TWI596014B - 具有均勻膜厚與矩形剖面之圖案膜之形成方法及形成裝置 - Google Patents

具有均勻膜厚與矩形剖面之圖案膜之形成方法及形成裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI596014B
TWI596014B TW104102649A TW104102649A TWI596014B TW I596014 B TWI596014 B TW I596014B TW 104102649 A TW104102649 A TW 104102649A TW 104102649 A TW104102649 A TW 104102649A TW I596014 B TWI596014 B TW I596014B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
ink
film
pattern
relief
ink film
Prior art date
Application number
TW104102649A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201536567A (zh
Inventor
日下靖之
牛島洋史
藤田真理子
Original Assignee
獨立行政法人產業技術總合研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 獨立行政法人產業技術總合研究所 filed Critical 獨立行政法人產業技術總合研究所
Publication of TW201536567A publication Critical patent/TW201536567A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI596014B publication Critical patent/TWI596014B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00—Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/02—Letterpress printing, e.g. book printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F17/00—Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for
    • B41F17/001—Pad printing apparatus or machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F17/00—Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for
    • B41F17/24—Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for for printing on flat surfaces of polyhedral articles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1275—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by other printing techniques, e.g. letterpress printing, intaglio printing, lithographic printing, offset printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00—Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/02—Letterpress printing, e.g. book printing
    • B41M1/04—Flexographic printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N10/00—Blankets or like coverings; Coverings for wipers for intaglio printing
    • B41N10/02—Blanket structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N7/00—Shells for rollers of printing machines
    • B41N7/06—Shells for rollers of printing machines for inking rollers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/01—Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0104—Tools for processing; Objects used during processing for patterning or coating
