CN101454116A - 助焊剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本文公开助焊剂的组合物、方法和系统。在各个实施例中，助焊剂组合物可包含表面活性剂和小于约20％的羧酸。在这些实施例的一些实施例中，助焊剂组合物可用于无铅焊接工艺。
Description
技术领域
本发明的实施例一般涉及集成电路封装领域，具体来说，涉及与助焊剂关联和/或使用助焊剂的方法、装置和系统。
背景技术
在集成电路(IC)技术领域，通常将诸如微处理器的IC组件组装到物理和电耦合到诸如印刷电路板(PCB)的衬底的封装中。封装本身通常包括一个或多个IC组件和一个或多个衬底。这些组件中的每个组件通常包括用于与其它组件耦合的多个电接点或导电衬垫。例如，电子封装通常具有用于与例如PCB衬底耦合的多个接点或导电衬垫。
为了将这些电子封装电耦合到PCB衬底，可以将电子封装的接触衬垫耦合到诸如焊料凸块、管脚等导电连接器，这些导电连接器可进一步电耦合到PCB衬底。关于焊接，可使用助溶剂来改善表面(如接触衬垫)与焊接材料之间的电连接。
附图说明
通过结合附图阅读以下详细描述，将能容易地理解本发明的实施例。附图的各图中举例而非限制性地说明本发明的实施例。
图1示出根据各个实施例的结合本发明的教导的焊接方法；以及
图2示出根据各个实施例的结合本发明的教导的系统。
具体实施方式
在以下详细描述中，参照形成本发明的一部分的附图，附图中说明性地示出可以在其中实现本发明的实施例。应了解，在不背离本发明的范围的情况下，可以利用其它实施例，并且可以做出结构或逻辑改变。因此，不应将以下详细描述视为是限制意义的，根据本发明的实施例的范围由随附权利要求及其等效物限定。
可以采用有助于理解本发明的实施例的方式来将各个操作作为多个离散的操作依次进行描述；但是，描述的顺序不应理解为意味这些操作是顺序相关的。
本描述可使用基于透视图的叙述，如上/下、后/前以及顶部/底部。使用这些叙述只是为了便于论述，而不是用于限制本发明的实施例的应用。
本描述可使用短语“在一个实施例中”或“在实施例中”，它们均表示一个或多个相同或不同的实施例。此外，“包括”、“包含”、“具有”等术语在关于本发明的实施例使用时同义。
短语“A/B”表示“A或B”。短语“A和/或B”表示“(A)、(B)或(A和B)”。短语“A、B和C中至少之一”表示“(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)”。短语“(A)B”表示“(B)或(AB)”，即，A是可选的。
根据本发明的各个实施例，提供包含表面活性剂和酸添加剂的新颖助焊剂组合物、助焊剂组合物的使用方法、以及具有使用助焊剂组合物制造的组件的系统。
在各个实施例中，该新颖助焊剂组合物或复合组合物可用作用于形成各种集成电路设备的焊接工艺的一部分。对于这些实施例，助焊剂组合物可从即将进行焊接的表面上去除氧化物，由此增加焊料粘附到衬底表面的能力。在一些实施例中，助焊剂组合物可防止在即将进行焊接的表面上生长氧化物，并且可以减少衬底表面处的空气和/或污染物。
对于一些实施例，助焊剂组合物可包含具有低重量百分比(相对于助焊剂组合物)的酸添加剂，在这些实施例的一些实施例中，该低重量百分比可以减少助焊剂在热处理(如回流)过程中的去气、起泡和/或硬化的量。
在各个实施例中，低重量百分比的酸对于无铅焊接处理中常见的高温回流工艺尤其有益。在当前的助焊剂配方中，高百分比的酸会引起某些破坏性问题。例如，会导致去气、起泡和/或助溶剂硬化。去气和/或起泡因其可能会引起芯片不对准而不合需要。此外，硬化也是高重量百分比的酸引起的问题，因为酸会与助焊剂的其它组分互相作用、交联和/或产生会使助溶剂残留物难以用水去除的酯。因此，在各个实施例中，低重量百分比的酸可减少芯片不对准和/或改善助溶剂残留物的可清洁性。
根据各个实施例的酸添加剂可以是一种或多种羧酸。例如，在一些实施例中，酸添加剂可以是二羧酸。在这些实施例的各个实施例中，二羧酸可以是例如丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸和/或酒石酸中的任意一种或多种。在各个其它实施例中，酸添加剂可以是包括例如乙醇酸的其它羧酸中的任意一种或多种。
