JP4633561B2 - 電子回路基板の配線補修用積層材および電子回路基板の配線補修方法並びに配線補修装置 - Google Patents

Description

本発明は集積回路や液晶表示装置等の電子回路基板上に形成された配線の断線等を補修するために使用する配線補修用積層材およびそれを使用した配線補修方法並びに配線補修装置に関するものである。

従来、集積回路や液晶表示装置等の電子回路基板の配線補修方法として、電子回路基板の配線の断線部分に、金属錯体や有機金属化合物を揮発性を有する有機溶媒に溶かし込んだ溶液または金属粒子を前記有機溶媒に分散させた溶液を塗布したのち、その塗布した部分にレーザ光を照射して、金属薄膜を前記断線部分に析出させて、前記金属薄膜によって前記断線部分の両端側の配線同士を接続し、導通させる方法がとられている。（例えば、特許文献１）
また、前記断線部分に微小金属箔を配置し、該断線部分の両端側の配線と該微小金属箔片の重なり部分にレーザ光を照射し、該重なり部分を溶融して接続し、導通させる方法がとられている。（例えば特許文献２）
特開平８−２０３８９８ 特開２００２−３２８３９８

前記、従来方法（前者）では、前記溶液をインクジェットやディスペンサを用いて前記断線部分に塗布するため、インクジェットのノズルやディスペンサ出口における、溶液中の溶媒の乾燥によって、前記ノズル部での詰まりや、吐出不良が生じる問題があり、また、基板上で前記溶液が拡散してしまい細線の描画が困難になる場合がある。また、従来方法（後者）では、前記微小金属箔片を使用するため、複雑な配線の断線部分の修正が困難であるなどの問題がある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、電子回路基板上に形成された複雑で細い配線の断線を容易に補修することができる、配線補修材と、この配線補修材を用いた配線補修方法及び配線補修装置を提供するものである。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
即ち、請求項１に係る配線補修用積層材は、電子回路基板上の配線の補修のための、レーザ光を透過する基材と、該基材上に設けられた熱溶融層と、該熱溶融層上に設けられた微粒金属層とからなる配線補修用積層材であって、前記熱溶融層は、前記レーザ光の波長の光を吸収する色素が分散されたワックスまたは樹脂からなり、前記微粒金属は、金または銀またはパラジュウムまたはアルミニウムのいずれかであることを特徴としている。

請求項２に係る電子回路基板の配線補修方法は、請求項１記載の配線補修用積層材の前記微粒金属層を電子回路の断線部分に押圧して後、前記断線部分の上方の前記配線補修用積層材に前記レーザ光を照射して、前記熱溶融層に前記レーザ光を吸収させることによって、前記基材から前記熱溶融層及び前記微粒金属層を溶融離脱させて、前記熱溶融層と前記微粒金属層を前記断線部分に転写させた後、前記基材から離脱した前記熱溶融層に前記レーザ光を照射して該熱溶融層を熱分解することによって除去してから、前記微粒金属層に前記レーザ光を照射することによって、前記微粒金属を融解し焼成することを特徴としている。

請求項３に係る電子回路基板の配線補修装置は、請求項１記載の配線補修用積層材の前記微粒金属層を電子回路の断線部分に押圧して後、前記断線部分の上方の前記配線補修用積層材にレーザ光を照射して、前記熱溶融層にレーザ光を吸収させることによって、前記基材から前記熱溶融層及び前記微粒金属層を溶融離脱させて、前記熱溶融層と微粒金属層を前記断線部分に転写させた後、前記基材から離脱した前記熱溶融層にレーザ光を照射して前記熱溶融層を熱分解することによって除去してから、前記微粒金属層にレーザ光を照射することによって、前記微粒金属を融解し焼成することを特徴としている。

本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係る発明では、前記熱溶融層の溶融温度が前記基材の耐熱温度より低いため、前記配線補修用積層材に照射されたレーザ光が前記熱溶融層に吸収され、該熱溶融層が溶融し、前記レーザ光が照射された部分の前記熱溶融層が前記基材から離脱し、前記熱溶融層と微粒金属層が前記断線部分に転写されるという顕著な効果を有する。

請求項２および請求項３に係る発明では、前記断線部分に当接された前記該当する箇所にレーザ光を照射して、前記熱溶融層及び前記微粒金属層にレーザ光を吸収させることによって、前記基材から前記熱溶融層を溶融させて、前記微粒金属層を前記配線補修用積層材の断線部分に溶着、焼成するため、複雑な配線の補修でも、該複雑な配線に沿ってレーザ光を走査することによって容易に補修ができるという顕著な効果を有する。

