JP2021100095A - 電子部品の製造方法および電子部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便な手法でフッ素樹脂と電子素子との密着性が優れた電子部品を製造する方法および電子部品を提供する。【解決手段】配線基材に取り付けられた電子素子の上方に樹脂組成物を設置する工程と、前記樹脂組成物を融点以上に加熱することにより、前記電子素子を前記樹脂組成物で覆う工程とを有する電子部品の製造方法であって、前記樹脂組成物は、結晶性フッ素樹脂を含み、かつ、実質的に揮発成分を含まず、前記結晶性フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン由来の構成単位T、ヘキサフルオロプロピレン由来の構成単位H、及びフッ化ビニリデン由来の構成単位Vを含むテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体であり、構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比が0.50以下であることを特徴とする電子部品の製造方法。【選択図】図3
Description
本発明は電子部品の製造方法および電子部品に関する。
LED(Light Emitting Diode)等の電子素子を備えた電子部品では、電子素子の劣化を防ぐために該電子素子をエポキシ樹脂やシリコーン樹脂により封止することが多く、フッ素樹脂により封止する例もある。
特許文献1には、被覆層(封止層)によって封止されたLED素子が記載されており、前記被覆層は、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)及びビニリデンフルオライド(VdF)を少なくとも含むフッ素ポリマー(THV)を溶媒に溶解して塗布に適した粘度の溶液を作製し、前記溶液を塗布、乾燥することによって作製できると記載されている。また、特許文献1には、塗布膜の透明性を維持しつつ厚みを厚くするために、フッ素樹脂からなるフィラーを用いて、溶液の固形分濃度を高くすることが記載されている。
一方、特許文献2には、紫外線発光素子を封止する封止樹脂として非晶性フッ素樹脂を用いた紫外線発光装置が記載されている。
しかし、THVを溶媒に溶解した場合、溶液の濃度を高くすると粘度が高くなりすぎてしまい溶液を塗布することができなくなる。よって、THV溶液を用いて電子素子を封止するためには、低い濃度の溶液を複数回塗布する必要があるが、塗布を重ねるごとに基材の平坦性が失われるため、塗布回数には限界がある。また、フィラーを用いて塗布膜を厚くした場合、樹脂とフィラーの屈折率を完全に一致させることが困難であるため、透過率が低下する。一方、非晶性フッ素樹脂を用いた場合は、非晶性フッ素樹脂と電子素子との密着性が不十分である。本発明は上記のような事情に着目してなされたものであって、その目的は、より簡便な手法でフッ素樹脂と電子素子との密着性が優れた電子部品を製造する方法を提供することにある。
上記課題を解決することのできた本発明の製造方法および電子部品は、以下の構成からなる。
[1]配線基材に取り付けられた電子素子の上方に樹脂組成物を設置する工程と、前記樹脂組成物を融点以上に加熱することにより、前記電子素子を前記樹脂組成物で覆う工程とを有する電子部品の製造方法であって、前記樹脂組成物は、結晶性フッ素樹脂を含み、かつ、実質的に揮発成分を含まず、前記結晶性フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン由来の構成単位T、ヘキサフルオロプロピレン由来の構成単位H、及びフッ化ビニリデン由来の構成単位Vを含むテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体であり、構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比が0.50以下であることを特徴とする電子部品の製造方法。
[2]前記結晶性フッ素樹脂の融点は278℃以下である[1]に記載の製造方法。
[3]前記結晶性フッ素樹脂は、一部の炭素原子に炭素及びフッ素以外の原子が結合している[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4]前記電子素子がLEDである[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]配線基材に取り付けられた電子素子が樹脂組成物で覆われた電子部品であり、前記樹脂組成物は、結晶性フッ素樹脂を含み、かつ、実質的に揮発成分及びフィラーを含まず、前記結晶性フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン由来の構成単位T、ヘキサフルオロプロピレン由来の構成単位H、及びフッ化ビニリデン由来の構成単位Vを含むテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体であり、構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比が0.50以下であり、前記樹脂組成物の厚みが0.5mm以上である電子部品。
[2]前記結晶性フッ素樹脂の融点は278℃以下である[1]に記載の製造方法。
[3]前記結晶性フッ素樹脂は、一部の炭素原子に炭素及びフッ素以外の原子が結合している[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4]前記電子素子がLEDである[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]配線基材に取り付けられた電子素子が樹脂組成物で覆われた電子部品であり、前記樹脂組成物は、結晶性フッ素樹脂を含み、かつ、実質的に揮発成分及びフィラーを含まず、前記結晶性フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン由来の構成単位T、ヘキサフルオロプロピレン由来の構成単位H、及びフッ化ビニリデン由来の構成単位Vを含むテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体であり、構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比が0.50以下であり、前記樹脂組成物の厚みが0.5mm以上である電子部品。
本発明の製造方法を用いることにより、電子素子を簡便に封止することができる。また、封止された電子素子は樹脂組成物と電子素子との密着性が優れている。
本発明は、配線基材に取り付けられた電子素子の上方に結晶性フッ素樹脂を含む樹脂組成物を設置する工程と、前記樹脂組成物を融点以上に加熱することにより、前記電子素子を前記樹脂組成物で覆う工程とを有する電子部品の製造方法および電子部品に関する。なお、本明細書において「封止」とは、対象物である電子素子を外気から遮断することを指す。
(1)電子素子
前記電子素子としては、一般に半導体でありトランジスタ、ダイオードなどが挙げられ、半導体ダイオードが好ましい。半導体ダイオードとしては、発光ダイオード(LED)が好ましく、特に紫外線発光ダイオード(以下、紫外線発光素子という場合もある)が好ましい。紫外線発光ダイオードをエポキシ樹脂やシリコーン樹脂で封止すると、紫外線によって樹脂の劣化が大きくなるのに対して、結晶性フッ素樹脂で封止すると樹脂の劣化を抑制できる。一方、非晶性フッ素樹脂で封止すると樹脂組成物と電子素子との密着性が低下してしまう。
前記電子素子としては、一般に半導体でありトランジスタ、ダイオードなどが挙げられ、半導体ダイオードが好ましい。半導体ダイオードとしては、発光ダイオード(LED)が好ましく、特に紫外線発光ダイオード(以下、紫外線発光素子という場合もある)が好ましい。紫外線発光ダイオードをエポキシ樹脂やシリコーン樹脂で封止すると、紫外線によって樹脂の劣化が大きくなるのに対して、結晶性フッ素樹脂で封止すると樹脂の劣化を抑制できる。一方、非晶性フッ素樹脂で封止すると樹脂組成物と電子素子との密着性が低下してしまう。
