JP2015517584A - 触媒濃度の最適化により低分散を有する高解像度導電パターン - Google Patents

Abstract

粘度１００ｃｐｓから１００００ｃｐｓのアクリル系ポリマーと濃度１重量％から１２重量％の有機金属触媒とを含むフレキソ印刷用のインク組成物。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる２０１２年５月４日に出願された米国特許仮出願第６１／６４２，５００号（代理人整理番号２９１１−０３９００）の優先権を主張する。

透明薄膜アンテナや電子機器などの業界で用いることのできる他の導電パターンを製造する従来の方法は、銅／銀の導電性ペーストで厚膜を印刷する画面を含み、幅（１００μｍ超）および高さ（１０μｍ超）の線をもたらす。フォトリソグラフィとエッチングのプロセスは厚さが薄く幅が狭い特徴に使用される。

ひとつの実施例として、フレキソ印刷用のインク組成物は、１００ｃｐｓ〜１００００ｃｐｓの粘度のアクリル系ポリマーと、１重量％〜１２重量％の濃度の有機金属触媒とを有する。

別の実施例では、高解像度の導電パターンを印刷するための方法は、アクリル系樹脂と有機金属触媒を含むインク、１０ｃｐｓ〜２０００ｃｐｓの粘度のインクを用いて、フレキソ印刷プロセスによって基板の少なくとも１つの側面に複数の線を印刷することを含む。このプロセスはまた、インクを硬化させ、無電解塩でインクをめっきすることを含む。

更に別の実施例では、高解像度の導電パターンを印刷するためのインクは、アクリル系ポリマー、３重量％〜１２重量％の濃度の有機金属触媒を含み、インクは、２００ｃｐｓ〜１００００ｃｐｓの粘度である。

本発明の例示的な実施例の詳細な説明のために、ここで添付の図面について触れる。

本開示の実施例に従う、フレキソプレートの斜視図の図解を示す。 本開示の実施例に従う、透明な単一および複数ループＲＦアンテナの図解である。 本開示の実施例に従う、基板上に高解像度パターンを印刷する方法の図解である。 本開示の実施例に従う、基板上に高解像度パターンを印刷する方法のフローチャートである。

以下の考察は本開示の様々な実施例を対象とする。これらの実施例のうちの１つ以上が好ましくこともあるが、開示の実施例は、特許請求の範囲を含む本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきでも、他の方法で使用されるべきもない。加えて、当業者であれば、以下の説明は広範な用途を有しており、いかなる実施例の考察もその実施例の単なる例であるとの意図されており、特許請求の範囲を含む本開示の範囲がその実施例に限定されることを暗示するよう意図しないことを理解するであろう。

本開示は、高解像度の導電パターン（ＨＲＣＰ）のロールツーロール印刷方法と、幅の狭い高アスペクト比の線を印刷する際に使用されるインクの組成と特質に関する。一般にこの方法はポリマーインクを利用し、後に無電解めっきされるパターンを定めるために使用する。ポリマーインクは、フレキソ製造プロセスの一部として使用することもできる。本明細書ではフレキソ印刷などの印刷プロセスに使用できる様々な粘度と様々な触媒濃度を有するインク組成物について述べる。ある特定の例として、インクは、パラジウムのほか、酢酸塩やシュウ酸塩など同様の触媒を含む。ポリマーインクは、アクリル系インクかこれに類似したポリマーとすることができる。更に、ある特定のインク配合物は、有機金属化合物を含んだものとすることもできる。ある特定の方法では、インクを調製する際に、高分子インク中での有機金属酢酸塩粒子および他の材料の直接溶解中の超音波撹拌を使用する。これらの有機金属材料は、印刷後すぐに無電解めっきできない場合があり、硬化の形態などの活性化が必要となることもある。従って、これらの有機金属化合物は、紫外光、熱などの手段によって処理され、硬化方法への露出を介して、触媒化合物を解離させることによって、化合物をそれらの元素金属形態へ変換する。無電解めっきプロセスは、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などの金属塩系の化学物質が存在する水性化学浴中で行うこともできる。

