JP2005531126A - 少なくとも一つの電子要素を含むモジュールを製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は大量生産を許容する低コスト電子モジュールの製造方法を提案する。 この目的は、バインダによって形成された少なくとも一つの電子要素（４）と層を含み、電子要素（４）がモジュールの表面上に可視面を表出している電子モジュールを製造する方法によって達成され、フレーム（３）が基板（１）上に配置された保護シート（２）上に載置されていることを特徴とする。次に、少なくとも一つの電子要素（４）が、保護シート（２）とフレーム（３）の内部に配置される。フレーム（３）に穿孔されたオリフィス（５）を通ってバインダが注入される前に、圧縮プレート（６）がフレーム（３）の輪郭上にもたせかけられる。このバインダは、フレーム（３）、保護シート（２）および圧縮プレート（６）によって規定された空間を充填することによって電子要素（４）をカプセル化する。バインダの固化後、基板（１）および圧縮プレート（６）が除去される。

Description

本発明はバインダと少なくとも一つの電子要素によって形成された層を含む電子モジュールの製造工程の分野に関する。

本発明はバインダでモールドを充填して作られたモジュールに関し、これらのモジュールは少なくとも一つの電子要素を含んでいる。電子要素はここでは、チップ、トランスポンダ、集積回路、コンデンサ、抵抗器、フューズ、バッテリ、太陽電池、表示装置、フィンガーチップコントローラ、スイッチ、キーボードまたはその他すべての同様の素子のような素子として規定されている。電子要素は、上述したような複数の素子の接続によって形成された電子回路も含めることができる。

このようにして作られた電子モジュールは、少なくとも一つの平坦面と、電子要素の可視部分と同一平面から最初の一つとほぼ平行な第２面を含んでいる。それらの輪郭は多数の形状をしている。それらの厚さは最も高い電子要素の厚さに近い。これらの要素は、固化バインダによって形成された固体絶縁物質内に全体または一部が埋設されている。モジュールの外形は、モジュールの製造中、バインダが導入されるモールドによって規定される。

一般的に、これらのモジュールは大きい機械的強度と、環境制限（腐食、圧力、温度、湿度）に対するある一定の抵抗性と、不可侵性（分解または侵入行為の困難）を必要とする適用例に向いている。例えば、これらのモジュールは、コンピュータ、自動制御、電源ブロック等のような洗練されたデータまたは機器要素の制御手段、識別手段、登録／回復手段を構成することができる。

本発明の目的は、特にこれらのモジュールの製造方法に焦点が当てられている。当業者に知られているように、電子回路のカプセル化によって得られるモジュールは、回路を含んでいるモールド内を流れるバインディングを処理する。バインダの硬化後、モジュールはモールドから抽出される。モジュールの形状およびサイズは、モールドに与えられた形状によって規定される。例えば、米国特許第５４１６３５８号は、電子要素が取り付けられたプリント回路板を取り巻くフレームを含む平坦なモジュールを開示している。このフレームは、充填樹脂（バインダ）の注入に役立つ横方向オリフィスを備えている。フレームの各面は少なくとも一つの絶縁シートによって覆われており、装飾を含んでいる。モジュールはその面の一つで適切な要素を含んでいない。全ての要素はプリント回路上に取り付けられ、これが樹脂によってカプセル化されるべくフレーム内に配置される。

米国特許第４９６１９３号および仏国特許第２６３０８４３号は、カードの外形を提示するインプレッションを規定する一つが固定部分で一つが可動部分である二つの部分を使用するチップカードをモールドする工程を開示している。モールドが閉封されたときに、固定部分と可動部分のキャビティによって形成された容積の分離をするモールドの二つの部分間に、絶縁物質内の支持シートが締め付けられる。電子要素が、モールドの固定部分に向けられた支持シートの面上に接着される。プラスチック充填物質が、適切なオリフィスを介して固定部分と支持シートによって境界付けされた容積内に注入される。次に、支持シートが注入物質の圧力下で可動部分のキャビティの壁に抗して押圧される。こうして、要素は充填物質の固体内に部分的に埋設される。カードのモールドからの抽出中、支持シートがモールドの可動部分上に接着される。支持シート上に事前に接着された要素の面が、カードの面上に出現する。

