(57)【要約】【課題】三次元構造体の傾斜面に塗布された導電性ペーストの垂れを抑制する。【解決手段】傾斜面２ｃを有する三次元構造体２の表面に配線３ａ、３ｂを形成する配線形成方法であって、三次元構造体２の傾斜面２ｃにトレンチ２ａ、２ｂを形成する工程（ステップＳ２）と、トレンチ２ａ、２ｂの底面を粗化する工程（ステップＳ３）と、前記底面が粗化されたトレンチ２ａ、２ｂに導電性ペースト６を塗布する工程（ステップＳ４）と、を備える、配線形成方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜面を有する三次元構造体の表面に配線を形成する配線形成方法であって、
前記三次元構造体の前記傾斜面にトレンチを形成する工程と、
前記トレンチの底面を粗化する工程と、
前記底面が粗化された前記トレンチに導電性ペーストを塗布する工程と、を備える、
配線形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元構造体の表面に配線を形成する配線形成方法が知られている。
例えば特許文献１には、メッキ加工によって三次元構造体の表面に配線を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２１３３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らは、配線形成方法に関し、以下の課題を見出した。
メッキ加工に代えて、導電性ペーストを三次元構造体の表面に塗布した後に硬化させて配線を形成することがある。しかしながら、三次元構造体が傾斜面を有する場合、塗布された導電性ペーストが垂れる虞があった。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、三次元構造体の傾斜面に塗布された導電性ペーストの垂れを抑制する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】
【０００６】
上記目的を達成するための一態様は、傾斜面を有する三次元構造体の表面に配線を形成する配線形成方法であって、前記三次元構造体の前記傾斜面にトレンチを形成する工程と、前記トレンチの底面を粗化する工程と、前記底面が粗化された前記トレンチに導電性ペーストを塗布する工程と、を備える。
【０００７】
本発明に係る配線形成方法は、三次元構造体の傾斜面にトレンチを形成する工程と、トレンチの底面を粗化する工程と、底面が粗化されたトレンチに導電性ペーストを塗布する工程と、を備える。トレンチの底面が粗化されているため、傾斜面に形成されたトレンチに塗布された導電性ペーストは、垂れにくい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、三次元構造体の傾斜面に塗布された導電性ペーストの垂れを抑制する配線形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態に係る立体配線構造体の斜視図である。
【図２】図１の一点鎖線に沿う断面の一部拡大図である。
【図３】本実施の形態に係る配線形成方法を示すフローチャートである。
【図４】三次元構造体の斜視図である。
【図５】トレンチが形成された三次元構造体の斜視図である。
【図６】トレンチの底面の一部が粗化された三次元構造体の斜視図である。
【図７】トレンチに導電性ペーストが塗布された三次元構造体の斜視図である。
【図８】塗布された導電性ペーストが焼成された三次元構造体の斜視図である。
【図９】絶縁部が形成された三次元構造体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１１】
まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る配線形成方法によって形成された配線を備える立体配線構造体（本実施の形態に係る立体配線構造体）の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る立体配線構造体の斜視図である。図２は、図１の一点鎖線に沿う断面の一部拡大図である。
