JP2796043B2

JP2796043B2 - 電子部品

Info

Publication number: JP2796043B2
Application number: JP5189712A
Authority: JP
Inventors: 淳一中村; 勉小田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: JPH0745753A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子素子を含む所定回路
を形成したセラミック基板を封止部材により被覆した電
子部品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミック基板上に所定回路パタ
ーンを形成し、該回路パターン上に半導体素子やコンデ
ンサ等の電子素子を実装し、セラミック基板を樹脂など
の封止部材で被覆した電子部品が多用されている。これ
は、一般に混成集積回路と呼ばれている。

【０００３】このような封止部材は、熱硬化性樹脂、充
填材、顔料などの添加剤を溶剤によって溶解した封止樹
脂を浸漬法などによってセラミック基板の周囲に塗膜し
て、溶剤を乾燥除去して硬化することによって形成して
いた。

【０００４】そして、このような封止部材を構成する熱
硬化性樹脂や充填材の材料やその構成比率を制御して、
緻密で耐水性に優れ、クラックや剥離が発生せず、さら
にはセラミック基板との熱膨張係数差を小さくなるよう
にしていた。

【０００５】一般に、セラミック基板との熱膨張係数差
を小さくするために封止部材の中の充填材の割合を多く
すると、充填材間に介在されて接着剤として作用する熱
硬化性樹脂の割合が相対的に少なくなり、封止部材の目
が粗くなり、耐水性が充分な特性が得られない。

【０００６】また、逆に充填材の割合を少なくし封止材
の目を緻密にすると、セラミック基板との熱膨張係数差
が大きくなり、熱衝撃が加わった際に封止部材にクラッ
クや剥離が生じるといった問題が発生する。

【０００７】そこで、上述の相反する両特性を満足させ
るためには、従来は、封止部材を多層構造にして、充填
部材が多い封止層にワックスを含浸させて、耐水性・耐
湿性を向上させたり（特開昭６４−４４０５２号）、両
特性を満足するように、異種の樹脂で下地封止層と外装
封止層を構成していた（特開平２−１３４８９２号）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワック
スを含浸させた封止部材は、この電子部品をプリント配
線基板に半田接合したり、その他の熱処理を施したり、
さらには高温で使用した場合、ワックスが溶融してしま
い、耐水性が著しく劣化するという問題点があった。

【０００９】さらに、異種の樹脂を組み合わせた多層構
造の封止部材は、夫々の封止層において異種の樹脂を用
いているため、樹脂物性の違いにより、各々の封止層の
界面の剥離や膨れを生じ易く、耐熱衝撃性が劣化した
り、根本的に樹脂硬化条件が異なるために樹脂の硬化工
程が複雑となるという問題点があった。

【００１０】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は多層構造の封止部材の各層の夫
々に熱硬化性樹脂としてエポキシ系樹脂を用いて、硬化
工程を容易し、しかも耐水性及び耐熱衝撃性が良好な封
止部材を有する電子部品を提供することにある。

【００１１】

【問題を解決するための手段】本発明は、電子素子が実
装されたセラミック基板を多層構造の封止部材で被覆し
て成る電子部品において、前記封止部材が熱硬化性樹脂
であるエポキシ系樹脂と充填材である溶融シリカガラス
を含み、前記セラミック基板に接する側（以下、下地封
止層という）には８０重量％以上の溶融シリカガラス
を、外装側（以下、外装封止層という）には７７．５重
量％以下の溶融シリカガラスを含有している電子部品で
あり、好ましくは、前記封止部材が２層構造から成り、
その膜厚が０．５〜２．５ｍｍであり、且つ外装側の封
止層の厚みが全体の６６％以上である。

【００１２】

【作用】本発明によれば、多層構造の封止部材を形成す
るにあたり、各層に同種の熱硬化性樹脂であるエポキシ
系樹脂を用いて形成されるので、硬化工程を各層同一に
行うことが可能となり、製造工程が簡略化でき、各層の
界面に膨れや剥離を生じない封止部材が得られる。

【００１３】また、セラミック基板と接する側の下地封
止層は、充填材である溶融シリカガラスが８０％以上添
加されているため、この下地封止層とセラミック基板と
の熱膨張係数差が小さくなり、これによって耐熱衝撃性
が向上する。

【００１４】また、外装封止層は、充填材である溶融シ
リカガラスが７７．５％以下であるため、相対的に充填
材添加量が少なく樹脂量が多くなり、封止部材の目が緻
密となり、耐水性が良好となる。

【００１５】これにより、製造工程が容易で、耐水性や
耐衝撃性に優れた封止部材を有する電子部品が達成され
る。

【００１６】尚、封止部材を２層構造とした時、その厚
みは全体として０．５〜２．５ｍｍが望ましい。０．５
ｍｍを下回ると、セラミック基板のエッヂ部分で封止部
材が極めて薄くなり、セラミック基板が露出してしまう
可能性があり、また、２．５ｍｍを越えると、電子部品
全体の厚みが厚くなり、プリント配線基板上での高密度
実装が困難となる。

