JP2017228556A - 電極用シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属蒸着膜から狭ピッチの引き回し配線を高精度に形成しながらも低コストで電極用シートを製造できる電極用シートの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の電極用シートの製造方法は、基材１０の少なくとも一方の面に厚さ０．１μｍ以上１μｍ以下の金属蒸着膜が形成された金属蒸着シートを加工して電極用シートを製造する電極用シートの製造方法であって、前記金属蒸着膜にレジストインクをパターン印刷して、前記金属蒸着膜の一部をレジスト膜で被覆する印刷工程と、前記レジスト膜で被覆されなかった金属蒸着膜をウェットエッチングにより除去して電極部２０を形成するウェットエッチング工程と、前記レジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、前記レジスト膜が除去されて露出した金属蒸着膜の一部にレーザ光を照射して金属蒸着膜を除去することにより引き回し配線３０を形成するレーザエッチング工程と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、電極部と引き回し配線を備える電極用シートを製造する方法に関する。

タッチセンサ等の電子デバイスにおいては、基材の少なくとも一方の面に電極部及び引き回し配線が形成された配線シートを電極用シートとして使用することがある（特許文献１）。
電極用シートを製造する方法としては、基材の少なくとも一方の面に金属を蒸着させて金属蒸着膜を形成し、その金属蒸着膜の一部をレジスト膜で被覆し、レジスト膜で被覆されていない金属蒸着膜をウェットエッチングすることによりパターニングして電極部及び引き回し配線を形成する方法が知られている。

特開２０１４−２１９９６３号公報

しかし、金属蒸着膜は、通常、厚さ１μｍ以下とされ、薄い金属膜をウェットエッチングする場合には、エッチングの制御が難しく、引き回し配線のピッチを０．２ｍｍ以下の狭ピッチにしようとすると、過度にエッチングされて断線することがあった。
また、金属蒸着膜をレーザの照射によりエッチングして電極部及び引き回し配線を形成することも考えられるが、生産性が低いため、コストが高くなる傾向にあった。
本発明は、金属蒸着膜から狭ピッチの引き回し配線を高精度に形成しながらも低コストで電極用シートを製造できる電極用シートの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の電極用シートの製造方法は、基材の少なくとも一方の面に厚さ０．１μｍ以上１μｍ以下の金属蒸着膜が形成された金属蒸着シートを加工して電極用シートを製造する電極用シートの製造方法であって、前記金属蒸着膜にレジストインクをパターン印刷して、前記金属蒸着膜の一部をレジスト膜で被覆する印刷工程と、前記レジスト膜で被覆されなかった金属蒸着膜をウェットエッチングにより除去して電極部を形成するウェットエッチング工程と、前記レジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、前記レジスト膜が除去されて露出した金属蒸着膜の一部にレーザ光を照射して金属蒸着膜を除去することにより引き回し配線を形成するレーザエッチング工程と、を有する。
本発明の電極用シートの製造方法においては、電極部及び引き回し配線を各々複数形成してもよい。

本発明の電極用シートの製造方法によれば、金属蒸着膜から狭ピッチの引き回し配線を高精度に形成しながらも低コストで電極用シートを製造できる。

本発明の電極用シートの製造方法の一実施形態により製造される電極用シートを示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 実施形態の電極用シートの製造方法における印刷工程を説明する平面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 実施形態の電極用シートの製造方法におけるウェットエッチング工程を説明する断面図である。 実施形態の電極用シートの製造方法におけるレジスト除去工程を説明する断面図である。

以下、本発明の電極用シートの製造方法の一実施形態について説明する。
図１及び図２には、本実施形態の電極用シートの製造方法により製造される電極用シートを示す。
本実施形態における電極用シート１は、基材１０と、基材１０の一方の面に設けられた複数本の電極部２０と、電極部２０に電気的に接続された引き回し配線３０と、引き回し配線３０の端部に形成された端子４０とを備える。

基材１０としては、樹脂フィルム、ガラス板等の絶縁性基材を用いることができる。なお、本明細書において、「絶縁」とは、電気抵抗値が１ＭΩ以上、好ましくは１０ＭΩ以上のことである。
樹脂フィルムを構成する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、トリアセチルセルロース、環状ポリオレフィン、アクリル樹脂等を使用することができる。これらの中でも、耐熱性及び寸法安定性が高く、低コストであることから、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
基材１０の表面には、プラズマ処理、紫外線照射処理、コロナ処理、エキシマ光処理等の各種表面処理が予め施されてもよい。基材１０に表面処理が予め施されていると、電極部２０及び引き回し配線３０との接着性が高くなる。
基材１０の平均厚さは２５μｍ以上７５μｍ以下であることが好ましい。基材１０の厚さが前記下限値以上であれば、加工時に折れにくく、しわが発生しにくく、前記上限値以下であれば、電極用シート１の可撓性を容易に高くできる。
本明細書における平均厚さは、任意の１０箇所にて測定した厚さの平均値である。

