JP6083128B2 - Method for manufacturing a three-dimensional electronic circuit on an image substrate - Google Patents

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Description

本発明は、立体電子回路の製造方法および立体電子回路に関する。さらに詳述すると、電子回路を備えるシート状の薄型構造体が、立体的に展開し機能する構造体とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional electronic circuit and a three-dimensional electronic circuit. More specifically, the present invention relates to a structure in which a sheet-like thin structure including an electronic circuit expands and functions three-dimensionally and a manufacturing method thereof.

紙媒体である用紙にとって代わることが可能な表示媒体として、電子ペーパー、電子書籍、マルチメディアシート、光や音の出るカタログや書籍などの電子回路を備えたシート状の薄型構造体が広く知られている。   As a display medium that can replace paper, which is a paper medium, electronic paper, electronic books, multimedia sheets, catalogs that emit light and sound, and sheet-like thin structures with electronic circuits such as books are widely known. ing.

一方、平坦に折り畳んだ状態から開くことによって立体構造を形成するポップアップ機構を有するセンサシート、グリーティングカード、飛び出す絵本、サイングラフィックなど(以下、ポップアップカードと総称する)が広く知られており、このようなポップアップカードには、用途に応じた画像の印刷やデザインが施されている。   On the other hand, sensor sheets having a pop-up mechanism that forms a three-dimensional structure by opening from a flat folded state, greeting cards, pop-up picture books, sign graphics, etc. (hereinafter collectively referred to as pop-up cards) are widely known. The pop-up card is printed and designed according to the application.

このようなポップアップカードであって、例えば、特許文献1には、発光システムを組み込んだグリーティングカードであるカード状発光表示装置が開示されている。   For example, Patent Literature 1 discloses a card-like light emitting display device that is such a pop-up card and is a greeting card incorporating a light emitting system.

特許文献1のようなポップアップ機構を有する立体構造の立体電子回路(シート状の薄型構造体)の製造に際しては、基板上の配線の這い回しや発光素子などの部品の実装、および基板の切り込み、折り曲げ等が課題となる。   When manufacturing a three-dimensional structure three-dimensional electronic circuit (sheet-like thin structure) having a pop-up mechanism as in Patent Document 1, the wiring of the wiring on the substrate, the mounting of components such as a light emitting element, and the cutting of the substrate, Bending is a problem.

上記の関連技術として、例えば、特許文献2には、絶縁樹脂層と配線層とを有するフレキシブル回路基板部が塑性変形可能な板状基材の片面を覆うように積層され、フレキシブル回路基板部の互いに離隔した複数箇所に電子部品を実装するための電極部が設けられている曲げ変形可能配線基板が開示されており、折り曲げによって立体形状とすることが可能であることが開示されている。   As the above related technology, for example, in Patent Document 2, a flexible circuit board portion having an insulating resin layer and a wiring layer is laminated so as to cover one surface of a plastically deformable plate-like substrate, A bendable deformable wiring board is disclosed in which electrode parts for mounting electronic components are provided at a plurality of locations separated from each other, and it is disclosed that a three-dimensional shape can be formed by bending.

また、特許文献3には、金属板をエッチングにより箱の展開形状に切り抜き、折り曲げ用の浅い溝を形成し、その上に絶縁層、導体箔を形成し、導体箔をエッチングすることにより所定の回路パターン形成し、その上に電子部品をリフローはんだ付けして電子部品実装平板体として、これを溝に沿って折り曲げた箱形構造体(折曲型3次元回路装置)が開示されている。   In Patent Document 3, a metal plate is cut into a developed shape of a box by etching, a shallow groove for bending is formed, an insulating layer and a conductive foil are formed thereon, and the conductive foil is etched to obtain a predetermined shape. A box-shaped structure (folded three-dimensional circuit device) is disclosed in which a circuit pattern is formed and an electronic component is reflow-soldered thereon to form an electronic component mounting flat plate, which is bent along a groove.

しかしながら、ポップアップ機構を有する立体構造の立体電子回路の製造において、所望のポップアップ構造とするには、基板上のリード線の這い回しや発光素子などの部品の実装など、人手による製造工程が不可欠であり、このことが高コストの要因となっていた。上記特許文献2,3の技術では、この問題を解決することができなかった。   However, in manufacturing a three-dimensional electronic circuit having a three-dimensional structure having a pop-up mechanism, a manual manufacturing process such as winding of lead wires on a substrate and mounting of components such as light emitting elements is indispensable to obtain a desired pop-up structure. There was a high cost factor. The techniques of Patent Documents 2 and 3 have not been able to solve this problem.

特に、少量多品種生産、変量多品種生産となるような製品(オンデマンド製品)については、版や型を用いた製造工程を採用することは、製造に時間もかかり、コスト高となるため難しいという問題がある。   In particular, it is difficult to adopt a manufacturing process that uses plates and molds for products that are produced in a variety of small quantities and various quantities (on-demand products), because it takes time and costs. There is a problem.

