JP2019160906A - 回路部品 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＩＤ等の回路部品において、そこに実装される実装部品の実装面等の基準面に対する傾きを抑制する。【解決手段】回路部品であって、実装面に溝が形成されている樹脂基材と、前記溝内に形成され、その厚さが前記溝の深さより小さいメッキ膜と、前記実装面に、前記溝を跨いで配置される実装部品と、前記溝内において、前記メッキ膜と前記実装部品とを電気的に接続するハンダとを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂基材に回路パターンが形成され、実装部品が実装された回路部品に関する。

近年、ＭＩＤ（Ｍｏｌｄｅｄ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）が、スマートフォン等で実用化されており、今後、自動車分野での応用拡大が期待されている。ＭＩＤは、樹脂成形体（樹脂基材）の表面に金属膜で回路を形成したデバイスであり、製品の軽量化、薄肉化及び部品点数削減に貢献できる。

発光ダイオード（ＬＥＤ）が実装されたＭＩＤも提案されている。ＬＥＤは、通電により発熱するため背面からの排熱が必要であり、ＭＩＤの放熱性を高めることが重要となる。特許文献１では、ＭＩＤと金属製の放熱材料とを一体化した複合部品が提案されている。また、特許文献１のＭＩＤでは、メッキ膜により回路を形成している。

特許第３４４３８７２号公報

近年、ＭＩＤ等の回路部品において、そこに実装されている実装部品の高さ方向の位置や、実装面等の基準面に対する傾きに高い精度を求められる場合がある。例えば、複数のＬＥＤを備える自動車ヘッドライトモジュールでは、ＬＥＤが基準面に対して傾いていると配光制御が困難となる。しかし、樹脂基材上にメッキ膜により回路を形成する場合、メッキ膜の厚さ等を高い精度で制御することは難しい。このため、メッキ膜の回路上に実装される実装部品が傾くという課題が生じている。

本発明は、このような課題を解決するものであり、ＭＩＤ等の回路部品において、そこに実装される実装部品の実装面等の基準面に対する傾きを抑制する。

本発明に従えば、回路部品であって、実装面に溝が形成されている樹脂基材と、前記溝内に形成され、その厚さが前記溝の深さより小さいメッキ膜と、前記実装面に、前記溝を跨いで配置される実装部品と、前記溝内において、前記メッキ膜と前記実装部品とを電気的に接続するハンダとを有することを特徴とする回路部品が提供される。

前記実装面において、前記実装部品は前記溝の両側の接地面に当接していてもよい。また、前記実装面に回路パターンが形成されており、前記溝内のメッキ膜は、前記回路パターンの一部を構成していてもよい。前記実装面において、前記溝は、前記実装面において、前記実装部品と対向する実装領域から前記実装領域の外に延びていてもよい。前記樹脂基材が、絶縁性熱伝導フィラーを含んでもよい。

本態様において、前記樹脂基材は、前記実装面と対向する背面を有し、前記背面に、金属部材が接続していてもよい。前記金属部材は、前記樹脂基材の背面に接続する接続面を有し、前記接続面の表面粗さＲｚが、１０μｍ〜５００μｍであってもよく、前記絶縁性熱伝導フィラーの最大粒子径より大きくてもよい。

前記樹脂基材が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化性樹脂を含んでもよく、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であってもよい。

前記樹脂基材は、前記実装面に、前記実装部品に隣接して配置される凸部を有してもよく、前記凸部は、前記実装部品の周囲を囲んでいてもよい。前記実装部品がＬＥＤであってもよい。

ＭＩＤ等の回路部品において、そこに実装される実装部品の実装面等の基準面に対する傾きを抑制する。

図１（ａ）は、実施形態の回路部品の上面模式図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢ１‐Ｂ１線断面模式図である。 図２は、図１（ｂ）に示す回路部品の一部拡大図である。 図３(ａ)は、実施形態の回路部品における、ハンダの溶解前（ハンダリフロー前）の実装部品周辺の様子を示す断面模式図であり、図３（ｂ）は、ハンダの溶解後（ハンダリフロー後）の実装部品周辺の様子を示す断面模式図である。 図４は、実施形態の回路部品に用いる金属部材の断面模式図である。 図５（ａ）は、実施形態の回路部品の製造途中の構造を示す上面模式図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ５‐Ｂ５線断面模式図である。 図６（ａ）は、実施形態の回路部品の製造途中の構造を示す別の上面模式図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ６‐Ｂ６線断面模式図である。 図７(ａ)は、実施形態の変形例の回路部品における、ハンダの溶解前（ハンダリフロー前）の実装部品周辺の様子を示す断面模式図であり、図７（ｂ）は、ハンダの溶解後（ハンダリフロー後）の実装部品周辺の様子を示す断面模式図である。 図８(ａ)は、従来の回路部品における、ハンダの溶解前（ハンダリフロー前）の実装部品周辺の様子を示す断面模式図であり、図８（ｂ）は、ハンダの溶解後（ハンダリフロー後）の実装部品周辺の様子を示す断面模式図である。

［回路部品］
図１（ａ）、（ｂ）及び図２に示す回路部品１００について説明する。回路部品１００は、実装面１０aと実装面１０ａに対向する背面１０ｂとを有する樹脂基材１０と、実装面１０ａにメッキ膜２１により形成されている回路パターン２０と、底面３０ｂを有し、実装面１０ａに底面３０ｂを対向させて実装されている実装部品３０と、実装部品３０と回路パターン２０とを電気的に接続するハンダ４０とを有する。本実施形態の回路部品１００は、樹脂基材１０の背面１０ｂに、更に金属部材５０が接続している。