図1は前記紫外線発光素子の一例を示す概略断面図である。図示例の紫外線発光素子2はフリップチップタイプの素子であり、下側面の一部にアノード側のp電極10を備え、該p電極10の上にp層12が形成されている。更に紫外線発光素子2の下側面の別の一部に、カソード側のn電極11を備え、n電極11の上にn層14が形成されている。これらn電極11とn層14は、前記p電極10とp層12よりも上方にシフトして形成されており、上方に存在するn層14と下方に存在するp層12との間に活性層13が形成されている。加えて上方に存在するn層14のさらに上に素子基板15が存在する。
紫外線発光素子2におけるn層14は、例えばSi含有AlGaN層が挙げられる。p層12は、例えばMg含有GaN層が挙げられる。このp層12は、必要に応じて電子ブロック層などと積層構造にしてもよい。活性層13は、例えばAlGaN層が挙げられる。
p電極10、p層12からn層14、n電極11に向けて順方向電流を流すことにより活性層13におけるバンドギャップエネルギに応じた発光が生じる。バンドギャップエネルギは、活性層13の例えばAlNモル分率を調整することにより、GaNとAlNが取り得るバンドギャップエネルギ(約3.4eVと約6.2eV)の範囲内で制御することができ、発光波長が約200nmから約365nmまでの紫外線発光を得ることができる。
なお素子基板15には、サファイア基板、窒化アルミニウム基板等が使用可能である。p電極10の素材としてNi/Au、n電極11には、Ti/Al/Ti/Au等が使用できる。またp電極10とn電極11の間の露出面は、短絡を防止するためにSiO2等の保護絶縁膜(図示せず)により被覆されていてもよい。
紫外線発光素子2の発光ピーク波長は200〜365nmの範囲で適宜設定でき、300nm以下であることが好ましい。発光ピーク波長が300nm以下であることにより殺菌効果が発揮され易くなるため、殺菌用の発光装置に紫外線発光素子2を用いることができる。発光ピーク波長は、より好ましくは280nm以下である。
(2)配線基材
配線基材は、表面に電極配線が形成された基材であり、パッケージと称されることがある。該パッケージは、表面実装型、チップオンボード型のいずれでもよく、電子素子を実装する面にバンプが形成されていることが好ましい。配線基材の基材には、窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al2O3)等のセラミックスが使用できる。
配線基材は、表面に電極配線が形成された基材であり、パッケージと称されることがある。該パッケージは、表面実装型、チップオンボード型のいずれでもよく、電子素子を実装する面にバンプが形成されていることが好ましい。配線基材の基材には、窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al2O3)等のセラミックスが使用できる。
図2は表面実装型パッケージに図1の紫外線発光素子を実装した状態を示す概略断面図である。図2の紫外線発光素子実装パッケージ6は、基材4上の図示しない配線に、金属製のバンプ5を介して、紫外線発光素子2のp電極10、n電極11とがそれぞれ電気接続できるように固定されている。なお上述した様に、本発明には、チップオンボード型のパッケージも使用可能であり、図示例に限定されない。
(3)樹脂組成物
前記樹脂組成物は結晶性フッ素樹脂を含み、前記結晶性フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン由来の構成単位T、ヘキサフルオロプロピレン由来の構成単位H、及びフッ化ビニリデン由来の構成単位Vを含むテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体(THV)であり、構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比が0.50以下である。以下、構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比が0.50以下であるTHVを「本発明で用いられるTHV」ということがある。THVは、基材や電子素子に対する密着性が特に優れている。
前記樹脂組成物は結晶性フッ素樹脂を含み、前記結晶性フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン由来の構成単位T、ヘキサフルオロプロピレン由来の構成単位H、及びフッ化ビニリデン由来の構成単位Vを含むテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体(THV)であり、構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比が0.50以下である。以下、構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比が0.50以下であるTHVを「本発明で用いられるTHV」ということがある。THVは、基材や電子素子に対する密着性が特に優れている。
本発明で用いられるTHVとしては、構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比(T)が0.25以上であり、構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Vのモル比(V)が0.60以下である樹脂が好ましい。
構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比(T)は0.25以上であることが好ましい。これにより密着性が向上する傾向となる。そのため構成単位Tのモル比(T)の下限は、より好ましくは0.28以上、更に好ましくは0.30以上である。一方、構成単位Tのモル比(T)の上限は、透明性、密着性、気泡が発生しにくいという観点から0.50以下であり、好ましくは0.40以下である。
構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Vのモル比(V)は0.60以下であることが好ましい。これにより密着性が向上する傾向となる。そのため構成単位Vのモル比(V)の上限は、好ましくは0.58以下、より好ましくは0.56以下である。一方、構成単位Vのモル比(V)の下限は、好ましくは0.20以上であり、より好ましくは0.30以上、更に好ましくは0.40以上、更により好ましくは0.50以上である。
構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Hのモル比(H)は0.05以上、0.50以下であることが好ましい。構成単位Hのモル比(H)の下限は溶解性の観点から、より好ましくは0.07以上、更に好ましくは0.09以上である。一方、構成単位Hのモル比(H)の上限は、耐熱性の観点からより好ましくは0.40以下、更に好ましくは0.30以下、更により好ましくは0.20以下であり、特に好ましくは0.12以下である。
モル比(V)のモル比(T)に対する比(モル比(V)/モル比(T))は、0.20以上、3.50以下であることが好ましい。モル比(V)/モル比(T)を上記範囲に制御することによって、密着性が向上する傾向となる。また、高温加熱時の樹脂の着色を防止できる。モル比(V)/モル比(T)の下限は、より好ましくは0.50以上、更に好ましくは0.80以上、更により好ましくは1.00以上、特に好ましくは1.30以上である。一方、モル比(V)/モル比(T)の上限は、より好ましくは3.00以下、更に好ましくは2.50以下、更により好ましくは2.00以下である。
モル比(H)のモル比(T)に対する比(モル比(H)/モル比(T))は、0.10以上、0.80以下であることが好ましい。モル比(H)/モル比(T)を上記範囲に制御することにより、密着性が向上する傾向となる。モル比(H)/モル比(T)の下限は、より好ましくは0.20以上、更に好ましくは0.24以上、更により好ましくは0.28以上である。一方、モル比(H)/モル比(T)の上限は、より好ましくは0.60以下、更に好ましくは0.50以下、更により好ましくは0.40以下である。
本発明で用いられるTHVの各構成単位のモル比は、後記する実施例に記載のNMR測定により求めることができる。モル比の算出に当たっては、例えばEric B. Twum et al., “Multidimensional 19F NMR Analyses of Terpolymers from Vinylidene Fluoride (VDF)-Hexafluoropropylene (HFP)-Tetrafluoroethylene (TFE)”, Macromolecules、2015年、48巻、11号、p.3563-3576を参照することができる。
