(57)【要約】  【課題】  中空体の内壁に、微小かつ高密度の導電性回路を正確かつ迅速に形成する。  【解決手段】  透明合成樹脂であるシクロオレフィンポリマを射出成形した円筒状の中空体１の内壁１１aに、高周波イオンプレーティング法により厚さ０．３μｍの銅膜２を形成する。次いで中空体１の外側から壁厚を通過するようにしてレーザー光を銅膜２の裏側から照射し、スパイラル状のアンテナとなる導電回路部２ａを残して他の非回路部２ｂを除去する。中空体１自体によって導電回路部２ａが覆われるため、外傷、腐食、あるいは導電物質の付着等を防止するために何ら保護カバー等を設ける必要がなくなり、コストダウン及び小型化が可能となる。【選択図】  図１
2006310455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性透明材料からなる中空体の内壁に導電性金属膜を形成する工程と、
上記中空体の外側からこの中空体を通過するようにレーザー光を上記導電性金属膜に照射して、回路部を残してこの導電性金属膜を除去する工程とを備える
ことを特徴とする透明中空体の内壁に導電性回路を形成する方法。
【請求項２】
絶縁性透明材料からなる中空体の内壁に導電性金属膜を形成する工程と、
上記中空体の外側からこの中空体を通過するようにレーザー光を上記導電性金属膜に照射して、回路部と非回路部とを隔てる境界部についてこの導電性金属膜を除去する工程と、
上記導電性金属膜の回路部に電解めっきを行う工程と、
上記導電性金属膜の非回路部をエッチングにより除去する工程とを備える
ことを特徴とする透明中空体の内壁に導電性回路を形成する方法。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかにおいて、上記絶縁性透明材料は透明合成樹脂であって、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマ、ポリエチレンテレフタレート、またはアクリルのいずれかの１からなることを特徴とする透明中空体の内壁に導電性回路を形成する方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの１において、上記導電性金属膜は、化学めっき、スパッタリング、真空蒸着またはイオンプレーティングのいずれかの１によって形成することを特徴とする透明中空体の内壁に導電性回路を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば円筒状の透明中空体の内壁に、スパイラル状の導電性回路からなるアンテナを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の電子機器は、益々多機能化および小型化が要請され、これに伴い電子機器に使用する電気回路も、さらに微小かつ高密度のものが要求されている。このような微小かつ高密度の電気回路を形成する方法の１として、既に、絶縁体の外側表面に金属薄膜形成し、この金属薄膜にレーザー光を照射して、回路部だけを残して除去すること等によって、導電性回路を形成する手段が提案されている（例えば特許文献１〜３参照。）。
【特許文献１】特開平６−１６４１０５号公報（１頁〜４頁、図４）
【特許文献２】特開平７−６６５３１号公報（１頁〜４頁、図３）
【特許文献３】特開平７−６６５３２号公報（１頁〜５頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところでこのような微小かつ高密度の電気回路は、わずかな外傷、腐食、あるいは導電物質の付着等が生じても、電気的な機能が損なわれる。しかるに上述した手段は、いずれも回路部を絶縁体の外側表面に形成するものであるため、このような外傷、腐食、あるいは導電物質の付着等を防止するためには、形成した電気回路をさらに保護カバー等で覆う必要がある。しかるに電気回路の上にこのような保護カバー等を設けることは、その分手間が増えると共に、外形サイズも大きくなるため、可能な限り電気部品や電気回路のコストダウンや小型化を図る場合に、大きな障害となる。したがってこのような保護カバー等を必要としない微小かつ高密度の電気回路を、正確かつ迅速に形成する手段が望まれる。
【０００４】
