JP2014025099A - 液晶ポリマーと接合させるための表面を有する金属材料、金属−液晶ポリマー複合体及びその製造方法、並びに、電子部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】 液晶ポリマーと良好な密着力で接合する表面を有する金属材料、金属−液晶ポリマー複合体及びその製造方法、並びに、電子部品を提供する。
【解決手段】 液晶ポリマーと接合させるための、粗面化処理が施されていない表面を有する金属材料であり、前記表面は、３００〜１８００ｃｍ-1の範囲におけるＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅのいずれかの酸化物の赤外吸収ピークを形成する金属材料。
【選択図】 図１
【解決手段】 液晶ポリマーと接合させるための、粗面化処理が施されていない表面を有する金属材料であり、前記表面は、３００〜１８００ｃｍ-1の範囲におけるＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅのいずれかの酸化物の赤外吸収ピークを形成する金属材料。
【選択図】 図１
Description
本発明は、液晶ポリマーと接合させるための表面を有する金属材料、金属−液晶ポリマー複合体及びその製造方法、並びに、電子部品に関する。
近年、省エネ、低コスト化の観点からＬＥＤの普及が進行している。ＬＥＤの発光素子から放たれる光を最大限利用するために、素子を搭載する電極にはＡｇを主成分とした白色めっきが施されている。耐硫化性や低コスト化の観点から純ＡｇめっきではなくＩｎやＳｎをはじめとした合金めっきが開発されている。
また、ＬＥＤ素子を封止材で封止するために形成されるボディケースは高耐熱性のナイロンを射出成形して形成される。このボディケース用の樹脂としては例えば芳香族ポリアミドのアモデル（登録商標）がある。
また、電子機器で取り扱う信号は高周波数帯であることが多く、例えば、タンタルコンデンサは電源平滑用やノイズ除去のバイパスコンデンサとして用いられる。このタンタルコンデンサは陰極端子、陽極端子、及び、Ａｇペーストで覆われたコンデンサ本体をエポキシ樹脂で覆うことで構成されている。タンタルコンデンサでは誘電率が高い酸化タンタルが誘電体として用いられている。さらに、最近では酸化タンタルよりも誘電率が高い酸化ニオブを誘電体としたニオブコンデンサが注目を集めている。
また、ＬＥＤ素子を封止材で封止するために形成されるボディケースは高耐熱性のナイロンを射出成形して形成される。このボディケース用の樹脂としては例えば芳香族ポリアミドのアモデル（登録商標）がある。
また、電子機器で取り扱う信号は高周波数帯であることが多く、例えば、タンタルコンデンサは電源平滑用やノイズ除去のバイパスコンデンサとして用いられる。このタンタルコンデンサは陰極端子、陽極端子、及び、Ａｇペーストで覆われたコンデンサ本体をエポキシ樹脂で覆うことで構成されている。タンタルコンデンサでは誘電率が高い酸化タンタルが誘電体として用いられている。さらに、最近では酸化タンタルよりも誘電率が高い酸化ニオブを誘電体としたニオブコンデンサが注目を集めている。
このような技術として、例えば、特許文献１には、高反射率に加え、製造性に優れたＬＥＤ用リードフレームの表面処理技術が開示されている。また、特許文献２にはエポキシ樹脂を封止剤としたタンタルコンデンサが、特許文献３にはニオブコンデンサが開示されている。
また、金属材料側の粗面化処理を行わずに、樹脂と金属材料の密着力を向上させる技術として、例えば、特許文献４には、金属材料表面の酸化層、防錆層の厚みを１０ｎｍ以下に制御することが記載されている。
ＬＥＤのケースボディで使用されるアモデルに代表される芳香族ポリアミドは、流動性に劣り、ケースボディの射出成形に問題があった。これに対し、本発明者は、芳香族ポリアミドを液晶ポリマーに代えると流動性が増すため、ケースボディの射出成形が容易になることを見出した。また、液晶ポリマー自体が白いので、白色の電極とあわせてよりＬＥＤ素子の白色光をより効率よく放つことが可能となる。
また、タンタルコンデンサのカバーに使用されているエポキシ樹脂は硬化剤を混ぜ合わせなければならないので、樹脂の調合工程が必要であるが、このエポキシ樹脂を液晶ポリマーとすれば、調合工程を省くことが可能となる。
一方、Ａｇめっきをはじめとした白色めっきをした電極に液晶ポリマーを射出成形すると、電極表面と液晶ポリマーの密着性が低いためか、隙間ができてしまい、このようなケースボディに封止樹脂を充填しても隙間から封止樹脂が漏れてしまう問題を発見した。
また、特許文献４では金属材料に防錆処理を行い、金属材料（銅合金）の母合金を無酸素銅として、表層の酸化層、防錆層を制御している。しかしながら、金属材料に厚いめっき層が施された場合、金属材料中の酸素および酸化物の影響は小さくなる。このような場合、特許文献４で用いられた防錆剤は液晶ポリマーとの密着力向上には効果がないことを確認した。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、液晶ポリマーと良好な密着力で接合する表面を有する金属材料、金属−液晶ポリマー複合体及びその製造方法、並びに、電子部品を提供することを課題とする。
また、タンタルコンデンサのカバーに使用されているエポキシ樹脂は硬化剤を混ぜ合わせなければならないので、樹脂の調合工程が必要であるが、このエポキシ樹脂を液晶ポリマーとすれば、調合工程を省くことが可能となる。
一方、Ａｇめっきをはじめとした白色めっきをした電極に液晶ポリマーを射出成形すると、電極表面と液晶ポリマーの密着性が低いためか、隙間ができてしまい、このようなケースボディに封止樹脂を充填しても隙間から封止樹脂が漏れてしまう問題を発見した。
