JP5716225B2 - Electronic circuit element forming apparatus and electronic circuit element forming method - Google Patents
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Description
本発明は、基板上に電子回路要素を形成する技術に関する。 The present invention relates to a technique for forming an electronic circuit element on a substrate.
本発明者により、物体表面の所定箇所を溶融または軟化させた上で、粒子噴流を当該所定箇所に衝突させることにより、当該粒子を物体表面に埋め込む工程を連続的に行う技術が提案されている（特許文献１参照）。 The inventor has proposed a technique of continuously embedding the particles in the object surface by causing the particle jet to collide with the predetermined position after melting or softening the predetermined position on the object surface. (See Patent Document 1).
また、レーザー支援型の微粒子埋め込み法（Laser Assisted Micro Powder Jet Implantation）により、銅粒子の噴流を用いた配線技術が提案されている（非特許文献１参照）。 Further, a wiring technique using a jet of copper particles has been proposed by a laser-assisted fine particle embedding method (see Non-Patent Document 1).
本発明は、基板上に所望の電気特性を有する電子回路要素を形成しうる装置および方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an apparatus and a method capable of forming an electronic circuit element having desired electrical characteristics on a substrate.
前記課題を解決するための本発明の電子回路要素形成装置は、基板上に電子回路要素を形成する装置であって、レーザー装置と、ノズルから粒子を噴射する粒子噴射装置と、前記レーザー装置および前記基板を相対変位させる第１駆動装置と、前記粒子噴射装置および前記基板を相対変位させる第２駆動装置と、前記レーザー装置から発生したレーザービームが前記基板の表面に対して指定軌跡にしたがって変位しながら照射されるように前記第１駆動装置の動作を制御するとともに、前記基板の表面において前記レーザービームの照射により半溶融または溶融状態になっている箇所に、前記粒子噴射装置により噴射された粒子が衝突するように前記第２駆動装置の動作を制御するように構成されている制御要素とを備え、前記粒子噴射装置により噴射される粒子として電気特性の異なる複数の物質の混合粒子が用いられ、前記複数の物質の混合比が指定因子として調節されている、あるいは、前記制御要素が前記指定因子を調節するように構成され、前記レーザー装置により前記基板の表面に照射されるレーザービームの前記基板の表面における照射箇所の変位速度が付加的な前記指定因子として調節されている、あるいは、前記制御要素が、当該付加的な指定因子を調節するように構成されていることを特徴とする。 An electronic circuit element forming apparatus of the present invention for solving the above problems is an apparatus for forming an electronic circuit element on a substrate, and includes a laser device, a particle ejecting device for ejecting particles from a nozzle, the laser device, and A first driving device that relatively displaces the substrate; a second driving device that relatively displaces the particle ejecting device and the substrate; and a laser beam generated from the laser device is displaced according to a specified locus with respect to the surface of the substrate. The operation of the first driving device is controlled so as to be irradiated while being ejected by the particle ejecting device onto the surface of the substrate which is in a semi-molten or melted state by the laser beam irradiation. A control element configured to control the operation of the second drive device so that the particles collide, and the particle injection device As the particles to be ejected, mixed particles of a plurality of substances having different electrical characteristics are used, and the mixing ratio of the plurality of substances is adjusted as a designated factor, or the control element adjusts the designated factor The displacement speed of the irradiation location on the surface of the substrate of the laser beam irradiated to the surface of the substrate by the laser device is adjusted as an additional designation factor, or the control element is the additional It is configured to adjust a specific designation factor .
前記課題を解決するための電子回路要素形成方法は、基板の表面においてレーザービームが指定軌跡にしたがって変位するとともに、前記レーザービームの前記基板の表面における照射箇所の変位速度が変化するように、前記基板の表面に対してレーザービームを照射し、電気特性が異なる複数の物質の混合比を調節しながら前記複数の物質の混合粒子を調整し、前記基板の表面において前記レーザービームの照射により半溶融または溶融状態になっている箇所に向けて前記混合粒子を噴射することを特徴とする。 In the electronic circuit element forming method for solving the above-described problem, the laser beam is displaced on the surface of the substrate according to a specified locus , and the displacement speed of the irradiation spot on the surface of the substrate of the laser beam is changed. Irradiate the surface of the substrate with a laser beam, adjust the mixing ratio of the plurality of materials with different electrical characteristics, adjust the mixed particles of the plurality of materials, and semi-melt by irradiating the laser beam on the surface of the substrate Alternatively, the mixed particles are jetted toward a molten state.
