CN101472704A

CN101472704A - 焊膏和使用该焊膏形成焊块的方法

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Publication number: CN101472704A
Application number: CNA2007800220404A
Authority: CN
Inventors: 裵尚俊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: JP2009540598A; WO2007145480A1; CN101472704B; KR100765146B1; US20090226630A1

Abstract

本发明涉及焊膏和使用该焊膏形成焊块的方法。该焊膏含有：重量比为70％至90％的焊粉，该焊粉的熔点为100℃至250℃；重量比为5％至15％的可紫外光固化或降解的感光聚合物；重量比为0.5％至2％的添加剂；和重量比为4.5％至13％的复合溶剂。焊块能够被形成为具有几个或几十个微米的精细宽度，从而容易实现小型化和提高半导体器件的集成度。另外，大大简化了工序以实现工艺产量和大规模生产的进步。

Description

焊膏和使用该焊膏形成焊块的方法

技术领域

本发明涉及一种焊膏，并更具体地，涉及一种含有相互混合的可紫外光降解或固化的聚合物和细焊粉的焊膏，以及用该焊膏形成焊块的方法。

背景技术

为了将芯片连接到诸如印刷电路板(PCB)的外部基板上，通常采用引线键合方法、载带自动键合方法、倒装芯片方法(flip chip)等。

在这些方法中，倒装芯片方法具有短的电子路径，因而具有能够改善速度和功率并且增加单位面积上焊垫的数量的优势。因此，这种方法已经被广泛使用在从需要良好电学特性的超级计算机到便携式电子设备范围的各种应用中。

另一方面，为了在芯片和外部基板之间形成固态键接，倒装芯片方法需要在晶片上形成焊块。为了寻求具有良好导电性、均匀高度和细间距的焊块，形成这些焊块的技术已被逐步完善。

在用于倒装芯片方法的焊块形成技术中，焊块的特性及其应用范围取决于焊块材料而定。典型的焊块形成方法包括将焊球直接放置在基板上的焊球阵列技术，电镀方法和在中间步骤之后通过再流来形成焊块的钢板印刷(stencilprinting)方法。

然而，由于需要高成本的专用设备或需要诸如曝光、显影、电镀和蚀刻的各种复杂工序，因此现有的焊块形成方法具有不足，从而导致生产率和工艺产量的显著下降。

此外，为了形成精细尺寸的焊块，需要复杂的工序。因此，现有技术不能控制正在形成的焊块的均匀性，因而实践中不能应用于微型化器件。具体地，这种现有技术几乎不能应用于具有小于80um的精细尺寸的焊块。

发明内容

技术问题

因此，本发明的产生致力于解决现有技术中出现的问题。本发明的一个目的是提供能够形成精细焊块图案的焊膏和使用该焊膏形成焊块的方法。

技术方案

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种焊膏，该焊膏包括：重量比为70％至90％的焊粉；重量比为5％至15％的可紫外光固化或降解的感光聚合物；重量比为0.5％至2％的添加剂；和重量比为4.5％至13％的复合溶剂。该焊粉的熔点为100℃至250℃。

优选地，该添加剂包括胺聚合物、UV吸收剂、触媒(thixo agent)、和偶联剂中的至少一个。该焊粉包括含有Pb、Sb、Bi、Cu、Ag和Sn中至少一个的合金粉。

根据本发明的另一个方面，本发明提供使用焊膏形成焊块的方法。该方法包括以下步骤：在要形成焊块的基板上涂布焊膏；使用紫外线来发生固化或降解反应；对基板进行显影以形成焊膏图案；和通过加热基板使焊膏图案再流(reflowing)。

根据本发明的再另一个方面，本发明提供使用焊膏形成焊块的方法。该方法包括以下步骤：在透明光学膜上涂布焊膏以形成焊膏膜；在要形成焊块于其上的基板上附着该焊膏膜；使用紫外线发生固化或降解反应；对基板进行显影以形成焊膏图案；和通过加热基板使焊膏图案再流。

这里，优选地在120℃至300℃的温度下实施再流步骤。优选地，该基板包括选自由印刷电路板(PCB)、多层板(MLB)、球栅阵列(BGA)板、封装板和半导体板组成的组中的任一个。是通过选自由冲模涂布机、辊式涂布机、刮刀方法和刮条涂布机组成的组中的任一个来实施涂布步骤。

在使用焊膏膜形成焊块的方法中，膜优选地是包括选自由聚酯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚碳酸酯膜、聚醚砜膜、三乙酰基纤维素膜、聚丙烯膜、聚苯乙烯膜、聚甲基丙烯酸酯膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、聚丙烯酸酯膜和聚酰胺膜组成的组中的任一个。

