JP2013151158A - 封止型電子装置の製造方法及び封止型電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程が簡易であり、且つ基板が保護されるように隙間なく密封された封止型電子装置の製造方法の提供。
【解決手段】絶縁性基板の一面に、導電材で構成された導電パターン部を設ける段階（ａ）と、前記導電パターン部が設けられた前記基板を、金型装置のキャビティ内に入れ、該キャビティを電気絶縁性の充填材で充満することで、該充填材が前記基板を封止するように射出成型し、該キャビティ内において封止型電子装置を形成する段階（ｂ）と、前記キャビティから前記封止型電子装置を取り出す段階（ｃ）と、を有することを特徴とする封止型電子装置の製造方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、封止型電子装置、特に携帯式電子機器のアンテナに用いる封止型電子装置の製造方法と、これにより得られる封止型電子装置に関する。

携帯電話に従来用いられていたアンテナは、電話機本体の上部から棒状に突出しているものが多かった。しかしこのようなアンテナは、電話機の重量を増す上に、外観の意匠性から見ても好ましいものではなかった。携帯電話を始めとした携帯式電子機器においては、軽い、薄い、小さいと言った要素が求められるのが常である。そこで今日では、通信機能を備えた携帯式の電子機器に用いられるアンテナは、機器本体内に内蔵できるように体積の縮小や構造の工夫が図られている。
このようなアンテナは主に、基板の一面に導電パターン部が設けられた小型のプリント回路基板からなる電子装置であり、電子機器のハウジング内に納められている。このような構造にすることで、電子機器の外観から突出部位をなくすことができるので、美観の向上につながるだけでなく、機器全体の大きさを抑えることができる。なお、このような電子装置は、上記のようにアンテナとして用いられるだけでなく、回路設計を変更することで、いわゆるタッチパネル等の入力装置の基板としても用いることができる。
図１は、アンテナとして用いられる電子装置の従来の製造方法の例を示すものであり、プラスチックからなる２枚のケーシング部材１１、１１を、間にプリント回路基板１２を挟み込むように貼り合せたりして組み合わせている。
また、特許文献１にも、携帯電話のアンテナに関する技術が公開されている。これは、切削加工しやすい上にアンテナ金属板よりも大きめに形成された金型板を準備し、この金型板を、携帯電話本体のハウジングにおけるアンテナ設置予定位置の形状及びサイズに合わせて切削したものを、プリント回路基板そのものの形状標本の代わりとして、プリント回路基板を両側から挟み込むケーシング部材を製造する際の金型として用いる方法である。

台湾登録実用新案第Ｍ３２３１２０号公報

しかしながら、上記の方法では、プリント回路基板とこれを挟み込むケーシング部材とは、それぞれ別々に製造されてから組み合わされるので、アンテナとなる電子装置の製造工程が繁雑になるだけでなく、プリント回路基板とケーシング部材とのサイズ及び表面形状を精確に対応させることが難しい。そして精確に対応していないと、組み合わせた後に外気と通じる隙間や、外気と通じないが空気が溜まる隙間ができてしまい、プリント回路基板がその隙間を介して外気と触れ、またはその隙間内の空気に曝されることで、特に酸素や湿気を受けてショートや損傷の原因となる。
本発明は、上記問題点を解決するために提案されたもので、製造工程が簡易であり、且つ基板が密封された封止型電子装置の製造方法の提供を目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、絶縁性基板の一面に、導電材で構成された導電パターン部を設ける段階（ａ）と、前記導電パターン部が設けられた前記基板を、金型装置のキャビティ内に入れ、該キャビティを電気絶縁性の充填材で充満することで、該充填材が前記基板を封止するように射出成型し、該キャビティ内において封止型電子装置を形成する段階（ｂ）と、前記キャビティから前記封止型電子装置を取り出す段階（ｃ）と、を有することを特徴とする封止型電子装置の製造方法を提供する。

上記方法によれば、導電パターン部が設けられた基板を充填材による射出成形にてその全体を封止するので、製造工程を簡略化することができる。更に、上記方法にて製造される電子装置は、その導電パターン部が隙間なく完全に密閉されて空気に曝されないので、使用寿命が大幅に延ばされている。

