DE102010046930B4 - Surface mounting method - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Oberflächenmontage, enthaltend die Schritte: Beschichten zumindest einer mit Lot versehenen Oberfläche einer Leiterplatte (1) mit einer aktivierten Harzzusammensetzung, enthaltend auf der Basis eines bei Raumtemperatur festen Epoxidharzes mit 100 Gewichtsanteilen, eine Carboxyverbindung mit 1–10 Gewichtsanteilen, einen Härter mit 1–30 Gewichtsanteilen, wobei die Starttemperatur der Härtungsreaktion des Härters 150°C oder höher ist, und ein Lösemittel mit 10–300 Gewichtsanteilen; Beladen der Leiterplatte (1) mit einem Bauelement (4) zur Oberflächenmontage; Durchführen eines Reflow-Lötvorgangs zum Verlöten des Bauelements (4) zur Oberflächenmontage mit der Leiterplatte (1) und Warmhärten der aufgetragenen Harzschicht (3).A method for surface mounting, comprising the steps of: coating at least one surface of a circuit board (1) provided with solder with an activated resin composition containing, based on an epoxy resin solid at room temperature with 100 parts by weight, a carboxy compound with 1-10 parts by weight, a hardener with 1 -30 parts by weight, wherein the curing reaction start temperature of the hardener is 150 ° C or higher, and a solvent of 10-300 parts by weight; Loading the circuit board (1) with a component (4) for surface mounting; Carrying out a reflow soldering process for soldering the component (4) for surface mounting to the printed circuit board (1) and heat curing the applied resin layer (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenmontage unter Verwendung einer aktivierten Harzzusammensetzung.The present invention relates to a method of surface mounting using an activated resin composition.

Herkömmlicherweise wurden Techniken zur Oberflächenmontage für verschiedene Bauelemente, wie zum Beispiel BGA-Bauelemente, durch ein Verfahren durchgeführt, welches die Schritte umfasst, bei welchen eine Leiterplatte mit Flussmittel versehen wird, BGA-Bauelemente auf der Leiterplatte montiert werden, ein Reflow-Lötvorgang durchgeführt wird, ein Vorgang zur Reinigung und zum Entfernen von Flussmittel durchgeführt wird, der Raum zwischen der Leiterplatte und den BGA-Bauelementen mit einem Verfüllharz gefüllt wird und das Verfüllharz gehärtet wird. Das Flussmittel, das eine Verbindung enthält, die eine Carbonsäure als Aktivator enthält, wie etwa Kolophoniumharz, ist bekannt (Patentdokument 1, Anspruch 3).Conventionally, surface mount techniques for various devices, such as BGA devices, have been accomplished by a process that includes the steps of fluxing a printed circuit board, mounting BGA devices on the printed circuit board, and performing a reflow soldering process , a process for cleaning and removing flux is performed, the space between the circuit board and the BGA devices is filled with a filling resin, and the filling resin is hardened. The flux containing a compound containing a carboxylic acid as an activator, such as rosin, is known (Patent Document 1, claim 3).

Im Stand der Technik ist aus der US 5620831 A beispielsweise eine durch Photohärtung und durch Wärme aushärtbare Harzzusammensetzung bekannt, die ein durch Strahlungsenergie härtbares Harz, einen Verdünner, ein Epoxidharz und einen Härter aufweist, welche für die Verwendung einer Lötmaske vorgeschlagen wurde. Aus der GB 2103621 A ist eine weitere Harzzusammensetzung bestehend aus einem Copolymer und einem polymerisierbaren Monomer, einem Epoxidharz, und einem Härter bekannt.In the prior art is from the US 5620831 A For example, there is known a photohardening and thermosetting resin composition comprising a radiation energy curable resin, a thinner, an epoxy resin, and a hardener which has been proposed for use with a solder mask. From the GB 2103621 A For example, another resin composition consisting of a copolymer and a polymerizable monomer, an epoxy resin, and a curing agent is known.

In jüngerer Zeit besteht die Tendenz, die Anzahl der auf dem BGA-Bauelement montierten Chips zur funktionellen Verbesserung zu erhöhen und somit nimmt die Körpergröße des BGA-Bauelements entsprechend tendenziell zu.Recently, there has been a tendency to increase the number of functional improvement chips mounted on the BGA device, and thus the body size of the BGA device tends to increase accordingly.

Mit der Größenzunahme kann jedoch das BGA-Bauelement selbst die gewünschte Reinigungswirkung beeinträchtigen und nicht entferntes Flussmittel (Flussmittelrest) wird in dem Schritt der Reinigung und des Entfernens von Flussmittel zurückgelassen. Folglich bestand die Möglichkeit, dass der in dem Flussmittelrest enthaltene Aktivator-Inhaltsstoff eine Korrosionsreaktion beim nachfolgenden Schritt der Warmhärtung des Verfüllharzes verursachen kann.However, with the increase in size, the BGA device itself may impair the desired cleaning effect, and unremoved flux (flux residue) is left in the step of cleaning and removing flux. As a result, there was a possibility that the activator ingredient contained in the flux residue might cause a corrosion reaction in the subsequent step of thermosetting the filling resin.

