JPH11254476A - 電気・電子部品の樹脂封止成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気・電子部品の樹脂封止成形品を製造する
方法において、各種の熱可塑性樹脂材料を原料とし、複
雑な工程を要さず、かつ、工業的に有利に製造する方法
を提供すること。 【解決手段】 あらかじめ射出成形法で分割形状に製造
した一次成形品に、電気・電子部品を挿入固定して一体
化してインサート用部品とし、ついで、このインサート
用部品を被覆成形用金型に挿入して固定し、熱可塑性樹
脂材料を注入充填し被覆成形すると同時に、所望の外殻
形状の樹脂封止成形品とすることを特徴とする。 【効果】 上記の課題が解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気・電子部品の
樹脂封止成形品の製造方法に関する。さらに詳しくは、
あらかじめ、ＩＣ、ダイオード、コンデンサーなどの電
気・電子部品（以下、「部品など」と言うことがある）
を、樹脂製の一次成形品によって一体化してインサート
用部品を製作し、次いで、インサート用部品を射出成形
金型キャビティ内に固定し、インサート用部品の外周を
熱可塑性樹脂によって被覆して、電気・電子部品の樹脂
封止成形品を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＣ、ダイオード、コンデン
サーなどの電気・電子部品を機械的、電気的な外部環境
から保護するための封止技術としては、安価で量産性に
優れた樹脂による封止が行なわれている。樹脂によって
封止する方法としては、熱硬化性樹脂による注型法、浸
漬法、トランスファー成形法、粉体樹脂による流動浸漬
法などがあり、さらに、熱可塑性樹脂による射出成形法
も知られている。

【０００３】これらのうち、熱硬化性樹脂を用いる方法
では、図６に封止成形品の一例を断側面図に示した様
に、あらかじめリードフレーム６１、コネクター６２な
どを備えたケース６７に、セラミック６４などの表面に
ＩＣ６５を搭載したハイブリッドＩＣを挿入し、シリコ
ン樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂６８を注型し
て樹脂封止成形品６７を得ていた。なお、６３はケース
６７をその使用場所に取付ける際に活用される取付け用
穴である。この熱硬化性樹脂を用いる方法は、(1)硬化
時間が長い、(2)バリ取り・金型クリーニングが必要で
ある、(3)材料のハンドリングが困難、(4)材料の歩留ま
りが悪いなどの問題があり、生産性が悪く工業的に不利
であるので、熱可塑性樹脂による封止成形技術の開発が
要望されている。

【０００４】熱可塑性樹脂を原料として射出成形法によ
って樹脂封止する方法は、ダイオードなどが封止成形さ
れた例があるが、ＩＣなどそれ自体が耐熱性、耐圧性に
乏しい部品などの場合は、樹脂封止成形品は長期信頼性
に劣り、実用化が遅れている。熱可塑性樹脂を原料とし
た封止成形品は、通常、温度２００℃以上、圧力３００
kg／cm²以上の条件下で製造されるので、ＩＣが高い圧
力で破損したり、ボンディングワイヤーが切断するなど
の欠点があった。また、コネクター、取付座などを装備
したケースに、ハイブリッドＩＣなどの部品などを挿入
し、この後溶融樹脂を注型するという複雑な工程を必要
としていた。

【０００５】上記のような製造時の破損、切断などの欠
点を解決する方法として、特開昭６４−３０２３８号公
報、特開平２−１６７３６２号公報、特開平６−１９８
６６９号公報で種々の技術が提案されている。また、本
出願人も新しい方法を特願平０６−２３６０４７によっ
て提案した。このうち特開昭６４−３０２３８号公報で
提案されている技術は、熱可塑性樹脂の変性ポリ４−メ
チル−１−ペンテンを用い、インサート射出成形法によ
り半導体チップを封止する方法に関するものであり、他
の３件はいずれも液晶ポリマーを用い、射出成形法によ
って部品などを樹脂封止する方法に関するものである。