また、特許文献４では金属材料に防錆処理を行い、金属材料（銅合金）の母合金を無酸素銅として、表層の酸化層、防錆層を制御している。しかしながら、金属材料に厚いめっき層が施された場合、金属材料中の酸素および酸化物の影響は小さくなる。このような場合、特許文献４で用いられた防錆剤は液晶ポリマーとの密着力向上には効果がないことを確認した。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、液晶ポリマーと良好な密着力で接合する表面を有する金属材料、金属−液晶ポリマー複合体及びその製造方法、並びに、電子部品を提供することを課題とする。
電極、端子の表面処理は、反射率、耐硫化性等、様々な特性に合わせて最適化されていることが多い。そこで、本発明者は、鋭意検討の結果、これらの表面処理を生かしつつ、液晶ポリマーとの密着力を向上させる手段として、金属側をカップリング剤処理することに着目した。
カップリング剤の主成分元素としてはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｅがあるが、安定性の観点から、Ｓｉ、Ｔｉが望ましい。また、分子内に窒素を含む官能基を有していると、金属材料の、液晶ポリマーとの密着力が向上することを見出した。
カップリング剤の主成分元素としてはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｅがあるが、安定性の観点から、Ｓｉ、Ｔｉが望ましい。また、分子内に窒素を含む官能基を有していると、金属材料の、液晶ポリマーとの密着力が向上することを見出した。
以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、液晶ポリマーと接合させるための、粗面化処理が施されていない表面を有する金属材料であり、前記表面は、３００〜１８００ｃｍ-1の範囲におけるＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅのいずれかの酸化物の赤外吸収ピークを形成する金属材料である。
本発明に係る金属材料は一実施形態において、前記表面のＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅの下方に、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれか１種以上の金属又はその酸化物の層を有する。
本発明に係る金属材料は別の一実施形態において、前記表面に、窒素を分子内に含有するシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、ジルコニアカップリング剤、マグネシウムカップリング剤、スズカップリング剤、及び、セリウムカップリング剤のいずれかが吸着している。
本発明に係る金属材料は更に別の一実施形態において、前記カップリング剤がアミノ基、イソシアネート基及びウレイド基のいずれか１種以上を分子内に含む。
本発明は別の一側面において、窒素を分子内に含有するシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、ジルコニアカップリング剤、マグネシウムカップリング剤、スズカップリング剤、セリウムカップリング剤のいずれかで金属材料に表面処理を施し、この面に液晶ポリマーを圧着または射出成形で接合させる金属−液晶ポリマー複合体の製造方法である。
本発明に係る金属−液晶ポリマー複合体の製造方法は一実施形態において、前記カップリング剤がアミノ基、イソシアネート基、ウレイド基のいずれか１種以上を分子内に含む。
本発明は更に別の一側面において、本発明の金属材料の前記表面に液晶ポリマーが接合されてなる金属−液晶ポリマー複合体である。
本発明は更に別の一側面において、本発明の金属−液晶ポリマー複合体を備えた電子部品である。
本発明に係る電子部品は一実施形態において、前記金属材料が白色めっきをしたリードフレームであり、液晶ポリマーと接合させるための前記金属材料の表面が、前記リードフレームの白色めっき表面に窒素を分子内に有するカップリング剤処理で形成されており、前記リードフレームをケース電極とし、前記ケース電極上にＬＥＤチップが実装され、前記チップが周辺を前記液晶ポリマーからなるケースボディで覆われ、前記ケースボディ内に蛍光体を含有する封止樹脂が充填されることで構成されたＬＥＤパッケージである。
本発明に係る電子部品は別の一実施形態において、前記金属材料が陰極端子、陽極端子、及び、最表層が金属ペーストで覆われたコンデンサ本体の一部または全部であり、前記陰極端子、前記陽極端子、及び、前記コンデンサ本体が液晶ポリマーで覆われて構成された、アルミ、タンタル及びニオブのうちいずれかのコンデンサである。
本発明に係る電子部品は更に別の一実施形態において、前記液晶ポリマーは、前記金属材料との熱膨張係数の差が±１０ｐｐｍ／℃である。
本発明によれば、液晶ポリマーと良好な密着力で接合する表面を有する金属材料、金属−液晶ポリマー複合体及びその製造方法、並びに、電子部品を提供することができる。また、本発明によれば、銅箔と絶縁基板との密着力向上に利用される粗面化処理を行うことなく、液晶ポリマーと金属材料の密着力を確保できるので、製造工程の観点からもメリットがある。
（金属材料）
