成形体及其制造方法与流程

1.本发明涉及一种适用于电子部件制造的成形体及其制造方法。


背景技术：

2.以往，在电气电子领域，热塑性合成树脂由于耐腐蚀性、绝缘性等优异、适合用于注射成型，除了用于印刷基板安装之外，还广泛用于部件外壳等。尤其是液晶聚合物(lcp)具有成型时的流动性优异、耐热性高、耐化学性优异等众多优点。但是，液晶聚合物(lcp)树脂具有成型品的各向异性和焊接强度低的缺点。为了对此进行改良，采用填充玻璃纤维等的方法等。并且，为了提高弹性和强度，也进行玻璃微珠、焦磷酸钙等无机填料的添加。
3.存在通过激光加工来制造注射成型电路部件(mid)的技术。但是，在注射成型工序中，在液晶聚合物(lcp)、其他合成树脂与模具接触的成型品表面，存在被称为表皮层的构造，其厚度约为0.3mm。即使在该表皮层形成电路图案，也会在表皮层部分产生破坏而导体部分从基板剥离。于是，如专利文献1所示的那样，提出了一种照射激光来去除表皮层的技术。
4.另外，如专利文献2所示的那样，为了形成电路配线，作为使用化学刻蚀剂的替代，提出了一种通过激光刻蚀进行表面粗化的技术。另外，如专利文献3所示的那样，存在一种使用将金属粒子通过绝缘体包裹的特殊lds(laser direct structuring)材料，通过激光刻蚀和电镀工序实现注射成型电路部件(mid)的制造的技术。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：(日本)特开2003－318531号公报
8.专利文献2：(日本)特开2011－17069号公报
9.专利文献3：(日本)特开平8－307038号公报


