配線基板の製造方法および配線基板
【課題】外部に連通する中空部を有する基板本体の中空部内面に配線パターンを有する配線基板の製造方法および配線基板において、大きさや形状の制約を低減することができ、容易に製造できるようにする。
【解決手段】配線基板を、基材１０にインクをはじく撥水膜３１Ａを形成する膜形成工程と、この膜形成工程で撥水膜３１Ａが形成された基材１０に対して、基材１０を透過するように基材１０の外側からレーザー光を照射し、導電性パターンの位置の中空部の内面に、少なくとも基材１０が中空部の内面側に露出する深さまで達する溝３２を加工する溝加工工程と、この溝加工工程によって溝３２が加工された基材１０を、銀ナノインク３３Ａに浸漬し、銀ナノインク３３Ａ内の銀粒子を溝３２内に付着させる浸漬工程と、この浸漬工程によって溝３２内に付着された銀粒子を焼成温度以上に加熱して焼成させる焼成工程とを備える配線基板の製造方法によって製造する。
【解決手段】配線基板を、基材１０にインクをはじく撥水膜３１Ａを形成する膜形成工程と、この膜形成工程で撥水膜３１Ａが形成された基材１０に対して、基材１０を透過するように基材１０の外側からレーザー光を照射し、導電性パターンの位置の中空部の内面に、少なくとも基材１０が中空部の内面側に露出する深さまで達する溝３２を加工する溝加工工程と、この溝加工工程によって溝３２が加工された基材１０を、銀ナノインク３３Ａに浸漬し、銀ナノインク３３Ａ内の銀粒子を溝３２内に付着させる浸漬工程と、この浸漬工程によって溝３２内に付着された銀粒子を焼成温度以上に加熱して焼成させる焼成工程とを備える配線基板の製造方法によって製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部に連通する中空部を有する基板本体の中空部内面に、金属粒子を含むインクを用いて配線パターンが形成された配線基板の製造方法および配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属粒子を含むインクを用いて配線パターンを形成する配線基板の製造方法が知られている。
例えば、特許文献１には、表面に撥水加工膜を形成した絶縁基板をＸＹテーブル上に配置し、レーザ光によって、配線パターンに応じて撥水加工膜を除去し、これにより露出した絶縁基板上に、インクジェットノズルを用いて導電性の超微粒子を含むインク粒を噴射して配線パターンを描画する導体回路の形成方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１８８４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の配線基板の製造方法には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、インクジェットノズルから導電性の超微粒子を含むインク粒を噴射し絶縁基板とインクジェットノズルとの位置を相対移動させることで、配線パターンを描画する。インクジェットノズルはインク供給部や吐出機構駆動回路などが一体化されたインクジェットヘッドの端面に設けられるため、少なくとも数センチ角の大きさがあり、しかも描画対象である基板面に対して近接して配置される必要がある。
したがって、平面に展開される板状の配線基板を製造することは可能だが、例えば、チューブ状、ボトル状などの中空部を備える立体物の内面に配線パターンを形成する場合には、インクジェットヘッドが挿入可能な開口やスペースが必要となるので、配線基板の大きさや形状が著しく制約されてしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、大きさや形状の制約を低減することができ、容易に製造することができる、外部に連通する中空部を有する光透過性の基板本体の中空部内面に配線パターンを有する配線基板の製造方法および配線基板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】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の配線基板の製造方法は、外部に連通する中空部を有する基板本体の中空部内面に、金属粒子を含むインクを用いて配線パターンを形成する配線基板の製造方法であって、前記基板本体を、光透過性を有する材料で構成し、前記基板本体の中空部内面に、前記インクをはじく撥インク性を有する膜を形成する膜形成工程と、該膜形成工程で前記撥インク性を有する膜が形成された前記基板本体に対して該基板本体を透過するように前記中空部の外側から、集光されたレーザー光を照射し、前記配線パターンに対応する位置の前記中空部の内面に少なくとも前記基板本体が前記中空部の内面側に露出する深さまで達する溝を加工する溝加工工程と、該溝加工工程によって溝が加工された前記基板本体を、前記インクに浸漬し、該インク内の前記金属粒子を前記溝内に付着させる浸漬工程と、該浸漬工程によって前記溝内に付着された前記金属粒子を焼成温度以上に加熱して焼成させる焼成工程とを備える方法とする。
この発明によれば、膜形成工程によって、光透過性を有する基板本体の中空部内面に金属粒子を含むインクをはじく撥インク性を有する膜を形成し、次に溝加工工程によって、基板本体に対して中空部の外側から、集光されたレーザー光を照射することで、配線パターンに対応する位置の中空部の内面に少なくとも基板本体が中空部の内面側に露出する深さまで達する溝を加工する。そして、浸漬工程を行うことにより、これら膜形成工程および溝加工工程を経た基板本体を浸漬工程にて金属粒子を含有するインクに単に浸漬させるだけで、基板本体の中空部内面に形成された溝内に金属粒子を付着させることができる。このとき、配線パターンに対応する位置に形成された溝を除く中空部内面には撥インク性の膜が形成されるため、金属粒子を含有するインクがはじかれ、金属粒子が基板本体に付着することがない。そして、浸漬工程の後に焼成工程によって、溝内に付着した金属粒子を単に加熱し焼成させることで、金属粒子層による配線パターンを形成することができる。
すなわち、浸漬工程によって金属粒子を含むインクを溝内に付着させるので、金属粒子を含むインクをインクジェットヘッドなどによって描画することなく、外部に連通する中空部を有する基板本体の中空部内面に、溝加工工程で形成された溝形状に沿う配線パターンを形成できる。また、溝加工工程では基板本体に対して中空部の外側からレーザー光を照射するので、外側に連通する中空部の開口や中空部内側のスペースが狭い場合でも溝加工することが可能となる。
【０００６】
また、本発明の配線基板の製造方法では、前記焼成工程によって焼成された前記金属粒子層上に積層して、めっき層を形成するめっき工程を備えることが好ましい。
この場合、めっき工程により、焼成された金属粒子層上に積層してめっき層を形成するので、堅牢な配線パターンを形成することができる。また、配線パターンの厚さを容易に調整することができる。
【０００７】
また、本発明の配線基板の製造方法では、前記膜形成工程は、光透過性を有する材料によって前記撥インク性を有する膜を形成することが好ましい。
この場合、溝加工工程において、レーザー光を配線パターンに対向する基板本体の外側から照射することで、配線パターンに対向する撥インク性を有する膜を透過して、中空部を横断したレーザー光を、配線パターンの位置に対応した撥インク性を有する膜部分に照射することができる。そのため、レーザー光を、光束径が大きな状態で基板本体を通過させて、溝加工位置に集光することができるので、基板本体の傷や異物など散乱光を発生させるノイズ要因がある場合にも良好な溝加工を行うことができる。
【０００８】
本発明の配線基板は、請求項１〜３のいずれかに記載の配線基板の製造方法によって製造された構成とする。
