JP2017220559A - 立体電子回路およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】形状自由度がより高い電子回路を提供すること【解決手段】絶縁性基材１０、ならびに、絶縁性基材１０に設けられる配線パターン２０および回路部品３０の少なくとも一方を備えた立体電子回路１００の製造方法が提供される。本開示の製造方法では、絶縁性基材１０が形状記憶ポリマーを含んで成り、絶縁性基材１０が平面形態を経由して非平面形態に付され、かかる平面形態の絶縁性基材１０に配線パターン２０および回路部品３０の少なくとも一方を設ける。【選択図】図１

Description

本開示は、立体電子回路およびその製造方法に関する。

電子機器の進展に伴い、エレクトロニクス分野では様々な電子機器が開発されている。かかる電子機器にはプリント配線板などの種々の電子回路が用いられている。

特に、電子機器は高度化および小型化が図られており、それに伴って電子回路が複雑化しつつある。その一方で、電子回路は、電子機器に用いられる種々な要素との兼ね合いを踏まえて機器筐体内に収容する必要がある。

特開２００８−１８６９５４号公報

特に電子機器に対するニーズの多様化に伴って、電子回路にはより高い形状自由度が求められている。

本開示は、形状自由度がより高い電子回路を提供する。

本開示の一態様では、絶縁性基材、ならびに、その絶縁性基材に設けられる配線パターンおよび回路部品の少なくとも一方を備えた立体電子回路の製造方法であって、
絶縁性基材が形状記憶ポリマーを含んで成り、絶縁性基材が平面形態を経由して非平面形態に付され、平面形態の絶縁性基材に配線パターンおよび回路部品の少なくとも一方を設ける、立体電子回路の製造方法が提供される。

本開示の製造方法で得られる立体電子回路は、形状自由度に優れる。

本開示の製造方法の概念を模式的に示した斜視図 形状構造に起因する伸曲自在な配線パターンを模式的に示した斜視図および平面図（図２（ａ）：スリット形成の形態、図２（ｂ）：空隙形成の形態、図２（ｃ）：馬蹄形状の形態、図２（ｄ）：渦巻形状の形態） 本開示の製造方法（第１実施形態）を模式的に示した工程断面図 本開示の製造方法（第２実施形態）を模式的に示した工程断面図 本開示の製造方法（封止樹脂層を付加的に設ける態様）を模式的に示した工程断面図 本開示の立体電子回路基板の構成を模式的に示した断面図 本開示の立体電子回路基板の構成を模式的に示した断面図 伸曲自在な配線パターンを有する本開示の立体電子回路基板の構成を模式的に示した斜視図および平面図（図８（ａ）：スリット形成の形態、図８（ｂ）：空隙形成の形態、図８（ｃ）：馬蹄形状の形態、図８（ｄ）：渦巻形状の形態） 本開示の立体電子回路基板の構成（封止樹脂層が付加的に設けられた態様）を模式的に示した断面図 本開示の思想を応用した立体電子回路基板の製造方法を模式的に示した工程断面図（フレキシブル回路基板を用いた立体電子回路の製造方法） 本開示の思想を応用した立体電子回路基板の製造方法を模式的に示した工程断面図（キャリアを用いた立体電子回路の製造方法）

（本開示の基礎となった知見）
本願発明者らは、電子回路技術に関し、以下の如くの課題があることを見出し、本開示に係る立体電子回路およびその製造方法を案出した。

「背景技術」で言及したように、電子機器に用いる回路は複雑化する一方、それを小型の機器筐体内に収容する必要があるために回路の密度は増大し続けている。この高密度化に対応するため、従来のプリント配線板などの平坦な基板上に形成された回路などではなく、機器形状・筐体内部形状に合わせた回路を搭載する必要があるといえる。複雑な形状を持つ電子機器・筐体内部の形状に合わせて、回路を高密度に収容する技術としては、例えば、フレキシブル配線板に部品を実装し、搭載時にフレキシブル配線板の一部を変形させるものが考えられる。また、プリント配線板に部品を搭載してモジュールを形成し、モジュール間をフレキシブル配線板で接続してフレキシブル部分を形成することも考えられる。さらには、立体的な構造物または電子機器の筐体上に配線を形成することも考えられる。

搭載時にフレキシブル配線板の一部を変形させる構成では、基板単体で形状保持できないため、部品搭載部分の信頼性が低くなるといった事項が懸案される。また、モジュール間をフレキシブル配線板で接続してフレキシブル部分を形成する構成では、平坦部分の面積が大部分を占めることになるので、回路収容の自由度が低くなるといった事項が懸念される。さらには、構造物または筐体上に配線を形成する構成では、部品搭載が困難となるので高機能化を果たし難いといった事項が懸念される。

フレキシブル配線板を好適に用いることも考えられるものの、フレキシブル配線板はそもそも一軸方向の変形が可能であるものの、面状に変形させたり、配線を伸長させたりする特性を付与し難いものである。

