JP7290442B2 - 回路部品 - Google Patents

Description

本発明は、回路部品に関する。

近年、三次元成形回路部品（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と金属製の放熱部材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パターンを形成している。

また、ＭＩＤではなく平面上に回路パターンが形成された回路部品であるが、特許文献２及び３には、金属製の放熱部材をベース基材として用いた回路部品が開示されている。金属製のベース基材と、回路パターンを形成する配線とを絶縁するために、特許文献２では、これらの間にアルマイト層を設けることが提案され、特許文献３でも、アルマイト層を含む種々のセラミック層を設けることが提案されている。

特許第３４４３８７２号公報 特開２０１７‐２７９９３号公報 特許第４８８０３５８号公報

しかし、陽極酸化皮膜であるアルマイト層は、ポーラスな構造を有し、封孔処理を施しても、硬くて脆く、衝撃強度が低い。このため、回路部品の製造工程において、振動等の衝撃が与えられると、アルマイト層にクラック（割れ）が生じる虞がある。回路パターンを形成する配線と、金属製ベース基材との間のアルマイト層にクラックが発生すると、配線と、金属製ベース基材とを十分に絶縁できず、これらが短絡する虞があり、回路部品の信頼性が低下する。

本発明は、これらの課題を解決するものであり、高い放熱性を有すると共に、信頼性の高い回路部品を提供する。

本発明に従えば、回路部品であって、厚肉部及び薄肉部を有する金属部と、前記金属部上に形成されている陽極酸化皮膜と、前記陽極酸化皮膜を介して、前記厚肉部上に形成されている樹脂部と、前記陽極酸化皮膜及び前記樹脂部を介して、前記厚肉部上に形成されているメッキ膜を含む回路パターンと、前記陽極酸化皮膜及び前記樹脂部を介して、前記厚肉部上に実装され、前記回路パターンと電気的に接続する実装部品と、を含む回路部品が提供される。

前記メッキ膜が、前記樹脂部上に形成された溝に形成されていてもよい。前記金属部の厚肉部は、前記薄肉部の第１面から、第１面と交差する所定方向に離れて配置される第２面を有し、前記金属部の第２面上に、前記回路パターンが形成されていてもよい。第１面が平面を含み、前記所定方向が前記平面に垂直な方向であってもよい。前記所定方向における、前記厚肉部の厚さが１ｍｍ～３０ｍｍであってもよい。前記所定方向において、前記厚肉部の厚さが、前記薄肉部の厚さの最小値の１．１倍～３倍であってもよい。

前記薄肉部の第１面から、第２面を含む前記厚肉部の一部である突出部が突出していてもよい。前記突出部は、前記薄肉部の第１面と、前記厚肉部の第２面とを連結する第３面を有し、第３面上に形成されている前記樹脂部の厚さが、第２面上に形成されている前記樹脂部の厚さより大きくてもよい。第２面が曲面を含んでもよい。

前記薄肉部が、前記厚肉部の周囲を囲んでいてもよい。前記金属部の前記薄肉部が板状体であってもよい。前記金属部がアルミニウム又はアルミニウム合金であり、前記陽極酸化皮膜がアルマイトであってもよい。前記陽極酸化皮膜の膜厚が１０μｍ～６０μｍであってもよい。前記回路パターンが立体的な回路パターンであってもよい。

本発明の回路部品は、高い放熱性及び信頼性を有する。

図１Ａは、実施形態の回路部品の上面模式図である。 図１Ｂは、図１ＡのＩＢ‐ＩＢ線断面模式図である。 図２は、実施形態の回路部品の製造方法を説明するフローチャートである。 図３Ａは、実施形態の回路部品の製造方法を説明する図である。 図３Ｂは、実施形態の回路部品の製造方法を説明する図である。 図３Ｃは、実施形態の回路部品の製造方法を説明する図である。 図３Ｄは、実施形態の回路部品の製造方法を説明する図である。 図３Ｅは、実施形態の回路部品の製造方法を説明する図である。 図３Ｆは、実施形態の回路部品の製造方法を説明する図である。 図４は、変形例１の回路部品の断面模式図である。 図５は、変形例２の回路部品の断面模式図である。 図６は、変形例３の回路部品の断面模式図である。 図７は、変形例４の回路部品の断面模式図である。 図８は、変形例５の回路部品の断面模式図である。

［回路部品］
図１Ａ及び図１Ｂに示す、本実施形態の回路部品１００について説明する。回路部品１００は、金属部５０と、金属部５０上に形成されている陽極酸化皮膜６０と、陽極酸化皮膜６０上に形成されている樹脂部１０と、樹脂部１０上に形成されるメッキ膜２１を含む回路パターン２０と、樹脂部１０上に実装され、回路パターン２０（メッキ膜２１）と電気的に接続する実装部品３０とを含む。

