(57)【要約】【課題】基板上に搭載された電子部品を樹脂封止する際に、比較的簡単な方法によって、電子部品の破損などを生じさせることなく、信頼性の高い樹脂封止を行うことができる方法を提供することを課題とする。【解決手段】基板の設置部を有する上型と、キャビティ部を有する下型を備えた圧縮成形装置を用いて基板に搭載されている電子部品を樹脂封止する方法であって、電子部品搭載面を下型に向けて基板を上型に設置し、下型のキャビティ部にポリウレタン樹脂を充填した後、減圧雰囲気下において圧縮成形を行い、電子部品をポリウレタン樹脂によって被覆することを特徴とする、電子部品の樹脂封止方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の設置部を有する上型と、キャビティ部を有する下型を備えた圧縮成形装置を用いて基板に搭載されている電子部品を樹脂封止する方法であって、電子部品搭載面を下型に向けて基板を上型に設置し、下型のキャビティ部にポリウレタン樹脂を充填した後、減圧雰囲気下において圧縮成形を行い、電子部品をポリウレタン樹脂によって被覆することを特徴とする、電子部品の樹脂封止方法。
【請求項２】
前記のポリウレタン樹脂組成物が、硬化促進触媒を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の樹脂封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電気機器で使用されている実装回路基板では、基板に搭載されている電子部品を湿気、ほこり等から保護し、十分な絶縁性を付与する目的で、防湿絶縁性を有する樹脂を用いて電子部品を被覆する樹脂封止が行われている。
【０００３】
これまでに、電子部品が搭載された基板上を樹脂封止して、防湿や絶縁などの機能を付す方法として、トランスファー成形法が用いられていた（特許文献１）。従来用いられていたトランスファー成形法では、比較的高い粘度の樹脂を高圧で金型内に注入するために、電子部品等を破損させてしまうことがあった。また、トランスファー成形法では、高圧を維持して樹脂を硬化させるために、圧力に対して弱い電子部品が破損することも生じている。さらにトランスファー成形法は、金型内に溶融樹脂を流し込む方法であるために樹脂の流動性が必要とされ、硬化促進触媒を用いて樹脂成形するには、溶融樹脂の粘性を厳密に制御する必要があり困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、基板上に搭載された電子部品を樹脂封止する際に、比較的簡単な方法によって、電子部品の破損などを生じさせることなく、信頼性の高い樹脂封止を行うことができる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、基板に搭載されている電子部品を樹脂封止する方法として圧縮成形法を採用し、減圧雰囲気下において熱硬化性ポリウレタン樹脂による樹脂封止を行う方法によれば、電子部品の細部まで容易に樹脂を行き渡らせることができることに加えて、比較的低い圧力で成形を行うことができるために電子部品の破損が生じ難く、しかも減圧雰囲気下で成形を行うために成形処理中に樹脂中の気泡を除去することができ、信頼性の高い防湿絶縁処理を施すことが可能であることを見出し、ここに本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、下記の電子部品の樹脂封止方法を提供するものである。
【０００８】
項１．基板の設置部を有する上型と、キャビティ部を有する下型を備えた圧縮成形装置を用いて基板に搭載されている電子部品を樹脂封止する方法であって、電子部品搭載面を下型に向けて基板を上型に設置し、下型のキャビティ部に熱硬化性ポリウレタン樹脂を充填した後、減圧雰囲気下において圧縮成形を行い、電子部品をポリウレタン樹脂によって被覆することを特徴とする、電子部品の樹脂封止方法。
【０００９】
項２．前記のポリウレタン樹脂組成物が、硬化促進触媒を含むことを特徴とする項１に記載の方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の方法を用いることによって、電子部品に対して気泡を含まない熱硬化性ポリウレタン系樹脂によって樹脂封止することができ、電子部品に防湿絶縁効果を付することが出来る。本発明の方法は、トランスファー成形法よりも作業効率が高く、更に電子部品を損傷させる可能性が少ない方法である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の方法で樹脂封止の対象とする電子部品は、特に限定されないがマイコン、トランジスタ、抵抗、リレー、トランスなどの部品や、これらの部品を接合するリード線やハーネスなどである。具体的には二輪車、四輪車や、ケースを必要としないＬＥＤ基板に搭載される電子部品である。これらの基板の素材は、通常ガラスエポキシ、紙フェノール、テフロン（登録商標）、セラミック、アルミナなどである。
【００１２】
本発明の方法で用いる上型、下型の素材は、耐圧性を有し、樹脂による変性を生じないものであれば特に限定されるものではないが、具体的にはベリリューム、アルミニウム、ステンレス製のなどの金型を用いることができる。
