表面実装用接着剤およびそれを含む実装構造体、ならびに実装構造体の製造方法
【課題】表面実装用接着剤を塗布する際の不良を抑制し、塗布安定性を向上させる。
【解決手段】エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤と、第１フィラーと、第２フィラーとを含み、第２フィラーの比重が、第１フィラーの比重の１．１〜３倍であり、第２フィラーの硬度が、第１フィラーの硬度よりも大きく、第１フィラーは、最大粒径が１〜１００μｍであり、第２フィラーは、最大粒径が１〜１００μｍであり、比重が１．７〜４．５であり、かつ修正モース硬度が２〜１２であり、第１フィラーと第２フィラーとの重量比が、１：３〜３：１であり、全体としての比重が、１．２〜１．５である表面実装用接着剤を提供する。
【解決手段】エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤と、第１フィラーと、第２フィラーとを含み、第２フィラーの比重が、第１フィラーの比重の１．１〜３倍であり、第２フィラーの硬度が、第１フィラーの硬度よりも大きく、第１フィラーは、最大粒径が１〜１００μｍであり、第２フィラーは、最大粒径が１〜１００μｍであり、比重が１．７〜４．５であり、かつ修正モース硬度が２〜１２であり、第１フィラーと第２フィラーとの重量比が、１：３〜３：１であり、全体としての比重が、１．２〜１．５である表面実装用接着剤を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気製品の回路基板に電子部品を固定するために用いる表面実装用接着剤、ならびにこの表面実装用接着剤を用いた実装構造体および実装構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化に伴い、回路基板の薄型化や電子部品の実装の高密度化が要求されている。これらの要求に対応するため、チップ部品やＣＳＰ（チップサイズパッケージ）、ＩＣ等の電子部品の小型化および高性能化、ならびに回路基板の狭ピッチ配線化による微細配線化が行われている。これにより、電子部品の集積度が向上するとともに、電子部品の単価が上昇している。更に、電子部品を実装した回路基板１枚あたりの付加価値も向上することによって、回路基板１枚あたりの単価も上昇する傾向にある。
【０００３】
電子部品を回路基板に実装する場合、回路基板の所定の位置に、熱硬化性接着剤を塗布して、その位置に電子部品を搭載する。その後、加熱を行い、熱硬化性接着剤を硬化させて、部品を回路基板の所定の位置に仮止めする。そして、回路基板と電子部品との接合部分にフラックスを塗布し、回路基板を溶融はんだに浸漬する。これにより、電子部品と回路基板とが電気的に接続され、実装構造体が得られる。
【０００４】
表面実装用接着剤の塗布方法としては、例えば、エア式や、ネジ式が挙げられる。エア式は、空気圧によりシリンジからノズルへと表面実装用接着剤を供給する方法である。エア式では、空気圧のみで表面実装用接着剤の塗布量を制御するため、シリンジ内における表面実装用接着剤量の減少に伴って、塗布量が変化しやすく不安定である。
【０００５】
ネジ式は、空気圧とネジの回転を介して表面実装用接着剤を所定の位置に供給する方法である。ネジ式では、空気圧およびネジによって塗布量を制御するため、塗布量の安定性が向上する。このため、例えば、０．６ｍｍφ程度の塗布径で表面実装用接着剤を塗布する際には、特許文献１のように、ネジ式が一般的に用いられる。
【０００６】
特許文献２は、半導体チップ用の絶縁性接着剤において、フィラーを分散させる樹脂の平均分子量や粘度を一定にすることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１３５９２７号公報
【特許文献２】国際公開第９９／６０６２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１および２の表面実装用接着剤は、フィラーを含んでいる。表面実装用接着剤の塗布は、０．０７ｓ／ｓｈｏｔ程度の高速なサイクルで行われるため、フィラーの物性を最適化しなければ、塗布の際に以下のような塗布不良が生じることがある。
【０００９】
第一に、ノズルと回路基板とを接触させて、表面実装用接着剤を回路基板に供給する際、ノズルが回路基板に押圧されるため、供給しようとする表面実装用接着剤の一部が圧力で飛び散ることがある。
【００１０】
第二に、表面実装用接着剤がスムーズに回路基板上に滴下されなければ、表面実装用接着剤を所定の位置に塗布した後、ノズルが次の所定の位置に移動する際、表面実装用接着剤の飛び散りや糸曳きが生じる。
【００１１】
第三に、ノズルに対する表面実装用接着剤の濡れ性が不充分であると、塗布を続けるうちにノズルに表面実装用接着剤が付着、滞留する場合がある。これにより、塗布量が不安定になったり、ノズルつまりが生じたりする。
【００１２】
本発明は、上記のような課題を解決するために、表面実装用接着剤を塗布する際の不良の発生を抑制し、安定した塗布性を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題に鑑み、本発明は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤と、第１フィラーと、第２フィラーとを含み、第２フィラーの比重が、第１フィラーの比重の１．１〜３倍であり、第２フィラーの硬度が、第１フィラーの硬度よりも大きく、第１フィラーは、最大粒径が１〜１００μｍであり、第２フィラーは、最大粒径が１〜１００μｍであり、比重が１．７〜４．５であり、かつ修正モース硬度が２〜１２であり、第１フィラーと第２フィラーとの重量比が、１：３〜３：１であり、全体としての比重が、１．２〜１．５である、表面実装用接着剤を提供する。
【００１４】
本発明では表面実装用接着剤に対して、第１フィラーに加えて、比重および硬度が比較的大きい第２フィラーをさらに混合している。これにより、表面実装用接着剤全体としての比重が大きくなり、表面実装用接着剤をより安定して塗布することができる。さらに、塗布装置が移動する際の表面実装用接着剤の飛び散りや、糸曳き等の不良の発生を抑制し、表面実装用接着剤の塗布量を安定化することができる。
【００１５】
第１フィラーは、比重が１．５〜３であることが好ましい。
第１フィラーの修正モース硬度は、１〜３であることが好ましい。
第１フィラーは、タルクであることが好ましく、第２フィラーは、アルミナであることが好ましい。
第１フィラーの平均粒径は、０．５〜５０μｍであることが好ましい。
第２フィラーの平均粒径は、０．５〜８０μｍであることが好ましい。
本発明の表面実装用接着剤は、９０〜１５０℃で硬化させる場合に特に有用である。
【００１６】
また、本発明は、回路基板と、回路基板の所定の部分に配置された電子部品と、回路基板と電子部品との間に配置された上記の表面実装用接着剤の硬化物と、回路基板と電子部品とを電気的に接続しているはんだ部と、を備えた、実装構造体を提供する。
さらに、本発明は、上記の表面実装用接着剤を、回路基板の所定の部分に供給する工程と、回路基板の所定の部分に、電子部品を配置する工程と、所定の温度で回路基板を加熱して、表面実装用接着剤を硬化させる工程と、を含む、実装構造体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、表面実装用接着剤、特に９０〜１５０℃の低温で硬化する表面実装用接着剤を回路基板に塗布する際の塗布不良を抑制することができる。さらに、ノズルへの表面実装用接着剤の付着を抑制することができるため、回路基板に対する表面実装用接着剤の塗布量を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】表面実装用接着剤の塗布装置の一例を示す概略図である。
【図２】表面実装用接着剤の塗布装置の要部の一部を断面にした図である。
【図３】本発明の表面実装用接着剤を含む実装構造体の一例を示す概略断面図である。
【図４】表面実装用接着剤の塗布における飛び散り不良の一例を示す概略図である。
【図５】表面実装用接着剤の塗布における糸曳き不良の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の表面実装用接着剤は、第１フィラーに加えて、さらに、比重および硬度が比較的大きい第２フィラーを含む。これにより、表面実装用接着剤全体としての比重が大きくなり、表面実装用接着剤をより安定して塗布することができる。さらに、塗布装置が移動する際の表面実装用接着剤の飛び散りや、糸曳き等を抑制し、表面実装用接着剤の塗布量を安定化することができる。
【００２０】
