JPH0779189B2 - パターン形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子部品用基板上に所定のレジストパターン
等を形成するパターン形成装置に関するものである。

従来の技術 従来、フレキシブルプリント基板等の電子部品用基板上
に所定のレジストパターン等を形成するパターン形成装
置として、スクリーン印刷によるパターン形成装置、ド
ライフィルムを使用したレジストパターン形成装置、液
体フォトレジストを使用したレジストパターン形成装置
等が広く用いられていた。

以下図面を参照しながら、上述した従来のレジストパタ
ーン形成方法及びその装置について説明する。

第９図，第10図，第11図は、従来のスクリーン印刷によ
るレジストパターン形成装置を示すものである。第９図
において、１はスクリーン枠、２はスキージ、３はレジ
ストインキ、４はフレキシブルプリント基板等の基板、
５はスクリーン紗である。このスクリーン紗５は一定の
張力をともなった状態で、おもに木やアルミニウムで作
られたスクリーン枠１に張られている。上記スキージ２
は、ショア硬度50〜80度程度のゴム製のものであり、一
定の圧力で、スクリーン紗５を基板４に押付ける役割を
持っている。この時、スキージ２とスクリーン紗５の間
に、樹脂からなるレジストインキ３をためておく。次
に、第10図のようにスキージ２を基板４に対し平行に移
動させることにより、スクリーン紗５を通して、基板４
上にレジストインキ３が転移させることにより、スクリ
ーン紗５を通して、基板４上にレジストインキ３が転移
される。この時、あらかじめスクリーン紗５上に、フォ
トレジスト等でパターンを形成しておくことで、レジス
トインキ３のパターン印刷ができる。第11図はスクリー
ン印刷が終了した様子を示す図であり、基板４上にレジ
ストインキ３でパターンが形成されている。

第12図は、スクリーン印刷によるレジストパターン形成
装置の概念を示す図である。第12図において、スクリー
ン枠１と被印刷物である基板４は通常１〜２ミリメート
ル離されており、基板４上にはレジストインキ３でパタ
ーンが印刷されている様子を簡単に示している。

第13図，第14図，第15図，第16図，第17図，第18図は、
ドライフィルムを使用したレジストパターン形成装置を
示すものである。第13図において、６はローラーであ
る。7aはフォトレジストで、ドライフィルム法ではフィ
ルム状になっている。7bはカバーフィルムである。ここ
で、ドライフィルム８は、フォトレジスト7aとカバーフ
ィルム7bからなっており、基板４上にフォトレジスト7a
を下にして、上下に配置されたローラー６により密着さ
れている。第14図はドライフィルム８の密着が終った状
態を示している。第15図はドライフィルム８の露光の様
子を示す。第15図において、９はマスクであり、ドライ
フィルム８上に置かれ、上から露光される。第16図は露
光終了後、カバーフィルム7bを除去した様子を示す。第
17図はフォトレジスト7aを現像している様子を示す。第
17図において、10は現像液である。第18図は現像が終っ
て、基板４の上に所望のレジストパターンがフォトレジ
スト7aによって得られた様子を示す。

第19図，第20図，第21図，第22図，第23図は、液体フォ
トレジストを使用したレジストパターン形成装置を示す
ものである。第19図において、7cはフォトレジストで液
体である。11はギャップ装置で、ローラ６とわずかな間
隔を開けて固定されている。そして、ローラー６の回転
に伴い、ローラー６とギャップ装置11のすきまより、一
定膜厚のフォトレジスト7cが得られ、そのまま基板４の
上に塗布される。第20図は基板４の表面にフォトレジス
ト7cが塗布され終った状態を示す。通常、フォトレジス
ト7cが１〜10ミクロン程度の膜厚で塗布される。次に、
この基板４が窒素オーブン中で加熱乾燥される。第21図
はフォトレジスト7cを露光する様子を示す。第21図にお
いて、９はマスクであり、フォトレジスト7c上に置か
れ、上から露光される。第22図は現像液10によってフォ
トレジスト7cの現像している様子を示す。第23図は現像
が終って、基板４の上に所望のレジストパターンがフォ
トレジスト7cによって得られた様子を示す。