樹脂基材１０は、樹脂を含む基材である。樹脂基材１０の背面１０ｂに金属部材５０が接続する場合、樹脂基材１０は、実装面１０ａ上の回路パターン２０と金属部材５０とを絶縁させる。本実施形態では、実装部品３０がハンダ付けにより樹脂基材１０に実装される。このため、樹脂基材１０に用いる樹脂は、ハンダリフロー耐性を有する耐熱性のある高融点の樹脂が好ましい。樹脂基材１０に用いる樹脂の融点は、２６０℃以上であることが好ましく、２９０℃以上であることがより好ましい。尚、実装部品３０の実装に、低温ハンダを用いる場合はこの限りではない。

樹脂基材１０に用いる樹脂は、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂を用いることができる。中でも、薄く成形することが容易であり、成形精度が高く、更に硬化後は高耐熱性及び高密度を有する熱硬化樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱樹脂を用いることができ、中でもエポキシ樹脂が好ましい。光硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、６Ｔナイロン（６ＴＰＡ）、９Ｔナイロン（９ＴＰＡ）、１０Ｔナイロン（１０ＴＰＡ）、１２Ｔナイロン（１２ＴＰＡ）、ＭＸＤ６ナイロン（ＭＸＤＰＡ）等の芳香族ポリアミド及びこれらのアロイ材料、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）等を用いることができる。これらの熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂は、それぞれ単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。

本実施形態の樹脂基材１０は、絶縁性熱伝導フィラーを含んでもよい。絶縁性熱伝導フィラーとは、ここでは、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以上のフィラーであり、カーボン等の導電性の放熱材料は除外される。絶縁性熱伝導フィラーとしては、例えば、高熱伝導率の無機粉末である、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等のセラミックス粉が挙げられる。フィラー同士の接触率を高めて熱伝達性を高めるために、ワラストナイト等の棒状、タルクや窒化ホウ素等の板状のフィラーを混合してもよい。これらの絶縁性熱伝導フィラーは、それぞれ単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。

絶縁性熱伝導フィラーの粒径（粒子サイズ）は、例えば、比較的安価なセラミック粒子を用いる場合、３０μｍ〜１００μｍが好ましい。また、樹脂基材１０の厚さｄを薄くする場合には、絶縁性熱伝導フィラーの粒径は、３０μｍ〜５０μｍが好ましい。また、樹脂基材１０の背面１０ｂに金属部材５０が接続する場合には、放熱性向上のため、絶縁性熱伝導フィラーの粒径は、金属部材５０の接続面５０ａの表面粗さＲｚより小さい方が好ましい。

絶縁性熱伝導フィラーは、樹脂基材１０中に例えば、１０重量％〜９０重量％含まれ、３０重量％〜８０重量％含まれることが好ましい。絶縁性熱伝導フィラーの配合量が上記範囲内であると、本実施形態の回路部品１００は、十分な放熱性を得られる。

樹脂基材１０は、更に、その強度を制御するために、ガラス繊維、チタン酸カルシウム等の棒状又は針状のフィラーを含んでもよい。また、基材１０は、必要に応じて、樹脂成形体に添加される汎用の各種添加剤を含んでもよい。

樹脂基材１０の厚さｄは、回路部品１００の用途に応じて適宜決定できる。樹脂基材１０の樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合、硬化前の熱硬化性樹脂は粘度が低いため、樹脂基材１０の厚さｄを容易に薄くできる。樹脂基材１０の厚さｄが薄いほど、回路部品１００の放熱性は向上する。しかし、詳細は後述するが、本実施形態では回路パターン２０の形成において樹脂基材１０にレーザー光を照射する。このため、例えば、樹脂基材１０の背面１０ｂに金属部材５０が接続する場合、厚さｄが薄すぎると回路パターン２０を形成するメッキ膜２１と金属部材５０が短絡する虞がある。また、厚さｄが薄すぎると、樹脂基材１０の成形において、樹脂の流動性が低下する。これらの観点から、樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合、樹脂基材１０の厚さは、例えば、３０μｍ〜３００μｍであり、好ましくは、５０〜１５０μｍである。また、回路部品１００の用途に応じで、厚さｄを０．５ｍｍ以上と厚くしてもよい。厚さｄを０．５ｍｍ以上とする場合には、樹脂として、生産性に優れる熱可塑性樹脂を用いることができる。ここで、樹脂基材１０の厚さｄは、実装面１０ａの垂線ｍ方向における実装面１０ａから背面１０ｂまでの距離である。また、樹脂基材１０の厚さが一定でない場合、厚さｄは平均値を意味する。

回路パターン２０は、樹脂基材１０の実装面１０ａにメッキ膜２１により形成されている。回路パターン２０は、絶縁体である樹脂基材１０上に形成されるため、無電解メッキにより形成されることが好ましい。したがって、回路パターン２０は、例えば、無電解ニッケルリンメッキ膜、無電解銅メッキ膜、無電解ニッケルメッキ膜等の無電解メッキ膜を含んでもよく、中でも、無電解ニッケルリンメッキ膜を含むことが好ましい。樹脂基材１０上の無電解メッキ膜の上に、更に、他の種類の無電解メッキ膜や電解メッキ膜を積層して、回路パターン２０を形成してもよい。メッキ膜２１の総厚さを厚くすることで回路パターン２０の電気抵抗を小さくできる。電気抵抗を下げる観点から、回路パターン２０は、無電解銅メッキ膜、電解銅メッキ膜、電解ニッケルメッキ膜等を含むことが好ましい。また、メッキ膜のハンダの濡れ性を向上させるために、金、銀、錫等のメッキ膜を回路パターン２０の最表面に形成してもよい。

