JP7460013B1 - 電子部品搭載基板及び電子機器 - Google Patents
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- Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
Abstract
Description
そこでICチップやMLCC(積層セラミックコンデンサ)といった電子部品を樹脂層で埋めることで電子部品を外部ダメージから保護する方法が知られている(特許文献1)。
しかし電子部品搭載基板の低背化やコストカットの観点から、より薄く、加工後の厚みを抑えた保護層の形成が求められている。
[1]:基板と、前記基板の少なくとも一方の面に搭載された電子部品と、前記基板及び前記電子部品を被覆する剥落防止層とを備え、前記剥落防止層が(1)(2)を全て満たすことを特徴とする、電子部品搭載基板。
(1)下記[式1]で求められる、静摩擦係数の変化率Xが-50%以上200%以下である。
X=(μk300-μk100)/μk100×100 [式1]
(μk100;剥落防止層の往復摩耗試験100回目での静摩擦係数、μk300;剥落防止層の往復摩耗試験300回目での静摩擦係数)
(2)下記[式2]で求められる指数Yが0.8以上20.0以下である。
Y=R2/(R1+A1) [式2]
(R1;電子部品搭載基板の断面における電子部品角部の曲面の曲率半径、R2;電子部品搭載基板の断面における剥落防止層の角部の曲率半径、A1;電子部品搭載基板の断面における剥落防止層の角部厚み)
[2]:前記剥落防止層は、バインダー(A)と、フィラー(B)とを含み、
前記フィラー(B)のBET比表面積[m2/g]と前記剥落防止層100質量%中の前記フィラー(B)の含有率[質量%]との積が0.01~15[質量%・m2/g]である、[2]記載の電子部品搭載基板。
[3]:前記剥落防止層の厚みA2が5~300μmであることを特徴とする、[1]記載の電子部材搭載基板。
[4]:[1]~[3]いずれかに記載の電子部品搭載基板が搭載された電子機器。
《電子部品搭載基板》
剥落防止層は後述する方法によって製造することができる。
次いで本発明の剥落防止層についてより詳細に説明する。剥落防止層は、上述の通り基板上に配置された電子部品群を搭載基板上からの剥落することを防止するためのものである。
(1)下記式1で求められる、静摩擦係数の変化率Xが-50%以上200%以下である。
(2)下記式2で求められる指数Yが0.8以上20.0以下である。
なお、これらの数値X及びYは下記に示す[式1]及び[式2]で算出する値であり、X、Yの測定はそれぞれ実施例に記載の方法・条件に従う。
剥落防止層の往復摩耗試験により得られる静摩擦係数の変化率X(以下、静摩擦係数の変化率X)は以下の[式1]で表すことができる。
X=(μk300-μk100)/μk100×100 [式1]
上記の静摩擦係数μk100、μk300の測定方法は実施例で詳細を記載する。
剥落防止層の静摩擦係数の変化率Xを制御する方法は、従来公知の方法を含めた、あらゆる方法を適用することができる。例えば、配合成分の調整により剥落防止層表面を硬くすることで摩擦に対する耐性を向上させる方法、剥落防止層にワックス成分等を添加し補油面の滑り性を向上させる方法、添加する粒子状成分の低減や形状変更で表面の凹凸を減らす方法(表面の摩擦係数の低減)、剥落防止層の耐熱性を上げる方法、電子部品搭載基板上へ剥落防止層の前駆体となる剥落防止シートを形成する際に使用する保護フィルムの種類により表面の凹凸を低減させる、といった方法が挙げられる。剥落防止層表面の耐摩耗性を制御する方法としては、例示した方法に限定されるものではないが、剥落防止層中の硬化剤量を増やし表面を硬くする方法か、剥落防止層中の粒子状物質の量及び形状を調整し表面の凹凸を減らす方法であれば、特に前/後処理も行う必要がなくなるため、生産性の観点から好ましい。
本発明における剥落防止層は下記[式2]で求められる、指数Yが0.8以上、20.0以下である。上記数値範囲とすることで電子部品搭載基板表面を滑らかに被覆し電子部品の剥落を防止する適度な形状が得られる。
