(57)【要約】【課題】プラスチック構造体に直接書きこみ、容易に且つ優れた作業性で作製することができるプラスチック回路素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】プラスチック回路素子は、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーの照射により、プラスチック構造体に設けられている電気導通部を部分的に解離切断し、前記電気導通部におけるレーザーの非照射部により電気導通回路が形成されていることを特徴とする。前記プラスチック構造体は、無機材料部と、電気導通部と、プラスチック部とがこの順で積層された層構成を有していてもよい。また、プラスチック回路素子の製造方法は、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーを、プラスチック構造体に設けられている電気導通部に焦点を合わせて照射し、電気導通部を部分的に解離切断して、前記電気導通部におけるレーザーの非照射部により電気導通回路を形成することを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004111553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーの照射により、プラスチック構造体に設けられている電気導通部を部分的に解離切断し、前記電気導通部におけるレーザーの非照射部により電気導通回路が形成されていることを特徴とするプラスチック回路素子。
【請求項２】
プラスチック構造体が、無機材料部と、電気導通部と、プラスチック部とがこの順で積層された層構成を有している請求項１記載のプラスチック回路素子。
【請求項３】
無機材料部が、ガラス材料又はケイ素原子含有化合物からなる請求項２記載のプラスチック回路素子。
【請求項４】
パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーを、プラスチック構造体に設けられている電気導通部に焦点を合わせて照射し、電気導通部を部分的に解離切断して、前記電気導通部におけるレーザーの非照射部により電気導通回路を形成することを特徴とするプラスチック回路素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック回路素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の電子工業分野での技術開発は目覚ましく、新機能を有する製品が続々と発表されている。これに伴い、電子機器の部品素材においても各種機能を有するものが開発され、近年、プラスチック構造体（部品）の表面や内部を高機能化する要求が高まってきている。このような高機能化の要求に対して、プラスチック構造体自身をポリマーアロイ化又は複合化する材料面での技術対応と、要求に合わせて機能部位を組み込んだり、構造の制御を行ったりする加工面での技術対応との２つの面での取り組みが行われている。例えば、プラスチック構造体の表面の高機能化・高性能化では、表面の化学的、電気的、光学的、物理的等の特性改良・改質を目的に、材料、加工両面から色々と技術的な取り組みがなされている。また、プラスチック構造体の内部（バルク）の高機能化・高性能化では、電気や光の伝導性、光の透過性又は遮断性、水分やガスの透過性又は遮断性、熱・光・応力等の外部刺激に対する応答性又は記憶性などの様々な特性の要求に対応して、材料・加工面の両面から種々の技術的な取り組みがなされている。
【０００３】
そこで、例えば、プラスチック構造体の内部に回路を形成する場合には、プラスチックの表面にレジストを形成し、露光、現像、導電性物質充填、レジスト除去、ポリマーによる充填といった多くの工程を要しており、このような多数の工程を経て回路を形成する必要があり、さらに、三次元的な回路を形成する場合には、必要な数の層を積層するなど複雑な工程を経て回路を形成する必要があった（特許文献１〜特許文献２参照）。
【０００４】
一方、レーザー光源に対する技術進歩は著しく、特に、パルスレーザーでは、ナノ秒（１０−９秒）のオーダーのパルス幅から、ピコ秒（１０−１２秒）のオーダーのパルス幅へと超短パルス化が進んでおり、更に最近では、チタン・サファイア結晶などをレーザー媒質とするフェムト秒（１０−１５秒）のオーダーのパルス幅を有するパルスレーザーなども開発されてきている。パルス幅が１０−１２秒以下である（例えば、パルス幅がフェムト秒のオーダーである）超短パルスレーザー又はそのシステムは、通常のレーザーが持つ、指向性、空間的・時間的なコヒーレントなどの特徴を有するとともに、パルス幅が極めて狭いことから、同じ平均出力であっても、単位時間・単位空間当たりの電場強度が極めて高いという特徴を有している。そのため、この高い電場強度を利用して、超短パルスレーザーを物質中に照射して新たな構造（誘起構造）を形成させる試みが、無機ガラス材料を主な対象物として行われてきている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３３４３０８号公報
