基板の配線形成方法
【課題】本発明は、基板基材上に導電性金属材で配線を形成する基板の配線形成方法に関し、配線パターンを形成する際に使用される導電金属材の無駄をなくすことを目的とする。
【解決手段】基板基材１５上に形成させる所定の配線パターンに応じた位置に、配線の基材となる導電性金属材の金属線材２３を線材供給部２１から供給ノズル２２を介して順次供給し、当該供給された金属線材２３をレーザ照射手段１２よりレーザを照射することにより溶解させて基板基材１５上に当該溶解金属を固着させて配線パターンとさせる構成とする。
【解決手段】基板基材１５上に形成させる所定の配線パターンに応じた位置に、配線の基材となる導電性金属材の金属線材２３を線材供給部２１から供給ノズル２２を介して順次供給し、当該供給された金属線材２３をレーザ照射手段１２よりレーザを照射することにより溶解させて基板基材１５上に当該溶解金属を固着させて配線パターンとさせる構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板基材上に導電性金属材で配線を形成する基板の配線形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板は、基板上に配線パターンを形成させるに際してエッチングによることが一般的であるが、近年、レーザを利用したエッチングによりパターン形成することが行われてきている。配線には、導電性金属や導電性ペースト等の導電部材が使用され、エッチングでは不要部分の導電部材が除去されることになることから、導電部材の無駄をなくすことが望まれる。
【０００３】
従来、エッチングによる配線パターンの形成は、基板上に導電部材の金属膜を形成し、当該パターン形状で露光を行って当該露光部分を硬化させ、残りの金属膜を有機溶剤で除去するというものである。また、レーザを利用した配線パターンの形成は、例えば下記特許文献１に開示されているように、基板表面に導電性ペーストを塗布し、レーザ光を照射することで当該導電性ペーストを硬化させて導電線パターンを形成した後に、レーザ光走査部を除く導電性ペーストを有機溶剤で除去して焼成することで導電線パターンを基板上に描画するというものである。
【０００４】
さらに、下記特許文献２の図４のように、絶縁基板上に金属薄膜を形成し、回路として不要な部分にレーザを照射することにより照射部分の金属薄膜を金属粒子とさせて除去することも知られている。
【０００５】
一方、下記特許文献３に示されるように、所定の波長の光を吸収する金属インクを配線パターン形状で吐出させ、当該金属インク部分に当該吸収する波長の光を照射して固化させることで配線パターンとすることが知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８１７３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１８４５１０号公報
【特許文献３】特開２００７−２８９８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献３による配線パターンの形成は、金属インクを使用して配線パターンを形成させるものであり、当該金属インク自体はインク基材に導電性金属粉を混入させたものであって電気抵抗が導電性金属材と比べて高抵抗であることから回路設計上で制限がある。したがって、従前からのエッチングや、上記特許文献１，２で開示されたレーザ光を使用して配線パターンを形成することにすると、パターン部以外の導電性金属材は除去されることとなって無駄であるという問題がある。なお、溶解されたものから導電性金属材を再び抽出してリサイクルできるとも考えられるが、そのための工程が必要であり、コストもかかるという問題もある。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、配線パターンを形成する際に使用される導電金属材の無駄をなくす基板の配線形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１の発明では、基板基材上に導電性金属材で配線パターンを形成する基板の配線形成方法であって、前記基板基材上に形成させる所定の配線パターンに応じた位置に、配線の基材となる前記導電性金属材の金属線材を順次供給するステップと、前記順次供給された金属線材をレーザ照射により溶解させて前記基板基材上に当該溶解金属を固着させて配線パターンとさせるステップと、を含む構成とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板基材上に形成させる所定の配線パターンに応じた位置に、配線の基材となる導電性金属材の金属線材を順次供給し、当該順次供給された金属線材をレーザ照射により溶解させて基板基材上に当該溶解金属を固着させて配線パターンとさせる構成とすることにより、配線パターンの形成のみに使用される導電性金属材だけが消費されることから、無駄をなくすことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の最良の実施形態を図により説明する。
