WO1986001067A1 - Method of and apparatus for forming thick-film circuit - Google Patents

Description

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• 明 細 書

発明の名称 "

厚膜回路の形成方法およびその装置

技術分野

5 本発明はラジォ受信機 ， テレ ビ受信機 ， 通信機 ， 計測制御機 器 どに応用できる厚膜回路の形成方法およびその装置に関す る も ので、 薄く且つ幅の広い線を短時間に、 しかも高精度に描 画'できる厚膜回路の形成方法を提供する ものである。

' 背景技術

, Ο 従来、 厚膜回路を形成する方法と しては、 大量生産にはス ク リ ーン印刷法が広く用いられ、 一方試作には描画ノ ズルを用い た描画法が用いられつつある。 厚膜回路の試作の場合は試行錯 - 誤が繰 返えされ、 その度にス ク リ 一ン版を設計 · 製作してい たので時間がかか！）過ぎるのに対し、 描画法ではス ク リ 一ン版

1 5 を必要と しないで短時間のうちに新しい回路パ タ ー ンを試作で きる。 したがって開発期間の短縮が可能である。 さて従来の描 画法とは、 第 ¹ 図に示すよ うに、 厚膜べース 卜 1 を吐出する円 形のペース ト吐 ώ孔 ⁴を も った描画ノ ズル ³を、 基板²に対し て相对的に移動させて基板 2の表面に厚膜ペース ト 1 を塗布す 20 ることによ 所望の回路パ タ ー ンを形成する ものであり、 細線 を描画する場合に効果的である。 第 2図に描画ノ ズル 3 の先端 を示すが、 一般に径が 1 0 0 〜 3 0 0 mのペー ス 卜吐出孑し 4 が形成されている。 しかし、 第 3図に示すよ うに表面粗さ計で 測定した焼成後の描画部断面は円形のペー ス 卜吐出孔を用いた 25 場合には半円状になり中央部の厚みが厚く ¾るため、 ノ ズル径

OMPI — — 、 を大き く して太線を描画すると厚みも厚く ってしまい薄厚で 幅の広い線の描画が困難であるとい—う欠点があ つた。 特に抵抗 ペース トの場合は焼成後抵抗値を調整するために行う レーザー 卜 リ ミ ン グ工程において、 膜厚が厚いと ト リ ミ ン グが困難に ¾ Ό . たとえレーザーの出力を高く した 、 時間を長く して 卜 リ ミ ングが可能にな っても、 高熱によ って抵抗部にマイ ク ロク ラ ックが発生し経時的な抵抗値変化が発生するなど信頼性が低下 してしま う。 通常抵抗ペース 卜 の場合は焼成後の膜厚が 1 2

μ m以下で且つ幅が ¹. o 前後であるが、 円形のペース ト吐出 孔では膜厚を 1 2 i m以下に保っためには幅が最大 ^{1 5} o m の線しか描画できない。 そのため従来は細線を何本か走査描画 し隣接することによ 薄く て幅の広い線を描画する方法が用い られている。 しかしこの方法では描画に時間がかかる上に、 隣 接部の厚みが不均一と ¾ Ό、 抵抗値が不安定になる という品質 上の問題点もあった。

発明の開示

本発明は、 厚膜ペース 卜 を吐出する描画ノ ズル と して実質的 に広幅のペース ト吐出孔を形成した描画ノズルを用い、 前記べ ース ド吐出孔の長手方向が基板に対する描画ノズルの相対的な 進行方向に対して概ね直角となるよ うに、 回転軸を中心に前記 描画ノ ズルを回転させて、 前記ペース 卜吐出孔ょ り前記厚膜ぺ 一ス ト を吐出し、 基板表面上に前記厚膜ペース ト を所望の形状 に付着させる厚膜回路の形成方法である。 本発明は実質的に広 幅のペース ト吐出孔と しているので、 膜厚が薄く、 かつ幅の広 いパ タ ー ンを ¹ 庋または必要に応じて数度の描画ス 卜 ロ ー ク で

