JP2014106302A - 改良されたフォトイメージング - Google Patents

Abstract

【課題】フォトイメージングするための方法及び装置を提供する。
【解決手段】具体的には、湿式硬化性フォトポリマで被覆された基板をフォトイメージングするための方法及び装置であって、フォトイメージングされた基板は、電気回路、或いは、例えば、線、正方形、螺旋、円、又は、他の幾何学的及び非幾何学的図形等の、光化学機械加工産業（ＰＣＭＩ） において使用される他の特徴等のイメージを形成するために使用される。
【選択図】図５

Description

本発明は、フォトイメージングのための方法及び装置に関する。より詳しくは、本発明は、湿式硬化性フォトポリマで被覆された基板をフォトイメージングするための方法及び装置に関し、フォトイメージングされた基板は、電気回路、或いは、例えば、線、正方形、螺旋、円、又は、他の幾何学的及び非幾何学的図形等の、光化学機械加工産業（ＰＣＭＩ）において使用される他の特徴等のイメージを形成するために使用される。

プリント基板（ＰＣＢ）又はＰＣＭＩにおける構造を形成するのに適した細線を生成するための従来技術が存在するが、これらの技術の多くは、多数の著しい不利益を受けている。例えば、多くの従来技術は、低分解能の影響を受ける。さらに、高分解能を提供する技術は、通常、高性能のレーザ装置等の複雑な装置を必要とする。さらなる問題として、従来技術が、通常、ポリエステル（例えば、マイラー）フィルム上に支持されるフォトポリマの部分硬化性ドライフィルムの使用が必要であったことが挙げられる。これらのドライフィルムの厚みは、これによって不要なアンダーカット（すなわち、光のシャドウイング）がフォトイメージ工程の間に生じるために、フォトイメージングされた表面の分解能及び／又は鮮明度に有害な影響を与える。基板に部分硬化性ドライフィルムを固着する際の問題、及びフォトイメージ工程における問題を再度生じさせる汚染問題もある。部分硬化性ドライフィルムは、また、大量に使用されると高価である。そのようなシステムは、特許文献１及び特許文献２に記載されており、参照によって本明細書中に援用される。

米国特許第４，８８８，２７０号明細書 米国特許第４，９５４，４２１号明細書

少なくとも一つ以上の上述の問題を未然に防ぐこと、或いは、軽減することが、本発明の少なくとも一つの側面の目的である。

表面をフォトイメージングするための改良された方法を提供することが、本発明の少なくとも一つの側面のさらなる目的である。

高分解能を有する電気回路、及びＰＣＭＩにおいて使用するための小さいトラック幅（すなわち、細線）又は図形を生成するための費用効率の高い方法を提供することが、本発明の少なくとも一つの側面のさらなる目的である。

プリント基板に適した高密度電気回路を生成するための費用効率の高い方法を提供することが、本発明の少なくとも一つの側面のさらなる目的である。

高分解能（解像度）を有する表面及び広い領域に亘って小さいトラック幅をフォトイメージングするための改良された方法を提供することが、本発明の少なくとも一つの側面のさらなる目的である。

導電体のインクジェット被覆をイメージするための方法を提供することが、本発明の少なくとも一つの側面のさらなる目的である。

本発明の第一の側面によれば、基板をフォトイメージングするための方法であって、
基板に被覆材を提供することと、
該被覆材の少なくとも部分上に液状紫外線硬化性フォトポリマを堆積させて、約１７８μｍ（０．００７インチ）未満の厚みを有する紫外線硬化性フォトポリマのフィルムを形成することと、
前記液状紫外線硬化性フォトポリマ上にフォトツールを位置決めすることと、
前記液状紫外線硬化性フォトポリマに放射を適用して、前記フォトツールを介して照射領域内の前記フォトポリマ層を硬化させることと、
を備える方法が提供される。

本発明は、重要なことに、イメージングの前に予備乾燥を必要としない。

従って、本発明は、湿式液状硬化性フォトポリマで被覆された基板をフォトイメージングする方法に関し、フォトイメージングされた基板は、例えば、プリント基板及びフラットパネルディスプレイ等の電気回路を形成したり、ＰＣＭＩにおいて使用される幾何学的又は非幾何学的図形等のファインディテールを作成したりするために使用されてもよい。本発明は、また、誘電体上に誘電体イメージを形成することに関する。従って、多くの従来技術とは対照的に、本発明は、リストン（登録商標、デュポン社製）等の高価なドライフィルムではなく、ウェットフィルムの使用に関する。ドライフィルムは、ウェットフィルムの使用よりかなり高価である。１００％固形のウェットフィルムは、また、現在使用されている溶剤型ウェットフィルムに比し、予備乾燥の必要性を克服するため、極めて制御可能な工程に通じる。

本発明において、ウェットフォトポリマのフィルムが、例えば、紫外線放射で照射される前に、乾燥工程（すなわち、予備乾燥工程）を有しない。このことは、照射が生じる前にウェットフィルムを乾燥させる従来技術とは全く対照的である。

本発明において、フォトポリマは、実質的に全て固形であること、すなわち、溶剤が全く存在しないこと、又は、極めて低量の溶剤が存在することが好ましい。驚くべきことに、これが改良されたイメージ及び分解能を提供することが見出された。しかしながら、本発明は、また、低量の溶剤が存在することを含む。従って、本発明において、約１%未満の溶剤、約３%未満の溶剤、約１０%未満の溶剤、又は約１５%未満の溶剤が存在してもよい。

特定の実施形態において、本発明に使用される三層構造がある。最下層は基板であり、中間層は紫外線硬化フォトポリマであり、最上層は、透明プラスチック又は保護化学反応層で被覆されたプラスチックである。

基板被覆材は、任意の適切な材料又は混合物から生成されるか、又は任意の適切な材料又は混合物を含み、例えば、金属又は非金属であってもよい。従って、特定の実施形態において、金属被覆材であってもよく、別の実施形態において、非金属被覆材であってもよい。

被覆材は、基板の周囲を少なくとも部分的に、又は基板の周囲全体に広がってもよい。或いは、基板は、第一及び第二側を備えていてもよく、被覆材は、基板の第一及び第二側の一つ又は両方に亘って広がってもよい。従って、基板は、基板の第一及び第二側の一つ又は両方に亘って被覆材を積層されてもよい。被覆材は、フィルム、或いは、基板に接着及び又は固着される層の形態であってもよい。

