KR20170138943A

KR20170138943A - 전자장치, 및 전자장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170138943A
Application number: KR1020170069512A
Authority: KR
Inventors: 히로키 사카모토
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2017-06-05
Publication date: 2017-12-18
Also published as: JP2017220564A; CN107484408A; CN107484408B; KR102052340B1; JP6452001B2; US10034380B2; US20170359900A1

Abstract

ESR이 낮고 용단 특성이 양호한 퓨즈 기능을 가지는 신뢰성이 양호한 전자장치, 및 이 전자장치를 저비용으로 효율적으로 제조할 수 있는 전자장치의 제조 방법을 실현한다.
배선 기판과 전자부품 사이에 개재되는 중간 접속층(4)은, 리지드 기판(11)과 플렉시블 기판(12)을 포함하고 있다. 이들 양 기판의 각각의 양 주면에는 제1 및 제2 도체부(8a, 8b) 등의 복수의 도체부가 형성되어 있다. 리지드 기판(11)에는 개구부(24)가 마련되고, 플렉시블 기판(12)의 이면 측의 도체부(17a)는, 개구부(24)의 대향 위치에 협착 형상의 퓨즈부(20)를 가지고 있다. 플렉시블 기판(12)과 리지드 기판(11)의 양 기판은 솔더(13)를 통해 접합되어 있다. 상술한 양 기판을 따로따로 제작하여, 리지드 기판(11)에 솔더 페이스트를 도포한 후, 양 기판을 서로 겹쳐 솔더 페이스트를 가열 경화시켜, 중간 접속층(4)을 제작한다.

Description

전자장치, 및 전자장치의 제조 방법{ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은 전자장치, 및 전자장치의 제조 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 칩형 적층 세라믹 콘덴서 등의 전자부품이 기판 실장된 전자장치와 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터, 칩형 적층 세라믹 콘덴서 등의 전자부품을 기판 실장하는 표면 실장 기술이 널리 알려져 있다. 또한, 이 종류의 표면 실장 기술에서는, 실장된 전자부품에 대전류가 흘러도 실장 기판의 소손이나 발화 등을 미연에 방지하기 위해, 전자부품과 배선 기판 사이에 퓨즈 기능을 포함한 중간 접속층을 개재시킨 전자장치도 활발히 연구·개발되고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 도 19에 나타내는 바와 같은 전자장치가 제안되고 있다.

이 전자장치는, 랜드 전극(101a, 101b)을 포함한 배선 기판(102)과, 배선 기판(102) 상에 실장된 전자부품(103)을 가지고, 중간 접속층(104)이, 배선 기판(102)과 전자부품(103) 사이에 개재되어 있다. 또한, 중간 접속층(104)은, 굴곡성 재료를 주체로 하는 플렉시블부(flexible portion)(105)와, 강성(剛性) 재료를 주체로 하는 한 쌍의 리지드부(rigid portion)(106a, 106b)를 포함하고, 플렉시블부(105)는 리지드부(106a, 106b)에 끼여 있다. 즉, 중간 접속층(104)은, 플렉시블부(105)와 리지드부(106a, 106b)가 일체화된 리지드 플레시블 기판으로 구성되어 있다.

그리고 이 특허문헌 1에서는, 전자부품(103)과 중간 접속층(104) 및 중간 접속층(104)과 배선 기판(102)은 각각 솔더(solder)(107, 108)를 통해 접속되어 있다.

도 20은 도 19의 X-X 화살표 방향에서 본 단면도이다.

중간 접속층(104)은, 상술한 바와 같이 플렉시블부(105)가 리지드부(106a, 106b)에 끼여 있다. 그리고 리지드부(106a, 106b)의 주면(主面)에는, 랜드 전극(101a, 101b)이나 전자부품(103)과 전기적으로 접속되는 복수의 접속 전극(109a~109d)이 형성되고, 또한 이 리지드부(106a, 106b)에는 개구부(110)가 형성되어 있다. 또한, 플렉시블부(105)는, 도체부(111)가 전자부품(103)과의 대향면에 형성되어 있다. 이 도체부(111)는 협착 형상으로 형성된 퓨즈부(112)를 가지고, 또한 상기 퓨즈부(112)는 개구부(110)의 내부에 배치되어 있다.

또한, 중간 접속층(104)은, 상기 중간 접속층(104)을 관통하는 제1 도통(導通) 비아(via)(113)와, 리지드부(106a)와 플렉시블부(105)를 도통하는 제2 도통 비아(114)와, 리지드부(106b)와 플렉시블부(105)를 도통하는 제3 도통 비아(115)를 가지고 있고, 이로써 접속 전극(109b)과 접속 전극(109b)이 전기적으로 접속되며, 중간 접속층(104)을 통해 전자부품(103)과 배선 기판(102)이 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 리지드부(106a, 106b)의 주면 적소에는 솔더 레지스트 등으로 이루어지는 보호막(116)이 형성되어 있다.

이 특허문헌 1에서는, 퓨즈부(112)를 플렉시블부(105) 상에 형성하고 있으므로, 실장된 전자부품(103)에 정격 이상의 대전류가 흘러 상기 전자부품(103)이 파손되어도 퓨즈부(112)는 오픈 상태가 된다. 그리고 상기 퓨즈부(112)가 개구부(110)의 내부에 배치되어 있기 때문에, 플렉시블부(105)로부터 리지드부(106a, 106b)로의 열확산을 억제하면서, 퓨즈부(112)를 용이하게 용단하는 것이 가능해진다.

또한, 상술한 바와 같이 퓨즈부(112)를 플렉시블부(105) 상에 형성하고 있으므로, 솔더 등을 통해 퓨즈를 설치할 필요도 없고, 따라서 솔더의 젖음 상태 등의 영향을 받을 일도 없어, 용단 특성의 편차를 억제하는 것이 가능하다고 생각된다.

국제공개 제2016/039260호(청구항 1, 8, 단락 〔0034〕~〔0036〕, 도 1, 도 2 등)

특허문헌 1에서는, 상술한 바와 같이 중간 접속층(104)이, 플렉시블부(105) 및 리지드부(106a, 106b)를 일체화한 리지드 플레시블 기판으로 구성되고, 중간 접속층(104)에 제1~제3 도통 비아(113~115)를 마련하여 전자부품(103)과 배선 기판(102) 사이의 도통성을 확보하고 있다.

그러나 제1~제3 도통 비아(113~115)는, 통상 공경(孔徑)이 작고, 이 때문에 전자부품(103)을 실장한 경우, 중간 접속층(104)의 등가직렬저항(이하, "ESR"이라고 한다.)이 커진다. 그리고 ESR이 커지면 발열량이 커져, 전자부품의 열화(劣化)나 에너지 손실을 초래할 우려가 있다.

또한, 상술한 일체 구조의 리지드 플렉시블 기판은, 리지드부(106a, 106b)와 플렉시블부(105)를 접착시키기 위한 접착 공정 등이 필요해져 고가이다. 또한, 이 리지드 플렉시블 기판을 사용하여 중간 접속층(104)을 형성하고자 하면, 상술한 바와 같이 제1~제3 도통 비아(113~115)를 마련할 필요가 있고, 그를 위해서는 비아 가공이나 도금 처리 등이 필요해진다. 즉, 특허문헌 1에서는, ESR의 증가를 초래하는데다 제조 공정이 번잡해져, 제조 비용의 고등화(高騰化)를 초래할 우려가 있다.

