JP2012049189A - 電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子部品素子を２層以上の外装樹脂で被覆した電子部品において、第１の外装樹脂と第２の外装樹脂との間で界面剥離が生じないようにする。
【解決手段】 本発明の高圧抵抗部品（電子部品）１００は、外装樹脂を、電子部品素子を直接被覆する第１の外装樹脂７と、電子部品素子を第１の外装樹脂を介して被覆する第２の外装樹脂８とで構成し、第１の外装樹脂７と第２の外装樹脂８とのモノマー構造を同一とするとともに、第１の外装樹脂７の弾性率を第２の外装樹脂８の弾性率よりも低くした。
【選択図】 図５

Description

本発明は、電子部品素子を外装樹脂で被覆した電子部品に関し、さらに詳しくは、電子部品素子を第１の外装樹脂と第２の外装樹脂とを含む２層以上の外装樹脂で被覆した電子部品に関する。

従来から、抵抗、コンデンサ、圧電部品、半導体装置などの電子部品において、電子部品素子（電子部品本体）を熱硬化型の外装樹脂により被覆し、電気絶縁性を確保するとともに、電子部品素子を応力、湿度、熱などの外部環境から保護することがおこなわれている。

しかしながら、外装樹脂は、加熱して硬化させる際や、外部から熱衝撃が加わった際に、電子部品素子に対して締め付け応力を与え、電子部品素子の特性を変動させてしまうおそれがある。

そこで、特許文献１（特開２０００−１９６４０１号公報）に開示された電子部品では、電子部品素子を、まずシリコンーンゴムなどの弾性材料で被覆し、その弾性材料上をエポキシ樹脂などの熱硬化型の外装樹脂で被覆するようにしている。なお、特許文献１に開示された電子部品は、弾性材料の膜厚を確保しにくい電子部品素子の両端エッジ部の弾性体材料を、２層構造にしたことを特徴としている。

特許文献１に開示された電子部品の構造によれば、外装樹脂を加熱して硬化させる際や、外部から熱衝撃が加わった際に、外装樹脂により発生する締め付け応力を、弾性材料で緩和させることができるため、電子部品素子の特性が変動するのを抑制することができるとされている。

特開２０００−１９６４０１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された電子部品には、シリコーンゴムなどの弾性材料と、エポキシ樹脂などの外装樹脂との密着性が悪く、弾性材料と外装樹脂との間で界面剥離が生じるという問題があった。そして、界面剥離が生じると、弾性材料と外装樹脂との間に空間が形成されるため、外部からの衝撃に対する機械的強度が弱くなってしまうという問題があった。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものである。その手段として、本発明の電子部品は、外装樹脂を、電子部品素子を直接被覆する第１の外装樹脂と、電子部品素子を第１の外装樹脂を介して被覆する第２の外装樹脂とで構成し、第１の外装樹脂と第２の外装樹脂とのモノマー構造を同一とするとともに、第１の外装樹脂の弾性率を第２の外装樹脂の弾性率よりも低くした。

なお、第１の外装樹脂の弾性率は８０００ＭＰａ以下であることが好ましい。この場合には、外部から熱衝撃を受けても、電子部品素子の特性が変化しない電子部品を得ることができるからである。

また、第２の外装樹脂の弾性率は１２０００ＭＰａ以上であることが好ましい。この場合には、抗折強度の大きな電子部品を得ることができるからである。

本発明の電子部品は、上述の構成からなり、第１の外装樹脂と第２の外装樹脂とのモノマー構造が同一であるため、両者の密着性が良く、両者間で界面剥離が生じることがない。したがって、界面剥離に起因して、外部からの衝撃に対する機械的強度が弱くなってしまうのを抑制することができる。

また、外装樹脂を加熱して硬化させる際や、外部から熱衝撃が加わった際に発生する締め付け応力を、第１の外装樹脂で緩和させることができるため、電子部品素子の特性が変動するのを抑制することができる。

さらに、外部からの応力に対しては、主に第２の外装樹脂で電子部品素子を保護することができるため、電子部品素子が破損してしまうのを抑制することができる。

本発明の実施形態にかかる高圧抵抗部品１００の製造過程を示す平面図である。 本発明の実施形態にかかる高圧抵抗部品１００の製造過程を示す平面図である。 本発明の実施形態にかかる高圧抵抗部品１００の製造過程を示す平面図である。 本発明の実施形態にかかる高圧抵抗部品１００の製造過程を示す平面図である。 本発明の実施形態にかかる高圧抵抗部品１００の一部切欠き平面図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