この発明によれば、本発明の配線基板の製造方法によって製造されるので、本発明の配線基板の製造方法と同様の作用効果を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の配線基板の製造方法および配線基板によれば、金属粒子を含むインクをインクジェットヘッドなどによって描画することなく、外部に連通する中空部を有する基板本体の中空部の内面に、中空部の外側から照射されたレーザー光によって形成された溝に沿う配線パターンを形成できるため、基板本体の大きさや形状の制約を低減することができ、容易に製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１１】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る配線基板の製造方法および配線基板について説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の製造方法によって製造された配線基板の模式的な平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＢ視側面図である。図２は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、図１（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図４は、図３におけるＤ視の部分拡大図である。なお、各図は、見易さのため各部の寸法比などは誇張して描かれている（以下の図面も同様）。
【００１２】
本実施形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板１は、図１〜４に示すように、基板本体であるＳ字状に湾曲された円筒管状の基材１０の内面を配線領域１３として、複数の導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃで構成される配線パターンが形成されたものである。
【００１３】
基材１０は、例えば、ガラス材料などの絶縁性を有する光透過性材料によって構成され、導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを除く基材１０の内周面と、基材１０の外周面とは、それぞれ絶縁性材料からなる撥水膜３１Ａ、３１Ｂによって被覆されている。ここで、撥水膜３１Ａは、必ずしも光透過性を有していなくてもよいが、以下では、撥水膜３１Ａ、３１Ｂは光透過性を有する同材質の撥水剤で形成される場合の例で説明する。
配線基板１の内径は、必要に応じて適宜径に設定することができるが、本実施形態では、一例として、直径５ｍｍに設定されている。
基材１０、撥水膜３１Ｂは、少なくとも、後述する溝加工に用いるレーザー光５２が、基材１０の外側から透過して基材１０の内周面に到達する程度の透過率を有していればよく、目視できるような可視光の光透過性を有していなくてもよい。
【００１４】
ここで、配線基板１をＳ字状に湾曲された円筒管状としたのは、一例であって、円筒管状に限らず、管断面が、例えば、楕円断面、多角柱断面、多角柱の各辺が湾曲している断面等の適宜断面を有する管状の構造を採用することができる。また、湾曲形状は、Ｓ字状に限定されず、湾曲されていなくてもよい。また、配線基板１の断面形状は、大きさや形状が軸方向において変化されていてもよい。
また、外部に連通する中空部を有する形状であれば、必ずしも管状に限定されるものではなく、例えば、配線基板１の軸方向の一方の端部１Ａが開口し、他方の端部１Ｂが閉止された有底筒状であってもよい。また、有底筒状の開口側の内径が小径で、底部側の内径が大径となるボトル状の形状であってもよい。
【００１５】
導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは、本実施形態では、一例として、配線基板１の端部１Ａ、１Ｂの間を電気的に接続する略直線状のパターンが３本、図１（ａ）、図２に示すように、周方向に離間して略並列に設けられている。
導電性パターン３４Ｂの配線領域１３上の形状は、図３に示すように、端部１Ａ側に矩形状の端子部３４ｂが設けられ、端子部３４ｂの端部１Ａと反対側から配線部３４ａが延ばされている。また、図１（ａ）に示すように、端部１Ｂの近傍でも同様の形状が形成されている。
また、導電性パターン３４Ａの配線領域１３上の形状は、図３、４に示すように、端部１Ａ側に矩形状の端子部３４ｂが設けられ、端子部３４ｂの端部１Ａと反対側から導電性パターン３４Ｂ側に向かって斜め方向に延ばされてから、基材１０の軸方向に沿って配線部３４ａが延ばされている。また、図１（ａ）に示すように、端部１Ｂの近傍でも同様の形状が形成されている。
また、導電性パターン３４Ｃは、導電性パターン３４Ａを導電性パターン３４Ｂの中心軸に対して対称に設けたものである。
これらにより、配線基板１は、端部１Ａ、１Ｂの開口に、周方向に離間された３つの各端子部３４ｂの位置に対応する端子部を有する雄型コネクタなどを挿入することで、基材１０によって外周側が保護された、Ｓ字状に湾曲された円筒状の配線部材として用いることができるようになっている。
【００１６】
導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの厚さ方向の構成は、図２に示すように、それぞれ内周面側の撥水膜３１Ａから基材１０まで達する溝３２が設けられ、この溝３２内に、溝底部から、銀粒子層３３Ｂ（金属粒子層）、めっき層３５がこの順に積層されてなる。
なお、本実施形態では、溝３２は基材１０の内部まで形成されている場合の例で説明するが、溝３２は、少なくとも基材１０が露出する深さを有していればよい。
【００１７】
銀粒子層３３Ｂは、銀をナノオーダーに微粒子化し溶媒中に凝集することなく独立分散させてなる、いわゆる銀ナノインクを乾燥させてから焼成したものである。本実施形態の銀ナノインクは、溶媒として水を用いる場合で説明するが、銀の独立分散粒子を含むことができる溶媒であれば、溶媒の種類は限定されない。
例えば、本実施形態の銀ナノインクは、インクジェットノズルから吐出させて用いることがないので、インクジェットノズルから吐出できない粘性のものや、インクジェットノズルからの吐出性能や着弾性能が劣るような溶媒であっても好適に採用することができる。
めっき層３５は、本実施形態では銅から形成される。ただし、めっき層３５の材質はこれに限定されず、他の導電性の金属、例えば金などで形成してもよい。
【００１８】
撥水膜３１Ａ、３１Ｂの材質は、基材１０に対してコーティング可能で、銀ナノインクが付着しないようにはじく撥水性（撥インク性）を備える光透過性の材質であれば、適宜の材質を採用することができる。本実施形態では、特に、導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ間を絶縁するため、絶縁性材料を用いている。このような絶縁性材料の撥水剤の例としては、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの撥水剤を挙げることができる。
【００１９】
次に、本実施形態の配線基板１の製造方法について説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態に係る配線基板の製造方法の工程フローを説明するフローチャートである。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係る配線基板の製造方法の工程説明図である。図７（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る配線基板の製造方法の溝加工工程を説明する工程説明図である。
【００２０】
本実施形態の配線基板の製造方法の製造工程は、図５に示すように、膜形成工程Ｓ１、溝加工工程Ｓ２、浸漬工程Ｓ３、焼成工程Ｓ４、およびめっき工程Ｓ５を、この順に実施するものである。
【００２１】
まず、膜形成工程Ｓ１では、基材１０の内周面および外周面に絶縁性の撥水剤をコーティングし、インクをはじく撥インク性の膜である撥水膜３１Ａ、３１Ｂをそれぞれ形成する（図６（ａ）参照）。ただし、図６（ａ）は、基材１０の内面側の部分断面のみを示している（以下、他の図６（ｂ）〜（ｅ）も同様）。
膜形成工程Ｓ１で形成する膜を撥水性としているのは、本実施形態では、溶媒として水を用いた銀ナノインクを利用するためである。
なお、撥水剤のコーティング方法は、基材１０の内周面および外周面に撥水膜３１Ａ、３１Ｂを形成できれば、特に制限はない。例えば、撥水剤がＰＴＦＥからなる場合、スプレーによって吹き付ける方法や浸漬によって塗布する方法を採用することができる。
【００２２】
