(57)【要約】【課題】多くの製造工程を必要とすることなく基板上への回路パターンの形成を容易に実現する。【解決手段】プリント配線板の製造装置１は、基板２を載置する載置台１８と、有機銅化合物３を超臨界二酸化炭素７ａに溶解した混合流体３ａが生成される混合容器８と、載置台１８上の基板２に対して対向配置され、混合流体３ａを基板２の表面に向けて噴出するヘッド部５と、載置台１８上の基板２に対し、形成すべき回路パターン３ｃの配線経路に対応させてヘッド部５を移動する搬送機構１４と、移動中のヘッド部５より噴出された混合流体３ａが基板２の表面に到達する手前でこの混合流体３ａにレーザ光を照射してこれを加熱し、混合流体３ａ中の銅成分を基板表面に融着して回路パターン３ｃを形成するレーザ光源９とを備える。【選択図】図１
2006013321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置する載置台と、
有機金属化合物が超臨界流体に溶解された混合流体を生成する混合流体生成機構と、
前記載置台上の前記基板と対向配置されたヘッド部を備え、前記混合流体生成機構により生成された前記混合流体を前記基板の表面に向けて該ヘッド部より噴出する噴出機構と、
前記載置台上の前記基板と前記ヘッド部との該基板表面に沿った方向の相対的な位置を、形成すべき回路パターンの配線経路に対応させて移動する搬送機構と、
前記搬送機構の駆動により前記ヘッド部との相対位置が移動する前記基板の表面に、前記ヘッド部より噴出された前記混合流体が到達する手前でこの混合流体を加熱し、当該混合流体中の金属成分を前記基板表面に融着して前記回路パターンを形成する加熱機構と
を具備することを特徴とするプリント配線板の製造装置。
【請求項２】
前記有機金属化合物が、有機銅化合物であることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板の製造装置。
【請求項３】
前記有機銅化合物が、フェニル銅であることを特徴とする請求項２記載のプリント配線板の製造装置。
【請求項４】
前記超臨界流体が、超臨界二酸化炭素であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のプリント配線板の製造装置。
【請求項５】
前記加熱機構が、レーザ光源を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプリント配線板の製造装置。
【請求項６】
有機金属化合物を超臨界流体により溶解して混合流体を生成する工程と、
前記生成された混合流体を、基板と対向配置されるヘッド部から該基板の表面に向けて噴出する工程と、
前記基板と前記ヘッド部との該基板表面に沿った方向の相対的な位置を、形成すべき回路パターンの配線経路に対応させて移動させる工程と、
前記ヘッド部との相対位置が移動する前記基板の表面に、前記ヘッド部より噴出された前記混合流体が到達する手前でこの混合流体を加熱し、当該混合流体中の金属成分を前記基板表面に溶着して前記回路パターンを形成する工程と
を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気・電子機器等に搭載されるプリント配線板を製造するためのプリント配線板の製造装置及びプリント配線板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配線基板を製造する場合においては、例えば銅張基板等の銅箔表面に感光性のレジストを被覆し、このレジストを所定のパターンで露光して現像した後、エッチング処理を施すことで、所望の回路パターンの配線を実現するプリント配線板の製造方法やその製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の製法では、主に、レジストの被覆、露光、現像、現像液の洗浄及び乾燥、エッチング、レジストの剥離といった複数の製造工程が必要であることに加え、形成すべき回路パターンに対応するマスクフィルムを作製する必要や、さらにはエッチングによる廃液の処分等を配慮する必要性もある。
