KR102641596B1 - 보강용 수지 조성물 및 전자 부품 장치 - Google Patents

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Abstract

에폭시 화합물과 경화제를 포함하고, 상기 에폭시 화합물로서 비스페놀 E 형 에폭시 수지를, 에폭시 화합물의 총량에 대해 25 질량％ 이상 100 질량％ 이하 포함한다.

Description

보강용 수지 조성물 및 전자 부품 장치
본 발명은, 보강용 수지 조성물 및 그 보강용 수지 조성물을 사용한 전자 부품 장치에 관한 것이다.
휴대 전화, 태블릿 기기 등, 휴대 전자 기기의 고기능화, 소형화에 수반하여, 이들 전자 기기에 사용되는 전자 부품으로는, BGA (Ball Grid Array) 나 CSP (Chip Size Package) 등의 땜납 볼 접합을 수반하는 전자 부품이 많이 사용되고 있다. 이러한 전자 부품은 기판에 고밀도로 실장할 수 있는 반면, 땜납 접합부의 강도, 특히 낙하 충격과 같은 물리적 응력에 대해 약하기 때문에, 보강을 위한 수지 조성물이 사용되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 및 2 에는, BGA 패키지 등의 전자 부품과 기판 사이에 언더필재로서의 수지 조성물을 충전하여 봉지하는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 3 에는 BGA 패키지의 4 모서리를 수지 조성물의 사이드필재로 접합하여, 단자의 땜납 접합을 보강하는 것이 기재되어 있다.
선행 문헌 1 내지 3 에는, 보강용의 수지 조성물로서, 비스페놀 A 형, 비스페놀 F 형의 에폭시 수지를 주성분으로서 포함하는 것이 예시되어 있다. 이들 에폭시 수지는, 전자 부품과 기판 사이에 개재한 상태에서 경화됨으로써, 전자 부품과 기판을 물리적으로 접착시키고, 양자의 접속을 보강할 수 있다. 이들 에폭시 수지 등의 에폭시 화합물은 내열성이 높기 때문에 전자 부품의 접합 보강 용도에 적합하다.
그러나, 비스페놀 A 형 에폭시 수지는 인체에 대한 유해성을 갖는 것을 알고 있어, 환경에 대한 부하 저감을 위해 사용량의 삭감이 요구되고 있다. 또, 비스페놀 A 형 에폭시 수지는, 결정화되기 쉽고, 특히, 상온 이하 등의 비교적 저온에서 장기간 보관했을 때에 고화되고, 온도를 높여 되돌려도 점도가 높아진다. 비스페놀 F 형 에폭시 수지는, 환경 영향은 작지만, 결정화되기 쉽다는 문제는 비스페놀 A 형 에폭시 수지와 동일하다. 수지 조성물의 점도가 높아지면, 디스펜스하기 어려워지고, 수지 조성물을 안정적으로 공급할 수 없어 보강이 불충분하게 된다. 특히 고밀도 실장화에 의해 실장 부품 사이나 전자 부품과 기판 사이의 스페이스가 매우 작은 경우에는, 점도가 높아지면 수지 조성물을 안정적으로 공급하는 것이 매우 곤란해진다는 문제가 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2008-239822호
특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2016-135888호
특허문헌 3: 일본 공개특허공보 2016-44277호
본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 저온에서도 점도의 상승이 적고, 따라서, 보강 지점에 안정적으로 공급할 수 있고, 전자 부품의 접속을 충분히 보강할 수 있는 보강용 수지 조성물을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은, 땜납 접합부 부근이 충분히 보강되어 있는 전자 부품 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은, 에폭시 화합물과 경화제를 포함하고, 상기 에폭시 화합물로서 비스페놀 E 형 에폭시 수지를, 에폭시 화합물의 총량에 대해 25 질량％ 이상 100 질량％ 이하 포함한다.
본 발명에 의하면, 보강용 수지 조성물은, 에폭시 화합물과 경화제를 포함하고, 상기 에폭시 화합물로서 비스페놀 E 형 에폭시 수지를, 에폭시 화합물의 총량에 대해 25 질량％ 이상 100 질량％ 이하 포함하기 때문에, 실온 이하 등의 비교적 저온에 있어서도 점도의 상승이 적다. 따라서, 전자 부품과 기판과 땜납 접합 부근의 보강 지점에 안정적으로 보강용 수지 조성물을 공급할 수 있고, 확실하게 접합의 보강을 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 경화제는, 지환식 폴리아민, 지방족 폴리아민 및 그들의 변성물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이고, 상기 경화제의 함유량은, 에폭시 화합물 100 질량부에 대해 5 질량부 이상 40 질량부 이하로서, 겔화제를 추가로 포함한다.
이 경우, 상기 겔화제가, 아마이드계 겔화제, 소르비톨계 겔화제 및 지방산 트리글리세리드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이어도 된다.
