JP2004311490A

JP2004311490A - Method and device for forming electrode of mounted component

Info

Publication number: JP2004311490A
Application number: JP2003099036A
Authority: JP
Inventors: Minoru Koyama; 実小山; Yasunori Yamazaki; 保範山崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2004-11-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for forming electrode of mounted component by which the number of mounted components manufactured from a substrate can be increased by forming electrodes in the substrate by using the inkjet technique. <P>SOLUTION: The method of forming the electrodes 113-116 of mounted components 111 produced by cutting the substrate 101 into a plurality of parts includes a step of forming at least more than one grooves 102 having widths broader than the dimension required for cutting the substrate 101 into the substrate 101, a step of forming the electrodes 113-116 by discharging a conductive material toward the edges 104 or sides 105 of the formed grooves 102 by the inkjet technique and setting the material, and a step of dividing the substrate 101 into the plurality of mounted components 111 by cutting the substrate 101 along the grooves 102. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器に用いられ、特に、プリント基板上等に面実装される実装部品の電極形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品はますます実装部品（チップ部品）をプリント基板等に面実装する傾向にある。この面実装される実装部品は、配線基板との半田付けを確実にするため、配線基板と接する底面だけでなく側面にも電極を形成し、側面から半田付け状態を確認できる構造にすることが不可欠である。通常、実装部品は、量産性、効率性を向上させるために、基板に多数の実装部品を形成した後に、基板を切断することにより、各実装部品を作製している。そして、切断後の実装部品毎に電極を形成していた。このような方法では、量産性に欠けるため、特開平５−３７２７１号公報で示すように、予め基板に溝を設け、その溝に電極を形成してから、各部品に切断するという技術がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３７２７１号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した技術では、電極は印刷技術等により形成されるため、その寸法精度が必ずしも高くない。したがって、隣接する電極どおしが接触するという不具合が発生し、歩留まりが低下してしまう場合がある。このため、基板に形成する溝の幅を大きく確保する必要があり、これに伴い、基板から作製される実装部品の数が減少し、生産効率が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、基板を複数に切断して実装部品を作製する際に、実装部品の電極を高精度に形成して、基板から作製できる実装部品の数量を増大可能とする実装部品の電極形成方法及び電極形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電極形成方法および装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、基板（１０１）を複数に切断して作製される実装部品（１１１）の電極（１１３〜１１６）を形成する方法であって、基板（１０１）の切断に要する寸法よりも広い幅の溝（１０２）を基板（１０１）に少なくとも１以上形成する工程と、形成された溝（１０２）の縁部（１０４）又は側部（１０５）に向けてインクジェット技術により導電材料（Ｋ）を吐出し、固化させて電極（１１３〜１１６）を形成する工程と、基板（１０１）を溝（１０２）に沿って切断して、複数の実装部品（１１１）に分割する工程とを有するようにした。この発明によれば、インクジェット技術により、導電材料が基板に向けて吐出されるので、基板に寸法精度よく電極を形成することができる。このため、基板に形成した電極どうしが接触する不具合を減少させて、歩留まりを向上させることができる。また、各実装部品に分割するための溝を最小限の幅に抑えることが可能になり、基板から作製される実装部品の数量を増大させることができ、生産効率を向上させることができる。
【０００７】
第２の発明は、基板（１２１）を複数に切断して作製される実装部品（１３１）の電極（１３３〜１３６）を形成する方法であって、浸透性を有する基板（１２１）に導電材料（Ｋ）を浸透し固化させて電極（１３３〜１３６）を形成する工程と、基板（１２１）を電極（１３３〜１３６）に沿って切断して、複数の実装部品（１３１）に分割する工程とを有するようにした。この発明によれば、浸透性を有する基板に導電材料を浸透し固化させて電極を形成するので、形成した電極を分割するように基板を切断することにより、容易かつ確実に実装部品の縁部及び側面に電極を形成することができる。
【０００８】
また、基板（１２１）が、セラミック多孔体からなるものでは、セラミック多孔体の優れた浸透性により、基板に導電材料が良好に浸透し、寸法ずれの少ない電極を形成することができる。
また、基板（１２１）に導電材料（Ｋ）を浸透し固化させて電極（１３３〜１３６）を形成する際に、導電材料をインクジェット技術により基板（１２１）に向けて吐出させるものでは、インクジェット技術により、導電材料が基板に向けて吐出されるので、基板に寸法精度よく電極を形成することができる。このため、基板に形成した電極どうしが接触する不具合を減少させて、歩留まりを向上させることができる。また、基板に形成する電極の寸法を最小限に抑えることが可能になり、基板から作製される実装部品の数量を増大させることができ、生産効率を向上させることができる。
