JP2009088335A - 金属−樹脂複合体、並びに素子搭載用パッケージ及び電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉛フリー半田を用いた半田リフローに耐えるリフロー半田耐熱性を有し、かつ樹脂部とリードフレーム等の金属部材との隙間を有しない金属−樹脂複合体、並びに素子搭載用パッケージ及び電子装置を提供する。
【解決手段】金属部材と架橋性の熱可塑性樹脂を一体成形した後、前記熱可塑性樹脂を架橋して得られる金属−樹脂複合体１であって、架橋を施された前記熱可塑性樹脂４からなる樹脂部の貯蔵弾性率が２６０℃で１ＭＰａ以上であり、かつ液漏れ試験値が１８ｍｍ^２以下であることを特徴とする金属−樹脂複合体１、並びに素子搭載用パッケージ及び電子装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、素子搭載用パッケージ等として用いることのできる金属−樹脂複合体に関する。本発明は又、この金属−樹脂複合体からなる素子搭載用パッケージ、及びこの素子搭載用パッケージを用いる電子装置に関する。

金属部材と樹脂の一体成形体である金属−樹脂複合体は、半導体素子等の素子を搭載するためのパッケージとして、各種の電子装置の製造に用いられている。例えば、特許文献１には、車載用照明、各種ディスプレイ、各種センサーの光源等として用いられる発光装置が開示されているが、この発光装置は、金属−樹脂複合体からなる素子搭載用パッケージに発光素子を搭載した後、該発光素子をシリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂により封止して得られている。

この素子搭載用パッケージ、即ち金属−樹脂複合体は、金属部材であるリードフレームと成形用樹脂をインサートモールドにより一体成形して得られるものである。具体的には、所定の形状を成すリードフレームを所定の上金型と下金型とで挟み込み、この金型に溶融した成形用樹脂を射出して成形し、その後成形用樹脂を冷却固化又は硬化して得られる（特許文献１、段落００２８）。

ここで用いられる成形用樹脂には、優れた成形性（成形容易性）、リフロー半田耐熱性（耐リフロー性）、封止用樹脂との密着性が求められ、特許文献１（段落００２９）では、この成形用樹脂として、液晶ポリマー、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられている。

近年環境問題から、リフロー半田に融点の高い鉛フリー半田が使用され、その結果、耐熱性に対する要望はより高くなり、金属−樹脂複合体の樹脂部（成形用樹脂が冷却固化又は硬化された部分）には、２６０℃程度の高温においても高い剛性を保持する耐熱性が求められるようになっている。さらに、金属−樹脂複合体には、樹脂部とリードフレームとの優れた接着性が望まれる。
特開２００７−３６０３０号公報（段落００２８、００２９）

耐熱性に優れた成形体を与える樹脂としては、液晶ポリマーやポリフタルアミド等の芳香族ポリアミド樹脂が知られている。しかし、これらの樹脂は、リードフレームとの接着性が低い。さらに、樹脂とリードフレームでは熱膨張率が異なるので、素子搭載時や表面実装時等における加熱の際に樹脂部とリードフレームが剥離し両者間に隙間が生じやすいとの問題がある。この隙間があると、樹脂封止の際にこの隙間から外部に封止用樹脂液が漏れ、リードフレームの絶縁不良を生じやすい。そこで、この金属−樹脂複合体を用いての電子装置の製造の際に、この液漏れを防ぐための工程がさらに必要となり、電子装置の生産性を低下させる問題がある。

一方、この問題を防ぐために、金属との接着性に優れる樹脂を用いる方法が考えられるが、アイオノマー等の金属との接着性に優れる樹脂は、成形性に劣り射出成形が困難となり、高い成形精度を得にくい場合が多い。さらに、接着性に優れる樹脂は金型に接着しやすく、成形後、金型に接着した樹脂を除去する工程等が必要となり、金属−樹脂複合体の生産性を低下させる。又、接着性に優れる樹脂は、弾性率や耐熱性が低く、射出成形の際の金型離型が困難なため、複雑かつ精密な成形品を得るのが難しい等の問題があり、単独でパッケージ用樹脂として使用することが困難な場合が多い。

