專利名稱：阻止環(huán)氧樹脂滲出的試劑和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及在用環(huán)氧樹脂將半導(dǎo)體元件如引線架和印刷線路板粘接和固定到IC芯片上的芯片焊接步驟中，防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑和方法。
背景技術(shù)：
在用環(huán)氧樹脂將半導(dǎo)體元件如引線架和印刷線路板粘接和固定到IC芯片上的芯片焊接步驟中，當(dāng)粘合表面(通常鍍以金、銀、銅、鈀等)的表面粗糙度過高或當(dāng)表面被有機(jī)物質(zhì)如防脫色劑和密封劑污染時，在應(yīng)用環(huán)氧樹脂中樹脂或添加劑會滲出(環(huán)氧樹脂滲出)。環(huán)氧樹脂滲出減弱了芯片焊接強度并在接著的引線焊接步驟中導(dǎo)致缺陷。
通常，為了防止環(huán)氧樹脂滲出，要降低焊接表面的表面粗糙度以抑制毛細(xì)管作用或清洗表面以除去雜質(zhì)。鑒于表面粗糙度影響芯片焊接強度和組裝設(shè)備的圖象辨認(rèn)能力，然而根據(jù)情況不能降低表面粗糙度。有損防脫色處理和密封處理效果的表面清洗也是成問題的。
本發(fā)明在于提供一種阻止環(huán)氧樹脂滲出的方法，其對芯片焊接強度或組件性能沒有不利影響，且不有損防脫色處理的效果或密封處理的效果。

發(fā)明內(nèi)容
由于本發(fā)明人的大量研究，發(fā)現(xiàn)通過將基材浸入含有特定有機(jī)化合物的溶液中并使有機(jī)薄膜吸附在金屬覆蓋的表面上，能夠容易地防止環(huán)氧樹脂滲出。
基于該發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供1、一種在半導(dǎo)體制造工藝的芯片焊接步驟中防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑，其特征在于該試劑含有至少一種有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物選自于直鏈中具有三個或多個碳原子的羧酸或硫醇、具有苯環(huán)的羧酸或硫醇、含有巰基或羥基的羧酸、不飽和多醇、分子中含有硫原子的含氮雜環(huán)化合物、和它們的衍生物；2、一種防止環(huán)氧樹脂滲出的方法，其特征在于將布線基材浸入在半導(dǎo)體制造工藝的芯片焊接步驟中用于防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑中，該試劑含有至少一種有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物選自于直鏈中具有三個或多個碳原子的羧酸或硫醇、具有苯環(huán)的羧酸或硫醇、含有巰基或羥基的羧酸、不飽和多醇、分子中含有硫原子的含氮雜環(huán)化合物、和它們的衍生物，或用防環(huán)氧樹脂滲出的試劑噴涂到布線基材上；3、一種布線基材和一種半導(dǎo)體封裝體，其特征在于將它們進(jìn)行防環(huán)氧樹脂滲出處理，通過將布線基材浸入在半導(dǎo)體制造工藝的芯片焊接步驟中用于防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑中，該試劑含有至少一種有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物選自于直鏈中具有三個或多個碳原子的羧酸或硫醇、具有苯環(huán)的羧酸或硫醇、含有巰基或羥基的羧酸、不飽和多醇、分子中含有硫原子的含氮雜環(huán)化合物、和它們的衍生物，或用防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑噴涂到布線基材上；4、一種布線基材和一種半導(dǎo)體封裝體，其特征在于至少一種有機(jī)化合物被吸附在其表面上，其中該有機(jī)化合物選自于直鏈中具有三個或多個碳原子的羧酸或硫醇、具有苯環(huán)的羧酸或硫醇、含有巰基或羥基的羧酸、不飽和多醇、分子中含有硫原子的含氮雜環(huán)化合物、和它們的衍生物；和5、一種用以防脫色或用以密封處理的溶液，其特征在于該溶液含有防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑，該試劑含有至少一種有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物選自于直鏈中具有三個或多個碳原子的羧酸或硫醇、具有苯環(huán)的羧酸或硫醇、含有巰基或羥基的羧酸、不飽和多醇、分子中含有硫原子的含氮雜環(huán)化合物、和它們的衍生物。實施方案雖然本發(fā)明的防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑特別適用于半導(dǎo)體元件如引線架和印刷線路板，但是其應(yīng)用并不僅限于這些，而且它能夠被用于其中在芯片焊接步驟中可能發(fā)生環(huán)氧樹脂滲出的任何產(chǎn)品中。
