(57)【要約】【課題】信頼性の高い電子部品を実現することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するため本発明は、素子３と、この素子３と電気的に接続された外部接続端子１１、１２と、この外部接続端子１１、１２を露出するように素子３を被覆した外装体４とを備え、この外装体４は、無機フィラーを含み、残留するノルボルネン系モノマーが１００００重量ｐｐｍ以下となるように成形されたものである。これにより本発明は、はんだリフロー工程における外装体４からのガスの発生を抑制し、電子部品１の信頼性を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子と、
この素子と電気的に接続された外部接続端子と、
この外部接続端子の一部が露出するように前記素子を被覆した、ノルボルネン系樹脂からなる外装体とを備え、
この外装体は、無機フィラーを含み、残留するノルボルネン系モノマーが１００００重量ｐｐｍ以下となるように成形された電子部品。
【請求項２】
前記外装体は、６５重量％以上の前記無機フィラーを含む請求項１に記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ、インダクタ、ＬＳＩなどの部品素子を樹脂製の外装体で被覆した電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子部品は、一対の外部接続端子を備える素子と、外部接続端子の一部を表出させるように素子を被覆した外装体を備えていた。
【０００３】
この外装体としてノルボルネン系樹脂を用いると、室温付近の温度で粘度が低いため、容易に成形することができ、かつ高温下の重合工程にかかる時間が短いため、優れた生産性にて外装体を形成することが可能となる。
【０００４】
このような電子部品に関連する例は、下記の特許文献１、２に挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５９７２３号公報
【特許文献２】特開２００９−４９１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし従来は、製造された電子部品を電子機器プリント基板の部品実装はんだリフロー工程に供すると、外装体が膨張し、電子部品製品高さが規格寸法を超えたり、あるいははんだが外れたりして電子部品の信頼性を低下させてしまうことがあった。
【０００７】
その理由は、ノルボルネン系樹脂の重合速度があまりにも速いため、室温以上の温度に加熱された成形用金型と接触した部分の重合は進むものの、金型に接触していない樹脂内部は重合が充分に進まず、未反応のモノマーが一部に残留した状態のままで樹脂の硬化が終了してしまうからである。
【０００８】
したがって、製造された電子部品を電子機器プリント基板の部品実装はんだリフロー工程に供すると、残留モノマー成分がガス化し、その圧力に耐えられなくなった外装体が膨張してしまうのである。
【０００９】
そこで本発明は、はんだ付け時の外装体の膨張を抑制し、電子部品の信頼性を高めることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するため本発明の電子部品は、ノルボルネン系樹脂からなる外装体に残留するノルボルネン系モノマーが、１００００重量ｐｐｍ以下となるような構成としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
これにより本発明は、はんだ付け時の製品の膨張を抑制し、電子部品の信頼性を高めることができる。
【００１２】
これは、はんだ付けリフロー工程での製品膨れの原因となる残留モノマーを、１００００重量ｐｐｍ以内にしたからである。これにより本発明は、はんだリフロー工程での熱が加わっても、ガスの発生を低減し、製品膨れを抑え、結果として、製品高さ規格寸法を超えたり、はんだが外れたりしにくく、高い信頼性の電子部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施例１における固体電解コンデンサの断面図
【図２】同コンデンサ素子の拡大断面図
【図３】同固体電解コンデンサの成形に用いる上金型の斜視図
【図４】同固体電解コンデンサの成形に用いる下金型の斜視図
【図５】同固体電解コンデンサの製造方法を示す斜視図
【図６】同固体電解コンデンサの斜視図
【図７】残留モノマー量と外装体の膨れ寸法との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例１）
