專利名稱：助焊劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及集成電路封裝領(lǐng)域，具體來說，涉及與 助焊劑關(guān)聯(lián)和/或使用助焊劑的方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在集成電路(IC)技術(shù)領(lǐng)域，通常將諸如微處理器的IC組件組 裝到物理和電耦合到諸如印刷電路板(PCB)的村底的封裝中。封裝 本身通常包括一個(gè)或多個(gè)IC組件和一個(gè)或多個(gè)襯底。這些組件中的 每個(gè)組件通常包括用于與其它組件耦合的多個(gè)電接點(diǎn)或?qū)щ娨r墊。例 如，電子封裝通常具有用于與例如PCB襯底耦合的多個(gè)接點(diǎn)或?qū)щ娨r 塾。
為了將這些電子封裝電耦合到PCB襯底，可以將電子封裝的接觸 襯墊耦合到諸如焊料凸塊、管腳等導(dǎo)電連接器，這些導(dǎo)電連接器可進(jìn) 一步電耦合到PCB襯底。關(guān)于焊接，可使用助溶劑來改善表面(如接 觸村墊)與焊接材料之間的電連接。


通過結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)描述，將能容易地理解本發(fā)明的實(shí)施 例。附圖的各圖中舉例而非限制性地說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1示出根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的結(jié)合本發(fā)明的教導(dǎo)的焊接方法；以及 圖2示出根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的結(jié)合本發(fā)明的教導(dǎo)的系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
在以下詳細(xì)描述中，參照形成本發(fā)明的一部分的附圖，附圖中說 明性地示出可以在其中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)了解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用其它實(shí)施例，并且可以做出結(jié)構(gòu)或邏輯 改變。因此，不應(yīng)將以下詳細(xì)描述視為是限制意義的，根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施例的范圍由隨附權(quán)利要求及其等效物限定。
多個(gè)離散的操作依次進(jìn)行描述；但是，描述的順序不應(yīng)理解為意味這 些操作是順序相關(guān)的。
本描述可使用基于透視圖的敘述，如上/下、后/前以及頂部/底部。 使用這些敘述只是為了便于論述，而不是用于限制本發(fā)明的實(shí)施例的 應(yīng)用。
本描述可使用短語"在一個(gè)實(shí)施例中"或"在實(shí)施例中"，它們 均表示一個(gè)或多個(gè)相同或不同的實(shí)施例。此外，"包括"、"包含"、 "具有"等術(shù)語在關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例使用時(shí)同義。
短語"A/B，，表示"A或B，，。短語"A和/或B，，表示"(A)、 (B) 或(A和B)"。短語"A、 B和C中至少之一，，表示"(A)、 (B)、 (C)、 (A和B)、 (A和C)、 (B和C)或(A、 B和C)"。短語"(A)B，，表示"(B) 或(AB)",即，A是可選的。
根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，提供包含表面活性劑和酸添加劑的新 穎助焊劑組合物、助焊劑組合物的使用方法、以及具有使用助焊劑組 合物制造的組件的系統(tǒng)。
在各個(gè)實(shí)施例中，該新穎助焊劑組合物或復(fù)合組合物可用作用于 形成各種集成電路設(shè)備的焊接工藝的一部分。對于這些實(shí)施例，助焊 劑組合物可從即將進(jìn)行焊接的表面上去除氧化物，由此增加焊料粘附 到襯底表面的能力。在一些實(shí)施例中，助焊劑組合物可防止在即將進(jìn) 行焊接的表面上生長氧化物，并且可以減少襯底表面處的空氣和/或污 染物。
對于一些實(shí)施例，助焊劑組合物可包含具有低重量百分比(相對 于助焊劑組合物)的酸添加劑，在這些實(shí)施例的一些實(shí)施例中，該低 重量百分比可以減少助焊劑在熱處理(如回流)過程中的去氣、起泡和/或》更化的量。
