JP5525236B2 - 繊維強化型樹脂ケース、その製造方法及び電子部品収納用中空樹脂パッケージ装置 - Google Patents
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Description
一般に弾性表面波装置は、リードピンをハーメチックシールした金属ステム内に弾性表面波素子をマウントし、リードピンと弾性表面波素子の端子とをワイヤボンディングにて電気的に接続した後、金属シェルを電気抵抗溶接して金属ステムに取着した金属製パッケージが汎用的である。
このような金属製パッケージでは、弾性表面波装置の重量増を招くとともに、金属ステムと金属シェルとを溶接する作業も困難という問題がある。このため、現在では、弾性表面波装置の小型軽量化及び製造作業の合理化を目的として、リードフレームを用いたプラスチックパッケージが多く用いられるようになってきている。
しかしながら、樹脂を用いて形成した中空構造の天井部上にさらに樹脂を形成すると、重量増を招いたり、歩留まりが低下するという課題が生じる。
このため強度の高いエポキシ樹脂成形体で樹脂ケースを作成しようとする試みが為されているが、軽量化のため樹脂ケースの厚さを薄くしていくと脆く割れやすくなり、取扱性が悪くなる。また、強度を上げるためエポキシ樹脂成形材料にガラス短繊維を混合することも検討されているが、樹脂ケースの厚さが1mmよりも薄い場合には流動性を阻害して成形性が悪くなってしまう。さらに金属パッケージに比較して樹脂ケースでは耐吸湿性に劣るという課題があった。
すなわち、本発明は、
1 (A)エポキシ樹脂、(B)エポキシ樹脂用硬化剤、(C)硬化促進剤、及び(D)溶融球状シリカを含み、前記(D)溶融球状シリカの含有量が、全樹脂組成物中80質量%以上、90質量%未満である樹脂組成物を混合(ドライブレンド)した後、溶融混練し、冷却後粉砕し、前記樹脂組成物を離型フィルムで挟持して熱ロール又は熱盤上で80℃〜120℃で加熱溶融した後、5〜50MPaで加圧することによってシート状樹脂組成物とし、次いで、繊維織布と貼り合せた後、加熱圧縮して一体化させることによりプリプレグを作成し、予め金型温度130℃〜200℃に加熱した金型に投入し、圧縮成形機にて型締めを行い、該プリプレグを賦型させ、型内圧力0.1〜20MPaの成形圧力を1〜3分間保持することによって、該プリプレグを硬化させることを特徴とする繊維強化型樹脂ケースの製造方法、
2 前記(A)エポキシ樹脂が、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂であることを特徴とする上記1記載の繊維強化型樹脂ケースの製造方法、
3 前記繊維強化型樹脂ケースが、多数個配列した集合体である上記1または2に記載の繊維強化型樹脂ケースの製造方法、
4 前記樹脂組成物の測定温度175℃、荷重98Nにおける溶融粘度が3Pa・s〜15Pa・sである上記1〜3のいずれかに記載の繊維強化型樹脂ケースの製造方法、
5 前記エポキシ樹脂用硬化剤の軟化点が70℃〜130℃である上記1〜4のいずれかに記載の繊維強化型樹脂ケースの製造方法、
6 前記溶融球状シリカの最大粒径が55μm以下で平均粒径が13μm以下である上記1〜5のいずれかに記載の繊維強化型樹脂ケースの製造方法、
7 上記1〜6のいずれかに記載の製造方法によって製造された繊維強化型樹脂ケース、
8 上記7に記載の繊維強化型樹脂ケースを使用したことを特徴とする電子部品収納用中空樹脂パッケージ装置
を提供する。
図1は本発明の電子部品収納用中空樹脂パッケージ装置1の断面を図示したものである。繊維強化型樹脂ケース2と基板4により中空パッケージが構成されており、繊維強化型樹脂ケース樹脂ケース2を用いて基板4に実装した素子部品6を封入することにより中空樹脂パッケージ装置1が得られる。
上記(A)成分のエポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であればよく、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するような多官能のエポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
この場合、フェノール樹脂としては、1分子中にフェノール性水酸基を少なくとも2個以上有するフェノール樹脂を使用する。このような硬化剤として具体的には、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、パラキシリレン変性ノボラック樹脂、メタキシリレン変性ノボラック樹脂、オルソキシリレン変性ノボラック樹脂、ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール型樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニル骨格含有アラルキル型フェノール樹脂、トリフェノールアルカン型樹脂及びその重合体等のフェノール樹脂、ナフタレン環含有フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、脂環式フェノール樹脂、複素環型フェノール樹脂などが例示され、いずれのフェノール樹脂も使用可能である。
