JPH02126638A - 高解像度の導体パターンの形成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明はレーザーによる硬膜化に関する。特に、厚膜材
料に高解像度のパターンを形成する方法に関する。

技術的背景 スウィッチ可能な基体上にマイクロ電子回路用の抵抗体
や導体パターンのような厚膜パターンを設けるための方
法は数多く存在する。電気的なパターンを付与するには
蒸着や、スパッタリングや、フォトレジストエツチング
のような様々な薄膜法が知られている。また、基体上に
導電性インキを所望のパターンにシルクスクリーニング
、基体を定着処理し、それからパターンを所望の仕様に
レーザートリミングするような厚膜法も知られている。

この方法は加工のために正確な条件下に維持された適切
な気体またはその他の化合物を収容したチャンバーを必
要とする。シリコン自体を加熱するだけでは所望の結果
をもたらさない。別の例としては、シリコン表面に適切
なパワーのレーザービームを選択的に導いてシリコンを
局部的に加熱し、そして表面の加熱部分に対応したパタ
ーンで金属導電性被膜を沈析させることによって、シリ
コン基体上に導電性パターンを付着させることができる
。

従来の方法には様々な困難がある。例えば、非平坦表面
上にパターンをスクリーン印刷することは不可能でない
としても、非常に困難である。また、薄膜法は材料的に
も技術的にも比較的経費がかかる。他方、厚膜法は通常
、比較的低い解像度を呈する。また、レーザーを使用し
て必要なパターン以外の全てを焼き尽くす方法は高パワ
ーレーザーの比較的高価で法外な使用を必要とし、そし
てこのプロセスは比較的遅い。

従って、本発明の目的は抵抗体、導体、および絶縁体を
レーザーによって形成するための新規な改善された方法
を提供することであり、特に、厚膜材料を使用して非平
坦表面上にパターンを付与するための比較的経済的な方
法を提供することであり、それでいてなお比較的高い解
像度をもたらすことである。本発明のさらに別の利点は
以下の記述から明らかになろう。また、本発明の特徴は
特に本明細書に添えられその一部を成している特許請求
の範囲の項に規定されている。

発明の概要 簡単に言うと、本発明は基体上に均一に被覆され有機塗
布溶剤を除去するためにオーブン乾燥された適切な厚膜
抵抗体または導体材料を局部的に硬化させるために適切
なレーザービームを当てることによって、非平坦表面上
に高解像度の抵抗体または導体パターンを発生させる技
術である。パターンは被覆基体を横切ってレーザービー
ムを走査させることによって、または固定したレーザー
ビームを使用し基体をコンピュタ−制御によって移動さ
せることによって発生させられる。厚膜被膜はレーザー
ビームによって露光されたところが硬化して基体に接着
する。露光されなかった被膜材料はアルコールまたはそ
の他の適する溶剤の中で洗うことによって、または結合
されなかった材料を取り除くことができるその他の方法
によって、容易に除去される。パターンが露光され現像
されたら、残留厚膜材料は常態で操作可能な特性を確保
するために適切な時間−温度関係で焼成される。

好ましい態様 一般に本発明によれば、適する厚膜材料が浸漬塗布、ド
クター塗布、またはその他の適する方法によって基体上
に均一に適用される。それから、被覆基体は有機溶剤を
被膜から除去するためにオーブン乾燥される。パターン
は被覆基体を横切ってレーザービームを走査させること
による集束ＣＯ２レーザ−ビームによって（ビーム直径
、走査速度、およびレーザーパワーに依存する線幅をも
って）発生する。パターンはアルゴン−イオンレーザ−
ビームのようなその他の適するあらゆるレーザーによっ
ても発生できることに留、らすべきである。被膜はレー
ザービームによって露光されたところでは基体に接着す
るようになる。露光されなかった被膜材料はアルコール
のような適切な溶剤中で洗うことによって容易に除去さ
れる（そして再被覆性になってもよい）。パターンが露
光され「現像」されたら、残されたパターン状厚膜材料
は常態で操作可能な特性を確保するためには、材料製造
元によって特定された時間−温度関係で焼成される。（
代表的な厚膜焼成温度は３００〜８５０℃の範囲である
。） 本発明をより良く理解するために、図面を参考にしなが
ら説明する。同じような部分には同一符号を符しである
。

