DE2904649C2 - Kleberzusammensetzung und Verfahren zur Befestigung elektronischer Bauteile auf Leiterplatten - Google Patents

Kleberzusammensetzung und Verfahren zur Befestigung elektronischer Bauteile auf Leiterplatten

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kleberzusammensetzung sowie ein Verfahren zur Befestigung von Bauteilen auf Schaltungs- oder Leiterplatten wie etwa Printplatten bzw. gedruckten Schaltungen, Hybrid-ICs u.dgl.
Bauteile wie etwa laminierte Chip-Kondensatoren, Iaminierte Chip-Widerstände u. dgL wurden zur Anbringung auf Leiterplatten wie etwa Printplatten, gedruckten Schaltungen, Hybrid-ICs u. dgL bisher zunächst mit wärmehärtbaren Klebern auf die Platten aufgeklebt und durch anschließendes Durchleiten durch einen Behälter mit geschmolzenem Lot verlötet. Als wärmehärtbare Kleber wurden Epoxyharze u. dgL herangezogen, wobei die zu befestigenden Bauteile durch Erhitzen, beispielsweise 20 min auf 1200C, verklebt wurden. Die Kleber wurden dabei üblicherweise auf diejenigen Teile oder Flächenbereiche der Leiterplatten, auf denen die Bauteile befestigt werden sollten, mit Bürsten u. dgl. aufgebracht. Diese Verfahrensweise ist jedoch mit zahlreichen Nachteilen behaftet, da die wärmehärtbaren Kleber beispielsweise eine lange Härtungszeit unter Erwärmen erfordern, die Verklebung nur schwierig kontinuierlich durchzuführen ist, die Eigenschaften der Bauteile durch das Erwärmen Veränderungen unterliegen, aufgrund der Variabilität der Härtungstemperaturen schlechte Härtungsergebnisse auftreten u.dgl. Hinzu kommt, daß der Auftrag von Klebern durch Bürsten den weiteren Nachteil mit sich bringt, daß es schwierig ist, die Kleber in einem gleichbleibenden Bild aufzubringen, was wiederum zu schlechten Lötergebnissen führt.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wurden UV-härtbare Harze und mit Elektronenstrahlen härtbare Harze untersucht Da insbesondere UV-härtbare Harze nicht nur zu einer rationelleren Produktion beitragen, sondern auch unter Verwendung billiger Produktionseinrichtungen hergestellt werden können, wurden in umfangreichem Maße Untersuchungen zum praktischen Einsatz derartiger Harze auf zahlreichen Gebieten durchgeführt (vgl. den National Technical Report vol.24,Nr. !,Februar 1978,S. 120-126).
Zum Auftrag von Klebern in einem gleichbleibenden Bild wird ferner in der Hauptsache das Siebdruckverfahren angewandt. Obgleich UV-härtbare Harze schnellhärtend sind, tritt hierbei der Nachteil auf, daß derartige Materialien in für UV-Licht undurchlässigen Bereichen nicht aushärten, so daß diese Kleber nur in sehr begrenztem Maße beispielsweise für Substrate aus Glas od. dgl. verwendbar sind.
Aus der DE-AS 21 19 436 ist ein Verfahren zum Hybridieren von Dünn- und Dickschichtschaltungen bekannt, bei dem eine Kleberschicht an den gewünschten Stellen der Trägerplatte aufgetragen wird, worauf die zu befestigenden Bauelemente auf die Kleberschicht aufgesetzt und durch Härtung der Kleberschicht befestigt werden; anschließend wird durch Verlöten kontaktiert. In dieser Druckschrift ist lediglich die allgemeine Verfahrensweise der Bauelementbefestigung durch Aufkleben angegeben, wobei die Kleberzusammensetzung nicht in irgendeiner Weise näher spezifiziert ist.
Die DE-AS 17 69 168 betrifft UV-härtbare Polyesterharzmassen auf der Basis ungesättigter Polyester, ungesättigter, polymerisierbarer Monomerer sowie spezieller Photoinitiatoren. Zur besseren Haftung auf den Unterlagen werden ferner zusätzlich Initiatoren der radikalischen bzw. thermischen Polymerisation zugegeben. Eine Anwendbarkeit dieser durch UV-Strahlung und thermisch härtbaren Polyestermassen als Kleber ist in dieser Druckschrift nicht angedeutet.
