０とを備えている。凹版胴４０、ブランケット胴５０及び圧胴６０はいずれも回転可能となっている。また、凹版胴４０の表面４０ａにはドクターブレード４３が接触しており、ドクターブレード４３により凹版胴４０の表面４０ａ、具体的には隣接する凹溝４２同士の間の表面に塗布された導電ペースト４１が除去されるようになっている。さらに凹版胴４０に対向する位置には、導電ペースト４１に赤外線を照射する赤外線照射装置７０が配置されている。

次に、配線パターン形成装置１００を用いた配線パターン１０の形成方法について図２〜図７を参照しながら説明する。図３〜図７は、配線パターン１０の形成方法の一連の工程を示す部分拡大断面図である。

まず凹版胴４０、ブランケット胴５０及び圧胴６０を回転させる。

そして、図３に示すように、凹版胴４０の凹溝４２の内壁面に離型剤４４を塗布する（離型剤塗布工程）。

離型剤４４の塗布方法としては、例えばスプレー塗布法及びバーコート法が挙げられる。中でも、スプレー塗布法が、凹溝４２の内壁面に離型剤４４を良好な被覆性をもって塗布できることから好ましい。

次に、離型剤４４を赤外線の照射により乾燥させる（離型剤乾燥工程）。

このとき、離型剤４４への赤外線の照射は、図４に示すように、赤外線照射装置７０によって行うことが可能である。

そして、ドクターブレード４３と凹版胴４０の表面４０ａとの間に導電ペースト４１を供給し、図５に示すように、凹版胴４０の凹溝４２内に導電ペースト４１を充填する（充填工程）。隣接する凹溝４２同士の間の表面４０ａに塗布された導電ペースト４１は、ドクターブレード４３により除去される。

次に、導電ペースト４１は、凹版胴４０の回転により、赤外線照射装置７０に対向配置される。このとき、図６に示すように、導電ペースト４１には、赤外線照射装置７０により赤外線が照射される。

赤外線を照射された導電ペースト４１は図７の（ａ）に示すように、やがて、凹版胴４０の回転により、ブランケット胴５０に接触した後、図７の（ｂ）に示すように、ブランケット胴５０の表面に受理される（受理工程）。

一方、ブランケット胴５０と圧胴６０との間に基材フィルム２０を挿入すると、基材フィルム２０は、ブランケット胴５０と圧胴６０により搬送される（図２参照）。

そして、基材フィルム２０の表面には、ブランケット胴５０に受理された導電ペースト４１が転写される（転写工程）。

こうして、基材フィルム２０上に導電ペースト４１が設けられる。導電ペースト４１は必要に応じて硬化される。こうして配線パターン１０が形成される。

上述した配線パターン１０の形成方法によれば、凹版胴４０の凹溝４２の内壁面に離型剤４４を塗布するため、導電ペースト４１をブランケット胴５０に受理させる際、凹溝４２からの導電ペースト４１の脱離が容易な状態となっている。加えて、導電ペースト４１を凹版胴４０の凹溝４２に充填した後、ブランケット胴５０に導電ペースト４１を受理させるまでの間に、赤外線照射装置７０により凹溝４２内の導電ペースト３１に赤外線が照射される。このとき、赤外線は、導電ペースト４１に入射される。その結果、赤外線によって導電ペースト４１が凹溝４２の内奥まで十分に乾燥され、導電ペースト３１の凝集力が高められる。このため、導電ペースト４１がブランケット胴５０に接触した後、ブランケット胴５０に受理されるまでの間に、導電ペースト４１が分断されることが十分に抑制される。その結果、導電ペースト４１が厚さを減じられることなくブランケット胴５０に受理されることとなる。従って、ブランケット胴５０に受理された導電ペースト４１が基材フィルム２０に転写され、基材フィルム２０上に配線パターン１０が形成される場合に、高精細であり、且つ配線パターン１０の配線抵抗の増加が十分に抑制された導電パターンを形成することができる。

