JP2014003107A - ３次元配線構造及び該３次元配線構造の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な電気特性を実現することができ、また製造効率が良いと共に、製造コストの省コスト化を実現することができ、更に筐体を形成する樹脂材料として所望の材料を任意に選択することができる３次元配線構造及び該３次元配線構造の製造方法の提供を課題とする。
【解決手段】樹脂からなる筐体１０の表面のうち、３次元形状をなす３次元形状領域Ｔに、金属粒子を含む導電層２０を備える３次元配線構造１である。また樹脂からなる筺体１０筺体１０のうち、３次元形状をなす３次元形状領域Ｔに、金属粒子を含む導電性インクを塗布、焼成して前記導電性インク中の金属粒子を導電層２０として前記筺体１０の表面に固着形成させる導電層形成工程を少なくとも備える３次元配線構造１の製造方法である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、良好な電気特性と製造コストの省コスト化とを実現することができる３次元配線構造及び該３次元配線構造の製造方法に関する。

携帯電話機やコンピュータのハードディスク装置等の電子機器の内部には、配線をパターン化してなる配線構造が種々配設されている。
従来、このような配線構造は、電子機器の外形を構成する筐体の内部にフレキシブルプリント配線板を配設することで形成されるものが一般的であった。
より具体的には、絶縁性樹脂からなる基材層と、基材層上に所定の配線パターンとして形成される導電性金属からなる導電層と、基材層及び導電層を被覆する絶縁層とを備えてなるフレキシブルプリント配線板を筐体の内部に配設することで配線構造を形成するものが一般的であった。
近年、電子機器の小型化、高性能化、軽量化、薄型化等の進展に伴い、筐体の形状が３次元形状をなす部分（例えば段差を形成する部分や凹凸形状をなす部分等、以下、３次元形状領域とする）に配線をパターン化してなる立体的な配線構造（以下、３次元配線構造とする）を形成する必要性が生じてきている。
従来、このような３次元配線路構造を形成する場合、既述したフレキシブルプリント配線板を３次元形状に追従するように屈曲させた状態で筐体に貼り付けるものが一般的であった。
このような３次元配線路構造を示す従来技術として、例えば下記特許文献１がある。

特開２００３−３７３７５号公報

上記特許文献１に示すような、従来の３次元配線路構造においては、筐体の３次元形状に接着剤を介してフレキシブルプリント配線板を貼り付ける構成であることから、フレキシブルプリント配線板がスプリングバックによって筐体から剥離し易いという問題があった。またプリント配線板を屈曲させることから、良好な電気特性を実現し難いという問題があった。
このような問題に対して、従来、ＬＤＳ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）法を用いて配線構造を形成するものがあった。より具体的には、樹脂からなるベース材の３次元形状領域の表面に導電性金属層を形成した後、所定の配線パターン状にレーザーを照射し、レーザー照射部のみにめっきを析出させることで３次元配線構造を形成するものがあった。
このようなＬＤＳ法を用いた３次元配線構造の製造方法においては、筐体の３次元形状領域に立体的な配線構造を直接形成することができるというメリットはあるものの、筐体を形成する樹脂材料の材質がめっきを析出できる材質に限定されるという問題があった。例えば、３次元配線構造を高周波用途に用いる場合、高周波特性には必ずしも適さない樹脂材料を使用せざるを得ないような場合があり、高周波特性の安定化を実現し難いという問題があった。

そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、良好な電気特性を実現することができると共に、製造コストの省コスト化を実現することができ、また筐体を形成する樹脂材料として所望の材料を任意に選択できる３次元配線構造及び該３次元配線構造の製造方法の提供を課題とする。

本発明の３次元配線構造は、樹脂からなる筐体の表面のうち、３次元形状をなす３次元形状領域に、金属粒子を含む導電層を備えることを第１の特徴としている。

上記本発明の第１の特徴によれば、３次元配線構造は、樹脂からなる筐体の表面のうち、３次元形状をなす３次元形状領域に、金属粒子を含む導電層を備えることから、良好な電気特性を実現することができる３次元配線構造とすることができる。

また本発明の３次元配線構造の製造方法は、樹脂からなる筺体の表面に導電性金属からなる導電層を形成してなる配線構造の製造方法であって、前記筺体のうち、３次元形状をなす３次元形状領域に、金属粒子を含む導電性インクを塗布、焼成して前記導電性インク中の金属粒子を導電層として前記筺体の表面に固着形成させる導電層形成工程を少なくとも備えることを第２の特徴としている。

