(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の感光層に熱物体を接触し部分的に加温する手段と、加温後に前記感光層の全面を露光する手段を備えた回路形成装置。
【請求項２】
部分的に加温する手段の直前に感光層を冷却する手段を設けた請求項１に記載の回路形成装置。
【請求項３】
基板上の感光層に冷却体を接触し部分的に冷却する手段と、冷却後に前記感光層の全面を露光する手段を備えた回路形成装置。
【請求項４】
部分的に冷却する手段の直前に感光層を加温する手段を設けた請求項３に記載の回路形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器等に使用される回路基板の回路形成方法および回路形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年電子機器の小型・軽量化にともなって、それに使用される回路基板としてのプリント配線板の導体回路も細線化が要求されるようになってきた。
【０００３】
一般に導体回路の形成は高い生産性を有するスクリーン印刷法による方法が大勢であるが、配線の高密度化に伴い、従来スクリーン印刷法による導体回路の形成では印刷ズレやにじみによりパターンレジストの不具合が生じ、導体回路の不良が発生しやすいため、高密度プリント配線板のスクリーン印刷法での導体回路形成は困難になってきた。そこでスクリーン印刷法にかわって写真法による導体回路の形成が年々増加してきた。
【０００４】
以下に従来のプリント配線板の製造方法について図面を用いて説明する。
【０００５】
図１０（ａ）〜（ｅ）は従来のプリント配線板の製造方法を示す断面図であり、図１０（ａ）〜（ｅ）において６１は基材、６２は銅はく、６３は感光層であるパターンレジストフィルム、６４はネガ型のマスクフィルムである。
【０００６】
以上のように構成されたプリント配線板の製造方法について、以下詳細に説明する。
【０００７】
まず、基材６１に銅はく６２を積層した銅張積層板を所定の形状に切断し、図１０（ａ）に示すように厚さ４０μｍの感光性フィルム６３を銅はく６２上にラミネートし、感光層とする。次に図１０（ｂ）のようにネガパターンが描画されたマスクフィルム６４を感光性フィルム６３上に載置し、真空密着し露光した後、真空を解除し、マスクフィルムを感光性フィルム６３上から離すことによって一連の露光工程が終了する。
【０００８】
次に、図１０（ｃ）のように未露光部を所定の現像液で現像し、図１０（ｄ）のように露出した銅はく６２を所定のエッチング液を用いてエッチングすることにより、導体回路を形成する。そして、図１０（ｅ）に示すように導体回路上の感光性フィルムを剥離させることによりプリント配線板を形成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来の回路基板としてのプリント配線板の形成方法においては、マスクフィルムとプリント配線板を位置合わせし、真空密着、露光、及び真空解除の一連の露光工程の動作に時間を要し、スクリーン印刷法に比較して著しく生産性が低かった。
【００１０】
また大量に生産するプリント配線板と少量に生産するプリント配線板に使用するマスクフィルムの作画並びに生産のための準備に要す時間は同等であり、生産効率が著しく悪かった。
【００１１】
上記の課題を解決するために、従来は感光層上にレーザ光を走査させることによって回路パターンを描画する直接描画方式といわれる回路形成方法もあり、マスクフィルムを使用しない方法として、また少量生産にも対応しうるものとして一時は注目された。しかし高額な設備に加え、レーザ光による一面の描画に長時間を要し、生産性が悪いため、一般には普及していないのが現状である。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決するため露光の際マスクフィルムを必要とせず、マスクフィルムと基板の位置合わせ作業を省略することによって、生産性を飛躍的に向上させるプリント配線板すなわち回路基板の形成方法および回路形成装置を提供することを目的としたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、絶縁基板上に形成された光硬化型の感光層上に熱物体を接触させ感光層を加温する工程と、前記感光層を露光する工程を有する回路基板の回路形成方法または、絶縁基板上に形成された光分解型の感光層上に冷却体を接触させ感光層を冷却する工程と、前記感光層を露光する工程を有する回路基板の回路形成方法を用いて感光層の加温部と非加温部または、低温部と非低温部で感度差を生じさせ、露光による反応を区分することにより、マスクフィルムを用いることなく感光層における回路形成を効果的に行うという方法とその装置を提供することである。
