TWI458407B - 電子零件之製作方法 - Google Patents

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Masanori Kasai
Hiroshi Isozumi
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Dainippon Ink & Chemicals
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Description

電子零件之製作方法
本發明係關於藉由印刷方法來製造電子零件之方法。
以往，藉由印刷來製造電子零件之方法，例如，在下述之文獻中記載。
在專利文獻1記載有：在使用圓壓型膠版(offset)印刷機來形成光阻圖案之薄膜電晶體電路的形成方法中，調整轉移速度及轉印速度以抑制尺寸誤差的方法。
在專利文獻2記載有：藉由印刷法在芯絕緣層上形成導體層，接著藉由印刷法在導體層上形成具有孔的絕緣層，再藉由印刷法將電磁特性材料充填於該孔內以製造配線板的方法。
在專利文獻3記載有一種印刷配線板之製造方法，係為不使用光微影法，而藉由簡單之設備來製造具有細紋圖案之印刷配線板，該方法係由將功能性材料塗佈於脫模性面而形成塗佈面，將指定形狀之凸版按壓在該塗佈面上而在凸版之凸部分轉印而除去該功能性材料，並將殘留在塗佈面之該功能性材料轉印於基板上，再加熱乾燥已轉印之功能性材料的塗膜之步驟所構成。
在專利文獻4記載有：為了藉由印刷法形成具有良好之細紋圖案的絕緣層，將25℃之黏度為50mPa．s以下之絕緣性油墨塗佈於脫模性面上，接著將具有形成相反圖案之凸部的凸版按壓於該塗膜上，而自該脫模性面上除去形成該相反圖案之該塗膜，再將殘留於該脫模性面上之塗膜轉印於基板上並加以固化，而形成具有指定圖案之絕緣層的方法。
在專利文獻5記載有：將含具有特定物性之有機溶劑的印刷油墨組成物塗佈於矽樹脂膜之表面上，在將此塗膜之一部分轉印於凸版之凸部表面上之後，並將殘留於該矽樹脂薄膜上之塗膜轉印於基板表面上後，藉由乾燥而形成樹脂膜的方法。
[專利文獻1]日本特開平7－240523號公報[專利文獻2]日本特開2003－110242號公報[專利文獻3]日本特開2005－057118號公報[專利文獻4]日本特開2005－353770號公報[專利文獻5]日本特開2006－045294號公報
以往，通常之印刷中所使用的油墨，係液狀或糊膠狀，當連續進行印刷時，會引起先印刷油墨層與後印刷油墨層的混合。因此，一般係在將油墨乾燥後，才進行下一油墨層的印刷。若為圖形用途之膠版(offset)印刷的話，因為其油墨之黏度高，混合程度輕微，所以，雖亦有不將油墨乾燥而連續印刷之情況，但要將導電性油墨與絕緣性油墨重疊印刷而又能維持兩者之特性，卻幾乎沒有這種可能性。
然而，若在各層之印刷步驟之間設置乾燥步驟時，不僅步驟數增加而造成生產性的降低，且會因加熱而引起尺寸精度之降低。尤其是，習知在印刷電路基板常使用之軟性基板，其耐熱性成為問題。
本發明係鑒於上述情況而提出之發明者，其課題在於提供一種電子零件的製造方法，係不需要在各層之印刷步驟之間設置乾燥步驟，而可提高生產性及確保尺寸精度。
