专利名称：免清洁的活化的树脂组合物及使用该组合物的表面安装方法
技术领域：
本发明涉及一种可用于倒装芯片等的安装的活化的树脂组合物和一种使用该活 化的树脂组合物的表面安装方法。
背景技术：
常规上，用于各种部件例如BGA部件的表面安装技术已经通过一种方法实现，该 方法包括以下步骤采用助焊剂处理印刷线路板；将BGA部件安装在所述印刷线路板上；回 流焊接；并且清洁和清除助焊剂；用底部填充胶树脂填充所述印刷线路板和所述BGA部件 之间的空间并且固化所述底部填充胶树脂。包含具有羧酸的配混料的所述助焊剂例如松香 树脂作为活化剂是众所周知的(专利文献1，权利要求2)。最近，为了功能上的进步，安装在BGA部件上的芯片数量趋于增加，BGA部件的主 体尺寸相应地趋于增长。但是，由于尺寸增长，所述BGA部件本身可能影响所需的清洁效果并将未除去的 助焊剂(助焊剂残渣)留在清洁和清除助焊剂的步骤中。因此，包含在助焊剂残渣中的活 化剂成分可能在后续的加热固化底部填充胶树脂的步骤中引起腐蚀反应。为了克服这种问题，已经提出特征在于活化剂具有足够低的活化力以限制腐蚀可 能性的免清洁助焊剂(不需要清洁的助焊剂)(专利文献2)。但是，当使用这样的免清洁助 焊剂时，在加热固化底部填充胶树脂的步骤中该免清洁助焊剂本身可能产生裂解气，从而 破坏所述BGA部件。随着BGA部件在尺寸上的增长，BGA部件中的接合点可能干扰在填充底部填充胶 树脂的步骤中的所需填充效果。特别是在印刷线路板表面上有表面不规则部分(例如，电 路不规则部分和/或阻焊膜不规则部分)时，经常不可能采用底部填充胶树脂完全填充所 述不规则部分的每一个孔洞和角落，因而可能留下空隙和/或未填充空间，显著降低产品 的品质和可靠性。另外，如果忽略了缺陷例如空隙，在后续的固化底部填充胶树脂的步骤 中，将不再可能修复产品，这样的有缺陷产品必须废弃。这直接导致了百分产率的降低。[专利文献1]日本专利申请特许公开号2004-152936[专利文献2]日本专利申请特许公开号2002-23767
发明内容
发明概述鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种活化的树脂组合物，其经改进以便产生 如下所述的效果。1)在表面安装方法中，可以废除助焊剂清洁步骤，从而不仅降低生产成本而且提
高生产率。2)固化后在经涂覆的树脂层中不存在气泡，也不存在空隙空间，因此可以改进产品的可靠性。3)固化后的经涂覆的树脂层表现出足够高的热稳定性，从而消除了所述经涂覆的 树脂层在加热(例如，在加热固化底部填充胶树脂的步骤中)时可能引起腐蚀反应和/或 产生裂解气的忧虑。4)可以有利于底部填充胶树脂的填充。因而，即使当安装具有大主体尺寸的BGA 部件时，在填充有底部填充胶树脂并固化的区域中不可能留下气泡、空隙或其他未填充空 间。通过这种方式，可以保证可靠的接合(粘合)并可以改进产品的可靠性。以上提出的目的通过发明人基于实验结果研发的本发明而实现。本发明的第一方面提供了一种活化的树脂组合物，包含基于100重量份的室温 下为固体的环氧树脂，1-10重量份的羧酸化合物，1-30重量份的固化剂，所述固化剂的固 化反应起始温度为150°C或更高，和10-300重量份的溶剂。本发明的第二方面提供了一种表面安装方法，包括以下步骤采用本发明第一方 面定义的活化的树脂组合物至少涂覆印刷线路板的经焊接的表面，采用待表面安装的部件 加载所述印刷线路板，将其进行回流焊接并加热固化所述经涂覆的树脂层。本发明的第三方面提供了一种表面安装方法，进一步包括在采用待表面安装的部 件加载印刷线路板之前，在对应于软化点或更高但低于固化反应起始温度的温度下干燥和 /或加热所述经涂覆的树脂层的步骤。本发明的第四方面提供了 一种表面安装方法，进一步包括在经涂覆的树脂层已经 加热固化之后填充和固化底部填充胶树脂的步骤。根据本发明的活化的树脂组合物可以用来获得如下所述的效果。1)在表面安装方法中，可以废除助焊剂清洁步骤，从而不仅降低生产成本而且提
高生产率。2)固化后在经涂覆的树脂层中不存在气泡，也不存在空隙空间，因此可以改进产 品的可靠性。3)固化后的经涂覆的树脂层表现出足够高的热稳定性，从而消除了所述经涂覆的 树脂层在加热(例如，在加热固化底部填充胶树脂的步骤中)时可能引起腐蚀反应和/或 产生裂解气的忧虑。4)可以有利于底部填充胶树脂的填充。因而，即使当安装具有大的主体尺寸的 BGA部件时，在填充有底部填充胶树脂并且固化的区域中不可能留下气泡、空隙或其他未填 充空间。通过这种方式，可以保证可靠的接合(粘合)并且可以改进产品的可靠性。