金属部５０は、薄肉部５１と、厚肉部５２とを有する。薄肉部５１は板状体であり、厚肉部５２は、薄肉部５１より厚さの厚い板状体である。即ち、金属部５０は、厚さが一定でない（厚さが変動している）板状体である。厚肉部５２上には、陽極酸化皮膜６０及び樹脂部１０を介して、メッキ膜２１を含む回路パターン２０が形成され、実装部品３０が実装されている。一方、薄肉部５１上には、回路パターン２０は形成されておらず、実装部品３０は実装されていない。

厚肉部５２は、薄肉部５１の第１面５１ａから、図１Ｂに矢印で示す、第１面５１ａと交差する所定方向に離れて配置される第２面５２ａを有する。回路パターン２０は、陽極酸化皮膜６０及び樹脂部１０を介して、第２面５２ａ上に形成されている。薄肉部５１の第１面５１ａは、板状体である薄肉部５１の一方の面であり、平面を含んでもよい。所定方向は、第１面５１ａの平面に垂直な方向であってもよい。所定方向において、厚肉部５２の厚さＴは、薄肉部５１の厚さｔより厚い。

薄肉部５１は、厚肉部５２の周囲を囲んで配置されている。板状体である薄肉部５１の一方の面（第１面５１ａ）から、厚肉部５２の一部である突出部５２ｂが突出している。突出部５２ｂは、第２面５２ａと、第２面５２ａと第１面５１ａとを連結する第３面５２ｃを有する。即ち、薄肉部５１の第１面５１ａと、厚肉部５２（突出部５２ｂ）の第２面５２ａとの間には、段差（第３面５２ｃ）が形成されている。第２面５２ａは、第２面５２ａに対して傾いている第３面５２ｃにより周囲を囲まれている。

本実施形態では、第１面５１ａ及び第２面５２ａは平面であり、略平行である。また、本実施形態では、第３面５２ｃは平面であり、第１面５１ａ及び第２面５２ａに対して略垂直である

金属部５０に用いる金属は、陽極酸化が可能な金属であれば、特に限定されない。陽極酸化とは、金属を陽極として電解質溶液中で通電し、金属の表面に酸化皮膜を形成する方法である。陽極酸化が可能な金属としては、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、マグネシウム等が挙げられる。中でも、放熱性が高く、絶縁性や耐食性の高い陽極酸化皮膜を形成できるアルミニウムおよびアルミニウム合金が好ましい。

所定方向における、厚肉部５２の厚さ（Ｔ）は、例えば、１ｍｍ～３０ｍｍであり、好ましくは、２ｍｍ～１０ｍｍであり、より好ましくは、４ｍｍ～６ｍｍである。厚肉部５２の厚さ（Ｔ）が上記範囲内であれば、厚肉部５２上に形成される陽極酸化皮膜６０に応力が発生し難くなり、陽極酸化皮膜６０でのクラックの発生を抑制できる。同様に、陽極酸化皮膜６０でのクラック発生を抑制する観点から、所定方向において、厚肉部５２の厚さ（Ｔ）は、薄肉部５１の厚さ（ｔ）の最小値の、例えば、１．１倍～３倍であり、好ましくは、１．２倍～３倍である。また、薄肉部５１の厚さ（ｔ）は、回路部品１００の軽量化の観点から、例えば、０．１ｍｍ～５ｍｍであり、好ましくは、１ｍｍ～３ｍｍである。本実施形態の金属部５０において、厚肉部５２の厚さ（Ｔ）及び薄肉部５１の厚さ（ｔ）は、それぞれ、ほぼ一定であるが、これらは、変動していてもよい。厚肉部５２の厚さ（Ｔ）及び薄肉部５１の厚さ（ｔ）が変動する場合、厚肉部５２の厚さ（Ｔ）及び薄肉部５１の厚さ（ｔ）は、それぞれ、上述した範囲内で変動していることが好ましい。

陽極酸化皮膜６０は、金属部５０と回路パターン２０のメッキ膜２１とを絶縁する観点から、少なくとも、回路パターン２０が形成されている金属部５０の第２面５２ａ上に形成される。第２面５２ａ上に形成されていれば、陽極酸化皮膜６０は、金属部５０表面の一部のみに形成されていてもよいし、全面に形成されていてもよい。製造工程（金属部５０の陽極酸化）の簡素化の観点からは、陽極酸化皮膜６０は、金属部５０の全面に形成されていることが好ましい。本実施形態では、陽極酸化皮膜６０は、金属部５０の全面に形成されており、金属部５０の第１面５１ａ上に形成される第１部６１、第２面５２ａ上に形成される第２部６２、及び第３面５２ｃ上に形成される第３部６３を有する。第２部６２上には、樹脂部１０を介して、回路パターン２０が形成される。第２部６２は、第３部６３により周囲を囲まれている。第２部６２と、第１部６１との間に、第３部６３が存在する。

