JPH0335584A - 立体配線回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、小形電子計算機、通信、映像機器等各種の電
子機器をはしめ、自動車や航空機等の計器盤及び、衛星
通信用のパラボラアンテナ等多方面に使用することがで
きる、弾力性に冨み、がっ、絞り加工が可能な立体配線
回路基板の製造方法に関するもので、その目的は、電子
機器等の軽薄短小化及び構成部品点数の削減に即応でき
、しかも、従来のりジット又はフレキシブル配線板の製
造設備の一部をそのまま利用して、信頼性が高く、量産
性に優れた立体配線回路基板の製造方法を提供すること
にある。

〔従来の技術〕

近年、例えば、プログラム内蔵方式の小型電子計算機、
所謂パーソナル・コンピュータ等の電子機器においては
、装置の小型化、高性能化、多機能化等各種の要求に伴
い、前記機器に使用するプリント配線板も配線の高密度
化、回路の微細化等の対応が当然必要となってくる。

そして、現在実用化されているプリント配線板の基板は
、主にガラス基材エポキシ樹脂積ＩＮ板が使用されてい
るが、この積層板は硬質基板であるため、偏平な状態で
しか使用できず、即ち、湾曲させての立体的で３次元的
な使用が全く不可能であった。従って、前記の積層板は
ａ器のデソトスペースを有効に利用することができない
ばかりか、平面的な使用しかできないため、電子ａ器の
軽薄短小化や小型軽量化に寄与させるには限界があった
。

しかるに、最近、硬質基板としての性能を備えながら、
曲げ及び絞り加工が可能な銅張金属ヘス基板が、例えば
、松下電工株式会社で商品名「金属ベース基板」として
開発されている。

前記鋼張金属ベース基板の基本構造は、アルミ板等の金
属板と、絶縁層と、ｗ４箔層とを３層形状に成形加工し
たもので、金属の塑性機能をそのまま活して絞り加工が
行えるように形威されている。

前記基板の具体的な使用状態を第１Ｏ図にて例えば、小
型電子卓上計算機に用いるプリント配線板に実施した例
で説明する０図中１は板厚が約０゜５ｍのアルミニウム
板、２はエポモシ樹脂系の接着剤で、前記アルミニウム
板ｌ上に約４０μの厚さでコーテングされている。３は
前記接着剤層２を介して銅箔をラミネートした後、エツ
ジング処理により所定のパターン形状に形成した導体パ
ターン、４は卓上計算機のキーボード（図示せず）の接
点用に、前記導体パターン３と同様の処理にて形威した
導体パターン、５はフラットパッケージタイプの大規模
集積回路ＬＳＩである。

このように、金属板のベースを使用したプリント配線基
板６は、金属のシャーシとプリント配線板とを一体的に
形威し、これを、例えば、絞り加工あるいは、曲げ加工
して使用することによって、電子機器に使用する部品の
チップ化に伴う部品点数の削減により、コストダウンが
はかれるとともに、機器の薄形化によって電子機器の小
形化ができる利点がある。

又、他の実施例として、前記の銅張金属ヘース基板６と
は異なり、熱可塑性樹脂を、例えば、機枠状に射出成形
し、これに、前記同様の導体パターンを具備させた基板
も試作されている。その実施例を第１１図によって説明
する。７は熱可塑性樹脂を所要の形状に射出成形した基
板の一部を示し、この基板７の上、下面には化学銅メッ
キ箋により導体パターン８，９を形成し、これら導体パ
ターン８．９はスルホール部ｌＯにて接続されている。

１１は基板７上に所定の導体パターン８と接続して取付
けた大規模集積回路ＬＳＩである。

前記した基板７は射出成形物のハウジング内壁部材等に
導体パターン８，９を直接形成することが可能となり、
これにより、プリント配線板を別に製作して使用する必
要がなくなるため、組立工数の低減及び機器の小形、軽
量化をはかることができる利点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記金属板と絶縁層とｗ４箔層とを３層形状に設けたプ
リント配線基板６においては、ベースとなるアルミニウ
ムの比重がＺ、７であるため、従来のりジソト板の製造
工程を使用して製造すると、製造したプリント配線基板
６の自動排出時、あるいは自動受渡し時等において、ア
ルミ製の基板が他のアル旦基板と衝接して基板上の導体
パターンを傷つけたり、断線させたり、あるいは、金属
板の使用によりプリント配線基板の重量がかさむ等の不
具合が生しやすく、生産性を阻害する大きな要因となっ
ていた。又、製造工程中、酸、アルカリ等の薬品を使用
する関係上、アルミ基板を薬品から保護するために、例
えば、保護塗料を特別に塗布したり、フィルム等をラミ
ネートする等何らかの腐食防止対策を施す必要があり、
これにより、製造工程が複雑化して生産性を向上させる
ことがむつかしく、結果として製造原価を高くする問題
があった。