上記本発明の第２の特徴によれば、３次元配線構造の製造方法は、樹脂からなる筺体の表面に導電性金属からなる導電層を形成してなる配線構造の製造方法であって、前記筺体のうち、３次元形状をなす３次元形状領域に、金属粒子を含む導電性インクを塗布、焼成して前記導電性インク中の金属粒子を導電層として前記筺体の表面に固着形成させる導電層形成工程を少なくとも備えることから、金属粒子を含む導電性インクを塗布、焼成して導電層を形成する構成とすることで、３次元形状領域に導電層を直接形成することができる。よって所望の導電層を精度良く形成することができることで、良好な電気特性を実現することができる３次元配線構造を形成することができる。
またナノオーダーの金属粒子を用いれば、金属粒子密度が上がると共に、バインダーの凝集がなくなるため、導電層の抵抗の低下を効果的に抑制することができる。よって一段と良好な電気特性を実現することができる３次元配線構造を形成することができる。

また本発明の３次元配線構造の製造方法は、上記本発明の第２の特徴に加えて、前記導電層形成工程において、前記３次元形状領域に金属粒子を含む導電性インクを塗布する工程は、インクジェット印刷を用いて行うことを第３の特徴としている。

上記本発明の第３の特徴によれば、上記本発明の第２の特徴による作用効果に加えて、前記導電層形成工程において、前記３次元形状領域に金属粒子を含む導電性インクを塗布する工程は、インクジェット印刷を用いて行うことから、所望の設計（長さ、幅、厚み等）に合わせて効率的に導電層を形成することができる。よって製造効率が良く、一段と良好な電気特性を実現することができる３次元配線構造を形成することができる。また製造コストの省コスト化を実現することができると共に、筐体を形成する樹脂材料として所望の材料を任意に選択することができることで一段と良好な電気特性を実現することができる３次元配線構造を形成することができる。

また本発明の３次元配線構造の製造方法は、上記本発明の第２又は第３の特徴に加えて、前記導電性インクの粘度は、０．１Ｐａ・ｓ〜１００Ｐａ・ｓであることを第４の特徴としている。

上記本発明の第４の特徴によれば、上記本発明の第２又は第３の特徴による作用効果に加えて、前記導電性インクの粘度は、０．１Ｐａ・ｓ〜１００Ｐａ・ｓであることから、一段と３次元形状領域に導電層を直接形成し易く、形状安定性に優れた導電性インクとすることができる。また特にインクジェット印刷に適した導電性インクとすることができる。よって一段と良好な電気特性を実現することができると共に、一段と製造効率の良い３次元配線構造の製造方法とすることができる。

また本発明の３次元配線構造の製造方法は、上記本発明の第２〜第４の何れか１つの特徴に加えて、前記金属粒子の粒子径は、１ｎｍ〜５００ｎｍであることを第５の特徴としている。

上記本発明の第５の特徴によれば、上記本発明の第２〜第４の何れか１つの特徴による作用効果に加えて、前記金属粒子の粒子径は、１ｎｍ〜５００ｎｍであることから、
緻密な導電層を形成することができる。また特にインクジェット印刷に適した導電性インクとすることができる。よって一段と良好な電気特性を実現することができると共に、一段と製造効率の良い３次元配線構造の製造方法とすることができる。

本発明の３次元配線構造によれば、良好な電気特性を実現することができる３次元配線構造とすることができる。また製造効率が良いと共に、製造コストの省コスト化を実現することができる３次元配線構造とすることができる。
また本発明の３次元配線構造の製造方法によれば、良好な電気特性を実現することができる３次元配線構造を形成することができる。また製造効率が良いと共に、製造コストの省コスト化を実現することができる３次元配線構造の製造方法とすることができる。

本発明の実施形態に係る３次元配線構造の製造方法を簡略化して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る３次元配線構造を示す図で、（ａ）は３次元配線構造を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の短手方向における断面図である。 本発明の実施形態に係る３次元配線構造の製造方法及び該３次元配線構造の製造方法を用いて製造される３次元配線構造の変形例を示す図で、（ａ）は３次元配線構造の要部の断面図、（ｂ）は導電層を摸式的に示す要部の断面図である。 従来の３次元配線構造の製造方法を簡略化して示す斜視図である。

以下の図面を参照して、本発明の実施形態に係る３次元配線構造及び該３次元配線構造の製造方法を説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。

まず図１、図２を参照して、本発明の実施形態に係る３次元配線構造及び該３次元配線構造の製造方法を説明する。

本発明の実施形態に係る３次元配線構造１は、携帯電話機等の電子機器の内部に配設されるアンテナ装置２を構成する３次元配線構造である。
この３次元配線構造１は、筺体準備工程と、導電層形成工程と、絶縁層形成工程とを備える３次元配線構造の製造方法により製造される。

