JP2005050969A

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Info

Publication number: JP2005050969A
Application number: JP2003204902A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kitaoka; 賢治北岡
Original assignee: Cluster Technology Co Ltd
Current assignee: Cluster Technology Co Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a component having a three-dimensional electric circuit, and to provide its producing process. <P>SOLUTION: A first process for producing an electric circuit component comprises steps (a) for forming a nonconductive trench structure on a substrate, (b) for patterning solution containing an electroless plating medium in the trench on the substrate by ink jet technology, and (c) for depositing a conductive substance in the opening of the trench structure by electroless plating followed by or not followed by elctroplating. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

Translated fromJapanese

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元電気回路を有する部品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光硬化性樹脂溶液中で光の照射位置を所定のパターンに沿って移動させて三次元の構造物を製造する、光造形法が知られている（特許文献１参照）。この方法では、光の照射によって、光硬化性樹脂が硬化して固体となった硬化部分と未硬化の液状部分とを生じさせ、この未硬化の液状部分を除去することにより、３次元構造物を得ることができる。さらに、紫外線を用いる１光子吸収光造形法の代わりに、２光子吸収光造形法を行うことにより、光造形法の精度をより高くすることもできる（特許文献２参照）。
【０００３】
このような光造形法によって得られた三次元構造物に電気回路を設ける方法も知られている（特許文献３参照）。この特許文献３の方法では、光造形法によって得られた三次元構造物の表面をメッキし、レジストを塗布し、エッチングを行って、電気回路を形成している。しかし、この方法では、電気回路は、構造物の表面上に設けられるのみである。一般には、三次元電気回路を形成するためには、電気回路を厚さ方向で接続しなければならず、上下の電気回路間に存在する非導電性構造物への穿孔および金属ピンの埋め込みなどの工程が必要となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５６−１４４４７８号公報
【特許文献２】
特公昭６３−４０６５０号公報
【特許文献３】
特開平１０−１２９９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、三次元電気回路を有する部品およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電気回路部品の製造方法を提供し、この方法は、以下の工程：
（ａ）基板上に非導電性の溝構造を形成する工程；
（ｂ）インクジェット技術によって、該基板上の溝に無電解メッキ触媒含有溶液をパターニングする工程；および
（ｃ）無電解メッキ法または無電解メッキ法に続く電解メッキ法により、該溝構造の開口部に導電性物質を析出させる工程；
を含む。
【０００７】
好適な実施態様では、上記工程（ａ）は、（ａ１）光造形法により前記基板上の所望の位置で光硬化性樹脂を硬化させて、前記溝構造を形成する工程、（ａ２）前記溝構造のパターンを有する金型を用いて硬化性材料に転写することによって該溝構造を形成する工程、および（ａ３）光硬化性樹脂をフォトリソグラフィーによってパターニング露光して、前記溝構造を形成する工程、からなる群より選択される。
【０００８】
上記工程（ｂ）において無電解メッキ触媒溶液を塗布した後に、その触媒機能を向上させるために、乾燥および光照射することによってあるいは該基板を還元性雰囲気に曝露することによって、該溝の底面および側面に金属触媒を析出させることもできる。
【０００９】
より好適な実施態様では、上記工程（ａ）から上記工程（ｃ）までを含む工程を所定回数繰り返す工程をさらに含む。
【００１０】
本発明はまた、電気回路部品の他の製造方法を提供し、この方法は、以下の工程：
（ａ）基板上に非導電性の溝構造を形成する工程；
（ｂ１）該溝構造を有する基板の表面全体に、無電解メッキ触媒含有溶液を塗布する工程；
（ｂ２）該基板の表面をワイプすることにより、該無電解メッキ触媒含有溶液を該溝内のみに残す工程；および
（ｃ）無電解メッキ法または無電解メッキ法に続く電解メッキ法により、該溝構造の開口部に導電性物質を析出させる工程；
を含む。
【００１１】
好適な実施態様では、上記工程（ａ）は、（ａ１）光造形法により前記基板上の所望の位置で光硬化性樹脂を硬化させて、前記溝構造を形成する工程、（ａ２）前記溝構造のパターンを有する金型を用いて硬化性材料に転写することによって該溝構造を形成する工程、および（ａ３）光硬化性樹脂をフォトリソグラフィーによってパターニング露光して、前記溝構造を形成する工程、からなる群より選択される。
【００１２】
より好適な実施態様では、上記工程（ａ）から上記工程（ｃ）までを含む工程を所定回数繰り返す工程をさらに含む。
【００１３】
本発明はまた、上記の工程（ａ）から工程（ｃ）までを含むいずれかの方法によって製造された、電気回路部品を提供する。
【００１４】
本発明はさらに、電気回路部品の別の製造方法を提供し、この方法は、以下の工程：
（ａ）基板上に非導電性の溝構造を形成する工程；
（ｂ’）インクジェット技術によって、該基板上の溝に導電性インクをパターニングする工程；および
（ｃ’）該溝内の該導電性インクにレーザーを照射して、導電パターンを形成する工程；
を含む。
【００１５】
好適な実施態様では、上記工程（ａ）は、（ａ１）光造形法により前記基板上の所望の位置で光硬化性樹脂を硬化させて、前記溝構造を形成する工程、（ａ２）前記溝構造のパターンを有する金型を用いて硬化性材料に転写することによって該溝構造を形成する工程、および（ａ３）光硬化性樹脂をフォトリソグラフィーによってパターニング露光して、前記溝構造を形成する工程、からなる群より選択される。
【００１６】
より好適な実施態様では、上記工程（ａ）から上記工程（ｃ’）までを所定回数繰り返す工程をさらに含む。
【００１７】
本発明はまた、上記の工程（ａ）から工程（ｃ’）を含むいずれかの方法によって製造された、電気回路部品を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の電気回路部品の第１の製造方法は、以下の工程：
（ａ）基板上に非導電性の溝構造を形成する工程；
（ｂ）インクジェット技術によって、該基板上の溝に無電解メッキ触媒含有溶液をパターニングする工程；および
（ｃ）無電解メッキ法または無電解メッキ法に続く電解メッキ法により、該溝構造の開口部に導電性物質を析出させる工程；
を含む。
【００１９】
まず、工程（ａ）では、基板上に非導電性の溝構造を形成する。
【００２０】
本発明において、基板とは、電気回路部品を構成する部材であって、その表面に電気回路を形成しようとする部材をいい、その形状は特に限定されない。導電性物質でも非導電性物質でもよく、それらが混在していてもよい。例えば、予めその表面に電極や電気回路が形成されていてもよい。
【００２１】
上記工程（ａ）においては、どのような手段で溝構造を形成してもよい。好ましくは、溝構造の形成工程は、（ａ１）光造形法により基板上の所望の位置で光硬化性樹脂を硬化させて、溝構造を形成する工程、（ａ２）溝構造のパターンを有する金型を用いて硬化性材料に転写することによって溝構造を形成する工程、および（ａ３）光硬化性樹脂をフォトリソグラフィーによってパターニング露光して、溝構造を形成する工程、からなる群より選択される。
【００２２】
工程（ａ１）の光造形法に用いられる光硬化性樹脂は、非導電性であれば特に限定されない。例えば、ＡＺＣＴＰ−１００（クラリアントジャパン（株）製）およびＡＣＲ１０（東洋合成工業（株）製）が挙げられる。
【００２３】
光造形法において光硬化性樹脂に照射される光は、樹脂を硬化させるに必要な波長およびエネルギーレベルを有していればよく、その種類は特に限定されない。光硬化性樹脂は、一般に、紫外線波長に大きな吸収を有するため、例えば、紫外線を集光照射する。光造形の加工精度を高めるためには、レーザーを用いることが好ましい。例えば、１光子の吸収により光硬化性樹脂の硬化反応が誘起されるレーザーとしては、Ｈｅ−Ｃｄレーザー、Ａｒイオンレーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザーが挙げられる。また多光子吸収現象により光硬化性樹脂の硬化反応が誘起されるレーザーとしては、例えば、フェムト秒レーザー（例えば、ＴｉドープＡｌ_２Ｏ_３レーザー）が挙げられる。集光照射による多光子過程によりビームスポットよりも小さなポイントを硬化することができる点で、フェムト秒レーザーを使用することがより好ましい。
【００２４】
工程（ａ１）では、このような光造形法により、基板上で電気回路を形成しようとする位置が溝となるように、光硬化性樹脂で溝構造を形成する。溝構造を形成する工程において、基板上の所望の位置で光硬化性樹脂を硬化させることから、この位置は溝にはなり得ず、したがって「基板上の所望の位置」とは、後の工程で電気回路が形成されない部分を意図する。溝構造の形成の際、基板は、光硬化性樹脂溶液に浸した状態で光照射を行ってもよい。あるいは、スピンコートなどによって光硬化性樹脂を基板上に薄くコーティングすれば、溝の深さを浅くすることもできる。溝の深さおよび幅は、その目的に応じて適宜決定され、通常、それぞれ５〜１００μｍおよび０．１〜５μｍである。
【００２５】
工程（ａ２）で用いられる硬化性材料は、金型から転写され得る材料であれば特に限定されず、非導電性材料が用いられる。基板に用いられ得る非導電性材料としては、ガラス、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、セラミックスなどが挙げられる。必要に応じて、離型剤が含まれていてもよい。
【００２６】
溝構造のパターンを有する金型は、金型材料に微細金型加工を施して、所定のパターンを有する金型を製造するか、あるいは上記工程（ａ１）のような光造形法で得られた溝構造物をそのまま用いるか、あるいは電鋳などにより溝構造物のレプリカをとって製造してもよい。
【００２７】
金型材料としては、金属、セラミックス、金属間化合物、およびアモルファスカーボン挙げられる。金属としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｗ、Ｓｉなど、またはこれらの合金あるいはステンレス鋼などが挙げられる。セラミックスとしては、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物などのセラミックスが挙げられる。金属間化合物としては、ＴｉＡｌ、Ｎｉ_３Ａｌ、ＮｉＡｌ、ＮｉＴｉ、ＦｅＳｉ_２、ＷＣ（超硬合金）が挙げられる。アモルファスカーボンは、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、フラン樹脂、フルフラール樹脂などの樹脂を成形し、非酸素雰囲気下（真空中、あるいは窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下）、５００〜３０００℃で焼成することにより得られる。焼成後のアモルファスカーボン含量が６５重量％以上であることが、金型の平坦性を保つ上で、好ましい。特にアモルファスカーボンは、基板の離型性に優れている。
【００２８】
微細金型加工は、レーザー加工、集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工、切削加工、および放電加工からなる群より選択される少なくとも１つの加工手段により行われる。形成すべきパターンの大きさなどに応じて、適宜組み合わせて行うことが好ましい。レーザー加工としては、エキシマレーザー加工、フェムト秒レーザー加工、ＡｒレーザーやＨｅ−Ｃｄレーザーを用いたフォトリソグラフィー加工とエッチング加工との組み合わせ、Ｓｉなどの異方性エッチングなどが挙げられる。切削加工としては、ミーリング、シェイビングなどが挙げられる。特にＦＩＢ加工は、切削加工、放電加工、レーザー加工などに比べて、微細かつシャープな形状のパターンが得られるため、配線を形成すべき溝の型となる部分の加工に、特に好適である。また、上記レーザーを用いたレジスト材料のフォトリソグラフィーの後、熱処理によりレジスト材料を硬化させ、型として用いることもできる。
【００２９】
ＦＩＢ装置としては、例えば、（株）日立ハイテクノロジーズ製のＦＩＢ加工観察装置（例えば、ＦＢ−２０００Ａなど）が用いられる。これらの装置の可変絞りを調整して、マイクロメートルサイズ、並びにナノメートルサイズのパターンを形成することができる。例えば、ＦＩＢ装置を用いてパターンを刻設する場合には、上記セラミックス、金属間化合物、およびアモルファスカーボンが、鉄などの金属に比べて、表面酸化を受けにくく、その精度を維持することができるので好ましい。
【００３０】
このようにして、所定の溝構造のパターンを有する金型が得られる。
【００３１】
次いで、上記金型を転写して、基板上に溝構造を形成する。転写は、どのような手段で行ってもよいが、好ましくは、エンボス加工、圧縮成形、トランスファ成形、射出成形、または注型により行われる。
【００３２】
