(57)【要約】【課題】製造工程を簡略化することができるうえ、資源の無駄を抑制し得て、環境保護対策にも貢献することができ、しかも製品の信頼性を向上することができる配線パターン形成装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】配線パターン形成装置１は、液状配線パターン材料Ｐを貯留した容器２と、容器２に貯留された液状配線パターン材料Ｐを微小液滴ｐとして噴出する材料噴出装置３と、材料噴出装置３の下方に配置されて絶縁基板４を載置した基台５と、所定の配線パターン設計データを格納した記憶部６と、材料噴出装置３又は基台５の少なくとも一方を同一平面内で移動する水平駆動装置７と、記憶部６に格納された配線パターン設計データに基づいて材料噴出装置３の噴出タイミング及び水平駆動装置７の駆動を制御する制御回路部８と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融状態の配線パターン材料を貯留した容器と、この容器に設けられたノズル部と、パルス圧力により所定の変位を発生する圧力アクチュエータと、この圧力アクチュエータの変位を伝達して前記ノズル部に挿通されるシリンダヘッドからなる前記容器の噴出口から微小液滴を噴出する材料噴出装置と、前記噴出口の下方に配置されて基板を載置した基台と、所定の配線パターン設計データに応じて前記材料噴出装置又は前記基台の少なくとも一方を移動させる水平駆動装置と、を備えている配線パターン形成装置。
【請求項２】
溶融状態の配線パターン材料を貯留した容器と、溶融状態の配線パターン材料にパルス圧力を加えて前記容器の噴出口から微小液滴を噴出する材料噴出装置と、前記噴出口の下方に配置されて基板を載置した基台と、所定の配線パターン設計データを格納した記憶部と、前記材料噴出装置又は前記基台の少なくとも一方を移動させる水平駆動装置と、前記記憶部に格納された配線パターン設計データに基づいて前記材料噴出装置の噴出タイミング及び前記水平駆動装置の駆動を制御する制御回路部と、を備えている配線パターン形成装置。
【請求項３】
前記材料噴出装置又は前記基台の少なくとも一方を他方に対して接近・離反させる昇降駆動装置を備えている請求項１又は請求項２に記載の配線パターン形成装置。
【請求項４】
前記噴出口の直径１〜２００μｍである請求項１乃至請求項３の何れかに記載の配線パターン形成装置。
【請求項５】
前記基板には、配線パターンの形状と一致する溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の配線パターン形成装置。
【請求項６】
微小液滴の直径を、前記溝幅よりも小径としたことを特徴とする請求項５記載の配線パターン形成装置。
【請求項７】
前記材料噴出装置と前記基板との垂直方向の離間距離は、微小液滴が、前記材料噴出装置から前記基板に液滴が着弾後に、基板表面で広がるような状態で着弾し得るような距離に設定されている請求項１乃至請求項６の何れかに記載の配線パターン形成装置。
【請求項８】
前記容器の周囲に、該容器内に貯留された液状配線パターン材料を加熱する加熱部を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の配線パターン形成装置。
【請求項９】
前記基板を加熱するための手段を設けた請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の配線パターン形成装置。
【請求項１０】
配線パターン材料を容器内で溶融させ、溶融状態の配線パターン材料にパルス圧力を加えて前記容器の噴出口から微小液滴を噴出させ、前記噴出口の下方に配置した基板を相対的に移動させながら該基板上にデータに応じて配線パターンを形成する配線パターンを有する基材の製造方法。
【請求項１１】
前記材料噴出装置又は前記基台の少なくとも一方を他方に対して接近・離反させながら配線パターンを形成する請求項１０記載の配線パターンを有する基材の製造方法。
【請求項１２】
前記噴出口の直径は１〜２００μｍである請求項１０又は１１記載の配線パターンを有する基材の製造方法。
【請求項１３】
前記基板に配線パターンの形状と一致する溝を形成しておく請求項１０乃至請求項１２の何れか１項に記載の配線パターンを有する基材の製造方法。
【請求項１４】
液滴は、基板表面に着弾後に溝の長手方向に広がって連続的な配線が形成されるようにする請求項１３記載の配線パターンを有する基材の製造方法。
【請求項１５】
噴出１操作ごとに小刻みに基板と容器との相対的運動の発停を繰返す請求項１３又は１４記載の配線パターンを有する基材の製造方法。
【請求項１６】
前記溝の長手方向断面の断面積を（S)、容器と基板との相対的移動距離を（Ｌ）とすると、Ｓ×Ｌが液滴の堆積の８０〜１００％とする請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項記載の配線パターンを有する基材の製造方法。
【請求項１７】
基板の温度を、（Ｔｍ−５０℃）〜（Ｔｍ−３０℃）に加熱して配線パターンを形成する請求項１０乃至請求項１６のいずれか１項記載の配線パターンを有する基材の製造方法。
Ｔｍ：配線パターン材料の融点（℃）
【請求項１８】
液滴の着弾位置は、前記噴出口の中心から噴出口の直径の２０％以内の位置にする請求項１０乃至請求項１７のいずれか１項記載のパターンを有する基材の製造方法。
【請求項１９】
前記噴出口から前記基板までの雰囲気を不活性ガス雰囲気又は真空雰囲気とした請求項１０乃至１８のいずれか１項記載のパターンを有する基材の製造方法。
【請求項２０】
