DE2904649A1 - Harzzusammensetzung und verfahren zur befestigung von bauteilen auf leiterplatten - Google Patents

Harzzusammensetzung und verfahren zur befestigung von bauteilen auf leiterplatten

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DE2904649A1 DE19792904649 DE2904649A DE2904649A1 DE 2904649 A1 DE2904649 A1 DE 2904649A1 DE 19792904649 DE19792904649 DE 19792904649 DE 2904649 A DE2904649 A DE 2904649A DE 2904649 A1 DE2904649 A1 DE 2904649A1
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Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan
HarzZusammensetzung und Verfahren zur Befestigung von Bauteilen auf Leiterplatten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zusammensetzung sowie ein Verfahren zur.Befestigung von Bauteilen auf Schaltungs- oder Leiterplatten wie etwa Printplatten bzw. gedruckten Schaltungen, Hybrid IC1S udgl.
Bauteile wie etwa laminierte Chip-Kondensatoren, laminierte Chip-Widerstände udgl wurden bisher zur Anbringung auf Leiterplatten wie etwa Printplatten, gedruckten Schaltungen, Hybrid-ICs udgl bisher zunächst mit wärmehärtbaren Klebern auf die Platten aufgeklebt und durch anschließendes Durchleiten durch einen Behälter mit geschmolzenem Lot verlötet. Als wärmehärtbare Kleber wurden Epoxyharze udgl herangezogen, wobei die zu befestigenden Bauteile durch Erhitzen, beispielsweise
81-(A3 6 2 6-02)-SF-BkF
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20 min auf 120 0C, verklebt wurden. Die Kleber wurden dabei üblicherweise auf diejenigen Teile oder Flächenbereiche der Leiterplatten, auf denen die Bauteile befestigt werden sollten,, mit Bürsten udgl aufgebracht. Diese Verfahrensweise ist jedoch mit zahlreichen Nachteilen behaftet,da die wärmehärtbaren Kleber beispielsweise eine lange Härtungszeit unter Erwärmen erfordern, die Verklebung nur schwierig kontinuierlich durchzuführen ist, die Eigenschaften der Bauteile durch das Erwärmen Veränderungen unterliegen, aufgrund der Variabilität der Härtungstemperaturen schlechte Härtungsergebnisse auftreten udgl» Hinzu kommt, daß der Auftrag von Klebern durch Bürsten den weiteren Nachteil mit sich bringt, daß es schwierig ist, die Kleber in einem gleichbleibenden Bild aufzubringen, was wiederum zu schlechten Lötergebnissen führt.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wurden OV-härtbare Harze und mit Elektronenstrahlen härtbare Harze untersucht. Da insbesondere UV-härtbare Harze nicht nur zu einer rationelleren Produktion beitragen, sondern auch unter Verwendung billiger Produktionseinrichtungen hergestellt werden können, wurden in umfangreichem Maße Untersuchungen zum praktischen Einsatz derartiger Harze auf zahlreichen Gebieten durchgeführt (vgl. den national Technical Report vol. 24, Nr. 1, Februar 1978, S. 120-126)
Zum Auftrag von Klebern in einem gleichbleibenden Bild wird ferner in der Hauptsache das Siebdruckverfahren angewandt. Obgleich UV-härtbare Harze schnellhärtend sind, tritt hierbei der Nachteil auf, daß derartige Materialien in für UV-Licht undurchlässigen Bereichen nicht aushärten, so daß diese Kleber nur in sehr begrenztem Maße beispielsweise für Substrate aus Glas
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odgl verwendbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine UV- und wärmehärtbare Harzzusammensetzung sowie ein Verfahren zur Befestigung von Bauteilen wie etwa laminierten Chip-Kondensatoren und -Widerständen auf Schaltungs- oder Leiterplatten odgl (im folgenden kurz als Leiterplatten bezeichnet) unter Verwendung dieser UV-härtbaren sowie wärmehärtbaren Harzzusammensetzung anzugeben, mit dem die og Nachteile des Stands der Technik vermieden werden, wobei die eingesetzte spezielle Harzzusammensetzung durch UV- und Wärmestrahlung in kurzer Zeit aushärtbar sein soll.
Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.
Die Erfindung gibt eine Harzzusammensetzung zur Befestigung von Bauteilen mit Anschlüssen auf Schaltungs- oder Leiterplatten an, die UV- und wärmehärtbar ist und
(a) 100 Gew.-Teile mindestens eines UV-härtbaren Harzes,
(b) 5 bis 70 Gew.-Teile mindestens eines durch Additions
polymerisation polymerisierbaren Monomeren mit mindestens einer äthylenisch ungesättigten Gruppe (CH2=C^) und einem Siedepunkt £ 100 C bei Atmosphärendruck,
(c) 0,05 bis 5 Gew.-Teile mindestens eines Photosensibili-
sators
und
(d) 0,05 bis 5 Gew.-Teile eines Initiators der thermischen
Polymerisation
sowie gegebenenfalls
(e) einen oder mehrere Füllstoffe, thixotrope Mittel, Haftungsvermittler und/oder andere übliche Zusätze enthält.