WIPO ， 描く ことができ、 描画ノ ズルを自在に'回転させるので、 1 つの 描画ヘ ドで基板上の任意の方向へ 率よ く描画でき る。.また 描画ノ ズルの回転中心とペース ト吐出孔の中心とを概ね一致さ せ、 好ま しくは O. O 5 以内の誤差で一致させているので、 描 画方向を変える際に描画ノ ズルを回転してもペース 卜吐出孔の 中心は基板に対する相対的な位置は変化し い。 したがつて描 画方向を変えるために描画ノ ズル ¾回転させても基板に対する 描画位置の座標補正を必要と し い。 なお前記回転軸は基板に 対して概ね垂直と しておかないと、 描画線幅方向の膜厚が不均 —にな った 、 描画ノ ズルの回転によ 膜厚が変化する場合が ある。 ペース ト吐出孔の断面形状は、 実質的に広幅と ¾ つてい れば良く 、 例えば、 長方形 ， 長円形が利用しゃ.すい。 また円形 の小孔を 1 列ないし 2列に複数個配列し、 実質的に広幅のベー ス ト吐出孔とすること もできる。

本発明に利用できる厚膜回路の形成装置は基板保持部と、 描 画へッ ドと、 基板と前記描画へッ ドとを相対的に移動させる X 一 Y駆動部と装置各部の動作を制御するマイ ク ロ プ セ ッ サ一 内蔵のコ ン ト ロ ー ラ ー部とから ¾ 、 前記描画へッ ドには先端 にペース ト吐出孔を有する描画ノ ズルを設け、 前記描画ノ ズル は基板に対し垂直な軸のまわりにコ ン ト ローラの指示によ り回 転可能とる し、 かつ前記ぺース 卜吐出孔の中心は、 描画ノ ズル の回転中心と概,ね一致させた厚膜回路の形成装置である。 さ ら に好しく は描画へッ ド、 または基板保持部の少 く と も一方は， 描画ノ ズルと基板の距離を 変とするための上下機構があれば

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良い。 本発明の装置において X - Y駆動部は基板保持部または 描画へッ ドのいずれに取り付けられていても良い。

なお、 本発明に利用できる厚膜ペース ト は例えば金属粉末 ， ガ ラ ス フ リ ッ ト ，樹脂 ，有機溶剤等から ¾る公知の導体ペース ト類、 または前記導体ペース ト の金属粉末を酸化ルテニ ウ ムそ の他の金属酸化物に置き換えた公知の抵抗ペース ト類、 または， 公知の誘電体ペース ト類であ っても良い。 これらの厚膜ペース トは通常 8 0 0〜⁹ O O ^uCで焼成されるが、 樹脂と金属粉、 ま たは樹脂とカ ーボン等によ 構成される公知の低温硬化型厚膜 ペース 卜であっても良い。

図面の簡単 ¾説明

第 1 図は従来例の厚膜回路の形成方法を示す斜視図、 第 2図 は第 1 図の描画ノ ズルの先端部斜視図、 第 3図は従来例の描画 部断面図の説明図、 第 4図は本発明の一実施例における描画へ ッ ド部断面図、 第 5図は第 4図のペー ス 卜 タ ン ク先端部の斜視 図、 第 6図は同実施例における厚膜回路の形成方法を示す説明 図、 第ァ図は本発明における他の実施例である厚膜回路の形成 方法を示す平面図、 第 S図は本発明の実施例における厚膜回路 形成装置の制御系統図 第 9図は第 7図の抵抗パタ —シの焼成 後の表面粗さ計による断面プロフ ァ イ ル図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、 その実施例を第 ⁴図〜第 8図に基づき説明する。 図に おいて厚膜ペース 卜 ¹ O ¹ は、 ペース 卜 タ ン クを兼ねた描画ノ ズル 1 0 2内に充填され、 描画ノ ズル 1 0 2はへッ ド 1 0 3内 に揷入され、 キ ャ ッ プ 1 1 0によ ネジ止めされている。 へッ ド ¹ O ³は厚膜ペース 卜 ¹ O 1 の温度を一定に保っための恒温

O PI W^IP — —

• 水が循環するウ ォ ータ ージ ャケッ ト 1 Oァを具備してお 、 取

付けネジによ へッ ド台 1 O 9に固定されている。 へッ ド台

1 O 9は厚膜ぺ一ス ト 1 O 1 を吐出するための空気供給口 1 06 を具備し、 さ らにヘッ ド台 ¹ O 9 と一体のシ ャ フ ト 1 1 2を具 備している。 シ ャ フ ト 1 1 2はブラケ ッ 卜 1 1 1 に設けられた 貫通穴 1 1 3に揷入され、 回転軸 1 O Sを中心に して自由に回 転できるよ うにな つている。 シ ャ フ 卜 ^{1 1} 2は貫通穴 ¹ 1 3に 対しへッ ド ¹ O ³と反対側にサ—ボモ ー タ ー （ 図示せず） が取 付けられて、 これによ へッ ド台 1 0 9の回転を行わせている。