具体的には、上記の硬化性材料を、必要に応じて適切な溶媒に溶解または分散させてあるいは加熱によって溶融させて、上記金型を用いて、それぞれの材料に適した方法、例えば、溶媒の除去、固化、硬化、重合、溶融、焼結などの方法を、単独でまたは組合せて転写した後、金型から剥離する。金型への材料の供給は、上記転写手段に応じて通常当業者が用いる手段で行われる。例えば、予め所定の寸法に切断した熱可塑性樹脂を、基板と所定の温度に加熱した金型との間に挿入し、加圧した後、離型することにより基板上に溝構造を形成する。
【００３３】
工程（ａ３）で用いられる光硬化性樹脂は、上記工程（ａ１）と同様に、非導電性であれば特に限定されない。例えば、ＡＺＣＴＰ−１００（クラリアントジャパン（株）製）およびＡＣＲ１０（東洋合成工業（株）製）が挙げられる。
【００３４】
工程（ａ３）では、当業者が通常行うフォトリソグラフィーによってパターニング露光して、溝構造を形成する。具体的には、基板上に光硬化性樹脂溶液を塗布し、所定のパターンのマスクを介して露光（例えば、紫外線）して露光部分の樹脂を硬化させ、未硬化の液状の樹脂を除去することによって、基板上に溝構造を形成する。
【００３５】
次に、工程（ｂ）では、インクジェット技術によって、基板上の溝に無電解メッキ触媒含有溶液をパターニングする。
【００３６】
無電解メッキ触媒含有溶液としては、例えば、金属イオン含有溶液、金属錯体溶液が挙げられ、触媒としてＰｄ、Ｐｔなどを含む溶液が使用され得る。パターニングの後に、光照射を行う場合は、感光性の触媒含有溶液を用いることが好ましく、そして還元性雰囲気に曝露する場合は、１液法で使用される市販の触媒液を用いることが好ましい。
【００３７】
インクジェット技術によって上記無電解メッキ触媒含有溶液をパターニングすべき溝は、非常に狭い開口幅であるため、好ましくは、微細構造のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて行われる。より好ましくは、インクジェットヘッドからの射出量は、４ｐＬ以下、さらに好ましくは２ｐＬ以下である。
【００３８】
次いで、基板に光を照射することによってまたは基板を還元性雰囲気に曝露することによって、溝の底面および側面に無電解メッキ触媒含有溶液中の金属触媒を析出させることにより触媒機能を向上させることができる。具体的には、無電解メッキ触媒含有溶液がパターニングされた基板全体に、光、例えば、紫外線を照射するか、あるいはこの基板全体を、還元性雰囲気、例えば、アンモニア雰囲気に曝露する。照射または曝露の条件は、使用する無電解メッキ触媒含有溶液に応じて適宜決定される。
【００３９】
次に、工程（ｃ）でのメッキの析出状態を良好にするために、金属触媒析出後に溝に残存している無電解メッキ触媒含有溶液を除去する。例えば、水洗することによって除去する。
【００４０】
工程（ｃ）では、無電解メッキ法または無電解メッキ法に続く電解メッキ法により、金属触媒が析出した位置の溝構造の開口部に導電性物質を析出させる。工程が少ない点で、無電解メッキ法が好ましい。析出させる導電性物質は、金属であり、好ましくは、銅、銀、金、白金、ニッケルなどが挙げられる。メッキ法は、当業者が通常行う条件で行われる。代表的には、これらの金属を含むメッキ液に基板全体を浸漬して、溝内に底部から開口部まで金属を析出させる。
【００４１】
このようにして、基板上の溝構造の溝内に、導電性物質からなる電気回路が形成され、電気回路部品が得られる。
【００４２】
さらに、上記工程（ａ）から（ｃ）までのサイクルを繰り返すことによって、三次元電気回路を製造することができる。すなわち、上記工程（ａ）から（ｃ）までの１回目のサイクルにより形成された電気回路部品を基板として、上記工程（ａ）から（ｃ）までのサイクルを行うと、最初のサイクルで形成された電気回路の上に、新たな電気回路が形成され得る。通常、電気回路は、先のサイクルで形成されたものとは異なるパターンで形成される。このサイクルを数回繰り返すことによって、三次元的に複雑な構造の電気回路を有する電気回路部品を製造することができる。
【００４３】
以下、図面を用いて、本発明の第１の方法をより具体的に説明する。ただし、図面には例示にすぎず、本発明は、この図面によって限定されない。
【００４４】
図１の（ａ）−１に示すように、この例においては、基板１０上に予め平面電極２０が設けられている。この平面電極２０が設けられた基板１０上に、図１の（ａ）−２に示すように、光硬化性樹脂溶液３０をコーティングする。次いで、フェムト秒レーザー８０をレンズ８２を通して、例えば矢印の方向にスキャンさせながら集光照射し、基板上の所望の位置で光硬化性樹脂を硬化させて、光硬化性樹脂成形体４０を形成する（図１の（ａ）−３）。次いで、未硬化の光硬化性樹脂溶液３０を除去して、光硬化性樹脂成形体４０からなる溝構造を有する基板を得る（図１の（ａ）−４）。この図１に示す工程が、本発明の第１の方法における光造形の工程（ａ）に相当する。
【００４５】
次に、図２の（ｂ）−１に示すように、インクジェットヘッド９０を用いて、基板上の溝に無電解メッキ触媒含有溶液５０をパターニングする。次いで、無電解メッキ触媒含有溶液５０がパターニングされた表面全体に、例えば、紫外線９５を照射することによって、溝の底面および側面にメッキ触媒含有溶液中の金属触媒６０を析出させる（図２（ｂ）−２）。金属触媒６０の析出後、無電解メッキ触媒含有溶液５０を除去し、触媒を溝の底面および側面に有する基板を得る（図２（ｂ）−３）。次いで、この基板を、無電解メッキ液に浸漬し、溝内に導電性物質７０を析出させて、電気回路を形成する（図２（ｃ））。このようにして、基板１０上の溝構造の溝内に、導電性物質７０からなる電気回路が形成された電気回路部品１００が得られる。
【００４６】
さらに、図３の（ａ）^２に示すように、第１回目のサイクルで得られた電気回路部品１００（図２（ｃ））を基板として用い、工程（ａ）^２の光造形法によって、光硬化性樹脂成形体４０からなる溝構造を形成する。次いで、無電解メッキ触媒含有溶液５０をパターニングし（図３（ｂ）^２−１）、紫外線９５を基板表面全体に照射することによって金属触媒６０を析出させる（図３（ｂ）^２−２）。無電解メッキ触媒含有溶液５０を除去した後、無電解メッキ溶液に浸漬して導電性物質７０を析出させ、三次元的な電気回路を有する電気回路部品１００^２が得られる（図３（ｃ）^２）。同様に、光造形の工程（ａ）から無電解メッキの工程（ｃ）までを繰り返すことにより、さらに複雑な電気回路を形成することができる。
【００４７】
本発明の電気回路部品の第２の製造方法は、以下の工程：
（ａ）基板上に非導電性の溝構造を形成する工程；
（ｂ１）該溝構造を有する基板の表面全体に、無電解メッキ触媒含有溶液を塗布する工程；
（ｂ２）該基板の表面をワイプすることにより、該無電解メッキ触媒含有溶液を該溝内のみに残す工程；および
（ｃ）無電解メッキ法または無電解メッキ法に続く電解メッキ法により、該溝構造の開口部に導電性物質を析出させる工程；
を含む。
【００４８】
この第２の製造方法では、上記第１の製造方法とは、工程（ｂ）の代わりに、以下の工程：
（ｂ１）溝構造を有する基板の表面全体に、無電解メッキ触媒含有溶液を塗布する工程；および
（ｂ２）基板の表面をワイプすることにより、無電解メッキ触媒含有溶液を溝内のみに残す工程；を含むことのみが異なり、他の工程（ａ）および（ｃ）は、全く同様である。また、触媒機能を向上させるために、工程（ｂ２）の後、上記第１の製造方法における工程（ｂ）−２および（ｂ）−３を行い得ることも同様である。
【００４９】
上記工程（ｂ１）において用いられる無電解メッキ触媒含有溶液は、上記第１の製造方法の工程（ｂ）について説明したものと同様である。工程（ｂ１）においては、無電解メッキ触媒含有溶液を、当該技術分野で通常用いられる手段によって、溝構造を有する基板表面全体に薄く塗布する。このとき、無電解メッキ触媒含有溶液は、溝の底部まで侵入する。
【００５０】
次いで、工程（ｂ２）では、溝内のみに無電解メッキ触媒含有溶液を残すように、基板の表面をワイプする。ワイプするための手段は、シリコンゴムスキージによるスライドである。この工程は、基板上の溝ではない部分に、無電解メッキ触媒含有溶液が残存しないように注意して行う必要がある。
【００５１】
このようにして、基板上の溝構造の溝内に、導電性物質からなる電気回路が形成され、電気回路部品が得られる。第２の製造方法の場合も、上記工程（ａ）から（ｃ）までのサイクルを繰り返すことによって、三次元電気回路を製造することができる。
【００５２】
図面を用いて、本発明の第２の方法をより具体的に説明する。ただし、図面には例示にすぎず、本発明は、この図面によって限定されない。
【００５３】
工程（ａ）は、上記第１の製造方法と全く同様であり、例えば、図１に示すように、光造形法によって光硬化性樹脂成形体４０からなる溝構造を有する基板を得る。
【００５４】
次に、図４の（ｂ１）に示すように、溝構造を有する基板の表面全体に、例えば、スプレーを用いて無電解メッキ触媒含有溶液５０を塗布する。次いで、図４の（ｂ２）に示すように、基板の表面をシリコンゴムスキージを用いてワイプすることにより、無電解メッキ触媒含有溶液５０を溝内のみに残す。無電解メッキ触媒含有溶液５０が溝内にのみ残された表面全体に、例えば、紫外線９５を照射することによって、溝の底面および側面にメッキ触媒含有溶液中の金属触媒６０を析出させる（図４（ｂ）−２）。金属触媒６０の析出後、無電解メッキ触媒含有溶液５０を除去し、触媒を溝の底面および側面に有する基板を得る（図４（ｂ）−３）。次いで、この基板を、無電解メッキ液に浸漬し、溝内に導電性物質７０を析出させて、電気回路を形成する（図４（ｃ））。このようにして、基板１０上の溝構造の溝内に、導電性物質７０からなる電気回路が形成された電気回路部品１００が得られる。以下の繰り返し工程については、上記第１の製造方法と同様である。
【００５５】
本発明の第２の方法では、インクジェット技術を用いる代わりに、単に無電解メッキ触媒含有溶液を塗布してワイプするだけなので、工程（ｂ）が、より簡便に行うことができる。
【００５６】
本発明の電気回路部品の第３の製造方法は、以下の工程：
（ａ）基板上に非導電性の溝構造を形成する工程；
（ｂ’）インクジェット技術によって、該基板上の溝に導電性インクをパターニングする工程；および
（ｃ’）該溝内の該導電性インクにレーザーを照射して、導電パターンを形成する工程；
を含む。
【００５７】
第３の方法における工程（ａ）は、上記第１の方法の工程（ａ）と同様である。
【００５８】
次の工程（ｂ’）では、インクジェット技術によって、基板上の溝に導電性インクをパターニングする。
【００５９】
ここで用いられる導電性インクとしては、金属ナノ粒子分散インク、金属錯体インク、低融点金属などが挙げられる。これらに含有される金属としては、銅、銀、金、白金、ニッケルなどが挙げられる。これらは、適切な溶媒に溶解させて、あるいは低融点金属の場合は加熱によって溶融させて、流動体としてインクジェット技術による注入に用いる。適切な溶媒としては、ブチルカルビトールアセテート、３−ジメチル−２−イミダゾリジン、テトラデカン、アルコール、水、キシレンなどが挙げられる。
【００６０】
パターニングすべき溝は非常に狭い開口幅であるため、好ましくは、微細構造のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて行われる。より好ましくは、インクジェットヘッドからの射出量は、４ｐＬ以下、さらに好ましくは２ｐＬ以下である。
【００６１】
次いで、工程（ｃ’）において、溝内の導電性インクにレーザーを照射して、導電パターンを形成する。この工程では、レーザーによって導電性インクを焼き付けて、インクに含有される金属を溝内に析出させる。この焼き付けに用いられるレーザーとしては、Ｈｅ−Ｃｄレーザー、Ａｒイオンレーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー、フェムト秒レーザーなどが挙げられる。レーザーの照射条件は、使用される導電性インクに応じて適宜決定され得る。また、加熱乾燥を併用してもよい。
【００６２】
このようにして、基板上の溝構造の溝内に、導電性物質からなる電気回路が形成され、電気回路部品が得られる。第３の製造方法の場合も、上記工程（ａ）から（ｃ’）までのサイクルを繰り返すことによって、三次元電気回路を製造することができる。
【００６３】
図面を用いて、本発明の第３の方法をより具体的に説明する。ただし、図面には例示にすぎず、本発明は、この図面によって限定されない。
【００６４】
工程（ａ）は、上記第１の製造方法と全く同様であり、例えば、図１に示すように、光造形法によって光硬化性樹脂成形体４０からなる溝構造を有する基板を得る。
【００６５】
次に、図５（ｂ’）に示すように、インクジェットヘッド９０を用いて、該基板上の溝に導電性インク５５をパターニングする。次いで、溝内の導電性インク５５に、フェムト秒レーザー８０をレンズ８２を通して、例えば矢印の方向にスキャンさせながら集光照射し（図５（ｃ’）−１）、導電性物質７０を析出させて、導電パターンを形成する（図５（ｃ’）−２）。このようにして、基板１０上の溝構造の溝内に、導電性物質７０からなる電気回路が形成された電気回路部品１００が得られる。
【００６６】
さらに、図６の（ａ）^２に示すように、光造形法によって、第１回目のサイクルで得られた電気回路部品１００を基板上に光硬化性樹脂成形体４０からなる溝構造を形成する。次いで、導電性インク５５をパターニングし（図６（ｂ’）^２）、フェムト秒レーザー８０を集光照射して導電性物質７０を析出させ（図６（ｃ’）^２−１）、三次元的な電気回路を有する電気回路部品１００^２が得られる（図６（ｃ’）^２−２）。同様に、光造形の工程（ａ）からレーザー照射の工程（ｃ’）までを繰り返すことにより、さらに複雑な電気回路を形成することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、穿孔などを行うことなく、三次元的複雑な電気回路を有する電気回路部品を製造することができる。また、レーザーなどを用いて形成すべき回路の幅や深さを精度よく調節できるため、非常に微細な三次元構造の電気回路を形成することができる。したがって、高密度の三次元電気回路を有する電気回路部品の製造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気回路部品の第１の製造方法の工程（ａ）である光造形法の手順を説明するための、電気回路部品の断面模式図である。
【図２】本発明の電気回路部品の第１の製造方法の工程（ｂ）から（ｃ）までを説明するための、電気回路部品の断面模式図である。
【図３】本発明の第１の製造方法の工程（ａ）から（ｃ）までの繰り返しに電気回路部品の製造過程を表す、電気回路部品の断面模式図である。
