JP5472098B2

JP5472098B2 - 回路パターンの形成方法

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Publication number: JP5472098B2
Application number: JP2010509167A
Authority: JP
Inventors: 篤昌澤田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2029-04-20
Also published as: WO2009131091A1; JPWO2009131091A1

Description

本発明は、回路パターン形成用転写フィルム及びそれを用いた回路パターンの形成方法に関し、特に、導電性接着剤にて形成された回路パターンを転写法にて基材上に印刷するための回路パターン形成用転写フィルムとそれを用いた回路パターンの形成方法に関する。

導電性接着剤を用いた回路パターンの形成方法として最も一般的に採用されている手法は、スクリーン印刷法である。而して、近年のエレクトロニクス製品は、デザイン性を考慮した様々な形状の製品が世に送り出されるようになってきている。

このような中で、筐体形状や実装基板形状に依存することなく、回路形成を実現することが求められてくる傾向にある。デザイン性を考慮した形状の中には、球体形状や曲面形状といったものが考えられるが、これらの非平面の基板上に回路パターンを形成するのに広く採用されているスクリーン印刷法は向いていない。

このような非平面への回路パターン形成方法としては、可撓性のあるフィルム上に導電性接着剤にて回路パターンを形成しておきこれを被印刷基板上に転写する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、通常の転写法による回路パターン形成方法では、被印刷基板の凹凸が細かくなったり、曲面の曲率が大きくなったりすると、パターンの途切れが生じやすくなり、高歩留まりでの製造が困難となる。

曲率が大きい曲面への印刷に適した方法としては、水圧転写法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

この印刷方法は、印刷パターンの形成された転写シートを、そのパターン形成面を上にして水面に浮かせ、しかる後被印刷物体を転写シートに押圧しつつ水中に沈降させて、印刷パターンを転写する方法である。

この方法によると、水圧によって印刷パターンが被印刷物体に押し付けられるため、曲率が大きい曲面へもパターンの途切れを発生させることなく印刷することが可能となる。

特開２００４−２１４５０２号公報特開２００５−１４５０５９号公報

本発明者等が、水圧転写法を用いて非平面基板に回路パターンを形成しようと試みたところ、再現性よく高精度に印刷することが困難であることが判明した。

その理由は、非平面基板に回路パターンが転写される前に回路パターンとシートの分離が起こり回路パターンの位置ずれが起こるためと考えられる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上述した課題である、大きな曲率の曲面に対しても断線を発生させることなく回路パターンが形成できる回路パターン形成用転写フィルム及びそれを用いた回路パターンの形成方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有する。

＜回路パターンの形成方法＞
本発明にかかる回路パターンの形成方法は、
第１種の溶媒に可溶な材料からなる第１のベースフィルムと、前記第１のベースフィルム上に設けられた第２種の溶媒に可溶な材料からなる第２のベースフィルムと、前記第２のベースフィルム上に形成された、導電性接着剤からなる導電性パターンと、を有する回路パターン形成用転写フィルムを用いて基材上に回路パターンを形成する方法であって、
（ａ）前記回路パターン形成用転写フィルムを第１種の溶媒に浮かべる工程と、
（ｂ）前記回路パターン形成用転写フィルム上に基材を載置する工程と、
（ｃ）前記基材と共に前記回路パターン形成用転写フィルムを前記第１種の溶媒中に沈めて第１のベースフィルムを溶解ないし剥離する工程と、
（ｄ）前記基材と共に、前記第１のベースフィルムが除去された回路パターン形成用転写フィルムを第２種の溶媒中に沈めて第２のベースフィルムを溶解ないし剥離する工程と、
（ｅ）前記基材上に残された導電性パターンに熱処理を行なって導電性接着剤の硬化ないし固化を行なう工程と、
を有することを特徴とする。

