JP5523454B2 - 電子部品実装構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
このような問題を解決するために、リード端子61の先端部分(R2)のような領域や電子部品52のエッジ部(R3)のような領域に、樹脂硬化物53の形成後に、さらに、別の樹脂硬化物を重ねることにより、膜厚を厚くする方法も考えられる。しかしながら、リード端子の先端部分やエッジ部のような微細な領域に、別工程でピンポイントに被膜を形成することは工程上難しく、また、工程が増えるために生産性が低下する。さらに、別の樹脂硬化物を重ねた場合には、その分だけ重量が増加するために軽量化の観点からも好ましくない。
また、本発明の他の一局面は、回路基板と回路基板表面に形成された電極にハンダ付けにより実装された少なくとも一つの電子部品とを含む電子部品実装構造体であって、ハンダ付けされた部分が樹脂硬化物で被覆されており、樹脂硬化物は、発泡剤と硬化性樹脂とを含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、樹脂硬化物の少なくとも一部分の発泡剤が発泡している電子部品実装構造体である。
また、本発明の他の一局面は、回路基板と、回路基板の第1面に実装された少なくとも一つの電子部品とを含む電子部品実装構造体であって、電子部品は電子部品本体と電子部品本体に接続されたスルーホール実装用の複数のリード端子を有し、回路基板は第1面から第2面に貫通する複数のスルーホールと第2面の表面に各スルーホールの周囲に設けられた回路を有し、各リード端子は各スルーホールに挿入されて、回路にハンダ付けされており、第2面の表面のハンダ付けされた部分及びその周囲が樹脂硬化物で被覆されており、樹脂硬化物は、発泡剤と硬化性樹脂とを含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、樹脂硬化物の少なくとも一部分の発泡剤が発泡していることを特徴とする電子部品実装構造体である。
液状硬化性樹脂組成物は、硬化性樹脂および発泡剤を含有する常温で液状の硬化性樹脂組成物である。なお、常温で液状の硬化性樹脂組成物とは、無溶剤タイプの液状樹脂、または、常温で固体の樹脂を溶媒に溶解して得られる樹脂ワニスを主成分とし、発泡剤を含有する組成物である。
硬化性樹脂の具体例としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等が挙げられる。このような硬化性樹脂としては、従来から知られた硬化性樹脂が用いられ、具体的には、例えば、シリコーン樹脂、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリオレフィン、エポキシ樹脂等のような樹脂成分から形成される。これらの中では、熱硬化性のシリコーン樹脂や熱硬化性のポリオレフィン等が、後述する発泡工程において発泡状態を制御しやすい点から特に好ましい。
なお、樹脂硬化物中の発泡剤を発泡させるためには、使用する熱硬化性樹脂は硬化後も弾性を有することが好ましい。具体的には樹脂硬化物のガラス転移点(Tg)が発泡させる温度より低いことが好ましい。具体的には、例えば、樹脂硬化物は100℃以下のTgを有することが好ましい。
液状硬化性樹脂組成物の溶液粘度としては、1000〜100mPa・sec、さらには400〜200mPa・secであることが好ましい。このような溶液粘度の場合には、電子部品の表面を覆うオーバーコート材としても、フリップチップ実装のアンダーフィル材としても塗工可能であるために、一度の工程で、オーバーコート材とアンダーフィル材とを同時に塗工することができる。なお、溶液粘度は粘度カップの落下時間による方法により測定された値である。
本実施形態の電子部品実装構造体の製造方法は、回路基板表面に形成された電極に、電子部品に接続された端子をハンダ付けすることにより、電子部品を回路基板に実装する実装工程と、ハンダ付けにより形成された回路基板表面上のハンダ接合部を被覆するように硬化性樹脂と発泡剤とを含有する液状硬化性樹脂組成物を塗布する塗布工程と、液状硬化性樹脂組成物を発泡剤が発泡する温度より低い温度で硬化させることにより樹脂硬化物を形成させる硬化工程と、樹脂硬化物の少なくとも一部分を加熱することにより、発泡剤を発泡させる発泡工程と、を備える。
回路基板表面に電子部品を実装する実装工程は、例えば、図1Aに示すように、回路基板3の表面に形成された実装領域である電極1a,1b,1cの所定の位置に電子部品2a,2b,2cの端子をハンダ付けして接合することにより実装する工程である。
電子部品2aはICパッケージであり、その表面に形成された電極7は回路基板表面に形成された電極1aにワイヤーWによりワイヤーボンディングすることにより接続されている。電子部品2bはICパッケージであり、裏面に形成された図略の電極は回路基板表面に形成された電極1bにハンダバンプs1によりフリップチップ実装することにより接続されている。電子部品2cはコネクタであり、スルーホール実装用の複数のリード端子Lを回路基板に形成されたスルーホールH2に挿入し、その裏面に形成された電極1cに各リード端子Lをハンダ付けしてスルーホール実装することにより接続されている。
