(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．１ｍｍ〜１００ｍｍの曲率半径を有する棒の上で可撓性基板を引っ張ることによって、固体インクマスクが前記可撓性基板から剥がれ落ちることと、
空気噴射、水または溶媒の流体噴射、回転ブラシ、又はこれらの組合せを用いて前記固体インクマスクを研磨することと、を含む、前記可撓性基板から前記固体インクマスクを除去するためのプロセス。
【請求項２】
前記棒は、円筒形であり、前記可撓性基板とともに回転する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記可撓性基板は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホネート）である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記固体インクマスクは、厚みが１ミクロン〜１０００ミクロンである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記棒は、前記可撓性基板の処理方向に垂直に配向する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記可撓性基板の上の残留インクを、溶媒を用いて除去することをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記溶媒がトルエンである、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記溶媒を含有する物理媒体を用いて前記残留インクを洗浄する、請求項６に記載のプロセス。
【請求項９】
前記可撓性基板から剥がれた前記固体インクマスクを集め、水又は空気を使用して、或いは粘着性の表面を使用することにより除去する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記水又は空気を濾過し、前記固体インクマスクを除去する、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記可撓性基板は波形のうねりの線を有し、前記うねりの線は、前記可撓性基板が前記棒の上で引っ張られる処理方向に平行である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
可撓性導電性膜に望ましいパターンになるように固体インクマスクを塗布することと、
前記可撓性導電性膜の覆われていない部分をエッチング剤にさらし、可撓性導電性回路を作成することと、
０．１ｍｍ〜１００ｍｍの曲率半径を有する棒の上で前記可撓性導電性膜を引っ張ることによって前記固体インクマスクを除去し、前記固体インクマスクが前記可撓性導電性膜から剥がれ落ちることと、
空気噴射、水または溶媒の流体噴射、回転ブラシ、又はこれらの組合せを用いて前記固体インクマスクを研磨することと、を含む、前記可撓性導電性回路を製造するためのプロセス。
【請求項１３】
前記可撓性導電性膜は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホネート）である、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記エッチング剤は、次亜塩素酸ナトリウムである、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１５】
さらに、前記可撓性導電性膜と、溶媒を保持する少なくとも１つの第２のローラーとを接触させることによって、残留インクを除去することを含む、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記溶媒は、トルエンである、請求項１５に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体インクマスクを除去するためのプロセスおよびデバイスに関する。これらのインクは、機能的なデザインを有するプラスチック膜の製造に使用される。例えば、このようなインクの主な用途は、回路基板の製造であり、このインクは、基材の上に望ましいパターンになるように印刷することによって塗布することができる。
【背景技術】
【０００２】
