JP2016207904A - 回路基板の製造方法、電子デバイスの製造方法、および、電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】湾曲した回路基板でありながら、回路パターンの導電性の信頼性が高く、大きな電流を通電することができる回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と絶縁材料とが分散された溶液、もしくは、絶縁材料層で被覆された導電性ナノサイズ粒子が分散された溶液を、基板表面に所望の形状で塗布し、前記絶縁材料で被覆された導電性ナノサイズ粒子を含む膜を形成する第１工程と、形成した膜に所定のパターンで光を照射し、光によって導電性ナノサイズ粒子を焼結し、所定のパターンの導電性ナノサイズ粒子層である第１回路パターンを形成する第２工程とを有する。そして、第１工程の前、もしくは、第１工程の後で第２工程の前に、基板を湾曲させる工程を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に回路パターンを備えた回路基板に関する。

曲面形状の回路基板を製造する方法としては、例えば、特許文献１に記載のように、回路パターンを基板に印刷した後、金型などで成型することにより回路基板を湾曲させる方法が提案されている。

また、近年、回路パターンを印刷により形成するプリンテッドエレクトロニクスという技術分野が盛んに研究されている。例えば、特許文献２には、銅ナノ粒子を含む非導電性フィルムをインクジェットプリンタ等により堆積させ、形成したフィルムに上方から光を照射することにより、銅粒子を融合させ、導電性の回路を形成する技術が開示されている。

特公平０２−６００７９号公報 特開２０１４−１１６３１５号公報

特許文献１に記載されているように、回路パターンを基板上に形成した後で金型成型等により回路基板を湾曲させる方法は、回路パターンに応力がかかる。そのため、回路パターンを構成する導電体層に伸縮性が乏しいと、回路パターンにクラックが発生したり、断線する可能性がある。一方、導電体層に伸縮性を付与すると、クラックにはならないが、導電体層が湾曲することにより伸び、膜厚が薄くなる現象が発生する。そのため、抵抗値が高くなり、通電可能な電流値が低下するという問題が生じる。

本発明の目的は、湾曲した回路基板でありながら、回路パターンの導電性の信頼性が高く、大きな電流を通電することができる回路基板の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と絶縁材料とが分散された溶液、もしくは、絶縁材料層で被覆された導電性ナノサイズ粒子が分散された溶液を、基板表面に所望の形状で塗布し、前記絶縁材料で被覆された導電性ナノサイズ粒子を含む膜を形成する第１工程と、形成した膜に所定のパターンで光を照射し、光によって導電性ナノサイズ粒子を焼結し、所定のパターンの導電性ナノサイズ粒子層である第１回路パターンを形成する第２工程とを有する。そして、第１工程の前、もしくは、第１工程の後で第２工程の前に、基板を湾曲させる工程を行う。

本発明によれば、湾曲した回路基板でありながら、導電性の信頼性が高く、大きな電流を通電することができる回路パターンを形成することができる。

（ａ）〜（ｆ）第１の実施形態の湾曲した回路基板の製造方法を示す説明図。 （ａ）〜（ｆ）第１の実施形態の湾曲した回路基板の別の製造方法を示す説明図。 第２の実施形態の電子デバイスの（ａ）上面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ断面図。 （ａ）〜（ｅ）第２の実施形態の電子デバイスの製造工程を示す説明図。 （ａ）〜（ｆ）第２の実施形態の電子デバイスの製造工程を示す説明図。 （ａ）〜（ｇ）第２の実施形態の電子デバイスの製造工程を示す説明図。

本発明の一実施形態の回路基板の製造方法について説明する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態の湾曲した回路基板の製造方法について図１および図２を用いて説明する。

まず、図１（ａ）のように、基板１０を用意し、基板１０を所望の形状に湾曲させる。例えば、金型を用いた成型により湾曲させることができる。

つぎに、図１（ｂ）のように、粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子（以下、導電性ナノ粒子と呼ぶ）と絶縁材料とが溶媒に分散された溶液、もしくは、絶縁材料層で被覆された導電性ナノ粒子が溶媒に分散された溶液を用意する。溶媒としては、有機溶媒や水を用いることができる。この溶液を、基板１０の表面に所望の形状で塗布する。塗布された溶液は、図１（ｃ）のように、基板１０上で表面が平滑になり、塗膜（膜４１）を形成する。必要に応じて膜４１を加熱し、乾燥させる。膜４１内には、導電性ナノ粒子が分散され、導電性ナノ粒子の周囲は絶縁材料で覆われた状態である。よって、膜４１はこの段階では非導電性である。

