JP6998362B2 - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents
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[1] 配線基材に取り付けられた電子素子をフッ素樹脂で覆う工程と、
電子素子を覆った前記フッ素樹脂に放射線を照射する工程とを有する電子部品の製造方法。
[2] 前記フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体である[1]に記載の製造方法。
[3] 前記放射線が電子線である[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4] 前記電子線の加速電圧が50kV以上である[3]に記載の製造方法。
[5] 前記電子線の照射エネルギーが吸収線量で20kGy以上である[3]又は[4]に記載の製造方法。
[6] 配線基材と、該配線基材に封止部として充填されたフッ素樹脂とを有する電子部品であり、
前記電子部品を、充填されたフッ素樹脂と空気との界面が下になる状態で、温度150℃で60時間保持した時、下記式(1)で算出される平均変形率Vが1.30未満である電子部品。
平均変形率V=(RS×Rd)1/2 (1)
(式中、RSは、封止部の単位正面投影面積あたりの配線基材から突出したフッ素樹脂の側面投影面積を規格化面積としたとき、保持前の当該規格化面積に対する保持後の当該規格化面積の比を表し、Rdは、封止部の単位正面投影面積あたりの配線基材から突出したフッ素樹脂の高さを規格化高さとしたとき保持前の当該規格化高さに対する保持後の当該規格化高さの比を表す。電子部品の電子素子実装面又は電子素子実装予定面を電子部品の正面といい、該電子素子実装面又は電子素子実装予定面と直交する面を側面という。)
[7] 前記フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体である[6]に記載の電子部品。
(1)電子素子
前記電子素子としては、一般的に半導体でありトランジスタ、ダイオードなどが挙げられ、半導体ダイオードが好ましい。半導体ダイオードとしては、発光ダイオードが好ましく、特に紫外線発光ダイオード(以下、紫外線発光素子という場合もある)が好ましい。紫外線発光ダイオードをエポキシ樹脂やシリコーン樹脂で封止すると、紫外線によって樹脂の劣化が大きくなるのに対して、フッ素樹脂で封止すると樹脂の劣化を抑制できる。また紫外線発光ダイオードは発熱が大きくて封止部が熱変形する恐れがあるが、本発明によれば封止部の耐熱変形性を良好にできる。
配線基材は、表面に電極配線が形成された基材であり、パッケージと称されることがある。該配線基材は、表面実装型、チップオンボード型のいずれでもよく、電子素子を実装する面にバンプが形成されていることが好ましい。配線基材の基材には、窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al2O3)等のセラミックスが使用できる。
本発明では、上述した様に、配線基材に取り付けられた電子素子をフッ素樹脂で覆うことで電子素子を封止する。本明細書で「フッ素樹脂」とは、フッ素を含むオレフィンの重合体又はその変性物を意味し、前記変性物には、例えば、主鎖末端に-OHや-COOHなどの極性基が結合するものが含まれる。フッ素樹脂としては、-SO3H基などの極性基を側鎖に有さないフッ素樹脂が電子部品の性能維持の観点から好ましく、例えば、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、クロロトリフルオロエチレン重合体(PCTFE)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体(THV)などの結晶性フッ素樹脂;テフロンAF(商標;三井・ケマーズフロロプロダクツ社製)、サイトップ(商標;AGC社製)などの非晶質フッ素樹脂などが挙げられ、これらフッ素樹脂は、1種で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記フッ素樹脂としては、結晶性フッ素樹脂がより好ましく、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体(THV)がよりさらに好ましい。結晶性フッ素樹脂、特にテトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体(THV樹脂)は、基材や電子素子に対する密着性が優れている。
