JP3747043B2 - Manufacturing method of three-dimensional circuit board - Google Patents
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Description
本発明は、立体回路基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional circuit board.
近年、回路基板は、いわゆる軽薄短小の市場ニーズにより回路パターン相互の間隔、つまりピッチを限界にまで狭くすることにより、電子機器の小型化を達成し、かつ省資源化、省エネルギー化のための技術開発が求められている。そのため、回路基板の表裏両面に回路パターンを形成し、この両回路パターンを電気的に導通させるスルーホールの導体層が形成してある。そして、このスルーホールを穿設するには、従来はドリルを使用した機械的作業によるものであったが、近年では、射出成形により回路基板の成形と同時にスルーホールも成形されるようになっている(特許文献1,2,3)。
このような従来からの立体回路基板11の基本的な製造方法を、図5〜図7を参照して説明すると、回路基板21の表裏両面には、回路パターン31,31…、41,41…が形成してあり、この両面の回路パターン間を電気的に連結してあるスルーホール51が形成してあり、このスルーホールの径は数10ミクロンオーダのものであり、このような回路基板を射出成形するには、金型にスルーホール成形用の円柱状のピンを使用し、このピンの径も数10ミクロンオーダ、例えば30〜50ミクロンのものが植設してある。そして、円形のスルーホール51の内径は同一のストレートな形状であり、そして、スルーホール51の内径に対する回路基板21の厚さの割合、いわゆるアスペクト比は約5倍までが限界で、この5倍以内であれば無電解めっきの析出が可能であるが、この5倍を超えると無電解めっきの析出が困難、または不可能となる。
A basic manufacturing method of the conventional three-
ところが、電子機器の小型化に伴い、回路基板の回路パターン31…のピッチを狭める関係上、スルーホール51の内径も、前記したように数10ミクロンオーダの小さいものにせざるを得ない。その結果として、アスペクト比が高くなると、成形金型で回路基板を成形する際に、金型、特にスルーホール成形用のピンが液体の射出流動抵抗に耐えられず、破損する事故が頻発するようになり、さらに、アスペクト比が高くなり無電解めっきの析出限界を超えて析出しない問題が発生している。
However, as the electronic equipment is miniaturized, the inner diameter of the through
そこで、本発明が解決しようとする問題点は、金型の成形用ピンの破損を防止し、めっきの析出を確実にし、それにより回路ピッチを限界まで狭くすることができる立体回路基板の製造方法を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that a method of manufacturing a three-dimensional circuit board that prevents damage to the molding pins of the mold, ensures the deposition of plating, and thereby narrows the circuit pitch to the limit. Is to provide.
本発明に係る立体回路基板の製造方法の第1の特徴は、絶縁材料で射出成形された一次成形品に成形用ピンによりスルーホールを成形し、上記一次成形品からなる回路基板の両面にめっき処理により導電材料からなる所定の回路パターンを形成し、上記スルーホールに上記回路基板の両面の回路パターンを電気的に導通させる導体層を形成するものであって、上記スルーホールの形状は隣接する回路パターン間方向に狭く、回路延伸方向に長いところにある。このように、スルーホールが回路パターンから露呈した形状が隣接する回路パターン間方向に狭く、回路延伸方向に長いことであって、それは例えば長方形、楕円形などがある。 The first feature of the method of manufacturing a three-dimensional circuit board according to the present invention, by forming a through hole by molding pin in the primary molded article is injection molded of dielectric material, plating on both surfaces of a circuit board consisting of the primary molded article processed by forming a predetermined circuit pattern made of a conductive material, there is forming a conductive layer for electrically connecting both sides of the circuit pattern of the circuit board in the through hole, the shape of the through-holes adjacent It is narrow in the direction between circuit patterns and long in the circuit extending direction. As described above, the shape of the through hole exposed from the circuit pattern is narrow in the direction between adjacent circuit patterns and long in the circuit extending direction, and examples thereof include a rectangle and an ellipse.
第2の特徴は、前記のスルーホールを回路基板の厚み方向に断面した形状が、テーパ状であることにある。このテーパ状とは、スルーホールが隣接する回路パターンの回路間方向へテーパし、さらに、回路パターンの回路延伸方向にも拡開しているもの、または、前記回路パターン間方向か、回路延伸方向かのいずれか一方にテーパして開口している形状のものである。 The second feature is that the shape of the through hole sectioned in the thickness direction of the circuit board is tapered. The taper shape means that the through hole is tapered in the direction of the circuit between adjacent circuit patterns and further expanded in the circuit extending direction of the circuit pattern, or the direction between the circuit patterns or the circuit extending direction. One of these is tapered and opened.