例えば、図1Bに示すように、塗布工程は、回路基板3と電子部品2a,2b,2cとのハンダ付けにより形成されたハンダ接合部を保護する樹脂硬化物を形成するために、ハンダ接合部を被覆するように発泡剤を含有する液状硬化性樹脂組成物4を塗布する工程である。なお、このとき、回路基板3表面に実装された電子部品2a,2b,2cを包埋するように液状硬化性樹脂組成物4を塗布した後、液状硬化性樹脂組成物4を硬化させることにより電子部品2a,2b,2cを外部環境から保護するための樹脂硬化物も同時に形成することができる。なお、フリップチップ実装されている電子部品2bは、本工程において、電子部品2bと回路基板3との隙間vにさらに液状硬化性樹脂組成物4を充填することにより、フリップチップ接続のアンダーフィル材も供給される。これにより電子部品2bには、オーバーコート材とアンダーフィル材とが、一つの工程で同時に塗工される。液状硬化性樹脂組成物の塗布方法は特に制限されないが、具体的には、例えば、ディスペンサ(吐出装置)を用いる塗布方法が挙げられる。また、スルーホール実装された電子部品2cのハンダ付けされたリード端子Lを保護するために、回路基板3の裏面のハンダ接合部にも液状硬化性樹脂組成物4を塗布することにより、スルーホール実装による電子部品2cと電極1cとの接合部にも樹脂硬化物からなる被膜を形成することができる。
例えば図1Cに示すように、本工程では、回路基板3表面に実装された電子部品2a,2b,2cのハンダ接合部や、電子部品2a,2b,2cの外表面及び回路基板3表面の各電子部品の実装領域の周囲を被覆している液状硬化性樹脂組成物4を発泡剤が発泡しない温度で硬化させることにより、樹脂硬化物5を形成する。硬化方法は、液状硬化性樹脂組成物4が熱硬化性樹脂を含有する場合には、発泡剤が発泡しないガス発生温度以下の温度で硬化させる。また、液状硬化性樹脂組成物4が、光硬化性樹脂を含有する場合には、光硬化に充分な量の光を照射する。さらに、液状硬化性樹脂組成物4が、電子線硬化性樹脂を含有する場合には、電子線硬化に充分な量の電子線を照射する。このような方法により、塗布された液状硬化性樹脂組成物4が硬化され、樹脂硬化物5が形成される。
ここで、本実施形態の製造方法の効果をさらに具体的に説明する。図2に示すような、回路基板13にICパッケージ60とリード端子61とを含む電子部品52を実装して得られた電子部品実装構造体20を例にして、図3に示した従来の電子部品実装構造体50と比較して詳しく説明する。
電子部品実装構造体20は、保護被膜である樹脂硬化物12の膜厚が、図3に示した従来の電子部品実装構造体50の保護被膜である樹脂硬化物53の膜厚よりも厚くなっている以外は同様である。電子部品実装構造体20においては、リード端子61の先端部分の領域及び電子部品52のエッジ部分に形成される樹脂硬化物12の膜厚を、樹脂硬化物12を発泡させることにより厚くしている。それにより、塗布後の液状硬化性樹脂組成物の界面張力の影響により優先的に薄くなりやすい領域の厚みを厚くしている。このように、硬化後に膜厚を厚くしたい部分を加熱することにより、樹脂硬化物12の膜厚を制御することができる。このような方法によれば、別の保護被膜を重ねて厚い膜厚を確保する必要がない。なお、所定部分のみを加熱するためには、例えば、比較的小さな発熱体を備えたヒータを所定部分の上部に近接させ所定部分を直接加熱する、あるいはヒータで過熱した空気を所定部分に噴き付けて加熱する方法等が用いられる。
発泡された部分の樹脂硬化物の発泡工程の前後における見かけ体積の変化は、発泡工程後の見かけ体積が発泡工程前の見かけ体積の2〜8倍、さらには3〜5倍程度であることが好ましい。
[実施例1〜8]
(液状硬化性樹脂組成物の調製)
本実施例では、液状熱硬化性樹脂として、無溶剤系液状シリコーン樹脂(東レダウコーニング(株)製の商品名:SE−9187L、以下、樹脂Aとも呼ぶ)、または希釈剤(専用シンナー904(商品名))で溶解した固形状ポリオレフィン(Chase Inc.製の商品名:Humiseal1B51NS、以下、樹脂Bとも呼ぶ)を用いた。なお、樹脂Bの溶液は、固形状ポリオレフィンと希釈剤との配合比率は、1:1(重量比)であった。
そして樹脂A、または樹脂Bの溶液と、発泡剤(4,4’−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド;ガス発生温度約170℃)とを表1に示す割合で混合し、脱泡処理を施すことにより、液状硬化性樹脂組成物を調製した。なお、表1中の発泡剤の含有割合は、硬化性樹脂(固形分換算)と発泡剤との合計量に対する、発泡剤の重量割合である。
