KR20140090641A - 도전성 패턴 형성용 기재, 회로 기판 및 그들의 제조 방법 - Google Patents

도전성 패턴 형성용 기재, 회로 기판 및 그들의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 도전성 패턴을 형성하여 회로 기판을 획득하기 위한 도전성 패턴 형성용 기재 (10); 그것으로부터 획득되는 회로 기판; 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다. 회로 기판을 획득하기 위한 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 는, 지지체 (12), 및 도전성 패턴을 획득하기 위한 유동체 (40) 를 유지하는 유지 영역 (14) 을 포함하고, 유지 영역은 지지체 (12) 의 일 단면 (end surface) 상에 형성되고 유동체 (40) 에 대해 적절한 젖음성을 발현한다. 유지 영역 (14) 은 적어도 제 1 방향을 따라 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 1 직선들 (16) 을 포함하는 제 1 직선군 (18), 및 제 2 방향을 따라 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 2 직선들 (20) 을 포함하는 제 2 직선군 (22) 을 가지며, 제 1 직선군 (18) 및 제 2 직선군 (22) 에 의해 격자 형상이 형성된다.

Description

도전성 패턴 형성용 기재, 회로 기판 및 그들의 제조 방법{BASE MATERIAL FOR FORMING ELECTROCONDUCTIVE PATTERN, CIRCUIT BOARD, AND METHOD FOR PRODUCING EACH}
본 발명은 도전성 패턴을 형성하여 회로 기판을 제조하기 위한 도전성 패턴 형성용 기재에 관한 것이며, 또한 도전성 패턴 형성용 기재로부터 제조되는 회로 기판, 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다.
전자 부품들 간의 도통을 확립하기 위해 리지드 인쇄 회로 기판들 및 플렉시블 인쇄 회로 기판들과 같은 회로 기판들이 사용된다. 이러한 회로 기판은, 도전성 패턴 형성용 기재 상에 도전성 패턴을 형성함으로써 제조된다. 일반적으로, 도전성 패턴 형성용 기재는 서브트랙티브법 또는 애디티브법에 의해 제조된다. 서브트랙티브법에서는, 지지체의 일 표면 상에 구리 등으로 이루어진 금속 박을 배치하고, 마스크 에칭 공정에 의해 금속 박으로부터 원하는 패턴을 형성한다. 애디티브법에서는, 지지체 상에 마스크를 배치하고, 패턴 도금 처리를 실시한다.
그러나, 특히 다양한 종류의 도전성 패턴들이 형성되어, 각각의 종류의 도전성 패턴의 작은 개수만이 형성되는 경우에 (즉, 매우 다양한 도전성 패턴들을 소량으로 제조하는 동안), 이러한 종래기술의 방법들은 효율이 좋지 않다. 이는, 종래기술의 방법들에 따르면 도전성 패턴의 형상에 따라 마스크의 형상을 변경해야 하기 때문이다. 게다가, 종래기술의 방법들에 따르면, 마스크 형성 공정 및 노광 공정을 반드시 수행해야 한다. 또한, 폐수 처리가 요구된다. 그리하여 이러한 종래기술의 방법들은 번잡한 절차들이 고 비용으로 실시된다는 점에서 특히 불리하다.
일본 공개특허 공보 소 64-005095 호에 제안되어 있는 바와 같이, 금속 분말을 포함하는 잉크를 인쇄 (예컨대, 잉크젯 인쇄) 함으로써 도전성 패턴을 형성할 수 있다. 그러나, 이 경우, 잉크의 액적들이 잘못된 위치에 착탄될 수도 있고, 지지체의 표면 상에서 액적들의 합일 또는 변형 (이후, 착탄 간섭이라고 함) 이 야기될 수도 있다. 이와 같은 현상이 생기는 경우, 도전성 패턴이 파단될 수도 있고, 폭방향에서 불균일한 사이즈를 가질 수도 있다.
일본 특허 제 4575725 호에서는, 기판 상에 전극 및 폴리이미드 재료 층을 이 순서로 형성하고, 폴리이미드 재료 층의 표면에 마스크를 사용하여 자외선을 조사하여 고 표면 에너지 부분 및 저 표면 에너지 부분을 포함하는 패턴을 형성하고, 그 후에 잉크젯 공정을 실시한다. 이 경우, 일본 특허 제 4575725 호에 기재된 바와 같이, 고 표면 에너지 부분 상에만 도전성 층을 형성할 수 있다.
일본 공개특허 공보 평 11-207959 호에서는, 잉크에 대해 높은 젖음성을 발현하는 친화성 영역들과 낮은 젖음성을 발현하는 비친화성 영역들을 체크무늬 (체크무늬 플래그) 패턴으로 형성하고, 친화성 영역들에만 잉크를 도포한다.
일본 특허 제 4575725 호에 기재된 기법에 의하면, 표면 에너지의 차이를 획득하기 위한 노광 동안, 표면은, 도전성 패턴의 형상에 대응하는 패턴으로 노광되어야 한다. 그리하여, 이러한 기술은 매우 다양한 도전성 패턴들을 소량으로 제조하는 데에 적합하지 않다.
일본 공개특허공보 평 11-207959 호 기재된 기술에 의하면, 잉크의 액적이 친화성 영역과는 상이한 잘못된 영역에 착탄되는 경우에, 잘못된 영역에서 화상 결함이 야기된다. 게다가, 잉크젯 인쇄 공정들은, 비교적 큰 착탄 위치 갭이 형성될 수도 있다는 점에서 불리하다. 특히, 고속 인쇄 공정들이 상당히 큰 위치 갭을 야기하는 경향이 있다. 또한, 착탄 간섭이 일어나는 범위를 용이하게 제어할 수 없다. 그리하여, 일본 공개특허 공보 평 11-207959 호에 기재된 기술에 의하면, 폭방향에서의 미리결정된 사이즈를 갖는 직선을 효율적으로 묘화 하는 것은 어렵다.
본 발명의 일반적인 목적은, 매우 다양한 제품들을 소량으로 제조하는 데에 유용한 도전성 패턴 형성용 기재를 제공하는 것이다.
본 발명의 주된 목적은, 도전성 패턴의 폭방향에서의 미리결정된 사이즈를 갖는 직선을 효율적으로 묘화하는 데에 적합한 도전성 패턴 형성용 기재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 도전성 패턴 형성용 기재의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 도전성 패턴 형성용 기재로부터 제조되는 회로 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 회로 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들은 이하 기재된 하기 구성들 [1] 내지 [4] 에 의해 달성된다.
[1] 도전성 패턴을 형성하여 회로 기판을 제조하기 위한 도전성 패턴 형성용 기재로서,
지지체; 및
이 지지체의 적어도 일 표면 상에 형성되고 도전성 패턴을 형성하는 유동체를 유지하는 유지 영역을 포함하고,
유지 영역은, 유동체에 대한 젖음성이 유지 영역의 주변 영역에 비해 더 높고,
유지 영역은, 적어도 제 1 직선군 및 제 2 직선군을 포함하고, 제 1 직선군은 제 1 방향으로 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 1 직선들을 포함하고, 제 2 직선군은 제 2 방향으로 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 2 직선들을 포함하고,
제 1 직선군과 제 2 직선군은 조합되어 격자 형상들을 형성한다.
[2] 도전성 패턴을 형성하여 회로 기판을 제조하기 위한 도전성 패턴 형성용 기재의 제조 방법으로서,
지지체 상에 유지 영역을 형성하는 단계를 포함하고,
유지 영역은, 도전성 패턴을 형성하기 위해 사용되는 유동체에 대한 젖음성이 주변 영역에 비해 더 높고, 유지 영역은 유동체를 유지하기 위해 사용되고,
적어도 제 1 직선군 및 제 2 직선군을 형성함으로써 유지 영역을 획득하고, 제 1 직선군은 제 1 방향으로 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 1 직선들을 포함하고, 제 2 직선군은 제 2 방향으로 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 2 직선들을 포함하고,
제 1 직선군과 제 2 직선군은 조합되어 격자 형상들을 형성한다.
[3] 도전성 패턴 형성용 기재, 및 도전성 패턴을 포함하는 회로 기판으로서, 도전성 패턴은, 복수의 직선군들을 포함하는 유지 영역에서의 부분 상에 형성된다.
[4] 도전성 패턴 형성용 기재 상에 도전성 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 회로 기판의 제조 방법으로서, 도전성 패턴은, 복수의 직선군들을 포함하는 유지 영역에서의 부분 상에 형성된다.
지지체는 절연성을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 지지체와 유지 영역 사이에 도전성 금속 층이 개재될 수도 있고, 도전성 금속 층으로부터 도전성 패턴이 형성된다.
본 발명의 상기 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부한 도면들과 함께 취해질 때에 하기 설명으로부터 더욱 명백하게 될 것이다.
도 1 은 제 1 실시형태에 따른 도전성 패턴 형성용 기재의 단편적 종단면도이다.
도 2 는 도 1 의 도전성 패턴 형성용 기재의 단편적 평면도이다.
도 3 은 친화성 영역들과 비친화성 영역들이 체크무늬 (체크무늬 플래그) 패턴으로 배열된 도전성 패턴 형성용 기재의 평면도이다.
도 4 는 친화성 영역들과 비친화성 영역들이 수평 줄무늬 패턴으로 배열된 도전성 패턴 형성용 기재의 평면도이다.
도 5 는 직각으로 구부러지고 방향 변환되는 도전성 패턴의 평면도이다.
도 6 은 둔각으로 구부러지고 방향 변환되는 도전성 패턴의 평면도이다.
도 7 은 단순 정방 격자 형상을 갖는 유지 영역의 평면도이다.
도 8 은 단순 정방 격자 형상 및 대각선을 갖는 유지 영역의 평면도이다.
도 9 는, 인접하는 격자 형상들에서의 대각선들의 방위들이 A 방향에서 상이하고 B 방향에서 동일한, 대각선들을 갖는 유지 영역의 평면도이다.
도 10 은, 인접하는 격자 형상들에서의 대각선들의 방위들이 A 방향 및 B 방향 모두에서 상이한, 대각선들을 갖는 유지 영역의 평면도이다.
도 11 은 도 7 에 도시된 제 1 및 제 2 직선들에 의해 형성된 분열선들을 갖는 유지 영역의 평면도이다.
도 12 는 서로 교차하는 2 개의 직선들 모두에 인쇄된 유동체의 평면도이다.
도 13 은 직교 방향으로 연장하는 제 1 분열선 및 제 2 분열선 모두에 인쇄된 유동체의 평면도이다.
도 14 는 도 2 에 도시된 제 1 내지 제 4 직선들에 의해 형성된 분열선들을 갖는 유지 영역의 평면도이다.
도 15 는 도 8 에 도시된 제 1, 제 2 및 제 4 직선들에 의해 형성된 분열선들을 갖는 유지 영역의 평면도이다.
도 16 은 도 9 에 도시된 제 1 내지 제 4 직선들에 의해 형성된 분열선들을 갖는 유지 영역의 평면도이다.
도 17 은 도 10 에 도시된 제 1 내지 제 4 직선들에 의해 형성된 분열선들을 갖는 유지 영역의 평면도이다.
도 18 은 도 2 에 도시된 제 1 내지 제 4 직선들에 의해 형성된 분열선들을 갖는 유지 영역의 평면도이며, 도 14 와는 상이한 형상들을 갖는다.
도 19 는 제 1 및 제 2 직선들의 집합체들을 갖는 유지 영역의 평면도이다.
도 20 은 큰 거리로 배열된 인접하는 제 1 (제 2) 직선들의 폭 방향으로 퍼진 유동체의 평면도이다.
