JPH04234192A - 恒久マンドレルを使用する印刷回路の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気回路の製造方法に
関するものであり、特に完全に加算的な電着処理による
電気回路の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】印刷回路は剛性およびフレキシブルの印
刷回路を含めて、一般的に誘電体によって支持され、そ
れに接着された導体または導体配線のパターンを備えて
いる。印刷回路は現在フレキシブル回路または比較的剛
性の基板上の回路のいずれかとして、よく知られたエッ
チング技術によって製造されている。そのようなエッチ
ングプロセスに通常使用されている工程では、導体配線
を形成する銅のような導電性材料の被覆で誘電体基体を
被覆し、それからレジストで銅を被覆する。光学的に不
透明な部分と光学的に透明な部分とのパターンを有する
マスクの形態の装置がレジスト上に配置され、レジスト
はそのマスクを通して光学的に露出されてそれにより光
に露出されたレジスト部分が現像される。露出されなか
った、したがって現像されなかったレジスト部分は除去
され、銅の表面上にはレジストのポジチブパターンが残
される。基体と、銅と、レジストのポジチブパターンと
寄りなる構造体はエッチング液に浸漬され、それはレジ
ストには作用しないがレジストで被覆されていない区域
の銅を除去する。現像されたレジストはそれから剥がさ
れ、誘電体基体上に接着された銅の導体または配線の所
望のパターンが得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常のエッチングによ
る回路処理は多くの欠点を有している。まず、正確な寸
法を得ることが困難である。種々のエッチング、剥離、
洗浄用の液体の使用は特に有害な化学物質の処理を必要
とする。生成される流出物の処理の技術が複雑であり、
政府により規制されている。エッチングされた回路は比
較的生産性が低く、処理コストが大きく、本質的に費用
のかかる多くの処理工程を含んでいる。

【０００４】過去において比較的大型の部品の製造に対
してメッキマンドレルが使用された。そのようなマンド
レルは所望の形態に形成され、例えば内部にフィンのあ
る導波管のような部品はマンドレル上で電着された。メ
ッキ後、部品はマンドレルから分離された。マンドレル
は形成される部品の内部に配置される場合には溶解され
ることができる。しかしながら、そのようなマンドレル
は電気回路では使用されておらず、別の媒体または基体
に積層される積層電着部品にも使用されていない。

【０００５】したがって本発明の目的は、恒久的なマン
ドレルを使用してエッチングによる回路処理に伴う欠点
を除去することのできる電気回路の製造方法およびその
ための装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気回路の形
態を画定する導電性パターンをその表面に有するマンド
レルを設け、そのパターンの形状の導電性回路を限定す
るためにそのパターン上に電気回路部分を電着させ、誘
電体基体を前記マンドレルおよび電気回路部分上に積層
し、マンドレルから誘電体基体および電気回路部分を分
離してその上に電気回路部分パターンを有する誘電体基
体を得ることを特徴とする。

【０００７】好ましい実施例による本発明の原理の実行
においては、電気回路は加工表面を有する導電性マンド
レル基体を形成し、基体に非導電性材料パターンを形成
し、基体の導電性加工表面に隣接して非導電性材料表面
を設けることによって製造される。電気導体のパターン
がそれから加工表面の導電性区域に電着され、それは非
導電性材料パターンによって分離されている。それから
誘電体がマンドレル上に積層され、導体の上および周囲
を囲んで誘電体が位置されるように電気導体のパターン
に接着される。接着された導体を有する誘電体はそれか
らマンドレル基体およびその上の非導電性材料から分離
され、それによって接着された導体を有する誘電体材料
の積層体を与える。回路製造に対するこの処理の応用に
おいて、エッチングは全く使用されない。

【０００８】

【実施例】本発明の原理によれば、電気回路は再使用可
能な、恒久的な電着されたマスターまたはマンドレルを
使用することによって製造され、それは通常の印刷およ
びエッチングによる回路製造において使用される通常の
フォトリソグラフおよび化学的加工処理を使用しない。 通常の回路製造方法は“減算的回路製造方法”と呼ぶこ
とができる。それは例えば銅のような導電性材料の完全
なシートが出発材料として使用され、その部分が化学的
加工処理またはエッチングによって除去されるからであ
る。本発明は全て加算的な製造技術を提供するものであ
る。

