JPWO2017212567A1 - 回路形成方法 - Google Patents

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Abstract

回路形成装置では、吐出装置によって吐出された紫外線硬化樹脂を硬化させることで、樹脂積層体１３０が形成される。そして、樹脂積層体のキャビティ１３２の内部に、紫外線硬化樹脂１３７が吐出され、その紫外線硬化樹脂１３７の上に電子部品９６が載置される。そして、紫外線硬化樹脂が硬化されることで、電子部品９６が固定される。これにより、既存の設備を利用して部品を固定することが可能となり、新たな設備に要するコスト，配設スペース等の問題が解消する。また、紫外線硬化樹脂は紫外線を照射するだけで硬化するため、部品の固定に要する時間を短くすることが可能となる。また、部品を固定するための紫外線硬化樹脂の吐出量を、電子部品のサイズと重量との少なくとも一方に応じた量とすることで、部品をセルフアライメント効果によって装着予定位置に適切に装着することが可能となる。

Description

本発明は、基板に部品が装着された回路を形成する回路形成方法に関する。
基板に部品が装着された回路が形成される際に、部品を基板において固定する必要がある。下記特許文献には、接着剤等を用いて、部品を基板において固定するための技術が記載されている。
特開平８−０８８３１６号公報 特開２００３−２９８００５号公報
上記特許文献に記載の技術によれば、部品を基板において固定することが可能となる。しかしながら、上記特許文献に記載の技術では、例えば、接着剤を吐出するためのディスペンサヘッドを配設する必要があり、ディスペンサヘッドの配設コスト，配設スペースの確保等の問題がある。また、例えば、樹脂系の接着剤を電気炉等により熱で半硬化させ、その半硬化させた樹脂に部品が載置される場合があるが、熱により樹脂系の接着剤を半硬化させるための時間により、スループットが低下するという問題がある。このように、基板に部品が装着された回路を形成する方法には、種々の問題があり、それら種々の問題を解消することで、基板に部品が装着された回路を形成する方法の実用性が向上する。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い回路形成方法の提供を課題とする。
上記課題を解決するために、本発明の回路形成方法は、吐出装置によって吐出された紫外線硬化樹脂を硬化させた樹脂層を用いて、基板に部品が装着された回路を形成する回路形成方法であって、前記部品の装着予定位置に、前記部品のサイズと重量との少なくとも一方に応じた量の紫外線硬化樹脂を前記吐出装置によって吐出する吐出工程と、前記吐出工程において吐出された紫外線硬化樹脂の上に前記部品を載置する載置工程と、前記吐出工程において吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することで、前記載置工程において載置された前記部品を固定する固定工程とを含むことを特徴とする。
また、本発明の回路形成方法は、吐出装置によって吐出された紫外線硬化樹脂を硬化させた樹脂層を用いて、基板に形成されたキャビティの内部に部品が装着された回路を形成する回路形成方法であって、前記キャビティの底面の全体に、紫外線硬化樹脂を前記吐出装置によって吐出する吐出工程と、前記吐出工程において吐出された紫外線硬化樹脂の上の所定の位置に前記部品を載置する載置工程と、前記吐出工程において吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することで、前記載置工程において載置された前記部品を固定する固定工程とを含むことを特徴とする。
本発明の回路形成方法では、吐出装置によって吐出された紫外線硬化樹脂を硬化させることで、樹脂層が形成され、その樹脂層を用いて回路が形成される。そして、吐出装置によって吐出される紫外線硬化樹脂によって部品が固定される。つまり、本発明の回路形成方法では、回路形成時に樹脂層が形成されるが、その樹脂層を形成するための紫外線硬化樹脂によって、部品が固定される。このため、既存の設備を利用して、部品が固定される。これにより、新たな設備に要するコスト，配設スペースの確保等の問題が解消される。また、紫外線硬化樹脂は紫外線を照射するだけで硬化するため、部品の固定に要する時間を短くし、スループットの低下を防止することが可能となる。また、例えば、部品を固定するための紫外線硬化樹脂の吐出量を、部品のサイズと重量との少なくとも一方に応じた量とすることで、後に詳しく説明するように、部品をセルフアライメント効果によって装着予定位置に適切に装着することが可能となる。また、例えば、部品がキャビティの底面に装着される場合に、そのキャビティの底面の全体に紫外線硬化樹脂を吐出する。そして、吐出された紫外線硬化樹脂の所定の位置に部品を載置し、その部品を紫外線硬化樹脂によって固定する。これにより、部品のキャビティの底面への固定と、キャビティの底面を覆う樹脂層の形成とが同時に実行され、スループットが向上する。このように、本発明によれば、回路形成方法の実用性を向上させることが可能となる。
