特開 2023-149826 スクリーン印刷法による回路基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023149826

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】スクリーン印刷法による回路基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/12 20060101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

H05K3/12 610B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022058602

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】304020498

【氏名又は名称】サクサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110319

【弁理士】

【氏名又は名称】根本 恵司

(72)【発明者】

【氏名】望月 規之

(72)【発明者】

【氏名】大村 皇治

【テーマコード（参考）】

5E343

【Ｆターム（参考）】

5E343AA02

5E343AA16

5E343AA18

5E343BB22

5E343BB72

5E343DD04

5E343DD52

5E343FF02

5E343FF04

5E343GG08

(57)【要約】

【課題】厚膜化した絶縁層又は導電層の端部に導電パターン層を積層する場合に、導電パターン層を厚膜化することなく、その断線の防止を可能にする。
【解決手段】基材１０上に絶縁層１１をスクリーン印刷法により形成する。絶縁層１１は主部１１ａ及び突出部１１ｂを備えている。突出部１１ｂの突出方向の側面には傾斜部１１ｃが形成されており、突出部１１ｂの上面には傾斜部１１ｄが形成されている。図１Ｃに示されている突出部１１ｂは、図１Ｂに示されている突出部１１ｂと比べると、細く、高さが低く、傾斜部１１ｃの傾斜が緩くなっている。絶縁層１１に導電パターン層を積層したとき、図１Ｂに示されている突出部１１ｂ上で断線しても、図１Ｃに示されている突出部１１ｂ上では断線しない。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材上に絶縁層又は導体層からなる第１の層をスクリーン印刷法により形成する第１の工程と、前記第１の層の端部に導電パターン層をスクリーン印刷法により積層する第２の工程と、を有する回路基板の製造方法であって、
前記第１の工程は、前記第１の層の端部の一部を細い突出部として形成する、回路基板の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載された回路基板の製造方法において、
前記突出部の少なくとも一部は突出方向の先端に近い程細い、回路基板の製造方法。

【請求項3】

請求項２に記載された回路基板の製造方法において、
前記突出部の少なくとも一部はリニアに細くなる、回路基板の製造方法。

【請求項4】

請求項２に記載された回路基板の製造方法において、
前記突出部の少なくとも一部はノンリニアに細くなる、回路基板の製造方法。

【請求項5】

請求項１～４のいずれかに記載された回路基板の製造方法において、
前記突出部は上面及び側面に傾斜を有する、回路基板の製造方法。

【請求項6】

請求項５に記載された回路基板の製造方法において、
前記側面の傾斜は突出部が細い程緩い、回路基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はスクリーン印刷法による回路基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スクリーン印刷法により回路基板を製造する技術がある（特許文献１）。スクリーン印刷法による回路基板の製造方法では、メッシュ状のスクリーンに対して、印刷用ペーストが通る部分（以下、開口部）と、通らない部分（以下、非開口部）とを形成したスクリーン印刷用マスクを作成し、このスクリーン印刷用マスクに印刷用ペーストを乗せ、スキージを用いて、印刷用ペーストを開口部から押し出し、基材上に印刷層を形成する。

【0003】

スクリーン印刷法による回路基板の製造方法の長所は、スクリーンを厚くすることで印刷層として形成される絶縁層や導電パターン層を厚膜化できることである。導電パターン層を厚くすることで、電子回路においてロスの発生源になってしまうパターン抵抗を小さくすることができる。また、積層基板においては、層間絶縁層を厚膜化することで、製造上の問題による上下導電パターン層間の短絡を防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－７７４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、厚膜化した絶縁層の端部に導電パターンを積層する場合、導電パターン層が断線するという問題がある。図８を参照して説明する。なお、以下の説明における方位（上下左右）は図面上の方位である。

【0006】

図８は、スクリーン印刷法により回路基板を製造する工程について説明するための図である。ここで、図８Ａは基材１００上に絶縁層１０１を形成した状態の平面図であり、図８Ｂは図８ＡにおけるＡ－Ａ断面図である。また、図８Ｃは絶縁層１０１上に導電パターン層１０２を形成した状態の平面図であり、図８Ｄは図８ＣにおけるＡ－Ａ断面図である。ここで、絶縁層１０１及び導電パターン層１０２の形成はスクリーン印刷法により行う。

