JP5584676B2 - プラスチック金属化立体配線の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はプラスチック金属化立体配線の製造方法に関し、特に立体的なプラスチック本体上に形成する立体金属化レイアウト配線の製造方法に関する。

無線通信技術が急速に発展する現在、電子通信製品における信号伝送の品質、及び軽量でコンパクトな形状がますます重視されるようになっている。しかしそのため、タブレットコンピューター、携帯電話端末などのポータブル通信製品では、通信装置の小型化ニーズに応えるため、製品の外観と内部構造の違いに基づき、それぞれに対応したアンテナ構造とその配線方式を設計しなければならない。

従来の方法では、LDS(Laser Direct Structuring)を利用する技術が知られている。それは、レーザーで活性化される特殊なプラスチック材料を用い、予定の本体構造を射出成型し、さらに特定波長のレーザーを利用し、プラスチック材料内に混合された金属ダイスを活性化し、同時に配線レイアウトを定義し、最後に金属化プロセスを行うものである。上記した技術は、携帯電話端末、ポータブルコンピューターのアンテナ、或いは発光ダイオードモジュール、自動車用デバイスなどの製品に広く応用されている。

しかし、LDSプラスチック材料には、金属触媒を混合させなければならず、しかも材質が異なるプラスチック材料及び材料の特性に対応し、異なる成分比率の金属触媒を混合させなければならない。そのため、レーザー活性化の条件が異なってしまい、レーザー波長と金属化を制御するためのパラメーターを一々調整しなおす必要がある。よって、LDSプロセスでは、特定波長のレーザー設備、及び条件の異なった金属化設備、或いは制御パラメーターを採用しなければならないため、設備と製造のコストが非常に高くなってしまう。

この他、レーザーによる構築作業においては、本体表面の温度が上昇することで、本体表面の一部の金属ダイスが除去或いは破壊されてしまい、さらには本体表面の非予定配線区域に沈積してしまう事態が発生することがある。これでは、後続の金属化プロセスにおける、沈積導体配線構造に対する選択性を低下させ、隣接する電子部品間の回路がショートするという問題が発生する。ショートの発生を防止するため、レーザーにより構築する回路の配線間の距離は、適切にコントロールする必要があり、これにより後続の金属化プロセスにおけるあらゆる不良の発生を回避する。
しかし、上記した問題を解決する際には、しばしば回路の密度が十分でないという欠点が発生する。本発明は、従来のプラスチック金属化立体配線の製造方法の上記した欠点に鑑みてなされたものである。

本発明の主要な目的は、立体的なプラスチック本体に、立体的な回路構造を備えさせ、該回路の金属配線層はプラスチック本体のあらゆる立体面に選択的に形成することができ、こうしてパターン化配線の回路レイアウト設計を達成し、3D回路はアンテナ、LED載せ台、回路基板、コネクター、電子装置、或いはハンドルなどの各種違った造形の立体構造物に応用することができるプラスチック金属化立体配線の製造方法を提供することである。

上述の目的を達成するため、本発明は下記のプラスチック金属化立体配線の製造方法を提供する。
プラスチック金属化立体配線の製造方法は、以下のステップを含み、3D構造のプラスチック本体を提供し、該プラスチック本体に対して、表面前処理を行い、該プラスチック本体表面に対して、金属化処理を行い、沈積して金属薄膜層を形成し、該金属薄膜層表面に対してフォトレジスト塗布処理を行い、フォトレジスト保護層を形成し、該フォトレジスト保護層に対して露光/リソグラフ処理を行い、パターン化フォトレジスト保護層を形成し、露光した金属薄膜層に対してエッチング処理を行い、パターン化金属配線層を形成し、該パターン化フォトレジスト保護層に対して剥離処理を行い、該パターン化金属配線層表面に対して表層処理を行い、金属保護層を形成する。