しかしながら、上記のようなレジストパターン形成装置
では、コスト，歩留，少量多品種化に問題点を有してい
た。まず、第９図〜第11図に示すスクリーン印刷による
レジストパターン形成装置では、スクリーン紗５の伸び
による精度の悪化があり、非常に細かいスクリーン紗５
を使用しても最小印刷パターン幅も実用的には150ミク
ロンどまりであり、同時にスクリーン紗５の目詰まりを
起こしやすい。また、第13図〜第18図に示すドライフィ
ルム８を使用したレジストパターン形成装置では、ドラ
イフィルム８自体のコストが高く、同時にドライフィル
ム８の露光のために、露光装置，マスク9,現像装置，ラ
ミネーター等の装置が必要になる。同様に、第19図〜第
22図に示す液体フォトレジストを使用したレジストパタ
ーン形成装置においても、フォトレジスト7c,フォトレ
ジスト塗布装置，マスク9,オーブン，マスク洗浄装置，
現像装置等が必要である。

以上のスクリーン使用したものも、フォトレジストを使
用したものも、一種類のレジストパターンについて最低
１枚のスクリーン紗５もしくはマスク９が必要である。
また、マスク９を使用するために、マスク９に傷，ゴ
ミ，汚染等が発生し、使用の度に洗浄する必要があり、
装置及び雰囲気のクリーン度も直接歩留に影響を与え
る。さらに、ドライフィルム法，液体レジスト法に使用
するマスク９の材料として、ガラスマスク，銀塩写真フ
ィルム等が使用されているが、それぞれ問題点を有して
いる。まず、マスク製造のための装置として光学的プロ
ッターが必要になる。また、ガラスマスク用の材料であ
るブランクマスクや、フィルムマスク用の高コントラス
ト銀塩フィルムも高価である。このため、複雑なパター
ンを製造しようとするほど光学的プロッターの使用コス
トを増加させ、大きな面積になるほど、マスクの価格も
上がり、マスク自体の歩留も低下する。

そこで上記のような問題点に鑑み、マスクを使用しなく
ても微細なパターン形成が可能なパターン形成装置を提
供することが考えられる。

第１図は本発明の前程例となるレジストパターン形成装
置を説明する図である。第１図において、12は熱転写フ
ィルムで、巻取りローラー13に巻取られる。14は外部信
号で、サーマルヘッド15を電気的に駆動する。16は基板
で、その表面に被エッチング層17を有している。上記熱
転写フィルム12は、巻取りローラー13に巻取られる途
中、外部信号14により駆動されるサーマルヘッド15によ
り、基板16上の被エッチング層17上に選択的に熱転写さ
れる。

ここで、上記サーマルヘッド15は特開昭61-66662号公報
等で知られているものであり、１例としてガラス層を有
したアルミナ基板上に厚膜導体，共通電極，個別電極，
発熱体を有した構成のものであり、これらの表面は耐摩
耗層により保護されている。そして、膜厚導体，共通電
極，個別電極を流れる電流により発熱体が加熱され、熱
転写フィルム12上のレジスト材料が、基板16上の被エッ
チング層17の表面に選択的に熱転写される。

以上のように構成されたレジストパターン形成装置につ
いて、以下第２図，第３図，第４図，第５図，第６図を
用いてその動作を説明する。第２図はサーマルヘッド15
の先端部の拡大断面図である。第２図において、18はベ
ースフィルムで、その表面にレジスト材料19が塗布され
ている。このベースフィルム18とレジスト材料19とが上
記熱転写フィルム12を形成する。そして、ベースフィル
ム18上に塗布されたレジスト材料19は、外部信号14によ
って駆動されるサーマルヘッド15により、基板16上の被
エッチング層17に選択的に熱転写される。一方、熱転写
されなかったレジスト材料19はそのままベースフィルム
18上に残り、巻取ローラー13に巻取られてゆく。

第３図から第６図はエッチングプロセスを示す図であ
る。第３図において、被エッチング層17を有した基板16
上に、レジスト材料19がサーマルヘッド15により選択的
に熱転写された様子を示している。第４図において、20
はエッチング液で、上記被エッチング層17をエッチング
する働きをする。ここで、レジスト材料19に表面を覆わ
れた被エッチング層17は、エッチング液20中ではエッチ
ングされずに残る。第５図にエッチングを終了した様子
を示す。第５図において、17aはエッチングされずに残
った被エッチング層である。第５図に示すように、レジ
スト材料19に表面を覆われていなかった部分の被エッチ
ング層17はエッチングによりなくなっている。第６図は
レジスト材料19を除去した様子を示し、基板16上にパタ
ーニングされた被エッチング層17aが残っている。以上
第１図〜第６図に示すパターン形成装置によれば、外部
信号によって駆動される熱転写用のサーマルヘッド15を
用いてパターンを基板16上に形成することにより、マス
クを使用しなくても微細なパターン形成を可能にするこ
とができるため、安価でかつ生産性に富むパターン形成
を提供できることとなる。

