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WO2016189577A1 - 配線形成方法 - Google Patents

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WO2016189577A1
WO2016189577A1 PCT/JP2015/064700 JP2015064700W WO2016189577A1 WO 2016189577 A1 WO2016189577 A1 WO 2016189577A1 JP 2015064700 W JP2015064700 W JP 2015064700W WO 2016189577 A1 WO2016189577 A1 WO 2016189577A1
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WO
WIPO (PCT)
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wiring
resin layer
via hole
metal
forming
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2015/064700
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English (en)
French (fr)
Inventor
謙磁 塚田
政利 藤田
良崇 橋本
明宏 川尻
雅登 鈴木
克明 牧原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Corp
Original Assignee
Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Fuji Machine Manufacturing Co Ltd filed Critical Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
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Priority to JP2017520055A priority patent/JPWO2016189577A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits

Definitions

  • the present invention relates to a wiring forming method for forming a wiring with a metal-containing liquid containing metal fine particles.
  • a wiring forming method of the present invention includes a first wiring forming step of forming a first wiring with a metal-containing liquid containing metal fine particles on a base material, A first resin layer forming step of forming a first resin layer having a first inclined surface that is partially continuous; and the first resin layer that is connected to the first wiring that is continuous to the first inclined surface. And a second wiring forming step of forming a second wiring with the metal-containing liquid on one resin layer.
  • a first wiring is formed on a base material by a metal-containing liquid, and a resin layer having a via hole in which a part of the first wiring is exposed is formed on the base material. It is formed. And the inside of a via hole is filled with the metal lump by laminating
  • the first wiring is formed on the base material by the metal-containing liquid, and the resin layer having an inclined surface continuous with a part of the first wiring is formed on the base material. Formed.
  • the second wiring is formed on the resin layer by the metal-containing liquid so as to be connected to the first wiring continuous to the inclined surface. That is, in the wiring forming method of the present invention, the second wiring is formed instead of the metal block. Thereby, it is not necessary to stack metal thin films, and throughput can be improved. Further, unlike the metal lump filled in the via hole, the amount of the metal-containing liquid necessary for forming the second wiring is relatively small, so that the material cost can be greatly reduced.
  • FIG. 1 shows an electronic device manufacturing apparatus 10.
  • the electronic device manufacturing apparatus (hereinafter may be abbreviated as “manufacturing apparatus”) 10 includes a transport device 20, a first modeling unit 22, a second modeling unit 24, and a control device (see FIG. 6) 26.
  • the conveying device 20, the first modeling unit 22, and the second modeling unit 24 are disposed on the base 28 of the manufacturing apparatus 10.
  • the base 28 has a generally rectangular shape.
  • the longitudinal direction of the base 28 is orthogonal to the X-axis direction
  • the short direction of the base 28 is orthogonal to both the Y-axis direction, the X-axis direction, and the Y-axis direction.
  • the direction will be described as the Z-axis direction.
  • the transport device 20 includes an X-axis slide mechanism 30 and a Y-axis slide mechanism 32.
  • the X-axis slide mechanism 30 has an X-axis slide rail 34 and an X-axis slider 36.
  • the X-axis slide rail 34 is disposed on the base 28 so as to extend in the X-axis direction.
  • the X-axis slider 36 is held by an X-axis slide rail 34 so as to be slidable in the X-axis direction.
  • the X-axis slide mechanism 30 has an electromagnetic motor (see FIG. 6) 38, and the X-axis slider 36 moves to an arbitrary position in the X-axis direction by driving the electromagnetic motor 38.
  • the Y axis slide mechanism 32 includes a Y axis slide rail 50 and a stage 52.
  • the Y-axis slide rail 50 is disposed on the base 28 so as to extend in the Y-axis direction, and is movable in the X-axis direction.
  • One end of the Y-axis slide rail 50 is connected to the X-axis slider 36.
  • a stage 52 is held on the Y-axis slide rail 50 so as to be slidable in the Y-axis direction.
  • the Y-axis slide mechanism 32 has an electromagnetic motor (see FIG. 6) 56, and the stage 52 moves to an arbitrary position in the Y-axis direction by driving the electromagnetic motor 56.
  • the stage 52 moves to an arbitrary position on the base 28 by driving the X-axis slide mechanism 30 and the Y-axis slide mechanism 32.
  • the stage 52 has a base 60, a holding device 62, and a lifting device 64.
  • the base 60 is formed in a flat plate shape, and a circuit board or the like is placed on the upper surface.
  • the holding device 62 is provided on both sides of the base 60 in the X-axis direction. Then, both edge portions in the X-axis direction of the circuit board or the like placed on the base 60 are sandwiched by the holding device 62, whereby the circuit board or the like is fixedly held.
  • the lifting device 64 is disposed below the base 60 and lifts the base 60.
  • the first modeling unit 22 is, for example, a unit that models the wiring (see FIG. 3) 80 on the circuit board (see FIG. 3) 70 placed on the base 60 of the stage 52, and the first printing unit 72. And a firing part 74.
  • the first printing unit 72 includes an inkjet head 76, and discharges the metal ink 77 in a linear manner onto the circuit board 70 placed on the base 60.
  • the metal ink 77 is obtained by dispersing metal fine particles in a solvent.
  • the inkjet head 76 discharges a conductive material from a plurality of nozzles by, for example, a piezo method using a piezoelectric element.
  • the firing unit 74 has a laser irradiation device 78, as shown in FIG.
  • the laser irradiation device 78 is a device that irradiates the metal ink 77 discharged onto the circuit board 70 with a laser, and the metal ink 77 irradiated with the laser is baked to form the wiring 80.