表面実装用接着剤が、硬度が大きい第２フィラーのみを含む場合、表面実装用接着剤のチキソ性が低下するため、ノズルからの表面実装用接着剤のたれ落ちが生じやすくなる。一方、表面実装用接着剤が、硬度の低い第１フィラーのみを含む場合、ノズルに表面実装用接着剤が過剰に付着する。
【００２１】
本発明の表面実装用接着剤においては、エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤と、第１フィラーと、第２フィラーとを含み、第２フィラーの比重が、第１フィラーの比重の１．１〜３倍であり、第２フィラーの硬度が、第１フィラーの硬度よりも大きい。第２フィラーの比重は、第１フィラーの比重の１．１〜１．５倍であることが好ましい。
【００２２】
表面実装用接着剤は、常温で流動性を有し、所定の温度に加熱することで硬化する。硬化後の表面実装用接着剤は固体であり、一般的に粘弾性を有する。この特性により表面実装用接着剤は、例えば、実装構造体の製造工程において、電子部品を回路基板に固定するための接着剤として好適である。回路基板に表面実装用接着剤を塗布する方法としては、エア式、ネジ式等が挙げられるが、ネジ式が好ましい。
【００２３】
図１は、表面実装用接着剤の塗布装置の一例を示す概略図であり、図２は、塗布装置の要部であるネジ式の塗布装置の一部を断面にした図である。図１の塗布装置は、ネジ部１と、シリンジ２と、ノズル３と、チューブ７とを備える。シリンジ２とノズル３とは、チューブ７で接続されている。シリンジ２には、表面実装用接着剤４が充填されており、空気圧によりシリンジ２からチューブ７を介してノズル３へ表面実装用接着剤４が供給される。
【００２４】
ノズル３の内部には、回転可能なネジ部１が配置される。シリンジ２から供給された表面実装用接着剤４は、ネジ部１と、ノズル３の内側面との間に充填されている。表面実装用接着剤４は、ネジ部１の回転によってノズル３から吐出され、回路基板５に塗布される。ネジ部１の回転速度を変化させることで、表面実装用接着剤４の吐出量を制御することができる。
【００２５】
本発明の表面実装用接着剤の全体としての比重は、１．２〜１．５である。全体としての比重が１．２未満であると、表面実装用接着剤の滴下性が低下するため、安定した塗布が困難となる場合がある。一方、全体としての比重が１．５を超えると、表面実装用接着剤中のフィラーの分散性が低下するため、表面実装用接着剤中で沈殿が生じ、塗布性が低下する場合がある。
【００２６】
第１フィラーは、比重が１．５〜３であることが好ましい。第１フィラーの比重が１．５未満であると、表面実装用接着剤の粘度を適度に大きくすることができるが、表面実装用接着剤の滴下性の向上が不充分となる場合がある。
【００２７】
第１フィラーの修正モース硬度は、１〜３であることが好ましい。第１フィラーの修正モース硬度が１未満であると、ノズルと表面実装用接着剤との密着性が過剰に大きくなり、安定した塗布が困難となる場合がある。修正モース硬度とは、タルクを１、ダイヤモンドを１５としたときの、物質の硬さの尺度を示す値である。
【００２８】
第１フィラーの平均粒径（Ｄ５０）は、０．５〜５０μｍであることが好ましく、０．５〜１０μｍであることがより好ましい。平均粒径が０．５μｍ未満であると、表面実装用接着剤の常温での粘度変化が過剰に大きくなる場合がある。一方、平均粒径が５０μｍを超えると、塗布する際にノズル先端部につまりを生じるなどして、安定した塗布が困難となる場合がある。第１フィラーの平均粒径を０．５〜５０μｍ、好ましくは０．５〜１０μｍとすることで、表面実装用接着剤の塗布性および保存安定性が大きく向上し、長期間に亘って安定した塗布を行うことができる。
【００２９】
具体的な第１フィラーとしては、例えば、タルク、水酸化アルミニウム、活性炭、カーボンブラック、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、重曹（炭酸水素ナトリウム）、消石灰（水酸化カルシウム）、石膏（硫酸カルシウム）、マイカ等が挙げられる。なかでも、タルクを用いることが好ましい。
【００３０】
第２フィラーは、比重が１．７〜４．５であり、３〜４であることがより好ましい。第２フィラーの比重が４．５を超えると、表面実装用接着剤中での分散性が低下し、組成物内でフィラーの沈殿が生じる場合がある。
【００３１】
第２フィラーの修正モース硬度は、２〜１２である。第２フィラーの修正モース硬度が１２を超えると、表面実装用接着剤のチキソ性が低下し、安定した塗布が困難となる場合がある。
【００３２】
第２フィラーの平均粒径（Ｄ５０）は、０．５〜８０μｍであることが好ましく、１０〜５０μｍであることがより好ましく、１０〜２０μｍであることが特に好ましい。平均粒径が０．５μｍ未満であると、表面実装用接着剤の常温での粘度変化が大きくなる場合がある。一方、平均粒径が８０μｍを超えると、塗布する際にノズル先端部につまりを生じるなどして、安定した塗布が困難となる場合がある。第２フィラーの平均粒径を０．５〜８０μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ、特に好ましくは１０〜２０μｍとすることで、表面実装用接着剤の塗布性および保存安定性が大きく向上し、長期間に亘って安定した塗布を行うことができる。
【００３３】
具体的な第２フィラーとしては、例えば、アルミニウム、アルミナ、活性アルミナ、珪砂、酸化チタン、シリカ等が挙げられる。なかでも、アルミナを用いることが好ましい。
【００３４】
第１フィラーおよび第２フィラーの最大粒径は、それぞれ１〜１００μｍであり、１〜１０μｍであることがより好ましい。最大粒径が１μｍ未満であると、表面実装用接着剤の常温での粘度変化が過剰に大きくなる場合がある。一方、最大粒径が１００μｍを超えると、塗布する際にノズル先端部につまりを生じるなどして、安定した塗布が困難となる場合がある。
【００３５】
第１フィラーと第２フィラーとの重量比は、１：３〜３：１であり、１：１．５〜１：１であることが特に好ましい。第１フィラーの第２フィラーに対する重量比が３を超えると、ノズルに表面実装用接着剤が過剰に付着し、塗布量が不安定になる場合がある。一方、第２フィラーの第１フィラーに対する重量比が３を超えると、表面実装用接着剤のチキソ性が低下するため、ノズルからの表面実装用接着剤のたれ落ちが生じやすくなる場合がある。第１フィラーと第２フィラーとの重量比を１：３〜３：１、好ましくは１：１．５〜１：１とすることで、表面実装用接着剤の塗布性および保存安定性が大きく向上し、長期間に亘って安定した塗布を行うことができる。
【００３６】
本発明の表面実装用接着剤の硬化物は、２０〜１２０℃、好ましくは３０〜１００℃、特に好ましくは３５〜８０℃のガラス転移点（Ｔｇ）を有することが好ましい。ガラス転移点が２０℃未満であると、電子部品を十分に固定できない場合がある。一方、ガラス転移点が１２０℃を超えると、回路基板のリペア性が低下する場合がある。
【００３７】
エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、低温硬化性およびリペア性を向上させる観点から、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の混合物を用いることが好ましい。
【００３８】
硬化剤は特に限定されないが、例えば、アミン系硬化剤、チオール系硬化剤等を用いることが好ましい。アミン系硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロプレンジアミン、メンタンジアミン、イソホロンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン等が挙げられる。
【００３９】
チオール系硬化剤としては、例えば３−メルカプトプロピオン酸、メルカプトプロピオン酸メトキシブチル、メルカプトプロピオン酸オクチル、メルカプトプロピオン酸トリデシル、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、ブタンジオールビスチオグリコレートなどのグリコール酸誘導体から選ばれる化合物などが挙げられる。これらは１種のみ単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。
【００４０】
硬化剤の量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して３０〜２００重量部であることが好ましい。硬化剤の量が３０重量部未満であると、表面実装用接着剤の硬化温度が高くなりすぎる場合がある。一方、硬化剤の量が２００重量部を超えると、表面実装用接着剤の保存安定性が低下する場合がある。
【００４１】
