精工愛普生2004年11月1日宣布,成功試制出應(yīng)用噴墨技術(shù)的超薄型多層電路板。這樣,在超薄柔性液晶面板和便攜終端機(jī)身中直接形成電路的技術(shù),可以說朝實(shí)用化邁進(jìn)了一步。另外,由于不再需要過去的半導(dǎo)體工藝中普通采用的光蝕刻和CVD等大型設(shè)備,因此“離大幅節(jié)能及零廢棄物等環(huán)保型新制造技術(shù)的確立更加接近了”(精工愛普生)。
圖1:20層多層電路板 |
其中,多層電路板的層壓工藝在完成如下4種作業(yè)后進(jìn)行:(1)在底板上繪制絕緣膜;(2)繪制和燒結(jié)第1層金屬布線;(3)繪制及燒結(jié)用來連通第2導(dǎo)電路的“金屬柱(metal post)”;(4)繪制層間絕緣膜。第2層以后就是重復(fù)步驟(2)~(4)。愛普生表示“此次只是試制了20層電路。如有需要,無論多少層都可實(shí)現(xiàn)”(愛普生生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)本部 本部長森昭雄)。20層多層電路板由2480個線寬50μm、線厚4μm的布線元件組成。外形尺寸為20mm×20mm。除底板以外的部分厚度均非常薄,20層總計(jì)200μm。另外,“底板還能剝離”(愛普生)。
用于噴墨金屬布線的墨水中使用了Ag納米膏(nano paste)。這種納米膏通過利用有機(jī)化合物在Ag粒子上鍍膜而形成。在底板上涂布、干燥并利用150℃~200℃的溫度進(jìn)行燒結(jié)后,便可除去這層鍍膜,而Ag粒子則會相互熔接。“只要在這一溫度范圍,聚酰亞胺等各類樹脂均可作為底板使用”(森昭雄)。
據(jù)說目前可實(shí)現(xiàn)30μm線寬,2μm線厚,70μm線間隔,以及間隔140μm的IC連接。可靠性方面,“能夠承受在溫度85℃、濕度85%、電場3V/μm條件下暴露200個小時的耐遷移性試驗(yàn),還能承受將溫度在-40℃與125℃之間反復(fù)變化1000次的測試”(精工愛普生)。如果在墨水中使用Ag,雖說一般耐遷移性較差,但“可通過絕緣膜材料的選擇來克服這個問題”(愛普生)。
將來還準(zhǔn)備開發(fā)利用噴墨技術(shù)將裸芯片等元件嵌入多層電路、稱為“SiB(板上系統(tǒng))”的全球最小最薄的模塊 。形成多層電路后將底板剝離、稱為“SFF(柔性薄膜系統(tǒng))”的薄膜狀模塊也已著手開發(fā),“還能實(shí)現(xiàn)在外殼上直接貼上電路的便攜終端”(森昭雄)。
目標(biāo)是確立“低能耗工業(yè)”
精工愛普生還描繪了另一幅藍(lán)圖:將噴墨技術(shù)不僅僅用于單純的柔性底板電路等全新的產(chǎn)品制造技術(shù),而是通過取代絕大多數(shù)老的IC制造工藝,達(dá)到大幅節(jié)能和工廠的省空間目的?!巴ㄟ^避免使用真空設(shè)備和光蝕刻技術(shù),可節(jié)約50%以上的能源,節(jié)省1/10的工廠空間,以及實(shí)現(xiàn)零廢棄物排放等目標(biāo)”(愛普生)。
此次開發(fā)得到日本新能源·產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)實(shí)施的“基于噴墨技術(shù)的電路板制造項(xiàng)目”的扶持,將于2006年3月暫告完成?!澳壳霸谠擁?xiàng)目中已完成實(shí)用化驗(yàn)證工作,力爭2007年在愛普生產(chǎn)品中達(dá)到實(shí)用水平”(森昭雄)。(記者:野澤 哲生)
圖2:20層多層電路板(側(cè)面) |
圖3:基于噴墨技術(shù)的繪制工序圖。正在繪制層間絕緣膜 |