JP3397212B2 - エレクトロニクス素子封止体 - Google Patents

エレクトロニクス素子封止体

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロニクス素子
封止体に関し、さらに詳しくは充填材添加熱可塑性ノル
ボルネン系樹脂組成物から成る封止部を有するエレクト
ロニクス素子封止体に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ素子、ＬＳＩ素子、発光ダイオード
素子等のエレクトロニクス素子封止体の製造において、
従来、素子をエポキシ樹脂で封止していた。しかし、エ
ポキシ樹脂は熱硬化性樹脂であるため、架橋による硬化
に時間がかかり、製造時間が長くなるという問題があっ
た。
【０００３】近時、エレクトロニクス素子を金型中に固
定し、金型内に熱可塑性ノルボルネン系樹脂を射出して
成形したエレクトロニクス素子封止体が知られている
（特開平２−３１４５１号公報、特開平４−２０２２１
８号公報、特開平４−２４８８６４号公報等）。この封
止体は短時間で成形でき、ヒートサイクル特性、長期信
頼性、封止材によるリード線の封止性に優れており、ま
た、発光ダイオード素子やＣＣＤ等を封止する場合など
でも光透過性に優れており、これらの点では好ましいも
のである。
【０００４】しかし、この封止体は、ある程度の耐熱性
を有するものの、ハンダづけの作業において、リード線
が加熱され、それと接している部分の熱可塑性ノルボル
ネン系樹脂が変形してしまうことがあり、封止が不完全
になることがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、封止部
のリード線延出部分を充填剤添加熱可塑性ノルボルネン
系樹脂組成物で形成することにより、ハンダづけの作業
においても封止が不完全となることがないことを見い出
し、本発明を完成するに到った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、エレクトロニクス素子本体部分を樹脂で封止した封
止部と封止部から外部に延在するリード線を有するエレ
クトロニクス素子封止体であって、少なくとも封止部の
リード線延出部分が充填材添加熱可塑性ノルボルネン系
樹脂組成物から形成されて成ることを特徴とするエレク
トロニクス素子封止体が提供される。
【０００７】（エレクトロニクス素子）本発明で用いる
エレクトロニクス素子は、発光ダイオード、ダイオー
ド、トランジスタやＩＣ素子、ＣＣＤ素子等の集積回路
をはじめとする電子部品の半導体チップ等に用いられる
ものなどをいう。エレクトロニクス素子は、機能する本
体部分と、本体部分に通電して機能させるためのリード
線を有し、本体部分をリード線に固定して成る。
【０００８】本発明においては、素子と封止材との密着
性を向上させるため、素子の封止される部分の表面に保
護層を形成しておくことが好ましい。保護層としては、
架橋樹脂層、またはゴム質重合体層が好ましい。
【０００９】架橋樹脂としては、架橋性組成物を硬化さ
せた熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂な
どの内、耐熱性に優れ、本発明で用いる熱可塑性ノルボ
ルネン系樹脂や架橋性熱可塑性樹脂組成物の成形温度で
溶融したり、変形しないものが好ましく、熱変形温度が
１８．６ｋｇ／ｃｍ2荷重で１００℃以上、特に１５０
℃以上、さらに２００℃以上のものが好ましい。
【００１０】熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、
キシレン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フラン樹
脂、アニリン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブタジエン
樹脂、メラミンフェノール樹脂、シリコン樹脂等が、光
硬化性樹脂としては、アクリル系のものが、電子線硬化
性樹脂としてはアクリル系のもの、エポキシ系のもの、
ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂などが例示され
る。特に光硬化性樹脂が硬化速度が早く、工程が効率化
できる点で好ましい。
【００１１】架橋樹脂の保護層を形成するには、素子の
封止部分の表面にディッピング、吹き付け、ハケ塗り等
の方法で、架橋性組成物を塗布し、または架橋性組成物
を溶媒に溶解して塗布し溶媒を揮発させ、それぞれに応
じた硬化処理を行って架橋させる。
【００１２】ゴム質重合体は、ガラス転移温度が４０℃
以下のものである。ブロック今日重合したゴム質重合体
などで、ガラス転移温度が２点以上ある場合は、最も低
いガラス転移温度が４０℃以下であれば、本発明におい
ては、ゴム質重合体として用いることができる。
【００１３】ゴム質重合体としえは、エチレン・プロピ
レン共重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体等の
飽和ポリオレフィン系ゴム； エチレン・ジエン共重合
体、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、これらの
ハロゲン化物，水素添加物などのα−オレフィン・ジエ
ン共重合体系ゴム； イソプレンゴム、ブタジエンゴ
ム、これらのハロゲン化物、水素添加物等のジエン重合
体系ゴム； メチリシリコーンゴム、ビニル・メチルシ
リコーンゴム等のシリコーン件ゴム； フッ化ビニリデ
ンゴム、四フッ化エチレン・プロピレンゴムなどのフッ
素系ゴム； スチレン・ブタジエン共重合体、スチレン
・イソプレン共重合体等のスチレン・ジエン共重合体ゴ
ム； ブチルゴム、そのハロゲン化物、水素添加物等の
ブチル系ゴム； クロロプレンゴム、そのハロゲン化
物、水素添加物等のクロロプレンゴム； エピクロルヒ
ドリンゴム等のエピクロルヒドリン系ゴム； ポリエー
テルウレタンゴム、ポリエステルウレタンゴム等のウレ
タン系ゴム； アクリロニトリル・ブタジエンゴム、そ
のハロゲン化物、水素添加物等のアクリロニトリル・ブ
タジエン系ゴム； カルボキシル化ニトリルゴム、これ
らのハロゲン化物、水素添加物等のカルボキシル化ニト
リル系ゴム； ノルボルネン系単量体・エチレン共重合
体ゴム、ノルボルネン系単量体開環重合体ゴム、これら
のハロゲン化物、水素添加物等のノルボルネン系ゴム；
アクリルゴム、エチレン・アクリルゴム等のアクリル
系ゴム； スチレン・ブタジエン・スチレン・ブロック
共重合体、スチレン・イソプレン・スチレン・ブロック
共重合体、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン
・ブロック共重合体、スチレン・イソプレン・ブタジエ
ン・スチレン・ブロック共重合体、スチレン・エチレン
・プロピレン・スチレン・ブロック共重合体、これらの
ハロゲン化物、水素添加物等のポリスチレン系熱可塑性
エラストマー； オレフィン樹脂とオレフィン・ジエン
共重合体のブレンド体、これらのハロゲン化物、水素添
加物等のポリオレフィン系熱可塑性エラストマー； ポ
リウレタン系熱可塑性エラストマー； ポリエステル系
熱可塑性エラストマー； ポリアミド系エラストマー；
等が例示される。
【００１４】ゴム質重合体の保護層を形成するには、素
子の封止部分の表面にディッピング、吹き付け、ハケ塗
り等の方法で、溶媒に溶解したゴム質重合体を塗布し溶
媒を揮発させるか、ゴム質重合体を溶融して塗布し冷却
する。
【００１５】なお、架橋樹脂の場合もゴム質重合体の場
合も、溶媒を用いて保護層を形成する場合は、溶媒は素
子を侵食したり、反応したりしないものを用いる。
【００１６】また、保護層の内、封止材に封止される部
