JP2003100950A - 粉体集合体からなるパターンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体デバイスの実装に使用されるバンプの
精密配置や、チタン等の難加工物質からなる微細パター
ン等を簡便に量産できる技術を提供する。 【解決手段】 磁場の分布を外部に与える材料を用いて
雛形パターン体１を準備する工程と、その雛形パターン
体１上に基材２を設ける工程と、磁場中において基材２
上へ一定の磁化率を有する材料からなる粉体３を接触さ
せて基材２上に雛形パターン体１に沿った粉体集合体か
らなるパターン４を形成させる工程と、その基材上の粉
体集合体からなるパターン４を基材２に固着させる工程
とを含む、基材上に形成された粉体集合体からなるパタ
ーンの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パターンが形成さ
れた基材の製造方法に関し、特に半導体デバイスの実装
に使用されるバンプの精密配置や、チタン等の難加工物
質の微細パターン等を簡便に量産できる技術を提供する
ことにある。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの実装に使用され
るバンプの精密配置や携帯電話等の電気回路等の精密パ
ターンは、ますます微細にかつ精密さが要求されてきて
いる。特に半導体分野においては、ムーアの法則にみら
れるように、年々、チップ当たりの素子数が飛躍的に増
加し、バンプは微細で精密であることばかりでなく、大
容量電流を流すことができ、放熱も大きくし、接点の感
度をアップさせるため、接点が盛り上がった高さのある
バンプが要求されてきている。これらのバンプの精密配
置や電気回路等の精密パターンにおいては、フォトレジ
スト技術を用いた無電解めっきや電気めっき、それらの
組み合わせ、あるいは塗装・印刷法が知られている。し
かし、無電解めっきは、析出速度が遅いので、必要なめ
っき厚さを得るために長時間を要し、経済的でない。電
解めっきにおいては、析出速度が速いが、初めから全パ
ターンに通電が取れていないと電流が流れず、めっきが
析出できない。そこで初めに無電解めっきにより目的の
場所に析出させ、電流が流れる程度に厚くなった後、電
気めっきによりその上に析出する手法もあるが、工程が
複雑になってしまう。さらに、バンプのようにパターン
が不連続の場合は、電気めっきが使用できない。さら
に、無電解めっきや電解めっきの双方において、微細な
凹凸の内部や半導体におけるブラインドビアホールと呼
ばれる微細なホールの内部までめっき液を充分に補給す
ることが困難で、ますます微細で精密になっている半導
体分野では、これらの加工法は限界にきている。他方、
塗装・印刷法では、塗料等が液状であることから、微細
で複雑なパターン、例えばパターン間の０．５ｍｍ以下
の線などを作成することが困難である等の問題点があ
り、精密で複雑なパターンに適応できない場合があり、
また、微細な凹凸やホールの内部にまで液が届かない問
題点もある。

【０００３】一方、チタン、タングステン、モリブデ
ン、ビスマス等の金属、パラジウムやバナジウム等の触
媒、フェライト、チタン酸バリウム等のセラミック、高
温超伝導体を含む超伝導体、導電性プラスチック等のよ
うな難加工物質や機能材料においては、それらの物質よ
り微細なパターンを形成するには、それらの粉体を顔料
の替わりに入れて、塗装や印刷する手段が用いられる
が、塗装印刷法は上記のような問題点がある。

