JP6069833B2

JP6069833B2 - 印刷配線基材およびその製造方法ならびにグラビア版

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Publication number: JP6069833B2
Application number: JP2011283077A
Authority: JP
Inventors: 深田　隆之; 隆之深田; 浩孝山口; 賢治久松; 健太郎窪田
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2031-12-26
Also published as: JP2013135028A

Description

本発明は、グラビアオフセット印刷などによって形成された印刷配線を備える印刷配線基材およびその製造方法、ならびにグラビアオフセット印刷などで用いられるグラビア版に関する。

基材上に印刷配線を備える印刷配線基材は、例えば、ＩＣカードアンテナ（コイル状のパターン）や太陽電池バックシートの導配線、電磁波シールド、タッチパネル用の額縁配線などに多く用いられている。このうち、タッチパネルの額縁配線には、従来、スパッタ製膜を用いたフォトリソ法やスクリーン印刷による印刷法が用いられている。

しかしながら、技術革新による配線の微細化やコスト競争などにより、現行の製造方法から別の方法へ移行しようとする動きがある。例えば、スパッタ製膜を用いたフォトリソ法の場合、材料コストやプロセスコストが高く、配線の微細化に関しては、配線の幅が１０μｍ程度のところまで技術的には可能であるが、配線を形成する膜の抵抗値が高いため微細化した場合に抵抗が高くなって問題になる可能性がある。また、スクリーン印刷の場合、コストや抵抗値に関しては問題がないものの、微細化という点では、配線の幅が８０μｍ程度であり、スパッタ製膜を用いたフォトリソ法よりも劣る。

一方、他の印刷法として、グラビアオフセット印刷法がある。例えば、特許文献１には、配線構造を有するタッチパネル用導電性部材の製造方法において、額縁部分へのパターン化された配線構造を印刷する方法として、グラビアオフセット印刷を用いることが開示されている。

特開２０１１−２１０１４８号公報

しかしながら、グラビアオフセット印刷は、微細な配線パターン（３０〜１００μｍ）は比較的精度よく形成でき、逆に広い配線パターンの形成は難しい。理由としては、グラビア版にインキを乗せ、溝パターンだけにインキを残すためにドクターで表面のインキを掻き取る必要があるが、あまり広いとドクターがたわんで溝パターン内のインキを多く掻き取ってしまい、印刷できなくなるからである。同様の理由で、ドクターの長さ方向に対して平行な直線状の溝パターンもドクターがたわんで多く掻き取ったり、たわんだ反動で溝の近傍に掻き取れなかったインキが残ってしまったりして、精度よく印刷できない。したがって、グラビア版においては、ドクターの長さ方向に対して平行な直線状の溝パターンの配置を避ける必要がある。

また、配線パターンの屈曲部も問題になる。電気的特性上、配線の屈曲を９０°の直線状の配線パターンで構成できず、４分の１の円状の配線パターンで構成する場合がある。しかしながら、円状の配線パターンを形成する場合、原理上はグラビア版においてドクターの長さ方向と平行な溝パターンは存在しないが、円の半径が大きい場合は平行と同じくらいの長さでドクターと接してしまう部分が出来てしまう。円状の配線パターンの半径サイズでも変わってくるが、印刷適性上問題が発生する場合が多い。

そこで、本発明は、上記の課題を達成するため、配線の屈曲部を特定の内角をなす複数の直線状の配線で構成し、配線を形成するためのグラビア版において、ドクターの長さ方向に対して平行になる溝パターンができるだけ存在しないような構成とした。

上記の課題を解決するための手段として、本発明は、印刷配線を備える印刷配線基材であって、前記印刷配線が円弧を近似した屈曲部を有し、前記屈曲部が３つ以上４つ以下の直線状の配線で構成され、前記直線状の配線のうち２つの直線状の配線がなす内角が１３５°以上１７０°以下であり、前記直線状の配線の幅が２０μｍ以上７５μｍ以下であり、
前記内角をなす２つの直線状の配線内であって、前記内角と接する直線の長さが５００μｍ以下であることを特徴とする印刷配線基材である。

