JP3716408B2 - Electronic component, solid electrolytic capacitor, selection method of electronic component components - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部素子が樹脂にて封止された電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、コンデンサ素子をはじめとする内部素子が樹脂にて封止された電子部品においては、パッケージクラックが問題となる。このパッケージクラックとは、内部素子を封止する樹脂に割れが発生する現象である。本発明は、その原因の一つとなるパッケージ内部からガスが発生しそのガスの圧力により封止樹脂に割れが発生することに注目する。このガス発生によるパッケージクラックは、特にリフロー実装時に発生する。リフロー実装時にはパッケージ全体が２００℃〜２６０℃にまで加熱されるためである。
【０００３】
このパッケージクラックを防止するため、再公表特許／国際公開番号ＷＯ９７／０２５９５、特開２０００−９１３５７においては、支持部材と、半導体素子と、該支持部材に該半導体素子を接着するダイボンディング材と、該半導体素子を封止する樹脂封止部材とを備える半導体装置において、 上記ダイボンディング材は、吸水率が１．５体積％以下の、有機物を含むフィルムであることを特徴とする半導体装置が開示されている。
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＷＯ９７／０２５９５に開示された半導体装置は、ダイボンディング材に起因するパッケージクラックを解決するものであり、内部素子を構成する材料からのガス発生によるパッケージクラックを防止することはできない。
【０００４】
内部素子を構成する材料からガスが発生するとパッケージの内部圧力が増大しモールド樹脂が割れるという問題、すなわち、パッケージクラック発生という問題が生じる。さらに、内部素子からのアウトガスによって周囲の部品を吹き飛ばすという問題が生じる。
【０００５】
また、吸水率を制御する従来の方法では、内部素子を構成する材料から発生するガスを完全に制御することはできない。なぜなら、内部素子を構成する材料から発生するガスは、吸収した水・溶剤のみならず、材料の分解・変性によっても生じるからである。パッケージの高温化により内部素子を構成する材料が分解・変性して脱離しガスとなって発生する。そのガスがパッケージクラックの原因となる。したがって、吸水率を制御する従来の方法では、ガス発生のすべての原因をカバーすることはできない。
【０００６】
さらに、吸水率を制御する従来の方法は、熱処理温度下で発生するガスの量を直接制御できない。例えば、同じ吸水率でも熱処理温度が１６０℃と２００ ℃以上とでは、気化する蒸気量が異なるし、内部素子を構成する材料の脱離の有無やその脱離量が異なるからである。
【０００７】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、内部素子が封止樹脂にて封止された電子部品において、リフロー実装時等の熱処理時に、内部素子を構成する材料から発生するガスを制御し、前記封止樹脂の割れ・破壊（パッケージクラック）、アウトガスによる周辺部品の破損・不良発生等の周辺部品への悪影響を防止することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためには、二の導電部材とこれらの間に配置される固体電解質層とを有する内部素子が封止樹脂にて封止されてなる固体電解コンデンサにおいて、前記内部素子を構成するカーボン材料は、環境温度を室温から上昇させて２００℃以上２６０℃以下の設定温度に到達させたときに、その昇温過程での重量減少率が１．５％以下であることを特徴とする固体電解コンデンサが有効となる。
構成材料の熱重量変化は、材料からのガス発生を意味する。熱重量変化の大きい材料を使用することはガス発生が多いことを意味するので、熱重量変化の大きい材料を使用すると、モールド樹脂割れ、コンデンサからのアウトガスが発生する。熱重量変化の小さい材料を使用すればガス発生を抑制することができ、モールド樹脂割れ、電子部品からのアウトガスを抑止できる。内部素子を構成する材料の常温から製造工程における熱処理温度まで加熱した場合の重量減少率を測定し、クラックの発生を検査し、クラック発生率を算出したところ、重量減少率３％以下の範囲でクラックの発生が０％であることが分かった。また望ましくは、重量減少率１．５％以下の範囲の材料を選択べきことが分かった。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施の形態につき説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１０】
モールド樹脂外装されている電子部品の内部素子を構成する材料として、常温から２００℃以上２６０℃以下の温度まで加熱した場合の重量減少率が３％以下、望ましくは１．５％以下である材料を選択する。
例えば、弁作用金属の微粉末焼結体を陽極酸化した後に順次固体電解質、グラファイト・カーボン、銀ペイントを形成し、導電性接着剤を用いてリード端子に接続、樹脂外装した固体電解コンデンサを作製する。このとき、コンデンサの構成材料、例えば、グラファイト又はカーボンとして、常温から２００℃以上２６０℃以下の温度まで加熱した場合の重量減少率が３％以下、望ましくは、１．５％以下であるものを選択する。
【００１１】
【実施例】