一般的に、金属被膜材は、導電体を含むか、導電体からなっていてもよい。例えば、誘電体である基板は、金属被覆材によって、全体的に又は少なくとも実質的に封入されていてもよい。金属被膜材は、任意の適切な金属材料等の導電体を含むか、導電体からなっていてもよい。適切な金属材料は、例えば、銅、銀、金等であってもよい。

或いは、被覆材は、導電性ポリマ（ＰＥＤＯＴＴ）、グラフェン、又はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の導電性酸化物から生成されるか、導電性ポリマ（ＰＥＤＯＴＴ）、グラフェン、又はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の導電性酸化物を含んでもよい。

被覆材が非金属である実施形態において、被覆材は、誘電体を含むか、誘電体からなっていてもよい。

被覆材を有する基板は、実質的に平坦であってもよく、約１ｍ×１ｍまでの大きさの範囲であってもよい。本発明は、フォトイメージ工程を実際に実行する装置以外の基板に関する大きさの制限は実質的にないという利点を有する。

液体フォトポリマは、湿式形態（すなわち、流動性を有する形態）である。液体フォトポリマの物理学的特性は、必要な硬化特性に適合してもよい。

一般的に、液体フォトポリマは、約１５０μｍ、１２５μｍ、１００μｍ、７５μｍ、５０μｍ、２５μｍ、１０μｍ、５μｍ、１μｍ、０．５μｍ、又は０．１μｍ以下の厚みで堆積されもよい。或いは、液体フォトポリマは、約１７７μｍ〜約０．１μｍ、約１２５μｍ〜約０．１μｍ、約１００μｍ〜約０．１μｍ、約７５μｍ〜約０．１μｍ、約５０μｍ〜約０．１μｍ、約２５μｍ〜約０．１μｍ、又は約１０μｍ〜約０．１μｍの範囲の厚みで堆積されてもよい。液体フォトポリマは、約５μｍの厚みを有するのが好ましい。

薄い液体フォトポリマの使用によって、フォトイメージ工程において、低強度の照射（例えば、紫外線光）がフィルムに使用されることができる。

液体フォトポリマは、基板の第一及び第二側の両方が被覆材を含む基板の第一及び第二側の一つのみ又は両方に付与されてもよい。従って、本発明は、例えば、前後レジストレーションにおける片側又は両側暴露に関する。

液体フォトポリマは、任意の適切な技術を用いて略均一かつ連続的に堆積されてもよい。例えば、液体フォトポリマ層は、スプレー、ブラシ、ローラ及び／又は浸漬被覆システムを用いて堆積されてもよい。

液体フォトポリマの適用の前に、被覆材を含む基板は、被覆材の表面から破片及び／又は汚染物を除去するために、接触洗浄工程を用いて洗浄されてもよい。

液体フォトポリマが被覆材を用いて基板に付与されると、フォトツールが基板上に位置決めされてもよい。次に、圧縮力が、堆積された液体フォトポリマに付与されてもよい。圧縮力を付与することによって、液体フォトポリマは、展開及び／又は圧縮され、その結果、略均一かつ連続的なフォトポリマのフィルムが、略均一の厚みで達成され得る。特定の実施形態において、ローラベースのシステムは、圧延荷重を付与するために使用され、それ故に、液体フォトポリマを展開するために使用されてもよい。一般的に、ゴム系円筒ローラは、液体フォトポリマに圧縮力を付与するフォトツール上で回転させられてもよい。展開及び／又は圧縮は、略同時に、基板の両側上に生じるようにしてもよい。展開及び／又は圧縮の特定の機能は、これによって、空気、及び、それ故に、酸素が、液体フォトポリマの下に実質的に閉じ込められないことが確保されるようになる。液体フォトポリマの下に閉じ込められる空気及び酸素がないことが好ましい。これによって、複雑な光システムを有する必要性が克服され、また、閉じ込められた酸素がフォトイメージ（すなわち、硬化）工程を遅くさせるように、工程の速度に対する有意な改良が提供される。

フォトツールがフォトイメージ工程において使用される。フォトツールは、望ましい電気回路の陰画像又は陽画像であってもよく、光がフォトツールの幾つかの部分を通過するが、他の部分を通過しないようにしてもよい。フォトツールは、可撓性プラスチック材料から生成されてもよく、基板の少なくとも片側又は両側で、基板上にフォトツールを正確に位置決めする機構と接続されてもよい。フォトツールは、張力を受けてもよいし、硬いスチールローラ等のローラに巻回されてもよい。特定の実施形態において、フォトツールは、また、イメージ化が行われた後、フォトツール基板から剥がれるのを容易にする保護層を含んでもよい。保護層は、任意の適切な固着しない材料であってもよい、保護被覆は、さらに、それが、フォトイメージングされた領域の全長に沿って、フォトイメージ工程の間、化学攻撃及び湿度変化に対する保護能を提供するという利点を有する。このことは、湿度がより制御可能な工程環境を提供する一定レベルで維持される必要がないことを意味する。

さらなる実施形態において、フォトツールは、結像材料、透明プラスチック、或いは、保護化学反応層又は化学攻撃又は水分攻撃からプラスチックを保護するための剥離剤塗布として作用することができる任意の他の独自の材料で被覆されたプラスチックであってもよい。

使用される照射は、液体フォトポリマを硬化させる任意の適切な照射であってもよい。特定の実施形態において、紫外線放射は、暴露された液体（例えば、湿式）フォトポリマを重合及び／又は硬化及び／又は固定させるために使用されてもよい。紫外線放射は、約２００μｍ〜４００μｍの波長を有し、使用されるフォトポリマを硬化させるのに適合した強度を有してもよい。紫外線ＬＥＤは、極めて少量の熱を産生し、長いランプ寿命を有し、直ちに作動し、出力における実質的な低下を有さず、維持しやすく、そして、高レベルの光強度を生成することができるため、特に好ましい紫外線光源は、紫外線ＬＥＤであってもよい。従って、ＬＥＤは、本発明に係る安価なフォトイメージ工程における細線を印刷するために使用されてもよい。別の光源は、フォトポリマを直接イメージするために使用されるレーザ光源又はデジタルミラー装置（ＤＭＤ）であってもよい。