【特許文献１】特開平５−２６７８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
つまり、上述した従来の製法では、マスクフィルム等の専用部品の作製や各工程毎に異なる多数の専用装置の設置等、多大な費用が必要であるとともに、廃液処理等を含む多数の工程毎の製造環境を一定以上に確保すること等が必要であり、コスト面や工程の管理面等で課題を抱えている。そこで、このような製法に代えて、全く新たな手法でプリント配線板を製造する方法やその製造装置を開発することへの要請がある。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、多くの製造工程を必要とすることなく基板上への回路パターンの形成を容易に実現するプリント配線板の製造装置及びプリント配線板の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るプリント配線板の製造装置は、基板を載置する載置台と、有機金属化合物が超臨界流体に溶解された混合流体を生成する混合流体生成機構と、前記載置台上の前記基板と対向配置されたヘッド部を備え、前記混合流体生成機構により生成された前記混合流体を前記基板の表面に向けて該ヘッド部より噴出する噴出機構と、前記載置台上の前記基板と前記ヘッド部との該基板表面に沿った方向の相対的な位置を、形成すべき回路パターンの配線経路に対応させて移動する搬送機構と、前記搬送機構の駆動により前記ヘッド部との相対位置が移動する前記基板の表面に、前記ヘッド部より噴出された前記混合流体が到達する手前でこの混合流体を加熱し、当該混合流体中の金属成分を前記基板表面に融着して前記回路パターンを形成する加熱機構とを具備することを特徴とする。
【０００７】
すなわち、本発明は、ヘッド部から噴出される有機金属化合物を超臨界流体に溶解したかたちの混合流体が基板表面に到達する前に、この混合流体を加熱することで、有機成分を燃焼させつつ金属成分を溶融し、この金属成分を基板表面に融着して回路を形成するものである。さらに、本発明によれば、形成すべき回路パターンの配線経路に対応するように、上記ヘッド部及び／又は基板が、相対的に移動するので、所望の回路パターンを基板上に容易に形成することができる。ここで、ヘッド部と基板との相対位置の移動制御は、例えば電気ＣＡＤ（Computer Aided Design）等で作図された回路パターンの座標情報等を基に直接的に行うことが可能である。また、本発明では、例えばレジストの被覆及び剥離、露光及び現像、並びにエッチング等といった工程を経ることなくパターン形成を行えるので、現像液やエッチング液等の廃液処理を懸念することなく、しかも少ない製造ステップでプリント配線板を安価に製造することができる。
【０００８】
また、上記したヘッド部と基板との相対位置を変位させる機構は、載置台上に載せられた（停止している）基板に対し、例えばヘッド部を移動させるものであってもよいし、固定支持されたヘッド部に対し、基板を搭載した載置台を移動させるものでもよいし、さらには、ヘッド部及び基板の双方を互いに異なる方向に移動させる機構とし、回路パターンの配線時間の短縮化を図ってもよい。また、ヘッド部から噴出される混合流体を加熱する加熱機構は、ヘッド部が移動する構造を採用する場合、例えばヘッド部に連動して同方向に移動する機構を設けることが望ましい。
【０００９】
ここで、超臨界流体に溶解させる対象の有機金属化合物とは、いわゆる金属錯体を含み、具体的には、金属銅錯体等を含む有機銅化合物が例示される。この有機銅化合物としては、特に常温で比較的安定な物性を示すフェニル銅等を選択することが好ましい。超臨界流体としては、常温に近い温度で超臨界状態となり、しかも良好な溶媒特性を発揮する超臨界二酸化炭素を適用することが望ましい。また、超臨界流体として、超臨界二酸化炭素を適用することで、混合流体が加熱されて有機成分が分解され且つ金属成分が溶融される際に、これらの処理が実質的に二酸化炭素雰囲気中で行われることになる。これにより、基板上へ金属成分が融着されて回路パターンが形成される場合に、この回路部分の酸化を防止することができる。