本発明は、前記のような従来技術の問題点のない金属−樹脂複合体を提供するものである。即ち、成形性や封止用樹脂との密着性に優れるとともに成形時の金型への接着が少ない樹脂から得られる金属−樹脂複合体であって、鉛フリー半田を用いた半田リフローに耐える耐リフロー性を有し、かつ樹脂部とリードフレーム等の金属部材との隙間を有しない金属−樹脂複合体を提供するものである。

本発明は、さらに、この金属−樹脂複合体からなる素子搭載用パッケージ、及び前記素子搭載用パッケージを用いる電子装置を提供するものである。

本発明者は、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、架橋性を有する成形用樹脂を用い、この樹脂と金属部材を一体成形するとともに、成形後に、該樹脂に架橋を施すことにより、前記の課題が達成できることを見出し、以下に示す本発明を完成した。

請求項１に記載の発明は、金属部材と架橋性の熱可塑性樹脂を一体成形した後、前記熱可塑性樹脂を架橋して得られる金属−樹脂複合体であって、架橋を施された前記熱可塑性樹脂からなる樹脂部の貯蔵弾性率が２６０℃で１ＭＰａ以上であり、かつ後述の方法により測定される液漏れ試験値が１８ｍｍ^２以下であることを特徴とする金属−樹脂複合体である。

金属部材とは、金属からなり、インサートモールド等により前記熱可塑性樹脂と一体成形されるものであり、素子搭載用パッケージにおけるリードフレーム等が挙げられる。その表面に、薬剤による表面処理が施されたものや粗面化処理が施されたものも含まれる。このような処理がされた金属部材としては、例えば、特開２００１−４７４６２号公報に記載された、トリアジンチオール類により表面処理がされた金属部材や表面粗さＲａが１〜１０μｍとなるように粗面化処理が施された金属部材を挙げることができる。

架橋性の熱可塑性樹脂とは、放射線の照射や加熱等により、分子間の架橋を生じる能力を有する熱可塑性樹脂又はこの熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物である。成形時は、金型との接着性を有しない樹脂を使用すれば、金型への樹脂の接着を抑制できるので好ましい。又、耐リフロー性等の耐熱性は成形後の架橋により生じればよく、成形時には耐熱性を特に必要としないので成形用樹脂の選択の幅を拡げることができる。

金属部材と架橋性の熱可塑性樹脂の一体成形により得られる本発明の金属−樹脂複合体は、金属部材からなる金属部と、固化した樹脂が架橋されて得られる樹脂部から構成されるが、この樹脂部は、２６０℃で１ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有することを特徴とする。このように２６０℃程度の高温においても高い剛性を保持するので、融点の高い鉛フリー半田が使用された半田リフローにも充分耐えられる優れた耐リフロー性が達成される。

本発明の金属−樹脂複合体は、以下に示す液漏れ試験値が１８ｍｍ^２以下であることを特徴とする。液漏れ試験値が１８ｍｍ^２以下であるので、この本発明の金属−樹脂複合体からなる素子搭載用パッケージに素子を搭載し、樹脂封止して電子装置を製造する際に、封止用樹脂液の漏れ等が生ぜず、リードフレーム等の金属部材の絶縁不良の発生が抑制される。

ここで液漏れ試験とは、金属−樹脂複合体の金属部材を含む位置に、樹脂の表面から金属部材に至り直径が１ｍｍの孔を形成し、この孔内をインク（ペンレコーダー用の赤色水溶性インクが通常使用される。）で満たし（インク使用量は約１．５ｎｍ^３）、２５℃で３０分放置したときの、金属部材と樹脂複合体の接着部にインクが染みこんだ面積を測定する試験であり、この面積を液漏れ試験値とする。

貯蔵弾性率及び液漏れ試験値は、架橋性の熱可塑性樹脂の種類、その分子量等の物性、フィラー等の添加物の有無や種類、架橋の条件等により変動するが、これらの条件を適宜選択することにより、２６０℃で１ＭＰａ以上の貯蔵弾性率及び１８ｍｍ^２以下の液漏れ試験値を達成することができる。例えば、フィラーの量の増加又は架橋の増加により貯蔵弾性率は向上するので、フィラーの量又は架橋のための電子線照射量を調整することにより、２６０℃で１ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を容易に得ることができ、又、架橋性の熱可塑性樹脂に含まれる接着性樹脂の量の増加又は成形体の加熱（アニール）により液漏れ試験値が向上するので、接着性樹脂の量又は成形体の加熱条件を調整することにより、１８ｍｍ^２以下の液漏れ試験値を容易に達成することができる。

