JP7002230B2

JP7002230B2 - 電子デバイスの製造方法

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Publication number: JP7002230B2
Application number: JP2017122499A
Authority: JP
Inventors: 司伊村; 明彦半谷; 英行渡邉
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2037-06-22
Also published as: JP2019009234A

Description

本発明は、光透過性基板上に電子部品を搭載した電子デバイスの製造方法に関する。

従来、電子部品の基板への実装方法としては、予め回路パターンが形成された基板にＡｕワイヤなどでバンプボールを形成し、その上に電子部品を搭載し、熱と超音波の照射により電気的に接続するとともに、電子部品を回路パターンに固着する方法が知られている。また、基板上の回路パターンにはんだペーストなどを塗布し、その上に電子部品を搭載し、加熱してはんだを溶融することで電気的に接続するとともに、電子部品を回路パターンに固着する方法も知られている。

回路パターンの形成方法としては、銅箔をマスキングしてエッチングする方法が広く用いられている。また、特許文献１には、金属ナノ粒子とポリマー等の分散剤とを液状媒体に分散させた導電性インクによって配線パターンの塗膜を基板上に印刷等で形成した後、配線パターンの塗膜上に電子部品をその外部端子が没入するように搭載し、さらに基板の裏面側から光を照射することにより配線パターンの塗膜の金属ナノ粒子を光焼成する技術が開示されている。このとき、特許文献１の技術では、配線パターンを印刷した後、液状媒体の含有量が０．０１～３質量％の範囲になるように、液状媒体を除去した後、電子部品を搭載している。これにより、電子部品を配線パターンに搭載する際に配線パターンが崩れるのを防ぐとともに、光焼成時に配線パターンの内部に空孔が生じるのを防いでいる。

特開２０１４－１７３６４号公報

特許文献１の技術では、導電性インクで印刷した配線パターン上に電子部品の外部端子が没入するように搭載した後、導電性インクの液状媒体を所定量まで除去し、その後光焼成を行う。そのため、電子部品を搭載した状態で、光焼成までの間に、液状媒体の除去を行うため、導電性インクで形成した配線パターン塗膜の体積が収縮し、電子部品に位置ずれが生じたり、電子部品の端子と配線パターンの接合面積が大きい場合には、塗膜の収縮により基板に応力が加わることがある。また、電子部品の端子と収縮した塗膜との間に空隙が生じて接合不良を生じることもある。

本発明の目的は、導電性粒子を光焼成することにより、配線パターンに電子部品を接合する際、電子部品や基板に加わる応力を低減することにある。

上記目的を達成するために、本発明の電子デバイスの製造方法は、光透過性基板上の配線パターンの、電子部品の電極を接合すべき部分に、導電性粒子が溶液に分散された導電性インクを塗布し、接合用塗膜を形成する塗布工程と、接合用塗膜上に電極が搭載されるように、電子部品を光透過性基板に搭載する搭載工程と、１つの電極の接合用塗膜に対して接合用塗膜中の導電性粒子を焼結することにより、電極と配線パターンとを接合する電極接続領域を、１つの電極について２か所以上形成する焼結工程とを含む。

本発明の製造方法によれば、導電性粒子を光焼成することにより、配線パターンに電子部品を接合する際、基板に加わる応力を低減することができる。

（ａ）～（ｆ）第１の実施形態の電子デバイスの製造方法を示す説明図。図１（ｆ）の工程で形成される電極接続領域の説明図。（ａ－１）および（ａ－２）は、第２の実施形態の電子デバイスの製造工程を示す説明図および電極接続領域の説明図、（ｂ）は、第２の実施形態の電子デバイスのさらに別の製造工程を示す説明図。第３の実施形態の電子デバイスの製造装置の構成を示す説明図。第３の実施形態の電子デバイスの製造装置の構成を示す説明図。第３の実施形態の電子デバイスの製造装置のシステム制御部の制御動作を示すフローチャート。第３の実施形態の電子デバイスの製造装置を用いて電子デバイスを製造する工程を示す工程図。（ａ）～（ｃ）第３の実施形態の電子デバイスの製造装置の光束分割部の例をそれぞれ示す説明図。（ａ）～（ｈ）第３の実施形態の電子デバイスの製造装置の光束の照射スポットの形状の例をそれぞれ示す説明図。本実施形態のデバイス製造方法を示す説明図。第３の実施形態の製造装置にミラー１０５ｄを配置して光透過性基板１０に光を照射する構成例を示す説明図。