본 발명은 이와 같은 사정에 비추어 보아 이루어진 것이며, ESR이 낮고 용단 특성이 양호한 퓨즈 기능을 가지는 신뢰성이 양호한 전자장치, 및 이 전자장치를 저비용으로 효율적으로 제조할 수 있는 전자장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전자장치는, 배선 기판과 전자부품 사이에 중간 접속층이 개재되어, 상기 배선 기판과 상기 전자부품이 전기적으로 접속된 전자장치에서, 상기 중간 접속층은, 강성 재료를 주체로 하는 리지드 기판과, 굴곡성 재료를 주체로 하는 플렉시블 기판을 포함하고, 상기 플렉시블 기판 및 상기 리지드 기판의 각각의 양 주면에는 서로 전기적으로 절연된 복수의 도체부가 형성됨과 함께, 상기 리지드 기판은, 상기 리지드 기판에 형성된 상기 도체부 사이에 개구부가 형성되며, 상기 플렉시블 기판은, 상기 리지드 기판의 대향면 측에 형성된 상기 도체부 중 어느 하나의 도체부는, 협착 형상의 퓨즈부를 가짐과 함께, 상기 퓨즈부는 상기 개구부에 대향하는 위치에 배치되고, 상기 플렉시블 기판과 상기 리지드 기판이, 도전성 접합제를 통해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 퓨즈부를 리지드 기판의 대향면 측에 개구부와 대향하도록 배치하고, 상기 플렉시블 기판과 상기 리지드 기판을 도전성 접합제를 통해 전기적으로 접속함으로써, 전류의 경로를 굵게 할 수 있다. 또한, 전류는 플렉시블 기판 상을 통과하지 않고 리지드 기판과 플렉시블 기판 사이를 통과하기 때문에, 특허문헌 1과 같이 도통 비아를 마련할 필요는 없어지고, 전류 경로도 굵고 짧아져, ESR을 저감시키는 것이 가능해진다.

또한, 퓨즈부는 리지드 기판의 개구부에 대향하고 있기 때문에, 퓨즈부는 리지드 기판에 직접 접촉하지 않고, 퓨즈부가 순간적으로 용단하지 않는 바와 같은 전류가 회로에 흘러도, 퓨즈부로부터의 발열이 주위로 열전달되는 것을 억제하면서, 퓨즈부를 단시간에 용단하는 것이 가능해져, 중간 접속층이나 배선 기판의 발화를 미연에 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 전자장치는, 상기 전자부품이 상기 플렉시블 기판 상에 실장되고, 상기 리지드 기판은 상기 배선 기판에 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다.

즉, 퓨즈부는, 리지드 기판의 개구부와 대면하도록 배치되어 있기 때문에, 전자부품을 플렉시블 기판 상에 실장한 후라도 개구부를 통해 도전성 접합제의 퓨즈부에 대한 부착 상태를 육안으로 확인할 수 있어, 외관 검사의 용이화가 가능해진다.

또한, 본 발명의 전자장치에서는, 상기 플렉시블 기판은, 상기 플렉시블 기판에 형성된 상기 도체부의 내부에 관통 구멍이 형성되고, 상기 도전성 접합제가 상기 관통 구멍에 충전되어 있는 것이 바람직하다.

이로써 플렉시블 기판과 리지드 기판은 도전성 접합제를 통해 접합할 수 있으므로, 별도 임시 부착용 접착제를 필요로 하지 않고 리지드 기판과 플렉시블 기판을 소정 위치에 용이하게 고정하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 전자장치에서는, 상기 플렉시블 기판은, 상기 퓨즈부의 양 옆에 창문부가 형성되어 있는 것도 바람직하다.

이로써 회로에 대전류가 흘러 퓨즈부가 발열해도 주위로 열전달되는 것을 억제하면서, 상기 퓨즈부를 보다 단시간에 용단하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 전자장치에서는, 상기 리지드 기판은, 한쪽의 주면에 형성된 상기 도체부와 다른 쪽의 주면에 형성된 상기 도체부가 서로 직교 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이로써 중간 접속층을 배선 기판에 실장한 후, 후가공 등으로 배선 기판이 휘어도, 중간 접속층의 변형량을 억제할 수 있어, 전자장치의 휨 강도를 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 전자장치에서는, 상기 전자부품의 대향면에 형성된 상기 플렉시블 기판 상의 한 쌍의 상기 도체부는 도체부 간격(A)을 가지고, 상기 리지드 기판이 상기 배선 기판에 접합됨과 함께, 상기 리지드 기판과 상기 배선 기판의 측면 방향에서의 접합 거리(B)가 상기 도체부 간격(A)보다도 작은 것이 바람직하다.

이로써 반복하여 열부하가 가해져도, 리지드 기판과 전자부품의 선팽창 계수의 차이에 기인하는 국소적인 응력 집중을 완화할 수 있어, 전자부품과 중간 접속층의 접합 부분에 크랙(crack) 등의 구조 결함이 발생하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 전자장치는, 상기 플렉시블 기판이 박층화(薄層化)되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우는, 플렉시블 기판의 열용량이 작기 때문에, 퓨즈부가 발열해도 열전달이 보다 억제되어, 퓨즈부를 보다 단시간에 효과적으로 용단할 수 있다.

본 발명의 전자장치는, 금속피막이 상기 중간 접속층의 측면에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이로써, 리지드 기판의 양 주면은 비아에 비해 도체 굵기가 굵은 금속피막으로 전기적으로 접속되기 때문에, 새로운 ESR의 저감이 가능해진다. 또한, 이와 같은 금속피막을 형성함으로써, 배선 기판과 중간 접속층을 접합한 경우에 접합 상태가 넓어지는 상태가 되어, 양호한 필릿(fillet)을 용이하게 형성할 수 있고, 양호한 마무리 상태를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 전자장치는 상기 플렉시블 기판이 내열성 수지 재료를 주체로 하고 있는 것이 바람직하다.

이 경우는, 플렉시블 기판이 내열성을 가지기 때문에, 중간 접속층이나 배선 기판의 발화나 발연, 소손 등을 효과적으로 회피하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 전자장치는 상기 도전성 접합제가 솔더계 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 전자장치의 제조 방법은, 배선 기판과 전자부품 사이에 중간 접속층을 개재시킨 전자장치의 제조 방법에서, 강성 재료를 주체로 하는 리지드 모체와, 굴곡성 재료를 주체로 하는 플렉시블 모체를 준비하는 모체 준비 공정과, 상기 플렉시블 모체의 양 주면에 서로 전기적으로 절연된 복수의 도체부를 형성함과 함께, 상기 복수의 도체부 중 어느 하나의 도체부가 퓨즈부를 가지도록 형성하고, 상기 도체부의 내부에 관통 구멍을 형성하는 플렉시블 기판 제작 공정과, 상기 리지드 모체의 양 주면에 서로 전기적으로 절연된 복수의 도체부를 형성하고, 또한 상기 도체부 사이에 개구부를 형성하는 리지드 기판 제작 공정과, 상기 리지드 기판 상에 도전성 접합제를 도포하는 도포 공정과, 상기 퓨즈부가 상기 개구부와 대향하도록 상기 플렉시블 기판과 상기 리지드 기판을 배치하고, 상기 도전성 접합제를 상기 관통 구멍에 충전하면서 상기 플렉시블 기판과 상기 리지드 기판을 상기 도전성 접합제를 통해 접합하여, 상기 중간 접속층을 형성하는 중간 접속층 형성 공정을 포함하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 플렉시블 기판과 리지드 기판을 따로따로 제작하여, 양자를 도전성 접합제를 통해 접합함으로써, 고가인 리지드 플렉시블 기판을 사용하여 중간 접속층을 제작할 필요가 없어져, 간단하면서 저비용으로 ESR이 저감된 원하는 퓨즈 기능을 가지는 전자장치를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 전자장치의 제조 방법은, 상기 전자부품을 상기 플렉시블 기판 상에 실장하고, 상기 리지드 기판을 상기 배선 기판에 전기적으로 접속하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 전자장치의 제조 방법은, 상기 플렉시블 기판 제작 공정이 상기 퓨즈부의 양 옆에 창문부를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 전자장치의 제조 방법은, 상기 도포 공정이 인쇄법을 사용하여 상기 도전성 접합제를 상기 리지드 기판에 도포하는 것이 바람직하다.

