JP5300293B2 - PCB wiring metal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板基材上に配線パターンを形成する導電性の基板配線用金属材に関する。 The present invention relates to a conductive metal material for substrate wiring that forms a wiring pattern on a substrate substrate.
配線基板は、基板上に配線パターンを形成させるに際してエッチングによることが一般的であるが、近年、レーザを利用したエッチングによりパターン形成することが行われてきている。配線には、導電性金属や導電性ペースト等の導電性金属材が使用されるもので、導電性金属材を無駄なく、また効率よく配線パターンを形成させることが望まれる。 The wiring substrate is generally formed by etching when forming a wiring pattern on the substrate, but in recent years, pattern formation has been performed by etching using a laser. For the wiring, a conductive metal material such as a conductive metal or a conductive paste is used, and it is desired to form a wiring pattern efficiently without waste of the conductive metal material.
従来、エッチングによる配線パターンの形成は、基板上に導電部材の金属膜を形成し、当該パターン形状で露光を行って当該露光部分を硬化させ、残りの金属膜を有機溶剤で除去するというものである。また、レーザを利用した配線パターンの形成は、例えば下記特許文献1に開示されているように、基板表面に導電性ペーストを塗布し、レーザ光を照射することで当該導電性ペーストを硬化させて導電線パターンを形成した後に、レーザ光走査部を除く導電性ペーストを有機溶剤で除去して焼成することで導電線パターンを基板上に描画するというものである。
Conventionally, the formation of a wiring pattern by etching involves forming a metal film of a conductive member on a substrate, performing exposure with the pattern shape to cure the exposed portion, and removing the remaining metal film with an organic solvent. is there. In addition, for example, as disclosed in
さらに、下記特許文献2の図4のように、絶縁基板上に金属薄膜を形成し、回路として不要な部分にレーザを照射することにより照射部分の金属薄膜を金属粒子とさせて除去することも知られている。
Furthermore, as shown in FIG. 4 of the following
一方、下記特許文献3に示されるように、所定の波長の光を吸収する金属インクを配線パターン形状で吐出させ、当該金属インク部分に当該吸収する波長の光を照射して固化させることで配線パターンとすることが知られている。
On the other hand, as shown in the following
しかしながら、上記特許文献3による配線パターンの形成は、金属インクを使用して配線パターンを形成させるものであり、当該金属インク自体はインク基材に導電性金属粉を混入させたものであって電気抵抗が導電性金属材と比べて高抵抗であることから回路設計上で制限がある。したがって、従前からのエッチングや、上記特許文献1,2で開示されたレーザ光を使用して配線パターンを形成することにすると、パターン部以外の導電部材は除去されることとなって無駄であるという問題がある。
However, the formation of the wiring pattern according to
そのため本発明者らは、導電性金属材をレーザ照射で溶解させながら配線パターンを形成する「基板の配線形成方法」を案出したものであるが、導電性金属材の表面にレーザを照射させると乱反射を生じ、その分導電性金属材に対するレーザエネルギが減少することとなる。 Therefore, the present inventors have devised a “substrate wiring formation method” in which a conductive metal material is melted by laser irradiation to form a wiring pattern, but the surface of the conductive metal material is irradiated with laser. As a result, irregular reflection occurs, and the laser energy for the conductive metal material decreases accordingly.
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、配線パターンを形成するに際して導電性金属材を効率よく溶解させる基板配線用金属材を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a metal material for substrate wiring that efficiently dissolves a conductive metal material when forming a wiring pattern.
上記課題を解決するために、請求項1の発明では、基板基材上に配線パターンを形成する導電性の基板配線用金属材であって、レーザ照射により溶解されて前記基板基材上に固着されることで配線パターンを形成させるための導電性の金属線材であり、軸方向に、照射されたレーザを受光して乱反射させて溶解させる単一の窪みが形成される構成とする。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the first aspect of the present invention, there is provided a conductive substrate wiring metal material for forming a wiring pattern on a substrate base material, which is dissolved by laser irradiation and fixed on the substrate base material. Thus, it is a conductive metal wire for forming a wiring pattern, and a single depression is formed in the axial direction to receive and diffusely reflect the irradiated laser and melt it.
