WO2015041189A1 - 多層配線基板の製造方法及びこれに用いる三次元造形装置 - Google Patents

Abstract

　生産工程を簡易化して生産コストを抑制することができる多層配線基板の製造方法及びこれに用いる三次元造形装置を提供することである。具体的には、導電部１３と絶縁部１４とからなる配線層を積層した多層配線基板の製造方法であって、走査運動を行いながら所定の位置に導電性材料または絶縁性材料のいずれかを吐出し、所定の厚さＴｈｎまで堆積させて配線層を形成する配線層形成工程と、走査運動を行いながら配線層の表面の所定の位置に導電性材料または絶縁性材料のいずれかを吐出し、所定の厚さＴｈｎまで堆積させて更に配線層を形成する配線層積層工程と、を含む。

Description

多層配線基板の製造方法及びこれに用いる三次元造形装置

　本発明は、多層配線基板の製造方法及びこれに用いる三次元造形装置に関する。

　従来、銅配線等の導電体からなる回路を有する配線基板の製造方法において、フォトリソグラフ技術で回路形状を形成する方法が知られている。配線基板上の回路は、絶縁基板の表面に形成された金属膜上に感光性レジストを塗布し、フォトマスクを介して露光、現像した後、露光した膜部分をドライエッチングすることで形成される。例えば特許文献１の如くである。

　また、近年の電子機器等の小型化、複雑化に対応するために、配線基板を積層させた多層配線基板の製造方法が公知である。多層配線基板は、特許文献１に記載の製造方法で生産された配線基板を積層プレスし、穴あけ、めっき、エッチング等による内層パターンの形成を繰り返すことで製造される。しかし、多層配線基板は、特許文献１に記載の製造方法で製造された配線基板がさらに複雑な工程を経ることで製造されるため、工程が煩雑になり生産コストが増大する問題があった。

特開平８－２４２０５９号公報

　本発明の目的は、生産工程を簡易化して生産コストを抑制することができる多層配線基板の製造方法及びこれに用いる三次元造形装置を提供することである。

　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

　即ち、本発明は、導電部と絶縁部とからなる配線層を積層した多層配線基板の製造方法であって、走査運動を行いながら所定の位置に導電性材料または絶縁性材料のいずれかを吐出し、所定の厚さまで堆積させて配線層を形成する配線層形成工程と、走査運動を行いながら配線層の表面の所定の位置に導電性材料または絶縁性材料のいずれかを吐出し、所定の厚さまで堆積させて更に配線層を形成する配線層積層工程と、を含むものである。

　本発明は、前記配線層の表面を研磨する研磨工程を更に含むものである。

　本発明は、前記配線層に素子を配置した状態で前記配線層積層工程を行う素子埋め込み工程を更に含むものである。

　本発明は、導電部と絶縁部とからなる配線層を積層した多層配線基板の製造方法であって、走査運動を行いながら所定の位置に導電性材料と絶縁性材料とのうち一方の材料を吐出して堆積させる吐出工程と、吐出工程によって堆積されている導電部または絶縁部以外の部分に他方の材料を塗布する塗布工程と、を含むものである。

　本発明は、前記配線層の表面を研磨する研磨工程を更に含むものである。

　本発明は、更に、前記配線層形成工程を平坦な表面を有する支持基板上で行うものである。

　本発明は、更に、前記支持基板表面上に、前記配線層に対して離型性を有する剥離層が形成されているものである。

　本発明は、前記絶縁材料としてフィルム状にすると柔軟性を有する樹脂を用いて、フレキシブルな多層配線基板を製造するものである。

　本発明は、導電部と絶縁部からなる配線層を積層した多層配線基板を製造するのに用いる三次元造形装置であって、造形ステージと、導電性材料を吐出する導電性材料吐出ノズルと、絶縁性材料を吐出する絶縁性材料吐出ノズルと、導電性材料及び絶縁性材料を硬化させる硬化装置と、前記導電性材料吐出ノズルと前記絶縁性材料吐出ノズルと前記硬化装置とを駆動する駆動装置と、前記造形ステージと前記導電性材料吐出ノズルと前記絶縁性材料吐出ノズルと前記硬化装置と前記駆動装置とを制御する機能を有する、制御装置を備えるものである。

　本発明は、前記硬化装置が、光硬化装置と熱硬化装置の２種類の硬化装置の組み合わせからなるものである。

　本発明は、前記配線層の表面を研磨する研磨装置を更に備え、前記制御装置が前記研磨装置を制御する機能を有するものである。

　本発明は、導電部と絶縁部からなる配線層を積層した多層配線基板を製造するのに用いる三次元造形装置であって、造形ステージと、導電性材料または絶縁性材料の何れかを吐出するノズルと、導電性材料または絶縁性材料の何れかを塗布する塗布装置と、導電性材料及び絶縁性材料を硬化させる硬化装置と、前記ノズルと前記塗布装置と前記硬化装置とを駆動する駆動装置と、前記造形ステージと前記ノズルと前記塗布装置と前記硬化装置と前記駆動装置とを制御する機能を有する、制御装置を備えるものである。

　本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

　本発明においては、露光・現像およびエッチング等によって回路を形成したり不要な部分を除去したりする工程を経ることなく多層配線基板が形成される。これにより、生産工程を簡易化して生産コストを抑制することができる。