本発明に係る金属材料は、液晶ポリマーと接合させるための表面を有する金属材料であり、該表面が粗面化処理をされておらず、該表面が３００〜１８００ｃｍ-1の範囲におけるＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅのいずれかの酸化物の赤外吸収ピークを形成する。本発明に係る金属材料はこのような表面を有していれば特に限定されないが、例えば、以下の（１）〜（５）で示す構成のいずれかであってもよい。
（１）金属基材＋金属基材の酸化物層＋シラン層
（２）金属基材＋めっき層＋シラン層
（３）金属基材＋めっき層＋めっき層の酸化物層＋シラン層
（４）金属基材＋金属基材の酸化物層＋めっき層＋シラン層
（５）金属基材＋金属基材の酸化物層＋めっき層＋めっき層の酸化物層＋シラン層
本発明に係る金属材料は、液晶ポリマーと接合させるための表面を有する金属材料であり、該表面が粗面化処理をされておらず、該表面が３００〜１８００ｃｍ-1の範囲におけるＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅのいずれかの酸化物の赤外吸収ピークを形成する。本発明に係る金属材料はこのような表面を有していれば特に限定されないが、例えば、以下の（１）〜（５）で示す構成のいずれかであってもよい。
（１）金属基材＋金属基材の酸化物層＋シラン層
（２）金属基材＋めっき層＋シラン層
（３）金属基材＋めっき層＋めっき層の酸化物層＋シラン層
（４）金属基材＋金属基材の酸化物層＋めっき層＋シラン層
（５）金属基材＋金属基材の酸化物層＋めっき層＋めっき層の酸化物層＋シラン層
すなわち、本発明に係る金属材料は、（１）〜（５）で示す構成のように、金属基材上には、直接、めっき層及び／又はカップリング剤層が形成されていてもよく、金属基材の酸化により酸化物層が形成された後に、めっき層及び／又はカップリング剤層が形成されていてもよい。また、めっき層上には、直接カップリング剤層が形成されていてもよく、めっき層の酸化により酸化物層が形成された後に、カップリング剤層が形成されていてもよい。
金属基材としては、特に限定されないが、例えば、銅、チタン、銅合金又はチタン合金等が挙げられる。このうち、銅又は銅合金は、導電性が高い、展延性に富む、及び、ばね特性が良好という利点を有する。
めっき層としては、特に限定されないが、例えば、銀層、銀と同じく白色のＮｉやＳｎやＩｎ等との銀合金層、Ａｇ層と別の金属層または合金層との複層構造等が挙げられる。
カップリング剤層は、窒素を分子内に含有するシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、ジルコニアカップリング剤、マグネシウムカップリング剤、スズカップリング剤、セリウムカップリング剤等で金属材料に表面処理することで形成される。
本発明の金属材料は、液晶ポリマーと接合させるための表面を有し、この面が粗面化処理をされておらず、３００〜１８００ｃｍ-1の範囲におけるＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅのいずれかの酸化物の赤外吸収ピークを形成する。
このような構成によれば、金属材料と液晶ポリマーとの密着力が十分に確保される。密着性が向上する要因は明らかではないが、少量のＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅが金属材料の表層に存在することで、液晶ポリマーとの結合が強まっていると推定される。Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅはカップリング剤の中心元素であるのが好ましい。特に、Ｎを含有するカップリング剤であれば、より多くのこれらの元素が金属材料表面に存在できることを本発明者は見出した。Ｎを含有するカップリング剤としては、例えばシランカップリング剤であれば、アミノシランカップリング剤、イソシアネートカップリング剤、ウレイドシランカップリング剤、イミダゾールシランカップリング剤である。特に安価で調達が容易なアミノシランカップリング剤が好ましい。カップリング剤であれば金属材料表面には高々数層しか存在しないので、すでにめっきで金属材料に付与された高反射率、耐硫化性等の特性を損なうことはない。Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅの層を湿式または乾式の表面処理で金属材料表面に形成すると、すでに金属材料に付与されている特性を損なう可能性が高い。また、本発明によれば、銅箔と絶縁基板との密着力向上に利用される粗面化処理を行うことなく、液晶ポリマーと金属材料の密着力を確保できるので、製造工程の観点からもメリットがある。
例えば、ＬＥＤのリードフレーム材用の金属材料の場合、より多くの光が反射して明るくなるように、すなわち反射率を高くするために、背景の部材は白いことが望ましい。リードフレーム材ではこの反射率を上げるために銀系のめっきが施される。このリードフレーム材は反射率に加えて耐硫化性も求められるため、めっき層を合金化する、或いは複層化する等、種々の観点から金属材料表面が最適化されている。このように既に最適化された表面にシラン処理を行うことで、本発明の金属材料を作製することができ、金属材料に付与された特性を維持したまま、液晶ポリマーとの密着力を向上させることができる。
また、ＳＴＥＭで得られる前記表面の最表層１０ｎｍ以内におけるＥＤＳの濃度プロファイルにおいて、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅのいずれかの層の厚みが１．５ｎｍ以上であるのが好ましい。