Aus der DE-OS 24 29 636 sind ferner UV-härtbare Harzmassen bekannt, die speziell für Druckplatten vor-
gesehen sind, jedoch auch als Kleber verwendet werden ί können. Diese Harzmassen enthalten ein UV-härtbares Harz, ein polymerisierbares, mindestens einfach unge- f sättigtes Monomer sowie einen Photosensibilisator. Die s Harzmassen, die auf der Basis von ungesätigten PoIyv estern aufgebaut sind, enthalten ein sehr spezielles Ver- U netzungsmittel auf der Basis eines Polyalkylenglycol-ΐ acrylats. Die Materialien werden lediglich durch UV-Bestrahlung gehärtet
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine UV- und wärmehArtbare Harzzusammensetzung sowie ein Verfahren zur Befestigung von Bauteilen wie etwa laminierten Chip-Kondensatoren und — Widerständen auf Schaltungs- oder Leiterplatten od. dgl. (im folgenden kurz als Leiterplatten bezeichnet) unter Verwendung dieser UV-härtbaren sowie wärmehärtbaren Harzzu-• sammensetzung anzugeben, mit denen die og. Nachteile des Stands der Technik vermieden werden, wobei die eingesetzte spezielle Harzzusammensetzung durch UV- und Wärmestrahlung in kurzer Zeit aushärtbar sein soll. Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.
Die Erfindung gibt eine Kleberzusammensetzung zur Befestigung von Bauteilen mit Anschlüssen auf Schaltungs- oder Leiterplatten auf der Basis von
(a) 100 Gew.-Teilen mindestens eines UV-härtbaren Harzes,
(b) 5 bis 70 Gew.-Teilen mindestens eines durch Additionspolymerisation polymerisierbaren Monomers mit mindestens einer äthyleiiisch ungesättigten Gruppe (CH2 = C<) und einem Siedepunkt
; > 1000C bei Atmosphärendruck,
j (c) 0,05 bis 5 Gew.-Teilen mindestens eines Photosensibilisators sowie gegebenenfalls
(d) einem oder mehreren Füllstoffen, thixotropierenden Mitteln, Haftungsvermittlern und/oder anderen üblichen Zusätzen und ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus den Komponenten (a) bis (d) und zusätzlich
(e) 0,05 bis 5 Gew.-Teilen eines Initiators der thermischen Polymerisation
besteht.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Befestigung elektronischer Bauteile mit Anschlüssen auf Schaltungsoder Leiterplatten durch
— Aufbringen einer Kleberschicht aus einer härtbaren Kieberzusammensetzung durch Siebdruck auf die Schaltungs- oder Leiterplatte mit Ausnahme der Leiterbahnen,
— Aufbringen der Bauteile auf die aufgedruckte Kleberschicht,
— Härtung der Kleberzusammensetzung und
— Kontaktierung der Anschlüsse der Bauteile mit den Leiterbahnen durch Verlöten
ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Kleberzusammensetzung verwendet wird, die aus
(a) 100 Gew.-Teilen mindestens eines UV-härtbaren Harzes,
(b) 5 bis 70 Gew.-Teilen mindestens eines polymerisierbaren Monomers mit mindestens einer äthylenisch ungesättigten Gruppe (CH2 = C<) und einem Siedepunkt > 100° C bei Atmosphärendruck,
(c) 0,05 bis 5 Gew.-Teilen mindestens einens Photosensibilisators, gegebenenfalls
(d) einem oder mehreren Füllstoffen, thixotropierenden Mitteln, Haftungsvermittlern und/oder anderen üblichen Zusätzen und
(e) 0,05 bis 5 Gew.-Teilen eines Initiators der thermischen Polymerisation
besteht, wobei die Härtung durch gleichzeitige UV- und Wärmebestrahlung vorgenommen wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Leiterplatte, auf der ein Chip-Bauteil nach dem erfindungsgemäßen Verfahren befestigt ist, und
Fig.2 eine Querschnittsansicht längs der Linie H-II von Fig. 1.
Erfindungsgemäß können opake Chip-Bauteile innerhalb von 30 s mit der Leiterplatte verbunden werden.
Die Erfindung bringt folgende Vorteile:
(1) Das Verfahren kann kontinuierlich durchgeführt werden;
(2) es treten keine Veränderungen der Eigenschaften von Bauelementen auf;
(3) es treten keine Klebefehler durch vorübergehende Abnahme der Viskosität des Klebers während der Härtung durch Erwärmen auf;
(4) Lötfehler, die durch Verunreinigung der zu verlötenden Bereiche aufgrund vorübergehender Abnahme der Viskosität des Klebers während der Härtung unter Erwärmen bedingt sind, treten nicht auf;
(5) die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung besitzt ein» lange Topfzeit und
(6) die Verklebungen können erheblich rationeller durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung kann erforderlichenfalls einen oder mehrere übliche Füllstoffe, thixotrope Mittel, Haftungsvermittler, Färbemittel, Antioxidantien, Mittel zur Beschleunigung der Oberflächenhärtung sowie andere übliche Additive enthalten.
