JP2011524645A - 電子モジュールを製造するための方法 - Google Patents

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conductive film
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Abstract

本発明は、少なくとも１つの電子構成素子（９）、ならびに該少なくとも１つの電子構成素子（９）をコンタクトする導体路構造を含む電子モジュールに関する。この方法においては、第１ステップにおいて、導体路構造（７）を形成するために導電性フィルム（１）がパターニングされる。第２ステップにおいて、導体路構造（７）に少なくとも１つの電子構成素子（９）が装着される。最後のステップにおいて、前記少なくとも１つの電子構成素子（９）が装着された導電性フィルム（１）の、前記少なくとも１つの電子構成素子（９）が装着されている方の側に、別のフィルムがラミネートされる。

Description

本発明は、少なくとも１つの電子構成素子、ならびに該少なくとも１つの電子構成素子をコンタクトする導体路構造を含む電子モジュールに関する。
電子モジュールを製造するために使用される電子構成素子は、例えば集積回路（ＩＣ）である。例えば電子構成素子を封入し、電子回路支持体におけるスペース利用効率を向上させるために、電子構成素子は基板の中に収容される。こうすることによって電子構成素子を保護することができる。例えばＵＳ−Ｂ６５１２１８２から、例えばプリント回路基板に、電子構成素子が嵌め込まれる収容部をフライス削りすることが公知である。電子構成素子を嵌め込んだ後に収容部が充填され、その後平坦化されてオーバーラミネートされる。電子構成素子を埋め込むことによって、平坦な表面の電子モジュールを形成することができる。
このモジュールの欠点は、中に電子構成素子が嵌め込まれる収容部をまずプリント基板にフライス削りするということである。このような方法では電子構成素子の精確な位置決めは非常に困難である。
ＤＥ−Ａ１０２００５００３１２５から、注型材料によって互いに機械的に接続された電子構成素子を有する電子回路を製造するための方法が公知である。注型材料の少なくとも１つの側に、構成素子を互いに電気的に接続する少なくとも１つの層の導体路が設けられている。回路を製造するために構成素子が支持フィルムの上に被着され、その後注型材料が注がれる。これに続いて支持フィルムが除去され、構成素子が支持フィルムと接続されていた方の側に、構成素子を電気的に互いに接続する１つまたは複数の層の導体路が被着される。しかしながらこの場合には、電子回路の配線が機能可能となるように、支持フィルムを残滓無く除去しなければならない。
従来技術から公知の電子モジュールの別の欠点は、使用されるプリント基板によって厚さが比較的大きくなることである。さらに、従来技術によって製造された電子モジュールは弾力が無く、変形不可能である。電子モジュールを例えば雪崩によって生き埋めになっている人を発見するための送信機として、または盗難防止として例えば衣服に使用したい場合には、衣服の動きに適合可能なフレキシブルな電子モジュールを使用することが望まれる。
本発明は、少なくとも１つの電子構成素子、ならびに該少なくとも１つの電子構成素子をコンタクトする導体路構造を含む電子モジュールを製造するための方法であって、以下のステップを含む方法に関する：
（ａ）導体路構造を形成するために導電性フィルムをパターニングするステップ。
（ｂ）前記導体路構造に少なくとも１つの電子構成素子を装着するステップ。
（ｃ）前記少なくとも１つの電子構成素子が装着された導電性フィルムの、前記少なくとも１つの電子構成素子が装着されている方の側に、別のフィルムをラミネートするステップ。
前記少なくとも１つの電子構成素子が装着された導電性フィルムの、前記少なくとも１つの電子構成素子が装着されている方の側に別のフィルムをラミネートすることによって、構成素子が完全に封入される。こうすることによってとりわけ脆弱な構成素子の信頼性を高めることができる。
導体路構造に装着される構成素子は、電子モジュールを製造するために通常使用される例えば集積回路（ＩＣ）、電池、ソーラーモジュール、または当業者には公知の他の電子構成素子である。少なくとも１つの電子構成素子が装着される導電性フィルムをパターニングし、その後に別のフィルムをラミネートすることによって、フレキシブルな層複合体を達成することができる。さらに例えば熱可塑性材料からなるフィルムを使用する場合には、成型可能なモジュールを製造することができる。この熱可塑性のフィルムは、例えば導電性フィルムの上にラミネートされる別のフィルムであるか、または、導電性フィルムと接続された支持フィルムとして、成型可能な例えば熱可塑性のフィルムが使用される。
