JPWO2016175085A1 - 電子機器およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2015年4月28日に、日本に出願された特願2015−092327号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
ICタグは、情報書込/読出装置からの電磁波または電波を受信すると共振作用によりアンテナに起電力が発生する。この起電力によりICタグ内のICチップが起動し、このICチップ内の情報を信号化し、この信号がICタグのアンテナから発信される。
一方、UHF帯周波数移行により、国内も海外と同じ周波数帯が適用されるため、安価な海外製ICタグの導入を検討する企業等が増加している。そのため、海外製品に対抗できるように、国内製品にも海外製品と同等の価格が求められている。
高耐久・高強度、かつ安価なICタグとしては、生産効率の点で優れたインジェクション成形により熱可塑性樹脂等からなる被覆が形成されたICタグがある。
図5(B)に示すICタグは、ガラスエポキシ樹脂等からなる硬質基板11およびICチップ12を有するインレット1と、硬質基板11の第一面11aを覆う第一被覆部材2と、硬質基板11の第二面11bを覆う第二被覆部材4とを備えている。第一被覆部材2の底壁部21には、ICチップ12を収容する収容凹部23が形成されている。
この際、被覆材の圧力により、収容凹部23に重なる領域の硬質基板11が厚さ方向に変形し、ICチップ12と硬質基板11との接続に不具合が生じること等によって、このICタグの性能が悪化することがあった。
このように、インジェクション成形を採用すると、生産性を高めることができる反面、ガラスエポキシ樹脂等からなる硬質基板11を用いた場合であっても、その変形を原因として前述の不具合が生じる可能性があった。
従って、電子素子の接続不具合等を原因とする電子機器の通信性能の悪化を回避できる。
従って、電子素子の接続不具合等を原因とする電子機器の通信性能の悪化を回避できる。
図2において、硬質基板11の長さ方向をX方向といい、硬質基板11の第一面11aに沿う面内においてX方向と直交する方向をY方向(幅方向)という。
ガラスエポキシ樹脂基板としては、例えば、FR−4基板、CEM−3基板等が使用できる。FR−4基板としては、例えば、パナソニック株式会社製R−1705(曲げ弾性率23GPa)が挙げられる。セラミックス基板は、例えば、アルミナ、炭化珪素等からなる。
硬質基板11の曲げ弾性率を9.5GPa以上とすることによって、曲げ、衝撃等に対する耐久性を確保することができる。また、硬質基板11の曲げ弾性率を470GPa以下とすることによって、取扱い性に優れ、かつ安価な硬質基板11を採用できる。
例えば、硬質基板11がガラスエポキシ樹脂基板である場合には、曲げ弾性率は9.5GPa〜36GPaとすることができる。硬質基板11がセラミックス基板である場合には、曲げ弾性率は74GPa〜470GPaとすることができる。
図2(B)に示すように、硬質基板11は、平面視矩形(例えば、長方形)とすることができる。
なお、材質によっては、硬質基板11の曲げ弾性率はヤング率とほぼ等しくなることがある。その場合にはヤング率の値を曲げ弾性率とみなすことができる。
ICチップ12は、はんだを介して硬質基板11の第一面11aに実装することができる。
主部15aは長さ方向(X方向)に沿って形成され、連結部15b,15bは幅方向(Y方向)に沿って形成されている。
短絡部15と、主部15aに対向する長さ範囲の放射素子14とからなる略矩形枠状の部分を結合部16という。
熱可塑性樹脂は、ガラス転移温度または融点以上に加熱することで流動化し、冷却により固化する樹脂である。
熱可塑性樹脂としては、汎用プラスチック、エンプラ(エンジニアリングプラスチック)、スーパーエンプラ(スーパーエンジニアリングプラスチック)等が挙げられる。