【００１５】
本実施例では、電子部品として図１に示す固体電解コンデンサ１を例に説明する。
【００１６】
はじめに、本実施例の固体電解コンデンサ１の構造について説明する。この固体電解コンデンサ１は、複数のコンデンサ素子２を積層させ、単一の素子として構成されたコンデンサ積層体３と、このコンデンサ積層体３を被覆する絶縁性の外装体４とを備えている。
【００１７】
そして図２に示すように、それぞれのコンデンサ素子２は、箔状の芯部５と、この芯部５の上面および下面に形成された多孔質層６とからなる弁金属多孔質層７と、この弁金属多孔質層７の表面に形成された誘電体層８と、誘電体層８上に形成された固体電解質層９と、固体電解質層９上に形成された陰極層１０とを備えている。弁金属多孔質層７は陽極として作用する。
【００１８】
そしてそれぞれのコンデンサ素子２の芯部５（陽極）は、外部接続端子１１と接続され、この外部接続端子１１の一部は外装体４の外部に引き出されて表面に露出している。また陰極層１０は、外部接続端子１２と接続され、この外部接続端子１２の一部は外装体４の外部に引き出されて表面に露出している。
【００１９】
次に、本実施例の固体電解コンデンサ１の材料について説明する。
【００２０】
箔状の芯部５および多孔質層６としては、本実施例では、アルミニウムを用いた。弁金属多孔質層７全体としては、厚みは１００μｍ程度である。弁金属多孔質層７として、アルミニウム以外の材料としては、タンタル、ニオブ、チタンなどの弁作用金属箔または弁作用金属粉末からなる多孔質焼結体を用いてもよい。また本実施例の多孔質層６は、箔の表面をエッチングする事で形成したが、その他、箔の表面に金属粒子を蒸着させて形成してもよい。
【００２１】
誘電体層８は、本実施例では、多孔質層６の表面を陽極酸化した酸化アルミニウムで形成した。また固体電解質層９としては、本実施例ではポリピロールを用いたが、ポリチオフェン、ポリアニリンなどの導電性高分子から構成してもよい。そして陰極層１０としては、本実施例では、カーボン層と、このカーボン層上に塗布した銀ペースト層とで形成した。
【００２２】
また外装体４には、ノルボルネン系樹脂を用いた。ノルボルネン系樹脂は、ノルボルネン系モノマーを重合させて硬化させたものであり、本実施例では、ノルボルネン系モノマーとして、ノルボルネン環構造を有するジシクロペンタジエンを主成分とした。なお、この材料となるノルボルネン系モノマーには、ジシクロペンタジエンの他に、シクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン等の副成分が含まれていてもよい。
【００２３】
そして本実施例において、硬化後の外装体４には、ジシクロペンタジエンやシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエンなどのノルボルネン系モノマーの重量比が合計で１００００ｐｐｍ以下、より好ましくは５０００ｐｐｍ以下含まれている。
【００２４】
そして本実施例では、このノルボルネン系樹脂には、水酸化アルミニウムからなる無機フィラーが６５〜９５重量％含まれている。無機フィラーとしては、難燃性が高いものが好ましく、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、シリカ、またはこれらの混合物を用いてもよい。無機フィラーの含有量は、６５重量％以上とすることで、難燃性を高めるとともに、硬化後の曲げ弾性率、曲げ強度を高め、電子部品の変形を抑え、機械的強度を高めることができる。また本実施例では、無機フィラーの含有量を９５重量％以下とし、成形に適した流動性を維持した。
【００２５】
次に、本実施例における、コンデンサ積層体３を外装体４で被覆する方法について、下記に説明する。
【００２６】
まず、コンデンサ積層体３を、図３に示す上金型１３と図４に示す下金型１４との間に、図５に示すように固定する。この時、上金型１３、下金型１４の温度は６０℃〜１００℃に設定されていることが好ましい。これにより、重合反応を促進させ、均一かつ高速でノルボルネン系モノマーを硬化させることができる。
【００２７】
そして上金型１３、下金型１４を型締めした後、ゲート孔１５を介して上金型１３、下金型１４内に樹脂液を注入する。樹脂液は、外部接続端子１１、１２の外部への引き出し部分を除いてコンデンサ積層体３全体を被覆するように注入する。なお樹脂液の射出圧力は０．２ＭＰａとした。
【００２８】
