(57)【要約】【課題】電子部品の損傷等を防ぎつつ、樹脂封止の処理時間を短くする。【解決手段】基盤の所定部位に電子部品を装着してなる被封止物を射出成形型内に配置し、溶融熱可塑性樹脂に超臨界流体を混入してなる溶融樹脂材料を型内に射出、充填する射出成形により、被封止物の所定部位に樹脂封止部を一体的に形成する。超臨界流体の混入により溶融樹脂材料の粘性が低下し、溶融樹脂材料の流動性が向上するため、射出成形時の型内圧力のピーク値を大幅に下げることができる。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基盤及び該基盤の所定部位に装着された電子部品よりなる被封止物と、該被封止物の所定部位に一体的に形成された樹脂封止部とからなる電子部品封止成形品であって、
上記樹脂封止部は、溶融熱可塑性樹脂に超臨界流体を混入してなる溶融樹脂材料を用いた射出成形により得られたものであることを特徴とする電子部品封止成形品。
【請求項２】
基盤の所定部位に電子部品を装着して被封止物を得る準備工程と、
上記被封止物を成形型内に配置する配置工程と、
溶融熱可塑性樹脂に超臨界流体を混入してなる溶融樹脂材料を上記被封止物が配置された上記成形型内に射出、充填する射出工程と、
上記成形型内に充填された上記溶融熱可塑性樹脂を該成形型内で冷却、固化させる冷却工程とを備えていることを特徴とする電子部品封止成形品の製造方法。
【請求項３】
前記溶融熱硬化性樹脂に対する前記超臨界流体の配合量は、前記溶融樹脂材料全体を１００ｗｔ％としたとき、０．０５〜０．３ｗｔ％であることを特徴とする請求項２記載の電子部品封止成形品の製造方法。
【請求項４】
前記射出工程では、前記成形型の型内圧力のピーク値が１０ＭＰａ以下となるような条件で射出成形することを特徴とする請求項２又は３記載の電子部品封止成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
従来より、ＩＣ、コンデンサやダイオード等の電子部品を機械的・電気的な外部環境から保護するための封止技術として、安価で量産性に優れた樹脂封止が行なわれている。この樹脂封止の方法の一つとして、熱可塑性樹脂による射出成形法が知られている。しかし、射出成形時の射出圧力は通常２００ＭＰａ程度以上であり、このとき成形型内圧力はピーク値で１０ＭＰａ程度を超える圧力となる。このため、熱可塑性樹脂の射出成形法により樹脂封止する場合は、射出成形時の圧力により、ＩＣ等とリード線との溶接部分が剥がれたり、あるいはＩＣ等が変形、破損したりする等の欠点がある。
【０００２】
そこで、熱可塑性樹脂の射出成形時の圧力から電子部品等を護るべく、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で予め電子部品を被覆する（ポッティング処理）ことが行われている（例えば、特許文献１参照）。このように電子部品を熱硬化性樹脂で被覆した状態で、上述の熱可塑性樹脂による射出成形を行えば、射出成形時の圧力から電子部品を護ることができ、溶接部分の剥がれや電子部品の破損等の問題を回避することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２４１８６８号公報（第２−３頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のポッティング処理では、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を型内に充填した後、充填された熱硬化性樹脂を確実に硬化させるために、さらに例えば１分程度のキュアタイムをとる必要がある。このため、上記従来技術では、ポッティング処理という余分な工程が増えるだけでなく、熱硬化性樹脂の硬化に時間がかかることから、樹脂封止のための処理時間が長くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、電子部品の損傷等を防ぎつつ、しかも処理時間を短くすることのできる樹脂封止技術を利用した電子部品封止成形品及びその製造方法を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の電子部品封止成形品は、基盤及び該基盤の所定部位に装着された電子部品よりなる被封止物と、該被封止物の所定部位に一体的に形成された樹脂封止部とからなる電子部品封止成形品であって、上記樹脂封止部は、溶融熱可塑性樹脂に超臨界流体を混入してなる溶融樹脂材料を用いた射出成形により得られたものであることを特徴とするものである。
【０００７】