電極部２０は、厚さ０．１μｍ以上１μｍ以下の金属蒸着膜から形成された導電部であり、センサの電極として機能する部分である。
金属蒸着膜を形成する金属としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、亜鉛、金等を使用することができる。これらの中でも、電気抵抗が低く、低コストであることから、銅が好ましい。
金属蒸着法では、厚さ０．１μｍ以上１μｍ以下の薄い金属膜を容易に形成できる。金属蒸着法としては特に制限されず、例えば、プラズマＣＶＤ法、レーザＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、などが挙げられる。これらの中でも、成膜スピードが速く、低コストであることから、真空蒸着法が好ましい。

電極部２０の厚さは０．１μｍ以上１μｍ以下であり、０．２μｍ以上０．７μｍ以下であることが好ましい。電極部２０の厚さが前記下限値未満であると、蒸着時に発生するピンホールやレジスト印刷工程での装置の搬送ロールとの接触、スクリーン版の接触により発生する傷により、断線が起こることがあり、前記上限値を超えると、電極用シート１の可撓性が低下することがある。なお、本明細書において、「導電」とは、電気抵抗値が１ＭΩ未満のことである。
本実施形態における電極部２０は帯状とされ、複数形成されている。電極部２０の短手方向の長さは、２０μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上７ｍｍ以下であることがより好ましい。電極部２０の短手方向の長さが前記下限値以上であれば、電極部２０の断線を防止でき、前記上限値以下であれば、電極用シート１の面積を容易に小さくできる。
電極部２０の表面には、例えば、プラズマ処理、紫外線照射処理、コロナ処理、エキシマ光処理等の各種表面処理が施されてもよい。

引き回し配線３０は、電極部２０と端子４０とを電気的に接続するための配線である。本実施形態では、電極部２０が複数形成されているため、引き回し配線３０も複数形成されている。
引き回し配線３０の幅は２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。引き回し配線３０の幅が前記下限値以上であれば、引き回し配線３０の断線を防止でき、前記上限値以下であれば、電極用シート１の、引き回し配線３０が形成される縁部の幅を小さくできる。
隣接する引き回し配線３０，３０同士の間隔は２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。隣接する引き回し配線３０，３０同士の間隔が、前記上限値以下であれば、電極用シート１の、引き回し配線３０が形成される縁部の幅を小さくできる。

端子４０は、外部の回路に接続するための矩形状の導電部であり、引き回し配線３０に接触して導通している。
端子４０はカーボン及び樹脂バインダを含む。カーボンとしては、例えば、アセチレンブラック、黒鉛等が挙げられる。樹脂バインダとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリオレフィン等が挙げられる。樹脂バインダは１種のみでなく、２種以上を併用してもよい。
端子４０は、コネクタに挿入されたり、コネクタから引き抜かれたりするため、硬度が高いことが好ましく、具体的には、鉛筆硬度がＨより硬いことが好ましい。そのため、カーボン及び樹脂バインダの組成は、導電性を確保すると共に、鉛筆硬度がＨより硬くなるように選択される。
端子４０の平均厚さは、１μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。端子４０の平均厚さが前記下限値以上であれば、端子としての機能を充分に発揮でき、前記上限値以下であれば、容易に形成できる。

上記電極用シート１の製造方法は、金属蒸着シートを加工して電極用シートを製造する方法であり、印刷工程とウェットエッチング工程とレジスト除去工程とレーザエッチング工程と端子形成工程とを有する。
ここで、金属蒸着シートは、基材と、該基材の一方の面に形成された厚さ０．１μｍ以上１μｍ以下の金属蒸着膜とを備えるシートである。金属蒸着膜は基材の一方の面の全面に形成されていてもよいし、一部に形成されてもよい。