次に、溝加工工程Ｓ２では、撥水膜３１Ａが形成された基材１０の中空部の内面側から、撥水膜３１Ａの一部を除去し、少なくとも基材１０が露出する深さを有する溝３２を形成する。
本実施形態では、図７（ａ）に示すように、基材１０の外部から、基材１０に向かって集光されたレーザー光５２を照射するためのレーザー光源５１を、基材１０の外周面に沿って移動可能に配置する。そして、レーザー光源５１の焦点位置を、撥水膜３１Ａの近傍に設定した状態で、基材１０内の撥水膜３１Ａに向けてレーザー光５２を照射する。そして、配線領域１３上でレーザー光５２の被照射位置が導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを形成する範囲を走査するように、レーザー光源５１を移動させる。
レーザー光５２は、徐々に集光されながら、基材１０の外部から撥水膜３１Ｂに入射し、撥水膜３１Ｂ、基材１０を透過して、所定のスポット径に集光されて、撥水膜３１Ａに到達する。そのため、レーザー光５２の照射部において集中された光エネルギーによって、撥水膜３１Ａが除去される。また照射時間やレーザー出力に応じて、撥水膜３１Ａの近傍の基材１０も除去される。このとき、撥水膜３１Ａから離れた基材１０の部分や、撥水膜３１Ｂでは、レーザー光５２は集光されておらず、光エネルギー密度が低いため、除去加工されない。
このようにして、導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを形成するための溝３２を形成する（図６（ｂ）、図７（ａ）参照）。
レーザー光源５１の波長および出力は、加工対象の材質などに応じて適宜設定することができる。本実施形態では、撥水膜３１Ａおよび基材１０の材質に応じて、それぞれを除去できるような適宜の波長、出力に設定する。また、撥水膜３１Aと基材１０とで、波長が異なるレーザー光５２が必要となる場合には、レーザー光源５１として複数の波長光を発振できる構成とし、適宜波長を切り替えて加工する。
【００２３】
なお、特に図示しないが、本実施形態では、レーザー光源５１は、レーザー光５２の被照射位置が変わっても、配線領域１３上で、レーザー光５２の焦点位置が一定となるように支持されている。例えば、レーザー光源５１は、基材１０に対する位置を固定して焦点位置可変手段を備えるか、あるいは、基材１０の外部で軸方向に移動させる移動機構によって支持されるようになっている。
これにより、例えば、基材１０の配線領域１３が湾曲されていても、レーザー光５２の焦点位置を変化させることで一定深さの溝３２を形成できるようになっている。
また、このような溝加工工程Ｓ２において、基材１０とレーザー光源５１とは、互いに相対移動できればよく、レーザー光源５１を固定して基材１０を移動させたり、レーザー光源５１と基材１０とを互いに移動させたりすることで、レーザー光５２の走査を行うようにしてもよい。
【００２４】
次に、浸漬工程Ｓ３では、溝３２が形成された基材１０を、溶媒が水からなる銀ナノインク３３Ａに浸漬させ、基材１０の溝３２に銀ナノインク３３Ａを付着させる。
このとき、配線領域１３では、溝３２以外の基材１０の内周面は撥水膜３１Ａによって覆われているので、撥水膜３１Ａの撥水作用により銀ナノインク３３Ａがはじかれる。そのため、撥水膜３１Ａで覆われた領域には銀ナノインク３３Ａは付着されない（図６（ｃ）参照）。
同様に基材１０の外周面も撥水膜３１Ｂで覆われているため、銀ナノインク３３Ａは付着されない。
この浸漬後、端部１Ａ、１Ｂに付着した銀ナノインク３３Ａを、例えば、ぬぐうなどして除去してから、溝３２内に付着した銀ナノインク３３Ａを乾燥させる。
なお、予め、端部１Ａ、１Ｂにも、撥水膜を形成しておくことで、銀ナノインク３３Ａが付着しないようにしておき、端部１Ａ、１Ｂに付着した撥水膜を後で除去してもよい。
【００２５】
次に、焼成工程Ｓ４では、溝３２に銀ナノインク３３が付着された基材１０を、例えば、１２０℃に設定された加熱炉で３０分間加熱して、銀ナノインク３３Ａを焼成させる。
これにより、溝３２内に、銀粒子層３３Ｂが形成される（図６（ｄ）参照）。
【００２６】
次に、めっき工程Ｓ５では、焼成工程Ｓ４によって形成された銀粒子層３３Ｂ上に、めっき層３５を形成する（図６（ｅ）参照）。本実施形態では、基材１０を無電解の銅めっき浴に入れることで、銅によるめっき層３５を撥水膜３１Ａと略同じ高さまで形成している。
このようにして、本実施形態の配線基板の製造方法により、中空部の内面に導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを有する配線基板１が製造される。
【００２７】
本実施形態の配線基板の製造方法によれば、基板１０に対して、上記のような膜形成工程Ｓ１、溝加工工程Ｓ２、浸漬工程Ｓ３、および焼成工程Ｓ４を順次実施するので、基材１０が外側に連通した中空部を有する形状であっても、中空部の内面に、溝３２に正確に沿う導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを容易に形成することができる。
このため、インクジェットヘッドから銀ナノインク３３Ａの吐出を繰り返して配線領域１３上に移動させることで、配線パターンを描画する場合に比べて、迅速に導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを形成することができる。また、基板本体が、インクジェットヘッドを挿入する開口やスペースを有しない場合でも、中空部内面に導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを形成することができるため、大きさや形状の制約を低減することができる。
例えば、本実施形態では、中空部の内周部の直径が５ｍｍの場合の例で説明したが、より小さい内径であっても、配線パターンの線幅に対応する溝幅に応じてレーザー光５２のスポット径を設定し、適切な溝深さが得られるように、焦点深度を設定することで、配線パターンを形成することが可能である。したがって、中空部に、数センチ角程度のインクジェットヘッドが挿入できない小さい開口やスペースしかない場合でも中空部内面に配線パターンを形成することができ、配線基板１を格段に小型化することができる。
【００２８】
また、膜形成工程Ｓ１によって撥水膜３１Ａを形成することで、浸漬工程Ｓ３で用いる銀ナノインク３３Ａを溝３２のみに付着させることができるため、使用する銀ナノインク３３Ａの量が少なくなり、インク費用の低減を図ることができる。
さらに、膜形成工程Ｓ１で撥水膜３１Ａに絶縁性を有する撥水剤を用いるため、撥水膜３１Ａを残存させたとしても、この撥水膜３１Ａを通じて配線パターン同士がショートすることがない。このため、撥水膜３１Ａの除去工程を省略でき、作業工数を低減することができる。
【００２９】
また、本実施形態の配線基板１は、めっき工程Ｓ５によって、銀粒子層３３Ｂ上に、めっき層３５を形成するので、少量の銀ナノインク３３Ａを用いてもめっき層３５の厚さを調整することで、導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの厚さや強度を必要に応じて変えて形成することができる。そのため、銀ナノインク３３Ａの使用量を低減できるので、導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを銀ナノインク３３Ａのみで形成する場合に比べて安価に製造することができる。
また、銅は銀よりイオンマイグレーションが発生しづらいため、めっき加工することにより配線基板１のイオンマイグレーション発生の懸念を低減でき、電気的な安定性を向上させることができる、という付随的な効果も奏する。
【００３０】
次に、本実施形態の第１変形例について説明する。
上記第１の実施形態の配線基板１は、その内周面および外周面にそれぞれ撥水膜３１Ａ、３１Ｂを残した構成としたが、撥水膜３１Ａ、３１Ｂは、銀ナノインク３３Ａを溝３２のみに付着させるために用いているため、浸漬工程Ｓ３で、銀ナノインク３３Ａを乾燥させた後では、除去しても差し支えないものである。
本変形例の配線基板は、特に図示しないが、上記第１の実施形態の配線基板１から、配線基板の表面に残す必要のない撥水膜３１Ａ、３１Ｂの少なくともいずれかを除去加工したものである。