印刷回路基板（ＰＣＢ）は、コンピュータ、大衆消費電子製品および自動化された製造点検装置の他の要素に加え、電子要素を接続し、インターフェイスで接続する。ＰＣＢは、ベース基材（典型的には絶縁材料）から製造されてもよく、その上に薄い金属層（通常は銅）が積層されるか、またはメッキされる。次いで、化学エッチングを使用し、導電性の経路またはトレースを生成するように、金属層の領域を除去する。これらの経路によって、ＰＣＢに接続した要素間の電気的な相互接続が可能になる。固体インクと適合性の基材を化学エッチングし、固体インクを除去するプロセス、特に、製造プロセスを簡単に効率よくするプロセスを設計することが望ましいだろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
種々の実施形態において、可撓性基材から固体インクマスクを除去するためのプロセスが開示される。片側に固体インクマスクが塗布された基材を、小さな半径を有する棒の上にある基材の反対側を引っ張り、インクマスクが基材から剥がれ落ちる。
【０００４】
棒は、最小曲率半径が約０．１ｍｍ〜約１００ｍｍ、好ましくは約１ｍｍ〜約１０ｍｍであってもよい。棒は、円筒形状であってもよく、または一般的に、最小曲率半径が約０．１ｍｍ〜約１００ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜約１０ｍｍの縁を有する。
【０００５】
基材は、限定されないが、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニレン；ポリピロールまたはポリチオフェン、またはポリアニリン、またはポリフェニレンスルフィドまたはこのような膜の導電性誘導体であってもよい。ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）は、インクマスクのための基材として使用される好ましい導電性膜である。固体インクマスクは、厚みが約１〜約１０００ミクロンであってもよく、好ましい厚みは、約１０ミクロン〜約１５０ミクロンである。固体インクマスクの最適な厚みは、固体インクの特性と基材の厚みの関数である。棒は、通常は、基材の処理方向に対して垂直に配向している。
【０００６】
このプロセスは、さらに、空気噴射、水または溶媒の流体噴射、回転ブラシ、またはこれらの組合せを用いて固体インクマスクを研磨することを含んでいてもよい。これらの研磨技術は、曲げ操作中に使用される。このプロセスは、さらに、膜の上の残留インクを、溶媒を用いて除去することを含んでいてもよい。特定の実施形態において、溶媒は、トルエンである。溶媒を含有する物理媒体を用い、残留インクを洗浄してもよい。
【０００７】
一般的に、基材から洗い流された固体インクフレークを集め、水または空気を用いて廃棄する。次いで、この水または空気を濾過し、フレークを除去してもよい。または、固体インクフレークは、粘着性ロールまたは粘着性膜によって除去される。固体インクマスクがフレークとなって剥がれた時点で粘着性膜を使用してもよく、または、この時点よりさらに下流であってもよい。
【０００８】
可撓性導電性膜に望ましいパターンになるように固体インクマスクを塗布することと；膜の覆われていない部分をエッチング剤にさらし、導電性回路を作成することと；小さな半径を有する棒の上で膜を引っ張ることによって固体インクマスクを除去し、インクマスクが導電性膜から剥がれ落ちることとを含む、可撓性導電性回路を製造するためのプロセスも開示される。
【０００９】
ある実施形態では、このプロセスは、さらに、導電性膜と、溶媒を保持する少なくとも１つの第２のローラーとを接触させることによって、残留インクを除去することを含む。
【００１０】
導電性膜は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホネート）であってもよい。エッチング剤は、次亜塩素酸ナトリウムまたは過酸化水素溶液のような酸化剤であってもよい。
【００１１】
所望な場合、小さな半径を有する複数の棒が存在してもよく、膜／基材は、それぞれの棒の上で連続して引っ張られる。
【００１２】
本開示のこれらの非限定的な特徴および他の非限定的な特徴を、以下にもっと具体的に開示する。
【００１３】
以下は、図面の簡単な記載であり、本明細書に開示される例示的な実施形態を示す目的のために提示され、この実施形態を限定する目的のために提示されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本プロセスの例示的な実施形態の模式図である。
【図２】図２は、このプロセスの断面図である。
