(57)【要約】【課題】回路パターンの印刷位置精度を維持しつつ、微細な凹部に回路パターンの形成がなされた立体回路部品を高精度、大面積かつ安価に提供することを課題とする。【解決手段】フィルム状またはシート状の熱硬化性樹脂に備えられた微小な凹部１１６に形成された導電性インキ１０６からなる回路パターンを備えた立体回路部品２００であって、熱硬化性樹脂の厚さが、１μｍ以上４００μｍ以下であって、導電性インキからなる回路パターンの少なくとも一部が、凹部に埋設されていることを特徴とする立体回路部品。【選択図】図５
2018129323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状またはシート状の熱硬化性樹脂に形成された凹部に導電性インキからなる回路パターンを備えた立体回路部品であって、
熱硬化性樹脂の厚さが、１μｍ以上４００μｍ以下であって、
導電性インキからなる回路パターンの少なくとも一部が、凹部に埋設されていることを特徴とする立体回路部品。
【請求項２】
前記回路パターンが一層以上からなる導電性インキにより構成されており、回路パターンの厚みが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の立体回路部品。
【請求項３】
前記凹部における最大深さが、０．１μｍ以上２００．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の立体回路部品。
【請求項４】
フィルム状またはシート状の熱硬化性樹脂に備えられた凹部に形成された導電性インキからなる回路パターンを備えた立体回路部品の製造方法であって、
凸部を備えた成形型の凸部に導電性インキからなる回路パターンを印刷する印刷工程と、
導電性インキが印刷された成形型の上に硬化前の熱硬化性樹脂を塗布する塗布工程と、
成形型の上に塗布された熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、
硬化した熱硬化性樹脂を成形型から剥離する剥離工程と、を備えていることを特徴とする立体回路部品の製造方法。
【請求項５】
前記印刷工程は、前記成形型に備えられたアライメントマークを用いて目合わせを行うことを特徴とする請求項４に記載の立体回路部品の製造方法。
【請求項６】
前記成形型の凸部の最大高さが０．１以上２００．０μｍ以下であることを特徴とする請求項４または５に記載の立体回路部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な凹部内に回路パターンを有した立体回路部品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、加速度センサや水晶振動子、ミラーアレイデバイス、マイクロ流路デバイス等の微小立体構造物を有したマイクロデバイスが広く一般に普及し、様々な微小立体構造を有したデバイスが製品化されている。
【０００３】
これらのデバイスは、総称としてＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスと呼ばれ、シリコンウェハやガラス基板上に微小な凹凸形状や回路パターン及び集積回路などを備えている。
【０００４】
これらＭＥＭＳデバイスの製造方法としては、主に半導体微細加工技術が用いられており、レジスト塗布工程、露光工程、ウエットエッチングもしくはドライエッチング工程といった各工程が用いられている。
【０００５】
上記の製造方法を採用するＭＥＭＳデバイスにおいては、微小な凹部内などに回路パターンを備えているデバイス構造（立体回路部品）を形成しようとする際に、微小な凹部におけるレジスト塗布工程及び露光工程において、平坦面に比べてパターニング適性が劣化する傾向にあるため、特殊なプロセスや装置が用いられている。
【０００６】
例えば、特許文献１においては、微小凹凸構造を有した基板上でレジストのピンホールの発生を防ぎ、ワークに凹凸があってもほぼ均一な膜厚で塗布を行なうことができるスプレーコーティングによるレジストコートを行っている。
【０００７】
また、特許文献２には、凹部に回路パターンを形成する方法として、転写用フィルムにあらかじめ印刷により回路パターンを形成し、印刷した転写用フィルムを成形型にセットし、溶融樹脂を射出する工程により、凹部の内部に配線パターン形成が可能となる製造方法が開示されている。
【０００８】
しかし、特許文献１の方法においては、加工ワークのサイズはシリコンウェハレベルであるため、大面積化は困難である。また、レジスト塗布工程、露光工程、現像工程、ドライエッチングもしくはウエットエッチング工程等の複数の工程及び装置を要し、製造コストが高くなるという問題点がある。