そこで本発明は、基板上の所望の位置に実装された電子部品を基板の平面から変位させることができるポップアップ構造を有した立体電子回路を、オンデマンドに低コストで製造することができる立体電子回路の製造方法および立体電子回路を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a three-dimensional electronic circuit that can manufacture a three-dimensional electronic circuit having a pop-up structure capable of displacing an electronic component mounted at a desired position on a substrate from the plane of the substrate on-demand at a low cost. It is an object to provide a circuit manufacturing method and a three-dimensional electronic circuit.

かかる目的を達成するため、本発明に係る画像基板上立体電子回路の製造方法は、基板上に画像を形成する画像形成工程を有する画像基板上立体電子回路の製造方法であって、前記画像形成工程の後に、前記基板上の画像形成面または画像形成面の裏面に導電性材料をパターン形成する導体パターン形成工程と、前記基板上に電子部品を実装する部品実装工程と、前記基板を切り込む基板加工工程と、前記電子部品の少なくとも1つを前記基板の平面上から該基板の垂直方向の任意の位置に変位させるように、前記基板加工工程による切り込み位置を含んで前記基板を曲げる基板変形工程と、を有するようにしている。
In order to achieve this object, a method for manufacturing a three-dimensional electronic circuit on an image substrate according to the present invention is a method for manufacturing a three-dimensional electronic circuit on an image substrate, which includes an image forming step of forming an image on a substrate, After the step, a conductive pattern forming step for patterning a conductive material on the image forming surface on the substrate or the back surface of the image forming surface, a component mounting step for mounting an electronic component on the substrate, and a substrate for cutting the substrate A processing step and a substrate deformation step of bending the substrate including a notch position by the substrate processing step so as to displace at least one of the electronic components from a plane of the substrate to an arbitrary position in the vertical direction of the substrate. And so on.

本発明によれば、ポップアップ構造を有した立体電子回路を、オンデマンドに低コストで製造することができる。   According to the present invention, a three-dimensional electronic circuit having a pop-up structure can be manufactured on demand at a low cost.

立体電子回路の製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of a three-dimensional electronic circuit. 導体パターン形成工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining a conductor pattern formation process. 基板加工工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining a board | substrate processing process. 立体電子回路の製造方法の他の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other example of the manufacturing method of a three-dimensional electronic circuit. 立体電子回路の断面図である。It is sectional drawing of a three-dimensional electronic circuit. 立体電子回路の一実施形態であるポップアップカードの製造方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the manufacturing method of the pop-up card | curd which is one Embodiment of a three-dimensional electronic circuit. ポップアップカードの他の例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the other example of a pop-up card. ポップアップカードの製造方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the manufacturing method of a pop-up card. ポップアップカードの他の例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the other example of a pop-up card. 複数の発光素子を有するポップアップカードの製造方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the manufacturing method of the pop-up card | curd which has a some light emitting element. 基板切り込み線、基板折り曲げ線の決定手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the determination procedure of a board | substrate cut line and a board bending line. 貫通穴を設けた立体電子回路の断面図である。It is sectional drawing of the three-dimensional electronic circuit which provided the through hole. ポップアップカードの折りたたみを説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining folding of a pop-up card. スピーカを実装したポップアップカードを説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the pop-up card which mounted the speaker. RFIDタグ機能を備えた立体電子回路の模式図である。It is a schematic diagram of the three-dimensional electronic circuit provided with the RFID tag function.

以下、本発明に係る構成を図1から図15に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, a configuration according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS.

(立体電子回路の製造方法)
図1に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係る立体電子回路の製造方法について説明する。
(Method for manufacturing a three-dimensional electronic circuit)
With reference to the flowchart shown in FIG. 1, the manufacturing method of the three-dimensional electronic circuit which concerns on this embodiment is demonstrated.

[導体パターン形成工程]
先ず、基板1上へ導電性材料のパターン(導体パターン4)を形成する(S101)。この導体パターン形成工程としては、公知または新規の種々の形成方法を用いることができる。例えば、スクリーン印刷、フレキソ印刷などの版を用いて印刷する方法や、インクジェット、ディスペンサなどの版を用いないオンデマンド印刷を用いることができる。なお、印刷方式として電子写真を用いても良い。
[Conductor pattern forming process]
First, a conductive material pattern (conductor pattern 4) is formed on the substrate 1 (S101). As this conductor pattern forming step, various known or novel forming methods can be used. For example, a printing method using a plate such as screen printing or flexographic printing, or on-demand printing that does not use a plate such as an inkjet or a dispenser can be used. Note that electrophotography may be used as a printing method.

インクとしては、例えば、金属のナノ粒子を用いた導電性ペースト、導電性インクを用いることができる。その材料としては、金、銀、銅、ニッケル、カーボンなどを用いることができる。   As the ink, for example, a conductive paste or conductive ink using metal nanoparticles can be used. As the material, gold, silver, copper, nickel, carbon, or the like can be used.

