(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元形状の物体表面に導電性ペーストを塗布して回路パターンを形成した３次元回路体において、
３次元形状の車体フレームと、前記車体フレームに形成された溝部と、該溝部の底部に形成された絶縁層と、該絶縁層上に導電性ペーストを塗布し且つ同時に硬化させて形成された制御信号用の３次元回路パターンと、該溝部の上部を覆う金属板と、からなり、前記車体フレームの一部と、前記金属板とにより、前記回路パターンの磁気シールドを行うことを特徴とする３次元回路体。
【請求項２】
前記絶縁層は、前記車体フレームの表面形状に対応して形成された硬質体、または前記車体フレームの表面に沿うように貼付される軟質体、または層状に形成される薄膜であることを特徴とする請求項１記載の３次元回路体。
【請求項３】
前記回路パターンは、互いに分離した形状、または交差部分を有していることを特徴とする請求項１記載の３次元回路体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元的に湾曲又は屈曲した例えば各種車体フレーム等の表面に導電性を有する回路パターンを形成した３次元回路体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等の車両には各種電子機器を搭載し、電子機器間を接続するために多数のワイヤハーネスが使用されている。従って、自動車等の生産ライン或いはメンテナンスを行うとき、ワイヤハーネスの配索作業を行うが、この配索作業に手間がかかっていた。
一方、従来から電子機器等にはプリント配線基板が多用されている。しかし、この回路パターンの形成技術は、平板状の回路基板に形成されている銅箔等をエッチングにより腐蝕させ、平板状の回路パターンを形成するものであり、車体フレームのような湾曲又は屈曲形状の部材にそのまま援用することはできない。
【０００３】
そこで、回路基板上の回路パターン形成方法に関しては種々な提案がなされている。例えば、特開平４−２３９７９５号公報により開示された「射出成形回路部品の製造方法」は、メッキ性を増すための触媒を添加した第１樹脂層を射出成形する。次に、油を含浸させてメッキ不能にした第２樹脂層を第１樹脂層の上面に射出成形して、回路パターン形成位置に沿って第１樹脂層を露呈させた回路部品本体を作製する。
次に、回路部品本体上面を無電解銅メッキし、第１樹脂層の上面に回路パターンとなる導電材層を積層状に形成して射出成形回路部品を完成する。
【０００４】
また、特開平５−３２５６３７号公報により開示された「電気樹脂用樹脂組成物」は、回路パターンを形成する導電材に関するものである。即ち、銅繊維、黄銅繊維、アルミニウム繊維、ステンレス繊維等の金属繊維と、一般ハンダ、高温ハンダ、低温ハンダ等の低融点金属と、フラックス及び合成樹脂とを混合したものである。
【０００５】
さらに、特開平８−２０４３１５号公報により開示された「回路基板の製造方法」は、成形型の成形面に回路体となる金属メッキ層を電解メッキにより形成し、この成形型を熱可塑性の樹脂からなる基板に押し付ける。次に、成形型を加熱保持して回路体を基板へ加熱圧着し、基板冷却後に成形型を基板から離反させ、回路体を基板に転写するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平４−２３９７９５号公報により開示された「射出成形回路部品の製造方法」は、無電解メッキを行う際に触媒として塩化パラジウムを使用するが、塩化パラジウムは高価であり、必然的に射出成形回路部品も高価になってしまうという問題があった。
また、第１樹脂層上の回路パターンとなる部分を露呈した状態で第２樹脂層を形成するなど、金型の構造及び製造工程のいずれも複雑であり、車体フレームのような複雑な形状の３次元構造体に回路パターンを形成することは困難であった。
【０００７】
また、上記特開平５−３２５６３７号公報により開示された「電気樹脂用樹脂組成物」は、低融点金属が高価でありコスト高の一因になっている。また、最近の傾向としてあらゆる製品について環境問題を考慮する必要があり、環境上好ましくない鉛化化合物等の代替材料を使用すると更に高価になる。
