JP3322128B2 - 積層体とそれを使用した厚膜回路の製造方法 - Google Patents

積層体とそれを使用した厚膜回路の製造方法

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JP3322128B2
JP3322128B2 JP17678696A JP17678696A JP3322128B2 JP 3322128 B2 JP3322128 B2 JP 3322128B2 JP 17678696 A JP17678696 A JP 17678696A JP 17678696 A JP17678696 A JP 17678696A JP 3322128 B2 JP3322128 B2 JP 3322128B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、厚膜回路等の製造
に使用する材料とその使用方法に関するものであり、さ
らに詳しくはアルミナやガラス等のセラミックス基板、
または焼成によってセラミックスとなる、いわゆるグリ
ーンシートの上に厚膜回路等の構成要素、例えば電極配
線、抵抗体、絶縁体等の高精細なパターンを形成する際
に使用する材料と、その材料の使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】いわゆる厚膜回路と呼ばれるセラミック
ス配線板は、開発当初の片面配線から両面配線、さらに
は多層配線へと進歩し、複雑になると共に、配線パター
ンも高精細化してきている。その厚膜多層配線基板の従
来の製造方法は、大きく分けて二通りある。
【0003】一つは、時に印刷積層法または逐次積層法
と呼ばれている方法であって、基板の上に順次、各層を
印刷で積層していく方法である。基板には、焼結したア
ルミナ等のセラミックス基板、またはグリーンシートと
呼ばれているものが使用される。基板上に、導電体ペー
ストや抵抗体ペーストの所定のパターンを形成し、場合
によっては焼成が行われる。その上に絶縁用のガラスペ
ーストをスルーホール部以外の全面に形成し、次に焼成
する。その後、再びその上に導電体ペーストや抵抗体ペ
ーストの所定のパターンを形成し、その上に絶縁用のガ
ラスペーストをスルーホール部以外の全面に形成し、焼
成する。これを所望の層数まで繰り返す方法である。
【0004】図9は、この方法の代表的なプロセス例と
して文献1)に載っているものである。用途としては、
比較的低コストで製造することができるので、主に民生
機器が対象となっている。
【0005】もう一つの方法は、時にシート積層法と呼
ばれる方法であって、予め導電体ペーストや抵抗体ペー
ストの所定のパターンを形成したグリーンシートと呼ば
れるものを所望の層数だけ積層した後、焼成する方法で
ある。図10に、基本プロセスを示す。図11に、各層
の形成されるパターンの例を示す。また、図12の模式
図は、この方法によって製造した高密度配線セラミック
ス基板の構造例である。主用途は、LSI、VLSI素
子を搭載する配線基板である。
【0006】なお、グリーンシートとは、酸化物等の粉
末と、結合剤と呼ばれる有機物と、溶剤とを混合・分散
してペースト状にしたものをシート状に成形し、溶剤を
蒸発させてシートとしたものであり、焼成によってセラ
ミックス基板となるものである。図13に製法の原理図
を、表1に原料の配合例を示す。
【0007】
【表1】
【0008】従来技術においては、上記の二通りの方法
の何れにおいても、導電体ペーストや抵抗体ペーストの
所定のパターンを形成する方法は、殆どの場合スクリー
ン印刷であった。しかし、ICやLSIの高集積化に起
因する電子部品の小型化に対応するには、スクリーン印
刷では限界があった。すなわち、スクリーン印刷では最
小線巾70〜80μm程度が限界であるのに対して、最
近では配線パターンの最小線巾として50μm以下が要
求されている。このような高精細化の要求に対して、ス
クリーン印刷技術の高精細化の研究が進められている
が、現状では上記の最小線巾70〜80μm程度が限界
である。
【0009】この高精細化の要求に応える方法として、
二通りのフォトリソグラフィー(以下、フォトリソ法と
略す)の開発・検討がなされている。その一つでは、図
14に示したように先ずセラミックス基板やグリーンシ
ート上の全面に所定の材質の膜2を形成する。
【0010】例えば、セラミックスの基板1の上に蒸着
法やスパッター法で銅の膜を形成したり、スクリーン印
刷で全面に銀ペーストを塗布し、焼成し、銀の膜を形成
したりする(図14(a))。その後、膜2の上にフォ
トエッチングレジスト(以下、フォトレジストと略す)
3を塗布し、所望のパターンを有するフォトマスク4を
介して露光(図14(b))し、現像し、フォトレジス
ト3を所望のパターンに残存させる(図14(c))。
次に、銅や銀のエッチング液を使用して、フォトレジス
ト3が残っていない部分の膜2をエッチング除去し、銅
や銀等からなる膜2を所望のパターンに残存させる(図
14(d))。最後に、パターン状に残存形成した膜2
の上に残っていたフォトレジスト3を剥離する(図14
(e))。
【0011】但し、場合によっては焼成する前の乾燥し
た状態のペーストの上にフォトレジスト3を塗布する場
合もある。この場合、エッチング・フォトレジスト3の
剥離の後に焼成を行う。
【0012】なお、導電体材料としては、Al、Au、
Ti、Pt、Ni、Cr等も使用される。また、抵抗体
材料としては、Ta、TaN、Cr−Si−
O、AgPd、RuO等が使用される。
【0013】この製造工程は、半導体素子の形成に使用
されている方法であって、50μmはおろか10μm程
度の微細なパターンを正確な位置に形成することが可能
である。また、コンデンサーの形成も可能である。
【0014】しかし、この方法は工程が複雑なため生産
コストが極めて高くつくばかりでなく、原理的な問題が
ある。それは、膜2をパターン状に残存形成する際に使
用するエッチング液が、セラミックス基板やグリーンシ
ートに浸み込んでしまう点である。また、グリーンシー
トの場合には、エッチング液によってグリーンシートが
膨潤したり、溶解することである。
【0015】例えば、銅のエッチング液は一般的には、
鉄液と呼ばれる塩化第二鉄溶液が使用されるが、これが