이와 같이 스크린 인쇄 등의 인쇄법을 사용함으로써, 보다 균일하면서 남김없이 도전성 접합제를 리지드 기판에 도포할 수 있다.

또한, 본 발명의 전자장치의 제조 방법은, 상기 리지드 기판 제작 공정이 상기 리지드 모체의 측면에 금속피막을 형성하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 전자장치의 제조 방법은, 상기 도전성 접합제가 솔더계 재료인 것이 바람직하다.

본 발명의 전자장치에 의하면, 중간 접속층은, 강성 재료를 주체로 하는 리지드 기판과, 굴곡성 재료를 주체로 하는 플렉시블 기판을 포함하고, 상기 플렉시블 기판 및 상기 리지드 기판의 각각의 양 주면에는 서로 전기적으로 절연된 복수의 도체부가 형성됨과 함께, 상기 리지드 기판은, 상기 리지드 기판의 상기 도체부 사이에 개구부가 형성되고, 상기 플렉시블 기판은, 상기 리지드 기판의 대향면 측에 형성된 상기 도체부 중 어느 하나의 도체부는 협착 형상의 퓨즈부를 가짐과 함께, 상기 퓨즈부는 상기 개구부에 대향하는 위치에 배치되며, 상기 플렉시블 기판과 상기 리지드 기판이 도전성 접합제를 통해 전기적으로 접속되어 있으므로, 전류의 경로를 굵게 할 수 있다. 또한, 전류는 플렉시블 기판 상을 흐르지 않고 리지드 기판과 플렉시블 기판 사이를 통과하기 때문에, 특허문헌 1과 같이 도통 비아를 마련할 필요는 없어지고, 전류 경로도 굵고 짧아져, ESR을 저감시키는 것이 가능해진다.

그리고 퓨즈부는 리지드 기판의 개구부의 대향 위치에 형성되면서 플렉시블 기판과 리지드 기판은 도전성 접합제를 통해 접합되어 있으며, 직접 접합되어 있지 않기 때문에 퓨즈부에 순간적으로 용단하지 않는 바와 같은 전류가 회로에 흘러도, 퓨즈부로부터의 발열이 주위로 열전도되는 것을 억제하면서 퓨즈부를 단시간에 용단하는 것이 가능해져, 중간 접속층이나 배선 기판의 발화 등을 미연에 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 전자장치의 제조 방법에 의하면, 상술한 모체 준비 공정, 플렉시블 기판 제작 공정, 리지드 기판 제작 공정, 도포 공정, 및 중간 접속층 형성 공정을 포함하고 있으므로, 플렉시블 기판과 리지드 기판을 따로따로 제작하여, 양자를 도전성 접합제로 접합하고 있기 때문에, 고가인 일체 구조의 리지드 플렉시블 기판을 사용하여 중간 접속층을 제작할 필요가 없어져, 간단하면서 저비용으로 ESR이 저감된 원하는 퓨즈 기능을 가지는 전자장치를 제조할 수 있다. 또한, 플렉시블 기판과 리지드 기판을 도전성 접합제로 접합하므로, 리지드 기판과 플렉시블 기판을 임시 부착용 접착제로 접착할 필요도 없어져, 제조 공정의 간소화가 가능해진다. 또한, 도전성 접합제를 리지드 기판에 도포하고, 상기 도전성 접합제를 통해 중간 접속층 내의 전기적 도통을 확보하고 있기 때문에, 도통 비아를 제작하기 위한 비아 가공이나 도금 처리가 불필요해진다. 또한, 일정 사이클로 반복하여 열부하가 가해져도 단선 불량의 발생을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자장치의 한 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 플렉시블 기판의 한 실시형태를 나타내는 평면도이다.
도 4는 플렉시블 기판의 한 실시형태를 나타내는 저면도이다.
도 5는 리지드 기판의 한 실시형태를 나타내는 평면도이다.
도 6은 리지드 기판의 한 실시형태를 나타내는 저면도이다.
도 7은 중간 접속층의 평면도이다.
도 8은 비교형태의 전류 경로를 나타내는 중간 접속층의 단면도이다.
도 9는 본 실시형태의 전류 경로를 나타내는 중간 접속층의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 전자장치의 제조 방법의 한 실시형태를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 플렉시블 집합 기판의 한 실시형태를 나타내는 평면도이다.
도 12는 리지드 집합 기판의 한 실시형태를 나타내는 평면도이다.
도 13은 본 제조 방법의 제조 공정의 한 실시형태를 나타내는 사시도(1/4)이다.
도 14는 본 제조 방법의 제조 공정의 한 실시형태를 나타내는 사시도(2/4)이다.
도 15는 본 제조 방법의 제조 공정의 한 실시형태를 나타내는 사시도(3/4)이다.
도 16은 상기 제조 방법의 제조 공정의 한 실시형태를 나타내는 사시도(4/4)이다.
도 17은 크랙 진전율(χ)을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 시료 번호 1~3의 각 시료의 크랙 진전율의 분포를 나타내는 도면이다.
도 19는 특허문헌 1에 기재된 전자장치의 단면도이다.
도 20은 도 19의 X-X 화살표 방향에서 본 단면도이다.

다음으로, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 기초하여 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자장치의 한 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 평면도이다.

이 전자장치는, 제1 및 제2 랜드 전극(1a, 1b)이 표면에 형성된 배선 기판(2)과, 칩형 적층 세라믹 콘덴서 등의 세라믹 재료를 주체로 하여 형성된 전자부품(3)을 가지고 있다. 그리고 배선 기판(2)과 전자부품(3) 사이에 중간 접속층(4)이 개재되고, 전자부품(3)은 솔더(도전성 접합제)(5a, 5b)를 통해 중간 접속층(4)에 실장되며, 전자부품(3)을 실장한 중간 접속층(4)이 배선 기판(2)에 전기적으로 접속되어 있다.

전자부품(3)은, 세라믹 재료로 이루어지는 부품 소체(6)의 양 단부(端部)에는 제1 및 제2 외부전극(7a, 7b)이 각각 형성되어 있다. 이들 제1 및 제2 외부전극(7a, 7b)은, 중간 접속층(4)의 표면에 형성된 제1 및 제2 도체부(8a, 8b)에 솔더(5a, 5b)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 배선 기판(2)의 표면에 형성된 제1 및 제2 랜드 전극(1a, 1b)은, 솔더(10a, 10b)를 통해 중간 접속층(4)에 전기적으로 접속되어 있다.

중간 접속층(4)은, 강성 재료를 주체로 하는 리지드 기판(11)과, 굴곡성 재료를 주체로 하는 플렉시블 기판(12)을 포함하고, 이들 리지드 기판(11)과 플렉시블 기판(12)은 솔더(13)를 통해 접합되어 있다.

도 3은 플렉시블 기판(12)의 평면도이다.

