JPWO2004101174A1 - レリーフイメージの形成方法およびそのパターン形成物 - Google Patents

Abstract

基板上に少なくとも金属粉体又はその酸化物粉体と溶媒とからなるスラリーを塗布し乾燥することにより粉体層を形成する工程、前記粉体層形成工程で得られた粉体層上にインクジェット法によりバインダーをパターン印刷する工程、および前記パターン印刷工程においてバインダーがパターン印刷されなかった部分のみを基板上から除去することによりパターンを形成する工程を有し、前記粉体層形成工程において用いるスラリーとして、前記パターン印刷工程において除去された金属粉体又はその酸化物粉体を含有する回収物を溶媒で固形分調整することにより得られるスラリーを用いることを特徴とする、レリーフイメージの形成方法。

Description

本発明は、基板へのレリーフイメージの形成方法に関し、特にプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称する。）、蛍光表示管、電子部品などにおいて導体パターンを形成するのに従来用いられている感光性導電ペーストを用いることなくレリーフイメージを形成する技術に関するものである。

一般に、ＰＤＰのガラス基板やセラミック基板上への高精細な導体パターンのレリーフイメージ形成における代表的な方法としては感光性導電ペーストを用いたフォトリソ法がある。これは、厚膜印刷用の導体ペーストとして感光性を有するものを使用し、印刷後にマスク露光、現像工程を経ることで高解像度の厚膜導体パターンを形成し得るというものである。感光性導電ペーストとしては、導電性金属粉体、ガラスフリット、光硬化性樹脂、光重合開始剤、溶剤、その他添加剤等を混合したものが多く用いられている（例えば、特開平１１−２４６６３８号公報、特開平５−２７１５７６号公報、特開平２−２６８８７０号公報等参照。）。
しかしながら、この感光性導電ペーストを用いたフォトリソ法は、大部分の導体ペーストを現像により除去するものであり、金、銀、白金等の金属粉体を含有する導電性ペーストを再利用しようとしても回収される現像液には金属粉体、有機樹脂、溶剤、水、現像液中のアルカリ分等が含まれているため、簡便には再利用できず、結果として貴重な資源が無駄になるという問題点を有していた。
一方、インクジェット法を利用してレリーフイメージを形成する方法は古くから提唱されており、例えば、インクジェットのインク滴によりポリマー被膜の溶解性を変化させ、インク滴が浸透する厚さのレリーフ像を形成する技術が知られている（例えば、英国特許第１４３１４６２号公報等参照。）。具体的には、該技術は、ポリマー被膜にインクジェット法を用いて適当な液を噴射し、化学変化によりポリマー被膜の現像液に対する溶解性を変化させるものであり、ネガ型系ではポリマー被膜の溶解性を低下させ、溶解性が低下した部分を現像液で現像しレリーフイメージを形成するものであり、ポジ型系では不溶性ポリマー被膜を崩壊させ溶解性を高くし、その部分を現像液に溶解させレリーフイメージを形成するものである。
しかしながら、この技術には現像除去されたポリマー被膜材を再利用するという観点はそもそもなく、該技術はポリマー被膜を化学変化させるものであるため、回収された現像液からポリマー被膜用ペーストを再利用することは困難である。