しみ込むと、焼成時に塩素が発生して、銅膜を破損した
り、酸化鉄が形成されて所望の基板性能を達成出来なく
なる。
【0016】また、焼成炉等の寿命が短くなったり、公
害対策処理を必要とすると云った問題点がある。このた
め、エッチング液としてしみ込んでも悪影響のないもの
や、グリーンシートを膨潤、溶解しないものを使用する
必要があるが、実際問題としては、そのようなエッチン
グ液は大多数の被エッチング物について、見い出すこと
が困難である。
【0017】また、フォトレジスト3を除去する際に剥
膜液を使用するが、この液にも現像液と同様の問題点が
ある。
【0018】もう一つのフォトリソ法は、感光性のペー
ストを用いる方法である。デュポン社の製品で商品名
「Fodel」が、その代表的なものである。この場
合、例えば導電体ペースト、絶縁体ペースト、抵抗体ペ
ースト等、ペーストそれ自体が感光性を備えている。
【0019】そのため、例えば図15に示したように、
基板1に感光性ペースト5を塗布した後、フォトレジス
ト3をコートすることなしに、フォトマスク4を介して
パターン露光することが可能である。しかし、現像には
やはり現像液を使用するので、それがセラミックス基板
やグリーンシートにしみ込んで後に悪影響を発現した
り、グリーンシートを膨潤したり、溶解したり、その表
面を荒らしてしまうと云う問題が依然としてある。
【0020】このように、厚膜回路の製造において微細
パターンの形成は要望が強いのにも拘らず、実際的な方
法がなかった。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、厚膜回路の
製造において、上記の製造上の技術的な難点を解消し、
高精細な厚膜回路が製造できる技術を提供することを目
的としており。具体的には導電体、抵抗体等のパターン
の最小線巾がスクリーン印刷の限界以下、例えば最小線
巾としては10μm程度までを対象として、有効で実際
的な方法を提供する。また、基板は、セラミックス基板
とグリーンシートの両方を対象とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、使
用時に剥ぎ取られる支持層の上に剥離可能に積層された
積層体が、焼成によって導電体、誘電体、絶縁体、抵抗
体の何れかが形成できる乾燥ペースト層を有し、該乾燥
ペースト層が感光により所望の形状に剥離するようにし
た積層体を提供する。
【0023】また、本発明は、積層体の具体的構成とし
て、支持層の側から、接着剤層、乾燥ペースト層、感
光性接着剤層を積層する、接着剤層、感光性接着機能
を有する乾燥ペースト層を積層する、感光性接着剤
層、乾燥ペースト層、接着剤層を積層する、感光性接
着機能を有する乾燥ペースト層、接着剤層を積層する、
感光性接着剤層、接着性を有する乾燥ペースト層を積
層する、接着性と感光性接着機能とを有する乾燥ペー
ストを積層する、第1の感光性接着剤層、乾燥ペース
ト層、第2の感光性接着剤層を積層し、且つ、第1の感
光性接着剤層と第2の感光性接着剤層との露光時におけ
る接着力の変化を逆向きにしたものであり、さらに前記
〜において、最上層に保護フィルムを積層する、
ロール状に巻き取るようにした積層体を提供する。
【0024】また、本発明は、積層体の保護フィルムを
除く最上層と基板とを密着して感光層にパターン露光し
たのち、支持層と基板とを引き離して積層体を剥離現像
し、基板ごと焼成して基板上に導電体、誘電体、絶縁
体、抵抗体の全部または一部を焼き付けて厚膜回路を形
成する、厚膜回路の製造方法を提供する。なお、「剥離
現像」とは、「接着力が変化し得る所定の層を基板に貼り
合せ、その所定の層と基板との接着力を部分的に変化さ
せ、該所定の層が部分的に基板に残るように所定の層を
引き剥がして基板上に像を形成する現像方法」のことで
あり、当業界において一般的に使用されている用語であ
る。
【0025】また、本発明は、積層体の保護フィルム層
を除く一部の層を基板上に直接塗布および/または積層
した後、剥離現像と焼成を行って基板上に導電体、誘電
体、絶縁体、抵抗体の全部または一部を焼き付けて厚膜
回路を形成する、厚膜回路の製造方法を提供する。
【0026】また、本発明は、積層体を剥離現像して、
セラミックスの基板上に導電体、誘電体、抵抗体の何れ
かが形成できる乾燥ペースト層を残存させる工程と、そ
れらを被覆し、且つ、一部にスルーホールを有する絶縁
体が形成できる乾燥ペースト層を残存させる工程と、基
板ごと焼成する工程と、を繰り返して厚膜回路を形成す
る、厚膜回路の製造方法を提供する。
【0027】また、本発明は、積層体を剥離現像して、
焼成によりセラミックスになるシート上に導電体、誘電
体、抵抗体の何れかが形成できる乾燥ペースト層を残存
させる工程と、それらを被覆し、且つ、一部にスルーホ
ールを有する絶縁体が形成できる乾燥ペースト層を残存
させる工程と、を繰り返したのち、焼成して厚膜回路を
形成する厚膜回路の製造方法を提供する。
【0028】また、さらに本発明は、同種の積層体の剥
離現像を繰り返し行って、導電体、誘電体、絶縁体、抵
抗体の全部または一部について、厚みを大きくする工程
を有する厚膜回路の製造方法を提供する。
【0029】先ず、本発明になる積層体100の基本構
造を、図1に基づいて説明する。なお、図1では、使用
時の状態でその構成が把握できるように、支持層である
支持フィルム11を上に、保護フィルム15を下にして
示しており、積層体100は、支持フィルム11と、こ
の支持フィルム11の上(図面では下側、以下同じ)に
位置する接着剤層12と、その上に位置する乾燥ペース
ト層13と、さらにその上に位置する感光性接着剤層1
4と、この感光性接着剤層14を被覆して保護する保護
フィルム15とからなる。
【0030】支持フィルム11は、例えばポリエチレン
テレフタレートフィルムのように後述するパターン露光
時の光を透過し、且つ、この積層体100を製造する際
や剥離現像時の引っ張りに強く、伸びが少なく、また加
熱されても引っ張り強度の減少や伸びが少ない素材によ
って形成する。
【0031】乾燥ペースト層13は、基本的にはペース
トフィルムから溶剤成分を乾燥除去した乾燥フィルム層
である。本発明の積層体100に使用するペーストは、
例えば導電パターンを形成する際に使用するものの場合
