JP2013102399A - 電子デバイス実装方法及び電子デバイス実装体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下面に導電部材を有する電子デバイス21,22をフレキシブル基板10に搭載する方法であって、電子デバイス21,22をフレキシブル基板10の上面に接合させる第1工程と、フレキシブル基板10の下面側からフレキシブル基板10に開口211,221を形成して、電子デバイス21,22の下面に設けられた導電部材を部分的に露呈させる第2工程と、フレキシブル基板10の下面に電子デバイス21,22の導電部材と電気的に接続する配線パターン30を形成する第3工程と、を備えている。
【選択図】図3
Description
ここで、電子デバイスとは、完成品に限らず、完成品から一部の構成を省略した半製品を含む。
例えば、第2工程では、レーザーアブレーション或いはドライエッチングによって、前記フレキシブル基板に開口を形成する。
本発明の実施形態の電子デバイス実装方法は、フレキシブル基板のように撓みやすい基板に微小な電子デバイスを実装する際に有用である。以下の説明では、血管内に挿入される極細径に形成されたカテーテル先端部に微細な超音波デバイスを搭載した超音波装置を例に説明する。
先ず、(A)先端部に超音波デバイスを備えた超音波装置の概要について説明し、次に(B)超音波振動子をフレキシブル基板に実装した超音波デバイスの構造について説明し、さらに(C)超音波振動子をフレキシブル基板に実装する方法について説明する。また、(C)の実装方法では、(C−1)電子デバイスとしてのセンサユニットの作製手順と、(C−2)センサユニットをフレキシブル基板への実装の手順とを説明する。
図1(A)は本発明の第1実施形態に係る超音波装置100の斜視図である。
この超音波装置100は、円筒状のカテーテル110と、このカテーテル110内を挿通するガイドワイヤ120と、このガイドワイヤ120の先端部に取り付けられ超音波の送信及び受信を行う超音波デバイス1と、を備えている。
この超音波装置101は、カテーテル110と、ガイドワイヤ120と、このガイドワイヤ120の先端部に取り付けられた超音波デバイス1Aと、を備えている。
この超音波装置102は、カテーテル110と、ガイドワイヤ120と、このガイドワイヤ120の先端部に取り付けられた超音波デバイス1と、を備えている。
この超音波装置103は、カテーテル110と、ガイドワイヤ120と、このガイドワイヤ120の先端部に取り付けられた超音波デバイス1Bと、を備えている。
この超音波装置104は、カテーテル110と、ガイドワイヤ120と、このガイドワイヤ120の先端部に取り付けられた超音波デバイス1Cと、を備えている。
この超音波装置105は、カテーテル110と、ガイドワイヤ120と、このガイドワイヤ120の先端部に取り付けられた超音波デバイス1Dと、を備えている。
この超音波装置150は、超音波デバイス2がシート状に構成されており、例えば患者の手首に貼付して使用に供され、患者の脈を計測する。このため、超音波デバイス2は、患者の皮膚の動きに従動するフレキシブル基板10と、このフレキシブル基板10に実装された複数のセンサユニット20と、を備えている。制御装置は、各センサユニット20からの電気信号を基に、データ処理によって患者の脈を計測する。
以下、超音波デバイスの構造として図1(B)に示す超音波デバイス1Aを例に説明するが、他の超音波デバイス1,1B,1C,1Dも超音波デバイス1Aと同様である。
図2(A)は図1(B)に示す超音波デバイス1Aの平面図であり、図2(B)は図1(B)に示す超音波デバイス1Aの底面図である。図3は図2(A)に示す超音波デバイス1Aのα1−α1線に沿った概略断面図である。
本発明の実施形態に係る実装方法は、以下のステップA1〜A3を備えている。
ステップA1: 第1センサユニット21と第2センサユニット22とをフレキシブル基板10の上面11に絶縁性の樹脂剤で接着するステップ。
ステップA2: フレキシブル基板10の下面12側に、第1センサユニット21と第2センサユニット22の下面の導電層29が部分的に現れるよう、フレキシブル基板10の下面12側から開口211,221を形成するステップ。
ステップA3: 第1センサユニット21及び第2センサユニット22の各導電層29と電気的に接続するように、フレキシブル基板10の下面12に金属層を堆積させて配線パターン30を形成するステップ。なお、予め配線パターンが形成されたフレキシブル基板を用い、上記のステップA3において開口周辺に金属層を堆積させて配線パターンと導電層29とを電気的に接続してもよい。
第1センサユニット21と第2センサユニット22との作製工程は以下の通りである。
