WO1997020898A1 - Adhesif, procede de fabrication, et procede de montage pour composants - Google Patents

Adhesif, procede de fabrication, et procede de montage pour composants Download PDF

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Hidenori Miyakawa
Kenichirou Suetsugu
Tetsuo Fukushima
Koji Okawa
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an adhesive suitably used for mounting components such as electronic components, a method of manufacturing the same, and a method of projecting a component using the adhesive.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 1-24993 discloses a standard purity epoxy resin, an amine-based curing agent, a thixotropic agent, an inorganic filler, and a coloring agent. What has been disclosed is disclosed.
  • a mounting adhesive is applied to a predetermined position on the circuit board, the electronic component is mounted on the applied adhesive, and the adhesive is applied.
  • a mounting method is used in which the electronic component and the circuit board are soldered by thermosetting, applying a flux to the circuit board, and immersing the circuit board in molten solder.
  • the former adhesives for mounting electronic components have a high curing temperature, so there is a problem that weak heat-resistant components may be damaged during curing. Was mixed in large quantities.
  • the present invention provides a method that can be cured at a low temperature, does not deteriorate the heat-resistant parts during heating and hardly deteriorates the storage stability, and does not cause a heat sag phenomenon when the adhesive is heated and cured.
  • An adhesive, a method of manufacturing the same, and a method of mounting components are provided.
  • the adhesive of the present invention comprises 100 parts by weight of an epoxy resin having a mononuclear body content of 87 to 100% by weight, and 20 to 80 parts by weight of a latent curing agent.
  • an epoxy resin with a high core content and using a latent curing agent as the curing agent By adding a large amount of this, the heating temperature during heat curing can be lowered to reduce the damage rate of parts, and an adhesive with good storability can be obtained.
  • the adhesive is manufactured by dispersing an epoxy resin and a latent curing agent in advance, heating and dissolving and cooling, and then dispersing an inorganic filler, a thixotropic agent and a pigment.
  • the heating temperature is set at 30 to 50 ° C. and the heating time at 1 to 50 hours, it is possible to prevent the heat sagging phenomenon during the heat curing of the adhesive.
  • the component mounting method of the present invention comprises: a latent stiffener 20 to 80 parts by weight, an inorganic filler 2 to 40 parts by weight, and a thixotropic agent 1 based on 100 parts by weight of the epoxy resin.
  • An adhesive containing up to 15 parts by weight and 0.1 to 5 parts by weight of a pigment is prepared in advance, the adhesive is applied to a predetermined position on a substrate, and a part is mounted on the applied adhesive.
  • the adhesive By heating and curing the adhesive, components can be mounted without increasing the heat curing temperature. Further, if the peak temperature of the heat hardening during the heat hardening is 100 ° C. or less and the heating time is 30 to 300 seconds, it is possible to prevent the weak heat resistant parts from being damaged.
  • a flux can be applied to the substrate, and the substrate can be immersed in molten solder to solder-join the component and the substrate.
  • Epoxy resin A Epicoat 800 L (manufactured by Yuka Seal Epoxy)
  • the content of the mononuclear body is 87 to 100% by weight.
  • Epoxy resin B Epicoat 8 2 8 (oiled seal epoxy)
  • the content of mononuclear bodies is 87% by weight or less.
  • Curing agent A Fuji Cure FX 100 (Fuji Kasei Co., Ltd.)
  • Hardener B Aminocure DN 23 (manufactured by Ajinomoto Co.) (Amine-based curing agent).
  • Mistron CB manufactured by Nippon Mistron
  • AEROSIL RY 200 manufactured by Nippon AEROSIL.
  • the measuring method and evaluation method of various characteristics are as follows.
  • Component damage rate Adhesive is applied to the circuit board using an adhesive applicator, a cylindrical aluminum electrolytic capacitor is attached using the component applicator, and the adhesive is applied in a high-temperature furnace using a profile that completely cures each adhesive. Heat-curing is performed, and the damage number a of the 100 parts is counted, and (aZl 00) X 100% is taken as the part damage rate [%].