上述したように、ＰＤＰなどにおける高精細な導体パターンのレリーフイメージ形成において一般的に用いられている感光性導電ペーストを用いたフォトリソ法においては、現像により除去された導電性ペーストを簡易に再利用する技術は未だ提供されていないのが実情であり、回収される現像液はスラッジとなりスクラップとして貴金属等を回収する以外方法はなかった。
本発明はかかる従来技術が有する問題点に鑑み完成されたものであり、その主たる目的は、基板へのレリーフイメージの形成において除去された導電性ペーストに含有される金属粉体または金属酸化物粉体の再利用を容易とし、低コスト化を達成し得る、生産性に優れるレリーフイメージの形成方法を提供することにある。
本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、金属粉体又はその酸化物粉体を含有する粉体層にインクジェット法を用いてバインダーをパターン印刷し、基板上から粉体層を部分的に除去するための所定の手段に対し、除去不可能な部分と除去可能な部分とを形成することにより上記目的を達成し得ることを見出した。すなわち、例えば所定の溶媒を用いた粉体層の部分的除去手段に対し、インクジェット法によりバインダーが印刷された部分を溶媒による除去の不可能部分とし、バインダーが印刷されなかった部分のみを該手段を用いて除去する。この場合において、基板上から除去された金属粉体又はその酸化物粉体を含む回収液は殆ど固形分調整する程度でレリーフイメージの形成に再利用することが可能となるため、回収液に含まれる金属粉体又はその酸化物粉体を容易かつ高効率において再利用することが可能となり、レリーフイメージの形成に要するコストが大幅に低減され得る。
すなわち、本発明により、基板上に少なくとも金属粉体又はその酸化物粉体と溶媒とを用いて調製されるスラリーを塗布し乾燥することにより粉体層を形成する工程、前記粉体層形成工程で得られた粉体層上にインクジェット法によりバインダーをパターン印刷する工程、および前記パターン印刷工程においてバインダーがパターン印刷されなかった部分のみを基板上から除去することによりパターンを形成する工程を有し、前記粉体層形成工程において用いるスラリーとして、前記パターン印刷工程において除去された部分に含まれる金属粉体又はその酸化物粉体を含有する回収物を溶媒で固形分調整することにより得られるスラリーを用いることを特徴とする、レリーフイメージの形成方法が提供される。
また、本発明により、少なくとも金属粉体又はその酸化物粉体と溶媒とを固形分調整してスラリーを調製する工程と、前記スラリー調製工程で得られたスラリーを基板上に塗布し乾燥して粉体層を形成する工程と、前記粉体層形成工程で得られた粉体層上にインクジェット法によりバインダーをパターン印刷する工程と、前記パターン印刷工程においてバインダーがパターン印刷されなかった部分のみを基板上から除去することによりパターンを形成するとともに、パターンが形成されなかった部分に含まれる金属粉体又はその酸化物粉体を回収する工程とを有し、前記スラリー調製工程において使用される金属粉体又はその酸化物粉体には回収された前記金属粉体又はその酸化物粉体が含まれることを特徴とする、レリーフイメージの形成方法が提供される。
本発明において、バインダーがパターン印刷されなかった部分を除去する手段の一態様としては、所定の溶媒を用いて該パターン印刷されなかった部分を除去する手段が挙げられる。この溶媒による除去手段を用いて回収された金属粉体又はその酸化物粉体は、その回収液を殆ど固形分調整する程度でスラリーの調製において再利用することができる。
この場合において、バインダーがパターン印刷されなかった部分の除去に用い得る溶媒としては、粉体層を形成するのに用いられるスラリーに含有される溶媒と同一の溶媒を用いることが好ましい。
また、本発明により、前記レリーフイメージの形成方法により得られたパターン形成物が提供される。
本発明においてスラリーに用いられ得る金属粉体またはその酸化物粉体としては、銀、パラジウム、金、白金、銅、ニッケル、酸化ルテニウム等の粉体が挙げられ、本発明によりこれら貴重な資源を簡易かつ効率よく再利用することが可能となり、コストの大幅な低減が可能となる。

