(57)【要約】【課題】  高性能の３次元立体回路基板を安価に生産する。【解決手段】  ３次元立体回路基板の電極パターンの素材に金属の板材を用い、この金属の板材をプレス装置で電極パターンに加工し、成形樹脂でインサート成形して３次元立体回路基板を構成する。この３次元立体回路基板の製造方法を順送り生産方式として、金属の板材にループ材１２１を用い、プレス装置１２３、１２４と形付けプレス装置１２５と、射出成形装置１２６の間を順送りして、３次元立体回路基板素材１１０を製作した後、フープ材１２１から切断してから、電極パターン部分に金属メッキを施す。この３次元立体回路基板の製造方法は量産的で、生産効率アップによる工数削減が可能になる。また、この生産方法で製造した３次元立体回路基板は導電性と放熱性に優れる。【選択図】        図２     
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス加工工程で金属の板材をプレス抜き加工して形成した電極パターンを、インサート加工工程で成形樹脂を用いてインサート成形して３次元立体回路基板を形成することを特徴とする３次元立体回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記プレス加工工程では、プレス抜き加工を複数段に分けて実施することを特徴とする請求項１に記載の３次元立体回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記インサート加工工程の前に、金属の板材に形付け曲げ加工を施しておくことを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか１つに記載の３次元立体回路基板の製造方法。  
【請求項４】
前記金属の板材にはフープ材を用い、プレス加工工程及びインサート加工工程を順送り生産方式にして、インサート加工工程の終了後、３次元立体回路基板素材をフープ材から切断分離することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の３次元立体回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記３次元立体回路基板素材を金属の板材から切断した後、メッキ加工工程で電極パターン部分に金属メッキ層を設けることを特徴とする請求項４に記載の３次元立体回路基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の３次元立体回路基板の製造方法を用いて製造したことを特徴とする３次元立体回路基板。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は３次元立体回路基板の製造方法、及び、その製造方法を用いて製造した３次元立体回路基板に関する。  
【背景技術】
【０００２】
以下背景技術を図４〜８を用いて説明する。図４（ａ）は背景技術における３次元立体回路基板の斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＡ−Ａ断面図、図５は２色成形法を用いた場合の射出成形装置の動作説明図、図６は２色成形法における製造工程毎の製品斜視図及びその断面図、図７はフィルム転写法を用いた場合の製造方法説明断面図、図８はエッチング法を用いて３次元立体回路基板を製造する場合の製造工程毎の製品断面図である。
【０００３】
３次元立体回路基板１０は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示したように、樹脂で形成し中央に凹部１を持つ立方体状をした基体１１と、その基体１１の縁部２から底部４にかけて設けた導電性の金属薄膜による電極パターン１２とを主な構成要素として構成している。そして、この３次元立体回路基板１０の凹部１に設置するＩＣチップ等の電子部品１３と、前記電極パターン１２とを電気的に接続して、この電子部品１３が付いた３次元立体回路基板１０を電子機器のマザーボード６上に配して使用する。この様な３次元立体回路基板１０を製作するため従来から用いられてきた技術としては、１）２色成形法、２）フィルム転写法、３）エッチング法等がある。これら各種製造方法により、製品として完成した３次元立体回路基板は、その断面形状が、その製造方法により多少異なるが、２色成形法を用いて製作した場合を例にして、図４（ａ）中のＡ−Ａ断面部分の形状を図４（ｂ）に示した。導電性の金属薄膜より成る電極パターン１２は基体１１を構成する樹脂（触媒入りメッキ樹脂）でモールドして固定され、電極パターン１２が設けてない部分は非メッキ樹脂膜３で被覆されている。以下、このような３次元立体回路基板の製造方法の背景技術を順次説明していく。
【０００４】