陽極酸化皮膜６０は、上述のように、金属部５０を陽極酸化することで形成される。したがって、陽極酸化皮膜６０の材料は、金属部５０の材料（金属）に依存する。例えば、金属５０が、アルミニウム又はアルミニウム合金の場合、陽極酸化皮膜６０は、アルマイトである。

陽極酸化皮膜６０の第２部６２の膜厚は、例えば、１０～１００μｍであり、好ましくは、１０μｍ～６０μである。陽極酸化皮膜６０の第２部６２の膜厚が大きすぎるとクラックが発生し易くなり、膜厚が小さすぎると、金属部５０とメッキ膜２１との絶縁を確保し難くなる。第２部６２の膜厚が上記範囲内であれば、クラックの発生を抑制しつつ、十分な絶縁性を担保できる。また、陽極酸化皮膜６０の第３部６３の膜厚は、第２部６２の膜厚よりも薄い。

樹脂部１０は、陽極酸化皮膜６０を介して、厚肉部５２上に形成されている。金属部５０とメッキ膜２１とを絶縁する観点から、樹脂部１０は、少なくとも、回路パターン２０が形成されている、厚肉部５２の第２面５２ａ上に形成される。第２面５２ａ上に形成されていれば、樹脂部１０は、厚肉部５２の一部にのみに形成されてもよいし、厚肉部５２の全面に形成されてもよい。本実施形態の樹脂部１０は、厚肉部５２の第２面５２ａ上に形成されている回路形成部１１と、第３面５２ｃ上に形成されている側部１２を有する。回路形成部１１と側部１２とは連続して形成され、突出部５２ｂを覆っている。回路形成部１１の周囲には、側部１２が配置されている。側部１２の端部は、金属部５０の薄肉部５１の第１面５１ａに接触している。

本実施形態では、実装部品３０がハンダ付けにより樹脂部１０に実装される。このため、樹脂部１０が含む樹脂は、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。樹脂部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。

樹脂部１０が含む樹脂は、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂である。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、中でも、薄肉成形が容易であるＬＣＰが好ましい。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。

本実施形態の樹脂部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のフィラー、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、５μｍ～１００μｍが好ましい。絶縁性熱伝導フィラーは、樹脂部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。

樹脂部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、樹脂部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。

樹脂部１０の回路形成部１１の厚さは、成形性の観点からは厚い方が好ましく、放熱性及びコストの観点からは薄い方が好ましい。回路形成部１１の厚さは、例えば、２０μｍ～２００μｍであり、好ましくは、４０μｍ～１５０μｍである。回路形成部１１の厚さは、第２面５２ａが平面を含む場合は、例えば、その平面に垂直な方向の厚さである。また、第２面５２ａが曲面を含む場合は、例えば、回路形成部１１に実装される実装部品３０の底面（実装したとき、回路形成部１１の表面１１ａに対向する面）に垂直な方向の厚さである。また、回路形成部１１の厚さが一定でなく、変動している場合は、回路形成部１１の厚さは、上記範囲内で変動していることが好ましい。また、側部１２の厚さは、回路形成部１１の厚さより大きい。側部１２の厚さは、バリの発生を抑制する観点からは、５０μｍ以上が好ましい。側部１２の厚さは、例えば、第３面５２ｃに垂直な方向の厚さである。

回路パターン２０はメッキ膜２１を含み、回路形成部１１上に形成されている。即ち、回路パターン２０は、陽極酸化皮膜６０及び樹脂部１０を介して、厚肉部５２上に形成されている。回路形成部１１の表面１１ａには、溝（凹部）１１ｂが形成されており、回路パターン２０は溝１１ｂに形成されている。溝１１ｂは、例えば、レーザー光を回路形成部１１の表面１１ａに照射して形成でき、溝１１ｂ内は粗化されている。これにより、回路パターン２０を構成するメッキ膜２１と樹脂部１０（回路形成部１１）との密着強度が向上する。

回路パターン２０は、絶縁体である樹脂部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。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。

