CN113165092B - 助焊剂片以及使用助焊剂片的焊料接合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种与基板之间的胶粘性强、在回流焊中不会发生锡球错位的助焊剂片。为了实现上述目的,本发明提供一种含有树脂(A)的助焊剂片,其特征在于,上述树脂(A)包括玻璃化转变温度为40℃以下、150℃的熔融粘度为500Pa·s(以剪切速度10mm/分钟测定)以下的树脂(a1)。根据本发明,在将基板与焊料接合时,与基板之间的胶粘性强,可以得到在回流焊中不会发生锡球错位的效果。
Description
技术领域
本发明涉及用于电子部件、配线板、基板、半导体芯片、晶圆、面板等的焊料接合等的助焊剂片、以及使用该助焊剂片的焊料接合方法。更加详细而言,涉及与基板之间的胶粘性优良的助焊剂片。
背景技术
作为向基板等上安装电子部件的方法,已知例如:在基板的表面上进行焊接的表面安装方法、和向基板的孔中插入电极引线端子后进行焊接的通孔安装方法等。作为表面安装方法,例如有:在基板的电极上预先形成焊料凸点、隔着该焊料将电子部件与基板电接合等的方法。作为形成焊料凸点的方法,已知:在基板等的电路电极上搭载锡球等的方法等。
另一方面,在锡球等中使用的焊料的表面容易被氧化,形成正常的焊料接合,因此需要除去覆盖焊料表面的金属氧化物。作为除去金属氧化物的方法,例如已知有:在焊料上预先涂布液状或糊状的助焊剂(Flux)的方法。
液状或糊状的助焊剂,难以调节涂布量,作业性变差,同时在助焊剂的涂布量少的凸点上,氧化物除去作用弱,因此出现引起焊料接合不良的问题。另外,例如,在专利文献1中,为了解决上述问题,公开了一种使用助焊剂膜的倒装芯片接合方法,其中,所述助焊剂膜包含:具有来自聚乙烯醇的结构的树脂(A1)、或者具有来自聚乙烯吡咯烷酮的结构的树脂(A2)和助焊剂(B)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-168791号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,上述现有技术文献中公开的助焊剂膜与基板之间的胶粘性弱,因此在作业时,或者回流焊中膜与基板发生错位,结果,锡球与基板上的电极发生错位,因此产生如下问题:需要通过聚酰亚胺胶带等另外固定的作业。
因此,本发明的目的在于,提供一种与基板之间的胶粘性强、在回流焊中不会发生锡球错位的助焊剂片。
用于解决问题的技术方案
本发明人针对上述问题进行了深入的研究,结果发现,通过含有玻璃化转变温度为40℃以下、150℃的熔融粘度为500Pa·s(以剪切速度10mm/分钟测定)以下的树脂(a1),得到与基板之间的胶粘良好、在回流焊中不会发生锡球错位的助焊剂片,从而完成了本发明。
即,本发明为以下的助焊剂片以及焊料接合方法。
用于实现上述目的的本发明的助焊剂片,是含有树脂(A)的助焊剂片,其特征在于,上述树脂(A)含有玻璃化转变温度为40℃以下、150℃的熔融粘度为500Pa·s(以剪切速度10mm/分钟测定)以下的树脂(a1)。
根据该特征,与基板之间的胶粘性以及锡球的保持力强,片的平坦性良好,因此在片软化后锡球能够向正下方沉降,从而能够发挥不会发生锡球错位的效果。进一步产生如下效果:本发明的助焊剂片即使在低温下也能够层压,另外即使没有层压,与基板之间的胶粘性也良好。
另外,作为本发明的助焊剂片的一个实施方式,其特征在于,上述树脂(A)含有:玻璃化转变温度为40℃以下、150℃的熔融粘度为500Pa·s(以剪切速度10mm/分钟测定)以下的树脂(a1)35-99质量%、和玻璃化转变温度大于上述树脂(a1)的树脂(a2)1-65质量%。