前記不活性ガスを加熱する請求項１９記載のパターンを有する基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁基板の表面等に導電回路（配線パターン）を形成したプリント配線基板の配線パターン形成装置及び形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００６−１１４８０７号公報
【特許文献２】特開２００２−１５５３０５号公報
【特許文献３】特許３３７５６５２号公報
【０００３】
従来から、各種電気機器にあっては、電子部品を実装したプリント配線基板が設置されている。
【０００４】
このプリント配線基板は、主として銅箔を全面に貼った絶縁基板をエッチング法により配線パターン領域のみ残して他の余分な銅箔部分を溶解除去する方法で製造されるのが一般的であった。
【０００５】
しかしながら、このような材料を除去してプリント配線基板の配線パターンを形成する減法プロセスでは、配線パターン部分の面積よりもエッチングで溶解除去する銅箔部分の面積の方がはるかに多いため、資源の無駄が発生するばかりでなく、エッチングレジストの製膜やエッチング工程さらにエッチングレジストフイルムを除去する工程が続くなど作業工程が多く、複雑で効率の悪い生産方法であった。
【０００６】
又、このような減法プロセスでは、エッチング廃液が多量に排出されるため、環境保護対策を考慮した排水処理施設の建築に多額の資金を必要とする等、高コストの生産技術であった。
【０００７】
このため、必要な配線パターン部分のみを無電解メッキ法により形成する方法が従来より提案されている。
【０００８】
そのような方法のひとつとして無電解メッキ活性化剤及び接着剤（バインダー）を含有するインクを用いて絶縁基板上に配線パターンを印刷し、インクを加熱又はその他の手段で固着して基板表面を活性化させた後、その基板を無電解メッキ浴中に浸漬して配線パターン領域にのみ金属層を発現させて導電回路を形成する技術が周知である。
【０００９】
このような導電回路形成技術は、版印刷法を利用して配線パターンを印刷するため、同一配線パターンのプリント配線基板を大量生産するのに適している。また、版印刷法は、インクに耐熱性接着剤を含有させることもできるので、例えば、ハンダ付け温度にも耐え得る実用性の高いプリント配線基板を製造することも可能である。
【００１０】
しかしながら、近年においては、情報通信機器の高機能化に伴い、それを実装するプリント配線基板の高機能化に対応するため、目まぐるしく変化する市場ニーズに遅滞なく対応する必要が生じており、上述した版印刷法に替わる多品種少量生産に適した製造プロセスとして、インクジエット描画法によって配線パターンやソルダーレジストを形成するプリント配線基板の製造技術が注目されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
このインクジエット描画法の直接描画による回路形成技術は、インクジェットヘッドから微小なインク液滴を噴射し、配線パターンに応じて基板上の必要な場所に液滴を着弾させることで機能性材料を含む液体パターンを描画するもので、基板上に着弾した液滴は、基材とインクとの界面エネルギーに従って基材上を濡れ広がった後、インクの溶媒を蒸発（例えば、１５０〜２００℃で焼成）させることで機能性材料からなる膜パターン（配線パターン）を形成するものである。
【００１２】
これにより、上述した減法プロセスとは逆に、インクジェット法では必要な所にのみ材料を付加していく加法プロセスとなるため、製造工程を簡略化することができるうえ、資源の無駄を抑制し得て、環境保護対策にも貢献することができ、しかも、多品種少量生産にも適合することができるばかりでなく、インク材料に金属ナノインキを用いることで微細配線の形成（例えば、線幅１０μｍ）をも実現することができる。
一方、金属球の製造装置として、特許文献２、３に記された技術が提供されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上述したインクジェット法を用いたプリント配線基板の製造方法では、インク材料として金属ナノインキを用いているが、金属ナノインキ中に含まれる金属ナノ粒子等によるノズル目詰まりの発生を抑制しつつ金属ナノ粒子間の結合関係を確保しないと、焼成後の電気配線としての導電性が確保されないため、結果的に、上述した製造工程の簡略化・資源の無駄・環境保護対策等を達成するとはいい難く、しかも製品の信頼性に劣るという問題が生じていた。
【００１４】
本発明は、上記問題を解決するため、製造工程を簡略化することができるうえ、資源の無駄を抑制し得て、環境保護対策にも貢献することができ、しかも製品の信頼性を向上することができるプリント配線基板の配線パターン形成装置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】
【００１５】
その目的を達成するため、請求項１に記載の配線パターン形成装置は、溶融状態の配線パターン材料を貯留した容器と、この容器に設けられたノズル部と、パルス圧力により所定の変位を発生する圧力アクチュエータと、この圧力アクチュエータの変位を伝達して前記ノズル部に挿通されるシリンダヘッドからなる前記容器の噴出口から微小液滴を噴出する材料噴出装置と、前記噴出口の下方に配置されて基板を載置した基台と、所定の配線パターン設計データに応じて前記材料噴出装置又は前記基台の少なくとも一方を移動させる水平駆動装置と、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１２に記載の配線パターンの形成方法は、配線パターン材料を容器内で溶融させ、溶融状態の配線パターン材料にパルス圧力を加えて前記容器の噴出口から微小液滴を噴出させ、前記噴出口の下方に配置した基板を相対的に移動させながら該基板上にデータに応じて配線パターンを形成する。
