JP2022124659A - モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 曲げに強いモジュールを提供すること。
【解決手段】 モジュール１０は、構造物２０と接続部材３０とを備える。構造物は、電子素子２２と樹脂部２４とを備える。電子素子２２は、電極２２２を有する。電子素子２２は、樹脂部２４に埋設されている。電極２２４は樹脂部２４から露出している。接続部材３０は、フィルム状基材３２と、フィルム状基材３２上に設けられた感圧型接着剤を含む粘着剤層３４と、粘着剤層３４上に少なくとも部分的に形成された配線３６とを備える。接続部材３０は、構造物２０に貼り合わされている。構造物２０の樹脂部２４の少なくとも一部は、接続部材３０の粘着剤層３４と直接接着している。配線３６は、電子素子２２の電極２２２に押し付けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、モジュール及びその製造方法に関し、特に粘着剤層を有する接続部材を備えたモジュール及びその製造方法に関する。

特許文献１は、粘着剤層を有する接続部材上に電子素子を実装したモジュールの一例を開示している。

図１１を参照すると、特許文献１に記載されたモジュール９０は、配線付き基材（接続部材）９２と、配線付き基材９２上に実装されたマイクロホン（電子素子）９４と、カバーフィルム９６とを備えている。

図１１に示されるように、配線付き基材９２は、フィルム９２０と、絶縁性粘着層（粘着剤層）９２２と、導体パターン９２４とを有している。フィルム９２０は、薄く、曲げやすい。絶縁性粘着層９２２は、フィルム９２０上に形成されている。絶縁性粘着層９２２は、弾性を有し、弾性変形可能である。導体パターン９２４は、絶縁性粘着層９２２の上面上に形成されている。カバーフィルム９６は、所定の領域を除いて、絶縁性粘着層９２２の上面を覆うように形成されている。カバーフィルム９６は、薄く、曲げやすい。

図１１に示されるように、マイクロホン９４は、本体部９４０と端子９４２とを有している。端子９４２は、本体部９４０の下面に設けられている。マイクロホン９４は、配線付き基材９２の所定領域内に配置されている。マイクロホン９４の端子９４２の夫々は、対応する導体パターン９２４に接触している。

図１１から理解されるように、絶縁性粘着層９２２は、マイクロホン９４の本体９４０に部分的に接着している。これは、絶縁性粘着層９２２が弾性を有しているからである。詳しくは、マイクロホン９４を配線付き基材９２上に実装する際に、外力によりマイクロホン９４を配線付き基材９２に強く押し付けることにより、絶縁性粘着層９２２は弾性変形する。このとき、マイクロホン９４の本体９４０が部分的に絶縁性粘着層９２２に押し付けられ、絶縁性粘着層９２２がマイクロホン９４の本体９４０に部分的に接着する。外力が取り除かれても、絶縁性粘着層９２２はマイクロホン９４の本体９４０に部分的に接着したままとなる。

図１１から理解されるように、絶縁性粘着層９２２には弾性復元力が働く。この弾性復元力により、マイクロホン９４は配線付き基材９２の方へ引き寄せられる。これにより、マイクロホン９４の端子９４２は、配線付き基板９２の導体パターン９２４に夫々押し付けられる。こうして、マイクロホン９４の端子９４２の夫々と対応する導体パターン９２４とは、互いに電気的に接続される。

特許第６２９３９３８号公報

特許文献１に記載されたモジュール９０において、配線付き基板９２は曲げやすく、マイクロホン９４は曲げにくい。そのため、モジュール９０が曲げられると、マイクロホン９４が配線付き基板９２から剥がれてしまう虞がある。換言すると、特許文献１のモジュール９０には、モジュール９０を曲げたとき、端子９４２と導体パターン９４２との電気的接続が少なくとも部分的に切断される虞がある。そのため、モジュールが曲げられたとしても、配線基材と電子素子との電気的接続を維持することができる、曲げに強いモジュールが求められている。