　本発明においては、導電性材料と絶縁性材料との堆積厚の精度が向上するので複数の配線層を積層させた多層配線基板を構成してもその全厚さが所定の範囲内に保持される。これにより、生産工程を簡易化して生産コストを抑制することができる。

　本発明においては、素子を配置して導電性材料と絶縁性材料とを吐出するだけで埋め込み配線層が形成される。これにより、生産工程を簡易化して生産コストを抑制することができる。

　本発明においては、導電部と絶縁部との形成において吐出工程と塗布工程とのうち最適な工程が選択される。これにより、生産工程を簡易化して生産コストを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る三次元造形装置の全体構成を示す概略図。 本発明の一実施形態に係る駆動装置が２種類の硬化装置を備えた例を示す図。 本発明の一実施形態に係る三次元造形装置の制御構成を示す構成図。 本発明の第一実施形態に係る多層配線基板の製造方法における三次元造形装置の制御態様を表すフローチャートを示す図。 本発明の第一実施形態に係る多層配線基板の製造方法における各工程を示す概略図。 本発明の別実施形態に係る多層配線基板の製造方法における工程の一部を示す概略図。 本発明の別実施形態に係る多層配線基板の製造方法における端子の埋め込み工程を示す概略図。 本発明の第二実施形態に係る多層配線基板の製造方法における三次元造形装置の制御態様を表すフローチャートを示す図。 本発明の第二実施形態に係る多層配線基板の製造方法における工程の一部を示す概略図。 本発明の第三実施形態に係る多層配線基板の製造方法における三次元造形装置の制御態様を表すフローチャートを示す図。 本発明の第三実施形態に係る多層配線基板の製造方法における工程の一部を示す概略図。 本発明の一実施形態に係る三次元造形装置の空間座標の構成を示す概念図。

　まず、図１と図３とを用いて、本発明に係る多層配線基板の製造方法における一実施形態である三次元造形装置１について説明する。以下の説明では後述の吐出装置２の移動方向（図１における矢印方向）として走査運動が行われる方向をＸ方向、これに直交するＹ方向、後述の造形ステージ７の移動方向をＺ方向として説明する。なお、本実施形態においては、三次元造形装置１の一実施形態としてインクジェット方式の三次元造形装置１について説明するが、これに限定されるものではない。

　ここで、導電性材料と絶縁性材料とは、配線層を構成するものである。導電性材料と絶縁性材料との基材は、電気的絶縁性を有するエポキシ系やポリイミド系等で光硬化性を有する樹脂から構成されている。なお、本実施形態において、導電性材料と絶縁性材料との基材を紫外線硬化性を有するエポキシ系、ポリイミド系等の光硬化樹脂から構成したがこれに限定されるものではなく、加熱によって硬化する熱硬化樹脂など何らかの物理的、化学的作用によって硬化するものであればよい。

　導電性材料は、配線層の導電体部分（回路パターン）を形成するためのものである。導電性材料は、電気的絶縁性を有するエポキシ系やポリイミド系等で光硬化性を有する樹脂に金、銀、銀パラジウム、白金、銅などの金属粉末を添加して構成されている。つまり、導電性材料は、絶縁性材料である光硬化樹脂にこれらの金属粉末を添加することによって導電性を確保している。絶縁性材料は、配線層の絶縁体部分（回路パターン以外の部分）を形成するためのものである。絶縁性材料は、金属粉末が添加されていない基材（エポキシ系やポリイミド系等の光硬化樹脂）から構成されている。

　図１に示すように、三次元造形装置１は、造形材である導電性材料と絶縁性材料とを吐出、堆積、硬化させることで任意の造形物を製造するものである。三次元造形装置１は、吐出装置２、造形ステージ７および制御装置１０を具備している。

　吐出装置２は、造形材を吐出するものである。吐出装置２は、導電性材料吐出ノズル３、絶縁性材料吐出ノズル４、硬化装置５および駆動装置６を具備している。吐出装置２は、導電性材料吐出ノズル３、絶縁性材料吐出ノズル４および硬化装置５が一体的に構成されている。吐出装置２は、導電性材料吐出ノズル３、絶縁性材料吐出ノズル４および硬化装置５が駆動装置６によって造形ステージ７の上方をＸ方向およびＹ方向に一体的に移動するように構成されている。つまり、吐出装置２は、導電性材料吐出ノズル３、絶縁性材料吐出ノズル４および硬化装置５を駆動装置６によって造形ステージ７上方の任意の位置に移動させることができる。

　導電性材料吐出ノズル３と絶縁性材料吐出ノズル４とは、導電性材料と絶縁性材料とをそれぞれ吐出するものである。導電性材料吐出ノズル３と絶縁性材料吐出ノズル４とは、ピエゾ方式のインクジェットヘッド、すなわち圧電素子の体積変化によって発生する吐出力で導電性材料と絶縁性材料とをそれぞれ吐出（噴出）できるように構成されている。導電性材料吐出ノズル３と絶縁性材料吐出ノズル４とは、一回の吐出で導電性材料と絶縁性材料との単位面積当たりの堆積厚がそれぞれ堆積厚Ｄになるように構成されている。なお、導電性材料吐出ノズル３と絶縁性材料吐出ノズル４とは、本実施形態においてインクジェット方式としたがこれに限定されるものではなく、導電性材料と絶縁性材料とを堆積厚Ｄずつ吐出できるものであればよい。