さらに、第3の特徴は回路パターン間の回路基板に隔壁を形成するところにある。これは、前記したように、回路ピッチが極端に狭く成形されるため、この回路パターンに、例えばリード線端子を半田付けして実装する時、ペースト状半田を使用するので、この半田の飛沫が飛散するため隣接する回路パターン間を短絡してしまう危険性があり、この隔壁はこの飛散防止のためである。 Furthermore, the third feature is that a partition is formed on a circuit board between circuit patterns. This is because, as described above, since the circuit pitch is formed extremely narrow, paste solder is used when soldering and mounting a lead wire terminal, for example, on this circuit pattern. There is a risk of short-circuiting between adjacent circuit patterns due to scattering, and this partition is for preventing this scattering.
さらに、第4の特徴は、上記スルーホールはこのスルーホール内をめっきで埋めたブラインドスルーホールであるところにある。 Further, the fourth feature is that the through hole is a blind through hole in which the through hole is filled with plating.
本発明の効果は、金型、特に成形ピンの破損を防止し、めっきの確実な析出が可能で、そのため、立体回路基板の回路ピッチを限界まで狭くすることができる。さらに、実装時の半田の飛散を防止して、回路短絡を防止できる。特に、スルーホールをブラインドスルーホールにすると、はんだ実装時のフラックスの洗浄工程が省略でき、さらにはんだの流出を阻止できるので、立体回路の信頼性がより高くなる。 The effect of the present invention is to prevent breakage of the mold, particularly the molding pin, and to allow reliable deposition of plating, so that the circuit pitch of the three-dimensional circuit board can be narrowed to the limit. Furthermore, it is possible to prevent solder from being scattered during mounting and to prevent a short circuit. In particular, if the through hole is a blind through hole, the flux cleaning process at the time of solder mounting can be omitted, and further, the outflow of solder can be prevented, so that the reliability of the three-dimensional circuit becomes higher.
図1〜図3を参照して、本発明に係る立体回路基板1の構造について説明すると、絶縁材料を素材とする一次成形品をメッキ処理した回路基板2の表面には、図1に示すように導電材料からなる所定の回路パターン3,3…が形成してあり、裏面にも、図3に示すように所定回路パターン4,4…が形成してある。回路基板2には、図2に拡大して示すように表裏両面の回路パターン3,3…、4,4…を電気的に導通させるスルーホール5,5…の導体層5aが形成してある。
Referring to FIGS. 1 to 3, to describe the structure of a three-dimensional circuit board 1 according to the present invention, the primary molded article to a plating treatment to the surface of the
スルーホール5,5…の内面形状は、隣接する回路パターン3,3間方向、つまり図1の左右方向に狭く、回路延伸方向、つまり図1の上下方向に長い、即ち長方形状である。この長方形状は、このスルーホールの上端開口部5bばかりでなく下端開口部5cの形状も隣接する回路パターン4間方向、つまり図3の左右方向に狭く、回路延伸方向、つまり図3の上下方向に長い。即ち長方形状である。なお、スルーホール5の形状は、長方形状に限定されるものでなく、上下方向に長い楕円形状であってもよい。そのため、このような形状のスルーホール5の成形用ピンも、従来のものに比して大径のものが使用可能になり、このピンの破損の危険性は低下する。
The inner surface shape of the through
回路基板2を厚み方向に断面した形状は、図2に示すように、スルーホール5、5…の表面の上端開口部5bから裏面の下端開口部5cに向けて拡開しているテーパ状である。そのため、回路基板2の裏面の回路パターン4に開口している下端開口部5cは、図1と図3とを対比すると明白なように、表面の上端開口部5bの約2倍の大きさになっている。同時に、回路基板2の裏面の回路パターン4の幅も、表面の回路パターン3の幅に比較して約2倍になっている。なお、スルーホール5のテーパ状とは、図2に示すように、このスルーホールが隣接する回路パターン3,3…、4,4…との回路間方向、つまり、図1、図3の左右方向ばかりでなく、回路パターン3,4の回路延伸方向、つまり図1、図3の上下方向の両方に拡開したテーパ状になっている。しかし、このような両方向に拡開した形状に限定されるものではなく、隣接する回路パターン3,3…、4,4…間方向、または回路パターンの回路延伸方向のいずれか一方に向けて拡開したテーパ状のものでもよい。
The cross-sectional shape of the
このように、スルーホール5をテーパ状にすることにより、アスペクト比が見掛けは例えば10倍になっても、実質的には5倍程度であって、そのためスルーホール内を触媒溶液や無電解溶液が円滑に循環して流動し、触媒の析出、めっき析出を確実にする。また、スルーホール成形用のピン自体も断面台形状に形成できるようになり破損する危険性も顕著に低下する。
Thus, by making the through
また、近年になり回路パターン3,4のピッチは、極端に限界近くまで狭く成形されているため、この回路パターンに、例えばリード線端子を半田付けして実装する時、この半田、特にペースト状半田の飛沫が飛散して隣接する回路パターン3,3間を短絡してしまう危険性があるため、この飛散防止のために、回路パターン間には隔壁6が形成してある。
In recent years, the pitch of the