【００１７】また、上述の封止部材の厚みにおいて、外
装封止層の厚みを全体の６６．６％以上にする。６６．
６％を下回ると耐水性が大きく劣化してしまう。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の電子部品を図面を用いて詳説
する。図１は、本発明の電子部品の一部で封止部材を省
略した概略図である。

【００１９】図において、１はセラミック基板、２は回
路を形成するための導体パターン、３は電子素子の一例
である半導体素子、４は電子素子の一例であるチップ抵
抗、チップコンデンサなどのチップ部品、５・・はリー
ド端子、６は封止部材である。尚、図では、封止部材６
は２層構造であり、セラミック基板１と接する側の封止
層、即ち下地封止層６１と、外装側の封止層、即ち外装
封止層６２とから構成されている。

【００２０】セラミック基板１の表面に、所定回路を形
成する導体パターン２が厚膜技術、例えば、導電性ペー
ストの印刷・焼きつけによって形成されている。この導
体パターン２には、電子素子である半導体素子３や各種
チップ部品４が実装されている。尚、半導体素子３と導
体パターン２との接合はワイヤボンディングや半田バン
プによるフェースボンディングなどによって行われ、チ
ップ部品４と導体パターン２との接合は半田接合などに
よって行われる。また、セラミック基板１の端部には、
導体パターン２と接続するように複数のリード端子５・
・・が接合されている。

【００２１】このようなセラミック基板１の周囲には、
封止部材６が被覆される。

【００２２】封止部材６は、下地封止層６１および最外
の封止層６２から成り、熱硬化性樹脂であるエポキシ系
樹脂、充填材である溶融シリカガラスを主成分となって
いる。

【００２３】下地封止層６１は、充填材である溶融シリ
カガラスを８０重量％以上含み、残部は実質的に熱硬化
性樹脂であるエポキシ系樹脂である。

【００２４】これに対して、外装封止層６２は、充填材
である溶融シリカガラスを７７．５重量％以下となるよ
うに設定され、残部は実質的に熱硬化性樹脂であるエポ
キシ系樹脂である。

【００２５】このような２層構造の封止部材６は、次の
ような製造方法によって作成される。

【００２６】まず、下地封止層６１、外装封止層６２と
なる溶剤によって溶解した樹脂を用意する。例えば、下
地封止層６１となる溶解樹脂は、硬化後、即ち溶剤が除
去された後に、溶融シリカガラスが８０重量％以上とな
るように、エポキシ系樹脂、溶融シリカガラス、顔料な
どの添加剤を溶剤に解かして作成する。尚、外装封止層
６２となる溶解樹脂をも同様にして作成する。

【００２７】次に、半導体素子３やチップ部品４が導体
パターン２上に実装され、且つリード端子５・・が接合
したセラミック基板１を、下地封止層６１となる溶解樹
脂の浴中に浸漬して、引上げ後、風乾を行う。尚、下地
封止層６１の厚みを所定値にするために、この浸漬、引
き上げ、風乾を複数回繰り返しても構わない。

【００２８】次いで、この下地封止層６１となる樹脂が
塗布されたセラミック基板１を、外装封止層６２となる
溶解樹脂の浴中に浸漬して、引上げ後、風乾を行う。
尚、外装封止層６２の厚みを所定値にするために、この
浸漬、引き上げ、風乾を複数回繰り返しても構わない。
これにより、封止部材６の厚みを０．５〜２．５ｍｍと
し、且つ外装封止層６２の全体に対する厚み比率を６
６．６％以上にする。

【００２９】その後、１５０℃、３０〜３時間の加熱処
理により、熱硬化性樹脂であるエポキシ系樹脂を完全に
硬化する。

【００３０】これにより、下地封止層６１及び外装封止
層６２とから成る封止部材６が、セラミック基板１の周
囲に被着形成されることになる。

【００３１】上述の封止部材６において、下地封止層６
１は充填材である溶融シリカガラスが多く含まれてい
る。従って、セラミック基板１の熱膨張係数に比較的近
い値の溶融シリカガラスが多いため、セラミック基板１
との熱膨張係数の差を小さくすることができ、耐熱衝撃
性が向上し、熱衝撃によるセラミック基板１と封止部材
６との間で剥離、半導体素子３のワイヤ細線の破損など
を有効に防止することができる。

【００３２】また、外装封止層６２は下地封止層６１に
比較して、溶融シリカガラスは少なく、熱硬化性樹脂で
あるエポキシ系樹脂が相対的に多く含まれているため、
溶融シリカガラスの周囲に接着材として作用する充分な
量のエポキシ系樹脂が介在されるため、緻密な封止層と
なる。これにより１ｇ中の吸水量が４ｍｍｇ以下とな
り、封止部材６の全体として耐水性が優れたものとな
る。

【００３３】さらに、両封止層６１、６２は、互いに同
種の熱硬化性樹脂であるエポキシ系樹脂が用いられてい
ること、上述の硬化工程で説明したように、一括的に硬
化を行うことができ、しかも、構造的に、両封止層６
１、６２の界面が強固な状態で接合され、その間での剥
離などが発生しない。

