説明

表面実装用電子部品

【課題】表面実装時のフラックス上がりの問題が低減された表面実装用電子部品および該表面実装用電子部品用液晶ポリマー組成物を提供する。
【解決手段】結晶融解温度が310〜410℃である全芳香族液晶ポリマー100重量部に対して、数平均繊維径4〜8μmであり、数平均繊維長が100〜200μmであるガラス繊維5〜100重量部を含んでなる、荷重撓み温度が280〜360℃である液晶ポリマー組成物および、該液晶ポリマー組成物を成形して得られた表面実装用電子部品。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面実装時のフラックス上がりの問題が低減された表面実装用電子部品に関する。
【背景技術】
【0002】
サーモトロピック液晶ポリマー(以下液晶ポリマーまたはLCPと略称する)は、耐熱性、剛性等の機械物性、耐薬品性、寸法精度等に優れているため、成形品用途のみならず、繊維やフィルムといった各種用途にその使用が拡大しつつある。
【0003】
特にパーソナル・コンピューターや携帯電話等の情報・通信分野においては、部品の高集積度化、小型化、薄肉化、低背化が急速に進んでおり、非常に薄い肉厚部が形成されるケースが多い。そこで、LCPはその優れた成形性、すなわち流動性が良好であり、かつバリが出ないという他の樹脂にない特徴を生かして、多くの電子部品材料として採用されている。
【0004】
近年、電子部品材料の電子機器への組み立てにおいては、自動化による省力化などの目的から、プリント基板等の基体に、クリームはんだをプリントし、スイッチ、リレー、コネクタ、コンデンサ、コイル、トランス、半導体、および抵抗器等の電子部品を固定した後にリフロー装置により加熱してはんだ付けを行う表面実装技術が発達しており、その採用が急速に増加している。
【0005】
表面実装用電子部品について、液晶ポリマーを材料に用いたものも提案されている(特許文献1を参照)が、液晶ポリマーを成形材料用いた電子部品は、リフロー処理時の加熱により反り変形しやすく、反り変形により生じた液晶ポリマー部分と金属部品部分のわずかな隙間に毛細管現象によりクリームはんだに含まれるフラックスが入り込み金属部品を汚染する「フラックス上がり」と呼ばれる問題が生じやすいものであった。
【0006】
また、2006年7月1に欧州において施行された電気電子機器への鉛などの特定有害物質の含有量を厳しく規制するRoHS指令によって、表面実装技術において、はんだの鉛フリー化が進められている。
【0007】
しかし、鉛フリーはんだとして多く利用されるSn−Ag−Cu系、Sn−Ag系、Sn−Cu系などの合金は、従来用いられていたSn−Pb系の鉛含有はんだ(融点約180℃)と比較して、その融点が約200〜250℃程度と高く、鉛フリーはんだを用いる表面実装方法においてはリフロー処理温度もより高温化されている。
【0008】
このため、液晶ポリマーを成形材料に用いた電子部品を鉛フリーはんだを用いて表面実装する場合には、フラックス上がりの問題がより顕著なものとなっている。
【0009】
フラックス上がりの問題を解決する方法としては、液晶ポリマー成形品の反りの発生を抑えることが考えられる。液晶ポリマー成形品の反りの発生の抑制方法としては、例えば、液晶ポリマーに数平均繊維長が100μm以下のガラス繊維やホウ酸アルミニウムウィスカなどの繊維状充填材とタルクなどの板状充填材を配合する方法(特許文献2を参照。)などが知られているが、特許文献2に記載の方法によってもフラックス上がりの問題は十分には解消されない。
【0010】
以上のように、液晶ポリマーを成形材料に用いた電子部品においてフラックス上がりの問題の解決方法が強く望まれている。
【0011】
【特許文献1】特開平08−143654号公報
【特許文献2】特開2002−294038号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明の目的は、表面実装時のフラックス上がりの問題が低減された表面実装用電子部品を提供することにある。さらに本発明の目的は、フラックス上がりの問題が低減された表面実装用電子部品を与える表面実装用電子部品成形用液晶ポリマー組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、結晶融解温度が310〜410℃である全芳香族液晶ポリマー100重量部に対して、数平均繊維径4〜8μmであり、数平均繊維長が100〜200μmであるガラス繊維5〜100重量部を含んでなる、荷重撓み温度が280〜360℃である液晶ポリマー組成物を成形して得られた表面実装用電子部品に関する。
【0014】
さらに本発明は、結晶融解温度が310〜410℃である全芳香族液晶ポリマー100重量部に対して、数平均繊維径4〜8μmであり、数平均繊維長が100〜200μmであるガラス繊維5〜100重量部を含んでなる、荷重撓み温度が280〜360℃である表面実装用電子部品成形用液晶ポリマー組成物に関する。
【0015】
本発明はまた、本発明の表面実装用電子部品をフラックス含有クリームハンダを用いて回路基板上へ実装する、回路基板の表面実装方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
本発明において用いる液晶ポリマーは、異方性溶融相を形成するポリエステルまたはポリエステルアミドであり、当業者にサーモトロピック液晶ポリエステルまたはサーモトロピック液晶ポリエステルアミドと呼ばれるものである。
【0017】
異方性溶融相の性質は直交偏向子を利用した通常の偏向検査法、すなわちホットステージにのせた試料を窒素雰囲気下で観察することにより確認できる。
【0018】
本発明において用いる液晶ポリマーは、ポリマー中の全ての構成単位が芳香族単位により構成され、エチレンジオキシ単位などの脂肪族単位を含まない、全芳香族液晶ポリマーである。
【0019】
本発明において使用する液晶ポリマーは、表面実装時の高温でのリフロー時の熱変形を防ぐための耐熱性や、薄肉部の多い表面実装用電子部品を成形する際の成形性を考慮し、結晶融解温度(Tm)が310〜410℃、より好ましくは310〜370℃、特に好ましくは310〜340℃である液晶ポリマーを用いる。
【0020】
液晶ポリマーの結晶融解温度は、以下に記載する方法により測定されるものである。
〈結晶融解温度測定方法〉
示差走査熱量計としてセイコーインスツルメンツ株式会社製Exstar6000を用いる。
試料を、室温から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)の測定後、Tm1より20〜50℃高い温度で10分間保持する。次いで、20℃/分の降温条件で室温まで試料を冷却し、さらに、再度20℃/分の昇温条件で測定した際の吸熱ピークを観測し、そのピークトップを示す温度を結晶融解温度(Tm)とする。
【0021】
本発明に用いる液晶ポリマーを構成する繰返し単位としては、芳香族オキシカルボニル繰返し単位、芳香族ジカルボニル繰返し単位、芳香族ジオキシ繰返し単位、芳香族アミノオキシ繰返し単位、芳香族アミノカルボニル繰返し単位、芳香族ジアミノ繰返し単位、および芳香族オキシジカルボニル繰返し単位などの芳香族単位が挙げられる。
【0022】
これらの各繰返し単位から構成される液晶ポリマーは構成成分およびポリマー中の組成比、シークエンス分布によっては、異方性溶融相を形成するものとしないものが存在するが、本発明に使用される液晶ポリマーは異方性溶融相を形成するものに限られる。
【0023】
芳香族オキシカルボニル繰返し単位を与える単量体の具体例としては、たとえばパラヒドロキシ安息香酸、メタヒドロキシ安息香酸、オルトヒドロキシ安息香酸、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、5−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、4'−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸、3'−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸、4'−ヒドロキシビフェニル−3−カルボン酸、これらのアルキル、アルコキシまたはハロゲン置換体、ならびにこれらのアシル化物、エステル誘導体、酸ハロゲン化物などのエステル形成性誘導体が挙げられる。これらの中ではパラヒドロキシ安息香酸、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸が得られる液晶ポリマーの特性や融点を調整しやすいという点から好ましい。