なお、これらのフェノール樹脂系硬化剤は、軟化点が60〜150℃、特に70〜130℃であるものが好ましい。また、水酸基当量としては90〜250のものが好ましい。硬化剤の配合量は特に制限されないが、エポキシ樹脂を硬化する有効量であり、好ましくはエポキシ樹脂中に含まれるエポキシ基1モルに対して、硬化剤中に含まれる反応性官能基(例えばフェノール性水酸基)とのモル比が0.5〜1.5、特に0.8〜1.2であることが好ましい。
ここで用いることができる硬化促進剤としては、例えば、DBU(1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7)、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニルホスフィン)、メチルジフェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、ビス(ジフェニルホスフィノ)メタンなどの有機ホスフィン化合物、2−メチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール化合物、又はこれらの誘導体などが挙げられる。
これら硬化促進剤の配合割合は、それぞれの触媒活性が異なるため一概にその好適量は決められないが、樹脂組成物全体に対し、0.1〜5質量%の範囲で加えることが好ましい。これは、0.1質量%以上では硬化性能が良好で、一方、5質量%以下では耐湿信頼性を維持できる傾向があるためである。
流動性、成形性、金型磨耗性などの観点から、最大粒径が55μm以下で平均粒径が13μm以下の溶融球状シリカが特に好ましい。最大粒径が55μm以下か、あるいは平均粒径が13μm以下であると、繊維織布内部への充填が容易等、成形性が良好である。ここで用いることができる溶融球状シリカとしては、例えば、「S430−5」(商品名、マイクロン社製)、「MSR−8030」(商品名、龍森社製)、「FB−875FC」、「FB−60DC」(商品名、電気化学工業社製)が挙げられる。
該無機充填材の配合量は、組成物全体の80質量%以上、90質量%未満、好ましくは
質量%以上、90質量%未満の範囲である。配合量が80質量%未満では、充分な強度や耐吸湿性が得られず、逆に配合量が90質量%以上であると、組成物の流動性が低下し、成形性が不良となって実用化が困難になる。
前記樹脂組成物を離型フィルムで挟持して熱ロール又は熱盤上で80℃〜120℃程度で加熱溶融した後、5〜50MPa程度で加圧することによって所定の厚さのシート状にすることができる。
その後、前記プリプレグを、予め金型温度130℃〜200℃程度、好ましくは150〜180℃に加熱した金型に投入し、圧縮成形機にて型締めを行い、該プリプレグを賦型させ、型内圧力0.1〜20MPa程度、好ましくは5〜10MPaの成形圧力を1〜3分間保持することによって、該プリプレグを硬化させ、その後成形品を取り出して繊維強化型樹脂ケースを得る方法が用いられる。成形時間とは、型を閉じて前記の型内圧力を保持している時間であり、1〜3分が好適である。
また、本発明の繊維強化型樹脂ケースは金属蒸着、スパッター、金属メッキ等により皮膜を形成して電磁波シールド性を付与することも出来る。
電子部品を実装した基板の所定の位置に、予め前記繊維強化型樹脂ケースの基板との接合部に接着剤を配し、さらに0.5MPa以下の圧力で加熱加圧処理を行い、接着剤を硬化させることにより中空構造を有する電子部品を得ることができる。
使用する接着剤としては、上記の繊維強化型樹脂ケースと基板とを確実に結合させることができれば必ずしも制限されるものではない。例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂等がある。具体的には、京セラケミカル社製のエポキシ樹脂系接着剤、製品名「TAF880」等が好適に使用できる。
実施例1