有益效果

根据本发明，焊块能够被形成为具有几个或几十个微米的精细宽度，从而容易实现小型化和提高半导体器件的集成度。另外，大大简化了工序以实现工艺产量和大规模生产的进步。

附图简要说明

图1是示出根据本发明的形成焊块过程的流程图；

图2是说明根据本发明一个实施例的形成焊块的工序的截面图；

图3是说明根据本发明另一个实施例的形成焊块的工序的截面图。

图中主要部件的附图标记说明：

200，320：基板

210，310：焊膏

220，330：掩模

250：焊块

300：透明光学聚合物膜

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本发明的示意性实施例进行详细描述。

根据本发明的焊膏是具有低于250℃的熔点的焊粉和UV(紫外光)可固化或UV可降解的感光聚合物的混合物。采用本发明的焊膏能够容易地形成焊块。

这里，焊膏包括添加剂和复合溶剂，连同焊粉和感光聚合物。

在根据本发明的焊膏中，焊粉由诸如Pb、Sb、Bi、Cu、Ag、Sn、Sn/Pb、Sn/Ag、Sn/Sb、Sn/Zn、Sn/Bi、Sn/Pb/Bi、Sn/Pb/Ag、或Sn/Ag/Cu的超精细微粒的焊料形成，并以重量比为70％至90％混合。此时，焊粉的微粒尺寸越细，所形成的焊块变得越均匀和密集。

UV可固化或可降解的感光聚合物包括可光聚合的或可降解的聚合物，并以重量比5％至15％混合在焊膏中。

此时，要包含在感光聚合物中的光引发剂包括，例如，苯偶姻，诸如安息香甲基醚的安息香烷基醚，诸如苯乙酮的丙酮同型种，诸如2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉丙酮-1的氨基苯乙酮，2-苯甲基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉)-丁酮-1(2-benzyl-2-dimethylamnio-1-(4-(morpholinopethly)-buthanone-1)，诸如2-甲基蒽醌和2-乙基蒽醌的蒽醌，诸如2，4-二甲基噻吨酮的噻吨酮，诸如苯乙酮二甲基酮缩醇的酮缩醇，诸如二苯甲酮的苯酮，呫吨酮(xanthone)，三嗪，咪唑，诸如(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-戊基氧化磷的氧化磷，或各种过氧化物，或者能够产生自由基和引发聚合物交联反应的其他物质。

另外，包括胺聚合物、UV吸收剂、触媒(thixo agent)、偶联剂等的添加剂以重量比0.5％至2％混合到焊膏中，并且复合溶剂以重量比4.5％至13％混合其中以得到根据本发明的焊膏。

此时，用于复合溶剂的实例包括诸如乙烯基乙二醇单甲基醚和乙烯基乙二醇单乙醚的醚醇，诸如醋酸基-n-丁基和戊基醋酸盐的饱和脂肪单羧基酸烷基酯，诸如乳酸乙烷基和乳酸-n-丁基的乳酸酯，诸如甲基纤维素溶剂醋酸盐和乙烷基纤维素溶剂醋酸盐的醚酯，N-甲基-2-吡咯，及其两种或两种以上的混合物。

如上所述，根据本发明的焊膏采用感光聚合物和焊粉混合形成，其能够用于通过UV平版印刷工艺容易地形成焊块。与常规处理过程相比，本发明的处理过程简单并且具有成本效益。

另外，由于通过所应用的紫外线的降解能力能够确定焊块的尺寸，因此能够容易形成小于80um的焊块。

此后，将参考附图1到3对使用根据本发明的焊膏形成焊块的方法进行描述。

图1和2示出根据本发明的用于形成焊块的方法的实施例。具体地，图1是示出根据本发明的用于形成焊块过程的流程图，以及图2是示出根据本发明的一个实施例的形成焊块过程的截面图。

如图2(a)所示，在其上要形成焊块的基板200上涂布根据发明的焊膏210(S100)。

其上要形成焊块的基板200包括，例如，印刷电路板(PCB)、多层板(MLB)、球栅阵列(BGA)板、封装板、半导体板等等。焊膏210涂布过程使用冲模涂布机、辊式涂布机、刮刀方法、刮条涂布机等等。