この方法は接触モジュールのようなアクセス面を提示する少なくとも一つの要素を含む薄い厚さのカードを製造するのに特に適用される。次に、要素の接着された支持シートをモールドの内壁に抗して押圧するために、比較的高い圧力が充填物質の注入に必要である。

上述した方法の実施形態において、要素の位置付けが特に二つの平坦面上のモールド内に設けられたオリフィスを介して空気吸引によって実行される。この方法の適用には、難しい設置を必要とする空気吸引システムに連結された精巧なモールドを必要とする。

これらの公知のプロセスは、面倒でしかも比較的長い工程を必要とし、モジュールの非常に大きい容積の製造が妨げられる。さらに、モールドの準備段階において、またバインダの流し込み中に電子要素を保持するレベルで困難がある。実際に、ある要素は特に要素の面がモジュール面の一つに出現する場合に、最終モジュール上に正確な位置に配置しなければならない。例えば、表示装置、太陽電池および集積回路は、すなわち、モジュールの予想される機能によって決定された位置がある。

別の方法は、要素が挿入される窓を含んでいる位置付け構造を使用する。この構造は、バインダを注入する前に、モールド・キャビティ内に配置される。

欧州特許第０６５０６２０号によれば、バインダ注入中に、電子要素を二つの圧縮プレート間に保持する圧縮可能な位置付け構造を使用する方法が開示されている。

位置付け構造を使用する方法は、例えば無接点チップカードの場合のようなバインディング集合体内に完全に埋設される電子要素を含んでいるモジュールのために都合よく適用されている。

あるモジュールは、電子要素を含んでおり、ここから一つの面がモジュールの表面上に出現しなければならない。これらの場合は、表示装置、太陽電池、キーボードのキー等のような要素について問題になる。上述した方法は、バインダが、モジュールの面上で可視状態を維持しなければならない要素の表面上に流れることがあるために適用することが困難である。実際に、ギャップが要素とモールドキャビティの底部間に内在する。このギャップは要素表面の平坦性の欠点と圧縮される要素に対するモールド内面によって形成される。次に、バインダが毛細管作用によって、または要素が真空によってモールド内に保持されておれば、吸引によって、このギャップ内に流れ込む。関連する要素の有用な面が損傷を受ける。
米国特許第４９６１９３号明細書 仏国特許第２６３０８４３号明細書 欧州特許第０６５０６２０号明細書

本発明の目的は、大容量製造を許容するモジュールを製造する低価格方法を提供することによって上述した欠点を回避することである。これは特に電子要素をモールド内に位置付けすることに関係し、このモジュールはその一つのおよび（または）他の面上に前記要素の可視表面の一体性を保証することによってモジュールの全製造プロセスに渡って維持しなければならない。

この目的はバインダによって形成された少なくとも一つの電子要素および層を含むモジュールを製造する方法によって達成され、電子要素が固化バインダによって形成された硬質集合体に内に部分的に埋設されており、モジュール表面上に可視面を表出しており、前記モジュールの外面がはっきりと平坦であるモジュールを製造する方法であって、次の工程を含むことを特徴とする。すなわち、
保護シートを基板上に配置する工程と、
フレームを前記保護シート上に配置する工程であって、前記フレームがモジュールの最終形状を規定し、フレームの厚さが電子要素の最大高さによって規定される前記工程と、
保護シート上に、かつ、フレーム内部に少なくとも一つの電子要素を配置する工程であって、前記要素の位置が保護シート上への接着によって維持される前記工程と、
圧縮プレートをフレームの輪郭上にもたせかける工程と、
保護シートと圧縮プレート間にオリフィスを通してバインダを導入する工程であって、前記バインダが電子要素を収容し、フレームと保護シートと圧縮プレートによって規定された空間を充填している前記工程と、
バインダを固化する工程であって、前記バインダが電子要素を維持する強固層からなる前記工程と、
バインダの固化後、基板と圧縮プレートを除去する工程とである。

