表面安装用粘结剂、含有该粘结剂的安装结构体及其制造方法.pdf

为了抑制涂布表面安装用粘结剂时的不良情况，从而使涂布稳定性得以提高，本发明提供一种表面安装用粘结剂，其含有环氧树脂、固化剂、固化促进剂、第1填料以及第2填料；第2填料的比重为第1填料的比重的1.1～3倍；第2填料的硬度大于第1填料的硬度；第1填料的最大粒径为1～100μm；第2填料的最大粒径为1～100μm，比重为1.7～4.5，而且修正莫氏硬度为2～12；第1填料和第2填料的重量比为1∶3～3∶1；表面安装用粘结剂作为一个整体的比重为1.2～1.5。

1.  一种表面安装用粘结剂，其特征在于：
含有环氧树脂、固化剂、固化促进剂、第1填料以及第2填料；
所述第2填料的比重为所述第1填料的比重的1.1～3倍；
所述第2填料的硬度大于所述第1填料的硬度；
所述第1填料的最大粒径为1～100μm；
所述第2填料的最大粒径为1～100μm，比重为1.7～4.5，而且修正莫氏硬度为2～12；
所述第1填料和所述第2填料的重量比为1∶3～3∶1；
所述表面安装用粘结剂作为一个整体的比重为1.2～1.5。

2.  根据权利要求1所述的表面安装用粘结剂，其特征在于：所述第1填料的比重为1.5～3。

3.  根据权利要求1或2所述的表面安装用粘结剂，其特征在于：所述第1填料的修正莫氏硬度为1～3。

4.  根据权利要求1～3的任一项所述的表面安装用粘结剂，其特征在于：所述第1填料为滑石，所述第2填料为氧化铝。

5.  根据权利要求1～4的任一项所述的表面安装用粘结剂，其特征在于：所述第1填料的平均粒径为0.5～50μm。

6.  根据权利要求1～5的任一项所述的表面安装用粘结剂，其特征在于：所述第2填料的平均粒径为0.5～80μm。

7.  根据权利要求1～6的任一项所述的表面安装用粘结剂，其特征在于：所述表面安装用粘结剂在90～150℃下固化。

8.  一种安装结构体，其包括：
电路基板，
在所述电路基板的预定部分配置的电子部件，
在所述电路基板和所述电子部件之间配置的表面安装用粘结剂的固化物，以及
将所述电路基板和所述电子部件进行电连接的焊锡部；其中，
所述表面安装用粘结剂为权利要求1～7的任一项所述的表面安装用粘结剂。

9.  一种安装结构体的制造方法，其包括：
将权利要求1～7的任一项所述的表面安装用粘结剂供给至电路基板的预定部分的工序；
在所述电路基板的预定部分配置电子部件的工序；以及
在预定的温度下加热所述电路基板，从而使所述表面安装用粘结剂固化的工序。

