JP2018502454A

JP2018502454A - 電子部品およびオーバーモールド方法

Info

Publication number: JP2018502454A
Application number: JP2017533902A
Authority: JP
Inventors: ブルース・フォスター・ビショップ; ロナルド・ダブリュー・ブレナン・ジュニア; マイケル・エイ・オアー; レナード・ヘンリー・ラジロウスキー
Original assignee: TE Connectivity Corp
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2018-01-25
Also published as: WO2016106243A1; CN107223366A; EP3238511A1; US20160183381A1

Abstract

電子部品およびオーバーモールド方法が開示される。アンテナなどの電子部品（１００）は、基板（１０１）、基板の少なくとも一部に結合され、ポリマー材料の非平面アレンジメントとなっているオーバーモールド部（１０３）、および、基板とオーバーモールド部との間にて基板に位置付けられた伝導性インク（１０５）を含んでいる。伝導性インクは、オーバーモールド部の基板への結合に起因するデラミネーション若しくは破損がない又は実質的にない。オーバーモールド方法は、基板を供すること、伝導性インクを基板上に適用すること、および、ポリマー材料のアレンジメントであるオーバーモールド部を基板の少なくとも一部に結合することを含んでいる。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品およびオーバーモールド方法を対象としている。より特には、本発明は、同様の（または似ている）熱膨張係数を有する電子部品を対象とする。

電子部品の製造は、品質向上および低コストが常に必要とされ、また、より複雑化を許容している。しかしながら、より高い品質の電子部品を生産するプロセス（または方法）の多くは極めて高い（桁違いの）コストを要する。同様に、複雑な設計の製造は、コストが極めて高くつく。よりコストの低いプロセスが望ましいものの、それはしばしば品質低下につながったり、複雑化が制限されてしまう結果となるので望ましいといえない。

部品を作るある既知の比較的低コストなプロセスは、オーバーモールド法である。オーバーモールド法では、３００℃までの温度に材料が加熱される。このような温度は、多くの材料に良い結果をもたらさず、破損、デラミレーションを引き起こし得、あるいは、材料にとって他の有害な事象を引き起こし得る。それゆえ、オーバーモールド法の使用に関しては、高温耐性を有する材料に限定されていたり、あるいは、破損、デラミレーション、ひずみ、損傷または他の有害な事象のリスクがない材料に限定されている。

多くの既知の伝導性トレース（conductive trace）は、温度抵抗の点で制限されている。高い温度は、かかる伝導性トレースの基板からの破損またはデラミネーションを引き起こし得る。それゆえ、伝導性トレースは、オーバーモールド法と適合性を有していないと従前よりみなされている。例えば、２ショット成形デバイスおよびレーザ・ダイレクト・ストラクチャ・デバイス（laser direct structured devices）をオーバーモールドする試みは成功していない。かかる試みが成形していない要因は、オーバーモールドの高い温度と適合しないベース材料である。

添加剤（もしくは添加剤を用いるプロセス）または三次元製造プロセスでは、比較的複雑な部品が低コストで生産される。しかしながら、このような生産手法は、他の不利益な点を伴い、例えば、均一性の欠如（lack of homogeneity）、継ぎ目ラインまたは筋の発生（production of seam lines or striations）、付加的な破損ポイント発生（creation of additional fracture points）などを伴ってしまう。

このような技術においては、従来技術と比較して１つ以上の改良点をもたらす電子部品およびオーバーモールド方法が望まれる。

本発明の態様では、電子部品は、基板、その基板の少なくとも一部に結合され、ポリマー材料の非平面アレンジメント（または非平面の形態、構成もしくは配置、non-planar arrangement）であるオーバーモールド部（またはオーバーモールドされた部分もしくはオーバーモールディングで設けられた部材、overmolding）、および、基板とオーバーモールド部との間にて基板に位置付けられた（または基板上に位置付けられた若しくは基板に接するように位置付けられた）伝導性インク(または導電性インク、conductive ink)を含んでいる。伝導性インクは、オーバーモールド部の基板への結合に起因するデラミネーション（または剥離、delamination）もしくは破損(または割れ、fracture)がない又は実質的にない。