  • the firing of the metal ink 77 is a phenomenon in which, by applying energy, the solvent is vaporized, the metal fine particle protective film is decomposed, and the like, and the metal fine particles are contacted or fused to increase the conductivity. It is.
  • the metal wiring 77 is formed by baking the metal ink 77.
  • the 2nd modeling unit 24 is a unit which models the resin layer (refer FIG. 5) 82 on the circuit board (refer FIG. 5) 70 mounted in the base 60 of the stage 52, for example, FIG.
  • the second printing unit 84 and the curing unit 86 are provided.
  • the second printing unit 84 has an inkjet head 88 and discharges the ultraviolet curable resin 90 onto the circuit board 70 placed on the base 60.
  • the ink jet head 88 may be, for example, a piezo method using a piezoelectric element, or a thermal method in which a resin is heated to generate bubbles and ejected from a nozzle.
  • the curing unit 86 includes a flattening device 96 and an irradiation device 98.
  • the flattening device 96 flattens the upper surface of the ultraviolet curable resin 90 discharged onto the circuit board 70 by the ink jet head 88.
  • the flattening device 96 removes excess resin while leveling the surface of the ultraviolet curable resin 90.
  • the thickness of the ultraviolet curable resin 90 is made uniform by scraping with a roller or a blade.
  • the irradiation device 98 includes a mercury lamp or LED as a light source, and irradiates the ultraviolet curable resin 90 discharged onto the circuit board 70 with ultraviolet rays. Thereby, the ultraviolet curable resin 90 discharged on the circuit board 70 is cured, and the resin layer 82 is formed.
  • the control device 26 includes a controller 102 and a plurality of drive circuits 104 as shown in FIG.
  • the plurality of drive circuits 104 are connected to the electromagnetic motors 38 and 56, the holding device 62, the lifting device 64, the inkjet head 76, the laser irradiation device 78, the inkjet head 88, the flattening device 96, and the irradiation device 98.
  • the controller 102 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, mainly a computer, and is connected to a plurality of drive circuits 104. Thereby, the operation of the transport device 20, the first modeling unit 22, and the second modeling unit 24 is controlled by the controller 102.
  • a multilayer circuit pattern is formed on the circuit board 70 with the above-described configuration.
  • the circuit board 70 is set on the base 60 of the stage 52, and the stage 52 is moved below the first modeling unit 22.
  • the metal ink 77 is ejected linearly on the circuit board 70 by the inkjet head 76 in accordance with the circuit pattern.
  • the laser is irradiated to the metal ink 77 discharged onto the circuit board 70 by the laser irradiation device 78 in the firing unit 74.
  • the metal ink 77 is baked, and the wiring 80 is formed on the circuit board 70 as shown in FIG.
  • the thickness of the wiring 80 is 5 ⁇ m or less, and the width of the wiring 80 is about 100 to 250 ⁇ m.
  • a resin layer 82 is formed on the circuit board 70 so as to cover the wiring 80 as shown in FIG.
  • the resin layer 82 has a via hole 110 for exposing a part of the wiring 80, and discharges the ultraviolet curable resin 90 from the inkjet head 88 and the irradiation device 98 for the discharged ultraviolet curable resin 90. It is formed by repeating ultraviolet irradiation. Specifically, the stage 52 is moved below the second modeling unit 24, and in the second printing unit 84, the ultraviolet curable resin 90 is thinly formed on the circuit board 70 so that the inkjet head 88 covers the wiring 80. To discharge.
  • the ultraviolet curable resin 90 is discharged to a portion excluding a circular portion centering on a part of the wiring 80. That is, the inkjet head 88 discharges the ultraviolet curable resin 90 in a thin film shape on the circuit board 70 so that a part of the wiring 80 is exposed in a circle and the wiring 80 other than the part is covered.
  • the ultraviolet curable resin 90 is discharged in a thin film shape
  • the ultraviolet curable resin 90 is flattened by the flattening device 96 so that the film thickness becomes uniform.
  • the irradiation device 98 irradiates the thin-film ultraviolet curable resin 90 with ultraviolet rays. As a result, a thin resin layer is formed on the circuit board 70.
  • the inkjet head 88 discharges the ultraviolet curable resin 90 in a thin film form only on the upper part of the thin resin layer. That is, the inkjet head 88 discharges the ultraviolet curable resin 90 in a thin film shape on the thin resin layer so that a part of the wiring 80 is exposed in a circular shape. Then, the thin-film ultraviolet curable resin 90 is flattened by the flattening device 96, and the irradiation device 98 irradiates the ultraviolet-curable resin 90 discharged in the thin film shape with ultraviolet rays, so that the upper surface of the thin-film resin layer is irradiated. A thin resin layer is laminated on the substrate.
  • the discharge of the ultraviolet curable resin onto the thin resin layer excluding the portion where the part of the wiring 80 is exposed in a circular shape and the irradiation with the ultraviolet rays are repeated, whereby the via hole 110 is formed.
  • a resin layer 82 having the above is formed.
  • the ultraviolet curable resin 90 is discharged onto the thin resin layer in a state in which a part of the wiring 80 is left slightly exposed in consideration of wettability and the like.
  • the inner peripheral surface of the hole 110 is tapered. That is, the via hole 110 has a mortar shape, and the inner peripheral surface of the via hole 110 is an inclined surface.
  • the wiring 80 formed on the circuit board 70 needs to be conducted to the upper surface side of the resin layer 82 in order to laminate the circuit pattern.
  • the discharge of the metal ink 77 into the via hole 110 and the laser irradiation to the metal ink 77 are repeated, so that the metal in the via hole 110 is formed as shown in FIG. A lump 112 is formed, and the metal lump 112 causes the wiring 80 formed on the circuit board 70 to conduct to the upper surface side of the resin layer 82.