【０００９】
第３の発明は、基板（１０１，１２１）を複数に切断して作製される実装部品（１１１，１３１）に電極（１１３〜１１６，１３３〜１３６）を形成する装置（１）であって、基板（１０１，１２１）に向けて導電材料（Ｋ）を吐出するインクジェット式ヘッド（２０）と、インクジェット式ヘッド（２０）と基板（１０１，１２１）とを相対移動させる移動装置（４０）とを備えるようにした。この発明によれば、従来のインクジェット技術を用いることにより、基板に寸法精度の高い電極を容易に形成させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる電極の形成方法及び形成装置の第１実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る電極形成装置１を示す模式図である。電極形成装置１は、インクジェット方式を利用して実装部品の電極を製造するものであり、インクジェット式ヘッド２０、タンク３０、ヘッド移動装置４０、固化装置５０、及び制御装置６０を備える。そして、電極形成装置１は基板１０１に対して液滴Ｄを吐出して固化させることにより、基板１０１から作製される実装部品に電極を形成する。
【００１１】
インクジェット式ヘッド２０（２１〜２ｎ：ｎは任意の自然数）は、それぞれ同一の構造を備え、インクジェット方式によりそれぞれ液滴Ｄを吐出可能である。図２は、インクジェット式ヘッド２０の一構成例を説明する分解斜視図である。図２に示すように、インクジェット式ヘッド２０は、ノズル２１１の設けられたノズルプレート２１０および振動板２３０が設けられた圧力室基板２２０を筐体２５０に嵌め込んだ構成を備える。このインクジェット式ヘッド２０の主要部構造は、図３の斜視図一部断面図に示すように、圧力室基板２２０をノズルプレート２１０と振動板２３０で挟み込んだ構造を備える。ノズルプレート２１０は、圧力室基板２２０と貼り合わせられたときにキャビティ２２１に対応することとなる位置にノズル２１１が形成される。圧力室基板２２０には、シリコン単結晶基板等をエッチングすることにより、各々が圧力室として機能可能にキャビティ２２１が複数設けられている。キャビティ２２１間は側壁（隔壁）２２２で分離されている。各キャビティ２２１は供給口２２４を介して共通の流路であるリザーバ２２３に繋がっている。振動板２３０は、例えば熱酸化層等により構成される。振動板２３０にはインクタンク口２３１が設けられ、タンク３０から任意の流動体１０を供給可能に構成されている。振動板２３０上のキャビティ２２１に相当する位置には、圧電体素子２４０が形成されている。圧電体素子２４０は、ＰＺＴ素子等の圧電性セラミックスの結晶を上部電極および下部電極（図示略）で挟んだ構造を備える。圧電体素子２４０は、制御装置６０から供給される吐出信号Ｓｈに対応して体積変化を生ずる。
なお上記インクジェット式ヘッド２０は、圧電体素子２４０に体積変化を生じさせて液滴Ｄを吐出させる構成に限らず、発熱体により流動体１０に熱を加え、その膨張によって液滴Ｄを吐出させるようなヘッド構成であってもよい。
【００１２】
図１に戻り、タンク３０（３１〜３ｎ）は、それぞれ流動体１０（１１〜１ｎ）を貯蔵し、パイプを通して流動体１０をインクジェット式ヘッド２０に供給する。流動体１０は電極形成用材料Ｋを含む。電極形成用材料Ｋは、それ自体が固化時に導電性を示すものから構成される。例えば、半田、Ｇａ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｉｎ−Ｇａ、Ｉｎ等の低融点の金属を融点以上に熱して流動性を与えたものや、Ｃｕ、Ａｇ等の導電材料の微粒子を高密度に含み、吐出された後に乾燥させるだけで導電性を示すものが挙げられる。また、ＲｕＯ_２、ＩｒＯ_２、ＯｓＯ_２、ＭｏＯ_２、ＲｅＯ_２、ＷＯ_２、ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−ｘ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｉｎ−Ｇａ合金、等も可能である。
いずれの場合でも流動体１０はインクジェット式ヘッド２０から液滴Ｄとして吐出可能な流動性を呈するように溶媒等で粘度が調整される。溶媒としてはブチルカルビトールアセテート、３−ジメチル−２−イミタゾリジン、ＢＭＡ等が考えられる。
【００１３】
ヘッド移動装置（移動装置）４０は、インクジェット式ヘッド２０をＸ方向及びＹ方向に移動可能に構成される。そして、ヘッド移動装置４０は、制御装置６０からの駆動信号Ｓｘに応じて駆動して、インクジェット式ヘッド２０をＸ方向に搬送する。同様に、駆動信号Ｓｙに応じてインクジェット式ヘッド２０をＹ方向に搬送する。なお、ヘッド移動装置４０には、ヘッド位置計測部４１（不図示）が設けられ、インクジェット式ヘッド２０の位置（Ｘ方向およびＹ方向）に対応した信号が制御装置６０に送られる。そして、その信号に応じて制御装置６０がインクジェット式ヘッド２０の位置を制御する。
【００１４】
固化装置５０は、インクジェット式ヘッド２０から吐出される液滴Ｄに対し一定の雰囲気処理を施すものである。固化装置５０は、制御装置６０から供給される制御信号Ｓｐに対応して物理的、物理化学的、化学的処理を液滴Ｄまたは基板１０１に施す。例えば、熱風の吹き付け、レーザ照射・ランプ照射による加熱・乾燥処理、化学物質の投与による化学変化処理等の処理であって、これらの処理のうち必要な処理に応じた構成を備える。
【００１５】
制御装置６０は、例えばコンピュータ装置でありＣＰＵ、メモリ、インターフェース回路等（いずれも図示略）を備える。制御装置６０は所定のプログラムを実行することにより電極形成装置１に電極の製造を実施させる。すなわち、液滴Ｄを吐出させる場合にはインクジェット式ヘッド２０に吐出信号Ｓｈを送り、また、基板１０１を移動させる場合にはヘッド移動装置４０に駆動信号ＳｘまたはＳｙを送る。
【００１６】
図４は、基板１０１および基板１０１から作製される実装部品１１１を示す図である。基板１０１は、形成する実装部品の電気特性に応じた材料等から構成される。例えば、実装部品として抵抗器を製造する場合には、抵抗材料から構成される。抵抗材料としては、導電性粉末と絶縁性粉末との混合、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｒ−ＳｉＯ、Ｃｒ−ＭｇＦ、Ａｕ−ＳｉＯ_２、ＡｕＭｇＦ、ＰｔＴａ_２Ｏ_５、ＡｕＴａ_２Ｏ_５Ｔａ_２、Ｃｒ_３Ｓｉ、ＴａＳｉ_２等が挙げられる。
基板１０１の所定の面には、格子状に溝１０２が形成される。溝１０２は、基板１０１を複数の実装部品１１１に切断する切断部１０３に沿って、切断に要する寸法よりも広い幅寸法で形成される。すなわち、溝１０２の幅は、切断に必要な幅（例えば、カッターの刃幅）よりも広い幅寸法で形成される。
