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特許7233067実装部品の位置決め固定構造及び製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-02-24
(45)【発行日】2023-03-06
(54)【発明の名称】実装部品の位置決め固定構造及び製造方法
(51)【国際特許分類】
   H05K 1/18 20060101AFI20230227BHJP
   H05K 3/00 20060101ALI20230227BHJP
【FI】
H05K1/18 Q
H05K3/00 W
【請求項の数】 9
(21)【出願番号】P 2023504344
(86)(22)【出願日】2022-04-22
(86)【国際出願番号】 JP2022018565
【審査請求日】2023-01-20
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】514015019
【氏名又は名称】エレファンテック株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】312003595
【氏名又は名称】タカハタプレシジョン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100162341
【弁理士】
【氏名又は名称】瀬崎 幸典
(72)【発明者】
【氏名】中島 崇
(72)【発明者】
【氏名】北山 慎吾
(72)【発明者】
【氏名】飯塚 稔
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 達也
(72)【発明者】
【氏名】横山 英明
(72)【発明者】
【氏名】老田 雄一
(72)【発明者】
【氏名】藤巻 清
【審査官】齊藤 健一
(56)【参考文献】
【文献】実開昭59-63464(JP,U)
【文献】特開平3-183516(JP,A)
【文献】特開昭63-246217(JP,A)
【文献】米国特許第4688867(US,A)
【文献】実開昭54-136968(JP,U)
【文献】特開昭62-179794(JP,A)
【文献】特開2001-80412(JP,A)
【文献】特開2021-77663(JP,A)
【文献】国際公開第2022/004037(WO,A1)
【文献】国際公開第2022/038691(WO,A1)
【文献】特許第6963267(JP,B1)
【文献】特許第6963268(JP,B1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B29C 45/00―45/84
H05K 1/00―3/46
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
変形可能な基材上に配置された導電性パターンの接続パッドと電気的に接合される端子部が少なくとも露出するように実装部品を回路基板に位置決め固定する位置決め固定構造であって、
前記基材の少なくとも一面を覆い前記基材を支持する樹脂層の一部が前記基材を厚み方向に貫通して前記基材上に突出し前記実装部品の前記端子部が高さ方向に露出しないように前記実装部品を囲うとともに前記実装部品の前記端子部が前記接続パッド上に位置するように前記実装部品に側方から接触して位置決め固定する固定部が形成されている、
ことを特徴とする実装部品の位置決め固定構造。
【請求項2】
前記固定部は、前記導電性パターンを跨いで前記基材上に突出している、
ことを特徴とする請求項に記載の実装部品の位置決め固定。
【請求項3】
前記固定部は、前記実装部品よりもその間隙が幅狭く形成されている 、
ことを特徴とする請求項1に記載の実装部品の位置決め固定構造。
【請求項4】
前記固定部は、前記実装部品の挿入側に向かって誘い込み形状を有する、
ことを特徴とする請求項に記載の実装部品の位置決め固定構造。
【請求項5】
変形可能な基材上に配置された導電性パターンの接続パッドと電気的に接合される端子部が少なくとも露出するように実装部品を回路基板に位置決め固定する位置決め固定構造であって、
前記基材の少なくとも一面を覆い前記基材を支持する樹脂層に前記端子部が前記接続パッド上に位置するように前記実装部品の側面を挟み込むように受け入れて位置決め固定する凹部が形成されている、
ことを特徴とする実装部品の位置決め固定構造。
【請求項6】
変形可能な基材上に配置された導電性パターンの接続パッドと電気的に接合される端子部が少なくとも露出するように実装部品を回路基板に位置決め固定する位置決め固定構造であって、
傾斜面として構成され厚み方向に屈曲して屈曲部が形成された前記基材の少なくとも一面を覆い前記基材を支持する樹脂層に前記端子部が前記接続パッド上に位置するように前記屈曲部に配置された前記実装部品を側方から挟み込んで位置決め固定する壁部が形成されている 、
ことを特徴とする実装部品の位置決め固定構造。
【請求項7】