硬化促進剤は特に限定されないが、例えば、イミダゾール系硬化促進剤を用いることが好ましい。イミダゾール系硬化促進剤としては、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾールまたはこれらの誘導体、イミダゾール誘導体のトリメリット酸塩、イミダゾール誘導体のイソシアヌル酸塩等が挙げられる。これらは１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４２】
硬化促進剤の量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して、０．５〜２０重量部であることが好ましい。硬化促進剤の量が０．５重量部未満であると、表面実装用接着剤の硬化温度が高くなりすぎる場合がある。一方、硬化促進剤の量が２０重量部を超えると、表面実装用接着剤の保存安定性が低下する場合がある。
【００４３】
表面実装用接着剤の調製方法について説明する。
エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤とを混合してベースレジンを調製する。ベースレジンと、第１フィラーと、第２フィラーとを混合、脱泡することで、表面実装用接着剤が得られる。混合、脱泡に用いる手段および装置は特に限定されず、当業者であれば適宜選択することができる。
【００４４】
ベースレジンと、フィラー（第１フィラーと第２フィラーの合計）との重量比は、表面実装用接着剤の粘度やチキソ性の観点から、１．５：１〜３：１であることが好ましく、１．５：１〜２：１であることが更に好ましい。ベースレジンと、フィラーとの重量比を１．５：１〜３：１、好ましくは１．５：１〜２：１とすることで、表面実装用接着剤の塗布性および保存安定性が大きく向上し、長期間に亘って安定した塗布を行うことができる。
【００４５】
次に、本発明の実装構造体について説明する。図３は、実装構造体の一例を示す概略断面図である。実装構造体は、配線部１２を有する回路基板１１と、リード部１４を有する電子部品１３と、回路基板１１と電子部品１３との間に配置された表面実装用接着剤の硬化物１５と、はんだ部１６と、を備える。電子部品１３は回路基板１１上に配置されており、リード部１４と配線部１２とが対応する位置に配置されている。回路基板１１の配線部１２と、電子部品１３のリード部１４とは、はんだ部１６によって電気的に接続されている。電子部品としては、例えばＣＣＤ素子、フォログラム素子、チップ部品等が挙げられるが、特に限定はない。このような実装構造体は、例えばＤＶＤ、携帯電話、ポータブルＡＶ機器、デジタルカメラ等の機器に内蔵されている。上記の表面実装用接着剤は塗布性に優れることから、実装構造体の生産性が大きく向上する。
【００４６】
本発明の実装構造体の製造方法は、上記の表面実装用接着剤を、回路基板の所定の部分に供給する工程と、回路基板の所定の部分に、電子部品を配置する工程と、所定の温度で回路基板を加熱して、表面実装用接着剤を硬化させる工程と、を含む。
【００４７】
表面実装用接着剤を、回路基板の所定の部分にネジ式等の方法で供給する。表面実装用接着剤を供給した位置に、電子部品を実装機などで配置する。このとき、電子部品のリード部と、回路基板の配線部とが対応するように配置する。その後、リフロー炉等を用いて、所定の温度、例えば９０〜１５０℃で表面実装用接着剤を硬化させて、電子部品を回路基板に固定する。その後、例えばフローはんだ接続によって、電子部品のリード部と、回路基板の配線部とをはんだ接続することで、実装構造体が得られる。
【００４８】
９０〜１５０℃のような比較的低い温度で硬化する表面実装用接着剤において、従来と同様のフィラーを用いた場合、塗布装置のノズルがつまりやすくなる。本発明では、フィラーの配合を調整しているため、通常より低い温度、例えば１２０℃以下、さらには１００℃以下で硬化する表面実装用接着剤を用いた場合でも、ノズルのつまりを大きく抑制することができる。よって、本発明の表面実装用接着剤は、低温で硬化させる場合に特に有用である。ノズルのつまりを抑制できる理由の詳細は明らかではないが、第１フィラーと第２フィラーとを含む表面実装用接着剤は適度な比重を有する。これにより、塗布を行う際の落下性に優れ、ノズルに残留物が付着しにくくなるため、つまりを抑制できると考えられる。
【実施例】
【００４９】
以下、実施例および比較例を用いて、本発明を具体的に説明する。
成分として、以下に記載するものを用いて、各実施例および比較例の表面実装用接着剤を調製した。
１．ベースレジン：液状エポキシ樹脂、硬化剤および硬化促進剤を含む、味の素(株)製のＸＢＭ５０００
液状エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型・Ｆ型混合樹脂
硬化剤：アミン系
硬化促進剤：イミダゾール系
２．第１フィラー：タルク
３．第２フィラー：アルミナ、シリカゲル、ジルコンまたはシリコンカーバイド
各フィラーの特性を表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
ベースレジンとして、エポキシ樹脂、硬化剤および硬化促進剤を含む、味の素（株）製のＸＢＭ５０００を用いた。ベースレジンと、第１フィラーと、第２フィラーと十分に混合、脱泡して表面実装用接着剤を調製した。
【００５２】
第１フィラーには、比較的安価に入手可能であるタルクを用いた。タルクの最大粒径は１０μｍとした。タルクは、滑石を粉末状に粉砕したものである。滑石は、珪酸塩鉱物の一種であり、組成式はＭｇ3Ｓｉ4Ｏ10（ＯＨ）2で表される。白色または淡緑色を示し、鉱物の中では最も柔らかいものの一つである。タルクの特性を表２に示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】
得られた表面実装用接着剤について、以下に記載する特性（ａ）〜（ｃ）の評価を行った。なお、表面実装用接着剤の塗布条件は、塗布温度３５℃、塗布圧力０．１４ＭＰａ、ネジの回転速度１６０ｒｐｍとした。
【００５５】
（ａ）保存安定日数
Ｅ型粘度計（東機産業（株）製のＲＣ−５５０）を用いて、調製した直後の表面実装用接着剤の粘度Ｎ０を測定した。表面実装用接着剤を１０±１℃の恒温槽で保存し、同温度で所定の時間経過毎に粘度Ｎ１を測定した。Ｎ１≧１．２×Ｎ０となった時点の保存期間を、表面実装用接着剤の保存安定日数とした。保存安定日数が１８０日以上であるとき、表面実装用接着剤は好ましい保存日数を有すると判断した。
【００５６】
（ｂ）塗布性
φ０．３３ｍｍの１点打ちノズルを備えるネジ式の接着剤塗布装置（パナソニックファクトリーソリューションズ（株）製の高速接着剤塗布機、ＮＭ−ＤＣ１５）に、表面実装用接着剤を供給した。１０分間放置後、表面実装用接着剤を回路基板に塗布した。塗布は、各表面実装用接着剤毎に１００００点行った。塗布径の許容範囲は０．６±０．１ｍｍとした。回路基板はレジスト塗布済基板（１００×２００ｍｍ、厚さ１．６ｍｍ）を用い、回路基板１枚当りの塗布点数を１０００点とした。これにより、表面実装用接着剤のＣｐ（工程能力指数）値および塗布不良の発生数を求めた。工程能力指数は、｛（許容範囲の上限値）−（許容範囲の下限値）｝／６×（塗布径の標準偏差）により求めた。
【００５７】
表面実装用接着剤の塗布不良数は、以下の方法で求めた。
１０分後にノズルから表面実装用接着剤がたれ落ちた場合や、１０分後にノズルから表面実装用接着剤を吐出することができなかった（吐出不良）場合、ＮＧとした。
【００５８】
飛び散り不良の一例を図４に示す。回路基板２０において、目標とする位置２１から離れた部分２２に表面実装用接着剤が塗布された場合、飛び散り不良とした。
糸曳き不良の一例を図５に示す。回路基板２０に塗布された表面実装用接着剤が、目標とする位置２１の円周から０．２ｍｍ以上はみ出した糸曳き部２３を形成した場合、糸曳き不良とした。
Ｃｐ値が１．３以上であり、かつ回路基板１枚あたりの塗布不良数が５点以下であるとき、表面実装用接着剤は好ましい塗布性を有すると判断した。
【００５９】
（ｃ）連続塗布安定性
各表面実装用接着剤について、（ｂ）と同様の方法で１日毎に１００００点塗布を行い、何日間安定して塗布できるかを評価した。回路基板１枚あたりの塗布不良数が５点を超えた時点の塗布日数を記録した。７日間安定して塗布が可能であるとき、表面実装用接着剤は好ましい連続塗布安定性を有すると判断した。
【００６０】
各表面実装用接着剤について、上記（ａ）〜（ｃ）の結果のもとに総合的な評価を行った。具体的には、保存安定日数が１８０日以上であり、Ｃｐ値が２以上であり、かつ連続安定塗布日数が２０日以上である場合、総合評価を「◎：very good」とした。
保存安定日数が１８０日以上であり、Ｃｐ値が２．０以上であり、かつ連続安定塗布日数が１５日〜１９日である場合、総合評価を「○：good」とした。