実装部品３０は、陽極酸化皮膜６０及び樹脂部１０を介して、厚肉部５２上に実装され、回路パターン２０と電気的に接続されている。実装部品３０は、厚肉部５２の第２面５２ａ上に形成されている樹脂部１０（回路形成部１１）の表面１１ａに実装されている。実装部品３０としては、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。本実施形態では、実装部品３０としてＬＥＤを用いる。実装部品３０の実装方法は特に限定されず、例えば、汎用のハンダにより実装されている。

［回路部品の製造方法］
図２に示すフローチャートに従って、図３Ａ～図３Ｆに示す本実施形態の回路部品１００の製造方法について説明する。

まず、金属部５０を陽極酸化する。これにより、金属部５０上に陽極酸化皮膜６０を形成する（図２のステップＳ１、図３Ｂ）。本実施形態では、回路パターン２０が形成される金属部５０の第２面５２ａを電極に対向させて配置して、陽極酸化を行う。これにより、金属部５０の第２面５２ａ上に均一な陽極酸化皮膜６０（第２部６２）が形成される。一方、陽極酸化において電極と対向していない面、即ち、金属部５０の第２面５２ａに対して傾いている面、例えば、金属部５０の第３面５２ｃ上には、不均一で薄い陽極酸化皮膜６０（第３部６３）が形成される。したがって、第３部６３の膜厚は、第２部６２の膜厚よりも薄い。

次に、陽極酸化皮膜６０上に樹脂部１０を形成する（図２のステップＳ２）。例えば、樹脂部１０はインサート成形（一体成形）によって形成してもよい。具体的には、陽極酸化皮膜６０が形成された金属部５０を先に金型内に配置し、その金型の空き部分に樹脂材料を充填する。これにより、陽極酸化皮膜６０が形成された金属部５０と、樹脂部１０とが一体に成形される。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。このように、樹脂部１０と、その表面に陽極酸化皮膜６０が形成された金属部５０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５０と樹脂部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、樹脂部１０の成形時に金属部５０と接合する方法（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。

本実施形態では、図３Ｃに示すように、インサート成形により、突出部５２ｂ上に樹脂部１０を成形する。まず、金属部５０の薄肉部５１の第１面５１ａに金型７０を突き当てる。これにより、金型７０と金属部５０との間に、樹脂部１０に対応する空き領域（キャビティ）を形成し、そこに樹脂を充填して樹脂部１０を成形する。

次に、樹脂部１０の回路形成部１１の表面１１ａに、メッキ膜２１を含む回路パターン２０を形成する（図２のステップＳ３、図３Ｅ及び図３Ｆ）。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、回路形成部１１の表面１１ａの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樹脂部１０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、国際公開第２０１６／０１３４６４号、国際公開第２０１７／１５４４７０号又は国際公開第２０１８／１３１４９２号に開示されている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、回路形成部１１の表面１１ａ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回路形成部１１の表面１１ａ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、表面１１ａが切削されるため、表面１１ａ上に溝（レーザー描画部分）１１ｂが形成される（図３Ｅ）。次に、レーザー描画した表面１１ａ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（溝）１１ｂ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（溝）１１ｂ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３Ｆ）。

触媒活性妨害層は、無電解メッキ触媒の触媒活性を妨げる（妨害する）触媒活性妨害剤（触媒失活剤）を含む。触媒活性妨害（触媒失活剤）は、特に限定されないが、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。これらは、触媒失活能力に優れ、また、ポリマーであるので、バインダ樹脂を用いずに、触媒活性妨害層を形成できる。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、例えば、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、樹脂部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部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。

次に、樹脂部１０の回路形成部１１の表面１１ａに実装部品３０を実装する（図２のステップＳ４）。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る。例えば、メッキ膜２１上に常温のハンダと実装部品３０とを配置して高温のリフロー炉に通過させるハンダリフロー法、又はレーザー光を樹脂部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を樹脂部１０にハンダ付けしてもよい。

以上説明した本実施形態の回路部品１００は、例えば、以下の作用効果を示す。回路部品１００では、回路パターン２０及び実装部品３０が、陽極酸化皮膜６０及び樹脂部１０を介して、金属部５０上に配置されている。この構造により、回路パターン２０と金属部５０とを陽極酸化皮膜６０及び樹脂部１０によって絶縁させつつ、実装部品３０の発する熱を伝熱性の高い金属部５０へ逃がすことができる。即ち、回路部品１００は高い放熱性を有する。また、ＬＥＤは発光面とは反対側の背面から発熱する。実装部品３０がＬＥＤである場合、本実施形態の回路部品１００は、ＬＥＤの背面側に放熱部材となる金属部５０が配置されるため、ＬＥＤの発する熱を効率的に放熱できる。また、陽極酸化皮膜６０は、樹脂部１０よりもレーザー光により切削され難い。このため、レーザー光により溝１１ｂを形成する場合、溝１１ｂが陽極酸化皮膜６０を貫通して金属部５０に達することを防止でき、回路パターン２０（メッキ膜２１）と金属部５０との絶縁を保持できる。したがって、陽極酸化皮膜６０を設けることで、樹脂部１０の厚さを薄くでき、回路部品１００の放熱性を更に向上させることができる。