【０００４】チタン、金、銀等の装飾材においても、
布、革、複雑な形状のプラスッチック製品等の上に、塗
装印刷法以上の微細で精密なパターンによる装飾が求め
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の欠点を除くためになされたものであって、その目的
とするところは、微細で精密であり、不連続で複雑なパ
ターンが形成された基材の製造方法であって、ドーム状
等の複雑な形状を有する基材や、微細な凹凸やホール等
を有するため、塗装やめっきが困難な基材に対しても、
微細で精密なパターンを有する基材を量産できる技術を
提供することにある。また、他の目的は、近年、チップ
当たりの素子数が飛躍的に増加している半導体業界にお
いて、バンプの微細で精密なパターン配置を提供し、さ
らに大容量電流を流すことができ、放熱も大きくし、接
点の感度をアップさせるための接点が盛り上がった高さ
のあるバンプを、簡便な手段で量産できる技術を提供す
ることにある。更に他の目的は、チタン、モリブデン、
タングステン等の難加工物質による微細パターンを有す
る基材の製造を可能にし、表面が耐摩耗性を要求される
基材等を、これらの物質の使用量を軽減しつつ性能のよ
い製品の量産を可能にする技術を提供することにある。
更に他の目的は、フェライト、ビスマス、高温超伝導体
を含む超伝導体等の機能材料による微細パターンを有す
る基材の製造を可能にし、精密な磁気回路パターン等を
可能にし、これらの物質の使用量を軽減しつつ性能のよ
い製品の量産を可能にする技術を提供することにある。
更に他の目的は、バナジウムやパラジウム等の触媒によ
る微細パターンを有する基材の製造を可能にし、凹凸や
穴の多い表面積の多い基材上に触媒の一定のパターンを
形成し、より少ない触媒で反応効率のよい触媒を有する
基材の量産を可能にする技術を提供することにある。更
に他の目的は、ポリピロールや、プラスチック微粒子に
導電加工した導電性プラスチック等による微細パターン
を製造を可能にし、フレキシブルで折り曲げができシヨ
ックに強い微細な電気回路を有する製品の量産を可能に
する技術を提供することにある。更に他の目的は、チタ
ン、金、銀等の装飾材の微細で複雑なパターンを、布、
革、複雑な形状のプラスッチック製品等の上に施し、装
飾的価値を高めた製品を量産できるようにすることにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁場の分布を
外部に与える材料を用いて雛形パターン体を準備する工
程と、その雛形パターン体上に基材を設ける工程と、磁
場中においてその基材上へ下記の磁化率を有する材料か
らなる粉体を接触させて基材上に雛形パターン体に沿っ
た粉体集合体からなるパターンを形成させる工程と、基
材上の粉体集合体からなるパターンを基材に固着させる
工程とを含む、基材上に形成された粉体集合体からなる
パターンの製造方法に関する、 ａ．粉体が常磁性体の場合は、＋５×１０^−６ｃｍ^３／
ｍｏｌ以上のモル磁化率を有する材料、 ｂ．粉体が反磁性体の場合は、−４×１０^−６ｃｍ^３／
ｍｏｌ以下のモル磁化率を有する材料。 また本発明は、磁場の分布を外部に与える材料を用いて
雛形パターン体を準備する工程と、その雛形パターン体
上に基材を設ける工程と、無磁場中においてその基材上
へ下記の磁化率を有する材料からなる粉体を接触させる
工程と、その基板上へその粉体が接触されている状態で
磁場をかけて、基材上に雛形パターン体に沿った粉体集
合体のパターンを形成させる工程と、基材上の粉体集合
体のパターンを基材に固着させる工程とを含む、基材上
に形成された粉体集合体からなるパターンの製造方法に
関する、 ａ．粉体が常磁性体の場合は、＋５×１０^−６ｃｍ^３／
ｍｏｌ以上のモル磁化率を有する材料、 ｂ．粉体が反磁性体の場合は、−４×１０^−６ｃｍ^３／
ｍｏｌ以下のモル磁化率を有する材料。 さらに本発明は、磁場の分布を外部に与える材料を用い
て雛形パターン体を準備する工程と、磁場中においてそ
の雛形パターン体上へ下記の磁化率を有する材料からな
る粉体を接触させて雛形パターン体上に雛形パターン体
に沿った粉体集合体からなるパターンを形成させる工程
と、その雛形パターン体上に基材を設けて、雛形パター
ン体に沿ったパターンの粉体集合体を基材に転写する工
程と、基材上のパターンを基材に固着させる工程とを含
む、基材上に形成された粉体集合体からなるパターンの
製造方法に関する、 ａ．粉体が常磁性体の場合は、＋５×１０^−６ｃｍ^３／
ｍｏｌ以上のモル磁化率を有する材料、 ｂ．粉体が反磁性体の場合は、−４×１０^−６ｃｍ^３／
ｍｏｌ以下のモル磁化率を有する材料。 さらに本発明は、磁場の分布を外部に与える材料を用い
て雛形パターン体を準備する工程と、無磁場中において
その雛形パターン体上へ下記の磁化率を有する材料から
なる粉体を接触させる工程と、当該雛形パターン体上へ
当該粉体を接触されている状態で磁場をかけて、その雛
形パターン体に沿った粉体集合体からなるパターンを形
成させる工程と、その雛形パターン体上に基材を設け、
雛形パターン体に沿ったパターンの粉体集合体を基材に
転写する工程と、基材上の粉体集合体からなるパターン
を基材に固着させる工程とを含む、基材上に形成された
粉体集合体からなるパターンの製造方法に関する、 ａ．粉体が常磁性体の場合は、＋５×１０^−６ｃｍ^３／
ｍｏｌ以上のモル磁化率を有する材料、 ｂ．粉体が反磁性体の場合は、−４×１０^−６ｃｍ^３／
ｍｏｌ以下のモル磁化率を有する材料。 さらに本発明は、前記の粉体が電気伝導性材料であり、
パターンがバンプの配置パターンであるであることを特
徴とする、基材上に形成された粉体集合体からなるパタ
ーンの製造方法に関する。さらに本発明は、前記の粉体
が、チタン、ビスマス、タングステン、モリブデンの内
から選ばれた難加工材であることを特徴とする、基材上
に形成された粉体集合体からなるパターンの製造方法に
関する。さらに本発明は、前記の粉体が、フェライト、
チタン酸バリウム、バナジウム、パラジウム、高温超伝
導体を含む超伝導体導体、電導性プラスチックの内から
選ばれた機能材料であることを特徴とする、基材上に形
成された粉体集合体からなるパターンの製造方法に関す
る。さらに本発明は、前記の粉体が、チタン、金、銀等
の装飾材であり、装飾用ののパターンを形成することを
特徴とする、基材上に形成された粉体集合体からなるパ
ターンの製造方法に関する。さらに本発明は、前記の磁
場の分布を外部に与える材料が反磁性体のビスマスであ
ることを特徴とする、基材上に形成された粉体集合体か
らなるパターンの製造方法に関する。さらに本発明は、
前記の磁場の分布を外部に与える材料が高温超伝導体を
含む超伝導体であることを特徴とする、基材上に形成さ
れた粉体集合体からなるパターンの製造方法に関する。
さらに本発明は、前記により製造された基材上に形成さ
れた粉体集合体からなるパターンを、他の基材上に転写
することを特徴とする、基材上に形成された粉体集合体
からなるパターンの製造方法に関する。