又、導体パターンを、射出成形したハウジングの内壁部
材等に設けるようにした基板においては、端板が立体化
しているため、導体パターンを形成する場合、特殊な金
型を用いて金型内でのメッキ、フィルム圧着、化学銅メ
ッキ等の各処理を行わなければならず、製造にあたり、
現在のところ自動化がむつかしく、しかも、安定した導
体パターンの形成が簡単に行えず、手間と時間が非常に
かかり、製造コストに見合う生産性を期待することが困
難であった。

本発明は前記の問題に鑑み、特殊加工した偏平な絶縁基
板を用いて該基板の曲げ、絞り加工を容易となした立体
配線回路基板の製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段及び作用］本発明は、熱可
塑性の高粘度飽和ポリエステル樹脂をベースとして、こ
れに、ガラス繊維及び無機フィラーを充填複合し、これ
を押出成形加工によってシート状の非結晶状態の絶縁基
板を形成し、この絶縁基板の結晶化前の状態で導体パタ
ーンを形成し、この絶縁基板を結晶化する温度で所要の
形状に構成したり、絞り加工等を行うか、あるいは、前
記非結晶状態の絶縁基板を、結晶化温度により所要の形
状に絞り加工等を行ってから、導体パターンを形成する
ことにより、自己復帰性に優れた立体配線回路基板の製
造を可能としたもので、これにより、弾力性に優れ、し
かも、絞り等の変形加工部分に外力が加えられた場合、
−時的に変形状態が崩れても、自己復帰性によって絞り
等の変形加工を行った状態に復帰させることができる立
体配線回路基板の製造を可能とし、この配線回路基板の
使用により電子機器自体及び機器構成部品の軽薄短小化
や小形軽量化をはかるようにしたことを特徴とする。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を添付する図面に基づいて説明す
る。

最初に、本発明の立体配線回路基板に使用する絶縁基板
の製造について説明する。前記絶縁基板は、熱可塑性の
高粘度飽和ポリエステル樹脂に、ガラス繊維と無機フィ
ラーとを充填複合し、これを所要の厚さ（約０．５〜ｌ
閣）でシート状に押し出して成形することによって得ら
れ、この絶縁基板は、例えば、ユニチカ株式会社で開発
された電気絶縁材料で、商品名「ユニレート」がこれに
該当する。この絶縁基板はシート状に押出成形された時
点では、非結晶状態にあって弾力性に富み、所要の温度
で加熱すると、結晶化して所定の形状を恒久的に維持す
るとともに、必要以上の外力を加えた場合も偏平状とな
らず、所定形状に自己復帰することができるよう弾力性
を備えて設けられる。

次に、前記のようにして形成した絶縁基板を用いて、第
２図に示すような、３次元的要素を備えた立体配線回路
基板（以下、単に配線基板）２０を製造する実施例を第
１図ないし第４図によって説明する。

第１図において、前記シート状に押出して所要厚さに積
層して成形した非結晶状態の絶縁基板上に、接着シート
を約５０°Ｃの温度により、ｌ　Ｏｋｇ／　ｃ＋１の加
圧条件下で約２０分の時間をかけて仮接着し、つづいて
、前記接着シート上に、厚さ３５μの銅箔を、熱ロール
プレスにより約７０゛Ｃの温度で１０ｋｇ／ｃｄの条件
下で加熱及び加圧してラミネート処理を行う。次に導体
パターンを形成するためのエンチングレジストを銅箔上
に印刷して硬化させ、つづいて、エツジンダ液を用いて
工ンジング処理を行い、更に、この上から、電子部品の
実装時、半田付は作業の必要な部分を除きソルダレジス
トを印刷し、かつ、硬化する。このあと、前記各処理を
施した絶縁基板をプレス金型によって電子部品実装用の
孔部分と、外形形状を整えるためのプレス打抜き作業を
同時に行って偏平状の配線基板を製造を行う。この時点
で前記配線基板は柔軟性のあるフレキシブルな非結晶状
態下にある。

次に、前記配線基板を使用する電子機器と対応させるべ
く、前記配線基板を所定の曲げ及び絞り形状に成形加工
する。本実施例では前記配線基板を例えば、第４図で示
す表示装置用の表示パネル３０に使用した例で説明する
。

