JP2006049537A - 三次元回路基板の製造方法及び電子デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】 ファインピッチの立体パターンを歩留まりよく安価に製造する。
【解決手段】 平板状のメタルフレームに配線パターンを形成する。配線パターンが内側となるように、メタルフレームを立体形にプレス成形する。メタルフレームの内側に絶縁材料を充填し、ベース4を射出成形する。ベース4の表面に配線パターン6を残した状態で、メタルフレームをエッチング法によりベース4から除去する。配線パターン6の表面にメタライズ層を形成する。
【選択図】 図1
【解決手段】 平板状のメタルフレームに配線パターンを形成する。配線パターンが内側となるように、メタルフレームを立体形にプレス成形する。メタルフレームの内側に絶縁材料を充填し、ベース4を射出成形する。ベース4の表面に配線パターン6を残した状態で、メタルフレームをエッチング法によりベース4から除去する。配線パターン6の表面にメタライズ層を形成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、立体的な配線パターンを備えた三次元回路基板の製造方法、及びこの基板を用いた電子デバイスに関するものである。
従来、電子デバイスの高機能化、小型化を図る目的で、配線パターンを立体的に形成する技術が提案されている。例えば、特許文献1には、ベースを樹脂により射出成形し、ベースの表面全体にレジストをコーティングし、レジストにレーザ光を照射してパターンニングし、銅メッキにより配線パターンを形成する技術が記載されている。
特許文献2には、銅箔を加熱金型でベースに押し付け、ベースの表面を立体的に成形するとともに、その立体面に銅箔を貼り付けたのち、銅箔をフォトエッチング法で処理して、配線パターンを形成する技術が記載されている。
また、従来、無電解めっきが可能な触媒を含む樹脂とその触媒を含まない樹脂とを別々の金型内に射出してベースを成形したのち、触媒を含む樹脂に無電解めっきを成膜させて配線パターンを形成する技術(2ショット法)が提案されている。
特開平6−334308号公報
特開2001−144390号公報
ところが、従来の三次元回路基板の製造方法によると次のような問題点があった。
(1)特許文献1:ベースを立体成形したのちに配線パターンを形成するので、ベースの凹部や溝部等の複雑形状部にファインピッチの立体パターンを形成することが困難であった。
(2)特許文献2:銅箔を単体で絶縁ベースに押し付けているので、ベースの溝部や段差部等で銅箔が破断し、断線等による導通不良が発生しやすく、基板製品の歩留まりが悪かった。
(3)2ショット法:ベースの成形に2組の金型が必要であり、パターンが変われば金型を変更する必要もあって、三次元回路基板の製造コストが高くつく。
(1)特許文献1:ベースを立体成形したのちに配線パターンを形成するので、ベースの凹部や溝部等の複雑形状部にファインピッチの立体パターンを形成することが困難であった。
(2)特許文献2:銅箔を単体で絶縁ベースに押し付けているので、ベースの溝部や段差部等で銅箔が破断し、断線等による導通不良が発生しやすく、基板製品の歩留まりが悪かった。
(3)2ショット法:ベースの成形に2組の金型が必要であり、パターンが変われば金型を変更する必要もあって、三次元回路基板の製造コストが高くつく。
本発明の目的は、上記課題を解決し、ファインピッチの立体パターンを歩留まりよく安価に形成できる三次元回路基板の製造方法、及び、この基板を用いた高機能で小型の電子デバイスを提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明による三次元回路基板の製造方法は、平板状のメタルフレームに配線パターンを形成する工程と、配線パターンが内側となるようにメタルフレームを立体的にプレス成形する工程と、メタルフレームの内側に絶縁材料を充填してベースを成形する工程と、ベースの表面に配線パターンを残した状態でメタルフレームをベースから除去する工程と、配線パターンの表面にメタライズ層を形成する工程とからなることを特徴とする。
ここで、メタルフレームには、平らな金属板を使用できるが、その材質は特に限定されず、銅、ステンレス鋼、アルミ等の単体又は積層体を使用できる。また、メタルフレームには、三次元回路基板を一個取りする枚葉材を使用してもよく、三次元回路基板を多数個取り可能なフープ材を使用してもよい。フープ材を使用する場合は、上記各工程を一連のラインで連続的に実施し、三次元回路基板を能率よく製造できる利点がある。
配線パターンの形成方法は、特に限定されず、銅箔をエッチングするサブトラクティブ法、電解又は無電解めっきによるアディティブ法、導電性インクを塗布するスクリーン印刷法等を採用できる。特に、サブトラクティブ法又はアディティブ法は、配線パターンのファイン化に有利である。しかし、いずれの方法による場合も、配線パターンを平板状のメタルフレームの表面に極めて微細なピッチで高精度に形成することができる。
メタルフレームをプレス成形する工程では、ベースの外形に相応する形状のプレス金型が用いられる。このとき配線パターンは、メタルフレームをバックアップ材とし、金型の形状に従って折り曲げられる。このため、凹部、穴、溝、段差等の複雑形状部あっても、配線パターンを断線させることなく立体的に折り曲げることができる。
