JP5215705B2

JP5215705B2 - 導体パターンの形成方法

Info

Publication number: JP5215705B2
Application number: JP2008082163A
Authority: JP
Inventors: 真桑原; 幸生松下
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: JP2009238549A

Description

本発明は、プリント配線板の通常の回路パターンの形成のみならず電磁波シールドパターンの形成にも用いられる導体パターンの形成方法に関するものである。

従来、プリント配線板の回路パターンとしての導体パターンは、サブトラクティブ法、アディティブ法、セミアディティブ法等を使用して形成されている。このようにして形成された導体パターンは導電性が高いものであるが、上記方法はいずれも工程数が多いものであり、手間がかかるものである。

そこで、工程数を減らして手間を省くため、導電性ペーストを所定形状に印刷することによって導体パターンを形成することが行われている。ところが、このようにして形成された導体パターンは、比抵抗が高くなり、導電性が低くなるおそれがある。

そこで、近年においては、無電解めっき触媒を含有する導電性ペーストを印刷した後、これに無電解めっき処理を施して金属層を形成することによって、比抵抗の低い導体パターンを形成する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−１７０４２０号公報

しかし、近年開発された上記のような導体パターンの形成方法では、工程数は少ないものの、無電解めっき処理を施す際に気泡によるめっき析出不良等が発生し、歩留まりが低くなるという問題がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、歩留まりを高めることができると共に、少ない工程数で比抵抗の低い導体パターンを容易に形成することができる導体パターンの形成方法を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る導体パターンの形成方法は、基材１に、熱可塑性樹脂と金属粉又は金属酸化物粉末とを含む導電性ペースト２を所定形状に印刷した後、これを４０〜２００℃の条件で水蒸気４により加熱処理することを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１において、水蒸気４による加熱処理を加圧しながら行うことを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る導体パターンの形成方法によれば、歩留まりを高めることができると共に、少ない工程数で比抵抗の低い導体パターンを容易に形成することができるものである。

請求項２に係る発明によれば、加圧することによって、導体パターンを短時間で効率よく形成することができると共に、導電性ペースト中の金属粉等の導電性微粒子同士を凝集させ、比抵抗をさらに低くすることができるものである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明において基材１としては、絶縁性のあるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）のほか、ポリメタクリル酸メチルに代表されるアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、ＪＳＲ株式会社製の商品名「アートン」に代表されるノルボルネン系樹脂、東ソー株式会社製の品番「ＴＩ−１６０」に代表されるオレフィンマレイミド樹脂等にて形成される有機樹脂基体や、ガラスにて形成されるガラス基体、特開平０８−１４８８２９号公報に記載されているエポキシ樹脂基材等のような、シート状あるいは板状のもの等を用いることができる。

また導電性ペースト２としては、金属粉、アンチモン−錫酸化物やインジウム−錫酸化物等の金属酸化物粉末、グラファイト、カーボンブラック、熱可塑性樹脂、添加剤、溶媒等を配合して調製されたものを用いることができる。金属粉としては、銀粉、銅粉、ニッケル粉、アルミニウム粉、鉄粉、マグネシウム粉及びこれらの合金粉もしくはこれらの粉末に異種金属を１層以上コーティングしたものから選ばれるものを用いることができ、この配合量は導電性ペースト２全量に対して０〜９９質量％であることが好ましい。またカーボンブラック、グラファイトの配合量は０〜９９質量％であることが好ましい。なお、少なくとも金属粉、カーボンブラック、グラファイトのいずれかを用いる。また熱可塑性樹脂としては、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などや、−ＣＯＣ−骨格、−ＣＯＯ−骨格などを含むこれらの樹脂の誘導体、カルボキシメチルセルロース、アセチルセルロース、セルロースアセテートブチレート等のセルロース誘導体等を用いることができ、この配合量は０．１〜２０質量％であることが好ましい。また添加剤としては、ビックケミー・ジャパン株式会社製「ＢＹＫ３３３（シリコンオイル）」等の消泡剤・レベリング剤を用いることができ、この配合量は０〜１０質量％であることが好ましい。また溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサノン、キシレン、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、１−（２−メトキシ−２−メチルエトキシ）−２−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及び水等をそれぞれ単独で用いたり、任意の割合で混合した混合溶媒として用いたりすることができるものであり、この配合量は０．１〜５０質量％であることが好ましい。

そして導体パターン３を形成するにあたっては、まず図１（ａ）のように基材１の表面に導電性ペースト２を所定形状に印刷する。ここで、基材１に印刷する形状としては、特に限定されるものではないが、例えば、図２のような格子状又は網目状（メッシュ状）等を挙げることができる。このように、格子状又は網目状の導体パターン３が形成された基材１は電磁波シールド材としてプラズマディスプレイ等に利用することができる。つまり、この場合の格子状又は網目状の導体パターン３は電磁波シールドパターンとして形成されている。また印刷方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷等を使用することができる。

