JP2021111745A - シート体の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】離間層を転写用シートから除去する作業をなくす。【解決手段】本開示のシート体10の製造方法は、表面20Aと裏面20Bを有し、絶縁材料からなるシート本体20と、シート本体20の表面20Aに配置され、導電性材料からなる配線層30と、を備えたシート体10を製造するシート体10の製造方法であって、配線層30と、配線層30と離間した離間層60と、が表面に形成された転写用シート40を準備する配線パターン形成工程S10と、配線層30がシート本体20に対向する配置で転写用シート40をシート本体20に重ねて配置する転写用シート配置工程S20と、転写用シート40の裏面40Bのうち、表面40Aの配線層30が形成された部分と対応する部分40B1を凸版治具50で押すことにより配線層30をシート本体20に転写させつつ離間層60を転写用シート40に残す配線層転写工程S30と、を備える。【選択図】図4

Description

本明細書によって開示される技術は、シート体の製造方法に関する。
従来、導体回路が形成された転写シートを用いて製作した配線基板の製造方法として、特開2003−273497号公報(下記特許文献1)に記載の製造方法が知られている。転写シートは、回路パターン状に形成された金属層と、金属層を転写するための支持部材としての機能を有する支持体と、を備える。金属層となる母材は、圧延により形成された金属箔、公知のめっきやスパッタリングなどにより形成された金属薄膜等である。このような金属箔や金属薄膜にレーザ加工を行うことで回路パターン状の金属層が形成される。次に、機械的圧力によって金属層を前駆体シート内に埋め込み、支持体を剥がすことにより前駆体シートに金属層を転写し、最終的に加熱硬化することにより、導体回路を有する配線基板を製作することができる。
特開2003−273497号公報
特開2003−273497号公報に記載の製造方法によると、レーザ加工によって微細な回路パターンを形成できるという利点があるものの、レーザ加工によって必要部分と不要部分とが同時に形成されるため、不要部分を除去する作業が必要になる。また、必要部分である回路パターンが微細になれば、これに伴って不要部分も微細になってくるため、不要部分の除去作業も困難を極めることが予想される。
また、特開2003−273497号公報には、回路パターンの微細部分以外の金属層をフォトリソグラフィ法により除去した後、微細部分のみをレーザ加工により形成することも記載されている。しかしながら、フォトリソグラフィ法による金属層の除去は、露光、現像、エッチングなどの工程が必要となるため、工程数が増加する。その上、エッチングの条件によって回路の断面形状がアンダーカット状になるおそれがあり、現像時に回路間に残渣が残ることでエッチングが十分に行われず回路間が短絡するなどのおそれもある。
本開示のシート体の製造方法は、表面と裏面を有し、絶縁材料からなるシート本体と、前記シート本体の前記表面に配置され、導電性材料からなる配線層と、を備えたシート体を製造するシート体の製造方法であって、前記配線層と、前記配線層と離間した離間層と、が表面に形成された転写用シートを準備する配線パターン形成工程と、前記配線層が前記シート本体に対向する配置で前記転写用シートを前記シート本体に重ねて配置する転写用シート配置工程と、前記転写用シートの前記裏面のうち、前記表面の前記配線層が形成された部分と対応する部分を凸版治具で押すことにより前記配線層を前記シート本体に転写させつつ前記離間層を前記転写用シートに残す配線層転写工程と、を備えるシート体の製造方法である。
本開示のシート体の製造方法によれば、離間層を転写用シートから除去する作業をなくすことができる。
図1はシート体の製造方法を示したフローチャートである。 図2は配線パターン形成工程を示した図である。 図3は転写用シート配置工程を示した図である。 図4は配線層転写工程を示した図である。 図5は図4の一部を拡大して示した図である。 図6は配線基板の断面図である。 図7は静電チャックの内部構造を示した斜視断面図である。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
