JP6504649B2 - 電子素子保護用シリコン含有組成物、これを利用した回路モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

電子素子保護用シリコン含有組成物、これを利用した回路モジュールおよびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明の一実施例は電子素子保護用シリコン含有組成物、これを利用した回路モジュールおよびその製造方法に関する。
シリコン含有材料、例えばシリコーン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）及びシリカ含有複合材料、は一般的な用途から特別な用途に至るまでほとんど全ての産業分野で使用されている。このようなシリコン含有材料は通常、耐熱性および耐薬品性に優れて、また、封止（ｓｅａｌ）、接着（ａｄｈｅｒｅ）、連結（ｃｏｎｎｅｃｔ）、消泡（ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏａｍ）等の特徴を有する。
一般に、従来は回路モジュールの上に実装された多数の電子素子を保護するために、互いに異なる種類のシリコン含有材料が互いに異なる工程で多数の電子素子の上にコーティングされることによって、コーティング時間が長くかかるだけでなく、回路モジュールを各工程に移るために別途のトレイおよび多数のコーティング装備が必要となる。
本発明はコンフォーマル機能、防湿機能、防振機能、熱伝導機能および静電気保護機能を持つだけでなく、硬化時間が６０秒以内である電子素子保護用シリコン含有組成物、これを利用した回路モジュールおよびその製造方法を提供する。
本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物はベース樹脂、熱開始剤および光開始剤を含む。
本発明によるシリコン含有組成物は静電気保護用フィラーをさらに含むことができる。
本発明によるシリコン含有組成物は熱伝導性フィラーをさらに含むことができる。
前記ベース樹脂は５１ないし８５ｗｔ％でありうる。
前記ベース樹脂はポリウレタンアクリレート（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ａｃｒｙｌａｔｅ）、イソボニルアクリレート（Ｉｓｏｂｏｎｙｌ Ａｃｒｙｌａｔｅ）、変性アクリルアミド（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）およびヒドロキシエチルメタクリレート（Ｈｙｄｒｏｘｙ Ｅｔｈｙｌ Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）からなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。
前記熱開始剤はシランカップリング剤（Ｓｉｌａｎｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ａｇｅｎｔ）を含むことができる。
前記熱開始剤は２ないし５ｗｔ％でありうる。
前記光開始剤は５ないし１０ｗｔ％でありうる。
前記静電気保護用フィラーは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、アルミニウムヒドロキシド（ＡｌＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。
前記熱伝導性フィラーはヒュームドシリカ（Ｆｕｍｅｄ Ｓｉｌｉｃａ）、マグネシウムオキシド（ＭｇＯ）、ボロンナイトライド（ＢＮ）およびアルミナイトライド（ＡｌＮ）からなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。
本発明によるシリコン含有組成物は静電気保護用フィラーおよび熱伝導性フィラーをさらに含み、前記静電気保護用フィラーおよび熱伝導性フィラーは２２乃至３２ｗｔ％でありうる。
本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物を利用した回路モジュールは絶縁層上に多数の回路パターンが形成された印刷回路基板、および、前記回路パターンにはんだによって電気的に接続した多数の電子素子を含み、前記回路パターン、はんだおよび電子素子のうち少なくとも一つにコーティングされて硬化した上述したシリコン含有組成物を含む。
前記回路パターンに電気的に連結された少なくとも一つのワイヤーをさらに含み、前記回路パターンと前記ワイヤーの連結領域にコーティングされた固定用エポキシ樹脂をさらに含むことができる。
前記ワイヤーに少なくとも一つのバッテリーセル、少なくとも一つの温度センサー、または少なくとも一つのコネクタが電気的に連結されることができる。
前記電子素子は集積回路半導体パッケージ、トランジスター、抵抗、キャパシター、陽性温度素子およびヒューズからなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。
