JP6903300B1 - 電子装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】部品点数を削減するとともに熱成形可能な基材上に形成された金属配線パターン上に外部接続端子を位置精度よく電気的に接合することができる電子装置及び製造方法を提供する。【解決手段】合成樹脂材料からなり実質的に平坦な2次元形状から実質的に3次元形状に変形可能な基材と、基材上に配置された金属配線パターンと、基材に熱成形を施して基材の厚み方向に3次元形状に賦形された凹部で金属配線パターンと接触し、基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、外部接続端子の表面である端子表面が露出するように外部接続端子を囲むハウジングを形成し、基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、凹部で金属配線パターンと外部接続端子を電気的に接合する接合手段と、凹部に充填されて接合手段を覆う被覆層と、を備えた。【選択図】図3

Description

本発明は、電子装置及びその製造方法に関する。
予め定められた処理を行う電子回路と、電子回路が配置された基体と、一方端部が折り曲げられて基体に設けられたパッドと接合されると共にパッドを介して電子回路と電気的に接続され、また他方端部がコネクタ端子となって二次モールドの際の位置決めに使用されるピンヘッダと、コネクタ端子が露出するように、電子回路、基体及びピンヘッダの一方端部を樹脂封止して得られた一次モールド体と、を備えたモジュールが知られている(特許文献1)。
導光板と、正負一対の素子電極を備える電極形成面と、電極形成面と反対側の実装面を有する発光素子と、素子電極と接続される導電性のワイヤと、発光素子が発する光を受けて、異なる波長の光に変換する波長変換部材と、発光素子及び波長変換部材を封止する封止樹脂と、を備える発光モジュールの製造方法であって、導光板を準備する工程と、導光板上に、波長変換部材を配置する工程と、波長変換部材上に、電極形成面を上に向け、かつ実装面を下に向けた姿勢で、発光素子を実装する工程と、導光板上であって、発光素子の周囲に、光反射性層を形成する工程と、光反射性層の上面に、電極層を形成する工程と、電極層と、素子電極とをワイヤで接続する工程と、電極層、光反射性層及び発光素子を、封止樹脂で封止する工程と、を含む発光モジュールの製造方法も知られている(特許文献2)。
特開2017−207318号公報 特開2019−175892号公報
本発明は、部品点数を削減するとともに熱成形可能な基材上に形成された金属配線パターン上に外部接続端子を位置精度よく電気的に接合することができる電子装置及び製造方法を提供する。
前記課題を解決するために、請求項1に記載の電子装置は、
合成樹脂材料からなり実質的に平坦な2次元形状から実質的に3次元形状に変形可能な基材と、
前記基材上に配置された金属配線パターンと、
前記基材に熱成形を施して前記基材の厚み方向に前記3次元形状に賦形された凹部で前記金属配線パターンと接触し、前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、
前記外部接続端子の表面である端子表面が露出するように前記外部接続端子を囲むハウジングを形成し、前記基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、
前記凹部で前記金属配線パターンと前記外部接続端子を電気的に接合する接合手段と、
前記凹部に充填されて前記金属配線パターン及び前記外部接続端子と前記接合手段とを一体的に覆う被覆層と、を備えた、
ことを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電子装置において、
前記樹脂層は、前記基材の一面に前記金属配線パターンを外部から不可視にする調色された接着層を介して形成されている、
ことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の電子装置において、
前記樹脂層は、前記基材の一面とは反対側の他面には透光性の接着層を介して透明樹脂材料で形成されている、
ことを特徴とする。
前記課題を解決するために、請求項4に記載の電子装置の製造方法は、
合成樹脂材料からなり実質的に平坦な2次元形状から実質的に3次元形状に変形可能な基材と、
前記基材上に配置された金属配線パターンと、
前記基材に熱成形を施して前記基材の厚み方向に前記3次元形状に賦形された凹部で前記金属配線パターンと接触し、前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、
