JP2011222578A - 電子部品製造装置及び電子部品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内部導体パターンを精度よく形成することのできる多層構造の電子部品の製造装置及び製造方法を得る。
【解決手段】ステージ１０上に保持されたマザー基板１にマスクを掛け、マザー基板１上に設けた感光性ペーストを該マスクを介して露光する電子部品の製造装置。この製造装置は、吸引ポンプ１３を動作させることでマザー基板１を気密に保持する縁部を有する開口部１１を形成したステージ１０と、開口部１１に負圧又は正圧を作用させる内圧調整ポンプ１５と、ステージ１０に保持されたマザー基板１に対して開口部１１側から押上げ力を作用させる押上げ手段２０と、を備えている。開口部１１に負圧又は正圧を作用させること、及び、押上げ手段２０にてマザー基板１を押し上げることにより、マザー基板１の反りを矯正する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子部品製造装置及び電子部品製造装置方法、特に、インダクタなどの電子素子を内蔵した多層構造の電子部品の製造装置及び製造方法に関する。

従来、インダクタなどの電子素子を内蔵した電子部品は、例えば、特許文献１に記載されているように、セラミックグリーンシート上にフォトリソグラフィによる加工（以下、フォトリソ工法と称する）によって所定形状の内部導体パターンを形成し、さらに、１層目上にセラミックグリーンシートを所定厚みに塗布し、その表面にフォトリソ工法によって２層目の内部導体パターンを形成して製造されている。

しかしながら、このようなフォトリソ工法によって多層構造の電子部品を製造する際には、内部導体パターンを焼成、冷却するため、基板（セラミックシート）と内部導体パターンとの熱膨張率の差（通常、導体パターンの収縮が大きい）によって基板に反りが生じてしまう。基板が反ると、露光工程で、基板と露光マスクとの間隔（露光ギャップ）に部分的なばらつきを生じ、内部導体パターンの形成精度が低下し、製品の歩留まりが悪くなるという問題点を生じていた。特に、内部導体パターンがインダクタであると、線幅のばらつきによって設計どおりのＬ値を得ることができない。

なお、従来、フォトリソ工法を行う際に基板を吸引テーブルにて保持しているが、この種の吸引テーブルは基板を保持できる程度であり、基板の反りを矯正することまでも意図しておらず、矯正できるものでもなかった。

特開２００２−２６５３０号公報

そこで、本発明の目的は、内部導体パターンを精度よく形成することのできる多層構造の電子部品の製造装置及び製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の第１の形態である電子部品製造装置は、
ステージ上に保持されたマザー基板上にフォトリソ工法によって所定形状の内部導体パターンを形成する電子部品製造装置において、
マザー基板を気密に保持する縁部を有する開口部を形成したステージと、
前記開口部に負圧及び／又は正圧を作用させる内圧調整手段と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の第２の形態である電子部品製造方法は、
マザー基板をステージ上に保持させる保持工程と、
前記マザー基板上に感光性ペーストを印刷する印刷工程と、
前記感光性ペースト上にマスクを介して露光する露光工程と、
を備えた電子部品の製造方法であって、
前記マザー基板は前記ステージに設けた開口部の縁部に気密に保持されており、
前記開口部に負圧及び正圧を作用させることにより、前記マザー基板と前記マスクとの間隔を調整すること、
を特徴とする。

前記第１の形態である製造装置及び前記第２の形態である製造方法において、ステージの開口部の縁部に気密に保持されたマザー基板は、そりが生じていたとしても、開口部を負圧及び正圧に制御することにより、マザー基板のそりが矯正され、マザー基板とマスクとの間隔が調整される。これにて、複数層からなるマザー基板上にフォトリソ工法にて所定形状の内部導体パターンを精度よく形成することができる。