【特許文献２】
特開２００１−８３３４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のプラスチック製の回路素子（プラスチック回路素子）では、レジスト等により回路形成する必要があるので、作製が困難であるだけでなく作業性が低かった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、プラスチック構造体に直接書きこみ、容易に且つ優れた作業性で作製することができるプラスチック回路素子及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、パルス幅が１０−１２秒以下である超短パルスレーザーの照射により、プラスチック構造体の内部の電気導通部における任意の部位を電気非導通部として、電気導通回路を形成することにより作製されたプラスチック回路素子及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するため鋭意検討した結果、パルス幅が１０−１２秒以下である超短パルスレーザーを、プラスチック構造体の内部の電気導通部位に焦点を合わせて照射すると、プラスチック構造体の内部において、前記パルスレーザーにより照射された部位の電気導通部が解離して、電気導通性を消失することを見出した。しかも、この電気導通部が三次元的に屈曲・屈折したものであっても、レーザーの焦点をその電気導通部の任意の部位に合わせることにより、任意の部位の電気導通性を消失させることができ、その結果、容易にプラスチック回路素子を得ることができることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成されたものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーの照射により、プラスチック構造体に設けられている電気導通部を部分的に解離切断し、前記電気導通部におけるレーザーの非照射部により電気導通回路が形成されていることを特徴とするプラスチック回路素子を提供する。
【００１０】
前記プラスチック構造体は、無機材料部と、電気導通部と、プラスチック部とがこの順で積層された層構成を有していてもよい。前記無機材料部は、ガラス材料又はケイ素原子含有化合物からなることが好ましい。
【００１１】
本発明は、また、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーを、プラスチック構造体に設けられている電気導通部に焦点を合わせて照射し、電気導通部を部分的に解離切断して、前記電気導通部におけるレーザーの非照射部により電気導通回路を形成することを特徴とするプラスチック回路素子の製造方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の態様】
以下に、本発明を必要に応じて図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の部材又は部位については、同一の符号を付している場合がある。
［プラスチック回路素子］
図１は本発明のプラスチック回路素子の一例を示す概略鳥瞰図である。図２は本発明のプラスチック回路素子の他の例を示す概略鳥瞰図である。なお、図１、図２は、それぞれ、三次元の回路素子、二次元の回路素子のイメージを示している。図１又は図２において、１はプラスチック回路素子、１１はプラスチック構造体、１ａはプラスチック回路素子１又はプラスチック構造体１１の上面、１ｂ、１ｃは、それぞれ、プラスチック回路素子１又はプラスチック構造体１１の隣り合う側面、２ａはレーザー照射部（「電気非導通部」又は「非導通部」と称する場合がある）、２ｂレーザー非照射部（「電気導通回路部」又は「導通回路部」と称する場合がある）、３は電気導通部（「導通部」と称する場合がある）、４ａ、４ｂは、それぞれ、プラスチック部（ポリマー部）である。また、ｄはレーザー照射部２ａの径又は幅を示す。
【００１３】
図１〜２に係るプラスチック回路素子１は、略直方体であり、その上面１ａは、Ｘ−Ｙ平面に対して平行（又はＺ軸に対して垂直）となっている。プラスチック回路素子１は、プラスチック構造体１１の導通部３に、レーザー照射により非導通部２ａが形成されたものである。前記非導通部２ａは、プラスチック回路素子１の側面１ｂから側面１ｃにかけて形成されている。具体的には、例えば、図１では、非導通部２ａは、プラスチック回路素子１の側面１ｂから内部にＹ軸と平行な方向に形成されている直線状部位２ａ１と、該直線状部位２ａ１連接し且つＺ軸と平行な方向に形成されている直線状部位２ａ２と、該直線状部位２ａ２と連接し且つＹ軸と平行な方向に形成されている直線状部位２ａ３と、該直線状部位２ａ３と連接し且つＸ軸と平行な方向に側面１ｃまで形成されている直線状部位２ａ４とにより構成されている。
【００１４】
