JP2014201058A - パターン形成方法およびスクリーン印刷版 - Google Patents

Abstract

【課題】基体に低粘度ペーストをスクリーン印刷する場合に印刷パターンの印刷ニジミを抑制するパターン形成方法を提供する。
【解決手段】パターン形成方法は、印刷工程を備える。印刷工程は、基体１００に対してペースト１１０をスクリーン印刷して基体１００上に静電容量検知用電極１２０および圧電電圧検知用電極１３０を形成する。印刷工程は、電極パターンとなる特定領域に第１領域１４０および第２領域１５０を形成する。第１領域１４０は、ペースト１１０が印刷される領域である。第２領域１５０は、第１領域１４０に対して平行に形成され、ペースト１１０が印刷されない領域である。第１領域１４０および第２領域１５０は、ペースト１１０の解像限界以下の幅で形成され、交互に配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、基体に対してペーストをスクリーン印刷して基体に電極パターンを形成する電極パターン形成方法、および、この電極パターン形成方法に用いられるスクリーン印刷版に関する。

近年、プラスチックフィルム基体に電極を形成するプリンテッドエレクトロニクスが注目されている。プリンテッドエレクトロニクスは、導電性ペースト等の機能材料と印刷技術を組み合わせることで、低温プロセスで回路を形成することができる技術である。

機能材料としては、メンブレンスイッチなどで一般的に用いられてきた金属導電体ペースト、誘電体ペーストおよび抵抗体ペーストが挙げられる。特に近年では、半導体ペーストや有機透明導電体ペーストなどの新規材料も検討されている。しかしながら、これらの新規材料は、膜厚１μｍ以下の薄膜で機能が発現することが多いため、ペーストを非常に低粘度にする必要がある。したがって、新規材料ペーストをスクリーン印刷する場合、印刷ニジミが生じて印刷パターン形成が困難になることがあった。

一方、一般的なペーストをスクリーン印刷することで形成される印刷パターンの印刷ニジミを抑制することができるスクリーン印刷版が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０７−３０９０７６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたスクリーン印刷版は、通常の粘度ペーストをスクリーン印刷する場合には印刷パターンの印刷ニジミを抑制することができるが、透明電極に用いる新規材料ペースト（低粘度ペースト）をスクリーン印刷する場合には印刷パターンの印刷ニジミを抑制することができなかった。

そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、低粘度ペーストをスクリーン印刷する場合に印刷パターンの印刷ニジミを抑制することにある。

本発明に係るパターン形成方法は、印刷工程を備える。

印刷工程は、基体に対してペーストをスクリーン印刷してこの基体上の特定領域にパターンを形成する。印刷工程は、特定領域内に複数の第１領域および複数の第２領域を形成する。第１領域は、ペーストが印刷される領域である。第２領域は、ペーストが印刷されない領域である。第１領域および第２領域は、ペーストの解像限界以下の幅に形成され、交互に配置される。

この方法では、低粘度ペーストは、それぞれの第１領域の間、すなわち第２領域に拡がるので、パターンが形成される特定領域外への印刷ニジミの拡がりを抑制することができる。これにより、低粘度ペーストを用いた場合でも、精度の良い電極パターンを維持することができる。したがって、パターンが電極パターンである場合に、電極パターン間でショート不良が発生することがない。

また、この方法では、第２領域は、ペーストの解像限界以下の幅で形成されるため、この第２領域の幅の間隔で第１領域に印刷されたペーストは、第２領域にニジミ出し、第１領域のペーストそれぞれがつながって一つの膜になる。

また、印刷工程では、第２領域の一部のみに第１領域同士をつなげるペーストを印刷した第３領域が形成されることが好ましい。この方法では、第３領域で第１領域同士がつながっているので、第２領域へのニジミ出しが進行しやすく、パターン内にペーストが存在しない部分が残りにくくなる。したがって、パターンが電極パターンである場合に、電極パターン内の断線を抑制することができる。