Um dieses Problem zu lösen, wurde bereits ein reinigungsfreies Flussmittel (ein Flussmittel, bei dem die Notwendigkeit der Reinigung entfällt) vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aktivierungskraft des Aktivators ausreichend gering ist, dass die Möglichkeit der Korrosion beschränkt ist (Patentdokument 2). Wenn jedoch ein derartiges reinigungsfreies Flussmittel verwendet wird, kann dieses reinigungsfreie Flussmittel selbst bei dem Schritt der Warmhärtung des Verfüllharzes Crackgas erzeugen und folglich das BGA-Bauelement zerstören.In order to solve this problem, there has already been proposed a cleaning-free flux (a flux which eliminates the need for cleaning), which is characterized in that the activation force of the activator is sufficiently low to limit the possibility of corrosion (Patent Document 2). , However, if such a cleaning-free flux is used, this clean-free flux can generate cracking gas even at the step of thermosetting the filling resin and thus destroy the BGA device.

Mit der zunehmenden Größe des BGA-Bauelements können sich Verbindungsstellen in dem BGA-Bauelement störend auf den gewünschten Füllungseffekt im Schritt des Verfüllens des Verfüllharzes auswirken. Insbesondere wenn Oberflächenfehler auf der Oberfläche der Leiterplatte vorhanden sind (z. B. Unregelmäßigkeiten der Schaltung und/oder Unregelmäßigkeiten der Lotmaske), ist es oftmals unmöglich, jedes Loch und jede Ecke der Unregelmäßigkeiten vollständig mit dem Verfüllharz zu füllen und folglich können Leerräume und/oder nicht verfüllte Raum zurückbleiben, was die Qualität und Zuverlässigkeit des Produkts beträchtlich verschlechtert. Ferner ist es dann, wenn ein Fehler, wie zum Beispiel eine Leerstelle, übersehen wird und der nachfolgende Schritt der Härtung des Verfüllharzes durchgeführt wird, nicht mehr möglich, das Produkt zu reparieren, und ein derartiges fehlerhaftes Produkt wird Ausschuss. Dies führt zu einer direkten Verminderung des Ertragsprozentsatzes.
Patentdokument 1: japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. 2004-152936
Patentdokument 2: japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. 2002-237676 With the increasing size of the BGA device, junctions in the BGA device may interfere with the desired filling effect in the step of filling the backfill resin. In particular, if surface defects are present on the surface of the circuit board (eg circuit irregularities and / or irregularities of the solder mask), it is often impossible to completely fill each hole and corner of the irregularities with the backfill resin, and thus voids and / or or left behind, which seriously degrades the quality and reliability of the product. Further, if an error such as a blank is overlooked and the subsequent step of hardening the filling resin is performed, it is no longer possible to repair the product, and such defective product becomes waste. This leads to a direct reduction of the yield percentage.
Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2004-152936
Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2002-237676

Kurzbeschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Oberflächenmontage zu schaffen, das dahingehend verbessert ist, dass sie die nachfolgend beschriebenen Effekte hat.

  • 1. Bei einem Verfahren zur Oberflächenmontage kann der Schritt der Reinigung von Flussmittel beseitigt werden, um nicht nur die Herstellungskosten zu reduzieren, sondern auch die Produktivität zu verbessern.
  • 2. Weder Gasblasen noch Leerräume sind in einer aufgebrachten Harzschicht nach der Aushärtung vorhanden und somit kann die Zuverlässigkeit des Produkts verbessert werden.
  • 3. Die aufgebrachte Harzschicht zeigt nach der Aushärtung eine ausreichend hohe thermische Stabilität, um die Gefahr zu beseitigen, dass die aufgetragene Harzschicht eine Korrosionsreaktion verursachen könnte und/oder Crackgas bei der Erwärmung erzeugen könnte (beispielsweise bei dem Schritt der Warmhärtung des Verfüllharzes).
  • 4. Das Verfüllen des Verfüllharzes kann erleichtert werden. Wenn folglich ein BGA-Bauelement mit einer großen Körpergröße montiert wird, besteht keine Möglichkeit, dass eine Gasblase, eine Leerstelle oder ein anderer nicht verfüllter Raum in den mit dem Verfüllharz gefüllten und gehärteten Bereichen verbleibt. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Verbindung (Anhaftung) sichergestellt werden und die Zuverlässigkeit des Produkts kann verbessert werden.
In view of the above-described problems, it is an object of the present invention to provide a surface mount method which is improved in that it has the effects described below.
  • 1. In a surface mount method, the flux cleaning step can be eliminated to not only reduce the manufacturing cost but also to improve the productivity.
  • 2. Neither gas bubbles nor voids are present in an applied resin layer after curing and thus the reliability of the product can be improved.
  • 3. The applied resin layer exhibits sufficiently high thermal stability after curing to eliminate the risk that the applied resin layer might cause a corrosion reaction and / or generate cracking gas upon heating (for example, in the step of thermosetting the filling resin).
  • 4. The filling of the filling resin can be facilitated. Consequently, when assembling a BGA device having a large body size, there is no possibility that a gas bubble, a void, or other unfilled space in the filled and hardened with the filling resin Areas remains. In this way, a reliable connection (adhesion) can be ensured and the reliability of the product can be improved.

Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, die von der Erfinderin auf der Grundlage von Versuchsergebnissen entwickelt wurde.The object described above is achieved by the present invention developed by the inventor on the basis of experimental results.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren mit einer aktivierten Harzzusammensetzung, welche auf der Basis eines bei Raumtemperatur festen Epoxidharzes mit 100 Gewichtsanteilen eine Carboxyverbindung mit 1–10 Gewichtsanteilen, einen Härter mit 1–30 Gewichtsanteilen, wobei die Starttemperatur der Härtungsreaktion des Härters 150°C oder höher ist, und ein Lösemittel mit 10–300 Gewichtsanteilen enthält.The present invention relates to a method with an activated resin composition, which based on a solid at room temperature epoxy resin 100 parts by weight a carboxy compound 1-10 parts by weight, a curing agent 1-30 parts by weight, wherein the starting temperature of the curing reaction of the curing agent 150 ° C or is higher, and contains a solvent with 10-300 parts by weight.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Oberflächenmontage, enthaltend die Schritte des Beschichtens zumindest einer mit Lot versehenen Oberfläche einer Leiterplatte mit der aktivierten Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung, Beladens der Leiterplatte mit einem Bauelement zur Oberflächenmontage, Durchführens eines Reflow-Lötvorgangs und Warmhärtens der aufgetragenen Harzschicht.The present invention further relates to a surface mount method including the steps of coating at least one soldered surface of a circuit board with the activated resin composition according to the present invention, loading the circuit board with a surface mount device, performing a reflow soldering, and heat setting the plating resin layer.

Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Oberflächenmontage, ferner enthaltend einen Schritt des Trocknens und/oder Erwärmens der aufgetragenen Harzschicht bei einer Temperatur, die einem Erweichungspunkt entspricht oder höher ist, jedoch niedriger als die Starttemperatur der Aushärtungsreaktion, bevor die Leiterplatte mit dem Bauelement für die Oberflächenmontage beladen wird.Moreover, the present invention relates to a surface mount method further comprising a step of drying and / or heating the coated resin layer at a temperature equal to or higher than a softening point but lower than the start temperature of the curing reaction before the circuit board with the device is loaded for surface mounting.

Die vorliegende Erfindung betrifft in einer bevorzugten Ausführung ein Verfahren zur Oberflächenmontage, ferner enthaltend einen Schritt des Verfüllens und der Aushärtung des Verfüllharzes, nachdem die aufgetragene Harzschicht warmgehärtet wurde.The present invention in a preferred embodiment relates to a method of surface mounting, further comprising a step of filling and curing the filling resin after the applied resin layer has been thermoset.

Das Verfahren mit der aktivierten Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um die nachfolgend beschriebenen Effekte zu erzielen.

  • 1. Bei einem Verfahren zur Oberflächenmontage kann der Schritt der Reinigung von Flussmittel beseitigt werden, um nicht nur die Herstellungskosten zu reduzieren, sondern auch die Produktivität zu verbessern.
  • 2. Weder Gasblasen noch Leerräume sind in einer aufgebrachten Harzschicht nach der Aushärtung vorhanden und somit kann die Zuverlässigkeit des Produkts verbessert werden.
  • 3. Die aufgebrachte Harzschicht zeigt nach der Aushärtung eine ausreichend hohe thermische Stabilität, um die Gefahr zu beseitigen, dass die aufgetragene Harzschicht eine Korrosionsreaktion verursachten könnte und/oder Crackgas bei der Erwärmung erzeugen könnte (beispielsweise bei dem Schritt der Warmhärtung des Verfüllharzes).
  • 4. Das Verfüllen des Verfüllharzes kann erleichtert werden. Auch wenn folglich ein BGA-Bauelement mit einer großen Körpergröße montiert wird, besteht keine Möglichkeit, dass eine Gasblase, eine Leerstelle oder ein anderer nicht verfüllter Raum in den mit dem Verfüllharz gefüllten und gehärteten Bereichen verbleibt. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Verbindung (Anhaftung) sichergestellt werden und die Zuverlässigkeit des Produkts kann verbessert werden.
The method with the activated resin composition according to the present invention can be used to achieve the effects described below.
  • 1. In a surface mount method, the flux cleaning step can be eliminated to not only reduce the manufacturing cost but also to improve the productivity.
  • 2. Neither gas bubbles nor voids are present in an applied resin layer after curing and thus the reliability of the product can be improved.
  • 3. The applied resin layer exhibits sufficiently high thermal stability after curing to eliminate the risk that the applied resin layer might cause a corrosion reaction and / or generate cracking gas upon heating (for example, in the step of thermosetting the filling resin).
  • 4. The filling of the filling resin can be facilitated. Accordingly, even if a BGA device having a large body size is mounted, there is no possibility that a gas bubble, a void, or other unfilled space will remain in the filled and hardened areas filled with the filling resin. In this way, a reliable connection (adhesion) can be ensured and the reliability of the product can be improved.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine Draufsicht einer Leiterplatte, die in einer Ausführungsform der Erfindung (A) verwendet wird, und eine Schnittansicht entlang der Linie a-a' (B) in 1A; 1 FIG. 14 is a plan view of a printed circuit board used in an embodiment of the invention (A) and a sectional view taken along the line aa '(B) in FIG 1A ;

2 ist eine Unteransicht eines in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten BGA-Bauelements (A) und eine Schnittansicht entlang der Linie a-a' (B) in 2A; und 2 FIG. 14 is a bottom view of a BGA device (A) used in the embodiment of the present invention and a sectional view taken along the line aa '(B) in FIG 2A ; and

3 zeigt mehrere Schnittansichten, die jeweilige Schritte eines Oberflächenmontageprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen. three Fig. 12 shows several sectional views illustrating respective steps of a surface mounting process according to the present invention.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed Description of the Preferred Embodiments

Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden auf der Grundlage der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.Details of the present invention will be described based on the preferred embodiments.