描画ノ ズル 1 O 2は円筒形を してお 、 先端には広幅の回路パ タ ー ンが能率よ く描画できる よ うに、 1 mm X o.i の吐出断面 をもつペース ト吐出孔 ¹ 0 4が設けられている。 前記の回転軸

¹ O Sはペー ス ト吐出孔 ¹ 0 4の中心を通るよ うに位置がきめ られている。 ペース ト吐出孔 1 0 4の近傍にはペース ト吐出孔

1 0 4 と基板 ¹ O Oの距離を一定に保っためのダイ ヤモン ドチ ッ プ 1 O 5が取付けてある。

さて、 第 6図に示す導体パター ン 1 1 4を描画するには、 描 画動作時にペース 卜吐出孔 ¹ 0 4の長手方向が描画ノ ズル 102 の基板 1 O Oに対する相対的 ¾進行すべき方向に対して概ね直 角と るよ うにサ 一ボモ ー タ ーによ りへッ ド台 1 0 9を回転さ せる。 次に描画ノ ズル ¹ 0 2を基板 1 O Oに接近させる。 次い で空気 E力によ 厚膜ぺ—ス ト 1 Ο 1 をペース ト吐出孔¹ 0 4

よ ]?吐出するのと略同時に描画ノ ズル 1 Ο 2を基板 1 O Oと平 行に相対移動させ基板 ¹ O O上に導体パ タ ー ン 1 1 4を描画す る。 こ の際、 描画ノ ズル ¹ 0 2はコ ン ピ ュ ー タ 一によ ]?制御さ

ΟΜΡΙ

、 WWIIPPOO Λ> れる X - Y駆動部によ 任意の方向に相対移動できるものであ るカ 、 第 6図のよ うにペース 卜吐出孔 ¹ 0 4は順次その方向と 位置を変えて 1 0 4 3； , 1 Ο 4 b , 1 0 4 C , 1 O 4 d , 1 Ο 5 d のよ うに変化させ、 常にペース ト吐出孔 ¹ 0 4の長手 方向は、 その基板に対する相対的進行すべき方向に対して概ね 直角となるよ うに している。 またこのときダイ ヤモ ン ドチッ プ 1 0 5はペース ト吐出孔¹ Q 4の相対的に進行すべき方向に対 し常に先行する よ うにその方向と位置を 1 O 5 a , 1 O 5 b , 1 O 5 C , 1 O 5 d ， 1 0 5 Θのよ うに変化させている。 描画 パ タ ー ンの終端では空気 E力を除 Eし、 厚膜ペース ト の吐出を 止めるのと略同時に描画ノズルを上に上げる。 したがって描画 ノ ズル ¹ 0 2の回転によ 回路パ タ ー ン の線幅が一定になるば かりではな く、 ペース 卜吐出孔 ¹ 0 4の向きが変化してもぺー ス ト吐出孔 1 O 4の中心位置の基板¹ O Oに対する相対的位置 は変化しないため、 ペース ト吐出孔 ¹ 〇 4の向きによ 、 基板 1 O Oと描画ノ ズル 1 O 2 の相対的座標を補正する必要は い。 次に第 7図に示す抵抗パ タ ーン 1 1 6 a , 1 1 6 b を描画す るには、 描画動 ί乍時にペース ト吐出孔 1 Ο 4の長手方向が描画 ノ ズル ¹ 0 2の基板 ¹ Ο Οに対する相対的な進行方向に対して 概ね直角と るよ うにサ一ボモ ー タ ーに よ へッ ド台 ¹ 0 9を 回転させ、 描画ノ ズル 1 0 2を予め導体ノヽ。 タ ー ン 1 1 5 a 〜 1 ¹ 5 C の形成された基板 1 O Oの所定の位置に接近させる。 次いで空気 E力によ 厚膜ペース ト ¹ O ¹ をペース ト吐出孔