また、本実施形態では、回路パターン２０は、レーザー光照射等により粗化された粗化部分（レーザー描画部分）に形成されている。これにより、回路パターン２０を構成するメッキ膜２１と樹脂基材１０との密着強度が向上する。

尚、回路パターン２０の最表面に金メッキ膜を設けると、ハンダの濡れ性が向上すると共に、回路パターン２０の腐食を防止できる。しかし、回路パターン２０の最表面全面に金メッキ膜を設けるとコストが上昇する。コスト上昇を抑制しつつ回路パターン２０の腐食を防止するため、実装面１０ａにおいて、実装部品３０がハンダ付けされる領域（実装領域１２）以外をレジストで覆い、実装領域１２に形成される回路パターン２０の最表面のみに金メッキ膜を形成してもよい。実装領域１２では、金メッキ膜によりハンダの濡れ性が向上すると共に回路パターン２０の腐食が抑制され、実装領域１２以外の部分では、安価なレジストにより回路パターン２０の腐食が抑制される。

実装部品３０は、実装面１０ａに、底面３０ｂを対向させて実装されている。実装面１０ａにおいて、底面３０ｂが対向する領域が実装領域１２である。実装部品３０と回路パターン２０とは、ハンダ４０により電気的に接続される。ハンダ４０は、特に限定されず、汎用のものを用いることができる。実装部品３０は、通電により熱を発生して発熱源となる。

実装部品３０は任意のものを用いることができ、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）、パワーモジュール、ＩＣ（集積回路）、熱抵抗等が挙げられる。中でも、実装面１０ａに対する傾き、高さ方向（実装面１０ａに垂直な方向）における位置ずれが許容され難い実装部品、又は干渉し易い場所に隣接されて使用される複数の実装部品等は、本実施形態に適している。本実施形態では、傾きが生じた場合に配光制御が困難になる、直列接続された複数（４個）のＬＥＤを実装部品３０として用いる（図１（ａ）及び（ｂ））。本実施形態では、実装部品（ＬＥＤ）３０の電極３１と回路パターン２０とが、ハンダ４０を介して接続する。尚、実装面１０ａ上に実装する実装部品３０の個数は任意であり、回路部品１００の用途に応じて、適宜決定できる。

図２に示すように、実装面１０ａにおいて、少なくとも実装領域１２に溝１３が形成されている。実装部品３０は、溝１３を跨いで配置され、実装領域１２における、溝１３の両側の接地面１４と接触する。接地面１４によって、実装部品３０の高さ方向の位置決めが行なわれる。即ち、実装部品３０は、接地面１４により、実装面１０ａの垂直方向における位置が決定される。溝１３の数は任意であり、１本であっても、複数本であってもよく、実装部品３０の大きさ等に合わせて適宜決定できる。本実施形態では、実装領域１２に、２本の溝１３ａ、１３ｂを設ける。これより、３つの接地面１４ａ、１４ｂ、１４ｃが形成される。２つの溝１３ａ及び１３ｂに挟まれる、接地面１４ｂを有する壁１６は、溝１３ａ及び１３ｂ内にそれぞれ形成されるメッキ膜２１の短絡を防止する効果もある。

接地面１４ａ、１４ｂ、１４ｃのそれぞれは、水平であり、３つの接地面１４ａ、１４ｂ、１４ｃの高さ（実装面１０ａに垂直な方向における位置）は同一である。本実施形態において、接地面１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、実装面１０ａ内の領域であり、実装面１０ａと同一の水平面内に存在する。溝１３は、実装領域１２のみに形成されていてもよいし、実装領域１２から実装領域外に延びていてもよい。本実施形態では、図１（ａ）に示すように、実装面１０ａにおいて、溝１３は実装領域１２から実装領域１２の外、即ち、実装部品３０の底面３０ｂと対向していない領域に延びている。

図２に示すように、溝１３ａ、１３ｂ内には、回路パターン２０の一部を構成するメッキ膜２１が形成されており、溝１３ａ、１３ｂ内のメッキ膜２１の厚さは溝１３ａ、１３ｂの深さより小さい。即ち、メッキ膜２１は、溝１３ａ、１３ｂ内に収まっており、メッキ膜２１の表面２１ａは、溝１３ａ、１３ｂから突出していない。溝１３ａ、１３ｂ内のメッキ膜２１は、溝１３ａ、１３ｂの上に溝１３ａ、１３ｂを跨ぐように配置されている実装部品３０と直接接触していない。溝１３ａ、１３ｂ内のメッキ膜２１と、実装部品３０とは、ハンダ４０によって電気的に接続される。

溝１３の大きさは特に制限されず、実装部品３０の大きさ等に応じて適宜設定できる。溝１３の深さは、例えば、３０μｍ〜３００μｍ、５０μｍ〜２００μｍであり、溝１３の幅は、例えば、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍである。溝１３内に形成されるメッキ膜２１の厚さは、例えば、５μｍ〜１００μｍ、１０μｍ〜８０μｍ
である。メッキ膜の表面２１ａと接地面１４との距離は、例えば、５μｍ〜５０μｍ、１０μｍ〜３０μｍである。ここで、溝１３の深さ及び幅、メッキ膜２１の厚さ、メッキ膜の表面２１ａと接地面１４との距離の値が一定でない（変動する場合）は、これらの平均値が上記範囲内であることが好ましい。尚、本実施形態では、詳細は後述するが、樹脂基材１０の成形と同時に実装面１０ａに溝１３を形成し（図５参照）、その後、メッキ膜２１が形成される溝１３の底をレーザー光照射により粗化する。レーザー光により切削されるため、溝１３の深さは、成形時よりも粗化した分だけ深くなる。したがって、本実施形態において、溝１３の深さとは、溝１３の成形時の深さと、レーザー光の切削の深さとの合計である。