本発明の電子回路要素形成装置または方法によれば、レーザービームが基板表面に指定軌跡にしたがって当該レーザービームが基板表面に照射される。また、電気特性が異なる複数の物質の混合粒子が、基板表面においてレーザービームの照射により半溶融または溶融状態になっている箇所に向けて噴射される。これにより、基板表面に指定軌跡を描くような形状の電子回路要素が形成される。また、混合粒子は噴射の運動エネルギーによって基板に埋め込まれるため、当該粒子によって構成される電子回路要素の基板表面からの突出量を低く抑制することができる。電子回路要素は、配線のほか、電気抵抗またはコンデンサなどの電子回路素子をも含む概念である。 According to the electronic circuit element forming apparatus or method of the present invention, a laser beam is irradiated onto the substrate surface according to a designated locus on the substrate surface. In addition, mixed particles of a plurality of substances having different electrical characteristics are ejected toward a portion that is in a semi-molten or molten state by laser beam irradiation on the substrate surface. Thereby, an electronic circuit element having a shape that draws a designated locus on the substrate surface is formed. Further, since the mixed particles are embedded in the substrate by the kinetic energy of jetting, the amount of projection of the electronic circuit element constituted by the particles from the substrate surface can be suppressed low. The electronic circuit element is a concept including not only wiring but also electronic circuit elements such as an electric resistance or a capacitor.
噴射対象である混合粒子における複数の物質の混合比が指定因子として調節されるとともに、レーザー装置により基板の表面に照射されるレーザービームの前記基板の表面における照射箇所の変位速度を付加的な指定因子として調節されることにより、電子回路要素の電気伝導度等の電気特性が調節されうる。このため、指定因子および付加的な指定因子の調節を通じて、電気特性が所望の電気特性になるように調節された電子回路要素が基板上に形成されうる。 The mixing ratio of multiple substances in the mixed particles to be ejected is adjusted as a designation factor, and the displacement speed of the irradiation spot on the substrate surface of the laser beam irradiated on the substrate surface by the laser device is additionally specified. By adjusting as a factor , electrical characteristics such as electrical conductivity of the electronic circuit element can be adjusted. For this reason, through adjustment of the designated factor and the additional designated factor , an electronic circuit element adjusted so that the electrical characteristics become the desired electrical characteristics can be formed on the substrate.
前記レーザー装置により前記基板の表面に照射されるレーザービームのビーム径および照射強度、ならびに、前記粒子噴射装置により噴射される前記粒子の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つが付加的な前記指定因子として調節されている、あるいは、前記制御要素が、当該付加的な指定因子を調節するように構成されていてもよい。 Beam diameter and irradiation strength of the laser beam irradiated on the surface of the substrate by the laser device, and the flow rate of the particles to be injected by the particle injection device, at least one additional said specified among the flow rates and pressures It may be regulated as a factor, or the control element may be configured to regulate the additional designated factor.
当該構成の電子回路要素形成装置によれば、付加的な指定因子の調節を通じて、基板表面において噴射粒子が進入しやすい半溶融または溶融状態になる箇所の幅もしくは深さ、または、基板に対する噴射粒子の進入量もしくは進入深さなどが調節されうる。これにより、基板断面における電子回路要素の断面形状および断面積、ひいては、電気抵抗等の電気特性が調節されうる。このため、付加的な指定因子の調節を通じて、電気特性が所望の電気特性になるように調節された電子回路要素が基板上に形成されうる。 According to the electronic circuit element forming apparatus having the above configuration, through adjustment of an additional designated factor, the width or depth of the portion where the injection particles easily enter the semi-molten or molten state on the substrate surface, or the injection particles with respect to the substrate The amount of entry or the depth of entry can be adjusted. As a result, the cross-sectional shape and cross-sectional area of the electronic circuit element in the cross-section of the substrate, and thus the electrical characteristics such as electrical resistance can be adjusted. For this reason, an electronic circuit element adjusted to have a desired electrical characteristic can be formed on the substrate through adjustment of an additional designated factor.