本発明にかかる回路パターンの形成方法は、
第１種の溶媒に可溶な材料からなる第１のベースフィルムと、前記第１のベースフィルム上に設けられた第２種の溶媒に可溶な材料からなる第２のベースフィルムと、前記第２のベースフィルム上に形成された、導電性接着剤からなる導電性パターンと、前記導電性パターンを覆って前記第２のベースフィルム上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜の適宜箇所に該絶縁膜を貫通して設けられたビアと、を備えた回路パターン形成用転写フィルムを用いて１ないし複数層の配線層を有する基材上に回路パターンを形成する方法であって、
（ａ′）回路パターン形成用転写フィルムを第１種の溶媒に浮かべる工程と、
（ｂ′）前記回路パターン形成用転写フィルム上に１ないし複数層の配線層を有する基材を載置する工程と、
（ｃ′）前記基材と共に前記回路パターン形成用転写フィルムを第１種の溶媒中に沈めて第１のベースフィルムを溶解ないし剥離する工程と、
（ｄ′）前記基材と共に、前記第１のベースフィルムが除去された回路パターン形成用転写フィルムを第２種の溶媒中に沈めて第２のベースフィルムを溶解ないし剥離する工程と、
（ｅ′）熱処理を行なって絶縁膜および導電性接着剤の硬化ないし固化を行なう工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、大きな曲率の曲面に対しても断線を発生させることなく回路パターンを形成できる。

第１の実施形態の回路パターン形成用転写フィルムの断面図。第２の実施形態の回路パターン形成用転写フィルムの断面図。第３の実施形態の回路パターン形成用転写フィルムの断面図。本実施形態の回路形成転写フィルムを用いた非平面形状物への回路パターン転写方法を示す工程順の断面図（その１）。本実施形態の回路形成転写フィルムを用いた非平面形状物への回路パターン転写方法を示す工程順の断面図（その２）。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態である回路パターン形成用転写フィルム１ａの断面図である。

図１に示すように、回路パターン形成用転写フィルム１ａは、苛性ソーダなどに溶解可能な親水性樹脂から成る親水性ベースフィルム４の上面に、親水性ベースフィルム４とは異なり水溶性溶媒に不溶で、かつ有機溶媒への良好な溶解性を有する親油性樹脂から成る親油性ベースフィルム３を設け、さらにその上に銀粉などの導電性粒子と熱硬化性若しくは熱可塑性樹脂と若干の添加剤とを混練してなる導電性接着剤により回路パターン２を設けた構造となっている。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態である回路パターン形成用転写フィルム１ｂの断面図である。

図２に示すように、第２の実施形態の回路パターン形成用転写フィルム１ｂは、第１の実施形態と基本構成は同様であるが、回路パターン２上に絶縁樹脂から成る回路保護膜５を設けた点で異なっている。本実施形態の回路パターン形成用転写フィルム１ｂは、導電性接着剤に含まれる揮発成分の蒸発を抑止することが可能となり、回路パターン形成用転写フィルム１ｂを作製した後の長時間の保存が可能になる。

（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態である回路パターン形成用転写フィルム１ｃの断面図である。

第３の実施形態の回路パターン形成用転写フィルム１ｃは、非平面形状物上に多層配線を形成するためのものである。図３に示すように、本実施形態の回路パターン形成用転写フィルム１ｃは、図１に示される第１の実施形態の回路パターン形成用転写フィルム１ａの上に絶縁性樹脂を主体とする絶縁膜７を設け、絶縁膜の適宜箇所に絶縁膜７を貫通して回路パターン２に達するビア８を設けたものである。

次に、図１、図２に示す本実施形態の回路パターン形成用転写フィルム１の製造方法について説明する。

親水性ベースフィルム４として、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）やポリアクリル酸エステルなどの親水性樹脂からなるフィルムを用意する。その上に、例えば、Ｎ−メトキシメチル化ナイロンやアクリルなどの親油性樹脂のフィルムを積層して親水性ベースフィルム４上に親油性ベースフィルム３の形成された複合シートを得る。

その上に、例えば、導電性高分子であるポリピロールや銀粉などの導電性粒子を熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂に混練してなる導電性接着剤を用いて、例えば、ディスペンス塗布やスプレー塗布やスクリーン印刷法などにより、回路パターン２を形成する。