以上の如くであるので、本願発明者らは、形状自由度がより高い電子回路の必要性を見出した。本願発明者らは、高密度化を可能にしながらも形状自由度がより高い電子回路の技術を提供すべく鋭意研究した。

本願発明者らは、従来技術の延長線上で対応するのではなく、新たな方向で対処することで上記課題を解決する立体電子回路およびその製造方法を案出するに至った。

本開示の一態様に係る立体電子回路の製造方法は、絶縁性基材、ならびに、その絶縁性基材に設けられる配線パターンおよび回路部品の少なくとも一方を備えた立体電子回路の製造方法であって、絶縁性基板が形状記憶ポリマーを含んで成り、絶縁性基材が平面形態を経由して非平面形態に付され、平面形態の絶縁性基材に配線パターンおよび回路部品の少なくとも一方を設ける。また、本開示の一態様に係る立体電子回路は、絶縁性基材、ならびに、絶縁性基材に設けられる配線パターンおよび回路部品の少なくとも一方を備え、絶縁性基材が形状記憶ポリマーを含んで成り、その絶縁性基材が非平面形態を有している。

本開示に従えば、形状自由がより高く、それゆえ、三次元立体的により自由な形状に付すことが可能な電子回路を、従来の部品実装法を利用して得ることができる。また、そのようにより自由な形状に付すことが可能でありながらも、平面形態を経由して非平面形態に付されるので、高密度な配線パターン形成・高密度実装を行うことができる。つまり、高密度化を可能にしながらも形状自由度がより高い電子回路を得ることができ、設計自由度の向上および／または低コスト化などをより好適に図ることができる。

以下にて、図面を参照しながら本開示の一態様に係る立体電子回路およびその製造方法について詳細に説明する。図面に示す各種の要素は、本開示の理解のために模式的に示したにすぎず、寸法比や外観などは実物と異なり得ることに留意されたい。

本明細書で直接的または間接的に用いる“上下方向”および“左右方向”は、それぞれ図中における上下方向および左右方向に相当する。特記しない限り、同じ符号または記号は、同じ部材または同じ意味内容を示すものとする。

便宜上、まず本開示に係る「立体電子回路を製造するための方法」を説明し、その後、本開示に係る「立体電子回路」を説明する。

［本開示の立体電子回路を製造するための方法］
図１に、本開示に係る製造方法を模式的に示す。本開示は、絶縁性基材１０、その絶縁性基材１０に設けられた配線パターン２０および回路部品３０の少なくとも一方を備える立体電子回路１００の製造方法に関する。かかる製造方法では、絶縁性基材１０が形状記憶ポリマーを含んで成り、図１に示されるように、最終的に非平面形態に付されることになる絶縁性基材１０が平面形態を経由して非平面形態に付される。かかる一時的に平面形態を有するプロセス段階を含んでいるがゆえ、その平面形態の絶縁性基材１０に対して配線パターン２０および回路部品３０の少なくとも一方を設けることができる。

本開示では、立体電子回路１００が製造される。図示される態様から分かるように、あくまでも製造対象は、“三次元立体的”な形状を有する電子回路である。つまり、本開示においては、全体として平坦な形態でなく、湾曲形態・折曲り形態などの非平坦な形態を有する電子回路が製造される。

本開示の製造方法の特徴の１つは、絶縁性基材１０が形状記憶ポリマーを含んで成ることである。つまり、変形に付しても、ある条件下で元の形状へと回復できるポリマー材から絶縁性基材１０を形成する。本開示における「形状記憶ポリマー」とは、広義には一旦（または一時的に）“記憶”させた形状へと戻すことが可能なポリマーを指しており、狭義には、別の形状へと絶縁性基材を変形させた場合、ポリマーの材質特性に起因して加温の温度操作で元の形状へと戻すことができるポリマーのことを指している。

本開示の製造方法の別の特徴は、最終的に非平面形態に付されることになる絶縁性基材１０が平面形態を経由するプロセス段階を含んでいることである。最終的には非平面形態となるものの、立体電子回路の製造プロセスのいずれかの段階においては平面形態となるように絶縁性基材１０を用いる。平面形態の絶縁性基材１０に対しては配線パターン２０および回路部品３０の少なくとも一方を設ける。例えば、絶縁性基材１０の平面化した主面に対して配線パターン２０の形成および回路部品３０の実装を行う。最終的には非平面形態となるものの、この一時的な段階ではあくまでも“平面形態”ゆえ、より好適に配線パターン２０の形成および回路部品３０の実装を行うことができる。具体的には、配線パターン２０および回路部品３０の設置には精度を要するプロセスが実施され得るところ、“非平面形態”ではそのような処理を行い難い。この点、“平面形態”というものは精度を要するプロセスにとって好適であり、より高精度に配線パターン２０を形成し、回路部品３０を実装することができる。つまり、形状記憶ポリマーの使用に起因して湾曲形態・折曲り形態などの非平坦形態を有する立体電子回路を製造するプロセスでありながらも、その配線パターン２０および回路部品３０をより高精度に設けることができる。ある態様では、非平面形態の立体電子回路の製造でありながらも、かかる“高精度”に起因して配線パターンの形成および／または回路部品の実装をより高密度に実施できる。

