DE102011122672B4 - Verfahren zur Oberflächenmontage und gedruckte Leiterplatte - Google Patents

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Kazuki HANADA
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Abstract

Verfahren zur Oberflächenmontage mit den Schritten:Aufbringen einer aktiven Harzzusammensetzung (3) mit einem Epoxidharz in einer Menge von 100 Gewichtsteilen, mit einer blockierten Karbonsäureverbindung in einer Menge von 1 bis 50 Gewichtsteilen und mit einem Härter, der bei 150°C oder mehr eine Aushärtereaktion einleiten kann, in einer Menge von 1 bis 30 Gewichtsteilen auf wenigstens einen Teil der Oberfläche eines gedruckten Leiterplattensubstrats (1);Anordnen eines Bauteils (4) zur Oberflächenmontage auf dem gedruckten Leiterplattensubstrat;Ausführen eines Reflow-Lötens;Ausführen einer Vakuumbehandlung und/oder eines Aufheizens für 0,1 bis 60 Minuten auf eine Temperatur von 60 bis 150°C, die unter der Temperatur liegt, bei der die Aushärtereaktion in der aufgebrachten aktiven Harzzusammensetzung beginnt; undthermisches Aushärten der aufgebrachten Harzzusammensetzung, so dass die ausgehärtete aufgebrachte Harzzusammensetzung keine Blasen oder Lücken aufweist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenmontage unter Verwendung einer aktiven Harzzusammensetzung, die für die Flip-Chip-Montage geeignet ist, und eine mit dem Verfahren zur Oberflächenmontage hergestellte gedruckte Leiterplatte.
  • Stand der Technik
  • Herkömmlich werden oberflächenmontierte Elemente wie BGA-Bauteile mittels eines Prozesses auf der Oberfläche eines gedruckten Leiterplattensubstrats angebracht, der das Aufbringen eines Flussmittels auf die Oberfläche; das Anordnen der BGA-Bauteile auf dem gedruckten Leiterplattensubstrat; das Reflow-Löten; das Abwaschen des Flussmittels; das Auffüllen des Raumes zwischen dem gedruckten Leiterplattensubstrat und den BGA-Bauteilen mit einem Füllharz und das Aushärten des Füllharzes umfasst. Wie in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift JP 2004-152936 A (Patentanspruch 2) beschrieben, enthält das verwendete Flussmittel als Aktivierungsmittel eine Verbindung mit einer Karbonsäuregruppe (z.B. Kolophonium).
  • Zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit enthalten BGA-Bauteile eine Anzahl von darauf montierten Chips. Die Abmessungen der BGA-Bauteile wurden daher über die Jahre immer größer.
  • Bei großen BGA-Elementen wird das Abwaschen des Flussmittels durch das Vorhandensein der BGA-Bauteile behindert, so dass nicht entferntes Flussmittel (das heißt ein Flussmittel-Rückstand) übrigbleiben kann. Das im Flussmittel-Rückstand enthaltene Aktivierungsmittel verursacht im nachfolgenden Schritt, das heißt bei dem thermischen Aushärten des Füllharzes, eine problematische Korrosionsreaktion.
  • Wie in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift ( JP 2002-237676 A beschrieben, gibt es ein Flussmittel, das nicht mehr entfernt werden muss, da es ein nicht so korrosives Aktivierungsmittel mit einer geringen Aktivität enthält, so dass kein Waschschritt mehr erforderlich ist. Bei der Verwendung eines solchen nicht mehr abzuwaschenden Flussmittels erzeugt jedoch das Flussmittel beim thermischen Aushärten des Füllharzes Zersetzungsgase, die zu dem Problem einer Zerstörung der BGA-Bauteile führen.
  • Mit der Zunahme der Größe der BGA-Bauteile behindern die Verbindungsabschnitte zwischen den BGA-Bauteilen das Ausfüllen des Raumes mit dem Füllharz. Besonders wenn die Oberfläche eines gedruckten Leiterplattensubstrats Vertiefungen und Vorsprünge aufweist (Schaltkreise, Lötmittel, Photolacke usw.), können die Vertiefungen nicht immer vollständig mit dem Füllharz gefüllt werden, mit der Folge von Lücken und nicht gefüllten Abschnitten. Im Ergebnis leiden darunter die Qualität und die Zuverlässigkeit des Produkts. Wenn die Lücken und dergleichen nicht vor dem nachfolgenden Schritt des thermischen Aushärtens des Füllharzes festgestellt werden, kann das Produkt nicht mehr repariert werden und muss weggeworfen werden. Die Produktausbeute nimmt da-durch ab.
  • Aktive Harzzusammensetzungen mit einer nichtblockierten Karbonsäureverbindung sind in DE 10 2010 046 930 B4 , DE 10 2009 031 494 A1 , DE 10 2006 037 273 A1 , DE 602 22 340 T2 und US 5 620 831 A beschrieben. Eine aktive Harzzusammensetzung mit einem Epoxidharz, einer blockierten Karbonsäureverbindung und einem Härter ist in US 2003/0219619 A1 offenbart.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Oberflächenmontage unter Verwendung einer aktiven Harzzusammensetzung mit den im folgenden genannten Vorteilen.
    1. 1) Bei dem Verfahren zur Oberflächenmontage kann der Schritt des Abwaschens des Flussmittels weggelassen werden, mit der Folge von verringerten Produktionskosten und einer erhöhten Produktivität.
    2. 2) Die ausgehärteten Produkte mit dem aufgebrachten Harz, dem Füllharz usw. weisen keine Defekte wie Blasen und Lücken auf, mit der Folge einer erhöhten Zuverlässigkeit der Bauelemente.
    3. 3) Eine hohe thermische Stabilität des ausgehärteten Produkts mit dem aufgebrachten Harz verhindert eine Korrosionsreaktion bei hohen Temperaturen und die Erzeugung von schädlichem Zersetzungsgas.
  • Insbesondere wird erfindungsgemäß
    • 4) das Auffüllen der dafür vorgesehenen Räume mit Füllharz erleichtert. Im Ergebnis ist, auch wenn große BGA-Bauteile montiert werden, der ausgehärtete Abschnitt des Füllharzes frei von Blasen und Lücken, und es gibt keine Abschnitte, die nicht mit Harz gefüllt sind, wodurch eine zuverlässige Verbindung (Haftung) erhalten wird und die Zuverlässigkeit der Bauelemente hoch ist.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst auch
    • 5) eine aktive Harzzusammensetzung mit einer hohen Haltbarkeit.
  • Um diese Ziele zu erreichen, haben die Erfinder intensive Untersuchungen durchgeführt.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst in einer ersten und einer zweiten Form jeweils die in den Patentansprüchen 1 und 2 definierten Verfahren zur Oberflächenmontage. Weitere vorteilhaft Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschreiben.
  • Bei der ersten und der zweiten Form der Erfindung kann die aktive Harzzusammensetzung auf wenigstens einen Teil einer metallischen Oberfläche des gedruckten Leiterplattensubstrats aufgebracht werden.
  • Bei der ersten und der zweiten Form der Erfindung kann vor dem Anordnen des Oberflächenmontage-Bauelements auf dem gedruckten Leiterplattensubstrat die aufgebrachte Harzzusammensetzung getrocknet werden und/oder ein Aufheizen auf eine Temperatur erfolgen, die gleich oder höher ist wie die Erweichungstemperatur der aufgebrachten Harzzusammensetzung und die unter der Temperatur liegt, bei der die Härtungsreaktion beginnt.
  • In einer dritten Form umfasst die vorliegende Erfindung eine gedruckte Leiterplatte, die mit einem der genannten Verfahren zur Oberflächenmontage hergestellt wird.