【０００６】これら公報で提案されている方法は、部品
などを射出成形方法によって樹脂封止する方法として有
効である。しかしながら、これらの方法で使用している
樹脂は、変性ポリ４−メチル−１−ペンテンおよび液晶
ポリマーであって汎用性に乏しく、材料価格が高く、成
形可能な条件幅が狭く、限定された条件でしか成形でき
ないという欠点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】電気・電子部品の使用
・応用範囲は多岐に亘っており、また、最近ではその使
用量も飛躍的に増大している。したがって、これら部品
などの封止用に使用する原料の樹脂材料も、部品などの
用途に応じ適宜選定する必要があり、要求性能を満足
し、かつ、より安価な樹脂材料によって樹脂封止を行う
ことが切望されている。

【０００８】本発明の目的は、電気・電子部品の樹脂封
止成形品を製造する方法において、変性ポリ４−メチル
−１−ペンテンの様な特定の樹脂材料でなく、各種の熱
可塑性樹脂材料を原料とし、複雑な工程を要さず、か
つ、工業的に有利に製造する方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、電気・電子部品の樹脂封止成形品を製
造するにあたり、まず、あらかじめ射出成形法で分割形
状に製造した一次成形品に、電気・電子部品を挿入固定
して一体化してインサート用部品とし、ついで、このイ
ンサート用部品を被覆成形用金型キャビティ内に挿入し
て固定し、溶融熱可塑性樹脂を注入充填し被覆成形する
と同時に、所望の外殻形状の樹脂封止成形品とすること
を特徴とする、電気・電子部品の樹脂封止成形品の製造
方法を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、電気・電子部品（部品など）とは、Ｉ
Ｃ、ダイオード、コンデンサー、トランジスター、ＬＥ
Ｄ、バイメタル、ソレノイド、アンテナなどを言い、こ
れらは単体またはセラミック、ガラス繊維強化エポキシ
樹脂などの基板上にハイブリッド化されて搭載され、利
用される。これら電気・電子部品の大きさは、一次成形
用品の凹部の大きさを容易に変更できるので、特に制限
はない。

【００１１】本発明方法では、あらかじめ射出成形法
で、二枚の平板状に分割可能な形状一組の成形品を製造
し、この一次成形品に部品などを挿入固定し、一体化し
てインサート用部品とする（後記、図３参照）。二枚の
平板に分割可能な一次成形品は、二枚を対向させて重ね
合せた際に、境面部分に部品などを嵌合可能な浅い凹部
を形成しておく。この一次成形品によって部品などを被
覆保護することにより、複数個の部品よりなる部品など
を次工程の被覆成形により、熱可塑性樹脂によって被覆
して所望の外殻形状の樹脂封止成形品とする際に、圧力
で破損したり、ボンディングワイヤーの切断したりする
のを排除することができる。

【００１２】一次成形品は、熱可塑性樹脂を原料とし、
あらかじめ射出成形法によって製造する。対向する二枚
の境面部分に隙間を形成するが、一方の一次成形品の凹
部に電気・電子部品を挿入し、他方の一次成形品を被
せ、両者の接触面に接着剤を介在させたり、超音波溶着
機を用いて溶着させるなどにより、結合一体化させてイ
ンサート用部品を調整する。一次成形品には、被覆成形
用金型キャビティ内で自身を支持・固定する支持用突起
を外表面に設けるのが好ましい。

【００１３】一次成形品の外表面に支持用突起を設ける
には、一次成形品を成形する金型のキャビティに、支持
用突起に対応する位置に凹部を設けることにより一次成
形品への支持用突起の形成が可能となる。このとき、支
持用突起の設置位置によってはアンダーカットとなる場
合があるので、金型設計において注意を払う必要があ
る。この外、支持用突起を設ける方法として、一次成形
品の外表面に一次成形品と同じ材質の樹脂で作った支持
用突起を、接着剤を介して接着する方法であってもよ
い。