本発明の別の態様では、アンテナは、基板、その基板の少なくとも一部に結合されたオーバーモールド部、および、基板と非平面アレンジメントのオーバーモールド部との間にて基板に位置付けられる伝導性インクを含んでいる。かかるアンテナのオーバーモールド部はポリマー材料のアレンジメント（またはポリマー材料から成る形態、構成もしくは配置、arrangement of a polymeric material）となっている。

本発明の別の態様では、オーバーモールド方法(又はオーバーモールド・プロセス)は、基板を供すること、伝導性インクを基板上に適用すること（又は塗工すること若しくは設けること）、および、ポリマー材料のアレンジメントであるオーバーモールド部を基板の少なくとも一部に結合させることを含んで成る。かかる伝導性インクは、オーバーモールド部の基板への結合に起因するデラミネーションもしくは破損がない又は実質的にない。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照にして、以下に記載のより詳細な説明から理解できるであろう。なお、図面は、本発明の原理を例示的に説明するために用いている。

図１は、本開示の電子部品であって、基板に結合されたオーバーモールド部を備え、伝導性インクが内部に包含されている電子部品を示す斜視図である。

図面では、同じパーツ・部分に対しては同じ参照番号が可能な限り使用される。

発明の詳細な説明
本発明では電子部品およびオーバーモールド法が提供される。本開示の態様では、例えば、本明細書で開示される１つまたはそれより多い特徴を含んでいない概念と比べて、伝導性トレースをオーバーモールドと共に適用することができ、伝導性トレースの破損もしくはデラミレーションを減じる又は排除することができ、オーバーモールド部および／または伝導性トレースの非平面なアレンジメントの使用を許容し、均一なオーバーモールディング部を有する部品の生産を許容し、継ぎ目ラインまたは筋（または合わせライン／合わせ筋痕、seam lines or striations）が少ない又は無い部品を許容し、部品内でのマイクロストラクチャーの向き（又はマイクロストラクチャーの向き付け、microstructure orientation）を許容し、あるいは、それらのいずれかの適当な組み合わせを許容する。

図１は、電子部品１００を示している。かかる電子部品１００は、例えば、アンテナ、センサー、医療デバイス、インプラント（implant）、自動車パネル(automotive paneling)、または電磁界面シールド(electromagnetic interference shielding)であり、あるいは、これらの組合せなどである。電子部品１００は、基板１０１、その基板１０１の少なくとも一部に結合されたオーバーモールド部１０３、および、基板１０１とオーバーモールド部１０３との間にて基板１０１上に位置付けられた伝導性インク１０５を含んでいる。伝導性インク１０５は、例えば、伝導性トレースとして配置されており、および／または、焼結されたものとして配置されており、および／または、熱可塑性もしくは熱硬化性などの非焼結なものとして配置されている。

オーバーモールド部１０３は、ポリマー材料および／またはエラストマー材料のアレンジメント（またはそのような材料から成る形態、構成または配置）であり、例えば、非平面なアレンジメント（または非平面になった形態、構成または配置）である。オーバーモールド部は、基板を覆いかつその周囲に延在しており、例えば、少なくとも３つの平面（または３つの面）にて延在している。ある態様では、オーバーモールド部１０３および基板１０１は、伝導性インク１０５を封止している。伝導性インク１０５の封止は、気密、防水、耐水もしくはダーク（dark）をもたらし、また別の点でいえば完全に含まれたもしくは部分的に含まれたアレンジメントをもたらす。