【0024】
芳香族ジカルボニル繰返し単位を与える単量体の具体例としては、たとえばテレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジカルボキシビフェニル等の芳香族ジカルボン酸、これらのアルキル、アルコキシまたはハロゲン置換体、ならびにそれらのエステル誘導体、酸ハロゲン化物などのエステル形成性誘導体が挙げられる。これらの中ではテレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸が得られる液晶ポリマーの機械物性、耐熱性、融点温度、成形性を適度なレベルに調整しやすいことから好ましい。
【0025】
芳香族ジオキシ繰返し単位を与える単量体の具体例としては、たとえばハイドロキノン、レゾルシン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、1,4−ジヒドロキシナフタレン、4,4'−ジヒドロキシビフェニル、3,3'−ジヒドロキシビフェニル、3,4'−ジヒドロキシビフェニル、4,4'−ジヒドロキシビフェニルエ−テル等の芳香族ジオール、これらのアルキル、アルコキシまたはハロゲン置換体、ならびにそれらのアシル化物などのエステル形成性誘導体が挙げられる。これらの中ではハイドロキノンおよび4,4'−ジヒドロキシビフェニルが重合時の反応性、得られる液晶ポリマーの特性などの点から好ましい。
【0026】
芳香族アミノオキシ繰返し単位を与える単量体の具体例としては、たとえばp−アミノフェノール、m−アミノフェノール、4−アミノ−1−ナフトール、5−アミノ−1−ナフトール、8−アミノ−2−ナフトール、4−アミノ−4'−ヒドロキシビフェニル等の芳香族ヒドロキシアミン、これらのアルキル、アルコキシまたはハロゲン置換体、ならびにそれらのアシル化物などのエステルまたはアミド形成性誘導体が挙げられる。
【0027】
芳香族ジアミノ繰返し単位を与える単量体の具体例としては、たとえばp−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、1,5−ジアミノナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン等の芳香族ジアミン、これらのアルキル、アルコキシまたはハロゲン置換体、ならびにそれらのアシル化物などのアミド形成性誘導体が挙げられる。
【0028】
芳香族アミノカルボニル繰返し単位を与える単量体の具体例としては、たとえばp−アミノ安息香酸、m−アミノ安息香酸、6−アミノ−2−ナフトエ酸等の芳香族アミノカルボン酸、これらのアルキル、アルコキシまたはハロゲン置換体、ならびにそれらのアシル化物、エステル誘導体、酸ハロゲン化物などのエステルまたはアミド形成性誘導体が挙げられる。
【0029】
芳香族オキシジカルボニル繰返し単位を与える単量体の具体例としては、たとえば3−ヒドロキシ−2,7−ナフタレンジカルボン酸、4−ヒドロキシイソフタル酸、および5−ヒドロキシイソフタル酸等のヒドロキシ芳香族ジカルボン酸、これらのアルキル、アルコキシまたはハロゲン置換体、ならびにそれらのアシル化物、エステル誘導体、酸ハロゲン化物などのエステル形成性誘導体が挙げられる。
【0030】
本発明に用いる液晶ポリマーは本発明の目的を損なわない範囲で、チオエステル結合を含むものであってもよい。このような結合を与える単量体としては、メルカプト芳香族カルボン酸、および芳香族ジチオールおよびヒドロキシ芳香族チオールなどが挙げられる。これらの単量体の使用量は、芳香族オキシカルボニル繰返し単位、芳香族ジカルボニル繰返し単位、芳香族ジオキシ繰返し単位、芳香族アミノオキシ繰返し単位、芳香族ジアミノ繰返し単位、および芳香族オキシジカルボニル繰返し単位を与える単量体の合計量に対して10モル%以下であるのが好ましい。
【0031】
以上、本発明において用いる液晶ポリマーに含まれる繰返し単位とそれを与える単量体について説明したが、本発明において用いる液晶ポリマーは、芳香族オキシカルボニル繰返し単位である、4−オキシベンゾイル繰返し単位および/または6−オキシ−2−ナフトイル繰り返し単位を含むものを用いるの、液晶ポリマーの機械物性などが優れるためより好ましい。
【0032】
4−オキシベンゾイル繰り返し単位および/または6−オキシ−2−ナフトイル繰り返し単位を含む液晶ポリマーについては、成形性と耐熱性に優れるため、
4−オキシベンゾイル繰り返し単位および6−オキシ−2−ナフトイル繰り返し単位の合計量が、液晶ポリマーの全繰り返し単位に対する比率が50〜80モル%であるものを用いるのが好ましい。
【0033】
4−オキシベンゾイル繰返し単位および/または6−オキシ−2−ナフトイル繰り返し単位を含む液晶ポリマーのなかでも、好ましいものとしては、例えば下記のモノマー構成単位からなる共重合体が挙げられる。
1)4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸共重合体
2)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル共重合体
3)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/イソフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル共重合体
4)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/イソフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル/ハイドロキノン共重合体
5)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/ハイドロキノン共重合体
6)6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/ハイドロキノン共重合体
7)4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル共重合体
8)6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル共重合体
9)4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/ハイドロキノン共重合体
10)4−ヒドロキシ安息香酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル共重合体
11)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン共重合体
12)4−ヒドロキシ安息香酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン共重合体
13)4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン共重合体
14)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン/4,4’−ジヒドロキシビフェニル共重合体
15)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/4−アミノフェノール共重合体
16)6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/4−アミノフェノール共重合体
17)4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/4−アミノフェノール共重合体
18)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル /4−アミノフェノール共重合体
【0034】
これらの中では、成型加工性および耐熱性に優れることから、13)の共重合体を液晶ポリマーとして用いるのがより好ましい。
13)の4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン共重合体については、耐熱性が特に優れることから、以下に示す式[1]〜式[4]で表される繰り返し単位により構成されるものが特に好ましい。
【化1】