次に上記実施形態に従い行った実施例につきグラフを参照して説明する。
縦ｘ横ｘ幅が4.4 mm ｘ 3.6mm ｘ 0.9 mm のタンタル微粉末焼結体を陽極酸化した後、導電性高分子層、カーボン層、銀ペイント層を順次形成する。しかる後に陽・陰極リード端子を接続し、モールド樹脂外装を施しタンタルコンデンサを得る。
得られたタンタルコンデンサを８５℃８０％ＲＨの恒温恒湿チャンバーに４０時間暴露した後２６０℃／１０秒相当のリフロー試験を実施し、リフロー試験の終了した製品１０００個のモールドクラックを確認した。以下これをクラック試験と呼ぶ。
本実施例では、タンタルコンデンサの製造に使用される材料のうち特にカーボン材料に着目し、カーボン材料の熱重量減少率とモールドクラックの発生率について調査した。
【００１２】
【表１】
（クラック試験１）
タンタルコンデンサを製造する際に使用するカーボンをガラスプレート上に形成した後、熱分析装置を用い１０℃／分、室温〜３００℃まで加熱しその時の重量減少率を測定したところ、２５０℃での熱重量減少率が１．９７％であった。熱重量減少率の変化の様子をグラフａにより示す。
本カーボン材料を用いた製品を用いてクラック試験を実施したところ、クラック発生率は１．５％であった。そのため、本カーボン材料はタンタルコンデンサの構成材料として適当でない。
【００１４】
（クラック試験２）
タンタルコンデンサを製造する際に使用するカーボンをガラスプレート上に形成した後、熱分析装置を用い１０℃／分、室温〜３００℃まで加熱しその時の重量減少率を測定したところ、２５０℃での熱重量減少率が５．６７％であった。熱重量減少率の変化の様子をグラフｂにより示す。
本カーボン材料を用いた製品を用いてクラック試験を実施したところ、クラック発生率は２３．４％であった。そのため、本カーボン材料はタンタルコンデンサの構成材料として適当でない。
【００１５】
【表２】
（クラック試験３）
タンタルコンデンサを製造する際に使用するカーボンをガラスプレート上に形成した後、熱分析装置を用い１０℃／分、室温〜３００℃まで加熱しその時の重量減少率を測定したところ、２５０℃での熱重量減少率が１．０５％であった。熱重量減少率の変化の様子をグラフｃにより示す。
本カーボン材料を用いた製品を用いてクラック試験を実施したところ、クラック発生率は０．０％であった。そのため、本カーボン材料をタンタルコンデンサの構成材料として選択する。
【００１７】
（クラック試験４）
タンタルコンデンサを製造する際に使用するカーボンをガラスプレート上に形成した後、熱分析装置を用い１０℃／分、室温〜３００℃まで加熱しその時の重量減少率を測定したところ、２６０℃での熱重量減少率が０．６８％であった。熱重量減少率の変化の様子をグラフｄにより示す。
本カーボン材料を用いた製品を用いてクラック試験を実施したところ、クラック発生率は０．０％であった。そのため、本カーボン材料をタンタルコンデンサの構成材料として選択する。
【００１８】
（クラック試験５）
タンタルコンデンサを製造する際に使用するカーボンをガラスプレート上に形成した後、熱分析装置を用い１０℃／分、室温〜３００℃まで加熱しその時の重量減少率を測定したところ、２６０℃での熱重量減少率が０．１％であった。熱重量減少率の変化の様子をグラフｅにより示す。
本カーボン材料を用いた製品を用いてクラック試験を実施したところ、クラック発生率は０．０％であった。そのため、本カーボン材料をタンタルコンデンサの構成材料として選択する。
【００１９】
以上のように、樹脂外装されたタンタルコンデンサの樹脂内部に配置されているコンデンサ素子を構成する材料の熱重量減少率が大きいとモールドクラック発生率が高くなる。本実施例においてはタンタルコンデンサについて述べたが、本発明はタンタルコンデンサに限定されることではなく、樹脂外装された電子部品で樹脂内部に電子部品素子を有するものであれば良い。
【００２０】
【発明の効果】
上述のように本発明は、（1） 実装時のモールド樹脂割れを抑制できる。（2） 実装時にコンデンサからのアウトガスが抑制され、周辺部品への悪影響を阻止できる、という効果がある。
構成材料の熱重量減少が小さいことは、構成材料から発生ガスが少ないことを意味する。したがって、熱重量減少が小さい構成材料を選択すれば、その構成材料からの発生ガスが少ないため内部圧力増大が抑制され、モールド割れの抑制、コンデンサからのガス噴射の抑制という効果が得られるのである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component in which an internal element is sealed with a resin.
[0002]
[Prior art]
In electronic components in which internal elements such as semiconductor elements and capacitor elements are sealed with resin, package cracks become a problem. This package crack is a phenomenon in which cracks occur in the resin that seals the internal elements. The present invention pays attention to the fact that gas is generated from the inside of the package, which is one of the causes, and the sealing resin is cracked by the pressure of the gas. This package crack due to gas generation occurs particularly during reflow mounting. This is because the entire package is heated to 200 ° C. to 260 ° C. during reflow mounting.
