気密電子部品の製造方法、及び気密電子部品
【課題】電子基板上の気密部を気密する部材に付与された圧縮歪を維持することによって電子部品の気密性を維持でき、且つ工程が簡易である気密電子部品の製造方法、及び、当該方法により製造される気密電子部品を提供すること。
【解決手段】電子基板上の気密域の近傍に第一成形品を配置した後に、第一成形品が配置された電子基板を射出成形用の金型に載置し、型締力により第一成形品に圧縮歪を付与し、次いで、第一成形品の圧縮歪を保持する第二成形品を射出成形により形成することにより、電子基板上の気密域を覆う気密部を形成して、気密電子部品を製造する。
【解決手段】電子基板上の気密域の近傍に第一成形品を配置した後に、第一成形品が配置された電子基板を射出成形用の金型に載置し、型締力により第一成形品に圧縮歪を付与し、次いで、第一成形品の圧縮歪を保持する第二成形品を射出成形により形成することにより、電子基板上の気密域を覆う気密部を形成して、気密電子部品を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子基板上に気密部が形成された気密電子部品の製造方法、及び気密電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子基板上に気密部が形成された気密電子部品が広く使用されている。これらの気密電子部品では、気密部が形成されるとともに、電気信号を取り出すために金属端子が設けられており、この金属端子の取り出し部の気密性がしばしば問題となる。
【０００３】
例えば、屋外で使用される電子部品では、湿気にさらされるような場合、気密が不十分であると、内部の電子素子の動作不良が生じる場合がある。このため、電子基板を覆うケースが形成されたり、電子基板全体が樹脂により封止されたりする。
【０００４】
かかる電子部品上に気密部が設けられた気密電子部品の製造方法としては、例えば、電子基板上に配置された撮像素子の周囲を囲むＯリング等の密着部材を電子基板上に配置し、撮像素子の外周を囲む筒状の押さえ部材を密着部材上に配置し、密着部材の開口部上に開口部を塞ぐように透光性部材を配置した後に、押さえ部材、及び密着部材に対して力を印加し、電子基板上の撮像素子を密封して気密部を形成する方法が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０１０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載される方法では、基板上でＯリングが移動しやすく、気密部を形成するための各部材の所定の位置への配置が難しく、気密電子部品を組み立て難い問題がある。また、Ｏリングに生じた圧縮歪を維持して気密性を維持するためには、押さえ部材と基板とを接着等の方法により固定するか、基板上に固定された部材により、押さえ部材の位置を固定する必要があり、これらの点からも気密電子部品の組立てが容易ではない。
【０００７】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電子基板上の気密部を気密する部材に付与された圧縮歪を維持することによって電子部品の気密性を維持でき、且つ工程が簡易である気密電子部品の製造方法、及び、当該方法により製造される気密電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、電子基板上の気密域の近傍に第一成形品を配置した後に、第一成形品が配置された電子基板を射出成形用の金型に載置し、型締力により第一成形品に圧縮歪を付与し、次いで、第一成形品の圧縮歪を保持する第二成形品を射出成形により形成することにより、電子基板上の気密域を覆う気密部を形成することによって、第一成形品に付与された圧縮歪により生じる電子基板と第一成形品との間の反発力によって気密部の気密性が維持され、簡易な工程で気密性に優れた気密電子部品を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
（１） １）電子基板上の気密域の近傍に第一成形品を配置する工程、
２）前記第一成形品が配置された電子基板を射出成形用の金型に載置し、型締力により前記第一成形品に圧縮歪を付与する工程、及び、
３）前記第一成形品の圧縮歪を保持する第二成形品を射出成形により形成する工程、
の工程を含み、
電子基板上に形成され、前記気密域を覆って気密する気密部の少なくとも一部が、前記第一成形品、及び前記第二成形品からなる複合体である、
気密電子部品の製造方法。
【００１０】
（２） 前記第一成形品の材料が充填材を含有する熱可塑性樹脂であって、前記圧縮歪が、０．５％以上２．０％以下である、（１）記載の気密電子部品の製造方法。
【００１１】
（３） 前記第一成形品を前記電子基板上に射出成形する、（１）又は（２）記載の気密電子部品の製造方法。
【００１２】
（４） 前記第一成形品の材料が、ポリブチレンテレフタレート樹脂である、（１）か（３）何れか記載の気密電子部品の製造方法。
【００１３】
（５） （１）から（４）何れか記載の方法により製造される気密電子部品。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電子基板上の気密部を気密する部材に付与された圧縮歪を維持することによって電子部品の気密性を維持でき、且つ工程が簡易である気密電子部品の製造方法、及び、当該方法により製造される気密電子部品を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明における、第一成形品及び第二成形品の断面を示す模式図である。
【図２】本発明の方法により形成される気密部の断面の模式図である。
【図３】本発明の方法により形成される気密部の断面の模式図である。
【図４】本発明の方法により形成される気密部の断面の模式図である。
【図５】端子付き電子基板を上面から見た模式図である。
【図６】表面に第一成形品が形成された端子付き電気基板を上面から見た模式図である。
【図７】金型内に載置された、表面に第一成形品が形成された端子付き電子基板の、型締めされる前の断面の模式図である。
【図８】金型内に載置された、表面に第一成形品が形成された端子付き電子基板の、型締めされた状態の断面の模式図である。
【図９】金型内に、第二成形品の材料が充填された状態の気密電子部品の断面の模式図である。
【図１０】第一成形品、及び第二成形品により封止された気密電子部品の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の実施形態は、下記の実施形態に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲は、これに限定されるものではない。
【００１７】
なお、本願の発明の詳細な説明、及び特許請求の範囲において、電子基板上の「気密域」とは、電子基板上の気密状態が要求される領域である。気密域の具体例としては、自動車用部品等の腐食性ガス雰囲気下で使用される電子部品を構成する電子基板における、回路が形成されている領域や、ＩＣチップや信号端子間の気密状態が要求される素子が配置されている領域が挙げられる。
【００１８】
また、本願の発明の詳細な説明、及び特許請求の範囲において、電子基板上に形成される「気密部」とは、電子基板上に形成され、非接触又は接触の状態で、気密域を覆って、気密域を気密状態とする部材である。気密部は、少なくとも一部が、後述する第一成形品、及び第二成形品からなる複合体により構成される。
【００１９】
本発明の、気密電子部品の製造方法は、以下の１）から３）の工程を含み、第一成形品、及び第二成形品からなる複合体を少なくとも一部に含む、気密域を覆って気密する気密部を電子基板上に形成する方法である。以下、１）から３）の工程、及び気密部の形成方法について順に説明する。
【００２０】
１）電子基板上の気密域の近傍に第一成形品を配置する工程、
２）第一成形品が配置された電子基板を射出成形用の金型に載置し、型締力により第一成形品に圧縮歪を付与する工程、及び、
３）第一成形品の圧縮歪を保持する第二成形品を射出成形により形成する工程、
【００２１】
〔工程１）〕
工程１）は、電子基板上の気密域の近傍に第一成形品を配置する工程である。
【００２２】
本発明において、気密電子部品の製造に用いる電子基板は、従来から電気・電子部品の製造に使用される電子基板であれば特に限定されず、単層基板であっても、多層基板であってもよい。電子基板の材料は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来電子基板の材料として使用されてきた、有機材料、無機材料、又はこれらの複合材料から適宜選択できる。
【００２３】
電子基板の好適な材料の具体例としては、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネート樹脂、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、液晶性ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、又はこれらの組合せ等の樹脂が挙げられる。電子基板の材料が樹脂である場合、これらの樹脂は、ガラス繊維、高弾性樹脂繊維、炭素繊維、又は金属繊維等の繊維を含むのが好ましい。かかる場合、繊維材料は織布、又は不織布の形態であるのが好ましい。