    • H05K2203/0134—Drum, e.g. rotary drum or dispenser with a plurality of openings

Description

具有均勻膜厚與矩形剖面之圖案膜之形成方法及形成裝置
本發明係關於以印刷所進行之圖案膜之製作方法，尤其關於不受圖案寬度之尺寸影響而使圖案膜厚幾乎呈一定，其表面為平滑且剖面形狀呈矩形狀之圖案膜之形成方法及形成裝置。
使機能性材料印墨化而使用並藉由印刷技術來製造電子裝置之嘗試，不僅在金屬配線的形成，更被期待作為被動元件及主動電子元件的嶄新形成方法。被稱為印刷電子技術之本技術領域，由於為常壓且相對低溫之製程，所以可以低耗能且簡便之裝置製造，因而受到矚目。
作為機能性印墨具代表性者，可列舉出由導電性金屬所構成之微粒分散印墨、有機半導體印墨、氧化物半導體溶膠凝膠印墨、絕緣性高分子印墨等，並藉由重疊複數層此等圖案膜來形成裝置。以底閘極-底接觸型薄膜電晶體為例，可依照(甲)以導電性印墨的圖案化形成閘極 電極、(乙)以塗布或圖案化形成閘極絕緣膜、(丙)以導電性印墨的圖案化形成源極及汲極電極、(丁)有機半導體層的圖案化之順序進行印刷而形成。
如此，因必須將後續層的圖案膜重疊於全印刷層，故印墨層圖案膜的表面或剖面形狀乃重要。此外，使用導電性圖案膜時，高頻特性受剖面形狀影響者乃為人所知，導電性膜的剖面較佳呈矩形狀。
此外，將後續層重疊於下層之上時，後續層所包含之印墨溶劑與下層接觸，使構成下層之成分溶解或改質等而侵入，有時無法得到期望的特性。
由上述機能性印墨所構成之圖案膜形成方法，係已逐漸嘗試適用至目前為止商業印刷所使用之印刷技術。至目前為止為人所知之代表性的印刷手法，可列舉出網版印刷、網版平版印刷、噴墨印刷、凸版印刷、凹版印刷、凹版平版印刷、柔版平版印刷、反轉轉印印刷(或反轉平版印刷)、微接觸印刷。此等印刷技術，可大致區分為：藉由將流動性高的狀態之印墨轉印至被轉印體(被印刷體)而完成印刷之方法，以及提高印墨膜的彈性及黏性，並在成為半乾燥狀態後實施轉印而完成印刷之方法。
前者之轉印具流動性的印墨之方式，係包含網版印刷、噴墨印刷、凸版印刷、凹版印刷。另一方面，後者之轉印處於半乾燥狀態的印墨膜之方式，可列舉出凹版平版印刷、柔版平版印刷、反轉轉印印刷、微接觸印刷等。前者之中，網版印刷與凹版印刷，雖不受圖案大小的 影響而能夠得到幾乎一定膜厚的圖案，但在網版印刷中，存在著網目痕跡或突波等之不佳的表面形狀，此外，凹版印刷中，由於印刷具流動性的印墨，故形成具有魚板狀或碗狀的剖面形狀之圖案。噴墨印刷雖可藉由吐出量來調整膜厚，但圖案大小亦同時改變，此外，因表面張力的作用，使圖案的剖面形狀呈魚板狀或碗狀。凸版印刷通常使用網紋輥將具流動性的印墨塗布於凸版，所以膜厚仍會因圖案大小而改變，此外，剖面形狀呈魚板狀或碗狀。如此，不論何種方式，均無法得到不受圖案大小的影響而成為一定膜厚且呈矩形剖面形狀之圖案。
後者，均藉由使用氈體來調整印墨的黏彈性。後者之中，凹版平版印刷及柔版平版印刷係首先將印墨塗布於凹版或凸版，並僅將必要的圖案部分轉印至氈體。然而，由於轉印至氈體之時點的印墨具有流動性，所以因表面張力而使所印刷之印墨膜圖案呈魚板狀或碗狀。此外，柔版平版印刷中，所形成之圖案的膜厚因圖案大小而變得不均勻。微接觸印刷之特徵在於凸版本身由具有溶劑吸收性之聚矽氧樹脂所構成，因此，轉印膜為成為半乾燥狀態後被轉印者，但印墨塗佈於微接觸印刷版，由於是塗布具流動性的印墨，結果使所形成之印墨膜表面呈曲面，且膜厚因圖案大小而改變。
另一方面，反轉轉印印刷法首先係將印墨塗布於氈體，在成為半乾燥狀態後使凸版與氈體抵接並去除不必要部分，然後印刷殘留於氈體之圖案之方法(參考專利 文獻1)。如此，反轉轉印印刷法中，由於在印墨膜呈均勻膜厚且成為半乾燥狀態後去除不必要部分之方式，因此可得到不受圖案大小的影響而成為均勻膜厚且呈矩形剖面之圖案的唯一方法。
在凸版印刷中，亦已提出藉由將凸版壓抵於塗布有印墨膜之不鏽鋼製等的循環鋼帶，而在半乾燥狀態下進行印墨塗布之方法(參考專利文獻2)。
(先前技術文獻)
專利文獻
專利文獻1：日本特開2001-56405號公報
專利文獻2：日本特開2011-173266號公報
專利文獻3：日本特開2011-37915號公報
反轉轉印印刷法中，如上述般，雖可得到不受圖案大小的影響而能夠以均勻膜厚得到矩形剖面圖案，但必須洗淨氈體與稱為脫模版之凸版的兩者。
此外，於印刷時，由於氈體與被印刷體直接接觸，所以氈體因印壓而變形，使被轉印之圖案亦變形，有時無法得到期望的圖案尺寸。再者，在藉由脫模版從氈體將印墨膜的不必要部分去除之步驟中，對脫模版移除印墨膜不完全時，不必要部分會被轉印至被印刷體而成為不良之原因。尤其當使用導電性印墨時，該不良轉印部分會成為遷移的原因。
再者，反轉轉印印刷法中，由於是將不必要部分移除至脫模版之方式，不論圖案區域的面積為何，於每一次的印刷均需要於氈體全面一致地塗布，因而消耗必要之印墨量。尤其相對於氈體的表面積，必要之圖案區域的面積小時，印墨的使用效率變差。
另一方面，凸版印刷中，於藉由將凸版壓抵於塗布有印墨膜之不鏽鋼製等的表面上具有雕紋之循環式鋼帶，而在半乾燥狀態下進行印墨塗布之方法中，由於是利用與通常的網紋輥相同之在表面具有雕紋之循環式鋼帶而保持印墨以進行印墨塗布之機構，故無法避免印刷圖案表面上之凹凸的產生。