１つの実施形態においては、少なくとも１つの電子構成素子が装着された導電性フィルムの上にラミネートされる別のフィルムも同様に、少なくとも１つの電子構成素子が装着された導電性フィルムである。このラミネートは、有利にはこれら２つのフィルムの電子構成素子が互いに向き合うように行われ、導電性フィルムは層複合体の外側に位置することとなる。このようにしてスペース利用効率は格段に向上する。導電性フィルムの上に別のフィルムをラミネートすることによって不所望な電気接続が発生してしまう危険を回避するために、２つの導電性フィルムの間に誘電性材料からなる層を設けると有利である。２つの導電性フィルムの間に設けられるこの層は有利にはプラスチック層である。プラスチックとして例えば熱可塑性樹脂が使用される。しかしながら他のあらゆる任意のプラスチックを使用することも可能である。２つの導電性フィルムの間に設けられる層は、有利には構成素子を固定し、かつコンタクトを確実にするために使用される。
２つの導電性フィルムの間にプラスチック層を設けるために、例えば少なくとも１つの電子構成素子を装着する前に、１つの導電フィルムの上にプラスチック被膜を被着させることが可能である。この際プラスチック被膜は、導体路構造を構成するためのフィルムのパターニングの前または後に被着させることができる。導電性フィルムのパターニングの前にプラスチック被膜を被着することの利点は、プラスチック被膜によって、パターニングされる金属層の下に一貫した土台が得られることである。これによって例えば不注意な取り扱いによる個々の導体路のズレまたは屈曲をなくすことができる。これに対して導電性フィルムにプラスチック層を設けない場合には、この導電性フィルムを支持体の上にそのまま残しておく必要がある。この際パターニングされたフィルムは、構造体の個々の導体路がズレたり屈曲したりしないように注意深く取り扱うべきである。
しかしながら択一的に、導電性フィルムに少なくとも１つの電子構成素子を装着した後に初めて、フィルムうち少なくとも１つの電子構成素子が配置されている方の側にプラスチック層を被着させることも可能である。さらには導線性フィルムに少なくとも１つの電子構成素子を装着した後に、該フィルムの上に別のプラスチック層を被着させることも可能である。導電性フィルムの装着前に被着されたプラスチック被膜は、フィルムのうち電子構成素子が装着された方の側に位置することができるか、またはフィルムのうち電子構成素子とは反対の側に位置することができる。
この別のフィルム、すなわち少なくとも１つの電子構成素子が設けられた導電性フィルムの上にラミネートされたフィルムも同様に導電性フィルムである場合には、１つの実施形態においては、導電性フィルムからパターニングされた導体路構造の接続のためにスルーホールコンタクトを設けることができる。スルーホールコンタクトは、例えば孔を形成して、その後この孔を金属被覆することによって設けることができる。択一的に、スルーホールコンタクトを例えば深絞り加工によって製造することも可能である。深絞り加工においては、導電性フィルムのうち上側の層が誘電体を貫通するように、これが下側の導電性フィルムにコンタクトするまで心棒によって押圧される。
例えば電子モジュールの誤機能をもたらす、導電性フィルムにおける不所望なコンタクトが生じるのを回避するために、有利には、電子モジュールのうち外に向いた少なくとも１つの側に絶縁層が設けられる。絶縁層は通常、誘電性材料から製造されている。特に有利には絶縁層としてプラスチックが適当である。とりわけ電子モジュールを成型したい場合には、絶縁層を熱可塑性材料から製造すると有利である。
熱可塑性プラスチックまたは熱硬化性プラスチックを使用する以外に、択一的に、例えば誘電体および場合によっては少なくとも１つの絶縁層のために、エラストマーまたは伸縮性のあるシリコーンを使用することもできる。エラストマーまたは伸縮性のあるシリコーンを使用することによって、適当な形状の導体路構造と関連して、全ての空間方向にフレキシブルな電子回路を製造することができる。とりわけこのような電子モジュールは例えば引き伸ばすこともできる。可塑性に成型可能な材料の場合には、伸張または屈曲のために一般的に成型力を使用すべきであり、場合によっては電子モジュールを加熱すべきである。
本発明の１つの実施形態においては、少なくとも２つの電子モジュールが互いに接合されて層複合体が形成される。層複合体によって、２つより多くの、電子構成素子が装着された導体路構造の層も、互いに接続することができる。この場合個々の層は、スルーホールコンタクトによって互いに電気的にコンタクトすることができる。
２つより多くの層から層複合体を製造したい場合には、導電性フィルムの表側と裏側に、それぞれ少なくとも１つの電子構成素子を装着することも可能である。この場合には、導電性フィルムの表側にも裏側にも別のフィルムがラミネートされる。
例えば両側にそれぞれ少なくとも１つの電子構成素子が設けられている複数のフィルムも、層複合体を形成するために互いに接合することができる。この場合には、２つのフィルムの間にそれぞれ誘電体が設けられる。誘電体は、既に述べたように例えばプラスチックまたはシリコーンである。
電子構成素子の封入を改善するために、電子構成素子を付加的に成型材料で包囲すると有利である。電子構成素子を成型材料で包囲することによって、例えば電子構成素子およびコンタクトの付加的な安定化を達成することができる。このようにして例えば、電子モジュールを曲げた際に、電子構成素子が破壊されなくなる。