第１図および第２図を参考にして説明すると、従来の厚
膜法または本発明の方法によって製造された代表的なパ
ターン形成された基体が示されている。詳しくは、パタ
ーン１２および１４はシルクスクリーニング、溶着、ま
たはその他の適する方法によって基体１６に適用される
。パターン１２および１４は金属トレース（＋「ａｃｅ
）　、抵抗被膜、または導体、抵抗体、絶縁体、もしく
はあらゆる好ましい電気的素子もしくは接続を提供する
あらゆる材料であることができる。第２図は基体上に設
けられるべき他のパターンまたは層からパターン１２お
よび１４を仕切るためのガラス１８またはその他の的す
る絶縁体材料の層を図解している。図示されているよう
に、ガラス１日の層はその下に横たわる厚膜構造体のせ
いで、２０ａ。

２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄで示されているような非
平坦な又は波打った表面を呈する。この非平坦表面は次
のパターン層の付与をかなり困難なものにする。例えば
、非平坦表面１８の上に複雑な高解像度のパターンをシ
ルクスクリーニングすることは非常に困難であろう。

本発明によれば、第３図および第４図を参考にして、非
平坦表面１８の上にパターンを容易にかつ鮮鋭に形成す
る方法が例証される。まず、適切な厚膜材料が適切な方
法によって層２２を形成するように表面１８に均一に適
用される。それから層２２は有機塗被溶剤を除去するた
めにオーブン乾燥される。次に、集束ＣＯ２レーザービ
ーム２６によって、層２２を横切ってレーザービーム２
６を走査させることによって、パターン２４が生成され
る。レーザービームによって露光されたところのパター
ン２４は基体に接着する。層２２の露光されなかった部
分ｌよアルコール中で洗うことによって除去され、その
結果、第４図に示されているように、表面１８の上に支
持されたパターン２８が得られる。パターンが露光され
「現像」されたら、それは適切な時間−温度関係に従っ
て焼成される。パターン２８は表面１８の波および非平
坦部分に順応していることに留意すべきである。

レーザーパワー１ワツトおよび走査速度２■／秒は代表
的なものである。線幅は集束レーザービーム直径（〜２
５０μ）によって決まる。線は一様であり、そしてレー
ザービームの作用によって基体に強く接着する。本発明
によれば、焦点距離２７５胴のレンズを使用することに
よって２５０μの線を、そして焦点距離１２５薗のレン
ズを使用することによって１７５μの線を発生させるこ
とができる。どちらの場合も、線幅は系Ｆ＃（焦点距離
／そのレンズでのビーム直径の比）によって決まるレー
ザービーム直径にほぼ等しい。最終解像度は吸光性の被
膜および基体における熱エネルギーのいくらかの拡散に
対する許容度をもって、回折限定レーザースポットサイ
ズ（代表的なＴＥＭＯＯＣＯ２レーザーでは〜５０μ未
満）によって制限されると考えられる。約５μのサイズ
のレーザースポットはアルゴンレーザーによって達成で
きたことに注目すべきである。また、このプロセスは導
体、抵抗体、絶縁体、およびその他のあらゆる厚膜材料
に適用可能である。

また、レーザー結像用レンズの妥当な焦点深度特性は下
に横たわる基体によって生じた階段を覆って導電性トレ
ース、抵抗体、または絶縁体が形成されなければならな
い多層構造の容易な加工を可能にすることに注目すべき
である。これはシルクスクリーンでは高解像度で遂行す
ることが実際上不可能である。何故ならば、正確にイン
キが付着するべき領域を規定するためにはスクリーンが
十分に基体に密着しなければならないからである。

レーザー法によればスクリーンが省かれ、実験的なおよ
びプロトタイプのパターンの迅速な変更再設計が可能に
なる。インターアクティブコンピュタ−システムを使用
して、不要な付着を融除すること（これ等インキは常套
的にレーザートリミングされる）によって又は損傷領域
を選択的に再被覆することによって「修復Ｊを行うシス
テムは本４゜ 発明の範囲に包含される。

現時点で本発明の好ましい態様であると思われるものを
例示的に示したが、当業者には多数の変形が明らかにな
るであろう。そして本願の特許請求の範囲は本発明の思
想に包含されるこれ等変形をカバーするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は代表的な先行技術の製品およびオ
ーバーコートを示す。 第３図および第４図は本発明によって生成されたオーバ
ーレイの高解像パターンの例示である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体の非平坦表面を厚膜材料で被覆し、被膜を乾
   燥して有機塗布溶剤を除去し、 発生パターンを溶剤不溶性にするのに十分なパワーをも
   つたレーザービームを、前記被覆基体を横切つて走査さ
   せることによつて、基体上にパターンを発生させ、 基体に溶剤を適用して余分の厚膜材料を洗除して、レー
   ザーによつて発生したパターンを残し、そして 基体を焼いてパターンを基体に定着させる 諸工程からなる、基体の非平坦表面上に電気的性質を有
   する硬化パターンをレーザーによつて形成する方法。