また、フレキソ印刷またはグラビア印刷技術を含む直接印刷方法によって幅の狭い高アスペクト比の線を印刷するためのインクおよびインク組成物が、本明細書に開示される。アクリル系ポリマーのインクは、１重量％〜１２重量％の濃度で酢酸塩またはシュウ酸触媒のいずれかを含んでいてもよく、インクは粘度が１００センチポアズ（ｃｐｓ）〜１００００ｃｐｓを超えるものとすることもできる。インクは、幅が１〜５０ミクロンでアスペクト比が５〜２５０の幅の狭い高アスペクト比のＨＲＣＰの直接印刷と製造に使用することもできる。インクは、本明細書に記載のシステムと方法で印刷することができる。

ロールツーロール製造プロセス
フレキソ印刷は、レリーフプレートが印刷シリンダ上に搭載された回転式ウェブ凸版印刷の一形態である。マスタプレートまたはフレキソプレートとも称されるこれらのレリーフプレートは、アニロックスなどの２つのローラインキングシステムから供給されるインクと組み合わせて使用することもできる。アニロックスロールは、印刷プレートに対するインクの測定量を提供するために使用されるシリンダとすることができる。インクは熱硬化性または紫外線（ＵＶ）硬化性のインクとすることができる。一例において、第１のローラは、インクをインクパンまたは計量システムからメーターローラまたはアニロックスロールに移す。インクがアニロックスローラから版胴に移されると、インクは均一な厚さに計量される。基板がロールツーロール処理システムを介して版胴から圧胴に移動するとき、圧胴は、画像をレリーフプレート上に、その後透明な可撓性の基板に移す版胴に圧力を加える。実施例によっては、版胴の代わりに壷ローラが存在し得、ドクターブレードは、ローラにわたるインクの分布を改善するために使用することもできる。

ＨＲＣＰは、先ほど説明した方法に類似したロールツーロール製造プロセスを用いて製造することもできる。このプロセスには、ポリマーインクに含有される無電解めっき触媒を活性化するプロセスを含めることもできる。これは、印刷パターンのイオン化紫外線放射または熱硬化によって達成できる。インク製造プロセスは、超音波攪拌を利用して、アクリル系ポリマーのインクなどの結合樹脂に金属酢酸塩粒子を直接溶解させることができる。これらのインクは、さらに加工されて導電性電極となる高精細なパターンを印刷するために使用される。導電性電極は、ＲＦアンテナの構造と配列、ならびに容量性や抵抗性のタッチスクリーンセンサのようなタッチスクリーンで使用される微細な高解像度パターンを含むいくつもの電子用途で使用することができる。

ロールツーロール製造プロセスを開始するために、透明な可撓性の基板は、任意の既知のロールツーロール処理方法を介して巻き戻しロールから第１の洗浄設備に移すこともできる。伸びによる寸法変化をもたらす印刷プロセス中の過度の緊張を避けるために、透明な可撓性の基板の厚さは、線速度や圧力などのプロセスパラメータの複数の組み合わせに応じて選択することもできると理解されたい。温度によって誘発される寸法変化は印刷後の寸法を変化させる可能性があるため、このような温度に対する変化も考慮することができる。

ＨＲＣＰの整列、印刷、加工は、最終製品の性能に影響を与える可能性がある。様々な実施の形態に従って、位置決めケーブルを用いて、透明な可撓性の基板の整列を維持し、かつ透明な可撓性の基板から油または獣脂などの不純物を除去するために使用される高電界オゾン発生器を含み得る第１の洗浄設備での第１の洗浄に透明な可撓性の基板を誘導することができる。次に、透明な可撓性の基板は、ウェブクリーナーなどの第２の洗浄設備で第２の洗浄を経ることもできる。

第２の洗浄の後、透明な可撓性基板は、高解像度パターン（ＨＲＰ）が印刷される第１の印刷設備に通すこともできる。ＨＲＰは、透明な可撓性の基板の第１の表面に施される、タッチスクリーン回路用の複数の線、あるいは平面・ダイポール・透明単一ループアンテナ用の回路などとすることができる。第１のマスタプレートから透明な可撓性の基板に移されるインクの量は、高精度の計量システムによって調節することもでき、プロセスの速度、インク組成物、粘度や、ＨＲＰの形状と寸法によって変えることもできる。

第１の印刷設備で印刷されるパターンは、例えば単一アンテナループとすることができる。従来は、以下で説明するめっきプロセスの前に第１の印刷設備でパターンが印刷された後、インクを活性化するために何回もの硬化ステップが必要となることがあった。触媒が露光不足である場合、有機金属触媒の解離は不完全となることがあり、めっきプロセスが損なわれる可能性がある。しかし、基板が過度に露出された場合、この基板によって完成品の完全性を脆化し損なわれるか、あるいは基板が更なる処理に対して不好適なものになってしまう。