図4及び図5は第1センサユニット21と第2センサユニット22の作製工程を示す図である。
先ず、図4(A)に示すように、用意した圧電体27Aの下面に、レジストを塗布してフォトリソグラフィーによってパターンを形成して枠部25を形成する(図4(B))。
次に、このように作製した第1中間ユニット21′と第2中間ユニット22′とをフレキシブル基板10へ搭載する手順について説明する。
図6(A)に示すように、フレキシブル基板10の下面側の全体に、Cr層311を形成する。フレキシブル基板10としては、厚さ25μm或いは50μm程度のポリイミドフィルムを利用することができる。Cr層311の形成には、スパッタリング、真空蒸着法などの薄膜成形方法を利用することができる。
Au層321Bの形成には、スパッタリング、真空蒸着法などの薄膜成形方法を利用することができる。
さらに、Au層321Bの上にレジスト322を塗布した後(図8(M))、図示を省略するマスクを利用してレジスト322を部分的に露光し、その後現像して、エッチング用マスクとしてレジスト322を形成する(図9(N))。つまり配線31,32を形成するためのパターニングを行う。さらに不要なCr層321A及びAu層321Bをエッチングによって除去する(図9(O))。次に、エッチングマスクとしてのレジスト322をアセトンなどの有機溶剤により除去する(図9(P))。
図10は本発明の他の実施形態に係る超音波デバイス3の平面図であり、図11は図10のα2−α2線に沿った超音波デバイス3の概略断面図である。前述の超音波デバイス1Aの構成と同様のものには同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
なお、本実施形態では、説明の便宜上、第1樹脂層35と第2樹脂層36とを区別するが、これらは同じ樹脂材料で構成されてもよい。
超音波デバイス3の製造方法は、以下のステップB1〜B3を備えている。
ステップB1: センサユニット20′をフレキシブル基板10′の上面11′に絶縁性の樹脂剤で接着するステップ。
ステップB2: センサユニット20′の下面、具体的には導電層29が部分的に現れるよう、フレキシブル基板10′の下面12′に開口421を形成するステップ。このとき、フレキシブル基板10′にはセンサユニット20′の開口45Aと繋がる開口411が形成される。
ステップB3: フレキシブル基板10′の下面12′側で、第1グループの超音波振動子27と接続する第1配線パターン31′と、第2グループの超音波振動子27と接続する第2配線パターン32′とを、電気的に分離するように、フレキシブル基板10′の下面12′からの高さを変えて、配設するステップ。
先ず、図12(A)に示すように、用意した圧電体27Aの下面に、レジスト55を塗布してフォトリソグラフィーによってパターンを形成して、取付穴45Bを備えた収容部45を形成する(図12(B))。
このようにして得られた素子は、表側電極27Bを備えていないセンサユニット20′に相当する。以下の説明で、表側電極27Bを備えていないセンサユニット20′を中間ユニット20″と呼ぶ。図14では省略するが、中間ユニット20″をフレキシブル基板10′に取り付けた状態で、表側電極27Bを圧電体27Aの上面に形成することで、センサユニット20′が完成する。
さらに、Au/Cr層431の上に全面的にポジレジスト441を塗布した後、図示を省略するマスクを利用してポジレジスト441を部分的に露光し、その後現像して、ポジレジスト441のパターニングを行う(図15(E))。具体的には、第1グループの各超音波振動子27の導電層29に接続される第1配線パターン31′を形成するように、ポジレジスト441のパターンが形成される。このポジレジスト441は、第2グループの各超音波振動子27の導電層29を部分的に露呈する開口421に形成した金属層のエッチングによる除去を防止するためにも配置される。次に、不要なAu/Cr層431のエッチングによる除去を行い、さらにポジレジスト441を除去する(図16(F))。これにより第1配線パターン31′が形成される。
上記では、基板に電子デバイスを実装した後に基板底面側から電子デバイスを部分的に露呈させるための開口を形成するが、この開口を形成する際に基板に載せた電子デバイスは上記説明のように半製品に限定されものではなく、完成品であってもよいことは勿論である。
上記説明では、基板底面側の配線パターンがセンサユニット底面に形成された導電層に電気的に接続されているが、配線に接続される導電部材はこれに限らず、裏側電極であってもよい。
上記説明の数値は例示である。
上記説明では、電子デバイス実装体として、フレキシブル基板上にセンサユニットを搭載した超音波デバイスを例示したが、電子デバイス実装体は超音波デバイスに限定されるものではない。