此时，在涂布过程中，通过多次实施涂布过程或者通过改变涂布机的旋转速度能够确定焊膏的涂布厚度，从而能够确定焊块的尺寸。

完成涂布过程之后，可选择地，另外采用热处理过程以除去被涂布的焊膏210中含有的复合溶剂。此时，优选地，热处理是在低于焊膏210中含有的焊粉的熔点的温度下实施。

此后，如图2(b)所示，紫外线辐射到焊膏210上以形成焊膏图案。

在本实施例中，焊膏含有混合于其中的可光聚合的聚合物作为感光聚合物。如图2(b)所示，在辐射紫外线(S110)之前使用掩膜220用于暴露焊块形成区域230。

在焊膏中混合有可光降解的聚合物的情况下，掩模被配置用于遮蔽紫外线辐射到焊块形成区域。

然后，如果被紫外线辐射的基板被显影(S120)，则如图2(c)所示，UV暴露(UV-exposed)的区域被固化形成焊膏210图案。

如果在形成有焊膏210图案的基板上实施再流过程(S130)，则如图2(d)所示形成焊块(S140)。

此时，再流过程是在高于焊膏中含有的焊粉的熔点的温度下实施。在本实施例中，焊膏中含有的焊粉的熔化温度是100℃至250℃。因此，再流过程在120℃至300℃温度下进行实施。

在根据本发明的一个实施例的焊块形成方法中，使用紫外线形成焊膏图案并且通过对该焊膏图案进行再流处理来形成焊块。因此，依靠紫外线的降解能力，焊块能够被形成为具有几个或者几十微米的精细宽度，从而容易实现小型化和提高半导体器件的集成度。另外，简化了工序以实现工艺产量和大规模生产的进步。

图3示出根据本发明的另一实施例的使用焊膏膜形成焊块的方法。参考图3来说明本实施例。

如图3(a)所示，将根据本发明的焊膏310涂布到透明光学聚合物膜300上以形成焊膏膜。

这里，用于透明光学聚合物膜300的实例包括聚酯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚碳酸酯膜、聚醚砜薄、三乙酰基纤维素膜、聚丙烯膜、聚苯乙烯膜、聚甲基丙烯酸酯膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、聚丙烯酸酯膜和聚酰胺膜等。

此后，在其上要形成焊块的基板上附着该焊膏膜。然后，如图3(b)所示，采用与本发明的前述第一实施例相同的方式来实施用于辐射紫外线和形成焊膏图案的过程，和随后的显影及再流过程。

在说明书和权利要求书中使用的术语和措辞都不局限于通常的意思或字典的定义。为了以最好的途径来说明他或她自己的发明，发明人充当了他或她自己的词典编纂者，在这一原则之下，这些术语和措辞被解释为使其与本发明的技术思想相一致。

说明书中披露的构造和附图示出了本发明的优选实施例，并不代表本发明的所有技术思想。因此应当理解，在提交本发明的时候，本领域的普通技术人员能够想到这些构造的各种选择和修改。

Claims

1、一种焊膏，包括：

重量比为70％至90％的焊粉；

重量比为5％至15％的可紫外光固化或降解的感光聚合物；

重量比为0.5％至2％的添加剂；和

重量比为4.5％至13％的复合溶剂。

2、根据权利要求1所述的焊膏，其中该焊粉的熔点为100℃至250℃。

3、根据权利要求1所述的焊膏，其中该添加剂包括胺聚合物、UV吸收剂、触媒、和偶联剂中的至少一个。

4、根据权利要求2所述的焊膏，其中该焊粉包括含有Pb、Sb、Bi、Cu、Ag和Sn中至少一个的合金粉。

5、一种使用焊膏形成焊块的方法，该方法包括以下步骤：

在其上要形成焊块的基板上涂布焊膏；

使用紫外线来发生固化或降解反应；

对基板进行显影以形成焊膏图案；和

通过加热该基板使该焊膏图案再流。

6、一种使用焊膏形成焊块的方法，该方法包括以下步骤：

通过在透明光学膜上涂布焊膏以形成焊膏膜；

在其上要形成焊块的基板上附着该焊膏膜；

使用紫外线来发生固化或降解反应；

对该基板进行显影以形成焊膏图案；和

通过加热基板使该焊膏图案再流。

7、根据权利要求5或6所述的方法，其中再流步骤是在120℃至300℃的温度下实施。

8、根据权利要求5或6所述的方法，其中该基板包括选自由印刷电路板、多层板、球栅阵列板、封装板和半导体板组成的组中的任一个。

9、根据权利要求5或6所述的方法，其中通过选自由冲模涂布机、辊式涂布机、刮刀方法和刮条涂布机组成的组中的任一个来实施涂布步骤。

10、根据权利要求6所述的方法，其中该膜包括选自由聚酯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚碳酸酯膜、聚醚砜膜、三乙酰基纤维素膜、聚丙烯膜、聚苯乙烯膜、聚甲基丙烯酸酯膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、聚丙烯酸酯膜和聚酰胺膜组成的组中的任一个。