このような構成によれば、金属材料と液晶ポリマーとの密着力が十分に確保される。密着性が向上する要因は明らかではないが、少量のＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅが金属材料の表層に存在することで、液晶ポリマーとの結合が強まっていると推定される。Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅはカップリング剤の中心元素であるのが好ましい。特に、Ｎを含有するカップリング剤であれば、より多くのこれらの元素が金属材料表面に存在できることを本発明者は見出した。Ｎを含有するカップリング剤としては、例えばシランカップリング剤であれば、アミノシランカップリング剤、イソシアネートカップリング剤、ウレイドシランカップリング剤、イミダゾールシランカップリング剤である。特に安価で調達が容易なアミノシランカップリング剤が好ましい。カップリング剤であれば金属材料表面には高々数層しか存在しないので、すでにめっきで金属材料に付与された高反射率、耐硫化性等の特性を損なうことはない。Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅの層を湿式または乾式の表面処理で金属材料表面に形成すると、すでに金属材料に付与されている特性を損なう可能性が高い。また、本発明によれば、銅箔と絶縁基板との密着力向上に利用される粗面化処理を行うことなく、液晶ポリマーと金属材料の密着力を確保できるので、製造工程の観点からもメリットがある。
例えば、ＬＥＤのリードフレーム材用の金属材料の場合、より多くの光が反射して明るくなるように、すなわち反射率を高くするために、背景の部材は白いことが望ましい。リードフレーム材ではこの反射率を上げるために銀系のめっきが施される。このリードフレーム材は反射率に加えて耐硫化性も求められるため、めっき層を合金化する、或いは複層化する等、種々の観点から金属材料表面が最適化されている。このように既に最適化された表面にシラン処理を行うことで、本発明の金属材料を作製することができ、金属材料に付与された特性を維持したまま、液晶ポリマーとの密着力を向上させることができる。
また、ＳＴＥＭで得られる前記表面の最表層１０ｎｍ以内におけるＥＤＳの濃度プロファイルにおいて、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅのいずれかの層の厚みが１．５ｎｍ以上であるのが好ましい。
本発明の金属材料は、前記表面のＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅの下方に、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれか１種以上の金属又はその酸化物の層を有するのが好ましい。
このような構成によれば、金属材料と液晶ポリマーとの密着力が十分に確保される。Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅはカップリング剤の中心元素であるのが好ましい。カップリング剤は、特にＮを官能基とするのが好ましい。カップリング剤であれば金属材料表面には高々数層しか存在しないので、すでにめっきで金属材料に付与された高反射率、耐硫化性等の特性を損なうことはない。また、本発明によれば、銅箔と絶縁基板との密着力向上に利用される粗面化処理を行うことなく、液晶ポリマーと金属材料との密着力を確保できるので、製造工程の観点からもメリットがある。
このような構成によれば、金属材料と液晶ポリマーとの密着力が十分に確保される。Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅはカップリング剤の中心元素であるのが好ましい。カップリング剤は、特にＮを官能基とするのが好ましい。カップリング剤であれば金属材料表面には高々数層しか存在しないので、すでにめっきで金属材料に付与された高反射率、耐硫化性等の特性を損なうことはない。また、本発明によれば、銅箔と絶縁基板との密着力向上に利用される粗面化処理を行うことなく、液晶ポリマーと金属材料との密着力を確保できるので、製造工程の観点からもメリットがある。
（金属−液晶ポリマー複合体）
本発明の金属−液晶ポリマー複合体は、本発明の金属材料の前記表面に液晶ポリマーが接合されて構成されている。液晶ポリマーは、パラヒドロキシ安息香酸などを基本とし、各種の成分と直鎖状にエステル結合させた芳香族ポリエステル系樹脂である。溶融状態で分子の直鎖が規則正しく並んだ液晶様性質を示す。諸特性、例えば熱膨張係数を制御するために、無機フィラーを分散させることがある。
液晶ポリマーは、通常、金属材料との密着性が良くないが、本発明の特徴的な表面を有する金属材料と接合させることで、破壊試験を行った場合等、驚くべきことに、液晶ポリマー／金属界面の破壊ではなく、液晶ポリマーの内部で破壊が起きるほど、液晶ポリマー／金属界面の密着力が向上する。
本発明の金属−液晶ポリマー複合体は、本発明の金属材料の前記表面に液晶ポリマーが接合されて構成されている。液晶ポリマーは、パラヒドロキシ安息香酸などを基本とし、各種の成分と直鎖状にエステル結合させた芳香族ポリエステル系樹脂である。溶融状態で分子の直鎖が規則正しく並んだ液晶様性質を示す。諸特性、例えば熱膨張係数を制御するために、無機フィラーを分散させることがある。
液晶ポリマーは、通常、金属材料との密着性が良くないが、本発明の特徴的な表面を有する金属材料と接合させることで、破壊試験を行った場合等、驚くべきことに、液晶ポリマー／金属界面の破壊ではなく、液晶ポリマーの内部で破壊が起きるほど、液晶ポリマー／金属界面の密着力が向上する。
