JP2021118322A - Three-dimensional printed matter and manufacturing method thereof and wiring pattern and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、立体印刷物とその製造方法、及びそれらを用いる配線パターンとその製造方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional printed matter and a manufacturing method thereof, and a wiring pattern using them and a manufacturing method thereof.
従来からプリンタブルエレクトロニクス技術分野などで、導電材料または絶縁材料をグラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷、３Ｄプリンタなどで形成する技術が求められている。 Conventionally, in the field of printable electronics technology, there has been a demand for a technique for forming a conductive material or an insulating material by gravure printing, screen printing, flexographic printing, offset printing, inkjet printing, a 3D printer or the like.
しかしながら、これらの印刷法は印刷物の断面形状が略半球形状且つアスペクト比が低い印刷物となることが多く、今後のトレンドとして、印刷物の断面形状が矩形且つアスペクト比が高い印刷物が望まれている。 However, these printing methods often result in a printed matter having a substantially hemispherical cross-sectional shape and a low aspect ratio, and as a future trend, a printed matter having a rectangular cross-sectional shape and a high aspect ratio is desired.
印刷物の断面形状が略半球形状ということは、導電材料の場合、断面積による電気特性値を重要視する回路形成技術において不安定要素が大きくなる。例えば電流密度の計算は切断面を直接計測するなどの破壊試験を行う必要がある等の課題が生じる。また、配線に流れる電流量は矩形に比べて少なくなる、などの問題点も生じる。 The fact that the cross-sectional shape of the printed matter is substantially hemispherical means that in the case of a conductive material, an unstable element becomes large in the circuit forming technique in which the electrical characteristic value due to the cross-sectional area is emphasized. For example, the calculation of the current density causes problems such as the need to perform a destructive test such as directly measuring the cut surface. In addition, there is a problem that the amount of current flowing through the wiring is smaller than that of the rectangle.
印刷物の断面形状を矩形にすることで期待される効果としては、測定のための破壊試験を必要とせず、まず印刷物の断面積を簡単に求めることができることが挙げられる、その結果、配線抵抗値などを簡単に求めることができる。 The expected effect of making the cross-sectional shape of the printed matter rectangular is that the cross-sectional area of the printed matter can be easily obtained without the need for a fracture test for measurement, and as a result, the wiring resistance value. Etc. can be easily obtained.
また、同じ面積上に印刷した従来の印刷物と比較すると、配線に流れる電流をより多くすることが可能となり、特にセンサ類の電子回路のような、小スペースに配線が密集した箇所へ印刷することにより、効果の向上が期待される。 In addition, compared to conventional printed matter printed on the same area, it is possible to increase the current flowing through the wiring, and it is possible to print in places where wiring is dense, especially in electronic circuits of sensors. Therefore, the effect is expected to be improved.
ナノインプリントに代表される立体的転写技術による配線パターンの形成は、石英などのテンプレートを原版に押し付けてパターンを転写する技法である。しかしながら、テンプレートに形成したパターンサイズにバラツキが生じるとレジストが十分に充填されなかったり、離型時にレジストの一部が剥がれてしまい、寸法均一性が劣化する問題がある。 The formation of a wiring pattern by three-dimensional transfer technology represented by nanoimprint is a technique of pressing a template such as quartz against the original plate to transfer the pattern. However, if the pattern size formed on the template varies, there is a problem that the resist is not sufficiently filled or a part of the resist is peeled off at the time of mold release, resulting in deterioration of dimensional uniformity.
特許文献１では、アスペクト比の高い溝が形成された凹版に導電性インクを充填し基材へ転写するという方法によりアスペクト比の高い導電性の印刷物を形成している。しかしながらアスペクトが高い溝であり材料が完全に充填されにくいため、真空引きにて材料を充填する必要があった。また、この方法ではパターン毎に凹版を製作する必要があり、タクトが長くなり製造コストが上昇するという課題がある。 In Patent Document 1, a conductive printed matter having a high aspect ratio is formed by a method in which a concave plate having a groove having a high aspect ratio is filled with conductive ink and transferred to a base material. However, since the groove has a high aspect and it is difficult to completely fill the material, it is necessary to fill the material by evacuation. Further, in this method, it is necessary to manufacture an intaglio plate for each pattern, which causes a problem that the tact becomes long and the manufacturing cost increases.
また、基材に対し垂直方向にアスペクト比の高い印刷物に接するように立体的な構造の印刷物を形成する場合、低粘度材料では印刷直後にレベリング（平坦化）が生じやすい。そこで、ダミーパターンなどを形成した後に最終的に除去する方法や、積層により形成する方法が挙げられるが、工程数が増え、製造コストが上昇する課題がある。 Further, when a printed matter having a three-dimensional structure is formed so as to be in contact with a printed matter having a high aspect ratio in the direction perpendicular to the base material, leveling (flattening) is likely to occur immediately after printing with a low-viscosity material. Therefore, there are a method of finally removing the dummy pattern after forming the dummy pattern and a method of forming the dummy pattern by laminating, but there is a problem that the number of steps increases and the manufacturing cost increases.