【図３】図３は、一般的な概念の一変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書に開示される構成要素、プロセスおよび装置のもっと完全な理解は、添付の図面を参照することによって得ることができる。これらの図面は、簡便さおよび本開示を示す容易さに基づく単なる模式的な図であり、従って、デバイスまたはその構成要素の相対的な大きさおよび寸法を示すことを意図しておらず、例示的な実施形態の範囲を規定したり、または限定したりすることは意図していない。
【００１６】
明確さのために以下の記載に特定の用語が使用されるが、これらの用語は、図面における説明のために選択される実施形態の特定の構造にのみを指すことを意図しており、本開示の範囲を規定したり、または限定したりすることは意図していない。図面および以下の記載において、同じ数字は、同じ機能を有する構成要素を指すと理解されるべきである。
【００１７】
用語「室温」は、約２３℃の温度を指す。
【００１８】
ある量と組み合わせて使用される修飾語「約」は、述べられている値を含み、その内容によって示されている意味を有する（例えば、特定の量の測定に関連する程度の誤差を少なくとも含む）。ある範囲の観点で使用される場合、「約」という修飾語は、２つの終点の絶対値によって定義される範囲を開示しているとも考えるべきである。例えば、「約２〜約４」の範囲は、「２〜４」の範囲も開示する。用語「約」は、示されている値の±１０％を指していてもよい。
【００１９】
単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」の使用は、内容によって明確に他の意味であると示されていない限り、複数の参照物も含むと解釈すべきである。言い換えると、これらの単数の用語は、「少なくとも１つ」と解釈すべきである。
【００２０】
用語「層」は、表面を覆う材料の１つの連続したシートを意味する。
【００２１】
「化学エッチング」は、露出した領域の導電性を、露出した領域と露出していない領域の導電性の差が、所与の用途に効果的な膜を生成するのに十分なほど低いレベルまで下げる任意の化学プロセスを意味するように定義される。エッチングは、望ましい領域で導電性膜を除去し、または望ましい領域で膜を化学的に改質し、意図した用途にとって十分に非導電性にすることによって達成することができる。
【００２２】
本開示は、可撓性部材の選択された部分に対する、マスクとしての固体インクの使用に関する。インクマスクを使用し、基材の覆われた部分の特性変化、または覆われている領域の上部への層の付加が起こらないように保護することができる。例えば、インクマスクを塗布し、覆われている部分の色、表面エネルギーまたは粗さの変化が起こらないように保護することができ、または、基材の覆われていない部分のみの上に新しい材料層（例えば、塗料、シリコーン、絶縁体など）を堆積させることができる。特に、導電性膜の上の導電性回路／経路の製造およびその後の固体インクマスクの除去に固体インクマスクを使用してもよい。この観点で、固体インクは、室温で固体であり、一般的に、高温で基材に塗布される。このようなインクは、固体インク、ホットメルトインクまたは相変化インクと呼ぶことができる。固体インクは、通常、ポリマー樹脂とワックスおよび顔料／染料のブレンドから作られる。しかしながら、本開示において、固体インクの色は、本開示プロセスに必要ではないため、顔料／染料が存在する必要はない。
【００２３】
固体インクを、導電性回路／経路を製造するためのマスク材料として使用してもよい。インクジェット印刷によって、特に、高解像度回路のための高解像度マスクを塗布することができる。固体インクを、基材表面に望ましいパターンになるように塗布し、覆われていない領域を露出させつつ、基材の特定の領域が露出しないように保護してもよい。
【００２４】
固体インクは、可撓性導電性膜の上のマスクとして使用することもできる。導電性膜は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）膜の低コストの代替例であり、さらに、目に見えない電子機器（例えば、印刷可能な電子機器および投影型静電容量センサのための新しいデバイスのための透明回路）および可撓性形態の因子（例えば、折り曲げて形状を適合させることができるデバイス中の破壊的な接触特徴を有する可撓性設計）を実現することができる。
【００２５】
