JPWO2003026368A1 - 回路基板を含む物体表面への画像形成方法 - Google Patents

Abstract

新規な方法により、感光ペースト層の露光時間の短縮と露光精度を向上し、低コストで高精細・高密度且つ耐熱性のある回路基板などを開発する。本発明の一つである回路基板の製造方法は、フォトレジストと回路材料を混合した感光ペーストを基板の表面に塗着して感光ペースト層４を形成し、この感光ペースト層４をレーザービーム８で描画して描画領域７を形成し、感光ペースト層４を現像することによって露光部４ａ又は未露光部４ｂのいずれかを除去して未焼成回路パターン１７を形成し、この未焼成回路パターン１７を焼成することにより回路材料からなる回路パターン２０を形成する。レーザービーム描画により高精細で高密度の回路パターンを形成できる。また、基板としてグリーンシート２を使用すると、焼成により耐熱性のあるセラミックス基板１８を形成できる。更に、この方法により任意物体の表面に任意画像を形成できる。

Description

（技術分野）
本発明は回路基板のように物体表面に画像パターンを形成する方法に関し、更に詳細には、着色材料とフォトレジストを混合して形成した感光ペースト層に対しレーザービームを走査しながら照射して極めて高精細な画像パターンからなる描画領域を形成し、この感光ペースト層を現像して高精細な画像パターンを形成する物体表面への画像形成方法に関する。
（背景技術）
画像パターンを形成した物体として、回路基板やマグカップや工芸品などがある。回路基板は基板の表面に回路パターンを形成した物体であり、マグカップは陶磁器製のカップの外周面に装飾画像を形成した物体であり、また工芸品の多くは工芸物品の表面に工芸装飾画像を形成した物体である。これらの物体の中でも特に回路基板では、回路パターン（画像パターン）の高精細化や高密度化が要望されているから、以下では従来の回路基板を例に挙げて説明する。
近年における情報通信技術や電子装置の進歩は、回路基板の小型化・高密度化を促進し、薄膜技術・厚膜技術と多層化技術を融合した高密度多層回路基板を出現させている。また、自動車などの走行車両やジェット機やロケット等の分野では、エンジン系や路面摩擦・空気摩擦などにより発生する高温・高湿・振動・粉塵に耐える電子装置の開発が急ピッチに進められている。
小型化・高密度化に加えて耐熱・耐湿・耐振・耐塵特性などを電子装置に導入するには、回路基板にそれらの性質を具有させることが要請される。回路基板は回路パターンを基板表面に形成した素材であるが、特に耐熱・耐高温特性を導入するために基板としてセラミックス基板が用いられている。
図１０はセラミックス基板を用いた従来の回路基板の製造工程図である。（Ａ）では、セラミックス材料から形成されたグリーンシート２が所定位置に配置されている。このグリーンシートは、セラミックス粉末を有機系の溶剤と有機バインダ及び可塑剤で混錬してスラリー化し、このスラリーをシート状に形成した生の素材である。
（Ｂ）では、グリーンシート２の上に感光ペースト層４を塗着して未露光基板３を形成している。まず、感光剤であるフォトレジストを回路材料、例えば導体材料であるＡｇ粉末と一様に混合して感光ペーストを形成し、この感光ペーストをグリーンシート２の表面に塗着して感光ペースト層４が形成される。
（Ｃ）では、感光ペースト層４に紫外線を照射して回路パターンの潜像を形成する。従来は、この潜像を形成するために、フォトマスク６０を利用している。フォトマスク６０には、白地で示した透光部６０ａと斜線で示した不透光部６０ｂが形成されている。
このフォトマスク６０を感光ペースト層４に対向させ、その全面に紫外光６２を照射する。紫外光６２は不透光部６０ｂで遮断され、透光部６０ａだけを透過する。従って、感光ペースト層４には、紫外光照射を受けた露光部４ａと紫外光の照射を受けていない未露光部４ｂが形成されることになる。つまり、透光部６０ａの対向領域は露光部４ａとなり、不透光部６０ｂの対向領域は未露光部４ｂとなる。
（Ｄ）では、現像装置１２から現像液１４を噴霧したり、現像液に浸漬して、感光ペースト層４の全面を現像する。未露光部４ｂには潜像が形成されていないから、感光ペーストが除去されて除去領域１６になる。他方、潜像が形成された露光部４ａは、現像によりフォトレジストが重合して硬化し、そのまま残留する。従って、グリーンシート２の表面に未焼成の回路パターン１７が形成される。
（Ｅ）では、未焼成回路パターン１７を有したグリーンシート２を所要温度で焼成する。この焼成により、グリーンシート２の有機物は全て燃焼して除去され、残留したセラミックス材料が焼結してセラミックス基板１８が形成される。同時に、未焼成回路パターン１７の有機物も全て燃焼して除去され、残留したＡｇ粉末が均一なＡｇ膜となって回路パターン２０を形成する。
このようにして、セラミックス基板１８と回路パターン２０から構成された回路基板２２が完成する。この回路基板２２では、フォトマスク６０で回路パターン２０を形成したから、高密度の回路パターンを提供でき、しかもセラミックス基板１８を用いているから耐高温特性を有することが分かる。
この回路基板は薄膜技術・厚膜技術とセラミックス焼成技術を使用している点で、高密度化と耐高温特性の両者を具有している点で優れている。また、導体回路がセラミックス内に一体化されているから、耐振・耐塵特性の点でも優れている。しかしながら、この回路基板の最大の弱点はフォトマスクを用いて露光している事である。
フォトマスクを利用する第１の弱点は、フォトマスクを形成するために多大な時間とコストが掛かることである。総じて言えば、フォトマスクの製造には多数の工程を必要とする。
