JP6959573B2 - 樹脂封止型電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、高い信頼性を有したサーミスタ素子等の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、チップ状の電子部品本体（サーミスタ素子等）と、電子部品本体を内部に収納する筒状部材と、電子部品本体と筒状部材との間に充填されて電子部品本体を封止する樹脂封止部とを備えた樹脂封止型電子部品が記載されている。

この樹脂封止型電子部品では、電子部品本体に一対のリード線の一端側が接続され、電子部品本体がリード線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で覆われている。このように上記樹脂封止型電子部品は、電子部品本体をコーティング層で覆った部分（以下、コーティング電子部品部という）が、筒状部材内に樹脂封止部で封止されている。

特開２０１６−１５２２６３号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
コーティング電子部品部を筒状部材の中に配置した状態で、溶融した樹脂材料を筒状部材内に射出成形して樹脂封止部を成形する際、筒状部材内部のコーティング電子部品部が筒状部材の軸線上から外れて筒状部材の内周面側に寄ってしまう場合がある。このようにコーティング電子部品部が筒状部材の軸線からずれてしまうと、厳しいＰＣＴ試験（プレッシャークッカー試験）や水中熱衝撃試験等を実施した場合、コーティング電子部品部と樹脂封止部との熱膨張係数の差による応力に起因して、コーティング電子部品部が寄っている側の筒状部材の端面から剥離する現象が発生することがある。すなわち、温度サイクル等の熱的応力がコーティング電子部品部と筒状部材との間の樹脂が薄い部分に集中し、完全に溶融しきれていない筒状部材の端面が剥離の起点になってしまうおそれがあった。また、電子部品本体としてサーミスタ素体を採用し、熱交換器の銅パイプ等の測定対象物に直接接触させて温度を測定する温度センサとした場合、コーティング電子部品部が筒状部材の軸線からずれていると、応答性にばらつきが生じてしまう問題があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、樹脂封止部で筒状部材内に封止されたコーティング電子部品部が筒状部材の軸線上に確実に配置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絶縁性材料で覆ったコーティング層とを有するコーティング電子部品部と、前記コーティング電子部品部を内部に収納する筒状部材と、前記コーティング電子部品部と前記筒状部材との間に充填されて前記コーティング電子部品部を樹脂材料で封止する樹脂封止部とを備え、前記筒状部材が、内周面から内方に突出した凸部を周方向に互いに間隔を空けて少なくとも３つ有し、前記コーティング電子部品部が前記凸部に当接した状態で前記筒状部材の軸線上に配されていることを特徴とする。

この樹脂封止型電子部品では、コーティング電子部品部が凸部に当接した状態で筒状部材の軸線上に配されているので、コーティング電子部品部が当接した各凸部により筒状部材の半径方向で位置決めされ、筒状部材の軸線からずれずに樹脂封止部内で封止される。したがって、各凸部によってコーティング電子部品部が筒状部材内でセンタリングされていることで、周方向で封止樹脂の肉薄部を無くし、応力集中を回避することが可能になる。また、封止樹脂の肉厚が周方向で均一となるため、熱伝導の等方性が得られ、熱応答性のばらつきも低減することができる。

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、前記凸部が、前記筒状部材の軸線に沿って延在した突条部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、凸部が、筒状部材の軸線に沿って延在した突条部であるので、筒状部材の軸線方向において安定してコーティング電子部品部を軸線上で支持することができる。

第３の発明に係る樹脂封止型電子部品は、第２の発明において、前記凸部が、前記筒状部材の両端の一方から他方に向けて内方への突出量が漸次大きく設定されてい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、凸部が、筒状部材の両端の一方から他方に向けて内方への突出量が漸次大きく設定されているので、コーティング電子部品部の径のばらつきがあっても、テーパ形状の凸部の途中に当接してセンタリングが可能になる。

第４の発明に係る樹脂封止型電子部品は、第２の発明において、前記凸部が、前記筒状部材の両端の一方から他方の途中に段差部を有し、前記コーティング電子部品部が前記段差部に当接してい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、凸部が、前記筒状部材の両端の一方から他方の途中に段差部を有し、コーティング電子部品部が段差部に当接しているので、コーティング電子部品部の径のばらつきがあっても、段差部に係止されてセンタリングが可能になる。また、コーティング電子部品部が段差部で係止されることで、軸方向の位置決めも容易になる。

第５の発明に係る樹脂封止型電子部品は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記コーティング電子部品部が、前記筒状部材の両端から軸方向内側に離間して配されてい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、コーティング電子部品部が、筒状部材の両端から軸方向内側に離間して配されているので、コーティング電子部品部と樹脂封止部との熱膨張係数の差による応力が筒状部材の端面に集中し難くなり、剥離の起点となり難くなる。

第６の発明に係る樹脂封止型電子部品は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、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、温度サイクルに強く熱応答性のばらつきが小さい高信頼性及び高精度の温度センサを得ることができる。