[0003]
In order to prevent this package crack, in re-published patent / International Publication No. WO 97/02595 and JP-A-2000-91357, a support member, a semiconductor element, and a die bonding material for bonding the semiconductor element to the support member, A semiconductor device comprising a resin sealing member for sealing the semiconductor element, wherein the die bonding material is a film containing an organic substance having a water absorption rate of 1.5% by volume or less. Has been.
[Problems to be solved by the invention]
However, the semiconductor device disclosed in WO 97/02595 solves package cracks caused by the die bonding material, and cannot prevent package cracks due to gas generation from the material constituting the internal elements.
[0004]
When gas is generated from the material constituting the internal element, there is a problem that the internal pressure of the package is increased and the mold resin is broken, that is, a package crack is generated. Furthermore, there arises a problem that surrounding parts are blown away by the outgas from the internal element.
[0005]
Further, in the conventional method for controlling the water absorption rate, the gas generated from the material constituting the internal element cannot be completely controlled. This is because the gas generated from the material constituting the internal element is generated not only by the absorbed water and solvent but also by decomposition and modification of the material. Due to the high temperature of the package, the material constituting the internal element is decomposed and denatured and desorbed to generate gas. The gas causes package cracks. Therefore, conventional methods for controlling water absorption cannot cover all causes of gas generation.
[0006]
Furthermore, the conventional method for controlling the water absorption rate cannot directly control the amount of gas generated at the heat treatment temperature. For example, even when the water absorption rate is the same, when the heat treatment temperature is 160 ° C. and 200 ° C. or more, the amount of vapor to be vaporized is different, and the presence or absence of the material constituting the internal element and the amount of desorption are different.
