JP5088063B2

JP5088063B2 - 電極パターンの形成方法

Info

Publication number: JP5088063B2
Application number: JP2007244993A
Authority: JP
Inventors: 隆二植杉
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2027-09-21
Also published as: JP2008111104A

Description

本発明は、半導体デバイスに微細でかつ高精度の電極パターンを形成する凹版オフセット印刷での使用に好適な印刷用インキを用いた塗膜の製造方法により電極パターンを形成する方法に関する。

電子回路基板や表示デバイス等の半導体デバイスにおける電極等の形成には従来よりフォトリソグラフィー法が用いられてきたが、このフォトリソグラフィー法は製造工程が複雑であり、また材料ロスが多く、パターン形成に必要な露光装置等の製造設備に莫大な費用がかかるため、製造コストが極めて高くなるという問題があった。更に、パターン形成時の現像処理等にて生じる廃液を処理するコストも高く、しかもこの廃液については環境保護の観点からも問題があった。

そこで、低コストでかつ有害な廃液等を生じることのないパターン形成方法に関する研究が種々なされている。なかでも、凹版オフセット印刷法は、微細パターンを高い精度で形成することが可能であることから、フォトリソグラフィー法の代替法として注目されている。凹版オフセット印刷法では、印刷用ブランケットからガラス基板などの被転写体に印刷用インキを１００％転写させるため、印刷用ブランケット表面にはシリコーンゴムシートを用い、印刷用インキにはブランケット表面のシリコーンゴムに溶解し易い、例えば溶剤を加え、この溶剤をシリコーンゴムに溶解させ、印刷用インキとシリコーンゴム界面の界面張力を低下させることでシリコーンゴムから印刷用インキを剥離し易くして印刷用インキをブランケットから被転写体上に転写させている。シリコーンゴムに溶解し易い溶剤としては、α−テルピネオールのようなアルコール類やブチルカルビトールアセテートのようなアルキルエーテル類が使用されていた。しかし、長時間連続印刷を行うと、ブランケット表面のシリコーンゴムシートに印刷用インキに含まれる溶剤が徐々に浸透し、シリコーンゴムシートが膨潤してしまうため、印刷パターンの形状が変動して、印刷の再現性が低下する問題点があった。

上記問題を解決する方策として、導電性インキ組成物を印刷用ブランケット表面からガラス基板の表面に転移させた後にブランケットの表面を加熱し、次いで、ブランケットの表面を冷却する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、印刷用ブランケット表面にシリコン系エラストマーを用いたものを使用し、印刷用インキとして、インキ中に低分子量ポリシロキサンを含有させたものを使用し、かつ印刷インキを印刷用ブランケットから被転写体へ転写した後、ブランケットの表面を加熱してブランケットに吸収された印刷インキの溶剤を蒸散させ、次いで、ブランケットの表面を冷却する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献１及び２に示される方法により、インキの溶剤によってブランケットが膨潤する問題を解消することができる。
特開２００２−２４５９３１号公報（請求項１）特開２００４−６６８０４号公報（請求項１）

しかしながら、上記特許文献１及び２に示される方法では、通常の凹版オフセット印刷に加熱及び冷却の工程が付加されているため工程が煩雑であり、また印刷によりブランケット表面のシリコーンゴムシートにインキ中の溶剤が浸透するのを防止することはできておらず、根本的な問題解消とはなっていない。
本発明の目的は、凹版オフセット印刷による連続印刷において印刷パターンの形状変動を低減し得る印刷用インキを用いた塗膜の製造方法により電極パターンを形成する方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、凹版オフセット印刷を用いて連続印刷を行う際に生じるパイリング現象に起因する、膜厚の減少やばらつき、線幅のばらつきなどを解消し得る、電極パターンの形成方法を提供することにある。