【図４】本発明の電気回路部品の第２の製造方法の工程（ｂ１）から（ｃ）までを説明するための、電気回路部品の断面模式図である。
【図５】本発明の電気回路部品の第３の製造方法の工程（ｂ’）から（ｃ’）までを説明するための、電気回路部品の断面模式図である。
【図６】本発明の第３の製造方法の工程（ａ）から（ｃ’）までの繰り返しの電気回路部品の製造過程を表す、電気回路部品の断面模式図である。
【符号の説明】
１０基板
２０平面電極
３０光硬化性樹脂溶液
４０光硬化性樹脂成形体
５０メッキ触媒含有溶液のコート膜
５５導電性インク
６０金属触媒
７０導電性物質
８０フェムト秒レーザー
８２レンズ
９０インクジェットノズル
１００電気回路が形成された電気回路部品
１００’ 三次元的な電気回路を有する電気回路部品[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a component having a three-dimensional electric circuit and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
There is known an optical modeling method in which a three-dimensional structure is manufactured by moving a light irradiation position in a photocurable resin solution along a predetermined pattern (see Patent Document 1). In this method, a light-cured resin is cured to form a cured portion and an uncured liquid portion which are solidified by light irradiation, and the uncured liquid portion is removed to remove a three-dimensional structure. Can be obtained. Furthermore, the accuracy of the optical modeling method can be further increased by performing the two-photon absorption optical modeling method instead of the one-photon absorption optical modeling method using ultraviolet rays (see Patent Document 2).
[0003]
A method of providing an electric circuit on a three-dimensional structure obtained by such an optical shaping method is also known (see Patent Document 3). In the method ofPatent Document 3, an electric circuit is formed by plating the surface of a three-dimensional structure obtained by stereolithography, applying a resist, and performing etching. However, in this method, the electrical circuit is only provided on the surface of the structure. In general, in order to form a three-dimensional electric circuit, the electric circuit must be connected in the thickness direction, and drilling and embedding metal pins in a non-conductive structure existing between the upper and lower electric circuits. This process is required.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 56-144478 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 63-40650 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-12995
[Problems to be solved by the invention]
An object of this invention is to provide the components which have a three-dimensional electrical circuit, and its manufacturing method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a method of manufacturing an electrical circuit component, which method comprises the following steps:
(A) forming a non-conductive groove structure on the substrate;
(B) patterning an electroless plating catalyst-containing solution into the groove on the substrate by inkjet technology; and (c) an opening of the groove structure by electroless plating or electroplating subsequent to electroless plating. Depositing a conductive material on the substrate;
including.
[0007]
In a preferred embodiment, the step (a) includes (a1) a step of curing the photocurable resin at a desired position on the substrate by an optical modeling method to form the groove structure, and (a2) the groove. A step of forming the groove structure by transferring it to a curable material using a mold having a structure pattern, and (a3) a step of patterning exposure of a photocurable resin by photolithography to form the groove structure. , Selected from the group consisting of
[0008]
After applying the electroless plating catalyst solution in the step (b), in order to improve the catalytic function, the bottom surface of the groove and the substrate are exposed by drying and irradiating light or by exposing the substrate to a reducing atmosphere. A metal catalyst can be deposited on the side surface.
[0009]
In a more preferred embodiment, the method further includes a step of repeating the steps including the step (a) to the step (c) a predetermined number of times.
[0010]
The present invention also provides another method of manufacturing an electrical circuit component, which method comprises the following steps:
(A) forming a non-conductive groove structure on the substrate;
(B1) A step of applying an electroless plating catalyst-containing solution to the entire surface of the substrate having the groove structure;
(B2) wiping the surface of the substrate to leave the electroless plating catalyst-containing solution only in the groove; and (c) the electroless plating method or the electroplating method following the electroless plating method, Depositing a conductive material in the opening of the groove structure;
including.
[0011]
In a preferred embodiment, the step (a) includes (a1) a step of curing the photocurable resin at a desired position on the substrate by an optical modeling method to form the groove structure, and (a2) the groove. A step of forming the groove structure by transferring it to a curable material using a mold having a structure pattern, and (a3) a step of patterning exposure of a photocurable resin by photolithography to form the groove structure. , Selected from the group consisting of
[0012]
In a more preferred embodiment, the method further includes a step of repeating the steps including the step (a) to the step (c) a predetermined number of times.
[0013]
The present invention also provides an electric circuit component manufactured by any method including the steps (a) to (c).
[0014]
The present invention further provides another method of manufacturing an electrical circuit component, which method comprises the following steps:
(A) forming a non-conductive groove structure on the substrate;
(B ′) patterning a conductive ink in a groove on the substrate by inkjet technology; and (c ′) irradiating the conductive ink in the groove with a laser to form a conductive pattern;
including.
[0015]
In a preferred embodiment, the step (a) includes (a1) a step of curing the photocurable resin at a desired position on the substrate by an optical modeling method to form the groove structure, and (a2) the groove. A step of forming the groove structure by transferring it to a curable material using a mold having a structure pattern, and (a3) a step of patterning exposure of a photocurable resin by photolithography to form the groove structure. , Selected from the group consisting of
[0016]
In a more preferred embodiment, the method further includes the step of repeating the step (a) to the step (c ′) a predetermined number of times.
[0017]
The present invention also provides an electric circuit component manufactured by any method including the steps (a) to (c ′).