本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物を利用した回路モジュールの製造方法は、絶縁層上に多数の回路パターンが形成された印刷回路基板を具備し、前記回路パターンに多数の電子素子をはんだを利用して電気的に連結する段階、前記回路パターン、はんだおよび電子素子のうち少なくとも一つに請求項１乃至請求項１１のいずれか一つに記載のシリコン含有組成物をコーティングする段階、および前記シリコン含有組成物を光および熱を利用して硬化する段階を含む。
前記光および熱を利用して硬化する段階で、前記光の波長は３００ｎｍ乃至５００ｎｍに制御され、前記熱による温度は６０℃乃至１００℃に制御される。
前記光および熱を利用して硬化する段階は１０秒乃至６０秒間遂行できる。
前記電子素子を電気的に連結する段階で前記電子素子は集積回路半導体パッケージ、トランジスター、抵抗、キャパシター、陽性温度素子およびヒューズからなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。
前記電子素子を電気的に連結する段階は、前記回路パターンに少なくとも一つのワイヤーを連結する段階をさらに含み、前記光および熱を利用して硬化する段階以前に前記回路パターンと前記ワイヤーの連結領域に固定用エポキシ樹脂をコーティングする段階をさらに含むことができる。
本発明の一実施例はコンフォーマル機能、防湿機能、防振機能、熱伝導機能および静電気保護機能を持つだけでなく、硬化時間が６０秒以内である電子素子保護用シリコン含有組成物、これを利用した回路モジュールおよびその製造方法を提供する。
一般に、電子素子保護用シリコン含有材料は、それぞれ電子素子を外部の物理的、化学的環境から保護するためのコンフォーマルコーティング用シリコン含有材料、電子素子への湿気浸透防止のための防湿用シリコン含有材料、電子素子に振動が伝わらないようにする防振用シリコン含有材料、電子素子に熱を伝達し、または電子素子から熱を放出するための熱伝導用シリコン含有材料、電子素子を静電気から保護するための静電気保護用シリコン含有材料などを含む。
したがって、電子素子を保護するために、コンフォーマルシリコン含有材料コーティング、防湿シリコン含有材料コーティング、防振シリコン含有材料コーティング、熱伝導シリコン含有材料コーティング、静電気保護シリコン含有材料コーティングが順次開発された。このとき、通常、コンフォーマルシリコン含有材料、防湿シリコン含有材料、防振シリコン含有材料、熱伝導シリコン含有材料、静電気保護シリコン含有材料はそれぞれほぼ３０分の硬化時間を持つことによって、従来は全体的に非常に長い硬化時間が必要であった。
しかし、本発明ではベース樹脂、熱開始剤および光開始剤からなるか、場合によっては静電気保護用フィラーおよび／または熱伝導性フィラーをさらに含むシリコン含有組成物を利用することによって、一回のシリコン含有組成物コーティングにより回路モジュールがコンフォーマル機能、防湿機能、防振機能、熱伝導機能および静電気保護機能を持つようになり、さらに硬化時間がほぼ６０秒（場合によっては１５秒）以内になることによって製造時間が非常に短縮される。
本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物がコーティングされて硬化した回路モジュールの一例を示した平面図である。 本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物がコーティングされて硬化した回路モジュールの一例を示した底面図である。 本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物がコーティングされて硬化した回路モジュールの一例を示した部分断面図である。 本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物がコーティングされて硬化した回路モジュールがバッテリーセルに電気的に連結された状態を示した回路図の一例である。 本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物を利用した回路モジュールの製造方法を示したフローチャートである。 本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物を利用した回路モジュールの製造方法を示した概略図である。 本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物を利用した回路モジュールの高温多湿テスト条件を示したグラフである。 本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物を利用した回路モジュールの高温多湿テスト条件を示したグラフである。
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。