このような非導通部２ａは、プラスチック構造体１１の内部に、パルス幅が１０−１２秒以下の超短パルスレーザーの焦点を、特定の方法により照射することにより形成することができる。例えば、超短パルスレーザーを、プラスチック構造体１１に、一方の表面から他方の表面（例えば、側面１ｂから側面１ｃ）にかけて導通部３に合わせた焦点を移動させながら照射することにより、非導通部２ａを形成することができる。図１に係る非導通部２ａは、パルス幅が１０−１２秒以下の超短パルスレーザーを用いて形成されている。すなわち、非導通部２ａは、超短パルスレーザーが照射された（レーザーの焦点が合わせられた）レーザー照射部である。なお、導通回路部２ｂは、導通部３の超短パルスレーザーが照射されていない（レーザーの焦点が合わせられていない）レーザー未照射部（非照射部）であり、該レーザーの照射による影響を受けておらず電気導通可能な部位であり、元の状態又は形態を保持している。
【００１５】
非導通部２ａにおいて、ラインの幅や形状（例えば、非導通部が形成されている長手方向の形状や、該長手方向に対する垂直な面の断面における断面形状など）としては特に制限されない。非導通部２ａは、レーザー照射による導通部３の解離切断により、電気導通性が消失させられた部位であればよい。非導通部２ａの径または幅ｄとしては、例えば、０．１〜１０００μｍ、好ましくは０．１〜１００μｍ、さらに好ましくは０．５〜３０μｍ程度の範囲から選択することができる。
【００１６】
非導通部２ａの長手方向の形状としては、直線状であってもよく、また屈曲又は屈折している形状であってもよく、さらには直線状と屈曲又は屈折している形状とが組み合わせられた形状であってもよい。該非導通部２ａの長手方向の長さも特に制限されない。
【００１７】
また、非導通部２ａの断面形状のうち、該非導通部が形成されている長手方向に対する垂直な面の断面における断面形状としては、例えば、略円形状、略多角形状（例えば、略四角形状など）などが挙げられる。
【００１８】
本発明では、非導通部２ａは、その大きさや形状は、各部位で異なっていてもよい。また、１つのプラスチック構造体において、非導通部の数は、特に制限されず、単数であってもよく、複数であってもよい。内部に複数の非導通部を有しているプラスチック構造体では（１つのプラスチック構造体の内部に複数の非導通部が設けられている場合）、非導通部間の間隔は、任意に選択することができる。前記非導通部間の間隔は、５μｍ以上であることが好ましい。プラスチック構造体の内部に設けられた非導通部間の間隔が５μｍ未満であると、非導通部の作製時に非導通部同士が融合して、独立した複数の非導通部とすることができない場合がある。
【００１９】
図１や２では、プラスチック回路素子１は、内部に導通部３を有するプラスチック構造体１１にレーザーを照射して得られ、前記導通部３において、レーザーの焦点が合わせられた部位又はその周辺部が非導通部２ａとなり、それ以外の部位（残部）が導通回路部２ｂとなっている。すなわち、導通部３は、レーザー照射後は、導電性（導通性）が消失した部位（非導通部２ａ）と、元のまま導電性（導通性）を保持している部位（導通回路部２ｂ）とになっている。
【００２０】
このような導通部３は、導電性物質により形成することができる。前記導電性物質としては、電気導電性（電気導通性）を有する物質であれば特に制限されず、導電性有機物質であってもよく、導電性無機物質であってもよい。導電性有機物質には、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロールなどの各種導電性高分子などが含まれる。また、導電性無機物質としては、例えば、各種の金属類などが挙げられる。導電性物質は単独で又は２種以上組み合わせて使用することができる。
【００２１】
本発明では、導通部３を形成する導電性物質としては、例えば、従来プリント配線基板の分野で実施されている無電解メッキ等において使用される金属類を好適に利用することができる。前記無電解メッキに使用される金属類としては、導電性を有している金属であれば特に制限されず、例えば、金、銀、銅、錫、クロム、ニッケル、コバルトなどの金属や、銅−ニッケル合金、ニッケル−コバルト合金、錫−ニッケル合金などの合金などが挙げられる。無電解メッキに使用される金属類は単独で又は２種以上組み合わせて使用することができる。
【００２２】
なお、本発明において、導通部３の形成は、例えば、導電性物質が導電性無機物質である場合、真空蒸着や、金属コロイド溶液の塗布などにより行うことができる。導通部３の厚みは、通常、０．００５〜１０μｍ程度の範囲から選択することができ、好ましくは０．０１〜２μｍである。
【００２３】
なお、このような導通部３は、例えば、導通部３の上下面にプラスチック部が形成されている構成（すなわち、プラスチック部／電気導通部／プラスチック部の層構成）、導通部３の下面又は上面にプラスチック部が形成されている構成（すなわち、電気導通部／プラスチック部の層構成）、導通部３の下面にガラス材料、ケイ素原子含有化合物等の無機材料による無機材料部が形成され、上面にプラスチック部が形成されている構成（すなわち、プラスチック部／導通部／無機材料部の層構成）、導通部３の下がガラス、ケイ素等の無機材料による無機材料部が形成され、さらに、該無機材料部の下面にプラスチック部が形成されている構成（すなわち、導通部／無機材料部／プラスチック部の層構成）などの構成で形成されていてもよい。このように、導通部３は、プラスチック構造体の内部や表面（好ましくは内部）に設けることができる。
