JPH10316741A

JPH10316741A - 表面実装対応電子部品用材料

Info

Publication number: JPH10316741A
Application number: JP12954397A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Sueyasu; 信行末安; Kiyoaki Nishijima; 清明西嶋
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】表面実装時のリフロー時に優れた耐熱性を示
し、流動性、離型性等の成形性に優れ、良好な機械特性
を有する表面実装対応電子部品用材料を提供する。【解決手段】ポリブチレンナフタレート、特にポリブ
チレン―２，６―ナフタレートよりなる表面実装対応電
子部品用材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面実装対応電子部
品用材料に関し、更に詳しくは表面実装時のリフロー時
に優れた耐熱性を示し、流動性、離型性等の成形性に優
れ、良好な機械特性を有するポリブチレンナフタレート
（以下、ＰＢＮと略す）よりなる表面実装対応電子部品
用材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品の分野では、最近の電化製品の
小型化、高性能化に伴い、また生産性向上等を狙い、各
種電子部品を基板へ実装する方法として、部品の実装密
度も高く効率もよい表面実装技術（ＳＭＴ）が広まりつ
つある。

【０００３】この表面実装技術とは、配線基板へ電子部
品を実装する方法として、基板のスルーホールから電子
部品のリードを通し、電子部品を装着した面と反対の面
に直接ハンダ付け（フローソルダリングまたはウェーブ
ソルダリング）する従来の挿入実装に対して、配線基板
上にプリント印刷されたハンダの上に電子部品を載せ、
基板ごとリフロー炉と呼ばれる加熱炉を通すことにより
ハンダを溶かして電子部品を固定する方法である。

【０００４】この表面実装方式ではリフロー炉内での加
熱によるハンダ付け方式により、コネクター等の電子部
品は全体が加熱され、例えば上部や下部より加熱される
ことになり、従来の実装方式に比べて、より過酷な温度
条件に曝されることになる。この結果、電子部品用の樹
脂材料に対して更なる耐熱性の向上が要求されるように
なった。更に、この表面実装方式に対応して電子部品が
小型化、薄肉化され、これに伴って樹脂材料に対して
も、機械強度や成形時の流動性、離型性の向上が要求さ
れるようになった。この小型化、薄肉化は、樹脂材料に
対して、より一層の耐熱性を要求することにもなる。

【０００５】このように表面実装対応電子部品に極めて
高性能な材料が要求されることになった結果、一般の電
子部品に使用されるエンジニアリングプラスチックを適
用することは難しくなった。例えば、ポリブチレンテレ
フタレート樹脂やナイロン６樹脂は融点が低く、リフロ
ー炉内の加熱で材料がその融点以上に加熱されるために
溶融してしまう。ポリエチレンテレフタレート樹脂は成
形時の流動性や離型性に劣るので所望の成形品を得るこ
とは難しい。ナイロン６６樹脂やナイロン４６樹脂で
は、吸水状態では場合によりリフロー時に部品表面にブ
リスターと呼ばれる損傷が現れ、部品としての価値が著
しく低下する。また、ポリフェニレンサルファイド樹脂
や芳香族ポリアミド樹脂の適用も検討されているが、こ
れらの樹脂は耐熱性には優れるものの、機械特性、流動
性等に欠点があるため工業的な利用には大きな制約があ
る。

【０００６】このように、優れた機械特性、流動特性、
耐熱性を併せ持つ表面実装対応電子部品の基材となりう
る樹脂材料がこの分野において強く求められている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、表面
実装時のリフロー時に優れた耐熱性を示し、流動性、離
型性等の成形性に優れ、良好な機械特性を有する表面実
装対応電子部品用材料を提供することにある。

【０００８】ここでいう表面実装のリフロー時の耐熱性
とは、例えばリフロー時に２３０℃の温度に２０秒間暴
露された際に電子部品が変形や荒れを生じることのない
十分な耐熱性のことをいう。これは、リフロー時の温度
が通常のハンダの融点である１８５℃程度から４０〜５
０℃程度高く設定するのが一般的であるからである。

