KR100695794B1

KR100695794B1 - 전기 회로의 제조 장치

Info

Publication number: KR100695794B1
Application number: KR1020060060253A
Authority: KR
Inventors: 미노루 고야마; 야스노리 야마자키
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2007-03-16
Also published as: KR20040104356A; JP2004356296A; TW200505308A; KR100757024B1; CN1575093A; JP3861854B2; KR20060085225A; CN1316859C; US20040247842A1; US20070098882A1; TWI243632B

Abstract

이 전기 회로의 제조 장치는, 회로 패턴 형성용 재료를 포함한 유동체(10, 40)를 침투성을 갖는 전기 기판(100) 내에 침투시켜서 임의의 회로 패턴(P)을 형성한다. 이 제조 장치는 전기 기판(100)을 향하여 유동체(10, 40)를 토출하는 잉크젯식 헤드(20, 50)와, 잉크젯식 헤드(20, 50)가 전기 기판(100)을 상대 이동시키는 이동 장치(70)를 구비한다.

회로 패턴, 유동체, 침투성, 상대 이동

Description

전기 회로의 제조 장치{DEVICE FOR MANUFACTURE OF ELECTRONIC CIRCUIT}

도 1은 본 발명의 전기 회로의 제조 장치의 구성도.

도 2는 잉크젯식 헤드의 분해 사시도.

도 3은 잉크젯식 헤드의 주요부의 사시도 일부 단면도.

도 4의 (a) 및 (b)는 콘덴서의 형성 방법을 나타내는 개념도.

도 5의 (a) 및 (b)는 콘덴서의 형성 방법을 나타내는 개념도.

도 6의 (a) 및 (b)는 콘덴서의 형성 방법을 나타내는 개념도.

도 7의 (a) 및 (b)은 코일의 형성 방법을 나타내는 개념도.

도 8의 (a) 및 (b)는 저항기의 형성 방법을 나타내는 개념도.

도 9의 (a) 및 (b)는 저항기의 형성 방법을 나타내는 개념도.

도 10의 (a) 및 (b)은 배선 및 전극의 형성 방법을 나타내는 개념도.

도 11의 (a) 및 (b)은 배선의 형성 방법을 나타내는 개념도.

도 12의 (a) 및 (b)는 능동 소자의 형성 방법을 나타내는 개념도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10, 40 : 유동체

20, 50 : 잉크젯식 헤드

70 : 이동 장치

100 : 전기 기판

P : 회로 패턴

본 발명은 전기 회로의 제조 기술에 관한 것으로, 특히 침투성을 갖는 전기 기판에 회로 패턴 형성용 재료를 침투시켜서 임의의 전기 회로를 형성하는 전기 회로 제조 기술에 관한 것이다.

종래, 예를 들면 반도체 집적 회로 등의 전자 디바이스의 미세한 전기 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 포토리소그래피 기술이 이용되어 왔다. 포토리소그래피 기술을 이용한 전기 회로의 제조에는 사진 제판, 레지스터 도포, 노광, 현상(現像) 등의 공정을 필요로 하고 있었기 때문에, 설비가 갖추어진 반도체 공장 등이 아니면 전기 회로의 제조를 할 수 없었다. 또한, 전기 회로의 생산에는 인서트 머신, 플럭스 조(槽), 땜납 조 등의 제조 설비가 필요하게 되는 경우도 많고, 설비 투자와 복잡한 공정 관리가 필요하다. 이 때문에, 종래의 수법은 전기 회로의 시작품 등과 같은 소량 생산(예를 들면, 만능 기판 등을 이용해 개발자가 모든 부품을 부착하고, 납땜을 하는 등, 시작품의 생산)의 경우에는 적합하지 않고, 노력과 시간이 걸렸다.

이러한 문제를 해결하는 기술로서, 전기 기판 상면에 잉크젯 기술로 회로 형성용 재료를 토출하는 회로를 형성함으로써, 대규모 설비를 불필요로 하는 전기 회 로의 소량 생산에 대응하는 기술이 있다.

이 기술에 의해, 다품종 소량 생산의 요청에 대응 가능하게 되지만, 그 반면 해마다 요구가 엄격해지고 있는 전기 회로의 소형, 경박(輕薄)화의 요청을 만족시키기에 충분하다고는 말할 수 없었다. 즉, 반도체 메모리의 대용량화나 CPU 프로세서의 고속화·고집적화의 진전에 수반하여, 전기 회로의 소형화의 요청은 해를 거듭할수록 엄격해져 오고, 종래와 같은 전기 기판 상면에 전기 회로를 형성하는 수법 이외의 수법이 요구되고 있다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로 침투성을 갖는 전기 기판에 회로 패턴 형성용 재료를 침투시켜서 임의의 전기 회로를 전기 기판 안에 형성함으로써 전기 회로의 소형, 경박화의 요청에 대응할 수 있는 전기 회로의 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 회로 패턴 형성용 재료를 포함한 유동체를 침투시킬 수 있는 다공질체로 이루어지는 전기 기판이다. 상기 전기 기판에 의하면, 다공질체가 뛰어난 모세관 현상을 나타내므로, 회로 패턴 형성용 재료를 포함한 유동체를 기판 안에 고속으로 빨아올릴 수 있고, 고정밀도의 회로 패턴을 형성할 수 있다.

상기 다공질체는 세라믹스를 주성분으로 하는 것이라도 좋다. 이 경우, 상기 다공질체가 절연성, 내열성, 내약품성, 경량성을 구비하여 뛰어난 모세관 현상을 나타내므로, 고정밀도의 회로 패턴을 형성할 수 있다.

상기 다공질체는, 섬유 재료를 주성분으로 하는 것이라도 좋다. 이 경우 상기 다공질체가 뛰어난 모세관 현상을 나타내므로, 고정밀도의 회로 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 전기 회로는, 세라믹스 또는 섬유 재료를 주성분으로 하는 상기 다공질체로 이루어지는 상기 전기 기판과, 회로 패턴 형성용 재료를 포함한 유동체가 상기 전기 기판에 침투·고화되어 형성되는 회로 패턴을 구비한다. 이 전기 회로에 의하면, 회로 패턴이 전기 기판 안에 형성된다. 따라서, 전기 기판 상면에 회로 패턴이 형성된 경우에 비해서, 전기 회로의 두께를 얇게 할 수 있으므로 전기 회로의 소형, 경박화를 달성할 수 있다.

상기 유동체는, 상기 회로 패턴 형성용 재료로서, 도전성 재료, 반도전성 재료, 절연 재료, 유전(誘電)성 재료 중 적어도 하나 이상을 포함한다. 이 경우, 다양한 종류의 전기 회로를 형성할 수 있다.

상기 회로 패턴은, 상기 회로 패턴 형성용 재료에 의해 형성되는 콘덴서를 구비해도 좋다. 이 경우, 전기 회로에 전기를 모으거나 방전하거나 하는 소자를 갖게 할 수 있다.

상기 회로 패턴은, 상기 회로 패턴 형성용 재료에 의해 형성되는 인덕턴스를 구비해도 좋다. 이 경우, 전기 회로의 주파수가 낮으면 전기가 통하기 쉽고 주파수가 높으면 전기를 통하기 어려운 소자를 갖게 할 수 있다.

상기 회로 패턴은 상기 회로 패턴 형성용 재료에 의해 형성되는 저항기를 구비해도 좋다. 이 경우, 전기 회로에 전기를 통하기 어렵게 하는 소자를 갖게 할 수 있다.