該プラスチック本体は、射出成型、或いはプレス成型により製造し、しかも該プラスチック本体は、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、アクリルブタジエンスチレン(ABS油樹脂)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、液晶ポリマー(LCP)、ポリアミド(PA6/6T)、ナイロン(Nylon)、ポリオキシメチレン(POM)、ポリプロピレン(PP)、プレス或いは射出されたグラスファイバー(Glass-Fiber)の内の１種、或いは１種以上の複合材料により構成する。

該表面前処理は、表面脱脂、表面粗面化、増感及び活性化処理を含み、該表面脱脂は、酸性或いはアルカリ性洗剤を利用し、該プラスチック本体表面の汚れ、油脂を除去する。

該表面粗面化は、機械ブラッシング、ブラスティング、化学エッチング、或いはプラズマの内の１種の方式を利用し、相当程度の粗面化処理を行い、これにより、親水性を備える多孔表面に改質し、後続の該プラスチック本体と金属コーティング層との固着力を高め、該化学エッチングは、クロム酸塩と硫酸の混合溶剤、過硫化物、過酸化水素、過マンガン酸塩と硫酸系の内の１種の粗面化薬剤、或いは隔膜電解システムを応用して生産する強酸化剤を利用し、該プラスチック本体の表面を改質する。

該増感処理では、塩化第一スズ混合酸性溶液中の第一スズイオン(Sn²⁺)を、該プラスチック本体の表面粗面化した多孔陥没内部にしみ込ませ、吸着作用を達成する。
該活性化処理では、塩化パラジウム混合酸性溶液中のパラジウムイオン(Pd²⁺)を、継続注入して反応させ、活性金属微粒を形成し、後続の金属化コーティング層金属沈積作用に有利とする。

該金属化処理は、低温スパッタリング、或いはプラスチックの電気メッキの内の何れかの加工方式を利用し、該プラスチック本体表面に金属を沈積させ、金属薄膜層を形成し、該沈積金属は、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、銅(Cu)の内の１種、或いは１種以上の複合金属の内の１種である。

該フォトレジスト塗布処理は、感光液体フォトレジストを浸漬、パッドプリント、或いはスプレーの方式により、該金属薄膜層の表面にフォトレジスト保護層を塗布し、該フォトレジスト保護層の感光液体フォトレジストは、ポジティブ、或いはネガティブのフォトレジストの何れか１種を選択し、該パッドプリント方式は、パッドプリンターのヘッドを感光液体フォトレジストに浸すことで、金属薄膜層の表面に塗布し、立体配線パターンを備えるフォトレジスト保護層を形成する。

該露光処理は、単面、或いは両面露光の内の何れかを採用し、レーザー、或いは紫外線を利用し、特定の立体露光配線パターンの区域、或いは位置に基づき、フォトレジスト保護層上に直接照射し、該立体露光配線パターンは、立体フォトマスク、パッドプリント配線パターン、或いは直接走査パターンの内の何れかを選択し、該立体フォトマスクは、金属、プラスチック、或いはシリコンゴム材料の内の何れかを選択し、特定配線パターンの光透過槽口を備え、選択的に露光する立体配線パターンのフォトマスクである。

該リソグラフ処理は、造影剤をスプレーし、或いは造影剤に浸す方式の内の何れかを採用し、該剥離処理は、剥離剤をスプレーし、或いは剥離剤に浸す方式の内の何れかを採用する。

該表層処理は、化学メッキ方式を採用し、該金属保護層を形成し、該金属保護層は、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、スズ(Sn)、クロム(Cr)の内の１種、或いは１種以上の複合金属により構成する。

本発明のプラスチック金属化立体配線の製造方法は、一般的なプラスチック材料を本体基材として採用するため、金属触媒を混合した特殊な材料を採用する必要がなく、そのため、材料の選択の幅が広がり、当然コストも低くなり、また、複雑な3D立体配線パターンをフレキシブルに製造できるため、従来のような金型による機械加工の制限を受けることがなく、或いは複雑な配線構造で加工時間とコストが高騰するという問題もなく、さらに、本体と金属配線パターンは、吸着性全体構造に属し、優れた粘着結合度を備えるため、プラスチック本体と金属導体片を、立体製造後に組立てるという従来の技術において必要であったプロセスを不要とすることができ、組立てエラー、或いは衝突による該プラスチック本体と該金属導体片との分離という問題も発生し得ない。

