JP2015021010A - キャップ接着剤 - Google Patents

Abstract

【課題】２官能エポキシ樹脂を含み、キャップ構造の電子部品を作製する際にキャップ封止用として用いられるキャップ接着剤であって、硬化時における樹脂のブリードアウトを防止することができるキャップ接着剤を提供する。【解決手段】このキャップ接着剤は、３官能以上のエポキシ樹脂と、２官能エポキシ樹脂と、粉末状硬化剤と、平均粒径が４０ｎｍ以下である微粒子シリカとを含む。３官能以上のエポキシ樹脂として、アミノエポキシ樹脂を用いることができる。また、２官能エポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いることができる。【選択図】図１

Description

この発明は、キャップ接着剤に関し、特にたとえば、電子部品素子を搭載した基板上にキャップを被せたキャップ構造の電子部品のキャップ封止用に用いられるキャップ接着剤に関する。

図１は、キャップ構造の電子部品の一例を示す分解斜視図である。電子部品１０は、基板１２を含む。基板１２は、長方形の薄板状のセラミック板である。基板１２の一方主面には、基板１２の長手方向に並んで３つの電極１４、１６、１８が形成される。さらに、基板１２の長手方向に延びる両側面には、電極１４、１６、１８に対応した位置に切欠き部が形成され、それぞれの切欠き部に電極１４、１６、１８から回り込むようにして、外部電極１４ａ、１６ａ、１８ａが形成される。

基板１２上には、例えば厚みすべり振動モードのセラミック製の圧電素子（発振子素子）２０が搭載される。圧電素子２０は、長方形状の圧電基板２２を含み、圧電基板２２の両主面に、第１の電極２４および第２の電極２６が形成される。第１の電極２４は、圧電基板２２の一方主面において、長手方向の一端側から他端側に向かって形成される。第１の電極２４は、圧電基板２２の長手方向の長さの約２／３の長さとなるように形成される。第１の電極２４は、圧電基板２２の長手方向の一端側において、圧電基板２２の他方主面側に折り返される。圧電基板２２の他方主面に折り返された第１の電極２４は、圧電基板２２の長手方向の一端側の近傍にのみ形成される。

第２の電極２６は、圧電基板２２の他方主面において、長手方向の他端側から一端側に向かって形成される。第２の電極２６は、圧電基板２２の長手方向の長さの約２／３の長さとなるように形成される。第２の電極２６は、圧電基板２２の長手方向の他端側において、圧電基板２２の一方主面側に折り返される。圧電基板２２の一方主面に折り返された第２の電極２６は、圧電基板２２の長手方向の他端側の近傍にのみ形成される。

圧電素子２０は、三端子コンデンサ素子２８に接続される。三端子コンデンサ素子２８は、圧電基板２２とほぼ同じ大きさの長方形板状のコンデンサ基板３０を含む。コンデンサ基板３０の両主面には、その長手方向の両端部と中央部において、互いに対向する電極（図示せず）が形成される。三端子コンデンサ素子２８は、圧電基板２２の他方主面側に配置される。そして、圧電素子２０の２つの電極２４、２６は、圧電基板２２の長手方向の両端部において、導電性接着剤３２ａ、３２ｂによって三端子コンデンサ素子２８の両端側の電極に接続される。このようにして、圧電素子２０と三端子コンデンサ素子２８とが一体化される。

圧電素子２０と一体化された三端子コンデンサ素子２８は、３つの導電性接着剤３４ａ、３４ｂ、３４ｃによって、基板１２に取り付けられる。導電性接着剤３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、基板１２の電極１４、１６、１８と三端子コンデンサ素子２８の３つの電極との間に配置されて、これらの電極が接続される。さらに、圧電素子２０と三端子コンデンサ素子２８とを覆うようにして、箱型のキャップ３６が基板１２に取り付けられる。キャップ３６は、例えば金属で形成され、その開口端部に対応するループ状のキャップ接着剤３８によって基板１２上に固定される。この電子部品１０の使用時には、基板１２に形成された外部電極１４ａ、１６ａ、１８ａが、回路基板の電極に半田付けされる。

このような基板１２上にキャップ３６を固定するためのキャップ接着剤３８は、しばしば基板１２の側面に流れ、外部電極１４ａ、１６ａ、１８ａの表面に付着する。それにより、電子部品１０を回路基板に実装する際に、半田が外部電極１４ａ、１６ａ、１８ａ上に濡れ広がることができず、接合不良や導通不良を引き起こすという問題が発生している。基板１２の側面に接着剤が流れることを防止するために、フィラー配合による接着剤のチクソ性向上が図られるが、それでも反応性が高くないエポキシ樹脂がブリードとして浸み出し、薄く外部電極１４ａ、１６ａ、１８ａ上に付着して、接合不良や導通不良が引き起こされる。

このような樹脂の硬化時における浸み出しであるブリードアウトを防止する目的で、微粒子シリカを配合する方法が開示されている（特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１や特許文献２に開示されている樹脂ペーストは、銀粉を含み、回転粘度計を用いて測定された異なる回転数における粘度比から算出したチクソ指数が約２．５以上と高いチクソ性を有し、液状樹脂の保持力が極めて高いという特徴がある。