本発明によれば、レーザ照射により溶解されて基板基材上に固着されることで配線パターンを形成させるための導電性の金属線材で、軸方向に、照射されたレーザを受光して乱反射させて溶解させる単一の窪みを形成させる構成とすることにより、窪み部分で乱反射したレーザのエネルギが当該窪みの側部に与えられることとなり、配線パターンを形成するに際して導電性金属材を効率よく溶解させることができるものである。
According to the present invention, a conductive metal wire for forming a wiring pattern by being melted by laser irradiation and fixed on a substrate substrate, and the irradiated laser is received and diffusely reflected in the axial direction. with the structure to form a single recess which causes dissolution Te, energy of the laser that is diffusely reflected by the depressed portion becomes to be given to the side of the recess, dissolve efficiently a conductive metal material in forming the wiring pattern It can be made to.
以下、本発明の最良の実施形態を図により説明する。
図1に本発明に係る基板配線用金属材の構成図を示すと共に、図2に図1における基板配線用金属材のレーザ受光の説明図を示す。図1において、本発明の基板配線用金属材は、レーザ照射により溶解されて後述の基板基材上に固着されることで配線パターンを形成させるための導電性金属線材11であり、軸方向に、照射されたレーザ13を受光させる例えば断面U字状の窪み12を連続させて形成させたものである。
Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a block diagram of a metal material for substrate wiring according to the present invention, and FIG. 2 shows an explanatory view of laser light reception of the metal material for substrate wiring in FIG. In FIG. 1, the metal material for substrate wiring of the present invention is a
上記導電性金属線材11は、電気抵抗の少ない導電性金属材からなり、例えば銅やアルミニウムがコスト的に好ましく、また、その大きさL(図2)は、0.05mm〜0.6mmの範囲で適用可能であり、0.2mm〜0.3mmが好ましい。
The
上記導電性金属線材11を溶解させるレーザ13としては、例えばYAGレーザ、YVO4レーザ、CO2レーザ、エキシマレーザ、ディスクレーザ等が使用可能であり、特に金属線材の材質に応じてこれを溶解させやすいレーザが適宜選択される。
As the
上記導電性金属線材11の窪み12に対してレーザ13が照射されると、図2に示すように、窪み12の底部の湾曲面でレーザ13が受光され、当該部分にレーザエネルギが与えられて溶解するが、当該部分で乱反射も生じる。この乱反射レーザ14は、窪み12の側部12Aを照射することとなり、この乱反射レーザエネルギが当該側部12Aに与えられることとなる。
When the
すなわち、例えば導電性金属線材を断面円形状としてその表面にレーザ13を照射した場合には表面で乱反射したレーザのエネルギが無駄になるが、導電性金属線材11の窪み12に対してレーザ13を照射させることで、窪み12の側部12Aに乱反射レーザエネルギが当該側部12Aに与えられることとなり、配線パターンを形成するに際して導電性金属線材11を効率よく溶解させることができるものである。反面、乱反射レーザエネルギの利用分だけレーザ照射の出力を低くさせることができるものである。
That is, for example, when the surface of the conductive metal wire is made circular and the
なお、レーザ13の照射は窪み12に対して、垂直ではなく、斜め方向から照射することが望ましい。これは、垂直にレーザ照射した場合に反射光が直接にレーザ照射手段に戻って機構を破壊する場合を回避させるためである。
Note that it is desirable that the
ここで、図3に、本発明に係る基板配線用金属材における他の断面形状の説明図を示す。図3(A)は、導電性金属線材11に形成する窪み12を、断面縦コ字状としたものであり、当該断面形状によっても当該窪み12の底部に対して斜め方向からレーザ13を照射させることで、窪み12の側部12Aに乱反射レーザエネルギが与えられることとなり、配線パターンを形成するに際して導電性金属線材11を効率よく溶解させることができるものである。なお、導電性金属線材11の下部を断面円弧状とした場合を示したが、直線的として角部を有する形状としてもよく、その形状を問わない。このことは図3(B)も同様である。