には、従来から厚膜回路等の形成に使用されている焼成
型導電性ペーストに類似の組成のものを使用する。ま
た、誘電体を形成する際に使用するものでは、同様に厚
膜回路の形成に使用されている誘電体層形成用焼成型ペ
ーストに類似の成分のものを使用する。絶縁体形成ペー
スト、抵抗体形成ペーストについても同様である。
【0032】なお、乾燥ペースト層13の溶剤成分が下
層を著しく溶解等して機能を低下を招く場合には、予め
別に乾燥フィルム状態にしたものを転写するか、または
下層の上に適宜のバリヤー層を形成してからペーストを
塗布する。
【0033】感光性接着剤層14は、紫外線等の光を照
射すると、接着性が変化するものである。例えば、初期
に接着性があるものであって、紫外線照射によって、こ
の層内の感光性成分が重合すると、硬化して表面接着性
が低下し、場合によっては接着性が全くなくなるもので
ある。また、逆に感光によって接着力が向上するものも
使用する。
【0034】保護フィルム15は、例えばポリエチレン
フィルムのように、平滑で柔軟性を備えると共に、ある
程度のガスバリアー性を備え、且つ、この下に設ける感
光性接着剤層14との接着性が少なく、これを傷めるこ
となく剥離できるものを使用する。なお、支持フィルム
11の裏面に適宜の剥離剤を塗布して全体をロール状に
巻き取る場合は、保護フィルム15を設ける必要はな
い。
【0035】接着剤層12は、支持フィルム11と乾燥
ペースト層13との接着力Xを調整するためのものであ
る。その接着力Xは、保護フィルム15を剥がして基板
1に貼り合わせる感光性接着剤層14の、感光した部分
と基板1との間の接着力Yと、この未感光部分と基板1
との間の接着力Zとの中間の値に設定される。すなわ
ち、 感光によって接着力が向上するY>Z の場合には Y>X>Z 感光によって接着力が低下するZ>Y の場合には Z>X>Y となるように設定される。接着力Xの調整方法は、当業
者において周知の方法、例えば重合度の調整、化学組成
の調整等によって行うことができる。
【0036】次に、露光および剥離現像工程における各
層の挙動を、例えば感光して接着力が増加するタイプの
感光性接着剤層14を用いた図1の構造の積層体100
について、図2に基づいて説明する。
【0037】先ず、保護フィルム15を剥がして、感光
性接着剤層14を目的の基板1に圧着する(図2
(a))。通常、圧着にはロールラミネータを用いる。
感光性接着剤層14が常温状態で粘着性を有するとき
等、単に圧着するだけでよい場合もあるが、通常は加熱
して粘着性を発現させながら貼りつける。次に、所望の
パターンを有するフォトマスク4を支持フィルム11に
密着して、所定の露光量に達するまで露光する(図2
(b))。露光後、支持フィルム11の端から持ち上
げ、支持フィルム11を基板1から引き離す。剥離に
は、ロールを使用することが多い。すると基板1と感光
性接着剤層14の間の接着力は、露光部14Bで増加
し、未露光部14Aは低いままであるので、感光性接着
剤層14は図2(c)のように支持フィルム11と基板
1の両側に分裂して現像される。場合によっては、所定
の温度(例えば、60℃程度)まで加熱してから剥離現
像を行う。加熱する理由は接着力の差を大きくして、剥
離現像が確実に行われるようにするためである。加熱す
る場合は、この現像方法を感熱剥離現像と呼ぶ。そし
て、基板1ごと所定の条件で焼成して、乾燥ペースト層
13による所定の機能を出現させる(図2(d))。
【0038】積層体100の製法の概略を、図1の構造
について以下に述べる。詳しくは、実施の形態の項で示
す。先ず、支持フィルム11の上に接着剤を塗布する。
塗布には、ロールコート、カーテンコート、グラビアコ
ート等の塗布方法を接着剤塗料の粘度に合わせて適宜使
用する。接着剤の溶剤を乾燥した後、ペーストを塗布す
る。塗布方法は前記の方法以外にスクリーン印刷法も使
用可能である場合がある。ペーストの溶剤を乾燥した
後、その上に、感光性接着剤層14を塗布する。塗布方
法は前記に同じである。乾燥後、その上に保護フィルム
15を貼着する。
【0039】次に、各構成層・フィルム等に必要な特性
・物性・組成・調整方法を述べる。先ず、支持フィルム
11としては、平滑で熱、溶剤等の化学薬品、光等に対
して安定であり、同時にパターン露光時の光を透過する
性質を備えている必要がある。また、接着剤層12の形
成や剥離現像時の張力によって伸びないだけの抗張力が
あるものが必要である。さらに、加熱しながら前記処理
を行う場合には耐熱性があるものを使用する。実際に
は、ポリエチエレンテレフタレート、ポリプロピレン、
トリアセテート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、ポ
リカーボネート等を使用する。表面にプライマー処理、
コロナ放電処理、剥離剤処理等を施して、接着力の調整
を行っても良い。厚さは特に限定しないが、取扱の容易
さから10〜100μmが好適である。
【0040】接着剤層12の形成に用いる接着剤として
は、焼成時に完全に燃焼して炭化物の残渣を残さないも
のであることが必要であり、アクリル系のものが一般的
である。また、アクリル系接着剤は種類や重合度を変え
ることによって、必要な接着力を広範囲の中から選択す
ることができる。
【0041】乾燥ペースト層13は、基本的にはペース
トフィルムから溶剤成分を乾燥除去した乾燥フィルム層
である。本発明に使用するペーストの一般的成分は、焼
成・結着用のガラスフリット、所望の特性を得るための
成分の粉末、例えば導電性を得るためのAg,Au等の
粉末、電気抵抗性を得るためのRuOの粉末、高誘電
性を持たせるためのBaTiO等の誘電率の高い物質
の粉末、絶縁性を得るためのグリーンシート中の無機物
質の粉末、例えばAlの粉末である。また、焼成
するとグリーンシートの焼成物と同じ作用を行う様にグ
リーンシート中の無機物質全てを含むようにすることも
ある。電磁波のシールド性を高めるために、マグネタイ
ト等の導電性フェライト粉末を使用する場合もある。さ
らに、焼成時の収縮を減少するためにAl等の高
融点物質を添加したり、着色するためにCr等の
粉末を添加することもできる。
【0042】これをスクリーン印刷による印刷やコータ
ーによる塗布を可能とするためにペースト化(インキ
