JP5736184B2 - 導電パターン形成基板の製造方法 - Google Patents
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Description
導電パターンの形成方法としては、例えば、特許文献1に、透明導電層にパルス状レーザを照射して導電パターンおよび位置合わせ基準マークを形成する方法であって、位置合わせ基準マークのみを視認可能にするために、パルスエネルギや照射スポットのピッチを、導電パターンの形成と位置合わせ基準マークの形成とで異なるようにする方法が開示されている。また、特許文献1には、透明導電層の表面に形成された銀ペーストからなる配線パターンの周囲に絶縁用のスリットを形成する場合にも適用できることが記載されている。
特許文献2,3には、バインダ樹脂中に金属ナノワイヤを分散させ硬化してなる透明導電膜にレーザ光を照射し、レーザ光照射部分を絶縁部とすることで導電パターンを形成する方法が開示されている。
特許文献2,3に記載の方法では、バインダ樹脂中の金属ナノワイヤをレーザで除去するため、バインダ樹脂が変形してしまい、絶縁パターンが視認可能になっていた。
その一方で、位置合わせ基準マークとなる絶縁パターンを目視又は画像認識装置により識別できないと、印刷によりコネクタを設ける際に又はタッチパネル等を組み立てる際に導電パターン形成基板の位置決めが困難になる。
本発明は、目視や画像認識装置により容易に識別できる位置合わせ基準マークとなる絶縁パターンを簡便に形成できる導電パターン形成基板の製造方法を提供することを目的とする。
[1]透明絶縁基板上に設けられた透明導電層にパルス状レーザ光を所定パターンで照射することにより、視認不能な絶縁部を形成して、少なくとも導電パターンを形成する導電パターン形成工程と、前記視認不能な絶縁部の一部に、視認可能な絶縁部を形成するようにパルス状レーザ光を再照射する再照射工程とを有し、前記透明導電層を、透明絶縁材料と該透明絶縁材料内に2次元ネットワーク状に配置された金属ナノワイヤとを含む層とすることを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
[2]導電パターン形成工程では、パルス状レーザの照射により透明絶縁材料内の金属ナノワイヤを除去することにより、金属ナノワイヤが存在していた部分に空隙を形成して、前記視認不能な絶縁部を形成することを特徴とする[1]に記載の導電パターン形成基板の製造方法。
[3]再照射工程にて形成する視認可能な絶縁部が、位置決めマークであることを特徴とする[1]または[2]に記載の導電パターン形成基板の製造方法。
[4]再照射工程にて形成する視認可能な絶縁部が、前記導電パターンを囲う外形線であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の導電パターン形成基板の製造方法。
<導電パターン形成基板>
本実施形態の製造方法で製造される導電パターン形成基板は、図1,2に示すように、透明絶縁基板11と、透明絶縁基板11の片面に設けられ、複数の列状の透明導電部12aからなる導電パターン12とを有する。導電パターン12は、透明導電部12a,12aの間および周囲に形成された第1の絶縁部13および第2の絶縁部14によって設けられている。
透明絶縁基板11の形状としては、板状のもの、可撓性を有するフィルム状のもの、立体的(3次元)に成形された成形品等を用いることができる。
透明絶縁材料としては、透明な熱可塑性樹脂(ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン)、熱や活性エネルギ線(紫外線、電子線)で硬化した透明な硬化性樹脂(メラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル変性シリケートなどのシリコーン樹脂)の硬化物が挙げられる。
また、導電性繊維として、シリコンナノワイヤやシリコンナノチューブ、金属酸化物ナノチューブ、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、グラファイトフィブリル等を用いることもできる。
上記導電性繊維の中でも、透明導電部12aを容易に形成できると共に、後述するレーザ光の照射によって容易に絶縁部を形成できる点で、金属ナノワイヤが好ましく、銀を主成分とする金属ナノワイヤ(銀ナノワイヤ)がより好ましい。
本実施形態における第1の絶縁部は、透明導電部12aと外観(色、透明性)が同一で視認不能な絶縁部であり、入力エリアαの導電パターン12を形成するための絶縁パターンである。第1の絶縁部13では、図3に示すように、透明絶縁材料12b内の、導電性繊維が存在していた部分は空隙12cになっているため、導電性繊維による導電ネットワークが断絶しており、電気的に絶縁状態になっている。また、第1の絶縁部13は、導電性繊維を含む導電部と外観(色、透明性)がほぼ同一であるため、視認不能である。