別の実施例として、第１の印刷設備で印刷されるパターンが、平面、ダイポール、低可視性単一アンテナである場合、第２の印刷設備において、透明な可撓性基板の下面に第２の平面・ダイポール・低可視性複数ループアンテナのパターンを印刷することができる。透明な可撓性基板の下面は、複数ループアンテナを印刷するために第２の印刷設備に通すこともでき、そこでは第２のマスタプレートとパラジウムの有機金属化合物インクを使用することもできる。第２のマスタプレートから透明な可撓性の基板の下面に移されるインクの量も、第２の高精度の計量システムによって調節することができる。実施例によっては、第１または第２の印刷設備のうちの少なくとも１つにおいて、複数のフレキソプレートを使用することもできる。これらの実施例では、第１と第２の印刷設備で印刷されるパターンの形状と形態に応じて、複数あるフレキソプレートの各々に対して使用される複数のインクは何種類か存在することがある。

第２の印刷設備において下面に印刷した後は、第２の硬化設備が続く。第２の硬化設備では、ほぼ同じ波長でほぼ同じ目標強度で、上述のような第２の紫外線硬化を行うこともできる。加えて、第２の硬化設備には、基板に約２０℃〜約８５℃の温度範囲内で熱を加える加熱モジュールを更に含めることもできる。

無電解めっき
上側と下側（すなわち第１と第２の）面に印刷された第１パターンと第２パターンは、透明な可撓性の基板の上側（第１）の表面に印刷された単一ループアンテナ、および基板の下側（第２）の表面に印刷された複数のループを有するアンテナとすることができる。ひとつの例として、両方のパターンは、パラジウムなどの触媒性インクの有機金属化合物を用いて印刷することもできる。パラジウム、ロジウム、白金、銅、またはニッケルの酢酸塩またはシュウ酸塩である他の有機金属触媒が使用することもできる。ここでいうインク中の触媒は、ＨＲＰの無電解めっきを支援するために使用される。しかし、加えて、触媒はまた、粘度安定化、および印刷された線幅のばらつきを低減するのに役立ち得る。

次に、両方のパターンを含む基板全体は、めっき設備で無電解めっきを受ける。めっき中、種触媒は受容体ないし核形成部位として機能し、めっき金属（例えば、銅、ニッケル、パラジウム、アルミニウム、銀、金）が反応してＨＲＰに付着できるようにする。核形成部位がなければ、めっき溶液は活性化しないこともある。加えて、触媒、ひいては核形成部位がＨＲＰ中で均一ではない場合、不完全なめっきが生じることがあり、金属や高抵抗ＨＲＣＰの破損をもたらす可能性がある。

実施例によっては、酢酸パラジウムまたはシュウ酸パラジウムなどの有機金属材料の場合はすぐにめっきができないことがあり、印刷パターンの化合物を金属の形態に変えるために更なる処理を行うこともできる。インクの活性化は、パラジウムの有機金属化合物が非金属の形態から金属の形態に解離していることを意味するために、更なる処理が行われ得る。更なる処理は、広いスペクトルを有する紫外線への露出を介した化合物の解離を含み得、使用される波長は、約３６５ｎｍ〜約４３５ｎｍで維持することができる。上述のように、触媒が露出不足である、すなわち十分に解離しない場合、無電解めっきプロセスが損なわれることがあり、パターンになされるめっきが適切でなかったり、均一でなかったり、完全でなかったりすることがあるか、または連続性の問題または高抵抗ＨＲＣＰにつながる。

インク組成物に応じて、活性化プロセスは、パターンの整合性を維持しない場合があるため、印刷パターンとめっきパターンが同じ寸法とならないことがあり、これは、印刷パターンが小さな寸法を有する場合により顕著となる可能性のある問題である。しかし、有機金属の濃度が１重量％〜２０重量％であり、かつ有機金属インクが使用されるときに第１の硬化ステップに使用されるパラメータが印刷パターンを硬化させるのに十分である場合、第２の硬化ステップを必要としないことがある。基板の特性は、硬化パラメータに準拠し得、例えば、パターンの硬化時間が長すぎる場合、または１つのパターンが印刷・硬化され、第２パターンが印刷・硬化される場合、同じ基板は、２回の完全な硬化サイクルないしプロセスで２回硬化させることもできることを理解されたい。結果として、基板が脆化したり変色したりする可能性があるため、柔軟性、透明性、強度などの所望の特性を維持しないことがある。