請求項１に記載の配線パターン形成装置、請求項１２に記載の配線パターン形成方法によれば、容器に貯留された溶融状態の配線パターン材料を、パルス圧力を加えることによって噴出口から微小液滴として基板上に噴出する簡素な加法プロセス工程で基板に配線パターンを形成することができ、よって、製造工程を簡略化することができるうえ、資源の無駄を抑制し得て、環境保護対策にも貢献することがでる。また、容器に貯留された液状配線パターン材料を微小液滴として噴出口から噴出するのみであるため、液状配線パターン材料の目詰まり等が発生し難く、製品の信頼性を向上することができる。
また、請求項２に記載の配線パターン形成装置は、溶融状態の配線パターン材料を貯留した容器と、溶融状態の配線パターン材料にパルス圧力を加えて前記容器の噴出口から微小液滴を噴出する材料噴出装置と、前記噴出口の下方に配置されて基板を載置した基台と、所定の配線パターン設計データを格納した記憶部と、前記材料噴出装置又は前記基台の少なくとも一方を移動させる水平駆動装置と、前記記憶部に格納された配線パターン設計データに基づいて前記材料噴出装置の噴出タイミング及び前記水平駆動装置の駆動を制御する制御回路部と、を備えていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２に記載の配線パターン形成装置によれば、記憶部に格納された配線パターン設計データに基づいて制御回路部によって材料噴出装置の噴出タイミング及び水平駆動装置の駆動が制御されつつ、容器に貯留された液状配線パターン材料を、パルス圧力を加えることによって噴出口から微小液滴として絶縁基板上に噴出する簡素な加法プロセス工程で絶縁基板に配線パターンを形成することができ、よって、製造工程を簡略化することができるうえ、資源の無駄を抑制し得て、環境保護対策にも貢献することがでる。また、容器に貯留された液状配線パターン材料を微小液滴として噴出口から噴出するのみであるため、溶融状態の配線パターン材料の目詰まり等が発生し難く、製品の信頼性を向上することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明は、前記材料噴出装置又は前記基台の少なくとも一方を他方に対して接近・離反させる昇降駆動装置を備えている請求項１又は請求項２に記載の配線パターン形成装置である。
【００１９】
前記材料噴出装置又は前記基台の少なくとも一方を他方に対して接近・離反させる昇降駆動装置を備えていることにより、容器に貯留した溶融状態の配線パターン材料の種類等に応じて、噴出口から噴出された微小液滴の乾燥時間や粘度を調整することができる。
請求項４に係る発明は、前記噴出口の直径１〜２００μｍである請求項１乃至請求項３の何れかに記載の配線パターン形成装置である。
【００２０】
噴出出口の直径には特に限定されないが、直径１０〜２００μｍの微小液滴を噴出することにより、微小間隔及び微小細線の複数の配線パターンを形成することができる。
請求項５に係る発明は、前記基板には、配線パターンの形状と一致する溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の配線パターン形成装置である。
【００２１】
一方、前記絶縁基板に配線パターンの形状と一致する溝を形成することにより、噴出された微小液滴により配線パターンの幅や深さを規定することができる。
請求項６に係る発明は、微小液滴の直径を、前記溝幅よりも小径としたことを特徴とする請求項５記載の配線パターン形成装置である。
【００２２】
また、微小液滴の直径を、前記溝幅よりも小径とすることにより、溝からのはみ出しを抑制することができる。
請求項７に係る発明は、」前記材料噴出装置と前記基板との垂直方向の離間距離は、微小液滴が、前記材料噴出装置から前記基板へ着弾後に基板表面で広がるように着弾するような距離に設定されている請求項１乃至請求項６の何れかに記載の配線パターン形成装置である。
着弾後に液滴に基板表面で広がるようにすることにより、前に落下した液滴により形成されたパターンまで配線パターン材料が到達することができる。すなわち、離間距離を大きく取りすぎると着弾前に液滴は凝固してしまい不連続な配線パターンとなるおそれがある。また、半凝固状態で着弾した場合には、液滴の多少の広がりは起こるが、溶融状態での着弾に比べると広がり量は少なく、不連続配線パターンを形成するためには、液滴の体積、液滴の噴出タイミングのコントロールに精密性が要求されてしまう。
着弾後に基板表面での広がりを達成させるための前記離間距離は、噴出時における溶融材料の温度、雰囲気温度、噴出速度、基板温度などによっても左右されるため、これらの条件を適宜変化させた状態で予め実験により求めておけばよい。なお、前記離間距離は可変としておけばよい。
請求項８に係る発明は、前記容器の周囲に、該容器内に貯留された液状配線パターン材料を加熱する加熱部を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の配線パターン形成装置である。
【００２３】
前記容器の周囲に該容器内に貯留された液状配線パターン材料を加熱する加熱部を備えていることにより、安定した大きさ並びに粘度の微小液滴を噴出することができる。
請求項９に係る発明は、前記基板を加熱するための手段を設けた請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の配線パターン形成装置である。
