(57)【要約】【課題】従来からプリント配線板の製造性を高めるための様々な追求がなされてきたが、従来のサブトラクティブ法、アディティブ法に代わるより効率の良い基板製作方法はあらわれていない。プリント配線板の問題であった、作業工程の簡略化を実現させる解決方法を考案する。【解決手段】常温で反応する超音波による霧化を利用することでこれまでの製造方法よりも製造性が高い、熱の発生しない安定したプリント板製造方法を提供するとともに、レーザエッチングの有機的な結合により小規模なプリント配線板から大規模なプリント配線板の製造までの柔軟な製造工程結合が推進される。具体的には、サブトラクティブ法による代表的な方法による場合、１）エッチングレジスト塗布、２）エッチング、３）レジスト剥離の３過程を得るが、本発明では１）蒸着、２）レーザエッチングの２過程となる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子と超音波発振器からなる超音波発生装置と、液体タンクと、蒸着ボックスと、エッチング装置とを有するプリント配線板形成システム
【請求項２】
液体タンクに、
通電性のある金属元素および化合物のうち、ひとつ又は複数を溶解させた液体を入れ、
液体タンクの中で超音波発生装置から発生する超音波によって液体を微細な霧粒子にして、これを蒸着ボックス内にて絶縁基板に付着させ、絶縁基板上に金属の薄膜を形成することを特徴とする請求項１記載のプリント配線板形成システム
【請求項３】
電気信号と電子回路によってレーザを制御することでエッチングを任意に調整し配線パターンを形成することを特徴とする請求項１記載のプリント配線板形成システム
【請求項４】
蒸着ボックス内で、超音波発生装置によって形成された霧粒子の一部をプラズマや電子ビーム等でイオン化させ、霧粒子とイオン化した粒子とを絶縁基板に付着させて金属の薄膜を形成することを特徴とする請求項１記載のプリント配線板形成システム
【請求項５】
電気信号と電子回路によって超音波の出力を任意に調整できることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板形成システム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、超音波を利用して金属イオンを含む液体を微細な霧状にし、絶縁基板の上で薄膜を形成すること、および、レーザ照射によって配線パターンを作成することで、簡易的にプリント配線板を形成するものである。
【背景技術】
【０００２】本発明において対象とされるプリント配線板とは、集積回路、抵抗器、コンデンサー等の電子部品を実装し、その部品間を接続して電子回路を構成する配線を形成した板状またはフィルム状の部品であり、基材に対して絶縁性のある樹脂を含浸した基板上に、導電体で回路配線を構成したものである。１９００年代から様々な提案がなされ、すでに数多くの特許が成立しているものである（例えば特許文献１、２、３、４を参照）。このプリント配線板の大きな分類としては、絶縁基板基材に柔軟性のない材料を用いたリジッド基板と、柔軟性のある材料を用いたフレキシブル基板とに分けられる。通常、プリント配線板はリジッド基板を指す場合が多いが、フレキシブル基板は薄くて柔軟性があることから機器に組み込み易く、小型の電子機器などに使われている。また、コネクタ間を配線するためのフィルム状配線材もフレキシブル基板と呼ばれることがある。【０００３】  しかし、こうしたプリント配線板では、極めて薄い基板上に電子回路を構成する必要があるため、配線の厚みを極力薄くしなければならない。【０００４】  また、フレキシブル基板においては、柔軟性を特長としており、自由度の大きな配線が求められる。【０００５】  また、配線が細く複雑な形状になることから、配線の精度を高めることが必要不可欠である。【０００６】  上記の問題を解決するための導体部分のパターンの形成法としては大きくサブトラクト法とアディティブ法がある。
サブトラクト法とは、金属板の不要な部分を除去して必要な部分を残し導電部とする方法である。
アディティブ法は、サブトラクト法の逆で、絶縁板上に導体パターンを形成していく手法である。【０００７】
【特許文献１】特開平５−１７５６４０
【特許文献２】特開平１１−２４３０１６
【特許文献３】特願２００２−１１３４４４
