專利名稱：可固化助焊劑、阻焊劑、可固化助焊劑增強(qiáng)的半導(dǎo)體封裝和半導(dǎo)體器件以及制造半導(dǎo)體封 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可固化助焊劑、阻焊劑、用可固化助焊劑增強(qiáng)的半導(dǎo)體封裝和半導(dǎo)體器件以及制造該半導(dǎo)體封裝和半導(dǎo)體器件的方法。本發(fā)明尤其涉及在將焊球焊接到半導(dǎo)體封裝上，用焊料將半導(dǎo)體封裝焊接到印刷電路板上時(shí)起助焊劑作用，并在焊接后經(jīng)加熱固化起增強(qiáng)焊接部位的作用的可固化助焊劑，涉及用可固化助焊劑增強(qiáng)的半導(dǎo)體封裝和半導(dǎo)體器件以及制造這種半導(dǎo)體封裝和半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
近來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子儀器的功能越來越強(qiáng)，重量越來越輕和尺寸越來越小，要求電子元件有更高的集成度并以更高的密度安裝在電子儀器中。即要求半導(dǎo)體封裝做得越來越小，而插腳接頭數(shù)目越來越多。
由于采用引線框架的常規(guī)形態(tài)的半導(dǎo)體封裝正接近改進(jìn)的極限，因此，提出了區(qū)域安裝的新穎封裝如球柵陣列接腳(BGA)和芯片比例封裝(CSP)作為安裝在電路基板上的芯片的封裝形態(tài)。對(duì)半導(dǎo)體封裝來說，實(shí)際上各種方法如自動(dòng)帶焊接(TAB)法和倒裝焊接(FC)法已用作半導(dǎo)體芯片的電極與基板的各端點(diǎn)的電氣連接的方法，其中基板是由各種絕緣材料(如塑料和陶瓷)和導(dǎo)線構(gòu)成的，即稱為印刷電路板的基板。近來，已提出了采用倒裝焊接法的BGA和CSP結(jié)構(gòu)，這是由于這些結(jié)構(gòu)具有可縮小半導(dǎo)體組件尺寸的優(yōu)點(diǎn)。
為了將BGA和CSP安裝在印刷電路板上，采用由焊球形成的隆起的焊接。為了進(jìn)行焊接，常采用助焊劑，有時(shí)也會(huì)采用助焊劑與焊料膏的結(jié)合形式。特別是采用焊球的焊接，這是由于焊料供給量易于控制，供給較多量的焊球可形成較高的隆起。在制造BGA和CSP過程中常用焊接法使半導(dǎo)體芯片的電極與印刷電路板的接線端之間進(jìn)行電氣和機(jī)械連接。
一般來說，助焊劑是用于焊接的。通過采用助焊劑可去除面對(duì)焊料的電極金屬表面上的污物如氧化物，并可防止焊接時(shí)金屬表面再次氧化，因此可降低焊料的表面張力，從而使熔融的焊料易于潤(rùn)濕金屬表面。作為助焊劑，至今使用的是通過在熱塑性樹脂基助焊劑(如松香)中添加除去氧化物膜的活化劑而制成的助焊劑。
然而，當(dāng)焊接后仍殘留助焊劑時(shí)，會(huì)引起下列問題由于熱塑性樹脂的熔融和高溫高濕條件下活化劑中活性離子的離析，會(huì)對(duì)電絕緣產(chǎn)生不利的影響，并腐蝕印刷電路。目前，為了解決這一問題，焊接后殘留的助焊劑是通過洗滌除去的。然而，洗滌也存在缺點(diǎn)洗滌劑會(huì)引起環(huán)境問題，而且增加洗滌步驟也會(huì)增加成本。
如上所述，助焊劑的作用是除去焊料表面和金屬表面上的氧化物，以防止表面再氧化并提高金屬表面對(duì)焊料的潤(rùn)濕性。當(dāng)外露的金屬表面有助焊劑時(shí)，則該表面可為焊料所完全潤(rùn)濕。因此，通常將阻焊劑用于半導(dǎo)體封裝或印刷電路板的電路表面上，而將焊料的引入只限于需焊接的部位，從而保護(hù)了導(dǎo)電電路圖形。然而，當(dāng)焊接部位留有阻焊劑時(shí)，會(huì)引起連接的可靠性降低和焊接失效的問題。因此，必須小心地涂覆阻焊劑。
隨著半導(dǎo)體封裝越來越小和插腳越來越多，要求焊接的隆起更小，這樣一來，焊接部位的連接強(qiáng)度和可靠性就可能降低。為了提高隆起的連接部位的可靠性，據(jù)研究，在半導(dǎo)體芯片與基板間的間隙填充絕緣樹脂(稱為下填充料)可使隆起的連接部位封閉和增強(qiáng)。然而，這種方法存在用填充樹脂填充間隙并使樹脂固化的步驟需要精細(xì)的技術(shù)的問題。因此會(huì)使制造過程變得復(fù)雜，成本也會(huì)增加。
本發(fā)明的目的是提供一種在將焊球熱熔到半導(dǎo)體封裝上和用焊料將半導(dǎo)體封裝焊接到印刷電路板上起助焊劑作用的、在焊接后通過加熱固化后起增強(qiáng)焊接部位作用的可固化助焊劑，提供用可固化助焊劑增強(qiáng)的半導(dǎo)體封裝和用可固化助焊劑增強(qiáng)的半導(dǎo)體器件以及提供制造這種半導(dǎo)體封裝和半導(dǎo)體器件的方法。
本發(fā)明的公開內(nèi)容從本發(fā)明者為了達(dá)到上述目的所進(jìn)行的廣泛研究中，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在半導(dǎo)體封裝的安裝中，包含具有酚羥基基團(tuán)的樹脂和固化該樹脂的固化劑的組合物作為焊接助焊劑顯示出優(yōu)異的特性，在焊接后不需除去，并且當(dāng)該助焊劑經(jīng)加熱固化時(shí)，可用作半導(dǎo)體器件的增強(qiáng)材料。基于這一結(jié)果，完成了本發(fā)明。
本發(fā)明提供(1)、一種在焊接時(shí)用作助焊劑，在經(jīng)加熱固化后作為焊接部位增強(qiáng)材料的可固化助焊劑；(2)、(1)中所述的可固化助焊劑，該可固化助焊劑包含具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)和固化該樹脂的固化劑(B)；(3)、(2)中所述的可固化助焊劑，其中具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)是苯酚線型酚醛樹脂、烷基酚線型酚醛樹脂、多元酚線型酚醛樹脂、酚芳烷基樹脂、甲階酚醛樹脂或聚乙烯基酚。
(4)、(3)中所述的可固化助焊劑，其中構(gòu)成多元酚線型酚醛樹脂的多元酚是鄰苯二酚、間苯二酚、氫醌、羥基氫醌或連苯三酚；(5)、(2)中所述的可固化助焊劑，其中具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)的軟化點(diǎn)為30-150℃；(6)、(2)中所述的可固化助焊劑，其中固化劑(B)是環(huán)氧化合物或異氰酸酯化合物；(7)、(2)中所述的可固化助焊劑，該可固化助焊劑還包含可固化的抗氧化劑(C)；(8)、(7)中所述的可固化助焊劑，其中可固化抗氧化劑(C)是具有亞芐基結(jié)構(gòu)的化合物；(9)、(8)中所述的可固化助焊劑，其中亞芐基結(jié)構(gòu)化合物是以通式[1]表示的化合物 其中R1、R3和R5各自代表氫原子、羥基基團(tuán)或羧基基團(tuán)，R2和R4各自代表氫原子或烷基基團(tuán)，R6和R7各自代表氫原子、甲基基團(tuán)、羥基苯基基團(tuán)或羧基苯基基團(tuán)；(10)、(9)中所述的可固化助焊劑，其中通式[1]所表示的化合物是亞乙基雙酚或酚酞啉；(11)、(7)中所述的可固化助焊劑，其中可固化抗氧化劑(C)是4，4’-亞乙基二苯基縮水甘油醚；(12)、(1)中所述的可固化助焊劑，該可固化助焊劑包含具有酚羥基基團(tuán)、呈細(xì)晶粒狀分散的化合物(D)和固化化合物(D)的固化劑(E)；(13)、(12)中所述的可固化助焊劑，其中細(xì)晶粒的直徑為50微米或更小。
(14)、(2)和(12)中任一項(xiàng)所述的可固化助焊劑，其中處于熔融狀態(tài)的助熔劑與焊料表面的接觸角為5-60°；(15)、(2)和(12)中任一項(xiàng)所述的可固化助焊劑，該可固化助焊劑在焊接溫度下的熔體粘度為0.1毫帕·秒-50帕·秒；(16)、(2)和(12)中任一項(xiàng)所述的可固化助焊劑，該可固化助焊劑在焊料熔點(diǎn)下的膠凝時(shí)間為1-60分鐘；(17)、一種用于涂敷擁有供放置焊球的焊盤的電路圖形的阻焊劑，該阻焊劑在焊球經(jīng)熱熔焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的阻焊劑起保護(hù)電路圖形的作用；(18)、(17)中所述的阻焊劑，該阻焊劑經(jīng)加熱固化形成的固化保護(hù)膜起增強(qiáng)焊球焊接部位的作用；(19)一種包含(1)-(16)中任一項(xiàng)所述的可固化助焊劑的半導(dǎo)體封裝，其中可固化助焊劑是用于涂敷外露的電路表面的，在用焊球焊接時(shí)起助焊劑作用并在焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的助焊劑起增強(qiáng)焊球焊接部位的作用；(20)一種包含(1)-(16)中任一項(xiàng)所述的可固化助焊劑的半導(dǎo)體器件，其中可固化助焊劑是用于涂敷擁有供焊接的焊盤的印刷電路板的，在焊接時(shí)起助焊劑作用，并在焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的助焊劑起增強(qiáng)焊接部位的作用；(21)、(20)中所述的半導(dǎo)體器件，其中可固化助焊劑在焊接時(shí)沿焊接部位的周圍形成環(huán)形彎月面，并在焊接后經(jīng)加熱而固化；(22)、(20)中所述的半導(dǎo)體器件，其中可固化助焊劑是用于涂敷擁有供焊接的焊盤的印刷電路板的整個(gè)表面上的，并在焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的助焊劑起保護(hù)印刷電路板的作用；(23)、(20)中所述的半導(dǎo)體器件，其中可固化助焊劑是用于涂敷擁有供焊接的焊盤的印刷電路板的整個(gè)表面上的，并在焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的助焊劑起封閉半導(dǎo)體封裝與印刷電路板間間隙的作用。
(24)一種制造半導(dǎo)體封裝的方法，該方法包括用(1)-(16)中任一項(xiàng)所述的可固化助焊劑涂敷外露的電路表面，將焊球置于外露表面上通過熱熔將焊球焊接在外露部位上，以及通過加熱使可固化助焊劑固化；(25)一種制造半導(dǎo)體封裝的方法，該方法包括將(1)-(16)中任一項(xiàng)所述的規(guī)定量的可固化助焊劑轉(zhuǎn)移到焊球上，并將已轉(zhuǎn)移有可固化助焊劑的焊球置于焊盤上的步驟；通過焊球熱熔，將焊球焊接到供放置焊球的焊盤上，并使可固化助焊劑沿焊球焊接部位的周圍形成彎月面的步驟；以及通過加熱使可固化助焊劑固化而形成一種結(jié)構(gòu)的步驟，在該結(jié)構(gòu)中，已固化樹脂起增強(qiáng)焊球焊接部位的作用；以及(26)一種制造半導(dǎo)體儀器的方法，該方法包括將(1)-(16)中任一項(xiàng)所述的可固化助焊劑涂敷印刷電路板，將芯片的電極部位有焊球的半導(dǎo)體封裝置于印刷電路板上，通過熱熔將焊球焊接到印刷電路板中的焊盤上，以及通過加熱使可固化助焊劑固化。