【０００９】
また、特許文献２の方法ではセット工程時に転写フィルムを成形型にセットする工程があるため、フィルムセット時及び射出成形時に成形型に対して、アライメントズレが発生するという問題がある。更には、あらかじめ回路パターンを印刷形成する転写フィルムの厚みに制限され、凹部の形状を大きくする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−５５７５６号公報
【特許文献２】特開２０１１−４２１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、回路パターンの印刷位置精度を維持しつつ、微細な凹部に回路パターンの形成がなされた立体回路部品を高精度、大面積かつ安価に提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、フィルム状またはシート状の熱硬化性樹脂に形成された凹部に導電性インキからなる回路パターンを備えた立体回路部品であって、
熱硬化性樹脂の厚さが、１μｍ以上４００μｍ以下であって、
導電性インキからなる回路パターンの少なくとも一部が、凹部に埋設されていることを特徴とする立体回路部品である。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記回路パターンが一層以上からなる導電性インキにより構成されており、回路パターンの厚みが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の立体回路部品である。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記凹部における最大深さが、０．１μｍ以上２００．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の立体回路部品である。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の発明は、フィルム状またはシート状の熱硬化性樹脂に備えられた凹部に形成された導電性インキからなる回路パターンを備えた立体回路部品の製造方法であって、
凸部を備えた成形型の凸部に導電性インキからなる回路パターンを印刷する印刷工程と、
導電性インキが印刷された成形型の上に硬化前の熱硬化性樹脂を塗布する塗布工程と、
成形型の上に塗布された熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、
硬化した熱硬化性樹脂を成形型から剥離する剥離工程と、を備えていることを特徴とする立体回路部品の製造方法である。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の発明は、前記印刷工程は、前記成形型に備えられたアライメントマークを用いて目合わせを行うことを特徴とする請求項４に記載の立体回路部品の製造方法である。
【００１７】
本発明の請求項６に記載の発明は、前記成形型の凸部の最大高さが０．１以上２００．０μｍ以下であることを特徴とする請求項４または５に記載の立体回路部品の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、工程数の多いリソグラフィープロセスを使用することなく、微小な凹部に対して導電性インキからなる回路パターンを形成した立体回路部品を提供することが可能となる。
【００１９】
また、既存の印刷技術及び成形技術を使用できるため大面積化が容易である。更には、成形型に直接的にアライメントし、導電性インキによる回路パターンを形成するため、微小な凹部に対し高精度に回路パターンが形成された立体回路部品を、大面積且つ安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る印刷装置の機械的構成を例示する側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る成形型の一例を示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る成形時の成形型及び熱硬化性樹脂の配置を例示する側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る熱硬化性樹脂の表面上に微細凹部及び導電性インキによる回路パターンが形成された状態を例示する側面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る熱硬化性樹脂の表面上に微細凹部及び導電性インキによる回路パターンが形成された状態を例示する立体図である。
