JP2010010252A - 樹脂構造体および樹脂構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも1つの電子部品130を保持するための保持用樹脂層110と、保持用樹脂層110と少なくとも一部が向かい合うように配置されかつ保持用樹脂層110を支持する樹脂層支持体120と、を含む樹脂構造体100を提供し、この樹脂構造体100の製造方法を提供する。
【選択図】図2
Description
以上のような目的を達成するために、本発明においては、電子部品を保持するための保持用樹脂層を樹脂層支持体によって支持する。
少なくとも1つの電子部品を保持するための保持用樹脂層と、
前記保持用樹脂層を支持するための樹脂層支持体と、を含むことを特徴とする樹脂構造体。
前記電子部品が、電気的接続のための少なくとも1つの接続端子を有し、
前記接続端子が、前記保持用樹脂層から突出したものが好ましい。
前記保持用樹脂層が、第1の面と、前記第1の面に向かい合う第2の面と、を有し、
前記樹脂層支持体が、前記第1の面に密着して設けられ、
前記接続端子は、前記第2の面から突出したものが好ましい。
前記保持用樹脂層から突出した前記接続端子の先端部が、略同一の平面内に位置するものが好ましい。
少なくとも1つの電子部品を保持するための保持用樹脂層と、
前記保持用樹脂層を支持するための樹脂層支持体と、を含み、
前記電子部品は、部品本体と、前記部品本体から延出した接続端子であり電気的接続のための少なくとも1つの接続端子とを有し、
前記部品本体の少なくとも一部分は、前記保持用樹脂層に埋没し、
前記保持用樹脂層は、第1の面と、前記第1の面に向かい合う第2の面と、を有し、
前記保持用樹脂層は、光硬化性または熱硬化性を有し、かつ、光の照射または加熱で硬化することによって、前記電子部品を一定の位置に保ち、
前記樹脂層支持体は、前記第1の面に接合されて、前記保持用樹脂層を補強し、
前記接続端子は、前記第2の面から延出することを特徴とする。
前記保持用樹脂層を構成する樹脂組成物に、その内部応力を緩和するためのフィラーが添加されていることが好ましい。
電気的接続のための少なくとも1つの接続端子を有する少なくとも1つの電子部品を仮固定体に仮固定するステップと、
前記少なくとも1つの電子部品を囲む囲繞体を前記仮固定体に配置するステップと、
前記仮固定体と前記囲繞体とによって囲まれる領域に流動可能な樹脂を充填するステップと、
少なくとも1つの電子部品を保持するための保持用樹脂層を前記流動可能な樹脂の表面に配置するステップと、
前記流動可能な樹脂を硬化させるステップと、
前記少なくとも1つの電子部品から前記仮固定体を剥離するステップと、を含むことを特徴とする。
<<<樹脂構造体100の概略>>>
図1は、本発明による樹脂構造体100の概略を示す斜視図である。図1に示すように、樹脂構造体100は、保持用樹脂層110と樹脂層支持体120と電子部品130とを含む。
以下では、樹脂構造体100の製造工程を説明すると共に、樹脂構造体100を構成する保持用樹脂層110と樹脂層支持体120と電子部品130と、製造のときに仮固定体の一例として使用する粘着シート140と隔壁150とについて説明する。
<<粘着シート140上に電子部品130を配置する工程>>
この工程は、図2(a)に示すように、粘着シート140上に電子部品130を配置するものである。以下では、まず、この粘着シート140と電子部品130とについて説明し、次に、この工程の詳細を説明する。
粘着シート140は、シート状の形状を有し、所望する大きさと数の電子部品130を配置することができる程度の大きさを有する。粘着シート140の一の面には、電子部品130を仮固定できるように、粘着面が形成されている。この粘着面の粘着力は、電子部品130を仮固定できる程度の強さであればよい。
この粘着シート140は、例えば、シリコンテープやシリコンシートなどを基材としたものが好ましい。後述するように、粘着シート140は、樹脂構造体100の製造工程の最後に、剥離されるものであり、樹脂構造体100を構成するものではない。このため、粘着シート140は、剥離の作業を容易にするために、可撓性を有する材料からなるものが好ましい。