實(shí)施本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施方案本發(fā)明的可固化助焊劑在焊接時(shí)是起助焊劑作用，然后在通過加熱固化后是起增強(qiáng)材料作用的。通過采用本發(fā)明的可固化助焊劑，可去除會(huì)對(duì)焊接表面和焊料產(chǎn)生不利影響的物質(zhì)如氧化物，從而可保護(hù)焊接表面、純化焊接材料，形成優(yōu)良的高強(qiáng)度連接。本發(fā)明的可固化助焊劑不需經(jīng)水洗而去除。當(dāng)該助焊劑在不經(jīng)其它處理的情況下，只經(jīng)加熱就能轉(zhuǎn)變成為三維交聯(lián)的樹脂而成為增強(qiáng)焊接部位的材料。
本發(fā)明的可固化助焊劑可由具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)和固化該樹脂的固化劑(B)所組成。用于本發(fā)明的具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)不受特別的限制。這類樹脂的實(shí)例包括苯酚線型酚醛樹脂、烷基酚線型酚醛樹脂、多元酚線型酚醛樹脂、酚芳烷基樹脂、甲階酚醛樹脂和聚乙烯基酚樹脂。
苯酚線型酚醛樹脂、烷基酚線型酚醛樹脂、和多元酚線型酚醛樹脂可分別由苯酚、烷基酚和多元酚與甲醛在催化劑存在下進(jìn)行縮合而制得。用于本發(fā)明的烷基酚實(shí)例包括烷基取代的苯酚如甲酚和二甲酚以及羥基酚基團(tuán)連接在亞烷基基團(tuán)或環(huán)亞烷基基團(tuán)上的化合物如4，4’-異亞丙基雙酚(雙酚A)和4，4’-環(huán)亞己基雙酚。用于本發(fā)明的多元酚的實(shí)例包括鄰苯二酚、間苯二酚、氫醌、羥基氫醌和連苯三酚。這些多元酚中，鄰苯二酚和間苯二酚是優(yōu)選的。酚芳烷基樹脂可由α、α’-二甲氧基-對(duì)-二甲苯與苯酚在酸性催化劑存在下經(jīng)脫甲醇反應(yīng)制得。甲階酚醛樹脂可由苯酚與甲醛在堿性催化劑存在下反應(yīng)而制得。
用于本發(fā)明的具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)的軟化點(diǎn)優(yōu)選為30-150℃，更優(yōu)選為40-110℃。當(dāng)樹脂的軟化點(diǎn)低于30℃時(shí)，樹脂的分子量就低，樹脂有可能在熱熔前或熱熔期間因揮發(fā)而失去助焊劑的作用，并因形成空隙而有損于連接，從而對(duì)焊接產(chǎn)生不利影響。低分子量樹脂固化后的物理性能不可能滿足作為焊接部位的增強(qiáng)樹脂的要求。當(dāng)樹脂軟化點(diǎn)超過150℃時(shí)，可固化樹脂在焊接時(shí)的流動(dòng)性降低，可能會(huì)對(duì)焊料與電極金屬的接觸產(chǎn)生不利的影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)焊料在金屬表面上的鋪展而使焊接中表面潤(rùn)濕產(chǎn)生不利的影響。這些現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致不良焊接。當(dāng)樹脂的軟化點(diǎn)為30-150℃時(shí)，該樹脂作為可固化的助焊劑在焊接的熱熔溫度下會(huì)有足夠的流動(dòng)性，和焊接穩(wěn)定性。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)的重均分子量為20000或20000以下，更優(yōu)選為10000或10000以下，而最優(yōu)選為5000或5000以下。當(dāng)重均分子量超過20000時(shí)，可固化助焊劑在焊接時(shí)的流動(dòng)性降低，從而對(duì)焊接產(chǎn)生不利影響。
對(duì)于本發(fā)明的可固化助焊劑來說，具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)的含量為20-80(重量)％是優(yōu)選的，而更優(yōu)選為25-60(重量)％(以可固化助焊劑總重量計(jì))。當(dāng)樹脂(A)的含量低于20(重量)％時(shí)，去除焊料表面和金屬表面污物(如氧化物)的功能可能降低，從而對(duì)焊接產(chǎn)生不利的影響。當(dāng)樹脂(A)的含量超過80(重量)％時(shí)，不可能獲得具有優(yōu)良物理性能的固化產(chǎn)物，焊接強(qiáng)度和可靠性也會(huì)降低。
由于本發(fā)明所采用的樹脂(A)中的酚羥基基團(tuán)可通過基團(tuán)的還原作用來去除焊料表面和金屬表面上的污物(如氧化物)，因此，具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)能有效地用作助焊劑。優(yōu)選的具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)含有給電子基團(tuán)，它能增強(qiáng)樹脂在焊接過程中的助焊作用。由于多元酚線型酚醛樹脂的一個(gè)苯環(huán)上有兩個(gè)或兩個(gè)以上酚羥基基團(tuán)，因此與一元酚線型酚醛樹脂相比，多元酚線型酚醛樹脂顯著地提高了作為焊接助焊劑的性能。
在本發(fā)明中，固化具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)的固化劑(B)的實(shí)例包括環(huán)氧化合物和異氰酸酯化合物。環(huán)氧化合物和異氰酸酯化合物的實(shí)例包括酚基環(huán)氧化合物和酚基異氰酸酯化合物如雙酚基化合物、苯酚線型酚醛樹脂基化合物、烷基酚線型酚醛樹脂基化合物、雙酚基化合物、萘酚基化合物和間苯二酚基化合物；以及基于脂族結(jié)構(gòu)、脂環(huán)族結(jié)構(gòu)和不飽和脂族結(jié)構(gòu)的骨架結(jié)構(gòu)改性的改性環(huán)氧化合物和改性異氰酸酯化合物。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的固化劑(B)的含量要使固化劑中反應(yīng)性官能基團(tuán)如環(huán)氧基團(tuán)和異氰酸酯基團(tuán)的當(dāng)量是樹脂(A)中酚羥基基團(tuán)的當(dāng)量的0.5-1.5倍，更優(yōu)選為0.8-1.2倍。當(dāng)固化劑中反應(yīng)性官能基團(tuán)的當(dāng)量是酚羥基基團(tuán)當(dāng)量的0.5倍以下時(shí)，就不可能獲得物理性能優(yōu)良的固化產(chǎn)物，且由于降低了增強(qiáng)效果而對(duì)焊接強(qiáng)度和可靠性也有不利的影響。當(dāng)固化劑中反應(yīng)性官能基團(tuán)當(dāng)量超過酚羥基基團(tuán)當(dāng)量1.5倍時(shí)，去除金屬表面和焊料表面上污物(如氧化物)的功能就會(huì)降低，焊料的焊接性能可能變差。
由于具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)與固化劑(B)的反應(yīng)能形成物理性能優(yōu)良的固化產(chǎn)物，因此本發(fā)明可固化助焊劑在焊接后是不需要通過洗滌去除的。由于固化產(chǎn)物保護(hù)著已焊接部位，因此在高溫和高濕條件下仍能保持電絕緣性。因此，獲得了焊接強(qiáng)度高和可靠性優(yōu)良的焊接。
本發(fā)明可固化助焊劑可包含可固化抗氧化劑(C)。該可固化抗氧化劑是起抗氧化劑作用的化合物并能與固化劑(B)反應(yīng)而固化。對(duì)包含在可固化助焊劑中的可固化抗氧化劑沒有特別的限制。具有亞芐基結(jié)構(gòu)的化合物是優(yōu)選的，該化合物可由通式[1]表示，而4，4’-亞乙基雙縮水甘油醚更優(yōu)選。 上列通式[1]中，R1、R3和R5各自代表氫原子、羥基基團(tuán)或羧基基團(tuán)，R2和R4各自代表氫原子或烷基基團(tuán)，R6和R7各自代表氫原子、甲基基團(tuán)，羥基苯基基團(tuán)或羧基苯基基團(tuán)。
通式[1]表示的化合物的實(shí)例包括亞乙基雙酚、2，2’-亞乙基雙(4，6-二叔丁基酚)、酚酞啉以及由這些化合物衍生的聚合物。上述化合物可單獨(dú)使用，或者以兩種或兩種以上混合使用。上述化合物中亞乙基雙酚和酚酞啉是優(yōu)選的。
在本發(fā)明的可固化助焊劑中，可固化抗氧化劑(C)的含量?jī)?yōu)選為0.5-30(重量)％，更優(yōu)選為1-20(重量)％(以可固化助焊劑總量計(jì))。當(dāng)可固化抗氧化劑含量低于0.5(重量)％時(shí)，則可能會(huì)降低常溫下的抗氧化劑功能和去除焊料表面和金屬表面上的污物(如氧化物)的功能，因而也不能充分地顯示焊料的焊接性能。當(dāng)可固化抗氧化劑含量超過30(重量)％時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致絕緣性能可靠性和焊接強(qiáng)度的下降。
亞芐基結(jié)構(gòu)能有效地起抗氧化劑作用，這是由于這種結(jié)構(gòu)能俘獲由氧化作用形成的自由基并能成為氧化反應(yīng)的鏈終端。在焊接的溫度范圍內(nèi)，亞芐基結(jié)構(gòu)通過釋放氫自由基而起還原劑作用，從而去除焊料表面和金屬表面上的污物(如氧化物)。
本發(fā)明可固化助焊劑可包含具有酚羥基基團(tuán)、呈細(xì)晶粒狀分散的化合物(D)和固化化合物(D)的固化劑(E)。在具有酚羥基基團(tuán)的化合物中，那些具有很強(qiáng)還原能力和具有很強(qiáng)熱熔作用的化合物偶而也會(huì)出現(xiàn)不希望的作用。當(dāng)這類化合物作為一種成分溶解在可固化助焊劑中時(shí)，偶而會(huì)引起下列問題可固化助焊劑的熱穩(wěn)定性降低，使用期限(有效期)縮短以及增加了可固化助焊劑的吸濕性，并會(huì)在焊接時(shí)由于吸收的水分的蒸發(fā)而產(chǎn)生氣泡。這些問題的產(chǎn)生是由于化合物是溶解狀的，而且酚羥基基團(tuán)處于相對(duì)自由的條件下。當(dāng)具有酚羥基基團(tuán)的化合物呈細(xì)晶粒分散時(shí)，由于晶態(tài)中分子與氫鍵之間的相互作用，羥基基團(tuán)的運(yùn)動(dòng)會(huì)受到限制，因而可使發(fā)生上述問題的可能性降至最低程度。此外，當(dāng)具有酚羥基基團(tuán)的化合物呈細(xì)晶粒狀分散時(shí)，酚羥基基團(tuán)與固化劑(E)接觸和經(jīng)反應(yīng)而損失的可能性也會(huì)降低。因此，大部分酚羥基基團(tuán)仍保持原先狀態(tài)，在焊接時(shí)增強(qiáng)了助焊劑的作用。具有酚羥基基團(tuán)的化合物細(xì)晶粒的直徑優(yōu)選為50微米或50微米以下。當(dāng)細(xì)晶粒的直徑超過50微米時(shí)，由于涂膜表面不光滑和細(xì)晶粒的不均勻分布，會(huì)造成不均勻的活性分布。