保存安定日数１００日未満、Ｃｐ値１．０未満、または連続安定塗布日数７日未満である場合、総合評価を「×：poor」とした。
【００６１】
《実施例１〜３および比較例１〜２》
第２フィラーの粒径について検討を行った。
第２フィラーには、アルミナを用い、第１フィラーおよび第２フィラーの重量比を１：２とした。ベースレジンとフィラーの重量比を２：１とした。アルミナの最大粒径を０．１、１、１０、１００または１５０とし、それぞれ評価を行なった。結果を表３に示す。
【００６２】
【表３】
【００６３】
アルミナの最大粒径が０．１μｍである場合、表面実装用接着剤の常温での粘度変化が大きくなりやすく、保存安定日数が短くなっていた。また、塗布性も低下していた。一方、第２フィラーの最大粒径が１５０μｍである場合、表面実装用接着剤の粘度変化が小さく、保存安定日数が延びていた。しかし、第２フィラーの粒径が過剰に大きいため、ノズル先端部でつまりを生じ、塗布性が低下した。
【００６４】
第２フィラーの最大粒径が１μｍ、１０μｍまたは１００μｍである場合、いずれも表面実装用接着剤の常温での粘度変化を抑制しつつ、ノズル先端部でのつまりも抑制することができた。これらの表面実装用接着剤の保存安定日数はいずれも１８０日以上であり、かつ塗布性も良好であった。
【００６５】
《実施例４および比較例３〜５》
第２フィラーの比重および硬度について検討を行った。
第２フィラーは、最大粒径１０μｍのアルミナ（実施例４）、シリカゲル（比較例３）、ジルコン（比較例４）またはシリコンカーバイド（比較例５）をそれぞれ用いた。第１フィラーおよび第２フィラーの重量比は１：２とした。ベースレジンと、フィラーの重量比を２：１とし、それぞれ評価を行った。結果を表４に示す。
【００６６】
【表４】
【００６７】
第２フィラーの比重について検討する。
表面実装用接着剤が、比重が１より小さいシリカゲルを含む場合、表面実装用接着剤の粘度変化が過剰に大きくなっていた。そのため、保存安定日数が極端に短く、安定した塗布ができなかった。
【００６８】
表面実装用接着剤が、比重が４．５より大きいジルコン（比重４．７）を含む場合、ベースレジン内での分散性が低下し、表面実装用接着剤中にフィラーの沈殿が生じた。そのため、保存安定日数はある程度延びたものの、安定した塗布ができなかった。
【００６９】
表面実装用接着剤が、比重が４．５以下であるアルミナ（比重３．９）を含む場合、分散性を損なうことなく、滴下性が向上していた。そのため、得られた表面実装用接着剤の保存安定日数は１８０日以上であり、かつ塗布性も良好であった。
【００７０】
第２フィラーの硬度について検討する。
表面実装用接着剤が、修正モース硬度が１３であるシリコンカーバイドを含む場合、混合した際にフィラー全体として硬度が上がり、チキソ性を保つことができず、ノズルとの濡れ性が低下して表面実装用接着剤のたれ落ちが見られた。そのため、安定した塗布ができなかった。一方、表面実装用接着剤が、修正モース硬度が１２であるアルミナを含む場合、チキソ性が適度に保たれるため、ノズルとの濡れ性が低下せず、表面実装用接着剤のたれ落ちが抑制されていた。そのため、保存安定日数が１８０日以上であり、かつ塗布性の良好な表面実装用接着剤が得られた。
【００７１】
ジルコンを含む場合、表面実装用接着剤のチキソ性はある程度保たれていたが、保存安定性（１１８日）および連続安定塗布日数（５日）はともに不充分であった。
【００７２】
これらの結果から、第２フィラーは、比重が１．７〜４．５であり、かつ修正モース硬度が２〜１２であることが重要であることが確認された。
【００７３】
《実施例５〜８および比較例６、７》
第１フィラーと第２フィラーとの重量比について検討した。
実施例５〜８および比較例６〜７において、ベースレジンとフィラーとの重量比は、いずれも２：１とした。第１フィラーと第２フィラーとの重量比を表５および結果を表５に示す。
【００７４】
【表５】
【００７５】
第１フィラーと第２フィラーとの重量比を１：４とした場合、チキソ性が低下して表面実装用接着剤のたれ落ちが見られた。第１フィラーと第２フィラーとの重量比を４：１とした場合、ノズルに付着する表面実装用接着剤の量が多くなり、安定した塗布ができなかった。
【００７６】
第１フィラーと第２フィラーとの重量比が１：３〜３：１である場合、チキソ性が適度に保たれ、表面実装用接着剤のたれ落ちが抑制されていた。また、ノズルへの表面実装用接着剤の付着も抑制できた。そのため、保存安定日数が１８０日以上であり、かつ塗布性の良好な表面実装用接着剤が得られた。
【００７７】
《比較例８〜１０》
表面実装用接着剤全体としての比重について検討した。
第２フィラーにはアルミナ（最大粒径１０μｍ）を用いた。第１フィラーおよび第２フィラーの重量比を１：２とした。ベースレジンと、第１フィラーおよび第２フィラーの合計との重量比は、１：１、２：１、３：１または５：１として、評価を行った。結果を表６に示す。
【００７８】
【表６】
【００７９】
ベースレジンと、第１フィラーおよび第２フィラーの合計との重量比をそれぞれ３：１、５：１とした場合、表面実装用接着剤全体としての比重はいずれも１．２未満であった。これらの表面実装用接着剤は滴下性が低く、安定した塗布ができなかった。
【００８０】
ベースレジンと、第１フィラーおよび第２フィラーの合計との重量比を１：１とした場合、表面実装用接着剤全体としての比重は、１．５を超えていた。得られた表面実装用接着剤は、フィラーの分散性が小さく、表面実装用接着剤中でフィラーの沈殿が生じ、安定した塗布ができなかった。
【００８１】
ベースレジンと、第１フィラーおよび第２フィラーの合計との重量比を２：１とした場合、表面実装用接着剤全体としての比重は、１．４２であり、１．２以上１．５未満であった（実施例２）。これにより、優れた滴下性および分散性を有し、保存安定日数が１８０日以上であり、かつ塗布性の良好な表面実装用接着剤が得られた。
【００８２】
なお、上記の特性を満たす２種類のフィラーを混合すれば、タルク、アルミナ以外のフィラーにおいても同様な保存安定性、塗布性、連続塗布安定性を有する表面実装用接着剤が得られることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の表面実装用接着剤およびそれを用いた実装構造体は、例えば液晶パネルディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＤＶＤ記録装置、ＤＶＤ再生装置、音響機器、炊飯器、電子レンジ、照明機器などの家庭用電化製品などに用いることができる。特に、回路基板の組み立てにフローはんだ接続が用いられる様々な電気機器および電子機器の組み立てにおいて、塗布性能が向上し、生産タクトが大きく改善される。
【符号の説明】
【００８４】
１ ネジ部
２ シリンジ
３ ノズル
４ 表面実装用接着剤
５ 回路基板
７ チューブ
１０ ネジ式の塗布装置
１１ 回路基板
１２ 配線部
１３ 電子部品
１４ リード部
１５ 表面実装用接着剤の硬化物
１６ はんだ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気製品の回路基板に電子部品を固定するために用いる表面実装用接着剤、ならびにこの表面実装用接着剤を用いた実装構造体および実装構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化に伴い、回路基板の薄型化や電子部品の実装の高密度化が要求されている。これらの要求に対応するため、チップ部品やＣＳＰ（チップサイズパッケージ）、ＩＣ等の電子部品の小型化および高性能化、ならびに回路基板の狭ピッチ配線化による微細配線化が行われている。これにより、電子部品の集積度が向上するとともに、電子部品の単価が上昇している。更に、電子部品を実装した回路基板１枚あたりの付加価値も向上することによって、回路基板１枚あたりの単価も上昇する傾向にある。
【０００３】
電子部品を回路基板に実装する場合、回路基板の所定の位置に、熱硬化性接着剤を塗布して、その位置に電子部品を搭載する。その後、加熱を行い、熱硬化性接着剤を硬化させて、部品を回路基板の所定の位置に仮止めする。そして、回路基板と電子部品との接合部分にフラックスを塗布し、回路基板を溶融はんだに浸漬する。これにより、電子部品と回路基板とが電気的に接続され、実装構造体が得られる。
【０００４】
表面実装用接着剤の塗布方法としては、例えば、エア式や、ネジ式が挙げられる。エア式は、空気圧によりシリンジからノズルへと表面実装用接着剤を供給する方法である。エア式では、空気圧のみで表面実装用接着剤の塗布量を制御するため、シリンジ内における表面実装用接着剤量の減少に伴って、塗布量が変化しやすく不安定である。
【０００５】