請求項１０に係る発明は、配線パターン材料を容器内で溶融させ、溶融状態の配線パターン材料にパルス圧力を加えて前記容器の噴出口から微小液滴を噴出させ、前記噴出口の下方に配置した基板を相対的に移動させながら該基板上にデータに応じて配線パターンを形成する配線パターンを有する基材の製造方法である。
請求項１１に係る発明は、前記材料噴出装置又は前記基台の少なくとも一方を他方に対して接近・離反させながら配線パターンを形成する請求項１０記載の配線パターンを有する基材の製造方法。
請求項１２に係る発明は、前記噴出口の直径は１〜２００μｍである請求項１０又は１１記載の配線パターンを有する基材の製造方法である。
請求項１３に係る発明は、前記基板に配線パターンの形状と一致する溝を形成しておく請求項１０乃至請求項１２の何れか１項に記載の配線パターンを有する基材の製造方法である。
請求項１４に係る発明は、液滴は、基板表面に着弾後に溝の長手方向に広がって連続的な配線が形成されるようにする請求項１３記載の配線パターンを有する基材の製造方法である。
請求項１５に係る発明は、噴出１操作ごとに小刻みに基板と容器との相対的運動の発停を繰返す（いわゆるインチング移動）請求項１３又は１４記載の配線パターンを有する基材の製造方法である。
【００２４】
この際、前記水平駆動装置は、前記材料噴出装置をインチング移動させることにより、液滴の着弾位置が安定し、従って、より確実な配線パターンを形成することができる。液滴の体積を過剰にすることなく、不連続配線あるいは不完全配線となること確実に防止することが可能となる。
請求項１６に係る発明は、前記溝の長手方向断面の断面積を（S)、容器と基板との相対的移動距離を（Ｌ）とすると、Ｓ×Ｌが液滴の体積の８０〜１００％とする請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項記載の配線パターンを有する基材の製造方法である。
Ｓ×Ｌが液滴の体積の８０〜１００％とすることにより、連続的でなおかつ、オーバーラップの少ない配線パターンを形成することが可能となる。
液滴が着弾し、凝固あるいは半凝固状態になった場合、形成済みの配線パターン６１の先端は図９に示すように傾斜部６０を有する。次の液滴ｐ２が基板に着弾すると液滴ｐ２は傾斜部６０を覆うように広がる。その際、Ｓ×Ｌが液滴ｐ２の体積の８０〜１００％に制御した場合には、液滴は傾斜部６０を越えることなくかつ形成済み配線パターン６１の高さとほぼ高さとなって配線パターンを形成する。従って、凹凸の少ない配線パターンの形成が可能となる。
請求項１７に係る発明は、基板の温度を、（Ｔｍ−５０℃）〜（Ｔｍ−３０℃）に加熱して配線パターンを形成する請求項１０乃至請求項１６のいずれか１項記載の配線パターンを有する基材の製造方法である。
Ｔｍ：配線パターン材料の融点（℃）
かかる温度に基板を加熱しておくと、濡れ性が向上し、液滴が着弾した場合、全体が即座に凝固することを防止することが可能となる。従って、液滴の広がり量を大きくすることが可能となる。
さらに、基板を加熱しておくと、噴出口と基板との間における対流の発生を防止することが可能となり、対流による液滴のシフトを防止することが可能となる。従って、本請求項に係る発明によれば、狙った着弾位置から２０％以内の位置さらには３％以内の位置に着弾させることも可能となる、
基板温度が（Ｔｍ−５０℃）〜（Ｔｍ−３０℃）とする場合には、液滴温度その他の他条件を厳密に制御しなくとも着弾後における液滴の良好な広がりを確保でき、高い歩留まりで不連続部が無くかつ、表面の平坦性に優れた配線パターンを高い歩留まりで形成することができる。基板温度この範囲外となると歩留まりが著しく減少する。
請求項１８に係る発明は、液滴の着弾位置は、前記噴出口の中心から噴出口の直径の２０％以内の位置にする請求項１０乃至請求項１７のいずれか１項記載のパターンを有する基材の製造方法である。
請求項１９に係る発明は、前記噴出口から前記基板までの雰囲気を不活性ガス雰囲気又は真空雰囲気とした請求項１０乃至１８のいずれか１項記載のパターンを有する基材の製造方法である。これにより、配線の酸化を防止することが可能となる。
請求項２０に係る発明は、前記不活性ガスを加熱する請求項１９記載のパターンを有する基材の製造方法である。
液滴の急激な凝固を防止することができ、濡れ性を向上させ、着弾後における広がり量を大きくすることができる。
【００２５】
さらに、前記水平駆動装置は、微小液滴の直径よりも短い距離で前記材料噴出装置を同一平面内で移動させることにより、配線パターンの断線を防止することができる。
【００２６】
この際、前記溝の幅及び深さを、その断面積に水平駆動距離を掛けた体積が微小液滴の体積の９０−９８％を基準として形成することにより、より厳密な配線パターンの幅や深さを規定することができる。
【００２７】
また、前記材料噴出装置と前記絶縁基板との垂直方向の離間距離を、微小液滴が、前記材料噴出装置から前記絶縁基板へと噴出している最中に液状配線パターン材料が半固定化し、且つ、前記絶縁基板に着弾直後に固定化する距離に設定することにより、配線パターンの形成時間の短縮化を実現し得て、しかも、次に噴出された微小液滴との密着性を容易に確保することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のプリント配線基板によれば、製造工程を簡略化することができるうえ、資源の無駄を抑制し得て、環境保護対策にも貢献することができ、しかも製品の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明の配線パターン形成装置に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の配線パターン形成装置の実施の形態１を示す断面図である。
