(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素添加率９０％以上のノルボルネン系単量体開環重合体水素添加物、ノルボルネン系単量体付加型重合体及びノルボルネン系単量体とオレフィンの付加型重合体から選ばれる熱可塑性ノルボルネン樹脂よりなる電子部品封止体製造用型枠。
【請求項２】
数平均分子量１００００〜２０００００の重合体からなる請求項１記載の電子部品封止体製造用型枠。
【請求項３】
請求項１記載の型枠に電子部品を配置し、該型枠に熱硬化性封止材を注入し、硬化させることを特徴とする電子部品封止体の製造方法。
【請求項４】
熱硬化性封止材がエポキシ系熱硬化性組成物であることを特徴とする電子部品封止体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子部品封止体製造用型枠、およびそれを用いた電子部品封止体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロニクス素子やマイクロスイッチなどの電子部品は、金属やセラミクス、またはそれらの組合せであり、空気酸化や水分による変質により機能を害されることがある。そのため、通常、エポキシ樹脂などの封止材により、空気や水分などを遮断した封止体の形態で使用される。
【０００３】
この電子部品封止体は、一般に、電子部品を型枠中に型枠の表面に接触しないように配置し、型枠内に封止材を注入し、硬化させることにより製造される。
【０００４】
電子部品封止体には種々の形状があるため、金属製の型枠を使用するとコスト高となる。そこで、一般に、樹脂型、主としてポリメチルペンテンやポリフェニルサルファイト製のものが用いられている。しかし、ポリメチルペンテンは結晶性の樹脂であるため、この樹脂で製造された型枠は、エポキシ系樹脂を高温で硬化させる際に熱による残留応力緩和による変形しやすいという問題があり、成形精度の優れた電子部品封止体を製造することは困難であり、また、型枠自体も、３０回程度の封止によって寿命とされていた。また、ポリフェニルサルファイトは、脆いため、樹脂のみでは使用が困難であり、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリカ等の充填材を添加し補強して用いているが、充填材を添加すると、型枠の表面が平滑でなくなり、製造した電子部品封止体の表面も平滑でなくなるという問題があった。また、ポリメチルペンテン製型枠に比較すると耐久性に優れているが、それでも、型枠は１００回程度の封止によって寿命とされていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、透明で、長期の使用が可能な電子部品封止体製造用型枠の開発を目指して鋭意努力の結果、熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂を用いて電子部品封止体製造用型枠を作製することにより、上記目的を達成できることを見いだし、本発明を完成するに到った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、
（１）水素添加率９０％以上のノルボルネン系単量体開環重合体水素添加物、ノルボルネン系単量体付加型重合体及びノルボルネン系単量体とオレフィンの付加型重合体から選ばれる熱可塑性ノルボルネン樹脂よりなる電子部品封止体製造用型枠、
（２）数平均分子量１００００〜２０００００の重合体からなる第１項記載の電子部品封止体製造用型枠、
（３）第１項記載の型枠に電子部品を配置し、該型枠に熱硬化性封止材を注入し、硬化させることを特徴とする電子部品封止体の製造方法、及び、
（４）熱硬化性封止材がエポキシ系熱硬化性組成物であることを特徴とする電子部品封止体の製造方法、
を提供するものである。
【０００７】
（熱可塑性ノルボルネン系樹脂）
本発明で用いる熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂は、特開平３−１４８８２号や特開平３−１２２１３７号、特開平４−６３８０７号などで公知の樹脂であり、具体的には、ノルボルネン系単量体の開環重合体、その水素添加物、ノルボルネン系単量体の付加型重合体、ノルボルネン系単量体とオレフィンの付加型重合体などが挙げられる。
【０００８】