化)する。そのため、バインダーと呼ばれる樹脂分と溶
剤を加え、混練する。焼成用のペーストに使用される樹
脂分としては、従来周知の焼成ペースト用バインダーを
使用することができる。例えば、エチルセルロースのよ
うなセルロース系樹脂、ポリスチレン、ポリビニルアセ
テート、ポリビニルブチラール、アクリル系樹脂、メタ
クリル系樹脂等である。また、これらの混合物も使用さ
れる。
【0043】なお、剥離現像が円滑の進行するために
は、乾燥ペースト層13の凝集力Uは接着力YとZの内
の小さな方より大きく、且つ、Xより小さいことが必要
である。万一、凝集力が低すぎると剥離現像時に層内で
凝集破壊が発生し、現像パターンに欠陥が発生する。凝
集力Uの調整は主にバインダーの種類、量で行うが、粉
末の粒度・分散度・バインダーとの結合度によっても変
化するので、分散剤の添加や粒度・分散度の調整も行
う。
【0044】感光性接着剤層14としては、焼成時に完
全燃焼して炭化物等が残存しないことが挙げられる。こ
の条件に適した樹脂の基本成分は、焼成用ペーストでは
良く知られている。本発明においては、この樹脂系で感
光性と接着性を併有せしめることが可能なものの内か
ら、必要な特性を得ることができるものを選定して使用
する。
【0045】感光性接着剤の内、感光硬化型のものの1
例としては、露光時に光重合開始剤と反応する部分を有
するアクリル系オリゴマーに光重合開始剤を添加したも
のを主要成分するものが使用される。例えば、ブチルア
クリレートオリゴマー、ヒドロキシメチルアクリレート
オリゴマー、メチルアクリレートオリゴマー等がある。
目的に応じて、これらを単独に、または混合して使用す
る。
【0046】感光性接着剤の内、感光硬化型のものの別
例としては、ポリマーの主鎖または側鎖に、1個の炭素
−炭素二重結合またはエポキシ基を有する光重合基を有
するものを使用することができる。主鎖となるポリマー
としてはアクリル酸エステルを主たる構成単量体単位と
する単独重合体および共重合体から選定されたアクリル
系重合体、その他の官能基を有する単量体との共重合体
の混合物が使用される。例えば、炭素数1〜10のアル
キルアルコールのアクリル酸エステル、メタクリル酸エ
ステル、酢酸ビニルエステル、アクリロニトリル、ビニ
ルエチルエーテルが好適である。上記アクリル系ポリマ
ーは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用い
る。
【0047】また、硬度を調整する目的でアクリル系モ
ノマー、アクリル系ポリマー、メタクリル系モノマー、
メタクリル系ポリマー、およびそれらの共重合系、また
酢酸ビニールポリマー、ビニルピロリドンポリマー、セ
ルロース系樹脂(ニトロセルロース、エチルセルロー
ス、メチルセルロース等)、スチロール系樹脂、エポキ
シ系樹脂等を添加する。
【0048】さらに、硬化後の硬度を調整するために、
可塑剤を添加することができる。その例としては、フタ
ル酸ジフェニル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジヘキ
シル、フタル酸ジシクロヘキシル、イソフタル酸ジメチ
ル、安息香酸スクロース、三安息香酸トリメチルエタ
ン、クエン酸トリシクロヘキシル等がある。なお、これ
らをペースト層に添加することによって、その層の凝集
力を調整することができる。
【0049】光重合性モノマーとしては、2官能、3官
能、多官能モノマーがある。2官能モノマーとしては、
1、6−ヘキサジオールアクリレート、エチレングリコ
ールジアクリレート、ネオペンチルグルコールジアクリ
レート、トリエチレングリコールジアクリレート等があ
り、3官能モノマーとしては、トリメチロールプロパン
トリアクリレート、ペンタエリスリトールアクリレー
ト、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアネート等
がある。多官能モノマーとしては、ジトリメチロールプ
ロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトール、
ヘキサアクリレート等がある。光重合性モノマーの添加
量は、露光硬化前後の接着力、層内の凝集力が前記の条
件を満たすことを第一条件として決定する。通常は、2
0〜50重量部である。
【0050】感光性を発現させるための光重合開始剤に
は、トリアジン系化合物として、2,4,6−トリス
(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メ
トキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)
−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−
4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、
2−(p−クロロフェニル)−4,6−ビス(トリクロ
ロメチル)−s−トリアジン等があり、また、イミダゾ
ール系化合物として、2−(2,3−ジクロロフェニ
ル)−4,5−ジフェニル−イミダゾール2量体、2−
(2,3−ジクロロフェニル)−4,5−ビス(3−メ
トキシフェニル)−イミダゾール2量体、2−(2,3
−ジクロロフェニル)−4,5−ビス(4−クロロフェ
ニル)−イミダゾール2量体、HB−22(保土ヶ谷化
学製)等がある。またさらに、イルガキュア907,6
51(ベンジルジメチルケタール)、184(チバガイ
ギー製)やジエチルチオキサンソン(日本化薬製)、ベ
ンゾフェノン等を使用することができる。また、これら
を混合して使用することもできる。さらに、光反応を促
進するために、例えばアミン系の光重合開始助剤を使用
することもできる。
【0051】一方、感光性接着剤の内初期は接着性がな
く、紫外線によって感光性成分が分解して、柔軟になっ
て接着性が発現するものの一例としてはフォトタッキン
グレジストPTR(登録商標;富士薬品工業製)があ
る。
【0052】この、初期に粘着性がなく、紫外線照射に
よって感光性成分が分解して柔軟になり、接着性が発現
するタイプのものを使用した場合には、露光・現像後に
厚膜回路の基板側に残るパターンは、露光によって接着