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The first manufacturing method of the electric circuit component of the present invention includes the following steps:
(A) forming a non-conductive groove structure on the substrate;
(B) patterning an electroless plating catalyst-containing solution into the groove on the substrate by inkjet technology; and (c) an opening of the groove structure by electroless plating or electroplating subsequent to electroless plating. Depositing a conductive material on the substrate;
including.
[0019]
First, in step (a), a non-conductive groove structure is formed on the substrate.
[0020]
In the present invention, the substrate is a member constituting an electric circuit component and means a member for forming an electric circuit on the surface thereof, and its shape is not particularly limited. A conductive material or a non-conductive material may be used, or they may be mixed. For example, an electrode or an electric circuit may be formed on the surface in advance.
[0021]
In the step (a), the groove structure may be formed by any means. Preferably, the groove structure forming step includes (a1) a step of curing the photocurable resin at a desired position on the substrate by an optical modeling method to form the groove structure, and (a2) a gold having a groove structure pattern. Selected from the group consisting of: forming a groove structure by transferring to a curable material using a mold; and (a3) patterning exposure of a photocurable resin by photolithography to form the groove structure. .
[0022]
The photocurable resin used in the optical shaping method in the step (a1) is not particularly limited as long as it is non-conductive. Examples thereof include AZ CTP-100 (manufactured by Clariant Japan Co., Ltd.) and ACR10 (manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.).
[0023]
The light irradiated to the photocurable resin in the optical modeling method is not particularly limited as long as it has a wavelength and an energy level necessary for curing the resin. Since the photocurable resin generally has a large absorption at the ultraviolet wavelength, for example, the ultraviolet ray is condensed and irradiated. In order to increase the processing accuracy of stereolithography, it is preferable to use a laser. For example, as a laser in which a curing reaction of a photocurable resin is induced by absorption of one photon, a He—Cd laser, an Ar ion laser, a YAG laser, and an excimer laser can be given. Examples of the laser in which the curing reaction of the photocurable resin is induced by the multiphoton absorption phenomenon include a femtosecond laser (for example, a Ti-doped Al₂ O₃ laser). It is more preferable to use a femtosecond laser in that a point smaller than the beam spot can be cured by a multiphoton process by focused irradiation.
[0024]
In the step (a1), the groove structure is formed with a photocurable resin so that the position where the electric circuit is to be formed on the substrate becomes the groove by such an optical modeling method. In the step of forming the groove structure, since the photocurable resin is cured at a desired position on the substrate, this position cannot be a groove. Therefore, the “desired position on the substrate” means a subsequent step. The part where the electric circuit is not formed is intended. When forming the groove structure, the substrate may be irradiated with light in a state of being immersed in a photocurable resin solution. Alternatively, the groove depth can be reduced by thinly coating a photocurable resin on the substrate by spin coating or the like. The depth and width of the groove are appropriately determined according to the purpose, and are usually 5 to 100 μm and 0.1 to 5 μm, respectively.
[0025]
The curable material used in the step (a2) is not particularly limited as long as it can be transferred from the mold, and a non-conductive material is used. Examples of non-conductive materials that can be used for the substrate include glass, epoxy resin, polyurethane resin, silicone resin, diallyl phthalate resin, formaldehyde resin, phenol resin, amino resin, and ceramics. A mold release agent may be included as necessary.
[0026]
A mold having a groove structure pattern is obtained by subjecting a mold material to fine mold processing to produce a mold having a predetermined pattern, or by an optical modeling method as in the above step (a1). The groove structure may be used as it is, or may be manufactured by taking a replica of the groove structure by electroforming or the like.
[0027]
Examples of the mold material include metals, ceramics, intermetallic compounds, and amorphous carbon. Examples of the metal include Fe, Ni, Cu, Ag, Au, W, Si, and alloys thereof, stainless steel, and the like. Ceramics include ceramics such as oxides, carbides, nitrides and borides. Examples of the intermetallic compound include TiAl, Ni₃ Al, NiAl, NiTi, FeSi₂ , and WC (Cemented Carbide). Amorphous carbon is formed by molding a resin such as phenol resin, polyimide resin, epoxy resin, polycarbodiimide resin, furan resin, furfural resin, etc. in a non-oxygen atmosphere (in a vacuum or in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon). ), And is obtained by firing at 500 to 3000 ° C. In order to maintain the flatness of the mold, it is preferable that the amorphous carbon content after firing is 65% by weight or more. In particular, amorphous carbon is excellent in substrate releasability.
[0028]
The fine mold processing is performed by at least one processing means selected from the group consisting of laser processing, focused ion beam (FIB) processing, cutting processing, and electric discharge processing. It is preferable to carry out an appropriate combination according to the size of the pattern to be formed. Examples of laser processing include excimer laser processing, femtosecond laser processing, a combination of photolithography processing using an Ar laser or He—Cd laser and etching processing, and anisotropic etching such as Si. Examples of the cutting process include milling and shaving. In particular, the FIB processing is particularly suitable for processing a portion that becomes a mold of a groove in which a wiring is to be formed because a pattern having a finer and sharper shape can be obtained as compared with cutting processing, electric discharge processing, laser processing, and the like. Further, after photolithography of the resist material using the laser, the resist material can be cured by heat treatment and used as a mold.
