(57)【要約】【課題】高い放熱性を有し、更に、成形が容易で生産性が高い三次元成形回路部品を提供する。【解決手段】  三次元成形回路部品であって、金属部と樹脂部とを含む基材と、前記樹脂部上に無電解メッキ膜により形成されている回路パターンと、前記基材上に実装されており、前記回路パターンと電気的に接続しており、発熱源となる実装部品とを有する。前記樹脂部の一部は、その周囲よりも厚さが薄い凹部である樹脂薄膜を前記金属部上に形成している。前記樹脂薄膜上に前記回路パターンが形成され、前記実装部品は、前記樹脂薄膜を介して前記金属部上に配置される。前記樹脂薄膜上において、前記実装部品はその背面で前記樹脂薄膜上に形成された前記回路パターンと電気的に接続している。【選択図】  図１
2020129687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元成形回路部品であって、
金属部と樹脂部とを含む基材と、
前記樹脂部上に無電解メッキ膜により形成されている回路パターンと、
前記基材上に実装されており、前記回路パターンと電気的に接続しており、発熱源となる実装部品とを有し、
前記樹脂部の一部は、その周囲よりも厚さが薄い凹部である樹脂薄膜を前記金属部上に形成しており、
前記樹脂薄膜上に前記回路パターンが形成され、
前記実装部品は、前記樹脂薄膜を介して前記金属部上に配置され、
前記樹脂薄膜上において、前記実装部品はその背面で前記樹脂薄膜上に形成された前記回路パターンと電気的に接続していることを特徴とする三次元成形回路部品。
【請求項２】
前記樹脂薄膜の厚さが０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の三次元成形回路部品。
【請求項３】
前記基材が、前記金属部と前記樹脂部との一体成形体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元成形回路部品。
【請求項４】
三次元成形回路部品であって、
金属部と、樹脂部とを含む基材と、
前記金属部上に形成されている凹部である、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を含む樹脂薄膜と、
前記樹脂部及び樹脂薄膜上に無電解メッキ膜により形成されている回路パターンと、
前記樹脂薄膜上に実装されており、前記樹脂薄膜上において、その背面で前記樹脂薄膜上に形成された前記回路パターンと電気的に接続しており、発熱源となる実装部品とを有する三次元成形回路部品。
【請求項５】
前記樹脂薄膜の厚さが０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の三次元成形回路部品。
【請求項６】
前記樹脂薄膜には、絶縁性の放熱材料が含有されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の三次元成形回路部品。
【請求項７】
前記樹脂部が発泡セルを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の三次元成形回路部品。
【請求項８】
前記樹脂部が発泡セルを含み、前記樹脂薄膜が実質的に発泡セルを含まないことを特徴とする請求項７に記載の三次元成形回路部品。
【請求項９】
前記基材上には、前記樹脂部により形成される側壁と、前記樹脂薄膜により形成される底とによって前記凹部が区画されており、
１個の前記凹部に対して１個の前記実装部品が実装されており、
前記凹部の底の形状及び面積が、前記底と接触する前記実装部品の面の形状及び面積と略同一であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の三次元成形回路部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部と樹脂部とを含む基材に回路パターンが形成された三次元成形回路部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＩＤ（Ｍｏｌｄｅｄ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）が、スマートフォン等で実用化されており、今後、自動車分野での応用拡大が期待されている。ＭＩＤは、成形体の表面に金属膜で三次元回路を形成したデバイスであり、製品の軽量化、薄肉化及び部品点数削減に貢献できる。
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）が実装されたＭＩＤも提案されている。ＬＥＤは、通電により発熱するため背面からの排熱が必要であり、ＭＩＤの放熱性を高めることが重要となる。
【０００４】
特許文献１では、ＭＩＤと金属製の放熱材料とを一体化した複合部品が提案されている。特許文献１によれは、この複合部品は、ＭＩＤの放熱性と小型化を両立している。一方、放熱性の高い金属と樹脂材料との接着性は一般的に低い。特許文献２では、金属と樹脂材料の密着性を向上させるナノモールディングテクノロジー（ＮＭＴ）が提案されている。ナノモールディングテクノロジー（ＮＭＴ）では、金属の表面を化学的に粗化してナノレベルの大きさの凹凸設けた後、樹脂材料と一体成形する。特許文献２によれば、ナノモールディングテクノロジー（ＮＭＴ）を用いると、金属と樹脂材料との接合界面の接触面積が著しく拡大して密着性が向上し、ヒートショック試験における金属と樹脂材料との間での剥離が抑制され、放熱性も向上する。特許文献３では、ナノモールディングテクノロジー（ＮＭＴ）を用いて、金属と樹脂材料を接合して製造したＬＥＤ用放熱ランプが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４４３８７２号公報
【特許文献２】特開２００９−６７２１号公報
【特許文献３】特許第５６８１０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、近年、電子機器は高性能化及び小型化し、これに用いられるＭＩＤも高密度、高機能化が進み、より高い放熱性が要求されている。本発明は、これらの課題を解決するものであり、高い放熱性を有し、更に、成形が容易で生産性が高い三次元成形回路部品を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に従えば、三次元成形回路部品であって、金属部と樹脂部とを含む基材と、前記樹脂部上に無電解メッキ膜により形成されている回路パターンと、前記基材上に実装されており、前記回路パターンと電気的に接続しており、発熱源となる実装部品とを有し、前記樹脂部の一部は、その周囲よりも厚さが薄い凹部である樹脂薄膜を前記金属部上に形成しており、前記樹脂薄膜上に前記回路パターンが形成され、前記実装部品は、前記樹脂薄膜を介して前記金属部上に配置され、前記樹脂薄膜上において、前記実装部品はその背面で前記樹脂薄膜上に形成された前記回路パターンと電気的に接続していることを特徴とする三次元成形回路部品が提供される。
【０００８】
本態様において、前記樹脂薄膜の厚さが０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであってもよい。前記基材が、前記金属部と前記樹脂部との一体成形体であってもよい。
【０００９】
本発明の第２の態様に従えば、三次元成形回路部品であって、金属部と、樹脂部とを含む基材と、前記金属部上に形成されている凹部である、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を含む樹脂薄膜と、前記樹脂部及び樹脂薄膜上に無電解メッキ膜により形成されている回路パターンと、前記樹脂薄膜上に実装されており、前記樹脂薄膜上において、その背面で前記樹脂薄膜上に形成された前記回路パターンと電気的に接続しており、発熱源となる実装部品とを有する三次元成形回路部品が提供される。
【００１０】
本態様において、前記樹脂薄膜の厚さが０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであってもよい。また、前記樹脂薄膜には、絶縁性の放熱材料が含有されていてもよい。
【００１１】
本発明の第１及び第２の態様において、前記樹脂部が発泡セルを含んでもよく、更に、前記樹脂薄膜が実質的に発泡セルを含まなくてもよい。
【００１２】