フッ素樹脂による封止は、前記電子素子を固定できる限り特に限定されないが、電子素子が発光素子である場合、活性層を外部の酸素や水分から遮断できることが好ましく、発光素子全体を外部の酸素や水分から遮断できることがより好ましい。図3、図4、図5、図6は、図2の紫外線発光素子実装配線基材6を封止して電子部品にした例を示す概略断面図である。
a)フッ素樹脂を適当な溶媒と混合して得られるスラリー又は溶液(以下、塗布液という場合がある)を塗布し、乾燥する工程を1回以上繰り返す方法(以下、塗布法という場合がある)。
b)フッ素樹脂を、必要に応じてシート状に成形した後、フッ素樹脂又はそのシートを配線基材の電子素子実装側に積層した後、フッ素樹脂又はそのシートを融点以上に加熱して溶融し、冷却する方法(以下、溶融封止法という場合がある)。
c)前記塗布法と溶融封止法とを適宜組み合わせた方法。
上記の様にしてフッ素樹脂で封止した後は、該フッ素樹脂に放射線を照射する。フッ素樹脂に放射線を照射すると、フッ素樹脂表面(封止部表面)を硬化することができ、電子素子からの発熱が大きくても封止部が熱変形するのを抑制できる。そのため、例えば、電子素子として発光素子を用いた場合、光の配向が変化することがなく、長期に亘って同等の光を取り出すことができる。特に溶融封止を行う場合、熱流動性の良好なフッ素樹脂、例えば、結晶性樹脂、とりわけTHV樹脂を使用することがあり、こうしたフッ素樹脂で封止すると、封止後の耐熱変形性が不十分な場合がある。従って、溶融封止を行う場合、又は熱流動性の良好なフッ素樹脂を用いる場合には、放射線照射をして封止後の耐熱変形性を高めることが特に有効になる。
平均変形率V=(RS×Rd)1/2 (1)
平均変形率V=(RS×Rd)1/2 (1)
RS=Sna/Snb
Sna=Sa/S2a
Snb=Sb/S2b
Rd=dna/dnb
dna=da/S2a
dnb=db/S2b
本発明の電子部品は、図4、図5、図6の様に集光レンズを有していてもよく、集光レンズを有する場合、図5、図6に示すように集光レンズ部品7a、7bを取り付けてもよい。集光レンズ部品7a、7bは、例えば、シリカガラス、ホウケイ酸ガラス等で構成されている。
本発明の電子部品としては、発光素子を備えた電子部品が好ましく、紫外線発光素子を備えた電子部品がより好ましい。紫外線発光素子を備えた電子部品は、例えば、分析機器、光触媒装置、光治療装置、紙幣鑑定装置、空気/水殺菌浄化装置、UV樹脂硬化装置などに利用できる。
なお、以下の実施例では、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体(THV)を用いた。THVにおけるテトラフルオロエチレン由来の構成単位T、ヘキサフルオロプロピレン由来の構成単位H、及びフッ化ビニリデン由来の構成単位V、それぞれのモル比を以下のNMR測定によって求めた。
測定装置:JEOL ECZ-400
試料:約60mg/0.8ml ACT-d6
IS:4-クロロベンゾドリフルオリド 0.01mL
測定モード:1H、19F
緩和時間:1H 30秒、19F 20秒
構成単位Hのユニット数:19F-NMRにおけるCF3の積分比を3で除して算出(CF3積分比/3)
構成単位Vのユニット数:1H-NMRにおけるCH2の積分比を2で除して算出(CH2積分比/2)
構成単位Tのユニット数:19F-NMRにおけるCF2の合計積分比より、構成単位H由来のCF2と構成単位V由来のCF2を差し引いたものを4で除して算出(CF2合計積分比-構成単位Vのユニット数×2-構成単位Hのユニット数×2)/4
実施例で使用したフッ素樹脂(商品名:ダイニオンTHV221AZ;3M社製)は、構成単位Tのモル比が0.35、構成単位Hのモル比が0.11、構成単位Vのモル比が0.54であった。
フッ素樹脂(商品名「THV221AZ」)3.5gを直径48mmのPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)製シャーレに入れ、温度200℃で3時間加熱することによりフッ素樹脂シートを作製し、カッターナイフで大きさ3.0×3.0mmの四角形のシートを切り出した。