上記課題を解決する本発明の電子部品封止成形品の製造方法は、基盤の所定部位に電子部品を装着して被封止物を得る準備工程と、上記被封止物を成形型内に配置する配置工程と、溶融熱可塑性樹脂に超臨界流体を混入してなる溶融樹脂材料を上記被封止物が配置された上記成形型内に射出、充填する射出工程と、上記成形型内に充填された上記溶融熱可塑性樹脂を該成形型内で冷却、固化させる冷却工程とを備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
好適な態様において、前記溶融熱硬化性樹脂に対する前記超臨界流体の配合量は、前記溶融樹脂材料全体を１００ｗｔ％としたとき、０．０５〜０．３ｗｔ％である。
【０００９】
好適な態様において、前記射出工程では、前記成形型の型内圧力のピーク値が１０ＭＰａ以下となるような条件で射出成形する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の電子部品封止成形品では、被封止物の所定部位に一体的に形成された樹脂封止部が、溶融熱可塑性樹脂に超臨界流体を混入してなる溶融樹脂材料を用いた射出成形を利用して形成されたものである。
【００１１】
溶融熱可塑性樹脂に混入される上記超臨界流体は、気体と液体の両方の特性を併せ持ち、気体と比べて密度が大きく、また液体に比べて粘性が小さく物質中を極めて拡散し易い。このため、溶融熱可塑性樹脂に超臨界流体を混入させることにより、溶融樹脂材料の粘性を小さくして流動性や拡散性を大幅に増大させることができる。したがって、溶融熱可塑性樹脂に超臨界流体を混入してなる溶融樹脂材料を成形型内に射出、充填することにより、この溶融樹脂材料が充填されたときの成形型内圧力のピーク値を大幅に低減させることができる（超臨界流体が混入されていない溶融熱可塑性樹脂を用いて射出成形した場合の型内圧力のピーク値に対して、２０〜５０％程度低いピーク値とすることができる）。よって、本発明に係る電子部品封止成形品においては、射出成形時の圧力で電子部品が変形、破損したり、あるいは溶接等の接合部分が剥離したりすることを効果的に防ぐことが可能となる。
【００１２】
そして、射出成形時の圧力から電子部品等を護るべく、熱硬化性樹脂による前記ポッティング処理を行う必要がない。このため、樹脂封止のための処理時間を短縮化させることが可能となる。
【００１３】
上記被封止物は、基盤と、この基盤の所定部位に装着された電子部品とからなる。これらの基盤及び電子部品は特に限定されない。例えば、電気伝導性をもつ金属材料よりなり、複数本のリードをもつリードフレームと、各リードを電気的に絶縁する等のために、このリードフレームの所定部位に一体的に形成された熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂よりなる樹脂部とから構成された基盤を用いることができる。また、上記基盤として、高耐熱性エンジニアリング・プラスチックを用いた射出成形により形成された樹脂基板あるいはセラミックス基板と、この基板の所定部位に銅薄膜により形成された回路部とから構成されたものを用いることもできる。一方、上記電子部品としては、例えば、ＩＣ、コンデンサ、ダイオードやトランジスタ等を必要に応じて適宜上記基盤の所定部位に装着することができる。
【００１４】
また、上記熱可塑性樹脂の種類としては特に限定されない。例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）やポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等を用いることができる。
【００１５】
上記超臨界流体としては、臨界点（臨界温度及び臨界圧力）を超えた流体であれば、特に限定されない。例えば、臨界温度が３１．１℃で、臨界圧力が７．４７ＭＰａである二酸化炭素や、臨界温度が−１４７．１５℃で、臨界圧力が３．３９ＭＰａである窒素を臨界状態にした流体を用いることができる。なお、超臨界流体とは、温度及び圧力が共に臨界温度及び臨界圧力以上に保たれて超臨界状態にある流体をいう。
【００１６】
上記溶融熱硬化性樹脂に対する超臨界流体の配合量は、上記溶融樹脂材料全体を１００ｗｔ％としたとき、０．０５〜０．３ｗｔ％とすることが好ましく、０．１〜０．２ｗｔ％とすることが特に好ましい。超臨界流体の配合量が少なすぎると、超臨界流体を混入することによる効果が得られない。一方、超臨界流体の配合量が多すぎても、同様に効果が得られない。
【００１７】
なお、上記溶融樹脂材料は、無機・有機の充填材、表面処理剤、酸化防止剤、熱安定剤、腐食防止剤、滑剤、着色剤や結晶核剤等、通常の樹脂添加剤を必要に応じて含んでいてもよい。
【００１８】
次に、本発明の電子部品封止成形品の製造方法では、前記被封止物を得る準備工程と、該被封止物を成形型内に配置する配置工程と、前記溶融樹脂材料を該被封止物が配置された該成形型内に射出、充填する射出工程と、該成形型内に充填された該溶融熱可塑性樹脂を該成形型内で冷却、固化させる冷却工程とを実施する。
【００１９】