【化2】

【化3】

【化4】

[式[1]〜式[4]において、p、q、r、およびsは、各繰返し単位の液晶ポリマー中での組成比(モル%)であり、以下の式を満たす;
60≦p+q≦78
0.05≦q≦3
11≦r≦20
11≦s≦20]。
【0035】
なお、本発明における液晶ポリマーは、成形時の流動性を改良するなどの目的で、2種以上の液晶ポリマーをブレンドしたものを用いてもよい。
【0036】
2種以上の液晶ポリマーをブレンドした場合には、ブレンド後の液晶ポリマー混合物の結晶融解温度が、310〜410℃であればよい。
【0037】
以上説明した、液晶ポリマーは、その繰り返し単位の組成比や、樹脂中でのシーケンス分布によっては、後述する数平均繊維径が4〜8μmのガラス繊維を配合した場合に、荷重撓み温度が280〜360℃を示すものと、荷重撓み温度が280℃未満、または360℃より高い温度を示すものとに分かれるが、本発明において使用するのは荷重撓み温度が280〜360℃を示すもの、より好ましくは280〜340℃を示すもの、特に好ましくは280〜320℃を示すものである。
【0038】
液晶ポリマー組成物の荷重撓み温度が280℃未満であれば、耐熱性が十分ではなく、リフロー時の加熱により熱変形や反りを生じやすい。また荷重撓み温度が360℃より高い場合には、通常、使用する液晶ポリマーの結晶融解温度が高くなりすぎるため、表面実装用電子部品の成形加工性に問題が生じる。
【0039】
以下に、荷重撓み温度の測定方法を記す。
〈荷重撓み温度〉
射出成形機(日精樹脂工業(株)製UH1000−110)を用いて長さ127mm、幅3.2mm、厚さ12.7mmの短冊状試験片を成形し、これを用いてASTM D648に準拠し、荷重1.82MPa、昇温速度2℃/分で測定する。
【0040】
以下、本発明において用いる液晶ポリマーの製造方法について説明する。
本発明において用いる液晶ポリマーの製造方法に特に制限はなく、前記の単量体の組み合わせからなるエステル結合またはアミド結合を形成させる公知の重縮合方法、例えば溶融アシドリシス法、スラリー重合法などを用いることができる。
【0041】
溶融アシドリシス法とは、本発明で用いる液晶ポリマーの製造方法に用いるのに好ましい方法であり、この方法は、最初に単量体を加熱して反応物質の溶融液を形成し、続いて反応を続けて溶融ポリマーを得るものである。なお、縮合の最終段階で副生する揮発物(例えば、酢酸、水等)の除去を容易にするために真空を適用してもよい。
【0042】
スラリー重合法とは、熱交換流体の存在下で反応させる方法であって、固体生成物は熱交換媒質中に懸濁した状態で得られる。
【0043】
溶融アシドリシス法およびスラリー重合法の何れの場合においても、液晶ポリマーを製造する際に使用する重合性単量体成分は、ヒドロキシル基および/またはアミノ基をアシル化した変性形態、すなわち低級アシル化物として反応に供することもできる。低級アシル基は炭素原子数2〜5のものが好ましく、炭素原子数2または3のものがより好ましい。特に好ましくは前記単量体のアセチル化物を反応に用いる方法が挙げられる。
【0044】
単量体のアシル化物は、別途アシル化して予め合成したものを用いてもよいし、液晶ポリマーの製造時に単量体に無水酢酸等のアシル化剤を加えて反応系内で生成せしめることもできる。
【0045】
溶融アシドリシス法またはスラリー重合法の何れの場合においても反応時、必要に応じて触媒を用いてもよい。
【0046】
触媒の具体例としては、ジアルキルスズオキシド(たとえばジブチルスズオキシド)、ジアリールスズオキシドなどの有機スズ化合物;三酸化アンチモン;二酸化チタン;アルコキシチタンシリケート、チタンアルコキシドなどの有機チタン化合物;カルボン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩(たとえば酢酸カリウム);無機酸塩類(たとえば硫酸カリウム);ルイス酸(例えば三フッ化硼素);ハロゲン化水素(例えば塩化水素)などの気体状酸触媒などが挙げられる。
触媒の使用割合は、通常モノマー重量に対して10〜1000ppm、好ましくは20〜200ppmである。
【0047】
このようにして重縮合反応され得られた液晶ポリマーは、それぞれ溶融状態で重合反応槽より抜き出された後に、ペレット状、フレーク状、または粉末状に加工される。
【0048】
得られた、ペレット状、フレーク状、または粉末状の液晶ポリマーは、分子量を高め耐熱性を向上させる目的などで、減圧下または窒素、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気下において、実質的に固相状態において熱処理を行ってもよい。
【0049】
固相状態で熱処理を行う場合の処理温度は、液晶ポリマーが溶融しない限り特に限定されないが、260〜350℃、好ましくは280〜320℃で行うのがよい。
【0050】
このようにして得られた液晶ポリマーは、次いで、数平均繊維径が4〜8μmであるガラス繊維と共にバンバリーミキサー、ニーダー、一軸もしくは二軸押出機などを用いて、液晶ポリマーの結晶融解温度近傍ないし結晶融解温度+30℃にて溶融混練により配合して、本発明の表面実装用電子部品の成形材料として用いる液晶ポリマー組成物とされる。
【0051】