(1)本開示のシート体の製造方法は、表面と裏面を有し、絶縁材料からなるシート本体と、前記シート本体の前記表面に配置され、導電性材料からなる配線層と、を備えたシート体を製造するシート体の製造方法であって、前記配線層と、前記配線層と離間した離間層と、が表面に形成された転写用シートを準備する配線パターン形成工程と、前記配線層が前記シート本体に対向する配置で前記転写用シートを前記シート本体に重ねて配置する転写用シート配置工程と、前記転写用シートの前記裏面のうち、前記表面の前記配線層が形成された部分と対応する部分を凸版治具で押すことにより前記配線層を前記シート本体に転写させつつ前記離間層を前記転写用シートに残す配線層転写工程と、を備えるシート体の製造方法である。
配線パターン形成工程で転写用シートの表面に配線層を形成し、転写用シート配置工程で転写用シートをシート本体に重ねて配置し、配線層転写工程で凸版治具によって配線層を転写用シートからシート本体に転写させることにより離間層を転写用シートから除去する作業が不要になる。すなわち、転写用シートの表面から離間層を除去し、配線層のみが転写用シートの表面に残った状態としてから配線層をシート本体に転写させるのではなく、配線層と離間層が転写用シートに併存したまま配線層のみをシート本体に転写させることができる。また、転写用シートに残った離間層を回収して再利用できるため、材料ロスを低減できる。
(2)前記凸版治具は前記転写用シートを押す部分である凸部を有し、前記配線層転写工程において、前記凸部の接触面が、前記転写用シートの前記裏面に押し当てられたとき、前記配線層は、平面視で、前記接触面の外形線よりも内側に位置し、前記離間層は、平面視で、前記接触面の外形線よりも外側に位置することが好ましい。
凸版治具で転写用シートを押す際には、凸版治具と転写用シートを位置決めする必要がある。上記の製造方法では、配線層が平面視で接触面の外形線よりも内側に位置しているため、接触面全体によって配線層を押してシート本体に転写させることができる。このように配線層を確実に転写させることにより配線層の一部がシート本体から浮いた状態となることをなくすことができる。また、離間層が平面視で接触面の外形線よりも外側に位置しているため、配線層に隣り合う離間層を接触面によって押してしまうことを回避できる。
(3)前記配線層転写工程では、前記配線層の一部が前記シート本体に埋め込まれるように前記凸版治具を押すことが好ましい。
配線層の一部がシート本体に埋め込まれない場合、配線層とシート本体の段差は配線層の厚みとほぼ同じになるため、シート本体にさらに別のシート本体を積層してシート体を製造する際に、段差のところに気泡が発生しやすくなる。上記の製造方法によると、配線層の一部がシート本体に埋め込まれるため、配線層とシート本体の段差は配線層の厚みよりも小さくできる。したがって、シート体を製造する際に、段差のところに気泡が発生しにくくなる。
(4)前記凸版治具は前記転写用シートを押す部分である凸部を有し、前記配線層転写工程前において、前記凸部の高さは、前記配線層の厚み以上であることが好ましい。
凸部の高さが配線層の厚み以上であることから、配線層をシート本体に完全に埋め込むことができる。
(5)前記配線層が、抵抗体材料からなることが好ましい。
配線層に抵抗体材料を用いてシート体を製造した場合、通電した際に配線層が発熱するため、シート体はヒータとして機能する。また、ヒータでは配線層の厚みがバラつくと発熱量がバラついてしまうので、配線層の厚みのバラつきをできるだけ小さくすることが望ましい。このようなヒータの製造方法に本発明を適用すれば、転写用シート上に導電ペーストを略均一な膜厚で塗布した上で、その導電ペーストを用いて配線層を形成し、シート本体に転写することができるため、配線層の厚みを略均一にすることができる。その結果、ヒータの発熱量のバラつきを抑制することができる。
[本開示の実施形態の詳細]
本開示のシート体の製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
<シート体の全体構成>
