(57)【要約】【課題】湾曲した回路基板でありながら、回路パターンの導電性の信頼性が高く、大きな電流を通電することができる回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と絶縁材料とが分散された溶液、もしくは、絶縁材料層で被覆された導電性ナノサイズ粒子が分散された溶液を、基板表面に所望の形状で塗布し、前記絶縁材料で被覆された導電性ナノサイズ粒子を含む膜を形成する第１工程と、形成した膜に所定のパターンで光を照射し、光によって導電性ナノサイズ粒子を焼結し、所定のパターンの導電性ナノサイズ粒子層である第１回路パターンを形成する第２工程とを有する。そして、第１工程の前、もしくは、第１工程の後で第２工程の前に、基板を湾曲させる工程を行う。【選択図】図１
2016207905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と、粒径が１μｍ以上である導電性マイクロサイズ粒子と、絶縁材料とが少なくとも分散された溶液、もしくは、絶縁材料層でそれぞれ被覆された前記導電性ナノサイズ粒子および前記導電性マイクロサイズ粒子が少なくとも分散された溶液を、基板の表面に所望の形状で塗布し、前記絶縁材料で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子と前記導電性マイクロサイズ粒子を含む膜を形成する第１工程と、
前記基板に設けた貫通孔内を導電体で充填する第２工程とを有し、
前記第２工程は、
前記基板の前記膜とは逆側の面から所定の位置に光を照射し、前記光によって前記基板に前記貫通孔をあけ、前記貫通孔に前記膜の一部を流入させて前記貫通孔を前記膜で充填する第２−１工程と、
光照射により、前記貫通孔内の前記膜の導電性ナノサイズ粒子と導電性マイクロサイズ粒子とを焼結して前記導電体を形成する第２−２工程とを有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電子デバイスの製造方法であって、
前記貫通孔の周囲の前記膜の所定の領域に光を照射して、前記導電性ナノサイズ粒子と導電性マイクロサイズ粒子とを焼結して、前記貫通孔内の前記導電体に連続する回路パターンを形成する第３工程をさらに有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電子デバイスの製造方法であって、
前記基板は、光透過性であり、前記第３工程は、前記基板の前記膜とは逆側の面から前記基板を通して前記膜に光を照射することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の電子デバイスの製造方法であって、
前記基板上の電子部品を搭載すべき領域に、粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と絶縁材料とが少なくとも分散された溶液、もしくは、絶縁材料層で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子が少なくとも分散された溶液を、前記基板表面に所望の形状で塗布し、前記絶縁材料層で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子を含む膜を形成する第４工程と、
前記第４工程で形成した膜に、前記膜に所定のパターンで光を照射し、前記光によって導電性ナノサイズ粒子を焼結し、前記所定のパターンの導電性ナノサイズ粒子層である第１回路パターンを形成する第５工程とを有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項２に記載の電子デバイスの製造方法であって、
前記基板上の電子部品を搭載すべき領域に、粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と絶縁材料とが分散された溶液、もしくは、絶縁材料層で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子が分散された溶液を、基板表面に所望の形状で塗布し、前記絶縁材料層で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子を含む膜を形成する第４工程と、
前記第４工程で形成した膜に、電子部品をその電極が前記膜に接触するように搭載し、前記基板の前記膜とは逆側から前記膜に所定のパターンで光を照射し、前記光によって導電性ナノサイズ粒子を焼結し、前記所定のパターンの導電性ナノサイズ粒子を焼結した層を形成することにより、前記電子部品の電極に接続された第１回路パターンを形成するとともに、前記第１回路パターンと前記電子部品の電極とを固着する第５工程とを有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項６】
基板と、前記基板に設けられた、電子部品を搭載するための領域と、前記領域内に配置され、前記電子部品と電気的に接続される第１回路パターンと、前記第１回路パターンに接続されて、前記領域の外側から前記第１回路パターンに電流を供給する第２回路パターンと、前記第２回路パターンと連続した導電体が充填されたスルーホールと、前記領域に搭載され、前記第１回路パターンに接続された電子部品とを有し、
前記第２回路パターンの一部または全部と前記スルーホールの導電体は、粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と、粒径が１μｍ以上である導電性マイクロサイズ粒子とを焼結した材料を含むことを特徴とする電子デバイス。
