CN114365585A

CN114365585A - 电路成型部件以及电子设备

Info

Publication number: CN114365585A
Application number: CN202080063728.2A
Authority: CN
Inventors: 伊堂隆德
Original assignee: Zefa Co ltd
Current assignee: Zefa Co ltd
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2022-04-15
Also published as: EP4029970A4; US20220316069A1; WO2021049624A1; KR20220062533A; JPWO2021049624A1; EP4029970A1

Abstract

本发明提供一种在基材100上具有自由度地、以高密合性形成金属层200的电路成型部件300。在基材100的加工区域110中形成有金属层200的电路成型部件300中，在加工区域110中连续地形成有多个凹部120，各个凹部分别具有多个孔130，加工区域110，其宽度与相对于基材100的表面的最深深度的比率为10：1～6：1，加工区域110，宽度在20μm～200μm的范围内，相对于基材100的表面的最深深度在2μm～30μm的范围内，金属层200，能够在加工区域110内通过镀覆法进行层叠而形成，在进行所述层叠时与成为金属层200的金属进行反应的催化剂，附着在孔130以及凹部120中。

Description

电路成型部件以及电子设备

技术领域

本发明涉及一种电路成型部件以及电子设备，特别地，涉及一种电气制品、通信终端、存储卡用转接头、光插头、光元件模块、电连接器、车辆等具有电子电路的各种各样的电路成型部件以及电子设备。

背景技术

在专利文献1中，公开了一种具有天线电路的存储卡用转接头。该天线电路，能够在通过导电镀覆而形成的立体电路成型部件(MID)中构成基础电路，并且通过由立体电路成型部件构成转接头本体的一部分或全部，从而能够对应于存储卡的种类适宜地设计转接头本体的形状。

专利文献1：日本特开2006－318217号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，在专利文献1中，没有公开任何关于电路成型部件的具体的内容，其是如何构成的，或者，具有什么样的结构等内容，无法通过阅读专利文献1得知。进一步，该电路成型部件，具有何种程度的性能，根据专利文献1也无法把握。

本发明要解决的技术问题是，提供一种在基材上具有自由度地、并且以高密合性形成金属层的电路成型部件。

另外，本发明要解决的技术问题是，提供一种具备这种电路成型部件的电气制品、通信终端、存储卡用转接头、光插头、光元件模块、电连接器、车辆等具有电子电路的各种各样的电子设备。

解决技术问题的方法

为了解决上述技术问题，本发明提供一种在基材的加工区域中形成有金属层的电路成型部件，在所述加工区域中，连续地多个凹部，各个凹部分别具有多个孔。

所述加工区域，其宽度与相对于所述基材的表面的最深深度的比率为10：1～6：1。

所述加工区域可以形成为：宽度在20μm～200μm的范围，相对于所述基材的表面的最深深度在2μm～30μm的范围内。

所述金属层，能够在所述加工区域内通过镀覆法进行层叠从而形成，在这种情况下，在进行层叠时与成为金属层的金属进行反应的催化剂，附着在所述孔以及凹部中。

如权利要求1所述的电路成型部件，所述多个凹部中的相互邻接的凹部的中心间的距离，是0.01mm～0.2mm。

能够使用在所述基材内不含金属材料的基材。

另外，本发明的电子设备，具备上述的电路成型部件。

附图说明

图1是本发明的实施方式的电路成型部件300的外观图。

图2是图1所示的电路成型部件300的制造步骤图。

图3是图1所示的电路成型部件300的制造步骤图。

图4是在图1所示的基材100上以高密合度形成金属层200的说明图。

图5是构成如图3(e)所示的填充线(hatch line)140的凹部120的侧面的SEM照片。

图6是示出图3(g)所示的加工区域110的平面的SEM照片。

图7是示出图1的金属层200的平面的SEM照片。

图8是图1的金属层200的断面的SEM照片。

附图标记说明

100 基材

110 加工区域

120 凹部

130 孔

140 填充线

150 轮廓线

200 金属层

300 电路成型部件

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。需要留意的点是，在各图中，为了容易理解发明，存在按照与实际不同的尺寸等绘制的位置。

