JP6572971B2 - 電子装置、及び電子装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子装置、及び電子装置の製造方法に関し、より詳しくはチップ型積層セラミックコンデンサ等の電子部品が基板実装された電子装置とその製造方法に関する。

従来より、チップ型積層セラミックコンデンサ等の電子部品を基板実装する表面実装技術が広く知られている。また、この種の表面実装技術では、実装された電子部品に大電流が流れても実装基板の焼損や発火等を未然に防止すべく、ヒューズ機能を有するようにした技術も研究・開発されている。

例えば、特許文献１には、図１１に示すような表面実装部品の実装装置が提案されている。

この実装装置は、表面実装配線板１０１と、表面実装配線板１０１の表面に設けた第１のランド電極１０２ａ、１０２ｂと、表裏両面に第２のランド電極１０３ａ、１０３ｂ及び第３のランド電極１０４ａ、１０４ｂがそれぞれ設けられた中間接続層１０５と、表面実装部品１０６とを有し、前記第１のランド電極１０２ａ、１０２ｂと第３のランド電極１０４ａ、１０４ｂとははんだ１０７ａ、１０７ｂを介して電気的に接続され、第２のランド電極１０３ａ、１０３ｂと表面実装部品１０６の外部電極１０８ａ、１０８ｂはそれぞれはんだ１０９ａ、１０９ｂを介して電気的に接続されている。

図１２は、図１１のＸ−Ｘ矢視図である。

すなわち、この特許文献１では、中間接続層１０５は、第２のランド電極１０３ｂと第３のランド電極１０４ｂとを電気的に接続する導通ビア１１０を有し、この導通ビア１１０を介して表面実装配線板１０１の第１のランド電極１０２ｂと表面実装部品１０６の外部電極１０８ｂとを電気的に接続している。さらに、この特許文献１では、前記中間接続層１０５は、一端部１０５ａを懸架するようにヒューズ１１１ａを有する細線構造の導電パターン１１１が形成され、該導電パターン１１１を介して第２のランド電極１０３ａと第３のランド電極１０４ａとが電気的に接続され、これにより表面実装配線板１０１のランド電極１０２ａと表面実装部品１０６の外部電極１０８ａとが電気的に接続されている。

この特許文献１では、ヒューズ機能を有する中間接続層を電子部品と実装基板との間に介在させることにより、実装された電子部品に定格以上の大電流が流れて電子部品が破損しても、ヒューズ機能の作用により回路がオープンとなり、これにより周辺実装部品に及ぼす影響を最小限に留め、実装基板の焼損や発火等を未然に防いでいる。

また、特許文献２には、図１３に示すような回路基板が提案されている。

この特許文献２では、回路保護装置１１１が、例えばガラスエポキシ樹脂等の絶縁樹脂材料からなる回路基板１１２の主面に形成された導体パターン１１３の導体端部１１４、１１５を非導通とする断線部１１４ａ、１１５ａを有し、導体端部１１４、１１５間に導体部材１１６を架設している。

図１４は、図１３のＹ−Ｙ矢視断面図である。

すなわち、この特許文献２では、導体端部１１４、１１５上にはんだペーストを塗布してはんだ部１１８を形成し、ヒューズ機能を有する導体部材１１６は、はんだ部１１８よりも融点の高いはんだペーストを塗布して形成されている。

この特許文献２では、例えばアース線に過電流が流れた場合、導体パターン１１３とはんだ部１１８と導体部材１１６とが発熱し、その熱によって導体部材１１６が溶融し、導体部材１１６を構成するはんだペーストを孔部１１７に流れ込ませることにより、前記導体端部１１４、１１５間をオープンにして回路部を非導通状態とし、これにより回路に過電流が流れても破損するのを防止している。

特開平８−１８２８５号公報（請求項４、５、段落番号〔００１１〕、〔００１４〕、図１、図６等） 特開２０１０−７３８０５号公報（請求項１、段落番号〔００１２〕〜〔００２２〕、図２等）

しかしながら、特許文献１（図１１、１２）では、ヒューズ１１１ａが表面実装部品１０６外方の中間接続層１０５の一端部１０５ａを懸架するように形成されていることから、ヒューズ１１１ａを形成できる領域が狭く、ヒューズ１１１ａの長さ寸法に限界がある。すなわち、ヒューズ１１１ａの長さ寸法を十分に確保するのが困難であり、このためヒューズ１１１ａが溶断してもアーク放電により、電流を遮断できず、ヒューズとして機能しないおそれがある。

ヒューズ１１１ａの長さを十分に確保するためには、中間接続層１０５の外方のヒューズ形成領域を広くする必要があるが、この場合は中間接続層１０５の長手方向や幅方向の寸法を大きくしなければならず、装置自体の大型化を招くことから好ましくない。