本發明係鑒於上述問題點而創作之發明，目的在於提供一種可同時達成下述目標之圖案膜形成技術，亦即：可得到與反轉轉印印刷法同等之矩形剖面形狀者、可得到較反轉轉印印刷法更高的印墨使用效率者、避免未意料到之印墨被轉印至圖案的不必要部分者、以及可形成不受圖案大小的影響而具有幾乎一定的膜厚之圖案膜者。
凸版印刷由於難以形成均勻且平滑的印墨膜之理由，於印刷電子技術中並未受到矚目，但本發明者係著眼於提高印墨使用效率，且幾乎不會產生未意料到之印墨被轉印至圖案的不必要部分者之凸版印刷，對於均勻且平滑的印墨膜形成進行試驗及研究。於該試驗及研究過程中，本發明者係發現到：在凸版印刷，不使用通常被使用 在印墨塗布凸版凸部之表面具有雕紋之網紋輥或表面具有雕紋之循環式鋼帶，而是將由溶劑吸收性聚矽氧橡膠所構成且具有平滑表面之氈體，使用在朝凸版凸部的印墨塗布，藉此可形成不受圖案大小的影響，膜厚幾乎呈一定，且具有剖面矩形狀之圖案膜。本發明係根據本發明者獨自的眼光與發現而創作出，本申請案中，係提出以下發明。
〈1〉一種圖案膜形成方法，其係包含：(甲)將印墨塗布於由溶劑吸收性聚矽氧橡膠所構成且具有平滑表面之氈體而形成印墨膜之步驟，(乙)將凸版壓抵於形成在氈體的平滑表面上之印墨膜以將印墨膜轉印至凸版的凸部之步驟，以及(丙)將轉印至凸版的凸部表面之印墨膜壓抵於被轉印物以將印墨膜轉印至被轉印物表面之步驟。
〈2〉如〈1〉所述之圖案膜形成方法，其中前述印墨的溶劑是由快乾性溶劑與慢乾性溶劑所構成，於前述(甲)的步驟中，藉由蒸發以及被氈體吸收，使被塗布於氈體之印墨膜中所含有之快乾性溶劑的全部或大部分消失，而形成半乾燥狀態之均勻膜厚的印墨膜。
〈3〉如〈1〉或〈2〉所述之圖案膜形成方法，其中包含：於前述(乙)、(丙)步驟之間，使具有印墨膜之凸版存在於快乾性溶劑的蒸氣環境中之步驟。
〈4〉如〈1〉~〈3〉中任一項所述之圖案膜形成方法，其中前述印墨為導電性圖案膜形成用者。
〈5〉一種圖案膜形成裝置，其係具備：由溶劑吸收性聚矽 氧橡膠所構成且於至少一部分具有平滑表面之氈體、將印墨膜形成於氈體的前述平滑表面之印墨膜形成手段、以及具有既定圖案的凸部，其構成係該凸版的凸部表面藉由壓抵於半乾燥後的印墨膜以轉印有該印墨膜，並藉由將轉印至該凸部表面之印墨膜壓抵於被轉印物，以使該印墨膜被轉印至被轉印物表面。
此外，本發明可包含以下型態。
〈6〉如〈1〉~〈4〉中任一項所述之圖案膜形成方法，其中前述氈體的平滑表面，該表面粗糙度Ra為50nm以下。
〈7〉如〈1〉~〈4〉、〈6〉中任一項所述之圖案膜形成方法，其中前述聚矽氧橡膠係由聚二甲基矽氧烷所構成，且硬度為0.5~50MPa。
〈8〉如〈1〉~〈4〉、〈6〉、〈7〉中任一項所述之圖案膜形成方法，其中前述快乾性溶劑係選自乙醇、甲醇、1-丙醇、戊烷、己烷、環己烷、甲苯、二甲苯之1種或2種以上，前述慢乾性溶劑選自水、二甲基亞碸(Dimethyl Sulfoxide)、N-甲基吡咯啶酮(N-methyl Pyrrolidone)、環氧丙烷之1種或2種以上。
〈9〉如〈5〉所述之圖案膜形成裝置，其係具備：為快乾性溶劑的蒸氣環境之反應室，且為使具有被轉印之印墨膜之凸版存在之反應室。
〈10〉如〈5〉或〈9〉所述之圖案膜形成裝置，其中前述氈體的平滑表面係表面粗糙度Ra為50nm以下。
〈11〉如〈5〉、〈9〉、〈10〉中任一項所述之圖案膜形成裝 置，其中前述聚矽氧橡膠係由聚二甲基矽氧烷所構成，且硬度為0.5~50MPa。
〈12〉如〈5〉、〈9〉~〈11〉中任一項所述之圖案膜形成裝置，其中前述印墨膜形成手段係選自狹縫式塗布機(包含披覆塗布機、間隙塗布機、淋幕塗布機等)、噴霧式塗布機、噴墨塗布機中任一種。
根據本發明之圖案膜形成方法和形成裝置，可避免印墨膜轉印至不必要部分，故可提高良率。由於來自氈體可進行複數次印墨塗布，所以可提高印墨的使用效率，削減印墨膜形成成本或具有印墨膜之裝置的製造成本。由於以較氈體更硬的凸版進行印刷，所以可抑制圖案的變形。例如，藉由使用在阻劑印墨的圖案形成，可形成尺寸精度高的阻劑遮罩。由於可不受圖案大小的影響而將圖案膜的剖面形成為後述剖面矩形度s為0.90以上的矩形狀，故可藉由使用在例如導電性印墨的圖案形成，以提升高頻特性。
根據本發明之方法，與凸版接觸之部分以外的印墨膜，由於殘存於氈體，故藉由以僅接觸於氈體上所殘存之印墨膜之方式壓抵凸版而進行印墨塗布，可從一次的塗布膜進行複數次印墨塗布。因此，可配合圖案形狀，並適當地提升印墨的使用效率。
本發明中，由於僅將氈體上的必要部分轉印至凸版的凸部，所以不會如反轉轉印印刷法般，在藉由與凸版之抵 接去除氈體上的不必要部分時，引起由步驟不良所起因之未意料到之印墨被轉印至圖案的不必要部分之情形。
此外，本發明中，係使處於半乾燥狀態且流動性受到抑制之印墨膜被塗布於凸版的凸部而印刷，所以可極力地抑制被印刷之印墨膜中所包含的溶劑對下層所造成之不良影響。
1‧‧‧輥筒
2‧‧‧氈體
3‧‧‧印墨(印墨膜)
4‧‧‧凸版
5‧‧‧被印刷體(被轉印體)
20‧‧‧寬0.5mm圖案的膜厚剖線(本發明的實施例1)
21‧‧‧寬1.0mm圖案的膜厚剖線(本發明的實施例1)
30‧‧‧寬0.5mm圖案的膜厚剖線(比較例1)
31‧‧‧寬1.0mm圖案的膜厚剖線(比較例1)
41‧‧‧寬1μm圖案的膜厚剖線(本發明的實施例2)
42‧‧‧寬2μm圖案的膜厚剖線(本發明的實施例2)
43‧‧‧寬4μm圖案的膜厚剖線(本發明的實施例2)
44‧‧‧寬8μm圖案的膜厚剖線(本發明的實施例2)
51‧‧‧寬1μm圖案的膜厚剖線(本發明的實施例3)