溝１０２の形成方法としては、ダイサーを用いて形成する方法や、基板１０１をシート成形や金型成形により製造する際に、同時に溝１０２を形成しておく方法などがある。
また、溝１０２は、製造する実装部品１１１の電気的特性（例えば、抵抗値等）により、任意に形成することができる。たとえば、図４に示すように、格子状に形成される。
そして、基板１０１を切断部１０３（溝１０２）に沿って複数に分割（切断）することにより、分割されたそれぞれが実装部品１１１となる。また、各実装部品１１１は、溝１０２が形成された面を実装面１１２としてプリント基板等（不図示）に密着させて実装される。
【００１７】
このような構成を備える電極形成装置１は、以下のように作用する。
まず、電極形成装置１の所定位置に基板１０１が設置される。溝が形成された面側をインクジェット式ヘッド２０に向けて設置される。そして、制御装置６０から駆動信号ＳｘまたはＳｙがヘッド移動装置４０に出力される。ヘッド移動装置４０は、駆動信号ＳｘまたはＳｙに対応してインクジェット式ヘッド２０を基板１０１に対して相対移動させて、インクジェット式ヘッド２０を電極形成領域に移動させる。次いで、制御装置６０から、流動体１０を吐出させるための吐出信号Ｓｈがインクジェット式ヘッド２０に送られる。各流動体１０は対応するインクジェット式ヘッド２０のキャビティ２２１に流入している。吐出信号Ｓｈが供給されたインクジェット式ヘッド２０では、圧電体素子２４０がその上部電極と下部電極との間に加えられた電圧に対応した体積変化を生ずる。この体積変化は振動板２３０を変形させ、キャビティ２２１の容積を変化させる。この結果、そのキャビティ２２１のノズル２１１から流動体１０の液滴Ｄが基板１０１の上面に向けて吐出される。流動体１０が吐出されたキャビティ２２１には吐出によって減った流動体１０が新たにタンク３０から供給される。
【００１８】
インクジェット式ヘッド２０から吐出される液滴Ｄは、基板１０１の上面に形成された溝１０２の縁部１０４及び側面（側部）１０５に向けて吐出される。吐出された液滴Ｄは基板１０１に着弾する。着弾した液滴Ｄ（流動体１０）は数十μｍ程度の径を有する。そして、インクジェット式ヘッド２０を溝に沿って移動させながら、溝１０２の縁部１０４又は側面１０５の一部に向けて液滴Ｄを吐出することにより、作製される各実装部品１１１の電極１１３〜１１６となる導電領域１０６が形成される。同様に、インクジェット式ヘッド２０を動作させて、各実装部品１１１の電極１１３〜１１６となる導電領域１０６を形成する。着弾した液滴Ｄ（流動体１０）は、自然乾燥あるいは固化装置５０により固化させて、導電材料を基板１０１に定着させる。
そして、基板１０１に各実装部品１１１の電極１１３〜１１６となる導電領域１０６を形成した後に、基板１０１を電極形成装置１から外部に取り出し、カッター等により、基板１０１に形成された溝１０２（切断部１０３）に沿って基板１０１を切断して、複数の実装部品１１１に切り離す。
このように作製された個々の実装部品１１１の実装面１１２の縁部１０４には電極１１３，１１４が形成されると共に、実装面１１２の側面１０５にも電極１１３，１１４と電気的に連絡する電極１１５，１１６が形成される。
【００１９】
以上のように、作製された実装部品１１１は、実装面１１２をプリント基板（図示せず）に接するように実装されるのであるが、この時に実際には実装面１１２に形成された電極１１３、１１４が半田付けされるだけでなく、電極１１５，１１６も半田付けに供されるため、各実装部品１１１の側面から半田付け状態を確認できることが可能となる。
そして、インクジェット技術を用いて電極１１３〜１１６が形成されるので、従来のような印刷による電極の形成に比べて、電極１１３〜１１６の寸法精度を高精度に形成することができる。すなわち、インクジェット技術によれば、数μｍ程度の精度で液滴Ｄの塗布領域を制御することができるからである。
したがって、基板１０１に形成する溝１０２の幅を最小限に抑えることが可能である。そして、溝１０２の幅を最小限にすることにより、基板１０１から作製できる実装部品１１１の数量を増大させることができ、生産効率を向上させることができる。
【００２０】
次に、本発明の第２実施形態ついて説明する。
第２実施形態では、第１実施形態における電極形成装置１が使用される。そして、セラミックス多孔体から成形される基板１２１が用いられる。図５は、基板１２１および基板１２１から作製される実装部品１３１を示す図である。セラミックス多孔体は、気孔率が高く、平均孔径が数十μｍ程度の連続した空孔を有している。製造方法として高温反応を用いるため、高融点セラミックスの一部が溶融して、セラミック同士が融着した特異な３次元網目構造を示す。高温反応により滑らかな壁面を持つ細孔がつながる結果、セラミックス多孔体が優れた毛細管現象を示し、各種液体を高速で吸い上げるといった特性が実現される。材料として使われるセラミックスの大半は酸化物であり、その多くは半導体か絶縁体であるため、セラミックス多孔体は絶縁体となる。そして、セラミックス多孔体は、軽量、断熱、吸音、物質の吸着、分離、選択的透過性といったさまざまな機能を有し、かつ、セラミックスが持つ耐熱性、耐薬品性といった性質と併せ多様な用途に適用されつつある。また、セラミックス多孔体としての性能は、孔の形状、孔径、孔径の分布状況等により決まるため、これらを制御することでさらに幅広い応用展開が可能となる。したがって、このような特性を持つセラミックス多孔体により形成される基板１２１は、各種液体を高速で吸い上げる浸透性、絶縁性（誘電性）、耐熱性、耐薬品性、軽量という特性を備える。そして、作製する実装部品１３１の電気的特性により、基板１２１の大きさ及び厚さ、孔の形状、孔径及び孔径の分布状況を様々に変化させた基板１２１が用いられる。
【００２１】
そして、電極形成装置１は、以下のように作用する。
まず、電極形成装置１の所定位置に基板１２１が設置され、制御装置６０から駆動信号ＳｘまたはＳｙ、及び吐出信号Ｓｈが送られることは、上述と同様である。そして、インクジェット式ヘッド２０から流動体１０の液滴Ｄが基板１２１に向けて吐出される。基板１２１の上面に着弾した流動体１０は、基板１２１が有する浸透性（毛細管現象）によって基板１２１内に高速に吸い上げられて浸透する。浸透した流動体１０は、自然乾燥或いは固化装置５０により雰囲気処理が施されて基板１２１内で固化して層が形成される。したがって、形成される層は、流動体１０の電気的特性に応じて導電性を備える。なお、吐出する流動体１０の量や溶媒の種類等を調整することにより、基板１２１への浸透深さを制御することも可能である。
そして、インクジェット式ヘッド２０を切断部１２２に沿って移動させながら、液滴Ｄを吐出することにより、作製される実装部品１３１の電極１３３〜１３６となる導電層１２３が基板１２１内に形成される。同様に、インクジェット式ヘッド２０を動作させて、導電層１２３を形成する。