金属部材５０は、基材１０に実装される実装部品３０が発する熱を放熱する。したがって、金属部材５０には放熱性のある金属を用いることが好ましく、例えば、鉄、銅、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等を用いることができる。中でも、軽量化、放熱性及びコストの観点から、マグネシウム、アルミニウムを用いることが好ましい。これらの金属は、単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。本実施形態においては、ダイカストによって成形したアルミ合金の放熱フィンを用いる。

金属部材５０の樹脂基材１０に接続する接続面５０ａは、樹脂基材１０との密着強度及び放熱効率を高めるために、粗化されて、凹凸が形成されていることが好ましい。また、樹脂基材１０が絶縁性熱伝導フィラーを含む場合、接続面５０ａの表面粗さＲｚは、絶縁性熱伝導フィラーの最大粒子径より大きいことが好ましく、例えば、１０μｍ〜５００μｍであり、好ましくは、３０μｍ〜２００μｍであり、より好ましくは、５０μｍ〜１００μｍである。接続面５０ａの表面粗さＲｚが絶縁性熱伝導フィラーの最大粒子径より大きいと、より多くの絶縁性熱伝導フィラーが接続面５０ａの凹部内に存在できる。これにより、実装部品３０が発する熱を、絶縁性熱伝導フィラーを介して金属部材５０へ逃げ易くなり、回路部品１００の放熱性が向上する。表面粗さＲｚは、顕微鏡を用いた接続面５０ａの表面観察、断面観察等により求められる。

金属部材５０と樹脂基材１０とは、一体成形した一体成形体であってもよい。ここで、一体成形体とは、別個に作成された金属部材５０と樹脂基材１０とを接着や接合（二次接着や機械的接合）するのではなく、樹脂基材１０の成形時に金属部材５０と接合する加工（典型的にはインサート成形）により製造したものを意味する。

以上説明した本実施形態の回路部品１００では、樹脂基材１０に実装される実装部品３０の実装面１０ａ（基準面）に対する傾きを抑制できる。実装面１０ａ上に複数の実装部品３０を実装する場合、複数の実装部品間における高さ方向（実装面１０ａに垂直な方向）の位置のバラつきも抑制できる。この効果のメカニズムを以下に説明する。

樹脂基材１０上にメッキ膜２１からなる回路パターン２０を形成する場合、まず、メッキ膜の密着強度を上げるため、メッキ膜形成部分をレーザー光等により粗化し、次に、粗化部分にメッキ膜２１を形成する。回路部品の用途によっては、実装部品３０の高さ方向（実装面１０ａに垂直な方向）の高い位置決め精度が要求される。しかし、レーザー光による粗化深さ及びメッキ膜の厚さを高精度に制御することは困難である。更に、回路パターン２０の形成に電解メッキを用いる場合には、電解メッキに用いる電極からの位置のよって、メッキ膜２１の厚さにムラが生じる。このように、樹脂基材１０上にメッキ膜２１からなる回路パターン２０を形成する場合、メッキ膜２１の表面２１ａの高さは不均一となる。

図３（ａ）、（ｂ）に、ハンダ４０の溶解前後における、実装部品３０周辺の様子を模式的に示す。図３（ａ）、（ｂ）では、メッキ膜２１の表面２１ａの高さが不均一であることを強調して表現している。図３(ａ)に示すハンダ４０の溶解前（ハンダリフロー前）では、表面２１ａの高さが不均一なメッキ膜２１上に、常温のハンダ４０を介して実装部品３０設置している。このため、実装部品３０は実装面１０ａに対して傾いている。尚、このとき、溝１３から突出する量の常温のハンダ４０を用いて、ハンダ４０と実装部品３０とは接触させる。

図３（ａ）に示す実装部品３０が設置された樹脂基材１０をリフロー炉に通し、ハンダリフローを行う。このとき、ハンダ４０は溶解し、溶解したハンダ４０は、メッキ膜２１の表面２１ａ上を溝１３の長さ方向に広がる。同時に、溶解したハンダ４０の表面張力により、実装部品３０を樹脂基材１０に向う方向（図３（ａ）に示す矢印方向）に引っ張る力が生じる。ハンダ４０に引っ張られた実装部品３０の電極３１は、溝１３ａ、１３ｂの両側の水平な接地面１４ａ、１４ｂ、１４ｃに当接する。これにより、実装部品３０の高さ方向の位置決めが正確になされ、その後、ハンダ４０が固化して実装部品３０は固定される（図３（ｂ））。また、実装面１０ａ上に複数の実装部品３０を実装する場合においても、それぞれの実装部品３０を位置決めするそれぞれの接地面４０の高さ（実装面１０ａに垂直な方向の位置）を同一とすることで、複数の実装部品３０間における高さ方向のバラつきも抑制できる。

ハンダ４０が溶解するとき、ハンダ４０はメッキ膜２１の表面２１ａ上に広がるので、溝１３はハンダ４０が設置される領域より長く又は広く形成されることが好ましい。溝１３は、実装領域１２から実装領域１２の外の領域に延びていてもよい。この場合、ハンダ４０は実装領域１２の外側まで広がる場合もある。

