JPWO2019202741A1 - 封止材、電子部品、電子回路基板、及び封止材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一側面に係る封止材は、複数の金属粒子と樹脂組成物とを備える封止材であって、封止材の表面の少なくとも一部における単位長さ当たりの抵抗が、0.1kΩ/mm以上20kΩ/mm以下であり、封止材の内部における単位長さ当たりの抵抗が、0.2GΩ/mm以上10TΩ/mm以下である。
本発明の一側面に係る電子部品は、上記の封止材と、封止材で覆われた素子と、を備える。
本発明の一側面に係る電子回路基板は、基板と、基板の表面に設置された素子と、素子を覆う封止材と、を備え、封止材が上記の封止材である。
本発明の一側面に係る封止材の製造方法は、複数の金属粒子と樹脂組成物とを含むコンパウンドを加熱することにより、樹脂組成物を硬化する第一加熱工程と、第一加熱工程を経たコンパウンドを更に加熱することにより、コンパウンドの表面の少なくとも一部における単位長さ当たりの抵抗を低下させ、単位長さ当たりの抵抗を0.1kΩ/mm以上20kΩ/mm以下に調整する第二加熱工程と、を備える。
図1中の(b)及び図2に示されるように、本実施形態に係る封止材2は、複数(多数)の金属粒子4と樹脂組成物6とを備える。樹脂組成物6は、複数の金属粒子4の間に存在してよく、複数の金属粒子4は樹脂組成物6を介して互いに結着されていてよい。複数の金属粒子4は、樹脂組成物6中に分散していてよい。以下では、複数の金属粒子4が「金属粉」と表記される場合がある。
図3中の(a)及び(b)に示されるように、本実施形態に係る電子部品10a,10bは、上記の封止材2と、封止材2で覆われた素子(device)3と、を備える。素子3は、特に限定されないが、例えば、半導体チップ、MEMS(微小電気機械システム)、及びコイルからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。半導体チップは、特に限定されないが、IC、LSI、システムLSI、SRAM、DRAM及びフラッシュメモリーからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。封止材2の内表面(封止材2において素子3と接触する面)の単位長さ当たりの抵抗は、封止材2の内部2iの単位長さL‐i当たりの抵抗R‐iと等しくてよい。
図4に示されるように、本実施形態に係る電子回路基板100は、基板11と、基板11の表面に設置された素子3と、素子3を覆う上記の封止材2と、を備えてよい。基板11は、特に限定されないが、例えば、リジッド基板、フレキシブル基板及びリジッドフレキシブル基板からなる群より選ばれる少なくとも一種のプリント基板であってよい。封止材2の内表面(封止材2において素子3と接触する面)の単位長さ当たりの抵抗は、封止材2の内部2iの単位長さL‐i当たりの抵抗R‐iと等しくてよい。封止材2の表面2sは、基板11と電気的に絶縁されていてよい。基板11と接する封止材2の表面(基板11と封止材2の界面に位置する封止材2の面)の単位長さ当たりの抵抗は、封止材2の内部2iの単位長さL‐i当たりの抵抗R‐iと等しくてよい。封止材2は、素子3及び基板11の両方を覆ってよい。封止材2は、素子3及び基板11の表面全体を覆ってもよい。
金属粒子(金属粉)は、例えば、金属単体、合金及び金属化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含有してよい。金属粒子は、例えば、金属単体、合金及び金属化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種からなっていてよい。合金は、固溶体、共晶及び金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでよい。合金とは、例えば、ステンレス鋼(Fe‐Cr系合金、Fe‐Ni‐Cr系合金等)であってよい。金属粒子は、一種の金属元素又は複数種の金属元素を含んでよい。金属粒子に含まれる金属元素は、例えば、卑金属元素、貴金属元素、遷移金属元素、又は希土類元素であってよい。コンパウンドは、一種の金属粒子を含んでよく、組成が異なる複数種の金属粒子を含んでもよい。
樹脂組成物は、樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び添加剤を包含し得る成分であって、有機溶媒と金属粒子とを除く残りの成分(不揮発性成分)であってよい。添加剤とは、樹脂組成物のうち、樹脂、硬化剤及び硬化促進剤を除く残部の成分である。添加剤とは、例えば、カップリング剤又は難燃剤等である。樹脂組成物が添加剤としてワックスを含んでいてもよい。上記の金属粒子(金属粉)と、未硬化の樹脂組成物(加熱される前の樹脂組成物)との混合物は、いわゆるコンパウンドであり、封止材の原料である。コンパウンドから形成された成形体中の樹脂組成物を硬化させることにより、封止材が得られる。コンパウンドから形成されたタブレットを、封止材の出発原料として用いてもよい。以下に記載の樹脂組成物の組成は、コンパウンドに含まれる未硬化の樹脂組成物とみなされてもよい。
金属粒子(金属粉)と樹脂組成物(加熱される前の樹脂組成物)とを加熱しながら混合することでコンパウンドが得られる。
本実施形態に係る封止材、電子部品及び電子回路基板其々の製造方法は、第一加熱工程と第二加熱工程とを備える。
[封止材の作製]
実施例1の金属粉として、鉄アモルファス合金粉とカルボニル鉄粉(純鉄粉)の混合物を用いた。実施例1の金属粉全体の質量(100質量部)に占める鉄アモルファス合金粉の質量の割合は、80質量部であった。実施例1の金属粉全体の質量(100質量部)に占めるカルボニル鉄粉の質量の割合は、20質量部であった。鉄アモルファス合金粉としては、エプソンアトミックス株式会社製のKUAMET 9A4‐IIを用いた。カルボニル鉄粉としては、BASFジャパン株式会社製のSQ‐Iを用いた。SQ‐Iは、リン酸処理が施された純鉄粉である。つまり、SQ‐Iを構成する各粒子(純鉄からなる粒子)の表面には、リン酸塩(リン酸鉄)からなる被膜が形成されている。一方、後述される比較例2で用いたSQは、BASFジャパン株式会社製の別の純鉄粉であり、リン酸処理が施されていない純鉄粉である。つまり、「SQ」を構成する各粒子(純鉄からなる粒子)の表面には、リン酸塩(リン酸鉄)からなる被膜が形成されていない。後述される実施例2,3及び比較例1〜3のいずれの場合も、コンパウンド粉の作製に用いた金属粉全体の質量(単位:g)は、実施例1の場合と同じであった。