【００２４】
電子基板の形状は、気密部を形成可能であれば特に限定されず、平面状、曲面状、又はこれらの形状の組合せであってもよい。これらの形状の中では、第一成形品を所定の位置に固定しやすいことから、平面状が好ましい。
【００２５】
第一成形品を電子基板上の気密域の近傍に配置する方法は特に限定されない。第一成形品を電子基板上の気密域の近傍の所定の場所に配置する具体的な方法としては、予め成形された第一成形品を電子基板上の所定の位置に載置する方法や、インサート射出成形により電子基板上の所定位置に第一成形品を形成する方法成形が挙げられる。インサート射出成形により第一成形品を形成する場合、電子基板の第一成形品を形成する箇所に予め凹部を設けることが好ましい。この場合、第一成形品がより強固に基板に固着される。第一成形品を電子基板上の所定の位置に載置する場合、第一成形品は、接着等の手段により電子基板上に固定されていてもよく、固定されていなくてもよい。
【００２６】
第一成形品を電子基板上の気密域の近傍の所定の位置に配置する方法としては、第一成形品の製造、及び電子基板上での位置決めが容易であり、電子基板上で第一成形品が移動し難いことから、インサート射出成形により電子基板上の所定位置に第一成形品を形成する方法がより好ましい。
【００２７】
予め成形された第一成形品を用いる場合の、第一成形品の製造方法は特に限定されない。かかる場合の第一成形品の製造方法としては、熱可塑性樹脂を用いる射出成形、押出成形等の溶融加工方法、切削加工方法、プレス加工方法等が挙げられる。
【００２８】
第一成形品の材料としては、後述する工程２）において、型締力により所望の圧縮歪を付与できる限り特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等の硬化性樹脂、ゴム等が挙げられる。前述する通り、第一成形品を電子基板上に配置する方法としてインサート射出成形がより好ましいことから、第一成形品の材料としては、熱可塑性樹脂がより好ましい。
【００２９】
材料が熱可塑性樹脂である場合、射出成形可能であれば特に限定されず、結晶性樹脂及び非結晶性樹脂の何れも使用できる。好適な熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ４−メチル−ペンテン−１、ポリ環状オレフィン等）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、（メタ）アクリル樹脂、セルロース系樹脂、エラストマー等の汎用熱可塑性樹脂；脂肪族ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン１２、ナイロン６，１２等）、芳香族ポリアミド（ＭＸＤナイロン等）、芳香族ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）等）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、ポリアリーレンサルファイド（ＰＡＳ）（ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等）、ポリスルフォン（ＰＳｕ）、ポリイミド（ＰＩ）、液晶性ポリマー（ＬＣＰ）（液晶ポリエステル、液晶ポリエステルアミド、液晶ポリアミド等）のエンジニアリングプラスチック；脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ジオール、及び、脂肪族ヒドロキシカルボン酸若しくはその環状化合物からなる群から選択される単量体を重縮合して得られる脂肪族ポリエステル、ジイソシアネート等により高分子量化された脂肪族ポリエステル等の生分解性樹脂が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３０】
これらの熱可塑性樹脂の中では、電気特性、耐熱性、及び耐久性のバランスに優れることからポリブチレンテレフタレート樹脂が特に好ましい。また、第一成形品に型締力を印加し圧縮歪を付与した際の、電子基板との密着性に優れ、気密性の良好な気密部を形成しやすいことから、第一成形品の材料として熱可塑性エラストマーも好ましい。
【００３１】
本発明において、第一成形品の成形材料として熱可塑性樹脂を用いる場合、熱可塑性樹脂は、成形品の機械的特性の改良の目的等で充填材を配合できる。熱可塑性樹脂に配合される充填材の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来から高分子材料の充填材として使用される種々の充填材を使用することができ、無機充填材及び有機充填材のいずれも使用できる。また、充填材の形状は、本発明の目的を阻害しない範囲で限定されず、繊維状充填材、粉粒状充填材、及び板状充填材のいずれも好適に使用できる。
【００３２】
好適な繊維状充填材として、例えば、ガラス繊維、アスベスト繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、チタン酸カリウム繊維、さらにステンレス、アルミニウム、チタン、銅、真鍮等の金属の繊維状物等の無機質繊維状物質が挙げられる。
【００３３】
好適な粉粒状充填材としては、例えば、カーボンブラック、黒鉛、シリカ、石英粉末、ガラスビーズ、ミルドガラスファイバー、ガラスバルーン、ガラス粉、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、カオリン、タルク、クレー、珪藻土、ウォラストナイトの如き珪酸塩、酸化鉄、酸化チタン、酸化亜鉛、三酸化アンチモン、アルミナの如き金属の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムの如き金属の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムの如き金属の硫酸塩、その他フェライト、炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素、各種金属粉末等が挙げられる。また、好適な板状充填材としては、マイカ、ガラスフレーク、各種の金属箔等が挙げられる。
【００３４】
これらの充填材の中では、コストと得られる第一成形品の物性とのバランスに優れることからガラス繊維を用いるのが特に好ましい。
【００３５】
ガラス繊維としては、公知のガラス繊維がいずれも好ましく用いられ、ガラス繊維径や、円筒、繭形断面、長円断面等の断面形状、あるいはチョップドストランドやロービング等の製造に用いる際の長さやガラスカットの方法にはよらない。本発明において、ガラス繊維の原料となるガラスの種類は特に限定されないが、品質上、Ｅガラスや、組成中にジルコニウム元素を含む耐腐食ガラスが好ましく用いられる。
【００３６】
また、熱可塑性樹脂のマトリックスと充填材との界面特性を向上させる目的で、シラン化合物やエポキシ化合物等の有機処理剤で表面処理された充填材が好ましく用いられる。かかる充填材に用いられるシラン化合物やエポキシ化合物としては公知のものがいずれも好ましく用いることができ、本発明で充填材の表面処理に用いられるシラン化合物、エポキシ化合物の種類には依存しない。
【００３７】
充填材の使用量は、本発明の目的を阻害しない範囲で限定されないが、典型的には、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、５質量部以上１２０質量部以下が好ましく、１０質量部以上１００質量部以下がより好ましく、１５質量部以上８０質量部以下が特に好ましい。
【００３８】
また、第一成形品の材料として熱可塑性樹脂を用いる場合、必要に応じて、酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、染料、顔料、潤滑剤、離型剤、結晶化促進剤、結晶核剤等をさらに添加して使用できる。
【００３９】
第一成形品として、電子基板との接触面に気密が保たれるとともに、第二成形品の材料との接合性に優れるものを選択することで、接着剤を塗布する等の加工を施すことなく気密電子部品を得ることが出来る。また、第一成形品の材料として、例えば、エラストマー等の表面硬度の低い材料を用いる場合、第一成形品に型締力を印加し圧縮歪を付与する際に電子基板と第一成形品との間で高い密着性を得られるため、気密性の良好な気密部を形成しやすい。
【００４０】
第一成形品の形状は、後述する工程２）において型締力により圧縮歪を付与可能であり、第二成形品により圧縮歪を保持できる形状であれば特に限定されない。図１は、第一成形品の断面形状の具体例を示すである。以下、図１（ａ）〜図１（ｈ）により、第一成形品の好適な断面形状について説明する。
【００４１】