图1是本发明的实施方式的电路成型部件300的外观图。在图1中，示出了电路成型部件300，其具备热可塑性树脂或热硬化性树脂等的基材100，和在基材100的加工区域110(图2(c))内形成的金属层200。

这里，示出了将电路成型部件300用作天线的示例，但是电路成型部件300除了天线以外，能够用于实现各种电子电路。另外，金属层200，能够根据电路成型部件300的用途布置其形状，进而，也能够根据具备电路成型部件300的电子设备的用途布置其形状，其材料的选择也能够有较高的自由度。

作为能够用作基材100的树脂的示例，可列举：ABS(Acrylonitrile ButadieneStyrene：丙烯腈丁二烯苯乙烯)，PC(Polycarbonate：聚碳酸酯)，PPC(PolypropyleneCarbonate：聚丙烯碳酸酯)，PPE(Polyphenylene ether：聚苯醚)，m－PPE(modified-Polyphenylene etheer：改性聚苯醚)，LCP(Liquid crystal polymer：液晶聚合物)，PBT(poly-butyleneterephthalate：聚对苯二甲酸丁二醇酯)，TPE(ThermoplasticElastomer：热塑性弹性体)，PPO(Polyphenylene oxide：聚苯醚)，PEEK(Polyetheretherketone：聚醚醚酮)，PCT(Polycyclo hexylene dimethyleneeterephthalate：聚环己二甲基对苯二甲酸酯)等。需要说明的是，在5G等的高频率电路的情况下，可以选择LCP、COC(环状烯烃共聚物)、SPS(间规聚苯乙烯)、POM(聚缩醛)、PI(聚酰亚胺)、PTFE(聚四氟乙烯)等的低介电正切的原材料。

另外，基材100，能够将上述各树脂的成分中的若干种进行适当组合。或者，基材100，例如，还能够以相对于总重量为5wt％～50wt％的方式含有玻璃纤维等的非导电填料，或含有5wt％～50wt％的锡粒子、铜粒子、锑粒子等。这种填料等，与使用图4在下文描述的孔130的情况相同，能够帮助提高基材100与金属层200的密合性。

进一步，基材100的材料，除了树脂以外，也能够选用纤维、纸、皮、石英玻璃等的非导电体。也就是说，基材100的材料，只要能够在电子电路中使用即可，能够从现有的用于基材的材料中选择。

金属层200，例如，能够以3μm～100μm的厚度形成。在本实施方式中，能够通过镀覆法，涂覆法、喷涂法形成金属层200。金属层200，能够选用铜、银、金、铂、镍或它们的合金作为材料。虽然在本实施方式中，对采用无电解镀覆的示例进行说明，但是也能够采用电镀覆、熔融镀覆、真空镀覆等。

图2～图3是图1所示的电路成型部件300的制造步骤图。

首先，准备作为加工对象的基材100(图2(a))。这里，基材100，对采用射出成形用聚碳酸酯树脂制成基材的例子进行说明。为了形成金属层200而对基材100进行加工的方法，能够采用：激光照射、冲压模具、模塑成型等，在本实施方式中，对通过激光照射来加工基材100的示例进行说明。

需要说明的是，激光的种类不限，能够使用固体激光、液体激光、气体激光、半导体激光、纤维激光等各种介质的激光。

接着，对基材100连续地进行激光照射以形成轮廓线150，该轮廓线150是想要形成金属层200的区域的外缘(图2(b))。激光照射的条件，能够根据基材100的硬度、电路成型部件300的用途等进行适当选择，作为一个示例，可以选用如下条件：构成轮廓线150的凹部120的底面部的直径大致为10μm～100μm、高度为2μm～30μm。