【００１０】
また、有機銅化合物等の金属錯体の溶解性を向上させるために、超臨界流体と有機金属化合物との混合流体中に有機溶媒であるアセトンを添加するようにしてもよい。また、本発明においては、混合流体中の金属成分を溶融させるための加熱機構にレーザ光源を設けるようにしてもよい。この場合、噴出される混合流体（の中の金属成分）が基板に到達する直前の領域、つまり、基板直上の局部的な範囲を選択して加熱できるとともに、金属成分を十分に溶融させるための高い加熱効果を付与することができるので、金属成分の基板上へ融着を好適に行うことができる。
【００１１】
また、本発明に係るプリント配線板の製造方法は、有機金属化合物を超臨界流体により溶解して混合流体を生成する工程と、前記生成された混合流体を、基板と対向配置されるヘッド部から該基板の表面に向けて噴出する工程と、前記基板と前記ヘッド部との該基板表面に沿った方向の相対的な位置を、形成すべき配線パターンの配線経路に対応させて移動させる工程と、前記ヘッド部との相対位置が移動する前記基板の表面に、前記ヘッド部より噴出された前記混合流体が到達する手前でこの混合流体を加熱し、当該混合流体中の金属成分を前記基板表面に溶着して前記配線パターンを形成する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、多くの製造工程を必要とすることなく基板上への回路パターンの形成を容易に実現可能なプリント配線板の製造装置及びプリント配線板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るプリント配線板の製造装置の構成を概略的に示す図、図２は、このプリント配線板の製造装置の平面図、図３は、このプリント配線板の製造装置が備えるヘッド部の構造を説明するための図である。
これらの図に示すように、本実施形態のプリント配線板の製造装置１は、基板２を載置する載置台１８と、有機銅化合物３が超臨界二酸化炭素７ａに溶解された混合流体３ａを生成するための各種機構と、混合流体３ａを基板２の表（ひょう）面にヘッド部５を通じて噴出させる機構と、ヘッド部５を移動させる搬送機構１４と、ヘッド部５から噴出された混合流体３ａにレーザ光を照射して基板２の直上で加熱することで、銅成分を基板表面に融着して回路パターン３ｃを形成するレーザ光源９を含む加熱機構と、から主に構成される。
【００１４】
混合流体３ａを生成するための機構は、耐圧容器である混合容器８と、ＣＯ2ボンベ７と、混合容器８内にＣＯ2ボンベ７から二酸化炭素を送る送液ポンプ６と、ヘッド部５に分岐接続される配管１１を通じて混合容器８内の圧力を少なくともＣＯ2の臨界圧力以上の７０気圧（約７．３８ＭＰａ）以上に調整する圧力調整器１０とからなる。また、混合容器８内は、ＣＯ2ボンベ７から取り込まれた二酸化炭素を超臨界二酸化炭素７ａとするために、上記したように圧力調整がなされるとともに、所定の加温機構により、少なくともＣＯ2の臨界温度以上の３１℃以上に加温される。また、有機銅化合物は、混合容器８内に過剰に収容されており、この混合容器８内で超臨界二酸化炭素７ａにより溶解されて飽和流体（混合流体３ａ）としてヘッド部５の噴射口５ａから排出される。
【００１５】
この有機銅化合物としては、常温で比較的安定な物性を示すフェニル銅や、またメチル銅等のアルキル銅が適用されている。また、本実施形態での有機銅化合物とは、いわゆる金属銅錯体を含み、具体的には、メチルアセトアセテート、ベンジルアセトアセテート等のβ−ケトエステル基に銅原子が配位結合された銅錯体や、１，５−シルクオクタジエン、トリメチルホスフィン等のルイス塩基に銅原子が配位結合された銅錯体等が例示される。なお、超臨界二酸化炭素７ａに溶解させる対象の有機金属化合物として例えば有機アルミニウム化合物や有機アルミニウム錯体を適用してもよい。
【００１６】
