(57)【要約】【課題】簡明な工程で、配線パターンの変更等に対する柔軟性が高く、電流容量に応じた厚膜を形成可能な、電気配線の形成方法、形成装置を提供する。【解決手段】基板の表面に電気配線を形成する装置ＷＳは、基板Ｂを保持する基板保持装置１と、ノズル３０に供給された金属微粒子Ｇをノズルの内部のガス流に分散させて流下させ、所定開口寸法の噴射口３５から気体とともに噴射する噴射装置３と、基板Ｂとノズル３０とを相対移動させる移動機構とを備える。そして、基板保持装置に保持された基板Ｂに、金属微粒子Ｇを噴射して衝突固着させながら移動機構３により基板Ｂとノズル３０とを相対移動させて、常温かつ常圧下で基板Ｂの表面に噴射口３５の開口寸法に応じた線幅の電気配線を形成するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に電気配線を形成する方法であって、
金属微粒子を気体の噴流に乗せてノズル先端の所定開口寸法の噴射口から噴射して前記基板の表面に衝突固着させながら、前記基板の表面に沿って前記基板と前記ノズルとを相対移動させ、
常温かつ常圧下において前記基板の表面に前記噴射口の開口寸法に応じた線幅の電気配線を形成することを特徴とする電気配線の形成方法。
【請求項２】
前記噴射口の開口形状は矩形であり、前記基板と前記ノズルとの相対移動方向が前記矩形のいずれか二辺に直行する方向となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電気配線の形成方法。
【請求項３】
前記金属微粒子は、平均粒径が１０μｍ以下の微粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載の電気配線の形成方法。
【請求項４】
前記ノズルの先端と前記基板の表面との間隔が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気配線の形成方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法により電気配線が形成された配線板。
【請求項６】
基板の表面に電気配線を形成する装置であって、
基板を保持する基板保持装置と、
ノズルに供給された金属微粒子を前記ノズルの内部に設けられた流路を流れる気体に分散させて流下させ、前記流路の下流端部に設けられた所定開口寸法の噴射口から前記気体とともに噴射する噴射装置と、
前記基板保持装置に保持された前記基板と前記ノズルとを前記基板の表面に沿って相対移動させる移動機構とを備え、
前記基板保持装置に保持された前記基板に、前記噴射口から前記金属微粒子を前記気体の噴流に乗せて噴射して衝突固着させながら前記移動機構により前記基板と前記ノズルとを相対移動させて、常温かつ常圧下において前記基板の表面に前記噴射口の開口寸法に応じた線幅の電気配線を形成するように構成したことを特徴とする電気配線の形成装置。
【請求項７】
前記噴射口の開口形状は矩形であり、前記基板と前記ノズルとの相対移動方向が前記矩形のいずれか二辺に直行する方向となるように構成したことを特徴とする請求項６に記載の電気配線の形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気配線の形成方法、電気配線が形成された配線板、および電気配線の形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板に電気配線が形成された配線板の代表例として、ＩＣやトランジスタ等の部品が実装されるプリント配線板が広く用いられている。プリント配線板の製造方法には、銅張積層基板を用いプリントエッチング法で配線パターンを形成するサブトラクティブ法や、銅箔層をもたない基板上にプリントエッチング法により直接配線パターンを形成するアディティブ法などがあり、いずれも広く実用されている（例えば、特許文献１、特許文献２等を参照）。また、真空中でステンシルを通して基板に金属を蒸着させ、配線パターンを形成する真空蒸着法や、ダイスタンプにより銅箔を配線パターンに合わせて打ち抜き、これを基板に接着またははんだ付けして電気配線を形成するダイスタンプ法なども用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６４９３号公報