本発明で用いられるTHVは、一部の炭素原子に炭素及びフッ素以外の原子が結合していることが好ましく、C−H結合を含むことがより好ましい。また、本発明で用いられるTHVは、テトラフルオロエチレン由来の構成単位T、ヘキサフルオロプロピレン由来の構成単位H、及びフッ化ビニリデン由来の構成単位Vを含むものであるが、構成単位T、構成単位H、及び構成単位V以外の他の構成単位を含んでいてもよい。他の構成単位としては、例えばエチレン由来の構成単位、パーフルオロアルキルビニルエーテル由来の構成単位、クロロトリフルオロエチレン由来の構成単位等が挙げられる。
本発明で用いられるTHVの全構成単位に対する構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計モル比は、好ましくは0.70以上、より好ましくは0.80以上、更に好ましくは0.90以上、特に好ましくは0.95以上、最も好ましくは1である。即ち本発明で用いられるTHVの全構成単位が構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vからなる(変性されていないTHVである)ことが最も好ましい。これにより耐熱変形性を向上し易くすることができる。
本発明で用いられるTHVの重量平均分子量は50,000以上、1,000,000以下であることが好ましい。重量平均分子量を50,000以上とすることにより融解時の粘度を高くすることができるため、LED点灯時の封止樹脂の形状変化を抑制することができる。本発明で用いられるTHVの重量平均分子量の下限は、より好ましくは100,000以上、更に好ましくは200,000以上、更により好ましくは250,000以上、特に好ましくは300,000以上である。一方、本発明で用いられるTHVの重量平均分子量を1,000,000以下とすることにより溶解性が良くなる。本発明で用いられるTHVの重量平均分子量の上限は、より好ましくは800,000以下、更に好ましくは500,000以下、更により好ましくは450,000以下、特に好ましくは400,000以下である。なお、重量平均分子量は標準ポリスチレン換算値である。
本発明で用いられるTHVは、ランダム共重合体またはブロック共重合体のいずれであってもよいが、ランダム共重合体であることが好ましい。これにより、構成単位Tや構成単位Vの結晶化度を抑制することができ、透明性を確保しやすい。
本発明で用いられるTHVの屈折率は、好ましくは1.34超、より好ましくは1.35以上、更に好ましくは1.36以上である。これにより、後述する紫外線発光素子と封止部の屈折率の差を小さくすることができ、紫外線発光素子と封止部との界面における全反射を低減して、光取出し効率を向上させることができる。なお光取出し効率とは、紫外線発光素子で発生した光が紫外線発光素子の外部に取り出される効率のことである。一方、本発明で用いられるTHVの屈折率の上限は、例えば1.45以下、好ましくは1.40以下であってもよい。屈折率は、カタログ値や一般的な物性表に記載の数値を使用しても良いし、市販のアッベ屈折率計又はエリプソメーターなどにより測定することができる。
前記樹脂組成物に含まれる樹脂の総質量(固形分)100質量部に対する構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比が0.50以下であるTHVの含有量は、50質量%以上であることが好ましく、75質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましく、99質量%以上であることが特に好ましく、100質量%であることが最も好ましい。すなわち、本発明で用いられる樹脂組成物に含まれる樹脂は、構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比が0.50以下であるTHVのみからなることが最も好ましい。
本発明で用いられるTHVは、融点が90℃以上、278℃以下であることが好ましい。融点が90℃以上であることにより、電子素子の発熱による封止部材の溶融を防止できる。本発明で用いられるTHVの融点の下限は、より好ましくは100℃以上、更に好ましくは110℃以上、更により好ましくは115℃以上である。一方、融点が278℃以下であることにより、本発明で用いられるTHVの加熱溶融による電子素子の封止を容易にできる。また加熱溶融で封止するときのバンプの溶融を防止できる。本発明で用いられるTHVの融点の上限は、より好ましくは200℃以下、更に好ましくは170℃以下、更により好ましくは150℃以下、特に好ましくは130℃以下である。本発明で用いられるTHVの融点はカタログ値を用いても良く、また例えば示差走査熱量計(DSC、株式会社日立ハイテクサイエンス製)を用いて、昇温速度10℃/分で−50℃から200℃の温度まで変化させ、これにより得られる融解曲線から融解ピーク温度(Tm)を測定することにより求めることができる。また、本発明で用いられるTHVは、室温で固体であり、封止後の表面にタック性が無く、硬度も十分であり、さらには融点以上への加熱により適度な流動性を発現できることから、単層であっても電子素子を封止することができる。
前記樹脂組成物は実質的に揮発成分を含まない。樹脂組成物中に含まれる揮発成分が5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは3質量%以下であり、さらに好ましくは1質量%以下である。
揮発成分の含有率は、熱分析により測定出来る。樹脂組成物中に含まれる揮発成分の含有率は、示差熱熱重量同時測定装置等を用いて測定することができ、樹脂組成物を昇温して、30℃時点での樹脂組成物の質量と300℃時点での樹脂組成物との質量を測定し、30℃時点での樹脂組成物の質量と300℃時点での樹脂組成物との質量差を30℃時点での樹脂組成物の質量で除することにより求めることができる。また、揮発成分として、水、溶媒等が挙げられるが、揮発成分を特定したい場合には、ガス質量分析機を併用して当該揮発成分を分析すればよい。
本発明の電子部品では、実質的にフィラーを含まない樹脂組成物を用いることにより、配線基材に取り付けられた電子素子を覆う樹脂組成物の厚み(以下、単に「樹脂組成物の厚み」という)を厚くすることができる。フィラーを実質的に含まないことから、フィラーを含む場合と比べて透明性を維持することができ、レンズの集光性を高めることができる。また、樹脂組成物の厚みが厚くなると、ガスバリア性や外部からの力学的な衝撃に対する電子素子の保護性能が向上する。ここで、実質的にフィラーを含まないとは、樹脂組成物中に含まれるフィラー濃度が、5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下、さらに好ましくは0質量%である。
本発明の樹脂組成物は、透明性に優れ、特に紫外域の透過率が高いことが好ましい。例えば、厚み1.5mmの樹脂組成物における波長265nmの光の透過率は60%以上であることが好ましく、より好ましくは65%以上である。封止後の樹脂組成物についても、封止された厚みでの透過率が上記範囲であることが好ましい。
一方で、樹脂組成物は、必要に応じて、フィラーを含有していてもよい。フィラーによって結晶性フッ素樹脂の熱分解を防止できる。フィラーとしては、例えば、金属、金属フッ化物、金属酸化物、金属リン酸塩、金属炭酸塩、金属スルホン酸塩、金属硝酸塩、金属窒化物、窒化ホウ素等の無機フィラーが挙げられる。フィラーは、1種で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。好ましいフィラーは、金属フッ化物である。金属フッ化物は、結晶性フッ素樹脂との屈折率差が小さく、発光素子を封止する際に、光の取り出し効率を高めることができる。
金属フッ化物としては、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化ナトリウム、氷晶石等が挙げられ、フッ化マグネシウムが好ましい。これら金属フッ化物は1種で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