請求項１に係る発明は、印刷用インキを凹状のパターンを有する印刷版に充填し、充填したインキを表面にシリコーンゴムシートを有する印刷用ブランケットへ転写した後、印刷用ブランケットからガラス基板からなる被転写体へ前記インキを転写して塗膜を製造することにより、電極パターンを形成する方法の改良である。
その特徴ある構成は、インキが銀粉末を含む無機粉末成分と；アクリル−スチレン共重合体、アクリル−ウレタン共重合体、アクリル−エポキシ共重合体、エポキシアクリレート又はウレタンアクリレートを含む樹脂成分と；１，３プロパンジオール、２，４ペンタンジオール、１，２プロパンジオール、１，２エタンジオール、１，３ブタンジオール、１，５ペンタンジオール、１，４ペンタンジオール、１，２ペンタンジオール又は１，２，３プロパントリオールからなる溶剤成分とを含み、前記印刷版がライン幅Ｗ：１０〜１０００μｍ、深さＤ：５〜５０μｍ、ピッチＰ：１０〜１０００μｍの複数の凹状パターンを有する平面凹版からなり、印刷用ブランケットが表面に厚さ０．１〜３ｍｍのシリコーンゴムシートが取り付けられたブランケットロールからなり、前記印刷用インキを前記平面凹版に充填し、前記充填したインキをブランケットロールへ転写した後、ブランケットロールからガラス基板へインキを転写することにより、ガラス基板表面に所定のパターンを有する塗膜を印刷する凹版オフセット印刷をガラス基板２〜１０００枚のいずれか１について連続印刷したとき、得られた各２〜１０００枚について連続印刷したとき、得られた各１〜１０００枚の印刷されたガラス基板について、各ガラス基板の所定位置における３〜１２箇所のライン幅Ｗをそれぞれ測定したときの測定値の平均値が０．９Ｗ〜１．１Ｗの範囲内であり、かつ測定値の標準偏差値が１〜５の範囲内であるところにある。
請求項１に係る発明では、ジオール系溶剤又は１，２，３プロパントリオールは印刷用インキ中の樹脂成分を溶解することが可能であり、かつ印刷用ブランケット表面のシリコーンゴムシートを膨潤させることがないため、印刷用インキに使用することで、凹版オフセット印刷による連続印刷において印刷パターンの形状変動を低減することができる。また凹版オフセット印刷を用いて連続印刷を行う際に生じるパイリング現象に起因する、膜厚の減少やばらつき、線幅のばらつきなどを解消することができる。

本発明の電極パターンの形成方法は、印刷用インキが銀粉末を含む無機粉末成分と；アクリル−スチレン共重合体、アクリル−ウレタン共重合体、アクリル−エポキシ共重合体、エポキシアクリレート又はウレタンアクリレートを含む樹脂成分と；１，３プロパンジオール、２，４ペンタンジオール、１，２プロパンジオール、１，２エタンジオール、１，３ブタンジオール、１，５ペンタンジオール、１，４ペンタンジオール、１，２ペンタンジオール又は１，２，３プロパントリオールからなる溶剤成分とを含み、前記印刷版がライン幅Ｗ：１０〜１０００μｍ、深さＤ：５〜５０μｍ、ピッチＰ：１０〜１０００μｍの複数の凹状パターンを有する平面凹版からなり、印刷用ブランケットが表面に厚さ０．１〜３ｍｍのシリコーンゴムシートが取り付けられたブランケットロールからなり、被転写体がガラス基板からなり、前記印刷用インキを前記平面凹版に充填し、前記充填したインキをブランケットロールへ転写した後、ブランケットロールからガラス基板へインキを転写することにより、ガラス基板表面に所定のパターンを有する塗膜を印刷する凹版オフセット印刷をガラス基板２〜１０００枚のいずれか１について連続印刷したとき、
得られた各２〜１０００枚の印刷されたガラス基板について、各ガラス基板の所定位置における３〜１２箇所のライン幅Ｗをそれぞれ測定したときの測定値の平均値が０．９Ｗ〜１．１Ｗの範囲内であり、かつ測定値の標準偏差値が１〜５の範囲内であることを特徴とする。これらのジオール系溶剤又は１，２，３プロパントリオールは印刷用インキ中の樹脂成分を溶解することが可能であり、かつ印刷用ブランケット表面のシリコーンゴムシートを膨潤させることがないため、本発明の印刷用インキを使用することで、凹版オフセット印刷による連続印刷において印刷パターンの形状変動を低減することができるという利点がある。また本発明の電極パターンの形成方法によれば、凹版オフセット印刷を用いて連続印刷を行う際に生じるパイリング現象に起因する、膜厚の減少やばらつき、線幅のばらつきなどを解消することができる。