本発明の一実施形態の電子デバイスの製造方法について説明する。

第１の実施形態の電子デバイスの製造方法を図１（ａ）～（ｆ）を用いて説明する。

まず、配線パターン１１が形成された光透過性基板１０を用意する。

ここでは、図１（ａ）～（ｃ）の工程により、光透過性基板１０上の配線パターン１１を形成する。具体的には、光透過性基板１０を用意し（図１（ａ））、導電性粒子と絶縁材料とが分散された溶液（導電性インク）を、光透過性基板１０の表面に所望の配線パターンの形状に印刷等の手法により塗布する（図１（ｂ））。これにより、光透過性基板１０の表面に、導電性インクの塗膜１１ａを形成する。必要に応じて塗膜１１ａを加熱し、溶媒を蒸発させて乾燥させる。

つぎに、図１（ｃ）のように、塗膜１１ａに光透過性基板１０の裏面側から光透過性基板１０を透過させて電磁波（ここでは光束）１２を照射する。光束１２は、光透過性基板１０を透過する波長で、かつ、導電性インクの導電性粒子に吸収される波長のものを用いる。このとき、光透過性基板１０を光束１２に対して光透過性支持材９に搭載してもよい。これにより、薄い光透過性基板１０を用いる場合でも安定して光束１２を照射することができる。光束１２は、所定のスポット径に集束させたものであってもよいし、所望の配線パターン１１の形状にマスク等により成形されたものでもよい。また、光透過性基板１０の全体に照射してもよい。塗膜１１ａの光束１２が照射された領域は、導電性粒子が光のエネルギーを吸収して温度が上昇し、導電性粒子は、その粒子を構成する材料のバルクの融点よりも低い温度で溶融する。導電性粒子の温度上昇に伴い、溶融した導電性ナノ粒子は、隣接する粒子と直接融合する。これにより、導電性粒子同士が焼結され、導電性の配線パターン１１が形成される。このとき、溶融した導電性粒子は、光透過性基板１０の表面に固着するため、光透過性基板１０に直接固着した配線パターン１１を形成することができる。また、必要に応じて、光が照射されていない塗膜１１ａを除去してもよい。

つぎに、図１（ｄ）のように、配線パターン１１の、電子部品３０の電極３１を接合すべき部分に導電性インクを塗布し、塗膜４０ａを形成する。

そして、図１（ｅ）のように、電子部品３０を電極３１が塗膜４０ａに接するように搭載する。そして、図１（ｆ）のように、電極３１の直下の光透過性基板１０の裏面側から、光透過性基板１０を透過させて、電極３１のサイズよりも小さい照射径の光束１２を２か所以上に同時に照射し、各照射箇所において、図１（ｃ）の工程と同様に導電性粒子を焼結する。これにより、１つの電極３１について２か所以上の電極接続領域４０を形成することにより、電極３１と配線パターン１１とを接合する。なお、図１（ｅ）および図１（ｆ）の工程において、電子部品３０に荷重をかけて、電極３１を導電性インクの塗膜４０ａに押し付け、荷重をかけた状態で焼結してもよい。

また、複数の接合箇所に対してまとめて照射出来る様な照射サイズで照射することで、複数個所の接合を同時に行う事も可能である。

塗膜４０ａが焼結されて電極接続領域４０に変化する際に体積が収縮するため、塗膜４０ａの焼結により光透過性基板１０や電子部品に応力が加わるが、本実施形態では照射径の光束を２か所以上同時に照射し、１つの電極３１について２か所以上の電極接続領域４０を形成することにより応力を緩和することができる。すなわち、複数の電極接続領域４０の間の焼結されない塗膜４０ａの領域が、焼結される複数領域（電極接続領域４０）の間に配置されているため、塗膜４０ａ全体の体積収縮の緩和領域となり、電極３１全体として見た場合の電極接続領域４０形成時の光透過性基板１０や電子部品に加わる応力を緩和する。また、塗膜４０ａの２か所以上を同時に焼結することにより、１回の焼結で電極３１と配線パターン１１とを接合できる。よって、塗膜４０ａの収縮によって電子部品３０に位置ずれが生じるのを防ぐことができる。
また、塗膜４０ａが焼結されて電極接続領域４０に変化する際の体積収縮により、電極接続領域４０と電極３１との間に空隙が生じる可能性があるが、荷重をかけて電子部品３０を塗膜４０ａに押し付けることにより、電極３１と電極接続領域４０との間に空隙等を生じさせることなく、信頼性高く、両者を接合することができる。

また、本実施形態の方法では、塗膜４０ａのサイズを、電極３１のサイズ以下にすることができるため、従来のバンプでは到達するのが難しい、隣り合う電極３１が近接している構成であっても、ショートさせることなく、それぞれの電極を配線パターン１１に接続することができるため、電極３１の密度を向上させることができる。

