JP2005183512A - 導電部の転写方法及び配線基板の製造方法 - Google Patents

導電部の転写方法及び配線基板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 導電部の転写方法及び配線基板の製造方法に関して、信頼性の向上を図ることにある。
【解決手段】 導電部の転写方法は、(a)第1の転写用基板の下地電極に第1の導電部を形成すること、(b)第1の導電部を製品用基板に形成される第2の導電部に金属接合させることによって、製品用基板に転写すること、を含む。
【選択図】 図4

Description

本発明は、導電部の転写方法及び配線基板の製造方法に関する。
導電部を転写させることによって、製品用基板に配線(電極)を形成することが知られている。例えば、あらかじめ転写用基板に第1の導電部をめっき処理によって形成し、その第1の導電部を製品用基板に転写する。製品用基板には下地となる第2の導電部が形成されており、第1の導電部を第2の導電部に接続する。従来、その接続には接着材料を使用していたので、接着材料の厚み、はみ出し及び気泡などが問題となっていた。また、接着材料による接続では充分な接合強度を得ることができなかった。
本発明の目的は、導電部の転写方法及び配線基板の製造方法に関して、信頼性の向上を図ることにある。
特開平9−64548号公報
(1)本発明に係る導電部の転写方法は、
(a)第1の転写用基板の下地電極に第1の導電部を形成すること、
(b)前記第1の導電部を製品用基板に形成される第2の導電部に金属接合させることによって、前記製品用基板に転写すること、
を含む。本発明によれば、第1の導電部を製品用基板の第2の導電部に金属接合させることによって、製品用基板に転写する。第1及び第2の導電部は金属接合するため、接着材料による接続に比べて、充分な接合強度を得ることができる。また、接着材料を使用しないので、接着材料の厚み、はみ出し及び気泡の発生などの問題を解消することができる。したがって、信頼性の向上を図ることができる。
(2)この導電部の転写方法において、
前記第1の導電部は、第1の金属層を含み、
前記(a)工程で、前記第1の金属層を、めっき処理することによって前記下地電極に形成してもよい。これによれば、容易に所定の厚みを有する金属層を形成することができる。
(3)この導電部の転写方法において、
前記第1の導電部は、第2の金属層をさらに含み、
前記(a)工程で、前記第2の金属層を前記第1の金属層の表面に積層してもよい。これによれば、例えば、第2の金属層として、金属接合に適した材料を選定することができる。
(4)この導電部の転写方法において、
前記(a)工程で、前記第1の金属層の表面を研磨してもよい。これによれば、第1の金属層の高さをほぼ均一にすることができる。
(5)この導電部の転写方法において、
前記(a)工程で、前記第1の転写用基板の前記下地電極にレジスト層をパターニングし、前記レジスト層からの開口部に、前記第1の金属層を析出させてもよい。これによれば、所定形状の第1の金属層を形成することができる。
(6)この導電部の転写方法において、
前記(a)工程で、前記レジスト層を残した状態で、前記第1の金属層の表面を研磨してもよい。これによれば、第1の金属層を損傷させることなく、安定した状態で研磨することができる。
(7)この導電部の転写方法において、
前記(a)工程で、前記第1の金属層を前記レジスト層よりも高くなるように研磨してもよい。これによれば、例えば、転写工程を、レジスト層を残した状態で行うことが可能になる。
(8)この導電部の転写方法において、
前記(b)工程は、
(b)前記第1の導電部を、前記第1の転写用基板から第2の転写用基板に転写して、前記第1の転写用基板から剥離すること、
(b)前記第1の導電部を、前記第2の転写用基板から第3の転写用基板に転写して、前記第2の転写用基板から剥離すること、
(b)前記第1の導電部を、前記第3の転写用基板から前記製品用基板に転写して、前記第3の転写用基板から剥離すること、
を含んでもよい。
(9)この導電部の転写方法において、
前記第2の転写用基板は、接着性を有するエネルギー硬化型の樹脂シートであり、
前記(b)工程で、前記第2の転写用基板にエネルギーを加えて接着力を低下させ、前記第1の導電部を前記第2の転写用基板から剥離してもよい。これによれば、容易に剥離することができる。