前記壁部は、挟み込む前記実装部品よりもその間隙が幅狭く形成されている、
ことを特徴とする請求項に記載の実装部品の位置決め固定構造。
【請求項8】
前記壁部は、前記実装部品の挿入側に向かって誘い込み形状を有する、
ことを特徴とする請求項に記載の実装部品の位置決め固定構造。
【請求項9】
変形可能な基材上に配置された導電性パターンの接続パッドと電気的に接合される端子部が少なくとも露出するように実装部品を回路基板に位置決め固定する実装部品の位置決め固定構造の製造方法であって、
前記基材を準備する工程と、
前記基材上に前記導電性パターンを配置する工程と、
前記基材に貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔が形成された前記基材を金型に載置して前記基材を支持する樹脂層と前記実装部品を挟み込んで固定する固定部を射出成形する工程と、
前記導電性パターンと前記実装部品の前記端子部とを接合手段で電気的に接合する工程と、を含む、
ことを特徴とする実装部品の位置決め固定構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、実装部品の位置決め固定構造及び製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
内部に電気部品を密閉した樹脂モールド品により構成されて樹脂モールド部より外部に突出した電極ピンを有するモジュール部材と、電極ピンをスルーホールに挿入されてモジュール部材を実装されるプリント基板とを具備したプリント基板実装品において、モジュール部材はプリント基板に対する取付面に一体成形された取付座部用突起を有し、取付座部用突起にプリント基板が当接することによってモジュール部材のプリント基板に対する取付間隔を規定するプリント基板実装品が知られている(特許文献1)。
【0003】
導体回路を有する回路基板と、該回路基板上に配置され、導体回路に電気的に接続された少なくとも1つの半導体素子と、回路基板上に半導体素子と異なる位置に配置され、導体回路に電気的に接続されたコネクタと、導体回路を覆う蓋部材とを備える制御基板を製造する方法であって、回路基板上に半導体素子およびコネクタをそれぞれ位置決めして固定し、回路基板と半導体素子とコネクタとからなる組立体を組み立てる組立工程と、組立体に蓋部材を装着する装着工程とを有し、蓋部材は、半導体素子の外形形状に対応し、装着工程で半導体素子が入り込むような形状をなす半導体素子用凹部と、コネクタの外形形状に対応し、装着工程でコネクタが入り込むような形状をなすコネクタ用凹部とが予め形成された制御基板の製造方法も知られている(特許文献2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平8-307077号公報
【文献】特開2011-253948号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、変形可能な基材上に配置された接続パッドに実装部品を精度よく位置合わせする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決するために、請求項1に記載の実装部品の位置決め固定構造は、
変形可能な基材上に配置された導電性パターンの接続パッドと電気的に接合される端子部が少なくとも露出するように実装部品を回路基板に位置決め固定する位置決め固定構造であって、
前記基材の少なくとも一面を覆い前記基材を支持する樹脂層の一部が前記基材を厚み方向に貫通して前記基材上に突出し前記実装部品の前記端子部が高さ方向に露出しないように前記実装部品を囲うとともに前記実装部品の前記端子部が前記接続パッド上に位置するように前記実装部品に側方から接触して位置決め固定する固定部が形成されている、
ことを特徴とする。
【0008】
請求項に記載の発明は、請求項に記載の実装部品の位置決め固定構造において、
前記固定部は、前記導電性パターンを跨いで前記基材上に突出している、
ことを特徴とする。
【0009】
請求項に記載の発明は、請求項1に記載の実装部品の位置決め固定構造において、
前記固定部は、挟み込む前記実装部品よりもその間隙が幅狭く形成されている 、
ことを特徴とする。
【0010】
請求項に記載の発明は、請求項に記載の実装部品の位置決め固定構造において、
前記固定部は、前記実装部品の挿入側に向かって誘い込み形状を有する、
ことを特徴とする。
【0015】
前記課題を解決するために、請求項に記載の実装部品の位置決め固定構造は、
変形可能な基材上に配置された導電性パターンの接続パッドと電気的に接合される端子部が少なくとも露出するように実装部品を回路基板に位置決め固定する位置決め固定構造であって、
前記基材の少なくとも一面を覆い前記基材を支持する樹脂層に前記端子部が前記接続パッド上に位置するように前記実装部品の側面を挟み込むように受け入れて位置決め固定する凹部が形成されている、
ことを特徴とする。
【0016】
