专利名称：安装结构体及其制造方法和安装结构体的修理方法
技术领域：
本发明涉及对安装于基底等的电子元器件以树脂組合物进行涂敷，提高了防水和防潮性能的安装结构体。
背景技术：
为了提高电子元器件的可靠性，为了消除环境中的水分和尘埃等对电子元器件的影响的目的，还为了保护电子元器件不受到振动和冲击的影响的目的，对电子元器件及搭载该电子元器件的电路基板以树脂进行涂敷。作为这种涂敷用树脂，需要其具有良好的耐热性、绝缘性、挠性、耐摩擦性、粘附性，単独或者结合使用丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚烯烃树脂、硅树脂等。将上述树脂以溶液状均勻地涂布，在包含溶剂的情况下等挥发之后在接合结构物上固化，来获得所需要的涂敷树脂。近年来，对于在汽车的特別是引擎室附近的电子控制部分所搭载的电路基板，要求能够耐150°C左右的高温，为了确保电路基板的防水性，因耐热性、气体阻隔性等使用环氧类树脂、聚氨酯类树脂、硅类树脂等树脂，特別考虑到成本而关注聚氨酯树脂。作为以往的聚氨酯树脂，使用聚酯多元醇或聚丁ニ烯等作为主剂以在湿热环境下防止迁移(例如參照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利公开2009-67818号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题然而，在作为基底的电路基板上涂敷聚氨酯树脂吋，若为了确保电子元器件的焊接性而使用的助焊剂残留在电路基板上，则因该助焊剂所包含的活性剂组分的胺或有机酸等会妨碍树脂的固化，会降低树脂的膜的固化度而无法体现膜强度。另外，电路基板暴露在150°C左右的高温下的使用环境中，电路基板上残留的助焊剂中会产生裂痕，由于其会影响到涂敷膜，因此会导致涂敷树脂剥离。因此，现在的情况是，在防水、防湿涂敷的情况下，用水和包含了热水、醇类溶剤、 界面活性剤等的助焊剂洗涤剂来洗涤残留在电路基板上的助焊剂。另外，在对制造エ序中或在市场上出现的电子元器件的次品进行修理吋，需要从电路基板上剥下涂敷树脂，但是无法容易地剥离粘附性大的聚氨酯树脂，存在需要简化工作，提高生产性的问题。
发明内容
本发明的目的在干，提供一种电子元器件能获得良好的防水、防湿性能，且电子元器件易于修理的安装结构体。解决技术问题所采用的技术方案本发明的安装结构体是在电路基板上以接合金属安装电子元器件的安装结构体， 其特征在干，具有含有10% 50%重量的异氰酸酯的涂敷树脂，该涂敷树脂覆盖所述电路基板、所述电子元器件、及所述接合金属；含有拥有羟基的化合物的助焊剂，该助焊剂残余在所述接合金属的表面；以及所述涂敷树脂与所述助焊剂的反应物，该反应物形成在所述助焊剂和所述涂敷树脂的界面。另外，本发明的安装结构体的制造方法的特征在干，在电路基板上使用助焊剂并以接合金属安装电子元器件，利用含有10% 50%重量的异氰酸酯的涂敷树脂来覆盖所述电路基板、所述电子元器件、及所述接合金属，在所述涂敷树脂和含有拥有羟基的化合物的所述助焊剂的界面生成反应物。另外，本发明的安装结构体的修理方法的特征在于，该安装结构体在电路基板上以接合金属安装电子元器件，以含有10% 50%重量的异氰酸酯的涂敷树脂来覆盖所述电路基板、所述电子元器件、及所述接合金属，在所述涂敷树脂和含有拥有羟基的化合物且残余在所述接合金属的表面上的助焊剂的界面形成有所述涂敷树脂与所述助焊剂的反应物，在交換该安装结构体的所述电子元器件吋，使所述反应物到达所述助焊剂的玻璃化转变温度以上的温度以进行软化，剥离所述电子元器件周围的所述涂敷树脂，从所述电路基板上拆下所述电子元器件以进行交換。