JPH06293191A

JPH06293191A - 凹版

Info

Publication number: JPH06293191A
Application number: JP8298293A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Nakao; 恵一中尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-04-09
Filing date: 1993-04-09
Publication date: 1994-10-21

Abstract

(57)【要約】【目的】各種電気機器に使用されるハイブリッドＩＣ
やセラミック多層基板を含む各種回路基板、高周波フィ
ルターを含む複合セラミック電子部品等を凹版印刷方法
を用いて作製する際、従来のガラス凹版では不可能であ
ったレーザ加工等の課題を解決し、より安価で高精度の
凹版を提供することを目的とする。【構成】ガラス状カーボン材料を凹版加工用材料とし
て用いることにより、レーザ等による加工性の優れた凹
版９を作製することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主にハイブリッドＩＣや
セラミック多層基板を含む各種回路基板、各種高周波フ
ィルタ類を含む複合セラミック電子部品、あるいはプラ
ズマ・ディスプレイや液晶表示装置に用いられるリブ部
やカラーフィルタ部の製造を凹版印刷方法を用いて作製
する際に用いる凹版に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、回路基板、液晶表示装置、サーマ
ルヘッドあるいはハイブリッドＩＣやセラミック多層基
板を含む各種回路基板、各種フィルタ類を含む複合セラ
ミック電子部品あるいは単品の各種電子部品の製造にお
いて、各種のファインパターンの製造が求められてい
る。このような目的には、従来よりスクリーン印刷方法
やフォトレジストを用いた製造方法が用いられた。しか
し、よりファイン化を目的とする場合、ファイン化に限
度のあるスクリーン印刷方法の代わりに、コスト高にな
るフォトレジスト方法が広く用いられていた。

【０００３】近年、従来のフォトレジストを用いた微細
パターンの製造方法に比べ、生産性、コストさらに面積
の広大化にも効果的な各種印刷方法での微細パターンの
製造方法が提案されている。この中でも特に凹版オフセ
ット印刷技術が微細パターンの印刷においては、従来の
スクリーン印刷技術に代わるものとして注目されている
〔日経エレクトロニクス別冊「フラットパネル・ディス
プレイ’９０」（１９８９）掲載〕。

【０００４】以下に凹版オフセット印刷について図６を
用いて説明する。図６は凹版によるオフセット印刷方法
を示す斜視図で、１は台、２はシリンダ胴であり、表面
にはブランケット７が巻かれている。３は凹版であり、
凹部パターン４にはインキが充填されている。また、５
は被印刷体であり、表面には印刷された画像６が形成さ
れている。このように構成されるオフセット凹版による
印刷手順は、まず凹版３の表面に形成された凹部パター
ン４の中に充填されたインキがブランケット７の表面に
転写され、最後に被印刷体５の表面に転写されることで
画像６が形成されるものである。

【０００５】ところで、従来よりオフセット印刷に用い
る凹版３は金属板あるいはソーダガラス板をエッチング
することにより作製していた。

【０００６】たとえば、エッチング技術を用いて凹版を
製造する方法としては、特公昭６２−２３３０６号公報
で提案されているニッケル基体上に銅メッキを行った
後、前記銅を所定の形状にエッチングすることにより凹
版とする凹版印刷板の製造方法が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のエッ
チング方法で作製された凹版は、エッチング工程での歩
留りがそのまま凹版の歩留りになり、またエッチング時
のサイドエッチの関係より、より深い凹版を作製しよう
とするとエッチング時に凹版の溝幅が増加してしまうた
め、細い溝幅で深い凹版を作製することができなかっ
た。

【０００８】また最近では、金属板等の上にレジストパ
ターンを形成した後、サンドブラスト方法を用いて凹版
パターンを作製する方法も提案されているが、サンドブ
ラスト面の荒れのためにファインパターン用の凹版とし
ては用いることができない。

