(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも有機物を含む基板の主面上に、金属ナノ粒子が溶媒中に分散された分散液の液膜を形成する液膜形成ステップと、
前記溶媒を気化させるように前記液膜を加熱して、前記金属ナノ粒子を溶融又は焼結させ、かつ前記主面を軟化又は溶融させる加熱ステップと、
前記溶融又は焼結した金属ナノ粒子と、前記軟化又は溶融した主面とを相互に融合させて、前記主面上にヒューズ膜を形成するヒューズ膜形成ステップと、
を備えるヒューズの製造方法。
【請求項２】
前記加熱ステップにおいて、前記液膜の表面にレーザ光を照射して、前記液膜を加熱する、
請求項１に記載のヒューズの製造方法。
【請求項３】
前記加熱ステップにおいて、前記主面を、前記金属ナノ粒子及び前記分散液の少なくともいずれか一方によって覆われた状態に維持しながら、軟化又は溶融させる、
請求項２に記載のヒューズの製造方法。
【請求項４】
前記加熱ステップにおいて前記液膜に対して前記レーザ光を一回走査させて、前記ヒューズ膜形成ステップにおいて前記レーザ光のスポット径に対応する幅、及び走査幅に対応する長さのヒューズ膜を形成する、
請求項２又は３に記載のヒューズの製造方法。
【請求項５】
前記金属ナノ粒子が前記主面と相互に融合した前記ヒューズ膜を焼成する焼成ステップを更に備える、
請求項２から４のいずれか１項に記載のヒューズの製造方法。
【請求項６】
前記液膜形成ステップにおいて、前記レーザ光の照射前の前記液膜の第１厚さと、前記レーザ光の照射後の前記ヒューズ膜の前記第１厚さよりも小さい第２厚さとの対応関係に基づいて、前記第１厚さを調整して前記液膜を形成する、
請求項２から５のいずれか１項に記載のヒューズの製造方法。
【請求項７】
前記加熱ステップにおいて、前記液膜の厚さに応じて、レーザ照射装置による前記レーザ光の照射強度及び走査速度の少なくとも一方を調整して、前記液膜に前記レーザ光を照射する、
請求項２から６のいずれか１項に記載のヒューズの製造方法。
【請求項８】
前記基板は、前記ヒューズ膜が複数形成される集合基板であり、
前記複数のヒューズ膜の前記集合基板上の形成位置を調整するための位置調整マークを、
前記液膜にレーザ光を照射して形成するマーク形成ステップを更に有し、
前記加熱ステップにおいて、形成された前記位置調整マークの位置に基づいて、前記液膜の表面に前記レーザ光を照射する、
請求項２から７のいずれか１項に記載のヒューズの製造方法。
【請求項９】
前記加熱ステップにおいて、レーザ照射装置の発振部から発振された前記レーザ光を減衰用の光学フィルターで減衰し、減衰された前記レーザ光を前記液膜に照射する、
請求項２から８のいずれか１項に記載のヒューズの製造方法。
【請求項１０】
前記溶融又は焼結した金属ナノ粒子と、前記軟化又は溶融した主面とを相互に融合させて、前記ヒューズ膜の長手方向両端側と接続する接続端子を形成する接続端子形成ステップを更に備える、
請求項１から９のいずれか１項に記載のヒューズの製造方法。
【請求項１１】
少なくとも有機物を含む基板と、
前記基板の主面に接合されたヒューズ膜と、
前記ヒューズ膜の接合面から前記基板の内部に入り込んでいる第１入込部、及び前記基板の主面から前記ヒューズ膜の内部に入り込んでいる第２入込部の少なくともいずれか一方の入込部と、
を備えるヒューズ。
【請求項１２】
前記第１入込部は、前記基板の内部と係合している、
請求項１１に記載のヒューズ。
【請求項１３】
前記第１入込部は、フック形状となっている、
請求項１２に記載のヒューズ。
【請求項１４】
前記第１入込部の先端側の幅は、前記第１入込部の根元側の幅よりも大きい、
請求項１２又は１３に記載のヒューズ。
【請求項１５】
前記基板は、ポリイミド基板である、
請求項１１から１４のいずれか１項に記載のヒューズ。
【請求項１６】
前記ヒューズ膜の長手方向の両端側にそれぞれ前記ヒューズ膜と接続するように、前記基板の前記主面に接合された接続端子と、
前記接続端子の接合面から前記基板の内部に入り込んでいる第３入込部、及び前記基板の主面から前記接続端子の内部に入り込んでいる第４入込部の少なくともいずれか一方の入込部と、を更に備える、
請求項１１から１５のいずれか１項に記載のヒューズ。
【請求項１７】
前記接続端子の厚さは、前記ヒューズ膜の厚さと同じ大きさである、
請求項１６に記載のヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ヒューズの製造方法、ヒューズ、回路基板の製造方法及び回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】  電子機器に故障等で生じた過電流の流入により回路破壊が発生することを防止するために、ヒューズが利用されている。具体的には、ヒューズは、基板に接合されたヒューズ膜を有し、回路に異常な電流が流れた場合に、ヒューズ膜が溶断して回路を遮断することで回路破壊を防止する。【０００３】  ところで、基板とヒューズ膜との間の接合が弱いと、ヒューズ膜が、基板から剥離して、異常電流が流れていないにもかかわらず破断してしまう恐れがある。特に、ヒューズ膜には通電が繰り返し行われるが、ヒューズ膜及び基板の温度上昇に対する膨張係数が異なるため、ヒューズ膜と基板の間でヒューズ膜の伸縮が頻繁に生じ、ヒューズ膜が基板から剥離しやすくなる。このため、ヒューズ膜の剥離を防止するために、ヒューズ膜を基板に強固に接合することが要請されている。【０００４】  特許文献１には、回路基板における絶縁基板と金属薄膜との密着性を高めるために、絶縁基板と金属薄膜との間にある絶縁性樹脂層と、金属薄膜との接触界面に、金属酸化物を存在させる手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２００８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  ヒューズが組み込まれている電子機器の小型化・軽量化が進んでいるため、ヒューズの更なる小型化及び軽量化が要請されている。  しかし、特許文献１の技術を小型のヒューズに応用しようとすると、絶縁性樹脂層と金属薄膜の接触界面の表面粗さを１００（nm）以下にする必要があるため、実現には多大なコストを要してしまう。【０００７】  また、特許文献１に記載の製造方法では、酸化剤を含む雰囲気中で加熱処理する。この際、酸素濃度を２０〜２０００（ppm）程度に調整する必要があり、高価な設備が必要であった。【０００８】  そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ヒューズ膜が基板から剥離し難いヒューズを低コストで製造できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明の第１の態様においては、少なくとも有機物を含む基板の主面上に、金属ナノ粒子が溶媒中に分散された分散液の液膜を形成する液膜形成ステップと、前記溶媒を気化させるように前記液膜を加熱して、前記金属ナノ粒子を溶融又は焼結させ、かつ前記主面を軟化又は溶融させる加熱ステップと、前記溶融又は焼結した金属ナノ粒子と、前記軟化又は溶融した主面とを相互に融合させて、前記主面上にヒューズ膜を形成するヒューズ膜形成ステップと、を備えるヒューズの製造方法を提供する。【００１０】  また、前記加熱ステップにおいて、前記液膜の表面にレーザ光を照射して、前記液膜を加熱することとしてもよい。【００１１】  また、前記加熱ステップにおいて、前記主面を、前記金属ナノ粒子及び前記分散液の少なくともいずれか一方によって覆われた状態に維持しながら、軟化又は溶融させることとしてもよい。【００１２】  また、前記加熱ステップにおいて前記液膜に対して前記レーザ光を一回走査させて、前記ヒューズ膜形成ステップにおいて前記レーザ光のスポット径に対応する幅、及び走査幅に対応する長さのヒューズ膜を形成することとしてもよい。【００１３】  また、前記ヒューズの製造方法は、前記金属ナノ粒子が前記主面と相互に融合した前記ヒューズ膜を焼成する焼成ステップを更に備えることとしてもよい。【００１４】  また、前記液膜形成ステップにおいて、前記レーザ光の照射前の前記液膜の第１厚さと、前記レーザ光の照射後の前記ヒューズ膜の前記第１厚さよりも小さい第２厚さとの対応関係に基づいて、前記第１厚さを調整して前記液膜を形成することとしてもよい。【００１５】  また、前記加熱ステップにおいて、前記液膜の厚さに応じて、レーザ照射装置による前記レーザ光の照射強度及び走査速度の少なくとも一方を調整して、前記液膜に前記レーザ光を照射することとしてもよい。【００１６】  また、前記基板は、前記ヒューズ膜が複数形成される集合基板であり、前記ヒューズの製造方法は、前記複数のヒューズ膜の前記集合基板上の形成位置を調整するための位置調整マークを、前記液膜にレーザ光を照射して形成するマーク形成ステップを更に有し、前記加熱ステップにおいて、形成された前記位置調整マークの位置に基づいて、前記液膜の表面に前記レーザ光を照射することとしてもよい。【００１７】  また、前記加熱ステップにおいて、レーザ照射装置の発振部から発振された前記レーザ光を減衰用の光学フィルターで減衰し、減衰された前記レーザ光を前記液膜に照射することとしてもよい。【００１８】  また、前記溶融又は焼結した金属ナノ粒子と、前記軟化又は溶融した主面とを相互に融合させて、前記ヒューズ膜の長手方向両端側と接続する接続端子を形成する接続端子形成ステップを更に備えることとしてもよい。【００１９】  本発明の第２の態様においては、少なくとも有機物を含む基板と、前記基板の主面に接合されたヒューズ膜と、前記ヒューズ膜の接合面から前記基板の内部に入り込んでいる第１入込部、及び前記基板の主面から前記ヒューズ膜の内部に入り込んでいる第２入込部の少なくともいずれか一方の入込部と、を備えるヒューズを提供する。【００２０】  また、前記第１入込部は、前記基板の内部と係合していることとしてもよい。  また、前記第１入込部は、フック形状となっていることとしてもよい。【００２１】  また、前記第１入込部の先端側の幅は、前記第１入込部の根元側の幅よりも大きいこととしてもよい。  また、前記基板は、ポリイミド基板であることとしてもよい。【００２２】  また、前記ヒューズは、前記ヒューズ膜の長手方向の両端側にそれぞれ前記ヒューズ膜と接続するように、前記基板の前記主面に接合された接続端子と、前記接続端子の接合面から前記基板の内部に入り込んでいる第３入込部、及び前記基板の主面から前記接続端子の内部に入り込んでいる第４入込部の少なくともいずれか一方の入込部と、を更に備えることとしてもよい。【００２３】  また、前記接続端子の厚さは、前記ヒューズ膜の厚さと同じ大きさであることとしてもよい。【００２４】  本発明の第３の態様においては、少なくとも有機物を含む基板の主面上に、金属ナノ粒子が溶媒中に分散された分散液の液膜を形成する液膜形成ステップと、前記溶媒を気化させるように前記液膜を加熱して、前記金属ナノ粒子を溶融又は焼結させ、かつ前記主面を軟化又は溶融させる加熱ステップと、前記溶融又は焼結した金属ナノ粒子と、前記軟化又は溶融した主面とを相互に融合させて、前記主面上に回路部を形成する回路部形成ステップと、を備える回路基板の製造方法を提供する。【００２５】  また、前記回路基板は、フレキシブル回路基板であることとしてもよい。【００２６】  本発明の第４の態様においては、少なくとも有機物を含む基板と、前記基板の主面に接合された回路部と、前記回路部の接合面から前記基板の内部に入り込んでいる第１入込部、及び前記基板の主面から前記回路部の内部に入り込んでいる第２入込部の少なくともいずれか一方の入込部と、を備える回路基板を提供する。