配線パターン形成および回路部品実装は、エレクトロニクス実装分野にて常套的に用いられている手法を利用してよい。例えば、各種印刷法（１つ例示すればスクリーン印刷）、めっき処理、パターニング処理および／またははんだリフロー処理などの手法を通じて配線パターン形成および回路部品実装を行ってよい。なお、配線パターンは、導電性を有するパターンとして形成する。それゆえ、配線パターン２０は少なくとも金属材またはそれを含んだ原料などから形成してよい。一方、回路部品３０は、特に限定されるわけではないが、例えば半導体パッケージまたは各種チップ部品から成るものであってよく、それらを配線パターンと電気的に接続するように設けてよい。

絶縁基材上に設ける回路部品としては、エレクトロニクス実装分野で用いられる、いわゆる“電子部品”に相当するものであればよい。電子部品の種類としては、ＩＣ（例えばコントロールＩＣ）、インダクタ、コンデンサ、パワー半導体素子、発光素子（例えばＬＥＤ）、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップバリスタ、チップサーミスタ、その他チップ状の積層フィルター、接続端子などを挙げることができる。

本開示の製造方法では、絶縁性基材１０の加温によって、その絶縁性基材１０を非平面形態へと変形させてよい。具体的には、平面形態の絶縁性基材１０に対して配線パターン２０の形成および／または回路部品３０の実装を行った後、絶縁性基材１０を平面形態から非平面形態へと変形させてよい。これにより、絶縁性基材１０の形状記憶ポリマー特性を好適に活かして所望形状の立体電子回路を最終的に得ることができる。例えば、電子機器の筐体内部の収容スペースが湾曲形状・折曲り形状となっている場合、そのような形状に適した形状を有するように立体電子回路を得ることができる（ある一態様では、筐体内部の収容スペースが湾曲形状・折曲り形状となっている場合、そのような湾曲形状・折曲り形状と略同じ形状の立体電子回路を得ることができる）。

絶縁性基材１０の加温は、絶縁性基材１０の形状記憶ポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）以上の加温であってよい。これにより、絶縁性基材１０が所望の湾曲形態・折曲り形態などの非平坦形態を取り易くなる。一方、過度な加温は、絶縁性基材１０に設けられた配線パターン２０および回路部品３０に悪影響を与える可能性があり、望ましくない。あくまでも例示にすぎないが、絶縁性基材１０の加温条件は、３５℃〜６５℃程度、例えば４０℃〜６０℃程度であってよい。加温後においては、絶縁性基材１０を冷却に付してよい。冷却は自然冷却によるものであってよいし、強制的な急冷であってもよい。

本開示は種々の具体的な態様で実現される。以下では、本開示に係る製造方法のより具体的な事項などについて説明する。

本開示の一態様に係る製造方法では、配線パターン２０を伸曲自在な配線パターンとして設けてよい。つまり、伸びおよび／または曲げ自在な配線パターン２０を絶縁性基材１０に設けてよい。

配線パターンの伸曲自在は、例えば形状構造に起因したものであってよい。本開示において「形状構造に起因する」とは、配線パターンの形状または構造を主たる要因として配線パターンの伸び特性および／または曲げ特性が発現される態様のことを指している。例えば、図２に示される形状または構造を有するように配線パターン２０を設けてよい。具体的には、配線パターン２０は“スリット形成の形態”、“空隙形成の形態”、“馬蹄形状の形態”および“渦巻形状の形態”などであってよい。あくまでも例示にすぎないが、そのような形状構造を有する配線パターン１０は金属箔から構成してよい。

“スリット形成の形態”では、配線パターンに対して切込みが設けられている。図２（ａ）に示すように、配線パターン２０の延在方向に沿って互いにオフセットするように複数の切込み２０aが設けられてよい。各々の切込み２０aは、配線パターン２０の長手エッジから内側へと局所的に設けられてよい。外力が加えられた際に切込み部分が拡がることによって配線パターン２０の伸びおよび／または曲げが好適に発現され得る。

同様にして“空隙形成の形態”では、配線パターンに対して空隙部が設けられている。図２（ｂ）に示すように、配線パターン２０の延在方向に沿って互いにオフセットするように複数の空隙部２０ｂが設けられてよい。各々の空隙部２０ｂは、配線パターン２０の長手エッジから内側へと局所的に設けられてよい。外力が加えられた際に空隙部分が拡がることによって配線パターン２０の伸びおよび／または曲げが好適に発現され得る。