特開平４−２２３００７号公報 特許第２６０３３７５号公報

しかしながら、例えばチクソ指数が１〜２程度のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などの２官能エポキシ樹脂を含む接着剤においては、エポキシ基を３つ以上含有する、いわゆる多官能エポキシ樹脂に比べて反応性が劣り、硬化するまでの時間であるゲルタイムが長くなるという影響があり、ブリードアウトを抑制することが困難である。なお、硬化剤や硬化促進剤として液状タイプのものを使用することでゲルタイムを短くすることはできるが、エポキシ樹脂と液状硬化剤とを混合すると硬化が始まってしまうため、保存安定性の観点から一液型の接着剤とすることは困難である。

それゆえに、この発明の主たる目的は、２官能エポキシ樹脂を含み、キャップ構造の電子部品を作製する際にキャップ封止用として用いられるキャップ接着剤であって、硬化時における樹脂のブリードアウトを防止することができるキャップ接着剤を提供することである。

この発明は、３官能以上のエポキシ樹脂と、２官能エポキシ樹脂と、粉末状硬化剤と、平均粒径が４０ｎｍ以下である微粒子シリカとを含む、キャップ接着剤である。
このようなキャップ接着剤において、３官能以上のエポキシ樹脂はアミノエポキシ樹脂とすることができる。
また、２官能エポキシ樹脂はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とすることができる。
粉末状硬化剤を用いることにより、エポキシ樹脂と硬化剤とが反応せず、良好な保存安定性を有する一液型のキャップ接着剤とすることができる。キャップ接着剤を使用するときには、加熱することにより粉末状硬化剤が液化し、エポキシ樹脂と液化した硬化剤とが反応して硬化が始まる。このとき、反応性が高い３官能以上のエポキシ樹脂がはじめに硬化し、その後に２官能エポキシ樹脂が硬化する。２官能エポキシ樹脂が反応するまで一定の時間を要するため、２官能エポキシ樹脂がブリードアウトしやすいものの、微粒子シリカの存在により２官能エポキシ樹脂の流動性が低下し、２官能エポキシ樹脂のブリードアウトを抑制することができる。

この発明によれば、保存安定性に優れ、硬化時における樹脂のブリードアウトを抑制することができる、一液型のキャップ接着剤を得ることができる。そのため、電子部品素子を搭載した基板をキャップで封止する際に、電子部品の基板に形成された外部電極上に樹脂が付着することが抑制される。そのため、電子部品を回路基板などに実装するときに、接合不良や導通不良などの発生を防止することができる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。

キャップ接着剤を用いてキャップ封止される電子部品の一例を示す分解斜視図である。

この発明のキャップ接着剤は、図１に示すように、基板１２上に搭載された圧電素子２０などの電子部品素子を覆うようにして、キャップ３６を基板１２に接着するために用いられる。

キャップ接着剤は、３官能以上の多官能エポキシ樹脂と、２官能エポキシ樹脂と、粉末状硬化剤と、微粒子シリカとを含む。多官能エポキシ樹脂としては、たとえば、アミノエポキシ樹脂などが用いられる。また、２官能エポキシ樹脂としては、たとえば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などが用いられる。また、粉末状硬化剤としては、たとえば、イミダゾールなどが用いられる。さらに、微粒子シリカとしては、平均粒径が４０ｎｍ以下である微粒子シリカが用いられる。

このキャップ接着剤では、加熱することにより粉末状硬化剤が液化し、多官能エポキシ樹脂および２官能エポキシ樹脂と反応する。このとき、まず、多官能エポキシ樹脂が硬化した後、２官能エポキシ樹脂が硬化する。このように、多官能ポキシ樹脂と２官能エポキシ樹脂とを用いることにより、反応性（速硬化性）、耐熱性、塗布作業性のバランスがとれたキャップ接着剤を得ることができる。

多官能エポキシ樹脂が硬化したあと、２官能エポキシ樹脂が反応するまでに一定の時間を要するため、２官能エポキシ樹脂がブリードアウトしやすい。しかしながら、このキャップ接着剤には、微粒子シリカが含まれているため、２官能エポキシ樹脂の流動性が低下し、２官能エポキシ樹脂のブリードアウトを抑制することができる。そして、多官能エポキシ樹脂と２官能エポキシ樹脂が硬化することにより、キャップ３６は、電子部品素子を覆うようにして基板１２に固定される。

このキャップ接着剤においては、硬化中における樹脂のブリードアウトを抑制することができるため、基板１２の側面に樹脂が流れることが抑制され、基板１２の側面の外部電極１４ａ、１６ａ、１８ａに樹脂が付着することを防止することができる。そのため、電子部品１０を回路基板などに実装する際に、外部電極１４ａ、１６ａ、１８ａに半田が濡れ広がり、基板１２の側面の外部電極１４ａ、１６ａ、１８ａと回路基板の電極との間の接合不良や導通不良の発生を防止することができる。