【特許文献１】特開２００８−２１８５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来のプリント配線板の製造方法では、サブトラクティブ法およびアディティブ法のいずれにおいても、電気配線層は無電解銅メッキ等のメッキプロセスにより形成される。メッキプロセスは、前後の処理工程を含めて工程数が多く生産性の向上が難しいという問題や、配線パターンの設計変更に柔軟に対応することが困難であるという問題、メッキ液の管理と廃液処理に相当な設備と費用が必要であるなどの課題があった。真空析出法やダイスタンプ法についても、同様に、生産性の問題や回路変更に対する柔軟性の問題があった。
【０００５】
また、蒸着法で形成される配線層の厚さ、サブトラクティブ法やアディティブ法等のメッキプロセスで形成される配線層の厚さは、一般的に、数μｍ〜数十μｍ程度であるため、電流容量が大きい回路の配線としては、直接用いることが困難であるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、簡明な工程で、配線パターンの変更等に対する柔軟性が高く、電流容量に応じた厚膜を形成可能な、電気配線の形成方法、形成装置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】
【０００７】
上記目的達成のため、第１の本発明は、基板の表面に電気配線を形成する方法である。この電気配線の形成方法は、金属微粒子を気体の噴流に乗せてノズル先端の所定開口寸法の噴射口から噴射して基板の表面に衝突固着させながら、基板の表面に沿って基板とノズルとを相対移動させ、常温かつ常圧下において基板の表面に噴射口の開口寸法に応じた線幅の電気配線を形成するように構成される。なお、噴射口の開口形状が矩形であり、基板とノズルとの相対移動方向が矩形のいずれか二辺に直行する方向となるように構成することが好ましい。
【０００８】
第２の本発明は配線板であり、請求項１〜４のいずれかに記載の方法により電気配線が形成されることにより構成される。
【０００９】
第３の本発明は、基板の表面に電気配線を形成する装置である。この電気配線の形成装置は、基板を保持する基板保持装置と、ノズルに供給された金属微粒子をノズルの内部に設けられた流路を流れる気体に分散させて流下させ、流路の下流端部に設けられた所定開口寸法の噴射口から気体とともに噴射する噴射装置と、基板保持装置に保持された基板とノズルとを基板の表面に沿って相対移動させる移動機構とを備え、基板保持装置に保持された基板に、噴射口から金属微粒子を気体の噴流に乗せて噴射して衝突固着させながら移動機構により基板とノズルとを相対移動させて、常温かつ常圧下において基板の表面に噴射口の開口寸法に応じた線幅の電気配線を形成するように構成される。なお、噴射口の開口形状が矩形であり、基板とノズルとの相対移動方向が矩形のいずれか二辺に直行する方向となるように構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、金属微粒子を気体の噴流に乗せて基板に噴射して衝突固着させながら移動機構により基板とノズルとを相対移動させることにより、常温かつ常圧下において噴射口の開口寸法に応じた線幅の電気配線が形成される。このため、簡明な工程で、配線パターンの変更等に対する柔軟性が高く、電流容量に応じた厚膜を形成可能な、電気配線の形成方法、形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電気配線形成装置の概要構成図である。
【図２】図１におけるII−II矢視の平面図である。
【図３】配線パターンの構成例を模式的に示す配線板の平面図である。
【図４】噴射口の開口形状が円形の場合に、基板に形成される電気配線を説明するための模式図である。