【請求項７】
粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と、粒径が１μｍ以上である導電性マイクロサイズ粒子と、絶縁材料とが少なくとも分散された溶液、もしくは、絶縁材料層でそれぞれ被覆された前記導電性ナノサイズ粒子および前記導電性マイクロサイズ粒子が少なくとも分散された溶液を、基板の表面に所望の形状で塗布し、前記絶縁材料で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子と前記導電性マイクロサイズ粒子を含む膜を形成する第１工程と、
前記基板に設けられた貫通孔内を導電体で充填する第２工程とを有し、
前記第２工程は、
前記基板の前記膜とは逆側の面から所定の位置に光を照射し、前記光によって基板に貫通孔をあけ、前記貫通孔に前記膜の一部を流入させて前記貫通孔を前記膜で充填する第２−１工程と、
光照射により、前記貫通孔内の前記膜の導電性ナノサイズ粒子と導電性マイクロサイズ粒子とを焼結して前記導電体を形成する第２−２工程とを有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項８】
基板と、前記基板に設けられた、電子部品を搭載するための領域と、前記領域内に配置され、前記電子部品と電気的に接続される第１回路パターンと、前記第１回路パターンに接続されて、前記領域の外側から前記第１回路パターンに電流を供給する第２回路パターンと、前記第２回路パターンと連続した導電体が充填されたスルーホールとを有し、
前記第２回路パターンの一部または全部と前記スルーホールの導電体は、粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と、粒径が１μｍ以上である導電性マイクロサイズ粒子とを焼結した材料を含むことを特徴とする回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スルーホールを備えた回路基板を用いた電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スルーホールを備えた回路基板を製造する方法としては、基板に回路パターンを形成した後、回路基板に貫通孔をあけ、貫通孔内に導電材料を充填することにより導電性スルーホールを形成する方法が用いられている。
【０００３】
また、近年、回路パターンを印刷により形成するプリンテッドエレクトロニクスという技術分野が盛んに研究されている。例えば、特許文献１には、銅ナノ粒子を含む非導電性フィルムをインクジェットプリンタ等により堆積させ、形成したフィルムに上方から光を照射することにより、銅粒子を融合させ、導電性の回路を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１６３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来の方法で形成された導電性スルーホールは、回路パターンと、スルーホール内の導電材料とは別部材でできているため、接合部の強度が弱く、応力や熱などで断線に至ることがある。
【０００６】
本発明の目的は、回路基板の回路パターンとスルーホール内の導電材料を同一部材で形成することができる電子デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と、粒径が１μｍ以上である導電性マイクロサイズ粒子と、絶縁材料とが少なくとも分散された溶液、もしくは、絶縁材料層でそれぞれ被覆された導電性ナノサイズ粒子および導電性マイクロサイズ粒子が少なくとも分散された溶液を、基板の表面に所望の形状で塗布する。これにより、絶縁材料で被覆された導電性ナノサイズ粒子と導電性マイクロサイズ粒子を含む膜を形成する。一方、基板の膜とは逆側の面から所定の位置に光を照射し、光によって基板に貫通孔をあける。基板に貫通孔が形成されるに伴い、流動性を有する塗布膜の一部が貫通孔に流入し、貫通孔内を充填する。貫通孔に流入した塗布膜に光を照射することにより、貫通孔内の膜の導電性ナノサイズ粒子と導電性マイクロサイズ粒子とを焼結して導電体を形成し、貫通孔内を導電体で充填する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回路基板の回路パターンとスルーホール内の導電材料を同一部材で形成することができるため、スルーホール内の導電部と回路パターンとの接合部での断線を生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）〜（ｇ）第１の実施形態のスルーホール７０と導電体５２の製造方法を示す説明図。
【図２】（ａ）〜（ｆ）第１の実施形態のスルーホール７０と導電体５２の別の製造方法を示す説明図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）第１の実施形態のスルーホール７０と導電体５２の別の製造方法を示す説明図。
【図４】（ａ）〜（ｅ）第１の実施形態のスルーホール７０と導電体５２の別の製造方法を示す説明図。
【図５】第２の実施形態の電子デバイスの（ａ）上面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ断面図。
【図６】（ａ）〜（ｇ）第２の実施形態の電子デバイスの製造工程を示す説明図。
【図７】（ａ）〜（ｆ）第２の実施形態の電子デバイスの製造工程を示す説明図。
