JP2010219313A - ３次元成形回路部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】枠型の基体の上側表面、下側表面、及び内壁の面に跨る導電性回路と、この基体の外壁の全表面に亘たるシールド層とを同時に形成する。
【解決手段】絶縁材からなる枠型の基体１の表面に導電性回路２となる部分及びシールド層３となる部分を残して被覆材６を射出成形し、触媒付与後に、この被覆材を溶出除去する。被覆材６で覆われていなかった部分に、無電解めっきを選択的に行なう。導電性回路２となる部分は、基体１の周囲壁１２の上側表面１２ａ、下側表面１２ｂ、及び内壁面１２ｃに金型の内側面を当接させて、被覆材６で覆われないようにして形成する。シールド層３は、基体１の外壁面１２ｄの全表面に金型の内側面を当接させて、被覆材６で覆われないようにして形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、３次元成形回路部品の製造方法に関し、特に枠型の基体の上側表面と内側表面と下側表面とに跨る導電性回路、及びこの基体の外周表面を覆うシールド層を有する３次元成形回路部品の製造方法に関する。

従来から絶縁材からなる基体の表面を被覆材で部分的に被覆し、この被覆材で被覆されていない部分に、めっき層からなる導電性回路を選択的に形成する、成形回路部品の製造方法が各種提案されている（例えば特許文献１参照。）。

また近年において大容量の画像データの伝送が増えるに従い、上記導電性回路を流れる伝送信号速度は、ＫＨｚ〜ＭＨｚ帯から、ＧＨｚ以上の高速に移行している。ところが伝送信号速度が高速になると、導電性回路からの電磁波（ノイズ）が漏洩して、混線（クロストーク）が発生するという問題がある。

そこで、この電磁波（ノイズ）の漏洩を防止して、混線（クロストーク）を回避する手段として、導電性回路を形成した成形回路部品を、シールド層で囲む手段が提案されている（例えば特許文献２参照。）。この手段は、その明細書の段落「０１２２」と、添付図面８とに記載されているように、四角形の枠形状のシート状基体１０の上側表面１０ａと、下側表面１０ｂと、内壁面となる側面１０ｃに跨る導電性回路からなる配線２０が形成してあり、このシート状基体の外周面には、金属箔等からなるシールド層４５が設けてある。

上記成形回路部品は、２層の回路基板の間に挿着して、これらの回路基板にそれぞれ形成された電子回路を相互に接続する接続部材であって、その外周をシールド層によって取り囲むものである。すなわち外周をシールド層で取り囲むと、２層の回路基板を接続する導電性回路を外周に重ねて設けることができなくなるため、接続部材を枠形状にして、この枠形状の内側に導電性回路を設けて、２層の回路基板を接続するものである。

特開平１１−１４５５８３号公報 特開２００６−４０８７０号公報

しかるに上述した特許文献２では、上側表面と下側表面と内壁面とに跨る導電性回路は、導電性回路を積層した熱硬化性樹脂フィルムを、半硬化状態にして折りたたんだり、連結したりして成形される。したがって、工程が多くかつ複雑となると共に、歩留まりも低く、製造コストが高くなるという問題がある。また熱硬化性樹脂フィルムが厚い場合には、折りたたんだときに、表面に積層した導電性回路が伸ばされて破損し易くなり、あるいは熱硬化性樹脂フィルムの折れ曲がり部分が圧縮されて変形して、折れ曲がり後の上下幅を精度良く成形することが困難となる。したがって上述した特許文献２では、上下幅が厚い成形回路部品を成形することは困難であり、２層の回路基板の間隔が広い場合には適用が難しい。

そこで本発明の目的は、枠型の基体の上側表面、内壁面、及び下側表面に跨る導電性回路と、この基体の外壁の全表面に亘たるシールド層とを、同時に形成する３次元成形回路部品の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明による３次元成形回路部品の製造方法の特徴は、絶縁材からなる枠型の基体の表面に導電性回路となる部分及びシールド層となる部分を残して被覆材を射出成形し、この導電性回路となる部分及びシールド層となる部分にめっきするものであって、この導電性回路となる部分は、この枠型の基体の上側表面、下側表面、及びこれらを連結する内壁面に跨って相互に連結するように形成され、このシールド層となる部分は、この枠型の基体の外壁面の全表面に亘って形成されることにある。上記枠型の基体は、熱可塑性樹脂を射出成形して成形されることが望ましい。