オーバーモールド法は、オーバーモールド温度にまでの加熱に際してオーバーモールド部１０３および基板１０１の膨張（もしくは拡大）を引き起こし、ならびに／または、そのような加熱後にはオーバーモールド部１０３および基板１０１の縮みを引き起こすので、熱膨張条件および熱収縮条件をもたらすものである。伝導性インク１０５は、オーバーモールド部１０３の基板１０１に対する結合に起因するデラミネーションもしくは破損がない又は実質的にない。かかる事項は、例えば、熱膨張係数（ＣＴＥ）が比較的同じである（または比較的近い）ことに起因している。例えば、オーバーモールド法が行われる間では、伝導性インク１０５、基板１０１およびオーバーモールド部１０３は相当な温度変化に付される。

本開示に従えば、伝導性インク１０５は、温度変化に際して、基板１０１から剥離したりせず、あるいは、破損したりはしない。限定するわけではないが、適当な温度変化としては、室温（２３℃）から昇温してオーバーモールド温度（３００℃）にまで上げた後で再び室温（２３℃）にまで降温する変化、１００℃を超える温度差に昇温する変化、２００℃を超える温度差に昇温する変化、２５０℃を超える温度差に昇温する変化、１００℃を超える温度差に降温する変化、２００℃を超える温度差に降温する変化、２５０℃を超える温度差に降温する変化、それらのいずれかの組合せ、それらのサブコンビネーションとしての組合せ、それらの範囲、またはそれらのサブレンジとしての範囲が挙げられる。

ある態様では、オーバーモールド部１０３の熱膨張係数（ＣＴＥ）は伝導性インク１０５のＣＴＥの５％の範囲内（または５％以下）である。更なる態様では、オーバーモールド部１０３のＣＴＥと伝導性インク１０５のＣＴＥとの差は、３％未満、２％未満、１％未満、それらのいずれかの組合せ、それらのサブコンビネーションとしての組合せ、それらの範囲、またはそれらのサブレンジとしての範囲となっている。

付加的に又は代替的に、ある態様では、伝導性インク１０５のＣＴＥは、基板１０１のＣＴＥの５％の範囲内（または５％以下）である。更なる態様では、伝導性インク１０５のＣＴＥと基板１０１のＣＴＥとの差は、３％未満、２％未満、１％未満、それらのいずれかの組合せ、それらのサブコンビネーションとしての組合せ、それらの範囲、またはそれらのサブレンジとしての範囲となっている。

付加的に又は代替的に、ある態様では、オーバーモールド部１０３のＣＴＥは、基板１０１のＣＴＥの５％の範囲内（または５％以下）である。更なる態様では、オーバーモールド部１０３のＣＴＥと基板１０１のＣＴＥとの差は、３％未満、２％未満、１％未満、それらのいずれかの組合せ、それらのサブコンビネーションとしての組合せ、それらの範囲、またはそれらのサブレンジとしての範囲となっている。

限定するわけではないが、基板１０１、オーバーモールド部１０３および／または伝導性インク１０５に対する適当なＣＴＥとしては、１５ｐｐｍ／℃〜４５ｐｐｍ／℃（例えば、１４７℃の温度未満において１５ｐｐｍ／℃〜４５ｐｐｍ／℃）、２５ｐｐｍ／℃〜４５ｐｐｍ／℃（例えば、１４７℃の温度未満において２５ｐｐｍ／℃〜４５ｐｐｍ／℃）、３０ｐｐｍ／℃〜４０ｐｐｍ／℃（例えば、１４７℃の温度未満において３０ｐｐｍ／℃〜４０ｐｐｍ／℃）、３５ｐｐｍ／℃〜４０ｐｐｍ／℃（例えば、１４７℃の温度未満において３５ｐｐｍ／℃〜４０ｐｐｍ／℃）、３０ｐｐｍ／℃〜３５ｐｐｍ／℃（例えば、１４７℃の温度未満において３０ｐｐｍ／℃〜３５ｐｐｍ／℃）、それらのいずれかの組合せ、それらのサブコンビネーションとしての組合せ、それらの範囲、またはそれらのサブレンジとしての範囲が挙げられる。