本発明の特定の実施形態において、照射は、フォトイメージ工程の品質及び／又は分解能及び／又は鮮明度を向上させるために視準されてもよい。

少なくとも一つの又は両方のフォトツールは、基板の片側又は両側上に、レジストレーションシステムを用いて正確に位置決めされてもよい。少なくとも一つの又は両方のフォトツールが適用されるため、基板は略垂直に位置決めされてもよい。

本発明のフォトイメージ装置は、約１０秒ごとに約一パネルの基板を加工するように使用されてもよい。

フォトイメージ工程の照射を適用後、照射に暴露されなかった液体フォトポリマは、標準的な洗浄又は現像工程を用いて除去されてもよい。

従って、本発明の方法は、また、大型の工業用クリーンルームが必要ではないため、フォトイメージ工程における有意なコスト削減を提供する小型クリーンルーム内の内蔵タイプであってもよい。

本発明に記載の方法を用いて、電気回路に適切な高鮮明度の細線が得られることができる。細線は、以下の任意の幅、すなわち、約２００μｍ以下、約１５０μｍ以下、約１４０μｍ以下、約１３０μｍ以下、約１２０μｍ以下、約１１０μｍ以下、約１００μｍ以下、約９０μｍ以下、約８０μｍ以下、約７５μｍ以下、約７０μｍ以下、約６０μｍ以下、約５０μｍ以下、約４０μｍ以下、約３０μｍ以下、約２０μｍ以下、約１０μｍ以下、約５μｍ以下の幅を有してもよい。或いは、細線は、以下の任意の幅、すなわち、約２００μｍより大きい、約１５０μｍより大きい、約１００μｍより大きい、約７５μｍより大きい、約５０μｍより大きい、約２０μｍより大きい、約１０μｍより大きい幅を有してもよい。或いは、細線は、以下の任意の幅、すなわち、約０．１〜２００μｍ、約１〜１５０μｍ、約１〜１００μｍ、約２０〜１００μｍ、又は約５〜７５μｍの幅を有してもよい。細線は、プリント基板及びフラットディスプレイ等の他の電気部品に使用されてもよい。

本発明の方法は、液体フォトポリマの堆積及びフォトツールの除去等の全てのステップが、本発明に係る単一のパススルー装置内で生じ得るという点でさらなる利点を有してもよい。例えば、基板の少なくとも片側又は両側上への液体フォトポリマの堆積、基板の少なくとも片側又は両側上への液体フォトポリマに対するフォトツールの位置決め、フォトポリマのフィルムを形成するための堆積された液体フォトポリマへの圧縮力の付与、及びフォトポリマ層を硬化させるための液体フォトポリマへの照射の適用は、全て、本発明の単一のパススルーフォトイメージ装置内で生じ得る。従って、この一段階工程は、装置を通るフォトイメージングされた基板の処理量を増加させるとともに、制御及び監視しやすい装置を提供する。

本発明は、従来技術に比し、かなり小さい幅を介してフォトイメージングすることによって得られる多数の利点を有する。例えば、フォトポリマの薄膜、及び、必要に応じて、フォトイメージが生じるフォトツールのための保護層によって形成される幅は、以下の任意の値、すなわち、約０．１〜５０μｍ、約１〜５０μｍ、約１〜２５μｍ、約１〜１０μｍ、約１〜８μｍ、又は約１〜５μｍの値であってもよい。一般的に、フォトポリマの薄膜、及び、必要に応じて、フォトツールのための保護層によって形成される幅は、約８μｍである。フォトイメージが生じる比較的小さな幅を有することによって、減少された線幅が提供され、極めて小さい線幅が形成されることできる。本発明において生じる線の増加量は、例えば、垂直線に対するイルミネーション角度θ（図８ａ及び８ｂを参照のこと）を用いて、以下の任意の値、すなわち、約１０μｍ未満、約５μｍ未満、約２μｍ未満、約１μｍ未満、約０．８４μｍ未満、約０．８μｍ未満、約０．５μｍ未満、又は、約０．２５μｍ未満の値であってもよい。

本発明は、また、光化学機械加工産業（ＰＣＭＩ）及びエレクトロニクス産業においてしようされてもよい。

フォトイメージは、第一のキャリア部材上の位置決めボールが、第二のキャリア部材上の管状部材内に受けられる第一及び第二のキャリア部材を正確に位置決めすることができる位置決め装置によって補助されてもよい。これによって、フォトツールの極めて正確な位置決めが可能となる。

本発明の第二の側面によれば、基板をフォトイメージングするための方法であって、
基板に被覆材を提供することと、
該被覆材の少なくとも部分上に液体フォトポリマを堆積させて、フォトポリマの薄膜を形成することと、
前記液体フォトポフォトポリマ上にフォトツールを位置決めすることと、
前記液体フォトポリマに照射を適用して、前記フォトツールを介して照射領域内の前記フォトポリマ層を硬化させることと、
を備える方法が提供される。

本発明において、ウェットフォトポリマのフィルムが、例えば、紫外線放射で照射される前に、乾燥工程（すなわち、予備乾燥工程）を有しない。

本発明の第三の側面によれば、第一又は第二の側面に従って形成されたフォトイメージングされた回路が提供される。

一般的に、フォトイメージングされた回路は、例えば、プリント基板及びフラットパネルディスプレイ等の製造において使用され得る電気回路であってもよい。

本発明の第四の側面によれば、第一又は第二の側面に従って形成された誘電体上の誘電体イメージが提供される。

本発明の第五の側面によれば、基板をフォトイメージングするための装置であって、
被覆材を有する基板の少なくとも片側上の液体フォトポリマ上に位置決めされることができる少なくとも一つのフォトツールと、
約１７８μｍ（０．００７インチ）未満の厚みを有するフォトポリマのフィルムを形成するために、前記被覆材を有する基板上の前記液体フォトポリマに圧縮力を付与することができるローラと、
前記液体フォトポリマを硬化させることができる放射源と、
を備える装置が提供される。