本発明の第３の形態である電子部品製造装置は、
ステージ上に保持されたマザー基板にマスクを掛け、該マザー基板上に設けた感光性ペーストを該マスクを介して露光する電子部品製造装置において、
マザー基板を気密に保持する縁部を有する開口部を形成したステージと、
前記開口部に負圧を作用させる内圧調整手段と、
前記ステージに保持されたマザー基板に対して前記開口部側から押上げ力を作用させる押上げ手段と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の第４の形態である電子部品製造方法は、
マザー基板をステージ上に保持させる保持工程と、
前記マザー基板上に感光性ペーストを印刷する印刷工程と、
前記感光性ペースト上にマスクを介して露光する露光工程と、
を備えた電子部品の製造方法であって、
前記マザー基板は前記ステージに設けた開口部の縁部に気密に保持されており、
前記開口部に負圧を作用させること、及び、前記マザー基板を開口部側から押し上げることにより、前記マザー基板と前記マスクとの間隔を調整すること、
を特徴とする。

前記第３の形態である製造装置及び前記第４の形態である製造方法において、ステージの開口部の縁部に気密に保持されたマザー基板は、そりが生じていたとしても、開口部を負圧に制御すること及びマザー基板を開口部側から押し上げることにより、マザー基板のそりが矯正され、マザー基板とマスクとの間隔が調整される。これにて、複数層からなるマザー基板上にフォトリソ工法にて所定形状の内部導体パターンを精度よく形成することができる。

前記製造方法においては、露光工程を中断し、マザー基板とマスクとの間隔を調整した後に、露光工程を再開してもよく、あるいは、マザー基板とマスクとの間隔を調整する工程を露光工程中に行うようにしてもよい。露光工程の途中で間隔調整工程を実行することで、感光性ペーストから発生したガスが基板とマスクとの間から排除され、多層構造体の品質が向上する。

本発明によれば、マザー基板の反りを矯正することにより、多層構造の電子部品における内部導体パターンを精度よく形成することができる。

マザー基板上に形成された導体パターンの一例を示す平面図である。 第１実施例である製造装置を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。 前記製造装置による製造工程を示す説明図である。 前記製造装置による製造工程を示す説明図である。 前記製造装置による製造工程を示す説明図である。 第２実施例である製造装置を示す断面図である。 第３実施例である製造装置を示す平面図である。 第４実施例である製造工程を示す断面図である。

以下、本発明に係る電子部品製造装置及び電子部品製造方法の実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

（導体パターンの一例、図１参照）
本発明に係る製造装置及び製造方法によってマザー基板上に形成される導体パターンは、例えば、図１に示すコイル状のパターン５であり、比較的広い面積のマザー基板１上に複数個のパターン５がフォトリソ工法にてマトリクス状に形成され、このようなマザー基板１が複数層に積層され、一体的に焼結された後、１単位の電子部品（インダクタやＬＣ複合部品）に分割される。

なお、以下の実施例で説明するフォトリソ工法はセラミックシート上に導電性粒子を含む感光性ペーストを塗布し、マスクを介して露光し、現像して所定形状の導体パターンを形成する方法である。

（第１実施例、図２〜図５参照）
図２に示すように、第１実施例である製造装置は、側壁にて囲まれた四角形状の開口部１１を形成したステージ１０と開口部１１の中央部に配置された押上げ手段２０とで構成されている。側壁の上面（縁部）に形成した吸引溝１２には吸引ポンプ１３が接続されている。開口部１１の床面には開口部１１内を負圧に作用させる内圧調整ポンプ１５が接続されている。

押上げ手段２０は、圧電アクチュエータにて構成されている。また、ステージ１０の直上にはレーザ式の変位センサ２５（図３参照）が配置され、ステージ１０上に設置されたマザー基板１の反りを検出（測定）可能である。

以上の構成からなる製造装置を用いて多層構造の電子部品を以下の工程で製造する。（１）１層目となる所定面積のマザー基板１を用意し、ステージ１０の開口部１１に載置する（図３（Ａ）参照）。このマザー基板１は、所定厚みの無地の焼成済みのもの、あるいは、図１に示した内部導体パターン５が形成されており、焼成、冷却されたものである。（２）マザー基板１が無地の場合は、マザー基板１上に導電粒子を含む感光性ペーストを塗布するとともに、吸引ポンプ１３を動作させてマザー基板１の外周部を気密に保持する。一方、マザー基板１上に導体パターン５が形成されているのであれば、マザー基板１上にセラミックスラリーを所定の厚さに塗布して乾燥させ、あるいは、マザー基板１と同じ面積のセラミックグリーンシートを重ね合わせる。このように積層されたマザー基板１上に導電粒子を含む感光性ペーストを塗布するとともに、吸引ポンプ１３を動作させてマザー基板１の外周部を気密に保持する。

