JP2016035998A - レーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の製造方法における、基材の材料コストが高いのみならず、回路パターン領域のレーザー彫刻に要するプロセス時間が長い問題を解決することを課題とする。
【解決手段】本発明に係るレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法は、プラスチック基材を提供する工程と、金属めっき膜を形成する方式により、前記プラスチック基材の表面に金属層を結合する工程と、レーザー彫刻の方式により、前記金属めっき膜に回路パターンを成形する工程と、電気めっきの方式により、前記回路パターンを３次元立体回路として構築する工程と、を含む。これにより、３次元立体回路製造において、プロセスに要する時間及び材料コストを節約する効果を奏する。
【選択図】図１

Description

本発明は、３次元立体回路の製造方法に関し、特にレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法に関する。

従来の半導体工業におけるマイクロリソグラフィ（ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）プロセス及び関連する微細加工技術は、フォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）エッチング方式を主体とする。フォトリソグラフィの解像度は光源の波長に比例することから、解像度には限界があり、また、こうした製造方法はいずれも極めて複雑且つ高コストである。

近年、マイクロ電子回路は、従来の平面２次元回路から立体３次元回路へと漸次進歩を遂げ、非平坦表面への回路パターンの転写が必要な技術となっている。しかしながら、従来のフォトリソグラフィでは、たとえ僅かな曲面であっても、焦点深度が足りないために、パターンの非平坦表面への転写を効率よく行うことができない問題がある。

現行の３次元立体導電配線を製作する方式では、レーザーによって、金属成分を含有する特殊な材料の基材に彫刻することで、所要の回路パターンを成形し、この回路パターン領域に金属無電解めっきプロセスを行う。これがいわゆるレーザーダイレクトストラクチャリング（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、ＬＤＳ）技術である。この方法は、回路の構成における自由度が高く、工程が簡単であり、空間を節約できる利点を有するため、高い評価を得ている。

しかしながら、レーザーダイレクトストラクチャリングによる製造方法は、基材の材料コストが高いのみならず、回路パターン領域のレーザー彫刻に要するプロセス時間が長いという問題がある。

本発明は、３次元立体回路製造における上記課題を解決するために、レーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法を提供する。本発明に係るレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法は、プラスチック基材を提供する工程と、金属めっき膜を形成する方式により、前記プラスチック基材の表面に金属層を結合する工程と、レーザー彫刻の方式により、前記金属めっき膜に回路パターンを成形する工程と、電気めっきの方式により、前記回路パターンを３次元立体回路として構築する工程と、を含む。

本発明によれば、３次元立体回路の製造において、高コストの特殊な基材を使用するという制限を受けることがない。また、本発明では、３次元立体回路の製造におけるプロセスの構成が簡単であり、必要とする機器はいずれも現行の工場設備が主体であるため、生産ラインに直接導入するのに便利であり、製造コストを大幅に節約することができる。更には、レーザー彫刻では線幅の小さい回路を製造することができるため、回路を複雑な形状にして運用範囲を拡大することが可能となり、電子製品の軽薄短小化の趨勢に合致している。

本発明に係るレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法の製造フローを示す図である。 本発明に係るレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法におけるプラスチック基材の表面に金属層を結合したことを示す立体図である。 本発明に係るレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法における回路パターンを３次元立体回路として構築したことを示す立体図である。 本発明に係るレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法における、レーザー彫刻の方式により、金属めっき膜に回路パターンを成形する第１の実施例を示す立体図である。 本発明に係るレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法における、レーザー彫刻の方式により、金属めっき膜に回路パターンを成形する第２の実施例を示す立体図である。

図１に示すように、本発明に係るレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法は、プラスチック基材を提供する工程Ｓ１と、金属めっき膜を形成する方式により、前記プラスチック基材の表面に金属層を結合する工程Ｓ２と、レーザー彫刻の方式により、前記金属めっき膜に回路パターンを成形する工程Ｓ３と、電気めっきの方式により、前記回路パターンを３次元立体回路として構築する工程Ｓ４と、を含む。

図２乃至図３に示すように、プラスチック基材１０は、回路基板又は射出成形によるプラスチック体であってもよい。プラスチック基材１０は、平面又は非平面であってもよい。プラスチック基材１０は、第１の表面１１及び第２の表面１２を含む。第１の表面１１と第２の表面１２とは互いに対向する。金属層２０は、プラスチック基材１０の第１の表面１１及び第２の表面１２のうちの少なくとも１つの表面に結合される。金属めっき膜を形成する方式は、スパッタリング、電気めっき、化学めっき等であってもよいが、これらに限定されない。金属層は、金属接着フィルムであってよい。