その後、基材１の表面に印刷された導電性ペースト２を５０〜１５０℃、０．１〜１８０分の条件で加熱して乾燥させ、これを図１（ｂ）のように水蒸気加熱装置５を用いて水蒸気４により加熱処理することによって、図１（ｃ）のような導体パターン３を形成することができる。ここで、水蒸気加熱装置５は、処理室６内に高温の水蒸気４を噴出する蒸気噴出部７を設けて形成されている。そして、導電性ペースト２を乾燥させた後の基材１を処理室６内に入れて、蒸気噴出部７から水蒸気４を噴出させることによって、水蒸気４による加熱処理（水蒸気加熱処理）を行うことができる。このようにして形成された導体パターン３は、水蒸気４により加熱処理されることによって、熱可塑性樹脂等のバインダー樹脂成分が金属粉等の導電性微粒子間から流れ出して排除され、導電性微粒子間の接触面積が増加するので、導電性ペースト２で形成された従来の導体パターン３に比べて、比抵抗が低くなり、導電性が高くなるものである。ここで、水蒸気加熱処理は４０〜２００℃、湿度５０〜１００％、０．０００１〜１００時間の条件で行うのが好ましい。

また、水蒸気加熱処理は、加圧しながら行うのが好ましい。この場合、水蒸気加圧加熱装置８を用いることができるものであり、この水蒸気加圧加熱装置８は、耐圧容器で形成された処理室６内に高温の水蒸気４を噴出する蒸気噴出部７及び処理室６内を加圧する加圧手段（図示省略）を設けて形成されている。そして、導電性ペースト２を乾燥させた後の基材１を処理室６内に入れて、蒸気噴出部７から水蒸気４を噴出させると共に加圧手段によって処理室６内を加圧することによって、水蒸気加熱処理を加圧しながら行うことができる。このようにして形成された導体パターン３は、水蒸気加熱処理によって得られる効果に加えて、加圧することによって、熱可塑性樹脂等のバインダー樹脂成分が金属粉等の導電性微粒子間から流れ出して排除されるのが促進され、導体パターン３を短時間で効率よく形成することができると共に、導電性ペースト２中の金属粉等の導電性微粒子同士を凝集させ、比抵抗をさらに低くすることができるものである。ここで、加圧を伴う水蒸気４による加熱処理（水蒸気加圧加熱処理）は３０〜２００℃、湿度５０〜１００％、０．０１〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２（０．９８ｋＰａ〜１９．６ＭＰａ）、０．０００１〜５０時間の条件で行うのが好ましい。

このように本発明では、無電解めっき処理等を施す必要がないので、従来の導体パターン３の形成方法に比べて、歩留まりを高めることができるものである。また本発明では導体パターン３は印刷工程・水蒸気加熱処理工程のみ又は印刷工程・水蒸気加圧加熱処理工程のみを経て形成されるので、従来の導体パターン３の形成方法に比べて、工程数を減らして手間を省くことができるものである。しかも水蒸気加熱処理又は水蒸気加圧加熱処理によって、このように少ない工程数で比抵抗の低い導体パターン３を容易に形成することができるものである。

なお、図示省略しているが、基材１の導体パターン３が形成された面をカバーシートで被覆するようにしてもよい。このカバーシートとしては、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、非晶性ＰＥＴ（ＰＥＴ−Ｇ）、透明粘着剤層付きＰＥＴ等で形成されたものを用いることができる。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

基材１としてＰＥＴフィルムを用いた。また導電性ペースト２としては、ＥＡＳＴＭＡＮ製「セルロースアセテートブチレートＣＡＢ−５５１−０．２」を５質量％、三菱化学製「カーボンブラック＃２３５０」を３質量％、ＤＯＷＡハイテック製「銀粉ＡＧ−ＳＭＤＫ−１０１」を８０質量％、メチルイソブチルケトンを１０質量％、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートを２質量％配合して調製されたものを用いた。

そしてまずスクリーン印刷を使用して図３のように基材１の表面に導電性ペースト２を平面視矩形状（５ｍｍ×３０ｍｍ×０．１ｍｍ）に印刷した。

その後、基材１の表面に印刷された導電性ペースト２を１２０℃、３０分の条件で加熱して乾燥させた（比較例１）。このときの比抵抗は３．１４×１０^−４Ωｃｍであった。次にこれを水蒸気加熱装置５を用いて８０℃、湿度９５％、１５時間の条件で水蒸気４により加熱処理することによって、導体パターン３を形成した（実施例１）。このときの比抵抗は６．４５×１０^−５Ωｃｍであった。このように、水蒸気加熱処理前の比較例１の導体パターン３に比べて水蒸気加熱処理後の実施例１の導体パターン３の方が比抵抗が低く導電性が高いことが確認される。