【0007】

まず図８Ａ及び図８Ｂに示されているように、回路基板の基材１００の上面に絶縁層１０１が形成され、次に図８Ｃ及び図８Ｄに示されているように、絶縁層１０１の左右方向の中央部から右端部１０１ａを越えて基材１００の上面に至る導電パターン層１０２が形成されている。

【0008】

ただし、図８Ｄに示されているように、導電パターン層１０２は、絶縁層１０１の右端部１０１ａと基材１００の上面との間に形成された段差の部分に導電パターン層が形成されず、絶縁層１０１上に形成された部分と、基材１０１上に形成された部分とに分離し、断線している。なお、図８Ｃでは、便宜上、導電パターン層１０２の断線を省略した。

【0009】

導電パターン層１０２を絶縁層１０１と同様に厚膜化すれば断線を防止できるが、使用する材料によっては厚膜化できない。また、以上の説明した断線は、厚膜化した導電層の端部に導電パターン層を積層する場合にも発生する。すなわち、例えば図８Ｄにおいて、絶縁層１０１を導電層とした場合、導電パターン層１０２が焼成時に縮むことによって、基材１００上の導電パターン層１０２の左端部が図示の位置から右にずれた場合、導電パターン層１０２は、導電層上の部分と、基材１００上の部分とが電気的に接続されなくなる。

【0010】

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、厚膜化した絶縁層又は導電層の端部に導電パターン層を積層する場合に、導電パターン層を厚膜化することなく、その断線の防止を可能にすることである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、基材上に絶縁層又は導体層からなる第１の層をスクリーン印刷法により形成する第１の工程と、前記第１の層の端部に導電パターン層をスクリーン印刷法により積層する第２の工程と、を有する回路基板の製造方法であって、前記第１の工程は、前記第１の層の端部の一部を細い突出部として形成する、回路基板の製造方法である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、厚膜化した絶縁層又は導電層の端部に導電パターン層を積層する場合に、導電パターン層を厚膜化することなく、その断線を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る回路基板の製造方法における絶縁層形成工程について説明するための図である。

【図2】本発明の実施形態に係る回路基板の製造方法における導電パターン層形成工程について説明するための図である。

【図3】本発明の実施形態に係る回路基板の製造方法に使用するスクリーン印刷用マスクを示す図である。

【図4】スクリーン印刷用マスクのライン幅の変化と印刷膜厚の変化との関係を示す図である。

【図5】スクリーン印刷用マスクのライン幅の変化とライン幅に対する印刷膜厚の変化との関係を示す図である。

【図6】スクリーン印刷用マスクのライン幅の変化に対する印刷膜の厚みと傾斜の変化について説明するための図である。

【図7】スクリーン印刷用マスクのライン幅が狭い場合に印刷膜厚が薄くなり、かつ傾斜が緩くなる理由について説明するための図である。

【図8】スクリーン印刷法により回路基板を製造する工程について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〈回路基板の製造方法〉
図１は、本発明の実施形態に係る回路基板の製造方法における絶縁層形成工程について説明するための図である。ここで、図１Ａは絶縁層形成工程を終了した段階の回路基板の平面図であり、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄは、それぞれ図１ＡにおけるＢ－Ｂ断面図、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図である。

【0015】

また、図２は、本発明の実施形態に係る回路基板の製造方法における導電パターン層形成工程を説明するための図である。ここで、図２Ａは導電パターン層形成工程を終了した段階の回路基板の平面図であり、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄは、それぞれ図２ＡにおけるＢ－Ｂ断面図、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図である。

【0016】

また、図３は、本発明の実施形態に係る回路基板の製造方法に使用するスクリーン印刷用マスクを示す図である。ここで、図３Ａは絶縁層形成工程で使用する絶縁層スクリーン印刷用マスク２０の平面図であり、図３Ｂは導電パターン層形成工程で使用する導電パターン層スクリーン印刷用マスク３０の平面図である。これらの図を参照して本発明の実施形態に係る回路基板の製造方法について説明する。