前記外部接続端子の表面である端子表面が露出するように前記外部接続端子を囲むハウジングを形成し、前記基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、
前記凹部で前記金属配線パターンと前記外部接続端子を電気的に接合する接合手段と、
前記凹部に充填されて前記接合手段を覆う被覆層と、を備える電子装置の製造方法であって、
前記基材を準備する工程と、
前記基材上に前記金属配線パターンを配置する工程と、
前記金属配線パターンが配置された前記基材と前記外部接続端子を金型に位置決めして載置して前記凹部を賦形すると同時に前記樹脂層を射出成形する工程と、
前記金属配線パターンと前記外部接続端子とを接合手段で電気的に接合する工程と、
前記凹部に前記被覆層を充填して前記金属配線パターン及び前記外部接続端子と前記接合手段とを一体的に被覆する被覆工程と、を順に実行する、
ことを特徴とする。
前記課題を解決するために、請求項5に記載の電子装置の製造方法は、
合成樹脂材料からなり実質的に平坦な2次元形状から実質的に3次元形状に変形可能な基材と、
前記基材上に配置された金属配線パターンと、
前記基材に熱成形を施して前記基材の厚み方向に前記3次元形状に賦形された凹部で前記金属配線パターンと接触し、前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、
前記外部接続端子の表面である端子表面が露出するように前記外部接続端子を囲むハウジングを形成し、前記基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、
前記凹部で前記金属配線パターンと前記外部接続端子を電気的に接合する接合手段と、
前記凹部に充填されて前記接合手段を覆う被覆層と、を備える電子装置の製造方法であって、
前記基材を準備する工程と、
前記基材上に前記金属配線パターンを配置する工程と、
前記金属配線パターンが配置された前記基材を金型に位置決めして載置して前記凹部を賦形すると同時に前記金属配線パターンが配置された一面とは反対側の他面を覆うように前記樹脂層を射出成形する工程と、
前記金属配線パターンと前記外部接続端子とを接合手段で電気的に接合する工程と、
前記凹部に前記被覆層を充填して前記金属配線パターン及び前記外部接続端子と前記接合手段とを一体的に被覆する被覆工程と、
前記金属配線パターンが配置された一面を覆うように前記樹脂層を射出成形する工程と、を順に実行する、
ことを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、部品点数を削減するとともに熱成形可能な基材上に形成された金属配線パターン上に外部接続端子を位置精度よく電気的に接合することができる。
請求項2に記載の発明によれば、金属配線パターンを不可視にして、外観上の美観を維持することができる。
請求項3に記載の発明によれば、内部に加飾が施された場合に、加飾を保護しながら視認可能とすることができる。
請求項4に記載の発明によれば、被覆層を配置する凹部を樹脂層と一体として形成するとともに、熱成形可能な基材上に形成された金属配線パターン上に外部接続端子を位置精度よく配置して電気的に接合することができる。
請求項5に記載の発明によれば、被覆層を配置する凹部と外部接続端子を挿入する挿入孔を樹脂層と一体として形成するとともに、熱成形可能な基材上に形成された金属配線パターン上に外部接続端子を位置精度よく配置して電気的に接合することができる。
本実施形態に係る電子装置の一例を樹脂層を不図示にして示す平面模式図である。 本実施形態に係る電子装置の一例を示す部分断面模式図である。 本実施形態に係る電子装置の他の態様の一例を示す部分断面模式図である。 本実施形態に係る電子装置の製造方法の概略の手順の一例を示すフローチャート図である。 本実施形態に係る電子装置の製造過程を説明するための電子装置の部分断面模式図である。 本実施形態に係る電子装置の他の製造過程を説明するための電子装置の部分断面模式図である。 本実施形態に係る電子装置の他の製造過程を説明するための電子装置の部分断面模式図である。 本実施形態に係る電子装置の他の態様を示す部分断面模式図である。
次に図面を参照しながら、本発明の実施形態の具体例を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
尚、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
(1)電子装置の全体構成