回路形成装置を示す図である。 制御装置を示すブロック図である。 樹脂積層体が形成された状態の回路を示す断面図である。 キャビティ内部に紫外線硬化樹脂が吐出された状態の回路を示す断面図である。 キャビティ内部に紫外線硬化樹脂が吐出された状態の回路を示す平面図である。 キャビティ内部に電子部品が載置された状態の回路を示す断面図である。 キャビティ内部に電子部品が載置された状態の回路を示す平面図である。 キャビティ内部に電子部品が載置された状態の回路を示す平面図である。 キャビティの電子部品が固定された箇所以外の隙間に樹脂積層体が形成された状態の回路を示す断面図である。 樹脂積層体の上に樹脂層が形成された状態の回路を示す断面図である。 配線が形成された状態の回路を示す断面図である。 キャビティの底面全体に紫外線硬化樹脂が吐出された状態の回路を示す断面図である。 キャビティ内部に電子部品が載置された状態の回路を示す断面図である。 キャビティの電子部品が固定された箇所以外の隙間に樹脂積層体が形成された状態の回路を示す断面図である。
第１実施例
回路形成装置の構成
図１に回路形成装置１０を示す。回路形成装置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、制御装置（図２参照）２７を備える。それら搬送装置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とは、回路形成装置１０のベース２８の上に配置されている。ベース２８は、概して長方形状をなしており、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（図２参照）３８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がＸ軸方向の任意の位置に移動する。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の上に配設されており、Ｘ軸方向に移動可能とされている。そして、Ｙ軸スライドレール５０の一端部が、Ｘ軸スライダ３６に連結されている。そのＹ軸スライドレール５０には、ステージ５２が、Ｙ軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Ｙ軸スライド機構３２は、電磁モータ（図２参照）５６を有しており、電磁モータ５６の駆動により、ステージ５２がＹ軸方向の任意の位置に移動する。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、上面に基板が載置される。保持装置６２は、基台６０のＸ軸方向の両側部に設けられている。そして、基台６０に載置された基板のＸ軸方向の両縁部が、保持装置６２によって挟まれることで、基板が固定的に保持される。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に載置された基板（図３参照）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（図２参照）７６を有しており、基台６０に載置された基板７０の上に、金属インクを線状に吐出する。金属インクは、金属の微粒子が溶剤中に分散されたものである。なお、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材料を吐出する。
焼成部７４は、レーザ照射装置（図２参照）７８を有している。レーザ照射装置７８は、基板７０の上に吐出された金属インクにレーザを照射する装置であり、レーザが照射された金属インクは焼成し、配線が形成される。なお、金属インクの焼成とは、エネルギーを付与することによって、溶媒の気化や金属微粒子保護膜の分解等が行われ、金属微粒子が接触または融着をすることで、導電率が高くなる現象である。そして、金属インクが焼成することで、金属製の配線が形成される。
また、第２造形ユニット２４は、ステージ５２の基台６０に載置された基板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（図２参照）８８を有しており、基台６０に載置された基板７０の上に紫外線硬化樹脂を吐出する。なお、インクジェットヘッド８８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ノズルから吐出するサーマル方式でもよい。
硬化部８６は、平坦化装置（図２参照）９０と照射装置（図２参照）９２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によって基板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り、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、基板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、基板７０の上に吐出された紫外線硬化樹脂が硬化し、樹脂層が造形される。
また、装着ユニット２６は、ステージ５２の基台６０に載置された基板７０の上に電子部品（図６参照）９６を装着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９６を１つずつ送り出すテープフィーダ（図２参照）１１０を複数有しており、供給位置において、電子部品９６を供給する。なお、供給部１００は、テープフィーダ１１０に限らず、トレイから電子部品９６をピックアップして供給するトレイ型の供給装置でもよい。また、供給部１００は、テープ型とトレイ型との両方、あるいはそれ以外の供給装置を備えた構成でもよい。
