(57)【要約】印刷された基板を製造する方法であって、（ａ）リリースフィルムの上に所望のパターンを印刷する工程と、（ｂ）印刷されたリリースフィルム基板のパターニングされた面に基板層を接着する工程と、（ｃ）リリースフィルムを除去し、それによって、その表面の平坦さがフィルムのそれに対応する、印刷を有する基板を形成する工程とを含む方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷された基板を製造する方法であって、
（ａ）リリースフィルムに所望のパターンを印刷する工程と、
（ｂ）印刷されたリリースフィルム基板のパターニングされた面の上に、基板層を接着する工程と、
（ｃ）リリースフィルムを除去し、それによって、その表面の平坦さがフィルムのそれに対応する、印刷を有する基板を形成する工程と
を含む方法。
【請求項２】
リリースフィルムが、２０〜１７５ミクロンの厚さを有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
リリースフィルムが、オレフィン系ポリマー、ポリエステルまたはポリフルオロカーボンである、請求項１記載の方法。
【請求項４】
工程（ａ）で、スクリーン印刷を用いてパターンを付与する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
工程（ａ）で、導電性インクを用いてスクリーン印刷を実施する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
インクが、炭素、銀、金または白金をベースとする、請求項７記載の方法。
【請求項７】
工程（ａ）で所望のパターンを付与した後、フィルムを加熱して、印刷されたパターンを硬化させる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
工程（ｂ）を、（ｂ′）印刷されたパターンの上にシーリング層を塗布し、（ｂ″）基板を、印刷されたリリースフィルムのパターニングされた面に、シーリング層が基板に接着するように接触させることによって実施する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
基板がポリマー性である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
基板がポリエチレンテレフタレート、ＰＢＴまたはＰＶＣからなる、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
工程（ｂ′）で、リリースフィルムを支持体に取り付け、シーリング層を、吹付け、浸漬コーティングまたはスクリーン印刷によって塗布する、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
シーリング材料が、ポリウレタン樹脂またはアルキド樹脂である、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
工程（ｂ″）で、フィルムのパターニングされた面上に射出成形することによって、基板をリリースフィルムに接触させる、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
接着層を基板に塗布して、シーリング層の接着を確保する、請求項８〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
接着剤が、６０〜１５０℃の軟化点を有する熱可塑性接着剤、ＵＶ硬化性接着剤、または空気硬化性接着剤である、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
工程（ｂ）で、重合性モノマーを、印刷されたリリースフィルムのパターニングされた面に塗布し、次いで重合させる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
工程（ｂ）で、基板を、印刷されたリリースフィルムのパターニングされた面上に射出成形する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
工程（ｂ）で、接着層を、印刷されたリリースフィルムのパターニングされた面に塗布する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
工程（ｃ）の後に、（ｄ）印刷された表面にホトレジストを塗布し、次いで像様の光にあてる、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
工程（ａ）の前に、ホトレジストを、リリースフィルムに塗布し、像様の光にあてる、請求項１９記載の方法の変法。
【請求項２１】
工程（ａ）の前にホトレジストをリリースフィルムに塗布し、次いで、工程（ａ）を実施し、次いで、この集成品を像様の光にあてる、請求項１９記載の方法の変法。
【請求項２２】
得られた材料を微小電極に転換する、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