本実施形態との比較のため、図８（ａ）、（ｂ）に、実装領域１２に溝１３及び接地面１４を有さない従来の樹脂基材８０に実装した実装部品３０を示す。図８(ａ)に示すハンダリフロー前において、メッキ膜の表面２１ａの高さが不均一であるため、実装部品３０は実装面８０ａに対して傾いている。しかし、ハンダリフローを行っても、樹脂基材８０が溝１３及び接地面１４を有さないため、実装部品３０の傾きは補正されることなく固化される（図８（ｂ））。

尚、以上説明した本実施形態において、回路部品１００は金属部材５０を備えるが、本実施形態はこれに限定されず、金属部材５０を備えなくてもよい。回路部品の用途によっては、金属部材５０を備えなくとも、樹脂基材１０の厚さや絶縁性熱伝導フィラーの配合量を調整することにより、要求される放熱性を得られる。また、金属部材５０を備えなくとも、回路部品１００は、上述した実装部品３０の実装面１０ａ（基準面）に対する傾きを抑制するという効果を奏する。

また、本実施形態において、回路パターン２０は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、板状体の樹脂基材１０の片面（実装面１０ａ）のみに形成されているが、本実施形態は、これに限定されない。樹脂基材１０は板状体に限定されず、回路部品１００の用途に応じた任意の形状とすることができる。そして回路パターン２０は、樹脂基材１０の複数の面に亘って、又は球面等を含む立体形状の面に沿って立体的に形成されてもよい。回路パターン２０が、基材１０の複数の面に亘って、又は球面等を含む立体形状の表面に沿って立体的に形成される場合、回路部品１００は三次元成形回路部品として機能する。

［回路部品の製造方法］
回路部品１００の製造方法について説明する。まず、金属部材５０を用意する（図４）。金属部材５０は、市販品の金属板、放熱フィン等であってもよいし、ダイカストにより任意の形状に成形したものであってもよい。金属部材５０の樹脂基材１０と接続する接続面５０ａの表面粗さＲｚは、例えば１０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。所望の表面粗さとなるように、例えば、レーザー光照射等により、接続面５０ａを粗化して凹凸を形成してもよい。

次に、金属部材５０の接続面５０ａに樹脂基材１０を接続させる。例えば、金属部材５０を先に配置した金型内に、樹脂を射出充填して樹脂基材１０を成形するインサート成形（一体成形）によって、金属部材５０と樹脂基材１０とを一体に成形してもよい。インサート成形としては、射出成形、トランスファー成形等を用いることができる。また、樹脂基材１０の金型に溝１３に対応する凸部を設けておき、樹脂基材１０の成形と同時に溝１３を成形することが好ましい（図５（ａ）及び（ｂ））。

次に、樹脂基材１０の実装面１０ａを含む表面に、回路パターン２０を形成する。回路パターン２０の一部は、溝１３内に形成される。回路パターン２０を形成する方法は、特に限定されず、汎用の方法を用いることができる。例えば、実装面１０ａ全体にメッキ膜を形成し、メッキ膜にフォトレジストでパターニングし、エッチングにより回路パターン以外の部分のメッキ膜を除去する方法、回路パターンを形成したい部分にレーザー光を照射して基材を粗化し、レーザー光照射部分のみにメッキ膜を形成する方法等が挙げられる。

本実施形態では、以下に説明する方法により回路パターン２０を形成する。まず、樹脂基材１０の表面に、触媒活性妨害層（不図示）を形成する。次に、触媒活性妨害層が形成された基材１０の実装面１０ａの無電解メッキ膜を形成する部分、即ち、回路パターン２０を形成する部分をレーザー描画する。これにより、実装面１０ａ上にレーザー描画部分が形成される。このとき、回路パターン２０が形成される溝１３内もレーザー描画する。次に、レーザー描画した基材１０の表面に無電解メッキ触媒を付与し、そして、無電解メッキ液を接触させる。触媒活性妨害層は、その上に付与される無電解メッキ触媒の触媒活性を妨げる（妨害する）。このため、触媒活性妨害層上では、無電解メッキ膜の生成が抑制される。一方、レーザー描画部分は、触媒活性妨害層が除去されるため、無電解メッキ膜が生成する。これにより、レーザー描画部分に無電解メッキ膜２１による回路パターン２０が形成される（図６（ａ）及び（ｂ））。

触媒活性妨害層は、触媒活性を妨害する樹脂（触媒失活剤）を用いて形成できる。触媒失活剤としては、側鎖にアミド基及びジチオカルバメート基を有するポリマーが好ましい。側鎖のアミド基及びジチオカルバメート基が無電解メッキ触媒となる金属イオンに作用し、触媒能を発揮することを妨げると推測される。また、触媒失活剤は、デンドリマー、ハイパーブランチポリマー等のデンドリティックポリマーが好ましい。触媒失活剤としては、例えば、特開２０１７‐１６０５１８号公報に開示されるポリマーを用いることができ、また、同特許公開公報に開示される方法により、樹脂基材１０の表面に妨害層を形成できる。

レーザー描画に用いるレーザー光及びレーザー描画方法は、特に限定されず、汎用のレーザー光及びレーザー描画方法を適宜選択して用いることができる。レーザー描画部分では、触媒活性妨害層（不図示）が除去されると共に、基材１０の表面が粗化される。これにより、レーザー描画部分に無電解メッキ触媒が吸着し易くなる。また、溝１３内がレーザー描画されることにより切削され、切削された分、溝１３の深さが成形時より深くなる。