根据该特征,与基板之间的胶粘性良好,能够发挥在回流焊中不会发生锡球错位的效果,同时能够发挥可以控制助焊剂片的胶粘性或粘性的效果更优良的再加工性。
另外,作为本发明的助焊剂片的一个实施方式,其特征在于,上述助焊剂片含有助焊剂(B)。
根据该特征,能够使锡球的润湿性提高,从而能够发挥在回流焊时可以校正锡球与电极的位置错位的效果(自我校正效果)。
另外,作为本发明的助焊剂片的一个实施方式,其特征在于,上述助焊剂片实质上不含有(B)以外的低分子化合物。
根据该特征,能够发挥如下效果:可以抑制在回流焊时的由低分子化合物的气化等产生的基板污染、或由焊料的滚动引起的错位。
另外,作为本发明的助焊剂片的一个实施方式,其特征在于,上述树脂(a1)为水溶性。
根据该特征,在助焊剂片的制作时、安装时或回流焊后、清洗助焊剂片时,可以使用水系的溶剂。由此,可以不使用挥发性高的有机溶剂来清洗助焊剂片,因而能够发挥可以降低由有机溶剂的挥发带来的环境负荷的效果。
另外,作为本发明的助焊剂片的一个实施方式,其特征在于,上述树脂(a1)包含:选自将聚乙烯醇的一部分羟基(-OH)取代成环氧烷烃链一个或多个连结而成的部分结构―(CH(R1)CH(R2)O)n―R3(n表示环氧烷烃链的重复数(平均值),为1.0以上。R1、R2以及R3彼此独立地表示氢原子或有机基团。R1、R2以及R3为多个的情况下,可以分别相同也可以不同)的改性聚乙烯醇、聚酰胺以及聚酯中的一种以上。
根据该特征,与基板之间的胶粘性良好,能够进一步发挥在回流焊中不会发生锡球错位的效果。
另外,作为本发明的助焊剂片的一个实施方式,其特征在于,(a2)含有聚乙烯醇。
根据该特征,控制胶粘性或粘性,使作业时的处理性变好,再加工性优良,另外,能够使表观的水溶性提高。
另外,作为本发明的助焊剂片的一个实施方式,其特征在于,上述助焊剂片中,上述树脂(A)的含量为50质量%以上。
根据该特征,能够使锡球保持力、和良好的处理性同时实现。
另外,作为本发明的助焊剂片的一个实施方式,其特征在于,上述助焊剂片的面积为30000mm2以上。
根据该特征,对于更大地发生锡球与电极的位置错位的大面积的晶圆或基板而言,能够发挥可以进一步抑制位置错位的效果。
用于实现上述目的的本发明的焊料接合方法为使用上述助焊剂片的焊料接合方法,其特征在于,具有下述步骤(1)至(4)。
步骤(1),在具有电极的基板的具有电极的面上配置上述助焊剂片;
步骤(2),在上述助焊剂片的上方配置锡球;
步骤(3),将上述助焊剂片加热至发生熔融或软化的温度;和
步骤(4),与步骤(3)同时或在其之后,加热至焊料熔点以上的温度。
根据该特征,由于使用与基板之间的胶粘性强、在回流焊中不会发生锡球错位的助焊剂片,因此能够发挥不会产生焊料接合不良等的效果。
发明的效果
根据本发明,能够提供与基板之间的胶粘性强、在回流焊中不会发生锡球错位的助焊剂片。
附图说明
图1是用于说明本发明的焊料接合方法的示意图,是具备电极的基板的示意平面图。
图2是用于说明本发明的焊料接合方法的示意图,是具备电极的基板的示意截面图。
图3是用于说明本发明的焊料接合方法的示意图,是表示工序(1)中的、在具备电极的基板的电极面一侧配置本发明的助焊剂片的方法的一例的示意截面图。
图4是用于说明本发明的焊料接合方法的示意图,是表示工序(2)中的、将锡球隔着本发明的助焊剂片、以位于基板的电极上的方式进行配置的方法的一例的示意截面图。
图5是用于说明本发明的焊料接合方法的示意图,是表示工序(3)中的、使锡球与基板的电极接合而成的、焊料接合基板的一例的示意截面图。