【００３１】
図１において、配線パターン形成装置１は、液状配線パターン材料Ｐを貯留した容器２と、液状配線パターン材料Ｐにパルス圧力を加えて容器２の噴出口（図示せず）から微小液滴ｐを噴出する材料噴出装置３と、噴出口の下方に配置されて絶縁基板４を載置した基台５と、所定の配線パターン設計データに応じて材料噴出装置３又は基台５の少なくとも一方を移動させる水平駆動装置７と、を備えている
【００３２】
このような構成によれば、容器２に貯留された溶融状態（液状）の配線パターン材料Ｐを、パルス圧力を加えることによって噴出口から微小液滴ｐとして絶縁基板４上に噴出する簡素な加法プロセス工程で絶縁基板４に配線パターンを形成することができ、よって、製造工程を簡略化することができるうえ、資源の無駄を抑制し得て、環境保護対策にも貢献することがでる。また、容器２に貯留された液状配線パターン材料Ｐを微小液滴ｐとして噴出口から噴出するのみであるため、液状配線パターン材料Ｐの目詰まり等が発生し難く、製品の信頼性を向上することができる。
【００３３】
また、配線パターン形成装置１は、液状配線パターン材料Ｐを貯留した容器２と、液状配線パターン材料Ｐにパルス圧力を加えて容器２の噴出口（図示せず）から微小液滴ｐを噴出する材料噴出装置３と、噴出口の下方に配置されて絶縁基板４を載置した基台５と、所定の配線パターン設計データを格納した記憶部６と、材料噴出装置３又は基台５の少なくとも一方を移動させる水平駆動装置７と、記憶部５に格納された配線パターン設計データに基づいて材料噴出装置３の噴出タイミング及び水平駆動装置７の駆動を制御する制御回路部８と、を備えている。
【００３４】
このような構成によれば、記憶部６に格納された配線パターン設計データに基づいて制御回路部８によって材料噴出装置３の噴出タイミング及び水平駆動装置７の駆動が制御されつつ、容器２に貯留された液状配線パターン材料Ｐを、パルス圧力を加えることによって噴出口から微小液滴ｐとして絶縁基板４上に噴出する簡素な加法プロセス工程で絶縁基板４に配線パターンを形成することができ、よって、製造工程を簡略化することができるうえ、資源の無駄を抑制し得て、環境保護対策にも貢献することがでる。また、容器２に貯留された液状配線パターン材料Ｐを微小液滴ｐとして噴出口から噴出するのみであるため、液状配線パターン材料Ｐの目詰まり等が発生し難く、製品の信頼性を向上することができる。
【００３５】
さらに、配線パターン形成装置１は、材料噴出装置３又は基台５の少なくとも一方を他方に対して接近・離反させる昇降駆動装置９を備えていることにより、噴出された微小液滴の乾燥時間や粘度を調整することができる。
材料噴出装置としては、特許文献２、３に記載されている装置用いることも可能である。
これら装置に、水平移動装置などを付加すればよい、例えば、次の装置を用いることもできる。
流動性材料を貯留するための流動性材料貯留容器と、この流動性材料貯留容器に材料容器から流動性材料を補給する経路となる補給管と、この流動性材料貯留容器に密着するダイアフラムと、前記流動性材料貯留容器の底部に設けられるオリフィスと、所定のパルス圧力を発生する圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータのパルス圧力を前記ダイアフラムに伝達する伝達ロッドとを有してなる装置。
流動性材料を貯留するための流動性材料貯留容器と、この流動性材料貯留容器に材料容器から流動性材料を補給するための補給管と、この流動性材料貯留容器に設けられたノズル部と、このノズル部に設けられて前記流動性材料貯留容器内の流動性材料を噴射するためのオリフィスと、所定の変位を発生する圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータの変位を前記ノズル部に挿通されるシリンダロッドの変位として前記ノズル部に伝達する伝達ロッドとを有してなる装置。
溶融金属を貯留するための第１の容器と、この第１の容器に前記溶融金属を補給するための第２の容器と、この第２の容器の外周に設けられる加熱装置と、前記第１の容器と前記第２の容器を連通する補給管路と、前記第１の容器の底部に設けられ、溶融金属を１個ずつ単分散粒子として噴射するためのオリフィスと、このオリフィスの下方に単分散粒子を球形化するための不活性ガス流を生じさせるチャンバと、このチャンバに不活性ガスを導入する導入管と、所定のパルス圧力を発生する圧電アクチュエータと、このパルス圧力を伝達する伝達ロッドと、伝達ロッドの先端に一体的に取り付けられ、前記第１の容器を液密に保つように前記第１の容器内の前記溶融金属と密着して前記溶融金属に前記パルス圧力を付加するためのダイアフラムとを有し、前記圧電アクチュエータによる前記パルス圧力の印加によって前記ダイアフラムを前記溶融金属側に臨界変位以上変位させ、前記オリフィスから前記溶融金属を１個ずつ液滴として噴射する装置。
【００３６】
（実施例）
以下、本発明に係る実施形態１の配線パターン形成装置１を詳細に説明する。
【００３７】
容器２は、略有底円筒形状の多層構造に構成されており、その内部には液状配線パターン材料Ｐを貯留する材料貯留部１０が設けられている。また、容器２の底部には、材料貯留部１０の下方と連通するノズル１１と、ノズル１１の下端に配置され且つ一以上のオリフィス（噴出口）を有するオリフィスプレート１２とを備えている。尚、材料貯留部１０には加圧用の不活性ガスが供給される。また、容器２には、材料貯留部１０に液状配線パターン材料Ｐを攪拌する棒状又はスクリュー状等の攪拌部材を設けることができる。さらに、容器２の外周には、液状配線パターン材料Ｐを加熱又は保温するためのヒータ（加熱部）を設けることにより、安定した大きさ並びに粘度の微小液滴ｐを噴出することができる。