図1は本実施形態に係る電子装置1の一例を樹脂層を不図示にして示す平面模式図、図2は本実施形態に係る電子装置1の一例を示す部分断面模式図、図3は本実施形態に係る電子装置1の他の態様の一例を示す部分断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る電子装置1の構成について説明する。
電子装置1は、図1、図2に示すように、合成樹脂材料からなり変形可能な絶縁性の基材2と、この基材2上に配置された金属配線パターン3と、金属配線パターン3と接合手段で接合された外部接続端子4と、金属配線パターン3と外部接続端子4とを接合する接合部材5と、基材2の少なくとも一面を覆う樹脂層6と、接合部材5を覆う被覆層7と、を備えて構成されている。
(基材)
本実施形態において使用する絶縁性の変形可能な基材2は特にフィルム状の基材に限らないが、以下、フィルム状の基材として説明する。ここで、「変形可能な基材」は、金属配線パターン3を配置後に変形できる、すなわち、熱成形、真空成形または圧空成形によって実質的に平坦な2次元形状から実質的に3次元形状に形成されることができる基材を意味する。
基材2の素材は、絶縁性の変形可能な熱可塑性樹脂であって、融点Tmが存在する場合は150℃以上であることが好ましく、200℃以上であることがより好ましい。
また、基材2のガラス転移点Tgの範囲は20℃〜250℃が好ましく、50℃〜200℃がより好ましく、70℃〜150℃が最も好ましい。ガラス転移点Tgが低すぎる場合、金属配線パターン3の形成時に基材2の歪みが大きくなる虞がある。
基材2の材質は、上記のような融点Tmおよびガラス転移点Tgの条件に該当すれば特に限定されないが、具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などのポリエステル、ナイロン6−10、ナイロン46などのポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ABS、PMMA、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。
特にポリエステルがより好ましく、さらにその中でもポリエチレンテレフタレート(PET)が経済性、電気絶縁性、耐薬品性等のバランスが良く最も好ましい。
基材2の厚みは、5μm〜3mmが好ましく、12μm〜1mmがより好ましく、50μm〜200μmが最も好ましい。基材2の厚みが薄すぎる場合、強度が不十分になるとともに、金属配線パターン3のめっき工程時に基材2の歪みが大きくなる虞がある。尚、この厚みは基材2がフィルム状の基材である場合の条件であり、本発明が適用される絶縁性の基材2はフィルム状の基材に限定されない。
基材2の表面には、金属ナノ粒子等の触媒インクを均一に塗布するために、表面処理を施すことが好ましい。表面処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、溶剤処理、プライマー処理を用いることができる。
このような変形可能な熱可塑性樹脂からなるフィルム状の基材2は、電子装置1の要求される使用態様によって、実質的に平坦な2次元形状から実質的に3次元形状に賦形される。
(金属配線パターン)
基材2の表面に金属配線パターン3を配置する場合、さきに、金属めっき成長のきっかけとなる金属ナノ粒子等の触媒からなる下地層3aを所定のパターン状に形成する。
下地層3aは、基材2上に金属ナノ粒子等の触媒インクを塗布したあと、乾燥および焼成を行うことにより形成する。
下地層3aの厚みは、100nm〜20μmが好ましく、200nm〜5μmがさらに好ましく、500nm〜2μmが最も好ましい。下地層3aが薄すぎると、下地層3aの強度が低下するおそれがある。また、下地層3aが厚すぎると、金属ナノ粒子は通常の金属よりも高価であるため、製造コストが増大する虞がある
触媒の材料としては、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルなどが用いられ、導電性の観点から金、銀、銅が好ましく、金、銀に比べて安価な銅が最も好ましい。
触媒の粒子径は1nm〜500nmが好ましく、10nm〜100nmがより好ましい。粒子径が小さすぎる場合、粒子の反応性が高くなりインクの保存性・安定性に悪影響を与える虞がある。粒子径が大きすぎる場合、薄膜の均一形成が困難になるとともに、インクの粒子の沈殿が起こりやすくなる虞がある。
金属配線パターン3は、下地層3aの上に電解めっきまたは無電解めっきにより形成される。めっき金属としては、銅、ニッケル、錫、銀、金などを用いることができるが、伸長性、導電性および価格の観点から銅を用いることが最も好ましい。