在各個(gè)實(shí)施例中，低重量百分比的酸對于無鉛焊接處理中常見的 高溫回流工藝尤其有益。在當(dāng)前的助焊劑配方中，高百分比的酸會(huì)引 起某些破壞性問題。例如，會(huì)導(dǎo)致去氣、起泡和/或助溶劑硬化。去氣 和/或起泡因其可能會(huì)引起芯片不對準(zhǔn)而不合需要。此外，硬化也是高 重量百分比的酸引起的問題，因?yàn)樗釙?huì)與助焊劑的其它組分互相作 用、交聯(lián)和/或產(chǎn)生會(huì)使助溶劑殘留物難以用水去除的酯。因此，在各 個(gè)實(shí)施例中，低重量百分比的酸可減少芯片不對準(zhǔn)和/或改善助溶劑殘 留物的可清潔性。
根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的酸添加劑可以是一種或多種羧酸。例如，在一 些實(shí)施例中，酸添加劑可以是二羧酸。在這些實(shí)施例的各個(gè)實(shí)施例中， 二羧酸可以是例如丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸和/或酒 石酸中的任意一種或多種。在各個(gè)其它實(shí)施例中，酸添加劑可以是包 括例如乙醇酸的其它羧酸中的任意一種或多種。
如之前所提到的，根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的酸添加劑可以具有低重量百
分比。在一些實(shí)施例中，助焊劑組合物可包含小于約20重量％的羧酸。 在各個(gè)實(shí)施例中，可以使用在回流溫度具有小于30重量％損失的酸添 加劑重量百分比。例如，在一些實(shí)施例中，最佳結(jié)果可通過使用包含 約1-7重量％的羧酸的助焊劑組合物來實(shí)現(xiàn)。在這些實(shí)施例的各個(gè)實(shí) 施例中，包含約6.3重量％的羧酸的助焊劑組合物可在回流工藝過程 中提供最小的助溶劑去氣。
如前所述，在各個(gè)實(shí)施例中，助焊劑組合物可包含表面活性添加 劑。在這些實(shí)施例的各個(gè)實(shí)施例中，表面活性添加劑可減少助溶劑殘 留物(如在回流工藝之后殘留的殘留物)與水的界面處的表面張力， 由此使得能夠用水從襯底表面有效地去除助溶劑殘留物。根據(jù)各個(gè)實(shí) 施例的表面活性添加劑可以是一種或多種市售表面活性劑。例如，在 一些實(shí)施例中，可以使用由Air Products and Chemicals, Inc.出售的 Envirogem AD01表面活性劑作為表面活性添加劑。根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，可包含其它表面活性劑。
在各個(gè)實(shí)施例中，助焊劑組合物可包含小于約10重量％的表面活
性添加劑。在這些實(shí)施例的各個(gè)實(shí)施例中，最佳結(jié)果可通過使用包含
約2重量％的表面活性添力口劑的助焊劑組合物來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的助焊劑組合物可包含胺添加劑。在這些實(shí)施例 的一些實(shí)施例中，胺添加劑可包含例如烷基取代胺、乙醇胺、乙氧基 化胺和/或丙氧基化胺中的一種或多種。在各個(gè)實(shí)施例中，助焊劑組合 物可包含小于約40重量％的胺，在這些實(shí)施例的各個(gè)實(shí)施例中，最佳 結(jié)果可用約20重量％的胺來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的助焊劑組合物可包含其它添加劑，包括例如樹 脂、溶劑等。在各個(gè)實(shí)施例中，助焊劑組合物可包含小于約40重量％ 的樹脂，在這些實(shí)施例的各個(gè)實(shí)施例中，最佳結(jié)果可用約30重量％的 樹脂來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，助焊劑組合物可包含溶劑添加劑，包 括例如二醇、醚和/或醚乙酸酯中的一種或多種。
現(xiàn)在參照圖1,示出根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的方法。在各個(gè)實(shí)施例中， 如圖1中的10所示，方法100可包括提供襯底。如20所示，根據(jù)需 要，將助焊劑組合物施加到村底表面，在一些實(shí)施例中，可以施加助 焊劑組合物以便從即將進(jìn)行焊接的村底表面去除氧化物。例如，在一 些實(shí)施例中，可以將助焊劑組合物施加到村底上的離散位置，或者可 以施加到襯底的整個(gè)表面。在各個(gè)其它實(shí)施例中，除了或取代將助焊 劑組合物直接施加到村底表面，可以將助焊劑組合物包含在焊料中 (例如，與用于形成焊球的焊料混合在一起)。