硬化時間やエネルギー密度は、インクの有機金属含有量（重量％）およびＨＲＰの厚さによって変えることもできる。有機金属の割合が大きいと、有機金属を解離するために強力な硬化が必要となることがある。更に細い高アスペクト比の線の場合は、紫外線や熱の到達と解離を確実にするためにさらに多くの硬化が必要となることもある。そのシナリオでは、紫外線硬化に加え、追加の熱硬化によって有機金属を解離させることもできる。この解離は、有機金属化合物のいわゆる活性化のときに起こることがある。パラジウム有機金属化合物などの有機金属が化合物形態から金属形態に解離し、めっきが沈殿するよう金属パラジウムが核形成部位として機能するように、金属形態がめっきに対して誘導的になるとき、活性化される。インク中の触媒が解離しても、この解離は寸法の歪みを引き起こさず、印刷パターンのめっきプロセスのための寸法および均一性を保持すると認識すべきである。

透明な可撓性の基板の上面と、場合によっては下面のパターンを印刷した後、基板は、銅などの導電性材料を含有する無電解めっき槽に浸漬することもでき、ＨＲＰは、ＨＲＣＰをもたらすめっきがなされるようにする。めっきされた金属の厚さは、用途に応じて様々であるめっき溶液の温度やウェブの速度によって変わることがある。めっき設備での無電解めっきは、電流の印加を必要とせず、プロセス中で以前に活性化されたインク中の触媒を含有するパターン付け領域をめっきするのみである。めっきの厚さは、電界が存在しないため、電気めっきに比べてより均一になることがある。無電解めっきは、印刷された透明なアンテナパターン回路構成に含まれるものなど、複雑な形状および／または多くの特徴を有する部分に非常に好適となることがある。

無電解めっきの後、両方のパターンを有する可撓性の基板は、脱イオン水を含有する洗浄槽内に印刷された基板を浸漬することを含む洗浄プロセスを経ることができる。続いて、印刷された基板は乾燥設備で乾燥させることもできる。腐食に対してアンテナパターンの導電性材料を保護するには、不動態化設備を使用してパターンを不動態化することもできる。図１は、本開示の様々な実施例となるフレキソマスタの斜視図を示している。

図１は、フレキソマスタのパターン１０２、１０６の説明図である。様々な実施例に従って、上側フレキソマスタ１０２は、ロール１２４に搭載され、印刷システム（例えば、計量された印刷システム）と組み合わせて使用され、図２Ａに描かれるような可撓性の基板の上側表面に透明な単一ループアンテナ１１４を印刷する。下側フレキソマスタ１０６は、透明な複数ループアンテナ１２２を印刷するために使用され、これはまた、第２または下面パターンとして参照することもでき、透明な可撓性の基板の下側表面に複数のループを備える。本明細書では基板の２つの面を反映するために「上」「下」という用語を使用しているが、これらは「第１」「第２」と同義に使用することもでき、必ずしも基板の配向または最終製品に関して使用しているのではないと理解されたい。ひとつの実施例として、パターン１２２は、以下の図２Ｂで扱うパターンに類似したものとすることもできる。ひとつの実施例として、フレキソマスタ１０２とフレキソマスタ１０６は、各々異なるロール上に配設された個別にパターンを施したフレキソブランクである。

この実施例では、ローラ１２４などのローラは連続して配置することもできる、ここでは、１１４で作成された第１パターンが、基板の上側表面に印刷され、複数ループアンテナのパターン１２２が、第１パターン１１４の反対側にある基板の下側表面に印刷される。これに代わる実施例として、ローラの配置は、２つの異なるロール上にある２つの異なるフレキソマスタによって第１パターンと第２パターンが印刷され、この両方のパターンが１つの基板上に印刷され、第１パターン１１４が上側（第１）の表面に印刷され、第２パターン１２２が下側（第２）の表面に印刷されるようにすることもできる。本明細書中ではアンテナの例を挙げているが、この方法はまたタッチスクリーンセンサなどの高解像度の導電パターンの製造にも適用でき、単一の基板または複数の基板に印刷してそれらを組み立てることもできる。この例では、印刷はインラインプロセスの一部として同時にまたは連続的に行うことができる。別の例として、上側のパターンまたは下側パターンの少なくとも１つは、複数のロール上に配設された複数のフレキソプレートによって形成される。このように行う理由は、例えば、所望の最終パターンが、一種以上のインクを使用するのが適切となるような様々な遷移、寸法、形状でデザインされているためである（これはその後１つ以上のロールを使用することもできることを意味する）。別の例として、複数ロールは、パターンの形状、遷移、寸法がより均一に段階的に印刷されているので、１つのパターンを作成するために使用することもできる。