剥落防止層厚みの均一性(部品への追従性)や電子部品角部の厚み担保の観点からは0.9以上12.0が好ましく、1.0以上5.0以下がより好ましい。
Y=R2/(R1+A1) [式2]
なお、[式2]におけるR2、R1、A1は、図2に示す電子部品搭載基板を基板面に対し垂直に断面を取った際の断面の測定値から求められ、電子部品搭載基板の断面における電子部品角部の曲面の曲率半径をR1、その上に搭載された、電子部品搭載基板の断面における剥落防止層の角部の曲率半径をR2、電子部品搭載基板の断面における剥落防止層の角部厚みをA1(以下、剥落防止層の角部厚みA1)とする。
電子部品搭載基板の断面は、ダイシングや研磨法を用いて断面出しを行い、その断面を例えばデジタルマイクロスコープ VHX-7000(キーエンス社製)を用いた測長測定でR2、R1、A1を求めることができる。
なお、曲率半径R1及びR2は各角部における最も引掛りが起きやすい箇所を示すため、各角部での測定時に最小値となるような曲率半径を指す。
剥落防止層は、バインダー(A)を含む。バインダー(A)は剥落防止層の基体となり、後述するフィラー(B)やその他の任意成分を担持する機能をもつ。バインダー(A)は、熱可塑性樹脂、もしくは熱硬化性樹脂及び硬化性化合物、のいずれかを用いることができる。
熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、スチレン・アクリル系樹脂、ジエン系樹脂、テルペン樹脂、石油樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリマー、フッ素樹脂等が挙げられる。特に限定するものではないが、耐熱性の観点から、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリマー、フッ素樹脂がより好ましい。
熱可塑性樹脂は、単独または2種類以上併用できる。
熱硬化性樹脂は、硬化性化合物と反応可能な官能基を複数有する樹脂である。官能基は、例えば、水酸基、フェノール性水酸基、酸無水物基、メトキシメチル基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、オキセタニル基、オキサゾリン基、オキサジン基、アジリジン基、チオール基、イソシアネート基、ブロック化イソシアネート基、ブロック化カルボキシル基、シラノール基等が挙げられる。熱硬化性樹脂は、例えば、アクリル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンウレア樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フェノール系樹脂、アルキド樹脂、アミノ樹脂、ポリ乳酸樹脂、オキサゾリン樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の公知の樹脂が挙げられる。
熱硬化性樹脂は、単独または2種類以上併用できる。
硬化性化合物は、熱硬化性樹脂の官能基と反応可能な官能基を複数有している。硬化性化合物は、例えばエポキシ化合物、酸無水物基含有化合物、イソシアネート化合物、アジリジン化合物、アミン化合物、フェノール化合物、有機金属化合物等の公知の化合物が挙げられる。
硬化性化合物は、単独または2種類以上併用できる。
前記組成物の硬化性化合物の含有量によっても調整できる。後述のように硬化性化合物の含有量を調整することで、剥落防止層に強固な架橋構造が形成されるようになり、剥落防止層と基材との密着性を上げ信頼性が向上する。
本剥落防止層は、ワックス等の滑剤を含んでいてもよい。これらを添加することにより、剥落防止層表面の滑り性が増し、耐摩耗性が改善できる。剥落防止層表面を割れにくくするために信頼性の向上も期待できる。例えばワックスとしては、蜜蝋、ラノリンワックス、鯨蝋、キャンデリラワックス、カルナバワックス、ライスワックス、木蝋、ホホバ油、パーム油等の動植物系ワックス;モンタンワックス、オゾゲライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等の鉱物、石油系ワックス;フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、酸化ポリプロピレンワックス、モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体、テフロン(登録商標)ワックス等の合成ワックス、等が挙げられる。
