JP2022055760A - 導電パターン付き基板の製造方法およびled実装回路基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1(a)に示す通り、転写基板2上に、有機成分と導電性粒子とを有する組成物のパターン1を形成する。
次に、図1(b)に示す通り、上記転写基板2の裏面側からレーザー3を照射して上記パターンを被転写基板4へ転写する。本工程において、転写基板を透過したレーザー光により有機成分および導電性粒子が加熱され、転写基板界面の有機成分が分解し、転写基板上に形成したパターンが剥離する。剥離されたパターンは被転写基板上に転写される。このとき、組成物中の有機成分がパターンへの衝撃を吸収することで被転写基板の所望の位置からのずれを抑制し、高い位置精度で被転写基板上に転写される。
転写基板としては、後述するレーザーの波長に対して透光性があればよく、ガラス基板や石英基板などが挙げられるが、コストの面でガラス基板が好ましい。
本発明において、パターンの形成に供される組成物中には有機成分が含まれる。組成物中に有機成分が含まれることにより、後述するレーザー転写工程において、パターンが被転写基板に転写される際の衝撃を吸収し、被転写基板の所望の位置からパターンがずれることを防止する。
本発明において、パターンの形成に供される組成物中には導電性粒子が含まれる。組成物中に導電性粒子を有することにより、キュア工程後に導電性粒子同士が三次元の導電パスを形成し、高い導電性を発現する。導電性粒子としては、銀、金、銅、白金、鉛、スズ、ニッケル、アルミニウム、タングステン、モリブデン、クロム、チタン、カーボンブラックおよびインジウムの少なくとも1種を含むことが好ましく、これらの導電性粒子を単独、合金あるいは混合粉末として用いることができる。また、上述の成分で、樹脂や無機酸化物等の絶縁性粒子または導電性粒子の表面を被覆した導電性粒子も同様に用いることができる。中でも、導電性の観点から銀、金またはニッケルが好ましく、銀がより好ましく用いられる。
本発明において、パターンの形成に供される組成物中には、その所望の特性を損なわない範囲であれば、可塑剤、レベリング剤、界面活性剤、シランカップリング剤、消泡剤、顔料等の添加剤が含有されていてもよい。
本発明のLED実装回路基板の製造方法の一つは、上述の導電パターン付き基板の製造方法によって得られた導電パターン付き基板上の導電パターンとLEDの電極部を熱圧着させる工程とを有する。
各実施例において、転写用ガラス基板上に導電パターンを形成した後、10個の導電パターンを(株)キーエンス社製マイクロスコープVHX-5500を用いて倍率500~1000倍で撮影し、画像解析モードにより、測定用画像の明度を基準として2値化した。2値化画像について、転写基板とパターンの接触部である暗部の面積を算出し、10(個)で除することで、パターン一つ当たりの転写基板との接触面積の平均を求めた。
各実施例において、転写用ガラス基板上に導電パターンを形成した後、上記導電パターンをスパチュラで削り取って準備した試料5mgについて、Seiko Instrument(株)社製示差走査熱量分析装置DSCII型を用いてDSC曲線を得た。測定は窒素雰囲気下、-70℃で5分間保持後、10℃/分の昇温速度で行った。得られたDSC曲線からガラス転移点を求めた。
各実施例にて得られた導電パターン付きガラス基板について、導電パターンが形成された面とは反対側の面より光学顕微鏡を用いて導電パターンを観察し、導電パターンの中心と、被転写用ガラス基板の十字マークの交点とのずれ量を測定した。測定は無作為に選んだ導電パターン10個について行い、その平均値を求めた。ずれ量が5μm以下をA、5μm超過10μm以下をB、10μm超過をCとした。
各実施例にて得られた導電パターン付きガラス基板上に、3mm角のシリコンチップを120℃、1MPaの圧力で5秒間熱圧着させたのち、乾燥オーブンで140℃、30分間加熱した。その後、ダイシェア強度をダイシェアテスター(アークテック社製「DAGE4000」)を用いて、300μm/秒の速度で、25℃でのダイシェア強度を評価した。ダイシェア強度が10N以上をA、5N以上10N未満をB、2N以上5N未満をCとした。
各実施例にて得られた導電パターン付きプリント配線板の電極上に、電極を有する3mm□のシリコンチップを120℃、1MPaの圧力で5秒間熱圧着させたのち、乾燥オーブンで140℃、30分間加熱した。これにより、図5に示すとおり、導電パターン1付きプリント配線板7の電極8上に、シリコンチップ9の電極10が接合したシリコンチップ実装基板を作製した。その後、プリント配線板のa点とb点をテスターでつなぎ抵抗値を測定し、配線抵抗値が5Ω未満をA、5Ω以上10Ω未満をB、10Ω以上20Ω未満をC、20Ω以上をDとした。
