JP6322375B2 - 記録物および記録物製造装置 - Google Patents

Description

この発明は、記録物および記録物製造装置に関するものである。

記録物としては、例えば回路基板上に導電パターンが形成されたものが挙げられる。回路基板上に導電パターンを形成する方法としては、フォトリソ技術を用いて回路基板上に導電パターンを成膜する方法や、インクジェット方式により回路基板上に導電パターンを塗布する方法がある。
フォトリソ技術を用いる場合、回路基板全体に銅薄膜を形成した後、この銅薄膜上へのフォトレジストの塗布、露光、現像、エッチングを行い、その後、使用済みのフォトレジストを除去することにより導電パターンが形成される。このため、工程数が多いことに加え、廃液などを処理する必要がある。

また、インクジェット方式を用いる場合、回路基板上にインクを塗布した後、このインクを乾燥させて導電パターンが形成される。このような場合、回路基板上に塗布されたインク滴を乾燥させるまでの間、インク滴が拡散してしまわないようにする必要がある。このため、インク滴の拡散を防止するために、さまざまな技術が提案されている。
例えば、回路基板上の導電パターンが形成される箇所を除いた箇所に、撥液処理を施して撥液膜を形成し、この撥液膜によりインク滴の拡散を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２９４８７８号公報

しかしながら、上述の従来技術にあっては、インク滴の拡散を防止するために、撥液膜を形成する必要があるので、フォトリソ技術を用いる場合と同様に工程数が多くなり、製造コストが嵩むという課題がある。
また、フォトリソ技術を用いる場合、またはインクジェット方式を用いる場合の何れの場合も、回路基板上に導電パターンが形成されているだけなので、導電パターンの密着力を十分確保することが難しい。このため、回路基板の変形等により導電パターンが剥離してしまうおそれがあるという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、安価に、かつインクの剥離を防止できる記録物および記録物製造装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明に係る記録物は、基板と、前記基板に、所望の画像に基づいて形成される溝部と、前記溝部に沿って塗布されるインクと、を有することを特徴とする。

このように、溝部を所望の画像に基づいて形成し、その後、溝部に沿って塗布されたインクを、レーザー等を照射させて乾燥させることで、インク滴の拡散を確実に防止できる。このため、余計な加工工数がかからず、記録物を安価に形成することができると共に、微細なパターン等を形成することができる。また、溝部にインクを塗布するので、基板とインクとの接触面積が増大し、インクの密着力を十分確保することができる。このため、基板の変形等によるインクの剥離を防止できる。

本発明に係る記録物の前記基板は回路基板用の基板であって、前記基板に、所望の導電パターンを形成するために前記溝部を形成し、前記インクは導電インクであることを特徴とする。

このように構成することで、導電インクの剥離を防止できる安価な回路基板を提供できる。また、溝部に導電インクを塗布する分、回路基板全体の厚さを抑えつつ、導電インクの肉厚を厚くすることができる。すなわち、回路基板上に形成される導電インクからなる導電パターンの断面積を大きくすることができ、導電パターンの電気抵抗を小さくすることができる。

本発明に係る記録物は、前記基板の前記溝部上に、スルーホールが形成されていることを特徴とする。

このように構成することで、基板の両面に導電パターンを形成することができる。

本発明に係る記録物の前記基板は、ガラスからなることを特徴とする。

このように構成することで、インクを乾燥させる際、基板のインクが塗布されている側の面だけでなく、反対側の面から例えばレーザー等を照射させてインクを乾燥させることができる。このため、記録物の製造時間を短縮することができる。

本発明に係る記録物製造装置は、記録物を製造する記録物製造装置であって、前記基板に、所望の画像に基づいて前記溝部を形成する加工手段と、前記加工手段により形成された前記溝部に、前記インクを塗布するインク吐出手段と、前記溝部に塗布された前記インクを乾燥させるインク乾燥手段と、を備えていることを特徴とする。