なお、荷重の大きさとしては、一例としては、電極３１の単位面積当たり１ｇ／ｍｍ^２以上１００００ｇ／ｍｍ^２以下であり、１ｇ／ｍｍ^２以上５０００ｇ／ｍｍ^２以下が望ましく、５ｇ／ｍｍ^２以上１０００ｇ／ｍｍ^２以下がより好ましい。

このように、本実施形態の電子デバイスの製造方法によれば、電子部品の配線パターン１１に対する位置精度および接合品質を向上させることができる。

また、図１（ｃ）～（ｆ）のように光透過性支持材９によって光透過性基板１０を支持することにより、光透過性基板１０が薄く剛性が小さい場合で、荷重をかけて電子部品３０を塗膜４０ａに押し付けることができる。

光透過性支持材９は、光束１２を透過する材質であって、荷重に耐えられる剛性を有するものを用いる。

１つの電極接続領域４０の大きさは、例えば直径１ｍｍ以下、厚みは、１ｎｍ～５０μｍ程度に形成することが可能である。２以上の電極接続領域４０の間隔は、５～２００μｍ程度にすることができる。また、電極接続領域４０の電気抵抗値は、１０^－４Ω・ｃｍ以下であることが望ましく、特に、１０^－６Ω・ｃｍオーダーの低抵抗であることが望ましい。

荷重の大きさは、例えば、１ｇ／ｍｍ^２以上１００００ｇ／ｍｍ^２以下程度に設定することができる。

また、図１（ｂ）または図１（ｄ）の工程で、塗膜１１ａまたは塗膜４０ａを形成する方法は、所望の膜厚の膜が形成できる方法であれば、どのような方法を用いてもよい。印刷により塗膜１１ａ，４０ａを形成する場合、グラビア印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷などを用いることができる。他にはインクジェット方式、転写方式等を用いる事が出来る。

なお、上記説明では、図１（ａ）～（ｃ）の工程により、導電性インクを用いて光透過性基板１０上の配線パターン１１を形成しているが、他の方法で形成してもよい。例えば、光透過性基板１０の表面に銅箔等の金属物質を貼り付けた後にエッチング法等で所望の配線形状にし、必要に応じてめっき付けすることにより配線パターン１１を形成してもよい。

また、上記説明では、図１（ａ）～（ｄ）の工程により導電性インクを用いて光透過性基板１０上に塗膜１１ａを形成した後、光束１２を照射して導電性粒子を焼結し、配線パターン１１を形成してから、電極接続領域４０となる塗膜４０ａを塗布しているが、本実施形態はこの方法に限られるものではない。図１（ａ），（ｂ）により塗膜１１ａを形成した後、必要に応じて乾燥工程を行い、図１（ｃ）の光束１２の照射を行うことなく、図１（ｄ）～（ｆ）の工程を行って、図１（ｆ）の工程で、塗膜１１ａへの光照射と塗膜４０ａへの光照射とを同時または連続して行って、配線パターン１１と電極接続領域４０を同じ工程で形成してもよい。

なお、照射する光束１２の波長は、塗膜１１ａ、４０ａに含まれる導電性粒子に吸収される波長を用いる。照射する光は、紫外、可視、赤外いずれの光であってもよいし、マイクロ波であってもよい。例えば導電性粒子として、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄなどを用いた場合、４００～６００ｎｍの可視光を用いることができる。

導電性インクについてさらに説明する。このインクは、導電性粒子が分散された溶液である。導電性粒子は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＩＴＯ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｆｅなどの導電性金属および導電性金属酸化物のうちの１つ以上を用いることができる。電磁波による焼結を効率的に行うため、導電性粒子を含むインクの電磁波吸収特性を高める事が望ましく、導電性粒子の一部または全部がナノサイズ形状となっていることが望ましい。含まれる粒子サイズは一例として１０～１５０ｎｍである。さらに説明すると、導電性粒子の粒子径は、１μｍ未満のナノ粒子のみであってもよいし、１μｍ未満のナノ粒子と１μｍ以上のマイクロ粒子とが混合されていてもよい。

導電性インクの導電性粒子を分散させる溶液としては、有機溶媒や水を用いる事が好ましいが、エポキシやシリコーン、ウレタン樹脂に含有させても良い。溶媒には、分散性を向上させる添加剤（ポリマー成分等）を添加し、また固着力を向上させるために樹脂成分（エポキシやシリコーン、ウレタンなど）を添加しても良い。