图6是用于说明本发明的焊料接合方法的示意图,是表示在工序(4)结束后、除去助焊剂片后的、焊料接合基板的一例的示意截面图。
具体实施方式
以下,对本发明的优选实施方式详细地进行说明。但是,本发明不限于以下的实施方式。
[助焊剂片]
本发明的助焊剂片为含有树脂(A)的助焊剂片,其特征在于,上述树脂(A)含有玻璃化转变温度为40℃以下、150℃的熔融粘度为500Pa·s(以剪切速度10mm/分钟测定)以下的树脂(a1)。本发明中,“助焊剂片”是用于形成焊料接合的片,是用于除去焊料表面的氧化被膜的片。具体而言,通过满足作为树脂(A)含有具有助焊剂作用的树脂、或者助焊剂片含有助焊剂(B)中的至少一种,能够得到具有助焊剂效果的片(助焊剂片)。
<树脂(A)>
本发明的树脂(A),其特征在于,含有玻璃化转变温度为40℃以下、150℃的熔融粘度为500Pa·s以下的树脂(a1)。
玻璃化转变温度是引起物质的玻璃化转变的温度(引起布朗运动的温度),通常在低于玻璃化转变温度的温度范围内,显示出硬且玻璃状的性质,在高于玻璃化转变温度的温度范围内,显示出柔软且橡胶状或液体状的性质。
关于上述树脂(a1)的玻璃化转变温度与胶粘性的关系进行说明时,具有非晶结构的高分子片中,在低于玻璃化转变温度的温度下形成硬的玻璃状态,在高温下形成柔软的橡胶状态。因此包含玻璃化转变温度低(室温附近、进而室温以下)的树脂的片,在处理的温度范围内变柔软,在基板上配置片时,与基板在界面上的密合性提高,因此片的胶粘力增强。另外,包含玻璃化转变温度低的树脂的片,即使在引起产生基板翘曲或热分解等不良影响的可能性低的、比较低的温度(约60-约80℃)范围内,也可以进行层压而不会产生空隙。结果,通过将玻璃化转变温度设为40℃以下,不添加增粘剂等而得到与基板和锡球之间胶粘性良好的助焊剂片。
本发明中,树脂(a1)的玻璃化转变温度为40℃以下,作为上限值,优选为30℃以下,更优选为20℃以下,进一步优选为10℃以下,特别优选为0℃以下,最优选为-20℃以下。通过将树脂(a1)的玻璃化转变温度设为40℃以下,含有树脂(a1)的树脂(A)变柔软,基板与助焊剂片之间的胶粘性提高。另外,锡球能够因自重而沉入,从而可以抑制锡球的位置错位。
本发明中,玻璃化转变温度可以使用示差扫描热量测定装置(X-DSC7000精工仪器株式会社制)进行测定。
另外,在本发明中,其特征在于,树脂(a1)的150℃的熔融粘度为500Pa·s以下。作为上限值,优选为400Pa·s以下,更优选为350Pa·s以下,进一步优选为200Pa·s以下。通过将树脂(a1)的150℃的熔融粘度设为500Pa·s以下,在回流焊时,锡球由于自重而沉降,能够在基板的电极上相接(贯穿片),升温至焊料的熔点以上时,球和电极润湿,可以形成焊料接合,从而可以抑制锡球的位置错位。
本发明中,150℃的熔融粘度可以在剪切速度10mm/分钟的条件下,通过毛细管流变仪(Capillograph ID株式会社东洋精机制作所制)进行测定。
作为玻璃化转变温度为40℃以下、150℃的熔融粘度为500Pa·s以下的树脂(a1),没有特别限定,但优选为热塑性树脂,例如可以列举出:聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、乙烯-环状烯烃共聚物、聚苯乙烯系树脂、聚(甲基)丙烯酸系树脂、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇等聚乙烯醇系树脂、聚乙酸乙烯酯、聚(甲基)丙烯酰胺系树脂、聚丁二烯、聚异戊二烯、苯乙烯马来酸树脂、羧基封端丁二烯腈共聚物(CTBN)等加成系树脂、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、聚碳酸酯系树脂、聚醚酮、聚醚砜等缩合系树脂、聚乙二醇、聚丙二醇等聚醚系树脂、聚乙烯亚胺等聚亚烷基亚胺系树脂、聚环烯烃等开环聚合系树脂。这些可以单独使用一种,也可以混合二种以上使用。这些中,优选包含选自改性聚乙烯醇、聚酰胺以及聚酯中的一种以上。