【０００９】また、流動性は小型かつ薄肉の成形品を得
るには不可欠な性質であり、その値は大きいほど望まし
いが、一般の射出条件で成形した場合、厚さ０．５ｍｍ
の短冊状の成形品で３０ｍｍ程度流れることが必要であ
る。

【００１０】離型性、バリが小さいといった性質もま
た、小型かつ薄肉の成形品を得るには不可欠な性質であ
り、離型性は良好であることが望ましく、またバリは出
ないことが望ましい。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる要求
特性の改良について鋭意検討した結果、ポリブチレンナ
フタレートがポリブチレンテレフタレートに近い融点を
有するにもかかわらず、表面実装対応電子部品用として
優れた特性、すなわち表面実装時のリフロー時に優れた
耐熱性を示し、かつ優れた成形性（流動性、離型性等）
及び機械的特性を有することを見出し、本発明に至っ
た。

【００１２】すなわち、本発明は、ポリブチレンナフタ
レート（ＰＢＮ）よりなる表面実装対応電子部品用材料
である。

【００１３】以下、本発明を詳述する。本発明の表面実
装対応電子部品とは、基板上にハンダ付けする際、前述
した表面実装方式によって行われる電子部品をいう。

【００１４】表面実装におけるリフロー炉中での基板の
加熱方法としては、ヒーター上を移動する耐熱ベルトの
上に基板を乗せ加熱する熱伝導方式、沸点が約２２０℃
のフッ素系液体の凝集時の潜熱を利用するＶＰＳ方式、
熱風を強制的に循環させているところに基板を通す熱風
対流熱伝達方式、遠赤外線により基板の上からまたは上
下両面から加熱する遠赤外線方式、また熱風による加熱
と遠赤外線による加熱を併せて用いる方式などが挙げら
れるが、ランニングコスト等の理由から遠赤外線方式及
び熱風対流熱伝達方式が好ましく採られる。そして、こ
れらの加熱方式では従来の挿入実装方式と違い、実装さ
れる部品もハンダ溶融温度以上に加熱されるため、電子
部品に使用される樹脂材料にとっては非常に過酷な条件
になる。

【００１５】これらの表面実装対応電子部品の具体的な
例として、コネクター、スイッチ、ボリューム、コンデ
ンサー、ＩＣ、リレー、抵抗器、ＬＥＤ等の部品の本体
及びケース等の樹脂により作られる部品が挙げられる。
本発明はこのような表面実装方式により基板に実装され
る樹脂製電子部品を対象とする。

【００１６】本発明において、ＰＢＮとはナフタレンジ
カルボン酸、好ましくはナフタレン―２，６―ジカルボ
ン酸を主たる酸成分とし、１，４―ブタンジオールを主
たるグリコール成分とするポリエステル、即ち繰り返し
単位の全部または大部分（通常９０モル％以上、好まし
くは９５モル％以上）がブチレンナフタレートであるポ
リエステルである。

【００１７】また、このポリエステルには物性を損なわ
ない範囲で、次の成分の共重合が可能である。すなわ
ち、酸成分としては、ナフタレンジカルボン酸以外の芳
香族ジカルボン酸、例えばフタル酸、イソフタル酸、テ
レフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルエー
テルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、
ジフェニルメタンジカルボン酸、ジフェニルケトンジカ
ルボン酸、ジフェニルスルフィドジカルボン酸、ジフェ
ニルスルフォンジカルボン酸等、脂肪族ジカルボン酸、
例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等、脂環族ジ
カルボン酸、例えばシクロヘキサンジカルボン酸、テト
ラリンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸等が例示さ
れる。

【００１８】グリコール成分としては、エチレングリコ
ール、プロピレングリコール、トリメチレングリコー
ル、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコ
ール、オクタメチレングリコール、ネオペンチレングリ
コール、シクロヘキサンジメタノール、キシリレングリ
コール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、ビスフェノールＡ、カテコール、レゾルシノール、
ハイドロキノン、ジヒドロキシジフェニル、ジヒドロキ
シジフェニルエーテル、ジヒドロキシジフェニルメタ
ン、ジヒドロキシジフェニルケトン、ジヒドロキシジフ
ェニルスルフィド、ジヒドロキシジフェニルスルフォン
等が例示される。