ここで「絶縁材からなる枠型の基体」の「絶縁材」とは、基体自体が絶縁性の材料からなる場合に限らず、導電性の部材の表面を絶縁性の材料によって覆ったものも含まれる。「枠型」とは、開口孔の周囲を壁で取囲んだ形状を意味する。以下、この開口孔を取り巻く壁の内周面を「内壁面」、この壁の外周面を「外壁面」、この壁の上面を「上側表面」、この壁の下面を「下側表面」という。また「枠型」の外周及び開口孔の形状は問わない。外周及び開口孔が共に矩形形状、多角形形状、円形形状、若しくは楕円形状の場合、外周と開口孔との形状が異なる場合、またはこれらの形状の開口孔が複数個である場合等も含む。

また「基体」は、シート状の部材に限らず、板状の部材、あるいはブロック状の部材も含む。「導電性回路となる部分にめっきする」の「めっき」には、無電解めっきの他、無電解めっきの表面に電解めっきを積層する場合も含む。

絶縁材からなる枠型の基体の表面に導電性回路となる部分及びシールド層となる部分を残して被覆材を射出成形し、この被覆材で覆われていない基体の表面をめっきすることによって、この枠型の基体の上側表面、下側表面、及びこれらを連結する内壁の表面に跨って相互に連結する導電性回路、及びこの基体の外壁の全表面に亘るシールド層を、同時にかつ低コストで形成することができる。また基体の表面に被覆材を射出成形することによって、高密度の導電性回路を正確に形成することができる。さらに導電性回路及びシールド層を備え、かつ上下幅の大きい３次元成形回路部品を、容易かつ高精度で製造することができる。

熱可塑性樹脂を射出成形して成形することによって、枠型の基体を容易、かつ高精度で成形することができる。

枠型の基体の表面に導電性回路とシールド層とを形成した３次元成形回路部品の斜視図である。 枠型の基体の斜視図である。 枠型の基体の表面に被覆材を射出成形した場合の斜視図である。 枠型の基体の表面に被覆材を射出成形した場合の一部上面図である。 金型内において枠型の基体の表面に被覆材を射出成形した場合の断面図である。 金型内において枠型の基体の表面に被覆材を射出成形した場合の他の断面図である。

図１〜図６を参照しつつ、本発明による３次元成形回路部品の製造方法を説明する。まず最初に、この３次元成形回路部品の構成を説明する。図１に示すように、３次元成形回路部品は、枠型の基体１の表面に、めっきによって導電性回路２及びシールド層３等を形成したものである。基体１は、２つの開口孔１１、１１の周囲を周囲壁１２で取囲む枠型であって、この２つの開口孔の間には、中央壁１３が設けてある。なお周囲壁１２の外周と、開口孔１１、１１とは、それぞれ矩形形状を有している。また周囲壁１２の上側表面１２ａと下側表面１２ｂとは、互いに平行になっている。

周囲壁１２の上側表面１２ａと下側表面１２ｂと内壁面１２ｃとには、上側回路２ａと下側回路２ｂと内壁回路２ｃとが、それぞれ形成してあり、これらは相互に連結して、全体で導電性回路２を構成している。基体１の周囲壁１２の外壁面１２ｄの全表面には、シールド層３が形成してある。なお中央壁１３の中央部分には、上側表面１３ａと下側表面１３ｂとに、それぞれ上側導電性回路４と下側導電性回路４とが形成してある。また周囲壁１２の中央壁１３に対向する部分１４、１４の中央部には、その上側表面１４ａと下側表面１４ｂと内壁面１４ｃとを跨ぐシールド延伸層延伸５、５がそれぞれ設けてあり、これらのシールド延伸層は、周囲壁１２の外壁面１２ｄに形成したシールド層３と連結している。

次に図２〜図６を参照しつつ、上述した３次元成形回路部品の製造方法を説明する。初めに図２に示す枠型の基体１を、合成樹脂を用いて射出成形する。なお合成樹脂としては、熱可塑性樹脂が望ましいが、熱硬化性樹脂であってもよい。かかる合成樹脂としては、例えば芳香族系液晶ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルポリスルホン、ポリアリールスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエステル、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂、ポリアミド、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂、ノルボルネン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂が該当する。なお基体１を射出成形する合成樹脂には、必要に応じて無機フィラー等を混合してもよい。

次の工程において、基体１の表面を粗化する。基体１の表面に小さな凹凸を形成し、アンカー効果によって、後工程における無電解めっきの密着性を向上すると共に、親水性を付与するためである。具体的には、まず枠型の基体１を、トリクロルエチレン等の溶剤や、水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液によって脱脂処理する。次に例えば、ＮａＯＨやＫＯＨ等のアルカリ金属水酸化物の水溶液、アルコール性ナトリウム、アルコール性カリウム等のアルカリ金属アルコラートの水溶液、またはジメチルホルムアミド等の有機溶剤を使用して、これらの液を基体１の表面に塗布したり、これらの液中にこの基体を浸漬したりして表面をエッチングする。