つぎに、図１（ｄ）のように、膜４１に所定のパターンで光を照射する。光照射により、導電性ナノ粒子は、その粒子を構成する材料のバルクの融点よりも低い温度で溶融する。導電性ナノ粒子の周囲の絶縁材料層は、光照射により蒸発するかもしくは軟化する。そのため、溶融した導電性ナノ粒子は、隣接する粒子と直接融合するか、もしくは、軟化した絶縁材料層を突き破って隣接する粒子と融合する。これにより、導電性ナノ粒子同士を焼結することができ、光照射した領域が、電気導電性の第１回路パターン４０となる。これにより、図１（ｅ）のように、第１回路パターン４０を形成する。なお、光照射後の導電性ナノ粒子は、粒子同士が結合しているが、ある程度粒子形状を保っている。

このように、第１の実施形態では、導電性ナノ粒子を含む膜４１を塗布により形成し、光照射により所望の第１回路パターン４０の形状に焼結させる構成であるため、予め基板１０を湾曲させても、膜４１の形成および第１回路パターン４０の焼結を問題なく行うことができる。よって、湾曲により第１回路パターン４０がクラックを生じたり、回路パターンの膜厚が薄くなることがなく、導電性の信頼性の高い回路パターンを備えた湾曲した回路基板を製造できる。

なお、基板１０を湾曲させる工程は、図１のように膜４１を形成する前に行うことに限定されるものではなく、光を照射する工程（図１（ｄ））よりも前であればどのようなタイミングに行ってもよい。例えば、図（ｄ）の工程の直前に基板１０を湾曲させることができる。これを図２を用いて説明する。

例えば、図２（ａ），（ｂ）のように、湾曲させていない平板状の基板１０上に、溶液を塗布し、膜４１を形成する。そして、膜４１が形成された基板を金型等を用いて湾曲させる（図２（ｃ））。その後、光を所望のパターンで照射して（図２（ｄ））、第１回路パターン４０を形成する（図２（ｅ））。

この方法では、膜４１が形成された状態で基板１０を湾曲させるため、膜４１自体にはクラックが生じる可能性があるが、図２（ｄ）で光を照射することにより、導電性ナノ粒子の周囲の絶縁材料層は、光照射により蒸発するかもしくは軟化し、溶融した導電性ナノ粒子が隣接する粒子と融合する。よって、この融合過程で、膜４１のクラックは消失するため、クラックのない第１回路パターン４０を形成することができる。また、基板を湾曲させることにより、膜４１が引き延ばされ薄くなる可能性があるが、それを見込んで塗布量を増加させておくことにより、必要な膜厚の第１回路パターン４０を光による焼結で形成できる。図２の方法によっても、導電性の信頼性の高い回路パターンを備えた湾曲した回路基板を製造できる。

なお、光を照射していない膜４１の領域は、焼結が生じないため、非導電性のまま残る。非導電性の膜４１は、この後の工程で除去してもよい。例えば、有機溶媒等を用いて膜４１を除去することが可能である。

また、図１（ｃ）の後で膜４１上に図１（ｆ）のように、光透過性の基板１０を膜４１の上に搭載し、２枚の基板１０で膜４１を挟んでもよい。また、図２（ｂ）で膜４１を形成した後で膜４１の上に光透過性の基板を膜４１の上に搭載した後、２枚の基板１０で膜４１挟んだ状態で、基板１０を湾曲させてもよい（図２（ｆ））。いずれの場合も、２枚の基板１０で挟んだ状態でも光透過性の基板１０側から基板１０を通して光を照射して第１回路パターン４０を形成することができる。また、膜４１を挟む２枚の基板１０として、いずれも光透過性のものを用いることも可能である。