【発明の効果】
【００２７】  本発明によれば、ヒューズ膜が基板から剥離し難いヒューズを低コストで製造できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】比較例１に係るヒューズ９００の断面模式図である。
【図２】ヒューズ９００の平面模式図である。
【図３】比較例１に係るヒューズ９００のパルス寿命試験結果を示すグラフである。
【図４】比較例１に係るヒューズ９００の溶断特性曲線を示すグラフである。
【図５】パルス寿命試験時に入力されるパルス波形を示す図である。
【図６】パルス寿命試験を行った際の抵抗値の推移を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係るヒューズ１の断面模式図である。
【図８】ヒューズ１の平面模式図である。
【図９】ヒューズ膜２０と支持基板１０の間の接合状態を示す撮影画像である。
【図１０】ヒューズ膜２０と支持基板１０の間の接合状態を示す撮像画像である。
【図１１】本実施形態に係るヒューズ１と、比較例２、３に係るヒューズのパルス寿命試験結果を示すグラフである。
【図１２】本実施形態に係るヒューズ１と比較例１に係るヒューズ９００のパルス寿命試験結果を示すグラフである。
【図１３】ヒューズ１の製造工程を示すフローチャートである。
【図１４】集合基板１００上に形成されたインク膜１１０を示す模式図である。
【図１５】レーザ照射装置２００の構成の一例を示す模式図である。
【図１６】ヒューズ膜・内部端子形成工程の詳細を示すフローチャートである。
【図１７】ヒューズ膜・内部端子形成後の集合基板１００を示す図である。
【図１８】ヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０の形成状態を示す図である。
【図１９】レーザ光の照射前のインク膜１１０の厚さｔ（ｉ）と、照射後のヒューズ膜１２０の厚さｔとの関係を示すグラフである。
【図２０】レーザ光のスポット径φと、ヒューズ膜１２０の幅ｗとの関係を示すグラフである。
【図２１】後工程の詳細を示すフローチャートである。
【図２２】サブ組立体１１８上のオーバーコート１４０の形成状態を示す図である。
【図２３】外部端子１５１、１５２の形成状態を示す図である。
【図２４】オーバーコート１４０への捺印を説明するための図である。
【図２５】本発明の一実施形態に係る回路基板５００の断面模式図である。
【図２６】回路基板５００の平面模式図である。
【図２７】回路基板５００の製造工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】  以下では、下記に示す順序で説明を行う。  １．比較例    １−１．比較例に係るヒューズの構成    １−２．パルス寿命試験    １−３．ヒートサイクル試験    １−４．ヒューズ膜の剥離    １−５．内部端子の剥離  ２．ヒューズの構成  ３．ヒューズの製造方法  ４．変形例  ５．回路基板の構成  ６．回路基板の製造方法
【００３０】  ＜１．比較例＞  本発明に係るヒューズについて説明する前に、比較例に係るヒューズについて説明する。以下においては、比較例に係るヒューズの構成について説明した後に、比較例に係るヒューズにおいて発生する諸問題について説明する。
【００３１】  （１−１．比較例に係るヒューズの構成）  図１は、比較例１に係るヒューズ９００の断面模式図である。図２は、ヒューズ９００の平面模式図である。図１及び図２に示すように、比較例１に係るヒューズ９００は、支持基板９１０と、ヒューズ膜９２０と、内部端子９３０と、オーバーコート９４０と、外部端子９５０とを有する。
【００３２】  ヒューズ９００は、回路に直列に挿入されており、例えば回路に過電流が流入した場合にはヒューズ膜９２０が溶断することにより、回路を保護している。ヒューズ９００の長手方向の長さＬ１は約１．６（mm）であり、幅方向の長さＬ２は約０．８（mm）であり、厚さＬ３は約０．７（mm）である。また、ヒューズ９００の重量は約１．７（mg）である。
【００３３】  支持基板９１０は、ヒューズ膜９２０及び内部端子９３０を支持する。支持基板９１０は、有機化合物から成る基板であり、例えばガラス繊維を含むエポキシ基板である。  ヒューズ膜９２０は、支持基板９１０の主面９１２上に形成されている。ヒューズ膜９２０は導体であり、ここでは銀製である。ヒューズ膜９２０の長手方向両端は、それぞれ内部端子９３０に電気的に接続されている。
【００３４】  内部端子９３０は、導体であり、支持基板９１０の主面９１２においてヒューズ膜９２０の長手方向両端側にそれぞれ形成されている。  オーバーコート９４０は、ヒューズ膜９２０と内部端子９３０の一部とを覆う。オーバーコート９４０は、例えばエポキシ樹脂から成る。  外部端子９５０は、例えば銀製であり、内部端子９３０上に内部端子９３０と接続するように形成されている。
【００３５】  ところで、ヒューズ９００においては、例えば回路への電源のオン・オフ時に、ラッシュ電流（突入電流とも呼ばれる）が発生することがある。ラッシュ電流は、例えば回路に挿入されているコンデンサの充放電に起因して発生する場合がある。ラッシュ電流は、一般的に、スパイク状の電流波形で、電流ピークが高く、通電時間が短い特徴を有する。そして、ラッシュ電流により、本来ならば溶断されない筈のヒューズ９００が溶断してしまうことがある。
【００３６】  このため、ヒューズ９００としては、異常な電流が流れた場合には溶断するが、ラッシュ電流には耐えて溶断しないことが求められる。ヒューズ９００のラッシュ電流に対する耐久の試験方法として、ヒューズ９００の所定のパルス波形を入力するパルス寿命試験が用いられている。パルス寿命試験によってヒューズ９００のパルス寿命を求めることで、ラッシュ電流に対する耐久性を評価できる。
【００３７】  （１−２．パルス寿命試験）  ここで、図３を参照しながら、比較例１に係るヒューズ９００のパルス寿命について説明する。
【００３８】  図３は、比較例１に係るヒューズ９００のパルス寿命試験結果を示すグラフである。グラフの横軸は電流負荷率η（％）であり、縦軸はパルス寿命Ｍ（回）である。パルス寿命Ｍは、ヒューズ膜９２０が溶断するまでにヒューズ膜９２０に入力可能なパルス波形の入力回数である。
【００３９】  電流負荷率ηは、下記のように設定される。  図４は、比較例１に係るヒューズ９００の溶断特性曲線を示すグラフである。グラフの横軸は通電時間Ｔであり、縦軸は通電電流Ｉである。図４を見ると分かるように、ヒューズ９００の溶断特性は、通電時間Ｔが大きくなるにつれて、通電電流Ｉが小さくなる傾向を示す。
【００４０】  図５は、パルス寿命試験時に入力されるパルス波形を示す図である。パルス波形の通電時間をＴｐとして、パルス波形の通電電流をＩｐとする。そして、パルス波形の通電時間Ｔｐを図４のグラフの横軸に設定した場合、ヒューズ９００は、通電電流ＩがＩ１である点Ｐにおいて溶断する。  かかる場合に、ヒューズ９００の電流負荷率ηは、Ｉｐ／Ｉ１となる。このため、電流負荷率ηは、パルス波形の通電電流Ｉｐの大きさに比例する。
【００４１】  図３に示すグラフを見ると分かるように、比較例１に係るヒューズ９００のパルス寿命は、電流負荷率ηが大きくなるにつれて低下する。例えば、電流負荷率ηが１００（％）の場合にはパルス波形が１回入力されるとヒューズ膜９２０が溶断し、電流負荷率ηが９０（％）の場合にはパルス波形が約２０回入力されるとヒューズ膜９２０が溶断する。通常、ヒューズ９００にはパルス波形が繰り返し入力されるため、ヒューズ９００のパルス寿命の改善が要請されている。
【００４２】  （１−３．ヒートサイクル試験）  比較例１に係るヒューズ９００は、周囲環境や使用条件に左右されるが、温度変化を長期間に亘って繰り返し受ける。このようなヒューズ９００の信頼性試験として、公知のヒートサイクル試験が行われている。ヒートサイクル試験を行うことで、例えば、ヒューズ９００の内部端子９３０や外部端子９５０の損傷や異常な抵抗変化の有無等を評価できる。
【００４３】  ここでは、ヒートサイクル試験として、ヒューズ９００に対して−４０℃〜１２５℃の温度変化を繰り返し２０回行った。試験結果、ヒューズ９００の外部端子９５０間の抵抗値が、試験前の抵抗値の約２倍以上に上昇した。このため、ヒューズ９００の信頼性が不十分となっており、改善が要請されている。
【００４４】  （１−４．ヒューズ膜の剥離）  比較例１に係るヒューズ９００は、電流の通電と通電停止とが繰り返されることで、ヒューズ膜９２０が支持基板９１０から剥離して溶断することがある。以下において、ヒューズ膜９２０が支持基板９１０から剥離するメカニズムについて説明する。
【００４５】  ヒューズ膜９２０は、通電により発熱する。また、ヒューズ膜９２０と接合している支持基板９１０は、発熱したヒューズ膜９２０から熱を受ける。これにより、支持基板９１０とヒューズ膜９２０の接合界面において、ヒューズ膜９２０及び支持基板９１０が、Δθだけ温度上昇して熱膨張する。
【００４６】  ここで、ヒューズ膜９２０の線膨張係数をα１とし、支持基板９１０の線膨張係数をα２とすれば、接合界面には下記の式（１）のズレ力Ｆが発生する。【数１】
0006045714.tif 000002
なお、Ｋ１は、ヒューズ膜９２０及び支持基板９１０の形状・大きさから定まる定数であり、Ｋ２は、ヒューズ膜９２０及び支持基板９１０の材質・物性から決まる定数である。
【００４７】  通常、有機化合物から成る支持基板９１０の線膨張係数α２は、金属から成るヒューズ膜９２０の線膨張係数α１よりも大きい。このため、通電によりヒューズ膜９２０及び支持基板９１０が温度上昇した場合に、接合界面に発生するズレ力Ｆは、ヒューズ膜９２０には引っ張り力として作用し、支持基板９１０には圧縮力として作用する。