상기 회로 패턴은 상기 회로 패턴 형성용 재료에 의해 형성되는 배선 혹은 전극을 구비해도 좋다. 이 경우, 상기 전기 회로에 전기를 통하게 하는 부분이나 다른 전기 회로와 접속부를 갖게 할 수 있다.

상기 회로 패턴은, 상기 회로 패턴 형성용 재료에 의해 형성되는 능동 소자를 구비해도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 전기 회로에 전기를 일방향으로만 통하게 하는 소자 등을 갖게 할 수 있다.

본 발명의 전기 회로의 제조 방법은, 침투성을 갖는 전기 기판에, 회로 패턴 형성용 재료를 포함하는 유동체를 침투·고화시켜 회로 패턴을 형성시킨다. 이 제조 방법에 의하면, 회로 패턴이 전기 기판 안에 형성된다. 따라서 상기 제조 방법에 의하면, 전기 기판 상면에 회로 패턴이 형성된 경우에 비해서, 전기 회로의 두께를 얇게 할 수 있으므로 전기 회로의 소형, 경박화를 달성할 수 있다.

본 발명의 전기 회로의 제조 장치는, 회로 패턴 형성용 재료를 포함한 유동체에 의해, 침투성을 갖는 전기 기판 안에 임의의 회로 패턴을 형성한다. 즉, 이 전기 회로의 제조 장치는, 상기 전기 기판을 향해 상기 유동체를 토출하는 잉크젯식 헤드와, 이 잉크젯식 헤드와 상기 전기 기판을 상대 이동시키는 이동 장치를 구비한다. 이 제조 장치에 의하면, 종래의 잉크젯 기술을 이용할 수 있다. 따라서, 상기 전기 회로의 제조 장치에 의하면, 용이하게 소형 또는 박형의 전기 회로를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 전기 회로, 전기 회로의 제조 방법 및 제조 장치의 실 시예를 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 실시예로 이용되는 전기 기판(100)은, 예를 들면 실리카 섬유, 알루미나 섬유 등의 섬유 재료나 세라믹스를 주된 재료로 하는 다공질체로 성형된다.

이 중, 고온 반응을 이용하여 제조되는 세라믹스 다공질체는, 고융점 세라믹스의 일부가 용융하여 세라믹끼리가 융착함으로써 형성되는 특이한 3차원 메시(mesh) 구조를 가지고 있다. 이 3차원 메시 구조에서는, 고온 반응에 의해 매끄러운 벽면을 갖는 세공(細孔)이 이어지고 있으므로 세라믹스 다공질체는 기공율(氣孔率)이 높고, 평균 구멍 직경이 수 십μm 정도의 연속된 공공(空孔)을 갖고 있다. 이것에 의해, 세라믹스 다공질체는 뛰어난 모세관 현상을 나타내고, 각종 액체를 고속으로 빨아올릴 수 있다.

세라믹스 다공질체의 재료로서 사용되는 세라믹스는, 많은 경우 산화물의 반도체나 절연체이기 때문에, 세라믹스 다공질체는 절연체가 된다. 세라믹스 다공질체는, 다공질체의 특징인 경량성, 단열성, 흡음성, 물질의 흡착성·분리성 및 선택적 투과성과 같은 다양한 기능에 더해, 세라믹스의 성질인 내열성, 내약품성과 같은 성질을 겸비하고, 그 성능은 구멍의 형상, 구멍의 직경, 구멍의 직경의 분포 상황 등에 의해 정해진다. 따라서, 세라믹스 다공질체는, 구멍의 형상, 구멍 직경, 구멍 직경의 분포 상황 등을 제어함으로써, 다양한 용도로 적용할 수 있어 폭넓게 응용 전개할 수 있다.

따라서, 이러한 특성을 갖는 세라믹스 다공질체에 의해 형성되는 전기 기판(100)은, 각종 액체를 고속으로 빨아올리는 침투성, 절연성, 내열성, 내약품성, 경 량이라는 특성을 구비한다. 이 전기 기판(100)의 크기 및 두께, 구멍의 형상, 구멍 직경 및 구멍 직경의 분포 상황을 다양하게 변화시킴으로써, 각종 회로 패턴(P)의 형성에 적절한 전기 기판(100)을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 회로 제조 장치(1)의 모식도이다. 전기 회로 제조 장치(1)는, 잉크젯식 헤드(20, 50), 탱크(30, 60), 스테이지 장치(70), 고화(固化) 장치(80) 및 제어장치(90)를 구비하고, 잉크젯 방식을 이용하여 전기 기판(100)에 대해서 액체방울(D, R)을 토출하여 침투시킴으로써 전기 기판(100) 내부에 소정의 회로 패턴(P)을 형성하고, 전기 회로(C)를 제조한다.

잉크젯식 헤드(20) 및 잉크젯식 헤드(50)는, 각각 동일한 구조를 구비하여 스테이지 장치(70)에 탑재된 전기 기판(100)을 끼고 대향하도록 배치되어 잉크젯 방식에 의해 각각 액체방울(D, R)을 토출한다.

도 2는 잉크젯식 헤드(20) 및 잉크젯식 헤드(50)의 일구성예를 설명하는 분해 사시도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 잉크젯식 헤드(20, 50)는 노즐(211)이 설치된 노즐 플레이트(210)와, 압력실 기판(220)과, 진동판(230)이, 케이싱(250)에 끼워져서 구성된다.

이 잉크젯식 헤드(20)의 주요부는, 도 3에 나타내는 바와 같이 노즐 플레이트(210)와 진동판(230) 사이에 압력실 기판(220)이 낀 구조로 되어 있다. 압력실 기판(220)에는, 실리콘 단결정 기판 등을 에칭함으로써 형성된, 각각이 측벽(격벽)(222)으로 분리된 복수의 공간이 설치되어 있다. 압력실 기판(220)의 상하면에 노즐 플레이트(210) 및 진동판(230)이 각각 접합됨에 따라, 이들의 공간 상하가 닫 히고 복수의 캐비티(221…)와, 각 캐비티(221)로 통하는 공급구(224…)와, 각 공급구(224…)로 통하는 공통의 유로인 리졸버(223)가 형성된다. 각 캐비티(221)는 각각 공급구(224)를 통하여 리졸버(223)로 이어져 있고, 각각이 압력실로서 기능한다.

노즐 플레이트(210)에는, 캐비티(221…)로 통하는 복수의 노즐(211…)이 형성되어 있다. 진동판(230)은, 예를 들어 열산화층 등에 의해 구성된다. 진동판(230)에는, 리졸버(223)로 통하는 잉크 탱크구(231)가 설치되어 있다. 이 잉크 탱크구(231)를 통해서, 탱크(30, 60)에 저장된 임의의 유동체(10, 40)를 리졸버(223)로 공급할 수 있다. 진동판(230) 상에는, 각 캐비티(221…)에 대해, 압전체 소자(240…)가 구비되어 있다. 압전체 소자 (240)는, PZT 소자 등의 압전성 세라믹스의 결정을 상부 전극 및 하부 전극(도시 생략)으로 끼운 구조를 구비한다. 압전체 소자(240)는 제어 장치(90)로부터 공급되는 토출 신호(Sh, St)에 대응하여 체적 변화를 발생시킨다.

