(57)【要約】【課題】部材点数を削減することができる配線構造体を提供する。【解決手段】主となる第１の成形体２と、第１の成形体２とは材料が異なる第２の成形体３とを接合した構造体４の表面に配線８が形成された配線構造体１であって、第１の成形体２と第２の成形体３に跨って連続した配線８を形成するようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の異なる複数種類の成形部材を接合した構造体の表面に配線が形成された配線構造体であって、
前記複数の成形部材に跨って連続した配線が形成されていることを特徴とする配線構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の配線構造体において、
前記成形部材と前記配線との間に接着層が形成されていることを特徴とする配線構造体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の配線構造体において、
前記材料の少なくとも１種類が弾性材料であることを特徴とする配線構造体。
【請求項４】
請求項３に記載の配線構造体において、
前記弾性材料がシリコーン樹脂からなることを特徴とする配線構造体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線構造体において、
前記複数の成形部材は、第１の成形部材と、該第１の成形部材とは異なる材料により形成される第２の成形部材とからなり、前記第２の成形部材が接続端子の周辺部に埋設されていることを特徴とする配線構造体。
【請求項６】
請求項５に記載の配線構造体において、
前記第２の成形部材が突出していることを特徴とする配線構造体。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の配線構造体において、
前記複数の成形部材間の界面が、前記配線が形成される表面に直交する直交方向の断面積よりも大きい面積を有することを特徴とする配線構造体。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の配線構造体において、
前記配線の表面の粗さが、前記成形部材ごとに異なることを特徴とする配線構造体。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の配線構造体において、
前記配線が２面以上に跨って形成されていることを特徴とする配線構造体。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の配線構造体において、
前記配線構造体の内部に機能部品が実装されていることを特徴とする配線構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上に配線を有する配線構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機能部品や機能モジュールの小型化を図る方法として、ボードレスによる配線形成、実装が挙げられる。代表的にはＭＩＤ（Molded Interconnect Device）と呼ばれる立体配線構造体が挙げられる。これは配線を成形体表面に構成し、部品実装することができるため、プリント基板をなくすことが可能となり、小型化を図ることができる。このようなＭＩＤをプリント基板に実装する際には、はんだ付けやコネクタ結合などにて電気的に結合する。特にコネクタの場合には、ＭＩＤに予め作り込むことによってコネクタや結合するケーブルを省くことができ、省資源化が期待できる。
先行文献として特許文献１には、予め所定の位置に切りこみ部を設けた転写シートを用いて、同切りこみ部が配線部材の基体外に位置するようにして所望の形状の配線部材を射出成形し、射出成形後所定の位置に設けた切りこみ部からキャリアフィルムを剥離することにより、フレキシブル接続端子が一体的に成形された射出成形プリント配線部材を得ることにより接続時の作業性、信頼性の高い射出成形配線部材を提供する技術が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、基材上に設けられる配線の凸状構造を、基材部と導電部とから構成し、導電部は導電材料により形成すると共に基材部は成形材料により基材の一部として形成し、かつ導電部と基材部との接合界面が基材表面の高さと異なる位置となるように設ける。一方の型にレジストパターンを形成し導電部を形成した後、他方の型を重ね合わせて成形材料を充填し熱処理した後、離型して配線構造体を製造する。これにより、基材上の凸状構造からなる配線の応力集中を緩和し、基材と配線との接合界面における破壊が回避されると共に優れた強度を発揮し、信頼性が高く、しかも微細パターンの形成が可能な配線構造体とその製造方法を提供する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平０６−１６４１０６号公報
【特許文献２】特開２００６−２０２９１３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構造では、コネクタにてフィルム基板を接続するが、フィルムのねじれやずれによって接続不良が発生するという問題があった。
また、特許文献２の構造では、配線にかかる応力自体を緩和することは可能であるが、接合時に配線にかかる応力に対しては対応できないという問題点があった。
本発明は、上記したような問題点を鑑みてなされたものであり、部材点数を削減することができる配線構造体を提供することを目的とする。また、本発明は電子部品の基板への安定的な結合が可能な配線構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明は、材料の異なる複数種類の成形部材を接合した構造体の表面に配線が形成された配線構造体であって、前記複数の成形部材に跨って連続した配線が形成されていることを特徴とする。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の配線構造体において、前記成形部材と前記配線との間に接着層が形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２に記載の配線構造体において、前記材料の少なくとも１種類が弾性材料であることを特徴とする。