在各個(gè)實(shí)施例中，助焊劑組合物可包含任何數(shù)量的添加劑，包括 例如酸、表面活性劑等。根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的酸添加劑可以是一種或多 種羧酸，包括例如丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、酒石 酸和/或乙醇酸。在各個(gè)實(shí)施例中，助焊劑組合物可包含小于約20重 量％的羧酸和小于約10重量％的表面活性劑。在這些實(shí)施例的一些實(shí) 施例中，最佳結(jié)果可使用約1-7重量％的羧酸和/或約2重量％的表面活性劑來實(shí)現(xiàn)。
在各個(gè)實(shí)施例中，如圖1中的30所示，在通過施加助焊劑組合
物而去除任何氧化物之后，接著可以將一個(gè)或多個(gè)焊^t置于襯底表面 上。在各個(gè)實(shí)施例中，焊球可包含無鉛或基本無鉛的焊球。如前所述， 在各個(gè)實(shí)施例中，助焊劑組合物可以與用于形成焊球的焊料混合在一 起。此外，在各個(gè)實(shí)施例中，可以將助焊劑組合物直接施加到焊J求表 面。另外，在各個(gè)實(shí)施例中，可以將助焊劑組合物直接施加到襯底表 面。
在各個(gè)實(shí)施例中，如圖1中的40所示，4妻著可以加熱焊球以便 使焊球回流并接合到襯底的不含氧化物的表面。例如，在這些實(shí)施例 的各個(gè)實(shí)施例中，可以使用傳導(dǎo)、紅外線、激光、氣相和/或其它回流 處理技術(shù)來使焊球回流。
在各個(gè)實(shí)施例中，可以在回流工藝之后去除村底的焊劑，以便去 除襯底上殘留的任何殘留物(未示出)。在各個(gè)實(shí)施例中，去焊劑可 包括用水清洗襯底。在這些實(shí)施例的一些實(shí)施例中，可以使用熱水。 在其它實(shí)施例中，襯底可以不需要去焊劑，或者可以使用其它已知的 清洗方法來去焊劑。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2,示出根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)200。在各 個(gè)實(shí)施例中，如圖所示，系統(tǒng)200可包括集成電路50和耦合到集成 電路50的一個(gè)或多個(gè)大容量存儲設(shè)備80。在這些實(shí)施例的各個(gè)實(shí)施 例中，集成電路50可以有不同的配置。例如，集成電路50可包括襯 底60和耦合到村底60的表面的一個(gè)或多個(gè)焊料凸塊70，在這些實(shí)施 例的各個(gè)實(shí)施例中，可使用本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的助焊劑組合物去除 了襯底表面上的基本上所有的氧化物。
關(guān)于焊料凸塊70，在一些實(shí)施例中，焊料凸塊可以釆用不同的方 式形成并且可以采用不同的方式耦合到襯底60。例如，在一些實(shí)施例 中，焊料凸塊可以通過回流無鉛或基本無鉛的焊球來形成。此外，在 各個(gè)實(shí)施例中，可以將焊料凸塊耦合到襯底60的表面，其中已使用
8包含小于約20重量％的羧酸和小于約10重量％的表面活性劑的助焊 劑組合物去除了襯底60表面上的基本上所有的氧化物。此外，在各 個(gè)實(shí)施例中，可以將助焊劑組合物與用于形成焊球的焊料混合在一 起，直接施加到焊3求表面，和/或直接施加到襯底60的表面。
在各個(gè)實(shí)施例中，除了結(jié)合于本文的本發(fā)明的實(shí)施例的教導(dǎo)外， 大容量存儲設(shè)備80和集成電路50表示本領(lǐng)域中已知的廣泛范圍內(nèi)的 元件。例如，大容量存儲設(shè)備80可以是光存儲設(shè)備、或諸如磁盤驅(qū) 動(dòng)器的磁存儲設(shè)備。此外，系統(tǒng)200可以用廣泛范圍內(nèi)的形狀因子來 實(shí)施，以用于廣泛范圍內(nèi)的一般或特殊應(yīng)用，包括例如無線適配器、 無線移動(dòng)電話、機(jī)頂盒、個(gè)人數(shù)字助理，平板計(jì)算設(shè)備、桌面型計(jì)算 設(shè)備和/或娛樂控制單元。此外，系統(tǒng)200可具有各種操作系統(tǒng)和/或 應(yīng)用以解決各種計(jì)算問題。