【００１２】
なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正方向が鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。
【００１３】
図１に示すように、立体配線構造体１は、三次元構造体２、及び配線３ａ、３ｂを備える。三次元構造体２は、傾斜面２ｃを有する。配線３ａ、３ｂは、少なくとも傾斜面２ｃに形成されており、さらに図１に示すように三次元構造体２の傾斜面２ｃ以外の面に形成されていてもよいものとする。三次元構造体２の形状及び配線３ａ、３ｂの形状は、特に限定されない。三次元構造体２は、例えば曲面を有する形状であってもよい。配線３ａ、３ｂは、１のみ形成されてもよいし、３以上形成されてもよい。
【００１４】
三次元構造体２は、樹脂製の構造体である。三次元構造体２を形成する樹脂は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂や液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂である。配線３ａ、３ｂは、詳細は後述するが、図７に示す導電性ペースト６から形成される。導電性ペースト６は、金属粉と、バインダー樹脂と、を含有する。導電性ペースト６が含有する金属粉は、例えば銅である。導電性ペースト６が含有するバインダー樹脂は、熱硬化性樹脂である。バインダー樹脂は、三次元構造体２を形成する樹脂の耐熱温度よりも低い温度で、硬化可能である。
【００１５】
図２は、図１の一点鎖線に沿う断面の配線３ａ及びその周縁部を拡大した図である。図２に示すように、三次元構造体２の表面には、トレンチ２ａが形成されている。そして、配線３ａは、トレンチ２ａに導電性ペースト６を塗布して形成される。なお、配線３ｂは、図５に示すトレンチ２ｂに導電性ペースト６を塗布して形成される。
【００１６】
次に、図３〜９を参照して、本実施の形態に係る配線形成方法について詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る配線形成方法を示すフローチャートである。図４は、三次元構造体の斜視図である。図５は、トレンチが形成された三次元構造体の斜視図である。図６は、トレンチの底面の一部が粗化された三次元構造体の斜視図である。図７は、トレンチに導電性ペーストが塗布された三次元構造体の斜視図である。図８は、塗布された導電性ペーストが焼成された三次元構造体の斜視図である。図９は、絶縁部が形成された三次元構造体の斜視図である。
【００１７】
なお、図５には、三次元構造体２に加えて、ドリル４を図示している。図６には、三次元構造体２に加えて、マスク５ａ、５ｂを図示している。図７には、三次元構造体２に加えて、導電性ペースト６、及びディスペンサ７を図示している。図８には、三次元構造体２に加えて、配線３ａ、３ｂを図示している。図９には、三次元構造体２に加えて、配線３ａ、３ｂ、及び絶縁部８ａ、８ｂを図示している。
【００１８】
本実施の形態に係る配線形成方法は、図３に示すように、少なくとも、トレンチ２ａ、２ｂを形成する工程（ステップＳ２）、トレンチ２ａ、２ｂの底面を粗化する工程（ステップＳ３）、及び導電性ペースト６を塗布する工程（ステップＳ４）を備え、さらに、三次元構造体２を成型する工程（ステップＳ１）、導電性ペースト６を焼成する工程（ステップＳ５）、及び絶縁部８ａ、８ｂを形成する工程（ステップＳ６）等の各工程を備えていてもよいものとする。
【００１９】
トレンチ２ａ、２ｂを形成する工程（ステップＳ２）では、図５に示すように、三次元構造体２の表面に、トレンチ２ａ、２ｂを形成する。トレンチ２ａ、２ｂは、少なくとも傾斜面２ｃに形成され、さらに、三次元構造体２の傾斜面２ｃ以外の面にも形成されていてもよいものとする。トレンチ２ａ、２ｂを形成する工程（ステップＳ２）において、三次元構造体２の表面にトレンチ２ａ、２ｂを形成する方法は、特に限定されない。トレンチ２ａ、２ｂは、例えば、図５に示すように、ドリル４を用いて三次元構造体２の表面を削ることによって形成される。また、トレンチ２ａ、２ｂは、三次元構造体２を形成する際に、同時に形成されてもよい。