請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の配線構造体において、前記弾性材料がシリコーン樹脂からなることを特徴とする。
請求項５に記載の本発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線構造体において、前記複数の成形部材は、第１の成形部材と、該第１の成形部材とは異なる材料により形成される第２の成形部材とからなり、前記第２の成形部材が接続端子の周辺部に埋設されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項６に記載の本発明は、請求項５に記載の配線構造体において、前記第２の成形部材が突出していることを特徴とする。
請求項７に記載の本発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の配線構造体において、前記複数の成形部材間の界面が、前記配線が形成される表面に直交する直交方向の断面積よりも大きい面積を有することを特徴とする。
請求項８に記載の本発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の配線構造体において、前記配線の表面の粗さが、前記成形部材ごとに異なることを特徴とする。
請求項９に記載の本発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の配線構造体において、前記配線が２面以上に跨って形成されていることを特徴とする。
請求項１０に記載の本発明は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の配線構造体において、前記配線構造体の内部に機能部品が実装されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、材料の異なる複数種類の成形部材を接合した構造体の表面に配線が形成された配線構造体において、複数の成形部材に跨って連続した配線を形成したことで、基板や他の部品への接続にかかる部材を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明の第１の実施形態に係る配線構造体の模式図、図２はその側面図である。
この図１、図２に示す配線構造体１は、主となる第１の成形体２と、第１の成形体２とは材料が異なる第２の成形体３とを接合して立体形状の構造体４が構成されている。第１の成形体２は高い寸法精度や高い耐久性、面平坦性が要求される構造体とされる。一方、第２の成形体３は他の部品や基板に接続することであるため、第１の成形体３に比べて接続自由度が高く、また安定した接続端子７の確保が要求される構造体とされる。
第１の成形体２の側面には、図示しないランド電極が設けられており、このランド電極にバンプ５を介して電子部品６が実装されている。また第２の成形体３の上面には複数の接続端子７が設けられている。
そして、本実施形態の配線構造体１においては、第１の成形体２上に実装した電子部品６と第２の成形体３上に形成した接続端子７とを接続するために、第１の成形体２と第２の成形体３を跨ぐように連続した配線８を形成した点に特徴がある。このように配線構造体１を構成した場合は、基板や他の部品への接続にかかる部材を削減することができる。また、第１の成形体２の複数面に連続した配線８を形成したことで、配線構造体の小型化を図ることができる。
【０００９】
なお、図２においては、接続端子７が配線８よりも厚くしているが、これはあくまでも一例であり、実際には接続端子７と配線８の厚みはほぼ同じである。
図３は、第１の実施形態に係る配線構造体の製造方法を示した図である。
この場合、先ず、図３（ａ）に示す転写版形成工程において、配線を転写する金型としてオーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０４）を材料とした金型５１ａにポリイミド樹脂をスプレーで塗工し、成形時の離形性を高めるためにフッ素コート処理を行ってから、エキシマレーザにてパターニングを行って絶縁膜５２を形成する。このときの絶縁膜５２のパターン幅は１００μｍ、膜厚は５μｍであった。
次に、図３（ｂ）に示す電解めっき配線形成工程において、硫酸電解銅めっきにて平均５μｍ厚となるＣｕ配線５３を形成した後、図３（ｃ）に示す第１成形工程において、成形機に金型５１ａ〜５１ｅをセットして、第１の樹脂５４として熱硬化性エポキシ樹脂（Ｇ７６０−Ｌ：住友ベークライト製）を注入する。第１の樹脂５４の注入は、可動式の金型５１ｅを設けることで、この金型５１ｅを介して行うことができる。
【００１０】
その後、図３（ｄ）に示す第２成形工程において、可動式の金型５１ｅをずらして、第１の樹脂５４の界面にまで、第２の樹脂５５である熱硬化性シリコーン樹脂（ＴＣＧ５９１０：京セラケミカル製）を注入する。次に、図３（ｅ）に示す離型部品実装工程において、金型５１ａ〜５１ｅを離形することで、第１及び第２の樹脂５４、５５側に配線５３が転写される。この後、バンプ５を介して電子部品６を実装することで、図１に示す配線構造体１を作製することができる。
なお、本実施形態では、配線材料として銅を用いているが、他の電解めっきにて達成することも可能である。また配線の形成方式として、絶縁膜を残した方式に限定されるものではなく、絶縁膜の代わりにフォトレジストを用いて電解めっき後にフォトレジストを除去する方法もある。
【００１１】