以下、添付の図面に基づいて本発明の一実施の形態に係る配線補修用積層材および配線補修用積層材を用いた配線補修方法ならびに配線補修装置について説明する。
まず、図１は本発明に係る配線補修用積層材１の一実施例の断面を示すものである。
この配線補修用積層材１は耐熱性を有する基材２と、熱溶融層３と、微粒金属層４から構成されており、基材２、熱溶融層３、微粒金属層４の順で積層されている。

基材２はレーザ光が透過し易く、耐熱性（望ましくは４００℃以上）のあるものであり、熱溶融層３は描画に使用するレーザ光の波長の光を吸収する色素を分散したワックスまたは樹脂であって、溶融温度が基材２の耐熱温度および微粒金属層の焼成温度より低いものである。
そして、微粒金属層４は貴金属の粒径が数ナノメートルないし数十ナノメートルの微粒金属と分散材を揮発性の溶剤に溶かし込んだ後、前記熱溶融層３に塗布し、前記揮発性の溶剤を揮発させることによって前記熱溶融層３表面に形成したものであって、前記貴金属は金、銀、パラジュウム、アルミニウムなどである。

次に図２ないし図４は本発明に係る配線補修用積層材１を用いた電子回路基板の配線補修方法を実施するため装置の一実施例を示す概念図である。図２において、電子回路基板の配線補修装置５は、集積回路や液晶表示装置等の電子回路基板であって被補修箇所を有する電子回路基板（以下、単に「ワーク」という）６を載置してＸＹ方向に移動可能にするテーブルユニット７と、光学系ユニット８と、配線補修ユニット９と、これらを制御する制御ユニット１０を備えている。

テーブルユニット７はワーク６を載置保持する載置台７Ａ、テーブル７Ｂ、テーブル駆動装置７Ｃを備えており、テーブル駆動装置７Ｃによって光学系ユニット８及び配線補修ユニット９が載置台７Ａと相対的に移動可能になっている。

光学系ユニット８は、ワーク６に対向する対物レンズ１１と、対物レンズ１１の光軸Ｌと同軸に配置されたハーフミラー１２Ａと、結像レンズ１３と、ハーフミラー１２Ｂと、可変スリット１４と、開閉スイッチ（図示せず）が内蔵されているレーザ照射器１５とを備えている。
そして、ハーフミラー１２Ｂによって光軸Ｌから分岐された光軸Ｌ１の光軸上には偏向用ミラー１２Ｃが配置され、偏向用ミラー１２Ｃによって光軸Ｌ１から偏向された光軸Ｌ２上には撮影手段としてのＣＣＤカメラ１６が配置されている。

ＣＣＤカメラ１６は表示器１２に電気的に接続しており、ＣＣＤカメラ１６によって取込まれた画像が表示器１２に表示できるようになっている。
また、可変スリット１４は図３に示すように、スリット板１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを有し、これらスリット板１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄは、制御ユニット１０の制御器１０Ａに電気的に接続されたスリット駆動手段（図示せず）によって図３の矢印（イ）方向に独立して移動可能になっている他、開口部１４Ｅの中心を回転中心として可変スリット１４全体が旋回（図３の矢印ホ）できるようになっている。
そして、可変スリット１４のスリット駆動手段を作動させることによって、後述の第１のレーザ照射器１５からワーク６に照射するレーザ光の形状および位置が調整できるようになっている。

また、前記ハーフミラー１２Ａによって光軸Ｌから分岐された光軸Ｌ３上には光軸Ｌ３の一部を分岐するハーフミラー１２Ｄが設けられており、ハーフミラー１２Ｄによって光軸Ｌ３から分岐された光軸Ｌ４の光軸上には照明手段１５Ａが配置されており、照明手段１５Ａによって前記光軸Ｌとワーク６との交点を含む所定の領域に光を照射できるようになっている。
そして、前記ハーフミラー１２Ｄを透過した光軸Ｌ３上には後述の配線補修ユニット９によって微粒金属が転写されたワーク６の断線部分の該前記微粒金属を加熱して焼成させるためのレーザ光を照射する第２のレーザ光照射器１５Ｂが設けられており、第２のレーザ光照射器１５Ｂには開閉用シャッター（図示せず）が内蔵されている。

配線補修ユニット９は、テープ状にした配線補修用積層材（以下、単に「修正テープ」という）１を前記断線部分に供給する修正テープリール９Ａと、修正テープ１をワーク６の断線部分に押圧または離脱（図４の矢印ハの方向）するための修正テープ押圧手段９Ｃ及び押圧ロッド９Ｇと、使用後の修正テープ１を図４の矢印ニの方向に巻き取る巻取りリール９Ｂと、巻取りリール９Ｂを駆動するための巻取りリール駆動用モータ９Ｆを備えている他、これら修正テープリール９Ａと巻取りリール９Ｂと巻取りリール駆動用モータ９Ｆと修正テープの押圧手段９Ｃとが取り付けられたベース９Ｅと、ベース９Ｅをテープ１の送り方向に交差する方向（図４の矢印ハの方向）に移動させるためのベース進退手段９Ｄを備えている。