【特許文献４】特開２００３−４６２２５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】  以上のように、プリント配線版の形成に関して、大きくは２つの手法によりつつも様々な方法によりプリント配線板の実装がなされているが、製造性をいかにして高めるかという点に最大の課題が残されている。特に基板製作から導電体で回路配線を載せるまでをいかにして効率的なものとするか、基板のサイズの違いを包容する形でいかにして柔軟に製造させるかが問題となる。本発明の目的は製造性の高い、安定したプリント配線板製造方法を提供することである。
具体的には代表的なサブトラクティブ法による代表的な方法による場合、１）エッチングレジスト塗布、２）エッチング、３）レジスト剥離の３過程を得るが、本発明では１）蒸着、２）レーザエッチングの２過程となり、工程の短縮ができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明者らは、超音波によって液体を微細な霧状粒子にできることに着目し、プリント板の作成を考えるとともに、レーザ技術の進展に着目した配線の抜き出しを考えることで、本発明を完成するに至った。【０００９】  本発明に係るプリント配線板形成システムは、超音波発生装置と液体タンクと、蒸着ボックスと、レーザエッチング装置とを備える。本発明における蒸着装置は、金属を溶解した液体を常温にて霧化させ、これを絶縁基板に付着させて薄膜を形成できるため、従来のサブストラクティブ法やアディティブ法による配線パターン形成に用いることも可能であるが、レーザによるエッチングを併用することでより効率のよい製作を可能とするものである。【００１０】配線の材料となる金属が溶解した液体を液体タンクに入れ、超音波発生装置によって霧化するに可能な超音波を発生させる。この超音波によって液体表面にキャピラリー波を発生させ、液体を霧化させる。超音波による霧化は常温の反応であるため、従来の蒸着技術のような温度制御を必要としない利点を有する。
超音波によって細かい霧粒子となった金属溶解液を、蒸着ボックス内にて絶縁基板に付着させる。付着した霧粒子は、絶縁基板上にて溶媒が気化していく。一般的に、粒子間にある液体量が減少するときに、液の界面エネルギーを最小にしようとする働き、液架橋力が発生する。液架橋力により、液体に溶けていた金属粒子は相互に引き合い、最終的に最密に充填される。本技術においては、この液架橋力の力を利用して、金属粒子の付着と堆積を繰り返し、絶縁基板上に金属薄膜を形成させるため、簡易的な蒸着技術となる。金属薄膜形成の精度をさらに高めるために、従来の蒸着技術を併用することもできる。
また、金属溶解液の霧粒子が付着できる限りにおいて、絶縁基板の大きさに制限が無く、大面積のプリント配線板製造も可能となる。【００１１】本発明に係わる超音波発生装置は、霧の粒径と霧化量を制御できることを特徴とする。粒径は、周波数を変えることで制御し、高周波数でより小さな霧粒子を生成させることができる。液体の霧化量は超音波の振動子への入力を電気的に変える事で制御する。これらの機能により、配線に用いる材料の材質や配線パターンの要求精度に合わせた金属の薄膜を形成することができる。【００１２】本発明に係わる液体タンクは、配線の材料となる導電性金属が溶解した液体を入れる容器であり、液体タンク内で、超音波発生装置から発生する超音波を液体に反応させる。液体タンクは、超音波発生装置が設置でき、金属溶解液を入れることが出来る限りにおいて、大きさや素材に限定はない。【００１３】本発明に係わる蒸着ボックスは、霧化した金属溶解液を、プリント配線板の基板となる絶縁基板上に付着させて金属薄膜を形成させるための空間であり、この機能が発揮される限りにおいて、素材や容積に制限はない。蒸着ボックス内は気圧が低い方が望ましいが、それに限定されるものではない。