本実施形態の回路部品１００では、回路パターン２０は、金属部５０の厚肉部５２上に形成される。厚肉部５２は厚さが厚いため、その表面（第２面５２ａ）上に形成された陽極酸化皮膜６０（第２部６２）に応力が発生し難い。このため、外部から振動等の衝撃が加えられても、陽極酸化皮膜６０の第２部６２にはクラックが生じ難い。これにより、第２部６２上に形成される回路パターン２０のメッキ膜２１と、金属部５０（厚肉部５２）との短絡が防止され、回路部品１００の信頼性が確保できる。特に、樹脂部１０の成形時には、金属部５０への圧力が上昇し、陽極酸化皮膜６０へ負荷がかかる虞がある。また、レーザー光照射による溝１１ｂの形成時には、陽極酸化皮膜６０に熱衝撃が加わる虞がある。これらの回路部品１００の製造過程においても、厚肉部５２は厚さが厚いため、第２面５２ａ上に形成された陽極酸化皮膜６０（第２部６２）でのクラック発生を抑制でき、回路部品１００の信頼性を確保できる。

本実施形態の回路部品１００では、金属部５０は、薄肉部５１と、厚肉部５２とを有する。金属部５０全体の厚さを厚くすることによっても、陽極酸化皮膜６０のクラック発生を抑制できるが、重量が増加し軽量化の妨げとなる。本実施形態では、回路パターン２０か形成される厚肉部５２と共に、薄肉部５１を設けることで、回路部品１００の信頼性確保と共に、回路部品１００の軽量化が実現できる。

また、本実施形態の回路部品１００の樹脂部１０では、回路形成部１１の周囲に側部１１が配置されており、側部１１の厚さは回路形成部１１の厚さより厚い。放熱性向上の観点から回路形成部１１の厚さは薄い方が好ましいが、樹脂部１０を成形するとき、厚さが薄いと溶融樹脂の流動末端部にバリが発生する虞がある。本実施形態では、樹脂部１０の端部に比較的厚さの厚い側部１１を配置することで、成形時の溶融樹脂の流動が安定し、流動末端部でのバリの発生を抑制できる。

また、本実施形態の回路部品１００の陽極酸化皮膜６０では、その上に回路パターン２０が形成される第２部６２と、薄肉部５１上に形成されている第１部６１との間に、第３部６３が存在する。そして、第３部６３の膜厚は、第２部６２の膜厚よりも薄い。金属部５０において、厚肉部５２と比較して、薄肉部５１は剛性が弱いため撓みやすく、その上に形成される陽極酸化皮膜６０（例えば、第１部６１）は、クラックが発生し易い。本実施形態の陽極酸化皮膜６０では、第１部６１と、第２部６２との間に、第３部６３が存在し、第３部６３の膜厚は比較的薄く、不均一である。このため、第１部６１にクラックが発生しても、第３部６３を越えて第２部６２にクラックが伝搬し難い。これにより、回路パターンが形成される第２部６２にクラックが発生することを抑制でき、回路部品１００の信頼性が確保できる。特に、樹脂部１０を成形するとき、図３Ｃに示すように、金属部５０の薄肉部５１の第１面５１ａに金型７０を突き当てる場合、第１面５１ａ上の陽極酸化皮膜６０（第１部６１）にクラックが発生する虞がある。この場合も、第３部６３が存在することで、回路パターンが形成される第２部６２にクラックが発生する（伝搬する）ことを抑制できる。

本実施形態の回路部品１００の製造方法では、図３Ｃに示すように、金属部５０の薄肉部５１の第１面５１ａに、金型７０を突き当てて、樹脂部１０を成形する。そして、金型７０を突き当てる場所は、厚肉部５２の突出部５２ｂの近傍である。金型７０を厚肉部５２の第２面５２ａではなく、薄肉部５１の第１面５１ａに突き当てることで、回路パターン２０を形成可能な領域を広く取ることができる。また、剛性の低い薄肉部５１に金型７０を突き当てると、金属部５０が撓み易いが、本実施形態では、剛性の高い厚肉部５２（突出部５２ｂ）の近傍に金型７０を突き当てることで、金属部５０の撓みを抑制し、陽極酸化皮膜６０でのクラックの発生を抑制できる。