透明な単一ループアンテナ１１４と透明な複数ループアンテナ１２２の両方において、印刷される導電性線の高さは１００ｎｍから７ミクロンまで様々であり、導電性線どうしの間の距離は１０ミクロンから５ｍｍまで様々である。ここでいう高さは、印刷パターンの基板と上面との間の距離を指す。上側フレキソマスタ１０２と下側フレキソマスタ１０６のマスタを作成するために使用される材料層の厚さは０．５ｍｍ〜３．００ｍｍの範囲とすることができる。実施例によっては、フレキソマスタ１０６は、０．１ｍｍ位の薄さである金属サイディングによって、１つの側面に支えられるオフセットのフレキソマスタとすることができる。

図２Ａと２Ｂは、本開示の実施例に従う、平面ダイポール透明アンテナ構造の上面図の図解である。図２Ａにおいて、平面ダイポール透明アンテナ構造２００は、電気通信用途で必要とされるとき、無線電磁信号を放射または受信するために設計することもできる。アンテナ構造２００は、透明な可撓性の基板２０４上に配設された矩形の平面ダイポール透明単一ループアンテナ２０２を備え得る。この種のアンテナ設計は、約１ミクロンから約３０ミクロンまで様々な導電性線の幅を示し、ユーザからの距離に応じて、肉眼での透明効果が得られる寸法範囲を表す。矩形の透明な単一ループアンテナ２０２の印刷されたマイクロ電極（線）は、約６０％を超える光透過効率を示し得る。導電性電極は、金めっきの銅、銀めっきの銅、またはニッケルめっきの銅から構成されてもよい。銅は、耐腐食性のための不動態化を提供するために上にめっきされる。

矩形の透明な単一ループアンテナ２０２上に印刷される電極の抵抗率は約０．００５マイクロオーム／平方〜約５００オーム／平方の範囲であり、印刷される電極の長さは約１２５キロヘルツ〜約２５ギガヘルツの範囲をとる最終目的の周波数の範囲に応じて約０．０１ｍから約１ｍまで様々である。

一般的に、透明な可撓性の基板１０２に使用できる材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリカーボネート、ポリマーが挙げられる。具体的には、透明な可撓性の基板１０２に好適な材料としては、デュポン／帝人メリネックス４５４とデュポン／帝人メリネックスＳＴ５０５が挙げられ、後者は、熱処理が関与するプロセスのために特別に設計された熱安定化されたフィルムであり、寸法変化は、このプロセスに受け入れられない。透明な可撓性の基板１０２は、５〜５００ミクロンの厚さを呈することがあり、１００ミクロン〜２００ミクロンの好ましい厚さを有する。ロールツーロールプロセスを使用して透明なアンテナ回路を製造する詳細な方法は、図３に示され、本明細書に記載されている。

透明アンテナ構造２００は、任意のパターンの形状またはアンテナパターンの配列で設計することもでき、これは、地上波放送、衛星放送・電気通信の用途で必要となるラジオ信号を受信または送信するために異なる周波数またはチャネルに適合するように個別に調整することもできる。他の実施例として、放射パターンの指向性を高めるために反射素子と共に透明なアンテナ構造２００を使用することもできる。

図２Ｂは、本開示の実施例となる複数ループアンテナ構造の説明図である。複数ループアンテナ構造２０６は、複数のループ２１０を含むパターン２０８を含む。ひとつの実施例として、複数のループはループの配列であるということもでき、この特徴は単一の連続的な線で形成されている場合であっても同心円であるとして説明できる。ひとつの実施例として、この特徴は形状を矩形とすることができる。これに代わる実施例として、この特徴は円形、正方形、三角形、またはこれらを組み合わせたものとすることができ、この特徴は使用されている形状や独立した線の数にかかわらずループと呼ぶことができる。