先づ、第３図において、第１図で示す製造工程によって
接着シート１２上に銅箔を用いて所定の導体パターン１
３を形成した偏平で非結晶状態の絶縁Ｊｌｉ１４を、こ
れを使用する部材の形状と合致させるために、所定の曲
げ及び絞り形状に原形すべく、第３図のように、内部に
図示しない電熱ヒータを内蔵した一対のアルミ製の雄、
雌整形金型１５．１６間に当てがい、これら整形金型１
５１６を図示しないホットプレスの加熱板間に押入し、
該加熱板によって整形金型１５．１６を約１６０°Ｃの
温度まで加熱した後、プレス操作、を行い、整形金型１
５．１６を約１０ｋｇ／ｃ＋ｆｉで加圧しながらこれら
金型１５．１６の温度を更に１８０　’Ｃ近くまで上昇
させる。そして、前記整形金型１５１６の温度が１８０
　’Ｃに達した時点でプレスの加圧力を更に３０　ｋｇ
　／　ｃｄ増圧し、この状態を約２０分間維持させる。

このあと、整形金型１５．１６を常温まで冷却してプレ
ス作業を終了する。金型１５．１６から整形を行った基
板、即ち配線基板２０を取出すと、この配線基板２０は
第２図で示すように、絞り成形によって所定形状の凹部
２１を、又、曲げ原形にて配線基板２０の端部に所要高
さの油底１２２をそれぞれ形成することができる。前記
配線基板２０はホットプレスによる約２０分の加熱及び
加圧操作により、柔軟性のある非結晶の状態から、腰の
ある完全な結晶化した状態に進み、前記四部２１あるい
は油底部２２にこれを偏平化させようとする外力を加え
ても、この外力を解いた時点では、凹部２１２曲戒油底
２１まその原形状態、即ち、原形加工した状態に戻り、
その原形加工状態に変化は全くみられなかった。

なお、絶縁基板１４の曲げ及び絞り原形を行う場合、導
体パターン１３を構成する銅箔の圧延範囲内で行うこと
は云うまでもない。

次に、前記配線基板２０を実際に使用した表示パネル３
０の概略構造を説明する。

第４図において、表示パネル３０は、配線基板２０の曲
成部２２と、偏平部２３と、凹部２１とによって基本的
な形状が構成されており１、特に、曲成部２２は表示パ
ネル３０自体の外装ハウジングの一部を兼ねることがで
き、その折り［ＩＩＩげによって偏平部の強度が強くし
てあり、偏平部２３の薄葉化を促進することができる。

一方、凹部２１はその裏面の突出側に図示しない発光ダ
イオードが取付けられ、その端子２４は配線基板２０の
所定の導体パターン１３と接続されている。又、偏平部
２３の裏面に取付けたコネクタ２５も、所定の導体パタ
ーン１３と接続されており、２６はそのリード線である
。２７は例えば、フラットパッケージタイプの集積回路
で、その端子２８は偏平部２３上の所定の導体パターン
１３と接続する。

このように、配線基板２０を３次元的要素をもたせて萌
成部２２や凹部２１が必要個所に設けられているので、
この配線基板２０の表面及び裏面を、立体的に、かつ、
空所部分が生じないように効果的に使用することが可能
となり、この結果、電子部品の実装処理が狭隘な場合を
有効に利用して効率的に行うことができる。

次に、本発明の第２実施例として、非桔品状態下の絶縁
基板（導体パターンを形成していないもの〉を、前記第
１実施例のように、結晶化温度にて第６図に示すように
、例えば、偏平状の絶縁基板３１上に所定の大きさで矩
形状の膨出部３２を絞り成形により膨出形成して結晶化
させたあと、この絶縁基板３１に導体パターンを形ｌ戊
する場合の例を第５図によって説明する。第５図におい
て、非結晶状態の絶縁基板を、ホｙ）プレスの操作によ
り絞り成形を行って結晶化するまでの工程は、前記第１
実施例の場合と同様であるため、その説明は省略する。

そして、前記のように、第６図で示す如く、絶縁基板３
１に膨出形成した膨出部３２上に導体パターンを形成す
る場合は、絶縁基板３１の表面に接着剤を塗布又は接着
シートを接着して接着層を形成するとともに、この接着
層の硬化度をＢステージ（半硬化）の状態に維持し、そ
の上に接着剤を塗布した銅箔シートを、導電部となる位
置に貼着する。この状態で、銅箔シートを貼着した絶縁
２！５仮を再度整形金型１５．１６に、整形時と同位置
で挟み込んでセントし、整形金型１５．１６を約１５０
°Ｃの温度まで上昇させ、約２０分間そのままの状態に
保持して銅箔のラミネートを終了する。この場合、＃！
４箔のラミネート処理にあたり、整形金型１５．１６の
温度を約１３０　”Ｃまで上昇させ、約１分間仮接着し
たあと、整形金型１５１６内から銅箔を仮接着した絶縁
基板を取出し、これを硬化炉内において、約１００°Ｃ
の温度で約２４時間かけて接着剤の硬化処・理を行って
銅箔のラミネート処理を行うようにしてもよい。

