專利名稱：固化催化劑、組合物、電子器件和相關(guān)方法
固化催化劑、組合物、電子器件和相關(guān)方法本申請是申請?zhí)枮?00680022834. 6、申請日為2006年6月9日的中國國家專利申
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背景技術(shù)：
本發(fā)明包括涉及可固化組合物和相關(guān)方法的實(shí)施 方案。本發(fā)明包括涉及引入所述組合物的器件的實(shí)施方案。一些電子部件可通過熔點(diǎn)為約183攝氏度(V )的低共熔錫/鉛(Sn/Pb)焊料而連接。希望的是使用無鉛焊料而不是低共熔焊料。但是無鉛焊料的熔點(diǎn)與低共熔焊料的熔點(diǎn)可能不同。可替代的焊料的熔點(diǎn)范圍可為約218攝氏度至約230攝氏度。焊料的熔點(diǎn)更高使得在回流過程中峰值溫度可由約220攝氏度變?yōu)榧s240攝氏度至約260攝氏度范圍的新的峰值。作為對該更高溫度的響應(yīng)，市售的非流動(dòng)底部填料(NUF)可引發(fā)極度快速的固化，該快速固化可限制焊球并抑制良好的電連接的形成。制造與無鉛焊料一起使用的NUF用催化劑材料的嘗試至今仍存在問題。所遇到的問題包括不可接受的電產(chǎn)率。希望的是具有這樣一種可固化組合物，該組合物可用作底部填充材料并使無鉛焊料具有改善的或不同的性能。發(fā)明概述在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了一種固化催化劑。所述固化催化劑可包含路易斯酸、并包含含氮分子或非叔膦中的一種或兩種，其中所述含氮分子可包含單胺或雜環(huán)芳族有機(jī)化合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了一種組合物，其可包含第一混合物或第二混合物。所述第一混合物可包含可固化第一樹脂和第一催化劑。所述第一催化劑可包含路易斯酸、并包含非叔胺或非叔膦中的一種或兩種。所述第二混合物可包含可固化有機(jī)第二樹脂和第二催化劑。所述第二催化劑可包含路易斯酸、并包含胺或膦中的一種或兩種。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物可包含所述第一混合物和所述第二混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了一種膜，其包含第一混合物，所述第一混合物包含固化的第一樹脂和第一催化劑，所述第一催化劑包括路易斯酸、并包括非叔胺或非叔膦中的一種或兩種；第二混合物，所述第二混合物包括路易斯酸、并包含胺或膦中的一種或兩種；或所述第一混合物和所述第二混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了一種電子器件。所述器件可包含含有無鉛焊料和底部填充材料的電連接。所述底部填充材料可包含膜，其中所述膜可包含第一混合物、第二混合物或所述第一混合物和所述第二混合物。所述第一混合物可包含固化的第一樹脂和第一催化劑。所述第一催化劑可包含路易斯酸并包含非叔胺或非叔膦中的一種或兩種。所述第二混合物可包含可固化有機(jī)第二樹脂和第二催化劑。所述第二催化劑可包含路易斯酸并包含胺或膦中的一種或兩種。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了一種電子器件。所述器件可包括對區(qū)域和電連接進(jìn)行填充的裝置。所述區(qū)域可為管芯的內(nèi)表面和基板的內(nèi)表面所限定。所述電連接可包含無鉛焊料，并且可使管芯固定到基板上。附圖
簡述圖I是包含本發(fā)明實(shí)施方案的電子器件的示意性剖視圖。圖2是粘度隨時(shí)間變化的圖。圖3是兩條熱流固化曲線對溫度的圖。圖4是粘度隨時(shí)間變化的圖。發(fā)明詳述本發(fā)明包括涉及與可固化組合物一起使用的催 化劑的 實(shí)施方案。本發(fā)明包括涉及可固化組合物和相關(guān)方法的實(shí)施方案。本發(fā)明包括涉及引入所述可固化組合物的器件的實(shí)施方案。如說明書和權(quán)利要求全文中所述，可用近似語來修飾任何數(shù)量上的表達(dá)，所述表達(dá)可有變化但不會(huì)導(dǎo)致其所涉及的基本功能的變化。因此，通過術(shù)語如“約”和“基本上”修飾的值不局限于具體的精確值。催化劑指通常不會(huì)被引入聚合物鏈中的交聯(lián)引發(fā)用物質(zhì)。