JP2007036076A - チップ型電子部品モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製品品種ごとに製造装置を用意することなく、小型のチップ形状電子部品を、限られた実装面積の中で複数個一体化させる。
【解決手段】チップ形状電子部品３よりも薄い熱硬化性樹脂シート２に対して、未硬化状態でプレス加工により任意の配列で孔６を設け、それぞれの孔６にチップ形状電子部品３を挿入し、シリコンなどの弾性体シートを介した熱プレス成形により一体化するものであり、品種ごとの個別の部品や個別の熱プレス成形型が不要になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子回路に多数配置される小型でチップ形状を有する電子部品を複数個並列配置し、一体化したチップ型電子部品モジュールの製造方法に関するものである。

従来のチップ型電子部品モジュールの製造方法について、図面を用いて説明する。

図５は、従来のチップ型電子部品モジュールの製造方法を説明するための製品構成図で、１１は回路基板、１２は回路基板１１に銅など導電性部材で形成された導通部分となる電気回路、１３は回路基板１１にエポキシなどで形成された絶縁部、１４はチップ形状電子部品、１５はチップ形状電子部品１４と電気回路１２を接続している半田である。チップ形状電子部品１４を並列に配列させてモジュール化するには、回路基板１１の電気回路１２にチップ形状電子部品１４を複数個実装し、電気回路１２とチップ形状電子部品１４の電極の間に溶融した半田１５を流し込み、冷却固化させることでチップ形状電子部品１４と電気的に接続して並列に一体化させる方法である（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−２３４５７９号公報

しかしながら、前記従来のチップ型電子部品モジュールの製造方法では、図５の製品形状に示すように、チップ形状電子部品１４を並列に配列するには、実装方法の制約から一対の電極面を水平方向に配列するしか手段がなく、かつ実装面積の制約から、配列できるチップ形状電子部品１４の個数に限界があった。

また、チップ形状電子部品１４の品種ごとに、個別の回路基板１１が必要であり、チップ形状電子部品１４の仕様変更に、即応できないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決しようとするものであり、限られた実装面積の中で水平方向に配列させた実装方法よりも多数のチップ形状電子部品を並列配置し、チップ形状電子部品の品種ごとの個別の部品や治具・装置も不要となるようにすることを目的とするものである。

前記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有する。

本発明の請求項１に記載の発明は、熱硬化性樹脂シートに複数のチップ形状電子部品を保持し、弾性体シートを介した熱プレス成形にて加圧・加熱して任意の配列で前記複数のチップ形状電子部品を一体化させることにより、平坦な弾性体材料の弾性を利用した熱プレス成形により熱硬化性樹脂シートとチップ形状電子部品を任意の配列で一体化させたものであり、品種ごとの個別の部品や個別の熱プレス成形型が不要になるという作用効果が得られる。

本発明の請求項２に記載の発明は、熱硬化性樹脂シートに任意の配列で孔を設け、前記孔にチップ形状電子部品を挿入し、熱プレス成形により一体化させ、前記熱硬化性樹脂シートの平面に対して表面と裏面にチップ部品の電極面が形成されることを特徴とする請求項１に記載のチップ型電子部品モジュールの製造方法により、チップ形状電子部品の電極面が絶縁体である熱硬化性樹脂シートの表面と裏面に露出するように挿入し、熱プレス成形により一体化させたものであり、沿面距離の拡大により、電気的に高い絶縁性が得られるという作用効果が得られる。

本発明の請求項３に記載の発明は、熱硬化性樹脂シートに挿入されるチップ形状電子部品の外形とほぼ同サイズの円孔、もしくはチップ形状電子部品の断面形状と異なる形状の孔を設け、チップ形状電子部品を圧入して保持することを特徴とする請求項１に記載のチップ型電子部品モジュールの製造方法により、熱硬化性樹脂シートに挿入されるチップ形状電子部品の外形よりも小さい孔、もしくは異なる形状の孔にチップ形状電子部品を圧入して熱プレス成形により一体化させたものであり、熱プレス成形前のチップ形状部品の脱落を防ぐという作用効果が得られる。

本発明の請求項４に記載の発明は、熱プレス成形により、熱硬化性樹脂シートと一体化されたチップ形状電子部品の外形を保持するフィレットを形成することを特徴とする請求項１に記載のチップ型電子部品モジュールの製造方法により、チップ形状電子部品の外形を保持するフィレット形状を熱プレス成形時に形成し、成形後のチップ形状電子部品を強固に密着保持するという作用効果が得られる。

以上のように本発明によれば、接着剤や半田のような固着材を使うことなく、製品品種ごとの専用部品や製造装置を用意することなく、小型のチップ形状電子部品を限られた実装面積の中で複数個一体化させることができるため、製品品種ごとの製造装置費用を削減でき、製品の仕様変更、品種変更等も自在になり、リードタイムも短縮ができるという効果を有するものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて本発明の請求項１〜４に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１におけるチップ型電子部品モジュールを説明する要部構成斜視図、図２はその要部構成断面図である。