無機フィラーの粒径は500μm以下であることが好ましい。無機フィラーが300μm以下であることにより結晶性フッ素樹脂の温度上昇に伴う熱分解を低減することができる。一方、無機フィラーの粒径は0.5μm以上であることが好ましい。無機フィラーの粒径を0.5μm以上とすることにより結晶性フッ素樹脂と無機フィラー間での光の散乱を抑えることができ、結晶性フッ素樹脂の透明性が優れる。この無機フィラーの粒径とは、レーザー回析法による体積累積頻度50%の粒径D50である。
結晶性フッ素樹脂と無機フィラーとの屈折率の差は、0.05以下であることが好ましい。このように屈折率の差を低減することにより、無機フィラーの表面(組成物中における、無機フィラーの表面と結晶性フッ素樹脂との界面)での光の散乱を抑制できるため、光取出し効率を向上することができる。結晶性フッ素樹脂と無機フィラーとの屈折率の差は、より好ましくは0.04以下、更に好ましくは0.03以下である。一方、結晶性フッ素樹脂と無機フィラーとの屈折率の差の下限は特に限定されないが例えば0.001以上であってもよい。無機フィラーの屈折率は、カタログ値や一般的な物性表に記載の数値を使用しても良いし、アッベ屈折率計、エリプソメーターなどにより測定することができる。
樹脂組成物がフィラーを含有する場合、結晶性フッ素樹脂及びフィラーの合計100質量部に対するフィラーの量は1質量部以上、60質量部以下であることが好ましい。フィラーの量が1質量部以上であることにより、結晶性フッ素樹脂の熱分解を防止し易くできる。フィラー量の下限は、より好ましくは10質量部以上、更に好ましくは15質量部以上である。一方、フィラーの量が60質量部以下であることにより、結晶性フッ素樹脂の密着性が発揮され易くなる。フィラーの量の上限は、より好ましくは50質量部以下、更に好ましくは45質量部以下である。
フィラーを含有する樹脂組成物は、結晶性フッ素樹脂とフィラーを混合することで調製することができる。調製方法としては、溶融状態の結晶性フッ素樹脂とフィラーを混合して冷却する方法、結晶性フッ素樹脂を溶解又は分散する溶媒の存在下で無機フィラーと混合する方法、前記溶媒存在下での混合後、溶媒を、ろ過、濃縮などによって除去する方法等が挙げられる。
溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、グリコールエーテルに酢酸基を付加したグリコールエステル等のエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ブチルエーテル、グリコールエーテル、テロラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジブチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;N−メチル−2−ピロリドンなどのラクタム系溶媒;等が挙げられる。このうちエステル系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒が好ましく、エステル系溶媒がより好ましい。これら有機溶媒は1種で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
混合に溶媒を用いる場合、結晶性フッ素樹脂100質量部に対する溶媒の量は、好ましくは100質量部以上、5000質量部以下である。100質量部以上であることにより結晶性フッ素樹脂を溶解又は分散し易くすることができる。溶媒の量は、より好ましくは200質量部以上、更に好ましくは400質量部以上、更により好ましくは600質量部以上である。一方、5000質量部以下であることにより、紫外線発光装置を封止するに当たっての塗布回数を減らすことができる。溶媒の量は、より好ましくは2000質量部以下、更に好ましくは1200部質量以下、更により好ましくは1000質量部以下である。
混合に溶媒を用いた場合は、混合後に溶媒を除去する。溶媒を除去する方法は特に限定されないが、熱をかける方法、減圧にする方法、及びそれらを組み合わせた方法が好ましい。除去後の溶媒の残存量は、樹脂組成物に対して、5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下、更に好ましくは0.5質量%以下、更により好ましくは0.1質量%以下である。
本発明で用いられる樹脂組成物は構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比が0.50以下であるTHVの他に、他のフッ素樹脂、添加剤等を含有していてもよい。
他のフッ素樹脂として、好ましくはTHV以外の結晶性フッ素樹脂が挙げられ、具体的には、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、クロロトリフルオロエチレン重合体(PCTFE)等が挙げられる。これら他のフッ素樹脂は、1種で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本明細書で「フッ素樹脂」とは、フッ素を含むオレフィンの重合体又はその変性物を意味し、前記変性物には、例えば、主鎖末端に−OHや−COOHなどの極性基が結合するものが含まれる。また、結晶性フッ素樹脂としては、−SO3H基などの極性基を側鎖に有さない結晶性フッ素樹脂であることが電子部品の性能維持の観点から好ましい。
なお、本発明で用いられる結晶性フッ素樹脂は室温(約25℃)で結晶性である。フッ素樹脂が結晶性であるか非晶性であるかについては、例えばX線回折測定を行うことで判断することができる。
THV100質量部に対する前記他のフッ素樹脂の量は、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは2質量部以下、特に好ましくは1質量部以下、最も好ましくは0質量部である。即ち、本発明の樹脂組成物に含まれるフッ素樹脂は、THVからなることが最も好ましい。これにより樹脂間の屈折率差が低減されて光取出し効率を向上することができる。
樹脂組成物(固形分)の総質量に対する全フッ素樹脂(THVと前記他のフッ素樹脂の合計)の合計含量は90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましく、97質量%以上であることが更により好ましく、99質量%以上であることが特に好ましい。
樹脂組成物(固形分)の総質量に対する全フッ素樹脂(THVと前記他のフッ素樹脂の合計)、及び無機フィラーの合計含量は90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましく、97質量%以上であることが更により好ましく、99質量%以上であることが特に好ましい。これにより、フッ素樹脂の密着性と無機フィラーの熱伝導性が発揮され易くなる。
(4)封止
本発明では、上述したように、配線基材(パッケージともいう)に取り付けられた電子素子の上方に前記樹脂組成物を設置し、その後、樹脂組成物を融点以上に加熱することにより、前記電子素子を前記樹脂組成物で覆って電子素子を封止する。樹脂組成物による封止により、外部の酸素や水分から電子素子を遮断することができる。図4は、図2の紫外線発光素子2を封止して電子部品にした例を示す概略断面図であり、図3は図2の電子素子実装パッケージを封止して図4の電子部品を製造する封止工程の一例を示す概略断面図である。
本発明では、上述したように、配線基材(パッケージともいう)に取り付けられた電子素子の上方に前記樹脂組成物を設置し、その後、樹脂組成物を融点以上に加熱することにより、前記電子素子を前記樹脂組成物で覆って電子素子を封止する。樹脂組成物による封止により、外部の酸素や水分から電子素子を遮断することができる。図4は、図2の紫外線発光素子2を封止して電子部品にした例を示す概略断面図であり、図3は図2の電子素子実装パッケージを封止して図4の電子部品を製造する封止工程の一例を示す概略断面図である。
図4の電子部品1aでは、図2に示した紫外線発光素子実装パッケージ6の紫外線発光素子2の下面(電極10、11)から上面(素子基板15)までが樹脂組成物で被覆された封止部3aが形成されており、この電子部品1aは、上述した様に、図3で示す封止工程を経て製造される。
図3は、図2の電子素子実装パッケージの上面に樹脂シート3’を配置した状態を示す。樹脂シート3’は、上述した樹脂組成物を予めシート状に成形することによって製造される。樹脂シート3’の成形方法は公知の種々の成形方法を採用することができ、プレス成形法、押出成形法、射出成形法、ブロー成形法、コーティング法などの、溶融フッ素樹脂又は溶解フッ素樹脂を用いる成形方法が採用できる。得られた樹脂シート3’を、図3に示すように、紫外線発光素子2の上方に設置する。次に、樹脂シート3’を融点以上に加熱することにより、樹脂シート3’(樹脂組成物)が溶融し、自重により垂下する。そして垂下した樹脂組成物が紫外線発光素子2全体を覆い(封止部3aを形成し)、紫外線発光素子2を封止できる。最後に電子部品1aを冷却し、紫外線発光素子2全体を覆っている樹脂組成物を固化する。
