特許 7552191 実装構造および実装構造の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】実装構造および実装構造の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20240910BHJP

   H01L 23/28 20060101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

H05K1/02 B

H01L23/28 J

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020159316

(22)【出願日】2020-09-24

(65)【公開番号】P2022052836

(43)【公開日】2022-04-05

【審査請求日】2023-08-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】大塚 恭子

【審査官】沼生 泰伸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１６０５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１０３３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２７７６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３２０１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１６３４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０９２６８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｈ０１Ｌ ２３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可撓性配線板と
非可撓性部品と
前記非可撓性部品の底面の、前記底面より狭い領域に設けられ、前記可撓性配線板と前記非可撓性部品とを接続する接続部と、
前記接続部の外側では、前記可撓性配線板と前記非可撓性部品とが離間可能となるように前記接続部を封止する保護樹脂と、
前記可撓性配線板の、前記接続部と反対側の面に付加され、前記接続部が設けられた領域全体をカバーし、前記非可撓性部品の底面の内側の、前記底面よりも狭い領域をカバーする補強材と、
を有し、
前記補強材の端部に接して、前記保護樹脂より弾性率が低い第２の低弾性樹脂が配置されている
ことを特徴とする実装構造。

【請求項2】

可撓性配線板と
非可撓性部品と
前記非可撓性部品の底面の、前記底面より狭い領域に設けられ、前記可撓性配線板と前記非可撓性部品とを接続する接続部と、
前記接続部の外側では、前記可撓性配線板と前記非可撓性部品とが離間可能となるように前記接続部を封止する保護樹脂と、
前記可撓性配線板の、前記接続部と反対側の面に付加され、前記接続部が設けられた領域全体をカバーし、前記非可撓性部品の底面の内側の、前記底面よりも狭い領域をカバーする補強材と、
を有し、
前記非可撓性部品が、前記接続部の外側に可撓性の部分を有している、
ことを特徴とする実装構造。

【請求項3】

前記非可撓性部品が、前記接続部の外側に可撓性の部分を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載の実装構造。

【請求項4】

前記保護樹脂の端部に接して、前記保護樹脂より弾性率が低い低弾性樹脂が配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の実装構造。

【請求項5】

可撓性配線板と、非可撓性部品とを用い、
前記非可撓性部品の底面の、前記底面より狭い領域に、前記可撓性配線板と前記非可撓性部品とを接続する接続部を形成し、
前記接続部の外側では、前記可撓性配線板と前記非可撓性部品とが離間可能となるように前記接続部を保護樹脂で封止し、
前記可撓性配線板の、前記接続部と反対側の面に、前記接続部が設けられた領域全体をカバーし、前記非可撓性部品の内側の、前記底面よりも狭い領域をカバーする補強材を付加し、
前記補強材の端部に接して、前記保護樹脂より弾性率が低い第２の低弾性樹脂を配置する
ことを特徴とする実装構造の製造方法。

【請求項6】

可撓性配線板と、非可撓性部品とを用い、
前記非可撓性部品の底面の、前記底面より狭い領域に、前記可撓性配線板と前記非可撓性部品とを接続する接続部を形成し、
前記接続部の外側では、前記可撓性配線板と前記非可撓性部品とが離間可能となるように前記接続部を保護樹脂で封止し、
前記可撓性配線板の、前記接続部と反対側の面に、前記接続部が設けられた領域全体をカバーし、前記非可撓性部品の内側の、前記底面よりも狭い領域をカバーする補強材を付加し、
前記非可撓性部品が、前記接続部の外側に可撓性の部分を有している、
ことを特徴とする実装構造の製造方法。

【請求項7】

前記非可撓性部品が、前記接続部の外側に可撓性の部分を有している、
ことを特徴とする請求項５に記載の実装構造の製造方法。

【請求項8】

前記保護樹脂の端部に接して、前記保護樹脂より弾性率が低い低弾性樹脂を配置する
ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の実装構造の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、実装構造および実装構造の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、人が身に着けて使用するウェアラブルデバイスなど、曲面に電子機器を装着することが盛んになっている。このように曲面に装着するデバイスでは、フレキシブルプリント配線板などの可撓性基板に、電子部品やモジュールを実装することが必要である。一方で、半導体チップなどの電子部品や、ガラスエポキシ基板を用いた電子モジュールなどは非可撓性である。このような非可撓性の電子部品やモジュールと、可撓性基板との接続部は非可撓性であり、変形すると壊れてしまう。このため、接続部の外側の可撓性を維持しつつ、接続部を保護する技術が開発されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、可撓性基板に、電子部品が実装された領域を囲う、枠状補強部を設ける方法が開示されている。また特許文献２には、部品が配置された領域よりも広い領域をカバーする補強板を、部品実装部の裏面に貼付する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－１９７３１３号公報