【０００８】
さらに、上記特開平８−２０４３１５号公報により開示された「回路基板の製造方法」は、回路体を形成するための専用金型が必要があり、そのうえ回路基板に押し付けて転写する工程も必要であるため、これらの要素が重畳されて回路基板が高価になってしまうという問題があった。即ち、車体フレームのような複雑な形状の３次元構造体の表面形状に対応して、簡便に回路パターンを形成することは困難であった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は車体フレーム等の３次元形状を有する物体表面に沿わせて回路パターンを形成する３次元回路体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる前記課題は、３次元形状の物体表面に導電性ペーストを塗布して回路パターンを形成した３次元回路体において、３次元形状の車体フレームと、前記車体フレームに形成された溝部と、該溝部の底部に形成された絶縁層と、該絶縁層上に導電性ペーストを塗布し且つ同時に硬化させて形成された制御信号用の３次元回路パターンと、該溝部の上部を覆う金属板と、からなり、前記車体フレームの一部と、前記金属板とにより、前記回路パターンの磁気シールドを行うことを特徴とする３次元回路体によって解決することができる。
【００１１】
前記構成の３次元回路体によれば、回路パターンは、起伏のある車体フレーム等の表面に沿わせて絶縁層を形成するとともに、絶縁層の表面に沿わせて導電性ペーストを塗布し、且つ塗布と同時に硬化させて形成されるので、車体フレームの表面形状が複雑であっても、その形状に合わせて導電性ペーストを塗布することができ、回路パターン形成の簡略化とコスト低減を図ることができる。
また、回路パターンは、車体フレームに形成された溝部の底部に形成された絶縁層上に形成され、車体フレームの一部と、他の使用目的にも兼用可能で溝部の上部を覆う金属板とにより回路パターンの磁気シールドが行われるので、回路パターンに高周波信号等を印加しても溝部外に漏洩することはない。
【００１２】
また、上記３次元回路体において、前記絶縁層は、好ましくは前記車体フレームの表面形状に対応して形成された硬質体、または前記車体フレームの表面に沿うように貼付される軟質体、または層状に形成される薄膜である。
また、上記３次元回路体において、前記回路パターンは、好ましくは互いに分離した形状、または交差部分を有している。
前記構成の３次元回路体によれば、回路パターン形成のための金型等が不要になるうえに、回路パターンは配線位置の形状によって分離または一部交差するように形成することができ、コスト低減と配線自由度の向上を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の３次元回路体を図１〜図３に基づいて詳細に説明する。図１は３次元回路体の構造と回路パターンの形成方法を示す斜視図である。
図１に示すように本実施形態の３次元回路体１は、３次元的に湾曲又は屈曲した立体形状の車体フレーム２の表面に、樹脂製の絶縁層３を設けるとともに、該絶縁層３の表面に回路パターン４ａ，４ｂを形成したものである。即ち、車体フレーム２の表面上に従来配索されていたワイヤハーネスに代えて回路パターン４ａ，４ｂを後述する導電性ペーストの塗布により直接形成するものである。
【００１８】
前記車体フレーム２は、導電性を有する金属製であり、設計上種々な凹凸や起伏を有する３次元形状である。また、前記絶縁層３は、車体フレーム２と回路パターン４ａ，４ｂとを電気的に絶縁するものである。本実施形態では吹き付け等により薄膜状のフェノール等の合成樹脂が使用されているが、フイルム状のものを適用箇所に貼付しても良い。
【００１９】
また、前記回路パターン４ａ，４ｂは、導電性ペーストを車体フレーム２の所定位置の絶縁層３上に所定幅（一般的には、１mm〜１００mm）の帯状に塗布することで形成される。なお、図１中の回路パターン４ａは、塗布が完了した形態を示し、回路パターン４ｂは塗布中の形態を示している。
