(57)【要約】【課題】回路のピール強度を向上させることができ、回路のファインパターン化を図ることができると共に、筐体状など任意の形状に形成することができるものであり、また、従来のスイッチ機能を付与した回路基板に比べて、電子機器の小型化や薄型化を図ることができると共に、防水性を向上させることができるスイッチ機能付き回路基板を提供する。【解決手段】スイッチ機能付き回路基板に関する。モールド成形して形成された硬化樹脂１に回路２が埋設されている。前記回路２の一部が、前記硬化樹脂１の表面と面一となるように露出することによって、人体１５が近接又は接触するセンサ電極１６を形成している。前記回路２の他の一部が、前記センサ電極１６と電気的に接続され、前記センサ電極１６に対する人体１５の近接又は接触の有無に応じてオン・オフ信号を出力する検出回路１７を形成している。【選択図】図１
2011049331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールド成形して形成された硬化樹脂に回路が埋設され、前記回路の一部が、前記硬化樹脂の表面と面一となるように露出することによって、人体が近接又は接触するセンサ電極を形成していると共に、前記回路の他の一部が、前記センサ電極と電気的に接続され、前記センサ電極に対する人体の近接又は接触の有無に応じてオン・オフ信号を出力する検出回路を形成していることを特徴とするスイッチ機能付き回路基板。
【請求項２】
センサ電極に対応する画像を表示する表示回路が前記硬化樹脂に埋設されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ機能付き回路基板。
【請求項３】
センサ電極と電気的に接続された無線回路が前記硬化樹脂に埋設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチ機能付き回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器の製造に用いられるスイッチ機能付き回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器の製造に用いられる回路基板は、サブトラクティブ法等を使用し、銅張積層板等の金属張積層板に回路（導体パターン）を形成すると共に、個別部品や集積回路部品等の部品を実装することによって製造されている。近年、このような回路基板に対しては、高密度化の要請がますます強くなっているが、従来の製造方法では、回路の幅や間隔を細くしてファインパターン化を図ろうとすると、回路のピール強度が低下してしまうという問題がある。
【０００３】
そこで、回路のファインパターン化とピール強度の向上を両立させるため、転写法が広く検討されている（例えば、特許文献１−３参照）。具体的にはこの転写法によれば、まずステンレス板等の転写用基材に電解銅めっき等の電解めっきで回路を形成し、次にこの回路形成面にプリプレグ等の接着シートを１枚又は複数枚重ね、これを加熱加圧して積層成形した後、硬化した接着シートから転写用基材を剥離することによって、回路基板が製造されている。そして、この回路基板はフラッシュプリント配線板とも呼ばれるものであり、硬化した接着シートに回路が埋設されているので、回路のピール強度を向上させることができ、回路のファインパターン化を図ることができるものである。
【０００４】
しかし、このような従来の転写法では、平板状の回路基板を製造することはできるが、単に転写用基材と接着シートを積層するだけであるため、非平板状の回路基板、つまり立体回路基板を製造するのが困難であるという問題がある。そして、回路基板が平板状であると、このような回路基板を収納するために別途筐体等が必要となり、電子機器製造のための部品点数が増加するだけでなく、電子機器の小型化や薄型化の要請にも十分に応えられなくなる。
【０００５】
また、従来の携帯電話のような携帯情報端末等の電子機器にあっては、回路基板にスイッチ機能を付与する場合には、一般的に押しボタンスイッチ等が用いられている。
【０００６】
しかし、押しボタンスイッチ等は可動する部材を用いて形成されているので大きな空間を占めることとなり、これが電子機器の小型化や薄型化の要請に反する原因の一つとなっている。さらに押しボタンスイッチ等を形成するにあたっては、通常、筐体等に穴あけを行う必要があるが、このような穴あけを行うとこの穴を通って水や湿気などが筐体内に浸入しやすくなり、防水性が低下するという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２２８５５１号公報