図３は、本開示の実施例となるＨＲＣＰを製造するために使用される例示的なシステムである。図４は、本開示の実施例となるＨＲＣＰを製造する方法のフローチャートである。プロセスに沿って本明細書において側面図中に描かれるシステム３００中の透明な可撓性の基板３０２は、ロールツーロールプロセスで巻き戻しロール３０４上に配設される。ここでいう透明性という用語は電極が印刷されたあとの基板を指すこともでき、基板とＨＲＣＰに対する光透過量はいずれも約６０％を超える。基板は、上述のように、集積回路を印刷するための基盤として使用できる任意の材料とすることができる。

プロセスの速度は約２０フィート／ｍから約７５０フィート／ｍまで様々である。実施例によっては、約５０フィート／ｍ〜約２００フィート／ｍの速度が好ましいことがある。実施例によっては、基板３０２がインラインプロセスに対して適切に整列することを確実にするため、整列機構３０８を使用することもできる。基板３０２は、ブロック４０２において第１の洗浄設備３０６で洗浄することができ、この第１の洗浄設備３０６は不純物を除去するために使用される高電界オゾン発生器またはコロナプラズマモジュールを備えたものとすることもできる。実施例によっては、次に、透明な可撓性の基板は、ウェブクリーナーなどの第２の洗浄設備で第２の洗浄を受けるようにすることもできる。第１（上側）と第２（下側）の面を備える基板３０２は、次に、ブロック４０４において第１の側面に印刷をすることができるが、これは印刷設備３１６に対応させることができる。第１の印刷設備３１６では、ＨＲＰは、粘度が約１００ｃｐｓ〜約１００００ｃｐｓを超え触媒の濃度が約３重量％〜７重量％である紫外線硬化性ポリマーインクを用いて第１のマスタプレートでブロック４０４の印刷を行う。実施例によっては、このＨＲＰで、単一ループまたは約１ミクロン〜約３０ミクロンのパターンの線幅を有する複数のループを伴うアンテナを形成することもできる。

第１の印刷設備で使用されるインクは、パラジウムの有機金属化合物をドープしたアクリル系モノマーまたはポリマー樹脂材料を含んだものとすることができる。パラジウムの有機金属化合物は、例えば濃度が約１重量％〜約１２重量％、好ましくは３重量％〜７重量％のアクリル系樹脂とすることができ、第１の硬化設備３１８におけるブロック４０６の硬化によって活性化されためっき触媒として作用させることができる。硬化設備３１８は、約０．５ｍＷ／ｃｍ²〜２００ｍＷ／ｃｍ²以上の範囲の目標強度を有する広いスペクトルの紫外線硬化を行うこともできる。紫外線放射の波長は、約２５０〜６００ｎｍとすることができ、好ましくは３６５ｎｍ〜約４３５ｎｍとすることができる。使用される紫外線のエネルギー密度や波長は、インク中の触媒、インクの濃度、インクの粘度、ＨＲＰのアスペクト比、または列挙されたパラメータの組み合わせによって変わることがある。

紫外線露出は、アクリル系樹脂の硬化（重合）とパラジウムの有機金属化合物のパラジウム金属への解離という２つの反応を同時に発生させる可能性がある。パラジウム金属は、上述のように、無電解めっきのためのシード層を形成することができる。実施例によっては、紫外線に加えて、インク組成物および印刷されたパターンの寸法に応じて約２０℃〜約１３０℃の温度範囲内で熱を加える加熱モジュールをこのプロセスに含めることもできる。

インク中の触媒の濃度とインクの粘度は、プロセスパラメータや得られるＨＲＣＰの品質に影響を及ぼす可能性がある。細く（幅１〜５０ミクロン）かつアスペクト比の大きい（幅の５〜２５０倍）線を印刷する場合、触媒は単に無電解めっきの反応部位としてよりも多いインクの態様を促す可能性がある。例えば、５０ミクロンの線からなるＨＲＣＰは、高さが２００ナノメートルだけしか必要ないこともある一方で、５ミクロンの線幅の場合は抵抗値が同一となるように１ミクロンの高さが必要となることもある。触媒の濃度はインクの粘度を増加させ安定化させることを支援する可能性があり、これにより与えられた範囲の上限のアスペクト比が可能になることもある。さらに、細い線の場合は、めっきプロセスが確実に均一となるよう、さらに高い濃度の触媒が必要になることもある。しかし、線が細いほど、めっきが印刷された線の側壁でも起きるようにするにはアスペクト比を大きくする必要がある。非常に細い線である場合、側壁もめっきされていない限り必要な抵抗値が得られない。側壁のめっきもまた触媒濃度を高くすることで促進できる。このため、細い線の場合、高粘度のインクと側壁のめっきが必要となることがあり、この両方の目標は触媒の濃度を増加させることによって高めることができる。触媒の濃度には上限があり、それ以上ではインクが硬化中に適切に重合しなくなってしまうことを理解されたい。一方で、線が太いほど表面積が広くなってめっきが速く広がることができるため、インクに必要な触媒が少なくなり、必要な粘度も小さくなる。一方、細い線では、電気的な不連続ができず均一なめっきができるようにするために、高い触媒濃度が必要となる。