ノルボルネン系単量体も、上記公報や特開平２−２２７４２４号、特開平２−２７６８４２号などで公知の単量体であって、例えば、ノルボルネン、そのアルキル、アルキリデン、芳香族置換誘導体およびこれら置換または非置換のオレフィンのハロゲン、水酸基、エステル基、アルコキシ基、シアノ基、アミド基、イミド基、シリル基等の極性基置換体、例えば、２−ノルボルネン、５−メチル−２−ノルボルネン、５，５−ジメチル−２−ノルボルネン、５−エチル−２−ノルボルネン、５−ブチル−２−ノルボルネン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、５−メトキシカルボニル−２−ノルボルネン、５−シアノ−２−ノルボルネン、５−メチル−５−メトキシカルボニル−２−ノルボルネン、５−フェニル−２−ノルボルネン、５−フェニル−５−メチル−２−ノルボルネン、５−ヘキシル−２−ノルボルネン、５−オクチル−２−ノルボルネン、５−オクタデシル２−ノルボルネン等；  ノルボルネンに一つ以上のシクロペンタジエンが付加した単量体、その上記と同様の誘導体や置換体、例えば、１，４：５，８−ジメタノ−１，２，３，４，４ａ，５，８，８ａ−２，３−シクロペンタジエノナフタレン、６−メチル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、１，４：５，１０：６，９−トリメタノ−１，２，３，４，４ａ，５，５ａ，６，９，９ａ，１０，１０ａ−ドデカヒドロ−２，３−シクロペンタジエノアントラセン等；  シクロペンタジエンの多量体である多環構造の単量体、その上記と同様の誘導体や置換体、例えば、ジシクロペンタジエン、２，３−ジヒドロジシクロペンタジエン等；  シクロペンタジエンとテトラヒドロインデン等との付加物、その上記と同様の誘導体や置換体、例えば、１，４−メタノ−１，４，４ａ，４ｂ，５，８，８ａ，９ａ−オクタヒドロフルオレン、５，８−メタノ−１，２，３，４，４ａ，５，８，８ａ−オクタヒドロ−２，３−シクロペンタジエノナフタレン等；  等が挙げられる。
【０００９】
なお、本発明においてはノルボルネン系単量体を重合させる場合には、本発明の効果を実質的に妨げない範囲において共重合可能な他のシクロオレフィン類等を併用して、共重合体とすることができる。開環重合の場合の共重合可能なシクロオレフィンの具体例としては、例えば、シクロペンテン、シクロオクテン、５，６−ジヒドロジシクロペンタジエンなどのごとき反応性の二重結合を１個以上有する化合物が例示される。
【００１０】
ノルボルネン系単量体の重合は公知の方法でよく、また、必要に応じて、公知の方法で、水素添加することにより、熱可塑性ノルボルネン系水素添加樹脂として用いてもよい。
【００１１】
また、本発明で用いる熱可塑性ノルボルネン系樹脂はＴｇが好ましくは１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上、特に好ましくは１３０℃以上のものである。数平均分子量は、トルエン溶媒によるＧＰＣ（ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ）法で測定したポリスチレン換算値で、１０，０００〜２００，０００、好ましくは２０，０００〜１００，０００、より好ましくは２５，０００〜５０，０００である。数平均分子量が小さすぎると機械的強度が劣り、大きすぎると成形性が悪くなる。
【００１２】
なお、熱可塑性ノルボルネン系樹脂を水素添加する場合、水素添加率は耐熱劣化性、耐光劣化性などの観点から、９０％以上、好ましくは９５％以上、より好ましくは、９９％以上とする。
【００１３】
また、熱可塑性ノルボルネン系樹脂には、必要に応じて、本発明の目的に応じた範囲で、老化防止剤、耐光安定剤、紫外線吸収剤、可撓性付与剤、可塑剤、粘着付与剤、着色剤、滑剤や、ガラスファイバー、ガラスビーズ、カーボンブラック、ホワイトカーボン、炭酸カルシウム、タルク、クレーなどの無機充填剤、その他の添加物を添加してもよい。
【００１４】
（成形方法）
本発明の電子部品封止体製造用の型枠は熱可塑性ノルボルネン系樹脂を成形して作製する。成形方法は、特に限定されず、一般には、射出成形によって製造される。射出成形する際の成形条件も特に限定されず、熱可塑性ノルボルネン系樹脂の一般的な成形方法でよい。
【００１５】
（電子部品封止体製造用型枠）
本発明の電子部品封止体製造用の型枠は、電子部品封止体の封止部分の成形に用いられる型枠であり、通常、一つの型枠で、複数の封止ができるように、封止材を注入する部分が複数設けられている。