　硬化装置５は、紫外線硬化樹脂からなる導電性材料と絶縁性材料とを硬化させるものである。本実施形態において硬化装置５は、紫外線光を局所的に照射するレーザー照射装置から構成されている。すなわち、硬化装置５は、微小な液滴として導電性材料吐出ノズル３と絶縁性材料吐出ノズル４とから吐出された導電性材料と絶縁性材料とに紫外線光を照射するように構成されている。なお、本実施形態において、硬化装置５は、紫外線光を照射するレーザー照射装置から構成したがこれに限定されるものではなく、熱硬化性樹脂において赤外線光を照射するレーザー照射装置やフラッシュランプ等、導電性材料と絶縁性材料との硬化特性に合わせたものであればよい。また、導電性材料と絶縁性材料で硬化方式が異なってもよく、例えば、図２に示すように硬化装置５が紫外線硬化樹脂用の光硬化装置５Ｐと熱硬化性樹脂用の熱硬化装置５Ｔを組み合わせたものであっても良い。

　駆動装置６は、導電性材料吐出ノズル３、絶縁性材料吐出ノズル４および硬化装置５を一体的に駆動させるものである。駆動装置６は、リニアモータ等のアクチュエータから構成される。駆動装置６は、導電性材料吐出ノズル３、絶縁性材料吐出ノズル４および硬化装置５をＸ方向とＹ方向とに設けられる図示しない案内ガイドにそって移動するように構成されている。このように構成される駆動装置６は、導電性材料吐出ノズル３、絶縁性材料吐出ノズル４および硬化装置５をＸ方向に走査運動させ、一回の走査運動毎にＹ方向に所定量だけ移動するように構成されている。つまり、駆動装置６は、ＸＹ平面上の全ての位置に導電性材料吐出ノズル３、絶縁性材料吐出ノズル４および硬化装置５を移動できるように構成されている。

　造形ステージ７は、多層配線基板の造形空間を構成するものである。造形ステージ７は、造形台８と駆動装置９とを具備している。造形台８は、略矩形状の板状部材から構成されている。造形台８は、その台上に吐出装置２から導電性材料と絶縁性材料とが吐出できるように構成されている。造形ステージ７は、駆動装置９によってＸ方向とＹ方向とに直交するＺ方向に造形台８が移動するように構成されている。

　図３に示すように、制御装置１０は、吐出装置２、造形ステージ７等を制御するものである。制御装置１０は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。制御装置１０には、データの入力や各種設定を行うための入力装置１１が接続されている。

　制御装置１０は、吐出装置２、造形ステージ７等を制御するために種々のプログラムが格納されている。具体的には、制御装置１０は、入力された多層配線基板の構成データ（三次元ＣＡＤデータ等）に基づいて所定の厚さ毎にＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標から構成される空間座標データである空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））を算出する空間座標算出プログラムが格納されている。ここで、Ｘ（ｉ）は、ｉ番目のＸ座標、Ｙ（ｊ）はｊ番目のＹ座標、Ｚ（ｋ）はｋ番目のＺ座標を示している（図１２参照）。また、制御装置１０は、作成された空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））毎に導電性材料と絶縁性材料とのそれぞれの吐出の有無を算出する吐出命令算出プログラムが格納されている。

　制御装置１０は、入力装置１１から入力された多層配線基板の構成データや各種設定値を取得することが可能である。

　制御装置１０は、導電性材料吐出ノズル３と絶縁性材料吐出ノズル４とに接続され、導電性材料吐出ノズル３と絶縁性材料吐出ノズル４との吐出時期をそれぞれ制御することが可能である。

　制御装置１０は、硬化装置５に接続され、硬化装置５が照射するレーザー光の発振と照射時期とを制御することが可能である。ここで、硬化装置５が光硬化装置５Ｐと熱硬化装置５Ｔの組み合わせの場合、制御装置１０は、光硬化装置５Ｐと熱硬化装置５Ｔのそれぞれを制御することが可能となる。

　制御装置１０は、吐出装置２の駆動装置６に接続され、駆動装置６を制御して吐出装置２のＸ方向とＹ方向との移動量をそれぞれ制御することが可能である。

　制御装置１０は、造形ステージ７の駆動装置９に接続され、駆動装置９を制御して造形ステージ７のＺ方向の移動量を制御することが可能である。

　制御装置１０は、入力装置１１に接続され、入力装置１１から入力される多層配線基板の構成データ（三次元ＣＡＤデータ等）に基づいて所定の厚さ毎にＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標から構成される空間座標データである空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））を算出することが可能である。

　このように構成される制御装置１０は、空間座標算出プログラムが算出した空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））毎に、吐出命令算出プログラムが算出した吐出命令に基づいて導電性材料と絶縁性材料とが吐出するように導電性材料吐出ノズル３、絶縁性材料吐出ノズル４、硬化装置５および造形ステージ７を制御する。

　以下では、図４を用いて、本発明に係る多層配線基板の製造方法の第一実施形態における三次元造形装置１の制御態様について具体的に説明する。

　図４に示すように、ステップＳ１１０において、制御装置１０は、入力装置１１から入力された多層配線基板の構成データや各種設定値を取得し、ステップをステップＳ１２０に移行させる。

　ステップＳ１２０において、制御装置１０は、取得した多層配線基板の構造データや各種設定値に基づいて空間座標算出プログラムから空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））を算出する。さらに、制御装置１０は、取得した各種設定値と算出した各空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））とに基づいて吐出命令算出プログラムから各空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））における吐出命令を算出し、ステップをステップＳ１３０に移行させる。