導電性粒子の焼結に用いる電磁波としては、紫外光、可視光、赤外光、マイクロ波の波長域のものを含むものを用いることができる。電磁波を集束して、配線パターン１１上の塗膜４０ａに照射することにより、加熱領域が、集束された電磁波のスポット径程度と極めて局所的になり、局所的な熱を周囲の光透過性基板１０に熱伝導させ、空気中に放熱することができる。この手法を実施することにより、光透過性基板１０の温度上昇を抑制することができ、光透過性基板１０にダメージを与えることなく、配線パターン１１を形成することができる。したがって、光透過性基板１０として樹脂等も用いることができる。

本実施形態において、光透過性基板１０としては、例えば１０～１０００μｍ厚さの薄い光透過性基板やフィルムを用いることができる。そのような薄い光透過性基板１０であっても本実施形態のように電磁波焼結により電子部品３０を実装できる。光透過性基板１０の材質としては、例えば、ガラス、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミド、アクリル、エポキシ、シリコーンなどの有機成分を主体とした物などを用いることができる。光透過性基板１０と配線パターン１１との密着性を向上させるために、光透過性基板１０に表面処理を施してもよい。例えば、プラズマ処理、ＵＶ（紫外線）処理、カップリング剤を塗布等する処理を行う。

また、図１（ａ）～（ｃ）の工程で形成される配線パターン１１は、比較的厚みを厚くすることが望ましい。特に、配線パターン１１の幅に対する厚みの比率は、厚み／幅＝1/100以上であることが望ましく、厚み／幅＝5/100以上であるとより望ましく、厚み／幅＝10/100以上である場合には特に望ましい。また、配線パターン１１に大電流を供給する場合は、厚み／幅＝20/100以上であることが望ましい。配線パターン１１の大きさは、一例としては、幅１μｍ以上、厚み１ｎｍ～５０μｍ程度に形成する。また、配線パターン３の電気抵抗率は、１０^－４Ω・ｃｍ以下であることが望ましく、特に、１０^－６Ω・ｃｍオーダーの低抵抗であることが望ましい。

図１（ａ）～（ｃ）の工程では、形成される配線パターン１１は、多孔質（ポーラス）となるように形成することが望ましい。すなわち、隣接する導電性粒子同士は、全体が完全に溶融して混ざりあうのではなく、接触する界面で焼結され、焼結後の導電性粒子間の少なくとも一部に空孔を形成するような温度で電磁波焼結することが望ましい。例えば、光束１２として、レーザー光を用い、透過する光透過性基板１０を溶融させない程度の照射強度で塗膜１１ａに照射することにより、光束１２が照射された塗膜１１ａの領域に短時間に比較的大きなエネルギーを投入でき、導電性粒子を加熱して溶融させ焼結できるとともに、レーザー光の光束１２の照射を停止することにより、周囲の塗膜１１ａや光透過性基板１０への熱伝導により速やかに冷却することができるため、多孔質の配線パターンを形成することができる。言い換えると、塗膜１１ａをレーザー光の光束１２で焼結するときに、塗膜１１ａが適切な温度になるように、光束１２の照射強度を調節することで、多孔質の配線パターン１１を形成できる。具体例としては、光透過性基板１０として、延伸されたポリエチレンテレフタレート（PET）フィルム（融点２５０℃程度、耐熱温度１５０℃程度）を用い、光透過性基板１０の形状が維持されるようにレーザー光の光束１２の強度を調整して光透過性基板１０の裏面から塗膜１１ａに照射し、塗膜１１ａの導電性粒子を焼結した場合、多孔質の配線パターン１１を形成することができる。

配線パターン１１が多孔質である場合には、上述したように、配線パターン１１自体が追随性（可撓性）を有するため、フレキシブルな光透過性基板１０を変形させた場合にも、それに伴って配線パターン１１が追随するため、配線パターン１１が光透過性基板１０からはがれにくく、ひび割れ等も生じにくい。よって、断線の生じにくい、フレキシブルな光透過性基板１０を提供することができる。

図１（ｃ）の工程において、光束１２を光透過性基板１０の塗膜１１ａが設けられている側の面から照射することももちろん可能である。

電子部品３０としては、どのようなものを用いてもよいが、一例としては、発光素子（ＬＥＤ，ＬＤ）、受光素子、集積回路、表示素子（液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ等）を用いることができる。また、図１では、光透過性基板１０上に、電子部品３０を一つのみ搭載しているが、２以上の電子部品３０を搭載することももちろん可能である。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について図２、図３を用いて説明する。

第１の実施形態では、１つの電極３１に対して、複数の電極接続領域４０を設けたが、光束１２の同時照射により、複数の電極３１に対して、それぞれ１以上の電極接続領域４０を形成し、複数の電極３１を同時に配線パターン１１に接合してもよい。