“馬蹄形状の形態”では、図２（ｃ）に示すように、配線パターン２０の少なくとも一部が“馬蹄形状”２０ｃを有している。図示するように、例えば複数の“馬蹄形状”が連続し、それゆえ、蛇行して延在するように配線パターン２０を設けてよい。外力が加えられた際には、そのような蛇行が解かれるように変位することによって配線パターン２０の伸びおよび／または曲げが好適に発現され得る。

“渦巻形状の形態”では、図２（ｄ）に示すように、配線パターンの少なくとも一部が“渦巻き形状”２０ｄを有している。図示するように、例えば複数の“渦巻き形状”が連続するように配線パターン２０を設けてよい。かかる場合、湾曲するストリップ２０ｄ’がその湾曲状態を解くように変位することによって配線パターン２０の伸びおよび／または曲げが好適に発現され得る。

なお、配線パターン２０の伸曲自在は、例えば配線材質に起因したものであってもよい。つまり、配線パターンの材質自体が伸びおよび／または曲げ可能なものとなっていてよい。例えば、弾性特性を呈する材質から配線パターンを形成してよい。あくまでも例示にすぎないが、導電性を有するエラストマー材質（エラストマー母材に導電性フィラーが分散した材質）などから配線パターンを形成してよい。ある一例を挙げるとすれば、可撓性を呈する導電性ペーストの硬化物から配線パターンを形成してよい。

本開示の一態様に係る製造方法において、絶縁性基材の“形状記憶”は「基材成形時」に行ってよく、あるいは、その後の「成形後段階」で絶縁性基材の“形状記憶”を行ってもよい。前者の場合、原料となる形状記憶ポリマーから絶縁性基材を成形するに際して絶縁性基材を所望形状にしておく（以下、「第１実施形態」とも称する）。その一方、後者の場合では、形状記憶ポリマーから成る絶縁性基材に対して配線パターン形成および／または回路部品実装がなされた後で絶縁性基材を所望形状にする（以下、「第２実施形態」とも称する）。

（第１実施形態）
第１実施形態に従った本開示の製造方法を図３に示す。図示されるように、形状記憶ポリマーから所望形状の絶縁性基材１０を形成し、それを一旦平坦化して配線パターン２０の形成および／または回路部品３０の実装を行った後に、絶縁性基材１０を元の形状に戻す。

第１実施形態では、形状記憶ポリマーを含んで成る絶縁性基材１０が非平面形態を経由し、非平面形態の絶縁性基材１０を加熱プレスして平面形態を得てよい。特に制限されるわけではないが、加熱プレス処理としては、絶縁性基材１０を加熱しながら、金属製（例えばステンレス製）の平行平板でもって絶縁性基材１０を加圧に付してよい。このような加熱プレスによって、絶縁性基材１０の主面としてフラットな面が得られるので、より高精度に配線パターン２０を形成し、および／または回路部品３０を実装することができる。つまり、形状記憶ポリマーの使用に起因して最終的には湾曲形態・折曲り形態などの非平坦形態へと戻される絶縁性基材１０を用いながらも、それに対して配線パターン２０および回路部品３０をより高精度に設けることができる。

例えば、形状記憶ポリマーのガラス転移点以上の温度となるように絶縁性基材１０を加熱プレス処理に付してよい。形状記憶ポリマーをそのガラス転移点以上の温度に付すことによって、基材成形時に記憶された形状を一旦解き易くなり、平面形態の絶縁性基材１０を得やすくなるからである。つまり、形状記憶ポリマーのガラス転移点以上の温度に絶縁性基材１０を付すことで、絶縁性基材１０にてフラットな面を得やすくなり、より高精度に配線パターンを形成および／または回路部品を実装することが可能となる。また、絶縁性基材１０を加熱プレス処理して平面形態を得る際に、一旦形状記憶ポリマーをそのガラス転移点以上の温度に付した後、例えば平行平板で平面形態を保ちながらガラス転移点未満の温度まで冷却してよい。このような工程を経ることによって、上記工程で得られた平面形態を保つことが容易になる。

第１実施形態に従った製造方法を図３を参照して経時的に説明していく。まず、図３（ａ）に示すように、形状記憶ポリマーを所望形状に硬化させて非平面形態の絶縁性基材１０を形成する。ここでいう、「所望形状」とは、最終的に得られる立体電子回路１００における絶縁性基材１０の形状に相当する。つまり、例えば湾曲形態・折曲り形態などの非平坦形態を有するように絶縁性基材１０を形成する。

所望形状たる“非平面形態”は、そのような形状を有する型に未硬化の形状記憶ポリマー原料を入れ、紫外線硬化に付すことによって得てよい。形状記憶ポリマー原料の硬化後にて型から取り出すと（すなわち、離型処理を経ることによって）、所望形状となった“非平面形態”の絶縁性基材１０が得られることになる。なお、離型がより好適になされ得るように、型は例えばテフロン（登録商標）製などであってよい。