发明效果根据该结构，在电路基板和电路基板上的电子元器件及其接合部上涂布将主剂和固化剂混合后的涂敷用树脂。在刚涂布之后，涂敷用树脂中的主剂多元醇与固化剂的异氰酸酯不会立即完成反应，在末端还包含了未反应的异氰酸酯基。由于异氰酸酯基与焊料助焊剂中的羟基发生反应，以吸收了助焊剂的组分的状态完成固化，因而无需对助焊剂进行洗涤，因此可减少工作量，可提高生产性，降低成本。还有，在电路基板上的电子元器件发生缺陷的情况下，通过将所述电子元器件及其周围升温到助焊剂的玻璃化点以上的温度，随着助焊剂组分的软化，与所述电子元器件的周围或所述电子元器件的侧面的所述助焊剂接触的地方的所述涂敷树脂的硬度下降，因此可以无损伤地容易地剥离周围的电子元器件，能减少修理中的工作量。
图1是本发明的实施方式1的安装结构体的放大剖视图。图2是同一实施方式的制造エ序图。图3是同一实施方式的安装结构体的涂敷剥离的说明图。图4是本发明的实施方式2的安装结构体的放大剖视图。
具体实施例方式以下基于具体实施方式
对本发明的安装结构体的制造方法及修理方法进行说明。(实施方式1)图1示出实施方式1的安装结构体。
在该安装结构体中，通过作为接合金属的焊料3将电子元器件2安装于电路基板 1的布线图案la。还有，通过利用所涂布的涂敷树脂5来覆盖电路基板1、电子元器件2、及焊料3，从而实现防水、防潮性能的目的。附着于焊料3的表面的助焊剂4是为了将电子元器件2良好地焊接到布线图案Ia而使用后的残余物。还有，在助焊剂4和涂敷树脂5的界面形成助焊剂4与涂敷树脂5的反应物8。此外，在该实施方式1中，不只在电子元器件的侧面，在电子元器件2的上表面也形成反应物 8。作为电子元器件2，在其为具有芯片级封装(CSP :Chip size package)或球栅阵列(BGA =Ball grid array)封装的半导体元器件的情况下是有用的。较多的情况下这些半导体元器件在ー个基底上安装多个。另外，这些半导体元器件价格也很高。因此，需要能够容易地进行修理操作。另外，需要在这些电子元器件通电时防止由水引起的短路。此外，对电路基板1的种类没有特別的限定，例如使用由玻璃纤维和耐热性树脂构成的基底等。通常使用在浸渍了环氧树脂等的玻璃布上印刷铜箔的布线的电路基板。该安装结构体可通过图2的エ序制造。在图2 (a)中，以分配器等对电子元器件2的安装位置的布线图案Ia提供焊糊6。 焊糊6是将焊料3的粒子混入助焊剂4而制成的。然后，在焊糊6上放置电子元器件2并通过回流炉，如图2(b)所示，通过焊糊6中的焊料3，电子元器件2以焊料3接合于布线图案la，其表面附着有助焊剂4。另外，在电子元器件2的上表面加也通过表面张カ的作用扩散并附着有一部分熔融助焊剂。在焊料3的表面的利用涂敷树脂5进行的一般的涂敷处理时，附着在焊料3的表面和电子元器件2的上表面加的残余的助焊剂4通过洗涤エ序完全去除后，再实行涂敷树脂5的涂布エ序，但是在该实施方式1中，如图2 (c)所示，实施在助焊剂4上涂布涂敷树脂 5来覆盖电路基板1、电子元器件2、及焊料3的エ序，从而无需进行以往的助焊剂洗涤エ序。对于不进行助焊剂洗涤エ序也可起到实现防水、防潮性能的目的的作用的所述反应物8，使用以下组分，作为助焊剂4和涂敷树脂5。涂敷树脂5包含主剂和固化剂。涂敷树脂5的固化剂的树脂，优选为通过加热而固化的类型，也可以是通过空气中的湿气而固化的类型。固化剂的树脂的固化温度虽然没有特別的限制，但从避免对电路基板上的焊料3的不良影响的观点出发，希望固化性树脂可在比150°C低的温度下进行固化。也就是说，在使树脂组合物固化吋，希望将150°C以下的温度选择作为固化温度。