具体地，激光照射的条件能够是：波长为355nm～2000nm(例如，1064nm)，透镜孔径为100mm～420mm(例如，254mm)，最大功率为10W～30W(例如，20W)，脉冲为4ns～200ns，频率为5khz～500khz。需要说明的是，例如在选用聚酰亚胺薄膜作为基材100的情况下，能够采用532nm的波长，例如在选用透明聚碳酸酯作为基材100的情况下，能够采用355nm的波长。

基材100，当被照射激光时，其被照射的点(及其附近)会因激光热而熔解。因此，在基材100上，在激光点处形成凹部120。形成了第1个凹部120之后，便使基材100与激光照射装置以300mm/sec～2500mm/sec的相对的移动速度沿着线状进行移动，形成与该凹部120相邻的凹部120。

需要说明的是，凹部120的形状，可以是略穹顶状，除此之外，也可以是大致圆锥状或大致棱锥状。另外，基材100与激光照射装置的移动速度越慢，则相互邻接的凹部120的中心间距离越短而越像U字槽，在采用冲压模具、模塑成型等的情况下，也能够形成V字槽。因此，在本说明书中使用的用语“凹部”，也包括U字槽、V字槽这样的槽。

另外，关注构成轮廓线150的凹部120和与之邻接的凹部120，以两者的略圆形的底面的面积例如彼此重叠50％～90％的方式，以相对较细的间距(pitch)照射激光。通常，基材100的耐热温度越高越好，这样就越能增加相互邻接的凹部120的重叠比例，因此可以提高激光的功率等。

图2(c)中，示出了图2(b)所示的区域A的放大图。图2(c)中，标记有箭头以示出凹部120的形成方向。如图2(c)所示，相互邻接的凹部120，以相当高的程度重叠。因此，当关注刚形成的凹部120时，虽然在箭头的前侧(图面右侧)存在画出凹部120的底面的边界线，但是在箭头的后侧(图面左侧)画出凹部120的底面的边界线已经发生熔解因而不存在。

之后，在想要形成轮廓线150的位置连续地照射激光，完成轮廓线150(图2(d))。如已经叙述的，轮廓线150是指想要形成金属层200的区域的外缘，因此被轮廓线150封闭的区域成为加工区域110。

需要说明的是，加工区域110，虽然取决于电路成型部件300的用途·规模，但是对于线状的区域来说，例如形成为，宽度在20μm～200μm的范围内，最深深度在2μm～30μm的范围内。即，加工区域110，宽度与最深深度的比率为10：1～6：1。

以下，为了对加工区域110中的加工状态进行详细说明，暂且关注区域A的放大位置以进行说明。

当轮廓线150的形成结束时，开始对加工区域110全面地进行激光照射。在本实施方式中，在加工区域110中，连续地且线状地进行激光照射。将如此形成的连续的凹部120，称作填充线140。

用于形成填充线140的激光照射条件，可以与形成轮廓线150的情况相同，但是为了提高基材100与金属层200的密合性，在填充线140中相互邻接的凹部120，就底面的面积而言，以不重叠或相互重叠20％以下的方式，使用相对较粗的间距照射激光(图3(e))。

这里，示出了填充线140中相互邻接的凹部120以10％左右重叠的状态。然而，即使在填充线140中按照相互邻接的凹部120的底面不会重叠的条件照射激光，这些凹部120之间的区域也会因激光照射而熔解，在大多数情况下等于进行了加工。

需要说明的是，虽然在图3(e)中示出了，在不与轮廓线150重叠的状态下的、第1行的填充线140，但是填充线140中的凹部120，也能够在与轮廓线150重叠的状态下形成。

若继续在填充线140中进行凹部120的形成，则可最终完成第1行的填充线140。在本实施方式中，当第1行的填充线140完成后，隔着1行填充线140的间隔，形成第3行的填充线140(图3(f))。

即，在本实施方式中，在第2行的填充线140的形成之前，先形成第3行的填充线140。需要说明的是，相互邻接的填充线140的中心间距离，能够设为0.01mm～0.2mm。