本開示で用いる形状記憶ポリマー原料としては、上述の如く、紫外線照射によって硬化して形状記憶特性を呈し得るものであってよい。あくまでも例示にすぎないが、紫外線照射によってポリマー分子構造中に架橋部位を形成する原料であってよい。本開示に用いる形状記憶ポリマー原料を１つ例示しておくと、TMPTMP（トリメチロールプロパン トリス(3-メルカプトプロピオナート)）、TATATO（1,3,5-トリアリル-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン）、DMPAP（2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン）およびN-PAL（N-ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩）であってよい。これらの混合物を紫外線照射に付すことによって、形状記憶ポリマーを得ることができる。

非平面形態の絶縁性基材１０の形成後、絶縁性基材１０を加熱プレスして平面形態にする（図３（ｂ）参照）。これにより、配線パターン形成および回路部品実装のための“平面”が得られることになる。形状記憶ポリマーの種類しだいではあるが、形状記憶ポリマーのガラス転移点以上の温度となるように絶縁性基材を加熱プレス処理に付してよい。

平面形態の絶縁性基材を得た後、図３（ｃ）および図３（ｄ）に示すように、配線パターン２０の形成および／または回路部品３０の実装を行う。図示する態様では、これらの双方を実施している。配線パターン２０および回路部品３０はエレクトロニクス実装分野において常套的に用いられている手法で形成・実装してよい。

例えば、絶縁性基材１０の平面形態の主面に対してスクリーン印刷法によって導電性ペーストを印刷し、次いで、印刷された導電性ペーストを加熱処理で硬化させることによって配線パターン２０を形成してよい。スクリーン印刷法に用いる導電性ペーストとしては、特に限定されるわけではないが、金属フィラー（例えば銀フィラー）を含有した樹脂材を挙げることができる。

回路部品３０の実装では、例えば、配線パターン２０上にスクリーン印刷し、そのスクリーン印刷物上に回路部品３０を搭載して熱処理で印刷物を硬化させてよい。特に限定されるわけではないが、回路部品３０としてチップ抵抗およびＬＥＤチップを実装してよい。本開示においては、絶縁性基材１０の“平面形態”に起因してより高精度および／またはより高密度に配線パターン２０を形成し、回路部品３０を実装することができる。

次いで、図３（ｅ）に示すように、絶縁性基材１０の加温によって、絶縁性基材１０を元の形状へと変形させる。つまり、図３（ａ）に示された如くの当初の所望形状たる“非平面形態”へと復元させる。これにより、立体電子回路１００が得られることになる。すなわち、絶縁性基材１０、その上に設けられた配線パターン２０および回路部品３０を備え、全体として例えば湾曲形態・折曲り形態などの非平坦形態を有する立体電子回路１００が得られる。

過度な加温は、絶縁性基材１０に設けられた配線パターン２０および／または回路部品３０に悪影響を与える可能性があるので、例えば３５℃〜６５℃程度、例示すると４０℃〜６０℃程度の温度条件であってよい。絶縁性基材１０の加温後は、絶縁性基材１０を冷却に付すことになるが、それは自然冷却であってよいし、あるいは、強制的な急冷であってもよい。

ここで、本開示において『元の形状へと変形させる』／『“非平面形態”へと復元させる』などといった用語は、あくまでも、絶縁性基材１０を当初の“非平面形態”へと近づくように変形させることを意味しており、厳密に一致するほどの“元の形状”／“非平面形態”を指しているのではない。

（第２実施形態）
第２実施形態に従った本開示の製造方法を図４に示す。かかる実施形態では、図示されるように、まず、形状記憶ポリマーを用いて絶縁性基材１０を平坦に形成する。次いで、配線パターン２０の形成および／または回路部品３０の実装を行った後、所望形状に記憶させるべく絶縁性基材１０を非平面状に変形させる。

第２実施形態であっても、第１実施形態と同様、配線パターン形成および／または回路部品実装が行われる面が“フラット面”となっているので、より高精度に配線パターン２０を形成し、回路部品３０を実装することができる。つまり、形状記憶ポリマーの使用に起因して最終的には湾曲形態・折曲り形態などの非平坦形態へと変形される絶縁性基材でありながらも、その上の配線パターン２０および／または回路部品３０をより高精度に設けることができる。

第２実施形態に従った製造方法を図４を参照して経時的に説明しておく。まず、図４（ａ）に示すように、形状記憶ポリマーを用いて絶縁性基材１０をフラットに形成する。つまり、形状記憶樹脂を平坦に硬化させて基材１０を形成する。

例えば、平板間で形状記憶ポリマー原料を挟み込みながら硬化処理させることによって、絶縁性基材１０をフラットに形成できる。あくまでも例示にすぎないが、離型処理が施されたガラス基板上に形状記憶ポリマー原料を滴下し、別のガラス基板（同様に離型処理が施されたガラス基板）で一定ギャップを確保しつつ形状記憶ポリマー原料を挟み込んでＵＶ硬化（すなわち、紫外線照射による硬化処理）に付すことによってフラット形状（すなわち平面形態）の絶縁性基材１０を得てよい。