本発明の実施例は該当技術分野において通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものであり、下記実施例は様々な他の形態に変形することができ、本発明の範囲が下記実施例に限定されるものではない。むしろ、これら実施例は本開示をより充実かつ完全になるようにし、当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるものである。
また、以下の図面において、各層の厚さや大きさは説明の便宜および明確性のために誇張されたものであり、図面上で同一符号は同一な要素を示す。本明細書で用いられたように、‘および／または’という用語は該当記載された項目のうちいずれか一つおよび一つ以上のすべての組み合わせを含む。
本明細書で用いられる用語は、特定の実施例を説明するために用いられ、本発明を限定しようとするものではない。本明細書に用いられたように、単数型は文脈上異なる場合を明白に指摘するものでない限り、複数型を含むことができる。また、本明細書で用いられる‘含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）’および／または‘含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）’は言及された形状、数字、段階、動作、部材、要素および／またはこれらの組み合わせが存在することを特定するものであり、一つ以上の他の形状、数字、動作、部材、要素および／またはこれらの組み合わせの存在または付加を排除するものではない。
本明細書で第１、第２などの用語が多様な部材、部品、領域、層および／または部分を説明するために用いられるが、これら部材、部品、領域、層および／または部分は、前記用語によって限定されてはならないということは明らかであろう。前記用語は一つの部材、部品、領域、層または部分を他の領域、層または部分から区別する目的にのみ用いられる。したがって、以下に説明する第１部材、部品、領域、層または部分は、本発明の思想を外れなくても第２部材、部品、領域、層または部分を指称することができる。
また、本明細書で使用される電子素子は通常の能動素子、手動素子だけでなく、回路パターン、はんだ付け、ワイヤーなどを含むことができる。さらに、本明細書で用いられる回路モジュールは一般にバッテリーセルに電気的に連結された保護回路モジュールを含むが、これに限定されるものではなく、バッテリー分野以外に他の分野の回路モジュールでもある。ここで、バッテリーセルに保護回路モジュールが電気的に連結されば、バッテリーパックといわれることもある。
まず、本発明による電子素子保護用シリコン含有組成物はベース樹脂、熱開始剤および光開始剤を含む。また、本発明によるシリコン含有組成物は静電気保護用フィラーおよび／または熱伝導性フィラーをさらに含むことができる。シリコン（ケイ素）は、組成物のいずれかの成分、例えばベース樹脂、又はフィラー、に含まれている。
ベース樹脂はモノマーおよび／又はオリゴマーを含むことができる。
さらに、ベース樹脂はポリウレタンアクリレート（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ａｃｒｙｌａｔｅ）、イソボニルアクリレート（Ｉｓｏｂｏｎｙｌ Ａｃｒｙｌａｔｅ）、変性アクリルアミド（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）、ヒドロキシエチルメタクリレート（Ｈｙｄｒｏｘｙ Ｅｔｈｙｌ Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）およびその誘導体からなる群から選択された少なくとも一つを含む。
しかし、本発明は前記ベース樹脂の材質に限定されるものではない。このようなベース樹脂は良好なコンフォーマル機能、防湿機能および防振機能を有する。
また、ベース樹脂の量は、シリコン含有組成物総重量に対して、５１乃至８５ｗｔ％、好ましくは５５乃至７５ｗｔ％、より好ましくは６０乃至６４ｗｔ％でありうる。ベース樹脂の量が前記下限値より小さい場合、シリコン含有組成物の粘度は相対的に大きく、該組成物の塗布がうまくできなくなることがあり、ベース樹脂が前記上限値より大きい場合、該組成物の粘度が小さ過ぎて、所望しない領域まで該組成物が流れることがある。つまり、ベース樹脂の量が上記範囲以外の範囲である場合、シリコン含有組成物の作業性が低下する。 一実施例として、本発明は３１乃至３５ｗｔ％のポリウレタンアクリレート、１８乃至２２ｗｔ％のイソボニルアクリレートおよび７乃至１１ｗｔ％の 変性アクリルアミドからなるベース樹脂を含む。
熱開始剤はシランカップリング剤（Ｓｉｌａｎｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ａｇｅｎｔ）およびその等価物からなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。しかし、本発明は前記熱開始剤の材質に限定されるものではない。
