JP3951508B2

JP3951508B2 - 電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP3951508B2
Application number: JP16489499A
Authority: JP
Inventors: 英司川本; 和裕三浦; 雅昭葉山; 喜久 ▲高▼瀬
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: US6347584B1; JP2000353866A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器に用いる電子部品の製造方法に関し、特に凹版印刷によって製造される電子部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品の小型化が進んでおり、それに伴って電子機器内で使用される電子部品の小型化が進んでいる。このような状況下で、電子部品の導電パターンに対しても、パターンを構成する導電ライン（以下、単にラインと称する）の微細化、ライン抵抗を下げることを目的とした導電パターンを構成する導電膜の厚さの増加、更に小型化のための積層構造化が要求されている。
【０００３】
この要求に対しては、例えば特開平７−１６９６３５号公報に開示されているような、可とう性フィルムに微細な配線パターンを加工したフィルム状凹版を用いた凹版印刷方法が提案されている。
【０００４】
この印刷方法においては、通常の凹版印刷では印刷時に、凹版内に導電ペーストが残る印刷不良が発生しやすいので、効率よく基板上に被転写物である導電ペーストを転写するために、凹版表面にフッ素系の離型剤からなる離型層を形成して、凹版内の導電ペーストを凹版と離れやすくさせ、印刷不良を改善することができるという特徴を持つ。
【０００５】
離型層の材料及び形成方法としては、特開平４−２４６５９４号公報や特開平４−３３２６９４号公報に開示されており、図５に示されるようにフッ素系シラン基を有する離型剤２２を用い、凹版２１をその離型剤を溶解した溶液中に浸漬して凹版表面に離型層を形成するというものである。なお図中の３０は容器、４０は気泡である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような凹版印刷方法は、凹版表面の離型層が印刷を繰り返す毎に剥がれてしまい、離型性が劣化するという離型層の耐久性に問題を有していた。また、印刷すべきパターンが微細化していくと当然凹版に加工している溝も微細パターンとなるため、凹版表面の離型層形成の処理方法として行われている浸漬処理方法では、凹版の溝内部に気泡を吸着したまま浸漬され、ただ浸漬するだけでは、浸漬時間を延長しても溝部に吸着している気泡を取り除くことはできず、そのため気泡が溝の内壁と離型剤の接触を阻害して表面に離型層を形成することができず、凹版全体に均一な離型層を形成することができないという問題点を有していた。そのため、効率よく凹版から基板へ導電ペーストを転写することができず、配線パターンの断線やパターンの変形等の不良が発生しやすくなっていた。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、繰り返し印刷しても劣化の起こらない凹版の離型性を実現するとともに、凹版表面、特に微細加工された溝部の内壁に均一な離型層を形成することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、凹版表面に２重離型層を形成するもので、凹版上に直接形成する第１離型層は凹版の基材と化学吸着を行い、第１離型層上に形成する第２離型層は物理吸着している。また、凹版に離型層を形成する際の凹版の処理方法に、超音波振動を用いるものである。
【０００９】
この方法により、従来繰り返し同一凹版を用いて印刷する場合、離型層の劣化によって起こっていた印刷不良に対して、第２離型層が第１離型層上に物理吸着しているため、印刷毎に導電ペーストは第２離型層と導電ペーストの界面、もしくは第１離型層と第２離型層の界面で凹版から剥がれ確実に印刷することができる。しかもこの時、第２離型層は第１離型層の保護層にもなっているので、第１離型層が印刷毎に劣化することを防ぐことができる。また、第２離型層は物理吸着しているだけであるので、必要に応じて印刷前に追加補充することができる。更に第１離型層が不均一に形成されている場合でも、第２離型層が補って凹版の離型性を常に一定に保つことができる。