図１は、本発明に係るレリーフイメージ形成方法の一形態を模式的に示す説明図である。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るレリーフイメージの形成において用い得る基板としては、特に限定されるものではなく、本発明によりガラス基板、セラミック基板、セラミックのグリーンシート、メタル基板等へのパターニングが可能である。
粉体層の形成に用いられるスラリーは、粉体を水又は溶剤などの溶媒および必要に応じ少量のポリビニルアルコール又はポリビニルブチラール等の樹脂と混合したものを撹拌、分散してスラリー化することにより得られる。粉体は特に選ばないが、例えば、導電性パターン形成用として必要に応じガラスフリットを含む銀、銀パラジウム合金、銀合金、パラジウム、金、白金、銅又はニッケル、コンデンサパターン形成用として誘電体粉、抵抗パターン形成用としてガラスフリットを含む酸化ルテニウムを使用することができる。
基板上へのスラリーの塗布は、例えばドクターブレード法、スクリーン印刷等公知の方法を用いることができ、形成された均一な塗膜を乾燥することにより粉体層を得る。
本発明に係るレリーフイメージの形成方法は、基板上に形成される粉体層に用いられるスラリーとして、パターン形成において基板上から除去された金属粉体又はその酸化物粉体を含有する回収物を溶媒で固形分調整することにより得られるスラリーを用いることにより、金属粉体又はその酸化物粉体を再利用している点に特徴を有する。
かかる再利用は、粉体層にインクジェット法を用いてバインダーをパターン印刷し、基板上から粉体層を部分的に除去するための所定の手段に対し、除去不可能な部分と除去可能な部分とを形成することにより可能となる。すなわち、所定の除去手段に対し、インクジェット法によりバインダーが印刷された部分を除去不可能な部分とし、バインダーが印刷されなかった部分のみを該手段を用いて除去する。次いで、基板上から除去された金属粉体および／またはその酸化物粉体を含有する回収物は、溶媒で固形分調整することにより、粉体層を形成するためのスラリーとして容易に再利用することができる。
以下にインクジェット法を利用した本発明に係るレリーフイメージの形成方法について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るレリーフイメージの形成工程の一態様を模式的に示す断面図である。図１に示すように、バインダーがインクジェットによりインク滴３となって粉体層１にジェット印刷され（図１（ａ）参照）、これによりバインダーがジェット印刷された部分４が所定の除去手段に対し除去不可能とされる。すなわち、粉体層に所定の除去手段に対し除去不可能部分４と除去可能部分５とが形成される（図１（ｂ）参照）。ここで、バインダーは特に限定されるものではなく、例えばインクジェットを用いホットワックスを該ワックスの融点以上の温度で噴射することにより所定の除去手段に対し除去不可能にする方法を用いてもよく、あるいは、熱硬化性、ＵＶ硬化性または乾燥硬化性のインクを用いインクジェット法によるパターン印刷後硬化させることにより除去不可能にする方法を用いてもよい。次いで、ジェット印刷により所定の除去手段に対し除去不可能となった部分４以外の粉体層部分５を、該除去手段を用いて除去することにより所望のパターンを得る（図１（ｃ）参照）。
本発明においてバインダーがジェット印刷されていない部分の除去手段としては、媒体を用いて圧力をかける手段、超音波を用いる手段、溶媒を用いて除去する手段等が挙げられる。圧力をかけて除去する手段において利用し得る媒体は、気体でも液体でもよく、例えば風圧により除去する手段、液体スプレーにより除去する手段等が挙げられる。
特に本発明では回収物を再利用するという点で、バインダーがジェット印刷されていない部分の除去手段として溶媒を用いて除去する手段を採用することが好ましい。より好ましくは、該溶媒としてスラリーを形成する際に用いた溶媒と同一の溶媒を用いる。同一の溶媒を用いた場合には、金属粉体又はその酸化物粉体を含む回収液は、例えば、上澄み液を除去して固形分調整する方法や濾過によって一部溶媒を除去した後に固形分を微調整するという極めて簡便な方法により、粉体層の形成に用いるスラリーとして再利用可能なスラリーを得ることができる。このように、本発明においてはジェット印刷されず除去不可能とされていない部分の粉体層除去に使用する溶媒はスラリーの形成に用いた溶媒と同一であることが望ましいが、スラリーの再利用に差し障りがなければ他の溶媒を用いることができる。この際、沸点の低い溶媒を用いた場合はその後の加熱による溶媒除去により容易にスラリーの固形分を調整することができ、スラリーの再利用が簡便となるため、粉体層の除去用溶媒として好ましい。具体的には、沸点が１００℃以下のアルコール類、ケトン類、グリコール類が好適に用いられ、２種以上の混合溶媒であってもよい。なお、溶媒の加熱除去によるスラリーの固形分調整は、予め濾過により金属粉体又はその酸化物粉体を回収液から分離しておくと容易である。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものでないことはもとよりである。なお、以下において「％」とあるのは、特に断りのない限りすべて「質量％」を表わす。