【００１３】
本発明の方法で皮膜形成の対象とする電子部品が搭載された基板の大きさは特に限定されるものではなく、必要があれば上型・下型の大きさを調整して、電子部品に防湿または絶縁処理を施すことが可能である。
【００１４】
上型に電子部品が搭載された基板を設置する際、重力によって基板が落下しないように固定が必要となる。固定の際、基板の電子部品が搭載された面は、下型に設けられたキャビティ部に注入される熱硬化性ポリウレタン樹脂に接触させるために、下型に向ける必要がある。
【００１５】
上記の、上型に電子部品が搭載された基板を固定する方法として、上型の基板固定面に１つ以上の吸引孔を設け、該吸引孔を介して、0.133〜4ｋＰａの力で吸引することより固定する方法があげられる。より好ましい吸引力の範囲は0.667〜1.333ｋＰａである。他の固定方法として、留め具（フックなど）を用いて固定する方法であってもよい。
【００１６】
下型に設けられるキャビティ部に注入する、熱硬化性ポリウレタン樹脂を予め脱気しておくと、硬化後の樹脂に気泡が入らないので、より良質な樹脂皮膜を形成させることができる。
【００１７】
熱硬化性ポリウレタン樹脂を注入する工程の前に、下型に設けられるキャビティ部を離型性フィルムで覆ってもよい。この工程を加えることによって、熱硬化性ポリウレタン樹脂による被膜形成後、金型から電子部品が搭載された基板を離型する操作が簡便になる。さらには、金型を汚さないという利点がある。その際、キャビティ部とフィルムを密着させる方法として、１つ以上の孔を設けたキャビティ部底面にフィルムを置いた後に、該孔を介して0.１３３〜4ｋＰａの力で吸引することがあげられる。好ましくは0.667〜1.333ｋＰａである。また離型性フィルムの素材は熱硬化性ポリウレタン樹脂に悪影響を与えず、離型性を有する限り、特に限定されることはないが通常はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、テフロン（登録商標）、フッ素フィルムなどを用いることが出来る。
【００１８】
上型と下型を閉じたとき、上型の基板設置面と下型のキャビティ部底面との間の距離には、電子部品を熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物に浸漬させるにあたり十分な空間を有していればよい。具体的には、（電子部品などが搭載された基板全体の厚さ）＋０．１〜５．０mm程度にすることができ、好ましくは０．１〜０．５mm程度にすることができる。上型と下型を閉じる際に、極度に接近することによって生じる電子部品や金型の破損を防ぐために、上型または下型にパッキンを備えていてもよい。
【００１９】
上型と下型を閉じる際、電子部品が搭載された基板や熱硬化性ポリウレタン樹脂を有する上型および下型を含む金型全体が、減圧雰囲気下にあればよい。具体的には、圧縮成形装置に金型を設置する部位が密閉可能な空間に含まれていれば、その空間を減圧にすることができればよいものとする。減圧にする際の条件としては0.133〜4ｋＰａ程度であり、好ましくは0.667〜1.333ｋＰａである。
【００２０】
減圧雰囲気下にする工程は上型と下型を接近させ、閉じる工程と同時に行うことができる。金型内の圧力を徐々に下げることによって、樹脂、電子部品、基板周辺に残存する空気をより確実に除くことが望ましいからである。また上型と下型を閉じた後に金型全体を減圧雰囲気にしてもよい。
【００２１】
常圧から上記の最終的な減圧雰囲気下に到達するまでにかかる時間は１〜３０秒程度であり、好ましい時間の範囲として３〜１０秒である。
【００２２】
上型と下型を閉じる際、部材を接近させる際の速度は、通常は０．１〜５．０mm/秒程度であり、好ましくは０．１〜０．５mm/秒である。
【００２３】
熱硬化性ポリウレタン樹脂を硬化させる際の温度は、熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物に含まれる化合物の特性に応じて設定することができる。例えば、８０〜２００℃程度で硬化させることが出来る。好ましい温度範囲としては１００〜１６０℃である。また、硬化にかかる時間も温度と同様に、熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物に含まれる化合物の特性に対して設定することができる。通常は、１〜３０分程度であり、好ましくは３〜１０分である。
【００２４】
本発明の方法によって樹脂封止を行った後、電子部品が搭載された基板を金型から離型する方法は特に限定されるものではないが、上述したようにキャビティ部を離形性フィルムで覆っていた場合は、キャビティ部の底面に設けられた孔から、気体を吐出することで、簡便に離型することが出来る。
【００２５】
本発明の方法で用いる熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物は、ポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物を含むものである。
【００２６】