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、コーティング電子部品部が凸部に当接した状態で筒状部材の軸線上に配されているので、コーティング電子部品部が当接した各凸部により筒状部材の半径方向で位置決めされ、筒状部材の軸線からずれずに樹脂封止部内で封止される。
したがって、周方向で封止樹脂の肉薄部が無くなると共に封止樹脂の肉厚が周方向で均一となることで、応力集中を回避することが可能になると共に、熱伝導の等方性が得られ、熱応答性のばらつきも低減することができる。
特に、電子部品本体としてサーミスタ素体を採用することで、高信頼性及び高精度の温度センサを得ることができる。

本発明に係る樹脂封止型電子部品の第１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。 本発明に係る樹脂封止型電子部品の第２実施形態を示す軸方向の断面図である。 本発明に係る樹脂封止型電子部品の第３実施形態を示す軸方向の断面図である。

以下、本発明に係る樹脂封止型電子部品の第１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を絶縁性材料で覆ったコーティング層６とを有するコーティング電子部品部７と、コーティング電子部品部７を内部に収納する筒状部材３と、コーティング電子部品部７と筒状部材３との間に充填されてコーティング電子部品部７を樹脂材料で封止する樹脂封止部４とを備えている。

上記筒状部材３は、内周面から内方に突出した凸部３ａを周方向に互いに間隔を空けて少なくとも３つ有している。なお、本実施形態では、周方向に等間隔で配置された４つの凸部３ａが筒状部材３に一体成形されている。
上記凸部３ａは、筒状部材３の軸線Ｃに沿って延在した突条部とされている。
凸部３ａの断面形状は、図２に示すように、円弧状又は半円形状とされている。なお、凸部３ａの断面形状としては、台形状等の他の形状でも構わない。

上記コーティング電子部品部７は、凸部３ａに当接した状態で筒状部材３の軸線Ｃ上に配されている。すなわち、コーティング電子部品部７は、周方向の４箇所で凸部３ａに支持されている。
また、コーティング電子部品部７は、筒状部材３の両端から軸方向内側に離間して配されている。すなわち、コーティング電子部品部７は、筒状部材３の両端から離れており、筒状部材３の軸方向中央に配されている。

上記筒状部材３は、例えば樹脂製の円筒状パイプであり、筒状部材３の両端から凸状に樹脂封止部４が露出している。
上記樹脂封止部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。
この樹脂封止部４は、筒状部材３の先端開口部を覆って充填されている先端樹脂部４Ａと、筒状部材３の基端開口部を覆って充填されている基端樹脂部４Ｂとを有している。
なお、上記樹脂封止部４及び筒状部材３は、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で形成されている。

上記電子部品本体２の両端には、一対の端子電極部（図示略）が形成され、一対の端子電極部に一対のリード線５の先端が接続されていると共に、基端樹脂部４Ｂから一対のリード線５の基端側が突出している。なお、リード線５と端子電極部とは、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、端子電極部としては、例えばＡｇ電極等が採用される。

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。

上記コーティング層６は、ガラスペースト等の絶縁性材料であって、図２に示すように、軸線Ｃに直交する断面で円形状に形成されている。

本実施形態の樹脂封止型電子部品１を作製する際、まず筒状部材３内に、リード線５が接続されコーティング電子部品部７を挿入し、この状態で射出成形金型のキャビティ内にセットする。上記コーティング電子部品部７を筒状部材３内に挿入する際、各凸部３ａにコーティング電子部品部７を当接させた状態とする。
次に、溶融した樹脂材料をキャビティ内に射出して筒状部材３内に充填すると共に樹脂封止部４を成形する。このとき、凸部３ａにコーティング電子部品部７が当接して支持された状態で射出成形が行われ、コーティング電子部品部７がセンタリングされた状態となる。

このように本実施形態の樹脂封止型電子部品１では、コーティング電子部品部７が凸部３ａに当接した状態で筒状部材３の軸線Ｃ上に配されているので、コーティング電子部品部７が当接した各凸部３ａにより筒状部材３の半径方向で位置決めされ、筒状部材３の軸線Ｃからずれずに樹脂封止部４内で封止される。したがって、各凸部３ａによってコーティング電子部品部７が筒状部材３内でセンタリングされていることで、周方向で封止樹脂の肉薄部を無くし、応力集中を回避することが可能になる。また、封止樹脂の肉厚が周方向で均一となるため、熱伝導の等方性が得られ、熱応答性のばらつきも低減することができる。

また、凸部３ａが、筒状部材３の軸線Ｃに沿って延在した突条部であるので、筒状部材３の軸線方向において安定してコーティング電子部品部７を軸線Ｃ上で支持することができる。
さらに、コーティング電子部品部７が、筒状部材３の両端から軸方向内側に離間して配されているので、コーティング電子部品部７と樹脂封止部４との熱膨張係数の差による応力が筒状部材３の端面に集中し難くなり、剥離の起点となり難くなる。
したがって、本実施形態では、電子部品本体２がサーミスタ素体であるので、温度サイクルに強く熱応答性のばらつきが小さい高信頼性及び高精度の温度センサを得ることができる。