【０００７】本発明は、磁場の分布を外部に与える材料
を用いて雛形パターン体をつくり、その雛形パターン体
上に基材を設け、磁場中において基材上へ所定の磁化率
を有する粉体を接触させて、基材上に雛形パターン体に
沿った粉体集合体からなるパターンを形成させることを
特徴とする。ここで、「パターン」は、一定の形状を意
味し、記号や文字、商標、商号等も含まれ、またそれら
の全体として一定の紋様を形成する場合も含まれる。本
発明における、雛形パターン体に「沿ったパターン」と
は、磁場を外部に与える材料の磁性と粉体の磁性が一致
し、お互いが引き合う場合（常磁性体同士、または反磁
性体同士）は、雛形パターン体のパターンが基材に投影
されたような形態に粉体が集積したパターンとなり、磁
場を外部に与える材料の磁性と粉体の磁性が反対で、お
互いが反発する場合（一方は常磁性体で他方が反磁性
体）は、雛形パターン体のパターンを避けるような形態
に粉体が集積したパターンとなる。それらの具体的な説
明は、図面において説明する。

【０００８】また、この雛形パターン体は「磁場を外部
に与える材料」を用いて作られる。ここで「磁場を外部
に与える材料」とは、常磁性体として鉄、ニッケル、コ
バルトなどの強磁性体が代表的であり、その外部に与え
る磁場の強さは、粉体に磁場を作用させる場所におい
て、０．１Ｔ（テスラ）以上、好ましくは０．５Ｔ以
上、１Ｔ以上であることがさらに好ましい磁束密度から
なる磁場いう。また、その材料が反磁性体の場合は、ビ
スマスおよびニオブ−ジルコニウム、ニオブ−チタン、
バナジウム−チタンなどの高温超伝導体を含む超伝導体
があり、その外部に与える磁場の強さは、粉体に磁場を
作用させる場所において、０．７Ｔ以上、好ましくは１
Ｔ以上、１．５Ｔ以上であることがさらに好ましい磁束
密度からなる磁場をいう。なお「磁場中」とは、このよ
うな磁場を外部に与える材料により、粉体に磁場が作用
する場所における磁場を意味する。なお、磁場を外部に
与える材料による磁場は、外部磁場により、または磁場
を外部に与える材料による磁場と外部磁場の協同作用で
上記の磁場が形成される場合も含まれる。また、これら
の磁場は、粉体に磁場を作用させる温度での磁場であ
り、加熱下や冷却下である場合も含まれる。

【０００９】本発明は、雛形パターン体上に基材を設
け、磁場中において基材上へ所定の磁化率を有する粉体
を接触させて、基材上に雛形パターン体に沿った粉体集
合体からなるパターンを形成させることを特徴とする。
ここで、「基材」とは、シリコン等の半導体、アルミニ
ウムや銅などの金属、プラスチック等の絶縁物、セラミ
ック等の無機材料、紙、布、フィルム、また革や木材等
の天然素材も使用される。また、その基材の形状は、平
面的な板状、膜状、シート状のものばかりでなく、ドー
ム状、多角錐等のもっと複雑な形状であってもよい。ま
た、その表面も必ずしも平滑である必要はなく、凹凸が
あるものや穴が開いているものも使用することができ
る。

【００１０】本発明の所定の磁化率を有する粉体は、粉
体が常磁性体の場合は、＋５×１０^−６ｃｍ^３／ｍｏｌ
以上、好ましくは８×１０^−６ｃｍ^３／ｍｏｌ以上であ
り、さらに１０×１０^−６ｃｍ^３／ｍｏｌ以上であるモ
ル磁化率を有する材料であることが最も好ましい。また
粉体が反磁性体の場合は、−４×１０^−６ｃｍ^３／ｍｏ
ｌ以下であり、好ましくは−８×１０^−６ｃｍ^３／ｍｏ
ｌ以下であり、−１０×１０^−６ｃｍ^３／ｍｏｌ以下で
あるのモル磁化率を有する材料であることが最も好まし
い。粉体は、微粒子を含むが、平均粒度（サンプル１０
０粒子の外形寸法の算術平均）が１ｍｍ以下であること
が好ましく、０．１ｍｍ以下であることがさらに好まし
く、０．０１ｍｍ以下が最も好ましい。ミクロンメータ
以下である超微粒子も使用することができる。粉体がフ
ァインになるほど、微細なパターンは鮮明となり、本発
明の基材上に形成されたパターンが繊細かつ鮮明になる
からである。なお、粉体が強磁性体であることにより、
雛形パターン体の磁場にさらされて、基材上に到達でき
ない場合は、粉体表面に他の物質を吸着やコーティング
させたり、また他の物質の微粉体の表面に、この強磁性
体の微粉体を吸着させたり、コーティングさせること
で、磁気力をある程度抑え、基材へ到達させることもで
きる。