反対に、第２離型層が不均一に形成されている場合でも、第１離型層が形成されているため凹版の離型性を常に一定に保つことができる。また、凹版表面へ離型層を形成するための処理方法として、離型剤を含む溶液中へ凹版を浸漬して反応させる際に、超音波振動を与えることで凹版の溝部分に入り込んでいる気泡を除去することができるので、確実に離型剤が凹版と反応することができ、凹版表面に均一な離型層を形成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、凹版を用いて導電性材料を基板上へ転写して導電パターンを形成する凹版印刷を用いた電子部品の製造方法であって、前記凹版の表面が脱塩化水素反応による化学反応を伴うことにより、前記凹版の表面に第１離型層を形成し、前記第１離型層上に第２離型層を形成した２重離型層構造を有する凹版を用いることを特徴とする電子部品の製造方法としたものであり、第２離型層が第１離型層を保護して第１離型層の劣化を防ぐことができる。そして離型層の劣化が起こらないため、凹版の耐久性を向上することができ、常に安定した離型性を確保することができるという作用を有する。そのため、転写時に被転写物である導電ペーストが凹版内に残らず、確実に基板側へ転写することができる。
【００１１】
また、第１離型層を凹版と化学吸着させることで、２重離型層構造とする際に、後に形成する第２離型層と混ざり合うことなく、第１離型層を独立して凹版表面に形成することができるという作用を有する。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記第２離型層は化学反応を伴わずに前記第１離型層に物理吸着していることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の製造方法としたものであり、第２離型層が第１離型層上に物理吸着していることで、第１離型層と第２離型層が混ざり合うことがなく、各々が独立した２重離型層構造を実現することができる。しかも、第２離型層は物理吸着しているだけであるので必要に応じて補充することが可能である。更に、第２離型層が第１離型層の保護層として働くため、第１離型層の劣化を防止でき、離型性の耐久性を向上させることができるという作用を有する。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記凹版を前記第１離型層の処理溶液及び前記第２離型層の処理溶液にそれぞれ浸漬して前記凹版表面に前記第１離型層及び前記第２離型層を形成し、前記第１離型層及び前記第２離型層の少なくとも一方は浸漬処理する際に超音波振動を与えることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の電子部品の製造方法としたものであり、凹版を処理溶液に浸漬する際に溝部に入り吸着している気泡を、簡単かつ完全に除去できるので、凹版表面に均一な離型層を形成することができるという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の発明は、前記第２離型層は少なくとも１回以上の前記凹版の使用間隔で前記凹版表面に再形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子部品の製造方法としたものであり、凹版の表面に常に安定した離型性を確保することができるという作用を有する。
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
【００１６】
図１は本実施の形態の凹版の断面図を示しており、凹版１の表面に第１離型層２と、第１離型層２上に第２離型層３が形成されている。
【００１７】
次に、図２は凹版１の表面処理工程を示している。まず厚さ１２５μｍの可とう性樹脂基材であるポリイミドフィルム４にエキシマレーザ装置（図示せず）を用いて紫外線領域の波長２４８ｎｍのレーザビームを照射して所望の配線パターン１１に対応する溝５を形成する。本実施の形態においては、配線パターン１１に対応する部分の溝５の幅を２５μｍ、深さを３０μｍとした。可とう性樹脂基材としては、エキシマレーザによる加工の場合は、光化学反応で分解される材料であれば何でも可能であるが、他にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエーテルイミド（ＰＥＩ）なども使用できる。
【００１８】