본 발명에 있어서, 상기 에폭시 화합물은, 비스페놀 E 형 에폭시 수지와, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 및 비스페놀 F 형 에폭시 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 혼합물이어도 된다.
본 발명에 있어서, 상기 에폭시 화합물은, 비스페놀 E 형 에폭시 수지, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 및 비스페놀 F 형 에폭시 수지의 혼합물이어도 된다.
본 발명에 있어서, 상기 에폭시 화합물은, 양 말단에 에폭시기를 갖는 에폭시 수지여도 된다.
본 발명에 있어서, 상기 에폭시 화합물 중의 염소 함유량이 900 ppm 이하여도 된다.
본 발명에 있어서, 상기 경화제는, 지환식 폴리아민, 지방족 폴리아민 및 그들의 변성물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이어도 된다.
본 발명에 있어서, 필러를 추가로 포함하고, 상기 에폭시 화합물 100 질량부에 대한 상기 필러의 함유량이 30 질량부 이상 180 질량부 미만이어도 된다.
본 발명에 있어서, 경화 온도가 80 ℃ 이상 200 ℃ 이하여도 된다.
전자 부품 장치에 관한 본 발명은, 기판과 전자 부품이 땜납 범프를 개재하여 접합되어 있고, 상기 기판과 상기 전자 부품 사이에 상기 어느 보강용 수지 조성물로 이루어지는 보강부를 구비한다.
본 발명에 의하면, 전자 부품 장치는, 기판과 전자 부품이 땜납 범프를 개재하여 접합되어 있고, 상기 기판과 상기 전자 부품 사이에 상기 어느 보강용 수지 조성물로 이루어지는 보강부를 구비하기 때문에, 보강용 수지 조성물이 실온 등의 비교적 저온에 있어서도 점도의 상승이 적고, 전자 부품과 기판과 땜납 접합 부근의 보강 지점에 확실하게 보강부를 형성할 수 있어, 접합이 충분히 보강되어 있다.
전자 부품 장치에 관한 본 발명은, 상기 보강부는, 상기 전자 부품의 주연부와 상기 기판 사이에 형성되어 있어도 된다.
본 발명에 의하면, 저온에서도 점도의 상승이 적고, 따라서, 보강 지점에 안정적으로 공급할 수 있고, 전자 부품의 접속을 충분히 보강할 수 있는 보강용 수지 조성물을 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 땜납 접합부 부근이 충분히 보강되어 있는 전자 부품 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 실시예의 전자 부품 장치를 모식적으로 나타내는 단면도.
도 2 는, 본 발명의 다른 실시예의 전자 부품 장치를 모식적으로 나타내는 단면도.
이하에, 본 발명에 관련된 보강용 수지 조성물 및 전자 부품 장치에 대해 설명한다.
본 실시형태의 보강용 수지 조성물 (이하, 간단히 수지 조성물이라고도 한다.) 은, 에폭시 화합물과 경화제를 포함하고, 상기 에폭시 화합물의 총량에 대한 비스페놀 E 형 에폭시 수지의 함유량이 25 질량％ 이상 100 질량％ 이하이다.
본 실시형태의 수지 조성물은, 주성분으로서 에폭시 화합물을 포함한다. 에폭시 화합물로는 특별히 한정되는 것은 아니고, 액체 에폭시 수지나 고체 에폭시 수지 등의 에폭시 화합물을 적절히 사용할 수 있다. 구체적인 에폭시 화합물로는, 예를 들어 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비스페놀 E 형 에폭시 수지, 비스페놀 F 형 에폭시 수지 등의 비스페놀 골격을 갖는 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 프탈렌 고리 함유 에폭시 수지 및 이들의 수소 첨가형 에폭시 수지, 그리고 지환식 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 에폭시 화합물은 단독으로 혹은 복수를 조합하여 사용할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 상기 에폭시 화합물로는, 양 말단에 에폭시기를 갖는 에폭시 수지인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 양 말단에 에폭시기를 갖는 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비스페놀 E 형 에폭시 수지, 비스페놀 F 형 에폭시 수지 등의 비스페놀 골격을 갖는 에폭시 수지 등의 열경화성 수지를 들 수 있다.
상기 에폭시 화합물로는, 예를 들어 에폭시 당량 140 이상 240 이하, 점도 1 이상 15 Pa·s 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태에서 말하는 에폭시 당량 (g/eq) 은, 1 당량의 에폭시기를 포함하는 수지의 질량이며, JIS K 7236 : 2001 에 따라서 측정되는 값을 말한다. 본 실시형태의 점도는 후술하는 실시예에 나타낸 측정 방법으로 측정되는 값을 말한다.
본 실시형태의 수지 조성물은, 에폭시 화합물로서, 비스페놀 E 형 에폭시 수지를 필수 성분으로서 포함하는데, 상기 에폭시 화합물의 총량에 대한 비스페놀 E 형 에폭시 수지의 함유량은 25 질량％ 이상 100 질량％ 이하, 바람직하게는 40 질량％ 이상 70 질량％ 이하이다.