（３）ステージ１０上にマザー基板１を保持した状態で、レーザ変位センサ２５でマザー基板１上を走査し、マザー基板１の反りを検出（測定）する。なお、押上げ手段２０はその上面が開口部１１の縁部の高さより若干下方に設定されている。マザー基板１は通常中央部分が上方に反った凸形状であり、この場合は、内圧調整ポンプ１５を動作させて開口部１１に負圧を作用させると、マザー基板１は中央部分が押上げ手段２０に当接して凹形状になる（図３（Ｂ）参照）。この状態をレーザ変位センサ２５で走査して反りを検出（測定）し、押上げ手段２０を上方に駆動することでマザー基板１の中央部分を押し上げ、マザー基板１の反りを矯正する（図３（Ｃ）参照）。

（４）平坦に矯正されたマザー基板１上の感光性ペーストに、図４に示すように、所定形状の開口を形成したマスク３０を設置し、露光によって感光性ペーストをマスク３０の開口形状に沿って硬化させる。このとき、マザー基板１は平坦に矯正されているため、感光性ペーストを介してマスク３０はマザー基板１に間隔のばらつきなく接触し、内部導体パターン５が精度よく形成される。（５）露光工程が終了すると、マザー基板１はステージ１０から取り外され、次工程である現像工程に移される。

ところで、マスク３０はガラス製であることからレーザを透過する。従って、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、マザー基板１上に感光性ペーストを介してマスク３０を設置した状態で、レーザ変位センサ２５で走査することにより、マザー基板１とマスク３０との間隔を測定することができる。この測定結果からマザー基板１の反りを検出し、押上げ手段２０を上方向又は下方向に動作させることで、マザー基板１の反りを矯正することもできる。

さらに、露光工程を中断し、押上げ手段を上下動させてマザー基板１とマスク３０との間隔を調整した後に、露光工程を再開してもよく、あるいは、露光工程の途中でマザー基板１とマスク３０との間隔を調整してもよい。この調整工程は複数回であってもよい。このように、露光工程の途中で敢えてマザー基板１を凹状又は凸状に変形させることで、露光中に感光性ペーストから発生したガスをマザー基板１とマスク３０との間から排除することができ、電子部品の品質が向上する。

一般的に、酸素は感光性ペーストの光硬化を阻害する。しかし、ガスが発生すると、酸素がガスに置き換わり、酸素濃度が低下する。その結果、感光性ペーストの効果が促進される。従って、ガス濃度と露光時間との関係で光硬化の状態が変化するおそれがある。また、マザー基板１の表面でガスの濃度差が生じると、露光パターンにむらが生じるおそれもある。このようなガスを排除することで、感光性ペーストの光硬化状態を安定させることができる。

（第２実施例、図６参照）
図６に示すように、押上げ手段２０として、前記第１実施例で用いた圧電アクチュエータに代えて、ねじ２１をモータ２２で回転駆動する方式を用いてもよい。ねじ２１はステージ１０の床部分に気密に螺着されている。本第２実施例における他の構成や製造工程は第１実施例と同様である。

（第３実施例、図７参照）
押上げ手段２０は開口部１１内の複数個所に配置されていてもよい。例えば、図７に示すように、押上げ手段２０を開口部１１の中央部を含めて周囲の４カ所にバランスよく配置してもよい。

（第４実施例、図８参照）
製造装置は、第４実施例として図８に示すように、押上げ手段２０を省き、内圧調整ポンプ１５を開口部１１に負圧及び正圧を選択的に作用させる機能を有するものとした。他の構成は前記第１実施例と同様である。

マザー基板１を吸引ポンプ１３を動作させてステージ１０の縁部に保持した状態で、内圧調整ポンプ１５で開口部１１を負圧にすると、マザー基板１は凸状の反りが矯正される。一方、内圧調整ポンプ１５で開口部１１を正圧にすると、マザー基板１は凹状の反りが矯正される。従って、押上げ手段２０を設置することなく、マザー基板１の反りを矯正できる。また、露光工程の途中で内圧調整ポンプ１５の動作を正負に切り換えてマザー基板１を凹状又は凸状に変形させることで、露光中に感光体ペーストから発生したガスをマザー基板１とマスク３０との間から排除できる。

