JP4359793B2 - 電子部品が実装されたプリント基板を封止する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品が実装されたプリント基板を封止する方法に関し、更に詳細には熱可塑性のポリアミド樹脂を用いて封止する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子やプリント基板を防湿防水防塵等の目的で樹脂で封止する方法として、半導体素子やプリント基板を金型キャビティ内に配置し、金型キャビティ内に流動性のある樹脂を注入して封止する方法は公知である。しかしこれらの方法に用いられている樹脂は、多くの場合熱硬化性の樹脂を用いるものであったり、あるいは熱可塑性の樹脂を用いる場合は射出成形法を用いるものがほとんどであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来技術においては次のような問題があった。すなわち、熱硬化性の樹脂を用いるものにおいては、架橋反応のための各種添加剤が添加されるため、取扱が繁雑であり、また樹脂の保存性も安易なものではなく保存には密閉性等の注意を要すること、更には金型キャビティ内に注入してから化学的架橋反応を起こして硬化するまでに比較的長い時間を要し生産性が上がらないこと、樹脂の種類によっては成形後にキュワリングなどの後処理を必要とするものもある、等の問題がある。
【０００４】
また熱可塑性の樹脂を用いた射出成形法の場合、比較的低温域で低粘度でしかも流動性の高く、しかも電気特性等においても封止に適した樹脂がないため、比較的高温、高圧でモールドされている場合が多い。すなわち射出成形法の事例では樹脂温度が２５０℃以上、射出圧力が３００ｋｇ／ｃｍ^２程度で用いられている場合が多い。このように高温高圧で射出されると、被封止される基板や基板上に実装された電子部品がダメージを受け易く信頼性を損なうことになる。
【０００５】
具体的には、電子部品が実装されたプリント基板の場合、実装される電子素子等によって凹凸が激しいため、金型キャビティ内の樹脂の流動挙動によって実装された電子素子が曲げられたり位置ずれを起こすなど、また、はんだが高温の樹脂によって軟化したり溶融して、流されたり剥離するなどのダメージを受けることもあった。このようなダメージを避けるために、あらかじめ前処理としてシリコーン樹脂等を緩衝材として塗布しておくこともあった。更に射出成形法では装置が高価であり、金型も高圧に耐える構造でなければならず高価なものになっていた。
【０００６】
本発明者等は、このような状況の中で、熱可塑性樹脂を用いて比較的低温低圧で電子部品が実装されたプリント基板を封止する方法を見いだしたものである。すなわち、本願発明の目的は、熱可塑性樹脂を用いて比較的低温低圧で電子部品が実装されたプリント基板を封止することにより、実装されている電子素子などがダメージを受けることのない、プリント基板を封止する方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために、本発明では次のような方法とした。すなわち、電子部品が実装されたプリント基板を防湿又は防水又は防塵のために熱可塑性のポリアミド樹脂で封止する方法であって、金型キャビティ内に電子部品が実装されたプリント基板を配置し、樹脂溶融圧送装置で該ポリアミド樹脂を１６０〜２３０℃に加熱溶融し管路を介して弁機構を有する吐出ガンへ圧送し、該吐出ガンの弁機構を開いて該吐出ガンのノズルから該金型キャビティ内に溶融したポリアミド樹脂を２．５〜２５ｋｇ／ｃｍ^２の圧送圧力の範囲で前記金型キャビティ内に注入するようにし、プリント基板に実装された電子部品がダメージを受けることがないように低温低圧でプリント基板を封止することを特徴とする、電子部品が実装されたプリント基板を封止する方法とした。
また、前記の方法において、前記金型に注入したポリアミド樹脂を数秒で固化させることを特徴とする、電子部品が実装されたプリント基板を封止する方法とした。
さらに、前記の方法において、前記金型はアルミ製の金型を用いることを特徴とする、電子部品が実装されたプリント基板を封止する方法とした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を説明する。本発明では、先ず目的に応じたプリント配線パターンが形成された基板に集積回路素子やコンデンサ素子等が、はんだなどにより実装されている基板を、これも目的に応じたキャビティを有する金型のキャビティ内に配置し、該金型を閉じる。そして熱可塑性のポリアミド樹脂を溶解し圧送するための樹脂溶融圧送装置で、ポリアミド樹脂を所定の温度で加熱溶融し、ホース等の管路を介して弁機構を有する吐出ガンへ圧送し、吐出ガンの弁機構を開いて吐出ガンのノズルから金型キャビティ内に溶融したポリアミド樹脂を注入する。金型内に注入した溶融ポリアミド樹脂は、金型を通しての放熱により数秒で固化するので、固化後に金型を開いてポリアミド樹脂で封止された基板を取り出せばよい。
【０００９】