また、本発明の別の実施形態は、印刷配線を備える印刷配線基材の製造方法であって、ドクターでグラビア版に配置された溝パターンにインキを充填する工程と、前記溝パターンに充填されたインキをブランケットに転写する工程と、前記ブランケットに転写されたインキを基材に転写して印刷配線を形成する工程とを備え、前記溝パターンが円弧を近似した屈曲部を有し、前記屈曲部が３つ以上４つ以下の直線状の溝で構成され、前記直線状の配線のうち２つの直線状の配線がなす内角が１３５°以上１７０°以下であり、前記ドクターの長さ方向と前記直線状の溝とがなす角が１５°以上９０°以下であることを特徴とする印刷配線基材の製造方法である。

また、本発明の別の実施形態は、前記屈曲部が３つ以上の直線状の溝で構成されることを特徴とする請求項５に記載の印刷配線基材の製造方法である。

また、本発明の別の実施形態は、前記直線状の溝の幅が２０μｍ以上７５μｍ以下であり、前記ドクターが前記屈曲部と接する長さの最大値が５００μｍ以下であることを特徴とする印刷配線基材の製造方法である。

本発明によれば、グラビア版に配置された溝パターンのうち、ドクターの長さ方向と平行に接する溝パターンをできるだけ少なくすることができるため、ドクターがたわむことで発生するインキの過剰な掻き取りを防止することができる。また、これにより、印刷適性上の問題のない高精度の印刷配線を備えた印刷配線基材を提供することができる。

従来のグラビア版に配置された溝パターンの一部の上面図である。従来のグラビア版に配置された溝パターンの一部の上面図である。本発明のグラビア版に配置された溝パターンの一部の上面図である。本発明のグラビア版に配置された溝パターンの一部の上面図である。従来のグラビア版に配置された溝パターンの一部の上面図である。本発明のグラビア版に配置された溝パターンの一部の上面図である。本発明の印刷配線基材の製造工程図である。本発明の印刷配線基材の製造工程１を上面からみた図である。本発明の印刷配線基材に備えられた印刷配線の一部の上面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の実施形態は、以下に記載する実施形態に限定されうるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の実施形態の範囲に含まれうるものである。

［グラビア版］
グラビアオフセット印刷などに用いられるグラビア版に配置された溝パターンについて、従来のグラビア版に配置された溝パターンの一部の上面図を図１、２に、本発明のグラビア版に配置された溝パターンの一部の上面図を図３、４にそれぞれ示す。なお、図１から４に示したグラビア版に配置された溝パターンは、いずれも９０°に曲がった配線を形成するためのパターンである。

図１、２に示すように、従来のグラビア版に配置された円状の溝パターン１に対して直線状のドクター２を接すると、ドクター２が円状の溝パターン１と接する方向に関わらずその接する長さＡ１、Ａ２は一定となる。

例えば、図５に示すように、溝幅Ｄが０．０５ｍｍの円状の溝パターン１の外径Ｅを０．７５ｍｍとした場合、円状の溝パターン１の内径Ｆは、Ｅ−Ｄ＝０．７ｍｍであるから、円状の溝パターン１に対してドクターを接した場合、ドクターが円状の溝パターン１と接する長さの最大値２Ｃは、Ｃ^２＝Ｅ^２−Ｆ^２から算出でき、０．５３８ｍｍとなる。ここで、ドクターが円状の溝パターン１と接する長さの最大値２Ｃとは、円状の溝パターン１内であって、半径Ｆの円と接する直線の長さのことをいう。

それに対し、本発明のグラビア版に配置された溝パターンは、直線状のドクターと接する方向によって、ドクターと溝パターンとの接する長さを調整することが出来る。本発明のグラビア版に配置された溝パターンはその一部に屈曲部を有し、その屈曲部は複数の直線状の溝で構成され、直線状の溝のうち２つの直線状の溝がなす内角が１３５°以上である。

ここで、屈曲部とは、グラビア版に配置された溝パターンのうち、屈曲した溝部分であって、直線状の溝を複数組み合わせることで形成された部分のことをいう。また、２つの直線状の溝がなす内角とは、屈曲部を構成する２つの直線状の溝がつくる内側の角度のことをいう。