前記課題を解決するために、請求項に記載の実装部品の位置決め固定構造は、
変形可能な基材上に配置された導電性パターンの接続パッドと電気的に接合される端子部が少なくとも露出するように実装部品を回路基板に位置決め固定する位置決め固定構造であって、
傾斜面として構成され厚み方向に屈曲して屈曲部が形成された前記基材の少なくとも一面を覆い前記基材を支持する樹脂層に前記端子部が前記接続パッド上に位置するように前記屈曲部に配置された前記実装部品を側方から挟み込んで位置決め固定する壁部が形成されている 、
ことを特徴とする。
【0017】
請求項に記載の発明は、請求項に記載の実装部品の位置決め固定構造において、
前記壁部は、挟み込む前記実装部品よりもその間隙が幅狭く形成されている、
ことを特徴とする。
【0018】
請求項に記載の発明は、請求項に記載の実装部品の位置決め固定構造において、
前記壁部は、前記実装部品の挿入側に向かって誘い込み形状を有する、
ことを特徴とする。
【0019】
前記課題を解決するために、請求項に記載の実装部品の位置決め固定構造の製造方法は、
変形可能な基材上に配置された導電性パターンの接続パッドと電気的に接合される端子部が少なくとも露出するように実装部品を回路基板に位置決め固定する実装部品の位置決め固定構造の製造方法であって、
前記基材を準備する工程と、
前記基材上に前記導電性パターンを配置する工程と、
前記基材に貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔が形成された前記基材を金型に載置して前記基材を支持する樹脂層と前記実装部品を挟み込んで固定する固定部を射出成形する工程と、
前記導電性パターンと前記実装部品の前記端子部とを接合手段で電気的に接合する工程と、を含む、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0020】
請求項1に記載の発明によれば、変形可能な基材上に配置された接続パッドに配線レイアウトを変更することなく実装部品を精度よく位置合わせすることができる。
【0022】
請求項に記載の発明によれば、配線レイアウトを変更することなく実装部品の位置合わせをすることができる。
【0023】
請求項に記載の発明によれば、実装部品をガタつきなく固定することができる。
【0024】
請求項に記載の発明によれば、実装部品の挿入が容易になる。
【0025】
請求項に記載の発明によれば、変形可能な基材の接続パッドに実装部品を精度よく位置合わせできるとともに、実装部品の導電性パターンへの電気的接合の作業性を良くすることができる。
【0026】
請求項に記載の発明によれば、変形可能な回路基板の接続パッドに実装部品を精度よく位置合わせして接合部を一度に接合することができる。
【0027】
請求項に記載の発明によれば、実装部品をガタつきなく固定することができる。
【0028】
請求項に記載の発明によれば、実装部品の挿入が容易になる。
【0029】
請求項に記載の発明によれば、変形可能な基材上に配置された接続パッドに配線レイアウトを変更することなく実装部品を精度よく位置合わせすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
図1図1Aは第1実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板の一例を示す平面模式図、図1Bは第1実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板の一例を示す断面模式図である。
図2図2Aは第1実施形態に係る回路基板における固定体を説明する部分平面模式図、図2Bは第1実施形態に係る回路基板における固定体を説明する部分断面模式図である。
図3図3Aは変形例に係る回路基板における固定体を説明する平面模式図、図3Bは変形例に係る回路基板におけるにおける固定体を説明する断面模式図である。
図4】回路基板の製造方法の概略の手順の一例を示すフローチャート図である。
図5】回路基板の製造過程を説明するための回路基板の部分断面模式図である。
図6図6Aは第2実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板の一例を示す平面模式図、図6Bは第2実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板の一例を示す断面模式図である。
図7図7Aは第2実施形態に係る回路基板における固定体を説明する部分平面模式図、図7Bは第2実施形態に係る回路基板における固定体を説明する部分断面模式図である。
図8図8Aは第3実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板の一例を示す平面模式図、図8Bは第3実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板の一例を示す断面模式図である。