  • Durch die Verwendung der aktiven Harzzusammensetzung werden die folgenden Vorteile erhalten.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Oberflächenmontage unter Verwendung der aktiven Harzzusammensetzung mit den im folgenden genannten Vorteilen.
    1. 1) Bei dem Verfahren zur Oberflächenmontage kann der Schritt des Abwaschens des Flussmittels weggelassen werden, mit der Folge von verringerten Produktionskosten und einer erhöhten Produktivität.
    2. 2) Die ausgehärteten Produkte mit dem aufgebrachten Harz, dem Füllharz usw. weisen keine Defekte wie Blasen und Lücken auf, mit der Folge einer erhöhten Zuverlässigkeit der Bauelemente.
    3. 3) Eine hohe thermische Stabilität des ausgehärteten Produkts mit dem aufgebrachten Harz verhindert eine Korrosionsreaktion bei hohen Temperaturen und die Erzeugung von schädlichem Zersetzungsgas.
    4. 4) Das Auffüllen der dafür vorgesehenen Räume mit Füllharz wird erleichtert. Im Ergebnis ist, auch wenn große BGA-Bauteile montiert werden, der ausgehärtete Abschnitt des Füllharzes frei von Blasen und Lücken, und es gibt keine Abschnitte, die nicht mit Harz gefüllt sind, wodurch eine zuverlässige Verbindung (Haftung) erhalten wird und die Zuverlässigkeit der Bauelemente hoch ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der aktiven Harzzusammensetzung ergibt sich
    5. 5) eine aktive Harzzusammensetzung mit einer hohen Haltbarkeit.
  • Figurenliste
  • Verschiedene andere Ziele, Merkmale und viele der Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen hervor. Es zeigen:
    • 1 Querschnitte bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montageverfahrens;
    • 2 Querschnitte bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montageverfahrens;
    • 3A eine Aufsicht auf ein gedrucktes Leiterplattensubstrat bei den Beispielen 1 bis 5;
    • 3B einen Querschnitt durch das gedruckte Leiterplattensubstrat der 3A längs der Linie a-a';
    • 4 Querschnitte durch eine Ausführungsform des Montageverfahrens, das bei den Beispielen angewandt wird;
    • 5A eine Ansicht der Unterseite eines Halbleiterchips, der bei den Beispielen 1 bis 5 verwendet wird;
    • 5B einen Querschnitt durch den Halbleiterchip der 5A längs der Linie a-a';
    • 6A eine Aufsicht auf ein anderes gedrucktes Leiterplattensubstrat bei den Beispielen 1 bis 5;
    • 6B einen Querschnitt durch das gedruckte Leiterplattensubstrat der 6A längs der Linie a-a';
    • 7A eine Ansicht der Unterseite eines BGA-Bauteils, das bei den Beispielen 1 bis 5 verwendet wird; und
    • 7B einen Querschnitt durch das BGA-Bauteil der 7A längs der Linie a-a'.
  • GENAUE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die besten Formen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
  • Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Oberflächenmontage verwendete aktive Harzzusammensetzung enthält ein Epoxidharz, das auch als Matrixharz dient. Das Epoxidharz reagiert während der Aushärtungsreaktion mit dem im folgenden genannten Aktivierungsmittel, wodurch das Aktivierungsmittel deaktiviert wird. Durch das Epoxidharz weist die ausgehärtete aktive Harzzusammensetzung eine sehr hohe thermische Stabilität auf, wodurch eine Korrosion und das Erzeugen von Zersetzungsgas beim Aufheizen (z.B. beim thermischen Aushärten des Füllharzes) vermieden werden.
  • Beispiele für das Epoxidharz sind Epoxidharze, die bei Raumtemperatur fest sind. Das Epoxidharz weist vorzugsweise eine Erweichungstemperatur von zum Beispiel 70 bis 150°C und besser noch von 80 bis 100°C auf. Spezielle Beispiele für das feste Epoxidharz sind ein Cresol-Novolak-Epoxidharz, ein Epoxidharz vom Dicyclopentadienyl-Typ, ein Epoxidharz vom Biphenyl-Typ, ein festes Epoxidharz vom Bisphenol-A-Typ und ein festes alizyklisches Epoxidharz.
  • Alternativ ist das Epoxidharz ein Epoxidharz, das bei Raumtemperatur flüssig ist. Das flüssige Epoxidharz ist ein Epoxidharz, das bei Umgebungstemperatur flüssig oder halbflüssig ist, zum Beispiel ein Epoxidharz mit einem gewissen Fließvermögen bei Umgebungstemperatur. Ein solches flüssiges Epoxidharz weist (bei Raumtemperatur) vorzugsweise eine Viskosität von zum Beispiel 20.000 mPa·s oder weniger auf, besser noch eine Viskosität von 1.000 bis 10.000 mPa·s.
  • Spezielle Beispiele für das flüssige Epoxidharz umfassen flüssige Epoxidharze vom Bisphenol-A-Typ mit der folgenden Formel:
    Figure DE102011122672B4_0001
    (wobei n gleich 0 oder 1 ist und G für eine Glycidylgruppe steht). Diese Epoxidharze können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Spezielle Beispiele umfassen des weiteren flüssige Epoxidharze vom Bisphenol-F-Typ mit der folgenden Formel:
    Figure DE102011122672B4_0002
    (wobei n gleich 0 oder 1 ist und G für eine Glycidylgruppe steht). Diese Epoxidharze können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
  • Spezifische Beispiele für das flüssige Epoxidharz sind außerdem ein Epoxidharz vom Naphtalen-Typ, ein Epoxidharz vom Diphenyl-Thioether(sulfid)-Typ, ein Epoxidharz vom Trityl-Typ, ein alizyklisches Epoxidharz, ein von Alkohol abgeleitetes Epoxidharz, ein Epoxidharz vom Diallyl-Bis-A-Typ, ein Epoxidharz vom Methylresorcinol-Typ, ein Epoxidharz vom Bisphenol-AD-Typ und N,N,O-Tris(glycidyl)-p-Aminophenol. Diese Epoxidharze können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
  • Beispiele für das bevorzugte flüssige Epoxidharz sind außerdem ein Epoxidharz vom Bisphenol-A-Typ, ein Epoxidharz vom Bisphenol-F-Typ, N,N,O-Tris(glycidyl)-p-Aminophenol und ein Epoxidharz vom Bisphenol-AD-Typ. Diese Epoxidharze können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
  • Die aktive Harzzusammensetzung enthält eine blockierte Karbonsäureverbindung und/oder eine Karbonsäureverbindung. Die Karbonsäure dient als Aktivierungsmittel.
  • Die blockierte Karbonsäureverbindung wird mit einer Reaktion zwischen einer Karbonsäureverbindung und einem Blockiermittel synthetisiert. Wenn die blockierte Karbonsäureverbindung verwendet wird, können Nebenreaktionen bei niedrigen Temperaturen verhindert werden, wodurch die Haltbarkeit der aktiven Harzzusammensetzung zunimmt.
  • Die Karbonsäureverbindung, die als Ausgangsmaterial für die Synthese der blockierten Karbonsäureverbindung dient, kann eine einbasige Karbonsäureverbindung sein. Spezielle Beispiele für die Ausgangs-Karbonsäureverbindung sind aromatische einbasige Karbonsäuren (z.B. (Hydroxyl)Benzoesäure, Dihydroxylbenzoesäure, Phenylacetylsäure, Benzoesäure, Toluylsäure und Naphtoesäure); gesättigte einbasige Karbonsäuren (z.B. Acetylsäure, Propionsäure, Buttersäure, 2-Methylpropanonsäure (Isobutyrsäure), 2-Ethylhexanonsäure, Laurinsäure und Zyklohexankarbonsäure); ungesättigte einbasige Karbonsäuren (z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure und Ölsäure) und Abietinsäure.