無電解メッキ触媒は、特に限定されず、汎用のものを適宜選択して用いることができる。また、無電解メッキ触媒として、例えば、特開２０１７−０３６４８６号公報に開示されている塩化パラジウム等の金属塩を含むメッキ触媒液を用いてもよい。無電解メッキ触媒として金属塩を含むメッキ触媒液を用いる場合、樹脂基材１０にメッキ触媒液を付与する前に、無電解メッキ触媒の吸着を促進する前処理液を樹脂基材１０に付与してもよい。前処理液としては、例えば、ポリエチレンイミン等の窒素含有ポリマーを含む水溶液を用いることができる。

無電解メッキ液及び無電解メッキ方法は、特に限定されず、汎用の無電解メッキ液及び無電解メッキ方法を適宜選択して用いることができる。無電解メッキ液は、例えば、次亜リン酸ナトリウム、ホルマリン等の還元剤を含有する。無電解メッキ液としては、無電解ニッケルメッキ液、無電解ニッケルリンメッキ液、無電解銅メッキ液、無電解パラジウムメッキ液等を用いることができ、中でも無電解メッキ触媒（金属イオン）の還元効果の高い次亜リン酸ナトリウムを還元剤として含み、メッキ液が安定な無電解ニッケルメッキ液（無電解ニッケルリンメッキ液）が好ましい。回路パターン２０の形成においては、無電解メッキ膜の上に、更に、他の種類の無電解メッキ膜や電解メッキ膜を積層してもよい。また、溝１３内において、メッキ膜２１の厚さは、溝１３の深さより小さくなるよう制御される。即ち、メッキ膜２１の表面２１ａが接地面１４に届かないように制御される（図６（ｂ））。

尚、上述のように、コスト上昇を抑制しつつ回路パターン２０の腐食を防止するため、実装面１０ａにおいて、実装部品３０がハンダ付けされる実装領域１２以外をレジストで覆い、実装領域１２に形成される回路パターン２０の最表面のみに金メッキ膜を形成してもよい。このような態様の回路パターンは、例えば、以下方法により形成できる。まず、最表面の金メッキ膜を除く回路パターン２０が形成された基材１０に対して、実装面１０ａを含む全面にソルダーレジスト（例えば、太陽インキ株式会社製）を塗布し、レジスト層を形成する。次に、レーザー光を用いて、実装領域１２上のレジスト層を除去して開口を形成し、開口に回路パターン２０を露出される。そして、開口に露出している回路パターン２０の最表面のみに金メッキ膜を形成する。

基材１０に回路パターン２０を形成した後、基材１０の実装領域１２に実装部品３０をハンダ４０により実装する。これにより、本実施形態の回路部品１００が得られる。実装部品３０は、溝１３内のメッキ膜２１にハンダ４０を介して接触する。上述したように、実装部品３０を実装するとき、溶解したハンダ４０により、実装部品３０が樹脂基材１０に向う方向（図３（ａ）に示す矢印方向）に引っ張られ、実装部品３０が接地面１４ａ、１４ｂ、１４ｃに当接する。これにより、メッキ膜２１の表面２１ａの高さが不均一であっても、実装部品３０の高さ方向の位置決めが正確になされる（図３（ｂ））。

実装部品３０の実装方法は特に限定されず、汎用の方法を用いることができ、例えば、常温のハンダ４０と実装部品３０とを配置した基材１０を高温のリフロー炉に通過させるハンダリフロー法、又はレーザー光を基材１０と実装部品３０の界面に照射してハンダ付けを行うレーザーハンダ付け法（スポット実装）により、実装部品３０を基材１０にハンダ付けしてもよい。

［変形例］
図７（ａ）及び（ｂ）に示す本実施形態の変形例について説明する。本実施形態の回路部品１００は、実装面１０ａにおいて、実装部品３０に隣接して配置される規制部（凸部）１７を有してもよい。本変形例では、規制部１７は、実装部品３０の周囲を囲んでいる。即ち、樹脂基材１０は、実装面１０ａに、実装領域１２の境界付近で且つ実装領域１２の外側に配置される規制部（凸部）１７を有し、規制部１７は実装領域１２の周囲を囲んでいる。実装部品３０は、規制部１７に囲まれる実装領域１２に配置され、規制部１７の少なくとも一部は、実装部品３０に接している。本変形例では、樹脂基材１０が凸部１７を有する以外の構成は、図１に示す回路部品１００と同様である。

本変形例は、上述した実施形態と同様に、実装部品３０が接地面１４に接触することで、実装部品３０の実装面１０ａ（基準面）に対する傾きを抑制できる。更に、本変形例は、規制部１７を設けることで、以下の効果を奏する。

まず、規制部１７に実装部品３０を接触させて配置することで、実装部品３０の実装面１０ａ上における位置決め（水平方向における位置決め）を正確且つ容易に行える。更に、規制部１７は、実装部品３０を設置した樹脂基材１０をリフロー炉に通した時に生じる、実装部品３０が実装面１０ａに対して立ち上がる現象（マンハッタン現象）を防止できる。この現象は、実装部品３０を複数のハンダ４０と接触させた場合に、複数のハンダ４０間において、実装部品３０を引っ張る表面張力に差が生まれることが原因である。表面張力の差は、例えば、複数のハンダ４０間における、ハンダ表面４０ａの高さの相違、ハンダ４０の量、ハンダリフロー時の温度等のバラつきによって生じる。本変形例では、実装部品３０に隣接させて規制部１７を設けることで、実装部品３０の位置及び動きを規制でき、ハンダリフロー時に実装部品３０が立ち上がることを抑制できる。