本発明の第１及び第２の態様において、前記基材上には、前記樹脂部により形成される側壁と、前記樹脂薄膜により形成される底とによって前記凹部が区画されており、１個の前記凹部に対して１個の前記実装部品が実装されており、前記凹部の底の形状及び面積が、前記底と接触する前記実装部品の面の形状及び面積と略同一であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、高い放熱性を有し、更に、成形が容易で生産性が高い三次元成形回路部品を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１の実施形態で製造する三次元成形回路部品の断面模式図である。
【図２】図２は、図１に示す三次元成形回路部品の断面模式図における実装部品周辺の拡大図である。
【図３】図３は、第１の実施形態で製造する三次元成形回路部品の他の例の断面模式図である。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態で製造する三次元成形回路部品の更に他の例の断面模式図である。
【図５】図５は、第１の実施形態の変形例１で製造する三次元成形回路部品の断面模式図である。
【図６】図６は、第１の実施形態の変形例２で製造する三次元成形回路部品の断面模式図である。
【図７】図７は、第２の実施形態で製造する三次元成形回路部品の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施形態］
（１）三次元成形回路部品
本実施形態では、図１に示す三次元成形回路部品１００について説明する。三次元成形回路部品１００は、金属部１１と樹脂部１２とを含む基材１０と、樹脂部１２上に、メッキ膜により形成された回路パターン１４と、基材１０上に形成された凹部１３に実装され、回路パターン１４と電気的に接続する実装部品１５とを有する。図２に示すように、凹部１３の側壁１３ａは、樹脂部１２により形成され、凹部１３の底１３ｂは樹脂薄膜１６により形成される。実装部品１５は、樹脂薄膜１６を介して金属部１１上に配置される。本実施形態では、樹脂薄膜１６は樹脂部１２の一部である。したがって、樹脂薄膜１６は樹脂部１２と同一の樹脂により形成される。
【００１６】
基材１０は、金属部１１と樹脂部１２とを接合した複合体であれば任意のものを用いることができるが、本実施形態では、金属部１１と樹脂部１２とを一体成形した一体成形体を用いる。ここで、一体成形とは、別個に作成された部材の接着や接合（二次接着や機械的接合）ではなく、部材の成形時に各部材を接合する加工（典型的にはインサート成形）を意味する。
【００１７】
金属部１１は、基材１０に実装される実装部品１５が発する熱を放熱する。したがって、金属部１１には放熱性のある金属を用いることが好ましく、例えば、鉄、銅、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等を用いることができる。中でも、軽量化、放熱性及びコストの観点から、マグネシウム、アルミニウムを用いることが好ましい。これらの金属は、単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００１８】
樹脂部１２は、その上に形成される回路パターン１４と導体である金属部１１を絶縁させる。樹脂部１２は、ハンダリフロー耐性を有する耐熱性のある高融点の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。例えば、６Ｔナイロン（６ＴＰＡ）、９Ｔナイロン（９ＴＰＡ）、１０Ｔナイロン（１０ＴＰＡ）、１２Ｔナイロン（１２ＴＰＡ）、ＭＸＤ６ナイロン（ＭＸＤＰＡ）等の芳香族ポリアミド及びこれらのアロイ材料、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等を用いることができる。これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。また、本実施形態では、実装部品１５がハンダ付けにより実装される樹脂薄膜１６は、樹脂部１２の一部である。このため、樹脂部１２に用いる樹脂は、ハンダ付けが可能なように、融点が２６０℃以上であることが好ましく、２９０℃以上であることがより好ましい。尚、実装部品１５の実装に、低温ハンダを用いる場合はこの限りではない。また、寸法安定性や剛性向上の観点から、これらの熱可塑性樹脂には、ガラスフィラーやミネラルフィラー等の無機フィラーが含有されてもよい。
【００１９】
金属部１１及び樹脂部１２の形状及び大きさは、三次元成形回路部品１００の用途に応じて任意の形状及び大きさとすることができる。樹脂部１２上には回路パターン１４が立体的に形成されるため、樹脂部１２は、複数の面を有するか、又は球面等を含む立体形状の面を有する。本実施形態では、図１に示すように、屈曲した金属板である金属部１１上に、熱可塑性樹脂層である樹脂部１２を一体に成形する。これにより、熱可塑性樹脂層（樹脂部１２）は、屈曲した金属板（金属部１１）に沿って屈曲し、複数の面を有する。金属板（金属部１１）の厚さｔ１１は、放熱性の観点から、例えば、０．５ｍｍ以上であり、好ましくは、１ｍｍ以上であり、一方で、重量及びコストの低減及び加工性向上の観点から、例えば２０ｍｍ以下であり、１０ｍｍ以下であることが好ましい。ここで、金属板（金属部１１）の厚さｔ１１とは、樹脂部１２との界面に垂直な方向における厚さである。熱可塑性樹脂層（樹脂部１２）の厚さｔ１２は、成形の容易性という観点から、例えば０．５ｍｍ以上であり、１ｍｍ以上が好ましいく、一方で、コストの観点から、例えば５ｍｍ以下であり、３ｍｍ以下であることが好ましい。ここで、熱可塑性樹脂層（樹脂部１２）の厚さｔ１２とは、実装部品１５が実装される凹部１３以外の部分の厚さであり、金属部１１との界面に垂直な方向における厚さである。また、熱可塑性樹脂層（樹脂部１２）は、回路パターン１４と金属部１１の絶縁のために設けられるため、回路パターン１４が形成されていない部分には熱可塑性樹脂層（樹脂部１２）を設けなくてもよい。
【００２０】
尚、本実施形態では、金属部１１は金属板に限定されず、ダイカストで成形される複雑形状の金属を用いることも可能である。
【００２１】
回路パターン１４は、絶縁体である樹脂部１２上に形成されるため、無電解メッキにより形成されることが好ましい。したがって、回路パターン１４は、例えば、無電解ニッケルリンメッキ膜、無電解銅メッキ膜、無電解ニッケルメッキ膜等の無電解メッキ膜を含んでもよく、中でも、無電解ニッケルリンメッキ膜を含むことが好ましい。回路パターン１４を無電解ニッケルリンメッキ膜で形成すると、同時に金属部１１の表面にニッケルリン膜（無電解ニッケルリンメッキ膜）１８を形成でき、金属部１１の耐食性を向上できる。回路パターン１４は、無電解メッキ膜の上に、更に、他の種類の無電解メッキ膜や電解メッキ膜が積層されていてもよい。メッキ膜の総厚さを厚くすることで回路パターン１４の電気抵抗を小さくできる。電気抵抗を下げる観点から、無電解メッキ膜上に積層するメッキ膜は、無電解銅メッキ膜、電解銅メッキ膜、電解ニッケルメッキ膜等が好ましい。また、ハンダリフローに対応できるようメッキ膜のハンダ濡れ性を向上させるために、錫、金、銀等のメッキ膜を回路パターン１４の最表面に形成してもよい。
【００２２】
回路パターン１４は、樹脂部１２の複数の面に亘って、又は球面等を含む立体形状の面に沿って立体的に形成される。回路パターン１４は、樹脂部１２の複数の面に亘って、又は球面等を含む立体形状の表面に沿って立体的に形成され、且つ導電性を有する立体電気回路である。回路パターン１４は凹部１３に実装される実装部品１５と電気的に接続するために、凹部１３の側壁１３ａ及び底１３ｂ上に形成されてもよい。
【００２３】
実装部品１５は、ハンダ１７により回路パターン１４と電気的に接続し、通電により熱を発生して発熱源となる。実装部品１５としては、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）、パワーモジュール、ＩＣ（集積回路）、熱抵抗等が挙げられる。本実施形態では、実装部品１５としてＬＥＤを用いる。本実施形態の三次元成形回路部品１００は、発熱量の大きいＬＥＤを実装部品として用いても、ＬＥＤの発する熱を効率的に放熱できる。また、ＬＥＤは発光面とは反対側の背面から発熱する。本実施形態の三次元成形回路部品１００は、ＬＥＤ（実装部品１５）の背面側に放熱部材となる金属部１１を配置することにより、ＬＥＤの発する熱を効率的に放熱できる。