【００２４】
このように、本発明のプラスチック回路素子１では、非導通部２ａの形成により導通部３が電気的に切断されており、その結果、導通回路部２ｂが形成され、回路としての機能が発現している。すなわち、プラスチック回路素子は、導通部３におけるレーザーの非照射部（残存した電気導通部）を利用して形成された電気導通回路を有している。従って、レーザーの照射によって、目的とする形状の導通回路部が形成されるように非導通部を形成することにより、目的とする形状の電気導通回路を有するプラスチック回路素子を作製することができる。例えば、導通部の厚みが薄い場合、２つの非導通部間に挟まれた導通回路部を形成することにより、目的の形状の電気導通回路を有するプラスチック回路素子を作製することができる。また、導通部の厚みが厚い場合、非導通部に囲まれた導通回路部を形成することにより、目的の形状の電気導通回路を有するプラスチック回路素子を作製することができる。なお、この場合、非導通部の断面はドーナツ状を有しており、この断面ドーナツ状の内部が導通回路部になっている。
【００２５】
導通部３は、図１に示されるように３次元的に形成されていてもよく、図２に示されるように２次元的に形成されていてもよい。導通部３が３次元的に形成されていると、３次元的な導通回路部２ｂを形成することができ、２次元的に形成されていると、２次元的な導通回路部２ｂを形成することができる。
【００２６】
なお、導通部３又は導通回路部２ｂは、図１や２では、プラスチック回路素子１の一方の表面から他方の表面にかけて形成されているが、表面に露出せずに内部のみに形成されていてもよく、また、何れかの表面のみに露出した形態で形成されていてもよく、さらには、表面に形成されていてもよい。
【００２７】
（非導通部の形成方法）
本発明のプラスチック回路素子では、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーをプラスチック構造体１１の内部又は表面に設けられた導通部３に焦点を合わせて、その焦点位置を導通部３内で移動させながら照射して、非導通部２ａを形成することができる。この際、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーは、単数で用いてもよく、複数で用いてもよい。すなわち、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーを照射する際には、図３で示されるような照射方法を採用することができる。このようなレーザーの照射によって、導通部３の導電性物質が爆発的に解離し、プラスチック樹脂中に分散することにより、前記レーザーの照射部における導通部３の電気的導通（電気的導通）が切断されている。
【００２８】
図３は本発明のプラスチック回路素子を作製する一例を示す概略図である。より具体的には、図３は、図１に係るプラスチック回路素子の作製方法の一例を示している。図３において、１、１１、１ａ、１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、３、４ａ、４ｂ、２ａ１、２ａ２、２ａ３、２ａ４は、それぞれ、図１と同様である。５はパルス幅が１０−１２秒以下である超短パルスレーザー（単に「レーザー」と称する場合がある）、５１はレーザー５の焦点、Ｄはレーザー５の照射方向であり、６はレンズである。プラスチック構造体１１は、プラスチック回路素子１を作製するための材料となるものである。そして、プラスチック構造体１１の内部の導通部３中に非導通部２ａが形成され、前記電気導通部におけるレーザーの非照射部により形成された電気導通回路を有するものが、プラスチック回路素子１となる。非導通部２ａは、レーザー５の照射による影響を受けて、導通部３における導電性（導通性）が消失した部位であり、また、導通回路部２ｂは、レーザー５の照射による影響を受けておらず、導通部３における導電性（導通性）を消失していない部位である。また、４ａ、４ｂは非導電性（非導通性）のポリマーによるプラスチック部（プラスチック部４ａ、４ｂをプラスチック部４と総称する場合がある）である。従って、図３に示されているプラスチック回路素子１は、内部に導通部３を含有している非導電性のプラスチック部４の導通部３の一部が、非導通部２ａに恒久的に変化して形成された形態を有している。
【００２９】
図３では、レーザー５は１光束でプラスチック構造体１１に向けて、照射方向Ｄの向きで、すなわちＺ軸と平行な方向で照射している。なお、レーザー５はレンズ６を用いることにより焦点を絞って合わせることができる。従って、レーザー５の焦点を絞って合わせる必要がない場合などでは、レンズ６を用いる必要がない。
【００３０】