そして、基板１２１に導電層１２３を形成した後に、基板１２１を電極形成装置１から外部に取り出し、カッター等により、基板１２１に形成された導電層１２３（切断部１２２）に沿って基板１２１を切断して、複数の実装部品１３１に分割する。
これにより、作製された個々の実装部品１３１の縁部１３７には電極１３３，１３４が形成されると共に、側面１３８の一部にも電極１３３、１３４と電気的に連絡する電極１３５，１３６が形成される。すなわち、導電性材料が基板１２１内に浸透し、固化されて導電層１２３が形成されているので、導電層１２３に沿って基板１２１を切断することにより、実装部品１３１の実装面１３２の縁部１３７および側面１３８に電極１３３〜１３６が形成される。
【００２２】
このようにして作製された実装部品１３１は、実装面１３２をプリント基板等に接するように実装されるのであるが、この時に実際には実装面１３２に形成された電極１３３、１３４が半田付けされるだけでなく、電極１３５，１３６も半田付けに供されるため、各実装部品１３１の側面１３８から半田付け状態を確認できることが可能となる。
また、基板１２１が、浸透性を有するセラミック多孔体により形成されているので、導電性材料を浸透させて導電層１２３を形成することができ、導電層１２３に沿って切断することにより、簡単かつ確実に実装部品１３１の側面１３８にも電極１３５，１３６を形成させることができる。
また、インクジェット技術を用いているので、従来のような印刷による電極の形成に比べて、電極１３３〜１３６の寸法精度を高精度に形成することができる。すなわち、インクジェット技術によれば、数μｍ程度の精度で液滴Ｄの塗布領域を制御することができるからである。
そして、電極１３３〜１３６を高精度に形成することができるので、基板１２１から作製できる実装部品１３１の数量を増大させることができ、生産効率を向上させることができる。
【００２３】
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする
【００２４】
基板１０１に形成される溝１０２の形状は、コの字形に限らず、テーパー（三角）形や半円形等にしてもよい。
また、上記実施形態においては、各実装部品１１１，１３１に形成される電極の数が２つの場合について説明したが、それに限らず、１つや３つ以上の電極を備える場合であってもよい。
【００２５】
電極形成用材料Ｋには、それ自体が固化時に導電性を示すものについて説明したが、これに限らず、絶縁材料、半導電材料、顔料、接着剤等を基板１０１，１２１に向けて吐出してもよい。例えば、実装部品１１１，１３１の実装面１１２、１３２に接着剤を塗布して、実装部品１１１、１１３とプリント基板とが半田付けされるまでの仮止め用接着剤としてもよい。このように、インクジェット技術を用いて、基板１０１、１２１に向けて様々な液体を吐出することができる。
【００２６】
また、基板１０１、１２１をＸＹ方向に切断して実装部品１１１、１３１を作製したが、これに限らず、例えば、Ｙ方向のみに切断したり、三角形状や円形に切断したりしてもよい。
【００２７】
実装部品１１１、１３１として、抵抗器を作製する場合について説明したが、これに限らず、コンデンサ、インダクタンス、能動回路素子等の素子を作製する場合も可能である。この場合には、基板１０１及び流動体１０には、絶縁材料、半導電材料、誘電材料、半導体材料等が用いられる。
【００２８】
上記実施形態において、ヘッド移動装置４０が、インクジェット式ヘッド２０を基板１０１、１２１に対して移動させる構成である場合について説明したが、これに限らない。インクジェット式ヘッド２０と基板１０１、１２１とが相対移動すればよく、したがって、基板１０１、１２１を移動させる構成であってもよく、また、インクジェット式ヘッド２０及び基板１０１、１２１とが共に移動する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】電極形成装置を示す模式図
【図２】インクジェット式ヘッドの分解斜視図
【図３】インクジェット式ヘッドの要部構造を示す斜視図一部断面図
【図４】基板および基板から作製される実装部品を示す図
【図５】基板および基板から作製される実装部品を示す図
【符号の説明】
１電極形成装置２０インクジェット式ヘッド４０ヘッド移動装置（移動装置）１０１，１２１基板１０２溝１０４縁部
１０５側面（側部）１１１，１３１実装部品１１３，１１４，１１５，１１６，１３３，１３４，１３５，１３６電極Ｋ電極形成用材料（導電材料）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming an electrode of a mounted component which is used in various electronic devices and is particularly surface-mounted on a printed circuit board or the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, electronic components have been increasingly mounted on a printed circuit board or the like. In order to ensure soldering with the wiring board, this surface-mounted component must have electrodes formed not only on the bottom surface in contact with the wiring board but also on the side surface, so that the soldering state can be checked from the side surface. It is essential. Normally, in order to improve mass productivity and efficiency, each mounted component is manufactured by forming a large number of mounted components on a substrate and then cutting the substrate. Then, an electrode is formed for each mounted component after cutting. Since such a method lacks mass productivity, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-37271, there is a technique in which a groove is provided in a substrate in advance, an electrode is formed in the groove, and then each component is cut. .