另外,聚乙烯醇从水溶性的观点出发,皂化度优选为75-90mol%,更优选为85-90mol%。通过将聚乙烯醇的皂化度设为上述范围内,可以抑制:发生结晶化而难溶于水、或者亲水性基团变少而难溶于水。另一方面,在亲水性基团改性后的聚乙烯醇的情况下,即使以更低的皂化度也能溶于水。后述的改性聚乙烯醇的情况下,通过将羟基以外的亲水性基团进行接枝或者在主链中嵌段化等,能够改善溶解性,因此皂化度优选为30-60mol%,更优选为40-50mol%。作为用于亲水性基团改性的亲水性基团,优选为例如乙二醇等环氧烷化合物等。
这些树脂中,含有羟基或羧基、氨基的树脂,由于树脂自身具有助焊剂作用,因此即使没有配合助焊剂,也可以作为助焊剂片使用。具体而言,聚(甲基)丙烯酸系树脂、聚乙烯醇系树脂、聚酰胺、聚酯、羧基封端丁二烯腈共聚物(CTBN)、聚氨酯等树脂,在熔融状态下可以显示出助焊剂活性。
本发明中,树脂(a1)的重均分子量优选为1×103-2.0×105。作为下限值,优选为3.0×103以上,更优选为8.0×103以上。作为上限值,优选为1.5×105以下,更优选为1.0×105以下。进一步优选为5.0×104以下。通过将树脂(a1)的重均分子量设为上述范围内,片的成形性变良好,焊料接合后的片的溶解除去或球的片贯穿性变良好。
树脂(a1)的分子量分布(Mw/Mn)优选为1-30。作为下限值,优选为1.5以上,更优选为1.8以上。作为上限值,优选为15以下,更优选为8以下。树脂(a1)的上述分子量通过将四氢呋喃(THF)用于洗脱液的凝胶渗透色谱法(GPC法)进行测定,树脂(a1)的分子量为聚苯乙烯换算值。
本发明的树脂(a1)优选为水溶性。水溶性是指:在25℃、1气压的条件下,相对于水100质量份,树脂(a1)溶解5质量份以上。作为下限值,优选为溶解10质量份以上,更优选为20质量份以上,进一步优选为30质量份以上。
通过树脂(a1)为水溶性,在制造助焊剂片时,可以使用水系的溶剂来制造。另外,在清洗助焊剂片时,可以使用水系的溶剂,从而能够发挥可以降低由有机溶剂的挥发带来的环境负荷的效果。
作为上述树脂(a1),例如可以列举出:将聚乙烯醇的一部分羟基(-OH)取代成环氧烷烃链一个或多个连结而成的部分结构-(CH(R1)CH(R2)O)n-R3)后的改性聚乙烯醇。
n表示环氧烷烃链的重复数(平均值),优选为1.0以上。作为n的下限值,优选为1.0以上,更优选为2.0以上,进一步优选为5.0以上,特别优选为6.0以上。作为上限值,优选为300.0以下,更优选为200.0以下,进一步优选为65.0以下。
通过将n设为上述范围内,可以得到胶粘性优良的助焊剂片。
作为R1、R2,分别优选为氢原子或有机基团,作为有机基团,优选为碳原子数1-10的烷基。作为碳原子数1-10的烷基,例如可以列举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、戊基、己基等。
作为R3,优选为氢原子或有机基团,作为有机基团,优选为碳原子数1-10的烷基、碳原子数1-10的酰基、碳原子数1-10的烷基酯基、碳原子数1-10的烷基酰胺基、磺酸盐基。
