[發明專利]助焊劑組合物和焊接方法

有效

• 申請號: 201210496913.8
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN103028867A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: K·S·侯;M·K·賈倫杰;A·V·多博;M·R·溫克爾;劉向前;D·D·弗萊明
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限公司
• 主分類號: B23K35/363
• 分類號: B23K35/363;B23K1/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒

技術領域

本發明涉及一種助焊劑(flux)組合物，包括作為起始成分的：羧酸和式I所示的助焊劑，其中R¹，R²，R³和R⁴獨立地選自氫、取代的C_1-80烷基、未取代的C_1-80烷基、取代的C^7-80芳烷基和未取代的C^7-80芳烷基；并且R¹，R²，R³和R⁴中的0到3個為氫。本發明還涉及一種焊接電接觸點(contact)的方法。

背景技術

焊接工藝包括從手動的手工焊接方法到自動焊接方法。在手動和自動焊接工藝中，使用助焊劑材料是眾所周知的。事實上，單獨使用焊料(solder)通常不會產生滿意的電互連(interconnection)。助焊劑材料在焊接工藝中起到多種作用。例如，助焊劑材料可促進移除在金屬觸點上可能已經形成的任何氧化物(例如，焊接區、觸板，觸針，銅鍍通孔)；并增強焊料對金屬觸點的潤濕。

在焊接過程中，已經采用多種方法來將助焊劑施加到金屬觸點的表面。在一些方法中，使用含有焊料的助焊劑材料。例如，該組合材料以環繞助焊劑材料核的形式提供。當焊料加熱融化時，核中的助焊劑材料被活化，將熔融的焊料互連的表面焊接。焊錫膏也是已知的，其中助焊劑材料和焊料粉末混合，以在膏中形成基本均勻的穩定的焊料顆粒懸浮液。

自動焊接方法的一種重要的商業應用是制備半導體器件。換言之，在半導體器件自動化生產中通常采用回流(reflow)焊接工藝，其中半導體芯片被裝配到印刷電路板(PCB)上。在一些該自動生產方法中，采用例如絲網印刷或模版印刷將焊錫膏施加到印刷電路板上。然后，將半導體芯片與PCB接觸，加熱焊錫膏(solder?paste)以將膏中的焊料回流，在半導體芯片和PCB之間形成電互聯。加熱可以通過例如將焊錫膏暴露在紅外光中或通過在烘箱中加熱來進行。在一些應用中，半導體芯片/PCB組件進一步采用底部填充材料(under?fill?material)處理，充分填充半導體芯片與PCB間的空隙區，將互連點包封。

考慮到需要大規模生產含有更加復雜性和微型化電路的電子器件，快速自動焊接工藝已經出現，例如取浸工藝(pick?and?dip?process)配合的那些。在該工藝中，通過將半導體芯片的電觸點部分浸入助焊劑浴中，將助焊劑應用于半導體芯片的多個電觸點上。然后，將半導體芯片上助焊劑涂覆的電觸點與包括相應電觸點和焊球的PCB接觸。隨后可以加熱焊球來將半導體芯片與PCB回流互連。換言之，取浸工藝可以與具有電觸點的裝置元件與預配焊料一起使用。在這些工藝中，采用助焊劑材料浸漬涂覆預配焊料，隨后與相應的電觸點接觸并加熱回流，形成電互聯。很多電子元件適合該最近的工藝類型，在元件板上制造大量焊點以促進該元件與其他電子元件(例如PCB)的互連。

大多數情況下，使用可商購的助焊劑會在焊接區域留下離子殘留，其將不期望地導致電路的腐蝕和短路。因此，在形成焊接互連之后，需要額外的工藝步驟來除去該殘留。對于半導體裝置制造工藝，在半導體芯片與PCB之間形成的焊接導致在半導體芯片與PCB間相對小的間隙(例如＜4mils)。因此，很難除去(即：清除)焊接工藝后在焊接區域留下的離子殘留。即使在焊接區域容易接近(因此，有利于清除操作)的工藝中，清除操作也會產生環境問題，包括處理在清除操作中產生的廢棄物。

一些具有低固含量的低殘留、無需清潔的助焊劑是可商購的。在Duchesne等的美國專利申請號20100175790中公開了一種助焊劑組合物，其聲稱在焊接電子元件時能夠基本上最小化或基本消除焊料殘留。Duchesne等公開了一種包括助焊劑的組合物材料，其中所述助焊劑主要由(a)助焊試劑和(b)溶劑組合構成，其中所述助焊試劑：(1)包括酮酸(keto?acid)；或(2)包括酯酸(ester?acid)；或(3)包括所述酮酸與所述酯酸的混合物；且其中所述溶劑包括粘性溶劑與非粘性溶劑的混合物，粘性溶劑選自多元醇或其混合物，非粘性溶劑選自一元醇或其混合物。

盡管如此，仍然需要非固化的、能夠牢固焊接并可定制成與常規的環氧基底部填充材料相容的助焊劑組合物。

發明內容

本發明提供一種助焊劑組合物，包括作為起始組分的：羧酸；和式I所示的助焊試劑：