【００３８】
ノズル１１には、下方に向けて縮閉する漏斗部１１ａが形成され、この漏斗部１１ａに貯留されている液状配線パターン材料Ｐが下方のオリフィスプレート１２に供給される。
【００３９】
オリフィスプレート１２は、容器２の有底部に嵌合又は粘着されて中心開口を有する支持部材１３に保持されている。また、オリフィスプレート１２を構成する材料は、液状配線パターン材料Ｐの種類等に応じて適宜決定され、その構成材料を適宜選定することにより、液状配線パターン材料Ｐとの濡れ性を調整することができる。尚、オリフィスプレート１２と液状配線パターン材料Ｐとの濡れ性が非常に良く、オリフィスプレート１２の表面を伝って液状配線パターン材料Ｐが流出（漏れ）してしまう場合、オリフィスプレート１２の構成材料を適宜選択するだけではなく、さらにオリフィスプレート１２の表面にシリコングリース等を塗布して濡れ性を低下させても良い。さらに、オリフィスプレート１２に形成されるオリフィス形状やオリフィス口径は、微小液滴ｐの粒径に応じて適宜決定することができるが、例えば、本実施の形態では、微小液滴ｐの直径１〜２００μｍを考慮すると、１〜３００μｍ程度の口径が好ましく、１０〜２００μｍ程度の口径がより好ましい。
【００４０】
材料噴出装置３は、ベースフランジ１４に固定された圧電アクチュエータユニット１５と、圧電アクチュエータユニット１５にホルダブロック１６を介して接続された伝達ロッド１７と、伝達ロッド１７の先端に取り付けられたダイヤフラム１８と、これら圧電アクチュエータユニット１５からダイヤフラム１８にいたる構成部材を覆うようにベースフランジ１４に保持されたガイド筒部１９とを備えている。
【００４１】
圧電アクチュエータユニット１５には、例えば、積層型圧電素子が用いられている。また、圧電アクチュエータユニット１５は、所定周波数の短波形を発生させるためのファンクションジェネレータ及び短波形を増幅するためのパワーアンプ（共に図示せず）に接続され、これらファンクションジェネレータ及びパワーアンプで発生・増幅された短波形が印加されることにより、所定周波数の変異を発生する。そして、圧電アクチュエータユニット１５の変位は、伝達ロッド１７を介してダイヤフラム１８へと伝達される。
【００４２】
これにより、ダイヤフラム１８は、材料貯留部１０内に貯留されている液状配線パターン材料Ｐに対してその変位を伝達し、オリフィス口径にほぼ等しい径の微小液滴ｐを噴出する。
【００４３】
ガイド筒部１９は、ホルダブロック１６の上下付近を覆う上部筒部２０と、伝達ロッド１７の下方寄り並びにダイヤフラム１８の周辺を覆う下部筒部２１と、各筒部２０，２１間に介在されて伝達ロッド１７が貫通する中間ガイドプレート２２と、を備えている。
【００４４】
基台５は、リフター等の昇降駆動装置９に接続されており、絶縁基板４を上面で保持するように押え部材等（図示せず）が設けられている。
【００４５】
記憶部６には、例えば、大容量ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等が用いられ、図示しないパーソナルコンピュータ等にインストールされた配線パターン設計ソフトウエア等を用いて設計された配線パターン設計データ（ＸＹプロットデータ等）が転送等によって格納されている。尚、配線パターン設計データのデータ構成やデータフォーマット等は任意である。
【００４６】
水平駆動装置７には、公知のＸＹテーブル機構等が用いられ、そのＸＹステージ２３によって容器２が材料噴出装置３と一体に保持されている。
【００４７】
これにより、図２，図３に示すように、容器２は、ＸＹステージ２３の水平移動と連動して材料噴出装置３と一体に水平移動しつつ材料噴出装置３から微小液滴ｐを絶縁基板４の上面に噴出することができる。
【００４８】
制御回路部８は、配線パターン設計装置１の配線パターン形成処理全般に係わる各種制御プログラムが格納されたＲＯＭ２４に基づいて、水平駆動装置７並びに昇降駆動装置９の駆動を含めた各種制御を実行する。これにより、制御回路部８とＲＯＭ２４とは、本発明に係わる配線パターン形成処理を実行するマイクロコンピュータを構成している。尚、記憶部６、制御回路部８、ＲＯＭ２４は、上述したパーソナルコンピュータを利用しても良いし、配線パターン設計装置１の固有のコンピュータとして構成しても良い。
【００４９】
ところで、絶縁基板４には、公知のものが用いられており、その形状や厚さ、並びに配線パターンの形成層（片面・両面・多層等）は任意である。この際、絶縁基板４には、公知のプリント配線基板用の絶縁基板の他、チップやウェーハ等を使用することも可能である。また、絶縁基板４の表面等には、図４に示すように、配線パターンの形状と一致する溝４ａを形成することにより、噴出された微小液滴ｐにより配線パターンの幅や深さを規定することができる。尚、微小液滴ｐの直径Ｄは、幅Ｗよりも小径とすることによって、溝４ａからのはみ出し等を抑制することができる。
【００５０】
また、図５に示すように、材料噴出装置３と絶縁基板４との垂直方向の離間距離Ｈは、微小液滴ｐが材料噴出装置３から絶縁基板４へと噴出している最中に液状配線パターン材料Ｐが液状を保持したまま、あるいは、半固体化（固液共存状態）し、且つ、絶縁基板４に着弾直後に固体化する距離に設定することにより、配線パターンの形成時間の短縮化を実現し得て、しかも、次に噴出された微小液滴ｐとの密着性を容易に確保することができる。着弾後における良好な広がり具合（前の着弾により配線パターン化した部分まで広がった連続的な配線パターンが形成できるような程度）、良好な重なり具合（前の着弾により配線パターン化した部分の傾斜部を乗り越えて重ならないような程度）が達成できるような粘度で着弾するように、液体状態、あるいは液体状態より粘度の高い固液共存状態で着弾できるように距離を制御することが好ましい。