装着部１０２は、装着ヘッド（図２参照）１１２と、移動装置（図２参照）１１４とを有している。装着ヘッド１１２は、電子部品９６を吸着保持するための吸着ノズル（図６参照）１１８を有する。吸着ノズル１１８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９６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９６を離脱する。また、移動装置１１４は、テープフィーダ１１０による電子部品９６の供給位置と、基台６０に載置された基板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では、テープフィーダ１１０から供給された電子部品９６が、吸着ノズル１１８により保持され、その吸着ノズル１１８によって保持された電子部品９６が、基板７０に装着される。
また、制御装置２７は、図２に示すように、コントローラ１２０と、複数の駆動回路１２２とを備えている。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、レーザ照射装置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。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。これにより、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の作動が、コントローラ１２０によって制御される。
回路形成装置の作動
回路形成装置１０では、上述した構成によって、基板７０上に電子部品９６が装着されることで、回路が形成される。具体的には、ステージ５２の基台６０に基板７０がセットされ、そのステージ５２が、第２造形ユニット２４の下方に移動される。そして、第２造形ユニット２４において、図３に示すように、基板７０の上に樹脂積層体１３０が形成される。樹脂積層体１３０は、電子部品９６を装着するためのキャビティ１３２を有しており、インクジェットヘッド８８からの紫外線硬化樹脂の吐出と、吐出された紫外線硬化樹脂への照射装置９２による紫外線の照射とが繰り返されることにより形成される。
詳しくは、第２造形ユニット２４の第２印刷部８４において、インクジェットヘッド８８が、基板７０の上面に紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。この際、インクジェットヘッド８８は、基板７０の上面の所定の部分が概して矩形に露出するように、紫外線硬化樹脂を吐出する。続いて、紫外線硬化樹脂が薄膜状に吐出されると、硬化部８６において、紫外線硬化樹脂の膜厚が均一となるように、紫外線硬化樹脂が平坦化装置９０によって平坦化される。そして、照射装置９２が、その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、基板７０の上に薄膜状の樹脂層１３３が形成される。
続いて、インクジェットヘッド８８が、その薄膜状の樹脂層１３３の上の部分にのみ紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。つまり、インクジェットヘッド８８は、基板７０の上面の所定の部分が概して矩形に露出するように、薄膜状の樹脂層１３３の上に紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。そして、平坦化装置９０によって薄膜状の紫外線硬化樹脂が平坦化され、照射装置９２が、その薄膜状に吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することで、薄膜状の樹脂層１３３の上に薄膜状の樹脂層１３３が積層される。このように、基板７０の上面の概して矩形の部分を除いた薄膜状の樹脂層１３３の上への紫外線硬化樹脂の吐出と、紫外線の照射とが繰り返され、複数の樹脂層１３３が積層されることで、キャビティ１３２を有する樹脂積層体１３０が形成される。
上述した手順により樹脂積層体１３０が形成されると、図４及び図５に示すように、基板７０への電子部品９６の装着予定位置（図５参照）１３６に、インクジェットヘッド８８によって紫外線硬化樹脂１３７が吐出される。詳しくは、樹脂積層体１３０のキャビティ１３２の内部、つまり、キャビティ１３２の底面として露出している基板７０の所定の位置が、電子部品９６の装着予定位置１３６とされており、その装着予定位置１３６に紫外線硬化樹脂１３７が吐出される。この際、紫外線硬化樹脂１３７の吐出量は、後に詳しく説明するが、セルフアライメント効果により電子部品９６を装着予定位置１３６に適切に装着するべく、電子部品９６のサイズおよび重量に応じた量とされている。なお、装着予定位置１３６に吐出される紫外線硬化樹脂１３７の上方からの視点における形状、つまり、紫外線硬化樹脂１３７の吐出パターンは、吐出量の調整によって、装着予定位置１３６より僅かに大きくされており、吐出された紫外線硬化樹脂１３７の外縁が、装着予定位置１３６の外縁から等距離とされている。つまり、紫外線硬化樹脂１３７の吐出パターンは、基板７０に装着される際の電子部品９６の装着面と同形状であり、その装着面より僅かに大きなサイズとされている。
