(57)【要約】      （修正有）【課題】機能性インクの膜パターンを被転写物の正確な位置に与え得る印刷技術による電子デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】ブランケット２０上の機能性インクの膜パターンを被転写物に転写して印刷した電子パターンからなる電子デバイスの製造方法であって、所定厚さを有するブランケット上に機能性インクをベタ塗りする工程と、電子パターンを反転させた反転パターンを凸部４２に有する凸版平板を用意する凸版平板準備工程と、ブランケットを凸版平板に近接させて凸部に対応した機能性インクをブランケット上から除去する工程と、ブランケット上の機能性インクを被転写物に転写して印刷する工程と、を含む。凸版平板準備工程は、ブランケットの所定厚さ以下の距離で隣接し中間線を挟んでその形状を互いに非対称とする一対の凸部の組を検出する検出工程と、一対の凸部の組の形状を補正する補正工程と、を含む【選択図】図１
2019043009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブランケット上の機能性インクの膜パターンを被転写物に転写し印刷した電子パターンからなる電子デバイスの製造方法であって、
所定厚さを有するゴムからなる表層を有する前記ブランケット上に前記機能性インクをベタ塗りする工程と、
前記電子パターンを反転させた反転パターンを凸部に有する凸版平板を用意する凸版平板準備工程と、
前記ブランケットを前記凸版平板に近接させて前記凸部に対応した前記機能性インクを前記ブランケット上から除去する工程と、
前記ブランケット上の前記機能性インクを前記被転写物に転写して印刷する工程と、を含み、
前記凸版平板準備工程は、前記ブランケットの前記所定厚さ以下の距離で隣接し中間線を挟んでその形状を互いに非対称とする一対の前記凸部の組を検出する検出工程と、一対の前記凸部の組の形状を補正する補正工程と、を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記ブランケットは、前記機能性インクを与えられる最表面側にシリコーンゴム層を含むことを特徴とする請求項１記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記補正工程は、一対の前記凸部の組の形状をあらかじめ設定される所定寸法だけ補正することを特徴とする請求項２記載の電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性インクを印刷技術によって被転写物（基板）上に与えて電子デバイスを製造する方法に関し、特に、ブランケット上の機能性インクの膜パターンを被転写物の正確な位置に与え得る印刷技術による電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１乃至３のように、機能性材料をインク化した機能性インクを印刷技術によって基板上に与えることで電子デバイスを製造する「印刷エレクトロニクス技術」が知られている。かかる方法は、導電性インクによるメタル配線の形成のみならず、各種の機能性インクにより受動素子やアクティブ電子素子を印刷技術によって基板上に簡便に形成でき、特に、常圧且つ比較的低温で形成できることから、従来の真空プロセスや高温プロセスを必須とした素子形成方法とは一線を画した方法として注目をされている。
【０００３】
上記したような機能性インクとしては、導電性金属からなる微粒子分散インク、有機半導体インク、酸化物半導体ゾルゲルインク、絶縁性高分子インク等が知られており、これら機能性インクからなるパターン膜を複数層重ね合わせることでデバイス構造を形成することができる。例えば、ボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタであれば、（ア）導電性インクのパターニングによるゲート電極形成工程、（イ）塗布またはパターニングによるゲート絶縁膜形成工程、（ウ）導電性インクのパターニングによるソース及びドレイン電極形成工程、（エ）有機半導体層のパターニング工程の順に印刷技術を用いることで簡便にデバイス構造を形成できるのである。
【０００４】