（１）スラリーの作製
銀粉及びガラス粉を、ポリビニルアルコール及び蒸留水の混合溶液中に、以下に示す組成比にて配合し、攪拌機により撹拌後、３本ロールミルにより錬肉してスラリー化を行った。
銀粉 ７０％
（球状単分散、平均粒子径１μｍ、タップ密度５．１ｇ／ｃｍ^３）
ポリビニルアルコール ２％
蒸留水 ２８％
（２）スラリーの塗布
次いでスクリーン印刷により前記（１）において得られたスラリーを、２５０メッシュのポリエステルスクリーンを用いたスクリーン印刷により、基板全面に塗布し、８０℃で２０分間乾燥して膜厚５μｍの塗膜（粉体層）を形成した。
（３）インクジェット法による除去不可能化
インクジェットのヘッドを５０℃に加温した状態で融点が４０℃のワックスを前記工程（２）で得られた粉体層にジェット印刷し、該ワックスの滴下された部分を前記スラリーの作製において用いた溶媒（蒸留水）に対し除去不可能とした。除去不可能にしたパターンはスペース２００μｍ、ライン幅８０μｍの平行ラインの形状とした。
（４）ジェット印刷していない部分の除去
前記工程（３）で得られた粉体層に蒸留水をスプレーし、インクジェット法で滴下されたワックスにより除去不可能にされていない部分を除去した。このとき水温は３０℃で行った。
（５）レリーフイメージの形成
前記工程（４）により得られた基板を５５０℃で焼成し導電性パターンのレリーフイメージを形成した。
（６）銀粉及びガラスフリットの回収並びに再使用
前記工程（４）において除去不可能にされていない部分が除去された銀粉含有水溶液を回収した。該溶液をスクリーンによりゴミを除去した後、静止により粉体を沈降させ、上澄み液を取り去った。これに所定量の蒸留水とポリビニルアルコールとを添加し、粘度を調整し、粉体層の形成に用いるスラリーとして再使用した。

（１）スラリーの作製
銀粉及びガラス粉を、ポリビニルブチラール及び溶剤の混合溶液中に、以下に示す組成比にて配合し、攪拌機により撹拌後、３本ロールミルにより錬肉してスラリー化を行った。
銀粉 ７０％
（球状単分散、平均粒子径１μｍ、タップ密度５．１ｇ／ｃｍ^３）
ガラスフリット ２％
ポリビニルブチラール ２％
溶剤（エチルカルビトールアセテート） ２６％
（２）スラリーの塗布
次いでスクリーン印刷により前記（１）において得られたスラリーを、２５０メッシュのポリエステルスクリーンを用いたスクリーン印刷により、基板全面に塗布し、８０℃で２０分間乾燥して膜厚５μｍの塗膜（粉体層）を形成した。
（３）インクジェット法による除去不可能化
インクジェット法により熱硬化性のバインダーを前記工程（２）で得られた粉体層にジェット印刷し、該熱硬化性バインダーが滴下された部分を熱硬化させ、前記スラリーの作製において用いた溶媒（エチルカルビトールアセテート）に対し除去不可能とした。除去不可能にしたパターンはスペース２００μｍ、ライン幅８０μｍの平行ラインの形状とした。
（４）ジェット印刷していない部分の除去
前記工程（３）で得られた粉体層にエチルカルビトールアセテートをスプレーし、インクジェット法で滴下された熱硬化性バインダーにより除去不可能にされていない部分を除去した。
（５）レリーフイメージの形成
前記工程（４）により得られた基板を５５０℃で焼成し導電性パターンのレリーフイメージを形成した。
（６）銀粉の回収並びに再使用
前記工程（４）において除去不可能にされていない部分が除去された銀粉含有溶液を回収した。該溶液をスクリーンによりゴミを除去した後、静止により粉体を沈降させ、上澄み液を取り去った。これに所定量のエチルカルビトールアセテートとポリビニルブチラールとを添加し、粘度を調整し、粉体層の形成に用いるスラリーとして再使用した。