また、基板1としては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリイミド、紙などでフレキシブルに変形・加工が容易(塑性的に曲げ変形可能)な材料を用いることができる。なお、基板表面にインクを吸収し定着させるため、予め受容層を設けることも好ましい。また、導体パターン形成後に、乾燥工程、焼成工程を経ることとしても良い。   Further, as the substrate 1, for example, a material that can be deformed and processed flexibly (plastically bendable) can be used, such as PET (polyethylene terephthalate), polyimide, and paper. In order to absorb and fix the ink on the substrate surface, it is also preferable to provide a receiving layer in advance. Moreover, it is good also as passing through a drying process and a baking process after conductor pattern formation.

導体パターン形成工程(S101)における導体パターン形成の一例について図2を参照して説明する。図2に示す例では、導体パターン形成手段として、導電性材料のノズル吐出を用いている。   An example of conductor pattern formation in the conductor pattern formation step (S101) will be described with reference to FIG. In the example shown in FIG. 2, nozzle discharge of a conductive material is used as the conductor pattern forming means.

すなわち、基板1に対してノズル2から導電性のインクが吐出され、その液滴3を基板1上に着弾させている。この際、ノズル2からの吐出タイミングと、ノズル位置または基板位置を同期制御することにより、基板1の任意の位置に導体パターン4を形成することができる。尚、図2では、ノズル数が1つの例を示しているが、2以上であってよいのは勿論である。   That is, conductive ink is ejected from the nozzle 2 to the substrate 1, and the droplet 3 is landed on the substrate 1. At this time, the conductor pattern 4 can be formed at an arbitrary position on the substrate 1 by synchronously controlling the discharge timing from the nozzle 2 and the nozzle position or the substrate position. 2 shows an example in which the number of nozzles is one, it is needless to say that the number may be two or more.

[部品実装工程]
次に、基板1上に形成された導体パターン4の上に部品を配置、実装する(S102)。実装部品(電子部品)の形態は、リード部品、表面実装部品(発光素子(LED)など)、ベアチップなどで、導電性材料により部品端子と配線部分が接着、接続される。なお、部品は機能性材料の塗布によって形成されるものであっても良い。
[Component mounting process]
Next, components are arranged and mounted on the conductor pattern 4 formed on the substrate 1 (S102). The form of the mounting component (electronic component) is a lead component, a surface mounting component (such as a light emitting element (LED)), a bare chip, or the like, and the component terminal and the wiring portion are bonded and connected by a conductive material. The component may be formed by applying a functional material.

[基板加工工程]
次に、予め設定された切り込み線に従って基板をカットする(S103)。切り込み線は所望の直線あるいは曲線であって、外形を切断、切削加工する。基板1の外形形状は矩形あるいは任意の形状で有れば良い。また、基板1の内部に向かってに外周からの切り込みを入れる工程、基板1に折り曲げ線を付ける工程を含むものである。また、基板1の内部を切り抜く穴あけ工程を含むものでも良い。基板1の加工方法はダイカットなど型を用いる方法、あるいはレーザ加工のようにオンデマンドな加工方法が用いられる。
[Substrate processing process]
Next, the substrate is cut according to a preset score line (S103). The cut line is a desired straight line or curve, and cuts and cuts the outer shape. The external shape of the board | substrate 1 should just be a rectangle or arbitrary shapes. Moreover, the process of making the notch | incision from an outer periphery toward the inside of the board | substrate 1, and the process of giving a bending line to the board | substrate 1 are included. Moreover, the thing including the drilling process which cuts out the inside of the board | substrate 1 may be included. As a processing method of the substrate 1, a method using a die such as die cutting or an on-demand processing method such as laser processing is used.

基板加工工程(S103)の一例について図3を参照しつつ説明する。基板加工工程は、例えば、基板1にレーザ照射部5からレーザ光6を照射することで基板1をカットするものである。レーザ照射部5よりレーザ光6が基板1上に照射され、そのエネルギーにより基板1に基板切り込み線(切り込み部)7が形成される。   An example of the substrate processing step (S103) will be described with reference to FIG. In the substrate processing step, for example, the substrate 1 is cut by irradiating the substrate 1 with laser light 6 from the laser irradiation unit 5. A laser beam 6 is irradiated onto the substrate 1 from the laser irradiation unit 5, and a substrate cut line (cut portion) 7 is formed in the substrate 1 by the energy.

この際、レーザ照射タイミングと、レーザ照射部位置あるいは基板位置を同期制御させることにより、基板1上の任意の位置に基板切り込み線7を形成することができる。尚、基板加工手段は、レーザに限られず、例えば、基板1をステージ上に載置き、カッターをXY方向に移動させるものであってもよい。   At this time, the substrate cutting line 7 can be formed at an arbitrary position on the substrate 1 by synchronously controlling the laser irradiation timing and the position of the laser irradiation unit or the substrate position. The substrate processing means is not limited to a laser, and for example, the substrate 1 may be placed on a stage and the cutter may be moved in the XY directions.