すなわち、本発明の電子部品封止成形品の製造方法では、溶融熱可塑性樹脂に超臨界流体を混入してなる溶融樹脂材料を用いた射出成形を利用して、被封止物の所定部位に樹脂封止部を一体的に形成する。
【００２０】
したがって、溶融熱可塑性樹脂に超臨界流体を混入してなる溶融樹脂材料を成形型内に射出、充填する射出工程において、この溶融樹脂材料が充填されたときの成形型内圧力のピーク値を大幅に低減させることができる。よって、本発明の電子部品封止成形品の製造方法によれば、射出成形時の圧力で電子部品が変形、破損したり、あるいは溶接等の接合部分が剥離したりすることを効果的に防ぐことが可能となる。
【００２１】
ここに、上記射出工程における成形条件は、特に限定されず、樹脂温度：２５０〜２８０℃程度、型温度：４０〜８０℃程度、射出圧力：１００〜２００ＭＰａ程度、射出速度：３０〜８０ｍｍ／ｃｍ２  程度、保圧力：１０〜５０ＭＰａ程度、保圧時間：０．１〜２．０秒程度とすることができる。
【００２２】
ただし、射出成形時の圧力から電子部品をより効果的に護るべく、上記射出工程では、成形型の型内圧力のピーク値が１０ＭＰａ以下（より好ましくは９ＭＰａ以下）となるような条件で射出成形することが好ましい。なお、射出工程における成形条件が上記範囲内であれば、溶融熱硬化性樹脂に対する超臨界流体の配合量を０．０５ｗｔ％以上（より好ましくは０．１ｗｔ％以上）とすることにより、型内ピーク値が１０ＭＰａ（より好ましくは９ＭＰａ）を超えないように射出成形することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２４】
本実施例は、本発明に係る電子部品封止成形品及びその製造方法を、ホールＩＣを用いた回転角検知器に適用したものである。
【００２５】
本実施例の電子部品封止成形品は、所定の電子部品を備えた被封止物１と、この被封止物１の所定部位に一体的に形成された所定形状の樹脂封止部２とから構成されている。なお、この電子部品封止成形品は、回転角検知器における検知部分として用いられるものである。
【００２６】
上記被封止物１は、所定形状の基盤３と、この基盤３の所定部位に装着された電子部品としての一対のコンデンサ４、４と、この基盤３の所定部位に装着された電子部品としてのホールＩＣ５とから構成されている。また、基盤３は、銅板を所定形状にプレス成形して得られたターミナル基板６と、このターミナル基板６の所定部位に射出成形により一体的に所定形状に形成された熱可塑性樹脂の一次成形品よりなる樹脂部７とから構成されている。なお、ターミナル基板６は３本のリード部６ａ〜６ｃを有している。そして、上記樹脂部７は、これらリード部６ａ〜６ｃを電気的に絶縁したり、各上記コンデンサ４、４及び上記ホールＩＣ５をそれぞれ収容、保持するための収容凹部７ａを設けたりするために、ターミナル基板６の所定部位に形成されている。
【００２７】
上記構成を有する電子部品封止成形品は、以下の方法により製造した。
【００２８】
＜準備工程＞
まず、銅板をプレス成形することにより、所定形状のターミナル基板６を得た（図１参照）。そして、このターミナル基板６を所定のキャビティ形状を有する射出成形型（図示せず）内に配置し、この型内に溶融熱可塑性樹脂を射出、充填した後、この溶融熱可塑性樹脂材料を冷却、固化させる射出成形を実施した。こうして、ターミナル基板６の所定部位に所定形状の樹脂部７を一体的に形成することにより、ターミナル基板６と、３個の収容凹部７ａをもつ樹脂部７とからなる基盤３を準備した（図２参照）。なお、図２中、点模様で示す部分が樹脂部７である。
【００２９】
一方、リード端子４ａをそれぞれもつコンデンサ４（図３参照）と、リード端子５ａをもつホールＩＣ５（図４参照）とを準備した。
【００３０】
そして、２個のコンデンサ４、４と、１個のホールＩＣ５とを上記基盤３の各収容凹部７ａにそれぞれ収容、保持させるとともに、各コンデンサ４、４のリード端子４ａ、４ａ及びホールＩＣ５のリード端子５ａをそれぞれ上記リード部６ａ〜６ｃに溶接接合した（図５参照）。なお、図５中、点模様で示す部分が樹脂部７であり、黒色で示す部分がコンデンサ４、４及びホールＩＣ５である。こうして、被封止物１を得た。
【００３１】
＜配置工程＞
上記準備工程で得られた被封止物１を所定のキャビティ形状を有する射出成形型（図示せず）内に配置した。
【００３２】
＜射出工程＞
そして、原料樹脂としてポリアミド（東レ社製、商品名「アミラン」）を準備するとともに、二酸化炭素の超臨界流体（以下、超臨界二酸化炭素という）を準備した。そして、混合機（図示せず）にポリアミドを供給するとともに超臨界二酸化炭素の供給源（図示せず）から超臨界二酸化炭素を注入し、２８０℃で混合することにより、溶融熱可塑性樹脂と超臨界二酸化炭素とからなる溶融樹脂材料を準備した。この溶融樹脂材料を、所定のキャビティ形状をもつ射出成形型内に射出、充填した。なお、このときの成形条件は以下の通りである。また、溶融樹脂材料全体を１００ｗｔ％としたとき、超臨界二酸化炭素の配合量は０．１ｗｔ％である。
