JP7455953B2 - 配線形成方法 - Google Patents

Description

本開示は、３次元積層造形により、金属粒子を含む流体によって配線を形成する配線形成方法に関する。

近年、下記特許文献１に記載されているように、金属粒子を含む流体を吐出し、その吐出した流体を焼成することで、電子部品などを接続する回路を形成する技術が開発されている。特許文献１の配線形成方法では、金属粒子を含む流体によって第１配線を形成し、第１配線の上に紫外線硬化樹脂によって樹脂層を形成する。樹脂層にはビア穴が形成される。ビア穴は、内壁が傾斜しており、傾斜面の下端が第１配線の上面に連続している。樹脂層の上には、ビア穴の傾斜面を介して第１配線と接続される第２配線が形成される。

国際公開ＷＯ２０１６－１８９５５７号

上記した特許文献１に記載の技術によれば、３次元積層造形により、樹脂層の下に配設された第１配線と、樹脂層の上面に配設された第２配線とをビア穴の傾斜面に形成された配線により接続することができる。ここで、例えば、インクジェット方式により金属粒子を含む流体をビア穴の傾斜面に吐出した場合、傾斜面の角度が急であると、吐出した流体が傾斜面に沿って流れ落ちてしまう可能性がある。このため、金属粒子を含む流体が流れ落ちるのを抑制するために、傾斜面の角度を一定の角度以下に小さくする必要が生じる。しかしながら、傾斜面の角度を小さくするに従ってビア穴の開口が広がり、基板におけるビア穴の占有面積が増大し、配線密度が低下することが問題となる。

本開示は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、３次元積層造形により傾斜面に配線を形成する場合に、配線密度を高めることができる配線形成方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本開示は、３次元積層造形により、金属粒子を含む流体によって複数の下層配線を形成する下層配線形成工程と、上面と、前記上面から下方に傾斜する傾斜面を有する樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、３次元積層造形により、前記流体によって複数の接続配線を前記傾斜面及び前記樹脂層の前記上面に形成し、且つ複数の前記接続配線の各々を複数の前記下層配線の各々に前記傾斜面の下方で接続させるように前記接続配線を形成する接続配線形成工程と、を含み、前記樹脂層形成工程において、前記下層配線形成工程で形成された前記下層配線の一端側の上部が露出するように、前記樹脂層を貫通し、前記傾斜面を内壁に有するビア穴を前記樹脂層に形成し、前記接続配線形成工程において、前記接続配線は、前記樹脂層形成工程において露出された前記下層配線の前記一端側の上部に接続され、さらに、前記樹脂層形成工程において形成された前記樹脂層の前記上面から前記傾斜面を介して下方に下がった後、前記ビア穴の底部を通り、前記傾斜面を介して前記樹脂層の別の位置の前記上面に戻ってくる折り返し配線を、前記流体によって形成し、前記ビア穴は、穴径が一方向に長い穴で形成され、複数の前記下層配線、複数の前記接続配線、及び前記折り返し配線は、前記ビア穴の長手方向に並んで配置される、配線形成方法を開示する。

本開示の配線形成方法によれば、樹脂層に形成した１つの傾斜面を通じて、複数の下層配線と複数の接続配線を接続する。これにより、金属粒子を含む第２流体が流れ落ちることを抑制するために傾斜面の角度を小さくし、傾斜面の占有面積が増大したとしても、１つの傾斜面に下層配線及び接続配線の組み合わせを複数組み形成することで配線密度を高めることができる。接続配線の間のピッチを大幅に狭くすることが可能となり、複数の傾斜面に接続配線を１つずつ形成する場合に比べて配線密度を極めて高くすることができる。引いては、基板などの造形物の小型化を図ることができる。

電子デバイス製造装置を示す図である。 制御装置を示すブロック図である。 制御装置を示すブロック図である。 配線の形成工程を説明するための模式図である。 配線の形成工程を説明するための模式図である。 配線の形成工程を説明するための模式図である。 配線の形成工程を説明するための模式図である。 ビア穴を平面視した図である。 比較例におけるビア穴を平面視した図である。 別例のビア穴を平面視した図である。 別例のビア穴を平面視した図である。 電子部品を実装した状態を平面視した図である。 折り返し配線の断面図である。 別例の傾斜面の断面図である。 外部電極の形成工程を説明するための模式図である。 図１５に示すＡ－Ａ線で切断した断面図である。 図１５に示すＢ－Ｂ線で切断した断面図である。

（電子デバイス製造装置の構成）
以下、本開示の好適な実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に電子デバイス製造装置１０を示す。電子デバイス製造装置１０は、搬送装置２０と、第１造形ユニット２２と、第２造形ユニット２４と、装着ユニット２６と、第３造形ユニット２９と、制御装置２７（図２、図３参照）を備える。それら搬送装置２０、第１造形ユニット２２、第２造形ユニット２４、装着ユニット２６、第３造形ユニット２９は、電子デバイス製造装置１０のベース２８の上に配置されている。ベース２８は、平面視において概して長方形状をなしている。以下の説明では、ベース２８の長手方向をＸ軸方向、ベース２８の短手方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に直交する方向をＺ軸方向と称して説明する。

搬送装置２０は、Ｘ軸スライド機構３０と、Ｙ軸スライド機構３２とを備えている。そのＸ軸スライド機構３０は、Ｘ軸スライドレール３４と、Ｘ軸スライダ３６とを有している。Ｘ軸スライドレール３４は、Ｘ軸方向に延びるように、ベース２８の上に配設されている。Ｘ軸スライダ３６は、Ｘ軸スライドレール３４によって、Ｘ軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Ｘ軸スライド機構３０は、電磁モータ３８（図２参照）を有しており、電磁モータ３８の駆動により、Ｘ軸スライダ３６をＸ軸方向の任意の位置に移動させる。また、Ｙ軸スライド機構３２は、Ｙ軸スライドレール５０と、ステージ５２とを有している。Ｙ軸スライドレール５０は、Ｙ軸方向に延びるように、ベース２８の上に配設されている。Ｙ軸スライドレール５０の一端部は、Ｘ軸スライダ３６に連結されている。そのため、Ｙ軸スライドレール５０は、Ｘ軸方向に移動可能とされている。ステージ５２は、Ｙ軸スライドレール５０によって、Ｙ軸方向にスライド可能に保持されている。Ｙ軸スライド機構３２は、電磁モータ５６（図２参照）を有しており、電磁モータ５６の駆動により、ステージ５２をＹ軸方向の任意の位置に移動させる。これにより、ステージ５２は、Ｘ軸スライド機構３０及びＹ軸スライド機構３２の駆動により、ベース２８上の任意の位置に移動する。