Eine aktivierte Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Epoxidharz, das bei Raumtemperatur fest ist. Das Epoxidharz hat die Funktion eines Matrixharzes. Zusätzlich kann das Epoxidharz auch mit einem Aktivator reagieren, der später detaillierter im Verlauf der Härtungsreaktion beschrieben wird, wodurch der Aktivator deaktiviert wird. Dadurch zeigt die aufgetragene Harzschicht nach der Aushärtung eine ausreichend hohe thermische Stabilität, um die Gefahr zu beseitigen, dass die aufgetragene Harzschicht eine Korrosionsreaktion verursachen und/oder Crackgas beim Erwärmen erzeugen könnte (zum Beispiel bei dem Schritt des Warmhärtens des Verfüllharzes). Der Erweichungspunkt des Epoxidharzes liegt vorzugsweise in einem Bereich von 70–150 (bevorzugter in einem Bereich von 80–100) °C. Genauer ausgedrückt kann das Epoxidharz aus einer Gruppe ausgewählt werden, die aus verschiedenen Epoxidharzen des Kresol-Novarac-Typs, Epoxidharzen auf Dicyclopentadienbasis, Feststoff-Epoxidharzen des Bisphenol-A-Typs und alicyclischen Feststoff-Epoxidharzen besteht.An activated resin composition according to the present invention contains an epoxy resin which is solid at room temperature. The epoxy resin has the function of a matrix resin. In addition, the epoxy may also react with an activator, which will be described in more detail later in the course of the curing reaction, thereby deactivating the activator. As a result, the cured resin layer after curing exhibits sufficiently high thermal stability to eliminate the risk that the coated resin layer may cause a corrosion reaction and / or generate cracking gas upon heating (for example, in the step of heat-setting the filling resin). The softening point of the epoxy resin is preferably in a range of 70-150 (more preferably in a range of 80-100) ° C. More specifically, the epoxy resin may be selected from a group composed of various cresol novarac type epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins, bisphenol A type solid epoxy resins, and alicyclic solid epoxy resins.

Die aktivierte Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Carboxyverbindung, die als ein Aktivator wirkt. Genauer ausgedrückt kann die Carboxyverbindung ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus p-Hydroxybenzoesäure, Dihydroxybenzoesäure, Phenylessigsäure, Abietinsäure, Copolymer wie etwa Styrol-Maleinsäureharz und Acrylsäure-Copolymer.The activated resin composition according to the present invention contains a carboxy compound which functions as an activator. More specifically, the carboxy compound may be selected from the group consisting of p-hydroxybenzoic acid, dihydroxybenzoic acid, phenylacetic acid, abietic acid, copolymer such as styrene-maleic acid resin and acrylic acid copolymer.

Die aktivierte Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Härter. Eine Starttemperatur der Härtungsreaktion ist 150°C oder höher (vorzugsweise in einem Bereich von 160–200°C). Der Härter, der eine so hohe Reaktionsstarttemperatur hat, kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Erwärmung für einen kurzen Zeitraum keine Härtungsreaktion verursacht, die durch kurzes Erwärmen auftritt, und es kann verhindert werden, dass die aktivierte Harzzusammensetzung in dem Reflow-Schritt gehärtet wird. Insbesondere kann Dicyandiamid als der Härter verwendet werden.The activated resin composition according to the present invention contains a hardener. A starting temperature of the curing reaction is 150 ° C or higher (preferably in a range of 160-200 ° C). The hardener having such a high reaction start temperature may be used to ensure that the heating for a short period of time does not cause a curing reaction that occurs by brief heating, and that the activated resin composition can be prevented from being cured in the reflow step becomes. In particular, dicyandiamide can be used as the hardener.

Die aktivierte Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Lösemittel. Der Siedepunkt des Lösemittels ist vorzugsweise niedriger als die Starttemperatur der Härtungsreaktion und bevorzugter in einem Bereich von 150–200°C. Genauer ausgedrückt kann das Lösemittel ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Glykolether, Ethylen-Glykolether/-ester, Propylen-Glykolether/-ester und N-Methylpyrrolidon.The activated resin composition according to the present invention contains a solvent. The boiling point of the solvent is preferably lower than the starting temperature of the curing reaction, and more preferably in a range of 150-200 ° C. More specifically, the solvent may be selected from the group consisting of glycol ether, ethylene glycol ether / ester, propylene glycol ether / ester and N-methylpyrrolidone.

Die aktivierte Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner weitere Zusatzstoffe enthalten, wie zum Beispiel Polydimethylsiloxan als Entschäumer sowie Silan-Kopplungsmittel.The activated resin composition according to the present invention may further contain other additives such as polydimethylsiloxane defoamer and silane coupling agent.

Die aktivierte Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung hat auf der Basis des Feststoff-Epoxidharzes mit 100 Gewichtsanteilen die folgenden Inhaltsstoffe: eine Carboxyverbindung in einem Bereich von 1–10 (vorzugsweise in einem Bereich von 2–5) Gewichtsanteilen, einen Härter in einem Bereich von 1–30 (vorzugsweise in einem Bereich von 2–7) Gewichtsanteilen und ein Lösemittel in einem Bereich von 10–300 (vorzugsweise in einem Bereich von 30–100) Gewichtsanteilen.The activated resin composition according to the present invention has the following ingredients based on the solid epoxy resin of 100 parts by weight: a carboxy compound in a range of 1-10 (preferably in a range of 2-5) parts by weight, a hardener in a range of 1 -30 (preferably in a range of 2-7) parts by weight and a solvent in a range of 10-300 (preferably in a range of 30-100) parts by weight.

