(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板基材上に配線パターンを形成する導電性の基板配線用金属材であって、
レーザ照射により溶解されて前記基板基材上に固着されることで配線パターンを形成させるための導電性の金属線材であり、軸方向に、照射されたレーザを受光して乱反射させて溶解させる単一の窪みが形成されることを特徴とする基板配線用金属材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板基材上に配線パターンを形成する導電性の基板配線用金属材に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板は、基板上に配線パターンを形成させるに際してエッチングによることが一般的であるが、近年、レーザを利用したエッチングによりパターン形成することが行われてきている。配線には、導電性金属や導電性ペースト等の導電性金属材が使用されるもので、導電性金属材を無駄なく、また効率よく配線パターンを形成させることが望まれる。
【０００３】
従来、エッチングによる配線パターンの形成は、基板上に導電部材の金属膜を形成し、当該パターン形状で露光を行って当該露光部分を硬化させ、残りの金属膜を有機溶剤で除去するというものである。また、レーザを利用した配線パターンの形成は、例えば下記特許文献１に開示されているように、基板表面に導電性ペーストを塗布し、レーザ光を照射することで当該導電性ペーストを硬化させて導電線パターンを形成した後に、レーザ光走査部を除く導電性ペーストを有機溶剤で除去して焼成することで導電線パターンを基板上に描画するというものである。
【０００４】
さらに、下記特許文献２の図４のように、絶縁基板上に金属薄膜を形成し、回路として不要な部分にレーザを照射することにより照射部分の金属薄膜を金属粒子とさせて除去することも知られている。
【０００５】
一方、下記特許文献３に示されるように、所定の波長の光を吸収する金属インクを配線パターン形状で吐出させ、当該金属インク部分に当該吸収する波長の光を照射して固化させることで配線パターンとすることが知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８１７３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１８４５１０号公報
【特許文献３】特開２００７−２８９８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献３による配線パターンの形成は、金属インクを使用して配線パターンを形成させるものであり、当該金属インク自体はインク基材に導電性金属粉を混入させたものであって電気抵抗が導電性金属材と比べて高抵抗であることから回路設計上で制限がある。したがって、従前からのエッチングや、上記特許文献１，２で開示されたレーザ光を使用して配線パターンを形成することにすると、パターン部以外の導電部材は除去されることとなって無駄であるという問題がある。
【０００８】
そのため本発明者らは、導電性金属材をレーザ照射で溶解させながら配線パターンを形成する「基板の配線形成方法」を案出したものであるが、導電性金属材の表面にレーザを照射させると乱反射を生じ、その分導電性金属材に対するレーザエネルギが減少することとなる。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、配線パターンを形成するに際して導電性金属材を効率よく溶解させる基板配線用金属材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】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１の発明では、基板基材上に配線パターンを形成する導電性の基板配線用金属材であって、レーザ照射により溶解されて前記基板基材上に固着されることで配線パターンを形成させるための導電性の金属線材であり、軸方向に、照射されたレーザを受光して乱反射させて溶解させる単一の窪みが形成される構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レーザ照射により溶解されて基板基材上に固着されることで配線パターンを形成させるための導電性の金属線材で、軸方向に、照射されたレーザを受光して乱反射させて溶解させる単一の窪みを形成させる構成とすることにより、窪み部分で乱反射したレーザのエネルギが当該窪みの側部に与えられることとなり、配線パターンを形成するに際して導電性金属材を効率よく溶解させることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の最良の実施形態を図により説明する。
図１に本発明に係る基板配線用金属材の構成図を示すと共に、図２に図１における基板配線用金属材のレーザ受光の説明図を示す。図１において、本発明の基板配線用金属材は、レーザ照射により溶解されて後述の基板基材上に固着されることで配線パターンを形成させるための導電性金属線材１１であり、軸方向に、照射されたレーザ１３を受光させる例えば断面Ｕ字状の窪み１２を連続させて形成させたものである。