撥水膜３１Ａ、３１Ｂの除去加工は、銀ナノインク３３Ａの乾燥後から、焼成工程Ｓ４において、加熱炉に入れる前に行ってもよいし、あるいは、焼成後、加熱炉から取り出した後に行ってもよい。ただし、撥水膜３１Ａが存在する状態で溝３２に付着している銀ナノインク３３Ａを焼成させた方が、より正確な配線パターンを形成できるので、撥水膜３１Ａの除去加工は、焼成工程Ｓ４の後に行う方がより望ましい。
このような撥水膜３１Ａ（３１Ｂ）の除去工程を設けるようにすれば、撥水膜３１Ａ（３１Ｂ）として導電性の材質を採用しても構わない。
【００３１】
次に本実施形態の第２変形例について説明する。
図７（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る配線基板の製造方法の溝加工工程を説明する工程説明図である。
【００３２】
本変形例は、撥水膜３１Ａ、３１Ｂがともに光透過性を有する場合におけるレーザー照射方法の一例である。
本変形例では、図７（ｂ）に示すように、溝３２の形成位置に対向する基材１０の外側から、レーザー光５２を入射し、対向位置における撥水膜３１Ｂ、基材１０、撥水膜３１Ａを透過させ、基材１０の中空部の内側から撥水膜３１Ａに照射する。
この場合、溝３２の対向位置側では、レーザー光５２の光束径は相対的に大きいため、除去加工は行われない。
【００３３】
本変形例によれば、例えば、基材１０に、集光されたときのスポット径に近い大きさの傷や異物が含まれる場合でも、レーザー光５２の光束径が大きな状態で透過するため、このような傷や異物によりレーザー光５２が散乱される光量が少なくなり、集光光量を安定させることができる。そのため、ムラの少ない溝加工を行うことができる。
【００３４】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る配線基板の製造方法および配線基板について説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態に係る配線基板の図１におけるＡ−Ａ断面に相当する模式的な断面図である。
【００３５】
本実施形態の配線基板１００は、上記第１の実施形態の配線基板１の導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを、銀粒子層３３Ｂのみで形成したものである。
【００３６】
このような配線基板１００は、上記第１の実施形態の配線基板１の製造工程において、めっき工程Ｓ５を省略することで製造することができる。
したがって、配線基板１００は、上記第１の実施形態の配線基板１のめっき層３５に関する作用効果を除いて、上記第１の実施形態とまったく同様の作用効果を有する。
配線基板１００によれば、めっき層３５を設けないため、めっき工程Ｓ５を省略して、製造工程を簡素化することができる。
【００３７】
なお、上記の説明では、金属粒子を含むインクとして、銀ナノインク３３Ａを用いた場合の例で説明したが、独立分散微粒子を形成することができる金属粒子であれば、銀以外の金属粒子を含むインクを用いてもよい。
【００３８】
また、上記の第１の実施形態の説明では、めっき工程Ｓ５で、基材１０を無電解の銅めっき浴に入れてめっき層３５を形成したが、めっき層３５が形成されればどのようなめっき方法を用いてもよい。
また、めっきする金属も銅に限らず、ニッケル、パラジウムなど導電性の金属であればかまわないが、基材１０に焼成される金属よりもイオンマイグレーションが発生しづらい金属が望ましい。
【００３９】
また、上記の説明では、焼成工程Ｓ４で、一例として、基材１０を１２０℃に設定された加熱炉で３０分間加熱したが、焼成条件はこれに限定されない。銀ナノインク３３Ａ内の銀が焼成され、なお且つ、熱による基材１０の変形がなければ、加熱の温度、時間、方法に制限は無い。
【００４０】
また、上記の説明では、配線パターンとして、２つの端子部３４ｂをつなぐ配線部３４ａが複数設けられた場合の例で説明したが、配線パターンの形状は、溝３２が加工可能な形状であれば、必要に応じて適宜形状に設定することができる。すなわち、例えばコイルなどの回路を形成してもよいし、電気素子や電子部品を接続する配線を形成してもよい。
【００４１】
また、上記の説明では、基板本体がガラス材料で構成される場合の例で説明したが、光透過性を有し溝加工できる絶縁体であれば、合成樹脂や他の誘電体でもよい。
【００４２】
また、上記の説明では、溝３２内に、銀粒子層３３Ｂを形成して、溝３２を埋める場合の例で説明したが、基材１０の内部に形成された溝３２内に、銀粒子層３３Ｂとめっき層３５とを積層させるようにしてもよい。
このような配線基板は、上記第１の実施形態の浸漬工程Ｓ３において、例えば、基材１０を浸漬後、溝３２内の銀ナノインク３３Ａの一部を端部１Ａ、１Ｂ等から排出するなどして、溝３２内での銀ナノインク３３Ａの付着量を制御して、乾燥後の銀粒子層３３Ｂが基材１０内の溝３２を埋め尽くさない程度に形成されるようにし、その上に、めっき層３５を形成して、溝３２を埋めることで製造することができる。
めっき層３５は、撥水膜３１Ａに整列するまで設けてもよいし、基材１０の内周面の位置までにとどめてもよい。
後者の場合、撥水膜３１Ａを除去加工すれば、めっき層３５を表面に有し、基材１０の内周面から突出しない導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを形成することができる。
【００４３】
また、上記の各実施形態および各変形例に記載された構成要素は、技術的に可能であれば、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態の製造方法によって製造された配線基板の模式的な平面図、およびそのＢ視側面図である。
【図２】図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図４】図３におけるＤ視の部分拡大図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る配線基板の製造方法の工程フローを説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る配線基板の製造方法の工程説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態およびその第２変形例に係る配線基板の製造方法の溝加工工程を説明する工程説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る配線基板の図１におけるＡ−Ａ断面に相当する模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、１００ 配線基板
１０ 基材（基板本体）
１３ 配線領域
３１Ａ、３１Ｂ 撥水膜（撥インク性を有する膜）
３２ 溝
３３Ａ 銀ナノインク（金属粒子を含有するインク）
３３Ｂ 銀粒子層（金属粒子層）
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ 導電性パターン（配線パターン）
３５ めっき層
５２ レーザー光
Ｓ１ 膜形成工程
Ｓ２ 溝加工工程
Ｓ３ 浸漬工程
Ｓ４ 焼成工程
Ｓ５ めっき工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部に連通する中空部を有する基板本体の中空部内面に、金属粒子を含むインクを用いて配線パターンが形成された配線基板の製造方法および配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属粒子を含むインクを用いて配線パターンを形成する配線基板の製造方法が知られている。