基板１０の材質としては、第１回路パターン４０を支持することができ、少なくとも表面が絶縁性であり、湾曲させる加工が可能であり、しかも、第１回路パターン４０の形成時の光照射に耐えることができるものであればどのような材質であってもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）基板、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、フレキシブルプリント基板、セラミック基板、ガラス基板、表面を絶縁層で被覆した金属基板などを用いることができる。透明な基板１０を用いた場合には、回路パターンの焼成のための光を基板の裏面側から照射することができる。また、本実施形態の基板１０は、フィルム状のものを用いることも可能である。

第１回路パターン４０を構成する導電性ナノ粒子の材料としては、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、ＩＴＯ、Ｐｔ、Ｆｅなどの導電性金属および導電性金属酸化物のうちの１つ以上を用いることができる。

導電性ナノ粒子を被覆する絶縁材料としては、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、および、アクリル樹脂などの有機物、ならびに、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２などの無機材料、また有機と無機のハイブリット材料のうちの１以上を用いることができる。また、膜４１において導電性ナノ粒子を被覆する絶縁材料層の厚みは、１ｎｍ〜１００００ｎｍ程度であることが好ましい。

導電性ナノ粒子は、粒径（例えば、平均粒子径）０．０１μｍ〜１μｍの導電性粒子を含んでいる。第１回路パターン４０（焼結された部分）の配線幅は、例えば１μｍ以上にすることが可能である。第１回路パターン４０の厚みは、１０ｎｍ〜１０μｍ程度に形成することが可能である。また、第１回路パターン４０の電気抵抗値は、１０⁻⁴Ω/ｃｍ²以下であることが望ましく、特に、１０^−６Ω/ｃｍ²オーダー以下の低抵抗であることが望ましい。

図１（ｄ）、図２（ｄ）の工程で照射する光の波長は、紫外、可視、赤外いずれの光であってもよいが、膜４１に含まれる導電性ナノ粒子に吸収される波長を選択して用いる。導電性ナノ粒子として、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄなどを用いた場合、例えば４００〜６００ｎｍの可視光を用いることができる。光を照射する所望のパターン（第１回路パターン４０）は、開口を有するマスクに光を通すことにより形成することができる。また、第１回路パターン４０の配線幅よりも小さい照射径に集光した光ビームを用い、光ビームを膜４１上の所望のパターンに走査させてもよい。

本実施形態では、膜４１を導電性ナノ粒子により形成したが、本発明はこれに限られるものではなく、導電性ナノ粒子に代えて、導電性ナノ粒子と、粒径（例えば、平均粒子径）１μｍ以上の導電性マイクロサイズ粒子（以下導電性マイクロ粒子と呼ぶ）とを混合した導電性粒子を用いることも可能である。導電性マイクロ粒子の材質は、導電性ナノ粒子と同様のものを用いる。粒子サイズ以外の各工程の詳細は、上述した工程と同様にする。これにより、膜厚の厚い回路パターンを形成することができる。

＜第２の実施形態＞

本発明の第２の実施形態として、第１の実施形態の湾曲した回路基板を用いた電子デバイスについて図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。

図３の電子デバイスは、第２回路パターン５０ａ，５０ｂ（以下、第２回路パターン５０とも呼ぶ）を備えた基板１０と、基板１０上に搭載された、電子部品３０および電子部品３０に直列に第２回路パターン５０によって接続された抵抗器２４０とを含む。抵抗器２４０は、電子部品３０に過大な電流が流れるのを防止する保護抵抗として作用する。

第２回路パターン５０のうち一部５０ａは、基板１０の一方の面に搭載され、他の部分５０ｂは、基板１０の他方の面に搭載されている。第２回路パターン５０ａと第２回路パターン５０ｂは、基板１０の主平面方向において、一部で重なり合っており、重なり合っている部分の基板１０には、スルーホール７０が形成され、スルーホール７０には導電体５２が充填されている。これにより、基板１０の一方の面の第２回路パターン５０ａと他方の面の第２回路パターン５０ｂは、スルーホール７０内の導電体５２により基板１０の厚み方向に接続されている。

電子部品３０は、基板１０に設けられた領域２０内に配置されている。領域２０内には電子部品３０と電気的に接続される第１回路パターン４０が配置されている。第２回路パターン５０ａは、領域２０の周縁部で第１回路パターン４０に接続されている。第２回路パターン５０ａは、領域２０の外側に配置された電源６０に接続され、第１回路パターン４０に電流を供給する。