熱開始剤の量は、シリコン含有組成物総重量に対して、２ないし５ｗｔ％、好ましくは４．５乃至５ｗｔ％、でありうる。熱開始剤の量が前記下限値より小さい場合、シリコン含有組成物の熱硬化時間は相対的に長くかかり、熱開始剤の量を前記上限値より大きくしても、該量に応じたシリコン含有組成物の熱硬化時間の短縮効果は期待できない。
光開始剤の量は、シリコン含有組成物の総重量に対して、５ないし１０ｗｔ％、好ましくは９乃至１０ｗｔ％でありうる。光開始剤の量が前記下限値より小さい場合、シリコン含有組成物の光硬化時間は相対的に長くかかり、光開始剤の量を前記上限値より大きくしても、該量に応じたシリコン含有組成物の光硬化時間の短縮効果は期待できない。
静電気保護用フィラーは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、アルミニウムヒドロキシド（ＡｌＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）およびその等価物からなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。しかし、本発明は前記静電気保護用フィラーの材質に限定されるものではない。場合によっては、後述する熱伝導性フィラーも静電気保護の役割を果たすことができる。
さらに、熱伝導性フィラーはヒュームドシリカ（Ｆｕｍｅｄ Ｓｉｌｉｃａ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、ボロンナイトライド（ＢＮ）、アルミナイトライド（ＡｌＮ）およびその等価物からなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。しかし、本発明は前記熱伝導性フィラーの材質に限定されるものではない。場合によっては、上述した静電気保護用フィラーも熱伝導の役割を果たすことができる。
静電気保護用フィラーおよび熱伝導性フィラーは、シリコン含有組成物の総重量に対して、２２ないし３２ｗｔ％、好ましくは２２乃至２３ｗｔ％、あるいは２６乃至３２ｗｔ％でありうる。静電気保護用フィラーおよび熱伝導性フィラーは前記下限値より少ない場合、シリコン含有組成物の粘度は相対的に小さくて所望しない領域までシリコン含有組成物が流れることがあり、一方、静電気保護用フィラーおよび熱伝導性フィラーが前記上限値より多い場合、シリコン含有組成物の粘度は相対的に大きくてシリコン含有組成物の塗布がうまくできないことがある。つまり、静電気保護用フィラーおよび熱伝導性フィラーの量が上記範囲外の範囲である場合、シリコン含有組成物の作業性が低下する。一実施例として、本発明は８乃至１２ｗｔ％の酸化アルミニウム、１３乃至１７ｗｔ％のアルミニウムヒドロキシド、１乃至３ｗｔ％のヒュームドシリカからなる静電気保護用フィラーおよび熱伝導性フィラーを含む。
ここで、後述する表１乃至表６の実験結果を得るための本発明によるシリコン含有組成物の一つは３３ｗｔ％のポリウレタンアクリレート、２０ｗｔ％のイソボニルアクリレート、９ｗｔ％の変性アクリルアミド、４ｗｔ％のシランカップリング剤、８ｗｔ％の光開始剤、１０ｗｔ％の酸化アルミニウム、１５ｗｔ％のアルミニウムヒドロキシド、および１ｗｔ％のヒュームドシリカを含む。
図１ａ乃至図１ｃは、本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物１３０がコーティングされて硬化した回路モジュール１００の一例を示した平面図、底面図および部分断面図である。
図１ａ乃至図１ｃに示されているように、本発明の一実施例による回路モジュール１００は印刷回路基板１１０、多数の電子素子１２０およびコーティングされて硬化したシリコン含有組成物１３０を含む。
印刷回路基板１１０は絶縁層１１１を中心に表面に多数の回路パターン１１２が形成されており、回路パターン１１２の大部分はソルダーマスクのような保護層１１３で覆われている。このような印刷回路基板１１０は硬性回路基板、軟性回路基板およびその等価物のうちいずれか一つを含む。
多数の電子素子１２０は印刷回路基板１１０に具備された回路パターン１１２にはんだ１２０ａを用いて電気的に接続する。例えば、電子素子１２０は集積回路半導体パッケージ１２１、トランジスター１２２ａ、１２２ｂ、抵抗１２３、キャパシター１２４、陽性温度素子１２５、温度センサー１２６または／およびヒューズ１２７等を含む。ここで、集積回路半導体パッケージ１２１はマイクロ・プロセッサユニットであることもあり、トランジスター１２２ａ、１２２ｂは充電制御スイッチおよび放電制御スイッチでありうる。
また、少なくとも一つのワイヤー１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃが印刷回路基板１１０に具備された回路パターン１１２にはんだ１２０ａを用いて電気的に接続することができる。一例として、ワイヤー１２８ａは回路モジュール１００とバッテリーセル２１０を電気的に連結するリードプレートを含むことができる。また、ワイヤー１２８ｂはバッテリーパック２００と外部セットを電気的に連結するコネクタ１２９に連結される。さらに、ワイヤー１２８ｃはバッテリーセル２１０の温度センシングのために温度センサー１２６に連結される。