【００１６】
型枠の形状は特に限定されない。図１に、型枠の一例を示す。この型枠１は封止材注入部２が五つ一列に並んだ型枠を示すが、列は複数でもよく、一列当りの封止材注入部の数も限定されない。封止材注入部が列を成していなくてもよい。
【００１７】
封止体の封止部分の形状、大きさは、電子部品およびそれと組み合わされた金属フレームが封止できるように、形状、大きさに基づいて決定され、さらにそれに基づいて、封止材注入部の形状、大きさに合わせて決められる。型枠１においては、直方体となっているが、電子部品を封止できる形状、大きさである限り、形状、大きさは特に限定されない。
【００１８】
なお、封止材の硬化反応時にボイドなどが発生した封止体を封止終了前に取り除いて、工程を効率化するなどのために、型枠は透明性を有していることが好ましい。型枠内の反応の状態を確かめられる程度の透明性を有するために、光線透過率を好ましくは４０％以上、より好ましくは６０％以上、特に好ましくは８０％以上にする。
【００１９】
型枠の封止材注入部を溝や細い穴でつないで、１つの封止材注入部に注入すれば、他の封止材注入部にも封止材がゆきわたるようにしてもよいが、電子部品封止体の成形精度が求められる場合、硬化後に、溝や穴によって生じる突出部分を除く工程が必要となるので、そのような溝や穴を設けないことが好ましい。その場合、それぞれの封止材注入部に独立に封止材を注入しなければならない。
【００２０】
（電子部品）
本発明で用いる電子部品としては、発光ダイオード、ダイオード、トランジスタ、ＬＳＩ素子、ＩＣ素子、ＣＣＤ素子などの集積回路などのエレクトロニクス素子や、コンデンサー、抵抗体、コイル、マイクロスイッチ、ディップスイッチなどが挙げられる。
【００２１】
（リードフレーム）
これらの電子部品の多く、特にエレクトロニクス素子は、金属性のリードフレームに固定して用いられる。このような電子部品には、リードフレームを通じて、電流が流れたり、電圧がかかる。
【００２２】
リードフレームの大きさ、形状は、固定する電子部品の大きさ、形状、機能、使用目的などによって決められる。また、固定する方法は電子部品を変質させず、リードフレームと電子部品を絶縁しない方法であれば、特に限定されない。例えば、エポキシ銀ペースト等のダイボンディングペーストで接着固定すればよい。
【００２３】
図２に発光ダイオード用のリードフレーム１０の一例を示す。この金属フレームは５個の発光ダイオードが固定できるようになっていて、封止された後、切断して５個の封止発光ダイオードを得るようになっている。
【００２４】
リードフレーム１０の発光ダイオード固定部１１に発光ダイオードを固定し、発光ダイオードとリードフレームの金線固定部１２を金線でワイヤボンディングして接続する。
【００２５】
（封止材）
本発明に用いる封止材は、本発明の型枠が使用できる限りにおいて、特に限定されない。例えば、フェノール系熱硬化性封止材、キシレン系熱硬化性封止材、ジアリルフタレート系熱硬化性封止材、不飽和ポリエステル系熱硬化性封止材、エポキシ系熱硬化性封止材、アクリル系熱硬化性封止材、フラン系熱硬化性封止材、アニリン系熱硬化性封止材、ポリウレタン系熱硬化性封止材、ポリブタジエン系熱硬化性封止材、メラミンフェノール系熱硬化性封止材、シリコン系熱硬化性封止材などが挙げられる。電気特性、機械強度、耐熱性、成形工程での流れ性、電気部品の封止性の観点から、エポキシ系熱硬化性封止材が好ましい。
【００２６】
本発明に用いるエポキシ系熱硬化性組成物は、特開昭６１−１８８４１１号などで公知のものであって、基本的には、熱硬化性エポキシ化合物、硬化剤からなり、必要に応じて、または目的に応じて硬化促進剤、充填剤、難燃剤、難燃助剤、着色剤、表面カップリング剤などを添加したものである。
【００２７】
熱硬化性エポキシ化合物は、特に限定されず、公知のエポキシ化合物を用いればよい。硬化剤は、フェノール系などの公知のエポキシ樹脂用硬化剤の他に、イソシアネート類、その２量体、３量体、マレイミド類、マレイミド類とポリアミンの付加物なども用いることができる。硬化促進剤も公知のものでよく、例えばフェノール系の硬化剤を用いる場合は、含窒素ヘテロ環化合物を用いればよい。また、充填剤も特に限定されないが、炭酸カルシウム、シリカ、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸カルシウム、タルク、クレー、マイカ、ガラスファイバー、ガラスビーズなどの無機充填剤を用いることが好ましい。