【００１３】
上記導電性金属線材１１は、電気抵抗の少ない導電性金属材からなり、例えば銅やアルミニウムがコスト的に好ましく、また、その大きさＬ（図２）は、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲で適用可能であり、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍが好ましい。
【００１４】
上記導電性金属線材１１を溶解させるレーザ１３としては、例えばＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＣＯ2レーザ、エキシマレーザ、ディスクレーザ等が使用可能であり、特に金属線材の材質に応じてこれを溶解させやすいレーザが適宜選択される。
【００１５】
上記導電性金属線材１１の窪み１２に対してレーザ１３が照射されると、図２に示すように、窪み１２の底部の湾曲面でレーザ１３が受光され、当該部分にレーザエネルギが与えられて溶解するが、当該部分で乱反射も生じる。この乱反射レーザ１４は、窪み１２の側部１２Ａを照射することとなり、この乱反射レーザエネルギが当該側部１２Ａに与えられることとなる。
【００１６】
すなわち、例えば導電性金属線材を断面円形状としてその表面にレーザ１３を照射した場合には表面で乱反射したレーザのエネルギが無駄になるが、導電性金属線材１１の窪み１２に対してレーザ１３を照射させることで、窪み１２の側部１２Ａに乱反射レーザエネルギが当該側部１２Ａに与えられることとなり、配線パターンを形成するに際して導電性金属線材１１を効率よく溶解させることができるものである。反面、乱反射レーザエネルギの利用分だけレーザ照射の出力を低くさせることができるものである。
【００１７】
なお、レーザ１３の照射は窪み１２に対して、垂直ではなく、斜め方向から照射することが望ましい。これは、垂直にレーザ照射した場合に反射光が直接にレーザ照射手段に戻って機構を破壊する場合を回避させるためである。
【００１８】
ここで、図３に、本発明に係る基板配線用金属材における他の断面形状の説明図を示す。図３（Ａ）は、導電性金属線材１１に形成する窪み１２を、断面縦コ字状としたものであり、当該断面形状によっても当該窪み１２の底部に対して斜め方向からレーザ１３を照射させることで、窪み１２の側部１２Ａに乱反射レーザエネルギが与えられることとなり、配線パターンを形成するに際して導電性金属線材１１を効率よく溶解させることができるものである。なお、導電性金属線材１１の下部を断面円弧状とした場合を示したが、直線的として角部を有する形状としてもよく、その形状を問わない。このことは図３（Ｂ）も同様である。
【００１９】
また、図３（Ｂ）は、導電性金属線材１１に形成する窪み１２を、断面Ｖ字状としたものであり、当該断面形状によっても当該窪み１２の底部近傍の一側部１２Ａに対して斜め方向（この場合には略垂直方向でもよい）からレーザ１３を照射させることで、窪み１２の照射位置と対向する側部１２Ａに乱反射レーザエネルギが与えられることとなり、配線パターンを形成するに際して導電性金属線材１１を効率よく溶解させることができるものである。
【００２０】
そこで、図４に本発明に係る基板配線用金属材を使用した基板配線形成装置の構成図を示すと共に、図５に図４の配線パターン形成の説明図を示す。図４（Ａ）は基板配線形成装置の構成図、図４（Ｂ）は主要部分の説明図である。図４（Ａ）、（Ｂ）において、基板配線形成装置２１は、レーザ照射手段２２、金属線材供給手段２３及び線材保持治具２４を含んで構成される。
【００２１】
上記レーザ照射手段２２は、配線パターンを形成させるための導電性金属線材１１を溶解させる所定のエネルギの上記したレーザ１３を照射させるもので、レーザ１３を当該導電性金属線材１１の窪み１２の底部に斜め方向から照射するように位置される。上記金属線材供給手段２３は、巻回金属線材群３１より供給ノズル４２を介して導電性金属線材１１を線材保持治具２４に供給する。
【００２２】
上記線材保持治具２４は、線材載置台４１と当該線材載置台４１上に例えば２つの線材固定ローラ４２，４３とで構成される。線材載置台４１は、その材質は硬質であれば特に問うものでなく、例えば金属板や樹脂板が採用される。当該線材載置台４１には、導電性金属線材１１を嵌合させる溝（例えばＶ溝）４１Ａが形成される。
【００２３】
すなわち、導電性金属線材１１は、供給ノズル４２より線材載置台４１の溝４１Ａに嵌合させる状態で、かつ線材載置台４１の先端部より突出されるまで供給される。その時に、導電性金属線材１１が線材載置台４１の溝４１Ａより浮き上がらないように線材固定ローラ４２，４３が上方より固定するものである。
【００２４】
そして、線材保持治具２４の下方に配線パターンを形成させる基板基材２５が位置される。基板基材２５としては、ここでは紙類や樹脂フィルムのものが使用され、例えばロール状から順次供給される。なお、基板基材２５として、紙類や樹脂フィルムの枚葉のものでもよく、一方で、従前より使用されているベークライト、エポキシ樹脂等の板状絶縁基板であっても適用することができる。
【００２５】
