JP6262552B2 - 電子部品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、導電パターンを有するフレキシブルプリント配線板と、このフレキシブルプリント配線板のうち少なくとも導電パターンが露出する1又は複数の伝導領域に重ね合わされる1又は複数の金属板と、上記フレキシブルプリント配線板及び金属板間に充填され、少なくとも厚さ方向に電気伝導性又は熱伝導性を有する伝導性接着層とを備える電子部品の製造方法であって、電気伝導性又は熱伝導性を有する伝導性スラリーを印刷により上記フレキシブルプリント配線板及び金属板のうちのいずれか一方の対向面に積層する工程と、積層した上記伝導性スラリーを硬化し、1又は複数のバンプを形成する工程と、接着剤の充填により、上記対向面かつ上記1又は複数のバンプの周囲に接着剤層を形成する工程と、上記1又は複数のバンプ及び接着剤層を有する上記伝導性接着層の表面に、上記フレキシブルプリント配線板及び金属板の他方を積層する工程と、積層した上記フレキシブルプリント配線板及び金属板間を圧着する工程とを有する。
以下、本発明に係る電子部品の製造方法の実施形態について、図面を参照しつつ詳説する。なお、「表」及び「裏」は、当該電子部品の製造方法で用いるフレキシブルプリント配線板の厚さ方向のうち、導電パターンが形成される側を表、その反対側を裏とする方向を意味し、当該電子部品の製造方法で得られる電子部品の使用状態における表裏を意味するものではない。
当該電子部品の製造方法は、導電パターンを有するフレキシブルプリント配線板と、このフレキシブルプリント配線板のうち少なくとも導電パターンが露出する1又は複数の伝導領域に重ね合わされる1又は複数の金属板と、上記フレキシブルプリント配線板及び金属板間に充填され、少なくとも厚さ方向に電気伝導性を有する伝導性接着層とを備える電子部品の製造方法であり、以下の工程を有する。
(1)電気伝導性を有する伝導性スラリーを印刷によりフレキシブルプリント配線板の金属板との対向面に積層する工程(以下、「伝導性スラリー積層工程」ともいう)
(2)積層した上記伝導性スラリーを硬化し、複数のバンプを形成する工程(以下、「バンプ形成工程」ともいう)
(3)接着剤の充填により、上記対向面かつ上記複数のバンプの周囲に接着剤層を形成する工程(以下、「接着剤充填工程」ともいう)
(4)上記接着剤充填工程により得られた伝導性接着層の表面に金属板を積層する工程(以下、「金属板積層工程」ともいう)
(5)積層したフレキシブルプリント配線板及び金属板間を熱圧着する工程(以下、「熱圧着工程」ともいう)
伝導性スラリー積層工程において、図1Aに示すようにフレキシブルプリント配線板1の表面(金属板10との対向面)の金属板10との重畳領域(金属板10が積層される領域)に、電気伝導性粒子とそのバインダーとを含む伝導性スラリー2を印刷により所望の立体形状となるよう積層する。上記重畳領域は、導電パターン3が露出する伝導領域4を含む。この導電性スラリー2の印刷方法としては特に限定されず、例えばスクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、ディスペンサー印刷等を用いることができる。
バンプ5を形成する伝導性スラリー2は、バンプ5を構成する電気伝導性粒子とバインダーとを含むことにより電気伝導性を有する組成物であって、バインダーが硬化しておらず、印刷技術によってパターンを形成できる適度な流動性を有し、後述する硬化工程において硬化させられるものであればよい。従って、電気伝導性を有する伝導性スラリー2としては、例えば導電性ペースト、導電性インク、導電性塗料、導電性接着剤等の名称で市販されているものを使用してもよい。
上記伝導性スラリー2に含有される電気伝導性粒子の材質としては、例えば銀、白金、金、銅、ニッケル、パラジウム、ハンダ等を挙げることができ、これらを単体で又は2種以上混合して用いることができる。これらの中でも優れた電気伝導性を示す銀粉末、銀コート銅粉末、ハンダ粉末等が好ましい。
上記バインダーとしては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を挙げることができ、これらの中から1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でもバンプ5の耐熱性を向上できる熱硬化性樹脂が好ましく、エポキシ樹脂が特に好ましい。
フレキシブルプリント配線板1は、ベースフィルム6と、このベースフィルム6の表面に積層される導電パターン3と、この導電パターン3の表面に積層されるカバーレイ7とを有する。