そして、修正テープ１の使用時を除き、配線補修ユニット９は、進退手段９Ｄによって修正テープ１が光軸のＬ１と交差しない位置（進退手段９Ｄの図示しない原点位置）に退避しており、押圧ロッド９Ｇは修正テープ押圧手段９Ｃの原点位置（図示せず）に退避している。

制御ユニット１０の制御器１０Ａには外部入力装置１０Ｂ、テーブル駆動装置７Ｃ、前記第１のレーザ照射器１５の開閉スイッチ、前記スリット駆動装置、前記第２のレーザ光照射器１５Ｂの開閉用シャッターが電気的に接続されている他、配線補修ユニット９の修正テープ押圧手段９Ｃ、巻き取りリール駆動用モータ９Ｆと進退手段９Ｄとが電気的に接続している。
そして、外部入力装置１０Ｂによって制御ユニット１０を介して、可変スリット１４の旋回および開口部１４Ｅの形状および中心位置の設定が自由に行えるようになっている他、テーブル駆動装置７Ｃ、前記第１のレーザ照射器１５の開閉スイッチ、前記スリット駆動装置、前記第２のレーザ照射器１５Ｂの開閉用シャッター、修正テープ押圧手段９Ｃ、巻き取りリール駆動用モータ９Ｆ、進退手段９Ｄが手動によっても作動させることができるようになっている。

次に図１〜図６を参照して、本発明に係る配線補修用積層材１を用いた前記配線補修装置５による電子回路基板等の配線補修方法の作用について説明する。
図５は本発明に係る配線補修用積層材１を用いた電子回路基板の配線補修方法の工程を示すものである。
ワーク６を載置台７Ａに載置した後、テーブル駆動装置７Ｃによって、ワーク６の被補修箇所をレーザ光軸Ｌの直下に移動させる。（ステップ１）
その後、当該被補修箇所をＣＣＤカメラ１６によって撮影し、その画像を表示器１７に表示する。（ステップ２）
前記被補修箇所の形状（断線部の線幅、断線の長さ）の画像に合わせて、外部入力装置１０Ｂを用いてスリット駆動装置させて、スリット板１４Ａ〜１４Ｄをその被補修箇所の断線箇所の形状（線の幅、断線長さ、回転角）に合わせる（ステップ３）。
その際、スリットの開口部１４Ｅの形状（長さ）が、前記被補修箇所の断線の長さより若干長めになるようにスリット板１４Ａ〜１４Ｄを調整することによって、前記微粒金属層を溶融焼成した際に、前記断線部分をより確実に電気的に導通状態にできる。

次に、進退手段９Ｄを作動させて、配線補修ユニット９をレーザ光軸Ｌ側に前進させた後、修正テープ押圧手段９Ｃを作動させて、押圧ロッド９Ｇで図６（ａ）に示すように修正テープ１を前記ワーク６の被補修箇所に押圧する。（ステップ４）
その後、第１のレーザ照射器１５の開閉スイッチを開にして、図６（ｂ）のように修正テープ１の所定の箇所に所定の時間、レーザ光を照射し、熱溶融層３を溶融して、熱溶融層３と微粒金属層４を一体的に基材２から離脱させ、図６（ｃ）のように前記被補修箇所に転写させた後、第１のレーザ照射器１５の開閉スイッチを閉じる。（ステップ５）

その後、修正テープ押圧手段９Ｃを修正テープ押圧手段９Ｃの原点位置に復帰させ、押圧ロッド９Ｇ下端をＺ軸方向に上昇させることにより、図６（ｃ）に示すごとく修正テープ１をワーク６の表面からＺ軸方向上側に離脱させてから、進退手段９Ｄを進退手段９Ｄの原点に復帰させる。（ステップ６）

つぎに、第２のレーザ照射器１５Ｂの開閉スイッチを開にして、図６（ｄ）に示すごとく、前記被補修箇所に転写された熱溶融層３にレーザ光を照射する。（ステップ７）
その際、熱溶融層３はレーザ光を吸収してレーザ光が熱に変換されるため、熱溶融層３が熱分解し容易に除去できる（図６（ｅ））。

熱溶融層３が熱分解し除去した後に、更に微粒金属層４に第２のレーザ照射器１５Ｂからのレーザ光を照射することによって微粒金属層４の微粒金属を溶融焼成する。（ステップ８）
この場合、レーザ光が照射された微粒金属層の微粒金属粒径は数ナノメートルから数十ナノメートルであるため、融点降下によって、ワーク６の耐熱温度以下の約４００℃前後で溶融して金属化し、前記被補修箇所に焼成できる。（図６（ｅ））
その後、その他の補修箇所があれば、上記工程を繰り返し、全ての補修箇所の補修をおこなった後に補修を終了する（図６（ｅ））。（ステップ９）