フォトマスクの製造は、回路設計図に基づいて作成されるパターンレイアウト図から始まる。設計データを基礎に、パターンジェネレータにより１０倍の大きさのマスタレチクルが作成される。次に、フォトリピーターにより１／１０に縮小され、複製してマスタマスクが作られる。このマスタマスクから実際の加工に用いられるワークマスクが作成される。従って、１枚のワークマスクを作るまでに数日を要する場合もあり、時間とコストが必然的に掛かってしまう。
フォトマスクを用いる第２の弱点は、パターンの精度に限界があることである。フォトマスクの最小寸法精度は約１μｍであり、これ以上の精度にするにはフォトマスクの作成技術に革新がなければできない。
フォトマスクを用いる第３の弱点は、フォトマスクを透過した紫外光が回折するため、フォトマスクの寸法精度通りに潜像を形成できない事である。露光精度を上げるには、フォトマスクを感光ペースト層に密着させるのがよいが、感光ペースト層の表面を傷つける事がある。つまり、未乾燥の感光ペースト層にフォトマスクを接触させると感光ペースト面が破壊されるから、フォトマスクの接触は絶対的に否定される。他方、感光ペーストを乾燥させる場合には、乾燥時間を要するため製造工程が複雑になり、製造コストの上昇を生起する。
そこで、図１０の（Ｃ）に示されているように、フォトマスク６０を感光ペースト層４から微小距離だけ離間して配置するのが通常である。このとき、不透光部６０ｂの両端エッジで透過光が回折を起こし、紫外光が曲線を描くために、不透光部６０ｂの幅よりも未露光部４ｂの幅が狭くなったり、又は広くなったりする。このことは、フォトマスク６０のパターン精度よりも感光ペースト層４の露光精度が一段と低下することを意味する。
以上では、従来の回路基板の製造方法の弱点を述べたが、一般の物体表面に画像パターンを形成する場合でも同様の欠点がある。即ち、フォトレジストと色粉を混合して感光ペーストを形成し、この感光ペーストを物体表面に均一に塗着させ、この表面にフォトマスクを介して紫外光を照射し、現像を通して色粉による画像パターンを形成できる。しかし、フォトマスクを使用する限り、この画像パターンにおいても、回路基板と同様の弱点を免れることはできない。
従って、本発明に係る回路基板を含む物体表面への画像形成方法は、フォトマスクを使用しない新たな露光方法を使用することにより、フォトマスク作成にかかる時間とコストの低減を図り、しかも感光ペースト層の露光時間の短縮と露光精度の向上を実現して、物体表面に高精細・高密度の画像を形成することを目的とする。
（発明の開示）
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、第１の発明は、フォトレジストと回路材料を混合して感光ペーストを形成し、この感光ペーストを基板の表面に塗着して感光ペースト層を形成し、この感光ペースト層をレーザービームで描画して露光部と未露光部からなる描画領域を形成し、感光ペースト層を現像することによって露光部又は未露光部のいずれかを除去して未焼成回路パターンを形成し、この未焼成回路パターンを焼成することにより回路材料からなる回路パターンを形成する回路基板の製造方法である。
第２の発明は、前記基板はセラミックス粉末と有機バインダーを混練してシート状に形成されたグリーンシートから構成され、前記未焼成回路パターンの焼成時にグリーンシートも焼成してセラミックス基板を形成する回路基板の製造方法である。
第３の発明は、フォトレジストと回路材料を混合して感光ペーストを形成し、この感光ペーストを基板の表面に塗着して感光ペースト層を形成し、この感光ペースト層をレーザービームで描画して露光部と未露光部からなる描画領域を形成し、この感光ペースト層を現像することによって露光部又は未露光部のいずれかを除去して未焼成回路パターンを形成し、この未焼成回路パターンを形成した基板を複数層積層して未焼成多層回路基板を形成し、この未焼成多層回路基板を焼成することにより未焼成回路パターンを焼成して回路材料からなる回路パターンを形成する多層回路基板の製造方法である。
第４の発明は、前記基板はセラミックス粉末と有機バインダーを混練してシート状に形成されたグリーンシートから構成され、前記未焼成多層回路基板の焼成時にグリーンシートも焼成してセラミックス基板を形成する多層回路基板の製造方法である。
第５の発明は、前記グリーンシートに基準孔を穿孔しておき、この基準孔に対して一定の位置関係で感光ペースト層に描画領域を形成し、この基準孔が上下に一致するようにグリーンシートを複数層積層して未焼成多層回路基板を形成する多層回路基板の製造方法である。
第６の発明は、コンピュータに回路パターンデータを格納し、この回路パターンデータに基づくコンピュータ信号によりレーザービームを回路パターンに対応したオンオフビームに変換し、このオンオフビームを感光ペースト層の表面に走査しながら照射して感光ペースト層に露光部と未露光部からなる描画領域を形成する回路基板の製造方法である。
第７の発明は、前記回路パターンデータをコンピュータ信号として波形整形ユニットに入力し、他方、レーザ光源から射出されたレーザービームを波形整形ユニットに入射させ、前記コンピュータ信号によりレーザービームを回路パターンに対応したオンオフビームに変換する請求項６に記載の回路基板の製造方法である。
第８の発明は、フォトレジストと着色材料を混合して感光ペーストを形成し、この感光ペーストを物体の表面に塗着して感光ペースト層を形成し、この感光ペースト層をレーザービームで描画して露光部と未露光部からなる描画領域を形成し、感光ペースト層を現像することによって露光部又は未露光部のいずれかを除去して未焼成画像パターンを形成する物体表面への画像形成方法である。
第９の発明は。前記物体が平面体又は多面体である場合には、パターンを形成しようとする各平面毎に未焼成画像パターンを形成する物体表面への画像形成方法である。
第１０の発明は、前記物体の表面が１以上の曲面から構成される曲面体である場合には、パターンを形成しようとする各曲面毎に未焼成画像パターンを形成する物体表面への画像形成方法である。