Das Verfahren zur Oberflächenmontage gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Gemäß diesem Verfahren wird in einem ersten Schritt zumindest die Oberfläche eines Lötpads (3A, 2) auf der Leiterplatte (3A, 1) mit der aktivierten Harzzusammensetzung (3B, 3) gemäß vorliegender Erfindung beschichtet. Vorzugsweise wird die gesamte Oberfläche der Leiterplatte beschichtet oder nur die Oberfläche des Lötpads kann mit der aktivierten Harzzusammensetzung beschichtet werden. Es ist auch möglich, wenigstens die Oberfläche des Lötpads (3C, 9) des für die Oberflächenmontage vorgesehenen Bauelements (3C, 4) mit der aktivierten Harzzusammensetzung zu beschichten. Mit anderen Worten kann die gesamte Oberfläche des für die Oberflächenmontage vorgesehenen Bauelements oder nur die Lötperle mit der aktivierten Harzzusammensetzung beschichtet werden. Die Dicke der durch diesen Beschichtungsvorgang gebildeten aufgetragenen Harzschicht liegt gewöhnlich in einem Bereich von 10–50 μm.The surface mounting method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. According to this method, in a first step, at least the surface of a soldering pad ( 3A . 2 ) on the printed circuit board ( 3A . 1 ) with the activated resin composition ( 3B . three ) coated according to the present invention. Preferably, the entire surface of the circuit board is coated or only the surface of the solder pad can be coated with the activated resin composition. It is also possible, at least the surface of the solder pad ( 3C . 9 ) of the component intended for surface mounting ( 3C . 4 ) with the activated resin composition. In other words, the entire surface of the surface mount device or only the solder bump may be coated with the activated resin composition. The thickness of the coated resin layer formed by this coating process is usually in a range of 10-50 μm.

Anschließend wird die aufgetragene Harzschicht (3B, 3) getrocknet und das Lösemittel wird entfernt. Die aufgetragene Harzschicht nach der Trocknung bildet normalerweise einen nicht haftenden Auftragsfilm. Trocknungsbedingungen können beispielsweise 10–30 Minuten bei einer Temperatur von 80–120°C sein.Subsequently, the applied resin layer ( 3B . three ) and the solvent is removed. The applied resin layer after drying normally forms a non-adherent coated film. Drying conditions may be, for example, 10-30 minutes at a temperature of 80-120 ° C.

Dann wird die aufgetragene Harzschicht vorzugsweise auf eine Temperatur erwärmt, die höher ist als der Erweichungspunkt, aber niedriger als die Starttemperatur der Härtungsreaktion des Epoxidharzes. Mit einer derartigen kontrollierten Erwärmung entwickelt die aufgetragene Harzschicht normalerweise Klebrigkeit und erleichtert die Oberflächenmontage der Bauelemente. Die Erwärmungsbedingungen können beispielsweise 1–10 Minuten bei einer Temperatur in einem Bereich von 80–130°C sein.Then, the coated resin layer is preferably heated to a temperature higher than the softening point but lower than the starting temperature of the curing reaction of the epoxy resin. With such controlled heating, the coated resin layer normally develops stickiness and facilitates the surface mounting of the devices. The heating conditions may be, for example, 1-10 minutes at a temperature in a range of 80-130 ° C.

Es sei angemerkt, dass sowohl einer der Schritte als auch beide Schritte der Trocknung der aufgetragenen Harzschicht (3B, 3) und der Schritt der Erwärmung der aufgetragenen Harzschicht bei einer Temperatur, die dem Erweichungspunkt entspricht oder höher ist, ausgeführt oder weggelassen werden können. Wenn sie ausgeführt werden, können diese beiden Schritte aufeinanderfolgend oder auf einmal durchgeführt werden.It should be noted that both one of the steps and both steps of the drying of the applied resin layer ( 3B . three ), and the step of heating the applied resin layer at a temperature equal to or higher than the softening point can be carried out or omitted. When executed, these two steps can be performed sequentially or at once.

Nun wird das Bauelement für die Oberflächenmontage (3B, 4) auf die Leiterplatte geladen. Die vorliegende Erfindung erlaubt die Oberflächenmontage eines relativ großen Bauelements, beispielsweise die Handhabung eines Bauelements mit 50 mm × 50 mm oder größer. Beispiele für Bauelemente für die Oberflächenmontage umfassen Gehäuse-Bauelemente (beispielsweise BGA-Bauelemente, CSP-Bauelemente, MPM-Bauelemente, IPM-Bauelemente und IGBT-Bauelemente) und Halbleiterchips.Now, the surface mount device ( 3B . 4 ) loaded on the circuit board. The present invention allows the surface mounting of a relatively large device, for example, the handling of a device of 50 mm × 50 mm or larger. Examples of surface mount devices include package devices (eg, BGA devices, CSP devices, MPM devices, IPM devices and IGBT devices), and semiconductor chips.