まず図１（ａ）を参照して、筺体準備工程により、樹脂からなる筺体１０を準備する。
なお筺体１０を構成する樹脂としては、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂等、電子機器の外形を構成する樹脂として通常用いられるものであれば、如何なるものを用いてもよい。
またこの筺体１０は金型を用いて樹脂を射出成形することで形成することができる。
また筺体１０には、その一部に３次元形状をなす３次元形状領域Ｔを備えていることが必要である。
なお、ここで「３次元形状領域Ｔ」とは、筐体１０の形状が３次元形状をなす領域、例えば段差形状をなす領域や凹凸形状をなす領域のことを意味するものとする。本実施形態においては、図１、図２に示すように、筺体１０は階段状の段差を形成する３次元形状領域Ｔを備える構成としてある。

次に図１（ｂ）を参照して、導電層形成工程により、筺体１０の３次元形状領域Ｔに導電性金属からなる配線をパターン化してなる導電層２０を形成する。
より具体的には、図１（ｂ）に簡略化して示すように、塗布手段３０を用いて、３次元形状領域Ｔに、金属粒子を含む導電性インクを所望のパターンを形成するように塗布する。
なお本実施形態においては、塗布手段３０としてインクジェット印刷機を用い、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データを基にインクジェット印刷により３次元形状領域Ｔに導電性インクを塗布（噴霧）して一筆書きで導電層２０を形成する構成としてある。
更に本実施形態においては、図１（ｂ）に簡略化して示すように、塗布手段３０を筺体１０の形状に沿って移動させることで導電性インクを筺体１０に塗布する構成としてある。
その後、図示しない熱処理工程により、塗布させた導電性インクを焼成して、導電性インク中の金属粒子を導電層２０として筺体１０の表面に固着形成させる。
これにより図１（ｃ）に示すように、筺体１０の３次元形状領域Ｔの表面にアンテナ配線たる導電層２０を形成してなる３次元配線構造１が形成される。
なお導電層２０の形状、長さ、幅、厚みは、アンテナ装置２の設計特性値に合わせて適宜変更可能である。

なお本実施形態においては、導電性インクとして、導電性をもたらす導電性物質としての金属粒子と、その金属粒子を分散させる分散剤と、分散媒とを含むものを用いる構成としてある。

また本実施形態においては、金属粒子として、銅（Ｃｕ）を用いる構成としてある。勿論、銅（Ｃｕ）に限るものではなく、銅（Ｃｕ）の他、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）の何れか１又は２以上の元素及びその酸化物を用いる構成とすることができる。

また導電性インクに含まれる金属粒子の大きさは、粒子径が１ｎｍ〜５００ｎｍ程度のものを用いることが望ましい。この粒子径は通常の塗装用のものに比べて著しく小さく、緻密でばらつきの少ない導電薄膜を得るのに適したものとされている。粒子径が１ｎｍ未満の場合は、インク中での分散性、安定性が必ずしもよくないのと、粒子が小さすぎて積層に係る塗装に手間がかかる。また５００ｎｍを超える場合は、沈殿し易く、また塗布した際にムラが出易くなる。分散性、安定性、ムラ防止等を考慮して、好ましくは３０ｎｍ〜１００ｎｍのものを用いることが望ましい。

また導電性インクに含まれる金属粒子は、チタンレドックス法で得ることができる。ここで「チタンレドックス法」とは、金属元素のイオンを、３価のＴｉイオンが４価に酸化する際の酸化還元作用によって還元し、金属粒子を析出させる方法のことを意味するものとする。チタンレドックス法で得られる金属粒子は、粒径が小さく、揃っており、また形状を球形又は粒状にすることができるので、導電層２０を薄くて緻密な層に形成することができる。

また導電性インクの粘度は、０．１Ｐａ・ｓ〜１００Ｐａ・ｓ程度、より好ましくは１Ｐａ・ｓ〜２０Ｐａ・ｓとすることが望ましい。０．１Ｐａ・ｓ未満では、印刷後にインクが垂れてしまうからであり、１００Ｐａ・ｓを超えると飛形（ノズルから飛ぶ形）が悪く、上手く印刷できないからである。