図9図9Aは第3実施形態に係る回路基板における壁部を説明する部分平面模式図、図9Bは第3実施形態に係る回路基板における壁部を説明する部分断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
次に図面を参照しながら、本発明の実施形態の具体例を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
尚、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【0032】
「第1実施形態」
(1)実装部品の固定構造の全体構成
図1Aは第1実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板1の一例を示す平面模式図、図1Bは第1実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板1の一例を示す断面模式図、図2Aは第1実施形態に係る回路基板1における固定体6を説明する部分平面模式図、図2Bは第1実施形態に係る回路基板1における固定体6を説明する部分断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、第1実施形態に係る実装部品の固定構造の構成について説明する。
【0033】
本実施形態においては実装部品の位置決め固定構造の一例として、実装部品4が位置決めされて、基材2上に配置された導電性パターン3と電気的に接合された回路基板1の構成について説明する。
回路基板1は、図1に示すように、変形可能な基材2と、基材2の一面2aに配置された導電性パターン3と、基材2上に設けられ、導電性パターン3と電気的に接続された実装部品4と、基材2の一面2aとは反対側の他面2bを覆う樹脂層5と、基材2上に突出し実装部品4を挟み込んで固定する固定体6と、を備えて構成されている。
【0034】
(基材)
本実施形態における基材2は、合成樹脂材料からなり変形可能な絶縁性のフィルム状の基材である。ここで、「変形可能な基材」は、導電性パターン3を配置後に変形できる、すなわち、熱成形、真空成形または圧空成形によって実質的に平坦な2次元形状から実質的に立体的な3次元形状に変形することができる基材を意味する。
【0035】
基材2の材質としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などのポリエステル、ナイロン6-10、ナイロン46などのポリアミド(PA)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、アクリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)などの熱可塑性樹脂が挙げられる。
特にポリエステルがより好ましく、さらにその中でもポリエチレンテレフタレート(PET)が経済性、電気絶縁性、耐薬品性等のバランスが良く最も好ましい。
【0036】
基材2の一面2aには、金属ナノ粒子等の触媒インクを均一に塗布するために、表面処理を施すことが好ましい。表面処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、溶剤処理、プライマー処理等を用いることができる。
【0037】
また、基材2には、厚み方向に貫通する貫通孔21(図5B 参照)が形成されている。貫通孔21は、後述する固定体6を射出成形により形成する際に、樹脂層5を形成するキャビティCA1と固定体6を形成するキャビティCA2とを連通する孔であり、射出成形される溶融樹脂の流路となる(図5C 参照)。貫通孔21は、形成される固定体6の形状及び大きさに合わせて、その形状、大きさ、数が適宜設定される。
【0038】
(導電性パターン)
基材2の一面2aに導電性パターン3を配置する場合、さきに、金属めっき成長のきっかけとなる金属ナノ粒子等の触媒からなる下地層(不図示)を所定のパターン状に形成する。下地層は、基材2上に金属ナノ粒子等の触媒インクを塗布したあと、乾燥および焼成を行うことにより形成する。
【0039】
下地層の厚み(μm)は、0.1~20μmが好ましく、0.2~5μmがさらに好ましく、0.5~2μmが最も好ましい。下地層が薄すぎると、下地層の強度が低下するおそれがある。また、下地層が厚すぎると、金属ナノ粒子は通常の金属よりも高価であるため、製造コストが増大する虞がある。
【0040】
触媒の材料としては、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルなどが用いられ、導電性の観点から金、銀、銅が好ましく、金、銀に比べて安価な銅が最も好ましい。
【0041】
触媒の粒子径(nm)は1~500nmが好ましく、10~100nmがより好ましい。粒子径が小さすぎる場合、粒子の反応性が高くなりインクの保存性・安定性に悪影響を与える虞がある。粒子径が大きすぎる場合、薄膜の均一形成が困難になるとともに、インクの粒子の沈殿が起こりやすくなる虞がある。
【0042】