図１に、本発明に係る基板配線形成装置の構成図を示す。図１（Ａ）は基板配線形成装置の構成図、図１（Ｂ）は主要部分の説明図である。図１（Ａ）、（Ｂ）において、基板配線形成装置１１は、レーザ照射手段１２、金属線材供給手段１３及び線材保持治具１４を含んで構成される。
【００１２】
上記レーザ照射手段１２は、後述の配線パターンを形成させるための金属線材を溶解させる所定のエネルギのレーザを照射させるためのもので、例えばＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＣＯ2レーザ、エキシマレーザ、ディスクレーザ等が使用可能であり、特に金属線材の材質に応じてこれを溶解させやすいレーザが適宜選択される。
【００１３】
上記金属線材供給手段１３は、巻回金属線材群２１より供給ノズル２２を介して金属線材２３を線材保持治具１４に供給する。使用される金属線材２３は、配線パターンを形成させるためのもので、導電ペーストより電気抵抗の少ない導電性金属材からなり、例えば銅やアルミニウムがコスト的に好ましい。当該金属線材２３の直径は、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲で適用可能であり、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍが好ましい。
【００１４】
上記線材保持治具１４は、線材載置台３１と当該線材載置台３１上に例えば２つの線材固定ローラ３２，３３とで構成される。線材載置台３１は、その材質は硬質であれば特に問うものでなく、例えば金属板や樹脂板が採用される。当該線材載置台３１には、金属線材２３を嵌合させる溝（例えばＶ溝）３１Ａが形成される。
【００１５】
すなわち、金属線材２３は、供給ノズル２２より線材載置台３１の溝３１Ａに嵌合させる状態で、かつ線材載置台３１の先端部より突出されるまで供給される。その時に、金属線材２３が線材載置台３１の溝３１Ａより浮き上がらないように線材固定ローラ３２，３３が上方より固定するものである。
【００１６】
そして、線材保持治具１４の下方に配線パターンを形成させる基板基材１５が位置される。基板基材１５としては、ここでは紙類や樹脂フィルムのものが使用され、例えばロール状から順次供給される。なお、基板基材１５として、紙類や樹脂フィルムの枚葉のものでもよく、一方で、従前より使用されているベークライト、エポキシ樹脂等の板状絶縁基板であっても適用することができる。
【００１７】
ところで、基板基材１５上に所定形状の配線パターンを形成させるためには、レーザ照射手段１２、金属線材供給手段１３及び線材保持治具１４と、当該基板基材１５とが相対的にＸＹ方向に移動させる必要があり、例えば、ここではレーザ照射手段１２、金属線材供給手段１３及び線材保持治具１４を一のボックス内に収容してＸＹ移動させる。なお、ＸＹ駆動装置及び配線パターンの形状に沿ったＸＹ移動させる駆動制御手段は図示を省略してある。
【００１８】
また、線材保持治具１４と基板基材１５とは、ここでは微小間隔で配置させている。これは、レーザ照射手段１２、金属線材供給手段１３及び線材保持治具１４と、当該基板基材１５とが相対的にＸＹ方向に移動させるために必要な間隔である。一方で、ＸＹ方向に移動させるときには、線材保持治具１４と基板基材１５とを微小間隔とし、レーザ照射による配線パターンの形成時に当該線材保持治具１４と基板基材１５とを接触状態とさせてもよく、基板基材１５に対して正確な位置に配線パターンを形成させることができるものである。
【００１９】
すなわち、上記基板配線形成装置１１は、基板基材１５上に形成させる所定の配線パターンに応じた位置に、配線の基材となる導電性金属材の金属線材２２を線材保持治具１４の線材載置台３１（溝３１Ａ）上に金属線材供給手段１３より順次供給し、当該供給された金属線材２３をレーザ照射手段１２からのレーザ照射により溶解させて基板基材１５上に当該溶解金属を固着させて配線パターンとさせるものである。
【００２０】
そこで、図２に図１の配線パターン形成の説明図を示すと共に、図３に本発明に係る基板配線形成方法で作製された配線基板の説明図を示す。図２（Ａ）において、線材載置台３１の溝３１Ａに嵌合されて先端部より突出供給された金属線材２３の先端部分に、レーザ照射手段１２よりレーザ１２Ａが照射されることで滴状の金属溶粒２３Ａに溶解されて基板基材１５上に滴下されて金属膜として固着される。
【００２１】
上記基板基材１５に固着形成された金属膜が、金属線材２３の順次供給によるレーザ１２Ａの照射を上記ＸＹ移動に応じた形状で連続（又は不連続）させることで配線パターン４１が形成される。すなわち、レーザ１２Ａは、金属線材２３を滴状に溶解させるエネルギに設定されてレーザ照射手段１２より照射されるものである。
【００２２】
一方、図２（Ｂ）は、金属線材２３の先端部分に、レーザ照射手段１２よりレーザ１２Ｂを照射することによって霧状のイオン化した金属霧２３Ｂに溶解させて基板基材１５上に金属膜として固着させるものであり、金属線材２３を順次供給させてレーザ１２Ｂを照射すことによって上記ＸＹ移動に応じた形状で連続（又は不連続）の配線パターン４１を形成させたものである。すなわち、レーザ１２Ｂは、金属線材２３を霧状（金属霧２３Ｂ）に溶解させるエネルギ（滴状より高エネルギ）に設定されてレーザ照射手段１２より照射されるものである。