ステージ５２は、基台６０と、保持装置６２と、昇降装置６４とを有している。基台６０は、平板状に形成され、上面に基材７０が載置される。保持装置６２は、Ｘ軸方向における基台６０の両側部に設けられている。保持装置６２は、基台６０に載置された基材７０のＸ軸方向の両縁部を挟むことで、基台６０に対して基材７０を固定的に保持する。また、昇降装置６４は、基台６０の下方に配設されており、基台６０をＺ軸方向で昇降させる。

第１造形ユニット２２は、ステージ５２の基台６０に載置された基材７０の上に配線を造形するユニットであり、第１印刷部７２と、焼成部７４とを有している。第１印刷部７２は、インクジェットヘッド７６（図２参照）を有しており、基台６０に載置された基材７０の上に、導電性インクを線状に吐出する。導電性インクは、本開示の金属ナノ粒子を含む流体の一例である。導電性インクは、例えば、主成分としてナノメートルサイズの金属（銀など）の微粒子を溶媒中に分散させたものを含み、熱により焼成されることで硬化する。導電性インクは、例えば、数百ナノメートル以下のサイズの金属ナノ粒子を含んでいる。金属ナノ粒子の表面は、例えば、分散剤によりコーティングされており、溶媒中での凝集が抑制されている。

尚、インクジェットヘッド７６は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式によって複数のノズルから導電性インクを吐出する。また、導電性インク（金属ナノ粒子を含む流体）を吐出する装置としては、複数のノズルを備えるインクジェットヘッドに限らず、例えば、１つのノズルを備えたディスペンサーでも良い。また、導電性インクに含まれる金属ナノ粒子の種類は、銀に限らず、銅、金等でも良い。また、導電性インクに含まれる金属ナノ粒子の種類数は、１種類に限らず、複数種類でも良い。

焼成部７４は、照射装置７８（図２参照）を有している。照射装置７８は、例えば、基材７０の上に吐出された導電性インクを加熱する赤外線ヒータを備えている。導電性インクは、赤外線ヒータから熱を付与されることで焼成され、配線を形成する。ここでいう導電性インクの焼成とは、例えば、エネルギーを付与することによって、溶媒の気化や金属ナノ粒子の保護膜、つまり、分散剤の分解等が行われ、金属ナノ粒子が接触又は融着することで、導電率が高くなる現象である。そして、導電性インクを焼成することで、配線を形成することができる。尚、導電性インクを加熱する装置は、赤外線ヒータに限らない。例えば、電子デバイス製造装置１０は、導電性インクを加熱する装置として、赤外線ランプ、レーザ光を導電性インクに照射するレーザ照射装置、あるいは導電性インクを吐出された基材７０を炉内に入れて加熱する電気炉を備えても良い。

また、第２造形ユニット２４は、基台６０に載置された基材７０の上に樹脂層を造形するユニットであり、第２印刷部８４と、硬化部８６とを有している。第２印刷部８４は、インクジェットヘッド８８（図２参照）を有しており、基台６０に載置された基材７０の上に紫外線硬化樹脂を吐出する。紫外線硬化樹脂は、紫外線の照射により硬化する樹脂である。尚、インクジェットヘッド８８が紫外線硬化樹脂を吐出する方式は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式でもよく、樹脂を加熱して気泡を発生させ複数のノズルから吐出するサーマル方式でも良い。

硬化部８６は、平坦化装置９０（図２参照）と、照射装置９２（図２参照）とを有している。平坦化装置９０は、インクジェットヘッド８８によって基材７０の上に吐出された紫外線硬化樹脂の上面を平坦化するものである。平坦化装置９０は、例えば、紫外線硬化樹脂の表面を均しながら余剰分の樹脂を、ローラもしくはブレードによって掻き取ることで、紫外線硬化樹脂の厚みを均一にさせる。また、照射装置９２は、光源として水銀ランプもしくはＬＥＤを備えており、基材７０の上に吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、基材７０の上に吐出された紫外線硬化樹脂が硬化し、樹脂層を形成することができる。

また、装着ユニット２６は、基台６０に載置された基材７０の上に、電子部品を配置するユニットであり、供給部１００と、装着部１０２とを有している。供給部１００は、テーピング化された電子部品を１つずつ送り出すテープフィーダ１１０（図２参照）を複数有しており、各供給位置において、電子部品を供給する。電子部品は、例えば、温度センサ等のセンサ素子である。尚、電子部品の供給は、テープフィーダ１１０による供給に限らず、トレイによる供給でも良い。

装着部１０２は、装着ヘッド１１２（図２参照）と、移動装置１１４（図２参照）とを有している。装着ヘッド１１２は、電子部品を吸着保持するための吸着ノズルを有している。吸着ノズルは、正負圧供給装置（図示省略）から負圧が供給されることで、エアの吸引により電子部品を吸着保持する。そして、正負圧供給装置から僅かな正圧が供給されることで、電子部品を離脱する。また、移動装置１１４は、テープフィーダ１１０の供給位置と、基台６０に載置された基材７０との間で、装着ヘッド１１２を移動させる。これにより、装着部１０２は、吸着ノズルにより電子部品を保持し、吸着ノズルによって保持した電子部品を、基材７０の上に配置する。