続いて、樹脂積層体１３０のキャビティ１３２の内部に、紫外線硬化樹脂１３７が吐出されると、ステージ５２が装着ユニット２６の下方に移動される。装着ユニット２６では、テープフィーダ１１０により電子部品９６が供給され、その電子部品９６が装着ヘッド１１２の吸着ノズル１１８によって、保持される。そして、装着ヘッド１１２が、移動装置１１４によって移動され、吸着ノズル１１８により保持された電子部品９６が、図６に示すように、樹脂積層体１３０のキャビティ１３２の内部において、吐出された紫外線硬化樹脂１３７の上に載置される。なお、樹脂積層体１３０の高さ寸法と、電子部品９６の高さ寸法とは略同じとされている。
装着予定位置１３６に吐出された紫外線硬化樹脂１３７の上に電子部品９６が載置される際に、図７に示すように、電子部品９６が、装着予定位置１３６からズレた位置に載置される場合がある。このような場合には、電子部品９６は、セルフアライメント効果により、装着予定位置１３６に向かって移動する。つまり、電子部品９６の載置位置が、セルフアライメント効果により装着予定位置１３６に補正される。詳しくは、セルフアライメント効果とは、電子部品９６の装着面の外縁からはみ出る紫外線硬化樹脂１３７の量が同じになろうとする力が、紫外線硬化樹脂１３７の表面張力によって電子部品９６を移動させる効果である。また、上述したように、紫外線硬化樹脂１３７は装着予定位置１３６より大きくされており、紫外線硬化樹脂１３７の外縁は、装着予定位置１３６の外縁から等距離とされている。このため、装着予定位置１３６からズレた位置に載置された電子部品９６は、図８に示すように、自身の外縁と紫外線硬化樹脂１３７の外縁との間の距離が同じとなるように移動する。これにより、電子部品９６の載置位置が、装着予定位置１３６に補正される。
ただし、紫外線硬化樹脂１３７の量が少なすぎると、紫外線硬化樹脂１３７の表面張力が弱くなり、表面張力によって電子部品９６を移動させることができない虞がある。つまり、セルフアライメント効果によって電子部品９６の載置位置を適切に補正できない虞がある。一方、紫外線硬化樹脂１３７の量が多すぎると、電子部品９６が紫外線硬化樹脂１３７の上で浮いた状態となり、ステージ５２が移動される際に、電子部品９６が浮動し、装着予定位置１３６からズレる虞がある。このようなことに鑑みて、電子部品９６の重量を考慮して、電子部品９６を表面張力によって適切に移動させるとともに、電子部品９６の浮動を抑制可能な紫外線硬化樹脂１３７の量が演算されており、その量の紫外線硬化樹脂１３７が、装着予定位置１３６に吐出されている。
続いて、紫外線硬化樹脂１３７の上に電子部品９６が載置されると、ステージ５２が第２造形ユニット２４の下方に移動され、硬化部８６において、電子部品９６が載置された紫外線硬化樹脂１３７に紫外線が、照射装置９２によって照射される。これにより、紫外線硬化樹脂１３７が硬化し、電子部品９６が固定される。詳しくは、電子部品９６が載置された紫外線硬化樹脂１３７は、図６に示すように、電子部品９６の重量によって、電子部品９６の装着面の下方において薄膜状とされ、外縁において電子部品９６の側面の下端を取り囲むように盛り上がっている。この際、紫外線硬化樹脂１３７に紫外線が照射され、紫外線硬化樹脂１３７が硬化することで僅かに収縮し、電子部品９６が、硬化した紫外線硬化樹脂１３７によって、電子部品９６の側面の下端において固定的に挟持される。また、紫外線硬化樹脂１３７は、ある程度、粘着性があるため、電子部品９６の装着面において粘着力により固定的に保持される。これにより、電子部品９６は、キャビティ１３２の内部において固定される。なお、紫外線照射により硬化した紫外線硬化樹脂１３７は、電子部品９６を固定するため、固定層１３７と記載する場合がある。
次に、電子部品９６がキャビティ１３２の内部において固定されると、図９に示すように、キャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間に、樹脂積層体１５０が形成される。詳しくは、第２造形ユニット２４の第２印刷部８４において、インクジェットヘッド８８が、キャビティ１３２の内部において露出している基板７０の上面、つまり、キャビティ１３２の内壁面と固定層１３７との間に紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。続いて、紫外線硬化樹脂が薄膜状に吐出されると、照射装置９２が、その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、キャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間に、薄膜状の樹脂層１５２が形成される。
続いて、インクジェットヘッド８８が、その薄膜状の樹脂層１５２の上の部分にキャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間を覆うように、紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。そして、照射装置９２が、その薄膜状に吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することで、薄膜状の樹脂層１５２の上に薄膜状の樹脂層１５２が積層される。このように、キャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間への紫外線硬化樹脂の吐出と、紫外線の照射とが繰り返されることで、複数の樹脂層１５２が積層され、キャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間に、樹脂積層体１５０が形成される。なお、樹脂積層体１５０の高さ寸法は、樹脂積層体１３０の高さ寸法と略同じとされている。これにより、樹脂積層体１３０の上面と樹脂積層体１５０の上面とが、面一とされる。