【００１４】一次成形品成形用の熱可塑性樹脂は、通
常、射出成形法が適用可能な樹脂であれば特に制限はな
く、各種の熱可塑性樹脂が使用可能であるが、電気・電
子部品を内蔵するので絶縁性に優れ、成形性が良好なも
のが好都合である。このような熱可塑性樹脂の具体例と
しては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィ
ン系樹脂、ポリスチレン、ＨＩＰＳ、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ
樹脂、ＭＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、スチレン
−無水マレイン酸共重合体などのスチレン系樹脂、ポリ
塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体などの塩
化ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ
チレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリ
カーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレ
ンエーテル、ポリオキシメチレン、ポリメチルメタクリ
レート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファ
イドおよびポリエステル系液晶ポリマー等のエンジニア
リングプラスチックス、および、これらのブレンド物が
挙げられる。これら樹脂にはガラス繊維、タルクなどの
充填剤、各種助剤などの通常の樹脂添加剤が配合されて
いてもよい。

【００１５】本発明方法では、つぎに、上記方法で製造
したインサート用部品を、被覆成形用金型キャビティ内
に挿入固定し、熱可塑性樹脂を注入充填し被覆成形する
と同時に、所望の外殻形状の樹脂封止成形品とする。イ
ンサート用部品の被覆成形用金型キャビティ内への固定
方法は、(1)固定側または可動側の少なくとも一方側
に、金型キャビティ内へ進退可能なインサート用部品支
持部材を装備した被覆成形用金型を使用し、この支持部
材を被覆成形用金型キャビティ内に進出させて一次成形
品を所定の位置に固定する方法、(2)インサート用部品
の外表面に設けた支持用突起によって支持する方法、の
いずれかの方法によることができる。

【００１６】被覆成形用金型キャビティ内に上記(1)の
方法で固定した後は、被覆成形用金型キャビティ内に溶
融熱可塑性樹脂を注入充填し、ついで、被覆成形用金型
キャビティ内から上記の支持部材を後退させて溶融熱可
塑性樹脂を追加充填し、支持部材の空間部分が残らない
ようにする。この場合、金型へアクチュエーターを組み
込んだり、アクチュエーターと成形機との連絡信号配線
を敷設したり、特殊な装備が必要である。上記(2)の方
法で固定した後は、通常の射出成形法によればよい。な
お、この(2)の方法によるときは、一次成形品と被覆成
形部分に境界がラインとして残ったり、色調に若干の差
が生ずることがあるので、これらが目立たない様な成形
条件を選ぶ必要がある。

【００１７】被覆成形用樹脂は、一次成形品成形用に挙
げた前記熱可塑性樹脂の中から選ぶことができる。一次
成形品成形用樹脂と被覆成形用樹脂とは、相溶性に優れ
ている種類同士を組合せると両者の密着性が良くなり好
適である。被覆成形する際には、一次成形品の樹脂の溶
融温度より十分に高い温度で成形すると、その成形樹脂
温度により一次成形品表面の樹脂が溶融し、硬化したと
きには一次成形品および被覆成形部との界面部では、両
者の樹脂が混合した状態で硬化し、両者が強固に一体化
し密着するので好ましい。なお、被覆成形を行う際に射
出圧力が高すぎると一次成形品に変形、破損が生じるこ
とがあるので、一次成形品の肉厚、形状などに留意する
と共に、低い射出圧力で成形することが必要である。こ
うした成形時のトラブルを未然に防ぐには、ＣＡＥ（コ
ンピュータ支援エンジニアリング）による解析が有効な
手段となる。

【００１８】以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明
するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の記載
例に限定されるものではない。

【００１９】図１は、本発明方法で製造された電気・電
子部品の樹脂封止成形品の一例の斜視図であり、図２
は、図１のＡ−Ａ部分での断面図であり、図３は、イン
サート用部品の一例の構成を示す分解図である。これら
の図において、１は樹脂封止成形品、２はコネクター、
３は取付座、４は電気・電子部品、５はＩＣ、６、６´
は一次成形品、７はリード線、８はコネクター付きケー
スである。一次成形品６は、ハイブリッドＩＣを内部に
挿入・固定し一体化される。