【０００９】また、特公昭５５−２１３４０号公報に提
案されている合成樹脂製のもの、特開昭５８−１３９１
４０号公報に提案されているような感光性樹脂を用いた
凹版の製造方法があるが、何れにしても樹脂による凹版
パターンはスキージに対する寿命、寸法精度および微細
パターンの切れの良さ等では問題が残り、各種電子部品
の製造に用いるだけの高精度のものが得られない。また
最近では、ポリイミド等の高精度の樹脂材料をエキシマ
レーザ等を用いてパターニングする技術が回路基板の分
野で広く用いられているが、凹版素材に樹脂を用いた場
合、メッキ等で補強したとしても充分な強度（特に凹溝
でのエッジのシャープさ）が得られない。

【００１０】本発明は上記課題を解決するもので、凹版
素材をガラス状カーボンにすることにより、レーザ等に
より容易に、かつ高精度に作製することのできる凹版を
提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、凹版材料としてガラス状カーボンを使用
し、放電加工あるいはレーザ加工により凹版を作製する
ものである。

【００１２】

【作用】本発明は上記のように、凹版材料をカーボンと
し、さらにカーボンの強度を高めるためにガラス状カー
ボン材料を凹版材料とすることにより、放電加工やレー
ザ加工を用いて容易に、かつ高精度の凹版を作製するこ
とができるものである。

【００１３】

【実施例】以下に述べる諸凹版の評価用パターンとして
は、ピッチ１００μｍ（線幅５０μｍ、線間５０μｍ）
のパターンルールで、２５０×２５０mmのパターン面積
で所定の回路基板評価用のパターンをＮＣ（数値制御）
により作製した。

【００１４】また、凹版オフセット印刷実験は次のよう
に行った。図６で被印刷体５には、グレーズアルミナ基
板およびガラス基板を用い、印刷用インキには市販の金
レジネートインキを用いる。そして、凹版に前記金レジ
ネートをスキージを用いて充填した後ブランケット７に
転写し、被印刷体５に転写する。この後、印刷された金
レジネートを５０℃で１０分乾燥させた後、前記金レジ
ネートをガラス基板の場合は５００℃、グレーズアルミ
ナ基板の場合は８００℃で焼成することによって、ファ
インパターンの印刷形成ができる。

【００１５】以下、本発明の一実施例について図１、図
２を参照しながら説明する。まず、凹版材料としてガラ
ス状カーボンを用いた場合について説明する。図１は本
発明により作製したガラス状カーボン製凹版の斜視図で
ある。図１において、８はベース、９は凹版で、ガラス
状カーボン材料よりできている。また、１０は溝であ
り、所定のパターン形状で凹版９の表面に溝状に微細加
工されてできている。

【００１６】また図２は図１に示した凹版の断面図で、
凹版９の表面に溝１０が形成されていることを示す。

【００１７】この場合、凹版材料としてのガラス状カー
ボンには、市販の焼きっぱなしのもの（寸法３００×３
００mm、厚み３mmのもの）を購入した。このような購入
時のガラス状カーボンの表面は大きなうねりや細かい凹
凸があるので、その表面を研磨した。研磨はＳｉＣ（シ
リコンカーバイド）粉末を主体とした研磨剤を用いて行
い、数段に分けてガラス状カーボンの両面を研磨した。
こうしてガラス状カーボンの表面うねりを基板（ガラス
状カーボン）内で２０μｍ以下にした後、ガラス状カー
ボンの表面を鏡面研磨した。できあがった面の表面粗さ
（Ｒａ）を測定すると０．２μｍであった。以上のよう
にして、一見半導体用のクロム・ブランクスのような黒
光りする鏡面仕上げされたガラス状カーボン板（以下、
鏡面カーボン板と呼ぶ）を得た。

【００１８】次に、前記の鏡面状のカーボン板を用いて
凹版を作製した。凹版としての表面の溝加工は鏡面状の
カーボンが導電性を有することを利用して放電加工方法
を選んだ。放電加工装置は市販の微細加工用のものを用
いることにより容易に行った。このような放電加工性は
通常の金属等の被加工物に比べて本実施例の鏡面状のカ
ーボン板は優れたものであり、短時間に高精度の加工を
行うことができた。これはカーボン自体の特性によるも
のである。放電加工により、実際には鏡面状のカーボン
板にピッチ１００μｍ、２５０×２５０mmの所定の回路
基板評価用パターンを作製し、しかもこのパターンは３
０μｍ以上の充分な溝深さにすることができた（以下、
カーボン凹版と呼ぶ）。