封止型電子装置の製造方法における従来の例を示す図である。 本発明に係る封止型電子装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明に係る封止型電子装置の製造方法の第１の実施例におけるステップＳ２１を斜視で示す概要図である。 本発明に係る封止型電子装置の製造方法の第１の実施例におけるステップＳ２２を示す断面概要図である。 本発明に係る封止型電子装置の製造方法の第１の実施例におけるステップＳ２３を示す断面概要図である。 本発明に係る封止型電子装置の製造方法の第２の実施例におけるステップＳ２１を斜視で示す概要図である。 本発明に係る封止型電子装置の製造方法の第３の実施例におけるステップＳ２１を斜視で示す概要図である。 本発明に係る封止型電子装置の製造方法の第４の実施例におけるステップＳ２１を斜視で示す概要図である。 本発明に係る封止型電子装置の製造方法の第５の実施例におけるステップＳ２１を斜視で示す概要図である。

以下、添付図面を参照にしながら、５つの実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。なお、図２には本発明に係る封止型電子装置の製造方法がフローチャートで示されている。
ステップＳ２１は、絶縁性基板３１の一面に、導電材で構成された導電パターン部３５を設ける段階（ａ）である。
ステップＳ２２は、導電パターン部３５が設けられた基板３１を、金型装置４１のキャビティ４３内に入れ、キャビティ４３を電気絶縁性の充填材３６で充満することで、充填材３６が基板３１を封止するように射出成型し、キャビティ４３内において封止型電子装置を形成する段階（ｂ）である。
ステップＳ２３は、キャビティ４３から上記封止型電子装置を取り出す段階（ｃ）である。
以下には、各実施例において異なるステップＳ２１を中心に各実施例を詳しく説明するが、共通する要素には同一の符号が振られている。

＜実施例１＞
図２〜図５には、本発明に係る第１の実施例が示されている。
（ステップＳ２１：図３）
まず絶縁性の基板３１を用意する。本実施例では基板３１としてポリカーボネートフィルムを用いたが、本発明はこれに限定されない。次に、レーザーにより基板３１の一面をエッチング（粗面化）した。なお、図示におけるドット模様はエッチングされたことを表している。
次に、基板３１を、活性金属を含む溶液に浸す。該溶液として本実施例では塩化パラジウム（ＰｄＣｌ_２）溶液を用いた。これにより基板３１における粗面化された一面全体に活性物質、つまり本実施例では塩化パラジウムからなる活性層３２が形成された。
続いて、活性層３２が形成された基板３１の一面に、導電パターン部を設けたい所定のエリア３３のすぐ周りの活性層３２をレーザーによって除去して、所定のエリア３３に設けたい導電パターン部の導電パターンを陽文（浮彫り）のように活性層３２から浮き出させた（図３参照：図に示されているのは、四角形であるが、実際は導電パターン、即ち回路による線図になっている）。この時、所定のエリア３３のすぐ周りの活性層３２の除去は、除去された部分において基板３１の表面が露出するまで行う。これにより、所定のエリア３３にある活性層３２とそれ以外の活性層３２とは電気的に隔離される。
その後、基板３１を化学めっき浴に浸漬して、酸化還元を利用した化学めっき（無電解めっき）により、活性層３２を金属からなる導電層３４に変化させた。この際、所定のエリア３３にある導電層３４は後に導電パターン部３５となる部分である。本実施例では、上記化学めっき浴としてニッケルイオンが含まれているものを用いた。また、浸漬時間は１〜５分、化学めっき浴の温度は４０〜６５℃の範囲内であるとよい。
なお、化学めっきとしては本実施例で用いた無電解ニッケルめっきでなくともよく、例えば無電解銅めっきでもよく、無電解銅めっきを用いた場合にも、浸漬時間は１〜５分、化学めっき浴の温度は４０〜６５℃の範囲内であるとよい。

続いて、導電層３４が形成された基板３１を電気めっき浴に浸漬して、所定のエリア３３内の導電層３４の表面のみに電極（図示せず）を繋いでめっき電極とした。このようにして電気めっきを施すと、所定のエリア３３内の導電層３４とそれ以外の導電層３４とは電気的に隔離されていることにより、所定のエリア３３における導電層３４にのみ電気めっきを施すことができ、その結果、所定のエリア３３においてだけ導電層３４の厚みが増し、導電パターン部３５が形成される。またこの際に、上記電気めっきにより被膜される金属と、上記化学めっきにより被膜される金属とは、異なるものである。つまり、所定のエリア３３における導電層３４にのみ、上記化学めっきによるものとは異なる金属層が積層される。
具体的には、化学めっきで形成された金属がニッケルである場合、電気めっきでは銅をめっきすることができる。この際には電気めっきの時間は２〜５０分、めっき浴の温度は２０〜４５℃の範囲内であるとよい。また、逆に、化学メッキで形成された金属が銅である場合、電気めっきではニッケルをめっきすることができる。この際には、電気めっきの時間は２〜５０分、めっき浴の温度は２０〜６０℃の範囲内であるとよい。