第１１の発明は、前記未焼成画像パターンを焼成することにより物体表面に画像パターンを形成する物体表面への画像形成方法である。
第１２の発明は、コンピュータに画像パターンデータを格納し、この画像パターンデータに基づくコンピュータ信号によりレーザービームを画像パターンに対応したオンオフビームに変換し、このオンオフビームを感光ペースト層の表面に走査しながら照射して感光ペースト層に露光部と未露光部からなる描画領域を形成する物体表面への画像形成方法である。
（発明を実施するための最良の形態）
以下に、本発明に係る回路基板の製造方法の実施形態を添付の図面に従って詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態である一層式回路基板の製造工程図である。（Ａ）では、回路基板の基板となるグリーンシート２が所定位置に配置されている。まず、グリーンシート２の基剤となるセラミックス粉末が調整される。セラミックス粉末として各種のものが使用される。例えば、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｂ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２系のホウケイ酸ガラスの粉末と、アルミナ粉末を、６０：４０の重量比で混合したものでもよい。
このセラミックス粉末を有機系の溶剤、有機バインダ及び可塑剤でスラリー化し、このスラリーを例えばドクターブレード法により１〜３００μｍ厚のシート状物に成形し、これを巻回して生のグリーンテープを作成する。このグリーンテープから所定長に裁断してグリーンシート２が形成される。
（Ｂ）では、このグリーンシート２の表面に感光ペーストを塗着して感光ペースト層４を形成し、未露光基板３を作成する。この感光ペーストはフォトレジストと回路材料を混合してペースト状にしたものである。
フォトレジストにはネガタイプとポジタイプがある。ネガタイプのフォトレジストは、感光した領域が現像により残留する形式の材料であり、ポジタイプのフォトレジストは、感光した領域が現像により除去される形式の材料である。どちらのタイプも本発明には使用できるが、図１ではネガタイプのフォトレジストが例示されている。
フォトレジストとしては、光硬化樹脂と低粘度モノマーと光重合開始剤の混合有機ペーストが使用できる。勿論、この組成以外のフォトレジストも使用することができる。光硬化樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル系、アクリレート系、メタクリレート系などがある。この樹脂は未硬化時にはアルカリ可溶性で、光重合した部分が不溶化する樹脂である。その他、公知の感光性バインダー樹脂が利用できる。
低粘度モノマーとしては、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等がある。光重合開始剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾイン系、アセトフェノン系、チオキサタントン系などがあり、またその他公知の光重合開始剤が利用できる。
フォトレジストに混合される回路材料としては、目的とする回路パターンに適応した材料が選択される。例えば、配線用の電極パターンを形成する金属粉末、誘電体パターンを形成する誘電体粉末、抵抗体パターンを形成する抵抗体粉末などが回路材料として選択される。
金属粉末としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｎｉなどの電極材料粉末やこれらの混合粉末が利用される。誘電体材料としては、チタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウムなどの高誘電率セラミックス材料粉末や、これら以外の公知の誘電体材料が選択される。
誘電体材料に公知のガラス粉末を添加することができる。ガラス粉末としては、例えば、Ｂ_２Ｏ_３・Ｂｉ_２Ｏ_３系、ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３系、ＰｂＯ・ＳｉＯ_２系、ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２系、ＣａＯ・Ｂ_２Ｏ_３系、ＣａＯ・ＰｂＯ・ＳｉＯ_２系、ＭｇＯ・Ｂ_２Ｏ_３系、ＭｇＯ・Ｂ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２系、またこれらの２種以上の混合物でも構わない。
また、抵抗体材料としては、高比抵抗金属材料粉体と低比抵抗金属材料粉体を適宜に混合して、任意の比抵抗を有した抵抗体材料が形成される。低比抵抗金属材料には、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ等があり、高比抵抗金属材料にはＣｒ、ＡｇＰｄ、Ｗ、Ｎｉ、ＮｉＣｒ、Ｐｄ、Ｍｏ、ＣｕＺｎ、ＣｕＭｎ、ＲｕＯ_２等がある。
前記感光体ペーストに、光重合開始剤や粘度調整用の有機溶媒を必要量添加してもよい。光重合開始剤には、アセトフェノン類、チオキサントン類、ベンジル、ベンジルケタール類、ベンゾイン、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン等がある。また、有機溶媒には、テルピネオール、ジヒドロテルピネオール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、その他、ケトン類、エステル類、アルコール類、芳香族類の各種溶媒が用いられる。
（Ｃ）では、感光ペースト層４の表面に、レーザービーム８で回路パターンを描画する。この露光工程の詳細は後述するが、レーザー光源６から射出されたレーザービーム８をレーザー描画装置１０に入射し、このレーザー描画装置１０でレーザービーム８を走査して感光ペースト層４の表面に任意の回路パターンを形成し、描画領域７が形成される。この描画領域７は、レーザービーム８が照射された露光部４ａと、照射されなかった未露光部４ｂから構成される。