図１〜４は、それぞれ、本発明の実施形態にかかる高圧抵抗部品（電子部品）１００の製造過程を示す。また、図５は、高圧抵抗部品１００の完成状態を示す。以下、図１〜５を参照して、まず、高圧抵抗部品１００の構造について説明する。

図１に示すように、本実施形態にかかる高圧抵抗部品１００は、矩形板状の基板１を備える。基板１には、たとえば、アルミナ基板が用いられる。基板１の表面には、所定の距離を隔てて、１対の電極２ａ、２ｂが形成されている。電極２ａ、２ｂには、たとえば、Ａｇが用いられる。さらに、基板１の表面には、電極２ａと２ｂとの間に、抵抗膜３が形成されている。抵抗膜３としては、たとえば、酸化ルテニウム系の抵抗材料が用いられる。

そして、図２に示すように、基板１に形成された抵抗膜３上には、ガラス層４が形成されている。ガラス層４は、高電圧のかかる抵抗膜３と外部との電気絶縁性を高めるためのものであり、種々のガラス材料が用いられる。

そして、図３に示すように、基板１に形成された電極２ａ、２ｂには、外部端子５ａ、５ｂが、はんだ６により接続固定されている。外部端子５ａ、５ｂは、たとえば、一方の先端が二股に分かれた形状からなり、その二股に分かれた先端で基板１を挟み込んだ状態で、二股に分かれた先端の一方が電極２ａ、２ｂに、はんだ６で接続固定されている。接続端子５ａ、５ｂの材質には、たとえば、鉄に、Ｎｉめっき、Ｓｎめっきを順に施したものが用いられる。はんだ６には、たとえば、Ｓｎ−Ａｇ系のはんだが用いられる。

そして、図４に示すように、電極２ａ、２ｂ、電極膜３、ガラス層４が形成され、外部端子５ａ、５ｂがはんだ６により接続固定された基板１の周囲には、外部端子５ａ、５ｂの他方の先端を外部に露出させた状態で、第１の外装樹脂７が形成されている。

さらに、図５に示すように、第１の外装樹脂７の周囲には、第２の外装樹脂８が形成されている。なお、図５においては、第２の外装樹脂８を部分的に省略し、省略した部分を二点鎖線で示している。

本実施形態においては、第１の外装樹脂７と第２の外装樹脂８とは、いずれも、モノマー構造が同一の樹脂が用いられている。この結果、第１の外装樹脂７と第２の外装樹脂８とは密着性が良く、両者間で界面剥離が生じるのを抑制することができる。

また、第１の外装樹脂７と第２の外装樹脂８とは、弾性率が異なっている。具体的には、第１の外装樹脂７の弾性率が、第２の外装樹脂の弾性率よりも低く設定されている。特に、第１の外装樹脂７の弾性率は８０００ＭＰａ以下に、第２の外装樹脂８の弾性率は１２０００ＭＰａ以上に設定されていることが好ましい。

この結果、外装樹脂を加熱して硬化させる際や、外部から熱衝撃が加わった際に発生する締め付け応力を、第１の外装樹脂７で緩和させることができるため、高圧抵抗部品１００の特性が変動するのを抑制することができる。また、外部からの応力に対しては、主に第２の外装樹脂８で保護することができるため、高圧抵抗部品１００が破損してしまうのを抑制することができる。

かかる構造からなる、本実施形態にかかる高圧抵抗部品１００は、たとえば、以下の方法により製造することができる。

まず、第１の外装樹脂７に用いる第１の樹脂組成物７ａ、第２の外装樹脂８に用いる第２の樹脂組成物８ａとを、それぞれ製造する。

第１の樹脂組成物７ａ、第２の樹脂組成物８ａは、それぞれ、原料に、熱硬化性樹脂としてエポキシ当量の異なる２種類のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、硬化剤としてフェノール系硬化剤と、カップリング剤としてシラン系カップリング剤と、顔料と、有機溶剤としてアセトンと、無機充填物としてシリカと、チクソ性付与剤として微粉シリカとを用いる。

２種類のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、たとえば、エポキシ当量１９０（ｇ／ｅｑ）のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（以下「エポキシ当量１９０樹脂」という）と、エポキシ当量４７０（ｇ／ｅｑ）のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（以下「エポキシ当量４７０樹脂」という）とを用いる。

