釬焊用焊劑及釬料組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于電子元件封裝件或電子封裝基板的釬焊的焊劑及含有該焊劑的釬料組合物。
【背景技術(shù)】
[0002]在釬焊時，為了除去接合部表面的自然氧化膜、改善釬料潤濕性，使用釬焊用焊劑。例如，有一種在松香或松香改性樹脂中添加有機酸、鹵化鹽形成的活性劑的釬焊用焊劑。松香類釬焊焊劑在釬焊后，焊劑殘渣殘留于印刷基板上，成為釬料接合部腐蝕的原因，因此需要用氯氟烴替代物或有機溶劑進行清洗。大量使用氯氟烴替代物或有機溶劑的制造方法從環(huán)境問題的角度考慮不能說是優(yōu)選的。從這樣的背景出發(fā)，開發(fā)了含有環(huán)氧樹脂的免清洗焊劑。
[0003]對于含有環(huán)氧樹脂的焊劑，還存在下述的另一個優(yōu)點。例如，被稱為表面貼裝的、在封裝件的底面配置電極的結(jié)構(gòu)中，電子元件和印刷基板通過數(shù)十至數(shù)百微米直徑的微小釬料球接合。然而，僅使用釬料球進行接合時，存在熱疲勞、對跌落沖擊弱這樣的問題，在電子元件與印刷基板的間隙中填充被稱為底部填充材料的樹脂和二氧化硅的復(fù)合材料，對釬料接合部進行加強。若使用含有環(huán)氧樹脂的焊劑，由于焊劑中含有的環(huán)氧樹脂發(fā)生熱固化，覆蓋釬料接合部，對釬料接合部進行了加強，因此不需要底部填充，能夠降低制造成本。
[0004]從這樣的背景出發(fā)，專利文獻I開發(fā)了關(guān)于含有環(huán)氧樹脂的免清洗焊劑組合物。此夕卜，專利文獻2公開了使含有環(huán)氧樹脂的熱固性樹脂組合物附著于釬料球的表面上、然后進行釬焊的接合方法。專利文獻3公開了關(guān)于釬料顆粒與含有環(huán)氧樹脂的熱固性樹脂混煉而成的膏狀釬料組合物。然而，已知現(xiàn)有的環(huán)氧樹脂熱固化物在硬度升高的同時就會變脆。由于伴隨著電子元件的輕薄短小化，釬料接合部的尺寸也縮小，施加到釬料接合部上的每單位面積的力增加，因此必須繼續(xù)對釬料接合部的強度進行改善。
[0005]因此，為了繼續(xù)推進釬料球結(jié)合的微細(xì)化，使其包含于釬料焊劑中、在釬焊后覆蓋釬料接合部、提高釬料接合部的沖擊韌性成為最重要的技術(shù)問題。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:特開2002-239785號公報
[0009]專利文獻2:特開2012-84845號公報
[0010]專利文獻3:特開2013-216830號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0012]本發(fā)明在于提供釬焊用焊劑及釬料組合物，它們具有不使用底部填充材料，在釬料球封裝時覆蓋釬料接合部、提高釬料接合部的沖擊韌性的功能。
[0013]解決技術(shù)問題的技術(shù)手段
[0014]為了實現(xiàn)上述目的，用于本發(fā)明的釬焊用焊劑，其特征在于包含環(huán)氧樹脂、至少含有0.1?40質(zhì)量％分子量在180以下的二羧酸的有機羧酸、觸變劑，所述環(huán)氧樹脂和所述有機羧酸以使所述有機羧酸的羧基相對于1.0當(dāng)量所述環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基為0.8?2.0當(dāng)量的方式添加。相對于焊劑總量，所述環(huán)氧樹脂、所述有機羧酸及所述觸變劑的總含量為70質(zhì)量％以上。
[0015]本發(fā)明的釬焊用焊劑優(yōu)選以相對于焊劑總量為30質(zhì)量％以下的量含有選自由多元醇、一元醇、以及它們的混合物所構(gòu)成的群組的有機溶劑。
[0016]本發(fā)明的釬焊用焊劑優(yōu)選進一步包含作為用于除去氧化物的活化劑，所述活化劑選自由胺、鹵代胺鹽、鹵代有機酸鹽、鹵化物、有機酸及酸酐所構(gòu)成的群組中的一種或兩種以上。
[0017]本發(fā)明的釬焊用焊劑中包含的所述環(huán)氧樹脂優(yōu)選為選自由雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、酚醛型(novolac)環(huán)氧樹脂、脂環(huán)式環(huán)氧樹脂及它們的混合物所構(gòu)成的群組中的環(huán)氧樹脂。
[0018]本發(fā)明的釬焊用焊劑中包含的所述雙酚A型環(huán)氧樹脂優(yōu)選為環(huán)氧當(dāng)量為160g/ep?250g/ep的雙酸A型環(huán)氧樹脂。