例えば、図３（ａ－１），（ａ－２）に示したように、一つの電子部品３０に備えられた一対の電極３１に対応するように、それぞれ塗膜４０ａを形成し、光束１２を同時に照射して、一対の電極３１を同時に配線パターン１１に接合することができる。

これにより、一対の電極３１の下部の塗膜４０ａに順に光束１２を照射して、順番に電極接続領域４０を形成する場合よりも、一対の電極接続領域４０間の距離の精度を向上させることができ、接合精度を高めることができる。

また、図３（ａ－１），（ａ－２）の接合方法において、電極３１ごとの電極接続領域４０を図２のように複数の電極接続領域４０に分割してもよい。

また、図３（ｂ）のように、複数の電子部品３０の電極３１に対応するように、それぞれ塗膜４０ａを配置し、各塗膜４０ａにそれぞれ光束１２を同時に照射して、各電子部品３０を同時に配線パターン１１に接合することができる。

この場合、電子部品３０に荷重をかける場合には、各電子部品３０に同時に荷重をかけることが望ましい。

これら以外の構成及び工程は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について図４～図７を用いて説明する。

図４および図５に示した装置は、第１の実施形態の製造方法を実現する製造装置である。

この製造装置は、配線パターン１１が形成された光透過性基板１０を支持する光透過性基板支持部（ステージ）１０１と、ディスペンサー１０２と、電子部品移動部１０３と、荷重部１０４と、電磁波（光束）照射部１０５とを備えている。ディスペンサー１０２は、導電性粒子が溶液に分散された導電性インクを光透過性基板１０上に塗布して塗膜４０ａを形成する。電子部品移動部１０３は、電子部品３０をもち上げて光透過性基板１０の塗膜４０ａの位置まで移動させ、塗膜４０ａ上に搭載する。電磁波（光束）照射部１０５は、光透過性基板１０の裏面側から、塗膜４０ａの２か所以上に同時に電磁波を照射して塗膜４０ａ中の導電性粒子を焼結する。荷重部１０４は、塗膜４０ａ上に搭載された電子部品３０を塗膜４０ａに押し付ける荷重を必要に応じて加える。この装置により、第１の実施形態で説明した図１（ｃ）～（ｄ）の工程を実行することにより、電子デバイスを製造する。

図４、図５の装置において、また、光透過性基板支持部１０１をディスペンサー１０２の位置から電子部品移動部１０３の位置まで移動させる光透過性基板支持部駆動機構１０６がさらに備えられている。なお、電子部品移動部１０３は、持ち上げた電子部品３０を塗膜４０ａに対して押圧することにより、必要に応じて荷重をかける構成である。これにより、電子部品移動部１０３は、荷重部１０４を兼用している。

さらに詳しく説明する。光透過性基板支持部１０１には、光透過性基板１０を搭載するための光透過性支持材９が備えられている。ディスペンサー１０２は、導電性インクを蓄え、指示された量を送り出すタンク１０２ａと、タンク１０２ａから送り出された導電性インクを吐出するノズル１０２ｂと、ノズル１０２ｂの高さを調節するｚ方向駆動部１０２ｃと、これら駆動部を制御する駆動制御部１０３ｆと、タンク１０２ａを制御するディスペンス制御部１０２ｄとを有する。

また、タンク１０２ａはノズル１０２ｂと一体になった構造になっていても良い。また、ディスペンサー１０２は、ノズル１０２ｂを光透過性基板１０に対して移動させる駆動機構をさらに備えてもよい。駆動機構は、ノズル１０２ｂを光透過性基板１０に対してｘ，ｙ方向に移動可能な構造にする。これにより、ノズル１０２ｂを光透過性基板１０に対して精密に移動させることが可能になるため、塗膜４０ａや塗膜１１ａをより微細に、かつ、精度よく形成することができる。

電子部品移動部１０３は、複数の電子部品３０が予め配列されて配置されたテーブル１０３ｈと、吸着ヘッド１０３ａと、吸着ヘッド１０３ａ内を減圧するポンプ１０３ｂと、吸着ヘッド１０３ａをｘ，ｙ，ｚ方向に移動させる駆動部１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅと、これら駆動部を制御する駆動制御部１０３ｆと、ポンプ１０３ｂを制御するポンプ制御部１０３ｇとを有する。ｚ方向駆動部１０３ｅは、荷重部１０４を兼用している。

電磁波（光束）照射部１０５は、レーザー光源１０５ａと、レーザー光源１０５ａから出射された光を２以上の光束に分割する光束分割部１０５ｃ、レーザー光源１０５ａを制御する光源制御部１０５ｂとを備えている。

光透過性基板支持部駆動機構１０６は、支持部１０１をｘ、ｙ方向にそれぞれ移動させる光透過性基板支持部駆動部１０６ａ，１０６ｂを含む。駆動制御部１０３ｆは、光透過性基板支持部駆動部１０６ａ，１０６ｂの動作も制御する。

