(57)【要約】【課題】導電性接着剤を介して基板と電子部品とを接続したものを、接着補助剤を介してモールド樹脂で封止してなる電子装置において、接着補助剤の溶剤が導電性接着剤に浸透するのを防止する。【解決手段】基板１０の一面に搭載された電子部品２０と、電子部品２０と基板１０の一面との間に介在する導電性接着剤３０と、基板１０の一面、電子部品２０および導電性接着剤３０を封止するモールド樹脂４０と、基板１０の一面とモールド樹脂４０との間に介在し、モールド樹脂４０の接着性を確保する接着補助剤５０とを備える電子装置において、導電性接着剤３０のうちモールド樹脂４０と接する面には、当該面を被覆して保護する保護材６０が設けられ、当該面は保護材６０を介してモールド樹脂４０に接しており、保護材６０と接着補助剤中の溶剤５０とは、溶解度パラメータの差が３以上の材料よりなる。【選択図】図１
2010129826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１０）と、
前記基板（１０）の一面に搭載された電子部品（２０）と、
前記電子部品（２０）と前記基板（１０）の一面との間に介在し、これら両部材（１０、２０）を電気的に接続する導電性接着剤（３０）と、
前記基板（１０）の一面、前記電子部品（２０）および前記導電性接着剤（３０）を封止するモールド樹脂（４０）と、
前記基板（１０）の一面と前記モールド樹脂（４０）との間に介在し、前記モールド樹脂（４０）の接着性を確保する接着補助剤（５０）とを備える電子装置において、
前記導電性接着剤（３０）のうち前記モールド樹脂（４０）と接する面には、当該面を被覆して保護する保護材（６０）が設けられ、当該面は前記保護材（６０）を介して前記モールド樹脂（４０）に接しており、
前記保護材（６０）と前記接着補助剤（５０）中の溶剤とは、溶解度パラメータの差が３以上の材料よりなることを特徴とすることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記モールド樹脂（４０）はエポキシ樹脂であり、前記導電性接着剤（３０）はエポキシ樹脂に導電性のフィラーを含んでなるものであり、前記接着補助剤（５０）はポリアミドを前記溶剤としてのＮ−メチルピロリドンで希釈してなるものであることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
基板（１０）の一面に導電性接着剤（３０）を塗布し、この導電性接着剤（３０）の上に電子部品（２０）を搭載し、
次に、前記導電性接着剤（３０）を硬化して前記電子部品（２０）と前記基板（１０）とを電気的に接続し、
次に、前記基板（１０）の一面に、モールド樹脂（４０）の接着性を確保する接着補助剤（５０）を塗布・硬化により形成し、
続いて、前記接着補助剤（５０）が形成された前記基板（１０）の一面、前記電子部品（２０）および前記導電性接着剤（３０）をモールド樹脂（４０）で封止する電子装置の製造方法において、
硬化した前記導電性接着剤（３０）のうち前記モールド樹脂（４０）と接する面に、前記接着補助剤（５０）中の溶剤との溶解度パラメータの差が３以上の材料よりなる保護材（６０）を塗布・硬化により形成することにより、当該面を前記保護材（６０）によって被覆した後、前記接着補助剤（５０）を塗布することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項４】