本發明提供一種電子零件之製造方法，係藉由一印刷方法(在本說明書中亦稱此印刷方法為凸版反轉印刷法)來製造電子零件的方法，該印刷方法具有：在橡皮布上塗佈油墨而形成油墨塗佈面之油墨塗佈步驟、將凸版按壓於該油墨塗佈面上而將接觸於該凸版之部分的油墨自橡皮布上除去的圖案形成步驟、及將殘留於該橡皮布上之油墨轉印於被印刷體上的轉印步驟，其特徵為：形成一層或複數層之從由導電性油墨、絕緣性油墨、半導體油墨構成之群中選擇的至少一種油墨所形成的圖案。
其中，較佳為在積層而被印刷之部分，各個油墨層係在各自之油墨上維持固有的特性。
另外，較佳為在該橡皮布上之油墨被轉印於被印刷體上時，該油墨之動態黏度係比已轉印於被印刷體上之油墨的動態黏度更小。
又，較佳為在被印刷體上，利用從電子線及紫外線所構成之群中選擇的至少一種來硬化藉由該橡皮布上之油墨被轉印於被印刷體上而形成的油墨層、或是、分散存在於先轉印於該被印刷體上之油墨的油墨中的固形成份P與溶存於該油墨中之樹脂成份R的體積比率P/R比，係比分散存在於後轉印於該被印刷體上之油墨的油墨中的固形成份P與溶存於該油墨中之樹脂成份R的體積比率P/R比更大。
根據本發明，因為可在橡皮布上使油墨之黏度急遽上昇，所以，即使進行重疊印刷，混合或污染仍少。另外，因為不在印刷步驟之間設置乾燥步驟，所以可維持印刷後之圖案的尺寸精度。
以下，根據最佳之形態，並參照圖式說明本發明。第1圖為本發明之電子零件的製造方法所使用之印刷方法的說明圖。又，第1圖係模式性顯示印刷步驟之圖示，尺寸之比例關係等並未特別反映實際形態。
如第1圖所示，本發明中使用之印刷裝置，係必須由安裝於胴體11,11A之表面的橡皮布12,12A、將油墨塗佈於橡皮布12,12A上用之油墨塗佈裝置13,13A、及在使形成於被印刷體4上之圖案反轉的圖案上具有凸部15,15A之凸版14,14A所構成。具有使目的之圖案反轉之圖案的凸版14,14A，具有對應於形成於被印刷體4上圖案之凹部16,16A，及對應於不是形成於被印刷體4上圖案的區域之凸部15,15A。
以將具有矽橡膠等之一定的脫模性之材料用於此印刷裝置之橡皮布12,12A為較佳。油墨塗佈裝置13,13A係可列舉例如噴墨或各種之塗佈機等。
在本發明中，為了形成構成電子零件之各層，係使用已配合具有各層所要求之特性的材料之油墨來進行印刷。
而電子零件係可列舉配線基板、TFT、CMOS、有機EL元件、積層陶瓷電容器等。
(油墨)
作為藉由凸版反轉印刷法製造電子零件而使用之油墨，可使用從由導電性油墨、絕緣性油墨、半導體油墨構成之群中選擇的1種或2種以上之油墨。此等油墨係可列舉以樹脂(高分子)或溶劑等為主體，並任意添加各種之成份者。例如，在導電性油墨之情況，配合有金屬粉或有機導電體(導電性高分子)等之導電性材料，而在半導體油墨之情況，則配合有無機半導體或有機半導體。在絕緣性油墨之情況，可由樹脂本身之絕緣性來確保油墨的絕緣性，此外，亦可添加電阻體或高介電體等之特性優良的絕緣體。
而配合於油墨之溶劑係可列舉碳化氫系、乙醇系、酮系、醚系及酯系等之各種有機溶劑。
油墨係可使用含有電子線硬化性化合物及/或紫外線硬化性化合物，並藉由電子線及/或紫外線之照射而可形成硬化層者。本發明使用之油墨，除上述外，亦可依需要而添加各種之添加劑。
導電性油墨例如可由金、銀等之導電性的金屬粒子或氧化銀等之導電性的金屬氧化物的粒子、氟系界面活性劑、作為溶劑之丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)與乙醇之混合溶劑、及其他助劑所構成之油墨。又，該導電性粒子之體積平均粒子徑係在10~700nm之範圍為較佳。