【図８】第３の実施形態の電子デバイスの（ａ）基板１０−２を外した状態の上面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態の電子デバイスの製造方法について説明する。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
まず、図１（ａ）のように、基板１０を用意する。
【００１２】
つぎに、図１（ｂ）のように、粒径（例えば、平均粒子径）が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子（以下、導電性ナノ粒子と呼ぶ）と、粒径（例えば、平均粒子径）が１μｍ以上である導電性マイクロサイズ粒子（以下、導電性マイクロ粒子と呼ぶ）と、絶縁材料とが溶媒に少なくとも分散された溶液、もしくは、絶縁材料層でそれぞれ被覆された導電性ナノ粒子と導電性マイクロ粒子とが溶媒に少なくとも分散された溶液を用意する。溶媒としては、有機溶媒や水を用いることができる。この溶液を、基板１０の表面に所望の形状で塗布する。塗布された溶液は、基板１０上で表面が平滑になり、塗膜（膜５１）を形成する。膜５１内には、導電性ナノ粒子と導電性マイクロ粒子とが分散され、導電性ナノ粒子と導電性マイクロ粒子の周囲は絶縁材料で覆われた状態である。よって、膜５１はこの段階では非導電性である。
【００１３】
ここで、塗膜５１は、後述する図１（ｃ）において貫通孔内へ流入可能なように粘度が調整された液体状態で基板上に保持する。粘度は、貫通孔の大きさによって適宜選択される。例えば、使用する溶媒の種類や濃度、絶縁材料等の添加物や粘度調整材等の添加物の種類や添加量を調整する。
【００１４】
つぎに、図１（ｃ）のように、基板１０の膜５１とは逆側の面から所定の位置に光を照射し、光１０１によって基板１０にスルーホール（貫通孔）７０を形成する。これにより、膜５１をスルーホール７０内に落とし込み、スルーホール７０を充填する（図１（ｄ））。光１０１は、スルーホール７０が形成されたら、強度を弱める。導電性ナノ粒子は、光１０１の照射により、その粒子を構成する材料のバルクの融点よりも低い温度で溶融し、導電性ナノ粒子の周囲の絶縁材料層は、光１０１の照射により蒸発するかもしくは軟化する。溶融した導電性ナノ粒子は、周囲の導電性マイクロ粒子と結合するため、導電性ナノ粒子を起点として、導電性マイクロ粒子を光照射によってバルクよりも低温で焼結することができる。よって、光１０１の照射により、貫通孔内の膜５１の導電性ナノ粒子と導電性マイクロ粒子とを焼結して導電体５２を形成し、スルーホール７０内を導電体５２で充填することができる。
【００１５】
また、塗膜５１の粘度調整および、焼結する光１０１の照射の時間管理により、スルーホール７０内から塗膜５１の漏出を防ぐことができる。
【００１６】
光１０１の照射条件（時間や出力）は、粘度調整した溶媒や添加物（粘度調整材など）などを焼成時に乾燥させたり蒸発させることを考慮して、設定される。
【００１７】
なお、スルーホール７０を形成する位置の基板１０を、予め光１０１を吸収する色に着色等しておくことも可能である。これにより、容易にスルーホール７０が形成できる。
【００１８】
さらに、図１（ｃ）、（ｄ）のように、スルーホール７０の周囲の膜５１の所定の領域に光１０２を照射して、導電性ナノ粒子と導電性マイクロ粒子とを焼結して、スルーホール７０内の導電体５２に連続する回路パターン５０を形成する。なお、光照射後の導電性ナノ粒子は、粒子同士が結合しているが、ある程度粒子形状を保っている。
【００１９】
このような工程で形成されたスルーホール７０内の導電体５２と、回路パターン５０は、連続しており、一つの部材となる。よって、導電体５２と回路パターン５０の接合部の強度が強く、応力や熱などを受けても断線しにくい。
【００２０】
続いて、図１（ｅ）のように、基板１０の裏面に塗膜５１を形成し、図１（ｆ）のように光１０２の照射を行うことにより、図１（ｇ）のように導電体５２で充填されたスルーホール７０を介して、表裏の回路パターン５０が接続された回路パターンを形成することができる。
【００２１】
なお、ここでは、スルーホール７０と導電体５２を形成した後、その周囲の回路パターン５０を形成しているが、この手順に限られるものではない。例えば、図１（ｃ）において回路パターン５０を形成するために、光１０２を所定のパターンに沿って移動させて焼結を行いながら、光１０２がスルーホール７０を形成すべき領域に到達したならば、光強度を強めて光１０１として照射し、スルーホール７０が形成されたならば、すぐに光強度を弱めて、光１０２として導電体５２を形成し、その後再び光１０２を所定のパターンに沿って移動させる手順にすることも可能である。
【００２２】
また、図２（ａ）〜（ｆ）の工程のように、スルーホール７０を形成すべき領域にのみ、図２（ｃ）、（ｄ）のようにさらに溶液を滴下して膜５１ａを積層しておくことも可能である。これにより、図２（ｅ），（ｆ）において、光１０１を照射してスルーホール７０を形成し、その内部を導電体５２で充填した場合でも、膜５１の上面がスルーホール７０の直上においてくぼまず、平坦になる。
【００２３】