なお、樹脂組成物による封止は、上述したように樹脂シートを利用することが好ましいものの、樹脂シートの使用は必須ではない。例えば、粉末状の樹脂組成物を電子素子の上面に散布してから樹脂組成物の融点以上に加熱することでも、同様に封止可能である。
シート状、粉末状等の樹脂組成物の加熱は、大気中などの酸素含有雰囲気下で行ってもよいが、窒素雰囲気中、アルゴン雰囲気中などの不活性ガス雰囲気下で行う方が好ましい。さらに樹脂組成物の加熱は、大気圧下で行ってもよいが、真空中などの減圧下で行うことも好ましい。減圧下で所定の樹脂組成物を加熱すると、封止後の樹脂組成物中に残存する気泡が低減されて透明性が向上する。
樹脂組成物(粉末、樹脂シートなど)の加熱温度は、樹脂組成物の融点+10℃以上が好ましく、融点+20℃以上がより好ましい。加熱温度の上限は、例えば、278℃以下であり、より好ましくは250℃以下であり、更により好ましくは200℃以下であり、特に好ましくは150℃以下である。
樹脂組成物(粉末、樹脂シートなど)の加熱時間は、10分間以上20時間以下であることが好ましく、30分間以上10時間以下であることがより好ましい。
実質的にフィラーを含まない樹脂組成物を用いることにより、樹脂組成物の厚みを0.5mm以上とすることができる。樹脂組成物の厚みは0.5mm以上であることが好ましく、より好ましくは0.7mm以上、さらに好ましくは0.8mm以上、特に好ましくは1.0mm以上である。ここでいう厚みとは、図4で示すように、電子素子が設置されているパッケージの底面から樹脂組成物の最大高さまでの距離(図4におけるT1)のことである。樹脂組成物の厚みは、例えば実施例に記載の通り、封止後の電子部品の側面投影像を光学顕微鏡で観察して求めることができる。樹脂組成物の厚みが0.5mm以上である場合、用いられる樹脂組成物は、結晶性フッ素樹脂を含み、かつ、実質的に揮発成分及びフィラーを含まないことがより好ましい。
紫外線発光素子を有する電子部品では、樹脂組成物が紫外線発光素子を封止している限り、封止部は種々の形状をとることができ、例えば、レンズ状、板状、円錐台状、円柱状、半球状、半楕円球状などの形状が挙げられるが、紫外線発光素子の上面をレンズ状として(紫外線発光素子の上面を凸状の曲面として)集光レンズとして使用することが好ましい。図4の電子部品1aは、樹脂組成物による封止部3a自体が上面に盛り上がって凸状の曲面を形成している例である。そのため、封止工程(図3)では、十分量の体積の樹脂シート3’又は樹脂粉末を用い、溶融時の表面張力で凸状の集光レンズが形成される様にしている。
また図6の電子部品1cは、封止部3bが板状になった例である。この電子部品1cは、バンク内の容積と略同等の体積の樹脂シート3’又は樹脂粉末を用いて溶融封止することで形成できる。図6の様に、封止部3bの上面が凸状の曲面を有さない場合、例えば、図5の電子部品1bの様に、封止部3bの上部に、凸状の曲面を有する集光レンズ部品7を積層してもよい。また図示しないが、チップオンボード型の配線基材に電子素子を実装し、かつ封止してもよい。
図4〜図6では、1つのパッケージにおいて紫外線発光素子全体を覆うように樹脂組成物を封止する例を挙げたが、例えば、複数個のパッケージを並べて設置し、複数個のパッケージを覆うように1枚の樹脂シートを配置し、図4での製造工程と同様に樹脂シートを融点以上に加熱して溶融することにより、複数個の紫外線発光素子を同時に樹脂組成物で覆うことができる。その後、図4での製造工程と同様に樹脂組成物を冷却して固化する。この時点では各パッケージ同士は覆われた樹脂組成物によって連結された状態となっているが、パッケージ同士を連結している樹脂組成物をカッター等で切断することにより連結されているパッケージを分離することができる。
(5)放射線照射
結晶性フッ素樹脂を含む樹脂組成物で封止すると、封止後の耐熱変形性が不十分な場合がある。それゆえ、樹脂組成物で封止した後は、該樹脂組成物に放射線を照射することが好ましい。結晶性フッ素樹脂を含む樹脂組成物に放射線を照射すると、樹脂組成物表面(封止部表面)を硬化することができ、電子素子からの発熱が大きくても封止部の熱変形を抑制できる。そのため、例えば、電子素子として発光素子を用いた場合、光の配向が変化することがなく、長期に亘って同等の光を取り出すことができる。
結晶性フッ素樹脂を含む樹脂組成物で封止すると、封止後の耐熱変形性が不十分な場合がある。それゆえ、樹脂組成物で封止した後は、該樹脂組成物に放射線を照射することが好ましい。結晶性フッ素樹脂を含む樹脂組成物に放射線を照射すると、樹脂組成物表面(封止部表面)を硬化することができ、電子素子からの発熱が大きくても封止部の熱変形を抑制できる。そのため、例えば、電子素子として発光素子を用いた場合、光の配向が変化することがなく、長期に亘って同等の光を取り出すことができる。
放射線としては、紫外線、X線、γ線、電子線、イオンビームなどが挙げられ、電子線が好ましい。電子線は硬化深さの制御に優れており、封止部全体の特性に悪影響を与えることなく、耐熱変形性を高めることが容易になる。
(6)集光レンズ
本発明の製造方法で製造された電子部品は、図4、図6の様に集光レンズを有していてもよく、集光レンズを有する場合、図6に示すように集光レンズ部品7を取り付けてもよい。集光レンズ部品7は、例えば、シリカガラス、ホウケイ酸ガラス等で構成されている。
本発明の製造方法で製造された電子部品は、図4、図6の様に集光レンズを有していてもよく、集光レンズを有する場合、図6に示すように集光レンズ部品7を取り付けてもよい。集光レンズ部品7は、例えば、シリカガラス、ホウケイ酸ガラス等で構成されている。
(7)電子部品
本発明の製造方法で製造された電子部品としては、発光素子を備えた電子部品が好ましく、紫外線発光素子を備えた電子部品がより好ましい。紫外線発光素子を備えた電子部品は、例えば、分析機器、光触媒装置、光治療装置、紙幣鑑定装置、空気/水殺菌浄化装置、UV樹脂硬化装置などに利用できる。
本発明の製造方法で製造された電子部品としては、発光素子を備えた電子部品が好ましく、紫外線発光素子を備えた電子部品がより好ましい。紫外線発光素子を備えた電子部品は、例えば、分析機器、光触媒装置、光治療装置、紙幣鑑定装置、空気/水殺菌浄化装置、UV樹脂硬化装置などに利用できる。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
(1)フッ素樹脂の組成
以下の実施例1〜6、及び比較例2、3では、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体(THV)を用いた。THVにおけるテトラフルオロエチレン由来の構成単位T、ヘキサフルオロプロピレン由来の構成単位H、及びフッ化ビニリデン由来の構成単位V、それぞれのモル比を以下のNMR測定によって求めた。
測定装置:JEOL ECZ−400
試料:約60mg/0.8ml ACT−d6
IS:4−クロロベンゾドリフルオリド 0.01mL
測定モード:1H、19F
緩和時間:1H 30秒、19F 20秒
構成単位Hのユニット数:19F−NMRにおけるCF3の積分比を3で除して算出(CF3積分比/3)
構成単位Vのユニット数:1H−NMRにおけるCH2の積分比を2で除して算出(CH2積分比/2)
構成単位Tのユニット数:19F−NMRにおけるCF2の合計積分比より、構成単位H由来のCF2と構成単位V由来のCF2を差し引いたものを4で除して算出(CF2合計積分比−構成単位Vのユニット数×2−構成単位Hのユニット数×2)/4
実施例で使用した結晶性フッ素樹脂(商品名:ダイニオンTHV221AZ;3M社製、融点120℃)は、構成単位Tのモル比が0.35、構成単位Hのモル比が0.11、構成単位Vのモル比が0.54であった。また、比較例で使用した結晶性フッ素樹脂(商品名:ダイニオンTHV500GZ;3M社製、融点165℃)は、構成単位Tのモル比が0.55、構成単位Hのモル比が0.13、構成単位Vのモル比が0.33であった。