この図の装置では、連続して射出されるレーザービーム８をレーザー描画装置１０によりオンオフビームに変換する形式が採用されている。しかし、図示しない制御回路によりレーザー光源６から直接的にオンオフビームを射出しても良いし、レーザー光源６そのものが振動パルスレーザー光源であっても良い。
（Ｄ）では、この感光ペースト層４に対し現像装置１２により現像液１４を噴霧して現像処理を行なう。勿論、現像液に浸漬してもよい。この実施形態で使用されるフォトレジストはネガタイプであるから、未露光部４ｂが除去されることになる。従って、未露光部４ｂが除去されて除去領域１６となり、露光部１４ａだけが残留した未焼成回路パターン１７が形成される。
この段階において、露光部４ａでは、フォトレジストが重合硬化し、その中に回路材料が分散した状態にある。換言すると、回路材料が有機成分に組み込まれた状態にある。また、グリーンシート２は、セラミックス粉末が有機成分の中に分散して構成されている。
（Ｅ）では、このグリーンシートを焼成し、露光部４ａ及びグリーンシート２の中に存在する有機成分を完全に燃焼して除去する。焼成温度は有機成分を除去でき、しかも残留成分を焼結できる温度の範囲内に自在に調整される。通常用いられる温度は、２５０〜１５００℃で、望ましくは８００〜１５００℃である。これらの温度は素材に応じて適宜変更される。
従って、グリーンシート２のセラミックス材料が焼結してセラミックス基板１８が形成され、このセラミックス基板１８により高温領域で使用されても高度の耐熱性を有することができる。また、露光部４ａの回路材料が焼結して緻密な回路パターン２０が形成される。
前記回路パターン２０は、回路材料に応じて、電極パターンや誘電体パターンや抵抗体パターンになり、またこれらのパターンの組み合わされた複合パターンにもなる。回路材料の種類によって、回路パターン２０の回路特性が異なり、目的とする回路パターン２０が自在に形成できる。
複合パターンの一例として、電極パターンになる１層目の未焼成回路パターン１７を形成し、その上に誘電体パターンになる２層目の未焼成回路パターン１７を形成する。このグリーンシート２を焼成することによって１層目に配線となる電極パターンが完成し、２層目に電極の間に形成される誘電体パターン、即ちコンデンサパターンが形成される。このように、本発明によれば、目的とする任意の回路パターン２０をセラミックス基板１８の上に形成することができる。
図２は、図１に示す露光工程の詳細斜視図である。未露光基板３は、感光ペースト層４を上方に向けて露光台４２の所定位置に載置されている。この露光台４２の上方位置にレーザー描画装置１０が配置されている。露光台４２は等速で矢印ｄ方向に移動する。
半導体などのレーザー光源６から射出されたレーザービーム８は、コリメーターレンズ３０により集束されて断面直径が１μｍ以下の微細レーザービームに成形される。この断面直径が露光精度を与え、フォトマスクを用いた露光よりも高精度の露光処理を実現できる。
その後、レーザービーム８は波形成形ユニット３２に入射し、コンピュータ３１からのコンピュータ信号によってビームのオンオフ制御が行なわれる。コンピュータ３１には感光ペースト層４の描画領域４４に形成されるべき回路パターンデータがオン・オフの二値データとして格納されている。
このオン・オフの二値データのコンピュータ信号が波形成形ユニット３２に送信される。コンピュータ信号がオンのときにレーザービーム８はそのまま通過し、オフのときには遮断される。オンは露光信号で、オフは未露光信号である。この信号形態は、フォトレジストのネガタイプとポジタイプによって逆転することは言うまでもない。
オンオフ化されたレーザービーム８は反射ミラー３４により反射されてポリゴンミラー３６の反射面３６ａに到達する。ポリゴンミラー３６の周面は正多角形に配置された多数の反射面３６ａ、３６ａ・・を有し、モーター３７により矢印ａ方向に回転する。
反射したレーザービーム８は、反射面３６ａの回転に連れて矢印ｂ方向に偏移し、次の反射面３６ａにより元の位置に帰還して再び偏移する。１回の偏移によって、レーザービーム８はｆθレンズ３８を通して露光ミラー４０の全幅を移動する。露光ミラー４０により下方に反射されたレーザービーム８は、描画領域４４の全幅に亘って移動する。
オンのときに感光ペースト層に対しレーザービームが入射して露光され、オフではレーザービームが遮断されるため未露光になる。この露光と未露光がドット状に形成され、描画領域４４に未焼成の回路パターンが形成されてゆく。レーザービーム８の断面直径が小さいほどドット直径が小さくなり、レーザービームを走査しながら高精度に回路パターンが形成されてゆく。
本発明では、露光手段としてレーザービーム８を用いるため、１枚のグリーンシートに対する露光処理を高精度に、しかも高速に行なう事ができる。回路パターンが変われば、コンピュータ３１に格納する回路パターンデータを変更するだけでよく、任意の回路パターンをコンピュータ技術を用いて安価に形成することが可能となる。
図３は、本発明の第２実施形態である多層回路基板の製造工程図である。この実施形態では、未焼成回路パターンを形成したグリーンシート２を複数枚重ね、これを焼成することにより多層回路基板を形成する。図１と重複する符号は同一部材を示している。
（Ａ）では、スルーホール５を穿孔したグリーンシート２を所定位置に配置する。（Ｂ）では、フォトレジストと回路材料を混合して感光ペーストを作成し、この感光ペーストをグリーンシート２の表面に塗着して感光ペースト層４を形成する。感光ペーストはスルーホール５の中にも充填されている。
（Ｃ）では、レーザー光源６からレーザービーム８を射出し、このレーザービーム８をレーザー描画装置１０によりドット化（オンオフ化）して走査制御し、感光ペースト層４ｂの表面に任意の回路パターンを形成する。