金属−液晶ポリマー複合体は、窒素を分子内に含有するシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、ジルコニアカップリング剤、マグネシウムカップリング剤、スズカップリング剤、セリウムカップリング剤のいずれかで本発明の金属材料に表面処理を施し、金属材料の前記処理面に液晶ポリマーを圧着又は射出成形で接合させることで作製することができる。
（電子部品）
本発明の電子部品は、本発明の金属−液晶ポリマー複合体を備えていればよく、特に限定されないが、ＬＥＤパッケージや、アルミ、タンタル及びニオブ等のコンデンサ等が挙げられる。
本発明の電子部品がＬＥＤパッケージである場合について説明する。図１に、本発明のＬＥＤパッケージの断面模式図を示す。当該ＬＥＤパッケージは、本発明の金属材料が白色めっきをしたリードフレームであり、液晶ポリマーと接合させるための金属材料の表面が、リードフレームの白色めっき表面に窒素を分子内に有するカップリング剤処理で形成されており、リードフレームをケース電極とし、ケース電極上にＬＥＤチップが実装され、チップが周辺を液晶ポリマーからなるケースボディで覆われ、ケースボディ内に蛍光体を含有する封止樹脂が充填されることで構成されている。このような構成により、本発明のＬＥＤパッケージは、リードフレームが液晶ポリマーと良好な密着力で接合されている。
本発明の電子部品は、本発明の金属−液晶ポリマー複合体を備えていればよく、特に限定されないが、ＬＥＤパッケージや、アルミ、タンタル及びニオブ等のコンデンサ等が挙げられる。
本発明の電子部品がＬＥＤパッケージである場合について説明する。図１に、本発明のＬＥＤパッケージの断面模式図を示す。当該ＬＥＤパッケージは、本発明の金属材料が白色めっきをしたリードフレームであり、液晶ポリマーと接合させるための金属材料の表面が、リードフレームの白色めっき表面に窒素を分子内に有するカップリング剤処理で形成されており、リードフレームをケース電極とし、ケース電極上にＬＥＤチップが実装され、チップが周辺を液晶ポリマーからなるケースボディで覆われ、ケースボディ内に蛍光体を含有する封止樹脂が充填されることで構成されている。このような構成により、本発明のＬＥＤパッケージは、リードフレームが液晶ポリマーと良好な密着力で接合されている。
本発明の電子部品がコンデンサ、特にタンタルコンデンサである場合について説明する。図２に、本発明のタンタルコンデンサの断面模式図を示す。当該タンタルコンデンサは、本発明の金属材料が陰極端子、陽極端子、及び、最表層が金属ペーストで覆われたコンデンサ本体の一部または全部であり、陰極端子、陽極端子、及び、コンデンサ本体が液晶ポリマーで覆われて構成されている。このような構成により、本発明のタンタルコンデンサは、陰極端子、陽極端子、及び、コンデンサ本体が液晶ポリマーと良好な密着力で接合されている。
本発明の電子部品において、液晶ポリマーは、金属材料との熱膨張係数の差が±１０ｐｐｍ／℃であるのが好ましい。このような構成によれば、金属材料と液晶ポリマーとが接合した金属−液晶ポリマー複合体に熱が加わった際、両者の熱膨張係数の差が小さいため、膨張による複合体の損傷が良好に抑制される。液晶ポリマーと金属材料との熱膨張係数の差は、より好ましくは±５ｐｐｍ／℃である。
以下、本発明の実施例を示すが、これらは本発明をより良く理解するために提供するものであり、本発明が限定されることを意図するものではない。
〔例１：実施例４〜６、９〜１１〕
（シラン溶液調整）
Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン（モメンティブ社製）をそれぞれ１０ｍＬ採取し、純水を加えてそれぞれ１Ｌの水溶液を調整した。
（シラン溶液調整）
Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン（モメンティブ社製）をそれぞれ１０ｍＬ採取し、純水を加えてそれぞれ１Ｌの水溶液を調整した。
（めっき板材へのシラン処理）
厚み０．１ｍｍの銅板に１μｍの厚みのＡｇ、Ｎｉ、クロメートめっきをした。これらめっき銅板それぞれをアルカリ脱脂（ＮａＯＨ：１００ｇ/Ｌ、３０秒）、酸洗（Ｈ2ＳＯ4：１０ｗｔ％、３０秒）した後、上記シラン溶液に３０秒浸漬させ、水洗し、乾燥させた。
厚み０．１ｍｍの銅板に１μｍの厚みのＡｇ、Ｎｉ、クロメートめっきをした。これらめっき銅板それぞれをアルカリ脱脂（ＮａＯＨ：１００ｇ/Ｌ、３０秒）、酸洗（Ｈ2ＳＯ4：１０ｗｔ％、３０秒）した後、上記シラン溶液に３０秒浸漬させ、水洗し、乾燥させた。
（液晶ポリマーとの密着力）
表面処理面に液晶ポリマーフィルム（クラレ社製 べクスターＣＴ−Ｚ）をラミネートで貼り合せ（２９５℃まで７℃／ｍｉｎで昇温、２９５℃で１時間保持）、金属−樹脂積層体を作製した。この積層体の樹脂側を引き剥がし、ピール強度を１８０°剥離法（ＪＩＳ Ｃ ６４７１ ８．１）に準拠して測定した。剥離後の金属側をＳＥＭで観察し、樹脂（液晶ポリマー）が金属面に残っていれば「剥離は液晶ポリマー内部」、金属面に残っていなければ「剥離は液晶ポリマー表面」と判断した。
表面処理面に液晶ポリマーフィルム（クラレ社製 べクスターＣＴ−Ｚ）をラミネートで貼り合せ（２９５℃まで７℃／ｍｉｎで昇温、２９５℃で１時間保持）、金属−樹脂積層体を作製した。この積層体の樹脂側を引き剥がし、ピール強度を１８０°剥離法（ＪＩＳ Ｃ ６４７１ ８．１）に準拠して測定した。剥離後の金属側をＳＥＭで観察し、樹脂（液晶ポリマー）が金属面に残っていれば「剥離は液晶ポリマー内部」、金属面に残っていなければ「剥離は液晶ポリマー表面」と判断した。
（めっき板材の表面分析〔ＦＴ−ＩＲ〕）
表面処理された板材の表面処理を下記の条件にてＦＴ−ＩＲで分析した。