前記制御要素が、前記指定軌跡に沿った異なる箇所において異なる態様で前記指定因子を制御するように構成されていてもよい。 The control element may be configured to control the designated factor in different manners at different locations along the designated trajectory.
当該構成の電子回路要素形成装置によれば、基板に対するレーザービームの照射および混合粒子の噴射という工程が、途中で物質の混合比等が変更されながらも連続して実行される。これにより、隣接または連続している他の電子回路要素の電気特性とは異なる電気特性を有する電子回路要素が形成されうる。 According to the electronic circuit element forming apparatus having the above configuration, the steps of irradiating the substrate with the laser beam and injecting the mixed particles are continuously executed while the mixing ratio of the substance is changed on the way. As a result, an electronic circuit element having an electrical characteristic different from that of another adjacent or continuous electronic circuit element can be formed.
（本発明の電子回路要素形成装置の構成）
本発明の一実施形態としての図１に示されている電子回路要素形成装置は、基板６に電子回路要素７を形成するための装置である。この装置は、ＣＷ型のレーザー装置１と、ノズル２１から粒子を噴射する粒子噴射装置２と、基板６が載置されるベース３と、ベース３の動力源としてのアクチュエータ４と、制御装置５とを備えている。
(Configuration of electronic circuit element forming apparatus of the present invention)
The electronic circuit element forming apparatus shown in FIG. 1 as an embodiment of the present invention is an apparatus for forming an electronic circuit element 7 on a substrate 6. This device includes a CW type laser device 1, a particle injection device 2 for injecting particles from a nozzle 21, a base 3 on which a substrate 6 is placed, an actuator 4 as a power source for the base 3, and a control device 5. And.
制御装置５は、レーザー装置１から発生したレーザービームが基板６の表面に対して指定軌跡にしたがって変位しながら照射されるようにアクチュエータ４の動作を通じてベース３の変位軌跡を制御するように構成されている。この意味において、ベース３を駆動するアクチュエータ４は「第１駆動装置」として動作する。 The control device 5 is configured to control the displacement trajectory of the base 3 through the operation of the actuator 4 so that the laser beam generated from the laser device 1 is irradiated while being displaced on the surface of the substrate 6 according to the designated trajectory. ing. In this sense, the actuator 4 that drives the base 3 operates as a “first driving device”.
粒子噴射装置２は、基板６の表面においてレーザービームの照射により半溶融または溶融状態になっている箇所に、粒子噴射装置２により噴射された粒子が衝突するように位置および姿勢が調節されている。この意味において、ベース３を駆動するアクチュエータ４は「第２駆動装置」として動作する。 The position and posture of the particle injection device 2 are adjusted so that the particles injected by the particle injection device 2 collide with a portion that is in a semi-molten or molten state by irradiation with a laser beam on the surface of the substrate 6. . In this sense, the actuator 4 that drives the base 3 operates as a “second driving device”.
レーザー装置１および粒子噴射装置２のそれぞれは適当な部材に固定されているが、基板６に対する相対位置および相対姿勢を変化させることができるように、共通または別個のアクチュエータにより、レーザー装置１および粒子噴射装置２のそれぞれの位置および姿勢が別個に調節されてもよい。 Each of the laser device 1 and the particle ejecting device 2 is fixed to an appropriate member, but the laser device 1 and the particle are separated by a common or separate actuator so that the relative position and the relative posture with respect to the substrate 6 can be changed. Each position and attitude of the injection device 2 may be adjusted separately.
粒子噴射装置２により噴射される粒子として電気特性の異なる複数の物質の混合粒子が用いられている。当該複数の物質の混合比が指定因子としてあらかじめ調節されている。 As particles ejected by the particle ejecting device 2, mixed particles of a plurality of substances having different electrical characteristics are used. The mixing ratio of the plurality of substances is adjusted in advance as a designated factor.
粒子噴射装置２に対して各物質を供給するための複数の供給ラインが設けられ、当該複数の供給ラインのそれぞれに流量調節弁などの供給量調節機構が設けられ、制御装置５により当該供給量調節機構の動作が制御されることにより、指定因子が調節されていてもよい。この場合、制御装置５および供給量調節機構が「制御要素」を構成する。 A plurality of supply lines for supplying each substance to the particle injection device 2 are provided, and a supply amount adjusting mechanism such as a flow rate adjusting valve is provided in each of the plurality of supply lines. The designated factor may be adjusted by controlling the operation of the adjusting mechanism. In this case, the control device 5 and the supply amount adjusting mechanism constitute a “control element”.