・体積平均粒子径が0.5μmのAg粒子(以下、Ag粒子と称す)
・体積平均粒子径が0.5μmのNi粒子(以下、Ni粒子と称す)
[導電ペースト]
(合成例1)
窒素雰囲気の反応容器中に、150gのジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(以下、「DMEA」)を仕込み、オイルバスを用いて80℃まで昇温した。これに、20gのEA、20gのメタクリル酸2-エチルヘキシル(以下、2-EHMA)、20gのBA、5gのメチロールアクリルアミド、25gのアクリル酸(以下、「AA」)、0.8gの2,2’-アゾビスイソブチロニトリル及び10gのDMEAからなる混合物を、1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で6時間加熱して重合反応を行った。その後、0.2gのハイドロキノンモノメチルエーテルを添加して、重合反応を停止した。反応容器内を大気雰囲気にした後、5gの光重合開始剤Irgacure OXE01(BASF社製)、20gのアロニックスM-315(東亜合成株式会社製)を添加して50℃で3時間加熱溶解して固形分42.0%の有機成分(A-1)を得た。
窒素雰囲気の反応容器中に、150gのDMEAを仕込み、オイルバスを用いて80℃まで昇温した。これに、20gのEA、40gの2-EHMA、20gのBA、15gのAA、0.8gの2,2’-アゾビスイソブチロニトリルおよび10gのDMEAからなる混合物を、1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で6時間加熱して重合反応を行った。その後、0.2gのハイドロキノンモノメチルエーテルを添加して、重合反応を停止した。引き続き、5gのグリシジルメタクリレート、1gのトリエチルベンジルアンモニウムクロライド及び10gのDMEAからなる混合物を、0.5時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに2時間加熱して付加反応を行った後、反応容器内を大気雰囲気にして5gの光重合開始剤Irgacure OXE01(BASF社製)、20gのアロニックスM-315(東亜合成(株)製)を添加して50℃で3時間加熱溶解して固形分42.8wt%の有機成分(A-2)を得た。
反応容器中に、150gのDMEAを仕込み、これに、50gのフェノール樹脂EP4050(旭有機材株式会社製)と50gのフェノール樹脂ELP83H(群栄化学工業(株)製)を60℃で3時間加熱溶解した後、30℃まで冷却して光酸発生剤WPAG-199(和光純薬工業(株)製)を10g、20gのエポキシ樹脂jER871(三菱ケミカル(株)製)を添加して3時間溶解して固形分46.4wt%の有機成分(A-3)を得た。
反応容器中に、150gのDMEAを仕込み、これに、20gのフェノール樹脂EP4050(旭有機材株式会社製)と80gのフェノール樹脂ELP83H(群栄化学工業(株)製)を60℃で3時間加熱溶解した後、30℃まで冷却して10gの光酸発生剤WPAG-199(和光純薬工業(株)製)、20gのエポキシ樹脂jER871(三菱ケミカル(株)製)を添加して3時間溶解して固形分46.4wt%の有機成分(A-4)を得た。
合成例1にて作製した導電性ペースト1について、φ100μmのパターン加工ができるよう乳剤加工がされたSUS500カレンダー加工スクリーン版(紗厚16±1μm、乳剤厚み5μm)を用いてスクリーン印刷機で転写用ガラス基板上にパターン印刷した。パターンは、転写用ガラス基板上の3mm角のエリア内に縦横10個ずつ、合計100個作製した。得られたパターンは乾燥オーブンで100℃、10分間乾燥させた。パターン一つ当たりの転写基板との接触面積は、7850μm2であった。
合成例1にて作製した導電性ペースト1を転写用ガラス基板上に、乾燥後の膜厚が3μmになるように塗布し、100℃の乾燥オーブン内で10分間乾燥させた。その後、露光機で露光量1000mJ/cm2で露光し、アルカリ現像を行い、転写用ガラス基板上に導電パターンを得た。導電パターンは、一つあたりφ19μmの寸法とし、転写用ガラス基板上の3mm角のエリア内に縦横10個ずつ、合計100個作製した。パターン一つ当たりの転写基板との接触面積は、300μm2であった。
導電性ペースト1の代わりに導電性ペースト2を用いた以外は実施例1記載の方法と同様な方法により、導電パターン付きガラス基板及び導電パターン付きプリント配線板を作製した。評価結果を表2に示す。
導電性ペースト1の代わりに導電性ペースト2を用い、パターンの一つ当たりの寸法をφ11μmとした以外は、実施例2記載の方法と同様な方法により、導電パターン付きガラス基板及び導電パターン付きプリント配線板を作製した。評価結果を表2に示す。