【０００９】本発明の原理によれば、最初に非導電性材
料のネガチブパターンと導電性材料のポジチブパターン
を形成する加工表面とを有する恒久的な、再使用可能な
マンドレルが製造される。導電性材料および非導電性材
料は平滑で連続的な表面を形成し、平坦な電気回路を製
造するために同一平面であることが好ましい。

【００１０】図１の（Ａ）を参照すると、基体１０は少
なくとも導電性の表面を有する強固な材料で構成され、
例えば約　３／１６インチの厚さのステンレス鋼板で形
成されることができる。図１の（Ｂ）に示すようにレジ
スト材料１２のポジチブパターンが通常のレジスト被覆
および光現像技術によってマンドレル基体１０の加工表
面１４に形成される。レジスト１２のパターンは最終の
回路パターンを定める。レジスト１２のパターンは図１
の（Ｃ）に示すようにステンレス鋼板の基体１０の加工
表面にネガチブパターンの表面溝１６を化学的にエッチ
ングするために使用される。その後レジスト１２は除去
され、図１の（Ｄ）に示すように溝を有するステンレス
鋼板の基体１０が得られる。

【００１１】例えばテフロンのような適当な非導電性材
料２０が通常の処理法によって基体１０の全加工表面上
に積層される。テフロンの付着のために、ステンレス鋼
板の基体１０の表面はテフロンの付着力を高めるように
適当な処理を受けてもよい。テフロンの付着はスプレー
および焼成により、またはその他の既知の被覆方法によ
り行われることができる。テフロンは溝１６を完全に満
たすように付着される。溝１６を完全に満たすことを保
証するためにテフロンは図１の（Ｅ）に示すようにステ
ンレス鋼板の基体１０の全表面を完全に覆うような厚さ
に付着される。その後図１の（Ｆ）に示すようにテフロ
ンの上部部分は通常の研磨またはラッピング処理によっ
て除去され、完全に満たされた溝１６の非導電性テフロ
ン材料２２と基体１０の導電性加工表面２４との平滑な
連続表面を得ることができる。図示のように非導電性テ
フロン材料２２の表面と導電性加工表面２４とはこの実
施例では単一の平滑な連続した表面を形成している。こ
の表面は平坦または湾曲等所望される最終製品の表面の
性質に応じて任意の形状にすることができる。図では平
坦な共通平面の電気回路に対してはテフロンとステンレ
ス鋼板の組み合わされた連続表面が同一平面で示されて
いる。

【００１２】最終的な再使用可能なマンドレルは図１の
（Ｆ）に示される。加工用の（回路の製造に実際に使用
する）マンドレルはその加工表面にポジチブパターンの
導電性表面２４を有し、その導電性によって図１の（Ｇ
）に示されるように銅のリード線のような導体３０の電
着されたポジチブパターンを受ける。銅の導線または配
線、またはその他の導電性材料の回路素子の電着は通常
の電解メッキ、無電着、電気泳動または静電メッキ技術
等によって行われることができる。基体１０は導電性材
料、例えばステンレス鋼で作られ、全マンドレルは適当
なメッキ浴中に入れられる。例えばマンドレル（図１の
Ｆに示された状態）は電解浴中に配置され、基体はメッ
キ電流を受けるように電気的に接続される。したがって
導体３０はマンドレルの導電性表面のポジチブパターン
でマンドレルの導電性表面上にメッキされる。

【００１３】配線３０の高くなったパターンを電着する
他の方法も使用できる。したがって図１の（Ｆ）に示さ
れる最終のマンドレルの導電性表面は無電気メッキで使
用するために適当な処理をされることもできる。マンド
レルは単に無電気メッキ浴、例えばニッケル無電気メッ
キ浴中に浸漬され、無電気メッキされたニッケルで形成
された配線導体３０を得ることができる。ここで使用さ
れている用語“電気付着”および“電着”は電解メッキ
、無電気メッキ、その他の被覆方法を含むことを意図す
るものである。例えば電気泳動メッキにおいては、マン
ドレルは懸濁された電気付着されるべき適当な材料（金
属酸化物等）を有するスラリー中に配置され、導電性マ
ンドレルに供給された電気信号が材料をスラリーから導
電性マンドレル表面に付着させる。