また上述した配線パターン１０の形成方法においては、凹溝４２に導電ペースト４１を充填する前に予め、離型剤４４が赤外線により乾燥されているため、離型剤４４中に含まれる溶剤が、後に凹溝４２に充填される導電ペースト４１に浸透することを十分に抑制することができる。よって、離型剤４４が赤外線により乾燥されない場合に比べて、導電ペースト４１をブランケット胴５０に受理させる際、導電ペースト４１が分断されることをより十分に抑制することができる。特に離型剤４４が液状で、導電ペースト４１よりも多くの溶剤を含む場合、上記のように離型剤塗布工程の後、導電ペースト４１を凹版胴４０の凹溝４２に充填する前に離型剤４４を赤外線によって乾燥させることは極めて有効である。

次に、基材フィルム２０、離型剤４４、導電ペースト４１、凹版胴４０、ブランケット胴５０、圧胴６０及び赤外線照射装置７０について説明する。

（離型剤）
離型剤４４は、導電ペースト４１をブランケット胴５０に受理させる際、凹溝４２から導電ペースト４１を取り出しやすくするものであればよい。離型剤４４は通常、固形分と、溶剤とを含んでおり、固形分としては、例えばシリコーン樹脂が挙げられる。溶剤は、固形分を溶解させることが可能な溶剤であればよく、溶剤としては、例えばメチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエン、酢酸エチル又は酢酸ブチルなどが用いられる。

離型剤４４への赤外線の照射は、離型剤４４中の溶剤の一部を除去するように行っても全部を除去するように行ってもよいが、全部を除去するように行う方がより好ましい。この場合、離型剤４４中に含まれる溶剤が、後に凹溝４２に充填される導電ペースト４１に浸透することを防止することができる。離型剤４４の乾燥は赤外線照射装置７０による乾燥の代わりに、熱風乾燥であってもよい。

（基材フィルム）
基材フィルム２０としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの樹脂フィルムを用いることができる。中でも、配線基板３０がタッチパネルの配線基板として使用される場合には、基材フィルム２０は、耐久性及び耐熱性の点からＰＥＴ又はＰＥＮであることが好ましい。

基材フィルム２０の厚さは特に制限されるものではないが、例えば２５〜１８８μｍとすればよい。

（導電ペースト）
導電ペースト４１は通常、導電粒子と、バインダ樹脂と、溶剤とを含む。

導電粒子は、導電性を有する粒子であればよく、通常は、銀、銅などの金属粒子が用いられる。

導電粒子は通常、バインダ樹脂と導電粒子との合計１００質量部に対し、８０〜９５質量部の割合で配合され、好ましくは８５〜９０質量部の割合で配合される。

バインダ樹脂としては、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などを用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えばポリエステル樹脂が用いられ、熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂又はフェノール樹脂が用いられる。紫外線硬化性樹脂としては、例えばウレタンアクリレートが用いられる。

溶剤は、バインダ樹脂を溶解させることが可能なものであればよく、溶剤としては、例えばカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート又はイソホロン等を用いることができる。

溶剤は通常、バインダ樹脂と導電粒子との合計１００質量部に対し、１０〜２５質量部の割合で配合され、好ましくは１５〜２０質量部の割合で配合される。

（凹版胴）
凹版胴４０は、例えば銅、または、鉄芯やアルミ芯の表面に金属膜を形成してなるもので構成される。金属膜は、例えば銅、クロム又はニッケルで構成される。金属膜は、鉄芯やアルミ芯をめっき処理することにより形成することができる。この場合、赤外線が凹版胴４０の凹溝４２の内壁面で反射されるため、導電ペースト４１をより効果的に乾燥させることができる。

凹版胴４０の回転速度は、特に制限されないが、好ましくは５〜２５ｒｐｍである。凹版胴４０の回転速度が上記範囲内にあると、上記範囲を外れる場合に比べて、加熱による導電ペースト４１の変形をより十分に抑制しながら、より効果的に導電ペースト４１を乾燥させることができる。

