JP4152274B2 - 射出成形コンダクタ支持装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、いわゆる射出成形回路部品（ＭＩＤ：Ｍｏｕｌｄｅｄ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｄｅｖｉｃｅ）技術における２つの構成材の射出成形方法を用いて製造されたコンダクタ支持装置及び新規な製造方法に関する。

上記のＭＩＤ技術を用いて製造された射出成形コンダクタ支持装置の採用は増加の一途である。その理由は、従来のプリント基板と異なり、こうした装置は、複雑な三次元コンダクタ構造の製造を可能にするからである。下記特許文献１には、支持基板の表面に所望の配置を伴ったプリント配線が形成され、射出成形で通常採用されている熱可塑性プラスチック材料からなる支持基板が実装されたコンダクタ支持装置の可能な構造及び装置が記述されている。プリント配線は、この場合、全表面に渡ってあらかじめ金属化された支持基板のレーザー露光処理の結果である。

しばしば使用される射出成形方法は、また、いわゆる２つの構成材を射出成形する製法である。この場合、電気メッキによって基本的に金属化されうる第１プラスチック材料が、射出成形により第１支持基板を製造するために採用される。その上には、適切に構成された射出成形鋳型を用いて、基本的には金属化され得ず、第２プラスチック材料でできた第２支持基板が成形され、第１支持基板の所定部分は覆われない。以下の電気メッキ製法では、コンダクタ装置として機能する金属化層が第１支持基板の覆われていない部分に形成される。

昨今、直接的なレーザー露光処理を含むＭＩＤ技術の形状が使われ始めている。こうした方法では、非特許文献１に例えば記載のように、所望のプリント配線の配置に続いて、本質的に金属化され得ない支持基板の所定表面部分をレーザー光線によって活性化することにより、高性能プラスチック（例えば、いわゆるＰＢＴＭＩＤ，ＰＡ６／６ＴＭＩＤ）上に回路レイアウトが形成され、金属化の結果、金属化層が生じ、所望のプリント配線がされる。
欧州特許第０７８２７６５Ｂ１号明細書 定期刊行物"ＰＬＡＳＴＶＥＲＡＲＢＥＩＴＥＲ"の２００１年版、１１号、９２ページ

高度な３次元性質を有する複雑な構造の製造のために、具体的には、ビア、大きな接続表面又はアンダーカッティングが必要とされる場合には、２つの構成材を射出成形する方法が圧倒的に採用される一方で、非常に精密なコンダクタトレース又は精密に分配されたコンダクタパターンが必要な場合には、直接的なレーザー露光処理に基づいたレーザー光線活性化が主として採用される。

本発明の目的は、コンダクタの構造において、複雑かつ精密な構造を含むコンダクタ支持装置の比較的単純な製造を可能にする方法を提案することである。

こうした及び／又は他の目的を達成するために、本発明における明細書、請求項、及び図から、射出成形されたコンダクタ支持装置が明らかになる。
そのコンダクタ支持装置とは、射出成形を用いることで、第１支持基板が部分的に覆われないままでいるように、第２支持基板が第１プラスチック材料上に形成され、基本的には金属化されうる第１プラスチック材料からなる第１支持基板と、レーザー光線によって活性化されうるが、基本的には金属化され得ない第２プラスチック材料からなる第２支持基板と、２つの支持基板に渡って延在し、第１支持基板の覆われていない部分上と第２支持基板のレーザー光線により活性化された部分上とに形成された、金属化層からなる電気的コンダクタ装置とを有する。

さらに、本発明の目的は、２つの構成材を射出成形する方法を用いて射出成形されたコンダクタ支持装置の製造のための方法によって達成される。こうした方法においては、基本的には金属化されうる第１プラスチック材料と基本的には金属されないがレーザー光線によって活性化されうる第２プラスチック材料とが互いに形成又は成形され、それにより、基板本体が形成され、該基板本体は、前記第１プラスチック材料からなる第１支持基板と前記第２プラスチック材料からなる前記第１支持基板を部分的に覆う第２支持基板とを含み、その後、金属化パターンがレーザー光線活性化により前記第２支持基板上に形成され、該パターンは前記第１支持基板の１つ又はそれ以上の覆われていない部分に少なくとも部分的に隣接し、その後、金属化層は前記金属化パターンと覆われていない部分とに同時に形成され、その結果、金属化層は電気的コンダクタとして利用されうる。