본 실시형태의 수지 조성물은, 비스페놀 E 형 에폭시 수지를 포함함으로써, 저온에서의 결정화를 억제할 수 있다. 그 결과, 상온 이하 등의 비교적 저온에서 보관해도 점도의 상승을 억제할 수 있다.
본 실시형태의 상기 에폭시 화합물은, 비스페놀 E 형 에폭시 수지와, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 및 비스페놀 F 형 에폭시 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 혼합물이어도 된다.
비스페놀 A 형 에폭시 수지는 내열성이 높고, 보강용 수지 조성물로서 널리 사용되고 있다. 그러나, 불순물로서 포함되는 비스페놀 A 가 인체에 대한 유해성을 갖는다는 관점에서 사용을 억제하는 것이 바람직하다.
비스페놀 F 형 에폭시 수지는, 유해성은 A 형보다 적지만, A 형과 동일하게 실온 이하 등의 낮은 온도에서는 결정화가 진행되어 점도가 상승하기 쉽다는 관점에서 사용을 억제하는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 수지 조성물은, 비스페놀 E 형 에폭시 수지를 필수 성분으로 함으로써, 첨가제를 배합하지 않아도, 낮은 온도에서의 결정화를 억제할 수 있고, 따라서 점도의 상승도 억제할 수 있다.
또한, 에폭시 화합물로서 비스페놀 A 형 에폭시 수지를 포함하는 경우에는, 에폭시 화합물의 총량의 10.0 질량％ 이하, 바람직하게는 3.0 질량％ 이상 5.0 질량％ 이하인 것이, 점도 안정성을 양호하게 하면서 인체에 대한 유해성을 저감시킬 수 있다는 관점에서 바람직하다.
에폭시 화합물로는, 비스페놀 E 형 에폭시 수지 단독이어도 되지만, 예를 들어 비스페놀 E 형 에폭시 수지와 비스페놀 A 형 에폭시 수지의 혼합물, 비스페놀 E 형 에폭시 수지와 비스페놀 F 형 에폭시 수지의 혼합물, 비스페놀 E 형 에폭시 수지와 비스페놀 A 형 에폭시 수지와 비스페놀 F 형 에폭시 수지의 혼합물 등이어도 된다. 에폭시 화합물이 비스페놀 E 형 에폭시 수지와 비스페놀 A 형 에폭시 수지와 비스페놀 F 형 에폭시 수지의 혼합물인 경우에는, 결정화에 의한 점도 상승이 보다 억제될 수 있기 때문에 바람직하다.
에폭시 화합물이 비스페놀 E 형 에폭시 수지와 비스페놀 A 형 에폭시 수지와 비스페놀 F 형 에폭시 수지의 혼합물인 경우에는, 각 에폭시 수지의 질량 혼합 비율은, 예를 들어 비스페놀 E 형 에폭시 수지 : 비스페놀 A 형 에폭시 수지 : 비스페놀 F 형 에폭시 수지 = (E) 100 : (A) 3 ∼ 15 : (F) 30 ∼ 250, 나아가서는 (E) 100 : (A) 3 ∼ 10 : (F) 30 ∼ 180 등인 것을 들 수 있다.
본 실시형태의 수지 조성물은 에폭시 화합물 중의 염소 함유량이 900 ppm 이하, 바람직하게는 700 ppm, 보다 바람직하게는 600 ppm 이하이다.
염소는, 에폭시 화합물의 제조 공정에서 불순물로서 혼입되는 경우가 있다. 환경 부하를 경감한다는 관점에서는 염소의 함유량이 적은 에폭시 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 염소 등의 불순물을 제거한 경우에는 에폭시 화합물이 보다 결정화되기 쉬워진다는 문제도 일어난다.
본 실시형태의 수지 조성물은, 염소를 제거해도 에폭시 화합물의 결정화를 억제할 수 있기 때문에, 할로겐 함유량을 저감시킬 수 있다.
본 실시형태의 수지 조성물의 경화제로는, 예를 들어 지환식 폴리아민, 지방족 폴리아민 및 그들의 변성물, 3불화 붕소-아민 착물, 디시안디아미드, 유기산 하이드라지드 등을 들 수 있다.
이들 경화제를 사용함으로써, 상온 이하의 저온에서의 에폭시 화합물의 경화 반응을 억제할 수 있다. 또, 이들 경화제는 잠재적 경화성을 갖고 있고, 잠재적 경화성을 갖는 경화제를 사용한 경우에는, 보다 경화 반응의 진행을 억제할 수 있고, 점도의 상승을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
경화제로서, 지환식 폴리아민, 지방족 폴리아민 및 그들의 변성물이, 할로겐 함유량이 비교적 적고, 또한 경화 온도도 적당하기 때문에 바람직하다.