上述方法に使用された保護シートは、接着基板の表面全体またはその一部によってほぼ覆われたプラスチック材料フィルムからなる。特にその表面に適用された要素の暫定的、かつ、非永久的接着を提供する。さらに、このシートは保護シートと要素の表面間にバインダを通過させることができる。残留空隙を完全に塞ぐようにして要素の表面に適用される。モジュール製造工程の最終におけるこのシートの除去は容易であり、フィルム表面の接着層は要素上にあとを残さない。

保護シートの別の実施形態は、例えばゴムまたはシリコンで作られた非吸収シートからなる事実のために、接着基板が不要である。圧力によってシートに適用された電子要素は、シートの厚さに浅く埋設し、要素表面保護のために必要とするバインダへの非浸透性が保証される。この圧力は、電子要素上に配置され、圧縮プレート上の支持として機能する圧縮可能物質の配置で得られる。

この方法は、さらにモジュールの重畳を許容することで重要なセットとしてモジュールを製造することを容易にする。この利点は、バインダ注入工程の前に、基板、保護シート、フレーム、要素、圧縮プレートを積層することによって現われる。

方法の第１実施形態によれば、保護シートへの付着が不十分なときに、その保護性を改善するために、圧縮可能物質が電子要素上に重畳できる。この場合は、モジュール・エッジで、特にそれぞれのフレーム・エッジから隔置されたバッテリまたは表示装置のような比較的重い要素のために見られる。さらに、連続して製造中、集合体の実際的な理由と障害物を制限するために、モジュールは垂直方向に配置されるのが好ましい。従って、要素は重力の作用下でその位置を離れてはいけない。

方法の別の実施形態によれば、ここでは位置付け構造と呼ぶ窓を伴う絶縁物質シートは、保護シート上に配置することができる。電子要素が窓内に挿入され、要素の一つの面が保護シートに抗して適用される。窓のサイズは要素の輪郭の一つに対応している。この相補的維持手段は、例えば多数の不均一サイズ要素のために使用される。本実施形態において、上述した圧縮可能物質は、モールド内でのその保持性を改善するために一連の要素をカバーすることもできる。

本発明は非限定例として示した添付図面を参照して次なる詳細な説明の助けにより一層深く理解できるであろう。

図１はモジュール製造を実行する素子レイアウトの一例を示す。保護シート（２）が基板（１）上に配置されている。フレーム（３）が保護シート（２）上に配置されている。電子要素（４）が、フレーム（３）の内部にモジュールの形状によって予め定められた位置に配置される。この要素が保護シート（２）に接着され、製造工程相全体を通してその位置を保持する。フレーム（３）がモジュールの最終形状を規定する。すなわち、その厚さは少なくとも要素（４）の最大高さに等しい。

図２は図１のレイアウトの軸Ａ−Ａに基づく断面であり、この図で圧縮プレート（６）がフレーム（３）上に配置される。基板（１）とフレームと圧縮プレート（６）がモールドを構成している。バインダが、モールドの内壁によって境界付けられた要素（４）のまわりの空間全体を充填する目的でフレーム（３）に設けられたオリフィス（５）を介して注入される。モールドは基板（１）を覆う保護シート（２）と、フレーム（３）の内壁と、圧縮プレート（６）の内面によって形成される。概して、フレームの厚さは、要素と圧縮プレート間に空間を残すようにして要素の高さよりも大きい。次に、バインダが要素から離れた面を覆うようにされる。

図３は本発明に基づく方法の実施形態を示し、圧縮可能物質（７）が要素（４）上に重畳される。圧縮可能物質（７）の厚さは、圧縮可能物質（７）で覆われた要素によって達成される全高がフレーム（３）の厚さと同じであるかまたはこれよりも大きくなるように選択される。

図４は圧縮可能物質（７）を介して要素（４）上に圧力を加える圧縮プレート（６）を伴う軸Ａ−Ａに基づく図３のレイアウトの断面を示す。これでモールド内の電子要素（４）の保守が改善される。圧縮可能物質（７）は、発泡プラスチック物質、波形シートまたは適切な弾性を有する他の物質によって構成される。モールド内に注入されるバインダは、例えば泡のような一般的に多孔性物質によって吸収され、モールド内の自由空間を充填する。