本発明において用いる液晶ポリマー組成物に配合するガラス繊維は、数平均繊維径が4〜8μmのものであり、カット繊維長が2mm〜4mmのガラス繊維を用いればよい。所望の繊維長のガラス繊維が含まれている液晶ポリマー組成物を得るためには、使用するガラス繊維のカット繊維長に応じて溶融混練の条件を設定し、得られる液晶ポリマー組成物中のガラス繊維の数平均繊維長が100μm〜200μm、より好ましくは130〜200μmとなるように調節すればよい。
【0052】
溶融混練後の液晶ポリマー組成物中のガラス繊維の数平均繊維長は、以下に記載する方法により測定される。
〈ガラス繊維長測定方法〉
ガラス繊維を含有する液晶ポリマー組成物を完全に灰化して、残ったガラス繊維を純水と界面活性剤の混合液中にて十分に攪拌、分散させる。その混合液1mlをガラスプレートに取り出し、顕微鏡にてガラス繊維を観察し、ガラス繊維長を測定する。本願実施例においては顕微鏡としてオリンパス株式会社製、BX60を用い、得られる画像を画像解析ソフト(MITANI Corporation製、Win Roof)に取り込みガラス繊維長を測定した。
【0053】
本発明において用いる液晶ポリマー組成物に配合するガラス繊維の使用量は、液晶ポリマー100重量部に対して5〜100重量部が好ましく、10〜80重量部がより好ましく、20〜70重量部が特に好ましい。
【0054】
本発明において表面実装用電子部品の成形材料として使用する液晶ポリマー組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、成形品の機械物性や、表面特性を改良する目的などで、ガラス繊維の他に、繊維状の充填材、および/または板状もしくは粉状の充填材を含んでいてもよい。
【0055】
本発明において使用される繊維状充填材の具体例としては、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、およびウォラストナイトかなる群より選択される1種以上のものが挙げられる。
【0056】
本発明において用いる繊維状充填材の平均繊維径は、本発明の目的を損なわない限り特に制限されないが、0.1〜50μmであるのが好ましい。繊維状充填材の断面が円形でない場合には、繊維状充填材の断面外周の任意の二点間の最長の長さを繊維径とする。
【0057】
本発明において使用される板状または粉状の充填材の具体例としてはマイカ、グラファイト、炭酸カルシウム、ドロマイト、クレイ、ガラスフレーク、ガラスビーズ、硫酸バリウム、酸化チタン、および珪藻土からなる群より選択される1種以上のものが挙げられる。
【0058】
本発明の液晶ポリマー組成物における、ガラス繊維以外の繊維状の充填材、および/または板状もしくは粉状の充填材の使用量としては、該充填材の合計量として、液晶ポリマー100重量部に対して1〜100重量部であり、より好ましくは1〜80重量部であり、最も好ましくは1〜60重量部である。
【0059】
本発明の液晶ポリマー組成物には、本発明の目的を損なわない範囲でさらに他の成分を配合されていてもよい。他の成分としてはこれらに限定されないが、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸金属塩、ポリシロキサン、フッ素樹脂などの離型改良剤;染料、顔料などの着色剤;酸化防止剤;熱安定剤;紫外線吸収剤;帯電防止剤;界面活性剤;流動性改良剤などが例示され、1種または2種以上を組み合わせて添加してもよい。
【0060】
高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸金属塩、フルオロカーボン系界面活性剤などの外部滑剤効果を有するものについては、成形に際して予め、液晶ポリマーのペレットの表面に付着せしめてもよい。
ここで、高級脂肪酸とは炭素原子数10〜25のものをいう。
【0061】
これらの繊維状および/または板状もしくは粉状の充填剤、およびその他の成分などは、ガラス繊維と同様に、液晶ポリマーと共にバンバリーミキサー、ニーダー、一軸もしくは二軸押出機などを用いて、液晶ポリマーの結晶融解温度近傍ないし結晶融解温度+30℃で溶融混練して液晶ポリマーに配合すればよい。
【0062】
以上、本発明で用いる液晶ポリマー組成物に配合してもよい、繊維状の充填材および/または板状もしくは粉状の充填材、各種添加剤、その他樹脂成分について説明したが、本発明において表面実装用電子部品の成形材料としては、これらの成分を液晶ポリマーに配合した場合においても、荷重撓み温度が280〜360℃を示す液晶ポリマー組成物を用いる。
【0063】
このようにして得られる、結晶融解温度が310〜410℃である全芳香族液晶ポリマー100重量部に対して、数平均繊維径4〜8μmであり、数平均繊維長が100〜200μmであるガラス繊維5〜100重量部を含んでなる、荷重撓み温度が280〜360℃である液晶ポリマー組成物は、射出成形機、押出し機などを用いる公知の成形方法によって、所望の表面実装用電子部品へと成形される。
【0064】
本発明における好適な表面実装用電子部品として好適な例としては、コネクタ、スイッチ、リレー、コンデンサ、コイル、トランス、カメラモジュール、アンテナ、およびチップアンテナからなる群より選択されるものが挙げられる。
【0065】
