[發明專利]可固化助焊劑組合物和焊接方法

有效

• 申請號: 201210504385.6
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN103042320A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: M·K·賈倫杰;K·S·侯;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

本發明涉及一種可固化助焊劑(flux)組合物，包括作為起始成分的：每分子具有至少兩個環氧乙烷(oxirane)基團的樹脂組分；羧酸；式I代表的助焊試劑，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個是氫；以及任選的固化劑。本發明還涉及一種使用可固化助焊劑組合物焊接電接觸點(contact)的方法。

背景技術

助焊劑是用于制造電氣裝置的重要工具，包括裝配電子元件(例如半導體芯片)到基材上(例如印制電路板、印刷電路卡、有機基材、硅轉接板、其它半導體芯片)。

倒裝芯片法是一種用于裝配電子元件到基材上的日益重要的方法。在用于將半導體芯片裝配到基材上的倒裝芯片法的一個實例中，在位于該半導體芯片上的接觸點(例如觸板、觸針)上提供焊料(例如作為焊球)。換言之，在位于基材上相應的接觸點(例如觸板、鍍銅通孔)上提供焊料。將助焊劑用于焊料，以清除可能存在于焊料表面上、或者存在于半導體芯片或基材的觸點表面上的氧化物層。在回流期間，助焊劑也起到通過焊料提供增加的觸點潤濕性(wetting)的作用。隨后，使半導體芯片上的焊料或觸點與基材上相應的觸點或焊料物理接觸。隨后將半導體芯片和/或基材上的焊料加熱至回流。冷卻時，在半導體芯片與基材之間形成互連。典型地，隨后將這些互連包封(例如用環氧樹脂)以提高半導體芯片/基材組件的可靠性。即，封裝樹脂有助于減小可能由半導體芯片和基材的熱膨脹系數不同而產生的應變(strain)。

對用于上述工藝的助焊劑的實際選擇非常重要。很多常規的助焊劑的使用，導致形成了不希望的離子殘渣，其可能降低設備產品的可靠性。因此，該不希望的離子殘渣必須從設備清除。然而，在形成焊接互連后半導體芯片和基材(例如印制電路板)之間的距離非常小的事實妨礙了對該設備的清潔。這使得清除在焊接過程中形成的任何不希望的離子殘渣的工藝相當復雜。

通常，采用可固化有機材料(典型地含有有機或者無機填料)來填充半導體芯片與基材之間的縫隙，并用來加強半導體芯片和基材之間電互連的焊接接頭。這些底部填充(underfill)材料依賴于毛細作用填充該縫隙。

半導體芯片和基材之間的縫隙必須完全填充，以給電器元件產品提供最大的可靠性。然而，當將可固化的有機材料應用于半導體芯片與基材間的縫隙周圍時，可能會在縫隙中心區留下空隙。隨著電器元件的尺寸縮小(即，縫隙的高度變小)，毛細管作用的限制作用導致非填充中心區擴大。

為處理這個問題，一些人在基材中對應于接近縫隙區域中心的位置設置孔。隨后通過該孔將底部填充材料供應到縫隙及周圍。然而，這種方法要求設計設備來提供一個無電路區域，以便于定位中心孔。

關于底部填充問題的另一方法已經開始被稱為“無流動(no?flow)”工藝，其中在焊接之前，將底部填充材料預先施加到半導體芯片和/或基材上。隨后，這種材料在焊接時占據半導體芯片和基材之間的縫隙，以形成互連的組件并固化(典型地通過加熱)。

在該無流動工藝中，已知使用一種能提供助焊和包封功能的底部填充材料。該材料減少將半導體芯片封裝到基材上所需要步驟的數量。即，這些材料將助焊和底部填充步驟合二為一，并且不需要清潔步驟。

Pennlsl等在美國專利No.5,128,746中公開了一種該無流動底部填充材料。Pennlsl等公開了一種含有用于回流焊接電器元件和基材的助焊劑的熱可固化粘合劑，包括當加熱到焊接溫度時從電器元件或者基材清除氧化物層并且至少部分固化的粘合劑，所述粘合劑基本上由熱固性樹脂，含量足以從所述元件或所述基材上清除所述氧化物層的助焊劑，以及當熱可固化粘合劑受熱時與熱固性樹脂反應并使之固化的固化劑組成。