如之前所提到的，根据各个实施例的酸添加剂可以具有低重量百分比。在一些实施例中，助焊剂组合物可包含小于约20重量％的羧酸。在各个实施例中，可以使用在回流温度具有小于30重量％损失的酸添加剂重量百分比。例如，在一些实施例中，最佳结果可通过使用包含约1-7重量％的羧酸的助焊剂组合物来实现。在这些实施例的各个实施例中，包含约6.3重量％的羧酸的助焊剂组合物可在回流工艺过程中提供最小的助溶剂去气。
如前所述，在各个实施例中，助焊剂组合物可包含表面活性添加剂。在这些实施例的各个实施例中，表面活性添加剂可减少助溶剂残留物(如在回流工艺之后残留的残留物)与水的界面处的表面张力，由此使得能够用水从衬底表面有效地去除助溶剂残留物。根据各个实施例的表面活性添加剂可以是一种或多种市售表面活性剂。例如，在一些实施例中，可以使用由Air Products and Chemicals，Inc.出售的Envirogem AD01表面活性剂作为表面活性添加剂。根据各个实施例，可包含其它表面活性剂。
在各个实施例中，助焊剂组合物可包含小于约10重量％的表面活性添加剂。在这些实施例的各个实施例中，最佳结果可通过使用包含约2重量％的表面活性添加剂的助焊剂组合物来实现。
根据各个实施例的助焊剂组合物可包含胺添加剂。在这些实施例的一些实施例中，胺添加剂可包含例如烷基取代胺、乙醇胺、乙氧基化胺和/或丙氧基化胺中的一种或多种。在各个实施例中，助焊剂组合物可包含小于约40重量％的胺，在这些实施例的各个实施例中，最佳结果可用约20重量％的胺来实现。
根据各个实施例的助焊剂组合物可包含其它添加剂，包括例如树脂、溶剂等。在各个实施例中，助焊剂组合物可包含小于约40重量％的树脂，在这些实施例的各个实施例中，最佳结果可用约30重量％的树脂来实现。在一些实施例中，助焊剂组合物可包含溶剂添加剂，包括例如二醇、醚和/或醚乙酸酯中的一种或多种。
现在参照图1，示出根据各个实施例的方法。在各个实施例中，如图1中的10所示，方法100可包括提供衬底。如20所示，根据需要，将助焊剂组合物施加到衬底表面，在一些实施例中，可以施加助焊剂组合物以便从即将进行焊接的衬底表面去除氧化物。例如，在一些实施例中，可以将助焊剂组合物施加到衬底上的离散位置，或者可以施加到衬底的整个表面。在各个其它实施例中，除了或取代将助焊剂组合物直接施加到衬底表面，可以将助焊剂组合物包含在焊料中(例如，与用于形成焊球的焊料混合在一起)。
在各个实施例中，助焊剂组合物可包含任何数量的添加剂，包括例如酸、表面活性剂等。根据各个实施例的酸添加剂可以是一种或多种羧酸，包括例如丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、酒石酸和/或乙醇酸。在各个实施例中，助焊剂组合物可包含小于约20重量％的羧酸和小于约10重量％的表面活性剂。在这些实施例的一些实施例中，最佳结果可使用约1-7重量％的羧酸和/或约2重量％的表面活性剂来实现。
在各个实施例中，如图1中的30所示，在通过施加助焊剂组合物而去除任何氧化物之后，接着可以将一个或多个焊球置于衬底表面上。在各个实施例中，焊球可包含无铅或基本无铅的焊球。如前所述，在各个实施例中，助焊剂组合物可以与用于形成焊球的焊料混合在一起。此外，在各个实施例中，可以将助焊剂组合物直接施加到焊球表面。另外，在各个实施例中，可以将助焊剂组合物直接施加到衬底表面。
在各个实施例中，如图1中的40所示，接着可以加热焊球以便使焊球回流并接合到衬底的不含氧化物的表面。例如，在这些实施例的各个实施例中，可以使用传导、红外线、激光、气相和/或其它回流处理技术来使焊球回流。
在各个实施例中，可以在回流工艺之后去除衬底的焊剂，以便去除衬底上残留的任何残留物(未示出)。在各个实施例中，去焊剂可包括用水清洗衬底。在这些实施例的一些实施例中，可以使用热水。在其它实施例中，衬底可以不需要去焊剂，或者可以使用其它已知的清洗方法来去焊剂。
现在转到图2，示出根据本发明的各个实施例的系统200。在各个实施例中，如图所示，系统200可包括集成电路50和耦合到集成电路50的一个或多个大容量存储设备80。在这些实施例的各个实施例中，集成电路50可以有不同的配置。例如，集成电路50可包括衬底60和耦合到衬底60的表面的一个或多个焊料凸块70，在这些实施例的各个实施例中，可使用本发明的各个实施例的助焊剂组合物去除了衬底表面上的基本上所有的氧化物。