  • Spezielle Beispiele für die Ausgangs-Karbonsäureverbindung sind außerdem Polykarbonsäureverbindungen. Noch speziellere Beispiele sind aliphatische polyvalente Karbonsäuren (z.B. Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Decamethylendikarbonsäure, Butantetrakarbonsäure und 1,2,3,4-Butantetrakarbonsäure); aromatische polyvalente Karbonsäuren (z.B. Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Trimellitinsäure, Pyromellitinsäure, Naphthalendikarbonsäure und Benzolkarbonsäure (insbesondere mit 3 oder 4 Carboxylgruppen)); alizyklische polyvalente Karbonsäuren (z.B. Tetrahydrokarbonsäure, Hexahydrokarbonsäure, Tetrahydrophthalsäure und Hexahydrophthalsäure); ungesättigte aliphatische polyvalente Karbonsäuren (z.B. Maleinsäure, Fumarsäure und Itakonsäure); polyvalente Karbonsäuren, die durch eine Halbveresterung von Polyol mit zwei oder mehr (vorzugsweise 2 bis 50) Hydroxylgruppen und einem Säure-Anhydrid hergestellt werden; polyvalente Karbonsäuren, die durch eine Additionsreaktion eines Polyisocyanats mit zwei oder mehr (vorzugsweise 2 bis 50) Isocyanatgruppen und einer Hydroxykarbonsäure oder Aminosäure hergestellt werden; polyvalente Karbonsäuren, die durch eine Homo- oder Copolymerisation von einer oder mehreren ungesättigten Karbonsäure(n) hergestellt werden; polyvalente Karbonsäuren vom Polyestertyp, die durch eine Reaktion von Polyol mit polyvalenten Karbonsäuren hergestellt werden; und Karbonsäurepolymere (z.B. ein Styrol-Maleinsäure-Copolymer oder ein AcrylsäureCopolymer).
  • Das Blockiermittel, das als das andere Ausgangsmaterial für die Synthese der blockierten Karbonsäureverbindung dient, ist vorzugsweise eine Verbindung, deren carboxylblockierende (schützende) Gruppe bei der Temperatur beseitigt wird, bei der die Aushärtereaktion der aktiven Harzzusammensetzung beginnt. Spezielle Beispiele für das Blockiermittel sind Verbindungen, die in ihren Molekülen einen Vinyletheranteil enthalten, etwa aliphatische Vinylether (z.B. Methylvinylether, Ethylvinylether, Isopropylvinylether, n-Propylvinylether, Isobutylvinylether, n-Butylvinylether, Cyclohexylvinylether, Propylvinylether, Butylvinylether, 2-Ethylcyclohexylvinylether, t-Butylvinylether und 2-Ethylhexylvinylether); zyklische Vinylether (z.B. 2,3-Dihydrofuran, 2,3-Dihydro-2H-Pyran, 3,4-Dihydro-2H-Pyran, 3,4-Dihydro-2-Methoxy-2H-Pyran, 3,4-Dihydro-4,4-Dimethyl-2H-Pyran-2-Eins, 3,4-Dihydro-2-Ethoxy-2H-Pyran, Natrium-3,4-Dihydro-2H-Pyran-2-Carboxylat und 3,4-Dihydrofuran); aliphatische Vinylether-Thioether-Verbindungen (z.B. Dihydrofuran); zyklische Vinyletherverbindungen (z.B. Dihydro-2H-Pyran); und zyklische Vinyl-Thioether-Verbindungen.
  • Spezielle Beispiele für das Blockiermittel sind außerdem Verbindungen, die in ihren Molekülen zwei oder mehr Vinyletheranteile enthalten, etwa Divinyletherverbindungen (z.B. Ethylenglykoldivinylether, 1,2-Propylenglykoldivinylether, 1,3-Propylenglykoldivinylether, 1,3-Butandioldivinylether, 1,4-Butandioldivinylether, 2,3-Butandioldivinylether, 1,6-Hexandioldivinylether, Diethylenglykoldivinylether, Triethylenglykoldivinylether, Pentandioldivinylether, Dimethylbutandioldivinylether, 3-Methyl-1,5-Pentandioldivinylether, hydrierter Bisphenol-A-Dinvinylether, Neopentylglykoldivinylether, 1,8-Oktandioldivinylether, 1,4-Cyclohexandimethanoldivinylether, 2-Methyl-1,3-Propandioldivinylether, 1,4-Cyclohexandioldivinylether, 1,9-Nonandioldivinylether, Triethylenglykoldivinylether, Tetraethylenglykoldivinylether, Bisphenol-A-Divinylether und hydrierter Bisphenol-A-Divinylether) und Divinylthioetherverbindungen.
  • Spezielle Beispiele für die blockierte Karbonsäureverbindung sind Bisalkylester der Cyclohexandikarbonsäure, 1-Isopropoxyethyl(meth)acrylat, 1-Ethoxyethyl(meth)acrylat, 1-t-Butoxyethyl(meth)acrylat, 1-(1-Methylhexyloxy)ethyl(meth)-acrylat, 1-(1,1-Dimethylpropoxy)ethyl(meth)acrylat, 1-Isopropoxyethyl(meth)acrylamid, 1-Ethoxyethyl(meth)acrylamid, 1-t-Butoxyethyl(meth)acrylamid, 1-(1-Methylhexyloxy)ethyl(meth)-acrylamid, 1-(1,1-Dimethylpropoxy)ethyl(meth)acrylamid, 1,2,4-Benzoltrikarbonsäure-2,4-Bis(propoxyethyl)-1-((meth)-acryloxyethyl)ester und (Co)Polymere davon. Diese Verbindungen können jeweils einzeln oder in Kombination Verwendung finden.
  • Spezielle Beispiele für kommerzielle Produkte für die blockierte Karbonsäureverbindung sind Santacid G, Santacid FK-03, Santacid FK-05, Santacid FK-16 und Santacid KM-01, die jeweils modifizierte Produkte einer mittels Ethylvinylether blockierten Glutarsäure sind, sowie Nofcure TN-2, Nofcure-OP und Nofcure TY 501 (Produkte der NOF-Corporation), die jeweils modifizierte Produkte einer mittels Ethylvinylether blockierten Cyclohexandikarbonsäure sind. Diese Verbindungen können jeweils einzeln oder in Kombination Verwendung finden. Anstelle oder zusätzlich zu der blockierten Karbonsäureverbindung kann die Karbonsäureverbindung selbst verwendet werden. Die Karbonsäureverbindung kann eine der Karbonsäureverbindungen sein, die als Ausgangsmaterial für die Synthese der blockierten Karbonsäureverbindung angegeben wurden. Diese Verbindungen können jeweils einzeln oder in Kombination Verwendung finden.
  • Die aktive Harzzusammensetzung enthält einen Härter. Der Härter löst bei 150°C oder mehr (vorzugsweise 160 bis 200°C) die Aushärtereaktion aus. Durch die Verwendung eines Härters, dessen Wirkung erst bei hohen Temperaturen einsetzt, tritt bei einem kurzzeitigen Aufheizen keine Aushärtereaktion auf. Damit wird das Aushärten der aktiven Harzzusammensetzung während des Reflow-Lötens verhindert. Ein spezielles Beispiel für den Härter ist Dicyandiamid.
