JPH07106768A - 立体型プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性の高い層間配線接続部を備え、かつ複
雑な立体構造を採ったプリント配線板でも、歩留まりよ
く製造し得る立体型プリント配線板の製造方法の提供を
目的とする。 【構成】 半硬化型もしくは熱可塑型の絶縁樹脂系シー
ト層３を、厚さ方向に貫挿した導電性バンプ2aを層間配
線接続部２として備えた配線素板４，４′を含む複数枚
の配線素板４，４′を一方の立体配線板用金型6aに位置
決め・積層・配置する工程と、前記配線素板４，４′の
積層体を位置決め・積層・配置した金型6aに、対応する
他の立体配線板用金型6bを係合的に配置し、前記両金型
6a，6bを高温・高圧の気体もしくは液体で加圧し、配線
素板４，４′の積層体を対向する金型6a，6b面に沿わせ
て立体成型化する工程とを具備して成ることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は立体型プリント配線板の
製造方法に係り、さらに詳しくは、たとえばバーコード
リーダなど小形ハンディ機器用に適する筐体などの兼用
が可能な立体型プリント配線板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板は、回路機構のコンパク
ト化、あるいは電子機器類の小形化などの点で、広く実
用に供されている。そして、さらなるコンパクト化ない
し高機能化を目的として、多層配線化や配線の微細化な
ども進められている。ここで、多層配線化の場合は配線
パターン層間、たとえば両面配線パターン間もしくは表
面配線パターンと内層配線パターンとの間など、いわゆ
る層間の配線接続を必要とし、この層間配線接続は、た
とえばNC孔明機などによって、所要の位置に穿孔して、
この穿孔内壁面に銅めっきなどを行って導電層を形成す
るか、あるいは穿孔内に銀ペーストを充填して行ってい
る。

【０００３】ところで、従来のプリント配線板は、一般
的に平板状で、かつ曲げ加工にも限度があるため、使用
場所ないし装着可能な領域が制限されている場合、もし
くはコンパクト化を目的として筐体の一部を兼用させる
場合など、その使用形態にも限界があった。つまり、前
記平板状の多層配線板を折り曲げ加工などすると、層間
配線接続部が破損し易くて、接続の信頼性が低下するこ
と、多層配線板自体が破壊することもしばしば起こるこ
と、さらに折り曲げ可能な角度も小さくて、実用上望ま
れる立体化の変形・加工を行い得ないからである。この
ような使用形態に対して、フレキシブル配線板やリジッ
ドーフレキシブル配線板が開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記フレキシ
ブル配線板、もしくはリジッドーフレキシブル配線板の
場合には、実用上、次のような不都合の問題がある。先
ず、フレキシブル配線板の場合は、折り曲げ加工自体は
比較的自在であるが、機械的な強度に問題があり、配線
の断線を招来し易いし、特に機械的な強度の点で筐体と
しての機能を期待し得ない。一方、リジッドーフレキシ
ブル配線板の場合は、いわゆるリジッド配線部とフレキ
シブル配線部とを一体化するため、その製造工程が煩雑
であるばかりでなく、配線パターンの配置なども制約さ
れて、効率的な配線パターンの形成に支障があり、加え
て配線機能に悪影響が及ぶこともある。さらに、前記リ
ジッドーフレキシブル配線板の構成において、リジット
配線板の端子にフレキシブル配線板の対応する端子を重
ね、半田付けで接合する構成、あるいは前記電気的な接
続をフラットケーブルで行った構成などが採られてい
る。このため、リジッドーフレキシブル配線板の構成が
煩雑になるとともに、小形化ないし立体化も大幅に制約
され、コンパクト化が十分になされて、筐体を兼用し得
る立体型プリント配線板として機能し得えない。

【０００５】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、信頼性の高い層間配線接続部を備え、かつ複雑な立
体構造を採ったプリント配線板でも、歩留まりよく製造
し得る立体型プリント配線板の製造方法の提供を目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る立体型プリ
ント配線板の製造方法は、半硬化型もしくは熱可塑型の
絶縁樹脂系シート層を、厚さ方向に貫挿した導電性バン
プを層間配線接続部として備えた配線素板を含む複数枚
の配線素板を一方の立体配線板用金型に位置決め・積層
・配置する工程と、前記配線素板の積層体を位置決め・
積層・配置した金型に、対応する他の立体配線板用金型
を係合的に配置し、前記両金型を高温・高圧の気体もし
くは液体で加圧し、配線素板の積層体を対向する金型面
に沿わせて立体成型化する工程とを具備して成ることを
特徴とする。