【文献】特開２００８－２５８４９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の技術では、非可撓性の領域が大きくなるという問題があった。この技術では部品よりも広い領域を囲う枠状補強部を設けており、この部分の可撓性が失われる。ところが、例えば、ウェアラブルデバイスでは、非可撓性の領域が大きくなると装着者が不快感を覚える恐れがある。このため、非可撓性領域は小さいことが望ましい。また特許文献２は、部品の配置された領域よりも広い補強板を用いており、その部分の可撓性が失われる。このため、特許文献１と同様に、非可撓性の領域が大きくなるという問題がある。

【0006】

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、接続部が保護され、非可撓性の領域が小さい実装構造を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するため、本発明の実装構造は、可撓性配線板と、非可撓性部品と、非可撓性部品の底面より小さな領域に設けられ、可撓性配線板と非可撓性部品とを接続する接続部とを有する。また、接続部以外では、可撓性配線板と非可撓性部品とが離間可能となるように、接続部を封止する保護樹脂を有する。保護樹脂は、接続部が設けられた領域だけをカバーしている。また、可撓性配線板の、接続部と反対側の面には、補強材が付加されている。補強材は、接続部が設けられた領域を含み、非可撓性部品の底面よりも狭い領域をカバーする。

【0008】

また、本発明の実装構造の製造方法は、可撓性配線板と、非可撓性部品とを用い、非可撓性部品の底面の、底面より狭い領域に、可撓性配線板と非可撓性部品とを接続する接続部を形成する。そして、接続部の外側では、可撓性配線板と非可撓性部品とが離間可能となるように接続部を保護樹脂で封止する。さらに、可撓性配線板の、接続部と反対側の面に、接続部が設けられた領域よりも大きく、非可撓性部品の底面よりも狭い領域をカバーする補強材を付加する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の効果は、接続部が保護され、非可撓性の領域が小さい実装構造を提供できることである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態の実装構造を示す断面模式図である。

【図2】第２の実施形態の実装構造を示す平面図である。

【図3】第２の実施形態の実装構造を示す断面図である。

【図4】第２の実施形態の実装構造の作用の第１の例を示す断面模式図である。

【図5】第２の実施形態の実装構造の作用の第２の例を示す断面模式図である。

【図6】第２の実施形態の実装構造の作用の第３の例を示す断面模式図である。

【図7】第２の実施形態の実装構造の製造方法を示すフローチャートである。

【図8】第３の実施形態の実装構造を示す平面図である。

【図9】第３の実施形態の実装構造を示す断面模式図である。

【図10】第４の実施形態の実装構造を示す平面図である。

【図11】第４の実施形態の実装構造を示す断面模式図である。

【図12】第４の実施形態の実装構造の変形例を示す断面模式図である。

【図13】第５の実施形態の実装構造を示す断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。

【0012】

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の実装構造１０を示す断面図である。実装構造１０は、可撓性配線板１と、非可撓性部品２と、非可撓性部品２の底面より小さな領域に設けられ、可撓性配線板１と非可撓性部品２とを接続する接続部３とを有する。また、接続部３以外では、可撓性配線板１と非可撓性部品２とが離間可能となるように、接続部３を封止する保護樹脂４を有する。保護樹脂４は、接続部３が設けられた領域だけをカバーしている。また、可撓性配線板１の、接続部３と反対側の面には、補強材５が付加されている。補強材５は、接続部３が設けられた領域全体を含み、非可撓性部品２の底面の内側の、底面よりも狭い領域をカバーする。

【0013】

以上の構成とすると、補強材５により接続部３が保護される。加えて、補強材３によって可撓性が失われる領域を、非可撓性部品２の内側に限定することができる。このため、特許文献１や特許文献２の方法に比べて、可撓性配線板１の可撓性が失われる領域を小さくすることができる。

【0014】

（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態を基本構成とする実装構造の、具体的な構成について説明する。図２は、本実施形態の実装構造１００を示す平面図である。実装構造１００は、可撓性配線板１１０と、非可撓性部品１２０とを有している。また非可撓性部品の底面（可撓性配線板１１０と対向する面）には、この底面より狭い領域に、可撓性配線板１１０と非可撓性部品１２０とを接続する接続部１３０が設けられている。そして、接続部１３０が存在する領域だけをカバーするように、保護樹脂１４０が設けられている。また、可撓性配線板１１０の、接続部１３０と反対側の面には、補強材１５０が付加されている。補強材１５０は、接続部１３０が設けられた領域を含み、非可撓性部品１２０の底面よりも狭い領域をカバーする。なお、本実施形態における「付加」は、部材を貼り付けること、接着性のある材料を追加することを意味する。例えば、シート状や板状の部材を接着剤や粘着テープで貼り付けることや、流動性のある樹脂を供給して硬化させることなどが、付加の例である。