また、後述するように、粘着シート140を介して、紫外光や可視光を樹脂110に照射する場合があり、このような場合には、粘着シート140は、紫外光や可視光を透過させることができるものが好ましい。具体的には、粘着シート140は、透明なものが最も好ましい。
電子部品130は、一般的な受動素子や能動素子のいずれでもよい。例えば、受動素子には、抵抗やコンデンサーなどがある。また、能動素子には、トランジスターやIC(集積回路素子)などがある。なお、このように、電子部品は、複数の種類があり、複数のものを用いる場合があるが、以下では、特に、区別する必要がない限り、代表して電子部品130と称する。
電子部品130は、部品本体132と接続端子134とからなる。部品本体132は、受動素子や能動素子として機能する実体的な部分である。接続端子134は、一の電子部品130を、プリント配線板に形成された導体パターンや、配線や、他の電子部品130の接続端子134に電気的に接続して、電気的接続を形成するためのものである。
まず、粘着シート140の粘着面を上に向けて広げる。次に、位置決め用の治具(図示せず)を用いて、粘着シート140の粘着面の所定の位置に電子部品130を位置決めし、電子部品130を粘着シート140に押圧する。
このとき、電子部品130から突出した接続端子134の全てが、粘着シート140の粘着面と向かい合うようにする。上述したように、電子部品130の接続端子134が、部品本体132の一面に設けられているものが好ましく、部品本体132の一面が、粘着シート140の粘着面と向かい合うようにすることで、電子部品130から突出した接続端子134の全てを、粘着シート140の粘着面と向かい合うようにできる。
この工程によって、電子部品130を、粘着シート140に仮固定することができる。
この工程は、図2(b)に示すように、粘着シート140上に隔壁150を配置するものである。以下では、まず、隔壁150について説明し、次に、この工程の詳細を説明する。
<隔壁150>
隔壁150は、所望する電子部品の全てを、粘着シート140の粘着面に沿って周回するように配置して、後述する樹脂110を流し込む領域を画定するためのものである。したがって、隔壁150は、所望する形状にするための加工がしやすく、また、粘着シート140の粘着面に貼付しやすく、樹脂110と反応し難く、さらに、紫外光や可視光が照射されたり加熱されたりしても変質し難い材料からなるものが好ましい。例えば、隔壁150は、シリコン、テフロン(登録商標)等の成型体またはこれらの変性品、離型処理した金属成型体からなるものが好ましい。
まず、所望する電子部品の全てを粘着シート140の粘着面に沿って周回できるように、隔壁150を予め形成する。
次に、所望する電子部品の全てを粘着シート140の粘着面に沿って周回するように、粘着シート140の粘着面に隔壁150を貼付して配置する。隔壁150の底面が、粘着シート140の粘着面に密着するようにして、隔壁150と粘着シート140との間に間隙が生じないようにするのが好ましい。後述する工程で、隔壁150によって周回された領域に、樹脂110を流し込むので、隔壁150の底面が、粘着シート140の粘着面に密着するように隔壁150を配置することによって、隔壁150と粘着シート140との間から樹脂110が流れ出すことを防止でき、電子部品モジュールの大きさや形状を確実に画定することができる。
この工程で配置された隔壁150によって周回された領域によって、後述する電子部品モジュールの大きさや形状が画定される。
この工程は、図2(c)に示すように、隔壁150によって周回された領域に樹脂110を注入して充填するものである。以下では、まず、樹脂110について説明し、次に、この工程の詳細を説明する。
<樹脂110の性質及び種類>
樹脂110は、モールド材料として光硬化性または熱硬化性を有している。かかる樹脂110を用いることによって、所望する形状や厚みを有するモジュールを短時間に形成することができる。