また、第３造形ユニット２９は、基台６０に載置された基材７０の上に、導電性ペーストを塗布するユニットである。導電性ペーストは、本開示の金属マイクロ粒子を含む流体の一例である。導電性ペーストは、例えば、マイクロサイズの金属粒子（マイクロフィラなど）を、樹脂製の接着剤に含めた粘性流体である。マイクロサイズの金属マイクロ粒子は、例えば、フレーク状態の金属（銀など）である。金属マイクロ粒子は、銀に限らず、金、銅などや複数種類の金属でも良い。接着剤は、例えば、エポキシ系の樹脂を主成分として含んでいる。導電性ペーストは、加熱により硬化し、例えば、配線に接続される接続端子の形成に使用される。接続端子とは、例えば、電子部品の部品端子に接続するバンプ、外部機器などに接続する外部電極などである。

また、第３造形ユニット２９は、導電性ペーストを吐出（塗布）する装置としてディスペンサー１３０を有する。尚、導電性ペーストを塗布する装置は、ディスペンサーに限らず、スクリーン印刷装置やグラビア印刷装置でも良い。また、本開示における「塗布」とは、流体をノズルなどから吐出する動作や、スクリーン印刷やグラビア印刷によって対象物の上に流体を付着させる動作を含む概念である。ディスペンサー１３０は、基材７０や樹脂層の上に導電性ペーストを吐出する。吐出された導電性ペーストは、例えば、第１造形ユニット２２の焼成部７４によって加熱され硬化することで接続端子（外部電極など）を形成する。

ここで、導電性ペーストは、例えば、数十マイクロメートル以下のサイズの金属マイクロ粒子を含んでいる。導電性ペーストは、加熱されることで接着剤（樹脂など）が硬化し、フレーク状の金属同士が接触した状態で硬化する。上記したように導電性インクは、例えば、加熱によって金属ナノ粒子同士が融着することで一体化した金属となり、金属ナノ粒子同士が接触しているだけの状態に比べて導電率が高くなる。一方、導電性ペーストは、接着剤の硬化によってマイクロサイズの金属マイクロ粒子を互いに接触させて硬化する。このため、導電性インクを硬化して形成した配線の抵抗（電気抵抗率）は、例えば、数～数十マイクロΩ・ｃｍと極めて小さく、導電性ペーストを硬化した配線の抵抗（数十～数千マイクロΩ・ｃｍ）に比べて小さい。従って、導電性インクは、低抵抗の回路配線など、低い抵抗値を要求される造形物の造形に適している。

一方で、導電性ペーストは、硬化時に接着剤を硬化させることで、他の部材との接着性を高めることができ、導電性インクに比べて他の部材との密着性に優れている。ここでいう他の部材とは、導電性ペーストを吐出等して付着させる部材であり、例えば、樹脂層、配線、電子部品の部品端子などである。従って、導電性ペーストは、電子部品を樹脂層に固定する接続端子など、機械的強度（引っ張り強度など）が要求される造形物の造形に適している。本実施形態の電子デバイス製造装置１０では、このような導電性インクと導電性ペーストを使い分けて、特性を活かすことで、電気的性質及び機械的性質を向上した電子回路を製造できる。

次に、電子デバイス製造装置１０の制御装置２７の構成について説明する。図２及び図３に示すように、制御装置２７は、コントローラ１２０、複数の駆動回路１２２、記憶装置１２４を備えている。複数の駆動回路１２２は、上記電磁モータ３８，５６、保持装置６２、昇降装置６４、インクジェットヘッド７６、照射装置７８、インクジェットヘッド８８、平坦化装置９０、照射装置９２、テープフィーダ１１０、装着ヘッド１１２、移動装置１１４に接続されている（図２参照）。さらに、駆動回路１２２は、第３造形ユニット２９に接続されている（図３参照）。

コントローラ１２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路１２２に接続されている。記憶装置１２４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等を備えており、電子デバイス製造装置１０の制御を行う制御プログラム１２６が記憶されている。コントローラ１２０は、制御プログラム１２６をＣＰＵで実行することで、搬送装置２０、第１造形ユニット２２、第２造形ユニット２４、装着ユニット２６、第３造形ユニット２９等の動作を制御可能となっている。以下の説明では、コントローラ１２０が、制御プログラム１２６を実行して各装置を制御することを、単に「装置が」と記載する場合がある。例えば、「コントローラ１２０がステージ５２を移動させる」とは、「コントローラ１２０が、制御プログラム１２６を実行し、駆動回路１２２を介して搬送装置２０の動作を制御して、搬送装置２０の動作によってステージ５２を移動させる」ことを意味している。

（電子デバイス製造装置の動作）
本実施形態の電子デバイス製造装置１０は、上記した構成によって、配線、接続端子及び電子部品を含んだ電子デバイスを造形物として製造する。以下の説明では、電子部品を実装した回路基板を電子デバイス（造形物）として製造する場合について説明する。尚、以下に説明する造形物の構造、製造手順等は、一例である。また、例えば、記憶装置１２４の制御プログラム１２６には、完成時の回路基板をスライスした各層の三次元のデータが設定されている。コントローラ１２０は、制御プログラム１２６のデータに基づいて第１造形ユニット２２等を制御し、紫外線硬化樹脂等を吐出、硬化等させて、回路基板を形成する。

まず、コントローラ１２０は、ステージ５２の基台６０に基材７０がセットされると、ステージ５２を移動させつつ、基材７０の上に電子デバイスの造形を行なう。図４に示すように、基材７０の上面には、例えば、熱によって剥離可能な剥離フィルム１５０が貼り付けられており、その剥離フィルム１５０の上に造形物（電子デバイスなど）が形成される。剥離フィルム１５０は、加熱されることで、造形物とともに基材７０から剥離される。尚、基材７０と造形物を分離する方法は、剥離フィルム１５０を用いる方法に限らない。例えば、基材７０と造形物の間に、熱によって溶ける部材（サポート材など）を配置し、溶かして分離しても良い。また、剥離フィルム１５０などの分離する部材を用いずに、基材７０の上に直接造形しても良い。