Beispiele für das UV-härtbare Harz sind ungesättigte Polyester, ungesättigte Polyurethane, Epoxyacrylatharze, 1,2-Polybutadiene mit Acryloyl-, Acryloyloxy-, Methacryloyl- oder Methacryloyloxy-Endgruppen und einem Molekulargewicht von 500 bis 10 000 sowie Polyorganosiloxane mit Acryloyl-, Acryloyloxy-, Methacryloyl- oder Methacryloyloxy-Endgruppen und einem Molekulargewicht von 500 bis 10 000.
Das Molekulargewicht der 1,2-Polybutadiene mit Acryloyl-, Acryloyloxy-, Methacryloyl- oder Methacryloyloxy-Endgruppen oder der Polyorganosiloxanen mit Acryloyl-, Acryloyloxy-, Methacryloyl- oder Methacryloyloxy-Endgruppen sollte 500 bis 10 000 betragen.
Wenn ihr Molekulargewicht unter 500 liegt, sind die mechanischen Eigenschaften der gehärteten Harzzusammensetzung zur praktischen Verwendung zu schlecht; wenn das Molekulargewicht andererseits über 10 000 beträgt, wird die Viskosität der Harzzusammensetzung zu hoch, so daß die Druckeigenschaften der hochviskosen Harzzusammensetzung zur praktischen Verwendung zu sehr verschlechtert werden. Das durch Additionspolymerisation polymerisierbare Monomer mit mindestens einer äthylenisch ungesättigten Gruppe (CH2 = C<) soll einen Siedepunkt von >100°C bei Atmosphärendruck aufweisen. Wenn sein Siedepunkt unter 1000C liegt, nimmt der verdampfende Anteil bei der UV-Härtung zu, was aus Sicherheitsgründen nicht günstig ist. Beispiele für derartige durch Additionspolymen<:ation polymerisierbare Monomere sind Styrol sowie Styrolderivate wie Vinyltoluol u. dgl., Acrylsäure und Acrylate wie Butylacrylat, 2-Hydroxyäthylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, Laurylacrylat, Methacrylsäure und Methacrylate wie Äthylmethacrylat, Laurylmetha-
crylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 2-Hydroxyäthylmethacrylat, polyfunktionelle Acrylsäure- oder Methacrylsäureester mit zwei oder mehr ungesättigten Gruppen wie etwa 1,6-Hexandioldiacrylat, Äthylenglycoldimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, PoIyäthylenglycoldimethacrylat, 1,4-Butandioldimethacrylat, polyfunktionelle Vinylmonomere wie Diallylphthalat sowie etwa Divinylbenzol.
Diese Monomeren werden in einer Menge von 5 bis 70 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes verwendet. Wenn die Menge weniger als 5 Gew.-Teile beträgt, wird die mechanische Festigkeit des ausgehärteten Beschichtungsfilms in im Hinblick auf die praktische Anwendbarkeit ungünstiger Weise verschlechtert, wobei zugleich die Geschwindigkeit der UV-Härtungsreaktion in nachteiliger Weise verringert wird. Wenn die Menge andererseits mehr als 70 Gew.-Teile beträgt, werden die mechanischen Eigenschaften sowie die Hitzefestigkeit des ausgehärteten Beschichtungsfilms in nachteiliger Weise verschlechtert.
Die Monomeren können erfindungsgemäß sowohl allein als auch in Gemischen von zwei oder mehreren Monomeren eingesetzt werden.
Als Photosensibilisatoren verwendbare Verbindungen sind Benzoin und Benzoinderivate wie 4,4'-Dimethylbenzoin, Benzoinäther wie etwa Benzoinmethyläther, Benzoinäthyläther, Benzoinisopropyläther u. dgl., Benzil und Benzilderivate wie 4,4'-Dimethylbenzil u. dgl., Aryldiazoniumsalze wie Benzoldiazoniumchlorid u. dgl., Anthrachinon und Anthrachinonderivate wie 2-Methylanthrachinon, 2-t-Butylanthrachinon, 2-Chloranthrachinon u. dgl, Acetophenon und Acetophenonderivate wie 4-Methoxyace*ophenon u. dg!., Schwefelverbindungen wie Diphenyldisulfid, Diäthyldisulfid u. dgl. sowie Benzophenon und Benzophenonderivate wie 4-Methoxybenzophenon u. dgl.