したがって、本発明は本質的には既知の２つの構成材の射出成形方法を踏まえ、しかしながら、レーザー光線による活性化を可能にする構造を持つ、第２支持基板のための金属化不可能なプラスチック材料を使用する。第１支持基板の覆われていない部分を備える金属化可能な部分と、第２支持基板のレーザー露光処理により射出成形後活性化される部分とを所有するコンダクタ支持装置が製造されてもよい。それにより、高度な３次元を特徴とした比較的複雑な金属化された部分と非常にきめが細かくて薄い金属化された部分の両方であって、１つ又はそれ以上の地点で互いに接続されている２つの支持基板を有する基板本体上に、製造が可能になる。金属化の結果、電気メッキによって都合よく遂行されるかもしれない何か、つまり金属化層が金属化された部分上に形成され、その配置はあらかじめ設定された金属化された部分に基づく。設計士によって広範囲にわたってレイアウトが変更されてもなお、極度に高度な精度を保つコンダクタ支持装置が製造されてもよい。

第１支持基板には、規格ＰＡ６６−ＧＦ，ＰＣ／ＡＢＳ又はＬＣＰ（Ｖｅｃｔｒａ Ｅ８２０ｉ−Ｐｄ）を備えた第１プラスチック材料を使用するのが都合よく、第２支持基板には、ドイツ、ガープゼン３０８２７の企業であるＬＰＫＦ レーザー＆エレクトロニクス アーゲーから入手可能な規格ＰＡ６／６ＴＭＩＤ，ＰＢＴＭＩＤ又はＰＰＭＩＤを備えたプラスチック材料が推薦される。

本発明のさらなる有益な発展及び好適な形状は、図面と共に、詳細な実施例の開示を参照することで、理解されるだろう。

図１は、本発明に基づくコンダクタ支持装置１を示し、この装置1は、本発明に基づく製造方法を用いて製造されている。射出成形コンダクタ支持装置１は、３次元ＭＩＤ構成材の形状で設計されている。装置１は、第１支持基板３と射出成形によりその上に成形された第２支持基板４からなる、少なくとも２つの異なるプラスチック材料を備えた基板本体２を有する。

図２は、射出成形による製造後の第１支持基板３を示す。この第１支持基板３は、第２支持基板４以前に都合よく製造される。第１支持基板３の射出成形による製造後、第１支持基板３上にあらゆる所望の方法で射出成形することにより、第２支持基板４は成形される。２つの支持基板３及び４はプラスチック材料からなるので、基板本体２は２つの構成材による射出成形体を構成する。

基板本体２は、電気コンダクタ装置５で表面を覆われている。電気コンダクタ装置５は、金属化からなる。より具体的には、基板本体２の所定部分を電気メッキすることによって形成される。

電気コンダクタ装置５の第１構成材５ａは、第１支持基板３上に延在する。電気コンダクタ装置５の第２構成材５ｂは、第２支持基板４の表面上に延在する。１つ又はそれ以上の移行領域６上では、少なくともいくつかの第１構成材５ａ及び第２構成材５ｂが互いに電気的に接続されている。なぜならば、ここでは連続的な金属化が行われているからである。

電気的コンダクタ装置５の第２支持基板４上に形成された第２構成材５ｂは、例示のように、精密なコンダクタ構造を表す。第２構成材５ｂは、１つ又はそれ以上の比較的薄いコンダクタトレースから構成され、それぞれのコンダクタの幅の大きさは１００μｍ以下が可能である。コンダクタ装置５は、例示のように、第２支持基板４上の接続位置を規定することができる。接続位置７では、プリント配線の複数の要素が、金属化によって規定されるように接続パッド８で終了する。接続パッド８では、例えばチップのような電気的構成材が、所定の位置に接続かつ固定されてもよい。したがって、電子回路が何の問題もなく製造されうる。

コンダクタ装置５の第２構成材５ｂは圧倒的に２次元、又はわずかに３次元構造を有するのみであるが、第１構成材５ａは非常に複雑でかつ比較的顕著な３次元構造を有してもよい。第１構成材５ａは、この場合、例えば、第１支持基板３の適切な配置により規定された、１つ又はそれ以上の接続スリーブ１２又は１つ又はそれ以上のばね接続要素１３の表面上に配置されている。接続スリーブ１２の代替として、他の異なる接続構成材を使用することも可能である。さらに、電気的コンダクタ装置を第１支持基板３上に、例えば、遮蔽領域又はビアとして、配置してもよい。

[射出成形支持基板の製造の好適な方法の説明]
製造の際、まず、射出成形を用いて第１プラスチック材料を使用して第１支持基板３が製造される。第１支持基板３の配置は、コンダクタ支持装置１の所望の構造に依存しており、言い換えれば、使用目的に依存する。例えば、コンダクタ支持装置１が電気的制御又はセンサの構成材であることは可能であり、しかしながら、例えば通信技術又は自動化の電気回路の構成材のように、他の適用分野は限定されない。