装置：島津製作所製 ＩＲ−ＡＦＦＩＮＩＴＹ１
使用プリズム：ゲルマニウム
検出器：ＭＣＴ
スキャン回数：４０回
分解能：８ｃｍ-1
表面処理された板材の表面処理を下記の条件にてＦＴ−ＩＲで分析した。
装置：島津製作所製 ＩＲ−ＡＦＦＩＮＩＴＹ１
使用プリズム：ゲルマニウム
検出器：ＭＣＴ
スキャン回数：４０回
分解能：８ｃｍ-1
（レッドインクテスト〔金属材料上に隙間なく液晶ポリマーの型が形成できているかの確認〕）
竪型射出成形機ＶＨ４０（山城社製）を用いて表面処理をした板材上に液晶ポリマー（ＪＸ日鉱日石エネルギー社製 ザイダー）を、最高温度３４０℃、金型温度１００℃、射出速度２００ｍｍ／ｓで箱型に射出成形した。液晶ポリマーで形成された型内部に赤インク（ライオン事務器社製 スタンプインキ 赤）を垂らして、１日後、６日後にインクが型の外に漏れているかどうかを確認した。全くインクが漏れていない場合は「なし」、型の縁がにじんだ程度であれば「軽度のにじみ」、漏れていた場合は「あり」と判定した。
竪型射出成形機ＶＨ４０（山城社製）を用いて表面処理をした板材上に液晶ポリマー（ＪＸ日鉱日石エネルギー社製 ザイダー）を、最高温度３４０℃、金型温度１００℃、射出速度２００ｍｍ／ｓで箱型に射出成形した。液晶ポリマーで形成された型内部に赤インク（ライオン事務器社製 スタンプインキ 赤）を垂らして、１日後、６日後にインクが型の外に漏れているかどうかを確認した。全くインクが漏れていない場合は「なし」、型の縁がにじんだ程度であれば「軽度のにじみ」、漏れていた場合は「あり」と判定した。
〔例２：実施例１、２〕
Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（モメンティブ社製）を１０ｍＬ採取し、純水を加えて、酢酸でｐＨを調整し、２種類のｐＨの１Ｌの水溶液を調整した。このシラン溶液を用いて厚み１μｍのＡｇめっきをした銅板に例１の手順で表面処理を施し、各種評価を行った。
Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（モメンティブ社製）を１０ｍＬ採取し、純水を加えて、酢酸でｐＨを調整し、２種類のｐＨの１Ｌの水溶液を調整した。このシラン溶液を用いて厚み１μｍのＡｇめっきをした銅板に例１の手順で表面処理を施し、各種評価を行った。
〔例３：実施例７、８〕
Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（モメンティブ社製）を１０ｍＬ採取し、純水を加えて１Ｌの水溶液を調整した。これを用いて、例１の手順で銅板、アルミ板に表面処理を施し、各種評価を行った。
Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（モメンティブ社製）を１０ｍＬ採取し、純水を加えて１Ｌの水溶液を調整した。これを用いて、例１の手順で銅板、アルミ板に表面処理を施し、各種評価を行った。
〔例４：実施例３〕
アミノ基を有するチタネートカップリング剤 プレンアクトＫＲ４４（味の素ファインテクノ社製）を１０ｍＬ採取し、純水を加えて１Ｌの水溶液を調整した。例１の手順で１μｍ厚のＡｇめっきをした銅板に表面処理を施し、各種評価を行った。
アミノ基を有するチタネートカップリング剤 プレンアクトＫＲ４４（味の素ファインテクノ社製）を１０ｍＬ採取し、純水を加えて１Ｌの水溶液を調整した。例１の手順で１μｍ厚のＡｇめっきをした銅板に表面処理を施し、各種評価を行った。
〔例５：比較例１〕
３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（モメンティブ社製）を１０ｍＬ採取し、純水を加えて、酢酸でｐＨを３に調整し、１Ｌの水溶液を調整した。これを用いて、例１の手順で１μｍ厚のＡｇめっきをした銅板に表面処理を施し、各種評価を行った。
３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（モメンティブ社製）を１０ｍＬ採取し、純水を加えて、酢酸でｐＨを３に調整し、１Ｌの水溶液を調整した。これを用いて、例１の手順で１μｍ厚のＡｇめっきをした銅板に表面処理を施し、各種評価を行った。
〔例６：比較例２〕
ビニルトリエトキシシラン（モメンティブ社製）を１０ｍＬ採取し、純水を加えて、１Ｌの水溶液を調整した。これを用いて、例１の手順で１μｍ厚のＡｇめっきをした銅板に表面処理を施し、各種評価を行った。
ビニルトリエトキシシラン（モメンティブ社製）を１０ｍＬ採取し、純水を加えて、１Ｌの水溶液を調整した。これを用いて、例１の手順で１μｍ厚のＡｇめっきをした銅板に表面処理を施し、各種評価を行った。
〔例７：比較例３〕
１，２，３−ベンゾトリアゾール（ナカライテスク社製）を１０ｇ採取し、純水を加えて、１Ｌの水溶液を調整した。これを用いて、例１の手順で１μｍ厚のＡｇめっきをした銅板に表面処理を施し、各種評価を行った。
１，２，３−ベンゾトリアゾール（ナカライテスク社製）を１０ｇ採取し、純水を加えて、１Ｌの水溶液を調整した。これを用いて、例１の手順で１μｍ厚のＡｇめっきをした銅板に表面処理を施し、各種評価を行った。
〔例８：比較例４〕
１μｍ厚のＡｇめっきをした銅板を用いて例１の手順で各種評価を行った。
実施例及び比較例の試験条件及び評価結果を表１に示す。
１μｍ厚のＡｇめっきをした銅板を用いて例１の手順で各種評価を行った。
実施例及び比較例の試験条件及び評価結果を表１に示す。
実施例１〜１１は、いずれも金属材料と液晶ポリマーとの密着力が良好であり、金属材料上に隙間なく液晶ポリマーの型が形成できていた。