具有酚羥基基團(tuán)、呈細(xì)晶粒狀分散的化合物(D)的實(shí)例包括苯酚、烷基酚、雙酚、萘酚、氫醌、間苯二酚、鄰苯二酚、亞甲基雙酚、亞乙基雙酚、異亞丙基雙酚、羥基苯甲酸、二羥基苯甲酸和酚酞啉。
固化具有酚羥基基團(tuán)的化合物(D)的固化劑(E)的實(shí)例包括酚基環(huán)氧樹脂和酚基異氰酸酯樹脂如雙酚基樹脂、苯酚線型酚醛基樹脂、烷基酚線型酚醛基樹脂、雙酚基樹脂、萘酚基樹脂和間苯二酚基樹脂；以及基于脂族結(jié)構(gòu)、脂環(huán)族結(jié)構(gòu)和不飽和脂族結(jié)構(gòu)的骨架結(jié)構(gòu)改性的改性環(huán)氧樹脂和改性異氰酸酯樹脂。常規(guī)固化劑可用來加速固化。
具有酚羥基基團(tuán)、呈細(xì)晶粒狀分散的化合物(D)可分散在固化劑(E)中。通過使具有酚羥基基團(tuán)的化合物(D)溶于高溶解性的極性溶劑如丙酮中，然后迅速將該溶液傾入大量的不良溶劑中以使結(jié)晶體很快地離析的方法可將具有酚羥基基團(tuán)化合物(D)分散成為細(xì)晶粒狀。當(dāng)固化劑(E)呈液態(tài)時(shí)，得到的分散體不需進(jìn)一步處理就可使用。當(dāng)固化劑(E)呈固態(tài)時(shí)，使分散體與由固化劑(E)溶于沸點(diǎn)為150℃或高于150℃的溶劑中所得溶液相混合，然后采用三輥混合機(jī)或類似設(shè)備對(duì)所得混合物進(jìn)行混合以形成所需的分散體。
在本發(fā)明的可固化助焊劑中，優(yōu)選的是，具有酚羥基基團(tuán)、呈細(xì)晶粒狀分散的化合物(D)的用量要使其羥基基團(tuán)當(dāng)量是固化劑(E)中官能基團(tuán)當(dāng)量的0.5-1.1倍，而更優(yōu)選為0.7-1倍。當(dāng)具有酚羥基基團(tuán)化合物中羥基基團(tuán)的當(dāng)量低于固化劑中官能基團(tuán)當(dāng)量的0.5倍時(shí)，去除焊料表面和金屬表面上污物(如氧化物)的功能就會(huì)降低，而不能充分地改善經(jīng)焊接的連接性能。當(dāng)具有酚羥基基團(tuán)化合物中羥基基團(tuán)的當(dāng)量超過固化劑中官能基團(tuán)當(dāng)量的1.1倍時(shí)，就不可能得到物理性能優(yōu)良的固化產(chǎn)物，并對(duì)焊接強(qiáng)度和焊接可靠性產(chǎn)生不利影響。
本發(fā)明可固化助焊劑在熔融狀態(tài)下與焊料表面間的接觸角優(yōu)選為5°或大于5°，更優(yōu)選為10°或大于10°，而最優(yōu)選為15°或大于15°。當(dāng)接觸角小于5°時(shí)，有可能沿焊接部位周圍形成的彎月面的高度較低，樹脂的增強(qiáng)作用不夠，并由于焊料過度潤(rùn)濕而導(dǎo)致整個(gè)焊料表面為可固化助焊劑的固化產(chǎn)物所覆蓋，因而第二階段安裝性能顯著變差。例如，為了確保焊盤直徑為0.3毫米的焊接部位的焊接強(qiáng)度比其它焊接部位的強(qiáng)度高一倍或一倍以上，優(yōu)選的接觸角為15°或大于15°。接觸角的上限一般不可能選定，因?yàn)闃渲脑鰪?qiáng)作用是隨可固化助焊劑的用量而不同。通常，優(yōu)選的接觸角為60°或小于60°。當(dāng)接觸角超過60°時(shí)，若可固化助焊劑用量少的話，有可能因?qū)噶系臐?rùn)濕性不良而導(dǎo)致彎月面高度不夠，以及樹脂起的增強(qiáng)作用不足。彎月面是指可固化助焊劑所處的這樣一種狀態(tài)即熔融的可固化助焊劑呈環(huán)形圍繞焊接部位，并潤(rùn)濕隆起的焊料表面，或者是指可固化助焊劑處于上述條件下已固化的狀態(tài)。
本發(fā)明可固化助焊劑在熔融狀態(tài)下與基板表面間的接觸角優(yōu)選為45°或小于45°。當(dāng)助焊劑與基板表面間的接觸角超過45°時(shí)，在焊接時(shí)，熔融狀態(tài)下的助焊劑可能會(huì)聚集，而且難以形成均勻的保護(hù)層。為使助焊劑起保護(hù)電路圖形的作用，可固化助焊劑與涂以可固化助焊劑的基板表面之間的潤(rùn)濕性能和表面張力是至關(guān)重要的?？赏ㄟ^向可固化助焊劑添加流平劑來降低表面張力，從而調(diào)整與基板表面的接觸角以形成均勻的保護(hù)層。
本發(fā)明可固化助焊劑的熔點(diǎn)優(yōu)選為100℃或低于100℃。當(dāng)在可固化助焊劑中所含樹脂有較高的分子量，且熔點(diǎn)超過100℃時(shí)，則焊接時(shí)可固化助焊劑的流動(dòng)性降低并會(huì)對(duì)焊接產(chǎn)生不利的影響。
本發(fā)明可固化助焊劑在焊接溫度下的熔體粘度優(yōu)選為0.1毫帕·秒或高于0.1毫帕·秒。當(dāng)焊接溫度下可固化助焊劑的熔體粘度低于0.1毫帕·秒時(shí)，則圍繞焊接部位的環(huán)形增強(qiáng)結(jié)構(gòu)可能會(huì)比較小，對(duì)焊接強(qiáng)度的增強(qiáng)作用就會(huì)降低。在極端情況下，焊接時(shí)可固化助焊劑可能會(huì)揮發(fā)或流出。本發(fā)明可固化助焊劑在焊接溫度下的熔體粘度優(yōu)選為50帕·秒或低于50帕·秒更優(yōu)選為5帕·秒或5帕·秒以下，而最優(yōu)選為0.5帕·秒或0.5帕·秒以下。當(dāng)在焊接溫度下的熔體粘度超過50帕·秒時(shí)，則可固化助焊劑的流動(dòng)性會(huì)降低并會(huì)對(duì)焊接產(chǎn)生不利影響。當(dāng)在焊接溫度下的熔體粘度為5帕·秒或5帕·秒以下時(shí)，則可將可固化助焊劑涂敷在焊料或已明顯氧化的或者潤(rùn)濕性能不良的表面上。當(dāng)在焊接溫度下的熔體粘度為0.5帕·秒或0.5帕·秒以下時(shí)，可以預(yù)期，焊球能充分發(fā)揮自排列特性，并利用熔融焊料的流動(dòng)，助焊劑的作用能擴(kuò)展到較大范圍的焊接區(qū)域。
本發(fā)明可固化助焊劑在焊料熔點(diǎn)下的膠凝時(shí)間優(yōu)選為1分鐘或超過1分鐘，更優(yōu)選為2分鐘或超過2分鐘而最優(yōu)選為5分鐘或超過5分鐘。當(dāng)焊料熔點(diǎn)下的膠凝時(shí)間少于1分鐘時(shí)，由于在焊料熱熔時(shí)會(huì)發(fā)生固化反應(yīng)，因而有可能使可固化助焊劑在焊料與供焊接的金屬相互連接前發(fā)生固化，從而對(duì)焊接產(chǎn)生不利影響。當(dāng)在焊料熔點(diǎn)下的膠凝時(shí)間為5分鐘或5分鐘以上時(shí)，則在焊接溫度下以確實(shí)保持可固化助焊劑的流動(dòng)性，從而達(dá)到穩(wěn)定的焊接。在焊料熔點(diǎn)下的膠凝時(shí)間優(yōu)選為60分鐘或60分鐘以下，更優(yōu)選為30分鐘或30分鐘以下而最優(yōu)選為20分鐘或20分鐘以下。當(dāng)在焊料熔點(diǎn)下的膠凝時(shí)間超過60分鐘時(shí)，雖然可通過焊料熱熔而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的焊接，但有可能通過加熱不能實(shí)施充分的固化，不能對(duì)焊接部位起到充分的增強(qiáng)作用。如為使固化反應(yīng)充分地進(jìn)行而在高溫下進(jìn)行固化時(shí)，則由于可固化助焊劑的氧化，安裝后可能會(huì)降低固化產(chǎn)物的斷裂韌性，也可能降低加熱下的耐沖擊性。
本發(fā)明可固化助焊劑在添加溶劑(F)后可用作可固化助焊劑清漆。該溶劑(F)的沸點(diǎn)優(yōu)選為100℃或高于100℃。當(dāng)溶劑的沸點(diǎn)低于100℃時(shí)，該清漆在常溫放置時(shí)粘度會(huì)有較大的變化，因而這種可固化助焊劑涂膜的穩(wěn)定性可能欠佳，而且，由于可操作性降低和所涂清漆的不均勻分布，因而會(huì)導(dǎo)致焊接不完全。雖然溶劑的優(yōu)選沸點(diǎn)隨熱熔條件(熱熔條件又隨焊料的組成而異)而定，但在采用共晶焊料和熱熔的峰值溫度為240℃的情況下溶劑的沸點(diǎn)優(yōu)選為300℃或300℃以下，更優(yōu)選為270℃或270℃以下。從殘留溶劑量考慮，優(yōu)選的溶劑應(yīng)具有低的蒸氣壓。當(dāng)溶劑的沸點(diǎn)超過300℃時(shí)，由于有過多的殘留溶劑，因而會(huì)對(duì)焊接產(chǎn)生不利的影響，并且會(huì)降低焊接的可靠性。
優(yōu)選的溶劑(F)對(duì)具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)和固化樹脂(A)的固化劑(B)有較大的溶解能力。這類溶劑的實(shí)例包括常規(guī)溶劑如醇、醚、縮醛、酮、酯、醇酯、酮醇、醚醇、酮醚、酮酯和酯醚。根據(jù)需要，也可采用酚和非質(zhì)子性氮化合物。對(duì)本發(fā)明可固化助焊劑來說，通過采用添加有溶劑(F)的可固化助焊劑清漆，可改善涂敷可固化助焊劑步驟的可操作性，可使固化的助焊劑穩(wěn)定，并可控制涂敷量及使焊接穩(wěn)定。
本發(fā)明可固化助焊劑可包含固化催化劑以加速助焊劑的固化。固化催化劑的實(shí)例包括2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、雙(2-乙基-4-甲基咪唑)、2-苯基-4-甲基-5-羥甲基咪唑、2-苯基-4，5-二羥甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氨基乙基-2-甲基咪唑、1-(氰乙基氨基乙基)-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基-4，5-雙(氰乙氧基甲基咪唑)和三嗪加合型咪唑。也可采用由環(huán)氧化合物與上述咪唑加合形成的催化劑和微膠囊形態(tài)的催化劑。可采用單一的催化劑或采用兩種或兩種以上催化劑的結(jié)合物。
本發(fā)明可固化助焊劑還可包含增強(qiáng)粘附性和抗?jié)裥缘墓柰轭惻悸?lián)劑、防止形成空隙的消泡劑以及液態(tài)或粉末狀阻燃劑。