【００３４】尚、上述の耐水性及び耐熱衝撃性を向上さ
れるためには、封止部材６の膜厚を０．５〜２．５ｍｍ
に設定し、且つ外装封止層６２の厚み比率を６６．６％
以上にすることが重要となる。

【００３５】封止部材６の膜厚が０．５ｍｍを下回る
と、セラミック基板１のエッヂ部分で封止部材が極めて
薄くなり、セラミック基板１が露出してしまい、耐湿性
が劣化してしまう。また、２．５ｍｍを越えると、電子
部品全体の厚みが厚くなり、高密度実装のプリント配線
基板への使用が困難となり、また、硬化工程に要する時
間が非常長くなる。さらに、外装封止層６２の厚み比率
が６６．６％を下回ると耐水性が大きく劣化してしま
う。

【００３６】本発明者らは、表１に示すように、下地封
止層６１、外装封止層６２の硬化後の溶融シリカガラス
の重量比率、外装封止層６２の厚み比率を夫々設定した
電子部品を作成して、封止部材６の耐水性及び耐熱衝撃
性を調べた。

【００３７】ここで、耐熱衝撃性は、電子部品を０℃と
１００℃の水中にそれぞれ６分間ずつ浸漬し、これを繰
り返して封止部材６のクラックや剥離がどれくらいのサ
イクル数で起こるかを評価した。良品は１０００サイク
ルを耐ええるものである。

【００３８】また、耐水性は、前記電子部品を６５℃の
水中と０℃の飽和食塩水中にそれぞれ１時間浸漬し、こ
れを６回繰り返した後の吸水量を評価した。良品は１ｇ
中の吸水量が４ｍｍｇ以下のものである。

【００３９】尚、表１中における試料番号７〜１１にお
いては封止部材６を１層構造であるものの、厚み２．５
ｍｍを達成するために、同一の溶融樹脂の浴に浸漬・風
乾を複数回繰り返したものであり、同一組成の封止層が
多層に積層されていることと同じと言える。また封止部
材６の厚みは合計で２．５ｍｍとした。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１から明らかなように、試料番号７〜１
１のうよに一層構造の封止部材では、厚みが２．５ｍｍ
であっても、耐水性及び耐熱衝撃性を同時に満足するも
のは得られない。

【００４２】２層構造の封止部材では、下地封止層６１
の溶融シリカガラスが８０重量％以上であれば（試料番
号１〜４、６）、耐熱衝撃性が良好となり、また、外装
封止層６２の溶融シリカガラスが７７．５重量％以下で
あれば（試料番号１〜５）であれば、封止部材６の１ｇ
あたり吸水量は１〜４ｍｇであり、耐水性が良好とな
る。

【００４３】従って、下地封止層６１の充填材である溶
融シリカガラスの含有量が８０重量％以上で、且つ外装
封止層６２の充填材が溶融シリカガラスの含有量が７
７．５重量％以下であれば、耐水性と、耐熱衝撃性を満
足することが判る。ただし、封止部材６の溶融シリカガ
ラスの含有量が同一である試料番号３、６において、試
料番号６は、組成比率的には満足していても、外装封止
層６２の厚み比率が３３．３％と薄くなると、耐水性が
劣化してしまう。従って、外装封止層６２の厚み比率は
６６．６％以上となることが重要となる。

【００４４】尚、上述の実施例では封止部材６が下地封
止層６１と外装封止層６２との２層構造で説明したが、
この間に中間封止層を形成して、多層化を行っても構わ
ない。この場合、熱硬化性樹脂としてはエポキシ系樹脂
を用いることが重要である。

【００４５】

【発明の効果】以上、本発明によれば、熱硬化性樹脂と
充填材を含む封止部材で、セラミック基板を被覆するよ
うに形成した電子部品であって、前記熱硬化性樹脂がエ
ポキシ系樹脂であり、前記充填材が溶融シリカガラスで
あり、前記基板に接する側の下地封止層の溶融シリカガ
ラスを８０重量％以上含み、外装封止層では７７．５重
量％以下含むため、これにより層間の膨れ等を防止し、
硬化工程が簡単で、且つ耐水性、耐熱衝撃性共に良好な
封止部材を得ることができ、安定してセラミック基板上
の回路パターンを保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子部品の概略図である。

【符号の説明】

１・・・セラミック基板２・・・導体パターン３・・・半導体素子４・・・チップ部品５・・・リード端子６・・・封止部材６１・・・下地層６２・・・最外層の封止層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電子素子が実装されたセラミック基板を多
層構造の封止部材で被覆して成る電子部品において、前記封止部材が熱硬化性樹脂であるエポキシ系樹脂と充
填材である溶融シリカガラスを含んで構成され、前記セ
ラミック基板に接する側には８０重量％以上の溶融シリ
カガラスを、外装側には７７．５重量％以下の溶融シリ
カガラスを含有しているとともに、外装側の封止層の厚
みが、封止部材の厚みに対して６６％以上であることを
特徴とする電子部品。