技术实现要素：

10.发明所要解决的技术问题
11.专利文献1、2、3所示的通过激光刻蚀和电镀工序形成的金属膜仅在合成树脂的成形基体上形成配线的情况下较为实用，但若在此基础上安装电子部件则强度不足，金属膜有可能剥离。尤其在立体的注射成型电路部件即三维mid中，寻求一种能够制造具有能够作为电子部件进行安装的强度和密接性的注射成型电路部件(mid)的技术。
12.用于解决技术问题的技术方案
13.本发明用于解决上述技术问题，(1)一种合成树脂成形体，其特征在于，在该成形体的表面存在至少一部分被去除的表皮层，在该去除部露出的所述成形体的基体上存在导电部。
14.(2)一种成形体的制造方法，制造上述(1)的成形体，其特征在于，具有：成形工序，其对合成树脂成形体成形；表皮层去除工序，其将在该成形工序中在表面产生的表皮层的
至少一部分通过激光刻蚀去除；刻蚀工序，其对去除了表皮层的部分进行刻蚀；导电部形成工序，其在被刻蚀的部分形成导电部。
15.(3)在上述(2)的制造方法中，其特征在于，导电部形成工序通过电镀或化学镀进行。
16.发明的效果
17.根据本发明，能够制造导电部与成形基体的密接性提高到能够进行电子部件安装的程度的注射成型电路部件(mid)。
18.并且，在树脂的注射成型时形成的表皮层能够作为上述电路部件(mid)的导电部形成时的遮蔽材料使用，并且能够在导电部形成之后直接作为上述电路部件(mid)的表面材料使用。
附图说明
19.图1是表示本发明一个实施方式的树脂成形体的结构的示意性局部剖视图。
20.图2是用于对图1的实施方式的树脂成形体的制造工艺进行说明的示意性局部剖视图，该图的(a)是用于对第一工序(成形工序)进行说明的示意性局部剖视图、该图的(b)是用于对第二工序(表皮层去除工序)进行说明的示意性局部剖视图、该图的(c)是用于对第三工序(刻蚀工序)进行说明的示意性局部剖视图、该图的(d)是用于对第四工序(导电部形成工序)进行说明的示意性局部剖视图。
具体实施方式
21.以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。图1是表示本发明的一个实施方式的树脂成形体示意性局部剖视图。在图1中，成形体1由lds材料成形，该lds材料用于通过lds(laser direct structuring)进行注射成型电路部件(mid)的制造，在此例中使用液晶聚合物(lcp)。需要说明的是，作为lds材料，可以使用丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(abs)树脂、聚碳酸酯(pc)、pc/abs树脂、pc/聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚邻苯二甲酰胺(ppa)、聚酰胺(pa)/ppa、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、环烯烃聚合物(cop)、聚苯醚(ppe)、聚醚酰亚胺(pei)、聚醚醚酮(peek)等热塑性塑料、苯酚、环氧树脂等热固性树脂。
22.并且，关于lds成形材料以外的合成树脂成形品的材质，只要是能够将导电部件等金属薄膜牢固地附着的合成树脂，则可以是热塑性树脂和热固性树脂材料中的任意种，但考虑到相关成形品在之后要受到焊接加工等严苛的处理，因此要求是耐热性高且机械强度优良的材料，并且在量产性这一点优选为能够进行注射成型的热塑性树脂。作为其例子，能够举出芳香族聚酯、聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、聚芳硫醚、聚砜、聚苯醚、聚酰亚胺、聚醚酮、聚芳酯以及它们的组合物，尤其从高熔点、高强度、高刚性、成形加工性等角度出发，液晶性聚合物(例如液晶性聚酯、聚酯酰胺)、聚芳硫醚特别适合，但并不限于这些材料。并且，为了提高金属薄膜的密接性，根据需要也可以将易刻蚀性物质等适宜的物质调配至此材料中。合成树脂成形品通过注射成型等成形，但为了使金属薄膜的密接性良好，也可以进一步进行通过酸、碱或其他物质的化学刻蚀，或者电晕放电、等离子体处理等物理表面处理。
23.成形体1不仅可以是树脂成形体，也可以是由陶瓷、玻璃成形的成形体。
24.为了对成形品的各向异性和焊接强度的低下进行改良、或者为了提高弹性和强
度，该成形体1可以包含玻璃微珠、玻璃球、玻璃粉、元素周期表第二主族元素及其氧化物、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐，或者铝、硅、锡、铅、锑、铋元素及其氧化物，又或者锌、铝、硅、锡、铅、锑、铋等添加剂。
25.若将成形体1的材料向模具内供给，则该材料由于涌泉流动而在模具前端以从中心部向周围涌出的方式前进，并在模具壁面急冷而形成表皮层3，表皮层3的内部侧为内芯(基体)4，由表皮层3和内芯4形成成形体1。
26.如图1所示，本发明一个实施方式的成形体1由上述表皮层3的一部分被去除的无表皮部5和残留有表皮层3的有表皮部6组成，在无表皮部5露出的内芯4的表面成为粗糙面7，在粗糙面7上形成cu、au等导电部8。
27.图2的(a)～(d)是对上述成形体1的制造方法从第一工序至第四工序依次进行说明的示意性局部剖视图。
28.在图2的(a)的第一工序(成形工序)中，对成形体1进行注射成型，该成形体1在内芯4的表面上形成有表皮层3。
29.在图2的(b)的第二工序(表皮层去除工序)中，向表皮层3的表面的所期望的部位(导电部形成部位)照射激光2来去除表皮层。
30.由此，如图2的(b)所示，形成无表皮部5，内芯部4在没有表皮层3的位置露出。
