JP2634724B2

JP2634724B2 - 厚膜形成方法

Info

Publication number: JP2634724B2
Application number: JP4011431A
Authority: JP
Inventors: 健一高橋; 光平薮野; 行雄山田; 裕戸崎; 裕諸石
Original assignee: Hitachi Techno Engineering Co Ltd; Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp; Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 1997-07-30
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: JPH05206616A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック基板等の上
に所望のパターンの抵抗厚膜等を形成する厚膜形成方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】基板上に所望の厚膜パターンを形成する
従来技術として、スクリーン印刷法や加圧転写印刷法が
ある。スクリーン印刷法は、基板上にスクリーンマスク
を対向させ、スクリーンマスク上にペーストを置いて、
スキージ（刷毛）でスクリーンマスクを通して基板上に
スクリーンマスクのパターンに従ったペーストパターン
を塗布するものである。

【０００３】加圧転写印刷法は、基板上に転写フィルム
に設けたペースト膜を対向させ、転写フィルム側からワ
イヤで加圧して、加圧した部分のペースト膜を基板上に
転写するものである。これらの従来技術をそれぞれ紹介
するものとして、実開昭６２−１７８１４５号公報、特
開昭６３−８４０９５号公報がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記スクリーン印刷法
では、スクリーンマスクがペーストで目詰りを生じやす
く、そのため、スクリーンの取扱いに手間が掛かるだけ
でなく、高い印刷精度が得にくい。特に、同一スクリー
ンマスクで印刷を繰返すと、極端に精度が低下する。

【０００５】精度を維持しようとすると、スクリーンマ
スクを屡々交換する必要を生じ、量産性が悪い。また、
ペーストは溶剤の蒸発で粘度が変化し易く、ペーストの
きめの細かい管理が必要で、手間が掛かる。さらに、ス
キージはスクリーンマスクとの摩擦で摩耗するので屡々
交換する必要があり、やはり手間が掛かる。

【０００６】一方、加圧転写印刷法では、スクリーンマ
スクやスキージがないので、これらを交換する手間が掛
からないが、ペーストを転写フィルムから基板上に直接
転写するため、基板に対するペーストの結合力が弱く、
加熱焼成時に剥離を生じ、高精度な厚膜パターンの形成
が困難であった。

【０００７】本発明の目的は、所望の厚膜パターンを基
板上に高精度に、しかも容易に形成することができる厚
膜形成方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の厚膜形成方法
は、転写フィルムに設けたペースト膜を基板上の接着層
に対向させ、転写フィルム側から所望のパターンで加圧
して加圧した箇所のペースト膜と加圧しなかった箇所の
ペースト膜を分断し、加圧した箇所のペースト膜を所望
のパターンの厚膜ペーストとして基板上の接着層上に形
成する工程と、基板を加熱し接着層を焼失させ基板上に
厚膜パターンを接合させる工程とを含む。

【０００９】

【作用】転写フィルムに設けたペースト膜を基板上の接
着層に対向させ、転写フィルム側から所望のパターンで
加圧することによって、加圧した箇所のペースト膜と加
圧しなかった箇所のペースト膜が分断され、加圧した箇
所のペースト膜が所望のパターンの厚膜ペーストとして
基板上の接着層上に形成されるので、厚膜ペースト膜の
パターン化と接着層上への形成が同時に達成され、手間
を掛けず容易に所望の厚膜パターンを形成できる。先端
が丸められた加圧部材でペースト膜を転写フィルム側か
ら加圧すると、ペースト膜に均一な加圧力が作用し、押
された箇所はきれいな形で分断して、接着層に所望のパ
ターンの厚膜ペーストを形成することができる。転写フ
ィルムに設けたペースト膜を基板上の接着層に間隙をも
って対向させ、パターン化のために転写フィルム側から
の加圧箇所を移動していくと、加圧箇所でペースト膜が
基板上の接着層に接触し、それ以外の箇所では離れてい
る、つまり、加圧を終えたところから順次転写フィルム
が離れていき、加圧箇所のペースト膜は接着層上に残
る。そのために複雑なパターンに加圧しても、厚膜ペー
スト膜の輪郭を高精度に画定して所望のパターンの厚膜
ペーストを基板上の接着層に形成することができる。そ
して、厚膜ペーストパターンは、接着層を介して基板上
に形成されるので、厚膜ペーストパターンの基板に対す
る接着力が強く、加熱焼成時にも剥離を生じることが少
ない。このため、高精度な厚膜パターンを形成できる。