コントローラ１２０は、基材７０をセットされると、第１造形ユニット２２の下方に、ステージ５２を移動させる。コントローラ１２０は、第１印刷部７２を制御してインクジェットヘッド７６によって剥離フィルム１５０の上に導電性インクを吐出する。インクジェットヘッド７６は、配線パターンに応じて線状に導電性インクを吐出する。この配線パターンは、例えば、製造したい造形物に応じて制御プログラム１２６に設定されている。図８は、最終的な造形物である電子デバイスのビア穴１５５を平面視した状態を示している。尚、図８は、後述する樹脂層１５３（図７参照）やビア穴１５５を埋める樹脂層１６１（図７参照）の図示を省略している。また、図８は、下層の配線１５１を破線で図示している。本実施形態のコントローラ１２０は、図８に示すように、１つのビア穴１５５を通じて、下層の複数の配線１５１と、上層の複数の配線１５９を接続する。このため、コントローラ１２０は、図４に示す配線の製造工程において、インクジェットヘッド７６を制御して、複数の配線１５１に対応した位置に導電性インクを吐出する。

次に、コントローラ１２０は、第１造形ユニット２２の焼成部７４を制御して、剥離フィルム１５０の上に吐出した導電性インクを、照射装置７８の赤外線ヒータによって加熱する。これにより、導電性インクを焼成することで、図４に示すように、剥離フィルム１５０の上に配線１５１を形成することができる。図８に示すように、配線１５１は、所定のピッチＰ１を間に設けて並んで配置されている。

次に、コントローラ１２０は、図５に示すように、配線１５１の上を覆うように、剥離フィルム１５０の上に樹脂層１５３を形成する。コントローラ１２０は、樹脂層１５３を形成する際に、各配線１５１の一部が露出するビア穴１５５を樹脂層１５３に形成する。コントローラ１２０は、第２造形ユニット２４のインクジェットヘッド８８から紫外線硬化樹脂を吐出する処理と、吐出した紫外線硬化樹脂へ硬化部８６の照射装置９２から紫外線を照射する処理とを繰り返し実行することで、ビア穴１５５を有する樹脂層１５３を形成する。

具体的には、コントローラ１２０は、ステージ５２を、第２造形ユニット２４の下方に移動させ、第２印刷部８４を制御して、配線１５１を覆うようにインクジェットヘッド８８から紫外線硬化樹脂を剥離フィルム１５０の上に薄膜状に吐出する。コントローラ１２０は、インクジェットヘッド８８を制御して、各配線１５１の一部を露出するビア穴１５５を除いた箇所に、紫外線硬化樹脂を吐出させる。つまり、インクジェットヘッド８８は、各配線１５１の一部をビア穴１５５から露出させ、配線１５１の他の部分を覆うように、剥離フィルム１５０の上に紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。コントローラ１２０は、薄膜状に紫外線硬化樹脂を吐出した後、膜厚が均一となるように平坦化装置９０により平坦化を実行しても良い。そして、硬化部８６は、照射装置９２により、薄膜状の紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、剥離フィルム１５０の上に薄膜状の樹脂層が形成される。

コントローラ１２０は、配線１５１の一部を露出させるように、紫外線硬化樹脂の吐出位置を調整し、紫外線硬化樹脂の吐出、平坦化、紫外線の照射を、適宜繰り返し実行することで、ビア穴１５５を有する樹脂層１５３を形成する。図５に示すように、コントローラ１２０は、内壁が傾斜したすり鉢状のビア穴１５５を形成する。ビア穴１５５の内壁には、上側の上側開口１５５Ａから下側（配線１５１側）の下側開口１５５Ｂに向かうに従って、内径を小さくするように傾いた傾斜面１５７が形成される。図８に示すように、コントローラ１２０は、例えば、内径が一方向（図８における左右方向）に長い、平面視において略長方形状の穴をビア穴１５５として、樹脂層１５３（図５参照）に形成する。平面視において、上側開口１５５Ａ及び下側開口１５５Ｂの間には、一方向に長い環状の傾斜面１５７が形成されている。図８に破線で示すように、下層の配線１５１は、ビア穴１５５の下側開口１５５Ｂから上面を露出させた状態となる。

コントローラ１２０は、樹脂層１５３を形成すると、図６及び図８に示すように、ビア穴１５５の傾斜面１５７の一部に、樹脂層１５３の上面１５３Ａまで引き出される上層の配線１５９を形成する。コントローラ１２０は、複数の配線１５１のそれぞれに接続される複数の配線１５９を形成する。詳述すると、コントローラ１２０は、第１印刷部７２を制御して、インクジェットヘッド７６によって、ビア穴１５５の底部や傾斜面１５７に、導電性インクを線状に吐出する。コントローラ１２０は、ビア穴１５５の下側開口１５５Ｂから露出する各配線１５１の位置に合わせて、導電性インクを吐出する。導電性インクは、下側開口１５５Ｂから露出する配線１５１の上部から傾斜面１５７を経由して（上って）、樹脂層１５３の上面１５３Ａに至るまで吐出される。

尚、コントローラ１２０は、上層の配線１５９を形成する前に、配線１５１の上の余分な樹脂を除去しても良い。樹脂層１５３の造形において、余分な紫外線硬化樹脂が下側開口１５５Ｂから露出した配線１５１の上に付着する虞がある。このため、コントローラ１２０は、例えば、ビア穴１５５の下側開口１５５Ｂから露出する配線１５１に向かってレーザなどを照射し配線１５１の上の余分な樹脂の残滓を除去しても良い。これにより、配線１５１と配線１５９との接続部分における抵抗を減らすことができる。

コントローラ１２０は、焼成部７４を制御し、配線１５１の上部から樹脂層１５３の上面１５３Ａに至るまで吐出された導電性インクに、照射装置７８の赤外線ヒータから熱を加える。これにより、導電性インクを焼成し、下層の配線１５１のそれぞれと電気的に接続された複数の配線１５９を形成できる。下層の配線パターンと上層の配線パターンを導通させることができる。尚、ビア穴１５５の傾斜面１５７の角度は、例えば、２５度以下である。傾斜面１５７の基材７０と平行な方向に沿った長さは、例えば、数百μｍである。また、樹脂層１５３の厚さは、例えば、２０～４０μｍである。

図８に示すように、コントローラ１２０は、例えば、配線１５１及び配線１５９の組み合わせを、所定のピッチＰ１を間に設けて並んで形成する。一組の配線１５１，１５９は、例えば、一方向（図８における上下方向）に沿って一直線上に形成される。即ち、ビア穴１５５から下層の配線１５１を引き出す方向に沿って、その配線１５１に接続される上層の配線１５９を形成する。ビア穴１５５の傾斜面１５７には、ビア穴１５５の長手方向（図８における左右方向）に沿って複数の配線１５９が並んで配置される。