絕緣性油墨例如可列舉三聚氰胺樹脂、氟系界面活性劑、作為速乾性溶劑之乙酸異丙酯(Isopropyl Acetate)、作為遲乾性溶劑之正－丁醇、及丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)之混合溶劑、及其他助劑所構成之油墨。著色成份亦可包含絕緣性之無機顏料或有機顏料。
其次，說明將上述油墨之圖案形成於被印刷體上用的印刷方法。印刷步驟大致可分為：在橡皮布上塗佈油墨而形成油墨塗佈面之油墨塗佈步驟、將凸版按壓於該油墨塗佈面上而將接觸於該凸版之部分的油墨自橡皮布上除去的圖案形成步驟、及將殘留於該橡皮布上之油墨轉印於被印刷體上的轉印步驟，並因應設於被印刷體上之油墨層的數量，而僅依需要之次數重覆進行此等之各步驟。在印刷後，藉由加熱或電子線、紫外線等將形成於被印刷體上之一層油墨層、或複數層積層之油墨層硬化及/或乾燥。
藉由油墨形成於被印刷體4上之圖案，係可形成其目的之電子零件的構成所需之層數。藉由利用具備油墨塗佈步驟、圖案形成步驟、及轉印步驟之印刷方法(凸版反轉印刷法)，可容易地形成膜厚一定之油墨層5，同時能以濕性疊加濕性(wet on wet)來積層所需層數之油墨層(亦即，在未乾燥之油墨層上積層未乾燥之油墨)。在本發明中，構成電子零件之油墨層的層數，並未設有任何之限制，其亦可僅為一層之構成，或是可由複數層形成。本發明係在積層2層以上之油墨層的情況(包含油墨層之圖案的一部分重疊於其他油墨層上之情況)特別佳。在以濕性疊加濕性來積層複數層之油墨層後，在被印刷體4上一次將全層硬化及/或乾燥之情況，具有可一次完成硬化及/或乾燥之步驟，同時可容易維持層間之尺寸關係及位置關係的利點。
(油墨塗佈步驟)
在印刷步驟中，首先，如第1A圖所示，使用油墨塗佈裝置13在橡皮布12上塗佈油墨而形成油墨塗佈面1。油墨塗佈面1係可設於橡皮布12之全表面，亦可設於橡皮布12之表面上的一部分。
(圖案形成步驟)
其次，如第1B圖所示，將凸版14按壓於油墨塗佈面1上而將接觸於該凸版14之部分的油墨2自橡皮布12上除去。藉由此步驟，在被印刷體4上形成有圖案之部分的油墨3，係殘留於橡皮布12上，而其他之油墨2則轉移於凸版14上而被除去。
(轉印步驟)
其次，如第1C圖所示，將殘留於橡皮布12上之油墨3轉印於被印刷體4上。藉由此步驟，可在被印刷體4上形成具有所需圖案之油墨層5。
在本發明中，為了形成均勻塗佈膜，而使用低黏度之油墨，自油墨塗佈裝置13塗佈於橡皮布12上之階段的油墨，係低黏度。但是，在自油墨塗佈步驟迄至轉印步驟之期間，油墨3中的溶劑乾燥，或是在橡皮布12上，油墨中的溶劑被吸收於橡皮布12之結果，使得橡皮布12上之油墨3的黏度急遽上昇。藉此，可防止先印刷油墨層與後印刷油墨層的混合，所以在各層之印刷步驟之間不需要設置乾燥步驟，使得不進行乾燥即可重疊印刷，而在被積層印刷之部分，各油墨層5可維持於各個之油墨固有的特性。
又，在本發明中，「各油墨層可維持於各個之油墨固有的特性」係指在油墨為導電性油墨的情況，由導電性油墨構成之油墨層係維持該導電性油墨之導電性，而在油墨為絕緣性油墨的情況，由絕緣性油墨構成之油墨層係維持該絕緣性油墨之絕緣性，在油墨為半導體油墨的情況，由半導體油墨構成之油墨層係維持該半導體油墨之半導體特性。