【００１１】本発明は、基材上に雛形パターン体に沿っ
た所定の磁化率をもった粉体のパターンを形成させ、さ
らにその基材上の粉体集合体からなるパターンを基材に
固着させることを特徴とする。ここで「固着」とは、基
板上の粉体が移動等によって簡単にパターンが崩れるこ
とがない程度に粉体と基板が一体化しておればよく、強
固に固着したい場合は、別工程でさらに固着することも
できる。なお、固着の手段は、プレス作用で固着する場
合もあり、また、加熱炉中、熱風、赤外線等で加熱する
ことにより固着する場合もあり、高周波加熱により固着
させることもできる。これらのプレスや加熱による手段
は、粉体集合体からなるパターンに不純物が入ることが
ないので、不純物が入ることを嫌う用途では、特に好ま
しい。また、他の手段として、樹脂や接着剤等をスプレ
ーやコーティングすることは、簡便であり確実に固着で
きるので、本発明では多用される。さらに、他のフィル
ム等で粉体集合体上をコーティングすることもできる。
また他の手段として、基材上の粉体集合体に無電解めっ
きや電解めっきを施し、粉体上に金属層を設ける固着手
段もあり、粉体集合体からなるパターンの電導性を高め
たり、強度をアップさせる場合は、特に有効である。な
お、基材の表面に、感圧接着剤等を塗布しておくこと
で、プレスによる固着を容易にすることもできる。また
基材の表面に、熱融着性接着剤等を塗布しておくこと
で、熱による固着を容易にすることもできる。なお、パ
ターンを他の基材に転写する場合は、この固着は強固で
ある必要はなく、また基材表面もある程度離型性がある
ものが望ましい。また、雛形パターン体と基材との離型
性を良くするため、雛形パターン体と基材との間に離型
性のよいテフロン（登録商標）やシリコンのフィルム等
を置いてもよく、または、雛形パターン体の表面をシリ
コンやテフロン等で離型処理しておくことも好ましい。

【００１２】さらに本発明は、磁場の分布を外部に与え
る材料を用いて雛形パターン体をつくり、その雛形パタ
ーン体上に基材を設け、無磁場中において基材上へ所定
の磁化率を有する材料からなる粉体を接触させたあとに
磁場をかけて、基材上に雛形パターン体に沿ったパター
ンを形成させ、さらにその基材上のパターンを基材に固
着させる手段をとることもできる。ここで、「無磁場」
とは、人為的に作られた磁場がない状態を意味し、磁石
としての地球がつくる磁場は無磁場とする。「磁場をか
ける」とは、上記の粉体に磁場を作用させる環境下で、
磁場を外部に与える材料が機能する磁場になるような磁
場をかけることを意味する。

【００１３】上記は、雛形パターン体上に基板を置き、
基板上へ粉体を接触させてパターンを形成させる場合に
ついて説明したが、雛形パターン体上へ粉体を接触させ
て、雛形パターン体上に直接雛形パターン体に沿った粉
体集合体からなるパターンを形成させる手段をとること
もできる。その場合は、その雛形パターン体上の粉体で
形成されたパターンを、基材に転写する工程が必要とな
る。転写とは、ここでは雛形パターン体上にできた粉体
集合体からなるパターンを、基板上に移行させることを
いう。なお、この雛形パターン体上に直接に粉体集合体
パターンを形成させる手段は、雛形パターン体が磁場を
有する場合も、粉体を接触させる段階では無磁場で、後
から磁場をかける場合の両方がある。この雛形パターン
体上に直接に粉体集合体パターンを形成させる手段で
は、雛形パターン体と粉体集合体からなるパターンの離
型性を良くするため、雛形パターン体と粉体集合体から
なるパターンとの間に、離型性のよいテフロンやシリコ
ンのフィルム等を置くことが好ましく、または、雛形パ
ターン体の表面をシリコンやテフロン等で離型処理して
おくことも好ましい。

【００１４】さらに本発明は、上記の粉体が電気伝導性
材料であり、パターンがバンプの配置パターンであるこ
とを特徴とする。ここで、電気伝導性材料とは、２０℃
における比抵抗が７μΩ・ｃｍ以下であることが好まし
く、５μΩ・ｃｍ以下であることがさらに好ましく、３
μΩ・ｃｍ以下であることが最も好ましい。これらの材
料としては、アルミニュウム、銅、錫、半田、金、銀ば
かりでなく、導電性プラスチックや、プラスチック微粒
子に金めっきしたような物質も含まれる。ここで、バン
プとは、半導体基板やプリント配線板における相互接続
用の接点をいう。本発明によるバンプは、微細かつ精密
な位置パターンで、しかも不連続のパターンを簡便に量
産できことが利点であり、さらに、このバンプが盛り上
がって高さのある形状とすることができることも利点で
ある。盛り上がって高さのあるバンプは、大容量の電流
を流せ、放熱も良く、また接点でのプリント配線基板等
との接続感度も良くなる。本発明での磁場を外部に与え
る材料と粉体の磁性が反対で、常磁性体と反磁性体との
組み合わせでは、粉体が盛り上がるので、特に好まし
い。なお、バンプ状に盛り上がった粉体集合体を、無電
解めっきすることにより、粉体集合体表面を銅、酸化ア
ルミニュウム、金、銀等の金属で被うことは、電導性を
良くし、粉体集合体を補強し、基板と粉体集合体との固
着も強くするので、特に好ましい。

【００１５】さらに本発明は、上記の粉体が、チタン、
ビスマス、タングステン、モリブデン、フェライト、チ
タン酸バリウム、バナジウム、パラジウム、高温超伝導
体を含む超伝導体導体、電導性プラスチックの内から選
ばれた難加工材料や機能材料であることを特徴とする基
材上に形成された粉体集合体からなるパターンの製造方
法に関する。これらの材料は高価であり、できるだけ少
量で効果のある使用法が望まれており、また、加工が困
難で、微細で精密なパターンに仕上げることが困難であ
ったが、本発明によりそれらを可能にすることができ
た。これらの素材を使用することで、モリブデンやタン
グステン等の難加工物質からなる微細パターンのレジノ
イド砥石を製造し、削り取り時の発熱が少なく、削りカ
スの除去がスムースなため削り取り時間の短縮した。ま
た、同様にモリブデンやタングステン等の難加工物質を
表面とするクランクシャフトやピストンリング等の、耐
摩耗性を要求される基材を提供することもできた。ま
た、フェライト、ビスマス、高温超伝導体を含む超伝導
体等の機能材料による微細パターンを有する基材の製造
を可能にし、精密な磁気回路パターン等を可能にし、コ
ンピュータ等のハードディスクのヘッド等において、こ
れらの物質の使用量を軽減しつつ性能のよい製品の量産
を可能にする技術を提供することができた。さらに、バ
ナジウムやパラジウム等の触媒による微細パターンの粉
体集合体により、凹凸や穴の多い表面積の多い基材上に
触媒の一定のパターンを形成し、より少ない触媒で反応
効率のよい触媒を有する基材の量産することができた。
更に、ポリピロールやプラスチック微粒子に導電加工し
た導電性プラスチックによる微細パターンを有する基材
により、精密でフレキシブルな電気回路パターンを有
し、折り曲げができショックに強い微細な電気回路を有
する製品の量産することができる。また、本発明におけ
る基材をＰＰフィルムとし、その上にチタン酸バリウム
が一定パターンに配置されることにより、表面積が大き
くなり、高品質のコンデンサとすることができた。

【００１６】さらに本発明は、上記の粉体が、チタン、
金、銀等の装飾材の微細で複雑なパターンであり、布、
革、複雑な形状のプラスッチック製品等の上に施し、装
飾的価値を高めた製品とすることを特徴とする。これら
の装飾用金属においては、金、銀、チタン等の金属の粉
体を同時に散布することにより、これらの金属の磁化率
の差により、パターンの違った位置に散布され、構成さ
れるパターンにおいて金、銀、チタンが微妙に違う位置
に配置され、美的効果をかもしだすこともできる。

【００１７】さらに本発明は、上記の磁場の分布を外部
に与える材料が反磁性体のビスマスおよび高温超伝導体
であることを特徴とする。反磁性体と強磁性体とを組み
合わせて用いることにより、パターン形成に必要な不均
一な磁場分布障壁を大きくすることがでる。ここで言う
磁場分布障壁とは、磁気密度の分布に変化が生じる箇所
をいう。反磁性体の磁場の分布を外部に与える材料から
なる雛形パターンを用い、常磁性体の電導性材料の粉体
を用いると、粉体集合体が盛り上がり、バンプ製造に特
に適することは既に述べた。特に超伝導体を用いると、
完全反磁性体の特性から、常磁性体、反磁性体の磁化率
の絶対値が小さい材料（銅や酸化チタン等）に対して、
パターン形成を容易にすることができる。

【００１８】さらに本発明は、上記により製造された基
材上のパターンを、他の基材上に転写することを特徴と
する。他の基材が厚みがあり、直接雛形パターン体上に
乗せても磁気の作用を受けることが困難な場合や、この
他の基材が複雑な形状で、雛形パターン体上に乗せるこ
とが困難な場合に使用される。この場合の「転写」と
は、基板上の粉体集合体パターンを他の基板上に移行さ
せることをいう。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の例を図で説
明する。図１および図２は、本発明のパターンが形成さ
れた基材の製造方法の例を具体的に説明する。図１のＡ
では、磁場の分布を外部に与える材料を用いて、雛形パ
ターン体１を形成する。図１のＢでは、その雛形パター
ン体１の上に基材２を設けた。図Ｂでは雛形パターン体
１の上に接して基材２を設けた例を示したが、磁力は重
力に抗しても働くので、雛形パターン体１の下や、また
ヨコ向きの雛形パターン体１に添わして、基材２を設け
ることもできる。また、雛形パターン体１と基材２は、
必ずしも接して置く必要もなく、若干の距離を離して設
置することもできる。但し、この時雛形パターン体１の
表面全体の磁場勾配が基材２に対してほぼ同一となるよ
うに配置していることが好ましい。基材２は、図１で
は、形状として平面的な板状、膜状、シート状の例を示
したが、図２のように、ドーム状であってもよく、もっ
と複雑な形状であってもよい。また、その基板２の表面
も必ずしも平滑である必要はなく、凹凸があるものや穴
が開いているものも使用することができる。図のＣにお
いて、雛形パターン体１と基材２が磁場３中に置く例を
示したが、雛形パターン体１の磁場の分布を外部に与え
る材料が既に磁化されている場合は、最初から磁場３は
存在するが、磁場の分布を外部に与える材料が電磁石の
場合は、通電することにより磁場３が発生する。また、
磁場の分布を外部に与える材料が外部磁場により磁性が
発揮される場合は、雛形パターン体１が外部磁場中に置
かれることにより、磁場３が発生する。なお、外部磁場
の印可により磁場が発生する場合は、雛形パターン体１
の周囲に局所的な磁場勾配を作り出し、その結果、粉体
４の磁化率と印可磁場強度および磁場強度の勾配の積で
与えられる磁気力が粉体４に加わる。