次の工程として、図３に示すように、基体１の粗化した表面を被覆材６で被覆する。被覆材６は、基体１の表面であって導電性回路２、４となる部分、シールド延伸層５となる部分、及びシールド層３となる部分を残して被覆する。なお被覆材６で覆われない部分は、後述する工程で無電解めっきをする部分であるため、図３において明示すべくハッチングを付している。なおこのハッチングで示す部分は、後述する金型の内側面が隙間なく基体１の表面に当接する部分であって、金型内において被覆材６を射出成形する際に、この基体の表面と金型の表面との間に、この被覆材が侵入しない部分となっている。

図４に、被覆材６で被覆した基体１の一部を、上方から見た場合を示す。すなわち基体１の円周壁１２に形成する導電性回路２は、上側表面１２ａと、下側表面１２ｂだけでなく、内壁面１２ｃにも跨っているため、この内壁面において内壁回路２ｃとなる部分が、被覆材６で覆われないようにする。つまり内壁回路２ｃとなる部分は、図４に示すように、被覆材６の上下面を貫通する開口孔６１が開口している。すなわち金型の一部が開口孔６１を貫通し、金型内に射出成形した被覆材６が、この開口孔に侵入しないようになっている。中央壁１３については、上側表面１３ａと下側表面１３ｂとだけに、上側導電性回路４と下側導電性回路４とを形成し、内壁面１３ｃには、導電性回路を設けないため、この上側導電性回路と下側導電性回路となる部分のみ被覆材６で覆わない。なお中央壁１３ｃに対向する部分１４には、内壁面１４ｃにも、シールド延伸層５を跨って形成するため、上述した内壁回路２ｃとなる部分と同様に、被覆材６の上下面を貫通する開口孔６２が開口している。

被覆材６としては、水溶性のポリビニルアルコール系樹脂を使用する。後述する工程において、この被覆材を容易に除去できるようにするためである。なお被覆材６としては、アルカリ水溶液によって容易に加水分解できる高分子材料であるポリグリコール酸、ポリ乳酸の単体、またはポリ乳酸と脂肪族ポリエステルとの混合体若しくは共重合体を使用してもよい。被覆材６は、基体１を上金型Ａと下金型Ｂとの間に形成したキャビティ内に収納し、この基体の開口孔１１、１１部分に、熱可塑性樹脂を射出成形する。以下被覆材６の射出成形について詳述する。

図５は、金型内において、基体１の表面に被覆材６を射出成形した場合であって、図３における断面Ａ−Ａ、すなわち周囲壁１２の一辺を切断した断面等を示している。基体１の周囲壁１２の上側表面１２ａと下側表面１２ｂであって、上側導電性回路２ａと上側導電性回路２ｂとになる部分には、上金型Ａの下面と下金型Ｂの上面とに、それぞれ突設した突起部Ａ１、Ｂ１の先端が、この周囲壁の上側表面と下側表面とに当接して密着している。そして突起部Ａ１、Ｂ１に隣接する部分には、被覆材６を射出形成するキャビティＡ２，Ｂ２が、それぞれ上金型Ａの下面と下金型Ｂの上面とに設けられている。また基体１の外壁面１２ｄには、下金型Ｂが当接して密着し、この外壁面が被覆材６で覆われないようにしている。

図６は、金型内において、基体１の表面に被覆材６を射出成形した場合であって、図３における断面Ｂ−Ｂ、すなわちこの基体の開口孔１１、１１を前後に２分した断面等を示している。基体１の中央壁１３の上側表面１３ａと下側表面１３ｂとは、それぞれ導電性回路４を形成する部分であるため、上金型Ａの下面と下金型Ｂの上面とに、それぞれ突設した突起部Ａ３、Ｂ３の先端が、この中央壁の上側表面と下側表面とに当接して密着している。中央壁１３に対向する部分１４、１４は、上側表面１３ａと内壁面１３ｃと下側表面１３ｂとには、これらを跨いでシールド延伸層５が形成されるため、上金型Ａの下面と、下金型Ｂの上面及び突起部Ｂ５とが、このシールド延伸層が形成される部分に当接して密着している。