ところで、基板基材２５上に所定形状の配線パターンを形成させるためには、レーザ照射手段２２、金属線材供給手段２３及び線材保持治具２４と、当該基板基材２５とが相対的にＸＹ方向に移動させる必要があり、例えば、ここではレーザ照射手段２２、金属線材供給手段２３及び線材保持治具２４を一のボックス内に収容してＸＹ移動させる。なお、ＸＹ駆動装置及び配線パターンの形状に沿ったＸＹ移動させる駆動制御手段は図示を省略してある。
【００２６】
また、線材保持治具２４と基板基材２５とは、ここでは微小間隔で配置させている。これは、レーザ照射手段２２、金属線材供給手段２３及び線材保持治具２４と、当該基板基材２５とが相対的にＸＹ方向に移動させるために必要な間隔である。一方で、ＸＹ方向に移動させるときには、線材保持治具２４と基板基材２５とを微小間隔とし、レーザ照射による配線パターンの形成時に当該線材保持治具２４と基板基材２５とを接触状態とさせてもよく、基板基材２５に対して正確な位置に配線パターンを形成させることができるものである。
【００２７】
すなわち、上記基板配線形成装置２１は、基板基材２５上に形成させる所定の配線パターンに応じた位置に、配線の基材となる導電性金属材の金属線材１１を線材保持治具２４の線材載置台４１（溝４１Ａ）上に金属線材供給手段２３より順次供給し、当該供給された導電性金属線材１１の窪み１２内に対してレーザ照射手段２２からレーザ１３を照射することにより溶解させて基板基材２５上に当該溶解金属を固着させて配線パターンとさせるものである。
【００２８】
例えば、図５（Ａ）において、線材載置台４１の溝４１Ａに嵌合されて先端部より突出供給された導電性金属線材１１における先端部分の窪み１２内に、レーザ照射手段２２よりレーザ１３Ａが照射されることで滴状の金属溶粒１１Ａに溶解されて基板基材２５上に滴下されて金属膜として固着される。上記基板基材２５に固着形成された金属膜が、導電性金属線材１１の順次供給によるレーザ１３Ａの照射を上記ＸＹ移動に応じた形状で連続（又は不連続）させることで配線パターン４１が形成される。
【００２９】
また、図５（Ｂ）において、導電性金属線材１１における先端部分の窪み１２内に、レーザ照射手段２２よりレーザ１３Ｂを照射することによって霧状のイオン化した金属霧１１Ｂに溶解させて基板基材２５上に金属膜として固着させるものであり、導電性金属線材１１を順次供給させてレーザ１３Ｂを照射すことによって上記ＸＹ移動に応じた形状で連続（又は不連続）の配線パターン４１を形成させたものである。すなわち、レーザ１３Ｂは、導電性金属線材１１を霧状に溶解させるエネルギ（滴状より高エネルギ）に設定されてレーザ照射手段２２より照射されるものである。
【００３０】
例えば、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）に使用される配線基板のアンテナ部など、広範囲に適用可能である。
【００３１】
なお、上記実施形態では、導電性金属線材１１をレーザ１３の照射により溶解させるに際して、当該導電性金属線材１１の先端部分を溶解させる場合を示したが、当該導電性金属線材１１における先端部分の窪み１２内で部分的に穿孔するように溶解させてもよいものである。
【００３２】
このように、基板配線形成装置２１において、上述の導電性金属線材１１を使用することにより、レーザ照射手段２２より導電性金属線材１１の窪み１２に対してレーザ１３を照射させることで、窪み１２の側部１２Ａに乱反射レーザエネルギが当該側部１２Ａに与えられることとなり、配線パターンを形成するに際して導電性金属線材１１を効率よく溶解させることができるものである。反面、乱反射レーザエネルギの利用分だけレーザ照射の出力を低くさせることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の基板配線用金属材は、電子部品を実装させるための配線パターンが形成された配線基板を作製する産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る基板配線用金属材の構成図である。
【図２】図１における基板配線用金属材のレーザ受光の説明図である。
【図３】本発明に係る基板配線用金属材における他の断面形状の説明図である。
【図４】本発明に係る基板配線用金属材を使用した基板配線形成装置の構成図である。
【図５】図４の配線パターン形成の説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１            導電性金属線材
１２            窪み
１３            レーザ
１４            レーザ反射光
２１            基板配線形成装置
２２            レーザ照射手段
２３            金属線材供給手段
２４            線材保持治具
２５            基板基材
３１            線材供給部
４２            供給ノズル
４１            線材載置台
４２，４３      線材固定ローラ
５１            配線パターン
【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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