【００１９】オキシカルボン酸成分としては、オキシ安
息香酸、ヒドロキシナフトエ酸、ヒドロキシジフェニル
カルボン酸、ω―ヒドロキシカプロン酸等が例示され
る。

【００２０】また、ポリエステルが実質的に成形性能を
失わない範囲で三官能以上の化合物、例えばグリセリ
ン、トリメチルプロパン、ペンタエリスリトール、トリ
メリット酸、ピロメリット酸等を共重合して良い。

【００２１】本発明におけるＰＢＮは、ナフタレンジカ
ルボン酸及び／又はその機能的誘導体と１，４―ブタン
ジオール及び／又はその機能的誘導体とを、従来公知の
芳香族ポリエステルの製造法を用いて重縮合させて得ら
れる。得られるＰＢＮの極限粘度数（オルソクロロフェ
ノール、３５℃）は０．５〜１．４の範囲、更には０．
６〜１．２の範囲が好ましい。極限粘度が０．５未満で
あると機械的特性が劣り一方１．４より大きいと成形時
の流動性が劣るようになる。

【００２２】また、本発明におけるＰＢＮの末端カルボ
キシル基濃度には特に制限はないが、少ない方が望まし
い。末端のカルボキシル基濃度を低減する際には、その
手段として例えば固相重合法の採用、ＰＢＮ重合時のア
ルカリ（金属）化合物の添加、アルカリ（金属）化合物
添加ＰＢＮの固相重合、さらに、エポキシ基やイソシア
ネート基のようなカルボキシル基と反応する官能基を有
する化合物のＰＢＮへの添加等いずれの方法も可能であ
る。

【００２３】本発明の表面実装対応電子部品用材料には
所望により、その物性を著しく損なわない範囲で、他の
添加剤、例えば強化剤、安定剤、着色剤、紫外線吸収
剤、離型剤、帯電防止剤、結晶化促進剤、結晶核剤、充
填剤、衝撃改良剤、難燃剤等を添加することができる。

【００２４】これらの中、強化剤や難燃剤を添加配合す
ることは特に好ましい。強化剤としてはガラス繊維、ア
ラミド繊維、炭素繊維、スチール繊維、セラミック繊
維、チタン酸カリウムウィスカー、ケイ酸塩系粉末状充
填剤、ボロンウィスカー等の繊維状物や炭酸カルシウ
ム、硫酸バリウム、ガラスビーズ、ガラスフレークス等
の粉末状、粒状あるいは板状の無機化合物が例示でき
る。これらの強化剤は、配合による効果発現の最小量と
過剰配合による組成物本来の優れた特性、成形上の利点
を損失しない範囲で配合されるべきである。

【００２５】この量は、全組成物当り、通常６０重量％
以下の範囲から、好ましくは５〜５０重量％の範囲から
選択される。

【００２６】難燃剤の具体的な例としては、臭素化エポ
キシ樹脂（化合物）、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリ
フェニレンエーテル、臭素化ビスフェノール―Ａ―ジグ
リシジルエーテルおよびそのオリゴマー、臭素化ビスフ
ェノール―Ａを原料として製造されるポリカーボネート
オリゴマー、臭素化ビフェニルエーテル、臭素化ジフタ
ルイミド化合物、塩素化ヘキサペンタジエンの２量体等
が代表的なものとして挙げられる。また、難燃助剤の具
体的な例としては、アンチモン系難燃助剤、すなわちＳ
ｂ₂Ｏ₃および／または（Ｎａ₂Ｏ）ｘ・Ｓｂ₂Ｏ₅・
（Ｈ₂Ｏ）ｙ（ｘ＝０〜１，ｙ＝０〜４）が挙げられ
る。

【００２７】難燃剤の量は、全組成物当り、通常２０重
量％以下の範囲から、好ましくは５〜２０重量％の範囲
から選択される。また難燃助剤の量は、全組成物当り、
通常１５重量％以下の範囲から、好ましくは２〜１５重
量％の範囲から選択される。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳述す
る。なお、各種特性の測定は以下の方法によった。

【００２９】（１）機械的強度：引張試験はＡＳＴＭ
Ｄ６３８に、曲げ試験はＡＳＴＭＤ７９０に、衝撃試
験はＡＳＴＭＤ２５６（アイゾット、ノッチ付）にそ
れぞれ準拠した。