【００１４】配線導体３０の導電性パターンの電気付着
が行われると、回路の誘電体基体がマンドレルの表面上
の導体パターン上に図１の（Ｈ）に示すように積層され
る。適当な誘電体の１例はアクリル接着剤で被覆された
カプトンのようなポリアミドの層であり、電着された導
体３０を有するマンドレル上にアクリル接着剤が導体３
０と接触するように積層される。積層は熱と圧力の印加
により行われ、例えば３７０　度Ｆ程度の温度で３００
　ｐｓｉ　程度の圧力で行われる。このような温度およ
び圧力でアクリル接着剤は可塑状態となり導体３０の上
面および縁部の周囲に流れる。図示されたカプトンとア
クリルの積層体は異なった厚さの材料、例えば１または
２ミルの厚さのアクリル層で被覆された１ミルの厚さの
カプトン層が使用できる。熱可塑性のアクリルは導体３
０の周囲全ての孔および割目を満たし、したがってカプ
トン層に導体３０を強固に固定する。その代りにカプト
ン層はもっと高い温度で、しかしアクリル層なしにマン
ドレルに直接鋳造されてもよい。

【００１５】導体３０に誘電体基体３４を積層した後、
誘電体基体３４と導体３０とよりなる構造体はマンドレ
ル基体１０およびそれに埋設されたテフロン区域２２か
ら取外され、図１の（Ｉ）に示すような所望のパターン
の導体または配線３０が強固に誘電体基体３４に接着さ
れ埋設された電気回路が得られる。マンドレルによって
導体３０および基体３４の表面はこの実施例では連続し
た同一平面である。それ故図１の（Ｆ）に示すような平
坦なマンドレルが使用される場合には基体表面と埋設さ
れた導体は同一平面である。ナイフの刃を隣接表面間に
挿入してこじることにより薄い誘電体基体およびそれに
接着されている銅の導体３０をフレキシブルに剥がすこ
とができる。

【００１６】ある形式の電気回路の製造においては、誘
電体基体とそれに接触して接着されている銅の表面との
間の良好な接着を行うのが困難であるために、銅の導体
のような導体の剥離がしばしば生じる。この弱い接着力
の問題はプレプレッグで作られた基体の場合には拡大さ
れる。それは樹脂含浸ファイバであり、樹脂は最初Ｂ段
階すなわち部分的にキュアされた状態である。そのよう
な接着力を増加させるような導体の表面を処理する多く
の技術が利用されるが、そのような技術は通常のエッチ
ングによる回路形成プロセスでは容易に利用することが
できない。驚くべき全く予期しないことであるが、本発
明の方法はその誘電体基体に対する銅リード線の接着を
大きく改善することを可能にする。本発明の再使用可能
なマンドレルを使用するとき、図１の（Ｇ）に示された
ようなマンドレル上に電気メッキされた導体リードを有
する部分的に形成された回路は、その上に次に積層され
るべき基体に対する接着力を増加させるために導体表面
を処理する多数の異なった方法の任意の１つを行う使用
することが容易である。図１の（Ｇ）に示されたような
形態において、導体３０のパターンはステンレス鋼のマ
ンドレルによって強固に支持されているために容易に処
理されることができる。したがって導体３０の接着側（
図１のＧで上側）は直接化学的処理により適当な酸化物
を供給されることができる。その代りに、電解エッチン
グが使用されて、銅の導体３０がステンレス鋼のマンド
レルに取り付けられてから全構造体は電解液等の浴中に
置かれ化学的または電気的エッチングによって銅の表面
が粗面化され、或いは適当な酸化を生じ、それらにより
誘電体基体３４の導体３０に対する接着力を著しく向上
させることができる。

【００１７】電気回路を形成する所望の方法はフレキシ
ブル回路の製造に適用することができる。それにおいて
は誘電体基体３４は例えば比較的薄いフレキシブルなポ
リアミドおよびアクリル材料から形成され、或いは比較
的堅牢な回路板に使用され、その場合には誘電体基体は
厚いプレプレッグまたは樹脂含浸ファイバ材料で作られ
る。後者の基体の導体パターンに対する付着力は図１の
（Ｇ）に示された構造体中で銅の導体の前記の表面処理
を行うとき著しく改善される。鋳造誘電体材料もまた誘
電体基体として使用可能である。そのような材料は高温
度ポリアミドその他を含み、それは直接高温度でマンド
レル上に鋳造されることができ、したがって高温度で使
用できる最終製品を与える。誘電体基体および導体パタ
ーンがフレキシブルである場合、或いはマンドレル自体
が十分に薄いとき、２つの部分は互いにフレキシブルの
部分を剥がすことによって分離される。