バンプ形成工程において、フレキシブルプリント配線板1の表面に積層した伝導性スラリー2のバインダーの種類に応じた適切な方法により、例えばバインダーが熱硬化性樹脂である場合には加熱により、伝導性スラリー2を硬化させてバンプ5を形成する。また、伝導性スラリー2が溶剤を含む場合にはこのバンプ形成工程において溶剤を蒸発させる。
バンプ5の平面視形状は特に限定されず、円形状の他に、多角形状、十字状、星形状等とすることができる。また、バンプ5の平面視の配設パターンは、伝導領域4の面積や形状等に合わせて適宜設計することができ、例えば図2Aに示す複数の線状のバンプ5が並置されたストライプ状、図2Bに示す複数の線状のバンプ5が交差した格子状、図2Cに示す複数の円環にした線状のバンプ5からなる同心円状、図2Dに示す散点状のバンプ5を格子状に配置したもの、図示しないが散点状のバンプ5を千鳥状に配置したもの等とすることができ、またこれらを組み合わせてもよい。上記各形状は、平面視で伝導領域4内にバンプ5が形成されない領域を有する。
接着剤充填工程において、図1Bに示すように上記複数のバンプ5を形成したフレキシブルプリント配線板1の上記対向面かつ複数のバンプ5の周囲に接着剤を充填し、接着剤層8を形成する。この接着剤層8とバンプ5とにより、少なくとも厚さ方向に電気伝導性を有する伝導性接着層9が構成される。この接着剤の充填方法としては、印刷による方法又は塗工による方法を用いることができる。上記印刷方法としては特に限定されず、例えばスクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、ディスペンサー印刷等を用いることができる。また上記塗工方法としては特に限定されず、例えばナイフコート、ダイコート、ロールコート等を用いることができる。
上記接着剤層8を形成する接着剤としては、接着性を有するものであれば特に限定されず、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を挙げることができ、耐熱性の観点から熱硬化性樹脂が好ましく、フレキシブルプリント配線板1との接着性の観点からはエポキシ樹脂又はアクリル樹脂が特に好ましく、上記バンプ5を形成する伝導性スラリー2と同種の接着剤を用いることがさらに好ましい。
伝導性接着層9は、フレキシブルプリント配線板1のうち導電パターン3が対向面に露出する伝導領域4及び金属板10間に少なくとも厚さ方向に電気伝導性を発現させる目的で形成される層である。この伝導性接着層9は、上記バンプ5によって少なくとも表面と垂直な方向(厚さ方向)に電気エネルギーを伝導可能であるとともに、上記接着剤層8によって接着性を有する。
金属板積層工程は、図1Cに示すように伝導性接着層9の表面に金属板10を積層する工程である。このように金属板10を積層することにより、バンプ5の表面側を金属板10に当接させ、導電パターン3及び金属板10間の電気伝導性を得ることができる。この際、伝導領域4外に形成されたバンプ5は、カバーレイ7と金属板10とによって圧縮される。
金属板10は、金属製の板状部材である。金属板10を形成する金属としては、特に限定されず、例えばステンレス鋼、アルミニウム等を用いることができる。
熱圧着工程では、フレキシブルプリント配線板1、伝導性接着層9及び金属板10からなる積層体を熱プレスすることによって一体化する。この加熱温度としては、120℃以上200℃以下が好ましく、加熱時間としては5秒以上60分以下が好ましい。加熱温度及び加熱時間を上記範囲とすることで、接着性を効果的に発揮できると共にベースフィルム6等の変質を抑制することができる。加熱方法としては特に限定されず、例えばオーブンやホットプレート等の加熱手段を用いて加熱することができる。また、導電パターン3と金属板10との接着性を向上させると共にこれらをバンプ5により確実に当接させるため、加熱の際に、バンプ5及び接着剤層8をフレキシブルプリント配線板1及び金属板10によりプレスすることが好ましい。
当該電子部品の製造方法において、フレキシブルプリント配線板1に電気伝導性を有する複数のバンプ5と、これらのバンプ5の周囲に充填される接着剤からなる接着剤層8とを備える伝導性接着層9を形成するため、伝導性接着層9がフレキシブルプリント配線板1の伝導領域4で対向面に露出している導電パターン3と金属板10との間に厚さ方向に電気伝導性を発現する。また、接着剤層8は、電気伝導性が要求されないので、比較的大きな接着力を発現する。つまり、当該電子部品の製造方法は、フレキシブルプリント配線板1及び金属板10間の機械的接着強度の向上及び電気伝導性の向上を両立した電子部品を得ることができる。