前記モールド樹脂（４０）はエポキシ樹脂であり、前記導電性接着剤（３０）はエポキシ樹脂に導電性のフィラーを含んでなるものであり、前記接着補助剤（５０）はポリアミドを前記溶剤としてのＮ−メチルピロリドンで希釈してなるものであることを特徴とする請求項３に記載の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性接着剤を介して基板と電子部品とを接続したものをモールド樹脂で封止してなる電子装置、および、そのような電子装置の製造方法に関し、特に、モールド樹脂と基板との接着性を確保するために樹脂封止前に基板に塗布される接着補助剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の電子装置としては、基板の一面上にエポキシ樹脂に導電性のフィラーを含んでなる導電性接着剤を塗布し、この導電性接着剤の上に電子部品を搭載し、次に導電性接着剤を硬化して、電子部品と基板とを電気的に接続した後、接着補助剤を基板の一面に塗布して硬化し、続いて、この接着補助剤が形成された基板の一面、電子部品および導電性接着剤をモールド樹脂で封止したものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような電子装置においては、モールド樹脂はエポキシ樹脂などよりなり、接着補助剤はポリアミドなどの樹脂を溶剤にとかしてなるものであり、接着補助剤は、基板の一面とモールド樹脂との間に介在し、モールド樹脂の接着性を確保している。
【特許文献１】特開平７−２７８３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本発明者の検討によれば、導電性接着剤を介して電子部品が搭載されている基板の一面に、接着補助剤を塗布したとき、接着補助剤中の溶剤が導電性接着剤に浸透して、導電性接着剤が膨潤し、導電性接着剤における電気的な接続抵抗の上昇を引き起こすことがわかった。
【０００５】
この場合、単純には、接着補助剤を無くした構成とすればよいが、そうすると、基板とモールド樹脂との接着性が低下し、モールド樹脂の剥離が生じ、さらには、基板の一面上でワイヤボンディングがなされている場合には、モールド樹脂の剥離による当該ワイヤの断線などの不具合が予想される。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、導電性接着剤を介して基板と電子部品とを接続したものを、接着補助剤を介してモールド樹脂で封止してなる電子装置において、接着補助剤中の溶剤が導電性接着剤に浸透するのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、導電性接着剤（３０）のうちモールド樹脂（４０）と接する面には、当該面を被覆して保護する保護材（６０）が設けられ、当該面は保護材（６０）を介してモールド樹脂（４０）に接しており、保護材（６０）と接着補助剤（５０）中の溶剤とは、溶解度パラメータの差が３以上の材料よりなることを特徴としている。
【０００８】
本発明は実験的に見出されたものであり、導電性接着剤（３０）のうちモールド樹脂（４０）と接する面を、接着補助剤（５０）中の溶剤とは溶解度パラメータの差が３以上の材料よりなる保護材（６０）によって被覆して保護すれば、保護膜（６０）が接着補助剤（５０）を弾くため、接着補助剤（５０）中の溶剤が導電性接着剤（３０）に浸透するのを防止することができる。
【０００９】
ここで、請求項２に記載の発明のように、モールド樹脂（４０）はエポキシ樹脂であり、導電性接着剤（３０）はエポキシ樹脂に導電性のフィラーを含んでなるものであり、接着補助剤（５０）はポリアミドを溶剤としてのＮ−メチルピロリドンで希釈してなるものにできる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、基板（１０）の一面に導電性接着剤（３０）を塗布し、この導電性接着剤（３０）の上に電子部品（２０）を搭載し、次に、導電性接着剤（３０）を硬化して電子部品（２０）と基板（１０）とを電気的に接続し、次に、基板（１０）の一面に、モールド樹脂（４０）の接着性を確保する接着補助剤（５０）を塗布・硬化により形成し、続いて、接着補助剤（５０）が形成された基板（１０）の一面、電子部品（２０）および導電性接着剤（３０）をモールド樹脂（４０）で封止する電子装置の製造方法において、次のような特徴を有するものである。
【００１１】