【００１０】加熱焼成により、接着層は厚膜ペースト中
に含まれるレジンと共に焼失するため、加熱焼成後は基
板上に直接厚膜ペーストが高精度に形成された厚膜パタ
ーンを得ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例に沿って図面を参照し
つつ説明する。図１は、本発明の実施例による厚膜形成
方法を示す概略断面図である。図１（Ａ）に示すよう
に、セラミック基板等の絶縁基板１の上に、接着層８を
形成し、この上に転写フィルム１５上に塗布された厚膜
ペースト層１６を配置する。

【００１２】加圧ロッド２２を絶縁基板１上方に配置
し、転写フィルム１５を介して厚膜ペースト層１６を絶
縁基板１に向かって押圧する。厚膜ペースト層１６の押
圧された部分は、転写フィルムよりも下の接着層８によ
り強く接着され、厚膜ペースト層１６の他の部分から分
断される。

【００１３】図１（Ｂ）に示すように、厚膜ペースト層
１６に選択的に押圧力を印加した後、転写フィルム１５
を厚膜ペースト層１６と共に上方に引上げ、取り去る
と、基板１上の接着層８には選択的に厚膜ペーストパタ
ーン層１６ａが形成されている。この厚膜ペーストパタ
ーン層１６ａは、接着層８の接着力によって基板１に強
固に結合されている。

【００１４】その後、図１（Ｂ）に示す構成を搬送加熱
炉に装架し、接着層８および厚膜ペーストパターン層１
６ａ中のレジンが焼失する温度で加熱焼成することによ
り、図１（Ｃ）に示すように基板１上に厚膜パターン層
１６ｂが強固に接着された構造を得る。

【００１５】図１に示す方法によれば、厚膜ペーストパ
ターン層１６ａは、接着層８によって基板１に接着され
るため、基板１に対する接着力が強く、加熱焼成工程に
おいて剥離することが少ない。このため、高精度の厚膜
パターン層１６ｂを得ることができる。

【００１６】また、厚膜ペーストパターン層１６ａを接
着層８を介して基板１に接着するため、厚膜ペーストパ
ターン層１６ａは、基板に対する接着力をあまり考慮す
ることなく任意のパターンに設計できる。

【００１７】図１に示す厚膜形成方法においては、先端
の丸められた加圧ロッド２２を用いた。この理由を以下
に説明する。図２は、加圧転写用部材を比較して示す概
略図である。図２（Ａ）は、図１に示す厚膜形成方法で
用いた先端を丸めた加圧ロッドの作用を示す。また、図
２（Ｂ）は、図２（Ａ）の加圧ロッドを用いる前に用い
た先端が平坦な加圧ロッドを示す。

【００１８】加圧ロッドの機能は、厚膜ペーストパター
ン層１６に選択的に均一な圧力を印加させることであ
る。このため、当初は図２（Ｂ）に示すように、平坦な
先端を有する加圧ロッド２２ａを用いた。ところが、平
坦な先端面を有する加圧ロッド２２ａは、押圧したとき
に厚膜ペースト層１６に対して均一な圧力を印加するの
ではなく、中央部よりも端部においてより強い加圧力を
与える。このため、加圧力分布は図２（Ｂ）の下側の弧
で示すようになり、加圧ロッド２２ａの中央部において
加圧力が小さくなってしまう。

【００１９】この加圧力分布は、厚膜ペースト層１６を
強固に接着層に接着するのに不適当なだけでなく、加圧
ロッド２２ａの直径によっては中央部に気泡を取り込ん
でしまうこともある。