이 플렉시블 기판(12)은, 상술한 바와 같이, 플렉시블 모체(14)의 표면(한쪽의 주면)에 제1 및 제2 도체부(8a, 8b)가 형성되어 있다. 이 제1 및 제2 도체부(8a, 8b)는, 전자부품(3)의 외부전극(7a, 7b)과 전기적으로 접속되면서, 서로 전기적으로 절연되도록 도체부 간격(A)을 가지고 있다. 그리고 제1 및 제2 도체부(8a, 8b)의 내부에는 제1 및 제2 관통 구멍(15a, 15b)이 각각 형성되어 있다. 또한, 이 플렉시블 기판(12)은, 후술하는 퓨즈부의 양 옆에 대응하는 위치에 한 쌍의 창문부(16a, 16b)가 형성되어 있다.

도 4는 플렉시블 기판(12)의 저면도이다.

플렉시블 기판(12)은, 플렉시블 모체(14)의 이면(다른 쪽의 주면)에 제3 및 제4 도체부(17a, 17b)가 형성되어 있다.

제3 도체부(17a)는, 대략 L자 형상으로 형성된 주(主)도체부(18)와, 플렉시블 모체(14)의 한쪽의 측면을 따르는 바와 같은 형태로 상기 플렉시블 모체(14)의 대략 중앙부에 형성된 부(副)도체부(19)와, 주도체부(18)와 부도체부(19)를 접속하는 퓨즈부(20)를 가지고, 상기 퓨즈부(20)는, 제1 및 제2 창문부(16a, 16b) 사이에 위치하도록 협착 형상으로 형성되어 있다.

또한, 제4 도체부(17b)는 제2 도체부(8b)와 대략 동일한 형상으로 형성되어 있다.

그리고 제3 도체부(17a)와 제4 도체부(17b)가 솔더(13)를 통해 전기적으로 접촉을 하지 않도록 솔더 레지스트 등으로 이루어지는 보호막(21a, 21b)이 형성되어 있다.

플렉시블 기판(12)에 사용되는 기판 재료, 즉 플렉시블 모체(14)로는, 굴곡성을 가지는 재료를 주체로 하고 있으면 특별히 한정되는 것이 아니지만, 통상은 양호한 내열성을 가지는 폴리이미드 수지를 주체로 한 것이 즐겨 사용된다.

이와 같이 플렉시블 기판(12)이 내열성을 가짐으로써, 가령 퓨즈부(20)가 순간적으로 용단하지 않을 정도의 전류가 흘러 상기 퓨즈부(20)가 발열해도, 중간 접속층(4)이나 배선 기판(2)이 발화, 발연하거나 소손하는 것을 회피하는 것이 가능해진다.

플렉시블 모체(14)의 두께는, 특별히 한정되는 것이 아니지만 가능한 한 박층인 것이 바람직하며, 바람직하게는 100㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 12.5~25㎛이다.

이와 같이 플렉시블 모체(14)를 박층화함으로써, 플렉시블 모체(14)를 포함하는 플렉시블 기판(12)도 박층화할 수 있다. 그리고 이와 같이 박층화된 플렉시블 기판(12)은 열용량이 작기 때문에, 퓨즈부(20)가 발열해도, 주위로의 열전달은 보다 한층 되기 어려워져, 보다 단시간에 퓨즈부(20)를 용단하는 것이 가능해진다.

도 5는 리지드 기판(11)의 평면도이다.

이 리지드 기판(11)은, 리지드 모체(22)의 표면(한쪽의 주면)에 제5~제7 도체부(23a~23c)가 형성되어 있다. 구체적으로는 제5 및 제6 도체부(23a, 23b)는, 리지드 모체(22)의 양 단부 근방에 직사각형상으로 형성되고, 제7 도체부(23c)는, 상술한 제3 도체부(17a)의 부도체부(19)와 마찬가지로, 리지드 모체(22)의 한쪽의 측면을 따르는 바와 같은 형태로 상기 리지드 모체(22)의 대략 중앙부에 형성되어 있다. 그리고 이 리지드 모체(22)의 대략 중앙, 즉 제5 도체부(23a)와 제6 도체부(23b) 사이에는 개구부(24)가 관통하여 마련되어 있다. 또한, 리지드 모체(22)의 양 측면에는 금속피막(25a, 25b)이 형성되어 있다.

금속피막(25a, 25b)에 사용되는 금속 재료는, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 통상은 제1~제7 도체부(8a, 8b, 17a, 17b, 23a~23c)나 후술하는 제8 및 제9 도체부와 동일한 금속 재료로 형성된다. 예를 들면, 이들 각 도체부가 Cu로 형성되어 있는 경우는, 통상 금속피막(25a, 25b)도 Cu로 형성된다.

이와 같이 중간 접속층(4)을 형성하는 리지드 기판(11)의 측면에 금속피막(25a, 25b)이 형성되어 있으므로, 솔더링한 경우에 배선 기판(2)과 중간 접속층(4)의 접속 상태가 넓어져 양호한 필릿을 용이하게 형성할 수 있고, 양호한 마무리 상태를 얻을 수 있다.

또한, 이 리지드 기판(11)은, 금속피막(25a)을 통해 제5 도체부(23a)와 제6 도체부(23b)가 전기적으로 접촉하지 않도록 솔더 레지스트 등으로 이루어지는 보호막(26)이 형성되어 있다.

도 6은 리지드 기판(11)의 저면도이다.

리지드 모체(22)의 이면(다른 쪽의 주면)은, 제8 및 제9 도체부(27a, 27b)가, 상기 제5 및 제6 도체부(23a, 23b)와 직교 형상으로 상기 리지드 모체(22)의 측면을 따르도록 형성되어 있다. 그리고 이로써 전자부품(3)이 실장되는 플렉시블 기판(12)의 제1 및 제2 도체부(8a, 8b)와 배선 기판(2)에 접속되는 리지드 기판(11)의 제8 및 제9 도체부(27a, 27b)는 접합 방향이 직교 형상이 되기 때문에, 제1 및 제2 도체부(8a, 8b)와 제8 및 제9 도체부(27a, 27b)가 동일 방향으로 형성된 경우에 비해, 배선 기판에 실장된 후, 후가공 등으로 배선 기판(2)이 휘어도 중간 접속층(4)의 변형량을 억제할 수 있어, 전자장치의 휨 강도를 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 이 리지드 모체(22)의 이면에는, 솔더(10a, 10b)의 접합 거리(B)가 도체부 간격(A)보다도 작아지도록 솔더 레지스트 등으로 이루어지는 보호막(28a, 28b)이 형성되어 있고, 이로써 전자장치의 기계적 강도를 향상시키고 있다.

즉, 리지드 기판(11)을 형성하는 기판 재료, 즉 리지드 모체(22)는, 강성을 가지는 재료를 주체로 하고 있으면 특별히 한정되는 것이 아니지만, 통상은 유리 에폭시 수지가 즐겨 사용된다. 이 경우, 부품 소체(6)의 주성분인 세라믹 재료와 배선 기판(2)을 형성하는 유리 에폭시 수지에서는 선팽창 계수가 다르다. 따라서, 반복하여 열부하가 가해지면, 전자부품(3)과 중간 접속층(4)을 접속하는 솔더(5a, 5b)에 응력이 집중되어, 상기 솔더(5a, 5b)에 크랙 등의 구조 결함이 발생할 우려가 있다.

그런데 접합 거리(B)를 도체부 간격(A)보다 작게 설정하면(B＜A), 반복하여 열부하가 가해져도, 접합 거리(B)가 짧기 때문에 중간 접속층(4)이 변형되기 쉬워지므로 응력이 완화된다. 그 결과, 솔더(5a, 5b)에 발생하는 응력을 완화할 수 있고, 이로써 크랙 등의 구조 결함을 억제하는 것이 가능해져, 전자장치의 기계적 강도의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 리지드 모체(22)의 두께는 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 0.2~1.0㎜ 정도의 두께를 가지는 것을 사용할 수 있다.