感光ペースト層４においてレーザービーム８により走査された領域は描画領域７となり、この描画領域７は露光部４ａと未露光部４ｂから構成される。この実施形態では露光部４ａが残留して回路パターンとなるが、適当なフォトレジストを選択することにより未露光部４ｂを残留させた回路パターンを形成することもできることは言うまでもない。
（Ｄ）では、現像装置１２から現像液１４を噴霧して感光ペースト層４を現像する。その結果、潜像が形成されていない未露光部４ｂが除去され、露光部４ａが現像されて硬化し残留する。この露光部４ａのパターンが未焼成回路パターン１７となる。スルーホール５の中も露光されているため、未焼成回路パターン１７の中に組み込まれ露光部４ａとして残留する。
このようにして、未焼成回路パターン１７を形成したグリーンシート２を複数枚形成する。（Ｅ）では、これらの複数枚のグリーンシート２を積層し、上下から加熱加圧して一体化（熱圧着）し、不要な隙間を消失させて未焼成多層回路基板４６を形成する。スルーホール５を介して上下の未焼成回路パターン１７、１７は設計通りに重ね合わせて接続される。
（Ｆ）では、未焼成多層回路基板４６を図示しない加熱炉により焼成する。焼成温度は図１と同様に設定される。焼成により、グリーンシート２、２・・からは有機物が除去され、セラミックス材料が焼結してセラミックス基板１８、１８・・に変化する。また、露光部４ａからも有機物が除去され、回路材料が焼結して均一な薄層の回路パターン２０が形成される。
回路材料が導電性の金属である場合には、スルーホール５の内面にも金属膜が形成され、上下の回路パターンが電気的に接続される。このようにして、焼成により未焼成多層回路基板４６は多層回路基板４８に変化し、小型で高密度に設計された回路基板が完成される。
この回路基板の特徴は、回路パターンがレーザービームを利用して形成されているから、極めて精細な回路パターンを形成でき、小面積に高密度の回路が組み上げられていることである。しかも、多層化していることによって、積層分だけより一層に高密度化されており、最近の電子回路の小型化と高密度化に貢献することができる。
また、この実施形態では、基板としてグリーンシートを使用し、これを焼成してセラミックス基板としているから、このセラミックス基板に回路パターンを形成することにより、高温度に耐える回路基板とすることができる。また、回路とセラミックスを一体化することにより、耐湿・耐振・耐塵特性を有した回路基板となる。例えば、自動車エンジンや航空機エンジンなどのように、高温化する物体表面に取り付けて使用したり、環境の悪い雰囲気（湿度、ほこり、振動）に曝されながら使用することができる。
本発明では、基板としてグリーンシートを使用するだけでなく、グリーンシートの替わりに耐熱性基板を使用することもできる。このとき、未焼成回路パターンを焼成して回路パターンとする場合でも、基板は変化しない。焼成温度が耐熱性基板の耐熱温度以下であれば、耐熱性基板が熱変成を受けることはない。
グリーンシートと未焼成回路パターンが同時に焼成された場合、材料によってはセラミックス材料と回路材料が相互に相手材料中に拡散する場合もある。このような場合に、グリーンシートの替わりに耐熱性基板を用いれば、相互拡散を阻止して、高品質の回路基板を提供することができる。
図４は、図３に示す多層回路基板の詳細工程図である。まず、ｎ１でグリーンテープを巻回したグリーンロールを形成し、ｎ２では、グリーンテープをカッターで所定長さに裁断して一定長さのグリーンシートを形成する。ｎ３ではこのグリーンシートの端縁を前進させながら適性位置に基準孔を穿孔する。
ｎ４では、このグリーンシートの表面に感光ペーストをドクターブレード法やロールコート法やスクリーン印刷により塗着する。この感光ペーストは乾燥させても未乾燥のままでもよい。ｎ５では、基準孔を位置確認してレーザービームによる描画開始位置を定め、ｎ６で回路パターンをレーザー描画する。感光ペーストが未乾燥でもレーザー描画は可能である。従来、フォトマスクを使用していた場合には、フォトマスクを感光ペースト面に接触させるため、感光ペーストを乾燥させる必要があったが、本発明では非接触状態であるから未乾燥でも直ちにレーザー描画が可能であり、乾燥工程を省略できる利点がある。但し、乾燥させてもレーザー描画できることは当然である。
ｎ７で露光された感光ペースト層を現像し、ｎ８で水洗した後、ｎ９で乾燥する。この段階で、未露光部は除去され、グリーンシートの上に露光部だけからなる未焼成回路パターンが形成される。
ｎ１０では、これらの未焼成回路パターンを形成したグリーンシートを所要枚数積層して未焼成多層回路基板を形成し、ｎ１１で上下から過熱加圧してグリーンシートを一体化して不要な隙間を除去する。ｎ１２で焼成すると、グリーンシートはセラミックス基板に変化し、未焼成回路パターンは回路パターンへと変化する。このようにして、ｎ１３にて多層回路基板が完成する。
図５は、図３に示される露光工程の詳細斜視図である。送りベルト５０はモーターＭにより回転駆動される駆動ローラー５２により矢印ｃ方向に定速移動する。この送りベルト５０の上に複数の未露光基板３が所定間隔で載置されており、送りベルト５０により矢印ｃ方向に移動してゆく。
レーザー光源６及びレーザー描画装置１０の構成と動作は図２で説明したからここでは省略する。未露光基板３の基準孔２４を検知すると、所定位置からレーザービーム８を走査して、感光ペースト層４にドットパターンにより回路パターンが書き込まれ、描画領域４４が形成される。
書き込みが終了すると、現像装置１２により現像液が感光ペースト層４の表面に噴霧され、感光ペースト層４が現像される。噴霧の代わりに現像液に浸漬してもよい。この現像によって、未露光部４ｂは除去され、露光部４ａから構成される回路パターンが形成される。