상기 경화제의 함유량으로는, 에폭시 화합물 100 질량부에 대해 5 질량부 이상 40 질량부 이하, 바람직하게는 10 질량부 이상 20 질량부 이하 등을 들 수 있다.
상기 범위인 것에 의해, 점도의 상승을 억제함과 함께 적당한 강도의 경화물이 얻어진다.
본 실시형태의 수지 조성물에서는, 필러를 추가로 포함하고 있어도 된다.
필러로는 특별히 한정되는 것은 아니고 공지된 필러를 적절히 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리카, 탤크, 알루미나 등의 무기 필러, 유기 필러 등을 들 수 있다. 필러의 입경은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 평균 입경이 10 ㎚ 이상 30 ㎛ 이하인 것이 충전성, 기계적 강도의 관점에서 바람직하다.
언더필로서 수지 조성물이 사용되는 경우에는, 충전성의 관점에서 평균 입경 1 ㎛ 이하의 것이 바람직하다.
사이드필로서 수지 조성물이 사용되는 경우에는, 많은 필러를 함유시켜 열팽창률을 낮추는 관점에서 평균 입경 1 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
필러의 함유량으로는, 예를 들어 에폭시 화합물의 양을 100 질량부로 하여, 이 질량부에 대한 필러의 양이 30 질량부 이상 180 질량부 미만, 바람직하게는 100 질량부 이상 150 질량부 미만인 것을 들 수 있다.
이러한 함유량인 경우에는, 수지 조성물의 점도의 상승을 억제할 수 있음과 함께, 경화된 경화물의 열팽창 계수를 작게 할 수 있다.
본 실시형태의 수지 조성물은 겔화제를 추가로 포함하고 있어도 된다.
겔화제를 포함함으로써, 수지 조성물을 도포하여 가열 경화시켰을 때에 처지는 것을 억제할 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 겔화제는, 에폭시 수지를 겔화하는 작용을 갖는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다.
본 실시형태의 겔화제로는, 아마이드계 겔화제, 소르비톨계 겔화제, 지방산 트리글리세리드 등을 들 수 있다.
아마이드계 겔화제로는, 예를 들어 아민과 카르복실산을 축합 중합하여 얻어지는 폴리아미드, 스테아르산아미드, 라우르산아미드, 올레산아미드, 에루크산아미드, 12-하이드록시스테아르산아미드 등의 지방산 모노아미드, N-올레일스테아르산아미드, N-스테아릴스테아르산아미드 등의 치환 지방산 아미드, N,N'-에틸렌비스라우르산아미드, N,N'-에틸렌비스스테아르산아미드, N,N'-헥사메틸렌비스스테아르산아미드, N,N'-디스테아릴아디프산아미드 등의 치환 지방산 비스아미드, 스테아르산모노메틸올아미드 등의 알킬올아미드, 경화 피마자유, 밀랍 등을 들 수 있다.
소르비톨계 겔화제로는, 예를 들어 1,3 : 2,4-비스-O-(4-메틸벤질리덴)-D-소르비톨, 1,3 : 2,4-비스-O-벤질리덴-D-글루시톨 (신니혼 이화사 제조) 등을 들 수 있다.
지방산 트리글리세리드로는, 12-하이드록시스테아르산트리글리세리드 (피마자 경화유), 상품명 : 코코나드 ML (지방산 C8, C10, C12 트리글리세리드), 상품명 : 코코나드 MT (지방산 C8, C10 트리글리세리드), 상품명 : 코코나드 RK (지방산 C8 트리글리세리드) (카오사 제조), 상품명 : 파나세이트 800B (2-에틸헥실트리글리세리드), 상품명 : 파나세이트 810, 상품명 : 파나세이트 810S (중사슬 지방산 트리글리세리드) (니치유사 제조) 등을 들 수 있다.
겔화제의 융점은, 예를 들어 130 ℃ 이상, 바람직하게는 165 ℃ 이상인 것을 들 수 있다. 상기 융점을 갖는 겔화제이면, 열 경화 온도에 있어서 형상 유지의 성능이 발현된다.
겔화제의 함유량으로는, 예를 들어 에폭시 수지의 총량을 100 질량부로 했을 때에, 0.5 질량부 이상 20 질량부 미만, 나아가서는 0.5 질량부 이상 15 질량부 미만인 것을 들 수 있다.
그 중에서도 아마이드계 겔화제인 경우에는 에폭시 수지의 총량을 100 질량부로 했을 때에 1 질량부 이상 3 질량부 이하인 것이 바람직하다.
또, 지방산 트리글리세리드인 경우에는, 에폭시 수지의 총량을 100 질량부로 했을 때에 2 질량부 이상 20 질량부 이하인 것이 바람직하다.
또한, 소르비톨계 겔화제인 경우에는, 에폭시 수지의 총량을 100 질량부로 했을 때에 0.1 질량부 이상 10 질량부 미만, 나아가서는 0.5 질량부 이상 5 질량부 미만인 것이 바람직하다.