【特許文献２】特開２００４−２１４６３３号公報
【特許文献３】特開平８−３３５７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、回路のピール強度を向上させることができ、回路のファインパターン化を図ることができると共に、筐体状など任意の形状に形成することができるものであり、また、従来のスイッチ機能を付与した回路基板に比べて、電子機器の小型化や薄型化を図ることができると共に、防水性を向上させることができるスイッチ機能付き回路基板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係るスイッチ機能付き回路基板は、モールド成形して形成された硬化樹脂１に回路２が埋設され、前記回路２の一部が、前記硬化樹脂１の表面と面一となるように露出することによって、人体１５が近接又は接触するセンサ電極１６を形成していると共に、前記回路２の他の一部が、前記センサ電極１６と電気的に接続され、前記センサ電極１６に対する人体１５の近接又は接触の有無に応じてオン・オフ信号を出力する検出回路１７を形成していることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１において、センサ電極１６に対応する画像を表示する表示回路１８が前記硬化樹脂１に埋設されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、センサ電極１６と電気的に接続された無線回路１９が前記硬化樹脂１に埋設されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１に係るスイッチ機能付き回路基板によれば、硬化樹脂に回路が埋設されていることによって、回路のピール強度を向上させることができ、回路のファインパターン化を図ることができると共に、モールド成形によって硬化樹脂を筐体状など任意の形状に形成することができるものである。また、回路の一部であるセンサ電極は硬化樹脂の表面と面一であり、このようなセンサ電極がスイッチとして機能することによって、従来大きな空間を占めていた押しボタンスイッチ等に比べて、電子機器の小型化や薄型化を図ることができるものである。さらにセンサ電極は、従来の押しボタンスイッチ等の場合のように筐体に穴あけを行わなくても形成することができるので、防水性を向上させることができるものである。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、人体がセンサ電極に近接又は接触する場合には、硬化樹脂の表面等に画像を表示することができるものであり、またセンサ電極を複数形成する場合には、各センサ電極に対応する様々な画像を表示することができるものである。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、人体がセンサ電極に近接又は接触する場合には、人体をアンテナとして機能させることができ、電子機器を携帯情報端末等として送受信を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｅ）は断面図である。
【図２】センサ電極の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）は平面図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）は概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明に係るスイッチ機能付き回路基板の製造方法の一例を示すものであり、スイッチ機能付き回路基板を製造するにあたっては、まず図１（ａ）に示すように転写用基材４の表面に回路２（導体パターン）を形成する。
【００１８】
ここで、転写用基材４としては、例えば、ステンレス箔等の金属箔を用いることができる。そしてステンレス箔としては、例えば、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等を用いることができる。また転写用基材４の厚みは、硬化樹脂１から剥離しやすくするため、２００μｍ以下（下限は２０μｍ）であることが好ましい。転写用基材４の厚みが２００μｍを超えると、平板状のスイッチ機能付き回路基板の製造に使用することはできても、非平板状の複雑な形状のスイッチ機能付き立体回路基板の製造には使用できないおそれがある。
