(57)【要約】【課題】  スクリーン印刷法で印刷される印刷パターンで、厚さのばらつきを改善して安定した印刷膜厚を得ることを可能にする。【解決手段】  スクリーン印刷版１には、スクリーンメッシュ２上に、印刷ペーストを通過させる所望のパターン形状３を残して、印刷ペーストの通過を阻止するパターン膜４が形成される。パターン膜４と、スクリーンメッシュ２の露出部分とに、印刷ペーストに対して離型性を有する被膜５と被膜６とがそれぞれ形成される。被膜５，６は、スクリーンメッシュ２およびレジスト膜の印刷ペーストに対する表面張力をそれぞれ低下させる材料であり、スクリーン印刷による印刷ペーストの転写時に、印刷ペーストとの摩擦係数が小さくなって離型性が向上し、良好な転写を行うことができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーンメッシュ上に、印刷ペーストを通過させる所望のパターン形状を残して、印刷ペーストの通過を阻止するパターン膜が形成されるスクリーン印刷版において、
スクリーンメッシュ上にパターン膜が製版されている状態で、パターン膜と、パターン膜が付着していないパターン形状部分のスクリーンメッシュとに、該印刷ペーストに対して離型性を有する被膜が形成されていることを特徴とするスクリーン印刷版。
【請求項２】
前記被膜は、フッ素樹脂の塗膜であることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷版。
【請求項３】
請求項１または２記載のスクリーン印刷版を用いて、予め定める機能性材料を含有する印刷ペーストを印刷し、該機能性材料の前記パターン形状を得ることを特徴とする機能印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンメッシュ上にパターン膜を形成し、パターン膜が形成されない部分に印刷インクを通過させて、印刷インクによって所望のパターンを形成させるスクリーン印刷版および機能印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、セラミック材料やプリント配線基板などの表面に導電性パターンを形成する際に、スクリーン印刷版を用いる電気的な機能印刷が行われている。セラミック材料としては、半導体集積回路（ＩＣ）のパッケージ用材料、厚膜集積回路や高周波回路部品、チップ抵抗器、積層コンデンサ、サーマルヘッドなどの基板用材料などがある。太陽電池などでは、シリコンなどの半導体ウエハ上への電極印刷が行われている。プリント配線基板では、導体パターン、ソルダーレジスト、マーキングなどが行われる。スクリーン印刷法は、一般的な印刷法であるオフセット印刷法などの平版、凸版、凹版などの他の印刷方法に比較して、厚膜印刷が可能であり、導電性などの機能を有する印刷ペーストを用いて、回路印刷などの機能印刷を行うのに適しているからである。
【０００３】
電気的な機能印刷では、パターンの微細化が要望されている。スクリーン印刷用のスクリーン印刷版は、パターン膜に感光膜を使用し、フォトリソグラフィで微細なパターンを形成することは可能である。しかし、回路などの細線の印刷においては、導電性ペーストの転写時に、スクリーンメッシュや感光膜側壁と導電性ペーストとの摩擦の影響を受け、導電性ペーストのスクリーン印刷版に対する通過性が悪くなり、回路パターンの線幅が変わりやすい。
【０００４】
スクリーン印刷版によってプリント基板などの導電性パターンを印刷する際には、感光膜に対する導電性ペーストの滲みも発生しやすい。滲みに対しては、感光膜で被印刷物側の面に、フッ素樹脂層を形成することが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、感光膜の材料自体にフッ素樹脂などを含有させ、撥油性および撥水性を付与しておくことも提案されている（たとえば、特許文献２〜４参照）。また、特許文献４には、感光膜によってパターンを形成した後で、スキージによってインクを塗布する側の表面にフッ素樹脂層を形成することも提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−２０８８９０号公報
【特許文献２】特開平５−１３４４０９号公報
【特許文献３】特許第３０３２８５１号公報
【特許文献４】特開平５−８０５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜４のようにして、パターン膜に対して印刷インクが付着しにくくすることはできても、スクリーンメッシュの部分での摩擦の影響を免れることはできない。また感光膜自体に撥油性や撥水性を付与しておくと、パターニングのためのフォトリソグラフィ法での薬液処理が困難になると考えられる。パターニングされた感光膜表面にのみフッ素樹脂膜を形成するためには、メッシュスクリーンの部分をマスクしておくなどの工程が必要となる。