導電性接着剤の樹脂材料としては、ポリスチレン、スチレン系ブロックコポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、エポキシなどが用いられる。

次に、第３の実施形態の製造方法について、図３を用いて説明する。

図１に示す第１の実施形態の回路パターン形成用転写フィルム１ａを製作した後、その上にエポキシ樹脂などを塗布して絶縁膜７を形成する。あるいは、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含侵させたプリプレグを適宜枚数配置して絶縁膜７を形成する。次に、レーザビームを用いてビアホールを開設し、マイクロディスペンサなどを用いてビアホール内を導電性接着剤で充填してビア８を形成する。

図４（ａ）〜図５（ｅ）は、本実施形態の回路パターン形成用転写フィルム１ａを用いた非平面形状物６への回路パターン転写過程を示す工程順の断面図である。

まず、図４（ａ）に示すように、回路パターン形成用転写フィルム１ａを親水性溶媒９中に浮かべ、非平面形状物６の位置決め用突起６ａと、回路パターン形成用転写フィルム１ａの親油性ベースフィルム３に設けられた位置決め用凹み３ａと、を合わせることで位置決めを行う。

次に、図４（ｂ）に示すように、非平面形状物６を親水性溶媒９中に沈めることで、非平面形状物６の表面に回路パターン２を密着させる。この際に親水性ベースフィルムは、親水性溶媒９中に溶解され、非平面形状物６表面には、回路パターン２と親油性ベースフィルム３が残存することとなる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、回路パターン２が転写された非平面形状物６を親油性溶媒１０に沈める。これにより、親油性ベースフィルム３が剥離し、回路パターン２のみが非平面形状物６上に残される。

続いて、図５（ｄ）に示すように、回路パターン２が転写された非平面形状物６を親油性溶媒１０から引き上げ、図５（ｅ）に示すように、これを加熱炉１１内に入れる。

そして、回路パターン２が熱硬化性樹脂を用いた導電性接着剤により形成されている場合には樹脂硬化を行ない、また、回路パターン２が熱可塑性樹脂を用いた導電性接着剤により形成されている場合には溶媒を蒸発させて樹脂を固化させて、非平面形状物６上に導電性のある回路パターン２を形成する。

なお、図２に示す回路パターン形成用転写フィルム１ｂを用いて回路パターンを形成する場合には、図４（ａ）に示す工程に先立って、回路保護膜５を剥離しておく。

次に、本実施形態の回路パターン形成用転写フィルムを用いて非平面形状物６上に多層配線を形成する方法について説明する。

多層配線を形成する方法としては二つの方法がある。

第１の方法は、図１または図２に示される回路パターン形成用転写フィルムを繰り返し用いる方法である。この方法による場合、上記した方法により非平面形状物６上に回路パターンを形成した後、その上に絶縁膜の形成工程と図４（ａ）〜図５（ｅ）の工程を必要回数繰り返す。絶縁膜は、吹き付け法やディッピング法を用いて形成する。

第２の方法は、図３に示される回路パターン形成用転写フィルム１ｃを用いる方法である。図４（ａ）〜図５（ｅ）の工程により非平面形状物６上に回路パターンを形成した後、回路パターン形成用転写フィルム１ｃを、親水性溶媒９に浮かべ、その上に回路パターン２の形成された非平面形状物６を配置し押し付けて親水性溶媒９に沈める。以下、先に説明した図４（ｂ）〜図５（ｅ）の工程を行なって２層目の回路パターンを形成する。３層以上の配線パターンを形成する場合には回路パターン形成用転写フィルム１ｃを用い同様の工程を繰り返す。

図１に示す第１の実施形態の回路パターン形成用転写フィルム１ａを以下のように製作した。

厚み３０マイクロメートルから５０マイクロメートルのトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）から成る親水性ベースフィルム４と、厚み３０マイクロメートルから５０マイクロメートルのＮ−メトキシメチルから成る親油性ベースフィルム３と、をインフレーション成型により積層させて複合フィルムを形成した後、親油性ベースフィルム３上にポリイミドをバインダーとした銀ペーストをディスペンス塗布して厚み１０マイクロメートルの回路を形成し、これを回路パターン２とした。