本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝包括上述用于涂敷外露的電路表面的可固化助焊劑，該可固化助焊劑在以焊球焊接時(shí)起焊接助焊劑作用，并在焊球焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的助焊劑對(duì)經(jīng)焊球焊接的焊接部位起增強(qiáng)作用。制造半導(dǎo)體封裝的方法可包括用上述可固化助焊劑涂敷外露的電路表面，將焊球置于外露表面上，通過熱熔使焊球焊接在外露部位，以及通過加熱使可固化助焊劑固化。該制造半導(dǎo)體封裝的方法還可包括將規(guī)定量的上述可固化助焊劑轉(zhuǎn)移到焊球上，并將已轉(zhuǎn)移有可固化助焊劑的焊球置于焊盤上的步驟；通過焊料的熱熔將焊球焊接到供放置焊球的焊盤上，并使可固化助焊劑在焊球焊接部位的周圍形成彎月面的步驟；以及通過加熱使可固化助焊劑固化而形成一種結(jié)構(gòu)的步驟，在該結(jié)構(gòu)中，已固化樹脂起增強(qiáng)焊球焊接部位的作用。
當(dāng)本發(fā)明可固化助焊劑涂敷到有阻焊劑的半導(dǎo)體封裝時(shí)，供放置焊球的焊盤上應(yīng)預(yù)先涂敷規(guī)定量的可固化助焊劑，并將焊球置于焊盤上的可固化助焊劑上。在另一方法中，將規(guī)定量的可固化助焊劑轉(zhuǎn)移到焊球上，并將已轉(zhuǎn)移有可固化助焊劑的焊球置于焊盤上。在又一個(gè)方法中，半導(dǎo)體封裝中供放置焊球的整個(gè)電路圖形表面可按照絲網(wǎng)印刷法或旋涂法涂敷可固化助焊劑，所涂助焊劑經(jīng)干燥后，將焊球放置在電路圖形中供放置焊球的焊盤上。當(dāng)將可固化助焊劑也用作電路圖形的保護(hù)層時(shí)，則可在整個(gè)電路圖形的表面上涂以可固化助焊劑，而在半導(dǎo)體封裝上不再形成阻焊層。因此，焊球是通過焊料的熱熔而焊接到焊盤上的，同時(shí)，沿焊接部位的周圍形成彎月面?？晒袒竸┙?jīng)加熱而固化，固化后的樹脂起增強(qiáng)焊接部位的作用。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括涂敷在具有供焊接的焊盤的印刷電路板上的上述可固化助焊劑，該可固化助焊劑在焊接時(shí)起助焊劑作用，并在焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的助焊劑起增強(qiáng)焊接部位的作用。本發(fā)明制造半導(dǎo)體儀器的方法包括將上述可固化助焊劑涂敷在印刷電路板上，將芯片的電極部位有焊球的半導(dǎo)體封裝置于電路板上，通過熱熔將焊球焊接到電路板的焊盤上并經(jīng)加熱使可固化樹脂固化。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一個(gè)實(shí)施方案中，可固化助焊劑在焊接時(shí)沿焊接部位的周圍形成環(huán)形彎月面，并在焊接后經(jīng)加熱而固化。采用將可固化助焊劑涂敷在具有供焊接的焊盤的電路圖形上。所涂助焊劑在焊接時(shí)起助焊作用，并在焊接時(shí)沿焊接部位的周圍形成環(huán)形彎月面。然后通過加熱使可固化助焊劑固化，固化的助焊劑對(duì)焊接部位起增強(qiáng)材料的作用。
在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案中，可固化助焊劑是用來涂敷在具有供焊接的焊盤的印刷電路板的整個(gè)表面上的，并在焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的助焊劑起保護(hù)印刷電路板的作用。該可固化助焊劑是用來涂敷在具有供焊接的焊盤的電路圖形的整個(gè)表面上的。所涂助焊劑在焊接時(shí)起焊接助焊作用。然后通過加熱使可固化助焊劑固化，固化后的助焊劑起保護(hù)電路圖形的作用。
在本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施方案中，可固化助焊劑是用來涂敷在具有供焊接的焊盤的印刷電路板整個(gè)表面上的，并在焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的助焊劑起封閉半導(dǎo)體封裝與印刷電路板間間隙的作用?？晒袒竸┦怯脕硗糠缶哂泄┖附拥暮副P的電路圖形的整個(gè)表面上，形成厚度與焊球高度大致相同的薄膜，該可固化助焊劑在焊接時(shí)起焊接助焊作用。然后經(jīng)加熱而固化，固化后的助焊劑起封閉劑作用。
根據(jù)本發(fā)明，不需再形成阻焊層，焊接后也不需去除殘余助焊劑，也不需使用下填充料充填，并可實(shí)現(xiàn)在高溫和高濕的大氣下保持電絕緣性能、高焊接強(qiáng)度和優(yōu)良可靠性的焊接。
本發(fā)明可固化助焊劑在熔體粘度、去除氧化物性能和固化性能方面是良好均衡的，在焊接時(shí)起助焊劑作用，并在固化時(shí)形成增強(qiáng)焊接部位作用的環(huán)形彎月面。因此，與采用常規(guī)助焊劑相比能明顯提高焊接強(qiáng)度和可靠性。
在制造擁有焊球的半導(dǎo)體封裝時(shí)，通過采用本發(fā)明可固化助焊劑，在實(shí)施焊接連接的同時(shí)，樹脂又起了增強(qiáng)作用，因而可制得性能優(yōu)良的半導(dǎo)體封裝，其中焊球是用來使半導(dǎo)體封裝與印刷電路板實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電氣連接的。當(dāng)將具有實(shí)施機(jī)械和電氣連接的焊料隆起的元件安裝在印刷電路板上時(shí)，焊料隆起可與焊球形成具有高剪切強(qiáng)度的連接，因此，借助樹脂的增強(qiáng)作用可獲得優(yōu)良的耐溫度循環(huán)性和優(yōu)良的絕緣性能。
參照下列實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更具體的說明，然而，本發(fā)明并不限于這些實(shí)例例。
實(shí)施例1將100克間-、對(duì)-甲酚線型酚醛樹脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，PAS-1；羥基當(dāng)量120]和140克雙酚F型環(huán)氧樹脂[NIPPON KAYAKUCo.Ltd.制造；RE-404S；環(huán)氧當(dāng)量165]溶于60克環(huán)己酮中。向所得溶液添加0.2克作為固化催化劑的2-苯基-4，5-二羥甲基咪唑，于是制成了可固化助焊劑清漆。
采用厚度為125微米的銅板[FURUKAWA DENKI KOGYO Co.Ltd.制造；EFTEC64T]，形成焊盤直徑為400微米，間距為1毫米的受試電路。電路的引線框架以用于半導(dǎo)體的密封材料[SUMITOMO BAKELITE Co.Ltd.制造；EME-7372]經(jīng)模塑而封閉。受試電路板的一面經(jīng)拋光，以使受試電路外露，從而制成20平方毫米的受試封裝。對(duì)于拋光來說，采用符合日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)R6253的耐水拋光紙No.1000。受試封裝經(jīng)異丙醇清洗，在80℃下干燥30分鐘，然后用作焊接評(píng)估用受試封裝。
對(duì)具有外露受試電路的焊接評(píng)估用受試封裝的整個(gè)表面涂以上面制備的可固化助焊劑清漆。所涂助焊劑在80℃干燥10分鐘后形成厚度為20微米的可固化助焊劑膜。在焊接評(píng)估用受試封裝中的電路的焊盤上放置60個(gè)直徑為500微米的焊球[SENJU KINZOKU KOGYO Co.Ltd.制造，Sn-Pb基共晶焊料]。通過峰值溫度設(shè)定在240℃的熱熔爐將焊球焊接到焊接評(píng)估用受試封裝上。然后，可固化助焊劑于150℃進(jìn)行熱處理60分鐘使其固化，以形成樹脂增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。沿焊接部位的周圍形成了高度為150-200微米的環(huán)形彎月面。
采用通用焊接試驗(yàn)機(jī)[DAISY Company制造，PC2400T]測(cè)定所得的焊接評(píng)估用受試封裝中焊球的剪切強(qiáng)度，測(cè)定60次的平均值為1100克。
對(duì)焊盤直徑為30微米、間距為0.8微米的受試電路進(jìn)行同樣試驗(yàn)，測(cè)得焊球的平均剪切強(qiáng)度為1000克。
將10塊供溫度循環(huán)試驗(yàn)用的受試印刷電路板涂以商購(gòu)助焊劑[KYUSHU MATSUSHITA DENKI Co.Ltd.制造，MSP511]。將擁有按上述制備的焊球的受試封裝安裝后，使所得制品通過峰值溫度設(shè)定為240℃的熱熔爐，制成10塊安裝有受試封裝的基板。安裝有受試封裝的基板的電路設(shè)計(jì)應(yīng)符合使擁有焊球的60個(gè)焊接部位是經(jīng)受試封裝和受試印刷電路板以串聯(lián)方式連接的要求。
在確證電流流過安裝有上述受試封裝的基板后，進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中，每次循環(huán)包括在-50℃處理10分鐘和在125℃處理10分鐘。經(jīng)1000次溫度循環(huán)試驗(yàn)后，在10塊安裝有受試封裝的基板上未發(fā)現(xiàn)線路斷路故障。
對(duì)已鍍焊料并擁有電導(dǎo)體間距離為150微米的梳形圖形的受試印刷電路板涂以上面制備的可固化助焊劑清漆。所涂清漆在80℃下干燥10分鐘后形成厚度為20微米的可固化助焊劑膜。使制得的印刷電路板通過峰值溫度設(shè)定為240℃的熱熔爐。然后，可固化助焊劑在150℃經(jīng)熱處理60分鐘而固化，于是制成了絕緣性能可靠的試驗(yàn)用的受試印刷電路板。
采用自動(dòng)超絕緣電阻試驗(yàn)儀[ADVANTEST Company制造]測(cè)定印刷電路板中導(dǎo)體間距為150微米的梳形圖形間的絕緣電阻，測(cè)定的外加電壓為100伏時(shí)間1分鐘。測(cè)得的電阻為4×1012歐。然后，在85℃和85％RH的環(huán)境下，施加50伏直流電壓，印刷電路板在這種條件下保存1000小時(shí)后，按照同樣方法測(cè)定絕緣電阻。測(cè)得的絕緣電阻仍為4×1012歐，絕緣電阻沒有變化。
采用粘度計(jì)[RHEOMETRICS Corp.制造]測(cè)定可固化助焊劑的熔體粘度，而固化助焊劑的溫度是通過加熱升高的。在焊接溫度240℃下的熔體粘度為0.02帕·秒。熔融狀態(tài)下的可固化助焊劑與焊料表面間的接觸角為25°。