Auf den Schritt der Beladung mit dem Bauelement folgt der Schritt des Reflow-Lötens (3D). Der Schritt des Reflow-Lötens kann beispielsweise über eine Zeitdauer in einem Bereich von 1–10 min bei einer Temperatur in einem Bereich von 240–300°C ausgeführt werden. In diesem Schritt tritt keine Härtungsreaktion auf, wie vorstehend beschrieben wurde. Zusätzlich werden im Verlauf dieses Reflow-Lötens Gasblasen, Leerstellen oder Feuchtigkeit in der aufgetragenen Harzschicht in Form von Dampf aus der aufgetragenen Harzschicht entfernt. Folglich sind in der aufgetragenen Harzschicht nach der Härtung keine Gasblasen, Leerstellen oder Feuchtigkeit vorhanden.The loading step with the device is followed by the reflow soldering step ( 3D ). The step of reflow soldering may be performed, for example, over a period of time in a range of 1-10 minutes at a temperature in a range of 240-300 ° C. In this step, no curing reaction occurs as described above. In addition, in the course of this reflow soldering, gas bubbles, voids or moisture in the applied resin layer in the form of vapor are removed from the applied resin layer. Consequently, there are no gas bubbles, voids or moisture in the applied resin layer after curing.

Auf den Schritt des Reflow-Lötens folgt ein Schritt der Warmhärtung der aufgetragenen Harzschicht (3E). Dieser Schritt der Warmhärtung kann beispielsweise während einer Zeitdauer in einem Bereich von 1–4 Stunden bei einer Temperatur in einem Bereich von 150–200°C durchgeführt werden. In diesem Schritt reagiert die Carboxyverbindung, die als Aktivator dient, mit dem Epoxidharz und wird deaktiviert. Folglich besteht nicht die Gefahr, dass die Zuverlässigkeit des Produkts aufgrund einer Korrosionsreaktion oder dergleichen verschlechtert werden könnte.The step of reflow soldering is followed by a step of thermosetting the applied resin layer ( 3E ). This thermosetting step may be performed, for example, for a period of time in the range of 1-4 hours at a temperature in a range of 150-200 ° C. In this step, the carboxy compound, which serves as the activator, reacts with the epoxy and is deactivated. Consequently, there is no danger that the reliability of the product may be deteriorated due to a corrosion reaction or the like.

Der gehärtete Film (die aufgetragene Harzschicht nach der Härtung) (3E, 10), die auf diese Weise gebildet wird, absorbiert (ebnet) Unregelmäßigkeiten der Leiterplatte in einem gewissen Ausmaß und erleichtert den nachfolgenden Schritt des Füllens mit dem Verfüllharz.The cured film (the applied resin layer after curing) ( 3E . 10 ) formed in this manner absorbs irregularities of the circuit board to some extent and facilitates the subsequent step of filling with the filling resin.

Anschließend werden der Einbau in ein Gehäuse und, sofern gewünscht, das Verfüllen und Aushärten des Verfüllharzes (3F, 11) durchgeführt. Genauer ausgedrückt werden zwischen der Leiterplatte und dem Bauelement zur Oberflächenmontage zurückgebliebene Leerräume mit dem Verfüllharz gefüllt und das Harz wird gehärtet.Subsequently, the installation in a housing and, if desired, the filling and curing of the filling resin ( 3F . 11 ) carried out. More specifically, voids remaining between the circuit board and the surface mount device are filled with the filling resin, and the resin is cured.

Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden auf der Grundlage des Beispiels des Weiteren genauer beschrieben.Details of the present invention will be further described based on the example below.

Beispiel 1example 1

Eine homogene Paste der aktivierten Harzzusammensetzung, die aus den folgenden Inhaltsstoffen zusammengesetzt ist, wurde hergestellt.A homogeneous paste of the activated resin composition composed of the following ingredients was prepared.

Zusammensetzung: Epoxidharz des Kresol-Novolac-Typs (Erweichungspunkt 94°C) mit 100 Gewichtsanteilen; p-Hydroxybenzoesäure mit 4 Gewichtsanteilen; Dicyanamid mit 5 Gewichtsanteilen; und Propylenglykol-Methyletheracetat mit 50 Gewichtsanteilen.Composition: Epoxy resin of the cresol novolac type (softening point 94 ° C) with 100 parts by weight; p-hydroxybenzoic acid at 4 parts by weight; Dicyanamide with 5 parts by weight; and propylene glycol methyl ether acetate at 50 parts by weight.

Die Oberfläche einer 100 mm × 100 mm Leiterplatte (Pad-Abstand 0,6 mm, Pad-Durchmesser 0,3 mm) (1) wurde mittels Siebdruck mit der Paste aus der aktivierten Harzzusammensetzung beschichtet. Diese Leiterplatte wurde 20 min lang auf eine Temperatur von 100°C erwärmt, um die aufgetragene Harzschicht zu trocknen. Die aufgetragene Harzschicht auf der Leiterplatte wurde auf Raumtemperatur gekühlt, um die feste Harzschicht zu erhalten, die keine Klebrigkeit hat und eine Bleistifthärte HB der Oberfläche aufweist.The surface of a 100 mm × 100 mm printed circuit board (pad spacing 0.6 mm, pad diameter 0.3 mm) ( 1 ) was screen-printed with the activated resin composition paste. This circuit board was heated at a temperature of 100 ° C for 20 minutes to dry the applied resin layer. The coated resin layer on the circuit board was cooled to room temperature to obtain the solid resin layer which has no tackiness and has a pencil hardness HB of the surface.