またスルーホール７０を形成する光１０１の照射による発熱で、スルーホール７０内を軟化した膜５１が充填する前に膜５１が焼成してしまうのを防ぐため、図３（ａ）〜（ｄ）の工程のように、スルーホール７０を形成する光１０１を照射する前に伝熱部材８０を膜５１に接触するように配置することができる。例えば、図３（ｃ−１）のように、伝熱部材８０を、スルーホール７０を形成する領域上の膜５１に接触するように搭載する。これにより、スルーホール形成領域上の膜５１に発生した熱を伝熱部材８０に伝導することができ、スルーホール７０の形成領域上の膜５１の焼成を抑制することができる。伝熱部材８０としては、熱容量の大きな材料から構成された部材、例えば、アルミニウム、銅、鉄などから構成された部材を用いることができる。また伝熱部材８０の大きさは、少なくともスルーホール形成領域を覆う大きさとすることが望ましい。伝熱部材８０は、図３（ｃ−２）のようにスルーホール７０内が軟化した膜５１で充填された後、取り外す。つまり、スルーホール７０の周囲の所定領域の膜５１の焼結のための光１０２の照射は、図３（ｃ−４）のように、伝熱部材８０を取り外した状態で行う。
【００２４】
なお、伝熱部材８０は、膜５１と接合することがないよう、表面処理を施したものを用いることが好ましい。
【００２５】
また、伝熱部材８０を用いずに、冷風を膜５１に当てて、温度を下げ、スルーホール７０内を軟化した膜５１が充填する前に膜５１が焼成されるのを抑制することも可能である。
【００２６】
さらに、図４（ａ）〜（ｅ）に示すように、基板１０の上面側から貫通孔７０内に流入した塗膜５１は、貫通孔７０内を全て充填しなくてもよい（図４（ｃ−２）。この場合は、図４（ｃ−３）のように基板１０の表面側に形成した塗膜５１を焼結して導電体５２を形成後、図４（ｃ−４）において、基板１０の裏面側から形成する塗膜５１の一部を、貫通孔７０内に残る空間に流入させ、さらに光１０１，１０２を照射して焼結する（図４（ｄ））。これにより、導電体５２で充填された貫通孔７０を介して、表裏の回路パターン５０を接続した回路パターンを形成することができる。
【００２７】
なお、光を照射していない膜５１の領域は、焼結が生じないため、非導電性のまま残る。非導電性の膜５１は、この後の工程で除去してもよい。例えば、有機溶媒等を用いて膜５１を除去することが可能である。
【００２８】
基板１０の材質としては、第１回路パターン４０を支持することができ、少なくとも表面が絶縁性であり、しかも、回路パターン５０の形成時の光照射に耐えることができるものであればどのような材質であってもよい。基板１０が湾曲させる加工が可能な材質であればさらに望ましい。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）基板、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、フレキシブルプリント基板、セラミック基板、ガラス基板、表面を絶縁層で被覆した金属基板などを用いることができる。
【００２９】
基板１０は、光透過性基板および非光透過性基板のいずれをも用いることができる。
【００３０】
光透過性の基板１０を用いた場合には、回路パターン５０の焼成のための光を図１および図２のように基板１０の裏面側から照射することができる。光透過性基板１０である場合には、スルーホール７０を形成する観点と基板を透過した光で焼成を行う観点より、透過率は５０％以上９５％以下が好ましく、さらに７０％以上９０％以下であることが好ましい。
【００３１】
非光透過性の基板を用いた場合には、図３のように回路パターン５０の焼成のための光１０２を基板１０の表面側から照射することができる。
【００３２】
また、本実施形態の基板１０は、フィルム状のものを用いることも可能である。
【００３３】
回路パターン５０を構成する導電性ナノ粒子の材料としては、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、ＩＴＯ、Ｐｔ、Ｆｅなどの導電性金属および導電性金属酸化物のうちの１つ以上を用いることができる。
【００３４】
導電性ナノ粒子を被覆する絶縁材料としては、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、および、アクリル樹脂などの有機物、ならびに、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの無機材料、また有機と無機のハイブリット材料のうちの１以上を用いることができる。また、膜５１において導電性ナノ粒子および導電性マイクロ粒子を被覆する絶縁材料層の厚みは、１ｎｍ〜１００００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００３５】
導電体５２および回路パターン５０は、例えば、粒径（例えば、平均粒子径）１μｍ〜１００μｍの導電性粒子を含んでいる。回路パターン５０の配線幅は、１０μｍ以上にすることができ、例えば１００μｍ程度に形成することが可能である。回路パターン５０の厚みは、１μｍ〜１００μｍ程度、例えば２０μｍ程度に形成することが可能である。また、第２回路パターン５０の電気抵抗値は、１０−4Ω/ｃｍ2以下であることが望ましく、特に、１０−６Ω/ｃｍ2オーダー以下の低抵抗であることが望ましい。
【００３６】
図１（ｃ）、図２（ｅ）等の工程で照射する光の波長は、紫外、可視、赤外いずれの光であってもよいが、膜５１に含まれる導電性ナノ粒子に吸収される波長を選択して用いる。導電性ナノ粒子として、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄなどを用いた場合、例えば４００〜６００ｎｍの可視光を用いることができる。光を照射する所望のパターン（スルーホール７０および回路パターン５０）は、開口を有するマスクに光を通すことにより形成することができる。また、スルーホール７０のサイズや回路パターン５０の配線幅よりも小さい照射径に集光した光ビームを用い、光ビームを膜５１上で所望のパターンに走査させてもよい。