图1是本发明实施方案中应用的印刷线路板的平面图㈧和沿图IA中a-a’线取 的剖视图⑶；图2是本发明实施方案中应用的BGA部件的底部平面图㈧和沿图2A中a_a’线 取的剖视图(B)；和图3是例示根据本发明的表面安装方法各步骤的多个剖视图。发明详述以下将基于优选的实施方案来描述本发明的细节。
根据本发明的活化的树脂组合物包含室温下为固体的环氧树脂。所述环氧树脂用 作基体树脂。另外，所述环氧树脂也在固化反应过程中与将在后面更详细描述的活化剂反 应，从而使活化剂失活。因而，固化后的经涂覆的树脂层表现出足够高的热稳定性，以消除 所述经涂覆树脂层在加热(例如，在加热固化底部填充胶树脂的步骤中)时可能引起腐蚀 反应和/或产生裂解气的忧虑。所述环氧树脂的软化点优选在70-150°C的范围内(更优选 在80-100°C的范围内)。更具体地，所述环氧树脂可以选自由各种甲酚酚醛清漆型环氧树 脂、双环戊二烯基环氧树脂、双酚A型固体环氧树脂和固体脂环族环氧树脂组成的组。根据本发明的活化的树脂组合物包含用作活化剂的羧酸类化合物。具体地，所 述羧酸类化合物可以选自由对羟基苯甲酸、二羟基苯甲酸、苯乙酸、揪酸、共聚物如苯乙 烯_马来酸树脂和丙烯酸共聚物组成的组。根据本发明的活化的树脂组合物包含固化剂。固化反应起始温度为150°C或更高 (优选在160-200°C的范围内)。可以使用具有这样高的反应起始温度的固化剂以保证短时 间加热不会引起由短暂加热导致的固化反应，并且可以防止所述活化的树脂组合物甚至在 回流步骤中的固化。具体地，可以使用双氰胺作为固化剂。根据本发明的活化的树脂组合物包含溶剂。所述溶剂的沸点优选低于固化反应起 始温度，更优选在150-200°C的范围内。具体地，所述溶剂可以选自由二醇醚、乙二醇醚/ 酯、丙二醇醚/酯和N-甲基吡咯烷酮组成的组。根据本发明的活化的树脂组合物可以进一步包含其他添加剂，例如作为消泡剂的 聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂和气溶胶。基于100重量份的固体环氧树脂，根据本发明的活化的树脂组合物包含的成分如 下1-10 (优选在2-5范围内)重量份的羧酸类化合物，1-30 (优选在2-7范围内)重量份 的固化剂，和10-300 (优选在30-100范围内)重量份的溶剂。根据本发明的表面安装方法将参考附图来描述。根据该方法，在第一个步骤中，采 用根据本发明的活化的树脂组合物(图3B，3)至少涂覆在印刷线路板(图3A，1)上的焊盘 (图3A，2)的表面。优选地，可以采用活化的树脂组合物涂覆印刷线路板的整个表面或只涂 覆焊盘表面。也可能采用活化的树脂组合物至少涂覆待表面安装的部件(图3C，4)的焊盘 表面(图3C，9)。换句话说，可以采用活化的树脂组合物涂覆待表面安装的部件的整个表面 或只涂覆焊料凸点。由这种涂覆方法形成的经涂覆的树脂层的厚度通常在10-50 μ m。然后，干燥所述经涂覆的树脂层(图3B，3)并除去溶剂。已经干燥后的经涂覆树 脂层通常形成指压干的涂膜。干燥条件可以是，例如，在80-120°C的温度下进行10-30分 钟。然后，经涂覆的树脂层优选在高于环氧树脂的软化点但低于固化反应起始温度的 温度下加热。采用这种受控加热，经涂覆的树脂层通常逐渐显现粘性，并且有利于部件被表 面安装。加热条件可以是，例如，在80-130°C的温度下进行1-10分钟。应该注意的是，干燥经涂覆的树脂层(图3B，3)的步骤和在对应于软化点或更高 的温度下加热经涂覆的树脂层的步骤中的一个或两个可以进行或不进行。如果进行，这两 个步骤可以相继进行或同时进行。现在待表面安装的部件(图3B，3)被加载在印刷线路板上。本发明允许表面安装 相对大的部件，例如，处理50mmX50mm或更大的部件。待表面安装的部件的实例包括包装