また電解めっきに限らず、インクジェットやスクリーン印刷にてパターンを形成することも可能である。この場合金属ナノ粒子を含むインクを供給する場合や銀ペーストを供給する場合も含まれる。
またインクジェットの場合に無電解めっき用の触媒粒子を供給し、それを無電解めっきするか、樹脂を注入して離形した後に無電解めっきすることも可能である。他の印刷方法として、オフセット印刷のように親疎水性のパターンを金型上に設けておき、インクをパターン状に形成することも当てはまる。
また本実施形態では成形樹脂として熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を用いたが、熱硬化性樹脂に限らず、熱可塑性樹脂などの他の樹脂にも適応することは可能である。
さらに本実施形態の配線構造体１は、第１及び第２の成形体２、３という２種類の成形体を接合した構造体を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、３種類以上の成形体を接合して構造体を構成することも勿論可能である。
【００１２】
図４は、第２の実施形態に係る配線構造体の側面図である。なお、第１の実施形態に係る配線構造体１と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
この図４に示す配線構造体１１は、第１の成形体２と第２の成形体３と表面で、且つ第１の成形体２と第２の成形体３の界面を跨ぐように接着層９が形成されており、この接着層９上に配線８が形成されている。このように第１の成形体２と第２の成形体３との間に接着層９を形成すると、第１の成形体２と第２の成形体３の界面での配線８の断線を防ぐことができる。
第２の実施形態に係る配線構造体１１を製造する場合は、上記図３（ｂ）に示した電解めっき配線工程において、絶縁膜５２を形成した金型５１ａに電解銅めっきを行った後、接着層９としてシリコーン接着剤（１２２０Ｃ：スリーボンド製）を塗布する。この後、第１の実施形態と同様に成形工程を行うことで配線構造体１１を作製することができる。
【００１３】
図５は、第２の実施形態に係る配線構造体の他の構成を示した側面図である。なお、図４に示した配線構造体１１と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
上記図４に示した配線構造体１１では、第１の成形体２と第２の成形体３との表面の界面付近にだけ接着層９が形成されているのに対して、図５に示す配線構造体１２は、第１の成形体２と第２の成形体３の界面付近だけではなく、配線８が形成される構造体４の表面全体に接着層９を形成するようにしたものである。このように構成した場合は、上記同様、第１の成形体２と第２の成形体３の界面での配線の断線を防ぐことができる。また、構造体４と配線８との密着力の向上させることができる。
【００１４】
図６は第３の実施形態に係る配線構造体の模式図、図７はその側面図である。なお、第１の実施形態に係る配線構造体１と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
この図６、図７に示す配線構造体１３は、接続端子７の周辺部に第２の成形体３を埋設するようにしたものである。このように、第２の成形体３を接続端子７の周辺部に限定すると接続時の応力緩和機能と配線構造体としての形状精度を維持することができる。
第３の実施形態に係る配線構造体１３を製造する場合は、図３（ｃ）（ｄ）に示した成形工程において、第１の樹脂５４により第１の成形体２を成形する際に、可動金型にて端子周辺部にシリコーン樹脂を注入する。その後、可動金型をずらして成形を行うようにすればよい。なお、シリコーン樹脂の供給方法としては、金型による成形のみではなくディスペンサにて供給することも可能である。
【００１５】
図８は第４の実施形態に係る配線構造体の側面図である。なお、第３の実施形態に係る配線構造体１３と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
この図８に示す配線構造体１４は、接続端子７の周辺部に埋設した第２の成形体３を隆起していることを特徴とする。つまり、接続端子７が配線８を形成した第１の成形体２の平面より突出するように形成した点に特徴がある。
このように構成すると、接続端子７を外部に接触しやすくなるので、応力緩和機能と合わせて、さらに接続の安定性が増すという利点がある。
【００１６】
図９は、第４の実施形態に係る配線構造体の他の構成を示した側面図である。なお、配線構造体１４と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
図８に示した配線構造体１４では、接続端子７の周辺部に埋設した第２の成形体３を隆起させているのに対して、図９に示す配線構造体１５では、第２の成形体３を接続端子７の周辺部に埋設することなく隆起させるように形成したものである。このように構成した場合も、接続端子７を外部に接触しやすくなるので、応力緩和機能と合わせて、さらに接続の安定性が増すという利点がある。
第４の実施形態に係る配線構造体の製造する場合は、上記図３（ｃ）（ｄ）に示した成形工程において、第１の樹脂５４により第１の成形体２を成形する際に、第２の成形体３となる金型の凹形状の部分にシリコーン樹脂を供給すればよい。なお、シリコーン樹脂の供給方法としては、金型による成形のみではなく、可動式金型を使って樹脂を注入する場合やディスペンサにて供給する場合が考えられる。
【００１７】
図１０は、第５の実施形態に係る配線構造体の側面図である。なお、第１の実施形態に係る配線構造体１と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