剥落防止層は、フィラー(B)を含む。フィラー(B)の種類、平均粒子径、及び添加量を適宜変更することにより、指数Y及び静摩擦係数の変化率Xをコントロールする。また、剥落防止層中の凝集力を調整し、最大点応力T、といった機械的性質を良好な範囲とすることができる。
絶縁性が求められる場合には絶縁性フィラーを、導電性が求められる場合には導電性フィラーを、電磁波吸収性が求められる場合には電磁波吸収フィラーを用いる。フィラーの形状は適宜選定できる。例えば、フレーク状、針状、球状、デンドライト状、繊維状フィラーが挙げられる。形状の異なるフィラーを併用してもよい。好適例として、平均粒子径が10倍以上異なる球状フィラーの組み合わせや、フレーク状フィラーとデンドライト状フィラーの組合せが挙げられる。
比表面積と含有率の積が上記範囲内であると、フィラー(B)が剥落防止シート中で補強材となるように働くため、後述する電子部品搭載基板の製造工程において、加熱加圧時に剥落防止シート6の破断を防ぎ、欠陥のない剥落防止層を形成することができる。
また、比表面積と含有量の積が15以下である場合、基材及び電子部品への剥落防止層の密着性を担保することで、耐傷性及び剥落防止性を最適化することができる。
脂肪酸エステルとしては、トリメリット酸トリオクチル(TOTM)、三菱ガス化学トレーディング社製、ブチルステアレート、ユニスターM-9676、ユニスターM-2222SL、ユニスターH-476、ユニスターH-476D、パナセート800B、パナセート875、パナセート810(以上、日油製)、DBA、DIBA、DBS、DOA、DINA、DIDA、DOS、BXA、DOZ、DESU(以上、大八化学製)が例示できる。フタル酸エステルとしては、DMP、DEP、DBP、#10、BBP、DOP、DINP、DIDP(以下、大八化学製)、PL-200、DOIP(以上、シージーエスター製)、サンソサイザーDUP(新日本理化製)が例示できる。芳香族多価カルボン酸エステルとしては、TOTM(大八化学製)、モノサイザーW-705(大八化学製)、UL-80、UL-100(ADEKA製)が例示できる。ポリエステルとしては、ポリサイザーTD-1720、ポリサイザーS-2002、ポリサイザーS-2010(以上、DIC製)、BAA-15(大八化学製)が例示できる。
これらの中でも、DMP、DEP、DBP、DOP、DINP、DIDP、TOTMがより好ましい。可塑剤は1種単独、若しくは2種以上を併用して用いられる。
剥落防止層の厚みA2は5~300μmであることが、電子部品の剥落防止性(耐摩耗性、耐傷性)と薄膜化を両立する観点から好ましく、15~200μmであることがより好ましい。尚、図2に示すように、上記厚みA2は電子部品の断面画像において、電子部品の上面領域に形成された最も厚みのある個所の測定値である。
剥落防止層の最大点応力Tとは、JIS K 7162に準拠した引張試験で得られた値である。具体的には、100℃の雰囲気下(大気中、50%RH)にて、有効引っ張りサイズ20×23mmの剥落防止層を50mm/分で引っ張った際の最大時の応力Tのことである。
最大点応力Tは1MPa以上100MPa以下であることが好ましく、15MPa以上40MPa以下であることがより好ましい。
最大点応力Tが1MPa以上である場合、耐摩耗性や耐傷性を向上することができる。一方、最大点応力Tが100MPa以下である場合、電子部品へ剥落防止層を形成する際に、剥落防止シートの電子部品に対する追従性を向上させる。更に、剥落防止層―基板間、あるいは剥落防止層―電子部品間での空隙の発生や、剥落防止層の割れやクラックが生じやすくなるために電子部品の剥落や角部での剥落防止層の破断が発生、といった外観及び加工の不良を抑制することができる。