【００４９】
本発明の請求項１に記載の発明は、基板上の感光層に熱物体を接触し部分的に加温する手段と、加温後に前記感光層の全面を露光する手段を備えた回路形成装置としたものであり、この製造装置を用いて感光層を部分的に加温することによって、感光層に露光感度差を形成することができる装置を提供するということである。
【００５０】
本発明の請求項２に記載の発明は、部分的に加温する手段の直前に感光層を冷却する手段を設けた請求項１に記載の回路形成装置としたものであり、この製造装置を用いて、感光層を冷却し、部分的に加温することによって、加温部と低温状態の非加温部を生じさせ、感光層に露光感度差を形成することができる装置を提供するということである。
【００６４】
本発明の請求項３に記載の発明は、基板上の感光層に冷却体を接触し部分的に冷却する手段と、冷却後に前記感光層の全面を露光する手段を備えた回路形成装置としたものであり、この製造装置を用いて、感光層に露光感度差を形成することができる装置を提供するということである。
【００６５】
本発明の請求項４に記載の発明は、部分的に冷却する手段の直前に感光層を加温する手段を設けた請求項３に記載の回路形成装置としたものであり、この製造装置を用いて、感光層を加温し、部分的に冷却することによって、低温部と高温状態の非低温部を生じさせ、感光層に露光感度差を形成することができる装置を提供するということである。
【００７７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００７８】
図１は本発明の実施の形態１における回路基板の形成方法を示す断面図、図２は本発明の実施の形態１における回路形成装置の概略図、図３は本発明の実施の形態１における回路基板の形成方法の原理を示す断面図である。
【００７９】
図１〜図３において１は基材、２は銅はく、３は光硬化型の感光層、４は熱物体、５は加温部分、６は非加温部分、７はエッチングレジスト、８は導体回路、１１は冷却ブース、１２は位置決め部、１３ａは蓄熱部、１３ｂは発熱部、１４ａは熱源、１４ｂは微細発熱素子、１５は加温ブース、１６は露光部、１７は画像データである。
【００８０】
まず、本発明の実施の形態１における回路形成装置について説明する。
【００８１】
図２に示すように、搬送された基板１の全体を一定温度以下に冷却することができる冷却ブース１１と、ＣＣＤカメラ等にて基板の位置決め機構を有する位置決め部１２、加温ブース１５は、熱物体としての蓄熱部１３ａ、熱源１４ａで構成され、一定温度に保たれた熱源１４ａに蓄熱部１３ａが一定時間接触することによって伝熱作用により蓄熱部１３ａが昇温する。また蓄熱部１３ａは、非熱吸収体かつ低熱伝導体を土台としてその上に所望する回路形状の高熱吸収体かつ高熱伝導体が層状に形成されている。
【００８２】
さらに別の例として、一定厚みを有するガラス板上に高熱伝導物質の金属粉末を混入した黒色塗料で、所望する回路形状が描画されている。
【００８３】
また熱源１４はヒーター等で構成することも可能であるが、所定光量の赤外線等の熱線を蓄熱部１３ａへ照射する構成としてもよい。
【００８４】
さらに上記装置の構成の蓄熱部１３ａに替わって、熱物体による加熱手段として発熱部１３ｂとして構成することも可能であり、上記装置の構成で示したような他の熱源からの吸熱によって蓄熱し加熱手段とする方法と異なり、発熱部１３ｂそのものが加熱手段となる方法である。
【００８５】
その一例として、図８に示すように発熱部１３ｂは複数の微細発熱素子１４ｂの集合体で構成され、各微細発熱素子は各々所望する回路形状の画像データ１７とリンクしており、電気的作用によって必要な微細発熱素子１４ｂを発熱することにより、発熱部１３ｂの発熱箇所は所望する画像データと等しくすることができ、さらに他の画像データ１７に任意にかつ容易に変換することも可能である。前記微細発熱素子１４ｂとしてペルチェ素子を用い、ペルチェ素子の発熱側を基板接触側に設置構成し、それを画像データ１７に対応するペルチェ素子を電気的に変換することで、所望する回路形状に対応した加熱手段とすることも可能である。
【００８６】
これにより１つの発熱部で種々のパターン形状に対応することが可能となる。
【００８７】
次に、本発明の回路基板の形成方法について図１、図２を用いて説明する。
【００８８】