線幅の大小両端では、触媒を含めると線幅の均一性にも影響を及ぼす可能性がある。上述のように、触媒は粘度の安定化を促進することがあり、これによって硬化後の線幅（すなわち密度）がさらに安定する可能性がある。硬化プロセスではインク中のあらゆる揮発成分が追い出されるため、インクは硬化プロセスの後に収縮または変形することがある。収縮による変形のおそれを軽減するためには、触媒の濃度を高くすればインクに更なる架橋構造が加わって、収縮量や変形量が小さくなる可能性がある。

実施例によっては、第２の印刷設備３２４のブロック４０４で第２パターンを印刷する。この第２パターンは、第２の硬化設備３２６において第１の硬化設備３１８での第１の硬化と同様の方法で硬化させることもできる。第２パターンは基板３０２の第２の側面に印刷することもできるが、第１の面にある第１パターンの隣や、基板３０２以外の基板に印刷することもできる。両者の印刷設備３１６、３２４は様々に構成できることを理解されたい。ブロック４０４では、印刷設備３１６、３２４を両方使用して両パターンを同時に印刷することもできる。あるいは、図４には示していないが、図３に示すように、第１の印刷設備３１６で第１パターンを印刷し第１の硬化設備３１８で硬化した後で、第２の印刷設備３２４で第２パターンを印刷してもよい。

ひとつの実施例として、３１６または３２４で印刷されたパターンの形状の寸法、遷移、複雑さが様々である場合、それが第１パターンであれ第２パターンであれ、あるいはその両方であれ、印刷プロセスを調整することによってその一方または両方のパターンのこれらの態様を実現することもできる。別の実施例として、基板３０２の第１の表面に第１パターンが印刷されるとともにインラインプロセスで同時あるいは連続的に基板３０２の下面に第２パターンができるように印刷設備３１６、３２４を構成することもできる。この例では、１つの基板２つのパターンが施され、これらは異なる形状であってもよく、異なるインクで印刷してもよい。別の実施例として、印刷設備３１６、３２４は、基板３０２の第１の側面に第１パターンが印刷され、基板３０２の第１の側面の第１パターンの隣に第２パターンが印刷されるように配置することもできる。別の実施例として、第１と第２の印刷設備３１６、３２４のうちの少なくとも１つが、図１で説明したような複数のロール上に設けられる複数のフレキソプレートを備えたものとすることもできる。別の例として、１つのパターンを作成するのに複数のロールを使用することもできる。こうする理由は、パターン形状、遷移、寸法がより均一に段階的に印刷できるため、あるいはひとつのパターン当たりに複数のロールプロセスを行うことでインラインプロセスの実行速度を早くすることができるようになるためである。

印刷の後、３１６と３２４で印刷されたパターンは、例えば無電解めっき４０８によりめっきされる。めっき設備３３０での無電解めっき４０８は、印刷された透明なアンテナパターンに含まれるものなど、複雑な形状や多くの特徴を有する部分にとって非常に好適となることがある。めっき設備３３０で無電解めっきされる間、銅（Ｃｕ）などの導電性材料をパターン上に付着させる。実施例によっては、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（ＡＩ）など、他の導電性材料を使用することもできる。めっきは、温度が約２０℃〜約９０℃の範囲の導電性材料を含む液状媒体中で行われる。ひとつの実施例として３１６と３２４で印刷されたパターンに同じ導電性材料を使用することもできるが、別の実施例としてパターン上に異なる導電性材料を使用することもできる。活性化されたパターンによって導電性材料が引き付けられてＨＲＣＰができる。