【００２８】
（封止）
枠型の封止材注入部の内部空間に、電子部品が内壁に接触しないように配置し、封止材を注入し、硬化させて封止する。
【００２９】
電子部品を封止材注入部の内部空間に配置する方法は特に限定されない。型枠１を用いて、リードフレーム１０に発光ダイオードを固定して封止する場合、例えば、図３に示す治具２０を用いて、図４のように型枠１、リードフレーム１０を封止材注入部の内部空間に配置すればよい。
【００３０】
治具２０の基盤２１の中央に凹部２２があり、型枠１を凹部２２に挿入することにより、図４のように固定できる。リードフレーム２０の穴１３を治具２０の凸部２３に通すことにより、リードフレーム２０に固定された電子部品を型枠１の封止材注入部の空間に、内壁に接触しないように配置できる。
【００３１】
封止材を型枠に注入する方法は特に限定されない。また、型枠に注入する封止材の量も、電子部品が封止できる限り、特に限定されない。使用する封止材の量の削減、硬化時間の短縮、回路基板上などで電子部品の高密度化のなどの観点からは封止できる限りにおいて、封止材の層を薄くすることが好ましい。しかし、封止する目的である空気や水分などを遮断を完全にするためには、封止材の層を厚くすることが好ましい。
【００３２】
予め、離型剤を型枠の封止材注入部の内壁に塗布しておいたり、封止材に離型剤を配合しておいてもよいが、一般に、熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂は封止材、特に熱硬化性樹脂とは接着しにくいので、容易に離型できる。離型剤塗布の作業量削減、封止体体への不純物取り込み防止などの観点からは、離型剤を用いないことが好ましい。
【００３３】
硬化後、一般には離型後、リードフレームの連結部１６の下で切断して、封止体を切り放す。
【００３４】
（電子部品封止体）
本発明によって得られる電子部品封止体とは、電子部品を封止材によって封止したものであり、電子部品の形状、大きさなどに応じて、封止部分の形状が決定する。通常、一端が電子部品と連結しており、他端が封止部分の外部に出ているリード線により、電子部品に電流が流せるようになっている。それ以外は絶縁されている。
【００３５】
この電子部品封止体は、電子部品が封止されているため、電子部品が空気中の酸素や、水分などと接触することがない。
【００３６】
【実施例】
以下に実施例、比較例をあげて、本発明をさらに具体的に説明する。
【００３７】
実施例１
熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂（日本ゼオン株式会社製、ＺＥＯＮＥＸ  ２８０、Ｔｇ１４０℃、数平均分子量約２８，０００）を９０℃で３時間予備乾燥させたものを、射出成形機（上型固定、下型可動型、立型射出成形機さＶ−３０／３０型、株式会社山城精機製作所製）を用いて、シリンダー温度３００℃、金型温度１００℃、射出圧力５００ｋｇｆ／ｃｍ２の射出条件で射出成形して、図１に示す電子部品封止体製造用型枠を成形した。
【００３８】
なお、図１の型枠１は幅８．０ｍｍ、長さ４１．６ｍｍ、高さ２０．０ｍｍ、封止材注入部２は、幅４．００ｍｍ、長さ５．９２ｍｍ、深さ１０．０ｍｍ、封止材注入部同士、または型枠外との隔壁３の厚さは２．０ｍｍである。
【００３９】
実施例２
実施例１で得た電子部品封止体製造用型枠に、金属リードフレーム（株式会社エノモト製のＥＭＥ２００３−２を発光ダイオード５個分に切断したもので、図２に示す形状である）、半導体ＰＮ接合子、金線で構成された発光ダイオードチップ（定格電流２０ｍＡ）が５つ連続したものを作製した。
【００４０】
なお、図２のリードフレーム２０の固定用連結部１４は幅３．１１ｍｍ、固定用の穴１３は直径１．５８ｍｍの円形で、中心間で７．６２ｍｍ毎に設けられている。また、穴１３の各中心から、左右に１．２７ｍｍの位置を中心として、０．５ｍｍの太さのリード線１５が垂直に下方に伸びている。リード線１５は固定用連結部１４から２１．５３ｍｍの間隔をあけて、幅１．２６ｍｍの連結部１６によって連結されている。リード線は連結部１６よりさらに下方に伸びており、連結部１６から先端の発光ダイオード固定部１１までは１０．１７ｍｍ、同じく先端の金線固定部１２までは１０．３２ｍｍである。発光ダイオード固定部１１は、直径０．１３ｍｍの円板が水平に取り付けられている。この円板部分を除くとリードフレームはの厚さは０．５ｍｍである。