例えば、９０°に曲がった配線を形成するために、図３、図４のように、４つの直線状の溝３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを、直線状の溝３ａと直線状の溝３ｂがなす内角α１、直線状の溝３ｂと直線状の溝３ｃがなす内角α２、直線状の溝３ｃと直線状の溝３ｄがなす内角α３が、それぞれ１５０°となるように配置した屈曲部３の場合、直線状のドクター２と接する方向によってドクター２と屈曲部３との接する長さを調整することが出来る。

図３では、屈曲部３の直線状の溝３ｂに対してドクター２が平行に接しているため、屈曲部３と接する長さＢ１が長くなっている。一方、図４では、屈曲部３の頂点（直線状の溝３ｃと直線状の溝３ｄがなす頂点）に対してドクター２が接しているため、ドクター２と接する長さＢ２を短くすることが出来る。

このように、屈曲部の頂点に対してドクターが接する場合、ドクターと屈曲部との接する長さが一番短くなる。例えば、図６に示すように、内角βを１５０°で構成している溝幅Ｄが０．０５ｍｍの屈曲部３の場合、角度γは、９０°−β／２＝１５°であるから、屈曲部３に対してドクターを接した場合、ドクターが屈曲部３と接する長さの最大値２Ｇは、２×Ｄ／ｔａｎ１５°から算出でき、０．３７３ｍｍとなる。なお、角度γとは、屈曲部３のうち内角βをなす２つの直線状の溝内（屈曲部３の網掛け部分）であって、内角βと接する直線と屈曲部３の外側の線とがなす角度のことをいう。

ここで、ドクターが屈曲部３と接する長さは、屈曲部３の内角と接するときに最大となることから、ドクターに対して平行になる溝ができるだけ存在しないような構成とするためには、ドクターが屈曲部３の内角と接するときの長さ２Ｇをできるだけ短くすることが好ましい。そこで、屈曲部３のうち内角をなす２つの直線状の溝内（図６で示す屈曲部３の網掛け部分）であって、当該内角と接する直線の長さ（図６で示す長さ２Ｇ）が５００μｍ以下であることが好ましい。内角と接する直線の長さ２Ｇが５００μｍを超えると、屈曲部３内にドクターの長さ方向に対して平行になる部分の存在が無視できなくなり、ドクターがたわんで溝パターン内のインキを多く掻き取ってしまう。

例えば、図５に示した円状の溝パターン１の場合、ドクターが円状の溝パターン１と接する長さの最大値２Ｃは０．５３８ｍｍであるから、ドクターがたわんで溝パターン内のインキを多く掻き取ってしまうおそれがある。一方、図６に示した屈曲部３の場合、ドクターが屈曲部３と接する長さの最大値２Ｇは０．３７３ｍｍであるから、ドクターによる溝パターン内のインキの過剰な掻き取りを防ぐことができる。

ただし、グラビア版に配置された溝パターンが屈曲部を有していても、図３のように、屈曲部３の直線状の溝３ｂに対してドクター２が平行に接する場合、ドクター２と屈曲部３との接する長さが直線状の溝３ｂの長さと等しくなるため、直線状の溝３ｂの長さが５００μｍを超えてしまうと、ドクターによる溝内のインキの過剰な掻き取りが発生するおそれがある。この場合、図４のように、屈曲部３の頂点に対してドクター２が接するように移動させることで、ドクター２と屈曲部３の接する長さを短くすることができる。また、屈曲部３を構成する直線状の溝の数を増やし、２つの直線状の溝がなす内角を大きくし、直線状の溝の長さを５００μｍ以下にすることによって、ドクター２と屈曲部３の接する長さを短くすることもできる。

また、ドクターと屈曲部の接する長さを短くするためには、屈曲部を構成する直線状の溝の幅が２０μｍ以上７５μｍ以下であることが好ましい。直線状の溝の幅が７５μｍを超えると、上述したドクターが屈曲部３と接する長さの最大値２Ｇ（図６）の算出式（２×Ｄ／ｔａｎ１５°）からもわかる通り、溝幅Ｄの増加に伴い、ドクターと屈曲部の接する長さの最大値２Ｇが増加するため好ましくない。一方、直線状の溝の幅が２０μｍを下回ると、角度などに関係なく印刷性が低下するため好ましくない。