[0019]本發(fā)明的釬焊用焊劑中包含的所述分子量為180以下的二羧酸優(yōu)選選自由草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸、二甘醇酸、硫代二甘醇酸、甲基丙二酸、乙基丙二酸、丁基丙二酸、二甲基戊二酸、L-谷氨酸、酒石酸、呋喃二羧酸、噻吩二羧酸、環(huán)丁烷二羧酸、環(huán)丙烷二羧酸、環(huán)己烷二羧酸、2，3_吡啶二羧酸及它們的混合物所構(gòu)成的群組。
[0020]本發(fā)明的釬焊用焊劑中包含的所述多元醇優(yōu)選選自由乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、辛二醇(octene glycol)、聚乙二醇、丙二醇、丙三醇及它們的混合物所構(gòu)成的群組。
[0021]本發(fā)明的釬焊用焊劑中包含的所述一元醇優(yōu)選選自由甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、異丁醇、戊醇、異戊醇、辛醇、烯丙醇、環(huán)己醇及它們的混合物所構(gòu)成的群組。
[0022]本發(fā)明的釬料組合物的特征在于包含上述釬焊用焊劑及熔點為190°C?240°C的無鉛釬料。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明的釬焊用焊劑及釬料組合物，在釬料球封裝時，即使是在不使用底部填充材料的情況下，也能夠覆蓋釬料接合部、提高釬料接合部的沖擊韌性。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的一個實施例中的接合強度評價試樣的截面結(jié)構(gòu)；
[0026]圖2為用作比較例的結(jié)合強度評價試樣的截面結(jié)構(gòu)；
[0027]圖3為釬料球剪切強度(最大負(fù)荷)的測量結(jié)果；
[0028]圖4為釬料球接合部的沖擊韌性的測量結(jié)果；
[0029]圖5為本發(fā)明的焊劑熱固化物伴隨時效熱處理的硬度變化。
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明的釬焊用焊劑包含環(huán)氧樹脂和有機羧酸，環(huán)氧樹脂和有機羧酸以有機羧酸的羧基相對于1.0當(dāng)量環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基為0.8?2.0當(dāng)量的方式添加，相對于焊劑總量，所述環(huán)氧樹脂和所述有機羧酸的總含量為70質(zhì)量％以上。環(huán)氧樹脂與有機羧酸伴隨著溫度上升進行聚合反應(yīng)，使焊劑固化，但若使用本發(fā)明的焊劑，環(huán)氧樹脂與有機羧酸聚合引起的焊劑固化反應(yīng)的放熱峰頂點溫度為180?250 °C，優(yōu)選為180?230 °C，或者，環(huán)氧樹脂與有機羧酸聚合引起的焊劑固化反應(yīng)的反應(yīng)起始溫度為180?230°C，因此即使在高熔點(約190?240°C)的無鉛釬料中使用，也可防止在該焊劑熔融前、大量作為活性劑的下述有機羧酸在與環(huán)氧樹脂的聚合反應(yīng)引起的焊劑固化反應(yīng)中被消耗掉，由此保持了羧酸的活性，得到良好的釬料潤濕性，結(jié)果可實現(xiàn)良好的釬焊。作為本發(fā)明的焊劑，如果環(huán)氧樹脂與有機羧酸的聚合反應(yīng)的放熱峰頂點溫度為180?250°C，環(huán)氧樹脂與有機羧酸聚合引起的焊劑固化反應(yīng)的反應(yīng)起始溫度即使低于180°C仍可使用，但從保存穩(wěn)定性等方面考慮，聚合反應(yīng)開始的溫度優(yōu)選為130°C以上。此外，如下所述，本發(fā)明的焊劑中含有的環(huán)氧樹脂及/或有機羧酸雖然以多種環(huán)氧樹脂的混合物及/或多種有機羧酸的混合物的形式使用，但在這樣以混合物的形式使用時，該混合物中的各種環(huán)氧樹脂及有機羧酸具有上述聚合引起的焊劑固化反應(yīng)的放熱峰頂點溫度或反應(yīng)起始溫度即可，或者也可以將具有上述聚合引起的焊劑固化反應(yīng)的放熱峰頂點溫度或反應(yīng)起始溫度的環(huán)氧樹脂及/或有機羧酸用作混合物的主要成分。
[0031]在本發(fā)明的釬焊用焊劑中，以使有機羧酸的羧基相對于1.0當(dāng)量環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基為0.8?2.0當(dāng)量的方式添加環(huán)氧樹脂和有機羧酸，是因為有機羧酸的羧基小于0.8當(dāng)量時，羧酸的活性降低，焊劑的潤濕性惡化，而當(dāng)有機羧酸的羧基多于2.0當(dāng)量時，過量的固體羧酸使焊劑流動性等惡化，由此導(dǎo)致釬料潤濕性等惡化。從提高釬料潤濕性、保