また、プラスチック構造体１１は略直方体であり、その上面はＸ−Ｙ平面と平行な面となっている（Ｚ軸と垂直となっている）。なお、プラスチック構造体１１としては、直方体を用いているが、如何なる形状のものであってもよく、その大きさも特に制限されない。
【００３１】
また、図３において、７ａはレーザー５の照射をし始めたときの焦点を合わせた最初の位置又はその中心位置（「照射開始位置」と称する場合がある）である。７ｂ、７ｃ、７ｄは、レーザー５の照射の焦点又はその中心位置が移動する移動方向が変化した焦点の位置又はその中心位置（「移動屈曲位置」と称する場合がある）である。７ｅはレーザー５の照射を終えたときの焦点を合わせた最終の位置又はその中心位置（「照射終了位置」と称する場合がある）である。なお、照射開始位置７ａはプラスチック構造体１１の側面１ｂ上の位置である。なお、照射終了位置７ｅはプラスチック構造体１１の側面１ｃ上の位置である。
【００３２】
７はレーザー５の照射の焦点位置又は焦点の中心位置が移動した軌跡（「焦点位置軌跡」と称する場合がある）である。具体的には、照射開始位置７ａから照射をし始めて、レーザー５の照射の焦点位置又はその中心位置（単に「焦点位置」と称する場合がある）を移動屈曲位置７ｂに向かって（すなわち、Ｙ軸と平行な方向で）、移動屈曲位置７ｂまで移動させる。移動屈曲位置７ｂに到達すると、焦点位置の移動方向を移動屈曲位置７ｃの方向に（すなわち、Ｚ軸と平行な方向で照射方向Ｄとは逆の方向に）変えて、移動屈曲位置７ｃまで焦点位置を移動させる。さらに、移動屈曲位置７ｃに到達すると、焦点位置の移動方向を照射位置７ｄの方向に（すなわち、Ｙ軸と平行な方向に）変えて移動屈曲位置７ｄまで焦点位置を移動させる。最後に照射終了位置７ｅまで（すなわち、Ｘ軸と平行な方向に）焦点位置を移動させて照射終了位置７ｅまで焦点位置を移動させて、照射を終了する。この連続的に移動させた焦点位置の軌跡が焦点位置軌跡７となっている。
【００３３】
さらに具体的には、まず、照射開始位置７ａから移動屈曲位置７ｂにかけて、レーザー５の焦点位置を連続的に直線的に移動させて、レーザーの照射を行って、非導通部２ａの直線状部位２ａ１を形成する。その後、レーザー５の焦点位置の移動方向を移動屈曲位置７ｃの方向に変えて、移動屈曲位置７ｂから移動屈曲位置７ｃにかけて連続的に直線的に移動させて、レーザーの照射を行って、非導通部２ａの直線状部位２ａ２を形成する。さらにその後、レーザー５の焦点位置の移動方向を移動屈曲位置７ｄの方向に変えて、移動屈曲位置７ｃから移動屈曲位置７ｄにかけて連続的に直線的に移動させて、レーザーの照射を行って、非導通部２ａの直線状部位２ａ３を形成する。さらにまたその後、レーザー５の焦点位置の移動方向を照射終了位置７ｅの方向に変えて、移動屈曲位置７ｄから照射終了位置７ｅにかけて連続的に直線的に移動させて、レーザーの照射を行って、非導通部２ａの直線状部位２ａ４を形成する。このようにして、直線状部位２ａ１、直線状部位２ａ２、直線状部位２ａ３、直線状部位２ａ４からなる非導通部２ａを形成することができる。これにより、回路素子として利用するためのプラスチック回路素子１を作製することができる。
【００３４】
このように、パルス幅が１０−１２秒以下の超短パルスレーザーを、プラスチック構造体の導通部に焦点を合わせて照射することにより、非導通部を形成することができる。この際、該超短パルスレーザーを、プラスチック構造体のいずれかの表面から焦点を合わせて、該焦点を内部に移動させる方法で、プラスチック構造体の導通部に焦点を合わせて照射することが好ましい。このような超短パルスレーザーの照射方法により、例えば、プラスチック構造体の何れかの表面から内部に非導通部を形成することが可能であり、好ましくは一方の表面から他方の表面に非導通部を形成することができる。そして、回路が形成されたプラスチック回路素子を作製することができる。
【００３５】
本発明では、レーザー５の焦点の位置を、レーザー５の照射方向Ｄに対して、導通部３の形状に則した範囲で平行な方向や垂直な方向や斜め方向等に移動させることが出来る。また、本発明では、レーザー５の焦点位置は、連続的又は間欠的に移動させることもできる。この様に、レーザー５の焦点位置を移動させながら照射することにより、焦点位置の移動方向に連続的に形成された非導通部２ａを形成させることが出来る。
【００３６】
レーザー５の焦点位置を移動させる速度（移動速度）は、特に制限されず、プラスチック構造体１１の材質やレーザー５の照射エネルギーの大きさ等に応じて適宜選択することができる。
【００３７】
本発明では、非導通部２ａの大きさや形状は、レーザー５の照射時間、レーザー５の焦点位置の移動方向やその速度、プラスチック構造体１１の材質の種類、レーザー５のパルス幅の大きさや照射エネルギーの大きさ、レーザー５の焦点を調整するためのレンズの開口数などにより適宜調整することができる。
【００３８】