被覆材は、任意の適切な材料又は合成物から生成されるか、任意の適切な材料又は合成物を含んでいてもよく、例えば、金属又は非金属であってもよい。

本発明において、ウェットフォトポリマのフィルムが、例えば、紫外線放射で照射される前に、乾燥工程（すなわち、予備乾燥工程）を有しない。従って、装置は、フィルムに放射源を適用する前に、フォトポリマのウェットフィルムを予備乾燥させるための装置を備えていない。

細線は、以下の任意の幅、すなわち、約２００μｍ以下、約１５０μｍ以下、約１４０μｍ以下、約１３０μｍ以下、約１２０μｍ以下、約１１０μｍ以下、約１００μｍ以下、約９０μｍ以下、約８０μｍ以下、約７５μｍ以下、約７０μｍ以下、約６０μｍ以下、約５０μｍ以下、約４０μｍ以下、約３０μｍ以下、約２０μｍ以下、約１０μｍ以下、又は約５μｍ以下の幅を有してもよい。或いは、細線は、以下の任意の幅、すなわち、約２００μｍより大きい、約１５０μｍより大きい、約１００μｍより大きい、約７５μｍより大きい、約５０μｍより大きい、約２０μｍより大きい、又は約１０μｍより大きい幅を有してもよい。或いは、細線は、以下の任意の幅、すなわち、約０．１〜２００μｍ、約１〜１５０μｍ、約１〜１００μｍ、約２０〜１００μｍ、又は約５〜７５μｍの幅を有してもよい。細線は、プリント基板、及びフラットスクリーンディスプレイ等の他の電気部品において使用されてもよい。

一般的に、圧縮力は、フォトツールが液体フォトポリマに圧縮力を付与する少なくとも一つ又は両方のフォトツール上に付与されてもよい。

装置は、また、放射源から放射する放射物を視準するための視準手段を備える。

特定の実施形態において、放射源は、ＬＥＤ及び／又はレーザ光現又はＤＭＤデジタル画像装置を含んでいてもよい。好ましくは、放射源は、紫外線放射を放射することができる。

装置は、また、基板上に少なくとも一つのフォトツールを位置付けするための位置決め手段を備えてもよい。

本発明の装置は、また、省スペースを有するという利点を有する。これによって、装置が極めて適合するものとなる。例えば、装置は、約６ｍ×２ｍのスペース又はさらに小さいスペースを有してもよい。

本発明の装置は、また、ウェットフィルムのために必要な硬化工程（すなわち、予備乾燥工程）がないため、低消費電力を有してもよい。従って、装置は、約１０ｋＷ未満、又は、好ましくは、約５ｋＷ未満等の低電力で作動されてもよい。それに比べて、従来技術は、約１００ｋＷより大きな領域内で作動する。従って、本発明の装置は、エネルギ消費において約５０倍、又は、約１００倍もの向上を提供することが可能である。従って、装置は、環境への影響が小さい。

本発明の装置は、また、例えば、１時間当たり約１００〜５００パネル、又は、一般的に、１時間当たり約３６０パネルの大容量で作動してもよい。

装置は、また、十分に自動化され、それ故に、最小限の操作を必要とする。装置は、また、維持しやすい。

本発明の第六の側面によれば、基板をフォトイメージングするための装置であって、
被覆材を有する基板の少なくとも片側上の液体フォトポリマ上に位置決めされることができる少なくとも一つのフォトツールと、
フォトポリマの薄膜を形成するために、被覆材を有する基板上の液体フォトポリマに圧縮力を付与することができるローラと、
液体フォトポリマを硬化させることができる放射源と、
を備える装置が提供される。

本発明の第七の側面によれば、基板上にトラック及び／又は電気回路を生成するための方法であって、
基板を提供することと、
該基板の少なくとも片側上にインクジェット被覆を提供することと、該インクジェット被覆は、伝導性粒子を備え、
前記インクジェット被覆を備える基板の少なくとも片側上に液体フォトポリマを堆積させることと、
前記基板の少なくとも片側上の前記液体フォトポリマ上にフォトツールを位置決めすることと、
約１７８μｍ（０．００７インチ）未満の厚みを有するフォトポリマのフィルムを形成するために、堆積された液体フォトポリマに圧縮力を付与することと、
前記液体フォトポリマに放射を適用して、前記フォトツールを介して照射領域内の前記フォトポリマを硬化させることと、
を備える方法が提供される。

一般的に、インクジェット被覆は、銀、金、及び／又は銅、又はパラジウムとスズとの混合物等の、銅又はニッケルの無電解めっきを開始するためのシーディング材料等の伝導性粒子を備えてもよい。

本発明において、また、ウェットフォトポリマのフィルムが、例えば、紫外線放射で照射される前に、乾燥工程（すなわち、予備乾燥工程）を有しない。

インクジェット被覆は、約５０μｍ〜５００μｍ、５０μｍ〜２５０μｍ、７５μｍ〜１５０μｍ、又は、一般的に、約１００μｍの幅を有してもよい。従って、インクジェット被覆は、本発明に記載のフォトイメージ概念（ｐｈｏｔｏｉｍａｇｉｎｇ ｃｏｎｃｅｐｔ）を用いて改変されてもよい。例えば、インクジェット被覆は、例えば、プラスチックシートの基板上に形成するようにしてもよい。インクジェット被覆は、プラスチックシート上に所要のトラックを形成するようにしてもよい。一般的に、少なくとも一つ又は複数のトラックが、本発明に記載のフォトイメージ概念（ｐｈｏｔｏｉｍａｇｉｎｇ ｃｏｎｃｅｐｔ）を用いてインクジェット被覆内に形成されるようにしてもよい。

本発明の第八の側面によれば、基板をフォトイメージングするための装置であって、
被覆材を有する基板の少なくとも片側上の液体フォトポリマ上に位置決めされることができる少なくとも一つのフォトツールと、前記フォトポリマの薄膜を形成するために、前記被覆材を有する基板上の前記液体フォトポリマに圧縮力を付与することができるローラと、
前記液体フォトポリマを硬化させることができる放射源と、
を備える装置が提供される。