【０００７】本発明において、使用する絶縁性樹脂シー
トとしては、先ず、熱可塑状態を呈するものであれば、
各種の絶縁性樹脂シートを利用できる。たとえば、熱可
塑性樹脂シートとして、好適な例としてポリカーボネイ
ト、ポリスルホン、熱可塑性ポリイミド、４フッ化ポリ
エチレン、４フッ化ポリエチレ６フッ化ポリプロピレ
ン、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などを使用でき
る。この熱可塑性樹脂シートとしては、各種の充填物を
含むものあるいはガラスクロス、マットなどで複合化し
たものでもよい。さらに、熱硬化性樹脂も硬化前の状態
で使用することも可能であり、たとえばエポキシ樹脂含
浸のガラスクロスのプリプレグ、エポキシ樹脂含浸のガ
ラスマットのプリプレグ、ビスマレイミドトリアジン樹
脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹
脂、メラミン樹脂、または生ゴムシート、たとえばブタ
ジエンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、ネオプレンゴム、
シリコーンゴムなど使用し得る。

【０００８】さらに、本発明において、層間配線接続部
を成す導電性バンプは、たとえば金属粉および樹脂を必
須成分とする導電ペーストで形成するが、その導電ペー
ストの一成分を成す金属紛としては銀、金、銅、ハンダ
紛など、あるいはそれらを成分とする合金紛、複合紛を
使用できる。ここで、バインダーとしては耐熱性のある
熱可塑性樹脂など好適であるが、熱硬化性樹脂でもよ
く、たとえばポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹
脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂なども使用でき
る。

【０００９】本発明において、前記層間配線接続部を成
す導電性バンプは、たとえば配線パターン化が可能な銅
箔面、もしくは剥離性のよい支持シート面の所定位置
に、たとえばメタルマスクを用いて、スキージで印刷し
て、先端の尖った所要の導電性突起を形成するのが好ま
しいが、一括印刷できる他の印刷方法でもよい。そし
て、この層間配線接続部は、多層配線板を貫通する形で
あってもよいし、一部の配線パターン層間、たとえば内
層の配線パターン層間、もしくは内層の配線パターンと
外層配線パターン層との間などであってもよい。

【００１０】なお、本発明において、成型工程で使用す
る高温・高圧の気体や液体の温度および圧力は、成型す
る配線素板の大きさ，成型する配線素板の要部を成す樹
脂成分などによって適宜選択・設定するが、樹脂成分が
熱硬化型の場合は、この最終的な成型工程で変形可能な
柔軟性など要求されるので、最終的な成型工程以前にお
いては、未硬化ないし半硬化を維持する温度の設定が必
要である。

【００１１】

【作用】本発明においては、絶縁基材として、製造工程
ないし成型過程では柔軟性を呈する樹脂系が使用される
ので、比較的複雑な形状の成型も可能なる。そして、積
層・一体化の工程においては、層間配線接続部を形成す
る導電性バンプが、前記柔軟性を呈する絶縁樹脂系シー
ト層を位置精度よく貫挿し、他面側の配線パターン、も
しくは層間配線接続部を形成する導電性バンプに確実に
接続して、所要の配線回路を形成する。一方、対を成す
立体化金型により加熱・加圧成型する工程では、高温・
高圧の気体もしくは液体で立体化金型を、全体的にほぼ
均一に加圧するので、配線板の主要部を形成する絶縁性
樹脂シートの柔軟性ないし良好な変形・加工性と相俟っ
て、前記立体化金型の対向面に順応した形態の立体型プ
リント配線板が容易に形成されることになる。