また、前記導電性ペーストは、基本的には銅粉等の導電体をフェノール樹脂等の絶縁性或いは高電気抵抗を有するマトリックスに添加したものである。なお、最適な導電性ペーストの粘度は、１００〜１００００Pa.sであり、フェノール樹脂に対する銅粉の混合比率は、１００〜１０００phr である。また、本実施形態では、本願出願人が特開平１１−４５６１６号公報等で開示した導電性フィラー、導電性ペーストも適用することができる。また、特に導電性ペーストとして図示していないが、これは導電性ペーストを塗布と同時に硬化して回路パターン４ａ，４ｂを形成するためである。
【００２０】
本実施形態の３次元回路体１の回路パターン４ａ，４ｂは、図１に示すように導電性ペーストを吐出装置１１から絶縁層３上に吐出すると同時に、硬化装置１２によって即座に硬化することによって形成される。この吐出装置１１及び硬化装置１２は、アームロボット１３の一部を構成するアーム１４の一端に固定され、両者が一体的に移動するように構成されている。即ち、本実施形態においては、アームロボット１３の制御によって、吐出装置１１と硬化装置１２とが矢印Ａ方向に一体的に移動するとともに、車体フレーム２の高さに応じて矢印Ｂで示した上下方向にも移動するようになっている。
【００２１】
前記吐出装置１１は、基本的には圧力をかけることにより一定量の導電性ペーストをノズル１１ａから吐出し得るものであり、シリンダポンプでも良いが、特に回路構成が複雑な場合は吐出制御の容易なモノーポンプがより好ましい。
また、前記硬化装置１２は、基本的には５０〜２００℃程度の熱風を吹き出す構成のもので良いが、近赤外線や遠赤外線を放射するランプ式のもの、或いはランプ式と熱風式とを併用した構成のものであっても良い。なお、導電性ペーストがＵＶ硬化型のものであれば、ＵＶ硬化用のＵＶランプを使用しても良い。
【００２２】
次に、３次元回路体の形成方法を説明する。先ず、本実施形態では、予め絶縁層３を表面に形成した車体フレーム２の斜面の下側に吐出装置１１と硬化装置１２が位置決めされる。
次に、吐出装置１１と硬化装置１２とを一体的に矢印Ａ方向に駆動させながら、ノズル１１ａから導電ペーストを吐出させ、この吐出と同時に硬化装置１２により導電ペーストを硬化させる。そして、吐出装置１１と硬化装置１２とが斜面に差しかかると、アーム１４を斜面に沿って矢印Ｂ方向に、導電ペーストの吐出と硬化を同時に行いながら上昇させる。そして、再び平板部に差しかかると、矢印Ａ方向に水平移動させ、予め設定された長さだけ導電性ペーストの吐出と硬化を行う。このようにして、予め設定されている平面形状に導電性ペーストの吐出と硬化を行いながら回路パターン４ａ，４ｂが形成される。
【００２３】
以上の如く、本実施形態の３次元回路体は、回路体の形成に金型を使用せず、回路パターンとなる導電性ペーストの吐出と硬化は既存のアームロボットを利用して行われる。従って、３次元回路体を容易に且つ安価に製造することができ、しかも環境を損なう心配もない。
【００２４】
次に、本発明の３次元回路体の一実施形態を図２に基づいて詳細に説明する。図２は３次元回路体１０の構成を示す要部の斜視図である。
ところで、自動車の車内配線には、電子機器への電源供給だけでなく、制御信号用の配線もある。この信号用配線には、磁気シールドする必要があり、本実施形態は回路パターンの磁気シールドに関する。即ち、図２に示すように本実施形態の３次元回路体１０は、車体フレーム２に形成された溝部５の底部に絶縁層３を接着等により形成し、その表面に回路パターン４ａ，４ｂを形成するとともに、溝部５の上部を金属板６で覆った構造になっている。
【００２５】
本実施形態の３次元回路体１０によれば、回路パターン４ａ，４ｂの周囲は金属板である車体フレーム２と金属板６とで覆われるので、回路パターン４ａ，４ｂに高周波信号等を印加しても溝部５外に漏洩することはない。従って、車体フレーム２の一部と、他の使用目的にも兼用可能な金属板６とを利用することにより、回路パターン４ａ，４ｂの磁気シールドを行うことができる。
なお、回路パターン４ａ，４ｂの形成については、上述した吐出装置１１と硬化装置１２とを援用することができ、導電性ペーストは吐出と同時に硬化される。