【００１９】なおカーボン凹版の表面粗さ（Ｒａ）を変
化させたところ、０．０１μｍ以上、０．５μｍ以下の
表面粗さ（Ｒａ）が凹版として優れており、それより表
面粗さの大きい（粗い）面についてはファインパターン
の溝加工が難しかった。

【００２０】次に、前記カーボン凹版を用いて、実施例
冒頭に述べた凹版オフセット印刷実験を行った。作製し
た印刷パターンは通常のガラス凹版を用いて作製したも
のと同レベルのものであり、充分実用性のあるものであ
った。

【００２１】以上のように、広い面積に対してパターン
が粗な場合などは、カーボン凹版ではガラス凹版に比べ
て作製工程および作製コストを半減することができた。

【００２２】次に凹版材料としてソーダガラスおよびガ
ラス状カーボン以外に、グラファイト、樹脂および金属
を選び、凹版を作製した。まず、グラファイトを用いて
凹版を作製した。グラファイト材料としては、半導体製
造時に広く用いられている市販の高純度の板状グラファ
イト材料に対し、凹版としての溝加工は凹版材料として
ガラス状カーボンを使用した時と同様に放電加工により
行った。

【００２３】以上のようにして、２５０×２５０mmの所
定の回路基板評価用の凹版パターンを有するグラファイ
ト凹版を作製した。このようにして作製した凹版を以
下、グラファイト凹版と呼ぶ。

【００２４】次に、樹脂を用いて樹脂凹版を作製した。
樹脂凹版としては、タンポ印刷用に市販されている凹版
作製用の感光性樹脂材料を用い、この樹脂凹版上にクロ
ムマスクを用いて、２５０×２５０mmの所定の回路基板
評価用の凹版パターンを露光し、現像、硬化させ凹版を
作製した。このようにして作製した凹版を以下、感光性
樹脂凹版と呼ぶ。

【００２５】また、金属板（厚み１mm）を用いて通常の
エッチング方法および放電加工方法により金属凹版を作
製することとした。このようにして、２５０×２５０mm
の所定の回路基板評価用の凹版パターンを露光し、現
像、硬化させ金属凹版を作製した。このようにして作製
した凹版を以下、金属凹版と呼ぶ。

【００２６】以上のようにして作製したグラファイト凹
版、感光性樹脂凹版および金属凹版を用いて印刷実験し
たところ、カーボン凹版およびソーダガラス凹版ほどの
高精度を得ることができなかった。これは、感光性樹脂
凹版およびグラファイト凹版では表面層がスキージによ
って削られ、凹版の溝の縁が丸くなり、シャープさが低
下してしまうことによるものであった。また金属凹版の
場合も感光性樹脂凹版と同様に、表面の金属層がスキー
ジの摺動運動によって少しずつ削られ、凹版の溝の縁が
丸くなり、シャープさが低下した。しかし、ガラス凹版
およびカーボン凹版の場合は、材質の硬さ、粘り、ある
いは塑性等の影響により材料が塑性変形しないため、こ
のような現象は発生しなかった。

【００２７】（実施例２）以下、本発明に第２の実施例
としてレーザ加工による凹版加工法について図３〜図４
を用いて説明する。図３はレーザ照射装置を用いて鏡面
状のカーボン表面に局所的にレーザを照射し、凹版とし
ての表面の溝加工を所定のパターン形状に形成している
ものである。特に本実施例においては、レーザを用いる
ことにより高速（またはより短時間に）、高精度の加工
を行うことができる。

【００２８】図３において、１１はステージであり、数
値制御されるＸＹステージである。１２はレーザ発生装
置である。レーザ発生装置１２より出たレーザ光は、レ
ンズ１３により絞られ、焦点１４において単位面積当た
りのパワーが最大になるように設定されており、この位
置に被加工物をセットすることによりレーザによる微細
加工が行える。具体的には、焦点１４の位置にステージ
１１上に固定された凹版９をセットすることにより、溝
１０をレーザ加工により形成することになる。