導電性パターン3は、下地層の上に電解めっきまたは無電解めっきにより形成される。めっき金属としては、銅、ニッケル、錫、銀、金などを用いることができるが、伸長性、導電性および価格の観点から銅を用いることが最も好ましい。
【0043】
めっき層の厚さ(μm)は、0.03~100μmが好ましく、1~35μmがより好ましく、3~18μmが最も好ましい。めっき層が薄すぎると、機械的強度が不足するとともに、導電性が実用上十分に得られない虞がある。めっき層が厚すぎると、めっきに必要な時間が長くなり、製造コストが増大する虞がある。
【0044】
(実装部品)
導電性パターン3には、複数の実装部品4が取り付けられている。実装部品4は、図2に示すように、本体部4aと、導電性パターン3の接続パッド3aに電気的に接合される端子部4bからなる。
実装部品4としては、制御回路、歪み、抵抗、静電容量、TIRなどの接触感知、および光検出部品、圧電アクチュエータまたは振動モータなどの触知部品または振動部品、LEDなどの発光部品、マイクおよびスピーカーなどの発音または受音、メモリチップ、プログラマブルロジックチップおよびCPUなどのデバイス操作部品、外部素子と電気的に接続するためのコネクタ等が挙げられる。
【0045】
(樹脂層)
樹脂層5は、図1B図2Bに示すように、基材2の導電性パターン3が配置された一面2aとは反対側の他面2bに対して接着層ADを介して基材2の他面2bを覆って支持するように形成されている。接着層ADは、導電性パターン3を外部から不可視に覆い隠すように調色されてもよい。また、樹脂層5は接着層ADを透光性とした上で樹脂材料を透明樹脂材料とすることで、例えば回路基板1の内部に加飾が施された場合に、加飾を保護しながら視認可能とすることができる。
【0046】
樹脂層5は、射出成形可能な熱可塑性樹脂材料からなる熱可塑性樹脂である。具体的には、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリアミド(PA)、アクリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、変性ポリフェニレンエーテル(m-PPE)、変性ポリフェニレンオキサイト(m-PPO)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、またはこれらの混合物を含む熱可塑性樹脂を用いることができる。
【0047】
(固定体)
固定体6は、基材2の一面2a上で実装部品4を挟み込んで固定することで基材2の一面2aに配置された導電性パターン3の接続パッド3aに対して実装部品4の端子部4bを位置決めする固定部の一例である。
【0048】
このような固定体6は、樹脂層5の一部が基材2を厚み方向に貫通して基材2の一面2a側に突出して形成されている。具体的には、図2に示すように、基材2の実装部品4が実装される領域の近傍に実装部品4の形状及び大きさに合わせて実装部品4の端子部4bが基材2の一面2a上で露出するように側方から接触して位置決め固定するように樹脂層5と一体として形成される。
すなわち、樹脂層5を形成する熱可塑性樹脂の一部が基材2に設けられた貫通孔21から基材2の導電性パターン3が配置された一面2a上に流動して(図2B中 矢印で示す)基材2の一面2a側に突出して形成されている。
【0049】
固定体6は、実装部品4の挟み込まれる方向の厚みTよりも間隙Wが幅狭く形成されている(図2B 参照)。これにより、実装部品4をガタつきなく固定することができる。また、固定体6の実装部品4が挿入される側の先端部には誘い込み形状を有している。誘い込み形状としては、図2Bに示すように、実装部品4の挿入側に向かって傾斜する傾斜面6aが形成されている。これにより、実装部品4の挿入が容易になる。実装部品4は、固定体6の間隙に対して上方から挿入されて厚み方向を挟み込まれて位置決めされた状態で端子部4bが導電性パターン3の接続パッド3aに電気的に接合される。
【0050】
このように、固定体6は、基材2の他面2bを覆って支持する樹脂層5と一体として形成されることから、樹脂層5と同じ射出成形可能な熱可塑性樹脂材料からなり、回路基板1の製造工程を少なくすることが可能となる。
【0051】
「変形例」
図3Aは変形例に係る回路基板1における固定体6Aを説明する平面模式図、図3Bは変形例に係る回路基板1における固定体6Aを説明する断面模式図である。
変形例1に係る回路基板1は、少なくとも実装部品4の端子部4bが高さ方向に露出しないように実装部品4を囲うとともに実装部品4の側面を挟み込んだ状態で基材2の導電性パターン3が配置された一面を覆うように形成されている固定体6Aを備えている。
【0052】