【００３０】（２）燃焼性：米国アンダーライターラボ
ラトリー社の定める方法（ＵＬ９４）により評価した。

【００３１】（３）成形時の流動性ペレットを日精樹脂工業製ＰＳ４０Ｅ射出成形機を用い
て、下記の射出条件で、幅１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの
短冊状の成形品を成形し、その流動長を測定した。この
射出条件は、樹脂温度：２６０〜２８０℃（比較例３、
４は３１０℃）、射出圧力：８００ｋｇ／ｃｍ²、射出
速度：５０％、金型温度：１００℃とした。

【００３２】（４）成形時の離型性、成形品のバリ電子部品の例として、ペレットを用いて、流動性の評価
と同一の成形条件で、寸法３０×５×５（ｍｍ）、肉厚
０．４ｍｍの箱形コネクターを成形した。この際の成形
品の離型状態を観察し、次に示す３段階の基準で評価し
た。Ａ：良好な離型性を示す。Ｂ：離型性が若干劣るが、成形品に変形を与えることな
く離型可能である。Ｃ：離型性が悪く、離型すると成形品が変形する。

【００３３】また、得られた成形品のバリを目視で観察
し、次に示す３段階の基準で評価した。Ａ：バリが出ない。Ｂ：バリが小さい。Ｃ：バリが大きい。

【００３４】（５）コネクター成形品のリフロー時の耐
熱性上記箱形コネクターを８０℃、相対湿度９５％の状態で
１時間調湿し、吸水状態のコネクターを得た。更に、コ
ネクターの耐リフロー性試験を、赤外線―熱風併用タイ
プのリフロー炉（ＴＰＦ―２０Ｌ、アサヒエンジニアリ
ング社製）により行った。加熱の温度パターンは、１５
０℃で６０秒加熱した後に２３０℃の温度で約２０秒加
熱されるように設定し、リフロー温度はリフローチェッ
カーで基板の表面温度を測定することにより確認した。

【００３５】耐熱性の評価はリフロー炉内での加熱の後
にコネクターを観察し、表面の荒れや成形品の変形を目
視で観察することにより、次に示す３段階の基準で評価
した。Ａ：変化なし。Ｂ：成形品の変形を生じる。Ｃ：成形品の変形と表面の荒れを同時に生じる。

【００３６】［実施例１］極限粘度数が０．７９、末端
カルボキシル基濃度が２０当量／トンのポリブチレン―
２，６―ナフタレート（２，６―ＰＢＮ）を乾燥後その
まま射出成形して評価用成形品を得た。この成形品の特
性を表１に示す。この結果から、２，６―ＰＢＮは流動
性、離型性、バリ、リフロー時の耐熱性において、極め
て優れた特性を示し、表面実装対応電子部品用材料に適
することがわかる。

【００３７】［実施例２］極限粘度数が０．７９、末端
カルボキシル基濃度が２０当量／トンの２，６―ＰＢＮ
をスクリュー径各４４ｍｍのベント付き二軸押出機を用
いて真空に引きながらシリンダー温度２８０℃、スクリ
ュー回転数１６０ｒｐｍ、吐出量４０ｋｇ／ｈにて溶融
混練し、サイドフィーダーより平均繊維径１０．５μｍ
のガラス繊維よりなる３ｍｍチョップドストランド（日
本電気硝子社製）を全組成物に対して３０重量％加え、
ダイスから吐出するスレッドを冷却切断して成形用樹脂
ペレットとした。このペレットを乾燥後そのまま射出成
形して評価用成形品を得た。この成形品の特性を表１に
示す。この結果から、ガラス繊維強化の２，６―ＰＢＮ
は流動性、離型性、バリ、リフロー時の耐熱性におい
て、極めて優れた特性を示すことに加え、機械的強度に
優れており、表面実装対応電子部品用材料に適している
ことがわかる。

