JP5212348B2 - 耐燃料性パッケージ - Google Patents

Description

本発明は、芳香族またはエタノールを含む燃料雰囲気にて使用される被封止材と、被封止材を封止して当該燃料より保護する封止材とを有する耐燃料性パッケージに関する。

耐環境性、特に燃料などに直接暴露されるパッケージには高信頼性が求められる。従来では、この信頼性を満たすため、無機材料よりなる封止材によって被封止材を封止する構造を採用しており、そのような構造を有する耐燃料性のパッケージとしては、たとえば、特許文献１に記載の圧力センサが提案されている。

このものは、封止材として、無機材料であるメタルダイヤフラムおよび伝達用オイルを用いており、これらによって被封止材であるセンサ素子や配線部を封止し、耐環境性を向上させている。

特開平７−２０９１１５号公報

しかし、上記特許文献１に関しては、メタルダイヤフラムを用いた構造であるため部材費が上昇する、封入するオイル内のボイド等の管理が必要となるために人件費が上昇する、部材が多数必要となるためにパッケージの小型が非常に困難である、といった諸問題が生じる。

そこで、これらの問題を鑑みて、本発明者は、耐燃料性の封止材として従来の無機材料ではなく、樹脂材料を用いることを考えた。しかし、単純に樹脂材料を用いた場合、封止材の樹脂内部に、芳香族またはエタノールといった成分が燃料より透過してくるため、封止材の耐燃料性の低下が懸念される。それゆえ、封止材として樹脂材料を用いた場合、これら透過成分への対策が必要となる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、芳香族またはエタノールを含む燃料雰囲気にて使用される被封止材と、被封止材を封止して当該燃料より保護する封止材とを有する耐燃料性パッケージにおいて、樹脂材料よりなる封止材を用いても、燃料中の成分が封止材の内部に透過するのを抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明者は、半導体装置などにおいて封止材として用いられるモールド樹脂を、耐燃料性パッケージに適した封止材に改良することを考えた。

この種のモールド樹脂は、主成分であるエポキシ樹脂とエポキシ基を開環して当該エポキシ樹脂を硬化させる硬化剤とを含む樹脂に対して、シリカよりなるフィラー、さらには、当該フィラーとエポキシ樹脂との結合性を確保するためのカップリング剤などが含有されたものである。

そこで、本発明者は、エポキシ樹脂のガラス転移温度、さらには燃料中の芳香族やエタノールといった成分とエポキシ樹脂との親和性等について検討を行った。まず、ガラス転移温度については、当該温度が低いと封止材が軟化しやすく、微視的に封止材に隙間が生じやすくなり、燃料中の上記成分が封止材に透過しやすくなると考えられる。

そこで、封止材のエポキシ樹脂のガラス転移温度と燃料中の上記成分の透過度合との関係について、ＮＭＲなどを用いて実験的に調査した結果、当該ガラス転移温度が１８０℃以上ならば、実用レベルにて燃料中の上記成分の透過が防止できることを見出した。

また、燃料中の上記成分のうち特に極性溶媒であるエタノールの透過を防止するためには、封止材のエポキシ樹脂の誘電率が低い方がよいと考えた。これは、当該誘電率が大きいと、エタノールのＯＨ基とエポキシ樹脂との親和性が大きくなり、エタノールの透過が大きくなると考えられるためである。

そこで、封止材のエポキシ樹脂の誘電率と燃料中の上記成分の透過度合との関係について、実験的に調査し、後述の図３、図４に示されるように、当該誘電率が３．５以下ならば、実用レベルにて燃料中のエタノール成分の透過が防止できることを見出した。

請求項１に記載の発明は、上記したような本発明者の行った実験検討の結果、創出されたものであり、芳香族またはエタノールを含む燃料雰囲気にて使用される被封止材（７１〜７５）と、被封止材（７１〜７５）を封止して燃料より保護する封止材（７０）とを有する耐燃料性パッケージであって、封止材（７０）を、ガラス転移温度が１８０℃以上、誘電率が３．５以下であるエポキシ樹脂を含む樹脂であって当該樹脂にシリカよりなるフィラーが含有されたものとしたことを特徴とする。