上記のポリオール化合物とは、１分子中に少なくとも２つの水酸基を有する化合物であり、具体例にはポリオレフィンポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールなどを用いることができる。
【００２７】
上記のポリオレフィンポリオールとは、両末端に水酸基を有するポリブタジエン、ポリイソプレンなどのジエン化合物に対して白金、バナジウム等の水素化触媒を用いて水素を付加した化合物を使用することができる。具体的には、ポリテール（三菱化学製）やエポール（出光興産製）などである。ここで、水素化率は、５０〜１００％程度であることが好ましく、７０〜１００％程度であることがより好ましい。
【００２８】
上記のポリオレフィンポリオールの数平均分子量は、通常３００〜２５０００であり、好ましくは５００〜２００００である。さらに好ましくは、７００〜１００００である。
【００２９】
上記のポリエーテルポリオールとは、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパンなどのポリオール化合物に、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドが付加することによって得られる化合物を使用することができる。具体的にはＤ−１０００またはＤ−２０００（三井化学ポリウレタン株式会社）である。これらポリエーテルポリオールの重量平均分子量は通常５００〜５０００であり、好ましくは９５０〜３５００である。
【００３０】
上記のポリエステルポリオールとは、二塩基酸と多価アルコールの縮合重合反応によって得られる化合物を用いることができる。好ましくはダイマー酸系ジオールとひまし油の縮合重合によって得られる化合物、ダイマー酸系ジオールとヒマシ油のエステル交換反応によって得られるヒマシ油系ジオール化合物などを用いることができる。より好ましくはオクタン酸ジオールとヒマシ油の縮合重合反応によって得られる化合物である。このような化合物の例として、リシノレート系ポリオールがあげられ、より具体的にはURICシリーズ(伊藤製油)などである。これらのポリエステルポリオールの重量平均分子量は、通常５００〜１００００であり、好ましくは７００〜５０００である。
【００３１】
上記の熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物に含まれるポリオール化合物は、上記のポリオレフィンポリオール、ポリエーテルポリオールおよびポリエステルポリオールの中から単独、または二種以上を混合して用いることが出来る。
【００３２】
上記の熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物に含まれるイソシアネート化合物は、イソシアネート基を少なくとも２つ有する化合物であり、具体的にはジフェニルメタンジイソシアネート、ポリフェニレンポリイソシアネートなどを用いることができる。
【００３３】
本発明の方法で用いる熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物には、可塑剤が含まれていてもよく、具体的には可塑剤フタル酸エステル類、ポリαオレフィン系、トリメリット酸系などの可塑剤を用いることができる。
【００３４】
本発明の方法で用いる熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物には、架橋剤が含まれていてもよく、一般的にポリウレタン樹脂を作製するにあたって用いられるものであれば特に限定はされないが、具体的にはジオール化合物などを用いる事ができる。より好ましくはオクタンジオールである。
【００３５】
本発明の方法で用いる熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物には、熱伝導性、難燃性、コスト低減効率を上げるために、無機充填剤が含まれていてもよく、具体的には、シリカ粉、アルミナ粉、水酸化アルミニウムなどを用いることができる。好ましくは、水酸化アルミニウムである。
【００３６】
本発明の圧縮成形法では、トランスファー成形法では用いることが困難であった硬化促進触媒を用いることができる。硬化促進触媒の働きによって樹脂を硬化させる時間を短縮させることで作業性を向上させ、さらに硬化の度合いをより高めることが可能となる。また硬化促進触媒の働きによって、硬化にかかる温度を下げることも可能となり、基板に搭載された電子部品への悪影響を低減させることも可能となる。
【００３７】
上記の硬化促進触媒の具体例としては、ジブチルスズジラウレート、スタナスオクトエート、トリエチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチルアミン、ナフテン酸金属塩、オクチル酸金属塩などがあげられる。好ましくは、ジブチルスズジラウレートである。
【００３８】
上記のポリイソシアネート化合物は、上記のポリオール化合物の量を１当量とした際に、０．８〜１．２当量となる範囲で熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物に含有して用いることができる。
【００３９】