【図５】噴射口の開口形状が正方形の場合に、基板に形成される電気配線を説明するための模式図である。
【図６】噴射口の開口形状が長方形の場合に、基板に形成される電気配線を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。まず、本発明に係る電気配線の形成方法を実施するための装置（以下、配線形成装置という）ＷＳについて、その概要構成を略示する図１を参照しながら説明する。
【００１３】
配線形成装置ＷＳは、大別的には、基板Ｂを保持する基板保持装置１、基板保持装置１に保持された基板Ｂとノズル３０とを相対移動させる移動機構２、金属微粒子Ｇをノズル３０の内部に設けられた流路を流れる気体に分散させて流下させ、流路の下流端部に設けられた噴射口３５から気体とともに噴射する噴射装置３、噴射装置３による金属微粒子の噴射を制御する噴射制御部８１および移動機構２による基板Ｂとノズル３０との相対移動を制御する移動制御部８２を備えた制御装置８などから構成される。
【００１４】
基板保持装置１は、噴射装置３に対して基板Ｂを水平に位置決めした状態で固定保持可能に構成される。このような基板保持装置１の構成として、例えば、セラミックポーラスやメタルポーラス等のポーラス部材を利用し、テーブル１０の上面に基板Ｂを吸着して固定保持する構成が例示される。テーブル１０は、噴射装置３から噴射される金属微粒子と気体とからなる固気混相流の噴射力に対して十分な剛性を有して構成される。
【００１５】
図１におけるII−II矢視の平面図を図２に示すように、本構成形態では、テーブル１０に複数の位置決めピン１２を出没変位可能に設け、テーブル上に載置した基板Ｂの側縁を位置決めピン１２に突き当てることにより、基板Ｂがテーブル上の基準位置に位置決めされるようにした構成を示す。基板Ｂを支持する支持面（テーブル上面）１１は、基板Ｂに対して相対的に高い平面度で平坦に形成されており、真空発生器等によりテーブル内部の排気路が排気されたときに、ポーラス部材の微細な孔部を通して支持面近傍の空気が吸引され、基板Ｂが支持面１１に吸引されて強固に固定保持される。なお、このようなポーラス部材を用いた真空吸着手法ではなく、基板Ｂの周辺部を複数のクランプによりテーブル１０に機械的に固定するように構成してもよい。
【００１６】
移動機構２は、基板保持装置１に保持された基板Ｂとノズル３０とを相対移動させる。ここで、基板Ｂおよびノズル３０はいずれを移動させるように構成してもよいが、図示する構成形態では、上下に延びる噴射装置３の噴射軸CLに対し、これと直交する水平面内の二方向にテーブル１０を移動させるＸ−Ｙステージ２０を用いた構成例を示す。Ｘ−Ｙステージ２０は、テーブル１０をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構２１、およびテーブル１０をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構２２から構成される。なるＸ−Ｙステージ形態の移動機構を示す。なお、基板Ｂとノズル３０との上下方向の相対移動については、詳細図示を省略するＺ軸駆移動機構により、テーブル１０に対してノズル３０を上下に移動させる構成になっている。
【００１７】
噴射装置３は、ノズル３０に供給された金属微粒子を、ノズル３０の内部に設けられた流路を流れる気体に分散させて流下させ、下流端部に設けられた噴射口３５から気体とともに噴射する。このような噴射装置として、例えば、本出願人の出願に係る特開２０００−９４３３２号公報に開示したような噴射装置（単管タイプの噴射装置という）や、本出願人の出願に係る特開２００６−２２４２０５号公報に開示したような噴射装置（複合管タイプの噴射装置という）がある。本発明は、上記いずれの形態の噴射装置でも適用可能であるが、図１は、噴射装置３として複合管タイプの噴射装置を適用した構成例を示す。なお、噴射方向は水平でもよい。
【００１８】
この噴射装置（ＰＪＤ（Powder Jet Deposition）装置）３は、金属微粒子を気体とともに噴射するノズル３０と、ノズル３０に金属微粒子Ｇを供給する微粒子供給ユニット４０と、ノズル３０に噴射用のガスを供給するガス供給ユニット４５とを主体として構成され、噴射口３５から噴射されたが基板Ｂに固着されなかった金属微粒子を吸引する微粒子回収装置５５を設けた構成を示す。