第一成形品１２の好適な断面形状は、電子基板１１の面方向に対して垂直方向であって、第二成形品１３から電子基板１１への方向に作用する力によって、工程２）で第一成形品１２に付与される圧縮歪が保持される形状である。第一成形品１２の断面形状の好適な例としては、四角形（図１（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ））、三角形（図（ｄ））、半円形（図（ｅ）、及び図（ｆ））等の突起を有する形状が挙げられる。第一成形品１２の断面形状がかかる突起を有する形状である場合、第二成形品１３と電子基板１１との間に生じる密着力によって、第一成形品１２の突起が電子基板１１の方向に押さえつけられ、第一成形品１２の圧縮歪が保持される。
【００４２】
第一成形品１２の材料と第二成形品１３の材料とが密着性に優れる組合せである場合には、第一成形品１２と第二成形品１３との界面に生じる密着力により第一成形品の圧縮歪を保持することもできる。かかる場合、第一成形品１２の断面形状は、図１（ｇ）に示すような長方形であってもよく、図１（ｈ）に示すような台形であってもよい。
【００４３】
これらの第一成形品の断面形状の中では、圧縮歪により生じる第一成形品１２と電子基板１１との間の反発力を広範囲にわたって作用させることができ、気密性に優れる気密電子部品を製造しやすいことから、図１（ａ）に示されるＬ字型の断面形状がより好ましい。
【００４４】
〔工程２）〕
工程２）は、第一成形品が配置された電子基板を射出成形用の金型に載置し、型締力により前期第一成形品に圧縮歪を付与する工程である。
【００４５】
工程２）で使用される金型は、第一成形品が所定の位置に配置された電子基板上に、後述する工程３）において第二成形品を成形可能であって、型締力によって第一成形品に所望の圧縮歪を付与できるものであれば特に限定されない。また、工程２）で使用される金型のキャビティの形状は、型締力により、第一成形品に所定の圧縮歪を付与でき、第一成形品に付加された圧縮歪を保持できる形状の第二成形品を形成できるものであれば特に限定されず、最終的に製造される気密電子部品の形状に応じて種々の形状を選択できる。なお、金型のキャビティ面の第一成形品に当接する箇所の形状は、型締後に、第一成形品に所望の圧縮歪が付与されるように設計される。
【００４６】
工程２）において、第一成形品に印加される型締力は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、第一成形品の材料の種類や形状を考慮して適宜選択される。第一成形品の材料としては、得られる気密電子部品が、機械的特性、電気的特性、耐久性、加工性、及び気密性が総合的に優れることから、充填材を含む熱可塑性樹脂が好ましいが、かかる場合、工程２）において第一成形品に付与される圧縮歪は０．５％以上２．０％以下が好ましい。圧縮歪が過小であったり、過大であったりする場合、所望の気密性を有する気密電子部品を得にくくなる場合がある。
【００４７】
〔工程３）〕
工程３）は、工程２）において付加された第一成形品の圧縮歪を保持する第二成形品を射出成形により形成する工程である。
【００４８】
工程３）では、工程１）について説明したように、工程２）で第一成形品に付加された圧縮歪を保持できるような形状の第二成形品を、射出成形により形成する。射出成形に使用される材料は熱可塑性樹脂であり、結晶性樹脂及び非結晶性樹脂の何れも使用できる。好適な熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ４−メチル−ペンテン−１、ポリ環状オレフィン等）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、（メタ）アクリル樹脂、セルロース系樹脂、エラストマー等の汎用熱可塑性樹脂；脂肪族ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン１２、ナイロン６，１２等）、芳香族ポリアミド（ＭＸＤナイロン等）、芳香族ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）等）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、ポリアリーレンサルファイド（ＰＡＳ）（ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等）、ポリスルフォン（ＰＳｕ）、ポリイミド（ＰＩ）、液晶性ポリマー（ＬＣＰ）（液晶ポリエステル、液晶ポリエステルアミド、液晶ポリアミド等）のエンジニアリングプラスチック；脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ジオール、及び、脂肪族ヒドロキシカルボン酸若しくはその環状化合物からなる群から選択される単量体を重縮合して得られる脂肪族ポリエステル、ジイソシアネート等により高分子量化された脂肪族ポリエステル等の生分解性樹脂が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４９】
第一成形品及び第二成形品の材料の組合せは、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、第二成形品の材料は、第一成形品の材料との密着性を考慮して選定されるのが好ましい。第一成形品及び第二成形品の材料の組み合わせとしては、両者が芳香族ポリエステルであるのが好ましく、両者がポリブチレンテレフタレート樹脂であるのがより好ましい。第一成形品及び第二成形品の材料がポリブチレンテレフタレートである場合、ポリブチレンテレフタレートが電気特性、耐熱性、及び耐久性のバランスに優れることから、良好な気密性を長期に保持でき、性能に優れる気密電子部品を得やすい。
【００５０】
第二成形品の材料である熱可塑性樹脂は、第一成形品の材料として熱可塑性樹脂を用いる場合と同様に、必要に応じて、充填材、酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、染料、顔料、潤滑剤、離型剤、結晶化促進剤、結晶核剤等をさらに添加して使用できる。
【００５１】
〔気密部の形成方法〕
本発明において、気密域を覆って気密状態とする気密部は、以上説明した工程１）から３）により形成される第一成形品、及び第二成形品からなる複合体を少なくとも一部に含む。以下、本発明における気密部の形成方法の具体例について、気密部の電子基板と垂直方向の断面の模式図である、図２から図４を参照して説明する。また、気密部の形成方法の具体例として、一部に端子が露出した気密電子部品の形成方法について、図５〜図１０を参照して説明する。
【００５２】
気密部１を形成する方法の具体例としては、図２に示されるように、電子基板１１上に配置された各種の電子素子等の被気密部材１４の周囲を囲うように第一成形品１２と第二成形品１３とからなる筒状の複合体を形成し、上部の開口部を、例えば、接着、溶着等の方法により蓋材１５により閉じて気密部１を形成する方法が挙げられる。かかる方法は、被気密部材１４が表面弾性波素子等の気体中で使用される素子である場合に好適である。
【００５３】
気密部１を形成する方法の他の具体例としては、図３に示されるように、電子基板１１上に配置された各種の電子素子等の被気密部材１４の周囲を囲うように筒状に第一成形品１２を形成した後に、筒状の第一成形品１２の内部に、被気密部材１４に接触して被覆するように第二成形品１３を形成して、第一成形品１２と第二成形品１３とからなる複合体を形成して、かかる複合体を気密部１とする方法が挙げられる。かかる態様は、被気密部材１４が気体中で使用される必要がない場合、簡易な工程で気密電子部品を製造できるために好適である。
【００５４】
また、被気密部材１４の周囲に十分なスペースがある場合、図４に示されるように、電子基板１１上に形成された被気密部材１４に隣接する箇所に第一成形品１２を形成した後に、被気密部材１４に接触して被覆し、且つ、被気密部材１４への気体の浸入を十分に防げる程度の、電子基板１１の面方向に広がりを有する第二成形品１３を成形して、第一成形品１２と第二成形品１３とからなる複合体を形成して、かかる複合対を気密部１とする方法も好適である。
【００５５】
次いで、気密部の形成方法の具体例として、好適な電子部品の一つである、一部に端子が露出した気密電子部品の製造方法について、図５〜図１０を参照して説明する。一部に端子が露出した気密電子部品２を製造する際には、図５に示される表面に複数の端子２２が形成された端子付き電子基板２１を用いる。
【００５６】
工程１）について、図６、及び図７を参照して説明する。図６は、第一成形品２３が形成された端子付き電子基板２１を上面から見た図であり、図７は、上型２４と下型２５とからなる金型内に載置された、第一成形品２３が形成された端子付き電子基板２１の、図５に示されるＡ−Ａ’断面における断面図である。
【００５７】
工程１）では、図６、及び図７に示されるように、気密成形品において外部に露出する端子２２を囲うように、端子付き電子基板２１の面方向に対して垂直方向の断面がＬ字型の形状の第一成形品２３を、端子付き電子基板２１の前面、及び後面に形成する。第一成形品２３の材料は、前述の種々の材料を用いることができるが、機械的特性、電気的特性、耐久性、加工性、及び得られる気密電子部品２の気密性が総合的に優れることから、ガラス繊維を充填されたポリブチレンテレフタレート樹脂であるのがより好ましい。