1 0 4 よ 吐出するのと略同時に描画ノ ズル ¹ 0 2を基板 1 00 に対して描画方向 1 1 ァ a となるよ うに相対移動させ基板 1 oo —

上に抵抗パター ン ¹ 1 6 aを描画する。 このとき 、 ペース ト吐 出孔 ¹ O 4 f に対しダイ ヤモ ン ドチ ッ プ 1 Ο 5 f は描画方向

^{1 1} 7 a の前方を先行している。 描画パ タ ー ンの終端では空気 E力を除 Eし、 厚膜ペース 卜 の吐出を止めるのと略同時に描画 ノ ズルを上に上げ、 抵抗パ タ ー ン ^{1 1} e a の描画を完結する。 次いで描画ノ ズル ¹ 0 2の方向をサーボモ ー タ ーによ へッ ド 台 1 0 9を反時計方向に ⁹ O ⁰ 回転させ、 抵抗パタ ー ン ^{1 1} 6a と同様にして抵抗パター ン ¹ 1 6 D を描画方向 1 ¹ 7 b の方向 に描画すれば良い。 したがって描画ノ ズル 1 0 2の回転にょ 異なる方向への抵抗描画が 1 個の描画ノ ズルで可能であ 、 さ らにペース ト吐出孔 1 0 4の中心と回転軸 1 O 8がー致してい るため基板 ¹ O Oと描画ノ ズル ¹ O 2 の相対的座標を補正する 必要はない。 ¾お第 8図に本発明の実施例における制御系統図 を示す。 第 9図は第 7図のよ うに して描画した抵抗パタ ー ンの 焼成後の表面粗さ計による断面プロ フ ァ イ ルである。

産業上の利用可能性

以上説明したよ う に、 本発明によれば、 広幅のペース 吐出 孔を描画方向に対して、 そめ長手方向が直^と るよ うに自在 に回転させるので、 ¹ つの描画ノズルで基板上の任意の方向へ 能率よ く 回路を描画できる。 また描画ノ ズルの回転中心とぺ ー ス 卜吐出孔の中心とを概ね一致させているため、 描画ノ ズルを 回転させても描画位置の座標補正を必要と しない ¾ どすぐれた 工業的利用価値がある。

O PI

Claims

• 請 求 の 範 囲

1 . 先端に実質的に広幅のペース ト吐出孔を形成した描画ノ ズ ルを、 ペース ト吐出孔の長手方向が描画ノ ズルの基板に対する 相対的進行方向に対し概ね直角と ¾るように回転軸を中心に自 在に回転させて、 前記ペース ト吐出孔よ ]?厚膜ペース トを吐出 し、 基板上に厚膜ペース トを所望の形に付着させる厚膜回路の 形成方法。

2 . 請求の範囲第 1 項において、 描画ノ ズルの回転中心と、 ぺ ース ト吐出孔の中心とを概ね一致させた厚膜回路の形成方法。

3 . 請求の範囲第¹ 項または第 2項において、 ペース ト吐出孔 は長方形または長円形の断面形状である厚膜回路の形成方法。

4 . 請求の範囲第 1 項において、 描画動作時にペース ト吐出孔 の長手方向が描画ノ ズルの基板に対する相対的る進行すべき方 向に対して概ね直角と ¾るよ うに、 描画ノ ズルを回転させるノ5 ズル回転工程と、 描画ノ ズルを基板の所望の位置に接近させる ノ ズル接近工程と、 厚膜ペース トをペース ト吐出孔よ ]?吐出す るのと略同時に描画ノ ズルを基板と平行に相対移動させ、 基板 上に厚膜パター ンを付着形成し、 厚膜パター ンの描画終端で厚 膜べ一ス ト の吐出を中止する描画工程と、 描画ノ ズルを基板か0 ら遠ざけるノ ズル離脱工程とを順次く j?返し、 基板上につぎつ ぎと厚膜パターンを形成する厚膜回路の形成方法。

5 . 請求の範囲第⁴項において、 描画工程は常にペース ト吐出 孔の長手方向が描画ノ ズルの基板に対する相対的な進行すべき 方向に対して概ね直角となるよ うに、 描画ノ ズルの向きを制御5 しながら行う曲線部を有する厚膜回路の形成方法。

6 . 基板保持部と、 描画へッ ドと、 基板と前記描画へッ ドを相 対的に移動させる X — Y駆動部と装置各部の動作を制御するマ イク口プロセッサ一内蔵のコ ン ト ローラ一部とから 、 前記 描画へッ ド ^{1 2}は先端にペース ト吐出孔を有する描画ノ ズルを 設け、 前記描画ノ ズルは基板に対し垂直な軸のまわ ]9に回転可 能と し、 かつ前記ペース ト吐出孔の中心は、 描画ノ ズルの回 転軸中心と概ね一致させた厚膜回路の形成装置。