　ステップＳ１３０において、制御装置１０は、駆動装置６によって造形ステージ７の造形台８を導電性材料と絶縁性材料との一回の走査運動における堆積厚Ｄ分、すなわちＺ座標の増加分だけ下降させ、ステップをステップＳ１４０に移行させる。

　ステップＳ１４０において、制御装置１０は、算出した各空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））のうちＺ座標が同一（例えばＺ（ａ）、ここでａは定数）である各空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ａ））と算出した空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ａ））毎の吐出命令とに基づいて、各空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ａ））に導電性材料吐出ノズル３と絶縁性材料吐出ノズル４とから導電性材料と絶縁性材料とをそれぞれ吐出する。合わせて、制御装置１０は、硬化装置５から紫外線光からなるレーザー光を照射する。すなわち、制御装置１０は、同一ＸＹ平面上における所定の位置に導電性材料と絶縁性材料とを吐出するとともに、導電性材料と絶縁性材料とに紫外線光を照射し、ステップをステップＳ１５０に移行させる。

　ステップＳ１５０において、制御装置１０は、算出した各空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））のうちＺ座標が同一のＺ（ａ）である各空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ａ））の全ての座標位置の必要箇所において導電性材料または絶縁性材料の吐出と、紫外線光が照射されたか否か判断する。

　その結果、Ｚ座標が同一の各空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ａ））の全ての座標位置の必要箇所において導電性材料または絶縁性材料が吐出と、紫外線光の照射が完了したと判定した場合、制御装置１０はステップをステップＳ１６０（図８、図１０においてはステップＳ３６０）に移行させる。

　一方、Ｚ座標が同一の各空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ａ））の全ての座標位置においては、導電性材料または絶縁性材料が吐出と、紫外線光の照射が完了していないと判定した場合、制御装置１０はステップＳ２６０でＸＹ座標を移動してからステップＳ１４０（図１０においてはステップＳ４４０）に移行させる。

　ステップＳ１６０において、制御装置１０は、駆動装置６による造形ステージ７の造形台８の全降下量Ｌが多層配線基板の全厚さＴｈ０（図５（ｇ）参照）と等しいか否か判断する。すなわち、制御装置１０は、造形台８上に多層配線基板の全ての階層が形成されているか否か判断する。

　その結果、駆動装置６による造形ステージ７の造形台８の全降下量Ｌが多層配線基板の全厚さＴｈ０に等しい、すなわち、造形台８上に多層配線基板の全ての階層が形成されていると判定した場合、制御装置１０はステップを終了する。

　一方、駆動装置６による造形ステージ７の造形台８の全降下量Ｌが多層配線基板の全厚さＴｈ０と等しくない、すなわち、造形台８上に多層配線基板の全ての階層が形成されていないと判定した場合、制御装置１０はステップをステップＳ２７０に移行させる。

　ステップＳ２７０において、制御装置１０は、Ｚ座標Ｚ（ａ）のａをａ＝ａ＋１として、すなわち、制御装置１０は、導電性材料と絶縁性材料とを吐出する空間座標ＳをＺ座標が同一のＺ座標Ｚ（ａ＋１）である空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ａ＋１））として、ステップをステップＳ１３０に移行させる。

　このように構成することで、三次元造形装置１は、多層配線基板の構成データから算出された空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））毎に導電性材料と絶縁性材料とを所定の位置に吐出、硬化させる。これにより、三次元造形装置１は、導電性材料と絶縁性材料とを堆積厚Ｄずつ堆積させて多層配線基板の導体部分と絶縁体部分とを同時に、かつ立体的に形成することができる。

　次に、図５を用いて、本発明に係る多層配線基板の製造方法の第一実施形態について具体的に説明する。本発明に係る多層配線基板の製造方法は、配線層形成工程、配線層積層工程、一側端子形成工程、基材剥離工程及び他側端子形成工程を含む。

　図５（ａ）に示すように、配線層形成工程において、三次元造形装置１の造形台８に配置されている基材となる支持基板１２上に三次元造形装置１によって導電部１３と絶縁部１４とからなる配線層が形成される。具体的には、算出した空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（１））と吐出命令とに基づいて、支持基板１２上に三次元造形装置１によって導電性材料と絶縁性材料とが吐出される。合わせて、三次元造形装置１は、導電性材料と絶縁性材料とを吐出毎に硬化装置５で硬化させる。ここで、Ｚ座標Ｚ（１）は、第１回目の吐出時のＺ座標を表す。これにより、多層配線基板は、支持基板１２上に導電性材料と絶縁性材料とが堆積厚Ｄだけ堆積された導電部１３と絶縁部１４とからなる配線膜が形成される。ここで、支持基板１２は平坦な平面を有するものであれば、材質として、金属、ガラス、プラスチック等を用いる事が出来る。更に、支持基板１２の表面上に配線層に対して離型性を有する剥離層が形成されていることが好ましく、剥離層の配線層に対する離型性が光照射や薬液によって発現するものであっても良い。

　さらに、図５（ｂ）のように、算出した空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））と吐出命令とに基づいて、造形台８の支持基板１２上に形成されている導電部１３上に三次元造形装置１によって導電性材料が吐出される。同様にして、多層配線基板は、造形台８の支持基板１２上に形成されている絶縁部１４上に三次元造形装置１によって絶縁性材料が吐出される。これにより、多層配線基板には、導電部１３上に導電性材料が堆積厚Ｄだけ堆積された導電部１３が形成され、絶縁部１４上に絶縁性材料が堆積厚Ｄだけ堆積された絶縁部１４が形成される。このようにして、多層配線基板は、堆積厚が各階層の所定の厚さである配線層厚さＴｈｎ（図５（ｃ）におけるＴｈ１）になるまで三次元造形装置１による導電性材料と絶縁性材料との吐出が繰り返されることで多層配線基板を構成する第一階層の配線層が形成される。