【００５８】
工程２）について、図７、及び図８を参照して説明する。図８は、型締力により第一成形品２３に圧縮歪が付与された状態の、端子付き電子基板２１の、図５に示されるＡ−Ａ’断面における断面図である。
【００５９】
工程２）では、前面、及び後面に第一成形品２３を形成された、端子付き電子基板２１は、上型２４と下型２５とからなる金型内に載置された後、図７、及び図８に示されるように、上型２４と下型２５とを合わせ、型締めすることにより、第一成形品２３に所定の圧縮歪が付与される。型締めする際の型締め力は、圧縮歪量、及び第一成形品の２３の材料の機械的性質に応じて、適宜設定される。第一成形品２３の材料としてガラス繊維が充填されたポリブチレンテレフタレート樹脂を用いる場合、第一成形品２３に付与される圧縮歪の量は０．５％以上２．０％以下が好ましい。
【００６０】
工程３）について、図８、図９、図１０を参照して説明する。図９は、金型内のキャビティに２６に、第二成形品２７を形成する溶融状態の成形材料が注入された状態の、図５に示されるＡ−Ａ’断面における断面図である。また、図１０は、第一成形品２３、及び第二成形品２７によって封止された気密電子部品２の、図５に示されるＡ−Ａ’断面における断面図である。
【００６１】
図９に示されるように、工程３）では、射出成形機等の成形機によって、金型が備えるゲート（不図示）から、金型内のキャビティ２６に、溶融状態の第二成形品２７の成形材料が注入され、端子付き電子基板２１の前面、後面、及び側面を被覆するように、第二成形品２７が形成される。第一成形品２３の断面形状がＬ字型であるため、端子付き電子基板２１の表面に形成された第二成形品２７によって、端子付き電子基板２１の面方向に対して垂直な方向に第一成形品２３が押さえつけられ、第一成形品２３に付与された圧縮歪が保持され、気密部の気密性を実現できる。
【００６２】
以上、説明した工程１）〜工程３）により製造された、第一成形品２３、及び第二成形品２７により封止された気密電子部品は、第二部品により被覆された気密部が良好に気密されるため、長期にわたり良好な性能を保持できる。また、以上説明した、端子付き電子基板２１を封止した気密電子部品２は、一部、端子が露出しているため、露出した端子と他の電子部品と結線され、好適に利用される。
【００６３】
以上説明した方法により、電子基板上に気密部を形成した後、所望により、筐体やその他の電子部品を、気密部又は気密部内の被気密部材と組み合わせて、気密電子部品が製造される。
【００６４】
本発明の気密電子部品の製造方法によれば、射出成形により容易に製造可能であるため、安価に、十分な気密性を有する気密電子部品を製造できる。本発明の方法により製造される気密電子部品の具体例としては、車載用ＩＣチップモジュール等が挙げられる。
【実施例】
【００６５】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６６】
第一成形品の材料として、以下の１）、及び２）の材料を用いた。
１）ジュラネックス３０３ＲＡ（ポリブチレンテレフタレート樹脂組成物、ガラス繊維１５質量％配合、ウィンテックポリマー株式会社製）
２）ハイトレル５５５７（ポリエステルエラストマー、東レ・デュポン株式会社製）
【００６７】
また、第二成形品の材料として、ジュラネックス３０５ＲＡ（ポリブチレンテレフタレート樹脂組成物、ガラス繊維１５質量％配合、ウィンテックポリマー株式会社製）を用いた。
【００６８】
電子基板として、厚さ１．６ｍｍ、縦横各４５ｍｍの形状の、ガラスエポキシ基板を用いた。
【００６９】
〔参考例〕
（第一成形品の作成）
気密電子部品における、圧縮された第一成形品の高さ（電子基板の面方向に対して垂直方向の、電子基板の表面から第一成形品の表面までの距離）に対して、高さが３．０％高い形状の未圧縮の第一成形品（実施例３で使用）を、ジュラネックス３０３ＲＡを使用し射出成形により製造した。第一成形品の断面形状は、図１（ａ）に示されるＬ字型の形状であった。
【００７０】
気密電子部品における圧縮された第一成形品の高さに対して、高さが３．０％高い形状の未圧縮の第一成形品を、切削して、気密電子部品における圧縮された第一成形品の高さに対して、高さが０．５％高い第一成形品（実施例１で使用）、高さが２．０％高い第一成形品（実施例２で使用）、及び高さが同じである第一成形品（比較例１で使用）を作成した。
【００７１】
また、材料をハイトレル５５５７に変えることの他は、実施例３で使用する形状と同じ形状の第一成形品（実施例４で使用）を作成した。
【００７２】
〔実施例１〜３〕
型締め時に０．５〜３．０％の所定の圧縮歪が生じるように形状を調整された第一成形品を、電子基板の前面、及び後面に対称的になるように配置した。次いで、第一成形品が配置された電子基板を金型に載置し、型締めして、第一成形品に所定の圧縮歪を付与した。その後、ジュラネックス３０５ＲＡを使用して、射出成形により、電子基板の、前面、後面、及び側面を被覆するように、第二成形品を形成して気密電子部品を得た。なお、気密電子部品における、第二成形品の高さ（電子基板の面方向に対して垂直方向の、電子基板の表面から第一成形品の表面までの距離）は、第一成形品の同じ高さである。得られた気密電子部品について、気密電子部品５個を用いて、下記の方法に従いインク浸入試験を行い、第二成形品で被覆された気密部の気密性を確認した。実施例１〜３で得た気密電子部品について、気密電子部品５個中の、気密性が不十分であった気密電子部品の数を、表１に示す。
【００７３】
＜インク浸入試験＞
得られた封止電子部品を、赤インクに浸漬し、２３℃で１時間放置し、次いで、封止電子部品表面に付着したインクを拭き取り、第一成形品、及び第二成形品を、工具を用いて電子基板から剥離し、気密部へのインクの浸入の有無を目視にて確認する。
【００７４】
〔実施例４〕
ハイトレル５５５７で作成された、型締めに時に３．０％の圧縮歪が生じる形状の第一成形品を用いることの他は、実施例１と同様にして気密電子部品を得た。実施例４で得た気密電子部品のインク浸入試験の結果を表１に示す。
【００７５】
〔比較例１〕
型締め時に圧縮歪の生じない第一成形品を用いる他は、実施例１と同様にして気密成形品を得た。比較例１で得た気密電子部品のインク浸入試験の結果を表１に示す。
【００７６】
【表１】
【００７７】
表１から、実施例１〜４と、比較例１との比較により、第一成形品に型締力により圧縮歪を与えた後に、第二成形品を形成して気密電子部品を製造する場合、気密電子部品における気密不良の発生を抑制できることが分かる。また、実施例１、及び２と、実施例３との比較により、第一成形品の材料が、充填材を含む熱可塑性樹脂（ポリブチレンテレフタレート樹脂）である場合、圧縮歪の量を０．５％以上２．０％以下とすることにより、気密不良の発生が効果的に抑制されることが分かる。一方、実施例４によれば、第一成形品の材料が熱可塑性エラストマーである場合、圧縮歪みの量が２．０％を超えていても、極めて優れる気密不良の発生の抑制効果が得られることが分かる。
【００７８】
比較例１で得られた気密成形品についてインク浸入試験を行った結果、試験した５個の気密電子部品全てにおいて、第二成形品部分へのインクの侵入が確認された。つまり、第一成形品に圧縮歪を付与しない場合、第一成形品と電子基板との間に微小な隙間が生じるため、気密電子部品の気密性が不十分となることが分かる。
【符号の説明】
【００７９】
１ 気密部
１１ 電子基板
１２ 第一成形品
１３ 第二成形品
１４ 被気密部材
１５ 蓋材
２１ 端子付き電子基板
２２ 端子
２３ 第一成形品
２４ 上型
２５ 下型
２６ キャビティ
２７ 第二成形品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子基板上に気密部が形成された気密電子部品の製造方法、及び気密電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子基板上に気密部が形成された気密電子部品が広く使用されている。これらの気密電子部品では、気密部が形成されるとともに、電気信号を取り出すために金属端子が設けられており、この金属端子の取り出し部の気密性がしばしば問題となる。
【０００３】
例えば、屋外で使用される電子部品では、湿気にさらされるような場合、気密が不十分であると、内部の電子素子の動作不良が生じる場合がある。このため、電子基板を覆うケースが形成されたり、電子基板全体が樹脂により封止されたりする。
【０００４】