(10)この導電部の転写方法において、
前記(b)工程で、
前記第2の転写用基板を、それぞれに前記第1の導電部が位置するように複数の分割領域に分割し、
前記複数の分割領域を前記第1の導電部の配列が変更するように再配置して、前記第1の導電部を前記第3の転写用基板に転写してもよい。
(11)この導電部の転写方法において、
前記第3の転写用基板は、接着性を有する金属シートであり、
前記(b)工程で、前記第3の転写用基板を加圧及び加熱することによって、前記第1の導電部を前記第2の導電部に金属接合してもよい。これによれば、例えば第1の導電部を、製品として使用する寸法よりも縮小したピッチで、第1の転写用基板に形成することができる。したがって、第1の転写用基板のスペースを有効活用して、第1の導電部を形成することができる。
(12)この導電部の転写方法において、
いずれかの前記転写工程で、
いずれか一方の基板に凸部が形成され、
他方の基板に穴が形成され、
前記凸部を前記穴に挿入することによって基板同士の位置決めを行ってもよい。これによれば、基板同士の位置決めを正確に行うことができる。
(13)この導電部の転写方法によって、前記製品用基板に配線を形成してもよい。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1(A)〜図5は、本発明の実施の形態に係る導電部の転写方法(配線基板の製造方法)を説明する図である。
図1(A)に示すように、第1の転写用基板10を用意する。第1の転写用基板10はガラス基板又はシリコン基板であってもよい。本実施の形態では、めっき処理を行うので、第1の転写用基板10は、めっき液に対する耐性を有する材料からなる。
第1の転写用基板10には、下地電極12が形成されている。第1の転写用基板10の全面に下地電極12を形成してもよい。下地電極12は、ニッケル又はクロムを含む金属から形成してもよい。例えば、スパッタ又は蒸着によって、下地電極12を第1の転写用基板10に形成する。下地電極12は、後の工程で、その上に形成する第1の導電部20から剥離する。ニッケルから下地電極12を形成する場合には、ニッケルの表面に酸化皮膜を形成してもよい。こうすることで、下地電極12を第1の導電部20から剥離しやすくすることができる。クロムから下地電極12を形成すれば、酸化皮膜を形成しなくても、第1の導電部20からの剥離が容易になるので製造プロセスの簡略化を図ることができる。
第1の転写用基板10(下地電極12)に、第1の導電部20を形成する(図2(B)参照)。第1の導電部20は導電パターンであり、第1の転写用基板10に複数の導電パターンを形成してもよい。第1の導電部20の形成工程は、めっき処理の工程を含む。本実施の形態では、フォトリソグラフィ技術を適用する。
図1(A)に示すように、下地電極12にレジスト層14を形成する。レジスト層14は感光性材料からなる。レジスト層14として、ドライフィルムを使用してもよいし、液状の材料を使用してもよい。レジスト層14は、第1の転写用基板10の全面に形成した後に露光する。レジスト層14がポジ型であれば光の照射された部分の溶解性が増加して可溶性となり、ネガ型であれば光の照射された部分の溶解性が減少して不溶性となる。その後、現像することによって、レジスト層14の溶解性部分を除去し、所定形状にパターニングする。パターニングされて形成されたレジスト層14の開口部16からは、下地電極12が露出している。レジスト層14の厚みは、例えば10μm〜200μm程度であってもよい。
図1(B)に示すように、下地電極12に第1の導電部20の一部(第1の金属層22)を形成する。第1の金属層22は、図1(B)に示すように単一層で形成してもよい。第1の金属層22は、めっき処理によって、下地電極12上に析出させる。めっき処理によれば、スパッタ又は蒸着よりも容易に所定の厚みを有する金属層を形成することができる。したがって、信号系配線の形成のみならず、電源系配線の形成にも適している。めっき処理として、電気めっき法(電鋳法)又は無電解めっき法を適用してもよい。第1の転写用基板10をめっき浴に浸し、レジスト層14からの開口部16に、第1の金属層22を析出させる。第1の金属層22は、レジスト層14の上面よりも高くなるように析出させる。あるいは、第1の金属層22は、レジスト層14の面とほぼ同一又はその面よりも低くなるように析出させてもよい。第1の金属層22は、ニッケル層(ニッケルを含む金属からなる層)又は銅層(銅を含む金属からなる層)であってもよい。