また、折り曲げ線は、必ずしも形成する必要はないが、形成する場合は、例えば、折り曲げ方向(山折り、谷折り)に応じて基板1に浅い溝を加工して形成することができる。また、山折りおよび谷折りの双方が可能なようにしても良い。なお、山折り、谷折りの用語は基板1の導体パターン4の形成面を基準として用いるものとする。この折り曲げ線は、直線あるいは曲線で構成される。   Further, the fold line is not necessarily formed, but when formed, for example, a shallow groove can be formed in the substrate 1 in accordance with the folding direction (mountain fold, valley fold). Further, both mountain folding and valley folding may be possible. The terms mountain fold and valley fold are used on the basis of the surface on which the conductor pattern 4 of the substrate 1 is formed. This fold line is constituted by a straight line or a curved line.

[基板変形工程]
次に、加工された基板1上の予め設定された折り曲げ線に従って、基板1に力を加え折り曲げる(S104)。以上の工程により立体電子回路が製造される。なお、基板1は、折り曲げられた状態でその状態を維持するものであり、再度、折り曲げ状態を解除、または折り曲げた状態で畳まれてして、元の平面状態とすることが可能な塑性的に変形可能とされている。
[Substrate deformation process]
Next, a force is applied to the substrate 1 according to a preset bending line on the processed substrate 1 (S104). A three-dimensional electronic circuit is manufactured by the above process. In addition, the board | substrate 1 maintains the state in the bent state, The plastic state which can cancel | fold a folded state again or be folded up in the folded state, and can be made into the original plane state. It can be deformed.

以上の工程は、機械により人手を介することなく自動的に行うことができる。基板変形工程については、例えば、電流により生じる力を利用するロレンツ力等によって無接触で折り曲げるようにしても良い。   The above steps can be automatically performed by a machine without manual intervention. About a board | substrate deformation | transformation process, you may make it bend without contact by Lorentz force etc. using the force which arises with an electric current, for example.

[画像形成工程]
また、基板1の表面に図版、絵柄等を印刷する画像形成工程(S201)を含むことも好ましい。この場合の立体電子回路の製造方法について、図4に示すフローチャートを参照して説明する。画像形成手段としては、電子写真方式、インクジェット方式、フレキソ印刷方式、スクリーン印刷方式などの種々の従来の画像形成方式を用いることができる。
[Image forming process]
It is also preferable to include an image forming step (S201) for printing a pattern, a picture or the like on the surface of the substrate 1. A method of manufacturing the three-dimensional electronic circuit in this case will be described with reference to the flowchart shown in FIG. As the image forming means, various conventional image forming methods such as an electrophotographic method, an ink jet method, a flexographic printing method, and a screen printing method can be used.

なお、画像形成面は基板1上の導体パターン形成面、部品実装面と同一面であってもよいし、反対側の面であってもよいし、両面であっても良い。このように予め画像形成がされた基板1を用いて、上述した処理(S202〜S205)を行って立体電子回路を製造することも好ましい。なお、S202〜S205は、S101〜S104と同工程である。   The image forming surface may be the same surface as the conductor pattern forming surface and the component mounting surface on the substrate 1, may be the opposite surface, or may be both surfaces. It is also preferable to manufacture the three-dimensional electronic circuit by performing the above-described processing (S202 to S205) using the substrate 1 on which the image is formed in advance. S202 to S205 are the same steps as S101 to S104.

(立体電子回路の構成)
次に、上記工程を含む立体電子回路の製造方法により製造される立体電子回路(シート状の薄型構造体)について説明する。
(Configuration of 3D electronic circuit)
Next, a three-dimensional electronic circuit (sheet-like thin structure) manufactured by the method for manufacturing a three-dimensional electronic circuit including the above steps will be described.

図5に立体電子回路の断面図を示す。図5の例では、基板1の片面(導体パターンの非形成面)には、画像形成工程(S201)により画像8が印刷されており、基板1の反対側の面には、導体パターン形成工程(S101,S202)および部品実装工程(S102,S203)により配線9が形成され、実装部品10が実装されている。   FIG. 5 shows a cross-sectional view of the three-dimensional electronic circuit. In the example of FIG. 5, the image 8 is printed by the image forming step (S <b> 201) on one surface of the substrate 1 (the surface on which the conductor pattern is not formed), and the conductor pattern forming step is formed on the opposite surface of the substrate 1. The wiring 9 is formed by (S101, S202) and the component mounting process (S102, S203), and the mounting component 10 is mounted.