［変形例１～５］
以下に図４～図８に示す変形例１～５について説明する。変形例１～５の回路部品１１０、１２０、１３０、１４０及び１５０では、上述した図１Ａ及び図１Ｂに示す回路部品１００の金属部５０とは、異なる形状の金属部５０を用いている。しかし、変形例１～５の金属部５０は、上述した実施形態と同様に、薄肉部５１と、厚肉部５２とを有する。これにより、変形例１～５の回路部品１１０、１２０、１３０、１４０及び１５０は、実施形態の回路部品１００と同様に、回路パターン２０が形成されている、第２面５２ａ上の陽極酸化皮膜６０（第２部６２）でのクラック発生を抑制でき、信頼性を確保できる。尚、図４～図８において、図１Ａ及び図１Ｂに示す回路部品１００と同様の構成要素については、同一の参照番号を用いている。

図１Ａ及び図１Ｂに示す回路部品１００の金属部５０では、突出部５２ｂが、薄肉部５１の第１面５１ａの中央付近から突出しているが、本実施形態はこれに限定されない。図４に示す変形例１の回路部品１１０では、突出部５２ｂは、薄肉部５１の第１面５１ａの端部から突出している。したがって、回路部品１１０では、薄肉部５１は、厚肉部５２の周囲を囲んで配置されていない。

図１Ａ及び図１Ｂに示す回路部品１００の金属部５０では、第２面５２ａは、第１面５１ａと平行な平面であるが、本実施形態はこれに限定されない。図５に示す変形例２の回路部品１２０では、第２面５２ａが曲面である。図６に示す変形例３の回路部品１３０では、第２面５２ａが第１面５１ａに対して傾いている。更に、本実施形態の金属部５０の第２面５２ａは複数の面から構成されてもよい。

尚、回路パターン２０が、金属部５０の複数の面に亘って、又は金属部５０の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いる場合、このような立体的な回路パターン２０を有する回路部品は、三次元成形回路部品（ＭＩＤ）である。したがって、図５に示す変形例２の回路部品１２０はＭＩＤである。

図１Ａ及び図１Ｂに示す回路部品１００の金属部５０では、回路パターン２０が形成される第２面５２ａは、突出部５２ｂを形成する面の１つであるが、本実施形態はこれに限定されない。図７及び図８に、それぞれ、示す変形例４及び５の回路部品１４０及び１５０では、回路パターン２０が形成される第２面５２ａは、突出部５２ｂを形成していない。金属部５０において、第２面５２ａは、突出部５２ｂに対向する面（反対側の面）である。尚、回路部品１４０及び１５０において、第２面５２ａは、薄肉部５１の第１面５１ａから、所定方向に離れて配置されている。

以上説明したように、本実施形態の回路部品１００の金属部５０は、薄肉部５１と、厚肉部５２とを有していれば、その形状は特に限定されず、回路部品１００の用途に合わせて様々な形状とすることができる。また、金属部５０は、複数の薄肉部５１と、複数の厚肉部５２とを組み合わせた形状であってよいし、１つの薄肉部５１に複数の厚肉部５２を組み合わせた形状であってもよいし、又は、１つの厚肉部５２に複数の薄肉部５１を組み合わせた形状であってもよい。

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。

［回路部品の製造］
本実施例では、実施形態で説明した図１Ａ及び図１Ｂに示す回路部品１００を製造した。

（１）金属部の陽極酸化
図３Ａに示す金属部５０として、アルミニウム板（Ａ１０５０、アルミニウム成分：９９％以上、６ｃｍ×８ｃｍ）を用意した。厚肉部５２の厚さ（Ｔ）は、６ｍｍであり、薄肉部５１の厚さ（ｔ）は、４ｍｍであった。したがって、厚肉部５２の厚さ（Ｔ）は、薄肉部の厚さ（ｔ）の最小値の１．５倍である。また、第２面５２ａの大きさは、４ｃｍ×４ｃｍであった。アルミニウム板に、脱脂及び化学エッチングを施した後、硬質アルマイト処理を行った（東亜電化、ＴＡＦ－ＴＲ）。これにより、図３Ｂに示すように、陽極酸化皮膜６０が形成された。第２面５２ａ上に形成された陽極酸化皮膜６０（第２部６２）の膜厚は、５０μｍであった。