實(shí)施例2除了以100克雙酚A線型酚醛樹脂[DAINIPPON INK KAGAKU Co.Ltd.制造，LF4781；羥基當(dāng)量120]代替100克間-、對(duì)-甲酚線型酚醛樹脂外，其余按實(shí)施例1所述步驟制備可固化助焊劑清漆和進(jìn)行評(píng)價(jià)。
當(dāng)焊盤直徑為400微米時(shí)，焊球的剪切強(qiáng)度平均值為1000克；當(dāng)焊盤直徑為300微米時(shí)，焊球的剪切強(qiáng)度平均值為950克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為5×1012歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為4×1012歐。
可固化助焊劑在焊接溫度下的熔體粘度為0.05帕·秒，熔融狀態(tài)下可固化助焊劑與焊料表面間的接觸角為25°。
實(shí)施例3除了以100克聚乙烯基酚[MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co.Ltd.制造，MARUKALINKERM；羥基當(dāng)量為120]代替100克間-、對(duì)-甲酚線型酚醛樹脂外，其余按實(shí)施例1所述步驟制備可固化助焊劑清漆和進(jìn)行評(píng)價(jià)。
當(dāng)焊盤直徑為400微米時(shí)，焊球的剪切強(qiáng)度平均值為1050克；當(dāng)焊盤直徑為300微米時(shí)，焊球的剪切強(qiáng)度平均值為900克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)時(shí)，未發(fā)現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為5×1012歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為4×1012歐。
可固化助焊劑在焊接溫度下的熔體粘度為0.03帕·秒，熔融狀態(tài)下可固化助焊劑與焊料表面間的接觸角為20°。
實(shí)施例4將100克苯酚線型酚醛樹脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，PR-51470；羥基當(dāng)量105]和210克二烯丙基雙酚A型環(huán)氧樹脂[NIPPONKAYAKU Co.Ltd.制造，RE-810NM；環(huán)氧當(dāng)量220]溶于80克環(huán)己酮中，向該溶液添加0.3g作為固化催化劑的2-苯基-4，5-二羥基甲基咪唑。按照實(shí)施例1所述步驟制備可固化助焊劑清漆和進(jìn)行評(píng)價(jià)。
當(dāng)焊盤直徑為400微米時(shí)，焊球的剪切強(qiáng)度平均值為1000克，當(dāng)焊盤直徑為300微米時(shí)，焊球的剪切強(qiáng)度平均值為850克。溫度循環(huán)試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為4×1012歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為3×1012歐。
可固化助焊劑在焊接溫度下熔體粘度為0.02帕·秒，熔融狀態(tài)下可固化助焊劑與焊料表面間的接觸角為20°。
對(duì)照實(shí)施例1將具有與實(shí)施例1中相同外露電路的焊接評(píng)價(jià)用受試封裝的表面，涂以商購(gòu)助焊劑[KYUSHU MATSUSHITA DENKI Co.Ltd.，MSP511]，但不形成阻焊劑。然后，放置60個(gè)焊球，并通過峰值溫度設(shè)定為240℃的熱熔爐，將焊球焊接在焊接評(píng)價(jià)用受試封裝上。用異丙醇洗去助焊劑。按此方法，制成了擁有焊球的受試封裝。按照與實(shí)施例1相同的方法測(cè)定焊球的剪切強(qiáng)度。當(dāng)焊盤的直徑為400微米時(shí)，60個(gè)焊球的剪切強(qiáng)度的平均值為550克，當(dāng)焊盤的直徑為350微米時(shí)，剪切強(qiáng)度的平均值為350克。
將10塊供溫度循環(huán)試驗(yàn)的印刷電路板涂以上述商購(gòu)助焊劑，但不形成阻焊劑。當(dāng)擁有上述焊球的受試封裝安裝后，使所得制品通過峰值溫度設(shè)定為240℃的熱熔爐。用異丙醇洗去助焊劑后制成安裝有受試封裝的基板。按照實(shí)施例1所用方法對(duì)所得的安裝有受試封裝的基板進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。結(jié)果顯示，10塊安裝有受試封裝的基板都出現(xiàn)線路斷路故障的問題。
對(duì)照實(shí)施例2除了在焊接評(píng)價(jià)用受試封裝上和溫度循環(huán)試驗(yàn)用印刷電路板上形成阻焊劑外，其余按對(duì)照實(shí)施例1所述步驟制備和評(píng)價(jià)供溫度循環(huán)試驗(yàn)用的、擁有焊球的受試封裝和安裝有受試封裝的基板。
當(dāng)焊盤的直徑為400微米時(shí)，焊球的剪切強(qiáng)度平均值為650克，當(dāng)焊盤直徑為300微米時(shí)，焊球的剪切強(qiáng)度平均值為400克。溫度循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果顯示，10塊安裝有受試封裝的基板中有8塊出現(xiàn)了線路斷路故障。
對(duì)照實(shí)施例3除了在焊接評(píng)價(jià)用受試封裝上和溫度循環(huán)試驗(yàn)用印刷電路板上形成阻焊劑，助焊劑經(jīng)洗滌去除后施加下填充料外，其余按對(duì)照實(shí)施例1所述步驟制備和評(píng)價(jià)供溫度循環(huán)試驗(yàn)用的、安裝有受試封裝的基板。
溫度循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果顯示，10塊安裝有受試封裝的基板有1塊出現(xiàn)了線路斷路故障。
對(duì)照實(shí)施例4將擁有與實(shí)施例1相同形狀和圖形的受試印刷電路板涂以上述商購(gòu)助焊劑。使經(jīng)涂敷的電路板通過峰值溫度設(shè)定為240℃的熱熔爐，于是制成了供絕緣試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)的受試印刷電路板。
按照實(shí)施例1所用的方法測(cè)定以上制得的受試印刷電路板的絕緣電阻。受試印刷電路板在試驗(yàn)前的絕緣電阻為6×1010歐，但經(jīng)試驗(yàn)后出現(xiàn)了短路。
實(shí)施例1-4和對(duì)照實(shí)施例1-4的試驗(yàn)結(jié)果列于表1。
表1
焊球剪切強(qiáng)度欄中，400μm和300μm表示焊盤的直徑。
如表1所示，在采用本發(fā)明可固化助焊劑的實(shí)施例中，焊球的剪切強(qiáng)度是采用常規(guī)助焊劑時(shí)的剪切強(qiáng)度的1.5-1.8倍。對(duì)溫度循環(huán)試驗(yàn)而言，未發(fā)現(xiàn)線路斷路故障。對(duì)絕緣電阻試驗(yàn)來說，電阻幾乎沒有下降。這些結(jié)果表明，本發(fā)明可固化助焊劑具有優(yōu)良的效果。
實(shí)施例5將100克間苯二酚線型酚醛樹脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，KAYAHARD RCN；羥基當(dāng)量58]和280克雙酚F型環(huán)氧樹脂[NIPPONKAYAKU Co.Ltd.制造，RE-404S；環(huán)氧當(dāng)量165]溶于80克環(huán)己酮中。向所得溶液添加0.2克作為固化催化劑的2-苯基-4，5-二羥基甲基咪唑，制成可固化助焊劑清漆。按照實(shí)施例1所述步驟對(duì)制得的清漆進(jìn)行評(píng)價(jià)。
當(dāng)焊盤直徑為400微米時(shí)，焊球的剪切強(qiáng)度的平均值為1050克，當(dāng)焊盤直徑為300微米時(shí)，焊球的剪切強(qiáng)度的平均值為800克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中，未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中。試驗(yàn)前絕緣電阻為3×1012歐，試驗(yàn)后的絕緣電阻仍為3×1012歐。
處于熔融狀態(tài)的可固化助焊劑與焊料表面間的接觸角為15°。
用軟性蝕刻液[NIPPON PEROXIDE Co.Ltd.制造，F(xiàn)INE POLISHERPO-TG]蝕刻處理厚度為125微米的銅板[FURUKAWA DENKI KOGYOCo.Ltd.制造，EFTEC64T]2分鐘，制成供焊球焊接試驗(yàn)用的受試銅板。用上述可固化助焊劑清漆涂敷制成的受試銅板以形成厚度為100微米的涂膜。成膜后放置5個(gè)直徑為500微米的Sn-Pb基共晶焊球[NITTETSUMICROMETAL Co.Ltd制造]，然后將該擁有焊球的銅板放置在溫度為240℃的電熱板上。1分鐘后，從電熱板上取下銅板，測(cè)定焊球潤(rùn)濕銅板的潤(rùn)濕高度D(微米)和鋪展程度，潤(rùn)濕鋪展程度用下式計(jì)算潤(rùn)濕鋪展程度(％)＝(500-D)/5測(cè)得的潤(rùn)濕鋪展程度為80％。
以不含鉛的焊球代替Sn-Pb基共晶焊球，按照上述方法計(jì)算潤(rùn)濕鋪展程度。Sn-Ag-Cu基焊球[NITTETSU MICROMETAL Co.Ltd.制造]的潤(rùn)濕鋪展程度為70％，Sn-Bi基焊球[SENJU KINZOKU KOGYO Co.Ltd.制造]的潤(rùn)濕鋪展程度為60％，Sn-Zn基焊球的潤(rùn)溫鋪展程度為65％。
實(shí)施例6除了以100克鄰苯二酚線型酚醛樹脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，A-1468；羥基當(dāng)量58]代替100克間苯二酚線型酚醛樹脂外，其余按實(shí)施例5所述步驟制備和評(píng)價(jià)可固化助焊劑清漆。
當(dāng)焊盤直徑為800微米時(shí)，焊球的剪切強(qiáng)度平均值為1100克，當(dāng)焊盤直徑為300微米時(shí)，焊球的剪切強(qiáng)度平均值為800克，溫度循環(huán)試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前的絕緣電阻為3×1012歐，試驗(yàn)后絕緣電阻仍為3×1012歐。
熔融狀態(tài)下的可固化助焊劑與焊料表面間的接觸角為10°。
