JP4828988B2 - 電子部品の製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、円圧型オフセット印刷機を用いてレジストパターンを形成する薄膜トランジスタ回路の形成方法において、転移速度と転写速度とを調整して寸法誤差を抑える方法が記載されている。
特許文献2には、印刷法によりコア絶縁層上に導体層を形成し、次いで印刷法により導体層上に穴のある絶縁層を形成し、さらに印刷法により前記穴を電磁気特性材料で充填して配線板を製造する方法が記載されている。
特許文献3には、フォトリソグラフィー法を用いずに、簡単な設備によりファインパターンを有する印刷配線板を製造するため、機能性材料を離型性面に塗布して塗布面を形成し、前記塗布面に所定形状の凸版を押圧して凸版の凸部分に前記機能性材料を転写して除去し、塗布面に残った前記機能性材料を基板に転写し、転写した機能性材料の塗膜を加熱乾燥する工程からなる印刷配線板の製造方法が記載されている。
特許文献4には、印刷法により良好なファインパターンを有する絶縁層を形成するため、25℃における粘度が50mPa・s以下である絶縁性インクを離型性面上に塗布し、次いで逆パターンをなす凸部を有する凸版を前記塗膜に押圧して前記離型性面上から前記逆パターンをなす前記塗膜を除去し、さらに前記離型性面に残存した塗膜を基板に転写して固化することにより所定パターンを有する絶縁層を形成する方法が記載されている。
特許文献5には、特定の物性を有する有機溶剤を含有する印刷インキ組成物をシリコーン樹脂膜の表面上に塗布し、その塗膜の一部を凸版の凸部表面上に転写したのち、前記シリコーン樹脂膜上に残存した塗膜を基板の表面上に転写後、乾燥させることで樹脂膜を形成する方法が記載されている。
しかしながら各層の印刷工程の間に乾燥工程を設けると、工程数が増大して生産性の低下につながる上、加熱による寸法精度低下が起きる。特に、従来、印刷回路に多用されているフレキシブル基板は、耐熱性が問題となる。
この印刷装置のブランケット12,12Aには、シリコーンゴム等の一定の離型性を持つ材料を用いることが好ましい。インキ塗布装置13,13Aとしては、例えばインクジェットや各種コーター等が挙げられる。
電子部品としては、配線基板、TFT、CMOS、有機EL素子、積層セラミックコンデンサ等が挙げられる。
凸版反転印刷法による電子部品の製造に用いられるインキとしては、導電性インキ、絶縁性インキ、半導体インキからなる群から選択される1種又は2種以上が用いられる。これらのインキとして、例えば、樹脂(高分子)や溶剤などを主体とし、任意に種々の成分を添加したものが挙げられる。例えば、導電性インキの場合には金属粉や有機導電体(導電性高分子)等の導電性材料を配合し、半導体インキの場合には無機半導体または有機半導体を配合する。絶縁性インキの場合は、樹脂自体の絶縁性でインキの絶縁性を確保しても良いし、他に抵抗体や高誘電体等、特性の優れた絶縁体を添加しても良い。
インキは、電子線硬化性化合物及び/又は紫外線硬化性化合物を含有し、電子線及び/又は紫外線の照射によって硬化層を形成できるものを用いることができる。本発明で用いるインキには、その他、必要に応じて各種の添加剤を添加することができる。
印刷工程では、まず、図1(a)に示すように、インキ塗布装置13を用いてブランケット12上にインキを塗布してインキ塗布面1を形成する。インキ塗布面1は、ブランケット12の全面に設けてもよく、また、ブランケット12の表面の一部でもよい。
次に、図1(b)に示すように、インキ塗布面1に凸版14を押圧して該凸版14に接触する部分のインキ2をブランケット12上から除去する。この工程により、被印刷体4にパターンが形成される部分のインキ3はブランケット12上に残り、それ以外のインキ2は凸版14上に転移して除去される。
次に、図1(c)に示すように、ブランケット12上に残ったインキ3を被印刷体4に転写する。この工程により、所望のパターンを有するインキ層5を被印刷体4に形成することが可能である。