本発明において、また、ウェットフォトポリマのフィルムが、例えば、紫外線放射で照射される前に、乾燥工程（すなわち、予備乾燥工程）を有しない。

本発明は、イメージ化する前に予備乾燥を有しない。

図１は、本発明の一実施形態に係る三層構造の側断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るシールポーチの図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るウェットフォトポリマ層が堆積された基板の側断面図である。 図４は、フォトツールが本発明の一実施形態に係るフォトイメージ工程において使用されている、図３に示されるウェットフォトポリマ層を有する基板の側断面図である。 図５は、フォトツールが、本発明の一実施形態に係るフォトイメージ工程の間、基板の両側に付与されているフォトイメージ工程中の加工段階の図である。 図６ａ及び図６ｂは、本発明のさらなる実施形態に係る別のフォトイメージ工程の例証図である。 図７ａは、従来技術に係るフォトイメージ工程の断面図である。図７ｂは、本発明の一実施形態に係るフォトイメージ工程の断面図である。 図８ａは、生じている成長を示す従来技術に係るフォトイメージ工程の断面図である。図８ｂは、生じている成長を示す本発明の一実施形態に係るフォトイメージ工程の断面図である。 図９ａは、硬化されたライン幅を示す従来技術に係るフォトイメージ工程の断面図である。図９ｂは、硬化されたライン幅を示す本発明の一実施形態に係るフォトイメージ工程の断面図である。

本発明の実施形態について、ほんの一例として、添付図面を参照して説明する。

図１は、基板である最下層１２、湿式紫外線硬化性フォトポリマである中間層１４、及び透明プラスチック又はフォトツール、或いは、好ましくは、剥離剤塗布として作用するとともに、耐化学性及び耐湿性を提供する保護層で被覆されたフォトツール又はプラスチックである最上層１６が存在することがイメージされることができる、本発明の三層構造１０の側断面図である。

図２に示すように、本発明によって、シールポーチ２０が形成される。シールポーチ２０は、液体紫外線フォトポリマ２２のポーチの周囲に形成されたシールボーダ２４を備える。

図３は、本発明の一実施形態に係る積層構造１００の側断面図である。該積層構造１００は、誘電体層等の基板１１０及び両側に金属被覆層１１２を備える。（以下の説明は、金属被覆層のためのものであるが、同じ工程が非金属被覆層に対して使用されてもよいことに留意されるべきである。）積層構造１００の上に、液体フォトポリマ層１１４がある。従って、該液体フォトポリマ層１１４は、湿式である。液体フォトポリマ層１１４は、約５μｍの厚みを有する。図３に示されていないが、液体フォトポリマ層１１４は、積層構造１００の両側に付与されてもよい。

第一に、液体フォトポリマ層１１４は、積層構造１００上に、任意の適切な技術を用いて略均一かつ連続的に、又は、少なくとも略連続的堆積される。例えば、液体フォトポリマ層１１４は、スプレー、ブラシ、ローラ及び／又は浸漬被覆システムを用いて付与される。本実施形態において、液体フォトポリマのフィルムが、例えば、紫外線放射で照射される前に、乾燥工程（すなわち、予備乾燥工程）を有しない。

液体フォトポリマ層１１４が積層構造１００に付与されると、フォトツール１１６が液体フォトポリマ層１１４に付与される。フォトツール１１６は、望ましい電気回路の陰画像（又は陽画像）であり、光が、フォトツール１１６の幾つかの部分を通過するが、他の部分を通過しないことを許容する。フォトツール１１６は、可撓性プラスチック材料、或いは、ガラス、もしくは、プレキシガラスから生成されている。

図４は、積層構造１００に付与されるフォトツール１１６を示す。フォトツール１１６が、液体フォトポリマ層１１４を備える積層構造１００に付与された後、圧縮システムが、液体フォトポリマ層１１４を展開及び／又は圧縮するために使用され、それによって、液体フォトポリマ層１１４の均一な広がりが、フォトツール１１６と基板被覆層１１２との間に、約５μｍの略均一な厚みで達成される。圧縮システムは、また、空気及び、それ故に、酸素が、液体フォトポリマ層１１４の下に閉じ込められないことを確保する。例えば、ローラベースのシステムは、圧縮力を付与し、液体フォトポリマ層１１４を展開するために使用される。従って、ゴム系円筒ローラは、液体フォトポリマ層１１４を展開するために使用されてもよい。このことは、積層構造１００の両側に生じるようにしてもよい。全ての空気及び酸素が除去されるため、これによって、放物面鏡を含む複雑な光システムを有する必要性が克服される。

図４に示すように、紫外線放射は、露出された液体フォトポリマ層１１４を重合及び又は硬化及び又は固定させるために使用される。紫外線放射は、約２００〜４００μｍの波長を有し、露出された液体フォトポリマ層１１４を硬化させるのに適合した強度を有する。任意の適切な紫外線光源が使用されてもよいが、紫外線ＬＥＤは、それらが極めて少量の熱を産生し、長いランプ寿命を有し、直ちに作動し、出力における実質的な低下を有さず、維持しやすく、そして、高レベルの光強度を生成することができるために、特に適している。従って、ＬＥＤは、安価なフォトイメージ工程における細線の正方形、螺旋、円、又は他の幾何学的及び非幾何学的図形を印刷するために使用されることができる。或いは、レーザ光源又はＤＭＤデジタル画像ユニットが使用される。留意すべき有意な利点は、フォトポリマの部分的に硬化されたドライフィルム（例えば、リストン、登録商標、デュポン社製）が必要ではなく、従って、有意に改良された分解能を付与するイメージ化工程の間に、任意の線の幅を有意に減少させることである。従って、本発明の方法の分解能は、部分的に硬化されたドライフィルム又は予備乾燥された溶剤型湿式レジストを有しないという必要性を克服することによって向上される。

図５は、本発明に係るフォトイメージ装置の一例であって、フォトツール１１６が積層構造１００の両側に付与される装置内に略垂直に示される積層構造１００を示す。フォトツール１１６は、張力を受けるとともに、ローラ１１８，１２０の周囲に広がる。有利にも、フォトツール１１６は、液体フォトポリマ層１１４に対する表面引力を有し、それによって、ファンデルワールス力及び／又は静電力等の弱い相互作用力を介して、液体フォトポリマ層１１４に「接着」することができる。フォトツール１１６は、また、イメージ化が生じると、積層構造１００からフォトツール１１６の除去（すなわち、剥離）を容易にする固着しない保護層を備える。