　図５（ｄ）および図５（ｅ）に示すように、配線層積層工程において、多層配線基板は、造形台８上に形成された多層配線基板の第一階層の配線層上に三次元造形装置１によって導電部１３と絶縁部１４とが更に形成される。具体的には、形成された多層配線基板の第一階層の配線層上に各階層の配線層厚さＴｈｎ（図５（ｄ）におけるＴｈ２）になるまで導電性材料と絶縁性材料とが堆積厚Ｄずつ吐出されていく配線層形成工程とを繰り返すことによって導電部１３と絶縁部１４とが更に形成される。これにより、多層配線基板は、配線層積層工程において、多層配線基板の二層目以降を構成する導電部１３と絶縁部１４とが形成される。

　図５（ｆ）に示すように、一側端子形成工程において、所定の階層の配線層が形成されると多層配線基板の一側表面（最終階層の配線層の表面）上の所定の位置に三次元造形装置１によって導電性材料からなる接続端子１５が形成される。具体的には、多層配線基板は、終階層の配線層上の所定の位置に三次元造形装置１によって導電性材料が堆積厚Ｄずつ所定の堆積厚になるまで吐出される。これにより、多層配線基板は、最終階層の配線層上の所定の位置に導電性材料が所定の堆積厚に堆積された導電部１３が接続端子１５として形成される。

　一側表面上に接続端子１５が形成されると、他側表面（第一階層の配線層の表面）が三次元造形装置１の吐出装置２と対向するように反転される。多層配線基板の反転は、三次元造形装置１に備えられる図示しない反転装置によって行われる。次に、他側表面の基材である支持基板１２が剥離される。支持基板１２の剥離は、三次元造形装置１に備えられる図示しない基材剥離装置によって行われる。

　図５（ｇ）に示すように、他側端子形成工程において、他側表面（第一階層の配線層の表面）上の所定の位置に三次元造形装置１によって接続端子１５が形成される。具体的には、第一階層の配線層上の所定の位置に三次元造形装置１によって導電性材料が堆積厚Ｄずつ所定の堆積厚になるまで吐出される。これにより、第一階層の配線層上の所定の位置に導電性材料が所定の堆積厚に堆積された導電部１３が接続端子１５として形成される。なお、基材剥離工程と一側（他側）端子形成工程との順序は、本実施形態における順序に限定されるものでなく基材剥離工程の後に一側（他側）端子形成工程を実施する構成でもよい。

　また、本発明に係る多層配線基板の製造方法の第一実施形態の別実施形態として、多層配線基板における各階層の配線層が形成されてから硬化させる硬化工程を含める構成にしてもよい。

　図６に示すように、硬化工程において、多層配線基板は、造形台８上に一の階層の配線層が形成されると紫外線ランプ１６によって紫外線光が照射される。具体的には、配線層形成工程または配線層積層工程とによって導電性材料と絶縁性材料とが各階層の配線層厚さＴｈｎになるまで堆積されると（図６（ａ）、図６（ｂ）参照）、紫外線ランプ１６によって紫外線光が照射される（図６（ｃ）参照）。なお、硬化工程は、一の階層の配線層毎の硬化に限定されるものではなく、導電性材料および絶縁性材料の吐出毎に紫外線光を照射する構成や、多層配線基板の全階層の配線層が形成された後に紫外線光を照射する構成でもよい。また、加熱によって硬化する熱硬化樹脂を用いて加熱処理により硬化させる構成でもよい。

　また、本発明に係る多層配線基板の製造方法の第一実施形態の別実施形態として、配線層積層工程とによる第二階層以降の階層の形成時に素子Ｅを配置する素子埋め込み工程を含める構成にしてもよい。

　図７に示すように、素子埋め込み工程において、多層配線基板は、造形台８上に形成された一の階層の配線層上に素子Ｅが導電性材料と絶縁性材料とによって埋め込まれる。具体的には、配線層形成工程または配線層積層工程とによって形成された一の階層の配線層上に素子Ｅ（例えば、抵抗やコンデンサ等）が配置された状態で（図７（ａ）参照）、導電性材料と絶縁性材料とが吐出される（図７（ｂ）参照）。これにより、配線層積層工程によって素子Ｅが配置された状態で多層配線基板の二層目以降を構成する導電部１３と絶縁部１４とからなる配線層が形成される。すなわち、多層配線基板は、一の階層の配線層内部に必要な素子Ｅが埋め込まれた状態で形成される（図７（ｃ）参照）。

　以上より、露光・現像およびエッチング等によって回路を形成したり不要な部分を除去したりする工程を経ることなく多層配線基板が形成される。また、素子Ｅを配置して導電性材料と絶縁性材料とを吐出するだけで埋め込み配線層が形成される。これにより、生産工程を簡易化して生産コストを抑制することができる。

　次に、図１、図３および図８を用いて、本発明に係る多層配線基板の製造方法の第二実施形態の制御態様について具体的に説明する。なお、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