도 21 은 작은 거리로 배열된 인접하는 제 1 (제 2) 직선들의 폭 방향으로 퍼진 유동체의 평면도이다.
도 22 는 제 2 실시형태에 따른 도전성 패턴 형성용 기재의 단편적 종단면도이다.
도 23 은, 교차점들 및 다른 부분들 상에 각각 상이한 점도들을 갖는 유동체들을 착탄시킴으로써, 도 6 에 도시된 도전성 패턴 형성용 기재 상에 형성되는 도전성 패턴의 부분 확대된 평면도이다.
도 24 는, 교차점들 및 다른 부분들 상에 동일한 점도들을 갖는 유동체들을 착탄시킴으로써, 도 6 에 도시된 도전성 패턴 형성용 기재 상에 형성되는 도전성 패턴의 부분 확대된 평면도이다.
도 25 는, 교차점들 및 다른 부분들 상에 상이한 직경들을 갖는 도트들이 형성되도록 유동체를 착탄시킴으로써, 도 6 에 도시된 도전성 패턴 형성용 기재 상에 형성되는 도전성 패턴의 부분 확대된 평면도이다.
이하, 본 발명의 회로 기판 및 그 제조 방법의 몇몇 바람직한 실시형태들에 대해, 회로 기판을 형성하기 위한 도전성 패턴 형성용 기재 및 그 기재의 제조 방법과 관련하여, 첨부 도면들을 참조하여 이하 상세하게 설명될 것이다.
도 1 은 제 1 실시형태에 따른 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 의 단편적 종단면도이고, 도 2 는 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 의 단편적 평면도이다. 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 는 지지체 (12) 및 이 지지체 (12) 의 일 표면 상에 형성된 유지 영역 (14) 을 갖는다.
지지체 (12) 는, 폴리이미드, 내열성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 유리 에폭시, 베이클라이트 또는 임의의 각종 세라믹스와 같은 난연성의 절연성 재료로 구성된다. 이러한 재료로 구성되는 지지체 (12) 는, (후술되는) 유동체에 대한 젖음성이 유지 영역 (14) 에 비해 더 낮다. 따라서, 유동체가 지지체 (12) 와 접촉할 경우, 유동체는 지지체 (12) 에 의해 밀쳐지는 경향이 있다.
유지 영역 (14) 은 유동체에 대해 원하는 젖음성을 가지므로, 유동체가 유지 영역 (14) 상에서 유지된다. 유지 영역 (14) 과 유동체 간의 접촉각은, 지지체 (12) 의 노출된 표면과 유동체 간의 접촉각, 또는 그 표면 상에 형성된 막 (도시 생략) 과 유동체 간의 접촉각 보다 상당히 더 작다. 그리하여, 유지 영역 (14) 은 친화성 영역으로서 작용하고, 한편 지지체 (12) 의 노출된 표면 또는 상기 막은 비친화성 영역으로서 작용한다.
일반적으로, 소정 액체에 대해 고체의 젖음성은, 고체의 표면 에너지와 액체의 표면 장력에 의존한다. 따라서, 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 의 표면 상에, 격자 형상 (직선군) 을 갖는 유지 영역 (14) 이 형성되고, 유지 영역 (14) 의 표면 에너지는 주변 영역들의 표면 에너지와는 상당히 다르다. 따라서, 유동체가 유지 영역 (14) 에 용이하게 부착되게 될 수 있다.
그리하여, 유지 영역 (14) 의 표면 에너지가 주변 영역들의 표면 에너지와 더욱 현저하게 상이한 경우, 유동체의 액적이 유지 영역 (14) 에 더욱 용이하게 도입된다. 따라서, 극성 잉크 (후술됨) 가 유동체로서 사용되는 경우에, 유지 영역 (14) 의 표면 에너지가 주변 영역들의 표면 에너지보다 적어도 5 mJ/m2 만큼 더 높은 것이 바람직하다. 유지 영역 (14) 의 표면 에너지가 주변 영역들의 표면 에너지보다 적어도 10 mJ/m2 만큼 더 높은 것이 보다 바람직하고, 적어도 20 mJ/m2 만큼 더 높은 것이 더욱 더 바람직하다.
반대로, 비극성 잉크 (후술됨) 가 유동체로서 사용되는 경우에, 유지 영역 (14) 의 표면 에너지가 주변 영역들의 표면 에너지보다 더 낮아진다. 이 경우에, 유지 영역 (14) 의 표면 에너지가 주변 영역들의 표면 에너지보다 적어도 5 mJ/m2 만큼 더 낮은 것이 바람직하다. 유지 영역 (14) 의 표면 에너지가 주변 영역들의 표면 에너지보다 적어도 10 mJ/m2 만큼 더 낮은 것이 보다 바람직하고, 적어도 20 mJ/m2 만큼 더 낮은 것이 더욱 더 바람직하다.
그리하여, 상기 방식에서는, 유동체의 성질에 따라 유지 영역 (14) 과 주변 영역들 간의 표면 에너지 차이를 제어함으로써, 유지 영역 (14) 의 유동체 젖음성은 주변 영역들의 유동체 젖음성보다 더 높아질 수 있다.
유지 영역 (14) 은, 도 2 의 수평 방향 (화살표 A 의 방향/제 1 방향) 으로 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 1 직선들 (16) 을 갖는다. 제 1 직선들 (16) 은 제 1 직선군 (18) 을 형성하도록 배열된다. 제 1 직선들 (16) 은, 수직 방향 (화살표 B 의 방향/제 2 방향) 으로 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 2 직선들 (20) 과, 대략 90 °의 각도로 서로 교차한다. 제 2 직선들 (20) 은 제 2 직선군 (22) 을 형성하도록 배열된다. 제 1 직선군 (18) 과 제 2 직선군 (22) 이 조합되어 정방 격자 형상을 형성한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 유지 영역 (14) 은, 정방 격자 형상의 대각선들로서, 제 1 직선들 (16) 로부터 제 2 직선들 (20) 을 향해 연장하는 제 3 직선들 (24), 및 이 제 3 직선들 (24) 에 대해 직교하고 제 1 직선들 (16) 로부터 제 2 직선들 (20) 을 향해 연장하는 제 4 직선들 (26) 을 더 포함한다. 제 3 직선들 (24) 및 제 4 직선들 (26) 은, 제 1 직선들 (16) 및 제 2 직선들 (20) 에 대해 대략 45 °의 각도로 배열된다. 따라서, 격자 형상의 각각의 교차점들에서 제 1 직선 (16), 제 2 직선 (20), 제 3 직선 (24) 및 제 4 직선 (26) 이 서로 교차한다. 그리하여, 하나의 교차점 (에지 상의 교차점들 제외) 으로부터 8 개의 직선들이 방사상으로 연장한다. 그 결과, 이 경우에, 이른바 팔방 격자들이 서로 연결된다.
복수의 제 3 직선들 (24) 및 복수의 제 4 직선들 (26) 은 각각 제 3 직선군 (28) 및 제 4 직선군 (30) 을 형성하도록 배열된다.
제 1 직선들 (16), 제 2 직선들 (20), 제 3 직선들 (24) 및 제 4 직선들 (26) 은 미리결정된 선폭 W 를 각각 가지며, 서로 평행하게 놓이는 직선들이 미리결정된 피치 P 로 배열되어 있다. 복수의 직선들이 조합되어 팔방 격자, 사방 격자 (도 7 참조) 등을 형성한다.
피치 P 로부터 선폭 W 를 공제함으로써 획득된 거리 D 는, 선폭 W 보다 더 큰 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 선폭 W 는, 거리 D × 0.9 이하로 정의되는 것이 바람직하고, 거리 D × 0.75 이하로 정의되는 것이 더욱 바람직하다.
하지만, 선폭 W 가 지나치게 감소된 조건에서는, 낮은 회로 밀도를 갖는 화상만이 형성될 가능성이 있고, 배선 및 부품들이 선택될 수 있는 자유도가 감소된다. 그리하여, 선폭 W 및 피치 P 는 의도된 용도에 따라 적절히 선택된다. 따라서, 기재는 회로 기판의 제조에 적합한 선폭 W 및 피치 P 를 갖는다.
선폭 W 는 3 내지 130 ㎛ 가 바람직하고, 4 내지 100 ㎛ 가 더욱 바람직하고, 5 내지 75 ㎛ 가 특히 바람직하다.
도전성 패턴을 형성하는 유동체의 액체 직경이 선폭 W 보다 현저하게 더 큰 경우에, 유동체가 직선 형상의 유지 영역 (14) 내에 거의 머무르지 못하며, 유지 영역 (14) (직선) 근방의 주변 영역들로 퍼지는 경향이 있다. 반면에, 액체 직경이 현저하게 더 작은 경우에, 유동체가 충분히 퍼지지 않아, 불충분한 젖음을 야기하고, 그리하여 회로 기판의 생산성이 저하된다. 또한, 어떤 경우에는, 퍼진 액적들의 인접하는 도트들이 서로 연결되지 않고, 이에 따라 퍼진 액적들이 배선으로서 작용하는 데에 실패하는 단선 상태를 야기한다. 따라서, 선폭 W 와 액적 직경의 적절한 조합이 선택되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 회로 기판 제조 방법에 있어서, 유동체 액적들의 구상당 직경과 선폭 W 간의 관계는, 선폭 W 가 구상당 직경의 1/5 내지 6 배만큼 큰 것이 바람직하고, 선폭 W 가 구상당 직경의 1/3 내지 5 배만큼 큰 것이 특히 바람직하다.
상기 형상을 갖는 유지 영역 (14) 는, 친수성 폴리머, 건조에 의해 친수성이 될 수 있는 표면을 갖는 폴리머, 또는 계면활성제를 포함하는 유지 영역 형성용 유동체를 사용하여, 플렉소 인쇄, 그라비어 인쇄 등에 의해 형성될 수도 있다. 대안적으로, 유지 영역 (14) 을 형성하는 재료는, 도전성 패턴을 형성하기 위한 유동체에 대한 그 친화성이 자외선, 전자빔, 감마선 등을 포함하는 복사선의 인가에 의해 증가되도록 될 수도 있다.
도전성 패턴 형성용 기재 (10) 로부터 제조되는 회로 기판에 대해, 그 제조 방법과 관련하여 이하 설명될 것이다.
먼저, 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 를 제작한다. 보다 구체적으로, 예를 들어, 폴리이미드, 내열성 PET, PEN, 유리 에폭시, 베이클라이트 또는 세라믹스와 같은 난연성의 절연성 재료로 구성된 지지체 (12) 의 일 표면 상에 유지 영역 형성용 유동체를 인쇄한다. 이 단계 동안 플렉소 인쇄, 그라비어 인쇄 등이 또한 실시될 수도 있다. 대안적으로, 복사선에 의해 유동체에 대한 친화성이 증가되는 성질을 갖는, 일본 특허 제 4575725 호에 기재된 바와 같은 가용성 폴리이미드와 같은 재료를 사용할 수도 있다. 이 재료를 도포하고, 그리고 유지 영역 (14) 의 형상을 형성하기 위해 복사선에 노광시키는 것이 바람직하다. 재료의 감도 및 의도된 용도에 따라, 노광 방법은 포토마스크들 및 레이저 스캐닝 방법들을 이용하는 표면 노광 방법들과 같은 공지된 방법들 중에서 선택될 수도 있다.
지지체 (12) 는 벌크 형상을 가질 수도 있지만, 지지체 (12) 는 판 형상, 시트 형상 또는 롤 형상과 같은 평탄한 형상을 갖는 것이 바람직하다.