このように構成することで、安価に、かつインクの剥離を防止できる記録物を製造することができる。

本発明に係る記録物製造装置の前記加工手段、および前記インク乾燥手段は、それぞれ同一の前記画像のデータに基づいて動作することを特徴とする。

このように構成することで、加工手段、およびインク乾燥手段の動作制御を簡素化でき、安価な記録物製造装置を提供できる。

本発明に係る記録物製造装置の前記加工手段は、第１のレーザー照射装置であることを特徴とする。

このように構成することで、容易、かつ速やかに溝部を形成することができる。

本発明に係る記録物製造装置の前記インク乾燥手段は、第２のレーザー照射装置であることを特徴とする。

このように構成することで、容易、かつ速やかにインクを乾燥させることができる。

本発明に係る記録物製造装置は、前記第１のレーザー照射装置と、前記第２のレーザー照射装置は、同一の一つのレーザー照射装置であることを特徴とする。

このように構成することで、簡素な構造で安価な記録物製造装置を提供できる。

本発明によれば、溝部を所望の画像に基づいて形成するので、余計な加工工数がかからず、記録物を安価に形成することができる。また、溝部にインクを塗布するので、基板とインクとの接触面積が増大し、インクの密着力を十分確保することができる。このため、基板の変形等によるインクの剥離を防止できる。

本発明の第１実施形態における回路基板の概略構成図である。 本発明の実施形態における回路基板製造装置のブロック図である。 本発明の第１実施形態における回路基板の製造方法の説明図であって、（ａ）〜（ｃ）は、各工程を示す。 本発明の第２実施形態における回路基板の概略構成図である。 本発明の第３実施形態における回路基板の概略構成図である。 本発明の第４実施形態における回路基板の概略構成図である。 本発明の第５実施形態における回路基板の概略構成図である。 本発明の第６実施形態における回路基板の概略構成図である。 本発明の第７実施形態における回路基板の概略構成図である。

（第１実施形態）
（回路基板）
次に、この発明の第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１は、回路基板１の概略構成図である。
同図に示すように、回路基板１は、基板本体２を有している。基板本体２としては、例えばガラスエポキシプリント基板やポリイミドフィルムからなるフレキシブル基板が使用されている。基板本体２上には、所望の導電パターン３が形成されている。基板本体２には、導電パターン３に対応する箇所に、溝部４が形成されている。溝部４は、断面略半円形状に形成されており、開口側の幅Ｗ１が、例えば約５０μｍ程度に設定される。
このように形成された溝部４上に、導電インク５を塗布し、この導電インク５を乾燥、硬化させることにより、導電パターン３が形成される。

（回路基板製造装置）
次に、図２に基づいて、回路基板１を製造するための回路基板製造装置１０について説明する。
図２は、回路基板製造装置１０のブロック図である。
同図に示すように、回路基板製造装置１０は、基板本体２に溝部４を形成するための第１レーザー照射装置１１と、基板本体２に形成された溝部４に導電インク５を吐出するインクジェット１２と、溝部４に塗布された導電インク５を乾燥させる第２レーザー照射装置１３と、これら第１レーザー照射装置１１、インクジェット１２、および第２レーザー照射装置１３の制御を司る制御部１４と、を備えている。

第１レーザー照射装置１１は、基板本体２の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、第１レーザー照射装置１１として、ＹＡＧレーザーが用いられる。
また、第２レーザー照射装置１３も、特に限定されるものではないが、例えば、エキシマレーザーを好適に用いることができる。
ここで、第１レーザー照射装置１１と第２レーザー照射装置１３を、１つのレーザー照射装置を用いて併用することも可能である。このように構成することで、回路基板製造装置１０の構成を簡素化できると共に、小型化、低コスト化することが可能になる。

インクジェット１２は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックス基板を主構成とするヘッドチップを備えている。このヘッドチップには、複数のチャネルが形成されていると共に、各チャネルに連通するノズル孔が形成されたノズルプレートが設けられている。複数のチャネルには、液体タンクから供給管を介して導電インクが充填される。そして、チャネルを駆動させることにより、各ノズル孔からインク滴を吐出するようになっている。

（回路基板の製造方法）
次に、図２、図３に基づいて、回路基板１の製造方法について説明する。
図３は、回路基板１の製造方法の説明図であって、（ａ）〜（ｃ）は、各工程を示す。
図２、図３（ａ）に示すように、まず、回路基板製造装置１０に基板本体２をセットし、この基板本体２に溝部４を形成する（溝部形成工程）。
具体的には、回路基板製造装置１０の制御部１４に、基板本体２上に形成する導電パターン３のパターン形状が記憶されており、このパターン形状を信号として第１レーザー照射装置１１に出力する。第１レーザー照射装置１１は、制御部１４からの信号に基づいて、基板本体２に第１レーザー光Ｌ１を照射しながら走査する。これにより、基板本体２に溝部４が形成される。