【００３７】
本実施形態では、膜５１を導電性ナノ粒子と導電性マイクロ粒子を焼結して形成したが、本発明はこれに限られるものではなく、粒径（例えば、平均粒子径）１μｍ以下の導電性ナノ粒子を焼結して、スルーホール７０内の導電体５２と回路パターン５０を形成することも可能である。粒子サイズ以外の各工程の詳細は、上述した工程と同様にする。これにより、膜厚の薄い回路パターンを形成することができる。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の方法で形成された、スルーホール７０と回路パターン５０を備えた回路基板に電子部品を実装した、図５（ａ）〜（ｃ）の電子デバイスを製造する方法について説明する。
【００３９】
図５の電子デバイスは、回路パターン５０（５０ａ，５０ｂ）（第２回路パターン５０とも呼ぶ）を備えた基板１０と、電子部品３０と、抵抗器２４０とを備えている。回路パターン５０のうち一部５０ａは、基板１０の一方の面に搭載され、他の部分５０ｂは、基板１０の他方の面に搭載されている。一方の面の第２回路パターン５０ａと他方の面の第２回路パターン５０ｂは、スルーホール７０内の導電体５２により基板１０の厚み方向に接続されている。
【００４０】
また、基板１０には、電子部品３０を搭載するための領域２０が設けられ、領域２０内には電子部品３０と電気的に接続される第１回路パターン４０が配置されている。第２回路パターン５０は、領域２０の周縁部で第１回路パターン４０に接続されている。第２回路パターン５０は、領域２０の外側に配置された電源６０から第１回路パターン４０に電流を供給する。
【００４１】
スルーホール７０の導電体５２と第２回路パターン５０は、第１の実施の形態と同様に導電性ナノ粒子と導電性マイクロ粒子とを含んだ層によって形成されている。一方、第１回路パターン４０の一部または全部は、粒径が１μｍ未満である導電性ナノ粒子を含んだ層によって構成されている。
【００４２】
具体的には、図５（ａ）、（ｂ）のように、第２回路パターン５０は、電子部品３０を搭載するための領域２０の両脇に配置されている。第１回路パターン４０は、領域２０内に少なくとも一対配置され、領域２０の両脇の第２回路パターン５０とそれぞれ接続されている。一対の第１回路パターン４０の間には、非導電性層４１が配置されている。電子部品３０の電極３１は、一対の第１回路パターン３０に直接固着されている。
【００４３】
第２回路パターン５０の厚さは、図５（ｂ）のように、第１回路パターン４０の厚さよりも大きい。本実施形態では、微細な配線が必要な、電子部品３０を搭載する領域２０内のみを第１回路パターン４０で形成し、領域２０の外側は厚膜の第２回路パターン５０によって構成することにより、電子部品３０への大きな電流の供給を可能にしている。
【００４４】
第１回路パターン４０は、導電性ナノ粒子は、粒径０．０１μｍ〜１μｍの導電性粒子を含んでいる。第１回路パターン４０（焼結された部分）の配線幅は、例えば１μｍ以上にすることが可能である。第１回路パターン４０の厚みは、１０ｎｍ〜１０μｍ程度に形成することが可能である。また、第１回路パターン４０の電気抵抗値は、１０−4Ω/ｃｍ2以下であることが望ましく、特に、１０−６Ω/ｃｍ2オーダー以下の低抵抗であることが望ましい。
【００４５】
第２回路パターン５０の導電性粒子の粒径および配線幅等は、第1の実施形態の回路パターン５０と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
製造方法について説明する。まず、基板１０を用意する。ここでは基板１０として透明基板を用いる。
【００４７】
つぎに、導電性ナノ粒子と、導電性マイクロ粒子と、絶縁材料とが溶媒に分散された溶液、もしくは、絶縁材料の層で被覆された導電性ナノ粒子および導電性マイクロ粒子が溶媒に分散された溶液を、図１（ａ），（ｂ）のように基板１０の一方の面に塗布して、膜５１を形成し、第１の実施形態で説明した図１（ｃ）、（ｄ）の工程により、第２回路パターン５０ａと、スルーホール７０と、それを充填する導電体５２を形成する。
【００４８】
光を照射していない膜５１の領域は、焼結が生じないため、非導電性のまま残る。なお、焼結されない非導電性の膜５１の領域は、残存させたままでもよいし、図５（ａ）のように、除去してもよい。
【００４９】
なお、第２回路パターン５０ａを形成するべき領域のみに、印刷手法等を用いて、膜５１を形成し、膜５１の全体に光を照射することにより、第２回路パターン５０ａを形成することもできる。
【００５０】
つぎに、基板１０の他方の面に、第１の実施形態の図１（ａ），（ｂ）の工程により、膜５１を形成し、光を照射して焼結し、第２回路パターン５０ｂを基板１０の他方の面に形成する。このとき第２回路パターン５０ｂをスルーホール７０の位置を覆うように形成することにより、一方の面の第２回路パターン５０ａと、他方の面の第２回路パターン５０ｂとをスルーホール７０内の導電体５２により結合することができる。
【００５１】
なお、抵抗器２４０を形成すべき領域は、第２回路パターン５０ａの途中に間隙を設ける。
【００５２】
つぎに、基板１０に第１の回路パターン４０と抵抗器２４０を形成する工程を、図６および図７を用いて説明する。
【００５３】