図２に示す第２の実施形態の回路パターン形成用転写フィルム１ｂを以下のように製作した。

親水性ベースフィルム４と親油性ベースフィルム３との積層と、回路パターン２の形成については、実施例１に示す方法と同様である。回路保護膜５としてシリコーン樹脂を厚み３０マイクロメートルになるように塗布して形成した。

図３に示す第３の実施形態の回路パターン形成用転写フィルム１ｃを以下のように製作した。

親水性ベースフィルム４と親油性ベースフィルム３との積層体の製作は、第１の実施形態の転写フィルムの場合と同様である。親油性ベースフィルム３上にエポキシ樹脂をバインダーとした銀ペーストをディスペンス塗布して厚み１０マイクロメートルの回路を形成し、これを回路パターン２とした。その上にプリプレグを重ねて膜厚３０マイクロメートルの絶縁膜７を形成し、レーザビームを用いて絶縁膜７にビアホールを形成した。その後ディスペンサを用いてエポキシ樹脂をバインダーとした銀ペーストをビアホール内に充填してビア８を形成した。

図１に示す第１の実施形態の回路パターン形成用転写フィルム１ａを用いて非平面形状物６に以下のように回路パターンを形成した。

実施例１に示す回路パターン形成用転写フィルム１ａを、親水性溶媒９である水酸化ナトリウム水溶液に浮かべ、回路パターン形成用転写フィルム１ａが親水性溶媒９に浮遊している間に、非平面形状物６の位置決め用突起６ａと、回路パターン形成用転写フィルム１ａの位置決め用凹み３ａと、を合わせて、位置決めを行なった〔図４（ａ）〕。

非平面形状物６を親水性溶媒９中に沈めることで、回路パターン形成用転写フィルム１ａの親水性ベースフィルム４をけん化反応により分解溶解し、同時に回路パターン２を非平面形状物６に密着させながら転写した〔図４（ｂ）〕。

次に、回路パターン２が転写された非平面形状物６を親油性溶媒１０としてのアセトンに沈降させることで、親油性ベースフィルム３を溶解・剥離して、回路パターン２のみを非平面形状物６に残した〔図４（ｃ）〕。

そして、親油性ベースフィルム３が十分に溶解した後に非平面形状物６を引き上げ、これを温度１８０度から２００度の加熱炉１１に入れて、回路パターン２を非平面形状物６に固着させた〔図５（ｄ）、（ｅ）〕。

以上、本発明の好ましい実施の形態、実施例について説明したが、本発明はこれらの実施の形態、実施例に制限されるものではない。例えば、親水性ベースフィルム４と親油性ベースフィルム３との形成順序を逆にして、回路パターン形成用転写フィルムを、初めに親油性溶媒に次いで親水性溶媒に漬けるようにしてもよい。

また、回路パターン形成用転写フィルムに形成する位置決め用のマークは実施の形態の形状に限定されない。実施の形態では、位置決め用凹み３ａを形成していたが、これに代えて、例えば、位置決め用突起を形成するようにしてもよい。この場合には、非平面形状物６側に位置決め用凹みを形成することになる。

以上の説明から、本実施形態は、以下の特徴を有する。

本実施形態によれば、第１種の溶媒に可溶な材料からなる第１のベースフィルムと、第１のベースフィルム上に設けられた第２種の溶媒に可溶な材料からなる第２のベースフィルムと、第２のベースフィルム上に形成された、導電性接着剤からなる導電性パターンと、を備えた回路パターン形成用転写フィルム、が提供される。

また、本実施形態によれば、第１種の溶媒に可溶な材料からなる第１のベースフィルムと、第１のベースフィルム上に設けられた第２種の溶媒に可溶な材料からなる第２のベースフィルムと、第２のベースフィルム上に形成された、導電性接着剤からなる導電性パターンと、導電性パターンを覆って第２のベースフィルム上に設けられた保護膜と、を備えた回路パターン形成用転写フィルム、が提供される。