作为碳原子数1-10的烷基,例如可以列举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、戊基、己基等。
作为碳原子数1-10酰基,可以列举出:甲基羰基、乙基羰基、正丙基羰基、异丙基羰基、丁基羰基、戊基羰基、己基羰基等。
作为碳原子数1-10的烷基酯基,可以列举出:甲氧基羰基亚甲基、甲基羰氧基亚甲基、乙氧基羰基亚乙基、乙基羰氧基亚乙基等。
作为碳原子数1-10的烷基酰胺基,可以列举出:N,N’-二甲基酰胺亚烷基、N,N’-二乙基酰胺亚烷基等。
作为上述改性聚乙烯醇,具体而言,可以列举出:商品名“Gosenex(注册商标)LW-100(日本合成化学工业社制;玻璃化转变温度-0.5℃、150℃的熔融粘度:63Pa·s(剪切速度10mm/分钟)、皂化度43.1mol%”)。
作为上述聚酯,具体而言,可以列举出:商品名“Pess resin A-680(高松油脂株式会社制;玻璃化转变温度30℃、150℃的熔融粘度:29Pa·s(剪切速度10mm/分钟)),作为上述聚酰胺,具体而言,可以列举出:商品名“AQ尼龙T-70(东丽株式会社制;玻璃化转变温度-46℃、150℃的熔融粘度:17Pa·s(剪切速度10mm/分钟))。
本发明的树脂(A)优选含有上述树脂(a1)35质量%以上。另外,本发明的树脂(A)除了上述树脂(a1)之外,还可以含有其他的树脂。作为其他的树脂,优选含有玻璃化转变温度高于上述树脂(a1)的树脂(a2)。
作为树脂(a2),只要是玻璃化转变温度高于上述树脂(a1)的树脂,则没有特别限定,例如可以使用上述树脂(a1)中例示出的热塑性树脂。另外,除了上述热塑性树脂以外,也可以含有热固化性树脂等,但从清洗性的观点出发,热固化性树脂优选为45质量%以下。通过将热固化性树脂的含量设为60质量%以下,热固化性树脂在组合物中可以形成岛相,从而可以得到良好的清洗性,因此优选。
作为树脂(a2)的玻璃化转变温度,优选高于40℃。另外,作为下限值,更优选为50℃以上,进一步优选为60℃以上。
作为玻璃化转变温度高于上述树脂(a1)的树脂(a2),例如可以列举出:聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、乙烯-环状烯烃共聚物、聚苯乙烯系树脂、聚(甲基)丙烯酸系树脂、聚乙烯醇系树脂、聚乙酸乙烯酯、聚(甲基)丙烯酰胺系树脂、聚丁二烯、聚异戊二烯苯乙烯马来酸树脂等加成系树脂、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、聚碳酸酯系树脂、聚醚酮、聚醚砜等缩合系树脂、聚乙二醇、聚丙二醇等聚醚系树脂、聚乙烯亚胺等聚亚烷基亚胺系树脂、聚环烯烃等开环聚合系树脂。这些可以单独使用一种,也可以混合二种以上使用。
本发明的树脂(A)含有树脂(a2)的情况下,优选含有树脂(a1)35-99质量%、树脂(a2)1-65质量%。
树脂(a1)的含量,作为下限值,优选为60质量%以上,更优选为65质量%以上,进一步优选为70质量%以上。作为上限值,为95质量%以下,更优选为90质量%以下。
树脂(a2)的含量,作为下限值,优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上。作为上限值,为40质量%以下,更优选为35质量%以下,进一步优选为30质量%以下。
本发明的树脂(A)中,除了树脂(a1)以外,通过添加树脂(a2),可以控制对于基板等的粘合力。另外,能够简单地校正所配置的锡球的位置,再加工性提高。进而,片自身的柔软性或处理性优良。另外,通过将树脂(a2)的含量设为上述范围内,能够用水系的溶剂进行清洗。
