JP6501117B2

JP6501117B2 - プリント基板の製造方法

Info

Publication number: JP6501117B2
Application number: JP2015158696A
Authority: JP
Inventors: 英雄徳久; 白川　直樹; 直樹白川
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2019-04-17
Anticipated expiration: 2035-08-11
Also published as: JP2017037975A

Description

本発明は、プリント基板の製造方法に関し、特に、パターン電極を有するプリント基板の製造方法に関する。

電子部品をその上に固定しこれらの間に配線を与えるプリント基板がある。例えば、フェノール樹脂やエポキシ樹脂からなる絶縁基板上にＣｕ（銅）箔からなる金属膜を与えた積層基板を用意し、この金属膜を所定のパターンを象るように削り取って配線パターンを与える。金属膜の削り取りには、高精度なパターンを得られる感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ法と併せて、化学的なエッチング法が用いられ得る。特に、金属膜にＣｕを使用した場合、Ａｇ（銀）などと比べて酸化されやすいため、このようなフォトリソグラフィ法が多く採用されている。

ところで、赤外線リモコンのスイッチやパソコンのキーボードなどの入力装置のプリント基板として、メッシュ状にパターン電極を配置したプリント基板が用いられている。また、近年では、液晶パネルや有機エレクトロルミネッセンスパネルなどの画像表示用パネル、太陽電池パネル、また、携帯電話やタブレット端末などの各種入力装置として、パターン電極とともに透明電極を組み合わせた透明電極プリント基板も広く用いられている。かかるプリント基板のパターン電極についてもその多くはフォトリソグラフィ法によって製造されている。

例えば、特許文献１では、透明基材の一方の面に導電性金属メッシュ層を埋設した透明導電層を積層してなる透明電極基板を開示している。かかる導電性金属メッシュ層は、透明基材の一方の面に第１の透明導電層を形成させ、この上に導電性金属層を膜状に形成するとともにこれをフォトリソグラフィ法でパターニング処理して得られるとしている。なお、導電性金属層の上には第２の透明導電層が形成されて透明電極基板を構成している。典型的には、メッシュ開口部のピッチは０.１〜１０ｍｍ、線幅は１０ｎｍ〜１０００μｍとしている。

一般的に、フォトリソグラフィ法は、レジストの塗布、パターン露光、余分なマスク（レジスト）を除去する洗浄、エッチング、及びマスクの剥離といった多くの工程を経るため、比較的高価なプロセスとなる。また、パターン電極を配置したプリント基板のように、より大きな面積に配線パターンを与えることが難しい。また、透明基材によってはその上でエッチングを施すことが難しい場合もある。

そこで、例えば、特許文献２では、絶縁性を有する透明粘着剤層に細線状の導電性線状部材の一部を埋設しメッシュ状に配置した静電容量型タッチパネル用電極シートが開示されている。透明粘着剤層はディスプレイ等の前面に貼付されて用いられ、このパターン部上から操作者による手やペン等の圧力が加わることで、画面位置の情報を感知されて外部へ情報信号が出力されるとしている。この網目状のパターン電極を形成する導電性線状部材は、光透過性を与えるように細線状であり、幅１〜５０μｍでライン間隔を５０〜２０００μｍとすることを述べている。

特開２０１２−１４２５００号公報特開２０１２−１２３５７０号公報

基板上に形成された金属膜の上にマスクを付与しその露出部を化学的にエッチングしてパターン電極を与えるフォトリソグラフィ法によるプリント基板の製造方法において、上記したようなマスクの塗布、パターン露光、洗浄、及び最終的なマスクの除去の工程を簡易に与えることが望まれる。特に、繰り返しパターンとなるパターン電極を有するプリント基板の製造方法においてその要求が高い。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、より安価で簡便にパターン電極を与え得るプリント基板の製造方法であり、しかも、比較的大面積のプリント基板であっても容易に製造可能な方法の提供にある。

本発明によるプリント基板の製造方法は、基板上に形成された金属膜の上にマスクを付与しその露出部を化学的にエッチングしてパターン電極を与えるプリント基板の製造方法であって、前記金属膜の上に丸断面のワイヤからなるワイヤメッシュを配置しマスク溶液を与えて前記金属膜と前記メッシュとの間に介在させ、前記マスク溶液を硬化させてマスクを付与することを特徴とする。