分は、好ましくは０．０２ｍｍ以上、より好ましくは
０．０５ｍｍ以上、特に好ましくは０．０８ｍｍ以上の
厚さにする。保護層が薄すぎると、強度等の問題があっ
たり、水分などに対して充分に封止できなかったりする
場合がある。
【００１７】（熱可塑性ノルボルネン系樹脂）本発明で
用いる熱可塑性ノルボルネン系樹脂は、特開平３−１４
８８２号や特開平３−１２２１３７号、特開平４−６３
８０７号などで公知の樹脂であり、具体的には、ノルボ
ルネン系単量体の開環重合体、その水素添加物、ノルボ
ルネン系単量体の付加型重合体、ノルボルネン系単量体
とオレフィンの付加型重合体、これらの重合体の変性物
などが挙げられる。
【００１８】ノルボルネン系単量体も、上記公報や特開
平２−２２７４２４号、特開平２−２７６８４２号など
で公知の単量体であって、例えば、ノルボルネン、その
アルキル、アルキリデン、芳香族置換誘導体およびこれ
ら置換または非置換のオレフィンのハロゲン、水酸基、
エステル基、アルコキシ基、シアノ基、アミド基、イミ
ド基、シリル基等の極性基置換体、例えば、２−ノルボ
ルネン、５−メチル−２−ノルボルネン、５，５−ジメ
チル−２−ノルボルネン、５−エチル−２−ノルボルネ
ン、５−ブチル−２−ノルボルネン、５−エチリデン−
２−ノルボルネン、５−メトキシカルボニル−２−ノル
ボルネン、５−シアノ−２−ノルボルネン、５−メチル
−５−メトキシカルボニル−２−ノルボルネン、５−フ
ェニル−２−ノルボルネン、５−フェニル−５−メチル
−２−ノルボルネン等； シクロペンタジエンの多量
体、その上記と同様の誘導体や置換体、例えば、ジシク
ロペンタジエン、２，３−ジヒドロジシクロペンタジエ
ン、１，４：５，８−ジメタノ−１，２，３，４，４
ａ，５，８，８ａ−２，３−シクロペンタジエノナフタ
レン、６−メチル−１，４：５，８−ジメタノ−１，
４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタ
レン、６−エチル−１，４：５，８−ジメタノ−１，
４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタ
レン、１，４：５，１０：６，９−トリメタノ−１，
２，３，４，４ａ，５，５ａ，６，９，９ａ，１０，１
０ａ−ドデカヒドロ−２，３−シクロペンタジエノアン
トラセン等； シクロペンタジエンとテトラヒドロイン
デン等との付加物、その上記と同様の誘導体や置換体、
例えば、１，４−メタノ−１，４，４ａ，４ｂ，５，
８，８ａ，９ａ−オクタヒドロフルオレン、５，８−メ
タノ−１，２，３，４，４ａ，５，８，８ａ−オクタヒ
ドロ−２，３−シクロペンタジエノナフタレン等； 等
が挙げられる。
【００１９】ノルボルネン系単量体の重合は公知の方法
でよく、必要に応じて、他の共重合可能な単量体と共重
合したり、水素添加することにより熱可塑性飽和ノルボ
ルネン系樹脂である熱可塑性ノルボルネン系重合体水素
添加物とすることができる。また、重合体や重合体水素
添加物を特開平３−９５２３５号などで公知の方法によ
り、α，β−不飽和カルボン酸および／またはその誘導
体、スチレン系炭化水素、オレフィン系不飽和結合およ
び加水分解可能な基を持つ有機ケイ素化合物、不飽和エ
ポキシ単量体を用いて変性させてもよい。なお、耐湿
性、耐薬品性に優れたものを得るためには、極性基を含
有しない熱可塑性ノルボルネン系樹脂が好ましい。
【００２０】分子量はシクロヘキサンを溶媒とするＧＰ
Ｃ（ゲル・パーミエション・クロマトグラフィー）分析
により測定した数平均分子量で１〜２０万が適当であ
る。また、水素添加する場合、耐光劣化性や耐候劣化性
を向上させるために、水素添加率は９０％以上、好まし
くは９５％以上、より好ましくは９９％以上である。
【００２１】本発明で用いる熱可塑性飽和ノルボルネン
系樹脂には、所望により、フェノール系やリン系などの