２色成形法による３次元立体回路基板１０は、図５に示すような射出成形装置２０（図５は該射出成形装置の動作説明にも利用する都合上、図５（ａ）、（ｂ）の２箇所に記載した）を用いて、下記に詳細に説明する工程を経て製作される。各工程毎での中間製品形状を図６に示したが、図６の左列は中間製品の斜視図、その中間製品の右隣は該中間製品のＡ−Ａ断面図である。２色成形法で使用する射出成形装置２０には、回転軸２１を中心に回転可能で、かつ上下方向に移動可能な可動ベース２２の下面に第１オス型２３と第２オス型２４が設けてある。第１オス型２３と第２オス型２４は回転軸中心を挟んで対称配置にあり、第１オス型２３、及び第２オス型２４の表面には、基体１１の上面側の凹部プロフィルとなる凸部が設けてある。また、第２オス型２４の下面には、電極パターン１２部分を形成する為のパターンが設けてある。固定ベース２５の上面には、第１オス型２３、及び第２オス型２４に対向し、かつ回転軸中心を挟んで対称の位置に２個のメス型２６、２７を設けてある。該メス型２６、２７は基体１１の下面及び側面形状形成のためのプロフィルを有する。
【０００５】
２色成形法における第１加工工程では、可動ベース２２を下方に移動させて、第１オス型２３とメス型２６を嵌合させ第１充填空間を形成しておいてから、第１オス型２３の先端と導通する第１シリンダー２８から触媒入りメッキ樹脂を注入して基体１１を構成する。この結果製作された中間製品の形状を図６（ａ）で示した。この後、可動ベース２２を引上げてから回転させ、第２オス型２４と基体１１を収納しているメス型２６とが対向する位置で可動ベース２２を降下させ、第２オス型２４の下面に凹設した電極パターンと、メス型２６に収納された基体１１との間に第２充填空間を形成した状態で、第２加工工程として、第２オス型２４の先端と道通する第２シリンダー２９から非メッキ樹脂を注入して、非メッキ樹脂で基体１１上の電極パターンに不要な部分を選択的に被覆する。この第２加工工程を経て製作された中間製品１４の形状を図６（ｂ）で示した。尚、この第２加工工程中に、第１オス型２３とメス型２７を用いて第１加工工程を実施することで生産効率を高めている。第３加工工程として、中間製品１４に金属メッキ処理を行って、触媒入りメッキ樹脂が露出している部分をメッキ金属でパターニングして電極パターン１２を設け、図６（ｃ）で示した３次元立体回路基板１０が完成する。
【０００６】
３次元立体回路基板を製作するための背景技術の１つであるフィルム転写法に関しては下記特許文献に記載がある。
【０００７】
【特許文献１】特許公開平６−２７５９３９号公報
【０００８】
図７は特許文献１の中に示された背景技術を説明する図面である。以下、図７を用いながらフィルム転写法を説明する。
【０００９】
先ず、ＰＰフィルム３１表面に銀ペーストを用いて配線用のパターン３１ａを印刷してから焼成したパターン付フィルムを準備する。このパターン付フィルムを、固定側金型３２ａの内面形状に沿った形状に加工しておいてから、固定側金型３２ａの内壁に当接して敷置し、その後、可動側金型３２ｂを被せ、ゲートから溶融した成形樹脂３３をキャビティー空間３２ｅに注入することにより、パターン３１ａが成形樹脂３３に接着される。その後、射出成形金型３２から加工物を取り出し、フィルム３１を剥離すると表面にパターン３１ａを備えた３次元立体回路基板３６が得られる。
【００１０】
エッチング法による３次元立体回路基板４０の製作方法を図８を用いながら説明する。加工工程（ａ）では、樹脂やセラミックからなる基体４１の電極パターンを形成する面側に、蒸着法等で金属薄膜４２を形成しておいてから、その金属薄膜４２上にフォトレジスト膜４３を積層する。次に、加工工程（ｂ）において、印刷や写真を元に製作したマスクフィルム４４で、フォトレジスト膜４３面を覆っておいてから、マスクフィルム４４の上から紫外線４５を照射してフォトレジスト膜４３を露光する。更に、加工工程（ｃ）において、フォトレジスト膜４３を現像した後、未露光部分のフォトレジスト膜４３を除去して金属薄膜４２部分を露出させておいてから、エッチング加工を施して金属薄膜４２の露出部分を除去する。その後、加工工程（ｄ）で、残ったフォトレジスト膜４３を除去すると電極パターン４６を備えた３次元立体回路基板４０が得られる。尚、電極パターン４６の上に電解メッキを施しても良い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
背景技術で説明した２色成形法を実施する場合、設備投資が高価になる。又、この方法で細密度の高い電極パターンを製作しようとすると、微細部分への樹脂の未充填による不良発生の恐れがある。一般的に、２色成形法は大型の３次元立体回路基板に対しては有効だが、小型化した基板には不適当である。また、電極パターンをメッキによる薄膜で構成するので導電性や放熱性にも劣る。背景技術で説明したフィルム法やエッチング法で製作した電極パターンも金属薄膜なので導電性や放熱性に劣る。                 
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記課題を解決するために成されたものである。解決する手段として、本発明の請求項１記載に係わる発明は、プレス加工工程で金属の板材をプレス抜き加工して形成した電極パターンを、インサート加工工程で成形樹脂を用いてインサート成形して３次元立体回路基板を形成することを特徴とする３次元立体回路基板の製造方法である。