ネジ式は、空気圧とネジの回転を介して表面実装用接着剤を所定の位置に供給する方法である。ネジ式では、空気圧およびネジによって塗布量を制御するため、塗布量の安定性が向上する。このため、例えば、０．６ｍｍφ程度の塗布径で表面実装用接着剤を塗布する際には、特許文献１のように、ネジ式が一般的に用いられる。
【０００６】
特許文献２は、半導体チップ用の絶縁性接着剤において、フィラーを分散させる樹脂の平均分子量や粘度を一定にすることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１３５９２７号公報
【特許文献２】国際公開第９９／６０６２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１および２の表面実装用接着剤は、フィラーを含んでいる。表面実装用接着剤の塗布は、０．０７ｓ／ｓｈｏｔ程度の高速なサイクルで行われるため、フィラーの物性を最適化しなければ、塗布の際に以下のような塗布不良が生じることがある。
【０００９】
第一に、ノズルと回路基板とを接触させて、表面実装用接着剤を回路基板に供給する際、ノズルが回路基板に押圧されるため、供給しようとする表面実装用接着剤の一部が圧力で飛び散ることがある。
【００１０】
第二に、表面実装用接着剤がスムーズに回路基板上に滴下されなければ、表面実装用接着剤を所定の位置に塗布した後、ノズルが次の所定の位置に移動する際、表面実装用接着剤の飛び散りや糸曳きが生じる。
【００１１】
第三に、ノズルに対する表面実装用接着剤の濡れ性が不充分であると、塗布を続けるうちにノズルに表面実装用接着剤が付着、滞留する場合がある。これにより、塗布量が不安定になったり、ノズルつまりが生じたりする。
【００１２】
本発明は、上記のような課題を解決するために、表面実装用接着剤を塗布する際の不良の発生を抑制し、安定した塗布性を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題に鑑み、本発明は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤と、第１フィラーと、第２フィラーとを含み、第２フィラーの比重が、第１フィラーの比重の１．１〜３倍であり、第２フィラーの硬度が、第１フィラーの硬度よりも大きく、第１フィラーは、最大粒径が１〜１００μｍであり、第２フィラーは、最大粒径が１〜１００μｍであり、比重が１．７〜４．５であり、かつ修正モース硬度が２〜１２であり、第１フィラーと第２フィラーとの重量比が、１：３〜３：１であり、全体としての比重が、１．２〜１．５である、表面実装用接着剤を提供する。
【００１４】
本発明では表面実装用接着剤に対して、第１フィラーに加えて、比重および硬度が比較的大きい第２フィラーをさらに混合している。これにより、表面実装用接着剤全体としての比重が大きくなり、表面実装用接着剤をより安定して塗布することができる。さらに、塗布装置が移動する際の表面実装用接着剤の飛び散りや、糸曳き等の不良の発生を抑制し、表面実装用接着剤の塗布量を安定化することができる。
【００１５】
第１フィラーは、比重が１．５〜３であることが好ましい。
第１フィラーの修正モース硬度は、１〜３であることが好ましい。
第１フィラーは、タルクであることが好ましく、第２フィラーは、アルミナであることが好ましい。
第１フィラーの平均粒径は、０．５〜５０μｍであることが好ましい。
第２フィラーの平均粒径は、０．５〜８０μｍであることが好ましい。
本発明の表面実装用接着剤は、９０〜１５０℃で硬化させる場合に特に有用である。
【００１６】
また、本発明は、回路基板と、回路基板の所定の部分に配置された電子部品と、回路基板と電子部品との間に配置された上記の表面実装用接着剤の硬化物と、回路基板と電子部品とを電気的に接続しているはんだ部と、を備えた、実装構造体を提供する。
さらに、本発明は、上記の表面実装用接着剤を、回路基板の所定の部分に供給する工程と、回路基板の所定の部分に、電子部品を配置する工程と、所定の温度で回路基板を加熱して、表面実装用接着剤を硬化させる工程と、を含む、実装構造体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、表面実装用接着剤、特に９０〜１５０℃の低温で硬化する表面実装用接着剤を回路基板に塗布する際の塗布不良を抑制することができる。さらに、ノズルへの表面実装用接着剤の付着を抑制することができるため、回路基板に対する表面実装用接着剤の塗布量を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】表面実装用接着剤の塗布装置の一例を示す概略図である。
【図２】表面実装用接着剤の塗布装置の要部の一部を断面にした図である。
【図３】本発明の表面実装用接着剤を含む実装構造体の一例を示す概略断面図である。
【図４】表面実装用接着剤の塗布における飛び散り不良の一例を示す概略図である。
【図５】表面実装用接着剤の塗布における糸曳き不良の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の表面実装用接着剤は、第１フィラーに加えて、さらに、比重および硬度が比較的大きい第２フィラーを含む。これにより、表面実装用接着剤全体としての比重が大きくなり、表面実装用接着剤をより安定して塗布することができる。さらに、塗布装置が移動する際の表面実装用接着剤の飛び散りや、糸曳き等を抑制し、表面実装用接着剤の塗布量を安定化することができる。
【００２０】
表面実装用接着剤が、硬度が大きい第２フィラーのみを含む場合、表面実装用接着剤のチキソ性が低下するため、ノズルからの表面実装用接着剤のたれ落ちが生じやすくなる。一方、表面実装用接着剤が、硬度の低い第１フィラーのみを含む場合、ノズルに表面実装用接着剤が過剰に付着する。
【００２１】
本発明の表面実装用接着剤においては、エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤と、第１フィラーと、第２フィラーとを含み、第２フィラーの比重が、第１フィラーの比重の１．１〜３倍であり、第２フィラーの硬度が、第１フィラーの硬度よりも大きい。第２フィラーの比重は、第１フィラーの比重の１．１〜１．５倍であることが好ましい。
【００２２】
表面実装用接着剤は、常温で流動性を有し、所定の温度に加熱することで硬化する。硬化後の表面実装用接着剤は固体であり、一般的に粘弾性を有する。この特性により表面実装用接着剤は、例えば、実装構造体の製造工程において、電子部品を回路基板に固定するための接着剤として好適である。回路基板に表面実装用接着剤を塗布する方法としては、エア式、ネジ式等が挙げられるが、ネジ式が好ましい。
【００２３】
図１は、表面実装用接着剤の塗布装置の一例を示す概略図であり、図２は、塗布装置の要部であるネジ式の塗布装置の一部を断面にした図である。図１の塗布装置は、ネジ部１と、シリンジ２と、ノズル３と、チューブ７とを備える。シリンジ２とノズル３とは、チューブ７で接続されている。シリンジ２には、表面実装用接着剤４が充填されており、空気圧によりシリンジ２からチューブ７を介してノズル３へ表面実装用接着剤４が供給される。
【００２４】
ノズル３の内部には、回転可能なネジ部１が配置される。シリンジ２から供給された表面実装用接着剤４は、ネジ部１と、ノズル３の内側面との間に充填されている。表面実装用接着剤４は、ネジ部１の回転によってノズル３から吐出され、回路基板５に塗布される。ネジ部１の回転速度を変化させることで、表面実装用接着剤４の吐出量を制御することができる。
【００２５】
本発明の表面実装用接着剤の全体としての比重は、１．２〜１．５である。全体としての比重が１．２未満であると、表面実装用接着剤の滴下性が低下するため、安定した塗布が困難となる場合がある。一方、全体としての比重が１．５を超えると、表面実装用接着剤中のフィラーの分散性が低下するため、表面実装用接着剤中で沈殿が生じ、塗布性が低下する場合がある。
【００２６】
第１フィラーは、比重が１．５〜３であることが好ましい。第１フィラーの比重が１．５未満であると、表面実装用接着剤の粘度を適度に大きくすることができるが、表面実装用接着剤の滴下性の向上が不充分となる場合がある。
【００２７】
第１フィラーの修正モース硬度は、１〜３であることが好ましい。第１フィラーの修正モース硬度が１未満であると、ノズルと表面実装用接着剤との密着性が過剰に大きくなり、安定した塗布が困難となる場合がある。修正モース硬度とは、タルクを１、ダイヤモンドを１５としたときの、物質の硬さの尺度を示す値である。
【００２８】