その後、図示しない絶縁層形成工程により、図２（ｂ）に示すように、筺体１０及び導電層２０の表面に絶縁層４０を形成する。
より具体的には、筺体１０及び導電層２０の表面に、絶縁性接着剤層と絶縁性樹脂層とを備える絶縁性フィルムを貼り付けることで絶縁層４０を形成する。
なお絶縁性接着剤層を形成する絶縁性接着剤としては、エポキシ系接着剤等、アンテナ装置を形成する絶縁性接着剤として通常用いられるものであれば、如何なるものを用いてもよい。
また絶縁性樹脂層を形成する絶縁性樹脂としては、ポリイミドフィルム等、アンテナ装置における絶縁層を形成する絶縁性樹脂として通常用いられるものであれば、その材質、性状等は如何なるものを用いてもよい。
なお絶縁層４０の厚みは、アンテナ装置２の設計特性値に合わせて適宜変更可能である。
以上の工程を経ることで、図２に示すように、筺体１０の一部分（３次元形状領域Ｔ）に、３次元配線構造１を備えてなるアンテナ装置２が形成される。
なお図２（ａ）は、説明の便宜上、絶縁層４０を省略して図示するものである。

以下に本発明の実施形態に係る３次元配線構造１及び３次元配線構造１の製造方法について、更に詳細に説明する。

（金属粒子の製造方法）
金属粒子の製造方法は、既述したチタンレドックス法を含み、次のような製造方法が可能である。
金属粒子は、含浸法と呼ばれる高温処理法や、液相還元法、気相法等の従来公知の方法で製造することができる。
液相還元法によって金属粒子を製造するためには、例えば水に、金属粒子を形成する金属のイオンのもとになる水溶性の金属化合物と分散剤とを溶解すると共に、還元剤を加えて、好ましくは、攪拌下、一定時間、金属イオンを還元反応させればよい。勿論、合金からなる金属粒子を液相還元法で製造する場合は、２種以上の水溶性の金属化合物を用いることになる。
液相還元法の場合、製造される金属粒子は、形状が球状ないし粒状で揃っており、粒度分布がシャープで、しかも微細な粒子とすることができる。
前記金属イオンのもとになる水溶性の金属化合物として、例えばＮｉの場合は塩化ニッケル（ＩＩ）六水和物［ＮｉＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ］、硝酸ニッケル（ＩＩ）六水和物［Ｎｉ（ＮＯ_３）_２・６Ｈ_２Ｏ］を挙げることができる。またＣｕの場合は、硝酸銅（ＩＩ）［Ｃｕ（ＮＯ_３）_２］、硫酸銅（ＩＩ）五水和物［ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ］を挙げることができる。他の金属粒子についても、塩化物、硝酸化合物、硫酸化合物等の水溶性の化合物を用いることができる。

（還元剤）
酸化還元法によって金属粒子を製造する場合の還元剤としては、液相（水溶液）の反応系において、金属イオンを還元、析出させることができる種々の還元剤を用いることができる。例えば水素化ホウ素ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム、ヒドラジン、３価のチタンイオンや２価のコバルトイオン等の遷移金属のイオン、アスコルビン酸、グルコースやフルクトース等の還元性糖類、エチレングリコールやグリセリン等の多価アルコールを挙げることができる。このうち、３価のチタンイオンが４価に酸化する際の酸化還元作用によって金属イオンを還元し、析出させる方法が既述したチタンレドックス法である。

（導電性インクの分散剤）
導電性インクに含まれる分散剤としては、分子量が２０００〜３００００で、分散媒中で析出した金属粒子を良好に分散させることができる種々の分散剤を用いることができる。分子量が２０００〜３００００の分散剤を用いることで、金属粒子を分散媒中に良好に分散させることができ、得られる導電層２０の膜質を緻密で且つ欠陥のないものにすることができる。分散剤の分子量が２０００未満では、金属粒子の凝集を防止して分散を維持する効果が十分に得られないおそれがあり、結果として導電層２０を緻密で欠陥の少ないものにできないおそれがある。また分子量が３００００を超える場合は、嵩が大きすぎ、導電性インクの塗布後に行う熱処理において、金属粒子同士の焼結を阻害してボイドを生じさせたり、導電層２０の膜質の緻密さを低下させたり、また分散剤の分解残渣が導電性を低下させるおそれがある。
なお分散剤は、硫黄、リン、ホウ素、ハロゲン、アルカリを含まないものが、部品劣化の防止から好ましい。
好ましい分散剤としては、分子量が２０００〜３００００の範囲にあるもので、ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドン等のアミン系の高分子分散剤、またポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース等の分子中にカルボン酸基を有する炭化水素系の高分子分散剤、ポバール（ポリビニルアルコール）、スチレン−マレイン酸共重合体、オレフィン−マレイン酸共重合体、或いは１分子中にポリエチレンイミン部分とポリエチレンオキサイド部分とを有する共重合体等の極性基を有する高分子分散剤を挙げることができる。
分散剤は水、又は水溶性有機溶媒に溶解した溶液の状態で、反応系に添加することもできる。
分散剤の含有割合は、金属粒子１００重量部あたり１〜６０重量部であるのが好ましい。分散剤の含有割合が前記範囲未満では、水を含む導電性インク中において、分散剤が金属粒子を取り囲むことで凝集を防止して良好に分散させる効果が不十分となるおそれがある。また前記範囲を超える場合には、導電性インクの塗装後の焼成熱処理時に、過剰の分散剤が金属粒子の焼結を含む焼成を阻害してボイドを生じさせたり、膜質の緻密さを低下させたりするおそれがあると共に、高分子分散剤の分解残渣が不純物として導電層２０中に残存して、導電層２０の導電性を低下させるおそれがある。