なお、本発明に係る電子部品製造装置及び電子部品製造方法は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

例えば、押上げ手段は前記圧電アクチュエータやねじをモータで駆動する方式以外にシリンダやエアバックなど種々の駆動源を用いた方式を採用することができる。また、押上げ手段の配置位置は任意である。また、変位センサを設ければ、マザー基板とマスクとの間隔をより精密に調整することができるが、本発明において変位センサは必ずしも必要なものではない。

吸引ポンプと負圧動作専用の内圧調整ポンプとは同一のポンプで共用してもよい。但し、前記実施例のように、両者を別のポンプとすることで、内圧調整ポンプで開口部の内圧を正負いずれかに選択的に調整することができ、圧力の制御も容易である。

以上のように、本発明は、多層構造の電子部品の製造装置及び製造方法に有用であり、特に、内部導体パターンを精度よく形成できる点で優れている。

１…マザー基板
５…内部導体パターン
１０…ステージ
１１…開口部
１３…吸引ポンプ
１５…内圧調整ポンプ
２０…押上げ手段
２５…レーザ変位センサ
３０…マスク

Claims (12)

1. ステージ上に保持されたマザー基板上にフォトリソ工法によって所定形状の内部導体パターンを形成する電子部品製造装置において、
   マザー基板を気密に保持する縁部を有する開口部を形成したステージと、
   前記開口部に負圧及び／又は正圧を作用させる内圧調整手段と、
   を備えたことを特徴とする電子部品製造装置。
2. 前記ステージに保持されたマザー基板に対して前記開口部側から押上げ力を作用させる押上げ手段を備えたこと、を特徴とする請求項１に記載の電子部品製造装置。
3. ステージ上に保持されたマザー基板上にフォトリソ工法によって所定形状の内部導体パターンを形成する電子部品製造装置において、
   マザー基板を気密に保持する縁部を有する開口部を形成したステージと、
   前記開口部に負圧を作用させる内圧調整手段と、
   前記ステージに保持されたマザー基板に対して前記開口部側から押上げ力を作用させる押上げ手段と、
   を備えたことを特徴とする電子部品製造装置。
4. 前記マザー基板を前記開口部の縁部に気密に保持するための吸引手段を備えたこと、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電子部品製造装置。
5. 前記ステージ上に設置されたマザー基板のそりを検出する変位センサを備えたこと、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電子部品製造装置。
6. 前記マザー基板と該マザー基板上に設置されたマスクとの間隔を測定する変位センサを備えたこと、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電子部品製造装置。
7. 前記押上げ手段は前記開口部内のほぼ中央部に配置されていること、を特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の電子部品製造装置。
8. 前記押上げ手段は前記開口部内の複数個所に配置されていること、を特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の電子部品製造装置。
9. マザー基板をステージ上に保持させる保持工程と、
   前記マザー基板上に設けた感光性ペーストに対してマスクを介して露光する露光工程と、
   を備えた電子部品製造方法であって、
   前記マザー基板は前記ステージに設けた開口部の縁部に気密に保持されており、
   前記開口部に負圧及び正圧を作用させることにより、前記マザー基板と前記マスクとの間隔を調整すること、
   を特徴とする電子部品製造方法。
10. マザー基板をステージ上に保持させる保持工程と、
    前記マザー基板上に設けた感光性ペーストに対してマスクを介して露光する露光工程と、
    を備えた電子部品製造方法であって、
    前記マザー基板は前記ステージに設けた開口部の縁部に気密に保持されており、
    前記開口部に負圧を作用させること、及び、前記マザー基板を開口部側から押し上げることにより、前記マザー基板と前記マスクとの間隔を調整すること、
    を特徴とする電子部品製造方法。
11. 前記露光工程を中断し、前記マザー基板と前記マスクとの間隔を調整した後に、前記露光工程を再開すること、を特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の電子部品製造方法。
12. 前記マザー基板と前記マスクとの間隔を調整する工程を前記露光工程中に行うこと、を特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の電子部品製造方法。

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