JP4984716B2 - 印刷用インキ及び該インキを用いた塗膜の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体デバイスに微細でかつ高精度の電極パターンを形成する凹版オフセット印刷での使用に好適な印刷用インキ及び該インキを用いた塗膜の製造方法に関する。

電子回路基板や表示デバイス等の半導体デバイスにおける電極等の形成には従来よりフォトリソグラフィー法が用いられてきたが、このフォトリソグラフィー法は製造工程が複雑であり、また材料ロスが多く、パターン形成に必要な露光装置等の製造設備に莫大な費用がかかるため、製造コストが極めて高くなるという問題があった。更に、パターン形成時の現像処理等にて生じる廃液を処理するコストも高く、しかもこの廃液については環境保護の観点からも問題があった。

そこで、低コストでかつ有害な廃液等を生じることのないパターン形成方法に関する研究が種々なされている。なかでも、凹版オフセット印刷法は、微細パターンを高い精度で形成することが可能であることから、フォトリソグラフィー法の代替法として注目されている。凹版オフセット印刷法では、印刷用ブランケットからガラス基板などの被転写体に印刷用インキを１００％転写させるため、印刷用ブランケット表面にはシリコーンゴムシートを用い、印刷用インキにはブランケット表面のシリコーンゴムに溶解し易い、例えば溶剤を加え、この溶剤をシリコーンゴムに溶解させ、印刷用インキとシリコーンゴム界面の界面張力を低下させることでシリコーンゴムから印刷用インキを剥離し易くして印刷用インキをブランケットから被転写体上に転写させている。シリコーンゴムに溶解し易い溶剤としては、α−テルピネオールのようなアルコール類やブチルカルビトールアセテートのようなアルキルエーテル類が使用されていた。しかし、長時間連続印刷を行うと、ブランケット表面のシリコーンゴムシートに印刷用インキに含まれる溶剤が徐々に浸透し、シリコーンゴムシートが膨潤してしまうため、印刷パターンの形状が変動して、印刷の再現性が低下する問題点があった。

上記問題を解決する方策として、導電性インキ組成物を印刷用ブランケット表面からガラス基板の表面に転移させた後にブランケットの表面を加熱し、次いで、ブランケットの表面を冷却する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、印刷用ブランケット表面にシリコン系エラストマーを用いたものを使用し、印刷用インキとして、インキ中に低分子量ポリシロキサンを含有させたものを使用し、かつ印刷インキを印刷用ブランケットから被転写体へ転写した後、ブランケットの表面を加熱してブランケットに吸収された印刷インキの溶剤を蒸散させ、次いで、ブランケットの表面を冷却する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献１及び２に示される方法により、インキの溶剤によってブランケットが膨潤する問題を解消することができる。
特開２００２−２４５９３１号公報（請求項１） 特開２００４−６６８０４号公報（請求項１）

しかしながら、上記特許文献１及び２に示される方法では、通常の凹版オフセット印刷に加熱及び冷却の工程が付加されているため工程が煩雑であり、また印刷によりブランケット表面のシリコーンゴムシートにインキ中の溶剤が浸透するのを防止することはできておらず、根本的な問題解消とはなっていない。

本発明の目的は、凹版オフセット印刷による連続印刷において印刷パターンの形状変動を低減し得る印刷用インキ及び該インキを用いた塗膜の製造方法を提供することにある。

請求項１に係る発明は、インキを凹状のパターンを有する印刷版に充填し、充填したインキを表面にシリコーンゴムシートを有する印刷用ブランケットへ転写した後、印刷用ブランケットから被転写体へインキを転写する凹版オフセット印刷法に使用する印刷用インキの改良である。その特徴ある構成は、インキが無機粉末又は有機粉末から構成される粉末成分、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂からなる群より選ばれた１種又は２種以上を含む樹脂成分及び溶剤成分を少なくとも含有し、溶剤成分がジオール系溶剤を１種又は２種以上含み、ジオール系溶剤が２−メチル−２，４−ペンタンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオールであるところにある。
請求項１に係る発明では、ジオール系溶剤は印刷用インキ中の樹脂成分を溶解することが可能であり、かつ印刷用ブランケット表面のシリコーンゴムシートを膨潤させることがないため、印刷用インキに使用することで、凹版オフセット印刷による連続印刷において印刷パターンの形状変動を低減することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、無機粉末が金属粉末、金属酸化物、金属窒化物又はこれらを混合した混合粉末である印刷用インキである。
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、樹脂成分がポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリプロピルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリイソブチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリイソブチルメタクリレート及びこれらの共重合体からなる群より選ばれた１種又は２種以上である印刷用インキである。