도 7은 중간 접속층(4)의 평면도이다.

즉, 중간 접속층(4)은, 플렉시블 기판(12)과 리지드 기판(11)이 솔더(13)를 통해 접합되어 있고, 플렉시블 기판(12)의 제1 및 제2 관통 구멍(15a, 15b)에는 솔더(13)가 충전되어 있다. 그리고 전자부품(3)의 제1 외부전극(7a)은, 제1 도체부(8a), 솔더(13), 제3 도체부(17a), 솔더(13), 제5 및 제7 도체부(23a, 23c), 금속피막(25b), 제9 도체부(27b), 솔더(10a)를 통해 배선 기판(2)의 랜드 전극(1a)에 접합 거리(B)로 접합된다. 한편, 전자부품(3)의 제2 외부전극(7b)은, 제2 도체부(8b), 솔더(13), 제4 도체부(17b), 솔더(13), 제6 도체부(23b), 금속피막(25a), 제8 도체부(27a), 솔더(10b)를 통해 배선 기판(2)의 랜드 전극(1b)에 접합 거리(B)로 접합된다.

이와 같이 하여 전자부품(3)은 중간 접속층(4)의 플렉시블 기판(12)에 실장되고, 중간 접속층(4)의 리지드 기판(11)은 배선 기판(2)에 전기적으로 접속된다.

이와 같이 형성된 전자장치에서는, 종래의 일체 구조의 리지드 플렉시블 기판으로 중간 접속층을 형성한 경우와 같이, 공경이 작은 복수의 도통 비아를 중간 접속층에 마련하여 전자부품과 배선 기판 사이의 도통성을 확보할 필요는 없고, 솔더 접합에 의해 도통성을 확보하고 있으므로, ESR을 저감할 수 있다.

또한, 리지드 기판(11)에서는, 제7 도체부(23c)와 제9 도체부(27b)가 금속피막(25b)을 통해 전기적으로 접속되고, 제6 도체부(23b)와 제8 도체부(27a)가 금속피막(25a)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 도통 비아로 도통성을 확보하는 경우와는 달리, 도체 굵기가 굵은 금속피막(25a, 25b)으로 리지드 기판(11)의 양 주면 사이의 도통성이 확보되고 있으므로, 보다 한층 ESR의 저감이 가능해진다.

또한, 전자부품(3)을 솔더(5a, 5b)로 플렉시블 기판(12)에 실장해도, 퓨즈부(20)는 리지드 기판(11)의 개구부에 대향하고 있기 때문에, 솔더(5a, 5b)의 퓨즈부(20)에 대한 부착 상태를 육안으로 확인할 수 있어, 외관 검사의 용이화가 가능해진다.

또한, 본 실시형태에서는, 리지드 기판(11)과 플렉시블 기판(12)을 솔더(13)로 접합하고 있으므로, 별도 임시 부착용 접착제를 필요로 하지 않고 리지드 기판(11)과 플렉시블 기판(12)을 소정 위치에 용이하게 고정하는 것이 가능해진다.

또한, 퓨즈부(20)는, 솔더(13)와 직접적으로 접촉하지 않고, 플렉시블 기판(12)의 이면 측에 리지드 기판(11)과 대향하도록 형성되어 있으므로, 퓨즈부(20)가 순간적으로 용단하지 않을 정도의 전류가 흘러 상기 퓨즈부(20)가 발열해도, 주위로 열전달되는 것을 억제하면서, 퓨즈부(20)를 단시간에 용단할 수 있어, 중간 접속층(4)이나 배선 기판(2)이 발화되는 것을 미연에 방지하는 것이 가능해진다.

그리고 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이 퓨즈부(20)를 리지드 기판(11)과 대면하도록 플렉시블 기판(12)의 이면 측에 마련하고 있으므로, 퓨즈부를 플렉시블 기판(12)의 표면 측에 마련한 경우에 비해, 보다 효과적으로 ESR을 저감하는 것이 가능하다.

즉, 도 8은 비교형태의 중간 접속층을 모식적으로 나타내는 주요부 단면도이고, 도 9는 본 실시형태의 중간 접속층을 모식적으로 나타내는 주요부 단면도이다.

도 8의 비교형태에서는, 리지드 기판(11')은, 리지드 모체(22')의 표면에 도체부(23')가 형성되고, 리지드 기판(11')의 표면에 플렉시블 기판(12')이 형성되어 있다. 그리고 플렉시블 기판(11')은 플렉시블 모체(14')의 표면에 퓨즈부를 포함하는 도체부(8')가 형성되고, 플렉시블 모체(14')에는 관통 구멍이 마련되며, 상기 관통 구멍에는 도체부(8')의 일부를 덮도록 솔더(13')가 형성되어 있다.

그리고 이 비교형태에서는, 전자장치에 전압이 인가되면, 전류는 화살표(B)로 나타내는 바와 같이, 도체부(23')로부터 솔더(13')를 거쳐 플렉시블 기판(12') 상의 퓨즈부를 가지는 도체부(8')를 통과한다.

이에 반하여 도 9의 본 실시형태에서는, 리지드 기판(11)은, 리지드 모체(22)의 표면에 도체부(23)가 형성되고, 플렉시블 기판(12)은, 플렉시블 모체(14)의 이면 측에 퓨즈부를 포함하는 도체부(8)가 형성되며, 리지드 기판(11)과 플렉시블 기판(12)은 솔더(13)를 통해 접합되어 있다.

그리고 본 실시형태에서는, 전자장치에 전압이 인가되면, 전류는 화살표(C)로 나타내는 바와 같이, 도체부(23)로부터 솔더(13)를 통해 플렉시블 기판(12)의 이면 측의 도체부(8)를 통과한다.

즉, 본 실시형태에서는, 전류는 비교형태와 같이 플렉시블 기판(12')의 표면 측을 통과하지 않고, 플렉시블 기판(12)의 이면 측을 통과하기 때문에 전류 경로가 짧아, ESR의 저하가 가능해진다.

그리고 본 전자장치에서는, 퓨즈부(20)가 순간적으로는 용단하지 않는 바와 같은 전류가 회로에 흘러도, 퓨즈부(20)로부터의 발열이 주위로 열전도되는 것을 억제하면서, 단시간에 용단할 수 있어, 중간 접속층(4)이나 배선 기판(2)의 발화를 미연에 방지하는 것이 가능해진다.

다음으로, 상기 전자장치의 제조 방법을 자세히 서술한다.

이 종류의 전자장치는, 생산성 등의 관점에서 다수의 전자부품을 대형 기판 상에 실장하고, 이러한 대형 기판을 종횡으로 절단하여 개편화(個片化)하여, 전자장치를 효율적으로 취득하는 다수개 취득 방식이 채용되는 것이 일반적이다.

따라서, 본 실시형태에서도 다수개 취득 방식으로 전자장치를 취득하는 방법을 설명한다.

도 10은 본 전자장치의 제조 방법의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다.

우선, 단계(S1)에서는, 플렉시블 기판의 집합체인 플렉시블 집합 기판 및, 리지드 기판의 집합체인 리지드 집합 기판을 각각 따로따로 제작한다.