本発明のように、ガラス転移温度が１８０℃以上、誘電率が３．５以下であるエポキシ樹脂を含む樹脂であって当該樹脂にシリカよりなるフィラーが含有された封止材（７０）ならば、樹脂材料よりなる封止材を用いても、燃料中の成分が封止材（７０）の内部に透過するのを抑制することができる。

また、燃料中の上記成分のうち特に芳香族の透過を防止するためには、封止材のエポキシ樹脂と当該芳香族成分との親和性が小さい方がよいと考えられる。たとえば、ナフタレン系エポキシなどでは、分子中の平面空間が広いので、同じくベンゼン環を有する芳香族成分との親和性が大きく、透過が起こりやすいと考えられる。

この点に着目して、封止材のエポキシ樹脂の分子構造と燃料中の上記成分の透過度合との関係について、実験的に調査した。その結果、ナフタレン系エポキシなどに比べて分子中の平面空間が狭いグリシジルアミン系エポキシであれば、燃料中の芳香族成分の透過防止に好ましいことを見出した。

さらに、このグリシジルアミン系エポキシの場合において、グリシジルアミン系エポキシを開環させて硬化する硬化剤についても検討した。一般的なモールド樹脂の場合、硬化剤としては、イミダゾールなどのアミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤が挙げられる。

ここで、本発明者の目的とする封止材は、液状のものをポッティングなどにより被封止材に塗布し、これを硬化させることで形成するものであるが、フェノール系硬化剤については、塗布の段階で高粘度となってしまうため、まず除外することとした。

そこで、比較的低粘性であるアミン系硬化剤と酸無水物系硬化剤とについて、検討を進め、好適な硬化剤を選択するにあたって、封止材と被封止材との密着力に着目することとした。封止材と被封止材との密着力は、封止材中の樹脂のＯＨ基による水素結合が大きく寄与していると考えられる。

そこで、アミン系硬化剤と酸無水物系硬化剤とについて、グリシジルアミン系エポキシの開環率を実験的に調査したところ、アミン系硬化剤の方が、大幅に開環率が大きいことがわかった。

そして、さらにグリシジルアミン系エポキシよりなる封止材において、アミン系硬化剤を用いた場合と酸無水物系硬化剤を用いた場合とについて、被封止材との界面強度を実験的に調査した。その結果、後述の図５に示されるように、アミン系硬化剤の方が、被封止材との密着力が大幅に優れることがわかった。

請求項１に記載の発明は、上記したような本発明者の行った実験検討の結果に基づくものであり、請求項１に記載の耐燃料性パッケージにおいて、封止材（７０）は、エポキシ樹脂がグリシジルアミン系エポキシであり、さらに封止材（７０）を構成する樹脂として、グリシジルアミン系エポキシを開環させて硬化するアミン系硬化剤を含有したものにより、形成されたものであることを特徴とする。

それによれば、特に芳香族による平面構造をとりにくいグリシジルアミン系エポキシを用いることによって芳香族成分の透過防止が可能となり、一方、アミン系硬化剤を用いることによって、封止材（７０）と被封止材（７１〜７５）との界面強度を上昇させることが可能となる。

ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載のパッケージにおいては、被封止材（７１）は、第１の部材（１０）と第２の部材（２０）とこれら両部材（１０、２０）を電気的に接続する接続部材（３０、３１）とを備えたものであり、この接続部材（３０、３１）が封止材（７０）により封止されているものにできる。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または請求項２に記載のパッケージにおいては、被封止材（７１、７３）は、一次成形された第１の樹脂部（６１）と第１の樹脂部（６１）に接して二次成形された第２の樹脂部（６２）とを備えたものであり、第１の樹脂部（６１）と第２の樹脂部（６２）との界面部が封止材（７０）により封止されているものにできる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明の第１実施形態に係る耐燃料性パッケージを示す概略断面図である。 （ａ）はナフタレン系エポキシの分子構造を示す図、（ｂ）はグリシジルアミン系エポキシの分子構造を示す図である。 （ａ）はナフタレン系エポキシを用いた場合の浸漬時間と質量変化との関係を示す図であり、（ｂ）グリシジルアミン系エポキシを用いた場合の浸漬時間と質量変化との関係を示す図である。 （ａ）はフィラー含有量が６０重量％の場合の浸漬時間と質量変化との関係を示す図であり、（ｂ）はフィラー含有量が８０重量％の場合の浸漬時間と質量変化との関係を示す図である。 アミン系硬化剤と酸無水物系硬化剤との各場合について浸漬時間と界面強度との関係を示す図である 浸漬時間と封止材の破断強度との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る耐燃料性パッケージの要部を示す概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係る耐燃料性パッケージを示す概略断面図である。 本発明の第４実施形態に係る耐燃料性パッケージを示す概略断面図である。 本発明の第５実施形態に係る耐燃料性パッケージを示す概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る耐燃料性パッケージＳ１の概略断面構成を示す図である。図１に示されるように、このパッケージＳ１は、芳香族またはエタノールを含む燃料雰囲気１にさらされた状態で使用されるものであり、たとえば自動車に搭載される各種センサ装置として適用される。ここで、燃料としては芳香族またはエタノールを含むガソリン、いわゆる劣化ガソリン等が挙げられる。

本実施形態のパッケージＳ１は、大きくは、センサチップ１０、センサチップ１０を支持する第１の基板２０、センサチップ１０と第１の基板２０とを電気的に接続するワイヤ３０、第１の基板２０を支持する第２の基板４０を備えて構成されている。

センサチップ１０は、圧力センサ、加速度センサ、流量センサ、温度センサなどであり、たとえば半導体プロセスにより形成された半導体チップである。第１の基板２０および第２の基板４０は配線基板やリードフレームなどよりなる基板である。

センサチップ１０は、はんだやＡｇペーストなどの接着剤５０により第１の基板２０の一面上に搭載され、固定されており、それにより、第１の基板２０に支持されている。ここでは、センサチップ１０は、その一部が第１の基板２０の一端部からはみ出すように当該一端部に配置されている。

また、第１の基板２０の一端部側にて、センサチップ１０と第１の基板２０とは、アルミニウムや金などよりなるワイヤ３０によって結線され電気的に接続されている。このワイヤ３０はワイヤボンディングなどにより形成される。

また、第１の基板２０の他端部と第２の基板４０の一端部とは、機械的に接合されている。この接合は、図示しないが、たとえば、はんだなどよりなる接着剤あるいはネジ、かしめなどにより行われる。また、両基板２０、４０は、互いの図示しない電極部などにて接触しており、電気的にも接合されている。

ここにおいて、第１の基板２０の一面には、樹脂成形された第１の樹脂部６１が設けられている。この第１の樹脂部６１は、センサチップ１０およびワイヤ３０の両部材を除く第１の基板２０の一面を被覆している。さらに、第１の樹脂部６１を含む第１の基板２０および第２の基板４０の一部は、樹脂成形された第２の樹脂部６２によって封止されている。

この第２の樹脂部６２は、両基板２０、４０の接合部および当該接合部の近傍に位置する両基板２０、４０、第１の樹脂部６１の部分を包み込むように封止している。ここで、センサチップ１０、ワイヤ３０およびこれらが配置されている第１の基板２０の部分と、第２の基板４０の他端部側とは、第２の樹脂部６２より露出している。

ここで、第１の樹脂部６１はエポキシ樹脂などよりなり、第２の樹脂部６２はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などよりなる。そして、これら両樹脂部６１、６２は、金型を用いたトランスファーモールド法などにより、第１の樹脂部６１を一次成形した後、第１の樹脂部６１に接して、第２の樹脂部６２を二次成形することにより形成されたものである。

このようなパッケージＳ１において、本実施形態では、センサチップ１０が第１の部材１０として構成され、第１の基板２０が第２の部材２０として構成され、ワイヤ３０が当該両部材１０、２０を電気的に接続する接続部材３０として構成されている。そして、図１に示されるように、ワイヤ３０およびワイヤ３０近傍の両部材１０、２０が封止材７０により封止されている。