そこで本発明の目的は、中空体の内壁に、微小かつ高密度の導電性回路を正確かつ迅速に形成する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述したように透明中空体の内壁に導電性回路を形成できれば、この中空体自体によってこの導電性回路が覆われて、外側に露呈しないので、外傷、腐食、あるいは導電物質の付着等を防止するために何ら保護カバー等を設ける必要がない。そこで本発明者は、実験を重ねた結果、透明中空体の内壁に導電性金属膜を形成し、この透明中空体の外側からこの透明中空体を通過するように、この導電性金属膜にレーザー光を選択的に照射することによって、この透明中空体の内壁に導電性回路を形成できることを見出した。
【０００６】
すなわち本発明による透明中空体の内壁に導電性回路を形成する方法の特徴は、絶縁性透明材料からなる中空体の内壁に導電性金属膜を形成する工程と、この中空体の外側からこの中空体を通過するようにレーザー光をこの導電性金属膜に照射して、回路部を残してこの導電性金属膜を除去する工程とを備えることにある。
【０００７】
ここで「絶縁性透明材料」とは、導電性金属膜を形成することができ、レーザー光を通過させることができる全ての絶縁性を有する透明材料を意味し、例えば透明ガラス、石英、および透明合成樹脂が該当する。また「中空体」とは、内部が空洞になっており、その空洞の一部が外部に開口しているものを意味し、その形状や大きさを問わない。例えば両端が開口する筒状体、一端が開口し他端が閉塞している容器形状が該当する。「中空体の内壁」とは、中空体内に形成された空洞の内側表面を意味する。「導電性金属膜」とは、上述した絶縁性透明材料に皮膜を形成できる全ての導電性金属による膜を意味し、例えば化学めっきや蒸着めっきによって形成する、銅、ニッケル、金、銀等、あるいはこれらの合金の金属膜が該当する。「レーザー」としては、連続発信形式のものが望ましく、ＹＡＧ、ＣＯ２、またはＡｒレーザー等が該当する。
【０００８】
ところで回路部が少ない場合には、この少ない回路部を残して、非回路部となる大部分の導電性金属膜をレーザー光で除去しなければならず、極めて作業能率が悪くなる。そこでかかる問題を解決すべく、本発明による透明中空体の内壁に導電性回路を形成する方法の他の特徴は、回路部と非回路部との境界部にレーザー光を照射して、この境界部の導電性金属膜を除去することによって、回路部と非回路部との間を絶縁通路で隔てることにある。そして導電性金属膜の回路部に陰極を荷電して電解めっきをすることによって、この回路部にのみめっきを積層して厚みを増加させ、その後にエッチング液に浸す等によって、電気めっきが付かない非回路部を形成する導電性金属膜だけを除去し、めっきの積層によって厚みが増加した回路部だけを残して導電性回路を形成することにある。
【０００９】
すなわち本発明による透明中空体の内壁に導電性回路を形成する方法の他の特徴は、絶縁性透明材料からなる中空体の内壁に導電性金属膜を形成する工程と、この中空体の外側からこの中空体を通過するようにレーザー光をこの導電性金属膜に照射して、回路部と非回路部とを隔てる境界部についてこの導電性金属膜を除去する工程と、この導電性金属膜の回路部に通電して電解めっきを行う工程と、この導電性金属膜の非回路部をエッチングにより除去する工程とを備えることにある。
【００１０】
ここで「回路部と非回路部とを隔てる境界部」とは、中空体の内壁に形成した導電性金属膜において、導電性回路となる回路部と、導電性回路とならない非回路部とが、互いに電気的に通電しないように隔てる線や帯状等の境界を意味し、回路部または非回路部の一方を取り囲むような閉じた境界に限らず、回路部と非回路部とを分割するような境界も含む。このような場合は、電解めっきの際に、回路部に陰極を荷電すれば、非回路部は回路部から絶縁されているため、回路部にのみ電気めっきを行うことができる。
【００１１】
なお上記絶縁性透明材料は、透明合成樹脂であって、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマ、ポリエチレンテレフタレート、またはアクリルのいずれかの１からなることが望ましい。さらに上記導電性金属膜は、化学めっき、スパッタリング、真空蒸着またはイオンプレーティングのいずれかの１によって形成することが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