本発明は、曲げに強いモジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、第１のモジュールとして、構造物と接続部材とを備えるモジュールであって、
前記構造物は、電子素子と樹脂部とを備えており、
前記電子素子は、電極を有しており、
前記電子素子は、前記樹脂部に埋設されており、
前記電極は前記樹脂部から露出しており、
前記接続部材は、フィルム状基材と、前記フィルム状基材上に設けられた感圧型接着剤を含む粘着剤層と、前記粘着剤層上に少なくとも部分的に形成された配線とを備えており、
前記接続部材は、前記構造物に貼り合わされており、
前記構造物の前記樹脂部の少なくとも一部は、前記接続部材の前記粘着剤層と直接接着しており、
前記配線は、前記電子素子の前記電極に押し付けられている
モジュールを提供する。

また、本発明は、第２のモジュールとして、第１のモジュールであって、
前記配線は、前記粘着剤層の弾性復元力によって、前記電子素子の前記電極に押し付けられている
モジュールを提供する。

また、本発明は、第３のモジュールとして、第１のモジュールであって、
前記粘着剤層は、硬化処理されており、
前記配線は、前記粘着剤層の内部応力によって、前記電子素子の前記電極に押し付けられている
モジュールを提供する。

また、本発明は、第４のモジュールとして、第１から第３のモジュールのいずれか一つであって、
前記モジュールを平面視したとき、前記粘着剤層は、前記配線があるところを除いて、前記電子素子の周囲を囲むように前記樹脂部に接着されている
モジュールを提供する。

また、本発明は、第１のモジュールの製造方法として、第１から第４のモジュールのいずれか一つを製造するモジュールの製造方法であって、
前記構造物を準備する工程と、
前記接続部材を準備する工程と、
前記構造物の前記樹脂部の少なくとも一部が前記接続部材の前記粘着剤層と直接接触し、かつ前記配線が前記電子素子の前記電極に押し付けられるように、前記構造物と前記接続部材とを張り合わせる工程とを備える
モジュールの製造方法を提供する。

また、本発明は、第２のモジュールの製造方法として、第１のモジュールの製造方法であって、
前記構造物を準備する工程は、
離型材の上に、前記電極が前記離型材に接するように前記電子素子を配置し、
前記離型材の上に、前記電子素子を覆うように樹脂材を設け、
前記樹脂材を硬化させて前記樹脂部を形成し、
前記樹脂部を形成した後に前記離型材を除去する
モジュールの製造方法を提供する。

また、本発明は、第３のモジュールの製造方法として、第１のモジュールの製造方法であって、
前記構造物を準備する工程は、
前記樹脂部として、一面に凹部が形成された樹脂ブロックを準備し、
前記凹部内に前記電子素子を配置する
モジュールの製造方法を提供する。

また、本発明は、第４のモジュールの製造方法として、第１から第３のモジュールの製造方法のいずれか一つであって、
前記粘着剤層を硬化させる工程を更に備える
モジュールの製造方法を提供する。

本発明のモジュールにおいて、電子素子は樹脂部材に埋設されており、少なくとも樹脂部材の一部は粘着剤層に直接接着している。そのため、モジュールが曲げられたとき、電子素子は樹脂部材によって押さえられ、電気的接続を維持することができる。

本発明の一実施の形態によるモジュールを示す平面図である。構造物に含まれる電子素子と接続部材に含まれる配線とが夫々破線で示されている。 図１のモジュールを示すＡ－Ａ線断面図である。 図１のモジュールを示すＢ－Ｂ線断面図である。配線の厚みは、フィルム状基材の厚み及び粘着剤層の厚みに比べて誇張されている。 図１のモジュールに含まれる構造物を示す平面図である。 図４の構造物を示すＣ－Ｃ線断面図である。 図１のモジュールに含まれる接続部材を示す平面図である。接続部材に含まれる配線が破線で示されている。 図６の接続部材を示すＢ－Ｂ線断面図である。配線の厚みは、フィルム状基材の厚み及び粘着剤層の厚みに比べて誇張されている。 図１のモジュールの製造方法を示すフローチャートである。 図８のフローチャートにおける構造物を準備する工程（Ｓ８１）の一例を示すフローチャートである。 図８のフローチャートにおける構造物を準備する工程の他の例を示すフローチャートである。 特許文献１のモジュールを示す断面図である。