ここで、このような回路モジュール１００は本発明の理解のための一例であり、本発明は前記回路モジュール１００に限定されるものではない。
一方、シリコン含有組成物１３０は回路パターン１１２、はんだ１２０ａおよび電子素子１２０のうち少なくとも一つにコーティングされて硬化する。つまり、シリコン含有組成物１３０はコンフォーマル、防湿、防振、熱伝導および静電気防止機能を有する。言い換えれば、シリコン含有組成物１３０は外部の物理的、化学的環境から回路パターン１１２、はんだ１２０ａまたは／および電子素子１２０等を保護する。
さらに具体的に、シリコン含有組成物１３０は電子素子１２０に水分が侵入する現象を防止する。また、シリコン含有組成物１３０は電子素子１２０に振動が伝わる現象を防止する。また、シリコン含有組成物１３０は電子素子１２０（例えば、集積回路半導体パッケージ１２１、トランジスター１２２ａ、１２２ｂ）で発生する熱が外部に迅速に放出されるようにする。また、シリコン含有組成物１３０はバッテリーセル２１０またはその周辺温度が電子素子１２０（例えば、陽性温度素子１２５）に迅速に伝わるようにする。さらに、シリコン含有組成物１３０は例えば、回路パターン１１２、はんだ１２０ａおよび電子素子１２０に静電気が流入しないようにする。また、このようなシリコン含有組成物１３０は内部のフィラーなどの影響で白色でありうる。しかし、本発明のシリコン含有組成物１３０はこのような色相に限定されるものではない。もちろん、このようなシリコン含有組成物１３０は上述したベース樹脂、熱開始剤、光開始剤、静電気保護用フィラーおよび／または熱伝導性フィラーを含む。
さらに、回路パターン１１２とワイヤー１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃの連結領域（例えば、はんだ１２０ａ）に固定用エポキシ樹脂１４０がさらにコーティングされることができる。ここで、固定用エポキシ樹脂１４０は内部状態が観察できるように透明にすることができる。しかし、本発明のシリコン含有組成物１３０はこのような色相に限定されるものではない。このような固定用エポキシ樹脂１４０は強力な接着力、優れた作業性および速硬化性を有する通常の電子部品固定用エポキシ樹脂でありうる。
図２は、本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物１３０がコーティングされて硬化した回路モジュール１００をバッテリーセル２１０に電気的に連結した状態を示した回路図である。
前述のようにバッテリーパック２００は少なくとも一つのバッテリーセル２１０と、バッテリーセル２１０の過充電や過放電を防止する保護回路モジュールを含む。ここで、保護回路モジュールが上述した回路モジュール１００でもある。
図２に示されているように、回路モジュール１００はバッテリーセル２１０にワイヤー１２８ａ（またはリードプレートや軟性回路基板も可能である）を通じて電気的に連結される。また、回路モジュール１００はコネクタ１２９にワイヤー１２８ｂを通じて電気的に連結され、このようなコネクタ１２９は外部セットまたは充電器に連結される。もちろん、コネクタ１２９はワイヤーなしに印刷回路基板１１０に直接実装されることができる。さらに、回路モジュール１００は集積回路半導体パッケージ１２１、トランジスター１２２ａ、１２２ｂ、電流センサー（抵抗）１２３、陽性温度素子１２５、温度センサー１２６およびヒューズ１２７等を含む。このような回路は本発明の理解のための一例であり、本発明は図２に示された回路に限定されるものではない。
一方、バッテリーセル２１０は通常の角型バッテリー、円筒型バッテリーまたはパウチ型バッテリーであり、本発明は前記バッテリーの種類に限定されるものではない。
図３および図４には、本発明の一実施例による電子素子保護用シリコン含有組成物１３０を利用した回路モジュール１００の製造方法が示されている。以下、図１ａ乃至図１ｃを参照しつつ説明する。
本発明による回路モジュール１００の製造方法は、印刷回路基板の具備段階（Ｓ１）、シリコン含有組成物コーティング段階（Ｓ２）、そして光および熱硬化段階（Ｓ４）を含む。また、本発明はワイヤー固定用エポキシ樹脂コーティング段階（Ｓ３）を含むことができる。
印刷回路基板の具備段階（Ｓ１）では、絶縁層１１１の上に多数の回路パターン１１２が形成された印刷回路基板１１０が備えられ、回路パターン１１２に多数の電子素子１２０がはんだ１２０ａによって電気的に連結される。ここで、電子素子１２０は集積回路半導体パッケージ１２１、トランジスター１２２ａ、１２２ｂ、抵抗１２３、キャパシター１２４、陽性温度素子１２５、温度センサー１２６、ヒューズ１２７等である。また、このとき、各種ワイヤー１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃが印刷回路基板１１０にはんだ１２０ａによって電気的に接続することができる。