スラリーの作製
銀粉及びガラス粉を、セルロースエーテル及び蒸留水の混合溶液中に、以下に示す組成比にて配合し、攪拌機により撹拌後、３本ロールミルにより練肉してスラリー化を行った。
銀粉 ７６．５％
（球状単分散、平均粒子径１μｍ、タップ密度５．１ｇ／ｃｍ^３）
ガラス粉 ８．５％
セルロールエーテル ０．５％
蒸留水 １４．５％
（２）スラリーの塗布
次いでスクリーン印刷により前記（１）において得られたスラリーを、２５０メッシュのポリエステルスクリーンを用いたスクリーン印刷により、基板全面に塗布し、８０℃で２０分間乾燥して膜厚５μｍの塗膜（粉体層）を形成した。
（３）インクジェット法による除去不可能化
アクリルポリマー５％とカルビトールアセテート９５％とからなる溶液を、前記工程（２）で得られた粉体層にジェット印刷し、８０℃で２０分間乾燥を行った後、該溶液の滴下された部分を前記スラリーの作製において用いた溶媒（蒸留水）に対し除去不可能とした。除去不可能にしたパターンはスペース２００μｍ、ライン幅８０μｍの平行ラインの形状とした。
（４）ジェット印刷していない部分の除去
前記工程（３）で得られた粉体層に蒸留水をスプレーし、インクジェット法で滴下されたアクリルポリマー含有溶液により除去不可能にされていない部分を除去した。このとき水温は３０℃で行った。
（５）レリーフイメージの形成
前記工程（４）により得られた基板を５５０℃で焼成し導電性パターンのレリーフイメージを形成した。
（６）銀粉及びガラスフリットの回収並びに再使用
前記工程（４）において除去不可能にされていない部分が除去された銀粉含有水溶液を回収した。該溶液をスクリーンによりゴミを除去した後、静止により粉体を沈降させ、上澄み液を取り去った。これに所定量の蒸留水とセルロースエーテルとを添加し、粘度を調整し、粉体層の形成に用いるスラリーとして再使用した。
産業上の利用分野
本発明のレリーフイメージ形成方法によれば、導電性パターンの形成を、フォトリソ法を利用することなく実施することできる。その結果、フォトリソ法においては廃棄していた金属粉体又はその酸化物粉体を容易に再利用することが可能となり低価格で導電性パターンのレリーフイメージを形成することができる。

Claims (6)

1. 基板上に少なくとも金属粉体又はその酸化物粉体と溶媒とを用いて調製されるスラリーを塗布し乾燥することにより粉体層を形成する工程、前記粉体層形成工程で得られた粉体層上にインクジェット法によりバインダーをパターン印刷する工程、および前記パターン印刷工程においてバインダーがパターン印刷されなかった部分のみを基板上から除去することによりパターンを形成する工程を有し、前記粉体層形成工程において用いるスラリーとして、前記パターン印刷工程において除去された部分に含まれる金属粉体又はその酸化物粉体を含有する回収物を溶媒で固形分調整することにより得られるスラリーを用いることを特徴とする、レリーフイメージの形成方法。
2. 少なくとも金属粉体又はその酸化物粉体と溶媒とを固形分調整してスラリーを調製する工程と、前記スラリー調製工程で得られたスラリーを基板上に塗布し乾燥して粉体層を形成する工程と、前記粉体層形成工程で得られた粉体層上にインクジェット法によりバインダーをパターン印刷する工程と、前記パターン印刷工程においてバインダーがパターン印刷されなかった部分のみを基板上から除去することによりパターンを形成するとともに、パターンが形成されなかった部分に含まれる金属粉体又はその酸化物粉体を回収する工程とを有し、前記スラリー調製工程において使用される金属粉体又はその酸化物粉体には回収された前記金属粉体又はその酸化物粉体が含まれることを特徴とする、レリーフイメージの形成方法。
3. 金属粉体が銀、パラジウム、金、白金、銅、ニッケルおよびルテニウムから選択されるいずれか１種または２種以上の粉体である、請求項１又は２に記載のレリーフイメージの形成方法。
4. バインダーがパターン印刷されなかった部分の除去が、所定の溶媒を用いて行われる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレリーフイメージの形成方法。
5. バインダーがパターン印刷されなかった部分の除去に用いる所定の溶媒が、スラリーの調製において使用される溶媒と同一であることを特徴とする、請求項４に記載のレリーフイメージの形成方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法を用いて得られたパターン形成物。

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