めっき層の厚さは、0.03μm〜100μmが好ましく、1μm〜35μmがより好ましく、3μm〜18μmが最も好ましい。めっき層が薄すぎると、機械的強度が不足するとともに、導電性が実用上十分に得られない虞がある。めっき層が厚すぎると、めっきに必要な時間が長くなり、製造コストが増大する虞がある。
金属配線パターン3は、図1においては、タッチセンサ3Aとして配置されている例を示しているが、金属配線パターン3には、複数の電子部品が取り付けられてもよい。電子部品としては、制御回路、歪み、抵抗、静電容量、TIRなどの接触感知、および光検出部品、圧電アクチュエータまたは振動モータなどの触知部品または振動部品、LEDなどの発光部品、マイクおよびスピーカーなどの発音または受音、メモリチップ、プログラマブルロジックチップおよびCPUなどのデバイス操作部品、デジタル信号プロセッサ(DSP)、ALSデバイス、PSデバイス、処理デバイス、MEMS等が挙げられる。
(外部接続端子)
金属配線パターン3上には、図2に示すように、電子装置1の外部に設けられた外部素子と電気的に接続するための外部接続端子4が接合されている。
外部接続端子4は、例えば、銅の合金などを用いて四角柱形状に形成されている。尚、外部接続端子4は、一例として、表面にニッケルメッキを施し、そのニッケルメッキの上に、金、錫などの金属やそれら金属を含む合金などのメッキが施されても良い。外部接続端子4のピッチは、接続先のコネクタの規格に応じている。外部接続端子4は、例えば、コネクタ端子となる端子部4aと、金属配線パターン3と接合部材5で接合されるアンカー部4bとからなり、アンカー部4bが接合部材5で金属配線パターン3に接合される。
(接合部材)
図2(a)に示すように、外部接続端子4のアンカー部4bは金属配線パターン3と接合手段の一例としての接合部材5で接合されている。接合部材5としては、はんだ5Aが挙げられる。はんだ5Aは、基材2の軟化点より低温の溶融温度を有する低温はんだが望ましく、例えば、錫(Sn)とビスマス(Bi)との合金(SnBi)、錫(Sn)とビスマス(Bi)とニッケル(Ni)と銅(Cu)との合金(SnBiNiCu)、錫(Sn)とビスマス(Bi)と銅(Cu)とアンチモン(Sb)との合金(SnBiCuSb)、錫(Sn)と銀(Ag)とビスマス(Bi)との合金(SnAgBi)、錫(Sn)とインジウム(In)との合金(SnIn)、錫(Sn)とインジウム(In)とビスマス(Bi)との合金(SnInBi)、又は、基材2の軟化点と比較して相対的に低い融点を持つその他の合金とビスマス(Bi)及び/又はインジウム(In)とのその他の組み合わせとすることができ、例えば基材2としてのポリエチレンテレフタレート(PET)の軟化点より低い120〜140℃の融点を有することが望ましい。
基材2の軟化点よりも低い融点を持つはんだペーストを用いることにより、基材2は溶融又はその他の変形をしない一方で、はんだペーストは溶融して金属配線パターン3と化学的かつ物理的に接合し得る状態になる。そして、はんだが固化して、はんだ5Aを介して金属配線パターン3に外部接続端子4が接合される。
また、外部接続端子4と金属配線パターン3との接合には、レーザーはんだ付けや光焼成はんだ付けを用いてもよい。この場合は、こてはんだ付けに比べて、非接触で基材2に負荷を与えないことから、はんだは特に低温はんだに限らず、通常のはんだでもよい。
接合部材5としては、図2(b)に示すように、導電性の線材5Bであってもよい。導電性の線材5Bは、外部接続端子4のアンカー部4bと金属配線パターン3とをワイヤーボンディングにより電気的に接続する導線であり、具体的には、金、銅、銀、白金、アルミニウム又はこれらの合金の金属線を用いることができる。特に、後述する被覆材からの応力による破断が生じにくく、熱抵抗などに優れる金線が好ましい。
(樹脂層)
樹脂層6は、外部接続端子4の端子部4aが露出するように基材2の一面2aに対して接着層ADを介して形成され、図2に示すように、金属配線パターン3が配置された一面2aを覆う本体部61と、筒形状を有し、筒の内部に外部接続端子4の端子部4aが露出するように囲むハウジング部62と、を備えて構成されている。本実施形態に係る電子装置1においては、外部接続端子4及びハウジング部62が、電子装置1と電子装置1の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するコネクタを構成している。
これにより、部品点数を削減するとともに変形可能な基材2上に形成された金属配線パターン3上に外部接続端子4を位置精度よく配置することができる。尚、接着層ADは、金属配線パターン3を覆い隠すように調色されていることが好ましい。
