JP2005297221A - 振動部品の樹脂封止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 量産に適し、更に薄肉の封止樹脂で振動部品をもれなく覆うことが可能な振動部品の樹脂封止方法を提供する。
【解決手段】 メタルマスク版（１）に沿ってスキージ（５）を摺動し、樹脂流入空間（４）へ通孔（２）を介してチキソ性と熱硬化性と絶縁性を有する封止樹脂（３）を充填し、摺動部品（１２０）の周囲に付着する封止樹脂（３）を加熱硬化させる。チキソ性を有する封止樹脂（３）は、流動中粘度が低く、狭い樹脂流入空間（４）へも充填され、また、加熱硬化するまでの間は粘度が高くなり振動部品（１２０）の周囲に付着する形状を保つので、薄肉でも振動部品（１２０）をもれなく覆うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、押圧操作感を発生させる震動源としてタッチパネルに固着した振動部品の周囲を樹脂で封止する振動部品の樹脂封止方法に関する。

タッチパネル入力装置は、デジタイザとも呼ばれるもので、スタイラスペンや指で、タッチパネルに設定された操作エリアを押圧操作しときに、その操作エリア内の押圧操作位置を検出し、パーソナルコンピュータ等の処理装置へ押圧操作位置を表す入力位置データを出力するものである。

この押圧位置を検出する方式により、実開平３−６７３１号に示される接触方式、特開平５−５３７１５号に示される抵抗方式等種々のタッチパネル入力装置が知られているが、いずれも押圧操作した際に、押しボタンスイッチで得られるクリック感などの明瞭な入力操作感が得られないため、操作者は、パーソナルコンピュータなどの処理装置でその操作結果を知るだけであり、操作パネルへの押圧操作そのものが認識されたかどうかの不安があった

そこで、本出願人は、圧電基板をタッチパネルへ固着することにより、効率的に、また装置全体が大型化せずにタッチパネルを振動させ、操作者へ押圧操作感を伝達できるタッチパネル入力装置を開発した（特許文献１参照）。

特開２００３−１２２５０７号公報（要約、図１）

図７と図８は、この振動部品となる圧電基板を用いたタッチパネル入力装置１００を示すもので、操作パネル１０１と支持基板１０２とを僅かな間隙を隔てて積層して構成されるタッチパネル内に押圧位置を検出する操作エリア１００Ａが設定されている。図示するタッチパネル入力装置１００は、抵抗感圧方式により押圧位置を検出するもので、その為に操作パネル１０１と支持基板１０２の対向面に均一な抵抗皮膜からなる導電体層１０１ａ、１０２ａが被着され、一対の圧電基板１２０，１２０が、操作エリア１００Ａの周囲で支持基板１０２の背面側に固着されている。

圧電基板１２０は、細長帯状に形成され、表裏両面に一組の駆動電極１２０ａ、１２０ｂが形成され、表裏いずれかの全面をタッチパネルの支持基板１０２に接着剤などを用いて固着している。操作エリア１００Ａへの押圧操作は、導電体層１０１ａ、１０２ａ間の接触により検出され、押圧操作が検出されると、一組の駆動電極１２０ａ、１２０ｂに駆動電圧が印加され、伸縮する圧電基板１２０が固着した操作パネル１０１と支持基板１０２からなるタッチパネル全体を振動させ、操作者はその振動から押圧操作が受け付けられたことを確認できる。

ところでこの圧電基板１２０は、表裏両面に駆動電極１２０ａ、１２０ｂが露出するので、酸化、硫化などの経年変化を起こしやすく、また、電極間や他の導電体とショートする恐れがあるので、その全体が絶縁性の樹脂により封止される。

電子部品を樹脂で封止する樹脂封止方法として、従来、ディスペンサーを用いた封止法と、メタルマスク版を用いたスクリーン印刷法が知られている（特許文献２参照）。

特公平６−９５５９４号公報（第３頁、第２図）

前者のディスペンサーを用いた封止法は、図９に示すように、空気圧作動方式のディスペンサー１０５を用いて封止樹脂１１４を押し出し、封止しようとする電子部品１２０の周囲全体を覆うように塗布する方法で、その後、加熱炉に通して封止樹脂を熱硬化させ、電子部品１２０の周囲に定着させて封止するものである。