【００１９】
ノズル３０には、基体となるボディ３１の内部を上下に延びるパイプ状の供給ノズル３２が設けられ、この供給ノズル３２の上端部に接続されたガス供給パイプ４６を介して、ガス供給ユニット４５からガス（供給ガスという）が供給される。供給ノズル３２の上下中間部には、金属微粒子が通過可能な孔部３３が壁面を貫通して開口形成され、この孔部３３の周囲に形成された微粒子供給溝４３に微粒子導入路４２を通って微粒子タンク４１に貯留された金属微粒子Ｇが供給される。
【００２０】
金属微粒子Ｇは、導電率が高い金属の微粒子が用いられ、平均粒径が１０[μｍ]以下の、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）の微粒子、あるいは銅微粒子の表面に銀や金等がコーティングされた複合微粒子などが用いられる。金属微粒子Ｇの平均粒径を１０[μｍ]以下とすることにより、金属微粒子Ｇの衝突による固着率を向上させることができるとともに、緻密な金属組成の固着層を形成することができる。
【００２１】
供給ノズル３２の先端側には、供給ノズル３２よりも開口寸法が大きい加速ノズル３４が下方（噴射方向）に延びて同軸上に設けられ、この加速ノズル３４の先端に噴射口３５が形成される。供給ノズル３２の先端部と加速ノズル３４の基端部は一部重なって配設されており、この重複部に、幅が狭いスリット状の加速ガス噴流路３６が形成される。加速ノズル３４の基端部には、加速ガス噴流路３６と繋がる加速ガス導入路３７が形成され、この加速ガス導入路３７に接続された加速ガス供給配管４７を介して、ガス供給ユニット４５からガス（加速ガスという）が供給される。供給ガスおよび加速ガスは、キャリアガスとして一般的に用いられる不活性ガス、例えば、窒素（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等のガスや乾燥空気（Ａｉｒ）が単体または組み合わされて使用され、ガスの種別および各供給圧力が制御装置８の噴射制御部８１により制御される。
【００２２】
加速ノズル３４の先端側には、加速ノズルよりも開口寸法が大きい外筒部材５０が上下に延びて同軸上に設けられ、噴射口３５の外周側に金属微粒子の噴射領域ＪＡを囲むように配設される。外筒部材５０の内寸は、基板Ｂに噴射される金属微粒子の噴射領域ＪＡの基板面における外寸よりも幾分大きい程度に設定される。
【００２３】
図示する噴射装置３では、外筒部材５０は、加速ノズル３４の外周側に不図示のシール部材を介して上下に摺動自在に支持させ、外筒部材５０を上下に移動させる外筒移動機構２５により加速ノズル３４に対して上下に相対移動可能に構成した態様を示す。外筒移動機構２５は、例えば、ノズルのボディ３１と外筒部材５０との間に設けたスプリングと電磁石または直動ソレノイド、ラックとピニオン、リードスクリューなどを利用して構成することができる。外筒移動機構２５による外筒部材５０の上下移動は、噴射制御部８１により制御され、外筒部材５０の下端が基板Ｂの表面から０．５[ｍｍ]程度離間する高さ位置が基準位置として設定される。
【００２４】
外筒部材５０には、壁面を貫通する排気ポート５３が形成され、排気チューブ５４を介して微粒子回収装置５５が接続されている。微粒子回収装置５５は、外筒部材内周側の固気混相流体（気体および金属微粒子）を吸引するバキュームブロワ、固気混相流体から金属微粒子を分離して回収する微粒子回収器などから構成され、噴射口３５から噴射室５２に噴射されたが基板Ｂに固着されなかった金属微粒子を吸引して回収する。微粒子回収装置５５の作動は制御装置８により制御される。
【００２５】
制御装置８には、基板Ｂに描画されるべき配線パターン（例えば図３に示すような配線パターン）の加工プログラムが予め設定記憶されており、制御装置８は当該加工プログラムに基づいて、移動制御部８２による移動機構２の作動、噴射制御部８１による噴射装置３の作動を制御する。