また、本発明に用いるスクリーン印刷版は、基体に対してペーストをスクリーン印刷して、この基体上の特定領域にパターンを形成する印刷工程に用いられる。また、スクリーン印刷版は特定領域に対応したパターン部分を有している。パターン部分には、ペーストを通過させる複数の第１ペースト吐出部と、ペーストを通過させない複数のマスク部とを備えている。第１ペースト吐出部およびマスク部は、ペーストの解像限界以下の幅で形成され、交互に配置されている。なお、スクリーン印刷版が基体に接する側の面で、マスク部が基体に接していることが好ましい。

この構造では、ペーストの吐出量を抑制することができるため、第１ペースト吐出部に、空間体積が大きいメッシュを使用することができる。したがって、スクリーン印刷版自体のコストを削減することができる。

また、マスク部の一部のみに第１ペースト吐出部同士をつなげる第２ペースト吐出部が形成されている。この方法では、複数の第１ペースト吐出部が第２ペースト吐出部によりつながっているので、上記第３領域を形成しやすい。そのため、第３領域で第１領域同士がつながっているので、第２領域へのニジミ出しが進行しやすく、パターン内にペーストが存在しない部分が残りにくくなる。したがって、パターンが電極パターンである場合に、電極パターン内の断線を抑制することができる。

本発明に係るパターン形成方法は、低粘度ペーストをスクリーン印刷する場合に印刷パターンの外側の領域への印刷ニジミを抑制することができる。

本発明の実施形態に係るパターン形成方法のフローを示すフローチャートである。 本発明の第1実施形態に係る基体上にスクリーン印刷版のパターンそのままに印刷されたと仮定したペーストの印刷パターンを示す図である。 本発明の第1実施形態に係る基体上にペーストをスクリーン印刷して熱処理した後の電極パターンを示す図である。 本発明の第1実施形態に係る基体上にスクリーン印刷版のパターンそのままに印刷されたと仮定したペーストの印刷パターンを示す部分拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る基体上にスクリーン印刷版のパターンそのままに印刷されたと仮定したペーストの印刷パターンを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る基体上にスクリーン印刷版のパターンそのままに印刷されたと仮定したペーストの印刷パターンを示す部分拡大図である。 本発明の第３実施形態に係るスクリーン印刷版の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るスクリーン印刷版の構成を示す部分拡大図である。 本発明の第４実施形態に係るスクリーン印刷版の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係るパターン形成方法およびスクリーン印刷版を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、パターン形成方法のフローを示すフローチャートである。図２は、基体上にスクリーン印刷版のパターンそのままに印刷されたと仮定したペーストの印刷パターンを示す図である。図３は、基体上にペーストをスクリーン印刷して熱処理した後の電極パターンを示す図である。

パターン形成方法は、印刷工程（Ｓ１１０）、熱処理工程（Ｓ１２０）、の順に行われる。

なお、本実施形態においては、タッチパネルに用いる変位センサの電極パターンを形成する方法を例に挙げて説明する。基体上に、タッチ位置の位置検出に用いる静電容量検知用電極と押圧量を検出する圧電電圧検知用電極となるパターンを透明電極ペーストで形成する。この基体には、ポリ乳酸やポリフッ化ビニリデン等の圧電フィルムやＰＥＴフィルムを用いることができる。

印刷工程は、基体１００に対してペースト１１０をスクリーン印刷して基体１００上に静電容量検知用電極１２０の元となる印刷パターンおよび圧電電圧検知用電極１３０の元となる印刷パターンを形成する（Ｓ１１０）。熱処理工程は、印刷工程でスクリーン印刷されたペースト１１０を所定の温度プロファイルで熱処理する（Ｓ１２０）。この処理により、ペースト１１０は乾燥し、基体１００上に静電容量検知用電極１２０および圧電電圧検知用電極１３０が形成される。

静電容量検知用電極１２０は、矢印１０１方向に伸長する形状で形成されている。圧電電圧検知用電極１３０は、隣り合う静電容量検知用電極１２０の間に形成されている。圧電電圧検知用電極１３０は、静電容量検知用電極１２０の外形に沿った形状で形成されている。圧電電圧検知用電極１３０は、静電容量検知用電極１２０の外形に応じて交差しながら矢印１０１方向に伸びた状態で形成されている。