  • Heat sag rate Apply the adhesive in a perfect circle on the circuit board, measure the applied diameter r 0 (mm), heat and cure in a high-temperature furnace, measure the applied diameter r 1 [mm], and use ⁇ ( r 1 — r 0) Zr 0 ⁇ X 100% is defined as the heat sag rate [%].
  • Damage rate of weak heat-resistant parts Adhesive is applied to the circuit board using an adhesive applicator, LED components are mounted using a component mounting machine, and the adhesive is heated and cured in a high-temperature furnace with a profile that completely cures each adhesive. Then, the number b of damage in the 100 parts is counted, and (bZl 0) X 100% is defined as the damage rate of weak heat-resistant parts ⁇ %].
  • Viscosity immediately after production of adhesive 0 was measured with a ⁇ -type viscometer. After leaving the adhesive at 25 ⁇ 1 ° C for 30 days, the viscosity was again measured. 1 is measured, and it is judged whether or not the storage pass condition: (7? 1 ⁇ ? 0) ⁇ 2 is satisfied.
  • an inorganic filler For MISTRON CB (manufactured by Nippon MISTRON), an inorganic filler, the upper limit of the appropriate amount that can maintain various properties as an adhesive is 40 parts by weight. The minimum amount of influence that can be recognized by the addition of the inorganic filler is 2 parts by weight.
  • the upper limit of the appropriate amount that can maintain the various properties as an adhesive is 15 parts by weight.
  • the minimum amount that can be affected by the addition of the pesticide is 1 part by weight.
  • the appropriate amount of pigment power 6B (Dainippon Ink) is 0.1 to 5 parts by weight.
  • Epikote 806 L of 86 to 100% by weight ensures that various properties such as storability can be practically used and the effect of preventing damage to parts can be reliably obtained.
  • the curing agent when the amine-based curing agent Amicure DN 23 is added, the preservability decreases. If the amount of the latent curing agent, Fuji Cure XE 100, is less than 100 parts by weight of epoxy resin, parts will be damaged, and if it is more than 100 parts by weight, storage stability will deteriorate. I do. It is 20 to 80 parts by weight that various properties such as storability can be practically used and hardening for preventing damage to parts can be obtained.
  • preheating of the epoxy resin and the latent curing agent is not performed, the heat sag rate will deteriorate in such cases, so preheating must be performed to bring the heat sag rate during heat curing to a range suitable for practical use. Is preferred.
  • the preheating temperature of the epoxy resin and the latent curing agent exceeds 50 ° C, the preservability decreases.
  • Various properties such as the heat sag rate are suitable for practical use, and the preheating temperature is preferably set to 30 to 50 ° C in order to obtain sufficient storage stability.
  • the heat curing peak temperature of the adhesive exceeds 100 ° C, it may be damaged in the case of a weak heat resistant part.
  • Low heat-resistant parts during heat curing of adhesive; ⁇ In order to ensure that no damage occurs, the peak temperature of heat curing is preferably 10 ° C or lower.
  • Table 1 shows typical examples and comparative examples of compounding components.
  • Table 2 shows typical examples and comparative examples in the production process of the adhesive having the components shown in Example 1.
  • Table 3 shows typical examples and comparative examples of the electronic component mounting method.
  • Table 4 shows the measurement results of the component damage rate and the storage stability of the adhesives with the components shown in Table 1.
  • Table 5 shows the measurement results of the heat sag rate and the storage stability of the adhesives shown in Table 2 in the manufacturing process.
  • Table 6 shows the measurement results of the damage rate of weak heat-resistant parts according to the heat curing peak temperature and time shown in Table 3.
  • an epoxy resin having a mononuclear body content of 87 to 100% by weight 100 parts by weight of an epoxy resin having a mononuclear body content of 87 to 100% by weight, and a latent curing agent 20 to 100% by weight. Since it contains 80 parts by weight, a large amount of hardener can be compounded by combining an epoxy resin with a high mononuclear content and a latent hardener, lowering the heating temperature during heat curing and lowering the damage rate of parts. It is possible to obtain an adhesive with good storage stability.
  • an inorganic filler 2 to 40 parts by weight of an inorganic filler, 1 to 15 parts by weight of a thixotropy agent, and 0.1 to 5 parts by weight of a pigment, it is possible to mount the parts for the purpose of bonding strength and preventing stringing.