【００１３】
また本発明の請求項２記載に係わる発明は、前記プレス加工工程では、プレス抜き加工を複数段に分けて実施することを特徴とする３次元立体回路基板の製造方法である。
【００１４】
また本発明の請求項３記載に係わる発明は、前記インサート加工工程の前に、金属の板材に形付け曲げ加工を施しておくことを特徴とする３次元立体回路基板の製造方法である。
【００１５】
また本発明の請求項４記載に係わる発明は、前記金属の板材にはフープ材を用い、プレス加工工程及びインサート加工工程を順送り生産方式にして、インサート加工工程の終了後、３次元立体回路基板素材をフープ材から切断分離することを特徴とする３次元立体回路基板の製造方法である。
【００１６】
また本発明の請求項５記載に係わる発明は、前記３次元立体回路基板素材を金属の板材から切断した後、メッキ加工工程で電極パターン部分に金属メッキ層を設けることを特徴とする３次元立体回路基板の製造方法である。
【００１７】
また本発明の請求項６記載に係わる発明は、本発明の３次元立体回路基板の製造方法を用いて製造したことを特徴とする３次元立体回路基板である。
【発明の効果】
【００１８】
発明の効果として、請求項１記載に係わる発明を用いると微細な電極パターン加工が可能となり、３次元立体回路基板の設計上の条件幅が広がり、３次元立体回路基板の小型化も実現しやすくなる。また、３次元立体回路基板の導電性や放熱性もアップする。
【００１９】
また、請求項２記載に係わる発明は、プレス抜き加工を複数段に分けるので、電極パターンの一層の微細加工が可能になる。
【００２０】
また、請求３記載に係わる発明を用いることで、インサート加工工程での電極パターンの崩れを防止できる。
【００２１】
請求項４記載に係わる３次元立体回路基板の製造方法は、量産性に優れ、生産効率がアップし、工数削減による３次元立体回路基板のコストダウンが可能になる。
【００２２】
請求項５に記載に係わる発明では、電極パターン部分にメッキ層を設けるので３次元立体回路基板の導電性が向上し、耐食性も向上する。
【００２３】
また、請求項６記載に係わる本発明の３次元立体回路基板は、本発明の製造方法で生産した３次元立体回路基板であり、安価で導電性と放熱性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」と略す）を説明する。実施形態の説明には図１〜図３を用いる。図１（ａ）は本発明の製造方法で製造した３次元立体回路基板の斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａにおける断面図、図２は本発明の順送り生産方式における各加工工程の説明図、図３は電極パターンを複数段のプレス抜きで加工する場合のプレス抜き形状を説明する平面図である。尚、背景技術で説明した構成部品と同一部品には同一符号を付し、その説明は簡単に留めるか省略した。
【００２５】
本発明の製造方法で製造した３次元立体回路基板１００は、図１（ａ）、図１（ｂ）に示したように、樹脂で形成し中央に凹部を持つ立方体状をした基体１１１と、その基体１１１の縁部１０２から底部１０４にかけて設けた導電性の金属材からなる電極パターン１１２と、電極パターン１１２上に設けたメッキ層１１５から構成している。
【００２６】
以下、この３次元立体回路基板１００の製造工程を図２を用いて説明するが、本実施形態は順送り生産方式であり、工程ａ〜工程ｆを経て３次元立体回路基板１００を製造する。即ち、大略すると、工程ａでは電極パターン１１２形成用のフープ材１２１の供給を、工程ｂでは電極パターン１１２のプレス抜きを、工程ｃでは、形付け曲げ加工を、工程ｄではインサート成形を、工程ｅでは３次元立体回路基板素材１１０のフープ材１２１からの切り離しを、工程ｆではメッキ仕上を行う。
【００２７】
本実施形態の工程ａでは、電極パターン１１２形成用の金属の板材として、フープ材１２１を用いた。即ち、厚さ約０．１ｍｍの帯状薄板に圧延したリン青銅板をドラム１２２に巻きつけた状態で準備し、次工程への供給は連続する帯板のまま順次送り出した。
【００２８】
フープ材１２１から、必要な電極パターン１１２を形成する方法として、本発明では工程ｂにおいて、フープ材１２１にプレス抜き加工を施した。図３（ｃ）には、このプレス加工工程を終えた電極パターン１１２の平面形状（図２の矢視ｃ図）を示したが、本実施形態では、電極パターン１１２を形成するためのプレス抜き加工を２段に分けて実施した。第１段プレス装置１２３でプレス抜きする時の形状を図３（ａ）に 、第２段プレス装置１２４でプレス抜きする時の形状を図３（ｂ）に示した。本実施形態では第１段と第２段のプレス抜きを順送り生産方式で実施するので、プレス加工工程を終了すれば、図３（ｃ）に示したプレス抜きパターンが得られる。本実施形態のようにプレス加工を２段に分けることで、電極パターンの線間隔が狭い場合も、プレス型の製作が容易になり、また、フープ材１２１の一部にプレス荷重が集中してフープ材１２１が変形することが防止できる。
【００２９】