次に、上記電気めっきが施されなかった所定のエリア外の導電層３４（即ち、所定のエリアの導電層３４とは隔離されている導電層３４；図においては、基板３１の周囲近くにあると示されているが、導電パターンにおける線図を囲んでいる部分も含まれている）を除去材により除去した。ここで用いる除去材は、上記化学めっきにて形成された導電層３４を構成する金属のみを除去できるものであり、例えば化学めっきで形成された導電層３４の金属がニッケルであり、電気めっきで形成された金属が銅である場合には、上記除去材はニッケル除去材である。つまり、ここで除去されるのは所定のエリア外において化学めっきにて形成された導電層３４のみであり、後の電気めっきにて形成された金属及びこれに被膜されている所定のエリア内の導電層３４は除去されない。これにより基板３１の表面には導電パターン部３５だけが残る。

（ステップＳ２２：図４）
内部に基板３１を余裕を持って入れることができるキャビティ４２が形成される金型装置４１を用意する。そして、ステップＳ２１を経て導電パターン部３５が設けられた基板３１をキャビティ４２内に入れてから、キャビティ４２に電気絶縁性の充填材３６を注入した。キャビティ４２内を充填材３６が充満するまで注入することで、導電パターン部３５を有する基板３１全体が充填材３６に覆われて封止されてなった射出成形品である封止型電子装置が形成される。
ここで用いる充填材３６としては、例えばポリアセチレン（ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ）やポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）を用いるとよいが、本発明はこれらに限定されず、その他の熱可塑性樹脂を用いても構わない。

（ステップＳ２３：図５）
キャビティ４２内で基板３１全体を封止した充填材３６の温度が下がって硬化してから、上記ステップＳ２２を経て形成された封止型電子装置を、キャビティ４２から取り出した。そして硬化した充填材３６のばりを除去することで、図５に示されているような、一面に導電パターン部３５を有する基板３１の全体が充填材３６に密閉されるように封止されてなった封止型電子装置が製造された。
本発明の製造方法により得られる封止型電子装置をアンテナとして用いる場合、導電パターン部３５の導電パターンを適当なものに調整することで、例えばブルートゥース（登録商標）や赤外線通信を利用した無線通信における信号の送受信が可能となるように構成することができる。また、該封止型電子装置をタッチパネルに用いる場合、例えば基板３１を包む充填材３６の厚みをより薄くなるように調整することで、圧電効果を利用した信号生成が可能となるように構成することもできる。

本発明に係る製造方法では、導電パターン部３５が設けられた基板３１をキャビティ４２内に入れてから充填材３６を注入して基板３１を充填材３６内に閉じ込めて電子装置となすので、従来の製造方法のようなプラスチックケースと回路基板を別々に製造してからそれらを組み合わせて電子装置となすといった繁雑な工程が省かれる。
更に、本発明の製造方法により得られる封止型電子装置を、携帯電話のハウジングに応用すれば、硬化した充填材３６そのものがハウジングの一部となることができる上に、すでにその内部にアンテナとなる導電パターン部３５が設けられているので、ハウジングの厚みを増さずに、内蔵式アンテナを設けることができる。
また、導電パターン部３５は充填材３６に隙間なく密閉されて封止されており、外部環境から完全に隔離されているばかりでなく充填材３６による封止層の中にも空気がまったく存在していないので、導電パターン部が空気に曝されている従来の製造方法による電子装置に比べて、使用寿命が遥かに長い。

＜実施例２＞
図２及び図６には、本発明に係る第２の実施例が示されている。第２の実施例は上述した第１の実施例に類似するが、ステップＳ２１が異なっている。
（ステップＳ２１：図６）
本実施例におけるステップＳ２１では、インクジェットプリント方式により基板３１に塩化パラジウムを噴き付けて活性層３２を形成した。この方式を用いることにより、本実施例では、活性層３２を、基板３１の一面における導電パターン部を設けたい所定のエリア（図示せず）に対応して設けることができる。
なお、インクジェットプリント方式に限らず、本実施例のように基板３１上に所定のエリアに対応するように活性層３２を直接印刷により設けることができれば、その他のプリント方式でも構わない。このような方式によれば、フォトマスクなどで予め所定のエリアを画成する必要なく、しかも自動制御で、所定のエリアにのみ活性層を形成することができる。

