(57)【要約】【課題】  配線基板の溝に形成された配線回路の金属が配線基板から剥離するのを防止する。【解決手段】  温度を上げて軟化した状態のＰＰＳ樹脂基板２の表面に形成された溝５の底面６に、シリカ粒子７を吹き付け、その後、ＰＰＳ樹脂基板２の温度を下げて、シリカ粒子７を固着させて、溝５にシリカ粒子７による凹凸を形成した後、この溝５に低融点合金であるＳｎ−Ｐｂ合金８を溶融状態で注入し、このＳｎ−Ｐｂ合金８を固化させて配線回路３を形成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝が形成された基板と、
前記基板の溝の表面に固着された粒子と、
前記基板の溝に溶融状態で注入され、固化された金属により形成された配線回路と、
により構成されたことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
基板の溝の表面に粒子を吹き付け、前記粒子を前記基板の溝の表面に固着させたことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
基板が熱可塑性樹脂で構成され、前記基板を加熱し、軟化した状態で粒子を前記基板の溝の表面に固着させたことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項４】
溝が形成された基板と、
前記基板の溝の表面に形成された樹脂層と、
前記樹脂層に固着された粒子と、
前記基板の溝に溶融状態で注入され、固化された金属により形成された配線回路と、
により構成されたことを特徴とする配線基板。
【請求項５】
樹脂層の表面に粒子を散布した後、前記樹脂層を硬化させたことを特徴とする請求項４に記載の配線基板。
【請求項６】
粒子が含有された樹脂層を形成し、前記樹脂層を硬化させた後、前記粒子の表面の一部を露出させたことを特徴とする請求項４に記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板に溶融状態の金属を注入して配線回路を形成する配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の板金を用いた配線基板においては、板金に曲げ加工や打抜き加工を行うことにより配線回路が形成されている。しかしながら、配線回路を３次元化するためには、段階的に曲げ加工を行う必要があり、加工用の金型が大型化したり、加工工数が増加したりするという問題があった。また、３次元化の自由度が低いという問題もあった。さらに、打抜き加工時に金属板の大半を廃材として廃棄されるため、コストアップの問題や環境負荷の問題もあった。
そこで、配線回路として必要な部分のみに導体となる金属を配置する方法として、樹脂基板に形成された溝に、はんだなどの溶融した低融点合金を流し、配線回路を構成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３４３０５号公報（２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
樹脂基板に溶融した金属を流し込んで形成した場合には、配線回路の金属が樹脂基板に充分に融着されていないために、製品として使用中などに配線回路の金属が樹脂基板との界面で剥離してしまうという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、配線回路の金属が樹脂基板から剥離しない配線基板を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、この発明に係る配線基板においては、樹脂基板に形成した溝の表面に粒子を固着させ、前記樹脂基板の溝に溶融した金属を流し込んで固化させて配線回路としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、配線回路の金属は、配線基板の溝の表面に固着された粒子が凹凸を形成しているため、アンカー効果により樹脂基板との密着力が向上し、樹脂基板から配線回路の金属が剥離することがなく、信頼性が高いという従来にはない顕著な効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における配線基板を示す透視斜視図である。図２は、この発明の実施の形態１における配線基板の製造工程を示す略断面図である。
図１において、１は配線基板であり、２は配線基板１のポリフェニレンサルファイド（以下ＰＰＳと称する）樹脂基板であり、３はＰＰＳ樹脂基板２に形成された配線回路であり、４は配線回路３の立体配線部である。図２において、５はＰＰＳ樹脂基板２に形成された溝であり、６は溝５の底面であり、７は底面６に固着されたシリカ（ＳｉＯ２）粒子であり、８は配線回路３の金属となる溶融されたＳｎ（錫）−Ｐｂ（鉛）合金であり、９は溶融されたＳｎ（錫）−Ｐｂ（鉛）合金を溝５に注入する射出成型機である。
【０００９】
次に、図２を参照して、実施の形態１における配線基板の作製方法について説明する。図２（ａ）で示す第一の工程では、まず、熱可塑性樹脂であるＰＰＳ樹脂を射出成型機と金型により（図示せず）、溝５（幅６ｍｍ、深さ２ｍｍ）を持つＰＰＳ樹脂基板２を作製する。次に、図２（ｂ）に示す第二の工程では、ＰＰＳ樹脂基板２を加熱し、軟化させた状態で、ＰＰＳ樹脂基板２の溝５内に、ブラストマシンにより平均粒径７０μｍのシリカ粒子７を溝５の底面６に吹き付け、その後、ＰＰＳ樹脂基板２の温度を下げ、硬化させることにより、シリカ粒子７をＰＰＳ樹脂基板２に固着させる。続いて、図２（ｃ）で示す第三工程では、ＰＰＳ樹脂基板２を金型（図示せず）に入れ、プランジャー式の射出成型機９で溶融したＳｎ−Ｐｂ合金８をＰＰＳ樹脂基板２の溝５に注入する。最後に、図２（ｄ）で示す第四工程では、Ｓｎ−Ｐｂ合金８を固化させて配線回路３を形成する。