請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明であって、印刷版がライン幅Ｗ：１０〜１０００μｍ、深さＤ：５〜５０μｍ、ピッチＰ：１０〜１０００μｍの複数の凹状パターンを有する平面凹版からなり、印刷用ブランケットが表面に厚さ０．１〜３ｍｍのシリコーンゴムシートが取り付けられたブランケットロールからなり、被転写体がガラス基板からなり、印刷用インキを平面凹版に充填し、充填したインキをブランケットロールへ転写した後、ブランケットロールからガラス基板へインキを転写することにより、ガラス基板表面に所定のパターンを有する塗膜を印刷する凹版オフセット印刷をガラス基板２〜１０００枚について連続印刷したとき、得られた各１〜１０００枚の印刷されたガラス基板について、各ガラス基板の所定位置における３〜１２箇所のライン幅Ｗをそれぞれ測定したときの測定値の平均値が０．９Ｗ〜１．１Ｗの範囲内であり、かつ測定値の標準偏差値が１〜５の範囲内である印刷用インキである。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれか１項に記載の印刷用インキを凹状のパターンを有する印刷版に充填し、充填したインキを表面にシリコーンゴムシートを有する印刷用ブランケットへ転写した後、印刷用ブランケットから被転写体へインキを転写することを特徴とする塗膜の製造方法である。

本発明の印刷用インキは、無機粉末又は有機粉末から構成される粉末成分、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂からなる群より選ばれた１種又は２種以上を含む樹脂成分及び溶剤成分を少なくとも含有するとき、溶剤成分がジオール系溶剤を１種又は２種以上含み、ジオール系溶剤が２−メチル−２，４−ペンタンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオールであることを特徴とする。ジオール系溶剤は印刷用インキ中の樹脂成分を溶解することが可能であり、かつ印刷用ブランケット表面のシリコーンゴムシートを膨潤させることがないため、本発明の印刷用インキを使用することで、凹版オフセット印刷による連続印刷において印刷パターンの形状変動を低減することができるという利点がある。

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
本発明者らは、印刷用インキに使用される溶剤について、溶剤が印刷用ブランケット表面のシリコーンゴムシートに及ぼす影響に関して鋭意検討した結果、溶剤として一般的に使用されているアルコール類やアルキルエーテル類に代わり、ジオール系溶剤を使用することによって、印刷用インキ中の樹脂成分を溶解することが可能であり、かつ印刷用ブランケット表面のシリコーンゴムシートを膨潤させることがないことを確認し、本発明に至った。

本発明の印刷用インキは、インキを凹状のパターンを有する印刷版に充填し、充填したインキを表面にシリコーンゴムシートを有する印刷用ブランケットへ転写した後、印刷用ブランケットから被転写体へインキを転写する凹版オフセット印刷法に使用する印刷用インキの改良である。その特徴ある構成は、インキが無機粉末又は有機粉末から構成される粉末成分、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂からなる群より選ばれた１種又は２種以上を含む樹脂成分及び溶剤成分を少なくとも含有し、溶剤成分がジオール系溶剤を１種又は２種以上含むところにある。インキ１００重量％とするとき、樹脂成分５〜２０重量％、溶剤成分７．５〜３０重量％の割合で配合することが好ましい。ジオール系溶剤は印刷用インキ中の樹脂成分を溶解することが可能であり、かつ印刷用ブランケット表面のシリコーンゴムシートを膨潤させることがないため、本発明の印刷用インキを使用することで、凹版オフセット印刷による連続印刷において印刷パターンの形状変動を低減することができるという利点がある。ジオール系溶剤としては、炭素数６〜１２のジオールからなる群より選ばれた１種又は２種以上の化合物を含むことが好適である。具体的には、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール等が挙げられる。

本発明の印刷用インキに含有する粉末成分は、無機粉末又は有機粉末である。具体的には有機顔料、無機顔料、光輝性顔料、有機染料が挙げられる。また金属粉末、金属酸化物、金属窒化物又はそれらの混合粉末は導電性パターンの印刷に使用できるため特に好適である。有機顔料としては、アゾ系、ポリアゾ系、アンスラキノン系、キナクリドン系、イソインドリン系、イソインドリノン系、フタロシアニン系、ペリレン系、ＤＰＰ系、蛍光顔料等が挙げられる。無機顔料としては、アセチルカーボン、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラファイトのような炭素粉末、合成シリカ、酸化クロム、酸化鉄、酸化チタン、酸化コバルト、チタンブラック、焼成顔料、硫化亜鉛等が挙げられる。光輝性顔料としては、パール顔料、フレーク顔料、アルミニウム顔料、ブロンズ顔料等が挙げられる。有機染料としては、アルコール可溶性染料、油溶性染料、蛍光染料、集光性染料等が挙げられる。

