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発明の名称 電子部品を内蔵したポリエステル樹脂積層体及びその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−71684
公開日 平成10年(1998)3月17日
出願番号 特願平9−46366
出願日 平成9年(1997)2月28日
代理人
発明者 尾下 誠 / 中山 泰樹 / 板倉 宏政
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 電子部品及び/又はその複合部品がシート間に配置された積層体であって、該シートがポリエステル樹脂 100重量部に対して、粒状無機化合物5〜50重量部を配合した組成物からなるものであることを特徴とする電子部品を内蔵したポリエステル樹脂積層体。
【請求項2】 電子部品及び/又はその複合部品がシート間に配置された積層体であって、該シートがポリエステル樹脂 100重量部に対して、粒状無機化合物5〜50重量部及び繊維状強化材40重量部以下を配合した組成物からなるものであることを特徴とする電子部品を内蔵したポリエステル樹脂積層体。
【請求項3】 部品の埋め込み部を設けたシート間に、電子部品及び/又はその複合部品を配置し、次いで熱プレス成形することを特徴とする請求項1又は2に記載の電子部品を内蔵したポリエステル樹脂積層体の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品及び/又はその複合部品がポリエステル樹脂をマトリックスとしたシート状物の積層体中に埋め込まれた積層体であり、機械的特性、耐熱性、耐薬品性、封止性、表面外観性等の各種特性に優れた電子部品を内蔵したポリエステル樹脂積層体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子部品やその複合部品の小型化、薄型化が急速に進んでおり、それに伴って、これらの部品の被覆や保護のための様々なパッケージング方法が採用されるようになり、また新しいパッケージング方法も提案されている。
【0003】ここ数年、飛躍的に実用例及びその数量の点で市場を伸ばしているものの一つにICカードがある。ICカードには、ICモジュール(通常、ICメモリーとマイクロプロセッサーとから構成されている。)が部品として内蔵されているため、この部品を被覆する必要がある。内蔵された部品を被覆する方法としては、通常、非晶性樹脂であるポリ塩化ビニル樹脂(PVC)シートや塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体樹脂(PVCA)シート等を積層用基材として用い、部品を内蔵させた後、熱プレス成形する方法が従来より用いられてきた。
【0004】しかし、上記の非晶性樹脂からなるシートは、機械的特性や耐熱性等が不足するため、これらの樹脂シートを強化材もしくは芯材で複合化したものを積層用基材として用い、内蔵された部品を被覆する方法が提案されている。しかし、これらの方法では、積層体の製造工程が煩雑になりコスト高になること、積層体の成形時に異種材料間での剥離が生じ易いこと、さらには積層体にソリが発生し易いこと等の問題があった。
【0005】一方、ポリエチレンテレフタレート(PET)に代表される結晶性の熱可塑性ポリエステル樹脂からなるシートは、機械的特性、熱的特性、電気的特性等に優れているので、多くの工業製品に利用されている。
【0006】従来のポリエステル樹脂シート、特に強化充填材を含有していないポリエステル樹脂シートは、結晶化度が低く成形性に優れているため、三次元成形体として広く用いられているが、機械的強度や耐熱性の点で十分といえるものではなかった。
【0007】これらの特性を向上する方法として、例えば、特開平1−189809号公報及び同6−115040号公報には、強化充填材を適量配合したポリエステル樹脂シートを積層し、熱プレス成形機により成形して結晶化度を高め、高性能化する方法が提案されている。