老化防止剤； フェノール系などの熱劣化防止剤； ベ
ンゾフェノン系などの紫外線安定剤； アミン系などの
帯電防止剤； 脂肪族アルコールのエステル、多価アル
コールの部分エステル及び部分エーテルなどの滑剤；な
どの各種添加剤を添加してもよい。また、本発明の目的
を損なわない範囲で、他の樹脂などを混合して用いるこ
ともできる。
【００２２】（充填剤添加熱可塑性ノルボルネン系樹脂
組成物）本発明で用いる充填材添加熱可塑性ノルボルネ
ン系樹脂組成物は、熱可塑性ノルボルネン系樹脂１００
重量部に対し、充填材を５〜１５０重量部、好ましくは
１０〜１００重量部配合することにより、線膨張係数を
３〜５×１０-5／℃程度まで下げたものである。
【００２３】充填材としては、例えば、ガラス繊維、炭
素繊維、アルミナ繊維等の繊維状充填材； マイカ、タ
ルク、ガラスビーズ、シリカビーズ等の粉末状充填材；
等をはじめとして、特開平４−２１８５５７号公報な
どで公知の充填材を用いればよく、径が１〜１００μ
ｍ、特に２〜５０μｍ、長さ０．０１〜１０ｍｍの繊維
状充填剤、または径が０．１〜２μｍの粉末状充填剤を
用いることが好ましい。これらの中でも、熱可塑性ノル
ボルネン系樹脂との密着性、充填後の加工性の点からガ
ラス、シリカ製のものが好ましく、ガラス繊維は通常の
チョップドストランドのものが好ましく、粉末状充填剤
としては真球に近いものが好ましい。ガラス繊維状充填
剤を使用する場合は、集束剤、シラン系、チタネート
系、アルミネート系等のカップリング剤等を併用しても
よい。同様にガラス製、またはシリカ製粉末状充填剤
も、シラン系、チタネート系、アルミネート系等のカッ
プリング剤等で表面処理して用いてもよい。
【００２４】また、熱可塑性ノルボルネン系樹脂として
は、本発明の複合部材の透明基材部分に用いるものと同
じものが、融着による接着強度が強く、好ましい。
【００２５】熱可塑性ノルボルネン系樹脂に充填剤を配
合する方法は特に限定されず、公知の方法が使用でき
る。例えば、単軸押し出し機、または二軸押し出し機を
使用すればよい。
【００２６】（成形方法）本発明のエレクトロニクス素
子封止体を成形するには、内部にエレクトロニクス素子
の本体部分を固定した金型内に溶融した封止材として充
填材添加熱可塑性ノルボルネン系樹脂組成物を注入し、
冷却して固化させる。
【００２７】注入する方法としては、作業効率の点から
射出することが好ましい。射出成形は、熱可塑性ノルボ
ルネン系樹脂の通常の方法でよい。
【００２８】一般に充填材添加熱可塑性ノルボルネン系
樹脂組成物は透明でないが、例えば発光ダイオード封止
体のように透明部分が必要な封止体においては、充填材
添加熱可塑性ノルボルネン系樹脂組成物だけでは目的に
応じた封止体が得られない。そのような場合は、透明性
を必要とする部分を熱可塑性ノルボルネン系樹脂を封止
材として封止すればよい。そのような封止体を得る方法
は、特に限定されない。例えば、エレクトロニクス素子
本体部分を金型中に固定し、熱可塑性ノルボルネン系樹
脂を金型中に射出して固化させ、部分的に封止した後、
エレクトロニクス素子部分封止物を金型中に固定し、充
填材添加熱可塑性ノルボルネン系樹脂組成物を金型中に
射出して固化し、エレクトロニクス素子封止体を得る。
また、いわゆる二色射出成形を行ってもよい。すなわ
ち、二つの流入口を設けた金型内にエレクトロニクス素
子を固定し、一方の流入口から熱可塑性ノルボルネン系
樹脂を射出した後、他方の流入口から充填材添加熱可塑
性ノルボルネン系樹脂組成物を射出し、固化させてエレ
クトロニクス素子封止体を得てもよい。これらの成形方
法においては、熱可塑性ノルボルネン系樹脂と充填材添
加熱可塑性ノルボルネン系樹脂組成物の射出の順番は逆
にしてもよい。
【００２９】（エレクトロニクス素子封止体）エレクト
ロニクス素子封止体は、エレクトロニクス素子の本体部
分が封止されており、本体部分に通電して機能させるた