光硬化性を有する樹脂としては、紫外線及び可視光の照射で硬化(架橋)が可能なもので、(メタ)アクリレート系オリゴマー、(メタ)アクリレート系モノマー、またはそれらの混合物これらオリゴマー、モノマー、それらの混合物を重合硬化させるのに十分な量の光重合開始剤(a)を主成分としているものが用いられる。また、光硬化性を有する樹脂として、エポキシ基含有化合物、ビニル化合物、オキセタン環を有する化合物、脂環式エポキシ化合物またはそれらの混合物と、これら化合物、それらの混合物を重合硬化させるのに十分な量の光重合開始剤(b)を主成分としているものを用いることもできる。さらに、光硬化性を有する樹脂として、ハーフエステル化合物、(メタ)アクリレート系モノマー、エポキシ基含有化合物、ビニル化合物、オキセタン環を有する化合物、脂環式エポキシ化合物またはそれらの混合物と、これら化合物、モノマー、それらの混合物を重合硬化させるのに十分な量の光重合開始剤(a)と光重合開始剤(b)を主成分としているものも用いることができる。
また、(メタ)アクリレート系モノマーは、(メタ)アクリレート基を分子末端または側鎖に1つ以上有するモノマーであり、例えば、ジシクロペンタジエンモノ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエンエトキシ(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等がある。これらを単独または2種類以上併用して用いることができる。
さらに、オキセタン環を有する化合物は、例えば、オキセタンアルコール、キシリレンジオキセタン、アリルオキセタン、オキセタニルシラセスキオキサン、トリエトキシシリルプロポキシオキセタン等がある。これらを単独または2種類以上併用して用いることができる。
さらに、ハーフエステル化合物の必須原料として用いられる成分について説明する。出発原料としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(A)を用いる。公知の2官能エポキシ樹脂であれば特に限定されず使用可能である。具体的には、ビスフェノールA型、ビスフェノールS型、ビスフェノールF型等のビスフェノール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジグリシジルアミン型エポキシ樹脂等の2官能エポキシ樹脂等が挙げられる。これらを単独または2種類以上併用して用いることができる。3官能以上のエポキシ樹脂としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリスフェノールメタンとエピクロルヒドリンとの反応体を挙げることができる。これらを単独または2種類以上併用して用いることができる。
さらにまた、上述したカルボキシル基を有する不飽和化合物(C)としては、水酸基含有不飽和化合物と、酸無水物とのハーフエステル化合物が挙げられ、具体的には、アクリル酸ヒドロキシエチルとコハク酸無水物との反応体、メタアクリル酸ヒドロキシエチルとフタル酸無水物との反応体等が挙げられる。これらを単独または2種類以上併用して用いることができる。
樹脂110は、紫外光や可視光が照射されるまでは、未硬化であり流動できる状態にある。このため、この流動できる状態にある樹脂110を、隔壁150によって周回された領域に流し込む。樹脂110を流し込む量は、図2(c)に示すように、流し込んだ樹脂110の高さが、隔壁150の高さとほぼ同じになる程度である。このようにすることで、隔壁150によって周回された領域に存在する電子部品130の全てを、流し込んだ樹脂110によって覆うことができる。したがって、高さが最も高い電子部品130も、樹脂110によって覆われる。
<<樹脂層支持体120を樹脂110の上面に配置する工程>>
この工程は、図2(d)に示すように、充填した樹脂110の上面に樹脂層支持体120を配置するものである。以下では、まず、この樹脂層支持体120について説明し、次に、この工程の詳細を説明する。
樹脂層支持体120は、ガラスや、エンジニアリングプラスチックフィルムなどからなる。この樹脂層支持体120は、硬化した樹脂110を支持するためのものである。
後述するように、樹脂110に紫外光や可視光を照射することによって、樹脂110を硬化させる。このとき、樹脂110を硬化させるだけでなく、紫外光や可視光の照射によって、樹脂層支持体120が樹脂110と接合するようにするのが好ましい。樹脂層支持体120から硬化した樹脂110に応力が加わることによって、硬化した樹脂110(保持用樹脂層110)の変形を防止することができる。
樹脂層支持体120の種類や厚さなどは、樹脂110の種類や性質に応じて適宜選択すればよい。