以下の実施例1〜6、及び比較例2、3では、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体(THV)を用いた。THVにおけるテトラフルオロエチレン由来の構成単位T、ヘキサフルオロプロピレン由来の構成単位H、及びフッ化ビニリデン由来の構成単位V、それぞれのモル比を以下のNMR測定によって求めた。
測定装置:JEOL ECZ−400
試料:約60mg/0.8ml ACT−d6
IS:4−クロロベンゾドリフルオリド 0.01mL
測定モード:1H、19F
緩和時間:1H 30秒、19F 20秒
構成単位Hのユニット数:19F−NMRにおけるCF3の積分比を3で除して算出(CF3積分比/3)
構成単位Vのユニット数:1H−NMRにおけるCH2の積分比を2で除して算出(CH2積分比/2)
構成単位Tのユニット数:19F−NMRにおけるCF2の合計積分比より、構成単位H由来のCF2と構成単位V由来のCF2を差し引いたものを4で除して算出(CF2合計積分比−構成単位Vのユニット数×2−構成単位Hのユニット数×2)/4
実施例で使用した結晶性フッ素樹脂(商品名:ダイニオンTHV221AZ;3M社製、融点120℃)は、構成単位Tのモル比が0.35、構成単位Hのモル比が0.11、構成単位Vのモル比が0.54であった。また、比較例で使用した結晶性フッ素樹脂(商品名:ダイニオンTHV500GZ;3M社製、融点165℃)は、構成単位Tのモル比が0.55、構成単位Hのモル比が0.13、構成単位Vのモル比が0.33であった。
(2)X線回折測定
THV221AZ及びTHV500GZについてX線回折測定を行ったところ、THV221AZ及びTHV500GZは結晶性であった。
装置:MiniFlex600(株式会社リガク社製)
波長:CuKα
電圧:40kV
電流:15mA
測定範囲:2θ=3〜80°
測定温度:室温(約25℃)
THV221AZ及びTHV500GZについてX線回折測定を行ったところ、THV221AZ及びTHV500GZは結晶性であった。
装置:MiniFlex600(株式会社リガク社製)
波長:CuKα
電圧:40kV
電流:15mA
測定範囲:2θ=3〜80°
測定温度:室温(約25℃)
(3)樹脂組成物における揮発成分の含有率
サンプル(結晶性フッ素樹脂であるTHV221AZ及びTHV500GZ)を昇温して、30℃時点でのサンプルの質量と300℃時点でのサンプルとの質量を測定し、30℃時点でのサンプルの質量と300℃時点でのサンプルの質量との差を30℃時点でのサンプルの質量で除することによりサンプル中における揮発成分の割合を求めた。測定に用いた装置および測定条件は以下の通りである。THV221AZ中の揮発成分の割合は0.55質量%、THV500GZ中の揮発成分の割合は0.99質量%であった。
測定装置:TG/DTA6200(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)
測定雰囲気:大気
昇温範囲:30℃から500℃
昇温速度:10℃/分
サンプル(結晶性フッ素樹脂であるTHV221AZ及びTHV500GZ)を昇温して、30℃時点でのサンプルの質量と300℃時点でのサンプルとの質量を測定し、30℃時点でのサンプルの質量と300℃時点でのサンプルの質量との差を30℃時点でのサンプルの質量で除することによりサンプル中における揮発成分の割合を求めた。測定に用いた装置および測定条件は以下の通りである。THV221AZ中の揮発成分の割合は0.55質量%、THV500GZ中の揮発成分の割合は0.99質量%であった。
測定装置:TG/DTA6200(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)
測定雰囲気:大気
昇温範囲:30℃から500℃
昇温速度:10℃/分
(4)引張強度
同じサンプルを2つ用意し、各サンプルについて、島津製作所社製「小型卓上試験機EZ−L」を用い、ロードセル500N、引張速度5mm/分の条件で破断したときの強度を測定した。2回の測定結果の平均値をサンプルの引張強度とした。
同じサンプルを2つ用意し、各サンプルについて、島津製作所社製「小型卓上試験機EZ−L」を用い、ロードセル500N、引張速度5mm/分の条件で破断したときの強度を測定した。2回の測定結果の平均値をサンプルの引張強度とした。
実施例1
76×26mm(厚さ0.8〜1.0mm)のスライドガラス上の一端部に耐熱テープを用いて耐熱テープで囲まれた26×25mmの領域を作った。次に結晶性フッ素樹脂(商品名「THV221AZ」)を酢酸プロピルに溶解させ、9質量%の樹脂溶液を準備し、耐熱テープで囲まれた26×25mmの領域に上記樹脂溶液を200μl塗布した後、200℃で3時間乾燥を行った。続いて、樹脂の上に一端部が重なるようにスライドガラスを置き、100gの荷重をかけながら200℃で3時間加熱して融着を行いサンプルを作製した。ただし、上記領域上方のスライドガラスは、上方から見たときに上記領域上方のスライドガラスの他端部が上記領域下方のスライドガラスに重ならないように設置した。上記サンプルの引張強度は73.9Nであった。
76×26mm(厚さ0.8〜1.0mm)のスライドガラス上の一端部に耐熱テープを用いて耐熱テープで囲まれた26×25mmの領域を作った。次に結晶性フッ素樹脂(商品名「THV221AZ」)を酢酸プロピルに溶解させ、9質量%の樹脂溶液を準備し、耐熱テープで囲まれた26×25mmの領域に上記樹脂溶液を200μl塗布した後、200℃で3時間乾燥を行った。続いて、樹脂の上に一端部が重なるようにスライドガラスを置き、100gの荷重をかけながら200℃で3時間加熱して融着を行いサンプルを作製した。ただし、上記領域上方のスライドガラスは、上方から見たときに上記領域上方のスライドガラスの他端部が上記領域下方のスライドガラスに重ならないように設置した。上記サンプルの引張強度は73.9Nであった。
比較例1
THVに代えて非晶性フッ素樹脂であるサイトップ(商標;AGC社製、9質量%)を用いた以外は実施例1と同様にサンプルを作製した。上記サンプルの引張強度は14.3Nであった。
THVに代えて非晶性フッ素樹脂であるサイトップ(商標;AGC社製、9質量%)を用いた以外は実施例1と同様にサンプルを作製した。上記サンプルの引張強度は14.3Nであった。
実施例2
結晶性フッ素樹脂(商品名「THV221AZ」)3.5gを直径48mmのPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)製シャーレに入れ、温度200℃で3時間加熱することによりフッ素樹脂シートを作製し、カッターナイフで大きさ3.0×3.0mmの四角形のシートを切り出した。
LED用パッケージ(KD−LA9R48、京セラ社製)の上に前記シートを設置し、温度200℃で3時間加熱することによってフッ素樹脂を溶融し、パッケージ内をフッ素樹脂で充填(封止)することで、封止後の樹脂組成物の厚みが1.47mmであり、フィラーを含まない樹脂組成物で封止された電子部品を得た。樹脂組成物の厚みは以下の方法で算出した。封止後の電子部品を側面から光学顕微鏡(VHX−2000、株式会社キーエンス社製)で観察することにより、パッケージから外側に突出した樹脂組成物部分の長さ(図4におけるT2)を求め、図面からパッケージの側壁により隠れた部分の長さ(図4におけるT3(パッケージの深さ部分の厚み))を求め、両者を足し合わせた値を樹脂組成物の厚み(図4におけるT1)とした。
結晶性フッ素樹脂(商品名「THV221AZ」)3.5gを直径48mmのPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)製シャーレに入れ、温度200℃で3時間加熱することによりフッ素樹脂シートを作製し、カッターナイフで大きさ3.0×3.0mmの四角形のシートを切り出した。
LED用パッケージ(KD−LA9R48、京セラ社製)の上に前記シートを設置し、温度200℃で3時間加熱することによってフッ素樹脂を溶融し、パッケージ内をフッ素樹脂で充填(封止)することで、封止後の樹脂組成物の厚みが1.47mmであり、フィラーを含まない樹脂組成物で封止された電子部品を得た。樹脂組成物の厚みは以下の方法で算出した。封止後の電子部品を側面から光学顕微鏡(VHX−2000、株式会社キーエンス社製)で観察することにより、パッケージから外側に突出した樹脂組成物部分の長さ(図4におけるT2)を求め、図面からパッケージの側壁により隠れた部分の長さ(図4におけるT3(パッケージの深さ部分の厚み))を求め、両者を足し合わせた値を樹脂組成物の厚み(図4におけるT1)とした。