第１フィラーの平均粒径（Ｄ５０）は、０．５〜５０μｍであることが好ましく、０．５〜１０μｍであることがより好ましい。平均粒径が０．５μｍ未満であると、表面実装用接着剤の常温での粘度変化が過剰に大きくなる場合がある。一方、平均粒径が５０μｍを超えると、塗布する際にノズル先端部につまりを生じるなどして、安定した塗布が困難となる場合がある。第１フィラーの平均粒径を０．５〜５０μｍ、好ましくは０．５〜１０μｍとすることで、表面実装用接着剤の塗布性および保存安定性が大きく向上し、長期間に亘って安定した塗布を行うことができる。
【００２９】
具体的な第１フィラーとしては、例えば、タルク、水酸化アルミニウム、活性炭、カーボンブラック、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、重曹（炭酸水素ナトリウム）、消石灰（水酸化カルシウム）、石膏（硫酸カルシウム）、マイカ等が挙げられる。なかでも、タルクを用いることが好ましい。
【００３０】
第２フィラーは、比重が１．７〜４．５であり、３〜４であることがより好ましい。第２フィラーの比重が４．５を超えると、表面実装用接着剤中での分散性が低下し、組成物内でフィラーの沈殿が生じる場合がある。
【００３１】
第２フィラーの修正モース硬度は、２〜１２である。第２フィラーの修正モース硬度が１２を超えると、表面実装用接着剤のチキソ性が低下し、安定した塗布が困難となる場合がある。
【００３２】
第２フィラーの平均粒径（Ｄ５０）は、０．５〜８０μｍであることが好ましく、１０〜５０μｍであることがより好ましく、１０〜２０μｍであることが特に好ましい。平均粒径が０．５μｍ未満であると、表面実装用接着剤の常温での粘度変化が大きくなる場合がある。一方、平均粒径が８０μｍを超えると、塗布する際にノズル先端部につまりを生じるなどして、安定した塗布が困難となる場合がある。第２フィラーの平均粒径を０．５〜８０μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ、特に好ましくは１０〜２０μｍとすることで、表面実装用接着剤の塗布性および保存安定性が大きく向上し、長期間に亘って安定した塗布を行うことができる。
【００３３】
具体的な第２フィラーとしては、例えば、アルミニウム、アルミナ、活性アルミナ、珪砂、酸化チタン、シリカ等が挙げられる。なかでも、アルミナを用いることが好ましい。
【００３４】
第１フィラーおよび第２フィラーの最大粒径は、それぞれ１〜１００μｍであり、１〜１０μｍであることがより好ましい。最大粒径が１μｍ未満であると、表面実装用接着剤の常温での粘度変化が過剰に大きくなる場合がある。一方、最大粒径が１００μｍを超えると、塗布する際にノズル先端部につまりを生じるなどして、安定した塗布が困難となる場合がある。
【００３５】
第１フィラーと第２フィラーとの重量比は、１：３〜３：１であり、１：１．５〜１：１であることが特に好ましい。第１フィラーの第２フィラーに対する重量比が３を超えると、ノズルに表面実装用接着剤が過剰に付着し、塗布量が不安定になる場合がある。一方、第２フィラーの第１フィラーに対する重量比が３を超えると、表面実装用接着剤のチキソ性が低下するため、ノズルからの表面実装用接着剤のたれ落ちが生じやすくなる場合がある。第１フィラーと第２フィラーとの重量比を１：３〜３：１、好ましくは１：１．５〜１：１とすることで、表面実装用接着剤の塗布性および保存安定性が大きく向上し、長期間に亘って安定した塗布を行うことができる。
【００３６】
本発明の表面実装用接着剤の硬化物は、２０〜１２０℃、好ましくは３０〜１００℃、特に好ましくは３５〜８０℃のガラス転移点（Ｔｇ）を有することが好ましい。ガラス転移点が２０℃未満であると、電子部品を十分に固定できない場合がある。一方、ガラス転移点が１２０℃を超えると、回路基板のリペア性が低下する場合がある。
【００３７】
エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、低温硬化性およびリペア性を向上させる観点から、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の混合物を用いることが好ましい。
【００３８】
硬化剤は特に限定されないが、例えば、アミン系硬化剤、チオール系硬化剤等を用いることが好ましい。アミン系硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロプレンジアミン、メンタンジアミン、イソホロンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン等が挙げられる。
【００３９】
チオール系硬化剤としては、例えば３−メルカプトプロピオン酸、メルカプトプロピオン酸メトキシブチル、メルカプトプロピオン酸オクチル、メルカプトプロピオン酸トリデシル、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、ブタンジオールビスチオグリコレートなどのグリコール酸誘導体から選ばれる化合物などが挙げられる。これらは１種のみ単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。
【００４０】
硬化剤の量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して３０〜２００重量部であることが好ましい。硬化剤の量が３０重量部未満であると、表面実装用接着剤の硬化温度が高くなりすぎる場合がある。一方、硬化剤の量が２００重量部を超えると、表面実装用接着剤の保存安定性が低下する場合がある。
【００４１】
硬化促進剤は特に限定されないが、例えば、イミダゾール系硬化促進剤を用いることが好ましい。イミダゾール系硬化促進剤としては、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾールまたはこれらの誘導体、イミダゾール誘導体のトリメリット酸塩、イミダゾール誘導体のイソシアヌル酸塩等が挙げられる。これらは１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４２】
硬化促進剤の量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して、０．５〜２０重量部であることが好ましい。硬化促進剤の量が０．５重量部未満であると、表面実装用接着剤の硬化温度が高くなりすぎる場合がある。一方、硬化促進剤の量が２０重量部を超えると、表面実装用接着剤の保存安定性が低下する場合がある。
【００４３】
表面実装用接着剤の調製方法について説明する。
エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤とを混合してベースレジンを調製する。ベースレジンと、第１フィラーと、第２フィラーとを混合、脱泡することで、表面実装用接着剤が得られる。混合、脱泡に用いる手段および装置は特に限定されず、当業者であれば適宜選択することができる。
【００４４】
ベースレジンと、フィラー（第１フィラーと第２フィラーの合計）との重量比は、表面実装用接着剤の粘度やチキソ性の観点から、１．５：１〜３：１であることが好ましく、１．５：１〜２：１であることが更に好ましい。ベースレジンと、フィラーとの重量比を１．５：１〜３：１、好ましくは１．５：１〜２：１とすることで、表面実装用接着剤の塗布性および保存安定性が大きく向上し、長期間に亘って安定した塗布を行うことができる。
【００４５】
次に、本発明の実装構造体について説明する。図３は、実装構造体の一例を示す概略断面図である。実装構造体は、配線部１２を有する回路基板１１と、リード部１４を有する電子部品１３と、回路基板１１と電子部品１３との間に配置された表面実装用接着剤の硬化物１５と、はんだ部１６と、を備える。電子部品１３は回路基板１１上に配置されており、リード部１４と配線部１２とが対応する位置に配置されている。回路基板１１の配線部１２と、電子部品１３のリード部１４とは、はんだ部１６によって電気的に接続されている。電子部品としては、例えばＣＣＤ素子、フォログラム素子、チップ部品等が挙げられるが、特に限定はない。このような実装構造体は、例えばＤＶＤ、携帯電話、ポータブルＡＶ機器、デジタルカメラ等の機器に内蔵されている。上記の表面実装用接着剤は塗布性に優れることから、実装構造体の生産性が大きく向上する。
【００４６】
本発明の実装構造体の製造方法は、上記の表面実装用接着剤を、回路基板の所定の部分に供給する工程と、回路基板の所定の部分に、電子部品を配置する工程と、所定の温度で回路基板を加熱して、表面実装用接着剤を硬化させる工程と、を含む。
【００４７】