この樹脂液は、ジシクロペンタジエンを主成分とするノルボルネン系モノマーおよび無機フィラーを含む溶液と、触媒とその溶媒および酸化防止剤を含む溶液の２液を混合した混合液である。なお、ジシクロペンタジエン等のノルボルネン系モノマーに対して触媒は、モル濃度比で１／１００〜１／２００程度とした。
【００２９】
この混合液には、さらに着色するためのフィラーや粘度を調整するための化合物を混ぜてもよい。この混合液は、粘度が室温で２００〜１２００ｍＰａ・ｓ以下となるように無機フィラーの含有率や粒径を調整した。粘度を上記の範囲に調整することで、成形に非常に適した流動性を実現できる。
【００３０】
また無機フィラーとしては、球状フィラー、破砕状フィラーを用いることが好ましい。
【００３１】
球状フィラー、破砕状フィラーはＲＩＭ（Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形法に適しているが、分散性を確保する必要がある。例えば、プラネタリミキサー等を用いて、混練、分散する。
【００３２】
なお無機フィラーは、粒径が５５μｍ以下の細かいものを用いても、あるいは１５０μｍ以下の比較的粗いものを用いてもよい。いずれの場合でも、ノルボルネン系樹脂の混合液の粘度が、室温で２００〜１２００ｍＰａ・ｓ以下となるように、フィラーの含有率や形状などを調整するとよい。
【００３３】
以上のように、本実施例では、コンデンサ積層体３の周囲をノルボルネン系樹脂で被覆する。ノルボルネン系モノマーの重合時間は触媒の添加量にも依存するが、通常はモノマー注入後、６０℃〜１００℃で１０秒程度とした。この時のモノマーの注入速度は、約２〜５ｃｃ／ｓとした。重合温度は、６０℃〜１００℃の間が好ましい。
【００３４】
なお上記重合時間は、従来から外装体用途としてよく使われている液状エポキシ樹脂の重合時間が短くとも数分〜数時間であるのに比べて極めて短時間であり、本実施例では、製品の生産性の向上をもたらすことができる。
【００３５】
そして重合により硬化した外装体４を形成し、コンデンサ積層体３を金型から外すと、図６に示すような状態となる。この外部接続端子１１、１２と外装体４で一体化されたコンデンサ積層体３を高温炉に入れて９０℃、あるいは１２０℃で一時間、ポストキュアを実施した。
【００３６】
本実施例では、前述の重合の温度範囲と、上記のポストキュア温度条件により、ノルボルネン系モノマーの残留量を低減することができた。
【００３７】
ここで（表１）に、固体電解コンデンサの金型温度、ポストキュア温度、と残留モノマー量および外装膨れ寸法の関係を示す。また図７は、（表１）に示す残留モノマー量と外装膨れ寸法との関係をグラフ化したものである。
【００３８】
なお、本実施例の固体電解コンデンサの製品高さは１．９ｍｍであり、製品高さ規格は１．９ｍｍ±０．１ｍｍ以内であることから、外装体４の膨れが０．１ｍｍより大きい場合は、（表１）における判定を×とした。また膨れが０．０３ｍｍ以下のものは、はんだ付けリフロー工程で熱が加わっても、非常に高い信頼性を有するため、判定を○とした。そして、膨れが０．０３ｍｍより大きいが、０．１ｍｍ以下のものは△で示した。
【００３９】
本実施例では、外装の膨れ寸法が、残留モノマー量が１００００ｐｐｍを超えると、外装の膨れ寸法が０．１ｍｍを超え、外装体４が大きく膨れていることが分かった。
【００４０】
また残留モノマー量が５０００ｐｐｍよりも多く、１００００ｐｐｍ以下の場合は外装体４の膨れ寸法が０．０３ｍｍよりも大きいが、０．１ｍｍ以下となり、外装体４の膨れを小さくすることができた。さらに残留モノマー量が５０００ｐｐｍ以下の場合は、外装体４の膨れ寸法が０．０３ｍｍ以下となり、外装体４の膨れを殆ど抑えることができた。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
以下に、本実施例における効果を説明する。
【００４３】
本実施例では、固体電解コンデンサ１の外装体４の膨れを抑制し、信頼性を高めることができる。
【００４４】
本実施例では、このように外装体４の膨れを抑制するためには、重合後の外装体４に残留するモノマー量を１００００重量ｐｐｍ以下に抑え、外装体４内からのガスの発生を抑制することが有効であることが分かった。
【００４５】
すなわち上記のように残留モノマー量を抑えることで、この固体電解コンデンサ１を実装する場合に、はんだリフロー工程時に熱が加わっても、モノマーのガス化を抑制でき、製品膨れを抑えることができる。そしてその結果、製品高さ規格寸法を超えたり、はんだが外れたりしにくく、高い信頼性の固体電解コンデンサ１を得ることができる。