性が低下または消滅してしまうものの場合とは、逆にな
る。すなわち、この感光性接着剤層14を、セラミック
スまたはグリーンシート製の基板1に接する側に設けた
場合は、露光して感熱剥離現像を行うと、露光部14B
が基板1の方に残る。逆に、この感光性接着剤層14を
支持フィルム11側に設けた場合には、露光・現像して
基板1の側に残るのは、未露光部14Aである。本発明
においては、これらのどちらの特性の感光性接着剤も使
用する。また、構造としても前記のどちらも必要に応じ
て適宜使用する。
【0053】なお、ある層が前記の接着剤層12、乾燥
ペースト層13、感光性接着剤層14の何れかの機能を
併有している場合にも、本発明の積層体100と云う。
【0054】本発明の積層体100の他の構造として、
図3、図4、図5、図6、図7、図8に示したものがあ
る。
【0055】図3の積層体100においては、支持フィ
ルム11と乾燥ペースト層13の間に接着剤層がない
が、これは両者の間の接着力が接着剤層がなくても好適
な範囲にある場合である。
【0056】図4においては、感光性接着剤層がない。
この場合は乾燥ペースト層13自体が感光性接着性を併
有している場合である。その場合、バインダー成分等に
前記の感光性接着剤が使用される。
【0057】図5においては、支持フィルム11の上に
感光性接着剤層14、乾燥ペースト層13、接着剤層1
2、保護フィルム15の順に積層されている。この構造
では、支持フィルム11側に感光性接着剤層14があ
り、支持フィルム11側から露光するので、解像力がよ
いことが特長である。また、乾燥ペースト層13が厚く
なっても露光時間を長くする必要はなく、また、厚くな
っても解像力が低下しないことが特長である。
【0058】図6は、図5における乾燥ペースト層13
に接着性を持たせて接着剤層を省略した構造である。図
7は、支持フィルム11の上に支持フィルムとの接着性
と基板への感光性接着機能とを併有する乾燥ペースト層
13がある構造である。
【0059】図8は、支持フィルム11の上に第1の感
光性接着剤層14a、乾燥ペースト層13、第2の感光
性接着剤層14b、保護フィルム15の順に積層されて
いて、且つ、第1の感光性接着剤層14aと第2の感光
性接着剤層14bの露光時における接着力の変化を反対
向きにしたものである。
【0060】すなわち、保護フィルム15側の感光性接
着層14bが露光によって接着性を失うものの場合に
は、支持フィルム11側の感光性接着層14aは露光に
よって接着性が発現するのものを使用する。逆に、保護
フィルム15側の感光性接着層14bが露光によって接
着性を発現するものである場合には、支持フィルム11
側の感光性接着層14aは露光によって、接着性を失う
ものを使用する。
【0061】このような構成では構造が複雑になるが、
乾燥ペースト層13の厚さをそうでない構造のものより
厚くしても、剥離現像をすることができる利点がある。
【0062】なお、前記の接着性は室温で発現するもの
だけでなく、室温より高い温度、例えば60℃で発現す
るものも含まれる。この場合には、基板と貼着する際や
剥離現像する際に接着力が発現する温度まで加熱する。
さらに、室温で粘着力を発現している場合にも、そうで
ない場合にも、良好な剥離現像が達成できる温度条件を
選定して、その温度で剥離現像を行うことが多い。一般
的には、その温度とは感光した部分の接着力と未感光部
分の接着力の差が最大になる温度である。その意味で、
この現像方法を単に剥離現像と呼ばずに、加熱剥離現像
と呼ぶことがある。
【0063】上記本発明の積層体100においては、基
板1の上に形成すべきパターン部が、露光によって基板
との相対的接着力が他部分と相違してくるため、剥離現
像によって接着力の弱い部分は剥離し、接着力の強い部
分が基板1の上に残る。
【0064】例えば、積層体100が請求項2に記した
構成、すなわち、支持フィルム11の上に接着剤層1
2、乾燥ペースト層13、感光性接着剤層14の順に積
層してなる図1に示す構成(但し、保護フィルム15で
被覆した状態で示す)であり、さらに感光性接着剤層1
4が露光によって接着力が低下するものの場合には、基
板1と感光性接着剤層14の感光部との間の接着力Y
と、基板1と感光性接着剤層14の未感光部との間の接
着力Zと、支持フィルム11−接着剤層12−乾燥ペー
スト層13の間の最小の接着力Xの3者の間の関係が、 Z>X>Y となるように調整する。そのため、剥離現像すると、未
露光部では支持フィルム11−接着剤層12−乾燥ペー
スト層13の間の最小の接着力Zの部分から剥がれ、乾
燥ペースト層13が基板1の上に残る。一方、露光部で
は基板1−感光性接着剤層14−乾燥ペースト層13の
間の最小の接着力Yの部分から剥がれ、基板1上には乾
燥ペースト層13は残らない。このようにして乾燥ペー
スト層13の所要のパターンが、セラミックスまたはグ
リーンシート製の基板1の上に形成される。
【0065】積層体100が請求項8に記した構成の場
合、すなわち図8に示した構成(但し、この場合も保護
フィルム15で被覆した状態で示す)の場合に露光によ
って基板1との接着力が低下する場所は、支持フィルム
11と感光性接着剤層14aの間の接着力が増加する。
逆に、露光によって基板1との接着力が増加する場所
は、支持フィルム11と感光性接着剤層14aの間の接
着力が減少する。したがって、剥離現像がより確実に進
行する。この場合、乾燥ペースト層13自体も感光硬化
するものであれば、乾燥ペースト層中の分裂も感光−未
感光の境界部分で硬度が異なるため、現像が確実に進行
することを補助する。
【0066】以上の場合、支持フィルムの上に各構成層
を形成して積層体とし、それをセラミック基板等に転写
した。しかし、セラミック基板等の上に直接に各構成層
を順次形成して、積層体とすることも可能である。この
場合、最上層は支持フィルムと云うより剥離現像用フィ
ルムと呼ぶべきものになる。ただし、材質は同じで良
い。この場合の利点は少量生産に向くこと、転写工程が
不要なこと、基板との接着力が安定することである。
【0067】
【発明の実施の形態】本発明を、以下に示す実施例に基
づいてさらに具体的に説明する。
【0068】先ず、図4に示す構成の銀導体形成用積層
体100を作成した。この場合、乾燥ペースト層13そ