硬化劑指可被弓I入聚合物鏈中的交聯(lián)弓I發(fā)用物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的至少一些實(shí)施方案，可固化組合物(有時(shí)可選擇性地稱為底部填充組合物或底部填充材料)可具有對應(yīng)于無鉛焊料的熔點(diǎn)或熔點(diǎn)范圍的固化初始溫度或固化溫度。與無鉛焊料一起使用的情況下的合適的固化溫度可以為大于約220攝氏度，或者為約220攝氏度至約240攝氏度，或者為約240攝氏度至約260攝氏度。合適的無鉛焊料的熔點(diǎn)可為約210攝氏度至約240攝氏度。市售的無鉛焊料可以以商品名 ALPHA VACULOY SACXO 30 7 得自 Cookson Electronics AssemblyMaterials (Jersey City, New Jersey),其熔點(diǎn)為約231. 8攝氏度。另一種市售的無鉛焊料可以以商品名ENVIR0MARK907得自Kester Co. (Des Plaines，Illinois)，其回流溫度范圍為約180攝氏度至約240攝氏度。合適的催化劑可包含路易斯酸，路易斯酸可與含氮分子或非叔膦中的一種或兩種形成加合物或復(fù)合物。含氮分子可包含單胺或雜環(huán)芳族有機(jī)化合物。合適的路易斯酸催化劑可以通過式⑴所示的結(jié)構(gòu)來描述MRbXc(I)其中M是B、Al、Ga、In或Tl ;R各自獨(dú)立地可相同或不同，可代表具有約6到約14個(gè)碳原子的一價(jià)芳烴基，這種一價(jià)芳烴基可具有至少一個(gè)吸電子元素或基團(tuán)例如-cf3、-no2或-CN,或可被至少兩個(gè)鹵素原子取代,并且b可為1、2或3 ;X可為鹵素原子,C可為O、I或
2;條件為b+c=3。在一個(gè)實(shí)施方案中，路易斯酸催化劑可以通過式(II)所示的結(jié)構(gòu)來描述BRbXc(II)其中R各自獨(dú)立地可相同或不同，可代表具有約6到約14個(gè)碳原子的一價(jià)芳烴基，這種一價(jià)芳烴基優(yōu)選具有至少一個(gè)吸電子元素或基團(tuán)例如_CF3、-NO2或-CN，或可被至少兩個(gè)鹵素原子取代，并且b為1、2或3 ;X為鹵素原子，c為0、1或2 ;條件為b+c=3。在一個(gè)實(shí)施方案中，路易斯酸可包括與含氮分子或非叔膦中的一種或兩種的三芳基硼烷加合物或復(fù)合物。含氮分子可包括單胺或雜環(huán)芳族有機(jī)化合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，路易斯酸可包括一個(gè)或多個(gè)不可水解的鹵素。
三芳基硼烷組成中合適的芳基可包括下列基團(tuán)中的一種或多種五氟苯基、2，3，5，6-四氟苯基、2，3，4，5-四氟苯基、3，4，5-三氟苯-I-基和4-(五氟苯基)-2，3，5，6-四氟苯基等。芳基可以是彼此相同的或不同的，如果是不同的，其可在無需參照另一種側(cè)基的情況下進(jìn)行選擇。在一個(gè)實(shí)施方案中，三芳基硼烷是五氟苯基硼烷[B(C6F5)3]，復(fù)合物的芳基部分可基本上由五氟苯基構(gòu)成。合適的含氮分子包括單胺或雜環(huán)芳族有機(jī)化合物(例如苯胺、吡唆、嘧唆、吡咯、吡咯烷、吲哚或氮雜化合物)。在一個(gè)實(shí)施方案中，含氮分子或雜環(huán)芳族有機(jī)化合物可包括下列物質(zhì)中的一種或多種甘氨酸、五氟苯胺、甲基苯胺、二亞乙基三胺、二氨基二苯基胺、
1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、I-苯基咪唑、1,8-二氮雜雙環(huán)[5，4，O]i^一碳-7-烯(DBU)、
2-乙基-4-甲基咪唑、2，4-二甲基咪唑、丁基咪唑、2-十七碳烯基-4-甲基咪唑、2-i碳烯基咪唑、I-乙烯基-2-甲基咪唑、2-正十七烷基咪唑、2- i^一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙基4-甲基咪唑、I-芐基-2-甲基咪唑、I-丙基-2-甲基咪唑、