また、本実施形態によれば、第１種の溶媒に可溶な材料からなる第１のベースフィルムと、第１のベースフィルム上に設けられた第２種の溶媒に可溶な材料からなる第２のベースフィルムと、第２のベースフィルム上に形成された、導電性接着剤からなる導電性パターンと、導電性パターンを覆って第２のベースフィルム上に設けられた絶縁膜と、絶縁膜の適宜箇所に該絶縁膜を貫通して設けられたビアと、を備えた回路パターン形成用転写フィルム、が提供される。

なお、本実施形態において、好ましくは、第１種の溶媒が親水性溶媒であり、第２種の溶媒が親油性溶媒である。

また、本実施形態によれば、第１種の溶媒に可溶な材料からなる第１のベースフィルムと、第１のベースフィルム上に設けられた第２種の溶媒に可溶な材料からなる第２のベースフィルムと、第２のベースフィルム上に形成された、導電性接着剤からなる導電性パターンと、を備えた回路パターン形成用転写フィルムを用いて基材上に回路パターンを形成する方法であって、
（ａ）回路パターン形成用転写フィルムを第１種の溶媒に浮かべる工程と、
（ｂ）回路パターン形成用転写フィルム上に基材を載置する工程と、
（ｃ）基材と共に回路パターン形成用転写フィルムを第１種の溶媒中に沈めて第１のベースフィルムを溶解ないし剥離する工程と、
（ｄ）基材と共に、第１のベースフィルムが除去された回路パターン形成用転写フィルムを第２種の溶媒中に沈めて第２のベースフィルムを溶解ないし剥離する工程と、
（ｅ）基材上に残された導電性パターンに熱処理を行なって導電性パターンの硬化ないし固化を行なう工程と、
を備えた回路パターンの形成方法、が提供される。

また、本実施形態によれば、第１種の溶媒に可溶な材料からなる第１のベースフィルムと、第１のベースフィルム上に設けられた第２種の溶媒に可溶な材料からなる第２のベースフィルムと、第２のベースフィルム上に形成された、導電性接着剤からなる導電性パターンと、導電性パターンを覆って前記第２のベースフィルム上に設けられた絶縁膜と、絶縁膜の適宜箇所に該絶縁膜を貫通して設けられたビアと、を備えた回路パターン形成用転写フィルムを用いて１ないし複数層の配線層を有する基材上に回路パターンを形成する方法であって、
（ａ′）回路パターン形成用転写フィルムを第１種の溶媒に浮かべる工程と、
（ｂ′）回路パターン形成用転写フィルム上に１ないし複数層の配線層を有する基材を載置する工程と、
（ｃ′）基材と共に回路パターン形成用転写フィルムを第１種の溶媒中に沈めて第１のベースフィルムを溶解ないし剥離する工程と、
（ｄ′）基材と共に、第１のベースフィルムが除去された回路パターン形成用転写フィルムを第２種の溶媒中に沈めて第２のベースフィルムを溶解ないし剥離する工程と、
（ｅ′）熱処理を行なって絶縁膜および導電性接着剤の硬化ないし固化を行なう工程と、を備えた回路パターンの形成方法、が提供される。

［作用］
本実施形態の回路パターン形成用転写フィルムは、互いに溶解特性の異なる２層のベースフィルム、例えば水溶性のベースフィルムと油溶性のベースフィルムとを有する。この転写フィルムを用いて非平面対象物に転写を行う場合、この転写フィルムを回路パターンを上にした状態で親水性溶媒に浮かべて非平面対象物を接触させ押し付ける。

これにより回路パターンの非平面対象物への転写が行なわれる。このとき、親水性ベースフィルムを溶解し、親油性ベースフィルムと回路パターンから成る構造物が、非平面形状物に密着して残るが、この過程において回路パターンは油溶性のベースフィルムに保持された状態にあるため、位置ずれの生じない状態での回路パターンの転写が可能になる。