また、混合流体３ａを噴出する上記ヘッド部５は、そのの噴射口５ａを、載置台１８上の基板２表面側に向け、さらに、基板２との間に所定の離間距離おいて対向するように配置されている。つまり、混合容器８内で生成された混合流体３ａは、配管１１及び噴射口５ａを通じて載置台１８上の基板表面に向けて噴出される。ここで、図３に示すように、噴射口５ａは、混合流体３ａが放射状に広がって噴出されないようにするために二重構造を有している。すなわち、噴射口５ａは、ヘッド部５の基端部側に設けられた内側噴射口５ｂと、この内側噴射口５ｂを筒状の噴射ガイド１５で包囲するとともにその先端部側の開口を外側噴射口５ｃとしたものである。したがって、同軸的に設けられた内側噴射口５ｂ及び外側噴射口５ｃを各々通過する混合流体３ａは、実質的に噴射径を制御されつつ外部に放出される。ここで、内側噴射口５ｂから外周方向に広がって噴射された混合流体３ａは、噴射ガイド１５の内壁面や先端部のテーパ部分を通じて集められ、さらに、この噴射ガイド１５先端の外縁部分に形成された排出孔１６から外部に吐出し、ドレイン受１７により回収される。
【００１７】
また、ヘッド部５を移動させる搬送機構１４は、図１及び図２に示すように、載置台１８上の基板２とヘッド部５との基板表面に沿った方向の相対的な位置を、形成すべき回路パターン３ｃの配線経路に対応させて移動するものである。詳細には、搬送機構１４は、載置台１８上に載せられた基板２に対し、ガイドシャフト１２等を通じて（図１、図２中の）Ｘ１方向、Ｘ２方向、Ｙ１方向にヘッド部５を移動させる機構である。搬送機構１４は、さらに、例えばこのヘッド部５の移動に同期させてヘッド部５と同方向にレーザ光源９を動作させる連動機構を備える。ここで、レーザ光を導光するレンズやミラー等の光学系を適宜配置することで、少なくともレーザスポット位置が、ヘッド部５の移動に連動して移動する機構としてもよい。なお、ヘッド部５やレーザ光源９を移動させる搬送機構１４に代えて、固定された固定支持されたヘッド部５に対し、基板２を搭載した載置台１８を移動させる機構を採用すること等も可能である。
【００１８】
上記レーザ光源９を備える加熱機構は、搬送機構１４の駆動時において、ヘッド部５とともに例えば連動して基板表面に沿った方向Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１に移動しつつ、ヘッド部５から載置台１８上の基板表面に噴出された混合流体３ａに対して、当該混合流体３ａの噴出方向と直交する（水平）方向からレーザ光を照射し、基板２の直上で混合流体３ａを加熱する。すなわち、この加熱機構は、ヘッド部５より噴出された混合流体３ａが、基板２の表面に到達する手前でこの混合流体３ａを加熱することで、当該混合流体３ａ中の有機成分を分解するとともに、銅（溶融状態の銅成分）３ｂを基板表面に融着して回路パターン３ｃを形成（プリント）する。ここで、混合流体３ａが加熱されて有機成分が分解され且つ銅成分が溶融される際に、これらの処理が実質的に二酸化炭素雰囲気中で行われることになるため、基板上に形成される回路パターンが酸化すること等を防止することができる。なお、この二酸化炭素雰囲気を確保するために、載置台１８、ヘッド部５、及びレーザ光源９等が設置される領域を例えば密閉空間として形成してもよい。
【００１９】
ここで、レーザ光源９より混合流体３ａに照射されるレーザ光のパワーは、このレーザ照射により加熱される混合流体３ａ中の銅成分の温度が、銅の融点である１０８５℃以上で、且つ銅の沸点である２５８０℃以下になるように設定されている。また、レンズ等を利用してレーザ光を集光しエネルギ密度を向上させるようにしてもよい。また、ヘッド部５の位置を例えば変更することや、また光学系を適宜追加すること等で、基板２の表面に対し直交する方向からレーザ光を照射するようにしてもよいし、基板２の表面に対し斜め方向からレーザ光を照射するようにしてもよい。さらに、噴射口５ａと基板２との離間距離は、レーザ光の照射された銅（溶融状態）３ｂが基板２に到達する前に固化しないようにするために、ヘッド部５及びレーザ光源９が適宜設置され、その距離が少なくとも５ｍｍ以下になるように設定されている。
【００２０】