尚、樹脂層6は、基材2の金属配線パターン3が配置された一面2aとは反対側の他面2bにも形成してもよい。この他面2bに形成される樹脂層6は、一面2aに形成される樹脂層6と同一の樹脂材料であってもよいが、異なる樹脂材料であってもよい。他面2bに形成される樹脂層6は接着層ADを透光性とした上で樹脂材料を透明樹脂材料とすることで、例えば電子装置1の内部に加飾が施された場合に、加飾を保護しながら視認可能とすることができる。ここで、その使用態様から、基材2の一面2aを覆う本体部61と、外部接続端子4の端子部4aが露出するように外部接続端子4を囲むハウジング部62からなる樹脂層6が形成された側は、電子装置1としては裏面側となり、透明樹脂材料からなる樹脂層6が形成された側は加飾側として電子装置1としての表面側となる。
樹脂層6は、二次モールド成形可能な熱可塑性樹脂材料からなる熱可塑性樹脂である。具体的には、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリアミド(PA)、アクリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)、変性ポリフェニレンオキサイト(m−PPO)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、またはこれらの混合物を含む熱可塑性樹脂を用いることができる。
樹脂層6は、図3に示すように、基材2の金属配線パターン3が配置された一面2aとは反対側の他面2bに形成してもよい。この場合、図3(b)に示すように、基材2の金属配線パターン3が配置された一面2aにも樹脂層6を形成することで電子装置1の金属配線パターン3及び金属配線パターン3に取り付けられた電子部品を覆い保護することができる。
(被覆層)
被覆層7は、外部接続端子4と金属配線パターン3が接合部材5で接合された状態で、上面を覆うように凹部8にポッティングで配置され接合部材5を保護する。凹部8は、図2に示すように、樹脂層6を二次モールドする際に、樹脂層6が形成されない領域として形成される。また、図3に示すように、基材2と外部接続端子4を金型に載置して樹脂層6を二次モールドする際に、熱成形可能な基材2に金型で賦形することによって形成されてもよい。
被覆層7に用いる樹脂材料としては、熱硬化性樹脂材料、二液硬化性樹脂材料、光硬化性樹脂材料、又は湿気硬化性樹脂材料からなる硬化性樹脂が好ましい。具体的には、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビスマレイミド、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂など、様々な樹脂等を用いることができる。これらの中では、特にエポキシ樹脂が好適である。尚、これらの硬化性樹脂は、単独で用いてもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。
被覆層7に用いる樹脂材料の粘度は、室温(20±5℃)で、0.3Pa・s以上15Pa・s以下であることが好ましい。樹脂材料脂の粘度が0.3Pa・s以上であれば、ポッティングにより賦形された凹部8を埋めるように樹脂材料を容易に配置しやすい。
これらの硬化性樹脂材料は、接着剤や塗料としても用いられ、種々の材料に対して高い密着性を有するとともに、硬化前のモノマーの状態では粘度が低いため、成形性に優れ、外部接続端子4のアンカー部4bと金属配線パターン3とを接合する接合部材5の全体を覆うのに好適である。
(2)電子装置の製造方法
図4は電子装置1の製造方法の概略の手順の一例を示すフローチャート図、図5は電子装置1の製造過程を説明するための電子装置1の部分断面模式図、図6は電子装置1の他の製造過程を説明するための電子装置1の部分断面模式図である。
電子装置1は、熱可塑性樹脂により構成された熱成形可能な基材2上に、金属ナノ粒子等の触媒インクを塗布する下地層形成工程S1と、めっき処理により下地層3aの上に金属配線パターン3を形成するめっき工程S2と、金属配線パターン3が配置された基材2と外部接続端子4を金型に載置して基材2の少なくとも一面を覆うように射出成形により熱可塑性樹脂を二次モールドする樹脂充填工程S3と、金属配線パターン3と外部接続端子4とを接合部材5で電気的に接合する電気的接合工程S4と、を経て製造される。
(下地層形成工程)
所定の形状及び大きさに形成された実質的に平坦なフィルム状の基材2上に金属配線パターン3を配置するために、基材2上に金属めっき成長のきっかけとなる金属ナノ粒子等の触媒粒子からなる下地層3aを所定のパターン状に形成する。尚、基材2は、金属ナノ粒子等の触媒粒子からなる触媒インクを均一に塗布するために、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、溶剤処理、プライマー処理等の表面処理を施すことが好ましい。