【0017】

《絶縁層形成工程》
この工程では、図１Ａ～図１Ｄに示されているように、基材１０上に絶縁層１１を形成する。基材１０はＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）などの樹脂フィルムからなる。

【0018】

絶縁層１１の形成は、図３Ａに示されている絶縁層スクリーン印刷用マスク２０を使用するスクリーン印刷法により実行する。絶縁層スクリーン印刷用マスク２０は、図における縦方向×横方向のサイズが例えば１００ｍｍ×１００ｍｍであり、印刷用ペーストである絶縁性ペースト（例えば藤倉化成ＸＢ－３１３６）を通す開口部２１と、絶縁性ペーストを通さない非開口部２２を備えている。また、開口部２１は、平面視矩形の主部２１ａ、及び主部２１ａから突出した突出部２１ｂからなる。突出部２１ｂは、平面視が突出方向の先端に近い程ライン幅が狭く（図の上下方向長が短く）なっている。突出部２１ｂが突出方向の先端に近い程細くなっているということもできる。

【0019】

基材１０上に絶縁層１１を形成する際、基材１０の表面（図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄにおける上面）に対し、所定の位置関係（クリアランス）で絶縁層スクリーン印刷用マスク２０を配置し、その表面上に絶縁性ペーストを乗せ、図示されていないスキージを絶縁層スクリーン印刷用マスク２０の表面上を移動させて絶縁性ペーストを開口部２１から押し出し、基材１０上に印刷する。そして、絶縁性ペーストが印刷された基材１０を加熱・焼成することで硬化させる。

【0020】

この絶縁層形成工程により基材１０上に形成される絶縁層１１は、図１Ａに示されているように、平面視が絶縁層スクリーン印刷用マスク２０の開口部２１の形状に対応する主部１１ａ及び突出部１１ｂを備えている。

【0021】

また、図１Ｂ及び図１Ｃに示されているように、突出部１１ｂの突出方向の側面には傾斜部１１ｃが形成されており、図１Ｄに示されているように、突出部１１ｂの上面には傾斜部１１ｄが形成されている。ここで、図１Ｃに示されている突出部１１ｂは、図１Ｂに示されている突出部１１ｂと比べると、絶縁層スクリーン印刷用マスク２０の突出部２１ｂが突出方向の先端に近い程ライン幅が狭くなっていることに対応して幅（図の横方向長）が狭くなっていることに加えて、高さが低く、傾斜部１１ｃの傾斜が緩くなっている。その理由と効果については後述する。

【0022】

《導電パターン形成工程》
この工程では、図２Ｃ～図２Ｄに示されているように、絶縁層形成工程で形成された絶縁層１１上に導電パターン層１２を形成する。

【0023】

導電パターン層１２の形成は、図３Ｂに示されている導電パターン層スクリーン印刷用マスク３０を使用するスクリーン印刷法により実行する。導電パターン層スクリーン印刷用マスク３０は、その縦方向、横方向のサイズが絶縁層スクリーン印刷用マスク２０と同じであり、印刷用ペーストである導電性ペースト（例えば藤倉化成ＦＡ－３５３Ｎ）を通す平面視矩形の開口部３１と、導電性ペーストを通さない非開口部３２を備えている。開口部３１のライン幅（図の上下方向長）は、絶縁層スクリーン印刷用マスク２０の主部２１ａより狭く、突出部２１ｂの基端側より広い。

【0024】

絶縁層１１上に導電パターン層１２を形成する際、絶縁層１１が形成された基材１０の表面に対し、所定の位置関係（クリアランス）で導電パターン層スクリーン印刷用マスク３０を配置し、その表面上に導電性ペーストを乗せ、図示されていないスキージを導電パターン層スクリーン印刷用マスク３０の表面上を移動させて導電性ペーストを開口部３１から押し出し、絶縁層１１上に印刷する。そして、導電性ペーストが印刷された基材１０を加熱・焼成することで硬化させる。