（ブランケット胴）
ブランケット胴５０は、凹版胴４０から導電ペースト４１を受理するためのものであればよく、ブランケット胴５０の材質は特に限定されるものでないが、最表面側に、シリコーン樹脂からなる表層を有することが好ましい。

（圧胴）
圧胴６０は、基材フィルム２０をブランケット胴５０とともに搬送すると共に導電ペースト４１を基材フィルム２０の表面上に転写するものである。圧胴６０の材質は特に限定されるものではないが、例えば金属やゴムなどからなる。

（赤外線照射装置）
赤外線照射装置７０は、凹溝４２に収容されている導電ペースト４１に赤外線を照射するものであり、赤外線照射装置７０としては、例えば赤外線ヒータが用いられる。

ここで、赤外線は、０．７〜１０００μｍの波長を有する電磁波である。赤外線の波長（最大エネルギー波長）は０．７〜２．５μｍであることが好ましい。赤外線の波長が上記範囲内にあると、上記範囲を外れる場合に比べて、凹溝４２内に充填された導電ペースト４１に赤外線をより効果的に吸収させることができ、導電ペースト４１を効果的に乾燥させることができる。その結果、得られる配線パターン１０の配線抵抗の増加がより十分に抑制される。

導電ペースト４１における赤外線の照射強度を制御することで、凹版胴４０の表面温度を調整することができる。

赤外線の照射は、配線パターン１０の形成効率を高める観点からは、凹版胴４０を回転させながら行うことが好ましい。但し、凹版胴４０の回転を停止させてから導電ペースト４１に赤外線を照射してもよい。また赤外線の照射は、導電ペースト４１をブランケット胴５０に容易に受理させるために、導電ペースト４１に含まれる溶剤の一部が残るように行われることが好ましい。

本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、凹溝４２の内壁面に離型剤４４を塗布した後、凹溝４２内に導電ペースト４１を充填する前に、離型剤４４に赤外線を照射して離型剤４４を乾燥させているが、離型剤４４への赤外線照射は必ずしも必要ではない。凹溝４２に導電ペースト４１を充填すると、離型剤４４に含まれている溶剤が導電ペースト４１側へ浸透することがある。この場合、導電ペースト４１は凹溝４２の内奥ほど溶剤量が多くなり、その量によっては導電ペースト４１の凝集力が弱まってしまうことがある。しかし、このような事態においても、導電ペースト４１に赤外線を照射することで凹溝４２の内奥まで照射エネルギーが到達し、導電ペースト４１を乾燥させることは可能である。

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図２に示す配線パターン形成装置１００を用いて、以下のようにして基材フィルム上に導電ペーストを形成した。

このとき、配線パターン形成装置１００の構成は下記の通りとした。
（１）凹版胴
材質：銅
直径：２０ｃｍ
凹溝：幅３０μｍ、深さ１５μｍ、長さ１０ｃｍ
（２）ブランケット胴
材質：金属
直径：２０ｃｍ
（３）圧胴
材質：金属
直径：２０ｃｍ
（４）赤外線照射装置
赤外線ヒータ（製品名：超小型近赤外線塗装乾燥機、トーコー社製）
赤外線の最大エネルギー波長：１．２μｍ

まず凹版胴４０の凹溝４２内に離型剤（商品名：ＫＦ−９６ＳＰ、信越化学社製）をスプレー法により塗布した。その後、赤外線照射装置７０により離型剤に赤外線を照射して離型剤を乾燥させた。このとき、離型剤中の溶剤の全てが除去される程度に赤外線の照射を行った。

次に、凹版胴４０、ブランケット胴５０及び圧胴６０を回転させ、ドクターブレード４３と凹版胴４０の表面４０ａとの間に導電ペースト４１を供給し、凹版胴４０の凹溝４２内に導電ペースト４１を充填した。このとき、導電ペーストは、銀粒子（製品名：Ｓ−６０３、大研化学社製）と、ポリエステル樹脂（商品名：バイロン３００、東洋紡社製）からなるバインダ樹脂と、カルビトールアセテートからなる溶剤とを図１に示す割合（単位は質量部）で混合することにより準備した。

