JP6760408B2 - 樹脂封止型電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂封止されたサーミスタ素子等の電子部品であって環境耐性に優れている樹脂封止型電子部品に関する。

従来、サーミスタ素子等の電子部品では、樹脂又は金属キャップに電子部品を入れ、熱硬化樹脂で注型したものや、樹脂で封止された電子部品が一般に知られている。例えば、特許文献１では、サーミスタ素子と、サーミスタ素子の両面に電気的に接続される電線の導体を備えた被封止部材と、被封止部材の周囲に電気絶縁性樹脂が射出成形された樹脂封止部を有した温度センサが記載されている。

この特許文献１の方法では、射出成形する際に電子部品を位置決めし、射出成形金型内に電子部品を支えるスライド機構を設け、成形途中で支持部分が硬化し始めた段階でスライドを抜き去って成形封止している。
また、特許文献２では、導線被覆材に堅く密着するプラスチック材で、多段階射出工程によりサーミスタを被覆するサーミスタと電気導線との接合体の形成方法が記載されている。この形成方法では、サーミスタを２度の射出成形により第１の射出被覆材と第２の射出被覆材とで封止して一体成形することで、特許文献１の方法よりも短時間で作製が可能である。

特開２０１３−１４９８０７号公報 特開平８−６９９０４号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、上記従来の技術では、キャップを用いた注型を行う方法では、キャップに電子部品を入れ、熱硬化樹脂等を注ぎ込み、加熱硬化させて封止する工程が必要であるため、封止工程に時間及び工数がかかり信頼性の確保が難しいという不都合があった。また、特許文献１のように射出成形で電子部品を封止する方法では、スライド機構等を設けるために金型構造が複雑でセンシティブな成形条件を必要とする不都合があった。
さらに、特許文献２のように、サーミスタを射出成形により樹脂封止する場合、サーミスタを直接覆う射出被覆材となる溶融樹脂が射出成形時に金型に直接接触するため、急冷されて硬質化することで、応力が加わるとクラックが生じ易くなる問題があった。例えば、プレッシャークッカー試験（１２１℃、２気圧、５０時間）等の環境試験を行うと、応力によりクラックが発生してしまう。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、環境耐性に優れ、簡便な構造で短時間にかつ安価で作製可能な樹脂封止型電子部品を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る樹脂封止型電子部品は、チップ状の電子部品本体と、前記電子部品本体を内部に収納する筒状部材と、前記電子部品本体と前記筒状部材との間に充填されて前記電子部品本体を封止する封止材とを備え、前記筒状部材と前記封止材とが同じ樹脂材料で形成され、前記封止材が、前記筒状部材内に前記電子部品本体を挿入した状態で前記筒状部材内に前記樹脂材料を射出成形により充填して形成され、前記筒状部材が、両端に開口部を有しており、前記筒状部材の外周面が、前記封止材よりも硬い層となっていると共に、前記開口部から露出した前記封止材の表面が、前記封止材の内部よりも硬い層となっていることを特徴とする。

この樹脂封止型電子部品では、封止材が、筒状部材内に電子部品本体を挿入した状態で筒状部材内に樹脂材料を射出成形により充填して形成されているので、環境耐性に優れていると共に、比較的簡便な構造であり、短時間かつ安価に作製可能である。
特に、電子部品本体が、金型に触れずに射出成形された柔らかい封止材で覆われていることで、応力が加わっても封止材が緩和することでクラック等が発生し難い。また、筒状部材と封止材とが同じ樹脂材料で形成されているので、熱膨張や吸水率による膨張収縮に対して応力が発生し難い。さらに、電子部材本体と樹脂材料との熱膨張係数差による応力は、筒状部材と封止材との界面のせん断方向に働き、筒状部材にクラック等が生じ難く、筒状部材の破壊に至らない。なお、筒状部材の内部に射出成形される封止材は、直接金型に触れないため、柔らかく柔軟に変形し、応力は筒状部材と後成形の封止材との界面のせん断方向に働く。
また、筒状部材内への射出成形による一体成形で電子部品本体を覆うため、高い気密性及び水密性が得られると共に、比較的簡便な工法で作製でき、短時間かつ安価に作製可能である。

第２の発明に係る樹脂封止型電子部品は、第１の発明において、前記開口部から露出した前記封止材が、前記開口部から突出していることを特徴とする。

第３の発明に係る樹脂封止型電子部品は、第１又は第２の発明において、前記電子部品本体が、サーミスタ素体であることを特徴とする。
すなわち、この樹脂封止型電子部品では、電子部品本体が、サーミスタ素体であるので、環境耐性に優れ、簡便な構造で短時間にかつ安価で作製可能な温度センサとなる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る樹脂封止型電子部品によれば、封止材が、筒状部材内に電子部品本体を挿入した状態で筒状部材内に樹脂材料を射出成形により充填して形成され、筒状部材が、両端に開口部を有しており、筒状部材の外周面が、封止材よりも硬い層となっていると共に、開口部から露出した封止材の表面が、封止材の内部よりも硬い層となっているので、膨張収縮に対して応力が発生し難く、たとえ応力が加わってもクラック等が発生し難い。したがって、過酷な温度環境変化に対しても密着性や機密性を確保できると共に、比較的簡便な工法で作製でき、短時間かつ安価に作製可能である。このように環境耐性に優れているため、高価で高強度・高靱性のエンジニアプラスチック等を使用しなくても、耐熱仕様にあった安価な汎用プラスチックを樹脂材料として採用することも可能になる。