【００３３】
樹脂温度  ：２８０℃
型温度    ：８０℃
射出圧力  ：２３０ＭＰａ
射出速度  ：１００ｍｍ／ｃｍ２
保圧力    ：１７．５ＭＰａ
保圧時間  ：６秒
＜冷却工程＞
そして、この射出成形型内で上記溶融熱可塑性樹脂を冷却、固化することにより、上記被封止物１の所定部位に樹脂封止部２を一体的に形成した（図６）。なお、図６中、点模様で示す部分が樹脂部７であり、黒色で示す部分がホールＩＣ５であり、斜線で示す部分が樹脂封止部２である。こうして被封止物１と樹脂封止部２とからなる電子部品封止成形品を得た。
【００３４】
（比較例）
上記射出工程において、超臨界二酸化炭素を溶融熱可塑性樹脂に混入しないこと以外は、上記実施例と同様にして、電子部品封止成形品を得た。
【００３５】
なお、射出成形における成形条件（樹脂温度、型温度、射出圧力、射出速度、保圧力及び保圧時間）は全て上記実施例と同様である。
【００３６】
（評価）
上記実施例及び比較例の射出工程において、溶融樹脂材料の充填時間と、射出成形型内の型内圧力とを測定した。その結果を表１及び図７に示す。ここに、溶融樹脂材料の充填時間とは、射出成形型内に溶融樹脂を充填し始めてから１００％充填するまでに要した時間である。また、図７の横軸は、射出成形型を型閉めした時点からの経過時間を示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１及び図７から明らかなように、溶融熱可塑性樹脂に超臨界二酸化炭素を０．１ｗｔ％混入させることにより、射出工程における溶融樹脂材料の充填時間を半分以下にすることができるとともに、型内圧力のピーク値を４０％程度低下させることができることがわかる。
【００３９】
また、比較例で得られた電子部品封止成形品においては、コンデンサ４のリード端子４やホールＩＣ５のリード端子５ａの溶接部分における剥がれやコンデンサ４及びホールＩＣ５の損傷が認められたのに対し、本実施例で得られた電子部品封止成形品ではそのようなことがなく、これらの溶接部分の接合状態は良好で、またコンデンサ４やホールＩＣ５に変形や損傷は認められなかった。
【００４０】
なお、比較例に係る型内圧力は、ピーク値から５ＭＰａ程度以下の圧力まで急降下するのに対し、本実施例に係る型内圧力は、ピーク値から一旦ピーク値の半分程度の圧力まで急降下し、そこから１０秒間程度にわたって緩やかに低下した。これは、大気圧下に減圧された超臨界ガスの膨張のためであり、このことから従来の射出成形よりも保圧力が少なくてよいことがわかる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の電子部品封止成形品及びその製造方法によれば、溶融熱可塑性樹脂に超臨界流体を混入することにより、流動性や拡散性が大幅に向上した溶融樹脂材料を用いた射出成形により樹脂封止部を形成しているので、射出成形時において、成形型内圧力のピーク値を大幅に低減させることができる。したがって、射出成形時の圧力で電子部品が変形、破損したり、あるいは溶接等の接合部分が剥離したりすることを効果的に防ぐことが可能となる。
【００４２】
また、射出成形時の圧力から電子部品等を護るべく、熱硬化性樹脂によるポッティング処理を行う必要がないことから、樹脂封止のための処理時間を短縮化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の電子部品封止成形品に係り、基盤を構成するターミナル基板の平面図である。
【図２】上記ターミナル基板の所定部位に樹脂部を一体的に形成してなる基盤を示す平面図である。
【図３】本実施例の電子部品封止成形品に係り、電子部品としてのコンデンサを示す正面図である。
【図４】本実施例の電子部品封止成形品に係り、電子部品としてのホールＩＣを示す正面図である。
【図５】上記基盤に上記コンデンサ及び上記ホールＩＣを装着してなる被封止物を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその断面図である。
【図６】上記被封止物の所定部位に樹脂封止部を一体的に形成してなる本実施例の電子部品封止成形物を示す断面図である。
【図７】射出工程における時間と型内圧力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…被封止物                      ２…樹脂封止部
３…基盤                          ４…コンデンサ（電子部品）
５…ホールＩＣ（電子部品）
【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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