Diese Photosensibilisatoren können erfindungsgemäß sowohl allein als auch in Gemischen von zwei oder mehreren eingesetzt werden.
Der Photosensibilisator wird erfindungsgemäß in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes eingesetzt Wenn die Menge an Photosensibilisator unter 0,05 Gew.-Teile beträgt, ist die Geschwindigkeit der UV-Härtungsreaktion des L'V-härtbaren Harzes verringert, und es können keine ausgezeichnete Feuchtigkeitsbeständigkeit sowie keine günstigen mechanischen Eigenschaften des ausgehärteten Beschichtungsfilms erzielt werden. Wenn die Menge andererseits mehr als 5 Gew.-Teile beträgt, sind keine gehärteten Materialien mit hohem Molekulargewicht zugänglich, wobei die Feuchtigkeitsbeständigkeit des ausgehärteten Beschichtungsfilms zugleich in ungünstiger Weise merklich verringert ist. In allen derartigen Fällen kann die resultierende Schaltungs- oder Leiterplatte praktisch nicht verwendet werden.
Der Photosensibilisator wird noch günstiger in einer Menge von 03 bis 2 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes eingesetzt
Als Initiatoren der thermischen Polymerisation sind organische Peroxide wie Benzoylperoxid, Acetylperoxid, Lauroylperoxid, l,l-Bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan u.dgl. sowie herkömmliche Initiatoren für die radikalische Polymerisation wie beispielsweise Azoverbindungen wie AzobisisobuiyronitriL 2£'-Azobis-2-methylbutyronitril, 2, 2'-Azobis(methylisobutyrat) u. dgl. verwendbar.
Der Initiator der thermischen Polymerisation wird in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes eingesetzt.
Wenn die Menge weniger als 0,05 Gew.-Teile beträgt, ist die Geschwindigkeit der thermisciien Polymerisation der UV- und wärmehärtbaren Harzzusammensetzung nur gering, und es sind keine ausgehärteten Beschichtungsfilme mit ausgezeichneter Feuchtigkeitsbeständigkeit und guten mechanischen Eigenschaften zugänglich. Wenn die Menge des Initiators der thermischen Polymerisation andererseits mehr als 5 Gew.-Teile beträgt, können keine ausgehärteten Materialien hohen Molekulargewichts erhalten werden, wobei die Feuchtigkeitsbeständigkeit des ausgehärteten Beschichtungsfilms zugleich in ungünstiger Weise merklich verringert ist. In allen diesen Fällen sind die resultierenden Schaltungs- oder Leiterplatten praktisch nicht verwendbar.
Der Initiator der thermischen Polymerisation wird noch günstiger in einer Menge von 0,3 bis 3 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes verwendet.
Als Füllstoff können Pulver von Aluminiumoxid Siliciumdioxid, Calciumcarbonat, Titandioxid, Bariumsulfat, Glimmer u. dgl. verwendet werden. Der Füllstoff kann vorzugsweise in einer Menge von bis zu 300 Gew.-Teilen und noch bevorzugter 50 bis 200 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teilen des UV-härtbaren Harzes verwendet werden.
Als thixotropes Mittel ist vorzugsweise pulverförmiges Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von 100 bis 450 m2/g in einer Menge von bis zu 10 Gew.-Teilen und vorzugsweise 5 bis 7 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes verwendbar.
Als Färbemittel können herkömmlicherweise eingesetzte Pigmente und Farbstoffe Verwendung finden, beispielsweise Phthalocyaninblau, Phthalocyaningrün
u. dgl.
Als Antioxidantien sind vorzugsweise herkömmliche Inhibitoren der thermischen Polymerisation wie etwa Hydrochinon, Hydrochinonmethyläther, Catcchin, 2,6-Di-t-butyl-4-methylphenol u. dgl. verwendbar.
Als Haftungsvermittler können erfindungsgemäß vorzugsweise Silan-Kupplungsmittel wie etwa/-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan, Vinyltris (/?-methoxyäthoxy)-silan u.dgl. in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-Teilen auf 100 Gew. -Teilen des UV-härtbaren Harzes verwendet werden.
Als Mittel zur Beschleunigung der Oberflächenhärtung sind erfindungsgemäß vorzugsweise Metallsalze organischer Säuren wie etwa Cobaltnaphthenat, Manganoctoat u. dgl. verwendbar.