また、特許文献２（図１３、１４）では、ヒューズ機能を有する導体部材１１６を作製する際に、はんだペーストを使用して架設する工程が必要となり、製造工程が煩雑化する。しかも、導体部材１１６は架設により形成されることから、細くて短いヒューズ部を形成するのは困難である。さらに、ヒューズ機能を有する導体部材１１６が、はんだ部１１８を介して導体パターン１１３に接続されていることから、導体部材１１６へのはんだの濡れ具合のバラツキ等により、ヒューズの形状や溶断特性にバラツキが生じるおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、装置自体の大型化を招くこともなく、溶断特性の良好な所望のヒューズ機能を低コストで確保することができ、かつ良好な信頼性を有する電子装置、及び電子装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る電子装置は、ランド電極を有する基板と、該基板上に実装される電子部品とを備え、前記基板と前記電子部品とが電気的に接続された電子装置において、中間接続層が、前記基板と前記電子部品との間に介在されると共に、前記中間接続層は、剛性材料を主体としかつ開口部が形成されたリジッド基板と、屈曲性材料を主体とするフレキシブル基板とを有する積層構造とされ、前記フレキシブル基板の一方の主面に第１の導体部が形成されると共に、該第１の導体部は、互いに電気的に絶縁された第１及び第２の接続電極を有し、前記リジッド基板の一方の主面には第２の導体部が形成されると共に、該第２の導体部は、互いに電気的に絶縁された第３、第４、及び第５の接続電極を前記第４の接続電極を挟むような形態で有し、かつ、前記リジッド基板の他方の主面には第３の導体部が形成されると共に、該第３の導体部は、互いに電気的に絶縁された第６及び第７の接続電極を有し、前記フレキシブル基板は、前記第１の接続電極が、前記開口部の対向位置に狭窄状のヒューズ部を有し、前記フレキシブル基板と前記リジッド基板とは、前記電子部品と前記第４の接続電極とが前記ヒューズ部を介して直列接続となるようにそれぞれの面内で導電性接合剤を介して接合されていることを特徴としている。

これにより電子部品に定格以上の電流が流れても、ヒューズ部が溶断して回路がオープン状態になると共に、ヒューズ部はリジッド基板の開口部の対向位置に形成されていることから、溶断時におけるヒューズ部からリジッド基板への熱伝導を抑制することができ、これにより溶断時間の短縮化が可能となり、また、中間接続層の発火を未然に防止することが可能となる。

さらに、本発明の電子装置では、前記フレキシブル基板は、前記ヒューズ部の近傍に窓部が形成されているのが好ましい。

また、本発明の電子装置では、前記フレキシブル基板は、前記第１及び第２の接続電極内に貫通孔が形成されると共に、前記導電性接合剤が前記貫通孔に充填され、前記電子部品と前記フレキシブル基板との接合と、該フレキシブル基板と前記リジッド基板との接合が同時になされているのが好ましい。

これにより良好な電気的導通性を有し、信頼性の良好な電子装置を低コストで得ることができる。

本発明の電子装置は、金属皮膜が、前記中間接続層の側面に形成されているのが好ましい。

これにより、基板と中間接続層とを接合した場合に接合状態が裾広がり状態となって、良好なフィレットを容易に形成することができ、良好な仕上がり状態を得ることができる。

また、本発明の電子装置は、前記フレキシブル基板が、耐熱性樹脂材料を主体としているのが好ましい。

この場合は、フレキシブル基板が耐熱性を有することから、中間接続層が発火や発煙、焼損等するのを効果的に回避することが可能となる。

さらに、本発明の電子装置は、前記フレキシブル基板が、薄層化されているのが好ましい。

また、本発明の電子装置は、前記導電性接合剤が、はんだ系材料で形成されているのが好ましい。

さらに、本発明の電子装置は、前記電子部品は、前記フレキシブル基板の対向面に配されているのが好ましい。

これによりヒューズ部が溶断しても、基板には熱伝達し難くなり、電子部品に大電流が流れて損傷しても基板が損傷するのをより一層効果的に抑制することが可能となる。

また、本発明に係る電子装置の製造方法は、剛性材料を主体とするリジッド基体と、屈曲性材料を主体とするフレキシブル基体とを準備する基体準備工程と、前記フレキシブル基体の一方の主面に狭窄状のヒューズ部を有する第１の接続電極と該第１の接続電極と電気的に絶縁された第２の接続電極を一組とした第１の導体部を形成すると共に、該第１及び第２の接続電極の内部に貫通孔を形成するフレキシブル基板作製工程と、前記リジッド基体の一方の主面に互いに電気的に絶縁された第３、第４、及び第５の接続電極を一組とした第２の導体部を前記第４の接続電極を挟むような形態で形成すると共に、前記リジッド基体の他方の主面に互いに電気的に絶縁された第６及び第７の接続電極を一組とした第３の導体部を形成し、さらに前記リジッド基体に開口部を形成するリジッド基板作製工程と、前記ヒューズ部が前記開口部と対向するように前記フレキシブル基板と前記リジッド基板とを積層した後、導電性接合剤を前記貫通孔に塗布する塗布工程と、電子部品を前記フレキシブル基板上に配して加熱処理し、前記電子部品と前記フレキシブル基板との接合、及び前記フレキシブル基板と前記リジッド基板との接合を同時に行う加熱工程とを含み、前記電子部品と前記第４の接続電極とを前記ヒューズ部を介して直列接続することを特徴としている。

このようにフレキシブル基板とリジッド基板とを別々に作製し、電子部品実装時にフレキシブル基板とリジッド基板との接合を同時に行うことにより、高価なリジッドフレキシブル基体から中間接続層を作製する必要がなくなり、低コストで所望のヒューズ機能を有する電子装置を製造することができる。しかも、導電性接合剤を貫通孔に塗布し、該導電性接合剤を介して中間接続層内の電気的導通を確保していることから、めっき処理により形成された導通ビア等で電気的に導通させる場合とは異なり、一定のサイクルで繰り返し熱負荷が加えられても断線不良の発生を抑制することができ、良好な信頼性を有する電子装置を製造することができる。