【００２９】凹版材料としてのガラス状カーボンには、
前記の鏡面仕上げされたガラス状カーボン（鏡面カーボ
ン）を用いた。またレーザ加工に用いるレーザは、波長
との関係からＹＡＧレーザを用いることにした。ＹＡＧ
レーザ発生装置は、フォーカスの鋭さの点より、シング
ルモードのものを超音波Ｑスイッチで制御するものを用
いた。凹版パターンとしては、先に述べた評価用パター
ンを選び、前記ＸＹステージをプログラム駆動させるよ
うにした。以上のようにして、レーザを用いて凹版を作
製した。なお、レーザ条件によっては、被加工物の飛び
散りが見られた。

【００３０】次に、図４を用いてこのような被加工物の
飛び散りの除去方法の一例について説明する。図４にお
いて、１５は被加工物の飛び散りであり、レーザ加工時
に発生することがある。このような飛び散り１５は、ス
キージ１６等を用いて容易に除去することができる。

【００３１】次に、前記カーボン凹版を用いて実施例冒
頭に述べた凹版オフセット印刷実験を行った。作製した
印刷パターンは、通常のガラス凹版を用いて作製したも
のと同レベルのものであり、充分実用性のあるものであ
った。

【００３２】以上のように、広い面積に対してパターン
が粗な場合などは、ガラス凹版に比べ、カーボン凹版を
用いれば、作製工程および作製コストを半減することが
できた。

【００３３】次に凹版材料としてグラファイトを用いて
凹版を作製した。グラファイト材料としては半導体製造
時に広く用いられている市販の高純度の板状グラファイ
ト材料を用い、凹版としての溝加工はレーザ加工により
評価用の凹版パターンを有するグラファイト凹版を作製
した。

【００３４】さらに樹脂凹版に対してはエキシマレーザ
を用いて凹版を作製した。エキシマレーザによる凹版の
作製は、予め金属板上に約１００μｍの厚みで硬化させ
ておいたポリイミド樹脂層に対して、銅製の遮光用マス
クを介してエキシマレーザを照射することにより、２５
０×２５０mmのパターン面積で所定の回路基板評価用の
凹版パターンを作製した。このようにして作製した凹版
をエキシマ加工樹脂凹版と呼ぶ。なおエキシマレーザを
用いたポリイミド樹脂のエッチング条件は、エキシマレ
ーザによるポリイミド製回路基板のスルーホール（また
はヴィアホール、ヴァイアホール）条件を参考にして行
った。

【００３５】また金属凹版としては金属板（厚み１mm）
のものに前記エキシマレーザ光を照射し、凹版を作製す
ることにした。以上のようにして、２５０×２５０mmの
パターン面積で所定の回路基板評価用の凹版パターンを
形成した。このようにして作製した凹版を金属凹版と呼
ぶ。

【００３６】なお、グラファイト凹版、エキシマ加工樹
脂凹版および金属凹版との比較のためにガラス材料にエ
キシマレーザ光を照射し、ガラス凹版の作製を行った。

【００３７】以上のように作製した凹版を用いて、１万
回の印刷実験をした。まずエキシマ加工樹脂凹版は、前
記の感光性樹脂凹版と同様に、表面層がスキージによっ
て削られ、印刷パターンのシャープ性が得られなくなっ
た。これは、凹版としての加工方法が違っても、できあ
がった凹版自体が樹脂製のため、その物理強度が不足し
たためであった。一方、グラファイト凹版も金属凹版と
同様に、１万回の印刷後では、表層がスキージによって
削られ印刷パターンとして求められる精度が得られなく
なった。

【００３８】一方、ソーダガラス凹版およびカーボン凹
版においては、１万回および１０万回の印刷実験をした
が、得られた印刷パターンのシャープさはまったく変化
がなかった。これは材質の硬さや丈夫さのためと考えら
れる。ここでソーダガラスの凹版の加工方法としては、
エキシマレーザが適当であったが、他のレーザでは微細
加工ができなかった。このことは炭酸ガスレーザやＹＡ
Ｇレーザを用いた場合は、これらレーザの照射された箇
所が局所的に溶けて飛び散り、飛び散ったガラス飛沫が
その近辺に再付着することによるものであった。