52‧‧‧寬2μm圖案的膜厚剖線(本發明的實施例3)
53‧‧‧寬4μm圖案的膜厚剖線(本發明的實施例3)
54‧‧‧寬8μm圖案的膜厚剖線(本發明的實施例3)
61‧‧‧寬1μm圖案的膜厚剖線(比較例2)
62‧‧‧寬2μm圖案的膜厚剖線(比較例2)
63‧‧‧寬4μm圖案的膜厚剖線(比較例2)
64‧‧‧寬8μm圖案的膜厚剖線(比較例2)
第1圖係顯示本發明的實施例之圖案膜形成方法的各步驟之概念圖。(a)顯示將印墨膜(3)形成於氈體(2)表面之步驟，(b)顯示將氈體(2)表面的印墨膜(3)轉印至凸版(4)的凸部表面之步驟，(c)顯示將凸版(4)之凸部表面的印墨膜(3)轉印至被轉印物(5)表面之步驟，(d)顯示轉印有印墨膜(3)之被轉印物(5)與該轉印後的凸版(4)。
第2圖係顯示由本發明的實施例1、比較例1所形成之圖案膜的膜厚剖線之圖面。左圖顯示本發明的實施例1，右圖顯示比較例1。(20)、(30)顯示寬0.5mm圖案的膜厚剖線，(21)、(31)顯示寬1.0mm圖案的膜厚剖線。
第3圖係顯示由本發明的實施例2所形成之圖案膜的膜厚剖線(圖案寬度分別為1、2、4、8μm)之圖面。
第4圖係顯示由本發明的實施例3所形成之圖案膜的膜厚剖線(圖案寬度分別為1、2、4、8μm)之圖面。
第5圖係顯示由比較例2所形成之圖案膜的膜厚剖線(圖案寬度分別為1、2、4、8μm)之圖面。
以下詳細說明本發明。
本發明係使用凸版、氈體、印墨、被轉印物(以下亦稱為「被印刷體」)來實施。
凸版係不論是樹脂製或金屬製等，均可列舉出一般所知者，較佳為從氈體之承接以及對被印刷體之轉印性優異者。
凸版材質係其彈性率較氈體高，當從氈體承接印墨膜時，不易變形之性質對於形成高解析度、高精度的圖案者為佳。此外，對凸版的材質所要求者，不會因從氈體所轉印之印墨膜所包含之殘留溶劑而產生膨潤之性質，亦對於形成高解析度、高精度的圖案者為佳。於氈體與凸版抵接之步驟中，必須以不會因氈體或凸版本身的變形而使凸版的凸部與氈體接觸之程度，具有凹凸部的階差。
被印刷體係只要是表面自由能量相對較高的材料，且表面平滑性高者即可，可列舉出玻璃、矽等之矽化合物、固體金屬、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚醯亞胺等。此等被印刷體，相較於聚四氟乙烯般之低表面自由能量物質，較宜使用。
印墨係較宜使用反轉轉印印刷用組成物(例如參考專利文獻3)。亦即，包含界面活性劑作為表面能量調整劑，並包含快乾性溶劑及慢乾性溶劑，且包含可顯現印墨膜的功能性之固體成分者。前述可顯現印墨膜的功能性之固體成分並無特別限制，但可使用由導電性金屬所構成 之微粒、有機半導體、氧化物半導體及絕緣性高分子等。前述印墨尤佳為導電性圖案膜形成用者。
聚矽氧橡膠氈體上之溶劑的損耗速度v，係以由溶劑的蒸氣壓及周圍環境所規定之蒸發速度ve以及往氈體的吸收速度vu之和來表示。
印墨所使用之溶劑的蒸發速度ve，於既定周圍環境下例如將密度ρ的該溶劑投入於表面積Aa的培養皿，並從一定時間△t中的重量變化△m算出。亦即由下式計算。
ve=(△m/ρ)/(Aa．△t)
另一方面，溶劑的吸收速度vu，係將表面積Ab為已知之聚矽氧橡膠片浸漬於密度ρ的溶劑中一定時間△t，測定前述聚矽氧橡膠片之浸漬前後的重量變化△m，並從浸漬時間△t、表面積Ab、溶劑密度ρ，由下式計算。
vu=(△m/ρ)/(Ab．△t)
氈體之溶劑吸收能的指標，可使用對氈體的吸收速度vu。
將從對氈體的塗布結束開始至對凸版的轉印為止所花費之時間設為t，將塗布印墨後之膜厚，亦即濕膜厚設為h時，氈體之每單位面積之快乾性溶劑的損耗速度v為h/t以上，慢乾性溶劑的損耗速度未達h/t，只要相對於期望的h及t選擇適當的溶劑即可。例如，濕膜厚h為1μm，從對氈體的塗布開始至氈體與凸版抵接，以進行印墨膜的轉印之步驟為止所需時間t設為1分鐘時，快乾性溶劑及慢乾性溶劑的損耗速度v分別為1μm/min以上以及未達此 值。慢乾性溶劑的損耗速度較佳未達0.1μm/min。此例中的快乾性有機溶劑，例如可列舉出乙醇、甲醇、1-丙醇、戊烷、己烷、環己烷、甲苯、二甲苯等，慢乾性溶劑可列舉出水、二甲基亞碸、N-甲基吡咯啶酮、環氧丙烷等。此外，例如丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇正丙醚、丙二醇正丁醚、3-甲氧基-3-甲基-丁基乙酸酯等之溶劑，為高沸點且ve小，但由於對氈體的吸收速度vu高，故必須注意在此並未被分類為慢乾性溶劑之點。此外，係將快乾性溶劑的全部或大部分(原先快乾性溶劑量的90重量%以上，較佳為95重量%以上)消失，使印墨膜的成分主要僅由慢乾性溶劑與含印墨固體成分所構成之狀態，稱為半乾燥狀態。
再者，印墨於氈體上必須不會被撥開，通常，藉由將界面活性劑加入於印墨，可避免此情形。惟當氈體上之溶劑的損耗速度大於撥水核成長速度時，即使不加入界面活性劑，亦可形成較佳的均勻印墨膜。
此外，本發明之氈體，為表面不具雕紋者，該表面粗糙度Ra[依據JISB0601-2001]，通常Ra=50nm以下，較佳為Ra=10nm以下，Ra=10nm以下時，可進行更良好的轉印。此外，為了提升所形成之印墨膜表面的平滑性，氈體的表面粗糙度愈小愈佳(例如Ra=5nm)。