抵抗器２４０は、抵抗体膜１４０を含む。抵抗体膜１４０は、第２回路パターン５０の途中に設けられた間隙に配置され、間隙の両脇の第２回路パターン５０を接続する。抵抗体膜１４０の周囲には、非導電性の膜１４１が備えられている。なお、膜１４１は、除去されていてもよい。

第１回路パターン４０は、一部または全部が、粒径（例えば、平均粒子径）が１μｍ未満である導電性ナノ粒子を焼結した層によって構成されている。第１回路パターン４０は、電子部品３０を搭載するための領域２０内に少なくとも一対配置され、領域２０の両脇の第２回路パターン５０（５０ａ、５０ｂ）とそれぞれ接続されている。一対の第１回路パターン４０の間には、非導電性層４１が配置されている。電子部品３０は、一対の第１回路パターン４０に、直接フリップチップ実装されている。図３（ａ），（ｂ）では、第１回路パターン４０の間に非導電性層４１が配置されているが、非導電性層４１は、必ずしも配置されていなくてもよく、除去されていてもよい。

第２回路パターン５０（５０ａ，５０ｂ）の厚さは、図３（ｂ）のように、第１回路パターン４０の厚さよりも厚い。第１回路パターン４０は、導電性ナノ粒子を焼結して形成しているため、厚く形成することが難しく、第１回路パターン４０を電源６０まで延長して形成した場合、薄い第１回路パターン４０の電気抵抗が大きくなる。そのため、電子部品３０に大きな電流を供給することは難しくなる。本実施形態では、微細な配線が必要な、電子部品３０を搭載する領域２０内のみを第１回路パターン４０で形成し、領域２０の外側は厚膜の第２回路パターン５０によって構成することにより、第１回路パターン４０を電源６０まで形成した場合と比較して電気抵抗を低下させて電子部品３０への大きな電流の供給を可能にする。

また、第２回路パターン５０の一部または全部を、導電性粒子を光照射によって焼結した層によって構成することも可能である。

なお、図１では、電源６０を基板１０上に搭載しているが、電源６０は必ずしも基板１０上に配置されていなくてもよい。例えば、基板１０に電源６０の代わりにコネクタを配置してもよい。この場合、基板１０に搭載されていない電源をケーブル等を介してコネクタに接続することができる。コネクタは、第２回路パターン５０に接続される。また、電源６０として太陽電池等の発電装置を用いることも可能である。

基板１０は、図３（ｂ）、（ｃ）のように、湾曲した形状である。第１回路パターン４０および第２回路パターン５０は、湾曲した基板１０の表面に沿って配置されている。本実施形態では、抵抗体膜１４０、第１回路パターン４０および第２回路パターン５０を、導電性の粒子を含む膜を塗布して、それを光照射によって焼結させて形成する。このとき、焼結工程よりも前に基板１０を湾曲させることにより、湾曲した基板１０上の抵抗体膜１４０ならびに回路パターン４０，５０を断線や線細りさせることなく、容易に形成することができる。

特に、抵抗体膜１４０は、焼結工程後に湾曲工程を実施すると、伸縮することで抵抗膜の抵抗値が変化してしまい、保護回路としての役割が低減するが、湾曲工程後に焼結工程を実施することにより、所望の抵抗値をえることができる。

基板１０の材質は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。第１回路パターン４０を構成する導電性ナノ粒子の材質及びサイズとしては、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。第２回路パターン５０を導電性粒子を焼結して形成する場合は、導電性ナノ粒子と、導電性マイクロ粒子とを混合した導電性粒子を用いることができる。

電子部品３０としては、どのようなものを用いてもよいが、一例としては、発光素子（ＬＥＤ，ＬＤ）、受光素子、集積回路、表示素子（液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ等）を用いることができる。また、図３では、基板１０上に、電子部品３０を一つのみ搭載しているが、２以上の領域２０を設け、２以上の電子部品３０を搭載することももちろん可能である。この場合、第２回路パターン５０は、複数の電子部品３０を直列や並列等の所望の回路パターンで接続するように形成する。