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-37271 (page 2, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described technique, the electrodes are formed by a printing technique or the like, and thus the dimensional accuracy is not always high. Therefore, a problem that adjacent electrodes come into contact with each other may occur, and the yield may be reduced. For this reason, it is necessary to ensure a large width of the groove formed in the substrate, and accordingly, there is a problem that the number of mounted components manufactured from the substrate is reduced and the production efficiency is reduced.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and when manufacturing a mounted component by cutting the substrate into a plurality, when the electrodes of the mounted component are formed with high accuracy, the mounting component can be manufactured from the substrate. It is an object of the present invention to provide an electrode forming method and an electrode forming apparatus for a mounted component, which can increase the number.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the electrode forming method and apparatus according to the present invention, the following means are employed in order to solve the above problems.
A first invention is a method for forming electrodes (113 to 116) of a mounting component (111) manufactured by cutting a substrate (101) into a plurality of pieces, and is more than a dimension required for cutting the substrate (101). Forming at least one or more wide grooves (102) in the substrate (101), and conducting the conductive material (K) toward the edge (104) or side (105) of the formed grooves (102) by inkjet technology. ) Is discharged and solidified to form the electrodes (113 to 116), and the substrate (101) is cut along the groove (102) to divide the substrate into a plurality of mounting components (111). I did it. According to the present invention, since the conductive material is discharged toward the substrate by the inkjet technology, the electrodes can be formed on the substrate with high dimensional accuracy. For this reason, the problem that the electrodes formed on the substrate come into contact with each other can be reduced, and the yield can be improved. In addition, it is possible to reduce the width of the groove for dividing into each mounted component to the minimum width, it is possible to increase the number of mounted components manufactured from the substrate, and it is possible to improve production efficiency.
[0007]
The second invention is a method for forming electrodes (133 to 136) of a mounting component (131) manufactured by cutting the substrate (121) into a plurality of pieces, and the conductive material is formed on the substrate (121) having permeability. (K) infiltrating and solidifying to form electrodes (133 to 136), and cutting the substrate (121) along the electrodes (133 to 136) to divide the substrate into a plurality of mounting components (131) And so on. According to the present invention, an electrode is formed by infiltrating and solidifying a conductive material into a substrate having permeability. By cutting the substrate so as to divide the formed electrode, the edge of the mounted component can be easily and reliably connected. In addition, electrodes can be formed on the side surfaces.
[0008]
When the substrate (121) is made of a porous ceramic material, the conductive material can penetrate well into the substrate due to the excellent permeability of the porous ceramic material, and an electrode with small dimensional deviation can be formed.
When the conductive material (K) is penetrated into the substrate (121) and solidified to form the electrodes (133 to 136), the conductive material is discharged toward the substrate (121) by the inkjet technology. Accordingly, the conductive material is discharged toward the substrate, so that an electrode can be formed on the substrate with high dimensional accuracy. For this reason, the problem that the electrodes formed on the substrate come into contact with each other can be reduced, and the yield can be improved. In addition, it is possible to minimize the dimensions of the electrodes formed on the substrate, increase the number of mounted components manufactured from the substrate, and improve production efficiency.
[0009]
A third invention is an apparatus (1) for forming electrodes (113 to 116, 133 to 136) on mounting components (111, 131) produced by cutting a substrate (101, 121) into a plurality of pieces, An inkjet head (20) for discharging the conductive material (K) toward the substrate (101, 121), and a moving device (40) for relatively moving the inkjet head (20) and the substrate (101, 121). I prepared for it. According to the present invention, an electrode having high dimensional accuracy can be easily formed on a substrate by using a conventional inkjet technique.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a method and an apparatus for forming an electrode according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an electrode forming apparatus 1 according to the present invention. The electrode forming apparatus 1 is for manufacturing electrodes of a mounted component using an ink jet method, and includes an ink jet head 20, a tank 30, a head moving device 40, a solidifying device 50, and a control device 60. Then, the electrode forming apparatus 1 discharges and solidifies the droplet D onto the substrate 101 to form an electrode on a mounted component manufactured from the substrate 101.