【0008】しかしながら、上記した方法は、結晶化度を高めたシートを得るための方法であって、上記公報には、電子部品又はその複合部品を内蔵させる方法については何ら開示されていなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、簡単な方法でICモジュール等のような電子部品をシート間に配置でき、しかも機械的特性や耐熱性等に優れた電子部品を内蔵したポリエステル樹脂積層体を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の配合割合のポリエステル樹脂組成物からなるシート(以下「ポリエステル含有シート」という。)を用いることで、この目的が達成できることを見出し、本発明に到達した。
【0011】すなわち、本発明の要旨は次の通りである。
(1) 電子部品及び/又はその複合部品がシート間に配置された積層体であって、該シートがポリエステル樹脂 100重量部に対して、粒状無機化合物5〜50重量部を配合した組成物からなるものであることを特徴とする電子部品を内蔵したポリエステル樹脂積層体。
(2) 電子部品及び/又はその複合部品がシート間に配置された積層体であって、該シートがポリエステル樹脂 100重量部に対して、粒状無機化合物5〜50重量部及び繊維状強化材40重量部以下を配合した組成物からなるものであることを特徴とする電子部品を内蔵したポリエステル樹脂積層体。
(3) 部品の埋め込み部を設けたシート間に、電子部品及び/又はその複合部品を配置し、次いで熱プレス成形することを特徴とする上記(1) 又は(2) に記載の電子部品を内蔵したポリエステル樹脂積層体の製造方法。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明する。
【0013】本発明における電子部品及び/又はその複合部品としては、前記したICモジュールの他に、半導体素子、抵抗器、コンデンサー、変成器スイッチ、水晶振動子、磁気ヘッド、コネクター、液晶素子、プリント配線板(回路基板)、コイル、トランス、スイッチ、小型モーター、スイッチング電源、小型電池、ハイブリッドIC、リードフレーム、フラットケーブル、スリットボード等が挙げられるが、ICモジュールが特に好ましい。なお、これらの部品は、樹脂封止や樹脂被覆されたものであってもよい。
【0014】本発明におけるポリエステル含有シートは、ポリエステル樹脂と粒状無機化合物、又はポリエステル樹脂と粒状無機化合物と繊維状強化材とが特定の割合で配合されたものであり、通常は厚み 0.1〜 1.0mmの範囲のものが好ましく用いられ、厚み 0.2〜 0.6mmの範囲のものが特に好ましく用いられる。
【0015】本発明に用いられるポリエステル樹脂は、結晶性で熱可塑性のものであり、例えばPET、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート等が挙げられるが、PETが特に好ましい。
【0016】本発明に用いられる粒状無機化合物は、その粒径、形状及び化学組成によって効果は異なるが、一般的には平面性改良材、表面平滑性改良材、強化材、機械的特性の異方性緩和材、結晶核剤等としての機能を発揮するものである。
【0017】上記の粒状無機化合物としては、平均粒径が1000μmを超えるものではその効果が小さくなるので、通常は1000μm以下のものが好ましく、1〜 600μmの範囲にあるものがより好ましい。その具体例としては、マイカ、ガラスフレーク、タルク、ワラストナイト、シリカ、炭酸カルシウム、合成ケイ酸又はその塩、亜鉛華、ハロサイトクレー、カオリン、塩基性炭酸マグネシウム、石英粉、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、アルミナ等が挙げられるが、中でも、マイカ、ガラスフレークが好ましく、マイカが特に好ましい。
【0018】粒状無機化合物の配合量は、機械的特性、表面平滑性等のバランスの点で、ポリエステル樹脂 100重量部に対して、5〜50重量部とすることが必要である。この配合量が5重量部未満では、その効果が小さく、積層して熱プレスしたときの積層性に劣る。逆にこの配合量が50重量部を超えると、機械的特性等が低下するので好ましくない。