なお、支持部駆動部１０６が、支持部１０１をｚ方向にも駆動することができるように構成してもよい。これにより、支持部１０１の位置をより精密に制御することが可能になる。

ディスペンス制御部１０２ｄ、ポンプ制御部１０３ｇ、駆動制御部１０３ｆおよび光源制御部１０５ｂは、全体の動作を制御するシステム制御部１０７に接続されている。

導電性インクを塗膜４０ａ形成する方法として転写方式を用いる場合、ディスペンス機構部を転写機構部にする事で実現可能になる。

本実施形態の製造装置を用いて、電子デバイスを製造する方法について説明する。図６は、システム制御１０７による制御動作を示すフローチャートであり、図７は、製造工程を示す工程図である。システム制御部１０７は、ＣＰＵとメモリを備えて構成され、メモリに予め格納されたプログラムをＣＰＵが読み込んで実行することにより、図６のフローのように動作することによりシステム制御部１０７としての機能を実現する。

まず、第１の実施形態の図１（ａ）、（ｂ）の工程により、光透過性基板１０上の導電性インクにより、配線パターン１１の形状の塗膜１１ａを印刷し（工程７０１）、必要に応じて塗膜１１ａを加熱して溶媒を蒸発させて乾燥させる。この段階では、塗膜１１ａの光焼結は行わない。

操作者は、塗膜１１ａを形成した光透過性基板１０を、図４の製造装置の光透過性基板支持部１０１の光透過性支持材９上にセットする（工程７０２）。なお、支持材９は、工程７０１の時からセットしておく事も可能である。

以下の工程は、図４および図５の製造装置を用いて行う。システム制御部１０７は、駆動制御部１０３ｆに指示して、ｘ、ｙ方向の光透過性基板支持部駆動部１０６ａ、１０６ｂを動作させ、光透過性基板支持部１０１を移動させることにより、ディスペンサー１０２のノズル１０２ｂの滴下位置まで光透過性基板１０を移動させる（ステップ６１）。続けて、システム制御部１０７は、駆動制御部１０３に指示して、ディスペンサー１０２のｚ方向駆動部１０２ｃを動作させ、ノズル１０２ｂを光透過性基板１０に対して所定の距離まで接近させる。そして、システム制御部１０７は、ディスペンス制御部１０２ｄに指示して、タンク１０２ａから所定量だけ導電性インクを送り出させる。これにより、ノズル１０２ｂの先端から導電性インクが吐出され、光透過性基板１０の塗膜１１ａ上の所定の位置に滴下される（ステップ６２）。上記ステップ６１、６２により、光透過性基板１０の塗膜１１ａの所定の位置に塗膜４０ａを形成する（工程７０３）。

システム制御部１０７は、駆動制御部１０３に指示して、ｘ、ｙ方向の光透過性基板支持部駆動部１０６ａ、１０６ｂを動作させて、光透過性基板支持部１０１を移動させることにより、図５のように、電子部品移動部１０３の位置まで光透過性基板１０を移動させる（ステップ６３）。つぎに、システム制御部１０７は、駆動制御部１０３ｆに指示して、駆動部１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅを動作させ、吸着ヘッド１０３ａをｘ，ｙ，ｚ方向に移動させることにより、吸着ヘッド１０３ａをテーブル１０３ｈ上の１つの電子部品３０の座標まで移動させる（ステップ６４）。そして、システム制御部１０７は、ポンプ制御部１０３ｇに指示してポンプ１０３ｂにより吸着ヘッド１０３ａ内を減圧させて、電子部品３０を吸着ヘッド１０３ａの先端に吸着させる（ステップ６５）。さらに、システム制御部１０７は、駆動制御部１０３ｆに指示して、駆動部１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅを動作させ、吸着ヘッド１０３ａを光透過性基板支持部１０１上の光透過性基板１０の塗膜４０ａの座標まで移動させ、電子部品３０の電極と塗膜４０ａとを位置合わせし、塗膜４０ａ上に電子部品３０を配置する（ステップ６６）。続けて駆動制御部１０３ｆは、操作者から荷重をかけることが指示されている場合には、ｚ方向の駆動部１０３ｅを動作させて、吸着ヘッド１０３ａを下降させ、吸着ヘッド１０３ａにより電子部品３０を押圧して、所定の荷重をかけた状態を維持する（ステップ６７）。この状態で、システム制御部１０７は、光源制御部１０５ｂに指示してレーザー光源１０５ａからレーザー光を出射させる（ステップ６８）。出射されたレーザー光は、光束分割部１０５ｃにより複数の光束１２に分割される。複数の光束１２は、光透過性支持材９および光透過性基板１０を透過して塗膜４０ａの複数個所に同時に、所定時間照射され、塗膜４０ａ内の複数個所の導電性粒子が光焼結されて、複数の電極接続領域４０が形成される。電極接続領域４０が形成されたならば、ポンプ制御部１０３ｇは、ポンプ１０３ｂの減圧を停止して、電子部品３０の吸着をオフにするとともに、駆動制御部１０３ｆは、ｚ方向の駆動部１０３ｅを動作させ、吸着ヘッド１０３ａを上昇させることにより、電子部品３０への荷重の印加を停止させる（ステップ６９）。これらステップ６３～６９により、電子部品をピックアップして光透過性基板１０の上まで移動させ（工程７０４）、塗膜４０ａ上に搭載し（工程７０５）、必要に応じて荷重を掛けながら、複数の光束１２を同時に照射して焼結し（工程７０６）、電極接続領域４０を形成して電極３１と配線パターン１１とを接合する（工程７０７）という各工程を実行することができる（図１（ｅ）、（ｆ））。