[0007]
The present invention has been made in view of the problems in the prior art described above, and in an electronic component in which an internal element is sealed with a sealing resin, from a material constituting the internal element during heat treatment such as during reflow mounting. It is an object of the present invention to control the generated gas to prevent adverse effects on peripheral components such as cracking / breaking of the sealing resin (package crack) and damage / defects of the peripheral components due to outgas.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a solid electrolytic capacitor in which an internal element having two conductive members and a solid electrolyte layer disposed between them is sealed with a sealing resin, the internal element is configured. The carbon material is characterized in that when the environmental temperature is raised from room temperature to reach a set temperature of 200 ° C. or more and 260 ° C. or less, the weight reduction rate in the temperature rising process is 1.5% or less. A solid electrolytic capacitor is effective.
A change in the thermogravimetry of the constituent material means gas evolution from the material. Use of a material having a large thermogravimetric change means that a large amount of gas is generated. Therefore, if a material having a large thermogravimetric change is used, cracking of the mold resin and outgas from the capacitor are generated. If a material with a small thermogravimetric change is used, gas generation can be suppressed, and mold resin cracking and outgassing from electronic parts can be suppressed. When the weight reduction rate when the material constituting the internal element is heated from room temperature to the heat treatment temperature in the manufacturing process is measured, the occurrence of cracks is examined, and the crack occurrence rate is calculated, the weight reduction rate is within 3% or less. It was found that the occurrence of cracks was 0%. It was also found that a material having a weight reduction rate of 1.5% or less should be selected.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below. The following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention.
[0010]
As a material constituting an internal element of an electronic component covered with a mold resin, a material having a weight reduction rate of 3% or less, preferably 1.5% or less when heated from room temperature to 200 ° C. to 260 ° C. Select.
For example, anodized fine powder sintered body of valve action metal, solid electrolyte, graphite carbon, and silver paint are formed in order, then connected to lead terminal using conductive adhesive, and resin-coated solid electrolytic capacitor is produced To do. At this time, as a constituent material of the capacitor, for example, graphite or carbon, a weight reduction rate when heated from room temperature to 200 ° C. to 260 ° C. is 3% or less, preferably 1.5% or less. select.
[0011]
【Example】
Next, an example performed according to the above embodiment will be described with reference to a graph.
After anodizing a tantalum fine powder sintered body having a length x width x width of 4.4 mm x 3.6 mm x 0.9 mm, a conductive polymer layer, a carbon layer, and a silver paint layer are sequentially formed. Thereafter, positive and negative electrode lead terminals are connected, and a molded resin sheath is applied to obtain a tantalum capacitor.
The obtained tantalum capacitor was exposed to a constant temperature and humidity chamber at 85 ° C. and 80% RH for 40 hours, and then subjected to a reflow test corresponding to 260 ° C./10 seconds, and 1000 mold cracks of the finished product were confirmed. Hereinafter, this is referred to as a crack test.
In this example, focusing on the carbon material among the materials used for manufacturing the tantalum capacitor, the thermal weight reduction rate of the carbon material and the rate of occurrence of mold cracks were investigated.
[0012]
[Table 1]
(Crack test 1)
After carbon used for manufacturing a tantalum capacitor was formed on a glass plate, it was heated to 10 ° C./min, room temperature to 300 ° C. using a thermal analyzer, and the weight loss rate at that time was measured. The thermal weight loss rate was 1.97%. The state of the change in the thermogravimetric reduction rate is shown by graph a.
When the crack test was implemented using the product using this carbon material, the crack generation rate was 1.5%. Therefore, this carbon material is not suitable as a constituent material of a tantalum capacitor.
[0014]
(Crack test 2)
After carbon used for manufacturing a tantalum capacitor was formed on a glass plate, it was heated to 10 ° C./min, room temperature to 300 ° C. using a thermal analyzer, and the weight loss rate at that time was measured. The thermal weight loss rate was 5.67%. The state of the change in the thermal weight reduction rate is shown by graph b.
When the crack test was implemented using the product using this carbon material, the crack generation rate was 23.4%. Therefore, this carbon material is not suitable as a constituent material of a tantalum capacitor.