【0019】本発明に用いられる繊維状強化材は、耐熱性を有し、弾性率、強度、弾性回復率等の力学特性に優れた短繊維、ウィスカー、フィブリド等の繊維状の配合材であり、例えばガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、チタン酸カリウムウィスカー等の無機繊維、アラミド繊維等の有機繊維等を挙げることができる。これらの中で力学特性、経済性等を総合的に考慮するとガラス繊維が特に好ましい。
【0020】また、繊維状強化材の直径及び長さについては特に制限されないが、繊維長が長すぎると、マトリックス樹脂であるポリエステル樹脂や他の配合物と均一に混合、分散させることが難しく、逆に短すぎると、強化材としての効果が不十分となるため、通常は、繊維長が 0.1〜10mmで、直径が9〜15μmの範囲にあるものが使用される。中でも、繊維状強化材がガラス繊維である場合には、繊維長が 0.1〜7mmのものが好ましく、0.3 〜5mmのものが特に好ましい。
【0021】繊維状強化材の配合量は、機械的特性や表面平滑性等のバランスの点で、ポリエステル樹脂 100重量部に対して40重量部以下とすることが必要である。この配合量が40重量部を超えると、積層体の異方性が顕著になり、表面平滑性も悪くなる。
【0022】また必要に応じ、マトリックス樹脂であるポリエステル樹脂との界面接着力を向上させ、補強効果を向上させる目的で、種々の化合物で処理した繊維状強化剤を使用することが有効である。繊維状強化材がガラス繊維の場合には、例えばビニルエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)−エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のシラン系処理剤、メタクリレートクロミッククロリド等のクロム系処理剤で処理したものが好ましい。
【0023】本発明においては、上記配合物以外に、必要に応じて熱安定剤、酸化安定剤、光安定剤、滑剤、顔料、可塑剤、架橋剤、耐衝撃性向上剤、難燃剤、難燃助剤、帯電防止剤等の各種のプラスチック添加剤を併用することができる。
【0024】特に耐熱性が要求される用途には、シート押出成形時には架橋せず、熱プレス成形時あるいは熱プレス成形後に、高温熱処理、紫外線照射もしくは電子線照射等の高エネルギー処理により架橋させることのできる後架橋型の架橋剤を配合させることが極めて有効であり、本発明におけるポリエステル含有シートに対しては、例えばトリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート等のアリル基を有する架橋剤が好ましく用いられる。
【0025】次に、電子部品及び/又はその複合部品(以下「電子部品等」という。)を内蔵したポリエステル樹脂積層体の製造方法について説明する。
【0026】本発明の方法においては、まず初めに、シート間に部品の埋め込み部を設ける必要がある。この際、シートを2枚用いる場合には、挿入しようとする部品の外形寸法とほぼ同じ程度あるいはやや大きめになるように、両方のシートもしくは一方のシートをエンドミル等によって切削加工を行えばよい。また、シートを3枚以上用いる場合には、打抜機によって部品の外形寸法とほぼ同じ程度あるいはやや大きめになるように、中間層に用いるシートを打抜き加工を行えばよい。
【0027】次に、上記の加工シートを2枚もしくは3枚以上積層して部品の埋め込み部を設け、この部品の埋め込み部を設けたシート間に、電子部品等を配置し、次いで熱プレス成形を行うことが必要である。
【0028】この際、部品の埋め込み部には、接着剤を用いて電子部品等を配置することが好ましい。接着剤としては、熱硬化性樹脂系接着剤、熱可塑性樹脂系接着剤、弾性系接着剤、エマルジョン系接着剤、ホットメルト系接着剤、エラストマー系接着剤等のいずれもが使用できるが、中でも、一液性の接着剤で、20℃での粘度が1000Pa・s 以下のものが、作業上取扱い易いので好適に用いられる。