在形成複數層(2層以上)之油墨的圖案的情況，例如，在以與第1層之油墨層5重疊之方式積層第2層之油墨層5A時，如第1D~F圖所示，藉由與第1層油墨層5之形成相同的印刷方法，進行使用油墨塗佈裝置13A在第2橡皮布12A上塗佈第2油墨而形成第2油墨塗佈面1A之第2油墨塗佈步驟、將第2凸版14A按壓於第2油墨塗佈面1A上而將接觸於第2凸版14A之部分的第2油墨2A自第2橡皮布12A上除去的圖案形成步驟、及將殘留於第2橡皮布12A上之第2油墨3A轉印於被印刷體4上的轉印步驟。第2凸版14A具有對應於形成於被印刷體4之第2層的油墨層5A的圖案的凹部16A，並具有對應於不是形成於被印刷體4之第2層的油墨層5A的圖案的區域的凸部15A。
又，在第1圖中，為便於說明，用於第2層油墨層5A之印刷的橡皮布胴體11A，係與用於第1層油墨層5之印刷的橡皮布胴體11不同，而雖以符號加以區別，但在本發明中，亦可使用相同之橡皮布胴體。另外，因為為了增加膜厚之厚度等的理由，亦有印刷第1層與第2層相同之油墨的情況，此時，第1油墨3與第2油墨3A成為相同之油墨。在積層之油墨層5,5A之圖案彼此相同的情況，作為形成各個之油墨圖案的凸版14,14A，亦可使用相同的凸版。
在形成2層以上之層數的印刷中，以在後面所重疊塗刷的油墨3A自橡皮布12A上被轉印於被印刷體4上時，較佳為自橡皮布12A上被轉印的油墨3A之動態黏度，係比已轉印形成於被印刷體4上之油墨層5的動態黏度更小。藉此，可在原樣維持各個之油墨的固有特性的狀態下將橡皮布12A上之油墨3A轉印於被印刷體4上，可形成無油墨混合的積層構造(例如，由轉印於被印刷體上之油墨層5及5A積層而形成之構造)。
為了增大已轉印於被印刷體4上之油墨層5的油墨之動態黏度，在轉印下一油墨之前，可進行由電子線及/或紫外線來硬化油墨層5之步驟。在進行此硬化步驟之情況，該油墨層5係使用含有電子線硬化性化合物及/或紫外線硬化性化合物的油墨來形成。依據電子線硬化及/或紫外線硬化，與依據加熱乾燥及熱硬化乾燥之情況比較，可控制油墨層5之尺寸變化，所以可維持圖案之尺寸精度。
另外，較佳為先轉印於被印刷體4上之油墨的P/R比，係比後轉印於被印刷體4上之油墨的P/R比更大。藉此，使得先轉印之油墨層5的油墨之動態黏度，係比後轉印之油墨3A之動態黏度更大，可在原樣維持各個之油墨的固有特性的狀態下將橡皮布12A上之油墨3A轉印於被印刷體4上，形成無油墨混合的積層構造(例如，由轉印於被印刷體上之油墨層5及5A積層而形成之構造)。
在此，油墨之P/R比係指分散存在於該油墨中的固形成份P與溶存於該油墨中之樹脂成份R的體積比率。而固形成份P係指在油墨中未溶解於溶劑的成份。作為固形成份P之例子，例如可列舉導電性油墨中之金屬粉等的導電性粉末。另外，樹脂成份R係聚合物及硬化性化合物(藉由硬化而供給聚合物之單體及低聚體)，係指在油墨中已溶解於溶劑中者。
油墨之P/R比的調整，係於每種構成電子零件之各層的油墨，鑒於對被印刷體之積層順序，藉由設定油墨之各成份的配合比來進行。
如上述說明，根據本發明，在橡皮布12,12A上，含於油墨3,3A內之溶劑成份飛散，而可使橡皮布12,12A上之油墨3,3A的黏度上昇，所以，即使進行重疊印刷，其混合或污染亦很少。另外，因為在印刷步驟之間未設置乾燥步驟而可形成積層構造(例如，由轉印於被印刷體上之油墨層5及5A積層而形成之構造)，所以，可維持印刷於被印刷體上之油墨層的圖案的尺寸精度。