在本实施方式中，像这样，形成奇数行的填充线140之后，形成偶数行的填充线140。通过这样，不会在刚熔解且为相对高温的区域中形成凹部120，能够避免后续形成的凹部120的形状变形。特别地，在选用热可塑性树脂作为基材100的材料的情况下，很有效。

然而，在填充线140相对较长的情况下等，已熔解的位置会被外部空气冷却，因此，并不必须在形成奇数行的填充线140之后形成偶数行的填充线140。

若继续在填充线140中形成凹部120，则可形成整行的填充线140(图3(g))。之后，虽然没有图示，但是例如在与各行的填充线140正交的方向上形成第1列的填充线140，接着，例如形成第3列、第5列这样的奇数列的填充线140，之后，形成偶数列的填充线140。

像这样，当整行整列的填充线140的形成结束时，在加工区域110中全面地形成了多个凹部10，加工处理结束(图3(h))。然而，并非必须在行方向和列方向这样的彼此不同的方向上形成填充线140，能够仅仅在一个方向上形成填充线140，即，仅仅在行方向上形成填充线140。

在这种情况下，使在行列方向上相互邻接的凹部120的中心间距离，大致为凹部120的直径，或者，也可以使得在行列方向上相互邻接的凹部120的底面重叠5％～15％左右。

另外，需要注意的是，轮廓线150以及填充线140，均不限于形成为直线状，也包括形成为曲线状。具体地，如图3(h)所示，加工区域110中包括漩涡状部分，因此在该部分形成的轮廓线150以及填充线140是曲线状。

在本实施方式中，在图3(e)以及图3(f)中，示出了相对于轮廓线150平行地形成各行的填充线140的示例，但是各填充线140的形成方向，不一定必须相对于轮廓线150平行。

因此，例如，可以在相对于轮廓线150的延伸方向，例如成30°、45°、60°、90°之类的所需的角度的方向上，形成各行的填充线140，进一步，也可以在相对于各行的填充线，例如成30°、45°、60°、90°之类的所需要的角度的方向上，形成各列的填充线140。

另外，各填充线140，不限于在多个凹部120以行列状的方式彼此直交的状态下形成填充线140，例如，也可以在多个凹部120呈千鸟状或者蜂窝状地进行排列的状态下形成填充线140。

当对基材100的激光处理结束时，熔解时剥落而成为微粒的基材100的一部分，会附着于基材100的表面。因此，例如，使用超声波清洗机清洗基材100，或者使用吹气枪对基材100吹射空气，从基材100上除去微粒。

图4是对在图1所示的基材100上以较高的密合度形成金属层200的情况进行说明的图。如图4所示，凹部120具有呈不规则的形状的多个孔130。各孔130，在为了形成凹部120而照射激光时发生熔解，因而产生。

在本实施方式中，在基材100上形成金属层200之前，进行在下文说明的前处理。在该前处理的一个步骤中，与成为金属层200的镀覆材料相对应的催化剂，不仅附着于凹部120，还附着于各孔130。

因此，镀覆材料与附着在凹部120以及各孔130中的催化剂进行反应且进行层叠，从而形成金属层200，并且即使对所完成的金属层200沿剥离的方向施加应力，由于成为不规则的形状的各孔130可得到锚定效果，因此金属层200难以从基材100剥离。

也就是说，在本实施方式中，在形成不规则的形状的各孔130的条件下形成凹部120，通过该孔130的形状发挥锚定效果，从而得到对基材100具有较高的密合度的金属层200。

因此，在采用通过激光照射形成凹部120的方法的情况下，也就是说，在采用通过冲压模具或模塑成型形成凹部120的方法的情况下，为了能够形成与凹部120以及孔130对应的部分，使用具有与其对应的形状的模具。