作為被包含在本發(fā)明的防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑中的具有防止環(huán)氧樹脂滲出能力的有機(jī)化合物可以提及如下A直鏈中具有三個或多個碳原子羧酸或硫醇例如，羧酸如己酸(C5H11COOH)、丁酸(C3H7COOH)、庚酸(C6H13COOH)、壬酸(C8H17COOH)、癸酸(C9H19COOH)、十一烷酸(C10H21COOH)、月桂酸(C11H23COOH)、十三烷酸(C12H25COOH)、十四烷酸(C13H27COOH)、十五烷酸(C14H29COOH)、十六烷酸(C15H31COOH)、十七烷酸(C16H33COOH)、十八烷酸(C17H35COOH)、十九烷酸(C18H37COOH)、二十二烷酸(C21H43COOH)、油酸(C17H33COOH)、芥酸(C21H41COOH)、亞油酸(C17H31COOH)、和亞麻酸(C17H29COOH)；和硫醇如戊硫醇(C5H11SH)、辛硫醇(C8H17SH)、癸硫醇(C10H21SH)、十六烷基硫醇(C16H33SH)、和巰基-丙基甲氧基硅烷(HS(CH2)3Si(OCH3)3)；B具有苯環(huán)的羧酸或硫醇例如，硝基苯甲酸(O2NC6H4COOH)、芐硫醇(C6H5CH2SH)等；C具有巰基或羥基的羧酸例如，巰基乙酸(HSCH2COOH)、粘酸(HOOC(CHOH)4COOH)等；D不飽和多醇例如，丁炔二醇(HOCH2C≡CCH2OH)、丁烯二醇(HOCH2CH＝CHCH2OH)等；和E分子中含有硫原子的含氮雜環(huán)化合物例如，硫代巴比土酸等。
本發(fā)明中包括了用以防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑，其中該試劑含有至少一種選自于上述有機(jī)化合物及其衍生物的有機(jī)化合物。
根據(jù)本發(fā)明用以防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑含有0.1mg/L-100g/L、優(yōu)選10mg/L-10g/L的上述有機(jī)化合物。
如果上述有機(jī)化合物的濃度太低，則不能獲得防止環(huán)氧樹脂滲出的效果。如果該濃度過高，則不能得到更高的效果，因而這不是優(yōu)選的。
當(dāng)上述有機(jī)化合物微溶于水時，如果需要可以加入有機(jī)溶劑如醇類和酮類。
另外，如果需要可以加入0.1-100g/L、優(yōu)選1-50g/L的硼酸基、磷酸基或有機(jī)酸基pH緩沖劑。
另外，如果需要，可以單獨或混合加入1μg/L-10g/L、優(yōu)選10μg/L-1g/L的陰離子、陽離子和非離子表面活性劑。
無需特別限定用以防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑溶液的pH。
用以防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑溶液的溫度是5-80℃、優(yōu)選10-50℃。如果溫度太低，防止環(huán)氧樹脂滲出效果較差。如果溫度過高，則不能得到更高的效果，因而這不是優(yōu)選的。
用以防止環(huán)氧樹脂滲出的方法可以通過下面進(jìn)行將布線基材浸入到防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑的溶液中或?qū)⒎乐弓h(huán)氧樹脂滲出的試劑的溶液噴涂(噴淋、噴霧等)到基材上，然后用水清洗并干燥。
通過向防脫色處理或密封處理的試劑中加入上述有機(jī)化合物(即防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑的主要組分)，能夠獲得相同的效果。
通過上述防止環(huán)氧樹脂滲出的處理，上述有機(jī)化合物被吸附在布線基材表面的鍍敷表面上，并形成包含其厚度為一到幾個分子的有機(jī)化合物的薄膜。因此，增大了鍍敷表面和環(huán)氧樹脂之間的接觸角以確保抑制環(huán)氧樹脂的滲出。由于吸附的有機(jī)化合物的薄膜非常薄，對于組件性能如引線焊接性能和模塑性能沒有不利影響。對于防脫色或密封處理也沒有不利影響。
本發(fā)明包括以上述方法進(jìn)行防止環(huán)氧樹脂滲出處理的布線基材和半導(dǎo)體封裝體。
實施例基于下面的實施例將進(jìn)一步說明本發(fā)明，雖然本發(fā)明并不僅限于這些實施例。
(實施例1-15)進(jìn)行銅觸擊電鍍，作為由銅合金(Cu97.7％，Sn2.0％，Ni0.2％和P0.03％)制得的引線架基材上的底涂，以提高粘合性，然后在墊料部分和內(nèi)部引線部分進(jìn)行銀點鍍，或在引線架的整個表面進(jìn)行鍍銅、鍍金、或鍍鈀中任何一種的操作。
這之后，進(jìn)行表1-3中所示的防止環(huán)氧樹脂滲出的處理。[表1]

環(huán)氧樹脂滲出的評價○0μm，△≤100μm，×≥100μm防脫色效果的評價○沒有脫色，×存在脫色密封處理效果的評價○沒有腐蝕，×存在腐蝕[表2


環(huán)氧樹脂滲出的評價○0μm，△≤100μm，×≥100μm防脫色效果的評價○沒有脫色，×存在脫色密封處理效果的評價○沒有腐蝕，×存在腐蝕[表3]<


環(huán)氧樹脂滲出的評價○0μm，△≤100μm，×≥100μm防脫色效果的評價○沒有脫色，×存在脫色密封處理效果的評價○沒有腐蝕，×存在腐蝕在防止環(huán)氧樹脂滲出的處理之前，將一部分試樣進(jìn)行防脫色處理或密封處理。
防脫色處理在下面條件下進(jìn)行防脫色溶液主要組分苯并三唑 0.1g/LpH 9.0浴溫25℃持續(xù)時間10sec.