剥落防止層のTgは、動的粘弾性測定装置を用いて測定した値であり、剥落防止層のTgが複数確認できる場合はtanδが最も高い値を示すものとする。5℃以上180℃以下が好ましく、20℃以上80℃以下がより好ましい。Tgを5℃以上180℃以下とし剥落防止層の流動性を調整することで、剥落防止層を最適な形状に加工でき、指数Yを最適な範囲にすることができる。また、Tgを20℃以上80℃以下にすることで摩耗による摩擦熱や後工程での検査における熱的ダメージへの耐性も両立させ、信頼性を向上させることができる。
バインダー(A)が熱硬化性樹脂を含む場合、当該最大点応力T及びTgは加熱硬化後のものを指す。
剥落防止シートは剥落防止層の前駆体である。剥落防止シートが熱硬化性樹脂を含む場合、剥落防止シートを所定以上の時間、温度で加熱し、硬化反応を起こすことによって剥落防止層となる。剥落防止シートは表面保護のために、片面あるいは両面に剥離性シートを具備していてもよい。また、後述する剥落防止シートによる被覆保護工程において用いられるクッション材があらかじめ積層されていてもよい。
剥落防止シートの製造方法は、特に限定されないが、例えば、剥落防止層を形成する上記バインダー(A)等の材料を溶媒等に溶解させた組成物を、剥離シートに塗布する方法等が挙げられる。塗布方法として、例えば、グラビアコート方式、キスコート方式、ダイコート方式、リップコート方式、コンマコート方式、ブレード方式、ロールコート方式、ナイフコート方式、スプレーコート方式、バーコート方式、スピコート方式、ディップコート方式、又は、各種印刷方式等が挙げられる。
本発明の剥落防止シートは、各種基板、すなわち、リジッド基板、FPC基板など各種基板と、それに搭載された電子部品の保護に好適に用いることができる。
また、本発明の剥落防止シートは、基板が、金属、樹脂、繊維、セラミック、ガラス、及び導電性シリコーンのいずれである場合にも、実用上十分な密着力を示す。金属としては、アルミニウム、銅、真鍮、ステンレス、鉄、クロムなどに使用できる。樹脂としてはエポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン系グラフトポリマー、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどに使用できる。それゆえに本剥落防止シートは極性の異なる異種材料間の密着にも好適に用いることができる。
電子部品搭載基板の製造方法について説明する。
本発明の電子部品搭載基板の製造方法は、1つ以上の電子部品を基板上に実装する工程(工程i)、剥落防止シートを用意する工程(工程ii)、前記電子部品のうち、最も高さの高い電子部品と、剥落防止シートが接するように剥落防止シートを載置する工程(工程iii、仮張り工程ともいう)、加熱加圧により前記剥落防止シートを個々の電子部品の形状に沿うように変形させ、前記電子部品及び基板の少なくとも一部を被覆する工程(工程iv)、変形した剥落防止シートを変形した状態で硬化させ剥落防止層を形成する工程(工程v)により、電子部品搭載基板を本発明の剥落防止シートから形成される剥落防止層により被覆保護することができる。工程ivと工程vとは一連の工程とすることもできる。
基板1に電子部品2が直接または半田バンプ4によって実装された実装基板100を用意する。電子部品2は半導体チップ、コンデンサ、トランジスタ、インダクタ、サーミスタ等であり基板1に半田バンプ4を介して実装されていてもよく、電子部品2と基板1に間隙が存在していてもよい。またそれぞれの電子部品2は高さが異なっていてもよい。
次いで電子部品2の実装面上に、所定のサイズにカットした剥落防止シート6を載置する。剥落防止シート6は電子部品2の高さのあるものと接触し仮貼りされる。なお、剥落防止シート6がしなり、他の電子部品2と接触することもある(図3では図示せず)。
クッション材7は、例えば熱可塑性を有する素材であれば特に限定されないが、加圧時の温度よりも低い溶融温度及びガラス転移点(Tg)であることが好ましい。好適な例として、ポリオレフィン系フィルム、塩化ビニルフィルム、PVAフィルムが例示できる。溝の深さによるが通常、100μm~1mm程度である。クッション材7を複数積層する場合には、合計の厚みがこの範囲にあることが好ましい。