ここで、導電性インクをビア穴１５５の傾斜面１５７に吐出した場合、傾斜面１５７の角度が急であると、吐出した導電性インクが傾斜面１５７に沿って流れ落ちてしまう可能性がある。その結果、配線１５９の厚みが不均一となる、あるいは断線が発生する虞がある。一方、傾斜面１５７の角度を小さくするに従ってビア穴１５５の上側開口１５５Ａが広がり、樹脂層１５３におけるビア穴１５５の占有面積が増大し、配線密度が低下する。

図９は、比較例におけるビア穴２５５を平面視した状態を示している。図９は、１つのビア穴２５５に１組みの配線１５１，１５９を形成した場合を示している。図９に示すように、１つのビア穴２５５に１組みの配線１５１，１５９だけを形成すると、ビア穴２５５の形や開口の大きさに応じて配線１５１の間のピッチＰ２が増大する。ピッチＰ２は、例えば、数ｍｍとなる場合がある。また、例えば、図９における上下方向に沿った配線１５１，１５９の方向（配設する方向）に合せて、ビア穴２５５を楕円形状（図９における上下方向に長い楕円形状）などにデザイン変更することは可能である。即ち、各組みの配線１５１，１５９の配設する方向（ビア穴２５５から引き出す方向）に合わせてビア穴２５５の形状を変更し開口の大きさを変更することは可能である。しかしながら、配線１５１，１５９の配設方向にビア穴２５５のデザインを合せることは、製造時間の遅延や製造コストの増大を招く虞がある。

これに対し、図８に示すように、本実施形態の電子デバイス製造装置１０では、１つのビア穴１５５内に複数組みの配線１５１，１５９を造形する。これにより、配線１５１の間のピッチＰ１を極めて狭くすることができる。このピッチＰ１は、三次元積層造形の精度（インクジェット方式の解像度など）にもよるが、例えば、数百μｍ以下まで狭くすることが可能となる。これにより、配線１５１，１５９の配線密度を極めて高くすることが可能となる。

また、従来の基板製造においてビア穴やスルーホールの製造に用いられる無電解めっき法などでは、ビア穴の内壁の全面にめっきすることが一般的であり、図８に示すような傾斜面１５７（内壁）の一部に配線を形成することは困難である。一方、本実施形態の電子デバイス製造装置１０では、三次元積層造形を用いることで、傾斜面１５７の任意な位置に配線１５９を形成することができる。換言すれば、本実施形態の電子デバイス製造装置１０は、この三次元積層造形の長所を活かして、１つのビア穴１５５内に複数組みの配線１５１，１５９を造形し、配線密度を高めることができる。

また、図８に示すように、コントローラ１２０は、例えば、ビア穴１５５を、穴径が一方向（図８における左右方向）に長い穴（スリット形状）で形成する。ビア穴１５５は、平面視において、一方向に長い長方形状の上側開口１５５Ａ及び下側開口１５５Ｂを有している。そして、コントローラ１２０は、ビア穴１５５の長手方向に並ぶ複数組の配線１５１，１５９を形成する。これによれば、隣接して形成する配線パターンとなる複数組みの配線１５１，１５９に対応して、一方向に長い穴をビア穴１５５として形成する。そして、ビア穴１５５の傾斜面１５７に各組みの配線１５１，１５９を並べて配置することで、配線密度を高めることができる。

尚、図４～図８に示す配線１５１，１５９、ビア穴１５５の形状、位置等は、一例である。例えば、図１０に示すように、ビア穴１５５から下層の配線１５１を引き出す方向と、ビア穴１５５から上層の配線１５９を引き出す方向とは異なる方向でも良い。また、複数の配線１５１や、複数の配線１５９は、互いに平行でない方向（異なる方向）に配設されても良い。図１０に示すように、最も外側の一対の配線１５１を、それぞれ外側に広げるように配設しても良い。このように、１つのビア穴１５５から引き出す配線１５１，１５９の配設方向を変更することで、より自由な配線パターンを形成することができる。

また、ビア穴１５５は、一方向に沿って長い形状に限らない。図１１に示すように、例えば、位置のずれた複数のビア穴を互いに連結させて１つのビア穴１５５を形成しても良い。例えば、１組の配線１５１，１５９の接続位置に合せてビア穴を１つ形成することが設計データとして制御プログラム１２６に設定されている場合、コントローラ１２０は、各ビア穴が所定の距離以下に隣接しているか否かを判断しても良い。そして、コントローラ１２０は、所定の距離以下に隣接していることに応じて、複数のビア穴を連結させても良い。例えば、図１１の上下方向でずれた複数のビア穴を互いに連結すると、ビア穴１５５の傾斜面１５７は、平面視において、上下に突出する又は凹む形状となる。これにより、複数のビア穴を重ねた領域分だけ隣り合う配線１５１，１５９を近づけることができ、配線密度を高めることができる。

図６に戻り、コントローラ１２０は、複数の配線１５９を形成した後、例えば、図７に示すように、ビア穴１５５を樹脂層１６１で埋める。コントローラ１２０は、第１造形ユニット２２を制御して紫外線硬化樹脂をビア穴１５５に吐出するなどして樹脂層１６１を形成する。また、コントローラ１２０は、樹脂層１５３の上面１５３Ａの配線１５９に電子部品を実装する。具体的には、コントローラ１２０は、例えば、樹脂層１６１を形成した後、第３造形ユニット２９の下方にステージ５２を移動させる。コントローラ１２０は、第３造形ユニット２９を制御してディスペンサー１３０によって、上面１５３Ａの上の配線１５９に導電性ペーストを吐出する。

コントローラ１２０は、導電性ペーストを吐出した後、装着ユニット２６の下方へステージ５２を移動させ、装着部１０２により電子部品１６３の装着を行なう。装着部１０２の装着ヘッド１１２は、電子部品１６３の部品端子１６５が導電性ペーストの位置となるように配置する。そして、コントローラ１２０は、第１造形ユニット２２の焼成部７４によって、配線１５９の上の導電性ペーストを加熱して硬化することでバンプ１６７を形成する。電子部品１６３の部品端子１６５は、バンプ１６７を介して配線１５９に電気的に接続される。