  • the inkjet head 76 ejects the metal ink 77 into the via hole 110 in a thin film shape in the first printing unit 72 of the first modeling unit 22. To do.
  • the laser irradiation apparatus 78 irradiates a laser to the metal ink 77 discharged in the thin film shape. As a result, a metal thin film is formed inside the via hole 110. Then, the discharge of the metal ink 77 into the via hole 110 and the laser irradiation to the discharged metal ink 77 are repeated, so that a metal thin film is laminated inside the via hole 110, and the metal block 112. Is formed.
  • the metal lump 112 is formed inside the via hole 110, whereby the wiring 80 formed on the circuit board 70 is conducted to the upper surface side of the resin layer 82.
  • this method it is necessary to repeat the discharge of the metal ink 77 into the via hole 110 and the laser irradiation of the discharged metal ink 77 a plurality of times, so that the throughput is lowered.
  • the metal ink 77 corresponding to the internal capacity of the via hole 110 is required, which increases the material cost.
  • the resin layer 82 is deteriorated by the laser irradiation into the via hole 110 a plurality of times.
  • the wiring 120 is formed on a part of the inclined surface of the inner peripheral surface of the via hole 110, and the wiring formed on the circuit board 70. 80 is electrically connected to the upper surface side of the resin layer 82.
  • the laser irradiation device 78 is applied to the wiring 80 exposed from the via hole 110 of the resin layer 82. Irradiate laser. As a result, the excess resin residue on the wiring 80 exposed from the via hole 110 is removed.
  • the metal ink 77 is ejected linearly onto the inclined surface of the inner peripheral surface of the via hole 110 by the inkjet head 76. At this time, the metal ink 77 is discharged from the wiring 80 continuing to the inclined surface of the via hole 110 to the upper surface of the resin layer 82 via the inclined surface.
  • the laser irradiation device 78 irradiates the metal ink 77 discharged from the wiring 80 to the upper surface of the resin layer 82 in the firing unit 74. Thereby, the metal ink 77 is baked, and the wiring 120 extending from the wiring 80 to the upper surface of the resin layer 82 is formed.
  • the wiring 80 formed on the circuit board 70 is conducted to the upper surface side of the resin layer 82.
  • the thickness and width of the wiring 120 are approximately the same as those of the wiring 80.
  • the angle of the inclined surface of the via hole 110 in which the wiring 120 is formed is set to 25 degrees or less in order to form the wiring 120 appropriately.
  • the resin layer 82 is formed so that the thickness t of the resin layer 82 is 20 to 40 ⁇ m and the length dimension l in the direction parallel to the circuit board 70 of the inclined surface of the via hole 110 is 100 to 300 ⁇ m. Has been.
  • the wiring 120 is formed on a part of the inclined surface of the inner peripheral surface of the via hole 110, so that the wiring 80 formed on the circuit board 70 is changed to the upper surface side of the resin layer 82. Is conducting. This eliminates the need to repeat the discharge of the metal ink 77 and the laser irradiation a plurality of times as in the conventional method, thereby improving throughput and reducing damage to the resin layer 82 due to laser irradiation. It becomes. Further, unlike the metal block 112 filled in the via hole 110, the wiring 120 is formed on a part of the inclined surface of the via hole 110, so that the amount of metal ink 77 used can be significantly reduced. Thus, the material cost can be greatly reduced. Furthermore, before the wiring 120 is formed, the wiring 80 exposed from the via hole 110 is irradiated with a laser to remove excess resin, thereby ensuring the reliability of the connection between the wiring 80 and the wiring 120. Has been.
  • the resin layer 122 is laminated on the resin layer 82 so as to cover the wiring 120 as shown in FIG. Similar to the resin layer 82, the resin layer 122 is formed by repeating the discharge of the ultraviolet curable resin 90 and the irradiation of the ultraviolet rays onto the discharged ultraviolet curable resin 90 to expose a part of the wiring 120.
  • the inkjet head 88 discharges the ultraviolet curable resin 90 into the via hole 110 in a thin film shape.
  • the ultraviolet curable resin 90 irradiates the ultraviolet curable resin 90 discharged in a thin film shape with ultraviolet rays.
  • a thin resin layer is formed inside the via hole 110.
  • a thin resin layer is laminated inside the via hole 110, The inside of the via hole 110 is filled with the resin layer 122.
  • the wiring 120 positioned on the inclined surface of the via hole 110 is covered with the resin layer 122, but the end portion of the wiring 120 positioned on the upper surface side of the resin layer 82 is exposed.
  • the ultraviolet curable resin 90 is ejected in a thin film shape by the inkjet head 88 to a portion excluding the circular portion centering on the end portion on the upper surface side of the resin layer 82 of the wiring 120. Then, the ultraviolet curable resin 90 discharged in the form of a thin film is flattened by the flattening device 96, and the flattened ultraviolet curable resin 90 is irradiated with ultraviolet rays by the irradiation device 98. As a result, a thin resin layer is formed on the resin layer 82.
  • the resin layer 122 having the via hole 126 is laminated on the resin layer 82 by repeating the discharge of the ultraviolet curable resin 90 and the ultraviolet irradiation of the discharged ultraviolet curable resin 90.
  • the shape of the resin layer 122 is substantially the same as that of the resin layer 82 except for the portion filled in the via hole 110 and the location where the via hole 126 is formed.
  • the shape of the via hole 126 is The shape is substantially the same as the hole 110.
  • the wiring 128 is formed on a part of the inclined surface of the inner peripheral surface of the via hole 126, and the wiring 120 formed on the resin layer 82. Is conducted to the upper surface side of the resin layer 122.