도 11은 플렉시블 집합 기판(31)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 대형 플렉시블 모체(32)를 준비한다. 이 플렉시블 모체(32)의 두께는, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 상술한 바와 같이 개편화된 플렉시블 기판(12)의 열확산을 억제하여, 퓨즈부(20)의 용단을 용이하게 하는 관점에서는 가능한 한 박층인 것이 바람직하고, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 12.5~25㎛이다.

그리고 이 대형 플렉시블 모체(32)에 대하여, 주지의 포토리소그래피 기술을 적용하여, 플렉시블 모체(32)의 표면에 제1 및 제2 도체부(8a, 8b)를 한 세트로 한 도체부 군을 매트릭스 형상으로 복수 제작한다. 마찬가지로, 플렉시블 모체(32)의 이면에도 제3 및 제4 도체부(17a, 17b)를 한 세트로 한 도체부 군을 매트릭스 형상으로 복수 제작하고, 또한 제3 및 제4 도체부(17a, 17b)가 서로 전기적으로 접촉하지 않도록, 소정 부분에 솔더 레지스트 등을 도포하고 건조시켜, 보호층(21a, 21b)을 형성한다(도 3, 도 4 참조). 이어서, 드릴 등의 천공기를 사용하여, 이들 제1 및 제2 도체부(8a, 8b) 또는 제3 및 제4 도체부(17a, 17b)의 내부에 제1 및 제2 관통 구멍(15a, 15b)을 관통하여 마련하고, 또한 이면의 퓨즈부의 양 옆의 소정 부분에 레이저 광을 조사하여 한 쌍의 창문부(16a, 16b)를 제작한다. 그리고 그라인더(grinder) 등의 연마 도구를 사용하여, 긴 쪽 방향의 소정 부분에 슬릿(slit) 형상 개구부(33a~33d)를 형성하고, 이로써 플렉시블 집합 기판(31)이 제작된다.

도 12는 리지드 집합 기판(34)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

우선, Cu 등의 금속 박막이 표리 양면에 형성된 유리 에폭시 수지 등의 수지 재료를 주체로 한 대형 리지드 모체(35)를 준비한다. 리지드 모체(35)의 두께는, 상술한 바와 같이, 예를 들면 0.2~1.0㎜ 정도의 것을 사용할 수 있다.

그리고 이 대형 리지드 모체(35)에 대하여, 플렉시블 모체(32)의 슬릿 형상 개구부(33a~33d)에 대응하는 위치를 그라인더 등의 연마 도구로 가공하여, 리지드 모체(35)에도 슬릿 형상 개구부를 형성한다. 그 후, 이 슬릿 형상 개구부에 전해 도금이나 무전해 도금 등의 도금 처리를 실시하여, 금속피막(25a, 25b)이 되는 Cu 등의 금속 재료(36a~36d)를 상기 슬릿 형상 개구부의 내벽에 형성한다. 다음으로, 주지의 포토리소그래피 기술을 적용하여, 리지드 모체(35)의 표면에 제5~제7 도체부(23a~23c)를 한 세트로 한 도체부 군을 매트릭스 형상으로 복수 제작하고, 또한 리지드 모체(35)의 이면에 제8 및 제9 도체부(27a, 27b)를 한 세트로 한 도체부 군을 매트릭스 형상으로 복수 제작한다. 이어서, 드릴 등의 천공기를 사용하여, 대형 리지드 모체(35)의 소정 부분에 개구부(24)를 관통하여 마련한다. 또한, 제5 도체부(23a)와 제6 도체부(23b), 및 제8 도체부(27a)와 제9 도체부(27b)가 접촉하지 않도록 리지드 모체(35)의 표리 양면의 소정 부분에 솔더 레지스트 등을 도포하고 건조시켜, 보호층(26, 28a, 28b)을 형성한다(도 5, 도 6 참조). 이로써 리지드 집합 기판(34)이 제작된다.

이와 같이 단계(S1)에서는, 플렉시블 집합 기판(31)과 리지드 집합 기판(34)을 따로따로 제작한다(도 13(a) 참조).

다음으로, 단계(S2)(도 10)로 나아가, 리지드 집합 기판(34)의 소정 부분에 솔더 페이스트를 인쇄한다. 즉, 도 13(b)에 나타내는 바와 같이, 소정 패턴의 메탈 마스크(37)를 사용하여, 스퀴즈(squeeze)(39)를 화살표(D) 방향으로 가동시켜 스크린 인쇄하고, 리지드 집합 기판(34) 상의 소정 부분에 솔더 페이스트(40a, 40b)를 도포한다.

다음으로, 단계(S3)로 나아가, 도 14(c)에 나타내는 바와 같이, 제1 및 제2 관통 구멍(15a, 15b) 내에 솔더 페이스트(40a, 40b)가 충전되도록, 플렉시블 집합 기판(31)을 리지드 집합 기판(34) 상에 서로 겹치고, 계속되는 단계(S4)에서는, 도 14(d)에 나타내는 바와 같이, 리플로우로(reflow furnace)(42)를 통과시켜 리플로우 가열을 실시하여, 솔더 페이스트(40)를 가열 경화시킨다. 그리고 이로써 플렉시블 집합 기판(31)과 리지드 집합 기판(34)이 솔더(13)를 통해 접합된 중간 접속층 집합체(43)를 얻는다.

다음으로, 단계(S5)로 나아가, 도 15(e)에 나타내는 바와 같이, 소정 패턴의 메탈 마스크(44)를 사용하여, 스퀴즈(45)를 화살표(E) 방향으로 가동시켜 스크린 인쇄하고, 제1 및 제2 도체부(8a, 8b) 상에 솔더 페이스트(46a, 46b)를 도포한다.

다음으로, 단계(S6)로 나아가, 도 15(f)에 나타내는 바와 같이, 전자부품(3)을 플렉시블 집합 기판(31)에 올려 놓고, 잇따르는 단계(S7)에서는, 도 16(g)에 나타내는 바와 같이, 리플로우로(47)를 통과시켜 리플로우 가열을 실시하고, 이로써 전자부품(3)은 솔더(5a, 5b)를 통해 플렉시블 집합 기판(31) 상에 실장된다.

다음으로, 단계(8)에서는, 도 16(h)에 나타내는 바와 같이, 다이싱 소(dicing saw) 등의 절단기(48)로 종횡으로 절단하여 개편화한다.

이어서, 단계(S9)로 나아가, 배선 기판(2)의 랜드 전극(1a, 1b) 상에, 소정 접합 거리(B)로 솔더 페이스트를 도포하고, 다시 리플로우로를 통과시켜 가열 경화시키고, 이로써, 중간 접속층(4)이 솔더(10a, 10b)를 통해 배선 기판(2)에 전기적으로 접속되어, 전자장치가 제조된다.