31.在本发明中使用的激光可以是从uv激光到co2激光，例如波长355nm的uv激光、波长532nm的绿光激光、波长1064nm的混合激光、yvo4激光、yag激光、波长1090nm的光纤激光、波长10600nm的co2激光等。
32.为了不对内芯4造成损伤而去除表皮层3，在激光功率、扫描速率、频率、印字次数、印字位置等的适当条件下使用这些激光。例如能量根据0.1w/mm2～1w/mm2和激光的波长选定条件。例如，yag激光的情况是0.2w～0.5w、yvo4激光的情况是1.5w～4.5w，并通过改变扫描速率、频率、印字次数等参数来去除最适合的表皮层并能够提高作为电路精度的加工面的精度。
33.关于合成树脂成形品1，向成为电极部的部分照射激光，该激光的输出和激光光斑直径已进行了适当调节，并将该部分的表皮层3选择性地去除。若去除的宽度过窄，则在下道工序中对成为导电电路的部分进行刻蚀时，会产生刻蚀宽度变窄、导电电路短路的问题，因此去除的表皮层的宽度d为100～500μm，优选为150～250μm。若为该宽度则不会发生导电电路短路，并且激光照射时间变短，生产率变好。
34.在图2的(c)的第三工序(刻蚀工序)中，在合成树脂成形品1为液晶聚合物的情况下，通过盐酸或氢氟酸等刻蚀液，对在无表皮部5露出的内芯4的露出面附近进行刻蚀。上述刻蚀液优选浓度为3～20wt％，温度为25～40℃。
35.通过刻蚀处理，在无表皮部5露出的内芯4的表面附近被刻蚀，从而形成粗糙面部7。
36.本发明的刻蚀工序通过酸性、碱性等的无机刻蚀液，有机溶剂等有机刻蚀液，由超声波水等进行的湿法刻蚀，或者干法刻蚀进行。
37.通过上述刻蚀，如图2的(c)所示，在无表皮部5露出的内芯4的表面部附近成为粗糙面部7。
38.接着，在图2的(d)的第四工序(导电部形成工序)中，向上述内芯4的粗糙面部7加
入pd或pt等电镀用催化剂之后，通过硫酸、盐酸、氢氧化钠、铵等加速液进行处理。之后、进行利用镍、铜、金、铂、其他各种金属的化学镀或电镀而形成导电部8。或者，可以通过蒸镀或溅镀等干式镀敷0形成导电部8。
39.使导电部8生长，从而使其如图1所示的那样成为具有所期望的厚度的导电部8。
40.在本发明中，在上述刻蚀工序和导电部形成工序中，在不形成导电部的部位存在表皮层3，由于该表皮层作为遮蔽材料而发挥作用，因此不需要使用在通常的导电部形成技术中所需的遮蔽材料，并且表皮层3也如图1所示的那样残留于本发明的最终成形品1，直接成为能够作为电子部件进行安装的注射成型电路部件(mid)。
41.〔实施例〕
42.按照图2的(a)～(d)所示的第一～第四工序，以图1所示的液晶聚合物(美国塞拉尼斯公司制造的商品名称为“vectra c810”的芳香族聚酯)为材料来制造成形体1。
43.通过图2的(a)的第一工序得到的成形体1为30
×
30
×
2mm的长方体，其表皮层3平均为0.2mm。
44.在图2的(b)的第二工序中，向该成形体1的导电部成形部位照射激光，将表皮层3去除宽度d(3mm)而形成无表皮层部5，使内芯4在该无表皮层部5露出。其中，无表皮层部5即内芯4的露出面的尺寸为3
×
5mm，深度为0.8mm。
45.其中，作为激光2，使用yvo4激光，并以1.5w、3w、4.5w三种输出功率进行表皮层去除，结果这三种情况的任一种均能够良好地去除表皮层3，以外观良好的状态得到无表皮层部5。
46.接着，对于利用上述三种激光进行了表皮层去除的三种成形体1，通过图2的(c)的第三工序，(1)将上述第二工序结束后的成形体1浸泡于以30℃保持的盐酸溶液(包含5wt％盐酸的水溶液)10分钟，进行刻蚀处理。由此，在三种成形体1的无表皮部5露出的内芯4的表面部附近均成为良好的粗糙面部7。
47.此外，将上述刻蚀条件设为：(2)盐酸溶液的盐酸浓度为3wt％、温度为40℃、处理时间为20分钟；(3)盐酸溶液的盐酸浓度为20wt％、温度为25℃、处理时间为5分钟；对全部三种成形体1进行刻蚀处理，结果在任一情况下，在无表皮部5露出的内芯4的表面部附近均良好地成为粗糙面部7。
48.之后，关于分别以上述(1)、(2)、(3)三种条件，对利用上述三种激光2进行了表皮层去除的三种成形体1进行刻蚀处理，从而得到的九种成形体1，通过图2的(d)的第四工序，以20ml/l的比例添加氯化亚锡与氯化钯的混合盐酸液(荏原优吉莱特公司制造、商品名称为“enilex ct－8”)，并将其保持为30℃，将刻蚀处理后的上述成形体1浸泡在该溶液中4分钟后，进行水洗，并将其浸泡在升温至60℃的盐酸(50ml/l)中60分钟而进行加速处理，向在上述无表皮层部5露出的内芯4的表面附近的粗糙面部7加入镀敷用催化剂。接着使用以下组成的铜镀浴，在以下的镀敷条件下进行铜化学镀，形成图2的(d)所示的初始镀层9，并使该初始镀层9生长而成为图1所示的化学镀层8。
49.铜镀浴组成：
50.cuso4·
5h2o：0.04mol/l；
51.hcho：0.1mol/l；
52.naoh：0.2mol/l；
53.edta
·
4na：0.08mol/l；
54.α，α
′
－联吡啶：5～10ppm；
55.peg－1000：50～100ppm。
56.镀敷条件：
57.镀浴温度：60～70℃；
58.空气搅拌：0.1l/l
·
分钟。
59.其结果是，九种成形体1均成为图1所示那样具有良好的导电部的注射成型电路部件(mid)。并且，在该电路部件中，确认到导电部8与成形基体4的密接性提高，能够直接(即具有表皮层3)作为电子部件安装。
60.附图标记说明
[0061]1ꢀꢀꢀꢀ
成形体；
[0062]2ꢀꢀꢀꢀ
激光；
[0063]3ꢀꢀꢀꢀ
表皮层；
[0064]4ꢀꢀꢀꢀ
基体(内芯)；
[0065]5ꢀꢀꢀꢀ
无表皮部；
[0066]6ꢀꢀꢀꢀ
有表皮部；
[0067]7ꢀꢀꢀꢀ
粗糙面部；
[0068]
8、9
ꢀꢀ
导电部。