JPH06120626A - 電子部品搭載用基板のための基材材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 搭載した電子部品との熱膨張率とのある程度
の整合性をも保ちながら、全体を包み込む封止樹脂間に
剥離やクラック現象を生じさせることのない電子部品搭
載用基板用の基材材料を簡単な構成によって提供するこ
と。 【構成】 基材材料を、主材樹脂と、これに混在され
て、平均粒径が１μｍ〜１０μｍであり、アルミナ、シ
リカ、ガラス粒、炭酸カルシウム、酸化チタン、粘土、
カオリン、タルク、ケイ酸カルシウム群の中から選ばれ
る１種または複数種類の混合物からなるフィラーとによ
り構成し、主材樹脂に対するフィラーの混在割合を１５
〜５０％としたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品搭載用基板を
形成するための材料、特に封止樹脂によってモールドさ
れる電子部品搭載用基板の絶縁基材を形成するのに最適
な基材材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品を搭載するための基板には、搭
載した電子部品を十分保護するために、電子部品と共に
全体を封止樹脂によってモールドして、所謂図３に示し
たような電子部品搭載装置とするものがある。このよう
な電子部品搭載装置は、基板の導体回路と電気的に接続
されたリードを封止樹脂から突出させて、マザーボード
と呼ばれる他の大型基板上等に電気的に接続されるもの
である。

【０００３】ところで、電子部品そのものは、その作動
によって熱を発生するものであり、所謂大容量のものに
なればなる程、その発熱量も大きくなる。この熱によっ
て、当該電子部品搭載装置内には、微妙な変化が生ず
る。特に、電子部品とこれを搭載している基板との間に
大きな熱膨張差があると、電子部品と基板側の導体回路
との電気的接続が損なわれてしまうので、基板と電子部
品とはその熱膨張率が近似するように構成されるのが一
般的である。

【０００４】すなわち、チップと呼ばれている電子部品
を構成している主材であるシリカやシリコンはその熱膨
張率が２〜４×１０^-6／℃であり、この電子部品を電気
的に接続している基板上の導体回路を形成することの多
い銅は、１８×１０^-6／℃の熱膨張率を有しているもの
である。そして、これらの電子部品と導体回路を支持し
ている絶縁基材の方は、通常のガラス・エポキシ樹脂等
によって形成されているものは、１５〜１７×１０^-6／
℃の熱膨張率（特に平面方向）を有しているものであ
り、厚さ方向では７０×１０^-6／℃程度にもなるのであ
る。

【０００５】そうなると、シリコンやシリカからなる電
子部品が発熱すると、この電子部品に対して絶縁基材や
導体回路等が大きく伸びることになって断線してしまう
という事態となる。このため、絶縁基材の熱膨張率を電
子部品のそれに近似させるために、所謂セラミック基板
が提案されてきているが、これは非常に高価なものであ
って、所謂民生品を構成するものとして大量生産するに
は適していないものである。

【０００６】一方、この種の電子部品搭載用基板とし
て、その全体が封止樹脂によってモールドされるもので
ある場合には、この電子部品搭載用基板を構成している
絶縁基材の熱膨張率を電子部品のそれに近似させ過ぎる
と、封止樹脂の熱膨張率が１５〜１７×１０^-6／℃であ
るために、例えば図３に示したような現象が生ずること
になる。すなわち、絶縁基材と封止樹脂との間の熱膨張
率が余り大きいと、両者の間に剥離を生じたり、特に応
力が集中し易い絶縁基材のコーナー部近傍の封止樹脂中
にクラックが生ずることになることがあるのである。こ
のような剥離やクラックは、当該電子部品搭載装置の耐
久性や信頼性を損なうことになり、絶対に避けなければ
ならない現象である。