本発明において、均一な塗布膜を形成するため低粘度のインキを用い、インキ塗布装置13からブランケット12上に塗布される段階のインキは低粘度とされる。しかし、インキ塗布工程から転写工程までの間に、インキ3中の溶剤が乾燥し、又はブランケット12上でインキ中の溶剤がブランケット12に吸収される結果、ブランケット12上のインキ3の粘度が急上昇する。これにより、先刷りインキ層と後刷りインキ層の混ざり合いを防止できるので、各層の印刷工程の間に乾燥工程を設ける必要がなく、乾燥せずに重ね刷りが可能となり、積層印刷された部分においてそれぞれのインキ層5がそれぞれのインキに固有の特性を維持することができる。
なお、本発明において、「それぞれのインキ層がそれぞれのインキに固有の特性を維持する」とは、インキが導電性インキの場合には、導電性インキからなるインキ層が該導電性インキの導電性を維持することであり、インキが絶縁性インキの場合には、絶縁性インキからなるインキ層が該絶縁性インキの絶縁性を維持することであり、インキが半導体インキの場合には、半導体インキからなるインキ層が該半導体インキの半導体特性を維持することである。
なお、図1では説明の都合上、2層目のインキ層5Aの印刷に用いるブランケット胴11Aは、1層目のインキ層5の印刷に用いるブランケット胴11と異なるものとして符号を区別したが、本発明では、同一のブランケット胴を使用することもできる。また、膜厚を厚くするため等の理由で、1層目と2層目と同じインキを印刷することもあり、このときは第1のインキ3と第2のインキ3Aは同じインキとなる。積層するインキ層5,5Aのパターンが互いに同じ場合は、それぞれのインキのパターンを形成する凸版14,14Aとして、同じ凸版を用いることもできる。
既に被印刷体4に転写されているインキ5の動的粘性率を大きくするため、次のインキを転写する前に、電子線及び/又は紫外線でインキ層5を硬化する工程を行うことができる。この硬化工程を行う場合、該インキ層5は、電子線硬化性化合物及び/又は紫外線硬化性化合物を含有するインキを用いて形成する。電子線硬化及び/又は紫外線硬化によれば、加熱乾燥や熱硬化による場合に比べてインキ層5の寸法変化を抑制できるので、パターンの寸法精度を維持することができる。
ただしインキのP/R比とは、該インキ中に分散されて存在する固形成分Pと該インキ中に溶存する樹脂成分RとのP/Rで表される体積比率をいう。ここで、固形成分Pとは、インキ中において溶剤に溶解しない成分である。固形成分Pの例としては、例えば導電性インキにおける金属粉等の導電性粉末が挙げられる。また、樹脂成分Rとは、ポリマー並びに硬化性化合物(硬化によりポリマーを与えるモノマー及びオリゴマー)であって、インキ中において溶剤に溶解したものを言う。
インキのP/R比の調整は、電子部品の各層を構成するインキごとに、被印刷体へ積層する順序に鑑みてインキの各成分の配合比を設定することによって行うことができる。
図2を参照して、導電層22、絶縁層23及び導電層24の3層からなる積層構造20の製造プロセスを例示する。
1.Agインキ、またはポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS)分散液等の導電性インキを基板21の上に凸版反転印刷法にて印刷し、第1の導電層22を形成する。
2.次いで、ポリビニルフェノール(PVP)溶液、ポリヒドロキシエチル・メタクリレート(PHEMA)溶液、またはシアノエチルプルラン溶液等、または、必要に応じて絶縁体を分散させた分散液等の絶縁性インキを前記1.の第1の導電層22の一部を含む基板21の上に凸版反転印刷法にて印刷し、絶縁層23を形成する。
3.次いで、AgインキまたはPEDOT/PSS分散液等の導電性インキを前記1.及び2.の層22,23の一部を含む基板21の上に凸版反転印刷法にて印刷し、第2の導電層24を形成する。