  • the laser irradiation device 78 irradiates the laser toward the wiring 120 exposed from the via hole 126 of the resin layer 122. .
  • the excess resin residue on the wiring 120 exposed from the via hole 126 is removed.
  • the metal ink 77 is ejected linearly onto the inclined surface of the inner peripheral surface of the via hole 126 by the inkjet head 76. At this time, the metal ink 77 is discharged from the wiring 120 continuing to the inclined surface of the via hole 126 to the upper surface of the resin layer 122 via the inclined surface.
  • the inclination direction of the inclined surface of the via hole 126 from which the metal ink 77 is discharged is opposite to the inclination direction of the inclined surface of the via hole 110 in which the wiring 120 is formed.
  • the laser irradiation device 78 irradiates the metal ink 77 discharged from the wiring 120 to the upper surface of the resin layer 122 in the firing unit 74.
  • the metal ink 77 is baked, and the wiring 128 extending from the wiring 120 to the upper surface of the resin layer 122 is formed. Thereby, the wiring 120 formed on the resin layer 82 is conducted to the upper surface side of the resin layer 122. Note that the thickness and width of the wiring 128 are approximately the same as those of the wiring 80. Further, since the metal ink 77 is discharged onto the inclined surface of the via hole 126 in the direction opposite to the inclined direction of the inclined surface of the via hole 110 where the wiring 120 is formed, the wiring 128 extends above the wiring 120. Formed in a state.
  • FIG. 13 A simple circuit pattern is formed.
  • the resin layers 82 and 122 are electrically connected by the wirings 120 and 128.
  • the direction in which the wires 120 and 128 extend is opposite to the direction in which the wires positioned in the vertical direction extend. As a result, the area occupied by the circuit pattern can be reduced.
  • the controller 102 of the control device 26 includes a first wiring formation unit 130, a first resin layer formation unit 132, a resin removal unit 134, a second wiring formation unit 136, and a second And a resin layer forming portion 138.
  • the first wiring forming unit 130 is a functional unit for forming the wiring 80 on the circuit board 70.
  • the first resin layer forming part 132 is a functional part for forming the resin layer 82 having the via hole 110.
  • the resin removing unit 134 is a functional unit for removing the resin by irradiating a laser on the wiring 80 exposed from the via hole 110.
  • the second wiring formation unit 136 is a functional unit for forming the wiring 120 on the resin layer 82.
  • the second resin layer forming part 138 is a functional part for forming the resin layer 122 having the via hole 126.
  • the circuit board 70 is an example of a base material.
  • the metal ink 77 is an example of a metal-containing liquid.
  • the wiring 80 is an example of a first wiring.
  • the resin layer 82 is an example of a first resin layer.
  • the inclined surface of the via hole 110 is an example of a first inclined surface.
  • the wiring 120 is an example of a second wiring.