【００４８】  一方で、通電が断たれると、ヒューズ膜９２０及び支持基板９１０は、放熱によって元の温度に戻り、接合界面に発生したズレ力Ｆが消滅する。このため、通電と通電停止とが繰り返されると、接合界面におけるズレ力Ｆの発生と消滅が繰り返され、この結果、ヒューズ膜９２０が支持基板９１０から剥離することになる。
【００４９】  本発明者らは、ヒューズ膜９２０の剥離の現象を確認すべく、パルス寿命試験を行った。以下では、試験結果を説明すると共に、ヒューズ膜９２０の剥離現象の詳細について説明する。
【００５０】  図６は、パルス寿命試験を行った際の抵抗値の推移を示すグラフである。グラフの横軸はヒューズ９００に入力したパルスの入力数Ｎを示し、縦軸はヒューズ９００のコールド抵抗比Ｋを示す。また、横軸は、対数目盛りの軸である。コールド抵抗比Ｋは、下記の式（２）で示される。【数２】
0006045714.tif 000003
ここで、Ｒ０は、Ｎ＝０、すなわち初期のヒューズ９００のコールド抵抗を示し、Ｒは、所定のパルスをヒューズ９００にＮ回入力した際のコールド抵抗を示す。コールド抵抗とは、通電を停止した状態で常温にて測定したヒューズ９００の抵抗値である。
【００５１】  図６を見ると分かるように、入力数ＮがＮ１からＮ２の区間においては、コールド抵抗比Ｋは減少し、入力数ＮがＮ２からＮ４の区間においては、コールド抵抗比Ｋは増加している。この際、Ｎ＝Ｎ３（Ｄ点）でコールド抵抗比Ｋが１となり、Ｎ＝Ｎ４（Ｅ点）でヒューズ膜９２０が溶断した。
【００５２】  パルス寿命試験により、下記の点を把握できた。すなわち、ヒューズ９００のコールド抵抗が増加すると、ヒューズ膜９２０の発熱が増加する。そして、ヒューズ膜９２０の温度が上昇し、更にコールド抵抗が増加する。この一連のプロセスの進行が、パルスの入力数Ｎの増加に伴い促進される。  パルス寿命試験時においては、ヒューズ膜９２０を観察することで、下記の点を確認できた。すなわち、入力数ＮがＮ３からＮ４の区間において、ヒューズ膜９２０は、支持基板９１０との接合面から剥離し、剥離した部位において溶断することが判明した。
【００５３】  ヒューズ膜９２０の温度が上昇すると、前述した式（１）のΔθが増加するので、ズレ力Ｆが増大する。そして、ズレ力Ｆが、ヒューズ膜９２０と支持基板９１０の間の接合強度よりも大きくなることで、ヒューズ膜９２０がずれて支持基板９１０から剥離する。なお、ヒューズ膜９２０の支持基板９１０に対する接合強度は、通電と通電停止を繰り返すことで、通電を開始する前に比べて低下していることが判明した。このため、通電と通電停止を繰り返すことで、ズレ力Ｆの増大と接合強度の低下とが発生し、ヒューズ膜９２０が支持基板９１０から剥離しやすくなる。
【００５４】  支持基板９１０から剥離したヒューズ膜９２０の通電による温度上昇は、剥離前に比べて格段に大きくなっていることが判明した。なお、剥離後のヒューズ膜９２０の温度上昇が大きい理由は、ヒューズ膜９２０が支持基板９１０から剥離すると、ヒューズ膜９２０において通電により発生した熱が支持基板９１０へ伝達することが減少するからである。剥離したヒューズ膜９２０は、その後、発熱・抵抗も増加しやすいため、溶断しやすくなる。
【００５５】  （１−５．内部端子の剥離）  前述したように、ヒートサイクル試験を行うと、ヒューズ９００の抵抗値が大幅に増加する。試験後のヒューズ９００を調査したところ、抵抗値の増加の要因として、ヒートサイクル試験時の内部端子９３０が支持基板９１０から剥離することが解明された。
【００５６】  具体的には、ヒートサイクル試験時に、それぞれ線膨張係数が異なる支持基板９１０、ヒューズ膜９２０及び内部端子９３０が、互いの接合界面にてズレ力Ｆが発生し、ヒューズ膜９２０及び内部端子９３０が支持基板９１０から剥離する。そして、内部端子９３０が支持基板９１０から剥離すると、内部端子９３０と外部端子９５０の間の接合界面にもズレ力Ｆが発生するため、ずれた接合界面における電気抵抗が上昇し、この結果ヒューズ９００の抵抗値も上昇する。  このため、ヒューズ９００のヒートサイクル試験時の信頼性を高めるためには、内部端子９３０を支持基板９１０に強固に接合させることが望ましい。
【００５７】  ＜２．ヒューズの構成＞  図７及び図８を参照しながら、本発明の一実施形態に係るヒューズ１の構成について説明する。  図７は、一実施形態に係るヒューズ１の断面模式図である。図８は、ヒューズ１の平面模式図である。
【００５８】  ヒューズ１は、電子機器の回路基板等に表面実装されており、回路に異常な電流が流れた際に溶断する。ヒューズ１は、図７及び図８に示すように、支持基板１０と、ヒューズ膜２０と、内部端子群３１、３２と、オーバーコート４０と、外部端子５１、５２とを有する。ヒューズ１は、外部端子５１、５２を介して回路基板と電気的に接続され、回路基板から外部端子５１、５２を介してヒューズ膜２０へ電流が供給される。
【００５９】  ヒューズ１の長手方向の長さＬ１は約１．６（mm）であり、幅方向の長さＬ２は約０．８（mm）であり、厚さＬ３は約０．４（mm）である。長さＬ１、Ｌ２は、図２に示す比較例１に係るヒューズ９００と同じ大きさであるが、厚さＬ３は、ヒューズ９００の厚さよりも小さい。そして、ヒューズ１の重量は約０．９（mg）であり、ヒューズ９００の重量よりも小さい。このように、ヒューズ１は、薄型化及び軽量化したヒューズである。
【００６０】  支持基板１０は、ヒューズ膜２０や内部端子群３１、３２を支持する基板である。支持基板１０は、例えば有機化合物から成る基板であり、ここでは非熱可塑性ポリイミド樹脂基板である。支持基板１０の厚さは、約２５０（μｍ）である。
【００６１】  ヒューズ膜２０は、支持基板１０の主面１２に接合されている。ヒューズ膜２０は、詳細は後述するが、金属ナノ粒子を含有するインク膜にレーザ光が照射されることで、主面１２上に形成されている。金属ナノ粒子としては、例えば銀ナノ粒子が用いられる。ヒューズ膜２０の幅ｗは約１０（μm）であり、ヒューズ膜２０の厚さｔは約０．２５（μm）である。
【００６２】  ヒューズ膜２０は、主面１２との接合面から支持基板１０の内部に入り込んでいる入込部２２（図９）を有する。入込部２２は、ヒューズ膜２０を形成する際にレーザ光の照射を受けて溶融又は焼結した金属ナノ粒子が支持基板１０の主面１２と融合することで、形成される。
【００６３】  図９は、ヒューズ膜２０と支持基板１０の間の接合状態を示す撮影画像である。図９に示す撮像画像は、公知の走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）により観察された画像である。本実施形態におけるＳＥＭ観察は、ＣａｒｌＺＥＩＳＳ社製のＳＥＭであるＵＬＴＲＡ５５と、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ社製エネルギー分散型Ｘ線分光器であるＮＳＳ３１２Ｅ（ＥＤＸ）とを使用して行われた。
【００６４】  図９において、白い部分がヒューズ膜２０であり、白い部分の下側の黒い部分が支持基板１０である。図９を見ると分かるように、ヒューズ膜２０から支持基板１０の内部に入り込んでいる入込部２２が、複数分散していることが確認できる。複数の入込部２２の形状や大きさは、それぞれ僅かながら異なる。
【００６５】  入込部２２は、支持基板１０の内部と係合している。例えば、入込部２２は、フック形状を成しており、フック部分が支持基板１０の内部と係合している。入込部２２の形状は、フック形状に限定されず、例えば球状の形状であってもよい。また、入込部２２の先端側の幅は、入込部２２の根元側の幅よりも大きい。これにより、入込部２２が支持基板１０と係合した状態を維持しやすくなるので、ヒューズ膜２０が支持基板１０に強固に接合される。この結果、ヒューズ膜２０が支持基板１０の主面１２からずれ難くなり、ヒューズ膜２０が支持基板１０の主面１２から剥離し難くなる。
【００６６】  支持基板１０も、主面１２からヒューズ膜２０の内部に入り込む入込部１４（図１０）を有する。入込部１４は、分散して複数形成されており、ヒューズ膜２０の内部と係合している。このように入込部２２に加えて入込部１４が形成されていることで、ヒューズ膜２０と支持基板１０の接合をより強固にすることが可能となる。
【００６７】  図１０は、ヒューズ膜２０と支持基板１０の間の接合状態を示す撮像画像である。図１０も、図９と同様にＳＥＭにより観察された画像である。なお、図１０に示す撮像画像は、ヒューズ膜９２０の長手方向中央側の接合状態を示す図９とは異なり、ヒューズ膜９２０の長手方向端部における接合状態を示している。図１０を見るとわかるように、ヒューズ膜９２０の長手方向端部においては、入込部２２に加えて、支持基板１０からヒューズ膜２０の内部に入り込んでいる入込部１４を確認できる。
【００６８】  なお、前述した比較例１に係るヒューズ９００においては、ヒューズ膜９２０及び支持基板９１０に入込部が形成されておらず、ヒューズ膜９２０の接合面及び支持基板９１０の主面が平滑である。このため、ヒューズ９００においては、ヒューズ膜９２０が支持基板９１０から剥離しやすい。
【００６９】  本実施形態では、ヒューズ膜２０の入込部２２が第１入込部に該当し、支持基板１０の入込部１４が第２入込部に該当する。上記では、入込部２２及び入込部１４の両方が形成されていることとしたが、これに限定されない。入込部２２及び入込部１４の少なくともいずれか一方が形成されていればよい。かかる場合でも、ヒューズ膜２０を支持基板１０に強固に接合できる。
【００７０】  内部端子群３１、３２は、支持基板１０の主面１２に接合されている。図８に示すように、内部端子群３１は、ヒューズ膜２０の長手方向一端側と接続する接続端子であり、内部端子群３２は、ヒューズ膜２０の長手方向他端側と接続する接続端子である。内部端子群３１は、長手方向において互いに離隔した３つの内部端子３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、３つの内部端子３１ａ、３１ｂ、３１ｃを接続する内部端子３１ｄ、３１ｅを含む。内部端子群３２も、同様に複数の内部端子（内部端子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ）を含む。内部端子群３１、３２の構成は同様であるので、ここでは、内部端子群３１を例に挙げて詳細構成を説明する。