なお、１つの塗膜４０ａの複数個所に光を照射するのではなく、複数の塗膜４０ａに対してまとめて照射する事で複数の電極接合領域４０を形成することも可能である。

この後、連続して塗膜１１ａにも光源１０５ａからレーザー光を照射し、塗膜１１ａ内の導電性粒子を光焼結して配線パターン１１を形成する。このとき、配線パターン１１の全体が焼結されるように、必要に応じて、駆動制御部１０３ｆが光透過性基板支持部駆動部１０６ａ，１０６ｂを動作させて、光透過性基板１０を移動させ、塗膜１１ａの焼結すべき領域全体にレーザー光が照射されるようにする。

以上のように、第３の実施形態の製造装置を用いることにより、第１の実施形態の製造方法によって電子デバイスを製造することができる。

なお、光束分割部１０５ｃとしては、レーザー光源１０５ａからのレーザー光を複数光束１２に分割できるものであればどのような構成であってもよい。例えば、図８（ａ）のように、ハーフミラー８１ａとミラー８１ｂとを組み合わせたものを光束分割部１０５ｃとして用いることができる。また、図８（ｂ）は、プリズムを光束分割部１０５ｃとして用いる例を示す。図８（ｃ）は、複数の開口を有するマスクを光束分割部１０５ｃとして用い、マスクの開口を透過した複数光束１２のみを塗膜４０ａに照射する構成である。

また、図９（ａ）～（ｇ）のように、光束１２の形状としては、照射スポットの形状が、円形、リング、楕円、楕円リング、正方形、正方形フレーム形状、長方形、長方形フレーム形状等、所望の形状のものを用いることができる。リング、楕円リング、正方形フレーム形状、長方形フレーム形状は、図８（ｃ）のようなマスクを光束分割部１０５ｃとして用いることにより形成できる。

なお、荷重部１０４は、吸着ヘッド１０３ａに下向きの荷重を加えることができる構造であればどのようなものでもよく、重りやばねを用いてもよい。

塗膜１１ａに光を照射して配線パターン１１を形成するタイミングは、第３の実施形態のように電極接続領域４０を形成した後でよいが、図７の工程７０２と７０３の間でもよい。

なお、基板支持部１０１が動かない方式を取ることも可能である。この場合、ディスペンサー１０２にノズル１０２ａをｘ，ｙ，ｚ方向に駆動する機構を設ける事で、光透過性基板１０に電子部品３０を高精度に実装することが可能になる。

なお、上述してきた第１～第３の実施形態では、光透過性基板上の配線パターンと電子部品の電極とを光焼結により接合して電子デバイスを製造する方法について説明したが、本実施形態の方法で接合する対象は、電子部品の電極に限られない。例えば、図１０のように光透過性基板１０上にレンズ等の光学部品８１を接合することも可能である。この場合の製造方法は、以下のようになる。まず、光透過性基板１０上の、光学部品８１を接合すべき部分に、導電性粒子が溶液に分散された導電性インクを塗布し、接合用塗膜４０ａを形成する。つぎに、接合用塗膜４０ａ上に、光学部品８１の接合すべき部位（図１０では縁部）を搭載する。このとき、必要に応じて光透過性基板１０を光透過性支持材９に搭載する。さらに必要に応じて、光学部品８１に荷重をかけて、接合すべき部位（縁部）を接合用塗膜４０ａに押し付けながら、接合用塗膜４０ａに、複数の光束１２を照射して接合用塗膜４０ａ中の導電性粒子を焼結することにより、光学部品８１の部位（縁部）と光透過性基板１０とを接合する接合領域（４０）を形成する。光束１２は、例えば、図１０のように、光透過性支持材９および光透過性基板１０の裏面側から透過させて照射してもよいし、光透過性基板１０の上方から照射してもよい。