描画領域４４に回路パターンが形成された基板を所定枚数重ねて未焼成の多層回路基板４６を形成する。重ねる際に、各基板の基準孔を上下に一致させれば、自動的に多層回路基板の積層の位置決めが完了する。この未焼成多層回路基板４６を焼成して多層回路基板が完成される。
図６は、回路基板以外の広範な物体に本発明を適用して画像を形成する場合の処理系統図である。本発明は回路基板の製造方法に限定されるものではなく、画像を形成しようとする広範囲の物体の表面に任意の画像を高精細に形成する画像形成方法を提供している。
この物体は画像を表面に形成しようとする物体であれば何でもよく、例えばマグカップ等の陶磁器製品、プラスチック製品、セラミックス製品、金属製品などがあり、平面製品のみならず立体製品も含まれる。また、表面に形成される画像には、写真や絵画などのあらゆる画像が含まれる。これらの画像の読み取り方法には種々の方法がある。
写真やプリントや書面などの画像書面７０はスキャナ７２により画像パターンデータに変換され、この画像パターンデータは画像記憶装置８２に保存される。また、人物や背景や書面や図などの被撮影対象物７４はデジタルカメラ７６により撮影されて画像パターンデータに変換され、このデジタルな画像パターンデータが画像記憶装置８２に保存される。
更に、前記被撮影対象物７４はデジタルビデオカメラ７８によっても画像パターンデータに変換されることができ、この画像パターンデータが画像記憶装置８２に保存されてもよい。また、他のデジタル装置やソフト等により形成された任意のデジタル画像データ８０については、そのまま画像記憶装置８２に保存される。この画像記憶装置８２に保存された画像パターンデータを読み出し、コンピュータ３１からレーザー描画装置１０にコンピュータ信号として出力することもできる。
図７は、本発明によりプレートに画像を形成する場合の製造工程図である。（Ａ）ではプレート８４が示されており、このプレートは耐熱性を有したセラミックス板でもよいし、耐熱性を有さないプラスチック板でも構わない。
感光ペーストはフォトレジストに着色材料を混合して形成される。この着色材料は色粉からなり、焼成しなくても着色しているものと、焼成によって発色するものなど様々である。焼成しない場合には、着色材料がフォトレジストに色を与えて画像を形成し、焼成する場合にはフォトレジストを燃焼して除去した後に着色材料だけが残留して画像を形成する。着色材料の色は焼成によって変化する場合もあれば変化しない場合もある。
（Ｂ）では、この感光ペーストをプレート８４の表面に塗着して感光ペースト層４を形成し、未露光基板３ができ上がる。（Ｃ）では、画像記憶装置８２に保存された画像パターンデータをレーザー描画装置１０に出力して、レーザー光源６から射出されるレーザービーム８をオンオフ化する。このオンオフビームはドットビームと云ってもよく、このオンオフビームを感光ペースト層４の表面に走査してドットパターンにより画像が形成される。即ち、露光部４ａと未露光部４ｂが混合した状態で描画領域７が形成される。
（Ｄ）では、現像装置１２から現像液１４を感光ペースト層４にスプレーして感光ペースト層４を現像する。この結果、未露光部４ｂが除去されて除去領域１６となり、最終的に残留する露光部４ａにより未焼成画像パターン８６が形成される。
（Ｅ）では、未焼成画像パターン８６を形成したプレート８４が示されている。フォトレジストは透明であるから、フォトレジストの内部に封じ込められた着色材料の色によって画像が形成される。プレート８４がプラスチック板のように焼成によって変性する場合には、焼成処理を施さないで、この未焼成画像パターン８６が完成画像となる。
（Ｆ）では、未焼成画像パターン８６を焼成して画像パターン９０を形成する。この焼成によって、フォトレジスト成分を燃焼除去し、最終的に着色材料だけがプレート８４の表面に結着して画像パターン９０となる。着色材料の種類によっては、焼成によって変色する場合もあるし、焼成前の色を不変に保持する場合もある。
プレート８４は焼成によって焼成プレート８８になる。プレート８４が前述したグリーンシートである場合には、この焼成によってグリーンシートは変性してセラミックス化し、焼成プレート８８はセラミックス板となる。他方、プレート８４がセラミックス板や金属板である場合には、焼成温度にも依存するが、プレート８４は焼成によって変性しない。従って、この場合には、焼成プレート８８はプレート８４と材質的に同一となる。
図８は、本発明によりプレートに形成された未焼成画像パターンの一例を示す画像図である。プレートは厚手のプラスチックフィルムであり、焼成すると変性するので、焼成せずに未焼成画像パターンの段階で完成画像としている。このプレートは平板であり、土産物や工芸品や記念品として提供できる。
この未焼成画像パターンは、日本画（画像書面７０）をスキャナ７２で読み取り、その画像パターンデータにより感光ペースト層をレーザービーム（オンオフビーム）で露光走査して現像形成されたものである。従って、残留したフォトレジストの中に着色成分が封入されて画像が形成されている。画像はドットパターンで形成されており、１ドットのサイズはレーザービームの断面直径にほぼ等しく、その断面直径を極小化することによって画像を高精細化することが可能となる。
図９は、本発明による物体表面への画像の形成方法を説明する装置配置図である。物体９２は多面体であり、この多面体の各表面９２ａ・９２ｂ・・に画像が形成される。多面体の例として、例えば多面体型の工芸品などが存在する。物体９２の各表面９２ａ・９２ｂ・・をレーザー描画装置１０に対して最適な位置に配置するため、物体姿勢制御装置９４が配置されている。
レーザー描画装置１０の構成は図２と同一であるからその説明を省略する。表面９２ａには既に人物の画像が形成されている。次に、表面９２ｂに画像を形成する手順を説明する。物体姿勢制御装置９４を駆動することにより物体９２の表面９２ｂが描画位置に移動される。