Dann wurde die Leiterplatte auf 120°C erwärmt, um die aufgetragene Harzschicht zu erweichen und eine Klebrigkeit zu erzeugen. Ein BGA-Bauelement von 70 mm × 70 mm (Lötperlen-Abstand 0,6 mm; Lötperlen-Durchmesser 0,3 mm) wurde auf die Leiterplatte geladen. Die Leiterplatte mit dem darauf geladenen BGA-Bauelement wurde anschließend durch eine Reflow-Vorrichtung geführt, die auf eine Temperatur von 260°C eingestellt war, und dadurch verlötet.Then, the circuit board was heated to 120 ° C to soften the coated resin layer and to form tackiness. A BGA device of 70 mm × 70 mm (solder bump distance 0.6 mm, solder bump diameter 0.3 mm) was loaded on the circuit board. The printed circuit board with the BGA device loaded thereon was then passed through a reflow device set at a temperature of 260 ° C and soldered thereby.

Wie vorstehend beschrieben, wurde die Leiterplatte mit dem darauf verlöteten BGA-Bauelement gekühlt, um die feste Harzschicht mit Bleistifthärte HB zu erhalten. Diese feste Harzschicht wurde erneut auf eine Temperatur von 120°C erwärmt, wodurch die Harzschicht erneut erweicht wurde und wiederum Klebrigkeit entwickelte. Dann wurde die Leiterplatte mit dem darauf verlöteten BGA-Bauelement 2 Stunden lang auf eine Temperatur von 190°C erwärmt, um die aufgetragene Harzschicht zu härten. Auf der Basis von Messungen nach dem Härtungsschritt wurde bestätigt, dass die aufgetragene Harzschicht vollständig auf eine Oberflächen-Bleistifthärte von 8H gehärtet wurde.As described above, the circuit board with the BGA device soldered thereon was cooled to obtain the pencil hardness HB solid resin layer. This solid resin layer was again heated to a temperature of 120 ° C, whereby the resin layer was re-softened and again developed stickiness. Then, the circuit board with the BGA device soldered thereto was heated at a temperature of 190 ° C for 2 hours to cure the applied resin layer. Based on measurements after the curing step, it was confirmed that the coated resin layer was fully cured to a surface pencil hardness of 8H.

Das BGA-Bauelement wurde von einem durch die vorstehend beschriebenen Schritte erhaltenen Teil der Leiterplatte physisch abgezogen und die gehärtete aufgetragene Harzschicht wurde unter Verwendung einer 20-fach vergrößernden Linse betrachtet. Keine Leerstellen bedingt durch Gasblasen und/oder Feuchtigkeit wurden beobachtet.The BGA device was physically stripped from a part of the circuit board obtained by the above-described steps, and the cured coated resin layer was observed by using a 20X magnifying lens. No voids due to gas bubbles and / or moisture were observed.

Die verbleibende Leiterplatte wurde mit dem Verfüllharz gefüllt und 60 min lang auf eine Temperatur von 150°C erwärmt, um das Verfüllharz zu härten. Auf diese Weise wurde das Produkt mit dem montierten BGA-Bauelement fertiggestellt. Eine Röntgenuntersuchung des fertig gestellten Produkts zeigte, dass die Leiterplatte vollständig mit dem Verfüllharz verfüllt war, ohne dass Gasblasen oder Leerstellen vorhanden waren.The remaining circuit board was filled with the filling resin and heated at a temperature of 150 ° C for 60 minutes to cure the filling resin. In this way, the product was completed with the assembled BGA device. An X-ray examination of the finished product showed that the printed circuit board was completely filled with the filling resin without gas bubbles or voids.

Claims (13)

