電子デバイス、ケーブル接続構造および電子デバイスの製造方法

【課題】機能素子の動作効率を向上させることができる電子デバイス、ケーブル接続構造およびこの電子デバイスの製造方法を提供すること。
【解決手段】電気信号に基づく動作によって所定の機能を発揮する機能素子２１と、機能素子２１に接続された第１電極２２とが表面上に設けられた基板２と、基板２の表面を覆うとともに、基板２の端部から延びる薄膜状の絶縁部材３と、絶縁部材３の基板２の端部から延びる部分の基板２側の面に設けられ、第１電極２２に接続する第２電極５１と、を備え、第２電極５１が同軸ケーブル４に電気的に接続される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にケーブルを接続した電子デバイス、ケーブル接続構造およびこの電子デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
同軸ケーブルの接続構造として、プリント基板の上面にスリットを設け、このスリットの両側に外部導体との接続パターンを形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１が開示する技術によれば、プリント基板に設けたスリットに同軸ケーブルの外部導体を載置し、この外部導体をスリット両側の接続パターンと接続させることができるので、スリットの深さの分だけ同軸ケーブルの取り付け高さを低くすることが可能となる。
【０００３】
ところで、上述した基板では、超音波等の計測波を発する圧電素子、または光を発する光学素子等、基板表面から外部に対して所定の動作を行なう機能素子が配置される場合がある。この機能素子は、基板が機器に取り付けられた際に、その機器表面から所定の動作、例えば、音波等の振動や光の照射を行う。機能素子の効果を十分に得るには、可能な限り機能素子を機器表面に配置することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６８１７５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が開示する技術では、スリット内に配置されるのは機能素子が配置される側の表面であるため、ケーブルを基板に接続した場合、基板表面からケーブルの取り付け部分の高さが増大せざるを得なかった。このため、機器に配置される機能素子が機器の表面から少なくともケーブルの高さ分だけ奥まってしまい、機能素子の動作効率を低下させてしまうおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みなされたものであって、機能素子の動作効率を向上させることができる電子デバイス、ケーブル接続構造およびこの電子デバイスの製造方法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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電子デバイスの製造方法は、ケーブルと電気的に接続する電子デバイスの製造方法であって、電気信号に基づく動作によって所定の機能を発揮する機能素子、該機能素子に接続された第１電極、前記ケーブルと接続する第２電極、および前記第１電極と第２電極とを接続する配線を平板状の母材の同一表面上に実装する実装ステップと、前記表面を覆う絶縁部材を薄膜状に形成する絶縁部材形成ステップと、前記機能素子および前記第１電極の形成領域とは異なる領域であって、前記第２電極が形成された領域を含む前記母材の一部をエッチングするエッチングステップと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明にかかる電子デバイスの製造方法は、上記の発明において、前記エッチングステップは、前記母材の端部を略柱状にエッチングすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる電子デバイスの製造方法は、上記の発明において、前記エッチングステップによってエッチングされた前記母材の領域に対応する前記絶縁部材を前記基板側に折り曲げる屈折ステップと、前記絶縁部材の前記表面側と対向する面から、少なくとも前記第２電極が形成されている部分に重なる領域をエッチングする第２エッチングステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる電子デバイスの製造方法は、上記の発明において、前記エッチングステップは、前記母材の端部からの長さが前記母材の厚み以下である領域をエッチングすることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる電子デバイスの製造方法は、上記の発明において、前記エッチングステップは、前記母材の端部からの長さが前記母材の厚み以上である領域をエッチングし、前記絶縁部材の端部と前記第２電極との距離の最大値が、前記エッチングされた前記端部からの長さと前記厚みとの差以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる電子デバイスは、電気信号に基づく動作によって