(57)【要約】【課題】回路パターンが形成された基体を量産するのに適した回路パターンの形成方法を提供する。【解決手段】回路パターンの形成方法は、非平面１３が形成された基体１２に、分子接着のための前処理を施す工程Ｓ２と、前処理が施された基体１２の非平面の上に、分子接着により導体１４を接着する工程Ｓ５と、非平面に対応する形状のフォトマスクＰＭを用い、フォトリソグラフィにより、非平面１３の上に回路パターンを形成する工程Ｓ７と、を含む。【選択図】図１
2016090795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非平面が形成された基体に、分子接着のための前処理を施す工程と、
前記前処理が施された前記基体の非平面の上に、前記分子接着により導体を接着する工程と、
前記非平面に対応する形状のフォトマスクを用い、フォトリソグラフィにより前記非平面の上に回路パターンを形成する工程と、を含む回路パターンの形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の回路パターンの形成方法において、
前記基体が、透光性を有する回路パターンの形成方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の回路パターンの形成方法に使用されるフォトマスク。
【請求項４】
請求項１記載の回路パターンの形成方法に使用されるフォトマスクの製造方法であって、
真空成型、圧空成型、真空圧空成型、又はプレス成型により、前記フォトリソグラフィに使用される露光用光源からの照射光を透過する材料を、前記非平面に対応する形状の成型部品に成型する工程と、
タンポ印刷により、前記成型部品に前記回路パターンを形成するための遮光部を印刷する工程と、を含むフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の回路パターンの形成方法に使用されるフォトマスクの製造方法であって、
真空成型、圧空成型、真空圧空成型、又はプレス成型により、前記フォトリソグラフィに使用される露光用光源からの照射光を透過しない材料を、前記非平面に対応する形状の成型部品に成型する工程と、
レーザ加工機により、前記成型部品に前記回路パターンを形成するための非遮光部となる孔をあける工程と、を含むフォトマスクの製造方法。
【請求項６】
請求項１記載の回路パターンの形成方法に使用されるフォトマスクの製造方法であって、
３Ｄプリンタにて、該フォトマスクを形成するフォトマスクの製造方法。
【請求項７】
請求項１記載の回路パターンの形成方法に使用されるフォトマスクの製造方法であって、
材料を切削し、該フォトマスクの外形を形成しながら前記回路パターンを形成するための非遮光部となる孔を形成する工程を含むフォトマスクの製造方法。
【請求項８】
請求項１記載の回路パターンの形成方法に使用されるフォトマスクの製造方法であって、
材料を切削し、該フォトマスクの外形を形成する外形形成工程と、
前記外形形成工程にて形成された前記フォトマスクの外形に、前記回路パターンを形成するための非遮光部となる孔あける孔あけ工程と、を含むフォトマスクの製造方法。
【請求項９】
非平面が形成された基体に導体を形成する工程と、
前記非平面に対応する形状のフォトマスクを用い、フォトリソグラフィにより前記非平面の上に回路パターンを形成する工程と、を含む回路パターンの形成方法。
【請求項１０】
非平面が形成された基体に導体を形成する工程と、
前記非平面に対応する形状のフォトマスクを用い、フォトリソグラフィにより前記非平面の上に回路パターンを形成する工程と、
前記回路パターンの上に電子部品を実装する工程と、を含む電気電子機器の製造方法。
【請求項１１】
透光性を有する基体に分子接着のための前処理を施す工程と、
前記前処理が施された前記基体の面に、前記分子接着により導体を接着する工程と、
フォトリソグラフィにより前記基体の面に回路パターンを形成する工程と、を含む回路パターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路パターンの形成方法、フォトマスク、フォトマスクの製造方法、及び電気電子機器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電子機器などの商品のハウジングなどとして用いられる基体の曲面に回路を形成するための電子回路部品の製造方法が記載されている。