シリコン含有組成物コーティング段階（Ｓ２）では、回路パターン１１２、はんだ１２０ａおよび／または電子素子１２０にシリコン含有組成物１３０がコーティングされる。ここで、シリコン含有組成物１３０は前述のようにコンフォーマル機能、防湿機能、防振機能、熱伝導機能および静電気保護機能を有する。したがって、従来のコンフォーマルシリコンコーティング、防湿シリコンコーティング、防振シリコンコーティング、熱伝導性シリコンコーティングおよび静電気保護シリコンコーティングのような多数の段階からなるコーティング工程は、本発明における１段階のコーティング工程で完了する。
さらに、回路パターン１１２とワイヤー１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃの連結領域にも固定用エポキシ樹脂１４０がさらにコーティングされることができる（Ｓ３）。ここで、固定用エポキシ樹脂１４０は通常の紫外線硬化樹脂である。
光および熱硬化段階（Ｓ４）では、シリコン含有組成物１３０が光（例えば、紫外線）および熱によって硬化する。もちろん、固定用エポキシ樹脂１４０も光硬化される。
このとき、光の波長はほぼ３００ｎｍ乃至５００ｎｍに制御され、熱による温度はほぼ６０℃乃至１００℃に制御され、また、光および熱を利用した硬化段階はほぼ１０秒乃至６０秒間遂行できる。光の波長が３００ｎｍより小さいか５００ｎｍより大きければ光硬化が行われない。また、温度が６０℃より低ければ熱硬化は行われず、温度が１００℃より高ければ電子素子が破損することがある。さらに、硬化時間が１０秒より短ければ光硬化または／および熱硬化はうまく行われず、時間が６０秒より長ければ硬化時間が無用に長くなる。
一方、シリコン含有組成物１３０の光硬化の際、影領域で未硬化現象が発生することができるが、前述のように光源３５１から発生する熱によってシリコン含有組成物１３０が熱硬化することによって、シリコン含有組成物１３０の全体的な硬化時間は短く硬化性能に優れる。
ここで、すべての段階はコンベヤーベルト３１０の上で遂行することができ、コンベヤーベルト３１０はローラ３２０に結合して一側方向に回転する。さらに、コンベヤーベルト３１０の上に電子素子１２０の固定およびソルダリングツール３３０が位置し、またシリコン含有組成物１３０の塗布のためのシリンダー３４０が位置する。さらに、コンベヤーベルト３１０の上に光および熱硬化のために光源３５１および排気ファン３５２を有するチャンバー３５０が位置する。
また、光および熱硬化が遂行されるチャンバー３５０の内部温度は排気ファン３５２によって制御されることができる。つまり、基本的に光源３５１によって周辺温度は１００℃より高く上昇できるが、排気ファン３５２の制御によってチャンバー３５０の内部温度を６０℃乃至１００℃に制御することができる。
［実施例］
下記の表１は高温多湿（Ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｈｕｍｉｄｉｔｙ）テスト条件を示したものであり、このような高温多湿テスト条件下で本発明が適用された回路モジュールの電子素子（つまり、集積回路半導体パッケージ、回路パターン、はんだ等）は湿気によって腐食されないことを確認した。
Figure 0006504649
 さらに具体的に説明すれば、塩度５％の塩水を回路モジュール（実施例１）に噴射した後、前記回路モジュール（実施例１）を湿度５％および温度２０℃で２時間放置し、その後、図５ａに示すように、前記回路モジュール（実施例１）を湿度９３％および温度４０±２℃で２２時間放置した。また、塩度５％の塩水を回路モジュール（実施例２）に噴射した後、前記回路モジュール（実施例２）を湿度５％および温度２０℃で２時間放置し、その後、図５ｂに示すように、前記回路モジュール（実施例２）を湿度８５％および温度５０℃で５４時間放置した。
下記の表２は静電気テスト条件を示したものであり、「合格」はこのような静電気テスト条件下で本発明が適用された回路モジュールは電気的に損傷しなかったことを示す。ここで、従来技術は回路モジュールにコンフォーマルシリコンコーティング、防湿シリコンコーティング、防振シリコンコーティング、熱伝導シリコンコーティングおよび静電気保護シリコンコーティングがそれぞれ行われた回路モジュールを意味する。また、“接触”は電子素子に接触した状態で静電気が印加されることを意味し、“空気”は電子素子から離隔した状態で静電気が印加されることを意味する。
一例として、従来技術においては、回路モジュールにコンフォーマルコーティングのためにダウコーニング社の１−２５７７ＬＶ（商標）、熱伝導コーティングのためにはカナダシリコーン社のＥＳ２０３１Ｗ（商標）、静電気防止コーティングのためにはダウコーニング社のＳＥ９１８９Ｌ（商標）を用いた。
Figure 0006504649
下記の表３は本発明が適用された上記回路モジュール（実施例１〜３）、つまり、シリコン含有組成物から有害物質の検出の有無を示したものであり、表３に示されている「合格」は、本発明によるシリコン含有組成物から有害物質は検出されなかったことを示す。ここで、有害物質の検出のためにＸＲＦ（蛍光Ｘ線分光分析）を利用した。
Figure 0006504649