所定の機能を発揮する機能素子と、該機能素子に接続された第１電極とが表面上に設けられた基板と、前記基板の前記表面を覆うとともに、該基板の端部から延びる薄膜状の絶縁部材と、前記絶縁部材の前記基板の端部から延びる部分の前記基板側の面に設けられ、前記第１電極に接続する第２電極と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかるケーブル接続構造は、電気信号に基づく動作によって所定の機能を発揮する機能素子と、該機能素子に接続された第１電極とが表面上に設けられた基板と、前記基板の前記表面を覆うとともに、該基板の端部から延びる薄膜状の絶縁部材と、前記絶縁部材の前記基板の端部から延びる部分の前記基板側の面に設けられ、前記第１電極に接続する第２電極と、前記第２電極と電気的に接続されるケーブルと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、機能素子およびその電極が配置される表面に対し、この電極に接続さされた第２電極、および基板表面を覆う絶縁部材を形成後、少なくとも第２電極を含む基板をエッチングすることによって、機能素子が配置される面と異なる面にケーブルを接続することができるため、機能素子を機器の表面近傍に配置することが可能となり、機能素子を効率よく動作させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかるケーブル接続構造を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す電子デバイスの矢視Ａ方向の平面図である。
【図３】図３は、図１に示す電子デバイスのＢ−Ｂ線の部分断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる電子デバイスの製造方法を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２にかかるケーブル接続構造を模式的に示す斜視図である。
【図６】図６は、図５に示す電子デバイスのＣ−Ｃ線の部分断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２の変形例１である電子デバイスを模式的に示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２の変形例２であるケーブル接続構造を模式的に示す斜視図である。
【図９】図９は、図８に示す電子デバイスのＤ−Ｄ線の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明に係るケーブル接続構造の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかるケーブル接続構造を模式的に示す斜視図である。また、図２は、図１に示す電子デバイス１の矢視Ａ方向の平面図である。図３は、図１に示す電子デバイスのＢ−Ｂ線の部分断面図である。本電子デバイス１は、図１に示すように、基板２を覆う薄膜状の絶縁部材３に対して同軸ケーブル４の中心導体４１が接続されている。
【００１８】
基板２は、図３に示すように、シリコン樹脂等の絶縁性材料を用いて形成された母材２０と、この母材２０の一方の表面に設けられる機能素子２１および機能素子２１に母材２０の表面または内部で電気的に接続される第１電極２２とを有する。また、第１電極２２は、配線５０によって第２電極５１と接続されている。
【００１９】
機能素子２１は、電気信号に基づく動作によって所定の機能を発揮するものであって、例えば、音響特性を有し、多数の微小センサによって超音波による信号を送受信可能な容量性超音波トランスデューサ（Ｃ−ＭＵＴ：ＣａｐａｃｉｔｉｖｅＭｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）である。
【００２０】
絶縁部材３は、ポリイミド等の絶縁性樹脂を用いて薄膜状に形成される。また、絶縁部材３は、機能素子２１の形成面と向かい合う面であって、母材２０の端部から延びる領域で第２電極５１を保持している。
【００２１】
同軸ケーブル４は、芯線である中心導体４１の外周に内部絶縁体を介してシールド線である外部導体が形成され、外部導体の外周に外部絶縁体が設けられて構成される。この同軸ケーブル４の先端は、中心導体４１が同軸ケーブル４の長手方向に突出して、半田Ｃによって第２電極５１と接続される。
【００２２】
図４は、本実施の形態１にかかる電子デバイスの製造方法を示す斜視図である。まず、デバイス作成用母材２００上に、機能素子２１および機能素子２１に電気的に接続される第１電極２２を実装し（図４（ａ））、第２電極５１および第１電極２２と第２電極５１とを接続する配線５０を実装する（図４（ｂ））。なお、配線５０および第２電極５１は、第１電極２２と同様の導電性材料を用いてもよく、異なる導電性材料を用いてもよい。電気的な導通が可能であれば、如何なる材料を用いても実現可能である。
【００２３】
図４（ｂ）において、配線および電極の形成を終了後、デバイス作成用基板２００の機能素子２１、第１電極２２、第２電極５１が形成されている面に対して、絶縁部材３で被覆する（図４（ｃ））。