Sn-Pb基共晶焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為80％，Sn-Ag-C基焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為70％，Sn-Bi基焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為65％，Sn-Zn基焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為60％。
實(shí)施例7除了以100克氫醌線型酚醛樹脂(SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，試驗(yàn)產(chǎn)品；羥基當(dāng)量55)代替100克間苯二酚線型酚醛樹脂外，其余按實(shí)施例5所述步驟制備和評(píng)價(jià)可固化助焊劑清漆。
當(dāng)焊盤直徑為800微米時(shí)，焊球剪切強(qiáng)度的平均值為1050克，當(dāng)焊盤直徑為300微米時(shí)，焊球剪切強(qiáng)度的平均值為800克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前的絕緣電阻為4×1012歐，試驗(yàn)后的絕緣電阻為3×1012歐。
Sn-Pb基共晶焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為80％，Sn-Ag-C基焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為55％，Sn-Bi基焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為60％和Sn-Zn基焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為50％。
實(shí)施例5-7的試驗(yàn)結(jié)果列于表2。
表2-1
在焊球剪切強(qiáng)度欄中，400微米和300微米表示焊盤的直徑。
表2-2

如表2結(jié)果所示，在采用本發(fā)明可固化助焊劑的實(shí)施例5-7中，Sn-Pb基焊料的潤(rùn)濕性能是優(yōu)良的，不含鉛焊料的潤(rùn)濕性能也是優(yōu)良的。
實(shí)施例8將100克苯酚線型酚醛樹脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，LBR-6；軟化點(diǎn)41℃羥基當(dāng)量105]和210克二烯丙基雙酚A型環(huán)氧樹脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，RE-810NM；環(huán)氧當(dāng)量225]溶于60克環(huán)己酮中。向所得溶液添加0.2克作為固化催化劑的2-苯基-4，5-二羥基甲基咪唑[SHIKOKU KASEI Co.Ltd.制造。2PHZ]，制成可固化助焊劑清漆。然后，對(duì)所制清漆進(jìn)行評(píng)價(jià)。
當(dāng)焊盤直徑為300微米時(shí)，焊球的剪切強(qiáng)度平均值為900克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為4×1012歐，試驗(yàn)后絕緣電阻仍為4×1012歐。Sn-Pb基共晶焊球[NITTETSUMICROMETAL Co.Ltd.制造]的潤(rùn)濕鋪展程度為80％。
形成焊盤直徑為300微米、間距為0.8毫米的受試電路。將按實(shí)施例1步驟制備的供放置焊接試驗(yàn)用受試封裝的焊球的表面涂以可固化助焊劑清漆，并形成厚度為50微米的可固化助焊劑膜。在焊接評(píng)價(jià)用受試封裝中電路的焊接部位放置直徑為500微米的焊球[SENJU KINZOKUKOGYO Co.Ltd.制造，Sn-Pb基共晶焊料]，并通過峰值溫度設(shè)定為240℃的熱熔爐，從而使焊球焊接在焊接評(píng)價(jià)用受試封裝上。按上述制備的10個(gè)封裝中采用800個(gè)焊球，采用毫歐計(jì)(ADIRENT TECHNOLOGYCompany制造，CABLE TESTER)測(cè)定焊球與受試封裝中電路間的電阻。測(cè)定結(jié)果顯示，所有焊球的電阻值為5毫歐或低于5毫歐。
實(shí)施例9除了以100克苯酚線型酚醛樹脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，PR-HF-3；軟化點(diǎn)82℃；羥基當(dāng)量105]代替100克苯酚線型酚醛樹脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，LBR-6]外，其余按實(shí)施例8所述步驟制備和評(píng)價(jià)可固化助焊劑清漆。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為800克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中，未發(fā)現(xiàn)故障。在絕緣試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為5×1012歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為4×1012歐。焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為75％。在焊接的穩(wěn)定性試驗(yàn)中，所有焊球的電阻為5毫歐或低于5毫歐。
實(shí)施例10除了以100克苯酚線型酚醛樹脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，PR-51714；軟化點(diǎn)92℃；羥基當(dāng)量105]代替100克苯酚線型酚醛樹脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd制造，LBR-6]外，其余按實(shí)施例8所述步驟制備和評(píng)價(jià)可固化助焊劑清漆。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為850克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為5×1012歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為4×1012歐。焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為75％。在焊接穩(wěn)定性試驗(yàn)中，所有焊球的電阻為5毫歐或5毫歐以下。
實(shí)施例11除了以100克苯酚線型酚醛樹脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，PR-51470；軟化點(diǎn)109℃，羥基當(dāng)量105]代替100克苯酚線型酚醛樹脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，LBR-6]外，其余按實(shí)施例8所述步驟制備和評(píng)價(jià)可固化助焊劑清漆。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為800克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為4×1012歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為3×1012歐。焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為70％。在焊接穩(wěn)定性試驗(yàn)中，所有焊球的電阻為5毫歐或5毫歐以下。
實(shí)施例12
將100克聚乙烯基酚[MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co.Ltd.制造，MARUKALINKER M10819401；軟化點(diǎn)145℃；羥基當(dāng)量120]和190克二烯丙基雙酚A型環(huán)氧樹脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，RE-810NM；環(huán)氧當(dāng)量220]溶于80克環(huán)己酮中。向所得溶液添加0.3克作為固化催化劑的2-苯基-4，5-二羥基甲基咪唑，制成可固化助焊劑清漆。然后，對(duì)清漆進(jìn)行評(píng)價(jià)。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為800克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為4×1012歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為3×1012歐。焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為60％。在焊接穩(wěn)定性試驗(yàn)中，某些焊球的電阻超過5毫歐。
對(duì)照實(shí)施例5除了以100克另一種聚乙烯基酚[MARUZEN SEKIYU KAGAKUCo.Ltd.制造，MARUKALINKER M12880M801；軟化點(diǎn)195℃；羥基當(dāng)量120]代替100克聚乙烯基酚[MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co.Ltd.制造，MARUKALINKER M10819401]外，其余按實(shí)施例12所述步驟制備和評(píng)價(jià)可固化助焊劑清漆。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為750克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中，在10塊安裝有受試封裝的基板中有4塊未發(fā)生線路斷裂故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為3×1012歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為3×1012歐。焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為50％或低于50％。在焊接穩(wěn)定性試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)焊球焊接不良。