上述したように、透明中空体の内壁に導電性回路を形成できれば、この中空体自体によってこの導電性回路が覆われるため、外傷、腐食、あるいは導電物質の付着等を防止するために何ら保護カバー等を設ける必要がなくなり、コストダウン及び小型化が可能となる。また透明中空体の内壁に形成した導電性金属膜にレーザー光を照射して、回路部と非回路部との間を絶縁通路で隔て、この回路部だけに通電して電解めっきをし、さらに電気めっきが付かない非回路部を形成する導電性金属膜だけをエッチング等により除去することによって、非回路部の面積が大きい場合にも、この非回路部を形成する導電性金属膜を除去する作業能率を大幅に向上させることができる。
【００１３】
またシリンダ部材等の内周に電気回路を精密に形成することができるので、このシリンダ部材等の内周に回転子やスライダー等を挿入して構成するエンコーダ等の電子機器について、小型化および低コスト化を図ることが可能となる。さらに透明材料からなる中空筒状部材の内壁にスパイラル状のアンテナ回路を形成できれば、携帯電話の着信通知用の発光素子等を、容易にこの中空筒状部材の中に挿入して組み込むことが可能となり、携帯用のアンテナをさらに小型にすることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１〜図２を参照しつつ、本発明による透明中空体の内壁に導電性回路を形成する方法の１例として、携帯電話機のアンテナ用として、円筒状の透明中空体の内壁にスパイラル状の導電性回路を形成する場合を説明する。さて図１（Ａ）に示すように、まず絶縁性透明材料からなる中空体１を形成する。中空体１は、中心に貫通穴１１を有する円筒形状であって、透明な合成樹脂であるシクロオレフィンポリマを射出成形して製作する。中空体１の外形と内径との間の壁厚は、２ｍｍにしてある。
【００１５】
次に中空体１に脱脂及び洗浄等を行い、図１（Ｂ）に示すように、この中空体１の貫通穴１１の内壁１１ａに、高周波イオンプレーティング法によって、導電性金属膜として厚さ０．３μｍの銅膜２を形成する。なお銅膜２の厚さは、０．１〜２μｍであってもよい。
【００１６】
次に図１（Ｃ）に示すように、中空体１の外側から、厚さ２ｍｍの壁厚を通過するようにして、レーザー光を銅膜２の裏側から照射し、スパイラル状のアンテナとなる導電回路部２ａを残して、他の非回路部２ｂを除去する。レーザー３は、ＹＡＧレーザーを使用する。
【００１７】
なおレーザー３は固定し、円筒状の中空体１を回転しつつ軸方向に移動して、スパイラル状のアンテナとなる導電回路部２ａを残して、他の非回路部２ｂを順次除去する。またレーザー３のレーザー光の焦点位置を、銅膜２の手前、すなわち中空体１の壁厚内に設定すると、この中空体の合成樹脂を加熱して発泡等させる恐れがあるため、焦点位置は、この銅膜を通過した位置、すなわちこの中空体の壁厚の外に設定することが望ましい。
【００１８】
なお導電回路部２ａに、さらに電解銅めっきを行い、この導電回路部の厚さを増して、強度や耐久性等を増強することも効果的である。
【００１９】
次に図２を参照しつつ、円筒状の透明中空体の内壁に、スパイラル状のアンテナとして使用する導電性回路を形成する、他の方法を説明する。まず図２（Ａ）に示すように、上述した方法と同様にして、透明な合成樹脂であるシクロオレフィンポリマを用いて、中心に貫通穴１１１を有する円筒形状の中空体１０１を射出成形する。そして中空体１０１に脱脂及び洗浄等を行い、図２（Ｂ）に示すように、この中空体の貫通穴１１１の内壁１１１ａに、高周波イオンプレーティング法によって、導電性金属膜として厚さ０．３μｍの銅膜１０２を形成する。
【００２０】
次に図２（Ｃ）に示すように、中空体１０１の外側から、厚さ２ｍｍの壁厚を通過するようにして、レーザー光を銅膜１０２の裏側から照射し、スパイラル状のアンテナとなる回路部１０２ａと、その周囲の非回路部１０２ｂとを隔てるスパイラル状の境界部１０２ｃを除去する。なおレーザー１０３は固定し、円筒状の中空体１０１を回転しつつ軸方向に移動して、スパイラル状の境界部１０２ｃを除去する。レーザー１０３は、ＹＡＧレーザーを使用する。
【００２１】
次に図２（Ｄ）に示すように導電回路部１０２ａを陰極にして電解銅めっきを行い、この回路部の上に、厚さ１０〜１００μｍの銅膜１０４を積層する。なおこの電解銅めっきを行う場合には、周囲の非回路部１０２ｂは、スパイラル状の境界部１０２ｃによって絶縁されているため、この非回路部は銅めっきされず、上述した高周波イオンプレーティング法によって形成した、厚さ０．３μｍの銅膜の状態になっている。ここで電解銅めっきは、公知の技術を用いることができる。
【００２２】
次に図２（Ｅ）に示すようにエッチングによって、非回路部１０２ｂを形成する厚さ０．３μｍの銅膜を除去する。なおこのエッチングの際は、導電回路部１０２ａには電解銅めっきによって、厚さ１０〜１００μｍの銅膜１０４が積層されているため、この銅膜は除去されず、スパイラル状のアンテナが形成される。