レーザー装置１により基板６の表面に照射されるレーザービームのビーム径、照射強度および基板６の表面における照射箇所の変位速度、ならびに、粒子噴射装置２により噴射される粒子の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つが付加的な指定因子として調節されている。なお、制御装置５が、当該付加的な指定因子を調節するように構成されていてもよい。 The beam diameter of the laser beam irradiated on the surface of the substrate 6 by the laser device 1, the irradiation intensity, the displacement speed of the irradiated portion on the surface of the substrate 6, and the flow rate, flow velocity and pressure of the particles injected by the particle injection device 2. At least one of them is adjusted as an additional designation factor. Note that the control device 5 may be configured to adjust the additional designated factor.
（本発明の電子回路要素形成方法）
本発明の方法の基本的な手順について説明する。
(Electronic circuit element forming method of the present invention)
The basic procedure of the method of the present invention will be described.
熱可塑性樹脂性の基板６の表面においてレーザービーム（たとえばグリーンレーザービーム）が指定軌跡にしたがって変位するように、基板６の表面に対してレーザービームが照射される（図２／ＳＴＥＰ０１）。これにより、基板６の表面が局所的に加熱され、半溶融または溶融状態となる。レーザービームは、たとえば、光ファイバーを用いて基板６の近傍まで誘導された後でレンズにより集光された上で基板６の表面に照射される。 The laser beam is irradiated onto the surface of the substrate 6 so that the laser beam (for example, a green laser beam) is displaced according to the designated locus on the surface of the thermoplastic resin substrate 6 (FIG. 2 / STEP01). As a result, the surface of the substrate 6 is locally heated to be in a semi-molten or molten state. For example, the laser beam is guided to the vicinity of the substrate 6 using an optical fiber, and then condensed by a lens and then irradiated on the surface of the substrate 6.
電気特性が異なる複数の物質の混合比が調節された、当該複数の物質の混合粒子が調整された上で、基板６の表面においてレーザービームの照射により半溶融または溶融状態になっている箇所に向けて混合粒子が噴射される（図２／ＳＴＥＰ０２）。これにより、複数の物質の混合体により構成され、指定軌跡にしたがった軌跡を描く電子回路要素７が基板６の表面に形成される。 The mixing ratio of a plurality of substances having different electrical characteristics is adjusted, and the mixed particles of the plurality of substances are adjusted, and the surface of the substrate 6 is in a semi-molten or molten state by laser beam irradiation. The mixed particles are ejected toward the target (FIG. 2 / STEP02). As a result, an electronic circuit element 7 that is composed of a mixture of a plurality of substances and that draws a locus according to the designated locus is formed on the surface of the substrate 6.
当該２つの工程は並行して実行されうる。 The two steps can be performed in parallel.
（実施例１）
基板６として、熱可塑性樹脂であるＰＯＭ（ポリオキシメチレン）樹脂製の基板が用いられた。レーザー装置１の出力は、基板６の表面をＰＯＭの融点１８０［℃］付近まで加熱する観点から４８０［ｍＷ］に設定された。基板６が速度３［ｍｍ／ｍｉｎ］で指定軌跡（たとえば直線）にしたがって変位するようにアクチュエータ４の動作が制御された。
Example 1
As the substrate 6, a substrate made of POM (polyoxymethylene) resin, which is a thermoplastic resin, was used. The output of the laser device 1 was set to 480 [mW] from the viewpoint of heating the surface of the substrate 6 to near the melting point of POM of 180 [° C.]. The operation of the actuator 4 was controlled such that the substrate 6 was displaced at a speed of 3 [mm / min] according to a specified locus (for example, a straight line).