方法 浸沒密封處理在下面條件下進(jìn)行密封處理溶液主要組分三乙醇胺 1.0g/LpH9.0浴溫 25℃持續(xù)時間 10sec.
方法 浸沒將這些基材進(jìn)行芯片焊接和引線焊接，然后評價環(huán)氧樹脂滲出、引線焊接性能和模制性能。
按照下面的方法評價環(huán)氧樹脂滲出涂敷到鍍敷表面上之后，將該用于低壓芯片焊接的市售環(huán)氧樹脂在200℃下加熱60分鐘以固化。然后，用顯微鏡(×30)觀測涂敷過環(huán)氧樹脂的部分，并測定環(huán)氧樹脂滲出的量。
按照下面的方法評價引線焊接性能通過熱壓焊接并結(jié)合超聲處理(溫度200℃，負(fù)載50g，持續(xù)時間10ms)進(jìn)行引線焊接后，用扯斷測試機(jī)測定扯離強度。
按照下面的方法評價模制性能用于模制的市售環(huán)氧樹脂被涂敷到鍍敷表面上，并在175℃被加熱5小時以固化后，測定剪切強度。
另外，對進(jìn)行過防脫色處理或密封處理的試樣評價防脫色處理效果或密封處理效果。
按照下面的方法，對進(jìn)行過銀點鍍的制品的經(jīng)過點鍍或銅觸擊電鍍的部分、或?qū)φ麄€表面經(jīng)過鍍敷的制品的鍍敷部分評價防脫色處理的效果。
浸入沸騰純水中10分鐘后用顯微鏡觀測鍍敷的表面。
按照下面的方法，對進(jìn)行過點鍍的制品和整個表面上進(jìn)行過鍍敷的制品的鍍敷表面評價密封處理效果。
在40℃浸入具有下面組成的人造焊接液中24小時后，用顯微鏡觀測鍍敷表面。
人造焊接液組成氯化鈉9.9g/L硫酸鈉0.8g/L
脲 1.7g/L乳酸1.1mL/L氨水；0.27mL/LpH 5結(jié)果也顯示于表1-3中。
(實施例16-20)在由銅合金(Cu97.7％，Sn2.0％，Ni0.2％和P0.03％)制得的引線架基材上進(jìn)行鍍銀、鍍金、鍍銅或鍍鈀。
這些布線基材經(jīng)過防脫色處理或密封處理。在處理時，將根據(jù)本發(fā)明將防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑加入到如表4中所示的防脫色溶液和密封處理溶液中。[表4]

<p><p>環(huán)氧樹脂滲出的評價○0μm，△≤100μm，×≥100μm防脫色效果的評價○沒有脫色，×存在脫色密封處理效果的評價○沒有腐蝕，×存在腐蝕這些基材經(jīng)過芯片焊接和引線焊接，并如實施例1-15中評價環(huán)氧樹脂滲出、引線焊接性能、模制性能和防脫色或密封處理的效果。
結(jié)果也顯示于表4中。
(比較例1-5)在由銅合金(Cu97.7％，Sn2.0％，Ni0.2％和P0.03％)制得的引線架基材上鍍銀、鍍金、鍍銅或鍍鈀。
一部分試樣經(jīng)過防脫色處理或密封處理。
在下面條件下進(jìn)行防脫色處理防脫色溶液主要組分苯并三唑 0.1g/LpH9.0浴溫 25℃持續(xù)時間 10sec.
方法 浸沒密封處理在下面條件下進(jìn)行密封處理溶液主要組分三乙醇胺 1.0g/LpH9.0浴溫 25℃持續(xù)時間 10sec.