本実施形態では、基体１００として、ＰＥＴフィルム（東レ社製のルミラー７５−Ｓ１０）を使用した。なお、基体１００の厚みは７５μｍである。ペースト１１０として、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ＡＧＦＡ社製のＯＲＧＡＣＯＮ３１４５）を使用した。ペースト１１０の粘度は、回転速度４ｓ^−１の粘度計を用いて測定したところ、２Ｐａ・ｓであった。

パターン形成方法に使用されるスクリーン印刷版として、第１ペースト吐出部に配置されるメッシュは、５００メッシュ、線形１８μｍであり、マスク部は、乳剤厚１μｍ、内寸２８０ｍｍ、パターンエリア９０ｍｍ×１１０ｍｍ、最小線幅３００μｍ、最小スペース幅１００μｍのものを使用した。なお、マスク部は基体１００に接するように構成されている。

印刷条件として、ゴム硬度７０°のマイクロスキージをスキージ圧１５０Ｎ／１６０ｍｍ幅、スキージ速度３００ｍｍ／ｓ、スキージアタック角度７０°とし、ディスタンスを１．５ｍｍとした。ペースト１１０を熱処理する際には、内部を１３０℃にした循環式オーブンに基体１００を３０分間投入した。

図４は、基体上にスクリーン印刷版のパターンそのままに印刷されたと仮定したペーストの印刷パターンを示す部分拡大図である。

印刷工程は、基体１００に対してペースト１１０をスクリーン印刷する際に、静電容量検知用電極１２０となる電極パターンを形成する特定領域内と、圧電電圧検知用電極１３０となる電極パターンを形成する特定領域内に、複数の第１領域１４０および複数の第２領域１５０を形成する。第１領域１４０は、ペースト１１０が印刷される領域であり、矢印１０１に直交する方向に伸長するパターンである。静電容量検知用電極１２０を形成する特定領域と圧電電圧検知用電極１３０を形成する特定領域を分離するスペース部にはペースト１１０は印刷されない。第２領域１５０は、第１領域１４０の伸長方向に対して平行に形成され、ペースト１１０が印刷されない領域である。第１領域１４０と第２領域１５０は特定領域内で交互に配置されている。

本実施形態では、圧電電圧検知用電極１３０の幅１１１は、３００μｍである。静電容量検知用電極１２０と圧電電圧検知用電極１３０の間のスペース幅１１２は、１００μｍである。第１領域１４０の幅は、１００μｍである。第２領域１５０の幅１１３は、５０μｍである。このように、第２領域１５０の幅は、スペース幅１１２に対して十分に小さい解像限界以下の値に設定している。

この方法では、低粘度ペーストは、それぞれの第１領域１４０の間、すなわち解像限界以下の幅の第２領域１５０側に拡がるので、静電容量検知用電極１２０と圧電電圧検知用電極１３０を分離するスペース部分への印刷ニジミの拡がりを抑制することができる。すなわち、電極パターンと特定領域外への印刷ニジミを抑制できる。これにより、静電容量検知用電極１２０と圧電電圧検知用電極１３０を分離するスペース部分を確保しつつそれぞれの電極パターンを形成することができる。したがって、静電容量検知用電極１２０と圧電電圧検知用電極１３０の間でショート不良が発生することがない。なお、これらの電極を、押圧力およびタッチ位置を検出する平板状のタッチセンサに用いる場合には、圧電電圧検知用電極１３０をポリ乳酸やＰＶＤＦ等の圧電フィルムを接触させるようにする。

また、この方法では、第１領域１４０および第２領域１５０は、ペースト１１０の解像限界以下の幅で形成され交互に配置されるため、印刷された複数の第１領域のペースト１１０は、それぞれがつながって一つの膜になる。

さらに、この方法を用いたスクリーン印刷版は、マスク部が基体に接するように構成されており、ペースト１１０の吐出量を抑制することができるため、第１吐出部に用いるメッシュは空間体積が大きいものを使用することができる。したがって、コストの低いメッシュを用いることができるので、スクリーン印刷版自体のコストを削減することができる。

なお、本実施形態では、押圧量およびタッチ位置を検出する変位センサに用いる電極パターンを形成する場合を示したが、低粘度のペーストをパターン印刷するものであればどのようなものにでも適用できる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態以降の各実施形態においては、第１実施形態において説明した内容を適宜省略する。