充填した樹脂110の上面に樹脂層支持体120を配置する。このとき、樹脂110と樹脂層支持体120との間に空気が含まれないように互いに密着させるのが好ましい。例えば、樹脂層支持体120を、充填した樹脂110の端の方から順次配置するようにして、空気を送り出すようにするのが好ましい。このように、樹脂110と樹脂層支持体120との間に空気が含まれないようにすることで、硬化した樹脂110に対して的確にかつ均一に応力が加わることを期待できる。
この工程は、図2(e)に示すように、樹脂層支持体120を介して樹脂110に光を照射することによって、樹脂110を架橋させて硬化するためのものである。樹脂110を架橋させて硬化することによって、保持用樹脂層110を形成することができる。なお、保持用樹脂層110は、樹脂110を架橋させて硬化させたものであるので、同じ符号を付した。
樹脂110に照射する光は、樹脂110の種類に応じて定めればよい。例えば、上述した樹脂110を用いた場合には、紫外光や可視光を発する光源160(図2(e))を用いて、紫外光や可視光を樹脂110に照射するのが好ましい。
なお、図2(e)に示した例では、樹脂層支持体120を介して光を照射する場合を示した。この場合には、樹脂層支持体120を、樹脂110に照射する光を透過することができる材料、例えば透明な材料からなるものにするのが好ましい。また、粘着シート140を介して光を照射する場合もある。この場合には、上述したように、粘着シート140を樹脂110に照射する光を透過することができる材料、例えば透明な材料からなるものにするのが好ましい。
さらに、樹脂110に光を照射するのみならず、樹脂110に光を照射した後に、さらに熱を加えてもよい。樹脂110に光を照射するだけでは、樹脂110を十分に硬化させることができない場合も想定され得る。このような場合を想定して、光の照射後の樹脂110に熱を加えることによって、十分に硬化させることができなかった部分を硬化させることができる。具体的には、数%〜数十%程度の硬化を促進することができる。
保持用樹脂層110は、上述したように、樹脂110を硬化させることにより形成される。この保持用樹脂層110は、少なくとも1つ以上の電子部品130を保持用樹脂層110の一定の位置に保持する。
<<粘着シート140の剥離及び隔壁150の除去>>
この工程は、図2(f)に示すように、硬化した樹脂110から粘着シート140を剥離すると共に、隔壁150を除去するものである。
上述した工程を経ることによって、隔壁150によって画定された領域に配置された電子部品の全てを覆うように流し込まれた樹脂110を硬化させると共に、樹脂110の上面に配置された樹脂層支持体120を樹脂110に接合させることができる。このようにすることで、隔壁150によって画定された領域に配置された電子部品の全てを樹脂110によって、一定の位置に保持することが可能となり、樹脂110を硬化させた後、硬化した樹脂110から粘着シート140を剥離することができる。
このように、樹脂構造体100を形成したときに、図3に示すように、接続端子134の少なくとも一部が樹脂構造体100から延出するようにされていればよい。
ここで、熱硬化性樹脂としては、下記を例示することができる。
上述した熱硬化性樹脂とは、加熱により3次元架橋構造を形成する特性を有する樹脂を意味する。
熱硬化性を有する樹脂としては、加熱及び赤外線、マイクロ波等の照射で硬化(架橋)が可能なもので、先述した光硬化性樹脂と同様のものの他、シリコーン系オリゴマー(モノマー)を用いることができる。また、熱硬化性を有する樹脂として、エポキシ基含有化合物、ビニル化合物、オキセタン環を有する化合物、脂環式エポキシ化合物、ハーフエステル化合物、(メタ)アクリレート系モノマー、エポキシ基含有化合物、ビニル化合物、オキセタン環を有する化合物、脂環式エポキシ化合物、シリコーン系化合物またはそれらの混合物と、これら化合物、モノマー、それらの混合物を重合硬化させるのに十分な量の熱重合開始剤を主成分としているものを用いることもできる。