【００２４】
その後、図４（ｄ）に示すように、デバイス作成用基板２００の機能素子２１および第１電極２２の形成領域以外であって、第２電極５１を含む領域を略柱状にエッチングする。つまり、母材２００をエッチングにより一部を除去することで、第２電極５１を露出させる。この第２電極５１は、絶縁部材３側に保持される。また、本実施の形態１においては、エッチング形状は少なくとも第２電極５１を露出させると共に、同軸ケーブル４の中心導体４１が絶縁部材３の端部から第２電極５１に接続できる形状であればよい。これにより、絶縁部材３の基板２側の面に第２電極５１が配置される。
【００２５】
エッチングが終了した後、同軸ケーブル４の中心導体４１を、図３に示すように半田Ｃ等によって第２電極５１と接続することで、電子デバイスを作成することができる（図４（ｅ））。
【００２６】
上述した実施の形態１にかかる電子デバイス１によって、機能素子２１の形成面にこの機能素子２１に接続された第１電極２２が存在する場合であっても、第１電極２２と接続する第２電極５１を形成し、絶縁部材３で覆って第２電極５１を基板の機能素子形成表面と異なる方向の表面に第２電極５１を開放させることによって、機能素子２１の形成面側からケーブルを接続することなく電極を介して機能素子２１と同軸ケーブル４とを接続することが可能である。この結果、同軸ケーブル４によって基板２の機能素子２１の形成面側で取り付け高さを増大させることがないため、機器に設けた基板２に対して機能素子２１を機器表面に配置することができる。
【００２７】
なお、デバイス作成用基板２０は、第２電極５１と同軸ケーブル４とが接続可能であれば、図４（ｄ）において、絶縁部材３の第２電極５１近傍のみがエッチングされてもよい。
【００２８】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２にかかるケーブル接続構造を示す斜視図である。また、図６は、図５に示す電子デバイス１ａのＣ−Ｃ線断面図である。図５，６に示す電子デバイス１ａは、基板２の端部で絶縁部材３ａを折り曲げ、基板２の側面側から同軸ケーブル４に接続される。
【００２９】
電子デバイス１ａは、基板２から延びる絶縁部材３ａが基板２の絶縁部材３ａとの接触面の端部で折り曲げられ、絶縁部材３ａの基板２と接触する面に対向する面の第２電極５１に対応する位置をエッチングして形成された接続孔３１を有する。第２電極５１は、この接続孔３１を介して同軸ケーブル４と接続される。このとき、電子デバイス１ａにおいて、図４（ｄ）でエッチングされた母材２０の端部から絶縁部材３ａの端部までの距離（最短距離）が、母材２０の厚み以下となるように形成されるか、またはこの距離関係を満たすようにデバイス作成用母材２００がエッチングされる。
【００３０】
電子デバイス１ａは、図４に示す製造工程に加え、基板２の端部で絶縁部材３ａを折り曲げる屈曲工程と、折り曲げた後に絶縁部材３ａの第２電極５１に対応する部分をエッチングする第２エッチング工程を追加することで製造可能である。なお、屈曲工程と第２エッチング工程とは順序が逆であってもよく、図４（ｃ）の後に第２エッチング工程を行ってもよい。
【００３１】
上述した実施の形態２にかかる電子デバイス１ａによって、機能素子２１が形成される面に対して側面側から接続することが可能であるため、実施の形態１と同様に、同軸ケーブル４によって基板２の機能素子２１の形成面側で取り付け高さを増大させることがなく、機能素子２１を機器表面に配置することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態２にかかる絶縁部材３ａにおいて、第２電極５１を覆う厚みで形成して第２電極５１に対応する領域をエッチングするものとして説明したが、絶縁部材３ａを第２電極と同等の厚みで形成し、エッチングせずに直接接続する構成とすることも可能である。
【００３３】
図７は、本実施の形態２の変形例１である電子デバイス１ｂを示す斜視図である。図７に示すように、端面処理によってケーブル端面が平坦化された同軸ケーブル４ａを接続してもよい。
【００３４】
同軸ケーブル４ａは、先端面において中心導体の露出部分には導電膜が設けられ、中心導体の露出部分（先端）を平坦化している。また、外部導体の露出部分には、この露出部分に沿って導電膜が同心円状に設けられ、外部導体の露出部分（先端）を平坦化している。これら導電膜は金属膜で実現され、電解めっき、無電解めっき、あるいはスパッタリングで形成する。なお、同軸ケーブル４ａは、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）やＡＣＰ（異方性導電ペースト）といった異方性導電材料によって第２電極５１と接合される。また、導電膜は、単層構造であっても多層構造であってもよい。最表面側からＡｕ→Ｎｉとなる多層構造とすると、第２電極５１との接合を強くすることができるため好ましい。また、Ｎｉ−Ａｕ膜とすれば、第２電極５１との接続が、ＡＣＦやＡＣＰといった異方性導電材料による接合だけでなく、はんだバンプ接続やＡｕバンプ接続によっても対応可能となり、接続態様の柔軟性が増大する。
【００３５】