【００５１】
また、液状配線パターン材料Ｐとしては、金、銀、銅、錫、（何れも合金を含む）等、導電性を備えていれば、あらゆる純金属や合金等を用いることができる。
【００５２】
従って、図６に示すように、絶縁基板４に噴出された微小液滴ｐは、連続噴出された際のオーバーラップと時差に伴う固化状態の差異によって、平面視（図６（Ｂ）参照）において、略うろこ状となる。これにより、導電性は確保されているが、見栄えの向上の観点から、表面研磨等を行っても良い。
【００５３】
また、材料噴出装置３は、直径１〜２００μｍの微小液滴ｐを噴出することにより、図７に示すように、微小細線Ｗ２（例えば、１〜２００μｍ、１０〜２００μｍ）の配線パターン２５を絶縁基板４に形成することができる。
【００５４】
尚、水平駆動装置７は、微小液滴ｐの直径よりも短い距離で材料噴出装置３を同一平面内で移動させることにより、配線パターンの断線を防止することができる。この際、水平駆動装置７は、材料噴出装置３をインチング移動（間欠移動）させることにより、より確実な配線パターンを形成することができる。
【００５５】
次に、プリント配線基板の配線パターン形成のプロセスを順を追って説明する。
【００５６】
先ず、液状配線パターン材料Ｐを調整する。液状配線パターン材料Ｐとしては、絶縁基板４や配線パターンの種類（長さや太さ等）、コスト等を考慮して所望の金属又は合金を溶融したものを用いる。
【００５７】
即ち、液状配線パターン材料Ｐとしての粘度及び微小液滴ｐとしての粘度並びに速乾性が適正となるように適宜選択するものである。また、液状配線パターン材料Ｐにおけるこれらの特性を最適化するために、分散剤又はバインダー等の添加剤を適宜加えることも可能である。また、液状配線パターン材料Ｐの気泡を除去するために、真空脱泡を行っても良い。
【００５８】
次に、材料噴出装置３を容器２から離脱させ、材料貯留部１０に液状配線パターン材料Ｐを充填すると、漏斗部１１ａに達するが、ここでエア抜きを行っても良い。
【００５９】
液状配線パターン材料Ｐを材料貯留部１０の全体又は所定位置にまで充填させたら、材料噴出装置３を容器２に装着させた後、ファンクションジェネレータにおいて所定周波数の短波形を発生させ、パワーアンプで増幅した後に、圧電アクチュエータユニット１５に印加する。
【００６０】
この際、発生させる短波形の形状及び周波数は、液状配線パターン材料Ｐの粘度等に応じて適宜選択する。
【００６１】
圧電アクチュエータユニット１５が所定周波数及び所定振幅の振動を発生し、この振動は伝達ロッド１７を介してダイヤフラム１８へと伝達される。
【００６２】
ダイヤフラム１８は、圧電アクチュエータユニット１５と同一周波数のパルスにて振動し、これに接触している液状配線パターン材料Ｐにパルス圧力波を発生させる。
【００６３】
このようにして発生するパルス圧力波の１周期ごとに１敵、材料貯留部１０内の液状配線パターン材料Ｐが、オリフィスプレート１２上のオリフィスから、微小液滴ｐとして噴出される。
【００６４】
この微小液滴ｐは、絶縁基板４の表面へと自由落下しつつ、半固定化された状態で絶縁基板４の表面に着弾する。
【００６５】
以降、制御回路部８は、記憶部６に格納された配線パターン設計データに基づいて材料噴出装置３の噴出タイミング及び水平駆動装置７の駆動を制御し、容器２に貯留された液状配線パターン材料Ｐを微小液滴ｐとして絶縁基板上４に一定間隔で噴出することによって、所望の配線パターン２５を形成することができる。
【００６６】
（実施の形態２）
図８は、本発明の配線パターン形成装置の実施の形態２を示す要部の断面図である。
【００６７】
図８において、配線パターン形成装置３１は、液状配線パターン材料Ｐを貯留した容器３２と、液状配線パターン材料Ｐにパルス圧力を加えて容器２の噴出口（図示せず）からを微小液滴ｐを噴出する材料噴出装置３３と、噴出口の下方に配置されて絶縁基板４を載置した基台５と、所定の配線パターン設計データを格納した記憶部６と、材料噴出装置３３又は基台５の少なくとも一方を移動させる水平駆動装置７と、記憶部６に格納された配線パターン設計データに基づいて材料噴出装置３３の噴出タイミング及び水平駆動装置７の駆動を制御する制御回路部８と、を備えている。
【００６８】
このような構成によれば、記憶部６に格納された配線パターン設計データに基づいて制御回路部８によって材料噴出装置３３の噴出タイミング及び水平駆動装置７の駆動が制御されつつ、容器３２に貯留された液状配線パターン材料Ｐが微小液滴ｐとして絶縁基板上４に一定間隔で噴出する簡素な加法プロセス工程にて絶縁基板４に配線パターンを形成することができ、よって、製造工程を簡略化することができるうえ、資源の無駄を抑制し得て、環境保護対策にも貢献することがでる。また、容器３に貯留された液状配線パターン材料Ｐは微小液滴ｐとして噴出するのみであるため、液状配線パターン材料Ｐの目詰まり等が発生し難く、製品の信頼性を向上することができる。
【００６９】
また、配線パターン形成装置３１は、材料噴出装置３３又は基台５の少なくとも一方を他方に対して接近・離反させる昇降駆動装置９を備えていることにより、噴出された微小液滴ｐの乾燥時間や粘度を調整することができる。
【００７０】
（実施例）
以下、本発明に係る実施形態２の配線パターン形成装置３１を詳細に説明する。