對(duì)照實(shí)施例6除了以100克另一種聚乙烯基酚[MARUZEN SEKIYU KAGAKUCo.Ltd.MARUKALINKER M16917851；軟化點(diǎn)205℃；羥基當(dāng)量120]代替100克聚乙烯基酚[MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co.Ltd.MARUKALINKER M10819401]外，其余按實(shí)施例12所述步驟制備和評(píng)價(jià)可固化助焊劑清漆。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為700克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中，10塊安裝有受試封裝的基板中有5塊出現(xiàn)線路斷裂故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為5×1012歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為3×1012歐。焊球的潤(rùn)濕鋪展程度為50％或低于50％。在焊接穩(wěn)定性試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)焊球焊接不良。
實(shí)施例8-12和對(duì)照實(shí)施例5-6的試驗(yàn)結(jié)果列于表3。
表3
在焊球剪切強(qiáng)度欄中，焊盤直徑為300μm。
如表3所示，在實(shí)施例8-12中，包含具有酚羥基基團(tuán)、軟化點(diǎn)為41-145℃的樹脂的可固化助焊劑的焊球的剪切強(qiáng)度高，在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)線路斷裂故障，絕緣電阻高，穩(wěn)定性優(yōu)良，焊球具有優(yōu)良的潤(rùn)濕性能和優(yōu)良的焊接穩(wěn)定性。
與此不同，在對(duì)照實(shí)施例5和6中，包含軟化點(diǎn)過高的樹脂的可固化助焊劑的所有性能都是低下的，在溫度循環(huán)試驗(yàn)中有多塊基板出現(xiàn)線路斷裂故障，在焊接穩(wěn)定性試驗(yàn)中焊球焊接不良。
實(shí)施例13將氫醌[ALDRICH Company制造]溶于丙酮中制成的溶液與氫醌的不良溶劑正己烷相混合，形成平均直徑為10微米的氫醌細(xì)粒晶體。將100克氫醌細(xì)粒晶體分散在300克雙酚F型環(huán)氧樹脂[NIPPON KAYAKUCo.Ltd.制造，RE-404S；環(huán)氧當(dāng)量165]中。向所得分散體添加0.2克作為固化催化劑的2-苯基-4，5-二羥基甲基咪唑，制成可固化助焊劑。然后對(duì)該制成的可固化助焊劑進(jìn)行評(píng)價(jià)。采用的受試封裝的電路中焊盤直徑為300微米，間距為0.8毫米。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為800克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為2×1013歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為1×1013歐。
實(shí)施例14按實(shí)施例13所述處理方法對(duì)亞乙烯基雙酚[ALDRICH Company制造]進(jìn)行處理，形成平均直徑為8微米的細(xì)粒晶體。將100克亞乙烯基雙酚細(xì)粒晶體分散在200克雙酚F型環(huán)氧樹脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，RE-404S；環(huán)氧當(dāng)量165]中。向所得分散體添加0.2克作為固化催化劑的2-苯基-4，5-二羥基甲基咪唑，制成可固化助焊劑。按實(shí)施例13所用的方法對(duì)制成的可固化助焊劑進(jìn)行評(píng)價(jià)。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為900克。溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為6×1013歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為3×1013歐。
實(shí)施例15按實(shí)施例13所述處理方法對(duì)異亞丙基雙酚[ALDRICH Company制造]進(jìn)行處理，形成平均直徑為12微米的細(xì)粒晶體。將100克異亞丙基雙酚細(xì)粒晶體分散在200克雙酚F型環(huán)氧樹脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，RE-404S；環(huán)氧當(dāng)量165]中。向所得分散體添加0.2克作為固化催化劑的2-苯基-4，5-二羥基甲基咪唑，制成可固化助焊劑。按實(shí)施例13所用的方法對(duì)制成的可固化助焊劑進(jìn)行評(píng)價(jià)。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為900克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為5×1013歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為3×1013歐。
實(shí)施例16按實(shí)施例13所述處理方法對(duì)二羥基苯甲酸[ALDRICH Company制造]進(jìn)行處理，形成平均直徑為4微米的細(xì)粒晶體。將100克二羥基苯甲酸細(xì)粒晶體分散在330克雙酚F型環(huán)氧樹脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，RE-404S；環(huán)氧當(dāng)量165]中。向所得分散體添加0.2克作為固化催化劑的2-苯基-4，5-二羥基甲基咪唑，制成可固化助焊劑。按實(shí)施例13所用的方法對(duì)制成的可固化助焊劑進(jìn)行評(píng)價(jià)。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為750克。溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為2×1013歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為8×1012歐。
實(shí)施例17按實(shí)施例13所述處理方法對(duì)酚酞啉[ALDRICH Company制造]進(jìn)行處理，形成平均直徑為7微米的細(xì)粒晶體。將100克酚酞啉細(xì)粒晶體分散在200克雙酚F型環(huán)氧樹脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd制造，RE-404S；環(huán)氧當(dāng)量165]中。向所得分散體添加0.2克作為固化催化劑的2-苯基-4，5-二羥基甲基咪唑，制成可固化助焊劑。按實(shí)施例13所用方法對(duì)制成的可固化助焊劑進(jìn)行評(píng)價(jià)。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為850克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為3×1013歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為1×1013歐。
實(shí)施例13-17的試驗(yàn)結(jié)果列于表4中。
表4
在焊球剪切強(qiáng)度欄中，焊盤直徑為300μm。
如表4所示，在實(shí)施例13-17中，包含具有酚羥基基團(tuán)、呈細(xì)晶粒狀分散的化合物和作為該化合物固化劑的雙酚F型環(huán)氧樹脂的可固化助焊劑的焊球的剪切強(qiáng)度高，在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)線路斷裂故障，絕緣電阻很高。
實(shí)施例18將100克苯酚線型酚醛樹脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，PR-51470；羥基當(dāng)量105]、20克亞乙基雙酚[ALDRICH Company制造]和300克雙酚F型環(huán)氧樹脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd。制造.RE-404S；環(huán)氧當(dāng)量165]溶于60克乙酰乙酸乙酯中。向所得溶液添加0.2克作為固化催化劑的2-苯基-4，5-二羥基甲基咪唑，制成可固化助焊劑清漆。按實(shí)施例13所述方法對(duì)該清漆進(jìn)行評(píng)價(jià)。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為900克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為2×1013歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為1×1013歐。
實(shí)施例19除了以20克氰酸4，4’-亞乙基雙苯酯[ASAHI CIBA Co.Ltd.制造AroCy L10]代替20克亞乙基雙酚外，其余按實(shí)施例18所述步驟制備和評(píng)價(jià)可固化助焊劑清漆。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為950克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為6×1013歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為6×1013歐。
實(shí)施例20除了以20克酚酞啉[ALDRICH Company制造]代替20克亞乙基雙酚外，其余按實(shí)施例18所述步驟制造和評(píng)價(jià)可固化助焊劑清漆。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為1000克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為3×1013歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為3×1013歐。