絶縁性基材をフラットに形成した後、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、配線パターン２０の形成および／または回路部品３０の実装を行う。図示する態様では、それらの双方を実施している。配線パターン形成・回路部品実装自体は、第１実施形態と同様に行ってよい。

次いで、図４（ｄ）に示すように、所望形状に記憶させるべく絶縁性基材１０を非平面状に変形させる。例えば、絶縁性基材１０を加温処理に付して、絶縁性基材１０を所望形状の非平面状へと変形させてよい。

あくまでも例示にすぎないが、形状記憶ポリマーのガラス転移点以上の高温に絶縁性基材１０を加温すると、絶縁性基材１０が柔らかくなるので、その状態が得られてから湾曲形態・折曲り形態などの所望の非平坦形態へと絶縁性基材１０を変形させる。次いで、変形後の非平坦形態を維持した状態で絶縁性基材１０を冷却（例えば室温に至るまでの冷却）に付すことによって、所望の立体電子回路１００が得られることになる。すなわち、絶縁性基材１０、その上に設けられた配線パターン２０および回路部品３０を備え、全体として湾曲形態・折曲り形態などの非平坦形態を有する立体電子回路１００が得られることになる。

かかる第２実施形態であっても、形状記憶ポリマーから成る絶縁性基材１０が所望の非平面形態を有しているので、別の形状へと変形させた場合であっても加温による温度操作で元の所望形状へと戻すことができる。それゆえ、電子機器などの筐体収容スペースに対する設置し易さなどの観点で一時的に別形状へと絶縁性基材１０を変形させたとしても、最終的には所望形状へと戻すことができ、電子回路を収容スペースに対してより好適にフィットさせることができる。

以上、第１実施形態および第２実施形態を詳述したが、かかる実施形態の変更形態としては、封止樹脂層の形成を付加的に実施してよい。

具体的には、配線パターンおよび回路部品の少なくとも一方を覆うように封止樹脂層を形成してよい（図５参照）。より具体的にいえば、図５（ｂ）および５（ｃ）に示すように、平面形態の絶縁性基材１０上に配線パターン２０および回路部品３０を形成した後で、かかる配線パターン２０および／または回路部品３０を包み込むように封止樹脂層４０を形成してよい。封止樹脂層４０の存在によって、配線パターン２０および回路部品３０を外界環境から保護することができる。また、そのような封止樹脂層４０の形成により、回路部品３０などの設置状態がより安定化し、立体電子回路１００としての形状一体性が向上し得る。図示する態様では、配線パターン２０および回路部品３０を全て覆うように封止樹脂層４０が形成されているが、立体電子回路１００の用途によっては配線パターン２０および回路部品３０を部分的に覆うように封止樹脂層４０を形成してもよい。

封止樹脂層４０は、スピンコート法またはドクターブレード法などによって樹脂原料を絶縁性基材１０に塗布した後で熱処理または光照射などに付すことによって設けることができる。即ち、塗布した樹脂原料を熱硬化または光硬化させることによって封止樹脂層４０を設けることができる。あるいは、別法にて絶縁性基材１０に対して樹脂フィルムなどを貼り合わせることによって封止樹脂層４０を設けてもよい。さらには、未硬化状態の粉体状もしくは液状の封止樹脂を金型に充填し、加熱硬化により封止樹脂層４０を設けることもできる。

封止樹脂層４０は形状記憶ポリマーを用いて形成してもよい。つまり、平面形態の絶縁性基材１０上において配線パターン２０および／または回路部品３０を少なくとも部分的に覆うように形状記憶ポリマーを供して封止樹脂層４０を形成してよい。

かかる場合、絶縁性基材１０のみならず、封止樹脂層４０もまた形状記憶ポリマーから構成されることになるので、配線パターン２０および／または回路部品３０が全体的として形状記憶ポリマーに包み込まれた立体電子回路１００を得ることができる。つまり、全体として例えば湾曲形態・折曲り形態などの非平坦形態を有する絶縁材の内部に配線パターンおよび／または回路部品が内蔵されたような立体電子回路を得ることができる。

［本開示の立体電子回路］
次に、本開示の立体電子回路１００について説明する。本開示の一態様に係る立体電子回路１００の構成を図６および図７に模式的に示す。図６は発明の理解のために本開示の立体電子回路１００を簡易的な構成として示したものであり、図７はある１つの態様の立体電子回路１００の構成を示している。図示されるように、本開示の立体電子回路１００は、絶縁性基材１０上に配線パターン２０および回路部品３０の少なくとも一方を備えている。図６および図７の形態では配線パターン２０および回路部品３０の双方が示されているものの、例えば絶縁性基材１０上に配線パターン２０のみが設けられた態様であってもよい。