Verfahren zur Oberflächenmontage, enthaltend die Schritte: Beschichten zumindest einer mit Lot versehenen Oberfläche einer Leiterplatte (1) mit einer aktivierten Harzzusammensetzung, enthaltend auf der Basis eines bei Raumtemperatur festen Epoxidharzes mit 100 Gewichtsanteilen, eine Carboxyverbindung mit 1–10 Gewichtsanteilen, einen Härter mit 1–30 Gewichtsanteilen, wobei die Starttemperatur der Härtungsreaktion des Härters 150°C oder höher ist, und ein Lösemittel mit 10–300 Gewichtsanteilen; Beladen der Leiterplatte (1) mit einem Bauelement (4) zur Oberflächenmontage; Durchführen eines Reflow-Lötvorgangs zum Verlöten des Bauelements (4) zur Oberflächenmontage mit der Leiterplatte (1) und Warmhärten der aufgetragenen Harzschicht (3).Surface mounting method comprising the steps of: Coating at least one soldered surface of a printed circuit board ( 1 with an activated resin composition containing, based on a room temperature solid epoxy resin of 100 parts by weight, a carboxy compound of 1-10 parts by weight, a hardener of 1-30 parts by weight, wherein the starting temperature of the hardening reaction of the curing agent is 150 ° C or higher, and a solvent of 10-300 parts by weight; Loading the PCB ( 1 ) with a component ( 4 ) for surface mounting; Performing a reflow soldering process for soldering the device ( 4 ) for surface mounting with the printed circuit board ( 1 ) and thermosetting the applied resin layer ( three ). Verfahren zur Oberflächenmontage nach Anspruch 1, ferner enthaltend einen Schritt des Trocknens und/oder Erwärmens der aufgetragenen Harzschicht (3), bevor die Leiterplatte (1) mit dem Bauelement (4) für die Oberflächenmontage beladen wird, wobei beim Trocknen die aufgetragene Harzschicht (3) bei einer Temperatur von 80 bis 120°C in 10–30 Minuten getrocknet wird; und wobei beim Erwärmen die aufgetragene Harzschicht (3) in 1–10 Minuten auf eine Temperatur erwärmt wird, die einem Erweichungspunkt entspricht oder höher ist, jedoch niedriger als die Starttemperatur der Aushärtungsreaktion, und die Temperatur in einem Bereich von 80 bis 130°C ist.A method of surface mounting according to claim 1, further comprising a step of drying and / or heating the coated resin layer (10) three ), before the circuit board ( 1 ) with the component ( 4 ) is loaded for surface mounting, wherein during drying the applied resin layer ( three ) is dried at a temperature of 80 to 120 ° C in 10-30 minutes; and wherein upon heating the applied resin layer ( three ) is heated in 1-10 minutes to a temperature equal to or higher than a softening point but lower than the start temperature of the curing reaction and the temperature is in a range of 80 to 130 ° C. Verfahren zur Oberflächenmontage nach Anspruch 1 oder 2, ferner enthaltend einen Schritt des Verfüllens und der Aushärtung eines Verfüllharzes (11), nachdem die aufgetragene Harzschicht (3) warmgehärtet wurde.A method of surface mounting according to claim 1 or 2, further comprising a step of filling and curing a filling resin ( 11 ) after the applied resin layer ( three ) was heat set. Verfahren zur Oberflächenmontage nach Anspruch 1, wobei der Erweichungspunkt des Epoxidharzes in einem Bereich von 80 bis 100°C liegt.A method of surface mounting according to claim 1, wherein the softening point of the epoxy resin is in a range of 80 to 100 ° C. Verfahren zur Oberflächenmontage nach Anspruch 1, wobei das Epoxidharz aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Epoxidharzen des Kresol-Novarac-Typs, Epoxidharzen auf Dicyclopentadienbasis, Feststoff-Epoxidharzen des Bisphenol-A-Typs und alicyclischen Feststoff-Epoxidharzen besteht.A surface mount method according to claim 1, wherein said epoxy resin is selected from a group consisting of cresol novarac type epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins, bisphenol A type solid epoxy resins, and alicyclic solid epoxy resins. Verfahren zur Oberflächenmontage nach Anspruch 1, wobei die Carboxyverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus p-Hydroxybenzoesäure, Dihydroxybenzoesäure, Phenylessigsäure, Abietinsäure, Copolymer wie etwa Styrol-Maleinsäureharz und Acrylsäure-Copolymer.A surface mount method according to claim 1, wherein said carboxy compound is selected from the group consisting of p-hydroxybenzoic acid, dihydroxybenzoic acid, phenylacetic acid, abietic acid, copolymer such as styrene-maleic acid resin and acrylic acid copolymer. Verfahren zur Oberflächenmontage nach Anspruch 1, wobei die Starttemperatur der Aushärtungsreaktion des Härters in einem Bereich von 160 bis 200°C liegt.A method of surface mounting according to claim 1, wherein the start temperature of the curing reaction of the curing agent is in a range of 160 to 200 ° C. Verfahren zur Oberflächenmontage nach Anspruch 1, wobei der Härter Dicyandiamid ist.A surface mount method according to claim 1, wherein the curing agent is dicyandiamide. Verfahren zur Oberflächenmontage nach Anspruch 1, wobei der Siedepunkt des Lösemittels niedriger als die Starttemperatur der Aushärtungsreaktion ist und in einem Bereich von 150 bis 200°C liegt.A method of surface mounting according to claim 1, wherein the boiling point of the solvent is lower than the starting temperature of the curing reaction and is in a range of 150 to 200 ° C. Verfahren zur Oberflächenmontage nach Anspruch 1, wobei das Lösemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glykolether, Ethylen-Glykolether/-ester, Propylen-Glykolether/-ester und N-Methylpyrrolidon.The method of surface mounting according to claim 1, wherein the solvent is selected from the group consisting of glycol ether, ethylene glycol ether / ester, propylene glycol ether / ester and N-methylpyrrolidone. Verfahren zur Oberflächenmontage nach Anspruch 1, wobei die aktivierte Harzzusammensetzung ferner einen Zusatzstoff enthält, wobei der Zusatzstoff Polydimethylsiloxan als Entschäumer und/oder Silan-Kopplungsmittel umfasst.The method of surface mounting of claim 1, wherein the activated resin composition further contains an additive, wherein the additive comprises polydimethylsiloxane as defoamer and / or silane coupling agent. Verfahren zur Oberflächenmontage nach Anspruch 1, wobei das Bauelement (4) für die Oberflächenmontage BGA-Bauelemente, CSP-Bauelemente, MPM-Bauelemente, IPM-Bauelemente, IGBT-Bauelemente oder Halbleiterchips sind.A surface mount method according to claim 1, wherein said device ( 4 ) for surface mounting BGA devices, CSP devices, MPM devices, IPM devices, IGBT devices, or semiconductor chips. Verfahren zur Oberflächenmontage nach Anspruch 1, wobei der Reflow-Lötvorgang zum Verlöten des Bauelements (4) zur Oberflächenmontage mit der Leiterplatte (1) bei einer Temperatur in einem Bereich von 240 bis 300°C über eine Zeitdauer in einem Bereich von 1–10 min durchgeführt wird.A surface mount method according to claim 1, wherein said reflow soldering operation is for soldering said device ( 4 ) for surface mounting with the printed circuit board ( 1 ) at a temperature in a range of 240 to 300 ° C over a period of time in a range of 1-10 minutes.
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