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
本発明者らは、印刷用インキに使用される溶剤について、溶剤が印刷用ブランケット表面のシリコーンゴムシートに及ぼす影響に関して鋭意検討した結果、溶剤として一般的に使用されているアルコール類やアルキルエーテル類に代わり、ジオール系溶剤又は１，２，３プロパントリオールを使用することによって、印刷用インキ中の樹脂成分を溶解することが可能であり、かつ印刷用ブランケット表面のシリコーンゴムシートを膨潤させることがないことを確認し、本発明に至った。

本発明は、印刷用インキを凹状のパターンを有する印刷版に充填し、充填したインキを表面にシリコーンゴムシートを有する印刷用ブランケットへ転写した後、印刷用ブランケットからガラス基板からなる被転写体へインキを転写して塗膜を製造することにより、電極パターンを形成する方法である。この印刷用インキは、銀粉末を含む無機粉末成分と；、アクリル−スチレン共重合体、アクリル−ウレタン共重合体、アクリル−エポキシ共重合体、エポキシアクリレート又はウレタンアクリレートを含む樹脂成分と；１，３プロパンジオール、２，４ペンタンジオール、１，２プロパンジオール、１，２エタンジオール、１，３ブタンジオール、１，５ペンタンジオール、１，４ペンタンジオール、１，２ペンタンジオール又は１，２，３プロパントリオールからなる溶剤成分とを含む。この電極パターンの形成方法では、前記印刷版がライン幅Ｗ：１０〜１０００μｍ、深さＤ：５〜５０μｍ、ピッチＰ：１０〜１０００μｍの複数の凹状パターンを有する平面凹版からなり、印刷用ブランケットが表面に厚さ０．１〜３ｍｍのシリコーンゴムシートが取り付けられたブランケットロールからなり、前記印刷用インキを前記平面凹版に充填し、充填したインキをブランケットロールへ転写した後、ブランケットロールからガラス基板へインキを転写することにより、ガラス基板表面に所定のパターンを有する塗膜を印刷する凹版オフセット印刷をガラス基板２〜１０００枚のいずれか１について連続印刷したとき、得られた各２〜１０００枚の印刷されたガラス基板について、各ガラス基板の所定位置における３〜１２箇所のライン幅Ｗをそれぞれ測定したときの測定値の平均値が０．９Ｗ〜１．１Ｗの範囲内であり、かつ測定値の標準偏差値が１〜５の範囲内である。インキ１００重量％とするとき、樹脂成分５〜２０重量％、溶剤成分７．５〜３０重量％の割合で配合することが好ましい。ジオール系溶剤又は１，２，３プロパントリオールは印刷用インキ中の樹脂成分を溶解することが可能であり、かつ印刷用ブランケット表面のシリコーンゴムシートを膨潤させることがないため、本発明の印刷用インキを使用することで、凹版オフセット印刷による連続印刷において印刷パターンの形状変動を低減することができるという利点がある。

また、本発明の印刷用インキは分散剤を更に含んでもよい。分散剤を更に含むことで塗工した層表面が平滑になる効果が得られる。インキ１００重量％とするとき分散剤を３〜１０重量％の割合で配合することが好ましい。また、形成するラインのエッジ部におけるシャープネスさが高くなる。分散剤としては、カルボン酸系やリン酸エステル系、ポリカルボン酸高分子アニオンアリルエーテルコポリマー、ポリアミン−脂肪酸縮合物、高分子界面活性剤、高分子脂肪酸、脂肪酸エステル縮合体を使用することが好適である。