つぎに、図３の電子デバイスの製造方法について、図４〜図６を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｅ）は、基板１０にスルーホール７０と第２回路パターン５０を形成する工程を示し、図５（ａ）〜（ｆ）は、抵抗体膜１４０を形成する工程を示し、図６（ａ）〜（ｇ）は、基板１０上の領域２０に第１回路パターン４０を形成し、電子部品３０を搭載する工程を示している。

以下において、抵抗体膜１４０、スルーホール７０の導電体５２、第２回路パターン５０は、導電性ナノ粒子と導電性マイクロ粒子とを含んだ層によって形成され、第１回路パターン４０の一部または全部は、導電性ナノ粒子を含んだ層によって構成された電子デバイスの製造方法として説明する。

まず、基板１０として透明基板を用意する。基板１０を湾曲させるタイミングについては後述する。導電性ナノ粒子と、導電性マイクロ粒子と、絶縁材料とが溶媒に分散された溶液、もしくは、絶縁材料の層で被覆された導電性ナノ粒子および導電性マイクロ粒子が溶媒に分散された溶液を用意する。この溶液は、導電性ナノ粒子の他に、粒径（例えば平均粒子径）１μm以上の導電性マイクロ粒子を含むほかは、第1の実施形態で述べた膜４１を形成するための溶液と同様である。導電性マイクロ粒子の材質は、導電性ナノ粒子と同様のものを用いることができる。この溶液を、基板１０の一方の面に塗布して、第２回路パターンを形成するための膜５１と、抵抗体膜１４０を形成するための膜１４１とを形成する（図４（ａ），（ｂ）、図５（ａ）〜（ｃ））。

次に、図４（ｃ−１）のように、基板１０の膜５１とは逆側の面から所定の位置に光を照射し、光１０１によって基板１０にスルーホール（貫通孔）７０をあける。スルーホール７０が形成されることにより、膜５１の一部はスルーホール７０内に流入し、スルーホール７０を充填する（図４（ｃ−２））。このとき、膜５１は、乾燥していない液体状態の方がスルーホール７０に容易に充填されるため、溶液塗布後に乾燥させないままスルーホール７０を形成することが好ましい。

膜５１、１４１に対して、図３の第２回路パターン５０ａおよび抵抗体膜１４０を形成すべき領域、ならびに、スルーホール７０内に、それぞれ光１０２、１０３を照射する（図４（ｃ−２）、図５（ｄ））。スルーホール７０内に流入した膜５１に照射する光１０３は、スルーホール７０の形成時に照射する光１０１より強度を弱めて照射する。

光１０２，１０３等の照射により、膜５１、１４１を構成する導電性ナノ粒子は、その粒子を構成する材料のバルクの融点よりも低い温度で溶融し、導電性ナノ粒子の周囲の絶縁材料層は、光照射により蒸発するかもしくは軟化する。溶融した導電性ナノ粒子は、周囲の導電性マイクロ粒子と結合するため、導電性ナノ粒子を起点として、導電性マイクロ粒子を光照射によってバルクよりも低温で焼結することができる。これにより、光１０２等が照射された領域の導電性ナノ粒子と導電性マイクロ粒子とを焼結して抵抗体膜１４０および第２回路パターン５０ａを形成することができる。また、スルーホール７０内の膜５１の導電性ナノ粒子と導電性マイクロ粒子とを光１０３により焼結して、スルーホール７０内を充填する導電体５２を形成することできる。

光１０２、１０３等を照射していない膜５１、１４１の領域は、焼結が生じないため、非導電性のまま残る。なお、焼結されない非導電性の膜５１、膜１４１の領域は、残存させたままでもよいし、除去してもよい。

次に、抵抗体膜１４０について、図５（ｅ）の工程により、抵抗値を測定し、抵抗値が予め定めた範囲よりも大きい場合には、図５（ｆ）により抵抗体膜１４０の縁に光を照射し、抵抗体膜１４０を広げ、抵抗体膜１４０を追加形成する。一方、抵抗値が予め定めた範囲より小さい場合には、光を照射して、抵抗体膜１４０をトリミングして除去する。これにより、抵抗体膜１４０の抵抗値を予め定めた範囲に入るように調整することができる。