かかる電子部品上に気密部が設けられた気密電子部品の製造方法としては、例えば、電子基板上に配置された撮像素子の周囲を囲むＯリング等の密着部材を電子基板上に配置し、撮像素子の外周を囲む筒状の押さえ部材を密着部材上に配置し、密着部材の開口部上に開口部を塞ぐように透光性部材を配置した後に、押さえ部材、及び密着部材に対して力を印加し、電子基板上の撮像素子を密封して気密部を形成する方法が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０１０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載される方法では、基板上でＯリングが移動しやすく、気密部を形成するための各部材の所定の位置への配置が難しく、気密電子部品を組み立て難い問題がある。また、Ｏリングに生じた圧縮歪を維持して気密性を維持するためには、押さえ部材と基板とを接着等の方法により固定するか、基板上に固定された部材により、押さえ部材の位置を固定する必要があり、これらの点からも気密電子部品の組立てが容易ではない。
【０００７】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電子基板上の気密部を気密する部材に付与された圧縮歪を維持することによって電子部品の気密性を維持でき、且つ工程が簡易である気密電子部品の製造方法、及び、当該方法により製造される気密電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、電子基板上の気密域の近傍に第一成形品を配置した後に、第一成形品が配置された電子基板を射出成形用の金型に載置し、型締力により第一成形品に圧縮歪を付与し、次いで、第一成形品の圧縮歪を保持する第二成形品を射出成形により形成することにより、電子基板上の気密域を覆う気密部を形成することによって、第一成形品に付与された圧縮歪により生じる電子基板と第一成形品との間の反発力によって気密部の気密性が維持され、簡易な工程で気密性に優れた気密電子部品を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
（１） １）電子基板上の気密域の近傍に第一成形品を配置する工程、
２）前記第一成形品が配置された電子基板を射出成形用の金型に載置し、型締力により前記第一成形品に圧縮歪を付与する工程、及び、
３）前記第一成形品の圧縮歪を保持する第二成形品を射出成形により形成する工程、
の工程を含み、
電子基板上に形成され、前記気密域を覆って気密する気密部の少なくとも一部が、前記第一成形品、及び前記第二成形品からなる複合体である、
気密電子部品の製造方法。
【００１０】
（２） 前記第一成形品の材料が充填材を含有する熱可塑性樹脂であって、前記圧縮歪が、０．５％以上２．０％以下である、（１）記載の気密電子部品の製造方法。
【００１１】
（３） 前記第一成形品を前記電子基板上に射出成形する、（１）又は（２）記載の気密電子部品の製造方法。
【００１２】
（４） 前記第一成形品の材料が、ポリブチレンテレフタレート樹脂である、（１）か（３）何れか記載の気密電子部品の製造方法。
【００１３】
（５） （１）から（４）何れか記載の方法により製造される気密電子部品。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電子基板上の気密部を気密する部材に付与された圧縮歪を維持することによって電子部品の気密性を維持でき、且つ工程が簡易である気密電子部品の製造方法、及び、当該方法により製造される気密電子部品を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明における、第一成形品及び第二成形品の断面を示す模式図である。
【図２】本発明の方法により形成される気密部の断面の模式図である。
【図３】本発明の方法により形成される気密部の断面の模式図である。
【図４】本発明の方法により形成される気密部の断面の模式図である。
【図５】端子付き電子基板を上面から見た模式図である。
【図６】表面に第一成形品が形成された端子付き電気基板を上面から見た模式図である。
【図７】金型内に載置された、表面に第一成形品が形成された端子付き電子基板の、型締めされる前の断面の模式図である。
【図８】金型内に載置された、表面に第一成形品が形成された端子付き電子基板の、型締めされた状態の断面の模式図である。
【図９】金型内に、第二成形品の材料が充填された状態の気密電子部品の断面の模式図である。
【図１０】第一成形品、及び第二成形品により封止された気密電子部品の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の実施形態は、下記の実施形態に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲は、これに限定されるものではない。
【００１７】
なお、本願の発明の詳細な説明、及び特許請求の範囲において、電子基板上の「気密域」とは、電子基板上の気密状態が要求される領域である。気密域の具体例としては、自動車用部品等の腐食性ガス雰囲気下で使用される電子部品を構成する電子基板における、回路が形成されている領域や、ＩＣチップや信号端子間の気密状態が要求される素子が配置されている領域が挙げられる。
【００１８】
また、本願の発明の詳細な説明、及び特許請求の範囲において、電子基板上に形成される「気密部」とは、電子基板上に形成され、非接触又は接触の状態で、気密域を覆って、気密域を気密状態とする部材である。気密部は、少なくとも一部が、後述する第一成形品、及び第二成形品からなる複合体により構成される。
【００１９】
本発明の、気密電子部品の製造方法は、以下の１）から３）の工程を含み、第一成形品、及び第二成形品からなる複合体を少なくとも一部に含む、気密域を覆って気密する気密部を電子基板上に形成する方法である。以下、１）から３）の工程、及び気密部の形成方法について順に説明する。
【００２０】
１）電子基板上の気密域の近傍に第一成形品を配置する工程、
２）第一成形品が配置された電子基板を射出成形用の金型に載置し、型締力により第一成形品に圧縮歪を付与する工程、及び、
３）第一成形品の圧縮歪を保持する第二成形品を射出成形により形成する工程、
【００２１】
〔工程１）〕
工程１）は、電子基板上の気密域の近傍に第一成形品を配置する工程である。
【００２２】
本発明において、気密電子部品の製造に用いる電子基板は、従来から電気・電子部品の製造に使用される電子基板であれば特に限定されず、単層基板であっても、多層基板であってもよい。電子基板の材料は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来電子基板の材料として使用されてきた、有機材料、無機材料、又はこれらの複合材料から適宜選択できる。
【００２３】
電子基板の好適な材料の具体例としては、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネート樹脂、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、液晶性ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、又はこれらの組合せ等の樹脂が挙げられる。電子基板の材料が樹脂である場合、これらの樹脂は、ガラス繊維、高弾性樹脂繊維、炭素繊維、又は金属繊維等の繊維を含むのが好ましい。かかる場合、繊維材料は織布、又は不織布の形態であるのが好ましい。
【００２４】
電子基板の形状は、気密部を形成可能であれば特に限定されず、平面状、曲面状、又はこれらの形状の組合せであってもよい。これらの形状の中では、第一成形品を所定の位置に固定しやすいことから、平面状が好ましい。
【００２５】
第一成形品を電子基板上の気密域の近傍に配置する方法は特に限定されない。第一成形品を電子基板上の気密域の近傍の所定の場所に配置する具体的な方法としては、予め成形された第一成形品を電子基板上の所定の位置に載置する方法や、インサート射出成形により電子基板上の所定位置に第一成形品を形成する方法成形が挙げられる。インサート射出成形により第一成形品を形成する場合、電子基板の第一成形品を形成する箇所に予め凹部を設けることが好ましい。この場合、第一成形品がより強固に基板に固着される。第一成形品を電子基板上の所定の位置に載置する場合、第一成形品は、接着等の手段により電子基板上に固定されていてもよく、固定されていなくてもよい。
【００２６】
第一成形品を電子基板上の気密域の近傍の所定の位置に配置する方法としては、第一成形品の製造、及び電子基板上での位置決めが容易であり、電子基板上で第一成形品が移動し難いことから、インサート射出成形により電子基板上の所定位置に第一成形品を形成する方法がより好ましい。
【００２７】
予め成形された第一成形品を用いる場合の、第一成形品の製造方法は特に限定されない。かかる場合の第一成形品の製造方法としては、熱可塑性樹脂を用いる射出成形、押出成形等の溶融加工方法、切削加工方法、プレス加工方法等が挙げられる。
【００２８】
第一成形品の材料としては、後述する工程２）において、型締力により所望の圧縮歪を付与できる限り特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等の硬化性樹脂、ゴム等が挙げられる。前述する通り、第一成形品を電子基板上に配置する方法としてインサート射出成形がより好ましいことから、第一成形品の材料としては、熱可塑性樹脂がより好ましい。
【００２９】