次に、図２、図３（ｂ）に示すように、基板本体２の溝部４に、導電インク５を塗布する（導電インク塗布工程）。
具体的には、溝部形成工程の終了後、回路基板製造装置１０の制御部１４から、導電パターン３のパターン形状の信号がインクジェット１２に出力される。インクジェット１２は、制御部１４からの信号に基づいて、溝部４にインク滴Ｉを吐出させながら走査する。これにより、基板本体２の溝部４に、導電インク５が塗布される。ここで、導電インク５は、溝部４に塗布されているので、基板本体２上に拡散されることが防止される。

続いて、図２、図３（ｃ）に示すように、基板本体２の溝部４に塗布された導電インク５を乾燥させる（導電インク乾燥工程）。
具体的には、導電インク塗布工程の終了後、回路基板製造装置１０の制御部１４から、導電パターン３のパターン形状の信号が第２レーザー照射装置１３に出力される。第２レーザー照射装置１３は、制御部１４からの信号に基づいて、溝部４に塗布された導電インク５に第２レーザー光Ｌ２を照射しながら走査する。これにより、導電インク５が乾燥して硬化され、基板本体２上に導電パターン３が形成され、回路基板１の製造が終了する。

すなわち、第１レーザー照射装置１１が制御部１４から受信する信号と、第２レーザー照射装置１３が制御部１４から受信する信号は、同一のパターン形状の信号である。
なお、制御部１４が、第１レーザー照射装置１１がレーザー光Ｌ１を照射しながら走査した際の軌跡データを記憶しておき、この軌跡データに基づいて第２レーザー照射装置１３が走査するように構成してもよい。
また、図２に示すように、回路基板製造装置１０に溝部４を画像認識可能な画像認識部５０を設け、この画像認識部５０が認識した溝部４の画像データに基づいて、制御部１４が第２レーザー照射装置１３に信号を出力し、この信号に基づいて第２レーザー照射装置１３が走査するように構成してもよい。なお、画像認識部５０としては、例えば、ＣＣＤカメラやＭＯＳカメラ等を用いることができる。

ここで、先の導電インク塗布工程において、基板本体２上に導電インク５が拡散することがないので、導電インク塗布工程と、導電インク乾燥工程とをほぼ同時に行う必要がない。このため、第２レーザー光Ｌ２を、導電インク５に効率よく照射させることができ、少ない出力で、速やかに導電インク５を乾燥させることができる。

すなわち、従来であれば、基板本体２上に塗布される導電インク５は、所望の導電パターン３の幅を超えて拡散してしまうおそれがあった。このため、導電インク塗布工程を行うのとできるだけ同時に導電インク乾燥工程を行い、導電インク５の拡散を防止することもあった。
このような場合、インクジェット１２にできる限り近い箇所に第２レーザー照射装置１３を配置し、第２レーザー照射装置１から出光される第２レーザー光Ｌ２を、導電インク５に斜めから照射する必要がある。

しかしながら、本第１実施形態では、基板本体２上に導電インク５が拡散することがないので、導電インク塗布工程が終了した後に、導電インク乾燥工程を開始しても十分に間にあう。このため、第２レーザー照射装置１３から出光される第２レーザー光Ｌ２を、導電インク５に垂直に照射させることができる。このため、第２レーザー光Ｌ２を、導電インク５に効率よく照射させることができ、少ない出力で、速やかに導電インク５を乾燥させることができる。

したがって、上述の第１実施形態によれば、基板本体２上に、所望の導電パターン３に基づく溝部４を形成し、この溝部４に沿って導電インク５を塗布することにより、回路基板１を形成しているので、従来のように、基板本体２上に撥液膜を形成する必要もなく、回路基板１の加工工数を短縮させて製造コストを下げることができる。
また、従来のように撥液膜を形成する必要がない分、回路基板１の板厚を薄肉化できる。
さらに、溝部４に導電インク５を塗布するので、従来と比較して基板本体２と導電インク５との接触面積を増大させることができる。このため、導電パターン３の密着力を十分確保することができ、基板本体２の変形等による導電パターン３の剥離を防止できる。

また、溝部４に導電インク５を塗布する分、回路基板１全体の厚さを抑えつつ、導電インク５の肉厚を厚くすることができる。すなわち、回路基板１上に形成される導電パターン３の断面積を大きくすることができ、導電パターン３の電気抵抗を小さくすることができる。
さらに、溝部４を形成する手段として第１レーザー照射装置１１を用いると共に、導電インク５を乾燥させる手段として第２レーザー照射装置１３を用いている。このように、それぞれレーザー光Ｌ１，Ｌ２を用いて溝部形成工程や導電インク乾燥工程を行うので、容易、かつ速やかに溝部４を形成したり導電インク５を乾燥させたりすることができる。