이와 같이 본 제조 방법에서는, 강성 재료를 주체로 하는 리지드 모체(22)와, 굴곡성 재료를 주체로 하는 플렉시블 모체(14)를 준비하는 모체 준비 공정과, 플렉시블 모체(14)의 양 주면에 서로 전기적으로 절연된 제1~제4 도체부(8a, 8b, 17a, 17b)를 형성함과 함께, 제3 도체부(17a)가 퓨즈부(20)를 가지도록 형성하고, 제1 및 제2 도체부(8a, 8b)(또는 제3 및 제4 도체부(17a, 17b))의 내부에 제1 및 제2 관통 구멍(15a, 15b)을 형성하는 플렉시블 기판 제작 공정과, 리지드 모체(22)의 양 주면에 서로 전기적으로 절연된 제5~제9 도체부(23a~23c, 27a, 27b)를 형성하고, 또한 상기 리지드 모체(22)의 중앙 부위에 개구부(24)를 형성하는 리지드 기판 제작 공정과, 제5 도체부(23a)와 제6 도체부(23b)가 서로 접촉하지 않도록 솔더(13)를 리지드 기판(11)에 도포하는 도포 공정과, 퓨즈부(20)가 개구부(24)와 대향하도록 플렉시블 기판(12)과 리지드 기판(11)을 배치하고, 솔더(13)를 제1 및 제2 관통 구멍(15a, 15b)에 충전하면서 플렉시블 기판(12)과 리지드 기판(11)을 솔더(13)를 통해 접합하여, 중간 접속층(4)을 형성하는 중간 접속층 형성 공정을 포함하고 있으므로, 플렉시블 기판(12)과 리지드 기판(11)을 따로따로 제작하여, 양자를 솔더로 접합하고 있기 때문에, 고가인 일체 구조의 리지드 플렉시블 기판을 사용하여 중간 접속층을 제작할 필요가 없어져, 간단하면서 저비용으로 ESR이 저감된 원하는 퓨즈 기능을 가지는 전자장치를 제조할 수 있다.

또한, 리지드 기판(11)과 플렉시블 기판(12)을 솔더(13)로 접합하여 중간 접속층(4)을 형성하고 있기 때문에, 리지드 기판(11)과 플렉시블 기판(12)의 별도 임시 부착용 접착제를 필요로 하지 않아, 제조 공정의 간소화가 가능해진다.

또한, 솔더(13)를 제1 및 제2 관통 구멍(15a, 15b)의 내부에 도포하여, 상기 솔더(13)를 통해 중간 접속층(4) 내의 전기적 도통을 확보하고 있기 때문에, 도통 비아를 제작하기 위한 비아 가공이나 도금 처리가 불필요해지고, 또한 일정 사이클로 반복하여 열부하가 가해져도 단선 불량의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능한 것은 말할 것도 없다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 도전성 접합제에 솔더를 사용하고 있지만, 그 밖의 도전성 접착제여도 되는 것은 말할 것도 없다.

다음으로, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.

실시예

중간 접속층에 적층 세라믹 콘덴서를 실장하여, 히트 사이클(heat cycle) 시험을 실시했다.

〔플렉시블 기판의 제작〕

두께 25㎛의 폴리이미드 수지의 표리 양면에 두께가 18㎛인 동박이 부착된 길이 8.0㎜, 폭 6.2㎜의 플렉시블 모체를 준비했다.

이어서, 이 플렉시블 모체에 포토리소그래피 기술을 적용하여, 상기 플렉시블 모체의 표면 소정 부분에 세로 4.8㎜, 가로 2.1㎜의 제1 및 제2 도체부를 형성했다. 또한, 도체부 간격(A)은 3.5㎜로 했다.

마찬가지로 플렉시블 모체의 이면 측에도, 직사각형부가 세로 4.8㎜, 가로 2.05㎜이고 상기 직사각형부와 이어지는 부분이 세로 1.6㎜, 가로 2.5㎜의 주도체부와, 세로 2.0㎜, 가로 1.6㎜의 부도체부와, 이들 주도체부와 부도체부를 접속하는 세로 1.0㎜, 가로 0.3㎜의 협착 형상의 퓨즈부로 이루어지는 제3 도체부를 제작했다. 또한, 세로 4.8㎜, 가로 2.05㎜의 제4 도체부를 제작했다.

다음으로, 드릴을 사용하여, 제1 및 제2 도체부의 내부에, 세로 방향으로 이어지도록 직경 1.35㎜의 관통 구멍 3개를 뚫고, 또한 레이저 광을 조사하여, 퓨즈부의 양 옆에 세로 1.15㎜, 가로 0.7㎜의 창문부를 마련했다. 그리고 마지막으로 플렉시블 모체의 표면 소정 부분에 솔더 레지스트를 도포하고 건조시켜, 이로써 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같은 플렉시블 기판을 제작했다.

〔리지드 기판의 제작〕

두께 18㎛의 동박이 양 주면 전역에 형성된 길이 8.0㎜, 폭 6.2㎜, 두께 0.6㎜의 유리 에폭시 수지를 주체로 한 리지드 모체를 준비했다.

다음으로, 포토리소그래피 기술을 적용하여, 리지드 모체 표면의 단면(端面) 근방에 세로 4.2㎜, 가로 2.05㎜의 제5 및 제6 도체부를 제작하고, 또한 대략 중앙에는 측면을 따르도록 세로 1.85㎜, 가로 2.0㎜의 제7 도체부를 형성했다. 또한, 리지드 모체의 이면에는 제5 및 제6 도체부와 직교 형상이 되도록 세로 1.5㎜, 가로 3.0㎜의 제8 및 제9 도체부를 제작했다. 또한, 리지드 모체의 양 측면에 도금 처리를 실시하여, 두께가 20㎛인 Cu 피막을 형성했다.

그리고 마지막으로 리지드 기체(基體)의 이면 소정 부분에 솔더 레지스트를 도포하고 건조시켜, 이로써 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같은 리지드 기판을 제작했다.

〔중간 접속층의 형성〕

Ag 함유량이 3.0wt%, Cu 함유량이 0.5wt%인 Sn-Ag-Cu계 솔더 페이스트를 사용하여, 상기 솔더 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 리지드 기판의 소정 부분에 도포한 후, 최고 온도 235~250℃로 조정된 리플로우로를 통과시켜 리플로우 가열을 실시하고, 이로써 솔더 페이스트를 가열 경화시켜 중간 접속층을 제작했다.

〔시료의 제작〕

길이 5.7㎜, 폭 5.0㎜, 높이 2.7㎜의 적층 세라믹 콘덴서를 준비했다.

이어서, 스크린 인쇄를 사용하여, 플렉시블 기판의 제1 및 제2 도체부에 상기 솔더 페이스트를 도포하고, 그 후, 적층 세라믹 콘덴서를 플렉시블 기판 상에 올려 놓았다. 그리고 이것을 다시 상기 리플로우로에 통과시켜 솔더 페이스트를 가열 경화시키고, 이로써 적층 세라믹 콘덴서를 중간 접속층에 실장했다.

이어서, 리지드 기판과의 접합 거리(B)가 각각 3㎜, 3.6㎜ 및 4㎜가 되도록 배선 기판 상에 솔더 페이스트를 스크린 인쇄하고, 상기 배선 기판 상에 중간 접속층을 올려놓고, 리플로우로를 통과시켜 솔더 페이스트를 가열 경화시켜, 이로써 시료 번호 1~3의 시료를 제작했다.

〔시료의 평가〕

상술과 같이 하여 제작된 시료 번호 1~3의 각 시료 10개에 대해, 히트 사이클 시험을 실시하고, 광학현미경으로 시험 후의 시료를 관찰하여 신뢰성을 평가했다.

여기서, 히트 사이클 시험은, 액조(液槽) 냉열 충격 시험 장치를 이용하여, -55℃의 저온 액조에 5분간 침지, +125℃의 고온 액조에 5분간 침지하는 프로필을 1사이클로 하여 1000사이클 실시했다.

도 17은 측정 시료의 주요부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.

즉, 중간 접속층(51)은, 리지드 기판(52)과 플렉시블 기판(53) 사이에 솔더(54)가 개재되어 있다. 그리고 적층 세라믹 콘덴서(55)는, 세라믹 재료를 주성분으로 한 부품 소체(56)의 단부에 외부전극(57)이 형성되어 있고, 적층 세라믹 콘덴서(55)는 솔더(58)를 통해 중간 접속층(51)에 실장되어 있다. 도면 중, 흑색 부분은 크랙이 생긴 크랙 길이(L)를 나타내고, 백색 부분은 크랙이 생기지 않은 잔존부 길이(R)를 나타내고 있다.