本開示の立体電子回路１００の特徴の１つは、全体として平坦形態でなく、湾曲形態・折曲り形態などの非平坦形態を有していることである。より具体的には、配線パターン２０および回路部品３０が設けられている絶縁性基材１０が例えば湾曲形態・折曲り形態などの非平面形態を有している。

本開示に係る立体電子回路１００の別の特徴は、絶縁性基材１０が形状記憶ポリマーを含んで成っていることである。つまり、後刻で変形させても、ある条件下で元の形状へと回復できるポリマー材から絶縁性基材１０が形成されている。例えば、ＵＶ硬化（すなわち、紫外線照射による硬化処理）に付すことを通じて絶縁性基材１０が得られた場合では、絶縁性基材１０の形状記憶ポリマーが紫外線硬化ポリマーとなっている。つまり、そのような紫外線硬化の形状記憶ポリマーであるからこそ、絶縁性基材１０が湾曲形態・折曲り形態などのより好適な非平面形態を有し得るといえる。

本開示の立体電子回路１００では、配線パターン２０が非同一平面上に配置されていてよい。つまり、絶縁性基材１０の湾曲形態・折曲り形態などの非平面形態に起因して、配線パターン２０が全体として非同一平面上に位置付けられている。ここでいう「非同一平面上に配置されている」とは、配線パターン２０が延在する面がフラットな平面上に位置しているのではなく、異なるレベルを有するように非フラットな面上に位置していることを意味している。

特に本開示では、配線パターン２０の形成自体は“平面形態”の絶縁性基材１０に対して行われているので、非同一平面上に位置付けられていながらも、配線パターン２０はより“高精度”および／または“高密度”に配置することができる。

本開示の立体電子回路１００では、配線パターン２０が伸曲自在となっていてよい。つまり、伸び自在および／または曲げ自在な配線パターン２０が絶縁性基材１０に設けられていてよい。このような伸曲自在な配線パターン２０では、立体電子回路１００の製造時において形状記憶ポリマーから成る絶縁性基材１０を非平面形態へと変形させる際に配線パターン２０の断線または基材からの剥離など現象をより好適に回避できる。また、伸曲自在な配線パターン２０は、伸曲自在な立体電子回路１００に寄与することにもなる。つまり、絶縁性基材１０の形状記憶ポリマー材が例えばエラストマー特性またはゴム弾性特性などの伸曲自在な材質から成る場合、立体電子回路１００を伸長させたり、曲げたりでき得るが、その際に配線パターン２０自体も同様に伸長させたり、曲げたりできるので、立体電子回路１００に過度な応力が発生しにくくなる。あくまでも１つの例示にすぎないが、配線パターン２０は、少なくとも１０％の伸縮性を呈するものであってよい。

配線パターン２０の伸曲自在は、例えば“形状構造”に起因したものであってよい。例えば、配線パターン２０が図８に示される形状または構造を有していてよい。より具体的には、配線パターン２０は上述した“スリット形成の形態”（図８（ａ））、“空隙形成の形態”（図８（ｂ））、“馬蹄形状の形態”（図８（ｃ））および“渦巻形状の形態”（図８（ｄ））などであってよい。あくまでも例示にすぎないが、そのような形態の配線パターン１０は金属箔から構成されていてよい。

図９に示すように、本開示の立体電子回路１００は、非平面形態の絶縁性基材１０上にて配線パターン２０および回路部品３０の少なくとも一方を覆う封止樹脂層４０を更に備えていてよい。かかる封止樹脂層４０の存在によって、配線パターンおよび回路部品を外界環境から保護することができる。また、そのような封止樹脂層４０の存在によって、回路部品３０などの設置状態がより安定化し、立体電子回路１００としての形状一体性が向上し得る。

封止樹脂層４０は、絶縁性を供するものであればいずれの種類の材質から成る層であってもよい。例えば、封止樹脂層４０の材質は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂およびエポキシ樹脂から成る群から選択される少なくとも１種以上であってよい。

封止樹脂層４０は形状記憶ポリマーを含んで成るものであってよい。かかる場合、絶縁性基材１０のみならず、封止樹脂層４０もまた形状記憶ポリマーから構成されることになるので、配線パターン２０および／または回路部品３０が全体的として形状記憶ポリマーに包み込まれた形態となる。換言すれば、立体電子回路１００は、全体として湾曲形態・折曲り形態などの非平坦形態を有する絶縁材の内部に配線パターン２０および／または回路部品３０を内蔵した構成を有することになる。

本開示の立体電子回路のその他の種々の事項は、上述の［本開示の立体電子回路を製造するための方法］で説明しているので、重複を避けるために説明を省略する。

以上、本開示の立体電子回路およびその製造方法について説明してきたが、本開示はこれに限定されることなく、特許請求の範囲に規定される開示の範囲から逸脱することなく種々の変更が当業者によってなされると理解されよう。