また、後者のスクリーン印刷法は、封止樹脂をスクリーン印刷のインクにみたてて電子部品の周囲に付着させるもので、図１０に示すように、エッチング加工等で電子部品１２０の輪郭よりわずかに大きく深い通孔１１１を形成したメタルマスク版１１２で、電子部品１２０が実装された支持基板１０２を覆い、メタルマスク版１１２の表面に沿ってスキージ１１３を摺動させて、通孔１１１と電子部品１２０との隙間へ封止樹脂１１４を充填する。

その後、メタルマスク版１１２を取り除き、前者と同様、電子部品１２０の周囲に付着する封止樹脂１１４を加熱硬化し、電子部品１２０の周囲に定着させて封止するものである。

ディスペンサーを用いた封止法は、細いノズルから封止樹脂１１４を押し出す必要があることから、粘度の低い封止樹脂１１４に限られ、板状の圧電基板１２０の表面に塗布すると加熱硬化させるまでその形状を保つことができず、圧電基板１２０のように板状の電子部品では、エッジ部分が露出し、完全に封止できないという問題があった。また、１個毎に電子部品１２０の周囲全体にもれなく付着させる工程は、複雑で自動化することが困難であった。

また、スクリーン印刷法によれば、メタルマスク版１１２を再利用でき、支持基板１０２上に固着する全ての電子部品を同時に樹脂封止できるので、量産に適し、工程が単純なので自動化にも適しているが、上述のタッチパネル入力装置１００の圧電基板１２０等の振動部品を樹脂封止する手段としてそのまま適用するには、以下の問題があった。

すなわち、タッチパネル（操作パネル１０１若しくは支持基板１０２）に固着される圧電基板１２０は、押圧操作位置検出のじゃまにならないように、操作エリア１００Ａとタッチパネル１０１，１０２周辺の間に固着されるが、取り付けスペース、小型化などの要請から限られた大きさのタッチパネル１０１，１０２に対して、押圧操作を容易にするため（操作エリア１００Ａを透明としてその内方のディスプレーを目視する場合には、より見やすくするため）、拡大させた操作エリア１００Ａを設定することが求められ、圧電基板１２０は、極めて限られた幅内に固着される。一方、圧電基板１２０についても、より効果的に大きな振動を発生させるため、限られた取り付け幅内で可能な限りの大きさのものが用いられ、その結果、図８に示すように、圧電基板１２０と操作エリア１００Ａとの間隔ｄは、幅２ｍｍの圧電基板１２０取り付けた場合に、０．５ｍｍ程度とわずかな隙間になるものであった。

また、配置スペースに比較的余裕があったとしても、振動部品１２０を樹脂で封止する場合には、封止する樹脂の肉厚が厚くなると、振動部品１２０自体の振動を拘束し、効果的な振動発生源とすることができなくなるので、封止する肉厚を薄肉とする必要がある。

このような圧電基板１２０へスクリーン印刷法を用いて樹脂封止する場合には、狭い間隔ｄを、封止樹脂１１４の厚みの限界とする必要があり、図１０において、メタルマスク版１１２の通孔１１１と圧電基板１２０との間隔は、間隔ｄ（例えば０．５ｍｍ）以下の幅に設定される。

一方で、少なくとも圧電基板１２０の平面も封止樹脂１１４で覆う必要があることから、通孔１１１は圧電基板１２０より高い高さ（例えば、１ｍｍ）とする必要があり、スキージ１１３を用いて封止樹脂１１４をこの隙間へ充填させようとしても、細く深い隙間のタッチパネル１０２に達するまで充填させるには至らず、圧電基板１２０全体を完全に封止できないという問題があった。

この問題に対し、粘度の低い封止樹脂１１４を用いると共に、スキージ１１３による樹脂流入圧力（充填圧力）を上昇させてこの隙間へ充填すれば、封止樹脂１１４はタッチパネル１０２にまで達するが、スキージ１１３による樹脂流入圧力を上昇させて充填しようとすると、圧電基板１２０の平面側（上面側）に付着する封止樹脂１１４までぬぐってしまい、平面の一部が露出するものであった。更に、封止樹脂１１４の粘度を低下させると、圧電基板１２０の表面に付着させた後、加熱炉に通して加熱硬化させるまでの時間、その形状を保つことができず、操作エリア１００Ａ側に付着したり、エッジ部分が露出し、完全に封止できないという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、量産に適し、更に薄肉の封止樹脂で振動部品をもれなく覆うことが可能な振動部品の樹脂封止方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、請求項１の振動部品の樹脂封止方法は、操作エリアへの押圧操作を検出した際に、操作エリアの周囲でタッチパネルに固着された振動部品を振動させ、操作者へ伝達する押圧操作感を発生させるタッチパネル入力装置の振動部品を樹脂封止する樹脂封止方法であって、
（イ）振動部品がタッチパネルに固着された対応部位に振動部品の輪郭よりわずかに大きく深い通孔が穿設されたメタルマスク版でタッチパネルを覆い、振動部品と通孔との間に樹脂流入空間を形成し、（ロ）メタルマスク版に沿ってスキージを摺動し、樹脂流入空間へ通孔を介してチキソ性と熱硬化性と絶縁性を有する封止樹脂を充填し、（ハ）メタルマスク版を取り除いた後、振動部品の周囲に付着する封止樹脂を加熱硬化させ、振動部品の周囲を硬化させた封止樹脂で覆うことをことを特徴とする。