また、本実施形態では、第１の樹脂部６１と第２の樹脂部６２とが接する界面部も、封止材７０により封止されている。この界面部を封止する封止材７０について、さらに言うならば、当該封止材７０は、両樹脂部６１、６２の外面にて、両樹脂部６１、６２の外面の境界となる界面部を被覆するように封止している。

つまり、本パッケージＳ１では、当該パッケージＳ１のうち封止材７０を除く部分７１、すなわち、センサチップ１０、両基板２０、４０、ワイヤ３０、接着剤５０および両樹脂部６１、６２により構成される部分７１が、被封止材７１として構成されている。そして、この被封止材７１のうち、パッケージＳ１の使用時に燃料雰囲気１内に位置する部位、すなわち、上記ワイヤ３０およびその近傍部と上記界面部とが、封止材７０により封止されているのである。

この封止材７０はフィラーを含む樹脂材料よりなるが、燃料中の成分の透過を極力防止されたものとされている。また、封止材７０は、上記樹脂部６１、６２のような金型成形ではなく、液状のものをポッティングなどにより被封止材７０に塗布し、これを硬化させることで形成するものである。そして、被封止材７１のうち燃料により劣化しやすい部位を封止材７０で封止することにより、燃料から保護するようにしている。

具体的に、封止材７０は、エポキシ樹脂を含む樹脂と、この樹脂に含有されたシリカよりなるフィラーとにより構成されたものである。エポキシ樹脂を含む樹脂としては、主成分である当該エポキシ樹脂と、このエポキシ樹脂のエポキシ基を開環させて当該エポキシ基を硬化させる硬化剤と、フィラーとエポキシ樹脂との結合性を確保するためのカップリング剤と、を含むものである。

エポキシ樹脂としては、ガラス転移温度が１８０℃以上であり、誘電率が３．５以下であるものが用いられる。このようなエポキシ樹脂としては、多環能式のエポキシなどが挙げられる。中でも、上記高ガラス転移温度および低誘電率を実現しつつ、さらに燃料中の芳香族成分の透過を抑制しやすいものとして、特に、グリシジルアミン系エポキシが好ましい。

また、硬化剤としては、アミン系硬化剤が挙げられる。アミン系硬化剤を用いれば、封止材７０と被封止材７１との密着力すなわち界面強度を上昇させるために好ましい。また、上記カップリング剤としては、半導体装置などにおいて封止材として用いられる一般的なモールド樹脂と同様のエポキシ系のカップリング剤が用いられ、その量についても同様である。

また、フィラーについても一般的なモールド樹脂に含有されるものと同様の粒子状のシリカが用いられるが、その量については、封止材７０全体を１００重量％としたとき６０重量％以上、好ましくは８０重量％とする。なお、上記したような封止材７０の構成は、本発明者の実験検討の結果に基づくものであり、当該構成の根拠となる実験結果等については後述する。

かかる本実施形態のパッケージＳ１は、上述したように、芳香族またはエタノールを含む劣化ガソリン等の燃料雰囲気１にさらされた状態で使用されるものであるが、具体的には、たとえば自動車のガソリンタンク内の圧力や温度等を測定するセンサとして使用される。

図１によれば、センサチップ１０、ワイヤ３０、第１の基板２０および両樹脂部６１、６２の一部が燃料雰囲気１にて使用され、第２の樹脂部６２より突出する第２の基板４０の他端部は燃料雰囲気１の外側に位置している。この状態で、センサチップ１０からの信号が、ワイヤ３０、両基板２０、４０を介して、第２の基板４０の他端部から外部へ出力されるようになっている。

そして、このパッケージＳ１の使用時においては、燃料雰囲気１に位置する被封止材７１のうち燃料から保護されるべき部位は、当該燃料中の芳香族やエタノールといった成分の透過を極力防止する封止材７０によって封止されているので、当該燃料による劣化が防止される。

また、本実施形態では、第１の樹脂部６１と第２の樹脂部６２との界面部を封止材７０で封止しているので、この封止材７０が両樹脂部６１、６２同士の接合強度を補強する役割も果たしている。