平均粒径約５［μｍ］のカーボン粒子と、平均粒径約１［μｍ］の酸化ケイ素（ＳｎＯ2）粒子とが、遊星ボールミル装置を用いて混合されることによりカーボンおよび酸化ケイ素の混合粒子が調整された。粒子噴射装置２は０．５ＭＰａのＡｒガスを用いて、内径０．７０［ｍｍ］のノズル２１から粒子を噴射するように構成されている。 Carbon and silicon oxide mixed particles are obtained by mixing carbon particles having an average particle diameter of about 5 [μm] and silicon oxide (SnO 2 ) particles having an average particle diameter of about 1 [μm] using a planetary ball mill apparatus. Has been adjusted. The particle injection device 2 is configured to inject particles from a nozzle 21 having an inner diameter of 0.70 [mm] using 0.5 MPa Ar gas.
当該条件下で、前記手順にしたがって、カーボンおよび酸化ケイ素の混合比が異なる複数種類の電子回路要素７が基板６の表面に形成された。 Under the conditions, a plurality of types of electronic circuit elements 7 having different mixing ratios of carbon and silicon oxide were formed on the surface of the substrate 6 according to the above procedure.
（実施例２）
ＰＯＭ樹脂製の基板に代えてＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂製の基板を用いた。レーザー装置１の出力は、基板６の表面をＰＰＳの融点２８０［℃］付近まで加熱する観点から７００［ｍＷ］に設定された。そのほかは、実施例１と同様の条件下でカーボンおよび酸化ケイ素の混合比が異なる複数種類の電子回路要素７が基板６の表面に形成された。
(Example 2)
A substrate made of PPS (polyphenylene sulfide) resin was used instead of the substrate made of POM resin. The output of the laser apparatus 1 was set to 700 [mW] from the viewpoint of heating the surface of the substrate 6 to near the melting point of 280 [° C.] of PPS. Other than that, a plurality of types of electronic circuit elements 7 having different mixing ratios of carbon and silicon oxide were formed on the surface of the substrate 6 under the same conditions as in Example 1.
（実施例３）
平均粒径約５［μｍ］のカーボン粒子と、平均粒径約１［μｍ］のニッケル（Ｎｉ）粒子とが、遊星ボールミル装置を用いて混合されることによりカーボンおよびニッケルの混合粒子が調整された。そのほかは、実施例１と同様の条件下でカーボンおよびニッケルの混合比が異なる複数種類の電子回路要素７が基板６の表面に形成された。
(Example 3)
Carbon and nickel mixed particles are prepared by mixing carbon particles having an average particle size of about 5 [μm] and nickel (Ni) particles having an average particle size of about 1 [μm] using a planetary ball mill device. It was. Other than that, a plurality of types of electronic circuit elements 7 having different mixing ratios of carbon and nickel were formed on the surface of the substrate 6 under the same conditions as in Example 1.
（電子回路要素の電気特性）
図３には、実施例１〜３の電子回路要素７のそれぞれの電気伝導度Ｇと、混合粒子における混合比（重量比率）Ｘおよびパーコレーション転移の臨界値Ｘｃの差分Ｘ−Ｘｃとの測定結果が示されている。パーコレーション転移とは、たとえば、不導体の中に導体を混入した際、導体の割合がある臨界量に達したときに電流が流れ始めるという転移を意味する。すなわち、混合比Ｘが臨界値Ｘｃを下回ると、電子回路要素７の電気伝導度Ｇが著しく低下する。
(Electrical characteristics of electronic circuit elements)
FIG. 3 shows the measurement results of the electrical conductivity G of each of the electronic circuit elements 7 of Examples 1 to 3 and the difference X-Xc between the mixing ratio (weight ratio) X and the percolation transition critical value Xc in the mixed particles. It is shown. The percolation transition means a transition in which, for example, when a conductor is mixed in a nonconductor, a current starts to flow when the ratio of the conductor reaches a certain critical amount. That is, when the mixing ratio X is less than the critical value Xc, the electrical conductivity G of the electronic circuit element 7 is significantly reduced.
実施例１および実施例２において、混合比Ｘはカーボンを基準とした酸化スズの重量比率により定義されている。この場合、臨界値Ｘｃは０．４０である。実施例３において、混合比Ｘは混合粒子におけるニッケルを基準としたカーボンの濃度により定義されている。この場合、臨界値Ｘｃは０．０５０である。電気伝導度Ｇの測定対象となった電子回路要素の領域の長さは２［ｍｍ］である。 In Example 1 and Example 2, the mixing ratio X is defined by the weight ratio of tin oxide based on carbon. In this case, the critical value Xc is 0.40. In Example 3, the mixing ratio X is defined by the carbon concentration based on nickel in the mixed particles. In this case, the critical value Xc is 0.050. The length of the region of the electronic circuit element that is the measurement target of the electrical conductivity G is 2 [mm].