この電子回路部品の製造方法は、少なくとも異なる二方向に曲率を有する曲面を回路形成面として基体に形成し、回路形成面に溝部を形成し、回路形成面の反対側に位置する面を実装面として基体に形成し、溝部と実装面に開口するスルーホールを基体に形成する。そして、実装面に電子部品を実装すると共に実装面におけるスルーホールの開口に合わせて電子部品の電極を配置し、溝部とスルーホールに導電性樹脂を充填することによって溝部に充填した導電性樹脂で回路を形成すると共にスルーホールに充填した導電性樹脂で回路と電子部品の電極とを電気的に接続することを特徴としている。
また、基体の曲面に回路を形成するための技術として、特許文献１以外にＬＤＳ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）工法や２ショット工法等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５３５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで一般に、電気電子機器を量産するためには、回路パターンが一括して形成されることが好ましい。
本発明は、回路パターンが形成された基体を量産するのに適した回路パターンの形成方法、フォトマスク、フォトマスクの製造方法、及び電気電子機器の製造方法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】
【０００５】
前記目的に沿う第１の発明に係る回路パターンの形成方法は、非平面が形成された基体に、分子接着のための前処理を施す工程と、
前記前処理が施された前記基体の非平面の上に、前記分子接着により導体を接着する工程と、
前記非平面に対応する形状のフォトマスクを用い、フォトリソグラフィにより前記非平面の上に回路パターンを形成する工程と、を含む。
【０００６】
第１の発明に係る回路パターンの形成方法において、
前記基体が、透光性を有していてもよい。
【０００７】
前記目的に沿う第２の発明に係るフォトマスクは、第１の発明に係る回路パターンの形成方法に使用されるフォトマスクである。
【０００８】
前記目的に沿う第３の発明に係るフォトマスクの製造方法は、第１の発明に係る回路パターンの形成方法に使用されるフォトマスクの製造方法であって、
真空成型、圧空成型、真空圧空成型、又はプレス成型により、前記フォトリソグラフィに使用される露光用光源からの照射光を透過する材料を、前記非平面に対応する形状の成型部品に成型する工程と、
タンポ印刷により、前記成型部品に前記回路パターンを形成するための遮光部を印刷する工程と、を含む。
【０００９】
前記目的に沿う第４の発明に係るフォトマスクの製造方法は、第１の発明に係る回路パターンの形成方法に使用されるフォトマスクの製造方法であって、
真空成型、圧空成型、真空圧空成型、又はプレス成型により、前記フォトリソグラフィに使用される露光用光源からの照射光を透過しない材料を、前記非平面に対応する形状の成型部品に成型する工程と、
レーザ加工機により、前記成型部品に前記回路パターンを形成するための非遮光部となる孔をあける工程と、を含む。
【００１０】
前記目的に沿う第５の発明に係るフォトマスクの製造方法は、第１の発明に係る回路パターンの形成方法に使用されるフォトマスクの製造方法であって、
３Ｄプリンタにて、該フォトマスクを形成する。
【００１１】
前記目的に沿う第６の発明に係るフォトマスクの製造方法は、第１の発明に係る回路パターンの形成方法に使用されるフォトマスクの製造方法であって、
材料を切削し、該フォトマスクの外形を形成しながら前記回路パターンを形成するための非遮光部となる孔を形成する工程を含む。
【００１２】
前記目的に沿う第７の発明に係るフォトマスクの製造方法は、第１の発明に係る回路パターンの形成方法に使用されるフォトマスクの製造方法であって、
材料を切削し、該フォトマスクの外形を形成する外形形成工程と、
前記外形形成工程にて形成された前記フォトマスクの外形に、前記回路パターンを形成するための非遮光部となる孔あける孔あけ工程と、を含む。
【００１３】
前記目的に沿う第８の発明に係る回路パターンの形成方法は、非平面が形成された基体に導体を形成する工程と、
前記非平面に対応する形状のフォトマスクを用い、フォトリソグラフィにより前記非平面の上に回路パターンを形成する工程と、を含む。
【００１４】
前記目的に沿う第９の発明に係る電気電子機器の製造方法は、非平面が形成された基体に導体を形成する工程と、
前記非平面に対応する形状のフォトマスクを用い、フォトリソグラフィにより前記非平面の上に回路パターンを形成する工程と、
前記回路パターンの上に電子部品を実装する工程と、を含む。
【００１５】