また、屈曲部を構成する直線状の溝のうち２つの直線状の溝がなす内角は１３５°以上であることが好ましい。２つの直線状の溝がなす内角が１３５°を下回ると角の形状が歪むため好ましくない。一方、２つの直線状の溝パターンがなす内角の上限は、１８０°より小さければ特に限定されない。ただし、１８０°に近づくにつれて、直線状の溝はドクターの長さ方向と平行に近づくため、２つの直線状の溝がなす内角の上限は、好ましくは１７０°程度である。

また、複数の直線状の溝で構成される屈曲部は、３つ以上の直線状の溝で構成されることが好ましく、４つ程度の直線状の溝で構成されることがより好ましい。屈曲部を構成する直線状の溝が多くなると、屈曲部が円状の溝パターンに近づくため、ドクターの長さ方向と平行になる部分が多く存在することになり、ドクターによる溝内のインキの過剰な掻き取りが発生するおそれがある。

［印刷配線基材の製造方法］
印刷配線を備える印刷配線基材の製造方法の各工程について以下に示す。図７に示す通り、本発明の印刷配線基材の製造方法は、ドクター５でグラビア版４に配置された溝パターン６にインキ７を充填する工程（工程１）と、グラビア版４に配置された溝パターン６に充填されたインキ７をブランケット８に転写する工程（工程２）と、ブランケット８に転写されたインキ７を基材９に転写して印刷配線を形成する工程（工程３）とを備える。

具体的には、工程１では、グラビア版４の溝パターン６が配置された面にインキ７を乗せ、ドクター５をグラビア版４の長さ方向に対して垂直になるように設定し、グラビア版４上のインキ７を図７の矢印の方向へ掻き取るようになぞることで、溝パターン６の中のみにインキ７を充填する。また、工程２では、円筒状のシリンダーの表面にシリコン層を成型したブランケット８を、一定の圧力、一定の回転速度で図７の矢印の方向へ移動させながらグラビア版４の表面に押し付けて、グラビア版４の溝パターン６に充填されたインキ７をブランケット８の表面に転写する。また、工程３では、ブランケット８を一定の圧力、一定の回転速度で図７の矢印の方向へ移動させながら基材９の表面に押し付け、ブランケット８の表面のインキ７を基材９の表面に転写することにより、基材９の表面に印刷配線を形成する。

また、本発明の印刷配線基材の製造方法は、工程１において、複数の直線状の溝で構成された屈曲部を一部に有する溝パターンが配置されたグラビア版を用い、ドクターの長さ方向と直線状の溝とがなす角が１５°以上９０°以下となるようにドクターを移動させることで、溝パターンにインキを充填することが好ましい。ドクターの長さ方向と直線状の溝とがなす角が１５°より小さい場合、ドクターの長さ方向と直線状の溝とがより平行に近づくため、ドクターがたわんで溝内のインキを多く掻き取ってしまう。なお、本発明において、ドクターの長さ方向と直線状の溝とがなす角は鋭角を基準とし、ドクターの長さ方向と直線状の溝とがなす角が９０°の場合は、ドクターが溝パターン内のインキを過剰に掻き取ることはない。

図８に上記工程１を上面からみた図を示す。グラビア版４に配置された溝パターンの一部に屈曲部３があり、屈曲部３は４つの直線状の溝で構成される。グラビア版４の表面をドクター５が図８の矢印の方向へ移動するとき、ドクターの長さ方向（図の矢印に対して垂直方向）と直線状の溝とがなす角δ１、δ２、δ３、δ４が、それぞれ４５°、１５°、１５°、４５°となるように、直線状の溝が配置されている。このように、ドクター５の長さ方向と直線状の溝とがなす角が１５°以上９０°以下となるようにドクター５を移動させることで、ドクター５と屈曲部３との接する長さをより短くさせることができ、ドクター５がたわんで屈曲部３内のインキを過剰に掻き取ることを防止することができる。

ここで、グラビア版としては、銅板、ニッケル版などの金属版、ガラス版などが一般的であるが、これに限定されるものではない。銅板の場合は、溝パターンを必要なパターン形状にエッチング加工で形成する。エッチング加工以外には、電鋳加工、サンドブラスト加工などが挙げられる。パターン形成後は、その表面にクロムメッキやカーボンメッキによる耐擦性皮膜を形成することが好ましい。