図３から、Ｌｏｇ（Ｘ−Ｘｃ）と、ＬｏｇＧとがほぼ比例関係にあることがわかる。また、基板６がＰＰＳ樹脂である実施例２は、基板６がＰＯＭ樹脂である実施例１よりも電気伝導度Ｇが高く、かつ、当該比例係数が大きいことがわかる。これは、溶融した樹脂（これに含まれる炭素など）が還元剤として混合粒子に作用しているためであると推察されるが、詳細なメカニズムは不明である。さらに、Ｃ−Ｎｉ混合粒子が用いられた実施例３は、Ｃ−ＳｎＯ2混合粒子が用いられた実施例１よりも電気伝導度Ｇが高く、かつ、当該比例係数が小さいことがわかる。 FIG. 3 shows that Log (X-Xc) and LogG are in a substantially proportional relationship. Further, it can be seen that Example 2 in which the substrate 6 is PPS resin has higher electrical conductivity G and a larger proportionality factor than Example 1 in which the substrate 6 is POM resin. This is presumed to be because molten resin (carbon contained therein) acts on the mixed particles as a reducing agent, but the detailed mechanism is unknown. Furthermore, it can be seen that Example 3 in which C—Ni mixed particles are used has a higher electrical conductivity G and a smaller proportionality factor than Example 1 in which C—SnO 2 mixed particles are used.
図４には、実施例１の電子回路要素７について、ｆ＝２００［ｋＨｚ］におけるインピーダンスＺ（２００）を基準とした、インピーダンス実数成分Ｒｅ［Ｚ（ｆ）／Ｚ（２００）］の周波数特性が示されている。実数成分混合粒子における酸化スズの重量比を増加させていくと、周波数ｆが高い領域において、電子回路要素７のインピーダンス実数成分が著しく減少する傾向にあることがわかる。 FIG. 4 shows the frequency characteristics of the real impedance component Re [Z (f) / Z (200)] with respect to the impedance Z (200) at f = 200 [kHz] for the electronic circuit element 7 of the first embodiment. It is shown. It can be seen that when the weight ratio of tin oxide in the real component mixed particles is increased, the impedance real component of the electronic circuit element 7 tends to be remarkably reduced in the region where the frequency f is high.
（電子回路要素の形成状況）
図５には、光学顕微鏡を通じて観察された、実施例１のＰＯＭ樹脂製の基板６の表面上に形成された電子回路要素７の表面が示されている。電子回路要素７は、カーボンの重量比が７０［ｗｔ％］であり、酸化スズの重量比が３０［ｗｔ％］である混合粒子を用いて形成されている。図５から電子回路要素７の線幅は約４００［μｍ］であり、ノズル２１の内径７００［μｍ］よりも幅狭になっていることがわかる。
(Formation status of electronic circuit elements)
FIG. 5 shows the surface of the electronic circuit element 7 formed on the surface of the substrate 6 made of POM resin of Example 1 as observed through an optical microscope. The electronic circuit element 7 is formed using mixed particles in which the weight ratio of carbon is 70 [wt%] and the weight ratio of tin oxide is 30 [wt%]. FIG. 5 shows that the line width of the electronic circuit element 7 is about 400 [μm], which is narrower than the inner diameter 700 [μm] of the nozzle 21.
図６には、ＦＩＢ（収束イオンビーム）を通じて観察された、実施例１のＰＯＭ樹脂製の基板６の表面上に形成された電子回路要素７の表面が示されている。断面が示されている。微粒子が堆積して凝結していることがわかる。 FIG. 6 shows the surface of the electronic circuit element 7 formed on the surface of the substrate 6 made of POM resin of Example 1 as observed through FIB (focused ion beam). A cross section is shown. It can be seen that the fine particles are accumulated and condensed.