棒状の封止材の表面における5箇所において、二端子測定法により二点間の抵抗を測定して、抵抗の平均値を算出した。二点間の距離は5mmであった。二点間に印加した電圧は、5Vであった。いずれの測定も室温で実施した。測定には、低抵抗測定用の市販のテスターを用いた。封止材の表面における二点間の抵抗の平均値RSURFACE(単位:Ω)は、下記表1に示される。封止材の表面における単位長当たりの抵抗の平均値R‐s(単位:Ω/mm)は、下記表1に示される。
棒状の封止材の表面に垂直な方向において、棒状の封止材をダイヤモンドカッターで切断した。棒状の封止材の断面(内部)における5箇所において、二端子測定法により二点間の抵抗を測定して、抵抗の平均値を算出した。二点間の距離は5mmであった。二点間に印加した電圧は、100Vであった。いずれの測定も室温で実施した。測定には、共立電気計器株式会社製のメガー「MODEL6018」を用いた。封止材の断面(内部)における二点間の抵抗の平均値RINTERNAL(単位:Ω)は、下記表1に示される。封止材の断面(内部)における単位長当たりの抵抗の平均値R‐i(単位:Ω/mm)は、下記表1に示される。
板状の封止材を用いて、関西電子工業振興センター(KEC)法により、電界シールド値SE(単位:dB)を求めた。電界シールド値SEは下記式Aで定義される。
SE=20×log10(E0/E1) (A)
式Aにおいて、E0は、板状の封止材が無いときの電界の強度(単位:V/m)である。E1は、板状の封止材を介して測定された電界の強度(単位:V/m)である。E0及びE1の測定には、アンリツ株式会社製のネットワークアナライザ 37247Cを用いた。測定に用いた電磁波の周波数は1MHzであった。SEが大きいほど、封止材は電磁シールド性に優れる。
板状の封止材を用いて、磁界シールド値SM(単位:dB)を求めた。磁界シールド値SMは下記式Bで定義される。
SM=20×log10(H0/H1) (B)
式Aにおいて、H0は、板状の封止材が無いときの磁界の強度(単位:A/m)である。E1は、板状の封止材を介して測定された磁界の強度(単位:A/m)である。H0及びH1の測定には、アンリツ株式会社製のネットワークアナライザ「37247C」を用いた。SMが大きいほど、封止材は電磁シールド性に優れる。
実施例2の金属粉全体の質量(100質量部)に占めるFeアモルファス合金粉の質量の割合は、60質量部であった。実施例2の金属粉全体の質量(100質量部)に占めるカルボニル鉄粉の質量の割合は、40質量部であった。
Claims (16)
- 複数の金属粒子と樹脂組成物とを備える封止材であって、
前記封止材の表面の少なくとも一部おける単位長さ当たりの抵抗が、0.1kΩ/mm以上20kΩ/mm以下であり、
前記封止材の内部における単位長さ当たりの抵抗が、0.2GΩ/mm以上10TΩ/mm以下である、
封止材。 - 前記金属粒子が、前記金属粒子に由来する金属のリン酸塩によって覆われている、
請求項1に記載の封止材。 - 前記金属粒子が鉄を含む、
請求項1又は2に記載の封止材。 - 前記樹脂組成物が熱硬化性樹脂を含む、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の封止材。 - 前記樹脂組成物が硬化物である、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の封止材。 - 前記封止材における前記金属粒子の含有量が、90質量%以上100質量%未満である、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の封止材。 - 前記封止材の表面において、前記金属粒子が前記樹脂組成物から突出している、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の封止材。 - 前記封止材の表面において、前記金属粒子及び前記樹脂組成物が露出している、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の封止材。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の封止材と、
前記封止材で覆われた素子と、
を備える、
電子部品。 - 基板と、
前記基板の表面に設置された素子と、
前記素子を覆う封止材と、
を備え、
前記封止材が、請求項1〜8のいずれか一項に記載の封止材である、
電子回路基板。 - 複数の金属粒子と樹脂組成物とを含むコンパウンドを加熱することにより、前記樹脂組成物を硬化する第一加熱工程と、
前記第一加熱工程を経た前記コンパウンドを更に加熱することにより、前記コンパウンドの表面の少なくとも一部における単位長さ当たりの抵抗を低下させ、前記単位長さ当たりの抵抗を0.1kΩ/mm以上20kΩ/mm以下に調整する第二加熱工程と、
を備える、
封止材の製造方法。 - 前記第二加熱工程では、前記コンパウンドを140℃以上180℃以下で加熱する、
請求項11に記載の封止材の製造方法。 - 前記金属粒子が、前記金属粒子に由来する金属のリン酸塩によって覆われている、
請求項11又は12に記載の封止材の製造方法。 - 前記金属粒子が鉄を含む、
請求項11〜13のいずれか一項に記載の封止材の製造方法。 - 前記樹脂組成物が熱硬化性樹脂を含む、
請求項11〜14のいずれか一項に記載の封止材の製造方法。 - 前記コンパウンドにおける前記金属粒子の含有量が、90質量%以上100質量%未満である、
請求項11〜15のいずれか一項に記載の封止材の製造方法。
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