導電性ペースト1の代わりに導電性ペースト3を用いた以外は実施例1記載の方法と同様な方法により、導電パターン付きガラス基板及び導電パターン付きプリント配線板を作製した。評価結果を表2に示す。
導電性ペースト1の代わりに導電性ペースト3を用い、パターンの一つ当たりの寸法をφ11μmとした以外は実施例2記載の方法と同様な方法により、導電パターン付きガラス基板及び導電パターン付きプリント配線板を作製した。評価結果を表2に示す。
導電性ペースト1の代わりに導電性ペースト4を用いた以外は実施例1記載の方法と同様な方法により、導電パターン付きガラス基板及び導電パターン付きプリント配線板を作製した。評価結果を表2に示す。
導電性ペースト1の代わりに導電性ペースト4を用い、パターンの一つ当たりの寸法をφ11μmとした以外は実施例2記載の方法と同様な方法により、導電パターン付きガラス基板及び導電パターン付きプリント配線板を作製した。評価結果を表2に示す。
Ag粒子の代わりにNi粒子を用いた以外は実施例2記載の方法と同様な方法により、導電パターン付きガラス基板及び導電パターン付きプリント配線板を作製した。評価結果を表2に示す。
導電ペースト中の導電性粒子の含有量を表1記載の値に変更した以外は実施例4記載の方法と同様な方法により、導電パターン付きガラス基板及び導電パターン付きプリント配線板を作製した。評価結果を表2に示す。
被転写用基板として、ガラス基板上に10mm□の孔を有する厚さ50μmの樹脂を積層させたものと、プリント配線板上に100mm□の孔を有する厚さ50μmの樹脂を積層させたものをそれぞれ用意した。
転写用ガラス基板上にスパッタで厚み300nmのAg膜を形成し、フォトレジストを用いてサブトラクティブ法により一つあたりφ19μm、縦横10個ずつ、合計100個の導電パターンを作製した。得られた導電パターンを用い実施例1と同様の方法により被転写用ガラス基板に転写を試みたが、導電パターンは転写されなかった。
実施例4と同様の方法で導電パターンを作製した後、レーザーの代わりに波長1000nmの赤外線を用いて転写を試みたが、導電パターンは転写されなかった。
導電性粒子の代わりに線径25nm、線長100~500μmの銀繊維を用いた以外は実施例2記載の方法と同様な方法により、導電パターン付きガラス基板及び導電パターン付きプリント配線板を作製した。評価結果を表2に示す。
ラミネートローラーで120℃、搬送速度1m/分の条件で被転写用ガラス基板に転写した以外は実施例2記載の方法と同様な方法により、導電パターン付きガラス基板及び導電パターン付きプリント配線板を作製した。評価結果を表2に示す。
2:転写基板
3:レーザー
4:被転写基板
5:LED
6:LEDの電極
7:プリント配線板
8:プリント配線板の電極
9:シリコンチップ
10:シリコンチップの電極
11、11’:導電パターン
12:転写基板
13:レーザー
14:被転写基板
15、15’:電子部品
16:電子部品の電極
Claims (9)
- 転写基板上に有機成分と導電性粒子とを有する組成物のパターンを形成する工程と、前記転写基板の裏面側からレーザーを照射して前記パターンを被転写基板へ転写する工程とを含む導電パターン付き基板の製造方法。
- 前記有機成分と導電性粒子とを有する組成物中の導電性粒子の含有量が5~55重量%である請求項1に記載の導電パターン付き基板の製造方法。
- 前記有機成分と導電性粒子とを有する組成物のパターンが、感光性導電ペーストを露光、現像することによって得られる、請求項1または2に記載の導電パターン付き基板の製造方法。
- 前記有機成分と導電性粒子とを有する組成物のパターン一つ当たりの前記転写基板との接触面積の平均が5~1000μm2である請求項1~3のいずれかに記載の導電パターン付き基板の製造方法。
- 前記有機成分と導電性粒子とを有する組成物のガラス転移点が60℃以下である請求項1~4のいずれかに記載の導電パターン付き基板の製造方法。
- 被転写基板がプリント配線板またはTFT基板である請求項1~5のいずれかに記載の導電パターン付き基板の製造方法。
- 請求項6に記載の導電パターン付き基板の製造方法によって得られた導電パターン付き基板上の導電パターンとLEDの電極部とを熱圧着させる工程とを含むLED実装回路基板の製造方法。
- 請求項1~5のいずれか記載の導電パターン付き基板の製造方法であって、前記被転写基板が複数の電子部品が実装された基板であり、前記電子部品の欠損部に前記パターンを転写する導電パターン付き基板の製造方法。
- 前記欠損部が、前記複数の電子部品が実装された基板から不良の電子部品を除去することによって生じたものである請求項8記載の導電パターン付き基板の製造方法。
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