図７（ａ）及び（ｂ）に、本変形例のハンダ４０の溶解前後における、実装部品３０周辺の様子を模式的に示す。図７(ａ)に示すハンダ４０の溶解前（ハンダリフロー前）において、メッキ膜２１の表面２１ａの高さは不均一である。このため、その上に配置されるハンダ４０の表面４０ａの高さが、溝１３ａと溝１３ｂで異なっている。溝１３ａ内のハンダ４０の表面４０ａの方が、溝１３ｂ内のそれよりも高い位置（実装面１０ａからより離れた位置）にある。実装領域１２に配置される実装部品３０は、実装領域１２の周囲に配置される規制部１７により、大きく傾くことなく、実装面１０ａに対して略平行に配置される。このとき、実装部品３０は、溝１３ａ内のメッキ膜２１の表面２１ａとのみ接触し、溝１３ｂ内のメッキ膜２１の表面２１ａとは接触していない。

図７（ａ）に示す実装部品３０が設置された樹脂基材１０をリフロー炉に通し、ハンダリフローを行う。このとき、実装部品３０が接触している溝１３ａ内のハンダ４０のみの表面張力により、実装部品３０の左側（図７（ａ）における向かって左側）が、樹脂基材１０に向う方向（図７（ａ）に示す矢印方向）に引っ張られる。しかし、実装部品３０は、規制部１７によって、右側が立ち上がる動きが規制され、実装部品３０全体が実装面１０ａに対して平行を保ったまま、実装面１０ａの方向に引っ張られる。ハンダ４０に引っ張られた実装部品３０は、接地面１４ａ、１４ｂ、１４ｃに当接し、実装部品３０の高さ方向の位置決めが正確になされる（図７（ｂ））。

規制部１７の実装部品３０に対向する規制面１７ａは、実装面１０ａから離れるにしたがって、実装部品３０から離れる方向に傾斜していることが好ましい。これにより、規制部１７に囲まれた実装領域１２に、実装部品３０を配置し易くなる。尚、本変形例では、規制部１７により実装領域１２を囲んだが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、複数個に分割された規制部１７を実装部品３０に隣接して配置してもよい。

規制部１７の大きさは、実装部品３０の大きさ等に合わせて適宜決定できる。規制部（凸部）１７は、それに対応する凹部が形成された金型を用いて、樹脂基材１０の成形と同時に形成してもよい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されない。

本実施例では、図１に示す、背面１０ｂに金属部材５０が接続した基材１０を用いて、回路部品１００を製造した。実装部品３０として、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた。

（１）金属部材の成形及び表面粗化
ダイカストにより、アルミニウム合金製の放熱フィン（金属部材５０）を成形した。放熱フィン５０の接続面５０ａをレーザー光照射（レーザー加工）により粗化した。接続面５０ａの表面粗さＲｚは、６５μｍであった（図４）。

（２）樹脂基材の成形
最大粒子径が５０μｍのアルミナ粒子（酸化アルミニウム、熱伝導率１Ｗ／ｍ・ｋ）を含むエポキシ樹脂を接続面５０ａ上にインサート成形し、樹脂基材１０を得た。樹脂基材１０の厚さｄは、約１５０μｍとした。また、インサート成形に用いた金型には、溝１３に対応する凸部を設け、樹脂基材１０の成形と同時に溝１３を成形した。樹脂基材１０の成形時の溝１３の深さは３０μｍ、最も狭い幅は０．５ｍｍとした（図５（ａ）及び（ｂ））。

尚、本実施例では、金属部材５０の樹脂基材１０が接続されていない面に、市販の電着塗装液（シミズ製、エレコート）を用いて、２０μｍの輻射膜を形成した。輻射膜は、後述する無電解メッキ工程において、金属部材５０の腐食及び金属部材５０上への無電解メッキ膜の成長を抑制する。更に、輻射膜は、金属部材５０の放熱性を向上させる。

（３）回路パターンの形成
本実施例では、以下に説明する方法により、樹脂基材１０上にメッキ膜２１により形成された回路パターン２０を形成した。

（ａ）触媒活性妨害層の形成
基材の表面に、触媒失活剤である下記式（１）で表されるハイパーブランチポリマーを含む触媒活性妨害層を形成した。下記式（１）で表されるハイパーブランチポリマーは、特開２０１７‐１６０５１８号公報に開示される方法により合成した。

合成した式（１）で表されるポリマーをメチルエチルケトンに溶解して、ポリマー濃度０．５重量％のポリマー溶液を調製した。室温のポリマー溶液に樹脂基材１０及び金属部材５０を５秒間浸漬し、その後、８５℃乾燥機中で５分間乾燥した。これにより、樹脂基材１０の表面に膜厚約７０ｎｍの触媒活性妨害層が形成された。

（ｂ）レーザー描画
触媒活性妨害層を形成した樹脂基材１０の表面に、３Ｄレーザーマーカ（キーエンス製、ファイバーレーザー、出力５０Ｗ）を用いて、２０００ｍｍ／ｓの加工速度で、溝１３内を含む回路パターン２０に対応する部分をレーザー描画した。描画パターンの線幅は０．３ｍｍ、隣り合う描画線間の最小距離は０．５ｍｍとした。レーザー描画により、レーザー描画部分の触媒活性妨害層を除去できた。また、レーザー描画部分の表面は粗化され、樹脂基材１０内に含まれていたフィラーが露出した。

