JP2007197572A - エポキシ樹脂組成物と電子部品の樹脂封止方法並びに樹脂封止電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子部品の接続部において、常温での液状の封止用エポキシ樹脂組成物として、高温加熱時の取り外しを容易とするとともに、室温での密着性、強度を良好とする。
【解決手段】 エポキシ樹脂、硬化剤もしくは硬化促進剤と共に、組成物全体量の１〜４０ｗｔ％の範囲内で、平均粒径１〜５０μｍの熱可塑性ポリマー粒子を配合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品を構成する部材として表面に塗布後に加熱硬化されることにより使用される、常温で液状のエポキシ樹脂組成物と、これを用いた電子部品の封止方法並びに封止された電子部品に関するものである。

近年、電子部品や電子機器の小型化、高性能化が急速に進展するとともに、他方では、電子部品やその実装品の廃棄問題が大きな課題になってきており、地球環境の保全のために環境負荷を低減し、リサイクル性を高めることが必要とされてきている。

このような背景において、ＣＳＰ、ＢＧＡ等の表面実装品においても、取り替えが必要とされる部品のみを取り外して交換することができ、実装品全体を廃棄する必要がないように、リペアー性を良好とすることが望まれている。この観点からは、より具体的には、ＣＳＰ、ＢＧＡ等の表面実装部品の接続端子を保護するために用いられる封止用の液状エポキシ樹脂組成物においては、表面実装部品を取り替える必要性が生じた場合に高熱を加えて接続端子のはんだを溶かして取り外す際に、封止に用いた樹脂も容易に取り外せるものであることが望まれている。

ただ、このような樹脂組成物においては、一方で、取り替える場合以外の状態では温度サイクル性や落下衝撃性にも十分な信頼性が発揮できるような室温での密着力や強度が必要とされる。

しかしながら、このような相反する特性を兼ね備えることは困難である。密着力や強度の高い硬化物となる樹脂組成物では容易に取り外すことは難しく、逆に取り外しが容易な硬化物となる樹脂組成物では密着力や強度が十分ではないからである。

実際、従来では、接続端子のはんだを高温加熱で溶かして取り外す際に硬化物の取り外しが容易であって、しかも室温での密着力や強度も良好となる封止用のエポキシ樹脂組成物は実現されていない。

電子部品の接着用のエポキシ樹脂組成物としては、リペアー性の向上を図るものとして、エポキシ樹脂に、平均粒径１０μｍ以下の粒子状の熱可塑性樹脂と、粒子状のヒドラジド化合物あるいはジシアンジアミド化合物硬化剤やウレア樹脂マイクロカプセル型硬化促進剤を配合することが提案されている（特許文献１）が、このような接着剤組成物においては、上記のような相反する封止特性を持つとのことは実現されていない。
特開２０００−３１９６２０号公報

本発明は、以上のとおりの背景から、従来の問題点を解消し、電子部品を構成する部材として表面に塗布された後に加熱硬化させることで使用する、常温で液状の封止用のエポキシ樹脂として、硬化物としての密着性と強度に優れているとともに、高熱を加えた場合には樹脂の軟化にともなう強度低下で取り外しが容易とされる新しいエポキシ樹脂組成物と、これを用いた樹脂封止方法並びに樹脂封止された電子部品を提供することを課題としている。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記の課題を解決するものとして以下のことを特徴としている。

第１：エポキシ樹脂並びにその硬化剤もしくは硬化促進剤を含有する、常温で液状の電子部品封止用のエポキシ樹脂組成物であって、平均粒子径が１〜５０μｍの範囲内の熱可塑性ポリマー粒子が組成物全体量１〜４０ｗｔ％の範囲内で配合されている。

第２：熱可塑性ポリマー粒子は、平均粒子径が１２〜４０μｍの範囲内である。

第３：熱可塑性ポリマー粒子は、架橋ポリマー粒子である。

第４：熱可塑性ポリマー粒子は、ポリアクリル酸エステル系およびポリメタクリル酸エステル系のポリマーのうちの少くとも１種である。

第５：熱可塑性ポリマー粒子の配合量は５〜３０ｗｔ％の範囲内である。

第６：エポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であって、酸無水物系硬化剤を含有している。

また、本発明の上記のとおりのエポキシ樹脂を用いて、これを電子部品の接続部の表面に塗布し、その後加熱硬化させる樹脂封止方法と、この方法による樹脂封止電子部品も提供する。

本願の上記第１の発明によるエポキシ樹脂組成物によれば、特定の粒径範囲の熱可塑性ポリマー粒子を１〜４０ｗｔ％の範囲で各種のエポキシ樹脂並びに硬化剤あるいは硬化促進剤に配合することで、電子部品の接続端子等の接続部をたとえば１８０℃以上の高温に加熱してはんだを溶かして電子部品を取り外す場合にはその軟化により容易に取り外しができ、実装時においては密着性と強度に優れるという相反する特性を具備するものとすることができる。