次に、既に活性層３２が設けられた基板３１を、化学めっき浴に浸漬して、活性層３２が金属に変化するように化学めっき（無電解めっき）を施すことにより、金属からなる導電パターン部３５を形成した。なお、ここでの化学めっきとは、活性層３２を酸化還元により金属に変化させるものであり、つまり導電パターン部３５は活性層３２が形成されていたエリアにのみ形成される。
なお、導電パターン部３５を構成する導電材（本例では金属）は、銅、ニッケル及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれるとよい。
本実施例の方法によれば、導電パターン部３５を設けたい所定のエリアにのみ活性層３２が形成されるので、化学めっきを施すだけで活性層３２を導電パターン部３５となすことができる。
この後に、第１の実施例と同様にステップＳ２２及びステップＳ２３を経ることで、封止型電子装置が製造された。

＜実施例３＞
図２及び図７には、本発明に係る第３の実施例が示されている。第３の実施例も第１の実施例に類似するが、ステップＳ２１における活性層３２の形成方法が異なっている。
（ステップＳ２１：図７）
本実施例におけるステップＳ２１では、まず基板３１の一面全体に、触媒性を有する未活性化層３７を塗布により形成する。続いて、導電パターン部を設けたい所定のエリア３３を画成する。画成方法としてはマスクにより所定のエリア３３以外の部分を遮蔽し、所定のエリア３３を露出させる方式が挙げられるが、これに限定されない。
次に、所定のエリア３３にある部分のみ未活性化層３７を活性化させて、活性層３２に変化させる。本実施例において、未活性化層３７は主にパラジウム−スズコロイドからなっており、パラジウム−スズコロイドはパラジウム粒子が分散媒に囲まれているので活性を呈しない。つまり、分散媒による包囲からパラジウムを解放することにより未活性化層３７を活性化することができる。
この活性化を、本実施例においては波長範囲２００〜４００ｎｍの紫外線を照射することで行った。但し活性化の方法はこれに限定されない。また、活性化に紫外線の照射を用いる場合は、マスクにより所定のエリア３３以外の未活性化層３７を遮蔽し、所定のエリア３３にある未活性化層３７のみが露光されるように行ってもよく、或いは単一光束のレーザーを所定のエリア３３にある未活性化層３７のみに照射するように行ってもよい。

次に、活性層３２が設けられた基板３１を、化学めっき浴に浸漬して、活性層３２が導電層３４に変化するように化学めっき（無電解めっき）を施した。なお、ここでの化学めっきとは、他の実施例と同様に、活性層３２を酸化還元により金属に変化させるものであり、活性層３２になっていない（即ち活性化されていない）部分の未活性化層３７は金属に変化しない。つまり本実施例では、所定のエリア３３だけに導電層３４が設けられる。続いて、活性層３２になっていない部分の未活性化層３７を除去することにより、導電層３４は即ち導電パターン部３５となる。
導電層３４、つまりは導電パターン部３５を構成する導電材（本実施例では金属）は、銅、ニッケル及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれるとよい。
この後に、第１の実施例と同様にステップＳ２２及びステップＳ２３を経ることで、封止型電子装置が製造された。

＜実施例４＞
図２及び図８には、本発明に係る第４の実施例が示されている。第４の実施例も第１の実施例に類似するが、ステップＳ２１が異なっている。
（ステップＳ２１：図８）
本実施例におけるステップＳ２１では、まず、銅からなる金属板５２を基板３１の一面に接着剤５１により接着した。
次に、金属板５２の表面において導電パターン部３５を設けたい所定のエリアをフォトリソグラフィにより画成した。つまり、マスクで金属板５２の表面の一部を遮蔽することで該所定のエリアを画成した。
その後、エッチング処理により該所定のエリア以外の金属板５２を除去した。エッチング処理後は該所定のエリアにのみ金属板５２が残り、この残った金属板５２が導電パターン部３５を構成する。
この後に、第１の実施例と同様にステップＳ２２及びステップＳ２３を経ることで、封止型電子装置が製造された。

＜実施例５＞
図２及び図９には、本発明に係る第５の実施例が示されている。第５の実施例も第１の実施例に類似するが、ステップＳ２１が異なっている。
（ステップＳ２１：図９）
本実施例におけるステップＳ２１では、まず、導電パターン部３５が既に形成されているプリント基板６１を用意した。プリント基板６１としては単層のものでも複層のものでもよく、或いは柔軟性があり変形可能なフレキシブル基板を用いてもよい。
次に、このプリント基板６１を、基板３１の一面に貼り付けた。これにより基板３１は導電パターン部３５を有するようになった。
この後に、第１の実施例と同様にステップＳ２２及びステップＳ２３を経ることで、封止型電子装置が製造された。