[0029]
As the FIB apparatus, for example, an FIB processing observation apparatus (for example, FB-2000A) manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation is used. The variable apertures of these devices can be adjusted to form micrometer-sized as well as nanometer-sized patterns. For example, when a pattern is engraved using an FIB apparatus, the ceramics, intermetallic compound, and amorphous carbon are less susceptible to surface oxidation than metals such as iron, and the accuracy can be maintained. Therefore, it is preferable.
[0030]
In this way, a mold having a predetermined groove structure pattern is obtained.
[0031]
Next, the mold is transferred to form a groove structure on the substrate. The transfer may be performed by any means, but is preferably performed by embossing, compression molding, transfer molding, injection molding, or casting.
[0032]
Specifically, the above-described curable material is dissolved or dispersed in an appropriate solvent as necessary, or melted by heating, and using the mold, a method suitable for each material, for example, a solvent The method of removing, solidifying, curing, polymerizing, melting, sintering, etc. is transferred alone or in combination, and then peeled off from the mold. The material is supplied to the mold by means usually used by those skilled in the art depending on the transfer means. For example, a groove structure is formed on the substrate by inserting a thermoplastic resin previously cut into a predetermined dimension between the substrate and a mold heated to a predetermined temperature, pressurizing, and releasing.
[0033]
The photocurable resin used in the step (a3) is not particularly limited as long as it is non-conductive as in the step (a1). Examples thereof include AZ CTP-100 (manufactured by Clariant Japan Co., Ltd.) and ACR10 (manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.).
[0034]
In the step (a3), patterning exposure is performed by photolithography which is usually performed by those skilled in the art to form a groove structure. Specifically, a photo-curable resin solution is applied onto a substrate, and exposure (for example, ultraviolet rays) is applied through a mask having a predetermined pattern to cure the exposed resin, thereby removing the uncured liquid resin. Thus, a groove structure is formed on the substrate.
[0035]
Next, in the step (b), the electroless plating catalyst-containing solution is patterned in the groove on the substrate by an ink jet technique.
[0036]
Examples of the electroless plating catalyst-containing solution include a metal ion-containing solution and a metal complex solution, and a solution containing Pd, Pt or the like as a catalyst can be used. When light irradiation is performed after patterning, it is preferable to use a photosensitive catalyst-containing solution. When exposed to a reducing atmosphere, it is preferable to use a commercially available catalyst solution used in a one-component method.
[0037]
Since the groove in which the electroless plating catalyst-containing solution is to be patterned by an ink jet technique has a very narrow opening width, it is preferably performed using an ink jet head having a fine structure nozzle. More preferably, the amount of injection from the inkjet head is 4 pL or less, more preferably 2 pL or less.
[0038]
Then, by irradiating the substrate with light or exposing the substrate to a reducing atmosphere, the catalyst function can be improved by precipitating the metal catalyst in the electroless plating catalyst-containing solution on the bottom and side surfaces of the groove. it can. Specifically, the entire substrate on which the electroless plating catalyst-containing solution is patterned is irradiated with light, for example, ultraviolet rays, or the entire substrate is exposed to a reducing atmosphere, for example, an ammonia atmosphere. Irradiation or exposure conditions are appropriately determined according to the electroless plating catalyst-containing solution to be used.
[0039]
Next, in order to improve the deposition state of the plating in the step (c), the electroless plating catalyst-containing solution remaining in the groove after the metal catalyst deposition is removed. For example, it is removed by washing with water.
[0040]
In the step (c), a conductive substance is deposited on the opening of the groove structure at the position where the metal catalyst is deposited by an electroless plating method or an electroplating method subsequent to the electroless plating method. The electroless plating method is preferable in that there are few steps. The conductive substance to deposit is a metal, Preferably, copper, silver, gold | metal | money, platinum, nickel etc. are mentioned. The plating method is performed under the conditions normally performed by those skilled in the art. Typically, the entire substrate is immersed in a plating solution containing these metals, and the metal is deposited in the groove from the bottom to the opening.
[0041]
In this way, an electric circuit made of a conductive material is formed in the groove of the groove structure on the substrate, and an electric circuit component is obtained.
[0042]
Furthermore, a three-dimensional electric circuit can be manufactured by repeating the cycle from the steps (a) to (c). That is, when the cycle from step (a) to (c) is performed using the electric circuit component formed by the first cycle from step (a) to (c) as a substrate, the circuit is formed in the first cycle. A new electric circuit can be formed on the electric circuit. Usually, the electrical circuit is formed in a pattern different from that formed in the previous cycle. By repeating this cycle several times, an electric circuit component having an electric circuit with a three-dimensionally complicated structure can be manufactured.
[0043]
Hereinafter, the first method of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. However, the drawings are only examples, and the present invention is not limited to the drawings.
[0044]