【００１２】

【実施例】図１〜図６を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１３】図１〜図６は本発明に係る立体型プリント
配線板の製造方法の実施態様を模式的に示すものであ
り、たとえば次のような工程を採って行われている。先
ず、導電性シート１として、たとえば厚さ35μm の電解
銅箔を用意し、その一主面に、板厚の 200μm のステン
レス板所定領域に 0.3mm径の穴明きのメタルマスクを配
置し、ポリマータイプの銀系の導電ペースト（体積抵抗
率 5×10^-5Ωcm）を印刷し、乾燥後同一マスクで同一位
置に再度印刷する方法で、高さ約 100μm の山形の導電
ペーストによる突起状導体（導電性バンプ）2aを設け
る。一方、絶縁性樹脂系シート３として、たとえば厚さ
50μm のポリエーテルイミド樹脂フィルム（商品名，ス
ミライトFS−1400，住友ベークライトＫＫ）、離型性の
当て板（図示せず）とを用意し、図１に断面的に示すご
とく積層・配置する。その後、 100℃程度に保持した熱
プレスの熱板の間に装着・配置して、 3分後に樹脂圧 1
MPaで加圧し、そのまま冷却後取りだし、当て板を剥離
して図２に断面的に示すような構成の、突起状導体（導
電性バンプ）2aがそのままの形で、絶縁性樹脂シート３
を厚さ方向に侵入・貫挿し、互いに絶縁離隔して一体的
に埋め込まれた構成体を得た。

【００１４】次いで、前記導電性バンプ2aが絶縁性樹脂
シート３を厚さ方向に貫挿した構成体の、前記導電性バ
ンプ2aの先端露出面に電解銅箔１′を積層・配置して、
前記に準じて熱プレスで加圧成型を行い、導電性バンプ
2aおよび絶縁性樹脂シート３の塑性変形などによって、
前記電解銅箔１′が絶縁性樹脂シート３面に接合一体化
するとともに、導電性バンプ2aにて電解銅箔１と電気的
に接合した両面銅張板を得た。図３はこの両面銅張板を
断面的に示したもので、ここでは前記導電性バンプ2a
が、両電解銅箔１，１′間の層間接続部２を形成するこ
とになる。

【００１５】次に、前記で得た両面銅張板について、通
常のエッチングレジストインクを用い、スクリーン印刷
で所定の配線回路パターンとなるよう銅箔１，１′面を
マスクし、塩化第２銅で銅をエッチングし、レジスト剥
離して、必要とする配線回路パターン５を有する両面型
プリント配線素板４を得た。図４はこの両面型プリント
配線素板４を断面的に示したものであり、また両面型プ
リント配線素板４につき、常套的な電気チェックを行っ
たところ、全ての接続部に問題（異常）なかった。

【００１６】さらに、前記導電性バンプ2aがそのままの
形で、絶縁性樹脂シート３を厚さ方向に侵入・貫挿し、
互いに絶縁離隔して一体的に埋め込まれた構成体につ
き、その銅箔１をパターニングして得た片面型プリント
配線素板４′２枚を用意した。すなわち、図５に断面的
に示すごとく、前記両面型プリント配線素板４の両面側
に、片面型プリント配線素板４′を配置・積層して、４
層配線パターン５を備えた配線板を得るためのプリント
配線素板を用意した。

【００１７】次に、前記用意した半硬化型もしくは熱可
塑型の配線素板４，４′を、対を成す立体配線板用金型
のうち、一方の立体配線板用金型内に位置決め・積層・
配置する。この積層・配置に当たっての位置決めは、た
とえばガイドピンなど利用することにより、容易に行う
ことが可能である。その後、前記配線素板を位置決め・
積層・配置した一方の立体型金型に、対応する他方の立
体配線板用金型を係合的に配置・組み込み、これを、た
とえばオートクレーブなど加熱，加圧が可能な成型加工
装置にセットし、高温・高圧の気体もしくは液体、たと
えば不活性ガスなどの気体、もしくは油などの液体を介
して、前記立体配線板用金型の外周面を全体的に加圧す
る。この加圧は、前記のように高温高圧の気体もしくは
液体によって行われるため、全体的にほぼ一様に加わる
圧力で厚さ方向に、かつ立体配線板用金型の内壁面に順
応した形に変形・成型される。

【００１８】一方、この立体配線板用金型による成型工
程では、前記加圧成型と同時に加熱されるので、前記配
線素板４，４′の要部を成す絶縁性樹脂成分も軟化ない
し流動性を帯びるので、図６に要部を断面的に示すごと
く、前記立体配線板用金型6a，6bの内壁面に順応した形
での変形・成型を、スムースに進行させるとともに、空
隙部のない緻密な一体化も達成される。また、前記の加
熱によって、絶縁性樹脂成分が未硬化ないし半硬化状の
ときは、所要の樹脂硬化が進められる。その後、前記高
温・高圧の気体もしくは液体による加圧・成型を停止
し、立体配線板用金型6a，6bおよび加熱・加圧した成型
体を冷却し、オートクレーブから取り出す一方、立体配
線板用金型6a，6bの組み込みを解き、成型体を取り出す
ことによって、前記立体配線板用金型6a，6bの内壁面に
沿って立体化した多層プリント配線板を得た。