上述の工程により、第２回路パターン５０（５０ａ，５０ｂ）およびスルーホール７０と導電体５２が図５（ａ），（ｂ）の形状に形成された基板１０が形成される（図６（ａ）、図７（ａ））。第１回路パターン４０および抵抗器２４０の抵抗体膜１４０を形成するため、導電性ナノ粒子と、絶縁材料とが溶媒に分散された溶液、もしくは、上記絶縁材料の層で被覆された上記導電性ナノ粒子が溶媒に分散された溶液を用意する。導電性ナノ粒子および絶縁材料は、第１の実施形態と同じものを用いることができる。
【００５４】
図６（ｂ）、図７（ｂ）のように、上記溶液を、基板１０表面の領域２０内と、抵抗器２４０を形成すべき第２回路パターン５０の間隙とにそれぞれ塗布する。塗布された溶液は、図６（ｃ）、図７（ｃ）のように、基板１０上で表面が平滑になり、塗膜（膜４１、１４１）をそれぞれ形成する。膜４１、１４１の端部はそれぞれ、第２回路パターン５０の端部と重なるようにする。必要に応じて膜４１、１４１を加熱し、乾燥させる。膜４１、１４１内には、導電性ナノ粒子が分散され、導電性ナノ粒子の周囲は絶縁材料で覆われた状態である。
【００５５】
続いて、図６（ｄ）のように、電子部品３０を膜４１の所定の位置に位置合わせして搭載し、図６（ｅ）のように、電子部品３０の電極３１を膜４１に密着させる。
【００５６】
つぎに、図６（ｆ）、図７（ｄ）のように、膜４１、１４１にそれぞれ所望のパターンで光を照射し、光によって導電性ナノ粒子を焼結する。これにより、領域２０には、図６（ｇ）のように一対の第１回路パターン４０を形成し、抵抗器２４０を形成すべき間隙には、図７（ｅ）のように抵抗体膜１４０を形成する。
【００５７】
膜４１に照射する光は、図６（ｆ）のように基板１０の裏面側から照射を行うが、膜１４１に照射する光は、図７（ｄ）のように基板１０の表面側から照射してよいし、裏面側から照射してもよい。
【００５８】
照射する光の波長は、膜４１、１４１に含まれる導電性ナノ粒子に吸収される波長であって、基板１０での吸収が少ない波長を選択して用いる。照射する光は、紫外、可視、赤外いずれの光であってもよい。例えば導電性ナノ粒子として、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄなどを用いた場合、４００〜６００ｎｍの可視光を用いることができる。
【００５９】
膜４１に照射する光の照射パターンは、膜４１の電子部品３０の電極３１が当接された領域を含む。搭載された電子部品３０の電極３１の位置を確認し、その電極位置を基準として照射パターンを決定することができるため、回路パターンと電子部品との位置ずれを抑制することができる。光は、第２回路パターン５０と連続した第１回路パターン４０を形成するため、第２回路パターン５０と重なる領域にも照射することが望ましい。光照射により、導電性ナノ粒子は、その粒子を構成する材料のバルクの融点よりも低い温度で溶融する。導電性ナノ粒子の周囲の絶縁材料層は、光照射により蒸発するかもしくは軟化する。そのため、溶融した導電性ナノ粒子は、隣接する粒子と直接融合するか、もしくは、軟化した絶縁材料層と突き破って隣接する粒子と融合する。これにより、導電性ナノ粒子同士を焼結することができ、光照射した領域が、電気導電性の第１回路パターン４０となる。なお、光照射後の導電性ナノ粒子は、粒子同士が結合しているが、ある程度粒子形状を保っている。つまり、導電性ナノサイズ粒子層には、導電性ナノ粒子の粒子形状の一部が残っている。
【００６０】
一方、抵抗体膜１４０については、図７（ｅ）の工程により、抵抗値を測定し、抵抗値が予め定めた範囲よりも大きい場合には、図７（ｆ）により抵抗体膜１４０の縁に光を照射し、抵抗体膜１４０を広げ、抵抗体膜１４０を追加形成する。一方、抵抗値が予め定めた範囲より小さい場合には、光を照射して、抵抗体膜１４０をトリミングして除去する。これにより、抵抗値を予め定めた範囲に入るように調整することができる。
【００６１】
この後、未焼結の膜４１、１４１を除去してもよい。
【００６２】
また、基板１０の他方側の面にも同様に、一対の第１回路パターン４０を形成した後、電子部品３０を搭載し、第１回路パターン４０と接続する。
【００６３】
上述において、抵抗器２４０を形成する膜１４１は、第１の回路パターン４０を形成する膜４１と同じ塗布液で、同様のタイミングで形成したが、抵抗器２４０を形成する膜１４１は、第２回路パターン５０ａ、導電体５２を形成する膜５１と同じ塗布液で、膜５１を形成するタイミングで形成することもできる。つまり、抵抗器２４０を形成する膜１４１を構成する塗布液には導電性マイクロ粒子を含有させることができる。
【００６４】
また、膜１４１を形成する塗布液には、目標とする抵抗値、抵抗体膜の厚みに応じて、導電性マイクロ粒子の量を調整したり、絶縁体材料を量を調整したりすることもできる。膜１４１を形成用の塗布液に導電性マイクロ粒子を含有させた場合、抵抗体膜１４０は、導電性マイクロ粒子と導電性ナノ粒子の粒子形状の一部が残る状態で形成される。
【００６５】
また、抵抗器２４０を形成する膜１４１を形成する塗布液において、導電性ナノ粒子や導電性マイクロ粒子と共に分散される絶縁材料、あるいは、導電性ナノ粒子や導電性マイクロ粒子を被覆する絶縁材料は、導電性ナノ粒子および導電性マイクロ粒子を焼結させる光照射時に、蒸発するが、完全に蒸発させず、部分的に抵抗膜中に残してもよい。絶縁材料の一部が抵抗膜中に残ることにより、その分抵抗値は大きいものとなる。つまり、導電性ナノ粒子や導電性マイクロ粒子と共に分散される絶縁材料、あるいは、導電性ナノ粒子や導電性マイクロ粒子を被覆する絶縁材料の、抵抗膜中への残留量を調整して、抵抗値を調整することができる。
【００６６】