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Die Erfindung gibt ferner ein Verfahren zur Befestigung eines oder mehrerer Bauteile mit Anschlüssen auf Leiterplatten udgl an, das gekennzeichnet ist durch
- Aufbringe» einer tjv-härtbaren sowie wärmehärtbaren
gebenen Bild auf die Sehalfoaags- oder !leiterplatte mit Ausnahme der Leiterbahnen oder ¥erdrahtn3fflgsbereiche,
- Aufbringen der Bauteile auf die aufgedruckte HarzzusaHiiaensetswng unter Verbindung der Anschlösse der Bauteile mit den Leiterbahnen eier der Verdrahtung^
- Härten der Harzzusammensetzung zur ¥erbindung der Bauteile mit der Schaltuags- oder Leiterplatte durch gleichzeitige OV- und wärmebestrahlung
- Verlöten der Anschlösse der Bauteile mit den Leiterbahnen bzw. der Verdrahtung der Leiterplatte bzw. Schaltungsplatte.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1: eine Draufsicht auf eine Leiterplatte, auf der ein Chip-Bauteil nach dem erfindungsgemäßen Verfahren befestigt ist,
und
Fig. 2: eine Querschnittsansicht längs der Linie II-II von Fig. 1.
Erfindungsgemäß können opake Chip-Bauteile innerhalb 30 s mit der Leiterplatte verbunden werden.
Die Erfindung bringt, folgende Vorteiles
(1) Das Verfahren kann kontinuierlich durchgeführt werden;
(2) es treten keine Veränderungen der Eigenschaften von Bauelementen auf;
(3) es treten keine Klebefehler durch vorübergehende Abnahme der Viskosität des Klebers während der Härtung durch Erwärmen auf;
(4) Lötfehler, die durch Verunreinigung der zu verlötenden Bereiche aufgrund vorübergehender Abnahme der Viskosität des Klebers während der Härtung unter Erwärmen bedingt sind, treten nicht auf;
(5) die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung besitzt eine lange Topfzeit
und
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- xr-
(6) die Verkleb uigen können erheblich rationeller . durchgeführt werden/
Die erfindungsgemäße UV- und wärmehärtbare Harzzusammensetzung enthält
Ca) 100 Gew.-Teile mindestens eines UV-härtbaren
Harzes,
(b) 5 bis 70 Gew.-Teile mindestens eines additions-
polymerisierbaren Monomeren mit mindestens einer äthylenisch ungesättigten Gruppe (CHj-C1C ) und einem Siedepunkt ^ 1OO 0C bei Atmosphärendruck,
(c) 0/05 bis 5 Gew.-Teile mindestens eines Photosen-
sibilisators
und
(d) 0,05 bis 5 Gew.-Teile eines Initiators der thermi
schen Polymerisation.
Die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung kann ferner
(e)
erforderlichenfalls/einen oder mehrere übliche Füllstoffe, thixotrope Mittel, Haftungsvermittler, Färbemittel, Antioxidantien, Mittel zur Beschleunigung der Oberflächenhärtung sowie andere übliche Additive enthalten.
Beispiele für das UV-härtbare Harz sind ungesättigte Polyester, ungesättigte Polyurethane, Epoxyacrylatharze, 1.2-Polybutadiene mit Acryloy1-, Acryloyloxy-, Methacryloyl- oder Methacryloyloxy-Endgruppen und einem Molekulargewicht von 500 bis 10000 sowie Polyorganosiloxane mit Acryloyl-, Acryloyloxy-, Methacryloyl- oder Methacryloyloxy-End-
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gruppen und einem Molekulargewicht von 500 bis 10000.
Das Molekulargewicht der 1.2-Polybutadiene mit Acryloyl-, Acryloyloxy-, Methacryloyl- oder Methacryloyloxy-Endgruppen oder der Polyorganosiloxanen mit Acryloyl-, Acryloyloxy-·, Methacryloyl- oder Methacryloyloxy-Endgruppen sollte 500 bis 10000 betragen.
