专利名称：一种可固化助焊剂组合物和焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种可固化助焊剂(flux)组合物，包括作为起始成分的每分子具有至少两个环氧乙烷(oxirane)基团的树脂成分；式I代表的助焊剂，其中R1，R2，R3和R4独立地选自氢、取代的C1,烷基、未取代的C1,烷基、取代的C7,芳基烷基和未取代的C7,芳基烷基；以及R1，R2，R3和R4的O到3个是氢；以及，可选择地，固化剂。本发明还涉及一种使用可固化助焊剂组合物焊接电接触点(contact)的方法。
背景技术：
助焊剂是用于制造电气装置的一种重要的工具，包括装配电子元件(例如半导体芯片)到基材上(例如印制电路板、印制电路卡、有机基材、硅转接板、其它半导体芯片)。这种倒装芯片法是用于装配电子元件到基材上的一种越来越重要的方法。在用于装配半导体芯片到基材上的倒装芯片法的一个实例中，在位于该半导体芯片(例如触板、触针)上的接触点上提供焊料(例如作为焊球)。或者，在位于基材(例如触板、镀铜通孔)上的相应接触点上提供焊料。将助焊剂应用于焊料以清除可能存在于焊料的表面上或者存在于半导体芯片或基材的触点表面上的氧化物层。在回流期间可固化助焊剂也起到通过焊料提供增加的触点润湿性(wetting)的作用。然后使半导体芯片上的焊料或者触点与基材上的相应的触点或者焊料物理接触。然后将半导体芯片和/或基材上的焊料加热至回流。冷却后，在半导体芯片和基材之间形成互连。通常，这些互连随后被包封(例如用环氧树脂)以提高半导体芯片/基材组件的可靠性。即，包封用树脂有助于减小可能由半导体芯片和基材的热膨胀系数不同额外产生的应变(strain)。实际选择用于上述方法的助焊剂非常重要。使用很多常规的助焊剂，导致形成不希望的离子残渣，其可能降低产品设备的可靠性。因此，这种不希望的离子残渣必须从设备清除。然而，在形成焊接互连后半导体芯片和基材(例如印制电路板)之间的距离非常小的事实妨碍了清洁这种设备。这使得清除在焊接过程中形成的任何不希望的离子残渣的方法相当复杂。通常，可固化有机材料(通常包含有机或者无机填料)用来填充半导体芯片和基材之间的缝隙，和用来加强电互连半导体芯片和基材之间的焊接接头。这些底部填料(underfill)物质依赖于毛细管作用填充该缝隙。半导体芯片和基材之间的缝隙必须完全填充，以给产品电器元件提供最大可靠性。但是，当可固化的有机材料应用于半导体芯片和基材之间的缝隙周围时，可能会在缝隙中心区留下空隙。随着电器元件的尺寸缩小(即，缝隙的高度变小)，毛细管作用的限制作用引起非填充中心区扩大。为了解决这个问题，一些人在基材中相应地接近缝隙区域的中心提供孔。底部填充材料然后通过该孔供应给缝隙和周围。然而，这种方法要求设备设计成提供一个无电路区域，以便于定位中心孔。对于底部填充的另一方法已经开始被称为“无流动(no flow)”方法，其中在焊接之前，底部填充材料预先应用到半导体芯片和/或基材上。这种材料随后在焊接时占据半导体芯片和基材之间的缝隙，以形成互连的组件并固化(通常通过加热)。在这种无流动方法中，已知使用这样一种底部填充材料，它能提供助焊和包封功能。这种材料减少半导体芯片封装到基材上所需要的步骤的数量。即，这些材料将助焊和底部填充步骤合二为一，并且不需要清洁步骤。一种这样的无流动底部填充材料由Permlsl等公开在美国专利No. 5，128，746中。Permlsl等公开了一种具有用于回流焊接电器元件和基材的助焊剂的热可固化粘合剂，包括当加热到焊接温度时从电器元件或者基材清除氧化物层并且至少部分固化的粘合剂，所述粘合剂基本上由热固性树脂，含量足以从所述元件或所述基材上清除所述氧化物层的助焊剂，以及当热可固化粘合剂受热时与热固性树脂反应并使之固化的固化剂组成。另一种无流动底部填充方法由Chen等公开在美国专利No. 7，303，944中。Chen等公开的方法包括在基材表面上的触板上方施加包括松香化合物的酸酐加成物作为助焊剂的底部填充材料；相对于基材放置具有活性表面的微电子器件，以及设置在活性表面上的多个触板上的多个焊料块(solder bump)，且该多个焊料块设置在无流动底部填充材料中；用助焊剂从焊料块除去金属氧化物；通过加热到高于焊料熔点的温度回流焊料；以及固化底部填充材料。如著名的很多常规的无流动底部填充材料，建立在环氧化学材料基础上并且依赖于羧酸或者酸酐以提供助焊作用。有机醇类也周期性地用作加速剂，只要它们与酸酐起反应形成羧酸可固化助焊剂，。然而，在焊接和封闭过程中羧酸有挥发倾向。这是不希望的，因为它能在半导体芯片和基材之间的缝隙中产生孔隙，降低产品设备的可靠性。因此，仍然需要有利于在电器元件内制造可靠的焊接和包封互连(即，半导体芯片和印制电路板之间的互连)的可固化助焊剂。