また、緻密で強度が強く結晶性の優れた薄膜を形成するために、イオンプレーティングの技術と組み合わせることもできる。蒸着ボックス内において、生成した蒸着粒子の一部をプラズマや電子ビームなどでイオン化させ、絶縁基板に付着させる。イオンプレーティングは、金属、酸化物などあらゆる蒸着材料の使用が可能であり、かつ、低温での成膜が可能であることから、本提案技術との相性はよく、機能的である。【００１４】本発明に係わるエッチング装置は、レーザ技術を用い、絶縁基板上に形成された金属薄膜を削り、任意の導体パターンを作り出すことができる。レーザ切断によることの利点は、１）熱影響が少なく、熱変形が極めて小さく切断精度が向上すること、変形し易い薄板によるプリント基板を作るような場合にも有効であること、２）レーザの照射によって溶けた部分だけを除去するため、切断幅がレーザの集光径とほぼ同じ微小な幅で切断できること、３）高パワー密度ビームを照射する加工のため、溶融金属の除去が迅速であること、４）非接触加工なので、歯の交換などは存在せず、レンズやミラー等の消耗部の劣化による交換頻度が低いこと、５）切断部の酸化が少ないこと、特に無酸化切断を行うと酸化による配線の性能劣化は生じないこと、また、それにより切断後の仕上げ加工は省略可能であること、６）各種レーザの使い分けによって多様なプリント配線板の加工に応用可能であることがあげられる。
【発明の効果】
【００１５】  以上のように本発明は、超音波を利用することで、高温条件にすることなく金属を絶縁基板に蒸着する、簡易的で省力的なプリント板形成装置を提供するとともに、レーザ照射による配線の作成を行うレーザエッチング装置を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  以下、本発明を実施するための最良の形態について、以下に示す図面に基づき説明する。なお、本発明は異なる多くの態様での実施が可能であり、以下に示す実施の形態に狭く解釈されるものではない。【００１７】（１）超音波発生装置による霧化
図１は、本実施形態に係わる、超音波発生装置１による霧化を示した模式図である。本実施形態では、図１に示すとおり、超音波発生装置１と液体タンク３とを組み合わせ、金属溶解液ｂに超音波振動子２から生成された超音波ａを放射し、この放射圧により液柱を形成させる。液体の表面には、超音波ａによってキャピラリー波ｄが発生し、微細な霧粒子ｃを生成する。【００１８】（２）霧粒子の蒸着
図２は、金属溶解液の霧粒子ｃを絶縁基板ｆに蒸着させ金属薄膜ｅを形成させる模式図である。図２に示すとおり、蒸着ボックス４の中において、超音波発生装置１から発生する超音波ａによって生成された金属溶解液ｂの霧粒子ｃは、絶縁基板ｆの表面に付着し、金属薄膜ｅを形成する。【００１９】図３は、イオンプレーティングとの併用による金属薄膜ｅの形成を示した模式図である。ここでは電子ビームｇを用いたイオンプレーティングの模式図を示している。超音波発生装置１から発生する超音波ａによって生成された金属溶解液ｂの霧粒子ｃを、電子銃５から照射される電子ビームｇでイオン化させ、励起プラズマｈを生成し、絶縁基板ｆに付着させる。【００２０】（３）エッチング
図４は、レーザｉによる金属薄膜ｅのエッチングを示した模式図である。レーザｉは集光レンズ６によって集光され、金属薄膜ｅに照射される。金属薄膜ｅは、レーザｉの作用により照射部位に位置していた金属粒子ｊが金属薄膜ｅから除去される。この仕組みよってエッチングを行い、配線パターンを形成する。【００２１】  以上、本発明により、簡易的にプリント配線板を形成するシステムを提供することができる。【００２２】  なお、本システムにおける金属薄膜の形成技術は、特殊金属塗膜を必要とする他分野においても応用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】  本発明は、上記のようにプリント配線版の形成において利用可能であり、産業上の利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態に係わる超音波による霧化模式図。
【図２】実施形態に係わる金属薄膜の形成模式図。
【図３】実施形態に係るイオンプレーティング併用の模式図。
【図４】実施形態に係るレーザによるエッチングの模式図。
【符号の説明】
【００２５】１…超音波発生装置
２…超音波振動子
３…液体タンク
４…蒸着ボックス
５…電子銃
６…集光レンズ
ａ…超音波
ｂ…金属溶解液
ｃ…霧粒子
ｄ…キャピラリー波
ｅ…金属薄膜
ｆ…絶縁基板
ｇ…電子ビーム
ｈ…励起プラズマ
ｉ…レーザ
ｊ…金属粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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