  • Die aktive Harzzusammensetzung kann außerdem ein Lösungsmittel enthalten. Das Hinzufügen eines Lösungsmittels ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Zusammensetzung ein festes Material enthält (ein festes Epoxidharz und dergleichen). Vorzugsweise weist das Lösungsmittel einen Siedepunkt auf, der unter der Temperatur liegt, bei der die Aushärtereaktion beginnt und bei 150 bis 200°C liegt. Spezielle Beispiele für das Lösungsmittel sind Glykolether, Ethylenglykoletherester, Propylenglykoletherester und N-Methylpyrrolidon.
  • Die aktive Harzzusammensetzung kann weitere Zusätze wie ein Entschäumungsmittel (z.B. Polydimethylsiloxan), ein Silan-Verbindungsmittel und Aerosil enthalten.
  • Die aktive Harzzusammensetzung enthält das Epoxidharz in einer Menge von 100 Gewichtsteilen, die blockierte Karbonsäureverbindung in einer Menge von 1 bis 50 (vorzugsweise 10 bis 40) Gewichtsteilen und/oder eine Karbonsäureverbindung in einer Menge von 1 bis 10 (vorzugsweise 2 bis 5) Gewichtsteilen sowie den Härter in einer Menge von 1 bis 30 (vorzugsweise 2 bis 7) Gewichtsteilen. Die Menge an Lösungsmittel beträgt vorzugsweise 10 bis 300 (vorzugsweise 30 bis 100) Gewichtsteile.
  • Die aktive Harzzusammensetzung kann ein Lösungsmittel enthalten oder nicht und eine feste oder flüssige Form haben. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat die aktive Harzzusammensetzung die Form eines Feststoffs mit einer Erweichungstemperatur von 50 bis 150 (insbesondere 80 bis 120) °C nach dem Entfernen des Lösungsmittels (oder Trocknen des Harzes). Wenn die Erweichungstemperatur zu niedrig liegt, weist die Zusammensetzung schon bei Raumtemperatur eine klebrige Konsistenz auf, was dazu führen kann, dass Staub daran haften bleibt (d.h. Fremdstoffe in das Bauteil gelangen). Ist die Erweichungstemperatur zu hoch, funktioniert möglicherweise das Entschäumen während der Vakuumbehandlung nach der Reflow-Montage nicht richtig. Außerdem wird die aktive Harzzusammensetzung vorzugsweise nach der Verfestigung durch Abkühlen durch Aufheizen wieder erweicht.
  • Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Oberflächenmontageverfahrens wird eine aktive Harzzusammensetzung 3 (1 Schritt B) auf wenigstens einen Teil der Oberfläche (oder die ganze Oberfläche) eines gedruckten Leiterplattensubstrats 1 (1 Schritt A) aufgetragen. Die so aufgebrachte aktive Harzzusammensetzung wird im folgenden als „aufgetragenes Harz“ bezeichnet. Die aktive Harzzusammensetzung kann auf wenigstens einen Teil der metallischen Oberfläche des gedruckten Leiterplattensubstrats aufgebracht werden. Die metallische Oberfläche kann zum Beispiel aus wenigstens einer Art der reinen Metalle (z.B. Kupfer) oder aus einer Legierung (z.B. ein Lötmittel) bestehen. Die Harzzusammensetzung kann somit auf wenigstens einen Teil einer Schaltung und/oder wenigstens einen Teil einer Anschlussfläche 2 ( 1 Schritt A) aufgetragen werden. Die Harzzusammensetzung kann auch auf wenigstens den Lötabschnitt eines Bauteils 4 für die Oberflächenmontage aufgetragen werden (1 Schritt C), das das mit der Leiterplatte zu verbindende Element darstellt. Die Harzzusammensetzung kann auch auf die ganze Unterseite des Bauteils für die Oberflächenmontage oder auf einen erhöhten Kontaktflecken 9 des Bauteils für die Oberflächenmontage aufgetragen werden (1 Schritt C). Das Harz wird im allgemeinen in einer Dicke von 10 bis 50 µm aufgetragen.
  • Falls erforderlich (zum Beispiel wenn ein festes Epoxidharz und ein Lösungsmittel verwendet werden) wird das aufgebrachte Harz zum Entfernen des Lösungsmittels getrocknet. Durch das Trocknen erhält das aufgebrachte Harz im wesentlichen die Form einer nicht klebrigen Beschichtung. Das Trocknen kann bei 80 bis 120°C für 10 bis 30 Minuten erfolgen.
  • Falls erforderlich (zum Beispiel wenn das getrocknete aufgebrachte Harz fest ist) kann das aufgebrachte Harz auf eine Temperatur aufgeheizt werden, die gleich der Erweichungstemperatur für das aufgebrachte Harz ist oder höher liegt und die unter der Temperatur liegt, bei der die Aushärtereaktion beginnt (dieser Aufheizvorgang wird im folgenden als „Aufheizen A“ bezeichnet). Durch das Aufheizen A wird das aufgebrachte Harz klebrig, wodurch das Anbringen eines Bauteils für die Oberflächenmontage erleichtert wird. Die Aufheizbedingungen können 80 bis 180°C für 10 Sekunden bis 10 Minuten umfassen.
  • Das Trocknen und Aufheizen A des aufgebrachten Harzes können einzeln oder in Kombination erfolgen und aufeinanderfolgend in jeder beliebigen Reihenfolge oder gleichzeitig.
  • Daraufhin wird das Bauteil 4 für die Oberflächenmontage auf dem gedruckten Leiterplattensubstrat 1 angebracht (1 Schritt C). Bei der vorliegenden Erfindung können die Bauteile für die Oberflächenmontage große Bauteile sein, zum Beispiel solche mit einer Fläche von 50 mm x 50 mm und mehr. Insbesondere können die Bauteile für die Oberflächenmontage Gehäusebauteile oder Halbleiterchips sein. Beispiele für Gehäusebauteile sind BGA-Bauteile, CSP-Bauteile, MCM-Bauteile, IPM-Bauteile und IGBT-Bauteile.
  • Dann erfolgt das Reflow-Löten (1 Schritt D). Die Reflow-Bedingungen können 240 bis 300°C für 10 Sekunden bis 10 Minuten umfassen. Wenn die Reflow-Aufheizzeit sehr lang ist, kann das aufgebrachte Harz einer Aushärtereaktion unterliegen, was nicht erwünscht ist.
  • Anschließend erfolgt eine Vakuumbehandlung und/oder ein Aufheizen des aufgebrachten Harzes auf eine Temperatur, die unter der Temperatur liegt, bei der die Aushärtereaktion beginnt (im folgenden wird dieser Aufheizprozess als „Aufheizen B“ bezeichnet).
  • Die Vakuumbehandlung erfolgt aus folgendem Grund. Beim Reflow-Löten unterliegen Oxide und dergleichen, die sich auf der Oberfläche des geschmolzenen Lotes befinden, aufgrund des aufgebrachten Harzes (der aktiven Harzzusammensetzung) einer chemischen Reaktion (einschließlich einer Reduktion), bei der Wasser oder eine andere Substanz entstehen kann. Wenn das Wasser oder die andere Substanz in dem aufgebrachten Harz verbleibt, verdampft es/sie mit einer Volumenexpansion während des thermischen Aushärtens des Harzes, wodurch das ausgehärtete aufgebrachte Harz dann Blasen, Lücken usw. aufweisen kann. Durch die Vakuumbehandlung sollen das Wasser und dergleichen vorher entfernt werden. Bei der Vakuumbehandlung wird auch das Entschäumen des aufgebrachten Harzes und dergleichen abgeschlossen. Die bevorzugten Bedingungen für die Vakuumbehandlung sind ein Vakuumgrad von 10 bis 80.000 (insbesondere 100 bis 50.000) Pa für 1 bis 60 (insbesondere 5 bis 30) Minuten.