また、本発明の電子装置の製造方法では、前記塗布工程は、印刷法を使用して前記導電性接合剤を前記貫通孔に塗布するのが好ましい。

このようにスクリーン印刷等の印刷法を使用して導電性接合剤を貫通孔に塗布することにより、めっき処理でビア内に金属材料を充填する場合に比べ、導電性接合剤をより均一かつ万遍なく貫通孔に充填することができる。

さらに、本発明の電子装置の製造方法は、前記フレキシブル基板と前記リジッド基板とが接合された中間接続層を基板上に配し、導電性接合剤を塗布して加熱処理を行い、前記中間接続層を基板実装するのが好ましい。

また、本発明の電子装置の製造方法は、前記導電性接合剤が、はんだ系材料であるのが好ましい。

本発明の電子装置によれば、ランド電極を有する基板と、該基板上に実装される電子部品とを備え、前記基板と前記電子部品とが電気的に接続された電子装置において、中間接続層が、前記基板と前記電子部品との間に介在されると共に、前記中間接続層は、剛性材料を主体としかつ開口部が形成されたリジッド基板と、屈曲性材料を主体とするフレキシブル基板とを有する積層構造とされ、前記フレキシブル基板の一方の主面に第１の導体部が形成されると共に、該第１の導体部は、互いに電気的に絶縁された第１及び第２の接続電極を有し、前記リジッド基板の一方の主面には第２の導体部が形成されると共に、該第２の導体部は、互いに電気的に絶縁された第３、第４、及び第５の接続電極を前記第４の接続電極を挟むような形態で有し、かつ、前記リジッド基板の他方の主面には第３の導体部が形成されると共に、該第３の導体部は、互いに電気的に絶縁された第６及び第７の接続電極を有し、前記フレキシブル基板は、前記第１の接続電極が、前記開口部の対向位置に狭窄状のヒューズ部を有し、前記フレキシブル基板と前記リジッド基板とは、前記電子部品と前記第４の接続電極とが前記ヒューズ部を介して直列接続となるようにそれぞれの面内で導電性接合剤を介して接合されているので、実装された電子部品に定格以上の大電流が流れて該電子部品が破損しても、ヒューズ部が溶断して回路がオープン状態になると共に、ヒューズ部はリジッド基板の開口部の対向位置に形成されていることから、溶断時におけるヒューズ部からリジッド基板への熱伝導を抑制することができ、これにより溶断時間の短縮化が可能となり、また、中間接続層の発火を未然に防止することが可能となる。

また、特許文献２のような導体部材を架設する必要もなく、細くて短いヒューズ部の形成が可能である。

また、ヒューズ部をフレキシブル基板上に形成しているので、はんだ等を介してヒューズを取り付ける必要もなく、したがってはんだの濡れ具合等の影響を受けることもなく、溶断特性のバラツキを抑制することができる。

また、本発明の電子装置の製造方法によれば、剛性材料を主体とするリジッド基体と、屈曲性材料を主体とするフレキシブル基体とを準備する基体準備工程と、前記フレキシブル基体の一方の主面に狭窄状のヒューズ部を有する第１の接続電極と該第１の接続電極と電気的に絶縁された第２の接続電極を一組とした第１の導体部を形成すると共に、該第１及び第２の接続電極の内部に貫通孔を形成するフレキシブル基板作製工程と、前記リジッド基体の一方の主面に互いに電気的に絶縁された第３、第４、及び第５の接続電極を一組とした第２の導体部を前記第４の接続電極を挟むような形態で第２の導体部を形成すると共に、前記リジッド基体の他方の主面に互いに電気的に絶縁された第６及び第７の接続電極を一組とした第３の導体部を形成し、さらに前記リジッド基体に開口部を形成するリジッド基板作製工程と、前記ヒューズ部が前記開口部と対向するように前記フレキシブル基板と前記リジッド基板とを積層した後、導電性接合剤を前記貫通孔に塗布する塗布工程と、電子部品を前記フレキシブル基板上に配して加熱処理し、前記電子部品と前記フレキシブル基板との接合、及び前記フレキシブル基板と前記リジッド基板との接合を同時に行う加熱工程とを含み、前記電子部品と前記第４の接続電極とを前記ヒューズ部を介して直列接続するので、フレキシブル基板とリジッド基板とを別々に作製し、電子部品実装時にフレキシブル基板とリジッド基板との接合を同時に行うことから、高価なリジッドフレキシブル基体から中間接続層を作製する必要がなくなり、低コストで所望のヒューズ機能を有する電子装置を製造することができる。しかも、導電性接合剤を貫通孔に塗布し、該導電性接合剤を介して中間接続層内の電気的導通を確保していることから、めっき処理で特許文献１のような導通ビアを作製する場合に比べ、一定のサイクルで繰り返し熱負荷が加えられても断線不良の発生を抑制することができ、良好な信頼性を確保できる電子装置を製造することができる。

本発明に係る電子装置の一実施の形態を示す縦断面図である。 図１の横断面図である。 フレキシブル基板の一実施の形態を示す平面図である。 リジッド基板の一実施の形態を示す平面図である。 リジッド基板の一実施の形態を示す底面図である。 図１のＡ−Ａ矢視図である。 本発明に係る電子装置の製造方法の一実施の形態を示すフロー図である。 上記製造方法の製造工程の一実施の形態を示す斜視図（１／３）である。 上記製造方法の製造工程の一実施の形態を示す斜視図（２／３）である。 上記製造方法の製造工程の一実施の形態を示す斜視図（３／３）である。 特許文献１に記載された表面実装部品の実装装置の断面図である。 図１１のＸ−Ｘ矢視図である。 特許文献２に記載された回路基板の平面図である。 図１２のＹ−Ｙ矢視断面図である。