なお、第３の実施形態の製造装置において、図１１のようにレーザー光源１０５ａの出射したレーザー光を、例えば、所望の方向に反射する可動ミラー１０５ｄを配置してもよい。これにより、光透過性基板１０の位置を変えることなく、複数の塗膜４０ａに順次光を照射することができる。これにより、複数の電子部品３０を光透過性基板１０上に接合することができる。特に、図１１の可動ミラー１０５ｄを用いた構成は、光透過性基板１０が、光源１０５ａに対して凹面の湾曲した形状である場合には、複数個所の塗膜４０ａに同等の条件（照射角度、照射強度）で光束１２を照射することができるというメリットがある。

本実施形態の電子デバイスは、電子部品を光透過性基板に搭載したデバイスであればどのようなものでも適用可能である。例えば、自動車のインストルメント・パネル（計器表示盤）やゲーム機の表示部等に適用できる。また、基板を湾曲させることができるため、ウエアラブル（体に装着可能な）な電子デバイス（メガネ、時計、ディスプレイ、医療機器等）や、湾曲したディスプレイに適用可能である。

また、これら以外にも、照明機器（点発光/面発光照明、フレキシブル照明、自動車用照明（インテリア、エクステリア）など）、表示機器（シースルーディスプレイ、ウェアラブルディスプレイ、ヘッドアップディスプレイなど）、演出機器（遊技機器（パチンコ）用の演出照明・表示など）等に好適に用いることができる。

９…光透過性支持材、１０…光透過性基板、１１ａ…塗膜、１１…配線パターン、４０ａ…塗膜、４０…電極接続領域、１０１…光透過性基板支持部（ステージ）、１０２…ディスペンサー、１０３…電子部品移動部、１０４…荷重部、１０５…電磁波（光束）照射部、１０６…光透過性基板支持部駆動機構、１０７…システム制御部

Claims

光透過性基板上に、配線パターン又は前記配線パターンの形状を有する配線用塗膜を形成する配線パターン形成工程と、
前記配線パターン形成工程後に、前記配線パターン又は配線用塗膜の、電子部品の電極を接合すべき部分に、導電性粒子が溶液に分散された導電性インクを塗布し、接合用塗膜を形成する塗布工程と、
前記接合用塗膜上に前記電極が搭載されるように、前記電子部品を前記光透過性基板に搭載する搭載工程と、
前記搭載工程後に、１つの前記電極の前記接合用塗膜に対して電磁波を照射して前記接合用塗膜中の導電性粒子を焼結することにより、前記電極と前記配線パターンとを接合する電極接続領域を、１つの前記電極について２か所以上形成する焼結工程とを含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
請求項１に記載の電子デバイスの製造方法であって、前記焼結工程は、１つの前記電極の前記接合用塗膜に対して２か所以上に電磁波を同時に照射して前記接合用塗膜中の導電性粒子を焼結することにより、前記１つの前記電極について２か所以上の前記電極接続領域を形成する焼結工程とすることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
請求項２に記載の電子デバイスの製造方法であって、前記焼結工程は、前記電子部品に荷重を加えて、前記電極を前記接合用塗膜に対して押し付けながら前記電磁波を２か所以上同時照射することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
請求項１または２に記載の電子デバイスの製造方法であって、前記配線パターン形成工程は、前記光透過性基板上に前記導電性インクを塗布して前記配線パターンの形状を有する配線用塗膜を形成する配線パターン塗布工程であることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
請求項４に記載の電子デバイスの製造方法であって、前記焼結工程では、前記配線用塗膜と前記接合用塗膜の両方に電磁波を照射して焼結することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
請求項３に記載の電子デバイスの製造方法であって、前記焼結工程では、前記荷重に対して前記光透過性基板を支持機構により支持することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
光透過性基板上の部品を接合すべき部分に、導電性粒子が溶液に分散された導電性インクを塗布し、接合用塗膜を形成する塗布工程と、
前記接合用塗膜上に前記部品の接合すべき部位が搭載されるように、前記部品を前記光透過性基板に搭載する搭載工程と、
前記搭載工程後に、１つの前記接合すべき部位の前記接合用塗膜に対して、２か所以上に電磁波を同時に照射して前記接合用塗膜中の導電性粒子を焼結することにより、前記部位と前記光透過性基板とを接合する接合領域を、１つの前記接合すべき部位について２か所以上形成する焼結工程とを含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。