【図６】本発明の実施例における熱硬化樹脂による成形型の一例を示す側面図である。
【図７】本発明の実施例における成形型と熱硬化性樹脂の配置を例示する側面図である。
【図８】本発明の実施例におけるシリコン樹脂の表面上に微細凹部及び導電性インキによる細線パターンが形成された状態を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
（印刷装置概略構成）
本発明の実施形態に係る印刷装置としては、凹版オフセット印刷装置を好適に使用することができる。以下に、凹版オフセット印刷装置を使用した場合を例に、本発明の実施形態を説明するが、この印刷方式に限定することを意味するものでは無い。
【００２３】
図１において、印刷装置１００は、ブランケット１０５と、印刷版１０２とを備えている。ブランケット１０５は、回転可能なブランケット胴１０４の表面に固定されており、被印刷体である成形型１０８に導電性インキ１０６を転写可能に配置されている。
【００２４】
印刷版１０２は、印刷版固定用定盤１０１の上面に固定され、ブランケット１０５の印刷面に導電性インキ１０６を転写可能な位置に配置されている。
【００２５】
ブランケット胴１０４は回転、上下移動が可能なように、図示していない台車に支持されており、その台車には印刷位置決めを行うためのアライメントカメラ１０９が設置されている。
【００２６】
また台車は、印刷版固定用定盤１０１と被印刷体固定用定盤１０７に対して移動可能に支持されている。被印刷体である成形型１０８は、被印刷体固定用定盤１０７の上面に固定されている。
【００２７】
ブランケット１０５の表面すなわち印刷面はゴム層からなる。このゴム層として用いられるゴム材料としては、ブランケットとして公知の各種の材料を用いることができる。これらのゴム材料は、コア材料の種類に対応して選択される。表面エネルギーの低いシリコンゴムなどが好適である。
【００２８】
また、ゴム層単独でブランケット１０５とすることも可能であるが、ゴム層はベース基材の上に設けてもよい。
【００２９】
なお、ゴム材料からなるゴム層は、ベース基材上でゴム材料を硬化させることも、フィルム上のゴム材料をベース基材と貼り合わせることも可能である。
【００３０】
ベース基材としては、印刷時にブランケット胴１０４に取り付けられることから、可撓性のあるフィルム又は金属薄板であれば種類は問わないが、コスト及び寸法安定性からポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系フィルム、あるいはポリイミドフィルムが好適である。
【００３１】
また、ベース基材とシリコンゴム層の間には、必要に応じてプライマー層や接着層が設けられる。また、ベース基材の下には必要に応じてクッション層が設けられる。クッション層としてはスポンジ状の材料を用いることができる。ブランケット１０５は、その幅方向の両端部を不図示の取り付け器具によって巻き締めることによって、略円筒形のブランケット胴１０４に固定される。
【００３２】
印刷版１０２は、配線に対応する溝を銅板、ニッケル版などの金属版、あるいはガラス版に形成し、その表面にクロムめっきやカーボンめっきによる耐擦性皮膜を形成している。この印刷版１０２の凹部に対して、ドクターブレード１０３によって一定の速度で導電性インキ１０９を充填する。
【００３３】
また、印刷装置１００は、印刷装置１００の各部を制御するために、不図示の制御部を備える。ブランケット胴１０４、ブランケット胴が支持された台車（不図示）、印刷版固定用定盤１０１、被印刷体固定用定盤１０７のための送り機構（不図示）は、制御部に電気的に接続されている。
【００３４】
制御部は周知のコンピュータであって、データバスによって相互接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、記憶装置、表示装置及び入出力装置等を含むものである。
【００３５】
制御部はオペレータの操作入力、各種センサ類からの入力、及びＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、ドクターブレード１０３を用いた印刷版１０２への導電性インキ１０６の充填、ブランケット胴１０４の送り回転及び移動、ブランケット胴１０４が支持された台車の移動、印刷版固定用定盤１０１、被印刷体固定用定盤１０７のための送り機構（不図示）の動作、ブランケット１０５に対する乾燥の動作を連繋して制御することが可能に構成されている。
【００３６】
（成形型の形成）
図２において、本実施形態における成形型１０８の外形は平板であり、成形型１０８の成形面に回路パターンの印刷位置決めをするためアライメントマークが形成されている。