ここで、凹版１の材料として使用しているポリイミドフィルム４では溝５の中に充填されて転写される導電ペースト６とポリイミドフィルム４との離型性が十分でない。そのため、転写工程において溝５の内部に導電ペースト６が残存しやすい。そこで、凹版１の表面、特に溝５の内壁に離型層７を形成する。離型層７の形成方法としては、溝５を加工した凹版１の表面をアセトン等の有機溶剤で洗浄した後、Ｏ₂プラズマアッシングで表面処理を行う。
【００１９】
次に、第１離型層２となるパーフルオロアルキル基を含むシラン化合物から成る第１離型剤２ａを溶解した、例えばシクロヘキサン等の非水系有機溶剤に凹版１を浸漬する。第１離型剤２ａには凹版１と反応させるために、クロロシリル基等の加水分解しやすい官能基を持つものを選択しておく。この第１離型剤２ａ中のクロロシリル基は水の存在により瞬時に加水分解して脱塩化水素反応を行うため、この性質を利用して、凹版１の表面にある水酸基と反応させて第１離型剤２ａを化学吸着させることができる。
【００２０】
そして、できるだけ多くの第１離型剤２ａを吸着させるためには、より多くの水酸基が必要であるので、予め凹版１の表面をＯ₂プラズマアッシングで強制的に酸化させて凹版１の表面の水酸基の量を多くしている。また、クロロシリル基は空気中の水分に対しても簡単に加水分解を行うため、第１離型層２の処理方法は窒素または不活性気体中で行い、空気を完全に遮断する必要がある。この方法によって、凹版１の表面に第１離型層２を効率よく形成することができる。
【００２１】
次に第２離型層３を形成するために、他の官能基と反応することがないような、例えばフッ素化シリコーン等の安定した第２離型剤３ａを溶解した非水系有機溶剤へ、第１離型層２を表面に形成した凹版１を浸漬する。この第２離型層３は化学反応を伴わず、第１離型層２上へ物理吸着しているだけである。しかも処理方法としては、浸漬処理した後、第２離型剤３ａを溶解した有機溶剤から引き上げて自然乾燥または乾燥機による乾燥を行うだけでよく、この乾燥で有機溶剤のみが蒸発して凹版１の表面には第２離型剤３ａだけが残り、その結果、第１離型層２上に物理吸着した第２離型層３を効率よく形成することができる。
【００２２】
また、第１離型層２及び第２離型層３はそれぞれ浸漬処理によって形成されるのであるが、溝５のサイズが微細化されるにつれて、浸漬時にその溝５内部に気泡が吸着しやすくなり、気泡が各離型剤２ａ，３ａとの反応を阻害して凹版１の表面に第１離型層２及び第２離型層３を形成することが困難になるが、この問題に対して、図３に示すように、浸漬時に超音波振動を与えると簡単に気泡を除去することができる。そもそも、気泡は凹版１の表面に物理吸着しているだけであって化学的な結合は全く伴っていない。そのため超音波振動を与えるだけで簡単に気泡が凹版１の表面から離れるのである。
【００２３】
次に、図４に凹版印刷の工程図を示す。第１離型層２及び第２離型層３の２重離型層７が形成された凹版１の表面に、導電ペースト６としてＡｇ／Ｐｄペーストを塗布する。そして、塗布後の凹版１の表面をスキージ１３で掻くことによって溝５内に導電ペースト６を充填するとともに、凹版１の表面の余分な導電ペースト６を除去する。その後、溝５に導電ペースト６を充填した凹版１を乾燥器中で乾燥させ、導電ペースト６中の有機溶剤を蒸発させる。有機溶剤成分が蒸発した導電ペースト６はその体積が減少するため、溝５に再び窪みが生じる。この窪みに再度導電ペースト６を充填し、同様に乾燥させ導電ペースト６中の有機溶剤を蒸発させる。すると再び溝５に窪みを生じる。そして、この導電ペースト６の充填、乾燥を繰り返して最終的には溝５内に乾燥した導電ペースト６を充満させることができる。本例では４回の充填・乾燥を繰り返した。
【００２４】
一方、セラミック基板８上に導電ペースト６が転写されるように、熱可塑性樹脂よりなる接着層９を形成する。そして、導電ペースト６が充填された凹版１の表面と接着層９とを対向させ、凹版１とセラミック基板８とを加熱・加圧して貼り合わせる。
【００２５】
次に、転写工程として、貼り合わせられた凹版１とセラミック基板８との温度を室温まで下げてから凹版１をセラミック基板８から剥離させ、配線パターン１１となる導電ペースト６の転写を行う。この時、凹版１の表面に第１離型層２と第２離型層３が重なった２重離型層７を形成しているため、簡単に凹版１から導電ペースト６を引き剥がすことができる。
【００２６】
その後、導電ペースト６が転写されたセラミック基板８をピーク温度８５０℃の温度プロファイルの下で焼成する。
【００２７】
以上の工程により、配線パターン１１を形成することができる。この配線パターン１１の最小ライン幅は２０μｍ、膜厚は１８μｍとなる。溝５の寸法より小さくなったのは、導電ペースト６が焼成によって収縮したからである。また、配線パターン１１の電気抵抗は、最大線長部分で０．４Ω、導体の面積抵抗値は２．１ｍΩと非常に小さい配線抵抗にすることができる。