【００２３】
例えば、図３に示すように、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）に使用される配線基板１５のアンテナ部としての配線部４１を形成さる。すなわち、上記のように例えば紙類の基板基材１５上に、巻回状のアンテナパターン４１を、金属線材２３を順次供給させて順次レーザ１２Ａ（１２Ｂ）を照射すことによってパターン形状に応じた上記ＸＹ移動で連続の巻回パターン４１Ａを形成させ、また、不連続のレーザ照射によってパッド４１Ｂを形成させたものである。
【００２４】
なお、上記実施形態では、金属線材２３をレーザ照射で溶解させるに際して、当該金属線材２３の先端部分を溶解させる場合を示したが、当該金属線材２３の先端部分で部分的に穿孔するように溶解させてもよいものである。
【００２５】
また、上記実施形態では、金属線材２３を、ワイヤ状としてその断面を円形状で説明したが、断面形状を板状としてもよく、その断面形状を問うものではない。
【００２６】
このように、基板基材１５条に配線パターン４１の形成のみに使用される金属線材２３の導電性金属材だけが消費されることから、無駄をなくすことができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の基板配線形成方法は、電子部品を実装させるための配線基板を作製する産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る基板配線形成装置の構成図である。
【図２】図１の配線パターン形成の説明図である。
【図３】本発明に係る基板配線形成方法で作製された配線基板の説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１ 基板配線形成装置
１２ レーザ照射手段
１２Ａ，１２Ｂ レーザ光
１３ 金属線材供給手段
１４ 線材保持治具
１５ 基板基材
２１ 線材供給部
２２ 供給ノズル
３１ 線材載置台
３２，３３ 線材固定ローラ
４１ 配線パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板基材上に導電性金属材で配線を形成する基板の配線形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板は、基板上に配線パターンを形成させるに際してエッチングによることが一般的であるが、近年、レーザを利用したエッチングによりパターン形成することが行われてきている。配線には、導電性金属や導電性ペースト等の導電部材が使用され、エッチングでは不要部分の導電部材が除去されることになることから、導電部材の無駄をなくすことが望まれる。
【０００３】
従来、エッチングによる配線パターンの形成は、基板上に導電部材の金属膜を形成し、当該パターン形状で露光を行って当該露光部分を硬化させ、残りの金属膜を有機溶剤で除去するというものである。また、レーザを利用した配線パターンの形成は、例えば下記特許文献１に開示されているように、基板表面に導電性ペーストを塗布し、レーザ光を照射することで当該導電性ペーストを硬化させて導電線パターンを形成した後に、レーザ光走査部を除く導電性ペーストを有機溶剤で除去して焼成することで導電線パターンを基板上に描画するというものである。
【０００４】
さらに、下記特許文献２の図４のように、絶縁基板上に金属薄膜を形成し、回路として不要な部分にレーザを照射することにより照射部分の金属薄膜を金属粒子とさせて除去することも知られている。
【０００５】
一方、下記特許文献３に示されるように、所定の波長の光を吸収する金属インクを配線パターン形状で吐出させ、当該金属インク部分に当該吸収する波長の光を照射して固化させることで配線パターンとすることが知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８１７３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１８４５１０号公報
【特許文献３】特開２００７−２８９８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献３による配線パターンの形成は、金属インクを使用して配線パターンを形成させるものであり、当該金属インク自体はインク基材に導電性金属粉を混入させたものであって電気抵抗が導電性金属材と比べて高抵抗であることから回路設計上で制限がある。したがって、従前からのエッチングや、上記特許文献１，２で開示されたレーザ光を使用して配線パターンを形成することにすると、パターン部以外の導電性金属材は除去されることとなって無駄であるという問題がある。なお、溶解されたものから導電性金属材を再び抽出してリサイクルできるとも考えられるが、そのための工程が必要であり、コストもかかるという問題もある。