めに本体部分と接続されたリード線が封止部から外部に
延在している。本発明のエレクトロニクス封止体は、少
なくとも封止部のリード線延出部分が充填材添加熱可塑
性ノルボルネン系樹脂から形成されて成る。そのため、
ハンダ付けの際等の高温の加熱に対しても耐性を有し、
封止が破れにくい。また、前述のように熱可塑性ノルボ
ルネン系樹脂と充填材添加熱可塑性ノルボルネン系樹脂
組成物から成るエレクトロニクス素子封止体は、ハンタ
付けなどに対する耐熱性を有する部分と透明部分を有す
ることができ、さらに類似の樹脂を用いて一体に成形し
ているため、充填材添加熱可塑性ノルボルネン系樹脂組
成物封止部分と熱可塑性ノルボルネン系樹脂封止部分の
境界の密着性に優れており、境界部も充分に封止されて
いる。
【００３０】また、エレクトロニクス素子の本体部分を
酸化等から防止するためには、本発明のエレクトロニク
ス素子の封止部の表面から封止された本体までは、０．
２ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上、より好ましく
は０．８ｍｍ以上にする。また、充填材添加熱可塑性ノ
ルボルネン系樹脂組成物により、好ましくは０．５ｍｍ
以上、より好ましくは１ｍｍ以上、特に好ましくは１．
５ｍｍ以上の長さに渡り、リード線が封止され、またリ
ード線の周囲に好ましくは０．２ｍｍ以上、より好まし
くは０．５ｍｍ以上、特に好ましくは０．８ｍｍ以上の
充填材添加熱可塑性ノルボルネン系樹脂組成物の封止材
層によって封止されている。
【００３１】
【実施例】以下に、実施例、比較例を挙げて、本発明を
具体的に説明する。
【００３２】実施例１ 複数個分が連続したリードフレーム（ＥＭＥ２００３−
２、株式会社エノモト製）を切断し、末端の一方が接続
部分によって接続された平行な２本のリード線から成る
エレクトロニクス素子１個分のレードフレームを得た。
２本のリード線の内の１本の接続されていない末端に
は、半導体固定部がある。ここに、半導体ＰＮ接合子
（定格電流２０ｍＡ）を固定し、もう１本のリード線の
末端に金線を固定し、半導体ＰＮ接合子と金線を接続し
て発光ダイオード素子を得た。この発光ダイオード素子
の半導体ＰＮ接合子と金線からなる本体部分を金型中央
部に固定し、熱可塑性ノルボルネン系樹脂（ＺＥＯＮＥ
Ｘ ２８０、日本ゼオン製、分子量約２８，０００、Ｔ
ｇ１４０℃、水素添加率９９．７％以上）を樹脂温度２
８０℃、金型温度１００℃で射出成形し、直径５ｍｍ、
高さ７ｍｍの円筒状の封止部を有するエレクトロニクス
素子封止体ａを得た。本体部分は、封止部の上下両末端
からそれぞれから少なくとも２．５ｍｍ以上、側面から
少なくとも０．８ｍｍ以上の位置の封止材中に封止され
ていた。また、封止部分の一方の末端から垂直に２本の
リード線が延在しており、その２本のリード線の末端は
接続されていた。
【００３３】この封止体ａの封止部を金型中に固定し、
熱可塑性ノルボルネン系樹脂（ＺＥＯＮＥＸ ２８０）
１００重量部に合成石英真球フィラー（アドマファイン
ＳＯ−Ｃ２、株式会社龍森製）４０重量部を添加した充
填材添加熱可塑性ノルボルネン系樹脂組成物を樹脂温度
２８０℃、金型温度１００℃で射出成形して取り出し、
２本のリード線が接続されている部分を切断して、直径
５ｍｍ、高さ１２ｍｍの円筒状の封止部を有するエレク
トロニクス素子封止体ｂを得た。この封止体ｂは、封止
体ａの封止部がリード線の延在している方向に高さが５
ｍｍ分延長された封止部を有しており、この封止部の延
長部分は充填材添加熱可塑性ノルボルネン系樹脂組成物
から成っていた。また、充填材添加熱可塑性ノルボルネ
ン系樹脂組成物から成る封止部の底面から垂直に２本の
リード線が延在していた。このリード線は最も薄い部分
でも０．８ｍｍ以上の充填材添加熱可塑性ノルボルネン
系樹脂組成物により封止されていた。このリード線に通
電すると発光した。