このように、本発明の実施の形態によれば、前記基材と熱溶融層と微粒金属層からなる修正テープ１をワーク６の前記被補修箇所に押圧した状態で、被補修箇所の形状に合わせて整形されたレーザ光を照射するため、補修に必要な部分のみの熱溶融層３が溶融、熱分解し、微粒金属層４が必要な箇所のみに転写焼成できる。

上記実施の形態では、第１のレーザ照射器１５からのレーザ光をスリット１４で整形しているが、ワーク６の被修正箇所の形状に合わせてレーザ光を走査することによっても上記実施の形態と同様な作用効果が得られることはいうまでもなく、より複雑な被修正箇所の形状に合わせた補修が可能である。
具体的には、上記レーザ光の走査方法は、いわゆるガルバノミラーを用いた方法や二次元のマトリックス状に配置された微小ミラーの角度を任意に変更可能な機器を用いてレーザ光を走査する方法である。
また、上記実施の形態では、第１のレーザ照射器１５と第２のレーザ照射器１５Ｂの２種類のレーザ光を使い分けているが、第１のレーザ照射器１５に多波長切替可能なものを用いれば、第１のレーザ照射器１５のみでも同様な作用効果が得られることは言うまでもない。

本発明の配線補修用積層材の断面を示す概念図である。 本発明の一実施の形態に係る配線補修方法を実施するための配線補修装置を示す概念図である。 スリットの動作を示す概念図である。 図２の配線補修ユニットを示す概念図である。 図２の装置における配線補修方法の工程を示す図である。 図２の装置における配線補修方法の工程における補修用積層材が被補修箇所に転写、焼成される状態を示す説明図であり、うち（ａ）は断線部分に押圧装置９Ｃ，９Ｇで修正用テープをワークの被修正箇所に押圧した状態を示す概念図、（ｂ）は前記修正用テープにレーザ照射して熱溶融層を溶解し熱溶融層と微粒金属層をワークに転写した状態を示す概念図、（ｃ）は修正用テープをワーク被修正箇所から剥離した状態を示す概念図、（ｄ）は熱溶融層にレーザ光を照射して熱溶融層を熱分解する状況を示す概念図、（ｅ）は微粒金属層にレーザ光を照射して微粒金属を溶融焼成する状況を示す概念図である。

１配線補修用積層材
２基材
３熱溶融層
４微粒金属層
５電子回路基板の配線補修装置
６ワーク
７テーブルユニット
８光学系ユニット
９配線補修ユニット
１０制御ユニット
１１対物レンズ
１２表示器
１２Ａハーフミラー
１２Ｂハーフミラー
１２Ｃミラー
１２Ｄハーフミラー
１３結像レンズ
１４スリット
１５第１のレーザ照射器
１５Ａ照明手段
１５Ｂ第２のレーザ照射器
１６ＣＣＤカメラ

Claims (3)

1. 電子回路基板上の配線の補修のための、レーザ光を透過する基材と、該基材上に設けられた熱溶融層と、該熱溶融層上に設けられた微粒金属層とからなる配線補修用積層材であって、
   前記熱溶融層は、前記レーザ光の波長の光を吸収する色素が分散されたワックスまたは樹脂からなり、
   前記微粒金属は、金または銀またはパラジュウムまたはアルミニウムのいずれかであることを特徴とする配線補修用積層材。
2. 請求項１記載の配線補修用積層材の前記微粒金属層を電子回路の断線部分に押圧して後、
   前記断線部分の上方の前記配線補修用積層材に前記レーザ光を照射して、前記熱溶融層に前記レーザ光を吸収させることによって、
   前記基材から前記熱溶融層及び前記微粒金属層を溶融離脱させて、前記熱溶融層と前記微粒金属層を前記断線部分に転写させた後、
   前記基材から離脱した前記熱溶融層に前記レーザ光を照射して該熱溶融層を熱分解することによって除去してから、前記微粒金属層に前記レーザ光を照射することによって、前記微粒金属を融解し焼成することを特徴とする配線補修方法。
3. 請求項１記載の配線補修用積層材の前記微粒金属層を電子回路の断線部分に押圧して後、
   前記断線部分の上方の前記配線補修用積層材にレーザ光を照射して、前記熱溶融層にレーザ光を吸収させることによって、
   前記基材から前記熱溶融層及び前記微粒金属層を溶融離脱させて、前記熱溶融層と微粒金属層を前記断線部分に転写させた後、
   前記基材から離脱した前記熱溶融層にレーザ光を照射して前記熱溶融層を熱分解することによって除去してから、前記微粒金属層にレーザ光を照射することによって、前記微粒金属を融解し焼成することを特徴とする配線補修装置。