示されていないが、レジストレーションシステムは、積層構造１００の両側にフォトツール１１６を正確に調整するために使用される。

フォトイメージ装置は、１０秒ごとに約一枚の積層構造１００のパネルを加工するために使用されることができる。フォトイメージが生じると、フォトツール１１６は、任意の適切な機械的手段を用いて積層構造１００から取り除かれる。フォトイメージ工程は、液体フォトポリマ１１４の下に空気及び酸素が閉じ込められていないため、極めて迅速である。従って、これによって、液体フォトポリマ１１４のための約５秒未満の、又は、好ましくは、１秒未満の乾燥時間が提供される。

フォトイメージ工程の後、紫外線放射に暴露されなかった液体フォトポリマ１１４は、例えば、洗浄工程を介してアルカリ性水溶液を用いて除去される。次に、標準的な化学エッチング工程が使用されてもよい。例えば、酸又はアルカリが、重合フォトポリマによって被覆された必要な金属（例えば、銅）回路を含む誘電体基板を生成するために使用されてもよい。次に、重合フォトポリマは、必要な導電性回路を有する基板を産生するために除去されることができる。

本発明に記載の装置は、また、それ故に、フォトイメージ工程における有意な経費節約を提供する小型クリーンルーム内に十分含まれることができる。

本発明に記載の方法を用いて、電気回路に適切な高鮮明度の細線、及びＰＣＭＩにおいて使用される正方形、螺旋、円、又は他の幾何学的及び非幾何学的図形等の図形が得られる。細線、正方形、螺旋、円、又は他の幾何学的及び非幾何学的図形は、以下の任意の幅、すなわち、約２００μｍ以下、約１５０μｍ以下、約１４０μｍ以下、約１３０μｍ以下、約１２０μｍ以下、約１１０μｍ以下、約１００μｍ以下、約９０μｍ以下、約８０μｍ以下、約７５μｍ以下、約７０μｍ以下、約６０μｍ以下、約５０μｍ以下、約４０μｍ以下、約３０μｍ以下、約２０μｍ以下、約１０μｍ以下、又は約５μｍ以下の幅を有する。或いは、細線は、以下の任意の幅、すなわち、約２００μｍより大きい、約１５０μｍより大きい、約１００μｍより大きい、約７５μｍより大きい、約５０μｍより大きい、約２０μｍより大きい、約１０μｍより大きい幅を有する。或いは、細線は、以下の任意の幅、すなわち、約０．１〜２００μｍ、約０１〜１５０μｍ、約１〜１００μｍ、約２０〜１００μｍ、又は約５〜７５μｍの幅を有する。

細線は、プリント基板及びフラットスクリーンディスプレイ等の他の電気部品において使用される。

本発明は、光化学機械加工産業（ＰＣＭＩ）及びエレクトロニクス産業において使用されてもよい。

フォトイメージは、また、第一のキャリア部材上の位置決めボールが、第二のキャリア部材上の管状部材内に受けられる第一及び第二のキャリア部材を正確に位置決めすることができる位置決め装置によって補助されてもよい。これによって、フォトツールの極めて正確な位置決めが可能となる。

図６ａ及び６ｂは、本発明に係る別のフォトイメージ工程の例証図である。図６ａは、インクジェットからのインクの被覆を示す。インクジェット被覆は、２００で示されている。インクジェット被覆２００は、銀、金、及び／又は銅、又はパラジウムとスズとの混合物等の、銅又はニッケルの無電解めっきを開始するためのシーディング材料等の伝導性粒子を備える。図６ａに示すように、インクジェット被覆２００は、直線部分を有していないが、一連の小滴において被覆されているインクによって、一連の外側起伏２０２を有している。インクジェット被覆２００は、約１００μｍの幅「ｄ」を有する。そのようなインクジェット被覆２００を用いて、電気回路のための細いトラック幅を形成することは困難である。しかしながら、インクジェット被覆２００は、本発明に記載のフォトイメージ概念（ｐｈｏｔｏｉｍａｇｉｎｇ ｃｏｎｃｅｐｔ）を用いて改変されることができる。例えば、インクジェット被覆２００は、プラスチックシート上に形成されることができる。インクジェット被覆２００は、プラスチックシート上に幅のある所要の導電性トラックを形成するために使用される。上述の工程は、次に、形成されたトラックの品質を向上させるために使用される。上述のフォトポリマは、プラスチックシートに対して適用される。次に、フォトツールがプラスチックシートに適用され、圧縮力が適用され、そして次に、照射が適用される。図６ｂに示すように、適用されたフォトイメージは、インクジェット被覆２００内部に改良されたトラック２１０を生成するために使用されることができる。例えば、インクジェット被覆２００が約１００μｍの幅「ｄ」を有していれば、複数の離れた高分解能のトラックが、インクジェット被覆によって形成される前の単一トラック内部に形成されることができる。例えば、４つのトラックが、１００μｍのインク被覆トラック内部に形成されることができる。

図７ａ及び７ｂは、従来技術の工程及び本発明の工程の比較である。図７ａは、３００で示される従来技術の工程に関する。図７ａは、銅パネル３１０、該銅パネル３１０の上に存在する厚さ約３５μｍのドライフィルム層３１２、厚さ約２５μｍの保護用マイラー層３１４、及びフォトツール３１８とともに使用される厚さ約９μｍのエマルジョン保護フィルム３１６が存在することを示す。また、形成された細線、すなわち、トラックイメージ３２０を示す。図７ｂは、本発明に係る４００で示される工程に関する。図７ｂは、銅パネル４１０、厚さ約５μｍのウェットフォトポリマ層４１２、及びフォトツール４１６とともに使用される厚さ約３μｍの極薄の保護フィルム４１４が存在することを示す。また、形成された細線、すなわち、トラックイメージ４１８を示す。図７ａ及び７ｂは、本発明の工程が、フォトイメージが生じる必要のあるはるかに小さい幅を提供することを明確に示す。示されるように、従来技術の工程３００は、約６９μｍの全幅を通してイメージするのに対して、本発明の工程４００は、約８μｍの全幅を通してイメージする。また、マイラー層は必要ない。約６９μｍの全幅を通してイメージする。