１つの実施形態においては、電子モジュールが最終ステップにおいて成型部材に成型される。この成型は、例えば深絞り加工または別の成型方法によって達成される。とりわけ成型は、誘電体として成型可能な材料が使用される場合に可能である。フィルムに設けられた電子構成素子が成型工程中に損傷されるのを回避するために、一方では、成型部材の屈曲ないし折曲位置には電子構成素子を設けないように構成することが可能である。しかしながら択一的に、例えば曲げることができるフレキシブルな電子構成素子を使用することも可能である。
本発明の方法によれば、同時に多数のモジュールに対して工程を実施すること、およびリール・ツー・リール（Reel to Reel）製造によって、配線および封入を低コストに達成することができる。さらに、電子モジュールを例えば標準的な構成素子としてさらに加工することも可能である。本発明の方法における電子構成素子のコンタクトは、取り付けと同時に達成される。これにより、従来技術から公知の方法よりも少ない工程ステップしか必要なくなる。
さらなる利点は、誘電体としてコスト的に有利なプラスチックを使用できることである。このようなプラスチックは例えばＲＦＩＤから公知である。このプラスチックはとりわけ低温度領域における用途にて使用することができる。
とりわけフレキシブルな電子機器を使用することによって、本発明によれば、完全にフレキシブルかつ成型可能な回路を製造することができる。可塑性に成型可能な回路支持体を使用する場合には、最終ステップにて成型部材に成型される電子モジュールを、例えばケーシング部分として使用することも可能である。ケーシング部分は、例えば接着または型押しによって本来のケーシングと接続し、必要に応じてコンタクトさせることができる。
以下の説明では、図面に示されている本発明の実施例をより詳しく解説する。
電子モジュールを製造するための方法のステップを図示している。 電子モジュールを製造するための方法のステップを図示している。 電子モジュールを製造するための方法のステップを図示している。 電子モジュールを製造するための方法のステップを図示している。 電子モジュールを製造するための方法のステップを図示している。 電子モジュールを製造するための方法のステップを図示している。 電子モジュールを製造するための方法のステップを図示している。 本発明によって製造された電子モジュールを図示している。
図１〜７には、本発明に基づいて形成される電子モジュールを製造するための個々の方法ステップが図示されている。
図１に図示した第１ステップにおいては、導体路構造を形成するために導電性フィルム１がパターニングされる。この際パターニングは、導電性フィルム１の導電層３においてのみ行われる。ここに図示した実施形態においては、導電層３は非導電層５の上に被着されている。非導電層５はこの場合には支持層として使用され、パターニングされない。非導電層５は例えばプラスチック層である。導電層３としてはとりわけ金属、例えば銅または銀が適当である。さらには金、パラジウム、または例えばＮｉＰｄＡｕのような層複合体が適当である。非導電層５は、ラミネートまたはスキージによって導電層３に被着させることができる。非導電層５の被着は、導電層３のパターニング後または前に行われる。
択一的に、例えば導電層３のみを有する導電性フィルム１を使用することも可能である。しかしながらこの場合には、導体路構造７のパターニング後に個々の導体路がズレてしまわないように、導電層３のみを有する導電性フィルム１を支持材料の上に載置する必要がある。
導電性フィルム１の導電層３から導体路構造をパターニングした後、導電性フィルム１には電子構成素子９が装着される。導電性フィルム１の装着は例えばフリップチップ技術によって行われる。このために電子構成素子９にはコンタクト点１１（バンプ）が設けられる。コンタクト点１１は非導電層を貫通するよう押圧されて、導電層３からパターニングされた導体路構造７とコンタクトするようになる。この場合、非導電層５は同時に接続媒体としても使用することができる。このために例えば非導電層５として接着性被膜を使用することができる。
コンタクト点１１と導体路構造７との接合は、例えばいわゆるヒートシールのような熱工程および印刷工程によって行われる。さらにＮＣＡ（Non conductive adhesive：非導電性接着剤）工程も適当である。択一的に、例えば電子構成素子９をはんだ付け工程によって導体路構造７とコンタクトさせることも可能である。この場合には、非導電層５に含まれる酸を融剤として使用することができる。非導電層５のための材料としてこの場合には例えばエポキシ樹脂も適当である。
導電性フィルム１が導電層３のみからなり、非導電層５が設けられていない場合には、電子構成素子９をまずコンタクト点１１によって導体路構造７の上にはんだ付けし、その後電子構成素子９を接着剤によってアンダーフィリングすることが可能である。択一的にいわゆるＩＣＡ（isotropic conductive adhesive：等方性導電性接着剤）接着も可能である。