また、熱重合開始剤としては従来公知の熱重合開始剤を用いることができる。加熱により活性ラジカルを生じ、重合反応に用いる熱重合開始剤としては、過酸化物系化合物としてはケトンパーオキサイドやパーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアリルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシカーボネートなどの化合物またはその誘導体が適用可能である。例えば、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、t-ヘキシルパーオキシ-2-エチルヘキサン酸エステル、などがある。このとき、金属(金属塩)やアミン(塩)等を併用したレドックス系触媒とすることも有効である。例えばナフテン酸コバルトや五酸化バナジウム、ジメチルアニリンなどが挙げられる。また、熱により酸を発生し、その酸を触媒にすることで重合反応に用いる硬化剤としては例えば、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩、アジド化合物、スルホン酸エステル化合物等がある。例えばトリアリルスルホニウムヘキサフルオロアンチモン類縁体、トリアリルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート類縁体、P,P’−ジアルキルジアリルヨードニウム塩ヘキサフルオロアンチモン類縁体、P,P’−ジアルキルジアリルヨードニウム塩ヘキサフルオロホスフェート類縁体等が挙げられる。また、アミン系化合物を用いることも可能で脂肪族アミン、芳香族アミン、環状アミン、多環式アミンなどが適用可能である。例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジエチルアミノプロピルアミン、N-アミノエチルピペラジン、イソホロンジアミン、m-キシレンジアミン、キシリレンジアミン、m-フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、イミダゾール誘導体、DBU、DBNなどが挙げられる。さらにまた、酸無水物を用いることも可能で、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水コハク酸、アルキルスチレン-無水マレイン酸共重合体などが挙げられる。その他の硬化剤としては潜在性硬化剤として三フッ化ホウ素-アミン錯体やジシアンジアミド誘導体、有機酸-ヒドラジド誘導体などが挙げられる。
上述した工程によって、樹脂構造体100を製造することができる。図1は、このようにして製造された樹脂構造体100の概略を示す斜視図であり、図3は、図1の線I−Iに沿った断面図である。また、図1及び図3は、図2(f)を上下反転して示したもので、保持用樹脂層110を上に、樹脂層支持体120を下にして示したものである。
樹脂層支持体120が、保持用樹脂層110に接合して設けられていることにより、保持用樹脂層110に反り等の変形が生ずるような場合であっても、変形に対抗する応力が樹脂層支持体120から加わるので、保持用樹脂層110を所望する形状に保つことができる。例えば、樹脂層支持体120を保持用樹脂層110に接合させたことによって、保持用樹脂層110を平板等の平坦な形状に保つことができる。
また、保持用樹脂層110の種類や大きさや形状や、樹脂110の加熱の条件などによって、変形の程度が異なる場合もあり、これらに応じて、樹脂層支持体120の種類や厚さなどを適宜定めて用いることができる。
更に詳細に述べれば、フィラーを使用する場合、樹脂組成物中の樹脂成分100重量部に対して1〜100重量部、好ましくは10〜50重量部の割合がよい。この範囲より少ない場合にはフィラーとしての効果が得られず、多い場合には成形流動性が低下する。
保持用樹脂層110に樹脂層支持体120を接合した構成としたことにより、折り曲げ強度や、破壊強度も向上させることができ、樹脂構造体100の全体的な強度を高めることができる。
また、電子部品130の全てを保持用樹脂層110によって覆うことができるので、保持用樹脂層110によって電気的ノイズを遮断することもできる。さらに、熱伝導率の高い保持用樹脂層110を用いることによって、保持用樹脂層110によって覆われている電子部品130からの放熱の効果を高めることもできる。
図3に示すように、このように形成された樹脂構造体100から、接続端子134が延出している。この接続端子134のうちの少なくとも一部を、電気的に接続することによって、電気的に機能する電子部品モジュールにすることができる。この接続端子の電気的な接続は、配線層と絶縁層とを少なくとも1つずつ形成することによって行うことができる。