盡管本文出于描述優(yōu)選實(shí)施例的目的示出和描述了某些實(shí)施例， 但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，經(jīng)考 慮用于實(shí)現(xiàn)相同目的的各種各樣的備選和/或等效實(shí)施例或?qū)崿F(xiàn)可替 代所示和描述的實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能容易地明白，根據(jù)本 發(fā)明的實(shí)施例可以用非常多樣的方式來實(shí)現(xiàn)。本申請意欲涵蓋本文論 述的實(shí)施例的任何改變或變化。因此，意思很明顯，根據(jù)本發(fā)明的實(shí) 施例只由權(quán)利要求及其等效物限定。
權(quán)利要求
1. 一種助焊劑組合物，包含小于約20重量％的羧酸；以及小于約10重量％的表面活性劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的助焊劑組合物，包含約2重量％的所述表 面活性劑。
3. 如權(quán)利要求1所述的助焊劑組合物，包含介于約1重量％與7 重量％之間的所述羧酸。
4. 如權(quán)利要求1所述的助焊劑組合物，其中所述羧酸包括二羧酸。
5. 如權(quán)利要求4所述的助焊劑組合物，其中所述二羧酸包括從丙 二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸或酒石酸中選擇的一種。
6. 如權(quán)利要求1所述的助焊劑組合物，其中所述羧酸包括乙醇酸。
7. 如權(quán)利要求1所述的助焊劑組合物，還包含胺。
8. 如權(quán)利要求7所述的助焊劑組合物，其中所述胺包括從烷基取 代胺、乙醇胺、乙氧基化胺或丙氧基化胺中選擇的一種。
9. 如權(quán)利要求7所述的助焊劑組合物，包含小于約40重量％的 所述胺。
10. 如權(quán)利要求9所述的助焊劑組合物，包含約20重量％的所述胺。
11. 如權(quán)利要求1所述的助焊劑組合物，還包含樹脂。
12. 如權(quán)利要求11所述的助焊劑組合物，包含小于約40重量％ 的所述樹脂。
13. 如權(quán)利要求12所述的助焊劑組合物，包含約30重量％的所 述樹脂。
14. 如權(quán)利要求1所述的助焊劑組合物，還包含溶劑。
15. 如權(quán)利要求14所述的助焊劑組合物，其中所述溶劑包括從二 醇、醚或醚乙酸酯中選擇的一種。
16. —種方法，包括 提供襯底；將助焊劑組合物施加到所述襯底的表面的至少一部分上以便從 所述村底去除氧化物，所述助焊劑組合物包含小于約20重量％的羧酸 和小于約10重量％的表面活性劑；將一個(gè)或多個(gè)焊球置于所述村底的不含氧化物的表面上；以及 加熱所述焊球以便使所述焊球回流并接合到所述村底的不含氧 4匕物的表面。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，還包括用水清洗在加熱所述焊球 之后殘留在所述襯底上的任何殘留物。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中將一個(gè)或多個(gè)焊球置于所述 襯底的不含氧化物的表面上的所述步驟包括將一個(gè)或多個(gè)基本不含 鉛的焊球置于所述襯底的不含氧化物的表面上。
19. 一種系統(tǒng)，包括 集成電路，包括襯底；和耦合到所述村底的表面的一個(gè)或多個(gè)焊料凸塊，其中已使用 包含小于約20重量％的羧酸和小于約10重量％的表面活性劑的助焊 劑組合物去除了所述村底表面上的基本上所有的氧化物；以及 耦合到所述集成電路的一個(gè)或多個(gè)大容量存儲設(shè)備。
20. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述焊料凸塊中的一個(gè)或多 個(gè)焊料凸塊包括基本不含鉛的焊料凸塊。
全文摘要
本文公開助焊劑的組合物、方法和系統(tǒng)。在各個(gè)實(shí)施例中，助焊劑組合物可包含表面活性劑和小于約20％的羧酸。在這些實(shí)施例的一些實(shí)施例中，助焊劑組合物可用于無鉛焊接工藝。
文檔編號B23K35/36GK101454116SQ200780019331
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者A·普拉卡什, P·科寧, S·勒曼, V·勒邦霍伊爾 申請人:英特爾公司