  • Das Aufheizen B erfolgt bei einer Temperatur, die unter der Temperatur liegt, bei der die Aushärtereaktion des aufgebrachten Harzes beginnt. Wenn das aufgebrachte Harz fest ist, erfolgt das Aufheizen B vorzugsweise auf eine Temperatur, die gleich der Erweichungstemperatur des aufgebrachten Harzes ist oder darüber liegt. Durch das Aufheizen B werden die Dehydrierung und das Entschäumen des Harzes und dergleichen abgeschlossen. Im obigen Fall wird das aufgebrachte Harz durch das Aufheizen B erweicht, und das aufgeweichte aufgebrachte Harz gleicht Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des gedruckten Leiterplattensubstrats aus (d.h. es erfolgt eine Planarisierung). Im Ergebnis wird beim Auffüllen des dafür vorgesehenen Raumes mit dem Füllharz das Auffüllen mit dem Harz erleichtert, wobei das ausgehärtete Füllharz keine Blasen, Lücken oder nicht mit Harz gefüllte Hohlräume aufweist. Die bevorzugten Bedingungen für das Aufheizen sind 60 bis 150 (insbesondere 80 bis 120)°C für 0,1 bis 60 (insbesondere 1 bis 10) Minuten.
  • Das Trocknen und Aufheizen B können einzeln oder in Kombination erfolgen und aufeinanderfolgend in jeder beliebigen Reihenfolge oder gleichzeitig. Vorzugsweise erfolgt wenigstens die Vakuumbehandlung.
  • Dann wird das aufgebrachte Harz 10 thermisch ausgehärtet (1 Schritt E). Die Temperatur für das thermische Aushärten ist gleich oder höher der durch den Härter bestimmten Temperatur, bei der die Aushärtereaktion beginnt. Spezielle Bedingungen für das thermische Aushärten sind 150 bis 200°C für 1 bis 4 Stunden. Im vorliegenden Fall reagiert/reagieren die blockierte Karbonsäureverbindung und/oder die Karbonsäureverbindung mit dem Epoxidharz und verliert dabei ihre Wirksamkeit als Aktivierungsmittel. Dadurch wird eine Abnahme der Zuverlässigkeit verhindert, die sonst durch Korrosion und dergleichen verursacht werden kann.
  • Auf diese Weise wird die erfindungsgemäße gedruckte Leiterplatte hergestellt.
  • Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Oberflächenmontage werden die beschriebenen Schritte vom Aufbringen des aktiven Harzes bis zum Reflow-Löten wie bei der ersten Ausführungsform ausgeführt. Das heißt, dass die genannte aktive Harzzusammensetzung 3 auf wenigstens einen Teil der Oberfläche eines gedruckten Leiterplattensubstrats 1 (2 Schritt A) aufgebracht wird ( 2 Schritt B). Dann wird ein Bauteil 4 zur Oberflächenmontage auf dem gedruckten Leiterplattensubstrat 1 angeordnet (2 Schritt C) und ein Reflow-Löten durchgeführt (2 Schritt D) .
  • Zum Verkapseln und aus anderen Gründen wird der dafür vorgesehene Raum mit einem Füllharz 11 aufgefüllt (2 Schritt E). Das heißt, dass der Raum zwischen dem gedruckten Leiterplattensubstrat und dem Bauteil zur Oberflächenmontage mit dem Füllharz ausgefüllt wird. Die Temperatur, bei der die Aushärtereaktion des Füllharzes beginnt, beträgt vorzugsweise 100 bis 250 (insbesondere 150 bis 200)°C. Spezielle Beispiele für das Füllharz sind Epoxidharz, Silikonharz, Polyimidharz, Polyolefinharz, Cyanatesterharz, Phenolharz und Naphtalenharz. Von diesen Harzen kann wenigstens eines verwendet werden.
  • Vor und/oder nach dem Einbringen des Füllharzes erfolgt die Vakuumbehandlung und/oder das Aufheizen auf eine Temperatur, die unter der Temperatur liegt, bei der die Aushärtereaktion des aufgebrachten Harzes oder des Füllharzes beginnt (im folgenden wird dieser Aufheizprozess als „Aufheizen C“ bezeichnet). Bei der Ausführungsform werden das Reflow-Löten und danach eine der folgenden Maßnahmen i) bis iii) ausgeführt, woraufhin dann die Harze (das aufgebrachte Harz und das Füllharz) thermisch ausgehärtet werden:
    1. i) Vakuumbehandlung und/oder Aufheizen C und Einbringen des Füllharzes,
    2. ii) Vakuumbehandlung und/oder Aufheizen C und Einbringen des Füllharzes und Vakuumbehandlung und/oder Aufheizen C,
    3. iii) Einbringen des Füllharzes und Vakuumbehandlung und/oder Aufheizen C.
  • Die Vakuumbehandlung und das Aufheizen C können einzeln oder in Kombination erfolgen und aufeinanderfolgend in jeder beliebigen Reihenfolge oder gleichzeitig. Vorzugsweise wird mindestens die Vakuumbehandlung durchgeführt und das Aufheizen C vor dem Einbringen des Füllharzes ausgeführt.
  • Die Vakuumbehandlung kann auf die gleiche Weise wie oben erfolgen. Durch die Vakuumbehandlung werden die Dehydrierung und das Entschäumen der Harze (des aufgebrachten Harzes und des Füllharzes) abgeschlossen.
  • Das Aufheizen C kann auf die gleiche Weise erfolgen wie das Aufheizen B. Durch das Aufheizen C werden die Dehydrierung/Entschäumung und das Einbringen des Füllharzes erleichtert. Wenn das Aufheizen C nach dem Einbringen des Füllharzes erfolgt, liegt die Aufheiztemperatur unter der Temperatur, bei der beim aufgebrachten Harz oder beim Füllharz die Aushärtereaktion beginnt, so dass beim Aufheizen C keine Aushärtung des aufgebrachten Harzes oder des Füllharzes erfolgt.
  • Anschließend werden das aufgebrachte Harz 10 und das Füllharz 6 thermisch ausgehärtet (2 Schritt F). Die Temperatur ist beim thermischen Aushärten gleich oder höher als die vom Härter bestimmte Temperatur, bei der die Aushärtereaktion beginnt, und gleich oder höher als die Aushärtetemperatur des Füllharzes. Spezielle Bedingungen für das thermische Aushärten sind 150 bis 200°C für 1 bis 12 Stunden.
  • Auf diese Weise wird die erfindungsgemäße gedruckte Leiterplatte mit Füllharz hergestellt.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen näher erläutert.
  • <Vorbereitung der aktiven Harzzusammensetzung>
  • Herstellungsbeispiele 1 bis 5
  • Die Bestandteile (die Zusammensetzungen sind in der Tabelle 1 angegeben) werden gleichmäßig miteinander vermischt, um die aktiven Harzzusammensetzungen der Herstellungsbeispiele 1 bis 5 vorzubereiten.
  • <Herstellung der gedruckten Leiterplatten>
  • Beispiele 1 bis 5
  • Jede der vorbereiteten aktiven Harzzusammensetzungen (Herstellungsbeispiele 1 bis 5) wurde mittels Siebdruck auf die ganze Oberfläche eines gedruckten Leiterplattensubstrats 1 (3A, 3B, 4 Schritt A) (10 mm x 10 mm) mit Anschlussflächen 2 (4 Schritt A) (Abstand: 0,6 mm, Durchmesser: 0,3 mm, Anzahl der Anschlussflächen: 25) aufgebracht (4 Schritt B).
  • Danach wurde das gedruckte Leiterplattensubstrat für 20 Minuten auf 100°C aufgeheizt, um das aufgebrachte Harz zu trocknen. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur hatte das aufgebrachte Harz auf dem gedruckten Leiterplattensubstrat die Form eines nicht klebrigen Feststoffs mit der Bleistifthärte HB.