Der Auftrag der UV- und wärmehärtbaren Harzzusammensetzung auf Schaltungs- oder Leiterplatten, auf denen Bauteile befestigt werden sollen, erfolgt durch Siebdruck zur Erzielung eines Beschichtungsfilms mit vorgeschriebenem Bildmuster. Beim Siebdruck kann in der üblichen Weise verfahren werden. Zur Erzielung eines gleichmäßigen Bildmusters sind andere Verfahren wie etwa durch Aufbürsten nicht günstig.
Nach dem Aufbringen der Bauteile auf der aufgedruckten Harzzusammensetzung wird diese durch gleichzeitige Bestrahlung mit UV-Licht und Wärmestrahlung ausgehärtet, wobei die Bauteile auf der Schaltungs- oder Leiterplatte in einer sehr kurzen Zeit, beispielsweise innerhalb 30 s fest mit der Platte verbunden werden.
Als Quelle für UV-Licht und Wärmestrahlung können Quecksilber-Hochdrucklampen, Ultrahochdruck-
Quecksflberlampen, Metallhalogenidlampen, lichtbogenlampen, Xenonlampen u. dgl. herangezogen werden.
Diese Lampen können dabei sowohl allein als auch in Kombination oder zusammen mit einer IR-Lampe verwendet werden.
Nach der Verbindung der Bauteile durch gleichzeitige Bestrahlung mit UV-Licht und Wärmestrahlung werden die auf der Unterlage befestigten Bauteile nach einem herkömmlichen Lötverfahren verlötet.
Die Erfindung ist nicht auf reine Printplatten beschränkt, sondern auf beliebige Schaltungs- oder Leiterplatten anwendbar, auf denen Bauteile befestigt werden sollen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert, wobei die jeweiligen Mengenangaben in Teilen gewichtsbezogen sind.
Beispiel 1
Es wurde eine Harzzusammensetzung durch gleichmäßiges Mischen von 100 Teilen eines 1,2-Polybutadiens mit endständigen Methacryloyloxy-Gruppen und einem Molekulargewicht von etwa 2000, 15 Teilen Äthylenglycoldimethacrylat, 15 Teilen Trimethylolpropantrimethacrylat, 2 Teilen 2-Methylanthrachinon, 5 Teilen pulverförmigem S1O2 mit einer spezifischen Oberfläche von 380 m2/g, 50 Teilen Ar-Aluminiumoxid-Pulver einer mittleren Teilchengröße von 1 μίτι, 3 Teilen ^-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan und 3 Teilen Benzoylperoxid unter Rühren hergestellt.
Die Harzzusammensetzung wurde anschließend auf eine gedruckte Leiterplatte 1 wie in der F i g. 1 und 2 unter Verwendung einer üblichen Siebdruckvorrichtung und Erzeugung einer Kleberschicht 3 von etwa 50 μίτι Dicke zwischen den Kontaktanschlüssen 2 aufgetragen. Danach wurde ein laminierter Chip-Kondensator 4 darauf aufgebracht und mit einer 80 W/cm-Metallhalogenidlampe (Eisenchlorid) (gesamte aufgenommene elektrische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 15 cm etwa 20 s zur Härtung der Kleberschicht 3 bestrahlt Danach wurde die resultierende gedruckte Leiterplatte in einen auf 240 ± 100C erhitzten Behälter mit geschmolzenem Lot 10 s eingetaucht, um die zu verlötenden Elektrodenteile 5 des laminierten Chip-Kondensators 4 mit den Verbindungsanschlüssen 2 durch das Lötmittel 6 zu verlöten. Während des Verlötens trat keine Ablösung des laminierten Chip-Kondensators 4 von der gedruckten Leiterplatte 1 auf, wobei zugleich bessere Löteigenschaften festgestellt wurden.