发明内容
本发明提供一种可固化助焊剂组合物，包括作为起始成分的每分子具有至少两个环氧乙烷基团的树脂成分；式I代表的助焊剂
权利要求
1. 一种可固化助焊剂组合物，所述组合物包括作为起始成分的下述成分每分子具有至少两个环氧乙烷基团的树脂成分；式I代表的可固化助焊剂
2.根据权利要求1的可固化助焊剂组合物，其中取代的C1,烷基和取代的C7,芳基烷基的取代基选自-OH，-OR5, -COR5-, -C(0)R5，-COR5, -CHO, -COOR5, -OC (0) OR5, -S(O) (0)R5，-S(0)R5，-S(O) (0) NR52, -OC (0) NR62, -C (0) NR62, -CN, -N(R6)-和-NO2 中的至少一种；其中R5选自Cp28烷基，C3_28环烷基，C6_15芳基，C7_28芳烷基和C7_28烷芳基；和，其中R6选自氢，Cl-28C3-28 5^^ C6-15。7-28 芳烷基和 。7-28焼方基。
3.根据权利要求1的可固化助焊剂组合物，其中R1，R2，R3和R4中的1到3个是氢。
4.根据权利要求1的可固化助焊剂组合物，其中R1，R2，R3和R4独立地选自氢、-CH2CH(OH) R9 和-CH2CH(OH) CH2-O-R9 基团；其中 R9 选自氢、C^28 烷基、C3_28 环烷烃基、C6_15芳基、 芳基烷基和 C7-28焼基方基。
5.根据权利要求4的可固化助焊剂组合物，其中R1和R2之一是氢；并且其中R3和R4之一是氢。
6.权利要求1的可固化助焊剂组合物，进一步包括一种溶剂；其中该溶剂是选自烃、芳香烃、酮、醚、醇、酯、酰胺、二醇、二醇醚、二醇衍生物和石油溶剂的有机溶剂。
7.权利要求1的可固化助焊剂组合物，进一步包括下述物质的至少一种增稠剂、触变剂、无机填料、抗氧化剂、反应稀释剂、脱气剂、消泡剂、粘合促进剂和阻燃剂。
8.根据权利要求1的可固化助焊剂组合物，进一步包括选自消光剂、着色剂、分散稳定剂、螯合剂、热塑性颗粒、紫外线阻挡剂、整平剂和还原剂的添加剂。
9.根据权利要求1的可固化助焊剂组合物，进一步包括焊粉。
10.一种形成包封的金属连接的方法，所述方法包括提供根据权利要求1的可固化助焊剂组合物；提供多个第一电接触点；提供多个相应的第二电接触点；提供焊料；将可固化助焊剂组合物施加到多个第一电接触点和多个相应的第二电接触点中的至少一种；将多个第一电接触点置于靠近多个相应的第二电接触点处；将焊料加热至其回流温度以上形成熔融焊料，并将熔融焊料暴露于多个第一电接触点和多个相应的第二电接触点；将来自多个第一电接触点和多个相应的第二电接触点的熔融焊料置于与可固化助焊剂组合物接触，并在多个第一电接触点和多个相应的第二电接触点之间形成多个电互连；以及，固化树脂成分，包封多个电互连。
全文摘要
一种可固化助焊剂组合物和焊接方法。本发明提供一种可固化助焊剂组合物，包括，作为起始成分的每分子具有至少两个环氧基团的树脂成分；式I代表的可固化助焊剂其中R1，R2，R3和R4独立地选自氢、取代的C1-80烷基、未取代的C1-80烷基、取代的C7-80芳基烷基和未取代的C7-80芳基烷基；以及R1，R2，R3和R4的0到3个是氢；以及，可选择地，固化剂。本发明也提供一种使用可固化助焊剂组合物焊接电接触点的方法。
文档编号B23K35/362GK102554512SQ20111046304
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者D·D·弗莱明, K·S·宏, M·K·贾伦杰, M·R·温克勒, 刘向前 申请人:罗门哈斯电子材料有限公司