本発明の金属−樹脂複合体は例えば次に示すインサート成形により製造することができる。先ず、前記の従来技術の場合と同様に、所定の形状を成す金属部材を所定の上金型と下金型とで挟み込み、この金型に溶融した成形用樹脂（架橋性の熱可塑性樹脂）を射出し、その後、成形用樹脂を冷却固化して、金属部材が樹脂内に組み込まれた成形体を得る。その後、該成形体を金型より取り出し、架橋反応を施す。成形体を金型から取り出した後架橋することにより、優れた耐熱性（高温における高い剛性）と金属部材との接着性を達成することができる。

一方、剛性は架橋により（又はさらに無機フィラーの配合により）得られるようにし、成形時では、金型との接着性が低いように樹脂の種類や成形条件等の選定等を行えば、成形時における金型への樹脂の付着等を防ぐことができる。この選定は容易であり、又前記のように、耐熱性は成形後の架橋により生じればよく、成形時には耐熱性を特に必要としない。そこで、成形用樹脂の選択の幅を拡げることができるので、柔軟性がある樹脂を容易に選定することができ、その結果、金属と樹脂との線膨張率の差異により生じる、樹脂と金属部材との間の隙間の発生を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、架橋性の熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、及びフッ素樹脂から選ばれる少なくとも１種類以上の樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の金属−樹脂複合体である。優れた成形性、封止用樹脂との密着性、かつ架橋後の優れた耐リフロー性を容易に得るためには、架橋性の熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂及びフッ素樹脂から選ばれる少なくとも１種類以上の樹脂を含むことが好ましい。この例示の樹脂の中の１種のみが含まれていてもよいし、これらから選ばれる２種以上を含んでいてもよい。これらの樹脂に架橋性を付与する方法としては、架橋性を持つ樹脂の混合や架橋助剤の添加等を挙げることができる。

ポリアミド樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリフタルアミド等の芳香族ポリアミド、テレフタル酸と、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジアミンと２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミンとの異性体混合物の縮合体やイソフタル酸及び１，６−ヘキサメチレンジアミンの縮合体等の透明ポリアミド等を挙げることができる。芳香族ポリエステル樹脂としては、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）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等を挙げることができる。

ポリオレフィン樹脂としては、エチレン、プロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−イコセン等のα−オレフィン類と（メタ）アクリル酸エステル等のアクリル酸エステル類の共重合体や環状オレフィンモノマーを含む単量体を重合して得ることができる環状ポリオレフィン類が例示される。

ポリスチレン樹脂としては、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類のポリマーが例示される。中でも、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）は、架橋しやすいので好ましい。フッ素樹脂としては、フッ化ポリイミド、フッ化アクリレート、フッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等を挙げることができる。

架橋性の熱可塑性樹脂として、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２等の商品名で市販されている脂肪族ポリアミド樹脂を用いると、得られた金属−樹脂複合体の靭性が向上する。その結果、この金属−樹脂複合体を用いた電子装置は、レンズ等を篏合物として、いわゆるラチットによる装着が可能となるので使用しやすくなり、好ましい。

請求項３に記載の発明は、架橋性の熱可塑性樹脂が、さらに、酸変性ポリオレフィン樹脂及びアイオノマー樹脂から選ばれる接着性樹脂を少なくとも１種類以上含むことを特徴とする請求項２に記載の金属−樹脂複合体である。

本発明の金属−樹脂複合体の製造における優れた液漏れ試験値を容易に得るためには、架橋性の熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂及びフッ素樹脂から選ばれる樹脂を含むとともに、さらに、酸変性ポリオレフィン樹脂、アイオノマー樹脂等から選ばれる接着性樹脂を含むことが好ましい。この接着性樹脂を含むことにより、金属と樹脂の接着性が向上し、液漏れ試験値がより優れたものとなる。

特に、架橋性の熱可塑性樹脂として、ポリアミド樹脂から選ばれる樹脂を用い、酸変性ポリオレフィン樹脂から選ばれる接着性樹脂を加えた混合物を用いると、優れた成形性、封止用樹脂との密着性、架橋後の優れた耐リフロー性とともに、優れた液漏れ試験値を容易に得ることができるので好ましい。前記接着性樹脂の使用量は、ポリアミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂及びフッ素樹脂から選ばれる樹脂の１００重量部に対し、２〜８０重量部が好ましい。２重量部より少ない場合は、接着性を向上させる効果が不十分となる。前記のように、接着性に優れる樹脂は、成形性に劣る、成形時に金型に接着しやすく、成形後、金型に接着した樹脂を除去する工程等が必要となる、弾性率が低い、等の問題を有する。そこで、これらの問題を抑制するためには、前記接着性樹脂の使用量は前記の８０重量部以下が好ましい。