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、配線パターンを形成する際に使用される導電金属材の無駄をなくす基板の配線形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１の発明では、基板基材上に導電性金属材で配線パターンを形成する基板の配線形成方法であって、前記基板基材上に形成させる所定の配線パターンに応じた位置に、配線の基材となる前記導電性金属材の金属線材を順次供給するステップと、前記順次供給された金属線材をレーザ照射により溶解させて前記基板基材上に当該溶解金属を固着させて配線パターンとさせるステップと、を含む構成とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板基材上に形成させる所定の配線パターンに応じた位置に、配線の基材となる導電性金属材の金属線材を順次供給し、当該順次供給された金属線材をレーザ照射により溶解させて基板基材上に当該溶解金属を固着させて配線パターンとさせる構成とすることにより、配線パターンの形成のみに使用される導電性金属材だけが消費されることから、無駄をなくすことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の最良の実施形態を図により説明する。
図１に、本発明に係る基板配線形成装置の構成図を示す。図１（Ａ）は基板配線形成装置の構成図、図１（Ｂ）は主要部分の説明図である。図１（Ａ）、（Ｂ）において、基板配線形成装置１１は、レーザ照射手段１２、金属線材供給手段１３及び線材保持治具１４を含んで構成される。
【００１２】
上記レーザ照射手段１２は、後述の配線パターンを形成させるための金属線材を溶解させる所定のエネルギのレーザを照射させるためのもので、例えばＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＣＯ2レーザ、エキシマレーザ、ディスクレーザ等が使用可能であり、特に金属線材の材質に応じてこれを溶解させやすいレーザが適宜選択される。
【００１３】
上記金属線材供給手段１３は、巻回金属線材群２１より供給ノズル２２を介して金属線材２３を線材保持治具１４に供給する。使用される金属線材２３は、配線パターンを形成させるためのもので、導電ペーストより電気抵抗の少ない導電性金属材からなり、例えば銅やアルミニウムがコスト的に好ましい。当該金属線材２３の直径は、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲で適用可能であり、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍが好ましい。
【００１４】
上記線材保持治具１４は、線材載置台３１と当該線材載置台３１上に例えば２つの線材固定ローラ３２，３３とで構成される。線材載置台３１は、その材質は硬質であれば特に問うものでなく、例えば金属板や樹脂板が採用される。当該線材載置台３１には、金属線材２３を嵌合させる溝（例えばＶ溝）３１Ａが形成される。
【００１５】
すなわち、金属線材２３は、供給ノズル２２より線材載置台３１の溝３１Ａに嵌合させる状態で、かつ線材載置台３１の先端部より突出されるまで供給される。その時に、金属線材２３が線材載置台３１の溝３１Ａより浮き上がらないように線材固定ローラ３２，３３が上方より固定するものである。
【００１６】
そして、線材保持治具１４の下方に配線パターンを形成させる基板基材１５が位置される。基板基材１５としては、ここでは紙類や樹脂フィルムのものが使用され、例えばロール状から順次供給される。なお、基板基材１５として、紙類や樹脂フィルムの枚葉のものでもよく、一方で、従前より使用されているベークライト、エポキシ樹脂等の板状絶縁基板であっても適用することができる。
【００１７】
ところで、基板基材１５上に所定形状の配線パターンを形成させるためには、レーザ照射手段１２、金属線材供給手段１３及び線材保持治具１４と、当該基板基材１５とが相対的にＸＹ方向に移動させる必要があり、例えば、ここではレーザ照射手段１２、金属線材供給手段１３及び線材保持治具１４を一のボックス内に収容してＸＹ移動させる。なお、ＸＹ駆動装置及び配線パターンの形状に沿ったＸＹ移動させる駆動制御手段は図示を省略してある。
【００１８】
また、線材保持治具１４と基板基材１５とは、ここでは微小間隔で配置させている。これは、レーザ照射手段１２、金属線材供給手段１３及び線材保持治具１４と、当該基板基材１５とが相対的にＸＹ方向に移動させるために必要な間隔である。一方で、ＸＹ方向に移動させるときには、線材保持治具１４と基板基材１５とを微小間隔とし、レーザ照射による配線パターンの形成時に当該線材保持治具１４と基板基材１５とを接触状態とさせてもよく、基板基材１５に対して正確な位置に配線パターンを形成させることができるものである。
【００１９】
すなわち、上記基板配線形成装置１１は、基板基材１５上に形成させる所定の配線パターンに応じた位置に、配線の基材となる導電性金属材の金属線材２２を線材保持治具１４の線材載置台３１（溝３１Ａ）上に金属線材供給手段１３より順次供給し、当該供給された金属線材２３をレーザ照射手段１２からのレーザ照射により溶解させて基板基材１５上に当該溶解金属を固着させて配線パターンとさせるものである。
【００２０】