尚、コントローラ１２０は、配線１５１，１５９や樹脂層１５３を１層だけ形成せずに、複数層形成しても良い。例えば、コントローラ１２０は、上面１５３Ａや樹脂層１６１の上に、ビア穴１５５を有する樹脂層１６１をさらに積層し、上面１５３Ａの上の配線１５９と接続される上層の配線を形成しても良い。即ち、１つのビア穴１５５から引き出した複数組みの配線１５１，１５９の何れかを適宜接続させながら、積層基板を造形しても良い。また、電子部品１６３の実装方法は、図７に示す表面実装に限らず、電子部品１６３の上に樹脂層１５３を形成して電子部品１６３を埋設しても良い。

図１２は、樹脂層１５３の上面１５３Ａに電子部品１６３を実装した状態を平面視した図である。尚、図１２は、樹脂層１５３の図示を省略している。例えば、電子部品１６３は、図１２における上下方向に沿って所定の間隔で複数の部品端子１６５が設けられている。図１２の上下方向は、本開示の部品端子１６５が並ぶ方向の一例である。ビア穴１５５は、この部品端子１６５が並ぶ方向に長い穴で形成されている。ビア穴１５５から引き出された各配線１５９は、傾斜面１５７を介して部品端子１６５に接続、即ち、電子部品１６３に接続されている。

ＩＣチップなどの電子部品１６３に設けられた複数の部品端子１６５は、図１２に示すように、一方向に並んで配置される場合がある。このような部品端子１６５の配列に合わせて長いビア穴１５５を形成し、そのビア穴１５５を通じて引き出される複数の配線１５９を形成する。そして、複数の配線１５９の各々を複数の部品端子１６５の各々に接続する。これにより、電子部品１６３に接続される複数の配線１５９を３次元積層造形により高密度に形成できる。

また、電子部品１６３に接続する配線は、下層の配線１５１に接続する配線１５９に限らない。例えば、図１２及び図１３に示すように、ビア穴１５５内で折り返す折り返し配線１６９を形成しても良い。例えば、コントローラ１２０は、配線１５９を製造する工程（本開示の接続配線形成工程の一例）において、導電性ペーストにより折り返し配線１６９を形成する。折り返し配線１６９は、例えば、樹脂層１５３の上面１５３Ａから傾斜面１５７を介して下方に下がった後、ビア穴１５５の底部を通り、傾斜面１５７を介して樹脂層１５３の別の位置の上面１５３Ａに戻ってくる配線である。

配線パターンによっては、配線１５９やビア穴１５５の近くを通るものの配線１５１が形成された下層に下がらず樹脂層１５３の上面１５３Ａに配設したい配線が発生する。一方で、下層に下がらない配線を配設するためだけに、ビア穴１５５の一部を埋める、あるいはビア穴１５５を全部埋めた後に埋めた穴の上に配線を形成すると、製造工程が増え、製造時間の遅延や製造コストの増大を招く。これに対し、本実施形態の電子デバイス製造装置１０では、配線１５９の製造工程において、配線１５９を形成しつつ、樹脂層１５３の上面１５３Ａで配設したい配線を折り返し配線１６９として形成する。折り返し配線１６９は、配線１５９と同じ導電性インクを用いて形成される。これにより、１回の工程で２種類の配線を形成することで、製造時間の短縮と製造コストの低減を図ることが可能となる。

尚、図１２に示すように、電子デバイス製造装置１０は、電子部品１６３の部品端子１６５の位置に合せて複数のビア穴１５５や配線１５１，１５９を形成しても良く、例えば、電子部品１６３を囲む溝をビア穴１５５として形成しても良い。また、電子デバイス製造装置１０は、図８に示すように、折り返し配線１６９を有しない配線１５１，１５９だけをビア穴１５５に形成し、電子部品１６３に接続しても良い。また、例えば、電子部品１６３を基板の表面に実装する場合、図１３に示すように、ビア穴１５５を、樹脂層１６１（図７）で埋めなくても良い。これにより、製造時間の短縮や製造コストの低減を図ることができる。

また、上記したように、本実施形態の電子デバイス製造装置１０は、樹脂層１５３の形成工程において、樹脂層１５３を貫通し、傾斜面１５７を内壁に有するビア穴１５５を樹脂層１５３に形成する。配線１５９ごとにビア穴１５５を形成する場合、ビア穴１５５を形成するだけの領域を、樹脂層１５３に確保する必要がある（図９参照）。ビア穴１５５の上側開口１５５Ａは、傾斜面１５７の傾斜角度が小さくなるほど広がる。その結果、隣り合う２つのビア穴１５５から引き出された配線１５１，１５９の間のピッチＰ１は広くなる。一方で、上記した配線１５１，１５９の形成方法によれば、配線１５９ごとにビア穴１５５を形成する必要がなく、１つのビア穴１５５内に複数の配線１５１，１５９を形成することができる。これにより、隣り合う配線１５１，１５９の間のピッチＰ１を大幅に狭くすることが可能となる。また、１つのビア穴１５５から複数の配線１５１，１５９を引き出す、従来にない新しい配線パターンを提供することが可能となる。

尚、複数の配線１５９を配設する傾斜面１５７は、ビア穴１５５の内壁に限らない。例えば、図１４に示すように、樹脂層１５３の端部に傾斜面１５７を形成しても良い。図１４の傾斜面１５７は、図７に示すようなビア穴１５５の内壁ではなく、樹脂層１５３の端部に形成された端面である。コントローラ１２０は、例えば、下層の配線１５１を形成し、それを折り返すように、傾斜面１５７に沿って配線１５９を形成する。コントローラ１２０は、配線１５９を形成した後、例えば、樹脂層１６１によって、樹脂層１５３の端部を埋める。