FR−4タイプの回路基板に金属のリード端子部を備えた長さ10mm、幅10mm、高さ5mmのICパッケージをマウンターで載置し、最高温度240℃のリフロー炉を用いて実装した。なお、接合には、Sn−3Ag−0.5Cu(融点217−219℃)のハンダを用いた。
回路基板に実装されたICパッケージを埋設するように、ICパッケージの外表面、接合部、及び回路基板表面のICパッケージを実装した領域の周囲に液状硬化性樹脂組成物をディスペンサを用いて塗布した。なお、表1に示すように、実施例1、2、5、及び7では、硬化性樹脂として樹脂Aを用い、実施例3、4、6、及び8では樹脂Bを用いた。
そして、液状硬化性樹脂組成物が塗布された回路基板を40℃に設定した加熱炉で60分間加熱することにより樹脂硬化物を形成した。次に、樹脂硬化物を形成させた回路基板を170℃に設定した加熱炉で5分間加熱することにより、樹脂硬化物中の発泡剤を発泡させた。このようにして、回路基板の主面にICパッケージが実装されており、ICパッケージが発泡構造の硬化物で覆われた電子部品実装構造体A〜Hを得た。
得られた電子部品実装構造体A〜Hを下記の方法により評価した。
[膜厚の変化]
電子部品実装構造体A〜Hの製造において、発泡工程の前後における膜厚を測定した。なお、硬化物の膜厚は、回路基板の平坦な部分、及び、ICパッケージのエッジ部分の2箇所で測定した。
電子部品実装構造体A〜Hについて、ICパッケージのエッジ部分に形成された硬化物に50Vの直流電流を流しながら水滴を滴下したときの発煙の発生を目視で確認した。
電子部品実装構造体A〜Hに形成された硬化物の碁盤目テープ剥離試験を行った。具体的には、回路基板の平坦な部分の樹脂硬化物からなる被膜にカッターナイフ及びカッターガイドを用いて、1mm×1mm四方の100個のグリッドを有する碁盤目に切り欠いた。そして、被膜の碁盤目に切り欠いた領域にセロハンテープを強く圧着させた後、テープの端を45°の角度で急速に引き剥がしたときのグリッドの剥離数を数えた。
また、発泡剤含有割合が1〜40質量%の液状樹脂組成物を用いた実施例1〜4は、硬化物中の発泡剤を発泡させることにより、エッジ部分の硬化物の膜厚が20μm以上の厚いものであった。そのために、エッジ部の絶縁性がとくに優れていた。一方、発泡剤含有割合が0.01質量%の液状樹脂組成物を用いた実施例5及び実施例6では、エッジ部分の膜厚は増加しなかった。そのために、エッジ部の絶縁性が少し劣っていた。また、発泡剤含有割合が50質量%の液状樹脂組成物を用いた実施例7及び実施例8では、エッジ部分の膜厚の増加率は高いために、エッジ部の絶縁性は優れていた。しかしながら、発泡剤の含有割合が高すぎるために、密着性がやや低下した。
2a,2b,2c,52…電子部品
3,13…回路基板
4…液状硬化性樹脂組成物
5,12,53…樹脂硬化物
6…気孔
7…電子部品に形成された電極
10…回路基板
20,50…電子部品実装構造体
55…ハンダ
60…ICパッケージ
61…リード端子、
v…電子部品2bと回路基板3との隙間
H1,H2…スルーホール
Claims (6)
- 回路基板表面に形成された電極に、電子部品に接続された端子をハンダ付けすることにより、電子部品を回路基板に実装する実装工程と、
前記電子部品を被覆するように硬化性樹脂と発泡剤とを含有する液状硬化性樹脂組成物を塗布する塗布工程と、
前記液状硬化性樹脂組成物を前記発泡剤が発泡する温度より低い温度で硬化させることにより樹脂硬化物を形成させる硬化工程と、
前記樹脂硬化物の少なくとも一部分を加熱することにより、前記発泡剤を発泡させる発泡工程と、を備えることを特徴とする電子部品実装構造体の製造方法。 - 前記液状硬化性樹脂は前記発泡剤の発泡温度よりも20℃以上低い温度で硬化可能な熱硬化性樹脂である請求項1に記載の電子部品実装構造体の製造方法。
- 前記液状硬化性樹脂組成物を塗布する塗布工程で、塗布膜厚は、前記電子部品の平坦部分で18〜30μm、電子部品のエッジ部分で7〜10μmである請求項1または2に記載の電子部品実装構造体の製造方法。
- 前記発泡工程の後の加熱により発泡された部分の前記樹脂硬化物の被覆厚みは、前記電子部品の平坦部で20〜160μm、かつ、前記電子部品のエッジ部で10〜40μmである請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子部品実装構造体の製造方法。
- 前記液状硬化性樹脂組成物に含まれる前記発泡剤の含有割合は、前記硬化性樹脂と前記発泡剤との合計量に対して0.05〜45質量%の範囲である請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子部品実装構造体の製造方法。
- 前記液状硬化性樹脂組成物を塗布する塗布工程で、前記組成物の粘度が100〜1000mPa・sである請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子部品実装構造体の製造方法。
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