変形例として、第1の金属層22を複数層で形成してもよい。下地電極12上に金層(金を含む金属からなる層)を形成した後、ニッケル層又は銅層を積層させてもよい。あるいは、下地電極12上に低融点金属のロウ層(例えばスズ層(スズを含む金属からなる層))を形成し、ロウ層上に金層を積層させ、金層上にニッケル層又は銅層を積層させてもよい。金層は、例えば0.1〜1.0μm程度の厚みで形成する。金層又はロウ層は、開口部16に形成し、めっき処理によって形成してもよい。これらによれば、金層又はロウ層は金属接合に適しているため、転写後の最終製品において、第1の導電部20の下地電極12側の面に対する金属接合が達成しやすくなる。
図1(C)に示すように、必要があれば、第1の金属層22の表面(上面)を研磨してもよい。レジスト層14を残した状態で、第1の金属層22を研磨してもよい。こうすることで、第1の金属層22を損傷させることなく、安定した状態で研磨することができる。レジスト層14の表面も研磨してもよい。変形例として、レジスト層14を除去し、第1の金属層22のみを研磨してもよい。研磨方法は、機械的方法、化学的方法、化学的機械的方法(CMP:Chemical Mechanical Polishing method)などのいずれの方法を適用してもよい。半導体装置の製造で使用される研磨方法を適用してもよい。図1(C)に示すように、研磨ツール18を第1の金属層22上にセットし、砥石又はダイヤモンド材などの研磨部19によって、第1の金属層22を機械的に研磨してもよい。研磨部19は第1の金属層22の高さ方向(Z方向)を軸として回転し、第1の転写用基板10を支持するテーブル(図示しない)をXY方向に移動させることによって、第1の金属層22の表面を均一に研磨することができる。研磨工程を行うことで、第1の金属層22の高さをほぼ均一(例えばばらつきを高さの1%の範囲内)にすることができる。研磨工程後の第1の金属層22の高さは、レジスト層14よりも高くてもよい。こうすることで、後述の転写工程を、レジスト層14を残した状態で行うことが可能になる。
研磨工程を真空中又は不活性ガス中において行ってもよい。こうすることで、第1の金属層22の新しく露出する新生面が酸化するのを防止することができる。したがって、第1の金属層22が酸化皮膜で覆われるのを防止でき、第1の金属層22と、第1の金属層22上に形成する第2の金属層24(図2(A)参照)との密着力を高めることができる。
図2(A)に示すように、必要があれば、第1の金属層22上に第2の金属層24を形成する。第2の金属層24は複数層で形成してもよい。例えば、第1の金属層22上に金層を形成し、金層上にロウ層(例えばスズ層)を積層させてもよい。あるいは、第1の金属層22上に金層を形成することによって、単一層の第2の金属層24を形成してもよい。第2の金属層24は、スパッタ又は蒸着によって形成することができる。これによれば、金層又はロウ層は金属接合に適しているため、転写後の最終製品において、第1の導電部20の下地電極12とは反対側の面に対する金属接合が達成しやすくなる。
図2(B)に示すように、レジスト層14を除去する。例えば水酸化ナトリウムなどの溶液を使用して、レジスト層14を除去することができる。こうして、第1の転写用基板10(下地電極12)に第1の導電部20(第1及び第2の金属層22,24)を形成する。
次に、第1の導電部20の転写工程を行う。本実施の形態で説明するように、複数回の転写工程を行ってもよい。あるいは、転写工程の回数は限定されず、例えば、1回の転写工程で第1の転写用基板10から後述の製品用基板に、第1の導電部20を転写してもよい。