【００４６】
ここで、無機フィラーを高濃度（６５重量％以上９５重量％以下）に充填する場合、はんだ付け時に外装体４からガスが発生するという課題は、より顕著となる。
【００４７】
これは、無機フィラーの含有率が増えると、無機フィラーとノルボルネン系モノマー界面で重合が不連続となり、残留するモノマー量が増大するからと考えられる。
【００４８】
これに対し本実施例では、上金型１３、下金型１４の加熱温度や重合温度、重合時間、ポストキュア工程条件等を上記構成とすることで、ノルボルネン系モノマーの残留量を１００００重量ｐｐｍ以下、より好ましくは５０００ｐｐｍ以下に抑えている。そしてその結果、ガスの発生が低減され、電子部品の信頼性を高めることが出来る。
【００４９】
なお、無機フィラーの含有率を６５重量％以上としたことにより、曲げ弾性率を大きくすることができ、固体電解コンデンサ１の変形を抑制し、信頼性を高めることができる。また曲げ強度を高めることができ、固体電解コンデンサ１の機械的強度を維持することができる。
【００５０】
さらに本実施例では、ポストキュア温度を９０℃、あるいは１２０℃の一定温度で行ったが、ポストキュア温度を複数段階に分けて昇温させてもよい。例えば９０℃〜９５℃で１時間、１１０℃〜１３０℃で１時間、ポストキュアを行っても良い。なお、重合温度が６０℃程度と比較的低温の場合は、はじめに７０℃〜７５℃で１時間熱処理をし、その後前述と同じように熱処理を行う。
【００５１】
このように、重合温度から１０℃〜１５℃程度温度を上げてポストキュアをした後、さらに２０℃〜４０℃温度を上げ、高温でポストキュアをすることで、電子部品全体を均等に熱処理することができる。そしてその結果、重合度を高め、ノルボルネン系モノマーの残留量を低減することができる。
【００５２】
なお本実施例では、外装体４としてノルボルネン系樹脂を用いたことから、粘性の低いノルボルネン系モノマーを射出成形すればよいため、微小な固体電解コンデンサ１や、複数のコンデンサ素子２が積層された複雑形状の固体電解コンデンサ１が被覆しやすくなり、歩留まりが高まる。
【００５３】
さらに無機フィラーを６５重量％以上含有させても、重合前の粘度を１２００ｍＰａ・ｓ以下としていることから、成形性に優れ、複数のコンデンサを一括で成形しても、成形バラツキを低減することができる。またコンデンサ素子２への応力負荷を低減することができ、固体電解コンデンサ１の信頼性向上に寄与する。
【００５４】
なお、本実施例で用いたノルボルネン系樹脂は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂やポリエステル樹脂などに比べて耐湿性に富み、剛性も高いため、ノルボルネン系樹脂製の外装体４でコンデンサ素子２の周囲を被覆するだけで、耐湿性や、強度、耐衝撃性を確保することができる。したがって、固体電解コンデンサ１の高信頼性かつ小型化に寄与する。
【００５５】
また、ノルボルネン系樹脂は強度や耐衝撃性が高いので、外装体４自体を薄肉化することができ、小型化、低背化を実現するとともに、材料コストの削減にも繋がる。また、外装体４の高剛性化と薄肉化によって振動に対する信頼性も向上する。
【００５６】
なお、上記実施例では、固体電解コンデンサ１を例に挙げたが、電子部品としては例えばチップインダクタ、ＬＳＩチップ、ＩＣチップ、あるいはフィルムコンデンサといった種々の電子部品にも応用が可能である。
【００５７】
そしてこれらの電子部品のはんだ付け時において、外装体４からのガスの発生を抑え、電子部品の信頼性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の外装体を用いることで、信頼性の高い固体電解コンデンサやその他チップインダクタ、ＬＳＩチップ、ＩＣチップなどの電子部品を実現できる。
【符号の説明】
【００５９】
１  固体電解コンデンサ（電子部品）
２  コンデンサ素子
３  コンデンサ積層体（素子）
４  外装体
５  芯部
６  多孔質層
７  弁金属多孔質層
８  誘電体層
９  固体電解質層
１０  陰極層
１１  外部接続端子
１２  外部接続端子
１３  上金型
１４  下金型
１５  ゲート孔
【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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