상기와 같이 구성된 잉크젯식 헤드(20, 50)는 압전체 소자(240)의 체적 변화에 의해, 액체방울(D, R)을 토출시킬 수 있다. 또한, 잉크젯식 헤드(20, 50)는 이 구성으로 한정되지 않고, 발열체로 유동체(10, 40)를 가열하여 팽창시킴으로써 액체방울(D, R)을 토출시키는 것과 같은 구성이라도 좋다.

도 1로 되돌아와, 탱크(30…, 60…)는 각각 유동체(10, 40)를 저장하고, 파이프를 통하여 유동체(10, 40)를 잉크젯식 헤드(20, 50)에 공급한다. 또한, 각 탱크(30, 60) 사이는 통하고 있지 않기 때문에, 탱크 및 잉크젯식 헤드의 설치 개수 에 따라 다른 종류의 유동체를 저장하고 토출시킬 수 있다.

유동체(10, 40)는 각각 회로 패턴(P)을 형성하기 위한 회로 패턴 형성용 재료(K)를 포함하고 있다. 회로 패턴 형성용 재료(K)는 그 자체가 고화인 경우에 도전성, 반도전성, 절연성, 유전성 등의 전기적 특성을 나타내는 것(예를 들어 땜납이나 칼륨, Pb 등의 저융점의 금속을 융점 이상으로 가열하여 유동성을 준 것이나, 회로 패턴 형성용 재료(K)의 미립자를 고밀도로 포함하고, 토출된 뒤에 건조시킬 뿐으로 전기적 특성을 나타내는 것)이다. 어느 재료를 사용하는 경우도, 유동체(10, 40)는 잉크젯식 헤드(20, 50)로부터 액체방울(D, R)로서 토출 가능한 유동성을 나타내도록 용매 등으로 점도가 조정된다.

스테이지 장치(이동 장치)(70)는, 전기 기판(100)을 유지할 수 있는 동시에 X방향, Y방향으로 이동할 수 있다. 스테이지 장치(70)는 스테이지 장치(70)의 아래 방향에 배치한 잉크젯식 헤드(50)로부터 토출되는 액체방울(D, R)이 전기 기판(100)의 하면에 도달할 수 있도록 전기 기판(100)의 회로 패턴이 형성되는 영역이 개구되어 있다. 따라서 전기 기판(100)은 그 하면의 외주 영역만이 스테이지 장치(70)에 접한다.

이 스테이지 장치(70)는 제어 장치(90)로부터의 구동 신호(Sx, Sy)에 따라 스테이지 구동부(71)에 의해 X방향, Y방향으로 구동되어 유지된 전기 기판(100)을 X방향, Y방향으로 반송한다. 스테이지 장치(70)에는 기판 위치 계측부(72)가 설치되고, 전기 기판(100)의 위치(X방향 및 Y방향)에 대응한 신호가 제어 장치(90)로 보내진다. 또한, 그 신호에 따라 제어장치(90)가 전기 기판(100)의 위치를 제어한 다.

고화 장치(80)는 잉크젯식 헤드(20, 50)로부터 토출되는 액체방울(D, R) 또는 전기 기판(100)에 대하여 일정한 분위기 처리를 하는 것이다. 고화 장치(80)는 상측 고화 장치(81)와 하측 고화 장치(82)로 구성되고, 제어 장치(90)로부터 공급되는 제어 신호(Spa, Spb)에 따라서, 물리적, 물리 화학적, 화학적 처리 등의 분위기 처리를 액체방울(D, R) 또는 전기 기판(100)에 행한다. 분위기 처리라 함은, 예를 들어 열풍의 분사(噴射), 레이저 조사·램프 조사에 의한 가열·건조 처리, 화학 물질의 투여에 의한 화학 변화 처리 등의 처리로서, 고화 장치(80)는 이들의 처리 중 필요한 처리를 행하는 구성을 구비한다.

제어 장치(90)는, 예를 들어 컴퓨터 장치이며 CPU, 메모리, 인터페이스 회로 등(모두 도시 생략)을 구비한다. 제어 장치(90)는 소정의 프로그램을 실행함으로써 전기 회로 제조 장치(1)에 전기 회로의 제조를 실시시킨다. 즉, 잉크젯식 헤드(20, 50)에 토출 신호(Sh, St)를 보냄으로써 액체방울(D, R)을 토출시켜, 스테이지 구동부(71)에 구동 신호(Sx 또는 Sy)를 보냄으로써 전기 기판(100)을 이동시킨다.

이러한 구성을 구비하는 전기 회로 제조 장치(1)는 이하와 같이 작용한다.

우선, 스테이지 장치(70)에 전기 기판(100)이 설치되면, 제어 장치(90)는 구동 신호(Sx 또는 Sy)를 출력한다. 스테이지 구동부(71)는 이 구동 신호(Sx 또는 Sy)에 따라 스테이지 장치(70)를 동작시켜, 전기 기판(100)을 잉크젯식 헤드(20, 50)에 대해서 상대 이동시켜서 전기 기판(100)의 회로 패턴을 형성하는 영역과 잉크젯식 헤드(20, 50)를 대향시킨다.

그 다음에, 형성하는 회로 패턴(P)의 종류(도전성, 반도전성, 절연성 또는 유전성 등의 전기적 특성)에 따라 제어 장치(90)는 유동체(10, 40)의 어느 것인가를 특정하고, 그 유동체(10, 40)를 토출시키기 위한 토출 신호(Sh, St)를 대응하는 잉크젯식 헤드(20, 50)(압전 소자(240))로 보낸다.

토출 신호(Sh, St)가 공급된 잉크젯식 헤드(20, 50)에서는, 압전체 소자(240…)가 그 상부 전극과 하부 전극 사이에 가해진 전압에 따라 체적 변화를 발생시킨다. 이 체적 변화는 진동판(230)을 변형시키고 캐비티(221…)의 용적을 변화시킨다. 캐비티(221…)에는 각 유동체(10, 40)가 이미 유입되어 있으므로, 그 캐비티(221)의 노즐(211)로부터 전기 기판(100)의 상면 혹은 하면을 향하여 유동체(10, 40)가 액체방울(D, R)로서 토출된다. 유동체(10, 40)가 토출된 캐비티(221)에는 토출에 의해서 줄어든 유동체(10, 40)가 새롭게 탱크(30, 60)로부터 공급된다.

또한, 전기 기판(100)의 상면 혹은 하면에 착탄된 유동체(10, 40)는 전기 기판(100)이 갖는 침투성(모세관 현상)에 의해서 전기 기판(100) 내로 바로 빨아올려져 침투한다. 유동체(10, 40)가 전기 기판(100)에 침투하는 깊이는, 유동체(10, 40)의 양이나 용매의 종류 등을 조정함으로써 제어할 수 있다. 침투한 유동체(10, 40)는 자연 건조 혹은 고화 장치(80)의 분위기 처리에 의해 전기 기판(100) 내로 고화하여 층을 형성한다. 이 층은, 유동체(10, 40)에 포함되는 회로 패턴 형성용 재료(K)에 따라서 도전성, 반도전성, 절연성 또는 유전성 등의 전기적 특성을 구비하고 있다.

여기서, 전기 회로(C)에 구비할 수 있는 전기 회로 패턴(P)(콘덴서(121, 122), 코일(123), 저항기(124), 배선(125), 전극(126), 능동 소자(127))의 구체적 제조 방법에 대해서 설명한다.