一方で、高粘度材料を用いる場合は、印刷した高粘度パターンの面積が、印刷前の高粘度材料の断面積よりも大きくなるダイスウェル現象に代表されるような、印刷自体の課題も多く、技術的に極めて難しいのが現状である。 On the other hand, when a high-viscosity material is used, there are many problems in printing itself, such as the die-well phenomenon in which the area of the printed high-viscosity pattern becomes larger than the cross-sectional area of the high-viscosity material before printing. The current situation is that it is technically extremely difficult.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、１回の印刷工程で作成できる立体印刷物とその製造方法、及びそれらを用いて作製した配線パターンとその製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a three-dimensional printed matter that can be produced in one printing process, a method for producing the same, a wiring pattern produced by using the three-dimensional printed matter, and a wiring pattern thereof. To provide a manufacturing method.
上記の課題を解決する手段として、本発明の立体印刷物の第１の態様は、１以上Ｎ数の第１立体印刷物と、前記第１立体印刷物の上面に接する第２立体印刷物と、からなり、前記第１立体印刷物及び前記第２立体印刷物はいずれも略直方体形状であり、いずれも同じ方向へ延在し、前記第１立体印刷物の、延在する方向と平面視で直交する方向の長さの１以上Ｎ数における平均値を下底幅とし、前記第２立体印刷物の、延在する方向と平面視で直交する方向の長さを上底幅とするとき、
１＜（前記第２立体印刷物の上底幅／前記第１立体印刷物の下底幅）≦１０
であり、前記第２立体印刷物の直下に、平面視で前記第１立体印刷物が存在しない領域が存在する、ことを特徴とする立体印刷物である。ここで、Ｎは整数とする。
As a means for solving the above problems, the first aspect of the three-dimensional printed matter of the present invention comprises a first three-dimensional printed matter having an N number or more and a second three-dimensional printed matter in contact with the upper surface of the first three-dimensional printed matter. Both the first three-dimensional printed matter and the second three-dimensional printed matter have a substantially rectangular shape, and both extend in the same direction, and the length of the first three-dimensional printed matter in a direction orthogonal to the extending direction in a plan view. When the average value of 1 or more and N numbers is defined as the lower base width, and the length of the second three-dimensional printed matter in a direction orthogonal to the extending direction in a plan view is defined as the upper base width.
1 <(upper base width of the second three-dimensional printed matter / lower base width of the first three-dimensional printed matter) ≦ 10
This is a three-dimensional printed matter characterized in that a region in which the first three-dimensional printed matter does not exist exists immediately below the second three-dimensional printed matter. Here, N is an integer.
尚、ここで、Ｎ数の第１立体印刷物、及び第２立体印刷物のＹ方向の長さが、それぞれＸ方向の位置により変化する場合は、Ｘ方向の両端部と中央部の３点の平均値のＮ数の平均値を下底幅、及びＸ方向の両端部と中央部の３点の平均値を上底幅とする。 Here, when the lengths of the N number of the first three-dimensional printed matter and the second three-dimensional printed matter in the Y direction change depending on the positions in the X direction, the average of the three points at both ends and the center in the X direction. The average value of the N numbers of the values is the lower base width, and the average value of the three points at both ends and the center portion in the X direction is the upper base width.
本発明の立体印刷物の第２の態様は、前記立体印刷物は粘弾性を有する導電性エラストマーからなる、ことを特徴とする立体印刷物である。 A second aspect of the three-dimensional printed matter of the present invention is a three-dimensional printed matter characterized in that the three-dimensional printed matter is made of a conductive elastomer having viscoelasticity.
また、本発明の立体印刷物の製造方法の第１の態様は、前記第１の態様及び第２の態様の立体印刷物を１回の印刷工程によって形成する、ことを特徴とする立体印刷物の製造方法である。 Further, the first aspect of the method for producing a three-dimensional printed matter of the present invention is a method for producing a three-dimensional printed matter, which comprises forming the three-dimensional printed matter of the first aspect and the second aspect by one printing step. Is.
本発明の立体印刷物の製造方法の第２の態様は、前記１回の印刷工程によって前記立体印刷物を形成する方法は、モーノディスペンサーで吐出する方法による、ことを特徴とする立体印刷物の製造方法である。 A second aspect of the method for producing a three-dimensional printed matter of the present invention is a method for producing a three-dimensional printed matter, wherein the method for forming the three-dimensional printed matter by the one printing step is a method of discharging with a mono dispenser. Is.
また、本発明の配線パターンの態様は、前記第１の態様及び第２の態様の立体印刷物を具備し、前記第２立体印刷物の直下で、平面視で前記第１立体印刷物が存在しない領域に、少なくとも１種類以上の金属ペーストが充填されている、ことを特徴とする配線パターンである。 Further, the aspect of the wiring pattern of the present invention includes the three-dimensional printed matter of the first aspect and the second aspect, and is located in a region where the first three-dimensional printed matter does not exist in a plan view directly under the second three-dimensional printed matter. , A wiring pattern characterized in that at least one kind of metal paste is filled.