図6(A)〜(E)を参照して立体電子回路の一実施形態である発光素子とその駆動モジュールが配置されたポップアップ機構を有するカード(以下、ポップアップカードという)について説明する。このポップアップカードは、導電性材料(配線9)がパターン形成された基板1と、基板1上に実装された電子部品(発光素子11)と、を備えたポップアップカードであって、基板1は、所定の切り込み部(基板切り込み線7)を有し、切り込み部を含んで電子部品の少なくとも1つが基板1の平面上から該基板1の垂直方向に変位する状態で折り曲げられているものである。   With reference to FIGS. 6A to 6E, a card (hereinafter referred to as a pop-up card) having a pop-up mechanism in which a light-emitting element and its drive module as one embodiment of a three-dimensional electronic circuit are arranged will be described. This pop-up card is a pop-up card including a substrate 1 on which a conductive material (wiring 9) is patterned, and an electronic component (light emitting element 11) mounted on the substrate 1. A predetermined cut portion (substrate cut line 7) is provided, and at least one of the electronic components including the cut portion is bent in a state of being displaced in the vertical direction of the substrate 1 from the plane of the substrate 1.

先ず、図6(A)に示すような平面基板1の片面(図中の裏面)に、画像形成工程(S201)により画像8を形成する。次に、図6(B)に示すように、基板1の画像形成面の反対側の面(図中の表面)に、導体パターン形成工程(S101,S202)により導体パターンである配線9を形成する。   First, an image 8 is formed on one side (back side in the drawing) of the flat substrate 1 as shown in FIG. 6A by an image forming step (S201). Next, as shown in FIG. 6B, the wiring 9 which is a conductor pattern is formed on the surface (the surface in the drawing) opposite to the image forming surface of the substrate 1 by the conductor pattern forming step (S101, S202). To do.

次に、図6(C)に示すように、部品実装工程(S102,S203)により発光素子11および発光素子11の駆動モジュール12を基板1上に実装する。   Next, as shown in FIG. 6C, the light emitting element 11 and the drive module 12 of the light emitting element 11 are mounted on the substrate 1 by a component mounting process (S102, S203).

さらに、図6(D)に示すように、基板加工工程(S103,S204)により基板切り込み線7(実線で示す)、基板折り曲げ線13(破線で示す)を形成し、基板変形工程(S104,S205)により基板折り曲げ線13に従って、図6(E)に示すように基板1が折り曲げ加工(谷折り)することで、発光素子11が基板平面からポップアップした状態とすることができる。   Further, as shown in FIG. 6D, a substrate cut line 7 (shown by a solid line) and a substrate folding line 13 (shown by a broken line) are formed by a substrate processing step (S103, S204), and a substrate deformation step (S104, S204). The substrate 1 is bent (valley folded) as shown in FIG. 6E according to the substrate folding line 13 in S205, whereby the light-emitting element 11 can be popped up from the substrate plane.

なお、図7(A),(B)に示すように、基板折り曲げ線13a〜13cを複数設けて、それぞれ山折り、谷折りすることで複数回折り曲げた形状とすることも可能である。   As shown in FIGS. 7A and 7B, a plurality of substrate folding lines 13a to 13c may be provided, and a plurality of substrate folding lines 13a to 13c may be bent and folded to form a plurality of folds.

次に、図8(A)〜(E)を参照してポップアップカードの他の実施形態について説明する。先ず、図8(A)に示すような平面基板1に、図8(B)に示すように、導体パターン形成工程(S101,S202)により配線9を形成する。なお、画像形成工程(S201)により画像を印刷してもよいのは勿論である。   Next, another embodiment of the pop-up card will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 8B, the wiring 9 is formed on the flat substrate 1 as shown in FIG. 8A by the conductor pattern forming step (S101, S202). Of course, the image may be printed by the image forming step (S201).

次に、図8(C)に示すように、部品実装工程(S102,S203)により発光素子11および発光素子11の駆動モジュール12を基板1上に実装する。   Next, as shown in FIG. 8C, the light emitting element 11 and the drive module 12 of the light emitting element 11 are mounted on the substrate 1 by a component mounting process (S102, S203).

さらに、図8(D)に示すように、基板加工工程(S103,S204)により基板切り込み線7(実線で示す)、基板折り曲げ線13(破線で示す)を形成し、基板変形工程(S104,S205)により基板折り曲げ線13に従って、図8(E)に示すように基板1を基板折り曲げ線13bで折り曲げ加工(谷折り)し、さらに、発光素子11の部分を引き出すように、基板折り曲げ線13bを引き出し加工(基板折り曲げ線13bを山折り、基板折り曲げ線13a,cを谷折り)することで、発光素子11がポップアップした状態とすることができる。 Further, as shown in FIG. 8D, a substrate cut line 7 (shown by a solid line) and a substrate folding line 13 (shown by a broken line) are formed by a substrate processing step (S103, S204), and a substrate deformation step (S104, S204). accordance substrate fold line 13 by S205), bending processed (valley fold) in the substrate bending lines 13b 1 a substrate 1 as shown in FIG. 8 (E), further, to draw part of the light emitting element 11, a substrate folding line The light emitting element 11 can be in a pop-up state by drawing 13b 2 (folding the substrate folding line 13b 2 and folding the substrate folding lines 13a and 13c).