図１０に示した配線構造体１６では、第１の成形体２と第２の成形体３との界面がテーパー面（傾斜面）になっている。つまり、第１及び第２の成形体２、３の界面を配線８が形成されている面に直交する直交方向の断面積よりも大きい面積となるように構成したものである。このように構成すると、第１及び第２の成形体２、３間の結合を強くすることができるので界面にかかる応力を緩和することができ、より配線の断線を防ぐことができる。
【００１８】
図１１は、第５の実施形態に係る配線構造体の製造方法を示した図である。なお、配線の形成工程は、図３（ａ）（ｂ）に示した工程と同じであるので説明は省略し、成形工程についてのみ説明する。
この場合は、図１１（ａ）に示す第１成形工程において、テーパー構造を有する可動金型５１ｅを用いて、第１の樹脂５４であるエポキシ樹脂を注入した後、図１１（ｂ）に示す第２成形工程において可動金型５１ｅの可動部５１ｆを移動させてできた空洞部に第２の樹脂５５であるシリコーン樹脂を注入する。この後、図１１（ｅ）に示す離型部品実装工程において、金型５１ａ〜５１ｅを離形することで、第１及び第２の樹脂５４、５５側に配線５３が転写され、さらにバンプ５を介して電子部品６を実装することで、図１０に示した配線構造体１６を作製することができる。
上記第５の実施形態に係る配線構造体１６では、第１の成形体２と、第２の成形体３との界面構造がテーパー形状である場合を例に挙げて説明したが、界面構造としてはこれに限定されるものではない。
【００１９】
図１２は第６の実施形態に係る配線構造体の側面図である。なお、第１の実施形態に係る配線構造体１と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
図１２に示す配線構造体１７は、第１の成形体２と第２の成形体３との界面構造が、凹凸を有する粗界面１０であることを特徴とする。このような界面構造とすることで界面の実効面積が増大して密着力の向上が図れる。
【００２０】
図１３は、第７の実施形態に係る配線構造体の側面図である。なお、第１の実施形態に係る配線構造体１と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
図１３に示した配線構造体１８は、配線８と接着している第１の成形体２と、第２の成形体では、配線８の表面の粗さが異なるようにしたことを特徴とする。具体的には、図１４に拡大して示すように第１の成形体２側の配線８より第２の成形体３側の配線８のほうが粗面部８ａとなるようにした。このように配線８の表面の粗さを変えることで、成形体３に対する配線８の密着力を変えるようにした。弾性材料のように密着力が得られにくい第２の成形部材４に対して表面粗さを大きくすることで配線の密着力の向上を図ることができる。
第７の実施形態に示す配線構造体の製造方法は、図示は省略するが、図３（ａ）（ｂ）に示したようにして配線を形成した後、カッパーボンド処理（荏原ユージライト製）にて第２の樹脂５５と密着する配線５３に対して粗化処理を行う。その後、金型を成形機に取り付けて第１の実施形態と同様に成形を行う。配線自体の表面粗さを大きくすることで樹脂に対する配線密着力を向上させることができる。
【００２１】
図１５は、第８の実施形態に係る配線構造体の側面図である。なお、第１の実施形態に係る配線構造体１と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
この図１５に示す配線構造体１９は、配線構造体１９の内部に電子部品６が実装されていることを特徴とする。このように機能部品である電子部品６を構造体４に内在させることにより、小型化が図れる。
この図１５に示す配線構造体１９の製造方法としては、図示は省略するが、第１の実施形態と同様に配線を形成した後、配線８を形成した金型に対してプリント基板に電子部品を実装するのと同様に金型に対して実装を行っていく。その後、第１の実施形態と同様に成形を行い、離形後に再度部品実装を行う。このように構成することにより、多くの部品を実装することが出来、小型化が図れる。またはんだ接合にて熱サイクルなどではんだ接続部の寿命が短い電子部品に対して、通常のプリント基板の実装では、アンダーフィルなどの樹脂補強にて接続寿命を向上させているが、配線構造体内部に埋め込むことにより樹脂補強と同様の寿命向上へと寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配線構造体の模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る配線構造体の側面図である。
【図３】第１の実施形態に係る配線構造体の製造方法を示した図である。
【図４】第２の実施形態に係る配線構造体の側面図である。
【図５】第２の実施形態に係る配線構造体の他の構成を示した側面図である。
【図６】第３の実施形態に係る配線構造体の模式図である。
【図７】第３の実施形態に係る配線構造体の側面図である。
【図８】第４の実施形態に係る配線構造体の側面図である。
【図９】第４の実施形態に係る配線構造体の他の構成を示した側面図である。
【図１０】第５の実施形態に係る配線構造体の側面図である。
【図１１】第５の実施形態に係る配線構造体の製造方法を示した図である。
【図１２】第６の実施形態に係る配線構造体の側面図である。
【図１３】第７の実施形態に係る配線構造体の側面図である。
【図１４】第７の実施形態に係る配線構造体の一部を拡大して示した図である。
【図１５】第８の実施形態に係る配線構造体の側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…配線構造体、２…第１の成形体、３…第２の成形体、４…構造体、５…バンプ、６…電子部品、７…接続端子、８…配線、８ａ…粗面部、９…接着層、１０…粗界面、１１〜１９…配線構造体、５１…金型、５２…絶縁膜、５３…配線、５４…第１の樹脂、５５…第２の樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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