実質的に、上記に記載されたとおりである、請求項１記載の方法。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか１項に記載の方法により製造される印刷された基板。
【請求項２５】
請求項２２に記載の方法により製造される微小電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写印刷に関するものである。
【０００２】
現代のプリント配線回路は、集積回路技術と歩調を合わせて開発されている。これらの双方の領域において、趨勢は、パターンの解像度と集積度とを保ちつつ、より小さいフィーチャーサイズへと向かっている。スクリーン印刷によって画定される最も微細なパターンは、研究室では５０ミクロン前後であり、製品化の面では約２００ミクロンである。リソグラフィーを用いた集積回路の生産では、１ミクロンまでのフィーチャーサイズが一般的である。優れた平坦さと厚さとの制御がなされている、ケイ素基板の高い品質は、リソグラフィーには不可欠な要件である。スクリーン印刷の大きな制約は、導電性充填剤の高濃度に起因する、その生産につきものの、スクリーン印刷されたパターン表面の固有の粗さである。
【０００３】
本発明の目的は、技術の結び付けと組み合わせにより、印刷されたパターン上に１ミクロンという小さいフィーチャーをリソグラフィーによって画定できるシステムを提供することである。この方法は、ケイ素以外の基板を用いることを可能にしつつ、高解像度リソグラフィーの画像を有する、より高い集積へと印刷技術を拡大する潜在的可能性を有する。
【０００４】
導電性材料のための本発明のスクリーン印刷技術は、プリント回路板またはポリマー基板上に、金属もしくは炭素インクをスクリーン印刷することを用いる。あるいは、約１００ミクロンの厚さの完全に柔軟なポリマー基板にスクリーン印刷することも、定常的に用いられる。すべての場合に、スクリーン印刷された最上面は、薄膜技術によって画定されたフィーチャーに比して、相対的に不充分なトポグラフィーを有する。そのようなスクリーン印刷されたフィーチャーの粗さの代表的な平均値は、ほぼ１ミクロンである。これは、表面のピーク間の差が、２ミクロンより大きいことを意味し得る。したがって、大きさが１ミクロンの充分に画定された幾何学的に微細なフィーチャーを画像化することは、不可能ではないにしても極めて困難である。本発明の方法は、この固有の問題を克服し、表面粗さの平均が僅か０．０３ミクロンである、平行性および平坦さを有する印刷フィーチャーを可能にし、こうして、微細な１ミクロンフィーチャーのリソグラフィーが首尾よくいくことを可能にすることを目的とする。
【０００５】
本発明によれば、印刷された基板を製造する方法であって、
（ａ）リリースフィルムに所望のパターンを印刷する工程と、
（ｂ）印刷されたリリースフィルム基板のパターニングされた面に基板層を接着する工程と、
（ｃ）リリースフィルムを除去し、それによって、その表面の平坦さがフィルムのそれに対応する、印刷を有する基板を形成する工程と
を含む方法が提供される。
【０００６】
第一の実施態様によれば、基板層を、初めに（ｂ′）印刷されたパターンの上にシーリング層を塗布し、次いで（ｂ″）基板を、印刷されたリリースフィルムのパターニングされた面に、シーリング層が基板に接着するように接触させることによって接着する。
【０００７】
基板の性質は決定的に重要ではないが、寸法安定性があり、紙、金属箔、ならびにＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）およびＰＶＣをはじめとする様々なポリマー基板を含む、広範囲の材料を用い得ることが理解されよう。
【０００８】
リリースフィルムは、代表的には、２０〜１７５ミクロンの厚さであり、望ましくは、できるだけ平坦でなければならない。適切なフィルムは、それに適用されたインクその他の材料から容易に分離することができるものである。例は、オレフィン系ポリマー、例えば、ポリプロピレンおよび高密度ポリエチレンを含む、エチレンおよび／またはプロピレンのポリマーを含む。その他の材料は、ポリエチレンテレフタレート、好ましくは、シリコーン処理または非シリコーン処理リリースコーティングを施されたポリエチレンテレフタレートのような、ポリエステルを含む。ＰＶＦ（例えばTedlar）、ＰＦＡおよびＦＥＰのような、ポリフルオロカーボンフィルムも、やはり用いることができる。
【０００９】
本発明によれば、この方法の第一工程は、所望の材料をリリースフィルムに印刷することを含む。例えば、炭素のバイオセンサーを製造したいならば、炭素インクをリリースフィルムに印刷することになる。その他の種類の印刷材料は、例えば、ニッケル、銀、金または白金をベースとするその他の導電性インクのような、電子回路および太陽電池向けが意図されるものであり、例えば、配線材料もしくはパッシベーション材料または誘電体を含む。インクジェット印刷、熱転写印刷、リソグラフィーまたはグラビア印刷を含む様々な印刷法を用いることができるが、スクリーン印刷が好ましい。そのため、以下の説明は、スクリーン印刷を基準とするが、その他の種類の印刷をこれに代えて用い得ることが理解されなければならない。
【００１０】