多官能エポキシ樹脂として、株式会社ＡＤＥＫＡ製のアミノエポキシ樹脂ＥＰ−３９００Ｓを準備した。また、２官能エポキシ樹脂として、三菱化成株式会社製のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂ＹＬ９８０を準備した。さらに、粉末状硬化剤として、四国化成株式会社製のイミダゾール２ＭＡＯＫ−ＰＷおよびイミダゾール２Ｐ４ＭＨＺ−ＰＷを準備した。さらに、硬化促進剤（イミダゾール系）を準備した。また、シリカとして、株式会社龍森製のシリカＥ−２（粒径７μｍ）を準備した。さらに、微粒子シリカとして、日本アエロジル株式会社製のオクチルシラン表面処理を施した微粒子シリカＲ８０５（粒径１２ｎｍ）、ジメチルシラン表面処理を施した微粒子シリカＲ９７２（粒径１６ｎｍ）、表面処理を施していない微粒子シリカ２００（粒径１２ｎｍ）、表面処理を施していない微粒子シリカＯＸ５０（粒径４０ｎｍ）を準備した。

プラネタリーミキサーを用いてこれらの材料を表１の割合で混合し、キャップ接着剤（試料１〜試料６）を作製した。さらに、表２に示すように、微粒子シリカを含まないキャップ接着剤（比較例１）および日本アエロジル株式会社製の表面処理を施していないシリカＵＰＰ−３０（粒径９９ｎｍ）を含むキャップ接着剤（比較例２）を作製した。

これらのキャップ接着剤について、速硬化性、粘度、チクソ指数、保存安定性、ブリードの有無について調べた。速硬化性として、表面温度１６２℃の熱板上につまようじを用いてキャップ接着剤を１滴落とし、つまようじで６０±５回／分かきまぜて、硬化し始めてから硬化するまでの時間を測定した。また、粘度は、東機産業株式会社製のＢＨ型粘度計を使用し、ロータを１０ｒｐｍの速度で回転させて１分後の値を読み取った。さらに、チクソ指数は、ブルックフィールド社製の回転粘度計を使用し、ロータを４ｒｐｍの速度で回転させて１分後の粘度を、ロータを２０ｒｐｍの速度で回転させて１分後の粘度で除して得た。また、保存安定性は、東機産業株式会社製のＢＨ型粘度計を使用し、２５℃の雰囲気において、ロータを１０ｒｐｍの速度で回転させて測定した粘度が２倍になるまでの時間として算出した。ブリードの有無については、次のようにして評価した。セラミック（チタン酸マグネシウム）基板上にキャップ接着剤をつまようじを用いて１滴垂らし、１６２℃に熱した基板上に約１分置いて硬化した。その後、顕微鏡（１００倍）で観察を行い、フィラーを含まない透明な液状成分のブリードの有無を調べた。その結果について、ブリードが見られなかった場合に「Ｇ」とし、ブリードが見られた場合に「ＮＧ」とした。そして、これらの結果を表３および表４に示した。

表３からわかるように、試料１〜試料３については、ブリードを含めて、特性に問題はなかった。それに対して、表４からわかるように、微粒子シリカを含まない比較例１では、ブリードがＮＧとなった。このブリード成分をＦＴ−ＩＲで調べると、２官能エポキシ樹脂であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を主成分とするものであり、多官能エポキシ樹脂であるアミノエポキシ樹脂は含まれていないことが判明した。この結果から、微粒子シリカが含まれていない場合、多官能エポキシ樹脂に比べて反応が遅い２官能エポキシ樹脂はブリードアウトするのに対して、微粒子シリカが含まれている場合、ブリードアウトしないことがわかる。

また、試料４〜試料６についても、ブリードを含めて、特性に問題はなかった。このことから、微粒子シリカの表面処理の有無に関係なく、微粒子シリカがブリードアウトの抑制に有効であることがわかる。一方、平均粒径が９９ｎｍのシリカＵＰＰ−３０を配合した比較例２では、ブリードがＮＧとなった。以上のことから、４０ｎｍ以下の粒径が小さいシリカを用いたキャップ接着剤において、キャップ接着剤としての特性を有し、かつブリードアウトを抑制する効果があることがわかる。

１０ 電子部品
１２ 基板
１４、１６、１８ 電極
１４ａ、１６ａ、１８ａ 外部電極
２０ 圧電素子
２８ 三端子コンデンサ素子
３６ キャップ
３８ キャップ接着剤

Claims (3)

1. ３官能以上のエポキシ樹脂と、２官能エポキシ樹脂と、粉末状硬化剤と、平均粒径が４０ｎｍ以下である微粒子シリカとを含む、キャップ接着剤。
2. 前記３官能以上のエポキシ樹脂がアミノエポキシ樹脂である、請求項１に記載のキャップ接着剤。
3. 前記２官能エポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂である、請求項１または請求項２に記載のキャップ接着剤。

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