本発明のプラスチック金属化立体配線の製造方法は、立体的なプラスチック本体に、立体的な回路構造を備えさせ、該回路の金属配線層はプラスチック本体のあらゆる立体面に選択的に形成することができ、こうしてパターン化配線の回路レイアウト設計を達成し、3D回路はアンテナ、LED載せ台、回路基板、コネクター、電子装置、或いはハンドルなどの各種違った造形の立体構造物に応用することができる。これにより、本体内部に別に回路キャリアを設置する必要がなくなり、本体の体積を縮小でき、軽量化とコンパクト化のニーズに応えることができる。

本発明プラスチック金属化立体配線製造方法のフローチャートである。 本発明において、プラスチック本体に表面前処理を施す構造の模式図である。 本発明において、プラスチック本体に金属化処理、及びコーティング処理を施す構造の模式図である。 本発明において、プラスチック本体に露光/リソグラフ処理を施す構造の模式図である。 本発明において、プラスチック本体にエッチング及び剥離処理を施す構造の模式図である。 本発明において、プラスチック本体に表層処理を施し、金属保護層を形成する構造の模式図である。

本発明の技術内容、構造特徴、達成する目的を詳細に説明するため、以下に実施例を挙げ並びに図面を組み合わせて説明する。

製造プロセスを示す図１、各製造プロセスの構造を示す図２〜６に合わせて示すように、本発明3Dアンテナ回路の製造方法は、以下のステップを含む。
(1)3D構造のプラスチック本体１０を提供する。プラスチック本体１０は、射出成型、或いはプレス成型により製造する。
最適実施例では、プラスチック本体１０は、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、アクリルブタジエンスチレン(ABS油樹脂)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、液晶ポリマー(LCP)、ポリアミド(PA6/6T)、ナイロン(Nylon)、ポリオキシメチレン(POM)、ポリプロピレン(PP)、プレス或いは射出されたグラスファイバー(Glass-Fiber)の内の１種、或いは１種以上の複合材料により構成する。
図２に示すように、本発明では、射出成型方式により、内陥没状構造であるプラスチック本体１０を製造する。しかも、プラスチック本体１０の陥没部には、多数の不規則凸ブロック、開口、曲面などの各種異なる3D構造を備える。本発明は、一般的なプラスチック材料を本体基材として採用するため、金属触媒を混合した特殊な材料を採用する必要がない。そのため、材料の選択の幅が広がり、当然コストも低くなる。また、複雑な3D立体配線パターンをフレキシブルに製造できるため、従来のような金型による機械加工の制限を受けることがなく、或いは複雑な配線構造で加工時間とコストが高騰するという問題もない。

(2)プラスチック本体１０に対して、表面前処理１１を行う。表面前処理１１は、表面脱脂、表面粗面化、増感及び活性化処理を含む。
上記した表面脱脂は、酸性或いはアルカリ性洗剤を利用し、プラスチック本体１０表面の汚れ、油脂を除去する。
表面粗面化は、機械ブラッシング、ブラスティング、化学エッチング、或いはプラズマの内の１種の方式を利用し、相当程度の粗面化処理を行う。これにより、親水性を備える多孔表面に改質し、プラスチック本体１０と金属コーティング層との固着力を高める。
最適実施例では、化学エッチングは、クロム酸塩と硫酸の混合溶剤、過硫化物、過酸化水素、過マンガン酸塩と硫酸系の内の１種の粗面化薬剤、或いは隔膜電解システムを応用して生産する強酸化剤を利用し、プラスチック本体１０の表面を改質する。上記した増感処理では、塩化第一スズ混合酸性溶液中の第一スズイオン(Sn²⁺)を、プラスチック本体１０の表面粗面化した多孔陥没内部にしみ込ませ、吸着させる。
上記した活性化処理では、塩化パラジウム混合酸性溶液中のパラジウムイオン(Pd²⁺)を、継続注入して反応させ、活性金属微粒を形成し、後続の金属化コーティング層金属沈積作用に有利とする。
図２に示すように、本発明はプラスチック本体１０内、外表面に、各前処理を順番に施す。表面脱脂により、汚れと油脂を除去する。表面粗面化により、親水性多孔表面に改質する。増感により、プラスチック本体１０にしみ込ませ、吸着作用を達成する。活性化により、注入し、活性化金属微粒を形成する。こうして、後続の金属化コーティング層の金属沈積作用の便を図る。