Wenn ihr Molekulargewicht unter 500 liegt, sind die mechanischen Eigenschaften der gehärteten Harzzusammensetzung zur praktischen Verwendung zu schlecht; wenn das Molekulargewicht andererseits über 10000 beträgt, wird die Viskosität der Harzzusammensetzung zu hoch, so daß die Druckeigenschaften der hochviskosen Harzzusammensetzung zur praktischen Verwendung zu sehr verschlechtert werden. Das durch Additionspolymerisation polymerisierbare Monomer mit mindestens einer äthylenisch ungesättigten Gruppe (CH2 eC<) sollte einen Siedepunkt von > 100 0C bei Atmosphärendruck aufweisen. Wenn sein Siedepunkt unter 100 0C liegt, nimmt der verdampfende Anteil bei der UV-Härtung zu, was aus Sicherheitsgründen nicht günstig ist. Beispiele für derartige durch Additionspolymerisation polymerisierbare Monomere sind Styrol sowie Styrolderivate wie Vinyltoluol udgl, Acrylsäure und Acrylate wie Butylacrylat, 2-Hydroxyäthylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, Laurylacrylat, Methacrylsäure und Methacrylate wie Äthylmethacrylat, ,Laurylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 2-Hydroxyäthylmethacrylat, polyfunktionelle Acrylsäure- oder Methacrylsäureester mit zwei oder mehr ungesättigten Gruppen wie etwa 1.6-Hexandioldiacrylat, A'thylenglycoldimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Polyäthylenglycoldimethacrylat, 1.4-Butandioldimethacrylat, polyfunktionelle Viny!monomere wie Diallylphthalat sowie etwa Diviny!benzol.
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Diese Monomeren werden wirksamerweise in einer Menge
von 5 bis 70 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes verwendet» Wenn die Menge weniger als 5 Gew.-Teile beträgt, wird die mechanische Festigkeit des ausgehärteten Beschichtoagsfilms in im Hinblick auf die praktische Anwendbarkeit ungünstiger Weise verschlechtert, wobei zugleich die Geschwindigkeit der üV-Härtungsreaktion in nachteiliger Weise verringert wird« Wenn die Menge aadererseits mehr als 70 Gew.-Teile beträgt, werden die mechanischen Eigeasehaften sowie die Hitzefestigkeit des ausgehärteten Besehichtungsfilms in nachteiliger Weise verschlechtert.
Die Monomeren können erfindungsgeiaäß sowohl allein als auch in Gemischen von zwei oder mehreren Monomeren eingesetzt werden.
Als PhotosensitÄisator verwendbare Verbindungen sind Benzoin und Benzoinderivate wie 4.4'-DimethyIbenzoin, Benzoinäther wie etwa Benzoinmethylather, Eenzoinäthyläther, Benzoinisopropylather udgl, Benzil und Benzilderivate wie 4.4'-DimethyIbenzil udgl, Ary!diazoniumsalze wie Benzoldiazoniumchlorid udgl, Anthrachinon und Anthrachinonderivate wie 2-Methylanthrachinon, 2-t-Butylanthrachinon, 2-Chloranthrachinon udgl, Acetophenon und Acetophenonderivate wie 4-Methoxyacetophenon udgl, Schwefelverbindungen wie Diphenyldisulfid, Diäthyldisulfid udgl sowie Benzophenon und Benzophenonderivate wie 4-Methoxybenzophenon udgl.
Diese Photosensibilisatoren können erfindungsgemäß sowohl allein als auch als Gemische von zwei oder mehreren eingesetzt werden.
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- yt -
Der Photosensibilisator wird erfindungsgemäß wirksamerweise in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes eingesetzt. Wenn die Menge an Photosensibilisator unter 0,05 Gew,-Teile beträgt, ist die Geschwindigkeit der UV-Härtungsreaktion des UV-härtbaren Harzes verringert/ und es können keine ausgezeichnete Feuchtigkeitsbeständigkeit sowie keine günstigen mechanischen Eigenschaften des ausgehärteten Beschichtungsfilms erzielt werden. Wenn die Menge andererseits mehr als 5 Gew.-Teile beträgt, sind keine gehärteten Materialien mit hohem Molekulargewicht zugänglich, wobei die Feuchtigkeitsbeständigkeit des ausgehärteten Beschichtungsfilms zugleich in ungünstiger Weise merklich verringert ist. In allen derartigen Fällen kann die resultierende Schaltungs- oder Leiterplatte praktisch nicht verwendet werden.
Der Photosensibilisator wird noch günstiger in einer Menge von O,3 bis 2 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes eingesetzt.
Als Initiatoren der thermischen Polymerisation sind organische Peroxide wie Benzoylperoxid, Acetylperoxid, Lauroylperoxid, 1.1-Bis(t-butylperoxy)-3.3.5-trimethylcyclohexan udgl sowie herkömmliche Initiatoren für die radikalische Polymerisation wie beispielsweise Azoverbindungen wie Azobisisobutyronitril, 2.2'-Azobis-2-methylbutyronitril, 2.2"-AzObXS(methylisobutyrat) udgl verwendbar .
Der Initiator der thermischen Polymerisation wird wirksamerweise in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes eingesetzt.