オーバーモールド部１０３は、オーバーモールド・プロセスの温度に耐えることができ、基板１０１と結合できる適当な材料であり、あるいは、そのような適当な材料を含んでいるものである。ある態様では、オーバーモールド部の材料は、ポリマー材料である。例えば、オーバーモールド部の材料は、ポリカーボネートであって、例えばガラスがブレンドされたポリカーボネートである。かかるポリカーボネートのガラスの濃度は例えば、２０体積％〜４０体積％、２０体積％〜３５体積％、２５体積％〜４０体積％、２５体積％〜３５体積％、３５体積％〜４０体積％であり、それらのいずれかの組合せ、それらのサブコンビネーションとしての組合せ、それらの範囲、またはそれらのサブレンジとしての範囲である。

伝導性インク１０５は、適当な伝導性トレース材料であり、あるいは、そのような材料を含んだものである。伝導性インクのある適当な材料は、銀伝導性エポキシ・インク（silver conductive epoxy ink）である、伝導性インクの別の適当な材料は、金属ナノ構造、有機溶剤、および、キャッピング剤（capping agent）を含んでいる。

金属ナノ構造は、例えば、銅、銀、アニールされた銀、金、アルミニウム、それらの合金、および、それらの組合せであり、あるいは、そのようなものを含んだものである。制限するわけではないが、金属ナノ構造の適当なモノフォロジー（morphologies）には、フレーク、デンドライト、球、粒状またはそれらの組合せが挙げられる。

有機溶剤は、例えばエタノール、イソプロピルアルコール、メタノール、もしくは金属ナノ構造と適合性を呈する他の溶剤、または、それらの組合せであり、あるいは、そのようなものを含んだものである。他の適当な有機溶剤は、ブチルジグリコールエーテルなどの有機エーテルおよび有機エステルであり、あるいは、そのようなものを含んだものである。

キャッピング剤は、例えば、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＰ）、ポリアニリン（ＰＡＮ）、Ｌ−システイン（Ｌ−ｃｙｓ）、オレイン酸（ＯＡ）、溶剤と適合性を呈する他のキャッピング剤、または、それらの組合せであり、あるいは、そのようなものを含んだものである。

基板１０１は、ポリマー材料（例えば、ポリカーボネート材料、ポリアミド材料）、または、伝導性インク１０５を受けることができる他の適当な材料であり、あるいは、そのようなものを含んだものである。

伝導性インク１０５は、非平面領域に位置付けられ、基板１０１から深さを有して延在しており、特定の使用用途に望ましい伝導性（または導電性）を供する。限定するわけではないが、伝導性インクの適当な深さとしては、６μｍ〜１００μｍ、６μｍ〜２０μｍ、８μｍ〜１０μｍ、１０μｍ〜２０μｍ、２０μｍ〜６０μｍ、６０μｍ〜１００μｍ、またはそれらのいずれかの組合せ、それらのサブコンビネーションとしての組合せ、それらの範囲、またはそれらのサブレンジとしての範囲が挙げられる。

同様に、伝導性インク１０５のトレース幅は、特定の使用用途に望ましい伝導性を供することになるいずれの幅であってよい。限定するわけではないが、伝導性インクの適当な幅としては、１０μｍ〜１４μｍ、１６μｍ〜２０μｍ、０．５ｍｍ〜１ｍｍ、０．５ｍｍ〜２ｍｍ、またはそれらのいずれかの組合せ、それらのサブコンビネーションとしての組合せ、それらの範囲、またはそれらのサブレンジとしての範囲が挙げられる。

伝導性インク１０５の平均表面粗さは、特定の使用用途に満足のいく十分に低い適当な値であり得る。限定するわけではないが、伝導性インクの適当な平均表面粗さの値としては、１０μｍ未満、７μｍ未満、５μｍ未満、３μｍ未満、１μｍ未満、０．６μｍ未満、０．１μｍ〜１μｍ、またはそれらのいずれかの組合せ、それらのサブコンビネーションとしての組合せ、それらの範囲、またはそれらのサブレンジとしての範囲が挙げられる。