（本発明の電子回路要素形成装置および方法の作用効果）
本発明の電子回路要素形成装置または方法によれば、混合粒子における複数の物質の混合比が指定因子として調節されることにより、電子回路要素７の電気伝導度等の電気特性が調節されうる。このため、指定因子の調節を通じて、電気特性が所望の電気特性になるように調節された電子回路要素７が基板６の表面に形成されうる（図３および図４参照）。
(Operational effect of the electronic circuit element forming apparatus and method of the present invention)
According to the electronic circuit element forming apparatus or method of the present invention, the electrical characteristics such as the electrical conductivity of the electronic circuit element 7 can be adjusted by adjusting the mixing ratio of a plurality of substances in the mixed particles as a designated factor. For this reason, the electronic circuit element 7 adjusted so that an electrical characteristic may turn into a desired electrical characteristic may be formed in the surface of the board | substrate 6 through adjustment of a designated factor (refer FIG. 3 and FIG. 4).
また、付加的な指定因子（レーザービームのビーム径、照射強度および前記基板の表面における照射箇所の変位速度、ならびに、前記粒子噴射装置により噴射される前記粒子の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つ）の調節を通じて、基板６の表面において噴射粒子が進入しやすい半溶融または溶融状態になる箇所の幅もしくは深さ、または、基板６に対する噴射粒子の進入量もしくは進入深さなどが調節されうる。これにより、基板６の断面における電子回路要素７の断面形状および断面積、ひいては、電気抵抗等の電気特性が調節されうる（図５および図６参照）。このため、付加的な指定因子の調節を通じて、電気特性が所望の電気特性になるように調節された電子回路要素７が基板６の表面に形成されうる。 Further, additional designation factors (at least one of the beam diameter of the laser beam, the irradiation intensity, the displacement speed of the irradiation site on the surface of the substrate, and the flow rate, flow velocity, and pressure of the particles ejected by the particle ejection device) )), The width or depth of the semi-molten or molten state where the spray particles are likely to enter the surface of the substrate 6 or the amount or depth of the spray particles entering the substrate 6 can be adjusted. . As a result, the cross-sectional shape and cross-sectional area of the electronic circuit element 7 in the cross-section of the substrate 6 and, as a result, the electric characteristics such as the electric resistance can be adjusted (see FIGS. 5 and 6). For this reason, the electronic circuit element 7 adjusted so that the electrical characteristics become the desired electrical characteristics can be formed on the surface of the substrate 6 by adjusting the additional designated factors.
（本発明の他の実施形態）
制御装置５が、指定軌跡に沿った異なる箇所において異なる態様で指定因子を制御するように構成されていてもよい。当該構成の電子回路要素形成装置によれば、基板６に対するレーザービームの照射および混合粒子の噴射という工程が、途中で物質の混合比等が変更されながらも連続して実行される。これにより、隣接または連続している他の電子回路要素の電気特性とは異なる電気特性を有する電子回路要素が形成されうる。
(Other embodiments of the present invention)
The control device 5 may be configured to control the designated factor in different manners at different locations along the designated trajectory. According to the electronic circuit element forming apparatus having the configuration, the steps of irradiating the substrate 6 with the laser beam and injecting the mixed particles are continuously executed while the mixing ratio of the substance is changed on the way. As a result, an electronic circuit element having an electrical characteristic different from that of another adjacent or continuous electronic circuit element can be formed.
混合粒子の組成が局所的に変更されることにより、ＰＮＰ接合またはＮＰＮ接合が形成されうる。また、配線の途中に局所的にインピーダンスが高い箇所が形成されうる。 A PNP junction or an NPN junction can be formed by locally changing the composition of the mixed particles. In addition, a location where the impedance is locally high can be formed in the middle of the wiring.
前記実施形態では、混合粒子を構成する物質の組み合わせとしてＣ−ＳｎＯ2、Ｃ−Ｎｉが採用されたが、他の実施形態として、ＳｎＯ2−Ｎｉ、Ｃ−ＳｎＯ2−Ｎｉ等、電気特性が異なるあらゆる２種類以上の物質の混合粒子が用いられてもよい。 In the above embodiment, C—SnO 2 and C—Ni are employed as a combination of substances constituting the mixed particles. However, as another embodiment, the electrical characteristics such as SnO 2 —Ni, C—SnO 2 —Ni, etc. are used. Mixed particles of any two or more different materials may be used.