【００２０】そこで、先端形状について種々検討した。
この結果、加圧部材として先端に曲率をもたせることが
好ましいことが分かった。特に、図２（Ａ）に示すよう
に先端がほぼ半球状の形状が良好であった。この時の厚
膜ペースト層１６への加圧力は、加圧ロッド２２の直径
方向でほぼ均一にすることができた。また、気泡が取り
込まれる問題も解消された。

【００２１】なお、厚膜ペースト層１６への加圧力は、
ロッド２２の先端における曲率半径で変わるので、接着
層８や厚膜ペースト層１６の材質に応じて曲率を適宜選
択することが好ましい。また、一定の曲率を有さないよ
うな形状でも、適当の丸みがあれば良好な結果を得るこ
とが可能である。

【００２２】図２（Ａ）に示すような加圧ロッドは、点
状ないしは円状の領域に均一な圧力を印加するのに好ま
しい。線状ないしストリップ状の領域に均一に圧力を印
加するときには、図２（Ａ）に示すような加圧ロッドを
移動させつつ多数回の加圧を行なってもよいが、連続的
に移動できる加圧部材を用いてもよい。

【００２３】図３は、厚膜ペースト層１６の帯状領域を
接着層８に加圧転写するのに適した加圧転写用部材を示
す。この加圧転写用部材は、ロッド２２の先端にローラ
２２ｃが取り付けられた構成を有する。ローラ２２ｃの
断面形状は、自転車タイヤのように曲率が形成されてい
る。たとえば、任意の半径で半円状の丸みを付けてお
く。ロッド２２で押圧力を与えつつ、ローラ２２ｃを転
写フィルム１５上で転がすことにより、厚膜ペースト層
１６の帯状領域にほぼ均一な圧力が与えられる。このよ
うな加圧部材を用いることにより、直線のみでなく曲
線、折れ線等の種々の帯状の厚膜パターン層を形成する
ことができる。

【００２４】図４は、加圧転写工程をより詳細に示す概
略断面図である。図４（Ａ）に示すように、基板１上に
接着層８を形成し、転写フィルム１５に接着させた厚膜
ペースト層１６を接着層８と対向させ、かつ所定の間隙
ｇを隔てて保持する。

【００２５】次に、図４（Ｂ）に示すように、転写フィ
ルム１５上方より加圧ロッド２２を下方に押圧する。転
写フィルム１５および厚膜ペースト層１６は加圧ロッド
２２の押圧力にしたがって変形し、厚膜ペースト層１６
が接着層８に接触する。さらに押圧力を強めると、厚膜
ペースト層１６の押圧された部分は厚膜ペースト層１６
の他の部分から切り離され、接着層８により強固に接着
する。

【００２６】加圧ロッド２２を上方に引き上げることに
より、図４（Ｃ）に示すように、接触した部分の厚膜ペ
ーストパターン層１６ａが接着層８の上に残り、厚膜ペ
ースト層１６の他の部分は転写フィルム１５と共に接着
層８から離れて元の状態に復帰する。

【００２７】このような加圧転写方式は、接着層８が常
に粘着性を示すものである場合にも、接着層８に接触す
る厚膜ペースト層１６の接触領域が限定されるため、厚
膜ペーストパターン層１６ａの輪郭を高精度に所望の形
状に画定できる。

【００２８】ここで、本発明者らが抵抗パターンを作成
した具体例の素材や処理条件について説明する。セラミ
ック基板１は、９６％がアルミナのハイブリットＩＣ用
基板であった。接着層８は、イソノニルアクリレート／
アクリル酸＝９０／１０（重量比）、重量平均分子量５
０万のポリマーに３官能イソシアネート化合物をポリマ
ー固形分１００部に対して５部添加して架橋を施したも
のであった。

【００２９】この接着層は、（メタ）アクリル酸アルキ
ルエステル系ポリマーを主成分とし、一定範囲内の弾性
率を有し、適当な厚さの下で、常態では非粘着性（粘着
力は５ｇ／ｃｍ以下）であるが加圧により強粘着性（加
圧力１ｋｇ／ｍｍ²、剥離速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、２
３℃における粘着力は２０ｇ／ｃｍ以上）を発揮する感
圧性接着層である。