在涂敷树脂5的主剂中，作为多元醇组分，可使用有2个以上羟基的聚丁ニ烯或聚异戊ニ烯，也可使用在它们的双键部分添加了氢的聚烯烃。使用这种多元醇的话，所得到的聚氨酯成为良好的弾性体(橡胶弾性体)，紧贴在电路基板或电气元器件、电子元器件上保持耐热性的同时还能发挥良好的绝缘性。有2个以上羟基的上述多元醇的分子量(数均) 优选为700 8000的范围，更优选为1000 5000的范围，最优选为1500 4000的范围。然后，在涂敷树脂5的固化剂中，作为拥有异氰酸酯基的化合物，可用甲苯_2， 4-ニ异氰酸酯(TDI)、ニ苯基甲烷ニ异氰酸酯(MDI)、苯ニ亚甲基ニ异氰酸酯O(DI)等芳香族系异氰酸酷、六亚甲基ニ异氰酸酯(HMDI)等脂肪族系异氰酸酷、异佛尔酮ニ异氰酸酯 (IPDI)等脂环式异氰酸酯等公知的化合物作为主要组分来构成。这些物质可以単独使用也4/8页
可以以2种以上的混合物来使用。其中，优选为ニ苯基甲烷ニ异氰酸酯和异佛尔酮ニ异氰酸酷。这些物质价格低廉，由于是液体状因此容易操作，挥发性低因此安全性高。涂敷树脂5中，根据需要也可以添加多种添加剤。添加剂可适当含有固化用催化剂、泡沫稳定剂、乳化剤、磷化合物和卤素化合物等阻燃剂、抗氧化剂、防老化剂、紫外线吸收剂、增塑剂、滑石、粘土、碳酸钙、石英粉、氧化铝、炭黒、氧化钛、氧化铁等填充材料、染料、 及颜料的添加剤。涂敷树脂的固化剂的异氰酸酯的量如果过少，则由于无法与助焊剂4充分进行反应，从而助焊剂4与膜的界面的粘附性下降。由此，无法获得可确保防水、防潮性的膜厚。 另外，异氰酸酯的量如果过多，则树脂組合物中交联密度过高使得电子元器件与基底的粘附性下降，降低了作为涂敷剂的确保防水、防潮性的功能。为了稳定地与助焊剂4进行反应，为了平衡地获得涂敷剂的确保防水、绝缘功能的效果，将异氰酸酯的量相对于主剂设为 10% 50%重量是有效的。助焊剂4只要含有拥有羟基的化合物即可，对其他组分没有特別的限制。例如作为助焊剂的主要组分，可以使用松香、合成树脂等树脂系、有机酸、有机卤素化合物、及胺、酰胺类等有机系等现有的公知物质。另外，也可以包含磷酸、磷酸铵盐、有机羧酸(例如硬脂酸、己ニ酸、水杨酸等)、乳酸、谷氨酸、脂肪酸酰胺、尿素、乙ニ胺、脂肪族胺等活化剂、邻苯ニ甲酸酯(例如邻苯ニ甲酸ニ丁酷、邻苯ニ甲酸ニ辛酯等)、羧酸的酯(例如己ニ酸ニ丁酷、马来酸ニ辛酯等)、磷酸酷(例如磷酸三辛酷、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯等)那样的增塑剂、乙ニ醇、ニ乙ニ醇单丁醚、三乙ニ醇单甲醚、乙ニ醇苯醚、聚乙ニ醇、ニ 丙ニ醇、脂肪族酒精等溶剂、固化蓖麻油等蜡类、微細ニ氧化硅粉末等粘度调整剂、受阻酚类等或受阻胺类等抗氧化剂、及硅系消泡剂等。助焊剂4如前所述，在电路基板上安装电子元器件吋，与焊料3 —同被提供，在回流后如上所述配置在所安装的电子元器件的接合部周围、上表面及侧面。对于涂敷树脂5，例如对于ニ液型的喷射装置将主剂和固化剂分别按规定量比例引入混合部分，对两者进行充分混合。在混合部混合时开始进行反应，从混合部送至喷嘴部分，从喷嘴部分的前端涂布到电路基板1和电子元器件2上。之后，使树脂组合物固化，得到涂敷后的安装结构体。涂敷树脂5调制为将主剂和固化剂混合之后的粘度在IOmPa · s 以上，在IOPa · s以下。以喷射装置涂布的涂敷树脂5与电路基板1上的电子元器件2的上表面接触的地点优选为与电路基板1的上表面接触的地方的膜厚的5 50%左右的膜厚。而且，与电路基板1的上表面接触的地方优选为与所述电子元器件的侧面接触的地方的膜厚的5 30 倍的膜厚。在电路基板1上涂布涂敷树脂5的主剂和固化剂时，若电子元器件2的接合部周围的助焊剂4接触拥有异氰酸酯基的化合物，则助焊剂4所含的羟基就和异氰酸酯基发生反应生成氨基甲酸酯键的反应物8。羟基与异氰酸酯基的反应根据异氰酸酯的种类在常温下也会发生，另外通过加热可促进反应，因此反应率较高，未反应的羟基的残余量只有很少一点。然后，因为氨基甲酸酯键的吸水性极小，与异氰酸酯基反应的助焊剂和树脂相溶而稳定，保证了涂敷树脂膜的粘附性，确保了绝缘性。还有，在所述混合之后，室温(25°C )下在1个小时之内涂布涂敷树脂5。过了 1