基材2上に金属ナノ粒子等の触媒粒子からなる触媒インクを塗布する方法としては、インクジェット印刷方式、シルクスクリーン印刷方式、グラビア印刷方式、オフセット印刷方式、フレキソ印刷方式、ローラーコーター方式、刷毛塗り方式、スプレー方式、ナイフジェットコーター方式、パッド印刷方式、グラビアオフセット印刷方式、ダイコーター方式、バーコーター方式、スピンコーター方式、コンマコーター方式、含浸コーター方式、ディスペンサー方式、メタルマスク方式が挙げられるが、本実施形態においてはインクジェット印刷方式を用いている。
具体的には、1000cps以下、例えば、2cpsから30cpsの低粘度の触媒インクをインクジェット印刷方式で塗布した後、溶媒を揮発させ金属ナノ粒子のみを残す。その後、溶媒を除去し(乾燥)、金属ナノ粒子を焼結させる(焼成)。
焼成温度は、100°C〜300°Cが好ましく、150°C〜200°Cがより好ましい。焼成温度が低すぎると、金属ナノ粒子同士の焼結が不十分となるとともに、金属ナノ粒子以外の成分が残ることで、密着性が得られない虞がある。また、焼成温度が高すぎると、基材2の劣化や歪みが発生する虞がある。
触媒インク中の金属ナノ粒子の含有割合については、質量比で5%〜60%が好ましく、10%〜30%がさらに好ましい。含有割合が低すぎる場合、金属ナノ粒子による下地層3aを形成するのに必要なナノ粒子が足らずピンホールが発生する虞があり、含有割合が高過ぎるとインクの中で粒子同士が凝集しやすくなるなど安定性が損なわれる虞がある。
(めっき工程)
下地層形成工程を経て基材2上に形成された下地層3aに対し、電解めっきまたは無電解めっきを行うことにより、下地層3aの表面および内部にめっき金属を析出させる。めっき方法は公知のめっき液およびめっき処理と同様であり、具体的に無電解銅めっき、電解銅めっきが挙げられる。
(樹脂充填工程)
樹脂充填工程S3では、まず、図5(a)に示すように、めっき工程S2で金属配線パターン3が配置された基材2の金属配線パターン3が配置された一面2aの反対側の他面2bにバインダーインクBaを塗布した上で樹脂層6を二次モールドにより形成する。バインダーインクBaは、接着性樹脂を含み、スクリーン印刷、インクジェット印刷、スプレーコート、筆塗り等で塗布され、基材2と二次モールドされる樹脂層6との接着性を向上させる。尚、透明樹脂材料からなる樹脂層6が形成される場合は、透光性を有することが好ましい。
次に、基材2の金属配線パターン3が配置された一面2aにバインダーインクBbを塗布した後、図5(b)に示すように、基材2の他面2bに樹脂層6が形成された基材2と外部接続端子4を、二次モールド成形用金型に位置決めして載置した状態で金型を閉じて熱可塑性樹脂を基材2の一面2aを覆うように射出成形する。ここで、バインダーインクBbは、金属配線パターン3を覆い隠すように調色されていることが好ましい。これにより、樹脂層6が配置された電子装置1の裏面側から金属配線パターン3を不可視にして、外観上の美観を維持することができる。
この樹脂充填工程S3においては、金型と外部接続端子4の位置決めを行った状態で熱可塑性樹脂が射出成形によって射出され、金属配線パターン3が配置された一面2aを覆う本体部61と、外部接続端子4の端子部4aが露出するように外部接続端子4を囲むハウジング部62とが一体となった樹脂層6が形成される。
このように、外部接続端子4と金属配線パターン3が配置された基材2を金型に位置決めして載置した状態で樹脂層6を二次モールドすることで、部品点数を削減するとともに変形可能な基材上に形成された金属配線パターン3上に外部接続端子4を位置精度よく配置することができる。
尚、樹脂充填工程S3では、図6に示すように、一面2aに金属配線パターン3が配置された基材2と外部接続端子4を、二次モールド成形用金型に位置決めして載置した状態で熱可塑性樹脂を基材2の一面2aとは反対側の他面2bを覆うように射出成形して(図6(a)参照)、他面2bを覆う本体部61と、外部接続端子4を囲むハウジング部62とが一体となった樹脂層6を先に形成してもよい。その後、金属配線パターン3と外部接続端子4をはんだ5Aで接合して、はんだ5Aをポッティングにより被覆層7で覆い(図6(b)参照)、金属配線パターン3が配置された一面2aを覆うように樹脂層6を二次成形してもよい(図6(c)参照)。
また、樹脂充填工程S3では、図3に示すように、基材2と外部接続端子4を金型に載置して金属配線パターン3と外部接続端子4とを接合部材5で接続する領域に熱成形で凹部8を賦形してもよい。凹部8には、後述する接合工程S4において、硬化性樹脂材料がポッティングされ被覆層7が形成される。これにより、被覆層7を配置する凹部8を樹脂層6と一体して形成することができる。