（２）樹脂部の形成
次に、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂（熱伝導率：１Ｗ／ｍ・Ｋ）を用い、汎用の成形機により、樹脂部１０をインサート成形（トランスファー成形）した。このとき、図３Ｃに示すように、金属部５０の薄肉部５１の第１面５１ａに金型７０を突き当てて、金型７０と金属部５０との間に、樹脂部１０に対応する空き領域（キャビティ）を形成した。樹脂部１０の回路形成部１１の厚さは、５０μｍであり、側部１２の厚さは、３００μｍであった。本実施例において、これ以降、金属部５０上に、陽極酸化皮膜６０及び樹脂部１０を形成したものを回路部品１００の「基材」と記載する。

（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、樹脂部１０上にメッキ膜２１により形成される回路パターン２０を形成した。

（ａ）触媒活性妨害層の形成
樹脂部１０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。式（１）で表されるハイパーブランチポリマーは、国際公開第２０１８／１３１４９２号に開示される方法により合成した。式（１）において、Ｒ^０はビニル基又はエチル基である。

合成したハイパーブランチポリマーの分子量をＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）で測定した。分子量は、数平均分子量（Ｍｎ）＝９,９４６、重量平均分子量（Ｍｗ）＝２４,７９２であり、ハイパーブランチ構造独特の数平均分子量（Ｍｎ）と重量平均分子量（Ｍｗ）とが大きく異なった値であった。

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、基材を５秒間浸漬し、その後、１００℃乾燥機中で１０分間乾燥した。これにより、基材の表面に触媒活性妨害層を形成した。触媒活性妨害層の厚さは、１００ｎｍであった。

（ｂ）レーザー描画
図３Ｅに示すように、触媒活性妨害層（不図示）を形成した後、樹脂部１０の表面１１ａに、３Ｄレーザー加工機（キーエンス製、ＭＤ－９９００）を用いて、回路パターン２０に対応する部分をレーザー光照射（レーザー描画、レーザー切削）した。これにより、表面１１ａ上に、深さ２０μｍ～４０μｍの溝１１ｂが形成された。

（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）に基材を５分間浸漬した。その後、基材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、基材を１０分間浸漬した。樹脂部１０上のレーザー描画部分（溝１１ｂ）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。

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２０μｍ、電解金メッキ膜０．１μｍを、この順に積層し、回路パターン２０を形成した。

（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、３．０ｍｍ×２．０ｍｍ×高さ０．７ｍｍ）を用いた。まず、実装部品３０を回路パターン２０と電気的に接続可能な位置に、常温のハンダを介して配置した。次に、ＬＥＤを配置した基材をリフロー炉に通した（ハンダリフロー）。リフロー炉内で基材は加熱され、基材の最高到達温度は２４０℃～２６０℃となり、基材が最高到達温度で加熱された時間は約１分であった。ハンダにより、実装部品３０は樹脂部１０に実装され、図１Ａ及び図１Ｂに示す本実施例の回路部品１００を得た。

［回路部品の評価］
実施例で製造した回路部品１００について、以下の評価を行った。

（１）放熱性
製造した回路部品１００に一定電流（８００ｍＡ）を流し、３個のＬＥＤ３０を点灯させた。点灯してから１時間後のＬＥＤ３０の端部に熱電対を接着させ、ＬＥＤの温度を測定した。３個のＬＥＤ３０の平均温度は８０℃であり、目標値の１００℃以下であった。これにより、回路部品１００が、高い放熱性を有することが確認できた。

（２）絶縁性
＜評価１＞
回路部品１００の金属部５０の断面を観察した。その結果、樹脂部１０のインサート成形において、金型７０を突き当てた薄肉部５１の第１面５１ａ上の陽極酸化皮膜６０（第１部６１）に、クラック（割れ）が確認された。しかし、第１部６１で発生したクラックは、第３部６３を越えて、第２部６２へ伝搬していなかった。即ち、回路パターンが形成されている、厚肉部５２の第２面５２ａ上の陽極酸化皮膜６０（第２部６２）にクラックは発生していなかった。次に、金属部５０の第２面５２ａにおいて、回路パターン２０が形成されている領域の外側の樹脂部１０（回路形成部１１）及び陽極酸化皮膜６０（第２部６２）をドリルで切削して、金属部５０（厚肉部５２）のアルミニウムを露出させた。５００Ｖの電圧をメッキパターン２０のメッキ膜２１と、露出させたアルミニウムとの間に印加し、金属部５０とメッキ膜２１との間の絶縁性を評価した。金属部５０とメッキ膜２１との間の抵抗値は、１００００ＭΩと目標の５０００ＭΩよりも高かった。これから、回路部品１００において、金属部５０とメッキ膜２１とは、十分に絶縁されていることが確認できた。