  • the resin layer 122 is an example of a second resin layer.
  • the inclined surface of the via hole 126 is an example of a second inclined surface.
  • the wiring 128 is an example of a third wiring.
  • the process executed by the first wiring forming unit 130 is an example of a first wiring forming process.
  • the process executed by the first resin layer forming unit 132 is an example of a first resin layer forming process.
  • the process executed by the resin removing unit 134 is an example of a resin removing process.
  • the process executed by the second wiring forming unit 136 is an example of a second wiring forming process.
  • the process executed by the second resin layer forming unit 138 is an example of a second resin layer forming process.
  • the wirings 120 and 128 are formed on the inner peripheral surfaces of the via holes 110 and 126 of the resin layers 82 and 122.
  • inclined surfaces are formed on the resin layer.
  • a wiring may be formed on the surface.
  • an ultraviolet curable resin that is cured by irradiation with ultraviolet rays is employed, but various curable resins such as a thermosetting resin that is cured by heat can be employed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

本発明の配線形成方法では、金属含有液によって回路基板70の上に第1の配線80が形成され、その第1の配線の一部に傾斜面により連続するビア穴110を有する樹脂層82が、回路基板の上に形成される。そして、ビア穴に連続する第1の配線と連結するように、金属含有液によって第2の配線120が、樹脂層の上に形成される。一方、従来の配線形成方法では、ビア穴の内部に金属含有液による金属製の薄膜が積層されることで、ビア穴の内部が金属塊によって充填される。つまり、本発明の配線形成方法によれば、金属製の薄膜を積層する必要がなくなり、スループットの向上を図ることが可能となる。また、ビア穴の内部に充填される金属塊と異なり、第2の配線の形成に必要な金属含有液の使用量は比較的少ないため、材料コストを大幅に低下させることが可能となる。

Description

配線形成方法
 本発明は、金属微粒子を含有する金属含有液によって配線を形成する配線形成方法に関する。
 近年、下記特許文献に記載されているように、金属微粒子を含有する金属含有液を吐出し、その吐出された金属含有液を焼成することで、多層的な回路パターンを形成するための技術が開発されている。
特開2012-222143号公報
 上記特許文献に記載の技術によれば、ある程度、適切に多層的な回路パターンを形成することが可能となる。しかしながら、金属含有液を用いて多層的な回路パターンを形成する方法には、改良の余地が多分に残されており、種々の改良を施すことで、金属含有液を用いた回路パターンの形成方法の実用性は向上すると考えられる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い回路パターンの形成方法の提供を課題とする。
 上記課題を解決するために、本発明の配線形成方法は、基材の上に金属微粒子を含有する金属含有液によって第1の配線を形成する第1配線形成工程と、前記第1の配線の一部に連続する第1の傾斜面を有する第1の樹脂層を形成する第1樹脂層形成工程と、前記第1の傾斜面に連続する前記第1の配線と連結するように、前記第1の樹脂層の上に前記金属含有液によって第2の配線を形成する第2配線形成工程とを含むことを特徴とする。
 従来の配線形成方法では、例えば、金属含有液によって基材の上に第1の配線が形成され、その第1の配線の一部が露出するビア穴を有する樹脂層が、基材の上に形成される。そして、ビア穴の内部に金属含有液による金属製の薄膜が積層されることで、ビア穴の内部が金属塊によって充填される。つまり、従来の配線形成方法では、金属製の薄膜をビア穴内に積層する必要があり、スループットが低下する。さらに、ビア穴の内部を金属塊によって充填するために、ビア穴の内部容量に応じた金属含有液が必要となり、材料コストが高くなる。一方、本発明の配線形成方法では、金属含有液によって基材の上に第1の配線が形成され、その第1の配線の一部に連続する傾斜面を有する樹脂層が、基材の上に形成される。そして、傾斜面に連続する第1の配線と連結するように、金属含有液によって第2の配線が、樹脂層の上に形成される。つまり、本発明の配線形成方法では、金属塊の代わりに、第2の配線が形成されている。これにより、金属製の薄膜を積層する必要がなくなり、スループットの向上を図ることが可能となる。また、ビア穴の内部に充填される金属塊と異なり、第2の配線の形成に必要な金属含有液の使用量は比較的少ないため、材料コストを大幅に低下させることが可能となる。
電子デバイス製造装置を示す図である。 第1造形ユニットの第1印刷部を示す概略図である。 第1造形ユニットの焼成部を示す概略図である。 第2造形ユニットの第2印刷部を示す概略図である。 第2造形ユニットの硬化部を示す概略図である。 制御装置を示すブロック図である。 回路パターンの形成工程を説明するための模式図である。 回路パターンの形成工程を説明するための模式図である。 回路パターンの形成工程を説明するための模式図である。 回路パターンの形成工程を説明するための模式図である。 回路パターンの形成工程を説明するための模式図である。 回路パターンの形成工程を説明するための模式図である。 回路パターンの形成工程を説明するための模式図である。