[第1實施例]
<導電層、絕緣層及導電層之製程>參照第2圖，例示由導電層22、絕緣層23及導電層24之3層構成的積層構造20之製程。
1、藉由凸版反轉印刷法將Ag油墨、或聚(3,4－二氧乙基噻吩)/磺酸化之聚苯乙烯(PEDOT/PSS)分散液等的導電性油墨印刷於基板21上，而形成第1導電層22。
2、接著，藉由凸版反轉印刷法將聚乙烯酚(PVP)溶液、聚丙烯酸－2－羥乙酯(Poly 2－Hydroxy ethylmethacrylate；PHEMA)溶液、或氰乙基支鏈澱粉(Cyanoethylp－ullulan；CYEPL)溶液等、或是依需要而使絕緣體分散之分散液等的絕緣性油墨，印刷於形成有該第1項之第1導電層22的基板21上，而形成絕緣層23。
3、接著，藉由凸版反轉印刷法將Ag油墨、或聚(3,4－二氧乙基噻吩)/磺酸化之聚苯乙烯(PEDOT/PSS)分散液等的導電性油墨印刷於形成有第1項及第2項之層22,23的基板21上，而形成第2導電層24。
4、在基板21上藉由加熱而將已積層印刷之油墨層22,23,24硬化。在如此而完成之積層構造20中，第2B圖之A－B之間、C－D之間係導通，而A－C之間係被絕緣。
[第2實施例]
<絕緣層、導電層、及絕緣層之製程>參照第3圖，例示由絕緣層32、導電層33、及絕緣層34之3層構成的積層構造30之製程。
1、藉由凸版反轉印刷法將聚乙烯酚(PVP)溶液、聚丙烯酸－2－羥乙酯(PHEMA)溶液、或氰乙基支鏈澱粉溶液等、或是依需要而使絕緣體分散之分散液等的絕緣性油墨印刷於基板31上，而形成第1絕緣層32。
2、接著，藉由凸版反轉印刷法將Ag油墨、或聚(3,4二氧乙基噻吩)/磺酸化之聚苯乙烯(PEDOT/PSS)分散液等的導電性油墨印刷於形成有該第1項之第1絕緣層32的基板31上，而形成導電層33。
3、接著，藉由凸版反轉印刷法將聚乙烯酚(PVP)溶液、聚丙烯酸－2－羥乙酯(PHEMA)溶液、或氰乙基支鏈澱粉溶液等、或是依需要而使絕緣體分散之分散液等的絕緣性油墨，印刷於形成有該第1項及第2項之層32,33的基板31上，而形成第2絕緣層34。
4、在基板31上藉由加熱而將已積層印刷之油墨層32,33,34硬化。在如此而完成之積層構造30中，第3B圖之A－B之間係導通。
[第3實施例]
<底部閘極型TFT製作製程>參照第4圖，例示底部閘極型TFT40的製作製程。
1、藉由凸版反轉印刷法將Ag油墨或PEDOT/PSS分散液等的導電性油墨印刷於基板41上，而製作閘極電極42。
2、接著，藉由凸版反轉印刷法印刷聚乙烯酚(PVP)溶液、聚丙烯酸－2－羥乙酯(PHEMA)溶液、或氰乙基支鏈澱粉溶液等、或是依需要而使絕緣體分散之分散液等的絕緣性油墨，而製作閘極絕緣膜43。
3、接著，藉由凸版反轉印刷法，印刷含有二辛基芴共聚物(F8T2)溶液、或聚(3－己烷噻吩)(P3HT)溶液等之有機半導體的半導體油墨，而製作半導體層44。
4、接著，藉由凸版反轉印刷法，印刷Ag油墨或PEDOT/PSS分散液等的導電性油墨，而製作源極電極45及汲極電極46。
5、在基板41上藉由加熱而將已積層印刷之油墨層42,43,44,45,46硬化，完成底部閘極型TFT40。
(產業上之可利用性)
