JP5097179B2 - Manufacturing method of circuit board with switch function - Google Patents
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Description
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の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a circuit board with a switch function used for manufacturing various electronic devices.
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。 Conventionally, circuit boards used for manufacturing electronic devices use a subtractive method or the like to form a circuit (conductor pattern) on a metal-clad laminate such as a copper-clad laminate, Manufactured by mounting components. In recent years, there has been an increasing demand for higher density for such circuit boards. However, in the conventional manufacturing method, if the circuit width and interval are narrowed to achieve a fine pattern, There is a problem in that the peel strength of the sheet is reduced.
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。 Therefore, in order to achieve both the fine patterning of the circuit and the improvement of the peel strength, a transfer method has been widely studied (for example, see Patent Documents 1-3). Specifically, according to this transfer method, a circuit is first formed on a transfer substrate such as a stainless steel plate by electrolytic plating such as electrolytic copper plating, and then an adhesive sheet such as a prepreg or the like is formed on the circuit forming surface. A circuit board is manufactured by stacking a plurality of sheets, laminating them by heating and pressing, and then peeling the transfer substrate from the cured adhesive sheet. And this circuit board is also called a flash printed wiring board, and since the circuit is embedded in the cured adhesive sheet, the peel strength of the circuit can be improved, and the circuit can be made into a fine pattern. Is.
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。 However, with such a conventional transfer method, a flat circuit board can be manufactured, but since a transfer substrate and an adhesive sheet are simply laminated, a non-flat circuit board, that is, a three-dimensional circuit board There is a problem that it is difficult to manufacture a substrate. If the circuit board is flat, a separate housing or the like is required to store such a circuit board, which not only increases the number of parts for manufacturing the electronic device, but also reduces the size of the electronic device. It will not be possible to fully meet the demand for thinning.
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。 In addition, in an electronic apparatus such as a portable information terminal such as a conventional mobile phone, a push button switch or the like is generally used when a switch function is given to a circuit board.
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。 However, since the push button switch or the like is formed using a movable member, it occupies a large space, which is one of the causes against the demand for downsizing and thinning of electronic devices. Furthermore, when forming a push button switch or the like, it is usually necessary to make a hole in the housing, etc., but if such a hole is made, water or moisture can easily enter the housing through this hole, There is also a problem that the waterproofness is lowered.
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の製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points. The peel strength of a circuit can be improved, the circuit can be made into a fine pattern, and can be formed in an arbitrary shape such as a casing. Manufacturing of circuit boards with switch functions that can reduce the size and thickness of electronic devices and improve waterproofness compared to conventional circuit boards with switch functions. It is intended to provide a method .
本発明に係るスイッチ機能付き回路基板の製造方法は、転写用基材である金属箔に電解めっきを行うことによって回路を形成し、前記転写用基材の回路形成面に樹脂を供給してモールド成形することによって硬化樹脂を形成すると共に前記回路を前記硬化樹脂に転写して埋設し、前記回路2の一部を、前記硬化樹脂1の表面と面一となるように露出させることによって、人体15が近接又は接触するセンサ電極16を形成すると共に、前記回路2の他の一部を、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を形成することを特徴とするものである。
Method for producing a switch function circuit board according to the present onset Ming, a circuit is formed by performing electrolytic plating on the metal foil is a transfer base material, the resin is supplied to the circuit forming surface of the transfer base material said circuit to form the cured resin by molding embedded is transferred to the cured resin, a part of the
前記スイッチ機能付き回路基板の製造方法において、センサ電極16に対応する画像を表示する表示回路18を前記硬化樹脂1に埋設することが好ましい。
In the method for manufacturing the switch function circuit board, Rukoto to embed the
前記スイッチ機能付き回路基板の製造方法において、センサ電極16と電気的に接続された無線回路19を前記硬化樹脂1に埋設することが好ましい。
In the method for manufacturing the switch function circuit board, Rukoto to embed the
本発明によれば、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。 According to the onset bright, by the circuit is embedded in the cured resin, it is possible to improve the peel strength of the circuit, it is possible to achieve fine patterning of the circuit, the housing of the cured resin by molding It can be formed in any shape such as a shape. In addition, the sensor electrode that is a part of the circuit is flush with the surface of the cured resin, and the sensor electrode functions as a switch, so that it is electronic compared to a push button switch or the like that previously occupied a large space. It is possible to reduce the size and thickness of the device. Furthermore, since the sensor electrode can be formed without drilling the housing as in the case of a conventional push button switch or the like, the waterproof property can be improved.
以下、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
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。 FIG. 1 shows an example of a method for manufacturing a circuit board with a switch function according to the present invention. In manufacturing a circuit board with a switch function, first, as shown in FIG. Circuit 2 (conductor pattern) is formed on the surface.
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。
Here, as the
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。
The
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。
The
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。
In addition, although the cross-sectional shape of the
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。
Next, the
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。
In the present invention, a part of the
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。
In addition to the
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。
In addition to the
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。
Next, as shown in FIG. 1B, the
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。
Next, a mold release treatment is performed on the surface of the
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。
Next, the
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。
Next, after the
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。
Further, in the circuit board with a switch function shown in FIG. 1D, a
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。
Next, in order to fill the
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。
As described above, the
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。
In addition to the
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。
Furthermore, when the
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
1 Cured
15
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