As shown in FIG. 1A-1, in this example, theplanar electrode 20 is provided on thesubstrate 10 in advance. Thesubstrate 10 provided with theplanar electrode 20 is coated with aphotocurable resin solution 30 as shown in FIG. Next, thefemtosecond laser 80 is condensed and irradiated through thelens 82 while being scanned in the direction of the arrow, for example, and the photocurable resin is cured at a desired position on the substrate to form the photocurable resin moldedbody 40. ((A) -3 in FIG. 1). Next, the uncuredphotocurable resin solution 30 is removed to obtain a substrate having a groove structure made of the photocurable resin molded body 40 ((a) -4 in FIG. 1). The process shown in FIG. 1 corresponds to the optical modeling process (a) in the first method of the present invention.
[0045]
Next, as shown in FIG. 2B-1, the electroless plating catalyst-containingsolution 50 is patterned in the grooves on the substrate using theinkjet head 90. Next, the entire surface on which the electroless plating catalyst-containingsolution 50 is patterned is irradiated with, for example, ultraviolet rays 95 to deposit themetal catalyst 60 in the plating catalyst-containing solution on the bottom and side surfaces of the groove (FIG. 2B). ) -2). After deposition of themetal catalyst 60, the electroless plating catalyst-containingsolution 50 is removed to obtain a substrate having the catalyst on the bottom and side surfaces of the groove (FIG. 2 (b) -3). Next, this substrate is immersed in an electroless plating solution, and aconductive material 70 is deposited in the groove to form an electric circuit (FIG. 2C). In this way, theelectric circuit component 100 in which the electric circuit made of theconductive material 70 is formed in the groove of the groove structure on thesubstrate 10 is obtained.
[0046]
Further, as shown in (a)² of FIG. 3, the electric circuit component 100 (FIG. 2 (c)) obtained in the first cycle is used as a substrate, and the stereolithography of the step (a)² is performed. A groove structure made of the photocurable resin moldedbody 40 is formed. Then, by patterning an electroless plating catalyst-containing solution 50 (FIG. 3^(b) 2 -1), theultraviolet 95 to precipitate themetal catalyst 60 by irradiating the entire substrate surface (FIG. 3^(b) 2 -2) . After removal of the electroless plating catalyst-containingsolution 50 was immersed in an electroless plating solution to deposit aconductive material 70,electrical circuit components 100² having a three-dimensional electrical circuitry is obtained (FIG. 3 (c)² ). Similarly, a more complicated electric circuit can be formed by repeating from the stereolithography step (a) to the electroless plating step (c).
[0047]
The second manufacturing method of the electric circuit component of the present invention includes the following steps:
(A) forming a non-conductive groove structure on the substrate;
(B1) A step of applying an electroless plating catalyst-containing solution to the entire surface of the substrate having the groove structure;
(B2) wiping the surface of the substrate to leave the electroless plating catalyst-containing solution only in the groove; and (c) the electroless plating method or the electroplating method following the electroless plating method, Depositing a conductive material in the opening of the groove structure;
including.
[0048]
In the second manufacturing method, the first manufacturing method is different from the step (b) in the following steps:
(B1) a step of applying an electroless plating catalyst-containing solution to the entire surface of the substrate having a groove structure; and (b2) a step of leaving the electroless plating catalyst-containing solution only in the groove by wiping the surface of the substrate. The other steps (a) and (c) are exactly the same. Moreover, in order to improve a catalyst function, it is the same that the process (b) -2 and (b) -3 in the said 1st manufacturing method can be performed after a process (b2).
[0049]
The electroless plating catalyst-containing solution used in the step (b1) is the same as that described for the step (b) of the first production method. In the step (b1), the electroless plating catalyst-containing solution is thinly applied to the entire substrate surface having a groove structure by means usually used in the technical field. At this time, the electroless plating catalyst-containing solution penetrates to the bottom of the groove.
[0050]
Next, in step (b2), the surface of the substrate is wiped so as to leave the electroless plating catalyst-containing solution only in the grooves. The means for wiping is a slide with a silicon rubber squeegee. This step needs to be performed with care so that the electroless plating catalyst-containing solution does not remain in a portion that is not a groove on the substrate.
[0051]
In this way, an electric circuit made of a conductive material is formed in the groove of the groove structure on the substrate, and an electric circuit component is obtained. Also in the case of the second manufacturing method, a three-dimensional electric circuit can be manufactured by repeating the cycle from the steps (a) to (c).
[0052]
The second method of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. However, the drawings are only examples, and the present invention is not limited to the drawings.
[0053]
Step (a) is exactly the same as the first manufacturing method described above. For example, as shown in FIG. 1, a substrate having a groove structure made of a photocurable resin moldedbody 40 is obtained by stereolithography.
[0054]
Next, as shown in FIG. 4B1, the electroless plating catalyst-containingsolution 50 is applied to the entire surface of the substrate having the groove structure by using, for example, a spray. Next, as shown in FIG. 4 (b2), the surface of the substrate is wiped with a silicon rubber squeegee to leave the electroless plating catalyst-containingsolution 50 only in the grooves. By irradiating the entire surface where the electroless plating catalyst-containingsolution 50 is left only in the groove with, for example, ultraviolet rays 95, themetal catalyst 60 in the plating catalyst-containing solution is deposited on the bottom and side surfaces of the groove (FIG. 4). (B) -2). After deposition of themetal catalyst 60, the electroless plating catalyst-containingsolution 50 is removed to obtain a substrate having the catalyst on the bottom and side surfaces of the groove (FIG. 4 (b) -3). Next, this substrate is immersed in an electroless plating solution, and aconductive material 70 is deposited in the groove to form an electric circuit (FIG. 4C). In this way, theelectric circuit component 100 in which the electric circuit made of theconductive material 70 is formed in the groove of the groove structure on thesubstrate 10 is obtained. About the following repeating process, it is the same as that of the said 1st manufacturing method.