また、図8の変形例として、図9(A)に示すように、基板折り曲げ線13bを形成せず、発光素子11を実装する部分の基板1が湾曲するように変形させても良い。また、図9(B)に示すように、基板折り曲げ線13b1,2を形成せず、発光素子11を実装する部分の基板1と、基板1の他の部分とをそれぞれ湾曲した状態となるように変形させても良い。この場合、基板1は、曲げ変形した状態で維持可能である。 Further, as a modified example of FIG. 8, as shown in FIG. 9 (A), without forming the board bending lines 13b 2, the substrate 1 of the portion mounting the light emitting element 11 may be deformed so as to curve. Further, as shown in FIG. 9B, the substrate folding lines 13b 1 and 2 are not formed, and the substrate 1 where the light emitting element 11 is mounted and the other portion of the substrate 1 are curved. You may make it deform | transform. In this case, the substrate 1 can be maintained in a bent state.

次に、複数の実装部品を設けた立体電子回路について説明する。図10(A)は、2つの発光素子11a,11bが、それぞれの配線9a,9bによって独立して駆動制御されるポップアップカードを示したものである。   Next, a three-dimensional electronic circuit provided with a plurality of mounting components will be described. FIG. 10A shows a pop-up card in which two light emitting elements 11a and 11b are driven and controlled independently by respective wirings 9a and 9b.

各発光素子11の位置(端部)が所望の位置となるように基板切り込み線7と基板折り曲げ線13を決定することで、立体構造の角部分に発光素子11が位置するようにすることができる。この手順の一例を説明する。   By determining the substrate cut line 7 and the substrate folding line 13 so that the position (end) of each light emitting element 11 becomes a desired position, the light emitting element 11 is positioned at the corner of the three-dimensional structure. it can. An example of this procedure will be described.

図10(B)では、基板折り曲げ線13dで基板1を角度90度で折り曲げた(谷折り)際の座標系を示しており、発光素子11aのX,Y座標を(x1,y1)とする(x1>0,y1>0である)。   FIG. 10B shows a coordinate system when the substrate 1 is bent at an angle of 90 degrees (valley fold) by the substrate fold line 13d, and the X and Y coordinates of the light emitting element 11a are (x1, y1). (X1> 0, y1> 0).

ここで、図10(C)に示すように、基板折り曲げ線13dからx1,y1離れた位置にそれぞれ基板折り曲げ線13e,13f(谷折り)とし、さらに、基板折り曲げ線13eからy1分基板折り曲げ線13dに近い位置を基板折り曲げ線13g(山折り)とすれば良い。なお、基板切り込み線7は、基板折り曲げ線13e,13f間で配線および実装部品に適切な幅で設けるものであればよい。また、発光素子11bについても同様に、基板折り曲げ線13h〜j、基板切りこみ線7を設けるものである。   Here, as shown in FIG. 10C, substrate fold lines 13e and 13f (valley folds) are provided at positions x1 and y1 away from the substrate fold line 13d, respectively, and further, the substrate fold line is 1 minute from the substrate fold line 13e. A position close to 13d may be a substrate folding line 13g (mountain fold). The board cut line 7 may be provided with a suitable width for wiring and mounting parts between the board folding lines 13e and 13f. Similarly, the substrate bending lines 13h to 13j and the substrate cut line 7 are provided for the light emitting element 11b.

このような位置に基板切り込み線7、基板折り曲げ線13e〜jを設けることで、基板切りこみ線13dにて基板1を90度折り曲げた際に、発光素子11a,11bはそれぞれ所望の位置(x1,y1),(x2,y2)に配置することができる。なお、基板1を折り曲げる角度は90度以外の角度であっても良く、その場合は、折り曲げ角度を考慮して折り曲げ線の形成位置を変更すれば良い。以上のように、複数の発光素子および配線の場合も同様に配置することができる。   By providing the substrate cut line 7 and the substrate bending lines 13e to j at such positions, when the substrate 1 is bent 90 degrees by the substrate cutting line 13d, the light emitting elements 11a and 11b are respectively placed at desired positions (x1, y1) and (x2, y2). Note that the angle at which the substrate 1 is bent may be an angle other than 90 degrees. In this case, the formation position of the folding line may be changed in consideration of the bending angle. As described above, a plurality of light emitting elements and wirings can be similarly arranged.