表面実装用接着剤を、回路基板の所定の部分にネジ式等の方法で供給する。表面実装用接着剤を供給した位置に、電子部品を実装機などで配置する。このとき、電子部品のリード部と、回路基板の配線部とが対応するように配置する。その後、リフロー炉等を用いて、所定の温度、例えば９０〜１５０℃で表面実装用接着剤を硬化させて、電子部品を回路基板に固定する。その後、例えばフローはんだ接続によって、電子部品のリード部と、回路基板の配線部とをはんだ接続することで、実装構造体が得られる。
【００４８】
９０〜１５０℃のような比較的低い温度で硬化する表面実装用接着剤において、従来と同様のフィラーを用いた場合、塗布装置のノズルがつまりやすくなる。本発明では、フィラーの配合を調整しているため、通常より低い温度、例えば１２０℃以下、さらには１００℃以下で硬化する表面実装用接着剤を用いた場合でも、ノズルのつまりを大きく抑制することができる。よって、本発明の表面実装用接着剤は、低温で硬化させる場合に特に有用である。ノズルのつまりを抑制できる理由の詳細は明らかではないが、第１フィラーと第２フィラーとを含む表面実装用接着剤は適度な比重を有する。これにより、塗布を行う際の落下性に優れ、ノズルに残留物が付着しにくくなるため、つまりを抑制できると考えられる。
【実施例】
【００４９】
以下、実施例および比較例を用いて、本発明を具体的に説明する。
成分として、以下に記載するものを用いて、各実施例および比較例の表面実装用接着剤を調製した。
１．ベースレジン：液状エポキシ樹脂、硬化剤および硬化促進剤を含む、味の素(株)製のＸＢＭ５０００
液状エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型・Ｆ型混合樹脂
硬化剤：アミン系
硬化促進剤：イミダゾール系
２．第１フィラー：タルク
３．第２フィラー：アルミナ、シリカゲル、ジルコンまたはシリコンカーバイド
各フィラーの特性を表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
ベースレジンとして、エポキシ樹脂、硬化剤および硬化促進剤を含む、味の素（株）製のＸＢＭ５０００を用いた。ベースレジンと、第１フィラーと、第２フィラーと十分に混合、脱泡して表面実装用接着剤を調製した。
【００５２】
第１フィラーには、比較的安価に入手可能であるタルクを用いた。タルクの最大粒径は１０μｍとした。タルクは、滑石を粉末状に粉砕したものである。滑石は、珪酸塩鉱物の一種であり、組成式はＭｇ3Ｓｉ4Ｏ10（ＯＨ）2で表される。白色または淡緑色を示し、鉱物の中では最も柔らかいものの一つである。タルクの特性を表２に示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】
得られた表面実装用接着剤について、以下に記載する特性（ａ）〜（ｃ）の評価を行った。なお、表面実装用接着剤の塗布条件は、塗布温度３５℃、塗布圧力０．１４ＭＰａ、ネジの回転速度１６０ｒｐｍとした。
【００５５】
（ａ）保存安定日数
Ｅ型粘度計（東機産業（株）製のＲＣ−５５０）を用いて、調製した直後の表面実装用接着剤の粘度Ｎ０を測定した。表面実装用接着剤を１０±１℃の恒温槽で保存し、同温度で所定の時間経過毎に粘度Ｎ１を測定した。Ｎ１≧１．２×Ｎ０となった時点の保存期間を、表面実装用接着剤の保存安定日数とした。保存安定日数が１８０日以上であるとき、表面実装用接着剤は好ましい保存日数を有すると判断した。
【００５６】
（ｂ）塗布性
φ０．３３ｍｍの１点打ちノズルを備えるネジ式の接着剤塗布装置（パナソニックファクトリーソリューションズ（株）製の高速接着剤塗布機、ＮＭ−ＤＣ１５）に、表面実装用接着剤を供給した。１０分間放置後、表面実装用接着剤を回路基板に塗布した。塗布は、各表面実装用接着剤毎に１００００点行った。塗布径の許容範囲は０．６±０．１ｍｍとした。回路基板はレジスト塗布済基板（１００×２００ｍｍ、厚さ１．６ｍｍ）を用い、回路基板１枚当りの塗布点数を１０００点とした。これにより、表面実装用接着剤のＣｐ（工程能力指数）値および塗布不良の発生数を求めた。工程能力指数は、｛（許容範囲の上限値）−（許容範囲の下限値）｝／６×（塗布径の標準偏差）により求めた。
【００５７】
表面実装用接着剤の塗布不良数は、以下の方法で求めた。
１０分後にノズルから表面実装用接着剤がたれ落ちた場合や、１０分後にノズルから表面実装用接着剤を吐出することができなかった（吐出不良）場合、ＮＧとした。
【００５８】
飛び散り不良の一例を図４に示す。回路基板２０において、目標とする位置２１から離れた部分２２に表面実装用接着剤が塗布された場合、飛び散り不良とした。
糸曳き不良の一例を図５に示す。回路基板２０に塗布された表面実装用接着剤が、目標とする位置２１の円周から０．２ｍｍ以上はみ出した糸曳き部２３を形成した場合、糸曳き不良とした。
Ｃｐ値が１．３以上であり、かつ回路基板１枚あたりの塗布不良数が５点以下であるとき、表面実装用接着剤は好ましい塗布性を有すると判断した。
【００５９】
（ｃ）連続塗布安定性
各表面実装用接着剤について、（ｂ）と同様の方法で１日毎に１００００点塗布を行い、何日間安定して塗布できるかを評価した。回路基板１枚あたりの塗布不良数が５点を超えた時点の塗布日数を記録した。７日間安定して塗布が可能であるとき、表面実装用接着剤は好ましい連続塗布安定性を有すると判断した。
【００６０】
各表面実装用接着剤について、上記（ａ）〜（ｃ）の結果のもとに総合的な評価を行った。具体的には、保存安定日数が１８０日以上であり、Ｃｐ値が２以上であり、かつ連続安定塗布日数が２０日以上である場合、総合評価を「◎：very good」とした。
保存安定日数が１８０日以上であり、Ｃｐ値が２．０以上であり、かつ連続安定塗布日数が１５日〜１９日である場合、総合評価を「○：good」とした。
保存安定日数１００日未満、Ｃｐ値１．０未満、または連続安定塗布日数７日未満である場合、総合評価を「×：poor」とした。
【００６１】
《実施例１〜３および比較例１〜２》
第２フィラーの粒径について検討を行った。
第２フィラーには、アルミナを用い、第１フィラーおよび第２フィラーの重量比を１：２とした。ベースレジンとフィラーの重量比を２：１とした。アルミナの最大粒径を０．１、１、１０、１００または１５０とし、それぞれ評価を行なった。結果を表３に示す。
【００６２】
【表３】
【００６３】
アルミナの最大粒径が０．１μｍである場合、表面実装用接着剤の常温での粘度変化が大きくなりやすく、保存安定日数が短くなっていた。また、塗布性も低下していた。一方、第２フィラーの最大粒径が１５０μｍである場合、表面実装用接着剤の粘度変化が小さく、保存安定日数が延びていた。しかし、第２フィラーの粒径が過剰に大きいため、ノズル先端部でつまりを生じ、塗布性が低下した。
【００６４】
第２フィラーの最大粒径が１μｍ、１０μｍまたは１００μｍである場合、いずれも表面実装用接着剤の常温での粘度変化を抑制しつつ、ノズル先端部でのつまりも抑制することができた。これらの表面実装用接着剤の保存安定日数はいずれも１８０日以上であり、かつ塗布性も良好であった。
【００６５】
《実施例４および比較例３〜５》
第２フィラーの比重および硬度について検討を行った。
第２フィラーは、最大粒径１０μｍのアルミナ（実施例４）、シリカゲル（比較例３）、ジルコン（比較例４）またはシリコンカーバイド（比較例５）をそれぞれ用いた。第１フィラーおよび第２フィラーの重量比は１：２とした。ベースレジンと、フィラーの重量比を２：１とし、それぞれ評価を行った。結果を表４に示す。
【００６６】
【表４】
【００６７】
第２フィラーの比重について検討する。
表面実装用接着剤が、比重が１より小さいシリカゲルを含む場合、表面実装用接着剤の粘度変化が過剰に大きくなっていた。そのため、保存安定日数が極端に短く、安定した塗布ができなかった。
【００６８】
表面実装用接着剤が、比重が４．５より大きいジルコン（比重４．７）を含む場合、ベースレジン内での分散性が低下し、表面実装用接着剤中にフィラーの沈殿が生じた。そのため、保存安定日数はある程度延びたものの、安定した塗布ができなかった。
【００６９】
表面実装用接着剤が、比重が４．５以下であるアルミナ（比重３．９）を含む場合、分散性を損なうことなく、滴下性が向上していた。そのため、得られた表面実装用接着剤の保存安定日数は１８０日以上であり、かつ塗布性も良好であった。
【００７０】
第２フィラーの硬度について検討する。
表面実装用接着剤が、修正モース硬度が１３であるシリコンカーバイドを含む場合、混合した際にフィラー全体として硬度が上がり、チキソ性を保つことができず、ノズルとの濡れ性が低下して表面実装用接着剤のたれ落ちが見られた。そのため、安定した塗布ができなかった。一方、表面実装用接着剤が、修正モース硬度が１２であるアルミナを含む場合、チキソ性が適度に保たれるため、ノズルとの濡れ性が低下せず、表面実装用接着剤のたれ落ちが抑制されていた。そのため、保存安定日数が１８０日以上であり、かつ塗布性の良好な表面実装用接着剤が得られた。