【００２４】
実装部品１５は、基材１０上に形成された凹部１３に実装される。１つの凹部１３に対して、１つ実装部品１５が実装されてもよいし、複数の実装部品１５が実装されてもよい。凹部１３の側壁１３ａは、樹脂部１２により形成され、凹部１３の底１３ｂは樹脂薄膜１６により形成される。実装部品１５は、樹脂薄膜１６を介して金属部１１上に配置される。本実施形態では、樹脂薄膜１６は樹脂部１２の一部である。即ち、本実施形態では、凹部１３は熱可塑性樹脂層（樹脂部１２）に形成され、樹脂薄膜１６は熱可塑性樹脂層の厚さの薄い部分である。したがって、樹脂薄膜１６は樹脂部１２と同一の熱可塑性樹脂により形成される。本実施形態において、金属部１１と、樹脂薄膜１６を含む樹脂部１２とが、基材１０を構成している。
【００２５】
放熱の観点からは、実装部品１５を直接、金属部１１上に配置することが望ましいが、実装部品１５と金属部１１は絶縁する必要があるため、直接の実装は難しい。本実施形態では、薄い樹脂薄膜１６を介して実装部品１５を金属部１１上に配置することで、実装部品１５と金属部１１との絶縁と放熱性を両立している。
【００２６】
樹脂薄膜１６の厚さｔ１６は、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍである。樹脂材料は断熱性を有するため、樹脂薄膜１６の厚さｔ１６が一般的な射出成形体の厚さである１〜５ｍｍ程度であると、放熱性が不十分となる。樹脂薄膜１６の厚さｔ１６を０．５ｍｍ以下とすることで、実装部品１５が発する熱を金属部１１により十分に放熱できる。また、実装部品１５は回路パターン１４と電気的に接続するため、樹脂薄膜１６上にも配線がメッキ膜により形成されてもよい。詳細は後述するが、メッキ膜からなる配線の形成にはレーザー描画を用いるため、樹脂薄膜１６にはレーザー描画によって膜が貫通しない厚さが必要である。更に、本実施形態の樹脂薄膜１６は、例えば、インサート成形等により成形されるため、溶融樹脂が流動可能な厚さが必要である。樹脂薄膜１６の厚さｔ１６が０．０１ｍｍ以上であれば、樹脂薄膜１６上へのレーザー描画を用いた配線の形成が可能であり、またインサート成形を用いた樹脂薄膜１６の成形も可能となる。以上説明した観点から、樹脂薄膜１６の厚さｔ１６は、更に、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍが好ましい。
【００２７】
尚、樹脂薄膜１６の厚さｔ１６が一定でない場合、樹脂薄膜１６の厚さの平均値（平均厚さ）が、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであり、好ましくは、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍである。樹脂薄膜１６の厚さの平均値（平均厚さ）は、例えば、樹脂薄膜１６と金属部１１との界面に垂直な方向における、樹脂薄膜１６の断面において、樹脂薄膜１６の厚さを３箇所、又はそれ以上測定し、測定値の平均値として求めることができる。また、樹脂薄膜１６の厚さｔ１６が一定でない場合であっても、樹脂薄膜１６の厚さｔ１６は、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内で変動していることが好ましく、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内で変動していることがより好ましい。即ち、厚さｔ１６が０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲、好ましくは、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲である領域が、樹脂薄膜１６であってもよい。
【００２８】
樹脂薄膜１６の面積、即ち、凹部１３の底１３ｂの面積は、樹脂薄膜１６上に配置される実装部品１５、１個当たり、０．１ｃｍ２〜２５ｃｍ２であることが好ましい。樹脂薄膜１６の面積が広い程、放熱効果は高くなるが、成形が難しくなる。樹脂薄膜１６の面積を上記範囲内とすれば、高い放熱効果と成形の容易性とを両立できる。本実施形態では、放熱性の高い樹脂薄膜１６を実装部品１５の実装される部分に限定する。これにより、成形し難い薄膜部分を最小限とし、成形の容易性を高め、結果として、三次元成形回路部品の生産性を高めている。
【００２９】
本実施形態において、樹脂薄膜１６の面積とは、図２に示すように、例えば、周囲の樹脂部１２の厚みｔ１２よりも薄い、厚みｔ１６を有する領域Ｓ１６の面積であり、凹部１３の底１３ｂの面積である。尚、領域Ｓ１６は、実装部品１５が接触している領域に限定されず、図２に示すように、実装部品１５が接触している領域Ｓ１５より広い領域であってもよい。
【００３０】
凹部１３は、実装部品１５の実装位置の位置決め用凹部として用いることができる。三次元回路（立体回路）では、３方向において実装部品の実装位置を決定しなくてはならず、二次元回路（平面回路）と比較して実装位置の位置決めが困難である。本実施形態の三次元成形回路部品１００では、実装部品１５の実装位置を凹部とすることで、実装位置の検出が容易となる。凹部１３を実装部品１５の位置決め用凹部として用いる場合には、例えば、図３に示すように、１個の凹部１３に対して１個の実装部品１５を実装し、凹部１３の底１３ｂの形状及び面積が、底１３ｂと接する実装部品１５の面の形状及び面積と略同一であることが好ましい。この場合、図３に示すように、樹脂薄膜１６の面積（領域Ｓ１６の面積）は、実装部品１５が接触している領域Ｓ１５の面積と略同一である。これにより、更に、実装部品１５の実装位置の位置決めが容易となる。実装部品１５の実装位置の位置決めを容易とする観点から、凹部１３の深さｄ１３は、０．１ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。
【００３１】
本実施形態の金属部１１の表面には、ニッケルリン膜１８が形成されていてもよい。ニッケルリン膜１８は耐食性が高いため、金属部１１の耐食性を高められる。
【００３２】
（２）三次元成形回路部品の製造方法
三次元成形回路部品１００の製造方法について説明する。まず、金属部１１と樹脂部１２とを含む基材１０を製造する。本実施形態では、金属部１１を先に配置した金型内に、熱可塑性樹脂を射出充填して樹脂部１２を成形するインサート成形（一体成形）によって、基材１０を製造する。金属部１１と樹脂部１２との密着性を向上させるために、例えば、特許文献２又は３に開示されているナノモールディングテクノロジー（ＮＭＴ）を用いてもよい。また、金属部１１と樹脂部１２との密着性を向上させる他の方法として、金属部１１と樹脂部１２との表面形状を物理的に離脱しない形状としてもよい。
【００３３】
本実施形態では、樹脂薄膜１６は樹脂部１２の一部であり、凹部１３は樹脂部１２の表面に形成される。したがって、本実施形態では、キャビティ内に凹部１３に対応する凸部が形成された金型を用いて、樹脂薄膜１６を含む樹脂部１２を成形する。
【００３４】
次に、樹脂部１２上にメッキ膜により形成された回路パターン１４を形成する。回路パターン１４を形成する方法は、特に限定されず、汎用の方法を用いることができる。例えば、メッキ膜にフォトレジストでパターニングし、エッチングにより回路パターン以外の部分のメッキ膜を除去する方法、回路パターンを形成したい部分にレーザー光を照射して基材を粗化する、又は官能基を付与してレーザー光照射部分のみにメッキ膜を形成する方法等が挙げられる。
【００３５】
本実施形態では、以下に説明する方法により回路パターン１４を形成する。まず、樹脂部１２の表面に、触媒活性妨害層を形成する。次に、触媒活性妨害層が形成された樹脂部１２の表面に、無電解メッキ膜を形成する部分、即ち、回路パターン１４を形成する部分をレーザー描画する。レーザー描画した樹脂部１２の表面に無電解メッキ触媒を付与し、次に、無電解メッキ液を接触させる。この方法においては、触媒活性妨害層は、その上に付与される無電解メッキ触媒の触媒活性を妨げる（妨害する）。このため、触媒活性妨害層上では、無電解メッキ膜の生成が抑制される。一方、レーザー描画部分は、妨害層が除去されるため、無電解メッキ膜が生成する。これにより、樹脂部１２の表面に無電解メッキ膜により回路パターン１４を形成できる。
【００３６】