次に、キャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間に、樹脂積層体１５０が形成されると、図１０に示すように、樹脂積層体１３０の上面と樹脂積層体１５０の上面とに渡って、樹脂層１６０が形成される。詳しくは、後の工程において、基板７０に装着された電子部品９６の電極１６６と、他の電極（図示省略）とを電気的に接続する配線１６８が形成されるが、この配線１６８の形成予定位置に、インクジェットヘッド８８が、紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。つまり、配線１６８の形成予定位置において、樹脂積層体１３０の上面と樹脂積層体１５０の上面とに渡って、紫外線硬化樹脂が薄膜状に吐出される。そして、照射装置９２が、その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、配線１６８の形成予定位置において、樹脂積層体１３０の上面と樹脂積層体１５０の上面とに渡って、薄膜状の樹脂層１６０が形成される。
続いて、樹脂積層体１３０の上面と樹脂積層体１５０の上面とに渡って樹脂層１６０が形成されると、第１造形ユニット２２の下方にステージ５２が移動される。そして、第１印刷部７２において、インクジェットヘッド７６が、金属インクを樹脂層１６０の上に、回路パターンに応じて線状に吐出する。この際、金属インクは、電子部品９６の電極１６６と、他の電極（図示省略）とを繋ぐように、線状に吐出される。続いて、焼成部７４において、吐出された金属インクに、レーザ照射装置７８によってレーザが照射される。これにより、金属インクが焼成し、図１１に示すように、電子部品９６の電極１６６と、他の電極とを繋ぐ配線１６８が形成される。
このように、回路形成装置１０では、電子部品９６が基板７０に固定される際に、紫外線硬化樹脂によって固定されている。一方、従来の回路形成装置では、接着剤を吐出するディスペンサヘッドが設けられており、そのディスペンサヘッドにより吐出される接着剤によって、電子部品９６が基板７０に固定されていた。つまり、従来の回路形成装置では、ディスペンサヘッドを配設する必要があり、ディスペンサヘッドの配設コスト，配設スペース等の問題があった。また、接着剤により電子部品９６を固定する際には、電気炉等において、接着剤を熱により硬化させる必要があり、スループットが低下するという問題があった。
このようなことに鑑みて、回路形成装置１０では、樹脂積層体１３０等を形成するための紫外線硬化樹脂を用いて、電子部品９６が基板７０に固定される。つまり、樹脂積層体１３０等を形成するための工程と、電子部品９６を固定するための工程とにおいて、紫外線硬化樹脂を吐出するインクジェットヘッド８８が共用されている。これにより、配設コスト，配設スペース等の問題を解消することが可能となる。また、紫外線硬化樹脂によって電子部品９６を固定する際には、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射すればよい。これにより、スループットの低下を防止することが可能となる。
また、回路形成装置１０では、配線１６８の形成予定位置に、樹脂層１６０が形成され、その樹脂層１６０の上に配線１６８が形成されている。一方、従来の回路形成装置では、配線１６８が、樹脂積層体１３０の上面と樹脂積層体１５０の上面とに渡って形成される。ただし、樹脂積層体１３０の上面への紫外線の照射量と、樹脂積層体１５０の上面への紫外線の照射量とは大きく異なるため、樹脂積層体１３０の上面と樹脂積層体１５０の上面との物性が大きく異なる。このような、物性の異なる樹脂積層体１３０の上面と樹脂積層体１５０の上面とに渡って、配線１６８を形成するためには、金属インクの焼成条件を調整する必要があり、非常に手間である。
詳しくは、樹脂積層体１５０は、上述したように、複数の樹脂層１５２が積層されることで形成されており、樹脂積層体１５０の上面は、それら複数の樹脂層１５２のうちの最後に積層された樹脂層１５２の上面である。このため、樹脂積層体１５０の上面には、その最後に積層された樹脂層１５２の形成時にのみ、紫外線が照射されている。一方、樹脂積層体１３０は、上述したように、複数の樹脂層１３３が積層されることで形成されており、樹脂積層体１３０の上面は、それら複数の樹脂層１３３のうちの最後に積層された樹脂層１３３の上面である。このため、樹脂積層体１３０の形成時において、樹脂積層体１３０の上面には、その最後に積層された樹脂層１３３の形成時にのみ、紫外線が照射されている。しかしながら、樹脂積層体１３０が形成された後に、その樹脂積層体１３０に隣接した状態で、樹脂積層体１５０が形成されており、樹脂積層体１５０の形成箇所にのみ、つまり、キャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間にのみ、紫外線を照射することはできず、樹脂積層体１３０の上面にも、紫外線が照射される。