固体インクマスクからパターン形成し、これを使用し、可撓性導電性膜、例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）の上に印刷された電子機器を保護してもよい。ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳは、次亜塩素酸ナトリウム溶液を用いた処理（すなわち、エッチング）によって非導電性にすることができる導電性膜である。固体インクマスクは、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ膜を保護し、印刷された電子機器のデジタル設計を可能にする。固体インクマスクは、デジタルによって修正され、望ましいパターンで導電性膜の上にインクジェットプリンタによって印刷される。
【００２６】
過去および現時点で適用される除去プロセスは、固体インクを除去するために溶媒を使用し、そのために顕著な時間がかかる。本開示において、１つの有望な方向は、固体インクを物理的に剥がすか、または剥がれ落ち、これにはほとんど時間がかからず、その後、水または空気の流れによって、またはブラシまたは粘着性表面を用いて機械的に残留するフレークを除去することである。この手法は、従来の方法よりも単純であり、性能が向上し、コストを減らしつつ、効率が向上する。
【００２７】
図１は、固体インクマスク除去プロセスの例示的な実施形態を示す。ここに示すように、除去プロセスは、固体インクマスクが望ましいパターンになるように塗布された表面を有する可撓性導電性膜に適用される。ここには示されないが、導電性膜に塗布された固体インクマスクであり、導電性膜は、例えば、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳであってもよい。次亜塩素酸ナトリウムをＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ導電性膜に塗布し、膜の露出した部分を非導電性にすることもここには示されない（すなわち、固体インクマスクは、導電性トレースを覆う）。なお、固体インクマスクを塗布する前に、導電性膜自体が、可撓性ベース基材に塗布されてもよい。言い換えると、基材または膜は、複数層から作られてもよい。
【００２８】
可撓性導電性膜１１０は、図１の右手側に向かって下流に移動する垂直方向にあるのがわかる。可撓性導電性膜は、小さな半径１２５を有する棒１２０に対して引っ張られる。言い換えると、棒は、曲率半径が約０．１ｍｍ〜約１００ｍｍ（約１ｍｍ〜約１０ｍｍを含む）の湾曲した縁を有し、さらに特定の実施形態において、棒は、半径が約３ｍｍである。固体インクマスク１１５は、棒１２０と接触していない膜表面１１２の上に存在する。ここでは、棒は、円筒形状を有する第１のローラーとして示される。ここに示されるように、ローラーは、所望な場合、回転し、その経路に沿って膜を移動させる。なお、棒は、円筒形状を有している必要はなく、単なる湾曲した縁を有する。例えば、断面が四角形であり、角が丸まった文房具の棒を同様に使用することができる。
【００２９】
棒１２０の半径は小さいことが好ましいが、半径が小さすぎると、膜の変形が起こるだろう。使用される半径は、元々乗っていたインクの量、処理条件および導電性膜表面自体によって変わるだろう。基材／導電性膜自体は、任意の特定の材料から作られる必要はなく、または任意の特定の特性を有している必要はない。必要な棒の湾曲は、膜の厚みに関係があり、膜が厚いほど、湾曲の半径を大きくすることができ、固体インクマスクが薄いほど効果的であろう。
【００３０】
固体インクマスクの厚み１１７は、重要である。薄いマスクは、剥がれにくい。厚い層が好ましい。一実施形態において、それぞれの個々の層は、厚みが約１５ミクロン〜約１５０ミクロンであってもよい。好ましい実施形態において、マスクは、６層の厚みを有し、それぞれの層は、厚みが約１４ミクロンである。他の実施形態では、マスクは、厚みが少なくとも８０ミクロンである。固体インクは、任意の適切なインクであってもよい。固体インクマスクが厚すぎる場合、（意図せずに）丈夫すぎる場合があり、上述の剥がれ落ち作用が損なわれるだろう。
【００３１】
膜が棒の上を通るにつれて、固体インクマスクが剥がれ落ちるだろう。この垂直の配向において、マスクフレークは、膜から落ちるだろう。しかしながら、導電性膜１１０は、剥離のための任意の配向で棒１２０を通過してもよい。
【００３２】