かかる発明によれば、丸断面のワイヤからなるワイヤメッシュを基板上に配置するだけで、毛細管現象によりワイヤメッシュに沿って自動的にマスク溶液が基板上に配置されるとともに剥離が容易であるので、より安価で簡便にマスクを基板上に形成できる。結果として、より安価で簡便にパターン電極を有するプリント基板を製造し得る。また、比較的大面積のプリント基板であっても容易に製造可能である。

上記した発明において、前記マスク溶液は、ＰＶＡ水溶液であることを特徴としてもよい。更に、前記ＰＶＡ水溶液は、更にアクリル樹脂を含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、金属膜の化学的なエッチングのためのマスクを確実にできるとともに、エッチング後の最終的なマスクの除去を簡便にできる。結果として、より安価で簡便にパターン電極を有するプリント基板を製造し得る。

上記した発明において、前記ワイヤメッシュは、格子状に編み込んだ線材からなることを特徴としてもよい。線材の基板上でのウェービングにより、ワイヤメッシュに沿ったマスク溶液の配置がより確実且つ簡便にできて、結果として、より安価で簡便にパターン電極を有するプリント基板を製造し得る。また、比較的大面積のプリント基板であっても容易に製造可能である。

上記した発明において、前記金属膜は、Ｃｕからなることを特徴としてもよい。比較的酸化しやすいＣｕであってもこれを劣化させること無く、結果として、より安価で簡便にパターン電極を有するプリント基板を製造し得る。

本発明によるプリント基板の製造方法のフロー図である。ブランク基板の斜視図である。本発明によるプリント基板の製造方法の１工程における断面図である。メッシュの平面図である。メッシュの近接点を示す平面図である。本発明によるプリント基板の製造方法における基板の平面図である。本発明によるプリント基板の製造方法の１工程における写真である。本発明によるプリント基板の製造方法の１工程における断面図である。

本発明の１つの実施例としてのプリント基板の製造方法について、図１に沿って、適宜、図２乃至図８を参照しつつ、説明する。

図２に示すように、基材１０ａの上にパターン電極を与えるための金属膜１０ｂを積層させたブランク基板１０を準備する（図１、Ｓ１）。

基材１０ａは、特に、材質を限定されないが、エポキシ樹脂やフェノール樹脂からなり、後述するエッチング液に対して化学的に安定なものであることが望ましい。また、金属膜１０ｂは、導電性の金属からなり、一般的には、Ｃｕ又はＣｕ合金からなることが好ましい。

図３に示すように、ブランク基板１０を金属膜１０ｂを上になるように水平に配置し、この上にメッシュ２０を配置する（図１、Ｓ２）。

図４に示すように、メッシュ２０は、丸断面のワイヤからなる縦糸２０ａと横糸２０ｂとを交互に上下に重ねて格子状に平編みしたワイヤメッシュであることが好ましい。縦糸２０ａと横糸２０ｂとを交互に上下に重ねることで、それぞれの糸が波状になって組み合わせられるのである。かかるメッシュ２０をブランク基板１０の上に配置すると、図３に示すように、横糸２０ｂが一定間隔でブランク基板１０に近接する近接点Ａを有し、同様に、縦糸２０ａについてもこれに沿って近接点Ａを所定間隔で有する。すなわち、図５に示すように、近接点Ａは基板１０の表面にドット状に分散するのである。これについては更に後述する。

次に、メッシュ２０の上からブランク基板１０に金属膜１０ｂのエッチングのためのマスク１２’（図５参照）を与えるマスク溶液１２を滴下する（図１、Ｓ３）。このとき、マスク溶液１２は毛細管現象によりブランク基板１０の上に拡がりつつ、メッシュ２０に沿って隣接する近接点Ａを順に接続するようにして、金属膜１０ｂとの間に介在する。これについては後述する。

マスク溶液１２は、メッシュ２０に沿ってブランク基板１０の上に拡がるような液体であって、且つ、硬化してマスク１２’として機能するものである。ここでは、ポリビニルアルコール(ＰＶＡ：polyvinyl alcohol)１ｗｔ％水溶液であり、更にアクリル樹脂を含むことが好ましい。