例えば、特許文献１には、表面に撥水加工膜を形成した絶縁基板をＸＹテーブル上に配置し、レーザ光によって、配線パターンに応じて撥水加工膜を除去し、これにより露出した絶縁基板上に、インクジェットノズルを用いて導電性の超微粒子を含むインク粒を噴射して配線パターンを描画する導体回路の形成方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１８８４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の配線基板の製造方法には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、インクジェットノズルから導電性の超微粒子を含むインク粒を噴射し絶縁基板とインクジェットノズルとの位置を相対移動させることで、配線パターンを描画する。インクジェットノズルはインク供給部や吐出機構駆動回路などが一体化されたインクジェットヘッドの端面に設けられるため、少なくとも数センチ角の大きさがあり、しかも描画対象である基板面に対して近接して配置される必要がある。
したがって、平面に展開される板状の配線基板を製造することは可能だが、例えば、チューブ状、ボトル状などの中空部を備える立体物の内面に配線パターンを形成する場合には、インクジェットヘッドが挿入可能な開口やスペースが必要となるので、配線基板の大きさや形状が著しく制約されてしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、大きさや形状の制約を低減することができ、容易に製造することができる、外部に連通する中空部を有する光透過性の基板本体の中空部内面に配線パターンを有する配線基板の製造方法および配線基板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】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の配線基板の製造方法は、外部に連通する中空部を有する基板本体の中空部内面に、金属粒子を含むインクを用いて配線パターンを形成する配線基板の製造方法であって、前記基板本体を、光透過性を有する材料で構成し、前記基板本体の中空部内面に、前記インクをはじく撥インク性を有する膜を形成する膜形成工程と、該膜形成工程で前記撥インク性を有する膜が形成された前記基板本体に対して該基板本体を透過するように前記中空部の外側から、集光されたレーザー光を照射し、前記配線パターンに対応する位置の前記中空部の内面に少なくとも前記基板本体が前記中空部の内面側に露出する深さまで達する溝を加工する溝加工工程と、該溝加工工程によって溝が加工された前記基板本体を、前記インクに浸漬し、該インク内の前記金属粒子を前記溝内に付着させる浸漬工程と、該浸漬工程によって前記溝内に付着された前記金属粒子を焼成温度以上に加熱して焼成させる焼成工程とを備える方法とする。
この発明によれば、膜形成工程によって、光透過性を有する基板本体の中空部内面に金属粒子を含むインクをはじく撥インク性を有する膜を形成し、次に溝加工工程によって、基板本体に対して中空部の外側から、集光されたレーザー光を照射することで、配線パターンに対応する位置の中空部の内面に少なくとも基板本体が中空部の内面側に露出する深さまで達する溝を加工する。そして、浸漬工程を行うことにより、これら膜形成工程および溝加工工程を経た基板本体を浸漬工程にて金属粒子を含有するインクに単に浸漬させるだけで、基板本体の中空部内面に形成された溝内に金属粒子を付着させることができる。このとき、配線パターンに対応する位置に形成された溝を除く中空部内面には撥インク性の膜が形成されるため、金属粒子を含有するインクがはじかれ、金属粒子が基板本体に付着することがない。そして、浸漬工程の後に焼成工程によって、溝内に付着した金属粒子を単に加熱し焼成させることで、金属粒子層による配線パターンを形成することができる。
すなわち、浸漬工程によって金属粒子を含むインクを溝内に付着させるので、金属粒子を含むインクをインクジェットヘッドなどによって描画することなく、外部に連通する中空部を有する基板本体の中空部内面に、溝加工工程で形成された溝形状に沿う配線パターンを形成できる。また、溝加工工程では基板本体に対して中空部の外側からレーザー光を照射するので、外側に連通する中空部の開口や中空部内側のスペースが狭い場合でも溝加工することが可能となる。
【０００６】
また、本発明の配線基板の製造方法では、前記焼成工程によって焼成された前記金属粒子層上に積層して、めっき層を形成するめっき工程を備えることが好ましい。
この場合、めっき工程により、焼成された金属粒子層上に積層してめっき層を形成するので、堅牢な配線パターンを形成することができる。また、配線パターンの厚さを容易に調整することができる。
【０００７】
また、本発明の配線基板の製造方法では、前記膜形成工程は、光透過性を有する材料によって前記撥インク性を有する膜を形成することが好ましい。
この場合、溝加工工程において、レーザー光を配線パターンに対向する基板本体の外側から照射することで、配線パターンに対向する撥インク性を有する膜を透過して、中空部を横断したレーザー光を、配線パターンの位置に対応した撥インク性を有する膜部分に照射することができる。そのため、レーザー光を、光束径が大きな状態で基板本体を通過させて、溝加工位置に集光することができるので、基板本体の傷や異物など散乱光を発生させるノイズ要因がある場合にも良好な溝加工を行うことができる。
【０００８】
本発明の配線基板は、請求項１〜３のいずれかに記載の配線基板の製造方法によって製造された構成とする。
この発明によれば、本発明の配線基板の製造方法によって製造されるので、本発明の配線基板の製造方法と同様の作用効果を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の配線基板の製造方法および配線基板によれば、金属粒子を含むインクをインクジェットヘッドなどによって描画することなく、外部に連通する中空部を有する基板本体の中空部の内面に、中空部の外側から照射されたレーザー光によって形成された溝に沿う配線パターンを形成できるため、基板本体の大きさや形状の制約を低減することができ、容易に製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１１】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る配線基板の製造方法および配線基板について説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の製造方法によって製造された配線基板の模式的な平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＢ視側面図である。図２は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、図１（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図４は、図３におけるＤ視の部分拡大図である。なお、各図は、見易さのため各部の寸法比などは誇張して描かれている（以下の図面も同様）。
【００１２】
本実施形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板１は、図１〜４に示すように、基板本体であるＳ字状に湾曲された円筒管状の基材１０の内面を配線領域１３として、複数の導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃで構成される配線パターンが形成されたものである。
【００１３】
基材１０は、例えば、ガラス材料などの絶縁性を有する光透過性材料によって構成され、導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを除く基材１０の内周面と、基材１０の外周面とは、それぞれ絶縁性材料からなる撥水膜３１Ａ、３１Ｂによって被覆されている。ここで、撥水膜３１Ａは、必ずしも光透過性を有していなくてもよいが、以下では、撥水膜３１Ａ、３１Ｂは光透過性を有する同材質の撥水剤で形成される場合の例で説明する。
配線基板１の内径は、必要に応じて適宜径に設定することができるが、本実施形態では、一例として、直径５ｍｍに設定されている。
基材１０、撥水膜３１Ｂは、少なくとも、後述する溝加工に用いるレーザー光５２が、基材１０の外側から透過して基材１０の内周面に到達する程度の透過率を有していればよく、目視できるような可視光の光透過性を有していなくてもよい。
【００１４】