本発明の印刷用インキに含有する樹脂成分は、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂からなる群より選ばれた１種又は２種以上が含まれる。アクリル樹脂としては、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリプロピルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリイソブチルアクリレートが挙げられる。メタクリル樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリイソブチルメタクリレートが挙げられる。また、上記列挙したアクリル樹脂やメタクリル樹脂の共重合体を単独又は併用してもよい。

また、本発明の印刷用インキは分散剤を更に含んでもよい。分散剤を更に含むことで塗工した層表面が平滑になる効果が得られる。インキ１００重量％とするとき分散剤を３〜１０重量％の割合で配合することが好ましい。また、形成するラインのエッジ部におけるシャープネスさが高くなる。分散剤としては、カルボン酸系やリン酸エステル系、ポリカルボン酸高分子アニオンアリルエーテルコポリマー、ポリアミン−脂肪酸縮合物、高分子界面活性剤、高分子脂肪酸、脂肪酸エステル縮合体を使用することが好適である。

本発明の印刷用インキを用いた凹版オフセット印刷法を説明する。
先ず、図１（ａ）に示すように、所望の凹状パターン１０ａを有する平面凹版１０を印刷版として用意し、この平面凹版１０表面に本発明の印刷用インキ１１を所定量供給する。供給した印刷用インキ１１は、スキージ１２を平面凹版１０表面にあててスライドさせることにより、凹状パターン１０ａに埋め込む。次に、図１（ｂ）に示すように、表面にシリコーンゴムシート１３ａが取り付けられたブランケットロール１３を印刷用ブランケットとして用意し、このブランケットロール１３をインキ１１が凹状パターン１０ａに埋め込まれた平面凹版１０上に圧接し、この状態でブランケットロール１３を回転させ、平面凹版１０上でスライドさせることにより、平面凹版１０の凹状パターン１０ａに埋め込まれたインキ１１の一部をブランケットロール１３のシリコーン樹脂シート１３ａ表面に転写する。このときの転写率は平面凹版の凹状パターンやインキに含まれる成分やその比率、ブランケットの圧接の強弱によっても異なるが、ほぼ５０〜６０％程度の割合である。最後に、図１（ｃ）に示すように、インキ１１を転写したブランケットロール１３をガラス基板１４のような被転写体に圧接し、この状態でブランケットロール１３を回転させ、ガラス基板１４上でスライドさせることにより、図１（ｄ）に示すように、ガラス基板１４表面に所望のパターンが転写される。なお、ブランケットロール表面にはシリコーンゴムシートの代わりにシリコーン樹脂シートを取り付けてもよい。溶剤にジオール系溶剤を用いた本発明の印刷用インキ１１は、溶剤がブランケットロール１３表面に使用したシリコーンゴムシート１３ａに浸透しにくく、シリコーンゴムシート１３ａを膨潤させることがないため、連続印刷において印刷パターンの形状変動を低減することができる。

本発明の印刷用インキは、印刷版がライン幅Ｗ：１０〜１０００μｍ、深さＤ：５〜５０μｍ、ピッチＰ：１０〜１０００μｍの複数の凹状パターンを有する平面凹版からなり、印刷用ブランケットが表面に厚さ０．１〜３ｍｍのシリコーンゴムシートが取り付けられたブランケットロールからなり、被転写体がガラス基板からなるとき、インキを平面凹版に充填し、充填したインキをブランケットロールへ転写した後、ブランケットロールからガラス基板へインキを転写することにより、ガラス基板表面に所定のパターンを有する塗膜を印刷する凹版オフセット印刷をガラス基板２〜１０００枚について連続印刷したとき、得られた各１〜１０００枚の印刷されたガラス基板について、各ガラス基板の所定位置における３〜１２箇所のライン幅Ｗをそれぞれ測定したときの測定値の平均値が０．９Ｗ〜１．１Ｗ、好ましくは０．９５Ｗ〜１．０５Ｗの範囲内であり、かつ測定値の標準偏差値が１〜５、好ましくは１〜３の範囲内となることが好適である。印刷パターンの形状変動が上記範囲内であれば、凹版オフセット印刷による長時間連続印刷での使用に適し、印刷の再現性に優れたインクを提供することができる。ここで連続印刷とは、０．５〜１枚／分の速度で印刷した場合を指す。