【００３０】接着層８は、厚さ約１０μｍのものを用い
た。厚膜ペースト層１６は、田中マッセイ株式会社製の
商品名「ＳＵＲＥＦＩＲＥ」、形式番号「ＴＲ−４８４
６」の銀−パラジウム系導体ペーストで、転写フィルム
にウェット状態で約５０μｍの厚さに塗布し、その後約
１２０度で１５分間位の加熱を２度ほど行なって、生乾
燥させたものであった。

【００３１】加圧ロッド２２の加圧力は、約１．６ｋｇ
ｆ／ｍｍ²であった。搬送加熱炉では、ピーク温度約８
００度の部所に約１０分間以上維持されるようにし、６
０分かけて移動させることを２回繰り返した。この加熱
焼成で接着層８のほとんどが焼失され、セラミック基板
１上に密着したパターンを得ることができた。厚膜パタ
ーン１６は、導体層または抵抗層であり、導体層の場合
は良導体となり、膜厚１０μｍとした場合のシート抵抗
は２２ｍΩ／□であった。

【００３２】上記の組成の接着層８に対して、銀−パラ
ジウム系導体ペーストの他に酸化ルテニウム系や銅、
金、白金等の導体ペーストが使用できる。さらに、セラ
ミック以外の基板であってもこれらの組合せが使用でき
る。

【００３３】図５は、上述のように厚膜パターンを加圧
転写するのに適した厚膜印刷装置を示す。厚膜印刷装置
１００は、接着層を塗布する部分１０１、厚膜ペースト
パターンを選択的に形成する部分１０２、残余の厚膜ペ
ースト層を回収する部分１０３を含む。セラミック基板
１は、基板ホルダ２の上に載置され、基板ホルダ２はベ
ルトコンベア４によって搬送される。ベルトコンベア４
は、スプロケット３ａ、３ｂで回動され、基板ホルダ２
は図中左から右に移動される。ベルトコンベア４は、ま
たガイド５によって案内されている。

【００３４】接着層を塗布する部分１０１においては、
転写フィルム７と保護フィルム９の間に接着層８を保持
した接着層供給リール６が配置されている。保護フィル
ム９は、剥離用テンションローラ１０を介して保護フィ
ルム巻取りリール１１によって巻き取られる。このた
め、接着層供給リール６から供給された接着層は、その
上部の保護フィルム９を剥離され、転写フィルム７と共
に転写ローラ１２によって下方に押圧される。このた
め、転写フィルム７上に塗布された接着層８は、基板１
の表面に転写される。接着層転写後の転写フィルム７
は、転写フィルム巻取りリール１３に巻き取られる。

【００３５】接着層８は、セラミック基板１とほぼ同じ
長さに分断されており、ベルトコンベア４と接着層転写
フィルム７が同一速度で回動されること、セラミック基
板１と接着層８の先端位置合わせの同期がとられるこ
と、および接着層転写ローラ１２で加圧されることによ
って、セラミック基板１上に接着される。

【００３６】この接着は、ベルトコンベア４の移動に伴
って接着層８の一端から他端に向かって進行されるの
で、セラミック基板１と接着層８の間に気泡が形成され
るおそれは非常に少ない。

【００３７】このようにして、接着層８を接着された基
板１は、ベルトコンベア４によって搬送され、厚膜ペー
ストパターン形成部１０２に搬送される。厚膜ペースト
パターン形成部１０２においては、厚膜ペースト層１６
を転写フィルム１５と保護フィルム１７の間に挟んだ厚
膜ペースト供給リール１４が配置されている。厚膜ペー
スト層１６が厚膜ペースト供給リール１４から供給され
ると、保護フィルム１７は厚膜ペースト層１６表面から
剥離され、剥離用テンションローラ１７を介して保護フ
ィルム巻取りリール１９に巻き取られる。転写フィルム
１５に担持された厚膜ペースト層１６は、上下可動ロー
ラ２０ａ、２０ｂの中間位置まで搬送され、基板１上の
接着層８と対向して保持される。