<실시예 1>

우선, 도 4의 (a) 및 (b)를 참조하여 회로 패턴(P)으로서 면(面) 방향으로 대향하는 전극을 갖는 콘덴서(121)를 형성하는 방법의 일례에 대해서 설명한다. 도 4의 (a)는 전기 회로의 평면도, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 있어서의 IV-IV선을 따르는 단면도이다.

여기에서는, 유동체(11, 41)가 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 절연성 재료를 포함하고, 유동체(12, 42)가 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 도전성 재료를 포함하는 것으로 한다. 도전성의 유동체(12, 42)는, 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 RuO₂, IrO₂, OsO₂, MoO₂, ReO₂, WO₂, YBa₂Cu₃O_7-x, Pt, Au, Ag, In, In-Ga 합금, Ga, 땜납 등과 용매로서 부틸칼비톨아세테이트, 3-디메틸-2-이미다졸리딘, BMA 등을 포함한다. 혹은, 도전성의 유동체(12, 42)는 가열 등에 의해서 용융시킨 상태의 In-Ga, In, 땜납 등의 저융점 금속이라도 좋다.

전기 회로 제조 장치(1)에는, 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 도전성 재료를 포함한 유동체(12, 42)를 저장하는 탱크 및 이 유동체(12, 42)를 토출하는 잉크젯식 헤드(22, 52)와, 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 도전성 재료를 포함한 유동체(11, 41)를 저장하는 탱크 및 이 유동체(11, 41)를 토출하는 잉크젯식 헤드(21, 51)가 구비된다.

도전층 형성 공정:

각각 전기 기판(100) 상하면을 향하여 도전성의 유동체(12, 42)를 토출 가능한 잉크젯식 헤드(22, 52)를, 전기 기판(100)에 대해서 상대 이동시켜 전기 기판(100)의 도전층(102)을 형성하는 영역에 대향시킨다. 다음에, 전기 기판(100)과 잉크젯식 헤드(22, 52)를 회로 패턴 형성 영역을 따라 상대 이동시키면서 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 도전성 재료를 포함하는 유동체(12, 42)를 토출시켜, 직사각형의 도전층(102)(콘덴서(121)의 전극)을 형성한다. 토출된 유동체(12 혹은 42)는, 전기 기판(100)에 착탄한다. 착탄된 유동체(12, 42)는 수 십 μm 정도의 직경을 갖는다.

이와 같이 하여, 소정의 거리로 이간하는 한 쌍의 전극이 되는 도전층(102, 102)을 형성한다. 이들 도전층(102, 102)의 폭, 길이 및 틈(간격)은 형성하고자 하는 콘덴서(121)의 용량에 따라 정한다. 콘덴서(121)의 용량은 전극(도전층(102))의 면적, 틈(간격)에 의하여 정해지기 때문이다.

도전층의 고화 처리 공정:

원하는 전기적 특성을 얻기 위해서는, 도전층(102)의 고화 처리를 행할 필요가 있다. 유동체(12, 42)가 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 금속 등의 도전성 재료의 미립자를 용해시키지 않고 포함하고 있는 경우, 잉크젯식 헤드(22, 52)로부터 토출되는 유동체(12, 42)는, 용매 중에 미립자가 산재된 상태로 되어 있으므로, 용매를 증발시킨 것만으로는 회로 패턴 형성용 재료(K)(도전성 재료의 미립자)가 연속되지 않고 도전성을 확보할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 고화 장치(80) 등을 이용해 회로 패턴 형성용 재료(K)를 도전성 재료의 융점 이상으로 가열함으로써 용매를 증발시키는 동시에, 회로 패턴 형성용 재료(K)를 용해시켜 미립자를 서로 연결할 수 있게 일체화시킬 수 있다.

유동체(12, 42)가 회로 패턴 형성용 재료(K)를 용해한 것인 경우, 고화 장치(80)에 의해 용매를 증발시킴으로써 도전성 재료를 석출(析出)시킬 수 있다.

한편, 회로 패턴 형성용 재료(K)가 융점 이상으로 가열된 금속 등의 재료인 경우에는, 전기 기판(100)의 회로 패턴 형성 영역을 융점보다 낮은 온도로 유지시킴으로써 도전성 재료를 고화시킬 수 있다.

상술한 전극(도전층)(102, 102) 사이가 전기 기판(100)만으로는 전기 절연성이 낮아서 콘덴서(121)의 성능을 충분히 확보할 수 없는 경우에는, 전극(도전층(102, 102)) 사이에 절연층(101)을 형성해도 좋다. 전극 사이의 유전율을 증대시킴으로써 콘덴서(121)의 용량이 증대하기 때문이다.

여기서, 절연층(101)을 형성하는 유동체(11, 41)는 회로 패턴 형성용 재료로서 절연성의 SiO₂나 A1₂O₃, 유전성의 SrTiO₃, BaTiO₃, Pb(Zr, Ti)O₃ 등과, 용매로서 PGMEA, 시클로헥산, 칼비톨 아세테이트 등을 포함한다. 유동체(11, 41)에는 다시 습윤제 또는 바인더로서, 글리세린, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 등을 필요에 따라 더해도 좋다. 그리고 절연성 재료를 포함하는 유동체(11, 41)로서, 폴리 실라잔이나 절연체 재료를 포함하는 금속 알콕시드를 이용해도 좋다. 이 경우에는 가열이나 화학 반응 등에 의하여 절연체 재료를 형성할 수 있다.

절연층 형성 공정:

각각 전기 기판(100) 상하면을 향하여 절연성의 유동체(11, 41)를 토출 가능한 잉크젯식 헤드(21, 51)를 전기 기판(100)에 대해서 상대적으로 이동시키고 절연층(101)을 형성하는 영역(도전층(102, 102)사이)에 대향시켜서 잉크젯식 헤드(21, 51)로부터 유동체(11, 41)를 토출시킨다. 전극 사이에 충전시키는 절연층(101)의 폭, 길이 및 절연성 재료의 유전율은 형성 하고자 하는 콘덴서(121)의 용량에 따라 정한다. 콘덴서(121)의 용량은 전극 사이의 유전율에 의해서도 정해지기 때문이다.

유동체(11, 41)가 절연성 재료를 포함하는 경우에는, 고화시켜 형성된 절연층(101)이 치밀한 층으로 되어 있지 않아도 전기적인 악영향이 없기 때문에 용매 성분을 증발시킬 뿐이어도 좋다. 다만 절연층(101)을 강고하게 하기 위하여 가열 처리를 하는 것이 바람직하다.

화학적 반응에 의해 절연층(101)을 고화시키는 경우에는, 분산계의 파괴를 가져오는 약품으로 처리하는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어 유동체(11, 41)가 스틸렌 아크릴수지에 의해 분산된 유기 안료를 주성분으로 하는 경우에는, 반응액으로서 질산마그네슘 수용액을 잉크젯식 헤드로부터 토출한다. 또 유동체(11, 41)가 에폭시 수지를 주성분으로 하는 경우에는, 반응액으로서 아민류를 잉크젯식 헤드로부터 토출한다.

상술한 도전층(102) 혹은 절연층(101)을 형성할 때는, 하나의 층을 형성하면 다음 층을 형성하기 전에 고화 처리를 하는 것이 바람직하다. 고화되어 있지 않은 유동체에 겹쳐 다른 회로 패턴 형성용 재료(K)를 포함한 유동체를 토출하면, 재료가 섞여 원하는 전기적 특성을 얻을 수 없는 경우가 있기 때문이다.