射出成形により製造された第１支持基板３は、とりわけ、コーティングされていない接続スリーブ１２と接続要素１３とを有する。
第１支持基板３が製造される第１プラスチック材料１４は、基本的には金属化されうる。したがって、例えば、前述のヨーロッパ特許公報０ ７８２ ７６５ B１に記述されたように、従来の方法で、表面一帯を金属化することは適切である。

プラスチック材料として、具体的には、規格ＰＡ６６−ＧＦ，ＰＣ／ＡＢＳ又はＬＣＰ（Ｖｅｃｔｒａ Ｅ８２０ｉ−Ｐｄ）を有するプラスチックの使用を推薦する。
第２プラスチック材料１５は、次の射出成形工程において、射出成形により製造された第１支持基板３上に成形され、こうした材料は、硬化状態で第２支持基板４を構成する。図３に示したように基板本体２は２つのプラスチック構成材１４及び１５、ひいては、２つの支持基板３及び４から構成される。基板本体２は剛性構造ユニットである。

第１支持基板３上への第２プラスチック材料１５の成形及び射出は、他の部分が覆われず露出のままである一方で、第１支持基板３の所定部分は第２プラスチック材料１５によって覆われているといった方法で実施される。多様な別の覆われていない部分は参照番号１６により図３に示される。成形された第２プラスチック材料１５によって覆われたこのような部分は、例として図２の１７で示されている。

第１支持基板３の選択的に露出及び覆われている所定部分は、射出成形の適切な設計により遂行される。適切な設計においては、第２プラスチック材料１５は、第１プラスチック材料１４、ひいては第１支持基板３上に成形される。

第２プラスチック材料１５は、基本的には金属され得ない。したがって、第２プラスチック材料１５は、例えば、前述のヨーロッパ特許公報０ ７８２ ７６５ Ｂ１に記述されているように、従来の段階を踏んで金属化され得ない。

しかしながら、第２プラスチック材料１５は、レーザー光線により活性化されうる更なる特性を持っていることが好ましい。選択された部分の表面上に基板本体２の成形をした後、こうした材料の特性に基づいて、第２支持基板４は直接的なレーザー露光処理の対象となる。こうした活性化工程は、図３の１８に示される。ここでは、レーザー２２が機械的位置装置（詳細は示されていない）を用いて広がるので、ビーム２３は、第２支持基板4の表面上に破線で示された金属化パターン２４を形成する。

第２プラスチック材料は例えば、内蔵されたレーザー活性化可能な金属粒子、又は、言い換えれば、例えばパラジウム又は銅のようなメタル種を備えたプラスチック材料で、ＭＩＤアプリケーションのために最適化されたＰＢＴ（ポリブチレン・テレフタレート樹脂）プラスチックである。それは、例えば、ドイツ、ガープゼン３０８２７の企業であるＬＰＫＦ レーザー＆エレクトロニクス アーゲーからから入手可能な規格ＰＡ６／６ＴＭＩＤ，ＰＢＴＭＩＤ又はＰＰＭＩＤを有するプラスチック材料である。

第２支持基板４の表面をレーザー光線で掃引することにより、基板表面の部分的な活性化を引き起こし、それにより所望の回路レイアウトが作られる。影響を受けた表面部分では、材料の部分的な活性化が起こる。他方では、特別の目的の非導電性作用物質からなるメタル種は分割され、又はメタル種の外皮は壊され露出される。同時に、プラスチック材料のフィラーが照射表面部分の顕著な荒さを生成することは可能である。このことは同様に、活性化された金属化パターン２４は、本質的に金属化され得ない第２支持基板上に形成され、かつ、こうしたパターン上に、金属化層は以下の電気メッキ金属化工程において形成されうることを意味する。切り離され、かつ部分的に露出されたメタル種を有する部分において、例えば、銅との部分的金属化がレーザー光線をトレースした後に起こり、こうした荒さが、電気メッキ槽で生じた金属コーティング又は層のためのかなり満足できる接着につながる。

第２支持基板５の所定部分にレーザー活性化を行うと、電気メッキによって金属化されうる複数の表面を有する基板本体２が存在する。電気メッキにより金属化されうるこうした表面部分の場合、一方には第１支持基板３上の露出部分１６があり、他方には直接的なレーザー露光処理が施された金属化パターン２４がある。

基板本体２は、概して電気メッキ処理の影響を受け、かつ、電気メッキ槽に含まれる金属、具体的には銅が、上述の位置に堆積される。その結果、前述の位置にて金属化が継続し、電気的コンダクタ装置５（図１参照）が構成される。