Beispiel 2
Es wurde eine Harzzusammensetzung durch gleichmäßiges Mischen von 100 Teilen des gleichen 1,2-PoIybutadiens wie in Beispiel 1, 30 Teilen 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 10 Teilen Äthylenglycoldimethacrylat, 1 Teil 2'Methylanthrachinon, 5 Teilen pulverförmigem Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von 380 m2/g, 50 Teilen «-Aluminiumoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1 um, 3 Teilen ;*-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan und 3 Teilen Benzoylperoxid unter Rühren hergestellt
Mit dieser Harzzasammensetzung wurde die gleiche, in den F i g. 1 und 2 dargestellte Probe wie in Beispiel 1 hergestellt Die Probe wurde mit einer 80 W/cm-Metallhalogenidlampe (gesamte aufgenommene elektrische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 15 cm etwa 30 s zur Härtung der Kleberschicht bestrahlt Im Anschluß daran wurde die resultierende gedruckte Leiterplatte in einen auf 240 ± 10°C erwärmten Behälter mit geschmolzenem Lot fünfmal jeweils für 10 s eingetaucht. Dabei löste sich das Chip-Bauteil nicht von der gedruckten Leiterplatte ab, wobei zugleich bessere Adhäsionseigenschaften festgestellt wurden.
Beispiel 3
Es wurde eine Harzzusammensetzung durch gleichmäßiges Mischen von 100 Teilen eines Polyorganosiloxans mit endständigen Methacryloyloxy-Gruppen und einem Molekulargewicht von etwa 3000, 30 Teilen 2-Hydroxypropylmethacrylat, 10 Teilen Laurylmethacrylat, 1 Teil Benzophenon, 7 Teilen pulverförmigem Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von 380 mVg, 100 Teilen SiO2-Pulver mit einer Teilchengröße von 1 μιη, 3 Teilen Vinyltris(/?-methoxyäthoxy)-silan und 3Teilen l,l-Bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethyl-cyclohexan unter Rühren hergestellt. Unter Verwendung dieser Harzzusammensetzung wurde eine in Glas eingeschmolzene Diode auf einer gedruckten Leiterplatte in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 befestigt. Die resultierende Leiterplatte wurde mit einer 80 W/cm-Quecksilber-Hochdrucklampe (gesamte aufgenommene elektrische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 20 cm etwa 30 s zur Härtung der Kleberschicht bestrahlt. Im Anschluß daran wurde die resultierende gedruckte Leiterplatte in einen auf 260 ± 10° C erhitzten Behälter mit geschmolzenem Lot 5 s zum Verlöten eingetaucht. Das Eintauchen wurde fünfmal wiederholt, ohne daß eine Ablösung der in Glas eingeschmolzenen Diode von der gedruckten Leiterplatte eintrat. Zugleich waren die Adhäsions- und Löteigenschaften verbessert.
Beispiel 4
Es wurde eine Harzzusammensetzung durch gleichmäßiges Mischen von 100 Teilen des gleichen 1,2-Polybutadiens wie in Beispiel 1,30 Teilen 2-Hydroxy propyl-
nethacrylat, 40 Teilen Äthylenglycoldimethacrylat, 5 Teilen 2-t-Butylanthrachinon, 5 Teilen pulverförmigem Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von 380m2/g, 200 Teilen Λ-Aluminiumoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1 μιη, 3 Teilen /-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan und 5 Teilen Benzoylperoxid unter Rühren hergestellt.
Unter Verwendung dieser Harzzusammensetzung wurden ein laminierter Chip-Kondensator, ein Chip-Widerstand, eine in Glas eingeschmolzene Diode sowie ein Transistor auf einer gedruckten Leiterplatte in gleicher Weise wie in Beispiel 1 befestigt Die resultierende Leiterplatte wurde danach mit einer 80 W/cm-Metallhalogenidiampe (gesamte aufgenommene elektrische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 15 cm etwa 20 s lang zur Härtung der Kleberschicht bestrahlt Danach wurde die resultierende gedruckte Leiterplatte in einen auf 240 ± 1O0C erhitzten Behälter mit geschmolzenem Lot 10 s zur Verlötung eingetaucht Das Eintauchen wurde fünfmal wiederholt, ohne daß eine Ablösung der Bautei- Ie von der gedruckten Leiterplatte eintrat Nach Wa schen mit einem Lösungsmittel wie 1,1,1-Trichloräthan wurde keine Veränderung festgestellt, wobei die Adhäsions- und Löteigenschaften zugleich verbessert waren.
Beispiel 5
Es wurde eine Harzzusammensetzung durch gleichmäßiges Mischen von 100 Teilen eines Epoxyacrylat-
harzes mit endständigen Methacryloyloxy-Gruppen und einem Molekulargewicht von etwa 500, 5 Teilen 2-Hydroxyäthylmethacrylal, 0.05 Teilen 2-Methylanthrachinon, 5 Teilen pulverförmigem Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von 380 nv/g, 3 Teilen γ-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan und 0,05 Teilen Benzoylperoxid unter Rühren hergestellt.