膜が棒１２０を通過するにつれて、固体インクマスクを、さらなるインク除去機構によって削り取ることもできる。ここに示されるように、棒１２０の下側に配置された回転ブラシ１３０が、マスクが剥がれ落ちながら、固体インクマスクと物理的に接触してもよく、フレークの除去を促進する。回転ブラシ１３０は、所望な場合、乾燥していてもよく、または濡れていてもよい。または、固体インクマスク／インクフレークを、空気噴射、水または溶媒の流体噴射、他の機構の撹拌機、またはこれらの組合せを用いて研磨してもよい。別の代替例として、粘着性のロールまたはベルトを用いてフレークを除去してもよく、これにフレークが付着し、膜／基材から引っ張られる。捕捉容器１３５は、棒１２０および回転ブラシ１３０の下側に存在し、インクフレークと水／溶媒を集める。次いで、水および蒸気の流れを用い、固体インクフレークを廃棄する。水または蒸気を濾過し、フレークを除去してもよい。
【００３３】
固体インクフレークを除去した後、膜の上に残留インクまたはインク化学成分がいくらか残っていてもよい。この残留分は、単純に膜を溶媒に浸すことによって、または機械的な拭き取りまたは攪拌または超音波などの助けを借りることによって、溶媒を用いて除去することができる。例えば、ここに示すように、第２のローラー１４０は、溶媒が含浸された布を含み、導電性膜を拭き取ってきれいにする。
【００３４】
溶媒を用い、残留分を迅速に除去することができる。適切な溶媒としては、酢酸イソブチル、イソブチルアルコール、イソ酪酸イソブチル、メチルｎ−プロピルケトン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、テトラヒドロナフタレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、クロロトルエン、メチルイソブチルケトン、安息香酸メチル、安息香酸ベンジル、アニソール、シクロヘキサノン、アセトフェノンなど、またはこれらの混合物が挙げられる。植物系の「生物由来溶媒」を使用してもよく、トルエンよりも安全であり、環境に優しい場合がある（例えば、乳酸エチルのブレンドである（Ｐｈｏｅｎｉｘ  Ｒｅｓｉｎ，Ｉｎｃ．からライセンスつきで配布された）Ｂｉｏ−Ｓｏｌｖ（商標））。
【００３５】
本発明のシステムによって、溶媒洗浄のみによる除去と比較して、固体インクマスクを迅速に除去することができる。さらに、最終的な溶媒洗浄の前に大部分のインクを除去することができる場合、プロセス全体は、顕著に少ない溶媒を消費するだろう。
【００３６】
棒１２０の内側の矢印は、処理方向を示す。なお、固体インクマスクが、インクジェットプリンタを用いて塗布されたか、または基材が波形のうねりを有する場合、基材は、印刷／うねりと同じ方向に基材が移動し、曲がるように配向すべきである。特に、波形の基材を用いる場合、棒による曲げる動きが、うねりがその曲がりに逆らう方向ではなく、曲がりに沿った方向である場合に、固体インクマスクは、もっと効率よく剥がれ落ちるだろう。言い換えると、波形のうねりの線は、処理方向に平行である。
【００３７】
図２は、このプロセスと、導電性膜に対して得られる変化を示す。一番左の図からわかるように、導電性膜１１０が乗った基材１０５が存在する。固体インクマスク１１５は、導電性膜の上に望ましいパターンで存在し、参照番号１１８によって示される露出した領域が残っている。中央の図に示されるように、次亜塩素酸ナトリウムにさらされた後、導電性膜は、導電性領域１１４と非導電性領域１１６を含む。次いで、一番右の図において、固体インクマスクは、フレークとなって除去され、導電性領域１１４が露出する。ほとんどの用途において、機能性コーティングが塗布された支持基材が存在するだろう。固体インクマスクを使用し、この機能性コーティングの選択された部分を覆う。
【００３８】
図３は、一般的な概念の一変形例を示す。複数の連続した曲げ段階を同様に実施することができる。ここに示されるように、膜１１０は、固体インクマスク１１５を含む。この膜は、小さな半径１２５を有する棒１２０の上を引っ張られる。回転ブラシ１３０も、固体インクマスク１１５を研磨する。次いで、この膜が、小さな半径２２５を有する第２の棒２２０の上を移動し、別の回転ブラシ１５０によって研磨される。次いで、この膜が第２のローラー１４０によって通過し、膜１１０に残留するインクを拭き取る。棒が、処理方向に垂直に正しい半径を有することは必要ではない。従って、３方向に膜を曲げることによって、３回以上の通過を実施してもよい。
【図１】
0006639304.tif 000002
【図２】
0006639304.tif 000003
【図３】
0006639304.tif 000004