本開示のシート体10は、図1に示すように、配線パターン形成工程S10、転写用シート配置工程S20、配線層転写工程S30、シート本体積層工程S40、およびシート本体焼成工程S50などによって構成される製造方法によって製造される。シート体10の一例としては、図6に示すように、絶縁材料からなるシート本体20と、導電性材料からなる配線層30と、を備えて構成された配線基板100を挙げることができる。
シート本体20は、最下層から順に、第1シート本体21、第2シート本体22、第3シート本体23、第4シート本体24、および第5シート本体25を備えて構成されている。一方、配線層30は、第1シート本体21に配された第1配線層31、および第5シート本体25に配された第5配線層35を備えて構成されている。
シート本体20は、表面20Aと裏面20Bを有し、セラミックを主成分とする。「主成分」とは、50質量%以上含有される成分を意味する。シート本体20を構成するセラミックとしては、例えばアルミナ、ベリリア、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、低温焼成セラミックス等が挙げられる。これらのセラミックは単体で、または2種以上組み合わせて使用できる。
配線層30は、導電性を有し、主成分として金属を含む。この金属としては、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、これらの合金等が挙げられる。本開示の配線層30は、抵抗体材料からなり、Wを含む発熱体によって構成され、通電により発熱するヒータとして使用されるものとしてもよい。
第1配線層31と第5配線層35は、図2に示す配線パターン形成工程S10によって形成される配線パターンである。一方、第2シート本体22に配された第2導体層32、第3シート本体23に配された第3導体層33、および第4シート本体24に配された第4導体層34は、第1配線層31と第5配線層35を電気的に接続する接続導体である。この接続導体は、例えば銀ロウと銅チップとから構成されている。銀ロウ以外の接合材として例えば銀−銅合金等の金属ロウ材や、錫−銀−銅合金等の半田材を用いてもよい。
本開示の転写用シート40は、PETを材質としたシート材によって構成されている。PET以外の材質としては、樹脂、ガラス、金属、セラミック等を用いてもよい。本開示の転写用シート40の厚みは、0.1mmとされている。
<シート体の製造方法>
次に、シート体10の製造方法について図1から図6の図面を参照しながら説明する。図1に示す配線パターン形成工程S10では、図2に示す転写用シート40を準備し、転写用シート40の表面40Aに導電ペースト41を印刷する。導電ペースト41は、ほぼ均一な膜厚で印刷される。導電ペースト41は、配線層30を構成する金属粉末に溶剤等を加えたものである。この金属粉末の材質としては、例えばW、Mo、WとMoの混合物、Cu、Ag、Ti、これらの合金等が挙げられる。本開示の導電ペースト40の厚みは、30μmとされている。
次に、導電ペースト41にレーザ光42を照射することで導電ペースト41が除去されたレーザ溝43を形成する。レーザ光42は、転写用シート40の表面40Aに対してほぼ直角に照射されるため、レーザ溝43の内壁は、転写用シート40の表面40Aに対してほぼ直角に形成される。導電ペースト41は、レーザ溝43の形成により配線層30と、離間層60と、に分離される。これにより、転写用シート40の表面40Aに、配線層30と、配線層30と離間した離間層60と、が形成される。
図1に示す転写用シート配置工程S20では、図3に示すシート本体20を準備する。次に、転写用シート40を上下逆にして配線層30がシート本体20の表面20Aに対向する配置とした上で、転写用シート40をシート本体20に重ねて配置する。これにより、転写用シート40は、配線層30と離間層60がシート本体20の表面20Aに接しつつ、転写用シート40の裏面40Bが上を向いた姿勢で配置される。
図1に示す配線層転写工程S30では、図4に示す凸版治具50を準備する。凸版治具50は、金属板をハーフエッチングしたものであって、例えばSUSによって構成されている。凸版治具50は、転写用シート40を押す部分である凸部51を有し、凸部51は、転写用シート40の裏面40Bに接触する接触面52を有している。