移行領域６では、金属化パターン２４があらかじめ形成されるので、対応する表面部分６’では、金属化パターン２４が第１支持基板３の露出部分１６に隣接する。その結果、継続的で、連続的な金属化又は金属コーティングが移行領域６で形成される。

表面部分６’用の出発地点として、第１支持基板３の大きなパッドのような露出部分１６’を使用するのは好都合である。金属化パターン２４と露出部分１６の間に信頼性の高い接続の確立が可能になるのは、この方法においてである。

本発明に基づいた方法が、非常に柔軟性のあるコンダクタレイアウト設計をもたらすのは明らかであろう。こうした点において、高度な３次元構造及び精密なコンダクタ構造の両方が他及び同じ化学処理を使用して製造されてもよい。したがって、この方法は非常に合理的な方法で採用されうる。

多くの異なる可能な形態の一つにおける本発明の方法を用いて製造されたコンダクタ支持装置を示す図である。 図1に基づいたコンダクタ支持装置の、第１射出成形工程で製造された第１支持基板を示す図である。 第１支持基板上に射出形成することにより第２支持基板が形成又は成形され、レーザー光線を用いる直接レーザー露光処理が第２支持基板上に破線で示されるように金属化パターンを形成するために採用された段階を示す図である。

符号の説明

１…コンダクタ支持装置、２…基板本体、３…第１支持基板、４…第２支持基板、５…電気コンダクタ装置、５ａ…第１構成材、５ｂ…第２構成材、６…移行領域、７…接続位置、８…接続パッド、1２…接続スリーブ、１３…ばね接続要素、１４…第１プラスチック材料、１５…第２プラスチック材料、１６…露出部分、１７…覆われた部分、１８…活性化工程
２２…レーザー、２３…ビーム、２４…金属化パターン

Claims (6)

1. 第１支持基板であって、該第１支持基板が部分的に覆われないままでいるように、射出成形により第２支持基板がその上に形成され、事前のレーザー光線による活性化なしで金属化されうる第１プラスチック材料からなる第１支持基板と、
   レーザー光線によって事前に活性化された領域のみが金属化されうる第２プラスチック材料からなる第２支持基板と、
   ２つの支持基板に渡って延在し、前記第１支持基板の覆われていない部分上と前記第２支持基板のレーザー光線により活性化された部分上とに形成された、金属化層からなる電気的コンダクタ装置とを有する、射出成形コンダクタ支持装置。
2. 前記コンダクタ装置が、前記第１支持基板の一体構成材によって構成されたばね要素、又は、接続構成材上に延在することを特徴とする、請求項１に記載のコンダクタ支持装置。
3. 前記第１プラスチック材料が、規格ＰＡ６６−ＧＦ，ＰＣ／ＡＢＳ又はＬＣＰ（Ｖｅｃｔｒａ Ｅ８２０ｉ−Ｐｄ）のいずれかを用いたものであり、前記第２プラスチック材料が、規格ＰＡ６／６ＴＭＩＤ，ＰＢＴＭＩＤ又はＰＰＭＩＤのいずれかを用いたものであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンダクタ支持装置。
4. ２つの構成材を射出成形する方法を用いた射出成形コンダクタ支持装置の製造方法であって、
   事前のレーザー光線による活性化なしで金属化されうる第１プラスチック材料及びレーザー光線によって事前に活性化された領域のみが金属化されうる第２プラスチック材料が互いに形成又は成形され、それにより、基板本体が形成され、該基板本体は、前記第１プラスチック材料からなる第１支持基板と前記第２プラスチック材料からなり前記第１支持基板を部分的に覆う第２支持基板とを含み、さらに、金属化パターンが第２支持基板の表面上を移動するレーザー光線による活性化により前記第２支持基板上に形成され、該パターンは前記第１支持基板の１つ又はそれ以上の覆われていない部分に少なくとも部分的に隣接し、さらに、金属化層は前記金属化パターンと覆われていない部分とに同時に形成され、その結果、金属化層は電気的コンダクタとして利用されうるということを特徴とする、方法。
5. 前記金属化パターンが前記第１支持基板上の大きいサイズのパッドのように覆われていない部分に隣接することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１プラスチック材料が、規格ＰＡ６６−ＧＦ，ＰＣ／ＡＢＳ又はＬＣＰ（Ｖｅｃｔｒａ Ｅ８２０ｉ−Ｐｄ）のいずれかを用いたものであり、前記第２プラスチック材料が、規格ＰＡ６／６ＴＭＩＤ，ＰＢＴＭＩＤ又はＰＰＭＩＤのいずれかを用いたものであることを特徴とする、請求項４又は５に記載の方法。

Images