図５は図３の実施形態を示し、圧縮可能物質（７）が電子要素（４）上に配置された半シェル（１０）の内部に配置される。

図６は圧縮プレート（６）を伴う軸Ａ−Ａに基づく図５のレイアウトの断面を示す。半シェル壁（１０）の高さは、電子要素（４）を圧縮プレート（６）から分離する空間の高さに対応している。圧力が圧縮プレート（６）によって、またその厚さが半シェル（１０）の壁の高さよりも大きい圧縮可能物質（７）を介して要素（４）に印加される。モールド内に注入されるバインダが、フレーム（３）の壁、基板（１）、圧縮プレート（６）および半シェル（１０）の壁によって境界付けられた自由空間全体に拡散される。従って、バインダは圧縮可能物質（７）の収容された半シェル（１０）の内部に浸透しない。バインダの硬化後、基板（１）と圧縮プレート（６）が、取り外され、圧縮可能物質（７）が半シェル（１０）の内部から除去される。こうして得られたモジュールは、その面の一つに、半シェル（１０）によって形成されたキャビティを含んでいる。このキャビティは例えばバッテリのハウジングとして機能することができ、半シェルの底には開口部を含んでおり、電子要素（４）の内面上に配置された接点を通過させるようになっている。

図７は圧縮可能物質（９）のサイズが、フレーム（３）の内側輪郭の一つと対応するように選択される。

図８は小さいサイズの幾つかの電子要素（４，４’，４”）を、位置付け構造と呼ばれる絶縁物質シート（８）内に形成された窓に収容された実施形態を示す。保護シート（２）上に配置されたこの構造（８）は、モールド内へのバインダの注入中、その分散を阻止することによって明確な位置に要素（４，４’，４”）をまとめる。この位置付け構造（８）の表面は、保護シート（２）の表面の全体または一部を占有しており、フレーム（３）が保護構造（８）上に配置されている。後者の外面は仕上がりモジュール上に出現する装飾をもたせることができる。位置付け構造（８）が、フレーム（３）の外部輪郭を超えるとき、モジュールの輪郭の仕上げ工程が必要であり、例えばスタンピングによってなされる。

図９は要素（４，４’，４”）が、フレーム（３）の内側輪郭を境界付ける表面全体を占有する圧縮可能物質（９）によって覆われた図６の実施形態を示す。従って、保護シート（２）に抗して維持される要素（４，４’，４”）は、圧縮可能物質（９）上に作用する圧縮プレート上に印加される圧力によって改善される。

図１０は位置付け構造（８）がフレーム（３）の内部輪郭によって境界付けられた表面の全体または一部を占有している実施形態を示し、フレーム（３）が保護シート（２）上に配置されている。不図示の実施形態において、圧縮プレート（６）上の圧力によって一連の要素−位置付け構造の保守を改善するために、圧縮可能物質が電子要素を覆うことができる。

図１１はその面をモジュールの各面上に出現させなければならない電子要素（４，４’）を含むモジュールの製造のレイアウトを示す。第１保護シート（２）が基板（１）上に配置されている。フレーム（３）が保護シート（２）上に配置されている。第１要素（４）がフレーム（３）の内部に配置され、圧縮可能物質（１１）が重畳されている。第２要素（４’）が圧縮可能物質（１１）上に配置され、その上に第２保護シート（２’）が配置されている。このシートはモジュール面上に出現しなければならない要素面（４’）上へのバインダの流れを回避するように、フレーム（３）の外部輪郭によって境界付けられた一つと少なくとも等しい表面を有している。要素（４，４’）と圧縮可能物質（１１）を重畳させることによって達成された全高はフレームの厚さを超える。従って、圧縮可能物質の厚さは、モールドを閉じる一連の圧縮プレート（６）上に十分な圧力を保証するために選択される。