  • An adhesive having the necessary properties as an adhesive can be obtained.
  • this adhesive is manufactured by dispersing an epoxy resin and a latent curing agent in advance, heating and dissolving and cooling, and then dispersing an inorganic filler, a thixotropic agent and a pigment, and producing the adhesive.
  • the heating temperature is 30 to 50 ° C. and the heating time to 1 to 50 hours, it is possible to prevent the sagging of the heating and the temporal change during the storage of the adhesive.
  • the latent curing agent is 20 to 80 parts by weight
  • the inorganic filler is 2 to 40 parts by weight
  • the thixotropic agent 1 is 100 parts by weight of the epoxy resin.
  • An adhesive containing up to 15 parts by weight and 0.1 to 5 parts by weight of a pigment is prepared in advance, the adhesive is applied to a predetermined position on a substrate, and a component is mounted on the applied adhesive.
  • a component is mounted on the applied adhesive.
  • the heat-curing peak temperature during the heat-curing is 100 ° C. or less and the heating time is 30 to 300 seconds, it is possible to prevent the weak heat-resistant parts from being damaged.

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Description

明細書
発明の名称 接着剤とその製法及び部品実装方法
技術分野
本発明は電子部品等の部品実装用に好適に使用される接着剤とその製造方法、 及 びその接着剤を用いた部品突装方法に関するものである。
背景技術
電子部品実装用に適した接着剤の 1つとして、 特開平 1一 2 4 9 3号公報には、 標準純度のエポキシ樹脂、 アミン系硬化剤、 チクソトロピー剤、 無機充填剂、 及び 着色料から構成されたものが開示されている。
また、 従来から、 電子部品を回路基板に実装する場合には、 回路基板上の所定位 置に実装用接着剤を塗布し、 塗布した接着剤の上に電子部品を装着し、 接着剤を加 熱硬化し、 回路基 にフラックスを塗布し、 回路基板を溶融半田に浸漬して電子 部品と回路基板とを半田接合する実装方法が使用されている。
しかし、 以前の電子部品実装用接着剤は硬化温度が高温であるため、 硬化時に弱 耐熱性部品が損傷するという問題があり、 これに対して従来は電子部品実装用接着 剤にァミン系硬化剤を多量に混合して対処していた。
しかしながら、 従来の電子部品実装用接着剤では、 多量にアミン系硬化剤を混合 する場合でも保存性を確保できる範囲内に抑える必要があり、 その場合にはなお硬 化温度が高く、 硬化時に弱耐熱性部品を損なうという問題点が残り、 しかもそのよ うにァミン系硬化剤を多量に配合した場合、 加熱硬化時に接着剤がダレ広がる加熱 ダレ現象を生じて回路基板上の電極に付着する恐れがあり、 電極に接着剤が付着す るとその電極への電子部品の半田付けが困難になるという問題が発生する。