接着，对为了在基材100上形成金属层200而进行的前处理进行说明。前处理，因基材100以及金属层200的原材料等而不同，这里，对金属层200的材料选用镍铜的情况下的典型例进行说明。前处理，包括在下文中说明的表面处理、中和处理、附着处理、活性化处理。

在表面处理中，进行碱性蚀刻处理以使基材100的表面粗化。表面处理，在对200mL～400mL的高浓度(例如，98％)氢氧化钠添加1L纯水而形成约1L的混合液的液槽中，将基材100含浸1分钟～20分钟(例如，5分钟)。此时，混合液的温度，例如，能够是50℃～70℃左右。之后，从液槽中取出基材100，清洗干净。

在中和处理中，使用酸对基材100的表面的碱性状态进行中和。中和处理，例如在对50mL～200mL的35％浓度的盐酸添加1L纯水而形成的约1L的混合液的液槽中，将基材100例如含浸1分钟～5分钟。此时，混合液的温度，例如，能够是10℃～25℃左右。之后，从液槽中取出基材100，清洗干净。

在附着处理中，使催化剂附着，该催化剂与想要通过对基材100进行镀覆而层叠的金属相对应。附着处理，例如，在对3mL～10mL的锡、5mL～15mL的盐酸，30mL～150mL的硫酸钯添加1L纯水而形成的约1L的混合液的液槽中，将基材100例如含浸1分钟～10分钟。此时，混合液的温度，例如，能够是10℃～25℃左右。之后，从液槽中取出基材100，清洗干净。

或者，附着处理，例如，在对60mL～200mL的锡、150mL～300mL的盐酸、10mL～450mL的氯化钯添加1L纯水而形成的约1L的混合液的液槽中，将基材100例如含浸1分钟～10分钟。此时，混合液的温度，例如，能够是10℃～25℃左右。之后，将基材100从液槽中取出，清洗干净。

在活性化处理中，使附着于基材100的催化剂活性化。活性化处理，例如在对10mL～50mL的盐酸、10mL～50mL的过氧化氢、30mL～100mL的硫酸添加1L纯水而形成的约1L的混合液的液槽中，将基材100例如含浸数秒钟～10分钟。此时，混合液的温度，例如，能够是10℃～25℃左右。之后，将基材100从液槽中取出，清洗干净。

接着，对于无电解镀覆，以金属层200为铜层的情况为例进行说明。无电解镀覆处理，包括下文中说明的冲击镀覆处理、镀铜处理、镀镍处理、后处理、干燥处理。

在冲击镀覆处理中，在所需要的对300mL～350mL的无电解镍硼冲击镀覆液添加1L纯水而得到的约1L的、且pH调节为6.3～6.8的液体的液槽中，将基材100例如含浸数秒钟～10分钟。此时，混合液的温度，例如，能够是50℃～70℃左右。之后，将基材100从液槽中取出，清洗干净。需要留意的点是，冲击镀覆处理，不是必须进行的处理。

作为无电解镍硼冲击镀覆液，例如，能够使用以6％～10％的单乙醇胺、25％～35％的硫酸镍、1％～10％的氨和10％～20％的次磷酸的含有比例用纯水进行稀释的混合液。

在镀铜处理中，在所需要的对220mL～270mL的无电解铜镀覆液添加1L纯水而得到的约1L的混合液的液槽中，将基材100含浸例如2小时～3小时。此时，混合液的温度，例如，能够是40℃～55℃左右。之后，将基材100从液槽中取出，清洗干净。

作为无电解铜镀覆液，例如，能够使用以40～50％的氢氧化钠和6％～12％的硫酸铜的含有比例用纯水进行稀释的混合液。

在镀镍处理中，在所需要的对120mL～170mL的无电解镍镀覆液添加1L纯水而得到的约1L的、且pH调节为6.0～6.7的混合液的液槽中，将基材100含浸例如数秒～10分钟。此时，混合液的温度，例如，能够是40℃～55℃左右。之后，将基材100从液槽中取出，清洗干净。