図3(A)に示すように、第1の導電部20を、第1の転写用基板10から第2の転写用基板30に転写する。第2の転写用基板30は接着性(例えば接着力5kg/cm以上)を有する。第2の転写用基板30は、エネルギー硬化型(例えば光硬化型又は熱硬化型)の樹脂シート(例えばPETシート)であってもよい。すなわち、エネルギー硬化型の樹脂シートは、エネルギーが加えられると硬化してその接着性が低下する。例えば、第2の転写用基板30として、紫外線硬化型の樹脂シートを使用する。第2の転写用基板30を第1の導電部20に貼り付ける。第2の転写用基板30がフレキシブル性を有する場合には、撓まないように引っ張り応力を加えながら貼り付ける。また、貼り付けるときに、ツール(例えばローラ)26によって、第2の転写用基板30を第1の導電部20に加圧してもよい。第1の導電部20を第2の転写用基板30に貼り付けた後、第1の転写用基板10を第1の導電部20から剥離する。詳しくは、第1の導電部20を下地電極12から剥離する。
こうして、図3(B)に示すように、第2の転写用基板30に第1の導電部20を配置することができる。図3(B)に示す例では、第2の金属層24の面が第2の転写用基板30側を向いて貼り付けられている。
図3(C)に示すように、第1の導電部20を、第2の転写用基板30から第3の転写用基板40に転写する。第3の転写用基板40は接着性を有する。第3の転写用基板40は一方の面に接着材料が設けられた金属シートであってもよい。第3の転写用基板40を第1の導電部20に貼り付ける。上述したように、第3の転写用基板40がフレキシブル性を有する場合には引っ張り応力を加えながら貼り付けてもよく、また、ツールを使用して第3の転写用基板40を第1の導電部20に加圧してもよい。第1の導電部20を第3の転写用基板40に貼り付けた後、第2の転写用基板30を剥離する。エネルギー硬化型の樹脂シートであれば、エネルギーを加えることによって、第2の転写用基板30の接着力を低下(喪失)させた後に剥離する。紫外線硬化型の樹脂シートであれば、紫外線を照射することによって、第2の転写用基板30の接着力を低下(喪失)させた後に剥離する。これによれば、容易に剥離することができる。
こうして、図4(A)に示すように、第3の転写用基板40に第1の導電部20を配置することができる。図4(A)に示す例では、第2の金属層24の面が第3の転写用基板40とは反対側を向いて貼り付けられている。第3の転写用基板40には、穴42が形成されていてもよい。穴42は、貫通穴であってもよいし、凹部となっていてもよい。穴42は転写工程での位置決めに使用される。
図4(B)に示すように、第1の導電部20を、第3の転写用基板40から製品用基板50に転写する。製品用基板50は、ガラス基板又はシリコン基板などの無機系の材料からなるものであってもよいし、樹脂基板などの有機系の材料からなるものであってもよい。製品用基板50の表面は、図示するように平面(水平面又は斜面)であってもよいし、曲面であってもよいし、凹凸をなしていてもよい。第3の転写用基板40がフレキシブル性を有していれば、製品用基板50の表面形状に追従させて、第1の導電部20を転写することができる。
製品用基板50には、第2の導電部52が形成されており、第1の導電部20を第2の導電部52に転写する。第2の導電部52は複数の導電パターンになっていてもよい。第2の導電部52は複数層から形成してもよいし、単一層から形成してもよい。第2の導電部52は、ロウ層又は金層のいずれか一層で形成してもよいし、金層の上にロウ層を積層して形成してもよい。第2の導電部52は、スパッタ又は蒸着によって形成することができる。
製品用基板50には凸部(例えばピン)54が形成され、凸部54を第3の転写用基板40の穴42に挿入することによって、第3の転写用基板40と製品用基板50との位置決めを行ってもよい。こうすることで、両者の位置決めを正確に行うことができる。特に、第3の転写用基板(例えば金属シート)40が不透明であることなどにより、視認による位置合わせが難しい場合に効果的である。なお、上述の凸部を穴に挿入する位置決めは、第1及び第2の転写用基板10,30の転写工程において適用してもよいし、第2及び第3の転写用基板30,40の転写工程において適用してもよい。
図4(C)に示すように、第1の導電部20と第2の導電部52を金属接合する。第1及び第2の導電部20,52の少なくともいずれか一方にロウ層(例えばスズ層)が設けられている場合には、両者をロウ接合してもよい。あるいは、第1及び第2の導電部20,52の両方に金層が設けられている場合には、両者を熱圧着して接合してもよい。本実施の形態では、製品用基板50への転写工程では接着材料を使用しない。