また、本発明の配線パターンの製造方法の態様は、前記第１の態様及び第２の態様の立体印刷物の製造方法により製造される、ことを特徴とする前記態様の配線パターンの製造方法である。 Further, the aspect of the wiring pattern manufacturing method of the present invention is the method of manufacturing the wiring pattern of the above aspect, characterized in that it is manufactured by the method of manufacturing the three-dimensional printed matter of the first aspect and the second aspect. ..
本発明によれば、アスペクト比の高い立体印刷物が１回の印刷工程で得られ、導電材料により配線パターンを形成する場合、断面積が増えることで配線に流れる電流をより多くすることが可能となる。また、電子回路のような小スペースに密集した配線を形成する上で有利に作用し、従来の積層などの別な方法よりも低コストの代替技術として有用である。 According to the present invention, when a three-dimensional printed matter having a high aspect ratio is obtained in one printing process and a wiring pattern is formed by a conductive material, it is possible to increase the current flowing through the wiring by increasing the cross-sectional area. Become. It also has an advantage in forming dense wiring in a small space such as an electronic circuit, and is useful as an alternative technique at a lower cost than other methods such as conventional lamination.
以下、本発明の実施形態に係る立体印刷物とその製造方法、及び配線パターンとその製造方法について図面を用いて説明する。同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付ける。各図面において、見易さのため構成要素の厚さや比率は誇張されていることがあり、構成要素の数も減らして図示していることがある。また、本発明は以下の実施形態そのままに限定されるものではなく、主旨を逸脱しない限りにおいて、適宜の組み合わせ、変形によって具体化できる。 Hereinafter, the three-dimensional printed matter and its manufacturing method, and the wiring pattern and its manufacturing method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same components are designated by the same reference numerals unless there is a reason for convenience. In each drawing, the thickness and ratio of the components may be exaggerated for ease of viewing, and the number of components may also be reduced. Further, the present invention is not limited to the following embodiments as they are, and can be embodied by appropriate combinations and modifications as long as the gist is not deviated.
印刷物が形成される対象物は商材に応じ様々であるので、本願では、印刷物が形成される対象物をすべて「基材」と呼ぶことにする。 Since the objects on which the printed matter is formed vary depending on the product, in the present application, all the objects on which the printed matter is formed are referred to as "base materials".
［立体印刷物］
図１は、本発明の第一実施形態に係る、立体印刷物の第１例であるＴ型立体印刷物を示す斜視図である。基材１０の上の断面形状がＴの字のようであることからＴ型立体印刷物１００と呼称する。
[Three-dimensional printed matter]
FIG. 1 is a perspective view showing a T-type three-dimensional printed matter which is a first example of a three-dimensional printed matter according to the first embodiment of the present invention. Since the cross-sectional shape on the
Ｔ型立体印刷物１００は、１つの第１立体印刷物１０１と、第１立体印刷物１０１の上面に接する第２立体印刷物１０２と、からなり、第１立体印刷物１０１及び第２立体印刷物１０２はいずれも略直方体形状であり、いずれも同じ方向（Ｘ方向）へ延在している。
The T-type three-dimensional
また、第１立体印刷物１０１の、延在するＸ方向と平面視で直交するＹ方向の長さを下底幅１０３とし、第２立体印刷物１０２の、延在するＸ方向と平面視で直交するＹ方向の長さを上底幅１０４とするとき、
１＜（上底幅１０４／下底幅１０３）≦１０
であることを特徴としている。従って、第２立体印刷物１０２の直下で、平面視で第１立体印刷物１０１が存在しない領域が存在し、第２立体印刷物１０２の下面と基材１０との間に間隙１０５を有する。
Further, the length of the first three-dimensional
1 <(
It is characterized by being. Therefore, immediately below the second three-dimensional
尚、ここで、第１立体印刷物１０１、及び第２立体印刷物１０２のＹ方向の長さが、それぞれＸ方向の位置により変化する場合は、Ｘ方向の両端部と中央部の３点の平均値を下底幅、上底幅とする。
Here, when the lengths of the first three-dimensional
図２は、本発明の第一実施形態に係る、立体印刷物の第２例である門型立体印刷物を示す斜視図である。基材１０の上の断面形状が門の字のような桝型であることから門型立体印刷物２００と呼称する。
FIG. 2 is a perspective view showing a gate-shaped three-dimensional printed matter which is a second example of the three-dimensional printed matter according to the first embodiment of the present invention. Since the cross-sectional shape on the
門型立体印刷物２００は、２つの第１立体印刷物２０１ａ、２０１ｂと、第１立体印刷物２０１ａ、２０１ｂの上面に接する第２立体印刷物２０２と、からなり、第１立体印刷
物２０１ａ、２０１ｂ及び第２立体印刷物２０２はいずれも略直方体形状であり、いずれも同じ方向（Ｘ方向）へ延在している。
The gate-type three-dimensional printed
また、第１立体印刷物２０１ａ、２０１ｂの、延在するＸ方向と平面視で直交するＹ方向の長さをそれぞれ下底幅２０３ａ、２０３ｂ（ここでは２０３ｂ＝２０３ａとする）とし、第２立体印刷物２０２の、延在するＸ方向と平面視で直交するＹ方向の長さを上底幅２０４とするとき、
１＜（上底幅２０４／下底幅２０３ａ）≦１０
であることを特徴としている。また、第２立体印刷物２０２の直下で、平面視で第１立体印刷物２０１ａ、２０１ｂが存在しない領域が存在し、従って第２立体印刷物２０２の下面と基材１０との間に間隙２０５を有することを特徴とする。