下記の表４は本発明が適用された回路モジュール（実施例４〜８）の中でワイヤーの引張強度テストの結果（ｋｇｆ）を示したものである。通常、ワイヤー１本当りの引張強度が１ｋｇｆ以上であれば良好であるといえる。
Figure 0006504649
下記の表５は本発明による回路モジュールが装着されたバッテリーパック（実施例９〜１５）を高温多湿（５０℃、８５％ＲＨ、４８ｈｒｓ）の環境に暴露前および暴露後の電気的機能をテストした結果を示したものである。一例として、バッテリーパックのＯＣＶ、ＩＲ、充電／放電、通信、外観および漏電状況は高温多湿の環境に適用前および適用後においていずれも良好と判定された。ここで、ＯＣＶ（ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）はバッテリーセルから外部に電流が流れない状態でのバッテリーセル電圧を意味し、ＩＲはバッテリーセルの内部抵抗を意味し、このようなＯＣＶ／ＩＲはバッテリーパックの良／不良判定をする主要基準である。
Figure 0006504649
下記の表６は本発明による回路モジュールが装着されたバッテリーパック（実施例１４〜１８）に静電気（接触±８ｋＶ、空気±１５ｋＶ）を適用前および適用後の電気的機能をテストした結果である。一例として、バッテリーパックのＯＣＶ、ＩＲ、充電／放電、通信、外観および漏電状況は静電気環境に適用前および適用後においていずれも良好と判定された。
Figure 0006504649
このようにして、本発明の一実施態様はコンフォーマル機能、防湿機能、防振機能、熱伝導機能および静電気保護機能を持つだけでなく、硬化時間が６０秒以内である電子素子保護用シリコン含有組成物、これを利用した回路モジュールおよびその製造方法を提供する。
さらに、本発明の一実施態様による回路モジュールを有するバッテリーパックは高温多湿環境／静電気環境下でも正常的なＯＣＶ、ＩＲ、充電／放電、通信、外観を有し、また、漏電が発生しない。
したがって、本発明の一実施態様によるシリコン含有組成物が適用された回路モジュール（保護回路モジュール）およびこれを有するバッテリーパックの製造時間が非常に短縮でき、かつ、高温多湿環境／静電気環境下でも正常的な電気的性能を保証できる。
以上の説明は、本発明による電子素子保護用シリコン含有組成物、これを利用した回路モジュールおよびその製造方法を実施するための一つの実施態様に過ぎないものであって、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲において請求するように、本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する分野で通常の知識を有する者であれば、誰でも多様な変更実施が可能な範囲にまで本発明の技術的精神が及ぶとみなされる。
１００ 回路モジュール
１１０ 印刷回路基板
１１１ 絶縁層
１１２ 回路パターン
１１３ 保護層
１２０ 電子素子
１２０ａ はんだ
１２１ 集積回路半導体パッケージ
１２２ａ、１２２ｂ トランジスター
１２３ 抵抗
１２４ キャパシター
１２５ 陽性温度素子
１２６ 温度センサー
１２７ ヒューズ
１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃ ワイヤー
１２９ コネクタ
１３０ シリコン含有組成物
１４０ 固定用エポキシ樹脂
２００ バッテリーパック
２１０ バッテリーセル

Claims (20)

  1. ベース樹脂、
    熱開始剤、および
    光開始剤を含む電子素子保護用シリコン含有組成物であって、
    前記ベース樹脂は、前記電子素子保護用シリコン含有組成物の総重量を基準に３１乃至３５ｗｔ％のポリウレタンアクリレート、１８乃至２２ｗｔ％のイソボニルアクリレート、および７乃至１１ｗｔ％の変性アクリルアミドを含む、
    電子素子保護用シリコン含有組成物。
  2. 静電気保護用フィラーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電子素子保護用シリコン含有組成物。
  3. 熱伝導性フィラーをさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子素子保護用シリコン含有組成物。
  4. 前記熱開始剤はシランカップリング剤（Ｓｉｌａｎｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ａｇｅｎｔ）を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の電子素子保護用シリコン含有組成物。
  5. 前記熱開始剤の量はシリコン含有組成物の２ないし５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の電子素子保護用シリコン含有組成物。
  6. 前記光開始剤の量はシリコン含有組成物の５ないし１０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の電子素子保護用シリコン含有組成物。