如專利文獻2所記載般，在使用不鏽鋼作為鋼帶，並利用乾燥機而提升印墨膜的黏度之方法中，對於是否可形成剖面形狀呈矩形之圖案者並無明確主張，且未說明可適用之印墨的組成，一般而言，本發明之方法中具 有以下優點。不鏽鋼的表面自由能量雖因該表面污染度而大幅改變，但一般而言為相對較高的50mJ/m2，所以在使印墨膜充分乾燥後，較多情況是難以將印墨膜從不鏽鋼帶移往凸版，而成為圖案不良之原因。雖然在抑制乾燥的程度，以免黏度大幅上升時可移往凸版，但此時所形成之印墨膜的剖面形狀會有成為碗狀之傾向。此外，當使用以風、熱、真空排氣進行乾燥時，由於從印墨膜的表面進行乾燥，故凸版與印墨膜的接著不足之情形較多，因此有可能成為圖案不良之原因。另一方面，本發明之方法中，不須具備風、熱、真空排氣等之特別的乾燥裝置，且藉由利用聚矽氧橡膠的溶劑吸收能來實現印墨的半乾燥狀態，所以可如下述般進行半乾燥狀態的緊密控制，再者，藉由選擇適當的溶劑，可廣範圍地設定印墨膜可轉印至凸版之時間上的邊限。此外，本發明之方法中，由於使用表面不具雕紋之平版材料，所以可實現下述具有良好的表面平坦性之印墨膜的印刷。再者，本發明者發現到吸收了有機溶劑之聚矽氧橡膠表面，與溶劑吸收前的表面相比，該黏著性或剝離力降低，從該涵義中，可得知為利用與專利文獻2所記載之印刷技術原理上相異之轉印機制。因此，於選擇材料時，相對於氈體，凸版的表面自由能量不一定需較高，由表面自由能量及溶劑吸收所帶來之上述效果，其結果只要是凸版與印墨膜界面間的黏著性較氈體與印墨膜界面間的黏著性更大即可。凸版與印墨膜界面間的黏著性、與氈體與印墨膜界面間的黏著性之調節，亦可藉由對凸版及/或圖案膜 之表面處理(例如VUV(真空紫外線)處理)來進行。
本發明之方法中的印墨膜厚，雖可能因半乾燥狀態下的印墨黏彈性而受到影響，但大致上係要求1μm以下。此係由於在藉由凸版來承接印墨膜的必要部分之步驟中，必須引發印墨膜的斷裂之故。處於半乾燥狀態之印墨膜的斷裂點上的變形愈大(亦即造膜性愈高)，愈難以僅藉由凸版來承接印墨之故，此時須使印墨膜厚度薄化，或是增大凸版的按壓。引發斷裂點之時點的變形，較佳為30%以下。此外，與印墨膜的貯存彈性率相比，損耗彈性率較大時(例如損耗正切tan δ為0.5以上)，有時難以保持圖案形狀，故須將膜厚度薄化。
於氈體材料係使用溶劑吸收性聚矽氧橡膠，主要使用聚二甲基矽氧烷的交聯物。在此，聚二甲基矽氧烷之交聯物的甲基可經改質。聚矽氧橡膠的硬度較佳約為0.5MPa~50MPa。
氈體的表面係以形成均勻厚度的印墨膜之方式，於薄片狀氈體時形成為平坦，於輥狀氈體時形成為圓筒狀周面，並且形成為表面粗糙度Ra為50nm以下(較佳為Ra=10nm以下)的平滑面。
印刷係藉由下列步驟來進行。首先使用狹縫式塗布機(包含披覆塗布機、間隙塗布機、淋幕塗布機等)、噴霧式塗布機、噴墨塗布機等之一般所知的塗布手段，將印墨塗布於氈體上。然後，較佳係藉由蒸發以及被氈體之吸收，使被塗布於氈體之印墨膜中所包含之快乾性溶劑的 全部或大部分消失，並待機至成為半乾燥狀態為止。待機時間由h/t所規定，藉由選擇適當的溶劑，可從數十秒以下至數分鐘以上來調整乾燥時間，可因應印刷的特性任意地變更。
接著，將凸版壓抵於形成在氈體的平滑表面上之印墨膜以將印墨膜轉印至凸版的凸部。較佳係將凸版壓抵於在氈體上呈半乾燥狀態之印墨膜，使印墨承接於凸部。此時只要使凸版與氈體緊密地抵接即可，並不需特別地長時間抵接。此外，由於本手法為利用表面自由能量的差異及黏著性之轉印法，故不需特別高的印壓，但為了使氈體與凸部確實且緊密地抵接，較佳係施加數kPa以上的印壓。再者，為了使印墨膜僅承接於凸部，必須於凸部的端部分使印墨膜斷裂，因此如上述般，當印墨膜的造膜性高時，必須施加更高的印壓。即使是構成氈體與凸版之材料，如上述所記載般，亦可藉由選擇適當的材料與印墨溶劑，可將該氈體與印墨膜間的剝離力降低至較該凸版與印墨膜的剝離力更低。
然後將承接印墨膜之凸版壓抵於被印刷體，以將印墨膜轉印至被印刷體表面而完成圖案化。此時當轉印性差時，可藉由進行被印刷體的親水化處理而提升轉印性。
於藉由將承接印墨膜之凸版壓抵於被印刷體而進行圖案化之前，相對於該凸版，藉由使其存在於印墨中所包含之快乾性溶劑或慢乾性溶劑(例如印墨中的含量 較多之溶劑)或是該化學組成接近之溶劑的蒸氣環境中，或者是使該蒸氣的氣流接觸，可降低該印墨膜與該凸版間的附著力。例如，於將凸版壓抵於形成在氈體的平滑表面上之印墨膜而將印墨膜轉印至凸版的凸部之步驟，與將轉印至凸版的凸部表面之印墨膜壓抵於被轉印物以將印墨膜轉印至被轉印物表面之步驟之間，可包含：使具有印墨膜之凸版存在於快乾性溶劑的蒸氣環境中之步驟(蒸氣退火工序)。退火時間可藉由該溶劑的蒸氣分壓(例如0.2大氣壓以上，較佳為0.5大氣壓~1.0大氣壓，更佳為0.7~1.0大氣壓)及溫度(例如室溫以上100℃以下，較佳為室溫以上70℃以下，更佳為室溫以上50℃以下)而適當地變更，一般而言，較佳為1秒~60秒的範圍。當從該凸版對被印刷體之轉印性差時，可適當地插入此中間工序。該蒸氣退火工序，係利用如上述般之根據印墨之半乾燥狀態的控制之原理。
氈體及凸版可為薄片狀或輥狀，因此，本圖案化法可為單片方式、輥對薄片方式、輥對輥方式。
實施例
以下係根據實施例而更具體說明本發明，但本發明並不僅限定於此實施例。
實施例1
(材料)
使用於主溶劑的乙醇中分散銀奈米粒子之顏料印墨(DIC公司製的奈米銀印墨)作為導電性印墨。使用聚矽氧 橡膠(使信越化學公司製KE106於常溫下硬化者)作為氈體材料。使用日本電子精機公司製的樹脂凸版(JemFlex DGX170)作為凸版。凸版具有0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1mm寬的線圖案。乙醇相對於本實施例所使用之聚矽氧橡膠之吸收速度vu約為0.9μm/min。此外，乙醇的蒸發速度ve約為10μm/min。