【００７１】
容器３２は、略有底円筒形状に構成された配線材料に合わせて選定した材料（例えば＿石英製のるつぼが用いられており、その内部には液状配線パターン材料Ｐを貯留する材料貯留部３４が設けられている。また、容器３２の底部には、材料貯留部３４の下方と連通するノズル３５と、ノズル３５の下端に配置され且つ一以上のオリフィスを有するオリフィスプレート３６とを備えている。尚、材料貯留部３４には、加圧用の不活性ガスが供給される。また、容器３２には、材料貯留部３４に液状配線パターン材料Ｐを攪拌する棒状又はスクリュー状等の攪拌部材を設けることができる。また、容器３２の外周には、液状配線パターン材料Ｐを加熱又は保温するための加熱装置３７を設けることにより、安定した大きさ並びに粘度の微小液滴ｐを噴出することができる。尚、伝達ロッド１７の先端部はノズル３５に嵌挿されている。
【００７２】
加熱装置３７は、加熱溶融した液状配線パターン材料Ｐをノズル３５と共に保持する石英製の容器３２の外壁を離間状態で覆うカーボンサセプタ３８と、その外周に配置された断熱材３９と、その外周に配置された保護管４０と、さらにその外周に配置された高周波加熱用の加熱コイル４１と、これらの上部に跨る断熱用の蓋体４２とを備えている。尚、蓋体４２は、ＸＹステージ４３に支持されている。また、加熱装置３７は、最外周に位置する加熱コイル４１を励起することで発生する高周波によってカーボンサセプタ３８を構成しているカーボンを加熱し、この加熱によりカーボンサセプタ３８の内層の容器３２やその中に投入されている液状配線パターン材料Ｐを加熱する。
【００７３】
一方、容器３２の上方には、図示を略する原料供給管と連通して容器３２に液状配線パターン材料Ｐを供給する原料供給口４４ａと、不活性ガスの導入管４４ｂとを形成した材料供給部４４が設けられている。
【００７４】
また、材料供給部４４の内壁に覆われる伝達ロッド１７の外周には、容器３２内の温度維持及び外部への熱の放出を防止するリフレクタ４５と、温度計測用の熱電対４６とが設けられている。
【００７５】
リフレクタ４５は、上下に金属の薄板（図示せず）を有すると共に、その上下の薄板を針金状の接続部材で接続したものである。尚、リフレクタ４５には、伝達ロッド１７が貫通する。
【００７６】
尚、この実施の形態２に示した配線パターン形成装置３１においても、上記実施の形態１で示した配線パターン形成装置１と実質的に同一の作用・効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る配線パターン形成装置を示す要部の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る配線パターン形成装置を示す正面方向の作用説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る配線パターン形成装置を示す平面方向の作用説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る配線パターン形成装置を示し、（Ａ）〜（Ｃ）は微小液滴と溝との関係の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る配線パターン形成装置を示し、微小液滴の噴出時の状態変化の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る配線パターン形成装置形成した配線パターンを示し、（Ａ），（Ｂ）は微小液滴の連続性の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る配線パターン形成装置を示し、配線パターンの説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る配線パターン形成装置を示す要部の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１の変形例で形成した配線パターンを示す概念図である。
【符号の説明】
【００７８】
Ｐ…液状配線パターン材料
ｐ…微小液滴
１…配線パターン形成装置
２…容器
３…材料噴出装置
４…絶縁基板
５…基台
６…記憶部
７…水平駆動装置
８…制御回路部
９…昇降駆動装置
１０…材料貯留部
１１…ノズル
１１ａ…漏斗部
１２…オリフィスプレート
１３…支持部材
１４…ベースフランジ
１５…圧電アクチュエータユニット
１６…ホルダブロック
１７…伝達ロッド
１８…ダイヤフラム
１９…ガイド筒部
２０…上部筒部
２１…下部筒部
２２…中間ガイドプレート
２３…ＸＹステージ
２４…ＲＯＭ
２５…配線パターン
３１…配線パターン形成装置
３２…容器
３３…材料噴出装置
３４…材料貯留部
３５…ノズル
３６…オリフィスプレート
３７…加熱装置
３８…カーボンサセプタ
３９…断熱材
４０…保護管
４１…加熱コイル
４２…蓋体
４３…ＸＹステージ
４４…材料供給部
４４ａ…原料供給口
４４ｂ…導入管
４５…リフレクタ
４６…熱電対
６０  配線パターン
６１  傾斜部
【図１】
2009212249.tif 000003
【図２】
2009212249.tif 000004
【図３】
2009212249.tif 000005
【図４】
2009212249.tif 000006
【図５】
2009212249.tif 000007
【図６】
2009212249.tif 000008
【図７】
2009212249.tif 000009
【図８】
2009212249.tif 000010
【図９】
2009212249.tif 000011