ここで、配線基板１をＳ字状に湾曲された円筒管状としたのは、一例であって、円筒管状に限らず、管断面が、例えば、楕円断面、多角柱断面、多角柱の各辺が湾曲している断面等の適宜断面を有する管状の構造を採用することができる。また、湾曲形状は、Ｓ字状に限定されず、湾曲されていなくてもよい。また、配線基板１の断面形状は、大きさや形状が軸方向において変化されていてもよい。
また、外部に連通する中空部を有する形状であれば、必ずしも管状に限定されるものではなく、例えば、配線基板１の軸方向の一方の端部１Ａが開口し、他方の端部１Ｂが閉止された有底筒状であってもよい。また、有底筒状の開口側の内径が小径で、底部側の内径が大径となるボトル状の形状であってもよい。
【００１５】
導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは、本実施形態では、一例として、配線基板１の端部１Ａ、１Ｂの間を電気的に接続する略直線状のパターンが３本、図１（ａ）、図２に示すように、周方向に離間して略並列に設けられている。
導電性パターン３４Ｂの配線領域１３上の形状は、図３に示すように、端部１Ａ側に矩形状の端子部３４ｂが設けられ、端子部３４ｂの端部１Ａと反対側から配線部３４ａが延ばされている。また、図１（ａ）に示すように、端部１Ｂの近傍でも同様の形状が形成されている。
また、導電性パターン３４Ａの配線領域１３上の形状は、図３、４に示すように、端部１Ａ側に矩形状の端子部３４ｂが設けられ、端子部３４ｂの端部１Ａと反対側から導電性パターン３４Ｂ側に向かって斜め方向に延ばされてから、基材１０の軸方向に沿って配線部３４ａが延ばされている。また、図１（ａ）に示すように、端部１Ｂの近傍でも同様の形状が形成されている。
また、導電性パターン３４Ｃは、導電性パターン３４Ａを導電性パターン３４Ｂの中心軸に対して対称に設けたものである。
これらにより、配線基板１は、端部１Ａ、１Ｂの開口に、周方向に離間された３つの各端子部３４ｂの位置に対応する端子部を有する雄型コネクタなどを挿入することで、基材１０によって外周側が保護された、Ｓ字状に湾曲された円筒状の配線部材として用いることができるようになっている。
【００１６】
導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの厚さ方向の構成は、図２に示すように、それぞれ内周面側の撥水膜３１Ａから基材１０まで達する溝３２が設けられ、この溝３２内に、溝底部から、銀粒子層３３Ｂ（金属粒子層）、めっき層３５がこの順に積層されてなる。
なお、本実施形態では、溝３２は基材１０の内部まで形成されている場合の例で説明するが、溝３２は、少なくとも基材１０が露出する深さを有していればよい。
【００１７】
銀粒子層３３Ｂは、銀をナノオーダーに微粒子化し溶媒中に凝集することなく独立分散させてなる、いわゆる銀ナノインクを乾燥させてから焼成したものである。本実施形態の銀ナノインクは、溶媒として水を用いる場合で説明するが、銀の独立分散粒子を含むことができる溶媒であれば、溶媒の種類は限定されない。
例えば、本実施形態の銀ナノインクは、インクジェットノズルから吐出させて用いることがないので、インクジェットノズルから吐出できない粘性のものや、インクジェットノズルからの吐出性能や着弾性能が劣るような溶媒であっても好適に採用することができる。
めっき層３５は、本実施形態では銅から形成される。ただし、めっき層３５の材質はこれに限定されず、他の導電性の金属、例えば金などで形成してもよい。
【００１８】
撥水膜３１Ａ、３１Ｂの材質は、基材１０に対してコーティング可能で、銀ナノインクが付着しないようにはじく撥水性（撥インク性）を備える光透過性の材質であれば、適宜の材質を採用することができる。本実施形態では、特に、導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ間を絶縁するため、絶縁性材料を用いている。このような絶縁性材料の撥水剤の例としては、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの撥水剤を挙げることができる。
【００１９】
次に、本実施形態の配線基板１の製造方法について説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態に係る配線基板の製造方法の工程フローを説明するフローチャートである。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係る配線基板の製造方法の工程説明図である。図７（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る配線基板の製造方法の溝加工工程を説明する工程説明図である。
【００２０】
本実施形態の配線基板の製造方法の製造工程は、図５に示すように、膜形成工程Ｓ１、溝加工工程Ｓ２、浸漬工程Ｓ３、焼成工程Ｓ４、およびめっき工程Ｓ５を、この順に実施するものである。
【００２１】
まず、膜形成工程Ｓ１では、基材１０の内周面および外周面に絶縁性の撥水剤をコーティングし、インクをはじく撥インク性の膜である撥水膜３１Ａ、３１Ｂをそれぞれ形成する（図６（ａ）参照）。ただし、図６（ａ）は、基材１０の内面側の部分断面のみを示している（以下、他の図６（ｂ）〜（ｅ）も同様）。
膜形成工程Ｓ１で形成する膜を撥水性としているのは、本実施形態では、溶媒として水を用いた銀ナノインクを利用するためである。
なお、撥水剤のコーティング方法は、基材１０の内周面および外周面に撥水膜３１Ａ、３１Ｂを形成できれば、特に制限はない。例えば、撥水剤がＰＴＦＥからなる場合、スプレーによって吹き付ける方法や浸漬によって塗布する方法を採用することができる。
【００２２】
次に、溝加工工程Ｓ２では、撥水膜３１Ａが形成された基材１０の中空部の内面側から、撥水膜３１Ａの一部を除去し、少なくとも基材１０が露出する深さを有する溝３２を形成する。
本実施形態では、図７（ａ）に示すように、基材１０の外部から、基材１０に向かって集光されたレーザー光５２を照射するためのレーザー光源５１を、基材１０の外周面に沿って移動可能に配置する。そして、レーザー光源５１の焦点位置を、撥水膜３１Ａの近傍に設定した状態で、基材１０内の撥水膜３１Ａに向けてレーザー光５２を照射する。そして、配線領域１３上でレーザー光５２の被照射位置が導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを形成する範囲を走査するように、レーザー光源５１を移動させる。
レーザー光５２は、徐々に集光されながら、基材１０の外部から撥水膜３１Ｂに入射し、撥水膜３１Ｂ、基材１０を透過して、所定のスポット径に集光されて、撥水膜３１Ａに到達する。そのため、レーザー光５２の照射部において集中された光エネルギーによって、撥水膜３１Ａが除去される。また照射時間やレーザー出力に応じて、撥水膜３１Ａの近傍の基材１０も除去される。このとき、撥水膜３１Ａから離れた基材１０の部分や、撥水膜３１Ｂでは、レーザー光５２は集光されておらず、光エネルギー密度が低いため、除去加工されない。
このようにして、導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを形成するための溝３２を形成する（図６（ｂ）、図７（ａ）参照）。
レーザー光源５１の波長および出力は、加工対象の材質などに応じて適宜設定することができる。本実施形態では、撥水膜３１Ａおよび基材１０の材質に応じて、それぞれを除去できるような適宜の波長、出力に設定する。また、撥水膜３１Aと基材１０とで、波長が異なるレーザー光５２が必要となる場合には、レーザー光源５１として複数の波長光を発振できる構成とし、適宜波長を切り替えて加工する。
【００２３】
なお、特に図示しないが、本実施形態では、レーザー光源５１は、レーザー光５２の被照射位置が変わっても、配線領域１３上で、レーザー光５２の焦点位置が一定となるように支持されている。例えば、レーザー光源５１は、基材１０に対する位置を固定して焦点位置可変手段を備えるか、あるいは、基材１０の外部で軸方向に移動させる移動機構によって支持されるようになっている。
これにより、例えば、基材１０の配線領域１３が湾曲されていても、レーザー光５２の焦点位置を変化させることで一定深さの溝３２を形成できるようになっている。