前記のようにして、銅箔のうξネート処理を１千った絶
縁基板はプレス金型を用いて、電子、部品実装用の孔部
分と、外形形状を整えるためのプレス打ち抜き作業を同
時に行う、つづいて、絶縁基板に導体パターンを形成す
るためのエンジングレジストを、ｗ４ｔａ上にシルクス
クリーン印刷又は曲面印刷（あるいはフォトレジスト）
を行って硬化させ、このあと、エッジンダ液を用いてエ
ツジング処理を行い、更に、電子部品実装時に半田付け
の必要な部分を除き、ソルダーレジストを印刷等により
コーテングし、これを硬化させて被覆することにより、
絞り成形加工を行った配線基板３３の製造を終える。

つづいて、前記配線基板３３の使用状態を第６図におい
て説明する。

第６図において、前記の配線基板３３は偏平部３４と凸
状の膨出部３２とによって構成され、膨出部３２上に形
成したランド部３５．３６には、膨出部３２の裏側から
電子機構部品が取付けられており、この部品の導電部は
半田付けにてランド部３５．３６と接続されている。な
お、膨出部３２上には、面実装電子部品を実装するため
の導電接続部３７．３８がランド部３５．３６と並設さ
れている。

そして、前記第２実施例にて製造した配線基板３３にお
いては、第６図で示すように、絶縁基板３Ｉの偏平部３
４中央に、ランド部３５．３６を備えた膨出部３２が形
成されているので、この膨出部３２の内側（裏面）に電
子機構部品を収納することかできるため、配線基板３３
の立体的な使用が容易となる。

更に、本発明の第３実施例を第７図により説明する。こ
の第３実施例は第２実施例で説明したように、非結晶状
態の絶縁基板を所要の形状に絞り成形等そ行って結晶化
させたあと、この絞り成形部分に接着剤層設ける。この
接着剤層はＢステージの状態に保持させておく。

一方、絞り成形部分と同形状のステンレス金型を別に用
意し、この金型の導体パターンを必要とする部分を除き
、メッキレジストをコーテングし、次に電気銅メッキに
より所要の導体パターンを形成する。このあと、絶縁基
板の絞り成形部分に、前記導体パターンを形成したステ
ンレス金型を圧着して導体パターンを転写する。前記ス
テンレス金型を圧着することによりｔＩＡ縁基板基板着
剤層には、該接着剤層がＢステージ状態で存在し粘着性
を有していることにより、圧着したステンレス金型を除
去すると、接着剤層にはステンレス金型に形成した導体
パターンがそのまま転写されて残り、これによって、絶
縁基板の絞り成形部分に所要の導体パターンを形成する
ことが可能となる。

つづいて、前記導体パターンを設けた接：ｎ　７Ｖｌ１
層の硬化を１００°Ｃの温度で約５時間行うことによっ
て配線基板の製造を行う。なお、プレス金型による孔明
は作業等は前記と同様であるので、説明は省略する。

この第３実施例においては、導電パターンの形成が、配
線基板の製造時、転写技術の応用によって簡易に行い得
、この種配線基板の生産性を向上させることができる。

又、本発明の第４実施例を第８図によって説明する。こ
の第４実施例は第２．第３実施例で説明したように、非
結晶状態の絶縁基板を所要の形状に絞り成形等を行って
結晶化させた絶縁基板を得る。そして、第８図、第９図
で示すように、前記のようにして設けた絶縁基板４０上
に銅ペーストを用いて、例えば、スクリーン印刷法にて
印刷→硬化処理を行って銅ペーストによる導電パターン
４１を形成する０次いで、前記導電パターン４１上に湿
式メッキを行うために活性化バラジニウム４２を用いて
活性化処理を行い、このあと、無電解ニッケルーホウ素
合金４３にて湿式メッキを行ってから、ソルーダレジス
ト４４を、印刷し、かつ、硬化処理させて半田付けを行
う部分以外を被覆する。この状態で、プレス金型を用い
て孔明と外形を整形するためのブレス打抜作業を行って
配線基板４５を製造するものである。この場合、無電解
ニッケルーホウ素合金によるメッキ被覆は、不動態化し
に＜＜、長期保存が可能となり、導電部の半田付は性能
を低下させることなく使用することができるとともに、
前記のように銅箔を使用しないので低価格での製造が可
能となる。