まず、基材１に銅はく２を積層した銅張り積層板を所定の形状に切断し、図１（ａ）に示すように厚さ４０μｍの光硬化型の感光層３を銅はく２上にラミネートした後、−１０℃〜１０℃の範囲に設定された図２に示す冷却ブース１１内において、感光層３を冷却する。
【００８９】
次に、搬送位置決め部１２により、ＣＣＤカメラＸ−Ｙテーブル等用いて、正確な画像形成位置を確保する。
【００９０】
さらに、加温ブース１４内に搬送され、図１（ｂ）のように所望する形状を有した表面温度が３０℃〜６０℃の熱物体４を感光層３に接触させて、接触された感光層３の表面温度を２０℃〜５０℃にする。
【００９１】
これにより、感光層３は、加温部分５と非加温部分６とに区別される。
【００９２】
この加温直後に、基板１を露光部１６内に搬送し、図１（ｃ）に示すように、感光層３を適正露光量の３０〜７０％の範囲で紫外線にて全面露光を行う。この露光により加温部分５のみが感光し、現像により非加温部分６を除去し、図１（ｄ）に示すような所望する回路形状を有するエッチングレジスト７を形成する。
【００９３】
そして、銅はく２をエッチング、およびエッチングレジスト７を剥離除去して図１（ｅ）に示すような回路基板を形成する。
【００９４】
上記の回路基板の形成方法の原理を図３を用いて説明する。
【００９５】
図３（ａ）に示すように、冷却ブースで−１０℃〜１０℃の範囲で冷却された感光層３は、加温手段により加温部分５と非加温部分６に区分される。
【００９６】
図３（ｂ）に示すように、感光層３を瞬時に全面露光を行っても、非加温部分６は冷却された状態で露光感度が低下したままであるため、非加温部分６の感光層３は全面露光においても光反応せず、未露光と等しい状態を維持する。これにより加温部分５のみが露光反応による重合硬化が促進され、未反応状態の非加温部分６のみが現像により除去されることによって、加温部分５がエッチングレジスト７の回路形状を有したまま残存する（図３（ｃ））。
【００９７】
なお上記の例では所望する形状を回路形状としたが、ソルダレジストや部品配置図の形状として、感光性のソルダレジストおよび感光性の部品配置図を形成することも可能である。
【００９８】
また上記のソルダレジストのように形成する領域が比較的に大きい場合、次の実施の形態２で説明するような冷却体を使用することが効果的であるが、この場合はソルダレジストの反転形状の冷却体を光硬化型の感光性ソルダレジストに接触することによって、部分的な温度低下より、感光感度の低下部分を生じさせた後、全面露光および現像により前記の露光感度の低下部分を除去することによって、所望する形状のソルダレジストを得ることも可能である。
【００９９】
以上の本発明の説明から明らかなように従来の露光工程で使用されていたマスクフィルムを必要としないことから、従来の課題を解決することができる。
【０１００】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。
【０１０１】
図４は本発明の実施の形態２における回路基板の製造方法を示す断面図、図５は本発明の実施の形態２における回路形成装置の断面図、図６は本発明の実施の形態２における回路基板の形成方法の原理を示す断面図である。
【０１０２】
図４〜図６において、３１は基材、３２は銅はく、３３は光分解型の感光層、３４は冷却体、３５は冷却部分、３６は非冷却部分、３７はエッチングレジスト、３８は導体回路、４１は加温ブース、４２は位置決め部、４３ａは冷却部、４３ｂは吸熱部、４４ａは低温源、４４ｂは微細吸熱素子、４５は冷却ブース、４６は露光部、４７は画像データである。
【０１０３】
まず、本発明の実施の形態２における回路形成装置について説明する。
【０１０４】
図５に示すように、搬送された基板３１の全体を一定温度以上に加温することができる加温ブース４１と、ＣＣＤカメラ等にて基板の位置決め機構を有する位置決め部４２、冷却ブース４５は、冷却体としての冷却部４３ａ、低温源４４ａで構成され、一定温度に保持した低温源４４ａに冷却部４３ａが一定時間接触することによって吸熱作用により冷却部４３ａが降温する。また冷却部４３ａは、低熱伝導体を土台としてその上に所望する回路形状の高熱伝導体が層状に形成されている。
【０１０５】
また低温源４４ａは熱交換等の手段を用いて構成することも可能であるが、所定量の窒素等の低温気体を冷却部へ噴射する構成としてもよい。
【０１０６】
さらに上記装置の構成の冷却部４３ａに替わって、冷却体による冷却手段として吸熱部４３ｂとして構成することも可能であり、上記装置の構成で示したような他の低熱源への伝熱によって低温化し冷却手段とする方法と異なり、吸熱部４３ｂそのものが冷却手段となる方法である。
【０１０７】
