JPH09266368A - 立体回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の立体回路基板の製造方法は、樹脂によ
る基板成形後、銅の無電解メッキを施しこれをエッチン
グして回路を形成していたが、基板と回路との接着性が
不十分であるなどの問題点を有していた。 【解決手段】 銅箔２をあらかじめ立体成形して、この
予備成形した銅箔２１と基板となる必要枚数のプリプレ
グシート１１とを、成形金型３で同時に加熱加圧して成
形を行い、立体回路基板４を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、立体的な基板の
表面に回路を備えた立体回路基板の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の立体回路基板の製造方法は、例え
ば、無電解めっきのための触媒を配合したエポキシ樹脂
や不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、またはポ
リエ−テルイミドやポリフェニレンサルファイド等の熱
可塑性樹脂で、所定の立体成形体を成形する。そして、
その成形体表面全面に銅の無電解めっきを施した後、こ
のめっき層を必要に応じてエッチングにより除去して回
路を形成するという方法があった。この方法については
特開昭６２−２１３１９３号公報において従来例として
紹介されている。

【０００３】また他の例として、ポリイミド、ポリエス
テル等のフィルムをベースにフレキシブル回路基板を製
作し、射出成形の金型に配置し、樹脂を射出して成形体
表面に一体成形し、立体回路基板を得る方法もある。さ
らにまた、この方法の応用例として特開平４−２０８５
８７号公報に示すように、フレキシブル回路基板と射出
成形によるモ−ルド樹脂とを同時に一体成形して、成形
後折り曲げて多面体とし立体回路基板を得る方法が提案
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６２−２１３１
９３号公報に示された方法においては、立体形状の凸凹
が深い場合、エッチングの際のレジスト層の形成が困難
になるため、成形体の立体形状が平面に近いものにしか
対応できないという欠点があった。また、無電解めっき
の場合、成形体表面に対する接着信頼性が不十分なた
め、成形体表面を粗化して付着強度を補っていたが十分
ではなく、従って、回路のファインパターンの形成も難
しいという欠点があった。

【０００５】また、特開平４−２０８５８７号公報に示
された方法においては、フレキシブル回路基板と成形体
との接着強度が低く、フレキシブル基板を一体成形する
ので製造工程が複雑で、非常に高価なものとなる欠点が
あった。

【０００６】さらにまた、従来プリント配線板として使
用されているガラスエポキシ積層板をガラス転移点より
高い温度で強制的にプレス成形して、立体回路基板を得
ようとする方法も多く試されているが、成形後スプリン
グバックで形状を維持できない、あるいは、剥離するな
どの問題が発生し実用化されていない。

【０００７】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、基板と回路との接着性に優れ、さらに工
程を簡略化して安価に製造できる立体回路基板の製造方
法を得るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る立体回路
基板の製造方法は、銅箔を所望の立体形状に予備成形す
る工程、予備成形された前記銅箔と必要枚数積層したプ
リプレグシートを立体金型で加熱加圧して一体成形する
工程を含んだものである。

【０００９】また、第１のプリプレグシートを絞り金型
で加熱加圧して基板を形成する工程、銅箔を折り曲げに
より前記基板の形状に成形する工程、前記基板と前記銅
箔との間に第２のプリプレグシートを挿入してこれらを
前記立体金型で加熱加圧して一体成形する工程を含んだ
ものである。

【００１０】また、あらかじめ回路が形成されている銅
箔を用いるものである。

【００１１】また、伸張性フィルムに張り付けられ、回
路が形成された銅箔を用いるものである。

【００１２】また、プリプレグシートはガラス織布に、
ガラス転移点温度が８５℃〜９０℃のエポキシ樹脂を含
浸させたものであって、厚さが０．１ｍｍ以下である。

【００１３】また、プリプレグシートは可撓性を有して
いるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。

【００１５】実施の形態１．図１は、この発明の実施の
形態１による立体回路基板の製造方法を示す製造工程図
である。図において、１はプリプレグシート、２は銅
箔、２１は予備成形した銅箔、２２は銅箔をエッチング
した回路パターン、３は成形金型で３１は上型、３２は
下型、４は立体回路基板（Ｚ形基板）である。なお、こ
こで言う基板とは、ガラス基材からなる織布あるいは紙
状のものに熱硬化性樹脂を含浸し、それを半硬化させて
プリプレグシートを作り、これを三次元金型を用いて成
形する熱硬化性基板を指すものである。本実施の形態で
は従来の基板成形に使用される加熱加圧成型機に、三次
元金型を取りつけて基板を製作した。