  • Beim Aufheizen des gedruckten Leiterplattensubstrats auf 120°C wurde das aufgebrachte Harz weich und nahm eine klebrige Konsistenz an.
  • Während das aufgebrachte Harz weich war, wurde ein Halbleiterchip 4 (4 mm x 4 mm)(5A, 5B, 4 Schritt C) mit erhöhten Kontaktflecken 9 (4 Schritt C) (Abstand: 0,6 mm, Durchmesser: 0,3 mm, Anzahl der Kontaktflecken: 25) mit einer Bestückungsmaschine auf dem gedruckten Leiterplattensubstrat angeordnet (4 Schritt C).
  • Das gedruckte Leiterplattensubstrat 1 (4 Schritt C) mit dem Halbleiterchip 4 (4 Schritt C) darauf wurde in einer Reflow-Vorrichtung einem Reflow-Löten unterzogen (Vorheizen: 150 bis 180°C für 60 Sekunden, Aufheizen für das Reflow-Löten: 220 bis 260°C für 30 Sekunden) (4 Schritt D).
  • Nach dem Abkühlen des gedruckten Leiterplattensubstrats mit dem durch Löten darauf angebrachten Halbleiterchip hatte die Oberfläche des aufgebrachten Harzes die Form eines Feststoffes mit der Bleistifthärte HB.
  • Wenn das gedruckte Leiterplattensubstrat danach wieder auf 120°C aufgeheizt wurde, wurde das aufgebrachte Harz erneut weich und nahm eine klebrige Konsistenz an. Unter Aufrechterhaltung der Temperatur von 120°C wurde das gedruckte Leiterplattensubstrat einer Vakuumbehandlung unterzogen (Vakuumgrad: 100 Pa, 2 Minuten).
  • Das gedruckte Leiterplattensubstrat wurde dann aufgeheizt (190°C für 2 Stunden), um die aktive Harzzusammensetzung auszuhärten und die gedruckten Leiterplatten der Beispiele 1 bis 5 herzustellen. Nach dem Aushärten wies die Oberfläche des aufgebrachten Harzes eine Bleistifthärte von 8H auf, was anzeigt, dass das Harz vollständig ausgehärtet war (4 Schritt E).
  • Die Halbleiterchips wurden dann physikalisch von den gedruckten Leiterplatten der Beispiele 1 bis 5 abgezogen. Bei der Betrachtung der aktiven Harzzusammensetzung mit einem Vergrößerungsglas (x 20) wurden keine Verformungen oder Lücken festgestellt.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Die Prozedur von Beispiel 1 (Herstellung einer gedruckten Leiterplatte) wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass vor dem thermischen Aushärten der aktiven Harzzusammensetzung kein Aufheizen auf 120°C und keine Vakuumbehandlung erfolgte, und so die gedruckte Leiterplatte von Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
  • Der Halbleiterchip wurde dann physikalisch von der gedruckten Leiterplatte des Vergleichsbeispiels 1 abgezogen. Bei der Betrachtung der aktiven Harzzusammensetzung mit einem Vergrößerungsglas (× 20) wurden 17 Blasen und Lücken festgestellt. Die Größe der Blasen und Lücken betrug 0,5 bis 2 mm.
  • Beispiel 6
  • Zuerst wurde eine gleichmäßig pastenartige aktive Harzzusammensetzung mit den folgenden Zusammensetzungsanteilen hergestellt (Herstellungsbeispiel 6).
  • Zusammensetzung: Epoxidharz vom Cresol-Novolak-Typ (Erweichungstemperatur: 94°C) (100 Gewichtsteile), p-Hydroxybenzoesäure (4 Gewichtsteile), Dicyandiamid (5 Gewichtsteile) und Propylenglykolmethyletheracetat (50 Gewichtsteile).
  • Diese pastenartige aktive Harzzusammensetzung vom Herstellungsbeispiel 6 wurde mittels Siebdruck auf die ganze Oberfläche eines gedruckten Leiterplattensubstrats 1 (6) (100 mm x 100 mm) mit Anschlussflächen (Abstand: 0,6 mm, Durchmesser: 0,3 mm, Anzahl der Anschlussflächen: 1010) aufgebracht.
  • Danach wurde das gedruckte Leiterplattensubstrat für 20 Minuten auf 100°C aufgeheizt, um das aufgebrachte Harz zu trocknen. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur hatte das auf das gedruckte Leiterplattensubstrat aufgebrachte Harz die Form eines nicht klebrigen Feststoffs mit der Bleistifthärte HB.
  • Beim Aufheizen des gedruckten Leiterplattensubstrats auf 120°C wurde das aufgebrachte Harz weich und nahm eine klebrige Konsistenz an.
  • Während das aufgebrachte Harz weich war, wurde ein BGA-Bauteil 4 (70 mm x 70 mm) (7) (Abstand der erhöhten Kontaktflecken: 0,6 mm, Durchmesser der Kontaktflecken: 0,3 mm, Anzahl der Kontaktflecken: 1010) mit einer Bestückungsmaschine auf dem gedruckten Leiterplattensubstrat angeordnet.
  • Das gedruckte Leiterplattensubstrat 1 mit dem BGA-Bauteil darauf wurde in einer Reflow-Vorrichtung einem Reflow-Löten unterzogen (Spitzentemperatur: 260°C).
  • Nach dem Abkühlen des gedruckten Leiterplattensubstrats mit dem durch Löten darauf angebrachten BGA-Bauteil hatte die Oberfläche des aufgebrachten Harzes die Form eines Feststoffes mit der Bleistifthärte HB.
  • Wenn das gedruckte Leiterplattensubstrat danach wieder auf 120°C aufgeheizt wurde, wurde das aufgebrachte Harz erneut weich und nahm eine klebrige Konsistenz an. Unter Aufrechterhaltung der Temperatur von 120°C wurde das gedruckte Leiterplattensubstrat einer Vakuumbehandlung unterzogen (Vakuumgrad: 150 Pa, 60 Minuten).
  • Das gedruckte Leiterplattensubstrat wurde dann aufgeheizt (190°C für 2 Stunden), um die aktive Harzzusammensetzung auszuhärten und die gedruckte Leiterplatte des Beispiels 6 herzustellen. Nach dem Aushärten wies die Oberfläche des aufgebrachten Harzes eine Bleistifthärte von 8H auf, was anzeigt, dass das Harz vollständig ausgehärtet war.
  • Das BGA-Bauteil wurde dann physikalisch von der gedruckten Leiterplatte des Beispiels 6 abgezogen. Bei der Betrachtung der aktiven Harzzusammensetzung mit einem Vergrößerungsglas (x 20) wurden keine Blasen oder Lücken festgestellt.
  • Beispiel 7
  • Zuerst wurden die Schritte bis zum Reflow-Löten wie bei dem Verfahren zum Herstellen der gedruckten Leiterplatte des Beispiels 6 ausgeführt.
  • Nach dem Abkühlen des gedruckten Leiterplattensubstrats mit dem durch Löten darauf angebrachten BGA-Bauteil hatte die Oberfläche des aufgebrachten Harzes die Form eines Feststoffes mit der Bleistifthärte HB.
  • Wenn das gedruckte Leiterplattensubstrat danach wieder auf 120°C aufgeheizt wurde, wurde das aufgebrachte Harz wieder weich und nahm eine klebrige Konsistenz an.
  • Unter Aufrechterhaltung der Temperatur wurde ein Füllharz (CEL-C-3720, ein Produkt der Hitachi Chemical Co., Ltd.) eingebracht.