(電気的接合工程)
基材2上に形成された金属配線パターン3上に外部接続端子4を接合部材5としてのはんだ5Aで接合するために、金属配線パターン3及び外部接続端子4のアンカー部4bにはんだペーストを塗布する。はんだペーストの塗布は、ステンシル印刷装置、スクリーン印刷装置、ディスペンサー装置等の公知の装置を用いて行うことができる。本実施形態においては、ディスペンサー装置を用いてはんだペーストを塗布する。
ディスペンサー装置によって金属配線パターン3及び外部接続端子4のアンカー部4b上にはんだペーストを塗布後、図5(c)に示すように、はんだを溶融、固化させて、金属配線パターン3上にはんだ5Aを介して外部接続端子4のアンカー部4bを電気的に接合する。例えば、熱成形等で変形可能な熱可塑性樹脂からなる基材2は、その軟化点が低いが、はんだに低温はんだを用いてこてはんだ付けすることで、基材2は電気的接合工程の熱によって溶融又はその他の変形をすることはない。
また、はんだ付けは、レーザーはんだ付けや光焼成はんだ付けを用いてもよい。この場合は、非接触で基材2に負荷を与えないことから、はんだは特に低温はんだに限らず、通常のはんだでもよい
尚、電気的接合工程S4において、金属配線パターン3と外部接続端子4を接合部材5としての導電性の線材で超音波利用のワイヤーボンディング方法で電気的及び機械的に接合してもよい(図2(b)参照)。導電性の線材としては、金ワイヤー、アルミワイヤーなどを使用することができるが、アルミニウムを主成分とするアルミワイヤーを用いることで、ワイヤーボンディング時の熱によって、基材2が溶融したり変形することを抑制することができる。
接合部材5で接合後に、図5(d)に示すように、樹脂充填工程S3で賦形された凹部8に未硬化の硬化性樹脂材料をポッティング(樹脂盛り)して、金属配線パターン3及び外部接続端子4と接合部材5とを一体的に被覆して被覆層7を形成する。
ポッティングで形成された未硬化の被覆層7を硬化させる方法としては、硬化性樹脂材料を硬化できれば、特に制限されず、使用する樹脂の種類に応じて適宜選択することができる。本実施形態においては、硬化性樹脂材料として、硬化のための加熱を必要としない二液硬化性樹脂材料、光硬化性樹脂材料、又は湿気硬化性樹脂材料を用いることで、基材2が溶融したり変形することを抑制することができる。。
本実施形態に係る電子装置1によれば、部品点数を削減するとともに変形可能な基材2上に形成された金属配線パターン3上に外部接続端子4を位置精度よく配置することができる。位置精度よく配置された外部接続端子4と金属配線パターン3は、はんだ5Aではんだ付けされ、あるいは導電性の線材5Bを介してワイヤーボンディングされ、接合される。
図7は電子装置1の他の製造過程を説明するための電子装置1の部分断面模式図、図8は電子装置1の他の態様を示す部分断面模式図である。
本実施形態に係る電子装置1の製造方法によれば、図7に示すように、金属配線パターン3が配置された基材2に樹脂層6を二次モールドして、基材2の他面2b上に本体部61と外部接続端子4を囲むハウジング部62が一体となった樹脂層6を形成(図7(a)参照)した後、外部接続端子4をハウジング部62に形成された挿入孔6aに圧入して、金属配線パターン3とはんだ5Aで電気的に接合してもよい(図7(b)参照)。外部接続端子4を挿入する挿入孔6aは、二次モールドでハウジング部62と一体として形成され、外部接続端子4を位置精度よく配置することができる。
はんだ5Aは、被覆層7で覆われ、必要に応じて基材2の一面2aを覆うように樹脂層6を二次成形してもよい(図7(c)参照)。
また、図8に示すように、外部接続端子4と金属配線パターン3が配置された基材2を金型に位置決めして載置した状態で樹脂層6を二次モールドすることで、図8の矢印で示すように、外部接続端子4のアンカー部62と金属配線パターン3とを二次成形された樹脂圧で密着させて電気的に接合してもよい。尚、アンカー部62には予めバネ性を有するたわみ形状を設けて金属配線パターン3との電気的接合を向上させてもよい。これにより、金属配線パターン3と外部接続端子4との電気的接合に接合部材5を使用することなく部品点数をより削減するとともに、変形可能な基材2上に形成された金属配線パターン3上に外部接続端子4を位置精度よく配置することができる。
1・・・電子装置
2・・・基材
3・・・金属配線パターン
4・・・外部接続端子
4a・・・端子部
4b・・・アンカー部
5・・・接合部材
5A・・・はんだ
5B・・・線材
6・・・樹脂層
7・・・被覆層

Claims (5)