【００１６】本発明の立体回路基板の製造方法について
説明する。あらかじめ銅箔２を成形金型３を利用して予
備成形を施しておく。次に、下型３２に予備成形後の銅
箔２１を配置、さらに、複数枚のプリプレグシート１１
を予備成形後の銅箔２１上に載置する。これらを成形金
型３（上型３１と下型３２）で加熱加圧して成形し、そ
の後公知の方法で銅箔をエッチングして回路パターン２
２を形成し、立体回路基板４（その形状からＺ形基板と
称する）が完成する。

【００１７】上記は、基板の片面にだけ回路パターンを
形成した片面板の製造方法について説明したが、両面板
であれば上下金型に予備成形後の銅箔２１を沿わせる形
で２枚金型に配置し、その間にプリプレグシートを配置
すれば良く、また多層板であれば、あらかじめ両面板を
製造しておき、両面板複数枚の間にプリプレグシートを
はさみ込み成形をするという工程を繰り返せば良い。

【００１８】上記のＺ形基板の製造方法を更に詳しく述
べれば、本実施の形態では、厚さ７０μｍの銅箔をあら
かじめ金型でＺ形に常温で加圧して予備成形を施したも
のと、０．１ｍｍ厚のプリプレグシート５枚を成形金型
内に配置して、成形条件を、金型温度１７０〜１７５℃
で５０分以上、金型昇温速度３℃／ｍｉｎ、真空度１０
０Ｔｏｒｒ以下、加圧力２０Ｋｇ／ｃｍ² に設定して成
形を行った。なお、銅箔及びプリプレグシートについて
は、金型の一部である位置決めピンによって所望の位置
精度を保持して成形することができる。

【００１９】以上のようにこの実施の形態１によれば、
あらかじめ銅箔を所望の立体形状に折曲げ、または絞り
等の成形加工を施し、金型に成形した銅箔を密着挿入し
た上でプリプレグシートを必要枚数積層し、立体形状に
成形した銅箔とプリプレグシートとを加熱加圧するの
で、基板と銅箔との接着性の優れた信頼性の高い立体回
路基板の製造方法を得る効果がある。

【００２０】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２による立体回路基板を示す図である。図において、
２１は予備成形後の銅箔、２２は回路パターン、４１は
基板を示す。（ａ）は回路パターン形成前の基板４１の
斜視図、（ｂ）は（ａ）の部分断面図、（ｃ）は予備成
形後の銅箔２１、（ｄ）は予備成形後の銅箔２１を基板
４１に重ねた状態、（ｅ）は基板４１上に回路パターン
２２を形成して完成した立体回路基板（その形状から絞
り基板と称する）である。

【００２１】次に、上記の絞り基板の製造方法について
説明する。基本的には実施の形態１で説明した材料およ
び成形条件を踏襲して製造した。まず、絞り金型（深さ
１０ｍｍ、角度４５゜、コーナー部のアール３ｍｍ）で
プリプレグシート５枚をあらかじめ加熱加圧成形して基
板４１を作る。次に、図２（ｃ）に示すように、あらか
じめ銅箔を回路パターンに合わせて大まかな形状に、折
り曲げて成形しておく。次いで基板４１と予備成形した
銅箔２１との間にプリプレグシートを２枚配置し、上記
実施の形態１で行った工程に沿って立体回路基板を成形
した。

【００２２】以上のようにこの実施の形態２によれば、
基板が絞り形状を有するものであっても、銅箔からなる
回路部は常に折り曲げによる成形であって、銅箔を絞っ
た際に発生するしわや亀裂などの心配はない。また、絞
り加工を回避する形で回路を設計し、プリプレグシート
上に積層するので、複雑な工程を踏まずに、回路と基板
との接着性の優れた信頼性の高い立体回路基板の製造方
法を得ることができる。

【００２３】実施の形態３．図３は、この発明の実施の
形態３による立体回路基板を示す図である。図におい
て、（ａ）は前記したＺ形基板、（ｂ）（ｃ）はＺ形基
板の変形で、（ｂ）はＺ形基板とＬ形基板の組み合わ
せ、（ｃ）はブリッジ形基板である。また、２２は基板
上に形成された回路パターンである。図に示す回路パタ
ーン２２のように単純なものであれば、あらかじめ銅箔
に回路を形成しておき、プリプレグシートと同時に加圧
加熱成形すれば、成形作業が簡略化でき、基板と銅箔回
路との接着性を高める効果がある。銅箔で回路を形成し
たパターン２２は成形後、不要部分を除去して完成す
る。