エポキシ樹脂の「YX−4000HK」(ジャパンエポキシレジン社製 商品名、エポキシ当量193 軟化点104〜110℃)8質量部、硬化剤として、ノボラック型フェノール樹脂の「BRG−557」(昭和高分子社製 商品名、水酸基当量105 軟化点82〜88℃)4質量部、硬化促進剤として2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(「2P4MHZ−PW」、四国化成工業(株)製、融点192℃〜197℃)0.28質量部、無機充填材として溶融球状シリカ粉末(最大粒径55μm 平均粒径13μm)86.5質量部、難燃剤として環状フェノキシホスファゼン化合物の「SPE−100」(大塚化学社製、商品名)0.5質量部、カーボンブラック「CB−30」(三菱化学(株)製)、「シリコーンオイルSF−8421」(東レ・ダウコーニングシリコーン社製)0.2質量部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(「サイラエースS−510」、チッソ(株)社製)、常温で混合し、次いで、70〜100℃で加熱混練した。冷却後、適当な大きさに粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物のゲルタイム、粘度、流動性、曲げ強度、吸水率について評価した結果を表1に示した。
次いで、得られた樹脂組成物をポリエステル製離型フィルム(藤森工業製)で挟み80℃の熱盤間に10MPaの圧力で2分間加熱加圧成形し、シート状のエポキシ樹脂組成物とした。
図2に示した繊維強化型樹脂ケースの集合体が得られる金型を使用し、熱盤温度180℃のプレスで、10MPaの圧力を加えて1分間圧縮成形し、図中のサイズ:L=21.55mm、M=22.85mm、t=0.6mmの繊維強化型樹脂ケースの集合体を成形した。
成形後の繊維強化型樹脂ケースの作業性、外観、集中荷重強度、耐吸湿性について評価した結果を表2に示した。
樹脂組成を表1の通りとした以外は実施例1と同様にして、得られた樹脂組成物のゲルタイム、粘度、流動性、曲げ強度、吸水率について評価した結果を表1に示し、成形後の繊維強化型樹脂ケースの作業性、外観、集中荷重強度、耐吸湿性について評価した結果を表2に示した。
樹脂組成を表1の通りとした以外は実施例1と同様にして、得られた樹脂組成物のゲルタイム、粘度、流動性、曲げ強度、吸水率について評価した結果を表1に示し、成形後の繊維強化型樹脂ケースの作業性、外観、集中荷重強度、耐吸湿性について評価した結果を表2に示した。
無機充填材として最大粒径25μm、平均粒径8μmの溶融球状シリカ粉末(マイクロン社製)と微細シリカ(アドマテック社製)を使用し、樹脂組成を表1の通りとした以外は実施例1と同様にして、得られた樹脂組成物のゲルタイム、粘度、流動性、曲げ強度、吸水率について評価した結果を表1に示し、成形後の繊維強化型樹脂ケースに関する作業性、外観、集中荷重強度、耐吸湿性について評価した結果を表2に示した。
無機充填材として最大粒径25μm、平均粒径8μmの溶融球状シリカ粉末(マイクロン社製)を使用し、樹脂組成を表1の通りとした以外は実施例1と同様にして、得られた樹脂組成物のゲルタイム、粘度、流動性、曲げ強度、吸水率について評価した結果を表1に示し、成形後の繊維強化型樹脂ケースの作業性、外観、集中荷重強度、耐吸湿性について評価した結果を表2に示した。
繊維織布を厚さ0.11mmのポリアリレート繊維布「XT0235」(製品名、クラレ社製)を使用し、樹脂組成を表1の通りとした以外は実施例1と同様にして、得られた樹脂組成物のゲルタイム、粘度、流動性、曲げ強度、吸水率について評価した結果を表1に示し、成形後の繊維強化型樹脂ケースの作業性、外観、集中荷重強度、耐吸湿性について評価した結果を表2に示した。
繊維織布を使用せず、樹脂組成を表1の通りとした以外は実施例1と同様にして、得られた樹脂組成物のゲルタイム、粘度、流動性、曲げ強度、吸水率について評価した結果を表1に示し、成形後の繊維強化型樹脂ケースの作業性、外観、集中荷重強度、耐吸湿性について評価した結果を表2に示した。
樹脂組成を表1の通りとした以外は実施例1と同様にして、得られた樹脂組成物のゲルタイム、粘度、流動性、曲げ強度、吸水率について評価した結果を表1に示し、成形後の繊維強化型樹脂ケースの作業性、外観、集中荷重強度、耐吸湿性について評価した結果を表2に示した。
樹脂組成を表1の通りとした以外は実施例1と同様にして、得られた樹脂組成物のゲルタイム、粘度、流動性、曲げ強度、吸水率について評価した結果を表1に示し、成形後の繊維強化型樹脂ケースの作業性、外観、集中荷重強度、耐吸湿性について評価した結果を表2に示した。
ガラス繊維織布:「AS2116」(旭化成エレクトニクス社製)
ポリアリレート織布:「XT−0235」(クラレ社製)
エポキシ樹脂:「YX−4000HK」(ジャパンエポキシレジン社製)
硬化剤:「BRG−557」(昭和高分子社製)
硬化促進剤:「2P4MHZ−PW」(四国化成社製)
無機充填材(球状シリカ25):最大粒径25μm(マイクロン社製)
無機充填材(球状シリカ55):最大粒径55μm(マイクロン社製)