【００２８】
また、この凹版１を用いて繰り返し同様の配線パターン１１を印刷する場合、同様に導電ペースト６の充填、乾燥を行い印刷することができるが、繰り返し回数が増加すると印刷時に溝５内部に残る導電ペースト６が増加して、印刷不良が増加する。これは繰り返し印刷によって凹版１の表面に形成している第２離型層３が減少していき、更にその後、第１離型層２も減少していくので印刷不良が増加するものである。この問題に対して、第２離型層３を必要に応じて前述と同様の方法で凹版１の表面の第１離型層２上に追加形成すると、再び凹版１の離型性を向上させることができる。また、第２離型層３が再び均一に形成されることで、第１離型層２の保護層にも成りうるので、第１離型層２の劣化を防ぐことができ、凹版１の離型性の耐久性を向上させることができる。
【００２９】
本実施の形態においては、以下に示す効果を有する。
【００３０】
従来繰り返し同一凹版を用いて印刷する場合、離型層の劣化によって起こっていた印刷不良に対して、第２離型層が第１離型層上に物理吸着しているため、印刷毎に導電ペーストは第２離型層と導電ペーストの界面、もしくは第１離型層と第２離型層の界面で凹版から剥がれ確実に印刷することができる。しかもこの時、第２離型層は第１離型層の保護層にもなっているので、第１離型層が印刷毎に劣化することを防ぐことができる。また、第２離型層は物理吸着しているだけであるので、必要に応じて印刷前に追加補充することができる。更に第１離型層が不均一に形成されている場合でも、第２離型層が補って凹版の離型性を常に一定に保つことができる。反対に、第２離型層が不均一に形成されている場合でも、第１離型層が形成されているため凹版の離型性を常に一定に保つことができる。
【００３１】
また、凹版表面へ離型層を形成するための処理方法として、離型剤を含む溶液中へ凹版を浸漬して反応させる際に、超音波振動を与えることで凹版の溝部分に入り込んでいる気泡を除去することができるので、確実に離型剤が凹版と反応することができ、凹版表面に均一な離型層を形成することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、凹版の表面に２重離型層を形成することで、安定した離型性を確保することができる。また、繰り返し同一凹版を用いて印刷を行う場合においても、常に安定した離型性を確保することができる。さらに、凹版の加工パターンが微細化されても表面に均一に離型層を形成することができる。そのため、印刷時に、凹版内に導電ペーストが残る印刷不良を低減すると共に、凹版の離型性の耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による凹版の断面図
【図２】同実施の形態による凹版の表面処理フロー図
【図３】同実施の形態による凹版の表面処理方法を示す図
【図４】同実施の形態による凹版印刷の工程図
【図５】従来の凹版の表面処理方法を示す図
【符号の説明】
１凹版
２第１離型層
２ａ第１離型剤
３第２離型層
３ａ第２離型剤
４ポリイミドフィルム
５溝
６導電ペースト
７２重離型層
８セラミック基板
９超音波発生槽
１０容器
１１配線パターン
１２不活性液体
１３スキージ
２１凹版
２２離型剤
３０容器
４０気泡

Claims

凹版を用いて導電性材料を基板上へ転写して導電パターンを形成する凹版印刷を用いた電子部品の製造方法であって、前記凹版の表面が脱塩化水素反応による化学反応を伴うことにより、前記凹版の表面に第１離型層を形成し、前記第１離型層上に第２離型層を形成した２重離型層構造を有する凹版を用いることを特徴とする電子部品の製造方法。
前記第２離型層は化学反応を伴わずに前記第１離型層に物理吸着していることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の製造方法。
前記凹版を前記第１離型層の処理溶液及び前記第２離型層の処理溶液にそれぞれ浸漬して前記凹版表面に前記第１離型層及び前記第２離型層を形成し、前記第１離型層及び前記第２離型層の少なくとも一方は浸漬処理する際に超音波振動を与えることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
前記第２離型層は少なくとも１回以上の前記凹版の使用間隔で前記凹版表面に再形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子部品の製造方法。