6一个小时再涂布的情况下，无法获得良好的反应物8。由于在将涂敷树脂5混合之后若升温到比室温更高则会促进反应，因此可涂布时间进ー步缩短。将多个电子元器件2通过焊料安装到电路基板1，利用树脂组合物对表面进行涂敷之后，在一部分电子元器件2发现缺陷的情况下，需要只拆下有该缺陷的电子元器件。这种情况下，在助焊剂4和涂敷树脂5的界面形成反应物8的实施方式1的安装结构体的情况下，如下所述进行比以往简单的修理工作。图3示出了修理工序的涂敷膜的剥离エ序。在该剥离エ序中，将电子元器件2加热到助焊剂4的玻璃化转变温度以上，以切割用夹具7切割并去除与电子元器件2的周围或电子元器件的侧面的助焊剂4接触的地方的涂敷树脂5。与助焊剂发生反应的涂敷树脂5通过加热而软化，因此能容易地去棹，能简单地修理有缺陷的安装结构体。具体来说，去掉涂敷树脂5的情况下的电子元器件2的加热温度优选为40°C以上 2000C以下，更优选为80°C以上190°C以下。在比40°C低的温度下助焊剂4无法软化因此难以剥离。另外，加热到190°C以上的话在涂敷树脂5去除之前焊料3就已熔解，会引起焊料溢料(solder flash)，可能会发生接合不良。在电子元器件2的周围的助焊剂4的残余部分使用作为切割用夹具7的刮铲等插入缺ロ 9，通过切割电子元器件2的周围，从而可将与软化的助焊剂4成为一体的涂敷树脂 5从电路基板1的界面部分剥下。助焊剂4在焊料接合时在电子元器件2的周围、电子元器件2的上部及侧面扩散， 因此在电子元器件2的周围插入缺ロ 9就能容易地进行剥离。剥离涂敷树脂5之后，加热到焊料3的熔融温度以上的250°C就能容易地从电路基板1上拆下电子元器件2。列举实施例和比较例1、2，进行更详细的说明。(实施例)(i)涂敷用树脂组合物的调制涂敷树脂5使用ニ液性聚氨酯树脂(日本三悠制造SU-3001 (商品名称))。主剂的多元醇和固化剂的异氰酸酯的混合比例使用主剂固化剤=100 30的比例。所使用的焊糊6使用包含焊料金属和助焊剂的物质，焊料金属使用Sn-3Ag-0. 5Cu 的組成的物质，助焊剂使用含有高沸点溶剂、松香、活化剂、及触变性材料等的物质。(ii)向基底安装电子元器件使用规定的印刷机、安装机、及回流炉，在浸渍了环氧树脂的玻璃布上印刷有铜箔的FR-5相当类型的电路基板上，接合IOmm角的CSP (Chip size package 芯片级封装)的电子元器件。该CSP以0. 5mm的焊盘间距(焊料凸点的中心间的距离)具备焊料凸点(熔点220°C )，还具备金属的导线部分。(iii)涂敷エ序从ニ液注型的喷射装置向电路基板1和安装于电路基板1上的电子元器件2涂布上述规定的树脂组合物。接着，将给予了树脂组合物的电路基板1和电子元器件2的接合物放入设定为 100°C的炉中，以100°C加热5分钟使树脂固化，得到涂敷后的接合物。
