(57)【要約】【課題】基板に対する粒子の付着強度を格段に高め、異物接触による損傷を避けることができるような電子デバイス、センサーまたは配線を形成しうる方法を提供する。【解決手段】熱源１を用いて基板４を構成する熱可塑性樹脂の融点または軟化温度まで当該基板４を昇温させることにより変形可能な状態とする。変形可能な状態となった基板４に対して、粒子噴射手段２によって導電性の粒子群をその速度を調節しながら衝突させかつ基板４に対して線状または平面状に当該速度に応じた深さまで埋め込む。これにより、当該粒子群からなり、基板４に対してその表面から当該深さにまで埋め込まれている電子デバイス、センサーまたは配線が形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる基板の表面を、熱源を用いて前記熱可塑性樹脂の融点または軟化温度まで昇温させることにより変形可能な状態とするとともに、
変形可能な状態となった前記基板に対して、粒子噴射手段によって導電性の粒子群をその速度を調節しながら衝突させかつ前記基板に対して線状または平面状に当該速度に応じた深さまで埋め込むことにより、当該粒子群からなり、前記基板に対してその表面から当該深さにまで埋め込まれている電子デバイス、センサーまたは配線を形成することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、
前記熱源としての光子熱源の光線が照射されることにより変形可能な状態とされた前記基板の表面に対して、前記基板を移動させながら前記粒子噴射手段によって前記粒子群を衝突させることにより前記電子デバイス、前記センサーまたは前記配線を形成することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂からなる基板の表面に電子デバイス、センサーまたは配線を形成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
砂、ガラスビーズなどの粒子を圧縮空気の噴射を用いて細管に導入して噴流させ、高速で粒子を物質表面に当てると切削加工することができる。この技術をサンドブラスト技術と呼んでいる。当該技術を用いて、粒径、粒子の物性、物質の種類、流速などの諸条件により物質表面に粒子を付着させることもできる。
【０００３】
一方で、主にＹＡＧレーザーのもつエネルギーを熱源として使い、金属同士の溶接、切断加工、穴あけ加工などを行うことができ、スポット状に金属を溶融状態にすることもできる。また、主にＣＯ２レーザーは樹脂に対して、同様のことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６０３８１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ２３（１９８４）Ｌ９１０−Ｌ９１２．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、サンドブラスト技術を応用して、粒子を付着させて薄膜を作製することができるが、粒子の連結で形成されたその薄膜は物質表面と単純な物理吸着をしているものであるため、物質表面との付着強度が必ずしも強くないという問題を抱えていた。
【０００７】
また、物質面上に直接薄膜を形成しているため表面が凸状態になっており、異物との接触により薄膜が損傷する可能性ある。さらに、粒子噴流が基板に衝突して八方に粒子が広がるため、薄膜形成時の粒子密度は小さくなってしまうという問題を抱えていた。
【０００８】
また、付着工程を連続して得られる線幅は、噴射口径などを変えて行う以外に容易に変化させることができないという問題を抱えていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の方法は、熱可塑性樹脂からなる基板の表面を、熱源を用いて前記熱可塑性樹脂の融点または軟化温度まで昇温させることにより変形可能な状態とするとともに、変形可能な状態となった前記基板に対して、粒子噴射手段によって導電性の粒子群をその速度を調節しながら衝突させかつ前記基板に対して線状または平面状に当該速度に応じた深さまで埋め込むことにより、当該粒子群からなり、前記基板に対してその表面から当該深さにまで埋め込まれている電子デバイス、センサーまたは配線を形成することを特徴とする。
【００１０】
前記熱源としての光子熱源の光線が照射されることにより変形可能な状態とされた前記基板の表面に対して、前記基板を移動させながら前記粒子噴射手段によって前記粒子群を衝突させることにより前記電子デバイス、前記センサーまたは前記配線を形成することが好ましい。
【００１１】
物質表面全体、あるいは所定の部分を変形し易くするか、あるいは所定の部分のみ溶融直下状態にしておき、噴流粒子を変形し易い、あるいは溶融直下状態にある部分に粒子を埋め込む工程を連続的にすることにより、基板に対してその表面から当該速度に応じた深さにまで埋め込まれている電子デバイス、センサーまたは配線を形成させることができる。
【００１２】
物質表面を変形し易くするため、一般には樹脂やガラスの場合、ガラス軟化点近傍あるいは溶融直下の温度にする。その際、レーザー、ハロゲンランプなどの光子熱源やジュール熱源あるいはそれらを併用して物質表面全体あるいは埋め込みする部分を加熱する。
【００１３】