건조 후에, 건조된 유지 영역 형성용 유동체의 도전성 패턴 형성용 유동체에 대한 젖음성은 지지체 (12) 에 비해 더 높다. 예를 들어, 극성 잉크가 도전성 패턴 형성용 유동체로서 사용되는 경우에, 유지 영역 형성용 유동체는 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 또는 그 위에 형성된 막의 표면 에너지보다 더 높은 표면 에너지를 가질 수도 있다. 한편, 예를 들어, 비극성 잉크가 도전성 패턴 형성용 유동체로서 사용되는 경우에, 유지 영역 형성용 유동체는 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 또는 그 위에 형성된 막의 표면 에너지보다 더 낮은 표면 에너지를 가질 수도 있다. 이러한 방식으로, 주변 영역들의 유동체 젖음성보다 더 높은 유동체 젖음성을 갖는 유지 영역 (14) 이 형성될 수 있다.
상기 기재된 바와 같이, 유지 영역 형성용 유동체는, 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 또는 그 위에 형성된 막의 표면의 표면 에너지보다 적어도 5 mJ/m2 만큼 더 높은 표면 에너지를 갖도록, 유지 영역 (14) 을 형성하기 위해 사용되는 것이 바람직하다. 유지 영역 (14) 의 표면 에너지는, 주변 영역들의 표면 에너지보다 적어도 10 mJ/m2 만큼 더 높은 것이 보다 바람직하고, 적어도 20 mJ/m2 만큼 더 높은 것이 더욱 더 바람직하다.
도전성 입자들을 함유하는 액체를 도전성 패턴 형성용 유동체로서 사용하는 경우, 유지 영역 형성용 유동체의 구체예들은, 친수성 폴리머, 건조 후에 표면이 친수성이 되는 폴리머, 또는 계면활성제를 함유하는 유동체들을 포함한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 유지 영역 (14) 의 제작 동안, 연결된 팔방 격자 형상들을 형성하도록 유지 영역 형성용 유동체가 인쇄될 수도 있다. 그리하여, 제 1 직선군 (18), 그 제 1 직선군 (18) 에 대략 직교하는 제 2 직선군 (22), 그리고 제 1 직선군 (18) 과 제 2 직선군 (22) 으로 이루어진 격자 형상들의 대각선들을 형성하는 제 3 직선군 (28) 및 제 4 직선군 (30) 이 형성된다.
유지 영역 형성용 유동체를 건조시킴으로써 유지 영역 (14) 이 형성되어서 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 를 획득한다.
한편, 도전성 패턴 형성용 유동체를 조제한다. 구리, 은, 금, 주석, 아연 등을 함유하는 금속 입자들, 그래파이트, 카본 나노튜브들, 플러렌 등을 함유하는 탄소 입자들, 또는 PEDOT/PSS 등을 포함하는 유기 도전성 화합물 분자들을, 물, 유기 용매 또는 오일과 같은 분산매 중에 분산시킨다. 분산 대신에, 적절한 용매에 재료를 용해시킴으로써 용액을 조제할 수도 있다. 대안적으로, 산화구리, 산화은 등을 함유하는 산화물 입자들을 출발 재료로서 사용하고, 후속 프로세스에서 환원하여 도전성을 부여할 수도 있다. 이 단계 동안 나노 사이즈 또는 미크론 사이즈 입자들을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 이러한 입자들이 용이하게 분산 또는 용해될 수 있기 때문이다.
점도, 표면 장력 또는 온도와 같은 물성을 부여하기 위해서 도전성 패턴 형성용 유동체에 증점제, 계면활성제 등을 첨가할 수도 있다. 이 경우에, 유동체 접촉각의 차이는 유지 영역 (14) (친화성 영역) 과 지지체 (12) 의 노출 표면 (비친화성 영역) 사이에서 더욱 증가된다.
유동체는 잉크젯 인쇄용으로 시판되는 잉크일 수도 있다. 잉크들의 대표적인 예들은, Bando Chemical Industries, Ltd. 제조의 SW 시리즈 (수계 용액 중의 은 나노입자 분산물들) 및 SR 시리즈 (유기 용액 중의 은 나노입자 분산물들) 를 포함한다.
금속 산화물 또는 금속 수산화물의 미립자를 함유하는 분산액으로 이루어진 잉크가 사용될 수도 있다. 이하, 이 잉크에 대해 설명한다.
[1] 금속 산화물 또는 금속 수산화물의 미립자들을 함유하는 분산액
(A) 금속 산화물 또는 금속 수산화물의 미립자들의 조성 및 사이즈
금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들에 사용되는 금속들의 예들은, Au, Ag, Cu, Pt, Pd, In, Ga, Sn, Ge, Sb, Pb, Zn, Bi, Fe, Ni, Co, Mn, Tl, Cr, V, Ru, Rh, Ir 및 Al 을 포함한다. 이들 금속들의 산화물들 또는 수산화물들 중에서도, Au, Ag, Cu, Pt, Pd, In, Ga, Sn, Ge, Sb, Pb, Zn, Bi, Fe, Ni 및 Co 의 산화물들을 사용하는 것이 바람직하다. Ag 및 Cu 의 산화물들 (이를 테면 Ag2O 및 Cu2O) 이 특히 바람직한데, 이는 이러한 산화물들이 용이하게 환원되어서 비교적 안정한 금속을 생성할 수 있기 때문이다. 금속 산화물 미립자들의 평균 결정질 사이즈는 1 내지 100 nm 인 것이 바람직하고, 1 내지 50 nm 인 것이 보다 바람직하다.
(B) 제조 방법
금속 산화물 또는 수산화물로 이루어진 미립자들을 함유하는 분산액은, 금속염 용액 (이를 테면, 상기 금속의 염화물, 브롬화물, 황산염, 질산염, 또는 유기산염) 을 염기성 용액으로 중화시킴으로써, 금속 알콕시드를 가수분해함으로써, 또는 높은 원자가의 금속염 용액에 환원제를 첨가하여, 낮은 원자가의 금속 산화물 또는 수산화물로 환원함으로써 조제될 수 있다. 유기산염을 사용하는 경우에, 이러한 유기산들의 바람직한 구체예들은, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 이소부티르산, 2-에틸부티르산, 피발산, 발레르산, 이소발레르산, 프로피올산, 락트산, 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 벤조산, 프탈산, 살리실산, 아크릴산, 메타크릴산, 에틸메틸아세트산, 알릴아세트산, 및 아세토아세트산을 포함한다.
필요에 따라, 금속 산화물 또는 수산화물로 이루어진 미립자들의 표면들은, 흡착성 화합물, 계면활성제 및 친수성 폴리머 중 적어도 하나를 그 표면들에 흡착시킴으로써 분산액을 안정화시키도록 개질될 수도 있다.
필요에 따라, 금속 산화물 또는 수산화물로 이루어진 미립자들을 함유하는 분산액은, 재분산 처리될 수도 있다. 따라서, 금속 산화물 또는 수산화물로 이루어진 미립자들을, 흡착성 화합물 및 계면활성제 중 적어도 하나의 존재하에서 원심분리 등에 의해 침강시키고, 세정한 후, 다른 분산매에 재분산시킨다. 분산액은 탈염 처리와 같은 정제 또는 농축 처리가 실시될 수도 있다.
(a) 흡착성 화합물
흡착성 화합물로서는, -SH, -CN, -NH2, -SO2OH, -SOOH, -OPO(OH)2, 또는 -COOH 와 같은 관능기를 갖는 화합물이 유효하게 사용된다. -SH 기를 갖는 화합물 (이를 테면, 도데칸티올, L-시스테인), 또는 -NH2 기를 갖는 화합물 (이를 테면, 옥틸아민, 도데실아민, 올레일아민, 올레산 아미드, 또는 라우르산 아미드) 이 바람직하다. 친수성 콜로이드를 사용하는 경우에, 흡착성 화합물은, -SO3M 또는 -COOM (여기서 M 은 수소 원자, 알칼리 금속 원자, 암모늄 모이어티 등을 나타낸다) 과 같은 친수성 기를 포함하는 것이 바람직하다.
(b) 계면활성제
계면활성제로서는, 아니온 계면활성제 (이를 테면, 비스(2-에틸헥실)술포숙신산 나트륨 또는 도데실벤젠술폰산 나트륨), 노니온 계면활성제 (이를 테면, 폴리알킬글리콜의 알킬 에스테르 또는 알킬페닐에테르), 불소계 계면활성제 등을 사용할 수 있다.
(c) 친수성 폴리머
히드록시에틸셀룰로오스, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리비닐 알코올, 또는 폴리에틸렌 글리콜과 같은 친수성 폴리머를 콜로이드 분산물에 첨가할 수도 있다.
(d) 첨가량
흡착성 화합물, 계면활성제 및 친수성 폴리머 중 적어도 하나의 양은 질량비로, 금속 산화물 미립자들의 양에 비해 0.01 내지 2 배인 것이 바람직하고, 0.1 내지 1 배가 보다 바람직하다. 금속 산화물 미립자의 표면은, 흡착성 화합물, 계면활성제 및 친수성 폴리머 중 적어도 하나의 층으로 0.1 내지 10 nm 의 두께로 코팅되는 것이 바람직하다. 금속 산화물 미립자의 표면은 불균일한 방식으로 코팅될 수도 있고, 표면의 일부만이 코팅될 수도 있다.
흡착성 화합물, 계면활성제 또는 친수성 폴리머와 같은 유기 화합물에 의한 금속 산화물 미립자들의 표면 개질은, 금속 산화물 미립자들 간의 거리의 일관성을 평가하기 위해, FE-TEM 과 같은 고분해능 TEM 을 사용한 관찰에 의해, 또는 화학적 분석에 의해 검출될 수 있다.
(e) 용매
금속 산화물 또는 수산화물 분산용 용매들 (및 후술되는 잉크용 용매들) 의 예들은:
(1) 아세트산 부틸 및 셀로솔브 아세테이트와 같은 에스테르류;
(2) 메틸 에틸 케톤, 시클로헥사논, 메틸 이소부틸 케톤, 및 아세틸아세톤과 같은 케톤류;
(3) 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 및 클로로포름과 같은 염소화 탄화수소류;
(4) 디메틸포름아미드와 같은 아미드류;
(5) 시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 이소옥탄 및 데칸과 같은 지방족 탄화수소류;
(6) 톨루엔 및 자일렌과 같은 방향족 탄화수소류;
(7) 테트라히드로푸란, 에틸 에테르, 및 디옥산과 같은 에테르류;
(8) 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 디아세톤 알코올, 에틸렌글리콜, 2,5-헥산디올, 1,4-부탄디올, 시클로헥사놀, 시클로펜타놀, 및 시클로헥세놀과 같은 알코올류;
(9) 2,2,3,3-테트라플루오로프로파놀과 같은 불소 함유 용매류;
(10) 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르와 같은 글리콜 에테르류;
(11) 2-디메틸아미노에탄올, 2-디에틸아미노에탄올, 2-디메틸아미노이소프로판올, 3-디에틸아미노-1-프로판올, 2-디메틸아미노-2-메틸-1-프로판올, 2-메틸아미노에탄올, 및 4-디메틸아미노-1-부탄올과 같은 알킬아미노알콜류;
(12) 부티르산, 이소부티르산, 2-에틸부티르산, 피발산, 발레르산, 프로피온산, 락트산, 아크릴산, 메타크릴산, 프로피올산, 에틸메틸아세트산, 및 알릴아세트산과 같은 카르복실산류;
(13) 디에틸렌트리아민 및 에틸렌디아민과 같은 아민류; 및
(14) 물
을 포함한다.