절연층(101)을 형성하는 회로 패턴 형성용 재료(K)로서는, 절연성 재료 대신에 유전성 재료를 사용해도 좋다. 유전성 재료를 전극 사이에 충전시키면 콘덴서(121)의 용량을 증가시킬 수 있기 때문이다. 또, 복수의 재료에 의해 복수의 절연층(101)을 평행하여 형성해도 좋다. 콘덴서(121)의 다층 구조에 유사한 기능을 갖게 할 수 있기 때문이다.

도전층(102)의 형성 전에 절연층(101)을 형성해도 좋다. 특히, 전극의 간극이 작은 경우에는, 뒤에 토출되는 유동체(12, 42)에 대해서 절연층(101)이 비친화성을 나타내는 것과 같은 절연성 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 먼저 형성된 절연층(101)이 유동체(12, 42)를 반발하므로 전극이 단락되는 위험이 적어지게 되기 때문이다.

또한, 도전층(102)은 도 4의 (a) 및 (b)에 나타내는 형상으로 한정하지 않고 다양한 형상으로 변경 가능하다. 예를 들면, 도전층(102)이나 절연층(101)을 톱니 형상이나 요철 형상으로 형성하여 대향하는 전극이 서로 맞물리도록 형성하면 더욱 콘덴서(121)의 용량을 증가시킬 수 있다.

상술한 각 공정에 의해, 콘덴서(121)(회로 패턴(P))를 전기 기판(100) 내에 형성할 수 있다. 이러한 공정에 의하면 실제로 측정한 콘덴서(121)의 용량이 부족한 경우에는, 다시 도전층(102)을 형성하여 대향하는 전극의 면적을 넓히거나 연장된 도전층(102) 사이에 유전성 재료를 토출하거나 하면 용량의 미세 조정이 가능하 다. 이 경우, 최초로 형성되는 콘덴서(121)를 원하는 용량보다 약간 적은 듯하게 설정해 두면 나중에 용량을 증가시켜 최적의 용량에 설정할 수 있다.

상술한 것처럼, 잉크젯 방식에 의해 절연층(101)이나 도전층(102)을 형성할 수 있으므로 가정용 프린터로 사용되는 잉크젯 프린터 등에 준한 염가이며 소형인 장치로 임의의 형상의 콘덴서(121)를 제조할 수 있는 동시에, 콘덴서(121)의 용량에 미세 조정이 필요한 경우에는 쉽게 용량을 증가시킬 수 있다.

<실시예 2>

상기 형태와는 다른 형태의 회로 패턴(P)(전기 기판(100)의 두께 방향으로 대향하는 전극을 갖는 콘덴서(122))을, 상기 전기 회로 제조 장치(1)를 사용하여 형성하는 방법의 일례에 대해서 도 5의 (a) 및 (b)를 참조하여 설명한다. 도 5의 (a)는 전기 회로의 평면도, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 V-V선을 따르는 단면도이다.

전기 회로 제조 장치(1)에는, 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 도전성 재료를 포함한 유동체(12, 42)를 저장하는 탱크와, 이 유동체(12, 42)를 토출하는 잉크젯식 헤드(22, 52), 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 도전성 재료를 포함한 유동체(11, 41)를 저장하는 탱크와, 이 유동체(11, 41)를 토출하는 잉크젯식 헤드(21, 51)를 구비할 수 있다.

절연층 형성 공정:

잉크젯식 헤드(21)를 상대 이동시켜, 잉크젯식 헤드(21)로부터 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 절연성 재료를 포함하는 유동체(11)를 토출시킨다. 절연성의 유 동체(11)에 대해서는 상술한 대로이다. 형성되는 절연층(101)의 폭이 얇을수록 콘덴서(122)의 용량을 높일 수 있지만, 전극 사이의 단락의 위험도 있으므로, 충분한 절연을 얻을 수 있을 정도의 폭으로 절연층(101)을 형성한다. 또 절연층(101)을 유전성 재료로 형성하면 콘덴서(122)의 용량을 올릴 수 있다. 유동체(11)의 고화에 대해서는 상술한 대로이다.

상측 도전층 형성 공정:

형성한 절연층(101) 위로 잉크젯식 헤드(22)가 향하도록 전기 기판(100)과 잉크젯식 헤드(22)를 상대 이동시켜 잉크젯식 헤드(22)로부터 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 도전성 재료를 포함하는 유동체(12)를 토출시키면서 잉크젯식 헤드(22)를 절연층(101)에 대해서 상대 이동시키고 유동체(12)를 절연층(101) 상면에 토출하여 적층시켜 고화시킴으로써 상측 전극(도전층)(102)을 형성한다. 도전성의 유동체(12) 및 그 고화에 대해서는 상술한 대로이다. 콘덴서(122)의 용량을 크게 하기 위해서는 가능한 한 큰 영역에 도전층(102)을 형성하면 좋지만, 대향하는 전극과 단락시키지 않게 할 필요가 있다.

하측 도전층 형성 공정:

절연층(101) 밑으로 잉크젯식 헤드(52)가 향하도록 이들을 상대 이동시키고, 잉크젯식 헤드(52)로부터 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 도전성 재료를 포함하는 유동체(42)를 토출시키면서 잉크젯식 헤드(52)를 절연층(101)에 대해서 상대 이동시켜서, 유동체(42)를 절연층(101)의 하면에 토출하여 적층시켜 고화시킴으로써 하측의 전극(도전층)(102)을 형성한다. 유동체(42) 및 그 고화 처리에 대해서는 상 술한 대로이다.

하측의 전극이 되는 도전층(102)은, 절연층(101)이 전기 기판(100)의 하면에까지 침투되어 있지 않은 경우에는 전기 기판(100) 내로 침투되지만, 절연층(101)이 전기 기판(100)의 하면에까지 침투되어 있는 경우에는 절연층(101) 밑에 적층된다. 다만, 하측의 도전층(102)은 상측의 전극(102)과 단락되지 않게 형성된다.

상기의 공정에 의해, 콘덴서(122)(회로 패턴(P))를 전기 기판(100) 내에 형성할 수 있다. 또한, 뒤에 용량을 변경하고 싶은 경우에는 잉크젯 방식에 의해 절연층(101)의 용적을 증가시키는 것처럼 형성시킨 뒤에, 증가 시킨 절연층(101)의 상하로 상측 전극 및 하측 전극을 추가 형성하여 대향하는 전극의 면적을 증가시키면 용이하게 콘덴서(122)의 용량을 증가시킬 수 있다.

이 콘덴서(122)에 있어서, 상하의 전극(102, 102) 사이에는 절연층(101)에 한정되지 않고 도전성 재료를 포함한 유동체(12)에 대해서 비친화성을 나타내는 비친화층을 형성해도 좋다. 전기 기판(100)의 절연성만으로 충분하다면, 유동체(12, 42)를 반발하는 비친화층에 의해, 위쪽 전극과 하측 전극이 단락되는 위험을 작게 할 수 있기 때문이다.

이 방법에 의하면, 잉크젯 방식에 의해 절연층(101)이나 도전층(102)을 형성할 수 있으므로, 가정용 프린터로 사용되는 잉크젯 프린터 등에 준한 염가의 소형 장치로써, 임의의 형상의 콘덴서(122)를 제조할 수 있다. 또한, 이 방법에 의하면 전극의 면적을 크게 설정할 수 있으므로 대용량의 콘덴서(122)를 제조할 수 있다.