図５は、基体上にスクリーン印刷版のパターンそのままに印刷されたと仮定したペーストの印刷パターンを示す図である。図６は、基体上にスクリーン印刷版のパターンそのままに印刷されたと仮定したペーストの印刷パターンを示す部分拡大図である。

本実施形態は、第２領域１５０の一部に複数の第１領域１４０をつなげる第３領域１６０を形成している。第３領域１６０は、ペースト１１０が印刷される領域である。本実施形態では、第３領域１６０の幅は、５０μｍである。

第３領域１６０は、第１領域１４０を連続してつなげる形状に形成されると好ましい。第３領域１６０は、静電容量検知用電極１２０となる特定領域内と圧電電圧検知用電極１３０となる特定領域内にそれぞれ形成されている。

第３領域１６０は、第１領域１４０を連続してつなげる形状に形成されるため、第３領域１６０が、第１領域１４０のペースト１１０が第２領域１５０への拡がることを補助する。したがって、第１領域１４０のペースト１１０が第２領域１５０に対して充分に拡がらないことによって生じる静電容量検知用電極１２０または圧電電圧検知用電極１３０内の断線を抑制することができる。

本実施形態の方法で印刷した圧電用電極１３０の断線率について調査した。断線率の調査は、カスタム社製のポータブルマルチメータＣＤＭ−２０００を使用し、抵抗値３０ＭΩ以下を導通ありとして検出した。また、断線率の調査は、１００個の圧電電圧検知用電極１３０について調査した。その結果、断線率は０％だった。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。図７は、スクリーン印刷版の構成を示す図である。図８は、スクリーン印刷版の構成を示す部分拡大図である。

スクリーン印刷版２００は、基体１００に対してペースト１１０をスクリーン印刷して基体１００上の特定領域に静電容量検知用電極１２０および圧電電圧検知用電極１３０を形成する印刷工程に用いられる。

スクリーン印刷版２００は、特定領域に形成する静電容量検知用電極１２０および圧電電圧検知用電極１３０に対応したパターン部分に第１ペースト吐出部２１０およびマスク部２２０を備える。第１ペースト吐出部２１０は、ペースト１１０を通過させて、基体１００に対してペーストが印刷された第１領域１４０を形成する。第１ペースト吐出部２１０は、矢印１０２方向に直交する方向に伸長して形成される。マスク部２２０は、第１ペースト吐出部２１０の伸長方向に対して平行に形成され、ペースト１１０を通過させず、基体１００に対してペーストが印刷されない第２領域１５０を形成する。スクリーン印刷時、マスク部２２０は基体１００に接することで、ペーストが印刷されないようになっている。なお、印刷時にもペーストが印刷されない第２領域１５０側にニジミは進行しているので、印刷直後にはペーストが印刷されない第２領域１５０は無くなるようになっている。

本実施形態では、圧電電圧検知用電極１３０を形成するための対向するマスク部の幅１１４は、３００μｍである。静電容量検知用電極１２０と圧電電圧検知用電極１３０のスペース幅を形成するための版膜部２２０Ａの幅１１５は、１００μｍである。第１ペースト吐出部２１０の幅は、１００μｍである。マスク部２２０の幅１１６は、５０μｍである。このように、マスク部２２０の幅は、版膜部２２０Ａの幅１１５以下である。

この構成では、低粘度ペーストは、それぞれの第１領域１４０の間、すなわち第２領域１５０側に拡がるので、静電容量検知用電極１２０と圧電電圧検知用電極１３０を分離するスペース幅部分への印刷ニジミの拡がりを抑制することができる。これにより、静電容量検知用電極１２０と圧電電圧検知用電極１３０を分離するスペース幅部分を確保しつつそれぞれの電極パターンを形成することができる。したがって、静電容量検知用電極１２０と圧電電圧検知用電極１３０の間でショート不良が発生することがない。

また、この構成では、第１領域１４０および第２領域１５０は、ペースト１１０の解像限界以下の幅で形成され、交互に配置されるため、印刷されたペースト１１０は、それぞれがつながって一つの膜になる。したがって、静電容量検知用電極１２０の断線および圧電電圧検知用電極１３０の断線を抑制することができる。