以上のようにして得られる本発明の表面実装用電子部品は、フラックスを含有するクリームはんだを用いて表面実装を行っても、フラックス上がりの発生が非常に少ないものである。特に、融点が200〜250℃と高温である鉛フリーはんだを用いて表面実装を行った場合でも、部品の反り変形が少なく、フラックス上がりによる製品不良の発生も少ないため、融点が200〜250℃の鉛フリーはんだ用の表面実装用電子部品として特に好適に用いられる。
【0066】
以下、本発明において表面実装時に使用するクリームはんだについて説明する。
本発明において使用するクリームはんだに用いるはんだ成分は、従来、表面実装において用いられる物であれば特に制限されないない。
本発明において使用されるはんだの具体例としては、Sn−Ag−Cu系はんだ、Sn−Ag系はんだ、Sn−Cu系はんだ、Sn−Ag−Cu−Bi系はんだ、Sn−Ag−Bi−In系はんだ、Sn−Cu−Ni系はんだ、Sn−Bi系はんだ、またはSn−Zn系はんだなどの鉛フリーはんだや、Sn−Pb共晶はんだなどの鉛含有はんだが挙げられる。これらのはんだは、複数のものをクリームはんだ中に配合して用いてもよい。
【0067】
これらのはんだの中では、欧州での鉛を含有するはんだの使用の規制を考慮し、鉛フリーはんだを用いるのが好ましく、鉛フリーはんだの中では耐熱疲労特性に優れることからSn−Ag−Cu系はんだを用いるのがより好ましい。
【0068】
本発明において使用するクリームはんだに用いるフラックスの成分としては、例えば、樹脂成分をベースとし、活性剤、有機ハロゲン化合物、チクソトロピー性付与剤、有機溶剤などが使用される。
【0069】
また、上記の成分に加え、酸化防止剤、防錆剤、キレート化剤、レベリング剤、消泡剤、分散剤、つや消し剤、着色剤などを、所望によりフラックスに配合してもよい。
【0070】
フラックスに使用される樹脂成分の具体例としては、天然ロジン、不均化ロジン、重合ロジン、または水添ロジンなどの天然樹脂や、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、またはアクリル樹脂などの合成樹脂が挙げられる。これらの樹脂は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0071】
フラックスに使用される活性剤の具体例としては、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、またはトリエタノールアミンなどのアミン類の、塩酸塩、臭化水素酸塩などのハロゲン化水素塩;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、ジエチルグルタル酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、ジグリコール酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、リノール酸、オレイン酸、ステアリン酸、アラキン酸、べへニン酸、リノレン酸、安息香酸、ヒドロキシピバリン酸、ジメチロールプロピオン酸、クエン酸、リンゴ酸、グリセリン酸、または乳酸などのカルボン酸塩が挙げられる。これらの活性剤は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0072】
これらの活性剤をフラックスに配合する場合、通常、フラックス中30重量%以下の割合で配合するのがよい。
【0073】
フラックスに使用される有機ハロゲン化合物中に含まれるハロゲンとしては、塩素、臭素、ヨウ素が上げられ、フラックスに使用される有機ハロゲン化物の具体例としては、3−ブロモ−1−プロパノール、1,4−ジブロモ−2−ブタノールなどのハロゲン化アルコール類;ブロモ酢酸エチル、α−ブロモカプリル酸エチル、α−ブロモプロピオン酸エチル、β−ブロモプロピオン酸エチル、9,10,12,13,15,16−ヘキサブロモステアリン酸メチルエステルなどのハロゲン化脂肪族カルボン酸エステル類;2,3−ジブロモコハク酸、9,10,12,13,15,16−ヘキサブロモステアリン酸などのハロゲン化脂肪族カルボン酸類;4−ステアロイルオキシベンジルブロマイド、4−ステアロイルアミノベンジルブロマイドなどのハロゲン化ベンジル化合物;ビス(2,3−ジブロモプロピル)o−フタルアミド、N,N,N’,N’−テトラ(2,3−ジブロモプロピル)スクシンアミドなどのハロゲン化アルキルアミド類;1−ブロモ−3−メチル−1−ブテン、2,2−ビス[4−(2,3−ジブロモプロピル)−3,5−ジブロモフェニル]プロパンなどのハロゲン化炭化水素;ビス(2,3−ジブロモプロピル)グリセロール、トリメチロールプロパンビス(2,3−ジブロモプロピル)エーテルなどの含ハロゲンエーテル化合物;2,4−ジブロモアセトフェノンなどのハロゲン化ケトン類;N,N’−ビス(2,3−ジブロモプロピル)ウレアなどのハロゲン化ウレア類;α,α,α−トリブロモメチルスルフォンなどのハロゲン化スルフォン類;ビス(2,3−ジブロモプロピル)スクシネートなどのスクシネート化合物;トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートなどのイソシアヌレート化合物が挙げられる。これらの有機ハロゲン化物は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0074】