ここで、凸部51の形状および配置について図5の図面を参照しながら説明する。凸部51の高さをH1とし、凸部51の接触面52の幅をW1とする。また、配線層30の厚みをH2とし、配線層30の幅をW2とし、配線層30の両側に配置された一対の離間層60の離間距離をDとする。このとき、配線層転写工程S30前において、下記の関係式1と2をいずれも満たすように凸部51の高さH1と接触面52の幅W1とを設定する。
関係式1:D>W1≧W2
関係式2:H1≧H2
凸部51の接触面52の外形線をOとした場合に、外形線Oは接触面52の幅方向両側に一対存在している。配線層30は、平面視で、外形線Oから離間層60側に垂直に引いた垂線O1よりも内側(一方の垂線O1を基準として他方の垂線O1側の領域)に位置し、離間層60は、平面視で、外形線Oから離間層60側に垂直に引いた垂線O1よりも外側(一方の垂線O1を基準として他方の垂線O1とは反対側の領域)に位置するように凸版治具50を転写用シート40に対して位置決めする。これにより、転写用シート40の裏面40Bのうち、表面40Aの配線層30が形成された部分と対応する部分40B1を凸版治具50で押すことになり、配線層30を全幅で面押しすることができる。
次に、配線層30がシート本体20に埋め込まれるように凸版治具50を転写用シート40に押す。すると、配線層30がシート本体20に転写されるとともに、離間層60が転写用シート40に残った状態となる。図4においては、配線層30の全部がシート本体20に埋め込まれているものの、配線層30の一部がシート本体20に埋め込まれるようにしてもよいし、配線層30がシート本体20に埋め込まれない態様で転写されるようにしてもよい。
図1に示すシート本体積層工程S40では、シート本体20に別のシート本体(例えば図6に示す第2シート本体22から第4シート本体24)を積層する。第2シート本体22から第4シート本体24を積層する場合、第2導体層32から第4導体層34を、第2シート本体22から第4シート本体24の貫通孔に予め配置しておく。これにより、焼成前のシート体10が形成される。次に、図1に示すシート本体焼成工程S50では、焼成前のシート体10を焼成する。これにより、焼成前のシート体10が硬化され、シート体10が形成される。
[本開示の実施形態の作用効果]
(1)本開示のシート体10の製造方法は、表面20Aと裏面20Bを有し、絶縁材料からなるシート本体20と、シート本体20の表面20Aに配置され、導電性材料からなる配線層30と、を備えたシート体10を製造するシート体10の製造方法であって、配線層30と、配線層30と離間した離間層60と、が表面に形成された転写用シート40を準備する配線パターン形成工程S10と、配線層30がシート本体20に対向する配置で転写用シート40をシート本体20に重ねて配置する転写用シート配置工程S20と、転写用シート40の裏面40Bのうち、表面40Aの配線層30が形成された部分と対応する部分40B1を凸版治具50で押すことにより配線層30をシート本体20に転写させつつ離間層60を転写用シート40に残す配線層転写工程S30と、を備えるシート体10の製造方法である。
配線パターン形成工程S10で転写用シート40の表面40Aに配線層30を形成し、転写用シート配置工程S20で転写用シート40をシート本体20に重ねて配置し、配線層転写工程S30で凸版治具50によって配線層30を転写用シート40からシート本体20に転写させることにより離間層60を転写用シート40から除去する作業が不要になる。すなわち、転写用シート40の表面40Aから離間層60を除去し、配線層30のみが転写用シート40の表面40Aに残った状態としてから配線層30をシート本体20に転写させるのではなく、配線層30と離間層60が転写用シート40に併存したまま配線層30のみをシート本体20に転写させることができる。また、転写用シート40に残った離間層60を回収して再利用できるため、材料ロスを低減できる。
(2)凸版治具50は転写用シート40を押す部分である凸部51を有し、配線層転写工程S30において、凸部51の接触面52が、転写用シート40の裏面40Bに押し当てられたとき、配線層30は、平面視で、接触面52の外形線Oよりも内側に位置し、離間層60は、平面視で、接触面52の外形線Oよりも外側に位置することが好ましい。