続いて、基板１０の他方の面に、図４（ａ），（ｂ）と同様の工程を行って膜５１を形成し、光１０２を照射して焼結し、第２回路パターン５０ｂを基板１０の他方の面に形成する（図４（ｃ−４））。このとき第２回路パターン５０ｂをスルーホール７０の位置を覆うように形成することにより、一方の面の第２回路パターン５０ａと、他方の面の第２回路パターン５０ｂとをスルーホール７０内の導電体５２により結合することができる。また、基板１０の一方の面側から形成した導電体５２がスルーホール７０の内部の全体を充填していない場合には、図４（ｃ−４）の工程で、基板１０の他方の面側からスルーホール７０上に膜５１を形成することにより、最終的にスルーホール７０内を全て満たす導電体５２を形成することができる。

なお、第２回路パターン５０ａ，５０ｂの形成方法としては従来の方法を用いることもできる。例えば、金属薄膜を基板１０上に形成した後、エッチングにより図３の第２回路パターン５０ａ、５０ｂの形状にパターニングすることにより第２回路パターン５０ａ，５０ｂを形成することができる。

つぎに、第１回路パターン４０を形成するため、第１の実施形態で説明したように、導電性ナノ粒子と、上記絶縁材料とが溶媒に分散された溶液、もしくは、上記絶縁材料の層で被覆された上記導電性ナノ粒子が溶媒に分散された溶液を用意する。

上記工程により形成された、第２回路パターン５０（５０ａ，５０ｂ）を備えた基板１０（図６（ａ））の領域２０内に、上記溶液を塗布する（図６（ｂ））。塗布された溶液は、図６（ｃ）のように、基板１０上で表面が平滑になり、塗膜（膜４１）を形成する。膜４１の端部は第２回路パターン５０の端部と重なるようにする。必要に応じて膜４１を加熱し、乾燥させる。膜４１内には、導電性ナノ粒子が分散され、導電性ナノ粒子の周囲は絶縁材料で覆われた状態である。

続いて、図６（ｄ）のように、電子部品３０を膜４１の所定の位置に位置合わせして搭載し、図６（ｅ）のように、電子部品３０の電極３１を膜４１に密着させる。

つぎに、図６（ｆ）のように、基板の裏面側から膜４１に、図３（ａ）の第１回路パターン４０の形状に光を照射し、光によって導電性ナノ粒子を焼結する。これにより、領域２０には、図６（ｇ）のように一対の第１回路パターン４０を形成する。膜４１に照射する光は、基板１０の裏面側から照射するが、上述の膜５１、１４１に照射する光は、基板の表面側からでも裏面側からでもよい。

照射する光の波長は、膜４１に含まれる導電性ナノ粒子に吸収される波長であって、基板１０での吸収が少ない波長を選択して用いる。照射する光は、紫外、可視、赤外いずれの光であってもよい。例えば導電性ナノ粒子として、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄなどを用いた場合、４００〜６００ｎｍの可視光を用いることができる。

膜４１に照射する光の照射パターンは、膜４１の電子部品の電極３１が当接された領域を含む。搭載された電子部品の電極３１の位置を確認し、その電極３１の位置を基準として照射パターンを決定することができるため、回路パターンと電子部品との位置ずれを抑制することができる。光は、第２回路パターン５０と連続した第１回路パターン４０を形成するため、第２回路パターン５０と重なる領域にも照射する。光照射により、導電性ナノ粒子は、その粒子を構成する材料のバルクの融点よりも低い温度で溶融する。導電性ナノ粒子の周囲の絶縁材料層は、光照射により蒸発するかもしくは軟化する。そのため、溶融した導電性ナノ粒子は、隣接する粒子と直接融合するか、もしくは、軟化した絶縁材料層と突き破って隣接する粒子と融合する。これにより、導電性ナノ粒子同士を焼結することができ、光照射した領域が、電気導電性の第１回路パターン４０となる。なお、光照射後の導電性ナノ粒子は、粒子同士が結合しているが、ある程度粒子形状を保っている。

この後、未焼結の膜４１を除去してもよい。

以上の工程により、所望のパターンの微細な第１回路パターン４０を、塗布と光照射という簡単な工程で形成できる。

また、導電性ナノ粒子は、焼結時に溶融するため、電子部品３０の電極３１と結合し、第１回路パターン４０と電極３１とを固着することができる。すなわち、電極３１はバンプ等を用いることなく、第１回路パターン４０と直接接合される。この製造方法は、電子部品３０を搭載した状態で光照射を行うため、搭載後の電極３１の位置を基準としたパターンで光照射を行うことができる。そのため電子部品３０の電極３１と第１回路パターン４０との接合は確実に高い精度で得られる。