그리고 본 실시예에서는 크랙 진전율(χ)을 수학식(1)로 정의하여 신뢰성을 평가했다.

χ=(L/(L+R))×100: (1)

여기서, L은 상술한 크랙 길이(㎜), R은 잔존부 길이(㎜)이다.

즉, 〔발명을 실시하기 위한 구체적인 내용〕의 항목에서도 서술한 바와 같이, 부품 소체(56)의 주성분인 세라믹 재료와 리지드 기판(52)의 주체가 되는 유리 에폭시 수지에서는 선팽창 계수가 다르기 때문에, 반복하여 열부하가 가해지면, 적층 세라믹 콘덴서(55)와 중간 접속층(51) 사이에 개재하는 솔더(58)에 응력이 집중되는 경향이 있다.

따라서, 본 실시예에서는, 상기 수학식(1)에 기초하여 크랙 진전율(χ)을 구하여, 신뢰성을 평가했다.

표 1은 그 측정 결과를 나타내고 있고, 각 시료 10개 중의 최대값, 최소값, 및 각 크랙 진전율(χ)로부터 구한 평균값을 나타내고 있다.

또한, 도 18은 시료 번호 1~3의 각 시료의 크랙 진전율의 분포를 나타내고 있다. 가로축이 접합 거리(B)(㎜), 세로축이 크랙 진전율(χ)(%)이고, 도면 중, ◆ 표시는 각 10개의 평균값을 나타내고 있다.

이 표 1 및 도 18로부터 분명한 바와 같이, 시료 번호 2 및 3은, 접합 거리(B)가 3.6㎜, 4.0㎜이고, 도체부 간격(A)(=3.5㎜)보다도 크기 때문에, 크랙 진전율(χ)의 편차도 크고, 평균값도 26%, 31%로 커졌다.

이에 반하여 시료 번호 1은, 접합 거리(B)가 3.0㎜이고 도체부 간격(A)보다도 작기 때문에, 크랙 진전율(χ)의 편차를 작게 할 수 있어, 평균값도 16%로 저감할 수 있는 것을 알 수 있었다.

이상으로부터 신뢰성 향상이라는 관점에서는 접합 거리(B)는 도체부 간격(A)보다도 작은 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.

장치 자체의 대형화를 초래하지도 않고, 용단 특성이 양호한 원하는 퓨즈 기능을 저비용으로 확보할 수 있으면서, 양호한 신뢰성을 가지는 전자장치를 실현한다.

2: 배선 기판
3: 전자부품
4: 중간 접속층
5a, 5b: 솔더(도전성 접합제)
8a, 8b: 제1 및 제2 도체부(도체부)
10a, 10b: 솔더(도전성 접합제)
11: 리지드 기판
12: 플렉시블 기판
13: 솔더(도전성 접합제)
14: 플렉시블 모체
15a, 15b: 제1 및 제2 관통 구멍(관통 구멍)
16a, 16b: 창문부
17a, 17b: 제3 및 제4 도체부(도체부)
20: 퓨즈부
22: 리지드 모체
23a~23c: 제5~제7 도체부(도체부)
24: 개구부
25a, 25b: 금속피막
27a, 27b: 제8 및 제9 도체부(도체부)

Claims

배선 기판과 전자부품 사이에 중간 접속층이 개재되어, 상기 배선 기판과 상기 전자부품이 전기적으로 접속된 전자장치에서,
상기 중간 접속층은, 강성(剛性) 재료를 주체로 하는 리지드(rigid) 기판과, 굴곡성 재료를 주체로 하는 플렉시블(flexible) 기판을 포함하고,
상기 플렉시블 기판 및 상기 리지드 기판의 각각의 양 주면(主面)에는 서로 전기적으로 절연된 복수의 도체부가 형성됨과 함께,
상기 리지드 기판은, 상기 리지드 기판에 마련된 도체부 사이에 개구부가 마련되고,
상기 플렉시블 기판은, 상기 리지드 기판의 대향면 측에 형성된 상기 도체부 중 어느 하나의 도체부는, 협착 형상의 퓨즈부를 가짐과 함께, 상기 퓨즈부는 상기 개구부에 대향하는 위치에 배치되고,
상기 플렉시블 기판과 상기 리지드 기판이, 도전성 접합제를 통해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제1항에 있어서,
상기 전자부품은 상기 플렉시블 기판 상에 실장되고, 상기 리지드 기판은 상기 배선 기판에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 플렉시블 기판은, 상기 플렉시블 기판에 형성된 상기 도체부의 내부에 관통 구멍이 마련되고, 상기 도전성 접합제가 상기 관통 구멍에 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 플렉시블 기판은, 상기 퓨즈부의 양 옆에 창문부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 리지드 기판은, 한쪽의 주면에 형성된 상기 도체부와 다른 쪽의 주면에 형성된 상기 도체부가 서로 직교 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전자부품의 대향면에 형성된 상기 플렉시블 기판 상의 한 쌍의 상기 도체부는, 도체부 간격(A)을 가지고,
상기 리지드 기판이 상기 배선 기판에 접합됨과 함께, 상기 리지드 기판과 상기 배선 기판의 측면 방향에서의 접합 거리(B)가, 상기 도체부 간격(A)보다도 작은 것을 특징으로 하는 전자장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 플렉시블 기판은, 박층화(薄層化)되어 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
금속피막이, 상기 중간 접속층의 측면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 플렉시블 기판은, 내열성 수지 재료를 주체로 하고 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 도전성 접합제는, 솔더(solder)계 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
배선 기판과 전자부품 사이에 중간 접속층을 개재시킨 전자장치의 제조 방법에 있어서,
강성 재료를 주체로 하는 리지드 모체와, 굴곡성 재료를 주체로 하는 플렉시블 모체를 준비하는 모체 준비 공정과,
상기 플렉시블 모체의 양 주면에 서로 전기적으로 절연된 복수의 도체부를 형성함과 함께, 상기 복수의 도체부 중 어느 하나의 도체부가 퓨즈부를 가지도록 형성하고, 상기 도체부의 내부에 관통 구멍을 형성하는 플렉시블 기판 제작 공정과,
상기 리지드 모체의 양 주면에 서로 전기적으로 절연된 복수의 도체부를 형성하고, 또한 상기 도체부 사이에 개구부를 형성하는 리지드 기판 제작 공정과,
상기 리지드 기판 상에 도전성 접합제를 도포하는 도포 공정과,
상기 퓨즈부가 상기 개구부와 대향하도록 상기 플렉시블 기판과 상기 리지드 기판을 배치하고, 상기 도전성 접합제를 상기 관통 구멍에 충전하면서 상기 플렉시블 기판과 상기 리지드 기판을 상기 도전성 접합제를 통해 접합하여, 상기 중간 접속층을 형성하는 중간 접속층 형성 공정을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전자장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 전자부품을 상기 플렉시블 기판 상에 실장하고, 상기 리지드 기판을 상기 배선 기판에 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 제조 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 플렉시블 기판 제작 공정은, 상기 퓨즈부의 양 옆에 창문부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 제조 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 도포 공정은, 인쇄법을 사용하여 상기 도전성 접합제를 상기 리지드 기판에 도포하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 제조 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 리지드 기판 제작 공정은, 상기 리지드 모체의 측면에 금속피막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 제조 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 도전성 접합제는, 솔더계 재료인 것을 특징으로 하는 전자장치의 제조 방법.