方法の図示しない別の実施形態は：
フレーム（３）を基板（１）上に配置する工程と、
保護シート（２）をフレーム（３）内部に載置する工程であって、保護シート（２）の表面がフレーム（３）の内部輪郭によって境界付けられた表面の全体または一部を占有している。保護シート（２）が、例えば接着剤で、または静電吸引によって基板に接着する工程と、
保護シートを少なくとも一つの電子要素（４）に載置する工程と、
モールドを閉止するために、圧縮プレート（６）をフレームの輪郭上にもたせかける工程と、
を含んでいる。

次に、バインダがフレーム（３）のオリフィス（５）を通して注入され、固化される。

モジュールの表面上に出現しなければならない要素の有効面上へのバインダの浸透を阻止するために、保護シートのサイズは要素の一つに等しいか、またはこれより大きくなければならず、要素は完全に保護シート上に配置される。

本実施形態は、例えば要素の可視表面がモジュールの表面と比較して浅いリセスになければならないモジュールの場合に適用できる。このリセスはフレームの内部に従って前記フレームの全内面を占有せずに配置された保護シートの厚さと同じである。

バインダの固化後、モールドは基板（１）と圧縮プレート（６）を取り除くことによって外される。フレーム（３）の除去は任意であり、またモジュールの所望形状および／または仕上げによって決まる。モジュール面の仕上げの前か、または例えばモジュールを装置に集合した後で、保護シート（２）は最後に取り払われる。このシートは、モジュールの処理中、要素の保護として作用可能である。例えば、表示装置の透明な表面上のストライプを阻止する。

モールドからモジュールを除去した後のモジュールの製造プロセスの機能的な最終工程は、プラスチック材料フィルムをモジュールの一つまたは各面に適用する工程からなる。装飾として機能するこのフィルムは、必要とする窓を含み、表示装置、太陽電池、キー等のような要素の有用面を出現させる。

モジュール製造を実行するレイアウトの概略図である。 図１のレイアウトの断面図である。 圧縮可能物質を伴うレイアウトの概略図である。 図２のレイアウトの断面図である。 半シェル内に変位された圧縮可能物質を伴うレイアウトの概略図である。 図５のレイアウトの断面図である。 拡張された圧縮可能物質を伴う図４の実施形態を示す図である。 位置付け構造を含むレイアウトの断面図である。 位置付け構造および圧縮可能物質を含むレイアウトの断面図である。 フレームの内部の位置付け構造を含むレイアウトの断面図である。 圧縮可能物質によって分離された二つの重畳要素を伴うレイアウトを示す図である。

Claims (18)