なお、本実施形態のパッケージＳ１において、燃料雰囲気の組成や当該雰囲気温度等によっては、両樹脂部６１、６２の界面部の耐燃料性が不要な場合も想定されるが、そのような場合には、上記構成において当該界面部は封止材７０を省略したものとしてもよい。次に、本実施形態の封止材７０の効果や、当該封止材７０を上記構成としたことの根拠等について、具体的に述べる。

［ガラス転移温度］
まず、封止材７０のエポキシ樹脂のガラス転移温度を１８０℃以上とすることについて述べる。これについては、封止材７０としてエポキシ樹脂のガラス転移温度が１００℃未満のものと、１８０℃のものとについて、８０℃の劣化ガソリン中に１０００時間浸漬する浸漬試験を行い、浸漬前後でＮＭＲ測定を行い、そのスペクトルから、劣化ガソリン中の芳香族とエタノールに起因するピークの増減を調べた。

その結果、１００℃未満のものでは、芳香族、エタノールともに浸漬後は上記ピークの大幅な増加がみられたのに対し、１８０℃のものでは、そのような増加はほとんどみられなかった。

つまり、１８０℃のものでは、芳香族およびエタノールの透過は実質的に防止されていることが確認された。これから、封止材７０のエポキシ樹脂のガラス転移温度が１８０℃以上ならば、封止材７０が硬いものとなり、燃料中の上記成分の透過防止に好ましいと言える。

［誘電率・分子構造］
次に、ガラス転移温度が１８０℃以上のエポキシ樹脂として、ナフタレン系エポキシを用いた場合とグリシジルアミン系エポキシを用いた場合とを比較し、誘電率および分子構造の相違による硬化を調査した。具体的には、当該両場合の封止材を、８０℃の劣化ガソリン中に浸漬し、その浸漬時間と封止材の質量変化との関係を求めた。

図２（ａ）は、当調査に用いたナフタレン系エポキシの分子構造を示す図であり、図２（ｂ）は、当調査に用いたグリシジルアミン系エポキシの分子構造を示す図である。このナフタレン系エポキシの誘電率は３．８であり、グリシジルアミン系エポキシの誘電率は３．５である。

そして、図３（ａ）は、当該ナフタレン系エポキシを用いた場合の浸漬時間（単位：時間）と質量変化（単位：％）との関係を示す図であり、図３（ｂ）は、当該グリシジルアミン系エポキシを用いた場合の浸漬時間（単位：時間）と質量変化（単位：％）との関係を示す図である。これら図３（ａ）、（ｂ）では、浸漬時間０（ゼロ）すなわち浸漬前の封止材の質量を基準として、その質量変化を百分率で表している。

図３に示されるように、両場合ともに浸漬時間とともに封止材の質量が増加している。この質量の増加は、劣化ガソリン中の芳香族やエタノール成分が封止材に透過して封止材が膨潤することにより生じる。つまり、当該質量の増加の度合が少ないほど、当該成分の透過が抑制されているといえる。

具体的には、図３に示されるように、ナフタレン系エポキシの場合、１０００時間の浸漬で質量増加は１．５％であり、グリシジルアミン系エポキシの場合、１０００時間の浸漬で質量増加は０．７％であった。この０．７％というのは、この種のパッケージにおいては実用上、十分な耐燃料性を実現する値である。

この調査から、封止材７０のエポキシ樹脂の誘電率が３．５以下ならば、実用レベルにて燃料中のエタノール成分の透過が防止できると考えられる。これは、誘電率が３．５以下と小さいものであれば、極性溶媒であるエタノールのＯＨ基とエポキシ樹脂との親和性が小さく、エタノールの透過が大幅に抑制されるためと推定される。

また、グリシジルアミン系エポキシの場合、ナフタレン系エポキシの場合に比べて、燃料中の芳香族成分の透過も大幅に抑制されるが、これは、ナフタレン系エポキシの分子構造とグリシジルアミン系エポキシの分子構造との違いによるものと推定される。