【００３８】［実施例３］極限粘度数が０．７９、末端
カルボキシル基濃度が４０当量／トンの２，６―ＰＢＮ
に臭素化ビスフェノールＡ型ポリカーボネート難燃剤を
全組成物に対して１１重量％となるように添加した。さ
らに難燃助剤としてＳｂ₂Ｏ₅を全組成物の５重量％添
加した。これらをドライブレンド後、をスクリュー径各
４４ｍｍのベント付き二軸押出機を用いて真空に引きな
がらシリンダー温度２８０℃、スクリュー回転数１６０
ｒｐｍ、吐出量４０ｋｇ／ｈにて溶融混練し、サイドフ
ィーダーより平均繊維径１０．５μｍのガラス繊維より
なる３ｍｍチョップドストランド（日本電気硝子社製）
を全組成物に対して３０重量％加え、ダイスから吐出す
るスレッドを冷却切断して成形用樹脂ペレットとした。

【００３９】このペレットを乾燥後そのまま射出成形し
て評価用成形品を得た。この成形品の特性を表１に示
す。

【００４０】この結果から、難燃性の２，６―ＰＢＮは
流動性、離型性、バリ、リフロー時の耐熱性において、
極めて優れた特性を示すことに加え、機械的強度に優
れ、さらには難燃性も有しており、表面実装対応電子部
品用材料に適していることがわかる。

【００４１】［比較例１］３０重量％のガラス繊維で強
化された難燃性ポリエチレンテレフタレート樹脂ペレッ
トを用い、実施例２と同様に行った。得られた成形品の
特性を表１に示す。この結果から、ポリエチレンテレフ
タレート樹脂は流動長が小さく、離型性が悪く、バリを
生じる上に、リフロー時に変形を生じるので、表面実装
対応電子部品用材料に適さないことがわかる。

【００４２】［比較例２］３０重量％のガラス繊維で強
化された難燃性ポリブチレンテレフタレート樹脂ペレッ
トを用い、実施例２と同様に行った。得られた成形品の
特性を表１に示す。この結果から、ポリブチレンテレフ
タレート樹脂は流動長が小さく、離型性が悪く、バリを
生じる上に、リフロー時に変形を生じるので、表面実装
対応電子部品用材料に適さないことがわかる。

【００４３】［比較例３］４０重量％のガラス繊維で強
化されたポリフェニレンサルファイド樹脂ペレットを用
い、実施例２と同様に行った。得られた成形品の特性を
表１に示す。この結果から、ポリフェニレンサルファイ
ド樹脂は流動長が小さく、離型性が悪く、バリを生じる
上に、表面実装対応電子部品用材料に適さないことがわ
かる。

【００４４】［比較例４］３０重量％のガラス繊維で強
化された難燃性ナイロン４６樹脂ペレットを用い、実施
例２と同様に行った。得られた成形品の特性を表１に示
す。この結果から、ナイロン４６樹脂はリフロー時にブ
リスターと呼ばれる変形を生じるので、表面実装対応電
子部品用材料に適さないことがわかる。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、表面実装時のリフロー
時に優れた耐熱性を示し、流動性、離型性等の成形性に
優れ、良好な機械特性を有する表面実装対応電子部品用
材料を提供することができる。この電子部品は、表面実
装方式により実装密度が上げられ、表裏両面への実装が
可能となり、効率化によりコストを低減できる等様々の
利点を有するため、最近の電子機器の軽薄短小化、高機
能化、低価格化などの流れに乗ってハンダ付けすること
ができ、その応用分野は広く、例えばカメラ一体型ＶＴ
Ｒ、電卓、カメラ、デジタルスチルカメラ、携帯情報末
端、携帯電話、時計、液晶テレビ、電子ゲーム、パソコ
ン、ＰＣカード等の民生用電子機器や、ミニコン、オフ
コン、ワークステーション、周辺機器、端末機器、計測
機器等の産業用電子機器、さらには宇宙航空用機器など
に有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｈ０１Ｒ 13/533

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリブチレンナフタレートよりなる表面
実装対応電子部品用材料。
【請求項２】ポリブチレンナフタレートがポリブチレ
ン―２，６―ナフタレートである請求項１記載の表面実
装対応電子部品用材料。
【請求項３】ポリブチレンナフタレートに強化剤及び
／又は難燃剤を配合している請求項１又は２記載の表面
実装対応電子部品用材料。