比較例１〜４は、表層にＳｉ、Ｔｉの酸化物の吸収ピークがないか、検出できるほど存在していないため、液晶ポリマーとの密着力が不良であり、金属材料と液晶ポリマーとの間に隙間が生じ、６日後にインク漏れが生じた。
図３に、実施例４のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。あわせてジアミノシラン（原液）のスペクトルも重ねて示す。なお、シラン原液はＡＴＲ法ではなく、拡散反射法で測定した。いずれも１１００ｃｍ-1、１３００〜１７００ｃｍ-1付近に「―Ｏ−Ｓｉ−Ｏ―」のピークが確認されている。
比較例１〜４は、表層にＳｉ、Ｔｉの酸化物の吸収ピークがないか、検出できるほど存在していないため、液晶ポリマーとの密着力が不良であり、金属材料と液晶ポリマーとの間に隙間が生じ、６日後にインク漏れが生じた。
図３に、実施例４のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。あわせてジアミノシラン（原液）のスペクトルも重ねて示す。なお、シラン原液はＡＴＲ法ではなく、拡散反射法で測定した。いずれも１１００ｃｍ-1、１３００〜１７００ｃｍ-1付近に「―Ｏ−Ｓｉ−Ｏ―」のピークが確認されている。
（金属材料）
本発明に係る金属材料は、液晶ポリマーと接合させるための表面を有する金属材料であり、該表面が粗面化処理をされておらず、該表面が３００〜１８００ｃｍ-1の範囲におけるＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅのいずれかの酸化物の赤外吸収ピークを形成する。本発明に係る金属材料はこのような表面を有していれば特に限定されないが、例えば、以下の（１）〜（５）で示す構成のいずれかであってもよい。
（１）金属基材＋金属基材の酸化物層＋カップリング剤層
（２）金属基材＋めっき層＋カップリング剤層
（３）金属基材＋めっき層＋めっき層の酸化物層＋カップリング剤層
（４）金属基材＋金属基材の酸化物層＋めっき層＋カップリング剤層
（５）金属基材＋金属基材の酸化物層＋めっき層＋めっき層の酸化物層＋カップリング剤層
本発明に係る金属材料は、液晶ポリマーと接合させるための表面を有する金属材料であり、該表面が粗面化処理をされておらず、該表面が３００〜１８００ｃｍ-1の範囲におけるＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅのいずれかの酸化物の赤外吸収ピークを形成する。本発明に係る金属材料はこのような表面を有していれば特に限定されないが、例えば、以下の（１）〜（５）で示す構成のいずれかであってもよい。
（１）金属基材＋金属基材の酸化物層＋カップリング剤層
（２）金属基材＋めっき層＋カップリング剤層
（３）金属基材＋めっき層＋めっき層の酸化物層＋カップリング剤層
（４）金属基材＋金属基材の酸化物層＋めっき層＋カップリング剤層
（５）金属基材＋金属基材の酸化物層＋めっき層＋めっき層の酸化物層＋カップリング剤層
Claims (11)
- 液晶ポリマーと接合させるための、粗面化処理が施されていない表面を有する金属材料であり、
前記表面は、３００〜１８００ｃｍ-1の範囲におけるＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅのいずれかの酸化物の赤外吸収ピークを形成する金属材料。 - 前記表面のＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅの下方に、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれか１種以上の金属又はその酸化物の層を有する請求項１の金属材料。
- 前記表面に、窒素を分子内に含有するシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、ジルコニアカップリング剤、マグネシウムカップリング剤、スズカップリング剤、及び、セリウムカップリング剤のいずれかが吸着している請求項１又は２に記載の金属材料。
- 前記カップリング剤がアミノ基、イソシアネート基及びウレイド基のいずれか１種以上を分子内に含む請求項３に記載の金属材料。
- 窒素を分子内に含有するシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、ジルコニアカップリング剤、マグネシウムカップリング剤、スズカップリング剤、セリウムカップリング剤のいずれかで金属材料に表面処理を施し、この面に液晶ポリマーを圧着または射出成形で接合させる金属−液晶ポリマー複合体の製造方法。
- 前記カップリング剤がアミノ基、イソシアネート基、ウレイド基のいずれか１種以上を分子内に含む請求項５に記載の金属−液晶ポリマー複合体の製造方法。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の金属材料の前記表面に液晶ポリマーが接合されてなる金属−液晶ポリマー複合体。
- 請求項７に記載の金属−液晶ポリマー複合体を備えた電子部品。
- 前記金属材料が白色めっきをしたリードフレームであり、
液晶ポリマーと接合させるための前記金属材料の表面が、前記リードフレームの白色めっき表面に窒素を分子内に有するカップリング剤処理で形成されており、
前記リードフレームをケース電極とし、前記ケース電極上にＬＥＤチップが実装され、前記チップが周辺を前記液晶ポリマーからなるケースボディで覆われ、前記ケースボディ内に蛍光体を含有する封止樹脂が充填されることで構成されたＬＥＤパッケージである請求項８に記載の電子部品。 - 前記金属材料が陰極端子、陽極端子、及び、最表層が金属ペーストで覆われたコンデンサ本体の一部または全部であり、