また、抵抗器２４０を形成する膜１４１を形成する塗布液には、導電性ナノ粒子や導電性マイクロ粒子と共に、酸化インジウム、酸化銅、酸化銀、Ｃｒ、Ｃなどから構成される粉体、粒子を分散して、抵抗値を調整することができる。これら紛体、粒子を分散することにより抵抗体膜１４０は焼結した導電性ナノ粒子や導電性マイクロ粒子中にこれら粉体、粒子が介在する状態となり、部分的に導電性ナノ粒子や導電性マイクロ粒子の焼結を阻害して、分散しないものと比較して抵抗体膜１４０の抵抗は高くなる。これら粉体、粒子は、ナノサイズ、マイクロサイズのものを用いることができる。
【００６７】
以上の工程により、図５（ａ）〜（ｃ）の第２回路パターン５０と、導電体５０が充填されたスルーホール７０と、所望のパターンの微細な第１回路パターン４０と、抵抗体膜１４０とを備えた電子デバイスを、塗布と光照射という簡単な工程で同時に形成できる。これらは、光焼結により一体に連結されているため、断線しにくい。また、抵抗体膜１４０の抵抗値を光照射により増減することができ、所望の抵抗値の抵抗器を容易に形成することができる。よって、低抵抗の厚膜の第２回路パターン５０から大きな電流を第１回路パターン４０を介して電子部品３０に供給することができるとともに、抵抗器２４０により、電子部品３０に過大な電流が流れるのを防止できる。
【００６８】
また、導電性ナノ粒子は、焼結時に溶融するため、電子部品３０の電極３１とも結合し、第１回路パターン４０と電極３１とを固着することができる。すなわち、電極３１はバンプ等を用いることなく、第１回路パターン４０と直接接合される。この製造方法は、電子部品３０を搭載した状態で光照射を行うため、搭載後の電極３１の位置を基準としたパターンで光照射を行うことができる。そのため電子部品３０の電極３１と第１回路パターン４０との接合は確実に高い精度で得られる。
【００６９】
なお、第１回路パターン４０と電極３１とを固着強度を高めるため、電子部品を加熱しながら光照射することや、圧力をかけながら光照射とすることが好ましい。
【００７０】
上述の、図６（ｂ）、図７（ｂ）の工程において、導電性ナノ粒子と絶縁材料とが溶媒に分散された溶液、もしくは、絶縁材料の層で被覆された上記導電性ナノ粒子が溶媒に分散された溶液を基板１０上に塗布する際に、印刷手法を用いて膜４１，１４１を形成してもよい。印刷手法としては、インクジェット印刷やフレキソ印刷、グラビアオフセット印刷、スクリーン印刷等を用いることができる。この場合、図６（ｄ）、図７（ｄ）の工程では、印刷により形成した膜４１，１４１の全体に光を照射して焼結して、第１回路パターン４０および抵抗膜１４０を形成することができる。なお、抵抗体膜１４０は、厚さ方向の一部のみが焼結されるように照射光強度を調整して照射し、抵抗値の調整は、厚さ方向に抵抗体膜１４０を広げることにより行うこともできる。この方法は、第１回路パターン４０および抵抗体膜１４０の周囲に非導電性の膜４１が形成されないという利点がある。
【００７１】
基板１０を図５（ｂ）、（ｃ）のように湾曲させる場合には、最初の光照射工程（図１（ｃ）、図２（ｅ））の前までに基板１０を湾曲させておくことが好ましい。これにより、第２回路パターン４０の断線や線細りを防ぐことができる。特に、抵抗体膜１４０は、焼結工程後に湾曲工程を実施すると、伸縮することで抵抗膜の抵抗値が変化してしまい、保護回路としての役割が低減するが、湾曲工程後に焼結工程を実施することにより、所望の抵抗値を得ることができる。
【００７２】
このとき、導電性ナノ粒子を含む膜４１の形成は、湾曲工程の前でも湾曲工程の後でもよい。膜４１が形成された状態で基板１０を湾曲させる場合には、膜４１自体にクラックが生じる可能性があるが、光照射により溶融した導電性ナノ粒子が隣接粒子と融合し、この融合過程で膜４１のクラックは消失するため、クラックのない第１回路パターン４０を形成することができる。
【００７３】
なお、第２の実施形態では、光透過性の基板１０を用いて、膜４１の裏面側から光を照射したが、基板１０として非光透過性の基板１０を用いて、膜４１および膜１４１の上面から光を照射することもできる。その場合においては、膜４１に光を照射して第１回路パターン４０を形成した後に、第１回路パターン４０上にバンプ４２やはんだボール等を必要に応じて搭載し、電子部品３０を、その電極３１が第１回路パターン４０上に一致するように位置合わせして搭載する。バンプ等を配置した場合には、バンプの位置が電子部品３０の電極３１の位置と一致するように位置合わせする。その後、加熱または超音波を照射して、電子部品３０の電極３１を第１回路パターン４０とを接続し、電子部品３０を固定する。
【００７４】
本実施形態によれば、種々の電子部品を高密度に基板１０に搭載しつつ、少ない製造工程で一括して、スルーホールを含む回路形成と電子部品の実装を行い、電子デバイスを製造できる。しかも、光照射により、回路パターンを容易に変更できるため、設計変更にも容易に対応することができる。
【００７５】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態の電子デバイス製造方法について図８を用いて説明する。
【００７６】
第３の実施形態では、電子部品３０（３０−ａ、３０−ｂ）として上面と下面の両方に電極３１を備えたものを用いる。電子部品３０−ａを上下から２枚の基板１０−１、１０−２で挟む構成とする。さらに、基板１０−１の下にもう一枚基板１０−３を配置し、基板１０−１、１０−３の間にも電子部品３０−ｂを挟み込む構成とする。また、基板１０−１，１０−２，１０−３は、いずれも光透過性のものを用いる。
【００７７】