次に、図4の(A)〜(F)を参照して、本発明に係る立体回路基板の製造工程について説明する。図4(A)は金型を閉じた状態でキャビティ内にめっきグレードの液晶ポリマーを射出して成形された一次成形品20を示し、この一次成形品の外形形状は最終製品である回路基板2に合致するもので、この一次成形品にはスルーホール5が成形用ピンにより形成してある。この液晶ポリマーは芳香族系ポリエステルが使用される。一次成形品20は、めっき処理されるが、まず図4(B)に示すように、その表面は化学エッチングにより粗化された面20aになる。エッチング処理は、例えばカ性ソーダまたはカ性カリを所定濃度に溶解したアルカリ性水溶液を所定温度に加熱し、一次成形品20を所定時間浸漬して行なう。その後、一次成形品20は、再度金型に挿置される。この時、金型には一次成形品20の外周に所定の空隙を有する形状のキャビティが形成されており、この金型が閉じた状態で、マスク剤としてアキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂(例えば、「エコマティAX」日本合成化学工業社の商品名)を射出成形して、図4(C)に示すように所定の表面にはマスク7が形成された二次成形品200となる。そこで、図4(D)に示すように二次成形品200の粗化面20aにパラジウム、金などによる触媒8を付与する。この触媒付与は公知方法のもので、例えば、銀、パラジウム系の混合触媒液に二次成形品200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錫など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、この時、スルーホール5が前記したようにテーパ状であるため触媒溶液が円滑に循環して表面に金を確実に析出させる。
Next, with reference to (A)-(F) of FIG. 4, the manufacturing process of the three-dimensional circuit board which concerns on this invention is demonstrated. FIG. 4A shows a primary molded
次に、図4(E)に示すように、二次成形品200を湯中にて加熱して、二次成形によって成形されたマスク7の部分を湯中に溶出させる。これは二次成形品200を80℃の湯中に10分間入れておくと、「エコマティAX」は完全に湯内に完全に溶出する。そこで、図4(F)に示すように、触媒付与部分をめっきして回路パターン3,4を形成するが、この時、スルーホール5が、前記したようにテーパ状であるため、このスルーホール内を無電解溶液が円滑に循環し、流動するため、めっきが確実に形成できる。このめっきは化学銅めっき、または化学ニッケルメッキなどが用いられる。最後に熱処理して内部の水分を除去して導電性回路を形成する工程を終了し、立体回路基板1が完成する。
Next, as shown in FIG. 4 (E), the secondary molded
以上の実施の形態における立体回路基板1では、一方の回路パターン、例えば上面の回路パターン3に電子素子がはんだ実装され、反対側の回路パターン4を接点として使用する方法において、このはんだ実装時のフラックスやはんだが、スルーホール5内を通過して回路パターン4の接点面に流出し、そのため接点としての機能が阻害されることがある。
In the three-dimensional circuit board 1 in the above embodiment, an electronic element is solder-mounted on one circuit pattern, for example, the
そこで、他の実施の形態を図8〜10を参照して説明すると、スルーホール5はめっき30で埋められ、この埋められためっきの内部はコーン状の中空状になっており、このめっきの下端は下面の回路パターン40になっている。その他の構成は前記の実施の形態と同一で、同一符号を付している。そのため、この実施の形態によると、はんだ実装時のフラックスの洗浄工程が省略でき、さらにはんだの流出を阻止できるので、立体回路の信頼性がより高くなる。
Therefore, another embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10. The through
発明の活用例として、折畳み式携帯電話の回路部と液晶表示面との折畳み部を、同軸ケーブルを介して接続するコネクタとして利用できる。 As an application example of the invention, the folding part between the circuit part of the folding cellular phone and the liquid crystal display surface can be used as a connector for connecting via a coaxial cable.
1 立体回路基板
2 回路基板
3 回路パターン
4 回路パターン
5 スルーホール
6 隔壁
20 一次成形品
30 回路パターン
40 回路パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
20 Primary molded
Claims (4)
上記一次成形品からなる回路基板の両面にめっき処理により導電材料からなる所定の回路パターンを形成し、
上記スルーホールに上記回路基板の両面の回路パターンを電気的に導通させる導体層を形成するものであって、
上記スルーホールの形状は隣接する回路パターン間方向に狭く、回路延伸方向に長い
ことを特徴とする立体回路基板の製造方法。 Forming a through hole with a molding pin in a primary molded product injection-molded with an insulating material ,
Forming a predetermined circuit pattern made of a conductive material by plating on both surfaces of a circuit board consisting of the primary molded article,
A forms a conductive layer for electrically connecting both sides of the circuit pattern of the circuit board in the through hole,
The method of manufacturing a three-dimensional circuit board , wherein the shape of the through hole is narrow in a direction between adjacent circuit patterns and long in a circuit extending direction.
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