前記目的に沿う第１０の発明に係る電気電子機器の製造方法は、透光性を有する基体に分子接着のための前処理を施す工程と、
前記前処理が施された前記基体の面に、前記分子接着により導体を接着する工程と、
フォトリソグラフィにより前記基体の面に回路パターンを形成する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回路パターンが形成された基体を量産するのに適した回路パターンの形成方法、フォトマスク、フォトマスクの製造方法、及び電気電子機器の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る回路パターンの形成方法を用いて回路パターンが形成された基体を有する照明装置の外観図である。
【図２Ａ】同回路パターンの形成方法の工程Ｓ１を示す説明図（側断面図）である。
【図２Ｂ】同回路パターンの形成方法の工程Ｓ５を示す説明図（側断面図）である。
【図２Ｃ】同回路パターンの形成方法の工程Ｓ７を示す説明図（側断面図）である。
【図２Ｄ】照明装置の側断面図である。
【図３】同回路パターンの形成方法にて使用されるフォトマスクの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。
本発明の一実施の形態に係る電気電子機器の製造方法は、非平面が形成された基体に、リソグラフィにより回路パターンを形成できる。電気電子機器は、例えば照明装置である。
以下、非平面に回路パターンが形成された基体を有する照明装置について説明する。
【００１９】
図１に示すように、照明装置（電気電子機器の一例）１０は、曲面部（非平面）１３が形成された基体１２、回路パターンを形成する銅箔１４、及び複数の半導体発光素子（電子部品の一例）１６を備えている。
【００２０】
基体１２は、中央部（一部）が一方向に膨らんだ曲面部１３を有しており、その材質は、例えば樹脂である。基体１２の形状は任意でよく、携帯電話機やスマートフォンの筐体であってもよい。
基体１２の材質は、例えば透光性を有する樹脂や透明な樹脂であってもよい。ただし、基体１２の材質は、透光性を有する樹脂や透明な樹脂に限定されるものではない。
【００２１】
銅箔１４は、半導体発光素子１６を駆動するための回路パターンを形成している。銅箔１４は、図２Ｃに示すように、分子接着により、基体１２の曲面部１３の表面に接着されている。
【００２２】
複数の半導体発光素子１６は、図１に示すように、それぞれ、表面実装部品であり、前述の回路パターン上のパッドに実装される。各半導体発光素子１６は、直列に接続され、端子Ｔ１及び図示しない端子の間に電流が流れることにより、発光する。
【００２３】
照明装置１０においては、半導体発光素子１６が曲面部１３に沿って配置されているので、曲面部１３の形状により配光特性が設定される。付言すると、図１に示すように半導体発光素子１６を曲面部１３の外側の表面に配置することで光を拡散でき、半導体発光素子１６を曲面部１３の内側の面に配置することで集光できる。
【００２４】
次に、照明装置１０の製造方法（回路パターンの形成方法）について説明する。照明装置１０は、図２Ａ〜図２Ｄに示す工程Ｓ１〜Ｓ８に従って製造される。
【００２５】
（工程Ｓ１）
図２Ａに示す基体１２の曲面部１３の表面を洗浄する。
（工程Ｓ２）
曲面部１３の表面に、分子接着のための前処理を施す。
（工程Ｓ３）
次工程にて無電解銅めっきを施す面（回路パターンが形成される曲面部１３の表面）以外の部分を、テープ等の保護材（めっきマスク）で覆う。
【００２６】
（工程Ｓ４）
無電解銅めっきを施す。保護材で覆われていない曲面部１３の表面及び保護材の表面が銅めっきされる。銅めっきの厚みは、例えば、０．１〜０．２μｍである。
（工程Ｓ５）
保護材を取り除くと、図２Ｂに示すように、回路パターンの形成面のみに銅皮膜１４ａ（導体の一例）が形成される。この銅皮膜１４ａと基体１２とは、分子接着により接着されている。
（工程Ｓ６）
次工程にて電解銅めっきを施す面（銅皮膜１４ａの表面）以外の部分を図示しないテープ等の保護材（めっきマスク）で覆い、マスキングする。
【００２７】
（工程Ｓ７）
フォトリソグラフィにより回路パターンを形成する。具体的には、例えば以下のように、セミアディティブ法により回路パターンを形成する。
回路パターンを形成する面（銅皮膜１４ａの表面）の上に、液状レジストを塗布する。液状レジストは、任意の方法で塗布される。例えば、ハケ、スキージ、又はスプレーを用いて塗布されてもよいし、インクジェット方式により、塗布（印刷）されてもよい。更に、液状レジストに代えて、ドライフィルムレジストを用いることができる場合もある。