図１から図３までを参照すると、本発明の一実施の形態によるモジュール１０は、構造物２０と接続部材３０とを備えている。接続部材３０は、構造物２０の上に位置し、構造物２０に張り合わされている。本実施の形態において、上下方向はＺ方向である。＋Ｚ方方向が上方であり、－Ｚ方向が下方である。

図４及び図５を参照すると、構造物２０は、二つの電子素子２２（２２ａ，２２ｂ）と樹脂部２４とを備えている。電子素子２２ａ，２２ｂは、前後方向に互いに離れて配置されている。本実施の形態において、前後方向はＸ方向である。ただし、本発明はこれに限られない。構造物２０は、モジュール１０の機能に応じて、一つ以上の電子素子２２を備えていればよい。本発明において、モジュール１０の機能は特に限定されず、電子素子２２（２２ａ，２２ｂ）の機能も特に限定されない。

図４及び図５に示されるように、電子素子２２ａは、本体部２２２ａと電極２２４ａとを有している。本実施の形態において、電子素子２２ａの本体部２２２ａの形状は直方体である。電極２２４ａは、本体部２２２ａの上面に露出しており、その数は四つである。本実施の形態において、本体部２２２ａの上面と電極２２４ａの上面とは面一である。

図４及び図５に示されるように、電子素子２２ｂは、本体部２２２ｂと電極２２４ｂとを有している。本実施の形態おいて、電子素子２２ｂの本体部２２２ｂの形状は直方体である。本体部２２２ｂのサイズは、電子素子２２ａの本体部２２２ａのサイズよりも小さい。電極２２４ｂは、本体部２２２ｂの上面に露出しており、その数は二つである。本実施の形態において、本体部２２２ａの上面と電極２２４ａの上面とは面一である。

本発明において、電子素子２２（２２ａ，２２ｂ）の構成は、上記例に限定されない。本体部２２２（２２２ａ，２２２ｂ）の形状及びサイズは、任意に設定してよい。また、電極２２４（２２４ａ，２２４ｂ）の夫々の形状及びサイズも任意に設定してよい。さらに、電極２２４の数と配置も任意に設定してよい。加えて、電極２２４（２２４ａ、２２４ｂ）の上面は、本体部２２２（２２２ａ，２２２ｂ）の上面よりも上方に位置してもよい。

図４及び図５から理解されるように、電子素子２２ａ、２２ｂの夫々は、樹脂部２４に埋設されている。詳しくは、電子素子２２ａは、電極２２４ａの夫々が少なくとも部分的に外部へ露出するように、樹脂部２４に埋設されている。同様に、電子素子２２ｂは、電極２２４ｂの夫々が少なくとも部分的に外部へ露出するように、樹脂部２４に埋設されている。本実施の形態において、電子素子２２ａ，２２ｂの夫々の上面全体が外部に露出している。また、本実施の形態において、電子素子２２ａ，２２ｂの上面は、樹脂部２４の上面と面一である。ただし、本発明はこれに限られない。後述する粘着剤層３４の弾性を考量して、電子素子２２ａ，２２ｂの上面と樹脂部２４の上面とが実質的に面一とみなせればよい。

図６及び図７を参照すると、接続部材３０は、フィルム状基材３２と、粘着剤層３４と、配線３６（３６ａ，３６ｂ）とを備えている。粘着剤層３４は、フィルム状基材３２の一面上に設けられている。配線３６ａ，３６ｂは、粘着剤層３４の一面上に形成されている。本実施の形態において、配線３６ａ，３６ｂの夫々は、全体が粘着剤層３４の一面上にある。ただし、本発明はこれに限られない。配線３６ａ，３６ｂの夫々は、少なくとも部分的に粘着剤層３４の上に形成されていればよい。例えば、配線３６ａ，３６ｂの夫々は、部分的にフィルム状基材３２上に形成されていてもよい。