発明の開示
そこで本発明は、 上記従来の問題点に鑑み、 低温で硬化できて加熱硬化時に弱耐 熱部品を損なわずかつ保存性が悪化せず、 また接着剤の加熱硬化時に加熱ダレ現象 を生じな t、接着剤とその製造方法及び部品実装方法を提供することを目的とする。
本発明の接着剤は、 単核体の含有率が 8 7〜1 0 0重量％のエポキシ樹脂 1 0 0重量部と、 潜在性硬化剤 2 0〜8 0重量部を含むものであり、 牮核体の含有率の 高いエポキシ樹脂を用い、 硬化剂として潜在性硬化剤を用いたことにより、 硬化剤 の多量配合により加熱硬化時の加熱温度を低下して部品損傷率を低下することがで きるとともに保存性の良い接着剤が得られる。
また、 さらに無機充填剤 2 ~ 4 0重量部と、 チクソトロピー剤 1〜1 5重量部と、 顔料 0. 1 - 5重量部とを含むことにより接着強度や糸弓 Iき防止を図つた部品実装 用の接着剤としての必要な特性を備える接着剤が得られる。
また、 この接着剤は、 エポキシ樹脂と潜在性硬化剤を予め分散 ·加温溶解して冷 却した後、無機充填剤とチクソト口ピー剤と顔料を分散することによって製造され、 その加温溶解時の加熱温度を 3 0〜5 0 °C、 加熱時間を 1〜5 0時間とすることに より、 接着剤の加熱硬化時の加熱ダレ現象の発生を防止できる。
また、 本発明の部品実装方法は、 エポキシ樹脂 1 0 0重量部に対して、 潜在性硬 ィ匕剤 2 0〜8 0重量部と、 無機充填剤 2〜4 0重量部と、 チクソトロピー剤 1 ~ 1 5重量部と、 顔料 0. 1〜 5重量部とを含む接着剤を予め準備し、 この接着剤を基 板の所定位置に塗布し、 塗布した接着剤の上に部品を装着し、 接着剤を加熱硬化す ることにより、 加熱硬化温度を高くすることなく、 部品を実装するものである。 ま た、 その加熱硬化時の加熱硬ィヒピーク温度を 1 0 0 °C以下、 加熱時間を 3 0〜3 0 0秒とすると、 弱耐熱部品の損傷を防止することができる。
また、 接着剤の加熱硬化後、 基板にフラックスを塗布し、 基板を溶融半田に浸漬 して部品と基板とを半田接合することができる。
発明を実施するための最良の形態
本発明の一実施形態の電子部品実装用接着剤とその製造方法、 及びそれを用いた 電子部品実装方法につ L、て説明する。
なお、 以下において用いる接着剤の配合成分の内容は次の通りである。
エポキシ樹脂 A ：ェピコート 8 0 6 L (油化シヱルエポキシ社製）
(単核体の含有率が 8 7 ~ 1 0 0重量％) 。
エポキシ樹脂 B ：ェピコート 8 2 8 (油化シヱルエポキシ
(単核体の含有率が 8 7重量％以下） 。
硬化剤 A ： フジキュア F X E 1 0 0 0 (富士化成社製）
(アミノシレイド型潜在性硬化剤） 。
硬化剤 B ：ァミノキュア D N 2 3 (味の素社製） (ァミン系硬化剤） 。
無機充填剤 ： ミストロン CB (日本ミストロン社製） 。
チクソトロピー剤：ァエロジル RY 200 (日本ァエロジル社製） 。
顔 料 ：カーミ ン 6 B (大日本インキ社製） 。
また、 混合はロール分散式攪拌装置を使用した。
各種特性の測定方法と評価方法は次の通りである。
部品損傷率 ：接着剤塗布機により接着剤を回路基板に塗布し、 部品装 着機により円筒型アルミ電解コンデンサを装着し、 各接着剤毎に完全硬化するプロ ファイルにて高温炉で接着剤を加熱硬化し、 100箇所の部品の内の損傷数 aを力 ゥントし、 （aZl 00) X 100%を部品損傷率 〔％〕 とする。
加熱ダレ率 ：接着剤を回路基板上に真円状に塗布し、 その塗布径 r 0 (mm] を測定し、 高温炉で加熱硬化し、 塗布径 r 1 [mm) を 測定し、 { (r 1 — r 0 ) Zr 0 } X 100%を加熱ダレ 率 〔％〕 とする。