Further, the lengths of the first three-dimensional printed matter 201a and 201b in the Y direction orthogonal to the extending X direction in a plan view are set to the lower base widths 203a and 203b (here, 203b = 203a), respectively, and the second three-dimensional printed matter. When the length of 202 in the Y direction orthogonal to the extending X direction in a plan view is the
1 <(
It is characterized by being. Further, immediately below the second three-dimensional printed
尚、ここで、第１立体印刷物２０１ａ、２０１ｂ、及び第２立体印刷物２０２のＹ方向の長さが、Ｘ方向の位置により変化する場合は、２０１ａ、２０１ｂのＸ方向の両端部と中央部の３点の平均値の２０１ａ、２０１ｂの平均値を下底幅、及び２０２のＸ方向の両端部と中央部の３点の平均値を上底幅とする。
Here, when the lengths of the first three-dimensional printed matter 201a and 201b and the second three-dimensional printed
上記の第１例、第２例では、第１立体印刷物がそれぞれ１つ、２つの場合を示したが、本発明の立体印刷物では第１立体印刷物は１以上Ｎ数（整数）であればよく、Ｎ数の場合、下底幅と上底幅の関係は、
１＜（第２立体印刷物の上底幅／第１立体印刷物の下底幅）≦１０
であることを特徴とする。
In the above first and second examples, the case where the first three-dimensional printed matter is one or two, respectively, is shown, but in the three-dimensional printed matter of the present invention, the first three-dimensional printed matter may be 1 or more and N numbers (integers). , In the case of N number, the relationship between the bottom width and the top width is
1 <(upper base width of the second three-dimensional printed matter / lower base width of the first three-dimensional printed matter) ≤ 10
It is characterized by being.
尚、ここで、Ｎ数の第１立体印刷物、及び第２立体印刷物のＹ方向の長さが、それぞれＸ方向の位置により変化する場合は、Ｘ方向の両端部と中央部の３点の平均値のＮ数の平均値を下底幅、及びＸ方向の両端部と中央部の３点の平均値を上底幅とする。 Here, when the lengths of the N number of the first three-dimensional printed matter and the second three-dimensional printed matter in the Y direction change depending on the positions in the X direction, the average of the three points at both ends and the center in the X direction. The average value of the N numbers of the values is the lower base width, and the average value of the three points at both ends and the center portion in the X direction is the upper base width.
従って、本発明の立体印刷物では、例えば下底幅が１００μｍであれば、上底幅は１００μｍより大きく、１０００μｍ（＝１ｍｍ）以下であることが特徴となる。 Therefore, the three-dimensional printed matter of the present invention is characterized in that, for example, when the lower base width is 100 μm, the upper base width is larger than 100 μm and 1000 μm (= 1 mm) or less.
また、第２立体印刷物の直下で、平面視でＮ数の第１立体印刷物が存在しない領域が存在し、従って第２立体印刷物の下面と基材との間に間隙を有することを特徴とする。 Further, immediately below the second three-dimensional printed matter, there is a region in which the first three-dimensional printed matter of N number does not exist in a plan view, and therefore, a gap is provided between the lower surface of the second three-dimensional printed matter and the base material. ..
立体印刷物が導電材料からなる場合、導電材料は、一般には、銀、銅、アルミニウムなどに代表される金属材料であるが、商材によっては材料自体に粘弾性やフレキシブル性が求められる。 When the three-dimensional printed matter is made of a conductive material, the conductive material is generally a metal material typified by silver, copper, aluminum, etc. However, depending on the commercial material, the material itself is required to have viscoelasticity and flexibility.
その場合、本発明の立体印刷物を成す導電材料は、粘弾性を有する導電性エラストマーであることが好ましい。すなわち、例えばカーボンを主剤とした導電性エラストマーからなるペーストであるが、粘度調整のために溶媒を混錬した導電性エラストマーとすることが好ましい。これにより材料そのものに滑り性が付与され、後述の印刷ヘッド先端部に設けた吐出溝と同じ形状で材料が吐出され、所望の形状の印刷物が１回の印刷工程で可能となる。粘弾性を有する導電性エラストマーであればフレキシブル性を要する商材の配線パターンとしても有用である。 In that case, the conductive material forming the three-dimensional printed matter of the present invention is preferably a conductive elastomer having viscoelasticity. That is, for example, it is a paste made of a conductive elastomer containing carbon as a main component, but it is preferable to use a conductive elastomer kneaded with a solvent for adjusting the viscosity. As a result, slipperiness is imparted to the material itself, the material is ejected in the same shape as the ejection groove provided at the tip of the printing head, which will be described later, and a printed matter having a desired shape can be produced in one printing step. A conductive elastomer having viscoelasticity is also useful as a wiring pattern for products that require flexibility.