Unter Verwendung dieser Harzzusammensetzung wurde die gleiche Probe wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Probe wurde danach mit einer 80 W/cm-Metallhalogenidlampe (gesamte aufgenommene elektrische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 15 cm etwa 30 s zur Härtung der Kleberschicht bestrahlt. Im Anschluß daran wurde die resultierende gedruckte Leiterplatte in einen auf 240 ± 100C erhitzten Behälter mit geschmolzenem Lot 10 s eingetaucht, ohne daß eine Ablösung der Chip-Bauteile von der gedruckten Leiterplatte eintrat. Zugleich waren die Adhäsionseigenschaften verbessert.
Beispiel 6
Es wurde eine Harzzusammensetzung durch gleichmäßiges Mischen von 100 Teilen des gleichen 1,2-Polybutadiens wie in Beispiel 1, 30 Teilen 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 10 Teilen Äthylenglycoldimethacrylat,
1 Teil 2-Methylanthrachinon und 3 Teilen Benzoylperoxid unter Rühren hergestellt.
Unter Verwendung dieser Harzzusammensetzung wurde die gleiche, in den F i g. 1 und 2 dargestellte Probe wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Probe wurde danach mit einer 80 W/cm-Metallhalogenidlampe (gesamte aufgenommene elektrische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 15 cm etwa 30 s zur Härtung der Kleberschicht bestrahlt. Im Anschluß daran wurde die resultierende gedruckte Leiterplatte in einen auf 240 ± 10° C erhitzten Behälter mit geschmolzenem Lot fünfmal jeweils 10 s eingetaucht, ohne daß hierdurch eine Ablösung des Chip-Bauteils von der gedruckten Leiterplatte eintrat, wobei die Adhäsionseigenschaften zugleich ausgezeichnet waren.
Vergleichsbeispiel 1
Zu 100 Teilen des gleichen 1,2-Polybutadiens wie in Beispiel 1 wurden 3 Teile Äthylenglycoldimethacrylat,
2 Teile 2-Methylanthrachinon, 5 Teile pulverförmiges Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von 380 m2/g, 3 Teile ^-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan und 3 Teile Benzoylperoxid zugesetzt, worauf zur Erzielung einer gleichmäßig gemischten Harzzusammensetzung gerührt wurde. Da die Viskosität der erhaltenen Harzzusamnensetzung zu hoch war, konnte sie nicht auf eine gedruckte Leiterplatte aufgetragen werden. Die entsprechende Harzzusammensetzung war demgemäß aufgrund ihrer schlechten Verarbeitbarkeit nicht praktisch anwendbar.
Vergleichsbeispiel 2
Zu 100 Teilen des gleichen 1,2-Polybutadiens wie in Beispiel 1 wurden 30 Teile Äthylenglycoldimethacrylat, 2TeUe 2-Methylanthrachinon, 5 Teile pulverförmiges Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von 38Om2Zg und 3 Teile y-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan unter Rühren zugegeben, wobei eine gleichv mäßige Harzzusammensetzung hergestellt wurde. Mit dieser Harzzusammensetzung wurde ein laminierter Chip-Kondensator auf einer gedruckten Leiterplatte in gleicher Weise wie in Beispiel 1 befestigt. Die resultierende Leiterplatte wurde danach mit einer 80 W/cm-· Metallhalogenidlampe (gesamte aufgenommene elekirische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 15 cm 30 s zur Härtung der Kleberschicht bestrahlt. Danach wurde die resultierende Leiterplatte in einen auf 240 ± 10=C erhitzten Behälter mit geschmolzenem Lot 10 s zum Verlöten eingetaucht. Etwa 10% des Chip-Bauteils waren von der gedruckten Leiterplatte abgelöst, wobei die Adhäsionseigenschaften nicht befriedigend waren. Die erhaltene gedruckte Leiterplatte mit dem daran befestigten Chip-Element war demgemäß nicht praktisch verwendbar.
Vergleichsbeispiel 3
Mit einer wärmehärtbaren Kleberzusammensetzung mit 100 Teilen eines Epoxyharzes vom Bisphenol A Typ (Epoxyäquivalent 500. Epon 828, Hersteller Shell Chemical Corp.) und 75 Teilen eines Polyamidharzes (Aminwert 390, Versamide 140, Hersteller General Chem. Co.) wurde ein laminierter Chip-Kondensator auf einer gedruckten Leiterplatte wie in F i g. 1 und 2 befestigt, indem das Chip-Bauteil zur versuchsweisen Verbindung mit der Platte 30 min auf 1000C gehalten wurde. Danach wurde die gedruckte Leiterplatte in einen auf 240 ± 10° C erhitzten Behälter mit geschmolzenem Lot 10 s zum Verlöten eingetaucht. Während des Verlötens wurde der laminierte Chip-Kondensator nicht von der als Substrat dienenden gedruckten Leiterplatte abgelöst. Da die Topfzeit der Kleberzusammensetzung jedoch lediglich einige Minuten bis einige zehn Minuten sowie die Härtungsdauer einige zehn Minuten betrugen, eignet sich die entsprechende Verfahrensweise nicht zur Massenherstellung entsprechender Produkte und ist daher für die Praxis unbrauchbar.