Here, FIG. 3 is an explanatory view of another cross-sectional shape of the metal material for substrate wiring according to the present invention. In FIG. 3A, the
また、図3(B)は、導電性金属線材11に形成する窪み12を、断面V字状としたものであり、当該断面形状によっても当該窪み12の底部近傍の一側部12Aに対して斜め方向(この場合には略垂直方向でもよい)からレーザ13を照射させることで、窪み12の照射位置と対向する側部12Aに乱反射レーザエネルギが与えられることとなり、配線パターンを形成するに際して導電性金属線材11を効率よく溶解させることができるものである。
Moreover, FIG. 3B shows a hollow 12 formed in the
そこで、図4に本発明に係る基板配線用金属材を使用した基板配線形成装置の構成図を示すと共に、図5に図4の配線パターン形成の説明図を示す。図4(A)は基板配線形成装置の構成図、図4(B)は主要部分の説明図である。図4(A)、(B)において、基板配線形成装置21は、レーザ照射手段22、金属線材供給手段23及び線材保持治具24を含んで構成される。
FIG. 4 shows a configuration diagram of a substrate wiring forming apparatus using the substrate wiring metal material according to the present invention, and FIG. 5 shows an explanatory diagram of the wiring pattern formation of FIG. FIG. 4A is a configuration diagram of the substrate wiring forming apparatus, and FIG. 4B is an explanatory diagram of main parts. 4A and 4B, the substrate
上記レーザ照射手段22は、配線パターンを形成させるための導電性金属線材11を溶解させる所定のエネルギの上記したレーザ13を照射させるもので、レーザ13を当該導電性金属線材11の窪み12の底部に斜め方向から照射するように位置される。上記金属線材供給手段23は、巻回金属線材群31より供給ノズル42を介して導電性金属線材11を線材保持治具24に供給する。
The laser irradiation means 22 irradiates the
上記線材保持治具24は、線材載置台41と当該線材載置台41上に例えば2つの線材固定ローラ42,43とで構成される。線材載置台41は、その材質は硬質であれば特に問うものでなく、例えば金属板や樹脂板が採用される。当該線材載置台41には、導電性金属線材11を嵌合させる溝(例えばV溝)41Aが形成される。
The wire holding jig 24 includes a wire placing table 41 and, for example, two
すなわち、導電性金属線材11は、供給ノズル42より線材載置台41の溝41Aに嵌合させる状態で、かつ線材載置台41の先端部より突出されるまで供給される。その時に、導電性金属線材11が線材載置台41の溝41Aより浮き上がらないように線材固定ローラ42,43が上方より固定するものである。
That is, the
そして、線材保持治具24の下方に配線パターンを形成させる基板基材25が位置される。基板基材25としては、ここでは紙類や樹脂フィルムのものが使用され、例えばロール状から順次供給される。なお、基板基材25として、紙類や樹脂フィルムの枚葉のものでもよく、一方で、従前より使用されているベークライト、エポキシ樹脂等の板状絶縁基板であっても適用することができる。
Then, a
ところで、基板基材25上に所定形状の配線パターンを形成させるためには、レーザ照射手段22、金属線材供給手段23及び線材保持治具24と、当該基板基材25とが相対的にXY方向に移動させる必要があり、例えば、ここではレーザ照射手段22、金属線材供給手段23及び線材保持治具24を一のボックス内に収容してXY移動させる。なお、XY駆動装置及び配線パターンの形状に沿ったXY移動させる駆動制御手段は図示を省略してある。
By the way, in order to form a wiring pattern of a predetermined shape on the
また、線材保持治具24と基板基材25とは、ここでは微小間隔で配置させている。これは、レーザ照射手段22、金属線材供給手段23及び線材保持治具24と、当該基板基材25とが相対的にXY方向に移動させるために必要な間隔である。一方で、XY方向に移動させるときには、線材保持治具24と基板基材25とを微小間隔とし、レーザ照射による配線パターンの形成時に当該線材保持治具24と基板基材25とを接触状態とさせてもよく、基板基材25に対して正確な位置に配線パターンを形成させることができるものである。
Further, the wire holding jig 24 and the
すなわち、上記基板配線形成装置21は、基板基材25上に形成させる所定の配線パターンに応じた位置に、配線の基材となる導電性金属材の金属線材11を線材保持治具24の線材載置台41(溝41A)上に金属線材供給手段23より順次供給し、当該供給された導電性金属線材11の窪み12内に対してレーザ照射手段22からレーザ13を照射することにより溶解させて基板基材25上に当該溶解金属を固着させて配線パターンとさせるものである。