前記で好ましい主剤として挙げた導電性エラストマーは、カーボンや金属粉、金属蒸着粉などの導電性粒子をシリコンゴムに一定の配合割合で均一に混錬した感圧導電性ゴムのことを指す。例えば、熱硬化型カーボンエラストマー、熱可塑性エラストマーなどが挙げられるが、特に限定はされない。 The conductive elastomer mentioned above as a preferable main agent refers to a pressure-sensitive conductive rubber in which conductive particles such as carbon, metal powder, and metal vapor deposition powder are uniformly kneaded with silicon rubber at a constant blending ratio. Examples thereof include thermosetting carbon elastomers and thermoplastic elastomers, but the present invention is not particularly limited.
［立体印刷物の製造方法］
図３、図４は、本発明の第二実施形態である立体印刷物の製造方法に係る、印刷ヘッドの、それぞれ第１例、第２例を示す概略斜視図である。
[Manufacturing method of three-dimensional printed matter]
3 and 4 are schematic perspective views showing a first example and a second example of the print head according to the method for manufacturing a three-dimensional printed matter according to the second embodiment of the present invention.
材料供給装置（図示せず）と印刷ヘッド３００（図４では３２０）を接続し、材料は材料供給装置から印刷ヘッド３００（図４では３２０）内へと送液され、先ずマニホールド３０１（図４では３２１）と呼ばれる溜り場に充填される。次に、複数本に分岐した流路３０２（図４では３２２）内を経由し先端部の吐出溝３１０（図４では３３０）から−Ｘ方向へ吐出され、印刷ヘッド３００（図４では３２０）と、その下の基材（ここでは不図示）との相対位置がＸ方向へ移動することで基材上に立体印刷物が形成される。 The material supply device (not shown) and the print head 300 (320 in FIG. 4) are connected, and the material is sent from the material supply device into the print head 300 (320 in FIG. 4). Then, it is filled in a hangout called 321). Next, the printed matter is discharged in the −X direction from the discharge groove 310 (330 in FIG. 4) at the tip portion via the flow path 302 (322 in FIG. 4) branched into a plurality of lines, and is discharged in the −X direction to the print head 300 (320 in FIG. 4). And the relative position with the base material (not shown here) under it moves in the X direction, so that a three-dimensional printed matter is formed on the base material.
吐出溝の断面形状としては、第１例ではＴ型（符号３１０）、第２例では門型（符号３３０）の、矩形からなる２種類を図示しているが、本発明の立体印刷物の製造方法に用いる印刷ヘッドの吐出溝はＴ型、門型などの形状に限定されない。例えば、既述のように、本発明の立体印刷物では第１立体印刷物は１以上Ｎ数（整数）であればよく、商材に応じ適宜形状を選択すればよい。 As the cross-sectional shape of the discharge groove, two types consisting of a rectangle, a T type (reference numeral 310) in the first example and a portal type (reference numeral 330) in the second example, are shown. The discharge groove of the print head used in the method is not limited to a shape such as a T-shape or a portal shape. For example, as described above, in the three-dimensional printed matter of the present invention, the first three-dimensional printed matter may have an N number (integer) of 1 or more, and the shape may be appropriately selected according to the product.
本発明の立体印刷物の製造方法では、上記の印刷ヘッドを用い、第１立体印刷物及び前記第２立体印刷物からなる立体印刷物を１回の印刷工程によって形成する。そのためには、立体印刷物となる材料の粘弾性を好適に制御することが重要である。 In the method for producing a three-dimensional printed matter of the present invention, the above-mentioned print head is used to form a three-dimensional printed matter composed of the first three-dimensional printed matter and the second three-dimensional printed matter by one printing step. For that purpose, it is important to suitably control the viscoelasticity of the material to be a three-dimensional printed matter.
すなわち、高粘度の主剤だけでは本発明の印刷物を１回の印刷工程で得ることは困難であるため、溶媒を主剤に混錬して材料そのものに滑り性を付与することにより、吐出溝と同形状に材料が吐出され、所望の形状に印刷することが可能となる。 That is, since it is difficult to obtain the printed matter of the present invention in a single printing step using only the high-viscosity base material, the same as the discharge groove is obtained by kneading the solvent with the base material to impart slipperiness to the material itself. The material is ejected into a shape, and it becomes possible to print in a desired shape.
以上のように、本発明によれば、例えば高粘度の導電性エラストマーを主剤とした材料に溶媒を混錬し、印刷ヘッドの吐出溝の断面形状を所望の形状に加工することにより、１回の印刷工程で立体印刷物を連続的に形成することが可能となる。 As described above, according to the present invention, for example, by kneading a solvent with a material containing a high-viscosity conductive elastomer as a main component and processing the cross-sectional shape of the discharge groove of the print head into a desired shape, once. It is possible to continuously form a three-dimensional printed matter in the printing process of.