れ自体に接着力があり、且つ、その接着力は感光すると
硬化して低下するタイプのものである。
【0069】支持フィルム11としては、厚さ38μm
ポリエチレンテレフタレートフィルムを使用し、その上
に接着剤層12としてバイロン#300(登録商標;東
洋紡製)を乾燥膜厚が5μmになるようにロール塗布し
た。乾燥した後、下記の組成の導電性ペーストを、スク
リーン印刷の全面印刷で乾燥膜厚が20μmになるよう
に接着剤層12の上に塗布し、乾燥して乾燥ペースト層
13を形成し、その上にさらに保護フィルム15として
厚さ10μmのポリエチレンフィルムを貼り付けた。
【0070】導電体形成用ペースト組成; ガラスA 11.0g Al 6.3g 銀粉A 7.0g 銀粉B 2.0g BMR C−1000R 5.4g ブチルメタアクリレート 1.5g 湿潤剤 1.3g t−ブチルアントラキノン 0.5g ブチルカルビトールアセテート 15.0g ブチルベンジルフタレート 0.8g
【0071】 ガラスAの組成 SiO 34.6重量% PbO 50.8重量% Al 2.7重量% CaO 7.5重量% B 7.0重量% CaF 2.0重量% ZnO 2.9重量% ガラスAは、約3μmのD50を有している。粉砕し、
分級して粗大部分および微細部分を除去したものを使用
した。
【0072】また、BMR C−1000Rは、東京応
化製のネガ型フォトレジストである。銀粉Aは、微結晶
状のもので、表面積が約1.5m/g、タップ密度が
約1.8g/cmのものである。銀粉Bはフレーク状
のもので、表面積が約1.5m/g、タップ密度が約
2.8g/cmのものである。上記ペースト組成物を
厚膜材料配合業者にとって周知の方法で、分散・混合し
て、ペースト化した。この組成物は感光すると硬化し
て、接着力が低下するものである。
【0073】次に、図8に示す構成の絶縁体形成用積層
体100を作成した。支持フィルム11としてはコロナ
放電処理した厚さ50μmのポリエチレンテレフタレー
トのフィルムを用い、その上に第1の感光性接着剤層1
4aが乾燥時の膜厚2μmで形成できるように、前記し
たフォトタッキングレジストPTR(登録商標;富士薬
品工業製)をワイヤーバーコーターで塗布し、所定の条
件で乾燥した。次に、その上に下記の組成の絶縁性ペー
ストを乾燥時の膜厚が50μmになるようにワイヤーバ
ーコーターで塗布した後、温風乾燥器に入れ、100℃
で25分間乾燥し、絶縁体形成用の乾燥ペースト層13
を得た。
【0074】絶縁体形成用ペースト組成; ガラスA 60重量% Al 25重量% PbO 15重量% エチルセルロース 2重量% ブチルカルビトール 8重量% ブチルベンジルフタレート 1重量%
【0075】Al粉末の平均粒径は0.5μm
で、沈降法で分級した粒径分布がかなり狭いものを使用
した。表面積は約2.7〜2.8m/gである。Pb
粉末の平均粒径は0.5μmである。上記ペースト
組成物を厚膜材料配合業者にとって周知の方法で、分散
・混合して、ペースト化した。
【0076】また、別途保護フィルム15としての厚さ
30μmのポリエチレンフィルムの上に、下記の組成の
感光性接着剤Aを、乾燥膜厚が2.5μmとなるように
塗布して乾燥し、感光接着材層14bを得た。 感光性接着剤Aの組成 ポリメチルメタクリレート(MW.20万) 107g エチレングリコールジアクリレート 125g イミダゾール 6.6g クマリン 3g メルカプトベンゾチアゾール 6g トリクロロエチレン 700g そして、感光接着材層14bと上記乾燥ペーストフィル
ム層13とを貼り合わせて、絶縁体形成用の積層体10
0を形成した。
【0077】次に、図1に示す構成の抵抗体形成用積層
体100を作成した。抵抗体ペーストには市販品(昭栄
化学工業製 R−9410N)を使用した。このペース
トのシート抵抗値は10kΩ/□であるが、種々の抵抗
値の市販品がある。支持フィルム11として厚さ38μ
mのポリエチレンテレフタレートフィルムを使用し、そ
の上に接着剤層12としてバイロン#300(登録商
標;東洋紡製)を乾燥膜厚が5μmになるようにロール
塗布した。乾燥した後、酸化ルテニウム抵抗ペーストR
−9410Nをスクリーン全面印刷で乾燥膜厚が10μ
mになるように塗布して乾燥ペースト層13を形成し
た。その上に、感光性接着剤層14として、上記の感光
性接着剤Aを使用し、厚さ10μmロールコ−トした。
さらに、その上に保護フィルム15として厚さ10μm
のポリエチレンフィルムを貼り付けた。
【0078】このように、積層体100の各種構造の
内、ペースト層に感光性がない構成の場合には、市販の
ペーストを使用することが可能である場合がある。
【0079】次に、上記複数の積層体100を使用し
て、セラミックスを基板とする厚膜回路板を作成した。
基本的にはセラミックス基板の上に積層体100を積層
して、所望の導電体パターンや抵抗体パターンや絶縁層
を形成し、焼成して得たものである。
【0080】セラミックス基板としては、市販品の厚さ
0.5mmのものを使用した。この基板1の上に、先ず
前記銀導体形成用の積層体100を使用して、以下の工
程で銀導体ペーストの所定パターンを形成した。
【0081】最初に、60℃に加熱した熱ロールを使用
して、上記の銀導体形成用の積層体100の保護用ポリ
エチレンフィルムを剥がしながら、感光性銀乾燥ペース
ト層を、セラミックス基板に貼りつけた。支持フィルム
であるポリエチレンテレフタレートフィルムの上に所定
の銀の配線パターンを黒パターンとして有するガラス製
のフォトマスクを密着させて露光した。配線パターンの
線巾は20〜150μmであった。これを真空吸着定盤
に移し、セラミックス基板の裏面を吸着した状態で支持
フィルムであるポリエチレンテレフタレートフィルムを
端部から順次持ち上げて、剥離現像した。
【0082】すると、乾燥ペースト層の未露光部がセラ
ミックス基板上に残り、露光部はポリエチレンテレフタ
レートフィルムと共にセラミックス基板から剥離した。
セラミックス基板上に残った乾燥ペースト層の線巾はフ
ォトマスクの線巾より5μm太かった。これを、所定の
焼成条件で焼成したところ、フォトマスクより5μm太
い銀の配線パターンがセラミックス基板上に形成され
た。テスターで配線抵抗を測定したところ、所定値内に
収まっていた。