(印刷)
印刷係藉由下述步驟並使用PE Tester-100G(MHI Solution Technologies股份有限公司製)來進行。首先使用玻璃製的狹縫塗布機，將奈米銀印墨(3)一致地塗布於聚矽氧橡膠(2)的平滑表面(表面粗糙度Ra=5nm)[第1圖(a)]。然後待機一定時間使溶劑消失後，將凸版(4)與該印墨膜抵接以將印墨膜轉印至凸版[第1圖(b)]。接著將該凸版抵接於玻璃板以將印墨膜轉印至被印刷體的玻璃(5)[第1圖(c)]，而完成印刷[第1圖(d)]。最後於烤爐中加熱燒結，使玻璃表面上的印墨膜(3)硬化。
比較例1
比較例1係使用表面不具雕紋之平滑的不鏽鋼製氈體來取代聚矽氧橡膠氈體，並在常溫下藉由乾燥機乾燥3秒來取代將奈米銀印墨一致地塗布於氈體上後待機一定時間之作法，除此之外，其他與上述實施例1相同，使玻璃表面上的印墨膜硬化。
〈實施例1、比較例1的評估〉
使用觸針式階差計(小坂製作所製Surfcorder ET4000L)，測定進行加熱燒結後之該印墨膜圖案的膜厚。對於線圖案寬度0.5mm與1.0mm的剖面形狀，於第2圖的左圖顯示本發明之實施例1，於第2圖的右圖顯示比較例1。從第2圖的左圖中，顯示出：可藉由本發明來進行膜厚不受圖案大小的影響而幾乎呈一定且剖面形狀呈矩形之印墨膜的圖案形成。另一方面，使用不鏽鋼作為氈體時，膜厚因圖案大小而產生較大變化，且亦無法得到良好的矩形剖面形狀。
將圖案的寬度設為w，圖案的最大膜厚設為hmax，剖面積設為a時，將a/(hmax×w)定義為剖面矩形度s[將圖案的平均膜厚設為hav時，s=hav/hmax]。剖面矩形度s於完全四角形時為最大值1，s值愈低，剖面的矩形性愈低，例如當剖面為半圓形狀時，s為π/4≒0.785。
關於本發明之實施例1，第1表係顯示相對於各線圖案寬度w所形成之圖案的最大膜厚hmax與剖面矩形度s。從第1表中，可得知於本發明中能夠形成剖面矩形度s>0.9之圖案。亦即，可不受線圖案寬度的影響而得到幾乎一定的膜厚(相對於全部圖案寬度之剖面矩形度的平均值，各圖案寬度之剖面矩形度的差為15%以下，較佳為10%以下，尤佳為6%以下)。本實施例1中，圖案的最大膜厚，相對於圖案寬度以最大為70nm產生變化，但此係進入於藉由本實施例1所使用之塗布機所塗布之塗布膜厚的精度 以內，並非因本發明之方法所導致的惡化。可因應製造時所要求之精度而使用適當的塗布方式，來適當地改善。
(實施例2及3的材料)
使用於主溶劑的乙醇中分散有銀奈米粒子之顏料印墨(DIC公司製的奈米銀印墨)作為導電性印墨。氈體材料及凸版材料係使用3種信越化學公司製KE106的調整品之聚矽氧橡膠A、B及C，以及使用經VUV(真空紫外線)處理之聚矽氧橡膠B。藉由Owens-Wendt法所推測之表面自由能量，分別為6.4、12.7、8.6、49.9mJ/m2。此外，乙醇相對於本實施例所使用之聚矽氧橡膠之吸收速度vu，均約為 0.9μm/min。此外，乙醇的蒸發速度ve約為10μm/min。凸版係使用具有1、2、4、8μm寬的線圖案。聚矽氧橡膠表面的親水化處理係使用VUV處理裝置(ORC Manufacturing公司VUS-3150)，於氧濃度0.1%以下的條件下照射20秒。在此所推測之表面自由能量，為使用水、二碘甲烷、乙二醇作為探測液體所算出之值，表示作為用於表面附著性的相對評估之指標者，對於其絕對值的妥適性，在此並不考慮。
實施例2
(印刷)
實施例2中，係探討於上述材料中，使用聚矽氧橡膠B作為氈體材料，並使用經VUV處理之聚矽氧橡膠B作為凸版材料時之印墨膜可否對凸版之承接，以及被承接於凸版之印墨膜可否對玻璃基板之承接。
首先使用玻璃製的狹縫塗布機，將奈米銀印墨一致地塗布於溶劑吸收性聚矽氧橡膠氈體的平滑表面(表面粗糙度Ra=5nm)。然後待機一定時間使溶劑消失後，將凸版與該印墨膜抵接以將印墨膜承接於凸版。接著，將該凸版抵接於玻璃板以將印墨膜轉印至被印刷體的玻璃，而完成印刷。於烘箱中將轉印有印墨圖案之玻璃基板加熱燒結，以使印墨膜硬化。
關於實施例2中未說明之材料及印刷的條件，係與實施例1相同而形成玻璃表面上的印墨膜。
比較例2
比較例2，未使用聚矽氧橡膠氈體，並藉由棒塗布機將奈米銀印墨一致地塗布於由聚矽氧橡膠B所構成之凸版後，與上述實施例2相同做法而形成玻璃表面上的印墨膜。
實施例3
使用聚矽氧橡膠B及C作為氈體材料，並使用聚矽氧橡膠A作為凸版材料，除此之外，其他與上述實施例2相同做法而探討印墨膜可否對凸版之承接，以及被承接於凸版之印墨膜可否對玻璃基板之承接。
實施例2及3的結果如第2表所示。從第2表中，可得知在實施例2及3的全部組合中，1、2、4、8μm寬的線圖案均可印刷。
〈實施例2、3、比較例2的評估〉
使用觸針式階差計(小坂製作所製Surfcorder ET4000L)，測定進行加熱燒成後之該印墨膜圖案的膜厚。在此，關於由聚矽氧橡膠B所構成之氈體與對聚矽氧橡膠B進行20秒的VUV處理後之凸版的組合(實施例2)、以及使用聚矽氧橡膠C之氈體與使用聚矽氧橡膠A之凸版的組合(實施例3)之兩者的實驗，分別於第3圖、第4圖顯示該圖案的剖面剖線。於任一條件中，均顯示出可藉由本發明來進行膜厚不受圖案大小的影響而幾乎呈一定且剖面形狀呈矩形之印墨膜的圖案化。亦即，即使氈體與凸版為同一材料，藉由進行VUV處理，亦可良好地進行本發明之圖案膜的形成(實施例2)，以及即使氈體與凸版使用組成不同(表面能量不同)之材料，亦可良好地進行本發明之圖案膜的形成(實施例3)。