[0055]
In the second method of the present invention, instead of using the inkjet technique, the electroless plating catalyst-containing solution is simply applied and wiped, so that the step (b) can be performed more easily.
[0056]
The third manufacturing method of the electric circuit component of the present invention includes the following steps:
(A) forming a non-conductive groove structure on the substrate;
(B ′) patterning a conductive ink in a groove on the substrate by inkjet technology; and (c ′) irradiating the conductive ink in the groove with a laser to form a conductive pattern;
including.
[0057]
Step (a) in the third method is the same as step (a) in the first method.
[0058]
In the next step (b ′), conductive ink is patterned in the groove on the substrate by an ink jet technique.
[0059]
Examples of the conductive ink used here include metal nanoparticle dispersed ink, metal complex ink, and low melting point metal. Examples of the metal contained in these include copper, silver, gold, platinum, and nickel. These are dissolved in an appropriate solvent, or in the case of a low melting point metal, melted by heating and used as a fluid for injection by an ink jet technique. Suitable solvents include butyl carbitol acetate, 3-dimethyl-2-imidazolidine, tetradecane, alcohol, water, xylene and the like.
[0060]
Since the groove to be patterned has a very narrow opening width, it is preferably performed using an inkjet head having a fine-structure nozzle. More preferably, the amount of injection from the inkjet head is 4 pL or less, more preferably 2 pL or less.
[0061]
Next, in step (c ′), the conductive ink in the groove is irradiated with a laser to form a conductive pattern. In this step, the conductive ink is baked by a laser to deposit the metal contained in the ink in the groove. Examples of the laser used for the baking include a He—Cd laser, an Ar ion laser, a YAG laser, an excimer laser, and a femtosecond laser. Laser irradiation conditions can be appropriately determined according to the conductive ink used. Moreover, you may use heat drying together.
[0062]
In this way, an electric circuit made of a conductive material is formed in the groove of the groove structure on the substrate, and an electric circuit component is obtained. Also in the case of the third manufacturing method, a three-dimensional electric circuit can be manufactured by repeating the cycle from the above steps (a) to (c ′).
[0063]
The third method of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. However, the drawings are only examples, and the present invention is not limited to the drawings.
[0064]
Step (a) is exactly the same as the first manufacturing method described above. For example, as shown in FIG. 1, a substrate having a groove structure made of a photocurable resin moldedbody 40 is obtained by stereolithography.
[0065]
Next, as shown in FIG. 5B ′, theconductive ink 55 is patterned in the groove on the substrate by using theinkjet head 90. Next, theconductive ink 55 in the groove is focused and irradiated with thefemtosecond laser 80 through thelens 82, for example, in the direction of the arrow (FIG. 5 (c ′)-1) to deposit theconductive material 70. Then, a conductive pattern is formed (FIG. 5 (c ′)-2). In this way, theelectric circuit component 100 in which the electric circuit made of theconductive material 70 is formed in the groove of the groove structure on thesubstrate 10 is obtained.
[0066]
Further, as shown in FIG. 6 (a)² , a groove structure composed of the photocurable resin moldedbody 40 is formed on the substrate of theelectric circuit component 100 obtained in the first cycle by the optical modeling method. . Next, theconductive ink 55 is patterned (FIG. 6 (b ′)² ), and thefemtosecond laser 80 is focused and deposited to deposit the conductive material 70 (FIG. 6 (c ′)² −1), and three-dimensionally.electrical circuit components 100² is obtained with electrical circuits (FIG.^{6 (c ') 2 -2)} . Similarly, a more complicated electric circuit can be formed by repeating steps (a) of optical modeling to steps (c ′) of laser irradiation.
[0067]
【The invention's effect】
According to the present invention, an electric circuit component having a three-dimensional complicated electric circuit can be manufactured without drilling or the like. In addition, since the width and depth of a circuit to be formed can be accurately adjusted using a laser or the like, an extremely fine three-dimensional electrical circuit can be formed. Therefore, it is possible to manufacture an electric circuit component having a high-density three-dimensional electric circuit.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electric circuit component for explaining a procedure of stereolithography, which is step (a) of the first manufacturing method of the electric circuit component of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an electric circuit component for explaining steps (b) to (c) of the first manufacturing method of the electric circuit component of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an electric circuit component, showing the manufacturing process of the electric circuit component by repeating steps (a) to (c) of the first manufacturing method of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an electric circuit component for explaining steps (b1) to (c) of the second manufacturing method of the electric circuit component of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an electric circuit component for explaining steps (b ′) to (c ′) of a third manufacturing method of the electric circuit component of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an electric circuit component showing a process of repeatedly manufacturing the electric circuit component from steps (a) to (c ′) of the third manufacturing method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OFSYMBOLS 10 Board |substrate 20Planar electrode 30Photocurable resin solution 40Photocurable resin molding 50Coating film 55 of plating catalyst containing solutionConductive ink 60Metal catalyst 70Conductive substance 80Femtosecond laser 82Lens 90Inkjet nozzle 100 Formed electric circuit component 100 'Electric circuit component having a three-dimensional electric circuit