【0029】熱プレス成形時の温度は、ポリエステル樹脂のガラス転移点より高くし、なおかつ挿入する電子部品等に熱的損傷を与えないように、通常80〜 150℃、好ましくは 100〜 120℃とし、昇温速度は、通常3〜20℃/分、好ましくは5〜10℃/分とする。プレス圧は、シート間の接着性と電子部品等の圧力による損傷とのバランスを考慮し、通常 0.5〜5 MPa、好ましくは1〜3 MPaとするのが適当である。さらに、熱プレス成形の保持時間は、通常2〜20分、好ましくは5〜15分である。本発明で用いられるポリエステル含有シートでは、積層してこのような熱プレス成形により積層体を得ようとする場合、シート間に接着剤を塗布する必要はない。ただし、部品の埋め込み部に用いる接着剤をシート間に使用してもかまわない。
【0030】熱プレス成形の際にはプレス板が用いられるが、プレス板としては通常、金属板が好ましく、中でもアルミ合金板が、軽量である点で特に好ましい。さらに、プレス板の表面は鏡面状あるいはマット状仕上げのものが用いられる。
【0031】また、熱プレス成形時には、PETフィルムやPVCフィルムに代表される化粧フィルムに接着剤を塗布したものを、必要に応じて被プレス体の最外層にあてがってもよい。
【0032】本発明の電子部品を内蔵したポリエステル樹脂積層体は、機械的強度が高く、耐熱性、耐薬品性、寸法安定性、電気絶縁性、封止性等に優れ、かつ、生産工程が簡素なため、種々の電子部品を内蔵させることが可能である。また、2枚もしくは3枚以上のシートを積層・熱プレス成形することができるので、挿入する電子部品等の厚みに制限されることはない。
【0033】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例における測定法及び評価法は次の通りである。
(a) 極限粘度フェノールとテトラクロロエタンとの等重量混合物を溶媒として、温度20℃で測定した。
(b) ペレット成形性ポリエステル樹脂組成物の混練物をストランド状に押出し、冷却後、切断してペレット化する際の状況によって次の3段階で評価した。
○:ストランド切れが全く発生しない△:ストランド切れが一部発生するがペレット化は可能×:ストランド切れが多発し、ペレット化が不能(c) シート成形性シートを押出成形する際の状況によって次の3段階で評価した。
○:シート切れが全く発生しない△:シート切れが一部発生するがシート化は可能×:シート切れが多発し、シート化が不能(d) 表面平滑性積層体の表面粗さを、表面粗さ計(ミツトヨ社製、サーフテスト 201)で測定し、最大高さRmax の数値を指標として次の3段階で評価した。
○:Rmax が30μm未満△:Rmax が30μm以上60μm未満×:Rmax が60μm以上(e) 積層性積層体のシート間、及びシートとICモジュール間の接着状況を次の3段階で評価した。
○:層間剥離が全く発生しない△:層間剥離が端部で発生×:層間剥離が全面で発生し、熱プレス成形による積層が不能(f) 曲げ強度及び曲げ弾性率ASTM D790 に基づいて測定した。
(g) 熱変形温度ASTM D648 に基づいて、負荷荷重1.82 MPaで測定した。
【0034】実施例1極限粘度0.78のPET 100重量部に、粒状無機化合物として平均粒径 100μmのマイカ(レプコ社製)17重量部を配合し、二軸押出機を用いて 280℃で溶融混練した後、ストランド状に押出し、冷却後、切断することによりペレットを得た。このペレットを用い、Tダイを備えた押出シート成形装置で厚み 0.5mmのポリエステル含有シートを作製した。次に、このシートをカード形状(54mm×86mm)に打抜き加工し、図1に示すような大きさ(20mm×30mm、深み0.25mm)に、NC加工機を用いてこのカードを切削加工し、挿入するICモジュールの埋め込み部を作製した。次いで、図1で示した2枚の切削加工カードを、図2のように重ね合わせ、その埋め込み部に、弾性系接着剤(セメダイン社製、スーパーX)を塗布したICモジュール(20mm×30mm、厚み 0.5mm)を埋め込み、被プレス体とした。そして、この被プレス体を、熱プレス成形機を用いて、圧力2 MPaで常温から120 ℃まで昇温速度10℃/分で昇温し、120 ℃の温度に10分間保持した後、速やかに冷却することにより、電子部品(ICモジュール)を内蔵した厚み 0.8mmのポリエステル樹脂積層体(図3)を得た。なお、熱プレス成形機の使用時には、プレス板としてアルミ合金製のマット板を用いた。これらの積層体は、その表面に凸凹やそり等はなく、優れた外観及び機械的特性を有していた。