第2の絶縁部14は、第1の絶縁部13と同様に導電性繊維が除去されて絶縁化されていると共に、透明導電部12aと外観が異なって視認可能な絶縁部であり、導電パターン12を囲う外形線14aと、外形線14aよりも外側に4つ形成された位置決めマーク14bと、第1の絶縁部13に接続された配線引き出し線14cと、配線引き出し線14cに接続されたコネクタ部引き出し線14dと、入力エリアαを示す組立基準線14eとからなっている。
本実施形態の導電パターン形成基板の製造方法は、透明絶縁基板11の一方の面に設けられた透明導電層にパルス状レーザ光Lを所定のパターンで照射することにより絶縁部第1の絶縁部13および第2の絶縁部14を形成して導電パターン12を得る導電パターン形成工程と、第2の絶縁部14にパルス状レーザ光Lをさらに照射する再照射工程とを有する。
なお、以下の説明において、レーザ光照射前の、透明絶縁基板11と該透明絶縁基板11の一方の面に設けられた透明導電層とを有する積層体のことを、導電性基板という。また、透明導電層は、透明絶縁材料と、透明絶縁材料内に2次元ネットワーク状に配置された導電性繊維とを含む層である。透明絶縁材料および導電性繊維は上述したものが使用される。
このレーザ光照射装置40では、レーザ光発生手段41から集光レンズ42を介して透明導電層aにレーザ光Lを照射する。
レーザ光Lの照射による導電パターンの形成では、露光、現像、エッチング等が不要であるため、簡便である。
ステージ43は、レーザ光Lの出力が1Wを超える場合、ナイロン系若しくはフッ素系の樹脂材料、又は、シリコーンゴム系の高分子材料を用いることが好ましい。
上記のように、透明導電層aにレーザ光Lを所定パターンで照射することにより、レーザ光照射部分の導電性繊維を除去して、レーザ光Lの照射部分を絶縁化し、図1,2に示すように、透明導電層aに、透明導電部12aを有する導電パターン12が得られるように第1の絶縁部13を形成すると共に、第2の絶縁部14を形成する。なお、第1の絶縁部13および第2の絶縁部14においては、レーザ光照射前に導電性繊維の存在した部分が空隙となっている。この時点では、透明導電部12aと、第1の絶縁部13と、第2の絶縁部14とは外観が同一で見分けることはできない。
すなわち、エネルギ密度・照射エネルギが上記数値範囲よりも小さな値に設定された場合、第1の絶縁部13および第2の絶縁部14の絶縁が不十分になるおそれがある。また、上記数値範囲よりも大きな値に設定された場合、加工痕が目立つようになり、タッチパネルや電磁波シールドなどの用途では不適当となる。
また、スポット径面積Sは、下記式により定義される。
S=S0×D/FL
S0:レンズで集光されるレーザのビーム面積
FL:レンズの焦点距離
D:透明導電層aの表面(上面)と焦点との距離
再照射工程におけるパルス状レーザ光の照射方法および照射条件は、導電パターン形成工程における照射方法および照射条件と同様である。ただし、導電パターン形成工程と同一にする必要はない。
再照射の回数はレーザ光の出力や走査速度等にもよるため一概に規定できないが、確実に可視化するためには、5回以上であることが好ましい。
また、第1の絶縁部13を形成するための照射パターンと別のデータセットとして、レーザ光照射装置40に照射パターンを入力し、レーザ光照射装置40のプログラムにより、照射回数を設定してもよい。
特に、上記実施形態では、導電パターン形成工程と再照射工程とが、同一のレーザ光照射装置40の同一のステージ43の上で行われるため、照射の位置精度、導電性基板Aの搬送・位置決めの位置精度、時間の精度が高い。
しかも、得られた導電パターン形成基板は、タッチパネル駆動素子の静電破壊を起こす程の高い印加電圧は迅速に拡散し、タッチパネルが動作する低い電圧領域では高い絶縁性を示す。そのため、メンブレン式または投影型静電容量式のタッチパネルに好適に使用できる。
例えば、2枚の上記導電パターン形成基板を外形線に沿って切り出したものを電極シートとし、これらを、スペーサを介して導電パターンが互いに対向するように積層することで、抵抗膜式タッチパネルの入力部材とすることができる。
また、2枚の上記導電パターン形成基板を外形線に沿って切り出したものを電極シートとし、これらを導電パターン同士が接触しないように積層することで、静電容量式タッチパネルの入力部材とすることができる。
厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(ルミラーS10 #75、東レ株式会社製)に、Cambrios社のOhm(商品名)インク(線径50nm程度、長さ15μm程度の銀繊維を含む混合液)を塗布し、乾燥した後、紫外線硬化性のポリエステル樹脂インクを上塗りして、乾燥・紫外線処理を施した。これにより、PETフィルム上に銀繊維からなる導電性の2次元ネットワークを有する透明導電層aを形成して、導電性基板を得た。
レーザ光照射装置として、ガルバノミラーを備えたYVO4基本波のレーザ加工機(キーエンス社製、MD−V9920)を使用した。
上記レーザ光照射装置には、照射パターンのデータをあらかじめ入力した。
すなわち、まず、位置決めマーク14b1を基準に、外形線14a、他の位置決めマーク14b2、配線引き出し線14c、コネクタ部引き出し線14d、組立基準線14eのデータを作成した(図1参照)。そのデータを電子的に複写し、入力エリアαの対角方向に2μm間隔でずれるように貼り付けて(図6参照:なお、図6は外形線14aのコーナーの拡大図である。)、第2の絶縁部用データを作成した。