例えば、フレキシブル基板に搭載するデバイスは、圧電素子に限定されるものではなく、下面に電極部を有する電子デバイスであればよく、集積回路やCMOSセンサ等であってもよい。また、電子デバイスから送信される波長は、超音波に限定されるものではない。
また、上記説明で、第1センサユニット21と第2センサユニット22とに支持部28を設ける場合を説明したが、支持部28を備えずにこれらの第1センサユニットと第2センサユニットとを構成してもよい。
さらに、フレキシブル基板に搭載するセンサユニットなどのデバイスの数は、二つに限定されるものではなく、図1(A)に示すように一つ、図1(F)に示すように三つ、また図1(G)に示すように三つ以上であってもよい。
また、フレキシブル基板として、感光性の樹脂基板を用い、フォトレジストによって当該基板に開口を形成して、基板の開口に現れた電子デバイスの電極部分を、フレキシブル基板の下面に形成した配線パターンと接続するように構成してもよい。
上記の配線パターンなどの金属層の材質は例示である。
上記では、図11などで超音波振動子をフレキシブル基板の一方の面に複数設け、他方の面に複数の配線を設け、各配線がフレキシブル基板を貫通した開口を介して接続した構成を説明したが、フレキシブル基板の他方の面で、各配線を互い違いに設けるための樹脂層の数は、前記の説明に限定されるものではなく、3つ以上でもよい。
また、上記説明では、本発明の実施形態として医療における画像診断などに利用する超音波デバイスを説明したが、本発明は工業における非破壊検査などにも利用できることは勿論である。
10,10′ フレキシブル基板
11,11′ フレキシブル基板の上面
12,12′ フレキシブル基板の下面
13A,13B,13C フレキシブル基板の小片部
20,20′ センサユニット
20″ 中間ユニット
21 第1センサユニット
21′ 第1中間ユニット
22 第2センサユニット
22′ 第2中間ユニット
25 枠部
26 バッキング部
27 超音波振動子
27A 圧電体
27B 表側電極
27C 裏側電極
28 支持部
29 導電層
30,31′,32′ 配線パターン
31,31A′,32,32A′ 配線
100〜105,200 超音波装置
110 カテーテル
120 ガイドワイヤ
121 ガイドワイヤの側面
210 第1取付領域
211 第1取付領域の開口
220 第2取付領域
221 第2取付領域の開口
230 グランド用の開口
301 Auめっき層
302 バッキング材
303 エポキシ樹脂
304,321,431,432,433 Au/Cr層
311 Cr層
312,322,441,442,443 レジスト
315,415,451,452 樹脂剤
316 樹脂膜
次に、図5(I)に示すように、Auめっき層301が現れたバッキング部26の下面に、Cr層とAu層とを順に形成して成るAu/Cr層304を形成する。Au/Cr層304の形成には、スパッタリング、真空蒸着法などの薄膜成形方法を利用することができる。なお、バッキング部26の下面側に形成されたAu/Cr層304は導電層29の一部となる。また、図ではAu/Cr層304を簡略して表している。
Claims (4)
- 下面に導電部材を有する電子デバイスをフレキシブル基板に搭載する方法であって、
上記電子デバイスを上記フレキシブル基板の上面に接合させる第1工程と、
上記フレキシブル基板の下面側から当該フレキシブル基板に開口を形成して、上記電子デバイスの下面に設けられた上記導電部材を部分的に露呈させる第2工程と、
上記フレキシブル基板の下面に、上記電子デバイスの導電部材と電気的に接続するパターンを形成する第3工程と、を備えたことを特徴とする、電子デバイス搭載方法。 - 前記第2工程が、レーザーアブレーション或いはドライエッチングによって、前記フレキシブル基板に開口を形成することを特徴とする、請求項1に記載のデバイス搭載方法。
- 前記第1工程で、前記電子デバイスが絶縁性の樹脂剤によって前記フレキシブル基板に接合されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の電子デバイス搭載方法。
- 下面に前記導電部材を有する複数の電子デバイスと、
上記複数の電子デバイスが上面に搭載されたフレキシブル基板と、
上記フレキシブル基板の下面側に設けられた複数の配線と、を備え、
上記フレキシブル基板は上記電子デバイスの下面に対応した位置に開口を有し、
各配線は上記開口を介して対応する電子デバイスに接続された、電子デバイス実装体であって、
各配線が、上記フレキシブル基板の下面側で当該フレキシブル基板の下面からの高さを変えて互いに電気的に分離するように、配設されていることを特徴とする、電子デバイス実装体。
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