금속 산화물 또는 수산화물의 분산 안정성, 환원제의 용해성, 환원제의 산화에 대한 안정성, 점도 등에 따라, 단독 또는 2 종 이상의 용매들의 조합이 선택될 수도 있다. 또한, 용매 (공통 용매) 는, 금속 산화물 또는 수산화물이 우수한 분산성을 발현하고 그리고 환원제가 우수한 용해성을 발현하는 용매인 것이 바람직하다.
(C) 분산액
분산액 중의 금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들의 농도는, 대응하는 금속 농도로, 1 질량% 내지 80 질량% 가 바람직하고, 5 질량% 내지 70 질량% 가 보다 바람직하다. 분산액은 일 종류 또는 여러 종류의 미립자들을 함유할 수도 있다. 금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들을 구성하는 금속은, 하나 이상의 원자가 수들을 가질 수도 있다. 금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들은, 에너지의 조사 구역 및 미조사 구역의 절연성/도전성을 제어하기 위해서, SiO, SiO2, TiO2 등의 무기 미립자들, 또는 폴리머 (미립자 상태 또는 다른 상태일 수도 있음) 와 조합되어 사용될 수도 있다. 분산액 중의 금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들의 직경은 제한되지 않으며, 일반적으로 콜로이드를 형성할 목적으로 선택된다. 입자 직경은 1 내지 100 nm 가 바람직하고, 1 내지 50 nm 가 보다 바람직하다.
[2] 잉크
금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들을 함유하는 상술된 분산액은 수정 없이 잉크로서 사용될 수 있다. 금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들을 함유하는 분산액에서 에너지의 조사에 의해서도 금속을 생성하기 위한 환원 반응이 용이하게 실시될 수 없는 경우에, 분산액에 환원제가 첨가될 수도 있다.
금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들을 환원시키기 위해 사용되는 환원제는 무기 또는 유기 환원제일 수도 있다. 무기 환원제들의 예들은, NaBH4, 히드라진 및 히드록실아민을 포함한다. 유기 환원제들의 예들은, (i) 히드라진기를 갖는 히드라진 화합물들, 이를 테면 페닐히드라진, (ii) p-페닐렌디아민, 에틸렌디아민, 및 p-아미노페놀과 같은 아민류, (iii) 질소 원자에 아실기, 알콕시카르보닐 기 등을 갖는 히드록실아민 화합물들, (iv) 2-디메틸아미노에탄올, 2-디에틸아미노에탄올, 2-아미노에탄올, 디에탄올아민, 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올과 같은 아미노알콜류, (v) 히드로퀴논, 카테콜, 1,4-부탄디올, 및 에틸렌글리콜과 같은 디올류, 및 (vi) 일반식 X-(A=B)n-Y (다만, A 및 B 는 각각 탄소 또는 질소 원자를 나타내고, X 및 Y 는 각각 비공유 전자쌍을 갖는 원자 상의 A 또는 B 에 결합된 원자단을 나타내고, n 은 0 내지 3 을 나타낸다) 에 의해 나타내지는 유기 환원제들, 그 호변이성체, 및 열적으로 이러한 유기 환원제들을 생성할 수 있는 화합물들을 포함한다.
환원제는 단독으로 또는 2 종 이상의 환원제들을 조합하여 사용될 수도 있다. 금속 산화물 또는 수산화물에 대한 선택적인 환원 작용들에 따라 복수의 환원제들이 조합되어 사용되는 것이 바람직하다. 환원제는 또한 필요에 따라 유기 용매로서 사용될 수도 있다.
일반식 X-(A=B)n-Y 에 의해 나타내지는 상기 항목 (vi) 에 언급된 화합물에서, 비공유 전자쌍을 갖는 원자는, 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 또는 인 원자인 것이 바람직하고, 산소 원자 또는 질소 원자인 것이 보다 바람직하다. 이 원자가 함유되는 원자단들 X 및 Y 각각은 OR1, NR1R2, SR1, 또는 PR1R2 (다만, R1 및 R2 는 각각 수소 원자 또는 그 치환기를 나타낸다) 인 것이 바람직하다. 치환기는, 1 내지 10 개의 탄소 원자들을 갖는 치환 또는 비치환의 알킬기, 또는 1 내지 10 개의 탄소 원자들을 갖는 치환 또는 비치환의 아실기인 것이 바람직하다.
정수 변수 n 은 0 내지 3 이 바람직하고, 0 내지 2 가 보다 바람직하고, 0 내지 1 이 가장 바람직하다. n 이 2 이상인 조건하에서, 반복 단위들은 A 및 B 의 상이한 원자들을 함유할 수도 있다. A 와 B, X 와 A, 및 Y 와 B 는 함께 결합되어 고리 구조를 형성할 수도 있다. 이러한 고리 구조는 5 원자 고리 또는 6 원자 고리가 바람직하다. 고리 구조는 축합된 고리를 형성할 수도 있고, 축합된 고리를 형성하는 관점에서 5 원자 고리 내지 6 원자 고리인 것이 바람직하다.
환원제는 환원 반응이 실시된 후에 낮은 전기 전도도를 발현하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 유기 환원제, 히드라진 및 히드록실아민이 환원제로서 사용되는 것이 바람직한데, 이는 이러한 환원제들이 잔류 금속 이온들을 생성하지 않기 때문이다. 환원 반응 후에 다량의 환원제가 잔류물로서 남은 경우에, 잔류물은 배선의 도전성에 악영향을 야기하는 경향이 있다. 환원제는 환원 반응 후에 휘발성 (승화성) 을 발현하거나, 또는 환원 반응 후에 분해되어 휘발성을 발현하는 것이 더욱 바람직하다.
동일한 이유에서, 소량의 환원제를 사용하여 금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들이 환원될 수 있는 것이 바람직하다. 그리하여, 환원제는 저 분자량을 갖는 것이 바람직하다. 환원제의 분자량은 500 이하가 바람직하고, 300 이하가 보다 바람직하고, 200 이하가 가장 바람직하다.
금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들을 환원시키기 위해 사용될 수 있는 환원제들의 구체예들을 이하에 나타낸다. 하지만, 잉크는 이들 예들로 한정되지 않는다.
Figure pct00001
Figure pct00002
금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들 및 환원제는, (a) 환원제가 상온에서 미립자들을 환원시키는 작용을 거의 갖지 않지만 에너지의 조사 하에서 높은 환원 작용을 갖고, 그리고 환원제와 미립자들이 단일 분산액 중에 함유되는 방식 (1-성분 잉크를 획득하기 위함), 또는 (b) 환원제가 환원 작용을 가지며 (환원제가 상온에서 높은 또는 낮은 환원 작용을 가질 수도 있고, 에너지의 조사 하에서 높은 환원 작용을 가지며), 그리고 미립자들의 분산물 (환원제를 함유하거나 또는 함유하지 않음) 과 환원제의 용액이 별도로 조제되는 방식 (2-성분 잉크를 획득하기 위함) 으로 조합되어 사용된다.
금속 산화물 미립자들이 에너지의 조사 하에서도 환원제에 의해 충분히 환원되지 않는 경우, 또는 에너지의 조사 하에서 환원제의 환원 작용을 강화시킬 필요가 있는 조건에서, 금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들을 함유하는 분산액에 염기 또는 염기 전구체와 같은 환원 촉진제가 첨가될 수도 있고, 또는 다른 액체 (즉, 환원제 또는 그 용액) 에 첨가될 수도 있다. 염기 또는 염기 전구체는 환원 작용을 가질 수도 있다.
그리하여, 환원제가 상온에서 금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들의 낮은 환원 속도를 발현하지만 에너지의 조사 하에서 높은 환원 속도를 발현하는 것이 바람직하다. 에너지의 조사 동안 얻어지는 바람직한 가열 온도는 조사 시간에 의존하므로, 바람직한 가열 온도는 단정적으로 결정될 수 없다. 기판 또는 소자의 내열성의 관점에서, 열 확산으로 인한 온도의 상승은 대략 300 ℃ 이하이고, 대략 250 ℃ 이하가 보다 바람직하다. 따라서, 환원제는, 대략 300 ℃ 이하의 온도에서 금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들을 환원시키도록, 충분한 환원 작용을 발현하는 것이 바람직하다. 환원제가 실온에서도 높은 환원 작용을 발현하고 상기 항목 (b) 에 기재된 2-성분 잉크에 사용되는 경우에, 2 종의 액체들의 혼합 직후에 금속을 생성하기 위해 미립자들이 환원된다. 따라서, 이 경우에, 2 종의 액체들을 혼합한 후에 반드시 에너지의 조사를 실시할 필요는 없다.
이후 기재된 바와 같이, 금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들을 함유하는 분산액, 환원제, 또는 이들의 혼합물은 잉크젯 프린터, 디스펜서 등에서 패턴을 묘화하는 잉크로서 적합하게 사용될 수 있다. 따라서, 필요에 따라, 잉크의 점도를 제어하기 위해 용매가 첨가될 수도 있다. 잉크에 대한 적합한 용매들의 예들은 상기 기재된 용매들을 포함한다.
필요에 따라, 의도된 용도에 따라, 대전 방지제, 산화 방지제, UV 흡수제, 가소제, 카본 나노입자, 색소, 열 경화형 수지 (예컨대, 열 경화형 페놀 수지) 와 같은 첨가제가 추가로 금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들 함유하는 분산액 및 환원제 또는 그 용액 중 적어도 하나에 첨가될 수도 있다.
잉크젯 프린터, 디스펜서 등에서 패턴을 묘화하는 잉크로서 작용하는, 금속 산화물 또는 수산화물의 미립자들을 함유하는 분산액, 환원제 또는 그 용액, 또는 이들의 혼합물을 사용하는 경우에, 잉크의 점도를 제어하는 것은 중요하다. 잉크가 너무 높은 점도를 갖는 조건에서는, 잉크가 노즐로부터 분사되기 어렵다. 한편, 잉크가 너무 낮은 점도를 갖는 조건에서는, 형성된 화상이 블러링될 수도 있다. 보다 구체적으로, 잉크의 점도는 1 내지 100 cP 인 것이 바람직하고, 5 내지 30 cP 인 것이 특히 바람직하다. 잉크의 표면 장력은 25 내지 80 mN/m 인 것이 바람직하고, 30 내지 60 mN/m 인 것이 특히 바람직하다.
잉크는 물 또는 알코올과 같은 극성 용매에서의 분산물이거나, 또는 테트라히드로푸란 (THF) 또는 헥산과 같은 비극성 용매에서의 분산물이다. 이후, 극성 용매에서의 분산물을 극성 잉크라고 지칭하고, 비극성 용매에서의 분산물을 비극성 잉크라고 지칭한다.
극성 잉크들의 대표적인 예들은, FLOWMETAL SW-1000 시리즈 (물에 은 나노입자들 및 분산제를 함유시킨 분산물들, Bando Chemical Industries, Ltd. 제조), 은 나노잉크들 CCI-300 (Cabot Corporation 제조), 및 산화 구리 잉크들 ICI-003 (NovaCentrix Corporation 제조) 를 포함한다. 비극성 잉크들의 대표적인 예들은, FLOWMETAL SR-2000 시리즈 (용매에서의 은 나노입자 분산물들, Bando Chemical Industries, Ltd. 제조), 및 산화 구리 잉크들 (Intrinsic 제조) 를 포함하고, 아크릴계 모노머를 사용하고 자외선 라디칼 중합성을 갖는 에칭 레지스트 잉크들을 더 포함한다.