固定体6Aは、樹脂層5の一部が基材2を厚み方向に貫通して基材2の一面2a側に実装部品4を囲うように筒状に突出して形成されている。具体的には、図3に示すように、固定体6Aは、基材2の一面2aに配置され実装部品4が接合される導電性パターン3の一部(図3Aにおいて破線で示す3b)を跨ぐように覆って基材2の一面2a上に突出している。すなわち、樹脂層5を形成する熱可塑性樹脂が基材2に設けられた貫通孔21(図3Aにおいて破線で示す)から基材2の導電性パターン3が配置された一面2a上に流動して導電性パターン3の一部を跨いで覆うことで、固定体6Aは、実装部品4の周りを切れ目のない筒体で囲って実装部品4及び端子部4bと接続パッド3aとの電気的接合部を保護している。
【0053】
また、固定体6Aは、少なくとも実装部品4の端子部4bが高さ方向に露出しない高さH(図3B中 H参照)で筒状に突出して形成されている。これにより、固定体6Aの内側に挿入されて固定される実装部品4の端子部4bと接続パッド3aとの電気的接合部を保護することが可能となっている。
【0054】
(2)実装部品の固定構造の製造方法
図4は回路基板1の製造方法の概略の手順の一例を示すフローチャート図、図5は回路基板1の製造過程を説明するための回路基板1の部分断面模式図である。
回路基板1は、基材2の準備工程S11と、基材2上に導電性パターン3を配置する配線用めっき工程S12と、基材2に貫通孔21を形成する貫通孔形成工程S13と、基材2を金型Kに位置決めして樹脂層5と固定体6を形成する樹脂充填工程S14と、導電性パターン3と実装部品4の端子部4bとをはんだで電気的に接合する電気的接合工程S15と、を経て製造される。
【0055】
(基材の準備工程S11)
基材の準備工程S11においては、まず、所定の形状及び大きさに形成された実質的に平坦なフィルム状の基材2に導電性パターン3を配置するために、基材2上に金属めっき成長のきっかけとなる金属ナノ粒子等の触媒粒子からなる下地層を所定のパターン状に形成する。尚、基材2には、金属ナノ粒子等の触媒粒子からなる触媒インクを均一に塗布するために、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、溶剤処理、プライマー処理等の表面処理を施すことが好ましい。
【0056】
基材2上に金属ナノ粒子等の触媒粒子からなる触媒インクを塗布する方法としては、インクジェット印刷方式、シルクスクリーン印刷方式、グラビア印刷方式、オフセット印刷方式、フレキソ印刷方式、ローラーコーター方式、刷毛塗り方式、スプレー方式、ナイフジェットコーター方式、パッド印刷方式、グラビアオフセット印刷方式、ダイコーター方式、バーコーター方式、スピンコーター方式、コンマコーター方式、含浸コーター方式、ディスペンサー方式、メタルマスク方式が挙げられるが、本実施形態においてはインクジェット印刷方式を用いている。
【0057】
具体的には、1000cps以下、例えば、2cpsから30cpsの低粘度の触媒インクをインクジェット印刷方式で塗布した後、溶媒を揮発させ金属ナノ粒子のみを残す。その後、溶媒を除去し(乾燥)、金属ナノ粒子を焼結させる(焼成)。
焼成温度は、100°C~300°Cが好ましく、150°C~200°Cがより好ましい。焼成温度が低すぎると、金属ナノ粒子同士の焼結が不十分となるとともに、金属ナノ粒子以外の成分が残ることで、密着性が得られない虞がある。また、焼成温度が高すぎると、基材2の劣化や歪みが発生する虞がある。
【0058】
(配線用めっき工程S12)
基材2上に形成された下地層に対し、電解めっきまたは無電解めっきを行うことにより、下地層の表面および内部にめっき金属を析出させ導電性パターン3を配置する(図5A 参照)。めっき方法は公知のめっき液およびめっき処理と同様であり、具体的に無電解銅めっき、電解銅めっきが挙げられる。
【0059】
(貫通孔形成工程S13)
導電性パターン3が配置された基材2に、基材2の厚み方向に貫通する貫通孔21を形成する(図5B 参照)。貫通孔21は、樹脂層5を形成するキャビティCA1(図5C 参照)と固定体6を形成するキャビティCA2(図5C 参照)とを連通する孔であり、固定体6の形状及び大きさに合わせて、溶融樹脂が通過できる大きさで形成される。本実施形態においては、実装部品4ごとに、実装部品4を実装する近傍に2か所ずつ設けられる。
【0060】
(樹脂充填工程S14)
樹脂充填工程S14では、まず、基材2の導電性パターン3が配置された一面2aとは反対側の他面2b及び固定体6が形成され固定体6と接触する一面2aに基材2と樹脂層5の樹脂素材の組み合わせに応じてバインダーインクを塗布して接着層ADを形成する(図5C AD参照)。また、固定体6が導電性パターン3を跨ぐ領域の導電性パターン3にもバインダーインク(不図示)を塗布する。バインダーインクは、接着性樹脂を含み、スクリーン印刷、インクジェット印刷、スプレーコート、筆塗り等で塗布され、基材2と射出成形される樹脂層5及び導電性パターン3と固定体6との接着性を向上させる。
【0061】
次に、貫通孔21が形成された基材2を金型Kに位置決めしてセットした状態(図5C 参照)で金型Kを閉じて樹脂をキャビティCA1に充填する。キャビティCA1に充填された樹脂により、基材2の他面2bを覆う樹脂層5が形成される。