次に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳説する。

図１は、本発明に係る電子装置の一実施の形態を模式的に示す縦断面図であり、図２は図１の横断面図である。

この電子装置は、第１及び第２のランド電極１ａ、１ｂが表面に形成された配線基板２と、チップ型積層セラミックコンデンサ等のセラミック材料を主体として形成された電子部品３とを有している。そして、配線基板２と電子部品３との間に中間接続層４が介在され、電子部品３は中間接続層４に実装され、電子部品３を実装した中間接続層４が配線基板２に実装されている。

具体的には、電子部品３は、セラミック材料からなる部品素体５の両端部に第１及び第２の外部電極６ａ、６ｂがそれぞれ形成されている。これら第１及び第２の外部電極６ａ、６ｂは、中間接続層４の表面に形成された第１の導体部を介して電気的に接続されている。また、配線基板２の表面に形成された第１及び第２のランド電極１ａ、１ｂは、はんだ８ａ、８ｂを介して中間接続層４の裏面に形成された第３の導体部に電気的に接続されている。

中間接続層４は、剛性材料を主体とするリジッド基板９と、屈曲性材料を主体とする薄層のフレキシブル基板１０とを有する積層構造とされており、本実施の形態では、リジッド基板９上にフレキシブル基板１０が積層されている。

図３はフレキシブル基板１０の平面図である。

このフレキシブル基板１０は、フレキシブル基体１１の表面（一方の主面）に第１及び第２の接続電極１２ａ、１２ｂが形成されており、これら第１及び第２の接続電極１２ａ、１２ｂで第１の導体部１２を構成している。

第１の接続電極１２ａは、第１の外部電極６ａと対向する領域を含むように略Ｌ字状に形成された主導体部１３と、主面上で前記主導体部１３と対向するようにフレキシブル基体１１の略中央側面部に形成された副導体部１４と、前記主導体部１３と前記副導体部１４とを接続する狭窄状に形成されたヒューズ部１５とを有している。

そして、第１の接続電極１２ａは、主導体部１３の内部に第１の貫通孔１６が形成されると共に、副導体部１４の内部に第２の貫通孔１７が形成されている。

また、第２の接続電極１２ｂは、第２の外部電極６ｂと対向する領域に形成されている。そして、第２の接続電極１２ｂは、第３の貫通孔１８が内部に形成されている。

上記ヒューズ部１５の両側近傍には一対の窓部１９ａ、１９ｂが形成されている。

さらに、フレキシブル基体１１の表面には、第１の接続電極１２ａと第２の接続電極１２ｂとが後述するはんだを介して電気的接触をしないようにソルダーレジスト等からなる保護膜２０ａ、２０ｂが形成されている。

フレキシブル基板１０に使用される基板材料、すなわちフレキシブル基体１１としては、屈曲性を有する材料を主体としていれば特に限定されるものではないが、通常は良好な耐熱性を有するポリイミド樹脂を主体としたものが好んで使用される。このようにフレキシブル基板１０が耐熱性を有することにより、電子部品３に大電流が流れて破損しても、中間接続層４が発火、発煙したり焼損したりするのを回避することができ、配線基板２に異常が生じるのを防止するのが可能となる。

図４は、リジッド基板９の平面図である。

このリジッド基板９は、リジッド基体２２の表面には前記第１の接続電極１２ａの主導体部１３と対向する領域に第３の接続電極２３ａが形成されると共に、前記副導体部１４と対向する領域に第４の接続電極２３ｂが形成されている。また、前記第２の接続電極１２ｂと対向する領域に第５の接続電極２３ｃが形成されている。そして、これら第３〜第５の接続電極２３ａ〜２３ｃで第２の導体部２３を構成している。

また、リジッド基体２２の略中央には開口部２４が貫設されている。さらに、リジッド基体２２の両側面には金属皮膜２５ａ、２５ｂが形成されている。

尚、金属皮膜２５ａ、２５ｂに使用される金属材料は、特に限定されるものではないが、通常は第１及び第２の導体部１２、２３や後述する第３の導体部２６と同一の金属材料で形成される。例えば、第１〜第３の導体部１２、２３、２６がＣｕで形成されている場合は、通常、金属皮膜２５ａ、２５ｂもＣｕで形成される。

図５は、リジッド基板９の底面図である。

すなわち、リジッド基体２２の裏面は、該リジッド基体２２の側面に沿うような形態で第６の接続電極２６ａ及び第７の接続電極２６ｂが形成されている。また、このリジッド基体２２の裏面には、はんだを介して第６の接続電極２６ａと第７の接続電極２６ｂとが互いに接触しないように、ソルダーレジスト等からなる保護膜２８ａ、２８ｂが端面に沿うような形態で形成されている。そして、第６及び第７の接続電極２６ａ、２６ｂで第３の導体部２６を形成している。

尚、リジッド基板９を形成する基板材料、すなわちリジッド基体２２は、剛性を有する材料を主体としていれば特に限定されるものではないが、通常はガラスエポキシ樹脂が好んで使用される。