そして、溝部４に導電インク５を塗布するので、導電インク乾燥工程において、導電インク５に、第２レーザー照射装置１３の第２レーザー光Ｌ２を垂直に照射させることができる。このため、少ない出力で、速やかに導電インク５を乾燥させることができる。
また、第１レーザー照射装置１１が制御部１４から受信する信号と、第２レーザー照射装置１３が制御部１４から受信する信号は、同一のパターン形状の信号である。このため、第１レーザー照射装置１１や第２レーザー照射装置１３を走査させるための制御部１４の回路構成を簡素化でき、この結果、回路基板製造装置１０を安価に製造することが可能になる。

なお、上述の第１実施形態では、回路基板製造装置１０は、第１レーザー照射装置１１、インクジェット１２、および第２レーザー照射装置１３が、それぞれ基板本体２上を走査するように構成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、第１レーザー照射装置１１、インクジェット１２、および第２レーザー照射装置１３をそれぞれ固定設置し、基板本体２が走査されるように構成してもよい。
また、第１レーザー照射装置１１、インクジェット１２、および第２レーザー照射装置１３がそれぞれ別々に設置されており、工程ごとに、第１レーザー照射装置１１、インクジェット１２、および第２レーザー照射装置１３が設置されている箇所に、基板本体２が例えばコンベア等で移動するように構成されていてもよい。

また、上述の第１実施形態では、基板本体２に溝部４を形成するにあたって、第１レーザー照射装置１１を用いた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、エッチング処理を施して溝部４を形成してもよい。
ここで、エッチング処理を施して溝部４を形成する場合、従来のように、フォトレジストの塗布、露光、現像、エッチングを行い、その後、使用済みのフォトレジストを除去する工程が必要になるが、基板本体２上に銅薄膜を形成することが必要ない。このため、エッチング処置を施して溝部４を形成する場合であっても、従来と比較して回路基板１の加工工数を短縮させて製造コストを下げることができる。

また、上述の第１実施形態では、基板本体２に形成されている溝部４の形状が、断面略半円形状に形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、溝部４の形状を任意に設定することができる。以下に、より具体的に説明する。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態における回路基板２０１の概略構成図である。
なお、以下の実施形態において、基板本体２および導電パターン３（導電インク５）は、前述の第１実施形態と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
図４に示すように、第２実施形態の回路基板２０１における基板本体２の溝部２０４は、断面略略矩形状に形成されている。この溝部２０４を形成する場合の回路基板製造装置１０は、第１レーザー照射装置１１に代わってフライス等が用いられる。そして、フライスのエンドミルによって溝部２０４が形成される。このように構成した場合であっても、前述の第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第３実施形態）
図５は、第３実施形態における回路基板３０１の概略構成図である。
同図に示すように、第３実施形態の回路基板３０１における基板本体２の溝部３０４は、いわゆるダブテール（蟻溝）状に形成されている。この溝部３０４を形成する場合の回路基板製造装置１０は、第１レーザー照射装置１１から出光される第１レーザー光Ｌ１を、基板本体２に斜めに照射する。これにより、溝部３０４を形成することができる。
そして、このように構成することにより、基板本体２からの導電パターン３の剥離をより確実に防止できる。

（第４実施形態）
図６は、第４実施形態における回路基板４０１の概略構成図である。
同図に示すように、第４実施形態の回路基板４０１における基板本体２の溝部４０４は、基板本体２の両面に形成されている。そして、各面に形成されている溝部４０４は、スルーホール４１を介して連通した状態になっている。
このような構成のもと、基板本体２の片面ずつに導電パターン３が形成される。すなわち、図６における上側の面を基板本体２の表面２ａとし、図６における下側の面を基板本体２の裏面２ｂとした場合、まず、基板本体２の表面２ａに形成された溝部４０４に導電インク５を塗布し、その後、導電インク５を乾燥させる。

ここで、スルーホール４１の孔径は、導電インク５が基板本体２の裏面２ｂ側に回り込まない程度に設定されている。具体的には、導電インク５の粘性等を考慮してスルーホール４１の孔径が設定される。
続いて、基板本体２の裏面２ｂに形成された溝部４０４に導電インク５を塗布し、その後、導電インク５を乾燥させる。これにより、基板本体２の両面に導電パターン３が形成された回路基板４０１が完成する。
このように、基板本体２の両面に導電パターン３を形成することにより、前述の第１実施形態と同様の効果に加え、複雑な導電パターン３を形成する場合であっても、回路基板４０１を小型化できる。