そして、キャビティCA1に充填される樹脂は、基材2に形成された貫通孔21から基材2の、導電性パターン3が配置された一面2a側に形成されたキャビティCA2に充填される。キャビティCA2に充填された樹脂により固定体6が形成される。
【0062】
(電気的接合工程S15)
電気的接合工程S15では、まず、実装部品4を固定体6の間隙に挿入する(図5D 矢印参照)。固定体6の実装部品4が挿入される側の先端部には誘い込み形状として実装部品4の挿入側に向かって傾斜する傾斜面6aが形成され、実装部品4の挿入が容易となっている。また、固定体6は、実装部品4の挟み込まれる方向の厚みTよりも間隙Wが幅狭く形成され、実装部品4をガタつきなく固定することが可能となっている。
【0063】
固定体6の間隙に挿入された実装部品4は、端子部4bを導電性パターン3の接続パッド3a上に位置決めして固定状態で端子部4bと接続パッド3aとをはんだで電気的に接合される。
実装部品4の端子部4bと導電性パターン3の接続パッド3aとの接合には、レーザー光を用いたレーザーはんだ付けや光焼成はんだ付けを用いてもよい。
レーザーはんだ付けは、はんだ付け装置のはんだ付けヘッドからレーザー光を照射し、回路基板1の微細な部位に実装部品4を短時間で実装することができるという利点がある。また、電気的接合を行いたい部分に選択的にレーザー光を照射することができるため、フロー式やリフロー式と比較して、実装部品4の実装時に、部品全体に熱を加えずに実装を行うことが可能となる。
【0064】
「第2実施形態」
図6Aは第2実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板1Aの一例を示す平面模式図、図6Bは第2実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板1Aの一例を示す断面模式図、図7Aは第2実施形態に係る回路基板1Aにおける固定体6Aを説明する部分平面模式図、図7Bは第2実施形態に係る回路基板1Aにおける固定体6Aを説明する部分断面模式図である。
本実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板1Aは、変形可能な基材2と、基材2の一面2aに配置された導電性パターン3と、基材2上に設けられ、導電性パターン3と電気的に接続された実装部品4と、実装部品4の側面を挟み込むように受け入れて固定する凹部51が形成され基材2の一面2aとは反対側の他面2bを覆い基材2を支持する樹脂層5と、を備えて構成されている。
【0065】
第2実施形態に係る回路基板1Aは、基材2の一面2aとは反対側の他面2bを覆い基材2を支持する樹脂層5に実装部品4の側面を挟み込むように受け入れて固定する凹部51が形成されている点で、第1実施形態に係る回路基板1と相違している。したがって、第1実施形態との共通部分については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0066】
(基材)
基材2には、図6Aに示すように、厚み方向に貫通する貫通孔22が形成されている。貫通孔22は、基材2の一面2a上に表面実装される実装部品4の本体部4aを貫通させる大きさに形成されている。
実装部品4は、本体部4aが貫通孔22に挿通された状態で、端子部4bが基材2の一面2a上に配置された導電性パターン3の接続パッド3aと電気的に接合される。また、実装部品としてのコネクタは、樹脂層5の一部が基材2を厚み方向に貫通して基材2の一面2a側に突出して形成された固定体6で位置決め固定されている。
【0067】
(樹脂層)
樹脂層5は、基材2の導電性パターン3が配置された一面2aとは反対側の他面2bに対して接着層ADを介して基材2の他面2bを覆って支持するように形成されている。樹脂層5には、基材2に形成された貫通孔22に対して開口する凹部51が形成されている。
凹部51は、図6図7に示すように、基材2の一面2aに表面実装される実装部品4の本体部4aを受け入れて、実装部品4の側面を挟み込んで固定するように、接触部51aが向かい合うように形成されている。
【0068】
向かい合う接触部51aの間隙Wは、実装部品4の挟み込まれる方向の厚みTよりも狭くなるように形成されることが好ましい(図7B 参照)。これにより、実装部品4をガタつきなく固定することができる。また、接触部51aには実装部品4の挿入側に向かって傾斜する傾斜面51bが形成されていることが好ましい(図7B 参照)。これにより、実装部品4の挿入が容易になる。
【0069】
第2実施形態に係る回路基板1Aによれば、実装部品4の側面を樹脂層5に形成された凹部51の接触部51aで挟み込むように受け入れて固定することで、変形可能な基材2上に表面実装される実装部品4を精度よく位置合わせできるとともに、実装部品4の端子部4bと導電性パターン3の接続パッド3aの電気的接合が基材2上で可能となり実装部品4の実装作業性を良くすることができる。
【0070】
「第3実施形態」