  • Das gedruckte Leiterplattensubstrat wurde dann einer Vakuumbehandlung unterzogen (Vakuumgrad: 150 Pa, 30 Minuten).
  • Das gedruckte Leiterplattensubstrat wurde aufgeheizt (190°C für 2 Stunden), um die aktive Harzzusammensetzung und das Füllharz auszuhärten und die gedruckte Leiterplatte des Beispiels 7 herzustellen.
  • Die so hergestellte gedruckte Leiterplatte des Beispiels 7 wurde mit Röntgenstrahlen untersucht. Weder die ausgehärtete aktive Harzzusammensetzung noch das ausgehärtete Füllharz enthielten Blasen oder Lücken. Es wurden auch keine Hohlräume festgestellt, die nicht mit dem ausgehärteten Füllharz gefüllt waren.
  • Beispiele 8 bis 12
  • Die Prozedur von Beispiel 7 (Herstellung einer gedruckten Leiterplatte) wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass anstelle der aktiven Harzzusammensetzung des Herstellungsbeispiels 6 die aktiven Harzzusammensetzungen der Herstellungsbeispiele 1 bis 5 verwendet wurden und so die gedruckten Leiterplatten der Beispiele 8 bis 12 hergestellt wurden.
  • Die so hergestellten gedruckten Leiterplatten der Beispiele 8 bis 12 wurden mit Röntgenstrahlen untersucht. In keinem Fall enthielt die ausgehärtete aktive Harzzusammensetzung oder das ausgehärtete Füllharz Blasen oder Lücken. Es wurden auch keine Hohlräume festgestellt, die nicht mit dem ausgehärteten Füllharz gefüllt waren.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Die Prozedur von Beispiel 8 (Herstellung einer gedruckten Leiterplatte) wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass vor dem thermischen Aushärten der aktiven Harzzusammensetzung und des Füllharzes kein Aufheizen auf 120°C und keine Vakuumbehandlung erfolgte, und so die gedruckte Leiterplatte des Vergleichsbeispiels 2 hergestellt.
  • Die auf diese Weise hergestellte gedruckte Leiterplatte des Vergleichsbeispiels 2 wurde mit Röntgenstrahlen untersucht. In der ausgehärteten aktive Harzzusammensetzung und dem Füllharz wurden 22 Blasen und Lücken festgestellt. Die Größe der Blasen und Lücken betrug 0,5 bis 2 mm. Es wurden auch zwei nicht mit dem Füllharz gefüllte Hohlräume festgestellt, deren Größe 4 mm bzw. 7 mm betrug.
  • <Untersuchung der Eigenschaften der aktiven Harzzusammensetzung>
  • Lötverbindungstest
  • Unter Verwendung der aktiven Harzzusammensetzungen (Lagerdauer: 0 Tage) wurden die Schritte von der Aufbringung des aktiven Harzes bis zum Reflow-Löten auf eine Weise durchgeführt, die der bei dem Verfahren zum Herstellen der gedruckten Leiterplatte eines der Beispiele 1 bis 5 entsprach. Danach wurde das gedruckte Leiterplattensubstrat abgekühlt und ein BGA-Bauteil zwangsweise von der gedruckten Leiterplatte abgezogen Es wurde gezählt, wie viele von 25 erhöhten Löt-Kontaktflecken mit der Anschlussfläche auf dem gedruckten Leiterplattensubstrat verbunden waren. Die Tabelle 1 zeigt das Verhältnis der zurückgebliebenen erhöhten Löt-Kontaktflecken (prozentuale Lötverbindungsfestigkeit).
  • Haltbarkeit (25°C)
  • Der Lötverbindungstest wurde wiederholt, wobei anstelle der aktiven Harzzusammensetzung mit einer Lagerdauer von 0 Tagen aktive Harzzusammensetzungen mit verschiedenen Lagerdauern verwendet wurden. Es wurde dann die Zeitspanne ermittelt, wie lange die mit der Zusammensetzung mit einer Lagerdauer von 0 Tagen erhaltene prozentuale Lötverbindungsfestigkeit beibehalten werden konnte. Die Tabelle 1 zeigt die Daten (Haltbarkeitsgrenze). Tabelle 1
    Bestandteile (Gewichtsteile) Herstellungsbeispiele
    1 2 3 4 5
    Epoxidharz vom Cresol-Novolak-Typ1) 100 - 100 - 100
    Flüss. Epoxidharz vom Bisphenol-A-Typ2) - 100 - 100 -
    Santacid G 10 35 10 20 -
    Nofcure TN-2 10 - 5 - -
    Hydroxybenzoesäure - - - - 4
    Dicyandiamid 4 4 4 4 1
    Diethylenglykolmonoetheracetat 30 - 30 - 30
    Lötfestigkeit 100% 100% 100% 100% 80%
    Haltbarkeit (25°C) ≥ 60 Tage ≥ 60 Tage ≥ 60 Tage ≥ 60 Tage 2 Tage

    1) Nippon Kayaku Co., Ltd. „EOCN-103“
    2) Nippon Kayaku Co., Ltd. „RE-310S“

Claims (5)

  1. Verfahren zur Oberflächenmontage mit den Schritten: Aufbringen einer aktiven Harzzusammensetzung (3) mit einem Epoxidharz in einer Menge von 100 Gewichtsteilen, mit einer blockierten Karbonsäureverbindung in einer Menge von 1 bis 50 Gewichtsteilen und mit einem Härter, der bei 150°C oder mehr eine Aushärtereaktion einleiten kann, in einer Menge von 1 bis 30 Gewichtsteilen auf wenigstens einen Teil der Oberfläche eines gedruckten Leiterplattensubstrats (1); Anordnen eines Bauteils (4) zur Oberflächenmontage auf dem gedruckten Leiterplattensubstrat; Ausführen eines Reflow-Lötens; Ausführen einer Vakuumbehandlung und/oder eines Aufheizens für 0,1 bis 60 Minuten auf eine Temperatur von 60 bis 150°C, die unter der Temperatur liegt, bei der die Aushärtereaktion in der aufgebrachten aktiven Harzzusammensetzung beginnt; und thermisches Aushärten der aufgebrachten Harzzusammensetzung, so dass die ausgehärtete aufgebrachte Harzzusammensetzung keine Blasen oder Lücken aufweist.
  2. Verfahren zur Oberflächenmontage mit den Schritten: Aufbringen einer aktiven Harzzusammensetzung (3) mit einem Epoxidharz in einer Menge von 100 Gewichtsteilen, mit einer blockierten Karbonsäureverbindung in einer Menge von 1 bis 50 Gewichtsteilen und mit einem Härter, der bei 150°C oder mehr eine Aushärtereaktion einleiten kann, in einer Menge von 1 bis 30 Gewichtsteilen auf wenigstens einen Teil der Oberfläche eines gedruckten Leiterplattensubstrats (1); Anordnen eines Bauteils (4) zur Oberflächenmontage auf dem gedruckten Leiterplattensubstrat; Ausführen eines Reflow-Lötens; Einbringen eines Füllharzes (6) in einen dafür vorgesehenen Bereich; Ausführen einer Vakuumbehandlung und/oder eines Aufheizens für 0,1 bis 60 Minuten auf eine Temperatur von 60 bis 150°C, die unter der Temperatur liegt, bei der die Aushärtereaktion in der aufgebrachten aktiven Harzzusammensetzung oder im Füllharz beginnt, nach dem Reflow-Löten und vor dem Einbringen des Füllharzes und/oder nach dem Einbringen des Füllharzes; und thermisches Aushärten der aufgebrachten aktiven Harzzusammensetzung und des Füllharzes, so dass die ausgehärtete aufgebrachte Harzzusammensetzung keine Blasen oder Lücken und das Füllharz keine Blasen aufweisen.