次いで、加熱加圧機20により加熱加圧を行うことで、前記剥落防止シート6が変形し、個々の電子部品の形状に沿うように、即ち電子部品2の上面と側面に沿うように変形させ、電子部品群及び基板1の少なくとも一部に追従させる。クッション材7は熱によって軟化もしくは溶融し剥落防止シート6の実装基板100の電子部品間の凹凸への追随を促す。
加熱加圧時において加熱加圧機20とクッション材7との間に、剥離性シートを介する方法も好ましい。剥離性シートは、紙やプラスチック等の基材に公知の剥離処理を行ったシートである。また、テフロン(登録商標)等の極性が低いプラスチックシートを用いることもできる。
加熱加圧する場合の圧力は、0.01~15MPaが好ましく、0.1~6.0MPaがより好ましい。上記の圧力で加熱加圧することで、電子部品を破損することなく、埋め込み性がより向上する。
加熱時間は、通常0.5~30分であり、1~20分の範囲が好ましい。加熱時間が短すぎると搭載された電子部品間への剥落防止シート6の入り込み性が低下する。一方で時間が長すぎると、熱硬化性樹脂の熱分解や酸化が起こりやすくなり、反応生成物などによる接着部位の信頼性低下の可能性が増す。上記加熱加圧工程は真空状態で行うことが好ましい。
加熱加圧の方法として、加熱加圧機を用いる他に、所定の圧力になるよう適度な重量の金属板を積層し、この積層物をオーブンに投入する方法も好ましい。
一方、加熱加圧機以外の加熱加圧方法としては、真空成形法または真空圧空成形も好ましい。
剥落防止シート6が熱硬化性樹脂を含む場合、加熱加圧後、剥落防止シート6を変形した状態で、更に150℃~230℃の温度で10分から60分加熱することにより、剥落防止シート6中の熱硬化性樹脂を熱硬化し、剥落防止層3を形成する。剥落防止層は電子部品及び基板と強固に接着し、外部の衝撃や擦傷から電子部品の破損を防止、保護するための剥落防止層として機能する。尚、(工程iv)の段階で加熱加圧の温度を150℃以上、時間を30分以上とすることで、熱硬化を完了させ剥落防止層3を形成することもできる。
本発明の電子部品搭載基板は、液晶ディスプレイ、タッチパネル等のほか、ノートPC、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等の電子機器に備えることが好ましい。
実施例で使用した原料を以下に示す。
<熱硬化性樹脂>
熱硬化性樹脂(r1):ポリウレタン樹脂(分子量(Mw)=130000、酸価10mgKOH/g、Tg=20℃)、トーヨーケム株式会社製
熱硬化性樹脂(r2):ポリウレタン樹脂(分子量(Mw)=125000、酸価10mgKOH/g、Tg=―6℃)、トーヨーケム株式会社製
熱硬化性樹脂(r3):アクリル樹脂(分子量(Mw)=55000、酸価7mgKOH/g、Tg=―20℃)、トーヨーケム株式会社製
硬化性化合物(c1):4官能エポキシ樹脂「TETRAD-X」(エポキシ当量=100/eq)、三菱ケミカル株式会社製
硬化性化合物(c2):2官能エポキシ樹脂「jER828」(エポキシ当量=189g/eq)、三菱ケミカル株式会社製
硬化性化合物(c3):2官能エポキシ樹脂「AER9000」(エポキシ当量=380g/eq)、旭化成イーマテリアルズ株式会社製
滑剤(L1):カルナバワックス「CERACOL79」(不揮発分20%)、BYK社製
フィラーf1:カーボンブラック「MA100」(平均一次粒子径:24nm、BET比表面積:120m2/g)三菱ケミカル社製
フィラーf2:シリカ「ウルトラシルU360」(平均一次粒子径:28nm、BET比表面積:50m2/g)NANOCYL社製
フィラーf3:シリカ「アドマファインSO-C5」(平均一次粒子径:2.0μm、BET比表面積:2.1m2/g)、アドマテックス社製
フィラーf4:プレート状窒化ホウ素「HP-1」(平均一次粒子径:9.0μm、BET比表面積:3.1m2/g)、JFEミネラル社製
フィラーf5:シリカ「エクセリカSE-30K」(平均一次粒子径:25.1μm、BET比表面積:0.7m2/g)トクヤマ社製