在树脂(a1)与树脂(a2)的相容性差时,可以使用相容化剂/改质剂/分散剂,使相容性提高。作为相容化剂/改质剂/分散剂,可以使用与树脂(a1)以及树脂(a2)亲和性高的片段分别在一个部位或多个部位化学键合而成的嵌段(共)聚合物或接枝(共)聚合物等。
上述改性聚乙烯醇由于在分子中具有聚乙烯醇链以及(聚)环氧烷烃链,因此显示出分别作为与聚乙烯醇以及聚环氧烷等的、相容化剂/改质剂/分散剂的功能。另外,在上述改性聚乙烯醇与聚乙烯醇的混合中,作为相容化剂/改质剂/分散剂,优选可以使用聚环氧烷、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素的钠盐、羧甲基纤维素的钾盐等。
相容化剂/改质剂/分散剂的配合量没有特别限制,如果考虑相容化的效果或低分子量成分的降低化,则相对于树脂(a1)与树脂(a2)的合计100质量份,作为下限值,优选为0.1质量份以上,更优选为0.2质量份以上,进一步优选为0.5质量份以上。作为上限值,优选为15质量份以下,更优选为10质量份以下,进一步优选为5质量份以下。
<助焊剂(B)>
本发明的助焊剂片,除了树脂(A)以外,可以含有例如助焊剂(B)。通过含有助焊剂,显示出或者提高更强的助焊剂作用,在使焊料接合的形成性变良好的同时,能够使电传导性提高。另外,能够使焊料的润湿性提高,在回流焊时,能够进一步发挥可以校正锡球与电极的位置错位的效果(自我校正效果)。
助焊剂(B)只要是能够除去位于焊料表面的高熔点的金属氧化物的成分,则没有特别限定,优选使用酸性物质、碱性物质或醇等。另外,可以使用在常温下具有活性的物质、通过加热产生活性的物质中的任意一种。
作为助焊剂(B),具体而言,例如可以列举出:己二酸、丙二酸、琥珀酸、马来酸、戊酸、水杨酸、苯甲酸、间二羟基苯甲酸、癸二酸等羧酸类、十二胺等胺类、胺的卤代氢酸盐、松香树脂等。另外,助焊剂可以单独使用,也可以并用2种以上。作为本发明的助焊剂片中包含的助焊剂(B),从焊料粒子的氧化被膜的除去性、片的流动性、焊料接合后的树脂的溶解除去性、与焊料的润湿性提高的观点出发,优选为己二酸、水杨酸、十二胺、苯甲酸、间二羟基苯甲酸、癸二酸,更优选为己二酸、水杨酸、十二胺。
助焊剂(B)的含量,可以根据锡球的数目、大小(表面积)、表面的氧化被膜的厚度、以及助焊剂片的厚度等适当设定,相对于树脂(A)100质量份,优选为10质量份以下。另外,作为上限值,更优选为8质量份以下,进一步优选为7质量份以下,特别优选为6质量份以下。另一方面,作为下限值,优选为1质量份以上,更优选为3质量份以上。
通过将助焊剂(B)的含量设为上述范围内,能够不抑制助焊剂与基板之间的胶粘性而充分地除去焊料表面的氧化被膜。通过进一步抑制在基板中助焊剂残留,能够防止高温高湿下的绝缘电阻降低抑制、金属的腐蚀或迁移。
<其他添加剂>
本发明的助焊剂片,除了上述树脂(A)以及助焊剂(B)以外,在不损害本发明的效果的范围内,可以含有例如通常的助焊剂中包含的添加剂。作为添加剂,可以列举出:触变性赋予剂、助焊剂活性辅助剂、消泡剂等。
作为触变性赋予剂,可以列举出:间二甲苯二硬脂酰胺等脂肪酰胺、卡斯特蜡(固化蓖麻油)等聚烯烃系蜡、N-丁基-N'-硬脂尿素等取代尿素蜡、聚乙二醇、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素等高分子化合物、二氧化硅粒子、高岭土粒子等无机粒子等。
触变性赋予剂可以单独使用一种,也可以并用二种以上。