液状レジストを塗布した後、硬化したレジストの上に図３に示すフォトマスクＰＭを載せる。
【００２８】
ここで、フォトマスクＰＭは、基体１２の曲面部１３に対応して中央部が膨らんだ曲面部１３ａを有している。フォトマスクＰＭの曲面部１３ａには、回路パターン以外の部分に対応し、紫外線が透過しない遮光部が形成されている。フォトマスクＰＭの製造方法については、後述する。
【００２９】
次に、フォトマスクＰＭに対して露光用光源（紫外線源）から紫外線を照射して露光する。
ここで、この露光方法として次の２つの方法が挙げられる。
【００３０】
第１の露光方法は、フォトマスクＰＭに対し、一方向から紫外線を照射する方法である。具体的には、フォトマスクＰＭの上方に配置された１つの露光用光源から紫外線を照射する。なお、この紫外線は、実質的な平行光である。
【００３１】
第２の露光方法は、フォトマスクＰＭに対し、複数の方向から紫外線を照射する方法である。フォトマスクＰＭは曲面部１３ａを有する立体形状であるため、紫外線が極力均一に照射される必要がある。そこで、フォトマスクＰＭの上方に露光用光源を配置するとともに、フォトマスクＰＭの周囲にフォトマスクＰＭの立体形状に対応した曲面の反射板を配置し、露光用光源からの紫外線を反射板に反射させ、回路パターンを形成する部分の全体に照射する。
なお、紫外線をフォトマスクＰＭの全体に照射するために、反射板を設けずに、複数の光源をフォトマスクＰＭの周囲に配置してもよい。
【００３２】
次に、現像処理を行うと、レジストの露光された部分が除去される。換言すると、回路パターン以外の部分にレジストが残る。
【００３３】
次に、電解銅めっきを施して、銅皮膜１４ａの上に回路パターンの元となる銅層を形成する。電解銅めっきにより形成される銅層の厚みは、例えば３５μｍである。ただし、銅層を、３５μｍ以上の厚みとなるように形成し、より大きい電流を流すことも可能である。
【００３４】
最後に、銅皮膜１４ａの回路配線として不要な部分を除去する。その結果、銅皮膜１４ａと銅層１４ｂとから構成された銅箔１４によって、基体１２の曲面部１３の上に回路パターンが形成される（図２Ｃ参照）。
回路パターンを形成した後、保護材を取り除く。
【００３５】
（工程Ｓ８）
工程Ｓ７にて形成された回路パターンのパッドに、半導体発光素子１６を実装する（図２Ｄ参照）。その後、半導体発光素子１６が表面実装された基体１２を、図示しない筐体に収めることによって、照明装置１０が製造される。
【００３６】
このように、回路パターンの形成方法は、基体１２の曲面部１３に対応した形状のフォトマスクＰＭを使用し、フォトリソグラフィにより回路パターンを一括して形成できるので、基体１２（照明装置１０）の量産に好適である。
また、基体１２の曲面部１３が透光性を有していても、回路パターンが形成される。
【００３７】
次に、前述の回路パターンの形成方法に使用されるフォトマスクＰＭの製造方法について説明する。
フォトマスクＰＭは、例えば、以下に示す製造方法Ａより製造される。
【００３８】
（製造方法Ａ）
製造方法Ａは、真空成型、圧空成型、真空圧空成型、又はプレス成型によりフォトマスクＰＭを成型する方法である。フォトマスクＰＭの材料は、紫外線（露光用光源からの照射光）を透過する透明な薄い樹脂であり、例えば、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）である。
具体的には、基体１２の曲面部１３に対応する木型を製作し、ＰＥＴを材料として真空成型、圧空成型、真空圧空成型、又はプレス成型する。成型された成型部品は、基体１２の曲面部１３に対応する形状となっている。その後、成型部品に、タンポ印刷（パッド印刷）により回路パターン以外の部分に対応する遮光部が印刷される（図３参照）。印刷された部分は、紫外線が透過しないので、前述の工程Ｓ７にて、回路パターンの部分が露光される。
なお、シート状のＰＥＴに遮光部を印刷した後、真空成型、圧空成型、真空圧空成型、又はプレス成型によりフォトマスクＰＭを成型してもよい。
【００３９】
製造方法Ａの変形例として、以下の製造方法が挙げられる。
フォトマスクＰＭの材料は、露光用光源から照射される紫外線を透過しない薄い樹脂であり、例えば、黒色のＰＳ（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）である。