印刷エレクトロニクス技術に用い得る印刷手法としては、（１）流動性の高いインクを被転写体（被印刷体）に転写し印刷を行うスクリーン印刷、インクジェット印刷、凸版印刷、グラビア印刷と、（２）インク膜の弾性及び粘性を高めて半乾燥状態になった後に転写し印刷を行うスクリーンオフセット印刷、グラビアオフセット印刷、反転転写印刷（又は、反転オフセット印刷）などを考慮できる。しかしながら、（１）の方法では、被転写体にインク膜をパターニングした後、インク膜が基板上で濡れ広がってしまいやすく、高解像度のパターニングが難しい。一方、（２）の方法では、例えば、濡れ広がりを抑制でき、印刷エレクトロニクス技術にはより好ましい。
【０００５】
上記した（２）の方法において、インク膜の弾性及び粘性を高めて半乾燥状態にするには、シリコーンゴムなどの溶媒吸収能のある樹脂材料を最表面に有するブランケットにインク膜を塗布又は転写し、インク膜からブランケットに溶媒を移行させる工程が必要である（例えば、特許文献４及び５参照）。続いて、ブランケット上に形成されたインク膜のパターンを被転写物に転写して印刷を行うが、インク膜からブランケットに溶媒を移行させる工程は、特に、ガラスやシリコン、プラスチックフィルムなど、溶媒吸収能を有しない被転写物に転写して印刷を行う上で重要な工程である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１８６１３８号公報
【特許文献２】特開２０１５−１９８１７６号公報
【特許文献３】特開２０１７−７６１２２号公報
【特許文献４】特開２０００−２２９３９８号公報
【特許文献５】特開２０１４−２２６８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電子デバイスを製造する印刷エレクトロニクス技術において、所望の電子デバイスのパターンに対応してブランケット上に形成されたインク膜の膜パターンを被転写物（基板）上に正確に転写して印刷を行う必要がある。
【０００８】
しかしながら、例えば、反転オフセット印刷であれば、インクを一様に塗布したブランケットの表面に凸版の凸部を接触させてから分離し該凸部に対応した部分のインクを除去した膜パターンをブランケット上に形成するが、凸版の凸部の押しつけ状態によってブランケットに歪みが生じ、被転写物の正確な位置に膜パターンを与えられないといったことがあった。
【０００９】
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、機能性インクの膜パターンを被転写物の正確な位置に与え得る印刷技術による電子デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による電子デバイスの製造方法は、ブランケット上の機能性インクの膜パターンを被転写物に転写し印刷した電子パターンからなる電子デバイスの製造方法であって、所定厚さを有するゴムからなる表層を有する前記ブランケット上に前記機能性インクをベタ塗りする工程と、前記電子パターンを反転させた反転パターンを凸部に有する凸版平板を用意する凸版平板準備工程と、前記ブランケットを前記凸版平板に近接させて前記凸部に対応した前記機能性インクを前記ブランケット上から除去する工程と、前記ブランケット上の前記機能性インクを前記被転写物に転写して印刷する工程と、を含み、前記凸版平板準備工程は、前記ブランケットの前記所定厚さ以下の距離で隣接し中間線を挟んでその形状を互いに非対称とする一対の前記凸部の組を検出する検出工程と、一対の前記凸部の組の形状を補正する補正工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
かかる発明よれば、機能性インクの膜パターンの危険箇所を容易に得られ、適宜、凸版の凸部の形状を補正することで、該膜パターンを被転写物の正確な位置に与え得て、高精度な電子デバイスを得られるのである。
【００１２】
上記した発明において、前記ブランケットは、前記機能性インクを与えられる最表面側にシリコーンゴム層を含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、機能性インクの膜パターンを被転写物の正確な位置に与え得るのである。
【００１３】
上記した発明において、前記補正工程は、一対の前記凸部の組の形状をあらかじめ設定される所定寸法だけ補正することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、機能性インクの膜パターンを被転写物の正確な位置に与え得るのである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）〜（ｂ）反転オフセット印刷及び（ｄ）ブランケットの断面構造を示す図である。