【０００７】
スクリーン印刷で印刷される印刷パターンの厚さは、スクリーン印刷版に形成されるパターンの幅が狭くなるほど変動しやすくなる。印刷インクが通過するパターン膜が形成されていない部分のスクリーンメッシュや、その部分を囲むパターン膜の側壁と、印刷インクとの摩擦の影響は、パターンの幅が狭くなるほど大きくなるからである。このため、回路などを細線化しようと場合、導電性ペーストの転写時に、スクリーンメッシュや感光膜側壁の摩擦の影響を受け、導電性ペーストの通過性が悪くなり、回路パターン線幅が変ると印刷膜厚も変ってしまうという不具合が発生してしまう。導電性パターンでは、電気抵抗や電流容量は、断面積に比例する。パターン幅を狭くするときには、印刷膜厚を厚くする必要があるけれども、印刷膜厚が変動して、印刷膜厚が薄い部分が形成されると、導電性パターンの電気抵抗が増大したり、電流容量が不足したりしやすくなってしまう。
【０００８】
以上のように、従来のスクリーン印刷版を用いる機能印刷では、スクリーン印刷の印刷ペースト転移時に、スクリーンメッシュおよびパターン膜側壁と印刷ペーストとの間で摩擦抵抗が大きく、被印刷体への印刷ペースト転移性が悪くなり、安定した塗布を行うことができない。特に、パターン線幅が小さくなるほど、摩擦抵抗の影響は大きくなり、印刷インクが通過しにくくなって印刷膜厚が小さくなってしまう。また、パターン線幅が異なるパターンが混在する印刷においては、印刷膜厚がそれぞれのパターンで変ってしまい、安定した印刷膜厚で所定の機能を果すことができなくなってしまう。
【０００９】
本発明の目的は、スクリーン印刷法で印刷される印刷パターンで、厚さのばらつきを改善して安定した印刷膜厚を得ることが可能な、スクリーン印刷版および機能印刷方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、スクリーンメッシュ上に、印刷ペーストを通過させる所望のパターン形状を残して、印刷ペーストの通過を阻止するパターン膜が形成されるスクリーン印刷版において、
スクリーンメッシュ上にパターン膜が製版されている状態で、パターン膜と、パターン膜が付着していないパターン形状部分のスクリーンメッシュとに、該印刷ペーストに対して離型性を有する被膜が形成されていることを特徴とするスクリーン印刷版である。
【００１１】
本発明に従えば、スクリーン印刷版は、印刷ペーストを所望のパターン形状となるように印刷するために使用される。スクリーン印刷版では、スクリーンメッシュ上に、所望のパターン形状を残して、印刷ペーストの通過を阻止するパターン膜が形成される。スクリーン印刷版を通して印刷ペーストを被印刷物に転写するときには、印刷ペーストはパターン膜で通過を阻止されるので、パターン膜が付着していないスクリーンメッシュの部分を通過する。スクリーンメッシュ上にパターン膜が製版されている状態で、パターン膜と、パターン膜が付着していないパターン形状部分のスクリーンメッシュとに、印刷ペーストに対して離型性を有する被膜が形成されているので、この部分を通過する印刷ペーストとの摩擦抵抗を小さくすることができる。パターンの線幅が狭くなっても、印刷インクを通過する際の摩擦抵抗が小さくなるので、厚さのばらつきを小さくして、安定した印刷膜厚を得ることができる。
【００１２】
また本発明で、前記被膜は、フッ素樹脂の塗膜であることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、スクリーン印刷版で印刷インクを通過する部分のスクリーンメッシュ、およびその部分を囲むパターン膜の側壁に、フッ素樹脂の塗膜を印刷ペーストに対して離型性を有する被膜として形成するので、印刷ペーストがスクリーンメッシュやその部分を囲むパターン膜の側壁に付着しにくくなり、通過時の摩擦抵抗が小さくなって、印刷膜厚の変動を小さくすることができる。
【００１４】
さらに本発明は、前述のいずれかのスクリーン印刷版を用いて、予め定める機能性材料を含有する印刷ペーストを印刷し、該機能性材料の前記パターン形状を得ることを特徴とする機能印刷方法である。
【００１５】