配線層と絶縁層とは、樹脂構造体100の接続端子134が延出した面112(図1及び図3参照)上に順次積層するように形成される。配線層は、導体パターンが形成された層であり、導体パターンは、少なくとも2つの接続端子134を電気的接続を形成するためのものである。絶縁層は、配線層に形成された導体パターンを絶縁するための層である。
上述したように、電子部品130は、当初、粘着シート140の上に配置される。粘着シート140は、可撓性を有するものが多いので変形しやすい。このため、粘着シート140の上に配置された電子部品130の位置は、所望する本来の位置から偏倚する場合があり、電子部品130から延出する接続端子134も本来の位置から偏倚した位置に偏倚していることが多い。さらに、樹脂110を流し込んだり、樹脂110を硬化したり、樹脂層支持体120からの応力によって樹脂110は変形しやすく、これらによっても、接続端子134も本来の位置から偏倚した位置に偏倚しやすくなる。このようなことから、少なくとも2つの接続端子134を互いに接続するためには、接続端子134の位置を的確に取得しておく必要が生ずる。
なお、図1、図2(f)、および図3に示す電子部品モジュールでは、電子部品130の表面が樹脂110の表面112と概略面一となるように配置されているが、これに限られるものではなく、電子部品130の表面が樹脂110の表面112よりも突出している配置も可能である。
110 保持用樹脂層
120 樹脂層支持体
130 電子部品
140 粘着シート
150 隔壁
Claims (8)
- 少なくとも1つの電子部品を保持するための保持用樹脂層と、
前記保持用樹脂層と少なくとも一部が向かい合うように配置されかつ前記保持用樹脂層を支持する樹脂層支持体と、を含むことを特徴とする樹脂構造体。 - 前記保持用樹脂層は、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂により形成された請求項1に記載の樹脂構造体。
- 前記電子部品は、電気的接続のための少なくとも1つの接続端子を有し、
前記接続端子は、前記保持用樹脂層から突出した請求項1に記載の樹脂構造体。 - 前記保持用樹脂層は、第1の面と、前記第1の面に向かい合う第2の面と、を有し、
前記樹脂層支持体は、前記第1の面に密着して設けられ、
前記接続端子は、前記第2の面から突出した請求項3に記載の樹脂構造体。 - 前記保持用樹脂層から突出した前記接続端子の先端部は、略同一の平面内に位置する請求項3に記載の樹脂構造体。
- 少なくとも1つの電子部品を保持するための保持用樹脂層と、
前記保持用樹脂層を支持するための樹脂層支持体と、を含み、
前記電子部品は、部品本体と、前記部品本体から延出した接続端子であり電気的接続のための少なくとも1つの接続端子とを有し、
前記部品本体の少なくとも一部分は、前記保持用樹脂層に埋没し、
前記保持用樹脂層は、第1の面と、前記第1の面に向かい合う第2の面と、を有し、
前記保持用樹脂層は、光硬化性または熱硬化性を有し、かつ、光の照射または加熱で硬化することによって、前記電子部品を一定の位置に保ち、
前記樹脂層支持体は、前記第1の面に接合されて、前記保持用樹脂層を補強し、
前記接続端子は、前記第2の面から延出することを特徴とする樹脂構造体。 - 前記保持用樹脂層を構成する樹脂組成物に、その内部応力を緩和するためのフィラーが添加されている請求項6に記載の樹脂構造体。
- 電気的接続のための少なくとも1つの接続端子を有する少なくとも1つの電子部品を仮固定体に仮固定するステップと、
前記少なくとも1つの電子部品を囲む囲繞体を前記仮固定体に配置するステップと、
前記仮固定体と前記囲繞体とによって囲まれる領域に流動可能な樹脂を充填するステップと、
少なくとも1つの電子部品を保持するための保持用樹脂層を前記流動可能な樹脂の表面に配置するステップと、
前記流動可能な樹脂を硬化させるステップと、
前記少なくとも1つの電子部品から前記仮固定体を剥離するステップと、を含むことを特徴とする樹脂構造体の製造方法。
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