[0015]
[Table 2]
(Crack test 3)
After carbon used for manufacturing a tantalum capacitor was formed on a glass plate, it was heated to 10 ° C./min, room temperature to 300 ° C. using a thermal analyzer, and the weight loss rate at that time was measured. The thermal weight loss rate was 1.05%. The change in the thermogravimetric reduction rate is shown by graph c.
When the crack test was implemented using the product using this carbon material, the crack generation rate was 0.0%. Therefore, this carbon material is selected as a constituent material of the tantalum capacitor.
[0017]
(Crack test 4)
After carbon used for manufacturing a tantalum capacitor was formed on a glass plate, it was heated to 10 ° C./min, room temperature to 300 ° C. using a thermal analyzer, and the weight loss rate at that time was measured. The thermal weight loss rate was 0.68%. A graph d shows how the thermal weight reduction rate changes.
When the crack test was implemented using the product using this carbon material, the crack generation rate was 0.0%. Therefore, this carbon material is selected as a constituent material of the tantalum capacitor.
[0018]
(Crack test 5)
After carbon used for manufacturing a tantalum capacitor was formed on a glass plate, it was heated to 10 ° C./min, room temperature to 300 ° C. using a thermal analyzer, and the weight loss rate at that time was measured. The thermal weight loss rate was 0.1%. The change in the thermal weight reduction rate is shown by graph e.
When the crack test was implemented using the product using this carbon material, the crack generation rate was 0.0%. Therefore, this carbon material is selected as a constituent material of the tantalum capacitor.
[0019]
As described above, when the thermal weight reduction rate of the material constituting the capacitor element arranged inside the resin of the resin-coated tantalum capacitor is large, the mold crack occurrence rate is increased. In the present embodiment, the tantalum capacitor has been described. However, the present invention is not limited to the tantalum capacitor, and any electronic component having a resin exterior and having an electronic component element inside the resin may be used.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, the present invention can suppress (1) mold resin cracking during mounting. (2) Outgas from the capacitor is suppressed during mounting, which has the effect of preventing adverse effects on peripheral components.
A small decrease in thermal weight of the constituent material means that less gas is generated from the constituent material. Therefore, if a constituent material with a small decrease in thermal weight is selected, an increase in internal pressure is suppressed due to a small amount of gas generated from the constituent material, and an effect of suppressing mold cracking and suppressing gas injection from the capacitor can be obtained. .
Claims (6)
前記内部素子を構成するカーボン材料は、
環境温度を室温から上昇させて２００℃以上２６０℃以下の設定温度に到達させたときに、その昇温過程での重量減少率が１．５％以下である
ことを特徴とする固体電解コンデンサ。In a solid electrolytic capacitor in which an internal element having two conductive members and a solid electrolyte layer disposed between them is sealed with a sealing resin,
The carbon material constituting the internal element is
A solid electrolytic capacitor characterized in that when the environmental temperature is raised from room temperature to reach a set temperature of 200 ° C. or higher and 260 ° C. or lower, the weight reduction rate in the temperature rising process is 1.5% or lower.
加熱条件が２６０℃で１０秒相当のリフロー試験を行い、
前記内部素子を構成するカーボン材料の重量減少率と前記封止樹脂に生じるクラックとの相関関係を導き、
クラック発生率が所望の限度内となる重量減少率を有するカーボン材料を、前記内部素子を構成する材料として選択する
ことを特徴とする固体電解コンデンサの構成材料の選択方法。Prior to manufacturing a solid electrolytic capacitor in which an internal element having two conductive members and a solid electrolyte layer disposed between them is sealed with a sealing resin,
Perform a reflow test for 10 seconds at 260 ° C under heating conditions ,
Deriving the correlation between the weight reduction rate of the carbon material constituting the internal element and cracks generated in the sealing resin,
A method for selecting a constituent material for a solid electrolytic capacitor, wherein a carbon material having a weight reduction rate at which a crack occurrence rate is within a desired limit is selected as a material constituting the internal element.
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