第二実施形態に係る電子部品の製造方法は、第一実施形態に係る電子部品の製造方法と伝導性スラリー積層工程を除いて同じである。本実施形態に係る電子部品の製造方法における伝導性スラリー積層工程では、フレキシブルプリント配線板の上記対向面において、伝導領域の複数個所のみに電気伝導性粒子とそのバインダーとを含む伝導性スラリーを印刷により積層する。そして、バンプ形成工程において、積層した伝導性スラリーを硬化し、伝導領域のみに電気伝導性を有する複数のバンプを形成する。伝導性スラリー積層工程以外の工程は、上記第一実施形態の電子部品の製造方法と同様であるため、説明を省略する。
伝導性スラリー積層工程において、図3に示すようにフレキシブルプリント配線板1の表面(金属板10との対向面)の金属板10との重畳領域(金属板10が積層される領域)のうち伝導領域4内の複数個所のみに、電気伝導性粒子とそのバインダーとを含む伝導性スラリー2を印刷により所望の立体形状となるよう積層する。この導電性スラリー2の印刷方法としては特に限定されず、例えばスクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、ディスペンサー印刷等を用いることができる。
上記第一実施形態のように伝導領域4以外にもバンプ5を設けた場合、伝導領域4以外のバンプ5がカバーレイ7等の表面で圧縮され、その反力によって伝導領域4のバンプ5の導電パターン3及び金属板10に対する圧接力を低下させる。これに対し、当該電子部品の製造方法は、伝導領域4以外にバンプ5を形成しないため、伝導領域4のバンプ5の導電パターン3及び金属板10に対する圧接力を低下させる要因を無くすことができ、バンプ5を介した導電パターン3と金属板10との接続の信頼性を高めることができる。また、当該電子部品の製造方法は、伝導領域4内に複数のバンプ5を形成するため、1個のバンプ5がフレキシブルプリント配線板1の導電パターン3又は金属板10から離間しても、他のバンプ5によりフレキシブルププリント配線板1の導電パターン3と金属板10との電気伝導性を維持できる。
第三実施形態に係る電子部品の製造方法は、第一実施形態に係る電子部品の製造方法と伝導性スラリー積層工程を除いて同じである。本実施形態に係る電子部品の製造方法における伝導性スラリー積層工程では、フレキシブルプリント配線板の上記対向面において、伝導領域の1個所のみに電気伝導性粒子とそのバインダーとを含む伝導性スラリーを印刷により積層する。そして、バンプ形成工程において、積層した伝導性スラリーを硬化し、伝導領域のみに電気伝導性を有する1個のバンプを形成する。伝導性スラリー積層工程以外の工程は、上記第一実施形態及び第二実施形態の電子部品の製造方法と同様であるため、説明を省略する。
伝導性スラリー積層工程において、図4に示すようにフレキシブルプリント配線板1の表面(金属板10との対向面)の金属板10との重畳領域(金属板10が積層される領域)のうち伝導領域4内の1個所のみに、電気伝導性粒子とそのバインダーとを含む伝導性スラリー2を印刷により所望の立体形状となるよう積層する。この導電性スラリー2の印刷方法としては特に限定されず、例えばスクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、ディスペンサー印刷等を用いることができる。
当該電子部品の製造方法は、上記第二実施形態と同様、伝導領域4以外にバンプ5を形成しないため、伝導領域4のバンプ5の導電パターン3及び金属板10に対する圧接力を低下させる要因を無くすことができ、バンプ5を介した導電パターン3と金属板10との接続の信頼性を高めることができる。また、当該電子部品の製造方法は、伝導領域4に1個のバンプ5を形成し、このバンプ5に接着剤層8の接着力による圧力が集中するので、バンプ5とフレキシブルプリント配線板1の導電パターン3との間の電気伝導を可能にする電気的接続が確実になる。また、バンプ5は当接位置においてフレキシブルプリント配線板1と金属板10との距離を定めるが、伝導領域4にバンプ5が1個だけであることにより、バンプ5の周囲ではフレキシブルプリント配線板1の可撓性によりフレキシブルプリント配線板1と金属板10との距離が小さくなる。これによって、接着剤層8がフレキシブルプリント配線板1及び金属板10に対してより確実に当接するので、より大きい接着力が得られる。
第四実施形態に係る電子部品の製造方法は、導電パターンを有するフレキシブルプリント配線板と、このフレキシブルプリント配線板のうち少なくとも導電パターンが露出する1又は複数の伝導領域に重ね合わされる1又は複数の金属板と、上記フレキシブルプリント配線板及び金属板間に充填され、少なくとも厚さ方向に熱伝導性を有する伝導性接着層とを備える電子部品の製造方法であり、以下の工程を有する。