【図２】設計印刷パターンを示す図である。
【図３】印刷により得られる印刷パターンを示す図である。
【図４】印刷により得られる印刷パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の１つの実施例である反転オフセット印刷を用いた方法について、図に沿ってその詳細を説明する。
【００１６】
図１には、典型的な反転オフセット印刷の工程を示した。まず、回転するドラム体１０の上に取り付けられたブランケット２０にノズル２５からインク膜３０を一様に塗布形成する（図１（ａ）参照）。続いて、ブランケット２０と凸版４０の凸部４２を近接させるようにしつつ矢印Ｐの方向に凸版４０を移動させ、インク膜３０に所定の電子デバイスのパターンを形成する（図１（ｂ）参照）。かかるインク膜３０のパターンを基板５０の上に載せていくことで電子デバイスを作成するのである（図１（ｃ）参照）。
【００１７】
ここで、図１（ｃ）の接触工程では、凸部４２からの押圧力がブランケット２０の表面に接触圧を生じさせ、凸部４２と接触したブランケット２０の領域Ｓ周辺に内部応力を発生させる。
【００１８】
図１（ｄ）に示すように、ブランケット２０は、ベース部材２０ａの表層にゴムからなるゴム表層２０ｂを与えた複層構造又はゴム表層２０ｂだけからなる単層構造を有し、ゴム表層２０ｂは典型的にはシリコーンゴムからなる。このようなゴムのヤング率は数ＭＰａであり、そのポアソン比はほぼ０．５である。そのため、図１（ｃ）において、凸部４２の接触面である領域Ｓの面内方向に大きな応力を生じると、ブランケット２０のゴム表層２０ｂが水平方向に変形し、「すべり」を生じるのである。
【００１９】
つまり、刷版４０の凸部４２が周囲の凸部４２から孤立して存在する場合、接触工程での上記した「すべり」によってブランケット２０のゴム表層２０ｂが伸張しても、凸部４２とこれを引き離した際に、ゴム表層２０ｂは元の形状に戻り、得られる印刷パターンは変形しない。すなわち、凸部接触面の境界における面内応力の法線ベクトルが外向きの場合、印刷パターンは変形しない。なお、接触工程で生じるゴム表層２０ｂの面内変形が大きく、その上のインク膜３０にクラックが生じてしまうとその限りではない。
【００２０】
ここで、例えば、図２のような印刷パターン（設計パターン）を考える。つまり、中心部に半径２ｒｃの大円３５及びその周囲に距離ｓだけ離間させた円周上に半径２ｒｓの９個の小円３６を等間隔に配置したパターンである。
【００２１】
大円３５及び小円３６が隣接し、複数の凸部４２が隣接して設けられることになる。このとき、１の凸部４２の接触面で生じたゴム表層２０ｂのすべりが他の凸部４２の接触面下のゴム表層２０ｂのすべりに影響を及ぼす。その結果、凸部４２の接触面の境界における面内応力の法線ベクトルが内向きになり得る。この時、ブランケット２０（ゴム表層２０ｂ）の表面にあるインク膜３０は凸部４２とゴム表層２０ｂの間に入り込むことになるため、パターンの一部が削られ、最終的に得られる印刷パターンが歪むのである。
【００２２】
図３には、図２において、ｓ＝２０μｍ、ｒｃ＝１００μｍ、ｒｓ＝１０μｍとし、ゴム表層２０ｂの厚さを２０μｍとしたときの印刷押し込み量δに対する印刷結果を示している。印刷押し込み量δが大きくなると、小円３６が大円３５の方向へと延びている様子がわかる。かかる傾向は、ポアソン比を０．５程度とするブランケット２０のゴム表層２０ｂの厚さｄ以下（図１（ｄ）参照）の距離で隣接する印刷パターン部分であり、且つ、形状非対称で隣接する印刷パターン部分で発生するのである。
【００２３】
そこで、上記したような印刷パターンの歪みを生じさせるような凸部４２を検出し、凸部４２の形状を補正するのである。つまり、ブランケット２０のゴム表層２０ｂの厚さｄ以下の距離で隣接し中間線を挟んでその形状を互いに非対称とする一対の凸部４２の組を検出し、この一対の凸部の組の形状を補正するのである。
【００２４】
その１つの例としては、最も簡単には、予測された変形量だけ差分をとった刷版４０で印刷する方法である（１次補正）。また、凸版４０を用いて印刷を行いそのパターン歪みを測長し、このパターン歪みを相殺するように凸版４０を補正するのである（２次補正）。このような補正を順次繰り返すことで最適な補正を行ってもよい。
【００２５】