【００２６】
具体的には、まず、基板Ｂが吸着保持されたテーブル１０をＸ軸移動機構２１およびＹ軸移動機構２２により移動させ、電気配線ＥＷの起点位置が、噴射装置３の噴射軸CL上に位置するように位置決めする。次いで、Ｚ軸移動機構によりノズル３０を下動させ、加速ノズル下端の噴射口３５と基板表面との距離ｈ、すなわちノズルギャップが所定高さになるように設定する。また、外筒移動機構２５により外筒部材５０の下端と基板表面との間隔が基準位置となるように設定する。
【００２７】
ノズルギャップｈは１０[ｍｍ]以下に設定され、電気配線ＥＷを直接描画で形成する場合には、０．５〜２[ｍｍ]程度とすることが好適である。ノズルギャップを０．５〜２[ｍｍ]の範囲内で設定することにより、金属微粒子Ｇの固着効率を高率に維持できるとともに、線幅が一定の電気配線を形成できる。次いで、微粒子回収装置５５を起動して噴射室５２を排気し、噴射装置３により金属微粒子を噴射させながら移動機構２により基板Ｂを移動させ、基板表面に上記配線パターンの電気配線ＥＷを形成する。
【００２８】
噴射装置３による金属微粒子の噴射は、ガス供給ユニット４５からノズル３０に供給するガスを制御することにより行われる。複合管タイプの噴射装置における金属微粒子Ｇの噴射形態には、供給ガスのみの供給による噴射、加速ガスのみの供給による噴射、両者を組み合わせた噴射などがある。両者を組み合わせで金属微粒子を噴射する場合には、制御装置８は、ガス供給ユニット４５からガス供給パイプ４６を介して供給ノズル３２の基端側に供給ガスを供給させ、ガス供給ユニット４５から加速ガス供給配管４７および加速ガス導入路３７を介して加速ノズル３４の基端側に加速ガスを供給させる。
【００２９】
供給ノズル３２の基端側に供給ガスが供給されると、供給ノズル３２内を流れるガス流のエジェクター効果、およびガス供給パイプ４６と供給ノズル３２との段差部に生じる乱流の効果により、微粒子供給溝４３に位置する金属微粒子Ｇが孔部３３を通って供給ノズル３２内に吸い出され、ガス流によって分散されながら供給ノズル内を下方に流下する。
【００３０】
このとき、加速ガス導入路３７に供給された加速ガスがスリット状の加速ガス噴流路３６を通って加速ノズル内に高速で噴出しており、供給ノズル３２の出口領域では、加速ガス噴流路３６から噴出する高速のガス流によって大きな負圧が発生し、また両流路とも流路断面積が急拡大するため大きな乱流が発生する。そのため、供給ノズル３２を流下してきた金属微粒子が加速ノズル内に吸引されるとともに、乱流に巻き込まれて加速ガス中に分散され、加速ガスの噴流により加速されて下流端の噴射口３５から噴射される。金属微粒子Ｇの噴射速度は、ノズル３０に供給する供給ガス、加速ガスの種類および圧力を制御することにより設定され、使用するガスの音速未満の速度（例えば、供給ガス、加速ガスが空気の場合には１００〜３００[ｍ／sec]程度の速度）で噴射される。
【００３１】
噴射口３５から噴射された金属微粒子Ｇは、噴射口の直下に位置する基板表面に衝突し固着する。パウダー・ジェット・デポジション法（ＰＪＤ法）の噴射加工による金属微粒子の固着メカニズムについては、必ずしも明確に解明されていないが、微粒子の衝突シミュレーションでは、ミクロ観察した衝突部の局所的な圧力が瞬間的に数ギガパスカルにも達することが報告されており、金属微粒子の溶融による融着、金属微粒子の変形や破砕により生じた新鮮な界面同士の圧着等により強固に結合すると考えられている。
【００３２】
噴射装置３により金属微粒子が噴射されると、移動機構２による基板Ｂの移動が開始され、基板表面に金属微粒子を衝突固着させながら基板とノズルとが相対移動される。このため、金属微粒子Ｇの固着域が相対移動方向に線状に形成され、基板表面に噴射口３５の開口寸法に応じた線幅の電気配線ＥＷが形成される。従って、移動機構２におけるＸ軸移動機構２１とＹ軸移動機構２２とにより、テーブル１０を配線形状に合わせて移動させ、噴射加工を繰り返すことにより、基板Ｂの表面に配線パターンを形成した配線板ＷＢを製作することができる。
【００３３】