また、このような溝加工工程Ｓ２において、基材１０とレーザー光源５１とは、互いに相対移動できればよく、レーザー光源５１を固定して基材１０を移動させたり、レーザー光源５１と基材１０とを互いに移動させたりすることで、レーザー光５２の走査を行うようにしてもよい。
【００２４】
次に、浸漬工程Ｓ３では、溝３２が形成された基材１０を、溶媒が水からなる銀ナノインク３３Ａに浸漬させ、基材１０の溝３２に銀ナノインク３３Ａを付着させる。
このとき、配線領域１３では、溝３２以外の基材１０の内周面は撥水膜３１Ａによって覆われているので、撥水膜３１Ａの撥水作用により銀ナノインク３３Ａがはじかれる。そのため、撥水膜３１Ａで覆われた領域には銀ナノインク３３Ａは付着されない（図６（ｃ）参照）。
同様に基材１０の外周面も撥水膜３１Ｂで覆われているため、銀ナノインク３３Ａは付着されない。
この浸漬後、端部１Ａ、１Ｂに付着した銀ナノインク３３Ａを、例えば、ぬぐうなどして除去してから、溝３２内に付着した銀ナノインク３３Ａを乾燥させる。
なお、予め、端部１Ａ、１Ｂにも、撥水膜を形成しておくことで、銀ナノインク３３Ａが付着しないようにしておき、端部１Ａ、１Ｂに付着した撥水膜を後で除去してもよい。
【００２５】
次に、焼成工程Ｓ４では、溝３２に銀ナノインク３３が付着された基材１０を、例えば、１２０℃に設定された加熱炉で３０分間加熱して、銀ナノインク３３Ａを焼成させる。
これにより、溝３２内に、銀粒子層３３Ｂが形成される（図６（ｄ）参照）。
【００２６】
次に、めっき工程Ｓ５では、焼成工程Ｓ４によって形成された銀粒子層３３Ｂ上に、めっき層３５を形成する（図６（ｅ）参照）。本実施形態では、基材１０を無電解の銅めっき浴に入れることで、銅によるめっき層３５を撥水膜３１Ａと略同じ高さまで形成している。
このようにして、本実施形態の配線基板の製造方法により、中空部の内面に導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを有する配線基板１が製造される。
【００２７】
本実施形態の配線基板の製造方法によれば、基板１０に対して、上記のような膜形成工程Ｓ１、溝加工工程Ｓ２、浸漬工程Ｓ３、および焼成工程Ｓ４を順次実施するので、基材１０が外側に連通した中空部を有する形状であっても、中空部の内面に、溝３２に正確に沿う導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを容易に形成することができる。
このため、インクジェットヘッドから銀ナノインク３３Ａの吐出を繰り返して配線領域１３上に移動させることで、配線パターンを描画する場合に比べて、迅速に導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを形成することができる。また、基板本体が、インクジェットヘッドを挿入する開口やスペースを有しない場合でも、中空部内面に導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを形成することができるため、大きさや形状の制約を低減することができる。
例えば、本実施形態では、中空部の内周部の直径が５ｍｍの場合の例で説明したが、より小さい内径であっても、配線パターンの線幅に対応する溝幅に応じてレーザー光５２のスポット径を設定し、適切な溝深さが得られるように、焦点深度を設定することで、配線パターンを形成することが可能である。したがって、中空部に、数センチ角程度のインクジェットヘッドが挿入できない小さい開口やスペースしかない場合でも中空部内面に配線パターンを形成することができ、配線基板１を格段に小型化することができる。
【００２８】
また、膜形成工程Ｓ１によって撥水膜３１Ａを形成することで、浸漬工程Ｓ３で用いる銀ナノインク３３Ａを溝３２のみに付着させることができるため、使用する銀ナノインク３３Ａの量が少なくなり、インク費用の低減を図ることができる。
さらに、膜形成工程Ｓ１で撥水膜３１Ａに絶縁性を有する撥水剤を用いるため、撥水膜３１Ａを残存させたとしても、この撥水膜３１Ａを通じて配線パターン同士がショートすることがない。このため、撥水膜３１Ａの除去工程を省略でき、作業工数を低減することができる。
【００２９】
また、本実施形態の配線基板１は、めっき工程Ｓ５によって、銀粒子層３３Ｂ上に、めっき層３５を形成するので、少量の銀ナノインク３３Ａを用いてもめっき層３５の厚さを調整することで、導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの厚さや強度を必要に応じて変えて形成することができる。そのため、銀ナノインク３３Ａの使用量を低減できるので、導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを銀ナノインク３３Ａのみで形成する場合に比べて安価に製造することができる。
また、銅は銀よりイオンマイグレーションが発生しづらいため、めっき加工することにより配線基板１のイオンマイグレーション発生の懸念を低減でき、電気的な安定性を向上させることができる、という付随的な効果も奏する。
【００３０】
次に、本実施形態の第１変形例について説明する。
上記第１の実施形態の配線基板１は、その内周面および外周面にそれぞれ撥水膜３１Ａ、３１Ｂを残した構成としたが、撥水膜３１Ａ、３１Ｂは、銀ナノインク３３Ａを溝３２のみに付着させるために用いているため、浸漬工程Ｓ３で、銀ナノインク３３Ａを乾燥させた後では、除去しても差し支えないものである。
本変形例の配線基板は、特に図示しないが、上記第１の実施形態の配線基板１から、配線基板の表面に残す必要のない撥水膜３１Ａ、３１Ｂの少なくともいずれかを除去加工したものである。
撥水膜３１Ａ、３１Ｂの除去加工は、銀ナノインク３３Ａの乾燥後から、焼成工程Ｓ４において、加熱炉に入れる前に行ってもよいし、あるいは、焼成後、加熱炉から取り出した後に行ってもよい。ただし、撥水膜３１Ａが存在する状態で溝３２に付着している銀ナノインク３３Ａを焼成させた方が、より正確な配線パターンを形成できるので、撥水膜３１Ａの除去加工は、焼成工程Ｓ４の後に行う方がより望ましい。
このような撥水膜３１Ａ（３１Ｂ）の除去工程を設けるようにすれば、撥水膜３１Ａ（３１Ｂ）として導電性の材質を採用しても構わない。
【００３１】
次に本実施形態の第２変形例について説明する。
図７（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る配線基板の製造方法の溝加工工程を説明する工程説明図である。
【００３２】
本変形例は、撥水膜３１Ａ、３１Ｂがともに光透過性を有する場合におけるレーザー照射方法の一例である。
本変形例では、図７（ｂ）に示すように、溝３２の形成位置に対向する基材１０の外側から、レーザー光５２を入射し、対向位置における撥水膜３１Ｂ、基材１０、撥水膜３１Ａを透過させ、基材１０の中空部の内側から撥水膜３１Ａに照射する。
この場合、溝３２の対向位置側では、レーザー光５２の光束径は相対的に大きいため、除去加工は行われない。
【００３３】
本変形例によれば、例えば、基材１０に、集光されたときのスポット径に近い大きさの傷や異物が含まれる場合でも、レーザー光５２の光束径が大きな状態で透過するため、このような傷や異物によりレーザー光５２が散乱される光量が少なくなり、集光光量を安定させることができる。そのため、ムラの少ない溝加工を行うことができる。
【００３４】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る配線基板の製造方法および配線基板について説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態に係る配線基板の図１におけるＡ−Ａ断面に相当する模式的な断面図である。
【００３５】
本実施形態の配線基板１００は、上記第１の実施形態の配線基板１の導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを、銀粒子層３３Ｂのみで形成したものである。
【００３６】
このような配線基板１００は、上記第１の実施形態の配線基板１の製造工程において、めっき工程Ｓ５を省略することで製造することができる。
したがって、配線基板１００は、上記第１の実施形態の配線基板１のめっき層３５に関する作用効果を除いて、上記第１の実施形態とまったく同様の作用効果を有する。