フィラーf6:フレーク状銀粉「FA-S-18」(平均一次粒子径:3.1μm、BET比表面積:2.0m2/g)、DOWA社製
フィラーf7:デンドライト状銀コート銅粉「ACAX-225M」(平均一次粒子径:7.4μm、BET比表面積:0.86m2/g)、三井金属鉱業社製
<往復摩耗試験時の静摩擦係数の変化率X>
各実施例及び比較例の剥落防止層について、剥落防止層の下が、樹脂含有領域のうち、モールド樹脂(封止樹脂)製のチップ(電子部品)または電子部品搭載基板上の6mm×6mm角以上の平滑部分を試験試料として測定した。連続加重式表面性測定機 HEIDON トライボギア TYPE:22H(新東科学株式会社製)を用い、十分に乾燥した試験試料を試験台の上に取り付け、摩擦子に100gの荷重をかけ、往復回数が100回目及び300回目のときの静摩擦係数μk100、μk300を記録した。なお、試験試料表面を往復する際の測定治具はボール圧子を用い、摩擦子にSUS球(φ3.0mm)を使用した。得られた静摩擦係数μk100、μk300を以下の[式1]に当てはめ、往復摩耗試験時の静摩擦係数の変化量Xを算出した。
[式1] X=(μk300-μk100)/μk100×100
図2に示すように、後述する方法で作成された各実施例及び比較例の剥落防止層3及び電子部品搭載基板12を、研磨法によって断面出しを行い、デジタルマイクロスコープ VHX-7000(キーエンス社製)で電子部品及び被覆している剥落防止層角部の曲面の曲率半径R1、R2を求めた。同様にして、剥落防止層の角部のうち最も薄い部分の厚み(剥落防止層の角部厚み)A1を求めた。これら電子部品及び剥落防止層の評価ではMLCCのうち短辺0.3mm、長辺0.6mmのサイズのもの(以下、0603MLCCともいう、0603MLCC30)を用いた。得られた曲率半径R1、R2、剥落防止層の角部厚みA1を以下の[式2]に当てはめ指数Yを算出した。
[式2] Y=R2/(R1+A1)
電子部品搭載基板における剥落防止層の厚みは、研磨法によって断面出しを行い、デジタルマイクロスコープ VHX-7000(キーエンス社製)で観察した電子部品の上面領域における最も厚みのある箇所の膜厚とした。異なる電子部品搭載基板の断面出しのサンプル5つについて同様に測定し、その平均値を厚みA2とした。
フィラー(B)の平均粒子径は透過型電子顕微鏡(TEM)により5万倍~100万倍程度に拡大した画像から観察できる20個の一次粒子の平均値から求めた。なお、フィラー(B)の粒子形状が、1.5以上の平均アスペクト比(長軸長さ/短軸長さ)を有する場合、平均粒子径は、長軸長さを平均して求めた。
各実施例・比較例の剥離フィルム付剥落防止シートを180℃の条件で2時間加熱し、これを幅20mm×長さ60mmの大きさに切断した。次いで、剥離フィルムを剥離することにより剥落防止シートからなる測定試料(剥落防止層)を得た。各測定試料(剥落防止層)を常温から100℃の雰囲気下(大気中、50%RH)に投入し、その1分後に当該温度で引張速度50mm/分、相対湿度50%の条件下、小型卓上試験機EZ-TEST(島津製作所社製)を用いて、有効引っ張りサイズ20×23mmで引っ張り試験を実施し、引張速度50mm/分での最大時の応力T(最大点応力T)を求めた。
各実施例及び比較例の測定試料(剥落防止層)を、JIS K7198に準拠して、動的粘弾性測定装置DVA-200(アイティー計測制御株式会社製)にてTgを測定した。測定試料は、各例の剥落防止層を0.5cm×3cmにカットし、剥離フィルムを剥がしたものを用いた。変形様式は引張で、歪み0.08%、周波数10Hz、昇温速度10℃/minで測定される損失正接(tanδ)の主分散ピークの現れる温度をTgとした。ただし、剥落防止層が脆いために測定途中に破断してしまうような場合の測定結果についてはTgを算出することができないため、実施例表には「測定不可」と表記した。
[実施例1]
熱硬化性樹脂r1(固形分)100部と、硬化剤c1を2.0部と、硬化剤c2を30部と、フィラーf1を2.9部と、フィラーf4を159部と、を容器に仕込み、不揮発分濃度が45質量%になるようトルエン:イソプロピルアルコール(質量比2:1)の混合溶剤を加えディスパーで10分攪拌することで組成物を得た。この組成物を乾燥厚みが80μmになるようにドクターブレードを使用して、離型性シートに塗工した。そして、100℃で2分間乾燥することで実施例1の剥落防止シート6を得た。