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IS
Wenn die Menge weniger als 0,05 Gew.-Teile beträgt, ist die Geschwindigkeit der thermischen Polymerisation der UV- und wärmehärtbaren Harzzusammensetzung nur gering, und es sind keine ausgehärteten Beschichtungsfilme mit ausgezeichneter Feuchtigkeitsbeständigkeit und guten mechanischen Eigenschaften zugänglich. Wenn die Menge des Initiators der thermischen Polymerisation andererseits mehr als 5 Gew.-Teile beträgt, können keine ausgehärteten Materialien hohen Molekulargewichts erhalten werden, wobei die Feuchtigkeitsbeständigkeit des ausgehärteten Beschichtungsfilms zugleich in ungünstiger Weise merklich verringert ist. In allen diesen Fällen sind die resultierenden Schaltungs- oder Leiterplatten praktisch nicht verwendbar. Der Initiator der thermischen Polymerisation wird noch günstiger in einer Menge von O,3 bis 3 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes verwendet.
Als Füllstoff können Pulver von Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Calciumcarbonat, Titandioxid, Bariumsulfat, Glimmer udgl verwendet werden. Der Füllstoff kann vorzugsweise in einer Menge von bis zu 300 Gew.-Teilen und noch bevorzugter 50 bis 200 Gew.-Teilen auf 1OO Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes verwendet werden.
Als thixotropesMittel ist vorzugsweise pulverförmiges
Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von 100
2
bis 450 m /g in einer Menge von bis zu 10 Gew.-Teilen und vorzugsweise 5 bis 7 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes verwendbar.
Als Färbemittel können herkömmlicherweise eingesetzte Pigmente und Farbstoffe Verwendung finden, beispielsweise
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Phthalocyaninblau, Phthalocyaningrün udgl.
Als Antioxidantien sind vorzugsweise herkömmliche Inhibitoren der thermischen Polymerisation wie etwa Hydrochinon, Hydrochinonmethyläther, Catechin, 2.6-Di-tbutyl-4-methylphenol udgl verwendbar.
Als Haftungsvermittler können erfindungsgemäß vorzugsweise Silan-Kupplungsmittel wie etwa 2*-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan, Vinyltris(ß-methoxyäthoxy)-silan udgl in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des UV-härtbaren Harzes verwendet werden.
Als Mittel zur Beschleunigung der Oberflächenhärtung sind erfindungsgemäß vorzugsweise Metallsalze organischer Säuren wie etwa Cobaltnaphthenat, Manganoctoat udgl verwendbar .
Der Auftrag der UV- und wärmehärtbaren Harzzusammensetzung auf Schaltungs- oder Leiterplatten, auf denen Bauteile befestigt werden sollen, erfolgt durch Siebdruck zur Erzielung eines Beschichtungsfilms mit vorgeschriebenem Bildmuster. Beim Siebdruck kann in der üblichen Weise verfahren werden. Zur Erzielung eines gleichmäßigen Bildmusters sind andere Verfahren wie etwa durch Aufbürsten nicht günstig.
Nach dem Aufbringen der Bauteile auf der aufgedrückten Harzzusammensetzung wird diese durch gleichzeitige Bestrahlung mit UV-Licht und Wärmestrahlung ausgehärtet, wobei die Bauteile auf der Schaltungs- oder Leiterplatte in einer sehr kurzen Zeit, beispielsweise innerhalb 30 safest mit der Platte verbunden werden.
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Als Quelle für UV-Licht und Wärmestrahlung können Quecksilber-Hochdrucklampen, ültrahochdruck-Quecksilberlampen, Metallhalogenidlampenj, Lichtbogenlampen, Xenon™ lampen udgl herangezogen werden. Diese Lampen können dabei sowohl allein als auch in Kombination oder zusammen mit einer IR-Lampe verwendet werden«
lach der ¥erbinetang des Bauteile durch gleichzeitige Bestrahlung mit UV-Licht und Wärmestrahlung werden die auf der unterlage befestigten Bauteile nach einem herkömmlichen Lötverfahren verlötet»
Die Erfindung ist nicht auf reine Printplatten be schränkt, sondern auf beliebige Schaltungs- oder Leiterplatten anwendbar, auf denen Bauteile befestigt werden sollen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfüh- rungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert, wobei die jeweiligen Mengenangaben in Teilen, soweit nichts anderes angegeben, gewichtsbezogen sind.
Beispiel 1
Es wurde eine Harzzusammensetzung durch gleichmäßiges Mischen von 100 Teilen eines 1.2-Polybutadiens mit endständigen Methacryloyloxy-Gruppen und einem Molekulargewicht von etwa 2000, 15 Teilen Äthylenglycoldimethacrylat, 15 Teilen Trimethylolpropantrimethacrylat, 2 Teilen 2-
Methylanthrachinon, 5 Teilen pulverförmigem SiO0 mit
einer spezifischen Oberfläche von 380 m /g, 50 Teilen oc-Aluminiumoxid-Pulver einer mittleren Teilchengröße von 1 ,um, 3 Teilen ^-Methacryloyloxypropyltrimethoxy-
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silan und 3 Teilen Benzoylperoxid unter Rühren hergestellt.