配線基板１００によれば、めっき層３５を設けないため、めっき工程Ｓ５を省略して、製造工程を簡素化することができる。
【００３７】
なお、上記の説明では、金属粒子を含むインクとして、銀ナノインク３３Ａを用いた場合の例で説明したが、独立分散微粒子を形成することができる金属粒子であれば、銀以外の金属粒子を含むインクを用いてもよい。
【００３８】
また、上記の第１の実施形態の説明では、めっき工程Ｓ５で、基材１０を無電解の銅めっき浴に入れてめっき層３５を形成したが、めっき層３５が形成されればどのようなめっき方法を用いてもよい。
また、めっきする金属も銅に限らず、ニッケル、パラジウムなど導電性の金属であればかまわないが、基材１０に焼成される金属よりもイオンマイグレーションが発生しづらい金属が望ましい。
【００３９】
また、上記の説明では、焼成工程Ｓ４で、一例として、基材１０を１２０℃に設定された加熱炉で３０分間加熱したが、焼成条件はこれに限定されない。銀ナノインク３３Ａ内の銀が焼成され、なお且つ、熱による基材１０の変形がなければ、加熱の温度、時間、方法に制限は無い。
【００４０】
また、上記の説明では、配線パターンとして、２つの端子部３４ｂをつなぐ配線部３４ａが複数設けられた場合の例で説明したが、配線パターンの形状は、溝３２が加工可能な形状であれば、必要に応じて適宜形状に設定することができる。すなわち、例えばコイルなどの回路を形成してもよいし、電気素子や電子部品を接続する配線を形成してもよい。
【００４１】
また、上記の説明では、基板本体がガラス材料で構成される場合の例で説明したが、光透過性を有し溝加工できる絶縁体であれば、合成樹脂や他の誘電体でもよい。
【００４２】
また、上記の説明では、溝３２内に、銀粒子層３３Ｂを形成して、溝３２を埋める場合の例で説明したが、基材１０の内部に形成された溝３２内に、銀粒子層３３Ｂとめっき層３５とを積層させるようにしてもよい。
このような配線基板は、上記第１の実施形態の浸漬工程Ｓ３において、例えば、基材１０を浸漬後、溝３２内の銀ナノインク３３Ａの一部を端部１Ａ、１Ｂ等から排出するなどして、溝３２内での銀ナノインク３３Ａの付着量を制御して、乾燥後の銀粒子層３３Ｂが基材１０内の溝３２を埋め尽くさない程度に形成されるようにし、その上に、めっき層３５を形成して、溝３２を埋めることで製造することができる。
めっき層３５は、撥水膜３１Ａに整列するまで設けてもよいし、基材１０の内周面の位置までにとどめてもよい。
後者の場合、撥水膜３１Ａを除去加工すれば、めっき層３５を表面に有し、基材１０の内周面から突出しない導電性パターン３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを形成することができる。
【００４３】
また、上記の各実施形態および各変形例に記載された構成要素は、技術的に可能であれば、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態の製造方法によって製造された配線基板の模式的な平面図、およびそのＢ視側面図である。
【図２】図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図４】図３におけるＤ視の部分拡大図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る配線基板の製造方法の工程フローを説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る配線基板の製造方法の工程説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態およびその第２変形例に係る配線基板の製造方法の溝加工工程を説明する工程説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る配線基板の図１におけるＡ−Ａ断面に相当する模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、１００ 配線基板
１０ 基材（基板本体）
１３ 配線領域
３１Ａ、３１Ｂ 撥水膜（撥インク性を有する膜）
３２ 溝
３３Ａ 銀ナノインク（金属粒子を含有するインク）
３３Ｂ 銀粒子層（金属粒子層）
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ 導電性パターン（配線パターン）
３５ めっき層
５２ レーザー光
Ｓ１ 膜形成工程
Ｓ２ 溝加工工程
Ｓ３ 浸漬工程
Ｓ４ 焼成工程
Ｓ５ めっき工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に連通する中空部を有する基板本体の中空部内面に、金属粒子を含むインクを用いて配線パターンを形成する配線基板の製造方法であって、
前記基板本体を、光透過性を有する材料で構成し、前記基板本体の中空部内面に、前記インクをはじく撥インク性を有する膜を形成する膜形成工程と、
該膜形成工程で前記撥インク性を有する膜が形成された前記基板本体に対して該基板本体を透過するように前記中空部の外側から、集光されたレーザー光を照射し、前記配線パターンに対応する位置の前記中空部の内面に少なくとも前記基板本体が前記中空部の内面側に露出する深さまで達する溝を加工する溝加工工程と、
該溝加工工程によって溝が加工された前記基板本体を、前記インクに浸漬し、該インク内の前記金属粒子を前記溝内に付着させる浸漬工程と、
該浸漬工程によって前記溝内に付着された前記金属粒子を焼成温度以上に加熱して焼成させる焼成工程とを備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記膜形成工程は、光透過性を有する材料によって前記撥インク性を有する膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記焼成工程によって焼成された前記金属粒子層上に積層して、めっき層を形成するめっき工程を備えることを特徴とする請求項１または２記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の配線基板の製造方法によって製造されたことを特徴とする配線基板。
【請求項１】
外部に連通する中空部を有する基板本体の中空部内面に、金属粒子を含むインクを用いて配線パターンを形成する配線基板の製造方法であって、
前記基板本体を、光透過性を有する材料で構成し、前記基板本体の中空部内面に、前記インクをはじく撥インク性を有する膜を形成する膜形成工程と、
該膜形成工程で前記撥インク性を有する膜が形成された前記基板本体に対して該基板本体を透過するように前記中空部の外側から、集光されたレーザー光を照射し、前記配線パターンに対応する位置の前記中空部の内面に少なくとも前記基板本体が前記中空部の内面側に露出する深さまで達する溝を加工する溝加工工程と、
該溝加工工程によって溝が加工された前記基板本体を、前記インクに浸漬し、該インク内の前記金属粒子を前記溝内に付着させる浸漬工程と、
該浸漬工程によって前記溝内に付着された前記金属粒子を焼成温度以上に加熱して焼成させる焼成工程とを備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記膜形成工程は、光透過性を有する材料によって前記撥インク性を有する膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記焼成工程によって焼成された前記金属粒子層上に積層して、めっき層を形成するめっき工程を備えることを特徴とする請求項１または２記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の配線基板の製造方法によって製造されたことを特徴とする配線基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−９４１５４（Ｐ２００９−９４１５４Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６１０９２（Ｐ２００７−２６１０９２）
【出願日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]