<실시예 3>

다음으로, 전기 회로 제조 장치(1)를 사용하여, 회로 패턴(P)으로서 코일(인덕턴스)(123)을 형성하는 방법의 일례에 대해서 도 6의 (a) 및 (b), 도 7의 (a) 및 (b)을 참조하여 설명한다. 도 6의 (a) 및 도 7의 (a)는 전기 회로의 평면도, 도 6의 (b)는 도6의 (a)에 있어서의 VI-VI선을 따르는 단면도, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)에 있어서의 VII-VII선을 따르는 단면도이다.

소용돌이 모양 도전층 형성 공정:

도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 잉크젯식 헤드(22, 52)로부터 도전성 재료를 포함하는 유동체(12, 42)를 토출시키면서, 잉크젯식 헤드(22, 52)를 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이 전기 기판(100)에 대해서 나선 모양으로 상대 이동시켜 소용돌이 모양의 도전층(102a)을 형성한다. 소용돌이의 권수나 도전층(102a)의 폭은 제조하고자 하는 코일(123)의 인덕턴스 값에 따라 정한다. 유동체(12, 42) 및 그 고화 처리에 대해서는 상술한 대로이다.

절연층 형성 공정:

그 다음에, 잉크젯식 헤드(21, 51)를 전기 기판(100)에 대해서 상대 이동시키면서, 절연성 재료를 포함하는 유동체(11, 41)를 토출시켜, 도 6의 (a)에 나타내 는 바와 같이 도전층(102)의 소용돌이의 중심을 남겨 소용돌이의 직경 방향으로 늘어나는 띠 모양의 절연층(101)을 형성한다. 이것에 의해, 절연층(101)은 도전층(102a)의 소용돌이선 사이에 침투하여 형성됨과 동시에, 도전층(102a) 상에도 적층하여 형성된다. 유동체(11, 41) 및 그 고화 처리에 대해서는 상술한 대로이다.

도전층 형성 공정:

잉크젯식 헤드(22)를 전기 기판(100)에 대해서 상대 이동시키면서, 도전성 재료를 포함하는 유동체(12)를 토출시켜, 코일(123)의 인출선에 상당하는 도전층(102b)을, 절연층(101) 상 또는 소용돌이의 중심과 외주를 연결하도록 형성한다. 이것에 의해, 인출선에 상당하는 도전층(102b)을 절연층(101) 상에 형성할 수 있으므로, 소용돌이 모양의 도전층(102a)과 접촉되지 않게 인출선의 도전층(l02b)을 형성하여 코일(123)을 형성할 수 있다. 유동체(12) 및 그 고화 처리에 대해서는 상술한 대로이다.

상기의 공정에 의해, 회로 패턴(P)으로서 코일(123)을 전기 기판(100)에 형성할 수 있다. 또한, 절연층(101) 및 인출선에 상당하는 도전층(102b)을 형성하지 않고, 소용돌이 모양의 도전층(102a)의 중심으로 리드선을 연결시켜도 좋다.

또한, 전기 기판(100)에 침투시키는 도전층(102)의 깊이를 조정함으로써, 절연층(102)을 설치하지 않고 코일(123)을 형성하는 것도 가능하다. 즉, 도 7의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 전기 기판(100) 상면을 향해 도전성의 유동체(12)를 토출하는 잉크젯식 헤드(22)를 이용하여 전기 기판(100) 상면측에 소용돌이 모양의 도전층(102c)을 얕게 형성한다. 다음에, 도전성의 유동체(12, 42)를 토출하는 잉 크젯식 헤드(22, 52)를 이용하여, 전기 기판(100) 상면측에서 하면측까지 침투한 소용돌이 중심부의 도전층(102d)을 형성시킨다. 또한, 전기 기판의 하면을 향해 유동체(42)를 토출하는 잉크젯식 헤드(52)를 이용하여, 전기 기판(100)의 하면측에 소용돌이 중심의 도전층(102d)으로부터 소용돌이 모양의 도전층(102c)의 외주로 늘어나는 인출선에 상당하는 도전층(102e)을 얕게 형성하면, 절연층(102)을 설치하지 않고 코일(123)을 형성할 수 있다.

또한, 코일(123)을 형성한 뒤에, 코일(123)의 인덕턴스 값을 증가시키고 싶은 경우에는, 소용돌이 모양의 단부로부터 소용돌이 모양의 도전층(102a, 102c)을 더 펴서 늘이면 좋다. 소용돌이 모양의 도전층(102a, 102c)의 사이에 자성 재료를 도포하여도 코일(123)의 인덕턴스 값을 증가시킬 수 있다. 한편, 인덕턴스 값을 감소시키고 싶은 경우에는, 이미 형성한 소용돌이 모양의 도전층(102)의 도중부터 인출선을 부가 형성하면 좋다.

상술한 바와 같이, 잉크젯 방식에 의해, 회로 패턴(P)으로서 코일(123)을 전기 기판(100) 내에 제조할 수 있다. 그리고 제조 후에 인덕턴스를 증가하거나 감소시키는 등의 미세 조정도 용이하게 할 수 있다. 또한, 소용돌이 모양의 도전층(102)을 형성하는 경우에 한정하지 않고, 도전층(102)을 톱니 모양이나 요철 형상으로 형성함으로써 소용돌이 모양을 형성한 것과 마찬가지로 인덕턴스 값을 얻는 것도 가능하다.

다음으로 도 8의 (a) 및 (b), 도 9의 (a) 및 (b)를 참조하여 상술한 전기 회로 제조 장치(1)를 사용하여 저항기(124)(회로 패턴(P))를 형성하는 방법의 일례에 대하여 설명한다. 각 도면에 있어서 도 8의 (a), 도 9의 (a)는 전기 회로의 평면도, 도 8의 (b), 도 9의 (b)는 각각 도 8의 (a), 도 9의 (a)의 단면도를 나타낸다.

전기 회로 제조 장치(1)에는, 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 저항 재료를 포함한 유동체(13, 43)를 저장하는 탱크와, 이 유동체(13, 43)를 토출하는 잉크젯식 헤드(23, 53)를 구비할 수 있다.

유동체(13, 43)에 포함되는 회로 패턴 형성용 재료(K)로서의 저항 재료는, 형성하고자 하는 회로 패턴(P)(저항기(124))의 저항값에 따라 결정한다. 유동체(13, 43)에 있어서, 저항 재료로서는 도전성 분말과 절연성 분말의 혼합, Ni-Cr, Cr-SiO, Cr-MgF, Au-SiO₂, AuMgF, PtTa₂O₅, AuTa₂O₅Ta₂, Cr₃Si, TaSi₂ 등을 들 수 있고, 그 용매로서는 PGMEA, 시클로헥산, 칼비톨아세테이트 등을 들 수 있다. 유동체(13, 43)에는 습윤제 또는 바인더로서, 글리세린, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 등을 필요에 따라서 더해도 좋다. 유동체(13, 43)로서는 폴리실라잔이나 절연체 재료를 포함하는 금속 알콕시드를 이용해도 좋다. 이 경우에는 가열이나 화학 반응 등에 의해 절연체 재료를 형성할 수 있다.