例えば、本開示の思想を応用すれば、図１０Ａに示す如くのプロセス工程を含んだ立体電子回路１００の製造も可能である。図１０Ａに示される製造はフレキシブル回路基板を用いた立体電子回路の製造を断面模式的に示している。かかる製造では、まず、フレキシブル回路基板６０を用意し（図１０Ａ（ａ）参照）、そのフレキシブル回路基板６０の配線パターン６５上に回路部品３０を実装する（図１０Ａ（ｂ）参照）。次いで、配線パターン６５および回路部品３０の少なくとも一部を覆うように形状記憶ポリマー原料７０’を供する（図１０Ａ（ｃ）参照）。次いで、フレキシブル回路基板を変形させつつ、形状記憶ポリマー原料７０’を所望形状の非平面形態に硬化させて形状記憶ポリマー層７０とすることによって（図１０Ａ（ｄ）参照）、所望の立体電子回路１００を最終的に得る。

同様にして、本開示の思想を応用すれば、図１０Ｂに示す如くのプロセス工程を含んだ立体電子回路１００の製造も可能である。図１０Ｂに示される製造はキャリアを用いた立体電子回路の製造を断面模式的に示している。かかる製造では、まず、キャリア８０を用意し（図１０Ｂ（ａ）参照）、そのキャリア８０上に配線パターン２０の形成および／または回路部品３０の実装を行う（図１０Ｂ（ｂ）参照）。次いで、配線パターン２０および／または回路部品３０の少なくとも一部を覆うように形状記憶ポリマー原料７０’を供する（図１０Ｂ（ｃ）参照）。次いで、形状記憶ポリマー原料７０’を所望形状の非平面形態へと硬化させて形状記憶ポリマー７０とし（図１０Ｂ（ｄ）参照）、最終的にキャリア８０を剥離除去することによって（図１０Ｂ（ｅ）参照）、所望の立体電子回路１００を得ることができる。

本開示の一態様に係る立体電子回路は、形状自由度が比較的高く、電子機器の筐体により高密度に収容することができるため、各種携帯型電子機器の回路モジュールとして有用である。

１０ 絶縁性基材
２０ 配線パターン
３０ 回路部品
４０ 封止樹脂層
６０ フレキシブル回路基板
６５ 配線パターン
７０’ 形状記憶ポリマー原料
７０ 形状記憶ポリマー層
８０ キャリア
１００ 立体電子回路

Claims (14)

1. 絶縁性基材、ならびに、該絶縁性基材に設けられる配線パターンおよび回路部品の少なくとも一方を備えた立体電子回路の製造方法であって、
   前記絶縁性基材が形状記憶ポリマーを含んで成り、
   前記絶縁性基材が平面形態を経由して非平面形態に付され、該平面形態の該絶縁性基材に前記配線パターンおよび前記回路部品の少なくとも一方を設ける、立体電子回路の製造方法。
2. 前記絶縁性基材を加温することによって、該絶縁性基材を前記非平面形態へ変形させる、請求項１に記載の立体電子回路の製造方法。
3. 前記絶縁性基材を前記非平面形態へ形成し、該非平面形態の該絶縁性基材を加熱プレスして前記平面形態を得る、請求項１または２に記載の立体電子回路の製造方法。
4. 前記加熱プレスは、前記絶縁性基材を前記形状記憶ポリマーのガラス転移点以上の温度で行われる、請求項３に記載の立体電子回路の製造方法。
5. 前記絶縁性基材を平坦に形成することによって、前記平面形態を得る、請求項１または２に記載の立体電子回路の製造方法。
6. 前記配線パターンを伸曲自在に設ける、請求項１〜５のいずれかに記載の立体電子回路の製造方法。
7. 前記絶縁性基材上において前記配線パターンおよび前記回路部品の少なくとも一方を覆うように封止樹脂層を形成する、請求項１〜６のいずれかに記載の立体電子回路の製造方法。
8. 前記封止樹脂層を形状記憶ポリマーを用いて形成する、請求項７に記載の立体電子回路の製造方法。
9. 絶縁性基材、ならびに、該絶縁性基材に設けられる配線パターンおよび回路部品の少なくとも一方を備え、
   前記絶縁性基材が形状記憶ポリマーを含んで成り、該絶縁性基材が非平面形態を有する、立体電子回路。
10. 前記配線パターンが非同一平面上に配置されている、請求項９に記載の立体電子回路。
11. 前記配線パターンが伸曲自在な構造である、請求項９または１０に記載の立体電子回路。
12. 前記伸曲自在な構造は馬蹄形、スリットを含む形状、渦巻形状のいずれかである、請求項１１に記載の立体電子回路。
13. 前記非平面形態の前記絶縁性基材上で前記配線パターンおよび前記回路部品の少なくとも一方を覆う封止樹脂層を更に備える、請求項９〜１２のいずれかに記載の立体電子回路。
14. 前記形状記憶ポリマーが紫外線硬化ポリマーである、請求項９〜１３のいずれかに記載の立体電子回路。