(3)上記したプラスチック本体１０表面に対して、金属化処理を行い、沈積して金属薄膜層１２を形成する。上記した金属化処理は、低温スパッタリング、或いはプラスチックの電気メッキの内の何れかの加工方式を利用し、プラスチック本体１０表面に金属を沈積させ、金属薄膜層１２を形成する。
最適実施例では、上記した沈積金属は、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、銅(Cu)の内の１種、或いは１種以上の複合金属の内の１種である。
図３に示すように、本発明プラスチック本体１０は、ステップ(2)で表面前処理１１を行った範囲に対して金属沈積を行う。これにより、上記した不規則な凸ブロック、開孔、曲面などの位置にはすべて、金属薄膜層１２が形成される。並びに、上記した開孔を通して、プラスチック本体１０内、外表面の金属薄膜層１２は、相互に導通する。

(4)上記した金属薄膜層１２表面に対してフォトレジスト塗布処理を行い、フォトレジスト保護層１３を形成する。フォトレジスト塗布処理は、感光液体フォトレジストを浸漬、パッドプリント、或いはスプレーの方式により、金属薄膜層１２の表面にフォトレジスト保護層１３を塗布する。パッドプリント方式は、パッドプリンターのヘッドを感光液体フォトレジストに浸すことで、金属薄膜層の表面に塗布し、立体配線パターンを備えるフォトレジスト保護層１３を形成する。
最適実施例では、上記したフォトレジスト保護層１３の感光液体フォトレジストは、ポジティブ、或いはネガティブのフォトレジストの何れか１種を選択する。
図３に示すように、本発明プラスチック本体１０は、ステップ(3)で行った金属化処理の範囲(上記と同様に、不規則凸ブロック、開孔、曲面など位置)を、フォトレジスト塗布材料により覆い、フォトレジスト保護層１３を形成する。

(5)上記したフォトレジスト保護層１３に対して露光/リソグラフ処理１７を行い、パターン化フォトレジスト保護層１４を形成する。上記した露光処理は、単面、或いは両面露光の内の何れかを採用する。上記したリソグラフ処理は、造影剤をスプレーし、或いは造影剤に浸す方式の内の何れかを採用する。
最適実施例では、上記した露光処理は、レーザー、或いは紫外線を利用し、特定の立体露光配線パターンの区域、或いは位置に基づき、フォトレジスト保護層１３上に直接照射する。上記した立体露光配線パターンは、立体フォトマスク、パッドプリント配線パターン、或いは直接走査パターンの内の何れかを選択する。上記した立体フォトマスクは、金属、プラスチック、或いはシリコンゴム材料の内の何れかを選択し、特定配線パターンの光透過槽口を備え、選択的に露光する立体配線パターンのフォトマスクである。
図４に示すように、本発明プラスチック本体１０は、両面露光を採用し、プラスチック本体１０上方に、第一露光パターン１７１、プラスチック本体１０下方に、第二露光パターン１７２をそれぞれ形成する。さらに、造影剤を利用し、局部区域のフォトレジスト構造を溶解させ除去し、パターン化フォトレジスト保護層１４を形成する。