【００７１】  内部端子群３１の内部端子３１ａ〜３１ｃは、それぞれヒューズ膜２０の長手方向と交差する交差方向（具体的には、図８に示すように長手方向であるＸ方向と直交するＹ方向）に沿って設けられている。内部端子３１ａ〜３１ｃは、それぞれ同じ幅wを有し、ヒューズ膜２０の幅wと同じ大きさである。また、内部端子３１ａ〜３１ｃの厚さは、それぞれヒューズ膜２０の厚さｔと同じ大きさである。  内部端子３１ｄ、３１ｅは、ヒューズ膜２０の長手方向に沿ってヒューズ膜２０の両側に設けられている。内部端子３１ｄ、３１ｅの幅及び厚さは、内部端子３１ａ〜３１ｃの幅及び厚さと同じ大きさである。
【００７２】  本実施形態では、内部端子群３１、３２は、それぞれ、主面１２との接合面から支持基板１０の内部に入り込んでいる入込部（第３入込部に該当）を有する。第３入込部は、ヒューズ膜２０の入込部２２と同様な形状を有する。このため、内部端子群３１、３２も、支持基板１０に強固に接合されている。
【００７３】  支持基板１０は、主面１２から内部端子群３１、３２の内部に入り込む入込部（第４入込部に該当）を有する。第４入込部は、入込部１４と同様な形状を有する。第３入込部に加えて第４入込部が形成されていることで、内部端子群３１、３２と支持基板１０の接合をより強固にすることが可能となる。  なお、上記では、第３入込部及び第４入込部の両方が形成されていることとしたが、これに限定されない。第３入込部及び第４入込部の少なくともいずれか一方が形成されていてもよい。
【００７４】  オーバーコート４０は、ヒューズ膜２０の長手方向の中央側を覆う被覆部である。また、オーバーコート４０は、内部端子群３１のうちの最も長手方向中央側に位置する内部端子３１ａ、及び内部端子群３２のうちの最も長手方向中央側に位置する内部端子３２ａも覆う。オーバーコート４０は、例えばエポキシ樹脂を含む有機化合物から成る。
【００７５】  外部端子５１は、ヒューズ膜２０の長手方向一端側にて、内部端子群３１の一又は複数の内部端子（図８では、内部端子３１ｂ及び内部端子３１ｃ）と電気的に接続している。外部端子５２は、長手方向他端側にて、内部端子群３２の一又は複数の内部端子（図８では、内部端子３２ｂ及び内部端子３２ｃ）と接続している。外部端子５１、５２は、例えば銀製である。
【００７６】  なお、上記では、支持基板１０が有機化合物から成る基板であることとしたが、これに限定されない。例えば、支持基板１０は、有機化合物と無機化合物を組み合わせた基板であってもよい。かかる場合には、有機化合物の割合が、無機化合物の割合よりも大きいことが望ましい。
【００７７】  （パルス寿命試験）  上述した本実施形態のヒューズ１のパルス寿命について、比較例２、３に係るヒューズと対比しながら説明する。ここでは、本実施形態に係るヒューズ１と比較例２、３に係るヒューズについて、同一条件でパルス寿命試験を行った。
【００７８】  比較例２に係るヒューズは、ポリイミド製の支持基板の主面に、真空蒸着法により銀製のヒューズ膜を形成したものである。比較例３に係るヒューズは、ポリイミド製の支持基板の主面に約１５（nm）銀ナノ粒子を分散した分散液を印刷した後に、送風炉にて乾燥・焼成することで、ヒューズ膜を形成したものである。比較例２、３の支持基板の厚さ及びヒューズ膜の厚さは、それぞれ本実施形態の支持基板１０の厚さ（約２５０（μm））及びヒューズ膜２０の厚さ（約０．２５（μm））と同じ大きさである。
【００７９】  図１１は、本実施形態に係るヒューズ１と、比較例２、３に係るヒューズのパルス寿命試験結果を示すグラフである。図１１中の曲線Ｃ１は、本実施形態に係るヒューズ１のパルス寿命を示し、曲線Ｃ２は、ヒューズ膜が真空蒸着法により形成された比較例２に係るヒューズのパルス寿命を示し、曲線Ｃ３は、ヒューズ膜が送付炉による焼成で形成された比較例３に係るヒューズのパルス寿命を示す。グラフを見ると分かるように、例えば電流負荷率が９０％の場合の比較例２のヒューズのパルス寿命が約１００回であり、比較例３のヒューズのパルス寿命が約１２０回である。これに対して、本実施形態のヒューズ１のパルス寿命は、約４５００回であり、比較例２、３に比べて大幅にパルス寿命が改善されている。
【００８０】  次に、本実施形態に係るヒューズ１のパルス寿命と、図３で説明した比較例１に係るヒューズ９００のパルス寿命とについて、図１２を参照して説明する。  図１２は、本実施形態に係るヒューズ１と比較例１に係るヒューズ９００のパルス寿命試験結果を示すグラフである。図１２中の曲線Ｃ１は、本実施形態に係るヒューズ１のパルス寿命を示し、曲線Ｃ４は、比較例１に係るヒューズ９００のパルス寿命を示す。グラフを見ると分かるように、本実施形態に係るヒューズ１のパルス寿命は、比較例１に係るヒューズ９００のパルス寿命に比べて大幅に改善されている。
【００８１】  （剥離試験）  次に、本実施形態のヒューズ１のヒューズ膜２０と支持基板１０の接合強度について、前述した比較例２、３に係るヒューズと対比しながら説明する。ここでは、接合強度を把握するために、本実施形態に係るヒューズ１と比較例２、３に係るヒューズについて同一条件でテープ剥離試験を行った。
【００８２】  テープ剥離試験は、ＪＩＳ  Ｚ０２３７に規定された「粘着テープ・粘着シート試験方法」の１８０度引きはがし試験方法に準拠して行われた。すなわち、まず、ヒューズの一部をカットした試験片をガラス基板上に接着固定し、試験片のヒューズ膜の表面にテープを貼り付ける。そして、ガラス基板を固定用治具に固定し、ロードセルを使用しながらテープの一端を１８０度引きはがす試験を行った。なお、接合力が強い試験片については、ヒューズ膜とテープを予め接着剤で接着した上で剥離試験を行った。
【００８３】  下記の表１は、テープ剥離試験の試験結果を示す。【表１】
0006045714.tif 000004
なお、初期剥離強度とは、ヒューズに通電したりヒューズを折り曲げたりする前の初期の状態における剥離強さを意味する。
【００８４】  表１を見ると分かるように、比較例２、３に係るヒューズの剥離強度は、それぞれ０．３７（KN/m）、１．１２（KN/m）である。これに対して、本実施形態に係るヒューズ１の剥離強度は、３．１（KN/m）であり、比較例２、３に比べて大幅に剥離強度が大きい。この結果、本実施形態のヒューズ１の接合強度が、比較例２、３に係るヒューズの接合強度に比べて大きいことが確認された。  なお、上述したパルス寿命試験と剥離試験の結果から、図１１に示すパルス寿命と剥離強度に相関関係があることも確認された。
【００８５】  ＜３．ヒューズの製造方法＞  図１３を参照しながら、ヒューズ１の製造方法の一例について説明する。  図１３は、ヒューズ１の製造工程を示すフローチャートである。ヒューズ１の製造工程は、図１３に示すように、液膜形成工程、乾燥工程、ヒューズ膜・内部端子形成工程、洗浄工程、焼成工程、後工程、検査工程を含む。以下では、工程毎に説明する。
【００８６】  （液膜形成工程：Ｓ１０２）  液膜形成工程Ｓ１０２では、集合基板１００の主面である表面１０２（図１４参照）上に、金属ナノ粒子が溶媒中に分散された分散液の液膜であるインク膜１１０を形成する。具体的には、不図示のスピンコータを使用して、金属ナノ粒子を含むインクを集合基板１００の表面１０２全体に所定の厚さだけ形成する。
【００８７】  金属ナノ粒子としては、例えば銀ナノ粒子が用いられる。銀ナノ粒子の平均粒子径は、５〜３０（nm）であり、ここでは約１５（nm）である。また、インク（銀ナノインク）の銀ナノ粒子の含有量は、例えば約５０（ｗｔ％）である。なお、銀ナノ粒子の含有量は、上記に限定されず、例えば２０〜６０（ｗｔ％）であってもよい。
【００８８】  分散液中の溶媒は、例えば炭化水素の一種であるテトラデカンである。テトラデカンは低沸点の溶媒であるが、分散液は、高沸点の他の溶媒を含みうる。また、分散液は、金属ナノ粒子を溶媒に分散させるための分散剤を含んでおり、分散剤は、例えば脂肪族アミンなどの有機物質からなる。
【００８９】  図１４は、集合基板１００上に形成されたインク膜１１０を示す模式図である。本実施形態では、ヒューズ１を大量に生産できるように、複数のヒューズ１の支持基板１０に相当する集合基板１００上に、インク膜１１０が複数形成されている。ここで、集合基板１００は、有機化合物（具体的には、非熱可塑性ポリイミド）から成る。集合基板１００の厚さは約２５０（μｍ）であり、表面粗さＲａは約０．０５（μｍ）である。
【００９０】  （乾燥工程：Ｓ１０４）  乾燥工程Ｓ１０４では、集合基板１００上のインク膜１１０を乾燥させる。具体的には、送風加熱炉を使用して、インク膜１１０を例えば約７０℃の温度で約１時間以下の乾燥を行う。これにより、インク膜１１０中の低沸点の溶媒（例えば、テトラデカンの一部）が蒸発して、集合基板１００上に厚さが一様な乾燥したインク膜１１０（具体的には、ナノ銀インク膜）が形成される。この結果、集合基板１００の表面１０２は、乾燥したインク膜１１０によって覆われ、大気からは遮断される。
【００９１】  （ヒューズ膜・内部端子形成工程：Ｓ１０６）  ヒューズ膜・内部端子形成工程においては、集合基板１００上のインク膜１１０にレーザ照射装置によってレーザ光をインク膜１１０に照射することで、ヒューズ膜及び内部端子を形成する。以下では、ヒューズ膜・内部端子形成工程を説明する前に、レーザ照射装置の構成について説明する。
【００９２】    （レーザ照射装置２００の構成）  図１５は、レーザ照射装置２００の構成の一例を示す模式図である。レーザ照射装置２００は、制御部２１０と、レーザ出力部２２０と、光学部２３０と、可動テーブル２４０と、テーブル駆動装置２４５と、検出部２５０とを有する。
【００９３】  制御部２１０は、レーザ照射装置２００の動作全体を制御する。例えば、制御部２１０は、ヒューズ膜及び内部端子の形状及び位置に関するＣＡＤ情報をパーソナルコンピュータから受け取ると、可動テーブル２４０の移動とレーザ光の照射とを制御して、集合基板１００上のインク膜に相対的な走査速度でレーザ光を照射する。また、制御部２１０は、レーザ光の走査速度や照射強度を調整する。
【００９４】  レーザ出力部２２０は、電源２２２と、レーザ発振器２２４とを含む。レーザ発振器２２４は、電源２２２からの出力に応じて、レーザ光を連続発振する。ここで、レーザ光のスポット径φ（Ｌ）は、例えば１０（μm）である。また、レーザ光は、例えば波長が１０６４（nm）で平均照射強度が３．０×１０４〜５．０×１０５（W／cm2）のＮｄ−ＹＡＧレーザ光である。
【００９５】  光学部２３０は、ミラー２３２と、光学フィルター２３４と、レンズ２３６と、を含む。  ミラー２３２は、レーザ光の照射方向を調整する。光学フィルター２３４は、レーザ光の光量を減衰させる機能を有する。光学フィルター２３４は、例えばＮＤ（Neutral Density）フィルターである。レンズ２３６は、光学フィルター２３４で減衰されたレーザ光を集光する。