このように、本発明のプラスチック回路素子は、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーを、プラスチック構造体の内部又は表面に設けられている電気導通部に焦点を合わせて照射し、前記電気導通部を部分的に解離切断して、前記電気導通部におけるレーザーの非照射部により電気導通回路を形成することにより作製することができる。この方法では、超短パルスレーザーをその焦点を絞って照射して、前記焦点位置を移動させるという簡単な操作により、プラスチック構造体の電気導通部の任意の部位（内部など）に円滑に非導通部を形成して、プラスチック回路素子を作製することができる。
【００３９】
（超短パルスレーザー）
図３において、超短パルスレーザー５におけるパルス幅は１０−１２秒以下である。超短パルスレーザーとしては、パルス幅が１０−１２秒以下であれば特に制限されず、パルス幅が１０−１５秒のオーダーのパルスレーザーを好適に用いることができる。パルス幅が１０−１５秒のオーダーであるパルスレーザーには、パルス幅が１×１０−１５秒〜１×１０−１２秒であるパルスレーザーが含まれる。より具体的には、超短パルスレーザーとしては、パルス幅が１０×１０−１５秒〜５００×１０−１５秒（好ましくは５０×１０−１５秒〜３００×１０−１５秒）程度であるパルスレーザーが好適である。
【００４０】
パルス幅が１０−１２秒以下である超短パルスレーザーは、例えば、チタン・サファイア結晶を媒質とするレーザーや色素レーザーを再生・増幅して得ることができる。
【００４１】
超短パルスレーザーにおいて、その波長としては、例えば、可視光の波長領域（例えば、４００〜８００ｎｍ）であることが好ましい。また、超短パルスレーザーにおいて、その繰り返しとしては、例えば、１Ｈｚ〜８０ＭＨｚの範囲から選択することができ、通常、１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚ程度である。
【００４２】
なお、超短パルスレーザーの平均出力又は照射エネルギーとしては、特に制限されず、目的とする非導通部の大きさ等に応じて適宜選択することができ、例えば、６００ｍＷ以下（例えば、５〜６００ｍＷ）、好ましくは１０〜４００ｍＷ、さらに好ましくは１０〜３００ｍＷ程度の範囲から選択することができる。前述のように、プラスチック構造体１１は、無機ガラス材料に比べて熱伝導性やガラス転移温度が低く、プラスチック構造体中の導通部を形成する導電性物質を解離させプラスチック中に分散させるためには、無機ガラス材料と同じような励起構造を形成するのに必要な照射エネルギーとしては、無機ガラス材料に必要な照射エネルギーの１／１０〜１／１００程度に低くすることができる。
【００４３】
また、超短パルスレーザーの照射スポット径としては、特に制限されず、目的とする非導通部の大きさ、レンズの大きさや開口数又は倍率などに応じて適宜選択することができ、例えば０．１〜１０μｍ程度の範囲から選択することができる。
【００４４】
なお、プラスチック構造体に対して内部における単位体積当たりに照射されるエネルギーは、超短パルスレーザーの照射エネルギー、超短パルスレーザーの焦点の移動速度、焦点の深さ、焦点の絞りなどを調整することによりコントロールすることができ、その結果として形成される非導通部の形状などをコントロールすることができる。
【００４５】
（プラスチック部）
プラスチック部４（４ａ，４ｂ）としては、パルス幅が１０−１２秒以下の超短パルスレーザー５をプラスチック構造体１１の外部から内部に照射することにより、プラスチック構造体１１の導通部３に非導通部２ａを形成させることが出来るプラスチック材料による部であればよい。プラスチック部４としては、導電性を有していないものが好ましいが、導電性を有していてもよい。超短パルスレーザー５によるレーザー加工を円滑に行うためには、プラスチック部４としては、４００ｎｍ〜８００ｎｍの可視光波長領域において、１０％以上の光透過性を有していることが好適である。
【００４６】
また、プラスチック部４としては、回路用基材として熱分解や熱劣化が生じにくく、耐酸素性、耐薬品性に優れ、高温での機械的強度が高く、光学的に透明性の高い材料が好ましい。
【００４７】
プラスチック部４を形成するプラスチック材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、ポリアリール、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンエーテル（ポリフェニレンエーテルなど）、ポリアリレートなどが挙げられる。プラスチック材料は単独で又は２種以上組み合わせて使用することができる。
【００４８】
プラスチック部４は、単層又は積層体のいずれの形態を有していてもよい。なお、プラスチック部４は、例えば、図１等で示されるように、複数の層を有している場合、該複数のプラスチック部は、全て又は一部が同一のプラスチック材料により形成されていてもよく、全てが異なるプラスチック材料により形成されていてもよい。
【００４９】