本发明的助焊剂中使用触变性赋予剂的情况下,其含量相对于聚合物(A)100质量份,优选为0.1-20质量份。作为下限值,优选为0.2质量份以上,更优选为0.5质量份以上。作为上限值,优选为15质量份以下,更优选为10质量份以下。通过将触变性赋予剂的含量设为上述范围,可以调节与锡球或基板的胶粘力。
作为助焊剂活性辅助剂,例如可以列举出:二乙胺氢溴酸盐、环己胺氢溴酸盐等胺的卤代氢酸盐、硬脂酸等有机酸类、三丁胺等有机胺类、反式-2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇等有机卤化物等活性剂等。
作为消泡剂,例如可以列举出:月桂醇、鲸蜡醇、硬脂醇、二十烷醇、二十二烷醇等醇、聚乙烯蜡、石蜡、白油等烃系化合物、通过羧酸(例如,棕榈酸、油酸、硬脂酸等)与醇(例如,甲醇、乙醇、辛醇等)缩合而得到的脂肪酸酯类、牛脂、大豆油、亚麻籽油等天然物油脂、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷等硅氧烷类等。另外,也可以使用阳离子系表面活性剂、阴离子系表面活性剂、非离子系表面活性剂等亲油性高的表面活性剂。
另外,本发明的助焊剂片优选实质上不含有(B)以外的低分子化合物。作为(B)以外的低分子化合物,例如为分子量为1000以下的化合物,作为代表的化合物,可以列举出:甘油、邻苯二甲酸酯、己二酸酯、偏苯三酸酯等增塑剂。
通过实质上不含有(B)以外的低分子化合物,能够发挥如下效果:可以抑制在回流焊时的低分子化合物的气化等引起的基板污染、由突发的气化产生的焊料的轧制而引起的错位。
实质上不含有是指:作为助焊剂片的构成成分,没有有意地添加(B)以外的低分子化合物。在助焊剂片中,有时片制作工序中必要的溶剂或来自(A)树脂的原料单体的低分子化合物等残存,但该情况下,例如作为含量,小于10质量%,作为上限值,优选小于5质量%,更优选小于3质量%,进一步优选小于2质量%,特别优选小于1质量%。
<助焊剂片的特征>
本发明的助焊剂片,其特征在于,树脂(A)含有玻璃化转变温度为40℃以下、150℃的熔融粘度为500Pa·s(以剪切速度10mm/分钟测定)以下的树脂(a1),因此与基板之间的胶粘性强,具有在回流焊中不会发生锡球错位的效果。另外,由于含有150℃的熔融粘度为500Pa·s以下的树脂(a1),在回流焊时,锡球能够因自重而沉入,从而可以抑制锡球的位置错位。因此能够发挥焊料接合性优良的效果。
本发明的助焊剂片不具有液状以及糊状助焊剂这样的常温下的流动性,因此即使含有助焊剂,也难以发生助焊剂的凝聚、分离、沉淀等,保存稳定性优良。
另外,通过印刷等涂布液状以及糊状助焊剂的情况下,涂布量的偏差大,因此需要适当进行涂布量的调节等,作业性变差,但本发明的助焊剂片,只要将规定量的片在基板上载置、层压即可,作业性优良。
如果溶剂残存,则在接合时蒸发,有时形成空白,因此本发明的助焊剂片,优选使残存溶剂的含有率小于10质量%。该含有率可以通过例如卡尔-费希尔(Karl Fischer)法或由加热引起的重量减少来进行测定。
本发明的助焊剂片含有水溶性的树脂(a1)的情况下,助焊剂片的制作时和安装时,或者对助焊剂片进行清洗时,可以使用水。因此无需使用挥发而释放到大气中的有机溶剂,因而可以使环境负荷降低。
作为本发明的助焊剂片的厚度,可以考虑助焊剂活性、清洗性等适当设定,优选为1-500μm。作为下限值,优选为3μm以上,更优选为5μm以上。作为上限值,优选为100μm以下,更优选为50μm以下。
另外,作为助焊剂片的大小(面积),可以考虑所使用的基板、芯片、晶圆等的大小适当设定。具体而言,优选设定成比基板上的电极(组)所于的区域更大一些的面积。或者,可以预先形成得比使用的预定的大小更大,在使用时切割成期望的大小后使用。需要说明的是,片也可以不进行切割而直接将目标基板按压到片上,由此进行转印、层压。