(比较例1，比较例2)在安装了电子元器件2的电路基板2上以100 μ m的膜厚涂布有机硅树脂，以固化所需的温度和时间进行固化，制成比较例1的样本。另外，将同样条件下制成的电路基板1用洗涤液洗涤，去除助焊剂4之后涂敷上述聚氨酯树脂后，同样在100°c下干燥5分钟，制成比较例2的样本。(评价)按以下要点评价涂敷的固化状态。首先，关于实施例和比较例1、比较例2的样本，以戴上棉手套的手指触摸树脂表面，通过调查树脂是否附着在手套上来调查固化的进行程度。结果如下述的表1所示。在表1中，O记号表示未发现附着有树脂，X记号表示发现附着有树脂。〔表1〕
权利要求
1.ー种安装结构体，是在电路基板上以接合金属安装电子元器件的安装结构体，该安装结构体的特征在干，具有含有10% 50%重量的异氰酸酯的涂敷树脂，该涂敷树脂覆盖所述电路基板、所述电子元器件、及所述接合金属；含有拥有羟基的化合物的助焊剂，该助焊剂残余在所述接合金属的表面；以及所述涂敷树脂与所述助焊剂的反应物，该反应物形成在所述助焊剂和所述涂敷树脂的界面。
2.如权利要求1所述的安装结构体，其特征在干， 在所述电子元器件的上表面和侧面也配置所述助焊剂。
3.如权利要求1或2所述的安装结构体，其特征在干，与所述电子元器件的上表面接触的地方的所述涂敷树脂的膜厚是与所述电路基板的上表面接触的地方的所述涂敷树脂的膜厚的5 50%的薄度。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的安装结构体，其特征在干，与所述电路基板的上表面接触的地方的所述涂敷树脂的膜厚是与所述电子元器件的侧面接触的地方的所述涂敷树脂的膜厚的5 30倍的膜厚。
5.如权利要求1所述的安装结构体，其特征在干，所述反应物是在所述助焊剂的玻璃化转变温度以上的温度软化的材料。
6.一种安装结构体的制造方法，其特征在干，在电路基板上使用助焊剂并以接合金属安装电子元器件，利用含有10% 50%重量的异氰酸酯的涂敷树脂来覆盖所述电路基板、所述电子元器件、及所述接合金属，在所述涂敷树脂和含有拥有羟基的化合物的所述助焊剂的界面生成反应物。
7.如权利要求6所述的安装结构体的制造方法，其特征在干，所述涂敷树脂中，将主剂和固化剂混合后的粘度在IOmPa · s以上10 · s以下，在所述混合后的1小时以内涂布该涂敷树脂。
8.如权利要求6所述的安装结构体的制造方法，其特征在干， 所述反应物是在所述助焊剂的玻璃化转变温度以上的温度软化的材料。
9.一种安装结构体的修理方法，其特征在干，该安装结构体在电路基板上以接合金属安装电子元器件，利用含有10% 50%重量的异氰酸酯的涂敷树脂来覆盖所述电路基板、所述电子元器件、及所述接合金属，在所述涂敷树脂和含有拥有羟基的化合物且残余在所述接合金属的表面上的助焊剂的界面形成所述涂敷树脂与所述助焊剂的反应物，在交換该安装结构体的所述电子元器件吋，使所述反应物到达所述助焊剂的玻璃化转变温度以上的温度以进行软化，剥离所述电子元器件周围的所述涂敷树脂，从所述电路基板上拆下所述电子元器件并进行交換。
10.如权利要求9所述的安装结构体的修理方法，其特征在干，在与所述电子元器件的周围或所述电子元器件的侧面的所述助焊剂接触的地方的所述涂敷树脂处形成缺ロ，剥离所述涂敷树脂。
全文摘要
本发明提供一种在电路基板1上以接合金属3安装电子元器件2的安装结构体，助焊剂4含有拥有羟基的化合物且残余在接合金属3的表面，涂敷树脂5含有10％～50％重量的异氰酸酯，涂敷树脂5与助焊剂4的反应物8形成在助焊剂4和涂敷树脂5的界面。即使不洗涤助焊剂4也能得到防水、防潮性能。通过使其到达助焊剂4的玻璃化转变温度以上的温度从而能容易地剥离涂敷树脂5。
文档编号H01L21/60GK102598252SQ20118000435
公开日2012年7月18日 申请日期2011年4月7日 优先权日2010年6月15日
发明者小和田弘枝, 山口敦史 申请人:松下电器产业株式会社