[0011]
The ink jet type heads 20 (21 to 2n: n is an arbitrary natural number) have the same structure, and can discharge the droplet D by the ink jet type. FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a configuration example of the ink jet head 20. As shown in FIG. 2, the inkjet head 20 has a configuration in which a nozzle plate 210 provided with nozzles 211 and a pressure chamber substrate 220 provided with a vibration plate 230 are fitted into a housing 250. The main structure of the ink-jet head 20 has a structure in which a pressure chamber substrate 220 is sandwiched between a nozzle plate 210 and a vibration plate 230 as shown in a perspective view and a partial cross-sectional view of FIG. The nozzle plate 210 has nozzles 211 formed at positions corresponding to the cavities 221 when the nozzle plate 210 is bonded to the pressure chamber substrate 220. The pressure chamber substrate 220 is provided with a plurality of cavities 221 each of which can function as a pressure chamber by etching a silicon single crystal substrate or the like. The cavities 221 are separated by side walls (partition walls) 222. Each cavity 221 is connected via a supply port 224 to a reservoir 223 which is a common flow path. The diaphragm 230 is made of, for example, a thermal oxide layer. The vibration plate 230 is provided with an ink tank port 231 so that an arbitrary fluid 10 can be supplied from the tank 30. A piezoelectric element 240 is formed at a position corresponding to the cavity 221 on the vibration plate 230. The piezoelectric element 240 has a structure in which a crystal of a piezoelectric ceramic such as a PZT element is sandwiched between an upper electrode and a lower electrode (not shown). The volume of the piezoelectric element 240 changes according to the ejection signal Sh supplied from the control device 60.
The ink-jet type head 20 is not limited to the configuration in which the piezoelectric element 240 causes a volume change to discharge the droplet D, but applies heat to the fluid 10 by a heating element and discharges the droplet D by expansion. Such a head configuration may be used.
[0012]
Returning to FIG. 1, the tanks 30 (31 to 3n) store the fluids 10 (11 to 1n), respectively, and supply the fluids 10 to the inkjet head 20 through pipes. The fluid 10 includes the electrode forming material K. The electrode forming material K is composed of a material which exhibits conductivity when solidified. For example, solder, Ga, Pb, In, In-Ga, In or the like having a low melting point metal heated to a temperature higher than the melting point to impart fluidity, Cu, containing fine particles of a conductive material such as Ag at a high density, One that exhibits conductivity only by being dried after being discharged is exemplified. Further, RuO ₂ , IrO ₂ , OsO ₂ , MoO ₂ , ReO ₂ , WO ₂ , YBa ₂ Cu ₃ O _7-x , Pt, Au, In, and In—Ga alloy are also possible.
In any case, the viscosity of the fluid 10 is adjusted with a solvent or the like so that the fluid 10 exhibits fluidity that can be ejected as droplets D from the inkjet head 20. Examples of the solvent include butyl carbitol acetate, 3-dimethyl-2-imitazolidine, and BMA.
[0013]
The head moving device (moving device) 40 is configured to be able to move the inkjet head 20 in the X direction and the Y direction. Then, the head moving device 40 is driven in accordance with the drive signal Sx from the control device 60, and conveys the inkjet head 20 in the X direction. Similarly, the inkjet head 20 is transported in the Y direction according to the drive signal Sy. The head moving device 40 is provided with a head position measuring unit 41 (not shown), and a signal corresponding to the position (X direction and Y direction) of the ink jet head 20 is sent to the control device 60. Then, the control device 60 controls the position of the inkjet head 20 according to the signal.
[0014]
The solidifying device 50 performs a certain atmosphere process on the droplet D discharged from the ink jet type head 20. The solidifying device 50 performs a physical, physicochemical, or chemical process on the droplet D or the substrate 101 in response to the control signal Sp supplied from the control device 60. For example, processing such as hot air blowing, heating / drying processing by laser irradiation / lamp irradiation, and chemical change processing by administration of a chemical substance are provided, and a configuration corresponding to a necessary processing among these processings is provided.
[0015]
The control device 60 is, for example, a computer device and includes a CPU, a memory, an interface circuit, and the like (all not shown). The control device 60 causes the electrode forming device 1 to manufacture an electrode by executing a predetermined program. That is, when the droplet D is ejected, the ejection signal Sh is sent to the ink jet type head 20, and when the substrate 101 is moved, the drive signal Sx or Sy is sent to the head moving device 40.
[0016]
FIG. 4 is a diagram illustrating the substrate 101 and the mounted components 111 manufactured from the substrate 101. The substrate 101 is made of a material or the like according to the electrical characteristics of the mounted component to be formed. For example, when a resistor is manufactured as a mounted component, the resistor is made of a resistive material. The resistive material, mixing the conductive powder and the insulating _{powder, Ni-Cr, Cr-SiO} , Cr-MgF, Au-SiO 2, AuMgF, PtTa 2 O 5, AuTa 2 O 5 Ta 2, Cr 3 Si , TaSi _{2 and the} like.
On a predetermined surface of the substrate 101, grooves 102 are formed in a lattice shape. The groove 102 is formed along a cutting portion 103 that cuts the substrate 101 into a plurality of mounting components 111, with a width larger than a size required for cutting. That is, the width of the groove 102 is formed to be wider than the width required for cutting (for example, the blade width of the cutter).
As a method of forming the groove 102, there is a method of forming the groove 102 using a dicer, a method of forming the groove 102 at the same time as manufacturing the substrate 101 by sheet molding or die molding, or the like.
Further, the groove 102 can be arbitrarily formed depending on the electrical characteristics (for example, resistance value) of the mounted component 111 to be manufactured. For example, as shown in FIG.
Then, by dividing (cutting) the substrate 101 into a plurality of pieces along the cutting portion 103 (the groove 102), each of the divided parts becomes the mounting component 111. Each mounting component 111 is mounted on a printed board or the like (not shown) in close contact with the surface on which the groove 102 is formed as the mounting surface 112.
[0017]
The electrode forming apparatus 1 having such a configuration operates as follows.