方法 浸沒這些基材經(jīng)過芯片焊接和引線焊接，并評價環(huán)氧樹脂滲出、引線焊接性能、模制性能和防脫色或密封處理的效果。
結(jié)果也顯示于表5中。[表5

環(huán)氧樹脂滲出的評價○0μm，△≤100μm，×≥100μm防脫色效果的評價○沒有脫色，×存在脫色密封處理效果的評價○沒有腐蝕，×存在腐蝕
(結(jié)果)在使用本發(fā)明的防環(huán)氧樹脂滲出劑進(jìn)行過防環(huán)氧樹脂滲出處理的布線基材中(實施例1-15)，在芯片焊接步驟中沒有觀測到環(huán)氧樹脂滲出的存在。同時當(dāng)將本發(fā)明的防環(huán)氧樹脂滲出劑加入到防脫色溶液或密封處理溶液中時(實施例16-20)，在芯片焊接步驟中也沒有觀測到環(huán)氧樹脂滲出的存在。在所有的實施例中，引線焊接性能和模制性能是良好的。在經(jīng)過防脫色處理或密封處理的基材中，達(dá)到了預(yù)期的防脫色效果和密封效果。
另一方面，當(dāng)未經(jīng)防環(huán)氧樹脂滲出處理時(比較例1-5)，在芯片焊接步驟中觀測到環(huán)氧樹脂滲出的存在。
本發(fā)明的優(yōu)點使用本發(fā)明的防環(huán)氧樹脂滲出劑進(jìn)行防環(huán)氧樹脂滲出處理，以吸附具有防止環(huán)氧樹脂滲出作用的有機(jī)化合物在半導(dǎo)體元件如引線架和印刷線路板的表面上，能夠在芯片焊接步驟中防止環(huán)氧樹脂滲出，而不會削弱防脫色效果或密封處理效果。對組件性能如引線焊接性能和模制性能不會產(chǎn)生不利影響。
權(quán)利要求
1.一種在半導(dǎo)體制造工藝的芯片焊接步驟中防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑，其特征在于該試劑含有至少一種有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物選自于直鏈中具有三個或多個碳原子的羧酸或硫醇、具有苯環(huán)的羧酸或硫醇、含有巰基或羥基的羧酸、不飽和多醇、分子中含有硫原子的含氮雜環(huán)化合物、和它們的衍生物。
2.一種防止環(huán)氧樹脂滲出的方法，其特征在于將布線基材浸入在半導(dǎo)體制造工藝的芯片焊接步驟中用于防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑中，該試劑含有至少一種有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物選自于直鏈中具有三個或多個碳原子的羧酸或硫醇、具有苯環(huán)的羧酸或硫醇、含有巰基或羥基的羧酸、不飽和多醇、分子中含有硫原子的含氮雜環(huán)化合物、和它們的衍生物，或用防環(huán)氧樹脂滲出的試劑噴涂到布線基材上。
3.一種布線基材和一種半導(dǎo)體封裝體，其特征在于將它們進(jìn)行防環(huán)氧樹脂滲出處理，通過將布線基材浸入在半導(dǎo)體制造工藝的芯片焊接步驟中用于防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑中，該試劑含有至少一種有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物選自于直鏈中具有三個或多個碳原子的羧酸或硫醇、具有苯環(huán)的羧酸或硫醇、含有巰基或羥基的羧酸、不飽和多醇、分子中含有硫原子的含氮雜環(huán)化合物、和它們的衍生物，或用防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑噴涂到布線基材上。
4.一種布線基材和一種半導(dǎo)體封裝體，其特征在于至少一種有機(jī)化合物被吸附在其表面上，其中該有機(jī)化合物選自于直鏈中具有三個或多個碳原子的羧酸或硫醇、具有苯環(huán)的羧酸或硫醇、含有巰基或羥基的羧酸、不飽和多醇、分子中含有硫原子的含氮雜環(huán)化合物、和它們的衍生物。
5.一種用以防脫色或用以密封處理的溶液，其特征在于該溶液含有防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑，該試劑含有至少一種有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物選自于直鏈中具有三個或多個碳原子的羧酸或硫醇、具有苯環(huán)的羧酸或硫醇、含有巰基或羥基的羧酸、不飽和多醇、分子中含有硫原子的含氮雜環(huán)化合物、和它們的衍生物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防止環(huán)氧樹脂滲出而對芯片焊接強度或組裝性能沒有不利影響且不會削弱防脫色效果或密封處理效果的方法,該方法包括一種在半導(dǎo)體制造工藝的芯片焊接步驟中用于防止環(huán)氧樹脂滲出的試劑,其特征在于該試劑含有至少一種有機(jī)化合物,該有機(jī)化合物選自于直鏈中具有三個或多個碳原子的羧酸或硫醇、具有苯環(huán)的羧酸或硫醇、含有巰基或羥基的羧酸、不飽和多醇、分子中含有硫原子的含氮雜環(huán)化合物、和它們的衍生物。
文檔編號C08K5/00GK1247633SQ9880247
公開日2000年3月15日 申請日期1998年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月26日
發(fā)明者相場玲宏, 中村久 申請人:株式會社日本能源