Die Badzusammensetzung wurde anschließend auf eine gedruckte Leiterplatte 1 wie in den Fig. 1 und 2 unter Verwendung einer üblichen Siebdruckvorrichtung und Erzeugung einer Kleberschicht 3 von etwa 50 ,um Dicke zwischen den Kontaktanschlüssen 2 aufgetragen. Danach wurde ein laminierter Chip-Kondensator 4 darauf aufgebracht und mit einer 80 W/cm-Metallhalogenidlampe (Eisenchlorid) (gesamte aufgenommene elektrische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 15 cm etwa 20 s zur Härtung der Kleberschicht 3 bestrahlt. Danach wurde die resultierende gedruckte Leiterplatte in einai auf 24Ο ± 10 0C erhitzten Behälter mit geschmolzenem Lot 10 s eingetaucht, um die zu verlötenden Elektrodenteile des laminierten Chip-Kondensators 4 mit den Verbindungsanschlüssen 2 durch das Lötmittel 6 zu verlöten. Während des Verlötens trat keine Ablösung des laminierten Chip-Kondensators 4 von der gedruckten Leiterplatte 1 auf, wobei zugleich bessere Löteigenschaften festgestellt wurden.
Beispiel 2
Es wurde eine Harzzusammensetzung durch gleichmäßiges Mischen von 100 Teilen des gleichen 1.2-Polybutadiens wie in Beispiel 1, 30 Teilen 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 10 Teilen Athylenglycoldimethacrylat, 1 Teil 2-Methylanthrachinon, 5 Teilen pulverförmigem Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von 380 m2/g, 5O Teilen öt-Aluminiumoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1 ,um, 3 Teilen T'-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan und 3 Teilen
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Benzoylperoxid unter Rühren hergestellt.
Mit dieser HarzZusammensetzung wurde die gleiche, in den Fig. 1 und 2 dargestellte Probe wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Probe wurde mit einer 80 W/cm-Metallhalogenidlampe (gesamte aufgenommene elektrische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 15 cm etwa 3O s zur Härtung der Kleberschicht bestrahlt. Im Anschluß daran wurde die resultierende gedruckte Leiterplatte in einen auf 240 * 10 0C erwärmten Behälter mit geschmolzenem Lot fünfmal jeweils für 10 s eingetaucht. Dabei löste sich das Chip-Bauteil nicht von der gedruckten Leiterplatte ab, wobei zugleich bessere Adhäsionseigenschaften festgestellt wurden.
Beispiel 3
Es wurde eine Harzzusammensetzung durch gleichmäßiges Mischen von 100 Teilen eines Polyorganosiloxans mit endständigen Methacryloyloxy-Gruppen und einem Molekulargewicht von etwa 3000, 30 Teilen 2-Hydroxypropylmethacrylat, 10 Teilen Laurylmethacrylat, 1 Teil Benzophenon, 7 Teilen pulverförmigem Siliciumdioxid mit einer spezifischen Ober-
2
fläche von 380 m /g, 100 Teilen Si02"-Pulver mit einer
Teilchengröße von 1 /um, 3 Teilen Vinyltris(ß-methoxyäthoxy)-silan und 3 Teilen 1.1-Bis(t-butylperoxy)-3.3.5-trimethylcyclohexan unter Rühren hergestellt, unter Verwendung dieser Harzzusammensetzung wurde eine in Glas eingeschmolzene Diode auf einer gedruckten Leiterplatte in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 befestigt. Die resultierende Leiterplatte wurde mit einer 80 W/cm-Quecksilber-Hochdrucklampe (gesamte aufgenommene elektrische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 20 cm etwa 30 s zur Härtung
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der Kleberschicht bestrahlt. Im Anschluß daran wurde die resultierende gedruckte Leiterplatte in einen auf 260 ± io 0C erhitzten Behälter mit geschmolzenem Lot 5 s zum Verlöten eingetaucht. Das Eintauchen wurde fünfmal wiederholt, ohne daß eine Ablösung der In1 Glas eingeschmolzenen Diode von der gedruckten Leiterplatte eintrat. Zugleich waren die Adhäsions- und Löteigenschaften verbessert.