【００２３】
なお上述したように、中空体１、１０１は、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマ、ポリエチレンテレフタレート、またはアクリル等の透明合成樹脂を使用することができる。また中空体１、１０１の壁厚は、上述した２ｍｍに限らず、２ｍｍ未満あるいは２ｍｍより厚くてもよい。ここで壁厚を２ｍｍより厚くする場合、理論的にはレーザーのθレンズと焦点深度との間隔まで、壁厚を厚くすることが可能であるが、壁厚があまり厚くなると、内部ひずみ等によってレーザー光が拡散し、回路部を精密に成形することが困難になる。したがって回路部を精密に成形する場合は、壁厚は薄い方が有利となる。
【００２４】
上述したように、中空体１、１０１の内壁に形成する銅膜２、１０２は、イオンプレーティングに限らず、公知の化学めっき、スパッタリング、または真空蒸着等を使用することができる。さらにこの導電性金属膜は、銅膜２、１０２に限らず、ニッケルや、はんだ等の他の導電性金属膜を使用することができる。
【００２５】
レーザー３、１０３は、上述したようにＹＡＧレーザーに限らず、ＣＯ２またはＡｒレーザー等を使用することができる。レーザー３、１０３の出力、焦点深度、ビーム径、あるいは加工速度等の条件は、このレーザーの機種、中空体１、１０１の材質、形状、及び壁厚、並びにこのレーザーで除去する導電性金属膜の種類、厚さおよび面積等によって異なるが、実施にあたって、この中空体自体に変質や気泡が生じない範囲に設定すればよい。
【実施例】
【００２６】
［実施例１］
透明合成樹脂であるシクロオレフィンポリマからなる、厚さ２ｍｍの板材の片面に、高周波イオンプレーティング法によって、厚さ０．３μｍの銅膜を形成した。次いでＹＡＧレーザー光を、板材の裏面から厚さ２ｍｍのこの板材を通過させて、銅膜に照射させて、この銅膜を除去した。シクロオレフィンポリマ自体に、特に変質や気泡が発生しないで、銅膜を除去できることが確認できた。なお加工条件は次のとおりである。
１．使用したレーザー：東芝（株）製，機種名「ＬＡＹ−７２４ＤＵ−６ＣＡ」
２．出力（Ｗ）      ：２６．０（Ａ）ＱＳＷ  ６ＫＨｚ  （光パワーメータ測定）
３．焦点深度        ：Ｆθレンズから２９６．３ｍｍ
４．ビーム径        ：１２０μｍ
５．加工速度        ：３７０ｍｍ／ｓｅｃ
【００２７】
［実施例２］
透明合成樹脂であるシクロオレフィンポリマを使用して外形１０ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ３０ｍｍの円筒状の中空体を射出成形した。この円筒状の中空体の内壁に、高周波イオンプレーティング法によって、厚さ０．３μｍの銅膜を形成した。次いで中空体の外側から、ＹＡＧレーザー光を、この中空体の厚さ２ｍｍの壁厚を通過させて、銅膜に照射させて、この銅膜を除去した。シクロオレフィンポリマ自体に、特に変質や気泡が発生しないで、銅膜を除去できることが確認できた。なお加工条件は上述した［実施例１］と同じに設定した。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明による透明中空体の内壁に導電性回路を形成する方法は、多種多様な透明合成樹脂等の中空体の内壁に、正確かつ迅速に精密な導電性回路を形成することができるため、今後さらなる高密度化とコストダウンとが要請される電子機器等の産業に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】円筒形状の中空体の内壁に導電性回路を形成する工程図である。
【図２】円筒形状の中空体の内壁に導電性回路を形成する他の工程図である。
【符号の説明】
【００３０】
１、１０１              中空体
１１、１１１            貫通穴
１１ａ、１１１ａ        内壁
２、１０２              銅膜（導電性金属膜）
２ａ、１０２ａ          回路部
２ｂ、１０２ｂ          非回路部
１０２ｃ                境界部
３、１０３              レーザー
１０４                  銅膜（電解めっき）
【図１】
2006310455.tif 000003
【図２】
2006310455.tif 000004