続いて、親油性溶媒中に回路パターンを有する油性ベースフィルムを非平面対象物と共に漬け込むことで、親油性ベースフィルムを溶解し、非平面対象物を親油性溶媒から引き揚げると、回路パターンのみが形成された非平面形状物が得られる。

この非平面形状物を加熱炉内に入れて焼成を行なうと、導電性を有する回路パターンを有する非平面形状物が得られる。

［効果］
このため、本実施形態によれば、曲率の大きい曲面を有する３次元非平面形状物に対しても断線を生じさせることなく回路パターンの形成が可能になる。また、下層側のベースフィルムが溶解する際に、非平面形状物への回路パターンの転写を完了させることができるので、位置ずれのない状態での転写が可能になり、高精度に回路パターンを形成することができる。

なお、この出願は、２００８年４月２１日に出願した、日本特許出願番号２００８−１０９８３６号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１ａ、１ｂ、１ｃ回路パターン形成用転写フィルム
２回路パターン
３親油性ベースフィルム
３ａ位置決め用凹み
４親水性ベースフィルム
５回路保護膜
６非平面形状物
６ａ位置決め用突起
７絶縁膜
８ビア
９親水性溶媒
１０親油性溶媒
１１加熱炉

Claims

第１種の溶媒に可溶な材料からなる第１のベースフィルムと、前記第１のベースフィルム上に設けられた第２種の溶媒に可溶な材料からなる第２のベースフィルムと、前記第２のベースフィルム上に形成された、導電性接着剤からなる導電性パターンと、を有する回路パターン形成用転写フィルムを用いて基材上に回路パターンを形成する方法であって、
（ａ）前記回路パターン形成用転写フィルムを第１種の溶媒に浮かべる工程と、
（ｂ）前記回路パターン形成用転写フィルム上に基材を載置する工程と、
（ｃ）前記基材と共に前記回路パターン形成用転写フィルムを前記第１種の溶媒中に沈めて第１のベースフィルムを溶解ないし剥離する工程と、
（ｄ）前記基材と共に、前記第１のベースフィルムが除去された回路パターン形成用転写フィルムを第２種の溶媒中に沈めて第２のベースフィルムを溶解ないし剥離する工程と、
（ｅ）前記基材上に残された導電性パターンに熱処理を行なって導電性接着剤の硬化ないし固化を行なう工程と、
を有することを特徴とする回路パターンの形成方法。
前記（ａ）〜（ｅ）の工程の終了後、更に絶縁膜の形成工程と前記（ａ）〜（ｅ）の工程とを１ないし複数回繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の回路パターンの形成方法。
第１種の溶媒に可溶な材料からなる第１のベースフィルムと、前記第１のベースフィルム上に設けられた第２種の溶媒に可溶な材料からなる第２のベースフィルムと、前記第２のベースフィルム上に形成された、導電性接着剤からなる導電性パターンと、前記導電性パターンを覆って前記第２のベースフィルム上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜の適宜箇所に該絶縁膜を貫通して設けられたビアと、を備えた回路パターン形成用転写フィルムを用いて１ないし複数層の配線層を有する基材上に回路パターンを形成する方法であって、
（ａ′）回路パターン形成用転写フィルムを第１種の溶媒に浮かべる工程と、
（ｂ′）前記回路パターン形成用転写フィルム上に１ないし複数層の配線層を有する基材を載置する工程と、
（ｃ′）前記基材と共に前記回路パターン形成用転写フィルムを第１種の溶媒中に沈めて第１のベースフィルムを溶解ないし剥離する工程と、
（ｄ′）前記基材と共に、前記第１のベースフィルムが除去された回路パターン形成用転写フィルムを第２種の溶媒中に沈めて第２のベースフィルムを溶解ないし剥離する工程と、
（ｅ′）熱処理を行なって絶縁膜および導電性接着剤の硬化ないし固化を行なう工程と、
を有することを特徴とする回路パターンの形成方法。
前記基材が非平面形状物であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回路パターンの形成方法。