본 실시형태의 수지 조성물은, 경화 후에 유리 전이 온도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 경화 후에 유리 전이점이 저하되면, 이하와 같은 문제가 일어난다.
즉, 전자 부품의 접합 보강에 수지 조성물을 사용한 경우에, 경화된 수지 조성물의 유리 전이 온도를 초과하는 온도로 가열되면, 경화물의 열팽창 계수가 커지고, 보강한 전자 부품이나 땜납 접합부의 열팽창 계수의 차이가 커지기 때문에, 전자 부품이나 땜납 접합부에 과대한 응력이 가해지고, 크랙의 발생이나 기능의 손실 등의 원인이 된다.
특히, 전자 부품의 신뢰성 시험인 온도 사이클 시험에 제공되었을 때에는, 이와 같은 문제가 일어나기 쉬워진다.
유리 전이점의 저하는, 예를 들어 반응성 희석제와 같이 결정화를 억제하는 첨가제를 수지 조성물에 배합한 경우에 발생하기 쉽다. 본 실시형태의 수지 조성물은 반응성 희석제와 같은 첨가제를 배합하지 않아도, 결정화를 억제할 수 있다. 따라서, 결정화를 억제하면서 유리 전이 온도가 경화 후에 저하되는 것도 억제할 수 있다.
본 실시형태의 수지 조성물의 바람직한 유리 전이점으로는, 85 ℃ 이상 180 ℃ 이하, 나아가서는 100 ℃ 이상 170 ℃ 이하 등을 들 수 있다. 또한, 본 실시형태에서 말하는 유리 전이점은 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법으로 측정되는 값을 말한다.
본 실시형태의 보강용 수지 조성물은 80 ℃ 이상 200 ℃ 이하, 나아가서는 100 ℃ 이상 170 ℃ 이하 등에서 경화시키는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 보강용 수지 조성물은, 전자 부품의 땜납 접합부 등을 보강하는 것에 사용할 수 있지만, 예를 들어 땜납 접합부는 땜납을 용융시킴으로써 전자 부품을 기판 등에 고정시키므로 수지 조성물도 가열되게 된다. 이와 같이 가열하는 부재에 보강용 수지 조성물을 사용한 경우에는 수지 조성물이 용융되어 처져서 퍼지는 열처짐이 발생하는 경우가 있다. 수지 조성물이 열처짐되면 전자 부품 등의 보강 대상의 보강을 충분히 할 수 없게 될 우려가 있다. 본 실시형태의 보강용 수지 조성물이 상기 범위에서 경화되는 수지 조성물인 경우에는, 가열시에 경화되게 되고, 가열을 필요로 하는 용도에 사용한 경우에도 수지 조성물의 열처짐이 억제될 수 있다. 따라서, 충분한 보강 경화가 얻어진다.
본 실시형태의 수지 조성물에는, 상기 효과를 저해하지 않는 범위에서, 추가로 다른 공지된 첨가제를 포함하고 있어도 된다.
다음으로, 본 실시형태의 전자 부품 장치에 대해 도 1 및 2 를 인용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 부품 장치 (1) 는, 기판 (2) 과 전자 부품 (3) 이 땜납 범프 (4) 를 개재하여 접합되어 있고, 상기 기판 (2) 과 상기 전자 부품 (3) 사이에 상기 서술한 바와 같은 본 실시형태의 보강용 수지 조성물로 이루어지는 보강부 (10) 를 구비한다.
본 실시형태의 전자 부품 장치 (1) 의 전자 부품 (3) 으로는, 예를 들어 CSP 나 BGA 등의 반도체 패키지나 베어 칩 등의 판상의 부품을 들 수 있다.
이러한 전자 부품 (3) 을 프린트 배선판과 같은 회로가 형성된 기판 (2) 에 실장 (전기적 접속) 할 때에는, 전자 부품 (3) 에 형성된 땜납 범프 (4) 를 기판 (2) 의 회로 부분에 땜납 접합함으로써 실장된다.
구체적으로는, 예를 들어 상기 반도체 패키지와 같이 판상의 부품을 구비한 전자 부품의 경우에는, 땜납 볼이 그리드상으로 배치된 판상의 부품의 일면측을 회로 기판에 접촉시키고, 판상의 부품과 회로 기판을 대향하도록 배치하여 가열한다. 땜납 볼이 용융됨으로써 땜납 범프가 형성되고, 이러한 전자 부품이 회로 기판에 실장된다.
이러한 회로 기판에 전자 부품이 실장된 상태에서, 상기 부품과 상기 기판 사이에 상기 서술한 수지 조성물을 충전한다.