ベースを成形する工程では、メタルフレームを回路保護用の補強材として利用し、その内側に絶縁材料が射出成形法等によって充填され、ベースの表面に配線パターンが埋設される。絶縁材料としては、例えば、液晶ポリマー(LCP)、ポリフタルアミド(PPA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等のエンジニアリングプラスチック材料を好ましく使用できるほか、ポリカーボネートやポリスルフォン等の熱可塑性樹脂材料も使用可能である。
ベースの成形後には、配線パターンをベースの表面に残した状態で、メタルフレームのみがベースから除去される。この工程では、エッチング法を好ましく採用でき、メタルフレームをその材質に応じたエッチング液に漬けることで、配線パターンを傷めることなく、メタルフレームのみを簡単に除去することができる。その後、配線パターンの表面にはメタライズ層が、例えば、ニッケルを下地とした金やパラジウムの無電解又は電解めっき等により形成される。
本発明による電子デバイスは、上記方法により製造した三次元回路基板を用い、メタライズ層に電子部品を装着したことを特徴とする。電子部品の種類は、特に限定されず、圧電振動素子、光学素子、半導体チップ等を例示できる。電子デバイスの省スペース化を促進するために、電子部品をベースに設けた凹部に収納するのが好ましい。この場合、三次元回路基板は電子部品用パッケージとして機能する。
本発明によれば、次のような効果を期待できる。
(A)配線パターンを形成したのちにベースを立体成形するので、ベースの形状による制限を受けることなく、ファインピッチの配線パターンを容易に形成できる。
(B)配線パターンをメタルフレームと一緒に立体化するので、断線等による導通不良が発生しにくく、三次元回路基板を歩留まりよく製造できる。
(C)ベースの成形時にメタルフレームを回路保護用の補強材として利用できるうえ、メタルフレーム上に幾通りものパターンを形成でき、金型コストを抑え、三次元回路基板を安価に製造できる。
(D)これらの利点を活かし、電子デバイスの高機能化、小型化を促進できる。
(A)配線パターンを形成したのちにベースを立体成形するので、ベースの形状による制限を受けることなく、ファインピッチの配線パターンを容易に形成できる。
(B)配線パターンをメタルフレームと一緒に立体化するので、断線等による導通不良が発生しにくく、三次元回路基板を歩留まりよく製造できる。
(C)ベースの成形時にメタルフレームを回路保護用の補強材として利用できるうえ、メタルフレーム上に幾通りものパターンを形成でき、金型コストを抑え、三次元回路基板を安価に製造できる。
(D)これらの利点を活かし、電子デバイスの高機能化、小型化を促進できる。
以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。図1,図2に示すように、この実施形態の電子デバイス1は、直方体形状の三次元回路基板2の中央部に電子部品3を実装して構成されている。三次元回路基板2のベース4は、エンジニアリングプラスチック等の絶縁材料により立体的に射出成形され、ベース4の上面に、電子部品3を収納する凹部5が設けられている。
ベース4の表面には、配線パターン6が凹部5の底面からベース4の下面まで立体的に拡がるように形成されている。配線パターン6は部品電極7とキャスタレーション8とを備え、これらの部分7,8を含む配線パターン6の表面全体にメタライズ層9がニッケル下地の金めっきにより形成されている。そして、部品電極7のメタライズ層9に電子部品3が装着され、凹部5に充填した樹脂封止材16によって被覆されている。
次に、三次元回路基板2の製造方法について説明する。まず、図3(a)に示すように、出発材料として、平板状のメタルフレーム11を用いる。メタルフレーム11は、例えばステンレス鋼からなり、その表面にニッケル被膜10が設けられている。図3(b)に示すように、露光・現像処理により、メタルフレーム11の表面に所要開口パターンのレジスト12を形成する。
続いて、図3(c)に示すように、電解又は無電解銅めっきにより、レジスト12の開口部を埋めるように導体層13を形成する。そして、図3(d)に示すように、レジスト12を剥離除去し、メタルフレーム11の表面に配線パターン6を形成する。こうすれば、ベース4を立体成形する前の工程において、平らなメタルフレーム11上にファインピッチの配線パターン6を容易に形成することができる。
次に、図4(a)に示すように、一対のプレス金型14を用い、配線パターン6が内側となるように、メタルフレーム11を立体的にプレス成形する。このとき、メタルフレーム11は配線パターン6のバックアップ材として機能するので、配線パターン6を断線させることなく立体的に折り曲げることができ、導通不良を確実に防止して、三次元回路基板2を歩留まりよく製造することができる。
続いて、図4(b)に示すように、一対の射出成形型15を用い、下側の射出成形型15にメタルフレーム11をインサートし、上側の射出成形型15からメタルフレーム11の内側に絶縁材料を射出してベース4を成形する。このとき、キャスタレーション8となる部分を除き、配線パターン6の全体がベース4の表面に埋設される。こうすれば、メタルフレーム11を回路保護用の補強材として利用できるうえ、メタルフレーム11上に幾通りもの配線パターン6を形成でき、金型コストを抑え、三次元回路基板2を安価に製造することができる。
次に、図5(a)に示すように、メタルフレーム11をエッチング液に漬け、絶縁ベース4からメタルフレーム11を除去する。ここでは、メタルフレーム11の金属材料(例えば、ステンレス、ニッケル等)のみに反応するエッチング液を使用することで、配線パターン6を傷めることなく、これをベース4の表面に残した状態で、メタルフレーム11のみをきれいに剥離除去することができる。