（第５実施形態）
図７は、第５実施形態における回路基板５０１の概略構成図である。
同図に示すように、第５実施形態の回路基板５０１における基板本体２の溝部５０４は、例えばけがき棒（不図示）などの突起物により形成される。このため、基板本体２の材質は、けがき棒により溝部５０４が形成可能な材質に限定される。けがき棒により溝部５０４が形成可能な材質としては、例えばポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）樹脂、ＰＥＥＫ樹脂（ポリエーテルケトン）、液晶フィルムなどの高分子フィルム等が挙げられる。

けがき棒により形成された溝部５０４には、この溝部５０４の幅方向両側に土手部５０４ａが形成される。このため、導電インク５の拡散をより確実に防止できる。また、けがき棒などの簡素な突起物により溝部５０４を形成するので、回路基板製造装置１０のコストを低減できる。

（第６実施形態）
図８は、第６実施形態における回路基板６０１の概略構成図である。
同図に示すように、第６実施形態の回路基板６０１における基板本体２は、ガラスにより形成されている。このように基板本体２に透過性の材料を用いることにより、基板本体２の両面から、導電インク５に第２レーザー照射装置１３の第２レーザー光Ｌ２を照射させることができる。このため、導電インク５を、より速やかに乾燥させることができ、回路基板６０１の製造時間を短縮できる。

（第７実施形態）
図９は、第７実施形態における回路基板７０１の概略構成図である。
同図に示すように、第７実施形態の回路基板７０１における溝部７０４は、溝部７０４の底部の溝幅よりも溝部７０４の開口部の溝幅が広くなるように、断面略台形状に形成されている。この溝部７０４を形成する場合、第１レーザー照射装置１１を用いて形成するか、または、エッチング処理を施して形成する。このように構成した場合であっても、前述の第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、基板本体２に導電パターン３を形成し、回路基板１〜７０１を製造する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな材料の基板に、さまざまな画像を形成する場合に上述の実施形態を適用することができる。

１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１…回路基板（記録物）
２…基板本体（基板）
３…導電パターン
４，２０４，３０４，４０４，５０４，７０４…溝部
５…導電インク
１０…回路基板製造装置（記録物製造装置）
１１…第１レーザー照射装置（第１のレーザー照射装置）
１２…インクジェット（インク吐出手段）
１３…第２レーザー照射装置（第２のレーザー照射装置）
４１…スルーホール

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板に、所望の画像に基づいて形成される溝部と、
   前記溝部に沿って塗布されて乾燥したインクと、
   を有し、
   前記基板を貫通していると共に前記基板の前記溝部に連通するスルーホールが形成されている、
   記録物であって、
   前記基板の両面に前記溝が形成されており、
   前記スルーホールは、前記基板の各面の前記溝を連通するように形成されており、
   前記スルーホールの孔径は、前記基板の一方の面に塗布された乾燥前の前記インクが前記基板の他方の面に回り込まない大きさに設定されていることを特徴とする記録物。
2. 前記基板は回路基板用の基板であって、
   前記基板に、所望の導電パターンを形成するために前記溝部を形成し、
   前記インクは導電インクであることを特徴とする請求項１に記載の記録物。
3. 前記基板は、ガラスからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の記録物。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の記録物を製造する記録物製造装置であって、
   前記基板に、所望の画像に基づいて前記溝部を形成する加工手段と、
   前記加工手段により形成された前記溝部に、前記インクを塗布するインク吐出手段と、
   前記溝部に塗布された前記インクを乾燥させるインク乾燥手段と、
   を備えていることを特徴とする記録物製造装置。
5. 前記加工手段、および前記インク乾燥手段は、それぞれ同一の前記画像のデータに基づいて動作することを特徴とする請求項４に記載の記録物製造装置。
6. 前記加工手段は、第１のレーザー照射装置であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の記録物製造装置。
7. 前記インク乾燥手段は、第２のレーザー照射装置であることを特徴とする請求項４〜請求項６の何れか１項に記載の記録物製造装置。
8. 前記加工手段と、前記インク乾燥手段は、同一の一つのレーザー照射装置であることを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の記録物製造装置。

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