【００３８】厚膜ペースト層１６は、セラミック基板１
とほぼ同じ長さに分断されており、ベルトコンベア４と
転写フィルム１５が同一速度で移動されること、セラミ
ック基板１と厚膜ペースト層１６の先端位置合わせの同
期がとられることによって、上下可動ローラ２０ａ、２
０ｂ間の位置で厚膜ペースト層１６は接着層８に対向し
て配置される。その後、図示の如く上下可動ローラ２０
ａ、２０ｂが降下され、厚膜ペースト層１６は接着層８
に近接して配置される。なお、ベルトコンベア４等の移
動はここで一旦停止される。

【００３９】上下可動ローラ２０ａ、２０ｂの間には、
ＸＹＺの各方向に操作可能な加圧ロッド２２が配置され
ている。任意の位置で加圧ロッド２２を下方に移動さ
せ、転写フィルム１５を介して厚膜ペースト層１６を接
着層８上に加圧することにより、押圧された部分の厚膜
ペースト層１６が接着層８上に転写される。

【００４０】なお、ここで厚膜ペースト層１６は、図４
で説明したように、接着層８の上に所定の間隙を介して
配置されることが好ましいが、接着層８上に接触させて
配置させることもできる。また、厚膜ペースト層を加圧
転写する部材として、図２（Ａ）に示すような加圧ロッ
ドを示したが、図３に示すような加圧ローラ等他の加圧
部材を用いることもできる。

【００４１】所望の加圧転写を行なうことにより、厚膜
ペースト層１６は選択的に消費された状態となる。加圧
転写後、上下可動ローラ２０ａ、２０ｂは上昇され、転
写されずに転写フィルム１５上に残った厚膜ペースト層
１６と共に転写フィルム巻取りリール２１で巻き取られ
ることにより、図中右上方へと移動する。

【００４２】転写フィルム１５は、転写フィルム巻取り
リール２１に巻き取られる前に残余の厚膜ペースト回収
部１０３を通る。残余厚膜ペースト回収部１０３におい
ては、スキージガイド２４に対向して剥離スキージ２３
が配置されており、転写フィルム１５上の残余の厚膜ペ
ースト２５を剥離し、受け箱２６に落下させる。厚膜ペ
ースト層を剥離した転写フィルム１５は、転写フィルム
巻取りリール２１に巻き取られる。

【００４３】接着層８の上に所望パターンで厚膜ペース
トパターンを形成した基板１は、その後搬送加熱炉に送
られ、焼成処理される。図６は、他の加熱転写形態を示
す概略断面図である。本形態においては、転写フィルム
１５の上にまず剥離層２７が形成され、その上に厚膜ペ
ースト層１６が形成されている。

【００４４】この剥離層２７としては、一般的なシリコ
ーン化合物、Ｃ₁₆以上の長鎖アルキル基含有化合物、フ
ッ素化合物、またはワックス類等が用いられ、必要とす
る剥離力により適宜選択できる。また、転写フィルム１
５としても一般的なポリエチレンテレフタレート等のポ
リエステル、あるいはポリエチレン、ポリプロピレン、
塩化ビニル等を用いることができ、硬度、伸縮性および
剥離剤との相溶性等の点から、適当なものを選ぶことが
できる。

【００４５】厚膜ペースト層１６と転写フィルム１５の
間に剥離層２７を介在させることにより、加圧転写後の
厚膜ペーストパターン層１６ａの表面がより滑らかにな
る。このため、焼成後により綺麗な仕上がりの厚膜パタ
ーンを得ることができる。

【００４６】以上説明した実施例では、接着層８や厚膜
ペースト層が連続した転写フィルム上に選択的に形成さ
れていたが、毎葉式のフィルム上に形成してもよい。図
７は、毎葉式の加圧転写方式を示す。図７（Ａ）におい
て、フィルムケース２８内に厚膜ペースト層１６を形成
した転写フィルム１５が複数枚積み重ねられている。