成形型１０８の材料は、金属、ガラス、カーボン、樹脂、及びそれらの複合体から適宜選択できる。
【００３７】
上記成形型１０８の成形材料の凹凸構造及びアライメントマークの形成方法は、特に制限はないが、成形型材料により異なる。金属材料においては、切削加工またウエットエッチング法、ドライエッチング法が好ましい。ガラス材料においては、ウエットエッチング法、ドライエッチング法が好ましい。樹脂材料においては、プレス法もしくは、他にもキャスティング法、射出成形法、ＵＶ成形法が好ましい。
【００３８】
上記成形型１０８の形成方法によって形成される成形型凸部１１０において、凸部の最大高さは０．１〜２００．０μｍの範囲が好ましい。
【００３９】
（成形型への印刷方法）
次に、以上のとおり構成された印刷装置１００を用いて、成形型上に導電性インキをパターニングする第一工程である印刷方法について説明する。
【００４０】
図１に示すように、ブランケット胴１０４が、図中矢印（Ａ）方向に回転しながら転がり、印刷版１０２に充填された導電性インキ１０６に連続的に接触することによって、ブランケット１０５の印刷面には導電性インキ１０６が転写される。ブランケット１０５への転写速度は、例えば、５０ｍｍ／ｓで行うことができる。
【００４１】
ブランケット１０５上に導電性インキ１０６を転写後に、成形型１０８を被印刷体固定用定盤１０７に固定し、成形型１０８に形成されているアライメントマークを基準に、被印刷体固定用定盤１０７を移動させて成形型１０８上での印刷位置決めを行う。
【００４２】
その後、図１に示すように導電性インキ１０６による回路パターンが転写されたブランケット１０５を図中矢印Ａ方向に回転しながら成形型１０８に押し付けて、回路パターンを成形型凸部１１０（図１、図２参照）に転写する。成形型１０８への転写速度は、例えば、２００ｍｍ／ｓで行うことができる。
【００４３】
この時、成形型凸部１１０に対する回路パターンの転写は、必ずしも成形型凸部１１０の天頂部に限定されるものではなく、成形型凸部１１０のテーパ部分など任意の位置に転写することができる。
【００４４】
また、ブランケット１０５の印刷面に残った導電性インキ１０６は、例えば、不図示のクリーニングローラーで除去される。
【００４５】
（微小な凹部および回路パターンの形成方法）
続いて、第２工程として、硬化前の熱硬化性樹脂１１１を導電性インキ１０６が転写された成形型１０８の上面に塗布する（図３参照）。
【００４６】
塗布方法としては、スピンコート、スクリーン印刷、スプレーコート、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷等公知の方法を用いることが可能である。特にスピンコート、スクリーン印刷が好適である。ここで熱硬化性樹脂材料としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂等などの熱硬化性樹脂を単独あるいは混合物や積層体などのように組み合わせて用いることが可能である。
【００４７】
その後、第３工程として、樹脂を加熱し硬化させる。硬化時の加熱温度は使用する熱硬化性樹脂ごとに適した温度に設定すれば良い。
【００４８】
また、熱硬化性樹脂の硬化後の厚みは、１μｍ以上４００μｍ以下であることが望ましい。
これは、１μｍ未満で薄すぎると成形型１０８の押圧時に、熱硬化性樹脂が歪みを生じる可能性が高く、また４００μｍを超えて厚すぎると硬化に時間がかかり生産性の低下を招くためである。
【００４９】
次に、熱硬化性樹脂１１１を成形型１０８から剥離することで、熱硬化性樹脂１１１の表面上に微小な凹部および微小な凹部内に導電性インキ１０６による回路パターンが転写され形成される（図４参照）。
【００５０】
ここで導電性インキ１０６を熱硬化性樹脂１１１に転写する為に、必要に応じてプラズマ等を用いて、導電性インキ１０６の表面を荒らすことや、プライマー層の塗布などの密着性向上処理をしてもよい。
【００５１】
この時、図４からも判る通り、回路パターンを形成する導電性インキ１０６は、少なくともその一部が、微小な凹部内の熱硬化性樹脂１１１の表面に埋設された形で形成されている。図５は、図４を斜め上方から見た立体図（俯瞰図とも称す。）の一例を示したものである。
以上の様にして、成形型の形状を反転した形状を再現でき、また密着性の良好な回路パターンを形成することができる。
【００５２】
図６は、熱硬化樹脂による成形型１０８´の一例を示す側面図である。熱可塑性樹脂フィルムであるＰＥＴフィルム１１２の表面に熱硬化樹脂１１３を備え、その熱硬化性樹脂１１３を成形することにより、熱硬化樹脂による凸部１１４を形成した成形型１０８´を例示したものである。