チキソ性を有する封止樹脂は、スキージによりメタルマスク版上を移動し樹脂流入空間へ充填される流動中は粘度が低く、比較的低い樹脂流入圧力で充填する場合であっても、狭い樹脂流入空間の最奥まで充填される。また、チキソ性を有する封止樹脂は、メタルマスク版を取り除き流動が停止した後は、粘度が高くなるので、振動部品の周囲に付着する形状が保たれる。

請求項１の発明によれば、再利用可能なメタルマスク版を用い、簡単な工程で封止樹脂を振動部品へ付着するので、自動化しやすく、樹脂封止した振動部品の量産に適している。

また、比較的低い樹脂流入圧力で、狭い樹脂流入空間に封止樹脂を充填できるので、振動部品の平面側の封止樹脂がスキージでぬぐい去られることがなく、薄肉の封止樹脂であっても振動部品の全体をもれなく覆うことができる。従って、封止樹脂が振動部品自体の振動を拘束することがなく、また、配置スペースに制約のある振動部品であっても、樹脂封止することができる。

更に、振動部品の周囲に付着させた封止樹脂は、加熱硬化する工程まで、その形状が保たれるので、振動部品の周囲にたれ流れたり、振動部品の角が露出することがなく、振動部品の全体をもれなく覆うことができる。従って、振動部品の表面が外気に触れないので、経年変化による劣化を防止できる。

以下、本発明の一実施の形態に係る振動部品の樹脂封止方法を、図１乃至図６を用いて説明する。図１乃至図６は、図７、図８に示すタッチパネル入力装置１００に振動部品として用いられる圧電基板１２０を樹脂封止する方法の一例を示すもので、図１は、タッチパネル１０２に固着された圧電基板１２０とメタルマスク版１の配置関係を示す斜視図、図２乃至図６は、振動部品１２０を樹脂封止する各工程を示す説明図である。

図１に示すように、タッチパネル入力装置１００の背面側のタッチパネル（支持基板）１０２は、長方形板状に形成され、その中央に押圧操作位置を検出する操作エリア１００Ａが設定されている。タッチパネル１０２は、操作者が操作エリア１００Ａを通してその下方に配置される表示装置（図示せず）の表示画面を見ながら押圧操作が可能なように透明材料で形成されている。細長の薄板状に形成された圧電基板１２０は、タッチパネル１０２の背面側から固着されるものであるが、操作者の表示装置の表示画面への視線を遮らないように、操作エリア１００Ａとタッチパネル１０２の周辺との間のわずかな隙間に配置される。本実施の形態では、一対の圧電基板１２０、１２０がタッチパネル１０２の長手方向の周辺に沿ってそれぞれ固着されている。

メタルマスク版１は、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属材料からなる金属板で、タッチパネル１０２の背面全体を覆うように、タッチパネル１０２の外形より大きい長方形板状に形成される。メタルマスク版１には、圧電基板１２０の固着位置に対応する部位に通孔２が形成されている。通孔２は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電基板１２０の鉛直方向（タッチパネル背面に対して直交する方向）の投影形状より相似形でわずかに大きい横断面形状の小孔部２ａとその上端の段部で連続する拡径部２ｂからなり、通孔２全体の高さは、圧電基板１２０の高さよりわずかに高くなっている。

段部を有する通孔２は、例えばエッチング処理を施して２枚の金属板のそれぞれに小孔部２ａと拡径部２ｂを形成し、２枚の金属板を１枚のメタルマスク版１に重ね合わせて形成する。このように形成されたメタルマスク版１でタッチパネル１０２を覆うと、通孔２内に圧電基板１２０の全体が収容され、通孔２の内側面と圧電基板１２０との間に、封止樹脂３を充填する樹脂流入空間４が形成される（図２（ａ）、（ｂ）参照）。