このため、樹脂積層体１３０の上面には、樹脂積層体１５０の形成時に複数の樹脂層１５２が形成される毎に、紫外線が照射される。つまり、樹脂積層体１３０の上面には、樹脂積層体１５０の上面と比較して、非常に多くの量の紫外線が照射される。このため、樹脂積層体１３０の上面の濡れ性，硬度等の物性は、樹脂積層体１５０の上面の濡れ性，硬度等の物性と大きく異なる。このように、物性の異なる樹脂積層体１３０の上面と樹脂積層体１５０の上面とに渡って、金属インクを吐出し、その金属インクを適切に焼成するためには、樹脂積層体１３０の上面に吐出された金属インクを焼成するための焼成条件と、樹脂積層体１５０の上面に吐出された金属インクを焼成するための焼成条件とを変更する必要がある。つまり、従来の回路形成装置では、金属インクの部位に応じて焼成条件を変更しなければ、適切に配線１６８を形成することができない。
一方、回路形成装置１０では、上述したように、配線１６８の形成予定位置に、樹脂積層体１３０の上面と樹脂積層体１５０の上面とに渡って、樹脂層１６０が形成されている。そして、その樹脂層１６０への紫外線の照射量は、樹脂層１６０の全域にわたって略均一とされており、樹脂層１６０の物性は、樹脂層１６０の全域にわたって略均一となる。このため、その樹脂層１６０の上に金属インクが吐出され、その金属インクが焼成される際の焼成条件は、吐出された金属インクの全域において同一にすることが可能である。これにより、回路形成装置１０では、金属インクの部位に応じて焼成条件を変更することなく、適切に配線１６８を形成することが可能となる。
第２実施例
第１実施例の回路形成装置１０では、キャビティ１３２の底面に、装着予定の電子部品９６のサイズ及び重量に応じた量の紫外線硬化樹脂が吐出され、その紫外線硬化樹脂によって電子部品９６が固定されているが、第２実施例の回路形成装置１０では、キャビティ１３２の底面の全体に渡って紫外線硬化樹脂が吐出され、その紫外線硬化樹脂によって電子部品９６が固定される。
具体的には、第２実施例の回路形成装置１０においても、第１実施例の回路形成装置１０と同様に、基板７０の上に、キャビティ１３２を有する樹脂積層体１３０が形成される。そして、図１２に示すように、樹脂積層体１３０のキャビティ１３２の内部、つまり、キャビティ１３２の底面として露出している基板７０の全体に渡って、紫外線硬化樹脂１７０がインクジェットヘッド８８によって吐出される。そして、その吐出された紫外線硬化樹脂１７０に、照射装置９２によって紫外線が照射される。この際、紫外線硬化樹脂１７０に照射される紫外線照射量は、紫外線硬化樹脂１７０を完全に硬化させるために必要な紫外線照射量の１０％以下とされる。このため、紫外線を照射された紫外線硬化樹脂１７０は、硬化することなく、粘度が上昇した状態となる。なお、紫外線照射量は、紫外線露光量，紫外線積算光量と記載してもよく、単位時間当たりの照射量（紫外線照度，紫外線強度）に照射時間を乗じたものである。また、紫外線硬化樹脂１７０を硬化させることなく、粘度を上昇させるための紫外線照射量は、紫外線硬化樹脂を構成する素材によって異なる。
次に、紫外線硬化樹脂１７０への紫外線の照射により粘度が上昇されると、ステージ５２が装着ユニット２６の下方に移動される。装着ユニット２６では、テープフィーダ１１０により電子部品９６が供給され、その電子部品９６が装着ヘッド１１２の吸着ノズル１１８によって、保持される。そして、装着ヘッド１１２が、移動装置１１４によって移動され、吸着ノズル１１８により保持された電子部品９６が、キャビティ１３２の底面全体に吐出された紫外線硬化樹脂１７０の上の所定の位置、つまり、電子部品９６の装着予定位置に載置される。
続いて、電子部品９６が紫外線硬化樹脂１７０の上に載置されると、ステージ５２が第２造形ユニット２４の下方に移動され、硬化部８６において、電子部品９６が載置された紫外線硬化樹脂１７０に紫外線が、照射装置９２によって照射される。この際、先に照射された紫外線照射量と積算して、紫外線硬化樹脂１７０を完全に硬化させるために必要な紫外線照射量を超えるように、紫外線硬化樹脂１７０に紫外線が照射される。これにより、紫外線硬化樹脂１７０が硬化し、電子部品９６が固定される。詳しくは、電子部品９６が載置された紫外線硬化樹脂１７０は、図１３に示すように、電子部品９６の重量によって、電子部品９６の装着面の下方において薄膜状とされており、紫外線硬化樹脂１７０の電子部品９６の装着面の下方以外の上面は、電子部品９６の装着面より上方に位置する。このため、電子部品９６の側面の下端が紫外線硬化樹脂１７０によって取り囲まれている。この際、紫外線硬化樹脂１７０に紫外線が照射され、紫外線硬化樹脂１７０が硬化することで僅かに収縮し、電子部品９６が、硬化した紫外線硬化樹脂１７０によって、電子部品９６の側面の下端において固定的に挟持される。また、粘度の上昇した紫外線硬化樹脂１７０によって、電子部品９６は、装着面において粘着力により固定的に保持される。これにより、電子部品９６は、キャビティ１３２の内部において固定される。なお、紫外線照射により硬化した紫外線硬化樹脂１７０は、電子部品９６を固定するため、固定層１７０と記載する場合がある。