（金属粒子の粒径調整）
金属粒子の粒径を調整するには、金属化合物、分散剤、還元剤の種類と配合割合を調整すると共に、金属化合物を還元反応させる際に、攪拌速度、温度、時間、ｐＨ等を調整すればよい。
例えば反応系のｐＨは、本発明の如き微小な粒径の粒子を得るには、ｐＨを７〜１３とするのが好ましい。
反応系のｐＨを７〜１３に調整するためには、ｐＨ調整剤を用いることができる。このｐＨ調整剤としては、塩酸、硫酸、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムなど、一般的な酸、アルカリが使用されるが、特に周辺部材の劣化を防止するために、アルカリ金属やアルカリ土類金属、塩素等のハロゲン元素、硫黄、リン、ホウ素等の不純物元素を含まない、硝酸やアンモニアが好ましい。
本発明の実施形態においては、金属粒子の粒子径は３０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲にあるものを用いるが、許容範囲として粒子径が１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあるものを用いることが可能である。
ここで粒子径は分散液中の粒度分布の中心径Ｄ５０で表され、日機装社製マイクロトラック粒度分布計（ＵＰＡ−１５０ＥＸ）を用いて測定した。

（導電性インクの調整）
液相の反応系において析出させた金属粒子は、ロ別、洗浄、乾燥、解砕等の工程を経て、一旦、粉末状としたものを用いて導電性インクを調整することができる。この場合は、粉末状の金属粒子と、分散媒である水と、分散剤と、必要に応じて水溶性の有機溶媒とを、所定の割合で配合して、金属粒子を含む導電性インクとすることができる。
好ましくは、金属粒子を析出させた液相（水溶液）の反応系を出発原料として、導電性インクを調整する。
即ち、析出した金属粒子を含む反応系の液相（水溶液）を、限外ろ過、遠心分離、水洗、電気透析等の処理に供して不純物を除去し、必要に応じて濃縮して水を除去するか、逆に水を加えて金属粒子の濃度を調整した後、更に必要に応じて、水溶性の有機溶媒を所定の割合で配合することによって、金属粒子を含む導電性インクを調整する。この方法では、金属粒子の乾燥時の凝集による粗大で不定形な粒子の発生を防止することができ、緻密で均一な導電層２０を得ることが可能となる。

（分散媒）
導電性インクにおける分散媒となる水の割合は、金属粒子１００重量部あたり２０〜１９００重量部であるのが好ましい。水の含有割合が前記範囲未満では、水による分散剤を十分に膨潤させて、分散剤で囲まれた金属粒子を良好に分散させる効果が不十分となるおそれがある。また水の含有割合が前記範囲を超える場合は、導電性インク中の金属粒子の割合が少なくなり、磁性シート１０の表面に必要な厚みと密度とを有する良好な塗布層を形成できないおそれがある。

導電性インクに必要に応じて配合する有機溶媒（バインダー）は、水溶性である種々の有機溶媒が可能である。その具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、エチレングリコール、グリセリン等の多価アルコールやその他のエステル類、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル類を挙げることができる。
水溶性の有機溶媒の含有割合は、金属粒子１００重量部あたり３０〜９００重量部であるのが好ましい。水溶性の有機溶媒の含有割合が、前記範囲未満では、前記有機溶媒を含有させたことによる分散液の粘度や蒸気圧を調整する効果が十分に得られないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、水により分散剤を十分に膨潤させて、分散剤により導電性インク中に金属粒子を、凝集を生じることなく良好に分散させる効果が阻害されるおそれがある。