【0025】

この導電パターン層形成工程により絶縁層１１上に形成される導電パターン層１２は、図２Ａに示されているように、平面視が導電パターン層スクリーン印刷用マスク３０の開口部２１の形状に対応する矩形になっている。また、図２Ｄに示されているように、絶縁層１１の突出部１１ｂの傾斜部１１ｄに沿う傾斜部１２ａを備えている。

【0026】

また、図２Ｂに示されているように、図１Ｂに示されている絶縁層１１の突出部１１ｂに積層された導電パターン層１２は突出部１１ｂの側面の傾斜部で分離し、断線しているのに対し、図２Ｃに示されているように、図１Ｂに示されている絶縁層１１の突出部１１ｂより細く、低く、傾斜の緩い図１Ｃに示されている突出部１１ｂに積層された導電パターン層１２は断線していない。つまり、絶縁層１１の主部１１ａは厚膜化されているものの、突出部１１ｂの膜厚が薄いこと、及び傾斜が緩いことにより、導電性ペーストの密着性が向上し、断線が防止される。

【0027】

次に図１Ｂ、図１Ｃ、及び図１Ｄに示されている突出部１１ｂが形成される理由を説明する。
〈スクリーン印刷用マスクのライン幅の変化と印刷膜厚の変化との関係〉
図４はスクリーン印刷用マスクのライン幅の変化と印刷膜厚の変化との関係を示す図である。この図は、アサダメッシュ株式会社の「スクリーン印刷の原理原則と標準技術、高品質スクリーン印刷用、2014技術情報、No.0005」からの引用である。ここで、ＢＳ－４００／２３における４００はライン数、２３は線径、５５及び４０はメッシュ厚である。また、ＣＬはカレンダー（圧延）加工を表す。

【0028】

図示のように、ライン幅が狭くなるにしたがって印刷膜厚が薄くなる。また、ファインライン（ライン幅１２０μｍ以下）では、メッシュ厚が異なっていてもライン幅の変化に応じて、印刷膜厚もほぼ同じ数値で変化する。

【0029】

そして、図３Ａを参照して説明したように、絶縁層スクリーン印刷用マスク２０の開口部２１の突出部２１ｂのライン幅は、突出方向の先端に近い程狭くなっているから、この突出部２１ｂを通って基材１０上に印刷された絶縁層１１の突出部１１ｂの膜厚は突出方向の先端に近い程薄くなる。この結果、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄに示されているような膜厚の突出部１１ｂが形成される。

【0030】

〈スクリーン印刷用マスクのライン幅の変化とライン幅に対する印刷膜厚の変化との関係〉
図５は、スクリーン印刷用マスクのライン幅の変化とライン幅に対する印刷膜厚の変化との関係を示す図である。この図のグラフは、図４に示されているグラフの一方のスクリーン印刷用マスク（「ＢＳ－４００／２３－４０ＣＬ」）のライン幅の変化と印刷膜厚の変化との関係に基づき算出した値を図示したものであるが、他方のスクリーン印刷用マスク（「ＢＳ－４００／２３－５５」）のライン幅の変化と印刷膜厚の変化との関係に基づき算出しても同様のグラフとなる。また、図６は、スクリーン印刷用マスクのライン幅の変化に対する印刷膜の厚みと傾斜の変化について説明するための図、すなわち図５について説明するための図である。

【0031】

図５より、ライン幅が狭くなると、ライン幅に対する印刷膜厚（印刷膜厚／ライン幅。以下、アスペクト比という。）の値が小さくなることが分かる。すなわち、例えば図６Ａに示されているように、ライン幅Ｗ１で絶縁層１１を形成した場合に印刷膜厚Ｄ１の突出部１１ｂが形成されたものとする。次に図６Ｂに示されているように、ライン幅Ｗ２（Ｗ２＜Ｗ１）にして絶縁層１１を形成した場合に印刷膜厚Ｄ２の突出部１１ｂが形成されたものとする。