実施例3
実施例2に記載の電子部品を27個作製した。27個の電子部品において、封止後の樹脂組成物の平均厚みは1.5mmであった。作製した27個の電子部品について上方から光学顕微鏡(VHX−2000、株式会社キーエンス社製)により50倍の倍率で観察したところ、9個の電子部品において、気泡の発生が確認された。なお、光学顕微鏡での確認において、最大径が100μm以上の気泡がある場合に気泡が発生していると判断した。
実施例2に記載の電子部品を27個作製した。27個の電子部品において、封止後の樹脂組成物の平均厚みは1.5mmであった。作製した27個の電子部品について上方から光学顕微鏡(VHX−2000、株式会社キーエンス社製)により50倍の倍率で観察したところ、9個の電子部品において、気泡の発生が確認された。なお、光学顕微鏡での確認において、最大径が100μm以上の気泡がある場合に気泡が発生していると判断した。
比較例2
結晶性フッ素樹脂をTHV221AZからTHV500GZへと変更した以外は実施例3と同様に電子部品を27個作製した。封止後の樹脂組成物の平均厚みは1.7mmであった。27個の電子部品について、実施例3に記載の同様の方法により気泡の発生の有無を確認したところ、24個の電子部品において、気泡の発生が確認された。
結晶性フッ素樹脂をTHV221AZからTHV500GZへと変更した以外は実施例3と同様に電子部品を27個作製した。封止後の樹脂組成物の平均厚みは1.7mmであった。27個の電子部品について、実施例3に記載の同様の方法により気泡の発生の有無を確認したところ、24個の電子部品において、気泡の発生が確認された。
実施例4
結晶性フッ素樹脂(商品名「THV221AZ」)3.5gを直径48mmのPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)製シャーレに入れ、温度200℃で3時間加熱することによりフッ素樹脂シートを作製し、カッターナイフで大きさ10.5×10.5mmの四角形のシートを切り出した。
結晶性フッ素樹脂(商品名「THV221AZ」)3.5gを直径48mmのPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)製シャーレに入れ、温度200℃で3時間加熱することによりフッ素樹脂シートを作製し、カッターナイフで大きさ10.5×10.5mmの四角形のシートを切り出した。
3.5mm角の平板型LED用パッケージ(YCL−2X97ES、ヨコオ社製)を縦横3枚ずつ密着させて並べ(合計9枚)、その上に前記シートを設置し、温度200℃で3時間加熱することによって結晶性フッ素樹脂を溶融し、9枚のパッケージを全て結晶性フッ素樹脂で覆った(封止した)。さらに各パッケージ間の境界線に沿ってカッターで切断することで9個の電子部品を得た。樹脂組成物はフィラーを含んでおらず、中心の1個の電子部品における樹脂組成物の厚みを実施例2に記載の方法と同様の方法で算出したところ、樹脂組成物の厚みは1.38mmであった。
実施例5
結晶性フッ素樹脂(商品名「THV221AZ」)を金型を用いて熱プレスをすることにより、厚さ100μmのフッ素樹脂シートを作製し、カッターナイフで大きさ10×10mmの四角形のシートを切り出した。
20×75mm、厚さ100μmのポリイミドフィルム(アズワン社製、型番HJA−A4−100μm)の一端部に10×10mm、厚さ100μmの上記結晶性フッ素樹脂THV221AZフィルムを設置した。次にポリイミドフィルムの上に一端部が重なるようにポリイミドフィルムを置き、100gの荷重をかけながら200℃で1時間加熱して融着を行いサンプルを作製した。ただし、上記領域上方のポリイミドフィルムは、上方から見たときに上記領域上方のポリイミドフィルムの他端部が上記領域下方のポリイミドフィルムに重ならないように設置した。上記サンプルは引張強度が200Nを超えても破断しなかった。
結晶性フッ素樹脂(商品名「THV221AZ」)を金型を用いて熱プレスをすることにより、厚さ100μmのフッ素樹脂シートを作製し、カッターナイフで大きさ10×10mmの四角形のシートを切り出した。
20×75mm、厚さ100μmのポリイミドフィルム(アズワン社製、型番HJA−A4−100μm)の一端部に10×10mm、厚さ100μmの上記結晶性フッ素樹脂THV221AZフィルムを設置した。次にポリイミドフィルムの上に一端部が重なるようにポリイミドフィルムを置き、100gの荷重をかけながら200℃で1時間加熱して融着を行いサンプルを作製した。ただし、上記領域上方のポリイミドフィルムは、上方から見たときに上記領域上方のポリイミドフィルムの他端部が上記領域下方のポリイミドフィルムに重ならないように設置した。上記サンプルは引張強度が200Nを超えても破断しなかった。
比較例3
結晶性フッ素樹脂をTHV221AZからTHV500GZへと変更した以外は実施例5と同様にサンプルを作製した。上記サンプルの引張強度は113.5Nであった。比較例3の引張試験では、ポリイミドフィルムとポリイミドフィルムとの界面が剥離して破断した。
結晶性フッ素樹脂をTHV221AZからTHV500GZへと変更した以外は実施例5と同様にサンプルを作製した。上記サンプルの引張強度は113.5Nであった。比較例3の引張試験では、ポリイミドフィルムとポリイミドフィルムとの界面が剥離して破断した。
実施例6
[フィラーの作製]
ピアーオプティックス社製のMgF2粉末(品番:MFGR3−6を粉砕し、60メッシュの篩を通過したもの、D50=218μm、589nmにおける屈折率1.38)を、以下の条件にてボールミルで粉砕することにより粒度を調節した。
<粉砕条件>
粉砕装置:ボールミルANZ−51S(日陶科学製)
容器:250mlアイボーイ(アズワン社製 品番5−002−03)
メディア:400g ジルコニアボール 10mmφ(アズワン社製 品番:5−4060−14)
MgF2粉末:100g
溶媒:イソプロピルアルコール(IPA、ナカライテクス社製) 100g
回転数:58rpm
粉砕時間:4時間
[MgF2粉末(フィラー)の粒度分布測定]
MgF2粉末(フィラー)の粒度分布測定は、下記条件のレーザー回折法により、各調製済のMgF2フィラーの粒度の積算分布曲線を得て、体積累積頻度50%における粒径である粒径D50を求める方法で行った。MgF2粉末(フィラー)の粒径D50は112μmであった。
測定装置:LS230(ベックマン・コールター株式会社製)
分散溶媒:イオン交換水+中性洗剤
分散方法:スターラー撹拌+超音波照射 3分
屈折率(MgF2):1.40−0.20i
<樹脂溶液(THV221AZ溶液)の作製>
ウォーターバスに置いたセパラブルフラスコに、酢酸ブチル(富士フイルム和光純薬社製)160gを測り入れ、攪拌しながら、ウォーターバスを85℃まで昇温した。攪拌しながら、THV221AZ(3M社製、エリプソメーターで測定した波長589nmの光に対する屈折率:1.36、融点:115℃、重量平均分子量:384,000)を少しずつ40g加えて溶解させ、樹脂溶液を作製した。得られた溶液を120℃、3時間加熱し、残分から固形分濃度を求めたところ19.5質量%であった。
<樹脂−フィラーコンポジットのペレットの作製>
上記で作製した19.5質量%の濃度の樹脂溶液を35g、250mlのディスポカップに入れ、そこにフィラーとして粒径D50が112μmである上記MgF2粉末を2.76g添加した。フィラーの濃度は、樹脂の密度を1.95g/cm3、MgF2粉末の密度を3.15g/cm3として計算すると、20体積%である。この溶液を、あわとり練太郎ARV−310を用いて、回転数2000rpmで2分間混合する操作を3回実施して、溶液とフィラーとを混合し、続いて貧溶媒であるイソプロピルアルコール(IPA、ナカライテクス社製)70gを入れてフィラーを含有したフッ素樹脂を析出させた。析出した樹脂をスクリュー管から取り出し、乾燥機で乾燥させて樹脂組成物の固化物を得た。得られた試料を、ハサミを用いて、2mm角程度のサイズに切り、ペレットとした。
<樹脂−フィラーコンポジット体のシートの作製>
上記で得たペレットを金型を用いて200℃で熱プレスをすることにより、厚さ1.5mm、50mm角のシートを作製し、カッターナイフで大きさ10×10mmの四角形のシートを切り出した。