第２の実施形態と同様に、基板１０−１の一方の面に、第２回路パターン５０−１ａと、スルーホール７０と、第１回路パターン４０−１ａと、抵抗体膜１４０を形成し、他方の面に、第２回路パターン５０−１ｂと、第１回路パターン４０−１ｂとを形成する。そして、基板１０−１の第１回路パターン４０−１ａと電子部品３０−ａの下面の電極３１−１とを固着する。基板１０−１の第１回路パターン４０−１ｂと電子部品３０−ｂの上面の電極３１−２とを固着する。
【００７８】
一方、もう一枚の透明基板１０−２に、膜４１−２を形成する。基板１０−２を、電子部品３０−ａの上に、膜４１−２が上面の電極３１−２に接するように搭載する。そして、もう１枚の基板１０−２の裏面（上面）側から上側の膜４１−２に所定のパターンで光を照射する。これにより、電子部品３０の上面の電極３１−２に接続された第１回路パターン４０−２を形成する。同時に、第１回路パターン４０−２と電子部品３０の上面の電極３１−２とを固着する。
【００７９】
さらに、透明基板１０−３に、膜４１−３を形成する。基板１０−３を、電子部品３０−ｂの下に、膜４１−３が下面の電極３１−１に接するように搭載する。そして、基板１０−３の裏面（下面）側から上側の膜４１−３に所定のパターンで光を照射する。これにより、電子部品３０−ｂの下面の電極３１−１に接続された第１回路パターン４０−３を形成する。同時に、第１回路パターン４０−３と電子部品３０の下面の電極３１−１とを固着する。
【００８０】
これにより、３枚の透明基板１０−１，１０−２、１０−３の間に、電子部品３０−ａ、３０−ｂを挟み込んだ電子デバイスを製造することができる。
【００８１】
なお、電子部品３０の上下の電極３１を基板１０−１，１０−２、１０−３と接続した順番は、上記順番に限られるものではなく、位置精度が高く要求される側から先に接続することが望ましい。
【００８２】
なお、図８の構成では、透明基板１０−１に形成した第２回路パターン５０−１と、透明基板１０−２に形成した第２回路パターン５０−２を上下導通部５０−４により、上下方向に連結している。同様に、透明基板１０−１に形成した第２回路パターン５０−１と、透明基板１０−３に形成した第２回路パターン５０−３を上下導通部５０−５により、上下方向に連結している。上下導通部５０−４，５は、第２回路パターン５０−１、５０−２、５０−３となる塗膜を形成した後、基板１０−１，１０−２、１０−３を重ね合わせて、第２回路パターン５０−１と５０−２および５０−３とが接触した状態で光を照射して焼結することにより第２回路パターン５０−１，５０−２、５０−３の形成と同時に形成することができる。
【００８３】
本実施形態によれば、種々の電子部品を高密度に基板１０に搭載しつつ、少ない製造工程で一括して実装して、電子デバイスを製造できる。しかも、光照射により、回路パターンを容易に変更できるため、設計変更にも容易に対応することができる。
【００８４】
上述のように本実施形態によれば、抵抗器の製造方法も提供される。すなわち、粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と絶縁材料とが分散された溶液、もしくは、絶縁材料層で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子が分散された溶液を、基板表面に所望の形状で塗布し、膜を形成する第１工程と、前記膜の一部に所定のパターンで光を照射し、前記光によって導電性ナノサイズ粒子を焼結し、前記所定のパターンの導電性ナノサイズ粒子層である抵抗体膜を形成する第２工程とを有する抵抗器の製造方法である。
【００８５】
また、本実施の形態によれば、湾曲した基板を有する回路基板の製造方法も提供される。すなわち、第１工程では、粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と絶縁材料とが分散された溶液、もしくは、絶縁材料層で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子が分散された溶液を、基板表面に所望の形状で塗布し、前記絶縁材料で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子を含む膜を形成する。第２工程では、前記膜に所定のパターンで光を照射し、前記光によって導電性ナノサイズ粒子を焼結し、前記所定のパターンの導電性ナノサイズ粒子層である第１回路パターンを形成する。前記第１工程の前、もしくは、前記第１工程の後であって第２工程の前に、前記基板を湾曲させる工程をさらに行う。
【００８６】
本実施形態の電子デバイスは、電子部品を基板に搭載したデバイスであればどのようなものでも適用可能である。例えば、自動車のインストルメント・パネル（計器表示盤）やゲーム機の表示部等に適用できる。また、基板を湾曲させることができるため、ウエアラブル（体に装着可能な）な電子デバイス（メガネ、時計、ディスプレイ、医療機器等）や、湾曲したディスプレイに適用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０・・・基板、２０・・・電子部品搭載のための領域、３０・・・電子部品、４０・・・第１回路パターン、４１・・・膜、４２・・・バンプ、５０・・・第２回路パターン、６０・・・電源、８０・・・伝熱部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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