次に、電子部品９６がキャビティ１３２の内部において固定されると、図１４に示すように、キャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間、つまり、露出している固定層１７０の上面に、樹脂積層体１８０が形成される。詳しくは、第２造形ユニット２４の第２印刷部８４において、インクジェットヘッド８８が、キャビティ１３２の内部において露出している固定層１７０の上面に紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。続いて、紫外線硬化樹脂が薄膜状に吐出されると、照射装置９２が、その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、露出している固定層１７０の上面に、薄膜状の樹脂層１８２が形成される。
続いて、インクジェットヘッド８８が、その薄膜状の樹脂層１８２の上にキャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間を覆うように、紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。そして、照射装置９２が、その薄膜状に吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することで、薄膜状の樹脂層１８２の上に薄膜状の樹脂層１８２が積層される。このように、紫外線硬化樹脂の吐出と、紫外線の照射とが繰り返されることで、複数の樹脂層１８２が積層され、キャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間に、樹脂積層体１８０が形成される。なお、樹脂積層体１８０の高さ寸法は、樹脂積層体１３０の高さ寸法と略同じとされている。これにより、樹脂積層体１３０の上面と樹脂積層体１８０の上面とが、面一とされる。
次に、キャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間に樹脂積層体１８０が形成されると、配線の形成予定位置に、その樹脂積層体１８０の上面と樹脂積層体１３０の上面とに渡って樹脂層が形成される。そして、その樹脂層の上に、配線が形成される。ただし、配線の形成予定位置への樹脂層の形成手法および、その樹脂層の上への配線の形成手法は、第１実施例における形成手法と同様であるため、説明を省略する。
このように、第２実施例の回路形成装置１０においても、紫外線硬化樹脂によって電子部品９６を固定するとともに、樹脂積層体１８０の上面と樹脂積層体１３０の上面とに渡って形成された樹脂層の上に配線が形成されることで、第１実施例の回路形成装置１０と同様の効果を奏することが可能となる。
また、第２実施例の回路形成装置１０では、電子部品９６が載置される前の紫外線硬化樹脂１７０に紫外線が照射されることで、紫外線硬化樹脂１７０の粘度が上昇されている。これにより、硬化する前の紫外線硬化樹脂１７０による電子部品９６の保持力が高くなり、紫外線硬化樹脂１７０が硬化する前に、ステージ５２が移動された場合であっても、電子部品９６の位置ズレ等を防止することが可能となる。
さらに言えば、第２実施例の回路形成装置１０では、キャビティ１３２の底面全体に渡って、紫外線硬化樹脂１７０が吐出されており、その紫外線硬化樹脂１７０が硬化されることで、紫外線硬化樹脂１７０が硬化し、電子部品９６が固定される。そして、硬化した紫外線硬化樹脂１７０、つまり、固定層１７０の上に、複数の樹脂層１８２が積層されることで、樹脂積層体１８０が形成される。これにより、第２実施例の回路形成装置１０では、電子部品９６を固定するための固定層１７０が形成される際に、樹脂積層体１８０の最下層が形成される。つまり、電子部品９６を固定するための固定層１７０が、樹脂積層体１８０の最下層となっている。このため、樹脂積層体１８０の形成時間を短縮することが可能となり、スループットが向上する。
なお、制御装置２７のコントローラ１２０は、図２に示すように、吐出部２００と、載置部２０２と、固定部２０４と、樹脂層積層部２０６と、樹脂層形成部２０８と、配線形成部２１０と、粘度上昇部２１２とを有している。吐出部２００は、キャビティ１３２の内部に紫外線硬化樹脂１３７若しくは、紫外線硬化樹脂１７０を吐出するための機能部である。載置部２０２は、紫外線硬化樹脂１３７若しくは、紫外線硬化樹脂１７０の上に電子部品９６を載置するための機能部である。固定部２０４は、紫外線硬化樹脂１３７若しくは、紫外線硬化樹脂１７０を硬化させ、電子部品９６を固定させるための機能部である。樹脂層積層部２０６は、キャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間に、樹脂層１５２若しくは、樹脂層１８２を積層させ、樹脂積層体１５０若しくは、樹脂積層体１８０を形成するための機能部である。樹脂層形成部２０８は、樹脂積層体１３０の上面と樹脂積層体１５０の上面とに渡って樹脂層１６０を形成するための機能部、若しくは、樹脂積層体１３０の上面と樹脂積層体１８０の上面とに渡って樹脂層を形成するための機能部である。配線形成部２１０は、樹脂層形成部２０８により形成された樹脂層１６０の上に配線１６８を形成するための機能部である。粘度上昇部２１２は、紫外線硬化樹脂１７０に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂１７０の粘度を上昇させるための機能部である。