触媒活性妨害層は、例えば、アミド基及びアミノ基の少なくとも一方を有するポリマー（以下、適宜「アミド基／アミノ基含有ポリマー」と記載する）を含むことが好ましい。アミド基／アミノ基含有ポリマーは、無電解メッキ触媒の触媒活性を妨げる（妨害する）又は低下させる触媒活性妨害剤として作用する。アミド基／アミノ基含有ポリマーが無電解メッキ触媒の触媒活性を妨げるメカニズムは定かではないが、アミド基及びアミノ基が、無電解メッキ触媒に吸着、配位、反応等し、これにより、無電解メッキ触媒が触媒として作用できなくなると推測される。
【００３７】
アミド基／アミノ基含有ポリマーは、任意のものを用いることができるが、無電解メッキ触媒の触媒活性を妨げる観点からは、アミド基を有するポリマーが好ましく、また、側鎖を有する分岐ポリマーが好ましい。分岐ポリマーにおいては、側鎖がアミド基及びアミノ基の少なくとも一方を含むことが好ましく、側鎖がアミド基を含むことがより好ましい。分岐ポリマーは、デンドリティックポリマーであることが好ましい。デンドリティックポリマーとは、頻繁に規則的な分岐を繰り返す分子構造で構成されたポリマーであり、デンドリマーとハイパーブランチポリマーに分類される。デンドリマーは、核となる分子を中心に、規則正しく完全に樹状分岐した構造をもつ、直径数ｎｍの球形のポリマーであり、ハイパーブランチポリマーは、完全な樹状構造をもつデンドリマーとは異なり、不完全な樹状分岐をもつポリマーである。デンドリティックポリマーの中でも、ハイパーブランチポリマーは、比較的合成が容易で且つ安価であるため、本実施形態の分岐ポリマーとして好ましい。
【００３８】
レーザー描画に用いるレーザー光及び無電解メッキ触媒は、特に限定されず、汎用のものを適宜選択して用いることができる。
【００３９】
無電解メッキ液は、特に限定されず、汎用のものを適宜選択して用いることができるが、以下に説明する理由により、中性の無電解ニッケルリンメッキ液が好ましい。ここで、「中性」の無電解ニッケルリンメッキ液とは、例えば、ｐＨが５．５〜７．０である無電解ニッケルリンメッキ液をいう。本発明者らの検討によれば、金属部１１は、使用する金属の種類によっては、無電解メッキ液に侵食され、腐食する虞があることがわかった。例えば、アルカリ性の無電解銅メッキ液を用いると、金属部１１にマグネシウムを用いた場合には腐食は生じないが、アルミニウムを用いた場合には腐食が生じる。一方、中性の無電解ニッケルリンメッキ液を用いると、アルミニウムの腐食を抑制できる。したがって、無電解ニッケルリンメッキ液を用いることで、金属部１１に用いる金属の選択の幅が広がり、例えば、マグネシウムより安価なアルミニウムを金属部１１に用いることができる。また、メッキ反応性を高める観点からは、ｐＨ４．０〜５．５程度の弱酸性の無電解ニッケルリンメッキ液を用いてもよい。この場合、酸性液によるアルミニウムの浸蝕速度よりもアルミ表面へのニッケルリンメッキ膜の成長速度が速くなるため、メッキ膜を被覆させることができ、アルミニウムにダメージを与えることがない。尚、アルミニウムは、表面に酸化被膜を形成する陽極酸化法（アルマイト処理）により、耐食性が向上することが知られているが、アルマイト処理はコストアップの要因となる。本実施形態では、アルマイト処理を行わずとも、回路パターン１４の形成に無電解ニッケルリンメッキ液を用いることで、回路パターン１４の形成と同時にアルミニウムの表面にニッケルリン膜１８を形成でき、金属部１１の耐食性を向上できる。
【００４０】
回路パターン１４の形成においては、無電解メッキ膜の上に、更に、他の種類の無電解メッキ膜や電解メッキ膜を積層してもよい。このとき、金属部１１の表面にニッケルリン膜１８が形成されていると、他の無電解メッキ液又は電解メッキ液による金属部１１の腐食を抑制できる。
【００４１】
樹脂部１２に回路パターン１４を形成した後、基材１０上に形成された凹部１３に実装部品１５を実装し、回路パターン１４と電気的に接続させる。これにより、本実施形態の三次元成形回路部品１００が得られる。実装方法は特に限定されず、汎用の方法を用いることができ、例えば、高温のリフロー炉に実装部品１５を配置した基材１０を通過させるハンダリフロー法、又はレーザー光を基材１０と実装部品１５の界面に照射してハンダ付けを行うレーザーハンダ付け法（スポット実装）により、実装部品１５を基材１０にハンダ付けしてもよい。
【００４２】
尚、以上説明した本実施形態の三次元成形回路部品１００では、基材１０上に形成された凹部１３に実装部品１５を実装するが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、実装部品１５が、厚さが０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの樹脂薄膜１６を介して金属部１１上に配置されていれば、実装部品１５は必ずしも凹部に実装されている必要はない。実装部品１５を凹部に実装しなくとも、樹脂薄膜１６上に実装することで、実装部品１５が発する熱を金属部１１により十分に放熱できる。
【００４３】
［変形例１］
次に、図５に示す本実施形態の変形例１について説明する。上述の図１に示す三次元成形回路部品１００では、金属部１１として屈曲した金属板を用いたが、図５に示す変形例１の三次元成形回路部品２００では、金属部２１として放熱フィンを用いる。金属部２１に放熱フィンを用いたこと以外の三次元成形回路部品２００の構成は、三次元成形回路部品１００と同様である。三次元成形回路部品２００は、金属部２１に放熱フィンを用いたこと以外は、三次元成形回路部品１００と同様の方法により製造できる。三次元成形回路部品２００は、金属部２１に放熱フィンを用いることで、放熱効果を更に高められる。
【００４４】
［変形例２］
次に、図６に示す本実施形態の変形例２について説明する。図６に示す変形例２の三次元成形回路部品３００では、樹脂部３２が発泡セル３９を含む。一方、樹脂薄膜３６は実質的に発泡セルを含まない。ここで、樹脂薄膜３６が「実質的に発泡セルを含まない」とは、樹脂薄膜３６が全く発泡セルを含まない場合に加え、樹脂薄膜３６がその放熱性及び、リフロー時に悪影響を与えない程度の少量の発泡セルを含む場合も含む。即ち、樹脂薄膜３６に発泡セルが含まれるとしても、その量は僅かであり、樹脂薄膜３６に含まれる発泡セルの密度は、樹脂薄膜３６以外の部分の樹脂部３２に含まれる発泡セル３９の密度よりも低い。樹脂部３２以外の三次元成形回路部品３００の構成は、三次元成形回路部品１００と同様である。
【００４５】
本変形例の三次元成形回路部品３００は、樹脂部３２が発泡セル３９を有することで、部品全体の軽量化及び寸法精度向上が図れる。一方、樹脂薄膜３６は実質的に発泡セル３９を含まないため、樹脂薄膜３６の放熱性は維持される。
【００４６】
本変形例の三次元成形回路部品３００の製造方法について説明する。まず、金属部１１と樹脂部３２を含む基材３０を一体成形により製造する。このとき、樹脂部３２を発泡成形する。樹脂部３２は、二酸化炭素や窒素等の物理発泡剤を用いて発泡成形することが好ましい。発泡剤の種類には、化学発泡剤と物理発泡剤があるが、化学発泡剤は分解温度が低いため高融点の樹脂材料を発泡させることが難しい。樹脂部３２には、高融点の耐熱性の高い樹脂を用いることが好ましい。物理発泡剤を用いれば、高融点樹脂を用いて、樹脂部３２を発泡成形できる。物理発泡剤を用いた成形法としては、超臨界流体を用いたＭｕＣｅｌｌ（登録商標）や、本発明者らが提案する高圧設備を不要とする低圧発泡成形法（例えば、ＷＯ２０１３／０２７６１５号公報に記載）を用いることができる。
【００４７】
本変形例では、樹脂部３２の成形において、物理発泡剤の溶解により溶融樹脂粘度が低下する。これにより、金型キャビティ内の樹脂薄膜３６に対応する狭い領域における溶融樹脂の流動が促され、樹脂薄膜３６の成形が容易となる。また、金型キャビティ内の樹脂薄膜３６に対応する狭い領域では、溶融樹脂の固化速度が速いため、発泡セルが成長し難い。これにより、樹脂薄膜３６には、実質的に発泡セル３９が形成され難い。樹脂薄膜３６内での発泡セルの形成を抑制する観点からは、樹脂薄膜３６の厚さｔ３６は、０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍが好ましく、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍがより好ましく、０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍが更により好ましい。
【００４８】