１回の印刷工程によって立体印刷物を形成する方法としては、モーノディスペンサーで吐出する方法によることが好ましい。具体的な方法については、後述の実施例で述べる。 As a method of forming a three-dimensional printed matter by one printing step, it is preferable to use a method of discharging with a MONO dispenser. A specific method will be described in Examples described later.
［配線パターン］
図５は、本発明の第三実施形態に係る、配線パターンの第１例を示す斜視図である。配線パターンの第１例４００は、図１のＴ型立体印刷物１００の、第２立体印刷物１０２の下面と基材１０との間の間隙１０５が、金属ペースト１５０で充填されている。
[Wiring pattern]
FIG. 5 is a perspective view showing a first example of a wiring pattern according to a third embodiment of the present invention. In the first example 400 of the wiring pattern, the
図５は、本発明の第三実施形態に係る、配線パターンの第２例を示す斜視図である。配線パターンの第２例５００は、図２の門型立体印刷物２００の、第２立体印刷物２０２の下面と基材１０との間の間隙２０５が、金属ペースト２５０で充填されている。
FIG. 5 is a perspective view showing a second example of the wiring pattern according to the third embodiment of the present invention. In the second example 500 of the wiring pattern, the
本発明の配線パターンは、図５、図６のように、金属ペースト１５０、２５０に、立体印刷物１００、２００（図１、図２参照）が加わった形状となるので、全体としてアスペクト比が高くなるとともに、断面積が増えることにより配線に流れる電流をより多くすることが可能となる。特に印刷技術を利用することは、電子回路のような小スペースに密集した配線を形成する上で有利に作用する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the wiring pattern of the present invention has a shape in which the three-dimensional printed
［配線パターンの製造方法］
本発明の配線パターンの製造方法には、本発明の第二実施形態である立体印刷物の製造方法を利用する。順序としては、第２立体印刷物と基材との間隙となる領域に低抵抗からなる金属ペーストを印刷しておき、その後当該立体印刷物を印刷する方法、或いは当該立体印刷物を印刷した後に金属ペーストを注入する方法、のいずれであってもよい。また、金属ペーストは２種類以上であってもよい。いずれにしても、好適に選択した組み合わせ
の配線パターンが従来の方法よりも簡易且つ安価に得られる。
[Manufacturing method of wiring pattern]
As the method for manufacturing the wiring pattern of the present invention, the method for manufacturing a three-dimensional printed matter according to the second embodiment of the present invention is used. The order is as follows: a method of printing a metal paste having a low resistance in a region forming a gap between the second three-dimensional printed matter and the base material, and then printing the three-dimensional printed matter, or a method of printing the three-dimensional printed matter and then applying the metal paste. It may be any of the injection methods. Further, the metal paste may be of two or more types. In any case, a wiring pattern of a preferably selected combination can be obtained more easily and cheaply than the conventional method.
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明の立体印刷物とその製造方法、及び配線パターンとその製造方法をより具体的に説明する。 Hereinafter, the three-dimensional printed matter of the present invention and its manufacturing method, and the wiring pattern and its manufacturing method will be described more specifically based on Examples and Comparative Examples.
立体印刷物を形成する材料としては、旭化成ワッカー社製の２液混合タイプの熱硬化型カーボンエラストマーＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＬＲ３１６２Ａ（商品名）と、及びＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＬＲ３１６２Ｂ（商品名）とを１対１の比に配合して主剤とし、富士フィルム和光純薬社製のジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートを溶媒として、３０ＷＴ％の割合で添加し、武蔵エンジニアリング社製のＡＷＡＴＡＲＯＮ（商品名）を用いて混錬した導電性ペースト材料を使用した。 As a material for forming a three-dimensional printed matter, a two-component mixed type thermosetting carbon elastomer ELASTOSIL LR3162A (trade name) manufactured by Asahi Kasei Wacker Co., Ltd. and ELASTOSIL LR3162B (trade name) are blended in a ratio of 1: 1. A conductive paste material made by adding diethylene glycol monoethyl ether acetate manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Co., Ltd. as a main agent at a ratio of 30 WT% and kneading with AWATARON (trade name) manufactured by Musashi Engineering Co., Ltd. is used. did.