本実施の形態において、フィルム状基材３２として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いることができる。また、粘着剤層３４としては、感圧型接着剤を含む樹脂を用いることができる。このような樹脂として、例えば、ポリエステル系、ポリウレタン系、アクリル系、エポキシ系、フェノール系、シリコーン系、ポリオレフィン系、ポリイミド系、ビニル系、天然高分子系のポリマーなどを用いることができる。粘着剤層３４は、弾性を有しており、弾性変形可能である。これにより、粘着剤層３４は、対象物に押し付けられたとき、弾性変形するとともに対象物に接着する。配線３６ａ，３６ｂは、例えば銀ペーストを用いて形成される。粘着剤層３４上への配線３６ａ，３６ｂの形成は、例えば、スクリーン印刷法などの印刷法により導電性インキのパターンをブランケット上に印刷し、焼成してから粘着剤層３４の上に転写することで形成することができる。

図６に示されるように、本実施形態において、配線３６ａ，３６ｂの数は、四つである。図１から理解されるように、配線３６ａは、電極２２４ａのうちに二つに夫々対応している。配線３６ｂは、電極２２４ａの残りの二つに夫々対応するとともに、電極２２４ｂに夫々対応している。換言すると、電極２２４ａ，２２４ｂの夫々は、配線３６ａ，３６ｂのいずれか一つに対応している。ただし、本発明はこれに限られない。配線３６の数や形状はその役割に応じて任意に設定することができる。

図１から図３までの図から理解されるように、接続部材３０は、電極２２４ａ，２２４ｂの夫々と対応する配線３６ａ又は３６ｂとが対向するように、構造物２０に張り合わされる。換言すると、配線３６ａ，３６ｂの夫々は、平面視において、対応する電極２２４ａ又は２２４ｂと少なくとも部分的に重なっている。接続部材３０が構造物２０に張り合わされたとき、粘着剤層３４は少なくとも部分的に構造物２０に直接接着される。これは、配線３６ａ，３６ｂの厚みが薄いことに加えて、粘着剤層３４が変形可能だからである。本実施の形態において、粘着剤層３４は、配線３６ａ，３６ｂが形成された領域を除いて、構造物２０の上面のほぼ全体に接着される。ただし、本発明はこれに限られない。平面視において、粘着剤層３４のサイズは、構造物２０のサイズよりも小さくてもよい。

図２及び図３から理解されるように、接続部材３０の粘着剤層３４は、構造物２０の電子素子２２ａ，２２ｂだけでなく、樹脂部２４とも直接接着している。換言すると、構造物２０の樹脂部２４の少なくとも一部は、接続部材３０の粘着剤層３４と直接接着している。また、図１から理解されるように、本実施の形態において、粘着剤層３４は、モジュール１０を平面視したとき、配線３６ａ，３６ｂがあるところを除いて、電子素子２２ａ，２２ｂの夫々の周囲を囲むように樹脂部２４に接着している。しかも、粘着剤層３４は、配線３６ａ、３６ｂの厚みに応じて弾性変形している。これにより、配線３６ａ，３６ｂは、粘着剤層３４の弾性復元力によって電子素子２２ａ，２２ｂの電極２２４ａ，２２４ｂに押し付けられる。こうして、電極２２４ａ，２２４ｂの夫々と対応する配線３６ａ又は３６ｂとの間に安定した電気的接続を実現することができる。

なお、本実施の形態において、粘着剤層３４は、熱硬化樹脂成分又は紫外線硬化樹脂成分を含んでいてもよい。その場合、粘着剤層３４は、少なくとも部分的に硬化処理されてよい。弾性変形した粘着剤層３４が硬化処理されると、粘着剤層３４内には内部応力が残る。その場合、配線３６ａ，３６ｂの夫々は、粘着剤層３４の内部応力により対応する電子素子２２ａ及び／又は２２ｂの電極２２４ａ及び／又は２２４ｂに押し付けられる。これにより、電極２２４ａ，２２４ｂとの夫々と対応する配線３６ａ又は３６ｂとの間に安定した電気的接続を実現することができる。

以下、図１から図７に加えて、図８から図１０を参照して、モジュール１０の製造方法について説明する。

まず、図４及び図５に示される構造物２０を準備する（Ｓ８１）。次に、図６及び図７に示される接続部材３０を準備する（Ｓ８２）。ただし、接続部材３０の準備は、構造物２０の準備に先立って行ってもよい。換言すると、構造物２０の準備と接続部材３０の準備とは、順序を入れ替えて行ってもよく、同時に行ってもよい。