本発明に従えば、予め定める機能性材料を含有する印刷ペーストを、スクリーン印刷版にパターン膜が付着していない部分として形成されるパターンを通過させて、被印刷物に所望のパターンで、パターン線幅が小さくても印刷膜厚が大きく、印刷膜厚の変動も小さい安定した状態で形成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、スクリーンメッシュ上にパターン膜が製版されている状態で、パターン膜と、パターン膜が付着していないパターン形状部分のスクリーンメッシュとに、印刷ペーストに対して離型性を有する被膜が形成されているので、印刷ペーストとの摩擦抵抗を小さくすることができ、パターンの線幅が狭くなっても、厚さのばらつきを小さくして、安定した印刷膜厚を得ることができる。
【００１７】
また本発明によれば、印刷ペーストがフッ素樹脂の塗膜が形成されている部分に付着しにくくなり、狭いパターンでも通過時の摩擦抵抗が小さくなって、印刷膜厚の変動を小さくすることができる。
【００１８】
さらに本発明によれば、予め定める機能性材料を含有する印刷ペーストを、パターン線幅が小さくても印刷膜厚が大きく、印刷膜厚の変動も小さい安定した状態で形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施の一形態であるスクリーン印刷版１の概略的な断面構造を、拡大して模式的に示す。スクリーン印刷版１には、スクリーンメッシュ２上に、印刷ペーストを通過させる所望のパターン形状３を残して、印刷ペーストの通過を阻止するパターン膜４が形成される。スクリーンメッシュ２上にパターン膜４が製版されている状態で、パターン膜４と、パターン膜４が付着していないパターン形状３の部分のスクリーンメッシュ２とに、印刷ペーストに対して離型性を有する被膜５と被膜６とがそれぞれ形成されている。パターン膜４は、たとえばレジスト膜であり、スクリーンメッシュ２にフィルムの状態で貼付けるか、乳剤の状態で塗布した後、フォトリソグラフィでパターニングすることによって製版される。被膜５，６は、スクリーンメッシュ２およびレジスト膜の印刷ペーストに対する表面張力をそれぞれ低下させる材料であり、たとえばフッ素樹脂などを好適に使用することができる。
【００２０】
表面張力を低下させる材料をスクリーン印刷版１のスクリーンメッシュ２およびパターン膜４にそれぞれ被膜５，６として付着させることで、スクリーン印刷による印刷ペーストの転写時に、印刷ペーストとスクリーンメッシュ２、およびパターン膜４の側壁との摩擦係数が小さくなって離型性が向上し、良好な転写を行うことができる。
【００２１】
図２は、図１のスクリーン印刷版１を平面視して示す。スクリーンメッシュ２は、たとえばＳＳ３８０−１４と表記される線径１４μｍのステンレス鋼素線を２５．４ｍｍ（１インチ）当り３８０本の密度で平織り状の網目を形成しているものを使用する。パターン膜４の厚さを１２μｍとするとき、パターン形状３の幅は、３０μｍ程度に小さくすることができる。
【００２２】
図３は、図１および図２に示すスクリーン印刷版１を製版して機能印刷を行う概略的な手順を示す。ステップｓ０で手順を開始し、機能印刷の対象となるパターンなどを決定したあと、ステップｓ１ではアルミフレームなどに、スクリーンメッシュ２を紗張りする。スクリーンメッシュ２の材料は、シルクなどの天然繊維、ナイロンやポリエステルなどの合成繊維、ステンレス鋼やニッケルなどの金属細線などを用い、網目を形成する。金属材料の場合、電鋳メッシュを用いることもできる。
【００２３】
ステップｓ２では、スクリーンメッシュ２にレジスト膜を付着させる。レジスト膜は、ポリビニルアルコールなどの水溶性高分子水溶液に、酢酸ビニルエマルジョン、アクリルエマルジョンなどを加え、感光剤としてはジアゾ樹脂などを用いて感光性材料を形成して塗布する。感光剤としては、ＳＢＱ（スチリルバゾリニウム）基を用いることもできる。さらに、耐水性や耐溶剤性を向上させるために、アクリルモノマーを添加したものでもよい。レジスト膜は、液状の材料をスクリーンメッシュ２に塗布して、乾燥させて形成するけれども、フィルムの状態に形成しておいて、スクリーンメッシュ２に貼付けることもできる。
【００２４】
ステップｓ３では、レジスト膜にフォトリソグラフィでパターニングを行い、パターン形状３を形成する。レジスト膜には感光性樹脂に限らず、金属箔などを用いることもできる。金属箔をレジスト膜とするときは、パターニング方法として、ウエットエッチングでパターン形状３となる部分を溶解するか、電鋳でパターン膜４となる部分のみを析出させるかすればよい。されるので、パターン膜が付着していないスクリーンメッシュの部分をステップｓ４では、ステップｓ３でパターン形状３とパターン膜４とが形成されたスクリーン印刷版１に、フッ素樹脂溶液を全面塗布する。フッ素樹脂溶液としては、たとえば、住友３Ｍ（社）製のＥＧＣ−１７００や、ＨＦＥ−７１００などを使用することができる。このようなフッ素樹脂溶液は、０．１％程度の濃度であり、レジスト膜でパターン膜４となっている部分の表裏およびパターン形状３を囲む側壁となっている部分や、スクリーンメッシュ２の露出部分に付着するように塗布する。塗布方法としては、スプレイ、ディップ、刷毛塗りなどが好ましい。