关于焊料凸块70，在一些实施例中，焊料凸块可以采用不同的方式形成并且可以采用不同的方式耦合到衬底60。例如，在一些实施例中，焊料凸块可以通过回流无铅或基本无铅的焊球来形成。此外，在各个实施例中，可以将焊料凸块耦合到衬底60的表面，其中已使用包含小于约20重量％的羧酸和小于约10重量％的表面活性剂的助焊剂组合物去除了衬底60表面上的基本上所有的氧化物。此外，在各个实施例中，可以将助焊剂组合物与用于形成焊球的焊料混合在一起，直接施加到焊球表面，和/或直接施加到衬底60的表面。
在各个实施例中，除了结合于本文的本发明的实施例的教导外，大容量存储设备80和集成电路50表示本领域中已知的广泛范围内的元件。例如，大容量存储设备80可以是光存储设备、或诸如磁盘驱动器的磁存储设备。此外，系统200可以用广泛范围内的形状因子来实施，以用于广泛范围内的一般或特殊应用，包括例如无线适配器、无线移动电话、机顶盒、个人数字助理，平板计算设备、桌面型计算设备和/或娱乐控制单元。此外，系统200可具有各种操作系统和/或应用以解决各种计算问题。
尽管本文出于描述优选实施例的目的示出和描述了某些实施例，但本领域的技术人员将明白，在不背离本发明的范围的情况下，经考虑用于实现相同目的的各种各样的备选和/或等效实施例或实现可替代所示和描述的实施例。本领域的技术人员将能容易地明白，根据本发明的实施例可以用非常多样的方式来实现。本申请意欲涵盖本文论述的实施例的任何改变或变化。因此，意思很明显，根据本发明的实施例只由权利要求及其等效物限定。
Claims (20)
1.一种助焊剂组合物，包含：
小于约20重量％的羧酸；以及
小于约10重量％的表面活性剂。
2.如权利要求1所述的助焊剂组合物，包含约2重量％的所述表面活性剂。
3.如权利要求1所述的助焊剂组合物，包含介于约1重量％与7重量％之间的所述羧酸。
4.如权利要求1所述的助焊剂组合物，其中所述羧酸包括二羧酸。
5.如权利要求4所述的助焊剂组合物，其中所述二羧酸包括从丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸或酒石酸中选择的一种。
6.如权利要求1所述的助焊剂组合物，其中所述羧酸包括乙醇酸。
7.如权利要求1所述的助焊剂组合物，还包含胺。
8.如权利要求7所述的助焊剂组合物，其中所述胺包括从烷基取代胺、乙醇胺、乙氧基化胺或丙氧基化胺中选择的一种。
9.如权利要求7所述的助焊剂组合物，包含小于约40重量％的所述胺。
10.如权利要求9所述的助焊剂组合物，包含约20重量％的所述胺。
11.如权利要求1所述的助焊剂组合物，还包含树脂。
12.如权利要求11所述的助焊剂组合物，包含小于约40重量％的所述树脂。
13.如权利要求12所述的助焊剂组合物，包含约30重量％的所述树脂。
14.如权利要求1所述的助焊剂组合物，还包含溶剂。
15.如权利要求14所述的助焊剂组合物，其中所述溶剂包括从二醇、醚或醚乙酸酯中选择的一种。
16.一种方法，包括：
提供衬底；
将助焊剂组合物施加到所述衬底的表面的至少一部分上以便从所述衬底去除氧化物，所述助焊剂组合物包含小于约20重量％的羧酸和小于约10重量％的表面活性剂；
将一个或多个焊球置于所述衬底的不含氧化物的表面上；以及
加热所述焊球以便使所述焊球回流并接合到所述衬底的不含氧化物的表面。
17.如权利要求16所述的方法，还包括用水清洗在加热所述焊球之后残留在所述衬底上的任何残留物。
18.如权利要求16所述的方法，其中将一个或多个焊球置于所述衬底的不含氧化物的表面上的所述步骤包括将一个或多个基本不含铅的焊球置于所述衬底的不含氧化物的表面上。
19.一种系统，包括：
集成电路，包括：
衬底；和
耦合到所述衬底的表面的一个或多个焊料凸块，其中已使用包含小于约20重量％的羧酸和小于约10重量％的表面活性剂的助焊剂组合物去除了所述衬底表面上的基本上所有的氧化物；以及
耦合到所述集成电路的一个或多个大容量存储设备。
20.如权利要求19所述的系统，其中所述焊料凸块中的一个或多个焊料凸块包括基本不含铅的焊料凸块。
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