【００１８】テフロンで満たされたネガチブパターンの
溝を有するステンレス鋼から作られたマンドレルが現在
では好ましいが、導電性材料マンドレルおよびマンドレ
ル基体の溝を充填する非導電性材料として他の材料が使
用可能であることが認識できるであろう。例えばマンド
レル基体はニッケル、青銅、その他の材料から製造する
ことが可能であり、またセラミック、弗化エチレンプロ
ピレン（ＦＥＰ）のような非導電性材料が溝を充填する
ために使用できる。電気メッキされた銅はステンレス鋼
またはニッケルから作られたマンドレル基体の表面に強
固に接着されない。それはこれらの表面が本質的にパッ
シベートであり、すなわち酸化表面を有して形成されて
いるからである。必要或いは所望によりマンドレル表面
のポジチブパターンはパッシベーションまたはリン酸処
理されることによって処理され、マンドレルからの電着
導体の取外しを容易にする。マンドレルが銅または青銅
で作られるならば、表面は浸漬等によってクロメート変
換被覆を設けられ、メッキされた導体リード線に対する
付着力を減少させる薄い導電層を設けることもできる。 テフロン自身はポリアミドァクリルその他の誘電体から
容易に分離することができる。したがって図１の（Ｉ）
の最終電気回路は再使用可能なマンドレルから容易に分
離することが可能である。

【００１９】溝１６はエッチングによって形成されるも
のとして説明されたが、これらの溝は機械加工、ＥＤＭ
（電子放電加工）、パンチ、その他の周知の技術によっ
て形成されることができることを理解すべきである。そ
の代りに加工マンドレルはマスターマンドレル上にメッ
キされ、誘電体が加工マンドレルのみに適用される。正
確なマスターは加工マンドレルを製作するときのみ使用
され、加工マンドレルが回路を製作するときに使用され
る。電着された加工マンドレルを製造するために、マス
ターマンドレルは最初に充填されない溝のネガチブパタ
ーンを与えるために製作され、そのため図１の（Ｄ）に
示されるようなマスターマンドレルがポジチブパターン
ではなくネガチブパターンの溝のパターンで得られる。 加工マンドレル基体（図示せず）がそれから電解メッキ
または無電気メッキ等によってメッキされ、それは形成
される加工マンドレルの解除を容易にするために表面が
パッシベートされた後でマスターマンドレル上で行われ
る。それから加工マンドレルはマスターマンドレルから
分離され、マスターマンドレルの図１の（Ｆ）に２４で
示された表面に対応する溝のパターンを有している。こ
の時点で加工マンドレルは図１の（Ｅ）に示された加工
マンドレル上に被覆されたテフロン２０とほぼ同様の状
態であり、銅またはニッケルその他の導電性材料で形成
される。加工マンドレルはテフロンで満たされるそこに
形成された溝のパターンを有する。テフロンは研磨され
て共通平面の導電性パターンに隣接するテフロンの埋設
されたネガチブパターンの平滑な連続した表面を得る。 このようにして多数の加工マンドレルが迅速に、比較的
廉価に形成され、加工マンドレルが製作されるマスター
マンドレル上に形成されるもとのパターンの反復した正
確な形成の必要はない。

【００２０】マンドレルから電気回路を取外した後、マ
ンドレルはステンレス鋼の場合には硝酸溶液を使用して
洗浄され、残留する銅が除去され図１の（Ｆ）のマンド
レルが再び使用の準備が完了する。必要或いは所望なら
ば、テフロンはマンドレル基体の溝から除去され、溝は
再びマンドレル基体を被覆することによって再度満たさ
れ、前記のような工程でテフロン被覆が研磨される。

【００２１】回路の製造においてレジストの使用、現像
、エッチングを回避した完全に加算的な方法によって回
路を製造する方法および装置がここに開示され、したが
って従来のエッチング処理の使用に基づく多くの問題が
除去された。

【００２２】説明されたマンドレルは誘電体基体と同一
平面の埋設された導体を備えた回路を提供するために同
一平面の導電性および非導電性パターンを有しているけ
れど、本発明の原理は配線が誘電体基体の表面上にある
電気回路の製造を可能にするように誘電体パターンマン
ドレルの導電性表面上に配置されたマンドレルの製造に
使用されることができる。