【００２５】
ステップｓ５では、スクリーン印刷版１に塗布されたフッ素樹脂を乾燥させて、被膜５，６として固着させる。乾燥子着後にステップｓ７で、フッ素樹脂によるスクリーンメッシュ２の目詰りが無いかを確認し、目詰りがあれば除去する。目詰りが無いことを確認すると、スクリーン印刷版１としては完成する。
【００２６】
なお、被膜５，６は、フッ素樹脂ばかりではなく、シリコーン樹脂なども使用することができる。撥油性や撥水性などを備え、使用する印刷ペーストに対してスクリーンメッシュ２通過時の摩擦抵抗を低減することができる材料であれば、同様な効果を奏することができる。
【００２７】
ステップｓ７では、ステップｓ６までで作成されるスクリーン印刷版１を印刷機に装着し、機能材料を含有する印刷ペーストを用いてスクリーン印刷を行う。印刷機としては、従来からスクリーン印刷に用いられているような、スキージで印刷ペーストをスクリーン印刷版１の表面に塗布するものを用いることができる。図２に示すパターン形状３の幅が狭くなるときは、たとえばパナソニックファクトリーソリューションズ（社）製のパナソニックＳＰ−２８Ｐ−ＤＨなど、カートリッジヘッドを備え、メタルマスクを用いる加圧印刷に使用するために開発されている印刷機を好適に用いることができる。このような印刷機を用いて、機能印刷を行い、ステップｓ８で手順を終了する。
【００２８】
図４は、本実施形態によるスクリーン印刷版１を用いる場合と、被膜５，６を形成しない従来の状態でスクリーン印刷を行う場合とを比較するためのパターン形状を示す。比較対照とするパターンは、ラインＬとスペースＳとが交互に並ぶ縞状のパターンとし、Ｌ，Ｓの値として３０μｍおよび５０μｍを用いる。
【００２９】
図５は、図４のパターンでの印刷結果を、平均膜厚で比較して示す。３０μｍおよび５０μｍは、図４のＬ，Ｓの幅であり、「タテ」および「ヨコ」は、図４のパターンの方向が印刷ペーストをスクリーン印刷版状に塗布する方向と平行か垂直かをそれぞれ示す。本実施形態による印刷膜厚は、それぞれの右側に斜線を施して示す。本実施形態では、パターンの幅が３０μｍに狭くなっても、５０μｍとほとんど変らない印刷膜厚を得ることが可能である。
【００３０】
図６は、図５の各場合で、印刷膜厚のばらつきを、標準偏差σの値で示す。本実施形態では、パターン線幅が変っても膜厚のばらつきが少ないことが判る。
【００３１】
以上のように本実施形態によれば、スクリーンメッシュ２上にパターン膜４が製版されている状態で、パターン膜４と、パターン膜４が付着していないでパターン形状３として露出している部分のスクリーンメッシュ２とに、印刷ペーストに対して離型性を有する被膜６，５がそれぞれ形成されているので、印刷ペーストとの摩擦抵抗を小さくすることができ、パターン形状３の線幅が狭くなっても、転写される厚さのばらつきを小さくして、安定した印刷膜厚を得ることができる。
【００３２】
本実施形態では、微細なパターン形状３でも、転写される印刷膜厚が厚くなり、膜厚の変動も小さくなるので、導電性、電気絶縁性、誘電性などの電気的な機能を有する機能性材料を含む印刷ペーストで、スクリーン印刷版１を用いて、安定した印刷膜厚を形成することができる。加圧ヘッドを有する印刷機を用いれば、印刷ペーストを加圧するので、狭いパターン形状部分にも充分に押込むことができ、効率よく機能印刷を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の一形態であるスクリーン印刷版１の概略的な構造を、拡大して模式的に示す断面図である。
【図２】図１のスクリーン印刷版１の部分的な平面図である。
【図３】図１および図２に示すスクリーン印刷版１を製版して機能印刷を行う概略的な手順を示すフローチャートである。
【図４】図１のスクリーン印刷版１を用いる場合と、従来からのスクリーン印刷版を用いる場合とを比較するパターン形状を示す図である。
【図５】図４のパターン形状をスクリーン印刷した結果を、平均の印刷膜厚で示すグラフである。
【図６】図４のパターン形状をスクリーン印刷した結果を、印刷膜厚のばらつきで示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１  スクリーン印刷版
２  スクリーンメッシュ
３  パターン形状
４  パターン膜
５，６  被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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