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１〜２３、比較例１＞
次の表１〜表５に示す粉末成分、樹脂成分、溶剤成分及び分散剤をミキサーにて混合し、更に三本ロールミルにて５〜１０Ｐａ・ｓ程度混練することにより、ペースト状の印刷用インキを得た。
凹版オフセット印刷に使用する印刷版としてライン幅１００μｍ、深さ２５μｍ、ピッチ３６０μｍの複数の凹状パターンを有する４２アロイ製平面凹版を、被転写体としてガラス基板をそれぞれ用意した。また、印刷用ブランケットとして表面に厚さ０．３ｍｍのシリコーン樹脂シートが取り付けられたブランケットロールを用いた。先ず、平面凹版表面に得られた印刷用インキを所定量供給し、ＳＵＳ製スキージを用いて平面凹版の凹状パターンにインキを埋め込んだ。次に、ブランケットロールを平面凹版上に圧接した状態で回転させ、平面凹版上でスライドさせることにより、平面凹版の凹状パターンに埋め込まれたインキの一部をブランケットロールのシリコーン樹脂シート表面に転写した。最後に、ブランケットロールをガラス基板に圧接した状態で回転させ、ガラス基板上でスライドさせることにより、ガラス基板表面に所定のパターンを有する印刷基板を得た。上記凹版オフセット印刷を基板５００枚について連続印刷を行った。

＜比較試験１＞
実施例１〜２３及び比較例１で得られた各５００枚の印刷基板のうち、１枚目、１００枚目、２００枚目、３００枚目、４００枚目及び５００枚目の基板について、各基板の所定位置における９箇所の線幅をそれぞれ測定し、測定値の平均値と標準偏差値を算出した。その結果を表６〜表８に示す。

表６〜表８より明らかなように、比較例１では連続印刷の枚数によって各基板の所定位置における９箇所の線幅の平均値が変動しており、印刷安定性に劣る結果となった。また連続印刷が５００枚目には、印刷不良を生じていた。一方、本発明の印刷用インキを用いた実施例１〜実施例２３では、線幅の平均値が安定しており、連続印刷での使用に好ましいことが判った。

凹版オフセット印刷法の概略図。

符号の説明

１０ 平面凹版
１０ａ 凹状パターン
１１ 印刷用インキ
１２ スキージ
１３ ブランケットロール
１３ａ シリコーンゴムシート
１４ ガラス基板

Claims (5)

1. インキを凹状のパターンを有する印刷版に充填し、前記充填したインキを表面にシリコーンゴムシートを有する印刷用ブランケットへ転写した後、前記印刷用ブランケットから被転写体へインキを転写する凹版オフセット印刷法に使用する印刷用インキにおいて、
   前記インキが無機粉末又は有機粉末から構成される粉末成分、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂からなる群より選ばれた１種又は２種以上を含む樹脂成分及び溶剤成分を少なくとも含有し、
   前記溶剤成分がジオール系溶剤を１種又は２種以上含み、
   前記ジオール系溶剤が２−メチル−２，４−ペンタンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオールであることを特徴とする印刷用インキ。
2. 無機粉末が金属粉末、金属酸化物、金属窒化物又はこれらを混合した混合粉末である請求項１記載の印刷用インキ。
3. 樹脂成分がポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリプロピルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリイソブチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリイソブチルメタクリレート及びこれらの共重合体からなる群より選ばれた１種又は２種以上である請求項１記載の印刷用インキ。
4. 印刷版がライン幅Ｗ：１０〜１０００μｍ、深さＤ：５〜５０μｍ、ピッチＰ：１０〜１０００μｍの複数の凹状パターンを有する平面凹版からなり、印刷用ブランケットが表面に厚さ０．１〜３ｍｍのシリコーンゴムシートが取り付けられたブランケットロールからなり、被転写体がガラス基板からなり、
   印刷用インキを前記平面凹版に充填し、前記充填したインキを前記ブランケットロールへ転写した後、前記ブランケットロールから前記ガラス基板へインキを転写することにより、前記ガラス基板表面に所定のパターンを有する塗膜を印刷する凹版オフセット印刷をガラス基板２〜１０００枚について連続印刷したとき、
   得られた各１〜１０００枚の印刷されたガラス基板について、各ガラス基板の所定位置における３〜１２箇所のライン幅Ｗをそれぞれ測定したときの測定値の平均値が０．９Ｗ〜１．１Ｗの範囲内であり、かつ測定値の標準偏差値が１〜５の範囲内である請求項１記載の印刷用インキ。
5. 請求項１ないし４いずれか１項に記載の印刷用インキを凹状のパターンを有する印刷版に充填し、前記充填したインキを表面にシリコーンゴムシートを有する印刷用ブランケットへ転写した後、前記印刷用ブランケットから被転写体へインキを転写することを特徴とする塗膜の製造方法。

Images