次に、上述した三次元成形回路部品１００と同様の方法により、樹脂部３２にメッキ膜により形成された回路パターン１４を形成する。回路パターン１４を形成した後、基材３０上に形成された凹部３３に実装部品１５を実装し、回路パターン１４と電気的に接続させる。これにより、本変形例の三次元成形回路部品３００が得られる。本変形例では、実装部品１５をレーザーハンダ付け法（スポット実装）により実装することが好ましい。例えば、実装部品１５をハンダリフロー法により実装する場合には、基材３０を温度２３０〜２４０℃以上のリフロー炉に通す必要がある。このとき、樹脂部３２にリフロー温度よりも高い融点を有する熱可塑性樹脂を用いても、発泡成形体である樹脂部３２は、内部の水分等の膨張により表面が膨れる虞がある。一方、レーザーハンダ付け法（スポット実装）は、高温になる範囲を最小限に留められる。レーザー光を照射する部分は、発泡セルが実質的に存在しない樹脂薄膜３６であるので、レーザー光により加熱されても、表面の膨れが生じ難い。
【００４９】
［第２の実施形態］
（１）三次元成形回路部品
本実施形態では、図７に示す三次元成形回路部品４００について説明する。三次元成形回路部品４００は、金属部４１と樹脂部４２とを含む基材４０と、樹脂部４２上にメッキ膜により形成された回路パターン１４と、基材４０上に形成された凹部４３に実装され、回路パターン１４と電気的に接続する実装部品１５とを有する。凹部４３の側壁４３ａは、樹脂部４２により形成され、凹部４３の底４３ｂは樹脂薄膜４６により形成される。実装部品１５は、樹脂薄膜４６を介して金属部４１上に配置される。第１の実施形態では、図１に示すように、樹脂薄膜１６は樹脂部１２の一部であり、熱可塑性樹脂により形成される。一方、本実施形態では、図７に示すように、樹脂薄膜４６は樹脂部４２の一部ではなく、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂により形成される。
【００５０】
基材４０は、金属部４１と樹脂部４２とを接合した複合体であれば、第１の実施形態と同様に任意のものを用いることができる。また、第１の実施形態では、金属部１１と樹脂部１２とを一体成形した一体成形体を用いたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、トリアジンチオール誘導体を用いた接合技術により、金属部４１と樹脂部４２とを接合した基材４０を用いてもよい。
【００５１】
金属部４１と樹脂部４２の材料としては、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。本実施形態では、金属部４１として金属ブロックを用いる。また、第１の実施形態では、樹脂薄膜１６が樹脂部１２の一部であるため、樹脂部１２には耐熱性の高い熱可塑性樹脂を用いるが、本実施形態はこの限りではない。本実施形態では、樹脂薄膜４６と樹脂部４２とは異なる樹脂で形成されるため、樹脂薄膜４６を耐熱性の高い樹脂で形成し、樹脂部４２を比較的安価な耐熱性の低い樹脂で形成できる。これにより、三次元成形回路部品４００の全体的なコストを低減できる。例えば、実装部品１５を基材４０にハンダリフローにより実装しない場合、樹脂部４２はハンダリフロー耐性が要求されないため、汎用エンプラであるＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂とＰＣとのポリマーアロイ（ＡＢＳ／ＰＣ）等を用いることができる。これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。また、本実施形態の樹脂部４２は、図６に示す第１の実施形態の変形例２の樹脂部３２と同様に、内部に発泡セルを有してもよい。内部に発泡セルを有することで、三次元成形回路部品４００の軽量化を図れる。
【００５２】
回路パターン１４及び実装部品１５は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。実装部品１５は、基材４０上に形成された凹部４３に実装される。凹部４３の底４３ｂの面積、凹部４３の深さは、第１の実施形態の凹部１３と同様である。
【００５３】
本実施形態の樹脂薄膜４６は、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂により形成される。硬化前の熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂は低粘度であるため、樹脂薄膜４６の薄膜化が容易である。また、硬化後の熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂は、高耐熱性及び高密度であり、実装部品１５がハンダ付けされる凹部４３の底４３ｂを形成する材料として適している。樹脂薄膜４６を形成する樹脂は、融点が２６０℃以上であることが好ましく、２９０℃以上であることがより好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱樹脂を用いることができ、光硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。これらの熱硬化性樹脂は、単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。同様に、これらの光硬化性樹脂は、単独で用いてもよいに、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００５４】
樹脂薄膜４６は、絶縁性の放熱材料を含有してもよい。樹脂薄膜４６上には、回路パターン１４が形成されるため、カーボン等の安価な導電性の放熱材料を用いることができない。絶縁性の放熱材料は高価であるが、実装部品１５が実装される樹脂薄膜４６のみに含有することで、コスト上昇の抑制と放熱性向上を両立できる。絶縁性の放熱材料としては、例えば、高熱伝導率の無機粉末である、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等のセラミックス粉が挙げられる。樹脂薄膜４６中に絶縁性の放熱材料は、１０重量％〜９０重量％含まれることが好ましく、３０重量％〜８０重量％含まれることがより好ましい。
【００５５】
本実施形態の樹脂薄膜４６の厚さｔ４６は、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであることが好ましい。実装部品１５と金属部４１の間に存在する樹脂薄膜４６の厚さｔ４６がこの範囲であれば、実装部品１５が発する熱を金属部４１により十分に放熱でき、また、樹脂薄膜４６上へのレーザー描画も可能である。以上説明した観点から、更に、樹脂薄膜４６の厚さｔ４６は、０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍが好ましく、０．０３ｍｍ〜０．０５ｍｍがより好ましい。
【００５６】
（２）三次元成形回路部品の製造方法
三次元成形回路部品４００の製造方法について説明する。まず、基材４０の金属部４１（金属ブロック）の表面４１ａに、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂により形成される樹脂薄膜４６を成膜する。樹脂薄膜４６は、例えば、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を溶媒に溶解して樹脂溶液とし、樹脂溶液を金属部４１の表面４１ａに塗布して乾燥し、その後、加熱又は光照射することで形成できる。樹脂溶液は低粘度であるため、薄膜の形成が容易である。
【００５７】
次に、樹脂薄膜４６が形成された金属部４１と樹脂部４２とを接合して基材４０を製造する。金属部４１と樹脂部４２とを接合する方法は、特に限定されず、任意の方法を用いることができる。例えば、第１の実施形態と同様に、インサート成形等により一体成形してもよい。
【００５８】
基材４０の製造において、樹脂薄膜４６の周囲に、樹脂部４２により側壁４３ａを形成する。これにより、基材４０の表面に、側壁４３ａと底４３ｂにより区画される凹部４３が形成される。
【００５９】
次に、樹脂部４２上にメッキ膜により形成された回路パターン１４を形成する。回路パターン１４を形成する方法としては、第１の実施形態と同様の方法を用いることができる。
【００６０】