その一例として、図９に示すように吸熱部４３ｂは複数の微細吸熱素子４４ｂの集合体で構成され、各微細吸熱素子は各々所望する回路形状の画像データ４７とリンクしており、電気的作用によって必要な微細吸熱素子を降温することにより、吸熱部４３ｂの吸熱箇所は所望する画像データと等しくすることができ、さらに他の画像データに任意にかつ容易に変換することも可能である。前記微細吸熱素子としてペルチェ素子を用い、ペルチェ素子の吸熱側を基板接触側に設置構成し、それを画像データに対応するペルチェ素子を電気的に変換することで、所望する回路形状に対応した冷却手段とすることも可能である。これにより１つの吸熱部で種々のパターン形状に対応することが可能である。
【０１０８】
次に、本発明の回路基板の形成方法について図４、図５を用いて説明する。
【０１０９】
まず、基材３１に銅はく３２を積層した銅張り積層板を所定の形状に切断し、図４（ａ）に示すように厚さ４０μｍの光分解型の感光層３３を銅はく３２上にラミネートした後、２０℃〜４０℃の範囲に設定された図５に示された加温ブース４１内において、感光層３３を加温する。
【０１１０】
次に、搬送位置決め部４２により、ＣＣＤカメラＸ−Ｙテーブル等用いて、正確な画像形成位置を確保する。さらに、冷却ブース４５内に搬送され、図４（ｂ）のように所望する形状を有した表面温度が−２０℃〜−１０℃の冷却体３４を感光層３３に接触させて、接触された感光層３３の温度を−１０℃〜０℃にする。
【０１１１】
これにより、感光層３３は、冷却部分３５と非冷却部分３６とに区別される。この冷却直後に、基板を露光部４６内に搬送し、図４（ｃ）のように、感光層を、適正露光量の５０〜９０％の範囲で、紫外線にて全面露光を行う。この露光により、非冷却部分３６のみが感光し、現像により非冷却部分３６を除去し、図４（ｄ）に示すような、所望する回路形状を有するエッチングレジスト３７を形成し、銅はく３２をエッチングし、不要なエッチングレジスト３７を剥離除去し、図４（ｅ）に示すような回路基板を形成する。
【０１１２】
上記の回路基板の形成方法の原理を図６を用いて説明する。
【０１１３】
図６（ａ）に示すように、加温ブースで２０℃〜４０℃の範囲で加温された感光層３は、冷却手段により冷却部分３５と非冷却部分３６に区分される。感光層３３を瞬時に全面露光を行っても、冷却部分３５は冷却された状態で、感度が低下したままであるため、感光層３３が反応せず未露光と等しい状態となる。これにより非冷却部分３６のみが露光反応を示し、感光層の重合の分解反応が生じ、非冷却部分３６が現像により除去されることによって、冷却部分３５が回路形状を有したエッチングレジスト３７として残存する（図６（ｃ））。
【０１１４】
なお上記の例では所望する形状を回路形状としたが、ソルダレジストや部品配置図の形状として、感光性のソルダレジストおよび感光性の部品配置図を形成することも可能である。
【０１１５】
また上記のソルダレジストのように形成する領域が比較的に大きい場合、実施の形態１で説明したような発熱部の熱物体を使用することが効果的であるが、この場合はソルダレジストの反転形状の熱物体を光分解型の感光性ソルダレジストに接触することによって、部分的な温度上昇による露光感度の上昇部分を生じさせた後、全面露光、および現像により露光感度の上昇部分を除去することによって、所望する形状のソルダレジストを得ることも可能である。
【０１１６】
以上の本発明の説明から明らかなように、従来の露光工程で使用されていたマスクフィルムを必要としないことから、光分解型の感光性材料を用いた場合でも従来の課題を解決することができる。
【０１１７】
（実施の形態３）
上記の実施の形態１および実施の形態２の原理を用いて従来のマスクフィルムを使用した別の形態の回路形成装置について説明する。
【０１１８】
図７に示すように、本発明の実施の形態３における回路基板の製造装置は、搬送された基板１の位置決め機構を有する位置決め部５２、加温ブース５３、マスクフィルムの載置機構５４を備えた紫外線露光部５５から構成されている。
【０１１９】
上記の加温ブース５３は、実施の形態１で示したような、蓄熱部１３ａ及び熱源１４ａで構成され、一定温度に保たれた熱源１４ａに蓄熱部１３ａが一定時間接触することによって伝熱作用により蓄熱部１４ａが昇温する。
【０１２０】
また蓄熱部１３ａは、非熱吸収体かつ低熱伝導体を土台としてその上に所望する回路の概略形状の高熱吸収体かつ高熱伝導体が層状に形成されており、絶縁基板上の感光層に接触することによって感光層を部分的に加温することができるようになっている。
【０１２１】
まず絶縁基板上に形成された光硬化型の感光層の回路形成について説明する。