　図１および図３に示すように、三次元造形装置１は、造形材である導電性材料と絶縁性材料とを吐出、堆積、硬化させることで任意の造形物を製造するものである。三次元造形装置１は、研磨装置１７を具備している。

　研磨装置１７は、配線層の表面を研磨するものである。研磨装置１７は、ローラ型の研磨装置や円盤型の研磨装置から構成されるがこれに限定されるものではない。研磨装置１７は、各階層を構成するために吐出された導電性材料と絶縁性材料との堆積厚が配線層厚さＴｈｎになるように各階層の配線層の表面を研磨するように構成される。研磨装置１７は、吐出装置２と一体的に形成されている。研磨装置１７は、吐出装置２の駆動装置６によって造形ステージ７の上方をＸ方向およびＹ方向に一体的に移動するように構成されている。なお、本実施形態において研磨装置１７は、三次元造形装置１の吐出装置２と一体的に構成されているがこれに限定されるものではなく、吐出装置２または三次元造形装置１と別体とする構成でもよい。

　制御装置１０は、研磨装置１７に接続され、駆動装置６のＸ方向とＹ方向との位置、および研磨量とをそれぞれ制御することが可能である。このように構成される制御装置１０は、空間座標算出プログラムが算出した空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））に基づいて研磨装置１７を制御する。

　以下では、図８を用いて、本発明に係る多層配線基板の製造方法の第二実施形態における三次元造形装置１の制御態様について具体的に説明する。

　ステップＳ３６０において、制御装置１０は、駆動装置６による造形ステージ７の造形台８の階層毎の降下量Ｌｎが各階層の配線層厚さＴｈｎよりも大きいか否か判断する。すなわち、制御装置１０は、造形台８上に多層配線基板のうち一の階層が配線層厚さＴｈｎよりも厚く形成されているか否か判断する。

　その結果、駆動装置６による造形ステージ７の造形台８の階層毎の降下量Ｌｎが各階層の配線層厚さＴｈｎよりも大きい、すなわち、造形台８上に多層配線基板のうち一の階層が配線層厚さＴｈｎよりも厚く形成されたと判定した場合、制御装置１０はステップをステップＳ３７０（図１０においてはステップＳ４７０）に移行する。

　一方、駆動装置６による造形ステージ７の造形台８の階層毎の降下量Ｌｎが各階層の配線層厚さＴｈｎよりも大きくない、すなわち、造形台８上に多層配線基板のうち一の階層が配線層厚さＴｈｎよりも厚く形成されていないと判定した場合、制御装置１０はステップをステップＳ２７０に移行させる。

　ステップＳ３７０において、制御装置１０は、造形ステージ７の造形台８の支持基板１２の表面または直前に研磨された一の階層の表面から研磨装置１７の研磨位置までの距離が各階層の配線層厚さＴｈｎと等しくなる所定位置まで造形台８を上昇させて（図９（ａ）参照）、ステップをステップＳ３８０に移行させる。

　ステップＳ３８０において、制御装置１０は、研磨装置１７によって造形ステージ７の造形台８上に形成された一の階層の表面を研磨して、ステップをステップＳ３９０に移行させる。

　ステップＳ３９０において、制御装置１０は、駆動装置６による造形ステージ７の造形台８の全降下量Ｌが多層配線基板の全厚さＴｈ０と等しいか否か判断する。すなわち、制御装置１０は、造形台８上に多層配線基板の全ての階層が形成されているか否か判断する。

　その結果、駆動装置６による造形ステージ７の造形台８の全降下量Ｌが多層配線基板の全厚さＴｈ０と等しい、すなわち、造形台８上に多層配線基板の全ての階層が形成されていると判定した場合、制御装置１０はステップを終了する。

　一方、駆動装置６による造形ステージ７の造形台８の全降下量Ｌが多層配線基板の全厚さＴｈ０と等しくない、すなわち、造形台８上に多層配線基板の全ての階層が形成されていないと判定した場合、制御装置１０はステップをステップＳ２７０に移行させる。

　このように構成することで、三次元造形装置１は、多層配線基板の構成データから算出された空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））毎に導電性材料と絶縁性材料とを所定の位置に吐出、硬化させ、多層配線基板の階層毎に研磨装置１７によって配線層の表面が研磨される。これにより、三次元造形装置１は、配線層の表面の平滑化および各階層の配線層厚さＴｈｎの堆積精度を向上させることができる。

　次に、図９を用いて、本発明に係る多層配線基板の製造方法の第二実施形態について具体的に説明する。本発明に係る配線層の製造方法は、研磨工程を含む。

　図９に示すように、研磨工程において、多層配線基板は、各階層の形成毎に階層の表面が三次元造形装置１によって研磨される。具体的には、多層配線基板は、配線層形成工程とによる第一階層の形成が終了した後、および配線層積層工程とによる第二階層以降の階層の形成が終了する毎に、支持基板１２の表面または直前に研磨された階層の表面から研磨装置１７の研磨位置までの各階層の配線層厚さＴｈｎと等しくなる所定位置まで造形台８によって上昇される（図９（ａ）参照）。そして、多層配線基板は、研磨装置１７によって一の階層の表面が研磨される（図９（ｂ）参照）。これにより、多層配線基板は、各階層の堆積厚が所定の範囲内に保持されるとともに各階層の表面粗さが所定の範囲内に保持される（図９（ｃ）参照）。