 図1に電子デバイス製造装置10を示す。電子デバイス製造装置(以下、「製造装置」と略す場合がある)10は、搬送装置20と、第1造形ユニット22と、第2造形ユニット24と、制御装置(図6参照)26を備える。それら搬送装置20と第1造形ユニット22と第2造形ユニット24とは、製造装置10のベース28の上に配置されている。ベース28は、概して長方形状をなしており、以下の説明では、ベース28の長手方向をX軸方向、ベース28の短手方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向の両方に直交する方向をZ軸方向と称して説明する。
 搬送装置20は、X軸スライド機構30と、Y軸スライド機構32とを備えている。そのX軸スライド機構30は、X軸スライドレール34とX軸スライダ36とを有している。X軸スライドレール34は、X軸方向に延びるように、ベース28の上に配設されている。X軸スライダ36は、X軸スライドレール34によって、X軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、X軸スライド機構30は、電磁モータ(図6参照)38を有しており、電磁モータ38の駆動により、X軸スライダ36がX軸方向の任意の位置に移動する。また、Y軸スライド機構32は、Y軸スライドレール50とステージ52とを有している。Y軸スライドレール50は、Y軸方向に延びるように、ベース28の上に配設されており、X軸方向に移動可能とされている。そして、Y軸スライドレール50の一端部が、X軸スライダ36に連結されている。そのY軸スライドレール50には、ステージ52が、Y軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Y軸スライド機構32は、電磁モータ(図6参照)56を有しており、電磁モータ56の駆動により、ステージ52がY軸方向の任意の位置に移動する。これにより、ステージ52は、X軸スライド機構30及びY軸スライド機構32の駆動により、ベース28上の任意の位置に移動する。
 ステージ52は、基台60と、保持装置62と、昇降装置64とを有している。基台60は、平板状に形成され、上面に回路基板等が載置される。保持装置62は、基台60のX軸方向の両側部に設けられている。そして、基台60に載置された回路基板等のX軸方向の両縁部が、保持装置62によって挟まれることで、回路基板等が固定的に保持される。また、昇降装置64は、基台60の下方に配設されており、基台60を昇降させる。
 第1造形ユニット22は、例えば、ステージ52の基台60に載置された回路基板(図3参照)70の上に配線(図3参照)80を造形するユニットであり、第1印刷部72と、焼成部74とを有している。第1印刷部72は、図2に示すように、インクジェットヘッド76を有しており、基台60に載置された回路基板70の上に、金属インク77を線状に吐出する。金属インク77は、金属の微粒子が溶剤中に分散されたものである。なお、インクジェットヘッド76は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式によって複数のノズルから導電性材料を吐出する。
 焼成部74は、図3に示すように、レーザ照射装置78を有している。レーザ照射装置78は、回路基板70の上に吐出された金属インク77にレーザを照射する装置であり、レーザが照射された金属インク77は、焼成し、配線80が形成される。なお、金属インク77の焼成とは、エネルギーを付与することによって、溶媒の気化や金属微粒子保護膜の分解等が行われ、金属微粒子が接触または融着をすることで、導電率が高くなる現象である。そして、金属インク77が焼成することで、金属製の配線80が形成される。
 また、第2造形ユニット24は、例えば、ステージ52の基台60に載置された回路基板(図5参照)70の上に樹脂層(図5参照)82を造形するユニットであり、図1に示すように、第2印刷部84と、硬化部86とを有している。第2印刷部84は、図4に示すように、インクジェットヘッド88を有しており、基台60に載置された回路基板70の上に紫外線硬化樹脂90を吐出する。なお、インクジェットヘッド88は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式でもよく、樹脂を加熱して気泡を発生させノズルから吐出するサーマル方式でもよい。
 硬化部86は、図5に示すように、平坦化装置96と照射装置98とを有している。平坦化装置96は、インクジェットヘッド88によって回路基板70の上に吐出された紫外線硬化樹脂90の上面を平坦化するものであり、例えば、紫外線硬化樹脂90の表面を均しながら余剰分の樹脂を、ローラもしくはブレードによって掻き取ることで、紫外線硬化樹脂90の厚みを均一させる。また、照射装置98は、光源として水銀ランプもしくはLEDを備えており、回路基板70の上に吐出された紫外線硬化樹脂90に紫外線を照射する。これにより、回路基板70の上に吐出された紫外線硬化樹脂90が硬化し、樹脂層82が造形される。
 制御装置26は、図6に示すように、コントローラ102と、複数の駆動回路104とを備えている。複数の駆動回路104は、上記電磁モータ38,56、保持装置62、昇降装置64、インクジェットヘッド76、レーザ照射装置78、インクジェットヘッド88、平坦化装置96、照射装置98に接続されている。コントローラ102は、CPU,ROM,RAM等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路104に接続されている。これにより、搬送装置20、第1造形ユニット22、第2造形ユニット24の作動が、コントローラ102によって制御される。
 <製造装置の作動>
 製造装置10では、上述した構成によって、回路基板70上に多層的な回路パターンが形成される。具体的には、ステージ52の基台60に回路基板70がセットされ、そのステージ52が、第1造形ユニット22の下方に移動される。そして、第1印刷部72において、図2に示すように、インクジェットヘッド76によって回路基板70の上に金属インク77が、回路パターンに応じて線状に吐出される。次に、焼成部74において、回路基板70に吐出された金属インク77に、図3に示すように、レーザ照射装置78によってレーザが照射される。これにより、金属インク77が焼成し、図7に示すように、回路基板70の上に配線80が形成される。なお、配線80の厚さは、5μm以下であり、配線80の幅は、100~250μm程度とされている。
 回路基板70の上に配線80が形成されると、図8に示すように、その配線80を覆うように、回路基板70の上に樹脂層82が形成される。樹脂層82は、配線80の一部を露出させるためのビア穴110を有しており、インクジェットヘッド88からの紫外線硬化樹脂90の吐出と、吐出された紫外線硬化樹脂90への照射装置98による紫外線の照射とが繰り返されることにより形成される。詳しくは、ステージ52が、第2造形ユニット24の下方に移動され、第2印刷部84において、インクジェットヘッド88が、配線80を覆うように、回路基板70の上に紫外線硬化樹脂90を薄膜状に吐出する。ただし、配線80の一部を中心とする円状の部分を除いた箇所に、紫外線硬化樹脂90は吐出される。つまり、インクジェットヘッド88は、配線80の一部が円状に露出し、その一部以外の配線80を覆うように、回路基板70の上に紫外線硬化樹脂90を薄膜状に吐出する。紫外線硬化樹脂90が薄膜状に吐出されると、平坦化装置96により膜厚が均一となるように紫外線硬化樹脂90が平坦化される。そして、硬化部86において、照射装置98が、その薄膜状の紫外線硬化樹脂90に紫外線を照射する。これにより、回路基板70の上に薄膜状の樹脂層が形成される。