すなわち、硬化した導電性接着剤（３０）のうちモールド樹脂（４０）と接する面に、接着補助剤（５０）中の溶剤との溶解度パラメータの差が３以上の材料よりなる保護材（６０）を塗布・硬化により形成することにより、当該面を保護材（６０）によって被覆した後、接着補助剤（５０）を塗布することを特徴としている。
【００１２】
本発明は実験的に見出されたものであり、導電性接着剤（３０）のうちモールド樹脂（４０）と接する面を、接着補助剤（５０）中の溶剤とは溶解度パラメータの差が３以上の材料よりなる保護材（６０）によって被覆して保護すれば、その後、接着補助剤（５０）を塗布しても、保護膜（６０）が接着補助剤（５０）を弾くため、接着補助剤（５０）中の溶剤が導電性接着剤（３０）に浸透するのを防止することができる。
【００１３】
そして、この製造方法においても、請求項４に記載の発明のように、モールド樹脂（４０）はエポキシ樹脂であり、導電性接着剤（３０）はエポキシ樹脂に導電性のフィラーを含んでなるものであり、接着補助剤（５０）はポリアミドを溶剤としてのＮ−メチルピロリドンで希釈してなるものにできる。
【００１４】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る電子装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態の電子装置は、たとえば自動車のＥＣＵなどに用いられるものであり、大きくは、基板１０と、基板１０の一面に搭載された電子部品２０と、電子部品２０と基板１０とを電気的に接続する導電性接着剤３０と、これら部材１０〜３０を封止するモールド樹脂４０と、基板１０とモールド樹脂４０との接着性を確保する接着補助剤５０とを備えて構成されている。
【００１７】
基板１０としては、特に限定されるものではないが、セラミック基板や、プリント基板などの各種の回路基板、配線基板が挙げられる。また、基板１０としては、リードフレームなどであってもよい。
【００１８】
電子部品２０は、この基板１０の一面（図１中の上面）に導電性接着剤３０によって表面実装されるものであれば、何でもよいが、たとえば、電子部品２０としては、ＩＣチップ、ダイオード、コンデンサ、抵抗などが挙げられる。
【００１９】
導電性接着剤３０は、一般的なエポキシ系導電性接着剤であり、具体的には、エポキシ樹脂とこのエポキシ樹脂に含有・分散されたＡｇやＣｕなどの導電性フィラーとからなる組成物である。
【００２０】
モールド樹脂４０は、ナフタレン型エポキシ樹脂など、この種の一般的なエポキシ樹脂よりなるものであり、ディスペンス法やトランスファーモールド法などにより、成型されたものである。
【００２１】
また、接着補助剤５０はモールド樹脂４０のプライマとして用いられるものであり、ここでは、基板１０の一面および電子部品２０とモールド樹脂４０との間に介在して設けられている。この接着補助剤５０の機能は、基板１０の一面および電子部品２０とモールド樹脂４０との接着性の向上、および、内部応力の緩和などである。
【００２２】
たとえば、接着補助剤５０としては、ポリエーテルアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）などの樹脂を、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）やアセトンなどの溶剤で希釈した一般的な材料を用いて形成されている。そして、この接着補助剤５０は、液状のものをポッティングや印刷などにより、塗布し、これを硬化させることで配置されている。
【００２３】
また、図１に示されるように、接着補助剤５０は、導電性接着剤３０のうちモールド樹脂４０と接する面とモールド樹脂４０との間には介在されていない。導電性接着剤３０のうちモールド樹脂４０と接する面とは、電子部品２０の外周端部からはみ出している導電性接着剤３０の表面であり、この面には従来では接着補助剤が塗布される。
【００２４】
しかし、本実施形態では、この導電性接着剤３０のうち電子部品２０の外周端部からはみ出している表面には、接着補助剤５０は存在せず、代わりに当該表面を被覆して保護する保護材６０が設けられている。そして、導電性接着剤３０の当該表面は保護材６０を介してモールド樹脂４０に接している。