図８ａ及び８ｂは、線幅に関する本発明のさらなる利点を示す。図８ａ従来技術の工程３００においては、大量の約１４．５μｍの線幅であるのに対して、本発明の工程４００においては、少量の約０．８４μｍの線幅であることを示す。本発明における少量の線幅は、フォトイメージが生じる幅がはるかに減少されることによって達成される。これによって、図８ａにおけるより大きい幅上の斜線部分に比し、斜線部分が有意に減少される。図８ａ及び８ｂは、θが６度の場合の２０μｍ幅における比較に関する。

図９ａ及び９ｂは、光源３５０，４５０が、それぞれ使用される硬化された線幅に関する本発明のさらなる利点を示す。図９ａ及び９ｂは、θが６度の場合の２０μｍ幅における比較に関する。従来技術の工程３００において、得られる硬化された線幅は４９μｍである（１４５％の線幅を示す）のに対して、本発明の工程４００において、得られる硬化された線幅は２１．７μｍ（８％の線幅を示す）である。

本発明の特定の実施形態について上述したが、当然のことながら、上述した実施形態からの発展は、依然として本発明の範囲内にある。例えば、任意の適切なタイプの基板が使用されてよい。被覆材は、また、金属又は非金属であってもよい。さらに、任意の適切な液体フォトポリマ又はその組み合わせが使用されてもよい。任意の機械的手段は、また、空気及び酸素が下に閉じ込められていない材料の薄膜を形成するために、堆積された液体フォトポリマに圧縮力を付与するために使用されてもよい。使用される放射は、液体フォトポリマを硬化させることができる任意の適切な波長のものであってもよい。

Claims (46)