ただし、第１の樹脂組成物７ａと第２の樹脂組成物８ａとでは、エポキシ当量１９０樹脂とエポキシ当量４７０樹脂との配合比を変え、相対的に、第１の樹脂組成物７ａはエポキシ当量４７０樹脂を多く含み、第２の樹脂組成物８ａはエポキシ当量１９０樹脂を多く含むようにする。具体的には、たとえば、第１の樹脂組成物７ａは、エポキシ当量１９０樹脂を３０重量％、エポキシ当量４７０樹脂を７０重量％とし、第２の樹脂組成物８ａは、エポキシ当量１９０樹脂を７０重量％、エポキシ当量４７０樹脂を３０重量％とする。

モノマー構造が同一の樹脂を２種類配合した場合、低分子量比率が高いと、架橋点間密度が増加するため、高弾性率特性を示し、逆に高分子量比率が高いと、低弾性率特性を示す。このため、上記配合比では、第１の樹脂組成物７ａの硬化後の弾性率は７９００ＭＰａ、第２の樹脂組成物８ａの硬化後の弾性率は１０３００ＭＰａとなる。なお、硬化後の弾性率は、圧縮曲げ試験機で測定する。具体的には、液状の樹脂組成物を板状に成形して硬化した後、これを短冊状にカットして試験片を得る。そして、得られた試験片を２点で支持し、その２点間の中央部を２ｍｍ／分の速度で圧縮し、得られた応力・歪曲線から弾性率を求めた。

ここで、第１の樹脂組成物７ａと第２の樹脂組成物８ａには、エポキシ当量２３０以下のエポキシ樹脂と、エポキシ当量４５０以上のエポキシ樹脂を混合したものを用いることが好ましい。エポキシ当量が２３０以下のエポキシ樹脂は室温において液状であり、エポキシ当量４５０以上のエポキシ樹脂は室温に置いて固形であるため、両者を混合することで、塗布時の作業性や成形性、硬化前の形状保持が容易になるからである。

すなわち、浸漬（ディップ）により樹脂を電子部品素子に被覆する場合、これらの樹脂を溶剤に溶かして使用するが、固形の樹脂のみの場合に比べて、液状と固形の樹脂を混合した場合には、塗布前の樹脂組成物の粘度を低くすることができるため、塗布時の作業性、成形性に優れる。一方、液状の樹脂のみの場合に比べて、液状と固形の樹脂を混合した場合には、塗布から硬化までの間（乾燥工程）に溶剤が揮発しても、固形成分が残るため、硬化炉に入れるまでの間に液だれが生じてしまうのを防止することができる。

第１の樹脂組成物７ａ、第２の樹脂組成物８ａの製造にあたっては、まず、それぞれ、上記配合比のエポキシ当量１９０樹脂とエポキシ当量４７０樹脂とからなるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に、シラン系カップリング剤５重量部と、顔料５０重量部と、アセトン２００重量部と、シリカ１０００重量部と、微粉シリカ５０重量部とを添加し、プラネタリミキサを用いて１２０分間混練して、樹脂組成物を得る。

次に、上記樹脂組成物１００重量部に対し、フェノール系硬化剤７重量部を添加し、さらに、回転式粘度計にて、アセトンを後添加し、混合しながら、粘度が２０ｄＰａｓになるように粘度調整をおこない、第１の樹脂組成物７ａ、第２の樹脂組成物８ａを得る。

一方、これとは別に、複数個の高圧抵抗部品１００を一括して製造するために、複数個分の基板１を含む、大きなマザー基板（図示せず）を用意する。

次に、図１に示すように、マザー基板の各基板１の所定部分に、Ａｇペーストを塗布し、焼付けて、電極２ａ、２ｂを形成する。

次に、マザー基板の各基板１の所定部分に、酸化ルテニウム系の抵抗ペーストを所定のパターン形状に塗布し、焼付けて、抵抗膜３を形成する。

次に、図２に示すように、マザー基板の各基板１の抵抗膜３上に、ガラス系絶縁ペーストを塗布し、焼付けて、ガラス層４を形成する。

次に、マザー基板を、ダイサーを用いて各基板１に分割する。

次に、図３に示すように、基板１の電極２ａ、２ｂに、はんだ６により、外部端子５ａ、５ｂを接続固定する。

次に、図４に示すように、外部端子５ａ、５ｂの外部導出部分を除き、基板１を樹脂組成物７ａに１回浸漬し、基板１の周囲に樹脂組成物７ａを付着させ、室温にて５分程度乾燥させる。