上記基板切り込み線7、基板折り曲げ線13の決定手順について、図11に示すフローチャートを参照して説明する。   The procedure for determining the substrate cut line 7 and the substrate folding line 13 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、基板折り曲げ線13dを設定し(S301)、基板折り曲げ線13dでの折り曲げ角度(90度)を設定する(S302)。次に、各発光素子11の所望の配置位置X,Yを設定して(S303)、各発光素子11を立体配置するための基板切りこみ線7および基板折り曲げ線13e〜jを算出するものである(S304〜S305)。   First, the substrate folding line 13d is set (S301), and the folding angle (90 degrees) at the substrate folding line 13d is set (S302). Next, desired arrangement positions X and Y of the respective light emitting elements 11 are set (S303), and the substrate cut lines 7 and the substrate folding lines 13e to 13j for three-dimensionally arranging the respective light emitting elements 11 are calculated. (S304 to S305).

また、発光素子11に相当する基板部分に貫通穴を形成することも好ましい。例えば、図12の立体電子回路の断面図に示すように、基板1の片面に画像形成工程(S201)により画像8が印刷されており、導体パターン形成工程(S101,S202)により画像面の裏面側に配線9が形成された立体電子回路について基板加工工程(S103,S204)により貫通穴14を形成した後に、部品実装工程(S102,S203)により発光素子11を実装するようにしても良い。この発光素子11の発光方向を貫通穴14の形成方向とすることで、画像8の一部が発光する立体電子回路(ポップアップカード)とすることができる。   It is also preferable to form a through hole in a substrate portion corresponding to the light emitting element 11. For example, as shown in the cross-sectional view of the three-dimensional electronic circuit in FIG. 12, the image 8 is printed on one side of the substrate 1 by the image forming step (S201), and the back side of the image surface is formed by the conductor pattern forming step (S101, S202). After forming the through hole 14 in the substrate processing process (S103, S204) for the three-dimensional electronic circuit having the wiring 9 formed on the side, the light emitting element 11 may be mounted in the component mounting process (S102, S203). By setting the light emitting direction of the light emitting element 11 as the direction in which the through hole 14 is formed, a three-dimensional electronic circuit (pop-up card) in which a part of the image 8 emits light can be obtained.

以上説明したポップアップカードは、図13(A)に示すように、発光素子11が基板1の平面から変位した立体構造の状態から、図13(B)に示すように、略平面に折り畳まれたフラットな構造とすることが可能であり、また、逆に、略平面に折り畳まれた状態を開くことで、立体構造の状態となるものである。このように、自由に折り畳むことを可能とすることで、持ち運び、輸送・運搬等が容易となる。封筒への封入等も可能となるので、郵送も容易となる。   As shown in FIG. 13A, the pop-up card described above is folded from a three-dimensional structure in which the light emitting element 11 is displaced from the plane of the substrate 1, as shown in FIG. 13B. A flat structure can be used, and conversely, a three-dimensional structure can be obtained by opening a state folded in a substantially plane. In this way, it is easy to carry, transport and carry by allowing it to be freely folded. Since it can be sealed in an envelope, it can be easily mailed.

上記実施形態では、実装部品10の例として発光素子11を例に説明したが、実装部品10として、例えば、スピーカ15を用いるようにしても良い。例えば、図14に示すように、基板1上に配線9を介してスピーカ15が、その駆動モジュール16に接続されている。スピーカ15とその駆動モジュール16としては、公知または新規の技術を用いればよく、特に限られるものではないが、例えば、ポップアップカードを広げた際に、メロディが鳴り出すようにメロディデータ記憶手段、データ再生手段、D/A変換手段、オーディオ信号増幅手段、電源手段などの各種手段を有するものであればよい。   In the above embodiment, the light emitting element 11 has been described as an example of the mounting component 10. However, for example, a speaker 15 may be used as the mounting component 10. For example, as shown in FIG. 14, a speaker 15 is connected to the drive module 16 via a wiring 9 on the substrate 1. The speaker 15 and its drive module 16 may be any known or new technology, and are not particularly limited. For example, when a pop-up card is spread, a melody data storage means, data reproduction so that a melody starts to sound. Any means having various means such as means, D / A conversion means, audio signal amplifying means, and power supply means may be used.

スピーカ15を備えることにより、音声出力機能を有するポップアップカードとすることができる。また、同一の基板1上に発光素子11と併用することが好ましい。   By providing the speaker 15, it can be set as the pop-up card which has an audio | voice output function. Further, it is preferable to use the light emitting element 11 together on the same substrate 1.

また、RFID(Radio Frequency IDentification)タグ機能を備えた立体電子回路とすることも好ましい。例えば、図15に示すように、基板1上にRFID用ICチップ18と、導体パターンからなるRFIDアンテナ17を接続したものとすることができる。この構成によれば、例えば、立体電子回路を広げることで指向性、ゲインなどのアンテナ特性が変化するため、これを利用して、カード商品の在庫管理等を行うことが可能となる。また、上述の発光素子11やスピーカ15と併用することも好ましい。   A three-dimensional electronic circuit having an RFID (Radio Frequency IDentification) tag function is also preferable. For example, as shown in FIG. 15, an RFID IC chip 18 and an RFID antenna 17 made of a conductor pattern may be connected to the substrate 1. According to this configuration, for example, antenna characteristics such as directivity and gain change by expanding a three-dimensional electronic circuit, and therefore, it is possible to perform inventory management of card products using this. Moreover, it is also preferable to use together with the light emitting element 11 and the speaker 15 described above.