【００１９】
そして回路２は、転写用基材４の表面に銅粒子等の金属粒子を析出させた後、めっきを行わない部分をめっきレジストで被覆し、上記金属粒子をめっき核として電解銅めっき等の電解めっきを行うことによって形成することができる。このときの金属粒子の析出は、転写用基材４として金属箔を用いる場合には、この金属箔を構成する金属よりイオン化傾向の小さい金属のイオンを含有するエッチング液を用いて金属箔の表面をエッチングして粗化しながら、置換反応により、金属箔を構成する金属をエッチング液中の金属に置き換えてこの金属粒子と金属箔との間に金属結合を形成することによって行われるものであり、このように電解めっきを行う前に転写用基材４に金属粒子を析出させておくことによって、転写前に回路２が転写用基材４から剥離しない程度のピール強度を得ることができるものである。例えば、金属粒子の析出は、転写用基材４としてステンレス箔を用いる場合には、銅イオンを含有する塩化第二鉄エッチング液等を用いて転写用基材４の表面をエッチングすることによって行うことができる。このエッチング後の転写用基材４のＪＩＳ  Ｂ０６０１に基づく表面粗度Ｒａ（カットオフ値λｃ＝０．８０ｍｍ、評価長さＬ＝λｃ×５＝４．０ｍｍ）は１．０μｍ以下（下限は０．３μｍ）であることが好ましい。この表面粗度Ｒａが１．０μｍを超えると、回路２のファインパターン化が困難となるおそれがある。また金属粒子の析出量は０．０５〜５ｍｇ／ｍ２であることが好ましい。金属粒子の析出量が０．０５ｍｇ／ｍ２未満であると、回路２の転写用基材４に対するピール強度が弱すぎて、転写前に回路２が転写用基材４から剥離してしまうおそれがあり、逆に金属粒子の析出量が５ｍｇ／ｍ２を超えると、回路２の転写用基材４に対するピール強度が強すぎて、転写時に回路２が転写用基材４から剥離しないおそれがある。
【００２０】
また回路２は、単一の金属皮膜で形成されたものでもよいが、複数の電解めっきを続けて行うことによって複数の金属皮膜を積層して形成されたものでもよい。
【００２１】
また図１に示す回路２の断面形状は矩形状であるが、転写後の回路２の硬化樹脂１に対するピール強度をより強く得るため、サイドエッチ等を利用して、回路２の側面を凸曲面若しくは凹曲面にしたり、又は回路２の断面形状が転写用基材４に向かって先細り状となるように回路２の側面を傾斜させたりするのが好ましい。
【００２２】
次に、図１（ａ）に示すように転写用基材４に形成した回路２に部品３を実装することによって、回路２と部品３とを電気的に接続する。ここで、部品３としては、例えば、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ等の個別部品（ディスクリート部品）や、ハイブリッドＩＣ、モノリシックＩＣ等の集積回路部品等を用いることができる。そして、このような部品３の実装は、リフローはんだ付けやワイヤボンディング等により行うことができる。図１（ａ）に示すようにリフローはんだ付けを行う場合には、回路２の表面にあらかじめはんだめっきを行っておくのが好ましい。またワイヤボンディングを行う場合には、回路２の表面にあらかじめ金めっきを行っておくのが好ましく、さらに金めっきの耐熱安定化を図るため、パラジウムめっきを行った後に金めっきを行うのがより好ましい。
【００２３】
そして本発明においては、回路２の一部は、後述するように人体１５が近接又は接触するセンサ電極１６を形成している。ここで、センサ電極１６は、例えば、図２（ａ）に示すように、絶縁性を確保できる間隔を空けて＋極１６ａと−極１６ｂとを渦巻状に配置することによって形成したり、また図２（ｂ）に示すように、絶縁性を確保できる間隔を空けて＋極１６ａと−極１６ｂとを単に直線状に平行に配置することによって形成したりすることができる。また回路２の他の一部は検出回路１７を形成し、この検出回路１７は、図３に示すように、信号分離フィルタ２０を介してセンサ電極１６と電気的に接続され、センサ電極１６に対する人体１５の近接又は接触の有無に応じてオン・オフ信号を出力するものである。
【００２４】