基板に固着しなかった金属微粒子は、噴射領域ＪＡの外周を囲む外筒部材５０により外方への拡散が抑制されるとともに、噴射室５２を排気するバキュームブロワにより吸引され、排気ポート５３に接続された排気チューブ５４を介して微粒子回収装置５５に回収される。これにより、金属微粒子の拡散や付着を抑制することができる。
【００３４】
ここで、上記のようにして基板表面に形成される電気配線ＥＷの線幅は、ノズルギャップｈを０．５〜２[ｍｍ]とした場合、基板Ｂとノズル３０との相対移動方向に直行する方向の噴射口３５の開口寸法と略同一幅になる。
【００３５】
具体的に、第１の構成形態として、噴射口３５の開口形状（噴射軸CLに直行する加速ノズル３４の断面形状）が円形の場合を提示する。噴射口の開口形状が、図４(ａ)に示すように内径ｄの円形である場合、基板表面に形成される電気配線ＥＷの線幅は、基板Ｂとノズル３０との相対移動方向にかかわらず、噴射口３５の内径ｄとほぼ同一になる。一方、噴射口３５の開口形状が円形の場合には、金属微粒子の噴射時間が噴射軸CLからの線幅方向の半径位置によって異なる。このため、形成される電気配線ＥＷの幅方向の断面形状は、図４(ｂ)に示すように、中央部が高く両端部が低いかまぼこ形になる。
【００３６】
第２、第３の構成形態の配線形成装置ＷＳにおいては、噴射口３５の開口形状が矩形の加速ノズル３４を用い、基板Ｂとノズル３０との相対移動方向が、矩形のいずれか二辺と直行する方向（他の二辺と平行になる方向）となるように構成される。
【００３７】
第２の構成形態の配線形成装置ＷＳとして、噴射口３５の開口形状が正方形の加速ノズル３４を用いた構成を図５に提示する。図５(ａ)に示すように、噴射口３５の開口形状（噴射軸CLに直行する加速ノズル３４の出口端部の断面形状）を、一辺の内寸がａの正方形とした場合、各対辺と直交する図中のｘ軸方向またはｙ軸方向に基板Ｂとノズル３０とを相対移動させたときに、線幅が内寸ａと略同一の電気配線ＥＷが形成される。この場合には、金属微粒子の噴射時間は相対移動方向と直交する線幅方向の位置によらず同一（内寸ａ／移動速度）となる。そのため、基板に形成される電気配線ＥＷの幅方向の断面形状は、図５(ｂ)に示すように上面が平坦な矩形形状となる。これにより、通電容量により必要とされる同一断面積を、かまぼこ形よりも高さが低い配線層で形成することができ、配線板ＷＢの厚さを低減することができる。
【００３８】
また、形成される電気配線ＥＷの線幅は、図５(ａ)におけるｘ軸方向およびｙ軸方向とも同一の線幅ａとなる。このため、電気配線ＥＷの配線パターンが、図２および図３に示したような、直交する二軸方向の配線成分からなるような場合に、移動機構２のＸ−Ｙ軸と噴射口３５のｘ−ｙ軸とを合致させておくことにより、直交二軸方向の線幅が同一のクランク状の電気配線を形成できる。これにより、簡明な装置および制御構成で、上面が平坦で線幅が一定な電気配線を形成することができる。
【００３９】
なお、噴射口３５の開口形状が正方形のノズル３０の構成形態として、例えば、供給ノズル３２および加速ノズル３４を、ともに断面形状が正方形の角形パイプを用いて構成することができる。また、供給ノズル３２として断面形状が円形のパイプを用い、加速ノズル３４については、供給ノズル３２と重複する基端側の断面形状が円形で円環状の加速ガス噴流路を形成し、先端側にむけて徐々に直辺部が形成されて、先端の正方形断面の噴射口３５と滑らかに繋がるように構成してもよい。
【００４０】
次に、第３の構成形態の配線形成装置ＷＳとして、噴射口３５の開口形状が長方形の加速ノズル３４を用いた構成を図６に提示する。図６(ａ)に示すように、噴射口３５の開口形状（噴射軸CLに直行する加速ノズル３４の出口端部の断面形状）を、短辺の内寸がｂ、長辺の内寸がｃの長方形とする。この場合、図中のｘ軸方向に基板Ｂとノズル３０とを相対移動させたときに線幅が内寸ｂと略同一の電気配線ＥＷが形成され、ｙ軸方向に基板Ｂとノズル３０とを相対移動させたときに線幅が内寸ｃと略同一の電気配線ＥＷが形成される。この場合にも、金属微粒子の噴射時間は相対移動方向と直交する線幅方向の位置によらず同一（内寸ｂ／移動速度、または内寸ｃ／移動速度）となり、図６(ｂ)，(ｃ)に示すように、基板Ｂに形成される電気配線ＥＷの幅方向の断面形状を上面が平坦な矩形形状とすることができる。従って、通電容量により必要とされる同一断面積を、かまぼこ形よりも高さが低い配線層で形成することができ、配線板ＷＢの厚さを低減することができる。