樹脂部４２に回路パターン１４を形成した後、基材４０上に形成された凹部４３に実装部品１５を実装し、回路パターン１４と電気的に接続させる。これにより、本実施形態の三次元成形回路部品４００が得られる。実装方法は特に限定されず、第１の実施形態と同様に、汎用の方法を用いることができるが、本実施形態では、レーザーハンダ付け法やスポットヒータによる局所加熱法（スポット実装）を用いることが好ましい。レーザーハンダ付け法やスポットヒータによる局所加熱法では、樹脂薄膜４６のみが加熱されるので、樹脂部４２に比較的安価な耐熱性の低い樹脂を用いることができ、三次元成形回路部品４００全体の低コスト化が図れる。
【００６１】
尚、以上説明した本実施形態の三次元成形回路部品４００では、基材４０上に形成された凹部４３に実装部品１５を実装するが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、上述した第１の実施形態と同様に、実装部品１５が樹脂薄膜４６上に実装されていれば、実装部品１５は必ずしも凹部に実装されている必要はない。実装部品１５を凹部に実装しなくも、樹脂薄膜４６上に実装することで、実装部品１５が発する熱を金属部４１により十分に放熱できる。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例及び比較例により制限されない。
【００６３】
[実施例１]
本実施例では、図１に示す、金属部１１と樹脂部１２とが一体成形され、樹脂薄膜１６が樹脂部１２の一部である基材１０を用いて、三次元成形回路部品１００を製造した。また、実装部品１５として、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた。
【００６４】
（１）基材の製造
金属部１１にアルミニウム板、樹脂部１２に無機フィラー含有芳香族ポリアミド（東洋紡製、バイロアミドＧＰ２Ｘ−５、融点３１０℃）を用い、インサート成形により基材１０を製造した。
【００６５】
図１に示す、屈曲した板状体である基材１０に対応するキャビティを有する金型を用意した。基材１０の厚さｔ１０に対応するキャビティの厚さは、２ｍｍとした。金型のキャビティにおいて、凹部１３に対応する部分（キャビティ内の凸部）は、樹脂薄膜１６の厚さｔ１６及び面積を可変できるように、入れ子を用いて形状を変更可能とした。
【００６６】
金型のキャビティの形状に合わせて、板厚１ｍｍのアルミニウム板を曲げ加工した。ナノモールディングテクノロジー（ＮＭＴ）により金属部１１と樹脂部１２の密着力を向上させるため、曲げ加工したアルミニウム板の表面をエッチング処理した。エッチング処理したアルミニウム板を金型のキャビティ内の適当な位置に配置し、キャビティ内の空き領域に芳香族ポリアミドを射出充填してインサート成形した。インサート成形には、汎用の射出成形装置を用い、金型温度１４０℃、樹脂温度３４０℃とした。得られた基材１０は、金属部１１（金属板）の厚さｔ１１が１ｍｍ、樹脂部１２（熱可塑性樹脂層）の厚さｔ１２が１ｍｍであった。また、金型キャビティ内の入れ子の大きさを調整することにより、樹脂薄膜１６の厚さｔ１６を０．２ｍｍ、面積を０．４９ｃｍ２（０．７ｃｍ×０．７ｃｍ）とした。凹部１３の深さｄ１３は、１．８ｍｍとした。
【００６７】
（２）回路パターンの形成
本実施例では、以下に説明する方法により、樹脂部１２上にメッキ膜により形成された回路パターン１４を形成した。
【００６８】
（ａ）触媒活性妨害剤の合成
式（１）で表される、市販のハイパーブランチポリマー（日産化学工業製、ハイパーテック  ＨＰＳ−２００）にアミド基を導入して、式（２）で表されるハイパーブランチポリマーを合成した。
【００６９】
【化１】
2020129687.tif 000003
【００７０】
【化２】
2020129687.tif 000004
【００７１】
まず、式（１）で表されるハイパーブランチポリマー（１．３ｇ、ジチオカルバメート基：４．９ｍｍｏｌ）、Ｎ‐イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）（１．１０ｇ、９．８ｍｍｏｌ）、α,α’‐アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）（８１ｍｇ、０．４９ｍｍｏｌ）、脱水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）（１０ｍＬ）をシュレンク管へ加え、凍結脱気を３回行った。その後、オイルバスを用いて７０℃で一晩（１８時間）撹拌して反応させ、反応終了後、氷水によって冷却し、ＴＨＦで適度に希釈した。次に、ヘキサン中で再沈殿させ、得られた固体の生成物を６０℃で一晩真空乾燥させた。生成物のＮＭＲ（核磁気共鳴）測定及びＩＲ（赤外吸収スペクトル）測定を行った。この結果、式（１）で表される市販のハイパーブランチポリマーにアミド基が導入されて、式（２）で表されるポリマーが生成していることが確認できた。次に、生成物の分子量をＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）で測定した。分子量は、数平均分子量（Ｍｎ）＝９,９４６、重量平均分子量（Ｍｗ）＝２４,７９２であり、ハイパーブランチ構造独特の数平均分子量（Ｍｎ）と重量平均分子量（Ｍｗ）とが大きく異なった値であった。式（２）で表されるハイパーブランチポリマーの収率は、９２％であった。
【００７２】
（ｂ）触媒活性妨害層の形成
合成した式（２）で表されるポリマーをメチルエチルケトンに溶解して、ポリマー濃度０．５重量％のポリマー液を調製した。成形した基材１０を調製したポリマー液に室温で５秒間ディッピングし、その後、８５℃乾燥機中で５分間乾燥した。これにより、基材１０表面に触媒活性妨害層を形成した。触媒活性妨害層の膜厚は、約７０ｎｍであった。
【００７３】
（ｃ）レーザー描画
触媒活性妨害層を形成した樹脂部１２の表面に、３Ｄレーザーマーカ（キーエンス製、ファイバーレーザー、出力５０Ｗ）を用いて、２０００ｍｍ／ｓの加工速度で、回路パターン１４に対応する部分をレーザー描画した。描画パターンの線幅は０．３ｍｍ、隣り合う描画線間の最小距離は０．５ｍｍとした。レーザー描画により、レーザー描画部分の触媒活性妨害層を除去できた。また、レーザー描画部分は粗化され、樹脂部１２内に含まれていたフィラーが露出した。
【００７４】
（ｄ）無電解メッキ触媒の付与及びメッキ膜の形成
レーザー描画を行った基材１０を３０℃の塩化パラジウム溶液（奥野製薬工業製、アクチベータ）に５分浸漬し、無電解メッキ触媒を付与した。基材１０を水洗し、次に、６０℃の無電解ニッケルリンメッキ液（奥野製薬工業製、トップニコロンＬＰＨ−Ｌ、ｐＨ６．５）に、基材１０を１０分浸漬させた。樹脂部１２上のレーザー描画部に選択的に、ニッケルリン膜（無電解ニッケルリンメッキ膜）が約１μｍ成長した。同時に、金属部１１（アルミニウム板）の表面にも、ニッケルリン膜１８が約１μｍ形成された。
【００７５】
レーザー描画部のニッケルリン膜上に、更に、汎用の方法により、電解銅メッキ膜を１０μｍ、電解ニッケルメッキ膜を１μｍ、電解金メッキ膜を０．１μｍ、この順に積層し、回路パターン１４を形成した。本実施例では、樹脂薄膜１６上にも、断線することなく、回路パターン１４が形成された。
【００７６】
（３）実装部品の実装
基材１０上に形成された凹部１３に、ハンダ１７、実装部品（ＬＥＤ）１５を配置した。更に、基材１０上の凹部１３以外の部分に、図示しないハンダ及び抵抗を配置した。実装部品１５及び抵抗（不図示）は、回路パターン１４と電気的に接続可能な位置に配置した。次に、基材１０をリフロー炉に通した。リフロー炉内で基材１０は加熱され、基材１０の最高到達温度は約２４０℃となり、基材１０が最高到達温度で加熱された時間は約３０秒であった。ハンダ１７により、実装部品１５は基材１０に実装され、本実施例の三次元成形回路部品１００を得た。
【００７７】
［実施例２］
本実施例では、樹脂薄膜１６の厚さを０．０５ｍｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、図１に示す三次元成形回路部品１００を製造した。
【００７８】
［実施例３］
本実施例では、樹脂薄膜１６の厚さを０．１ｍｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、図１に示す三次元成形回路部品１００を製造した。
【００７９】
［実施例４］