図６は、図１のＡ−Ａ矢視図である。

すなわち、フレキシブル基板１０の第１〜第３の貫通孔１６〜１８には導電性接合剤としてのはんだ２９ａ〜２９ｃが充填され、かつ第１及び第２の接続電極１２ａ、１２ｂの表面ははんだ２９ａ〜２９ｃで覆われている。そして、フレキシブル基板１０とリジッド基板９とは、それぞれの面内ではんだ２９ａ〜２９ｃを介して電気的に接続されている。

このように形成された電子装置においては、電子部品３の第１及び第２の外部電極６ａ、６ｂがそれぞれはんだ２９ａ、２９ｃを介してフレキシブル基板１０の主導体部１３及び第２の接続電極１２ｂ、さらにはリジッド基板９の第３及び第５の接続電極２３ａ、２３ｃに電気的に接続され、電子部品３は、中間接続層４に実装される。

また、フレキシブル基板１０の副導体部１４は、はんだ２９ｂを介してリジッド基板９の第４の接続電極２３ｂに接続され、かつ金属皮膜２５ａを介して第６の接続電極２６ａに接続されている。

一方、フレキシブル基板１０の第２の接続電極１２ｂは、はんだ２９ｃを介してリジッド基板９の第５の接続電極２３ｃに接続され、かつ金属皮膜２５ｂを介して第７の接続電極２６ｂに接続されている。

そして、第６及び第７の接続電極２６ａ、２６ｂが、配線基板２の第１及び第２のランド電極１ａ、１ｂにはんだ接続され、これにより中間接続層４は配線基板２に実装されている。

このように構成された電子装置では、実装された電子部品３に定格以上の大電流が流れて該電子部品３が破損しても、ヒューズ部１５が溶断して回路がオープン状態になると共に、ヒューズ部１５はリジッド基板９の開口部２４の対向位置に形成されていることから、溶断時におけるヒューズ部１５からリジッド基板９への熱伝導を抑制することができ、これにより溶断時間の短縮化が可能となり、また、中間接続層４の発火を未然に防止することが可能となる。

また、特許文献２のような導体部材を架設する必要もなく、細くて短いヒューズ部の形成が可能である。

さらに、ヒューズ部１５をフレキシブル基板１０上に形成しているので、ヒューズをはんだ等を介して取り付ける必要もなく、したがってはんだの濡れ具合等の影響を受けることもなく、溶断特性のバラツキを抑制することができる。

また、フレキシブル基板１０に耐熱性が良好で薄層の材料、例えばポリイミド樹脂を使用することにより、ヒューズ部１５が溶断して発熱しても、配線基板２の発火や発煙、焼損等を効果的に防止することができる。

特に、電子部品３が、フレキシブル基板１０の対向面に配されているので、ヒューズ部１５が溶断しても、配線基板２には熱伝達し難くなり、電子部品３に大電流が流れて損傷しても配線基板２が損傷するのをより一層効果的に抑制することが可能となる。

さらに、中間接続層４は、金属皮膜２５ａ、２５ｂが端面に形成されているので、はんだ付けした場合に配線基板２と中間接続層４との接合状態が裾広がり状態となって、良好なフィレットを容易に形成することができ、良好な仕上がり状態を得ることができる。

次に、上記電子装置の製造方法を詳述する。

この種の電子装置は、生産性等から多数の電子部品を大判の基板上に実装し、斯かる大判の基板を縦横に切断して個片化し、多数の電子装置を効率良く得る多数個取り方式で作製される。

したがって、本実施の形態でも多数個取り方式で電子装置を得る方法を説明する。

図７は、本電子装置の製造方法の製造工程を示すフロー図である。

まず、ステップＳ１では、フレキシブル基板の集合体であるフレキ集合基板及び、リジッド基板の集合体であるリジッド集合基板をそれぞれ別々に作製する。

フレキ集合基板は、具体的には以下のような方法で作製することができる。

まず、ポリイミド樹脂等からなる大判のフレキシブル基体を用意する。このフレキシブル基体の厚みは、特に限定されるものではないが、個片化されたフレキシブル基板１０の熱拡散を抑制してヒューズ部１５の溶断を容易にする観点からは、極力薄層であるのが好ましく、１２．５〜２５μｍが好ましい。

そして、この大判のフレキシブル基体に対し、周知のフォトリソグラフィー技術を適用し、第１及び第２の接続電極１２ａ、１２ｂを一組とした第１の導体部１２をマトリックス状に複数作製する。次いで、ドリル等の穿孔機を使用し、各第１及び第２の接続電極１２ａ、１２ｂの内部に第１〜第３の貫通孔１６〜１８を作製し、さらに所定箇所にレーザ光を照射して一対の窓部１９ａ、１９ｂを作製する。この後、導電性接合剤としてのはんだの塗布領域が不必要に広がって第１の接続電極１２ａと第２の接続電極１２ｂとが電気的に接触しないように、所定箇所にソルダーレジスト等を塗布して乾燥させ、保護膜２０ａ、２０ｂを形成し、これによりフレキ集合基板を作製することができる。

また、リジッド集合基板は、以下のような方法で作製することができる。

まず、Ｃｕ等の金属薄膜が表裏両面に形成されたガラスエポキシ樹脂等の樹脂材料を主体とした大判のリジッド基体を用意する。リジッド基体の厚みは、特に限定されるものではなく、例えば０．２〜１．０ｍｍ程度の厚みを有するリジッド基体を使用することができる。