弱耐熱部品損傷率：接着剤塗布機により接着剂を回路基板に塗布し、 部品装着機 により L E D部品を装着し、 各接着剤毎に完全硬化するプロファイルにて高温炉で 接着剤を加熱硬化し、 100箇所の部品の内の損傷数 bをカウントし、 （bZl 0 0) X 100%を弱耐熱部品損傷率 ί%] とする。
保 存 性 ：接着剤の製造直後の粘度；？ 0 を Ε型粘度計で測定し、 接着剤 を 25±1°Cにて 30日間放置した後、 再び粘度;？ 1 を測定し、保存性合格条件： (7? 1 Χτ? 0 ) < 2を満たすか否かにより判定する。
先ず、 接着剤本体としてのエポキシ樹脂 A 100重量部に対する上記各材料の配 合可能重量部数を調べた。 その結果を下記に示す。
無機質充填剤のミストロン CB (日本ミストロン社製） については、 接着剤とし ての諸特性を維持できる適量の上限が 40重量部である。 そして、 無機充墳剤の添 加の影響力認められる最小量は 2重量部である。
チクソトロピー剤のァエロジル RY200 (日本ァエロジル社製） については、 接着剤としての諸特性を維持できる適量の上限が 15重量部である。 そして、 チク ソト口ピー剤の添加の影響が認められる最小量は 1重量部である。 顔料の力一ミン 6 B (大日本インキ社製） については適量は 0. 1〜5重量部で める。
エポキシ樹脂については、 単核体含有率が 8 6重量％未満のェピコート 8 0 7の 場合は部品が損傷する可能性が高 、。 保存性等の諸特性が実用可能でかつ高 、部品 損傷防止効果が確実に得られるのは、 8 6 ~ 1 0 0重量％のェピコート 8 0 6 Lで ある。
硬化剤については、 アミン系硬化剤のアミキュア D N 2 3を添加した場合には保 存性が低下する。 潜在性硬化剤のフジキュア X E 1 0 0 0がエポキシ樹脂 1 0 0重 量部に対して 2 0重量部よりも少ない場合には部品が損傷し、 1 0 0重量部より多 いと保存性が低下する。 保存性等の諸特性が実用可能でかつ部品損傷防止硬化が得 られるのは 2 0〜8 0重量部である。
次に、 製造方法について検討した結果を示す。
エポキシ樹脂と潜在性硬化剤との予備加熱を実施しな t、場合には、 加熱ダレ率が 悪化するので、 加熱硬化時の加熱ダレ率を実用に適する範囲にするには予備加熱を 施すのが好ましい。
エポキシ樹脂と潜在性硬化剤との予備加熱温度が 5 0 °Cを越える場合には、 保存 性が低下する。 加熱ダレ率等の諸特性が実用に適し、 充分な保存性を得るには予備 加熱温度が 3 0〜5 0 °Cとするのが好ましい。
次に、 電子部品実装方法につ L、て検討した結果を示す。
接着剤の加熱硬化ピーク温度が 1 0 0 °Cを越える場合には、 弱耐熱部品の場合損 傷する恐れがある。 接着剤の加熱硬化時に弱耐熱部品； ^確実に損傷しないようにす るには、 加熱硬化ピーク温度が 1 0 o °c以下にするのが好ましい。
以下に、 各実施例と比較例について説明する。 表 1に成分配合の代表的な実施例 と比較例を示す。 また、 表 2に実施例 1に示した成分配合の接着剤の製造過程にお ける代表的な実施例と比較例を示す。 また、 表 3に電子部品実装方法の代表的な実 施例と比較例を示す。 表 1
Figure imgf000007_0001
賺は各 ifiSiD 表 2
Figure imgf000007_0002
表 3
¾Β^ί匕ビーク [ ] 9 8 1 1 0
Jffi^匕ビーク^ [sec] 6 0 6 0 また、 表 4に表 1に示した各成分配合の接着剤における部品損傷率と保存性の測 定結果を示す。 また、 表 5に表 2に示した接着剤の製造過程による加熱ダレ率と保 存性の測定結果を示す。 また、 表 6に表 3に示した加熱硬化ピーク温度と時間によ る弱耐熱部品の損傷率の測定結果を示す。 表 4
Figure imgf000008_0001
表 5
Figure imgf000008_0002
表 6
Figure imgf000008_0003
以上の結果は、 エポキシ樹脂の単核体含有率や、硬化剤の成分や、 無機充填剤や、 チクソトロピ一剤や、 顔料や、 エポキシ樹脂と潜在性硬化剤の予備加熱温度や予備 加熱時間や、 接着剂加熱硬化時のピーク温度についての上述の総合検討結果に合致 している。 産業上の利用の可能性