材料が熱可塑性樹脂である場合、射出成形可能であれば特に限定されず、結晶性樹脂及び非結晶性樹脂の何れも使用できる。好適な熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ４−メチル−ペンテン−１、ポリ環状オレフィン等）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、（メタ）アクリル樹脂、セルロース系樹脂、エラストマー等の汎用熱可塑性樹脂；脂肪族ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン１２、ナイロン６，１２等）、芳香族ポリアミド（ＭＸＤナイロン等）、芳香族ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）等）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、ポリアリーレンサルファイド（ＰＡＳ）（ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等）、ポリスルフォン（ＰＳｕ）、ポリイミド（ＰＩ）、液晶性ポリマー（ＬＣＰ）（液晶ポリエステル、液晶ポリエステルアミド、液晶ポリアミド等）のエンジニアリングプラスチック；脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ジオール、及び、脂肪族ヒドロキシカルボン酸若しくはその環状化合物からなる群から選択される単量体を重縮合して得られる脂肪族ポリエステル、ジイソシアネート等により高分子量化された脂肪族ポリエステル等の生分解性樹脂が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３０】
これらの熱可塑性樹脂の中では、電気特性、耐熱性、及び耐久性のバランスに優れることからポリブチレンテレフタレート樹脂が特に好ましい。また、第一成形品に型締力を印加し圧縮歪を付与した際の、電子基板との密着性に優れ、気密性の良好な気密部を形成しやすいことから、第一成形品の材料として熱可塑性エラストマーも好ましい。
【００３１】
本発明において、第一成形品の成形材料として熱可塑性樹脂を用いる場合、熱可塑性樹脂は、成形品の機械的特性の改良の目的等で充填材を配合できる。熱可塑性樹脂に配合される充填材の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来から高分子材料の充填材として使用される種々の充填材を使用することができ、無機充填材及び有機充填材のいずれも使用できる。また、充填材の形状は、本発明の目的を阻害しない範囲で限定されず、繊維状充填材、粉粒状充填材、及び板状充填材のいずれも好適に使用できる。
【００３２】
好適な繊維状充填材として、例えば、ガラス繊維、アスベスト繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、チタン酸カリウム繊維、さらにステンレス、アルミニウム、チタン、銅、真鍮等の金属の繊維状物等の無機質繊維状物質が挙げられる。
【００３３】
好適な粉粒状充填材としては、例えば、カーボンブラック、黒鉛、シリカ、石英粉末、ガラスビーズ、ミルドガラスファイバー、ガラスバルーン、ガラス粉、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、カオリン、タルク、クレー、珪藻土、ウォラストナイトの如き珪酸塩、酸化鉄、酸化チタン、酸化亜鉛、三酸化アンチモン、アルミナの如き金属の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムの如き金属の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムの如き金属の硫酸塩、その他フェライト、炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素、各種金属粉末等が挙げられる。また、好適な板状充填材としては、マイカ、ガラスフレーク、各種の金属箔等が挙げられる。
【００３４】
これらの充填材の中では、コストと得られる第一成形品の物性とのバランスに優れることからガラス繊維を用いるのが特に好ましい。
【００３５】
ガラス繊維としては、公知のガラス繊維がいずれも好ましく用いられ、ガラス繊維径や、円筒、繭形断面、長円断面等の断面形状、あるいはチョップドストランドやロービング等の製造に用いる際の長さやガラスカットの方法にはよらない。本発明において、ガラス繊維の原料となるガラスの種類は特に限定されないが、品質上、Ｅガラスや、組成中にジルコニウム元素を含む耐腐食ガラスが好ましく用いられる。
【００３６】
また、熱可塑性樹脂のマトリックスと充填材との界面特性を向上させる目的で、シラン化合物やエポキシ化合物等の有機処理剤で表面処理された充填材が好ましく用いられる。かかる充填材に用いられるシラン化合物やエポキシ化合物としては公知のものがいずれも好ましく用いることができ、本発明で充填材の表面処理に用いられるシラン化合物、エポキシ化合物の種類には依存しない。
【００３７】
充填材の使用量は、本発明の目的を阻害しない範囲で限定されないが、典型的には、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、５質量部以上１２０質量部以下が好ましく、１０質量部以上１００質量部以下がより好ましく、１５質量部以上８０質量部以下が特に好ましい。
【００３８】
また、第一成形品の材料として熱可塑性樹脂を用いる場合、必要に応じて、酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、染料、顔料、潤滑剤、離型剤、結晶化促進剤、結晶核剤等をさらに添加して使用できる。
【００３９】
第一成形品として、電子基板との接触面に気密が保たれるとともに、第二成形品の材料との接合性に優れるものを選択することで、接着剤を塗布する等の加工を施すことなく気密電子部品を得ることが出来る。また、第一成形品の材料として、例えば、エラストマー等の表面硬度の低い材料を用いる場合、第一成形品に型締力を印加し圧縮歪を付与する際に電子基板と第一成形品との間で高い密着性を得られるため、気密性の良好な気密部を形成しやすい。
【００４０】
第一成形品の形状は、後述する工程２）において型締力により圧縮歪を付与可能であり、第二成形品により圧縮歪を保持できる形状であれば特に限定されない。図１は、第一成形品の断面形状の具体例を示すである。以下、図１（ａ）〜図１（ｈ）により、第一成形品の好適な断面形状について説明する。
【００４１】
第一成形品１２の好適な断面形状は、電子基板１１の面方向に対して垂直方向であって、第二成形品１３から電子基板１１への方向に作用する力によって、工程２）で第一成形品１２に付与される圧縮歪が保持される形状である。第一成形品１２の断面形状の好適な例としては、四角形（図１（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ））、三角形（図（ｄ））、半円形（図（ｅ）、及び図（ｆ））等の突起を有する形状が挙げられる。第一成形品１２の断面形状がかかる突起を有する形状である場合、第二成形品１３と電子基板１１との間に生じる密着力によって、第一成形品１２の突起が電子基板１１の方向に押さえつけられ、第一成形品１２の圧縮歪が保持される。
【００４２】
第一成形品１２の材料と第二成形品１３の材料とが密着性に優れる組合せである場合には、第一成形品１２と第二成形品１３との界面に生じる密着力により第一成形品の圧縮歪を保持することもできる。かかる場合、第一成形品１２の断面形状は、図１（ｇ）に示すような長方形であってもよく、図１（ｈ）に示すような台形であってもよい。
【００４３】
これらの第一成形品の断面形状の中では、圧縮歪により生じる第一成形品１２と電子基板１１との間の反発力を広範囲にわたって作用させることができ、気密性に優れる気密電子部品を製造しやすいことから、図１（ａ）に示されるＬ字型の断面形状がより好ましい。
【００４４】
〔工程２）〕
工程２）は、第一成形品が配置された電子基板を射出成形用の金型に載置し、型締力により前期第一成形品に圧縮歪を付与する工程である。
【００４５】
工程２）で使用される金型は、第一成形品が所定の位置に配置された電子基板上に、後述する工程３）において第二成形品を成形可能であって、型締力によって第一成形品に所望の圧縮歪を付与できるものであれば特に限定されない。また、工程２）で使用される金型のキャビティの形状は、型締力により、第一成形品に所定の圧縮歪を付与でき、第一成形品に付加された圧縮歪を保持できる形状の第二成形品を形成できるものであれば特に限定されず、最終的に製造される気密電子部品の形状に応じて種々の形状を選択できる。なお、金型のキャビティ面の第一成形品に当接する箇所の形状は、型締後に、第一成形品に所望の圧縮歪が付与されるように設計される。
【００４６】