수지 조성물의 충전 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 도 1 에 나타내는 바와 같이, 기판 (2) 상에 CSP, BGA 등의 전자 부품 (3) 을 땜납 범프 (4) 를 개재하여 재치 (載置) 하고, 리플로 공정에서 접속 후, 수지 조성물을 기판 (2) 과 전자 부품 (3) 및 땜납 범프 (4) 사이의 간극을 메우도록 디스펜스하여, 추가로 경화시켜 보강부 (10) 를 형성하는 방법을 들 수 있다.
혹은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 기판 (2) 상에 전자 부품 (3) 을 땜납 범프 (4) 를 개재하여 재치하고, 리플로 공정에서 접속 후, 수지 조성물을 전자 부품 (3) 의 주연부와 상기 기판 (2) 사이에 디스펜스하여 경화시켜 보강부 (10) 를 사이드필로서 형성하는 방법도 들 수 있다.
본 실시형태의 전자 부품 장치는, 수지 조성물이 점도의 상승이 억제되어 있기 때문에, 기판 (2) 과 전자 부품 (3) 의 좁은 간극에도 확실하게 디스펜스할 수 있고, 따라서, 확실하게 보강할 수 있다. 특히, 사이드필로서 전자 부품 (3) 의 주연부 등의 미세한 간극에 보강부 (10) 가 형성되어 있는 전자 부품 장치의 경우에도 확실하게 수지 조성물을 디스펜스할 수 있다.
또, 본 실시형태의 수지 조성물은 반응성 희석제와 같은 첨가제를 배합하지 않아도, 결정화를 억제할 수 있기 때문에 유리 전이 온도가 경화 후에 저하되는 것도 억제할 수 있고, 비교적 높은 유리 전이 온도의 보강부가 얻어진다. 따라서, 전자 부품 장치를 온도 사이클 시험 등에 제공한 경우에도, 보강부와 그것 이외의 부분의 열팽창 계수의 차이가 발생하기 어렵고, 크랙이나 파손이 발생하기 어렵다.
본 실시형태에서는 수지 조성물을, 전자 부품의 접합을 보강하기 위해서 사용하는 예를 나타냈지만, 본 발명의 보강용 수지 조성물은, 이것 이외의 부재끼리의 접합이나 부재 자체를 보강하는 보강재로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 전기 전자 부품용 절연 재료 (고신뢰성 반도체 봉지 재료 등) 및 적층판 (프린트 배선판, 빌드업 기판 등) 이나 CFRP 를 비롯한 각종 복합 재료, 접착제, 도료 등으로서 복합재의 보강 용도에 사용하는 것을 들 수 있다.
본 실시형태에 관련된 수지 조성물 및 전자 부품 장치는, 이상과 같지만, 이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기 설명이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 나타나며, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
실시예
다음으로, 본 발명의 실시예에 대해 비교예와 함께 설명한다. 또한, 본 발명은 하기의 실시예로 한정하여 해석되는 것은 아니다.
(수지 조성물의 제조)
이하에 나타내는 바와 같은 재료를 표 1 및 표 2 에 기재된 배합으로 각 시험예, 실시예, 비교예의 수지 조성물을 제조하였다.
제조 방법은 각 재료를 플래너터리형 교반 장치 (시나가와 공업소 제조 5XDMV) 를 사용하여, 20 ∼ 25 ℃ 에서 감압하에서 교반하여 제조하였다. 또한, 실시예 4 및 비교예 4 에서는, 에폭시 화합물과 아마이드계 틱소제만을 다른 용기에서 가열하고, 틱소제를 분산시키고, 냉각시킨 중간체를 얻고 나서 교반 장치에 투입하였다.
또한, 표 중의 성분의 비율을 나타내는 숫자는 질량％ 이다.