表1~2中の材料の種類及び配合量を変更した以外は同様の所作によって、実施例2~21、及び比較例1~4に係る積層シートをそれぞれ得た。各積層シートに関し後述する評価結果も併せて記載する。
(実装基板の作製)
ガラスエポキシからなる基板上に、モールド封止された電子部品(1cm×1cm)を5×1個、0603MLCC(長さ0.6mm、幅0.3mm)を8×2個のアレイ状に搭載した基板(実装基板)を用意した。基板の厚みは0.6mmであり、モールド封止厚、即ち基板上面からモールド封止材の頂面までの高さ(部品高さ)Hは0.7mmである。0603MLCCの搭載間隔は200μmである。
[耐摩耗性]
各実施例及び比較例の剥落防止層について、上記実装基板のうちモールド封止された電子部品上の剥落防止層を試験エリアとして測定した。連続加重式表面性測定機 HEIDON トライボギア TYPE:22H(新東科学株式会社製)を用い、十分に乾燥した試験試料を試験台の上に取り付け、摩擦子に100gの荷重をかけ、下記の評価基準の往復回数後に、試験試料の表面状態を観察し、基材の露出及び剥落防止層の破れが発生していないかを確認した(往復摩耗試験)。これらの評価が目視で難しい場合には、デジタルマイクロスコープ VHX-7000(キーエンス社製)を用いて20倍で表面状態を観察した。なお、試験試料表面を往復する際の測定治具はボール圧子を用い、摩擦子にSUS球(φ3.0mm)を使用した。またこの結果から以下の基準で耐摩耗性を評価した。
+++:500回往復後に剥落防止層の下の電子部品が露出していない。(極めて良好)
++:400回往復後に剥落防止層の下の電子部品が露出せず、500回までに剥落防止層の下の電子部品が露出した。(良好)
+:300回往復後に剥落防止層の下の電子部品が露出せず、400回往復までに剥落防止層の下の電子部品が露出した。(実用レベル)
NG:往復回数が300回よりも少ない時点で剥落防止層の下の電子部品が露出した。(不良)
図5に示すように、前記の方法で作成した電子部品搭載基板上の電子部品2のうち0603MLCC30の角上の剥落防止層3に対して厚さNi-SUS板14(厚さ0.2mmの市販のSUS304板の表面に厚さ2μmのニッケル層を形成したもの)の端を45°に当て、各0603MLCC30の角の側面側から天面側に向かってはじく。これを1部位につき各30回繰り返し、電子部品搭載基板12に搭載された16個すべての0603MLCC30上の剥落防止層3に行った後の、電子部品搭載基板上から剥落した電子部品30の個数を数え、剥落防止性として評価した(剥落試験)。ここで剥落防止層が被覆されていない0603MLCCは、同様の試験をした場合に10回前後の試験で部品が剥落した。
なお、剥落とは、試験前と比較して、電子部品搭載基板と電子部品の間または電子部品搭載基板と剥落防止層との間の破損により剥落または遊離が生じ、電子部品搭載基板と電子部品との間の接触が無くなった箇所がある状態を示す。
+++:剥落したMLCCの数が0個である。(極めて良好)
++:剥落したMLCCの数が1個である。(良好)
+:剥落したMLCCの数が2個または3個である。(実用レベル)
NG:剥落したMLCCの数が4個以上である。(不良)
30mm×80mmのNi-SUS板(厚さ0.2mmの市販のSUS304板の表面に厚さ2μmのニッケル層を形成したもの)を用意した。これに各実施例及び比較例の剥落防止シート(25mm×70mm)をそれぞれ2MPa、180℃の条件で5分間熱圧着し、クッション材を手で剥離した。その後、180℃2時間加熱を行い、測定試料(剥落防止層)を得た。測定試料に対し、JIS K7317に準拠して、連続加重式表面性測定機 HEIDON トライボギア TYPE:22H(新東科学株式会社製)を用い、基材に被覆した剥落防止シートが剥離する垂直荷重を50mm/minで連続的に測定する引っ掻き試験を行った。試験試料表面の引っ掻く針としては、ダイヤモンド製(0.25mmR)を使用し、測定試料から基材が露出する際の荷重に応じて以下の基準で耐傷性として評価した。