【００２５】
本実施形態では、この保護材６０を形成する材料と接着補助剤５０中の溶剤とは、その溶解度パラメータの差が３以上とされている。ここで、岩波書店、理化学辞典第５版（１４０６頁）によれば、「溶解度パラメータとは、液体のモル蒸発熱をΔＨ、モル体積をＶとするとき、δ＝（ΔＨ／Ｖ）１／２により定義される量δをいう。ヒルデブランド（Ｈｉｌｄｅｂｒａｎｄ，Ｊ．Ｈ）の正則溶液の理論で出てくる量で、たとえば２成分系での各成分の活量は、２成分の溶解度パラメータの差に直接依存し、溶解度は両者の溶解度パラメータの差が小さいほど大きくなる」とされている。
【００２６】
この溶解度パラメータ（Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ、以下、ＳＰ値という）は、固有物性値であり、経験的にＳＰ値が近い物質は混ざりやすい傾向を持つことが知られている。
【００２７】
そして、本実施形態では、保護材６０を形成する材料のＳＰ値を、上記接着補助剤５０中の溶剤のＳＰ値に対して３以上の差を有するものとしている。ここで、ＳＰ値の差とは絶対値であり、当該ＳＰ値の差が３以上であれば、保護材６０のＳＰ値が接着補助剤５０中の溶剤のＳＰ値よりも大きくても小さくてもよい。
【００２８】
具体的に、モールド樹脂４０を形成する材料のＳＰ値、たとえばナフタレン型エポキシ樹脂のＳＰ値は１１．６、導電性接着剤３０を形成する材料のＳＰ値、たとえば導電性フィラーを含むエポキシ樹脂のＳＰ値は１１．２、接着補助剤５０中の溶剤であるＮ−メチルピロリドンのＳＰ値は１１．０である。
【００２９】
そして、具体的に、このような接着補助剤５０中の溶剤に対して上記ＳＰ値の差が３以上であるような保護材６０の形成材料としては、たとえばフッ素樹脂（ＳＰ値：３．６）やシリコーンゴム（ＳＰ値：８．０）などが挙げられる。
【００３０】
また、接着補助剤５０中の溶剤とモールド樹脂４０とについては、互いにＳＰ値の差が小さいものを用いることにより、基板１０とモールド樹脂４０との密着性を維持し、モールド樹脂４０を剥離しにくくしている。
【００３１】
かかる電子装置は、基板１０の一面に、導電性接着剤３０を塗布し、その上に電子部品２０を搭載し、次に導電性接着剤３０を硬化して電子部品２０と基板１０とを電気的に接続した後、導電性接着剤３０の表面に保護材６０を塗布・硬化して配置し、その後、基板１０の一面および電子部品２０に接着補助剤５０を塗布・硬化して配置し、その後、モールド樹脂４０による封止を行うことにより製造される。
【００３２】
つまり、本実施形態の製造方法では、導電性接着剤３０を硬化した後、硬化した導電性接着剤３０のうちモールド樹脂４０と接する面に、接着補助剤５０中の溶剤とのＳＰ値の差が３以上の材料よりなる保護材６０を塗布・硬化して形成することにより、導電性接着剤３０の当該面を保護材６０によって被覆し、その後、接着補助剤５０の塗布を行い、これを硬化するのである。
【００３３】
このように、本実施形態では、導電性接着剤３０のうちモールド樹脂４０と接する面を、接着補助剤５０中の溶剤とはＳＰ値の差が３以上の材料よりなる保護材６０によって被覆して保護するようにしているため、その後、接着補助剤５０を塗布しても、保護膜６０が接着補助剤５０を弾き、接着補助剤５０の溶剤が導電性接着剤３０に浸透するのを防止することができる。
【００３４】
これは、保護材６０を形成する材料と接着補助剤５０中の溶剤とで、互いのＳＰ値の差を３以上に大きくしてやれば、保護材６０と接着補助剤５０とが、実質的に混ざらないものとなるためである。このことは、本発明者が行った実験を根拠とするものであり、この検討について、次に述べる。
【００３５】
図２は、本発明者が行った実験検討に用いたサンプルを示す概略断面図であり、１回目の接続抵抗値の測定の様子を示している。ここでは、基板１０としてセラミック基板１０を用いた。
【００３６】