【００２０】図４は、樹脂封止成形品１を製造する際に
使用される金型の一例の要部の断面図であり、図５は他
の例の要部の断面図である。これらの図において、１１
は固定側金型、１２は可動側金型、１３はスライドコ
ア、１４は一次成形品支持部材、１５は支持用突起、１
６はスプルーである。図４では、一次成形品６、６´を
固定側と可動側の金型キャビティ内に進退可能とされた
一次成形品支持部材１４によって、金型キャビティ内に
固定した例を示しており、図５に示した例では、一次成
形品６、６´の表面に設けた支持用突起１５によって、
金型キャビティ内に固定した例を示している。

【００２１】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説
明する。 ［実施例１］射出成形機（住友重機械工業社製、ＳＧ７
５−ＳＹＣＡＰ−Ｍ３Ａ）によって、ガラス繊維強化ポ
リブチレンテレフタレート樹脂（三菱エンジニアリング
プラスチックス社製、ＮＯＶＡＤＵＲ５７１０ＦＧ３
０）を原料樹脂とし、シリンダー温度２５５℃、金型温
度８０℃の条件で、図３に示した形状の分割形状の一次
成形品６、６´を成形した。この一次成形品６の凹部に
ハイブリッドＩＣを挿入し、一次成形品６´によって蓋
をするように被せた後、超音波溶着機（日本エマソン社
製、ＢＲＡＮＳＯＮ８７００型）によって溶着一体化
し、インサート用部品を製作した。

【００２２】次いで、固定側と可動側に進退可能なイン
サート用部品支持部材を有し、コネクター、取付座など
を備えた外殻形状の封止成形品（図１に示した構造のも
の）が得られる、図４に示した被覆成形用金型キャビテ
ィ内に、インサート用部品支持部材を固定した。被覆成
形用金型キャビティの残余の空間部分に、射出成形機
（上記に同じ）によって、ガラス繊維強化ポリブチレン
テレフタレート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチッ
クス社製、ＮＯＶＡＤＵＲ５０１０ＧＮ６−３０）を原
料樹脂とし、シリンダー温度２７５℃、金型温度８０℃
の条件で、注入充填した。ついで、インサート用部品支
持部材を金型キャビティから後退させ、溶融樹脂を追加
充填し、樹脂を冷却固化させた後、型開きして電気・電
子部品の樹脂封止成形品を被覆成形用金型から離型し
た。

【００２３】［実施例２］実施例１に記載の例における
と同様の成形装置、樹脂材料を用い、同じ条件で一次成
形品を成形し、同様にインサート用部品を製作した。そ
して、このインサート用部品の外表面に、予め１次成形
品と同種の樹脂材料で成形した平板より切り取って作っ
た直径が３mm、厚さが２．５mmの支持用突起をほぼ１０
mm間隔で、二液混合型エポキシ樹脂系接着材（セメダイ
ン社製、セメダインＥＰ−００１）を用いて貼り付け
た。その後、コネクター、取付座などを備えた外殻形状
の封止成形品（図１に示した構造のもの）などのついた
外殻形状のキャビティを有する金型（インサート支持部
材は具備していない）の所定の位置に挿入し、実施例１
におけると同じ装置を用い、同種の樹脂材料を用い、同
じ成形条件でインサート部品を２．５mmの厚さで被覆成
形することによりコネクター、取付座などを備えた外殻
形状の電気・電子部品が封止された成形品を得た。