これらの有機ハロゲン化合物をフラックスに配合する場合、通常、フラックス中、20重量%以下の割合で配合するのがよい。
【0075】
フラックスに使用されるチクソトロピー性付与剤の具体例としては、カスターワックス(硬化ひまし油)などのポリオレフィン系ワックス;m−キシリレンビスステアリン酸アミドなどの脂肪酸アミド;N−ブチル−N’−ステアリル尿素などの置換尿素ワックス;ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等の高分子化合物;シリカ粒子、カオリン粒子等の無機粒子が挙げられる。これらのチクソトロピー性付与剤は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0076】
これらのチクソトロピー性付与剤をフラックスに配合する場合、通常、フラックス中に、30重量%以下の割合で配合するのがよい。
【0077】
フラックスに使用される有機溶剤の具体例としては、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノへキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルアセテート、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール−2−エチルへキシルエーテル、α−テルピネオール、ベンジルアルコール、2−へキシルデカノール、安息香酸ブチル、マレイン酸ジエチル、アジピン酸ジエチル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル、フタル酸ジエチル、ドデカン、テトラデセン、ドデシルベンゼン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、へキシレングリコール、1,5−ペンタンジオール、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ブチルカルビトールアセテート、3−メトキシブチルアセテート、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリアセチンなどが挙げられる。これらの有機溶剤は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0078】
これらの有機溶剤をフラックスに配合する場合、通常、フラックス中に、50重量%以下の割合で配合するのがよい。
【0079】
以上説明したはんだ成分およびフラックス成分などを含むクリームはんだは回路基板上に塗布され、次いで、回路基板上に本発明の表面実装用電子部品を設置した後、リフロー炉により加熱しはんだ付けされ、表面実装が行われる。
【0080】
本発明における表面実装方法において用いるリフロー装置としては、赤外線方式、熱風加熱方式など、従来、表面実装に用いられている何れのリフロー装置を用いてもよい。
【0081】
リフロー時の温度条件としては、常法に従い設定すればよい。
【0082】
本発明の、結晶融解温度が310〜410℃である全芳香族液晶ポリマー100重量部に対して、数平均繊維径4〜8μmであり、数平均繊維長が100〜200μmであるガラス繊維5〜100重量部を含んでなる、荷重撓み温度が280〜360℃である液晶ポリマー組成物を成形して得られる表面実装用電子部品を用いて表面実装を行うことにより、高温でのリフローによるフラックス上がりの発生が大きく低減されるものである。
【実施例】
【0083】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【0084】
以下に、合成例、実施例および比較例において使用した材料の略号について説明する。
〈液晶ポリマー単量体〉
POB:4−ヒドロキシ安息香酸
BON6:6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸
NDA:2,6−ナフタレンジカルボン酸
HQ:ハイドロキノン
TPA:テレフタル酸
【0085】
〈充填材〉
GF1:T−790(ガラス繊維、日本電気硝子株式会社製、数平均繊維径6μm、カット繊維長3mm)
GF2:PX−1(ガラス繊維、旭ファイバーグラス株式会社製、数平均繊維径10μm、数平均繊維長20μmまたは70μm)
GF3:FT591(ガラス繊維、旭ファイバーグラス株式会社製、数平均繊維径13μm、カット繊維長3mm)
AB:YS3A(ホウ酸アルミニウム繊維、四国化成工業株式会社製、繊維径0.5〜1.0μm、平均繊維長10〜30μm)
【0086】
[合成例1]
POB:234.8Kg(1699モル)、BON6:0.9Kg(5モル)、HQ:38.3Kg(348モル)、NDA:75.2kg(348モル)および無水酢酸:254.3Kg(2491モル)を、攪拌翼、熱交換器を有する容量0.5mのSUS製の重合槽に仕込み、窒素ガス雰囲気下に室温から145℃まで1時間かけて昇温し、同温度で0.5時間保持した。その後副生する酢酸を留去しながらさらに8時間かけて348℃まで昇温した。同温度で30分重合反応を行った後、同温度で常圧から70分かけて20torrまで減圧を行なった。20torr下で30分さらに重合を続けた結果、所定のトルクに達したので重合槽を密閉し、窒素ガスにより重合槽内を0.1MPaに加圧し反応を終了した。次いで重合槽底部のバルブを開け、ダイスを通しストランド状に抜き出しペレット状のプレポリマー(低重合度の液晶ポリマー)を得た。