（導電性インクの熱処理）
磁性シート１０の表面に塗布された導電性インクを熱処理することで、焼成された塗布層として磁性シート１０上に固着された導電層２０を得る。
熱処理により、塗布された導電性インクに含まれる分散剤やその他の有機物を、熱により揮発、分解させて塗布層から除去すると共に、残る金属粒子を焼結状態或いは焼結に至る前段階にあって相互に密着して固体接合したような状態として筺体１０上に強固に固着させる。
熱処理は、大気中で行ってもよい。また金属粒子の酸化を防止するために、大気中で焼成後に、還元雰囲気中で更に焼成してもよい。焼成の温度は、前記焼成によって形成される導電層２０の金属の結晶粒径が大きくなりすぎたり、ボイドが発生したりするのを抑制する観点から７００度以下とすることができる。また熱処理温度の下限は、導電性インクに含有される金属粒子以外の有機物を塗布層から除去する目的を考慮して、１５０℃以上が好ましい。
また熱処理雰囲気としては、特に積層される金属粒子が極微細であることを考慮して、その酸化を良好に防止するため、例えばＯ_２濃度を１０００ｐｐｍ以下とするなど、Ｏ_２濃度を減少させた非酸化性の雰囲気とすることができる。更に、例えば水素を爆発下限濃度（３％）未満で含有させる等により還元性雰囲気とすることができる。
以上で、導電性インクによる筺体１０上への塗布と、塗布層の熱処理によって３次元配線構造の製造工程が完了する。

以上のような構成からなる本発明の実施形態に係る３次元配線構造１及び３次元配線構造１の製造方法は以下の効果を奏する。

筺体１０の表面に金属粒子を含む導電性インクを塗布、焼成して導電層２０を形成する構成とすることで、３次元形状領域Ｔに導電層２０を直接形成することができる。よって所望の設計に合わせて導電層２０を精度良く形成することができる共に、形状安定性のある導電層２０とすることができる。従って良好な電気特性を実現することができる３次元配線構造１（アンテナ装置２）を形成することができる。また筺体１０の体積の利用効率を向上させることができる３次元配線構造の製造方法とすることができる。
またナノオーダーの金属粒子を用いることで、金属粒子密度が上がると共に、バインダーの凝集がなくなるため、導電層２０の抵抗の低下を効果的に抑制することができる。よって一段と良好な電気特性を実現することができる３次元配線構造１（アンテナ装置２）を形成することができる。また３次元配線構造１（アンテナ装置２）の小型化、薄型化を容易に実現可能な３次元配線構造の製造方法とすることができる。
また筺体１０への導電性インクの塗布工程を、ＣＡＤデータを基にインクジェット印刷を用いて行う構成とすることで、３次元形状領域Ｔに所望の設計（長さ、幅、厚み等）に合わせて効率的に且つ精度良く導電層２０を形成することができる。また導電層２０の形成工程にマスクパターンを形成する工程やエッチング工程等が必要なく、製造工程の大幅な簡略化を実現することができる。従って製造工程の効率化と製造コストの省コスト化とを実現することができる３次元配線構造の製造方法とすることができる。また３次元形状領域Ｔにピンポイントで導電層２０を形成することができることで、微細な導電層２０を容易に形成することができ、高密度化が可能な導電層２０とすることができる。よって一段と多機能化が可能であると共に、高周波用途に適した３次元配線構造１（アンテナ装置２）を形成することができる。また筐体１０を形成する樹脂材料として所望の材料を任意に選択することができ、一段と良好な電気特性を実現することができる３次元配線構造１を形成することができる。特に３次元配線構造１を高周波用途に用いる場合、高周波特性に適した樹脂材料で筐体１０を形成することができ、高周波特性の安定化を実現することができる３次元配線構造１を形成することができる。
更にインクジェット印刷を用いて導電性インクを筺体１０へ塗布する構成とすることで、導電層２０を構成する配線の長さや幅を段階的に（後付けで）増加させることができ、微調節を行いながら導電層２０を形成することができる。より具体的には、詳しくは図示していないが、まず筺体１０の表面に導電性インクを塗布、焼成して金属粒子を筺体１０の表面に固着形成させることで、導電性インクからなる塗布層を形成する。その後、電気特性を測定し、所望の測定値を得られなかった場合、筺体１０の表面及び導電性インク塗布層の表面に後付けで導電性インクを塗布、焼成して金属粒子を固着形成させ、所望の測定値を実現することができる導電層２０を形成することができる。つまり電気特性を測定しながら導電層２０を形成することができる。よって導電層２０の微調節を容易に行うことができ、一段と良好な電気特性を実現することができる３次元配線構造１（アンテナ装置２）を一段と効率的に且つ精度良く製造することができる。
また粘度が０．１Ｐａ・ｓ〜１００Ｐａ・ｓである導電性インクを用いる構成とすることで、一段と３次元形状領域Ｔに導電層２０を直接形成し易いと共に、形状安定性に優れた導電性インクとすることができる。また特にインクジェット印刷に適した導電性インクとすることができる。よって一段と所望の設計（長さ、幅、厚み等）に合わせて効率的且つ高精度に導電層２０を形成することができる。従って一段と製造効率の良い３次元配線構造の製造方法とすることができる。
また粒子径が１ｎｍ〜５００ｎｍである金属粒子を用いる構成とすることで、緻密な金属構造を備えた導電層２０を形成することができる。よって一段と電気特性に優れた３次元配線構造１を形成することができる。また一段と３次元形状領域Ｔに導電層２０を直接形成し易い導電性インクとすることができる。また特にインクジェット印刷に適した導電性インクとすることができる。よって一段と所望の設計（長さ、幅、厚み等）に合わせて効率的に導電層２０を形成することができ、一段と製造効率の良い３次元配線構造の製造方法とすることができる。
またこのような効果を奏する３次元配線構造の製造方法を用いて３次元配線構造を製造することで、電気特性に優れた３次元配線構造１（アンテナ装置２）とすることができる。また製造効率が良いと共に、製造コストの省コスト化を実現することができる３次元配線構造１（アンテナ装置２）とすることができる。また小型化、薄型化を容易に実現可能な３次元配線構造１（アンテナ装置２）とすることができる。また多機能化が可能であると共に、高周波用途に適した３次元配線構造１（アンテナ装置２）とすることができる。