  3. Verfahren zur Oberflächenmontage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die aktive Harzzusammensetzung (3) auf wenigstens einen Teil einer metallischen Oberfläche des gedruckten Leiterplattensubstrats (1) aufgebracht wird.
  4. Verfahren zur Oberflächenmontage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei vor dem Anordnen des Bauteils (4) zur Oberflächenmontage auf dem gedruckten Leiterplattensubstrat (1) ein Trocknen der aufgebrachten Harzzusammensetzung (3) und/oder ein Aufheizen auf Temperatur erfolgt, die gleich oder höher ist als die Erweichungstemperatur der aufgebrachten Harzzusammensetzung und die niedriger ist als die Temperatur, bei der die Aushärtereaktion beginnt.
  5. Gedruckte Leiterplatte, hergestellt durch ein Verfahren zur Oberflächenmontage nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
DE102011122672.2A 2011-01-04 2011-12-30 Verfahren zur Oberflächenmontage und gedruckte Leiterplatte Active DE102011122672B4 (de)

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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5234029B2 (ja) * 2009-08-05 2013-07-10 山栄化学株式会社 無洗浄活性樹脂組成物及び表面実装技術
JP5807221B2 (ja) * 2010-06-28 2015-11-10 アユミ工業株式会社 接合構造体製造方法および加熱溶融処理方法ならびにこれらのシステム
US8946072B2 (en) * 2012-02-02 2015-02-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. No-flow underfill for package with interposer frame
TWI548005B (zh) * 2014-01-24 2016-09-01 環旭電子股份有限公司 選擇性電子封裝模組的製造方法
WO2015168582A1 (en) * 2014-05-01 2015-11-05 Henkel IP & Holding GmbH Anaerobic curable compositions containing blocked carboxylic acid compounds
EP3137513B1 (de) 2014-05-01 2019-12-11 Henkel IP & Holding GmbH Anaerobe härtbare zusammensetzungen mit blockierten dicarboxylsäureverbindungen
JP6447557B2 (ja) * 2016-03-24 2019-01-09 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
JP6374434B2 (ja) * 2016-04-21 2018-08-15 山栄化学株式会社 熱硬化性樹脂組成物及び電子部品搭載基板
GB2577684A (en) 2018-10-01 2020-04-08 Harwin Plc Terminal and method for retaining a component to a surface, and manufacturing method and apparatus
CN117202525A (zh) * 2019-01-04 2023-12-08 捷普有限公司 用于在电路板上提供底部填充物的设备、系统和方法
KR102229860B1 (ko) * 2019-02-07 2021-03-19 (주)에이피텍 카트리지 일체형 디스펜싱 용액 경화 히터
KR20210097292A (ko) 2020-01-30 2021-08-09 엔트리움 주식회사 반도체 장치용 언더필 물질, 이를 이용하여 형성된 언더필 물질층, 및 상기 언더필 물질을 포함하는 반도체 장치
CN113798734B (zh) * 2021-10-15 2023-02-24 浙江亚通新材料股份有限公司 一种锡基焊膏用助焊剂、电子封装用激光软钎焊膏
EP4270504A1 (de) * 2022-04-26 2023-11-01 Terra Quantum AG Kontaktschicht für geschichtete materialien

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5620831A (en) 1994-04-05 1997-04-15 Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd. Cyanoguanidine derivatives, and thermosetting or photocurable, thermosetting resin composition using the same
JP2002237676A (ja) 2001-02-08 2002-08-23 Denso Corp 表面実装部品の組み付け方法
US20030219619A1 (en) 2002-05-20 2003-11-27 Nitto Denko Corporation Thermosetting resin composition and semiconductor device obtained with the same
JP2004152936A (ja) 2002-10-30 2004-05-27 Tamura Kaken Co Ltd 回路基板はんだ付用フラックス、ソルダーペースト及び回路基板
DE102006037273A1 (de) 2005-08-11 2007-03-29 San-Ei Kagaku Co. Ltd. Abgeflachte, mit Harz beschichtete gedruckte Leiterplatte
DE60222340T2 (de) 2001-07-19 2008-06-19 San-Ei Kagaku Co. Ltd. Thermohärtbare Harzzusammensetzung
DE102009031494A1 (de) 2008-07-10 2010-01-14 San-Ei Kagaku Co. Ltd. Härtbare Kunstharzzusammensetzung, halogenfreies Kunstharzsubstrat und halogenfreie zusammengesetzte gedruckte Leiterplatte
DE102010046930B4 (de) 2010-02-23 2014-07-17 San-Ei Kagaku Co. Ltd. Verfahren zur Oberflächenmontage

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3816714B2 (ja) * 2000-02-29 2006-08-30 Ｔｄｋ株式会社 熱硬化性フラックスおよびはんだ付け方法、ならびに電子部品搭載基板
JP3791403B2 (ja) * 2000-12-04 2006-06-28 富士電機ホールディングス株式会社 鉛フリーハンダ対応無洗浄用フラックスおよびこれを含有するハンダ組成物
US6458472B1 (en) * 2001-01-08 2002-10-01 Henkel Loctite Corporation Fluxing underfill compositions
TW574739B (en) * 2001-02-14 2004-02-01 Nitto Denko Corp Thermosetting resin composition and semiconductor device using the same
JP5280597B2 (ja) * 2001-03-30 2013-09-04 サンスター技研株式会社 一液加熱硬化型エポキシ樹脂組成物および半導体実装用アンダーフィル材
JP3606253B2 (ja) 2001-11-27 2005-01-05 松下電工株式会社 エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP4784238B2 (ja) * 2005-05-23 2011-10-05 日立化成工業株式会社 液状封止材の流動性評価方法及び液状封止材の選択方法
JP2008147601A (ja) 2006-12-13 2008-06-26 Yoshihiro Shimada フリップチップ接合方法及び半導体装置の製造方法
JP5387874B2 (ja) 2007-10-17 2014-01-15 日立化成株式会社 液状封止樹脂組成物を用いた半導体装置の製造方法
JP5234029B2 (ja) * 2009-08-05 2013-07-10 山栄化学株式会社 無洗浄活性樹脂組成物及び表面実装技術

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5620831A (en) 1994-04-05 1997-04-15 Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd. Cyanoguanidine derivatives, and thermosetting or photocurable, thermosetting resin composition using the same
JP2002237676A (ja) 2001-02-08 2002-08-23 Denso Corp 表面実装部品の組み付け方法
DE60222340T2 (de) 2001-07-19 2008-06-19 San-Ei Kagaku Co. Ltd. Thermohärtbare Harzzusammensetzung
US20030219619A1 (en) 2002-05-20 2003-11-27 Nitto Denko Corporation Thermosetting resin composition and semiconductor device obtained with the same
JP2004152936A (ja) 2002-10-30 2004-05-27 Tamura Kaken Co Ltd 回路基板はんだ付用フラックス、ソルダーペースト及び回路基板
DE102006037273A1 (de) 2005-08-11 2007-03-29 San-Ei Kagaku Co. Ltd. Abgeflachte, mit Harz beschichtete gedruckte Leiterplatte
DE102009031494A1 (de) 2008-07-10 2010-01-14 San-Ei Kagaku Co. Ltd. Härtbare Kunstharzzusammensetzung, halogenfreies Kunstharzsubstrat und halogenfreie zusammengesetzte gedruckte Leiterplatte
DE102010046930B4 (de) 2010-02-23 2014-07-17 San-Ei Kagaku Co. Ltd. Verfahren zur Oberflächenmontage

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