First, the substrate 101 is set at a predetermined position of the electrode forming apparatus 1. The surface on which the groove is formed is installed facing the ink jet head 20. Then, the drive signal Sx or Sy is output from the control device 60 to the head moving device 40. The head moving device 40 moves the inkjet head 20 relative to the substrate 101 in response to the drive signal Sx or Sy, and moves the inkjet head 20 to the electrode formation region. Next, a discharge signal Sh for discharging the fluid 10 is sent from the control device 60 to the inkjet head 20. Each fluid 10 flows into the corresponding cavity 221 of the ink jet head 20. In the ink jet head 20 to which the ejection signal Sh is supplied, the piezoelectric element 240 causes a volume change corresponding to the voltage applied between the upper electrode and the lower electrode. This volume change deforms diaphragm 230 and changes the volume of cavity 221. As a result, the droplet D of the fluid 10 is discharged from the nozzle 211 of the cavity 221 toward the upper surface of the substrate 101. The fluid 10 reduced by the discharge is newly supplied from the tank 30 to the cavity 221 from which the fluid 10 has been discharged.
[0018]
The droplet D discharged from the inkjet head 20 is discharged toward the edge 104 and the side (side) 105 of the groove 102 formed on the upper surface of the substrate 101. The discharged droplet D lands on the substrate 101. The landed droplet D (fluid 10) has a diameter of about several tens of μm. Then, while moving the ink-jet type head 20 along the groove, the droplets D are discharged toward the edge 104 or a part of the side surface 105 of the groove 102, thereby forming the electrodes 113 to The conductive region 106 to be 116 is formed. Similarly, the ink jet head 20 is operated to form the conductive regions 106 to be the electrodes 113 to 116 of each mounting component 111. The landed droplet D (fluid 10) is air-dried or solidified by the solidifying device 50, and the conductive material is fixed on the substrate 101.
Then, after the conductive regions 106 to be the electrodes 113 to 116 of each mounting component 111 are formed on the substrate 101, the substrate 101 is taken out of the electrode forming apparatus 1 and the grooves 102 formed on the substrate 101 are cut by a cutter or the like. The substrate 101 is cut along the section 103), and cut into a plurality of mounting components 111.
Electrodes 113 and 114 are formed on the edge 104 of the mounting surface 112 of each mounting component 111 manufactured as described above, and the electrodes 105 and 114 are also electrically connected to the side surfaces 105 of the mounting surface 112. 115 and 116 are formed.
[0019]
As described above, the manufactured mounting component 111 is mounted such that the mounting surface 112 is in contact with a printed circuit board (not shown). At this time, the electrodes 113 formed on the mounting surface 112 are actually used. Not only the solder 114 but also the electrodes 115 and 116 are used for soldering, so that the soldering state can be confirmed from the side surface of each mounting component 111.
Since the electrodes 113 to 116 are formed by using the ink-jet technique, the dimensional accuracy of the electrodes 113 to 116 can be formed with higher precision than the conventional formation of the electrodes by printing. That is, according to the inkjet technology, the application region of the droplet D can be controlled with an accuracy of about several μm.
Therefore, it is possible to minimize the width of the groove 102 formed in the substrate 101. By minimizing the width of the groove 102, the number of mounted components 111 that can be manufactured from the substrate 101 can be increased, and the production efficiency can be improved.
[0020]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, the electrode forming apparatus 1 according to the first embodiment is used. Then, a substrate 121 formed from a ceramic porous body is used. FIG. 5 is a diagram illustrating the substrate 121 and the mounting component 131 manufactured from the substrate 121. The ceramic porous body has a high porosity and continuous pores having an average pore diameter of about several tens of μm. Since a high-temperature reaction is used as a manufacturing method, a part of the high-melting ceramics is melted, and a unique three-dimensional network structure in which the ceramics are fused together is exhibited. As a result of the pores having smooth wall surfaces being connected by the high-temperature reaction, the ceramic porous body exhibits an excellent capillary phenomenon, and the characteristics of sucking up various liquids at high speed are realized. Most of the ceramics used as materials are oxides, and most of them are semiconductors or insulators. Therefore, the ceramic porous body becomes an insulator. Porous ceramics have various functions such as light weight, heat insulation, sound absorption, substance adsorption, separation, and selective permeability.In addition to the properties of ceramics such as heat resistance and chemical resistance, it is suitable for various uses. It is being applied. Further, the performance as a ceramic porous body is determined by the shape of the holes, the diameter of the holes, the distribution of the hole diameters, and the like. By controlling these, a wider range of applications can be developed. Therefore, the substrate 121 formed of the ceramic porous body having such characteristics has characteristics of permeability, insulating (dielectric), heat resistance, chemical resistance, and light weight for absorbing various liquids at high speed. The substrate 121 is used in which the size and thickness of the substrate 121, the shape of the holes, the hole diameter, and the distribution of the hole diameter are variously changed depending on the electrical characteristics of the mounting component 131 to be manufactured.
[0021]
Then, the electrode forming apparatus 1 operates as follows.
First, the substrate 121 is installed at a predetermined position of the electrode forming apparatus 1, and the drive signal Sx or Sy and the ejection signal Sh are sent from the control device 60 in the same manner as described above. Then, the droplet D of the fluid 10 is ejected from the inkjet head 20 toward the substrate 121. The fluid 10 that has landed on the upper surface of the substrate 121 is sucked into the substrate 121 at high speed and permeates due to the permeability (capillary phenomenon) of the substrate 121. The permeated fluid 10 is subjected to an atmospheric treatment by a natural drying or solidifying device 50 and solidified in the substrate 121 to form a layer. Therefore, the formed layer has conductivity according to the electrical characteristics of the fluid 10. The depth of penetration into the substrate 121 can be controlled by adjusting the amount of the fluid 10 to be discharged, the type of the solvent, and the like.
By discharging the droplet D while moving the ink jet head 20 along the cutting portion 122, the conductive layer 123 to be the electrodes 133 to 136 of the mounting component 131 to be manufactured is formed in the substrate 121. . Similarly, the ink-jet head 20 is operated to form the conductive layer 123.