印刷工程は、前記金属蒸着膜にレジストインクをパターン印刷して、図３及び図４に示すように、前記金属蒸着膜２０ａの一部をレジスト膜５０で被覆する工程である。具体的に、レジスト膜５０で被覆される部分は、図１において、上記の電極部２０になる部分と、引き回し配線３０になる部分を含む縁部である。
レジストインクに含まれるレジスト成分としては、活性エネルギー線硬化性化合物又は熱硬化性化合物が好適に使用される。硬化時の熱収縮を抑制できる点では、活性エネルギー線硬化性化合物をレジスト成分として用いることが好ましい。ここで、活性エネルギー線とは、紫外線、電子線、可視光線のことである。
熱硬化性化合物又は活性エネルギー線硬化性化合物としては、エポキシ化合物（硬化物はエポキシ樹脂）、アクリル化合物（硬化物はアクリル樹脂）、ポリオールとポリイソシアネートの混合物（硬化物はウレタン樹脂）、ウレタンアクリル化合物（硬化物はウレタンアクリル樹脂）、メラミンとホルムアルデヒドの混合物（硬化物はメラミン樹脂）、尿素とホルムアルデヒドの混合物（硬化物はアミノ樹脂）、フェノールとホルムアルデヒドの混合物（硬化物はフェノール樹脂）、二塩基酸とグリコールの混合物（硬化物はポリエステル樹脂）等が挙げられる。これらの樹脂のなかでも、絶縁性、硬化性、印刷性に優れることから、エポキシ化合物、アクリル化合物が好ましい。

レジストインクの印刷方法としては、例えば、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷を適用することができる。印刷スピードが速い点では、スクリーン印刷が好ましい。レジストインクは、レジスト膜５０の厚さが５μｍ以上５０μｍ以下になるように印刷することが好ましい。レジスト膜５０の厚さが前記下限値未満であるとピンホールが発生することがあり、前記上限値を超えると、レジストインクのコストが増大する、レジスト膜の除去に時間がかかる等の問題がある。印刷回数は一回でもよいし、複数回でもよい。
レジストインクがレジスト成分として活性エネルギー線硬化性化合物を含む場合には、印刷後、活性エネルギー線を照射して、レジストインクの塗膜を硬化する。活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、可視光線等が使用される。
レジストインクがレジスト成分として熱硬化性化合物を含む場合には、印刷後、加熱して、レジストインクの塗膜を硬化する。

ウェットエッチング工程は、図５に示すように、レジスト膜５０で被覆されなかった金属蒸着膜２０ａをウェットエッチングにより除去する工程である。具体的には、レジスト膜５０が形成された金属蒸着シート１０ａをエッチング液に浸漬し、レジスト膜５０で保護されていない金属蒸着膜２０ａをエッチング液により溶解して除去する。金属蒸着膜２０ａのウェットエッチングにより電極部２０を形成することができる。
ウェットエッチングの際に用いるエッチング液としては、例えば、ＦｅＣｌ_３、ＣｕＣｌ_２の水溶液等が挙げられる。

レジスト膜除去工程と、図６に示すように、レジスト膜を除去して、電極部２０を含む金属蒸着膜２０ａを露出させる工程である。具体的には、ウェットエッチングを施した金属蒸着シートをレジスト膜除去液に浸漬し、レジスト膜をレジスト膜除去液により溶解して除去する。
レジスト膜除去の際に用いるレジスト膜除去液としては、例えば、有機アミン含有のアルカリ水溶液等が挙げられる。

レーザエッチング工程は、前記レジスト膜が除去されて露出した金属蒸着膜２０ａ（図６参照）の一部にレーザ光を照射して金属蒸着膜を除去することにより、図１及び図２に示すような引き回し配線３０を形成する工程である。
金属蒸着膜２０ａを形成する金属が銅である場合には、レーザエッチングする際に使用するレーザ光として、光吸収性が高い固体レーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）が好ましい。固体レーザとしては、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ_４レーザを用いることができる。
より細線化した引き回し配線３０を形成するためには、スポット径５０μｍ以下の小径レーザを用いることが好ましい。
また、基材１０への熱ダメージを抑制するために、短パルスのパルス状レーザを用いることが好ましい。ここで、短パルスとは、パルス幅が３００ｎ秒以下のパルスのことである。パルス幅は７０ｎ秒以下であることが好ましい。

端子形成工程は、引き回し配線３０の端部にカーボンインクを印刷して、図１に示すような端子４０を形成する工程である。
カーボンインクは、カーボンと樹脂バインダと分散媒とを含む。分散媒としては特に制限はなく、例えば、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤等が挙げられる。
カーボンインクの印刷方法としては、例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷を適用することができる。カーボンインクの印刷は、一回でもよいし、複数回でもよい。

上記電極用シート１の製造方法では、高い精度が要求されない電極部２０を金属蒸着膜のウェットエッチングにより形成し、ピッチが狭く、高い精度が要求される引き回し配線３０を金属蒸着膜のレーザエッチングにより形成する。
この方法では、ウェットエッチングの面積を減らすことができると共に、生産性が低い傾向にあるレーザエッチングの適用面積を小さくすることができる。また、レーザエッチングは、精密な加工が可能であるから、レーザエッチング工程では、高精細で狭ピッチの引き回し配線３０を容易に形成できる。
したがって、上記電極用シート１の製造方法によれば、金属蒸着膜から狭ピッチの引き回し配線３０を高精度に形成しながらも低コストで電極用シート１を製造できる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。
電極部及び引き回し配線の形成パターンは、上記実施形態に限定されず、目的に応じた任意のパターンとすることができる。
また、電極部及び引き回し配線は、基材の両面に形成されてもよい。
本発明において、基材、電極部及び引き回し配線の保護のために、基材、電極部及び引き回し配線を被覆する絶縁膜が形成されてもよい。絶縁膜としては、レジスト膜と同様の材料を使用することができる。