【0087】
得られたプレポリマーの示差走査熱量計により測定される結晶融解温度は331℃であり、溶融粘度は16Pa・sであった。
【0088】
このプレポリマーペレット10kgを40Lのタンブルドライヤーに槽内気相部分の温度200℃で仕込み、槽内をN2置換した後、120L/hrのN2気流下、15rpmで回転させながら実質的に固体状態のまま槽内温度を290℃まで1時間かけて昇温し、290℃で5時間固相重合を行った。反応終了後槽内を冷却し、回転を止めペレットを抜き出した。
【0089】
得られた樹脂の示差走査熱量計により測定される結晶融解温度は333℃であった。
【0090】
[合成例2]
POB:195.9Kg(1416.8モル)、BON6:7.6Kg(40.5モル)、HQ:31.2Kg(283.4モル)、NDA:61.3kg(283.4モル)および無水酢酸:212.8Kg(2084.8モル)を、攪拌翼、熱交換器を有する容量0.5mのSUS製の重合槽に仕込み、窒素ガス雰囲気下に室温から145℃まで1時間かけて昇温し、同温度で0.5時間保持した。その後副生する酢酸を留去しながらさらに8時間かけて348℃まで昇温した。同温度で30分重合反応を行った後、同温度で常圧から70分かけて20torrまで減圧を行なった。20torr下で60分さらに重合を続けた結果、所定のトルクに達したので重合槽を密閉し、窒素ガスにより重合槽内を0.1MPaに加圧し反応を終了した。次いで重合槽底部のバルブを開け、ダイスを通しストランド状に抜き出しペレット状の樹脂を得た。
得られた樹脂の示差走査熱量計により測定される結晶融解温度は323℃であった。
【0091】
[合成例3]
POB:149.8Kg(1084.9モル)、BON6:74.9Kg(398.2モル)、HQ:57.6Kg(523.5モル)、TPA:87.0kg(523.5モル)および無水酢酸:266.0Kg(2606.0モル)を、攪拌翼、熱交換器を有する容量0.5mのSUS製の重合槽に仕込み、窒素ガス雰囲気下に室温から145℃まで1時間かけて昇温し、同温度で0.5時間保持した。その後副生する酢酸を留去しながらさらに8時間かけて348℃まで昇温した。続いて同温度で常圧から120分かけて10torrまで減圧を行なった。10torr下で90分さらに重合を続けた結果、所定のトルクに達したので重合槽を密閉し、窒素ガスにより重合槽内を0.1MPaに加圧し反応を終了した。次いで重合槽底部のバルブを開け、ダイスを通しストランド状に抜き出しペレット状の樹脂を得た。
得られた樹脂の示差走査熱量計により測定される結晶融解温度は330℃であった。
【0092】
〔実施例1〜4、および比較例1〜4〕
液晶ポリマー組成物調製
表1に記載の種類および量の、液晶ポリマーと充填材を、ヘンシェルミキサーで混合し、次いで二軸押出機(株式会社日本製鋼所製、TEX−30α)にて溶融混練したものをペレット化し、液晶ポリマー組成物を調製した。
液晶ポリマー組成物中のガラス繊維の数平均繊維長、および得られた液晶ポリマー組成物のASTM D648に従い測定した荷重撓み温度(DTUL)の値を表2に記す。
【0093】
フラックス上がり発生の確認試験
得られた液晶ポリマー組成物を、150℃で4時間乾燥した後、射出成形機(ファナック株式会社製、α−100iA)を用いて、シリンダー温度360℃、金型温度90℃で、金属端子をインサート成形した、図1に示す15mm×15mm×1mmの金属端子付成形品を得た。なお、図1に記載の数値は寸法を示す(mm)。
【0094】
基板上にクリームはんだ(千住金属工業株式会社製、M705−GRN360−K2−V、Sn−Ag−Cu系はんだ使用、はんだ融点219℃)を塗布した後、金属端子付成形品を設置し、赤外線リフロー装置(千住金属工業株式会社製、SAI−2604M)を用いて、200℃以上の処理時間が70秒、230℃以上での処理時間が40秒、ピーク温度が260℃となる条件で、リフロー処理を2回行った。
【0095】
リフロー処理後の金属端子付成形品からニッパおよびペンチ等の工具を用いて樹脂を取り除き、金属端子部分の表面のフラックス上がりの発生の有無を目視で観察し、フラックス上がりによる不良の発生の有無を確認した。試験はn=20で行った。
フラックス上がりによる不良の発生率を表2に記す。
【0096】
反りの発生の確認試験
フラックス上がり発生の確認試験に用いた金属端子付成形品と同様の条件のインサート成形により、図2に示す形状の0.35mmピッチ×80芯×厚さ1mmのコネクタ成形品を調製した。図2中の数値は寸法を示す(mm)。
得られたコネクタ成形品を、フラックス上がり発生の確認試験と同様の条件にてリフロー処理を2回行った。
リフロー処理を行った後に座標測定装置(株式会社ミツトヨ製、QVH250pro)により、リフロー処理後のコネクタ成形品の四辺の高さ方向の計測を行い、平面度の測定を行った。結果を表2に記す。
【0097】
【表1】