After the conductive layer 123 is formed on the substrate 121, the substrate 121 is taken out of the electrode forming apparatus 1 and cut along the conductive layer 123 (cut portion 122) formed on the substrate 121 by a cutter or the like. Then, it is divided into a plurality of mounting components 131.
As a result, the electrodes 133 and 134 are formed on the edge 137 of each of the manufactured mounting components 131, and the electrodes 135 and 136 that are electrically connected to the electrodes 133 and 134 are also formed on a part of the side surface 138. Is done. That is, since the conductive material penetrates into the substrate 121 and is solidified to form the conductive layer 123, by cutting the substrate 121 along the conductive layer 123, the edge of the mounting surface 132 of the mounting component 131 is cut. Electrodes 133 to 136 are formed on 137 and side surface 138.
[0022]
The mounting component 131 thus manufactured is mounted so that the mounting surface 132 is in contact with a printed circuit board or the like. At this time, the electrodes 133 and 134 formed on the mounting surface 132 are actually soldered. In addition, since the electrodes 135 and 136 are also used for soldering, it is possible to confirm the soldering state from the side surface 138 of each mounted component 131.
In addition, since the substrate 121 is formed of a porous ceramic body having permeability, the conductive layer 123 can be formed by infiltrating a conductive material, and by cutting along the conductive layer 123, it is simple and easy. The electrodes 135 and 136 can be reliably formed on the side surface 138 of the mounting component 131.
Further, since the inkjet technology is used, the dimensional accuracy of the electrodes 133 to 136 can be formed with higher precision than the conventional formation of the electrodes by printing. That is, according to the inkjet technology, the application region of the droplet D can be controlled with an accuracy of about several μm.
Since the electrodes 133 to 136 can be formed with high precision, the number of mounted components 131 that can be manufactured from the substrate 121 can be increased, and the production efficiency can be improved.
[0023]
The operation procedure described in the above-described embodiment, or various shapes and combinations of the constituent members are merely examples, and various changes can be made based on process conditions and design requirements without departing from the gist of the present invention. is there. The present invention includes the following modifications, for example.
The shape of the groove 102 formed in the substrate 101 is not limited to a U-shape, and may be a taper (triangle) shape, a semicircle, or the like.
In the above embodiment, the case where the number of electrodes formed on each of the mounting components 111 and 131 is two has been described. However, the present invention is not limited to this, and one or three or more electrodes may be provided.
[0025]
The electrode forming material K has been described as having a conductivity when solidified. However, the present invention is not limited to this, and an insulating material, a semiconductive material, a pigment, an adhesive, or the like may be discharged toward the substrates 101 and 121. You may. For example, an adhesive may be applied to the mounting surfaces 112 and 132 of the mounted components 111 and 131 to serve as a temporary fixing adhesive until the mounted components 111 and 113 and the printed circuit board are soldered. As described above, various liquids can be discharged toward the substrates 101 and 121 by using the inkjet technology.
[0026]
Further, the mounting parts 111 and 131 are manufactured by cutting the substrates 101 and 121 in the XY directions. However, the present invention is not limited thereto. For example, the mounting parts 111 and 131 may be cut only in the Y direction, or may be cut in a triangular or circular shape. .
[0027]
Although the case where resistors are manufactured as the mounting components 111 and 131 has been described, the present invention is not limited to this, and it is also possible to manufacture elements such as capacitors, inductances, and active circuit elements. In this case, an insulating material, a semiconductive material, a dielectric material, a semiconductor material, or the like is used for the substrate 101 and the fluid 10.
[0028]
In the above embodiment, the case where the head moving device 40 is configured to move the ink jet head 20 with respect to the substrates 101 and 121 has been described, but the present invention is not limited to this. It is sufficient that the inkjet head 20 and the substrates 101 and 121 move relative to each other, and therefore, the configuration may be such that the substrates 101 and 121 are moved, or the inkjet head 20 and the substrates 101 and 121 are moved together. It may be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an electrode forming apparatus. FIG. 2 is an exploded perspective view of an ink jet head. FIG. 3 is a perspective view showing a main part structure of the ink jet head. FIG. 5 illustrates a mounted component to be manufactured. FIG. 5 illustrates a mounted component manufactured from the substrate.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode formation apparatus 20 Ink-jet type head 40 Head moving apparatus (moving apparatus) 101, 121 Substrate 102 Groove 104 Edge 105 Side surface (side part) 111, 131 Mounting parts 113, 114, 115, 116, 133, 134, 135 136 Electrode K Electrode forming material (conductive material)

Claims

A method of forming an electrode of a mounted component manufactured by cutting a substrate into a plurality,
A step of forming at least one groove having a width larger than a dimension required for cutting the substrate, and discharging and solidifying a conductive material by an inkjet technique toward an edge or a side of the formed groove. Forming at least one or more electrodes by cutting the substrate along the groove to divide the substrate into a plurality of the mounted components.

A method of forming an electrode of a mounted component manufactured by cutting a substrate into a plurality,
A step of forming at least one or more electrodes by infiltrating and solidifying a conductive material into the substrate having permeability; and a step of cutting the substrate along the electrodes and dividing the substrate into a plurality of the mounted components. A method for forming an electrode on a mounted component, comprising:

3. The method according to claim 2, wherein the substrate is made of a porous ceramic body.

4. The electrode of claim 2, wherein the conductive material is discharged toward the substrate by an inkjet technique when the conductive material is permeated and solidified into the substrate to form an electrode. 5. Forming method.

An apparatus for forming an electrode on a mounted component manufactured by cutting a substrate into a plurality of pieces,
An inkjet head that discharges a conductive material toward the substrate, and a moving device that relatively moves the inkjet head and the substrate,
An electrode forming apparatus for a mounted component, comprising: