JPH0320076B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は産業用電子機器、一般民生用電子機器
に用いられる電子回路板の製造方法に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 近年、電子機器の小型化及び軽量化への要望が
益々増えつゝあり、更に多種小量生産の傾向も強
まつてきている。従つて、これらの機器を機能さ
せる電子回路についても、上記の要望に応えるた
め、構成回路要素の高密度実装が行なわれつゝあ
る。例えば、導体回路の形成については、回路設
計情報の指示するパターンに従つて、銅箔張り積
層板の銅箔をエツチングし所望の回路を形成す
る。他方、抵抗、コンデンサなどについては、大
きさが数ｍ／ｍ角程度のいわゆるチツプ抵抗、チ
ツプコンデンサをチツプマウンタにて供給し、半
田付け処理によつて導体回路に固定接続する方式
が採られている。さらにアルミナ基板などの高耐
熱性セラミツク基板に上記と同様な電子回路を形
成する場合には、高温焼成用導電ペーストをスク
リーン印刷し、これを高温にて焼成することによ
り導体回路とし、導体回路間にグレーズ抵抗ペー
ストをスクリーン印刷し、同じくこれを高温焼成
して抵抗体を形成するなどのことが行われてい
る。

上記従来の電子回路板の製造方法には、以下に
示すような問題点がある。代表例として、基板表
面に導体回路を形成する場合について述べる。基
板に銅箔等の導体が全面に装着されている場合に
は、メツシユスクリーンを用いてフオトレジスト
インキを印刷したのちエツチング処理で所望の導
体回路を形成する。また基板に予め導体が装着さ
れていない場合には、導体ペーストを所定のパタ
ーンを有するスクリーンを通して基板表面に印刷
した後焼付けて上記回路を形成するが、両者に共
通に以下の大きな問題点がある。

() スクリーン上に所望のパターンのネガ又は
ポジのパターンを形成する前工程が要る。

() スクリーンを介した間接的方法であるため
に、電子回路のパターンが変ると、その都度ス
クリーンを変えねばならず、電子回路の多種少
量生産という近年の傾向に迅速に対応できな
い。

発明の目的 本発明の目的は、上記の問題点を解決するため
に、電子回路を形成する基板上に前記従来例の如
くネガパターンを利用することなく、所定の回路
パターンを回路の設計情報に基づいて直接的に描
画する方法を提供することにある。

発明の構成 本発明の電子回路板の製造方法は、回路要素を
形成する基台となる電気絶縁性の基板を供給する
供給工程と、前記基板の所定の位置に透孔を付設
する加工々程と、前記基板表面及び前記透孔内に
回路要素となるべき素材としての塗料を所定の厚
さで線状に装着して、所定の回路パターンを前記
基板上に書き込む描画工程と、前記基板上に線状
に装着された塗料を回路要素に転化する第１の処
理工程と、前記第１の処理工程によつて形成され
た回路要素の特性値を所定の設計値と比較認識す
る第１の検査工程と、前記第１の検査工程の結果
に基づいて、前記回路要素の特性値を上記設計値
に修正するために、(1)前記回路要素の一部を削除
して前記回路要素の特性値を前記設計値に合わせ
るトリミング工程あるいは、(2)再度塗料を装着せ
しめて前記回路要素の特性値を前記設計値に合わ
せる修正描画工程と、修正のために装着された前
記塗料を所定の回路要素に転化する第２の処理工
程、の各工程を含み、前記基板上に直接電子回路
を形成するものであり、さらに、上記のように形
成された回路要素の特性値を所定の設計値と比較
する第２の検査工程を付加することができる。本
発明によれば、前記従来例の如くスクリーン上の
パターン形成などの前工程や、エツチングなどの
後工程を要せず、かつスクリーンを介するなどの
間接的方法によらず、基板上に所望の電子回路パ
ターンを回路設計情報に基いて直接描画した後、
前記パターン形成体を電子回路に転化させること
が可能である。

実施例の説明 以下、本発明にかかる電子回路板の製造方法の
実施例を、図面を参照して具体的に説明する。

第１図は本発明の一実施例における各工程を説
明するためのブロツクダイアグラムである。第１
図において、１は供給手段、２は加工手段、３は
描画手段、４は処理手段、５は検査手段、６はト
リミング手段、７は走行手段、８は制御手段をそ
れぞれ示している。

本発明においては、電子回路を形成するための
電気絶縁性の基板として、アルミナ、ガラス、ほ
うろうなどのセラミツク材料、あるいはフエノー
ル、エポキシ、ポリエステル、ポリイミドなどの
樹脂材料により成る基板を用いることができる。
ただし、以下の説明ではセラミツク基板を代表例
として説明する。

本発明の製造方法では、まず上記基板の供給工
程が第１の工程として含まれる。上記供給工程に
用いる供給手段１は、後述のベルトコンベアなど
より成る走行系にセラミツク基板を搭載する機構
系例えば真空吸着板を用いたアームなどより成
る。

次に、本発明の製造方法を構成する第２の工程
について説明する。この工程は、走行手段７によ
り相対的に加工手段２に移動した基板に透孔を形
成するための工程である。具体的には、プレスマ
シン、ドリルマシン、レーザマシンなどより構成
され、回路設計情報に基づいて基板の所定の位置
に所定形状の透孔を形成する。この透孔を、基板
の表裏面の回路パターンを電気的に接続するため
の導電線路として利用する場合には、後述の描画
工程において、上記透孔に対し導電線路の塗料を
付着することになる。しかしながら、透孔形成
後、単に塗料を付着したのでは基板加工時におけ
る基板材料の加工くずや透孔周囲のかけなどによ
り、塗料の付着不良が発生し、導電線路としての
信頼性を欠く場合がある。従つて、基板に対して
加工を加えたのちには、基板表面の研摩例えばバ
フ研摩、基板の洗浄例えば超音波洗浄、および乾
燥を行うことが望ましく、上記加工工程には、必
要に応じてこれらの手段が含まれ、従つて、加工
手段２にも上記諸工程の作業実施のための各手段
が含まれるものである。

次に、本発明の第３の工程について説明する。
この第３の工程においては、描画手段３を用いて
セラミツク基板のうち、回路設計情報により与え
られる位置に、後述の処理手段により回路要素と
なる塗料を線状に付着させることにより、所定の
回路パターンが基板上に書き込まれるものであ
る。

この描画手段３としては、例えば、前記塗料を
流滴状に基板の所望の位置に噴射する手段があ
る。具体的には、第２図にその断面を示すよう
な、いわゆるインク噴射記録ヘツドなどを使用す
ることができる。同図において、１２は記録ヘツ
ドのベース容器で、その上面にはダイヤフラム１
３が形成されている。１４，１５，１６，１７
は、それぞれ圧電素子、吐出口、パイプおよび圧
力室であり、圧力室１７は、ベース容器１２とダ
イヤフラム１３で気密に構成され、パイプ１６を
通して、回路パターン書き込み用塗料が満たされ
ている。

上記インク噴射記録ヘツドの機能を説明する
と、圧電素子１４に電気的パルスが印加され、ダ
イヤフラム１３が圧力室１７側に凸に変形する
と、圧力室１７の内容積が減じて圧力が上昇し、
吐出口１５より塗料が噴出して前記基板上に直接
的に塗料が付着され、回路パターンの書き込みが
行なわれる。当然のことながら、描画手段３には
回路のパターン情報に従つて、記録ヘツドの吐出
口１５と上記基板の位置関係を相対的に二次元平
面内で移動させるための走行系、あるいは回路要
素付着用塗料としての導体線路用銀塗料、抵抗体
用酸化ルテニウム塗料、絶縁膜形成用ガラス塗料
などの供給系、さらには各塗料の選択系、噴射量
の制御系などが含まれるものである。ただし、描
画手段３は、導体線路を含めて、各回路要素とな
るべき塗料を点状ではなく、線状に基板上に付着
させるように構成されていることが望ましく、そ
の理由が次の通りである。

例えば、細管状の吐出口を有する描画素子を複
数個一例に配した描画ヘツドなどを用いて塗料を
点状に付着させた場合には、回路要素に複数個の
破断個所が生じ、その結果、所定の回路要素とな
り得ないことがしばしば発生する。第２図に例示
した記録ヘツドにおいては、基板の所定の位置に
噴射された塗料の各液滴が相互に重畳して線状に
連なるように記録ヘツドの移動と塗料の噴射量を
制御すれば良い。

特に、上記各液滴を重畳させることは、各回路
要素体の特性値を回路の設計情報により求められ
る範囲内に抑えるばかりではなく、基板の表裏に
設けられた回路パターンを接続するために、本発
明の如く基板の表裏を貫通して付設された透孔内
に導体線路を構成する場合には、重要な構成技術
となる。すなわち、この場合には、透孔内に多数
回にわたつて、導体線路用塗料の液滴を重畳させ
て噴射することが望まれるからである。

描画手段３の他の例を第３図および第４図に示
す。これらは描画ペンを利用するものであつて、
第３図においては２０は描画ペンを示し、２１は
サフアイヤより成るペン先、２２はペンホルダ、
２３は塗料導通管、２４はパイプである。また３
０は基板を示す。第４図は描画ペン２０に対して
塗料の送出を行う部分を示し、３１は塗料溜め、
３２は塗料送出ポンプ、３３は塗料送出圧力調整
器、３４は塗料送出量調整器である。

上記描画ペンの機能を説明すると、塗料の送出
ポンプ３２を通して塗料溜め３１に塗料が送出さ
れるが、塗料溜め３１の塗料面には圧縮空気が作
用し、その圧力は調整器３３にて制御され、塗料
の送出圧力は所定値に維持されている。この圧力
にて、塗料は描画ペン２０に送出されるが、送出
経路には送出量調整器３４があつて、回路設計情
報に従つて描画ペン２０に送出する塗料の量を制
御する。描画ペン２０に送出された塗料は、塗料
導通管２３を通つてペン先２１により基板３０に
対し直接的に装着され、回路パターンの書き込み
が行なわれる。なお、第３図および第４図に示し
た描画手段の他の例においても、導体線路を含め
て各回路要素となるべき塗料は線状に上記基板に
付着されることが必要である。

次に、本発明の第４の工程について説明する。
回路要素が付着されたセラミツク基板は、処理手
段４の位置に、走行手段７により相対的に移動す
る。この処理手段４は、塗料を回路要素に転化さ
せるための手段である。具体例として、塗料が銀
粉、ガラスフリツト粉、ビヒクルを含む導体用銀
塗料、あるいは酸化ルテニウム粉、ガラスフリツ
ト、ビヒクルを含む抵抗体用酸化ルテニウム塗料
から成る場合について述べると、 (1) レベリングのために常温空気中に５〜15分間
放置する工程、 (2) 乾燥のために100〜150℃で空気中に10〜15分
間放置する工程、 (3) 焼成のために700〜900℃で空気中に５〜10分
間保持し、上記温度到達前後の温度上昇および
降下を含めて30〜60分／一温度サイクルの加熱
処理工程、 などが含まれるものである。上記の如き処理工程
による製造工程を経ることによつて、上記基板に
装着された前記塗料は、回路要素としての導体線
路あるいは抵抗体に転化する。本発明において上
記工程は必要不可欠のものであり、本工程を欠く
場合には、上記回路要素体の特性値が所定の値か
ら大きくずれることがしばしば発生し、著しく歩
留まりが低下する。

次いで、本発明の第５の工程には、検査手段５
が含まれる。この工程においては、前記第４の処
理工程において形成された回路要素体の特性値
を、所定の回路設計値と比較認識する。ここで得
られたデータは、後述する制御手段８に送られ、
前記描画手段３および次工程で用いるトリミング
手段６の制御に利用される。

上記検査手段５には、抵抗やコンデンサの単体
の電気的特性を計測する手段のみならず、導体線
間の絶縁特性、あるいは形成された回路がフイル
タ作用を有するものであれば、周波数特性や利得
などを検査し、回路設計の要求する指令によつ
て、種々の計測をしうる計測手段が含まれる。

本発明の第６の工程は、上記回路要素体の特性
値を所定の設計値に合わせるための修正工程であ
り、回路要素体の一部を削除しうる第１図のトリ
ミング手段６がその具体的手段となる。この手段
の具体的構成は、前記回路要素体の一部を削除、
切断する機能を有する手段、例えば、レーザビー
ム、電子線ビーム、カツター、バイドおよびこれ
らを駆動制御する手段より成る。この工程の働き
は、前工程の検査結果に基づいて、回路要素体の
特性値の補正もしくは修正のために回路要素体の
一部を削除、切断するものである。本発明の製造
方法では、前工程の検査結果は、後述の制御手段
８を介して前記描画手段３に常にフイードバツク
されているために、本工程での修正は些少なもの
である。

本発明の製造方法には、上記各工程に所属する
各手段に加えて、次の二つの手段が含まれる。

その第１は、上記各手段の間を上記処理順序に
従つて、基板を移動させる走行手段７である。こ
の走行手段７は、回路の設計情報に基づいて後述
の制御手段８により作動されうるものであり、具
体的には、基板の主移動用としてのベルトコンベ
アおよび描画手段３、処理手段４などに上記コン
ベアよりセツテイングするためのロボツトアーム
などから成り立つものである。もちろん、前述の
走行は相対的なものであり、基板を固定して、上
記各手段を順次、基板位置まで走行させうるよう
に構成してもよい。