(1)熱伝導性を有する伝導性スラリーを印刷によりフレキシブルプリント配線板の金属板との対向面に積層する工程(以下、「伝導性スラリー積層工程」ともいう)
(2)積層した上記伝導性スラリーを硬化し、複数のバンプを形成する工程(以下、「バンプ形成工程」ともいう)
(3)接着剤の充填により、上記対向面かつ上記複数のバンプの周囲に接着剤層を形成する工程(以下、「接着剤充填工程」ともいう)
(4)上記接着剤充填工程により得られた伝導性接着層の表面に金属板を積層する工程(以下、「金属板積層工程」ともいう)
(5)積層したフレキシブルプリント配線板2及び金属板4間を熱圧着する工程(以下、「熱圧着工程」ともいう)
伝導性スラリー積層工程において、図5Aに示すようにフレキシブルプリント配線板1の表面(金属板11との対向面)の金属板11との重畳領域(金属板11が積層される領域)に、熱伝導性粒子とそのバインダーとを含む伝導性スラリー2を印刷により所望の立体形状となるよう積層する。上記重畳領域は、導電パターン3が露出する伝導領域4を含む。この導電性スラリー2の印刷方法としては特に限定されず、例えばスクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、ディスペンサー印刷等を用いることができる。
バンプ5を形成する伝導性スラリー2は、バンプ5を構成する熱伝導性粒子とバインダーとを含むことにより熱伝導性を有する組成物であって、バインダーが硬化しておらず、印刷技術によってパターンを形成できる適度な流動性を有し、後述する硬化工程において硬化させられるものであればよい。
上記伝導性スラリー2に含有される熱伝導性粒子の材質としては、例えば窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(Si3N4)、アルミナ(Al2O3)、窒化ホウ素(BN)、酸化ベリリウム(BeO)等が挙げられる。これらの中で、熱伝導性の観点から、窒化アルミニウム及び窒化ホウ素が好ましい。なお、上記熱伝導性粒子は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記バインダーとしては、上記第一実施形態の電子部品の製造方法で用いた伝導性スラリー2と同様のものを用いることができる。
フレキシブルプリント配線板1は、上記第一実施形態の電子部品の製造方法で用いたものと同様とすることができる。ただし、伝導領域4で露出する導電パターン3は特に限定されない。
バンプ形成工程において、フレキシブルプリント配線板1の表面に積層した伝導性スラリー2のバインダーの種類に応じた適切な方法により、例えばバインダーが熱硬化性樹脂である場合には加熱により、伝導性スラリー2を硬化させてバンプ5を形成する。また、伝導性スラリー2が溶剤を含む場合にはこのバンプ形成工程において溶剤を蒸発させる。
バンプ5は、熱伝導性粒子とそのバインダーとを含有する。このバンプ5は、図1の伝導性接着層9におけるバンプ5とその熱伝導性粒子を除いては同様であるため、その形状や配置、バインダーの材質等の重複する説明を省略する。
接着剤充填工程において、図5Bに示すように上記バンプ5を形成したフレキシブルプリント配線板1の上記対向面かつバンプ5の周囲に接着剤を充填し、接着剤層8を形成する。この接着剤層8とバンプ5とにより、少なくとも厚さ方向に熱伝導性を有する伝導性接着層9が構成される。この接着剤の充填方法としては、印刷による方法又は塗工による方法を用いることができる。上記印刷方法としては特に限定されず、例えばスクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、ディスペンサー印刷等を用いることができる。また上記塗工方法としては特に限定されず、例えばナイフコート、ダイコート、ロールコート等を用いることができる。
金属板積層工程は、図5Cに示すように伝導性接着層9の表面に金属板11を積層する工程である。このように金属板11を積層することにより、バンプ5の表面側を金属板11に当接させ、導電パターン3及び金属板11間の熱伝導性を得ることができる。この際、伝導領域4外に形成されたバンプ5は、カバーレイ7と金属板11とによって圧縮される。
金属板11は、フレキシブルプリント配線板1に積層される板状の本体部11aからフレキシブルプリント配線板1と反対側に延出する複数のフィン11bを有する放熱部材である。金属板11を形成する金属としては、特に限定されないが、アルミニウムが好適である。