本実施例では、樹脂薄膜１６の厚さを０．５ｍｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、図１に示す三次元成形回路部品１００を製造した。
【００８０】
［実施例５］
本実施例では、樹脂薄膜１６の面積を４ｃｍ２（２ｃｍ×２ｃｍ）とした以外は、実施例１と同様の方法により、図１に示す三次元成形回路部品１００を製造した。
【００８１】
［実施例６］
本実施例では、樹脂薄膜１６の面積を１６ｃｍ２（４ｃｍ×４ｃｍ）とした以外は、実施例１と同様の方法により、図１に示す三次元成形回路部品１００を製造した。
【００８２】
［実施例７］
本実施例では、樹脂薄膜１６の面積を２５ｃｍ２（５ｃｍ×５ｃｍ）とした以外は、実施例１と同様の方法により、図１に示す三次元成形回路部品１００を製造した。
【００８３】
［比較例１］
本比較例では、樹脂薄膜１６の厚さを０．００８ｍｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、図１に示す三次元成形回路部品１００を製造した。
【００８４】
［比較例２］
本比較例では、樹脂薄膜１６の厚さを０．７ｍｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、図１に示す三次元成形回路部品１００を製造した。
【００８５】
［三次元成形回路部品の評価］
実施例１〜７及び比較例１及び２で製造した三次元成形回路部品について、以下の評価を行った。結果を表１に示す。
【００８６】
（１）樹脂薄膜の成形性
基材の一体成形における樹脂薄膜の成形性について、以下の評価基準に従って評価した。
【００８７】
＜樹脂薄膜の成形性の評価基準＞
○：樹脂薄膜に、溶融樹脂の未充填部分が発生しなかった。
×：樹脂薄膜に、溶融樹脂の未充填部分が発生した。
【００８８】
（２）三次元成形回路部品の放熱性
製造した三次元成形回路部品に所定の電圧を印可してＬＥＤを点灯させた。点灯してから１時間後のＬＥＤ表面温度をサーモグラフィで測定した。以下の評価基準に従って、三次元成形回路部品の放熱性を評価した。
【００８９】
＜三次元成形回路部品の放熱性の評価基準＞
○：点灯してから１時間後のＬＥＤ表面温度が１００℃以下であった。
×：点灯してから１時間後のＬＥＤ表面温度が１００℃を越えた。
【００９０】
【表１】
2020129687.tif 000005
【００９１】
表１に示すように、樹脂薄膜の厚さが０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内である実施例１〜７では、樹脂薄膜の成形性及び三次元成形回路部品の放熱性が共に良好であった。樹脂薄膜の厚さのみが異なる実施例１〜４を比較すると、樹脂薄膜の厚さ薄い程、点灯してから１時間後のＬＥＤ表面温度が低く、三次元成形回路部品の放熱性が高いことがわかった。また、樹脂薄膜の面積のみが異なる実施例１及び５〜７を比較すると、樹脂薄膜の面積が大きい程、点灯してから１時間後のＬＥＤ表面温度が低く、三次元成形回路部品の放熱性が高いことがわかった。樹脂薄膜の面積が大きい程、樹脂薄膜の成形は困難となるが、樹脂薄膜が２５ｃｍ２である実施例７においても、溶融樹脂の未充填部分は発生せず、成形性は良好であった。
【００９２】
一方、樹脂薄膜の厚さが０．００８ｍｍと薄い比較例１では、溶融樹脂の未充填部分が発生し、成形性は不良であった。このため、比較例１では、三次元成形回路部品の放熱性の評価は行わなかった。樹脂薄膜の厚さが０.７ｍｍと厚い比較例２では、三次元成形回路部品の放熱性が不良であった。
【００９３】
[実施例８]
本実施例では、金属部としてアルミニウム板の代わりに、アルミニウム製の放熱フィンを用いた以外は、実施例１と同様の方法により三次元成形回路部品を製造した。即ち、本実施例で製造した三次元成形回路部品は、図５に示す三次元成形回路部品２００である。
【００９４】
実施例１と同様に、（１）樹脂薄膜の成形性及び（２）三次元成形回路部品の放熱性について評価した。樹脂薄膜の成形性は良好であった。三次元成形回路部品の放熱性も良好であり、点灯してから１時間後のＬＥＤ表面温度は７０℃と、実施例１よりも１０℃低かった。この結果から、金属部に放熱フィンを用いることで、放熱性が向上することが確認できた。
【００９５】
[実施例９]
本実施例では、樹脂薄膜の厚さを０．１５ｍｍとし、基材の樹脂部を発泡成形し、実装部品（ＬＥＤ）をレーザーハンダ付け法（スポット実装）により基材に実装した。それ以外は、実施例１と同様の方法により三次元成形回路部品を製造した。即ち、本実施例で製造した三次元成形回路部品は、図６に示す三次元成形回路部品３００である。尚、本実施例では、実施例１に用いたものと同様の金型を用いてインサート成形により基材を一体成形したが、成形装置としてＷＯ２０１３／０２７６１５号公報の図１１に開示される成形装置を用い、物理発泡剤として加圧窒素を用いて、樹脂部を発泡成形した。窒素の充填圧力は１０ＭＰａとし、ベント減圧部の背圧弁圧力は６ＭＰａとした。
【００９６】
得られた三次元成形回路部品３００の樹脂部３２は、ソリッド（無発泡体）と比較して比重が約８％低くなった。樹脂部３２及び樹脂薄膜３６の断面を顕微鏡観察した。樹脂部３２のセル３９のセル径は、３０〜８０μｍと微細であった。一方、樹脂薄膜３６の断面に発泡セルは発見されなかった。即ち、樹脂薄膜３６は実質的に発泡セルを含んでいなかった。また、実装部品（ＬＥＤ）のレーザーハンダ付け法（スポット実装）において、レーザー光が照射された樹脂薄膜３６に膨れは認められなかった。
【００９７】
更に、得られた三次元成形回路部品３００において、発泡セル３９を含む樹脂部３２に、レーザーハンダ付け法（スポット実装）に用いたものと同じレーザー光を照射する実験を行った。レーザー光を照射すると、発泡セル３９を含む樹脂部３２には膨れが生じた。この結果から、発泡成形を行うことで樹脂部３２の耐熱性は低下するが、樹脂薄膜３６に発泡セルを形成しないことで、ＬＥＤが実装される樹脂薄膜３６の耐熱性を維持できることがわかった。本実施例の三次元成形回路部品３００は、ＬＥＤ実装部分の耐熱性を維持しながら、部品全体を軽量化することに成功した。
【００９８】
[実施例１０]
本実施例では、図７に示す、金属部４１と樹脂部４２とが一体成形され、樹脂薄膜４６が熱硬化性樹脂により形成された基材４０を用いて、三次元成形回路部品４００を製造した。また、実装部品１５として、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた。
【００９９】
（１）基材の製造
金属部４１にはアルミニウムブロックを用い、樹脂部４２には、実施例１に用いた樹脂と同様の無機フィラー含有芳香族ポリアミド（東洋紡製、バイロアミドＧＰ２Ｘ−５、融点３１０℃）を用いた。また、樹脂薄膜４６には、絶縁性の放熱材料として平均粒子径４μｍの窒化ホウ素粉を含有した、熱硬化性樹脂であるポリイミドを用いた。
【０１００】
まず、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸及び窒化ホウ素粉をＮ-メチル-２-ピロリドン（ＮＭＰ）に分散および溶解して、ポリイミド濃度（固形分濃度）１２重量％、窒化ホウ素濃度５０重量％の樹脂スラリー溶液を調製した。調製した樹脂スラリー溶液を金属部４１の表面４１ａに塗布し、３５０℃で３０分間加熱して硬化させ、樹脂薄膜４６を形成した。樹脂薄膜４６の面積は、１ｃｍ２（１ｃｍ×１ｃｍ）とし、厚さｔ４６は、２０μｍとした。また、樹脂薄膜４６中の窒化ホウ素粉の含有量は、７０体積％とした。
【０１０１】
図７に示す基材４０に対応するキャビティを有する金型を用意した。金型のキャビティには、凹部４３に対応する部分（キャビティ内の凸部）を設けた。ナノモールディングテクノロジー（ＮＭＴ）により金属部４１と樹脂部４２の密着力を向上させるため、金属部４１（アルミニウムブロック）の表面をエッチング処理した。エッチング処理した金属部４１を金型のキャビティ内の適当な位置に配置し、キャビティ内の空き領域に芳香族ポリアミドを射出充填してインサート成形した。インサート成形は、実施例１と同様の射出成形装置を用い、同様の成形条件（金型温度１４０℃、樹脂温度３４０℃）で行った。得られた基材４０には、樹脂部４２により形成される側壁４３ａと、樹脂薄膜４６とから形成される底４３ｂにより区画される凹部４３が形成された。凹部４３の深さは、１．８ｍｍとした。
【０１０２】
（２）回路パターンの形成及び実装部品の実装