【００２０】
三次元構造体２は、通常、ステップＳ２を行う前に、三次元構造体２を成型する工程（ステップＳ１）において成型される。三次元構造体２を成型する工程（ステップＳ１）において三次元構造体２を成型する方法は、三次元構造体２を形成する樹脂の種類に応じて、適宜選択される。例えば、三次元構造体２を形成する樹脂が熱可塑性樹脂である場合、溶融状態の樹脂を金型に射出して三次元構造体２を成型する。また、三次元構造体２を形成する樹脂が熱硬化性樹脂である場合、金型に樹脂を充填した後に加熱して三次元構造体２を成型する。
【００２１】
三次元構造体２を成型すると同時にトレンチ２ａ、２ｂを形成する場合には、例えば、トレンチ２ａ、２ｂの形状に対応した凸部が形成された金型を用いて三次元構造体２を成型する。また、粉末積層造形法によって、予めトレンチ２ａ、２ｂが形成された三次元構造体２を成型してもよい。
【００２２】
トレンチ２ａ、２ｂの底面を粗化する工程（ステップＳ３）では、三次元構造体２に形成されたトレンチ２ａ、２ｂの底面を粗化する。トレンチ２ａ、２ｂの底面は、少なくとも傾斜面２ｃに形成された部分が粗化され、さらに傾斜面２ｃ以外の面に形成された部分も粗化されてもよい。
【００２３】
トレンチ２ａ、２ｂの底面を粗化する工程（ステップＳ３）において、トレンチ２ａ、２ｂの底面を粗化する方法は、特に限定されない。トレンチ２ａ、２ｂの底面は、例えば、ショットブラストによって粗化されてもよい。また、トレンチ２ａ、２ｂの底面は、エッチングによって粗化されてもよい。
【００２４】
トレンチ２ａ、２ｂの底面を粗化する工程（ステップＳ３）において例えば傾斜面２ｃに形成された部分のみトレンチ２ａ、２ｂの底面を粗化する場合、図６に示すように、マスク５ａ、５ｂを用いて傾斜面２ｃの周辺部分を覆う。マスク５ａ、５ｂで覆われた部分は、ショットブラストに使用する投射材が衝突しても粗化しない。また、マスク５ａ、５ｂで覆われた部分は、エッチングに使用する薬液が付着しても粗化しない。したがって、マスク５ａ、５ｂを用いて傾斜面２ｃの周辺部分を覆った状態でステップＳ３を行うと、傾斜面２ｃに形成された部分のみトレンチ２ａ、２ｂの底面を粗化することができる。
【００２５】
トレンチ２ａ、２ｂの底面を粗化する工程（ステップＳ３）において傾斜面２ｃに形成された部分に加えて傾斜面２ｃ以外の面に形成された部分も粗化する場合、傾斜面２ｃに形成された部分の表面粗さが、傾斜面２ｃ以外の面に形成された部分の表面粗さよりも大きくなるように、トレンチ２ａ、２ｂの底面を粗化してもよい。
【００２６】
次に、導電性ペースト６を塗布する工程（ステップＳ４）を行う。導電性ペースト６を塗布する工程（ステップＳ４）では、ステップＳ３において底面が粗化されたトレンチ２ａ、２ｂに導電性ペースト６を塗布する。導電性ペースト６を塗布する工程（ステップＳ４）において導電性ペースト６を塗布する方法は、特に限定されない。導電性ペースト６は、例えば図７に示すようにディスペンサ７を用いてトレンチ２ａ、２ｂに塗布される。また、導電性ペースト６は、スクリーン印刷によってトレンチ２ａ、２ｂに塗布されてもよい。
【００２７】
次に、導電性ペースト６を焼成する工程（ステップＳ５）を行う。導電性ペースト６を焼成する工程（ステップＳ５）では、図８に示すようにステップＳ４においてトレンチ２ａ、２ｂに塗布された導電性ペースト６を焼成して配線３ａ、３ｂを形成する。導電性ペースト６を焼成する工程（ステップＳ５）において導電性ペースト６を焼成する方法は、特に限定されない、ステップＳ５では、導電性ペースト６は、例えばリフロー炉や高温槽等を用いて加熱され、焼成される。ステップＳ５における導電性ペースト６の焼成温度及び焼成時間は、導電性ペースト６が含有するバインダー樹脂の硬化温度及び硬化時間に応じて適宜設定される。なお、ステップＳ５では、三次元構造体２の耐熱温度以下で焼成が行われる。
【００２８】