【0015】

図３は、図２のＡ－Ａ´における断面図である。可撓性配線板１１０と非可撓性部品１２０とを接続部１３０が接続し、接続部１３０を保護樹脂１４０が覆っている。接続部１３０および保護樹脂１４０が存在する領域は、非可撓性部品１２０の底面よりも狭い。また、可撓性配線板１１０の、接続部１３０と反対側の面（以降、裏面とも称する）には、補強材１５０が付加されている。図３に示すように、補強材１５０は、接続部１３０を含み、非可撓性部品１２０の底面よりも狭い領域をカバーしている。図３の例では、補強材１５０は、接続部１３０の外縁に近いところまでをカバーし、その外側では、可撓性配線板１１０は、非可撓性部品１２０から離間する方向に曲げることができる。

【0016】

上記の構成とすると、可撓性配線板１１０の可撓性が失われる範囲を、非可撓性部品１２０の底面よりも小さい範囲に限ることができる。一方で、補強材１５０により接続部１３０の変形を抑制し、保護することができる。つまり、特許文献１、２の構造より、曲面に倣いやすい構造でありながら、接続部の強度を高めることができる。以下では、可撓性配線板１１０に加わる力と、効果の具体例について説明する。

【0017】

図４は、図の下方、可撓性配線板１１０の外側を、非可撓性部品１２０から離す方向の力が加わった例を示す模式図である。ブロック矢印で力の方向を示している。この場合、可撓性配線板１１０は、接続部１３０の近傍までは変形する。この時、補強材１５０がないと、可撓性配線板１１０と接続部１３０、保護樹脂１４０との間に亀裂が生じやすい。しかし、本実施形態では、補強材１５０が存在するため、可撓性配線板１１０の変形が接続部１３０に波及しにくく、接続部１３０、保護樹脂１４０に亀裂や破断が生じにくい。

【0018】

図５は、図の下方、補強材１５０の外側から圧縮方向の力が加わった例を示す模式図である。ブロック矢印で力の方向を示している。この場合、補強材１５０によって、力が分散され、接続部１３０の一部に力が集中することが回避できる。

【0019】

図６は、可撓性配線板１１０と非可撓性部品１２０とがずれる方向の力が加わった例を示す模式図である。ブロック矢印で力の方向を示している。この場合に、補強材１５０によって、可撓性配線板１１０の変形が抑制され、接続部１３０を保護することができる。

【0020】

ここで、各要素の具体例について説明する。可撓性配線板１１０は、例えば、ポリイミドやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの基材に、銅などの配線を形成したものである。非可撓性部品１２０は、例えば、半導体チップ、ガラスエポキシ基板やセラミック基板およびこれらの基板に電子部品を実装したモジュールである。接続部１３０は、例えば、ニッケル、金、これらの合金、はんだなどにより形成することができる。保護樹脂１４０には、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン系樹脂などを用いることができる。また、これらの樹脂にフィラーを添加してもよい。

【0021】

補強材１５０には、可撓性配線板１１０よりも弾性率が高い材料であることが望ましい。具体的な材料としては、例えば、ＰＥＴ板、ガラスエポキシ板、金属、ガラスなどを用いることができる。なお、補強材１５０を可撓性配線板１１０に付加した後に、リフローや熱硬化などの工程を通る場合は、補強材１５０として、これらの温度に耐えられるものを選択する。補強材１５０の形状は、例えば、板状、フィルム状、可撓性配線板１１０に貼り付けるための接着材層を持つテープ状とすることができる。また、硬化後に剛性が高まる樹脂を、塗布し、硬化して形成しても良い。なお、補強材１５０の厚さは、所望の剛性が得られるように、適宜選択すればよい。

【0022】

図７は、実装構造１００の製造方法を示すフローチャートである。まずはんだバンプ接続等を用いて、非可撓性部品の底面より狭い領域の接続部１３０を形成して、可撓性配線板１１０と非可撓性部品１２０とを接続する（Ｓ１）。次に接続部１３０を封止する保護樹脂１４０を形成する（Ｓ２）。次に、可撓性配線板１１０の、接続部１３０と反対側の面に、接続部１３０を含み、非可撓性部品１２０の底面より小さい領域に補強材を付加する（Ｓ３）。