熱圧着工程では、フレキシブルプリント配線板1、伝導性接着層9及び金属板11からなる積層体を熱プレスすることによって一体化する。この加熱温度としては、120℃以上200℃以下が好ましく、加熱時間としては5秒以上60分以下が好ましい。加熱温度及び加熱時間を上記範囲とすることで、接着性を効果的に発揮できると共にベースフィルム6等の変質を抑制することができる。加熱方法としては特に限定されず、例えばオーブンやホットプレート等の加熱手段を用いて加熱することができる。また、導電パターン3と金属板11との接着性を向上させると共にこれらをバンプ5により確実に当接させるため、加熱の際に、バンプ5及び接着剤層8をフレキシブルプリント配線板1及び金属板10によりプレスすることが好ましい。
当該電子部品の製造方法において、フレキシブルプリント配線板1に熱伝導性を有する複数のバンプ5と、これらのバンプ5の周囲に充填される接着剤からなる接着剤層8とを備える伝導性接着層9を形成するため、伝導性接着層9がフレキシブルプリント配線板1の伝導領域4で対向面に露出している導電パターン3と金属板11との間に厚さ方向に熱伝導性を発現する。また、接着剤層8は、熱伝導性が要求されないので、比較的大きな接着力を発現する。つまり、当該電子部品の製造方法は、フレキシブルプリント配線板1及び金属板11間の機械的接着強度の向上及び熱伝導性の向上を両立した電子部品を得ることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
2 伝導性スラリー
3 導電パターン
4 伝導領域
5 バンプ
6 ベースフィルム
7 カバーレイ
8 接着剤層
9 伝導性接着層
10、11 金属板
11a 本体部
11b フィン部
Claims (10)
- 導電パターンを有するフレキシブルプリント配線板と、
このフレキシブルプリント配線板のうち少なくとも導電パターンが露出する1又は複数の伝導領域に重ね合わされる1又は複数の金属板と、
上記フレキシブルプリント配線板及び金属板間に充填され、少なくとも厚さ方向に電気伝導性又は熱伝導性を有する伝導性接着層と
を備える電子部品の製造方法であって、
電気伝導性又は熱伝導性を有する伝導性スラリーを印刷により上記フレキシブルプリント配線板及び金属板のうちのいずれか一方の対向面に積層する工程と、
積層した上記伝導性スラリーを硬化し、1又は複数のバンプを形成する工程と、
接着剤の充填により、上記対向面かつ上記1又は複数のバンプの周囲に接着剤層を形成する工程と、
上記1又は複数のバンプ及び接着剤層を有する上記伝導性接着層の表面に、上記フレキシブルプリント配線板及び金属板の他方を積層する工程と、
積層した上記フレキシブルプリント配線板及び金属板間を圧着する工程と
を有する電子部品の製造方法。 - 上記伝導領域における上記バンプの総面積率が0.1%以上80%以下である請求項1に記載の電子部品の製造方法。
- 上記積層工程及びバンプ形成工程において、上記フレキシブルプリント配線板及び金属板の重畳領域に上記複数のバンプを形成する請求項1又は請求項2に記載の電子部品の製造方法。
- 上記積層工程及びバンプ形成工程において、上記フレキシブルプリント配線板の伝導領域のみに上記1又は複数のバンプを形成する請求項1又は請求項2に記載の電子部品の製造方法。
- 上記伝導領域毎に1個のバンプを形成する請求項4に記載の電子部品の製造方法。
- 上記伝導性接着層における上記バンプの総面積率が0.01%以上2%以下である請求項4又は請求項5に記載の電子部品の製造方法。
- 上記バンプの中央縦断面形状が台形状である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電子部品の製造方法。
- 上記バンプが、電気伝導性粒子とそのバインダーとを含有し、この電気伝導性粒子の含有量が20体積%以上70体積%以下である請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電子部品の製造方法。
- 上記導電パターンと金属板との間の電気抵抗が1Ω以下である請求項8に記載の電子部品の製造方法。
- 上記バンプが、熱伝導性粒子とそのバインダーとを含有し、この熱伝導性粒子の含有量が30体積%以上90体積%以下である請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電子部品の製造方法。
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