発明が解決しようとする問題点 上記第１図〜第６図に示すパターン形成装置において問
題となるのは、基板16の熱容量が大きいのでサーマルヘ
ッド15に大きな電圧を印加して高温化しなければならぬ
結果として、サーマルヘッド15の寿命が短くなってしま
うということであった。

そこで本発明はサーマルヘッドの長寿命化も図れるパタ
ーン形成装置を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 そしてこの目的を達成するために本発明は、熱転写フィ
ルムと、この熱転写フィルムに対向して設けた転写用ベ
ルトと、この転写用ベルトを駆動するとともに、この転
写用ベルトを介して基板に対向させた熱ローラーと、前
記熱転写フィルムと転写用ベルトの対向部における熱転
写フィルムの転写用ベルトとは反対側に設けたサーマル
ヘッドと、前記熱転写フィルムと転写用ベルトの対向部
における転写用ベルトの熱転写フィルムとは反対側に設
けたローラーとを備えた構成としたものである。

作用 以上の構成とすると、サーマルヘッドは基板に比べては
るかに熱容量の小さな熱転写フィルムと転写用ベルトを
加熱すれば良いので、高電圧を印加して高温化する必要
がなくなり、この結果としてサーマルヘッドの寿命を長
くすることができる。

またサーマルヘッドを高温化させなくて良いので、外部
信号に対する応答性を高めることもできる。

実施例 以下、本発明の第１の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第７図は本発明の第１の実施例を示すレジストパターン
形成装置を説明する図である。第７図において、21は転
写用ベルト、２は熱ローラーである。第１図の構成と異
なるのは、転写用ベルト21,熱ローラー22を、サーマル
ヘッド15と基板16の間に設けた点である。

すなわち、熱転写フィルム12と、この熱転写フィルム12
に対向して設けた転写用ベルト21と、この転写用ベルト
21を駆動するとともに、この転写用ベルト21を介して基
板に対向させた熱ローラ22と、前記熱転写フィルム12と
転写用ベルト21の対向部における熱転写フィルム12の転
写用ベルト21とは反対側に設けたサーマルヘッド15と、
前記熱転写フィルム12と転写用ベルト21の対向部におけ
る転写用ベルト21の熱転写フィルム12とは反対側に設け
たローラー23とを備えた構成としたものである。

上記のように構成されたレジストパターン形成装置につ
いて、以下その動作を説明する。まず、サーマルヘッド
15は外部信号14により駆動され、熱転写フィルム12のレ
ジスト材料19を、選択的に転写用ベルト21の上に熱転写
する。この時、熱転写されなかったレジスト材料19は、
ベースフィルム18上に残ったまま、巻取りローラー13に
巻取られる。そして、転写用ベルト21上に熱転写された
レジスト材料19は、ローラー23,熱ローラー22の回転に
伴い移動してゆき、熱ローラー22により基板16上の被エ
ッチング層17上に熱転写される。

以上のように、転写用ベルト21,熱ローラー22をサーマ
ルヘッド15と基板16の間に設けることにより、サーマル
ヘッド15と基板16の距離を離すことができる。通常、熱
容量が大きいかあるいは転写されにくいものの表面への
熱転写の場合には、サーマルヘッド15に印加する電圧を
増加させるのであるが、この第１の実施例の場合は熱ロ
ーラー22の使用により、基板16上の被エッチング層17へ
のレジスト材料19の熱転写が容易になり、サーマルヘッ
ド15の寿命も延ばすことができる。

次いで、本発明の第２の実施例について図面を参照しな
がら説明する。

第８図は本発明の第２の実施例を示すレジストパターン
形成装置を説明する図である。第８図において、24はサ
ブフィルムである。第１図の構成と異なるのは、第７図
の構成と同様に熱ローラー22をサーマルヘッド15と基板
16の間に設けたことと、さらに上部サブフィルム24を用
い、供給ローラー25より供給されるこのサブフィルム24
を巻取ローラー26に巻取らせた点である。