〔発明の効果〕 本発明は以上説明したように、配線基板の素材を構成す
る絶縁基板を非結晶状態に、該絶縁基板で、曲げ、ある
いは絞り成形によって所要の形状に加工して結晶化させ
たあと、必要部位に導電パターンを形成することにより
立体配線回路基板を製造する方法を採用しているので、
配線基板に外力が加えられる機器の配線板として使用し
ても、常に外力が解消されると、原形状態に自己復帰す
ることができ、即ち、３次元的な立体形状に復元するこ
とが可能となり、従前のプリント配線板にみられる外力
によって生ずる悪影響、弊害の一掃が行い得、しかも、
局部的な絞り加工、曲げ加工も、導体パターンをｔ負傷
しない範囲で行うことができる等、立体配線を必要とす
る機器の配線基板として最適な機能を備え、これによっ
て電子機器の軽薄短小化及び小形軽量化を促進する優れ
た効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の立体配線回路基板の製造工程図、第２
図は本発明の方法により製造した立体配線回路基板の熱
整形加工した状態を示す斜視図、第３図は絞り成形の状
態を拡大して示す要部縦断面図、第４図は本発明の方法
により製造した立体配線回路基板の使用状態を゛示す斜
視図、第５図は本発明の第２実施例を説明するための製
造工程図第６図は本発明の第２実施例にて製造した立体
配線回路基板の使用状態を示す斜視図、策７図は本発明
の第３実施例を説明するための製造工程図、第８図は本
発明の第４実施例を説明するための製造工程図、第９図
は第４実施例にて製造した立体配線回路基板の使用状態
を示す斜視図、第１０図及び第１１図は従来のプリント
配線板のそれぞれ異なる使用状態を示す要部の縦断面図
である。 ２０．３３．４０・立体配線回路基板 ２１・凹部　　２２・油底部 ３２・膨出部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性の高粘度ポリエステル樹脂に、ガラス繊
   維と無機フィラーとを充填複合させ、これを押出し成形
   してシート状の非結晶状態の絶縁基板を形成する工程と
   、前記非結晶状態の絶縁基板上に接着シートあるいは接
   着剤層を介して銅箔をラミネートし、かつ、この部位に
   導体パターンを形成したあと、前記各処理を施した非結
   晶状態の絶縁基板を結晶化する温度で曲げ加工及び絞り
   加工を同時に行って結晶化させる工程とを備えたことを
   特徴とする立体配線回路基板の製造方法。
2. （２）熱可塑性の高粘度ポリエステル樹脂に、ガラス繊
   維と無機フィラーとを充填複合させ、これを押出し成形
   してシート状の非結晶状態の絶縁基板を形成する工程と
   、前記絶縁基板を結晶化温度にて所要形状に成形加工し
   て前記絶縁基板を結晶化させる工程と、前記結晶化した
   絶縁基板の所要場所に、接着剤を介して銅箔をラミネー
   トする工程と、前記銅箔部分に印刷処理を行って導体パ
   ターンを形成する工程とを備えたことを特徴とする立体
   配線回路基板の製造方法。
3. （３）熱可塑性の高粘度ポリエステル樹脂に、ガラス繊
   維と無機フィラーとを充填複合させ、これを押出し成形
   してシート状の非結晶状態の絶縁基板を成形する工程と
   、前記絶縁基板を結晶化温度にて所要形状に成形加工し
   て前記絶縁基板を結晶化させる工程と、前記結晶化させ
   た絶縁基板の成形加工面状に、接着剤層をＢステージ状
   態に設ける工程と、金属板の表面にメッキレジストをコ
   ーテングする工程と、このメッキレジストに電気メッキ
   を施して導体パターンを形成する工程と、この導体パタ
   ーンを前記絶縁基板のＢステージ状態の接着剤層に転写
   させて前記Ｂステージ状態の接着剤層を硬化させる工程
   とを備えたことを特徴とする立体配線回路基板の製造方
   法。
4. （４）熱可塑性の高粘度ポリエステル樹脂に、ガラス繊
   維と無機フィラーを充填複合させ、これを押出し成形し
   てシート状の非結晶状態の絶縁基板を成形する工程と、
   前記絶縁基板を結晶化温度にて所要形状に成形加工して
   前記絶縁基板を結晶化させる工程と、前記結晶化させた
   絶縁基板の所要場所に、導電ペーストにて所定の導体パ
   ターンを形成したあと、銅あるいはニッケル等の化学メ
   ッキを施して導体パターンを形成する工程とを備えたこ
   とを特徴とする立体配線回路基板の製造方法。