無機充填材(微細シリカ):(アドマテックス社製)
難燃剤:「ホスファゼン」(大塚化学社製)
カーボンブラック:「CB−30」(三菱化学社製)
シリコーンオイル:「SF−8421」(東レ・ダウコーニングシリコーン社製)
シランカップリング剤:「S−510」(チッソ社製)
[ゲルタイム]
175℃の熱板上におけるゲル化時間を測定した。
[粘度]
島津フローテスター「CFT−500型」((株)島津製作所製)により、175℃、荷重98Nにおける溶融粘度を測定した。
[流動性]
EMMI−1−66(Epoxy Molding Materials Institute)に準じたスパイラルフロー金型を用い、樹脂組成物を175℃に加熱したスパイラルフロー金型にトランスファー注入し硬化させて、120秒間の流動した長さを測定した。
エポキシ樹脂組成物を175℃、120秒の条件で加熱圧縮成形し、その後、175℃で8時間の加熱処理を行った成形品を長さ80mm以上、幅10mm、厚さ4mmの大きさに加工したものをサンプルとし、「オートグラフAG−D1000」((株)島津製作所製、商品名)を用いて曲げ強度を測定した。
[吸水率]
樹脂組成物を175℃、120秒間の条件でトランスファー成形し、次いで175℃、8時間の後硬化を行って直径50mm、厚さ3mmの円板状の硬化物を得、これを127℃、253kPaの飽和水蒸気中に24時間放置して、放置後の増加した質量を求めた。
繊維強化型樹脂ケースの評価方法は下記の通りである。
[外観]
成形後の繊維強化型樹脂ケースを目視で観察し、外観に割れ、カケ、ボイド、未充填などの異常があれば×、異常がなければ○とした。
成形時の取り扱い性について評価し、成形時における溶融、割れ、カケ等がなく取り扱いに問題がなければ○、溶融、割れ、カケ等により取り扱い性に問題がある場合を×とした。
[集中荷重強度]
繊維強化型樹脂ケースの中央部に、1mm角の角棒を速度0.3mm/分で押し込み、ケースが破壊する強度を「プッシュプルスケール」((株)イマダ製、商品名)にて測定した。10N以上の強度があれば○、10N未満では×とした。
[透湿度]
JIS Z0208 防湿梱包材料の透湿度試験方法(カップ法)に準拠して、φ25mm、高さ50mmのガラス製透湿カップに乾燥剤として塩化カルシウムをいれ、試験サンプルをエポキシ樹脂にて接着して、温度85℃、相対湿度85%、の恒温恒室槽中で24時間保持した後、該試験サンプルを通過する水蒸気の量を測定した。
10g/m2・24Hr以下を○、10g/m2・24Hrを超えるものを×とした。
2:繊維強化型樹脂ケース
3:接着剤層
4:基板
5:端子
6:素子部品
7:バンプ
8:導電性接着剤
10:繊維強化型樹脂ケース集合体
Claims (8)
- (A)エポキシ樹脂、(B)エポキシ樹脂用硬化剤、(C)硬化促進剤、及び(D)溶融球状シリカを含み、前記(D)溶融球状シリカの含有量が、全樹脂組成物中80質量%以上、90質量%未満である樹脂組成物を混合(ドライブレンド)した後、溶融混練し、冷却後粉砕し、前記樹脂組成物を離型フィルムで挟持して熱ロール又は熱盤上で80℃〜120℃で加熱溶融した後、5〜50MPaで加圧することによってシート状樹脂組成物とし、次いで、繊維織布と貼り合せた後、加熱圧縮して一体化させることによりプリプレグを作成し、予め金型温度130℃〜200℃に加熱した金型に投入し、圧縮成形機にて型締めを行い、該プリプレグを賦型させ、型内圧力0.1〜20MPaの成形圧力を1〜3分間保持することによって、該プリプレグを硬化させることを特徴とする繊維強化型樹脂ケースの製造方法。
- 前記(A)エポキシ樹脂が、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項1記載の繊維強化型樹脂ケースの製造方法。
- 前記繊維強化型樹脂ケースが、多数個配列した集合体である請求項1または2に記載の繊維強化型樹脂ケースの製造方法。
- 前記樹脂組成物の測定温度175℃、荷重98Nにおける溶融粘度が3Pa・s〜15Pa・sである請求項1〜3のいずれかに記載の繊維強化型樹脂ケースの製造方法。
- 前記エポキシ樹脂用硬化剤の軟化点が70℃〜130℃である請求項1〜4のいずれかに記載の繊維強化型樹脂ケースの製造方法。
- 前記溶融球状シリカの最大粒径が55μm以下で平均粒径が13μm以下である請求項1〜5のいずれかに記載の繊維強化型樹脂ケースの製造方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法によって製造された繊維強化型樹脂ケース。
- 請求項7に記載の繊維強化型樹脂ケースを使用したことを特徴とする電子部品収納用中空樹脂パッケージ装置。
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