　以上より、多層配線基板は、また、導電性材料と絶縁性材料との各階層の配線層厚さＴｈｎの精度が向上するので複数の配線層を積層させても多層配線基板の全厚さＴｈが所定の範囲内に保持される。これにより、生産工程を簡易化して生産コストを抑制することができる。

　次に、図３、図１０および図１１を用いて、本発明に係る多層配線基板の製造方法の第三実施形態の制御態様について具体的に説明する。なお、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

　図３および図１１に示すように、三次元造形装置１は、造形材である導電性材料と絶縁性材料とを吐出、堆積、硬化させることで任意の造形物を製造するものである。三次元造形装置１は、塗布装置１８を具備している。

　塗布装置１８は、造形材である導電性材料または絶縁性材料を塗布するものである。塗布装置１８は、三次元造形装置１で形成された多層配線基板のうち一の階層の配線層上を移動しつつ導電性材料または絶縁性材料を塗布するように構成されている。塗布装置１８は、吐出装置２と一体的に形成さる。塗布装置１８は、吐出装置２の駆動装置６によって造形ステージ７の上方をＸ方向またはＹ方向に一体的に移動するように構成されている。なお、本実施形態において塗布装置１８は、三次元造形装置１の吐出装置２と一体的に構成されているがこれに限定されるものではなく、吐出装置２または三次元造形装置１と別体とする構成でもよい。

　制御装置１０は、塗布装置１８に接続され、塗布装置１８の移動速度および塗布量をそれぞれ制御することが可能である。このように構成される制御装置１０は、空間座標算出プログラムが算出した空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））に基づいて塗布装置１８を制御する。

　以下では、図１０を用いて、本発明に係る多層配線基板の製造方法の第三実施形態における三次元造形装置１の制御態様について具体的に説明する。

　ステップＳ４４０において、制御装置１０は、算出した各空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））のうちＺ座標が同一のＺ（ａ）である各空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ａ））と算出した空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ａ））毎の吐出命令とに基づいて、各空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ａ））に導電性材料または絶縁性材料を吐出し、硬化装置５から紫外線光からなるレーザー光を照射する。すなわち、制御装置１０は、同一平面上における所定の位置に導電性材料と絶縁性材料とのうち一方の材料を吐出するとともに紫外線光を照射し、ステップをステップＳ１５０に移行させる。

　ステップＳ４７０において、制御装置１０は、塗布装置１８によって造形ステージ７の造形台８上に形成された一の階層において、導電性材料と絶縁性材料とのうち一方の材料が塗布された部分以外の部分に導電性材料と絶縁性材料とのうち他方の材料を塗布および硬化し、ステップをステップＳ３９０に移行させる。

　このように構成することで、三次元造形装置１は、多層配線基板の構成データから算出された空間座標Ｓ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｊ）、Ｚ（ｋ））毎に導電性材料と絶縁性材料とを所定の位置に吐出または塗布および硬化させる。これにより、三次元造形装置１は、堆積量が多い導電部１３または絶縁部１４部分を塗布工程により形成することで多層配線基板の製造時間を短縮することができる。

　次に、図１１を用いて、本発明に係る多層配線基板の製造方法の第三実施形態について具体的に説明する。本発明に係る多層配線基板の製造方法は、吐出工程と塗布工程とを含む。ここで吐出工程とは、上述の配線層形成工程、および配線層積層工程において吐出により導電性材料と絶縁性材料とのうち一方の材料を吐出する工程を言う。

　図１１に示すように、吐出工程において、多層配線基板は、各階層の導電部１３または絶縁部１４が三次元造形装置１の吐出装置２によって形成される。具体的には、多層配線基板は、配線層形成工程および配線層積層工程によって導電性材料と絶縁性材料とのうち一方の材料が吐出されて、一の階層の配線層の導電部１３と絶縁部１４とのうちどちらか一方が形成される（図１１（ａ）参照）。

　また、吐出工程において、三次元造形装置１では形成できない程度に微細な回路パターンを含む導電部１３を形成する必要がある場合、当該部分だけフォトリソグラフ技術で形成してもよい。ここで、導電性材料の基材が感光性を有していれば、感光性レジストの塗布が不要となるので好ましい。

　塗布工程において、多層配線基板は、各階層の導電部１３または絶縁部１４が形成された後に塗布装置１８によって絶縁性材料または導電性材料が塗布される。具体的には、多層配線基板は、導電性材料と絶縁性材料とのうち吐出工程において吐出されていない他方の材料が塗布装置１８によって一の配線層の堆積層と堆積層との隙間（空間）に塗布される（図１１（ｂ）参照）。つまり、多層配線基板は、塗布装置１８によって何も吐出されていない一の配線層上の空間に他方の材料が塗布される。これにより、多層配線基板は、各階層の堆積量が多い導電部１３または絶縁部１４を塗布により形成することで製造時間が短縮される。

　なお、第三実施形態において、導電部１３を焼成する焼成工程を更に含んでもよい。具体的には、吐出工程において導電部１３が形成された後、導電部１３は、焼成工程において導電性を高めるために焼成される。その後、塗布工程において絶縁性材料が塗布される。

　また、第三実施形態において、配線層の表面を研磨する研磨工程を更に含んでもよい。具体的には、多層配線基板は、塗布工程が終了する毎に三次元造形装置１において、支持基板１２の表面または直前に研磨された階層の表面から研磨装置１７の研磨位置までの各階層の配線層厚さＴｈｎと等しくなる所定位置に配置される（図９（ａ）参照）。そして、多層配線基板は、三次元造形装置１の研磨装置１７によって一の階層の表面が研磨される（図９（ｂ）参照）。これにより、多層配線基板は、各階層の堆積厚が所定の範囲内に保持されるとともに各階層の表面粗さが所定の範囲内に保持される（図９（ｃ）参照）。