また、グラビア版としては、上述の通り、屈曲部を構成する複数の直線状の溝のうち２つの直線状の溝がなす内角が１３５°以上であるものを用いることが好ましい。これにより、角の形状を歪めずに印刷することができる。

ドクターとしては、グラビア版の溝パターンにインキを充填しかつグラビア版上のインキを掻き取る必要があることから、ある程度のしなりが求められる。よって、ドクターは、ステンレスなどの金属、またはウレタンなどの樹脂、セラミックであることが望ましい。

インキとしては、銀ペーストなど種々の導電性インキや絶縁性樹脂インキなどが使用できる。

ブランケットの円筒状のシリンダーの表面に成型される層の材質としては、シリコンが一般的であるが、これに限定されるものではない。

［印刷配線基材］
本発明の印刷配線基材は、基材の表面に上記の製造方法などにより印刷配線を形成したものである。印刷配線の形状は、上述のグラビア版の溝パターンと略同一であり、印刷配線の一部に屈曲部を有し、屈曲部は複数の直線状の配線で構成され、直線状の配線のうち２つの直線状の配線がなす内角が１３５°以上である。

ここで、屈曲部とは、印刷配線のうち、屈曲した配線部分であって、直線状の配線を複数組み合わせることで形成された部分のことをいう。具体的には、例えば、図３、４、６に示したグラビア版によって形成された配線部分のことをいう。また、２つの直線状の配線がなす内角とは、屈曲部を構成する２つの直線状の配線がつくる内側の角度のことをいう。

本発明の印刷配線基材において、屈曲部を構成する直線状の配線のうち２つの直線状の配線がなす内角は１３５°以上であることが好ましい。２つの直線状の配線がなす内角が１３５°を下回ると角の形状が歪むため好ましくない。一方、２つの直線状の配線がなす内角の上限は、１８０°より小さければ特に限定されない。ただし、１８０°に近づくにつれて、直線状の配線は、ドクターの長さ方向と平行に近づくグラビア版の直線状の溝パターンによって形成されるため、精度よく形成できない。よって、２つの直線状の配線がなす内角の上限は、好ましくは１７０°程度である。

また、印刷配線が有する屈曲部は、複数の直線状の配線で構成されるが、３つ以上の直線状配線で構成されることが好ましく、４つ程度の直線状の配線で構成されることがより好ましい。屈曲部を構成する直線状の配線が多くなると、屈曲部が円状の配線に近づくため、屈曲部を形成するグラビア版の溝パターン内にドクターの長さ方向と平行になる部分が多く存在することになり、屈曲部が精度よく形成されない。

また、図９に示すように、内角εをなす２つの直線状の配線７内（配線７の網掛け部分）であって、内角と接する直線の長さ２Ｉが５００μｍ以下であることが好ましい。内角と接する直線の長さ２Ｉが５００μｍを超えると、２つの直線状の配線７を形成するグラビア版の屈曲部内に、ドクターの長さ方向に対して平行になる部分の存在が無視できなくなり、２つの直線状の配線が精度よく形成されない。なお、長さ２Ｉの算出方法は、図６で説明した上記算出方法と同じである。

このとき、内角と接する直線の長さ２Ｉを短くするためには、２つの直線状の配線７の幅Ｈが２０μｍ以上７５μｍ以下であることが好ましい。直線状の配線の幅Ｈが７５μｍを超えると、２つの直線状の配線７を形成するグラビア版の屈曲部とドクターが接する長さが増加するため好ましくない。一方、直線状の配線の幅Ｈが２０μｍを下回ると、角度などに関係なく印刷性が低下するため好ましくない。

本発明の印刷配線基材は、上述の通り、グラビアオフセット印刷により形成される。ただし、グラビアオフセット印刷だけではなく、ドクターに相当する微細な溝パターンにインキを充填する手段とグラビア版に相当する微細な溝パターンが配置された凹版との組み合わせであって、本発明の課題であるドクターの長さ方向に対して平行になる溝パターンが存在することによる溝パターン内のインキの過剰な掻き取りが問題となる印刷方法によって形成されてもよい。例えば、ダイレクトグラビア印刷、パッド印刷などが挙げられる。