Beispiel 4
Es wurde eine Harzzusammensetzung durch gleichmäßiges Mischen von 100 Teilen des gleichen 1.2-Polybutadiens wie in Beispiel 1, 30 Teilen 2-Hydroxypropylmethacrylat, 40 Teilen Äthylenglycoldimethacrylat, 5 Teilen 2-t-Butylanthrachinon, 5 Teilen pulverförmiger!! Siliciumdioxid mit
2 einer spezifischen Oberfläche von 380 m /g, 200 Teilen &· -Aluminiumoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1 ,um, 3 Teilen /-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan und 5 Teilen Benzoylperoxid unter Rühren hergestellt.
Unter Verwendung dieser Harzzusammensetzung wurden ein laminierter Chip-Kondensator, ein Chip-Widerstand, eine in Glas eingeschmolzene Diode sowie ein Transistor auf einer gedruckten Leiterplatte in gleicher Weise wie in Beispiel 1 befestigt. Die resultierende Leiterplatte wurde danach mit einer 80 W/cm-Metallhalogenidlampe (gesamte aufgenommene elektrische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 15 cm etwa 20 s lang zur Härtung der Kleberschicht bestrahlt. Danach wurde die resultierende gedruckte Leiterplatte in einen auf 240 ± 10 0C erhitzten Behälter
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mit geschmolzenem Lot 10 s zur Verlötung eingetaucht. Das Eintauchen wurde fünfmal wiederholt, ohne daß eine Ablösung der Bauteile von der gedruckten Leiterplatte eintrat. Nach Waschen mit einem Lösungsmittel wie 1.1.1-Trichloräthan wurde keine Veränderung festgestellt, wobei die Adhäsions- und Löteigenschaftea zugleich verbessert waren.
Beispiel 5
Es wurde eine Harzzusammeasetzung durch gleichmäßiges Mischen von 100 Teilen eines Epoxyacrylatharzes mit endständigen Methacryloyloxy-Gruppen und einem Molekulargewicht von etwa 500, 5 Teilen 2-HydroxyäthyImethacrylat, 0,05 Teilen 2-Methylanthrachinon, 5 Teilen pulverförmigem Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von
2
380 m /g, 3 Teilen ^-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan und 0,05 Teilen Benzoylperoxid unter Rühren hergestellt.
Unter Verwendung dieser Harzzusammensetzung wurde die gleiche Probe wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Probe wurde danach mit einer 80 W/cm-Metallhalogenidlampe (gesamte aufgenommene elektrische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 15 cm etwa 30 s zur Härtung der Kleberschicht bestrahlt. Im Anschluß daran wurde die resultierende gedruckte Leiterplatte in einen auf 240 * 10 0C erhitzten Behälter mit geschmolzenem Lot 10 s eingetaucht, ohne daß eine Ablösung der Chip-Bauteile von der gedruckten Leiterplatte eintrat. Zugleich waren die Adhäsionseigenschaften verbessert.
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Beispiel 6
Es wurde eine Harzzusammensetzung durch gleichmäßiges Mischen von 100 Teilen des gleichen 1.2-Polybutadiens wie in Beispiel 1, 3O Teilen 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 10 Teilen Athylenglycoldimethacrylat, 1 Teil 2-Methylanthrachinon und 3 Teilen Benzoylperoxid unter Rühren hergestellt.
Unter Verwendung dieser Harzzusammensetzung wurde die gleiche, in den Fig. 1 und 2 dargestellte Probe wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Probe wurde danach mit einer 80 W/cm-Metallhalogenidlampe (gesamte aufgenommene elektrische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 15 cm etwa 30 s zur Härtung der Kleberschicht bestrahlt. Im Anschluß daran wurde die resultierende gedruckte Leiterplatte in einen auf 240 - 10 0C erhitzten Behälter mit geschmolzenem Lot fünfmal jeweils 10 s eingetaucht, ohne daß hierdurch eine Ablösung des Chip-Bauteils von der gedruckten Leiterplatte eintrat, wobei die Adhäsionseigenschaften zugleich ausgezeichnet waren.
Vergleichsbeispiel 1
Zu 100 Teilen des gleichen 1.2-Polybutadiens wie in Beispiel 1 wurden 3 Teile Athylenglycoldimethacrylat, 2 Teile 2-Methylanthrachinon, 5 Teile pulverförmiges Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von 380 m /g, 3 Teile 3r"Metnacryi°yioxypr°pyitrimetnoxy~ silan und 3 Teile Benzoylperoxid zugesetzt, worauf zur Erzielung einer gleichmäßig gemischten Harzzusammensetzung gerührt wurde. Da die Viskosität der erhaltenen
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HarzZusammensetzung zu hoch war, konnte sie nicht auf eine gedruckte Leiterplatte aufgetragen werden. Die entsprechende Harzzusammensetzung war demgemäß aufgrund ihrer schlechten Verarbeitbarkeit nicht praktisch anwendbar.