【００５３】
図７は、この成形型の熱硬化樹脂による凸部１１４に導電性インキ１０６を形成した後、その上からシリコン樹脂１１５を形成、固化した後、ＰＥＴフィルム１１２と熱硬化樹脂と熱硬化樹脂による凸部１１４からなる成形型と、シリコン樹脂１１５と、を剥離することにより、図８に例示した物品を得ることができる。この物品は、フィルム状のシリコン樹脂１１５の表面上に微小な凹部が形成され、その微小な凹部の底部に導電性インキ１０６による細線パターンが形成された物品である。
【００５４】
この微小な凹部の最大深さは、０．１μｍ以上２００．０μｍ以下の範囲が好適である。
【００５５】
これは、微小な凹部の深さが０．１μｍ未満であるとその形成が困難であり、２００．０μｍより深いと成形型からの剥離が困難であるためである。
【００５６】
以上の様にして、フィルム状またはシート状の熱硬化性樹脂（上記では、熱硬化性樹脂としてシリコン樹脂を例にして説明した。）に備えられた微小な凹部に、導電性インキからなる回路パターンを埋設して形成した立体回路部品を作製することが可能である。
【００５７】
上記実施形態では、凹版またはグラビアオフセット印刷法を用いて導電性インキの回路パターン形成を行ったが、印刷方法に制限はなく、公知の印刷技術スクリーン印刷やオフセット印刷等の公知の印刷手段や、インクジェットなどのオンデマンド印刷手段を用いることが出来る。
【００５８】
また、上記実施形態では、平板形状の印刷版１０２（図１参照）を用いて転写を行っていたが、これに限らず、円筒形状の印刷版を用いて転写を行ってもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、平板形状の成形型１０８を用いたが、これに限らず、ロール形状の成形型を用いてもよい。
【実施例】
【００６０】
＜実施例＞
まず、図６に例示する厚さ２００μｍのＰＥＴフィルム１１２上に熱硬化樹脂１１３による凸部１１４を有する成形型１０８´を用意した。本実施例で使用した熱硬化樹脂による凸部１１４は、断面形状が楕円形状で、底面から頂点までの高さが２０μｍであり、楕円形状の頂点間の距離が５０μｍ、楕円形状の長軸直径が３０μｍである。
【００６１】
上記成形型１０８´を、図１における印刷装置１００として使用したグラビアオフセット印刷装置の被印刷体固定用定盤１０７にセットし、アライメント動作により印刷位置決めを行った後、導電性インキ１０６による細線パターンを熱硬化樹脂による凸部１１４に印刷した。
【００６２】
次いで、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）ベースのシリコン樹脂１１５（ＳＩＬＰＯＴ１８４  東レ・ダウコーニング社製）をスピンコーターにて成形型上に塗布した（図７参照）。シリコン樹脂１１５の塗布は、硬化後の厚さが５０μｍとなるような条件にて行い、その後オーブンで１５０℃８分の加熱処理をして硬化させた。硬化した後、最後に
ピンセットにて、シリコン樹脂１１５と成形型１０８´を剥離し、シリコン樹脂１１５に導電性インキ１０６が転写していることを確認した。
【００６３】
このようにして得た立体回路部品２００（図８参照）は、シリコン樹脂１１５に形成された、断面形状が楕円形状の幅３０μｍで深さ２０μｍの微小な凹部１１６内に線幅２０μｍの導電性インキ１０６の細線パターンが形成できていることを確認した。
【００６４】
（その他）
本発明は実施形態に示された態様のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１００  …  印刷装置
１０１  …  印刷版固定用定盤
１０２  …  印刷版
１０３  …  ドクターブレード
１０４  …  ブランケット胴
１０５  …  ブランケット
１０６  …  導電性インキ
１０７  …  被印刷体固定用定盤
１０８、１０８´  …  成形型
１０９  …  アライメントカメラ
１１０  …  成形型凸部
１１１  …  熱硬化性樹脂
１１２  …  ＰＥＴフィルム
１１３  …  熱硬化樹脂
１１４  …  熱硬化樹脂による凸部
１１５  …  シリコン樹脂
１１６  …  微小な凹部
２００  …  立体回路部品
【図１】
2018129323.tif 000003
【図２】
2018129323.tif 000004
【図３】
2018129323.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018129323.tif 000009
【図８】
2018129323.tif 000010