(6)露光した金属薄膜層１２に対してエッチング処理を行い、パターン化金属配線層１５を形成する。上記したエッチング処理は、エッチング液をスプレーし、或いはエッチング液に浸す方式の内の何れかを採用する。
図５に示すように、パターン化フォトレジスト保護層１４の保護を受けた区域下の金属薄膜層１２のエッチング液は除去されないため、パターン化フォトレジスト保護層１４に対応したパターン化金属配線層１５を直接形成する。

(7)上記したパターン化フォトレジスト保護層１４に対して剥離処理を行う。上記した剥離処理は、剥離剤をスプレーし、或いは剥離剤に浸す方式の内の何れかを採用する。
図５に示すように、上記したパターン化金属配線層１５上方を覆うパターン化フォトレジスト保護層１４を、剥離剤を使用し完全に除去する。これにより、上記したパターン化金属配線層１５は露出する。

(8)上記したパターン化金属配線層１５表面に対して表層処理を行い、金属保護層１６を形成する。上記した表層処理は、化学メッキ(無電解メッキ)方式を採用して加工し、上記した金属保護層１６を形成する。
最適実施例では、上記した金属保護層１６は、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、スズ(Sn)、クロム(Cr)の内の１種、或いは１種以上の複合金属により構成する。
図６に示すように、本発明は最後に、プラスチック本体１０の内、外表面のパターン化金属配線層１５に化学メッキを施す。これにより、配線層は厚みを増し、上記した金属保護層１６を形成し、さらに金属配線層表面の抗酸化性、及び溶接性を高めることができる。

本発明プラスチック金属化立体配線の製造方法は、立体的なプラスチック本体１０に、立体的な回路構造を備えさせ、該回路の金属配線層はプラスチック本体１０のあらゆる立体面に選択的に形成することができ、こうしてパターン化配線の回路レイアウト設計を達成し、3D回路はアンテナ、LED載せ台、回路基板、コネクター、電子装置、或いはハンドルなどの各種違った造形の立体構造物に応用することができる。これにより、本体内部に別に回路キャリアを設置する必要がなくなり、本体の体積を縮小でき、軽量化とコンパクト化のニーズに応えることができる。

上記の本発明名称と内容は、本発明技術内容の説明に用いたのみで、本発明を限定するものではない。本発明の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本発明の保護範囲に含むものとする。

１０ プラスチック本体
１１ 表面前処理
１２ 金属薄膜層
１３ フォトレジスト保護層
１４ パターン化フォトレジスト保護層
１５ パターン化金属配線層
１６ 金属保護層
１７ 露光/リソグラフ処理
１７１ 第一露光パターン
１７２ 第二露光パターン

Claims (12)