そして、熱可塑性ポリマー粒子の平均粒子径を１２〜４０μｍの範囲とする第２の発明の組成物では、上記の特性はより良好に、しかも確実なものとして実現されることになる。

さらにまた、第３の発明のように熱可塑性ポリマー粒子が架橋されたポリマーの粒子である場合には、硬化物としての強度、耐溶剤性等が良好であるため、より良い特性がさらに確実、容易に実現される。ポリアクリル酸エステル系、あるいはポリメタクリル酸エステル系ポリマー粒子とする第４の発明によれば、入手しやすく、取扱いやすいこれらのポリマー粒子で、以上の効果はより容易に良好に実現される。

配合される熱可塑性ポリマー粒子の配合量は５〜３０ｗｔ％の範囲内とする第５の発明では、さらに、取り外しが容易となるとともに、室温での封止樹脂としての密着性や強度は良好なものとすることができる。

また、第６の発明においては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と酸無水物硬化剤の使用によって、以上のような効果はさらに確実に、優れたものとなる。

以上のような効果を有する樹脂封止と、これによる樹脂封止電子部品が本願第７および第８の発明によって提供可能とされる。

本発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。

本発明の常温で液状の、すなわち、通常の１５〜２６℃の室温範囲においてペースト状、あるいは粘性流動性のある液状のエポキシ樹脂組成物においてこれを構成する必須成分としてのエポキシ樹脂については各種のものであってよく、たとえば代表的なものとしては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、水添ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＡＦ型、フェノールノボラック型等の液状エポキシ樹脂の１種もしくは２種以上であってよい。あるいはそれらいずれかの誘導体や、多価アルコールとエピクロルヒドリンから誘導される液状エポキシ樹脂、各種のグリシジル型エポキシ樹脂、それらの誘導から選択されたものであってもよい。なかでも、本発明のエポキシ樹脂組成物においてはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が好適なものとして考慮される。

一方、これらのエポキシ樹脂成分の硬化剤としては、フタル酸無水物系等の各種の酸無水物硬化剤が好適なものとして考慮されるが、これら酸無水物に限られることなく、硬化剤、あるいは硬化促進剤としてはフェノール系化合物、アミン系化合物、イミダゾール系化合物、ホスフィン系化合物を含めた１種もしくは２種以上であってもよい。たとえば、４−メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、１−シアノエチルイミダゾール化合物、トリアジンイソシアヌル酸化合物、テトラフェニルホスホニウム化合物等である。

エポキシ樹脂に対しての硬化剤、そして硬化促進剤の合計量の割合は、一般的には重量比として０．２〜１．６の範囲とすることが考慮される。

そして、本発明の液状エポキシ樹脂組成物には、熱可塑性ポリマー粒子が配合される。この熱可塑性ポリマー粒子の配合量は、組成物全体量において１〜４０ｗｔ％の範囲内とする。より好ましくは５〜３０ｗｔ％の範囲内である。４０ｗｔ％を超える場合には、室温での密着性や強度が実用的に十分なものになりにくく、また１ｗｔ％未満では、硬化物の高温加熱による取り外しが難しくなる。

以上のような熱可塑性ポリマー粒子の粒径は、平均粒径として１〜５０μｍの範囲内のものとする。これよりも過小のもの、また過大なものの場合には、高温加熱時の軟化による取り外し容易性と、室温でのより高い密着性、強度という相反する特性は得られにくい。殊に、本発明においては、このような相反する特性を確実、良好に得るためには、平均粒径が１２〜４０μｍの範囲内にあることが好ましい。

熱可塑性ポリマー粒子は、各種の熱可塑性樹脂からなるものであってよく、たとえば入手しやすさ、取扱い性、価格、安定性等の観点を加味すると、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系、ポリスチレン系、ポリアクリルニトリル系、あるいはこれらのコポリマー系等の１種または２種以上のものが好適に例示される。なかでも、ポリメタクリル酸ブチルエステル、ポリメタクリル酸メチルエステル、ポリメタクリル酸シクロヘキシルエステル、ポリメタクリル酸エチルエステル等のポリメタクリル酸エステル、あるいはポリアクリル酸エチルエステル等のポリアクリル酸エステルであることが好ましい。しかも、本発明においては、これらのポリマー粒子は、架橋されたポリマーの粒子であることが好適なものとして考慮される。架橋されたポリマー粒子であることによって、室温での密着性、強度をより確実なものとし、しかも高温加熱時での容易な取り外しも可能とする。

本発明における以上のようなポリマー粒子は、市販品として利用できるものであってもよいし、公知の方法で調製したものであってもよい。

本発明の液状エポキシ樹脂組成物では、上記のとおりのエポキシ樹脂、硬化剤もしくは硬化促進剤、そして熱可塑性ポリマー粒子の他に、チキントロピー性の向上や熱膨張係数の低下等を目的として無機質粒子充填剤を配合してもよい。たとえば溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ粉末、アルミナ粉末、窒化珪素粉末、マグネシア粉末、水酸化アルミニウム粉末等の従来より知られているものの１種または２種以上である。これらの平均粒径としては１０〜３０μｍの範囲のものが好ましく、その配合量は、組成物全体量の６０ｗｔ％以下とするのが好ましい。