【0035】実施例2実施例1に用いたペレットを使用し、Tダイを備えた押出シート成形装置で厚み0.25mmと厚み 0.5mmのポリエステル含有シートを作製した。次に、これらのシートをカード形状(54mm×86mm)に打抜き加工し、さらに厚み 0.5mmのカードについては図4に示すような大きさ(20mm×30mm、深み 0.5mm)に打抜き加工し、挿入するICモジュールの埋め込み部を作製した。次いで、図4に示すように、厚み 0.5mmのカード1枚を中間層、厚み0.25mmのカード2枚を外層として重ね合わせ、その埋め込み部に、弾性系接着剤(セメダイン社製、スーパーX)を塗布したICモジュール(20mm×30mm、厚み 0.5mm)を埋め込み、被プレス体とした。そして実施例1と同様な方法で成形して、電子部品を内蔵した厚み 0.8mmのポリエステル樹脂積層体(図3)を得た。この積層体は、その表面に凸凹やそり等はなく、優れた外観及び機械的特性を有していた。
【0036】実施例3極限粘度0.78のPET 100重量部に、粒状無機化合物として平均粒径 100μmのマイカ(レプコ社製)21重量部、及び繊維状強化材として直径13μm、長さ3mm のガラス繊維(日本電気硝子社製)25重量部を配合し、二軸押出機を用いて280℃で溶融混練した後、ストランド状に押出し、冷却後、切断することによりペレットを得た。このペレットを用い、Tダイを備えた押出シート成形装置で厚み 0.5mmのポリエステル含有シートを作製した。次いで、このシートを用い、実施例1と同様にして、電子部品を内蔵した厚み0.8mmのポリエステル樹脂積層体を得た。この積層体は、その表面に凸凹やそり等はなく、優れた外観及び機械的特性を有していた。
【0037】実施例4〜5マイカ及びガラス繊維の配合量を表1のように変えた他は、実施例3と同様にして、電子部品を内蔵した厚み 0.8mmのポリエステル樹脂積層体を得た。これらの積層体は、その表面に凸凹やそり等はなく、優れた外観及び機械的特性を有していた。
【0038】上記実施例1〜5におけるペレット成形性、シート成形性、及び積層体の特性を表1にまとめて示す。
【0039】
【表1】

【0040】比較例1〜2マイカの配合量を表2のように変えた他は、実施例1と同様にして、電子部品を内蔵した厚み 0.8mmのポリエステル樹脂積層体を得た。比較例1は、ペレット成形性、シート成形性に劣るものであった。比較例2は、積層体の表面平滑性、積層性、機械的特性及び耐熱性に劣るものであった。
【0041】比較例3厚み 0.5mmのポリエステル含有シートに代えて、厚み 0.5mmのPETシートを用いた以外は、実施例1と同様にして、電子部品を内蔵した厚み 0.8mmのPET樹脂積層体を得ようとしたが、目的とする積層体を得ることができなかった。
【0042】比較例4厚み 0.5mmのポリエステル含有シートに代えて、厚み 0.5mmのPVCシート(タキロン社製、ETSP-1380 )を用いた以外は、実施例1と同様にして、電子部品を内蔵した厚み 0.8mmのPVC樹脂積層体を得た。この積層体は、その表面に凸凹やそり等はなく、優れた外観を有するものであったが、機械的特性及び耐熱性に著しく劣るものであった。
【0043】上記比較例1〜4におけるペレット成形性、シート成形性、及び積層体の特性を表2にまとめて示す。
【0044】
【表2】

【0045】比較例5〜7マイカ及びガラス繊維の配合量を表3のように変えた他は、実施例3と同様にして、電子部品を内蔵した厚み 0.8mmのポリエステル樹脂積層体を得た。比較例5は、ペレット成形性及びシート成形性に劣るものであった。比較例6は、ペレット成形性、シート成形性及び積層体の表面平滑性に劣るものであった。比較例7は、チップ化が不能で積層体を得ることができなかった。
【0046】上記比較例5〜7におけるペレット成形性、シート成形性、及び積層体の特性を表3にまとめて示す。
【0047】
【表3】

【0048】
【発明の効果】本発明によれば、機械的特性、耐熱性、耐薬品性、封止性、表面外観性等に優れた電子部品を内蔵したポリエステル樹脂積層体を得ることができる。




 

 


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