ここで、酸変性ポリオレフィン樹脂としては、エチレン等のオレフィン、（メタ）アクリル酸やそのエステル等のアクリル系モノマー及び酢酸ビニル等から選ばれるモノマーと、無水マレイン酸等の酸を共重合した樹脂等を挙げることができ、例えばアトケム社製のボンダインやボンドファースト等の市販品を用いることもできる。中でも、特に無水マレイン酸が共重合されたエチレン−酢酸ビニル樹脂が好ましく用いられる。

アイオノマー樹脂とは、エチレン−メタクリル酸共重合体やエチレン−アクリル酸共重合体の分子間を、ナトリウムや亜鉛などの金属のイオンで分子間結合した特殊な構造を有する樹脂であり、例えば、三井デュポンポリケミカル社製の「ハイラミン」（登録商標）（デュポン社製の「サーリン」（登録商標））等のオレフィン系アイオノマー、ダイキン社製のＥＴＦＥアイオノマー等のフッ素系アイオノマーを挙げることができる。

請求項４に記載の発明は、架橋性の熱可塑性樹脂が、さらに無機フィラーを含有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の金属−樹脂複合体である。無機フィラーを含有することにより、成形された樹脂の貯蔵弾性率を大幅に向上させることができ、従って、貯蔵弾性率が２６０℃で１ＭＰａ以上の樹脂部を容易に得ることができる。

即ち、この貯蔵弾性率を得るために必要な加熱量（加熱温度、時間）や放射線の照射量を低減することができる。又、無機フィラーの含有により成形性や耐熱性が向上する。無機フィラーとしては、ガラスファイバー、塩基性硫酸マグネシウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、チタン酸カリウムウィスカ等の無機系ウィスカ、モンモリロナイト、合成スメクタイト、セルロース、ケナフ、アラミド繊維、アルミナ、カーボンファイバー等の無機フィラーや有機化クレー等を挙げることができる。

フィラーの添加量は、樹脂１００重量部に対して、０．１〜１００重量部が好ましい。フィラーの添加量が０．１重量部未満の場合は、架橋剤量を増やす又は放射線の照射量を高める等の必要があり、樹脂部が脆くなる傾向にある。ただし、モンモリロナイトや有機化クレーを使用することにより、ナノコンポジット化したとき等は、フィラーの添加量が０．１重量部未満の場合でも十分使用することができる。一方、充填剤の含有量が１００重量部を越える場合は、樹脂の流動性が低下して成形困難になり、得られる成形体が脆くなる傾向がある。

本発明の金属−樹脂複合体の製造に用いられる架橋性の熱可塑性樹脂はさらに架橋助剤を含有してもよい。架橋助剤の併用下に架橋することにより、架橋を促進し優れた耐熱性や剛性が得られるので好ましい。

架橋助剤としては、ｐ−キノンジオキシム、ｐ，ｐ’−ジベンゾイルキノンジオキシム等のオキシム類；エチレンジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アクリル酸／酸化亜鉛混合物、アリルメタクリレート等のアクリレート又はメタクリレート類；ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、ビニルピリジン等のビニルモノマー類；ヘキサメチレンジアリルナジイミド、ジアリルイタコネート、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）等のアリル化合物類；Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−メチレンジフェニレン）ジマレイミド等のマレイミド化合物類等が挙げられる。これらの架橋助剤は単独で用いてもよいし、組み合わせて使用することもできる。

さらに、本発明の趣旨が損なわれない範囲で、他の成分、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐候性安定剤、銅害防止剤、難燃剤、滑剤、導電剤、メッキ付与剤等を含有することができる。

本発明の金属−樹脂複合体において、特に、優れた成形性、封止用樹脂との密着性、架橋後の優れた耐リフロー性や液漏れ試験値等の特徴の全てを容易に得るためには、架橋性の熱可塑性樹脂として、ポリアミド樹脂から選ばれる樹脂と酸変性ポリオレフィン樹脂から選ばれる樹脂の混合物を用い、かつ無機フィラーを含有させることが好ましい。