工程２）において、第一成形品に印加される型締力は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、第一成形品の材料の種類や形状を考慮して適宜選択される。第一成形品の材料としては、得られる気密電子部品が、機械的特性、電気的特性、耐久性、加工性、及び気密性が総合的に優れることから、充填材を含む熱可塑性樹脂が好ましいが、かかる場合、工程２）において第一成形品に付与される圧縮歪は０．５％以上２．０％以下が好ましい。圧縮歪が過小であったり、過大であったりする場合、所望の気密性を有する気密電子部品を得にくくなる場合がある。
【００４７】
〔工程３）〕
工程３）は、工程２）において付加された第一成形品の圧縮歪を保持する第二成形品を射出成形により形成する工程である。
【００４８】
工程３）では、工程１）について説明したように、工程２）で第一成形品に付加された圧縮歪を保持できるような形状の第二成形品を、射出成形により形成する。射出成形に使用される材料は熱可塑性樹脂であり、結晶性樹脂及び非結晶性樹脂の何れも使用できる。好適な熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ４−メチル−ペンテン−１、ポリ環状オレフィン等）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、（メタ）アクリル樹脂、セルロース系樹脂、エラストマー等の汎用熱可塑性樹脂；脂肪族ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン１２、ナイロン６，１２等）、芳香族ポリアミド（ＭＸＤナイロン等）、芳香族ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）等）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、ポリアリーレンサルファイド（ＰＡＳ）（ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等）、ポリスルフォン（ＰＳｕ）、ポリイミド（ＰＩ）、液晶性ポリマー（ＬＣＰ）（液晶ポリエステル、液晶ポリエステルアミド、液晶ポリアミド等）のエンジニアリングプラスチック；脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ジオール、及び、脂肪族ヒドロキシカルボン酸若しくはその環状化合物からなる群から選択される単量体を重縮合して得られる脂肪族ポリエステル、ジイソシアネート等により高分子量化された脂肪族ポリエステル等の生分解性樹脂が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４９】
第一成形品及び第二成形品の材料の組合せは、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、第二成形品の材料は、第一成形品の材料との密着性を考慮して選定されるのが好ましい。第一成形品及び第二成形品の材料の組み合わせとしては、両者が芳香族ポリエステルであるのが好ましく、両者がポリブチレンテレフタレート樹脂であるのがより好ましい。第一成形品及び第二成形品の材料がポリブチレンテレフタレートである場合、ポリブチレンテレフタレートが電気特性、耐熱性、及び耐久性のバランスに優れることから、良好な気密性を長期に保持でき、性能に優れる気密電子部品を得やすい。
【００５０】
第二成形品の材料である熱可塑性樹脂は、第一成形品の材料として熱可塑性樹脂を用いる場合と同様に、必要に応じて、充填材、酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、染料、顔料、潤滑剤、離型剤、結晶化促進剤、結晶核剤等をさらに添加して使用できる。
【００５１】
〔気密部の形成方法〕
本発明において、気密域を覆って気密状態とする気密部は、以上説明した工程１）から３）により形成される第一成形品、及び第二成形品からなる複合体を少なくとも一部に含む。以下、本発明における気密部の形成方法の具体例について、気密部の電子基板と垂直方向の断面の模式図である、図２から図４を参照して説明する。また、気密部の形成方法の具体例として、一部に端子が露出した気密電子部品の形成方法について、図５〜図１０を参照して説明する。
【００５２】
気密部１を形成する方法の具体例としては、図２に示されるように、電子基板１１上に配置された各種の電子素子等の被気密部材１４の周囲を囲うように第一成形品１２と第二成形品１３とからなる筒状の複合体を形成し、上部の開口部を、例えば、接着、溶着等の方法により蓋材１５により閉じて気密部１を形成する方法が挙げられる。かかる方法は、被気密部材１４が表面弾性波素子等の気体中で使用される素子である場合に好適である。
【００５３】
気密部１を形成する方法の他の具体例としては、図３に示されるように、電子基板１１上に配置された各種の電子素子等の被気密部材１４の周囲を囲うように筒状に第一成形品１２を形成した後に、筒状の第一成形品１２の内部に、被気密部材１４に接触して被覆するように第二成形品１３を形成して、第一成形品１２と第二成形品１３とからなる複合体を形成して、かかる複合体を気密部１とする方法が挙げられる。かかる態様は、被気密部材１４が気体中で使用される必要がない場合、簡易な工程で気密電子部品を製造できるために好適である。
【００５４】
また、被気密部材１４の周囲に十分なスペースがある場合、図４に示されるように、電子基板１１上に形成された被気密部材１４に隣接する箇所に第一成形品１２を形成した後に、被気密部材１４に接触して被覆し、且つ、被気密部材１４への気体の浸入を十分に防げる程度の、電子基板１１の面方向に広がりを有する第二成形品１３を成形して、第一成形品１２と第二成形品１３とからなる複合体を形成して、かかる複合対を気密部１とする方法も好適である。
【００５５】
次いで、気密部の形成方法の具体例として、好適な電子部品の一つである、一部に端子が露出した気密電子部品の製造方法について、図５〜図１０を参照して説明する。一部に端子が露出した気密電子部品２を製造する際には、図５に示される表面に複数の端子２２が形成された端子付き電子基板２１を用いる。
【００５６】
工程１）について、図６、及び図７を参照して説明する。図６は、第一成形品２３が形成された端子付き電子基板２１を上面から見た図であり、図７は、上型２４と下型２５とからなる金型内に載置された、第一成形品２３が形成された端子付き電子基板２１の、図５に示されるＡ−Ａ’断面における断面図である。
【００５７】
工程１）では、図６、及び図７に示されるように、気密成形品において外部に露出する端子２２を囲うように、端子付き電子基板２１の面方向に対して垂直方向の断面がＬ字型の形状の第一成形品２３を、端子付き電子基板２１の前面、及び後面に形成する。第一成形品２３の材料は、前述の種々の材料を用いることができるが、機械的特性、電気的特性、耐久性、加工性、及び得られる気密電子部品２の気密性が総合的に優れることから、ガラス繊維を充填されたポリブチレンテレフタレート樹脂であるのがより好ましい。
【００５８】
工程２）について、図７、及び図８を参照して説明する。図８は、型締力により第一成形品２３に圧縮歪が付与された状態の、端子付き電子基板２１の、図５に示されるＡ−Ａ’断面における断面図である。
【００５９】
工程２）では、前面、及び後面に第一成形品２３を形成された、端子付き電子基板２１は、上型２４と下型２５とからなる金型内に載置された後、図７、及び図８に示されるように、上型２４と下型２５とを合わせ、型締めすることにより、第一成形品２３に所定の圧縮歪が付与される。型締めする際の型締め力は、圧縮歪量、及び第一成形品の２３の材料の機械的性質に応じて、適宜設定される。第一成形品２３の材料としてガラス繊維が充填されたポリブチレンテレフタレート樹脂を用いる場合、第一成形品２３に付与される圧縮歪の量は０．５％以上２．０％以下が好ましい。
【００６０】
工程３）について、図８、図９、図１０を参照して説明する。図９は、金型内のキャビティに２６に、第二成形品２７を形成する溶融状態の成形材料が注入された状態の、図５に示されるＡ−Ａ’断面における断面図である。また、図１０は、第一成形品２３、及び第二成形品２７によって封止された気密電子部品２の、図５に示されるＡ−Ａ’断面における断面図である。
【００６１】
図９に示されるように、工程３）では、射出成形機等の成形機によって、金型が備えるゲート（不図示）から、金型内のキャビティ２６に、溶融状態の第二成形品２７の成形材料が注入され、端子付き電子基板２１の前面、後面、及び側面を被覆するように、第二成形品２７が形成される。第一成形品２３の断面形状がＬ字型であるため、端子付き電子基板２１の表面に形成された第二成形品２７によって、端子付き電子基板２１の面方向に対して垂直な方向に第一成形品２３が押さえつけられ、第一成形品２３に付与された圧縮歪が保持され、気密部の気密性を実現できる。
【００６２】
以上、説明した工程１）〜工程３）により製造された、第一成形品２３、及び第二成形品２７により封止された気密電子部品は、第二部品により被覆された気密部が良好に気密されるため、長期にわたり良好な性能を保持できる。また、以上説明した、端子付き電子基板２１を封止した気密電子部品２は、一部、端子が露出しているため、露出した端子と他の電子部品と結線され、好適に利用される。