【００２６】
ところで、上述した導電性ペーストは、上記実施形態のように吐出と同時に硬化した場合、表面に絶縁層が形成される。この特質を利用すれば、回路パターンを並列に形成するだけでなく、積層状に形成することも可能である。
以下、３次元回路体の別の実施形態を図３に基づいて詳細に説明する。本実施形態は、前記回路パターンの表面に形成される絶縁層に着目したものであり、図３は３次元回路体２０の構成を示す要部の斜視図である。
【００２７】
本実施形態における３次元回路体２０は、車体フレーム２の形状に合わせてその上面に形成された絶縁体３の表面に、回路パターン４ａ，４ｂを交差するように形成した構造になっている。この３次元回路体２０を形成する場合は、吐出装置１１と硬化装置１２とにより回路パターン４ａを形成し、次いで吐出装置１１と硬化装置１２の移動方向を切り換えて回路パターン４ｂを形成する。
【００２８】
前記回路パターン４ａは、硬化装置１２によって硬化されると表面が絶縁性を有するようになる。詳しくは、導電性ペーストの表面が急激に硬化されることによりフェノール樹脂中の銅粉が回路パターン断面の中心方向に移動することで、表面側が絶縁性を有するようになる。
従って、回路パターン４ａの形成に続いて、その上部に一部が重なるようにして回路パターン４ｂを形成しても、回路パターン４ａ，４ｂが電気的に接続されることはなく、独立した配線として信号授受に使用される。よって、回路パターン４ａ，４ｂを交差させることにより、配線の自由度が向上するとともに、ひいては車両の設計自由度の向上を図ることができる。
【００２９】
なお、回路パターン４ａ，４ｂの交差は一箇所に限定されず、更に多数の回路パターンを交差させるようにしても良い。また、この交差部分に絶縁材を介在させることにより、一層信頼性の高い３次元回路体を得ることができる。即ち、回路パターン４ａ上の交差予定部分に予め絶縁材を塗布または貼付させておき、その上から回路パターン４ｂを形成することで、回路パターン４ａ，４ｂ間に容易に介在させることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による３次元回路体は、３次元形状の車体フレームと、車体フレームに形成された溝部と、該溝部の底部に形成された絶縁層と、該絶縁層上に導電性ペーストを塗布し且つ同時に硬化させて形成された制御信号用の３次元回路パターンと、該溝部の上部を覆う金属板とからなり、車体フレームの一部と、金属板とにより回路パターンの磁気シールドを行うものである。従って、車体フレームの３次元的に変化する表面形状に合わせて導電性ペーストを塗布することができ、回路パターンの形成の簡略化とコスト低減を図ることができる。また、車体フレームの一部と、他の使用目的にも兼用可能な金属板とを利用することにより、回路パターンの磁気シールドを行うことができる。
【００３１】
また、前記３次元回路体において、好ましくは前記絶縁層は、前記車体フレームの表面形状に対応して形成された硬質体、または車体フレームの表面に沿うように貼付される軟質体、または層状に形成される薄膜である。
また、前記３次元回路体において、好ましくは前記回路パターンは、互いに分離した形状、または交差部分を有している。
従って、回路パターン形成のための金型等が不要になるうえに、回路パターンは配線位置の形状によって分離または一部交差させて形成することができ、コスト低減と配線自由度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】３次元回路体を示す斜視図である。
【図２】本発明の３次元回路体の一実施形態を示す要部の斜視図である。
【図３】３次元回路体の別の実施形態を示す要部の斜視図である。
【符号の説明】
１，１０，２０ ３次元回路体
２   車体フレーム
３   絶縁層
４ａ，４ｂ 回路パターン
５   溝部
６   シールド用金属板
【図１】
0003852899.tif 000002
【図２】
0003852899.tif 000003
【図３】
0003852899.tif 000004