請求項５に記載の発明は、前記架橋が、放射線照射による架橋であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の金属−樹脂複合体である。

架橋方法としては、放射線の照射による放射線架橋や、加熱による熱架橋等を挙げることができる。放射線の照射による架橋は、成形時の温度、流動性の制限を伴わず、架橋の制御が容易であるため好ましい。放射線としては、電子線の他、γ線、エックス線等を挙げることができる。放射線の照射線量の好ましい範囲は、使用する樹脂や照射条件により変動し特に限定できないが、通常１０〜５００ｋＧｙ程度である。

成形体を加熱（アニール）することにより、樹脂部と金属部材との間の接着強度を、さらに向上させることができるので好ましい。加熱の方法は特に限定されないが、例えば架橋が施された成形体をオーブン等に入れて、一定時間加熱することによって行われる。

加熱温度や時間の好ましい範囲は、樹脂の種類や加熱時間等により変動し特に限定されない。又、加熱工程は、架橋前、架橋後のいずれでもよく、いずれが好ましいかは、樹脂の種類等により変動する。

例えば、樹脂がナイロン６６の場合は、架橋後に加熱すると、併用される酸変性ポリオレフィン樹脂等の接着性樹脂がこの加熱により架橋して接着性が低下するので、架橋前の加熱が好ましい。一方、樹脂がナイロン１２の場合は、架橋前に加熱すると、変形する可能性があるので、架橋後の加熱が好ましい。

樹脂がナイロン６６、ナイロン１２のいずれの場合でも、加熱温度は、併用される接着性樹脂が溶融する温度以上で、かつ３００℃以下の範囲が好ましく、又１０分以上の加熱が好ましい。従って、併用される接着性樹脂が酸変性ポリオレフィン樹脂の場合は、１００〜３００℃の加熱温度が採用される。

請求項６に記載の発明は、前記金属部材がリードフレームであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の金属−樹脂複合体である。本発明の金属−樹脂複合体を、素子搭載用パッケージとして用いる場合、前記金属部材は、パッケージのリードフレームである。このリードフレームは、薬剤による表面処理が施されたものでもよいし、粗面化処理が施されたものでもよい。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の金属−樹脂複合体からなることを特徴とする素子搭載用パッケージである。前記のように、本発明の金属−樹脂複合体であって、金属部材がリードフレームであるものは、半導体素子等の素子を搭載するためのパッケージとして用いられる。このパッケージは素子搭載部を有する。リードフレームは樹脂と一体成形されているが、素子搭載部ではリードフレームは露出している。素子は、この露出しているリードフレームに直接接続するように搭載されるか、又は素子搭載部の他の部分に搭載され、ボンディングワイヤー等で、リードフレームと接続される。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の素子搭載用パッケージを用いることを特徴とする電子装置である。素子搭載部に素子が搭載され、リードフレームとの接続がされた後、素子は封止樹脂により封止され、本発明の電子装置が得られる。この電子装置としては、発光素子、受光素子、受発光素子が搭載された装置、イメージセンサー、カメラモデュール等を挙げることができる。発光装置の場合、封止樹脂としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の透明な樹脂が用いられる。

本発明の金属−樹脂複合体は、成形性や封止用樹脂との密着性に優れるとともに成形時の金型への接着が少なく製造が容易な金属−樹脂複合体であり、鉛フリー半田を用いた半田リフローに耐える耐リフロー性を有し、かつ樹脂部とリードフレーム等の金属部材との隙間を生じにくい。従って、電子装置の製造に用いた場合でも、樹脂封止の際に、この隙間から外部に封止用樹脂液が漏れリードフレームの絶縁不良を生じる問題が少なく、又この液漏れを防ぐための工程が不要なので、電子装置の生産性を向上できる。本発明の金属−樹脂複合体からなる素子搭載用パッケージは、電子装置に製造に好適に用いることができ、発光装置の製造等に適用される。

次に、本発明を実施するための最良の形態及び実施例を説明するが、本発明の範囲はこの形態や実施例のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で、種々の変更を加えることが可能である。