1. バインダによって形成された少なくとも一つの電子要素（４）および層を含むモジュールを製造する方法において、電子要素（４）が固化バインダによって形成された硬質集合体内に部分的に埋設されており、モジュール表面上に可視面を表出しており、前記モジュールの外面がはっきりと平坦であるモジュールを製造する方法であって、
   保護シート（２）を基板（１）上に配置する工程と、
   フレーム（３）を前記保護シート（２）上に配置する工程であって、前記フレーム（３）がモジュールの最終形状を規定し、フレーム（３）の厚さが電子要素（４）の最大高さによって規定される前記工程と、
   保護シート（２）上に、かつ、フレーム（３）の内部に少なくとも一つの電子要素（４）を配置する工程であって、前記要素の位置が保護シート（２）上への接着によって維持される前記工程と、
   圧縮プレート（６）をフレーム（３）の輪郭上にもたせかける工程と、
   保護シート（２）と圧縮プレート（６）間にオリフィス（５）を通してバインダを導入する工程であって、前記バインダが電子要素（４）を収容し、フレーム（３）と保護シート（２）と圧縮プレート（６）によって規定された空間を充填している前記工程と、
   バインダを固化する工程であって、前記バインダが電子要素（４）を維持する強固層を形成する前記工程と、
   バインダの固化後、基板（１）と圧縮プレート（６）を除去する工程と、
   を含むことを特徴とするモジュールの製造方法。
2. 保護シート（２）は、表面全体または一部に接着物を含んでおり、電子要素（４）は保護シート表面（２）の接着ゾーン上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. フレーム（３）は基板上に配置され、保護シート（２）はフレーム（３）の内部に配置され、フレーム（３）の内部輪郭によって境界が規定された表面の全体または一部を占有している前記シート（２）は、基板（１）上の接着物によって維持され、電子要素（４）は保護シート（２）上に完全に配置され、前記シートは接着物によって維持されていることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
4. 圧縮可能物質（７，９）が、電子要素（４）上に重畳され、前記圧縮物質（７，９）の厚さが、圧縮プレート（６）上に印加された圧力が電子要素（４）に作用するようにして決定されることを特徴とする請求項１から３に記載の製造方法。
5. 圧縮可能物質（７，９）は、電子要素（４）の表面の全体またはその一部を占有していることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
6. 圧縮可能物質（７）は、半シェル（１０）の内部に配置され、前記半シェル（１０）は電子要素（４）上に配置され、半シェル（１０）の壁の高さが電子要素（４）を圧縮プレート（６）から分離する空間の高さに対応しており、フレーム（３）のオリフィス（５）によって導入されたバインダはフレームの壁（３）と基板（１）と圧縮プレート（６）と半シェル（１０）の壁によって境界が規定された自由空間内に分散しており、前記バインダの固化後、バインダは圧縮可能物質（７）である半シェル（１０）の内部に浸透せず、基板（１）と圧縮プレート（６）は取り外され、また圧縮可能物質（７）は半シェル（１０）の内部から除去されることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
7. 圧縮可能物質（７，９）は、フレーム（３）の内部輪郭によって境界が規定された全表面を占有していることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
8. 位置付け構造（８）が、保護シート（２）上に配置され、前記位置付け構造は保護シート（２）の表面の全体または一部を占有しており、前記構造（８）は少なくとも一つの窓を含んでおり、ここに電子要素（４，４’，４”）が収容されており、前記要素（４，４’，４”）は保護シート（２）と位置付け構造（８）によって維持されていることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
9. フレーム（３）は位置付け構造（８）上に配置され、最終工程が、バインダの固化後、前記位置付け構造（８）の輪郭を最終モジュール・サイズに調整する工程を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
10. 位置付け構造（８）は、フレーム（３）の内部輪郭によって境界が規定された保護シート（２）の表面の全体または一部を占有しており、前記フレーム（３）は保護シート（２）上に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
11. フレーム（３）は位置付け構造（８）と一体化されており、従ってセットがキャビティを構成するように形成され、前記キャビティの底部が位置付け構造（８）に対応し、また側壁がフレーム（３）に対応していることを特徴とする請求項８から１０に記載の製造方法。
12. 位置付け構造（８）の外面は、装飾として使用されていることを特徴とする請求項８から１１に記載の製造方法。
13. 圧縮可能物質（７，９）が、位置付け構造（８）上に重畳され、ここに電子要素（４，４’，４”）が収容されていることを特徴とする請求項８から１２に記載の製造方法。
14. 第２電子要素（４’）が、第１電子要素（４）上に重畳され、前記要素は圧縮可能物質（７，９，１１）によって分離され、第２要素（４’）が圧縮プレート上に支持された第２保護シート（２’）によって覆われており、前記第２シートはフレーム（３）の外部輪郭によって境界が規定された表面と少なくとも等価である表面を有していることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の製造方法。
15. バインダの固化、および基板（１）と圧縮プレート（６）の開口後、フレーム（３）が除去されることを特徴とする請求項１から１４に記載の製造方法。
16. フレーム（３）はモジュールの一部であり、バインダの固化、基板（１）と圧縮プレート（６）の開口後、保持されることを特徴とする請求項１から１３に記載の製造方法。
17. 保護シート（２，２’）は、モジュールの最終使用中においてのみ除去され、前記シートはモジュールの操作中、電子要素（４，４’，４”）を保護することを特徴とする請求項１から１６に記載の製造方法。
18. プラスチック材料フィルムが、最終モジュールの一つの面または各面上に適用され、装飾として作用する前記フィルムは電子要素の有効面（４，４’，４”）を表出させるのに必要とする窓を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
    
    

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