上記の可塑剤は、ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物および可塑剤の総重量に対して、５〜８０％の重量を含有させて用いることができる。好ましくは、１０〜５０％である。より好ましくは、３５〜４５％である。８０％を超えると、タックネス（強い粘着性）が大きくなり、使用に際して不都合が生じる。
【００４０】
上記の無機充填剤は、ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物と、さらに可塑剤の総量を１００重量部としたときに、１００〜３５０重量部となる含有量で用いることができる。好ましくは、１００〜３００重量部である。３５０重量部と超えると、樹脂組成物の粘度が高くなり、作業性に劣る。
【００４１】
上記の硬化促進触媒は、ポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物の総量を１００重量部としたときに０．１〜５重量部となる含有量で用いることができる。好ましくは、０．１５〜１．５重量部である。
【００４２】
実施例１〜４
以下に、実施例を示して本発明を具体的に説明する。但し本発明は実施例に限定されない。
【００４３】
本実施例において用いた圧縮成形機はＦＦＴ１０３０Ｇ（ＴＯＷＡ製）であり、上型、下型もＴＯＷＡ製のものを用いた。
【００４４】
上型部材に設けられた孔を介して電子部品が搭載された基板を吸引力によって上型に吸着させた。ここで、前記基板の電子部品搭載面は、下金の方向に向くようにして吸着させた。上型、下型は、圧縮成形機内に設けられた密閉可能な空間内に設置し、それぞれ１５０℃に予熱した。
【００４５】
次に、下型に設けられたキャビティ部を、ポリプロピレンフィルムで覆い、キャビティ部に設けた孔を通して空気を抜くことでポリプロピレンフィルムを該キャビティ部に密着させた後、それぞれ下記の表１に示す樹脂組成物を充填した。表１における各種組成物の単位はすべて重量部で表されるものである。
【００４６】
比較例として、熱可塑性樹脂であるセバシン酸系ポリエステル樹脂組成物（豊国製油）からなる一液性樹脂を用いた。
【００４７】
本発明の実施例として表１の実施例１〜４として記載された熱硬化性ポリウレタンを用いた。ここで、イソシアネート化合物として、ジフェニルメタンジイソシアネートと用いた。ポリオール化合物であるポリオレフィンポリオールとして、ポリイソプレンに対して１００％の割合で水素添加処理がなされた両末端に水酸基を有する化合物であるエポール（出光興産製）および、ポリブタジエンに対して６０％の割合で水素添加処理がなされた両末端に水酸基を有する化合物であるポリテール（三菱化学製）を用いた。また、ヒマシ油系ポリオールとしてリシノレート系ポリオールであるＵＲＩＣ  Ｈ−３５（伊藤製油製）を用いた。
【００４８】
上記のイソシアネート化合物、およびポリオール化合物の他に、硬化触媒としてジブチルスズジラウレート（TN-12：堺化学工業製）を、架橋剤としてオクタンジオールを、無機充填剤として水酸化アルミニウムをそれぞれ用いた。更に可塑剤としては、トリメリット系可塑剤であるトリメリット酸トリ−２エチルヘキシル、ノルマルトリメリット酸トリ-2エチルヘキシルを用いた。
【００４９】
【表１】
2011086745.tif 000002
【００５０】
上記のそれぞれの樹脂を充填した後、上型および下型が設置された空間を密閉した。上型を下型に０．３mm/秒の速度で接近させることで、前記の基板を熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物に浸漬させ、金型全体が含まれる密閉された空間の圧力を1.333ｋＰａにまで低下させ、約５分間１５０℃の温度にて、前記樹脂組成物を硬化させた。最後に、金型から基板を離型した。
【００５１】
樹脂成形方法および得られた被膜樹脂の特性を、下記の表２の特性表の項目にて示す。特性表における項目として、『圧縮成形法』とは本発明の方法である。『作業性』とは樹脂流動性であり、成形加工状態で評価した。『接着性』とは、被着体との密着性であり、被着体との剥がれ性で確認した。『耐湿性』とは、ＰＣＴ（プレッシャクッカー試験）の結果から、硬度変化を測定することによって評価した。『気泡の巻き込み』とは、硬化後の樹脂に含まれる気泡の多さを示すものであり外観によって評価した。『硬化性』とは、タックネスであり、指触状態によって確認した。
【００５２】
【表２】
2011086745.tif 000003
【００５３】
比較例では、作業性、硬化性には優れているものの、樹脂被膜と基板の接着性、得られた樹脂被膜の耐湿性及び効果後の樹脂に含まれる気泡の点において、不良であった。
【００５４】
実施例１の結果では、作業性、接着性、耐湿性、気泡の巻き込み、硬化性、のすべて点においては良好な結果が得られた。また、樹脂の効果触媒を用いた実施例２〜４おいては、作業性、硬化性がより優れている結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の方法を用いることによって、電子部品が搭載された基板上に気泡を含まない熱硬化性ポリウレタン系樹脂による皮膜を形成することができ、基板に防湿絶縁効果を付することが出来る。本発明の方法は、トランスファー成形法よりも作業効率が高く、更に電子部品を損傷させる可能性が少ない方法である。