  1. 合成樹脂材料からなり実質的に平坦な2次元形状から実質的に3次元形状に変形可能な基材と、
    前記基材上に配置された金属配線パターンと、
    前記基材に熱成形を施して前記基材の厚み方向に前記3次元形状に賦形された凹部で前記金属配線パターンと接触し、前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、
    前記外部接続端子の表面である端子表面が露出するように前記外部接続端子を囲むハウジングを形成し、前記基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、
    前記凹部で前記金属配線パターンと前記外部接続端子を電気的に接合する接合手段と、
    前記凹部に充填されて前記金属配線パターン及び前記外部接続端子と前記接合手段とを一体的に覆う被覆層と、を備えた、
    ことを特徴とする電子装置。
  2. 前記樹脂層は、前記基材の一面に前記金属配線パターンを外部から不可視にする調色された接着層を介して形成されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
  3. 前記樹脂層は、前記基材の一面とは反対側の他面には透光性の接着層を介して透明樹脂材料で形成されている、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電子装置。
  4. 合成樹脂材料からなり実質的に平坦な2次元形状から実質的に3次元形状に変形可能な基材と、
    前記基材上に配置された金属配線パターンと、
    前記基材に熱成形を施して前記基材の厚み方向に前記3次元形状に賦形された凹部で前記金属配線パターンと接触し、前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、
    前記外部接続端子の表面である端子表面が露出するように前記外部接続端子を囲むハウジングを形成し、前記基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、
    前記凹部で前記金属配線パターンと前記外部接続端子を電気的に接合する接合手段と、
    前記凹部に充填されて前記接合手段を覆う被覆層と、を備える電子装置の製造方法であって、
    前記基材を準備する工程と、
    前記基材上に前記金属配線パターンを配置する工程と、
    前記金属配線パターンが配置された前記基材と前記外部接続端子を金型に位置決めして載置して前記凹部を賦形すると同時に前記樹脂層を射出成形する工程と、
    前記金属配線パターンと前記外部接続端子とを接合手段で電気的に接合する工程と、
    前記凹部に前記被覆層を充填して前記金属配線パターン及び前記外部接続端子と前記接合手段とを一体的に被覆する被覆工程と、を順に実行する、
    ことを特徴とする電子装置の製造方法。
  5. 合成樹脂材料からなり実質的に平坦な2次元形状から実質的に3次元形状に変形可能な基材と、
    前記基材上に配置された金属配線パターンと、
    前記基材に熱成形を施して前記基材の厚み方向に前記3次元形状に賦形された凹部で前記金属配線パターンと接触し、前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、
    前記外部接続端子の表面である端子表面が露出するように前記外部接続端子を囲むハウジングを形成し、前記基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、
    前記凹部で前記金属配線パターンと前記外部接続端子を電気的に接合する接合手段と、
    前記凹部に充填されて前記接合手段を覆う被覆層と、を備える電子装置の製造方法であって、
    前記基材を準備する工程と、
    前記基材上に前記金属配線パターンを配置する工程と、
    前記金属配線パターンが配置された前記基材を金型に位置決めして載置して前記凹部を賦形すると同時に前記金属配線パターンが配置された一面とは反対側の他面を覆うように前記樹脂層を射出成形する工程と、
    前記金属配線パターンと前記外部接続端子とを接合手段で電気的に接合する工程と、
    前記凹部に前記被覆層を充填して前記金属配線パターン及び前記外部接続端子と前記接合手段とを一体的に被覆する被覆工程と、
    前記金属配線パターンが配置された一面を覆うように前記樹脂層を射出成形する工程と、を順に実行する、
    ことを特徴とする電子装置の製造方法。
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