저항층 형성 공정:

전기 기판(100)의 상하면을 향하여 저항 재료를 포함하는 유동체(13, 43)를 각각 토출하는 잉크젯식 헤드(23, 53)를, 전기 기판(100)에 대해서 상대 이동시키면서 잉크젯식 헤드(23, 53)로부터 유동체(13, 43)를 연속적으로 토출시킨다. 이것에 의해, 전기적 저항을 갖는 저항층(103)이 형성된다. 고화 처리에 대해서는 상술한 대로이다. 또한, 저항층(103)의 폭, 깊이 및 길이에 대해서는 형성하고자 하는 저항기(124)의 저항값에 따라 결정한다. 저항기(124)의 저항값은 길이에 비례하고 단면적에 반비례하기 때문이다. 또한, 이 저항층(103)은 목표로 하는 저항값보다도 큰 저항값이 되도록 높이, 폭, 깊이를 설정해 두는 것이 바람직하다. 후에 저항층(103)의 깊이나 폭을 증가시키면, 저항값을 적정값으로 내릴 수 있기 때문이다.

도전층 형성 공정:

저항층(103)이 고화하면, 잉크젯식 헤드(22, 52)를 이동시키면서 도전성 재료를 포함하는 유동체(12, 42)를 토출하여 저항층(103)의 양단에 도전층(102, 102)을 형성한다. 유동체(12, 42) 및 그 고화 처리에 대해서는 상술한 대로이다. 또한, 도전층(102)을 저항층(103)의 양단에 형성하는 구성으로 한정하지 않고, 도 9에 나타내는 바와 같이 저항층(103) 상면측과 하면측에 도전층(102)을 형성시킨 구성의 저항기(124)를 형성할 수도 있다.

상기한 공정에 의해 회로 패턴(P)으로서 저항기(124)를 전기 기판(100) 내에 형성할 수 있다. 또한, 일단 저항기(124)를 형성한 후에 저항기(124)의 저항값을 미세 조정하고 싶은 경우에는, 다시 유동체(13, 43)를 토출하는 저항층(103)의 두께를 두껍게 하거나 폭을 크게 하면 저항값을 적정값까지 내릴 수 있다. 잉크젯 방식에 의해 용이하게 전기 회로로서 저항기(124)를 제조할 수 있다. 또한, 후에 저항값을 미세 조정하는 것도 용이하게 할 수 있다.

다음으로, 도 10의 (a) 및 (b), 도 11의 (a) 및 (b)을 참조하여, 회로 패턴 (P)으로서의 배선(125), 전극(126)을 형성하는 방법의 일례에 대해서 설명한다. 각 도면에 있어서 도 10의 (a), 도 11의 (a)는 전기 회로의 평면도, 도 10의 (b), 도 1l의 (b)는 각각 도 10의 (a), 도 1l의 (a)의 단면도를 나타낸다.

이 배선(125), 전극(126)의 형성에는, 상술한 전기 회로 제조 장치(1)를 사용한다. 그리고 회로 소자로서 종래의 디스크리트 부품을 이용하여, 그 사이의 배선에 본 발명을 적용한다. 다만, 전기 기판(100) 상면 혹은 하면에 디스크리트 부품을 배치하기 위하여, 또 다른 장치 혹은 수작업에 의한 부품 배치 공정을 필요로 한다.

부품 배치 공정:

인서트 머신 또는 수작업에 의해, 전기 기판(100)의 상면 혹은 하면의 적당한 위치에 개별 부품(디스크리트 부품)을 배치한다. 그 배치는, 제조하고자 하는 전기 회로(C)에 따라 결정한다. 도 10의 (a) 및 (b)에서는, 개별 부품으로서 칩 모양의 저항기(110), 콘덴서(111) 및 트랜지스터(112)가 배치되어 있다.

이들 개별 부품(110, 111, 112)은 에폭시계 접착제 등을 이용하여 미리 전기 기판(100)에 접착해 두는 것이 바람직하다. 이 접착 재료의 도포도, 잉크젯 방식에 의해서 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 부품을 접착하고 싶은 영역에 접착 재료를 포함하는 유동체(14, 44)를 잉크젯식 헤드(24, 54)로부터 토출하는 접착층(104)을 형성한다. 이 접착층(104)은 부품을 가류(假留)만 할 수 있다면 되기 때문에, 전기 기판(100)에 침투하지 않는 재료가 바람직하다. 또한, 접착층(104)에는 부품에 의해서 피복되는 면적보다 작은 영역으로 형성되는 것이라도 좋다. 또 한, 접착층(104) 상에 인서트 머신 등에 의해서 부품을 잡착하면 좋다. 또한, 접착 재료로서는 에폭시 수지나 에너지에 의해서 경화하는 수지 등을 적용한다. 예를 들면, 열경화성 수지나 굉경화형 수지를 이용하면 잉크젯식 헤드(24, 54) 내로 고착되지 않고 열이나 빛을 부여함으로써 부품을 접착할 수 있다.

배선 공정:

각 개별 부품이 접착되면, 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 도전성 재료를 포함하는 유동체(12, 42)를 이용하여 부품 사이를 선으로 연결하는 배선(125)을 형성해 간다. 도전성 재료나 그 고화 처리에 대해서는 상술한 대로이다. 배선(125)은 전기 기판(100)의 면 방향(XY 방향)으로 통하는 경우만 되지 않고, 전기 기판(100)의 두께 방향(Z방향)으로 통하도록 형성할 수도 있다.

또한, 유동체(12, 42)를 집중적으로 토출시킴으로써 배선(125)의 도중에 리드선 등을 접속할 수 있는 전극(126)을 형성할 수 있다. 전극(126)은, 둥근형, 사각형, 삼각형, 직사각형 등 임의의 형상으로 형성할 수 있다.

또한, 도전층(102)에서 구성되는 배선(125)과 각 부품의 단자 사이를 납땜해도 좋다. 이 납땜도, 땜납을 용해 온도 이상으로 가열하여 잉크젯식 헤드(20, 50)로부터 토출시키는 잉크젯 방식에 의해 용이하게 행할 수 있다.

또한, 배선(125)의 패턴을 교차시키는 경우에는 도 11의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 밑이 되는 도전층(102a)을 형성한 후에 교차 부분에 절연층(101)을 설치하여 다시 그 위에 도전층(102b)을 형성하면 좋다.

또한, 상기에서는 회로 소자를 개별 부품으로 하고, 배선(125)을 잉크젯 방 식으로 했지만, 회로 소자의 일부 또는 전부를 상기와 같이 잉크젯 방식으로 제조해도 좋다. 즉, 대용량의 콘덴서나 고 인덕턴스 값의 코일, 복잡한 구성의 능동 소자에 개별 부품을 채용하고, 전기 기판(100)에 용이하게 형성할 수 있는 회로 소자는 잉크젯 방식을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 상술한 예에서는 부품 배치를 먼저 했지만 배선(125)의 형성을 먼저 해도 좋다.

상기한 공정에 의해, 회로 패턴(P)으로서 배선(125), 전극(126)을 전기 기판(100) 내에 형성할 수 있다. 또한, 상술한 것처럼 개별 부품을 이용한 경우에도 잉크젯 방식에 의해 용이하게 배선(125)이나 전극(126)을 형성할 수 있다.

도 12의 (a) 및 (b)를 참조하여, 다이오드나 트랜지스터 등의 능동 소자(127)(회로 패턴(P))를 형성하는 방법의 일례에 대해서 설명한다. 도 12의 (a)는 전기 회로의 평면도, 도 12의 (b)는 도 12의 (a)의 단면도를 나타낸다.