5部件(例如，BGA部件、CSP部件、MCM部件、IPM部件和IGBT部件)和半导体芯片。加载所述部件的步骤之后进行回流焊接步骤(图3D)。所述回流焊接步骤可以例 如，在240-300°C范围内的温度下进行1-10分钟范围内的时间。在该步骤中，如前面已经描 述的那样，不发生固化反应。另外，在该回流焊接过程中，从经涂覆的树脂层中以蒸气的形 式疏散在经涂覆的树脂层中的气泡、空隙或水分。因此，这种气泡、空隙和水分都不存在于 固化后的经涂覆树脂层中。回流焊接步骤之后进行加热固化所述经涂覆的树脂层的步骤(图3E)。该加热固 化步骤可以例如，在150-200°C范围内的温度下进行1-4小时范围内的时间。在该步骤中， 羧酸化合物作为活化剂与环氧树脂反应，从而被失活。因此，不再有产品可靠性可能由于腐 蚀反应等而变差的忧虑。以这种方式形成的经固化的膜(固化后的经涂覆的树脂层)(图3E，10)在某种程 度上吸收(平坦化)印刷线路板上的不规则部分，并有利于后续的填充底部填充胶树脂的步骤。然后，进行包装，且如果需要，进行底部填充胶树脂的填充和固化(图3F，11)。具 体地，用底部填充胶树脂填充在所述印刷线路板与待表面安装的部件之间留下的空隙空间 并固化这种树脂。将进一步基于实施例而具体描述本发明的细节。
具体实施例方式实施例1制备由以下成分组成的活化的树脂组合物的均勻糊剂。组成100重量份的甲酚酚醛清漆型环氧树脂(软化点94°C )；4重量份的对羟基苯甲酸；5重量份的双氰胺；以及50重量份的丙二醇甲醚醋酸酯。通过丝网印刷，采用活化的树脂组合物的糊剂涂覆IOOmmX IOOmm的印刷线路板 的表面(焊盘间距0. 6mm，焊盘直径0. 3mm)(图1)。在100°C的温度下加热这个印刷线路 板20分钟以干燥经涂覆的树脂层。将印刷线路板上的经涂覆的树脂层冷却至室温以得到 没有粘性和表面铅笔硬度为HB的固体树脂层。然后加热印刷线路板至120°C以软化经涂覆的树脂层并逐渐显现粘性。将 70mmX 70mm(凸点间距0. 6mm,凸点直径0. 3mm)的BGA部件加载在印刷线路板上。弓丨导其 上加载有BGA部件的印刷线路板通过设置到温度为260°C的回流设备，从而焊接该印刷线 路板。如先前所述，将上面焊接有BGA部件的印刷线路板冷却以得到具有表面铅笔硬度 为HB的固体树脂层。将这个固体树脂层在120°C的温度下再次加热并且由此再次软化所述 树脂层和使粘性再次逐渐显现。然后，将上面焊接有BGA部件的印刷线路板在190°C的温度下加热2小时以固化经 涂覆的树脂层。在固化步骤后的测量的基础上证实，经涂覆的树脂层完全固化到8H的表面 铅笔硬度。
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将BGA部件从经上述步骤而中间得到的印刷线路板的部分进行物理剥离并且采 用20放大倍率的透镜观察固化的经涂覆的树脂层。没有观察到由于气泡和/或水分导致 的空隙。采用底部填充胶树脂填充剩余的印刷线路板并在150°C的温度下加热60分钟以 固化所述底部填充胶树脂。通过这种方式，完成了安装有BGA部件的产品。成品的X射线 观察表明，所述印刷线路板被底部填充胶树脂完全填充，而没有气泡和/或空隙存在。
权利要求
一种活化的树脂组合物，包含基于100重量份的室温下为固体的环氧树脂，1 10重量份的羧酸化合物，1 30重量份的固化剂，所述固化剂的固化反应起始温度为150℃或更高，和10 300重量份的溶剂。
2.一种表面安装方法，包括以下步骤采用权利要求1限定的活化的树脂组合物至少 涂覆印刷线路板的经焊接的表面，采用待表面安装的部件加载所述印刷线路板，将其进行 回流焊接和加热固化所述经涂覆的树脂层。
3.权利要求2的表面安装方法，进一步包括在采用待表面安装的部件加载印刷线路板 之前，在对应于软化点或更高但低于固化反应起始温度的温度下干燥和/或加热所述经涂 覆的树脂层的步骤。
4.权利要求2或3的表面安装方法，进一步包括在经涂覆的树脂层已经加热固化之后 填充和固化底部填充胶树脂的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种活化的树脂组合物，包含基于100重量份的室温下为固体的环氧树脂，1-10重量份的羧酸化合物，1-30重量份的固化剂，所述固化剂的固化反应起始温度为150℃或更高，和10-300重量份的溶剂。
文档编号C08K5/31GK101993581SQ201010285148
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月5日 优先权日2009年8月5日
发明者北村和宪, 高濑靖弘 申请人:山荣化学有限公司