【００２４】［成形品の評価］上記の実施例１および実
施例２により得られた成形品の内部素子の状況を、軟Ｘ
線写真装置（ソフテックス社製、ＳＯＦＴＥＸ ＰＲＯ
−ＴＥＳＴ１００型）を用いて観察した結果、素子の破
損、回路の切断、ハンダの溶融剥離などは認められなか
った。また、得られた成形品を、−４０℃の低温度の恒
温槽に３０分間保持した後、１２５℃の高温度の恒温槽
に３０分間保持することを１サイクルとする冷熱サイク
ル試験を、１０００サイクル繰り返す試験を行ったが、
その内部の構成部品が損傷せず、正常な状態を保ってい
た。さらに、得られた成形品を、温度８０℃、相対湿度
９０％の恒温恒湿槽に１０００時間保持する耐湿性試験
を行ったが、その内部の構成部品が損傷せず、正常な状
態を保っていた。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上詳細に説明した通りであ
り、次の様な特別に有利な効果を奏し、その産業上の利
用価値は極めて大である。 １．本発明方法によれば、熱可塑性樹脂を用いて電気・
電子部品の樹脂封止が可能となるので、熱硬化性樹脂を
用いた方法にみられたような、硬化時間が長い、バリ取
り・金型クリーニングが必要、材料のハンドリングが困
難、材料の歩留まりが悪い等の諸問題がなく、コネクタ
ー、取付座などを備えた電気・電子部品の樹脂封止成形
品を、生産性が良く工業的に有利に製造することができ
る。 ２．本発明方法によるときは、電気・電子部品を一次成
形品の中に挿入し結合一体化した後被覆成形を行うの
で、従来の技術における様に、高価な特定の樹脂を用い
る必要はなく、製品の使用目的などに応じて被覆熱可塑
性樹脂を選定することにより、コストダウンが図ること
ができ工業的に更に有利となる。 ３．本発明方法によるときは、さらに、あらかじめ熱可
塑性樹脂を用いた射出成形にて分割形状の一次成形品を
成形し、その中に電気・電子部品を挿入し結合一体化し
てインサート用部品とするので、一次成形品が緩衝材と
して機能し、被覆成形する際にもＩＣが高圧で破損した
り、ボンディングワイヤーが切断するなどのトラブルが
発生することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る方法で製造された電気・電子部
品の樹脂封止成形品の一例の斜視図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ部分での断面図である。

【図３】 インサート用部品の一例の構成を示す分解図
である。

【図４】 樹脂封止成形品を製造する際に使用される金
型の一例の要部の断面図である。

【図５】 樹脂封止成形品を製造する際に使用される金
型の他の例の要部の断面図である。

【図６】 従来のコネクター、取付座等を有する電気・
電子部品の樹脂封止成形品の断面図

【符号の説明】

１：樹脂封止成形品 ２：コネクター ３：取付座 ４：電気・電子部品 ５：ＩＣ ６、６´：一次成形品 ７：リード線 ８：コネクター付きケース １１：固定側金型 １２：可動側金型 １３：スライドコア １４：インサート部品支持部材 １５：支持用突起 １６：スプルー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気・電子部品の樹脂封止成形品を製造
   するにあたり、まず、あらかじめ射出成形法で分割形状
   に製造した一次成形品に、電気・電子部品を挿入固定し
   て一体化してインサート用部品とし、ついで、このイン
   サート用部品を被覆成形用金型キャビティ内に挿入固定
   し、溶融熱可塑性樹脂を注入充填し被覆成形すると同時
   に、所望の外殻形状の樹脂封止成形品とすることを特徴
   とする、電気・電子部品の樹脂封止成形品の製造方法。
2. 【請求項２】 被覆成形する際に、固定側または可動側
   の少なくとも一方側からキャビティ内に進退可能なイン
   サート用部品支持部材を備えた被覆成形用金型を使用
   し、このインサート用部品支持部材を被覆成形用金型キ
   ャビティ内に進出させてインサート用部品を所定の位置
   に固定したあと、被覆成形用金型キャビティ内に溶融熱
   可塑性樹脂を注入充填し、ついで、被覆成形用金型キャ
   ビティ内から上記のインサート用部品支持部材を後退さ
   せると共に、溶融熱可塑性樹脂を追加充填し、この充填
   した溶融熱可塑性樹脂を冷却固化させた後、型開きして
   電気・電子部品の樹脂封止成形品を被覆成形用金型から
   離型することを特徴とする、請求項１に記載の電気・電
   子部品の樹脂封止成形品の製造方法。
3. 【請求項３】 インサート用部品の外表面に、被覆成形
   用金型キャビティ内に当接してインサート部品自体を固
   定する支持用突起を複数個設け、被覆成形用金型キャビ
   ティ内壁にインサート用部材の支持用突起を当接した状
   態で金型キャビティに溶融熱可塑性樹脂を注入充填し、
   所望の外殻形状の樹脂封止成形品を得ることを特徴とす
   る、請求項１に記載の電気・電子部品の樹脂封止成形品
   の製造方法。