中央壁１３の両側の内壁面１３ｃには、導電性回路が形成されないため、この内壁面と、上述した下金型Ｂの突起部Ｂ５との間、すなわち図１に示した基体１の開口孔１１、１１に相当する部分には、上金型Ａに設けた湯道Ａ５から被覆材４が射出成形される。なお基体１の開口孔１１、１１に相当する部分は、上金型Ａの下面と下金型Ｂの上面とに、それぞれ設けたキャビティＡ４，Ｂ４によって形成されている。したがって基体１の開口孔１１、１１に相当する部分に射出された被覆材６は、キャビティＡ４，Ｂ４の底部分をそれぞれ通って、周囲壁１２、中央壁１３、及びこの中央壁に対抗する部分１４、１４の表面であって、導電性回路２、４やシールド延伸層５を形成しない部分であるキャビティＡ２，Ｂ２等に侵入する。

さて次の工程として、基体１表面であって被覆材６で被覆されていない部分に、無電解めっきが析出する核となる触媒を付与する。触媒の付与は公知の方法で行うが、例えば、錫、パラジウム系の混合触媒液に、基体１を浸漬した後、塩酸、硫酸などの酸で活性化し、表面にパラジウムを析出させる。または、塩化第１錫等の比較的強い還元剤を表面に吸着させ、金などの貴金属イオンを含む触媒溶液に浸漬し、表面に金を析出させる。液の温度は１５〜２３℃で５分間浸漬すれば良い。

次の工程において、基体１の表面に射出成形した被覆材６を除去する。上述したように、被覆材６は水溶性であるため、８０℃の温湯に１０分間程度浸漬することによって、被覆材６を溶出除去する。

次の工程において、基体１の表面に無電解めっきを行なう。被覆材６を溶出除去した部分は、前工程において、この被覆材で覆われていたために触媒が付与されておらず、無電解めっきは形成されない。他方被覆材６で被覆されていなかった部分は、触媒が付与されているので無電解めっきが形成され、導電性回路２、４、シールド層３、及びシールド延伸層５が選択的に形成される。

なお無電解めっきは、公知の手段が使用できる。例えば無電解銅めっきの場合には、めっき液として、金属塩として硫酸銅を５〜１５ｇ／ｌ、還元剤としてホルマリンの３７容量％の溶液を８〜１２ｍｌ／ｌ、錯化材としてロッシェル塩を２０〜２５ｇ／ｌ、そしてアルカリ剤として水酸化ナトリウムを５〜１２ｇ／ｌ混合した、温度２０℃の溶液を使用することができる。

なお無電解銅めっきの替わりに無電解ニッケルめっきを行なうこともできる。また無電解めっきの上に重ねて、他の金属の無電解めっき、あるいは電解めっきを行うことも容易にできる。

さらに被覆材６として、上述したアルカリ水溶液で加水分解するポリグリコール酸、ポリ乳酸の単体、またはポリ乳酸と脂肪族ポリエステルとの混合体若しくは共重合体を使用する場合には、この被覆材を除去する前に、無電解めっきを行い、この無電解めっきの後に、この被覆材を、除去してもよい。被覆材を除去する手段としては、温度２５〜７０℃のアルカリ水溶液（濃度２〜１５重量％）に、１〜１２０分間程度浸漬する。なおこれらのポリグリコール酸等は、耐酸性を有するので、無電解めっきは、浴塑性が酸性または中性のもので行なう。

枠型の基体の上側表面、下側表面、及び内壁の面に跨る導電性回路と、この基体の外壁の全表面に亘たるシールド層とを、めっきによって同時に形成できるので、電子機器等に関する産業に広く利用可能である。

１ 基体
１２ 周囲壁
１２ａ 上側表面
１２ｂ 下側表面
１２ｃ 内壁面
１３ 中央壁
２ 導電性回路
３ シールド層
４ 導電性回路
５ シールド延伸層
６ 被覆材

Claims (2)

1. 絶縁材からなる枠型の基体の表面に導電性回路となる部分及びシールド層となる部分を残して被覆材を射出成形し、この導電性回路となる部分及びシールド層となる部分にめっきすることによって３次元成形回路部品を製造する方法であって、
   上記導電性回路となる部分は、上記枠型の基体の上側表面、下側表面、及びこれらを連結する内壁面に跨って相互に連結するように形成され、
   上記シールド層となる部分は、上記枠型の基体の外壁面の全表面に亘って形成される
   ことを特徴とする３次元成形回路部品の製造方法。
2. 請求項１において、上記枠型の基体は、熱可塑性樹脂を射出成形して成形される
   ことを特徴とする３次元成形回路部品の製造方法。

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