印刷ヘッド３００（図３）または３２０（図４）内に設ける矩形からなる吐出溝３１０または３３０は切削加工により作製した。本発明で規定する数値範囲の有効性を検証するために、吐出溝３１０または３３０のサイズのみを後述のように変更した計１０個の印刷ヘッド３００または３２０を作製した。
The
高粘度材料の供給が可能な武蔵エンジニアリング社製モーノディスペンサーを搭載する材料供給装置に、上記の当該材料、及び切削加工で形成した印刷ヘッド３００または３２０を実装し、ガラスの基材１０上に吐出を行った。
The above-mentioned material and the
ガラスの基材１０上に吐出した印刷物はＹａｍａｔｏ社製オーブンＤＫＭ４００（商品名）にて１００℃の状態で１時間焼成して印刷物を硬化させ、導電性と粘弾性を有する立体印刷物の印刷を完了した。尚、記載しない項目に関しては全て共通の条件である。
The printed matter discharged on the
＜実施例１＞
吐出溝３１０または３３０の、断面形状がＴ型または門型からなる、下底幅１０３または２０３ａ及び２０３ｂが１００μｍ、上底幅１０４または２０４が３００μｍからなる印刷ヘッド３００または３２０を使用した。
<Example 1>
A
＜実施例２＞
吐出溝３１０または３３０の、断面形状がＴ型または門型からなる、下底幅１０３または２０３ａ及び２０３ｂが１００μｍ、上底幅１０４または２０４が５００μｍからなる印刷ヘッド３００または３２０を使用した。
<Example 2>
A
＜実施例３＞
吐出溝３１０または３３０の、断面形状がＴ型または門型からなる、下底幅１０３または２０３ａ及び２０３ｂが１００μｍ、上底幅１０４または２０４が１０００μｍからなる印刷ヘッド３００または３２０を使用した。
<Example 3>
A
＜比較例１＞
吐出溝３１０または３３０の、断面形状がＴ型または門型からなる、下底幅１０３または２０３ａ及び２０３ｂが１００μｍ、上底幅１０４または２０４が２０００μｍからなる印刷ヘッド３００または３２０を使用した。
<Comparative example 1>
A
＜比較例２＞
吐出溝３１０または３３０の、断面形状がＴ型または門型からなる、下底幅１０３または２０３ａ及び２０３ｂが５０μｍ、上底幅１０４または２０４が１０００μｍからなる印刷ヘッド３００または３２０を使用した。
<Comparative example 2>
A
［評価方法］
本発明の製造方法は１回の印刷で立体印刷物を得ることを特徴としており、断面形状の
中でも特に基材１０上の第２立体印刷物の下面の形状維持が重要になる。そこで第１立体印刷物と第２立体印刷物の交差部のなす角が略直角であること、且つ２４時間後の経時変化により第２立体印刷物の下面が下方（基材１０の方向）に変形しないか、断面形状を、レーザ顕微鏡により計測し評価した。その結果、許容可能な所望の形状が得られた場合は○、レベリングや経時変化などにより所望の形状が得られなかった場合を×と評価した。評価結果を表１に示す。
[Evaluation method]
The manufacturing method of the present invention is characterized in that a three-dimensional printed matter is obtained by one printing, and it is particularly important to maintain the shape of the lower surface of the second three-dimensional printed matter on the
［評価結果］
表１の評価結果に示すように、１＜（第２立体印刷物の上底幅／第１立体印刷物の下底幅）≦１０なる本発明の条件を満たす実施例１〜３は、全ての印刷ヘッド３００、及び３２０を用いてＴ型、及び門型立体印刷物の所望の形状を得た。
[Evaluation results]
As shown in the evaluation results of Table 1, Examples 1 to 3 satisfying the condition of the present invention in which 1 <(upper base width of the second three-dimensional printed matter / lower base width of the first three-dimensional printed matter) ≤ 10 are all printed. The
一方で、比較例１は第２立体印刷物の上底幅／第１立体印刷物の下底幅＝２０であり、２０００μｍと長い第２立体印刷物の両側に第１立体印刷物を形成する門型立体印刷物を良好に形成することができなかった。また、比較例２も第２立体印刷物の上底幅／第１立体印刷物の下底幅＝２０であり、上底幅の長さは１０００μｍであっても下底幅が５０μｍと短いために、門型に加えＴ型立体印刷物も良好に形成することができなかった。 On the other hand, in Comparative Example 1, the upper base width of the second three-dimensional printed matter / the lower base width of the first three-dimensional printed matter = 20, and the gate-shaped three-dimensional printed matter forming the first three-dimensional printed matter on both sides of the second three-dimensional printed matter as long as 2000 μm. Could not be formed well. Further, in Comparative Example 2, the upper base width of the second three-dimensional printed matter / the lower base width of the first three-dimensional printed matter = 20, and even if the length of the upper base width is 1000 μm, the lower base width is as short as 50 μm. In addition to the portal type, the T-type three-dimensional printed matter could not be formed well.
また、図６に示す本発明の配線パターンの第２例を作製し検証した。まず、モーノディスペンサーを用いて予め銀を主剤とした金属ペースト２５０をガラスの基材１０に印刷しオーブンを用いて焼成し硬化した。その後、上記の導電エラストマーを主剤として、本発明の立体印刷物の第２例（図２）である門型の立体印刷物の印刷を行った。その結果、低抵抗の銀ペーストを覆うようにフレキシブル性を有する導電性エラストマーからなる配線パターンを得ることに成功した。
In addition, a second example of the wiring pattern of the present invention shown in FIG. 6 was prepared and verified. First, a
本実施例では、材料混錬、印刷ヘッド内に設ける吐出溝の形状、吐出装置及び使用した基材の一例を示したが、材料・装置は上記以外のメーカーでもよいし、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、プロセス条件などを変更して作製することも可能であり、限定されるものではない。 In this embodiment, examples of material kneading, the shape of the discharge groove provided in the print head, the discharge device, and the base material used are shown, but the material / device may be a manufacturer other than the above, and the gist of the present invention may be used. It is also possible to change the process conditions and the like within a range that does not deviate, and the production is not limited.