印刷パターンをリリースフィルムに付与したならば、次いでそれを、通常、例えばオーブン内で、代表的には約９０℃で、乾燥かつ／または硬化させる。硬化時間は、当然、材料の性質に依存することになるが、代表的には、３０分〜５時間、例えば１〜４時間、より具体的には約２．５時間が、概して適切である。常温乾燥インクおよび二成分反応性インクの使用は、室温での硬化を可能にする。
【００１１】
第一の実施態様では、工程（ｂ′）でシーリング層を塗布するために、リリースフィルムを、例えばアルミニウムの支持体、代表的には、枠または台に、接着テープを用いて取り付けるか、または例えばロール間コーティングによって張力を加えるのが適切である。シーリング層を、例えば吹付け、ローラーコーティング、刷毛コーティングまたは浸漬コーティングによって、フィルムの印刷された面に塗布することができる。あるいは、シーリング層を塗布するのに、印刷を用いることもできる。適切なシーリング材料は、塩化ビニルポリマー、アクリラートポリマー、例えばメタクリラートポリマー、芳香族もしくは脂肪族ポリウレタン樹脂、またはBaxendenポリウレタンプレポリマー、Trixene Sc7930およびTrixene Sc7913（５０℃で１５分で硬化する）のようなアルキド樹脂を含む。一般的には、次いで、シーリング層を周囲温度または高温で、例えば５０℃で、１時間乾燥させることが必要である。これで、材料は、基板に転写する準備が整う。
【００１２】
工程（ｂ″）で、シーリング層（パターンをその中に含む）を基板に接着し得るためには、接着剤の層を、通常、基板に塗布することが一般的に必要である。この目的に適する接着剤は、代表的には６０〜１５０℃、例えば約８０℃の軟化点を有する、熱可塑性接着剤を含む。そうして、そのような熱可塑性接着剤は、熱を用いて、基板にラミネートすることができる（すなわち、接着剤は、熱によって活性化される）。あるいは、接着剤は、ＵＶ硬化性のものであることもできて、その場合は、ＵＶ源を用いて、ラミネーションの際に硬化させることができる。さらに、ラミネーションの際に自己硬化するような、空気硬化性接着剤を用いることができる。さらにまた、相互の化学反応によって硬化する、二液性接着剤、例えばアラルダイトのような二成分エポキシ樹脂系を用いることができる。さらには、接触の際に結合する、感圧性接着剤を用いることができる。
【００１３】
工程（ｂ″）は、一般的には、リリースフィルムを、基板の表面に、印刷面を下にして置き、次いで、熱可塑性接着剤を用いている場合、通常は温度を上げて、例えばホットプレスまたはラミネートによって、接着剤を印刷面と融合させることによって達成する。冷却したら、リリースフィルムをはがして、今や基板に接着している、印刷されたパターンを残すことは、簡単なことである。一の実施態様では、接着を、この組合せを、加熱されたローラー、例えば加熱されたニップの層を通過させるか、またはMuro Photonex-325WIのようなラミネート装置を用いることによって実施することができる。一般的には７０〜１４０℃、代表的には約１２０℃の温度を、代表的には毎秒０．００３〜０．０１５m、例えば毎秒約０．００５mの速度で用いることができる。
【００１４】
リリースフィルムを、工程（ｃ）で除去すると、印刷の最上面は、今やリリースフィルムと接触していた部分であることが理解されよう。したがって、この最上面のトポグラフィーおよび平坦さは、用いたリリースフィルムのそれに対応する。これは、優れたトポグラフィーおよび表面平坦さを達成できることを保証する。
【００１５】
本発明の方法の第二の実施態様では、目的の基板は、リリースフィルムの印刷面上に射出成形することができるため、基板とリリースフィルムの印刷面との間に別個の接着剤を必要としない。通常は、そのような仕組みは、印刷されたフィルムのリボンを、多数の型穴を有する成形用型から割り出すことによって実施することができる。あるいは、重合性モノマーを印刷面に塗布し、次いで重合させる。やはり、接着剤は、全く不要である。適切なモノマーは、ＵＶもしくは熱硬化性モノマー、またはスチレンのようなフリーラジカル硬化性モノマーを、低温硬化性ポリエステルおよびエポキシ樹脂とともに含む。モノマーは、適切には、スピンコーティングによって塗布する。接着コーティングも、空気またはＵＶ硬化性接着剤、例えばポリエステルまたはエポキシ接着剤のような接着剤の形態をとることができ、慣用の方式で硬化させることができる。慣用の材料が、このようにして基板層を形成できることが認識されると思われる。
【００１６】
印刷された基板が、マイクロアレー炭素バイオセンサーの製造目的ならば、印刷面に微小電極を形成することによって、物品を完成させることが必要である。これは、一般的には、リソグラフィーによって、代表的には０．３〜１０ミクロン、例えば１〜５ミクロンの厚さのホトレジストのコーティングを付与することによって達成することができる。このためには、吹付け、スピン、浸漬コーティング、スクリーン印刷、エアナイフレベリング、または必要な制御された環境中でのドライフィルムレジストの使用を含む、通常の手法のいずれを用いることもできる。そうして、レジストコートした基板は、予め設計された必要なホトマスクを適所に取り付けた、マスクアライナーに供する。本発明者らの特定のマスクアライナーの場合には、アライナーのチャックに適合する、直径３インチ（７．５cm）のディスクを基板から裁断する。明らかに、ある範囲の大きさの基板を用いることができる。基板層を、接着剤から形成するならば、この層と隣接するホトリソグラフ層との間の溶剤に基づく相互作用が全く生じないことを確保するよう、注意を払う必要があることが言及される。