 続いて、インクジェットヘッド88が、その薄膜状の樹脂層の上の部分にのみ紫外線硬化樹脂90を薄膜状に吐出する。つまり、インクジェットヘッド88は、配線80の一部が円状に露出するように、薄膜状の樹脂層の上に紫外線硬化樹脂90を薄膜状に吐出する。そして、平坦化装置96によって薄膜状の紫外線硬化樹脂90が平坦化され、照射装置98が、その薄膜状に吐出された紫外線硬化樹脂90に紫外線を照射することで、薄膜状の樹脂層の上に薄膜状の樹脂層が積層される。このように、配線80の一部が円状に露出している個所を除いた薄膜状の樹脂層の上への紫外線硬化樹脂の吐出と、紫外線の照射とが繰り返されることで、ビア穴110を有する樹脂層82が形成される。なお、紫外線硬化樹脂90は、濡れ性等を考慮して、配線80の一部が円状に露出する縁を僅かに残した状態で、薄膜状の樹脂層の上に吐出されるため、ビア穴110の内周面はテーパ状となる。つまり、ビア穴110は、すり鉢状となり、ビア穴110の内周面は傾斜面となる。
 上述した手順により樹脂層82が形成されると、回路パターンを積層化させるべく、回路基板70の上に形成された配線80を、樹脂層82の上面側に導通させる必要がある。この際、従来の手法では、ビア穴110の内部への金属インク77の吐出と、金属インク77へのレーザ照射とが繰り返されることで、図9に示すように、ビア穴110の内部に金属塊112が形成され、その金属塊112によって、回路基板70の上に形成された配線80が、樹脂層82の上面側に導通される。詳しくは、回路基板70の上に樹脂層82が形成されると、第1造形ユニット22の第1印刷部72において、インクジェットヘッド76が、ビア穴110の内部に金属インク77を薄膜状に吐出する。次に、焼成部74において、レーザ照射装置78が、その薄膜状に吐出された金属インク77にレーザを照射する。これにより、ビア穴110の内部に金属製の薄膜が形成される。そして、ビア穴110内部への金属インク77の吐出と、吐出された金属インク77へのレーザ照射とが繰り返されることで、ビア穴110の内部に、金属製の薄膜が積層され、金属塊112が形成される。
 このように、従来の手法では、ビア穴110の内部に金属塊112が形成されることで、回路基板70の上に形成された配線80が、樹脂層82の上面側に導通される。しかしながら、この手法では、ビア穴110内部への金属インク77の吐出と、吐出された金属インク77へのレーザ照射とを複数回、繰り返す必要があるため、スループットが低下する。また、ビア穴110の内部を金属塊112によって充填するために、ビア穴110の内部容量に応じた金属インク77が必要となり、材料コストが高くなる。さらに言えば、ビア穴110内部への複数回のレーザ照射によって、樹脂層82が劣化する虞がある。
 このようなことに鑑みて、製造装置10では、図10に示すように、ビア穴110の内周面の傾斜面の一部に配線120を形成し、回路基板70の上に形成された配線80が、樹脂層82の上面側に導通される。詳しくは、回路基板70の上に樹脂層82が形成されると、まず、第1造形ユニット22の焼成部74において、レーザ照射装置78が、樹脂層82のビア穴110から露出する配線80に向かってレーザを照射する。これにより、ビア穴110から露出する配線80の上の余分な樹脂の残滓が除去される。そして、第1印刷部72において、インクジェットヘッド76によって、ビア穴110の内周面の傾斜面に、線状に金属インク77が吐出される。この際、金属インク77は、ビア穴110の傾斜面に連続する配線80から、その傾斜面を経由して、樹脂層82の上面に至るまで吐出される。次に、焼成部74において、配線80から樹脂層82の上面に至るまで吐出された金属インク77に、レーザ照射装置78によってレーザが照射される。これにより、金属インク77が焼成し、配線80から樹脂層82の上面に至る配線120が形成される。これにより、回路基板70の上に形成された配線80が、樹脂層82の上面側に導通される。なお、配線120の厚さ、および、幅は、配線80と同程度とされている。また、配線120が形成されるビア穴110の傾斜面の角度は、配線120を適切に形成するべく、25度以下とされている。詳しくは、樹脂層82の厚さtが20~40μmとなり、ビア穴110の傾斜面の回路基板70と平行な方向への長さ寸法lが100~300μmとなるように、樹脂層82が形成されている。
 このように、製造装置10では、ビア穴110の内周面の傾斜面の一部に配線120を形成することで、回路基板70の上に形成された配線80を、樹脂層82の上面側に導通させている。これにより、従来の手法のように、金属インク77の吐出とレーザ照射とを複数回、繰り返す必要が無くなり、スループットの向上を図るとともに、レーザ照射による樹脂層82へのダメージを低減することが可能となる。また、ビア穴110の内部に充填される金属塊112と異なり、配線120は、ビア穴110の傾斜面の一部に形成されるため、金属インク77の使用量を大幅に少なくすることが可能となり、材料コストを大幅に低下させることが可能となる。さらに言えば、配線120が形成される前に、ビア穴110から露出する配線80にレーザが照射され、余分な樹脂が除去されることで、配線80と配線120との接続の信頼性が担保されている。
 上記手順により配線120が形成されると、図11に示すように、その配線120を覆うように、樹脂層82の上に樹脂層122が積層される。なお、樹脂層122は、樹脂層82と同様に、紫外線硬化樹脂90の吐出と、吐出された紫外線硬化樹脂90への紫外線の照射とが繰り返されることにより形成され、配線120の一部を露出させるためのビア穴126を有している。詳しくは、第2造形ユニット24の第2印刷部84において、インクジェットヘッド88が、ビア穴110の内部に紫外線硬化樹脂90を薄膜状に吐出する。次に、硬化部86において、紫外線硬化樹脂90が、その薄膜状に吐出された紫外線硬化樹脂90に紫外線を照射する。これにより、ビア穴110の内部に薄膜状の樹脂層が形成される。そして、ビア穴110内部への紫外線硬化樹脂90の吐出と、吐出された紫外線硬化樹脂90への紫外線照射とが繰り返されることで、ビア穴110の内部に、薄膜状の樹脂層が積層され、ビア穴110の内部が樹脂層122により充填される。この際、ビア穴110の傾斜面に位置する配線120は樹脂層122により覆われているが、樹脂層82の上面側に位置する配線120の端部は、露出している。