任意に、図１および図２と同様にして例えば第２支持ストリップ１３を製造することもできる。第２支持ストリップ１３も同じく導電層３および非導電層５を備える導電性フィルム１を有し、導電層３からは導体路構造７がパターニングされている。非導電層５の上には、コンタクト点１１が設けられた少なくとも１つの電子構成素子９が別の構造で被着されている。コンタクト点１１は非導電層５を貫通するよう押圧されて、電子構成素子９が導体路構造７とコンタクトする。このようにして製造された第１支持ストリップ１２と第２支持ストリップ１３は、後に互いに接合されて層複合体となる。この場合第１支持ストリップと第２支持ストリップ１３の装着および構造は、通常は異なっている。したがって例えば２つの支持ストリップ１２，１３のうちの１つだけに少なくとも１つの電子構成部材９を装着して、他方の支持ストリップ１３，１２には装着しないようにすることも可能である。
電子構成素子９の付加的な安定化は、例えば図４に示すように成型材料１５によって包囲することにより達成することができる。しかしながら成型材料１５による電子構成素子９の包囲は、電子構成素子９が非常に脆弱である場合、または、例えば電子構成素子９を曲げることなく支持ストリップを曲げたい場合にだけ必要である。この場合には、成型材料１５は付加的な機械的安定化として使用される。
図５には、第１支持ストリップ１２と接合された第２支持ストリップ１３が図示されている。ここでは第１支持ストリップ１２および第２支持ストリップ１３は、これら２つの支持ストリップ１２，１３の導電層３がそれぞれ外側に位置するようにして互いに接合されている。第１支持ストリップ１２および第２支持ストリップ１３の非導電層５は１つの誘電体を形成している。この誘電体によって、導体路構造７を形成する導電層３が不所望な位置でコンタクトしてしまう危険が回避される。層圧を均一にするために、既に導電層３の上に被着されている非導電層５に加えて、電子構成素子９も包囲する付加的な誘電体を設けることが可能である。支持ストリップ１２と１３の接合は、当業者には公知の通常のラミネート方法によって行われる。
それぞれ非導電層５を有さない２つの導電性フィルム１を互いに接合したい場合には、第２支持ストリップ１３を第１支持ストリップ１２の上にラミネートする前に、２つの支持ストリップ１２，１３のうちの少なくとも一方の上に誘電体が被着される。この場合には誘電体として例えばプラスチックフィルムが適当である。この場合２つの支持ストリップ１２，１３は、これらの間に位置するプラスチックフィルムによってラミネートされる。
第２支持ストリップ１３を第１支持ストリップ１２の上にラミネートする代わりに、例えば第１支持ストリップ１２の上に誘電体をラミネートして、ただ１つの導電層だけを設けることも可能である。さらには導電層３の外側にも誘電体を被着して、別の導電層をラミネートすることも可能である。この場合には例えば導電層３の表側および裏側にそれぞれ少なくとも１つの電子構成素子９を配置することもできる。この場合さらに有利には、導体路構造７にパターニングした後、非導電層を備える第２の側にも導電層３が設けられる。
第２支持ストリップ１３を第１支持ストリップ１２の上にラミネートした後、導電層３からパターニングされた導体路構造７を、スルーコンタクト１７によって互いに接続することができる。スルーコンタクト１７は、例えば回路支持体に孔を設けて、その後に孔を金属被覆することによって形成することができる。択一的に例えば２つの支持ストリップ１２，１３のうちの１つの導電層３を、心棒によって、非導電層５により形成される誘電体を貫通するよう、前記導電層が第２の導電層とコンタクトするまで押圧することも可能である。
第１支持ストリップ１２と第２支持ストリップ１３とを接合した後、有利には外側に絶縁層１９が被着される。絶縁層１９によれば、導電性部分が外側に露出することが回避される。絶縁層１９として、第１支持ストリップ１２および第２支持ストリップ１３からなる層複合体の上に例えばプラスチックフィルムを被着させることができる。択一的に、プラスチック層を他の任意の方法によって層複合体に被着させることも可能である。
ただ１つの導電層３のみが含まれている場合には、外側に向いた導電層３の上に絶縁層１９を被着すれば十分である。
任意に、層複合体の外側に被着された絶縁層１９を、例えば差込コネクタまたはケーブルを取り付けることができるようにパターニングすることができる。こうすることによって電子モジュールはコンタクト可能となる。
絶縁層１９の被着後さらに、電子構成素子９とコンタクトしている導電層３をそれぞれ含む別の支持ストリップを被着させることが可能である。さらには、複数の図７に図示したような電子モジュールを、例えばラミネートによって互いに接合することも可能である。