＜재료와 배합＞
에폭시 화합물 1 : 비스페놀 A 형 에폭시 수지 신닛테츠 주금 화학사 제조 YD-8125 (양 말단에 에폭시기, 저할로겐 타입)
에폭시 화합물 2 : 비스페놀 F 형 에폭시 수지 신닛테츠 주금 화학사 제조 YDF-8170 (양 말단에 에폭시기, 저할로겐 타입)
에폭시 화합물 3 : 비스페놀 E 형 에폭시 수지 프린텍사 제조 EPO-MK R710 (양 말단에 에폭시기)
에폭시 화합물 4 : 비스페놀 E 형 에폭시 수지 (저할로겐) 프린텍사 제조 EPO-MK R1710 (양 말단에 에폭시기)
에폭시 화합물 5 : 비스페놀 A 형 에폭시 수지 신닛테츠 주금 화학사 제조 YD-128 (양 말단에 에폭시기, 에폭시 화합물 1 의 고할로겐 타입)
에폭시 화합물 6 : 비스페놀 F 형 에폭시 수지 신닛테츠 주금 화학사 제조 YDF-170 (양 말단에 에폭시기, 에폭시 화합물 2 의 고할로겐 타입)
에폭시 화합물 7 : 3',4'-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트 TCI 사 제조 (양 말단에 에폭시기, 지환식 에폭시 화합물)
에폭시 화합물 8 : 이소시아누르산트리글리시딜 TCI 사 제조 (이소시아누르 골격을 갖는 에폭시 화합물)
에폭시 화합물 9 : 노볼락형 에폭시 수지 신닛테츠 주금 화학 주식회사 YDPN-638 (페놀노볼락형의 에폭시 수지)
경화제 1 : 변성 지환식 폴리아민 T&K TOKA 사 제조 FXR-1121
경화제 2 : 변성 지방족 폴리아민 T&K TOKA 사 제조 FXR-1030
아마이드계 겔화제 1 : 폴리아마이드 쿄에이샤 화학사 제조 타렌 VA-79
아마이드계 겔화제 2 : N,N'-에틸렌-비스-12-하이드록시스테아릴아미드 이토 제유 주식회사 ITOWAXJ-530
소르비톨계 겔화제 : 1,3 : 2,4-비스-O-(4-메틸벤질리덴)-D-소르비톨 신니혼 이화 주식회사 겔올 MD
지방산 트리글리세리드 : 12-하이드록시스테아르산트리글리세리드 카와켄 파인 케미컬 K-3 왁스
실리카 필러 1 : 타츠모리사 제조 SR-324 평균 입경 4 ㎛
실리카 필러 2 : 닛폰 아에로질사 제조 OX 50 평균 입경 50 ㎚
『시험 1』
(결정화 시험)
결정화 시험은 하기 방법으로 실시하였다.
수지 조성물 중, 에폭시 화합물만 계량, 혼합하고, 유리 용기에 충전, 밀폐한다. 그 유리 용기를 0 ∼ 10 ℃ 로 유지된 냉장 시험조 내에 정치 (靜置) 하고, 180 일 경과 후에 석출물의 유무를 육안으로 관찰한다. 석출물이 있는 경우에는 불합격 (× 로서 표기, 이하 동일), 석출물이 없는 경우에는 합격 (○ 로서 표기, 이하 동일) 으로 하였다.
(점도 안정성 시험)
점도 안정성 시험은, 하기 방법으로 실시하였다.
수지 조성물의 점도를 E 형 점도계 (토키 산업사 제조 RE-100U) 로 측정하였다. 콘 로터는 3˚-R7.7 이고 회전수는 10 rpm 으로 하고, 수지 조성물의 온도가 20 ± 1 ℃ 가 되도록 냉각수로 제어하였다. 수지 조성물은, 0 ∼ 10 ℃ 로 유지된 냉장 시험조 내에 정치하고, 180 일 경과 후의 점도를 측정하고, 냉장 시험조에 투입하기 전의 점도와 비교하여, 변화율이 20 ％ 미만이면 합격, 20 ％ 이상이면 불합격으로 하였다.
(할로겐 시험)
할로겐 시험은, BS EN 14582 : 2007 (연소법) 에 준거한 방법으로 실시하였다. 측정 장치는, DIONEX 사 제조 ICS-1500 이온 크로마토그래피 장치를 사용하였다. 접착제 중의 불소, 염소, 브롬, 요오드의 함유량을 산출하고, 각각이 900 ppm 이하인 경우를 합격으로 하였다.
(유리 전이점)
각 수지 조성물의 유리 전이점의 측정은, 하기와 같이 실시하였다.
승온 10 ℃/min 으로 180 ℃ 까지의 DSC 의 2nd run 을 측정하고, 원래의 베이스 라인과 변곡점의 접선의 교점의 온도를 유리 전이점으로 하였다. 유리 전이점은, 경화제의 종류나 배합에 영향을 받기 때문에, 경화제의 성분이 동일한 비교예에 대해 저하되었는지, 동등한지를 판정하였다.
각 시험 결과를 표 1 에 나타냈다.
표 1 에 나타내는 바와 같이, 각 시험예, 실시예는 결정화, 점도 안정성, 할로겐량 모두 합격이며, 유리 전이점의 저하도 볼 수 없었다. 한편, 비교예 1 ∼ 4 는 모두 결정화, 점도 안정성에 있어서 불합격이며, 비교예 5 는, 결정화, 점도 안정성이 합격이지만, 할로겐 함유량도 900 ppm 을 초과하고 있었다. 즉, 시험예, 실시예에서는 할로겐량을 많게 하지 않고 결정화, 점도 안정성을 양호하게 할 수 있었다.
『시험 2』
(열처짐성 시험)
열처짐성을 이하의 방법으로 측정하였다.
JIS Z 3284-3 의 인쇄시의 처짐 시험에 기재된 방법에 따라서 측정하였다. 구체적으로는 표 2 에 기재된 각 실시예, 비교예의 수지 조성물을 상기 JIS 에 규정되어 있는 소정의 패턴 (개구부의 사이즈 3.0 ㎜ × 0.7 ㎜ 및 3.0 ㎜ × 1.5 ㎜ 의 2 종류, 개구부끼리의 간격 0.2 ㎜ 에서 1.2 ㎜ 까지 0.1 ㎜ 마다, 마스크 두께 0.2 ㎜) 의 스테인리스제 메탈 마스크를 사용하여 구리판에 각 수지 조성물을 인쇄하고, 메탈 마스크를 없앤 후, 150 ℃ 10 분의 조건에서 가열하였다.