その第２の手段は、本発明の製造方法において
用いる各手段の制御を行なう制御手段８である。
制御手段の役割はすでにある程度述べたが、回路
の設計情報に基づいて、前記描画手段３を主体に
処理手段４および走行手段７の動作を制御するこ
とにある。この制御手段８の具体的な構成は、マ
イクロコンピユータを中心とした制御手段本体、
制御される各手段とを結ぶインターフエースおよ
びバスラインより成り、各製造工程中を流れる基
板に対し、回路設計情報に基づいた回路パターン
を、回路要素原料としての塗料を直接に付着させ
ることにより構成させるという大きな役割を担う
ものである。

本発明の製造方法においては、第１図に示すト
リミング手段に換えて、修正用の描画手段と第２
の処理手段を採用することができる。第５図は、
第１図に対応して修正描画手段と第２の処理手段
を採り入れた本発明の他の実施例を説明するため
のブロツクダイアグラムである。第５図におい
て、記号１〜５，７〜８は第１図と同じものを意
味する。記号９〜１０が、回路要素体の修正工程
における具体的な手段として採用された修正描画
手段と第２の処理手段である。この修正用描画手
段９の具体的構成は描画手段３と同様である。こ
の手段と働きは前工程における検査結果に基づい
て、回路要素の特性値の補正もしくは修正のため
に、塗料を付加的に回路要素体上に付着させるも
のである。

本発明の第６の工程は、修正のために付加的に
付着された塗料を回路要素に転化するための第２
の処理手段１０を含むものである。第２の処理手
段１０の具体的構成と機能は前記第１の処理手段
４に準じる。

上記各実施例において、回路要素の修正工程と
しては前述の第５図における修正描画手段を用い
る場合と、第１図におけるトリミング手段を採用
する場合を示したが、これらの方式には長所、短
所があることから、回路構成上においてより望ま
しい手段を選択すれば良い。例えば、抵抗体を構
成するために酸化ルテニウム塗料を用いる場合、
修正用の描画手段では予め、描画手段３において
抵抗値を高めに、言い換えるならば塗料を少なく
用いて基板に書き込み、その後修正描画で不足分
を補正する方式を採る。他方、トリミング手段で
は、予め描画手段３において、抵抗値を低めに、
言い換えるならば塗料を多く用いて基板に書き込
み、その後、トリミング手段で多い部分を削り取
る方式を採る。従つて、前者は高価な塗料を適正
量のみ使用するが、後者は余分に使うために経済
性に弱点が見られる。しかし、前者においても工
程がやや複雑になる面があり、従つて、これらの
点を加味して修正方式が選択されることになる。

なお、本発明の製造方法は、修正工程の手段を
単に一つの手段に限定するものではなく、回路構
成の必要性より上記二つの手段を同時に採用して
も差し支えない。

本発明の製造方法においては、前記工程群に加
えて、第２の検査工程を付加することが出来る。
第６図及び第７図、第２の検査工程を加えた本発
明の他の実施例を説明するためのブロツクダイア
グラムである。

第６図及び第７図において、記号１〜１０は、
第１図もしくは第５図に同じである。そして、１
１は第２の検査手段で、最後の工程として含まれ
る。第２の検査手段は、回路設計情報に基づいて
基板上に形成された電子回路全体の特性が、回路
設計情報に合致した内容のものであることを認識
判定する役割を受けもつものである。特に、前記
回路要素の数が多い電子回路の場合には、前述の
検査手段５において各回路要素の特性値を回路設
計情報の許容巾内に入れたとしても、回路全体と
しては設計値内に納まらない特性のものが出現す
ることがあり得るものである。このような状況を
把握し、そのデータを制御手段８にフイードバツ
クし、検査手段５の機能をより高めるなどの役割
もある。

本発明の製造方法における基板の流れは、単に
前述のものに限定されるものではなく、例えば、
描画手段３と処理手段４の間を複数回にわたつて
繰り返し流すことも可能である。このようにする
ことにより、基板の表面だけでなく、裏面に対す
る回路形成、あるいは導体、誘電体を多層に積み
重ねて形成されるコンデンサの形成、さらには基
板主面の一部を多層配線化することなど、多種多
様の回路構成が可能となるものである。