汎用プラスチックとしては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ABS樹脂等がある。エンプラとしては、ナイロン、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等が挙げられる。スーパーエンプラとしては、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等が挙げられる。
ポリカーボネート(PC)としては、出光興産社製タフロンネオAG1950(曲げ弾性率2.1GPa)等が用いられる。
熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系(可塑性成分はポリスチレン(PS)等)、オレフィン系(可塑性成分はPP等)、塩化ビニル系(可塑性成分はポリ塩化ビニル(PVC)等)、ポリエステル系(可塑性成分はPET等)、ポリウレタン系(可塑性成分はポリウレタン(PU)等)、ナイロン系(可塑性成分はポリアミド(PA)等)等が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。
底壁部21の平面視形状は、インレット1に応じた形状、例えば、矩形とすることができる。
図2(B)に示すように、収容凹部23の平面視形状は特に限定されず、円形、矩形等としてよい。この例の収容凹部23の平面視形状は円形とされている。
補強板3は、硬質基板11よりも硬質である。詳しくは、補強板3の曲げ弾性率は、硬質基板11の曲げ弾性率より高い。
補強板3の曲げ弾性率は、例えば、40GPa〜470GPaとすることができる。補強板3の曲げ弾性率を40GPa以上とすることによって、後述するように、第二被覆部材4を形成する際に硬質基板11の曲げ変形を確実に抑制できる。また、補強板3の曲げ弾性率を470GPa以下とすることによって、軽量で取扱い性に優れた補強板3を採用できる。補強板3の曲げ弾性率は、470GPaを上回っていてもよい。
なお、補強板3の材質によっては(例えば、補強板3が一般的な金属からなる場合)、補強板3の曲げ弾性率はヤング率とほぼ等しくなることがある。その場合にはヤング率の値を曲げ弾性率とみなすことができる。
金属板としては、炭素鋼板、ジュラルミン板等を使用してもよい。炭素鋼板の具体例としては、S45C板(曲げ弾性率(ヤング率)205GPa)が挙げられる。ジュラルミン板の具体例としては、A2017P板(曲げ弾性率(ヤング率)69GPa)が挙げられる。
セラミックス板は、例えば、アルミナ、炭化珪素等からなる。
補強板3の厚さは特に限定されないが、例えば、0.1mm〜1mmとしてよい。
補強板3の平面視形状は特に限定されないが、長円形、円形、矩形等であってよい。
図2(B)では、補強板3は長円形であり、補強板3の周縁部3aは収容凹部23の周縁部23aを囲んでいる。
補強板3によって、収容凹部23に重なる硬質基板11の部分領域11d(図2(B)参照)の曲げ変形が抑制される。
以下、補強板3が設けられたインレット1を「補強インレット5」と呼ぶことがある。
平面視において補強板3が結合部16を覆う領域の面積は、結合部16の面積(長さL1と幅W1との積)の60%以下であることが好ましい。
試験例1は、補強板3がない場合の結果である。試験例2〜6は、補強板3の長さL1がそれぞれ10mm(L1/L2=40%)、15mm(L1/L2=60%)、20mm(L1/L2=80%)、25mm(L1/L2=100%)、30mm(L1/L2=120%)である場合の結果である。ここで用いた補強板3はステンレス鋼板であり、幅W1は8mmであり、厚さは0.5mmである。
この図に示すように、補強板3の長さL1が大きいほど通信距離が短くなるが、結合部16に対する補強板3の長さ比(L1/L2)を60%以下とすることによって、通信距離を長くできた。
熱可塑性樹脂としては、第一被覆部材2の材料として挙げた材料が用いられる。すなわち、上述の汎用プラスチック、エンプラ、スーパーエンプラ等が用いられる。汎用プラスチックとしては、PE、PP、ABS樹脂等がある。エンプラとしては、ナイロン、PC、PET等が挙げられる。スーパーエンプラとしては、PPS、PES、PEEK等が挙げられる。
ポリカーボネート(PC)としては、出光興産社製タフロンネオAG1950(曲げ弾性率2.1GPa)等が用いられる。