【００４７】真空吸着ヘッド２９は、複数個の吸着口を
有し、最上部に配置された毎葉式転写フィルム１５に接
近し、これを吸入保持する。図７（Ｂ）に示すように、
真空吸着ヘッド２９で吸着した転写フィルムをセラミッ
ク基板１上の前述した加圧時のみに強粘着性を示す接着
層８上に移動し、真空を解除することにより、厚膜ペー
スト層１６が吸着層８に接するように転写フィルム１５
を落下させ、搬送を完了させる。その後、図１に示した
加圧転写工程と同様の処理を行い、接着層８上に厚膜ペ
ーストパターンを接着させる。その後、再び真空吸着ヘ
ッドで転写フィルム１５を吸入し、取り去る。

【００４８】転写フィルム等の形状や取扱は、その他種
々に変更可能である。また、加圧転写手段として単一の
加圧ロッドや加圧ローラ等の代わりに、ドットプリンタ
の印字ヘッドのワイヤドット印字プリンタ等をもちいる
こともできる。この場合、プリンタにおけるパターン形
成と同様、印字パターンは情報データにしたがってソフ
ト処理できるため、パターン形成や変更が容易になる。
また、情報のソフト処理により、パターン輪郭等をさら
に微細にかつ高精度に形成することも可能となる。

【００４９】厚膜ペースト層は加圧ロッドで加圧される
部分が転写されるに留まらず、その周囲の部分も転写さ
れるため、加圧ロッドの加圧点が多少離れていても、連
続した厚膜ペーストの転写層が得られる。したがって、
転写パターンの精度と加圧速度の関係から加圧点間隔が
決められる。

【００５０】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば基
板上に所望の厚膜パターンを高精度に、しかも容易に接
合させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による厚膜形成方法を説明する
ための断面図である。

【図２】加圧転写用部材を説明するための概略断面図で
ある。

【図３】他の加圧転写用部材を示す概略断面図である。

【図４】加圧転写の工程を説明するための断面図であ
る。

【図５】厚膜印刷装置の構成を概略的に示す断面図であ
る。

【図６】他の加圧転写形態を説明するための概略断面図
である。

【図７】毎葉式加圧転写方式を説明するための概略断面
図である。

【符号の説明】

１基板２基板ホルダ３スプロケット４ベルトコンベア５ガイド６接着層供給リール７、１５転写フィルム８接着層９、１７保護フィルム１０、１８剥離用テンションローラ１１、１９保護フィルム巻取りリール１２転写ローラ１３、２１転写フィルム巻取りリール１４厚膜ペースト供給リール１６厚膜ペースト層２０上下可動ローラ２２加圧ロッド２３剥離スキージ２４スキージガイド２５残余厚膜ペースト層２６受け箱２７剥離層２８フィルムケース２９真空吸着ヘッド１００厚膜印刷装置１０１接着層塗布部１０２厚膜ペーストパターン形成部１０３残余厚膜ペースト回収部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田行雄茨城県竜ヶ崎市向陽台五丁目２番日立テクノエンジニアリング株式会社開発研究所内 (72)発明者戸崎裕大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者諸石裕大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (56)参考文献特開昭62−257790（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−232990（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−247590（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−193091（ＪＰ，Ａ) 特開平２−74095（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】転写フィルムに設けたペースト膜を基板
上の接着層に対向させ、転写フィルム側から所望のパタ
ーンで加圧して加圧した箇所のペースト膜と加圧しなか
った箇所のペースト膜を分断し、加圧した箇所のペース
ト膜を所望のパターンの厚膜ペーストとして基板上の接
着層上に形成する工程と、基板を加熱し接着層を焼失させ基板上に厚膜パターンを
接合させる工程とを含む厚膜形成方法。
【請求項２】請求項１において、前記転写フィルム側
からの加圧は、先端が丸められた加圧部材でペースト膜
を転写フィルム側から加圧することを含む厚膜形成方
法。
【請求項３】請求項１において、前記転写フィルム側
からの加圧は、転写フィルムに設けたペースト膜を基板
上の接着層に間隙をもって対向させ、転写フィルム側か
ら加圧して所望のパターンの厚膜ペーストを接着層上に
形成することを含む厚膜形成方法。