另一方面，第5圖係顯示藉由棒塗布機將印墨直接塗布於由聚矽氧橡膠B所構成之凸版後轉印至剝離時之圖案的剖面剖線。從第5圖中，可得知因圖案大小的不同而使膜厚產生較大變化，無法得到良好的矩形剖面形狀。尤其是膜厚隨著圖案寬度變小而降低，無法確保良好的導通性能。
實施例3中，對於從由聚矽氧橡膠B所構成之氈體轉印至由聚矽氧橡膠A所構成之凸版之印墨膜，以剝離速度100mm/min、剝離角度45度來測定該聚矽氧橡膠A與該轉印印墨膜之界面上的剝離力，結果為6.9N/m。相對於此，將以上述方法轉印有印墨膜之該凸版，靜置在相對於大氣以50℃使乙醇蒸氣達到飽和之反應室內20秒 後，以與上述相同之方法測定剝離力，結果為3.2N/m。此外，確認到藉由使用本工序，可提升從凸版朝被印刷體之轉印性。
(產業上之可應用性)
根據本發明之圖案膜形成方法和圖案膜形成裝置，可不受圖案寬度的影響而得到幾乎呈均勻的膜厚且剖面形狀呈矩形狀(剖面矩形度為0.90以上)之圖案膜，所以可使用在電極膜、配線膜、絕緣膜等之各種圖案膜的形成，此外，藉由依序積層此等各種之膜而形成，亦可使用在各種裝置的製造。
藉由使用紫外線照射等之親水化處理，對於氈體與凸版的材料中之任一者，均可使用相同的聚矽氧橡膠，故容易進行材料的調配與管理。
1‧‧‧輥筒
2‧‧‧氈體
3‧‧‧印墨(印墨膜)
4‧‧‧凸版
5‧‧‧被印刷體(被轉印體)

Claims (4)

  1. 一種圖案膜形成方法，其係包含：(甲)將印墨塗布於由溶劑吸收性聚矽氧橡膠所構成且具有平滑表面之氈體而形成印墨膜之步驟；(乙)將凸版壓抵於形成在氈體的平滑表面之印墨膜以將印墨膜轉印至凸版的凸部之步驟；(丙)將轉印至凸版的凸部表面之印墨膜壓抵於被轉印物以將印墨膜轉印至被轉印物表面之步驟；以及(丁)於前述(乙)、(丙)步驟之間，使具有印墨膜之凸版存在於快乾性溶劑的蒸氣環境中之步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之圖案膜形成方法，其中，前述印墨的溶劑由快乾性溶劑與慢乾性溶劑所構成，於前述(甲)的步驟中，藉由蒸發以及被氈體吸收，使被塗布於氈體之印墨膜中所包含之快乾性溶劑的全部或大部分消失，而形成半乾燥狀態之均勻膜厚的印墨膜。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之圖案膜形成方法，其中，前述印墨為導電性圖案膜形成用。
  4. 一種圖案膜形成裝置，其係具備：由溶劑吸收性聚矽氧橡膠所構成，且於至少一部分具有平滑表面之氈體；將印墨膜形成於氈體的前述平滑表面之印墨膜形成手段；具有既定圖案的凸部之凸版；以及，於前述印墨膜形成手段與前述凸版之間，使具有印墨膜之凸版存在於快乾性溶劑的蒸氣環境中之手段；其構成係該凸版的凸部表面藉由壓抵於半乾燥後的印墨膜 而轉印有該印墨膜，並藉由將轉印至該凸部表面之印墨膜壓抵於被轉印物，以使該印墨膜被轉印至被轉印物表面。
TW104102649A 2014-03-28 2015-01-26 具有均勻膜厚與矩形剖面之圖案膜之形成方法及形成裝置 TWI596014B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014068525 2014-03-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201536567A TW201536567A (zh) 2015-10-01
TWI596014B true TWI596014B (zh) 2017-08-21

Family

ID=54194802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104102649A TWI596014B (zh) 2014-03-28 2015-01-26 具有均勻膜厚與矩形剖面之圖案膜之形成方法及形成裝置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6655844B2 (zh)
TW (1) TWI596014B (zh)
WO (1) WO2015146260A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7028443B2 (ja) * 2018-04-25 2022-03-02 国立研究開発法人産業技術総合研究所 機能性パターン薄膜の形成方法及びこれに用いる機能性インク

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010046980A (ja) * 2008-08-25 2010-03-04 Toppan Printing Co Ltd 印刷装置及び印刷物の製造方法
JP2011074121A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Dic Corp 微細パターン形成用インキ組成物
JP2012051305A (ja) * 2010-09-03 2012-03-15 Hitachi High-Technologies Corp 画像形成装置および画像形成方法