【００４１】
基板に形成される電気配線ＥＷの線幅は、図６(ｂ)に示すように、基板Ｂとノズル３０とをｘ軸方向に相対移動させたときに幅ｂ、ｙ軸方向に相対移動させたときに幅ｃになる。このため、基板Ｂとノズル３０とをｙ軸方向に相対移動させるように構成すれば、幅方向の断面形状が矩形で幅広の電気配線を形成することができる。一方、基板Ｂとノズル３０とをｘ軸方向に相対移動させるように構成すれば、同じ高さの電気配線を形成する際の移動速度をｙ軸方向よりも高速化することができる。例えば、ｂ：ｃ＝１：２とした場合に、同一高さの電気配線を形成する際のｘ軸方向の移動速度は、ｙ軸方向の移動速度の２倍とすることができる。これにより、簡明な装置および制御構成で、上面が平坦でそれぞれ線幅が一定な二種類の電気配線を形成することができる。なお、噴射口３５の開口形状が長方形のノズル３０（供給ノズル３２および加速ノズル３４）の構成形態は、前述した正方形の場合と同様に構成できる。
【００４２】
配線形成装置ＷＳの第４の構成形態として、ノズル３０と基板Ｂとを相対回転させるθ軸移動機構（不図示）を備えて構成する。θ軸移動機構は、例えば、基板Ｂを保持するテーブル１０に対し、噴射軸CLを中心としてノズル３０を時計廻り・反時計廻りに回動させるように構成され、具体的には、ノズル３０を回動させるステッピングモータと回転角度位置を検出するロータリーエンコーダ等により構成することができる。
【００４３】
このようなθ軸移動機構を備えた配線形成装置によれば、図５に示した噴射口の開口形状が正方形のノズル、あるいは、図６に示した噴射口の開口形状が長方形のノズルにおいて、ｘ−ｙ軸方向のみならず任意の角度方向に一定線幅の電気配線を形成することができる。さらに、開口形状が長方形のノズルにあっては、配線板ＷＢの配線パターンに応じて二種類の線幅で電気配線を形成することができる。
【００４４】
次に、以上説明した配線形成装置ＷＳを用いて実施される電気配線ＥＷの形成方法について、具体例を交えて説明する。すでに概要説明したように、本発明の電気配線の形成方法は、金属微粒子Ｇを気体とともに噴射口３５から噴射して基板Ｂの表面に衝突固着させながら、基板Ｂとノズル３０とを相対移動させ、常温かつ常圧下において基板Ｂの表面に噴射口３５の開口寸法に応じた線幅の電気配線を形成する。
【００４５】
基板Ｂは、配線板の基板として広く用いられている各種のセラミック基板や硬質樹脂基板等を用いることができ、例えば、アルミナセラミック（Ａｌ2Ｏ3）の基板が好適に用いられる。金属微粒子Ｇは、導電率が高い平均粒径が１０[μｍ]以下の金属の微粒子（既述したような金属微粒子や複合微粒子）が用いられ、実施例として、平均粒径が１[μｍ]程度の銅微粒子を用いた場合を例示する。
【００４６】
加速ノズル３４は噴射口３５の内径が１[ｍｍ]のものを用い、ノズルギャップｈを１[ｍｍ]に設定した。金属微粒子Ｇの噴射速度は、ノズル３０に供給する供給ガス、加速ガスの種類および圧力を制御することにより、用いるガスの音速未満の速度に設定される。実施例では、供給ガス圧力を０[ＭＰａ]とし（すなわち供給せず）、加速ガスとしてヘリウム（Ｈｅ）を用い加速ガス圧力０．２[ＭＰａ]で加速ガス導入路３７に供給し、銅微粒子を噴射させる。
【００４７】
そして、銅微粒子を基板Ｂの表面に衝突固着させながら基板Ｂとノズル３０とを相対移動させ、電気配線を形成させる。このとき形成される電気配線ＥＷの線幅は、噴射口３５の開口径と略同一になり、実施例のノズルでは、線幅が１[ｍｍ]の電気配線が形成される。配線層の厚さ（断面積）は、噴射条件を一定とした場合には、基板Ｂとノズル３０との相対移動速度を調整することにより、数十〜数百[μｍ]程度の広い範囲で任意に設定することができる。例えば、本実施例の噴射条件において、厚さ１００[μｍ]の電気配線を形成する場合には、基板Ｂとノズル３０との相対移動速度を１５０〜２００[ｍｍ/ｍｉｎ]程度の所定速度に設定することにより実現できる。なお、配線層の厚さの設定は、基板Ｂとノズル３０との相対移動速度を一定とし、または相対移動速度の変化と組み合わせて、加速ガス圧力などの噴射条件を変化させるように構成してもよい。