本発明の接着剤によれば、 以上の説明から明らかなように、 単核体の含有率が 8 7〜1 0 0重量％のエポキシ樹脂 1 0 0重量部と、 潜在性硬化剤 2 0〜8 0重量部 を含むので、 単核体の含有率の高いエポキシ樹脂と潜在性硬化剤の組合せにより硬 化剤を多量配合でき、 加熱硬化時の加熱温度を低下して部品損傷率を低下すること ができるとともに保存性の良 、接着剤を得ることができる。
さらに、 無機充填剤 2 ~ 4 0重量部と、 チクソトロピー剤 1〜1 5重量部と、 顔料 0. 1〜5重量部とを含むことにより、 接着強度や糸引き防止を図った部品実 装用の接着剤としての必要な特性を備える接着剤を得ることができる。
また、 この接着剤は、 エポキシ樹脂と潜在性硬化剤を予め分散 ·加温溶解して冷 却し、その後無機充填剤とチクソ卜口ピー剤と顔料を分散して製造することにより、 更にはその加熱温度を 3 0 ~ 5 0 °C、 加熱時間を 1〜5 0時間とすることにより、 加熱ダレを防止するとともに接着剤保存時の経時変化を防止することができる。 また、 本発明の部品実装方法によれば、 エポキシ樹脂 1 0 0重量部に対して、 潜在性硬化剤 2 0 ~ 8 0重量部と、 無機充填剤 2〜 4 0重量部と、 チクソトロピー 剤 1 ~ 1 5重量部と、 顔料 0. 1〜5重量部とを含む接着剤を予め準備し、 この接 着剤を基板の所定位置に塗布し、 塗布した接着剤の上に部品を装着し、 接着剤を加 熱硬化することにより、 加熱硬化温度を高くすることなく、 部品を実装することが できる。
また、 その加熱硬化時の加熱硬化ピーク温度を 1 0 0 °C以下、 加熱時間を 3 0〜 3 0 0秒とすると、 弱耐熱部品の損傷を防止することができる。
また、 接着剤の加熱硬化後、 基板にフラックスを塗布し、 基板を溶融半田に浸漬 して部品と基板とを半田接合することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 単核体の含有率が 8 7 ~ 1 0 0重量％のエポキシ樹脂 1 0 0重量部と、 潜在性 硬化剤 2 0〜8 0重量部を含むことを特徴とする接着剤。
2. 単核体の含有率が 8 7〜1 0 0重量％のエポキシ樹脂 1 0 0重量部に対して、 潜在性硬化剤 2 0 ~ 8 0重量部と、 無機充填剤 2〜4 0重量部と、 チクソトロピー 剤 1 ~ 1 5重量部と、 顔料 0. 1 ~ 5重量部とを含むことを特徴とする接着剤。
3. エポキシ樹脂と潜在性硬ィ匕剤と無機充填剤とチクソ卜ロピ一剤と顔料を含む接 着剂の製造方法であって、 エポキシ樹脂と潜在性硬化剤を予め分散 ·加温溶解して 冷却した後、 無機充填剤とチクソ卜口ピー剤と顔料を分散することを特徴とする接 着剤の製造方法。
4. 加温溶解時の加熱温度が 3 0〜 5 0 °C、 加熱時間が 1 ~ 5 0時間であることを 特徴とする請求項 3記載の接着剤の製造方法。
5. エポキシ樹脂 1 0 0重量部に対して、 潜在性硬化剤 2 0〜8 0重量部と、 無機 充填剤 2〜4 0重量部と、 チクソトロピー剤 1〜1 5重量部と、 顔料 0. 1〜5重 量部とを含むことを特徴とする請求項 3又は 4記載の接着剤の製造方法。
6. エポキシ樹脂 1 0 0重量部に対して、 潜在性硬化剤 2 0〜8 0重量部と、 無機 充填剤 2 ~ 4 0重量部と、 チクソトロピ一剤 1〜1 5重量部と、 顔料 0. 1 ~ 5重 量部とを含む接着剤を予め準備し、 この接着剤を基板の所定位置に塗布し、 塗布し た接着剤の上に部品を装着し、 接着剂を加熱硬化することを特徴とする部品実装方 法。
7. 接着剤の加熱硬化ピーク温度が 1 0 0 °C以下、 加熱時間が 3 0 ~ 3 0 0秒であ ることを特徴とする請求項 6記載の部品実装方法。
8. 接着剤の加熱硬化後基板にフラックスを塗布し、 基板を溶融半田に浸漬して部 品と基板とを半田接合することを特徴とする請求項 6又は 7記載の部品実装方法。
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