構造物２０を準備する工程（Ｓ８１）は、例えば、図９に示すように実施することができる。

図９を参照して、まず、離型材（図示せず）の上に電子素子２２ａ，２２ｂ（図４及び図５参照）を配置する（Ｓ８１１）。このとき、電子素子２２ａ，２２ｂの電極２２４ａ、２２４ｂが離型材に接するように、電子素子２２ａ，２２ｂを離型材上に配置する。次に、電子素子２２ａ，２２ｂを覆うように、離型材の上に液状の樹脂材（図示せず）を設ける。その後、樹脂材を硬化させて、構造物２０の樹脂部２４を形成する（Ｓ８１２）。その後、電子素子２２ａ，２２ｂ及び樹脂部２４から離型材を除去する（Ｓ８１３）。こうして、構造物２０が得られる。

本実施の形態において、離型材として例えばＰＥＴフィルムを用いることができる。樹脂部２４は、例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂を用いた射出成型により形成することができる。

構造物２０を準備する工程（Ｓ８１）は、図１０に示すように実施してもよい。

図１０を参照して、まず、一面に電子素子２２ａ，２２ｂ（図４及び図５参照）に対応する凹所（図示せず）が形成された樹脂ブロック（図示せず）を準備する（Ｓ８１１）。次に、樹脂ブロックの凹所内に電子素子２２ａ，２２ｂを配置する（Ｓ８１２）。このとき、電子素子２２ａ，２２ｂの電極２２４ａ、２２４ｂが樹脂ブロックの外側に向くように配置する。また、電極２２４ａ．２２４ｂの表面が樹脂ブロックの一面と実質的に面一となるようにする。電子素子２２ａ，２２ｂは、接着剤等を用いて樹脂ブロックに固定されてもよい。こうして、構造物２０が得られる。

再び図８を参照して、準備した構造物２０と接続部材３０とを、図１から図３に示されるモジュール１０が得られるように張り合わせる（Ｓ８３）。この張り合わせは、構造物２０の樹脂部２４の少なくとも一部が接続部材３０の粘着剤層３４と直接接触し、かつ配線３６ａ，３６ｂの夫々が対応する電極２２４ａ及び／又は２２４ｂに押し付けられるように行う。

詳しくは、平面視で、配線３６ａ，３６ｂの夫々と対応する電極２２４ａ及び／又は２２４ｂとが少なくとも部分的に重なるように構造物２０と接続部材３０とを配置する。そして、接続部材３０の粘着剤層３４が構造物２０の上面に直接接触し、かつ粘着剤層３４と構造物２０との間に所望の接着力が得られるように、接続部材３０を構造物２０に対して押し付ける。これにより、配線３６ａ，３６ｂの夫々が対応する電極２２４ａ及び／又は２２４ｂに押し付けられる。その一方で、粘着剤層３４が弾性変形することにより、配線３６ａ，３６ｂが存在しても、粘着剤層３４は構造物２０に直接接触することができる。粘着剤層３４は、電子素子２２ａ，２２ｂだけでなく、樹脂部２４にも直接接触する。粘着剤層３４が樹脂部２４に接触している範囲は、電子素子２２ａ，２２ｂの夫々の周りを囲んでいることが望ましい。本実施の形態において、粘着剤層３４は、配線３６ａ，３６ｂがあるところを除いて、構造物２０の上面全体に直接接触している。こうして、粘着剤層３４は、電子素子２２ａ，２２ｂ及び樹脂部２４に接着する。この方法によれば、構造物２０が配線の印刷形成に適さない材料からなる場合であっても、印刷形成された配線３６を用いて、構造物２０に含まれる電子素子２２ａ，２２ｂへの配線が可能である。