また、その他の添加剤として、たとえば難燃剤や難燃助剤、着色剤等を、本発明の目的、趣旨を逸脱しない範囲で適宜に配合することも可能である。

以上のような本発明の液状エポキシ樹脂を調製するには、上記の各成分を配合し、ロール、ミキサー等を用いて混合、分散し、必要に応じて減圧脱泡することができる。

また、本発明の液状エポキシ樹脂を用いての電子部品の封止においては、樹脂組成物が表面に塗布された後に加熱硬化して使用することができ、封止の対象としては、表面実装品の各種の電子部品の接続端子等の接続部を好適な対象とすることができる。塗布のための方法としては、ディペンサー塗布法等の各種であってよい。加熱についても同様である。液状エポキシ樹脂の反応開始温度を考慮して加熱のための温度や時間を設定することができる。たとえば８０〜１１０℃、数分間の加熱である。

そこで、以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん以下の例によって発明が限定されることはない。

＜実施例１〜９＞
＜比較例１〜３＞
以下の配合成分をミキサーにより混合分散して表１に示した実施例１〜８の液状エポキシ樹脂組成物を調製した。表１には各成分の配合量（重量部）を示した。

Ａ）エポキシ樹脂
ビスフェノール型エポキシ樹脂（エポキシ当量１８９）
（ジャパンエポキシレジン「エピコート８２８」）
Ｂ）硬化剤
４−メチルヘキサヒドロフタル酸無水物（水酸基当量１６６）
（新日本理化「ＭＨ７００」）
Ｃ）硬化促進剤
イミダゾール類
（旭化成エポキシ「ＨＸ−３７４２」）
Ｄ）充填剤（シリカ）
溶融シリカ（平均粒径１５μｍ）
（トクヤマ「ＳＥ１５」）
Ｅ）架橋ポリメタクリル酸メチル粒子（平均粒径３０μｍ）
（積水化成品工業「ＭＢＸ−３０」）
Ｆ）架橋ポリメタクリル酸ブチル粒子（平均粒径１２μｍ）
（積水化成品工業「ＢＭ３０Ｘ−１２」）
Ｇ）架橋ポリアクリル酸メチル粒子（平均粒径３０μｍ）
（積水化成品工業「ＡＲＸ−３０」）
Ｈ）顔料
カーボンブラック
また、表１に示した配合比において比較例１〜３の液状エポキシ樹脂組成物をも調製した。

以上の実施例および比較例各々の組成物について、２５℃および２３０℃での密着強度（ニュートン：Ｎ）を測定し、特性を評価した。その結果も表１に示した。

なお、密着強度の測定は、図１の試料形状に示したように、基板１以上に８ｍｍ径の接着面積で塗布、硬化させた樹脂組成物の試料２について矢印Ａ方向の力を加えてせんだん強度を測定する方法によるものである。

評価は、２５℃密着強度が４００以上で、２３０℃密着強度が５０未満のものを、封止用樹脂組成物が具備すべき特性として「可」とし、それ以外のものを「不可」とした。

＜実施例１０〜１１＞
＜比較例４＞
実施例１において、架橋ポリメタクリル酸メチル粒子として平均粒径が８μｍと４５μｍ（実施例１０〜１１）並びに５５μｍ（比較例４）のものを用いて同様に評価した。その結果を表２に示した。

密着強度測定のための試料形状とせんだん強度測定の概要を示した正面図である。

符号の説明

１ 基板
２ 試料

Claims (8)

1. エポキシ樹脂並びにその硬化剤もしくは硬化促進剤を含有する、常温で液状の電子部品封止用のエポキシ樹脂組成物であって、平均粒子径が１〜５０μｍの範囲内の熱可塑性ポリマー粒子が組成物全体量１〜４０ｗｔ％の範囲内で配合されていることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
2. 熱可塑性ポリマー粒子は、平均粒子径が１２〜４０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
3. 熱可塑性ポリマー粒子は、架橋ポリマー粒子であることを特徴とする請求項１または２記載のエポキシ樹脂組成物。
4. 熱可塑性ポリマー粒子は、ポリアクリル酸エステル系およびポリメタクリル酸エステル系のポリマーのうちの少くとも１種であることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
5. 熱可塑性ポリマー粒子の配合量は５〜３０ｗｔ％の範囲内であることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
6. エポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であって、酸無水物系硬化剤を含有していることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
7. 請求項１から６のうちのいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を電子部品接続部の表面に塗布後に加熱硬化させることを特徴とする電子部品の樹脂封止方法。
8. 請求項１から６のうちのいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物が電子部品接続部の表面に塗布後に加熱硬化されていることを特徴とする樹脂封止電子部品。

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