本発明に係る樹脂封止型電子部品の一実施形態を示す軸方向の断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。

以下、本発明に係る樹脂封止型電子部品の一実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態の樹脂封止型電子部品１は、図１及び図２に示すように、チップ状の電子部品本体２と、電子部品本体２を内部に収納する筒状部材３と、電子部品本体２と筒状部材３との間に充填されて電子部品本体２を封止する封止材４とを備えている。
上記筒状部材３と封止材４とは、同じ樹脂材料で形成されている。例えば、樹脂材料としてポリプロピレン（ＰＰ）等の汎用プラスチックが採用可能である。

上記封止材４は、筒状部材３内に電子部品本体２を挿入した状態で筒状部材３内に樹脂材料を射出成形により充填して形成されている。
上記筒状部材３は、外周面に露出した外周面層３ａと、内周面に露出した内周面層３ｂと、外周面層３ａと内周面層３ｂとの間に介在している内部層３ｃとを有している。
上記内部層３ｃ及び封止材４は、外周面層３ａ及び内周面層３ｂよりも柔らかい。すなわち、外周面層３ａ及び内周面層３ｂは、内部層３ｃ及び封止材４よりも緻密で硬質な層である。外周面層３ａ及び内周面層３ｂは、筒状部材３を成形する際に溶融樹脂が直接金型に接触する部分であるため、急冷されて内部層３ｃよりも緻密で硬い層となる。
また、筒状部材３の両端開口部では、外周面層３ａと内周面層３ｂ及び内部層３ｃとが一体となり、緻密で硬質な層が形成される。

上記電子部品本体２の両端には、一対の端子電極部２ａが形成され、一対の端子電極部２ａに一対のリード線５の一端が接続されていると共に、筒状部材３の一方の開口部から一対のリード線５の他端側が突出している。なお、リード線５と端子電極部２ａとは、半田材、導電性ペースト等の導電性接着剤で接続されている。また、端子電極部２ａとしては、例えばＡｇ電極等が採用される。

上記筒状部材３は、円筒状のパイプであり、筒状部材３の両端開口部から封止材４が露出している。
開口部から露出した封止材４の表面も、外周面層３ａ、内周面層３ｂと同様に、溶融樹脂が直接金型に接触する部分のため、緻密で硬い層となる。
この封止材４は、筒状部材３のリード線５の他端側が突出している開口部からリード線の突出方向に凸状に形成されている。なお、本実施形態では、筒状部材３の両方の開口部において封止材４が凸状に成形されている。

上記電子部品本体２は、サーミスタ素体である。この電子部品本体２のサーミスタ素体の材料としては、ＮＴＣ型、ＰＴＣ型、ＣＴＲ型等のサーミスタ材料があるが、本実施形態では、例えばＮＴＣ型サーミスタを採用している。このサーミスタ材料は、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｃｕ系材料、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料等のサーミスタ材料で形成されている。
特に、本実施形態のサーミスタ素体は、例えばＭｎ−Ｃｏ系複合金属酸化物（例えば、Ｍｎ_３Ｏ_４−Ｃｏ_３Ｏ_４系複合金属酸化物）又は、Ｍｎ−Ｃｏ系複合金属酸化物に、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌのうち少なくとも一種類の元素を含む複合金属酸化物（例えば、Ｍｎ_３Ｏ_４−Ｃｏ_３Ｏ_４−Ｆｅ_２Ｏ_３系複合金属酸化物）からなるスピネル系の複合金属酸化物膜を有したものである。

また、サーミスタ素体の他の例としては、ペロブスカイト型酸化物を含有する金属酸化物焼結体であって、例えば一般式：Ｌａ_１−ｙＣａ_ｙ（Ｃｒ_１−ｘＭｎ_ｘ）Ｏ_３（０．０≦ｘ≦１．０、０．０＜ｙ≦０．７）で示される複合酸化物を含む焼結体で構成されているものでもよい。なお、この焼結体に、さらに絶縁体材料として、例えばＹ_２Ｏ_３，ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＣｅＯ_２を添加しても構わない。
また、サーミスタ素体として、Ｍｎ，ＣｏおよびＦｅの金属酸化物を含有するセラミックス焼結体、すなわちＭｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料で形成されたものを採用しても構わない。