【００１０】
このように構成された配線基板では、低融点合金であるＳｎ−Ｐｂ合金の配線回路が、樹脂基板の溝の底面に固着されたシリカ粒子により形成された凹凸部のアンカー効果により樹脂基板に充分な強度で固定される。これにより、配線回路が樹脂基板から剥離することを抑制できる。図１において、配線回路３の立体配線部４は、ＰＰＳ樹脂基板２の表面に出ていないためシリカ粒子７が固着されていないが、表面に出ている配線回路３の密着力の向上とＰＰＳ樹脂基板材料に囲まれていることにより配線回路３の剥離が抑制されている。
【００１１】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２における配線基板の製造工程を示す略断面図である。
図３において、１０はＰＰＳ樹脂基板２の溝５の溝表面であり、１１はこの溝表面１０に形成されたエポキシ樹脂層である。他は実施の形態１の図２と同様であり説明を省略する。なお、図中、図２と同一符号は、同一または相当部分を示す。
次に、図３を参照して、実施の形態２における配線基板の作製方法について説明する。実施の形態２では、実施の形態１と同様、図３（ａ）で示す第一の工程では、まず、ＰＰＳ樹脂を射出成型機と金型により（図示せず）、溝５（幅６ｍｍ、深さ２ｍｍ）を持つＰＰＳ樹脂基板２を作製する。次に、図３（ｂ）に示す第二の工程では、電着法によりＰＰＳ樹脂基板２の溝５の溝表面１０にエポキシ樹脂層１１を５０〜１００μｍの厚さに形成する。図３（ｃ）に示す第三工程では、平均粒径７０μｍのシリカ粒子７をこの溝５に散布し、エポキシ樹脂層１１の表面に付着させる。その後、エポキシ樹脂層１１を１５０℃で３０分間、加熱して硬化させ、シリカ粒子７をエポキシ樹脂層１１に固着させる。続いて、図３（ｄ）で示す第四工程では、ＰＰＳ樹脂基板２を金型（図示せず）に入れ、プランジャー式の射出成型機９で溶融したＳｎ−Ｐｂ合金８を溝５に注入する。最後に、図３（ｅ）に示す第五工程では、Ｓｎ−Ｐｂ合金８を固化させて配線回路３を形成する。
【００１２】
以上述べたように、実施の形態２においても、実施の形態１と同様、このように構成された配線基板では、Ｓｎ−Ｐｂ合金により構成された配線回路が、ＰＰＳ樹脂基板の溝の表面に形成されたエポキシ樹脂層に固着されたシリカ粒子により形成された凹凸部のアンカー効果により、ＰＰＳ樹脂基板に充分な強度で固定される。また、エポキシ樹脂層を利用することにより、ＰＰＳ樹脂基板に粒子を直接固着させ難い場合でも、エポキシ樹脂層がＰＰＳ樹脂基板との接着剤の役目を果たし、粒子を強い強度でＰＰＳ樹脂基板に固着させることが可能になる。さらに、溝の底面のみならず側面部にもシリカ粒子を固着させることができるため、溝の凹凸の面積を増大させることができ、その結果、さらにアンカー力を向上させることができ、配線回路の耐剥離強度を向上させることができる。
【００１３】
実施の形態３
図４は、この実施の形態３における配線基板の製造工程を示す略断面図である。
図４において、図２及び図３と同様であり説明を省略する。なお、図中、図２及び図３と同一符号は、同一または相当部分を示す。
次に、図４を参照して、実施の形態３における配線基板の作製方法について説明する。実施の形態３では、実施の形態１と同様、図４（ａ）で示す第一の工程では、まず、ＰＰＳ樹脂を射出成型機と金型により（図示せず）、溝５（幅６ｍｍ、深さ２ｍｍ）を持つＰＰＳ樹脂基板２を作製する。次に、図４（ｂ）に示す第二の工程では、予め平均粒径７０μｍのシリカ粒子７が含有されたエポキシ樹脂を、ＰＰＳ樹脂基板２の溝５の表面１０に塗布して、エポキシ樹脂層１１を５０〜１００μｍの厚さに形成し、その後、エポキシ樹脂層１１を１５０℃で３０分間、加熱して硬化させる。続いて、図４（ｃ）に示す第三工程では、Ｏ２ガスによるプラズマエッチング法により、エポキシ樹脂層１１の表面の一部を削り、シリカ粒子７の表面の一部を露出させる。さらに、図４（ｄ）で示す第四工程では、ＰＰＳ樹脂基板２を金型（図示せず）に入れ、プランジャー式の射出成型機９で溶融したＳｎ−Ｐｂ合金８を溝５に注入する。最後に、図４（ｅ）に示す第五工程では、Ｓｎ−Ｐｂ合金８を固化させて配線回路３を形成する。
【００１４】
以上述べたように、実施の形態３においても、実施の形態１、２と同様、このように構成された配線基板では、Ｓｎ−Ｐｂ合金により構成された配線回路が、ＰＰＳ樹脂基板の溝の表面に形成されたエポキシ樹脂層に固着されたシリカ粒子により形成された凹凸部のアンカー効果により樹脂基板に充分な強度で固定される。予め、エポキシ樹脂層にシリカ粒子を含有させておくことにより、シリカ粒子をエポキシ樹脂層に、より強固に固着させることができ、ＰＰＳ樹脂基板と配線回路との密着力の向上が期待でき、配線回路の耐剥離強度を向上させることができる。
【００１５】
上記実施の形態１では、ＰＰＳ樹脂基板へのシリカ粒子の固着方法として、ブラストマシンによりシリカ粒子を溝の底面に吹き付ける例について説明したが、ＰＰＳ樹脂基板を加熱して、軟化させた状態で、実施の形態２で示した場合のように、シリカ粒子を溝に散布して付着させた後、ＰＰＳ樹脂基板の温度を下げて、硬化させ、シリカ粒子を固着させてもよい。
【００１６】