表面安装用粘结剂、含有该粘结剂的安装结构体及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于将电子部件固定在电器产品的电路基板上的表面安装用粘结剂、使用该表面安装用粘结剂的安装结构体以及安装结构体的制造方法。
背景技术
近年来，伴随着电子设备的高性能化，要求电路基板的薄型化和电子部件安装的高密度化。为了满足这样的要求，人们正在进行芯片部件、CSP(Chip Size Package，芯片尺寸组装)、IC等电子部件的小型化和高性能化，以及电路基板的基于狭小间距配线化的微细配线化。由此，在电子部件的集成度提高的同时，电子部件的单价也上升。再者，由于每1片安装有电子部件的电路基板的附加价值也提高，因而具有每1片电路基板的单价也上升的倾向。
在将电子部件安装于电路基板上的情况下，在电路基板的预定位置涂布热固化性粘结剂，从而在该位置搭载电子部件。此后进行加热，使热固化性粘结剂固化，从而将部件暂时固定在电路基板的预定位置。然后，在电路基板和电子部件的接合部分涂布焊剂焊药，使电路基板浸渍于熔融焊锡中。由此，电子部件和电路基板便得以电连接，从而得到安装结构体。
作为表面安装用粘结剂的涂布方法，例如可以列举出空气式、和螺旋式。空气式是利用空气压力从压油器向喷嘴供给表面安装用粘结剂的方法。在空气式中，由于仅通过空气压力控制表面安装用粘结剂的涂布量，所以伴随着压油器内的表面安装用粘结剂量的减少，涂布量容易变化而变得不稳定。
螺旋式是通过空气压力和螺纹的旋转而向预定位置供给表面安装用粘结剂的方法。在螺旋式中，由于通过空气压力和螺纹控制涂布量，所以涂布量的稳定性得以提高。因此，例如在以φ0.6mm左右的涂布直径涂布表面安装用粘结剂时，正如专利文献1那样一般采用螺旋式。
专利文献2对于半导体芯片用绝缘性粘结剂，提出了使分散有填料的树脂的平均分子量和粘度恒定的方案。
专利文献1和2的表面安装用粘结剂含有填料。由于表面安装用粘结剂的涂布以0.07s/shot左右的高速循环进行，因而如果不使填料的物性最优化，则涂布时往往产生以下的涂布不良。
第一，在使喷嘴和电路基板接触而向电路基板供给表面安装用粘结剂时，由于喷嘴被挤压在电路基板上，因而欲供给的表面安装用粘结剂的一部分有时在压力的作用下而产生飞溅。
第二，如果表面安装用粘结剂不是顺利地滴下至电路基板上，则在预定位置涂布表面安装用粘结剂之后，当喷嘴移动至下一个预定位置时，将产生表面安装用粘结剂的飞溅和拉丝。
第三，如果表面安装用粘结剂对喷嘴的润湿性不充分，则在连续涂布中，表面安装用粘结剂往往附着、滞留在喷嘴上。由此，导致涂布量的不稳定，或产生喷嘴的堵塞。
专利文献1：日本特开2001-135927号
专利文献2：WO99/60622
发明内容
本发明为了解决上述的课题，其目的在于抑制涂布表面安装用粘结剂时的不良情况的发生，从而获得稳定的涂布性。
鉴于上述的课题，本发明提供一种表面安装用粘结剂，其特征在于：含有环氧树脂、固化剂、固化促进剂、第1填料以及第2填料；第2填料的比重为第1填料的比重的1.1～3倍；第2填料的硬度大于第1填料的硬度；第1填料的最大粒径为1～100μm；第2填料的最大粒径为1～100μm，比重为1.7～4.5，而且修正莫氏硬度为2～12；第1填料和第2填料的重量比为1∶3～3∶1；表面安装用粘结剂作为一个整体的比重为1.2～1.5。
在本发明的表面安装用粘结剂中，除第1填料之外，还进一步混合有比重和硬度较大的第2填料。由此，表面安装用粘结剂作为一个整体的比重增大，从而可以更稳定地涂布表面安装用粘结剂。再者，能够抑制涂布装置移动时的表面安装用粘结剂的飞溅和拉丝等不良情况的发生，可以使表面安装用粘结剂的涂布量稳定化。
第1填料的比重优选为1.5～3。
第1填料的修正莫氏硬度优选为1～3。
第1填料优选为滑石，第2填料优选为氧化铝。
第1填料的平均粒径优选为0.5～50μm。
第2填料的平均粒径优选为0.5～80μm。
本发明的表面安装用粘结剂在90～150℃下固化时是特别有用的。