また、図１４に示すように、下層の配線１５１を傾斜面１５７の位置に合せて盛り上げる台座部材１７１を形成しても良い。コントローラ１２０は、例えば、配線１５１を形成する前に、傾斜面１５７の位置（図６のビア穴１５５の場合であれば、下側開口１５５Ｂの位置）に合わせて台座部材１７１を形成する。台座部材１７１は、例えば、紫外線硬化樹脂で形成され、傾斜面１５７の下部で盛り上がった形状をなしている。コントローラ１２０は、台座部材１７１の表面に沿うように、下層の配線１５１を形成する。これにより、配線１５９と接続する位置において、下層の配線１５１を台座部材１７１により持ち上げる（配線１５９に近づける）ことができる。その結果、基材７０の平面に沿った方向における傾斜面１５７の長さＬを短くすることができる。換言すれば、傾斜面１５７の（図７の場合はビア穴１５５）の上側開口１５５Ａを小さくすることができる。

（外部電極の形成）
上記した説明では、本開示の金属部材として配線１５１を形成する場合について説明したが、金属部材は、配線１５１に限らない。例えば、金属部材として、外部の電子機器等と接続する外部電極を形成しても良い。図１５は、外部電極１７３の形成工程を模式的に示しており、ビア穴１５５を平面視した状態を示している。図１６は、図１５に示すＡ－Ａ線で切断した断面図である。図１７は、図１５のＢ－Ｂ線で切断した断面図である。尚、以下の説明では、上記した図４～図７に示す配線１５１，１５９の形成工程と同様の内容については、その説明を適宜省略する。

外部電極１７３を形成する場合、まず、コントローラ１２０は、例えば、剥離フィルム１５０の上に、ビア穴１５５を有する樹脂層１５３を形成する（図１５の一番上の図）。ビア穴１５５は、例えば、図１５における左右方向に長い楕円形の穴として形成される。

次に、コントローラ１２０は、後述する複数の外部電極１７３（図１５の上から３番目の図参照）の位置に合わせて上層の配線１５９を形成する（図１５の上から２番目の図参照）。コントローラ１２０は、例えば、上記した配線１５１を形成した場合と異なり、先に上層の配線１５９を形成した後、その配線１５９に接続される下層の外部電極１７３を形成する。コントローラ１２０は、複数の外部電極１７３の位置に合せて、複数の配線１５９を傾斜面１５７に沿って形成する。コントローラ１２０は、例えば、ビア穴１５５の長手方向に沿って所定のピッチＰ４（図１５の一番下の図参照）で、複数の配線１５９を形成する。各配線１５９は、ビア穴１５５の底部から傾斜面１５７を通って樹脂層１５３の上面１５３Ａまで引き出される（図１６参照）。

次に、コントローラ１２０は、配線１５９を形成した後、第３造形ユニット２９を制御して、ディスペンサー１３０からビア穴１５５の底部に（下側開口１５５Ｂ内に）導電性ペーストを吐出する。コントローラ１２０は、ビア穴１５５の長手方向に沿って所定のピッチＰ３（図１７参照）で導電性ペーストをディスペンサー１３０から吐出させる。コントローラ１２０は、ビア穴１５５内の配線１５９の一部を埋めるように導電性ペーストをディスペンサー１３０から吐出させる。コントローラ１２０は、吐出した導電性ペーストを焼成部７４によって加熱して硬化し複数の外部電極１７３をビア穴１５５の底部に形成する（図１５の上から３番目の図）。各外部電極１７３は、各配線１５９と電気的に接続される。複数の外部電極１７３は、剥離フィルム１５０から基板（樹脂層１５３）を剥離した場合、基板の裏面から露出する電極となる。

そして、コントローラ１２０は、図１５の一番下の図、及び図１６，１７に示すように、ビア穴１５５を樹脂層１６１で埋める。このように下層の金属部材として配線１５１以外に外部電極１７３を形成した場合にも、ビア穴１５５から引き出した上層の配線１５９のピッチＰ４（図１５参照）や、外部電極１７３のピッチＰ３（図１７参照）を狭くすることができ、配線密度を高めることができる。尚、図１５～図１７の形成工程では、１つのビア穴１５５内に外部電極１７３のみを形成したが、上記した配線１５１と外部電極１７３との両方を１つのビア穴１５５内に形成しても良い。即ち、下層の配線１５１や外部電極１７３をまとめて１つのビア穴１５５に配置し、複数の配線１５１及び外部電極１７３のそれぞれから配線１５９を引き出しても良い。

従って、本実施形態の複数の金属部材のうち、少なくとも１つの金属部材は、樹脂層１５３の下面から露出する外部電極１７３でも良い。これによれば、樹脂層１５３の下面から露出する外部電極１７３を、１つの傾斜面１５７の下方に形成することができる。複数の金属部材として配線１５１や外部電極１７３を組み合わせて形成し高密度に配置でき、且つその配線１５１や外部電極１７３から引き出す配線１５９の配線密度高めることができる。

また、上記したように、金属部材として外部電極１７３を形成する場合の金属流体として、マイクロサイズの金属マイクロ粒子を含む導電性ペーストを用いても良い。また、金属部材として配線１５１を形成する場合の金属流体、及び配線１５９を形成する金属流体として、ナノサイズの金属ナノ粒子を含む導電性インクを用いても良い。本実施形態では、外部電極１７３の形成と、配線１５１，１５９の形成とで、金属粒子を含む流体の種類を使い分けている。外部電極１７３を形成する場合、金属マイクロ粒子を含む流体を用いることで、マイクロサイズの金属マイクロ粒子により一定の厚みを持った層を形成することができ、造形後の外部電極１７３の引っ張り強度などの機械的性質を向上できる。図７のバンプ１６７についても同様である。また、配線１５１，１５９を形成する場合、金属ナノ粒子を含む流体を用いることで、ナノサイズの金属ナノ粒子が互いに接触又は融着等して硬化することで、低抵抗な配線を形成することができる。従って、金属粒子を含む流体を使い分けることで、金属粒子を含む流体の特性を活かし、電気的性質及び機械的性質を向上した電子回路を製造できる。

また、上記した図１５に示す形成工程では、上層の配線１５９を先に形成し、その後で配線１５９に接続される外部電極１７３を形成したが、これに限らない。先にビア穴１５５内に外部電極１７３を形成し、その後で外部電極１７３に接続される配線１５９を形成しても良い。