金属や半導体等の場合は、レーザー熱源などで所定の部分を溶融直下状態にする。物質表面上を変形しやすい物質にしておいても同様に粒子を埋め込むことができる。その埋め込み工程を連続して行うことにより埋め込み部分を線状にも平面状にもすることができる。
【００１４】
また、物質表面上に到達するときの噴流粒子の速度を変えることにより、埋め込み痕の大きさ、深さ、粒子密度を変化させることができる。埋め込み部分の変形能を温度などで変化させても同様の効果が期待できる。
【００１５】
本発明は、以上の技術を用いて基板に対してその表面から当該速度に応じた深さにまで埋め込まれている電子デバイス、センサーまたは配線を形成する方法であって、基板の表面での粒子の衝突により所定の溶融直下状態から溶融状態にして、物理吸着だけでなく化学吸着して粒子が基板に埋め込まれるようにすることを可能にした。また、基板が変形して粒子が埋め込まれるため、ひっ掛り効果、すなわちアンカー効果が高められ、基板に対する粒子の付着強度を格段に高めることができる。
【００１６】
また、本発明においては、基板に粒子が埋め込まれる為、異物との接触による損傷は避けられる。また、上記のように諸条件を変えることにより、埋め込まれた部分の粒子密度、埋め込み痕の大きさ、深さを変えることができる。
【００１７】
よって、本発明は、基板に対する粒子の付着強度を格段に高め、異物接触による損傷を避けることができ、粒子密度など従来の付着の方法で抱えていた問題を解決することができる。
【発明の効果】
【００１８】
粒子あるいは噴流粒子を基板の所定の部分に埋め込むことができ、その工程を連続して行うことにより、基板の表面に線状あるいは平面状に埋め込み部分を形成することを可能にする。
【００１９】
本発明においては、基板に対する粒子の物理吸着だけでなく、化学吸着、アンカー効果を引き出すことができるため、付着効果が格段に高められる。また、基板の表面状態、熱源条件、粒子あるいは噴流粒子の条件を変えることにより、埋め込み痕の形状、粒子密度を変化させることができる。
【００２０】
よって、本発明の方法により、粒子流あるいは粒子噴流を用いた付着技術を格段に向上させることが可能になる。また、作製されたデバイスや表面性状を格段に向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】システムの全体図である。
【図２】埋め込み痕の走査型電子顕微鏡像で、Ａは供給エア圧力０．１ＭＰａで粒子噴流にした時の埋め込み痕、Ｂは供給エア圧力０．７ＭＰａで粒子噴流にした時の埋め込み痕である。Ｃは供給エア０．７ＭＰａで０．５ｍｍ／ｓの速さでポリアセタール基板を移動させた時のライン状の埋め込み痕である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、電子デバイス、センサー、プリント基板の配線をマスクレスで作製するとき使用する。
【実施例１】
【００２３】
平均粒径を２００から５００ｎｍに調整したマグネタイトの粉末を、図１の粒子噴射部分２に導入し、エア圧力０．１ＭＰａから０．７ＭＰａでノズル３から、ポリアセタールからなる基板４に噴射した。
【００２４】
この際、ノズル３の先端と基板４との距離を３ｍｍに保持し、レーザー熱源１を用いて、ビーム径２．５ｍｍのレーザー光線を基板４の所要の部分に照射し、基板４を０．５ｍｍ／ｓの速さで移動した。
【実施例２】
【００２５】
エア圧力０．１ＭＰａと０．７ＭＰａで粒子噴流を基板４に当てて、埋め込み痕を走査型電子顕微鏡で観察した画像を図２に示す。この際、予め基板温度を摂氏９０度に昇温して、レーザー１を照射して埋め込んだ例である。図のように、圧力の大きさにより埋め込み痕が変化し、密度も変化している。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
サンドブラスト技術は物質表面の切削加工に多用されている。その技術を応用して物質表面に付着させる技術も開発段階にある。この付着加工は真空蒸着のように真空にせず空気中でしかもマスクレスで薄膜を作れることから需要が高まっている。
【００２７】
しかし、薄膜の粒子密度が小さくなり粒子本来の性質を損ねてしまうため実用上大きな問題を抱えていたが、本発明の方法により粒子密度を変化させることができ粒子本来の性質だけでなく、量子サイズ効果などの発現を可能にすることができ、作製された埋め込みデバイスの高機能化、高性能化を可能にすることができる。
【００２８】
さらに、基板に対する粒子の付着強度が向上し、異物接触による損傷をさけることができるので、品質向上が期待される。
【００２９】
このように、本発明の方法は、磁気抵抗素子、光伝導素子などのセンサーなどの作製において、製品の品質向上、高機能化、高性能化、信頼性向上を実現させることができる。また、蛍光物質をプレート表面に描画する場合に本発明の方法を適用させることにより耐久性が向上することができるため、利用の価値が高くその利用の可能性は非常に大きい。
【符号の説明】
【００３０】
１：レーザー熱源、２：粒子噴射部分、３：ノズル、４：基板、５：埋め込み痕、６：レーザー光線、７：粒子噴流。
【図１】
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【図２】
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