JP2006237105A

JP2006237105A - 電子部品およびその製造方法

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Publication number: JP2006237105A
Application number: JP2005046490A
Authority: JP
Inventors: Takao Matsumoto; 孝雄松本; Akihiko Sugiyama; 昭彦杉山
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】プリント配線板などの基板に磁気抵抗センサ素子などの電子素子を搭載して保護樹脂で封止した電子部品において、その製造コストを削減する。
【解決手段】金属プレート３上に磁気抵抗センサ素子５を搭載し、プリント回路６と磁気抵抗センサ素子５とを結線７で接続する。その後、磁気抵抗センサ素子５および結線７を覆うように保護樹脂９を塗布する。この保護樹脂９として、硬化前の粘度が１０〜２０Ｐａ・ｓで、硬化後の伸び率が５０〜１５０％で、硬化後のショア硬さが２０〜５０である紫外線硬化型樹脂を用いる。最後に、保護樹脂９に紫外線を照射して硬化させる。これにより、保護樹脂９の流動を防ぎ、所望の形状で封止することができる。また、保護樹脂９の剥離を避け、電子部品１の信頼性を確保することができる。さらに、保護樹脂９に外力が加わっても結線７は断線しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板などの基板に磁気抵抗センサ素子などの電子素子を搭載して保護樹脂で封止した電子部品と、この電子部品を製造する際に適用するに好適な、電子部品の製造方法に関するものである。

この種の電子部品１を製造する際には、図２に示すように、基板２に電子素子５を搭載し、基板２上に印刷されたプリント回路６と電子素子５とを結線（ワイヤーボンディング）７で接続した後、電子素子５および結線７を覆うように保護樹脂９を塗布し、保護樹脂９を硬化させて封止する。従来、この保護樹脂９としては、一般に熱硬化型樹脂が用いられていた。

ところが、電子部品１の製造過程において、図３に示すように、保護樹脂９の流動が起こり、予定した形状での保護（封止）ができない場合があった。

そこで、紫外線硬化型樹脂と熱硬化型樹脂を混合した材料からなる保護樹脂９で封止することにより、保護樹脂９の形状を保持したり（例えば、特許文献１参照）、熱硬化型樹脂を完全硬化させる前にその表面を紫外線硬化樹脂で被覆することにより、保護樹脂９の変形を防止したり（例えば、特許文献２参照）する対応策が提案されていた。

また、保護樹脂９と基板２や電子素子５との熱膨張率差や接着力不足から、保護樹脂９が硬化後に剥離する場合があった。この場合、電子部品１の信頼性が低下してしまう。

そこで、基板２の表面部分に柔軟性樹脂を形成してから通常の熱硬化型樹脂を形成することにより、保護樹脂９の剥離を抑制する対応策が提案されていた（例えば、特許文献３参照）。
特開平６−４５３７８号公報特開平９−５１００９号公報特開平１１−４０７１０号公報

しかし、これらの従来技術は、いずれも熱硬化型樹脂の使用を前提とするため、加熱設備および加熱工程が必要となり、その分だけ電子部品１の製造コストが高騰するという不都合があった。

本発明は、こうした不都合を解消することが可能な、電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。

まず、請求項１に係る電子部品の製造方法の発明は、基板に電子素子を搭載する電子素子搭載工程と、前記電子素子を覆うように保護樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、前記保護樹脂を硬化させて前記電子素子を封止する封止工程とを含む、電子部品の製造方法であって、前記保護樹脂は、硬化前の粘度が１０〜２０Ｐａ・ｓの紫外線硬化型樹脂であることを特徴とする。
また、請求項２に係る電子部品の製造方法の発明は、前記保護樹脂は、シリコーン樹脂であることを特徴とする。
また、請求項３に係る電子部品の製造方法の発明は、前記保護樹脂は、硬化後の伸び率が１５０％以下であることを特徴とする。
また、請求項４に係る電子部品の製造方法の発明は、前記保護樹脂は、硬化後の伸び率が５０％以上であることを特徴とする。
また、請求項５に係る電子部品の製造方法の発明は、前記保護樹脂は、硬化後のショア硬さが２０以上であることを特徴とする。
また、請求項６に係る電子部品の製造方法の発明は、前記保護樹脂は、硬化後のショア硬さが５０以下であることを特徴とする。
さらに、請求項７に係る電子部品の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の電子部品の製造方法によって製造されたことを特徴とする。