3.5mm角の平板型LED用パッケージ(YCL−2X97ES、ヨコオ社製)を縦横2枚ずつ密着させて並べ(合計4枚)、その上に前記シートを設置し、温度200℃で3時間加熱することによってフィラーを含有した結晶性フッ素樹脂を溶融し、4枚のパッケージを全て結晶性フッ素樹脂で覆った(封止した)。さらに各パッケージの境界線に沿ってカッターで切断することで4個の電子部品を得た。そのうち1個の電子部品における樹脂組成物の厚みを実施例2に記載の方法と同様の方法で算出したところ、樹脂組成物の厚みは1.42mmであった。
<シートの透過率の測定>
フィラーを含有しないTHV221AZからなる、厚さ1.5mm、50mm角のシートを熱プレスにより作製し、複数の波長における透過率を下記の条件で測定した。また上記で作製したフィラー入りの樹脂シートの透過率も同様に測定した。
透過率の測定条件
装置:島津製作所社製UV−3600
アタッチメント:積分球 ISR−3100
バックグラウンド測定:大気
測定結果を表1に示す。なお、フィラーを含有しないTHV500GZからなる、厚さ1.5mm、50mm角のシートを熱プレスにより作製し、上記の条件で波長265nmにおける透過率を測定したところ、55.0%であった。
[フィラーの作製]
ピアーオプティックス社製のMgF2粉末(品番:MFGR3−6を粉砕し、60メッシュの篩を通過したもの、D50=218μm、589nmにおける屈折率1.38)を、以下の条件にてボールミルで粉砕することにより粒度を調節した。
<粉砕条件>
粉砕装置:ボールミルANZ−51S(日陶科学製)
容器:250mlアイボーイ(アズワン社製 品番5−002−03)
メディア:400g ジルコニアボール 10mmφ(アズワン社製 品番:5−4060−14)
MgF2粉末:100g
溶媒:イソプロピルアルコール(IPA、ナカライテクス社製) 100g
回転数:58rpm
粉砕時間:4時間
[MgF2粉末(フィラー)の粒度分布測定]
MgF2粉末(フィラー)の粒度分布測定は、下記条件のレーザー回折法により、各調製済のMgF2フィラーの粒度の積算分布曲線を得て、体積累積頻度50%における粒径である粒径D50を求める方法で行った。MgF2粉末(フィラー)の粒径D50は112μmであった。
測定装置:LS230(ベックマン・コールター株式会社製)
分散溶媒:イオン交換水+中性洗剤
分散方法:スターラー撹拌+超音波照射 3分
屈折率(MgF2):1.40−0.20i
<樹脂溶液(THV221AZ溶液)の作製>
ウォーターバスに置いたセパラブルフラスコに、酢酸ブチル(富士フイルム和光純薬社製)160gを測り入れ、攪拌しながら、ウォーターバスを85℃まで昇温した。攪拌しながら、THV221AZ(3M社製、エリプソメーターで測定した波長589nmの光に対する屈折率:1.36、融点:115℃、重量平均分子量:384,000)を少しずつ40g加えて溶解させ、樹脂溶液を作製した。得られた溶液を120℃、3時間加熱し、残分から固形分濃度を求めたところ19.5質量%であった。
<樹脂−フィラーコンポジットのペレットの作製>
上記で作製した19.5質量%の濃度の樹脂溶液を35g、250mlのディスポカップに入れ、そこにフィラーとして粒径D50が112μmである上記MgF2粉末を2.76g添加した。フィラーの濃度は、樹脂の密度を1.95g/cm3、MgF2粉末の密度を3.15g/cm3として計算すると、20体積%である。この溶液を、あわとり練太郎ARV−310を用いて、回転数2000rpmで2分間混合する操作を3回実施して、溶液とフィラーとを混合し、続いて貧溶媒であるイソプロピルアルコール(IPA、ナカライテクス社製)70gを入れてフィラーを含有したフッ素樹脂を析出させた。析出した樹脂をスクリュー管から取り出し、乾燥機で乾燥させて樹脂組成物の固化物を得た。得られた試料を、ハサミを用いて、2mm角程度のサイズに切り、ペレットとした。
<樹脂−フィラーコンポジット体のシートの作製>
上記で得たペレットを金型を用いて200℃で熱プレスをすることにより、厚さ1.5mm、50mm角のシートを作製し、カッターナイフで大きさ10×10mmの四角形のシートを切り出した。
3.5mm角の平板型LED用パッケージ(YCL−2X97ES、ヨコオ社製)を縦横2枚ずつ密着させて並べ(合計4枚)、その上に前記シートを設置し、温度200℃で3時間加熱することによってフィラーを含有した結晶性フッ素樹脂を溶融し、4枚のパッケージを全て結晶性フッ素樹脂で覆った(封止した)。さらに各パッケージの境界線に沿ってカッターで切断することで4個の電子部品を得た。そのうち1個の電子部品における樹脂組成物の厚みを実施例2に記載の方法と同様の方法で算出したところ、樹脂組成物の厚みは1.42mmであった。
<シートの透過率の測定>
フィラーを含有しないTHV221AZからなる、厚さ1.5mm、50mm角のシートを熱プレスにより作製し、複数の波長における透過率を下記の条件で測定した。また上記で作製したフィラー入りの樹脂シートの透過率も同様に測定した。
透過率の測定条件
装置:島津製作所社製UV−3600
アタッチメント:積分球 ISR−3100
バックグラウンド測定:大気
測定結果を表1に示す。なお、フィラーを含有しないTHV500GZからなる、厚さ1.5mm、50mm角のシートを熱プレスにより作製し、上記の条件で波長265nmにおける透過率を測定したところ、55.0%であった。
1a、1b、1c 電子部品
2 紫外線発光素子
3a、3b 樹脂組成物
T1 樹脂組成物の厚み
T2 パッケージから外側に突出した樹脂組成物部分の長さ
T3 パッケージの深さ部分の長さ
2 紫外線発光素子
3a、3b 樹脂組成物
T1 樹脂組成物の厚み
T2 パッケージから外側に突出した樹脂組成物部分の長さ
T3 パッケージの深さ部分の長さ
Claims (5)
- 配線基材に取り付けられた電子素子の上方に樹脂組成物を設置する工程と、
前記樹脂組成物を融点以上に加熱することにより、前記電子素子を前記樹脂組成物で覆う工程とを有する電子部品の製造方法であって、
前記樹脂組成物は、結晶性フッ素樹脂を含み、かつ、実質的に揮発成分を含まず、
前記結晶性フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン由来の構成単位T、ヘキサフルオロプロピレン由来の構成単位H、及びフッ化ビニリデン由来の構成単位Vを含むテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体であり、構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比が0.50以下である
ことを特徴とする電子部品の製造方法。 - 前記結晶性フッ素樹脂の融点は278℃以下である請求項1に記載の製造方法。
- 前記結晶性フッ素樹脂は、一部の炭素原子に炭素及びフッ素以外の原子が結合している請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記電子素子がLEDである請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 配線基材に取り付けられた電子素子が樹脂組成物で覆われた電子部品であり、
前記樹脂組成物は、結晶性フッ素樹脂を含み、かつ、実質的に揮発成分及びフィラーを含まず、前記結晶性フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン由来の構成単位T、ヘキサフルオロプロピレン由来の構成単位H、及びフッ化ビニリデン由来の構成単位Vを含むテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体であり、構成単位T、構成単位H、及び構成単位Vの合計に対する構成単位Tのモル比が0.50以下であり、前記樹脂組成物の厚みが0.5mm以上である電子部品。
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WO1996024625A2 (en) * | 1995-02-06 | 1996-08-15 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Amorphous copolymers of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene |
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