＜評価２＞
薄肉部５１の第１面５１ａから、第１面５１ａと対向する面（反対の面）に向ってドリルで貫通孔を開け、回路部品１００を他の部材にネジ止めした。この結果、第１面５１ａ上の陽極酸化皮膜６０（第１部６１）において、貫通孔の周囲にクラックが発生した。しかし、第１部６１で発生したクラックは、第３部６３を越えて、第２部６２へ伝搬しなかった。次に、他部材にネジ止めした回路部品１００において、評価１と同様の方法により、金属部５０とメッキ膜２１との間の絶縁性を評価した。金属部５０とメッキ膜２１との間の抵抗値は、評価１の結果と同様であった。即ち、金属部５０とメッキ膜２１との間の抵抗値は、貫通孔を開ける前の１００００ＭΩから低下していなかった。これから、物理的衝撃を加えた場合でも、回路パターン２０のメッキ膜２１と、金属部５０との短絡が防止され、回路部品１００の信頼性が確保できることが確認できた。

本発明の回路部品は、放熱性及び信頼性が高い。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 樹脂部
２０ 回路パターン
２１ メッキ膜
３０ 実装部品
５０ 金属部
５１ 薄肉部
５２ 厚肉部
６０ 陽極酸化皮膜
１００ 回路部品

Claims (13)

1. 回路部品であって、
   厚肉部及び薄肉部を有する金属部と、
   前記金属部上に形成されている陽極酸化皮膜と、
   前記陽極酸化皮膜を介して、前記厚肉部上に形成されている樹脂部と、
   前記陽極酸化皮膜及び前記樹脂部を介して、前記厚肉部上に形成されているメッキ膜を含む回路パターンと、
   前記陽極酸化皮膜及び前記樹脂部を介して、前記厚肉部上に実装され、前記回路パターンと電気的に接続する実装部品と、を含み、
   前記金属部の厚肉部は、前記薄肉部の第１面から、第１面と交差する所定方向に離れて配置される第２面を有し、
   前記金属部の第２面上に、前記回路パターンが形成されており、
   前記薄肉部の第１面から、第２面を含む前記厚肉部の一部である突出部が突出しており、
   前記突出部は、前記薄肉部の第１面と、前記厚肉部の第２面とを連結する第３面を有し、
   第３面上に形成されている前記樹脂部の厚さが、第２面上に形成されている前記樹脂部の厚さより大きい、回路部品。
2. 第２面が曲面を含む、請求項１に記載の回路部品。
3. 回路部品であって、
   厚肉部及び薄肉部を有する金属部と、
   前記金属部上に形成されている陽極酸化皮膜と、
   前記陽極酸化皮膜を介して、前記厚肉部上に形成されている樹脂部と、
   前記陽極酸化皮膜及び前記樹脂部を介して、前記厚肉部上に形成されているメッキ膜を含む回路パターンと、
   前記陽極酸化皮膜及び前記樹脂部を介して、前記厚肉部上に実装され、前記回路パターンと電気的に接続する実装部品と、を含み、
   前記金属部の厚肉部は、前記薄肉部の第１面から、第１面と交差する所定方向に離れて配置される第２面を有し、
   前記金属部の第２面上に、前記回路パターンが形成されており、
   第２面が曲面を含む、回路部品。
4. 前記薄肉部の第１面から、第２面を含む前記厚肉部の一部である突出部が突出している、請求項３に記載の回路部品。
5. 前記メッキ膜が、前記樹脂部上に形成された溝に形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の回路部品。
6. 第１面が平面を含み、前記所定方向が前記平面に垂直な方向である、請求項１～５のいずれか一項に記載の回路部品。
7. 前記所定方向における、前記厚肉部の厚さが１ｍｍ～３０ｍｍである、請求項１～６のいずれか一項に記載の回路部品。
8. 前記所定方向において、前記厚肉部の厚さが、前記薄肉部の厚さの最小値の１．１倍～３倍である、請求項１～７のいずれか一項に記載の回路部品。
9. 前記薄肉部が、前記厚肉部の周囲を囲んでいる、請求項１～８のいずれか一項に記載の回路部品。
10. 前記金属部の前記薄肉部が板状体である、請求項１～９のいずれか一項に記載の回路部品。
11. 前記金属部がアルミニウム又はアルミニウム合金であり、前記陽極酸化皮膜がアルマイトである、請求項１～１０のいずれか一項に記載の回路部品。
12. 前記陽極酸化皮膜の膜厚が１０μｍ～６０μｍである、請求項１～１１のいずれか一項に記載の回路部品。
13. 前記回路パターンが立体的な回路パターンである、請求項１～１２のいずれか一項に記載の回路部品。

Images