次に、本発明における樹脂封止型電子部品の第２及び第３実施形態を、図３及び図４に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、凸部３ａが筒状部材３の軸方向において半径方向内方への突出量が一定であるのに対し、第２実施形態の樹脂封止型電子部品２１は、図３に示すように、凸部２３ａが、筒状部材３の両端の一方から他方に向けて内方への突出量が漸次大きく設定されている点である。

第２実施形態では、コーティング電子部品部７の挿入方向（図３の右側から左側へ向かう方向）に向けて凸部２３ａの半径方向内方への突出量が漸次大きくなっており、軸方向に延在する凸部２３ａの中間部分にコーティング電子部品部７が当接して係止されている。すなわち、各凸部２３ａは、筒状部材３の一方の端部（右側）から他方の端部（左側）に向けて、厚さが徐々に大きくなったテーパ状とされている。

このように第２実施形態の樹脂封止型電子部品２１では、凸部２３ａが、筒状部材３の両端の一方から他方に向けて内方への突出量が漸次大きく設定されているので、コーティング電子部品部７の径のばらつきがあっても、テーパ形状の凸部２３ａの途中に当接してセンタリングが可能になる。

次に、第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、凸部２３ａが、筒状部材３の両端の一方から他方に向けて内方への突出量が漸次大きく設定されているのに対し、第３実施形態の樹脂封止型電子部品３１は、図４に示すように、凸部３３ａが、筒状部材３の両端の一方から他方の途中に段差部３３ｂを有し、コーティング電子部品部７が段差部３３ｂに当接している点である。

すなわち、第３実施形態では、凸部３３ａが、段差部３３ｂを境にして筒状部材３の一方の端部側よりも他方の端部側の方が、突出量が大きくなっており、コーティング電子部品部７の先端側が段差部３３ｂに係止された状態となっている。
なお、本実施形態では、断面矩形状の段差部３３ｂを採用しているが、段差が傾斜した断面テーパ状の段差部としても構わない。

このように第３実施形態の樹脂封止型電子部品３１では、凸部３３ａが、筒状部材３の両端の一方から他方の途中に段差部３３ｂを有し、コーティング電子部品部７が段差部３３ｂに当接しているので、コーティング電子部品部７の径のばらつきがあっても、段差部３３ｂに係止されてセンタリングが可能になる。また、コーティング電子部品部７が段差部３３ｂで係止されることで、軸方向の位置決めも容易になる。

本発明の実施例として上記第１実施形態の樹脂封止型電子部品１について、ＰＣＴ試験及び水中熱衝撃試験を行った。
その結果、ＰＣＴ試験として、１２０℃、２ａｔｍの環境下で２５０時間行っても、本発明の実施例に剥離は発生しなかった。
また、水中熱衝撃試験として、水中で５℃と９５℃とを各２分間交互に２００００サイクル行っても、本発明の実施例に剥離は発生しなかった。

なお、本発明の技術範囲は上記各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、上記各実施形態では、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。

１，２１，３１…樹脂封止型電子部品、２…電子部品本体、３，２３，３３…筒状部材、３ａ，２３ａ，３３ａ…凸部、４…樹脂封止部、５…リード線、６…コーティング層、７…コーティング電子部品部、３３ｂ…段差部、Ｃ…筒状部材の軸線

Claims (3)

1. チップ状の電子部品本体と前記電子部品本体を絶縁性材料で覆ったコーティング層とを有するコーティング電子部品部と、
   前記コーティング電子部品部を内部に収納する筒状部材と、
   前記コーティング電子部品部と前記筒状部材との間に充填されて前記コーティング電子部品部を樹脂材料で封止する樹脂封止部とを備え、
   前記筒状部材が、内周面から内方に突出した凸部を周方向に互いに間隔を空けて少なくとも３つ有し、
   前記コーティング電子部品部の先端側が、凸形状とされ、
   前記凸部が、前記筒状部材の軸線に沿って延在した突条部であると共に、前記筒状部材の両端の一方から他方の途中に段差部を有し、
   前記凸部が、前記段差部を境にして前記筒状部材の一方の端部側よりも他方の端部側の方が突出量が大きくなっており、
   前記コーティング電子部品部の先端側外周面が前記段差部の突出した角部に当接していると共に、前記コーティング電子部品部の前記段差部よりも前記筒状部材の一方の端部側における外周面の一部も前記凸部に当接した状態で、前記コーティング電子部品部が前記筒状部材の軸線上に配され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、
   前記コーティング電子部品部が、前記筒状部材の両端から軸方向内側に離間して配されていることを特徴とする樹脂封止型電子部品。
3. 請求項１又は２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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