図２に示されるように、ナフタレン系エポキシではベンゼン環による平面空間が広いのに対し、グリシジルアミン系エポキシではベンゼン環による平面空間が狭い。そのため、ベンゼン環を有する芳香族成分との親和性については、グリシジルアミン系エポキシの方が小さく、芳香族成分の透過が起こりにくいと考えられる。

［フィラー含有量］
次に、フィラーの含有量については、樹脂よりなる封止材７０中の樹脂成分が多すぎると、燃料中の上記成分の透過量も多くなることから、ある程度フィラーの含有量を多くして封止材７０中の樹脂部分を少なくすれば、燃料中の上記成分の透過量が抑制されると考えられる。そこで、フィラーの含有量と燃料中の上記成分の透過度合との関係について、実験的に調査した。

この調査では、ガラス転移温度が１８０℃以上、誘電率が３．５以下であるグリシジルアミン系エポキシを含む樹脂を用いた封止材において、この樹脂に含有させるフィラーの量を変えることとし、当該フィラーの含有量を変えた各封止材について、８０℃の劣化ガソリン中に浸漬し、その浸漬時間と封止材の質量変化との関係を求めた。その結果を図４に示す。

図４（ａ）はフィラーの含有量が６０重量％の場合の浸漬時間（単位：時間）と質量変化（単位：％）との関係を示す図であり、図４（ｂ）はフィラーの含有量が８０重量％の場合の浸漬時間（単位：時間）と質量変化（単位：％）との関係を示す図である。

図４に示されるように、６０重量％の場合は、燃料中の上記成分の透過度合が１％を若干超えた程度であり、燃料雰囲気にもよるが実用レベルで何とか使用可能な範囲である。また、８０重量％の場合は、６０重量％の場合よりも燃料中の上記成分の透過度合が大幅に改善されている。この結果から、フィラーの含有量としては、６０重量％が好ましく、より好ましくは８０重量％が望ましい。

［硬化剤］
硬化剤については、封止材７０の塗布の段階で適度な低粘性を確保するものとして、比較的低粘性であるアミン系硬化剤と酸無水物系硬化剤とを選択し、これらについて、封止材７０と被封止材７１との密着力に着目して比較を行った。まず、当該密着力は、封止材７０中の樹脂のＯＨ基による水素結合が大きく寄与していると考えられることから、当該両硬化剤について、グリシジルアミン系エポキシの開環率を調査した。

この調査では、グリシジルアミン系エポキシに対する硬化剤としてアミン系硬化剤を用いた場合の封止材と、酸無水物系硬化剤を用いた場合の封止材とについて、硬化前後でＮＭＲ測定を行い、そのスペクトルから上記開環率を求めた。その結果、当該開環率は、アミン系硬化剤の場合７０％程度であったが、酸無水物系硬化剤の場合２０％程度であり、アミン系硬化剤の方が、大幅に開環率が大きいことがわかった。

さらに、上記図２に示されるグリシジルアミン系エポキシを含む樹脂を用い、フィラー含有量を８０重量％とした封止材７０において、アミン系硬化剤を用いた場合と酸無水物系硬化剤を用いた場合とについて、被封止材７１との界面強度を実験的に調査した。

この調査では、封止材７０を８０℃の劣化ガソリン中に浸漬し、その浸漬時間と上記界面強度との関係を求めた。上記界面強度は、板状の被封止材の上にプリンカップ形状の封止材７０を塗布・硬化して形成し、これについてせん断強度を測定する試験、いわゆるプリンカップ試験により求めた。その結果を図５に示す。

図５は、アミン系硬化剤と酸無水物系硬化剤との各場合について、浸漬時間と上記界面強度との関係を示す図である。アミン系硬化剤の場合は図中の白菱形プロットで示し、酸無水物系硬化剤の場合は図中の黒菱形プロットで示してある。

なお、図中の破線円で囲まれているプロットについては、封止材と被封止材との界面で破壊が発生せずに被封止材自身が破壊したときのせん断強度、すなわち「被封止材凝集破壊」の界面強度を示しており、実線円で囲まれているプロットについては当該界面で破壊が発生したときのせん断強度、すなわち「界面破壊」の界面強度を示している。