그 후에, 상기 유동체 (즉, 극성 또는 비극성 잉크) 를, 잉크젯 인쇄법과 같은 비접촉식 인쇄법에 의해 유지 영역 (14) 의 부분 상에 타적한다.
이 단계 동안, 극성 잉크가 유동체로서 사용되는 경우에, 극성 잉크는 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 상의 표면 에너지가 높은 영역에서 쉽게 퍼진다. 따라서, 이 경우에, 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 에 있어서, 극성 잉크를 유지하도록 작용하는 직선군들을 포함하는, 유지 영역 (14) 의 표면 에너지가, 주변 영역들의 표면 에너지보다 상당히 더 높다.
한편, 비극성 잉크가 유동체로서 사용되는 경우에, 비극성 잉크는 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 상의 표면 에너지가 낮은 영역에서 쉽게 퍼진다. 따라서, 이 경우에, 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 에 있어서, 비극성 잉크를 유지하도록 작용하는 직선군들을 포함하는, 유지 영역 (14) 의 표면 에너지가, 주변 영역들의 표면 에너지보다 상당히 더 낮다.
도전성 패턴 형성용 기재 (10) 의 구조는 유동체의 성질에 따라 상기 방식으로 적절히 선택된다. 그리하여, 유지 영역 (14) 의 유동체 젖음성은, 주변 영역들의 유동체 젖음성보다 더 높다. 따라서, 유지 영역 (14) 에 착탄된 유동체의 액적들은, 유지 영역 (14) 에 유지되면서 약간만 퍼진다.
유동체의 액적들이 서로로부터 비교적 멀리 이간된 위치들에 착탁되는 경우에도, 액적들은 상기 기재된 방식으로 퍼지고, 그리하여 액적들의 단부들이 서로와 연결되게 된다. 게다가, 유동체의 액적이 원하는 착탄 위치와는 상이한 위치에 착탄되는 경우에도, 액적은 원하는 착탄 위치에 퍼지고 도달한다. 따라서, 유동체의 액적들은 서로 연결되고, 이로써 정착 처리 후에 유지 영역 (14) 에 연속 도전성 패턴이 형성된다. 그리하여, 도전성 패턴의 파단이 방지되고, 도전성 패턴의 폭 방향에서의 사이즈 편차가 감소된다.
상기 기재된 바와 같이, 직선군들을 포함하는 유지 영역 (14) 이 지지체 (12) 의 표면 상에 형성되고, 유지 영역 (14) 의 표면 에너지는 주변 영역들의 표면 에너지와는 상당히 상이하다. 유동체의 액적들이 유지 영역 (14) 에 부착되게 되는 경우에, 액적들은 유지 영역 (14) 의 직선을 따라 퍼진다. 따라서, 파단 및 치수 편차가 감소될 수 있고, 이로써 고 품질의 도전성 패턴을 획득할 수 있다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 친화성 영역들 및 비친화성 영역들이 체크무늬(체크무늬 플래그) 패턴으로 배열되는 경우에, 유동체 액적들이 직선에 부착되게 되는 것이 어렵다. 그리하여, 긴 직선을 묘화하는 것이 어렵다.
대조적으로, 제 1 실시형태에 따르면, 유동체의 일부가 비친화성 영역에 착탄되는 경우에도, 유동체는 비친화성 영역에 의해 밀쳐지고 비친화성 영역에 유지되지 않는다. 그리하여, 폭 방향에서 미리결정된 사이즈를 갖는 직선을 효율적으로 묘화할 수 있다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 긴 비친화성 영역들 및 긴 친화성 영역들을 교대로 배열하는 경우에, 긴 직선을 쉽게 묘화할 수 있지만, 도전성 패턴에 굴곡부를 형성할 수 없다.
제 1 실시형태에 따르면, 예를 들어, 도 5 에 도시된 바와 같이, 유동체를 제 1 직선 (16) 상에 인쇄한 후에 유동체를 제 2 직선 (20) 상에 인쇄함으로써, A 방향으로 연장한 후에 B 방향으로 연장하는 도전성 패턴 (P) 이 형성될 수 있다.
도전성 패턴 P 의 방향을 A 방향으로부터 B 방향으로 변화시키는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 유동체를, 제 1 직선 (16), 제 3 직선 (24), 및 제 2 직선 (20) 상에 이 순서로 인쇄하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 인쇄된 유동체의 건조시에 획득되는 도전성 패턴 P 의 굴곡 각도 θ 는 둔각이 된다. 이와 같은 각도로 굴곡된 도전성 패턴 P 는, 도 5 에 도시된 바와 같이 직각으로 굴곡된 도전성 패턴 P 보다 도전 특성이 더 우수할 것으로 기대된다.
상기 방식으로 유동체를 인쇄한 후에, 필요에 따라 유동체에 열 처리를 실시할 수도 있다. 이러한 열 처리 동안, 예를 들어, 유동체에 마이크로파 플라즈마, 전자빔, 또는 플래시 광을 조사할 수도 있다. 2-성분 경화액이 유동체로서 사용되는 경우에, 이러한 열 처리를 반드시 실시할 필요는 없다.
상기 단계에서, 유동체가 건조되고 유동체 중의 입자들이 소결되거나, 또는 대안적으로 유동체가 경화된다. 따라서, 도전성 패턴이 형성되어 이로써 회로 기판을 획득한다.
상기 실시형태에서, 도 2 에 도시된 바와 같이, 유지 영역 (14) 이 반복적으로 형성되는 팔방 격자 형상들을 포함하지만, 유지 영역 (14) 은 이러한 패턴으로 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 7 에 도시된 바와 같이, 유지 영역 (14) 은 제 1 직선군 (18) 과 제 2 직선군 (22) 만으로 형성되는 단순 정방 격자 형상을 포함할 수도 있다. 이 경우에, 4 개의 직선들이 각각의 교차점들 (에지 상의 교차점들 제외) 로부터 방사상으로 연장한다.
대안적으로, 도 8 에 도시된 바와 같이, 유지 영역 (14) 은 단일 대각선을 각각 포함하는 단순 정방 격자 형상들을 포함할 수도 있다. 이 경우에, 유지 영역 (14) 은 제 1 직선군 (18), 제 2 직선군 (22), 및 제 4 직선군 (30) 을 포함하고, 그리하여 6 개의 직선들이 각각의 교차점들 (에지 상의 교차점들 제외) 로부터 방사상으로 연장한다.
게다가, 도 9 및 도 10 에 도시된 바와 같이, 유지 영역 (14) 은 단순 정방 격자 형상들에서 제 4 직선군 (30) 및 제 3 직선군 (28) 으로 이루어진 대각선들을 가질 수도 있다.
또한, 도 11 에 도시된 바와 같이, 적어도 복수의 제 1 직선들 (16) 또는 복수의 제 2 직선들 (20) 이 하나의 축선 상에 배열되어 분명한 분열선을 형성할 수도 있다. 하나의 축선을 따라 복수의 제 1 직선들 (16) 을 배열함으로써 형성되는 분명한 분열선, 및 하나의 축선을 따라 복수의 제 2 직선들 (20) 을 배열함으로써 형성되는 분명한 분열선을, 각각 이후에 제 1 분열선 (32) 및 제 2 분열선 (34) 이라고 지칭할 것이다.
제 1 분열선 (32) 의 분열 부분들 (즉, 하나의 축선을 따라 배열되는 제 1 직선들 (16) 간의 간극들) 은, 제 2 분열선 (34) 의 분열 부분들 (즉, 하나의 축선을 따라 배열되는 제 2 직선들 (20) 간의 간극들) 에 일치한다. 그리하여, 이 경우에, 제 1 직선 (16) 과 제 2 직선 (20) 간의 상술한 교차점들이 제거된다. 이러한 설명에서, 그 형상도 또한 격자 형상이라고 간주된다. 게다가, 교차점을 제거함으로써 형성된 공간도 또한 교차점이라고 지칭된다.
분열 부분 (즉, 교차점을 제거함으로써 형성된 공간 또는 교차점) 에 도트 형상의 유지 영역 (36) 이 형성된다. 그리하여, 2 개의 제 1 직선들 (16) 과 도트 형상의 유지 영역 (36) 의 조합, 및 2 개의 제 2 직선들 (20) 과 도트 형상의 유지 영역 (36) 의 조합의 각각에 의해 분명한 일점쇄선이 형성된다.
제 1 직선 (16) 과 제 2 직선 (20) 이 서로 교차하고, 제 1 직선 (16) 및 제 2 직선 (20) 의 양자 상에 도전성 패턴이 형성되는 경우에, 교차점에 제 1 직선 (16) 에 인쇄된 유동체가 제 2 직선 (20) 에 인쇄된 유동체와 중첩될 수도 있다. 따라서, 도 12 에 도시된 바와 같이, 교차점에 과잉 양의 유동체가 가해질 수도 있고, 그리하여 유동체 (40) 가 블러링될 수도 있다.
대조적으로, 도 11 에 도시된 격자 형상에서, 제 1 직선 (16) 과 제 2 직선 (20) 이 서로 교차하는 위치 (교차점) 에 간극이 형성된다. 그리하여, 도 13 에 도시된 바와 같이, 제 1 분열선 (32) 및 이것에 교차하는 제 2 분열선 (34) 의 양자 상에 유동체가 인쇄되는 경우에, 중첩된 유동체 (40) 가, 제 1 직선들 (16, 16) 및 제 2 직선들 (20, 20) 사이에서 간극 (비유지 영역) 에 걸쳐 퍼진다. 그리하여, 유동체의 파단이 방지될 수 있다.
또한, 간극에는 도트 형상의 유지 영역 (36) 이 형성된다. 그리하여, 유동체 (40) 가 도트 형상의 유지 영역 (36) 을 개재하여 그리고 제 1 직선들 (16) 및 제 2 직선들 (20) 사이에 형성된 간극에 걸쳐 퍼진다. 그리하여, 유동체의 파단이 더욱 용이하게 방지될 수 있다.
마찬가지로, 도 2, 및 도 8 내지 도 10 에 도시된 제 3 직선들 (24) 및 제 4 직선들 (26) 이, 분명한 분열선들을 형성하도록 배열될 수도 있다. 하나의 축선을 따라 복수의 제 3 직선들 (24) 을 배열함으로써 형성되는 분명한 분열선, 및 하나의 축선을 따라 복수의 제 4 직선들 (26) 을 배열함으로써 형성되는 분명한 분열선을, 각각 이후에 제 3 분열선 (37) 및 제 4 분열선 (38) 이라고 지칭할 것이다. 도 2, 및 도 8 내지 도 10 에 대응하는 유지 영역들 (14, 36) 을 포함하는 패턴들을 도 14 내지 도 17 에 각각 도시한다.
도 18 에 도시된 바와 같이, 제 1 직선 (16), 제 2 직선 (20), 제 3 직선 (24) 및 제 4 직선 (26) 을, 이들의 교차점에서, 팔망성 형상을 갖는 간극을 형성하도록 분할될 수도 있다. 이 경우에, 예를 들어, 유동체를 화살표 A 를 따라 제 3 직선 (24) (제 3 분열선 (37)) 상에 인쇄한 후에 제 1 직선 (16) (제 1 분열선 (32)) 상에 인쇄하는 경우에, 유동체가 원치 않는 분열선으로 유동하는 것을 보다 용이하게 방지할 수 있다.