具体的には、基体１２の曲面部１３に対応する木型を製作し、ＰＳを材料として真空成型、圧空成型、真空圧空成型、又はプレス成型する。成型された成型部品は、基体１２の曲面部１３に対応する形状となっている。その後、レーザ加工機を用いて、回路パターンを形成するための非遮光部となる孔を、成形部品の回路パターンに対応する部分にあける（孔あけ工程）。紫外線は孔を通過するので、前述の工程Ｓ７にて、回路パターンの部分が露光される。
【００４０】
ここで、フォトマスクは、図３に示すフォトマスクＰＭに限定されるものではなく、例えば以下に示す製造方法Ｂ〜Ｄにより製造されてもよい。
（製造方法Ｂ）
製造方法Ｂは、３Ｄプリンタを用いてフォトマスクを形成する方法である。
具体的には、基体１２の曲面部１３に対応し、回路パターンに対応する部分に孔が形成されたフォトマスクのデータを作成する。このデータを３Ｄプリンタにて印刷すると、材料が積層され、回路パターンに対応する部分に非遮光部となる孔が形成されたフォトマスクが形成される。紫外線は回路パターンに対応する孔を通過するので、前述の工程Ｓ７にて、回路パターンの部分が露光される。
【００４１】
（製造方法Ｃ）
製造方法Ｃは、３Ｄ切削機を用いてフォトマスクを形成する方法である。
具体的には、基体１２の曲面部１３に対応し、回路パターンに対応する部分に孔が形成されたフォトマスクのデータを作成する。このデータを読み込ませた３Ｄ切削機により、材料を切削してフォトマスクの外形を形成しながら回路パターンに対応する部分に非遮光部となる孔を形成し、フォトマスクが形成される。紫外線は回路パターンに対応する孔を通過するので、前述の工程Ｓ７にて、回路パターンの部分が露光される。
【００４２】
（製造方法Ｄ）
製造方法Ｄは、多軸のＮＣ加工機を用いてフォトマスクを形成する方法である。
具体的には、多軸のＮＣ加工機を用い、材料を切削して基体１２の曲面部１３に対応するフォトマスクの外形を形成し（外形形成工程）、放電加工により回路パターンを形成するための非遮光部となる孔を、回路パターンに対応する部分にあける（孔あけ工程）。紫外線は回路パターンに対応する孔を通過するので、前述の工程Ｓ７にて、回路パターンの部分が露光される。
【００４３】
なお、製造方法Ｂ〜Ｄにより製造されたフォトマスクを使用する際、前述の工程Ｓ７にて示した第１の露光方法が使用される場合には、フォトマスクに形成される各孔の深さ方向が、全て一方向となるように設定されることが好ましい。例えば、フォトマスクの上方に露光光源が配置される場合には、各孔の深さ方向は上下方向となる。第２の露光方法が使用される場合には、フォトマスクに形成される各孔の深さ方向が、その孔の位置に対応する曲面部（非平面部）の法線方向となるように設定されることが好ましい。露光方法に応じて孔の深さ方向の向きを変えることにより、露光による影が現れることが抑えられるので、より高い精度で回路パターンが形成される。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
前述の実施の形態において、導体は、銅箔に限定されず、任意の金属箔であってもよい。
【００４５】
電気電子機器は、照明装置に限定されるものではない。電気電子機器の他の例として、携帯電話機、スマートフォン、自動車や航空機の電装品及び家電製品等が挙げられる。
【００４６】
前述の実施の形態に示した製造方法に基づいて製造された電気電子機器においては、回路パターンを形成する銅箔の基体に接する面が滑らかであるため、この面が荒れている場合と比較して、より高周波の信号が伝達される。
【００４７】
基体に回路パターンを形成する方法は、セミアディティブ法に代えて、フルアディティブ法その他のアディティブ法であってもよい。更に、サブトラクティブ法により回路パターンが形成されてもよい。
【００４８】
前述の実施の形態においては、フォトマスクの非遮光部が回路パターンに対応していたが、工法によっては、遮光部が回路パターンに対応する場合もある。つまり、フォトマスクには、回路パターンを形成するための遮光部又は非遮光部が形成されればよい。
また、フォトマスクは、対応する基体の曲面の形状に応じて、分割された複数のフォトマスク部品によって構成されてもよい。
【００４９】
基体に形成された非平面は、曲面に限定されず、面と面が交わる角部であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０：照明装置、１２：基体、１３：曲面部、１３ａ：曲面部、１４：銅箔、１４ａ：銅皮膜、１４ｂ：銅層、１６：半導体発光素子、ＰＭ：フォトマスク、Ｔ１：端子
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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