プレス抜き加工の後、工程ｃで、形付けプレス装置１２５を用いて、フープ材１２１に設けた電極パターン部分を予め曲げておく。この加工工程を設けることで、次のインサート加工工程での電極パターン部分と樹脂との成形加工がスムーズに実施できる。
【００３０】
工程ｄは、インサート加工工程であり、フープ材１２１に設けた電極パターン部分の立体的形状を保ちながら、３次元立体回路基板１００を構成するために、インサート成形法を用いて、電極パターン部分の周りを成形樹脂で形成する。このために、フープ材１２１上の電極パターン部分を射出成形装置１２６の射出成形用オス型１２７ａと射出成形用メス型１２７ｂ（以下、射出成形用オス型１２７ａと射出成形用メス型１２７ｂを併せてモールド型１２７と称する）の間で挟み込みながら、モールド型１２７に形成された成形空間に成形樹脂１２８を注入する。これにより、成形空間に充満した成形樹脂１２８は電極パターン部分を射出成形用オス型１２７ａに押圧しながら、電極パターン部分を成形樹脂１２８でモールディングする。
【００３１】
インサート加工工程を終えて製作された３次元立体回路基板素材１１０は、モールド型１２７から取り出され、次の切断工程（工程ｅ）へ順送りされ、ここでフープ材１２１から切断される。
【００３２】
次の工程ｆはメッキ加工工程であり、３次元立体回路基板素材１１０の電極パターン１１２上に電解メッキ処理を行いメッキ層１１５を設けて３次元立体回路基板１００が完成する。メッキ金属には金（Ａｕ）を用いた。金メッキは電極パターン１１２の腐食を防止する効果があるが、併せて電極パターン１１２の導電性の向上にも効果がある。本発明の実施形態におけるメッキ層１１５の厚みは背景技術の場合より薄くて良い。            
【００３３】
本発明の実施形態を経て製作された３次元立体回路基板は、プレス抜き加工した金属の板材で電極パターンを形成するので周辺技術で説明した電極パターンより微細なパターンを実現できる。このため、設計上の条件幅が広がり、３次元立体回路の小型化にも有効な技術となる。また、本発明の方法で製造した３次元立体回路基板は導電性が良く、また電極パターンを通しての放熱性にも優れているので、本発明の３次元立体回路基板を電子機器の回路に組み込んだ時、電子機器の性能アップが図れる。また、本発明の３次元立体回路基板の製造方法は量産的であり、生産効率アップによる工数削減によりコストダウンも可能になる。
【実施例】
【００３４】
本発明の実施形態では金属の板材としてフープ材１２１を用い、パターンニングでのプレス加工等には順送り方式を用いたが、３次元立体回路基板１００を生産するための設備投資は、量産規模に応じて加減する必要があるので、小規模生産の場合は、フープ材１２１の代わりに切断済みの長尺物の板材を用い、順送り方式の代わりに長尺物の板材を１枚毎に加工してもよい。また、本発明の実施形態では、メッキ加工工程においてメッキ金属に金（Ａｕ）を用いた。３次元立体回路基板１００の使用環境から錆発生の問題は無いと判断される場合は、安価な銅（Ｃｕ）メッキを行えば製品のコストダウンが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
これまで説明してきた本発明の３次元立体回路基板の製造方法は、或る一定量まとまって生産する電子機器の３次元立体回路基板の生産において産業上利用可能であり、本発明の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１（ａ）は本発明の製造方法で製造した３次元立体回路基板の斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａにおける断面図である。
【図２】本発明の順送り生産方式の説明図である。
【図３】本発明において、電極パターンを複数段のプレス抜き加工で製作する場合のプレス抜き形状を説明する平面図である。
【図４】図４（ａ）は背景技術の２色成形法で製造した３次元立体回路基板の斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。
【図５】背景技術の２色成形法を用いた場合の装置射出成形装置の動作説明図である。
【図６】背景技術の２色成形法を用いた場合の製造工程毎の製品斜視図及びその断面図である。
【図７】背景技術のフィルム転写法を用いた場合の製造方法説明断面図である。
【図８】背景技術のエッチング法を用いた場合の製造工程毎の製品断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００  ３次元立体回路基板
１１０  ３次元立体回路基板素材
１１１  基体
１１２  電極パターン
１１５  メッキ層
１２１  フープ材  
１２３  第１段プレス装置
１２４  第２段プレス装置
１２５  形付けプレス装置
１２６  射出成形装置
１２８  成形樹脂  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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