【００９６】  上記の光学フィルター２３４を用いることで、レーザ光の照射条件（例えば、照射強度）の選択範囲が広がる。例えば、平均照射強度を３．０×１０４〜５．０×１０５（W／cm2）に制御する場合において、電源２２２の出力を所定の値以下とするとレーザ光の発振が不安定となる場合があり、インク膜の焼成に支障をきたす。かかる問題に対して、レーザ光の光量の減衰が有効であるため、光学フィルター２３４を用いている。また、光学フィルター２３４は、着脱自在に装着されている。これにより、特性が異なる光学フィルターの中から適切な光学フィルター２３４を選択して装着できる。
【００９７】  可動テーブル２４０は、Ｘ−Ｙ方向に移動可能である。可動テーブル２４０は、基板吸着部を有し、集合基板１００を吸着保持する。  テーブル駆動装置２４５は、可動テーブル２４０をＸ方向及びＹ方向にそれぞれ独立に移動させる。  検出部２５０は、例えばＣＣＤカメラであり、集合基板１００の位置や集合基板１００上のレーザ光の照射状態を検出する。
【００９８】  以上、レーザ照射装置２００の構成を説明した。次に、レーザ照射装置２００を用いたヒューズ膜・内部端子形成工程Ｓ１０６の詳細について、図１６及び図１７を参照しながら説明する。
【００９９】  図１６は、ヒューズ膜・内部端子形成工程の詳細を示すフローチャートである。図１７は、ヒューズ膜・内部端子形成後の集合基板１００を示す図である。なお、図１７には、ヒューズ膜・内部端子形成後の一つのヒューズに対応するヒューズ膜及び内部端子を含むサブ組立体１１８が、模式的に示されている。
【０１００】  ヒューズ膜形成工程において、まず、表面１０２にインク膜１１０が形成された集合基板１００を、可動テーブル２４０に吸着固定する（ステップＳ１３２）。  次に、集合基板１００上のインク膜１１０の隅にレーザ光を照射して、図１７に示すようなアライメントマーク１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃを形成する（ステップＳ１３４）。形成されたアライメントマーク１１５ａ〜１１５ｃの形状は、例えば略十字状である。ここで、アライメントマーク１１５ａ〜１１５ｃとは、複数のヒューズ膜及び内部端子を集合基板１００に形成する形成位置を調整するための位置調整マークである。
【０１０１】  次に、検出部２５０により３つのアライメントマーク１１５ａ〜１１５ｃを読み取り、読み取ったアライメントマークの位置を基準として集合基板１００のＸ方向とＹ方向を決め、同時に原点も決定する（ステップＳ１３６）。ここでは、アライメントマーク１１５ａを原点とする。
【０１０２】    （インク膜１１０の加熱工程：Ｓ１３８）  次に、乾燥したインク膜１１０の表面にレーザ光を照射して、インク膜１１０を加熱する（ステップＳ１３８）。この際、レーザ光を照射する部分は、アライメントマーク１１５ａの位置（原点）に基づいて特定される。すなわち、制御部２１０は、ヒューズ膜及び内部端子の形状と、アライメントマーク１１５ａの位置を基準としたヒューズ膜及び内部端子の位置とに関するＣＡＤ情報をパーソナルコンピュータから受け取って、可動テーブル２４０の移動及びレーザ光の照射の制御を行う。例えば、制御部２１０は、約３〜９０（mm/sec）の走査速度で、インク膜１１０の表面に対してほぼ垂直にレーザ光を照射させる。
【０１０３】  本実施形態では、インク膜１１０中の高沸点の溶媒及び分散剤を気化させるように、インク膜１１０を加熱する。  具体的には、レーザ光が照射されるインク膜１１０は、主に沸点の高い溶媒と分散剤と銀ナノ粒子とで構成されている。ここで、銀ナノ粒子は、平均粒子径が約１５（nm）であり、波長が１０６４（nm）のレーザ光を吸収する吸収特性を有するため、レーザ光を吸光（プラズモン吸光）して発熱する。これにより、銀ナノ粒子が、温度上昇して例えば５００℃に達すると、高沸点の溶媒及び分散剤（一部）が気化する。例えば、溶媒及び分散剤は、蒸発又はガス化（酸化）する。そして、分散剤が気化することで、分散剤と銀ナノ粒子の間の結合も解放される。
【０１０４】  分散剤との結合が解放された銀ナノ粒子は、むきだしの状態となり、銀ナノ粒子の表面の活性が高まる。そして、銀ナノ粒子が溶融するとともに、一部の銀ナノ粒子同士が焼結して銀粒子となる。溶融した銀ナノ粒子又は焼結した銀粒子は、接触している非熱可塑性ポリイミド基板である集合基板１００の表面１０２に熱を伝達させて表面１０２を加熱させる。表面１０２は、ここでは約５００℃近い温度まで加熱される。また、表面１０２は、表面１０２上に位置する銀ナノ粒子（又は銀粒子）と分散剤によって実質的に大気から遮断されている。
【０１０５】  加熱された表面１０２は、集合基板１００のガラス転位温度（約４２０℃）を超え（具体的には、６００℃よりも小さい温度で）、実質的に大気から遮断された状態で、軟化又は溶融する。
【０１０６】  ここで、表面１０２を実質的に大気から遮断する理由は、表面１０２が大気に触れていると表面１０２の炭化が進行しやすい等の好ましくない現象の発生を防止するためである。  また、加熱された表面１０２の温度は、ガラス転位温度（約４２０℃）よりも大きくて６００℃以下に管理することが望ましい。表面１０２の温度が、５００℃を大幅に超える温度（例えば６００℃〜７００℃）になると、表面１０２の炭化が進行してしまうため、表面１０２を十分に軟化又は溶融できない。同様に、表面１０２の温度がガラス転位温度に達しない場合にも、表面１０２を十分に軟化又は溶融できない。
【０１０７】  本実施形態では、レーザ光をインク膜１１０に対して１度だけ照射して、インク膜１１０を加熱する。このため、レーザ光の照射強度は大きい方が望ましいが、照射強度が過度に大きい場合には、表面１０２上のインク膜１１０にレーザ光を照射した際にインク膜１１０が吹き飛んでしまい（所謂アブレーション）、表面１０２が大気に晒されて炭化する恐れがある。
【０１０８】  一方で、レーザ光の照射強度を低く設定して複数回照射した場合には、下記のような不具合が生じる。  インク膜１１０中の銀ナノ粒子の吸光反応は、インク膜１１０の表層で生じる。このため、１回目のレーザ光の照射により、インク膜１１０の表層において吸光発熱反応が生じて、表層の分散剤の炭化や硬化、及び銀ナノ粒子の焼結が生じる。その後、２回目の照射を行った場合に、炭化又は硬化した分散剤等が障害となって表層の下部に存在する未焼結の銀ナノ粒子へレーザ光が十分に届かないため、集合基板１００の表面１０２を十分に加熱できない。また、表層の下部において生じたガス等が表層に阻まれて十分に大気中へ排出できないため、インク膜１１０の抵抗率等の物性値を管理することが困難となる。
【０１０９】  上述したレーザ光の照射強度に関する検討結果から、前述したように、レーザ光を、波長が１０６４（nm）で平均照射強度が３．０×１０４〜５．０×１０５（W／cm2）のＮｄ−ＹＡＧレーザ光としている。ただし、これに限定されず、レーザ光を、波長が５３２（nm）で平均照射強度が２．０×１０３〜７．０×１０４（W／cm2）のＮｄ−ＹＡＧレーザ光としてもよい。波長が５３２（nm）の高調波であるレーザ光は、波長が１０６４（nm）のレーザ光よりも銀ナノインクの吸収率が高いので、波長が５３２（nm）のレーザ光の平均照射強度の大きさを低くしている。
【０１１０】  インク膜１１０にレーザ光を照射して表面１０２を適切に軟化又は溶融させるためには、レーザ光の照射強度に加えて、レーザ光の走査速度を制御する必要がある。例えば、レーザ光の走査速度が９０（mm／s）を超えると、表面１０２を十分に軟化又は溶融させることができなかった。このため、本実施形態では、レーザ光の走査速度を３〜９０（mm／s）としている。  なお、レーザ光の照射強度及び走査速度の設定については、特にインク膜１１０の厚さやレーザ光のスポット径も考慮することが望ましい。
【０１１１】  ここで、熱力学の知見を本実施形態に適用して説明する。  インク膜１１０の表面にレーザ光を照射して表面を加熱する系において、インク膜１１０の厚さ方向の平均的な熱の及び距離Ｌ（Ｌ）は、下記の式（３）となる。【数３】
0006045714.tif 000005
なお、κｉはインク膜１１０の厚さ方向の平均的な熱拡散率、τは代表的なレーザ光の照射時間、α、βはα＞０、β＞０なる所定数、Ｋ１は比例定数である。
【０１１２】  また、照射するレーザ光のスポット径をφ（Ｌ）とし、レーザ光の相対的な走査速度をＶ（Ｌ）とすれば、レーザ光を連続発振モードでインク膜１１０を照射する本実施形態に係る代表的なレーザ光の照射時間τは、下記の式（４）となる。【数４】
0006045714.tif 000006
なお、Ｋ２はレーザ光の形状等に関する補正係数である。
【０１１３】  式（４）を式（３）に代入すると、下記の式（５）となる。【数５】
0006045714.tif 000007
【０１１４】  式（５）によれば、熱の及ぶ距離Ｌ（Ｌ）は、κｉ、φ（Ｌ）、Ｖ（Ｌ）の各因子によって決まり、各因子の値には組み合わせが存在することを意味する。すなわち、熱拡散率κｉ及びスポット径φ（Ｌ）を固定値にした場合、距離Ｌ（Ｌ）は走査速度Ｖ（Ｌ）によって決まると考えられる。本実施形態においては、距離Ｌ（Ｌ）がインク膜１１０の表面から集合基板１００の表面１０２までの距離（インク膜１１０を加熱する厚さ）を代表するものと考えると、インク膜１１０の厚さと平均的な熱拡散率κｉとを固定値にした場合には、走査速度Ｖ（Ｌ）は、スポット径φ（Ｌ）に応じて選定する必要があると考えられる。  また、スポット径φ（Ｌ）と走査速度Ｖ（Ｌ）とを変化させて、インク膜１１０の厚さｔ（Ｌ）によって集合基板１００の表面１０２が軟化又は溶融する状態の変化を観察した結果、距離Ｌ（Ｌ）は厚さｔ（Ｌ）と強い相関があることが判明した。すなわち、インク膜１１０の厚さ方向の平均的な熱の及ぶ距離Ｌ（Ｌ）は、厚さｔ（Ｌ）を代表しているものと考えられる。
【０１１５】  なお、インク膜１１０の厚さが約３．０（μｍ）より大きいと、レーザ光の走査速度を極めて低くして加熱する必要が生じるので、本実施形態においては実用的でないと判断した。一方、厚さが約０．１（μｍ）より小さいと、レーザ光の走査速度を大きくしても、集合基板１００の表面１０２を安定して軟化又は溶融させることができなかった。
【０１１６】  本実施形態では、集合基板１００の表面１０２を所定の温度範囲で加熱し、表面１０２の炭化や過度の変形を防止しつつ表面１０２を安定して軟化又は溶融させるために、インク膜１１０の加熱条件や、金属ナノ粒子、溶媒、分散剤及び集合基板の物性、形状、大きさ等を工夫している。