Claims

Translated fromJapanese

電気回路部品の製造方法であって、以下の工程：
（ａ）基板上に非導電性の溝構造を形成する工程；
（ｂ）インクジェット技術によって、該基板上の溝に無電解メッキ触媒含有溶液をパターニングする工程；および
（ｃ）無電解メッキ法または無電解メッキ法に続く電解メッキ法により、該溝構造の開口部に導電性物質を析出させる工程；
を含む、方法。An electrical circuit component manufacturing method comprising the following steps:
(A) forming a non-conductive groove structure on the substrate;
(B) patterning an electroless plating catalyst-containing solution into the groove on the substrate by inkjet technology; and (c) an opening of the groove structure by electroless plating or electroplating subsequent to electroless plating. Depositing a conductive material on the substrate;
Including a method.

前記工程（ａ）が、（ａ１）光造形法により前記基板上の所望の位置で光硬化性樹脂を硬化させて、前記溝構造を形成する工程、（ａ２）前記溝構造のパターンを有する金型を用いて硬化性材料に転写することによって該溝構造を形成する工程、および（ａ３）光硬化性樹脂をフォトリソグラフィーによってパターニング露光して、前記溝構造を形成する工程、からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。The step (a) includes (a1) a step of curing the photocurable resin at a desired position on the substrate by an optical modeling method to form the groove structure, and (a2) a gold having a pattern of the groove structure. Selected from the group consisting of: forming the groove structure by transferring to a curable material using a mold; and (a3) patterning exposure of a photocurable resin by photolithography to form the groove structure. The method of claim 1, wherein:

前記工程（ａ）から前記工程（ｃ）までを含む工程を所定回数繰り返す工程をさらに含む、請求項１または２に記載の方法。The method according to claim 1, further comprising a step of repeating the steps including the step (a) to the step (c) a predetermined number of times.

電気回路部品の製造方法であって、以下の工程：
（ａ）基板上に非導電性の溝構造を形成する工程；
（ｂ１）該溝構造を有する基板の表面全体に、無電解メッキ触媒含有溶液を塗布する工程；
（ｂ２）該基板の表面をワイプすることにより、該無電解メッキ触媒含有溶液を該溝内のみに残す工程；および
（ｃ）無電解メッキ法または無電解メッキ法に続く電解メッキ法により、該溝構造の開口部に導電性物質を析出させる工程；
を含む、方法。An electrical circuit component manufacturing method comprising the following steps:
(A) forming a non-conductive groove structure on the substrate;
(B1) A step of applying an electroless plating catalyst-containing solution to the entire surface of the substrate having the groove structure;
(B2) wiping the surface of the substrate to leave the electroless plating catalyst-containing solution only in the groove; and (c) the electroless plating method or the electroplating method following the electroless plating method, Depositing a conductive material in the opening of the groove structure;
Including a method.

前記工程（ａ）が、（ａ１）光造形法により前記基板上の所望の位置で光硬化性樹脂を硬化させて、前記溝構造を形成する工程、（ａ２）前記溝構造のパターンを有する金型を用いて硬化性材料に転写することによって該溝構造を形成する工程、および（ａ３）光硬化性樹脂をフォトリソグラフィーによってパターニング露光して、前記溝構造を形成する工程、からなる群より選択される、請求項４に記載の方法。The step (a) includes (a1) a step of curing the photocurable resin at a desired position on the substrate by an optical modeling method to form the groove structure, and (a2) a gold having a pattern of the groove structure. Selected from the group consisting of: forming the groove structure by transferring to a curable material using a mold; and (a3) patterning exposure of a photocurable resin by photolithography to form the groove structure. 5. The method of claim 4, wherein:

前記工程（ａ）から前記工程（ｃ）までを含む工程を所定回数繰り返す工程をさらに含む、請求項４または５に記載の方法。The method according to claim 4 or 5, further comprising a step of repeating the steps including the step (a) to the step (c) a predetermined number of times.

請求項１から６のいずれかに記載の方法によって製造された、電気回路部品。An electric circuit component manufactured by the method according to claim 1.

電気回路部品の製造方法であって、以下の工程：
（ａ）基板上に非導電性の溝構造を形成する工程；
（ｂ’）インクジェット技術によって、該基板上の溝に導電性インクをパターニングする工程；および
（ｃ’）該溝内の該導電性インクにレーザーを照射して、導電パターンを形成する工程；
を含む、方法。An electrical circuit component manufacturing method comprising the following steps:
(A) forming a non-conductive groove structure on the substrate;
(B ′) patterning a conductive ink in a groove on the substrate by inkjet technology; and (c ′) irradiating the conductive ink in the groove with a laser to form a conductive pattern;
Including a method.

前記工程（ａ）が、（ａ１）光造形法により前記基板上の所望の位置で光硬化性樹脂を硬化させて、前記溝構造を形成する工程、（ａ２）前記溝構造のパターンを有する金型を用いて硬化性材料に転写することによって該溝構造を形成する工程、および（ａ３）光硬化性樹脂をフォトリソグラフィーによってパターニング露光して、前記溝構造を形成する工程、からなる群より選択される、請求項８に記載の方法。The step (a) includes (a1) a step of curing the photocurable resin at a desired position on the substrate by an optical modeling method to form the groove structure, and (a2) a gold having a pattern of the groove structure. Selected from the group consisting of: forming the groove structure by transferring to a curable material using a mold; and (a3) patterning exposure of a photocurable resin by photolithography to form the groove structure. 9. The method of claim 8, wherein:

前記工程（ａ）から前記工程（ｃ’）までを所定回数繰り返す工程をさらに含む、請求項８または９に記載の方法。The method according to claim 8 or 9, further comprising the step of repeating the step (a) to the step (c ') a predetermined number of times.

請求項８から１０のいずれかに記載の方法によって製造された、電気回路部品。An electrical circuit component manufactured by the method according to claim 8.