伝導性インク１０５の抵抗は、特定の使用用途に満足のいく十分に低い適当な値であり得る。限定するわけではないが、伝導性インクの適当な抵抗の値としては、３オーム／□未満、１オーム／□未満、０．５オーム／□未満、０．０２オーム／□未満、またはそれらのいずれかの組合せ、それらのサブコンビネーションとしての組合せ、それらの範囲、またはそれらのサブレンジとしての範囲が挙げられる。

１つ以上の態様を参照して本発明を説明してきたものの、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更が為され、また、均等な要素と置き換えられ得ることを当業者は理解されよう。更に、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定な状況または材料を本発明の教示事項に適合させるべく多くの変更が為され得る。それゆえ、本発明の実施を考慮したベストモードとして開示した特定の態様に本発明が特に限定されるものでなく、本発明は添付の特許請求の範囲内に該当するあらゆる態様を包含することが意図されている。さらには、詳細な説明で特定した全ての数値は、正確な値と大凡の値との双方を明示的に特定すべく用いたものとして解釈されるべきである。

Claims

電子部品であって、
基板；
基板の少なくとも一部に結合され、ポリマー材料の非平面アレンジメントであるオーバーモールド部；および
基板とオーバーモールド部との間にて基板に位置付けられる伝導性インク
を有して成り、
伝導性インクは、オーバーモールド部の基板への結合に起因するデラミネーションもしくは破損がない又は実質的にない、電子部品。
伝導性インクは、非平面アレンジメントに位置付けられている、請求項１に記載の電子部品。
伝導性インクは、少なくとも部分的に基板およびオーバーモールド部によって完全に封止されている、請求項１に記載の電子部品。
オーバーモールド部が少なくとも３つの平面で基板の周囲に延在している、請求項１に記載の電子部品。
オーバーモールド部の熱膨張係数は基板の熱膨張係数の５％の範囲内であり、好ましくはオーバーモールド部の熱膨張係数が基板の熱膨張係数の１％の範囲内である、請求項１に記載の電子部品。
オーバーモールド部の熱膨張係数は伝導性インクの熱膨張係数の５％の範囲内であり、好ましくはオーバーモールド部の熱膨張係数が伝導性インクの熱膨張係数の１％の範囲内である、請求項１に記載の電子部品。
伝導性インクの熱膨張係数は基板の熱膨張係数の５％の範囲内であり、好ましくは伝導性インクの熱膨張係数が基板の熱膨張係数の１％の範囲内である、請求項１に記載の電子部品。
伝導性インク、オーバーモールド部および基板の熱膨張係数は、１４７℃の温度未満にて２５ｐｐｍ／℃〜４５ｐｐｍ／℃である、請求項１に記載の電子部品。
電子部品は、アンテナ、センサー、タッチセンサー、医療デバイス、インプラント、自動車パネル、電磁界面シールド、信号伝達デバイス、電流伝達デバイスおよびこれらの組合せから成る群から選択される、請求項１に記載の電子部品。
伝導性インクは、銀伝導性エポキシ・インクである、請求項１に記載の電子部品。
伝導性インクは、金属ナノ構造、有機溶剤およびキャッピング剤を含んでいる、請求項１に記載の電子部品。
アンテナであって、
基板；
基板の少なくとも一部に結合され、ポリマー材料のアレンジメントであるオーバーモールド部；および
基板と非平面アレンジメントのオーバーモールド部との間にて基板に位置付けられる伝導性インク
を有して成る、アンテナ。
オーバーモールド方法であって、
基板を供すること；
伝導性インクを基板上に適用すること；および
ポリマー材料のアレンジメントであるオーバーモールド部を基板の少なくとも一部に結合させること
を含んで成り、
伝導性インクは、オーバーモールド部の基板への結合に起因するデラミネーションもしくは破損がない又は実質的にない、オーバーモールド方法。