CN103289836A (zh) * 2012-02-28 2013-09-11 索尼公司 胶版印刷橡皮布清洁液体和清洁胶版印刷橡皮布的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006351358A (ja) * 2005-06-16 2006-12-28 Toppan Printing Co Ltd ブランケット及び有機ｅｌ素子
JP2013194123A (ja) * 2012-03-19 2013-09-30 Sony Corp オフセット印刷ブランケット用洗浄液およびオフセット印刷ブランケットの洗浄方法ならびに表示装置の製造方法および印刷物の製造方法。

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010046980A (ja) * 2008-08-25 2010-03-04 Toppan Printing Co Ltd 印刷装置及び印刷物の製造方法
JP2011074121A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Dic Corp 微細パターン形成用インキ組成物
JP2012051305A (ja) * 2010-09-03 2012-03-15 Hitachi High-Technologies Corp 画像形成装置および画像形成方法
CN103289836A (zh) * 2012-02-28 2013-09-11 索尼公司 胶版印刷橡皮布清洁液体和清洁胶版印刷橡皮布的方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201536567A (zh) 2015-10-01
JP6655844B2 (ja) 2020-02-26
JPWO2015146260A1 (ja) 2017-04-13
WO2015146260A1 (ja) 2015-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7913382B2 (en) Patterned printing plates and processes for printing electrical elements
TWI644809B (zh) 印刷版、印刷版之製造方法、功能性元件之製造方法及印刷裝置
KR20070092663A (ko) 뱅크 구조물로의 재료의 잉크-젯 인쇄에 의한 장치의 제조및 엠보싱 툴
JP2014516371A (ja) 印刷組成物及びこれを利用した印刷方法
JP2014516372A (ja) 印刷組成物及びこれを利用した印刷方法
TWI375341B (zh)
JP6411254B2 (ja) 平刷版を用いたパターン膜形成方法、形成装置
KR20150020151A (ko) 전도성 기판 및 이의 제조방법
TWI596014B (zh) 具有均勻膜厚與矩形剖面之圖案膜之形成方法及形成裝置
WO2018026378A1 (en) Method of imprint lithography of conductive materials; stamp for imprint lithography, and apparatus for imprint lithograph
Miller et al. Direct printing of polymer microstructures on flat and spherical surfaces using a letterpress technique
TW201410802A (zh) 反向印刷用導電性墨水及薄膜電晶體之製造方法、以及以該製造方法形成之薄膜電晶體
KR101656480B1 (ko) 그래핀의 전사 방법
JP2008251887A (ja) パターン形成方法および電子素子の製造方法
JP5168805B2 (ja) 凸版反転オフセット印刷用凸版およびその製造方法、あるいはそれを用いた印刷物製造方法
JP5458469B2 (ja) 凸版反転オフセット印刷用凸版及びその製造方法、並びに印刷物の製造方法
JP2018037486A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JP6384102B2 (ja) 機能性素子の製造方法および印刷装置
JP2008087459A5 (zh)
US20160271992A1 (en) Blanket for offset printing and fine pattern manufactured by using the same
KR20080023487A (ko) 전사 인쇄를 이용한 금속 패터닝 방법
KR101460072B1 (ko) 고해상도 마이크로 패턴의 제조방법
Takakuwa et al. Electrode micropatterning by microcontact printing method to large area substrates using nickel mold
Kusaka et al. High resolution printing processes with high throughput, enhanced step coverage, and high design flexibility