【００４８】
以上では、噴射口３５の内径ｄが１[ｍｍ]の加速ノズルを用いた第１構成形態の具体的実施例について説明したが、一辺の内寸がａの正方形の加速ノズルを用いた第２構成形態の配線形成装置や、短辺×長辺がｂ×ｃの長方形の加速ノズルを用いた第３構成形態の配線形成装置についても同様に適用することができる。この場合において、噴射口の内径ｄや一辺の内寸ａ，ｂ，ｃは、基板Ｂに形成すべき電気配線ＥＷの線幅に応じて適宜な寸法とすることができ、加速ノズル３４単体または加速ノズルが装着されたノズル３０を着脱交換することにより、任意の線幅の電気配線を形成することができる。
【００４９】
また、形成すべき電気配線の線幅が、例えば０．８[ｍｍ]と１．５[ｍｍ]のように二種類存在するような場合に、短辺ｂ×長辺ｃをこれらの線幅に合わせた長方形の加速ノズルを用い、第４構成形態のθ軸移動機構により描画方向に合わせてノズル３０の回転角度を制御することにより、配線パターンに応じた多様な電気配線を形成することができる。
【００５０】
なお、電気配線ＥＷの基端部や終端部において基板Ｂとノズル３０との相対移動を停止させ、金属微粒子の噴射を所定時間継続することによりバンプ（突起）を形成することができる。このとき、噴射する金属微粒子Ｇを銅微粒子からはんだ微粒子に切り換えることにより、電気部品接続用のパッドを一体に形成することができる。
【００５１】
また、電気配線ＥＷの配線パターンが切り抜かれたテンプレート（ステンシル、マスクとも称する）を基板表面に密着配設し、その上方から噴射口３５の開口寸法が配線幅よりも幾分（１．１〜１．５倍程度）大きめのノズルを、電気配線ＥＷに沿って相対移動させ、配線板ＷＢを形成してもよい。例えば、基板Ｂに形成すべき電気配線ＥＷの線幅が１[ｍｍ]であり、これに対応したテンプレートの開口幅が１[ｍｍ]である場合に、噴射口３５の一辺の内寸ａが１．２[ｍｍ]程度の加速ノズルを用い、噴射軸CLの中心と電気配線ＥＷの中心線とを一致させて電気配線の延びる方向に相対移動させる。
【００５２】
テンプレートの上面には金属微粒子が付着しにくい材質のコーティング、例えばフッ素樹脂やゴムなどのコーティングが施される。このような電気配線の形成方法によれば、電気配線の幅方向の両端部がテンプレートにより規定されるため、電気配線の線幅の均一性を向上させることができるとともに、側端面が鉛直でエッジ部がシャープな電気配線を形成することができる。また、噴射口３５の開口形状が円形の場合に、噴射口の内径ｄを線幅の１．５倍程度に設定することにより、線幅方向両端のすそ野の部分をカットし配線上面の平坦性を向上させることができる。
【００５３】
以上説明したように、本発明においては、金属微粒子を気体の噴流に乗せて基板に噴射して衝突固着させながら基板とノズルとを相対移動させることにより、常温かつ常圧下において噴射口の開口寸法に応じた線幅の電気配線が形成される。このため、メッキ前後の処理等を要しない簡明な工程で、配線パターンの変更等に対する柔軟性が高く、所要の電流容量に応じた厚膜の電気配線を形成することができる。
【符号の説明】
【００５４】
Ｂ  基板
Ｇ  金属微粒子
ＥＷ  電気配線
ＷＢ  配線板
ＷＳ  配線形成装置
１  基板保持装置
２  移動機構
３  噴射装置
８  制御装置
２０  Ｘ−Ｙステージ
３０  ノズル（３２  供給ノズル、３４  加速ノズル）
３５  噴射口
４０  微粒子供給ユニット
４５  ガス供給ユニット
【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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