도 19 에 도시된 바와 같이, 제 1 직선들 (16) 또는 제 2 직선들 (20) 을 서로 밀집시켜 배열하여 집합체를 형성할 수도 있다. 도 19 에서, 3 개의 제 1 직선들 (16) 이 하나의 제 1 집합체 (50) 를 형성하도록 배열된다. 제 1 집합체 (50) 를 구성하는 3 개의 제 1 직선들 (16) 중에서도, 폭방향에서 중심선의 사이즈가 다른 2 개의 선들의 사이즈들보다 더 크다. 마찬가지로, 3 개의 제 2 직선들 (20) 이 하나의 제 2 집합체 (52) 를 형성하도록 배열된다. 제 2 집합체 (52) 를 구성하는 3 개의 제 2 직선들 (20) 중에서도, 폭방향에서 중심선의 사이즈가 다른 2 개의 선들의 사이즈들보다 더 크다. 또한, 이 경우에, 제 1 집합체 (50) 와 제 2 집합체 (52) 에 의해 격자 형상이 형성된다.
제 1 집합체 (50) 에 있어서, 중심 제 1 직선 (16) 과 다른 2 개의 제 1 직선들 (16) 각각 사이의 거리 D1 은 유동체의 도트 직경 이하이다. 마찬가지로, 제 2 집합체 (52) 에 있어서, 중심 제 2 직선 (20) 과 다른 2 개의 제 2 직선들 (20) 각각 사이의 거리 D2 는 유동체의 도트 직경 이하이다.
예를 들어, 제 1 집합체 (50) 또는 제 2 집합체 (52) 에 있어서, 중심선에 인접하는 2 개 선들 중의 하나의 선 상에만 유동체를 인쇄함으로써, 가장 가는 도전성 패턴을 형성할 수도 있다. 대안적으로, 제 1 집합체 (50) 또는 제 2 집합체 (52) 에 있어서, 중심선 상에만 유동체를 인쇄함으로써, 폭방향에서 비교적 큰 사이즈를 갖는 도전성 패턴을 형성할 수도 있다.
게다가, 중심선과 2 개의 인접선들 중 하나의 선 사이에 유동체를 가할 수도 있다. 중심선과 인접선 사이의 영역은 유지 영역으로서 작용하지 않는다. 하지만, 상기 기재된 바와 같이, 거리들 D1, D2 가 유동체의 도트 직경 이하이기 때문에, 유동체는 중심선과 인접선 모두에서 퍼진다.
또한, 게다가, 중심선과 2 개의 인접선들 중 다른 하나의 선 사이에 또한 유동체를 가할 수도 있다. 이 경우에, 유동체가 제 1 집합체 (50) 또는 제 2 집합체 (52) 에 걸쳐 폭방향으로 퍼져서 도전성 패턴을 형성한다.
또한, 도 20 과 도 21 의 비교로부터 분명하듯이, 중심선과 2 개의 인접선들의 각각 사이의 거리 D1 (D2) 를 변화시킴으로써, 가해진 유동체 (40) 의 폭방향 사이즈 (즉, 도전성 패턴의 폭방향 사이즈) 를 제어할 수 있다. 도 20 및 도 21 에서, 유동체 (40) 는 제 1 직선 (16) (제 2 직선 (20)) 의 길이 방향으로 퍼지지 않는다.
제 1 집합체 (50) 및 제 2 집합체 (52) 를 상기 방식으로 형성하는 경우에, 도전성 패턴의 폭방향 사이즈를 매우 용이하게 제어할 수 있다.
제 1 집합체들 (50, 50) 간의 거리 D3 및 제 2 집합체들 (52, 52) 간의 거리 D4 는 유동체의 도트 직경 이상이다. 따라서, 제 1 집합체들 (50, 50) 사이 또는 제 2 집합체들 (52, 52) 사이의 부분에 유동체를 가하는 경우에도, 유동체가 제 1 집합체들 (50, 50) 또는 제 2 집합체들 (52, 52) 에 걸쳐 퍼지는 것이 방지된다.
필요에 따라, 형성된 도전성 패턴에 도금 처리를 실시할 수도 있다. 이러한 처리에 의해, 유동체로부터 유도되는 도전성 패턴 상에 도전성 층 (일반적으로 도전성 금속 층) 을 적층하고, 그리하여 도전성 통로의 단면적이 증가된다. 따라서, 대전류가 인가될 수도 있는 전기 회로의 회로 기판을 제조하기 위해 도금 처리가 적합하다.
제 1 실시형태에 따르면, 친화성 영역을 형성하기 위해 지지체 (12) 상에 유지 영역 형성용 유동체를 인쇄하지만, 도전성 금속 층의 퇴적 및 노출에 의해 도전성 패턴이 형성될 수도 있다. 이러한 공정을 포함하는 제 2 실시형태에 대해 이하 설명할 것이다.
제 2 실시형태에 따른 회로 기판은 다음의 방식으로 제조될 수도 있다.
먼저, 절연성 재료로 구성되는 지지체 (12) 상에 도금 공정 등에 의해 도전성 금속 층 (60) (도 22 참조) 을 형성한다. 도전성 금속 층 (60) 의 금속으로서는, 도전성, 비용, 및 에칭 내성의 관점에서 구리가 바람직하다. 도전성 금속 층 (60) 의 두께는 1 ㎛ 내지 1 mm 의 범위 내에서, 요구되는 m 전류 용량, 배선 밀도 등에 따라 적절히 선택될 수도 있다. 일반적으로, 두께는 10 내지 100 ㎛ 가 바람직하고, 15 내지 50 ㎛ 가 보다 바람직하다.
그 후에, 이 도전성 금속 층 (60) 상에 제 1 실시형태와 마찬가지로 격자 형상을 갖는 유지 영역 (14) 을 형성한다. 물론, 이 단계에서, 유지 영역 형성용 유동체를 그 위에 인쇄 (예컨대, 잉크젯 인쇄) 할 수도 있다. 게다가, 이 단계에서, 도 22 에 도시된 바와 같이, 지지체 (12) 의 일 표면 상에 도전성 금속 층 (60) 및 유지 영역 (14) 이 이 순서로 형성된 도전성 패턴 형성용 기재 (62) 가 제작된다. 본 구조에서, 유지 영역 (14) 은 친화성 영역으로서 작용하고, 한편 유지 영역 (14) 으로부터 노출되는 도전성 금속 층 (60) 의 표면은 비친화성 영역으로서 작용한다.
도전성 패턴 형성용 기재 (62) 로부터 회로 기판을 제조하기 위해서, 유지 영역 (14) 의 일부분 상에 에칭 레지스트제를 인쇄한다. 인쇄된 에칭 레지스트제는 원하는 도전성 패턴에 대응하는 형상을 갖는다. 예를 들어, 잉크젯 인쇄법과 같은 비접촉식 인쇄법이 또한 이 단계 동안 사용될 수도 있다.
에칭 레지스트제는 중합성 폴리머를 함유하는 유동체를 포함할 수도 있다. 에칭 레지스트제는 유지 영역 (14) 에 대해 상당히 작은 접촉각을 나타내고, 도전성 금속 층 (60) 의 비친화성 영역에 의해 밀쳐진다. 그리하여, 유지 영역 (14) 에서의 미리결정된 부분은 에칭 레지스트제에 의해 커버되고, 한편 도전성 금속 층 (60) 은 커버되지 않는다. 후술되는 바와 같이, 에칭 레지스트제로 커버되는 부분 상에 도전성 패턴이 형성된다. 따라서, 이 경우에, 도전성 패턴을 형성하는 유동체가 에칭 레지스트제로서 작용한다.
그 후, 에칭 레지스트제는 자외선들, 열 등의 인가에 의해 경화된다. 물론, 자외선들 및 열은 병용될 수도 있다. 이 단계 동안, 에칭 레지스트 마스크가 형성된다.
적합한 에칭 레지스트제들의 구체예들은 JNC Corporation 제조의 마스킹 레지스트 잉크 PMA-2100P-001 (상품명) 을 포함한다. 이 경우에, 예를 들어, 기판 온도 25 ℃ 및 헤드 온도 70 ℃ 하에서 에칭 레지스트제를 분사할 수도 있고, 에칭 레지스트제를 메탈 할라이드 UV 램프에서 250 mJ/cm2 로 노광시킬 수도 있다.
지지체 (12), 도전성 금속 층 (60), 유지 영역 (14) 및 에칭 레지스트 마스크로 이루어진 적층체를, 가열된 염화 제 2 철 수용액과 같은 적절한 에칭액에 침지시킨다. 따라서, 에칭 레지스트 마스크로 커버된 부분을 제외한, 유지 영역 (14) 및 도전성 금속 층 (60) 이 적층체로부터 제거되고, 이로써 지지체 (12) 의 표면이 노출된다.
다음으로, 에칭 레지스트 마스크 및 그 바로 아래에 배치된 유지 영역 (14) 을 제거한다. 예를 들어, 에칭 레지스트 마스크 및 유지 영역 (14) 는, 적층체를 알칼리 액 등에 침지함으로써, 또는 연마 공정과 같은 기계적 제거 공정에 의해 제거될 수도 있다.
이러한 제거 다음에, 도전성 금속 층 (60) 으로 이루어진 도전성 패턴이 노출된다. 에칭 레지스트제 (마스크) 가 도전성 패턴에 대응하는 형상으로 형성된다. 그리하여, 이 단계 동안, 원하는 형상을 갖는 도전성 패턴이 획득되고, 이로써 도전성 패턴을 갖는 회로 기판을 제조한다.
물론, 제 2 실시형태에 있어서도, 도 2, 도 7 내지 도 11, 및 도 14 내지 도 19 에 도시된 바와 같이, 유지 영역 (14) 은 격자 형상 (또는 도트 형상) 으로 형성될 수도 있다.
게다가, 제 1 실시형태에서와 마찬가지로, 도금 처리에 의해 도전성 금속 층 (60) 상에 추가적인 도전성 층 (이를 테면, 다른 도전성 금속 층) 을 형성할 수도 있음을 이해해야 한다.
이와 같이 획득되는 회로 기판에는, 필요에 따라, 천공 처리 또는 솔더 레지스트 처리와 같은 후처리를 실시할 수도 있다. 또한, 회로를 제조하기 위해 저항기, 커패시터 또는 IC 부품과 같은 부품을 회로 기판에 부착할 수도 있다.
상기 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 있어서, 영역들은 도전성 패턴을 형성하는 유동체에 대해 현저하게 상이한 젖음성들 (친화성들) 을 발현하고, 이에 따라 착탄 간섭이 방지될 수 있다.
잉크젯 인쇄법과 같은 비접촉식 인쇄법에 있어서, 각각의 인쇄 공정에서 인쇄 패턴이 변화될 수 있다. 다시 말해, 상이한 도전성 패턴들이 계속해서 형성될 수 있다. 따라서, 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태의 도전성 패턴 형성용 기재 (10, 62) 로부터 다양한 종류의 회로 기판들이 용이하게 형성될 수 있다. 그리하여, 도전성 패턴 형성용 기재 (10, 62) 는 매우 다양한 회로 기판들을 소량으로 제조하는 데에 적합하게 사용될 수 있다.
또한, 착탄된 유동체가 부정확하게 위치되는 경우에도, 유동체가 유지 영역 (14) 을 따라 용이하게 퍼져서 원하는 폭방향 사이즈를 갖는 도전성 패턴을 형성할 수 있다.