図１は、本発明の金属−樹脂複合体の一例を素子搭載用パッケージとして用い、発光素子を搭載した様子を示す断面図である。

図１において、１は金属−樹脂複合体であり、リードフレーム２、３及び樹脂部４により構成されている。樹脂部４は開口部５を有しており、リードフレーム２、３は、樹脂部４の外側に延びているとともに開口部５内にその一部が露出している。リードフレーム２の露出部分には発光素子６が直接搭載され、又発光素子６はボンディングワイヤー７によりリードフレーム３と接続されている。

次に、金属−樹脂複合体１及びそれを用いた発光装置の製造方法について、図２〜図５により説明する。

図２は、金属−樹脂複合体１の製造に用いられる、即ちリードフレーム２、３と樹脂部４の一体成形に用いられる金型１０を示す断面図である。図２に示されるように、金型１０は、上金型１１及び下金型１２よりなる。

金属−樹脂複合体１の製造においては、図３に示すように、先ず上金型１１及び下金型１２にリードフレーム２及び３を挟持する。その後、金型１０（上金型１１及び下金型１２）を約８０℃に加熱し、その金型１０内の空間８に、約２００〜３００℃に加熱した成形用樹脂（架橋性の熱可塑性樹脂）を射出する（ゲートは図示していない。）。その後、成形用樹脂を冷却固化して、金属部材（リードフレーム２及び３）が樹脂内に組み込まれた成形体を得る。

その後、成形体を金型より取り出し、電子線（γ線）の照射により、架橋反応を施す（照射量：１００〜３００ｋＧｙ）。架橋反応が終了の後、１５０〜３００℃（アニール温度）の雰囲気に１０分以上放置して加熱（アニール）を行い、図４にその断面図が示される金属−樹脂複合体１を得る。なお、成形用樹脂がナイロン１２の場合には、このような架橋後に加熱（アニール）する方法が好ましいが、成形用樹脂がナイロン６６の場合には、架橋前に加熱（アニール）する方法が好ましい。

得られた金属−樹脂複合体１の開口部５の底面には、リードフレーム２の一端が露出している。このリードフレーム２の露出部分に発光素子６を載置する。さらに、発光素子６とリードフレーム３を、ボンディングワイヤー７により接続することにより、図１に示される、発光素子６を搭載した金属−樹脂複合体１が得られる。

このようにして得られた発光素子６を搭載した金属−樹脂複合体１の開口部５に、シリコ−ン樹脂やエポキシ樹脂等の透明な樹脂の封止材１５を充填することにより、図５に示す発光装置９が得られる。

実施例１〜５、比較例１〜５
（成形用樹脂（架橋性の熱可塑性樹脂））
ナイロン１２（宇部興産社製）に、ボンダイン（無水マレイン酸変性エチレン−酢酸ビニル樹脂、アトケム社製）又はハイミラン１７０６（アイオノマー樹脂、三井デュポンポリケミカル社製）、ガラスファイバー（日本電気ガラス社製、品番：ＥＣＳ０３Ｔ−２８９）、及びＴＡＩＣ（日本化成社製）を、表１又は表２に記載の組成比で、二軸混合機で混練りして成形用樹脂（架橋性の熱可塑性樹脂）とした。

（金属−樹脂複合体の形成）
前記の形態と同様にして、上金型及び下金型に、厚さ２５０μｍ×２０ｍｍ×３０ｍｍの銅合金からなるリードフレームを挟持する。その後、上金型及び下金型を約６０℃に加熱し、その金型内の空間に、約２５０℃に加熱した前記成形用樹脂（架橋性の熱可塑性樹脂）を射出する。その後、成形用樹脂を冷却固化して、リードフレームが樹脂内に組み込まれた成形体を得た。

その後、成形体を金型より取り出したが、このとき、成形体を金型から容易に取り外すことができた。

得られた成形体に対し、実施例１〜５及び比較例２、５では、電子線照射を行い（照射量：３００ＫＧｙ）、成形用樹脂の架橋を行った。架橋反応が終了の後、表１、表２に示す条件で加熱（アニール）し金属−樹脂複合体を得た。比較例１、３、４では、得られた成形体に対し、電子線照射を行わずに（すなわち架橋せずに）、表２に示す条件で加熱（アニール）し金属−樹脂複合体を得た。なお、成形機としては、住友重機社製の射出成形機を用いた。