そこで、図２に図１の配線パターン形成の説明図を示すと共に、図３に本発明に係る基板配線形成方法で作製された配線基板の説明図を示す。図２（Ａ）において、線材載置台３１の溝３１Ａに嵌合されて先端部より突出供給された金属線材２３の先端部分に、レーザ照射手段１２よりレーザ１２Ａが照射されることで滴状の金属溶粒２３Ａに溶解されて基板基材１５上に滴下されて金属膜として固着される。
【００２１】
上記基板基材１５に固着形成された金属膜が、金属線材２３の順次供給によるレーザ１２Ａの照射を上記ＸＹ移動に応じた形状で連続（又は不連続）させることで配線パターン４１が形成される。すなわち、レーザ１２Ａは、金属線材２３を滴状に溶解させるエネルギに設定されてレーザ照射手段１２より照射されるものである。
【００２２】
一方、図２（Ｂ）は、金属線材２３の先端部分に、レーザ照射手段１２よりレーザ１２Ｂを照射することによって霧状のイオン化した金属霧２３Ｂに溶解させて基板基材１５上に金属膜として固着させるものであり、金属線材２３を順次供給させてレーザ１２Ｂを照射すことによって上記ＸＹ移動に応じた形状で連続（又は不連続）の配線パターン４１を形成させたものである。すなわち、レーザ１２Ｂは、金属線材２３を霧状（金属霧２３Ｂ）に溶解させるエネルギ（滴状より高エネルギ）に設定されてレーザ照射手段１２より照射されるものである。
【００２３】
例えば、図３に示すように、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）に使用される配線基板１５のアンテナ部としての配線部４１を形成さる。すなわち、上記のように例えば紙類の基板基材１５上に、巻回状のアンテナパターン４１を、金属線材２３を順次供給させて順次レーザ１２Ａ（１２Ｂ）を照射すことによってパターン形状に応じた上記ＸＹ移動で連続の巻回パターン４１Ａを形成させ、また、不連続のレーザ照射によってパッド４１Ｂを形成させたものである。
【００２４】
なお、上記実施形態では、金属線材２３をレーザ照射で溶解させるに際して、当該金属線材２３の先端部分を溶解させる場合を示したが、当該金属線材２３の先端部分で部分的に穿孔するように溶解させてもよいものである。
【００２５】
また、上記実施形態では、金属線材２３を、ワイヤ状としてその断面を円形状で説明したが、断面形状を板状としてもよく、その断面形状を問うものではない。
【００２６】
このように、基板基材１５条に配線パターン４１の形成のみに使用される金属線材２３の導電性金属材だけが消費されることから、無駄をなくすことができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の基板配線形成方法は、電子部品を実装させるための配線基板を作製する産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る基板配線形成装置の構成図である。
【図２】図１の配線パターン形成の説明図である。
【図３】本発明に係る基板配線形成方法で作製された配線基板の説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１ 基板配線形成装置
１２ レーザ照射手段
１２Ａ，１２Ｂ レーザ光
１３ 金属線材供給手段
１４ 線材保持治具
１５ 基板基材
２１ 線材供給部
２２ 供給ノズル
３１ 線材載置台
３２，３３ 線材固定ローラ
４１ 配線パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板基材上に導電性金属材で配線パターンを形成する基板の配線形成方法であって、
前記基板基材上に形成させる所定の配線パターンに応じた位置に、配線の基材となる前記導電性金属材の金属線材を順次供給するステップと、
前記順次供給された金属線材をレーザ照射により溶解させて前記基板基材上に当該溶解金属を固着させて配線パターンとさせるステップと、
を含むことを特徴とする基板の配線形成方法。
【請求項１】
基板基材上に導電性金属材で配線パターンを形成する基板の配線形成方法であって、
前記基板基材上に形成させる所定の配線パターンに応じた位置に、配線の基材となる前記導電性金属材の金属線材を順次供給するステップと、
前記順次供給された金属線材をレーザ照射により溶解させて前記基板基材上に当該溶解金属を固着させて配線パターンとさせるステップと、
を含むことを特徴とする基板の配線形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２３１３９４（Ｐ２００９−２３１３９４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７２５６６（Ｐ２００８−７２５６６）
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（０００１１０２１７）トッパン・フォームズ株式会社 (989)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（０００１１０２１７）トッパン・フォームズ株式会社 (989)
【Ｆターム（参考）】
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