これに対して従来の３次元配線構造３（アンテナ装置４）は、図４に示すように、筺体５０の３次元形状領域Ｔに接着剤（図示しない）を介して導電層６２を備えたフレキシブルプリント配線板６０を貼り付けることで形成されるものが一般的であった。
より具体的には、絶縁性樹脂からなる基材層６１と、基材層６１上に公知の形成方法（サブトラクティブ法等）を用いて配線パターンとして形成される導電性金属からなる導電層６２と、基材層６１及び導電層６２を被覆する絶縁層（図示しない）とを備えてなるフレキシブルプリント配線板６０を準備し、このフレキシブルプリント配線板６０を筐体５０の３次元形状に沿うように屈曲させた状態で接着剤（図示しない）を介して筐体５０に貼り付けることで３次元配線構造３を形成するものが一般的であった。
このような構成においては、フレキシブルプリント配線板６０を屈曲させてあることから、フレキシブルプリント配線板６０がスプリングバックによって筐体５０から剥離し易いと共に、良好な電気特性を実現し難いという問題があった。更に導電層６２を形成するためにマスクパターンを形成する工程やエッチング工程が必要となることで、製造工程の効率化と製造コストの省コスト化とを実現することができないという問題があった。
このような問題に対して、従来、ＬＤＳ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）法を用いて配線構造を形成するものがあった（図示していない）。
より具体的には、樹脂からなるベース材の３次元形状領域の表面に導電性金属層を形成した後、所定の配線パターン状にレーザーを照射し、レーザー照射部のみにめっきを析出させることで３次元配線構造を形成するものがあった。
このようなＬＤＳ法を用いた３次元配線構造の製造方法においては、筐体の３次元形状領域に立体的な配線構造を形成することができるというメリットはあるものの、筐体を形成する樹脂材料の材質がめっきを析出できる材質に限定されるという問題があった。例えば３次元配線構造を高周波用途に用いる場合、高周波特性には必ずしも適さない樹脂材料を使用せざるを得ないような場合があり、高周波特性の安定化を実現し難いという問題があった。

よって本発明の実施形態に係る３次元配線構造１及び３次元配線構造１の製造方法の構成とすることで、良好な電気特性を実現することができる３次元配線構造とすることができる。また製造効率が良いと共に、製造コストの省コスト化を実現することができる３次元配線構造とすることができる。
また良好な電気特性を実現することができる３次元配線構造を製造することができる。また製造効率が良いと共に、製造コストの省コスト化を実現することができる３次元配線構造の製造方法とすることができる。

次に図３を参照して、本発明の実施形態に係る３次元配線構造及び該３次元配線構造の製造方法の変形例を説明する。

本変形例は、既述した本発明の実施形態に係る３次元配線構造１に対して、導電層の構成を変形させたものである。その他の構成は既述した本発明の実施形態に係る３次元配線構造１と同一である。
よって同一部材、同一機能を果たすものには同一番号、同一アルファベットを付し、以下の詳細な説明は省略するものとする。

より具体的には、本変形例に係る３次元配線構造５（アンテナ装置６）は、筺体１０の表面に塗布される導電性インクからなる導電性インク層２１と、導電性インク層２１の表面に形成される導電性金属からなるめっき層２２とで導電層２０を形成する構成としてある。