【００２０】図１のＤでは、磁場３中に置かれた雛形パ
ターン体１と基材２に対して、粉体４を接触させる。接
触させる手段は、基材２上に粉体４を振りかけてもよい
が、ホッパ下の出口から振動を与えながら少量ずつ散布
することが望ましい。基材２上の粉体４は、雛形パター
ン体１と粉体４の磁気作用により、基材上に雛形体１の
パターンに沿った粉体集合体からなるパターン５が形成
される（図Ｅ）。その際、パターンに不要な粉体４はエ
アーや水圧等で除去され、また刷毛などで機械的に除去
される。基材２上に形成された粉体集合体からなるパタ
ーン５は、基材２上に固着される。固着の手段は図示し
ていなが、前述の種々の固着手段を用いることができ
る。この固着により、雛形パターン体１のパターンに沿
った粉体集合体からなるパターン５が製造された。この
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの工程は、反復が容易であり、一度
雛形パターン体１をつくれば、短時間で正確な同一粉体
集合体からなるパターン５が量産できる。

【００２１】図２は、雛形パターン体１上に基材２を設
け、無磁場中において基材２上へ所定の磁化率を有する
材料からなる粉体３を接触させ、その後に磁場３をかけ
る例について示す。基材２はドーム状の形状をしてお
り、このような平面でない多様な物体からなる基材２に
も粉体集合体からなるパターン５が形成できる例を示し
た。無磁場中での基材２上で接触している粉体４（図
Ｃ）は、磁場の分布を外部に与える材料からなる雛形パ
ターン体１が磁化されることにより磁場３が形成され
（図Ｄ）、ドーム状の基板２の表面に、雛形パターン体
１のパターンをドーム表面に投影した粉体集合体からな
るパターン５が形成される（図Ｅ）。その後は図１と同
様、パターンに不要な粉体４は除去され、基材２上に形
成された粉体集合体からなるパターン５は、基材２上に
固着される。

【００２２】実施例１ 図３に示すように、コバルト箔（強磁性体、厚さ０．０
５ｍｍ）を樹脂（パラフィン）１１中に、０．５ｍｍ間
隔に平行配設させた雛形パターン体１を用意する。この
雛形パターン体１の表面は均一に研磨仕上げされてい
る。外部磁場によって形成される磁場（３Ｔ）中に紙
（３００ミクロンメータ）の基材２を置き、その上から
チタン粉体（常磁性体、２００メッシュパス）を接触さ
せ、不要の粉体をエアーを吹き付けることで除去して、
基材２上にパターンを形成させる。この粉体によるパタ
ーン上から、自己架橋性のアクリル酸エステルエマルジ
ョンをスプレーコートし、乾燥して耐候性の透明皮膜で
パターンを基材に固着させた（図４の写真で示す）。

【００２３】実施例２ 図５に示すように、スチール箔（強磁性体、厚み０．０
７ｍｍ）を、樹脂（パラフィン）１１中に渦巻き状に埋
め込み、実施例１と同様、紙の基材２を置き、その上か
らチタン粉体を接触させ、パターン上からアクリル酸エ
ステルエマルジョンをスプレーコートし、乾燥してパタ
ーンを基材に固着させた（図６の写真で示す）。この実
施例１、２では、単純な平行パターンや渦巻きパターン
で示したが、ブランドマークやブランド名等をパターン
とすることにより、商品に付着させたり、商品の一部と
することで、商品価値があり耐久性のあるパターンが固
着された基材２とすることができた。

【００２４】実施例３ 実施例２のチタン粉体に替えて、反磁性体であるビスマ
ス粉体（２００メッシュパス）を使用し、パターンを形
成させた例を、図７の写真に示す。この写真から明らか
なように、ビスマス粉は基材下のスチールの雛形パター
ン体の渦巻きパターンの磁性と反発するので、渦巻きの
間を走るようなパターンが形成される。

【００２５】実施例４ スチール線で網状のパターンを製作し、パラフィン中に
埋め込み、実施例１と同様、紙の基材２を置き、その上
からタングステン粉体（２００メッシュパス）を接触さ
せ、パターン上からアクリル酸エステルエマルジョンを
スプレーコートし、乾燥してパターンを基材に固着させ
た（図８の写真で示す）。