（実施例１）
厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム基材に、真空蒸着法により厚さ０．３μｍの銅蒸着膜を形成して、金属蒸着シートを得た。
銅蒸着膜の表面に、紫外線硬化性アクリル化合物を含むレジストインクをスクリーン印刷して厚み２５μｍのレジスト膜を形成した。その際、エッチング後にライン幅２ｍｍの複数本の電極部が間隔１ｍｍで形成されるよう、且つ、引き回し配線が形成される部分を含む縁部を覆うようにレジストインクをパターン印刷した。
次いで、レジスト膜を形成した金属蒸着シートをＦｅＣｌ_３水溶液に浸漬し、レジスト膜で被覆されていない銅蒸着膜を溶解して除去し、電極部を形成した。
次いで、アルカリ水溶液によって、レジスト膜を除去した後、水洗し、乾燥した。
次いで、ＹＡＧの第２高調波（波長５３２ｎｍ）レーザを金属蒸着膜に照射して、引き回し配線を形成した。その際、ライン幅０．０５ｍｍの引き回し配線が間隔０．０５ｍｍで形成されるようにレーザを、金属蒸着シートの縁部の金属蒸着膜に走査しながら照射した。
この方法では、狭ピッチの引き回し配線を高精度に形成でき、また、引き回し配線の形成のみにレーザエッチングを適用したので、低コストであった。

（比較例１）
厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム基材に、真空蒸着法により厚さ０．３μｍの銅蒸着膜を形成して、金属蒸着シートを得た。
銅蒸着膜の表面にドライフィルムを貼合し、そのドライフィルムにガラスマスクを重ね、露光、現像して、レジスト膜を形成した。レジスト膜は、エッチング後にライン幅２ｍｍの複数本の電極部が間隔１ｍｍで形成され、ライン幅０．０５ｍｍの引き回し配線が間隔０．０５ｍｍで形成されるように形成された。
次いで、レジスト膜を形成した金属蒸着シートをＦｅＣｌ_３水溶液に浸漬し、レジスト膜で被覆されていない銅蒸着膜を溶解して除去し、電極部及び引き回し配線を形成した。
この方法では、引き回し配線は過度にエッチングされ、ライン幅が０．０２５ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下の範囲でばらつき、また、一部で断線が見られた。

（比較例２）
厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム基材に、真空蒸着法により厚さ０．２μｍの銅蒸着膜を形成して、金属蒸着シートを得た。
銅蒸着膜の表面に、紫外線硬化性アクリル化合物を含むレジストインクをスクリーン印刷してレジスト膜を形成した。その際、エッチング後にライン幅２ｍｍの複数本の電極部が間隔１ｍｍで形成されるよう、ライン幅０．１５ｍｍの引き回し配線が間隔０．１５ｍｍで形成されるようにレジストインクをパターン印刷した。
次いで、レジスト膜を形成した金属蒸着シートをＦｅＣｌ_３水溶液に浸漬し、レジスト膜で被覆されていない銅蒸着膜を溶解して除去し、電極部及び引き回し配線を形成した。
この方法では、レジストインクの印刷において、インクの滲み又はかすれが生じて、目的とするピッチで引き回し配線を形成することが困難であった。

１ 電極用シート
１０ 基材
２０ 電極部
２０ａ 金属蒸着膜
３０ 引き回し配線
４０ 端子
５０ レジスト膜

Claims (2)

1. 基材の少なくとも一方の面に厚さ０．１μｍ以上１μｍ以下の金属蒸着膜が形成された金属蒸着シートを加工して電極用シートを製造する電極用シートの製造方法であって、
   前記金属蒸着膜にレジストインクをパターン印刷して、前記金属蒸着膜の一部をレジスト膜で被覆する印刷工程と、
   前記レジスト膜で被覆されなかった金属蒸着膜をウェットエッチングにより除去して電極部を形成するウェットエッチング工程と、
   前記レジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
   前記レジスト膜が除去されて露出した金属蒸着膜の一部にレーザ光を照射して金属蒸着膜を除去することにより引き回し配線を形成するレーザエッチング工程と、
   を有する、電極用シートの製造方法。
2. 電極部及び引き回し配線を各々複数形成する、請求項１に記載の電極用シートの製造方法。

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