また検出回路１７のほか、回路２の他の一部は表示回路１８を形成してもよい。この表示回路１８は、図３に示すように、検出回路１７と電気的に接続され、センサ電極１６に対応する画像（文字や記号等も含む）を表示するものである。画像の表示は、表示回路１８と電気的に接続され、硬化樹脂１の表面等に設けられた表示器２１により行うことができる。
【００２５】
また検出回路１７のほか、回路２の他の一部は無線回路１９を形成してもよい。この無線回路１９のアンテナ接続口（図示省略）は、図３に示すように、信号分離フィルタ２０を介してセンサ電極１６と電気的に接続され、センサ電極１６に対する人体１５の近接又は接触の有無に応じて送受信を行うものである。なお、信号分離フィルタ２０は、センサ電極１６からの信号を検出回路１７と無線回路１９に適宜に分離するためのものである。
【００２６】
次に、図１（ｂ）に示すようにキャビティ６を設けて形成された第１金型７ａ（雌型）のキャビティ６の内面に転写用基材４を配置する。ここで、キャビティ６は、その内面に凹凸を設けることによって非平板状に形成されている。特に図１（ｂ）に示すキャビティ６の内面には平面によって凹凸が設けられているが、曲面によって凹凸が設けられていてもよく、凹凸の入隅や出隅にアールが付けられていてもよい。このように、キャビティ６は任意の形状に形成することができる。そして転写用基材４は、その回路形成面と反対側の面をキャビティ６の内面に接触させながら、キャビティ６の内面の凹凸形状に沿うようにして折り曲げたり湾曲させたりして配置し固定される。特に図１（ｂ）に示すものではキャビティ６の内面（底面）に凸部１３を設け、このキャビティ６の内面に１枚の転写用基材４を配置するようにしているが、この１枚の転写用基材４を複数の分割片に分割し、これらの分割片を配置するようにしてもよい。
【００２７】
次に、第２金型７ｂ（雄型）の表面に離型剤を塗布するなどして離型処理を施し、この面で図１（ｂ）に示すように第１金型７ａの開口部を閉塞することによって型締めを行った後、キャビティ６内を減圧又は真空状態とする。ここで、図１（ｂ）に示すものでは第２金型７ｂの表面には凸部１１が形成されており、型締めによりキャビティ６は筐体状に形成されるようにしている。
【００２８】
次に、金型７に設けられたゲート１２から溶融した樹脂５をキャビティ６へ注入することによって、図１（ｃ）に示すように転写用基材４の回路形成面に樹脂５を供給してモールド成形する。キャビティ６内はあらかじめ減圧又は真空状態となっているので、樹脂５は容易にキャビティ６へ注入されて充填される。ここで、成形法としては、モールド成形であれば特に限定されるものではないが、例えば、射出成形、圧縮成形、トランスファー成形等を使用することができる。また樹脂５としては、例えば、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂やＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂等を用いることができるが、これらのものに限定されるものではなく、製造するスイッチ機能付き回路基板や使用する成形法に応じて最適なものを適宜選択して用いればよい。
【００２９】
次に、キャビティ６内の樹脂５を硬化させた後、型開きを行い、硬化樹脂１を取り出す。そして、この硬化樹脂１から転写用基材４をめくりあげて撓ませながら剥離すると、図１（ｄ）に示すようなスイッチ機能付き回路基板を得ることができる。このようにして得られたスイッチ機能付き回路基板にあっては、モールド成形して形成された硬化樹脂１に回路２が転写されて埋設されている。さらにこの回路２の露出面は硬化樹脂１の表面と面一となっている。特に、第１金型７ａのキャビティ６の底面に設けられた凸部１３により、図１（ｄ）に示すスイッチ機能付き回路基板には凹部９が形成され、一部の回路２（センサ電極１６）の露出面はこの凹部９以外の表面と面一となっていると共に、残部の回路２の露出面は上記凹部９の内面（底面）と面一となっている。このように、転写法を使用して硬化樹脂１に回路２を埋設することによって、スイッチ機能付き回路基板の表面平滑化が図られると共に、アンカー効果が得られ、回路２のピール強度を向上させることができ、回路２のファインパターン化を図ることができるものである。しかも、従来は積層成形により回路基板を製造していたので、回路２は平坦な一面にしか形成することができなかったが、本発明ではモールド成形によりスイッチ機能付き回路基板を製造するので、回路２は平坦な面のみならず曲面にも形成することができると共に、一面のみならず複数の面にも形成することができるものである。またキャビティ６は任意の形状に形成することができるので、モールド成形によって、硬化樹脂１を筐体状など任意の形状に形成することができるものである。