【００２６】実施例５ 実施例４のタングステン粉体に替えて、粉体として反磁
性体であるビスマス粉体を使用し、パターンを形成させ
た例を、図９の写真に示す。この写真から明らかなよう
に、ビスマス粉は基材下のスチールの雛形パターン体の
網状パターンの磁性と反発し、網状の線間を埋めるパタ
ーンが形成される。

【００２７】実施例６ 図１０は、本発明を利用してバンプを製造する例を示
す。スチール製で作ったバンプ配置パターン２１をエポ
キシ樹脂２２中に埋め込み、表面を研磨して平滑にした
雛形パターン体を準備する（図ａ）。この上に基材とし
てのプリント配線基板２３を置く（図ｂ）。このプリン
ト配線基板２３の接合箇所とバンプ配置パターン２１が
精密に一致するようなバンプ配置パターンとする。この
プリント配線基板２３上にスズ鉛半田の１００メッシュ
パスの粉体（Ｓｎ６０％、Ｐｂ４０％、融点１８３℃）
２４を散布する（図ｃ）。この状態で、８Ｔの磁場を印
可した。ついで、印可した状態で、エアー２５を吹き付
けて雛形パターン上にある余分な粉体２４を除去し（図
ｄ）、赤外線を照射して、スズ鉛半田粉体２４をプリン
ト配線基板２３と固着した（図ｅ）。

【００２８】実施例７ 図１１は、図１０で示した実施例６の方式を、他の基板
に転写する方式で行った例で説明する。図１１では、図
１０のｄまでは、基材がプリント配線基板であったの
を、ポリエステルフィルム２３としたこと以外は同じで
ある。図ｅの工程で、半田粉体２４を熱で固着する替わ
りに、ラッカーを上から軽く塗布して仮止めしておく。
この状態でフィルム２３を磁場より取り出して（図
ｆ）、表面を接着剤（商品名「ピットマルチ・２、速乾
性ではないが、乾く前に貼れば強固に接着する）を塗布
した他の基板としてのプリント配線基板２６を接触させ
（図ｇ）、半田粉体よりなるパターンをプリント配線基
板２３上に転写する（図ｈ）。

【００２９】実施例８ 図１２は、雛形パターン体上に粉体を作用させて、雛形
パターン体上に直接粉体集合体のパターンを形成する場
合について説明する。図１０と同じスチール製で作った
バンプ配置パターン２１をエポキシ樹脂２２中に埋め込
み、表面を研磨して平滑にした雛形パターン体を準備す
る（図ａ）。この上に直接、パラジウムの粉体２７を散
布した（図ｂ）。その後、５Ｔの磁場を印可したあと、
余分な粉体はエアー２５を吹き付けて除去する（図
ｃ）。これに表面を接着剤（商品名「ピットマルチ・
２）を塗布したプリント配線基板２８を接触させて（図
ｅ）、雛形パターン上のパラジウム粉体よりなるパター
ンをプリント配線基板２３上に転写した（図ｆ）。

【００３０】

【発明の効果】本発明の基材上に形成された粉体集合体
からなるパターンの製造方法により、微細で複雑なパタ
ーンを簡便に量産することができ、また、複雑な形状の
物体にもパターン形成が容易となった。さらに従来加工
が困難であった難加工素材や機能性素材からなるパター
ンや、非常に特性の良いバンプ、精密電気回路、チタン
や金の美的装飾パターン等も容易に量産できるようにな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の粉体集合体からなるパターンの製造
方法を説明する工程の概念図。