熱可塑性樹脂は、冷却だけで固化するため成形速度が速い。また、生産コストを抑制できる、不良成形品が再利用できる、等の利点もある。
熱可塑性エラストマーは、樹脂用の加工装置で加工可能である。また、樹脂とゴムの中間的な弾性、物性を有するため、このような特性が求められる場合に好適である。さらに、不良成形品が再利用できる、熱溶着が可能等の利点もある。
熱硬化性樹脂は、耐熱性および耐薬品性の点で優れている。また、熱硬化性樹脂には、低粘度の状態となりにくい、および、硬い(機械的強度が高い)等の利点もある。
(第一工程)
図3(A)および図2(A)に示すように、硬質基板11の第一面11aにICチップ12およびアンテナ13を設けることによって、インレット1を得る。
図3(A)および図3(B)に示すように、予めインジェクション成形等により得た第一被覆部材2の内部空間24にインレット1を配置する。この際、底壁部21の収容凹部23にICチップ12を収容する。
図3(B)に示すように、硬質基板11の第二面11bに補強板3を配置する。補強板3は、接着剤層25により第二面11bに固定することが好ましい。補強板3は、平面視において収容凹部23を覆って設けられる(図2(B)参照)。これによって、インレット1と補強板3とからなる補強インレット5を得る。
なお、硬質基板11に対する補強板3の設置は、第二被覆部材4を形成する前であればよく、例えば、第一工程の前、または、第一工程と第二工程の間であってもよい。
本工程では、硬質基板11の第二面11b側に、インジェクション成形によって第二被覆部材4を形成する。以下、第二被覆部材4を成形する方法の一例を詳しく説明する。
この際、上部空間36の材料樹脂の圧力により、硬質基板11には下方(硬質基板11の厚さ方向)への力が加えられるが、補強板3が設けられることによって補強インレット5の曲げ強さが高められているため、硬質基板11の部分領域11d(収容凹部23に重なる領域)の曲げ変形は抑制される。
第二被覆部材4は第一被覆部材2と一体となる。
成形体を金型30から離型することによって、図1に示す非接触型データ受送信体10を得る。
従って、ICチップ12の接続不具合等を原因とする非接触型データ受送信体10の通信性能の悪化を回避できる。
従って、ICチップ12の接続不具合等を原因とする非接触型データ受送信体10の通信性能の悪化を回避できる。
なお、上記実施形態では補強板3の曲げ弾性率は硬質基板11の曲げ弾性率より高いが、補強板の曲げ弾性率が硬質基板の曲げ弾性率以下である場合でも、補強板によって補強インレットの曲げ強さは高められる。
Claims (4)
- 硬質基板と、該硬質基板の第一面に形成された電子素子と、前記電子素子に接続された配線とを有する電子基板と、
前記電子素子を収容する凹部が形成され、前記硬質基板の前記第一面を覆う第一被覆部材と、
前記硬質基板の前記第一面とは反対の第二面に設けられ、平面視において前記凹部を覆う、前記硬質基板よりも硬質な補強板と、
前記硬質基板の前記第二面を覆うようにインジェクション成形によって形成された第二被覆部材と
を備えることを特徴とする電子機器。 - 前記硬質基板の曲げ弾性率は、9.5GPa〜470GPaであることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
- 前記補強板の曲げ弾性率は、40GPa〜470GPaであることを特徴とする請求項1または2に記載の電子機器。
- 硬質基板と、該硬質基板の第一面に形成された電子素子と、前記電子素子に接続された配線とを有する電子基板を用意する第一工程と、
前記電子基板を、凹部を有する第一被覆部材の表面に、前記電子素子が前記凹部に収容されるように配置する第二工程と、
前記硬質基板の前記第一面とは反対の第二面側に、平面視において前記凹部を覆うように前記硬質基板よりも硬質な補強板を配置する第三工程と、
前記硬質基板の前記第二面側に、インジェクション成形によって第二被覆部材を形成する第四工程と
を有することを特徴とする電子機器の製造方法。
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