【００３０】
また図１（ｄ）に示すスイッチ機能付き回路基板は、転写用基材４として、図１（ａ）に示すように回路２が形成され、かつこの回路２に部品３が電気的に接続されたものを用いて製造されたものである。そのため部品３は回路２と共に転写されて硬化樹脂１の内部に内蔵されることになる。このように、転写法を使用して部品３を硬化樹脂１に内蔵させることによって、高密度化を図ることができるものである。また硬化樹脂１で部品３を保護することができ、部品３が結露するのを硬化樹脂１で防止することによって、耐湿信頼性を向上させることができるものである。
【００３１】
次に、図１（ｄ）に示すスイッチ機能付き回路基板の凹部９を充填するため、図１（ｅ）に示すようにこの凹部９に二色成形等により硬化樹脂１４を形成する。この硬化樹脂１４を形成するための樹脂は、キャビティ６へ注入した樹脂５と同じものでも異なるものでもよい。このように、硬化樹脂１４で凹部９を充填することによって、凹部９に形成されていた残部の回路２（検出回路１７等）は外部に露出しないようにすることができる。また、凹部９以外の部分に形成されていた一部の回路２は外部に露出したままにすることができる。すなわち、この回路２の一部は、図４に示すように硬化樹脂１の表面と面一となるように露出することによってセンサ電極１６を形成しており、このセンサ電極１６に人体１５が近接又は接触すると、この人体１５を通って微弱な電流が＋極１６ａと−極１６ｂの間を流れ、導通状態となるものであり、逆にセンサ電極１６に人体１５が近接も接触もしないと、阻止状態となるものである。そして、検出回路１７は、センサ電極１６が導通状態となる場合にオン信号（又はオフ信号）を出力し、阻止状態を経て再度導通状態となる場合にオフ信号（又はオン信号）を出力するようにしてある。つまり、この場合のセンサ電極１６はトグルスイッチとして機能するものである。また、検出回路１７は、センサ電極１６が導通状態となる場合にオン信号（又はオフ信号）を出力し、センサ電極１６が阻止状態となる場合にオフ信号（又はオン信号）を出力するようにしてもよい。また、１つのセンサ電極１６をキーとして複数のセンサ電極１６を設けることによってキーボードやテンキー等を形成してもよい。例えば、「１」が割り当てられたセンサ電極１６に人体１５が１回近接又は接触した場合に「１」を表示器２１に表示させ、２回近接又は接触した場合に「１１」を表示させるようにすることができる。さらに、各センサ電極１６に複数の文字や記号等を割り当てるようにしてもよい。
【００３２】
上記のように、回路２の一部であるセンサ電極１６は硬化樹脂１の表面と面一であり、このようなセンサ電極１６がスイッチとして機能することによって、従来大きな空間を占めていた押しボタンスイッチ等に比べて、電子機器の小型化や薄型化を図ることができるものである。さらにセンサ電極１６は、従来の押しボタンスイッチ等の場合のように筐体に穴あけを行わなくても形成することができるので、防水性を向上させることができるものである。
【００３３】
また検出回路１７のほか、表示回路１８が硬化樹脂１に埋設されていると、図４に示すように人体１５がセンサ電極１６に近接又は接触する場合には、硬化樹脂１の表面等に設けられた表示器２１に画像を表示することができるものであり、またセンサ電極１６を複数形成する場合には、各センサ電極１６に対応する様々な画像を表示することができるものである。
【００３４】
さらに検出回路１７のほか、無線回路１９が硬化樹脂１に埋設されていると、図４に示すように人体１５がセンサ電極１６に近接又は接触する場合には、人体１５をアンテナとして機能させることができ、電子機器を携帯情報端末等として送受信を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００３５】
１  硬化樹脂
２  回路（導体パターン）
１５  人体
１６  センサ電極
１７  検出回路
１８  表示回路
１９  無線回路
【図１】
2011049331.tif 000003
【図２】
2011049331.tif 000004
【図３】
2011049331.tif 000005
【図４】
2011049331.tif 000006