【０１１７】    （金属ナノ粒子と表面１０２との融合工程：Ｓ１４０）  ステップＳ１３８の表面１０２上のインク膜１１０へのレーザ光の照射後に、例えば所定時間放置することで、インク膜１１０中の溶融又は焼結した金属ナノ粒子と、軟化又は溶融した表面１０２とを相互に融合させる（ステップＳ１４０）。これにより、表面１０２上に、図１８に示すようにヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０が形成される。すなわち、インク膜１１０のうちレーザ光が照射されて加熱された部分が、ヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０となる。
【０１１８】  ここで、金属ナノ粒子と表面１０２との融合態様について説明する。  インク膜１１０中の溶融又は焼結した金属ナノ粒子は、軟化又は溶融した表面１０２と接触して、相互に融合した接合界面が形成される。すなわち、金属ナノ粒子及び表面１０２の表面張力が相互作用して、金属ナノ粒子と表面１０２とが互いに濡れ合う接合界面を自由に形成する。接合界面が形成されることで、表面１０２上にヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０が形成される。
【０１１９】  具体的には、金属ナノ粒子は、表面張力により例えば球状の表面形状に変形し、金属ナノ粒子よりも表面張力が大きな表面１０２は、表面張力によって、球状に変形した金属ナノ粒子を包み込むように変形して、接合界面を形成する。
【０１２０】  そして、ヒューズ膜１２０や内部端子群１３０を構成する金属ナノ粒子は、接合界面において集合基板１００の内部に延出し、集合基板１００の内部に入り込む入込部（具体的には、図９に示す入込部２２）を形成する。入込部は、例えばフック形状となっており、集合基板１００の内部と係合している。フック形状の入込部の先端側の幅は、入込部の根元側の幅よりも大きい。このような入込部が形成されることで、ヒューズ膜１２０を集合基板１００に強固に接合させることが可能となる。
【０１２１】  図１８は、ヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０の形成状態を示す図である。一つのサブ組立体１１８を構成するヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０が直線状に伸びて、他のサブ組立体１１８のヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０と繋がっている。ヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０のサブ組立体１１８の領域からはみ出ている部分は、サブ組立体１１８が集合基板１００から切り出される際に切除される。なお、ヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０は、図１８とは異なり、サブ組立体１１８からはみ出ないように形成されてもよい。
【０１２２】  図１８を見ると分かるように、ヒューズ膜１２０は、Ｘ方向へ伸びる直線状の形状となっている。ヒューズ膜１２０の幅wは、例えば１０（μm）であり、レーザ光のスポット径φ（Ｌ）とほぼ同じ大きさである。ヒューズ膜１２０の厚さは、例えば０．２５（μm）である。  内部端子群１３０は、ヒューズ膜１２０のサブ組立体１１８の長手方向の両端側にて、それぞれヒューズ膜１２０と接続している。２つの内部端子群１３０は、それぞれ同一形状の３つの内部端子１３１ａ〜１３１ｃ及び内部端子１３２ａ〜１３２ｃを含む。また、内部端子群１３０は、それぞれ離隔した内部端子１３１ａ〜１３１ｃを接続する内部端子１３１ｄ、１３１ｅと、内部端子１３２ａ〜１３２ｃを接続する内部端子１３２ｄ、１３２ｅとを含む。
【０１２３】  内部端子群１３０の複数の内部端子１３１ａ〜１３１ｅ、１３２ａ〜１３２ｅの各々は、ヒューズ膜１２０形成時と同じレーザ光の照射条件で、形成されている。このため、内部端子群１３０の各内部端子（内部端子１３１ａを例に挙げて説明する）の幅ｗは、ヒューズ膜１２０の幅ｗと同じ大きさである。また、内部端子１３１ａの厚さも、ヒューズ膜１２０の厚さと同じ大きさである。  そして、内部端子群１３０は、ヒューズ膜１２０と同様に、入込部（具体的には、前述した第３入込部や第４入込部）によって集合基板１００に対して強固に接合される。なお、内部端子群１３０の各内部端子の幅及び厚さは、ヒューズ膜１２０の幅及び厚さと異なってもよい。また、内部端子群１３０の形成時のレーザ光の照射条件は、ヒューズ膜１２０の形成時の照射条件と異なってもよい。
【０１２４】  本実施形態では、一つの工程の中でヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０を形成しているので、ヒューズ膜１２０と内部端子群１３０とを別工程で形成する場合に比べて、ヒューズ膜１２０に対する内部端子群１３０の位置精度を高めることができる。また、製造時の工程が簡素化され、低コストを実現しやすくなる。
【０１２５】  また、本実施形態では、レーザ光をインク膜１１０に対して一回走査させることで、レーザ光のスポット径に対応する幅の直線状のヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０が形成される。また、レーザ光の走査幅に対応する長さのヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０が形成される。これにより、ヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０を短時間で大量に形成することが可能となる。
【０１２６】  レーザ光の照射後のインク膜１１０の厚さ（第２厚さ）は、レーザ光の照射前のインク膜１１０の厚さ（第１厚さ）よりも小さくなる。第１厚さと第２厚さの対応関係については、予め実験等で解析されているため、前述したステップＳ１０２のインク膜１１０の形成工程において、第１厚さと第２厚さの対応関係に基づいて、第１厚さを調整してインク膜１１０が形成される。これにより、ヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０を所望の厚さに適切に管理できる。
【０１２７】  図１９は、レーザ光の照射前のインク膜１１０の厚さｔ（ｉ）と、照射後のヒューズ膜１２０の厚さｔとの関係を示すグラフである。インク膜１１０は、ここでは、銀ナノ粒子を含有するインク膜であり、ポリイミド基板上に形成されているものとする。グラフを見ると分かるように、インク膜１１０の厚さｔ（ｉ）とヒューズ膜１２０の厚さｔとには比例関係があり、照射前の厚さｔ（ｉ）を管理することで照射後の厚さｔを管理することができる。
【０１２８】  なお、スピンコータの代わりにインクジェットを用いた実験においても、同様な結果が得られた。また、フレキソ印刷やグラビア印刷などの他の印刷方法においても、インク膜１１０の厚さｔ（ｉ）を管理することにより照射後のヒューズ膜１２０の厚さｔを管理できることが確認できた。
【０１２９】  図２０は、レーザ光のスポット径φ（Ｌ）と、ヒューズ膜１２０の幅ｗとの関係を示すグラフである。グラフに示すように、照射後のヒューズ膜１２０の幅ｗは、スポット径φ（Ｌ）と比例関係を有する。なお、スポット径φ（Ｌ）は、ビームプロファイラーにより測定し、またはレーザ光を実際に基板に照射して加工された痕跡形状を測定するなどして求めた。
【０１３０】  また、本実施形態では、制御部２１０は、インク膜１１０の厚さに応じて、レーザ光の照射速度及び照射強度の少なくとも一方を調整して、インク膜１１０のレーザ光を照射してもよい。これにより、インク膜１１０の厚さの設定値が変わった場合においても、所望の厚さのヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０を形成できる。また、ヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０を集合基板１００に強固に接合できる。
【０１３１】  また、本実施形態では、前述したようにレーザ発振器２２４から発振されたレーザ光を減衰用の光学フィルター２３４で減衰し、減衰されたレーザ光をインク膜１１０に照射する。レーザ光の発振は、電源２２２の出力を所定値よりも小さくすると、不安定になりやすい。そこで、電源２２２の出力を必要以上に小さくする代わりに、光学フィルター２３４によって光量を減衰させることで、所望の照射強度を確保することが可能となる。これにより、レーザ光の発振が不安定になることを抑制できるので、照射後のインク膜１１０（ヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０）を集合基板１００に適切に接合させることができる。
【０１３２】  なお、上記では、直線状のヒューズ膜１２０を形成することとしたが、これに限定されず、例えば曲線状のヒューズ膜を形成してもよい。曲線状のヒューズ膜は、光学部２３０にガルバノミラーを設けてレーザ光を走査することで、形成可能である。また、直線と曲線を組み合わせたヒューズ膜を形成してもよい。これにより、多様な形状のヒューズ膜１２０を有するヒューズを製造できる。
【０１３３】  （洗浄工程Ｓ１０８）  図１３に戻り、洗浄工程においては、インク膜１１０のレーザ光を照射していないインクを洗い流し、乾燥させる。なお、洗浄方法としては、例えばイソプロピルアルコール溶液による超音波洗浄が用いられる。
【０１３４】  洗浄後に、隣接する内部端子（例えば、内部端子１３１ａと内部端子１３２ａ）の間の電気抵抗Ｒを測定してもよい。測定した電気抵抗Ｒを用いて、下記の式（６）から抵抗率ρを求めることができる。なお、電気抵抗Ｒの測定は、公知の四端子法を用いた。【数６】
0006045714.tif 000008
【０１３５】  （焼成工程Ｓ１１０）  焼成工程においては、例えば送付炉を使用して、ヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０が形成された集合基板１００を約２５０℃で１時間焼成する。焼成後に、隣接する内部端子間の電気抵抗Ｒを測定して、抵抗率ρを求めてもよい。測定結果から、焼成工程後の抵抗率のバラツキは、洗浄工程後の抵抗率のバラツキよりも改善されている。
【０１３６】  特に、レーザ光のスポット形状が円形である場合には、レーザ光の走査領域のうちの両端部において金属ナノ粒子の焼結が不十分となり、当該両端部の抵抗率が高くなりやすい。これに対して、焼成を行うことで、抵抗率のバラツキが低減し、前記両端部において金属ナノ粒子の焼結が十分に行われることが判明した。本実施形態では、焼成後の抵抗率ρは、４．５（μΩｃｍ）であった。
【０１３７】  （後工程Ｓ１１２）  後工程においては、主にオーバーコート及び外部端子の形成を行う。以下では、図２１を参照しながら、後工程の詳細について説明する。