【０００７】そこで、本発明者等は、この樹脂を主材を
する絶縁基材の電子部品搭載用基板としての長所を生か
しながら、上記の熱膨張率の差から生ずる問題を解決す
るにはどうしたらよいかについて種々検討を重ねてきた
結果、電子部品搭載用基板が封止樹脂によって完全にモ
ールドされるものであれば、この封止樹脂による保護作
用を有効に利用することによって良い結果を生むことを
新規に知見したのである。すなわち、絶縁基材の主材と
して樹脂材料を使用する限り、電子部品の熱膨張率と絶
縁基材のそれと一致させることは困難であり、まして電
子部品、絶縁基材及び封止樹脂の三者間の熱膨張率を完
全に一致させることは、封止樹脂として入手し易く安価
なものを使用しなければならないこともあって、殆んど
不可能である。ところが、封止樹脂によって電子部品と
これを搭載した電子部品搭載用基板の全体をモールドし
て構成する電子部品搭載装置においては、モールドして
いる封止樹脂の力を借りれば、電子部品搭載用基板の絶
縁基材の熱膨張率を少し小さくすればよいことに気付い
たのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の経緯
に基づいてなされたもので、その解決しようとする課題
は、電子部品搭載装置における電子部品搭載用基板と封
止樹脂との剥離あるいは封止樹脂でもクラックの発生で
ある。

【０００９】そして、本発明の目的とするところは、電
子部品搭載装置としたときに、搭載した電子部品との熱
膨張率とのある程度の整合性をも保ちながら、全体を包
み込む封止樹脂間に剥離やクラック現象を生じさせるこ
とのない電子部品搭載用基板用の基材材料を簡単な構成
によって提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明の採った手段は、「電子部品２０を実装し
た後に全体が封止樹脂３０によってモールドされる電子
部品搭載用基板１０の絶縁基材を構成するための基材材
料であって、この基材材料を、主材樹脂１３と、これに
混在されて、平均粒径が１μｍ〜１０μｍであり、アル
ミナ、シリカ、ガラス粒、炭酸カルシウム、酸化チタ
ン、粘土、カオリン、タルク、ケイ酸カルシウム群の中
から選ばれる１種または複数種類の混合物からなるフィ
ラー１４とにより構成し、主材樹脂１３に対するフィラ
ー１４の混在割合を１５〜５０％として、当該基材材料
の熱膨張率を、電子部品２０より大きくかつ封止樹脂３
０より小さくしたことを特徴とする電子部品搭載用基板
１０のための基材材料」である。

【００１１】すなわち、本発明に係る基材材料は、その
熱膨張率を、電子部品２０のそれより大きく、かつ封止
樹脂３０よりも小さくすることにより、三者の熱膨張に
よる悪影響を互いに緩和するようにしたものであり、特
に当該基材材料を使用して構成した絶縁基材１１の周囲
に位置する封止樹脂３０に剥離やクラックが生じないよ
うにしたものである。

【００１２】ここで、まず主材樹脂１３中に混在される
べきフィラー１４の平均粒径が１〜１０μｍであること
が必要な理由は、１μｍより小さいと、フィラーの凝集
を解いて均一に分散させることが難しくなるだけでな
く、フィラー１４自体の熱膨張率によって主材樹脂１３
の熱膨張率を低下させることができないからである。ま
た、フィラー１４の平均粒径が１０μｍより大きいと、
主材樹脂１３に対する均等な混在を困難にするからであ
る。中でも、フィラー１４の平均粒径を３〜４μｍにす
るのが最も好ましいものである。

【００１３】一方、主材樹脂１３に対するフィラー１４
の混在割合が１５〜５０％であることが必要な理由は、
１５％より少ないと実質的な熱膨張率の低下を実現でき
ないからであり、５０％より多いと、穴埋めや層間接着
としての樹脂の性質が低下し、電子部品搭載用基板１０
用の絶縁基材１１として良好なものを形成することがで
きないからである。