4.積層印刷したインキ層22、23、24を基板21上で加熱により硬化させる。このようにして完成される積層構造20では、図2(b)のA−B間、C−D間が導通し、A−C間が絶縁される。
図3を参照して、絶縁層32、導電層33及び絶縁層34の3層からなる積層構造30の製造プロセスを例示する。
1.ポリビニルフェノール(PVP)溶液、ポリヒドロキシエチル・メタクリレート(PHEMA)溶液、またはシアノエチルプルラン溶液等、または、必要に応じて絶縁体を分散させた分散液等の絶縁性インキを基板31の上に凸版反転印刷法にて印刷し、第1の絶縁層32を形成する。
2.次いで、AgインキまたはPEDOT/PSS分散液等の導電性インキを前記1.の第1の絶縁層32の一部を含む基板31の上に凸版反転印刷法にて印刷し、導電層33を形成する。
3.次いで、ポリビニルフェノール(PVP)溶液、ポリヒドロキシエチル・メタクリレート(PHEMA)溶液、またはシアノエチルプルラン溶液等、または、必要に応じて絶縁体を分散させた分散液等の絶縁性インキを前記1.及び2.の層32,33の一部を含む基板31の上に凸版反転印刷法にて印刷し、第2の絶縁層34を形成する。
4.積層印刷したインキ層32、33、34を基板31上で加熱により硬化させる。このようにして完成される積層構造30では、図3(b)のA−B間が導通する。
図4を参照して、ボトムゲート型TFT40の作成プロセスを例示する。
1.Agインキ、またはPEDOT/PSS分散液等の導電性インキを基板41の上に凸版反転印刷法にて印刷してゲート電極42を作成する。
2.次いで、ポリビニルフェノール(PVP)溶液、ポリヒドロキシエチル・メタクリレート(PHEMA)溶液、またはシアノエチルプルラン溶液等、または、必要に応じて絶縁体を分散させた分散液等の絶縁性インキを凸版反転印刷法にて印刷し、ゲート絶縁膜43を作成する。
3.次いで、フルオレン−ジチオフェン共重合体(F8T2)溶液、またはポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT)溶液等の有機半導体を含む半導体インキを凸版反転印刷法にて印刷し、半導体層44を作成する。
4.次いで、Agインキ、またはPEDOT/PSS分散液等の導電性インキを凸版反転印刷法にて印刷し、ソース電極45及びドレイン電極46を作成する。
5.積層印刷したインキ層42、43、44、45、46を基板41上で加熱により硬化させ、ボトムゲート型TFT40を完成させる。
Claims (4)
- ブランケット上にインキを塗布してインキ塗布面を形成し、該インキ塗布面に凸版を押圧して該凸版に接触する部分のインキをブランケット上から除去したのち、前記ブランケット上に残ったインキを被印刷体に転写する印刷方法によって電子部品を製造する方法であって、
導電性インキ、絶縁性インキ、半導体インキからなる群から選択される1種又は2種以上のインキによるパターンを2層以上積層させて印刷するものであり、前記ブランケット上から被印刷体に転写される際に、ブランケット上から転写されるインキの動的粘性率が、既に被印刷体に転写されているインキの動的粘性率より小さいことを特徴とする電子部品の製造方法。 - 積層させて印刷された部分においてそれぞれのインキ層がそれぞれのインキに固有の特性を維持している、請求項1記載の電子部品の製造方法。
- 前記ブランケットから被印刷体に転写により形成したインキ層を、被印刷体上にて電子線及び/又は紫外線で硬化する、請求項1又は2記載の電子部品の製造方法。
- 前記被印刷体に対して先に転写されるインキのP/R比が、前記被印刷体に対して後に転写されるインキのP/R比よりも大きい、請求項1、2又は3記載の電子部品の製造方法。
ただしインキのP/R比とは、該インキ中に分散されて存在する固形成分Pと該インキ中に溶存する樹脂成分RとのP/Rで表される体積比率をいう。
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