  7. 前記静電気保護用フィラーは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、アルミニウムヒドロキシド（ＡｌＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる群から選択された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２に記載の電子素子保護用シリコン含有組成物。
  8. 前記熱伝導性フィラーはヒュームドシリカ（Ｆｕｍｅｄ Ｓｉｌｉｃａ）、マグネシウムオキシド（ＭｇＯ）、ボロンナイトライド（ＢＮ）およびアルミナイトライド（ＡｌＮ）からなる群から選択された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載の電子素子保護用シリコン含有組成物。
  9. 静電気保護用フィラーおよび熱伝導性フィラーをさらに含み、
    前記静電気保護用フィラーおよび熱伝導性フィラーの量はシリコン含有組成物の２２ないし３２ｗｔ％であることを特徴とする請求項１に記載の電子素子保護用シリコン含有組成物。
  10. 前記静電気保護用フィラーは酸化アルミニウムおよびアルミニウムヒドロキシドを含み、前記熱伝導性フィラーはヒュームドシリカを含む、請求項９に記載の電子素子保護用シリコン含有組成物。
  11. 絶縁層上に多数の回路パターンが形成された印刷回路基板、および、
    前記回路パターンにはんだによって電気的に接続した多数の電子素子を含み、
    前記回路パターン、はんだおよび電子素子のうちの少なくとも一つにコーティングされて硬化した請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載のシリコン含有組成物を含むことを特徴とする回路モジュール。
  12. 前記回路パターンに電気的に連結された少なくとも一つのワイヤーをさらに含み、
    前記回路パターンと前記ワイヤーの連結領域にコーティングされた固定用エポキシ樹脂をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の回路モジュール。
  13. 前記ワイヤーに少なくとも一つのバッテリーセル、少なくとも一つの温度センサー、または少なくとも一つのコネクタが電気的に連結されることを特徴とする請求項１２に記載の回路モジュール。
  14. 前記電子素子は集積回路半導体パッケージ、トランジスター、抵抗、キャパシター、陽性温度素子およびヒューズからなる群から選択された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか一つに記載の回路モジュール。
  15. 前記回路パターン、はんだ、および電子素子にコーティングされて硬化した請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載のシリコン含有組成物を含むことを特徴とする、請求項１１乃至請求項１４のいずれか一つに記載の回路モジュール。
  16. 絶縁層上に多数の回路パターンが形成された印刷回路基板を具備し、前記回路パターンに多数の電子素子をはんだを利用して電気的に連結する段階、
    前記回路パターン、はんだおよび電子素子のうち少なくとも一つに請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載のシリコン含有組成物をコーティングする段階、および
    前記シリコン含有組成物を光および熱を利用して硬化する段階を含むことを特徴とする回路モジュールの製造方法。
  17. 前記光および熱を利用して硬化する段階では、前記光の波長を３００ｎｍ乃至５００ｎｍに制御し、温度を６０℃乃至１００℃に制御することを特徴とする請求項１６に記載の回路モジュールの製造方法。
  18. 前記光および熱を利用して硬化する段階は１０秒乃至６０秒間実施されることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の回路モジュールの製造方法。
  19. 前記電子素子を電気的に連結する段階で、前記電子素子は集積回路半導体パッケージ、トランジスター、抵抗、キャパシター、陽性温度素子およびヒューズからなる群から選択された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１６乃至請求項１８のいずれか一つに記載の回路モジュールの製造方法。
  20. 前記電子素子を電気的に連結する段階は、前記回路パターンに少なくとも一つのワイヤーを連結する段階をさらに含み、
    前記光および熱を利用して硬化する段階以前に前記回路パターンと前記ワイヤーの連結領域に固定用エポキシ樹脂をコーティングする段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６乃至請求項１９のいずれか一つに記載の回路モジュールの製造方法。
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