Vergleichsbeispiel 2
Zu 100 Teilen des gleichen 1.2-Polybutadiens wie in Beispiel 1 wurden 30 Teile ÄthylenglycoMiMethacrylat, 2 Teile 2-Methylanthrachinon, 5 Teile pulverförmiges SiIi-
2 ciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von 380 m /g und 3 Teile iT-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan unter Rühren zugegeben, wobei eine gleichmäßige Badzusammensetzung hergestellt wurde. Mit dieser Harzzusammensetzung wurde ein laminierter Chip-Kondensator auf einer gedruckten Leiterplatte in gleicher Weise wie in Beispiel 1 befestigt. Die resultierende Leiterplatte wurde danach mit einer 80 W/cm-Metallhalogenidlampe (gesamte aufgenommene elektrische Leistung 2 kW) in einem Abstand von 15 cm 3O s zur Härtung der Kleberschicht bestrahlt. Danach wurde die resultierende Leiterplatte in einen auf 240 ± 10 0C erhitzten Behälter mit geschmolzenem Lot 10 s zum Verlöten eingetaucht. Etwa 1O % des Chip-Bauteils waren von der gedruckten Leiterplatte abgelöst, wobei die Adhäsionseigenschaften nicht befriedigend waren. Die erhaltene gedruckte Leiterplatte mit dem daran befestigten Chip-Element war demgemäß nicht praktisch verwendbar .
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•I ir
Vergleichsbeispiel 3
Mit einer.wärmehärtbaren Kleberzusammensetzung mit 100 Teilen eines Epoxyharzes vom Bisphenol A Typ (Epoxyäquivalent 500, Epon 828, Hersteller Shell Chemical Corp.) und 75 Teilen eines Polyamidharzes (Aminwert 390, Versamide 140, Hersteller General Chem. Co.) wurde ein laminierter Chip-Kondensator auf einer gedruckten Leiterplatte wie in den Fig. 1 und 2 befestigt, indem das Chip-Bauteil zur versuchsweisen Verbindung mit der Platte 30 min auf 100 C gehalten wurde. Danach wurde die gedruckte Leiterplatte in einen auf 240 ± 1O 0C erhitzten Behälter mit geschmolzenem Lot 10 s zum Verlöten eingetaucht. Während des Verlötens wurde der laminierte Chip-Kondensator nicht von der als Substrat dienenden gedruckten Leiterplatte abgelöst. Da die Topfzeit der Kleberzusammensetzung jedoch lediglich einige Minuten bis einige zehn Minuten sowie die Härtungsdauer einige zehn Minuten betrugen, eignet sich die entsprechende Verfahrensweise nicht zur Massenherstellung entsprechender Produkte und ist daher für die Praxis unbrauchbar.
Die Erfindung betrifft zusammengefaßt eine Harzzusammensetzung sowie ein Verfahren zur Befestigung von Bauteilen mit Anschlüssen auf Platten wie Schaltungsoder Leiterplatten.
Erfindungsgemäß wird eine UV-härtbare sowie wärmehärtbare Harzzusammensetzung verwendet, die ein UV-härtbares Harz, ein durch Additionspolymerisation polymerisierbares Monomer, einen Photosensibilisator sowie einen Initia-
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•as
tor der thermischen Polymerisation enthält? die Zusammensetzung wird durch Siebdruck in einem vorgegebenen Bildmuster auf die Platte aufgetragen, worauf die Bauteile auf die aufgedruckte Harzzusammensetzung aufgebracht und die Harzzusammensetzung im Anschluß daran durch gleichzeitige Bestrahlung mit UV-Licht und Wärmestrahlung gehärtet wird, wobei die Bauteile mit der Schaltungs- oder Leiterplatte verbunden werden; danach werden die Bauteile mit den entsprechenden Teilen der Grundplatte verlötet.
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Leerseite

Claims (12)

  1. Ansprüche
    1J Harzzusammensetzung zur Befestigung von Bauteilen mit Anschlüssen auf Schaltungs- oder Leiterplatten,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zusammensetzung UV- und wärmehärtbar ist und
    (a) 100 Gew.-Teile mindestens eines UV-härtbaren
    Harzes,
    (b) 5 bis 70 Gew.-Teile mindestens eines durch
    Ädditionspolymerisation polymerisierbaren Monomeren mit mindestens einer äthylenisch ungesättigten Gruppe (CH2=C^) und einem Siedepunkt > 100 0C bei Atmosphärendruck,
    (σ) 0,05 bis 5 Gew.-Teile mindestens eines Photosensibi-
    lisators
    und
    (d) 0,05 bis 5 Gew.-Teile eines Initiators der thermi
    schen Polymerisation
    sowie gegebenenfalls
    (e) einen oder mehrere Füllstoffe, thixotrope Mittel, Haftungsvermittler und/oder andere übliche Zusätze
    enthält.