ちなみに、上記実施例において、基板７０は、基板の一例である。インクジェットヘッド８８は、吐出装置の一例である。電子部品９６は、部品の一例である。キャビティ１３２は、キャビティの一例である。また、吐出部２００により実行される工程が、吐出工程の一例である。載置部２０２により実行される工程が、載置工程の一例である。固定部２０４により実行される工程が、固定工程の一例である。樹脂層積層部２０６により実行される工程が、樹脂層積層工程の一例である。樹脂層形成部２０８により実行される工程が、樹脂層形成工程の一例である。配線形成部２１０により実行される工程が、配線形成工程の一例である。粘度上昇部２１２により実行される工程が、紫外線照射工程の一例である。
なお、本発明は、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、キャビティ１３２の内部において、電子部品９６が装着されているが、キャビティ１３２以外の箇所に電子部品９６が装着される場合についても、紫外線硬化樹脂によって電子部品９６が固定されてもよい。
また、上記実施例では、金属インクがレーザの照射により焼結され、配線が形成されているが、金属インクをフラッシュランプ光，電気炉等の熱により焼成し、配線を形成してもよい。
また、上記実施例では、紫外線硬化樹脂によって電子部品９６が固定された後に、キャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間が樹脂積層体１５０等により充填され、樹脂積層体１３０及び樹脂積層体１５０等の上面に樹脂層１６０が形成され、その樹脂層１６０の上に配線１６８が形成されているが、接着剤等によって電子部品９６が固定された後に、キャビティ１３２の電子部品９６が固定されている個所以外の隙間が樹脂積層体１５０等により充填され、樹脂積層体１３０及び樹脂積層体１５０等の上面に樹脂層１６０が形成され、その樹脂層１６０の上に配線１６８が形成されてもよい。つまり、樹脂積層体１３０及び樹脂積層体１５０等の上面に樹脂層１６０が形成され、その樹脂層１６０の上に配線１６８が形成される技術では、紫外線硬化樹脂によって電子部品９６が固定される工程は必須でなく、どのような手法によって電子部品９６を固定してもよい。
７０：基板 ８８：インクジェットヘッド（吐出装置） ９６：電子部品（部品） １３２：キャビティ ２００ 吐出部（吐出工程） ２０２ 載置部（載置工程） ２０４ 固定部（固定工程） ２０６ 樹脂層積層部（樹脂層積層工程） ２０８ 樹脂層形成部（樹脂層形成工程） ２１０ 配線形成部（配線形成工程） ２１２ 粘度上昇部（紫外線照射工程）

Claims (5)

  1. 吐出装置によって吐出された紫外線硬化樹脂を硬化させた樹脂層を用いて、基板に部品が装着された回路を形成する回路形成方法であって、
    前記部品の装着予定位置に、前記部品のサイズと重量との少なくとも一方に応じた量の紫外線硬化樹脂を前記吐出装置によって吐出する吐出工程と、
    前記吐出工程において吐出された紫外線硬化樹脂の上に前記部品を載置する載置工程と、
    前記吐出工程において吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することで、前記載置工程において載置された前記部品を固定する固定工程と
    を含む回路形成方法。
  2. 前記部品の装着予定位置が、前記基板に形成されたキャビティの内部である請求項１に記載の回路形成方法。
  3. 吐出装置によって吐出された紫外線硬化樹脂を硬化させた樹脂層を用いて、基板に形成されたキャビティの内部に部品が装着された回路を形成する回路形成方法であって、
    前記キャビティの底面の全体に、紫外線硬化樹脂を前記吐出装置によって吐出する吐出工程と、
    前記吐出工程において吐出された紫外線硬化樹脂の上の所定の位置に前記部品を載置する載置工程と、
    前記吐出工程において吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することで、前記載置工程において載置された前記部品を固定する固定工程と
    を含む回路形成方法。
  4. 前記キャビティの前記部品が固定されている個所以外に、前記樹脂層を前記キャビティの上端に連続する面と同じ高さとなるまで積層させる樹脂層積層工程と、
    前記樹脂層積層工程において積層された樹脂層の上面と、前記キャビティの上端に連続する面とに渡って前記樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
    前記樹脂層形成工程において形成された樹脂層の上面に、金属微粒子を含有する金属含有液を線状に吐出し、その金属含有液を焼成することで配線を形成する配線形成工程と
    を更に含む請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の回路形成方法。
  5. 前記吐出工程において吐出された紫外線硬化樹脂に、前記載置工程において前記部品が載置される前に、紫外線を照射することで紫外線硬化樹脂の粘度を上昇させる紫外線照射工程を更に含み、
    前記載置工程が、
    前記紫外線照射工程における紫外線の照射により粘度の上昇した紫外線硬化樹脂の上に、前記部品を載置する請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の回路形成方法。
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