ある特定の例として、めっき浴の液体媒体は、含まれる金属に応じて例えば約８０℃とする。ひとつの例として、銅の場合は３５℃〜４５℃の温度とすることができ、別の例として、ニッケルの場合は６５℃〜８０℃とすることができる。成長速度は毎分約１０ｎｍ〜約２００ｎｍとし、達成される最終的な厚さを約１０ｎｍ〜５０００ｎｍ（０．０１ミクロン〜５ミクロン）とすることもできる。これに代わる例として、めっきにより達成される最終的な厚さは約１００００ｎｍ〜１０００００ｎｍ（１０ミクロン〜１００ミクロン）とすることもできる。パターン上のめっきの厚さ（めっきパターンの厚さと呼ぶこともできる）は、用途に応じて様々であるめっき溶液の温度とウェブの速度とによって変わる。めっき設備での無電解めっきは電流の印加を必要とせず、イオン化紫外線放射の硬化露出を介して以前に活性化されためっき触媒を含有するパターン付け領域をめっきするのみである。めっきの厚さはより容易に制御できるようになるため、電界が存在しないため電気めっきと比べてより均一になることがある。

無電解めっきの後、両方のパターンは浸漬または噴霧（図示せず）設備などの水洗設備３３２で水洗プロセスに通すこともできるが、このプロセスはもうひとつの洗浄４１０であるということもできる。浸漬水洗設備３３２は、めっき設備３３０でめっきされたパターンを室温で水を含有する洗浄槽内に浸漬することを含む。パターンは、その後、乾燥設備（図示せず）で室温の空気を当てることによって乾燥４１２させることもできる。実施例によっては、ＲＦアンテナ回路構成の導電性材料を腐食から保護するため、不動態化設備（図３には示されない）を使用して基板４１４を不動態化することもでき、導電性材料が水と望ましくない反応をするのを防ぐため、乾燥後に追加されたパターン噴霧とすることもできる。

以上の考察は本発明の原理と様々な実施例の例示であることを意味する。以上の内容を完全に理解すれば、当業者であれば多数の変形と修正が明らかになるであろう。以下の特許請求の範囲はこのような変形と修正のすべてを包含するものと解釈する意図がある。

Claims (20)

1. フレキソ印刷用のインク組成物であって、粘度１００ｃｐｓから１００００ｃｐｓのアクリル系ポリマーと、濃度１重量％から１２重量％の有機金属触媒とを含むことを特徴とするインク組成物。
2. アクリル系ポリマーの粘度が２００ｃｐｓから２０００ｃｐｓである、請求項１に記載のインク。
3. インク中の有機金属触媒の濃度が３重量％から７重量％である、請求項１に記載のインク。
4. 有機金属触媒がパラジウムの有機金属化合物である、請求項１に記載のインク。
5. 粘度が１２００ｃｐｓである、請求項１に記載のインク。
6. 有機金属触媒が銅含有化合物である、請求項１に記載のインク。
7. 高解像度導電パターンを印刷するための方法であって、
   アクリル系樹脂および有機金属触媒を含む粘度１０ｃｐｓから２０００ｃｐｓのインクを用い、フレキソ印刷プロセスによって基板の少なくとも１つの側面に複数の線を印刷する過程と、
   インクを硬化させる過程と、
   無電解塩でインクをめっきする過程とを含むことを特徴とする方法。
8. インク中の有機金属触媒の濃度が１重量％から８重量％である、請求項７に記載の方法。
9. 有機金属触媒がパラジウムの有機金属化合物である、請求項７に記載の方法。
10. インクの粘度が２００ｃｐｓである、請求項７に記載の方法。
11. インクの粘度が１２００ｃｐｓである、請求項７に記載の方法。
12. 複数の線の各線の幅が１ミクロンから１００ミクロンである、請求項７に記載の方法。
13. 複数の線の各線の高さが０．２ミクロンから２ミクロンである、請求項７に記載の方法。
14. 無電解塩が銅含有溶液である、請求項７に記載の方法。
15. 無電解塩がニッケル含有溶液である、請求項７に記載の方法。
16. 高解像度導電パターンを印刷するためのインクであって、
    アクリル系ポリマーと、濃度３重量％から１２重量％の有機金属触媒とを含み、
    インクの粘度が２００ｃｐｓから１００００ｃｐｓであることを特徴とするインク。
17. 粘度が１２００ｃｐｓであり、有機金属触媒の濃度が３重量％から７重量％である、請求項１６に記載のインク。
18. 有機金属触媒がパラジウムの有機金属化合物である、請求項１６に記載のインク。
19. 有機金属触媒が銅化合物である、請求項１６に記載のインク。
20. 有機金属触媒がニッケル化合物である、請求項１６に記載のインク。
    

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