図４に示すように、本発明に係るレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法における、レーザー彫刻の方式により、前記金属めっき膜に回路パターンを成形する第１の実施例では、金属層における成形しようとする回路パターンを領域Ａとし、回路パターン以外の部分を領域Ｂとする。そして、レーザー彫刻の方式により、回路パターン以外の領域Ｂの金属層を除去すると共に、電気めっきの方式により、回路パターン領域Ａを３次元立体回路として構築する。電気めっきの方式は、スパッタリング、電気めっき、化学めっきのうちの１つである。電気めっき層は、厚さが約４〜１０μｍの銅、ニッケル、金又は合金である。

図５に示すように、レーザー彫刻の方式により、金属めっき膜に回路パターンを成形する第２の実施例では、金属層における成形しようとする回路パターンを領域Ａとし、回路パターンの境界線を領域Ｂとし、回路パターンの境界線外の部分を領域Ｃとする。そして、レーザー彫刻の方式により、回路パターンの境界線領域Ｂの金属層を除去すると共に、電気めっきの方式により、回路パターン領域Ａの金属層を、厚さが約４〜１０μｍの銅、ニッケル、金又は合金で形成する。最後に、化学薬剤又は２回目のレーザー彫刻の方式により、不必要な領域Ｃの金属層を除去する。これにより、回路パターンを３次元立体回路として構築する。

本発明に係るレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法は、以下の利点を有する。プラスチック基材１０が一般的なプラスチック体であってもよいため、基材のコストを節約することができる。金属めっき膜を形成する方式により、プラスチック基材１０の表面に金属層２０を結合することから、製造プロセスを簡素化して生産効率を向上させることができる。レーザー彫刻の方式により、金属めっき膜に回路パターン３０を成形することから、回路を素早く完成させることができる。電気めっきの方式により、回路パターン３０を３次元立体回路として構築することから、素早く大量に製造する実行可能性を有する。

このように、本発明は、３次元回路製造産業の生産性に対し、コストを低減すると共に効率を向上させる効果を奏する。但し、以上は本発明の好ましい実施例の説明に過ぎず、当業者は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した説明に基づいて様々な修正及び変更を行うことが可能であり、そうした修正や変更も本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

１０ プラスチック基材
１１ 第１の表面
１２ 第２の表面
２０ 金属層
３０ 回路パターン
Ａ 領域Ａ
Ｂ 領域Ｂ
Ｃ 領域Ｃ

Claims (10)

1. プラスチック基材を提供する工程と、
   金属めっき膜を形成する方式により前記プラスチック基材の表面に金属層を結合する工程と、
   レーザー彫刻の方式により前記金属めっき膜に回路パターンを成形する工程と、
   電気めっきの方式により前記回路パターンを３次元立体回路として構築する工程と、
   を含むことを特徴とするレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法。
2. 前記プラスチック基材は平面であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法。
3. 前記プラスチック基材は非平面であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法。
4. 前記プラスチック基材は、互いに対向する第１の表面及び第２の表面を有し、
   前記金属層は、前記プラスチック基材の前記第１の表面及び前記第２の表面のうちの少なくとも１つの表面に結合されることを特徴とする請求項１に記載のレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法。
5. 前記電気めっきの方式は、スパッタリング、電気めっき、化学めっきのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法。
6. 前記レーザー彫刻の方式により前記金属めっき膜に回路パターンを成形する工程は、レーザー彫刻の方式によって前記回路パターン以外の前記金属層を除去することを含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法。
7. 前記レーザー彫刻の方式により前記金属めっき膜に回路パターンを成形する工程は、レーザー彫刻の方式によって前記回路パターンの境界線を形成することを含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法。
8. 前記電気めっきの方式により前記回路パターンを３次元立体回路として構築する工程が完了した後、不必要な金属層を除去することを特徴とする請求項７に記載のレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法。
9. 化学薬剤によって不必要な電気めっき部分を除去することを特徴とする請求項８に記載のレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法。
10. レーザー彫刻によって不必要な電気めっき部分を除去することを特徴とする請求項８に記載のレーザー彫刻により３次元立体回路を製造する方法。