【0023】

以上説明したように、本実施形態の実装構造によれば、可撓性が失われる領域を小さくして、可撓性配線板１１０が曲面に倣う部分を多くしながら、補強材によって接続部を保護することができる。

【0024】

（第３の実施形態）
本実施形態では、補強材１５０端部への応力集中を緩和する構成について説明する。補強材１５０の端部に応力が集中すると、可撓性配線板１１０が折れ曲がって、基材が破損したり、配線が断線したりする恐れがある。図８は、本実施形態の実装構造１０１を示す平面図であり、図９は、図８のＢ－Ｂ´における断面図である。

【0025】

実装構造１０１は、第２の実施形態の実装構造１００に加えて、保護樹脂１４０の周囲に低弾性樹脂１６０を有している。低弾性樹脂１６０は、補強材１５０の端部と重なるように設ける。ここで言う低弾性とは、保護樹脂１４０よりも低弾性であることを意味する。例えば、図９の可撓性配線板１１０の端を下方に引っ張る力が働いた場合、低弾性樹脂１６０が無いと、補強材１５０の端に応力が集中し、可撓性配線板１１０を折り曲げる力が発生する。一方、低弾性樹脂１６０が補強材１５０の端部を跨ぐように設けられていると、補強材１５０の外側に出ている低弾性樹脂１６０が、可撓性配線板１１０の曲がりを抑制する方向の力を発生する。これにより補強材１５０の端部における可撓性配線板１１０の折れ曲がりが発生しにくくなる。また、図９で、補強材１５０の背面を非可撓性部品１２０に向けて圧縮する方向の衝撃が加わった場合、補強材１５０の端部が接続部１３０を圧し潰す力を、低弾性樹脂１６０で分散して受け止めることができる。

【0026】

以上説明したように、低弾性樹脂１６０を設けることで、補強材１５０の端部近傍の応力を分散し、局所に応力が集中することを抑制し、可撓性配線板１１０や接続部１３０の破損を防止しやすくすることができる。

【0027】

（第４の実施形態）
本実施形態では、第３の実施形態の実装構造１０１に追加要素を加えて、補強材１５０の端部への応力集中をさらに緩和する構成について説明する。図１０はこの実装構造１０２を示す平面図である。また、図１１は、図９のＣ－Ｃ´における断面図である。なお、図１０では、低弾性樹脂１６０と第２の低弾性樹脂１７０の位置が重なっているため、符号を並記している。図１１に示すように、第２の低弾性樹脂１７０は、補強材１５０の端部を囲むように形成されている。第２の低弾性樹脂１７０を設けることで、補強材１５０の端部と可撓性配線板１１０の境目に生じる応力集中を緩和することができる。なお、低弾性樹脂１６０と第２の低弾性樹脂１７０とは、同じ材料であっても、異なる材料であっても良い。

【0028】

図１２は上記の実装構造の変形例の実装構造１０３を示す断面図である。実装構造１０３では、補強材１５０の端部と上面の両方を覆うように第３の低弾性樹脂１８０を設けている。端部と上面を連続する第３の低弾性樹脂１８０で覆うことにより、第３の低弾性樹脂１８０の補強材１５０に対する密着性を高め、応力集中の抑制をより安定に行うことができる。

【0029】

（第５の実施形態）
第１から第４の実施形態では、非可撓性部品を、全体が非可撓性であるものとして説明してきたが、非可撓性部品は、接続部以外の部分が可撓性であっても良い。接続部が非可撓性であれば、第１から第４の実施形態を同様に適用できる。図１３は、可撓性基材２１０に非可撓性部品２２０を実装して、一部が非可撓性となっている部分非可撓性配線板２００に、第２の実施形態の構成を適用した例を示す断面模式図である。可撓性基材２１０に非可撓性部品２２０を接続している部分を、第２の実施形態における非可撓性部品１２０と同様に扱うことができる。このため、第２の実施形態と同様に、可撓性配線板１１０の可撓性が失われる領域を小さくしつつ、接続部１３０を保護することができる。また、部分非可撓性配線板２００と可撓性配線板１１０との接続には、第３、第４の実施形態も、適用することができる。

【0030】

以上、上述した第１乃至５の実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

【符号の説明】

【0031】

１、１１０ 可撓性配線板
２、１２０ 非可撓性部品
３、１３０ 接続部
４、１４０ 保護樹脂
５、１５０ 補強材
１０、１００ 実装構造
１６０ 低弾性樹脂

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】