次に、図６（ａ）に示すように、マスク溶液１２を室温で十分に乾燥し硬化させ、マスク１２’を金属膜１０ｂの上に形成する（図１、Ｓ４）。そして、メッシュ２０をマスク１２’から除去する（図１、Ｓ５）。

ここで、メッシュ２０が上記したようなワイヤメッシュであると縦糸２０ａ及び横糸２０ｂとが波状になって組み合わせられているため、メッシュ２０をマスク１２’から脱離させやすいのである。図７には、４.７μｍの直径（線幅）のワイヤにより一辺５２μｍの格子状としたメッシュ２０を用い、基板１０の上にマスク１２’を与えた状態を示した。マスク１２’の間には金属膜１０ｂが露出している。

次に、マスク１２’から露出する金属膜１０ｂの露出部分をエッチング液で化学的にエッチングする（図１、Ｓ６）。

エッチング液は、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる金属膜１０ｂであれば、塩化鉄１ｗｔ％メタノール液などを用い得る。また、エッチング液は、マスク１２’の硬化状態に大きな影響を与えることなく、金属膜１０ｂをエッチング除去でき得るものである。エッチング液は、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の公知のものを用い得るが、ＰＶＡとの組み合わせにおいて、水をなるべく含まないことが好ましい。

図６（ｂ）に示すように、マスク１２’を所定の溶媒で除去し、更に基板１０を洗浄すると、基材１０ａの上にメッシュ２０を転写したパターン電極を有する基板１０が得られる（図１、Ｓ７）。

ところで、マスク溶液１２を滴下するステップＳ３において、図５に示したように、メッシュ２０のワイヤ２０（２０ａ及び２０ｂ）がウェーブ（波）状にブランク基板１０上に配置され、近接点Ａが一定間隔で格子状に配置される。マスク溶液１２は１つの近接点Ａから隣接する近接点Ａへと毛細管現象により流動し、結果として、マスク溶液１２はメッシュ２０に沿って配置されるのである。

また、図８に示すように、マスク溶液１２は、表面張力によりメッシュ２０のワイヤ２０ａ（２０ｂ）に沿って拡がろうとして、基板１０上から排除され、結果として、マスク溶液１２はメッシュ２０に沿って配置されるとともに、これを硬化させたマスク１２’は基板１０上に比較的高い壁面を形成するのである。

以上述べてきた実施例によれば、基板１０上に形成された金属膜１０ｂの上にマスク１２’を付与しその露出部を化学的にエッチングしてパターン電極を与えるフォトリソグラフィ法によるプリント基板の製造方法において、工程を簡易に与えることができる。特に、格子状電極のような繰り返しパターンとなるパターン電極を大面積であっても非常に簡易に且つ安価に与えることができる。また、比較的酸化しやすいＣｕであってもこれを劣化させること無くパターン電極を与えることができる。

ここまで本発明による代表的実施例及びこれに基づく改変例について説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例を見出すことができるだろう。

１０基板
１０ａ基材
１０ｂ金属膜
１２マスク溶液
１２’ マスク
２０メッシュ

Claims

基板上に形成された金属膜の上にマスクを付与しその露出部を化学的にエッチングしてパターン電極を与えるプリント基板の製造方法であって、
前記金属膜の上に丸断面のワイヤからなるワイヤメッシュを配置しマスク溶液を与えて前記金属膜と前記メッシュとの間に介在させ、前記マスク溶液を硬化させてマスクを付与することを特徴とするプリント基板の製造方法。
前記マスク溶液は、ＰＶＡ水溶液であることを特徴とする請求項１記載のプリント基板の製造方法。
前記ＰＶＡ水溶液は、更にアクリル樹脂を含むことを特徴とする請求項２記載のプリント基板の製造方法。
前記ワイヤメッシュは、格子状に編み込んだ線材からなることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１つに記載のプリント基板の製造方法。
前記金属膜は、Ｃｕからなることを特徴とする請求項１乃至４のうちの１つに記載のプリント基板の製造方法。