上記のように構成されたレジストパターン形成装置につ
いて、以下その動作を説明する。まず、サーマルヘッド
15は外部信号14により駆動され、熱転写フィルム12のレ
ジスト材料19を、選択的に巻取ローラー26に巻取られる
サブフィルム24に熱転写する。ここで、熱転写されなか
ったレジスト材料19は、ベースフィルム18上に残ったま
ま、熱ローラ22の回転に伴い移動してゆき、基板16上の
被エッチング層17上に熱ローラー22により熱転写され
る。この時、まず不要とする部分のレジスト材料19を初
めにサブフィルム24に転写し除去してしまうことによ
り、所望のレジストパターンのみをベースフィルム18上
に残す。そして、ベースフィルム18上に残った所望とす
るレジストパターンを、熱ローラー22により基板16上の
被エッチング層17上に熱転写することとなる。

以上のように、熱ローラー22をサーマルヘッド15と基板
16の間に設けることにより、サーマルヘッド15と基板16
の距離を離すことができる。同時に、熱容量が大きいか
あるいは転写されにくいものの表面への熱転写の場合で
も、サーマルヘッド15に印加する電圧を増加させること
なく、熱ローラー22の大きな熱容量を利用し、基板16上
の被エッチング層17へのレジスト材料19の熱転写が容易
になり、サーマルヘッド15の寿命を延ばすことができ
る。

本発明において、サーマルヘッドを駆動させる信号を外
部より印加することにより、例えばコンピュータの出力
をそのままつなぎ、あるいは各種通信回路を介して信号
を伝達させ、ダイレクトにパターニングできる。

本発明のこれらの特徴を利用して、極めて簡単かつ短時
間にマスクを使用することなくパターニングができ、近
年の少量多品種化に十分対応できる。

また、エッチングレジスト用としてのレジスト材料に、
例えば、顔料，カルナウバワックス，エステルワック
ス，オイル，その他を、それぞれ20,20,40,10,10重量パ
ーセント混ぜたものを用いた場合は、耐酸性，耐アルカ
リ性が共に優れている。しかし，本発明においてその他
多くのレジスト材料が使用できることはもちろんであ
る。

本発明の応用として、以下簡単にプリント基板の製造例
について第８図を用いて説明する。ここで、本発明者ら
はミリ８本の端面型のサーマルヘッド15を用いて実験し
た。この時、サーマルヘッド15の駆動電圧は10ボルト
で、ベースフィルム18にPET（ポリエチレンテレフタレ
ート）フィルムを用い、この上にレジスト材料19として
68℃融点の熱転写プリンター用ワックスインキを約３グ
ラム／平方メートルに塗布したものを用いた。また、被
転写体として用いた基板16にはポリイミドベースのフレ
キシブルプリント基板を使用した。そして、同サンプル
を第８図に示した本発明の第２の実施例の場合で試した
場合、不要部のレジスト材料はきれいにサブフィルム24
へ熱転写され、直径約４センチメートルのゴム製熱ロー
ラー22により、充分なレジスト材料19のパターンがフレ
キシブルプリント基板上に得られた。すなわち、本発明
により、短時間に、かつ簡単にプリント基板の製造がで
きる。

本発明はまた印刷への応用も可能である。

本発明の他の利用例として、遮光用の金属層を有する樹
脂フィルム上に、本発明によりレジスト材料をサーマル
ヘッドにより選択的に熱転写し、これをエッチングする
ことにより、高価な光学的プロッターを使用することな
くマスクを作ることもできる。また、このマスクを使用
してフォトレジストの露光も可能である。

さらに、本発明は、エッチング用のレジストパターン形
成装置としてばかりでなく、広くアディティブ法やリフ
トオフ法等のレジストパターン形成装置としても使用で
きる。

また、サーマルヘッド15で熱転写するレジスト材料19に
カーボン等を混入して、レジストパターン自体に電導性
を持たせ、配線パターンとすることや、誘電体を混入し
て絶縁膜あるいはコンデンサー用のパターンを形成する
ことにも利用できる。さらには、熱転写後、加熱等によ
りレジスト材料中の有機物を除去し、レジスト材料中に
混入しておいた金属や酸化物等を用いて導電性パターン
や絶縁性パターンのパターン形成もできる。