セラミック基板１０は、サイズが１インチ□で厚さ１ｍｍ、材質はアルミナであり、電子部品２０が搭載される一面にＡｕメッキ１１が施されている。電子部品２０は積層セラミックコンデンサであり、サイズは３．２×１．６×１．２５ｍｍで、電極材質はＡｇ／Ｐｄである。
【００３７】
導電性接着剤３０としては、導電性フィラーを含むエポキシ樹脂（ＳＰ値：１１．２）を用い、モールド樹脂４０としては、ナフタレン型エポキシ樹脂（ＳＰ値：１１．６）を用い、接着補助剤５０としては、ポリアミドをＮ−メチルピロリドン（ＳＰ値：１１．０）で希釈したものを用いた。
【００３８】
また、保護材６０を形成する材料としては、フッ素樹脂（ＳＰ値：３．６）、シリコーンゴム（ＳＰ値：８．０）、ポリスチレン（ＳＰ値：９．０）、塩化ビニリデン樹脂（ＳＰ値：１２．２）、エポキシ樹脂（ＳＰ値：１１．０）を用い、これら各種の材料について、サンプルを作製し、検討を行った。
【００３９】
＜接着剤硬化＞：印刷パターンを開口した図示しないメタルマスクを用いて、基板１０に導電性接着剤３０を印刷し、電子部品２０を無荷重で搭載した後、恒温槽にて導電性接着剤３０を硬化させた。導電性接着剤３０の印刷膜厚は６０ｕｍであり、硬化条件は１５０℃×３０分硬化とした。こうして、セラミック基板１０と電子部品２０とが導電性接着剤３０で接続されるが、この状態が図２に示される。
【００４０】
＜接続抵抗測定１回目＞：この導電性接着剤３０の硬化後であって保護材６０の塗布前に、接続抵抗測定の１回目を行った。この接続抵抗値は、導電性接着剤３０を介した電子部品２０と基板１０との電気的な接続抵抗値である。
【００４１】
図２に示されるように、接続抵抗値は、定電流源Ｋ１とデジタルマルチメータＫ２を用い、４端子法で測定した。電流は１０ｍＡを流して電圧を測定し、Ｒ＝Ｖ／Ｉの関係から抵抗値を求めた。この方法によって、作製したサンプルについて、１回目の接続抵抗値を測定した。
【００４２】
＜保護材塗布＞：次に、図２に示されるサンプルに対して、硬化した導電性接着剤３０のうちモールド樹脂４０と接する面に、ディスペンス法により、保護材６０を塗布・硬化により形成した。これによって上記図１に示されるように、導電性接着剤３０の当該面を保護材６０によって被覆した。
【００４３】
＜接着補助剤塗布＞：次に、基板１０の一面および電子部品２０の表面に、ディスペンス法を用いて接着補助剤５０を塗布し、加熱して硬化させた。
【００４４】
＜接続抵抗測定２回目＞：この後、基板１０の金メッキ１１のうち接着補助剤５０の付いていないところにプローブを当て、上記同様の４端子法によって、２回目の接続抵抗値を測定した。
【００４５】
＜モールド樹脂封止＞：その後、基板１０の一面上にディスペンス法によって、モールド樹脂４０を塗布し、基板１０の一面および電子部品２０をモールド樹脂４０で封止し、モールド樹脂４０を硬化させた。これにより、サンプルとして、上記図１に示されるものと同様の形状を有する電子装置を作製した。
【００４６】
図３は、比較例と本実施形態の各サンプルについて上記した１回目および２回目の接続抵抗値を調査した結果を示す図である。ここで、比較例のサンプルは、従来構造に相当するものであり、上記した実験検討のサンプルの製造工程のうち保護材塗布を省略した工程により、本発明者が作製したものである。
【００４７】
また、図３における本実施形態のサンプルは、保護材６０にシリコーンゴムを用いた構造のものであり、この場合、接着補助剤５０中の溶剤とのＳＰ値の差は３である。そして、図３には、これら比較例および実施形態の各サンプルについて、ｎ数：１０にて測定した値が示されている。
【００４８】
図３に示されるように、比較例と本実施形態とで、１回目の接続抵抗値に差は見られなかった。しかし、２回目の接続抵抗値については、保護材を持たない比較例のサンプルでは、１回目の接続抵抗値から平均値で約１５倍、上昇した。一方、本実施形態のサンプルの接続抵抗値は、１回目と２回目とで実質的に変化がなかった。
【００４９】