また、超短パルスレーザーを照射し、レーザー加工を行うプラスチック材料としては、上記プラスチック材料に限定されるものではなく、プラスチック材料単独でもブレンドでも共重合体でも、目的とする構造物（導通部内の非導通部）が超短パルスレーザーの照射によって形成されるのであれば、使用できる。また、プラスチック材料単独だけでなく、無機化合物や金属化合物などの他の材料を分散状態で含んだ複合体や他の材料を層状の状態で含んだ積層体であってもよい。また、必要に応じて架橋剤、滑剤、静電防止剤、可塑剤、分散剤、安定剤、界面活性剤、無機あるいは有機の充填剤など含有していてもよい。
【００５０】
（無機材料部）
本発明では、前述のように、導通部３の下面に、無機材料部が形成されていてもよい。導通部３の下面に、無機材料部が形成されていると、より一層精密に非導通部２ａを形成することができるようになる。このような無機材料部を形成する無機材料としては、特に制限されないが、ガラス材料、ケイ素原子含有化合物を好適に用いることができる。無機材料は単独で又は２種以上組み合わせて使用することができる。なお、無機材料部は、単層又は積層のいずれの構成を有していてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明では、プラスチック回路素子は、プラスチック構造体に対して、パルス幅が１０−１２秒以下の超短パルスレーザーを焦点位置又は照射位置を移動させながら照射するという簡単な方法により、作製することができる。従って、プラスチック構造体に直接書きこむ方法により製造することができ、作製時の工程数が少なく作業性が優れており、また、制作の容易性が高い。しかも、プラスチック構造体の内部における任意の部位に、電気導通回路を形成することが可能であり、回路素子の設計の自由度が優れている。
【００５２】
さらに、本発明のプラスチック回路素子は、プラスチック特有の軽量、柔軟性、屈曲性、強靱性を有することができる。さらにまた、目的に応じた材料選択の範囲が広く、作製が容易で、機械的特性などの特性範囲が広い。
【００５３】
そのため、本発明のプラスチック回路素子は、目的とする種々の特性を有するものを容易に得ることができ、実用性が極めて優れている。
【００５４】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
市販の青板ガラス基板、および金（Ａｕ）１ｇをスパッタリング装置（商品名「高周波スパッタリング装置」日本真空社製）に装着した。真空チャンバー内を４×１０−４Ｐａまで減圧（真空）排気した後、アルゴンガスを３０ＳＣＣＭ導入し、高真空ポンプのメインバルブ開閉度を調整することで、圧力を０．４Ｐａに調整した。その後、直流電源にてＡｕに３００Ｗの電力を印加し、ガラス製基板上に厚さ６０ｎｍの金による膜（Ａｕ膜）を真空蒸着により成膜した。このＡｕ膜上に、ポリイミドワニス［固形分２０重量％、溶媒：Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）］を塗布し、３５０℃で乾燥して、乾燥後の厚さが約２００μｍのポリイミドフィルムをＡｕ薄膜上に形成して、プラスチック構造体（層構成：ポリイミドフィルム／Ａｕ膜／青板ガラス基板、総厚み：２２００μｍ；「照射サンプルＡ」と称する）を得た。
【００５６】
前記照射サンプルＡのポリイミドフィルム面（表面又は上面）側から、Ａｕ膜の位置又は部位を焦点にして、チタン・サファイア・フェムト秒パルスレーザー装置及び対物レンズ（倍率：１０倍）を使用して、超短パルスレーザー（照射波長：８００ｎｍ、パルス幅：１５０×１０−１５秒、繰り返し：２００ｋＨｚ）を、照射エネルギー（平均出力）：３００ｍＷ、照射スポット径：約４μｍの条件で、照射サンプルＡを照射方向（Ｚ軸と平行な方向）に対して垂直な方向（Ｙ軸と平行な方向）に、移動速度：約５０μｍ／秒で、照射開始位置からの距離が３０００μｍのところまで直線移動させ、照射を行った。続けて、その位置から、さらに９０°方向を変えた方向（すなわち、レーザーの照射方向と垂直な方向であり且つ前回の照射方向と垂直な方向である方向；Ｘ軸と平行な方向）に向きを変えて、移動速度：約５０μｍ／秒で、距離が３０００μｍのところまで直線移動させて照射を終了して、図２で示されるような、２次元的に屈曲又は屈折されて形成されているレーザー照射部（非導通部）を有するプラスチック（プラスチック回路素子）を得た。このプラスチック回路素子の電気抵抗を測定したところ、Ａｕ膜の導電性（導通性）は、レーザー照射部（非導通部）において切断されていた。従って、２次元的な電気導通回路を有するプラスチック回路素子が得られた。
【００５７】
なお、このプラスチック回路素子の断面を光学顕微鏡で観察して、非導通部の寸法などを測定したところ、非導通部の径（内径）は、１１μｍであった。
【００５８】
（実施例２）