【００１４】

【発明の作用】以上のように構成した基材材料の作用に
ついて、これを使用して構成した絶縁基材１１、及びそ
の周囲に位置する封止樹脂３０を中心にして説明する。

【００１５】この基材材料は、熱膨張率が１５〜１７×
１０^-6／℃の主材樹脂１３に、熱膨張率が２〜４×１０
^-6／℃のフィラー１４を混在させたものであるから、こ
の基材材料を使用して絶縁基材１１を構成したとき、そ
の熱膨張率は１３〜１５×１０^-6／℃となって、封止樹
脂３０の熱膨張率の１５〜１７×１０^-6／℃よりも小さ
なものとなるのである。また、一般的な絶縁基材の熱膨
張率が１５〜１７×１０^-6／℃であるのに対して、この
絶縁基材１１のそれは上記のようになっているので、搭
載されるべき電子部品２０のそれにより近似したものと
なっているのである。

【００１６】特に、本発明に係る基材材料を使用して構
成した絶縁基材１１の厚さ方向の熱膨張率をみてみる
と、４５×１０^-6／℃となっているものであり、一般的
な絶縁基材の厚さ方向の熱膨張率が７０×１０^-6／℃程
度であるのに比較すると、当該絶縁基材１１の熱膨張率
は非常に小さくなっているのである。

【００１７】以上のことから、この基材材料からなる絶
縁基材１１を使用して電子部品搭載用基板１０を構成
し、この電子部品搭載用基板１０に電子部品２０を実装
した後に封止樹脂３０によるモールドを行った、図１ま
たは図２に示した電子部品搭載装置１００においては、
電子部品２０と絶縁基材１１との熱膨張率上での整合
性、及び絶縁基材１１と封止樹脂３０との熱膨張率上で
の整合性がとれて、信頼性及び耐久性に優れたものとな
るのである。

【００１８】すなわち、当該電子部品搭載装置１００が
ヒートサイクル中におかれたとしても、電子部品２０の
電子部品搭載用基板１０に対する接続は、絶縁基材１１
の熱膨張率が電子部品２０のそれに近くなっているこ
と、及び電子部品２０全体が封止樹脂３０によって、電
子部品搭載用基板１０に対して包み込まれた状態で一体
化されていることにより、従来のものに比較して安定化
されたものとなっていて、断線等の不具合は生じなくな
っているのである。また、絶縁基材１１の熱膨張率が封
止樹脂３０のそれに近くなっていると同時に、特にその
厚さ方向の熱膨張率が小さくなっているため、これを包
み込んでいる封止樹脂３０との界面にて剥離を生じない
だけでなく、封止樹脂３０の包み込み状態が維持される
から、従来の電子部品搭載装置におけるようなクラック
がこの封止樹脂３０に生ずることがないのである。

【００１９】従って、本発明に係る基材材料を使用して
構成した絶縁基材１１を構成部材とする電子部品搭載装
置１００は、信頼性があるだけでなく、耐久性にも優れ
たものとなっているのである。

【００２０】

【実施例】次に、本発明に係る基材材料を、図面に示し
た適用例を参照しながら説明すると、図１の（ａ）に
は、本発明に係る基材材料を使用して形成した絶縁基材
１１を構成部材とする電子部品搭載用基板１０を使用し
て、この電子部品搭載用基板１０に電子部品２０を実装
してから封止樹脂３０によるモールドを行って形成した
電子部品搭載装置１００の断面図が示してある。

【００２１】この図１の（ａ）に示した電子部品搭載用
基板１０は、その絶縁基材１１上に形成した導体回路１
２に対して、封止樹脂３０から外方に突出される各リー
ド１５の内端を直接接続したものであり、電子部品搭載
用基板１０上に実装した電子部品２０と導体回路１２と
はボンディングワイヤー２１による電気的接続が行われ
ているものである。そして、この電子部品搭載装置１０
０において使用されている電子部品搭載用基板１０の絶
縁基材１１は、図１の（ｂ）に示すように、主材樹脂１
３中にフィラー１４を混在させたものであり、本実施例
においては、このフィラー１４として、シリカ、アルミ
ナを採用して、このフィラー１４を主材樹脂１３に対し
て約２５％混在させたものである。