なお、図６（ｂ）の工程において、導電性ナノ粒子と絶縁材料とが溶媒に分散された溶液、もしくは、絶縁材料の層で被覆された上記導電性ナノ粒子が溶媒に分散された溶液を基板１０上に塗布する際に、印刷手法を用いて膜４１を形成してもよい。印刷手法としては、インクジェット印刷やフレキソ印刷、グラビアオフセット印刷等を用いることができる。この場合、図６（ｄ）の工程では、印刷により形成した膜４１の全体に光を照射して焼結して、第１回路パターン４０を形成することができる。また、図４（ａ），（ｂ）、図５（ａ），（ｂ）の工程で形成する膜５１，１４１についても、同様に印刷により形成することが可能である。

次に、基板を湾曲させるタイミングについて説明する。基板１０を図３（ｂ）、（ｃ）のように湾曲させる工程は、膜５１，１４１，４１に最初に光を照射する工程（図４（ｃ−２）、図５（ｄ）、図６（ｆ））の前までに行うことが望ましい。これにより、抵抗体膜１４０および第１および第２回路パターン４０、５０の断線や線細りを防ぐことができる。

例えば、予め基板１０を湾曲させてから第２回路パターン５０を形成してもよいし、第１の実施形態の図２の工程と同様に、塗膜の形成後に湾曲させてもよい。

また、本実施形態では、第２回路パターン５０および抵抗体膜１４０を光照射により形成した後、第１回路パターン４０となる膜４１を塗布し、光照射を行っているが、第２の回路パターン５０の膜を形成した後、光照射を行わないまま、図６（ａ）〜（ｅ）の工程を行って、図６（ｆ）の工程で第２回路パターン５０の光照射と第１回路パターンの光照射とを同時に、または、連続して行うことも可能である。この場合、図６（ｆ）の光照射の前であれば、どのような段階で基板１０を湾曲させてもよい。

なお、第２の実施形態では、光透過性の基板を用いて、膜４１の裏面側から光を照射したが、基板１０として非透過性の基板を用いて、膜４１の上面から光を照射することもできる。その場合においては、膜４１に光照射して第１回路パターン４０を形成後に、第１回路パターン上にバンプ４２や半田ボール等を必要に応じて搭載し、電子部品３０を、その電極３１が第１回路パターン４０上に一致するように位置合わせして搭載する。バンプ等を配置した場合には、バンプの位置が電子部品３０の電極３１の位置と一致するように位置合わせする。その後、加熱または超音波を照射して、電子部品３０の電極３１を第１回路パターン４０とを接続し、電子部品３０を固定する。

なお、第２の実施形態では、抵抗体器２４０を形成する膜１４１は、第２回路パターン５０を形成する膜５１と同じ塗布液で形成したが、抵抗体器２４０を形成する膜１４１を構成する塗布液に、絶縁性材料をさらに含有させる等して第２回路パターン５０と形成する膜５１の塗布液とは異なる配合の塗布液を用いることも可能である。これにより、抵抗体器２４０を構成する膜１４１の抵抗値を容易に調整することが可能になる。また、抵抗体器２４０を形成する膜１４１を、第１回路パターン４０を形成する膜４１と同じ塗布液で形成することや、第１回路パターン４０を形成する塗布液に絶縁性材料をさらに含有させる等、異なる配合の塗布液で形成することも可能である。

本実施形態によれば、種々の電子部品を高密度に基板１０に搭載しつつ、少ない製造工程で一括して実装して、電子デバイスを製造できる。しかも、光照射により、回路パターンを容易に変更できるため、設計変更にも容易に対応することができる。