【０１３８】  図２１は、後工程の詳細を示すフローチャートである。  まず、図２２に示すように、サブ組立体１１８上にオーバーコート１４０を形成する（ステップＳ１５２）。オーバーコート１４０は、前述した原点（アライメントマーク１１５ａの位置）を基準に集合基板１００上の各サブ組立体１１８の位置を割り出して、形成される。
【０１３９】  図２２は、サブ組立体１１８上のオーバーコート１４０の形成状態を示す図である。オーバーコート１４０は、ヒューズ膜１２０の長手方向の中央側を覆うように形成されている。オーバーコート１４０は、主にシリコーン樹脂からなる。オーバーコート１４０は、例えばスクリーン印刷を用いて形成される。具体的には、印刷後に樹脂を所定温度で加熱硬化することで、オーバーコート１４０が形成される。
【０１４０】  図２１に戻り、オーバーコート１４０が形成されたサブ組立体１１８を、集合基板１００から切り出す（ステップＳ１５４）。  次に、サブ組立体１１８の長手方向両端部に、図２３に示すように、内部端子と接続する外部端子１５１、１５２を形成する（ステップＳ１５６）。
【０１４１】  図２３は、外部端子１５１、１５２の形成状態を示す図である。外部端子１５１、１５２は、内部端子群１３０のオーバーコート１４０で覆われていない部分と接続するように形成されている。外部端子１５１、１５２は、主に銀で構成されている。外部端子１５１、１５２は、銀粒子を有機溶媒に分散させた銀ペーストをスクリーン印刷技術やディッピング技術を用いて印刷形成した後、所定の加熱条件で焼成することで、形成される。
【０１４２】  本実施形態では、内部端子群１３０と外部端子１５１、１５２との接合強度は高い。これは、内部端子群１３０を構成する銀ナノ粒子と外部端子１５１、１５２を構成する銀粒子との間での電気的・機械的接合と、銀ナノ粒子が分散された有機溶媒と銀粒子が分散された有機溶媒との間の機械的接合が確保されているためである。
【０１４３】  外部端子１５１、１５２を形成することで、製品形態のヒューズ１となる。  図２１に戻り、オーバーコート１４０の表面に、図２４に示すように捺印を行う（ステップＳ１５８）。  図２４は、オーバーコート１４０への捺印を説明するための図である。オーバーコート１４０の表面に、例えば文字が捺印される。なお、オーバーコート１４０へ捺印したあと、外部端子１５１、１５２にNiメッキ又はSnメッキを施してもよい。
【０１４４】  （検査工程Ｓ１１４）  図１３に戻り、検査工程においては、ヒューズ１の抵抗等を検査する。検査後に、ヒューズ１は、梱包し出荷される。これにより、本実施形態に係るヒューズ１の一連の製造工程が完了する。
【０１４５】  上述したヒューズ１の製造方法においては、金属ナノ粒子を含有するインク膜１１０を基板上に形成した後、インク膜１１０にレーザ光を照射してヒューズ膜１２０を形成している。かかる場合には、ヒューズ膜のパターン化下地処理やパターン化マスク等を使用することなく、微細なヒューズ膜を有するヒューズ１を安価かつ大量に製造することが可能となる。
【０１４６】  また、上述したヒューズ１の製造方法によれば、インク膜１１０をレーザ光で加熱してポリイミド製の集合基板１００上に形成されたヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０は、それぞれ入込部が形成されることで、集合基板１００の表面に確実に接合される。そして、接合界面での接合強度が、ヒートサイクル試験等でヒューズ１の温度変化が生じた際に集合基板１００（製造後の支持基板）、ヒューズ膜１２０及び内部端子群１３０の線膨張係数の差に起因して発生する接合界面におけるズレ力Ｆよりも大きいため、接合界面での剥離を防止できる。この結果、ヒューズ１のパルス寿命やヒートサイクル信頼性を改善することが可能となる。
【０１４７】  なお、上述したヒューズ１の製造方法においては、ステップＳ１０２が液膜形成ステップに該当し、ステップＳ１３８が加熱ステップに該当し、ステップＳ１４０がヒューズ膜形成ステップに該当する。
【０１４８】  ＜４．変形例＞  上記では、スピンコータを使用して、金属ナノ粒子を含有するインク膜１１０を集合基板１００の表面１０２全体に形成することとしたが、これに限定されない。例えば、インクジェットプリンタを使用して、表面１０２上のヒューズ膜１２０を形成する部分にインク膜を形成してもよい。
【０１４９】  また、上記では、金属ナノ粒子が銀ナノ粒子であることとしたが、これに限定されない。例えば、金属ナノ粒子は、銅ナノ粒子、金ナノ粒子、ニッケルナノ粒子など他の金属ナノ粒子であってもよい。  また、上記では、金属ナノ粒子の平均粒子径が約１５（ｎｍ）であることとしたが、これに限定されない。例えば、金属ナノ粒子の平均粒子径は、例えば３（nm）又は５０（nm）であってもよい。
【０１５０】  また、上記では、支持基板１０が非熱可塑性ポリイミド基板であることとしたが、これに限定されない。例えば、支持基板１０は、熱可塑性ポリイミド基板、熱硬化性ポリイミド基板、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）製基板、又は他の有機材料から成る基板のいずれかであってもよい。
【０１５１】  また、上記では、内部端子群３１、３２が、それぞれ内部端子３１ａ〜３１ｃ、３２ａ〜３２ｃを接続する内部端子３１ｄ、３１ｅ、３２ｄ、３２ｅを含むこととしたが、これに限定されず、内部端子群３１、３２は、それぞれ３１ｄ、３１ｅ、３２ｄ、３２ｅを含まないこととしてもよい。
【０１５２】  また、上記では、外部端子５１、５２が、それぞれ内部端子群３１、３２の内部端子と接触して電気的に接続されていることとしたが、これに限定されない。例えば、外部端子５１、５２は、外部端子５１、５２と内部端子群３１、３２の間に設けた平板状の中間端子を介して内部端子と電気的に接続されていてもよい。
【０１５３】  また、上記では、レーザ光を、波長が１０６４（nm）で平均照射強度が３．０×１０４〜５．０×１０５（W／cm2）のＮｄ−ＹＡＧレーザ光、又は波長が５３２（nm）で平均照射強度が２．０×１０３〜７．０×１０４（W／cm2）のＮｄ−ＹＡＧレーザ光としたが、これに限定されない。例えば、レーザ光は、金属ナノ粒子がプラズモン吸収帯域を有する波長が８００（nm）のチタンサファイアレーザ光であってもよい。また、レーザ光の平均照射強度の大きさは、レーザ光の波長に応じて調整してもよい。
【０１５４】  また、上記では、レーザ光は連続発振モードで照射されることとしたが、これに限定されず、例えばレーザ光はパルス発振モードで照射されてもよい。また、上記では、レーザ光の走査速度が３〜９０（ｍｍ／Ｓ）あることとしたが、これに限定されない。
【０１５５】  また、上記では、レーザ光のスポット形状を円形としたが、これに限定されない。例えば、レーザ光のスポット形状は、楕円形状、正方形、長方形のいずれかであってもよい。スポット形状が正方形又は長方形である場合には、レーザ光の照射幅のほぼ全域を焼結できる。  また、上記では、スポット形状が円形であるレーザ光の直径が１０（μm）であることとしたが、これに限定されない。レーザ光の直径を、レーザ光の波長や照射強度に応じて調整してもよい。
【０１５６】  また、上記では、直線状のヒューズ膜２０が一つ形成されていることとしたが、これに限定されない。例えば、曲線状のヒューズ膜２０を形成してもよく、ヒューズ膜２０を複数形成してもよい。  また、上記では、ヒューズ膜２０及び内部端子群３１、３２の内部端子の厚さを０．１（μｍ）〜３．０（μｍ）としたが、これに限定されない。
【０１５７】  また、上記では、インク膜１１０にレーザ光を照射してインク膜を加熱することとしたが、これに限定されない。例えば、公知のマイクロ波加熱や誘導加熱によってインク膜１１０を加熱してもよい。ただし、インク膜１１０を短時間に集中加熱して集合基板１００（支持基板）の変形を防止するためには、レーザ光を照射する方式が有効である。
【０１５８】  ＜５．回路基板の構成＞  図２５及び図２６を参照しながら、本発明の一実施形態に係る回路基板５００の構成について説明する。
【０１５９】  本実施形態の回路基板５００は、可動式の機器（例えば開閉可能な折り畳み式の携帯端末）に組み込まれる可撓性を有するフレキシブル回路基板である。回路基板５００は、例えば携帯端末のヒンジ部の内部に設けられており、携帯端末の開閉に連動して屈曲する。また、回路基板５００は、ユーザに装着される軽量化・小型化されたウェアラブル端末に設けられてもよい。
【０１６０】  ところで、上述した可動式の機器に組み込まれた回路基板が繰り返して屈曲すると、以下のような問題が発生する。すなわち、回路基板が繰り返して屈曲すると、回路基板の基板に接合された回路部（回路パターン）に亀裂が発生して分断してしまい、回路部の抵抗値が増加してしまう。また、回路基板が繰り返して屈曲すると、回路部が基板から剥離してしまい、回路基板が破損する恐れがある。  これに対して、本実施形態に係る回路基板５００は、繰り返し屈曲しても、上述した問題の発生を抑制できる構成となっている。
【０１６１】  図２５は、一実施形態に係る回路基板５００の断面模式図である。図２６は、回路基板５００の平面模式図である。図２５及び図２６に示すように、回路基板５００は、基板５１０と、回路部５２０と、端子５３０と、被覆部５４０とを有する。
【０１６２】  基板５１０は、回路部５２０や端子５３０を支持する。基板５１０は、例えば柔軟性に優れた有機化合物から成る。ここでは、基板５１０は非熱可塑性ポリイミド樹脂基板である。基板５１０の厚さは、約２５０（μｍ）である。
【０１６３】  回路部５２０は、導電体から成る回路パターンであり、基板５１０の主面５１２に接合されている。回路部５２０は、前述したヒューズ１のヒューズ膜２０と同様に、金属ナノ粒子を含有するインク膜にレーザ光が照射されることで、主面５１２上に形成されている。金属ナノ粒子としては、例えば銀ナノ粒子が用いられる。回路部５２０の厚さは約０．２５（μm）であり、回路部５２０の長さは約１０（mm）である。
【０１６４】  回路部５２０は、主面５１２との接合面から基板５１０の内部に入り込んでいる回路側入込部を有する。回路側入込部は、回路部５２０を形成する際にレーザ光の照射を受けて溶融又は焼結した金属ナノ粒子が基板５１０の主面５１２と融合することで、分散して複数形成されている。回路側入込部は、基板５１０の内部と係合している。回路側入込部の形状は、前述したヒューズ膜２０の入込部２２の形状と同様であるので、詳細な説明は省略する。回路側入込部が形成されていることで、回路部５２０が基板５１０に強固に接合され、回路部５２０が基板５１０の主面５１２から剥離し難くなる。また、回路部５２０が基板５１０に強固に接合されることで、回路部５２０に亀裂が発生し難くなるため、回路部５２０の抵抗値の増加を抑制できる。