電子線でフッ素樹脂を硬化させた評価モデルの封止フッ素樹脂面を下側にして、温度150℃で60時間保持する耐熱試験を行い、平均変形率Vを調べた。平均変形率Vは、評価モデルの正面図及び側面図を紙面に印刷し、その質量から対象部分の面積を算出することにより求めた。平均変形率Vに基づき、下記基準に従って耐熱変形性を評価した。結果を表1に示す。平均変形率Vが1.30未満であると、耐熱変形性が良好であると言える。
A:平均変形率Vが1.10未満である。
B:平均変形率Vが1.10以上、1.15未満である。
C:平均変形率Vが1.15以上、1.30未満である。
D:平均変形率Vが1.30以上である。
2 電子素子(紫外線発光素子)
3a、3b 封止部
4 配線基材
5 金属製のバンプ
6 紫外線発光素子実装配線基材
7a、7b 集光レンズ部品
10 p電極
11 n電極
12 p層
13 活性層
14 n層
15 素子基板
21 配線基材
21a 配線基材の正面(上面)
21b、21c 配線基材の凹部
22、22c 配線基材における凹部の側部
23 p電極用配線
24 n電極用配線
25 評価モデル
26 フッ素樹脂
h 配線基材の高さ
Sa、Sb 配線基材から突出したフッ素樹脂の側面投影面積
S2a、S2b 配線基材の正面からみたフッ素樹脂で覆われている部分の投影面積
da、db 配線基材から突出した部分のフッ素樹脂の高さ
Claims (13)
- 配線基材に取り付けられた発光素子をフッ素樹脂で覆う第1工程と、
発光素子を覆った前記フッ素樹脂に放射線を照射する第2工程とを有する電子部品の製造方法。 - フッ素樹脂シートを配線基材の発光素子実装側に積層した後、フッ素樹脂シートを融点以上に加熱して溶融し、冷却することで前記第1工程を行う請求項1に記載の電子部品の製造方法。
- 前記フッ素樹脂の融点が100℃以上である請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記放射線を照射するときのフッ素樹脂の温度が80℃以下である請求項1~3のいずれかに記載の製造方法。
- 前記フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体である請求項1~4のいずれかに記載の製造方法。
- 前記放射線が電子線である請求項1~5のいずれかに記載の製造方法。
- 前記電子線の加速電圧が50kV以上である請求項6に記載の製造方法。
- 前記電子線の照射エネルギーが吸収線量で20kGy以上である請求項6又は7に記載の製造方法。
- 配線基材と、該配線基材に封止部として充填されたフッ素樹脂とを有する、発光素子実装面又は発光素子実装予定面を有する電子部品であり、
前記電子部品を、充填されたフッ素樹脂と空気との界面が下になる状態で、温度150℃で60時間保持した時、下記式(1)で算出される平均変形率Vが1.30未満である電子部品。
平均変形率V=(RS×Rd)1/2 (1)
(式中、RSは、封止部の単位正面投影面積あたりの配線基材から突出したフッ素樹脂の側面投影面積を規格化面積としたとき、保持前の当該規格化面積に対する保持後の当該規格化面積の比を表し、Rdは、封止部の単位正面投影面積あたりの配線基材から突出したフッ素樹脂の高さを規格化高さとしたとき保持前の当該規格化高さに対する保持後の当該規格化高さの比を表す。電子部品の発光素子実装面又は発光素子実装予定面を電子部品の正面といい、該発光素子実装面又は発光素子実装予定面と直交する面を側面という。) - 重量平均分子量700000以下を有するフッ素樹脂の表面に形状変化防止層が直接被覆されたものを含まない請求項9に記載の電子部品。
- 前記フッ素樹脂の融点が100℃以上である請求項9又は10に記載の電子部品。
- 前記フッ素樹脂の融点が150℃以下である請求項9~11のいずれかに記載の電子部品。
- 前記フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体である請求項9~12のいずれかに記載の電子部品。
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