次に上記と同様の基材１及び導電性ペースト２を用いて電磁波シールド材を製造した。すなわち、まずスクリーン印刷を使用して基材１の表面に導電性ペースト２を図２のように格子状又は網目状に印刷した。このときライン（Ｌ）／ピッチ（Ｐ）が１７μｍ／３００μｍ、２０μｍ／２５０μｍのスクリーン版を用いて２種のものを印刷した。

その後、基材１の表面に印刷された導電性ペースト２を１２０℃、３０分の条件で加熱して乾燥させた。これを比較例２、３の電磁波シールド材とした。次にこれを水蒸気加熱装置５を用いて８０℃、湿度９５％、１５時間の条件で水蒸気４により加熱処理することによって、導体パターン３を形成した。これを実施例２、３の電磁波シールド材とした。

そして、各電磁波シールド材の表面抵抗を測定した。また各電磁波シールド材について周波数を変えてシールド性能を測定した。これらの結果を下記［表１］並びに図４及び図５に示す。なお、下記［表１］には水蒸気加熱処理前後の導体パターン３の縦線幅／横線幅の実測値も示す。

上記［表１］にみられるように、水蒸気加熱処理前の比較例２、３の電磁波シールド材に比べて水蒸気加熱処理後の実施例２、３の電磁波シールド材の方が表面抵抗が低く導電性が高いことが確認される。また上記［表１］並びに図４及び図５にみられるように、水蒸気加熱処理前の比較例２、３の電磁波シールド材に比べて水蒸気加熱処理後の実施例２、３の電磁波シールド材の方がシールド効果が高く、特に周波数が高くなるにつれて両者の差が増大することが確認される。

次に上記と同様の基材１及び導電性ペースト２を用いて他の電磁波シールド材を製造した。すなわち、まずスクリーン印刷を使用して基材１の表面に導電性ペースト２を図２のように格子状又は網目状に印刷した。このときライン（Ｌ）／ピッチ（Ｐ）が１７μｍ／３００μｍ、２０μｍ／２５０μｍのスクリーン版を用いて２種のものを印刷した。

その後、基材１の表面に印刷された導電性ペースト２を１２０℃、３０分の条件で加熱して乾燥させた。これを比較例４、５の電磁波シールド材とした。次にこれを水蒸気加圧加熱装置８を用いて１１５℃、湿度１００％、１．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２（０．１０ＭＰａ）、１時間の条件で加圧しながら水蒸気４により加熱処理することによって、導体パターン３を形成した。これを実施例４、５の電磁波シールド材とした。

そして、各電磁波シールド材の表面抵抗を測定した。また各電磁波シールド材について周波数を変えてシールド性能を測定した。これらの結果を下記［表２］並びに図６及び図７に示す。なお、下記［表２］には水蒸気加圧加熱処理前後の導体パターン３の縦線幅／横線幅の実測値も示す。

上記［表２］にみられるように、水蒸気加圧加熱処理前の比較例４、５の電磁波シールド材に比べて水蒸気加圧加熱処理後の実施例４、５の電磁波シールド材の方が表面抵抗が低く導電性が高いことが確認される。また上記［表２］並びに図６及び図７にみられるように、水蒸気加圧加熱処理前の比較例４、５の電磁波シールド材に比べて水蒸気加圧加熱処理後の実施例４、５の電磁波シールド材の方がシールド効果が高く、特に周波数が高くなるにつれて両者の差が増大することが確認される。

導体パターンを形成する工程を示すものであり、（ａ）〜（ｃ）は断面図である。導体パターンが形成された基材の一部を拡大して示す平面図である。実施例１及び比較例１の導体パターンが形成された基材を示す平面図である。ライン／ピッチが１７μｍ／３００μｍである実施例２、比較例２の電磁波シールド材について周波数とシールド効果の関係を示すグラフである。ライン／ピッチが２０μｍ／２５０μｍである実施例３、比較例３の電磁波シールド材について周波数とシールド効果の関係を示すグラフである。ライン／ピッチが１７μｍ／３００μｍである実施例４、比較例４の電磁波シールド材について周波数とシールド効果の関係を示すグラフである。ライン／ピッチが２０μｍ／２５０μｍである実施例５、比較例５の電磁波シールド材について周波数とシールド効果の関係を示すグラフである。

符号の説明

１基材
２導電性ペースト
３導体パターン
４水蒸気

Claims

基材に、熱可塑性樹脂と金属粉又は金属酸化物粉末とを含む導電性ペーストを所定形状に印刷した後、これを４０〜２００℃の条件で水蒸気により加熱処理することを特徴とする導体パターンの形成方法。
水蒸気による加熱処理を加圧しながら行うことを特徴とする請求項１に記載の導体パターンの形成方法。