以上総括すると、本発明に係る製造方法では、基板３１に導電パターン部３５を設けてから、その基板３１を金型装置４１のキャビティ４２に入れ、充填材３６を注入して基板３１を封止する。このような方法によれば、製造工程が簡略化されるだけでなく、導電パターン部３５が完全に封止されており空気に触れないので、空気に含まれている酸素や湿気などの影響を受けることがない。また、本発明に係る製造方法により得られる封止型電子装置を、例えば携帯電話に応用すれば、封止型電子装置そのものをハウジングの一部とすることができるので、ハウジングの厚みを増さずに、導電パターン部３５をアンテナあるいは入力装置の一部として用いることができる。なお、充填材３６による基板３１の封止は、導電パターン部３５の封止を主な目的とするので、例えば基板３１の一部が充填材３６により完全に包まれていなくても、基板３１のほぼ全体が封止されると共に導電パターン部３５が空気に触れないように完全に封止されていればよい。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明にかかる封止型電子装置の製造方法は、携帯電話を始めとする携帯型電子機器に用いられるアンテナ部材の製造に有用である。

３１ 基板
３２ 活性層
３３ 所定のエリア
３４ 導電層
３５ 導電パターン部
３６ 充填材
３７ 未活性化層
４１ 金型装置
４２ キャビティ
５１ 接着剤
５２ 金属板
６１ プリント基板

Claims (10)

1. 絶縁性基板の一面に、導電材で構成された導電パターン部を設ける段階（ａ）と、
   前記導電パターン部が設けられた前記基板を、金型装置のキャビティ内に入れ、該キャビティを電気絶縁性の充填材で充満することで、該充填材が前記基板を封止するように射出成型し、該キャビティ内において封止型電子装置を形成する段階（ｂ）と、
   前記キャビティから前記封止型電子装置を取り出す段階（ｃ）と、
   を有することを特徴とする封止型電子装置の製造方法。
2. 前記段階（ａ）においては、前記基板の一面における前記導電パターン部を設けたい所定のエリアに活性層を形成し、前記活性層に化学めっきを施すことで金属からなる前記導電パターン部を形成することを特徴とする請求項１に記載の封止型電子装置の製造方法。
3. 前記段階（ａ）においては、前記基板の一面全体に活性物質からなる活性層を形成し、該一面における前記導電パターン部を設けたい所定のエリアのすぐ周りの前記活性層を除去して前記所定のエリアに前記導電パターン部の導電パターンを前記活性層から浮き出した後に、前記活性層全体に化学めっきを施して導電層を形成してから、前記所定のエリアにおける導電層にのみ電気めっきを施すことで前記導電パターン部を形成することを特徴とする請求項１に記載の封止型電子装置の製造方法。
4. 前記段階（ａ）においては、前記所定のエリアのすぐ周りの前記活性層の除去をレーザーにより行い、
   また、前記導電パターン部が形成された後に、前記電気めっきが施されなかった前記所定のエリア以外の前記導電層を除去剤により除去することを特徴とする請求項３に記載の封止型電子装置の製造方法。
5. 前記段階（ａ）においては、前記基板の一面全体に、触媒性を有する未活性化層を形成してから、前記所定のエリアにある前記未活性化層を活性化し前記活性層となすことを特徴とする請求項２に記載の封止型電子装置の製造方法。
6. 前記活性層は、塩化パラジウムからなり、
   前記導電材は、銅、ニッケル及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の封止型電子装置の製造方法。
7. 前記段階（ａ）においては、金属板を前記基板の一面に接着してから、該金属板の表面において前記導電パターン部を設けたい所定のエリアをフォトリソグラフィにより画成し、該所定のエリア以外の前記金属板を除去することで、前記基板の一面に前記導電パターン部を設けることを特徴とする請求項１に記載の封止型電子装置の製造方法。
8. 前記段階（ａ）においては、前記導電パターン部が形成されたプリント基板を前記基板の一面に設けることを特徴とする請求項１に記載の封止型電子装置の製造方法。
9. 前記段階（ｃ）においては、前記充填材の温度が下がって硬化してから取り出し、硬化した前記充填材のばりを除去することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の封止型電子装置の製造方法。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法により製造された電子装置。