金属接合では、第1の導電部20を加圧及び加熱する。ツール60によって、第3の転写用基板40を加圧(例えば0.2〜0.4MPa程度)及び加熱(例えば250〜300℃程度)してもよい。加圧力、加熱温度及び時間は、第1及び第2の導電部20,52の接合条件などを考慮して選定すればよい。第3の転写用基板40が金属シートであれば、樹脂シートである場合に比べて耐熱性に優れ、寸法収縮が少ない(位置決めの誤差が少ない)ので好ましい。ツール60の加圧面は平面であってもよい。あるいは、ツール60はローラであり、加圧面が曲面になっていてもよい。金属接合が終了したら、第3の転写用基板40を第1の導電部20から剥離する。
こうして、図5に示すように、製品用基板50(第2の導電部52)に第1の導電部20を配置することができる。第1及び第2の導電部20,52は、配線(例えば配線の一部)であってもよい。すなわち、製品用基板50と、配線(第1及び第2の導電部20,52)と、を含む配線基板100を製造してもよい。配線基板100は、集積回路が形成された半導体チップ又は半導体ウエハであってもよいし、半導体パッケージのインターポーザであってもよいし、各種の電子部品を実装する回路基板(例えばマザーボード)であってもよい。あるいは、配線基板100は、液晶などの電気光学パネルに接続する駆動ICを搭載するための、COF(Chip On Film)用テープ又はTAB(Tape Automated Bonding)用テープであってもよい。配線基板100の用途は限定されない。
図6には配線基板の一例として、電磁波応答装置が示されている。電磁波応答装置は、例えば非接触型ICカード(又はRF(Radio Frequency)カード)であってもよく、無線タグであってもよい。電磁波応答装置は、上述の製品用基板50と、配線(アンテナ)110と、を有し、配線110の一部が電気的接続部120となっている。上述の導電部の転写方法を適用して、第1及び第2の導電部20,52からなる電気的接続部120を形成してもよい。電磁波応答装置には、集積回路チップ(図示しない)が搭載される。集積回路チップは、電気的接続部120に電気的に接続される。
本実施の形態によれば、第1の導電部20を製品用基板50の第2の導電部52に金属接合させることによって、製品用基板50に転写する。第1及び第2の導電部20,52は金属接合するため、接着材料による接続に比べて、充分な接合強度を得ることができる。また、接着材料を使用しないので、接着材料の厚み、はみ出し及び気泡の発生などの問題を解消することができる。したがって、信頼性の向上を図ることができる。
本実施の形態の変形例として、図3(B)に示すように第1の導電部20を第2の転写用基板30に転写した後、第2の転写用基板30をそれぞれに第1の導電部20が位置するように複数の分割領域し、複数の分割領域を第1の導電部20の配列が変更するように再配置して、第1の導電部20を第3の転写用基板40に転写してもよい。こうすることで、例えば第1の導電部20を、製品として使用する寸法よりも縮小したピッチで、第1の転写用基板10に形成することができる。したがって、第1の転写用基板10のスペースを有効活用して、第1の導電部20を形成することができる。あるいは、上述の逆で、第1の導電部20を、製品として使用する寸法よりも拡大したピッチで、第1の転写用基板10に形成することもできる。なお、上述の第2の転写用基板30に対しての再配置の工程は、第3の転写用基板40に対して行ってもよい。
本実施の形態の変形例として、上述のいずれかの転写工程で、いずれか一方がフレキシブル基板である場合には、リール・トゥ・リール搬送を適用してもよい。リール・トゥ・リール搬送は、半導体装置の製造で使用されるものを適用してもよい。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
図1(A)〜図1(C)は、本発明の実施の形態に係る導電部の転写方法を示す図である。 図2(A)及び図2(B)は、本発明の実施の形態に係る導電部の転写方法を示す図である。 図3(A)〜図3(C)は、本発明の実施の形態に係る導電部の転写方法を示す図である。 図4(A)〜図4(C)は、本発明の実施の形態に係る導電部の転写方法を示す図である。 図5は、本発明の実施の形態に係る導電部の転写方法を示す図である。 図6は、本発明の実施の形態に係る配線基板の一例を示す図である。