【００７１】
ジルコンを含む場合、表面実装用接着剤のチキソ性はある程度保たれていたが、保存安定性（１１８日）および連続安定塗布日数（５日）はともに不充分であった。
【００７２】
これらの結果から、第２フィラーは、比重が１．７〜４．５であり、かつ修正モース硬度が２〜１２であることが重要であることが確認された。
【００７３】
《実施例５〜８および比較例６、７》
第１フィラーと第２フィラーとの重量比について検討した。
実施例５〜８および比較例６〜７において、ベースレジンとフィラーとの重量比は、いずれも２：１とした。第１フィラーと第２フィラーとの重量比を表５および結果を表５に示す。
【００７４】
【表５】
【００７５】
第１フィラーと第２フィラーとの重量比を１：４とした場合、チキソ性が低下して表面実装用接着剤のたれ落ちが見られた。第１フィラーと第２フィラーとの重量比を４：１とした場合、ノズルに付着する表面実装用接着剤の量が多くなり、安定した塗布ができなかった。
【００７６】
第１フィラーと第２フィラーとの重量比が１：３〜３：１である場合、チキソ性が適度に保たれ、表面実装用接着剤のたれ落ちが抑制されていた。また、ノズルへの表面実装用接着剤の付着も抑制できた。そのため、保存安定日数が１８０日以上であり、かつ塗布性の良好な表面実装用接着剤が得られた。
【００７７】
《比較例８〜１０》
表面実装用接着剤全体としての比重について検討した。
第２フィラーにはアルミナ（最大粒径１０μｍ）を用いた。第１フィラーおよび第２フィラーの重量比を１：２とした。ベースレジンと、第１フィラーおよび第２フィラーの合計との重量比は、１：１、２：１、３：１または５：１として、評価を行った。結果を表６に示す。
【００７８】
【表６】
【００７９】
ベースレジンと、第１フィラーおよび第２フィラーの合計との重量比をそれぞれ３：１、５：１とした場合、表面実装用接着剤全体としての比重はいずれも１．２未満であった。これらの表面実装用接着剤は滴下性が低く、安定した塗布ができなかった。
【００８０】
ベースレジンと、第１フィラーおよび第２フィラーの合計との重量比を１：１とした場合、表面実装用接着剤全体としての比重は、１．５を超えていた。得られた表面実装用接着剤は、フィラーの分散性が小さく、表面実装用接着剤中でフィラーの沈殿が生じ、安定した塗布ができなかった。
【００８１】
ベースレジンと、第１フィラーおよび第２フィラーの合計との重量比を２：１とした場合、表面実装用接着剤全体としての比重は、１．４２であり、１．２以上１．５未満であった（実施例２）。これにより、優れた滴下性および分散性を有し、保存安定日数が１８０日以上であり、かつ塗布性の良好な表面実装用接着剤が得られた。
【００８２】
なお、上記の特性を満たす２種類のフィラーを混合すれば、タルク、アルミナ以外のフィラーにおいても同様な保存安定性、塗布性、連続塗布安定性を有する表面実装用接着剤が得られることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の表面実装用接着剤およびそれを用いた実装構造体は、例えば液晶パネルディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＤＶＤ記録装置、ＤＶＤ再生装置、音響機器、炊飯器、電子レンジ、照明機器などの家庭用電化製品などに用いることができる。特に、回路基板の組み立てにフローはんだ接続が用いられる様々な電気機器および電子機器の組み立てにおいて、塗布性能が向上し、生産タクトが大きく改善される。
【符号の説明】
【００８４】
１ ネジ部
２ シリンジ
３ ノズル
４ 表面実装用接着剤
５ 回路基板
７ チューブ
１０ ネジ式の塗布装置
１１ 回路基板
１２ 配線部
１３ 電子部品
１４ リード部
１５ 表面実装用接着剤の硬化物
１６ はんだ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤と、第１フィラーと、第２フィラーとを含み、
前記第２フィラーの比重が、前記第１フィラーの比重の１．１〜３倍であり、
前記第２フィラーの硬度が、前記第１フィラーの硬度よりも大きく、
前記第１フィラーは、最大粒径が１〜１００μｍであり、
前記第２フィラーは、最大粒径が１〜１００μｍであり、比重が１．７〜４．５であり、かつ修正モース硬度が２〜１２であり、
前記第１フィラーと前記第２フィラーとの重量比が、１：３〜３：１であり、
全体としての比重が、１．２〜１．５である、表面実装用接着剤。
【請求項２】
前記第１フィラーは、比重が１．５〜３である、請求項１記載の表面実装用接着剤。
【請求項３】
前記第１フィラーの修正モース硬度が、１〜３である、請求項１または２記載の表面実装用接着剤。
【請求項４】
前記第１フィラーが、タルクであり、前記第２フィラーが、アルミナである、請求項１〜３のいずれかに記載の表面実装用接着剤。
【請求項５】
前記第１フィラーの平均粒径が、０．５〜５０μｍである、請求項１〜４のいずれかに記載の表面実装用接着剤。
【請求項６】
前記第２フィラーの平均粒径が、０．５〜８０μｍである、請求項１〜５のいずれかに記載の表面実装用接着剤。
【請求項７】
９０〜１５０℃で硬化する、請求項１〜６のいずれかに記載の表面実装用接着剤。
【請求項８】
回路基板と、
前記回路基板の所定の部分に配置された電子部品と、
前記回路基板と前記電子部品との間に配置された表面実装用接着剤の硬化物と、
前記回路基板と前記電子部品とを電気的に接続しているはんだ部と、を備え、
前記表面実装用接着剤が、請求項１〜７のいずれかに記載の表面実装用接着剤である、実装構造体。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の表面実装用接着剤を、回路基板の所定の部分に供給する工程と、
前記回路基板の所定の部分に、電子部品を配置する工程と、
所定の温度で前記回路基板を加熱して、前記表面実装用接着剤を硬化させる工程と、を含む、実装構造体の製造方法。
【請求項１】
エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤と、第１フィラーと、第２フィラーとを含み、
前記第２フィラーの比重が、前記第１フィラーの比重の１．１〜３倍であり、
前記第２フィラーの硬度が、前記第１フィラーの硬度よりも大きく、
前記第１フィラーは、最大粒径が１〜１００μｍであり、
前記第２フィラーは、最大粒径が１〜１００μｍであり、比重が１．７〜４．５であり、かつ修正モース硬度が２〜１２であり、
前記第１フィラーと前記第２フィラーとの重量比が、１：３〜３：１であり、
全体としての比重が、１．２〜１．５である、表面実装用接着剤。
【請求項２】
前記第１フィラーは、比重が１．５〜３である、請求項１記載の表面実装用接着剤。
【請求項３】
前記第１フィラーの修正モース硬度が、１〜３である、請求項１または２記載の表面実装用接着剤。
【請求項４】
前記第１フィラーが、タルクであり、前記第２フィラーが、アルミナである、請求項１〜３のいずれかに記載の表面実装用接着剤。
【請求項５】
前記第１フィラーの平均粒径が、０．５〜５０μｍである、請求項１〜４のいずれかに記載の表面実装用接着剤。
【請求項６】
前記第２フィラーの平均粒径が、０．５〜８０μｍである、請求項１〜５のいずれかに記載の表面実装用接着剤。
【請求項７】
９０〜１５０℃で硬化する、請求項１〜６のいずれかに記載の表面実装用接着剤。
【請求項８】
回路基板と、
前記回路基板の所定の部分に配置された電子部品と、
前記回路基板と前記電子部品との間に配置された表面実装用接着剤の硬化物と、
前記回路基板と前記電子部品とを電気的に接続しているはんだ部と、を備え、
前記表面実装用接着剤が、請求項１〜７のいずれかに記載の表面実装用接着剤である、実装構造体。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の表面実装用接着剤を、回路基板の所定の部分に供給する工程と、
前記回路基板の所定の部分に、電子部品を配置する工程と、
所定の温度で前記回路基板を加熱して、前記表面実装用接着剤を硬化させる工程と、を含む、実装構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２９５９６８（Ｐ２００９−２９５９６８Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０６７４１（Ｐ２００９−１０６７４１）
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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