１‥レーザー装置、２‥粒子噴射装置、４‥アクチュエータ、５‥制御装置、６‥基板、７‥電子回路要素。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser apparatus, 2 ... Particle injection apparatus, 4 ... Actuator, 5 ... Control apparatus, 6 ... Substrate, 7 ... Electronic circuit element
Claims (4)
レーザー装置と、
ノズルから粒子を噴射する粒子噴射装置と、
前記レーザー装置および前記基板を相対変位させる第１駆動装置と、
前記粒子噴射装置および前記基板を相対変位させる第２駆動装置と、
前記レーザー装置から発生したレーザービームが前記基板の表面に対して指定軌跡にしたがって変位しながら照射されるように前記第１駆動装置の動作を制御するとともに、前記基板の表面において前記レーザービームの照射により半溶融または溶融状態になっている箇所に、前記粒子噴射装置により噴射された粒子が衝突するように前記第２駆動装置の動作を制御するように構成されている制御要素とを備え、
前記粒子噴射装置により噴射される粒子として電気特性の異なる複数の物質の混合粒子が用いられ、
前記複数の物質の混合比が指定因子として調節されている、あるいは、前記制御要素が前記指定因子を調節するように構成され、
前記レーザー装置により前記基板の表面に照射されるレーザービームの前記基板の表面における照射箇所の変位速度が付加的な前記指定因子として調節されている、あるいは、前記制御要素が、当該付加的な指定因子を調節するように構成されていることを特徴とする電子回路要素形成装置。 An apparatus for forming electronic circuit elements on a substrate,
A laser device;
A particle ejection device for ejecting particles from a nozzle;
A first driving device for relatively displacing the laser device and the substrate;
A second driving device for relatively displacing the particle ejection device and the substrate;
The operation of the first driving device is controlled so that the laser beam generated from the laser device is irradiated while being displaced on the surface of the substrate according to a specified locus, and the laser beam is irradiated on the surface of the substrate. And a control element configured to control the operation of the second driving device so that the particles ejected by the particle ejecting device collide with a part that is in a semi-molten or molten state by
Mixed particles of a plurality of substances having different electrical characteristics are used as particles ejected by the particle ejection device,
The mixing ratio of the plurality of substances is adjusted as a designated factor, or the control element is configured to regulate the designated factor ;
The displacement speed of the irradiation spot on the surface of the substrate of the laser beam irradiated to the surface of the substrate by the laser device is adjusted as an additional designation factor, or the control element is concerned with the additional designation. An electronic circuit element forming device configured to adjust a factor .
前記レーザー装置により前記基板の表面に照射されるレーザービームのビーム径および照射強度、ならびに、前記粒子噴射装置により噴射される前記粒子の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つが付加的な前記指定因子として調節されている、あるいは、前記制御要素が、当該付加的な指定因子を調節するように構成されていることを特徴とする電子回路要素形成装置。 The electronic circuit element forming apparatus according to claim 1,
Beam diameter and irradiation strength of the laser beam irradiated on the surface of the substrate by the laser device, and the flow rate of the particles to be injected by the particle injection device, at least one additional said specified among the flow rates and pressures An electronic circuit element forming apparatus, characterized in that it is adjusted as a factor or the control element is configured to adjust the additional designated factor.
前記制御要素が、前記指定軌跡に沿った異なる箇所において異なる態様で前記指定因子を制御するように構成されていることを特徴とする電子回路要素形成装置。 The electronic circuit element forming apparatus according to claim 1 or 2,
The electronic circuit element forming apparatus, wherein the control element is configured to control the designated factor in a different manner at different locations along the designated locus.
電気特性が異なる複数の物質の混合比を調節しながら前記複数の物質の混合粒子を調整し、
前記基板の表面において前記レーザービームの照射により半溶融または溶融状態になっている箇所に向けて前記混合粒子を噴射することを特徴とする電子回路要素形成方法。 The laser beam is irradiated on the surface of the substrate so that the laser beam is displaced according to a designated locus on the surface of the substrate, and the displacement speed of the irradiation spot on the surface of the substrate of the laser beam is changed .
Adjusting the mixed particles of the plurality of substances while adjusting the mixing ratio of the plurality of substances having different electrical characteristics,
A method of forming an electronic circuit element, wherein the mixed particles are ejected toward a portion that is in a semi-molten or molten state by irradiation with the laser beam on the surface of the substrate.
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