次に、図５に示すように、外部端子５ａ、５ｂの外部導出部分を除き、基板１を樹脂組成物８ａに１回浸漬し、樹脂組成物７ａの周囲に樹脂組成物８ａを付着させ、室温にて３０分程度乾燥させる。

最後に、バッチオーブンにて、たとえば、５０℃／２２分間、８０℃／２２分間、１５５℃／２２分間、１７０℃／２２分間の順番で加熱し、樹脂組成物７ａ、８ａを硬化させて、第１の外装樹脂７および第２の外装樹脂８を形成し、本実施形態にかかる高圧抵抗部品１００を完成させる。本発明においては、第１の外装樹脂７と第２の外装樹脂８とが同一のモノマー構造からなるため、両者の硬化条件を大きく変えなくても良いという利点があり、本実施形態のように、両者の硬化を同時におこなうようにすることもできる。

以上、本発明の実施形態にかかる高圧抵抗部品（電子部品）１００、および、その製造方法の一例について説明した。しかしながら、本発明がこの内容に限定されることはなく、発明の主旨に沿って、種々の設計変更をなすことができる。

たとえば、上記実施形態では、第１の外装樹脂７および第２の外装樹脂８にビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いたが、樹脂の種類はこれには限られず、他の種類の樹脂、たとえば、フェノール樹脂やウレタン樹脂であっても良いし、他の種類のエポキシ樹脂であっても良い。

また、外装樹脂の層数は、第１の外装樹脂７、第２の外装樹脂８の２層には限られず、さらにその上に層を重ねて設けても良い。ただし、外装樹脂の層数は、２層であることが好ましい。外装樹脂を３層以上にすると最も内側に位置する第１の外装樹脂が乾燥しにくくなるため、硬化時に水分が揮発して外装樹脂の表面に膨れが発生しやすくなるからである。また、浸漬により樹脂を電子部品素子に被覆する場合には、３層以上では厚みの制御が難しく、良好な形状に成形することが難しくなるからである。

また、本発明が適用される電子部品は、高圧抵抗部品には限られず、低圧抵抗、コンデンサ、圧電部品、半導体装置など、他の種類の電子部品であっても良い。

また、本発明を高圧抵抗部品に適用する場合であっても、その構造は上記の内容には限られず、基板１、電極２ａ、２ｂ、抵抗膜３、ガラス層４、外部端子５ａ、５ｂの形状、材質などを、適宜、変更することができる。また、ガラス層４は省略しても良い。

［実験例１］
本発明の有効性を確認するため、次の実験をおこなった。

まず、第１の外装樹脂に用いる第１の樹脂組成物、および第２の外装樹脂に用いる第２の樹脂組成物を製造するために、エポキシ当量の異なる、次の３種類のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を準備した。すなわち、上述のエポキシ当量１９０樹脂、エポキシ当量４７０樹脂に加えて、エポキシ当量９３０（ｇ／ｅｑ）のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（「エポキシ当量９３０樹脂」という）を準備した。

これらの３種類のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のうちの２種類を用い、その配合比を変えて、上述した樹脂組成物の製造方法により、試料１〜１４の第１の樹脂組成物、第２の樹脂組成物を製造した。そして、各試料の第１の樹脂組成物、第２の樹脂組成物の硬化後の弾性率を測定した。

表１に、各試料における第１の樹脂組成物、第２の樹脂組成物の配合比、硬化後の弾性率を示す。

次に、各試料を用いて、上述した高圧抵抗部品１００を、各試料につき１２０個製造した。

次に、完成した高圧抵抗部品１００を用いて、熱衝撃試験をおこなった。熱衝撃試験は、高圧抵抗部品１００を試験槽に投入し、−５５℃／３０分から１２５℃３０分を１００サイクル繰り返し、抵抗値が初期から±１％以上変動した場合を不良とし、不良発生率（％）を求めた。（ｎ＝１００）
また、完成した高圧抵抗部品１００を用いて、抗折強度を測定した。抗折強度は、２点支持の状態で高圧抵抗部品１００の側面中央部に速度０．３ｍｍ／秒で圧縮応力を加え、割れた時の強度（Ｋｇ）を測定し、平均値を求めた。（ｎ＝２０）
表１に、各試料の熱衝撃試験における不良発生率、抗折強度を示す。