【0032】

この場合、図５より、（Ｄ２／Ｗ２）＜（Ｄ１／Ｗ１）となる。つまり、図６Ｂに示されている突出部１１ｂは、図６Ａに示されている突出部１１ｂよりもライン幅に対する高さが低く（アスペクト比が小さく）なっている。図６Ｂにおける点線１１ｂ’は、ライン幅Ｗ２でかつ図６Ａに示されている突出部１１ｂと同じアスペクト比の突出部を表している。つまり、（Ｄ２’／Ｗ２）＝（Ｄ１／Ｗ１）である。また、６Ｂに示されている突出部１１ｂは、図６Ａに示されている突出部１１ｂと比べて、傾斜部１１ｂの傾斜が緩くなっている。その理由については図７を参照して後述する。

【0033】

ここで、図６Ａに示されている突出部１１ｂ、図６Ｂに示されている突出部１１ｂは、それぞれ図１Ｂに示されている突出部１１ｂ、図１Ｃに示されている突出部１１ｂに対応するから、図１Ｂ、図１Ｃに示されているような膜厚と傾斜部を有する突出部１１ｂが形成されることになる。

【0034】

次に、図７を参照して、スクリーン印刷用マスクのライン幅が狭い場合に印刷膜厚が薄くなり、かつ傾斜が緩くなる理由ついて説明する。図７には、スクリーン印刷用マスクのライン幅の変化と印刷膜厚の変化との関係を示すグラフ、そのグラフでライン幅が細線の場合の版離れの様子、及びそのグラフでライン幅が中間の場合の版離れの様子が示されている。

【0035】

スクリーン印刷用マスクにペーストを乗せ、スキージを用いて、ペーストを開口部から押し出し、基材上に印刷層を形成した後、スクリーン印刷用マスクを基材から離す版離れの瞬間、ペーストは基材と接触した面積に比例する密着力で保持され、メッシュ部と乳剤壁面とに密着したペーストとの中間で分離する。

【0036】

ライン幅が狭い細線の場合、ペーストと基材との密着力が非常に小さいため、殆どのペーストが乳剤壁やメッシュに密着したまま版離れすることになり、印刷膜厚が薄くなり、傾斜部の傾斜が緩やかになる。一方、ライン幅がスクリーン印刷用マスクの総厚の２倍以上という比較的広い場合（図における「中間」）は、版離れの際にメッシュの開口部の大部分のペーストが基材に転写されるので、印刷膜厚が厚くなり、傾斜部の傾斜がきつくなる。当然のことながら、図における「細線」の場合、図における「細線」と「中間」との間のライン幅の場合と比べても、印刷膜厚は薄くなり、傾斜部の傾斜は緩やかになる。

【0037】

以上詳細に説明したように、本発明の実施形態に係る回路基板の製造方法によれば、厚膜化した絶縁層の端部に導電パターンを積層する場合に、導電パターンを厚膜化することなく、その断線を防止することができる。

【0038】

なお、以上説明した実施形態は、厚膜化した絶縁層の端部に導電パターンを積層する場合に関するものであるが、本発明は厚膜化した導電層の端部に導電パターンを積層する場合にも同様に、積層する導電パターンを厚膜化することなく、その断線を防止することができる。

【0039】

また、以上説明した実施形態では、絶縁層スクリーン印刷用マスク２０の突出部２１ｂを平面視三角形とすることで、その幅が先端に近い程リニアに狭くなるものとしたが、その幅が先端に近い程ノンリニアに狭くなるように構成してもよい。また、例えば平面視瓢箪形のように、その幅が先端に近い程ノンリニアに狭くなる部分を有するように構成してもよい。要するに、突出部の少なくとも一部（一部又は全部）の幅が先端に近い程狭くなるように構成すればよい。

【符号の説明】

【0040】

１０…基材、１１…絶縁層、１１ａ…主部、１１ｂ…突出部、１２…導電パターン層、２０…絶縁層スクリーン印刷用マスク、２１…開口部、２１ａ…主部、２１ｂ…突出部、２２…非開口部、３０…導電パターン層スクリーン印刷用マスク、３１…開口部、３２…非開口部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】