そして、この大判のリジッド基体に対し、所定位置をグラインダ等の研削具で加工し、金属皮膜２５ａ、２５ｂの形成部位にスリット状の開口部（以下「皮膜形成部位」という。）を形成する。次に、周知のフォトリソグラフィ技術を適用し、リジッド基体の表面に第３〜第５の接続電極２３ａ〜２３ｃを一組とした第２の導体部２３をマトリックス状に複数作製し、さらにリジッド基体２２の裏面に第６及び第７の接続電極２６ａ、２６ｂを一組とした第３の導体部２６をマトリックス状に複数作製する。次いで、ドリル等の穿孔機を使用し、大判のリジッド基体の所定箇所に開口部２４を貫設する。さらに、皮膜形成部位に電解めっきや無電解めっき等のめっき処理を施し、金属皮膜２５ａ、２５ｂとなるべき皮膜形成部位にＣｕ等の金属材料を充填する。この後、導電性接合剤としてのはんだの塗布領域が不必要に広がって第６の接続電極２６ａと第７の接続電極２６ｂとが電気的に接触しないように、所定箇所にソルダーレジスト等を塗布して乾燥させ、保護膜２８ａ、２８ｂを形成し、これによりリジッド集合基板を作製することができる。

このようにステップＳ１では、図８（ａ）に示すように、フレキ集合基板３０とリジッド集合基板３１を別々に作製する。尚、図８（ａ）では説明の都合上、フレキ集合基板３０は、第１及び第２の接続電極１２ａ、１２ｂと第１及び第３の貫通孔１６、１８のみを示し、リジッド集合基板３１は第３及び第４の接続電極２３ａ、２３ｂのみを示している。

次いで、ステップＳ２に進み、図８（ｂ）に示すように、リジッド集合基板３１上にフレキ集合基板３０を積層し、治具を使用して仮止めする。

そして、ステップＳ３に進み、図９（ａ）に示すように所定パターンのメタルマスク３２を使用し、スキージ３３を矢印Ｂ方向に稼働させてはんだをスクリーン印刷し、第１及び第３の貫通孔１６、１８にはんだ２９ａ、２９ｃを充填する。この図９（ａ）では第１及び第３の貫通孔１６、１８を含む第１及び第２の接続電極１２ａ、１２ｂ全域にはんだ２９ａ、２９ｃを塗布しているが、はんだ２９ａ、２９ｃは少なくとも第１及び第３の貫通孔１６、１８に充填されていればよい。

尚、図９（ａ）で省略した第２の貫通孔についても、スクリーン印刷によりはんだが充填されるのはいうまでもない。

次に、ステップＳ４に進み、図９（ｂ）に示すように、電子部品３をフレキ集合基板３０に載置し、続くステップＳ５では、図１０（ａ）に示すように、リフロー炉３４を通過させて加熱処理を行い、これにより電子部品３をフレキ集合基板３０上に実装する。

次に、ステップＳ６では、図１０（ｂ）に示すように、ダイシングソー等の切断機３５で縦横に切断し、個片化する。

次いで、ステップＳ７に進み、配線基板２のランド電極１ａ、１ｂ上にはんだ８ａ、８ｂを塗布し、再度リフロー炉を通過させながら加熱処理を行い、これにより、中間接続層４が配線基板２に実装され、電子装置が製造される。

このように本製造方法では、フレキシブル基板１０とリジッド基板９とを別々に作製し、電子部品実装時にフレキシブル基板１０とリジッド基板９との接合を同時に行うことにより、高価なリジッドフレキシブル基体を使用して中間接続層４を作製する必要がなくなり、低コストで所望のヒューズ機能を有する電子装置を製造することができる。

しかも、導電性接合剤を貫通孔に塗布し、該導電性接合剤を介して中間接続層内の電気的導通を確保していることから、めっき処理で導通ビアを作製する場合に比べ、一定のサイクルで繰り返し熱負荷が加えられても断線不良の発生を抑制することができ、良好な信頼性を有する電子装置を製造することができる。

すなわち、電子部品３と配線基板２との間に中間接続層４を介在させたタイプの電子装置では、電子部品３と配線基板２との間の電気的導通は、特許文献１のように、通常、中間接続層４内に導通ビアを設けることにより確保されていたが、斯かる導通ビアは孔径が極端に小さい上にめっき処理を施して行われることから、ビア内に均一かつ万遍なく金属材料を充填するのが困難であり、このため長時間一定のサイクルで熱負荷を繰り返し加えた場合、断線不良が生じやすく、信頼性に欠けるおそれがあった。

これに対し本製造方法では、スクリーン印刷等で第１〜第３の貫通孔１６〜１８にはんだを塗布しているので、第１〜第３の貫通孔１６〜１８の孔径を大きくすることができる上に、第１〜第３の貫通孔１６〜１８にはんだを均一に万遍なく高精度に充填することができ、長時間一定のサイクルで熱負荷を繰り返し加えられた場合であっても、断線不良の発生を抑制することができ、これにより良好な信頼性を確保できる電子装置を得ることができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのはいうまでもない。例えば、上記実施の形態では、ヒューズ部１５の近傍に一対の窓部１９ａ、１９ｂを設けているが、斯かる窓部を設けなくても、ヒューズ部１５はリジッド基板９の開口部２４の対向位置に形成されていることから、溶断時におけるヒューズ部１５からリジッド基板９への熱伝導を抑制することができ、これにより溶断時間の短縮化が可能となり、また、中間接続層４の発火を未然に防止することが可能となる。したがって、上記窓部を省略してもよい。

