JPH07101772B2 - 立体配線回路基板の製造方法 - Google Patents

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
子機器をはじめ、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、弾力性に富み、かつ、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、従来のリ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層板が使用されてい
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
機器のデッ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、電子機器の
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ベース基板が、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。

前記銅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、銅箔層とを３層形状に成形加工した
もので、金属の塑性性能をそのまま活かして絞り加工が
行えるように形成されている。前記基板の具体的な使用
状態を第７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。図中１は板厚
が約0.5mm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１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、エッ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
同様の処理にて形成した導体パターン、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
形成し、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、他の実施例としては、前記の銅張金属ベース基板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８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
キ等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10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銅箔層とを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2.7であるため、従来のリジット板の製造工程
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ミ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
が生じやすく、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、基板が立体化
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曲成したり、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、一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0.5〜1mm）
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℃の温度により、10kg/cm²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℃の
温度で10kg/cm²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ッチ
ングレジストを銅箔上に印刷して硬化させ、つづいて、
エッジング液を用いてエッジング処理を行い、更に、こ
の上から、電子部品の実装時、半田付け作業の必要な部
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の
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13を
形成した偏平で非結晶状態の絶縁基板14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
り形状に成形すべく、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15,16を図示しな
いホットプレスの加熱板間に挿入してセットし、つづい
て、前記図示しない加熱板によって整形金型15,16を約1
60℃の温度まで加熱した後、プレス操作を行い、整形金
型15,16を約10kg/cm²で加圧しながらこれら金型15,16の
温度を更に180℃近くまで上昇させる。そして、前記整
形金型15,16の温度が180℃に達した時点でプレスの加圧
力を更に30kg/cm²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、曲げ成形にて配線基板20の端部に所定高さの曲成部
22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加
した状態に進み、前記凹部21あるいは曲成部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21,曲成部22はその原形状態、即ち、
成形加工した状態に戻り、その成形加工状態に変化を全
くみられなかった。

なお、絶縁基板14の曲げ及び絞り成形を行う場合、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30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、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、その折り曲げ
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
要素をもたせて曲成部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
隘な場所（空所）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、非結晶状態下の絶縁
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成する場
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、ホット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31
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
度化を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基板を
再度整形金型15,16に、整形時と同位置で挟み込んでセ
ットし、整形金型15,16を約150℃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、銅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℃まで上昇させ、約１分間
仮接着したあと、整形金型15,16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
℃の温度で約24時間に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、銅箔のラミネート処理を行った絶縁
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
ためのエッチングレジストを、銅箔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、エッジング液を用いてエッジン
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時によりコーテ
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の構造を終える。

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31の偏平部34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
納することができるため、配線基板33の立体的な使用が
可能となる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、プリント配線基板の素
材となる絶縁基板の非結晶状態下で導体パターンを形成
し、この絶縁基板を結晶化温度で結晶化させるととも
に、加圧手段にて曲成及び絞り加工を同時に行うか、あ
るいは、最初に、非結晶状態の絶縁基板を、結晶化温度
で結晶化させると同時に、前記の如く曲成及び絞り加工
を行った後、導体パターンを形成することにより、３次
元的な立体形状の配線回路基板の製造を可能としたもの
で、前記特殊構造の絶縁基板を使用することにより、絶
縁基板の結晶化後においても自己復帰性（弾力性）に優
れた立体配線回路基板の製造が可能となる結果、配線回
路基板をその取付場所の形状、あるいは、その取付寸法
等の関係からその一部を曲成させたり、凹，凸部を特別
に設けるために絞り込み加工を行って使用しなければな
らない場合、これらの部位に外力が加わっても、曲成及
び絞り込み加工によって充分にその機械的強度が保持で
きるとともに、外力が解消すれば、容易に原形状態に自
己復帰することが可能なため、配線基板の３次元的な利
用の促進化を容易にはかることができる。

又、本発明は、非結晶状態下にあっては弾力性に優れ、
結晶化温度で加熱すると、結晶化して所定の形状を恒久
的に所定の機械的強度を備えて維持し、かつ、必要以上
の外力が加わっても、偏平状とはならず、外力が解消す
れば所定形状に自己復帰することができるように弾力性
を具備しているので、配線基板の取付場所の形状に対し
て、絶縁基板をその結晶化時において任意の形状に曲成
したり、局部的に絞り加工、曲げ加工等が行い得るので
利便である。しかも、曲げ加工によって配線基板自体の
機械的強度を強くすることができることはもとより、絞
り加工によって形成される配線基板の凹，凸部を有効利
用して、電子部品の実装処理が前記凹，凸部の狭隘な場
所においても効率的にできるとともに、電子部品を実装
した凹，凸部の反対側は、配線基板が取付けられる機器
側の部材の収容場所としても使用することができるため
至便である。

このように、本発明の製造方法によって得られる配線基
板は、立体配線を必要とする機器に使用するにあたり最
適な機能を備えているので、配線基板の取付場所の有効
利用がはかれ、電子機器の軽薄短小化及び小型軽量化を
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、第７図及び第８
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……曲成部 32……膨出部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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してこれを所定の
   厚さでシート状に押し出し成形して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
   着シートを介して銅箔を加熱・加圧してラミネート処理
   を行う工程と、前記ラミネート処理を行った絶縁基板上
   に所定形状の導体パターンを形成する工程と、前記導体
   パターンを形成した非結晶状態の絶縁基板を一対の整形
   金型間に当てがってホットプレス等の加圧手段にセット
   する工程と、前記ホットプレス等の加圧手段にセットし
   た非結晶状態の絶縁基板を結晶化温度で加熱して結晶化
   させる工程と、前記絶縁基板の結晶化処理中において加
   圧手段により絶縁基板を所定の曲げ及び絞り形状に成形
   加工する工程と、更に、結晶化処理を終えた絶縁基板を
   常温まで冷却する工程とを備えて立体配線回路基板を製
   造するようにしたことを特徴とする立体配線回路基板の
   製造方法。
2. 【請求項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してこれを所定の
   厚さでシート状に押し出し成形して非結晶状態の絶縁基
   板を形成する工程と、前記絶縁基板を非結晶状態下で一
   対の整形金具間に当てがってホットプレス等の加圧手段
   にセットする工程と、前記絶縁基板を加圧手段にセット
   した状態で結晶化温度により加熱して結晶化させる工程
   と、前記結晶化処理中において絶縁基板を加圧手段にて
   曲げ及び絞り加工を行う工程と、前記結晶化させた絶縁
   基板を常温まで冷却させた後前記絶縁基板上に接着シー
   トを介して銅箔を加熱・加圧してラミネート処理を行う
   工程と、前記ラミネート処理を行った絶縁基板上に所定
   形状の導体パターンを形成する工程とを備えて、立体配
   線回路基板を製造するようにしたことを特徴とする立体
   配線回路基板の製造方法。