結局、本発明の製造方法の必須の要件は、第１
図及び第５図〜第７図の破線で囲まれた部分で行
なわれる工程に要約される。従つて、上述の各工
程を含む範囲において、他の付加的な工程が含ま
れる場合も本発明の範囲内に含まれるものであ
る。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明にかか
る電子回路板の製造方法は、回路設計情報に従つ
て、基板に直接に回路形成を行うものであるか
ら、多種少量生産に迅速に対応することが可能と
なり、特に、基板形成時の回路要素の特性値を常
に把握でき、回路要素用塗料の適正な使用が可能
であるから、塗料使用量が大巾に削減され、経済
的にもきわめて有利になるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における各工程を説
明するためのブロツクダイアグラム、第２図は本
発明の描画工程で用いるインク噴射記録ヘツドの
一例を示す要部断面図、第３図は同じく描画ペン
の一例を示す要部断面図、第４図は第３図の描画
ペンの塗料送出部の一例を示す要部構成図、第５
図〜第７図は本発明の他の実施例における各工程
を説明するためのブロツクダイアグラムである。 １……供給手段、２……加工手段、３……描画
手段、４……第１の処理手段、５……第１の検査
手段、６……トリミング手段、７……走行手段、
８……制御手段、９……修正描画手段、１０……
第２の処理手段、１１……第２の検査手段、１２
……ヘツド、１３……ダイアフラム、１４……圧
電素子、１５……吐出口、１６……パイプ、１７
……圧力室、２０……ペン、２１……ペン先、２
２……ペンホルダ、２３……塗料導通管、２４…
…パイプ、３０……基板、３１……塗料溜め、３
２……塗料送出ポンプ、３３……塗料送出圧力調
整器、３４……塗料送出量調整器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回路要素を形成する基台となる電気絶縁性の
   基板を供給する供給手段と、前記基板の所定の位
   置に透孔を付設する加工手段と、前記基板表面及
   び前記透孔内に回路要素と成るべき素材としての
   塗料を所定の厚さで装着して所定の回路パターン
   を前記基板上に書き込む描画手段と、前記板上に
   装着された塗料を回路要素に転化する処理手段
   と、前記処理手段によつて形成された回路要素の
   特性値を所定の設計値と比較認識する検査手段
   と、前記検査手段の結果に基づいて前記設計値に
   合わせるトリミング手段と、回路設計情報に基づ
   いて前記供給手段、前記加工手段、前記描画手
   段、前記処理手段、前記検査手段、前記トリミン
   グ手段の各手段と回路板製造情報を授受して各手
   段を制御する制御手段を具備し、前記検査手段に
   おける設計値との比較認識値を制御手段に帰還
   し、前記トリミング手段におけるトリミング量を
   最小となるように前記描画手段が動作することを
   特徴とする電子回路板の製造方法。 ２ 回路要素を形成する基台となる電気絶縁性の
   基板を供給する供給手段と、前期基板の所定の位
   置に透孔を付設する加工手段と、前記基板表面及
   び前記透孔内に回路要素と成るべき素材としての
   塗料を所定の厚さで装着して所定の回路パターン
   を前記基板上に書き込む描画手段と、前記基板上
   に装着された塗料を回路要素に転化する第１の処
   理手段と、前記第１の処理手段によつて形成され
   た回路要素の特性値を所定の設計値と比較認識す
   る検査手段と、前記検査手段の結果に基づいて前
   記回路要素の一部に前記塗料を再度装着せしめて
   前記回路要素の設計値に合わせる修正描画手段
   と、前記修正描画手段において装着された塗料を
   所定の回路要素に転化する第２の処理手段と、回
   路設計情報に基づいて前記供給手段、前記加工手
   段、前記描画手段、前記第１の処理手段、前記検
   査手段、前記修正描画手段、前記第２の処理手段
   の各手段と回路板製造情報を授受して各手段を制
   御する制御手段を具備し、前記検査手段における
   設計値との比較認識値を制御手段に帰還し、前記
   修正描画手段における修正描画量を最小となるよ
   うに前記描画手段が動作することを特徴とする電
   子回路板の製造方法。 ３ 第２項の電子回路板の製造方法において、第
   ２の処理手段の後工程として第２の検査手段を付
   設してその検査数値を制御手段に帰還して前記修
   正描画手段の修正精度を改善したことを特徴とす
   る電子回路板の製造方法。