1. 基板をフォトイメージングするための方法であって、
   基板に被覆材を提供することと、
   該被覆材の少なくとも部分上に液体フォトポリマを堆積させて、約１７８μｍ（０．００７インチ）未満の厚みを有するフォトポリマのフィルムを形成することと、
   前記液体フォトポリマ上にフォトツールを位置決めすることと、
   前記液体フォトポリマに放射を適用して、前記フォトツールを介して照射領域内の前記フォトポリマを硬化させることと、
   を備える、基板をフォトイメージングするための方法。
2. 前記液体フォトポリマの硬化の前に予備乾燥を有しない、請求項１に記載の基板をフォトイメージングするための方法。
3. 前記フォトポリマは、約１％未満の溶剤、約３％未満の溶剤、約１０％未満の溶剤、又は約１５％未満の溶剤を含む、請求項１又は２の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
4. 前記フォトポリマは、実質的に全て固形である、すなわち、溶剤が全く存在しない、請求項１又は２の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
5. 前記被覆材は、金属又は非金属であるか、或いは、シーディング材料の層が、銅又はニッケルの無電解めっきを許容するための開始剤として作用することができるプラスチック上に堆積されている、請求項１乃至４の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
6. 前記被覆材は、前記基板の第一及び第二側上に、導電性ポリマ（ＰＥＤＯＴＴ）等の導電性材料、グラフェン、又はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の導電性酸化物を備える、請求項５に記載の基板をフォトイメージングするための方法。
7. 前記基板は誘電体である請求項１乃至６の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
8. 前記被覆材は金属であり、以下の銅、銀及び金の何れか一つ又は組み合わせを含む、請求項１乃至７の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
9. 前記被覆材を有する前記基板は、実質的に平坦であり、約１ｍ×１ｍまでの大きさを有する、請求項１乃至８の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
10. 前記液体フォトポリマは、約１５０μｍ、１２５μｍ、１００μｍ、７５μｍ、５０μｍ、２５μｍ、１０μｍ、５μｍ、１μｍ、０．５μｍ又は０．１μｍ未満の厚みで堆積されている、請求項１乃至９の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
11. 前記液体フォトポリマは、約１７７μｍ〜約０．１μｍ、約１２５μｍ〜約０．１μｍ、約１００μｍ〜約０．１μｍ、約７５μｍ〜約０．１μｍ、約５０μｍ〜約０．１μｍ、約２５μｍ〜約０．１μｍ、又は約１０μｍ〜約０．１μｍの範囲の厚みで堆積されている、請求項１乃至１０の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
12. 前記液体フォトポリマは、前記基板の両側に同時に付与される、請求項１乃至１１の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
13. 前記液体フォトポリマは、略均一及び／又は連続的に堆積されている、請求項１乃至１２の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
14. 前記液体フォトポリマは、インクジェット被覆技術、スプレー、ブラシ、ローラ及び／又は浸漬被覆システムを用いて堆積されている、請求項１乃至１３の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
15. 前記液体フォトポリマが前記被覆材を有する前記基板に付与されるとともに、前記フォトツールが前記基板上に位置決めされると、圧縮力が前記堆積された液体フォトポリマに付与される、請求項１乃至１４の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
16. 前記圧縮力を付与することによって、前記液体フォトポリマは、展開されて及び／又は圧縮されて、略均一かつ連続的なフォトポリマのフィルムが、略均一の厚みで達成される、請求項１５に記載の基板をフォトイメージングするための方法。
17. 前記圧縮力は、圧延荷重を付与するローラベースのシステムである、請求項１５又は１６の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
18. 前記フォトツールは、望ましい電気回路の陰画像又は陽画像である、請求項１乃至１７の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
19. 前記フォトツールは、前記被覆材を有する前記基板の少なくとも片側又は両側上に前記フォトツールを正確に位置決めする機構と接続されている、請求項１乃至１８の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
20. 前記フォトツールは、保護層を含まない、請求項１乃至１９の何れかに記載の基質をフォトイメージングするための方法。
21. 前記フォトツールは、イメージングが生じた後、前記被覆材を有する前記基板から前記フォトツールを剥離するのを容易にする保護層を含む、請求項１乃至１９の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
22. 使用される前記放射は、紫外線放射である、請求項１乃至２１の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
23. 紫外線ＬＥＤ又はレーザは、前記放射源として使用される、請求項１乃至２２の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
24. 前記放射は、前記フォトイメージ工程の品質を向上させるために視準されている、又は部分的に視準されている、請求項１乃至２３の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
25. 洗浄工程を含む一連のウェット工程は、電気回路を生成するために実行される、請求項１乃至２４の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
26. 前記方法は、内蔵タイプの小型クリーンルーム内で実行される、請求項１乃至２５の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
27. 前記フォトイメージ工程は、約２００μｍ、約１５０μｍ、約１４０μｍ、約１３０μｍ、約１２０μｍ、約１１０μｍ、約１００μｍ、約９０μｍ、約８０μｍ、約７０μｍ、約６０μｍ、約５０μｍ、約４０μｍ、約３０μｍ、約２０μｍ、約１０μｍ、又は約５μｍ未満の、例えば、線、正方形、螺旋、円、又は他の幾何学的及び非幾何学的図形等のＰＣＭＩにおいて使用される細線及び／又は特徴を生成する、請求項１乃至２６の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
28. 前記方法は、以下の工程；
    前記基板の少なくとも片側又は両側上に液体フォトポリマを堆積させることと、
    前記基板の少なくとも片側又は両側上の前記液体フォトポリマに亘ってフォトツールを位置決めすることと、
    フォトポリマのフィルムを形成するために、前記堆積された液体フォトポリマに圧縮力を付与することと、
    前記液体フォトポリマに放射を適用して、前記フォトポリマを硬化させることと、
    を備え、
    前記各工程は、単一パス又は一連の独立したパスにおいて生じる、請求項１乃至２７の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
29. 照射される前に、フォトポリマの前記ウェットフィルムの予備乾燥工程を有しない、請求項１乃至２８の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための方法。
30. 請求項１乃至２９の何れかに記載の方法で製造された電気部品。
31. 前記電気部品は電気回路である、請求項３０に記載の電気部品。
32. 前記電気部品は、プリント基板又はフラットスクリーンディスプレイ内に含まれる、請求項３０に記載の電気部品。
33. 前記電気部品は、誘電体上の誘電体イメージである、請求項３０に記載の電気部品。
34. 請求項１乃至２９の何れかに記載の方法によって生成された細線、正方形、螺旋、円、又は他の幾何学的及び非幾何学的図形を含む光化学機械加工産業（ＰＣＭＩ）において使用される特徴。
35. 基板をフォトイメージングするための装置であって、
    被覆材を有する基板の少なくとも片側上の液体フォトポリマ上に位置決めされることができる少なくとも一つのフォトツールと、
    約１７８μｍ（０．００７インチ）未満の厚みを有するフォトポリマのフィルムを形成するために、前記被覆材を有する前記基板上の前記液体フォトポリマに圧縮力を付与することができるローラと、
    前記液体フォトポリマを硬化させることができる放射源と、
    を備える基板をフォトイメージングするための装置。
36. 前記被覆材は、金属又は非金属である、請求項３５に記載の基板をフォトイメージングするための装置。
37. 前記装置は、約２００μｍ、約１５０μｍ、約１４０μｍ、約１３０μｍ、約１２０μｍ、約１１０μｍ、約１００μｍ、約９０μｍ、約８０μｍ、約７０μｍ、約６０μｍ、約５０μｍ、約４０μｍ、約３０μｍ、約２０μｍ、約１０μｍ、又は約５μｍ未満の、例えば、線、正方形、螺旋、円、又は他の幾何学的及び非幾何学的図形等のＰＣＭＩにおいて使用される細線及び／又は特徴を形成するために使用される、請求項３５に記載の基板をフォトイメージングするための装置。
38. 前記装置は、前記基板の少なくとも片側又は両側上に前記少なくとも一つ又は両方のフォトツールを位置付けするための位置決め手段を備える、請求項３５乃至３７の何れかに記載の基板をフォトイメージングするための装置。
39. 基板上にトラック及び／又は電気回路を生成するための方法であって、
    基板を提供することと、
    前記基板の少なくとも片側上にインクジェット被覆を提供することと、該インクジェット被覆は、伝導性粒子を備え、
    前記インクジェット被覆を備える前記基板の少なくとも片側上に液体フォトポリマを堆積させることと、
    前記基板の少なくとも片側上の前記液体フォトポリマ上にフォトツールを位置決めすることと、
    約１７８μｍ（０．０７インチ）未満の厚みを有するフォトポリマのフィルムを形成するために、前記堆積された液体フォトポリマに圧縮力を付与することと、
    前記液体フォトポリマに照射を適用して、前記フォトツールを介して照射領域内の前記フォトポリマを硬化させることと、
    を備える基板上にトラック及び／又は電気回路を生成するための方法。
40. 前記インクジェット被覆は、前記基板上に幅のある所要のトラック及び／又は電気回路を形成する、請求項３９に記載の基板上にトラック及び／又は電気回路を生成するための方法。
41. 前記伝導性粒子は、以下の、銀、金、及び／又は銅、又はパラジウムとスズとの混合物等の、銅又はニッケルの無電解めっきを開始するためのシーディング材料の何れか一つ又は組み合わせを含む、請求項３９及び４０の何れかに記載の基板上にトラック及び／又は電気回路を生成するための方法。
42. 前記インクジェット被覆は、約５０μｍ〜５００μｍの幅を有する、請求項３９乃至４１の何れかに記載の基板上にトラック及び／又は電気回路を生成するための方法。
43. 前記基板はプラスチックシートから製造される、請求項３９乃至４２の何れかに記載の基板上にトラック及び／又は電気回路を生成するための方法。
44. 前記フォトイメージングが生じた後、エッチング工程が、電気回路を生成するために実行される、請求項３９乃至４３の何れかに記載の基板上にトラック及び／又は電気回路を生成するための方法。
45. 少なくとも一つ又は複数のトラックは、前記インクジェット被覆内部に形成される、請求項３９乃至４４の何れかに記載の基板上にトラック及び／又は電気回路を生成するための方法。
46. 照射される前に、フォトポリマの前記ウェットフィルムの予備乾燥工程を有しない、請求項３９乃至４４の何れかに記載の基板上にトラック及び／又は電気回路を生成するための方法。

Images