実施例１と同様の方法により、樹脂部４２上にメッキ膜により形成された回路パターン１４を形成した。本実施例では、樹脂薄膜４６上にも、断線することなく、回路パターン１４が形成された。次に、実施例１と同様の方法により、基材４０上に形成された凹部４３に、実装部品（ＬＥＤ）１５を実装した。これにより、図７に示す三次元成形回路部品４００が得られた。
【０１０３】
実施例１と同様の方法により、三次元成形回路部品の放熱性を評価した。三次元成形回路部品の放熱性は良好であり、点灯してから１時間後のＬＥＤ表面温度は６５℃と、実施例１よりも１５℃低かった。この結果から、樹脂薄膜を薄くし、更に放熱材料を含有することで放熱性が高まることが確認できた。また、熱硬化性樹脂を用いることで、薄い樹脂薄膜を容易に製造できることが確認できた。
【０１０４】
[実施例１１]
本実施例では、回路パターンの形成において、中性の無電解ニッケルリンメッキ液に代えて、強塩基性の無電解銅メッキ液（奥野製薬工業製、ｐＨ１２）を用いた以外は実施例１と同様の方法により、三次元成形回路部品を製造した。
【０１０５】
本実施例で得られた三次元成形回路部品の金属部（アルミニウム板）の表面は腐食され、一部に銅が析出していた。析出している銅の密着性は低く、容易に剥離した。金属部表面の腐食部分及び銅を剥離して除去した後に、実施例１と同様の方法により、三次元成形回路部品の放熱性を評価した。本実施例の三次元成形回路部品の放熱性は良好であり、点灯してから１時間後のＬＥＤ表面温度は８０℃であり、実施例１と同等であった。この結果から、金属部にアルミニウムを用い、メッキ液に強塩基性のメッキ液を用いると、金属部の腐食を生じることがわかった。但し、金属部表面の腐食部分及び銅の除去を行えば、三次元成形回路部品の実用には問題がないことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の三次元成形回路部品は、高い放熱性を有し、更に、成形が容易で生産性が高い。このため、ＬＥＤ等の実装部品の発熱によって、三次元成形回路部品が高温となることを抑制できる。本発明の三次元成形回路部品は、スマートフォンや、自動車部品に応用可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０，３０，４０    基材
１１，２１，４１    金属部
１２，３２，４２    樹脂部
１４                回路パターン
１３，３３，４３    凹部
１３ａ，４３ａ      凹部の側壁
１３ｂ，４３ｂ      凹部の底
１５                実装部品
１６，３６，４６    樹脂薄膜
３９                発泡セル
１００，２００，３００，４００  三次元成形回路部品
【図１】
2020129687.tif 000006
【図２】
2020129687.tif 000007
【図３】
2020129687.tif 000008
【図４】
2020129687.tif 000009
【図５】
2020129687.tif 000010
【図６】
2020129687.tif 000011
【図７】
2020129687.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月5日(2020.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元成形回路部品であって、
金属部と樹脂部とを含む基材と、
前記樹脂部上に無電解メッキ膜により形成されている回路パターンと、
前記基材上に実装されており、前記回路パターンと電気的に接続しており、発熱源となる実装部品とを有し、
前記樹脂部の一部は、その周囲よりも厚さが薄い樹脂薄膜を前記金属部上に形成しており、
前記基材上には、前記樹脂薄膜により形成される底と、前記樹脂薄膜の周囲の前記樹脂部により形成される側壁とによって凹部が区画されており、
前記樹脂薄膜上に前記回路パターンが形成され、
前記実装部品は、前記樹脂薄膜を介して前記金属部上に配置され、
前記樹脂薄膜上において、前記実装部品はその背面で前記樹脂薄膜上に形成された前記回路パターンと電気的に接続していることを特徴とする三次元成形回路部品。
【請求項２】
前記樹脂薄膜の厚さが０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の三次元成形回路部品。
【請求項３】
前記基材が、前記金属部と前記樹脂部との一体成形体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元成形回路部品。
【請求項４】
三次元成形回路部品であって、
金属部と、樹脂部とを含む基材と、
前記金属部上に形成されている熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を含む樹脂薄膜と、
前記樹脂部及び樹脂薄膜上に無電解メッキ膜により形成されている回路パターンと、
前記樹脂薄膜上に実装されており、前記樹脂薄膜上において、その背面で前記樹脂薄膜上に形成された前記回路パターンと電気的に接続しており、発熱源となる実装部品と、を有し、
前記基材上には、前記樹脂部により形成される側壁と、前記樹脂薄膜により形成される底とによって凹部が区画されている三次元成形回路部品。
【請求項５】
前記樹脂薄膜の厚さが０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の三次元成形回路部品。
【請求項６】
前記樹脂薄膜には、絶縁性の放熱材料が含有されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の三次元成形回路部品。
【請求項７】
前記樹脂部が発泡セルを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の三次元成形回路部品。
【請求項８】
前記樹脂部が発泡セルを含み、前記樹脂薄膜が実質的に発泡セルを含まないことを特徴とする請求項７に記載の三次元成形回路部品。
【請求項９】
１個の前記凹部に対して１個の前記実装部品が実装されており、
前記凹部の底の形状及び面積が、前記底と接触する前記実装部品の面の形状及び面積と略同一であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の三次元成形回路部品。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第１の態様に従えば、三次元成形回路部品であって、金属部と樹脂部とを含む基材と、前記樹脂部上に無電解メッキ膜により形成されている回路パターンと、前記基材上に実装されており、前記回路パターンと電気的に接続しており、発熱源となる実装部品とを有し、前記樹脂部の一部は、その周囲よりも厚さが薄い樹脂薄膜を前記金属部上に形成しており、前記基材上には、前記樹脂薄膜により形成される底と、前記樹脂薄膜の周囲の前記樹脂部により形成される側壁とによって凹部が区画されており、前記樹脂薄膜上に前記回路パターンが形成され、前記実装部品は、前記樹脂薄膜を介して前記金属部上に配置され、前記樹脂薄膜上において、前記実装部品はその背面で前記樹脂薄膜上に形成された前記回路パターンと電気的に接続していることを特徴とする三次元成形回路部品が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の第２の態様に従えば、三次元成形回路部品であって、金属部と、樹脂部とを含む基材と、前記金属部上に形成されている熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を含む樹脂薄膜と、前記樹脂部及び樹脂薄膜上に無電解メッキ膜により形成されている回路パターンと、前記樹脂薄膜上に実装されており、前記樹脂薄膜上において、その背面で前記樹脂薄膜上に形成された前記回路パターンと電気的に接続しており、発熱源となる実装部品とを有し、前記基材上には、前記樹脂部により形成される側壁と、前記樹脂薄膜により形成される底とによって凹部が区画されている三次元成形回路部品が提供される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第１及び第２の態様において、１個の前記凹部に対して１個の前記実装部品が実装されており、前記凹部の底の形状及び面積が、前記底と接触する前記実装部品の面の形状及び面積と略同一であってもよい。