【００６３】
以上説明した方法により、電子基板上に気密部を形成した後、所望により、筐体やその他の電子部品を、気密部又は気密部内の被気密部材と組み合わせて、気密電子部品が製造される。
【００６４】
本発明の気密電子部品の製造方法によれば、射出成形により容易に製造可能であるため、安価に、十分な気密性を有する気密電子部品を製造できる。本発明の方法により製造される気密電子部品の具体例としては、車載用ＩＣチップモジュール等が挙げられる。
【実施例】
【００６５】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６６】
第一成形品の材料として、以下の１）、及び２）の材料を用いた。
１）ジュラネックス３０３ＲＡ（ポリブチレンテレフタレート樹脂組成物、ガラス繊維１５質量％配合、ウィンテックポリマー株式会社製）
２）ハイトレル５５５７（ポリエステルエラストマー、東レ・デュポン株式会社製）
【００６７】
また、第二成形品の材料として、ジュラネックス３０５ＲＡ（ポリブチレンテレフタレート樹脂組成物、ガラス繊維１５質量％配合、ウィンテックポリマー株式会社製）を用いた。
【００６８】
電子基板として、厚さ１．６ｍｍ、縦横各４５ｍｍの形状の、ガラスエポキシ基板を用いた。
【００６９】
〔参考例〕
（第一成形品の作成）
気密電子部品における、圧縮された第一成形品の高さ（電子基板の面方向に対して垂直方向の、電子基板の表面から第一成形品の表面までの距離）に対して、高さが３．０％高い形状の未圧縮の第一成形品（実施例３で使用）を、ジュラネックス３０３ＲＡを使用し射出成形により製造した。第一成形品の断面形状は、図１（ａ）に示されるＬ字型の形状であった。
【００７０】
気密電子部品における圧縮された第一成形品の高さに対して、高さが３．０％高い形状の未圧縮の第一成形品を、切削して、気密電子部品における圧縮された第一成形品の高さに対して、高さが０．５％高い第一成形品（実施例１で使用）、高さが２．０％高い第一成形品（実施例２で使用）、及び高さが同じである第一成形品（比較例１で使用）を作成した。
【００７１】
また、材料をハイトレル５５５７に変えることの他は、実施例３で使用する形状と同じ形状の第一成形品（実施例４で使用）を作成した。
【００７２】
〔実施例１〜３〕
型締め時に０．５〜３．０％の所定の圧縮歪が生じるように形状を調整された第一成形品を、電子基板の前面、及び後面に対称的になるように配置した。次いで、第一成形品が配置された電子基板を金型に載置し、型締めして、第一成形品に所定の圧縮歪を付与した。その後、ジュラネックス３０５ＲＡを使用して、射出成形により、電子基板の、前面、後面、及び側面を被覆するように、第二成形品を形成して気密電子部品を得た。なお、気密電子部品における、第二成形品の高さ（電子基板の面方向に対して垂直方向の、電子基板の表面から第一成形品の表面までの距離）は、第一成形品の同じ高さである。得られた気密電子部品について、気密電子部品５個を用いて、下記の方法に従いインク浸入試験を行い、第二成形品で被覆された気密部の気密性を確認した。実施例１〜３で得た気密電子部品について、気密電子部品５個中の、気密性が不十分であった気密電子部品の数を、表１に示す。
【００７３】
＜インク浸入試験＞
得られた封止電子部品を、赤インクに浸漬し、２３℃で１時間放置し、次いで、封止電子部品表面に付着したインクを拭き取り、第一成形品、及び第二成形品を、工具を用いて電子基板から剥離し、気密部へのインクの浸入の有無を目視にて確認する。
【００７４】
〔実施例４〕
ハイトレル５５５７で作成された、型締めに時に３．０％の圧縮歪が生じる形状の第一成形品を用いることの他は、実施例１と同様にして気密電子部品を得た。実施例４で得た気密電子部品のインク浸入試験の結果を表１に示す。
【００７５】
〔比較例１〕
型締め時に圧縮歪の生じない第一成形品を用いる他は、実施例１と同様にして気密成形品を得た。比較例１で得た気密電子部品のインク浸入試験の結果を表１に示す。
【００７６】
【表１】
【００７７】
表１から、実施例１〜４と、比較例１との比較により、第一成形品に型締力により圧縮歪を与えた後に、第二成形品を形成して気密電子部品を製造する場合、気密電子部品における気密不良の発生を抑制できることが分かる。また、実施例１、及び２と、実施例３との比較により、第一成形品の材料が、充填材を含む熱可塑性樹脂（ポリブチレンテレフタレート樹脂）である場合、圧縮歪の量を０．５％以上２．０％以下とすることにより、気密不良の発生が効果的に抑制されることが分かる。一方、実施例４によれば、第一成形品の材料が熱可塑性エラストマーである場合、圧縮歪みの量が２．０％を超えていても、極めて優れる気密不良の発生の抑制効果が得られることが分かる。
【００７８】
比較例１で得られた気密成形品についてインク浸入試験を行った結果、試験した５個の気密電子部品全てにおいて、第二成形品部分へのインクの侵入が確認された。つまり、第一成形品に圧縮歪を付与しない場合、第一成形品と電子基板との間に微小な隙間が生じるため、気密電子部品の気密性が不十分となることが分かる。
【符号の説明】
【００７９】
１ 気密部
１１ 電子基板
１２ 第一成形品
１３ 第二成形品
１４ 被気密部材
１５ 蓋材
２１ 端子付き電子基板
２２ 端子
２３ 第一成形品
２４ 上型
２５ 下型
２６ キャビティ
２７ 第二成形品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１）電子基板上の気密域の近傍に第一成形品を配置する工程、
２）前記第一成形品が配置された電子基板を射出成形用の金型に載置し、型締力により前記第一成形品に圧縮歪を付与する工程、及び、
３）前記第一成形品の圧縮歪を保持する第二成形品を射出成形により形成する工程、
の工程を含み、
電子基板上に形成され、前記気密域を覆って気密する気密部の少なくとも一部が、前記第一成形品、及び前記第二成形品からなる複合体である、
気密電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記第一成形品の材料が充填材を含有する熱可塑性樹脂であって、前記圧縮歪が、０．５％以上２．０％以下である、請求項１記載の気密電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記第一成形品を前記電子基板上に射出成形する、請求項１又は２記載の気密電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記第一成形品の材料が、ポリブチレンテレフタレート樹脂である、請求項１から３何れか記載の気密電子部品の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４何れか記載の方法により製造される気密電子部品。
【請求項１】
１）電子基板上の気密域の近傍に第一成形品を配置する工程、
２）前記第一成形品が配置された電子基板を射出成形用の金型に載置し、型締力により前記第一成形品に圧縮歪を付与する工程、及び、
３）前記第一成形品の圧縮歪を保持する第二成形品を射出成形により形成する工程、
の工程を含み、
電子基板上に形成され、前記気密域を覆って気密する気密部の少なくとも一部が、前記第一成形品、及び前記第二成形品からなる複合体である、
気密電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記第一成形品の材料が充填材を含有する熱可塑性樹脂であって、前記圧縮歪が、０．５％以上２．０％以下である、請求項１記載の気密電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記第一成形品を前記電子基板上に射出成形する、請求項１又は２記載の気密電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記第一成形品の材料が、ポリブチレンテレフタレート樹脂である、請求項１から３何れか記載の気密電子部品の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４何れか記載の方法により製造される気密電子部品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６１９２１（Ｐ２０１２−１６１９２１Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１４７３（Ｐ２０１１−２１４７３）
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（３９０００６３２３）ポリプラスチックス株式会社 (302)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（３９０００６３２３）ポリプラスチックス株式会社 (302)
【Ｆターム（参考）】
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