　以上より、多層配線基板は、導電部１３と絶縁部１４との形成において吐出工程と塗布工程とのうち最適な工程が選択される。これにより、生産工程を簡易化して生産コストを抑制することができる。また、導電性材料と絶縁性材料との堆積厚の精度が向上するので複数の配線層を積層させた多層配線基板を構成してもその全厚さが所定の範囲内に保持される。これにより、生産工程を簡易化して生産コストを抑制することができる。
また、絶縁性材料として、ポリイミド樹脂やポリエステル系樹脂のように、フィルム状にすると柔軟性を有する樹脂を用いることで、フレキシブルな多層配線基板を容易に得ることが出来る。

　　　１　　三次元造形装置
　　　２　　吐出装置
　　　３　　導電性材料吐出ノズル
　　　４　　絶縁性材料吐出ノズル
　　　５　　硬化装置
　　　６　　駆動装置
　　　７　　造形ステージ
　　１０　　制御装置
　　１２　　支持基板
　　１３　　導電部
　　１４　　絶縁部
　　１７　　研磨装置
　　１８　　塗布装置
　Ｔｈｎ　　配線層厚さ
　Ｔｈ０　　全厚さ

Claims (14)

1. 　導電部と絶縁部とからなる配線層を積層した多層配線基板の製造方法であって、
   　走査運動を行いながら所定の位置に導電性材料または絶縁性材料のいずれかを吐出し、所定の厚さまで堆積させて配線層を形成する配線層形成工程と、
   　走査運動を行いながら配線層の表面の所定の位置に導電性材料または絶縁性材料のいずれかを吐出し、所定の厚さまで堆積させて更に配線層を形成する配線層積層工程と、
   　を含む多層配線基板の製造方法。
2. 　前記配線層の表面を研磨する研磨工程を更に含む請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
3. 　前記配線層に素子を配置した状態で前記配線層積層工程を行う素子埋め込み工程を更に含む請求項１または請求項２に記載の多層配線基板の製造方法。
4. 　導電部と絶縁部とからなる配線層を積層した多層配線基板の製造方法であって、
   　走査運動を行いながら所定の位置に導電性材料と絶縁性材料とのうち一方の材料を吐出して堆積させる吐出工程と、
   　吐出工程によって堆積されている導電部または絶縁部以外の部分に他方の材料を塗布する塗布工程と、
   　を含む多層配線基板の製造方法。
5. 　前記配線層の表面を研磨する研磨工程を更に含む請求項４に記載の多層配線基板の製造方法。
6. 　前記配線層形成工程を平坦な平面を有する支持基板上で行うことを特徴とする請求項１～５に記載の多層配線基板の製造方法。
7. 　前記支持基板表面上に、前記配線層に対して離型性を有する剥離層が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の多層配線基板の製造方法。
8. 　前記絶縁性材料としてフィルム状にすると柔軟性を有する樹脂を用い、フレキシブルな多層配線基板を製造することを特徴とする請求項１～７に記載の多層配線基板の製造方法。
9. 　導電部と絶縁部からなる配線層を積層した多層配線基板を製造するのに用いる三次元造形装置であって、
   　造形ステージと、
   　導電性材料を吐出する導電性材料吐出ノズルと、
   　絶縁性材料を吐出する絶縁性材料吐出ノズルと、
   　導電性材料及び絶縁性材料を硬化させる硬化装置と、
   　前記導電性材料吐出ノズルと前記絶縁性材料吐出ノズルと前記硬化装置とを駆動する駆動装置と、
   　前記造形ステージと前記導電性材料吐出ノズルと前記絶縁性材料吐出ノズルと前記硬化装置と前記駆動装置とを制御する機能を有する、制御装置を備えることを特徴と三次元造形装置。
10. 　前記硬化装置が、光硬化装置と熱硬化装置の２種類の硬化装置の組み合わせからなることを特徴とする請求項９に記載の三次元造形装置。
11. 　前記配線層の表面を研磨する研磨装置を更に備え、前記制御装置が前記研磨装置を制御する機能を有する、請求項９または請求項１０に記載の三次元造形装置。
12. 　導電部と絶縁部からなる配線層を積層した多層配線基板を製造するのに用いる三次元造形装置であって、
    　造形ステージと、
    　導電性材料または絶縁性材料の何れかを吐出するノズルと、
    　導電性材料または絶縁性材料の何れかを塗布する塗布装置と、
    　導電性材料及び絶縁性材料を硬化させる硬化装置と、
    　前記ノズルと前記塗布装置と前記硬化装置とを駆動する駆動装置と、
    　前記造形ステージと前記ノズルと前記塗布装置と前記硬化装置と前記駆動装置とを制御する機能を有する、制御装置を備えることを特徴と三次元造形装置。
13. 　前記硬化装置が、光硬化装置と熱硬化装置の２種類の硬化装置の組み合わせからなることを特徴とする請求項１２に記載の三次元造形装置。
14. 　前記配線層の表面を研磨する研磨装置を更に備え、前記制御装置が前記研磨装置を制御する機能を有する、請求項１２または請求項１３に記載の三次元造形装置。

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