 続いて、インクジェットヘッド88によって、配線120の樹脂層82の上面側の端部を中心とする円状の部分を除いた箇所に、紫外線硬化樹脂90が薄膜状に吐出される。そして、薄膜状に吐出された紫外線硬化樹脂90が、平坦化装置96によって平坦化され、照射装置98によって、平坦化された紫外線硬化樹脂90に紫外線が照射される。これにより、樹脂層82の上に薄膜状の樹脂層が形成される。そして、紫外線硬化樹脂90の吐出と、吐出された紫外線硬化樹脂90への紫外線照射とが繰り返されることで、ビア穴126を有する樹脂層122が、樹脂層82の上に積層される。なお、樹脂層122の形状は、ビア穴110の内部に充填されている個所および、ビア穴126の形成箇所を除いて、樹脂層82と略同形状であり、ビア穴126の形状は、ビア穴110と略同形状である。
 続いて、樹脂層122が形成されると、図12に示すように、ビア穴126の内周面の傾斜面の一部に配線128が形成され、樹脂層82の上に形成された配線120が、樹脂層122の上面側に導通される。詳しくは、樹脂層122が形成されると、まず、第1造形ユニット22の焼成部74において、レーザ照射装置78が、樹脂層122のビア穴126から露出する配線120に向かってレーザを照射する。これにより、ビア穴126から露出する配線120の上の余分な樹脂の残滓が除去される。そして、第1印刷部72において、インクジェットヘッド76によって、ビア穴126の内周面の傾斜面に、線状に金属インク77が吐出される。この際、金属インク77は、ビア穴126の傾斜面に連続する配線120から、その傾斜面を経由して、樹脂層122の上面に至るまで吐出される。また、金属インク77の吐出されるビア穴126の傾斜面の傾斜方向は、配線120が形成されるビア穴110の傾斜面の傾斜方向の反対方向となっている。そして、焼成部74において、配線120から樹脂層122の上面に至るまで吐出された金属インク77に、レーザ照射装置78によってレーザが照射される。これにより、金属インク77が焼成し、配線120から樹脂層122の上面に至る配線128が形成される。これにより、樹脂層82の上に形成された配線120が、樹脂層122の上面側に導通される。なお、配線128の厚さ、および、幅は、配線80と同程度とされている。また、配線120が形成されるビア穴110の傾斜面の傾斜方向と反対方向のビア穴126の傾斜面に、金属インク77が吐出されているため、配線128は、配線120の上方に延び出す状態で形成される。
 そして、ビア穴を有する樹脂層の積層と、その積層された樹脂層のビア穴の傾斜面への配線の形成とが繰り返されることで、図13に示すように、回路基板70上に多層的な回路パターンが形成される。なお、図13では、6層の樹脂層が積層されており、各樹脂層82、122間で配線120、128によって導通されている。また、図13にしめす回路パターンでは、各配線120、128の延び出す方向が、上下方向に位置する配線が延び出す方向と反対方向となっている。これにより、回路パターンの専有面積を小さくすることが可能となる。
 なお、制御装置26のコントローラ102は、図6に示すように、第1配線形成部130と、第1樹脂層形成部132と、樹脂除去部134と、第2配線形成部136と、第2樹脂層形成部138とを有している。第1配線形成部130は、回路基板70の上に配線80を形成するための機能部である。第1樹脂層形成部132は、ビア穴110を有する樹脂層82を形成するための機能部である。樹脂除去部134は、ビア穴110から露出する配線80の上にレーザを照射し、樹脂を除去するための機能部である。第2配線形成部136は、樹脂層82の上に配線120を形成するための機能部である。第2樹脂層形成部138は、ビア穴126を有する樹脂層122を形成するための機能部である。
 ちなみに、上記実施例において、回路基板70は、基材の一例である。金属インク77は、金属含有液の一例である。配線80は、第1の配線の一例である。樹脂層82は、第1の樹脂層の一例である。ビア穴110の傾斜面は、第1の傾斜面の一例である。配線120は、第2の配線の一例である。樹脂層122は、第2の樹脂層の一例である。ビア穴126の傾斜面は、第2の傾斜面の一例である。配線128は、第3の配線の一例である。第1配線形成部130により実行される工程は、第1配線形成工程の一例である。第1樹脂層形成部132により実行される工程は、第1樹脂層形成工程の一例である。樹脂除去部134により実行される工程は、樹脂除去工程の一例である。第2配線形成部136により実行される工程は、第2配線形成工程の一例である。第2樹脂層形成部138により実行される工程は、第2樹脂層形成工程の一例である。
 なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。例えば、上記実施例では、樹脂層82、122のビア穴110、126の内周面に配線120、128が形成されているが、樹脂層にビア穴ではなく、傾斜面を形成し、その傾斜面に配線を形成してもよい。
 また、上記実施例では、配線が、上下方向に位置する配線と反対方向、つまり、180度異なる方向に延設されているが、異なる方向であれば、任意の角度に異なる方向に延設することが可能である。ただし、回路パターンの専有面積を小さくすることを考慮すれば、配線を、上下方向に位置する配線と90~180度異なる方向に延設することが望ましい。
 また、上記実施例では、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化樹脂が採用されているが、熱により硬化する熱硬化樹脂等の種々の硬化性樹脂を採用することが可能である。
 70:回路基板(基材)  77:金属インク(金属含有液)  80:配線(第1の配線)  82:樹脂層(第1の樹脂層)  110:ビア穴(第1の傾斜面)  120:配線(第2の配線)  122:樹脂層(第2の樹脂層)  126:ビア穴(第2の傾斜面)  128:配線(第3の配線)

Claims (4)

  1.  基材の上に金属微粒子を含有する金属含有液によって第1の配線を形成する第1配線形成工程と、
     前記第1の配線の一部に連続する第1の傾斜面を有する第1の樹脂層を形成する第1樹脂層形成工程と、
     前記第1の傾斜面に連続する前記第1の配線と連結するように、前記第1の樹脂層の上に前記金属含有液によって第2の配線を形成する第2配線形成工程と
     を含むことを特徴とする配線形成方法。
  2.  当該配線形成方法が、
     前記第2の配線の一部に連続する第2の傾斜面を有する第2の樹脂層を形成する第2樹脂層形成工程と、
     前記第2の傾斜面に連続する前記第2の配線と連結するように、前記第2の樹脂層の上に前記金属含有液によって第3の配線を形成する第3配線形成工程と
     を含むことを特徴とする請求項1に記載の配線形成方法。
  3.  前記第2樹脂層形成工程が、
     前記第1の傾斜面の傾斜方向と異なる方向に傾斜する前記第2の傾斜面を有する前記第2の樹脂層を形成することを特徴とする請求項2に記載の配線形成方法。
  4.  当該配線形成方法が、
     前記第2配線形成工程において前記第2の配線が形成される前に、その第2の配線が連結される前記第1の配線の上にレーザを照射することで、余分な樹脂を除去する樹脂除去工程を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の配線形成方法。
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