表面９２ｂが描画位置に設定されると、レーザー描画装置１０により任意の画像が表面９２ｂに成膜された感光ペースト層に対し露光形成される。物体姿勢制御装置９４とレーザー描画装置１０を連動させることにより、物体９２の各表面に断続的に画像が形成されてゆく。
描画処理が終了すると、物体９２の各表面に対し現像処理が施される。現像方式にはスプレー処理や浸漬処理などがあるが、物体９２が多面体であるから、現像液の中で浸漬処理すれば各表面を同時現像できるので効率的である。
また、他の実施形態として、物体９２の外表面が１以上の曲面から構成される場合がある。このような曲面体の例として、壷型の陶磁器や工芸品などがある。曲面に対し画像を形成するには、複数の方法が存在する。第１の方法は、露光ミラー４０の形状を物体９２の曲面と相似形に形成して、露光ミラー４０と曲面との対向間隔を同一に設定することである。相似形状にすることによって、曲面に対し歪みの少ない露光画像を形成することができる。
第２の方法は、軸長の短い露光ミラー４０を曲面に対し移動制御することにより、露光ミラー４０と曲面との対向間隔を一定化する方法である。また、第３の方法は、露光ミラー４０を固定して、物体姿勢制御装置９４により物体９２を露光中に移動して、露光ミラー４０と曲面との対向間隔を一定化する方法である。勿論、これら以外の公知の方法により、曲面に対し歪みの少ない露光画像を形成してもよいことは云うまでもない。
このように、本発明は回路基板や多層回路基板に回路パターンを形成する方法に限定されるものではなく、写真や画像書面や被撮影対象物などの広範囲の画像を任意の物体の表面に転写する方法を与えるものである。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例、設計変更もその技術的範囲内に包含されることは云うまでもない。
（産業上の利用可能性）
第１の発明によれば、フォトレジストと回路材料を混合した感光ペーストを基板の表面に塗着して感光ペースト層を形成し、この感光ペースト層をレーザービームで描画して露光部と未露光部からなる回路パターンを形成するから、レーザービームの断面積を極小に絞ることにより、極めて高精細な回路パターンを高密度に露光形成することができ、電子装置の小型化と高密度化に貢献できる。更に、コンピューターを利用して任意の回路パターンを直接レーザー描画できるため、版やポジを作る手間が省け、従来のフォトマスクを利用する場合より回路製造の期間を大幅に短縮できる。また、回路パターンを変更するには、回路パターンデータを変更するだけでよいから、近年における多品種少量生産には最も適合した回路基板の製造方法を提供できる。
第２の発明によれば、基板として、セラミックス粉末と有機バインダーを混練してシート状に形成されたグリーンシートを使用するから、未焼成回路パターンの焼成とグリーンシートの焼成を同時に行なうことができ、しかもグリーンシートを焼成してセラミックス基板を形成できるから、エンジン系などの高温高熱位置で使用できる耐熱性のある高温用基板を安価に提供できる。また、内部回路がセラミックスにより保護されているから、高湿・振動・粉塵などの悪環境でも長期に使用に耐える基板を提供できる。
第３の発明によれば、感光ペースト層のレーザー描画により、高精細で高密度の回路パターンを基板に形成でき、しかもこの基板を所要枚数積層して立体化することにより超小型で超高密度の多層回路基板を提供でき、近年の超高密度の超微小回路の有効な製造方法を提供できる。
第４の発明によれば、セラミックス粉末と有機バインダーを混練して形成したグリーンシートで基板を構成するから、感光ペースト層とグリーンシートを同時に焼成でき、しかもグリーンシートを焼成してセラミックス基板を形成するから、超小型で超高密度の多層回路基板に耐熱性を付与できる。また、内部回路がセラミックスにより保護されているから、高湿・振動・粉塵などの悪環境でも長期に使用に耐える多層回路基板を提供できる。
第５の発明によれば、前記グリーンシートに基準孔を穿孔するから、この基準孔との位置関係でレーザービーム描画を正確に行なう事ができ、しかもグリーンシートを複数枚積層する場合でも基準孔を合致させるだけで多層回路基板の積層が高精度に行なえ、立体回路の高精度構築を容易に行なえる。
第６の発明によれば、コンピュータに回路パターンデータを格納し、この回路パターンデータに基づいてコンピュータ制御することにより、レーザービームのオンオフ制御が可能となり、感光ペースト層への回路パターンの描画を高速にしかも正確に行なうことができる。しかも、回路パターンデータを変更するだけで、任意画像の回路パターンを形成することができるから、多品種少量生産に最も適合した回路基板の製造方法を提供できる。勿論、少品種大量生産にも利用できることは当然である。
第７の発明によれば、連続的に射出されるレーザービームを波形整形ユニットにより電子回路的にオンオフ制御できるから、回路パターンデータを波形整形ユニットに入力するだけで、任意の回路パターンを有した回路基板を簡単に製造でき、回路基板のコストダウンに寄与できる。
第８の発明によれば、フォトレジストと着色材料を混合して感光ペーストを形成し、この感光ペーストを物体の表面に塗着して感光ペースト層を形成し、この感光ペースト層をレーザービームで描画して現像するだけで、任意の未焼成画像パターンを形成することができる。従って、高精細な画像パターンを任意の物体表面に形成することが可能になり、しかも着色材料の色を変えるだけで任意のカラー画像の形成も容易になる
第９の発明によれば、物体が平面体や多面体である場合には、パターンを形成しようとする各平面毎に未焼成画像パターンを形成するから、物体の所要表面又は全面に任意の画像を自在に形成することができる。例えば、人物写真をプレートに画像形成できるなど、新規且つ独創的な平面画像形成方法を提供できる。