That is, the substrate
例えば、図5(A)において、線材載置台41の溝41Aに嵌合されて先端部より突出供給された導電性金属線材11における先端部分の窪み12内に、レーザ照射手段22よりレーザ13Aが照射されることで滴状の金属溶粒11Aに溶解されて基板基材25上に滴下されて金属膜として固着される。上記基板基材25に固着形成された金属膜が、導電性金属線材11の順次供給によるレーザ13Aの照射を上記XY移動に応じた形状で連続(又は不連続)させることで配線パターン41が形成される。
For example, in FIG. 5A, the laser 13A is irradiated by the laser irradiation means 22 in the
また、図5(B)において、導電性金属線材11における先端部分の窪み12内に、レーザ照射手段22よりレーザ13Bを照射することによって霧状のイオン化した金属霧11Bに溶解させて基板基材25上に金属膜として固着させるものであり、導電性金属線材11を順次供給させてレーザ13Bを照射すことによって上記XY移動に応じた形状で連続(又は不連続)の配線パターン41を形成させたものである。すなわち、レーザ13Bは、導電性金属線材11を霧状に溶解させるエネルギ(滴状より高エネルギ)に設定されてレーザ照射手段22より照射されるものである。
Further, in FIG. 5B, the substrate base material is dissolved in the atomized metal mist 11B by irradiating the laser 13B from the laser irradiating means 22 in the
例えば、RFID(Radio Frequency Identification)に使用される配線基板のアンテナ部など、広範囲に適用可能である。 For example, the present invention can be applied in a wide range such as an antenna portion of a wiring board used for RFID (Radio Frequency Identification).
なお、上記実施形態では、導電性金属線材11をレーザ13の照射により溶解させるに際して、当該導電性金属線材11の先端部分を溶解させる場合を示したが、当該導電性金属線材11における先端部分の窪み12内で部分的に穿孔するように溶解させてもよいものである。
In the above embodiment, when the
このように、基板配線形成装置21において、上述の導電性金属線材11を使用することにより、レーザ照射手段22より導電性金属線材11の窪み12に対してレーザ13を照射させることで、窪み12の側部12Aに乱反射レーザエネルギが当該側部12Aに与えられることとなり、配線パターンを形成するに際して導電性金属線材11を効率よく溶解させることができるものである。反面、乱反射レーザエネルギの利用分だけレーザ照射の出力を低くさせることができるものである。
As described above, in the substrate
本発明の基板配線用金属材は、電子部品を実装させるための配線パターンが形成された配線基板を作製する産業に利用可能である。 The metal material for substrate wiring of the present invention can be used in the industry for manufacturing a wiring substrate on which a wiring pattern for mounting electronic components is formed.
11 導電性金属線材
12 窪み
13 レーザ
14 レーザ反射光
21 基板配線形成装置
22 レーザ照射手段
23 金属線材供給手段
24 線材保持治具
25 基板基材
31 線材供給部
42 供給ノズル
41 線材載置台
42,43 線材固定ローラ
51 配線パターン
DESCRIPTION OF
Claims (1)
レーザ照射により溶解されて前記基板基材上に固着されることで配線パターンを形成させるための導電性の金属線材であり、軸方向に、照射されたレーザを受光して乱反射させて溶解させる単一の窪みが形成されることを特徴とする基板配線用金属材。 A conductive metal substrate wiring material that forms a wiring pattern on a substrate substrate,
It is a conductive metal wire for forming a wiring pattern by being melted by laser irradiation and fixed on the substrate substrate. In the axial direction, it is a single metal that receives the irradiated laser, diffuses it, and melts it. A metal material for substrate wiring, wherein one depression is formed.
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