【0083】次に、この銀の配線パターンの上に、抵抗
体形成用積層体100を用いて、銀導体形成時と同様に
して、抵抗体パターンを形成した。抵抗値をテスターで
測定したところ、全箇所とも所定値内に納まっていた。
【0084】次に、この上に絶縁層形成用の積層体10
0を用いて、同様にして絶縁層を形成した。但し、絶縁
体層の厚さを20μmとするので、積層体中の乾燥ペー
スト層の塗布厚を30μmとしたものを用いた。絶縁層
はほぼ全面に形成されるが、スルーホールがあり、露光
時に使用するフォトマスクもそれに対応するものであ
る。また、スルーホールは小さく、剥離現像が不完全に
なり易い。そのため、上記したような構造、すなわち絶
縁層用の乾燥ペースト層の一面側には感光すると粘着性
が発現する層、他面側には感光すると粘着性が消失する
層を形成して剥離現像が確実に進行するようにした構造
の積層体を使用した。
【0085】次に、スルーホール部にスクリーン印刷法
で銀ペースト(昭栄化学工業製 H−5997)を埋め
込んだ。埋め込んだ量は、焼成後、銀の上端が絶縁層の
上面より若干高くなる量である。この銀ペーストが生乾
きの内に、その上に段落〔0081〕と同様にして銀導
体形成用の積層体100を貼りつけた。以降の露光等も
段落〔0081〕と同様にして行ったが、剥離現像は銀
ペーストが乾燥した後に行った。剥離現像後、焼成して
テスターで測定したところ、スルーホール部の導通およ
び導電パターンの抵抗値は何れも所定の範囲内であっ
た。
【0086】この上に上記と同様にして導電体層、抵抗
体層、絶縁体層等を必要に応じて順次形成して、所要の
厚膜回路を得た。大略の全体工程としては、図9に示し
た印刷積層法による厚膜回路形成における印刷工程を積
層体100を使用した工程に置き換えたものである。相
違点は、本発明の方が、パターンが高精細である点であ
る。
【0087】また、上記複数の積層体100とグリーン
シートとを用いて。セラミックス厚膜回路板を製造し
た。基本的にはグリーンシートの上に本発明による積層
体100を使用して、所望の導電体パターンや抵抗体パ
ターンや絶縁層を形成し、そのようにして形成したグリ
ーンシートを積層し、同時に焼成して得たものである。
【0088】すなわち、大略の工程が図9〜図12に示
した厚膜回路の製造プロセスにおいて、印刷工程の代わ
りに本発明の積層体100を使用する工程を用いたもの
である。
【0089】グリーンシートの無機成分としてMgO−
−SiO−BaO−ZrO−Al
CaO系ガラスセラミックス粉末を含む下記の誘電体組
成物を、ドクターブレイド法で厚さ50μmのポリエチ
レンテレフタレートフィルム上に成形し、厚さ約120
μmのグリーンシートとした。 ガラスセラミックスス粉末 100重量部 アクリル系樹脂 12重量部 溶剤 28重量部 可塑剤 3重量部 上記グリーンシートの所定位置にスルーホール用の穴あ
け加工(パンチング加工)を行った。つづいて、スルー
ホール部にスクリーン印刷法で銀ベースト(昭栄化学工
業製 H−5997)を埋め込んだ。埋め込んだ量は、
焼成後銀の上端、下端が焼成後のグリーンシートの上面
下面より若干高くなる量である。上記グリーンシート上
に、上記銀導体形成用の積層体100を使用して、以下
のようにして所望の銀ペーストのパターンを得た。
【0090】先ず、積層体100の保護フィルムを剥が
しながら、60℃に加熱したロールラミネータによっ
て、銀ペーストが生乾きの内に上記グリーンシート上に
感光性銀乾燥ペースト層を貼着した。次に、銀ペースト
が乾燥した後、真空吸着定盤の上に該グリーンシートの
ポリエチレンテレフタレートフィルム面を置き、真空吸
着した。その後、積層体100を支持しているポリエチ
レンテレフタレートフィルムの上に、所望の配線パター
ンが黒色であるフォトマスクを所定の位置に置き、密着
し、露光した。その後、グリーンシートの端部から積層
体100の支持フィルムであるポリエチレンテレフタレ
ートフィルムを剥離した。すると、導電性に優れた銀を
含む乾燥ペースト層が、グリーンシート上に所望の配線
パターン状に残った。
【0091】次に、抵抗体形成用積層体100を用い
て、抵抗体となる乾燥ペースト層のパターンを他のグリ
ーンシート上に形成した。その上に、上記の絶縁体形成
用の積層体100を使用して絶縁体層を形成した。但
し、誘電体層の厚さを20μmとするので、積層体10
0を製造する際、誘電体を形成する乾燥ペースト層の塗
布厚は30μmとした。この積層体100のポリエチレ
ン保護フィルムを剥離しながら、ロールラミネータを用
いて乾燥ペースト層を貼着した。続いて、所望のスルー
ホールパターンを有するフォトマスクを積層体100の
支持フィルムであるポリエチレンテレフタレートフィル
ムに密着して露光し、このポリエチレンテレフタレート
フィルムを引き剥がしたところ、グリーンシート上に所
望のスルーホールを有する絶縁体乾燥ペースト層が残っ
た。
【0092】次に、上記第一層部分の形成と同様にし
て、銀焼成用スクリーンインキとスクリーン印刷法を用
いて、スルーホール部に銀を詰め込んだ。その後も同様
にして、所望の導体パターンと抵抗体パターンを有する
図12の第二層部分、第三層部分、・・・・第10層部
分の未焼成物を得た。第一層部分の上に第二層部分を支
持層のポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離しつ
つ、位置合わせを行いながら、貼着した。同様に第三層
以降、第10層まですべて貼着した。その後、所定の条
件で焼成したところ、所望の高精細なパターンを備えた
厚膜回路が得られた。
【0093】
【発明の効果】本発明によれば、高精細なパターンを有
する高密度厚膜回路を製造することができる。また、導
体パターンや抵抗体の位置精度や抵抗値精度等の製造精
度が向上するので、動作特性の安定度が向上すると共
に、容易に、且つ、安価な厚膜回路板を製造することが
できる。また、製造上の実際的な効果としては、乾燥工
程が不要であるため、所要時間が短縮できる。また、液
体を使用しないことと、粉塵が発生しないことによっ
て、作業環境を良好に維持することが容易である。
【0094】なお、本明細書では積層型厚膜回路を製造
するための積層体とそれによる製造方法について記述し
たが、本発明は単層型の厚膜回路はもちろん、プラズマ