また、本発明の印刷配線基材は、例えば、ＩＣカードアンテナ（コイル状のパターン）や太陽電池バックシートの導配線、電磁波シールド、タッチパネル用の額縁配線などに多く用いることができるが、微細配線への適用という点で、タッチパネル用の額縁配線として用いることが好ましい。

以下、詳細な実施例について示す。グラビア版として、銅板に幅が７０μｍの溝パターンを必要なパターン形状にエッチング加工により形成し、クロムメッキをしたものを用いた。溝パターンの深さは一律２０μｍとした。本実施例の溝パターンは、簡易的に図８で示した４つの直線状の溝で構成された屈曲部３とし、ドクターの長さ方向（図８の矢印に対して垂直方向）と直線状の溝とがなす角δ１、δ２、δ３、δ４が、それぞれ４５°、１５°、１５°、４５°となるように配置した。また、２つの直線状の溝がなす内角を１５０°とした。

上記グラビア版の上に導電性インキを乗せ、ドクター５グラビア版に対して垂直になるように設定し、グラビア版の上の導電性インキを掻き取るようになぞることで、溝パターンの中のみ導電性にインキを充填した。ドクターの圧力は０．０５ＭＰａ、掻き取り速度は１０ｍｍ／ｓｅｃとした。

グラビア版上の導電性インキを、円筒シリンダーに成型したシリコンブランケットを圧力０．１５ＭＰａ、回転速度１０ｍｍ／ｓｅｃで移動しながら押し付けることでブランケット上に転写した。シリコンブランケットの厚みは０．２ｍｍを用いた。

ブランケット上の導電性インキを、シリコンブランケットを圧力０．１５ＭＰａ、回転速度１０ｍｍ／ｓｅｃで移動しながら２００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に押し付け、転写した。転写することにより、ＰＥＴフィルム上に印刷配線を形成した。

形成された印刷配線については、印刷適性上の問題は発生しなかった。

本発明の印刷配線基材は、例えば、ＩＣカードアンテナ（コイル状のパターン）や太陽電池バックシートの導配線、電磁波シールド、タッチパネル用の額縁配線などに用いることができる。

１・・・円状の溝パターン
２・・・ドクター
３・・・屈曲部
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ・・・直線状の溝
４・・・グラビア版
５・・・ドクター
６・・・溝パターン
７・・・インキ
８・・・ブランケット
９・・・基材

Claims

印刷配線を備える印刷配線基材であって、
前記印刷配線が円弧を近似した屈曲部を有し、
前記屈曲部が３つ以上４つ以下の直線状の配線で構成され、
前記直線状の配線のうち２つの直線状の配線がなす内角が１３５°以上１７０°以下であり、
前記直線状の配線の幅が２０μｍ以上７５μｍ以下であり、
前記内角をなす２つの直線状の配線内であって、前記内角と接する直線の長さが５００μｍ以下である
ことを特徴とする印刷配線基材。
印刷配線を備える印刷配線基材の製造方法であって、
ドクターでグラビア版に配置された溝パターンにインキを充填する工程と、
前記溝パターンに充填されたインキをブランケットに転写する工程と、
前記ブランケットに転写されたインキを基材に転写して印刷配線を形成する工程と
を備え、
前記溝パターンが円弧を近似した屈曲部を有し、
前記屈曲部が３つ以上４つ以下の直線状の溝で構成され、
前記直線状の配線のうち２つの直線状の配線がなす内角が１３５°以上１７０°以下であり、
前記ドクターの長さ方向と前記直線状の溝とがなす角が１５°以上９０°以下である
ことを特徴とする印刷配線基材の製造方法。
前記屈曲部が３つ以上の直線状の溝で構成されることを特徴とする請求項２に記載の印
刷配線基材の製造方法。
前記直線状の溝の幅が２０μｍ以上７５μｍ以下であり、
前記ドクターが前記屈曲部と接する長さの最大値が５００μｍ以下である
ことを特徴とする請求項２または３に記載の印刷配線基材の製造方法。