また、基板16はガラス，セラミック，金属，樹脂等何で
もよく、特に限定されるものではない。さらに、被エッ
チング物も金属，金属酸化物，透明電極，絶縁体，誘電
体等、特に選ばない。

発明の効果 以上のように本発明は熱転写フィルムと、この熱転写フ
ィルムに対向して設けた転写用ベルトと、この転写用ベ
ルトを駆動するとともに、この転写用ベルトを介して基
板に対向させた熱ローラーと、前記熱転写フィルムと転
写用ベルトの対向部における熱転写フィルムの転写用ベ
ルトとは反対側に設けたサーマルヘッドと、前記熱転写
フィルムと転写用ベルトの対向部における転写用ベルト
の熱転写フィルムとは反対側に設けたローラーとを備え
た構成としたものである。

そして以上の構成とすれば熱転写用のサーマルヘッドを
用い、パターンを基板上に形成することにより、マスク
を使用しなくても微細なパターン形成を可能にすること
ができる。このため、安価でかつ生産性に富むパターン
形成を提供できるものである。また、マスクを使わずに
直接パターンを形成できるために、極めて短時間にパタ
ーン形成が行え、外部信号を切換えるだけでパターン修
正も容易に行えるという利点を有している。従って、本
発明装置によれば、コスト，歩留，少量多品種化に十分
対応でき、その産業上の価値は極めて大きい。

また構成とすると、サーマルヘッドは基板に比べてはる
かに熱容量の小さな熱転写フィルムと転写用ベルトを加
熱すれば良いので、高電圧を印加して高温化する必要が
なくなり、この結果としてサーマルヘッドの寿命を長く
することができる。

またサーマルヘッドを高温化させなくて良いので、外部
信号に対する応答性を高めることもできる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の前程例となるレジストパターン形成装
置を説明する図、第２図は同形成装置におけるサーマル
ヘッドの先端部の拡大断面図、第３図，第４図，第５
図，第６図は同形成装置におけるエッチングプロセスを
示す図、第７図は本発明の第１の実施例を示すレジスト
パターン形成装置を説明する図、第８図は本発明の第２
の実施例を示すレジストパターン形成装置を説明する
図、第９図，第10図，第11図は従来のスクリーン印刷に
よるレジストパターン形成装置を示す図、第12図は従来
のスクリーン印刷によるレジストパターン形成装置の概
念を示す図、第13図，第14図，第15図，第16図，第17
図，第18図は従来のドライフィルムを使用したレジスト
パターン形成装置を示す図、第19図，第20図，第21図，
第22図，第23図は従来の液体フォトレジストを使用した
レジストパターン形成装置を示す図である。 12……熱転写フィルム、13……巻取ローラー、14……外
部信号、15……サーマルヘッド、16……基板、17,17a…
…被エッチング層、18……ベースフィルム、19……レジ
スト材料、20……エッチング液、21……転写用ベルト、
22……熱ローラー、23……ローラー、24……サブフィル
ム、25……供給ローラー、26……巻取りローラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−292396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−38283（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−38284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−38286（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱転写フィルムと、この熱転写フィルムに
   対向して設けた転写用ベルトと、この転写用ベルトを駆
   動するとともに、この転写用ベルトを介して基板に対向
   させた熱ローラーと、前記熱転写フィルムと転写用ベル
   トの対向部における熱転写フィルムの転写用ベルトとは
   反対側に設けたサーマルヘッドと、前記熱転写フィルム
   と転写用ベルトの対向部における転写用ベルトの熱転写
   フィルムとは反対側に設けたローラーとを備えたパター
   ン形成装置。
2. 【請求項２】熱転写ベースフィルムと、この熱転写ベー
   スフィルムに対向して設けたサブフィルムと、前記熱転
   写ベースフィルムを駆動するとともに、この熱転写ベー
   スフィルムを介して基板に対向させた熱ローラーと、前
   記熱転写ベースフィルムとサブフィルムの対向部におけ
   る熱転写ベースフィルムのサブフィルムとは反対側に設
   けたサーマルヘッドと、前記熱転写ベースフィルムとサ
   ブフィルムの対向部におけるサブフィルムの熱転写ベー
   スフィルムとは反対側に設けたローラーとを備えたパタ
   ーン形成装置。