この図５に示されるように、酸無水物系硬化剤の場合は、アミン系硬化剤の場合に比べて大幅に界面強度が低下していることがわかった。この結果は、上述したアミン系硬化剤と酸無水物系硬化剤との開環率の差、ひいては被封止材との密着力の差を如実に反映している。このことから、硬化剤としてはアミン系硬化剤を用いることとした。

［封止材の機械的強度］
また、本発明者は、エポキシ樹脂としてのガラス転移温度が１８０℃、誘電率が３．５である上記グリシジルアミン系エポキシと、アミン系硬化剤と含む樹脂に、フィラーが８０重量％含有されてなる封止材７０について、その機械的強度を調査した。

この調査は、ダンベル形状に硬化して形成した封止材７０を、８０℃の劣化ガソリン中に浸漬し、その浸漬時間と機械的強度との関係を調査することにより行った。ここで、機械的強度は、ダンベル形状の封止材７０に引っ張り力を加え、それにより破断したときの応力すなわち破断応力として求めた。その結果を図６に示す。

図６は、浸漬時間（単位：時間）と封止材の破断応力（単位：ＭＰａ）との関係を示す図である。この図６に示されるように、本実施形態の封止材７０は、燃料雰囲気に長時間さらされても機械的強度がほとんど変化せず、耐燃料性に優れたものであることが確認された。

以上のように、本実施形態では、封止材７０を、ガラス転移温度が１８０℃以上、誘電率が３．５以下であるグリシジルアミン系エポキシ、このグリシジルアミン系エポキシを開環させて硬化するアミン系硬化剤、および、シリカよりなるフィラーが含有された樹脂より、形成されたものとしている。そして、それにより、樹脂材料よりなる封止材７０を用いても、燃料中の芳香族やエタノールといった成分が封止材７０の内部に透過するのを抑制することができる。

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る耐燃料性パッケージの要部の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、封止材７０で封止される対象物が相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。

図７に示されるように、本実施形態のパッケージは、センサチップ１０とこれを支持する第１の基板２０とを電気的に接続する接続部材として、上記ワイヤに代えてバンプ３１を備えている。このバンプ３１は、金や銅などよりなる一般的なものである。

そして、本実施形態では、この図７に示される構成において、封止材７０を除く部分７２、すなわちセンサチップ１０、第１の基板２０およびバンプ３１により構成される部分７２が被封止材７２とされており、この被封止材７２において、封止材７０はセンサチップ１０と第１の基板２０との間に介在して設けられ、バンプ３１を封止している。

この場合、封止材７０は、センサチップ１０下のアンダーフィルとしての機能も有するものであり、上記第１実施形態の封止材７０に比べて多少、フィラーの含有量が少ないものとすることが望ましい。

（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係る耐燃料性パッケージの概略断面構成を示す図である。図８に示されるように、本実施形態のパッケージでは、上記第１実施形態のパッケージＳ１（図１参照）に比べて、ワイヤ３０およびその近傍のセンサチップ１０が、封止材７０ではなく、第１の樹脂部６１により封止されている。

ここで、本実施形態における被封止材７３は、図８の構造から封止材７０を除いた部分に相当するものである。つまり、本実施形態では、被封止材７３は、上記第１実施形態のパッケージＳ１における被封止材７１と同様に、一次成形された第１の樹脂部６１と第１の樹脂部６１に接して二次成形された第２の樹脂部６２とを備えたものであり、これら両樹脂部６１、６２の界面部が封止材７０により封止されたものとなっている。

このように、封止材７０が、第１の樹脂部６１と第２の樹脂部６２とが接する界面部を封止しているだけの構成であってもよく、この場合には、当該界面部について、封止材７０による耐燃料性および接合強度の補強という効果が得られる。

（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態に係る耐燃料性パッケージの概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、封止材７０で封止される対象物が相違するものである。