層複合体を製造した後で、この層複合体を任意の形状に型押しすることが可能である。択一的に、例えばフレキシブルなフィルム状の回路を形成することも可能である。これは図８に示されている。ここでは導体路構造７にパターニングされた導電性フィルムの上に、損傷から保護するために成型材料１５によって包囲された電子構成素子９が設けられている。その後、均一な層圧を達成するため、および、電子構成素子９のさらなる封入を達成するために、誘電体２１がこの層に被着されている。誘電体２１のための材料として、フレキシブルでありかつ層複合体の成型を可能にする材料が選択される。このフレキシブルなフィルム状の回路は、例えば衣服に使用することができる。このように衣服に組み込まれた電子機器は、例えばスキープレイヤー用の装着品または登山家用の装着品に適当であり、例えば雪崩によって生き埋めになっているこのような衣服の着用者を発見することができる。択一的に、このような電子機器を例えば盗難防止としても使用することができる。製品情報を相応の回路に記憶することも可能である。
回路がフレキシブルなフィルム状の回路として使用されない場合には、例えば層複合体を成型部材に成型することもできる。これは例えば図７に図示したような層複合体を型押しすることによって実施される。こうすることによって例えば電子機器が組み込まれたケーシングを製造することが可能となる。

Claims (13)

  1. 少なくとも１つの電子構成素子（９）ならびに、該電子構成素子をコンタクトする導体路構造（７）を含む電子モジュールを製造するための方法であって、
    （ａ）導体路構造（７）を形成するために、導電性フィルム（１）の導電層（３）をパターニングするステップ、
    （ｂ）前記導体路構造（７）に少なくとも１つの電子構成素子（９）を装着するステップ、
    （ｃ）前記少なくとも１つの電子構成素子（９）が装着された前記導電性フィルム（１）のうち、前記少なくとも１つの電子構成素子（９）が装着された方の側に、別のフィルムをラミネートするステップ、
    を有することを特徴とする方法。
  2. 前記別のフィルムも、少なくとも１つの電子構成素子（９）が装着された導電性フィルム（１）である、
    ことを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. ２つの導電性フィルム（１）の間に誘電体が設けられている、
    ことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 前記導電性フィルム（１）の上に、前記少なくとも１つの電子構成素子（９）を装着する前に、誘電体からなる被膜を被着し、
    この際前記誘電体からなる被膜を、前記導体路構造（７）を形成するための導電性フィルム（１）の導電層（３）をパターニングする前または後に被着する、
    ことを特徴とする請求項３記載の方法。
  5. 前記誘電体を、前記導電性フィルム（１）に少なくとも１つの電子構成素子（９）を装着した後に、前記導電性フィルム（１）のうち前記少なくとも１つの電子構成素子（９）が配置されている方の側に被着する、
    ことを特徴とする請求項３または４記載の方法。
  6. 前記誘電体はプラスチック層である、
    ことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項記載の方法。
  7. 前記導電性フィルム（１）の前記導電層（３）からパターニングされた導体路構造（７）の接続のために、スルーホールコンタクト（１７）を設ける、
    ことを特徴とする請求項２から６のいずれか一項記載の方法。
  8. 前記電子モジュールのうち外側に向いた少なくとも１つの側に、絶縁層（１９）を被着する、
    ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の方法。
  9. 少なくとも２つの電子モジュールを、互いに接合して層複合体を形成する、
    ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の方法。
  10. 前記導電性フィルム（１）の表側および裏側に、それぞれ少なくとも１つの電子構成素子（９）を装着する、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の方法。
  11. 両側にそれぞれ少なくとも１つの電子構成素子（９）が装着されている複数の導電性フィルム（１）を互いに接合して層複合体を形成し、
    この際２つの導電性フィルム（１）の間にそれぞれ誘電体を設ける、
    ことを特徴とする請求項１０記載の方法。
  12. 前記導電性フィルム（１）に装着された少なくとも１つの電子構成素子（９）を、成型材料（１５）によって包囲する、
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項記載の方法。
  13. 前記電子モジュールを、最終ステップにおいて成型部材に成型する、
    ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項記載の方法。
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