この電子部品本体２は、リード線５の接続部分と共に、ガラスペースト等によるコーティング層６で覆われている。

本実施形態の樹脂封止型電子部品１の製造方法は、まず筒状部材３を樹脂材料で成形して作製しておく。この際、筒状部材３のスキン層である外周面層３ａ及び内周面層３ｂは、コア層である内部層３ｃよりも緻密で硬質な層となっている。
次に、この筒状部材３内に、リード線５が接続されコーティング層６で覆われた電子部品本体２を挿入し、この状態で射出成形金型にセットし、筒状部材３と同じ樹脂材料で筒状部材３内と筒状部材３の両端開口部とを一体成形する。
この後、射出成形金型から取り出すことで、短時間で樹脂封止型電子部品１が作製される。

このように本実施形態の樹脂封止型電子部品１では、封止材４が、筒状部材３内に電子部品本体２を挿入した状態で筒状部材３内に樹脂材料を射出成形により充填して形成され、筒状部材３が、両端に開口部を有しており、封止材４の内部が、筒状部材３の外周面よりも柔らかいと共に、開口部から露出した封止材４の表面が、封止材４の内部よりも硬い層となっているので、環境耐性に優れていると共に、比較的簡便な構造であり、短時間かつ安価に作製可能である。

特に、電子部品本体２が、金型に触れずに射出成形された柔らかい封止材４で覆われていることで、応力が加わっても封止材４が緩和することでクラック等が発生し難い。また、筒状部材３と封止材４とが同じ樹脂材料で形成されているので、熱膨張や吸水率による膨張収縮に対して応力が発生し難い。

さらに、電子部品本体２と樹脂材料との熱膨張係数差による応力は、筒状部材３と封止材４との界面のせん断方向に働き、筒状部材３にクラック等が生じ難く、筒状部材３の破壊に至らない。なお、筒状部材３の内部に射出成形される封止材４は、直接金型に触れないため、柔らかく柔軟に変形し、応力は筒状部材３と後成形の封止材４との界面のせん断方向に働く。例えば、図１及び図２に示すように、コーティング層６が熱膨張して応力が発生した場合、柔軟な封止材４が筒状部材３の軸方向に変形することで、応力を緩和することができる。

また、筒状部材３内への射出成形による一体成形で電子部品本体２を覆うため、高い気密性及び水密性が得られると共に、比較的簡便な工法で作製でき、短時間かつ安価に作製可能である。
また、樹脂材料で予め成形された筒状部材３の外周面層３ａ及び内周面層３ｂが緻密で硬く伸び難いが、内部層３ｃ及び封止材４が外周面層３ａ及び内周面層３ｂよりも柔らかいので、内部層３ｃ及び封止材４が柔軟に応力を緩和することで、クラック等の発生を抑制することができる。

また、筒状部材３の両端開口部から封止材４が露出しているので、応力が筒状部材３の両端開口部から開放され、よりクラック等の発生を抑制可能である。
さらに、封止材４が、筒状部材３のリード線５の他端側が突出している開口部からリード線５の突出方向に凸状に形成されているので、筒状部材３の開口部から突出するリード線５を柔らかい封止材４で長く覆って保護することで、突出したリード線５を切れ難くすることができる。
したがって、本実施形態の樹脂封止型電子部品１は、電子部品本体２をサーミスタ素体とすることで、環境耐性に優れ、簡便な構造で短時間にかつ安価で作製可能な温度センサが得られる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、電子部品本体にサーミスタ素体を採用したサーミスタ素子に適用したが、他の電子部品本体としてＩＣチップ、チップ状のＲＦＩＤ、抵抗やコンデンサを採用した抵抗部品やコンデンサ部品等としても構わない。

１…樹脂封止型電子部品、２…電子部品本体、２ａ…端子電極部、３…筒状部材、３ａ…外周面層、３ｂ…内周面層、３ｃ…内部層、４…封止材、５…リード線、６…コーティング層

Claims (2)

1. チップ状の電子部品本体と、
   前記電子部品本体を内部に収納する筒状部材と、
   前記電子部品本体と前記筒状部材との間に充填されて前記電子部品本体を封止する封止材とを備え、
   前記筒状部材と前記封止材とが同じ樹脂材料で形成され、
   前記封止材が、前記筒状部材内に前記電子部品本体を挿入した状態で前記筒状部材内に前記樹脂材料を射出成形により充填して形成され、
   前記筒状部材が、両端に開口部を有しており、
   前記筒状部材の外周面が、前記封止材よりも硬い層となっていると共に、前記開口部から露出した前記封止材の表面が、前記封止材の内部よりも硬い層となっており、
   前記開口部から露出した前記封止材が、前記開口部から断面円弧状に突出していることを特徴とする樹脂封止型電子部品。
2. 請求項１に記載の樹脂封止型電子部品において、
   前記電子部品本体が、サーミスタ素体であることを特徴とする樹脂封止型電子部品。

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