図８は、本実施の形態２の変形例２である電子デバイス１ｃを示す斜視図である。また、図９は、図８に示す電子デバイス１ｃのＤ−Ｄ線断面図である。図８，９に示す電子デバイス１ｃは、基板２の端部で絶縁部材３ｂを折り曲げて、基板２の機能素子２１の形成面の背面側から同軸ケーブル４に接続される。
【００３６】
電子デバイス１ｃは、基板２から延びる絶縁部材３ｂが基板２の絶縁部材３ｂとの接触面の端部で折り曲げられて第２電極を機能素子２１形成面の背面に配置し、絶縁部材３ｂの基板２と接触する面の背面の第２電極５１に対応する位置をエッチングして形成された接続孔３２を有する。第２電極５１は、この接続孔３２を介して同軸ケーブル４と接続される。このとき、第２電極５１は、図４（ｄ）でエッチングされた母材２０の端部から絶縁部材３ｂの距離が、母材２０の厚み以上となるとともに、絶縁部材３ｂの端部から第２電極５１までの距離の最大値が、絶縁部材３ｂ端部から母材２０の端部までの距離と母材２０の厚みとの差以下となるようにデバイス作成用母材２００がエッチングされる。
【００３７】
このとき、図４に示す製造方法において、絶縁部材３ｂを折り曲げたときに背面に第２電極５１が配置されるように、デバイス作成用母材２００の表面上に第２電極５１、および第１電極２２と第２電極５１とを接続する配線５２が実装される。
【００３８】
なお、基板２に対する同軸ケーブル４の接続方向は、図８，９に示すように、基板２の側面側でもよく、機能素子２１が形成された面の背面側でもよい。
【００３９】
上述した各実施の形態１，２では、基板に同軸ケーブルを接続する場合を例示したが、これに限定されるものではなく、同軸ケーブル以外の他の種類のケーブルにも同様に適用できる。また、使用する基板は、機能部分と機能部分に接続する電極とが同一平面上に存在する基板、例えば、超音波等の計測波を発する圧電素子、または光を発する光学素子等を実装し、同一表面に電極を有する基板であれば、適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ電子デバイス
２基板
３，３ａ，３ｂ絶縁部材
４，４ａ同軸ケーブル
２０母材
２１機能素子
２２第１電極
３１，３２接続孔
４１中心導体
５０，５２配線
５１第２電極
２００デバイス作成用母材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブルと電気的に接続する電子デバイスの製造方法であって、
電気信号に基づく動作によって所定の機能を発揮する機能素子、該機能素子に接続された第１電極、前記ケーブルと接続する第２電極、および前記第１電極と第２電極とを接続する配線を平板状の母材の同一表面上に実装する実装ステップと、
前記表面を覆う絶縁部材を薄膜状に形成する絶縁部材形成ステップと、
前記機能素子および前記第１電極の形成領域とは異なる領域であって、前記第２電極が形成された領域を含む前記母材の一部をエッチングするエッチングステップと、
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記エッチングステップは、前記母材の端部を略柱状にエッチングすることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記エッチングステップによってエッチングされた前記母材の領域に対応する前記絶縁部材を前記基板側に折り曲げる屈折ステップと、
前記絶縁部材の前記表面側と対向する面から、少なくとも前記第２電極が形成されている部分に重なる領域をエッチングする第２エッチングステップと、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記エッチングステップは、前記母材の端部からの長さが前記母材の厚み以下である領域をエッチングすることを特徴とする請求項３に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記エッチングステップは、前記母材の端部からの長さが前記母材の厚み以上である領域をエッチングし、
前記絶縁部材の端部と前記第２電極との距離の最大値が、前記エッチングされた前記端部からの長さと前記厚みとの差以下であることを特徴とする請求項３に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項６】
電気信号に基づく動作によって所定の機能を発揮する機能素子と、該機能素子に接続された第１電極とが表面上に設けられた基板と、
前記基板の前記表面を覆うとともに、該基板の端部から延びる薄膜状の絶縁部材と、
前記絶縁部材の前記基板の端部から延びる部分の前記基板側の面に設けられ、前記第１電極に接続する第２電極と、
を備えたことを特徴とする電子デバイス。
【請求項７】
電気信号に基づく動作によって所定の機能を発揮する機能素子と、該機能素子に接続された第１電極とが表面上に設けられた基板と、
前記基板の前記表面を覆うとともに、該基板の端部から延びる薄膜状の絶縁部材と、
前記絶縁部材の前記基板の端部から延びる部分の前記基板側の面に設けられ、前記第１電極に接続する第２電極と、
前記第２電極と電気的に接続されるケーブルと、
を備えたことを特徴とするケーブル接続構造。

【図１】