【００２２】このようなフィラー１４としては、アルミ
ナ、シリカ、ガラス粒、炭酸カルシウム、酸化チタン、
粘土、カオリン、タルク、ケイ酸カルシウム群の中から
選ばれる１種または複数種類の混合物が採用できるもの
であり、その種類と主材樹脂１３に対する混在割合とを
適宜設定することにより、完成された絶縁基材１１の熱
膨張率を、その平面方向においては１３〜１５×１０^-6
／℃で、その厚さ方向においては約４５×１０^-6／℃と
することができるものである。

【００２３】図２には、上記のように構成した絶縁基材
１１を使用した電子部品搭載用基板１０が示してある。
この電子部品搭載用基板１０は、各リード１５の両面に
絶縁基材１１を一体化したものであって、その表面側に
は所望の導体回路１２が形成してあり、適宜な導体回路
１２とリード１５とは図に示したようなスルーホールに
よって電気的に接続したものである。

【００２４】以上の各実施例において使用している主材
樹脂１３は、エポキシ樹脂であり、また封止樹脂３０と
しては従来一般に使用されているものを採用しているも
のである。特に、本実施例において使用している封止樹
脂３０は、その熱膨張率が１５〜１７×１０^-6／℃のも
のである。要するに、主材樹脂１３も電子部品２０も、
一般に安価に提供されているものを使用しているもので
あり、完成された絶縁基材１１や電子部品搭載装置１０
０が高価なものとならないようにしているのである。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明においては、
上記実施例にて例示して如く、「電子部品２０を実装し
た後に全体が封止樹脂３０によってモールドされる電子
部品搭載用基板１０の絶縁基材を構成するための基材材
料であって、この基材材料を、主材樹脂と、これに混在
されて、平均粒径が１μｍ〜１０μｍであり、アルミ
ナ、シリカ、ガラス粒、炭酸カルシウム、酸化チタン、
粘土、カオリン、タルク、ケイ酸カルシウム群の中から
選ばれる１種または複数種類の混合物からなるフィラー
１４とにより構成し、この主材樹脂１３に対するフィラ
ー１４の混在割合を１５〜５０％として、当該基材材料
の熱膨張率を、電子部品２０より大きくかつ封止樹脂３
０より小さくした」ことにその構成上の特徴があり、こ
れにより電子部品搭載装置としたときに、電子部品との
熱膨張率とのある程度の整合性をも保ちながら封止樹脂
間に剥離やクラック現象を生じさせることのない電子部
品搭載用基板用の基材材料を簡単な構成によって提供す
ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基材材料を使用して形成した電子
部品搭載用基板を構成部材とする電子部品搭載装置の図
であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）は絶縁基材の部
分拡大断面図である。

【図２】他の電子部品搭載装置の断面図である。

【図３】従来の電子部品搭載装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１００ 電子部品搭載装置 １０ 電子部品搭載用基板 １１ 絶縁基材 １２ 導体回路 １３ 主材樹脂 １４ フィラー ２０ 電子部品 ２１ ボンディングワイヤー ３０ 封止樹脂

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を実装した後に全体が封止樹脂
   によってモールドされる電子部品搭載用基板の絶縁基材
   を構成するための基材材料であって、 この基材材料を、主材樹脂と、これに混在されて、平均
   粒径が１μｍ〜１０μｍであり、アルミナ、シリカ、ガ
   ラス粒、炭酸カルシウム、酸化チタン、粘土、カオリ
   ン、タルク、ケイ酸カルシウム群の中から選ばれる１種
   または複数種類の混合物からなるフィラーとにより構成
   し、前記主材樹脂に対するフィラーの混在割合を１５〜
   ５０％として、 当該基材材料の熱膨張率を、前記電子部品より大きくか
   つ前記封止樹脂より小さくしたことを特徴とする電子部
   品搭載用基板のための基材材料。