図９に示されるように、本実施形態のパッケージでは、第１の基板２０の一面上に接着剤５０を介して回路チップ１１が搭載され、接着剤５０を介して回路チップ１１と第１の基板２０とが接合されている。また、回路チップ１１と第１の基板２０の一面とはワイヤ３０で結線され電気的に接続されている。

この場合、図９の構成のうち封止材７０を除く、回路チップ１１、第１の基板２０およびワイヤ３０により、被封止材７４が構成されている。そして、本実施形態では、回路チップ１１およびワイヤ３０の全体が燃料雰囲気１にて使用されるものとされており、封止材７０は、第１の基板２０の一面側にて回路チップ１１およびワイヤ３０の全体を包み込むように封止している。

そして、本パッケージの使用時においては、燃料雰囲気１に位置する被封止材７４のうち耐燃料性が必要な回路チップ１１およびワイヤ３０が、封止材７０によって封止されているので、当該燃料による回路チップ１１およびワイヤ３０の劣化が防止されるようになっている。

（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態に係る耐燃料性パッケージの概略断面構成を示す図である。本実施形態のパッケージは、回路チップ１１、接着剤５０、第１の基板２０およびワイヤ３０といった上記図９と同様の構成に加え、第１の基板２０に接合された第２の基板４０、第１の基板２０の一面上にて回路チップ１１およびワイヤ３０の全体を封止する第１の樹脂部６１、さらに第１の樹脂部６１の一部および両基板２０、４０の一部を封止する第２の樹脂部６２により、被封止材７５が構成されている。

そして、封止材７０は、被封止材７５のうち第１の樹脂部６１と第２の樹脂部６２とが接する界面部を封止している。それにより、本実施形態によっても、当該界面部について、封止材７０による耐燃料性および接合強度の補強という効果が得られる。

（他の実施形態）
なお、封止材７０中のエポキシ樹脂としては、ガラス転移温度が１８０℃以上、誘電率が３．５以下であるものであればよく、上記実施形態に示したグリシジルアミン系エポキシなどに限定されるものではない。たとえば、グリシジルアミン系エポキシ以外の多環能式エポキシであってもよい。

また、被封止材が、第１の部材と第２の部材とこれら両部材を電気的に接続する接続部材とを備えたものであり、当該接続部材が封止材により封止されている構成としては、上記センサチップ１０、回路チップ１１、第１の基板２０、ワイヤ３０、バンプ３１などに限定されるものではない。たとえば第１の部材、第２の部材はチップ同士でもよいし、回路基板同士などであってもよく、接続部材としてはテープ状のリード部材などであってもよい。

１０ 第１の部材としてのセンサチップ
２０ 第２の部材としての第１の基板
３０ 接続部材としてのワイヤ
３１ 接続部材としてのバンプ
６１ 第１の樹脂部
６２ 第２の樹脂部
７０ 封止材
７１〜７５ 被封止材

Claims (3)

1. 芳香族またはエタノールを含む燃料雰囲気にて使用される被封止材（７１〜７５）と、前記被封止材（７１〜７５）を封止して前記燃料より保護する封止材（７０）とを有する耐燃料性パッケージであって、
   前記封止材（７０）は、ガラス転移温度が１８０℃以上、誘電率が３．５以下であるグリシジルアミン系エポキシ、このグリシジルアミン系エポキシを開環させて硬化するアミン系硬化剤、およびシリカよりなるフィラーが含有された樹脂より、形成されたものであることを特徴とする耐燃料性パッケージ。
2. 前記被封止材（７１）は、第１の部材（１０）と第２の部材（２０）とこれら両部材（１０、２０）を電気的に接続する接続部材（３０、３１）とを備えたものであり、
   前記接続部材（３０、３１）が前記封止材（７０）により封止されていることを特徴とする請求項１に記載の耐燃料性パッケージ。
3. 前記被封止材（７１、７３）は、一次成形された第１の樹脂部（６１）と前記第１の樹脂部（６１）に接して二次成形された第２の樹脂部（６２）とを備えたものであり、
   前記第１の樹脂部（６１）と前記第２の樹脂部（６２）との界面部が前記封止材（７０）により封止されていることを特徴とする請求項１または２に記載の耐燃料性パッケージ。

Images