本発明によれば、保護樹脂の流動を防ぎ、所望の形状で封止することができる。また、保護樹脂の剥離を避け、電子部品の信頼性を確保することができる。しかも、熱硬化型樹脂の使用を前提としないので、加熱設備および加熱工程が不要となる分だけ電子部品の製造コストを削減することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

電子部品１は、図１に示すように、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる金属プレート３が埋設されたポリイミド製のプリント配線板（基板）２を有しており、金属プレート３上には磁気抵抗センサ素子（電子素子）５が搭載されている。また、プリント配線板２上にはプリント回路６が印刷されており、プリント回路６と磁気抵抗センサ素子５とは、金（Ａｕ）からなる結線７で接続されている。さらに、磁気抵抗センサ素子５および結線７を覆う形で、紫外線硬化型樹脂からなる保護樹脂９が添設されている。

次に、この電子部品１の製造方法について説明する。

まず、金属プレート３上に磁気抵抗センサ素子５を搭載し、プリント回路６と磁気抵抗センサ素子５とを結線７で接続する。その後、磁気抵抗センサ素子５および結線７を覆うように、紫外線硬化型樹脂からなる保護樹脂９を塗布し、この保護樹脂９に紫外線を照射して硬化させる。

このとき、保護樹脂９としては、硬化前の粘度が１０〜２０Ｐａ・ｓで、硬化後の伸び率が５０〜１５０％で、硬化後のショア硬さ（試料の試験面上に一定の高さｈ０から落下させたハンマのはね上がり高さｈに比例する値で、比例定数をｋとして、ショア硬さＨＳ＝ｋ(ｈ／ｈ０)で定義される。ショア硬さが大きいほど硬い。）が２０〜５０（Ａ２０〜Ａ５０）である紫外線硬化型樹脂を用いる。こうした条件を満たす紫外線硬化型樹脂としては、例えば、株式会社スリーボンド製の紫外線硬化性シリコーン樹脂「スリーボンド3163」「スリーボンド3164B」、株式会社スリーボンド製の紫外線硬化性アクリル樹脂「スリーボンド3027D」、協立化学産業株式会社製の紫外線硬化性アクリル樹脂「ワールドロック8803SS」「ワールドロック8840LL」を挙げることができる。

すると、硬化前の保護樹脂９は、１０Ｐａ・ｓ以上の高い粘度を有していることから、保護樹脂９の流動を防ぎ、所望の形状で封止することができる。なお、硬化前の保護樹脂９の粘度の上限を２０Ｐａ・ｓと定めたのは、粘度が２０Ｐａ・ｓを越えると、作業性が悪くなり、実用性に乏しくなるからである。

また、保護樹脂９は、硬化後の伸び率が１５０％以下に抑えられているため、保護樹脂９の剥離を避け、電子部品１の信頼性を確保することができる。これに対して、硬化後の伸び率が１５０％を越えると、保護樹脂９以外の部品（プリント配線板２や金属プレート３、磁気抵抗センサ素子５など）は紫外線照射によって伸縮しないと考えられるので、保護樹脂９だけが伸びて剥離する危険性が生じる。しかも、保護樹脂９は、硬化後の伸び率が５０％以上となっているので、電子部品１の熱衝撃試験において割れが生じる不都合を回避することができる。

さらに、保護樹脂９は、硬化後のショア硬さが２０（Ａ２０）以上となっているので、たとえ保護樹脂９に外力が加わっても、結線７が断線する心配はない。また、保護樹脂９は、硬化後のショア硬さが５０（Ａ５０）以下となっているので、電子部品１の熱衝撃試験において割れが生じる不都合を回避することができる。

上述した熱衝撃試験における適性を確認するため、４種類の紫外線硬化型樹脂を用いて電子部品１を試作し、熱衝撃試験を実施した。この４種類の紫外線硬化型樹脂とは、（イ）協立化学産業株式会社製の紫外線硬化性アクリル樹脂「ワールドロック8803SS」（粘度：１５．５±２Ｐａ・ｓ、伸び率：７％、ショア硬さ：８４±３）、（ロ）協立化学産業株式会社製の紫外線硬化性アクリル樹脂「ワールドロック8840LL」（粘度：１２±２Ｐａ・ｓ、伸び率：１８％、ショア硬さ：７１±３）、（ハ）株式会社スリーボンド製の紫外線硬化性アクリル樹脂「スリーボンド3027D」（粘度：２．０Ｐａ・ｓ、伸び率：１２％、ショア硬さ：８０）、（ニ）株式会社スリーボンド製の紫外線硬化性シリコーン樹脂「スリーボンド3164B」（粘度：２０Ｐａ・ｓ、伸び率：１４０％、ショア硬さ：２７）である。また、熱衝撃試験は、−４０℃の低温から２〜３分間に＋７０℃の高温まで昇温し、＋７０℃の温度を２７〜２８分間だけ保持した後、＋７０℃の高温から２〜３分間に−４０℃の低温まで降温し、−４０℃の温度を２７〜２８分間だけ保持するという合計１時間の温度プロファイルを１サイクルとし、これを５段階のサイクル数（５０サイクル、１００サイクル、２００サイクル、５００サイクル、７００サイクル）だけ繰り返した。