각 구리판의 2 종류의 사이즈로 인쇄된 패턴 중, 나쁜 결과 쪽을 평가하여, 패턴으로 인쇄된 수지 조성물이 가열 후에 이웃끼리와 접촉하지 않는 최소 간격을 표 2 에 나타냈다. 예를 들어, 표 중에 「0.2 ㎜Pass」라고 나타내는 경우에는 개구부끼리의 간격이 0.2 ㎜ 에서는 수지 조성물의 접촉은 없었고, 「0.6 ㎜Pass」라고 나타내는 경우에는 개구부끼리의 간격이 0.6 ㎜ 에서는 수지 조성물의 접촉은 없었지만, 0.5 ㎜ 에서는 접촉이 있었다는 것을 의미한다.
(점도 및 구조 점성비)
점도는 이하의 방법으로 측정하였다.
E 형 점도계 (토키 산업사 제조 RE-100U) 를 사용하여, 콘 로터는 3˚-R7.7, 회전수는 10 rpm 으로 하고, 수지 조성물의 온도가 20 ± 1 ℃ 가 되도록 냉각수로 제어하였다.
구조 점성비는, 상기 회전수를 10 rpm 으로 했을 때의 점도 및 동일한 측정 방법으로 회전수를 1 rpm 으로 하여 측정한 점도를 사용하여, 이하의 식으로 산출하였다.
구조 점성비 = 1 rpm 의 점도/10 rpm 의 점도
결과를 표 2 에 나타냈다.
또, 점도 및 구조 점성비의 1 일째, 7 일 후 및 30 일 후 (1 개월 후) 의 결과를 표 3 에 나타냈다.
표 2 에 나타내는 바와 같이, 각 실시예는, 비교예에 비해 구조 점성비가 높았다. 구조 점성비는 높을수록 처짐을 억제할 수 있는 수치이다. 이것은 각 실시예에서는 열처짐 시험에서 0.2 ㎜ 까지 수지 조성물이 접촉하지 않았던 것에 대해, 비교예에서는 0.6 ㎜ 까지였던 것으로부터도 명확했다.
또, 표 3 에 나타내는 바와 같이, 각 실시예에서는 1 개월 후에도 구조 점성비가 높은 상태였다. 한편, 비교예에서는 원래 실시예보다 낮은 값이었지만 1 개월 후에는 더욱 저하되었다.
1 : 전자 부품 장치,
2 : 기판,
3 : 전자 부품,
4 : 땜납 범프,
10 : 보강부.

Claims (12)

  1. 에폭시 화합물과 경화제를 포함하고,
    상기 에폭시 화합물로서 비스페놀 E 형 에폭시 수지를, 에폭시 화합물의 총량에 대해 25 질량％ 이상 100 질량％ 이하 포함하고,
    상기 경화제는, 지환식 폴리아민, 지방족 폴리아민 및 그들의 변성물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이고, 상기 경화제의 함유량은, 에폭시 화합물 100 질량부에 대해 5 질량부 이상 40 질량부 이하이고,
    겔화제를 추가로 포함하고, 상기 겔화제의 함유량은, 에폭시 수지의 총량을 100 질량부로 했을 때에, 0.5 질량부 이상 20 질량부 미만인 보강용 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 겔화제가, 아마이드계 겔화제, 소르비톨계 겔화제 및 지방산 트리글리세리드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 보강용 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에폭시 화합물은, 비스페놀 E 형 에폭시 수지와, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 및 비스페놀 F 형 에폭시 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 혼합물인 보강용 수지 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에폭시 화합물은, 비스페놀 E 형 에폭시 수지, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 및 비스페놀 F 형 에폭시 수지의 혼합물인 보강용 수지 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 에폭시 화합물은, 양 말단에 에폭시기를 갖는 에폭시 수지인 보강용 수지 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에폭시 화합물 중의 염소 함유량이 900 ppm 이하인 보강용 수지 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    필러를 추가로 포함하고, 상기 에폭시 화합물 100 질량부에 대한 상기 필러의 함유량이 30 질량부 이상 180 질량부 미만인 보강용 수지 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    경화 온도가 80 ℃ 이상 200 ℃ 이하인 보강용 수지 조성물.
  9. 기판과 전자 부품이 땜납 범프를 개재하여 접합되어 있고,
    상기 기판과 상기 전자 부품 사이에 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 보강용 수지 조성물로 이루어지는 보강부를 구비하는 전자 부품 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 보강부는, 상기 전자 부품의 주연부와 상기 기판 사이에 형성되어 있는 전자 부품 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
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