本発明の印刷用インキを用いた凹版オフセット印刷法を説明する。
先ず、図１（ａ）に示すように、所望の凹状パターン１０ａを有する平面凹版１０を印刷版として用意し、この平面凹版１０表面に本発明の印刷用インキ１１を所定量供給する。供給した印刷用インキ１１は、スキージ１２を平面凹版１０表面にあててスライドさせることにより、凹状パターン１０ａに埋め込む。次に、図１（ｂ）に示すように、表面にシリコーンゴムシート１３ａが取り付けられたブランケットロール１３を印刷用ブランケットとして用意し、このブランケットロール１３をインキ１１が凹状パターン１０ａに埋め込まれた平面凹版１０上に圧接し、この状態でブランケットロール１３を回転させ、平面凹版１０上でスライドさせることにより、平面凹版１０の凹状パターン１０ａに埋め込まれたインキ１１の一部をブランケットロール１３のシリコーン樹脂シート１３ａ表面に転写する。このときの転写率は平面凹版の凹状パターンやインキに含まれる成分やその比率、ブランケットの圧接の強弱によっても異なるが、ほぼ５０〜６０％程度の割合である。最後に、図１（ｃ）に示すように、インキ１１を転写したブランケットロール１３をガラス基板１４のような被転写体に圧接し、この状態でブランケットロール１３を回転させ、ガラス基板１４上でスライドさせることにより、図１（ｄ）に示すように、ガラス基板１４表面に所望のパターンが転写される。なお、ブランケットロール表面にはシリコーンゴムシートの代わりにシリコーン樹脂シートを取り付けてもよい。溶剤にジオール系溶剤を用いた本発明の印刷用インキ１１は、溶剤がブランケットロール１３表面に使用したシリコーンゴムシート１３ａに浸透しにくく、シリコーンゴムシート１３ａを膨潤させることがないため、連続印刷において印刷パターンの形状変動を低減することができる。

本発明の印刷用インキは、印刷版がライン幅Ｗ：１０〜１０００μｍ、深さＤ：５〜５０μｍ、ピッチＰ：１０〜１０００μｍの複数の凹状パターンを有する平面凹版からなり、印刷用ブランケットが表面に厚さ０．１〜３ｍｍのシリコーンゴムシートが取り付けられたブランケットロールからなり、被転写体がガラス基板からなるとき、インキを平面凹版に充填し、充填したインキをブランケットロールへ転写した後、ブランケットロールからガラス基板へインキを転写することにより、ガラス基板表面に所定のパターンを有する塗膜を印刷する凹版オフセット印刷をガラス基板２〜１０００枚のいずれか１について連続印刷したとき、得られた各２〜１０００枚の印刷されたガラス基板について、各ガラス基板の所定位置における３〜１２箇所のライン幅Ｗをそれぞれ測定したときの測定値の平均値が０．９Ｗ〜１．１Ｗ、好ましくは０．９５Ｗ〜１．０５Ｗの範囲内であり、かつ測定値の標準偏差値が１〜５、好ましくは１〜３の範囲内となることが好適である。印刷パターンの形状変動が上記範囲内であれば、凹版オフセット印刷による長時間連続印刷での使用に適し、印刷の再現性に優れたインクを提供することができる。ここで連続印刷とは、０．５〜１枚／分の速度で印刷した場合を指す。

また、本発明の電極パターンの形成方法では、印刷用インキに含有する粉末成分として銀粉末を選択し、被転写体として基板を選択する。そして、前述した本発明の凹版オフセット印刷法を用いた塗膜の製造方法により、基板上に銀粉末を含む印刷用インキを転写して電極パターンを形成する。この方法では、連続印刷におけるパイリング現象の発生を低減する、本発明の凹版オフセット印刷法を用いた塗膜の製造方法により基板上に電極パターンを形成しているので、凹版オフセット印刷を用いて連続印刷を行う際に生じるパイリング現象に起因する、電極パターンの厚さの現象やばらつき、線幅のばらつき等が解消される。この形成された電極パターンを乾燥、焼成等することで基板上に所望のパターンを有する電極が得られる。