さらに、この構成では、マスク部が基体に接するように構成されており、ペースト１１０の吐出量を抑制することができるため、第１吐出部に用いるメッシュは空間体積が大きいものを使用することができる。したがって、コストの低いメッシュを用いることができるので、スクリーン印刷版２００自体のコストを削減することができる。

また、上述の構成では、第１ペースト吐出部２１０およびマスク部２２０は、静電容量検知用電極１２０の伸びる方向に対して直交に形成されている。

この構成では、静電容量検知用電極１２０および圧電電圧検知用電極１３０に対して第１領域１４０および第２領域１５０をバランスよく形成することができるため、静電容量電圧用電極１２０および圧電電圧検知用電極１３０が適切に形成されやすい。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。図９は、スクリーン印刷版の構成を示す図である。

本実施形態では、スクリーン印刷版２００は、第２ペースト吐出部２３０をさらに備えている。第２ペースト吐出部２３０は、ペースト１１０を通過させる。本実施形態では、第２ペースト吐出部２３０の幅は、５０μｍである。

第２ペースト吐出部２３０は、第１ペースト吐出部２１０を連続してつなげる形状に形成されると好ましい。第２ペースト吐出部２３０は、静電容量検知用電極１２０となる電極パターン内の第１領域を形成する第１ペースト吐出部２１０を連続してつなげる形状と圧電電圧検知用電極１３０となる電極パターン内の第１領域を形成する第１ペースト吐出部２１０を連続してつなげる形状とがそれぞれに形成されている。

第２ペースト吐出部２３０は、第１ペースト吐出部２１０を連続してつなげる形状に形成されるため、第２ペースト吐出部２３０から吐出されるペースト１１０が第１領域１４０のペースト１１０の第２領域１５０への拡がりを補助する。したがって、第１領域１４０のペースト１１０が第２領域１５０に対して充分に拡がらないことによって生じる静電容量検知用電極１２０または圧電電圧検知用電極１３０の断線を抑制することができる。

本実施形態のスクリーン印刷版２００を使用して印刷した圧電電圧検知用電極１３０の断線率について調査した。断線率の調査は、カスタム社製のポータブルマルチメータＣＤＭ−２０００を使用し、抵抗値３０ＭΩ以下を導通ありとして検出した。また、断線率の調査は、１００個の圧電用電極１３０について調査した。その結果、断線率は０％だった。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００−基体
１１０−ペースト
１２０−静電容量検知用電極
１３０−圧電電圧検知用電極
１４０−第１領域
１５０−第２領域
１６０−第３領域
２００−スクリーン印刷版
２１０−第１ペースト吐出部
２２０−マスク部
２３０−第２ペースト吐出部

Claims (4)

1. 基体に対してペーストをスクリーン印刷して前記基体上の特定領域にパターンを形成する印刷工程、
   を備え、
   前記印刷工程は、
   前記特定領域内に前記ペーストが印刷される複数の第１領域と、
   前記ペーストが印刷されない複数の第２領域と、
   を形成し、
   前記第１領域および前記第２領域は、前記ペーストの解像限界以下の幅で形成され、交互に配置される、
   パターン形成方法。
2. 前記印刷工程は、
   前記第２領域の一部のみに前記第１領域同士をつなげる前記ペーストが印刷された第３領域が形成される、
   請求項１に記載のパターン形成方法。
3. 基体に対してペーストをスクリーン印刷して前記基体上の特定領域にパターンを形成する印刷工程に用いられるスクリーン印刷版であって、
   前記特定領域に対応したパターン部分に前記ペーストを通過させる複数の第１ペースト吐出部と、
   前記ペーストを通過させない複数のマスク部と、
   を備え、
   前記第１ペースト吐出部および前記マスク部は、前記ペーストの解像限界以下の幅で形成され、交互に配置され、
   前記スクリーン印刷版の前記基体と接する側の面で、前記マスク部は前記基体と接する、
   スクリーン印刷版。
4. 前記マスク部の一部のみに前記第１ペースト吐出部同士をつなげる第２ペースト吐出部が形成される、
   請求項３に記載のスクリーン印刷版。

Images