I-氰基乙基-2-甲基咪唑、I-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、I-氰基乙基-2-i^ —烷基咪唑、I-氰基乙基-2-苯基咪唑、I-胍氨基乙基-2-甲基咪唑、芳基取代的咪唑、苯基咪唑、芐基咪唑、2-甲基-4，5- 二苯基咪唑、2，3，5-三苯基咪唑、2-苯乙烯基咪唑、1_(十二烷基芐基)-2-甲基咪唑、2-(2-羥基-4-叔丁基苯基)-4，5-二苯基咪唑、2-(2-甲氧基苯基)-4，5- 二苯基咪唑、2- (3-羥基苯基)-4，5- 二苯基咪唑、2-(對二甲氨基苯基)_4，5- 二苯基咪唑、2-(2-羥基苯基)-4，5- 二苯基咪唑、二(4，5- 二苯基-2-咪唑)_苯_1，4，2-萘基-4，5- 二苯基咪唑、I-芐基-2-甲基咪唑、2-對甲氧基苯乙烯基咪唑或2-苯基-4，5- 二羥甲基咪唑。在一個(gè)實(shí)施方案中，含氮分子或雜環(huán)芳族有機(jī)化合物可包括咪唑和偏苯三酸的加成產(chǎn)物。在一個(gè)實(shí)施方案中，胺可基本上由咪唑構(gòu)成。合適的氮雜化合物可包括1，4- 二氮雜雙環(huán)[2，2，2]辛烷等。另一種合適的含氮分子可具有如下所示的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種可固化組合物，其包含可固化樹脂和固化催化劑，其中所述固化催化劑包含 路易斯酸，所述路易斯酸具有式(I)所示的結(jié)構(gòu) MRbXc (I) 其中M是B、Al、Ga、In或Il ;每個(gè)出現(xiàn)的R獨(dú)立地為具有約6到約14個(gè)碳原子的一價(jià)芳烴基，可任選地，所述一價(jià)芳烴基具有吸電子元素或基團(tuán)，或被至少兩個(gè)鹵素原子取代，并且b為1、2或3 ;X為鹵素原子，c為0、1或2 ;條件為b+c=3 ;以及 含氮分子或非叔膦中的一種或兩種，其中所述含氮分子包含單胺或雜環(huán)芳族有機(jī)化合物， 其中所述路易斯酸包含一個(gè)或多個(gè)不可水解的鹵素。
2.權(quán)利要求I所述的可固化組合物，其中所述路易斯酸是與所述含氮分子或所述非叔膦中的一種或兩種形成的復(fù)合物或加合物。
3.權(quán)利要求I所述的可固化組合物，其中所述含氮分子包括1，8-二氮雜雙環(huán)[5，4，0]十一碳-7-烯或甲基咪唑中的一種或兩種。
4.權(quán)利要求I所述的可固化組合物，其中所述路易斯酸包括三價(jià)硼烷。
5.權(quán)利要求4所述的可固化組合物，其中所述路易斯酸包括三芳基硼烷。
6.權(quán)利要求4所述的可固化組合物，其中所述三芳基硼烷包含苯基、五氟苯基、2，3，5，6-四氟苯基、2，3，4，5-四氟苯基、3，4，5-三氟苯-I-基或4-(五氟苯基)_2，3, 5, 6-四氟苯基中的一種或多種。
7.權(quán)利要求I所述的可固化組合物，其中所述可固化樹脂是環(huán)氧樹脂。
8.一種通用制品，其包含權(quán)利要求I所述的可固化組合物。
9.一種電子器件,其包含 用于填充由管芯的內(nèi)表面和基板的內(nèi)表面所限定的區(qū)域的裝置；以及 包含無鉛焊料的電連接，所述電連接可將所述管芯固定至所述基板， 其中所述裝置包含權(quán)利要求I所述的可固化組合物。
10.一種可固化組合物,其包含 A)第一混合物，其包含可固化第一樹脂和第一催化劑，所述第一催化劑包含路易斯酸并包含非叔胺或非叔膦中的一種或兩種； B)第二混合物，其包含可固化有機(jī)第二樹脂和第二催化劑，所述第二催化劑包含路易斯酸并包含胺或膦中的一種或兩種；或 A)和B)兩者。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的組合物，其中所述第一催化劑和所述第二催化劑是彼此不同的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的組合物，其中所述第一催化劑和所述第二催化劑是相同的。
13.權(quán)利要求10所述的組合物，其中所述第一催化劑可在大于150攝氏度的溫度范圍下固化所述第一樹脂。
14.權(quán)利要求10所述的組合物，其中所述第二催化劑可在大于150攝氏度的溫度范圍下 固化所述第二樹脂。
15.權(quán)利要求10所述的組合物，該組合物還包含響應(yīng)于預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)而可原位形成助熔劑的成分。
16.權(quán)利要求10所述的組合物，該組合物還包含響應(yīng)于預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)而可釋放助熔劑的成分。
17.權(quán)利要求10所述的組合物，其中所述路易斯酸包括三芳基硼烷。