【０１６５】  ここで、回路部が基板から剥離するメカニズムについて、比較例４に係る回路基板を例に挙げて説明する。比較例４に係る回路基板の回路部は、回路部に相当するインク膜にレーザ光を照射せずに、インク膜を送付炉で焼成することで形成されている。このため、比較例４の回路部には、本実施形態の回路部５２０とは異なり、回路側入込部が形成されていない。  比較例４に係る回路基板は、当該回動基板が組み込まれた機器の回動に応じて屈曲する。そして、回路基板が繰り返し屈曲すると、回路部と基板の接合界面には接合界面に沿う方向にズレ力が繰り返し発生するため、当該ズレ力に起因して回路部が基板の主面からずれてしまい、回路部が基板の主面から剥離してしまう。なお、ズレ力は、接合界面において、接合した二つの部材のうちの曲率半径が大きい部材には圧縮力として、曲率半径が小さい部材には引っ張り力として、それぞれ作用する。すなわち、基板の曲率半径が回路部の曲率半径よりも大きくなる屈曲形態においては、回路部の接合面に引っ張り力が作用し、基板の主面に圧縮力が作用する。
【０１６６】  これに対して、本実施形態では回路部５２０に回路側入込部が形成されていることで、上述したズレ力よりも大きい接合力によって回路部５２０が基板５１０に接合される。このため、回路基板５００が繰り返し屈曲しても、回路部５２０が基板５１０からずれ難くなるため、回路部５２０が基板５１０から剥離することを有効に防止できる。
【０１６７】  基板５１０も、主面５１２から回路部５２０の内部に入り込む基板側入込部を有する。基板側入込部は、分散して複数形成されており、回路部５２０の内部と係合している。このように回路側入込部に加えて基板側入込部が形成されていることで、回路部５２０と基板５１０の接合をより強固にすることが可能となる。
【０１６８】  端子５３０は、回路部５２０の長手方向の両端側にそれぞれ形成され、基板５１０の主面５１２と接合している。端子５３０は、回路部５２０の長手方向の両端部と接続している。端子５３０は、ここでは回路部５２０と同様に銀製である。端子５３０は、回路部５２０と同様にインク膜にレーザ光を照射して形成してもよいし、スクリーン印刷等で形成してもよい。端子５３０がインク膜にレーザ光を照射して形成された場合には、回路部５２０と同様に入込部が形成されるので、端子５３０が基板５１０に強固に接合されることになる。
【０１６９】  被覆部５４０は、回路部５２０及び端子５３０を被覆する。被覆部５４０は、例えばガスバリア性が高いラミネートフィルムである。
【０１７０】  本実施形態に係る回路基板５００では、上述したように、回路側入込部及び基板側入込部が形成されていることで、回路部５２０が基板５１０に強固に接合されている。これにより、回路基板５００が繰り返し屈曲しても、回路部５２０の抵抗値の増加を抑制できると共に、回路部５２０が基板５１０から剥離しにくくなる。
【０１７１】  ここで、本実施形態に係る回路基板５００の所定回数（ここでは、３０００回）繰り返し屈曲する屈曲試験前の抵抗値及び剥離強度と、屈曲試験後の抵抗値及び剥離強度との関係について、比較例４、５に係る回路基板と対比しながら説明する。比較例４に係る回路基板は、ポリイミド製の基板の主面に、真空蒸着法により銀製の回路部を形成したものである。比較例５に係るヒューズは、ポリイミド製の基板の主面に約１５（nm）銀ナノ粒子を分散した分散液を印刷した後に、送風炉にて乾燥・焼成することで、回路部を形成したものである。
【０１７２】  下記の表２は、屈曲試験前及び屈曲試験後の回路基板の抵抗値を示す。【表２】
0006045714.tif 000009
表２を見ると分かるように、比較例４、５に係る回路基板の屈曲試験後の抵抗値は、屈曲試験前の抵抗値に比べて大幅に増加している。これに対して、本実施形態に係る回路基板５００の屈曲試験後の抵抗値は、屈曲試験前の抵抗値から僅かに増加しているに過ぎず、ほとんど抵抗が増加していない。
【０１７３】  下記の表３は、屈曲試験前及び屈曲試験後の回路部の剥離強度を示す。【表３】
0006045714.tif 000010
表３を見ると分かるように、比較例４、５に係る回路基板の屈曲試験後の回路部の剥離強度は、屈曲試験前の剥離強度に対して減少している。これに対して、本実施形態に係る回路基板５００の屈曲試験後の回路部５２０の剥離強度は、屈曲試験前の剥離強度と同じ大きさである。これにより、本実施形態に係る回路部５２０は、基板５１０から剥離しない事が確認された。
【０１７４】  なお、回路基板の屈曲試験は、ＪＩＳ  Ｐ８１１５に規定された「折曲げ強さの試験方法」に準拠して行われた。試験時の条件として、回路基板が屈曲する屈曲半径を６（mm）として、屈曲角度を９０（度）とし、屈曲速度を１２０（往復／分）とし、引っ張り加重を１（Ｎ）とした。また、屈曲試験に使用した回路基板５００及び比較例４、５の回路基板の長手方向の長さは、それぞれ約２０（mm）である。なお、屈曲試験に使用した回路基板５００の幅（図２５のＹ方向）は、３００（μｍ）であるのに対して、比較例４、５の回路基板の幅は、それぞれ１０（mm）である。
【０１７５】  本実施形態では、回路部５２０の回路側入込部が第１入込部に該当し、基板５１０の基板側入込部が第２入込部に該当する。上記では、回路側入込部及び基板側入込部の両方が形成されていることとしたが、これに限定されない。回路側入込部及び基板側入込部の少なくともいずれか一方が形成されていればよい。かかる場合でも、回路部５２０を基板５１０に強固に接合できる。
【０１７６】  上記では、基板５１０が有機化合物から成る基板であることとしたが、これに限定されない。例えば、基板５１０は、有機化合物と無機化合物を組み合わせた基板であってもよい。かかる場合には、有機化合物の割合が、無機化合物の割合よりも大きいことが望ましい。
【０１７７】  ＜６．回路基板の製造方法＞  図２７を参照しながら、回路基板５００の製造方法の一例について説明する。  図２７は、回路基板５００の製造工程を示すフローチャートである。なお、図１３に示すヒューズ１の製造工程と同じ工程については、同様な処理が行われるので、ここでは簡単に説明する。
【０１７８】  液膜形成工程Ｓ２０２では、ポリイミド製の基板５１０の主面５１２上に、金属ナノ粒子（銀ナノ粒子）が溶媒中に分散された分散液の液膜であるインク膜を形成する。インク膜の形成後に、インク膜を乾燥させてもよい。
【０１７９】  次に、回路部・端子形成工程Ｓ２０４では、インク膜にレーザ光を照射して、回路部５２０を形成する。この際、インク膜の表面にレーザ光を照射して、インク膜を構成する溶媒を気化させるようにインク膜を加熱する。これにより、インク膜中の銀ナノ粒子が溶融するとともに、一部の銀ナノ粒子同士が焼結して銀粒子となる。また、銀ナノ粒子から基板５１０の主面５１２に熱が伝達されて、主面５１２が加熱される。これにより、主面５１２は、実質的に大気から遮断された状態で、軟化又は溶融する。
【０１８０】  レーザ光の照射後に、溶融又は焼結した金属ナノ粒子と、軟化又は溶融した主面５１２とが、相互に融合する。すなわち、溶融又は焼結した金属ナノ粒子は、軟化又は溶融した主面５１２と接触して、前述した回路側入込部及び基板側入込部を含む接合界面が形成される。
【０１８１】  また、回路部・端子形成工程Ｓ２０４では、回路部５２０と接続する端子５３０を形成する。端子５３０は、回路部５２０と同様にインク膜にレーザ光を照射して形成してもよいし、レーザ光を照射せずにスクリーン印刷で形成してもよい。
【０１８２】  次に、洗浄工程Ｓ２０６では、インク膜のレーザ光を照射していないインクを洗い流し、乾燥させる。焼成工程Ｓ２０８では、回路部５２０及び端子５３０が形成された基板５１０を、例えば送付炉を用いて焼成する。被覆部形成工程Ｓ２１０では、回路部５２０及び端子５３０を覆うように被覆部５４０を形成する。これにより、製品形状の回路基板５００が形成される。
【０１８３】  次に、検査工程Ｓ２１２では、回路基板５００を検査する。検査後に、回路基板５００は、梱包し出荷される。これにより、本実施形態に係る回路基板５００の一連の製造工程が完了する。
【０１８４】  上述した回路基板５００の製造方法においては、インク膜を回路基板５００上に形成した後、インク膜にレーザ光を照射して回路部５２０を形成している。かかる場合には、回路部のパターン化下地処理やパターン化マスク等を使用することなく、回路基板５００を安価かつ大量に製造することが可能となる。
【０１８５】  また、上述した回路基板５００の製造方法によれば、インク膜をレーザ光で加熱してポリイミド製の基板５１０上に形成された回路部５２０は、基板５１０の表面に確実に接合される。これにより、回路基板５００が繰り返し屈曲しても回路部５２０が基板５１０から剥離しにくくなり、パルス寿命の低下も抑制できる。
【０１８６】  なお、本実施形態の回路基板５００についても、ヒューズ１について説明した変形例を適用可能である。
【０１８７】  以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【０１８８】  １    ヒューズ  １０    支持基板  １２    主面  １４    入込部  ２０    ヒューズ膜  ２２    入込部  ３１、３２    内部端子群  ３５    入込部  １００    集合基板  １０２    表面  １１０    インク膜  １２０    ヒューズ膜  １３０    内部端子群  ２００    レーザ照射装置  ５００    回路基板  ５１０    基板  ５１２    主面  ５２０    回路部 
【要約】  ヒューズ膜が基板から剥離し難いヒューズを低コストで製造する。  ヒューズの製造方法は、少なくとも有機物を含む基板（１００）の表面（１０２）上に、金属ナノ粒子が溶媒中に分散された分散液のインク膜（１１０）を形成する液膜形成ステップ（ステップＳ１０２）と、溶媒を気化させるようにインク膜（１１０）を加熱して、金属ナノ粒子を溶融又は焼結させ、かつ表面（１０２）を軟化又は溶融させる加熱ステップ（ステップＳ１３８）と、溶融又は焼結した金属ナノ粒子と、軟化又は溶融した主面とを相互に融合させて、表面（１０２）上にヒューズ膜（１２０）を形成するヒューズ膜形成ステップ（ステップＳ１４０）と、を備える。【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図９】
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【図１０】
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