本發明係可利用於配線基板、TFT、CMOS、有機EL元件、積層陶瓷電容器等之各種電子零件的製造，其在產業上具有很大之意義。
1,1A．．．油墨塗佈面
2,2A．．．與凸版接觸之部分的油墨
3,3A．．．殘留於橡皮布上之油墨
4．．．被印刷體
5,5A．．．轉印於被印刷體上之油墨層(圖案)
11,11A．．．胴體
12,12A．．．橡皮布
13,13A．．．油墨塗佈裝置
14,14A．．．凸版
15,15A．．．凸部
16,16A．．．凹部
20．．．積層構造
21．．．基板
22．．．導電層
23．．．絕緣層
24．．．導電層
30．．．積層構造
31．．．基板
32．．．絕緣層
33．．．導電層
34．．．絕緣層
40．．．底部閘極型TFT
41．．．基板
42．．．閘極電極
43．．．閘極絕緣膜
44．．．半導體層
45．．．源極電極
46．．．汲極電極
第1圖為說明本發明之電子零件的製造方法所使用之印刷方法的概念圖，第1A圖為第1油墨塗佈步驟，第1B圖為第1圖案形成步驟，第1C圖為第1轉印步驟，第1D圖為第2油墨塗佈步驟，第1E圖為第2圖案形成步驟，第1F圖為第2轉印步驟。
第2圖為顯示由第1實施例之導電層、絕緣層及導電層之3層所構成之積層構造的模式圖，第2A圖為沿著第2B圖中之Ⅱ－Ⅱ線所作的剖視圖，第2B圖為俯視圖。
第3圖為顯示由第2實施例之絕緣層、導電層及絕緣層之3層所構成之積層構造的模式圖，第3A圖為沿著第3B圖中之Ⅲ－Ⅲ線所作的剖視圖，第3B圖為俯視圖。
第4圖為模式性顯示第3實施例之底部閘極型TFT的剖視圖。
1,1A．．．油墨塗佈面A
2,2A．．．與凸版接觸之部分的油墨
3,3A．．．殘留於橡皮布上之油墨
4．．．被印刷體
5,5A．．．轉印於被印刷體上之油墨層(圖案)
11,11A．．．胴體
12,12A．．．橡皮布
13,13A．．．油墨塗佈裝置
14,14A．．．凸版
15,15A．．．凸部
16,16A．．．凹部

Claims (4)

  1. 一種電子零件之製造方法，係藉由一印刷方法來製造電子零件，該印刷方法具有：在橡皮布上塗佈油墨而形成油墨塗佈面之油墨塗佈步驟、將凸版按壓於該油墨塗佈面上而將與該凸版接觸的部分之油墨自橡皮布上除去的圖案形成步驟、及將殘留於該橡皮布上之油墨轉印於被印刷體上的轉印步驟，其特徵為：形成一層或複數層由導電性油墨、絕緣性油墨、半導體油墨所構成之群中選擇的至少一種油墨所形成的圖案，在該橡皮布上之油墨被轉印於被印刷體上時，該油墨之動態黏度係比已轉印於被印刷體上之油墨的動態黏度更小。
  2. 如申請專利範圍第1項之電子零件之製造方法，其中在被積層並印刷之部分中的各油墨層，係在各自之油墨上維持固有的特性。
  3. 如申請專利範圍第1項之電子零件之製造方法，其中在被印刷體上，利用從電子線及紫外線所構成之群中選擇的至少一種來硬化藉由該橡皮布上之油墨被轉印於被印刷體上而形成的油墨層。
  4. 如申請專利範圍第1項之電子零件之製造方法，其中先 轉印於該被印刷體上的油墨之分散存在於油墨中的固形成份P與溶存於該油墨中之樹脂成份R的體積比率P/R比，係比後轉印於該被印刷體上的油墨之分散存在於油墨中的固形成份P與溶存於該油墨中之樹脂成份R的體積比率P/R比更大。
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