前記陰極端子、前記陽極端子、及び、前記コンデンサ本体が液晶ポリマーで覆われて構成された、アルミ、タンタル及びニオブのうちいずれかのコンデンサである請求項８に記載の電子部品。 - 前記液晶ポリマーは、前記金属材料との熱膨張係数の差が±１０ｐｐｍ／℃である請求項８〜１０のいずれかに記載の電子部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012164860A JP2014025099A (ja) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | 液晶ポリマーと接合させるための表面を有する金属材料、金属−液晶ポリマー複合体及びその製造方法、並びに、電子部品 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2012164860A JP2014025099A (ja) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | 液晶ポリマーと接合させるための表面を有する金属材料、金属−液晶ポリマー複合体及びその製造方法、並びに、電子部品 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014025099A true JP2014025099A (ja) | 2014-02-06 |
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ID=50199011
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|---|---|---|---|
| JP2012164860A Pending JP2014025099A (ja) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | 液晶ポリマーと接合させるための表面を有する金属材料、金属−液晶ポリマー複合体及びその製造方法、並びに、電子部品 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014025099A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112017000516T5 (de) | 2016-01-27 | 2018-10-11 | Advanced Technologies, Inc. | Kupfer- oder Kupferlegierungsgegenstand umfassend oberflächenmodifiziertes Harz auf Polyesterbasis und ein Herstellungsverfahren |
| WO2019026382A1 (ja) | 2017-08-02 | 2019-02-07 | 株式会社新技術研究所 | 金属と樹脂の複合材 |
| CN112779496A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-11 | 江门市德众泰工程塑胶科技有限公司 | Lcp高分子材料的镀件及其制备方法和应用 |
-
2012
- 2012-07-25 JP JP2012164860A patent/JP2014025099A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE112017000516T5 (de) | 2016-01-27 | 2018-10-11 | Advanced Technologies, Inc. | Kupfer- oder Kupferlegierungsgegenstand umfassend oberflächenmodifiziertes Harz auf Polyesterbasis und ein Herstellungsverfahren |
| US11053593B2 (en) | 2016-01-27 | 2021-07-06 | Advanced Technologies, Inc. | Copper or copper alloy article comprising surface-modified polyester-based resin and manufacturing method |
| WO2019026382A1 (ja) | 2017-08-02 | 2019-02-07 | 株式会社新技術研究所 | 金属と樹脂の複合材 |
| KR20200037803A (ko) | 2017-08-02 | 2020-04-09 | 카부시기가이샤 신키쥬쯔 겐규죠 | 금속과 수지의 복합재 |
| US10941323B2 (en) | 2017-08-02 | 2021-03-09 | Advanced Technologies, Inc. | Composite of metal and resin |
| CN112779496A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-11 | 江门市德众泰工程塑胶科技有限公司 | Lcp高分子材料的镀件及其制备方法和应用 |
| CN112779496B (zh) * | 2020-12-28 | 2022-10-14 | 江门市德众泰工程塑胶科技有限公司 | Lcp高分子材料的镀件及其制备方法和应用 |
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