【００２４】実施の形態４．本実施の形態における立体
回路基板の製造方法は、実施の形態３と同じく、あらか
じめ銅箔に回路を形成しておくものであるが、形成する
回路が複雑な場合、伸びの大きい伸張性のフィルムに銅
箔を張りつけたものを使用して回路パターンを形成する
ことにより、回路パターンの位置ズレを防止して成形で
きるものである。本実施の形態ではシリコーン樹脂（東
芝シリコーン社製：ＴＳＥ３４５３（Ｅ））で１００μ
ｍのフィルムを作製し、シリコーン系の接着剤を全面に
塗布し回路パターンに打ち抜いた銅箔をその上に重ねた
状態で硬化接着させたものを使用した（フィルムの製作
に関する詳細は本発明の目的とするところではないので
省略する）。

【００２５】実施の形態５．本実施の形態では、可撓性
のエポキシ樹脂をガラス織布またはポリエステル基材に
含浸させてＢステージ状態に硬化したプリプレグシート
を作製、これを使用して試験を行った。

【００２６】次に試験方法を説明する。まず、０．０５
ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ厚のガラス布にそれぞれ
可撓性のエポキシ樹脂を含浸させて、Ｂステージ状態に
半硬化した厚さが３種類のプリプレグシートを製造す
る。上記可撓性のエポキシ樹脂は、ガラス転移点温度
（Ｔｇ）を１００℃以下に押さえる目的で基板製造に使
用されるエポキシ樹脂に、末端カルボキシル基を有する
ポリブタジエン−アクリルニトリル共重合体柔軟剤（商
品名：ＣＴＢＮ １３００Ｘ８ 宇部興産製）を３０〜
４０重量部加えたものを用いる。なお、エポキシ樹脂の
ガラス転移点温度（Ｔｇ）は８５℃から９０℃程度であ
る。次に、上記プリプレグシートの同じ厚さのものをそ
れぞれ４枚に重ねたものを３種類用意し、それぞれに１
８μｍの銅箔１枚を積層し立体金型で加熱加圧して、図
３に示すようなＬ形基板、Ｚ形基板、ブリッジ形基板、
絞り基板を製作する。図４に示すように、それぞれの基
板について、角度、深さ、コーナー部のアールを変化さ
せて評価を行った。

【００２７】なお、上記とは別に、市販の可撓性基板
（新神戸電気製グリーンフレックス（カタログ値ではＦ
Ｒ−４に相当））を用いて、上記と同様の立体回路基板
の製造も行った。また、ここでは熱硬化性樹脂を用いて
プリプレグシートを製作して立体的に成形する方法につ
いて説明しているが、熱可塑性樹脂を用いたプリプレグ
シートの場合も同じ方法が適用されることは言うまでも
ない。

【００２８】図４は上記試験の試験結果を示す図であ
り、０．０５ｍｍのプリプレグシートを用いた場合の試
験結果である。図から分かるように、Ｌ形基板、Ｚ形基
板については特に問題はなく、ブリッジ形基板、絞り基
板については、深さが深くなければ問題は無かった。ま
た、０．１ｍｍ、０．２ｍｍのプリプレグシートを用い
ての試験結果はここでは割愛しているが、０．１ｍｍ以
下のプリプレグシートであれば所望の形状に立体化でき
ることが分かった。

【００２９】以上のようにこの実施の形態５によれば、
立体回路基板を所望の形状に立体化するのが容易であ
り、基板と回路との接着強度も十分な信頼性の高い立体
回路基板を得るという効果がある。

【００３０】実施の形態６．本実施の形態は、上記実施
の形態５で説明した可撓性基板と、通常のプリプレグシ
ートとを一緒に積層して成形するものである。可撓性エ
ポキシ樹脂であらかじめ製作しておいたプリプレグシー
ト（０．０５ｍｍ）と回路となる銅箔（１８μｍ）を必
要枚数重ねて加熱加圧して片面立体基板を得た。さら
に、通常の（可撓性でない）プリプレグシートを必要枚
数重ねて、上記実施の形態１で示した成形条件（金型温
度１７０〜１７５℃で５０分以上、金型昇温速度３℃／
ｍｉｎ、真空度１００Ｔｏｒｒ以下、加圧力２０Ｋｇ／
ｃｍ² ）で成形した。これに加えて成形工程中に減圧雰
囲気を解除して常圧雰囲気に戻すと共に成形圧力をも解
除して、一定時間の後再び加圧（成形圧力の再開）及び
雰囲気の減圧を、樹脂が流動過程中に３回繰り返す工程
を設定した。