次いで、位置決めマーク14b1を基準に、透明絶縁パターン(第1の絶縁部)の図面データ(第1の絶縁部用データ)をCDAで作成し、この第1の絶縁部用データと第2の絶縁部用データとを合わせ、単一の図面データとしてレーザ光照射装置に照射パターンとして入力した。
なお、各絶縁パターンの絶縁ライン(第1の絶縁部13と配線引き出し線14c、配線引き出し線14cとコネクタ部引き出し線14d、など)の端部同士が接続する部分は、各絶縁ラインが交差するようにデータを作成する。これにより、レーザ加工機のレーザ照射タイミングによらず、確実に各絶縁パターン同士を連続的に接続させることができる。
焦点から導電性基板Aまでの距離:0mm
出力:30%
移動速度:600mm/秒
発振周波数:100kHz
これにより、透明絶縁パターンからなる第1の絶縁部は視認不能で、外形線14a、位置決めマーク14b、配線引き出し線14c、コネクタ部引き出し線14d、組立基準線14eからなる第2の絶縁部は視認可能な導電パターン形成基板を得た。隣接する透明導電部12a,12a同士の電気抵抗は10Ω以上であり、絶縁状態にされていた。
上記の導電パターン形成基板は2枚作製した。
上記のようにして得た導電パターン形成基板を外形線14aに沿って切断して、配線基板を切り出した。次いで、ドットスペーサを設けた配線基板と、ドットスペーサを設けなかった配線基板とを、導電パターンが互いに対向するように配置し、その状態で両面粘着テープにより固定して、タッチパネルを得た。
本例では、外形線、位置決めマーク、配線引き出し線、コネクタ部引き出し線および組立基準線が可視化されているため、導電パターン形成基板を正確に位置決めでき、コネクタ部を正確に設けることができた。また、得られた配線基板を用いてタッチパネルを組み立てる際にも、容易に位置決めできた。
また、コネクタ部形成後、コネクタパターンと外形線の寸法精度を測定したところ、寸法公差は全て0.08mm以下であった。
外形線14aよりも外側の200mm×200mmの範囲に5mm間隔の格子状の絶縁パターン16(図7参照)が形成されるように、パルス状のレーザ光を、実施例1と同様の照射条件で照射した。また、実施例1と同様に印刷してコネクタ部を設けて、導電パターン形成基板を得た。
次いで、外形線が中央に位置するように導電パターン形成基板を140mm×90mmの短冊状に切り出して、試験片を作成した。この試験片を用いて、帯電防止性能を静電気減衰測定機により測定したところ、5000Vの電圧を印加した後、電圧が50%になるまでの減衰時間が0.3秒であり、1%になるまでの減衰時間は30秒であった。
外形線、位置決めマーク、配線引き出し線、コネクタ部引き出し線および組立基準線にレーザ光を再照射しなかったこと以外は実施例1と同様にして、導電パターン形成基板を得た。
比較例1の導電パターン形成基板についても実施例1と同様にコネクタ部を設けたが、外形線、位置決めマーク、配線引き出し線、コネクタ部引き出し線および組立基準線が視認不能であるため、導電パターン形成基板を位置決めできず、コネクタ部の印刷以降の工程を適用することができなかった。そのため、既存のITO導電膜のレーザ加工品に使用する画像認識装置を用いて、外形線、位置決めマーク、配線引き出し線、コネクタ部引き出し線および組立基準線を検出しようとしたが、検出不能であった。
11 透明絶縁基板
12 導電パターン
12a 透明導電部
13 絶縁部(第1の絶縁部)
14 絶縁部(第2の絶縁部)
14a 外形線
14b 位置決めマーク
14c 配線引き出し線
14d コネクタ部引き出し線
14e 組立基準線
15 コネクタ部
a 透明導電層
A 導電性基板
α 入力エリア
Claims (4)
- 透明絶縁基板上に設けられた透明導電層にパルス状レーザ光を所定パターンで照射することにより、視認不能な絶縁部を形成して、少なくとも導電パターンを形成する導電パターン形成工程と、
前記視認不能な絶縁部の一部に、視認可能な絶縁部を形成するようにパルス状レーザ光を再照射する再照射工程とを有し、
前記透明導電層を、透明絶縁材料と該透明絶縁材料内に2次元ネットワーク状に配置された金属ナノワイヤとを含む層とすることを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。 - 導電パターン形成工程では、パルス状レーザの照射により透明絶縁材料内の金属ナノワイヤを除去することにより、金属ナノワイヤが存在していた部分に空隙を形成して、前記視認不能な絶縁部を形成することを特徴とする請求項1に記載の導電パターン形成基板の製造方法。
- 再照射工程にて形成する視認可能な絶縁部が、位置決めマークであることを特徴とする請求項1または2に記載の導電パターン形成基板の製造方法。
- 再照射工程にて形成する視認可能な絶縁部が、前記導電パターンを囲う外形線であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の導電パターン形成基板の製造方法。
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