各試料の熱衝撃試験における不良発生率および抗折強度からわかるように、第１の外装樹脂と第２の外装樹脂の弾性率が同じである試料１、７、８、１４に比べて、第１の外装樹脂の弾性率が第２の外装樹脂の弾性率よりも低い試料２〜６、９〜１３は、熱衝撃試験における不良発生率、抗折強度ともに許容範囲内である。

また、各試料の熱衝撃試験における不良発生率からわかるように、第１の樹脂組成物の硬化後の弾性率が８０００ＰＭａ以下であれば、熱衝撃による締め付け応力を第１の外装樹脂で緩和することができ、不良発生率が０％となった。よって、本発明の電子部品において、第１の外装樹脂の弾性率は、８０００ＰＭａ以下であることが好ましいことが判った。

また、各試料の抗折強度からわかるように、第２の樹脂組成物の硬化後の弾性率が１２０００ＰＭａ以上であれば、一般的な電子部品としては十分な強度である、１０ｋｇ以上の抗折強度を示した。よって、本発明の電子部品において、第２の外装樹脂の弾性率は、１２０００ＰＭａ以上であることが好ましいことが判った。

［実験例２］
さらに、従来技術に対する本発明の有効性を確認するため、次の実験をおこなった。

すなわち、硬化後の弾性率が４３００ＭＰａのシリコーン樹脂を第１の樹脂組成物として、硬化後の弾性率が１２１００ＭＰａのエポキシ樹脂を第２の樹脂組成物として試料１５を準備し、これを用いて高圧抵抗部品１００を１２０個製造し、実験例１と同様の方法により、熱衝撃試験における不良発生率、抗折強度を調べた。なお、試料１５の第２の樹脂組成物は、エポキシ当量１９０樹脂を７０重量％、エポキシ当量４７０樹脂を３０重量％の比率で配合して製造したものである。

表２に、試料１５を用いた高圧抵抗部品の熱衝撃試験における不良発生率、抗折強度を示す。

試料１５を用いた高圧抵抗部品は、熱衝撃試験における不良発生率は０％であったが、抗折強度が３Ｋｇであり不十分であった。これは、第１の外層樹脂と第２の外層樹脂とでモノマー構造の異なる樹脂を使用したことにより、第１の外層樹脂と第２の外層樹脂との密着性が悪く、界面剥離が生じて空間が形成されてしまい、機械的強度が低下してしまったためであると考えられる。

１：基板
２ａ、２ｂ：電極
３：抵抗膜
４：ガラス層
５ａ、５ｂ：外部端子
６：はんだ
７：第１の外装樹脂
７ａ：第１の樹脂組成物
８：第２の外装樹脂
８ａ：第２の樹脂組成物
１００：高圧抵抗部品（電子部品）

Claims (4)

1. 電子部品素子が外装樹脂により被覆された構造を有する電子部品であって、
   前記外装樹脂は、前記電子部品素子を直接被覆する第１の外装樹脂と、前記電子部品素子を前記第１の外装樹脂を介して被覆する第２の外装樹脂とを備え、
   前記第１の外装樹脂と、前記第２の外装樹脂とは、モノマー構造が同一であり、
   前記第１の外装樹脂は、前記第２の外装樹脂よりも、弾性率が低い、電子部品。
2. 前記第１の外装樹脂の弾性率が８０００ＭＰａ以下である、請求項１に記載された電子部品。
3. 前記第２の外装樹脂の弾性率が１２０００ＭＰａ以上である、請求項１または２に記載された電子部品。
4. 電子部品素子を準備する工程と、
   第１の樹脂組成物と第２の樹脂組成物とを製造する工程と、
   前記電子部品素子の周囲に、前記第１の樹脂組成物を塗布する工程と、
   前記電子部品の周囲に塗布した前記第１の樹脂組成物の周囲に、前記第２の樹脂組成物を塗布する工程と、
   前記電子部品素子の周囲に塗布した第１の樹脂組成物と前記第２の樹脂組成物とを硬化させる工程とを順に備えた電子部品の製造方法であって、
   製造された電子部品は、前記電子部品素子を直接被覆する第１の外装樹脂と、前記電子部品素子を前記第１の外装樹脂を介して被覆する第２の外装樹脂とを備え、
   前記第１の外装樹脂と、前記第２の外装樹脂とは、モノマー構造が同一であり、
   前記第１の外装樹脂は、前記第２の外装樹脂よりも弾性率が低い、電子部品の製造方法。

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