作为无电解镍镀覆液，例如，能够使用以10％的乳酸、4％的氢氧化钠、45％的硫酸镍、20％的磷酸钠、4.5％的氢氧化钠和3％的苹果酸的含有比例用纯水进行稀释得到的混合液。

在后处理中，在所需要的对50mL～100mL的后处理液添加1L纯水而得到的约1L的混合液的液槽中，将基材100例如浸渍30秒钟～2分钟。此时，混合液的温度，例如，能够是30℃～70℃左右。之后，将基材100从液槽中取出，清洗干净。

在干燥处理中，将基材100搬入未图示的干燥机中，在50℃～100℃的温度下干燥15分钟～60分钟。

图5，是构成如图3(e)所示的填充线140的凹部120的侧面的SEM照片。图5(a)示出1000倍的放大照片，图5(b)示出2000倍的放大照片，图5(c)示出5000倍的放大照片，图5(d)示出10000倍的放大照片。

如图5(a)～图5(d)所示，可知在凹部120的侧面形成有多个孔130。各孔130，其形状不规则，因此大小也不规则，大致上，存在大量的开口尺寸为10μm～30μm左右的孔。

图6，是示出图3(g)所示的加工区域110的平面的SEM照片。图6(a)示出200倍的放大照片，图6(b)示出1000倍的放大照片。这里示出了，彼此邻接的凹部120以基本上不会重叠的方式形成的状态。

如图6(a)以及图6(b)所示，在加工区域110中以行列状形成凹部120。按照条件实施激光照射，微细地观察可知，难以按照该条件有规则地形成凹部120，可知可形成约400μm的凹部120。

图7(a)以及图7(b)，是示出图1的金属层200的平面的SEM照片。图7(a)示出200倍的放大照片，图7(b)示出500倍的放大照片。如图7(a)以及图7(b)所示，可知在基材100的加工区域110的表面上全面地形成了金属层200。

图8(a)以及图8(b)，是示出图1的金属层200的断面的SEM照片。图8(a)示出200倍的放大照片，图8(b)示出500倍的放大照片。由图8(a)以及图8(b)可知，以约400μm的间距不隔着间隔而连续地形成了向下略穹顶状的凹部120。需要说明的是，为了得到在本发明书中记载的断面照片，使用RYOBI公司制造的研磨机FG－18切断基材100。

另外，在各凹部120中，目视观察可知，存在相对于其表面沿着放射方向呈棘状的多个孔130。并且可知，由于金属层200位于各孔130中，因此金属层200与基材100的连接变得牢固。

如以上说明，根据本实施方式的电路成型部件300，能够在基材100上，具有自由度地、以较高的密合性形成金属层200。因此，电路成型部件300，能够用于各种各样的电气制品、通信终端、存储卡用转接头、光插头、光元件模块、电连接器、车辆等的电子电路中。

Claims

1.一种电路成型部件，其中，在基材的加工区域中形成有金属层，

在所述加工区域中，连续地形成有多个凹部，各个凹部分别具有多个孔。

2.如权利要求1所述的电路成型部件，其中，所述加工区域，宽度与相对于所述基材的表面的最深深度的比率为10：1～6：1。

3.如权利要求1所述的电路成型部件，其中，所述加工区域，宽度在20μm～200μm的范围内，相对于所述基材的表面的最深深度在2μm～30μm的范围内。

4.如权利要求1所述的电路成型部件，其中，所述金属层，是在所述加工区域内通过镀覆法进行层叠从而形成，

在进行所述层叠时，与成为金属层的金属进行反应的催化剂，附着在所述孔以及凹部中。

5.如权利要求1所述的电路成型部件，其中，所述多个凹部中的相互邻接的凹部的中心间的距离，为0.01mm～0.2mm。

6.如权利要求1所述的电路成型部件，其中，所述基材内不含有金属材料。

7.一种电子设备，具有如权利要求1所述的电路成型部件。