另外，本发明还提供一种安装结构体，其包括：电路基板，在电路基板的预定部分配置的电子部件，在电路基板和电子部件之间配置的上述表面安装用粘结剂的固化物，以及将电路基板和电子部件进行电连接的焊锡部。
再者，本发明还提供一种安装结构体的制造方法，其包括：将上述表面安装用粘结剂供给至电路基板的预定部分的工序；在电路基板的预定部分配置电子部件的工序；以及在预定的温度下加热电路基板，从而使表面安装用粘结剂固化的工序。
根据本发明，能够抑制将表面安装用粘结剂、特别是在90～150℃的低温下固化的表面安装用粘结剂涂布于电路基板上时的涂布不良。再者，能够抑制表面安装用粘结剂在喷嘴上的附着，因而可以使表面安装用粘结剂在电路基板上的涂布量稳定化。
本发明的新特征在所附的权利要求中特别提出，但由下面说明并结合附图更容易理解和体会本发明的结构和内容、以及本发明的其它目的和特征。
附图说明
图1是表示表面安装用粘结剂的涂布装置的一个实例的示意图。
图2是剖切表面安装用粘结剂的涂布装置的要部的一部分所得到的图。
图3是表示包含本发明的表面安装用粘结剂的安装结构体的一个实例的示意剖视图。
图4是表示表面安装用粘结剂的涂布中的飞溅不良的一个实例的示意图。
图5是表示表面安装用粘结剂的涂布中的拉丝不良的一个实例的示意图。
具体实施方式
在本发明的表面安装用粘结剂中，除第1填料之外，还进一步含有比重和硬度较大的第2填料。由此，表面安装用粘结剂作为一个整体的比重增大，从而可以更稳定地涂布表面安装用粘结剂。再者，能够抑制涂布装置移动时的表面安装用粘结剂的飞溅和拉丝等，可以使表面安装用粘结剂的涂布量稳定化。
表面安装用粘结剂在仅含有硬度较大的第2填料的情况下，由于表面安装用粘结剂的触变性下降，因而容易从喷嘴产生表面安装用粘结剂的滴落。另一方面，在仅含有硬度较低的第1填料的情况下，则在喷嘴上附着过剩的表面安装用粘结剂。
在本发明的表面安装用粘结剂中，含有环氧树脂、固化剂、固化促进剂、第1填料以及第2填料；第2填料的比重为第1填料的比重的1.1～3倍；第2填料的硬度大于第1填料的硬度。第2填料的比重优选为第1填料的比重的1.1～1.5倍。
表面安装用粘结剂在常温下具有流动性，通过加热至预定温度而固化。固化后的表面安装用粘结剂为固体，一般具有粘弹性。借助于该特性，表面安装用粘结剂例如在安装结构体的制造工序中，优选作为用于在电路基板上固定电子部件的粘结剂。作为在电路基板上涂布表面安装用粘结剂的方法，可以列举出空气式、和螺旋式等，但优选的是螺旋式。
图1是表示表面安装用粘结剂的涂布装置的一个实例的示意图，图2是剖切涂布装置的要部即螺旋式涂布装置的一部分所得到的图。图1的涂布装置包括螺纹部1、压油器2、喷嘴3以及管道7。压油器2和喷嘴3用管道7连接。在压油器2中填充有表面安装用粘结剂4，在空气压力的作用下，从压油器2经由管道7向喷嘴3供给表面安装用粘结剂4。
在喷嘴3的内部，配置有能够旋转的螺纹部1。从压油器2供给的表面安装用粘结剂4填充在螺纹部1和喷嘴3的内侧面之间。表面安装用粘结剂4借助于螺纹部1的旋转而从喷嘴3吐出来，涂布在电路基板5上。通过改变螺纹部1的旋转速度，可以控制表面安装用粘结剂4的吐出量。
本发明的表面安装用粘结剂作为一个整体的比重为1.2～1.5。当作为一个整体的比重低于1.2时，则由于表面安装用粘结剂的滴下性低下，因而往往难以进行稳定的涂布。另一方面，当作为一个整体的比重超过1.5时，则由于表面安装用粘结剂中的填料的分散性低下，因而往往在表面安装用粘结剂中产生沉淀，从而使涂布性降低。
第1填料的比重优选为1.5～3。当第1填料的比重低于1.5时，虽然能够适度增加表面安装用粘结剂的粘度，但表面安装用粘结剂的滴下性的提高往往变得并不充分。
第1填料的修正莫氏硬度优选为1～3。当第1填料的修正莫氏硬度低于1时，则喷嘴与表面安装用粘结剂的附着力过剩地增加，从而往往难以进行稳定的涂布。所谓修正莫氏硬度，是指设定滑石为1、金刚石为15时的物质硬度的尺度的值。