図１、図２において、１はチップ型電子部品モジュールであり、２はエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂シートであり、所望の厚みや大きさを自由に選択して設定することができ、未硬化状態の常温においては柔軟性に優れ、打ち抜きや切断加工が容易にできる。そして、３はチップコンデンサやチップ抵抗のような直方体のチップ形状電子部品であり、直方体形状の長手方向の両端面に、一対の電極面３ａと電極面３ｂが形成されている。この電極面３ａと電極面３ｂは、電極間に存在する熱硬化性樹脂シート２により、熱プレス成形後は電気的に高く絶縁されている。また、４は熱硬化性樹脂シート２とチップ形状電子部品３を熱プレス成形にて一体化する際に形成されるフィレット形状であり、熱プレス成形後のチップ形状電子部品３を強固に保持している。

このような構成によって、チップ型電子部品モジュール１はチップ形状電子部品３が任意の配列で電極面３ａと電極面３ｂを熱硬化性シート２により電気的に絶縁され、かつフィレット形状４にて密着保持されることで電極面３ａ，３ｂが任意の配列で整列している。以下、その製造方法について詳細に説明する。

図３（ａ）は熱プレス成形の前工程を説明する要部構成斜視図であり、図３（ｂ）はその要部拡大図である。図３（ａ）において、２は未硬化の熱硬化性樹脂シートであり、チップ形状電子部品３の長手方向寸法（Ｌ）よりも小さい厚み寸法（Ｈ）であることが好ましい。

また、熱硬化性樹脂シート２の上には、チップ形状電子部品３を挿入するための孔６を製品の仕様や品種ごとに専用の打抜金型を作製することなく、ＮＣパンチングプレス機といった数値データで座標加工ができる加工機にて、チップ形状電子部品３よりも小さい孔６、もしくはチップ形状電子部品３の断面と異なる形状の開口部を任意の配列で設ける。

その際の孔形状は、円形状がもっとも効果的であり、打ち抜き加工のしやすさだけでなく、四角形状を有したチップ形状電子部品３の挿入後の中心位置保持力が作用することで、保持安定性にも優れている。

また、孔６の寸法は図３（ｂ）に示すように、チップ形状電子部品３の外形サイズ□Ａとほぼ同じサイズか、小さ目の直径φＢの円孔にすることで、チップ形状電子部品３を挿入する際に、圧入部５が余肉となり、挿入後のチップ形状電子部品３を未硬化の熱硬化性シート２で安定保持することができる。

以上のような方法によって、未硬化の熱硬化性樹脂シート２に電極面３ａもしくは電極面３ｂが電気的に接続されるランド位置（図示せず）、もしくは所望の電気的特性を得るために配列されるチップ形状電子部品３の配列位置に孔６を設けるとともにチップ形状電子部品３を長手方向に複数個挿入する。

次に、熱プレス成形の工程を説明する。図４（ａ）、図４（ｂ）は熱プレス成形の工程を説明する要部構成断面図である。

図４（ａ）、図４（ｂ）において、９は熱プレス成形装置のプレス盤面であり、上下移動自在に動くことができ、所定の圧力とそのプレスする時間を設定して保持することができる。なお、プレス駆動源については一般的な機械であるため説明を省略する。また、熱プレス成形装置のプレス盤面９を構成する７ａと７ｂは、鉄などの剛性の高い金属で構成され、熱源であるヒータを内蔵した熱板である。この熱板７ａと熱板７ｂは、任意の温度に設定可能としており、成形する熱硬化性樹脂シート２の特性や硬化反応条件にあわせて設定することができるが、一般的には１６０℃〜１８０℃に設定することが好ましい。そして、８ａと８ｂは、熱硬化性樹脂シート２と親和性のないシリコン材、フッ素樹脂材などの弾性体シートであり、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの薄いシート形態のものがよく、ゴム硬度６０以上のものが適している。また、熱板７ａと弾性体シート８ａ、熱板７ｂと弾性体シート８ｂのそれぞれは、機械的に密着固定されているが、弾性体シート８ａ，８ｂの厚みやゴム硬度を変更することで、チップ型電子部品モジュール１の様々な仕様変更に対応することができる。なお、この弾性体シート８ａ，８ｂの表面は、熱板７ａ，７ｂと密着していることによる熱伝導あるいは輻射により、熱板７ａ，７ｂと同程度の温度に保たれている。

次に、図４（ａ）を使って熱プレス成形の工程を説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）にて示した熱プレス成形前の未硬化の熱硬化性樹脂シート２に任意の配列で孔６を設け、チップ形状電子部品３を挿入したものを、熱プレス成形装置のプレス盤面９の上に配置した弾性体シート８ｂの表面に、平行になるように配置させる。

その後、熱プレス成形装置の駆動源により弾性体シート８ａと熱板７ａを下動させ、弾性体シート８ａ，８ｂの間隔がチップ形状電子部品３の高さＬと同じになったとき、チップ形状電子部品３の電極面３ａ，３ｂが、それぞれ弾性体シート８ａ，８ｂと接触する。