図8Aは第3実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板1Bの一例を示す平面模式図、図8Bは第3実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板1Bの一例を示す断面模式図、図9Aは第3実施形態に係る回路基板1Bにおける壁部52を説明する部分平面模式図、図9Bは第3実施形態に係る回路基板1Bにおける壁部52を説明する部分断面模式図である。
本実施形態に係る実装部品の位置決め固定構造としての回路基板1Bは、変形可能で傾斜面24として構成され厚み方向に屈曲して屈曲部23が形成された基材2と、基材2の傾斜面24に沿って配置された導電性パターン3と、基材2の屈曲部23に配置され、導電性パターン3と電気的に接続された実装部品4と、屈曲部23に配置された実装部品4を側方から挟み込んで固定する壁部52が形成され基材2の一面2aとは反対側の他面2bを覆い基材2を支持する樹脂層5と、を備えて構成されている。
【0071】
本実施形態に係る回路基板1Bは、傾斜面24として構成され厚み方向に屈曲し屈曲部23が形成された基材2の少なくとも一面を覆い基材2を支持する樹脂層5の屈曲部23に配置された実装部品4を側方から挟み込んで固定する壁部52が形成されている点で、第1実施形態に係る回路基板1と相違している。したがって、第1実施形態との共通部分については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0072】
(基材)
基材2には、図8B図9Bに示すように、傾斜面24として構成され厚み方向に屈曲して屈曲部23が形成されている。実装部品4は、屈曲部23に配置され、端子部4bが基材2の傾斜面24に沿って配置された導電性パターン3の接続パッド3a(図9A 参照)と電気的に接合される。
また、基材2には、厚み方向に貫通する貫通孔25(図9Aにおいて破線で示す)が形成されている。貫通孔25は、壁部52を射出成形により形成する際に、樹脂層5を形成するキャビティCA1(不図示)と壁部52を形成するキャビティCA2(不図示)とを連通する孔であり、射出成形される溶融樹脂の流路となる。貫通孔25は、形成される壁部52の形状及び大きさに合わせて、その形状、大きさ、数が適宜設定される。
【0073】
(樹脂層)
樹脂層5は、基材2の導電性パターン3が配置された一面2aとは反対側の他面2bに対して接着層ADを介して基材2の他面2bを覆って支持するように形成されている。樹脂層5の一部は、基材2に形成された貫通孔25から基材2を厚み方向に貫通して基材2の一面2a側に突出して実装部品4を側方から挟み込んで固定する壁部52を形成している。
【0074】
向かい合う壁部52の間隙Wは、実装部品4の挟み込まれる方向の厚みTよりも狭くなるように形成されることが好ましい(図9A 参照)。これにより、屈曲部23に挿入される実装部品4をガタつきなく固定することができる。また、壁部52には実装部品4の挿入側に向かって傾斜する傾斜面52aが形成されていることが好ましい(図9A 参照)。これにより、実装部品4の挿入が容易になる。
【0075】
第3実施形態に係る回路基板1Bによれば、実装部品4の側面を樹脂層5に形成された壁部52で挟み込むように受け入れて固定することで、3次元形状に賦形された基材2上に表面実装される実装部品4を精度よく位置合わせできるとともに、実装部品4の導電性パターン3への電気的接合の作業性を良くすることができる。特に、端子部4bと接続パッド3aとの電気的接合において、例えば大きめのレーザスポットを有するレーザを用いて両端を一度にはんだ付けすることが可能となる。
【符号の説明】
【0076】
1、1A、1B・・・回路基板
2・・・基材
2a・・・一面(導電性パターン3側)、2b・・・他面、21、22、25・・・貫通孔、23・・・屈曲部(基材)、24・・・傾斜面(基材)
3・・・導電性パターン
3a・・・接続パッド
4・・・実装部品
4a・・・本体部、4b・・・端子部
5・・・樹脂層
51・・・凹部(樹脂層)、51a・・・接触部、51b・・・傾斜面
52・・・壁部、52a・・・傾斜面(壁部)
6・・・固定体
6a・・・傾斜面(固定体)
AD・・・接着層
K・・・射出成形用金型
CA1、CA2・・・キャビティ
【要約】
変形可能な基材上に配置された接続パッドに電子部品を精度よく位置合わせする。
変形可能な基材上に配置された導電性パターンと電気的に接合される接合部が少なくとも露出するように 実装部品を回路基板に位置決め固定する位置決め固定構造であって、
基材の少なくとも一面を覆い基材を支持する樹脂層の一部基材を厚み方向に貫通して基材上に突出し実装部品を挟み込んで固定する固定部が形成されている。固定部は、実装部品を囲うとともに実装部品の側面を挟み込んだ状態で基材の導電性パターンが配置された一面を覆うように形成されている。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9