因みに、上記実施例において、配線１５１、外部電極１７３は、金属部材の一例である。配線１５９は、接続配線の一例である。導電性インク及び導電性ペーストは、第１流体、第２流体の一例である。図４及び図１５の上から３番目の図は、金属部材形成工程の一例である。図５及び図１５の１番目の図は、樹脂層形成工程の一例である。図６及び図１５の上から２番目の図は、接続配線形成工程の一例である。

以上、上記した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
本実施形態の配線１５１，１５９の形成工程では、図４に示すように、導電性インクによって複数の配線１５１を形成する。次に、図５に示すように、上面１５３Ａと、上面１５３Ａから下方に傾斜する傾斜面１５７を有する樹脂層１５３を形成する。次に、図６に示すように、導電性インクによって複数の配線１５９を傾斜面１５７及び樹脂層１５３の上面１５３Ａに形成する。また、複数の配線１５９の各々を複数の配線１５１の各々に傾斜面１５７の下方で接続させる。

これによれば、樹脂層１５３に形成した１つの傾斜面１５７を通じて、複数の配線１５１と複数の配線１５９を接続する。これにより、導電性インクが流れ落ちることを抑制するために傾斜面１５７の角度を小さくし、傾斜面１５７の占有面積が増大したとしても、１つの傾斜面１５７に配線１５１，１５９の組み合わせを複数組み形成することで配線密度を高めることができる。配線１５１，１５９の間のピッチＰ１を大幅に狭くすることが可能となり、複数の傾斜面１５７に配線１５１や配線１５９を１つずつ形成する場合（図９）に比べて配線密度を極めて高くすることができる。引いては、基板などの最終的な造形物の小型化を図ることができる。特に、ピッチＰ１は、３次元積層造形における精度（液滴の解像度など）の向上によってより狭くすることができ、例えば、配線密度を数百μｍ以下まで高めることが可能となる。

尚、本開示は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。
例えば、上記実施例では、１層の配線１５１，１５９を形成する場合について説明したが、複数の樹脂層１５３を重ねて複数層の配線１５１，１５９を、ビア穴１５５を介して接続しても良い。
また、１つのビア穴１５５に対して、配線１５１と外部電極１７３を混ぜて形成しても良い。また、本開示の配線形成方法では、配線１５１だけを形成しても良く、あるいは外部電極１７３だけを形成しても良い。
また、樹脂層１５３は、電子部品１６３を実装しない基板でも良い。
また、電子部品１６３の複数の部品端子１６５の一部に、ビア穴１５５から引き出した配線１５９を接続し、他の部品端子１６５については、図９に示すような１つのビア穴１５５から１つの配線１５９だけを引き出して接続しても良い。
また、上記実施例では、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化樹脂が採用されているが、熱により硬化する熱硬化樹脂等の種々の硬化性樹脂を採用することが可能である。
また、配線１５１，１５９、バンプ１６７、外部電極１７３に使用する金属粒子を含む流体の種類は特に限定されない。例えば、外部電極１７３に導電性インクを使用しても良く、配線１５１，１５９に導電性ペーストを使用しても良い。
また、本開示における３次元積層造形の方法としては、インクジェット方式や光造形法（ＳＬ：Ｓｔｅｒｅｏ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）に限らず、例えば、熱溶解積層法（ＦＤＭ：Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）などの他の方法を採用できる。

１５１ 配線（金属部材）、１５３ 樹脂層、１５３Ａ 上面、１５５ ビア穴、１５７ 傾斜面、１５９ 配線（接続配線）、１６３ 電子部品、１６５ 部品端子、１６９ 折り返し配線、１７３ 外部電極（金属部材）。

Claims (3)

1. ３次元積層造形により、金属粒子を含む流体によって複数の下層配線を形成する下層配線形成工程と、
   上面と、前記上面から下方に傾斜する傾斜面を有する樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
   ３次元積層造形により、前記流体によって複数の接続配線を前記傾斜面及び前記樹脂層の前記上面に形成し、且つ複数の前記接続配線の各々を複数の前記下層配線の各々に前記傾斜面の下方で接続させるように前記接続配線を形成する接続配線形成工程と、
   を含み、
   前記樹脂層形成工程において、
   前記下層配線形成工程で形成された前記下層配線の一端側の上部が露出するように、前記樹脂層を貫通し、前記傾斜面を内壁に有するビア穴を前記樹脂層に形成し、
   前記接続配線形成工程において、
   前記接続配線は、前記樹脂層形成工程において露出された前記下層配線の前記一端側の上部に接続され、
   さらに、前記樹脂層形成工程において形成された前記樹脂層の前記上面から前記傾斜面を介して下方に下がった後、前記ビア穴の底部を通り、前記傾斜面を介して前記樹脂層の別の位置の前記上面に戻ってくる折り返し配線を、前記流体によって形成し、
   前記ビア穴は、
   穴径が一方向に長い穴で形成され、
   複数の前記下層配線、複数の前記接続配線、及び前記折り返し配線は、
   前記ビア穴の長手方向に並んで配置される、配線形成方法。
2. 前記折り返し配線は、
   前記樹脂層の前記上面から前記傾斜面を介して下方に下がった後、前記下層配線に接続されることなく、前記ビア穴の底部を通り、前記傾斜面を介して前記樹脂層の別の位置の前記上面に戻り、
   複数の前記下層配線は、
   互いに平行に配置され、
   複数の前記接続配線及び前記折り返し配線は、
   互いに平行に配置され、
   前記下層配線、前記下層配線に接続される前記接続配線、及び前記折り返し配線は、
   一方向に沿って配置される、請求項１に記載の配線形成方法。
3. 前記樹脂層は、
   前記上面に電子部品が配置される基板であり、
   前記電子部品は、
   一方向に並ぶ複数の部品端子を有し、
   前記ビア穴は、
   複数の前記部品端子が並ぶ方向に長い穴で形成され、
   複数の前記接続配線及び前記折り返し配線は、
   複数の前記部品端子の各々に接続される、請求項１又は請求項２に記載の配線形成方法。

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