【００３１】ここで、付加した成形条件の根拠について
説明する。立体基板成形上の問題点として特に考えなけ
ればならないのがボイドの発生である。多くの場合、平
面板の成形時に比べてコーナー部分や中心部分にボイド
が発生する。発明者らはこれらのボイドの発生を解決す
べく既に研究を完了しており、ある基準以上の流動硬化
性を持ったプリプレグ材を使用して多層配線板の製造を
行った場合、これらを減圧雰囲気中で加熱加圧し、一体
に成形する多層配線板の製造方法においては、成形工程
中に減圧雰囲気を解除し常圧雰囲気に戻し、同時に成形
圧力をも解除して一定時間後再び加圧（成形圧力の再
開）及び雰囲気の減圧を繰り返すことによって、ボイド
を排除することができる。この方法によれば層間樹脂中
にボイドがなくしかも内部が均一で寸法精度の高い多層
配線板を得ることができる（この方法は発明者らが特公
平２−３７２２８号公報で提案している）。

【００３２】以上のようにこの実施の形態６によれば、
薄肉の可撓性基板と通常のプリプレグシートとを一緒に
積層して立体基板を製作するので、形状を良好に維持で
き、スプリングバックが発生せず、基板と回路との接着
強度も十分な信頼性の高い立体回路基板を得る効果があ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、あらかじめ銅箔を所望の立体形状に折曲げ、または
絞り等の成形加工を施し、金型に成形した銅箔を密着挿
入した上でプリプレグシートを必要枚数積層し、立体形
状に成形した銅箔とプリプレグシートとを加熱加圧する
ので、基板と銅箔との接着性の優れた信頼性の高い立体
回路基板の製造方法を得る効果がある。

【００３４】また、請求項２記載の発明によれば、基板
が絞り形状を有するものであっても、銅箔からなる回路
部は常に折り曲げによる成形であって、銅箔を絞った際
に発生するしわや亀裂などの心配はない。また、絞り加
工を回避する形で回路を設計し、プリプレグシート上に
積層するので、複雑な工程を踏まずに、基板と銅箔との
接着性の優れた信頼性の高い立体回路基板の製造方法を
得ることができる。

【００３５】また、請求項３記載の発明によれば、あら
かじめ銅箔に回路を形成しておき、プリプレグシートと
同時に加圧加熱成形するので、成形作業が簡略化でき、
基板と銅箔回路との接着性を高める効果がある。

【００３６】また、請求項４記載の発明によれば、形成
する回路が複雑な場合、伸びの大きい伸張性のフィルム
に銅箔を張りつけたものを使用して回路パターンを形成
することにより、回路パターンの位置ズレを防止して成
形できる効果が得られる。

【００３７】また、請求項５記載の発明によれば、立体
回路基板を所望の形状に立体化するのが容易であり、基
板と銅箔との接着強度も十分な信頼性の高い立体回路基
板を得るという効果がある。

【００３８】また、請求項６記載の発明によれば、薄肉
の可撓性基板と通常のプリプレグシートとを一緒に積層
して立体基板を製作するので、形状は維持でき、スプリ
ングバックも発生せず、基板と銅箔との接着強度も十分
な信頼性の高い立体回路基板を得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による立体回路基板
の製造方法を示す製造工程図である。

【図２】 この発明の実施の形態２による立体回路基板
を示す斜視図である。

【図３】 この発明の実施の形態３による立体回路基板
を示す斜視図である。

【図４】 この発明の実施の形態５の試験結果を示す図
である。

【符号の説明】

１ プリプレグシート、１１ 複数枚のプリプレグシー
ト、２ 銅箔、２１ 予備成形後の銅箔、２２ 回路パ
ターン、３ 成形金型、３１ 上型、３２ 下型、４
立体回路基板、４１ 基板。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅箔を所望の立体形状に予備成形する工
   程、予備成形された前記銅箔と必要枚数積層したプリプ
   レグシートを立体金型で加熱加圧して一体成形する工程
   を含んだことを特徴とする立体回路基板の製造方法。
2. 【請求項２】 第１のプリプレグシートを絞り金型で加
   熱加圧して基板を形成する工程、銅箔を折り曲げにより
   前記基板の形状に成形する工程、前記基板と前記銅箔と
   の間に第２のプリプレグシートを挿入してこれらを前記
   立体金型で加熱加圧して一体成形する工程を含んだこと
   を特徴とする立体回路基板の製造方法。
3. 【請求項３】 あらかじめ回路が形成された銅箔を用い
   ることを特徴とする請求項１または２記載の立体回路基
   板の製造方法。
4. 【請求項４】 伸張性フィルムに張り付けられ、回路が
   形成された銅箔を用いることを特徴とする請求項１また
   は２記載の立体回路基板の製造方法。
5. 【請求項５】 プリプレグシートはガラス織布にガラス
   転移点温度が８５℃〜９０℃のエポキシ樹脂を含浸させ
   たものであって、厚さが０．１ｍｍ以下であることを特
   徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の立体回
   路基板の製造方法。
6. 【請求項６】 プリプレグシートは可撓性を有している
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載
   の立体回路基板の製造方法。