また、上記実施の形態では、導電性接合剤にはんだを使用しているが、その他の導電性接着剤であってもよいのはいうまでもない。

次に、本発明の実施例を具体的に説明する。

中間接続層に積層セラミックコンデンサを実装し、ヒートサイクル試験を行った。

(本発明試料の作製)

〔フレキシブル基板の作製〕

厚みが１８μｍの銅箔を表面に貼着した長さ８．４ｍｍ、幅６．２ｍｍ、厚み２５μｍのポリイミド製のフレキシブル基体を用意した。

次いで、このフレキシブル基体にフォトリソグラフィ技術を適用し、該フレキシブル基体の表面所定箇所に縦４，６ｍｍ、横１．６ｍｍの第１及び第２の接続電極を形成した。尚、前記第１の接続電極は、上述した図３に示すように、主導体部と副導体部との間に狭窄状のヒューズ部が形成されている。また、このヒューズ部は縦０．９ｍｍ、横０．３ｍｍとなるように形成した。

また、ヒューズ部の両側部分にレーザ光を照射し、縦０．７ｍｍ、横１．２ｍｍの一対の窓部を形成した。

次に、ドリルを使用し、第１及び第２の接続電極の内部に複数の貫通孔を穿設した。具体的には第１の接続電極の主導体部及び第２の接続電極については、略中央長手方向に連なるように直径１．５ｍｍの貫通孔３個を穿設し、また、第１の接続電極の副導体部の略中央部分に直径１．０ｍｍの１個の貫通孔を穿設した。

そして、最後にフレキシブル基体の表面所定箇所にソルダーレジストを塗布して乾燥させ、これによりフレキシブル基板を作製した。

〔リジッド基板の作製〕

Ｃｕ皮膜が両主面全域に形成された長さ８．４ｍｍ、幅６．２ｍｍ、厚み０．６ｍｍのガラスエポキシ樹脂を主体としたリジッド基体を用意した。

次に、このリジッド基体の表裏両面にフォトリソグラフィ技術を適用し、上述した図４及び図５に示すように、第３〜第７の接続電極を形成した。

また、リジッド基体の両側面にめっき処理を施し、厚みが３５μｍのＣｕ皮膜を形成した。次いで、ドリルを使用し、リジッド基体の略中央部に直径２．０ｍｍの開口部を貫設した。

そして、最後にリジッド基体の裏面所定箇所にソルダーレジストを塗布して乾燥させ、これによりリジッド基板を作製した。

〔積層セラミックコンデンサの実装〕

リジッド基板にフレキシブル基板を積層し、治具で仮止めし、この状態ではんだを使用してスクリーン印刷した。そして、フレキシブル基板上の貫通孔にはんだを塗布し、該貫通孔にはんだを充填した。尚、はんだの成分組成は、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕであった。

次いで、長さ５．７ｍｍ、幅５．０ｍｍ、厚み２．０ｍｍの積層セラミックコンデンサを用意し、該積層セラミックコンデンサをフレキシブル基板上に載置した。そして、これを最高温度２４５℃の温度に調整されたリフロー炉に通過させてはんだを熱硬化させ、これにより積層セラミックコンデンサが中間接続層に実装された本発明試料を得た。

（比較例試料の作製）

第１の接続電極の主導体部及び第２の接続電極のそれぞれの内部に孔径が０．３ｍｍの１個の貫通孔を穿設し、また、副導体部にも孔径が０．３ｍｍの１個の貫通孔を穿設し、電解めっきを施して各貫通孔にＣｕを充填し、導通ビアを形成した以外は、上述と同様の方法・手順で比較例試料を作製した。
〔信頼性評価〕

上述のようにして作製された本発明試料と比較例試料についてヒートサイクル試験を行い、信頼性を評価した。

すなわち、本発明試料及び比較例試料を各３０個ずつ用意し、まず、１５０℃で１時間放置し、次いで室温で２４時間放置した。

次いで、これら本発明試料及び比較例試料各３０個について、ヒートサイクル試験の前後におけるＥＳＲ（等価直列抵抗）を求めた。

すなわち、ケルビン・コンタクト・テスト・フィクスチャ（アジレントテクノロジー社製、１６０４４Ａ）を使用し、インピーダンスアナライザ（アジレントテクノロジー社製、４１９４Ａ）で１００Ｈｚ〜１０ＭＨｚの周波数帯域におけるインピーダンスを測定し、測定されたインピーダンスについて、本発明試料及び比較例試料各３０個の最小値の平均値を求め、ＥＳＲの初期値Ｘ１とした。

次に、本発明試料及び比較例試料各３０個について、１０℃／秒の降温速度で−５５℃まで冷却し、この−５５℃で３０分間保持し、次いで１０℃／秒の昇温速度で＋１２５℃まで加熱し、この＋１２５℃で３０分間保持するサイクルを１サイクルとし、このサイクルを１０００回繰り返し、ヒートサイクル試験を行った。