また、溝１３の深さは、溝１３の底がレーザー光照射により切削されたことにより、成形時の約３０μｍから更に深くなり、約１００μｍとなった
。

（ｃ）無電解メッキ触媒の付与
３０℃に調整した市販の塩化パラジウム（ＰｄＣｌ_２）水溶液（奥野製薬工業製、アクチベータ、塩化パラジウム濃度：１５０ｐｐｍ）に樹脂基材１０及び金属部材５０を５分間浸漬した。その後、樹脂基材１０及び金属部材５０を塩化パラジウム水溶液から取り出し、水洗した。

（ｄ）無電解メッキ
６０℃に調整した無電解ニッケルリンメッキ液（奥野製薬工業製、トップニコロンＬＰＨ−Ｌ、ｐＨ６．５）に、樹脂基材１０及び金属部材５０を１０分間浸漬した。樹脂基材１０上のレーザー描画部分にニッケルリン膜（無電解ニッケルリンメッキ膜）が約１μｍ成長した。同時に、金属部材５０の表面にも、ニッケルリン膜が約１μｍ形成した。

ニッケルリン膜上に、更に、汎用の方法により、電解銅メッキ膜を７０μｍ、電解ニッケルメッキ膜を１μｍ、電解金メッキ膜を０．１μｍ、この順に積層し、回路パターン２０を形成した。回路パターン２０は、溝１３中にも同様に形成された。

（４）実装部品の実装
実装部品３０として、面実装タイプの高輝度ＬＥＤ（日亜化学製、ＮＳ２Ｗ１２３ＢＴ、３．０ｍｍｘ２．０ｍｍｘ高さ０．７ｍｍ）を用いた。基材１０の実装領域１２の溝１３内に形成されたメッキ膜２１上に、常温のハンダ４０を介して、４個の実装部品（ＬＥＤ）３０を配置した。図１（ａ）に示すように、４個の実装部品３０は直列接続した。次に、樹脂基材１０をリフロー炉に通した（ハンダリフロー）。リフロー炉内で樹脂基材１０は加熱され、樹脂基材１０の最高到達温度は約２４０℃となり、樹脂基材１０が最高到達温度で加熱された時間は約１分であった。ハンダ４０により、実装部品１５は樹脂基材１０に実装され、本実施例の回路部品１００を得た。ハンダ４０の平均膜厚は約２５μｍであった。

得られた回路部品１００における、実装部品３０の実装面１０ａに対する傾きを測定した。４個の実装部品３０全てにおいて、傾きは０．２°であり、目標の０．５°以内であった。また、回路パターン２０に電源を接続し、４００ｍＡの直流電流を流したところ、全てのＬＥＤ（実装部品）３０が点灯した。ＬＥＤ３０の背面の電極３１間に熱電対を固定して温度を測定した。その結果、ＬＥＤ３０の温度は８５℃で安定していた。ＬＥＤ３０の温度は、目標の１００℃以下であり、本実施例の回路部品１００は、放熱性に優れることが確認できた。

本発明の回路部品（ＭＩＤ）は、そこに実装される実装部品の実装面等の基準面に対する傾きを抑制できる。このため、本発明の回路部品は、ＬＥＤ等の実装部品を実装した部品に適しており、スマートフォンや自動車の部品に応用可能である。

１０ 基材
１２ 実装領域
１３ 溝
１４ 接地面
２０ 回路パターン
２１ メッキ膜
３０ 実装部品（ＬＥＤ）
４０ ハンダ
５０ 金属部材
１００ 回路部品

Claims (14)

1. 回路部品であって、
   実装面に溝が形成されている樹脂基材と、
   前記溝内に形成され、その厚さが前記溝の深さより小さいメッキ膜と、
   前記実装面に、前記溝を跨いで配置される実装部品と、
   前記溝内において、前記メッキ膜と前記実装部品とを電気的に接続するハンダとを有することを特徴とする回路部品。
2. 前記実装面において、前記実装部品は前記溝の両側の接地面に当接していることを特徴とする請求項１に記載の回路部品。
3. 前記実装面に回路パターンが形成されており、
   前記溝内のメッキ膜は、前記回路パターンの一部を構成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の回路部品。
4. 前記溝は、前記実装面において、前記実装部品と対向する実装領域から前記実装領域の外に延びていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路部品。
5. 前記樹脂基材が、絶縁性熱伝導フィラーを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路部品。
6. 前記樹脂基材は、前記実装面と対向する背面を有し、
   前記背面に、金属部材が接続していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の回路部品。
7. 前記金属部材は、前記樹脂基材の背面に接続する接続面を有し、
   前記接続面の表面粗さＲｚが、１０μｍ〜５００μｍであることを特徴とする請求項６に記載の回路部品。
8. 前記樹脂基材は、絶縁性熱伝導フィラーを含み、
   前記金属部材は、前記樹脂基材の背面に接続する接続面を有し、
   前記接続面の表面粗さＲｚが、前記絶縁性熱伝導フィラーの最大粒子径より大きいことを特徴とする請求項６又は７に記載の回路部品。
9. 前記樹脂基材が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化性樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の回路部品。
10. 前記樹脂基材が、前記熱硬化性樹脂を含むことを特徴とする請求項９に記載の回路部品。
11. 前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１０に記載の回路部品。
12. 前記樹脂基材は、前記実装面に、前記実装部品に隣接して配置される凸部を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の回路部品。
13. 前記凸部は、前記実装部品の周囲を囲んでいることを特徴とする請求項１２に記載の回路部品。
14. 前記実装部品がＬＥＤであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の回路部品。

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