교차점에서 유동체가 잘못된 방향으로 유동하는 것을 방지하기 위한 관점에서, 교차점에 소정 유동성의 유동체가 착탄되게 하는 한편 교차점 이외의 다른 부분들에 상이한 유동성을 갖는 다른 유동체가 착탄되게 하는 것이 유효하다. 그리하여, 교차점에 고 점도의 유동체가 착탄되게 될 수도 있고, 한편 교차점 이외의 부분들에 저 점도의 유동체가 착탄되게 될 수도 있다. 잉크젯 인쇄에 의해, 2 개의 헤드들 중 하나의 헤드로부터 고 점도의 유동체가 분사될 수도 있고, 한편 다른 하나의 헤드로부터 저 점도의 유동체가 분사될 수도 있다.
온도 25 ℃ 를 갖는 도 6 에 도시된 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 에 대해, 온도 70 ℃ 를 갖는 제 1 헤드로부터, (예를 들어, 고형분 농도를 변화시킴으로써 또는 점도 조정제를 추가함으로써, 제어된, 25 ℃ 에서 점도 50 mPa·s 및 80 ℃ 에서 점도 15 mPa·s 를 갖는) 제 1 유동체를 교차점들 상으로 타적하고, 온도 25 ℃ 를 갖는 제 2 헤드로부터, (25 ℃ 에서 점도 15 mPa·s 를 갖는) 제 2 유동체를 교차점들 이외의 부분들 상으로 타적한다. 그 결과들을 유동체 액적들의 초기 위치들과 함께 도 23 에 도시한다. 고 점도의 유동체의 액적들의 초기 위치들을 파선들에 의해 나타내고, 저 점도의 유동체의 액적들의 초기 위치들을 실선들에 의해 나타낸다.
제 1 유동체는, 제 2 유동체에 대한 점도 조정제로서, 글리세린 및 디에틸렌 글리콜의 혼합물 (체적비 2:1) 을 적절히 첨가함으로써 조제되었다. 피에조 소자의 구동 전압 파형을 제어하면서 제 1 헤드 및 제 2 헤드로부터 제 1 유동체 및 제 2 유동체가 적절히 분사되었다.
도 23 에 도시된 바와 같이, 이 경우에, 교차점들에서 유동체가 잘못된 방향으로 유동되는 것이 방지되므로, 원하는 도전성 패턴 P 을 획득하였다.
비교를 위해, 제 2 헤드만을 사용하고 모든 부분들 상으로 제 2 유동체만을 타적한 것 이외에는, 상기 기재된 바와 마찬가지로 도전성 패턴 P 를 형성하였다. 그 결과들을 도 24 에 도시한다. 이 경우에, 가해진 제 2 유동체가 블러링되었고, 그리하여 그리드 폭의 대략 1/5 내지 1/3 의 폭을 갖는 돌출물이 형성되었다.
도 24 에 도시된 바와 같이, 약간의 돌출물이 관찰되는 경우에, 이러한 돌출물에 임계적인 문제는 없지만, 돌출물의 사이즈를 감소시킴으로써 단락 (short circuiting) 과 같은 고장 가능성이 감소될 수 있다. 그리하여, 고 점도를 가지며 쉽게 이동되지 않는 유동체를 교차점들에 착탄되게 하는 조건에서, 결과적인 회로 기판의 품질이 향상될 수 있다.
교차점에서 유동체가 잘못된 방향으로 유동하는 것을 방지하는 관점에서, 도 25 에 도시된 바와 같이, 교차점들에 착탄되는 유동체 액적들의 직경들은, 교차점들로부터 이격된 다른 부분들에 착탄되는 유동체의 액적들보다 더 작을 수도 있다. 이 경우에, 착탄된 유동체 액적들의 양은 각각의 교차점에서 더 작다. 그리하여, 유동체가 유지 영역 (14) 상에서 잘못된 방향으로 이동하는 조건에서도, 극히 작은 돌출물만이 형성된다.
용어 "유동체 액적의 직경" 은 착탄된 액적의 구상당 직경을 의미한다. 예를 들어, 잉크젯 인쇄에 있어서, 사실상, 피에조 구동 노즐로부터 잉크의 분사를 제어하기 위해 사용되는 전압 파형을 변화시킴으로써 액적의 직경이 제어될 수 있다. 교차점 이외의 부분들에서의 유동체 (잉크) 액적의 직경은, 교차점에서의 유동체 (잉크) 액적의 직경보다 1.5 내지 10 배 더 큰 것이 바람직하고, 2 내지 8 배 더 큰 것이 보다 바람직하고, 3 내지 5 배 더 큰 것이 특히 바람직하다.
대안적으로, 액적들의 표면 장력으로 인한 합일성을 이용하기 위해서, 교차점들 근방에 유동체를 인쇄할 수도 있고, 그 후에 다른 부분들 상에 유동체를 인쇄할 수도 있다. 이 경우에, 유동체가 잘못된 방향으로 유동하는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
본 발명의 상기 기재된 실시형태들로 특별히 제한되지 않는다. 본 발명의 범위로부터 일탈하지 않는 한 상기 실시형태들에 대해 다양한 변화들 및 변형들이 이루어질 수도 있다.
예를 들어, 도 19 의 실시예에 도시된 집합체 (50, 52) 에서의 3 개의 직선들 (16, 20) 중의 중앙선의 폭방향 사이즈는 다른 2 개의 선들의 사이즈보다 더 크지만, 3 개의 선들은 폭방향에서 동일한 사이즈를 가질 수도 있다. 또한, 집합체 (50, 52) 에서의 직선들 (16, 20) 의 개수는 3 개로 한정되지 않으며, 4 개, 5 개, 또는 그 이상일 수도 있다.
도 2, 도 7 내지 도 11, 및 도 14 내지 도 18 의 실시예들에서, 제 1 직선군 (18) 에서의 제 1 직선들 (16) 및 제 2 직선군 (22) 에서의 제 2 직선들 (20) 은 폭방향에서 동일한 사이즈를 갖지만, 제 1 직선군 (18) 에서의 제 1 직선들 (16, 16) 은 폭방향에서 상이한 사이즈들을 가질 수도 있고, 제 1 직선군 (22) 에서의 제 2 직선들 (20, 20) 은 폭방향에서 상이한 사이즈들을 가질 수도 있다. 게다가, 제 1 직선들 (16) 및 제 2 직선들 (20) 은 각각 폭방향에서 상이한 사이즈들을 가질 수도 있다.
도전성 패턴을 형성하는 유동체를 인쇄하는 방법은, 잉크젯 인쇄법으로 특별히 한정되지 않는다. 대안적으로, 그 방법은 왁스 제트 인쇄법, 에어로졸 제트 인쇄법, 레이저 제트 인쇄법 등일 수도 있다.
유지 영역은 복수의 연결된 마름모 형상들을 포함하는 격자 패턴을 가질 수도 있다.
게다가, 도전성 패턴 형성용 기재 (10, 62) 의 양면에 유지 영역 (14, 36) 이 형성될 수도 있다. 이 경우에, 양면에 도전성 패턴을 갖는 회로 기판을 제조할 수 있다.
또한, 지지체 (12) 의 적어도 일 표면에, 복사선의 조사에 의해 표면 에너지가 변화될 수 있는 재료를 도포할 수도 있다. 도포된 재료에 복사선을 조사함으로써, 조사 부분과 미조사 부분 간의 표면 에너지 차이가 증가될 수 있다. 그리하여, 이 경우에, 복사선을 조사한 결과로서 표면 에너지가 상이한 영역들이 형성될 수 있다. 유동체에 대해 보다 높은 젖음성을 발현하는 영역이 유지 영역 (14) 으로서 작용한다.
(실시예 1)
일본 공개특허 공보 제 2010-241113 호의 단락 [0109] 에 기재된 바와 같이, 가용성 폴리이미드를, 일본 공개특허 공보 제 2009-13342 호에 기재된 방법에 의해 합성하였다.
그 후에, 가용성 폴리이미드를, 일본 공개특허 공보 제 2010-241113 호의 단락들 [0117] 및 [0118] 에 기재된 바와 같이 도포하고 패터닝하였다. 이 단계 동안, Mitani Micronics Co., Ltd. 제조의 크롬 마스크 및 메탈 할라이드 램프를 사용하여 20 J/cm2 로 노광을 실시하였다. 패턴은 선폭 W 이 40 ± 2 ㎛ 이고 거리 D 가 80 ㎛ 이었다. 균일한 표면 상에서 정적 접촉각 측정을 수행함으로써, 미노광 부분은 잉크에 대해 접촉각 57 °를 나타내고 노광 부분은 접촉각 26 °를 나타내는 것을 알았다. 그리하여, 노광 부분이 유지 영역에 대응하는 것을 확인하였다.
극성 잉크인 FLOWMETAL SW-1020 (Bando Chemical Industries, Ltd. 제조의 은 나노잉크) 을 패터닝된 가용성 폴리이미드 상으로 타적하여 도 6 에 도시된 형상을 형성하였다. 도포된 잉크를 건조시키고 소결하여 도전성 패턴을 획득하였다. 5 V 직류 전원 및 적색 LED 를 도전성 패턴의 단부들에 직렬로 연결하였고, 적색 LED 로부터 광을 방출시켰다. 그리하여, 도전성 패턴이 회로 배선으로서 사용될 수 있음을 확인하였다.
상기 결과들로부터 명백해지는 바와 같이, 복사선의 조사 하에서 변화하는 표면 에너지 특성을 갖는 재료를 도포하고, 그리고 도포된 재료에 복사선을 조사함으로써, 상이한 표면 에너지들을 갖는 복수의 영역들 (미노광 부분 및 노광 부분) 이 형성될 수 있다. 다시 말해, 이러한 방식으로, 주변 영역들의 유동체 젖음성보다 더 높은 유동체 젖음성을 갖는 유지 영역이 형성될 수 있다.

Claims (28)

  1. 도전성 패턴을 형성하여 회로 기판을 제조하기 위한 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 로서,
    지지체 (12); 및
    상기 지지체 (12) 의 적어도 일 표면 상에 형성되고 상기 도전성 패턴을 형성하는 유동체 (40) 를 유지하는 유지 영역 (14) 을 포함하고,
    상기 유지 영역 (14) 은, 상기 유동체 (40) 에 대한 젖음성이 상기 유지 영역 (14) 의 주변 영역에 비해 더 높고,
    상기 유지 영역 (14) 은, 적어도 제 1 직선군 (18) 및 제 2 직선군 (22) 을 포함하고, 상기 제 1 직선군 (18) 은 제 1 방향으로 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 1 직선들 (16) 을 포함하고, 상기 제 2 직선군 (22) 은 제 2 방향으로 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 2 직선들 (20) 을 포함하고,
    상기 제 1 직선군 (18) 과 상기 제 2 직선군 (22) 은 조합되어 격자 형상들을 형성하는, 도전성 패턴 형성용 기재 (10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지 영역 (14) 은 제 3 직선군 (28) 을 더 포함하고, 상기 제 3 직선군 (28) 은 상기 제 1 직선들 (16) 로부터 상기 제 2 직선들 (20) 을 향해 상기 격자 형상들의 대각선들로서 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 3 직선들 (24) 을 포함하는, 도전성 패턴 형성용 기재 (10).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유지 영역 (14) 은 제 4 직선군 (30) 을 더 포함하고, 상기 제 4 직선군 (30) 은, 상기 제 3 직선들 (24) 과는 상이한, 상기 격자 형상들의 대각선들로서 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 4 직선들 (26) 을 포함하는, 도전성 패턴 형성용 기재 (10).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지 영역 (14) 에 있어서의 서로 평행하게 연장하는 상기 직선들의 폭들은, 상기 직선들 간의 거리들보다 더 작은, 도전성 패턴 형성용 기재 (10).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지 영역 (14) 의 표면 에너지가 상기 유지 영역 (14) 의 주변 영역의 표면 에너지보다 적어도 5 mJ/m2 만큼 더 높고, 상기 유지 영역 (14) 은 극성 유동체 (40) 를 유지하기 위해 사용되는, 도전성 패턴 형성용 기재 (10).