そして、凹版胴４０の回転により、導電ペースト４１を赤外線照射装置７０に対向配置させ、導電ペースト４１に対し、赤外線照射装置７０により赤外線を照射した。このとき、導電ペースト４１中の溶剤の全てが除去されない程度に赤外線の照射を行った。

そして、赤外線を照射された導電ペースト４１を、ブランケット胴５０に接触させ、ブランケット胴５０の表面に受理させた。

一方、ブランケット胴５０と圧胴６０との間にＰＥＴからなる厚さ７５μｍの基材フィルム２０を挿入し、基材フィルム２０をブランケット胴５０と圧胴６０により搬送させ、基材フィルム２０の表面に、ブランケット胴５０に受理された導電ペースト４１を転写させ、基材フィルム２０上に導電ペーストを形成した。最後に、導電ペーストを赤外線乾燥（ＩＲ）炉の中で１５０℃×４分の条件で乾燥させた。こうして、基材フィルム２０上に配線パターン１０を形成した。なお、配線パターンの予定寸法は、下記の通りであった。
配線パターン幅：３０μｍ
配線パターンの厚さ：７μｍ

（比較例１）
導電ペースト４１を凹版胴４０の凹溝４２に充填した後、ブランケット胴５０に受理させる前に赤外線を照射しなかったこと以外は実施例１と同様にして基材フィルム２０上に配線パターンを形成した。

（比較例２）
導電ペースト４１を凹版胴４０の凹溝４２に充填した後、ブランケット胴５０に受理させる前に赤外線を照射せず、導電ペーストを凹溝４２に充填する前に離型剤を塗布しなかったこと以外は実施例１と同様にして基材フィルム２０上に配線パターンを形成した。

（比較例３）
導電ペースト４１を凹溝４２に充填する前に離型剤を塗布しなかったこと以外は実施例１と同様にして基材フィルム２０上に配線パターンを形成した。

実施例１及び比較例１〜３で得られた配線パターンについて、実際に配線パターンの幅及び厚さ、並びに配線抵抗を測定した。結果を表１に示す。

表１に示す結果より、実施例１の配線パターンの形成方法では、比較例１〜２の配線パターンの形成方法に比べて、配線パターンの厚さを大きくすることができることから配線抵抗がより十分に低下することが分かった。なお、導電ペーストに赤外線を照射したものの、凹溝の内壁面に離型剤を塗布しなかった比較例３においては、印刷を行うことが不可能であった。

このことから、本発明の導電性パターンの形成方法によれば、高精細であり且つ配線抵抗の増加が十分に抑制された導電パターンを形成できることが確認された。

１０…配線パターン（導電パターン）
２０…基材フィルム（被印刷物）
４０…凹版胴
４１…導電ペースト
４２…凹溝
４４…離型剤
５０…ブランケット胴

Claims (3)

1. 凹版胴の凹溝の内壁面に離型剤を塗布する離型剤塗布工程と、
   前記凹版胴の前記凹溝内に導電ペーストを充填する充填工程と、
   前記凹溝内の導電ペーストをブランケット胴に受理させる受理工程と、
   前記ブランケット胴に受理された導電ペーストを被印刷物へ転写する転写工程と、
   を有する導電パターンの形成方法であって、
   前記充填工程と前記受理工程との間において、前記凹溝内の導電ペーストに赤外線を照射する赤外線照射工程を含むことを特徴とする導電パターンの形成方法。
2. 前記赤外線の波長が０．７μｍ〜２．５μｍの範囲である請求項１に記載の導電パターンの形成方法。
3. 前記離型剤塗布工程と前記充填工程との間に、前記離型剤を赤外線の照射により乾燥させる離型剤乾燥工程をさらに含む請求項１又は２に記載の導電性パターンの形成方法。

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