【０１２２】
まず、基材１に銅はく２を積層した銅張り積層板を所定の形状に切断し、実施の形態１における図１（ａ）に示すように、厚さ４０μｍの光硬化型の感光層３３を銅はく２上にラミネートした後、図７の加温ブース５３内に搬送され、所望する回路の概略形状を有した表面温度が３０℃〜６０℃の熱物体としての蓄熱部１３ａを感光層３に接触させて、接触された感光層の温度を２０℃〜５０℃にする。
【０１２３】
これにより、感光層３は、加温部分５と非加温部分６とに区別される。
【０１２４】
搬送位置決め部５２により、ＣＣＤカメラＸ−Ｙテーブル等用いて、正確な画像形成位置を確保したのち、基板を紫外線露光部５５内に搬送し、透明なアクリル板またはガラス板に設置されたマスクフィルムを載置機構５４が基板上の感光層３に降下し停止する。
【０１２５】
次に従来行われた真空吸着を省略し、適正露光量の２２〜５０％の範囲で、紫外線にて露光を行う。
【０１２６】
その後所定の現像液で未露光部分を現像し、回路形成を行う。
【０１２７】
この形成方法の効果は、加熱手段としての熱物体の接触により感光層の露光感度を高めたのち、マスクフィルムを載置して適正露光量より低い紫外線量で露光することによって、露光部および非露光部の区分を明確にでき解像性を向上させることができ、従来の一連の露光工程のうち真空吸着、真空解除の動作を省くことも可能であり、露光工程の生産性を向上させることができるというものである。
【０１２８】
また、光分解型の感光層を用いた回路基板の形成における回路形成装置は、上記の加温ブースに代えて、回路の概略形状の高熱吸収体かつ高熱伝導体が層状に形成された冷却部を有する冷却ブースを備えた回路形成装置を用い、それにより感光層上に部分的に温度が低下した冷却部分を形成し、その部分の露光感度を低下させることによって露光の感度差を生じさせたのち、マスクフィルムを用いて露光することによっても、上記と同様の効果が得られる。
【０１２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回路基板の形成の露光の際、マスクフィルムを必要とせず、マスクフィルムと基板の位置合わせ作業を省略することによって、生産性を飛躍的に向上させ、さらに少量生産にも効率的に対応することができるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における回路基板の形成方法を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１における回路形成装置を示す概略図
【図３】本発明の実施の形態１における回路基板の製造方法の原理を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態２における回路基板の形成方法を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態２における回路形成装置を示す概略図
【図６】本発明の実施の形態２における回路基板の形成方法の原理を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態３における回路形成装置を示す概略図
【図８】本発明の実施の形態１における回路形成装置を示す概略図
【図９】本発明の実施の形態２における回路形成装置を示す概略図
【図１０】従来の回路基板の製造方法を示す断面図
【符号の説明】
１，３１  基材
２，３２  銅はく
３，３３  光硬化型の感光層
４  熱物体
５  加温部分
６  非加温部分
７，３７  エッチングレジスト
８，３８  導体回路
１１，４５  冷却ブース
１２，４２，５２  位置決め部
１３ａ  蓄熱部
１３ｂ  発熱部
１４ａ  熱源
１４ｂ  微細発熱素子
１５，４１，５３  加温ブース
１６，４６，５５  露光部
１７，４７  画像データ
３４  冷却体
３５  冷却部分
３６  非冷却部分
４３ａ  冷却部
４３ｂ  吸熱部
４４ａ  低温源
４４ｂ  微細吸熱素子
５４  マスクフィルムの載置機構
【図１】
0004385427.tif 000002
【図２】
0004385427.tif 000003
【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】
0004385427.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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