以上説明した立体電子回路の製造方法および立体電子回路によれば、基板上への導体パターン形成、部品実装、基板加工・変形工程により、自動化の難しいリード線のはいまわし、発光素子の実装などの立体電子回路の製造に特有の困難さを解消することができ、所望の電子部品を所望の空間位置に配置する立体電子回路を低コストに製造することができる。   According to the three-dimensional electronic circuit manufacturing method and the three-dimensional electronic circuit described above, it is difficult to automate lead wires, light-emitting element mounting, etc. due to conductor pattern formation on the board, component mounting, and board processing / deformation processes. The difficulty peculiar to manufacture of a three-dimensional electronic circuit can be eliminated, and the three-dimensional electronic circuit which arrange | positions a desired electronic component in a desired space position can be manufactured at low cost.

また、版を用いない印刷を用いた電子回路形成によりオンデマンドに立体電子回路を形成することができるため、低コストでの変量多品種生産が可能となる。さらに、型を用いない基板加工方法によりオンデマンドに立体電子回路を形成することができるため、低コストでの変量多品種生産が可能となる。   In addition, since a three-dimensional electronic circuit can be formed on demand by forming an electronic circuit using printing that does not use a plate, variable-variety multi-product production at a low cost is possible. Furthermore, since a three-dimensional electronic circuit can be formed on demand by a substrate processing method that does not use a mold, variable-variety multi-product production at a low cost is possible.

また、基板への画像形成により、図柄部分は印刷画像で、発光部分はLED実装等で構成することで、印刷画像と電子回路による幅広い表現が可能なポップアップカードとすることができる。   Further, by forming an image on the substrate, the design portion is a printed image and the light emitting portion is configured by LED mounting or the like, so that a pop-up card capable of a wide range of expression by a printed image and an electronic circuit can be obtained.

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。   The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

1 基板
2 ノズル
3 液滴
4 導体パターン
5 レーザ照射部
6 レーザ光
7 基板切り込み線
8 画像
9 配線
10 実装部品
11 発光素子
12 駆動モジュール
13 基板折り曲げ線
14 貫通穴
15 スピーカ
16 駆動モジュール
17 RFIDアンテナ
18 RFID用ICチップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Nozzle 3 Droplet 4 Conductor pattern 5 Laser irradiation part 6 Laser light 7 Substrate cut line 8 Image 9 Wiring 10 Mounting component 11 Light emitting element 12 Drive module 13 Board bending line 14 Through hole 15 Speaker 16 Drive module 17 RFID antenna 18 IC chip for RFID

特開2001−188489号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-188489 特開2011−249535号公報JP 2011-249535 A 特開2001−156407号公報JP 2001-156407 A

Claims (3)

基板上に画像を形成する画像形成工程を有する画像基板上立体電子回路の製造方法であって、
前記画像形成工程の後に、
前記基板上の画像形成面または画像形成面の裏面に導電性材料をパターン形成する導体パターン形成工程と、
前記基板上に電子部品を実装する部品実装工程と、
前記基板を切り込む基板加工工程と、
前記電子部品の少なくとも1つを前記基板の平面上から該基板の垂直方向の任意の位置に変位させるように、前記基板加工工程による切り込み位置を含んで前記基板を曲げる基板変形工程と、
を有することを特徴とする画像基板上立体電子回路の製造方法。
A method of manufacturing a three-dimensional electronic circuit on an image substrate having an image forming step of forming an image on a substrate,
After the image forming step,
A conductor pattern forming step of patterning a conductive material on the image forming surface on the substrate or the back surface of the image forming surface;
A component mounting process for mounting electronic components on the substrate;
A substrate processing step of cutting the substrate;
A substrate deformation step of bending the substrate including a cut position by the substrate processing step so as to displace at least one of the electronic components from a plane of the substrate to an arbitrary position in the vertical direction of the substrate;
A method of manufacturing a three-dimensional electronic circuit on an image substrate, comprising:
前記導体パターン形成工程は、ノズルから導電性インクを吐出して導体パターンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の画像基板上立体電子回路の製造方法。   2. The method for manufacturing a three-dimensional electronic circuit on an image substrate according to claim 1, wherein the conductor pattern forming step includes a step of discharging a conductive ink from a nozzle to form a conductor pattern. 前記基板加工工程は、前記基板にレーザを照射することで該基板をカットする工程を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の画像基板上立体電子回路の製造方法。   The method for manufacturing a three-dimensional electronic circuit on an image substrate according to claim 1, wherein the substrate processing step includes a step of cutting the substrate by irradiating the substrate with a laser.
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