上述の補正は、凸版４０のパターン全面に対して行っても良いが、凸版４０の凸部４２がブランケット２０のゴム表層２０ｂの厚み以下の距離で隣接していて、且つ、隣接する凸部４２の形状が非対称であるパターン部分を検知し、補正してもよい。
【００２６】
なお、上記した変形量は、シミュレーションによって予測しも得る。例えば、ブランケット２０及び凸部４２のそれぞれの形状、各部材の材料力学特性（例えば、ヤング率やポアソン比）、ゴム表層２０ｂ及びインク膜３０の間に働く摩擦係数μ、印刷押し込み量δを与えた３次元又は２次元モデルにおいて弾性体の構成式を有限要素法などの数値解析法で解くことにより、ゴム表層２０ｂに働く面内応力Ｔ＝（Ｔｘ，Ｔｙ）＝σ・ｎ、及び水平方向の変位ベクトルＵを求め得るのである。但し、σは応力テンソル、ｎはゴム表層２０ｂの表面に対して定義される外向きの法線ベクトルである。
【００２７】
ここで、２次元モデルでは平面歪みを仮定すればよい。凸版４０がゴム表層２０ｂよりも十分に硬く、変形後のゴム表層が水平であるなら、ゴム表層２０ｂと凸部４２の接触面におけるＴｘとＴｙはそれぞれブランケット２０のゴム表層２０ｂの面に対して垂直及び水平方向の面内応力になる。摩擦については、簡便には、接触面に対して求められたＴｘ／Ｔｙの値がμより小さい場合にＵをゼロとし、それ以外の場合には、その応力に応じて弾性体の構成式からＵを算出するのである。
【００２８】
シミュレーションによって変形量を予測する方法の１つとして、摩擦係数μを０としてゴム表層２０ｂと凸部４２の各接触面に対して求められたＵについて、接触面の内側に向いている場合、Ｕの水平方向の成分の値に比例させて、隣接する凸部４２の形状を減じるよう補正するのである。
【００２９】
また、有限の摩擦係数μ（典型的には、μ＝０．００５〜０．５、但し、インクの種類によって変化する。）において、ゴム表層２０ｂと凸部４２の各接触面に対して求められたＵが接触面の内側に向いている場合、Ｕの水平方向の成分の値に比例して隣接する凸部４２の形状を減じるよう補正するのである。一方、摩擦係数μが不明な場合、幾つかのμの値に対して計算を行って、各接触面の境界におけるＵの値及び向きを求め、印刷パターンの歪みが発生しやすい危険箇所を求め得るのである。
【実施例】
【００３０】
次に実施例について述べる。
【００３１】
機能性インクの１つである導電性インクとしてＤＩＣ社製の銀インク（商品名：ＲＡＧＴ−１９）を用い、ブランケット２０としては信越化学製のシリコーンゴム（商品名：Ｘ−３２−３２７９）を用いた。
【００３２】
ロール１０の胴部に貼り付けたブランケット２０に対して、インクを乾燥後その膜厚さが８０ｎｍになるように塗布し、乾燥させてインク膜３０を得た。その後、ドライエッチングにより凸加工を施されたシリコンウエハからなる凸版４０にインク膜３０を押し付けて、ブランケット２０上にパターンを形成した。
【００３３】
図４は、図２において、ｓ＝２０μｍ、ｒｃ＝１００μｍ、ｒｓ＝１０μｍとし、ゴム表層２０ｂの厚さを２０μｍとしたときの補正無しの場合（図４（ａ）参照）の印刷結果に対し、上記した補正を行った場合（図４（ｂ）参照）の印刷結果を示している。大円３５及び小円３６の距離ｓがゴム表層２０ｂの厚さとほぼ同じで有り、結果、対向する大円３５及び小円３６部分で印刷パターンが歪んでいることが判る（図４（ａ））。
【００３４】
一方、上記したように、大円３５及び小円３６間で印刷パターンの歪むことが予測できるため、パターンを補正した凸版４０を用いて印刷を行うことができる。補正は、試し刷りの印刷パターン形状と設計形状の印刷パターンとの差分を画像解析により抽出し、この差分だけ逆方向にパターン補正した凸版４０を用いた。
【００３５】
以上、本発明による実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【符号の説明】
【００３６】
１０    ドラム体
２０    ブランケット
２５    ノズル
３０    インク膜
４０    凸版
４２    凸部
５０    基板
【図１】
2019043009.tif 000003
【図２】
2019043009.tif 000004
【図３】
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【図４】
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