이 능동 소자(127)의 형성에는, 상술한 전기 회로 제조 장치(1)를 사용한다. 전기 회로 제조 장치(1)에는, 회로 패턴 형성용 재료(K)로서 반도체 재료를 포함하는 유동체(15, 45)를 저장하는 탱크, 유동체(15, 45)를 토출하는 잉크젯식 헤드(25, 55)를 더 구비할 수 있다. 반도체 재료로서는, 실리콘이나 게르마늄 등의 반도체 재료에 여러 가지의 원소를 도핑한 것을 이용하면 좋다. 도핑을 한 뒤에 해도 좋다.

또한, 도 12의 (a) 및 (b)로 나타내는 바와 같이, 전자 다수 캐리어(n층)의 반도체층(105)과 정공 다수 캐리어(p층)의 반도체층(106)을, 캐리어 밀도를 조정하면서 여러 가지 형상으로 전기 기판(100)의 면 방향(XY 방향)으로 적층 시키는(도 12의 (a) 및 (b)), 혹은 전기 기판(100)의 두께 방향(Z 방향)으로 적층시키는(도시 생략)것에 의해 다이오드나 트랜지스터 등의 능동 소자(127)를 형성할 수 있다. 즉, 에피택셜(epitaxial) 성장에 의해 제조하고 있던 반도체 소자를 잉크젯 방식에 의해 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 통상의 반도체 과정으로 제조하고 있던 각종의 반도체와 같은 적층 구조를 형성하면, 공지의 모든 반도체 소자를 제조할 수 있다.

이와 같이 하여, 회로 패턴(P)으로서 능동 소자(127)를 전기 기판(100) 내에 형성할 수 있다.

이상, 각종 예를 들어 설명한 것처럼, 본 발명에 의하면 전기 기판(100) 내에 입체적인 회로 패턴(P)을 형성한 전기 회로(C)를 제조할 수 있다. 즉, 회로 패턴(P)이 전기 기판(100) 내에 형성되기 때문에, 전기 기판(100)의 상면에 회로 패턴(P)이 형성된 경우에 비해서, 전기 회로(C)의 두께를 얇게 할 수 있으므로 전기 회로(C)의 소형, 경박화를 달성할 수 있다. 또한, 세라믹스 다공질체로 이루어지는 전기 기판(100)을 이용했으므로, 전기 기판(100)이 뛰어난 모세관 현상을 나타내고 회로 패턴 형성용 재료(K)를 포함한 유동체(10, 40)를 전기 기판(100) 내에 고속으로 빨아올려, 고정밀도의 회로 패턴(P)을 형성할 수 있다. 또한, 각종 회로 패턴 형성용 재료(K)를 이용함으로써 콘덴서(121, 122), 리액턴스(123), 저항기(124), 배선(125), 전극(129), 능동 소자(127) 등을 포함하는 고기능인 전기 회로(C)를 형성할 수 있다.

또한, 상술한 실시예에 있어서 나타낸 동작 순서, 혹은 각 구성 부재의 제 형상이나 조합 등은 일례로서, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서 과정 조건이나 설계 요구 등에 의거하여 각종 변경 가능하다. 본 발명은, 예를 들면 이하와 같은 변경도 포함하는 것으로 한다.

콘덴서(121, 122), 리액턴스(123), 저항기(124), 배선(125), 전극(126), 능동 소자(127) 등의 복수의 소자를 구비하는 회로 패턴(P)을 형성하는 경우에 한하지 않고, 콘덴서(121, 122), 리액턴스(123), 저항기(124), 배선(125), 전극(126), 능동 소자(127) 등의 단체의 부품을 형성시켜도 좋다.

대향하는 잉크젯식 헤드(20, 50)로부터 동시에 전기 기판(100)의 동일 위치에 대하여 다른 재질의 유동체(10, 40)(회로 패턴 형성용 재료(K))를 토출시켜도 좋다. 이것에 의해, 전기 기판(100)의 두께 방향(Z방향)으로 2층의 회로 패턴(P)을 형성시키는 것이 가능하다.

또한, 상술한 실시예에서는, 잉크젯식 헤드(20, 50)를 전기 기판(100)에 대해서 대향시키도록 배치했지만, 이것에 한하지 않고 전기 기판(100) 상면측 혹은 하면측에만 대향시켜 잉크젯식 헤드를 배치해도 좋다. 이 경우에는, 전기 기판(100)을 뒤집는 작업을 더함으로써, 상술한 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.

전기 기판(100)으로서는, 침투성을 구비하고 있으면 되고 세라믹스 다공질체로 한정되지 않는다. 따라서, 종이, 플라스틱 등도 가능하다. 다만, 고정화 처리가 가능할 필요가 있다. 또한, 전기 기판(100)은, 절연성을 갖는 경우에 한하고 있지 않다. 절연성을 갖는 전기 기판(100)의 경우에는, 주로 도전 재료를 토출시켜 회로 패턴(P)을 형성했지만, 도전성을 갖는 전기 기판(100)의 경우에는, 주로 절연 재료를 토출시켜 회로 패턴(P)을 형성시키면 좋다.

또한, 본 발명으로 제조된 전기 기판(100)을 복수마다 중첩시켜 적층 기판을 형성시켜도 좋다. 이 경우에는, 전기 기판(100)끼리의 접촉면에 절연 재료를 도포하여 회로 패턴(P)끼리의 단락을 방지하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 실시예에서는, 스테이지 장치(70)에 의해, 전기 기판(100)을 잉크젯식 헤드(20, 50)에 대해서 이동시켰지만, 이러한 구성에 한하지 않고, 전기 기판(100)과 잉크젯식 헤드(20, 50)가 상대 이동 변화 가능한 구성을 구비하고 있으면 충분하다. 이 때문에 상기 구성 외에 잉크젯식 헤드(20, 50)가 전기 기판(100)에 대해서 이동하는 경우나, 잉크젯식 헤드(20, 50)와 전기 기판(100)이 함께 이동하는 경우라 하더라도 좋다.

잉크젯식 헤드(20, 50)로부터 토출되는 유동체(10, 40)에는, 상술한 회로 패턴 형성용 재료(K)에 한하지 않고, 접착제, 친화성재, 비친화성재, 안료 등을 포함해도 좋다. 또한, 회로 패턴 형성용 재료(K)에 접착제, 친화성재, 비친화성재, 안료 등을 함유시켜도 좋다.

또한, 잉크젯 방식으로 형성되는 회로 패턴(P)은 전기 회로에 한하지 않고, 기계적인 또는 의장(意匠)적인 목적으로 전기 기판(100) 등에 형성시켜도 좋다. 염가의 설비로 용이하게 미세 패턴을 형성할 수 있는 잉크젯 방식의 장점을 그대로 누릴 수 있게 할 수 있기 때문이다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명했지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위로써, 구성의 부가, 생략, 치환 및 기타의 변경이 가능하다. 본 발명은 전술한 설명에 의해서 한정되지 않고, 첨부한 클레임의 범위에 의해서만 한정된다.

이상 본 발명에 따르면, 전기 회로의 소형, 경박화의 요청에 대응할 수 있는 전기 회로의 제조 장치가 제공된다.

Claims

침투성을 갖는 전기 기판을 향해 회로 패턴 형성용 재료를 포함한 유동체를 토출하는 잉크젯식 헤드와;

상기 잉크젯식 헤드와 상기 전기 기판을 상대 이동시키는 이동 장치를 구비하고,

상기 전기 기판 내에 임의의 회로 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 회로의 제조 장치.