ディスプレイパネルのガラス基板に導体パターンを形成
する場合などでも有効である。
【0095】参考文献1)「電子材料セラミクッス」
著者 中 重治、発行所 オーム社
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明積層体の基本構成を示す断面図。
【図2】 本発明積層体の「基板への貼着→露光→剥離
現像→焼成工程」を示す説明図。
【図3】 本発明積層体の別の構成を示す断面図。
【図4】 本発明積層体の別の構成を示す断面図。
【図5】 本発明積層体の別の構成を示す断面図。
【図6】 本発明積層体の別の構成を示す断面図。
【図7】 本発明積層体の別の構成を示す断面図。
【図8】 本発明積層体の別の構成を示す断面図。
【図9】 印刷積層法による厚膜回路の製造プロセスの
例を示す工程図。
【図10】 シート積層法による厚膜回路の製造プロセ
スの例を示す工程図。
【図11】 シート積層法における各シート上のパター
ンの例を示す図。
【図12】 シート積層法による厚膜回路の外観、およ
び内部配線図。
【図13】 キャスティング法によるグリーンシートの
形成法の原理図。
【図14】 従来のフォトリソグラフィーによる厚膜回
路形成の説明図。
【図15】 従来の感光性ペーストによる厚膜回路形成
の説明図。
【符号の説明】
1 基板 2 膜 3 フォトレジスト 4 フォトマスク 5 感光性ペースト 11 支持フィルム 12 接着剤層 13 乾燥ペースト層 14 感光性接着剤層 14a 第1の感光性接着剤層 14b 第2の感光性接着剤層 14A 未露光部 14B 露光部 15 保護フィルム 100 積層体
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H05K 3/02 H05K 3/02 B 3/20 3/20 A // H05K 3/46 3/46 H (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00 H05K 1/00 - 3/46

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 使用時に剥ぎ取られる支持層の上に剥離
    可能に積層された積層体が、焼成によって導電体、誘電
    体、絶縁体、抵抗体の何れかが形成できる乾燥ペースト
    層を有し、該乾燥ペースト層が感光により所望の形状に
    剥離(以下、剥離現像)可能に設けられたことを特徴と
    する積層体。
  2. 【請求項2】 支持層の側から接着剤層、乾燥ペースト
    層、感光性接着剤層が積層されたことを特徴とする請求
    項1記載の積層体。
  3. 【請求項3】 支持層の側から接着剤層、感光性接着機
    能を有する乾燥ペースト層が積層されたことを特徴とす
    る請求項1記載の積層体。
  4. 【請求項4】 支持層の側から感光性接着剤層、乾燥ペ
    ースト層、接着剤層が積層されたことを特徴とする請求
    項1記載の積層体。
  5. 【請求項5】 支持層の側から感光性接着機能を有する
    乾燥ペースト層、接着剤層が積層されたことを特徴とす
    る請求項1記載の積層体。
  6. 【請求項6】 支持層の側から感光性接着剤層、接着性
    を有する乾燥ペースト層が積層されたことを特徴とする
    請求項1記載の積層体。
  7. 【請求項7】 支持層の上に接着性と感光性接着機能と
    を有する乾燥ペーストが積層されたことを特徴とする請
    求項1記載の積層体。
  8. 【請求項8】 支持層の側から第1の感光性接着剤層、
    乾燥ペースト層、第2の感光性接着剤層が積層され、且
    つ、第1の感光性接着剤層と第2の感光性接着剤層とが
    露光時における接着力の変化が反対方向であることを特
    徴とする請求項1記載の積層体。
  9. 【請求項9】 最上層に保護フィルムが積層されている
    ことを特徴とする請求項1〜8何れかに記載の積層体。
  10. 【請求項10】 ロール状に巻き取られていることを特
    徴とする請求項1〜8何れかに記載の積層体。
  11. 【請求項11】 請求項1〜10何れかに記載の積層体
    の保護フィルムを除く最上層と基板とを密着して感光層
    にパターン露光したのち、支持層と基板とを引き離して
    積層体を剥離現像し、基板ごと焼成して基板上に導電
    体、誘電体、絶縁体、抵抗体の全部または一部を焼き付
    け形成することを特徴とする厚膜回路の製造方法。
  12. 【請求項12】 積層体の保護フィルム層を除く一部の
    層を基板上に直接塗布および/または積層した後、剥離
    現像と焼成を行って基板上に導電体、誘電体、絶縁体、
    抵抗体の全部または一部を焼き付け形成することを特徴
    とする請求項11記載の厚膜回路の製造方法。
  13. 【請求項13】 積層体を剥離現像して、セラミックス
    の基板上に導電体、誘電体、抵抗体の何れかが形成でき
    る乾燥ペースト層を残存させる工程と、それらを被覆
    し、且つ、一部にスルーホールを有する絶縁体が形成で
    きる乾燥ペースト層を残存させる工程と、基板ごと焼成
    する工程と、を繰り返し行うことを特徴とする請求項1
    1または12記載の厚膜回路の製造方法。
  14. 【請求項14】 積層体を剥離現像して、焼成によりセ
    ラミックスになるシート上に導電体、誘電体、抵抗体の
    何れかが形成できる乾燥ペースト層を残存させる工程
    と、それらを被覆し、且つ、一部にスルーホールを有す
    る絶縁体が形成できる乾燥ペースト層を残存させる工程
    と、を繰り返したのち、焼成することを特徴とする請求
    項11または12記載の厚膜回路の製造方法。
  15. 【請求項15】 同種の積層体の剥離現像を繰り返し行
    って、導電体、誘電体、絶縁体、抵抗体の全部または一
    部について、厚みを大きくする工程を有することを特徴
    とする請求項11〜14何れかに記載の厚膜回路の製造
    方法。
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