符号の説明
10…第1の転写用基板 12…下地電極 14…レジスト層 16…開口部
20…第1の導電部 22…第1の金属層 24…第2の金属層
30…第2の転写用基板 40…第3の転写用基板 50…製品用基板
52…第2の導電部 54…凸部 100…配線基板 110…配線

Claims (13)

  1. (a)第1の転写用基板の下地電極に第1の導電部を形成すること、
    (b)前記第1の導電部を製品用基板に形成される第2の導電部に金属接合させることによって、前記製品用基板に転写すること、
    を含む導電部の転写方法。
  2. 請求項1記載の導電部の転写方法において、
    前記第1の導電部は、第1の金属層を含み、
    前記(a)工程で、前記第1の金属層を、めっき処理することによって前記下地電極に形成する導電部の転写方法。
  3. 請求項1又は請求項2記載の導電部の転写方法において、
    前記第1の導電部は、第2の金属層をさらに含み、
    前記(a)工程で、前記第2の金属層を前記第1の金属層の表面に積層する導電部の転写方法。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の導電部の転写方法において、
    前記(a)工程で、前記第1の金属層の表面を研磨する導電部の転写方法。
  5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載の導電部の転写方法において、
    前記(a)工程で、前記第1の転写用基板の前記下地電極にレジスト層をパターニングし、前記レジスト層からの開口部に、前記第1の金属層を析出させる導電部の転写方法。
  6. 請求項4を引用する請求項5記載の導電部の転写方法において、
    前記(a)工程で、前記レジスト層を残した状態で、前記第1の金属層の表面を研磨する導電部の転写方法。
  7. 請求項6記載の導電部の転写方法において、
    前記(a)工程で、前記第1の金属層を前記レジスト層よりも高くなるように研磨する導電部の転写方法。
  8. 請求項1から請求項7のいずれかに記載の導電部の転写方法において、
    前記(b)工程は、
    (b)前記第1の導電部を、前記第1の転写用基板から第2の転写用基板に転写して、前記第1の転写用基板から剥離すること、
    (b)前記第1の導電部を、前記第2の転写用基板から第3の転写用基板に転写して、前記第2の転写用基板から剥離すること、
    (b)前記第1の導電部を、前記第3の転写用基板から前記製品用基板に転写して、前記第3の転写用基板から剥離すること、
    を含む導電部の転写方法。
  9. 請求項8記載の導電部の転写方法において、
    前記第2の転写用基板は、接着性を有するエネルギー硬化型の樹脂シートであり、
    前記(b)工程で、前記第2の転写用基板にエネルギーを加えて接着力を低下させ、前記第1の導電部を前記第2の転写用基板から剥離する導電部の転写方法。
  10. 請求項8又は請求項9記載の導電部の転写方法において、
    前記(b)工程で、
    前記第2の転写用基板を、それぞれに前記第1の導電部が位置するように複数の分割領域に分割し、
    前記複数の分割領域を前記第1の導電部の配列が変更するように再配置して、前記第1の導電部を前記第3の転写用基板に転写する導電部の転写方法。
  11. 請求項8から請求項10のいずれかに記載の導電部の転写方法において、
    前記第3の転写用基板は、接着性を有する金属シートであり、
    前記(b)工程で、前記第3の転写用基板を加圧及び加熱することによって、前記第1の導電部を前記第2の導電部に金属接合する導電部の転写方法。
  12. 請求項1から請求項11のいずれかに記載の導電部の転写方法において、
    いずれかの前記転写工程で、
    いずれか一方の基板に凸部が形成され、
    他方の基板に穴が形成され、
    前記凸部を前記穴に挿入することによって基板同士の位置決めを行う導電部の転写方法。
  13. 請求項1から請求項12のいずれかに記載の導電部の転写方法によって、前記製品用基板に配線を形成する配線基板の製造方法。
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