また、図４は、上記実験検討において、保護材６０の種類を変えたサンプルを作製し、保護材６０と接着補助剤５０中の溶剤とのＳＰ値の差を振った場合における２回目の接続抵抗値の結果を示す図である。図４には、当該ＳＰ値の差を変えた各サンプルについて、ｎ数：１０にて測定した値が示されている。
【００５０】
図４において、各サンプルの１回目の接続抵抗値は、上記図３に示される１回目の接続抵抗値であり、図４に示される２回目の接続抵抗値が上昇してしまうサンプルは、本実施形態の効果を奏しない不適当なものである。図４に示されるように、当該ＳＰ値の差が３以上になると、１回目の接続抵抗値と比較して抵抗値の上昇が見られなかった。
【００５１】
具体的には、上記実験検討のところに挙げた具体的な保護材６０のうちフッ素樹脂（ＳＰ値：３．６）およびシリコーンゴム（ＳＰ値：８．０）については、ＳＰ値が１１．０である接着補助剤５０中の溶剤（ＮＭＰ）に対して当該ＳＰ値の差が３以上となり、それによる効果については図４からも確認される。しかし、本実施形態では、ポリスチレン（ＳＰ値：９．０）、塩化ビニリデン樹脂（ＳＰ値：１２．２）、エポキシ樹脂（ＳＰ値：１１．０）は、保護材６０として不適当であることは図４から明らかである。
【００５２】
また、この現象について考察すると、上記図３に示した比較例では、保護材が無いため、エポキシ系導電性接着剤３０にＳＰ値が近い５０のＮＭＰが、当該導電性接着剤３０に浸透して膨潤し、抵抗が上昇したと考えられる。
【００５３】
一方で、本実施形態の電子装置においては、保護材６０と接着補助剤５０中の溶剤とでＳＰ値の差が３以上の場合、接着補助剤５０と保護材６０との間で双方が弾き、導電性接着剤３０に接着補助剤５０の付着が無く、接着補助剤５０中の溶剤の浸透がないため、導電性接着剤３０が膨潤せず、抵抗上昇が抑制された。
【００５４】
このように、本発明者が行った実験検討の結果から、本実施形態においては、保護材６０を形成する材料と接着補助剤５０中の溶剤とで、互いのＳＰ値の差を３以上にしているのである。
【００５５】
（他の実施形態）
図５は、他の実施形態としての電子装置の概略断面構成を示す図である。上記実施形態では、保護材６０は、導電性接着剤３０のうちモールド樹脂４０と接する面に設けられており、電子部品２０のうちモールド樹脂４０と接する表面には設けられていないが、図５に示されるように、保護材６０は、さらに電子部品２０の当該表面を覆うように塗布・硬化されて設けられてもよい。
【００５６】
この場合、電子部品２０の表面に接着補助剤５０が存在する場合に比べて、電子部品２０とモールド樹脂４０との接着性が低下することになるが、ワイヤボンディングを要する電子部品等のモールド樹脂４０との密着力が必要でない場合には、むしろ剥離した方が、接続部に周辺環境の冷熱ストレスを受け難くなり、寿命は向上する。電子部品２０の表面に接着補助剤５０を塗布しない場合は、部品自体もモールド樹脂４０との密着力が高まり、より安定な構造体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態に係る電子装置の概略断面図である。
【図２】本発明者が行った実験検討に用いたサンプルを示す概略断面図である。
【図３】比較例と本実施形態について接続抵抗値を調査した結果を示す図である。
【図４】保護材と接着補助剤中の溶剤とのＳＰ値の差と、接続抵抗値との関係を調査した結果を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る電子装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  基板
２０  電子部品
３０  導電性接着剤
４０  モールド樹脂
５０  接着補助剤
６０  保護材
【図１】
2010129826.tif 000003
【図２】
2010129826.tif 000004
【図３】
2010129826.tif 000005
【図４】
2010129826.tif 000006
【図５】
2010129826.tif 000007