【００１９】なお、上記では、配線パターン５を銅箔
１，１′の選択的なエッチングによって形成したが、こ
の配線パターン５は、たとえば導電性ペーストの印刷な
どによって形成してもよいし、さらに多層型化した立体
配線板構造とすることもできる。また、一主面に所要の
導電性バンプ2aを設けた導電性シート１（１′）を、前
記導電性バンプ2a形設面を対向させ、その間に２枚の絶
縁性樹脂系シート３を配置し、配線パターン５層を一層
飛び越えた層間配線接続２を具備させた立体型プリント
配線板とすることも可能である。つまり、本発明は上記
例示の実施例に限定されるものでなく、本発明の趣旨を
逸脱しない範囲で、たとえば円筒型や皿型など、いろい
ろの変形を採り得る。

【００２０】

【発明の効果】上記説明から分かるように、本発明の立
体型プリント配線板の製造方法よれば、絶縁基材とし
て、製造工程ないし成型過程では柔軟性を呈する樹脂系
が使用される。そして、積層・一体化の工程において
は、層間配線接続部を形成する導電性バンプが、前記柔
軟性を呈する絶縁樹脂系シート層を位置精度よく貫挿
し、他面側の配線パターン、もしくは層間配線接続部を
形成する導電性バンプに確実に接続して、所要の配線回
路を形成する。しかも、加熱・加圧成型する工程では、
高温・高圧の気体もしくは液体で立体化金型を、全体的
にほぼ均一に加圧するので、配線板の主要部を形成する
絶縁性樹脂シートの柔軟性ないし良好な変形・加工性と
相俟って、前記立体化金型の対向面に順応した形態の立
体型プリント配線板が容易に形成されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る立体型プリント配線板の製造方法
の実施態様の要部を模式的に示すもので、導電性バンプ
を形成した導電性シートおよび絶縁性樹脂系シートの断
面図。

【図２】本発明に係る立体型プリント配線板の製造方法
の実施態様の要部を模式的に示すもので、絶縁性樹脂系
シートの厚さ方向に導電性シートの導電性バンプを貫挿
させた断面図。

【図３】本発明に係る立体型プリント配線板の製造方法
の実施態様の要部を模式的に示すもので、両面導電性シ
ート間が導電性バンプで層間接続させた断面図。

【図４】本発明に係る立体型プリント配線板の製造方法
の実施態様の要部を模式的に示すもので、導電性バンプ
で層間接続された両面導電性シートを配線パターン化し
た両面型配線素板の断面図。

【図５】本発明に係る立体型プリント配線板の製造方法
の実施態様の要部を模式的に示すもので、導電性バンプ
が貫挿した片面型配線素板および両面型配線素板の配置
順序を示す断面図。

【図６】本発明に係る立体型プリント配線板の製造方法
の実施態様の要部を模式的に示すもので、立体配線板用
金型による加圧・加熱の状態を示す断面図。

【符号の説明】

１，１′…導電性シート（銅箔） ２…層間配線接続
部 2a…導電性バンプ ３…絶縁性樹脂系シート
４…両面型配線素板 ４′…片面型配線素板 ５
…配線パターン 6a，6b…立体配線板用金型

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半硬化型もしくは熱可塑型の絶縁樹脂系
   シート層を、厚さ方向に貫挿した導電性バンプを層間配
   線接続部として備えた配線素板を含む複数枚の配線素板
   を一方の立体配線板用金型に位置決め・積層・配置する
   工程と、 前記配線素板の積層体を位置決め・積層・配置した金型
   に、対応する他の立体配線板用金型を係合的に配置し、
   前記両金型を高温・高圧の気体もしくは液体で加圧し、
   配線素板の積層体を対向する金型面に沿わせて立体成型
   化する工程とを具備して成ることを特徴とする立体型プ
   リント配線板の製造方法。