實(shí)施例21除了以100克間-、對(duì)-甲酚線型酚醛樹脂[NIPPON KAYAKUCo.Ltd.制造，PAS-1；羥基當(dāng)量120]代替100克苯酚線型酚醛樹脂和以20克酚酞啉[ALDRICH Company制造]代替20克亞乙基雙酚外，其余按實(shí)施例18所述步驟制備和評(píng)價(jià)可固化助焊劑清漆。
焊球的剪切強(qiáng)度平均值為900克。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中未出現(xiàn)故障。在絕緣電阻試驗(yàn)中，試驗(yàn)前絕緣電阻為4×1013歐，試驗(yàn)后絕緣電阻為2×1013歐。
實(shí)施例18-21的試驗(yàn)結(jié)果列于表5中。
表5
在焊球剪切強(qiáng)度欄中，焊盤直徑為300μm。
如表5所示，在實(shí)施例18-20中，采用了包含具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)、樹脂(A)的固化劑(B)和可固化抗氧化劑(C)的可固化助焊劑，該可固化助焊劑具有優(yōu)異的絕緣電阻，并使焊球具有優(yōu)異的剪切強(qiáng)度。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明可固化助焊劑在焊接后不需洗去殘留的助焊劑，在高溫、高濕條件下仍能保持電絕緣性能，能使焊接具有優(yōu)良的焊接強(qiáng)度和優(yōu)良的可靠性，這是因?yàn)榭晒袒竸┕袒瘯r(shí)沿焊接部位周圍形成一個(gè)環(huán)形而起了增強(qiáng)作用。通過采用本發(fā)明可固化助焊劑，可使半導(dǎo)體封裝安裝到印刷電路板上的步驟簡(jiǎn)化，因而可使制造成本降低。因此，本發(fā)明可固化助焊劑極適宜用來提高半導(dǎo)體器件中焊接的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種可固化助焊劑，在焊接時(shí)用作助焊劑，在經(jīng)加熱固化后作為焊接部位增強(qiáng)材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的可固化助焊劑，該可固化助焊劑包含具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)和固化該樹脂的固化劑(B)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的可固化助焊劑，其中具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)是苯酚線型酚醛樹脂、烷基酚線型酚醛樹脂、多元酚線型酚醛樹脂、酚芳烷基樹脂、甲階酚醛樹脂或聚乙烯基酚。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的可固化助焊劑，其中構(gòu)成多元酚線型酚醛樹脂的多元酚是鄰苯二酚、間苯二酚、氫醌、羥基氫醌或連苯三酚。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的可固化助焊劑，其中具有酚羥基基團(tuán)的樹脂(A)的軟化點(diǎn)為30-150℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的可固化助焊劑，其中固化劑(B)是環(huán)氧化合物或異氰酸酯化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的可固化助焊劑，該可固化助焊劑還包含可固化抗氧化劑(C)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的可固化助焊劑，其中可固化抗氧化劑(C)是具有亞芐基結(jié)構(gòu)的化合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的可固化助焊劑，其中亞芐基結(jié)構(gòu)化合物是以通過[1]表示的化合物 其中R1、R3和R5各自代表氫原子、羥基基團(tuán)或羧基基團(tuán)，R2和R4各自代表氫原子或烷基基團(tuán)，R6和R7各自代表氫原子、甲基基團(tuán)、羥基苯基基團(tuán)或羧基苯基基團(tuán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的可固化助焊劑，其中通式[1]所表示的化合物是亞乙基雙酚或酚酞啉。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的可固化助焊劑，其中可固化抗氧化劑(C)是4，4’-亞乙基二苯基縮水甘油醚。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的可固化助焊劑，該可固化助焊劑包含具有酚羥基基團(tuán)、呈細(xì)晶粒狀分散的化合物(D)和固化化合物(D)的固化劑(E)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的可固化助焊劑，其中細(xì)晶粒的直徑為50微米或更小。
14.根據(jù)權(quán)利要求2和12中任一項(xiàng)的可固化助焊劑，其中處于熔融狀態(tài)的助熔劑與焊料表面的接觸角為5-60°。
15.根據(jù)權(quán)利要求2和12中任一項(xiàng)的可固化助焊劑，該可固化助焊劑在焊接溫度下的熔體粘度為0.1毫帕·秒-50帕·秒。
16.根據(jù)權(quán)利要求2和12中任一項(xiàng)的可固化助焊劑，該可固化助焊劑在焊料熔點(diǎn)溫度下的膠凝時(shí)間為1-60分鐘。
17.一種用于涂敷擁有供放置焊球的焊盤的電路圖形的阻焊劑，該阻焊劑在焊球經(jīng)熱熔焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的阻焊劑起保護(hù)電路圖形的作用。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的阻焊劑，該阻焊劑經(jīng)加熱固化形成的固化保護(hù)膜起增強(qiáng)焊球焊接部位的作用。
19.一種包含權(quán)利要求1-16任一項(xiàng)所述的可固化助焊劑的半導(dǎo)體封裝，其中可固化助焊劑是用于涂敷外露的電路表面的，在用焊球焊接時(shí)起助焊劑作用，并在焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的助焊劑起增強(qiáng)焊球焊接部位的作用。
20.一種半導(dǎo)體器件，包含權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的可固化助焊劑，其中可固化助焊劑用于涂敷擁有供焊接的焊盤的印刷電路板，在焊接時(shí)起助焊劑作用，并在焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的助焊劑起增強(qiáng)焊接部位的作用。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體器件，其中可固化助焊劑在焊接時(shí)沿焊接部位的周圍形成環(huán)形彎月面，并在焊接后經(jīng)加熱而固化。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體器件，其中可固化助焊劑用于涂敷擁有供焊接的焊盤的印刷電路板的整個(gè)表面，并在焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的助焊劑起保護(hù)印刷電路板的作用。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體器件，其中可固化助焊劑用于涂敷擁有供焊接的焊盤的印刷電路板的整個(gè)表面，并在焊接后經(jīng)加熱而固化，固化后的助焊劑起封閉半導(dǎo)體封裝與印刷電路板間間隙的作用。
24.一種制造半導(dǎo)體封裝的方法，該方法包括用權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的可固化助焊劑涂敷外露的電路表面，將焊球放置在該外露表面上，通過熱熔將焊球焊接在外露部位上，以及通過加熱使可固化助焊劑固化。
25.一種制造半導(dǎo)體封裝的方法，該方法包括將權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的規(guī)定量的可固化助焊劑轉(zhuǎn)移到焊球上，并將已轉(zhuǎn)移有可固化助焊劑的焊球置于焊盤上的步驟；通過焊球熱熔，將焊球焊接到供放置焊球的焊盤上，并使可固化助焊劑沿焊球焊接部位的周圍形成彎月面的步驟；以及通過加熱使可固化助焊劑固化而形成一種結(jié)構(gòu)的步驟，在該結(jié)構(gòu)中，已固化樹脂起增強(qiáng)焊球焊接部位的作用。
26.一種制造半導(dǎo)體儀器的方法，該方法包括將權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的可固化助焊劑涂敷印刷電路板，將芯片的電極部位有焊球的半導(dǎo)體封裝裝置于印刷電路板上，通過熱熔將焊球焊接到印刷電路板中的焊盤上，以及通過加熱使可固化助焊劑固化。
全文摘要
一種在焊接時(shí)用作助焊劑、在經(jīng)加熱固化后用作焊接部位增強(qiáng)材料的可固化助焊劑；一種用于涂敷擁有供放置焊球的焊盤的電路圖形，并在焊接后經(jīng)加熱固化的阻焊劑；一種半導(dǎo)體封裝和半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體封裝和半導(dǎo)體器件中使用了供焊接用的可固化助焊劑，焊接部位是由該助焊劑經(jīng)加熱后增強(qiáng)的；制造半導(dǎo)體封裝和半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括使用供焊接用的可固化助焊劑，在焊接后，使可固化助焊劑固化以增強(qiáng)焊接部位?？晒袒竸┰趯⒑盖蚝附拥桨雽?dǎo)體封裝上和將半導(dǎo)體封裝焊接到印刷電路板上時(shí)用作助焊劑，并在焊接后經(jīng)加熱固化后起增強(qiáng)焊接部位的作用。
文檔編號(hào)H01L21/60GK1433351SQ00818688
公開日2003年7月30日 申請(qǐng)日期2000年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月27日
發(fā)明者八月朔日猛, 岡田亮一, 中村謙介, 高橋豐誠(chéng) 申請(qǐng)人:住友電木株式會(huì)社