そして、上述と同様の方法でヒートサイクル試験後のＥＳＲＸ２を求めた。

次いで、数式（１）によりＥＳＲ変化率ΔＸを求めた。

ΔＸ＝｛（Ｘ２−Ｘ１）／Ｘ１｝×１００…（１）

その結果、ＥＳＲ変化率ΔＸは、比較例試料が約２０％であったのに対し、本発明試料は約５％と低く、中間接続層内での断線不良の発生を抑制することができる信頼性の良好な電子装置が得られることが確認された。

装置自体の大型化を招くこともなく、溶断特性の良好な所望のヒューズ機能を低コストで確保することができ、かつ良好な信頼性を有する電子装置を実現する。

１ａ、１ｂ ランド電極
２ 配線基板（基板）
３ 電子部品
４ 中間接続層
６ａ、６ｂ 第１、第２の外部電極
９ リジッド基板
１０ フレキシブル基板
１２ 第１の導体部
１２ａ、１２ｂ 第１、第２の接続電極
１５ ヒューズ部
１６〜１８ 貫通孔
１９ａ、１９ｂ 窓部
２３ａ〜２３ｃ 第３〜第５の接続電極
２４ 開口部
２５ａ、２５ｂ 金属皮膜
２６ 第３の導体部
２６ａ、２６ｂ 第６、第７の接続電極
２９ａ〜２９ｃ はんだ（導電性接合剤）

Claims (14)

1. ランド電極を有する基板と、該基板上に実装される電子部品とを備え、前記基板と前記電子部品とが電気的に接続された電子装置において、
   中間接続層が、前記基板と前記電子部品との間に介在されると共に、前記中間接続層は、剛性材料を主体としかつ開口部が形成されたリジッド基板と、屈曲性材料を主体とするフレキシブル基板とを有する積層構造とされ、
   前記フレキシブル基板の一方の主面に第１の導体部が形成されると共に、該第１の導体部は、互いに電気的に絶縁された第１及び第２の接続電極を有し、
   前記リジッド基板の一方の主面には第２の導体部が形成されると共に、該第２の導体部は、互いに電気的に絶縁された第３、第４、及び第５の接続電極を前記第４の接続電極を挟むような形態で有し、
   かつ、前記リジッド基板の他方の主面には第３の導体部が形成されると共に、該第３の導体部は、互いに電気的に絶縁された第６及び第７の接続電極を有し、
   前記フレキシブル基板は、前記第１の接続電極が、前記開口部の対向位置に狭窄状のヒューズ部を有し、
   前記フレキシブル基板と前記リジッド基板とは、前記電子部品と前記第４の接続電極とが前記ヒューズ部を介して直列接続となるようにそれぞれの面内で導電性接合剤を介して接合されていることを特徴とする電子装置。
2. 前記フレキシブル基板は、前記ヒューズ部の近傍に窓部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
3. 前記フレキシブル基板は、前記第１及び第２の接続電極内に貫通孔が形成されると共に、前記導電性接合剤が前記貫通孔に充填され、
   前記電子部品と前記フレキシブル基板との接合と、前記フレキシブル基板と前記リジッド基板との接合が同時になされていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子装置。
4. 金属皮膜が、前記中間接続層の側面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子装置。
5. 前記フレキシブル基板は、耐熱性樹脂材料を主体としていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子装置。
6. 前記フレキシブル基板は、薄層化されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子装置。
7. 前記導電性接合剤は、はんだ系材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電子装置。
8. 前記電子部品は、前記フレキシブル基板の対向面に配されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電子装置。
9. 剛性材料を主体とするリジッド基体と、屈曲性材料を主体とするフレキシブル基体とを準備する基体準備工程と、
   前記フレキシブル基体の一方の主面に狭窄状のヒューズ部を有する第１の接続電極と該第１の接続電極と電気的に絶縁された第２の接続電極とを一組とした第１の導体部を形成すると共に、前記第１及び第２の接続電極の内部に貫通孔を形成するフレキシブル基板作製工程と、
   前記リジッド基体の一方の主面に互いに電気的に絶縁された第３、第４、及び第５の接続電極を一組とした第２の導体部を前記第４の接続電極を挟むような形態で形成すると共に、前記リジッド基体の他方の主面に互いに電気的に絶縁された第６及び第７の接続電極を一組とした第３の導体部を形成し、さらに前記リジッド基体に開口部を形成するリジッド基板作製工程と、
   前記ヒューズ部が前記開口部と対向するように前記フレキシブル基板と前記リジッド基板とを積層した後、導電性接合剤を前記貫通孔に塗布する塗布工程と、
   電子部品を前記フレキシブル基板上に配して加熱処理し、前記電子部品と前記フレキシブル基板との接合、及び前記フレキシブル基板と前記リジッド基板との接合を同時に行う加熱工程とを含み、
   前記電子部品と前記第４の接続電極とを前記ヒューズ部を介して直列接続することを特徴とする電子装置の製造方法。
10. 前記塗布工程は、印刷法を使用して前記導電性接合剤を前記貫通孔に塗布することを特徴とする請求項９記載の電子装置の製造方法。
11. 前記フレキシブル基板と前記リジッド基板とが接合された中間接続層を基板上に配し、導電性接合剤を塗布して加熱処理を行い、前記中間接続層を基板実装することを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の電子装置の製造方法。
12. フレキシブル基板作製工程は、前記ヒューズ部の近傍に窓部を形成することを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
13. 前記リジッド基板作製工程は、前記リジッド基体の側面に金属皮膜を形成することを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
14. 前記導電性接合剤は、はんだ系材料であることを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれかに記載の電子装置の製造方法。

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