樹脂流入空間４の間隔、特に圧電基板１２０と小孔部２ａとの間隔は、圧電基板１２０の側面に付着する封止樹脂３が操作エリア１００Ａ側に突出しないように、操作エリア１００Ａと圧電基板１２０との隙間ｄ以下とされ、ここでは、その間隔ｄに等しい０．５ｍｍとなっている。また、通孔２の高さは、圧電基板１２０の高さが０．７ｍｍとして、その高さより高い１ｍｍとなっている。

樹脂流入空間４に充填される封止樹脂３は、少なくとも絶縁性とチキソ性と熱硬化性を有する合成樹脂が用いられ、ここではこれらの特性を有するエポキシ樹脂を用いる。絶縁性は、１組の駆動電極１２０ａ、１２０ｂが露出する圧電基板１２０の表面全体を覆うので、これらの電極間を短絡させないため、熱硬化性は、充填後に加熱し、圧電基板１２０の周囲で硬化させる為に、それぞれ封止樹脂３の特性として要求される。また、チキソ性は、チキソトロピー（ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｙ）、揺変性ともいわれ、流動中は粘度が低下し、静置すると元の粘度の高い状態に戻るの性質をいい、後述するように、樹脂流入空間４へ充填しやすく、充填後は、加熱硬化工程までその形状を維持するために、要求される。

加えて、封止樹脂３は、熱硬化の際の低収縮率、熱硬化後に一定の弾性があること、つまり弾性係数が小さい値であること、低温で熱硬化することが好ましい。熱硬化の際の低収縮率が求められるのは、樹脂流入空間４へ充填される際に、封止樹脂３が圧電基板１２０から引き出される配線パターン（図２の１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ）上にも付着し、収縮率が高いと熱硬化の際にこれらの配線パターンを引き込み、パターン剥離や切断の原因となるからである。また、一定の弾性が求められるのは、硬化後には、振動発生源となる圧電基板１２０の歪みを拘束しないためであり、低温硬化が望まれるのは、硬化させるために高温とすると、圧電素子１２０が劣化するからである。

この封止樹脂３は、図１に示すように、メタルマスク版１の一端上に流動する状態で載せられ、スキージ５を用いたスクリーン印刷法で通孔２の樹脂流入空間４へ充填される。スキージ５は、封止樹脂３を樹脂流入空間４へ押し出すことができれば、任意の材質でよいが、ここではメタルマスク版１の表面から通孔４内にその一部が入り込み、樹脂流入空間４への樹脂流入圧力を上げることが可能なように、ゴム製のスキージ５を用いる。

以下、上述のメタルマスク版１とスキージ５を用いて、圧電基板１２０を封止樹脂３で封止する各工程を、図２乃至図６に沿って説明する。

始めに、図示しないスクリーン印刷機のスライドテーブル上に圧電基板１２０の固着側を表側としてタッチパネル１０２がセットされ、図２に示すように、セットされたタッチパネル１０２を覆うように、通孔２を有するメタルマスク版１が重ねられる。重ねられた状態で、圧電基板１２０と通孔２の間に樹脂流入空間４が形成される。圧電基板１２０の周囲と小孔部２ａとの間の樹脂流入空間４の間隔は、０．５ｍｍと狭く、また圧電基板１２０の高さは、通孔２より低いが小孔部２ａより高く、小孔部２ａよりわずかに突き出た状態となっている。

その後、スキージ５をメタルマスク版１の表面に沿って摺動させ、メタルマスク版１の一側に載せた封止樹脂３を樹脂流入空間４へ充填する。この充填は、図３に示すように、スキージ５をメタルマスク版１の方向へ強く押し当てながら摺動させ、スキージ５による樹脂流入圧力を上げて封止樹脂３を樹脂流入空間４へ充填する。その結果、圧電基板１２０の表面側の空隙を含む樹脂流入空間４全体に空隙なく封止樹脂３が充填される（図４（ａ）（ｂ）参照）。

その後、図５に示すように、メタルマスク版１を鉛直方向に引き上げ、図６に示すように、粘性のある封止樹脂３が完全に圧電基板１２０側と分離するまで引き上げる。これにより、圧電基板１２０の全周に封止樹脂３がほぼ０．５ｍｍの均一な厚みで付着する。