【００３９】これはソーダガラス以外にホウケイ酸ガラ
スや石英ガラスを用いた場合でも同じであった。これら
のガラス素材は、共通して赤外光〜可視光域において透
明であり、レーザ光の吸収率も非常に低く、加工速度が
遅くなる。このようにレーザ光の吸収率の低いものに対
してむりやり加工を行うため、飛び散った飛沫がその付
近に再付着することになるわけである。もし、レーザ吸
収率が高ければ飛沫自体もレーザでガス化させることも
可能である。

【００４０】一方、本発明のガラス状カーボンの場合、
素材がカーボンであるため、赤外光〜可視光〜紫外光域
において不透明であるため、レーザ光の吸収率が非常に
高く、加工速度を大きくできる。このため、ガラス状カ
ーボンを凹版材料として用いた場合、エキシマレーザ以
外に炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、色素レーザ等の赤
外〜可視光の波長域のレーザを用いた場合でも、実用的
な加工速度および加工精度が得られた。

【００４１】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
としてダイシングソー加工による凹版加工法について図
５を用いて説明する。図５は、市販のダイシングソーを
用いて、鏡面カーボン表面に極細溝を所定のピッチに形
成する様子を説明するものである。図５において、１７
はガラス状カーボンであり、表面に複数本の溝１８が形
成されている。ダイシングブレード１９はダイシングソ
ー装置２０に取り付けられ、高速で回転して溝１８を形
成する。ダイシングソー装置２０は、市販の半導体（シ
リコンウエハ）切断用のものを用いた。またブレードに
は２インチ径のダイヤモンド製のもの（ブレード厚は２
５μｍおよび１５μｍ）を選び、溝深さは３０μｍとし
た。以上のようにして、液晶用のストライプパターン
（ピッチ３３０μｍ）の凹版を作製することができた。

【００４２】次に、前記カーボン凹版を用いて実施例の
冒頭に述べた凹版オフセット印刷実験を行った。作製し
た印刷パターンは、通常のガラス凹版を用いて作製した
ものと同レベルのものであり、充分実用性のあるもので
あった。

【００４３】特に本実施例においては、ダイシングソー
を使用するためパターンの送りピッチ等を自由に設定で
き、そのため直線状のパターンであれば多種類のパター
ンであっても安価に、かつ高精度に作製できる。

【００４４】なお、ガラス状カーボン材料に対する加工
方法は、各実施例において上述した加工方法を組み合わ
せ最適化することにより、容易に所望の凹版を得ること
ができる。

【００４５】

【発明の効果】以上各実施例の説明から明らかなように
本発明は、凹版の少なくとも表面部分をガラス状カーボ
ン材料で構成することにより、従来のガラス材料では得
られなかった放電加工方法、レーザ加工方法等における
優れた加工性を有する凹版を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるガラス状カーボ
ン製の凹版の斜視図

【図２】同実施例におけるガラス状カーボン製の凹版の
断面図

【図３】本発明の第２の実施例でのレーザ加工における
ガラス状カーボン製の凹版の斜視図

【図４】同実施例におけるガラス状カーボン製の凹版の
断面図

【図５】同実施例のダイシングソー加工におけるガラス
状カーボン製の凹版の斜視図

【図６】従来のオフセット印刷装置の斜視図

【符号の説明】

９凹版１０溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも表面部分がガラス状カーボン
材料で構成された凹版。
【請求項２】表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以上
０．５μｍ以下に表面加工されるとともにガラス状カー
ボン材料の所定パターン部分が除去された請求項１記載
の凹版。
【請求項３】ガラス状カーボン材料の所定パターン部
分を放電加工方法を用いて除去することにより形成した
請求項１記載の凹版。
【請求項４】ガラス状カーボン材料の所定パターン部
分をレーザ加工方法を用いて除去することにより形成し
た請求項１記載の凹版。
【請求項５】ガラス状カーボン材料の所定パターン部
分をダイシングソー加工方法を用いて除去することによ
り形成した請求項１記載の凹版。