凸版治具50で転写用シート40を押す際には、凸版治具50と転写用シート40を位置決めする必要がある。上記の製造方法では、配線層30が平面視で接触面52の外形線Oよりも内側に位置しているため、位置決めの際に位置ずれが発生した場合でも、その位置ずれを吸収しつつ接触面52によって配線層30の全体を押してシート本体20に転写させることができる。このように配線層30を確実に転写させることにより配線層30の一部がシート本体20から浮いた状態となることをなくすことができる。また、離間層60が平面視で接触面52の外形線Oよりも外側に位置しているため、配線層30に隣り合う離間層60を接触面52によって押してしまうことを回避できる。
(3)配線層転写工程S30では、配線層30の一部がシート本体20に埋め込まれるように凸版治具50を押すことが好ましい。
配線層30の一部がシート本体20に埋め込まれない場合、配線層30とシート本体20の段差は配線層30の厚みとほぼ同じになるため、シート本体20にさらに別のシート本体20を積層してシート体10を製造する際に、段差のところに気泡が発生しやすくなる。上記の製造方法によると、配線層30の一部がシート本体20に埋め込まれるため、配線層30とシート本体20の段差は配線層30の厚みよりも小さくできる。したがって、シート体10を製造する際に、段差のところに気泡が発生しにくくなる。
(4)凸版治具50は転写用シート40を押す部分である凸部51を有し、配線層転写工程S30前において、凸部51の高さH1は、配線層30の厚みH2以上であることが好ましい。
凸部51の高さH1が配線層30の厚みH2以上であることから、配線層30をシート本体20に完全に埋め込むことができる。
(5)配線層30が、抵抗体材料からなることが好ましい。
配線層30に抵抗体材料を用いてシート体10を製造した場合、通電した際に配線層30が発熱するため、シート体10はヒータとして機能する。また、ヒータでは配線層30の厚みがバラつくと発熱量がバラついてしまうので、配線層30の厚みのバラつきをできるだけ小さくすることが望ましい。このようなヒータの製造方法に本開示を適用すれば、転写用シート40上に導電ペースト41を略均一な膜厚で塗布した上で、その導電ペースト41を用いて配線層30を形成し、シート本体20に転写することができるため、配線層30の厚みを略均一にすることができる。その結果、ヒータの発熱量のバラつきを抑制することができる。
[静電チャックへの適用例]
次に、本開示のシート体10の製造方法によって製造されるヒータとして、図7に示す静電チャック110を例示する。静電チャック110は、半導体ウェハ、ガラス基板など(以下「ウェハ」という)を吸着保持する装置であって、減圧されたチャンバー内でプラズマを用いてエッチングなどを行うプロセスでウェハを載置するテーブルとして使用される。静電チャック110は、加熱対象となるウェハを吸着できるチャック面121を有し、例えば直径300mm×厚み3mmの円盤状のヒータ部材120と、例えば直径340mm×厚み20mmの円盤状のベース部材150とが、ボンド材160によって接合されたものである。
ヒータ部材120は、絶縁体からなるセラミック基板130と、セラミック基板130の内部に配されたヒータ電極140と、セラミック基板130の内部においてヒータ電極140とチャック面121との間に配されたチャック電極141と、を有する。ここで、ヒータ部材120が本開示のシート体に相当し、セラミック基板130が本開示のシート本体に相当し、ヒータ電極140が本開示の配線層に相当する。
ヒータ電極140とチャック電極141は上下方向に並んで配置され、チャック面121に近い側にチャック電極141が配置され、チャック電極141の下側にヒータ電極140が配置されている。ヒータ電極140とチャック電極141には、それぞれ端子142が接続されている。各端子142はベース部材150を上下方向に貫通する形態で配置され、各端子142の下端はベース部材150の下面に露出している。各端子142は図示しない電源にそれぞれ接続されており、各電源からの電力は各端子142を通じてチャック電極141とヒータ電極140とに供給可能とされている。