【0098】
【表2】

*1: 数平均繊維径
*2: 数平均繊維長
【0099】
表2より、実施例1〜4の、数平均繊維径が6μmのガラス繊維を、組成物中のガラス繊維の数平均繊維長が100〜200μmとなるように配合した、荷重撓み温度280〜360℃の液晶ポリマー組成物を用いた場合には、表面実装用電子部品の反りも僅かに生じるだけであり、フラックス上がりによる不良の発生は見られないことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【0100】
【図1−1】実施例のフラックス上がり発生確認試験に用いた金属端子付成形品。
【図1−2】図1−1の金属端子付成形品各部分の寸法。
【図2−1】実施例の反りの発生の確認試験に用いたコネクタ成形品の斜視図。
【図2−2】図2−1のコネクタ成形品の各部分の寸法。
【符号の説明】
【0101】
A:樹脂部分 B:金属端子

【特許請求の範囲】
【請求項1】
結晶融解温度が310〜410℃である全芳香族液晶ポリマー100重量部に対して、数平均繊維径4〜8μmであり、数平均繊維長が100〜200μmであるガラス繊維5〜100重量部を含んでなる、荷重撓み温度が280〜360℃である液晶ポリマー組成物を成形して得られた表面実装用電子部品。
【請求項2】
全芳香族液晶ポリマーが、4−オキシベンゾイル繰り返し単位および/または6−オキシ−2−ナフトイル繰り返し単位を含むものである、請求項1に記載の表面実装用電子部品。
【請求項3】
全芳香族液晶ポリマーの、全繰り返し単位に対する4−オキシベンゾイル繰り返し単位および6−オキシ−2−ナフトイル繰り返し単位の合計量の比率が50〜80モル%である、請求項2に記載の表面実装用電子部品。
【請求項4】
全芳香族液晶ポリマーが、以下に示す式[1]〜式[4]で表される繰り返し単位により構成されるものである、請求項3に記載の表面実装用電子部品。
【化1】

【化2】

【化3】

【化4】

[式[1]〜式[4]において、p、q、r、およびsは、各繰返し単位の液晶ポリマー中での組成比(モル%)であり、以下の式を満たす;
60≦p+q≦78
0.05≦q≦3
11≦r≦20
11≦s≦20]。
【請求項5】
表面実装用電子部品が、融点が200〜250℃の鉛フリーはんだにて実装されるためのものである、請求項1〜4の何れかに記載の表面実装用電子部品。
【請求項6】
表面実装用電子部品が、コネクタ、スイッチ、リレー、コンデンサ、コイル、トランス、カメラモジュール、アンテナ、およびチップアンテナからなる群より選択されるものである、請求項1〜5の何れかに記載の表面実装用電子部品。
【請求項7】
結晶融解温度が310〜410℃である全芳香族液晶ポリマー100重量部に対して、数平均繊維径4〜8μmであり、数平均繊維長が100〜200μmであるガラス繊維5〜100重量部を含んでなる、荷重撓み温度が280〜360℃である表面実装用電子部品用液晶ポリマー組成物。
【請求項8】
全芳香族液晶ポリマーが、p−オキシベンゾイル繰り返し単位および/または6−オキシ−2−ナフトイル繰り返し単位を含むものである、請求項7に記載の表面実装用電子部品用液晶ポリマー組成物。
【請求項9】
全芳香族液晶ポリマーの、全繰り返し単位に対するp−オキシベンゾイル繰り返し単位および6−オキシ−2−ナフトイル繰り返し単位の合計量の比率が50〜80モル%である、請求項8に記載の表面実装用電子部品用液晶ポリマー組成物。
【請求項10】
全芳香族液晶ポリマーが、以下に示す式[1]〜式[4]で表される繰り返し単位により構成されるものである、請求項9に記載の表面実装用電子部品用液晶ポリマー組成物。
【化5】


【化6】


【化7】


【化8】



[式[1]〜式[4]において、p、q、r、およびsは、各繰返し単位の液晶ポリマー中での組成比(モル%)であり、以下の式を満たす;
60≦p+q≦78
0.05≦q≦3
11≦r≦20
11≦s≦20]。
【請求項11】
フラックス含有クリームはんだを用いて請求項1〜6の何れかに記載の表面実装用電子部品を回路基板へ実装する、回路基板の表面実装方法。
【請求項12】
はんだが融点200℃〜250℃の鉛フリーはんだである、請求項11に記載の表面実装方法。

【図1−1】
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【図1−2】
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【図2−1】
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【図2−2】
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【公開番号】特開2008−280478(P2008−280478A)
【公開日】平成20年11月20日(2008.11.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−128030(P2007−128030)
【出願日】平成19年5月14日(2007.5.14)
【出願人】(000189659)上野製薬株式会社 (76)
【Fターム(参考)】