つまり、まず既述した本発明の実施形態に係る３次元配線構造の製造方法と同様の工程により、筺体１０の表面に金属粒子Ｐを含む導電性インクを塗布、焼成することで、導電性インクからなる導電性インク層２１を形成する。
その後、導電性インク層２１の表面に導電性金属を用いて無電解めっきを行う。
その後、図３（ａ）に示すように、筺体１０、導電性インク層２１、めっき層２２の表面に既述した本発明の実施形態に係る３次元配線構造の製造方法と同様に絶縁層４０を形成する。
以上の工程を経ることで、本変形例に係る３次元配線構造５（アンテナ装置６）が形成される。
なお無電解めっきを行う導電性金属としては、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等を用いることができるが、本実施形態における導電性インク層２１との密着性及びコストを考慮すれば銅（Ｃｕ）を用いることが望ましい。

このように導電性インク層２１の表面にめっき層２２を形成する構成とすることで、図３（ｂ）に摸式化して示すように、導電性インク層２１に形成される空隙部Ｖがめっき層２２によって充填される。
なお、ここで「充填」とは、少なくとも表面と連通する空隙部Ｖの底に筺体１０が露出することなく、筺体１０がめっき層２２で覆われているという意味である。よってめっき層２２は、導電性インク層２１の空隙部Ｖを導電性インク層２１の丁度表面まで面一状態に充填する他、表面には面一に満たない状態で充填される場合や、本変形例のように面一を超えて充填される場合も含むものである。
このように導電性インク層２１に形成される空隙部Ｖがめっき層２２によって充填されることで、導電層２０の表面全面が導電性金属、即ち導電性物質からなる表面となり、緻密な導電層２０を形成することができる。
従って一段と電気特性に優れた３次元配線構造５とすることができる。
但し、本変形例においては、筺体１０を形成する樹脂材料の材質がめっきを析出できる材質であることが必要である。

なお本実施形態においては、３次元配線構造１を、電子機器に内蔵されるアンテナ装置２を形成する３次元配線構造としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、３次元配線構造１を備える装置はアンテナ装置２に限らず他の装置であってもよい。
また本実施形態においては、筺体１０の形状に沿って塗布手段３０を移動させることで３次元形状領域Ｔに導電性インクを塗布する構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、塗布手段３０を固定して筺体１０自体を移動させることで３次元形状領域Ｔに導電性インクを塗布する構成としてもよい。
また本実施形態においては、筺体１０に導電性インクを塗布する方法として、インクジェット印刷を用いる構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、スタンプ印刷やレーザー印刷等、他の印刷方法を用いる構成としてもよい。が、インクジェット印刷を用いることが望ましい。
また筺体１０の形状も本実施形態のものに限るものではなく、適宜変更可能である。

本発明によれば、良好な電気特性と製造コストの省コスト化とを実現することができる３次元配線構造を形成することができることから、３次元配線構造を内蔵する電子機器の分野における産業上の利用性が高い。

１ ３次元配線構造
２ アンテナ装置
３ ３次元配線構造
４ アンテナ装置
５ ３次元配線構造
６ アンテナ装置
１０ 筺体
２０ 導電層
２１ 導電性インク層
２２ めっき層
３０ 塗布手段
４０ 絶縁層
５０ 筺体
６０ フレキシブルプリント配線板
６１ 基材層
６２ 導電層
Ｐ 金属粒子
Ｔ ３次元形状領域
Ｖ 空隙部

Claims (5)

1. 樹脂からなる筐体の表面のうち、３次元形状をなす３次元形状領域に、金属粒子を含む導電層を備えることを特徴とする３次元配線構造。
2. 樹脂からなる筺体の表面に導電性金属からなる導電層を形成してなる配線構造の製造方法であって、前記筺体のうち、３次元形状をなす３次元形状領域に、金属粒子を含む導電性インクを塗布、焼成して前記導電性インク中の金属粒子を導電層として前記筺体の表面に固着形成させる導電層形成工程を少なくとも備えることを特徴とする３次元配線構造の製造方法。
3. 前記導電層形成工程において、前記３次元形状領域に金属粒子を含む導電性インクを塗布する工程は、インクジェット印刷を用いて行うことを特徴とする請求項２に記載の３次元配線構造の製造方法。
4. 前記導電性インクの粘度は、０．１Ｐａ・ｓ〜１００Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項２又は３に記載の３次元配線構造の製造方法。
5. 前記金属粒子の粒子径は、１ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の３次元配線構造の製造方法。

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