ヒータ電極140は、タングステン、モリブデン、またはこれらの合金、またはこれらの炭化物を主成分として構成されている。図7のヒータ電極140はセラミック基板130の内部に配置されているものの、セラミック基板130の表面やセラミック基板130とは別体のヒータ部材(ポリイミドヒータ)の内部に配置されているものでもよい。図7のヒータ電極140としては、セラミック基板130の表面において導電ペーストが焼結されてメタライズしたものを使用している。
[他の実施形態]
(1)上記実施形態では、配線層30は、平面視で、接触面52の外形線Oの垂線O1よりも内側に位置するようにしているものの、配線層の浮きが発生しない範囲内で、配線層が接触面の外形線の垂線よりも外側に位置してもよい。
(2)上記実施形態では、離間層60は、平面視で、接触面52の外形線Oの垂線O1よりも外側に位置するようにしているものの、離間層の転写が発生しない範囲内で、離間層が接触面の外形線の垂線よりも内側に位置してもよい。
(3)上記実施形態では、凸部51の高さH1は、配線層30の厚みH2以上であるものとしたが、配線層30の転写が可能な範囲内で、凸部の高さが配線層の厚み未満であってもよい。
(4)上記実施形態では、配線層30が、抵抗体材料からなるものとしたが、ヒータ以外のもの(例えばチャック電極)を製造する際には、配線層の材質は抵抗体材料でなくてもよい。
10…シート体
20…シート本体 20A…表面 20B…裏面 21…第1シート本体 22…第2シート本体 23…第3シート本体 24…第4シート本体 25…第5シート本体
30…配線層 31…第1配線層 32…第2導体層 33…第3導体層 34…第4導体層 35…第5配線層
40…転写用シート 40A…表面 40B…裏面 40B1…対応する部分 41…導電ペースト 42…レーザ光 43…レーザ溝
50…凸版治具 51…凸部 52…接触面
60…離間層
100…配線基板
110…静電チャック
120…ヒータ部材 121…チャック面 130…セラミック基板 140…ヒータ電極 141…チャック電極 142…端子 150…ベース部材 160…ボンド材
D…一対の離間層の離間距離
H1…凸部の高さ H2…配線層の厚み
O…外形線 O1…垂線
S10…配線パターン形成工程 S20…転写用シート配置工程 S30…配線層転写工程 S40…シート本体積層工程 S50…シート本体焼成工程
W1…接触面の幅 W2…配線層の幅

Claims (5)

  1. 表面と裏面を有し、絶縁材料からなるシート本体と、前記シート本体の前記表面に配置され、導電性材料からなる配線層と、を備えたシート体を製造するシート体の製造方法であって、
    前記配線層と、前記配線層と離間した離間層と、が表面に形成された転写用シートを準備する配線パターン形成工程と、
    前記配線層が前記シート本体に対向する配置で前記転写用シートを前記シート本体に重ねて配置する転写用シート配置工程と、
    前記転写用シートの前記裏面のうち、前記表面の前記配線層が形成された部分と対応する部分を凸版治具で押すことにより前記配線層を前記シート本体に転写させつつ前記離間層を前記転写用シートに残す配線層転写工程と、を備えるシート体の製造方法。
  2. 前記凸版治具は前記転写用シートを押す部分である凸部を有し、
    前記配線層転写工程において、前記凸部の接触面が、前記転写用シートの前記裏面に押し当てられたとき、
    前記配線層は、平面視で、前記接触面の外形線よりも内側に位置し、
    前記離間層は、平面視で、前記接触面の外形線よりも外側に位置する、請求項1に記載のシート体の製造方法。
  3. 前記配線層転写工程では、前記配線層の一部が前記シート本体に埋め込まれるように前記凸版治具を押す、請求項1または請求項2に記載のシート体の製造方法。
  4. 前記凸版治具は前記転写用シートを押す部分である凸部を有し、
    前記配線層転写工程前において、
    前記凸部の高さは、前記配線層の厚み以上である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のシート体の製造方法。
  5. 前記配線層が、抵抗体材料からなる、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のシート体の製造方法。
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