実施例及び比較例で得られた各金属−樹脂複合体の断面図及び平面図を図６に示す（（ａ）平面図、（ｂ）ＡＡ断面図）。この各金属−樹脂複合体を用いて、表１、表２に示す項目の物性を測定した。測定結果を併せて表１、表２に示す。なお、測定方法並びに判定基準は、以下の通りである。

（貯蔵弾性率の測定）
アイティー計測制御社製ＤＶＡ−２００による粘弾性測定器により、２５℃よりの１０℃／ｍｉｎの昇温速度にて測定した２６０℃での貯蔵弾性率を示す。

（液漏れ試験）
各金属−樹脂複合体（試料）の中心の孔（図６における孔イ）内に、スポイトでペンレコーダー用赤色水溶性インクを１０ｎｍ^３入れ、試料を常温（２５℃）で３０分間放置後、インクが広がった部分の面積（図６におけるロの部分）を目視で求めた。この面積が１８ｍｍ^２以下の場合は○、１８ｍｍ^２を超える場合は×として表１、表２中に示した。

（耐リフロー性試験）
リフロー装置内に成形体を投入し、６０秒で１５０℃まで昇温する。次いで、６０秒間、１５０℃を維持する。その後、さらに２６０℃まで昇温し、加温を停止して降温する。この時、２００℃以上が４０秒間、そのうち２５０〜２６０℃が１０秒間となるようにする。試験後、変形の有無を確認。変形のないものを○、変形のあるものを×として表１、表２中に示した。

前記のように、実施例、比較例のいずれの場合も成形体を金型から容易に取り外すことができ、成形性がよいことが確認された。さらに表１より明らかなように、電子線照射を行った実施例１〜５では、耐リフロー性に優れるとともに、液漏れ試験の結果はいずれも優れており、金属と樹脂部の隙間が生じにくいことが示されている。即ち、実施例で得られた金属−樹脂複合体は、発光装置などを搭載した電子装置の素子搭載用パッケージとして、好適であることが分かった。

一方、電子線照射を行なわなかった比較例１、３、４では、液漏れ試験の結果はいずれも優れているものの、２６０℃では溶融して耐リフロー性が低く、素子搭載用パッケージとして不十分であることが示されている。又、接着性樹脂を配合しなかった比較例２及び成形体の加熱（アニール）を行わなかった比較例５では、液漏れ試験値が本発明の範囲（１８ｍｍ^２）を超えるものであり、この点で素子搭載用パッケージとして不十分であることが示されている。

本発明の金属−樹脂複合体に発光素子を搭載した様子を示す断面図である。 図１の金属−樹脂複合体の製造に用いる金型１０を示す断面図である。 本発明の発光装置の製造工程の１工程を示す断面図である。 本発明の金属−樹脂複合体を示す断面図である。 本発明の発光装置の１例を示す断面図である。 実施例、比較例で得られた試料の平面図及び断面図である。

符号の説明

１ 金属−樹脂複合体
２、３ リードフレーム
４ 樹脂部
５ 開口部
６ 発光素子
７ ボンディングワイヤー
８ 金型１０内の空間
９ 発光装置
１０ 金型
１１ 上金型
１２ 下金型

Claims (8)

1. 金属部材と架橋性の熱可塑性樹脂を一体成形した後、前記熱可塑性樹脂を架橋して得られる金属−樹脂複合体であって、架橋を施された前記熱可塑性樹脂からなる樹脂部の貯蔵弾性率が２６０℃で１ＭＰａ以上であり、かつ液漏れ試験値が１８ｍｍ^２以下であることを特徴とする金属−樹脂複合体。
2. 架橋性の熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、及びフッ素樹脂から選ばれる少なくとも１種類以上の樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の金属−樹脂複合体。
3. 架橋性の熱可塑性樹脂が、さらに、酸変性ポリオレフィン樹脂及びアイオノマー樹脂から選ばれる接着性樹脂を少なくとも１種類以上含むことを特徴とする請求項２に記載の金属−樹脂複合体。
4. 架橋性の熱可塑性樹脂が、さらに無機フィラーを含有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の金属−樹脂複合体。
5. 前記架橋が、放射線照射による架橋であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の金属−樹脂複合体。
6. 前記金属部材がリードフレームであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の金属−樹脂複合体。
7. 請求項６に記載の金属−樹脂複合体からなることを特徴とする素子搭載用パッケージ。
8. 請求項７に記載の素子搭載用パッケージを用いて製造されることを特徴とする電子装置。

Images