ポリエーテルイミド（商品名「ウルテム１０００」ＧＥポリマーランドジャパン株式会社製）を、ジメチルホルムアルデヒド（ＤＭＦ）中に２０重量％溶解させて、ポリエーテルイミド溶液（溶液Ａ）を調製した。この溶液Ａを、ガラス板上に塗布し、３５０℃で乾燥させて、乾燥後の厚みが約２００μｍのポリエーテルイミドフィルムを得た。このポリエーテルイミドフィルムの上に、銀（Ａｇ）のコロイド溶液（Ａｇの濃度１重量％）を塗布し、１００℃で乾燥して、厚さ２５０ｎｍの銀による膜（Ａｇ膜）を形成した。さらに、このＡｇ膜上に再度、溶液Ａを塗布し、３５０℃で乾燥後、約２００μｍのポリエーテルイミドフィルムを形成し、ガラス板から剥離して、プラスチック構造体（層構成：ポリエーテルイミドフィルム／Ａｇ膜／ポリエーテルイミドフィルム、総厚み：４００μｍ；「照射サンプルＢ」と称する）を得た。
【００５９】
前記照射サンプルＢを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、超短パルスレーザーを照射して、２次元的に屈曲又は屈折されて形成されているレーザー照射部（非導通部）を有するプラスチック（プラスチック回路素子）を得た。このプラスチック回路素子の電気抵抗を測定したところ、Ａｇ膜の導電性（導通性）は、レーザー照射部（非導通部）において切断されていた。
【００６０】
（実施例３）
厚み１２５μｍのポリイミドフィルムの一部をエッチング処理することにより、図１の４ｂで示されるようなポリイミドフィルム（最大厚み：１２５μｍ、最小厚み：７５μｍ、段差：５０μｍ；「ポリイミド段差フィルム」と称する）を作製した。さらに、青板ガラス基板に代えて、前記ポリイミド段差フィルムを用いること以外は、実施例１と同様にして、金の蒸着（Ａｕ蒸着）を行って、ポリイミド段差フィルム上に金による膜（Ａｕ膜）を形成し、さらに、そのＡｕ膜上に、ポリイミドワニスを塗布後乾燥してポリイミドフィルムを形成して、図１で示されるような、ポリイミドからなるプラスチック部の内部に階段状に形成されているＡｕ膜からなる電気導通部を有するプラスチック構造体（層構成：ポリイミドフィルム／Ａｕ膜／ポリイミドフィルム、総厚み：約３２０μｍ；「照射サンプルＣ」と称する）を得た。なお、照射サンプルＣにおいて、Ａｕ膜と下面との距離は、最小が７５μｍで、最大が１２５μｍであり、その形状は、段差が５０μｍの階段状である。
【００６１】
前記照射サンプルＣの上面から、Ａｕ膜の位置又は部位を焦点にして、焦点移動・移動速度に関する条件以外は実施例１と同様に超短パルスレーザーを照射した。具体的には、図３で示されるように、Ａｕ膜（導通部）に焦点を当てることを原則にして、照射サンプルＣを照射方向に対して垂直の方向（Ｙ軸と平行な方向）に、移動速度：５０μｍ／秒で、照射開始位置からの距離が３００μｍのところまで直線移動させて、照射を行った。続けて、その位置からレーザー照射方向の反対方向（Ｚ軸と平行な方向）に、移動速度：約１０μｍ／秒で、距離が５０μｍのところまで直線移動させて照射し、さらに、続けて、再度Ｙ軸と平行な方向に移動速度：５０μｍ／秒で、距離が３００μｍのところまで、次に該照射方向と９０°右の方向（すなわち、レーザーの照射方向と垂直な方向で且つ前回の照射方向と垂直な方向である方向；Ｘ軸と平行な方向）に向きを変えて、移動速度：約５０μｍ／秒で、距離が３５００μｍのところ（端面）まで直線移動させて照射を行って、照射を終了した。その結果、図１で示されるような、３次元的に屈曲又は屈折されて形成されているレーザー照射部（非導通部）を有するプラスチック（プラスチック回路素子）を得た。このプラスチック回路素子の電気抵抗を測定したところ、Ａｕ膜の導電性（導通性）は、レーザー照射部（非導通部）において切断されていた。従って、３次元的な電気導通回路を有するプラスチック回路素子が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラスチック回路素子の一例を示す概略鳥瞰図である。
【図２】本発明のプラスチック回路素子の他の例を示す概略鳥瞰図である。
【図３】本発明のプラスチック回路素子を作製する一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１　　　プラスチック回路素子
１１　　プラスチック構造体
１ａ　　プラスチック回路素子１又はプラスチック構造体１１の上面
１ｂ　　プラスチック回路素子１又はプラスチック構造体１１の側面
１ｃ　　プラスチック回路素子１又はプラスチック構造体１１の側面
２ａ　　レーザー照射部
２ａ１　レーザー照射部２ａの直線状部位
２ａ２　レーザー照射部２ａの直線状部位
２ａ３　レーザー照射部２ａの直線状部位
２ａ４　レーザー照射部２ａの直線状部位
２ｂ　　レーザー非照射部
３　　　電気導通部
４ａ　　プラスチック部（ポリマー部）
４ｂ　　プラスチック部（ポリマー部）
ｄ　　　レーザー照射部２ａの径又は幅
５　　　パルス幅が１０−１２秒以下である超短パルスレーザー
５１　　レーザー５の焦点
６　　　レンズ
Ｄ　　　レーザー５の照射方向
７　　　レーザー５の焦点位置軌跡
７ａ　　レーザー５の照射開始位置
７ｂ　　レーザー５の移動屈曲位置
７ｃ　　レーザー５の移動屈曲位置
７ｄ　　レーザー５の移動屈曲位置
７ｅ　　レーザー５の照射終了位置
【図１】
2004111553.tif 000003
【図２】
2004111553.tif 000004
【図３】
2004111553.tif 000005