18.權(quán)利要求17所述的組合物，其中所述三芳基硼烷包括B(C6F5) 3。
19.權(quán)利要求17所述的組合物，其中所述三芳基硼烷包含苯基、五氟苯基、2，3，5，6-四氟苯基、2，3，4，5-四氟苯基、3，4，5-三氟苯-I-基或4_(五氟苯基)-2，3，5，6-四氟苯基中的一種或多種。
20.權(quán)利要求17所述的組合物，其中所述三芳基硼烷組分基本上由五氟苯基構(gòu)成。
21.權(quán)利要求10所述的組合物，其中所述路易斯酸與所述非叔胺、非叔膦、胺或膦中的一種或多種形成復(fù)合物。
22.權(quán)利要求10所述的組合物，其中所述路易斯酸具有式(II)所示的結(jié)構(gòu) MRbXc (II) 其中M是B、Al、Ga、In或Il ;每個(gè)出現(xiàn)的R獨(dú)立地為具有約6到約14個(gè)碳原子的一價(jià)芳烴基，可任選地，所述一價(jià)芳烴基具有吸電子元素或基團(tuán)，或被至少兩個(gè)鹵素原子取代，并且“b”為1、2或3 ;X為鹵素原子，“c”為0、1或2 ;條件為(b+c)=3o
23.權(quán)利要求22所述的組合物，其中M為硼。
24.權(quán)利要求22所述的組合物，其中所述吸電子元素或基團(tuán)包括-CF3、-NO2或-CN中的一種或多種。
25.權(quán)利要求10所述的組合物，其中所述路易斯酸包含一個(gè)或多個(gè)不可水解的鹵素。
26.權(quán)利要求10所述的組合物，其中所述催化劑在所述組合物中的量為占所述組合物總重量的約0. 01重量％至約5重量％。
27.權(quán)利要求10所述的組合物，其中所述可固化樹脂包括脂肪族環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂或芳族環(huán)氧樹脂中的一種或多種。
28.權(quán)利要求10所述的組合物，該組合物還包含增撓劑、有機(jī)稀釋劑、阻燃劑、顏料、增韌劑或流動(dòng)改性劑中的一種或多種。
29.權(quán)利要求10所述的組合物，該組合物還包含納米級二氧化硅填料。
30.權(quán)利要求10所述的組合物，該組合物還包含硬化劑。
31.權(quán)利要求30所述的組合物，其中所述硬化劑包括一種或多種酸酐。
32.權(quán)利要求31所述的組合物，其中所述酸酐包括羧酸酐。
33.權(quán)利要求31所述的組合物，其中所述酸酐包括鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基-六氫鄰苯二甲酸酐、4-硝基鄰苯二甲酸酐、萘四甲酸二酐、萘二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、苯甲酸酐或硅氧烷二酐中的一種或多種。
34.一種固化的膜，其包含 A)第一混合物，其包含固化的第一樹脂和第一催化劑，所述第一催化劑包含路易斯酸并包含單胺或雜環(huán)芳族有機(jī)化合物中的一種或兩種； B)第二混合物，其包含固化的有機(jī)第二樹脂和第二催化劑，所述第二催化劑包含路易斯酸并包含含氮分子或非叔膦中的一種或兩種；或 A)和B)兩者。
35.一種電子器件，其包含底部填充材料，所述底部填充材料包含權(quán)利要求34所述的固化的膜；以及電連接，所述電連接包含至少一部分置于所述膜內(nèi)的無鉛焊料。
36.一種電子器件,其包含用于填充由管芯的內(nèi)表面和基板的內(nèi)表面所限定的區(qū)域的裝置；以及包含無鉛焊料的電連接，所述電連接可將所述管芯固定至所述基板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固化催化劑、組合物、電子器件和相關(guān)方法。所述固化催化劑可包含路易斯酸并包含含氮分子或非叔膦中的一種或兩種。所述含氮分子可包含單胺或雜環(huán)芳族有機(jī)化合物?？晒袒M合物可包含所述固化催化劑。電子器件可包含所述可固化組合物。本發(fā)明也提供了與上述有關(guān)的方法。
文檔編號C08G59/68GK102786665SQ20121027045
公開日2012年11月21日 申請日期2006年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月23日
發(fā)明者斯瓦沃米爾·魯賓斯泰因, 桑迪普·什里坎特·托尼亞皮, 瑞安·克里斯托弗·米爾斯, 約翰·羅伯特·坎貝爾, 阿南特·普拉巴庫瑪 申請人:莫門蒂夫功能性材料公司