【００２３】本発明は好ましい実施例と関連して開示さ
れたが、これは単なる例示であり、添付特許請求の範囲
によって定義されている本発明を限定するものではない
ことを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の順次の工程における装置の断面
図。

【符号の説明】

１０　…マンドレル基体、１２…レジスト材料、２０…
テフロン、３０…リード線、３４…誘電体基体。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　回路のエッチング処理を使用すること
   なく電気回路を付加的に形成する方法において、電気回
   路の形態を画定する導電性パターンをその表面に有する
   マンドレルを設け、前記パターンの形状の導電性回路を
   限定するために前記パターン上に電気回路部分を電着さ
   せ、誘電体基体を前記マンドレルおよび電気回路部分上
   に積層し、前記マンドレルから前記誘電体基体および電
   気回路部分を分離してその上に電気回路部分パターンを
   有する誘電体基体を得ることを特徴とする電気回路形成
   方法。
2. 【請求項２】　　前記マンドレルを設ける工程は、そこ
   に形成された溝の導電性マスターパターンを有するマン
   ドレルを形成し、そのマスターマンドレルを処理してそ
   の上に電着で形成された部品の解放を促進させ、前記マ
   スターマンドレル上に加工マンドレルを電着して形成し
   、前記加工マンドレルを前記マスターマンドレルから分
   離し、前記加工マンドレルの溝を非導電性材料で満たす
   工程を含んでいる請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　加工表面を有する導電性マンドレル基
   体を形成し、この基体上に前記基体の加工表面の導電性
   区域に隣接する非導電性材料表面を有するように非導電
   性材料のパターンを形成し、前記加工表面の導電性区域
   上に導体パターンを電着で形成し、誘電体を前記マンド
   レルおよび前記電着で形成された導体パターン上に積層
   して誘電体を前記導体上およびその周囲に位置させ、前
   記マンドレル基体およびその非導電性材料から前記導体
   を有する前記誘電体を分離してその上に導体パターンを
   有する誘電体材料の積層体を得ることを特徴とする電気
   回路の形成方法。
4. 【請求項４】　　前記非導電性材料のパターンを形成す
   る工程は、前記加工表面に溝のパターンを形成し、この
   加工表面に非導電性材料を積層して前記溝を満たし、ま
   た溝の間の加工表面を被覆し、前記材料の一部を前記加
   工表面まで除去して前記加工表面と連続する表面に形成
   する請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】　　導電性回路部分の電気的付着を受ける
   材料で形成された表面を有するマンドレルを具備し、こ
   のマンドレルはその表面上に形成された電着に抵抗する
   保護材料によって限定されたネガチブパターンを備え、
   前記保護材料は、清浄にされ電着を受ける導電性回路部
   分のポジチブパターンを前記マンドレルの表面上に画定
   し、それによって導電性回路部分が前記ポジチブパター
   ンによって定められた形態で前記マンドレル上に電着さ
   れることを特徴とする電気回路の製造用の再使用可能な
   装置。
6. 【請求項６】　　前記マンドレル表面は導電性であり、
   前記保護材料は非導電性であり、前記マンドレルのポジ
   チブパターン上に電着される導電性回路部分のパターン
   を含み、誘電体層が前記マンドレルおよび前記回路部分
   上に被覆され、それによって前記誘電体層および回路部
   分が前記マンドレルおよび保護材料から分離され、前記
   マンドレルは回路部分を再メッキされることが可能であ
   る請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】　　非導電性材料の表面区域の第２のパタ
   ーンによって分離されている導電性材料表面区域の第１
   のパターンによって定められた平坦なマンドレル表面を
   有するマンドレル本体を具備し、前記パターンの１つは
   前記マンドレル本体中に埋設され、前記パターンは前記
   平坦なマンドレル表面を集合的に形成する共通平面を有
   し、それによって電気回路が前記第１のパターン上で前
   記マンドレル本体に電着されることが可能にされている
   ことを特徴とする再使用可能なマンドレル上に加算的に
   付着させることによって電気回路を製造する装置。
8. 【請求項８】　　前記導電性表面区域上に電着された導
   体のパターンを含み、誘電体基体が前記導体およびマン
   ドレルを覆って置かれて前記導体を接着し、接着された
   導体を有する誘電体基体がマンドレルから分離される請
   求項７記載の装置。
9. 【請求項９】　　前記導体が前記誘電体基体に対する接
   着力を高めるように処理された露出された表面を有して
   いる請求項８記載の装置。