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지 영역 (14) 의 표면 에너지가 상기 유지 영역 (14) 의 주변 영역의 표면 에너지보다 적어도 5 mJ/m2 만큼 더 낮고, 상기 유지 영역 (14) 은 비극성 유동체 (40) 를 유지하기 위해 사용되는, 도전성 패턴 형성용 기재 (10).
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 직선군 (18) 및 상기 제 2 직선군 (22) 은 각각 제 1 분열선 (32) 및 제 2 분열선 (34) 을 포함하고, 상기 제 1 분열선 (32) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 1 직선들 (16) 을 복수개 포함하고, 상기 제 2 분열선 (34) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 2 직선들 (20) 을 복수개 포함하고,
    상기 제 1 분열선 (32) 에 있어서의 상기 제 1 직선들 (16) 간의 간극은 상기 제 2 분열선 (34) 에 있어서의 상기 제 2 직선들 (20) 간의 간극에 일치하는, 도전성 패턴 형성용 기재 (10).
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 직선군 (18), 상기 제 2 직선군 (22) 및 상기 제 3 직선군 (28) 은 각각 제 1 분열선 (32), 제 2 분열선 (34) 및 제 3 분열선 (37) 을 포함하고, 상기 제 1 분열선 (32) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 1 직선들 (16) 을 복수개 포함하고, 상기 제 2 분열선 (34) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 2 직선들 (20) 을 복수개 포함하고, 상기 제 3 분열선 (37) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 3 직선들 (24) 을 복수개 포함하고,
    상기 제 1 분열선 (32) 에 있어서의 상기 제 1 직선들 (16) 간의 간극은, 상기 제 2 분열선 (34) 에 있어서의 상기 제 2 직선들 (20) 간의 간극 및 상기 제 3 분열선 (37) 에 있어서의 상기 제 3 직선들 (24) 간의 간극에 일치하는, 도전성 패턴 형성용 기재 (10).
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 직선군 (18), 상기 제 2 직선군 (22), 상기 제 3 직선군 (28) 및 상기 제 4 직선군 (30) 은 각각 제 1 분열선 (32), 제 2 분열선 (34), 제 3 분열선 (37) 및 제 4 분열선 (38) 을 포함하고, 상기 제 1 분열선 (32) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 1 직선들 (16) 을 복수개 포함하고, 상기 제 2 분열선 (34) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 2 직선들 (20) 을 복수개 포함하고, 상기 제 3 분열선 (37) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 3 직선들 (24) 을 복수개 포함하고, 상기 제 4 분열선 (38) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 4 직선들 (26) 을 복수개 포함하고,
    상기 제 1 분열선 (32) 에 있어서의 상기 제 1 직선들 (16) 간의 간극은, 상기 제 2 분열선 (34) 에 있어서의 상기 제 2 직선들 (20) 간의 간극, 상기 제 3 분열선 (37) 에 있어서의 상기 제 3 직선들 (24) 간의 간극 및 상기 제 4 분열선 (38) 에 있어서의 상기 제 4 직선들 (26) 간의 간극에 일치하는, 도전성 패턴 형성용 기재 (10).
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지체 (12) 는, 적어도 하나의 절연성 층 및 적어도 하나의 도전성 층으로 이루어진 적층체를 포함하는, 도전성 패턴 형성용 기재 (10).
  11. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 직선군들을 포함하는 상기 유지 영역 (14) 은, 친수성 기를 갖는 폴리머를 더 함유하는, 도전성 패턴 형성용 기재 (10).
  12. 제 1 항에 있어서,
    복사선의 조사에 의해 변화가능한 표면 에너지 특성을 갖는 재료를 도포하고 상기 도포된 재료에 상기 복사선을 조사함으로써, 복수의 상기 직선군들을 포함하고 상이한 표면 에너지를 갖는 영역이 형성되는, 도전성 패턴 형성용 기재 (10).
  13. 도전성 패턴을 형성하여 회로 기판을 제조하기 위한 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 의 제조 방법으로서,
    지지체 (12) 상에 유지 영역 (14) 을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 유지 영역 (14) 은, 상기 도전성 패턴을 형성하기 위해 사용되는 유동체 (40) 에 대한 젖음성이 주변 영역에 비해 더 높고, 상기 유지 영역 (14) 은 상기 유동체 (40) 를 유지하기 위해 사용되고,
    적어도 제 1 직선군 (18) 및 제 2 직선군 (22) 을 형성함으로써 상기 유지 영역 (14) 을 획득하고, 상기 제 1 직선군 (18) 은 제 1 방향으로 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 1 직선들 (16) 을 포함하고, 상기 제 2 직선군 (22) 은 제 2 방향으로 서로 평행하게 연장하는 복수의 제 2 직선들 (20) 을 포함하고,
    상기 제 1 직선군 (18) 과 상기 제 2 직선군 (22) 은 조합되어 격자 형상들을 형성하는, 도전성 패턴 형성용 기재의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유지 영역 (14) 을 형성하는 단계는, 상기 유지 영역 (14) 을 형성하기 위한 유지 영역 형성용 유동체 (40) 를 인쇄하는 단계를 포함하는, 도전성 패턴 형성용 기재의 제조 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    제 3 직선군 (28) 을 또한 형성함으로써 상기 유지 영역 (14) 을 획득하고, 상기 제 3 직선군 (28) 은 상기 제 1 직선들 (16) 로부터 상기 제 2 직선들 (20) 을 향해 상기 격자 형상들의 대각선들로서 연장하는 복수의 제 3 직선들 (24) 을 포함하는, 도전성 패턴 형성용 기재의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    제 4 직선군 (30) 을 또한 형성함으로써 상기 유지 영역 (14) 을 획득하고, 상기 제 4 직선군 (30) 은, 상기 제 3 직선들 (24) 과는 상이한, 대각선들로서 연장하는 복수의 제 4 직선들 (26) 을 포함하는, 도전성 패턴 형성용 기재의 제조 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 직선군 (18) 및 상기 제 2 직선군 (22) 에 각각 제 1 분열선 (32) 및 제 2 분열선 (34) 이 형성되고, 상기 제 1 분열선 (32) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 1 직선들 (16) 을 복수개 포함하고, 상기 제 2 분열선 (34) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 2 직선들 (20) 을 복수개 포함하고,
    상기 제 1 분열선 (32) 에 있어서의 상기 제 1 직선들 (16) 간의 간극은 상기 제 2 분열선 (34) 에 있어서의 상기 제 2 직선들 (20) 간의 간극에 일치하는, 도전성 패턴 형성용 기재의 제조 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 직선군 (18), 상기 제 2 직선군 (22) 및 상기 제 3 직선군 (28) 에 각각 제 1 분열선 (32), 제 2 분열선 (34) 및 제 3 분열선 (37) 이 형성되고, 상기 제 1 분열선 (32) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 1 직선들 (16) 을 복수개 포함하고, 상기 제 2 분열선 (34) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 2 직선들 (20) 을 복수개 포함하고, 상기 제 3 분열선 (37) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 3 직선들 (24) 을 복수개 포함하고,
    상기 제 1 분열선 (32) 에 있어서의 상기 제 1 직선들 (16) 간의 간극은, 상기 제 2 분열선 (34) 에 있어서의 상기 제 2 직선들 (20) 간의 간극 및 상기 제 3 분열선 (37) 에 있어서의 상기 제 3 직선들 (24) 간의 간극에 일치하는, 도전성 패턴 형성용 기재의 제조 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 직선군 (18), 상기 제 2 직선군 (22), 상기 제 3 직선군 (28) 및 상기 제 4 직선군 (30) 에 각각 제 1 분열선 (32), 제 2 분열선 (34), 제 3 분열선 (37) 및 제 4 분열선 (38) 이 형성되고, 상기 제 1 분열선 (32) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 1 직선들 (16) 을 복수개 포함하고, 상기 제 2 분열선 (34) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 2 직선들 (20) 을 복수개 포함하고, 상기 제 3 분열선 (37) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 3 직선들 (24) 을 복수개 포함하고, 상기 제 4 분열선 (38) 은 그 일 축선 상에 배열되는 상기 제 4 직선들 (26) 을 복수개 포함하고,
    상기 제 1 분열선 (32) 에 있어서의 상기 제 1 직선들 (16) 간의 간극은, 상기 제 2 분열선 (34) 에 있어서의 상기 제 2 직선들 (20) 간의 간극, 상기 제 3 분열선 (37) 에 있어서의 상기 제 3 직선들 (24) 간의 간극 및 상기 제 4 분열선 (38) 에 있어서의 상기 제 4 직선들 (26) 간의 간극에 일치하는, 도전성 패턴 형성용 기재의 제조 방법.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간극에, 상기 유동체 (40) 를 유지하기 위한 추가적인 유지 영역 (14) 이 형성되는, 도전성 패턴 형성용 기재의 제조 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 패턴 형성용 기재 (10), 및 도전성 패턴을 포함하는 회로 기판으로서,
    상기 도전성 패턴은, 복수의 상기 직선군들을 포함하는 상기 유지 영역 (14) 에서의 부분 상에 형성되는, 회로 기판.
  22. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 상에 도전성 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 회로 기판의 제조 방법으로서,
    상기 도전성 패턴은, 복수의 상기 직선군들을 포함하는 상기 유지 영역 (14) 에서의 부분 상에 형성되는, 회로 기판의 제조 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 유지 영역 (14) 상에 상기 유동체 (40) 를 비접촉식 인쇄하는 단계; 및
    상기 유동체 (40) 로부터 상기 도전성 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는, 회로 기판의 제조 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 도전성 패턴에 도금 처리를 실시하여 상기 도전성 패턴 상에 도전성 층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 회로 기판의 제조 방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 도전성 패턴 형성용 기재 (10) 를 제작하기 위해, 적어도 하나의 절연성 재료 층 및 적어도 하나의 도전성 금속 층으로 이루어진 적층체를 포함하는 상기 지지체 (12) 상에, 상이한 표면 에너지들을 갖는 2 개 이상의 영역들을 형성하는 단계;
    상기 영역들에서의 부분 상에 상기 유동체 (40) 를 비접촉식 인쇄하는 단계;
    상기 유동체 (40) 로부터 에칭 레지스트 마스크를 형성하는 단계;
    상기 에칭 레지스트 마스크로 커버되지 않는 부분으로부터 상기 유지 영역 (14) 및 상기 도전성 금속 층을 제거하기 위해 에칭 처리를 수행하는 단계; 및
    상기 에칭 레지스트 마스크를 제거함으로써 상기 도전성 금속 층을 노출시켜 상기 도전성 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는, 회로 기판의 제조 방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 비접촉식 인쇄하는 단계는 잉크젯 인쇄 공정을 포함하는, 회로 기판의 제조 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    적어도 상기 제 1 직선 (16) 과 상기 제 2 직선 (20) 의 교차점 상에 제 1 잉크를 타적하는 단계, 및 상기 교차점 이외의 부분 상에 제 2 잉크를 타적하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 2 잉크의 점도는 상기 제 1 잉크의 점도보다 더 낮은, 회로 기판의 제조 방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    적어도 상기 제 1 직선 (16) 과 상기 제 2 직선 (20) 의 교차점 상의 액적의 도트 직경은 상기 교차점 이외의 부분들 상의 도트 직경들보다 더 큰, 회로 기판의 제조 방법.
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