樹脂溶融圧送装置における溶融温度は１６０〜２３０℃が適温である。また圧送圧力は２．５〜２５ｋｇ／ｃｍ^２の範囲が適当である。それは溶融温度が１６０℃以下では金型内で十分安定した流動性が得られないこと。また溶融温度が２３０℃以上になるとポリアミド樹脂が熱劣化をおこし易く、また熱分解によりボイドを起こすこともあるからである。更に実装される電子素子等の熱影響を考慮すれば２３０℃を越えないほうがよい。また圧送圧力についても金型キャビティの隅々まで樹脂を充填するには圧力２．５ｋｇ／ｃｍ^２が限界であり、また実装された電子素子に圧力ダメージを与えないためには、圧力２５ｋｇ／ｃｍ^２以下が多くの実験を通して望ましい値である。
【００１０】
【実施例】
実施例１、紡績機械に用いられる糸切れセンサー用の制御装置の基板、基板寸法４０×６０ｍｍのプリント基板上にＩＣチップ等が実装されたものを、ＴＲＬ社（フランス）のポリアミド樹脂・商品番号８１７を用い、溶融温度１９０℃、圧力２０ｋｇ／ｃｍ^２で、アルミ製の金型内で封止した。樹脂の注入、硬化、金型からの取り出しまでの時間は約３０秒であった。封止後の基板は次の条件で試験を行った。
（１）耐候試験（次の条件で５サイクル行った）
（１−１） ４時間、 （常温、湿度５０％）
（１−２） ０．５時間 （移行時間）
（１−３） １０時間 （５５℃、湿度９９％）
（１−４） ２．５時間以内に温度を−４０℃まで低下させる。
（１−５） ２時間 （−４０℃）
（１−６） １．５時間以内に温度を１２５℃まで上昇させる。
（１−７） ２時間 （１２５℃）
（１−８） １．５時間以内に温度を常温まで低下させる。
（２）熱衝撃試験（次の条件で５サイクル行った）
（２−１） ３０分 （−４０℃）
（２−２） ３０秒以内に１２５℃まで温度を昇温させる。
（２−３） ３０分 （１２５℃）
（２−４） ３０秒以内に−４０℃まで温度を低下させる。
（３）熱・湿度老化試験
（３−１） 熱老化試験 （１００℃×３６０時間）
（３−２） 次の条件で３サイクル行う。
２４時間、（８５℃、湿度９９％）
２４時間、（常温）
（４）防水性試験
次の条件で３サイクル行う。
（４−１） ３０分 （１２０℃）
（４−２） ３０分 （５％食塩水浸漬）
以上の試験後の観察でひび割れ等の異常は発見されず、また電気特性においても異常は見当たらなかった。また本基板は従来２液ウレタン樹脂を用いてハウジング内で封止が行われていたもので、封止工程に数十分を要していたものであるが、封止工程での作業時間を大幅に短縮することができた。
【００１１】
実施例２、電気アイロンのコントローラーとして用いられる基板、電気アイロンの握り手のところに組み込まれる各種素子が実装された基板、寸法は約８０×２５×２０ｍｍ、を実施例１と同様の条件で封止し、耐候試験等も実施例１と同様の試験を行い、異常は見られず封止機能としては十分満足の行くものであった。しかも電気アイロンの握り手に組み込まれるので、外形形状も握り手にふさわしいデザイン上の付形も同時に達成出来た。またこれは従来ハウジングのなかでエポキシ樹脂で封止が行われていたものであるが、封止工程に要した時間は従来の１／４に短縮することができた。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明の方法によれば、熱可塑性のポリアミド樹脂が比較的低温で溶融し、しかも低粘度で流動性がよいので、プリント基板に実装された各種電子素子にダメージを与えることもなく、優れた封止を施すことができる。すなわち、従来の射出成形法にくらべて、低温低圧で処理されるので高価な装置や高価な金型を必要とせず、金型はアルミ材でも十分である。また被封止材に事前のシリコン緩衝材等の塗布も不要である。
【００１３】
また従来用いられていた、熱硬化性の樹脂に比べれば、ポリアミド樹脂は架橋反応のための各種添加剤等を必要としないので、取扱や保存性も容易であり、金型キャビテイ内に注入してから短時間で固化するので生産性も向上する。
【００１４】
またポリアミド樹脂の特性から、接着性に優れているので気密性がよいこと、機械的強度、絶縁性、妨害電波の遮蔽性、耐振動性、可とう性等に優れており、更に金型キャビティのデザインによって機能的形状をも付加できるという優れた封止技術を提供することができる。

Claims (3)

1. 電子部品が実装されたプリント基板を防湿又は防水又は防塵のために熱可塑性のポリアミド樹脂で封止する方法であって、金型キャビティ内に電子部品が実装されたプリント基板を配置し、樹脂溶融圧送装置で該ポリアミド樹脂を１６０〜２３０℃に加熱溶融し管路を介して弁機構を有する吐出ガンへ圧送し、該吐出ガンの弁機構を開いて該吐出ガンのノズルから該金型キャビティ内に溶融したポリアミド樹脂を２．５〜２５ｋｇ／ｃｍ^２の圧送圧力の範囲で前記金型キャビティ内に注入するようにし、プリント基板に実装された電子部品がダメージを受けることがないように低温低圧でプリント基板を封止することを特徴とする、電子部品が実装されたプリント基板を封止する方法。
2. さらに、前記金型に注入したポリアミド樹脂を数秒で固化させることを特徴とする、請求項１に記載の電子部品が実装されたプリント基板を封止する方法。
3. さらに、前記金型はアルミ製の金型を用いることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電子部品が実装されたプリント基板を封止する方法。