このように封止樹脂３を付着させた圧電基板１２０は、タッチパネル１０２ごと、１００℃程度の高温炉内に移動し、封止樹脂３を熱硬化させて定着させる。この熱硬化させるまでの間、圧電基板１２０に付着した封止樹脂３は静置した状態にあるので、元の高い粘度の状態に戻ってその形状を維持する。従って、圧電基板１２０の側面に沿って下方にだれることがなく、０．５ｍｍの薄肉でありながら、圧電基板１２０の全周を完全に覆った状態でその形状を維持する。

熱硬化した封止樹脂３で封止された圧電基板１２０は、外気と接触せず、経年変化による劣化が防止され、また、電極が絶縁性の封止樹脂３で覆われるので、他と短絡する恐れもない。

上述の実施の形態は、振動部品は、タッチパネルに固着される震動源となるものであれば、圧電基板以外のものであってもよい。また、タッチパネル入力装置は、任意の検出方式でよく、本実施の形態のように２枚のパネルを積層させるものである場合には、タッチパネルは、上方側の操作パネル１０１であってもよい。

また、充填工程におけるスキージ５の摺動方向は、任意であり、通孔の長手方向である必要はない。

本発明は、タッチパネルに固着された振動部品を樹脂封止する樹脂封止方法に適している。

タッチパネル１０２に固着された圧電基板１２０とメタルマスク版１の配置関係を示す斜視図である。 メタルマスク版１でタッチパネルを覆った工程を示し、（ａ）は、通孔３の短手方向に沿って切断した縦断面図、（ｂ）は、通孔３の長手方向に沿って切断した一部省略縦断面図、である。 スキージ５による樹脂流入圧力を低下させ、封止樹脂３を樹脂流入空間４の残りの空隙へ充填する充填工程を示し、（ａ）は、通孔３の短手方向に沿って切断、スキージ５の摺動方向の後方からみた縦断面図、（ｂ）は、通孔３の長手方向に沿って切断した一部省略縦断面図、である。 充填工程が終了した封止樹脂３の充填状況を示し、（ａ）は、通孔３の短手方向に沿って切断した縦断面図、（ｂ）は、通孔３の長手方向に沿って切断した一部省略縦断面図、である。 メタルマスク版１を鉛直方向に引き上げる工程を示し、（ａ）は、通孔３の短手方向に沿って切断した縦断面図、（ｂ）は、通孔３の長手方向に沿って切断した一部省略縦断面図、である。 圧電基板１２０側とメタルマスク版１側の封止樹脂３を分離させた工程を示し、（ａ）は、通孔３の短手方向に沿って切断した縦断面図、（ｂ）は、通孔３の長手方向に沿って切断した一部省略縦断面図、である。 タッチパネル入力装置１００の分解斜視図である。 圧電基板１２０が固着するタッチパネル１０２の背面図である。 従来のディスペンサー１０５を用いた封止法を示す斜視図である。 従来のスクリーン印刷法を示す縦断面図である。

符号の説明

１ メタルマスク版
２ 通孔
３ 封止樹脂
４ 樹脂流入空間
５ スキージ
１００ タッチパネル入力装置
１００Ａ 操作エリア
１０２ タッチパネル（支持基板）
１２０ 振動部品（圧電基板）

Claims (1)

1. 操作エリア（１００Ａ）への押圧操作を検出した際に、操作エリア（１００Ａ）の周囲でタッチパネル（１０２）に固着された振動部品（１２０）を振動させ、操作者へ伝達する押圧操作感を発生させるタッチパネル入力装置（１００）の振動部品（１２０）を樹脂封止する樹脂封止方法であって、
   （イ）振動部品（１２０）がタッチパネル（１０２）に固着された対応部位に振動部品（１２０）の輪郭よりわずかに大きく深い通孔（２）が穿設されたメタルマスク版（１）でタッチパネル（１０２）を覆い、振動部品（１２０）と通孔（２）との間に樹脂流入空間（４）を形成し、
   （ロ）メタルマスク版（１）に沿ってスキージ（５）を摺動し、樹脂流入空間（４）へ通孔（２）を介してチキソ性と熱硬化性と絶縁性を有する封止樹脂（３）を充填し、
   （ハ）メタルマスク版（１）を取り除いた後、摺動部品の周囲に付着する封止樹脂（３）を加熱硬化させ、
   摺動部品の周囲を硬化させた封止樹脂（３）で覆うことを特徴とする振動部品の樹脂封止方法。

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