したがって、このように構成された製造装置１を用いプリント配線板を製造する場合には、有機銅化合物３を超臨界二酸化炭素７ａにより溶解して混合流体（飽和流体）３ａを生成するとともに、この混合流体３ａを、基板２と対向配置されるヘッド部５から基板表面に向けて噴出し、さらに、基板２に対しての当該基板表面に沿った方向のヘッド部５の位置を、形成すべき回路パターン３ｃの配線経路に対応させて移動させ、この基板表面に、混合流体３ａが到達する手前でこの混合流体３ａを加熱し、当該混合流体３ａ中の銅（溶融状態）３ｂを基板表面に溶着して回路パターン３ｃを形成する。
【００２１】
したがって、本実施形態によれば、電気ＣＡＤ等で作図された配線基板の座標情報等に基づいて、直接的に回路パターン３ｃを基板２上に形成することができる。また、本実施形態によれば、例えばレジストの被覆及び剥離、露光及び現像、並びにエッチング等といった工程を経ることなく回路パターン３ｃを形成できるので、エッチング液等の廃液処理を懸念することなく、また、少ない製造工程でプリント配線板を製造することができる。
【００２２】
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明は前記実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明は、プリント配線板の製造にのみならず、ＩＣやＬＳＩ等の、あらゆる電子デバイスの回路パターンの形成等にも応用することができる。また、ヘッド部５に改良を加え、例えば、上記混合流体の噴射用の噴射口を複数設けるとともに絶縁樹脂の噴射用の噴射口を例えば複数設けて、これらをヘッド部５上に並設し、さらに、各噴射口の開閉のタイミングやヘッド部を適宜移動制御すること等で、例えば多層構造のプリント配線板を形成することが可能となる。
【００２３】
（実施例）
次に、本発明を実施例により説明する。
この実施例では、上記したプリント配線板の製造装置１を用い、特に、基板上に回路パターンを形成する方法を例示する。ここで、基板としては、エポキシ樹脂基板を用い、超臨界二酸化炭素に溶解させるべき対象の有機銅化合物としてはフェニル銅を適用した。
まず、Φ６０ｍｍ×６０ｍｍＨのサイズで作製された円柱形状のハステロイ（登録商標）製の混合容器（耐圧容器）８内にフェニル銅を１００ｇ入れ密閉状態とした。さらに、常圧の状態でＣＯ2ガスをフローし、混合容器８内及び配管１１内をＣＯ2ガスで置換した。この置換後、系内の圧力を１０Ｍａまで上昇させ、圧力が安定してから混合容器８内の温度を１００℃まで昇温した。
【００２４】
さらに、混合容器８内の温度が安定した後、光径Φ０．５ｍｍのエキシマレーザ光の出射を開始した。また、ヘッド部５の噴射口５ａ（外側噴射口５ｃ）の径は、Φ０．３ｍｍとし、噴射口５ａの先端面と基板２との離間距離は２ｍｍに設定した。次に、レーザの照射光が安定した後、ヘッド部５の噴射口５ａから、（フェニル銅を超臨界二酸化炭素に溶解させた）混合流体３ａの噴射を開始した。このような混合流体（飽和流体）３ａの噴射及びヘッド部５（及びレーザ光源９）の基板面に沿ったＸ１、Ｘ２、Ｙ１方向への水平移動を開始させ、２分後に、これら噴射及び水平移動を終了させた。
これらの工程を経た後、基板２上の銅配線（回路パターン３ｃ）の状態を確認したところ、基板２上に形成された１２０ｍｍの銅配線は、線幅が約０．３ｍｍで且つ均一な厚さに配線され、また、基板２との密着状態も良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るプリント配線板の製造装置の構成を示す図。
【図２】図１のプリント配線板の製造装置の平面図。
【図３】図１のプリント配線板の製造装置のヘッド部の構造を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１…プリント配線板の製造装置、２…基板、３…有機銅化合物、３ａ…混合流体、３ｂ…銅（溶融状態）、３ｃ…回路パターン、５…ヘッド部、５ａ…噴射口、６…送液ポンプ、７…ＣＯ2ボンベ、７ａ…超臨界二酸化炭素、８…混合容器、９…レーザ光源、１１…配管、１２…ガイドシャフト、１４…搬送機構、１５…噴射ガイド、１６…排出孔、１８…載置台。
【図１】
2006013321.tif 000003
【図２】
2006013321.tif 000004
【図３】
2006013321.tif 000005