第１０の発明によれば、物体の表面が１以上の曲面から構成される曲面体である場合にも、任意の曲面に未焼成画像パターンを形成できる。例えば、壷などの工芸品の表面に画像形成できるなど、新規且つ独創的な曲面画像形成方法を提供できる。
第１１の発明によれば、未焼成画像パターンを焼成することによりフォトレジストが燃焼除去されるから、着色材料だけで物体表面に画像パターンを形成できる。着色材料の色を変更すれば、任意のカラー化が可能となる。また、着色材料の色が焼成により変化する場合には、陶芸作品のように芸術性の高い画像形成方法を提供できる。
第１２の発明によれば、コンピュータに画像パターンデータを格納し、この画像パターンデータに基づくコンピュータ信号によりレーザービームをオンオフ化するから、画像パターンデータの変更だけで形成画像を容易に変更できる。従って、多品種少量生産に適合した画像形成方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１実施形態である一層式回路基板の製造工程図である。
図２は、図１に示す露光工程の詳細斜視図である。
図３は、本発明の第２実施形態である多層回路基板の製造工程図である。
図４は、図３に示す多層回路基板の詳細工程図である。
図５は、図３に示される露光工程の詳細斜視図である。
図６は、回路基板以外の広範な物体に本発明を適用して画像を形成する場合の処理系統図である。
図７は、本発明によりプレートに画像を形成する場合の製造工程図である。
図８は、本発明によりプレートに形成された未焼成画像パターンの一例を示す画像図である。
図９は、本発明による物体表面への画像の形成方法を説明する装置配置図である。
図１０は、セラミックス基板を用いた従来の回路基板の製造工程図である。

Claims (12)

1. フォトレジストと回路材料を混合して感光ペーストを形成し、この感光ペーストを基板の表面に塗着して感光ペースト層を形成し、この感光ペースト層をレーザービームで描画して露光部と未露光部からなる描画領域を形成し、感光ペースト層を現像することによって露光部又は未露光部のいずれかを除去して未焼成回路パターンを形成し、この未焼成回路パターンを焼成することにより回路材料からなる回路パターンを形成することを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 前記基板はセラミックス粉末と有機バインダーを混練してシート状に形成されたグリーンシートから構成され、前記未焼成回路パターンの焼成時にグリーンシートも焼成してセラミックス基板を形成する請求項１に記載の回路基板の製造方法。
3. フォトレジストと回路材料を混合して感光ペーストを形成し、この感光ペーストを基板の表面に塗着して感光ペースト層を形成し、この感光ペースト層をレーザービームで描画して露光部と未露光部からなる描画領域を形成し、この感光ペースト層を現像することによって露光部又は未露光部のいずれかを除去して未焼成回路パターンを形成し、この未焼成回路パターンを形成した基板を複数層積層して未焼成多層回路基板を形成し、この未焼成多層回路基板を焼成することにより未焼成回路パターンを焼成して回路材料からなる回路パターンを形成することを特徴とする多層回路基板の製造方法。
4. 前記基板はセラミックス粉末と有機バインダーを混練してシート状に形成されたグリーンシートから構成され、前記未焼成多層回路基板の焼成時にグリーンシートも焼成してセラミックス基板を形成する請求項３に記載の多層回路基板の製造方法。
5. 前記グリーンシートに基準孔を穿孔しておき、この基準孔に対して一定の位置関係で感光ペースト層に描画領域を形成し、この基準孔が上下に一致するようにグリーンシートを複数層積層して未焼成多層回路基板を形成する請求項４に記載の多層回路基板の製造方法。
6. コンピュータに回路パターンデータを格納し、この回路パターンデータに基づくコンピュータ信号によりレーザービームを回路パターンに対応したオンオフビームに変換し、このオンオフビームを感光ペースト層の表面に走査しながら照射して感光ペースト層に露光部と未露光部からなる描画領域を形成する請求項１、２、３、４又は５に記載の回路基板の製造方法。
7. 前記回路パターンデータをコンピュータ信号として波形整形ユニットに入力し、他方、レーザー光源から射出されたレーザービームを波形整形ユニットに入射させ、前記コンピュータ信号によりレーザービームを回路パターンに対応したオンオフビームに変換する請求項６に記載の回路基板の製造方法。
8. フォトレジストと着色材料を混合して感光ペーストを形成し、この感光ペーストを物体の表面に塗着して感光ペースト層を形成し、この感光ペースト層をレーザービームで描画して露光部と未露光部からなる描画領域を形成し、感光ペースト層を現像することによって露光部又は未露光部のいずれかを除去して未焼成画像パターンを形成することを特徴とする物体表面への画像形成方法。
9. 前記物体が平面体又は多面体である場合には、パターンを形成しようとする各平面毎に未焼成画像パターンを形成する請求項８に記載の物体表面への画像形成方法。
10. 前記物体の表面が１以上の曲面から構成される曲面体である場合には、パターンを形成しようとする各曲面毎に未焼成画像パターンを形成する請求項８に記載の物体表面への画像形成方法。
11. 前記未焼成画像パターンを焼成することにより物体表面に画像パターンを形成する請求項８に記載の物体表面への画像形成方法。
12. コンピュータに画像パターンデータを格納し、この画像パターンデータに基づくコンピュータ信号によりレーザービームを画像パターンに対応したオンオフビームに変換し、このオンオフビームを感光ペースト層の表面に走査しながら照射して感光ペースト層に露光部と未露光部からなる描画領域を形成する請求項８に記載の物体表面への画像形成方法。

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