次に、粘着剤層３４を硬化させる（Ｓ８４）。この硬化は、粘着剤層３４が熱硬化性樹脂製部又は紫外線硬化樹脂成分を含む場合に行われる。換言すると、この硬化は、必ずしも必須ではない。また、粘着剤層３４の全体を硬化させず、部分的に硬化させるようにしてもよい。例えば、電子素子２２ａ，２２ｂの近くの領域においてのみ粘着剤層３４を硬化させてもよい。粘着剤層３４に熱硬化樹脂成分が含まれる場合は、加熱処理を行うことで粘着剤層３４を硬化させる。また、粘着剤層３４に紫外線硬化樹脂成分が含まれる場合は、紫外線照射処理を行うことで粘着剤層３４を硬化させる。

本実施の形態において、粘着剤層３４を硬化させない場合は、接続部材３０を構造物２０から容易にはがすことができる。これにより、接続部材３０の交換や電子素子２２ａ，２２ｂの交換などのリワークを容易に行うことができる。

また、本実施の形態によれば、熱硬化樹脂成分を熱硬化させる場合を除き、高温熱処理を行うことなくモジュール１０を製造することができる。換言すると、モジュール１０の少なくとも一部の材料として熱耐性を持たない材料を用いることができる。

以上、本発明について、実施の形態を掲げて説明してきたが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変形、変更が可能である。例えば、配線部材３０には、配線３６の他、抵抗器やコイル等の電気素子が形成されていてもよい。

１０ モジュール
２０ 構造物
２２，２２ａ，２２ｂ 電子素子
２２２，２２２ａ，２２２ｂ 本体部
２２４，２２４ａ，２２４ｂ 電極
２４ 樹脂部
３０ 接続部材
３２ フィルム状基材
３４ 粘着剤層
３６ 配線

Claims (8)

1. 構造物と接続部材とを備えるモジュールであって、
   前記構造物は、電子素子と樹脂部とを備えており、
   前記電子素子は、電極を有しており、
   前記電子素子は、前記樹脂部に埋設されており、
   前記電極は前記樹脂部から露出しており、
   前記接続部材は、フィルム状基材と、前記フィルム状基材上に設けられた感圧型接着剤を含む粘着剤層と、前記粘着剤層上に少なくとも部分的に形成された配線とを備えており、
   前記接続部材は、前記構造物に貼り合わされており、
   前記構造物の前記樹脂部の少なくとも一部は、前記接続部材の前記粘着剤層と直接接着しており、
   前記配線は、前記電子素子の前記電極に押し付けられている
   モジュール。
2. 請求項１に記載のモジュールであって、
   前記配線は、前記粘着剤層の弾性復元力によって、前記電子素子の前記電極に押し付けられている
   モジュール。
3. 請求項１に記載のモジュールであって、
   前記粘着剤層は、硬化処理されており、
   前記配線は、前記粘着剤層の内部応力によって、前記電子素子の前記電極に押し付けられている
   モジュール。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載のモジュールであって、
   前記モジュールを平面視したとき、前記粘着剤層は、前記配線があるところを除いて、前記電子素子の周囲を囲むように前記樹脂部に接着されている
   モジュール。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載のモジュールを製造するモジュールの製造方法であって、
   前記構造物を準備する工程と、
   前記接続部材を準備する工程と、
   前記構造物の前記樹脂部の少なくとも一部が前記接続部材の前記粘着剤層と直接接触し、かつ前記配線が前記電子素子の前記電極に押し付けられるように、前記構造物と前記接続部材とを張り合わせる工程とを備える
   モジュールの製造方法。
6. 請求項５に記載のモジュールの製造方法であって、
   前記構造物を準備する工程は、
   離型材の上に、前記電極が前記離型材に接するように前記電子素子を配置し、
   前記離型材の上に、前記電子素子を覆うように樹脂材を設け、
   前記樹脂材を硬化させて前記樹脂部を形成し、
   前記樹脂部を形成した後に前記離型材を除去する
   モジュールの製造方法。
7. 請求項５に記載のモジュールの製造方法であって、
   前記構造物を準備する工程は、
   前記樹脂部として、一面に凹部が形成された樹脂ブロックを準備し、
   前記凹部内に前記電子素子を配置する
   モジュールの製造方法。
8. 請求項５から請求項７までのいずれか一つに記載のモジュールの製造方法であって、
   前記粘着剤層を硬化させる工程を更に備える
   モジュールの製造方法。

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