また、上述のように本実施形態によれば、以下のように導電体で充電されたスルーホールを備えた電子デバイスの製造方法も提供される。すなわち、この電子デバイスの製造方法は、第１工程で、粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と、粒径が１μｍ以上である導電性マイクロサイズ粒子と、絶縁材料とが分散された溶液、もしくは、絶縁材料層でそれぞれ被覆された導電性ナノサイズ粒子および前記導電性マイクロサイズ粒子が分散された溶液を、基板の表面に所望の形状で塗布し、前記絶縁材料で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子と前記導電性マイクロサイズ粒子を含む膜を形成する。第２の工程では、前記貫通孔内を前記導電体で充填する。上記第２工程は、前記基板の前記膜とは逆側の面から所定の位置に光を照射し、前記光によって基板に貫通孔をあけ、前記貫通孔に前記膜の一部を流入させて前記貫通孔を前記膜で充填する第２−１工程と、光照射により、前記貫通孔内の前記膜の導電性ナノサイズ粒子と導電性マイクロサイズ粒子とを焼結して導電体を形成する第２−２工程とを有するようにする。

また、上述のように本実施形態によれば、抵抗器の製造方法も提供される。すなわち、粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と絶縁材料とが少なくとも分散された溶液、もしくは、絶縁材料層で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子が分散された溶液を、基板表面に所望の形状で塗布し、膜を形成する第１工程と、前記膜の一部に所定のパターンで光を照射し、前記光によって導電性ナノサイズ粒子を焼結し、前記所定のパターンの導電性ナノサイズ粒子層である抵抗体膜を形成する第２工程とを有する抵抗器の製造方法である。

本実施形態の電子デバイスは、電子部品を基板に搭載したデバイスであればどのようなものでも適用可能である。例えば、自動車のインストルメント・パネル（計器表示盤）やゲーム機の表示部等に適用できる。また、基板を湾曲させることができるため、ウエアラブル（体に装着可能な）な電子デバイス（メガネ、時計、ディスプレイ、医療機器等）や、湾曲したディスプレイに適用可能である。

１０・・・基板、２０・・・電子部品搭載のための領域、３０・・・電子部品、４０・・・第１回路パターン、４１・・・膜、５０（５０ａ，５０ｂ）・・・第２回路パターン、５２・・・導電体、６０・・・電源、７０・・・スルーホール、２４０・・・抵抗器、１４０・・・抵抗体膜

Claims (4)

1. 粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と絶縁材料とが少なくとも分散された溶液、もしくは、絶縁材料層で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子が少なくとも分散された溶液を、基板表面に所望の形状で塗布し、前記絶縁材料で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子を含む膜を形成する第１工程と、
   前記膜に所定のパターンで光を照射し、前記光によって導電性ナノサイズ粒子を焼結し、前記所定のパターンの導電性ナノサイズ粒子層である第１回路パターンを形成する第２工程とを有し、
   前記第１工程の前、もしくは、前記第１工程の後であって第２工程の前に、前記基板を湾曲させる工程を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 請求項１に記載の回路基板の製造方法であって、
   前記基板は、光透過性であり、第２工程は、前記基板の下面側から前記基板を通して前記膜に光を照射することを特徴とする回路基板の製造方法。
3. 粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子と絶縁材料とが少なくとも分散された溶液、もしくは、絶縁材料層で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子が少なくとも分散された溶液を、基板表面に所望の形状で塗布し、前記絶縁材料で被覆された前記導電性ナノサイズ粒子を含む膜を形成する第１工程と、
   前記膜に所定のパターンで光を照射し、前記光によって導電性ナノサイズ粒子を焼結し、前記所定のパターンの導電性ナノサイズ粒子層である第１回路パターンを形成する第２工程と、
   前記第１回路パターンの上に、電子部品を搭載実装する第３工程とを有し、
   前記第２工程よりも前に、前記基板を湾曲させる工程を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
4. 基板と、前記基板に設けられた、電子部品を搭載するための領域と、前記領域内に配置され、前記電子部品と電気的に接続される第１回路パターンと、前記第１回路パターンに接続されて、前記領域の外側から前記第１回路パターンに電流を供給する第２回路パターンと、前記領域に搭載され、前記第１回路パターンに接続された電子部品とを有し、
   前記第１回路パターンの一部または全部は、粒径が１μｍ未満である導電性ナノサイズ粒子を焼結した層によって構成され、
   前記第２回路パターンは、前記第１回路パターンよりも厚さが大きく、
   前記基板は湾曲していることを特徴とする電子デバイス。

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