さらに、熱板７ａを下動させて、弾性体シート８ａ，８ｂの間隔がチップ形状電子部品３の高さよりも小さく、且つ未硬化の熱硬化性樹脂シート２の厚みＨと同じになったとき、チップ形状電子部品３の高さＬは不変のため、柔軟性をもつ弾性体シート８ａ，８ｂが部分的に接触している電極面３ａ，３ｂ付近は、応力により局部的に陥没状に変形する。同時に、未硬化の熱硬化性樹脂シート２の表裏面は、それぞれ弾性体シート８ａ，８ｂと接触することになり、弾性体シート８ａ，８ｂの表面より熱伝導あるいは輻射による高温熱が伝導し、熱硬化性樹脂シート２の表面温度が上昇して軟化する。

次に、さらに熱板７ａを下動させると、図４（ｂ）に示すように、チップ形状電子部品３の高さは不変であるため、導電性シート８ａ，８ｂがさらに局部的に変形し、チップ形状電子部品３の外形状に沿うように密着していく。同時に、未硬化の熱硬化性樹脂シート２の表裏面は、それぞれ弾性体シート８ａ，８ｂよりも硬度が低く、かつ加熱により軟化しているために、弾性体シート８ａ，８ｂを介して熱板７ａ，７ｂからの高温熱と圧力が、均一に付加される。その際の圧力は、１〜５ｋｇｆ／ｃｍ²が適当である。

そして、熱硬化性樹脂シート２が硬化反応するのに必要な所定の一定時間、継続して所定の温度と圧力をかけることにより、熱硬化性樹脂シート２も継続して圧縮硬化される。そして、熱硬化性樹脂シート２の硬化反応の進行とともに、その厚みは、未硬化状態時のＨよりも連続して薄くなり、硬化反応が完了する時の厚みをＴとすると、（Ｈ−Ｔ）の分だけ表面を圧縮された熱硬化性樹脂シート２は、形状を変形しながらチップ形状電子部品３の挿入部付近の隙間を埋めるように、かつ界面が密着するように変形していくことになる。このときチップ形状電子部品３を強固に保持するようにフィレット形状４が形成される。

このような工程により、熱硬化性樹脂シート２が固化することでチップ形状電子部品３が破壊されることなく、任意の配列で複数個整列した状態でチップ型電子部品モジュール１が完成する。

なお、図示はしていないが、上記のように配列して構成したチップ型電子部品モジュール１に対して、さらに、必要に応じた電気回路をチップ形状電子部品３の両電極３ａ，３ｂに対して積層構造のモジュールを構成してもよい。

以上のように、本発明によるチップ型電子部品モジュールの製造方法によれば、接着剤や半田のような固着材を使うことなく、製品品種ごとの専用部品や製造装置を用意することなく、小型のチップ形状電子部品を限られた実装面積の中で複数個一体化させることができるため、製品品種ごとの製造装置費用を削減でき、仕様変更、品種変更等も自在になり、リードタイムも短縮ができるという効果が得られるものである。

本発明におけるチップ型電子部品モジュールの製造方法は、接着剤や半田のような固着材を使うことなく、また、製品品種ごとの専用部品や製造装置を用意することなく、小型のチップ形状電子部品を、限られた実装面積の中で複数個一体化させることができるため、製品品種ごとの製造装置費用を削減でき、仕様変更、品種変更等も自在になり、リードタイムも短縮ができるという効果を有し、複数個のチップ形状電子部品を任意の配列で整列させるチップ型電子部品モジュールなどの製造方法として有用である。

本発明の実施の形態１におけるチップ型電子部品モジュールの要部構成斜視図 同要部構成断面図 （ａ）同熱プレス成形の前工程における要部構成斜視図、（ｂ）同要部拡大図 （ａ）熱プレス成形の工程における要部構成断面図、（ｂ）同断面図 従来のチップ型電子部品モジュールの要部構成斜視図

符号の説明

１ チップ型電子部品モジュール
２ 熱硬化性樹脂シート
３ チップ形状電子部品
４ フィレット形状
５ 圧入部
６ 孔
７ａ 熱板
７ｂ 熱板
８ａ 弾性体シート
８ｂ 弾性体シート
９ プレス盤面

Claims (4)

1. 熱硬化性樹脂シートに複数のチップ形状電子部品を保持し、弾性体シートを介した熱プレス成形にて加圧・加熱して任意の配列で前記複数のチップ形状電子部品を一体化させるチップ型電子部品モジュールの製造方法。
2. 熱硬化性樹脂シートに任意の配列で孔を設け、前記孔にチップ形状電子部品を挿入し、熱プレス成形により一体化させ、前記熱硬化性樹脂シートの平面に対して表面と裏面にチップ部品の電極面が形成されることを特徴とする請求項１に記載のチップ型電子部品モジュールの製造方法。
3. 熱硬化性樹脂シートに挿入されるチップ形状電子部品の外形とほぼ同サイズの円孔、もしくはチップ形状電子部品の断面形状と異なる形状の孔を設け、チップ形状電子部品を圧入して保持することを特徴とする請求項１に記載のチップ型電子部品モジュールの製造方法。
4. 熱プレス成形により、熱硬化性樹脂シートと一体化されたチップ形状電子部品の外形を保持するフィレットを形成することを特徴とする請求項１に記載のチップ型電子部品モジュールの製造方法。

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