【００３４】この封止体ｂ１００個を赤インク（ＩＮＫ
ＲＥＤ、パイロット製）中に浸漬して、２時間煮沸し
た。取りだした後、リード線に通電すると全ての封止体
ｂが発光した。また、この封止体ｂ１００個を目視で観
察したが、封止部への赤インクの浸入は認められず、熱
可塑性ノルボルネン系樹脂と充填材添加熱可塑性ノルボ
ルネン系樹脂組成物の接触した部分に隙間等は認められ
なかった。
【００３５】この封止体ｂ１００個のついて、２本のリ
ード線の内、先端に半導体ＰＮ接合子を固定した側のリ
ード線の封止部からの５ｍｍの部分に２６０℃のハンダ
に３０秒間接触させた。封止部の変形や表面あれは認め
られず、リード線に通電すると全ての封止体ｂが発光し
た。さらにこの封止体ｂを赤インク中に浸漬して、２時
間煮沸した。取りだした後、リード線に通電すると全て
の封止体ｂが発光した。また、封止体ｂを目視で観察し
たが、封止部への赤インクの浸入は認められず、熱可塑
性ノルボルネン系樹脂と充填材添加熱可塑性ノルボルネ
ン系樹脂組成物の接触した部分に隙間等は認められなか
った。
【００３６】比較例１ 充填材添加熱可塑性ノルボルネン系樹脂組成物の代わり
に熱可塑性ノルボルネン系樹脂（ＺＥＯＮＥＸ ２８
０）を用いる以外は実施例１と同様に射出成形して、封
止体ｂと同型の封止体ｃを得た。
【００３７】封止体ｃ１００個を赤インク中に浸漬し
て、２時間煮沸した。取りだした後、リード線に通電し
たが、全てが発光した。また、封止体ｃ１００個を目視
で観察したが、２個でリード線の延出部分から封止部へ
の赤インクの浸入は認められたが、本体部分までの浸入
は認められなかった。
【００３８】この封止体ｃ１００個のついて、２本のリ
ード線の内、先端に半導体ＰＮ接合子を固定した側のリ
ード線の封止部から５ｍｍの部分に２６０℃のハンダに
１０秒間接触させた。全ての封止体で封止部が溶融して
変形した。リード線に通電すると全てが発光した。さら
にこの封止体ｃを赤インク中に浸漬して、２時間煮沸し
た。取りだした後、リード線に通電すると８個の封止体
が発光しなかった。また、封止体ｃを目視で観察した
が、９１個の封止体で封止部への赤インクの浸入は認め
られ、さらに、１２個で本体部分まで赤インクの浸入が
認められた。本体部分まで赤インクが浸入した１２個の
封止体の内、２個は発光しないものであった。
【００３９】
【発明の効果】本発明のエレクトロニクス素子封止体
は、熱可塑性樹脂を用いて封止されているので、射出成
形等により容易に封止でき、製造効率に優れ、封止によ
りエレクトロニクス素子の本体部分の変性を防ぎ、ま
た、回路基板等にハンダ付けする際に熱可塑性樹脂で封
止されているにもかかわらず、優れた耐熱性を示し、封
止が破られにくい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−105610（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/56,23/29,23/31

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エレクトロニクス素子本体部分を樹脂で
    封止した封止部と封止部から外部に延在するリード線を
    有するエレクトロニクス素子封止体であって、封止部
    が、充填材添加熱可塑性ノルボルネン系樹脂組成物から
    形成されるリード線延出部分と、樹脂又は他の樹脂組成
    物から形成される延出部以外の封止部とからなることを
    特徴とするエレクトロニクス素子封止体。
  2. 【請求項２】 延出部以外の封止部が、熱可塑性ノルボ
    ルネン系樹脂又は充填材を含まない熱可塑性ノルボルネ
    ン系樹脂組成物で形成されて成る請求項１記載のエレク
    トロニクス素子封止体。
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