【図２】 本発明の粉体集合体からなるパターンの別の
製造方法を説明する工程の概念図。

【図３】 本発明の実施の一態様を示す概念図。

【図４】 本発明によるパターンの例を示す写真。

【図５】 本発明の実施の別の態様を示す概念図。

【図６】 本発明によるパターンの別の例を示す写真。

【図７】 本発明によるパターンの別の例を示す写真。

【図８】 本発明によるパターンの別の例を示す写真。

【図９】 本発明によるパターンの別の例を示す写真。

【図１０】 本発明のバンプを製造する工程の例を示す
概念図。

【図１１】 本発明の粉体集合体からなるパターンを製
造する工程の例を示す概念図。

【図１２】 本発明の粉体集合体からなるパターンを製
造する工程の別の例を示す概念図。

【符号の説明】

１：雛形パターン体、 ２：基材、 ３：磁場、 ４：粉体、 ５：粉体集合体からなるパターン、 １１：樹脂。 ２１：バンプ配置パターン、 ２２：樹脂、 ２３：基板、 ２４：粉体、 ２５：エアー、 ２６：別の基板、 ２７：粉体、 ２８：基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 栄子 埼玉県川口市本町４丁目１番８号 川口セ ンタービル 科学技術振興事業団内 (72)発明者 杉山 敦史 埼玉県川口市本町４丁目１番８号 川口セ ンタービル 科学技術振興事業団内 (72)発明者 篠原 賢次 埼玉県川口市本町４丁目１番８号 川口セ ンタービル 科学技術振興事業団内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁場の分布を外部に与える材料を用いて
   雛形パターン体を準備する工程と、当該雛形パターン体
   上に基材を設ける工程と、磁場中において当該基材上へ
   下記の磁化率を有する材料からなる粉体を接触させて基
   材上に雛形パターン体に沿った粉体集合体からなるパタ
   ーンを形成させる工程と、該基材上の粉体集合体からな
   るパターンを基材に固着させる工程とを含む、基材上に
   形成された粉体集合体からなるパターンの製造方法、 ａ．粉体が常磁性体の場合は、＋５×１０^−６ｃｍ^３／
   ｍｏｌ以上のモル磁化率を有する材料、 ｂ．粉体が反磁性体の場合は、−４×１０^−６ｃｍ^３／
   ｍｏｌ以下のモル磁化率を有する材料。
2. 【請求項２】 磁場の分布を外部に与える材料を用いて
   雛形パターン体を準備する工程と、当該雛形パターン体
   上に基材を設ける工程と、無磁場中において当該基材上
   へ下記の磁化率を有する材料からなる粉体を接触させる
   工程と、当該基板上へ当該粉体が接触されている状態で
   磁場をかけて、基材上に雛形パターン体に沿った粉体集
   合体のパターンを形成させる工程と、該基材上の粉体集
   合体のパターンを基材に固着させる工程とを含む、基材
   上に形成された粉体集合体からなるパターンの製造方
   法、 ａ．粉体が常磁性体の場合は、＋５×１０^−６ｃｍ^３／
   ｍｏｌ以上のモル磁化率を有する材料、 ｂ．粉体が反磁性体の場合は、−４×１０^−６ｃｍ^３／
   ｍｏｌ以下のモル磁化率を有する材料。
3. 【請求項３】 磁場の分布を外部に与える材料を用いて
   雛形パターン体を準備する工程と、磁場中において当該
   雛形パターン体上へ下記の磁化率を有する材料からなる
   粉体を接触させて雛形パターン体上に雛形パターン体に
   沿った粉体集合体からなるパターンを形成させる工程
   と、当該雛形パターン体上に基材を設け、雛形パターン
   体に沿ったパターンの粉体集合体を基材に転写する工程
   と、該基材上の粉体集合体からなるパターンを基材に固
   着させる工程とを含む、基材上に形成された粉体集合体
   からなるパターンの製造方法、 ａ．粉体が常磁性体の場合は、＋５×１０^−６ｃｍ^３／
   ｍｏｌ以上のモル磁化率を有する材料、 ｂ．粉体が反磁性体の場合は、−４×１０^−６ｃｍ^３／
   ｍｏｌ以下のモル磁化率を有する材料。
4. 【請求項４】 磁場の分布を外部に与える材料を用いて
   雛形パターン体を準備する工程と、無磁場中において当
   該雛形パターン体上へ下記の磁化率を有する材料からな
   る粉体を接触させる工程と、当該雛形パターン体上へ当
   該粉体を接触されている状態で磁場をかけて、当該雛形
   パターン体に沿った粉体集合体からなるパターンを形成
   させる工程と、当該雛形パターン体上に基材を設け、雛
   形パターン体に沿ったパターンの粉体集合体を基材に転
   写する工程と、該基材上の粉体集合体からなるパターン
   を基材に固着させる工程とを含む、基材上に形成された
   粉体集合体からなるパターンの製造方法、 ａ．粉体が常磁性体の場合は、＋５×１０^−６ｃｍ^３／
   ｍｏｌ以上のモル磁化率を有する材料、 ｂ．粉体が反磁性体の場合は、−４×１０^−６ｃｍ^３／
   ｍｏｌ以下のモル磁化率を有する材料。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３、４の粉体が電気伝導
   性材料であり、パターンがバンプの配置パターンである
   であることを特徴とする、基材上に形成された粉体集合
   体からなるパターンの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３、４の粉体が、チタ
   ン、ビスマス、タングステン、モリブデンの内から選ば
   れた難加工材であることを特徴とする、基材上に形成さ
   れた粉体集合体からなるパターンの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１、２、３、４の粉体が、フェラ
   イト、チタン酸バリウム、バナジウム、パラジウム、高
   温超伝導体を含む超伝導体導体、電導性プラスチックの
   内から選ばれた機能材料であることを特徴とする、基材
   上に形成された粉体集合体からなるパターンの製造方
   法。
8. 【請求項８】 請求項１、２、３、４の粉体が、チタ
   ン、金、銀等の装飾材であり、装飾用のパターンを形成
   させることを特徴とする、基材上に形成された粉体集合
   体からなるパターンの製造方法。
9. 【請求項９】 請求項１、２、３、４の磁場の分布を外
   部に与える材料が反磁性体のビスマスであることを特徴
   とする、基材上に形成された粉体集合体からなるパター
   ンの製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項１、２、３、４の磁場の分布を
    外部に与える材料が高温超伝導体を含む超伝導体である
    ことを特徴とする、基材上に形成された粉体集合体から
    なるパターンの製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１、２、３、４により製造され
    た基材上に形成された粉体集合体からなるパターンを、
    他の基材上に転写することを特徴とする、基材上に形成
    された粉体集合体からなるパターンの製造方法。