【００１７】
所望の微細な形状のパターンを、接触または近接印刷を用いる通常の方式で、ホトマスク越しにレジストに露光させる。現像した後、所望のパターンは、高倍率の拡大を用いて視認することができ、電気化学向けの微小電極としてか、または適切な層、もしくは原画となる印刷図形を製作するために、用いることができる。例えば、上記の方法を用いて、ケイ素インクの層を印刷することができ、次いで、通常の方法で、リソグラフィーを用いて、ドーピングし、酸化し、金属化された領域を与えて、ケイ素ベースの簡単なデバイスを製造することができる。あるいは、例えば金の層を印刷することができ、リソグラフィーを用いて、露光した金をエッチングして、微細な一揃いの導電性経路を残す。さらに、ホトリソグラフレジストをリリースフィルムに塗付して、パターニングされた導電層をこれに印刷し、例えばエッチングによって過剰量を除去し、次いでレジスト層を除去することができる。
【００１８】
さらなる利益をもたらす代替的な実施態様では、誘電性ホトポリマーを転写リリースフィルムに利用する。そうして、これを、リソグラフィーを用いて画像化することができ、次いでその後、工程（ａ）でミクロアレーを印刷する。工程（ｃ）で転写フィルムを除去すると、アレーは、「マイクロディスク」構造を有する。
【００１９】
この手順の変更においては、ホトレジストを、転写フィルムに塗布した後、炭素インクを印刷してから、誘電層を画像化する。これは、誘電層／転写フィルム境界面に平坦な画像化表面を与えるが、これは、フィルムに隣接する異質な材料が皆無であるため、転写フィルムを除去したときに、より一致したリリースを与えることができる。
【００２０】
下記の例は、本発明をさらに例示する。
【００２１】
例
シルクスクリーンの設計図を、Auto CADというソフトウェアパッケージで制作し、これを用いて、ＤＥＫ２４０というスクリーン印刷機向けのメッシュサイズが３０５のスクリーンを製造した。
【００２２】
炭素インクのElectrodag 423ss（Acheson Colloids Company）を、これらスクリーンを用いてＡ４判リリースフィルムＣＲ５０（Rayoweb）の非コロナ処理側に印刷した。ＤＥＫシステムにおけるスナップ距離、圧力およびスキージ硬さは、スクリーンの設計に依存することになる。
【００２３】
次いで、印刷されたこれらのシートを、９０℃の温度で９０分間オーブン硬化し、冷却させた。
【００２４】
次いで、印刷されたこれらのシートを、メタクリラートポリマーD2000222D2（Gwent Electronic Materials）の保護またはシーリング層でスクリーン印刷によって被覆した。次いで、シートを、５０℃で１時間硬化させ、冷却させた。
【００２５】
熱可塑性接着剤ＡＳ１０６５をラミネートした３３０μmＰＥＴのＡ４判シート（ＧＴＳ）は、その保護層が除去されていた。上記の印刷されたシートを、メタクリラートポリマー層が接着剤表面に面するように置いた。次いで、Photonex-325LSI（Muro）というラミネーターを１２３℃の温度で、速度設定２（約０．０１m／秒）で通過させて、ＰＥＴ基板がラミネーター内で最上位となるのを確実にした。
【００２６】
リリースフィルムを、ここまでの製品から除去し、濾過したホトレジストＨＰＲ５０４（Arch Chemicals, Inc.）を表面に浸漬コートした。シリコーンウェーハの一定の大きさの切片、すなわち３インチのディスクもこのＡ４判シートから切り出し、レジストをディスクに６，０００rpmでスピンコートした。
【００２７】
次いで、基板を、７０℃で１５分間焼き付けし、Premica Mask Alignerでホトマスクを用いて、レジストにパターニングした。
【００２８】
次いで、このディスクを、ＰＬＳＩ現像機（Arch Chemicals, Inc.）にて、１：１の比率の脱イオン水混合物中で１分間現像し、次いで水で洗浄し、注意深く乾燥させた。
【００２９】
その後、微小電極をディスクから切り出すか、または打ち抜くことができた。
【国際公開パンフレット】
2004521502.tif 000002
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2004521502.tif 000004
2004521502.tif 000005
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2004521502.tif 000009
2004521502.tif 000010
2004521502.tif 000011
2004521502.tif 000012
2004521502.tif 000013
【国際調査報告】
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2004521502.tif 000016