1. プラスチック金属化立体配線の製造方法は、以下のステップを含み、
   (1)3D構造のプラスチック本体を提供し、
   (2)前記プラスチック本体に対して、表面前処理を行い、前記表面前処理は、表面脱脂、表面粗面化、増感及び活性化処理を含み、
   (3)前記プラスチック本体表面に対して、低温スパッタリング或いは無電解メッキのいずれかの金属化処理を行い、金属薄膜層を形成し、
   (4)前記金属薄膜層表面に対して、浸漬、パッドプリント、或いはスプレーのいずれかの方式により、フォトレジスト塗布処理を行い、フォトレジスト保護層を形成し、
   (5)前記フォトレジスト保護層に対して露光/リソグラフ処理を行い、パターン化フォトレジスト保護層を形成し、前記露光処理は、単面、或いは両面露光の内の何れかを採用し、レーザー、或いは紫外線を利用し、特定の立体露光配線パターンの区域、或いは位置に基づき、フォトレジスト保護層上に直接照射し、前記立体露光配線パターンは、パッドプリント配線パターン、或いは直接走査パターンの内の何れかを選択し、
   (6)露光した金属薄膜層に対してエッチング処理を行い、パターン化金属配線層を形成し、
   (7)前記パターン化フォトレジスト保護層に対して剥離処理を行い、
   (8)前記パターン化金属配線層表面に対して表層処理を行い、金属保護層を形成することを特徴とするプラスチック金属化立体配線の製造方法。
2. 請求項１記載のプラスチック金属化立体配線の製造方法において、前記プラスチック本体は、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、アクリルブタジエンスチレン(ABS油樹脂)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、液晶ポリマー(LCP)、ポリアミド(PA6/6T)、ナイロン(Nylon)、ポリオキシメチレン(POM)、ポリプロピレン(PP)、プレス或いは射出されたグラスファイバー(Glass-Fiber)の内の１種、或いは１種以上の複合材料により構成することを特徴とする、プラスチック金属化立体配線の製造方法。
3. 請求項１記載のプラスチック金属化立体配線の製造方法において、前記プラスチック本体は、射出成型、或いはプレス成型により製造することを特徴とする、プラスチック金属化立体配線の製造方法。
4. 請求項１記載のプラスチック金属化立体配線の製造方法において、前記表面脱脂は、酸性或いはアルカリ性洗剤を利用し、前記プラスチック本体表面の汚れ、油脂を除去することを特徴とする、プラスチック金属化立体配線の製造方法。
5. 請求項１記載のプラスチック金属化立体配線の製造方法において、前記表面粗面化は、機械ブラッシング、ブラスティング、化学エッチング、或いはプラズマの内の１種の方式を利用し、粗面化処理を行い、
   これにより、親水性を備える多孔表面に改質し、後続の前記プラスチック本体と金属コーティング層との固着力を高めることを特徴とする、プラスチック金属化立体配線の製造方法。
6. 請求項１記載のプラスチック金属化立体配線の製造方法において、前記増感処理では、塩化第一スズ混合酸性溶液中の第一スズイオン(Sn ²⁺ )を、前記プラスチック本体の表面粗面化した多孔陥没内部にしみ込ませ、吸着作用を達成することを特徴とする、プラスチック金属化立体配線の製造方法。
7. 請求項１記載のプラスチック金属化立体配線の製造方法において、前記活性化処理では、塩化パラジウム混合酸性溶液中のパラジウムイオン(Pd ²⁺ )を、継続注入して反応させ、活性金属微粒を形成し、後続の金属化コーティング層金属沈積作用に有利とすることを特徴とする、プラスチック金属化立体配線の製造方法。
8. 請求項１記載のプラスチック金属化立体配線の製造方法において、前記金属化処理は、前記プラスチック本体表面に金属を沈積させ、金属薄膜層を形成し、
   前記沈積金属は、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、銅(Cu)の内の１種、或いは１種以上の複合金属の内の１種であることを特徴とする、プラスチック金属化立体配線の製造方法。
9. 請求項１記載のプラスチック金属化立体配線の製造方法において、前記フォトレジスト保護層の感光液体フォトレジストは、ポジティブ、或いはネガティブのフォトレジストの何れか１種を選択することを特徴とする、プラスチック金属化立体配線の製造方法。
10. 請求項１記載のプラスチック金属化立体配線の製造方法において、前記パッドプリント方式は、パッドプリンターのヘッドを感光液体フォトレジストに浸すことで、金属薄膜層の表面に塗布し、立体配線パターンを備えるフォトレジスト保護層を形成することを特徴とする、プラスチック金属化立体配線の製造方法。
11. 請求項１記載のプラスチック金属化立体配線の製造方法において、前記リソグラフ処理は、造影剤をスプレーし、或いは造影剤に浸す方式の内の何れかを採用し、
    前記剥離処理は、剥離剤をスプレーし、或いは剥離剤に浸す方式の内の何れかを採用することを特徴とする、プラスチック金属化立体配線の製造方法。
12. 請求項１記載のプラスチック金属化立体配線の製造方法において、前記表層処理は、化学メッキ方式を採用し、前記金属保護層を形成し、
    前記金属保護層は、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、スズ(Sn)、クロム(Cr)の内の１種、或いは１種以上の複合金属により構成することを特徴とする、プラスチック金属化立体配線の製造方法。

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