【００４１】
この発光ダイオードチップを固定したリードフレーム２０を、図３に示す固定治具２０に図４に示すように固定し、水平に保持した。
【００４２】
図３に示す固定治具２０の基盤２１は幅１６．１ｍｍ、長さ６１．９ｍｍ、高さ１０．０ｍｍであり、その中央に幅６．１ｍｍ、長さ４１．９ｍｍ、深さ８．０ｍｍの凹部２２が設けられている。基盤２１には、凹部２２の左右に円柱２４が垂直に立っており、２本の円柱２４の間には、帯状固定具２５が固定されている。帯状固定具２５には、凸部２３がリードフレーム２０の５つの穴１３に合致するように設けられている。図４に示すように、凹部２２に型枠１を固定し、さらに、凸部２３に図２に示すリードフレームの穴１３を通して、リードフレームを固定すると、発光ダイオードの中心が、封止材注入部２の中心に位置するようになっている。
【００４３】
ビスフェノールＡ型エポキシ系組成物（油化シェルエポキシ社製、ＥＰ−８２６）１００重量部に４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸９０重量部、２−エチル−４−メチルイミダゾール１重量部を添加した封止材を封止材注入部２の縁まで注入して、２０時間、１１０℃に保って硬化させ、連続しているリードフレーム２０を連結部１６のすぐ下で切断することにより、１つの型枠から５個の封止発光ダイオードを得た。
【００４４】
この型枠を用いて、上記のように封止発光ダイオードを繰り返し得て、中央の封止材注入部２から得られた封止発光ダイオードの中央部の幅を測定したところ、１回目、３０回目、５０回目、１００回目、１５０回目で、それぞれ、３．９６ｍｍ、３．９８ｍｍ、４．０１ｍｍ、４．０４ｍｍ、４．０６ｍｍであった。
【００４５】
比較例１
熱可塑性ノルボルネン系樹脂に代えてポリメチルペンテン（ＴＰＸ  ＭＸ００４、三井石油化学株式会社製）を用い、射出条件をシリンダー温度３００℃、金型温度８０℃、射出圧力２５０ｋｇｆ／ｃｍ２の射出条件で図１で示す電子部品封止体製造用型枠を成形した。
【００４６】
この型枠を用いて実施例２と同様に封止発光ダイオードを繰り返して得た。中央の熱硬化性組成物注入部から得られた封止発光ダイオードの中央部の幅を測したところ、１回目、３０回目、５０回目、１００回目で、それぞれ、３．９５ｍｍ、４．１２ｍｍ、４．２９ｍｍ、４．４５ｍｍであった。
【００４７】
比較例２
熱可塑性ノルボルネン系樹脂に代えてポリフェニレンスルファイド（フォートロン  １１４０Ａ１、ポリプラスチック株式会社製）を用い、予備乾燥条件を１４０℃、３時間、射出条件をシリンダー温度３１０℃、金型温度１５０℃、射出圧力５００ｋｇｆ／ｃｍ２の射出条件で図１で示す電子部品封止体製造用型枠を成形した。
【００４８】
この型枠を用いて実施例２と同様に電子部品封止体を繰り返して得た。中央の熱硬化性組成物注入部から得られた封止発光ダイオードの中央部の幅を測定したところ、１回目、３０回目、５０回目、１００回目、１５０回目で、それぞれ、３．９５ｍｍ、４．０６ｍｍ、４．１１ｍｍ、４．２５ｍｍ、４．３９ｍｍであった。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の電子部品封止体製造用型枠は、熱硬化性封止材の硬化の際に変形しにくく、従来の型枠に比較して多くの回数の製造に用いることができる。
【００５０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品封止体製造用型枠の形状の１例を示す斜視図である。
【図２】本発明で用いるリードフレームの形状の１例を示す正面図である。
【図３】本発明で用いる治具の形状の１例を示す斜視図である。
【図４】本発明における治具の使用方法の１例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  電子部品封止体製造用型枠
２  封止材注入部
３  隔壁
１０  リードフレーム
１１  発光ダイオード固定部
１２  金線固定部
１３  固定用穴
１４  固定用連結部
１５  リード線
１６  連結部
２０  治具
２１  基盤
２２  凹部
２３  凸部
２４  円柱
２５  帯状固定具
【図１】
0003627222.tif 000002
【図２】
0003627222.tif 000003
【図３】
0003627222.tif 000004
【図４】
0003627222.tif 000005