Die Erfindung betrifft zusammengefaßt eine Harzzusammensetzung sowie ein Verfahren zur Befestigung von Bauteilen mit Anschlüssen auf Platten wie Schaltungs- oder Leiterplatten.
Erfindungsgemäß wird eine UV-härtbare sowie wärmehärtbare Harzzusammensetzung verwendet, die ein UV-härtbares Harz, ein durch Additionspolymerisation polymerisierbares Monomer, einen Photosensibilisator sowie einen Initiator der thermischen Polymerisation enthält; die Zusammensetzung wird durch Siebdruck in einem vorgegebenen Bildmuster auf die Platte aufgetragen, worauf die Bauteile auf die aufgedruckte Harzzusammensetzung aufgebracht und die Harzzusammensetzung im Anschluß daran durch gleichzeitige Bestrahlung mit UV-Licht und Wärmestrahlung gehärtet wird, wobei die Bauteile mit der Schaltungs- oder Leiterplatte verbunden werden; danach werden die Bauteile mit den entsprechenden Teilen der Grundplatte verlötet
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Kleberzusammensetzung zur Befestigung von Bauteilen mit Anschlüssen auf Schaltungs- oder Leiterplatten auf der Basis von
(a) lOOGew.-Teilen mindestens eines UV-härtbaren Harzes,
(b) 5 bis 70 Gew.-Teilen mindestens eines durch Additionspolymerisation polymerisierbaren Monomers mit mindestens einer äthylenisch ungesättigten Gruppe (CH2 = C<) und einem Siedepunkt > 1000C bei Atmosphärendruck,
(c) 0,05 bis 5 Gew.-Teilen mindestens eines Photosensibilisators sowie gegebenenfalls
(d) einem oder mehreren Füllstoffen, chixotropierenden Mitteln Haftungsvcrmittlern und/oder anderen üblichen Zusätzen,
dadurch gekennzeichnet, daß sie aus den Komponenten (a) bis (d) und zusätzlich
(e) 0,05 bis 5 Gew.-Teile eines Initiators der thermischen Polymerisation
besteht
2. Verfahren zur Befestigung elektronischer Bauelemente mit Anschlüssen auf Schaltungs- oder Leiterplatten durch
— Aufbringen einer Kleberschicht aus einer härtbaren Kleberzusammensetzung durch Siebdruck auf die Schaltungs- oder Leiterplatte mit Ausnahme der Leiterbahnen,
— Aufbringen der Bauelemente auf die aufgedruckte Kleberschicht,
— Härtung der Kleberzusanimensetzung und
— Kontaktierung der Anschlüsse der Bauelemente mit den Leiterbahnen durch Verlöten,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Kleberzusammensetzung verwendet wird, die aus
(a) 100 Gew.-Teilen mindestens eines UV-härtbaren Harzes,
(b) 5 bis 70 Gew.-Teilen mindestens eines polymerisierbaren Monomers mit mindestens einer äthylenisch ungesättigten Gruppe (CH2 = C=C) und einem Siedepunkt >100°C bei Atmosphärendruck,
(c) 0,05 bis 5 Gew.-Teilen mindestens eines Photosensibilisators,
(d) gegebenenfalls einem oder mehreren Füllstoffen, thixotropierenden Mitteln, Haftungsvermittlern und/oder anderen üblichen Zusätzen und
(e) 0,05 bis 5 Gew.-Teilen eines Initiators der thermischen Polymerisation
besteht, wobei die Härtung durch gleichzeitige UV- und Wärmebestrahlung vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine UV- und wärmehärtbare Kleberzusammensetzung verwendet wird, die bis zu 300 Gew.-Teile eines oder mehrerer Füllstoffe, bis zu 10 Gew.-Teile eines oder mehrerer thixotropierender Mittel und 0,1 bis 10 Gew. -Teile eines oder mehrerer Haftungsvermittler enthält.
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