上記実施の形態１において、樹脂基板の材料として、熱可塑性のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を使用する場合について述べたが、配線回路となる溶融金属の注入に耐えられる樹脂材料であればよいが、熱可塑性の樹脂材料としては、特にスーパーエンジニアリングプラスチックと呼ばれる耐熱温度が１５０℃を超える樹脂材料が望ましい。具体的には、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂の他、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、ポリスルホン（ＰＳＦ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、液晶ポリエステル（ＬＣＰ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）がある。他に汎用エンジニアリングプラスチックであるポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂なども適用できる。実施の形態２、３では、基板材料として、上記熱可塑性樹脂の他、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂やフェノール樹脂といった有機材料、あるいはセラミック等無機材料も適用が可能である。
【００１７】
また、上記実施の形態１〜３において、配線回路に使用できる合金としては、錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）系の低融点合金を使用する例を示したが、鉛（Ｐｂ）を含まない錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）系、錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）、Ｓｎ（錫）−銅（Ｃｕ）系、錫（Ｓｎ）−亜鉛（Ｚｎ）−ビズマス（Ｂｉ）系、錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）−ビスマス（Ｂｉ）系あるいは錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）−ビスマス（Ｂｉ）−インジウム（Ｉｎ）系等の低融点の各種合金であってもよい。
【００１８】
樹脂基板の溝の表面に凹凸を形成するための粒子の材料としては、シリカ（ＳｉＯ２）の他、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）等の無機物、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属及びはんだ合金、ニッケル合金等の合金が挙げられる。粒子が金属あるいは合金の場合、配線回路との接合による密着性の向上が期待でき、金属あるいは合金の表面にフラックスをコーティングする、あるいは配線回路に用いる合金に含有させることにより、さらなる密着性の向上が期待できる。粒子が無機材料の場合には、表面に金属あるいは合金をコーティングすることにより密着性の向上が期待できる。
【００１９】
粒子の形状としては、特に制限はないが、粉砕あるいは破砕により粒子化された粒子はその表面に凹凸を有するため、複数の粒子により形成される凹凸のみでなく、粒子自身の表面の凹凸によるアンカー効果も発現させることができるので好ましい。樹脂基板と配線回路の密着性を考慮して、粒子の大きさとしては、１μｍから１ｍｍ程度が好ましい。また、粒子が１ｍｍより大きい場合にはあっては、樹脂基板の溝を大きくして配線回路の導電に必要な断面積を確保することが望ましい。
【００２０】
上記実施の形態２と３では、樹脂基板の溝に形成する樹脂層に用いる樹脂材料として、エポキシ樹脂を使用する場合について述べたが、特に樹脂の材料の制約はないが、樹脂基板との密着性を確保するため、上記樹脂基板の材料で述べた樹脂と同種の樹脂を使用することが好ましい。また、樹脂層の形成方法について、電着法あるいは塗布法によるものについて述べたが、他の形成方法によるものであってもよい。
【００２１】
上記実施の形態３では、Ｏ２ガスによるプラズマエッチング法により、エポキシ樹脂層の表面の一部を削り、シリカ粒子の表面の一部を露出させる例について説明したが、他の樹脂材料についても適用できることは言うまでもない。また、樹脂層の材料をポリアミド（ＰＡ）樹脂やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等を適用した場合には、このプラズマエッチング法によるドライエッチングの他、硫酸と無水クロム酸の混合液によるウエットエッチング法も利用できる。その他、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を始め各種樹脂には、ウエットエッチングの専用のエッチャントも開発されており、それを利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１における配線基板を示す透視斜視図である。
【図２】実施の形態１における配線基板の製造工程を示す略断面図である。
【図３】実施の形態２における配線基板の製造工程を示す略断面図である。
【図４】実施の形態３における配線基板の製造工程を示す略断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  配線基板
２  ＰＰＳ樹脂基板
３  配線回路
５  溝
６  底面
７  シリカ粒子
８  Ｓｎ−Ｐｂ合金
１１  エポキシ樹脂層
【図１】
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【図２】
2006228934.tif 000004
【図３】
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【図４】
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