その結果、５０サイクルの場合、（イ）では１０個すべてが熱衝撃試験に合格し、（ロ）では１０個すべてが熱衝撃試験に合格し、（ハ）では５個すべてが熱衝撃試験に合格し、（ニ）では８個すべてが熱衝撃試験に合格した。また、１００サイクルの場合、（イ）では１０個すべてが熱衝撃試験に合格し、（ロ）では１０個のうち９個が熱衝撃試験に合格し、（ハ）では５個のうち４個が熱衝撃試験に合格し、（ニ）では８個すべてが熱衝撃試験に合格した。また、２００サイクルの場合、（イ）では１０個のうち７個が熱衝撃試験に合格し、（ロ）では１０個のうち７個が熱衝撃試験に合格し、（ハ）では５個のうち４個が熱衝撃試験に合格し、（ニ）では８個すべてが熱衝撃試験に合格した。また、５００サイクルの場合、（イ）では１０個のうち５個が熱衝撃試験に合格し、（ロ）では１０個のうち４個が熱衝撃試験に合格し、（ハ）では５個のうち２個が熱衝撃試験に合格し、（ニ）では８個すべてが熱衝撃試験に合格した。さらに、７００サイクルの場合、（イ）では１０個のうち３個が熱衝撃試験に合格し、（ロ）では１０個のうち３個が熱衝撃試験に合格し、（ハ）では５個すべてが熱衝撃試験に不合格となり、（ニ）では８個すべてが熱衝撃試験に合格した。

これらの結果から、（イ）、（ロ）、（ハ）の３種、つまりアクリル樹脂では優れた熱衝撃性を発現し、（ニ）、つまりシリコーン樹脂では、さらに優れた熱衝撃性を発現することが判明した。

また、熱硬化型樹脂の使用を前提としないので、加熱設備および加熱工程が不要となり、その分だけ電子部品１の製造コストを削減することができる。

しかも、保護樹脂９に紫外線を照射するだけで硬化するので、樹脂硬化工程が迅速で、生産性が向上する。さらに、単一の材料（紫外線硬化型樹脂）での工程であり、管理が容易である。また、保護樹脂９は耐寒性および耐熱性に優れるので、電子部品１の製品としての信頼性が向上する。

なお、上述の実施形態においては、基板としてプリント配線板２を採用した場合について説明したが、プリント配線板２以外の基板（例えば、ユニバーサル基板など）を代用しても構わない。

なお、上述の実施形態においては、電子素子として磁気抵抗センサ素子５を採用した場合について説明したが、磁気抵抗センサ素子５以外の電子素子（例えば、ＳＡＷ、アクチュエータ、磁歪素子など）を代用してもよい。

本発明に係る電子部品の一実施形態を示す平面図（上図）および正面図（下図）である。従来の電子部品の一例を示す正面図である。図２に示す電子部品において保護樹脂が流動した状態を示す正面図である。

符号の説明

１……電子部品
２……プリント配線板（基板）
３……金属プレート
５……磁気抵抗センサ素子（電子素子）
６……プリント回路
７……結線
９……保護樹脂

Claims

基板に電子素子を搭載する電子素子搭載工程と、
前記電子素子を覆うように保護樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、
前記保護樹脂を硬化させて前記電子素子を封止する封止工程と
を含む、電子部品の製造方法であって、
前記保護樹脂は、硬化前の粘度が１０〜２０Ｐａ・ｓの紫外線硬化型樹脂であることを特徴とする、電子部品の製造方法。
前記保護樹脂は、シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の製造方法。
前記保護樹脂は、硬化後の伸び率が１５０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品の製造方法。
前記保護樹脂は、硬化後の伸び率が５０％以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
前記保護樹脂は、硬化後のショア硬さが２０以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
前記保護樹脂は、硬化後のショア硬さが５０以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
請求項１乃至６のいずれかに記載の電子部品の製造方法によって製造されたことを特徴とする電子部品。