第1填料的平均粒径(D50)优选为0.5～50μm，更优选为0.5～10μm。当平均粒径低于0.5μm时，则表面安装用粘结剂在常温下的粘度变化往往过剩地增加。另一方面，当平均粒径超过50μm时，则涂布时往往在喷嘴顶端部产生堵塞等，从而难以进行稳定的涂布。通过将第1填料的平均粒径设定为0.5～50μm、优选设定为0.5～10μm，便可以大大提高表面安装用粘结剂的涂布性和保存稳定性，从而可以长时间地进行稳定的涂布。
作为具体的第1填料，例如可以列举出滑石、氢氧化铝、活性碳、碳黑、氧化镁、氢氧化镁、小苏打(碳酸氢钠)、熟石灰(氢氧化钙)、石膏(硫酸钙)以及云母等。其中，优选使用的是滑石。
第2填料的比重为1.7～4.5，更优选为3～4。当第2填料的比重超过4.5时，则在表面安装用粘结剂中的分散性降低，从而在组合物内往往产生填料的沉淀。
第2填料的修正莫氏硬度为2～12。当第2填料的修正莫氏硬度超过12时，则表面安装用粘结剂的触变性降低，从而往往难以进行稳定的涂布。
第2填料的平均粒径(D50)优选为0.5～80μm，更优选为10～50μm，特别优选为10～20μm。当平均粒径低于0.5μm时，则往往使表面安装用粘结剂在常温下的粘度变化增大。另一方面，当平均粒径超过80μm时，则涂布时往往在喷嘴顶端部产生堵塞等，从而难以进行稳定的涂布。通过将第2填料的平均粒径设定为0.5～80μm、优选设定为10～50μm，特别优选设定为10～20μm，便可以大大提高表面安装用粘结剂的涂布性和保存稳定性，从而可以长时间地进行稳定的涂布。
作为具体的第2填料，例如可以列举出铝、氧化铝、活性氧化铝、硅砂、氧化钛以及二氧化硅等。其中，优选使用的是氧化铝。
第1填料和第2填料的最大粒径各自为1～100μm，更优选为1～10μm。当最大粒径低于1μm时，则表面安装用粘结剂在常温下的粘度变化往往过剩地增加。另一方面，当最大粒径超过100μm时，则涂布时往往在喷嘴顶端部产生堵塞等，从而难以进行稳定的涂布。
第1填料和第2填料的重量比为1∶3～3∶1，特别优选为1∶1.5～1∶1。当第1填料相对于第2填料的重量比超过3时，则表面安装用粘结剂往往过剩地附着在喷嘴上，从而使涂布量变得不稳定。另一方面，当第2填料相对于第1填料的重量比超过3时，则表面安装用粘结剂的触变性往往下降，因而容易从喷嘴产生表面安装用粘结剂的滴落。通过将第1填料和第2填料的重量比设定为1∶3～3∶1，优选设定为1∶1.5～1∶1，便可以大大提高表面安装用粘结剂的涂布性和保存稳定性，从而可以长时间地进行稳定的涂布。
本发明的表面安装用粘结剂的固化物所具有的玻璃化转变温度(Tg)优选为20～120℃，更优选为30～100℃，特别优选为35～80℃。当玻璃化转变温度低于20℃时，则往往不能充分地固定电子部件。另一方面，当玻璃化转变温度超过120℃时，则往往使电路基板的修理(repair)性降低。
作为环氧树脂，例如可以列举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛型(novolac)环氧树脂、脂环式环氧树脂、缩水甘油酸酯型环氧树脂、以及缩水甘油胺型环氧树脂等。它们既可以单独使用仅1种，也可以组合使用2种以上。其中，从提高低温固化性以及修理性的角度考虑，优选使用双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂的混合物。
固化剂并没有特别的限制，例如优选使用胺类固化剂和硫醇类固化剂等。作为胺类固化剂，例如可以列举出二乙撑三胺、三乙撑四胺、四乙撑五胺、2，5-二甲基哌嗪(或二亚丙基二胺：dipropylenediamine)、萜烷二胺、异佛尔酮二胺、间苯二胺、二氨基二苯甲烷以及二氨基二苯砜等。
作为硫醇类固化剂，例如可以列举出3-巯基丙酸、巯基丙酸甲氧基丁酯、巯基丙酸辛酯、巯基丙酸十三烷基酯、三羟甲基丙烷三硫代丙酸酯、以及选自季戊四醇四硫乙醇酸酯、三羟甲基丙烷三硫乙醇酸酯、丁二醇二硫乙醇酸酯等乙醇酸衍生物之中的化合物等。它们既可以单独使用仅1种，也可以组合使用2种以上。