上記のステップＳ１〜Ｓ５を行うことによって、立体配線構造体１を製造することができる。立体配線構造体１には、図９に示すように、絶縁部８ａ、８ｂが形成されてもよい。絶縁部８ａ、８ｂは、導電性ペースト６を焼成する工程（ステップＳ５）を行った後に、絶縁部８ａ、８ｂを形成する工程（ステップＳ６）において形成される。
【００２９】
絶縁部８ａ、８ｂを形成する工程（ステップＳ６）では、絶縁性ペーストを立体配線構造体１の表面に塗布した後に硬化させて、絶縁部８ａ、８ｂを形成する。絶縁部８ａ、８ｂが形成される位置は、特に限定されない。絶縁部８ａ、８ｂは、例えば図９に示すように、配線３ａ、３ｂの一部を残して他の部分を覆うように形成される。
【００３０】
本実施の形態に係る配線形成方法では、トレンチ２ａ、２ｂの底面を粗化しているため、塗布された導電性ペースト６の垂れを抑制することができる。したがって、本実施の形態に係る配線形成方法は、傾斜面２ｃに厚みが一定な配線３ａ、３ｂを形成することができる。また、立体配線構造体１は、トレンチ２ａ、２ｂの底面の表面粗さが大きいため、トレンチ２ａ、２ｂと配線３ａ、３ｂとの密着強度が、トレンチ２ａ、２ｂの底面が粗化されていない立体配線構造体に比較して、強い。
【００３１】
三次元構造体２の表面にトレンチ２ａ、２ｂを形成せずに導電性ペースト６を塗布して焼成すると、バインダー樹脂の硬化収縮によって金属粉末同士が密着し、配線の断面積が小さくなる。トレンチ２ａ、２ｂが形成されていない場合、導電性ペースト６のダレが発生し、隣の配線とショートする。そのため、導電性ペースト６を厚く印刷することが困難であり、配線の抵抗が高くなる。配線３ａ、３ｂは、トレンチ２ａ、２ｂを形成せずに形成された配線に比較して、厚く印刷した導電性ペースト６を焼成して形成されるため、断面積が大きい。したがって、配線３ａ、３ｂは、トレンチ２ａ、２ｂを形成せずに形成された配線に比較して抵抗値が小さい。
【００３２】
三次元構造体２の表面にトレンチ２ａ、２ｂを形成せずに導電性ペースト６を塗布して焼成すると、導電性ペースト６のダレが発生する。導電性ペースト６のダレによって形成された配線同士が接触することを抑制するために、配線間の距離を十分に確保する必要がある。一方、本実施の形態に係る配線形成方法では、トレンチ２ａ、２ｂに導電性ペースト６を塗布して焼成するため、塗布された導電性ペースト６のダレが発生しにくい。したがって、本実施の形態に係る配線形成方法では、三次元構造体２の表面にトレンチ２ａ、２ｂを形成せずに導電性ペースト６を塗布する場合に比較して、配線間の距離を小さく設定することができる。
【００３３】
本実施の形態に係る配線形成方法は、メッキによる配線形成方法に比較して、廃液の発生量が少ない。したがって、本実施の形態に係る配線形成方法は、廃液の処分に要する環境負荷が少ない。また、本実施の形態に係る配線形成方法は、メッキによる配線形成方法に比較して、小ロットでの生産が可能である。したがって、本実施の形態に係る立体配線構造体の製造方法は、多品種の製品を少数ずつ製造することが可能である。本実施の形態に係る配線形成方法は、例えば、センサー、ワイヤーハーネス代替、バスバー代替、アンテナ、及びＲＦＩＤ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）等に好適である。
【００３４】
以上で説明した本実施の形態に係る発明により、三次元構造体の傾斜面に塗布された導電性ペーストの垂れを抑制する配線形成方法を提供することができる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  立体配線構造体
２  三次元構造体
２ａ、２ｂ  トレンチ
２ｃ  傾斜面
３ａ、３ｂ  配線
４  ドリル
５ａ、５ｂ  マスク
６  導電性ペースト
７  ディスペンサ
８ａ、８ｂ  絶縁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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