その後、図5(b)に示すように、キャスタレーション8を折り曲げたのち、配線パターン6の表面全体にニッケル−金の電解めっきによりメタライズ層9を形成し、三次元回路基板2を完成する。また、図2に示すように、ベース4の凹部5に電子部品3を収納して部品電極7のメタライズ層9に装着し、電子部品3を樹脂封止材16で被覆して、電子デバイス1を完成する。こうすれば、ファインピッチの立体パターンを備えた高機能で小型の電子デバイス1を簡単かつ安価に製造することができる。
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
(1)パターン形成工程において、表面に銅皮膜を設けたメタルフレーム11を使用し、銅皮膜をエッチング処理することで、メタルフレーム11の表面に配線パターン6を形成する。
(2)パターン形成工程において、配線パターン6を電解めっきにより形成したのちに、その表面全体にメタライズ層9を電解めっきにより形成する。
(1)パターン形成工程において、表面に銅皮膜を設けたメタルフレーム11を使用し、銅皮膜をエッチング処理することで、メタルフレーム11の表面に配線パターン6を形成する。
(2)パターン形成工程において、配線パターン6を電解めっきにより形成したのちに、その表面全体にメタライズ層9を電解めっきにより形成する。
(3)配線パターン6のメタライズ層9を部品電極7及びキャスタレーション8のみに部分的に形成する。
(4)メタルフレーム11の表面に熱可塑性樹脂又は低融点合金からなる剥離層を設け、メタルフレーム11を除去する工程で、その剥離層を加熱により溶融させ、メタルフレーム11をベース4から機械的に引き抜いて除去する。
(4)メタルフレーム11の表面に熱可塑性樹脂又は低融点合金からなる剥離層を設け、メタルフレーム11を除去する工程で、その剥離層を加熱により溶融させ、メタルフレーム11をベース4から機械的に引き抜いて除去する。
(5)ベース4の上下両面に凹部5を設ける。
(6)ベース4の側面に凹部5を設ける。
(7)ベース4に凸部を設け、凸部を含む立体面に配線パターン6を形成する。
(6)ベース4の側面に凹部5を設ける。
(7)ベース4に凸部を設け、凸部を含む立体面に配線パターン6を形成する。
1 電子デバイス
2 三次元回路基板
3 電子部品
4 ベース
5 凹部
6 配線パターン
7 部品電極
8 キャスタレーション
9 メタライズ層
10 ニッケル被膜
11 メタルフレーム
12 レジスト
13 導体層
14 プレス金型
15 射出成形型
16 樹脂封止材
2 三次元回路基板
3 電子部品
4 ベース
5 凹部
6 配線パターン
7 部品電極
8 キャスタレーション
9 メタライズ層
10 ニッケル被膜
11 メタルフレーム
12 レジスト
13 導体層
14 プレス金型
15 射出成形型
16 樹脂封止材
Claims (4)
- 平板状のメタルフレームに配線パターンを形成する工程と、配線パターンが内側となるようにメタルフレームを立体的にプレス成形する工程と、メタルフレームの内側に絶縁材料を充填してベースを成形する工程と、ベースの表面に配線パターンを残した状態でメタルフレームをベースから除去する工程と、配線パターンの表面にメタライズ層を形成する工程とからなることを特徴とする三次元回路基板の製造方法。
- 前記メタルフレームを除去する工程でエッチング法を用いることを特徴とする請求項1に記載の三次元回路基板の製造方法。
- 請求項1又は請求項2の方法により製造した三次元回路基板を用い、前記メタライズ層に電子部品を装着したことを特徴とする電子デバイス。
- 前記電子部品をベースに設けた凹部に収納したことを特徴とする請求項3に記載の電子デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004227522A JP2006049537A (ja) | 2004-08-04 | 2004-08-04 | 三次元回路基板の製造方法及び電子デバイス |
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JP2004227522A JP2006049537A (ja) | 2004-08-04 | 2004-08-04 | 三次元回路基板の製造方法及び電子デバイス |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2004227522A Pending JP2006049537A (ja) | 2004-08-04 | 2004-08-04 | 三次元回路基板の製造方法及び電子デバイス |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104349611A (zh) * | 2013-07-31 | 2015-02-11 | 炫兴股份有限公司 | 模组化电感装置的制造方法 |
CN111422821A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-07-17 | 清华大学 | 微***封装方法 |
-
2004
- 2004-08-04 JP JP2004227522A patent/JP2006049537A/ja active Pending
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