    81-(A3626-O2)-SF-BkF
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    290464S
  2. 2. Verfahren zur Befestigung eines oder mehrerer Bauteile mit Anschlüssen auf einer Schaltungs- oder Leiterplatte,
    gekennzeichnet durch
    - Aufbringen einer UV-härtbaren sowie wärmehärtbaren Harzzusammensetzung nach Anspruch 1 durch Siebdruck in einem vorgegebenen Bild auf die Schaltungs- oder Leiterplatte mit Ausnahme der Leiterbahnen,
    - Aufbringen der Bauteile auf die aufgedruckte Harzzusammensetzung,
    - Härten der Harzzusammensetzung zur Verbindung der Bauteile mit der Schaltungs- oder Leiterplatte durch gleichzeitige UV- und Wärmebestrahlung
    - Verlöten der Anschlüsse der Bauteile mit der Verdrahtung bzw. den Leiterbahnen der Leiterplatte.
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  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als UV-härtbares Harz ein ungesättigter Polyester, ein ungesättigtes Polyurethan, ein Epoxyacrylatharz, ein 1.2-Polybutadien mit endständigen Acryloyl-, Acryloyloxy-, Methacryloyl- oder Methacryloyloxy-Gruppen und einem Molekulargewicht von 500 bis 10000 und/oder ein Polyorganosiloxan mit endständigen Acryloyl-, Acryloyloxy-/Methacryloyl- oder Methacryloyloxy-Gruppen und einem Molekulargewicht von 500 bis 10000 verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als additionspolymerisierbares Monomer Styrol, ein Styrolderivat, Acrylsäure, ein Acrylsäurederivat, Methacrylsäure, ein Methacrylsäurederivat, ein polyfunktioneller Acrylsäure- oder Methacrylsäureester mit zwei oder mehr ungesättigten Gruppen und/oder ein polyfunktionelles Vinylmonomer verwendet wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als additionspolymerisierbares Monomer Vinyltoluol, Butylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxyäthylacrylat, Laurylacrylat, Äthylmethacrylat, Laurylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 1.6-Hexandioldiacrylat, Äthylenglycoldimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Polyäthylenglycoldimethacrylat, 1.4-Butandioldimethacrylat, Diallylphthalat und/oder Divinylbenzol verwendet wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 2t dadurch gekennzeichnet, daß als Photosensibilisator Benzoin, ein Benzoinderivat, ein Benzoinäther, Benzil, ein Benzilderivat, ein Aryldiazoniumsalz, Anthrachinon, ein Anthrachinonderivat, Acetophenon, ein Acetopltenonderivat, Diphenyldisulfid,
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    Benzophenon und/oder ein Benzophenonderivat verwendet wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Photosensibilisator 4.4'-Dimethylbenzoin, Benzoinmethylather, Benzoinäthylather, Benzoinisopropyläther, 4.4'-Dimethylbenzil, Benzoldiazoniumchlorid, 2-Methylanthrachinon, 2-t-Butylanthrachinon, 2-Chloranthrachinon, 4-Methoxyacetophenonf Diäthyldisulfid und/oder 4-Methoxybenzophenon verwendet wird.
  8. 8 .Verfahren nach Anspruch 2., dadurch gekennzeichnet, daß als Initiator der thermischen Polymerisation ein organisches Peroxid oder eine Azoverbindung verwendet wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Initiator der thermischen Polymerisation Benzoylperoxid, Acetylperoxid, Lauroylperoxid, 1.1-Bis(t-butylperoxy)-3.3.5-trimethylcyclohexan, Azobisisobutyronitril, 2.2'-Azobis-2-methylbutyronitril oder 2.2'-Azobis(methylisobutyrat) verwendet wird.
  10. 10 . Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9 . dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete UV- und wärmehärtbare Harzzusammensetzung
    (e) bis zu 300 Gew.-Teile eines oder mehrerer Füllstoffe,
    bis zu 10 Gew.-Teile eines oder mehrerer thixotroper
    Mittel
    und
    0,1 bis 10 Gew.-Teile eines oder mehrerer Haftungsvermittler enthält.
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  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis ior dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen UV- mund Wärmebe strahlung eine Quecksilberhochdrucklampe, eine Ultra hochdruck-Quecksilberlampe r eine Metal Ihalogenidlaanpe, eine Kohlelichtbogenlampe oder eine JSenonlampe verwendet wird.
  12. 12. verfahren aacb. Äaspradh HO, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Äiuaiaiumozsiä 9 Siliciumdioxid, Calciumcarbonatf Titandioxid,, BaEliseigialfat oder GliimBer„ jeweils in Pulverform^ als thixotropes Mittel pulverförmiges Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche iron 100 bis 450 m /g und als Haftungsvermittler T -=Methacryl- oyloxypropyltrimethoxysilan oäer VinyltrisCß-methoxyäthoxy)· silan verwendet werden«,
    909835/057§
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