例えば材料混錬方法は手動でもよいし、吐出溝の型成は切削機や研削機３Ｄプリンタなどでもよいし、印刷ヘッドは一般的な鉄や樹脂からなる材料からなっていてもよい。基材はガラス以外に、ポリイミドフィルムやＰＥＴフィルム、紙などでも良い。材料を硬化するための方法も熱硬化に限定されない。 For example, the material kneading method may be manual, the discharge groove may be formed by a cutting machine, a grinding machine 3D printer, or the like, and the print head may be made of a general material made of iron or resin. The base material may be a polyimide film, a PET film, paper, or the like, in addition to glass. The method for curing the material is also not limited to thermosetting.
本発明の立体印刷物とその製造方法は、プリンタブルエレクトロニクス技術分野などで、導電材料または絶縁材料を用いて、断面形状を矩形及び／または高アスペクト比にパターン形成する場合に応用できる。 The three-dimensional printed matter of the present invention and the method for producing the same can be applied in the field of printable electronics technology and the like when a conductive material or an insulating material is used to form a pattern having a rectangular cross-sectional shape and / or a high aspect ratio.
１０・・・・基材
１００・・・Ｔ型立体印刷物
２００・・・門型立体印刷物
１０１、２０１ａ、２０１ｂ・・・第１立体印刷物
１０２、２０２・・・・・・・・・第２立体印刷物
１０３、２０３ａ、２０３ｂ・・・下底幅
１０４、２０４・・・上底幅
１０５、２０５・・・間隙
３００、３２０・・・印刷ヘッド
３０１、３２１・・・マニホールド
３０２、３２２・・・流路
３１０、３３０・・・吐出溝
１５０、２５０・・・金属ペースト
４００、５００・・・配線パターン
10 ...
Claims (6)
前記第１立体印刷物及び前記第２立体印刷物はいずれも略直方体形状であり、いずれも同じ方向へ延在し、
前記第１立体印刷物の、延在する方向と平面視で直交する方向の長さの１以上Ｎ数における平均値を下底幅とし、
前記第２立体印刷物の、延在する方向と平面視で直交する方向の長さを上底幅とするとき、
１＜（前記第２立体印刷物の上底幅／前記第１立体印刷物の下底幅）≦１０
であり、
前記第２立体印刷物の直下に、平面視で前記第１立体印刷物が存在しない領域が存在する、ことを特徴とする立体印刷物。
ここで、Ｎは整数とする。 It is composed of a first three-dimensional printed matter having an N number of 1 or more and a second three-dimensional printed matter in contact with the upper surface of the first three-dimensional printed matter.
Both the first three-dimensional printed matter and the second three-dimensional printed matter have a substantially rectangular parallelepiped shape, and both extend in the same direction.
The lower base width is defined as the average value of 1 or more N numbers of the lengths of the first three-dimensional printed matter in the direction orthogonal to the extending direction in a plan view.
When the length of the second three-dimensional printed matter in the direction orthogonal to the extending direction in a plan view is defined as the upper base width,
1 <(upper base width of the second three-dimensional printed matter / lower base width of the first three-dimensional printed matter) ≦ 10
And
A three-dimensional printed matter characterized in that a region in which the first three-dimensional printed matter does not exist exists immediately below the second three-dimensional printed matter.
Here, N is an integer.
ことを特徴とする請求項１に記載の立体印刷物。 The three-dimensional printed matter is made of a conductive elastomer having viscoelasticity.
The three-dimensional printed matter according to claim 1, wherein the three-dimensional printed matter is characterized by the above.
ことを特徴とする立体印刷物の製造方法。 The three-dimensional printed matter according to claim 1 or 2 is formed by one printing step.
A method for manufacturing a three-dimensional printed matter.
ことを特徴とする請求項３に記載の立体印刷物の製造方法。 The method of forming the three-dimensional printed matter by the one printing step is based on a method of discharging with a mono dispenser.
The method for manufacturing a three-dimensional printed matter according to claim 3.
前記第２立体印刷物の直下で、平面視で前記第１立体印刷物が存在しない領域に、少なくとも１種類以上の金属ペーストが充填されている、
ことを特徴とする配線パターン。 The three-dimensional printed matter according to claim 1 or 2 is provided, and the three-dimensional printed matter is provided.
Immediately below the second three-dimensional printed matter, a region in which the first three-dimensional printed matter does not exist in a plan view is filled with at least one kind of metal paste.
A wiring pattern characterized by that.
ことを特徴とする請求項５に記載の配線パターンの製造方法。 The three-dimensional printed matter is manufactured by the method for manufacturing a three-dimensional printed matter according to claim 3 or 4.
The method for manufacturing a wiring pattern according to claim 5, wherein the wiring pattern is manufactured.
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