なお、耐傷性における傷とは、引掻き治具の先端が剥落防止層を引掻いた際に剥落防止層が割けたりや伸びたりすることで剥離し基材が露出する状態を指し、観察者によって観察結果が変わりやすいような針の痕のことではない。
+++:基材が露出した際の垂直荷重≧350g(極めて良好)
++:350g>基材が露出した際の垂直荷重≧250g。(良好)
+:250g>基材が露出した際の垂直荷重≧200g。(実用可能)
NG:200g>基材が露出した際の垂直荷重。(不良)
モールド樹脂基板(60mm×50mm)を用意し、各実施例及び比較例の剥落防止シート(55mm×45mm)を、それぞれ2MPa、180℃の条件で5分間熱圧着し、クッション材を手で剥離した。その後、180℃2時間加熱を行い、測定試料(剥落防止層)を得た。この測定試料にJISK5600に準じてクロスカットガイドを使用し、間隔が1mmの碁盤目を電子部品上の剥落防止層面に25個作成した後、粘着テープを圧着させ、テープの端を45°の角度で一気に引き剥がしてクロスカット試験を行った。粘着テープは、幅18mmのニチバン製粘着テープを用いた。
剥落防止層の基板目のうち、モールド樹脂基板上に残った剥落防止層の状態(クロスカット残存率)を、以下の基準で評価した。
+++:100/100のクロスカット残存率を示す。(極めて良好)
++:95~99/100のクロスカット残存率を示す。(良好)
+:80~94/100のクロスカット残存率を示す。(実用可能)
NG:80/100の残存率未満である。(不良)
表2~5に示した含有率と厚さTaと保護フィルムに変更した以外は実施例1と同様の
方法によって封止シートを作成し、同様に評価した。なお、いずれの架橋剤、オリゴマー
、モノマー、重合開始剤、その他成分も同時に添加した。
1:基板
2:電子部品
3:剥落防止層
4:半田バンプ
5:中空部分
6:剥落防止シート
7:クッション材
8:機能層
9:グランド
10:電子部品搭載基板
11:電子部品搭載基板
12:機能層を有する電子部品搭載基板
13:Ni-SUS板
20:加熱加圧機
30:0603MLCC
100:実装基板
Claims (4)
- 基板と、
前記基板の少なくとも一方の面に搭載された電子部品と、
前記基板及び前記電子部品を被覆する剥落防止層とを備え、
前記剥落防止層が(1)(2)を全て満たすことを特徴とする、電子部品搭載基板。
(1)下記[式1]で求められる、静摩擦係数の変化率Xが-50%以上200%以下である。
X=(μk300-μk100)/μk100×100 [式1]
(μk100;剥落防止層の往復摩耗試験100回目での静摩擦係数、μk300;剥落防止層の往復摩耗試験300回目での静摩擦係数)
(2)下記[式2]で求められる指数Yが0.8以上20.0以下である。
Y=R2/(R1+A1) [式2]
(R1;電子部品搭載基板の断面における電子部品角部の曲面の曲率半径、R2;電子部品搭載基板の断面における剥落防止層の角部の曲率半径、A1;電子部品搭載基板の断面における剥落防止層の角部厚み) - 前記剥落防止層は、バインダー(A)と、フィラー(B)とを含み、
前記フィラー(B)のBET比表面積[m2/g]と前記剥落防止層100質量%中の前記フィラー(B)の含有率[質量%]との積が0.01~15[質量%・m2/g]である、請求項1記載の電子部品搭載基板。 - 前記剥落防止層の厚みA2が5~300μmであることを特徴とする、請求項1記載の電子部材搭載基板。
- 請求項1~3いずれかに記載の電子部品搭載基板が搭載された電子機器。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023202349A JP7460013B1 (ja) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | 電子部品搭載基板及び電子機器 |
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