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１〜４５、比較例１＞
次の表１〜表１０に示す粉末成分、樹脂成分、溶剤成分及び分散剤をミキサーにて混合し、更に三本ロールミルにて５〜１０Ｐａ・ｓ程度混練することにより、ペースト状の印刷用インキを得た。
凹版オフセット印刷に使用する印刷版としてライン幅１００μｍ、深さ２５μｍ、ピッチ３６０μｍの複数の凹状パターンを有する４２アロイ製平面凹版を、被転写体としてガラス基板をそれぞれ用意した。また、印刷用ブランケットとして表面に厚さ０．３ｍｍのシリコーン樹脂シートが取り付けられたブランケットロールを用いた。先ず、平面凹版表面に得られた印刷用インキを所定量供給し、ＳＵＳ製スキージを用いて平面凹版の凹状パターンにインキを埋め込んだ。次に、ブランケットロールを平面凹版上に圧接した状態で回転させ、平面凹版上でスライドさせることにより、平面凹版の凹状パターンに埋め込まれたインキの一部をブランケットロールのシリコーン樹脂シート表面に転写した。最後に、ブランケットロールをガラス基板に圧接した状態で回転させ、ガラス基板上でスライドさせることにより、ガラス基板表面に所定のパターンを有する印刷基板を得た。上記凹版オフセット印刷を基板５００枚について連続印刷を行った。

＜比較試験１＞
実施例１〜４５及び比較例１で得られた各５００枚の印刷基板のうち、１枚目、１００枚目、２００枚目、３００枚目、４００枚目及び５００枚目の基板について、各基板の所定位置における９箇所の線幅をそれぞれ測定し、測定値の平均値と標準偏差値を算出した。その結果を表１１〜表１６に示す。

表１６より明らかなように、比較例１では連続印刷の枚数によって各基板の所定位置における９箇所の線幅の平均値が変動しており、印刷安定性に劣る結果となった。また連続印刷が５００枚目には、印刷不良を生じていた。一方、表１１〜表１５より明らかなように、本発明の印刷用インキを用いた実施例１〜実施例４５では、線幅の平均値が安定しており、連続印刷での使用に好ましいことが判った。

凹版オフセット印刷法の概略図。

符号の説明

１０平面凹版
１０ａ凹状パターン
１１印刷用インキ
１２スキージ
１３ブランケットロール
１３ａシリコーンゴムシート
１４ガラス基板

Claims

印刷用インキを凹状のパターンを有する印刷版に充填し、前記充填したインキを表面にシリコーンゴムシートを有する印刷用ブランケットへ転写した後、前記印刷用ブランケットからガラス基板からなる被転写体へ前記インキを転写して塗膜を製造することにより、電極パターンを形成する方法において、
前記インキは、銀粉末を含む無機粉末成分と；アクリル−スチレン共重合体、アクリル−ウレタン共重合体、アクリル−エポキシ共重合体、エポキシアクリレート又はウレタンアクリレートを含む樹脂成分と；１，３プロパンジオール、２，４ペンタンジオール、１，２プロパンジオール、１，２エタンジオール、１，３ブタンジオール、１，５ペンタンジオール、１，４ペンタンジオール、１，２ペンタンジオール又は１，２，３プロパントリオールからなる溶剤成分とを含み、
前記印刷版がライン幅Ｗ：１０〜１０００μｍ、深さＤ：５〜５０μｍ、ピッチＰ：１０〜１０００μｍの複数の凹状パターンを有する平面凹版からなり、前記印刷用ブランケットが表面に厚さ０．１〜３ｍｍのシリコーンゴムシートが取り付けられたブランケットロールからなり、
前記印刷用インキを前記平面凹版に充填し、前記充填したインキを前記ブランケットロールへ転写した後、前記ブランケットロールから前記ガラス基板へインキを転写することにより、前記ガラス基板表面に所定のパターンを有する塗膜を印刷する凹版オフセット印刷をガラス基板２〜１０００枚のいずれか１について連続印刷したとき、
得られた各２〜１０００枚の印刷されたガラス基板について、各ガラス基板の所定位置における３〜１２箇所のライン幅Ｗをそれぞれ測定したときの測定値の平均値が０．９Ｗ〜１．１Ｗの範囲内であり、かつ測定値の標準偏差値が１〜５の範囲内であることを特徴とする電極パターンの形成方法。