固化剂的量相对于每100重量份的环氧树脂优选为30～200重量份。当固化剂的量低于30重量份时，则表面安装用粘结剂的固化温度往往过高。另一方面，当固化剂的量超过200重量份时，则表面安装用粘结剂的保存稳定性往往降低。
固化促进剂并没有特别的限制，例如优选使用咪唑类固化促进剂。作为咪唑类固化促进剂，可以列举出2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑或它们的衍生物、咪唑衍生物的偏苯三酸盐、咪唑衍生物的三聚异氰酸盐等。它们既可以单独使用仅1种，也可以组合使用2种以上。
固化促进剂的量相对于每100重量份的环氧树脂优选为0.5～20重量份。当固化促进剂的量低于0.5重量份时，则表面安装用粘结剂的固化温度往往过高。另一方面，当固化促进剂的量超过20重量份时，则表面安装用粘结剂的保存稳定性往往降低。
下面就表面安装用粘结剂的调配方法进行说明。
混合环氧树脂、固化剂和固化促进剂而调配基础树脂。通过混合基础树脂、第1填料和第2填料并进行脱泡，便得到表面安装用粘结剂。混合、脱泡所使用的方法和装置并没有特别的限制，只要是本领域的技术人员就可以进行适当的选择。
从表面安装用粘结剂的粘度和触变性的角度考虑，基础树脂和填料(第1填料和第2填料的合计)的重量比优选为1.5∶1～3∶1，更优选为1.5∶1～2∶1。通过将基础树脂和填料的重量比设定为1.5∶1～3∶1、优选设定为1.5∶1～2∶1，便可以大大提高表面安装用粘结剂的涂布性和保存稳定性，从而可以长时间地进行稳定的涂布。
接着就本发明的安装结构体进行说明。图3是表示安装结构体的一个实例的示意剖视图。安装结构体包括：具有配线部12的电路基板11、具有引线部14的电子部件13、配置在电路基板11和电子部件13之间的表面安装用粘结剂的固化物15以及焊锡部16。电子部件13配置在电路基板11上，引线部14和配线部12配置在对应的位置上。电路基板11的配线部12和电子部件13的引线部14通过焊锡部16而进行电连接。作为电子部件，例如可以列举出CCD元件、全息元件以及芯片部件等，但并没有特别的限制。这样的安装结构体例如内装于DVD、手机、便携式AV设备、数码相机等设备中。上述的表面安装用粘结剂由于涂布性优良，因而安装结构体的生产性得以大大提高。
本发明的安装结构体的制造方法包括：将上述的表面安装用粘结剂供给至电路基板的预定部分的工序；在电路基板的预定部分配置电子部件的工序；以及在预定的温度下加热电路基板，从而使表面安装用粘结剂固化的工序。
采用螺旋式等方法将表面安装用粘结剂供给至电路基板的预定部分。用安装机等将电子部件配置在供给了表面安装用粘结剂的位置上。此时，以电子部件的引线部和电路基板的配线部相对应的方式进行配置。此后，使用回流炉等，在预定温度、例如在90～150℃下使表面安装用粘结剂固化，从而将电子部件固定在电路基板上。然后，例如采用焊锡流连接将电子部件的引线部和电路基板的配线部进行焊锡连接，从而得到安装结构体。
在90～150℃这样较低的温度下固化的表面安装用粘结剂当使用了与以往同样的填料时，涂布装置的喷嘴容易堵塞。本发明由于调整了填料的配比，因而即使在使用了于比平常低的温度、例如于120℃以下、进而于100℃以下固化的表面安装用粘结剂的情况下，也可以大大地抑制喷嘴的堵塞。因此，本发明的表面安装用粘结剂在低温固化的情况下是特别有效的。可以抑制喷嘴堵塞的理由的详细情况尚不明确，但包含第1填料和第2填料的表面安装用粘结剂具有适度的比重。由此，可以认为由于进行涂布时的落下性优良，从而残留物难以附着在喷嘴上，因此可以抑制堵塞的发生。
实施例
下面使用实施例和比较例，就本发明进行具体的说明。
采用以下所述的成分调配各实施例和比较例的表面安装用粘结剂。
1.基础树脂：包含液态环氧树脂、固化剂和固化促进剂，味之素(株)生产的XMB5000
液态环氧树脂：双酚A型和双酚F型的混合树脂
固化剂：胺类
固化促进剂：咪唑类
2.第1填料：滑石
3.第2填料：氧化铝、二氧化硅凝胶、锆石、碳化硅
各填料的特性如表1所示。
表1