本发明中,助焊剂片的面积优选为30000mm2以上。
通过将助焊剂片的面积设为30000mm2以上,即使对于大面积的面板或晶圆等电子构件基板而言,也可以在上述基板的整个面上一次性贴合。
大面积电子构件基板,包括:直径为200mm(8英寸)以上的晶圆、或300mm见方以上面板。
上述晶圆包含:有机硅晶圆、蓝宝石晶圆、化合物半导体晶圆、玻璃基板、树脂基板(玻璃环氧基板(FR-4)、双马来酰亚胺三嗪基板、聚酰亚胺树脂基板、氟树脂等)、印刷线路基板等。
作为晶圆的尺寸,包含:直径为200mm(8英寸)的晶圆、直径为300mm(12英寸)的晶圆等。
上述面板包含:玻璃基板、有机硅基板、树脂基板(玻璃环氧基板(FR-4)、双马来酰亚胺三嗪基板、聚酰亚胺树脂基板、氟树脂等)、化合物半导体基板、印刷线路基板等,其尺寸例如有:250mm见方以上的面板、250mm×350mm、300mm见方以上的面板、320mm×320mm、370×470mm等的面板。另外,包含:400mm见方以上的面板、410mm×515mm、508mm×610mm、500mm×510mm的面板、610mm×457mm的面板等。
[助焊剂片的制作方法]
作为助焊剂片的制作方法,没有特别限定,可以列举出例如下述方法:使树脂成分(A)在溶剂中溶解,制备树脂溶液,在对表面脱模处理后的支撑体等上通过辊涂机、逗号涂布机、凹版涂布机等公知的方法进行涂布,形成涂膜,使该涂膜干燥,除去溶剂而得到。另外,根据需要,可以添加助焊剂(B)等。需要说明的是,也可以不使用溶剂使其溶液化,将(A)(B)等以无溶剂进行混炼熔融,形成片。
作为使树脂成分(A)溶解的溶剂,例如可以列举出:水、有机溶剂、水与有机溶剂的混合溶剂等,从降低环境负荷的观点出发,优选为水。作为有机溶剂,可以列举出醇、酮等,优选为醇。水可以使用蒸馏水、离子交换水、自来水等,优选为杂质少的蒸馏水、离子交换水、超纯水。作为醇的例子,可以列举出:甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇等,作为酮,可以列举出:丙酮、甲基乙基酮等。使用有机溶剂的情况下,可以单独使用,也可以并用二种以上。
使树脂成分(A)在水中溶解的情况下,从提高溶解速度的观点出发,优选使用加热至40-95℃的热水。作为树脂成分(A)的固体成分浓度,优选为0.1-60质量%。另外,添加助焊剂(B)的情况下,优选在与使上述树脂成分(A)溶解的溶剂同样的溶剂中溶解来进行添加,助焊剂(B)为液体的情况下,可以直接添加。需要说明的是,通过添加混合而容易分离的情况下,优选通过表面活性剂等使其乳化来加入。通过使用上述溶剂,形成具有适当的熔融粘度的树脂溶液,可以抑制涂膜表面的平滑性变差的现象、和针孔的产生。
涂膜的干燥温度以及干燥时间,可以根据树脂溶液用溶剂、膜厚等适当设定,例如,考虑片原料的热稳定性(耐热分解性)或溶剂的挥发等,从抑制在回流焊时片的流动性降低等所得到的助焊剂片的物性变化的观点出发,优选干燥温度为25-180℃,更优选在40-100℃下干燥。另外,优选设置多个干燥炉,阶段性地进行干燥。干燥时间优选为例如1-90分钟,更优选为10-70分钟。
[焊料接合方法]
本发明的焊料接合方法,其特征在于,为使用本发明的助焊剂片的、包括下述步骤的方法。
(1),在具有电极的基板的具有电极的面上配置上述助焊剂片的步骤;
(2),在上述助焊剂片上配置锡球的步骤;
(3),将上述助焊剂片加热至焊料的熔点以上的温度、并且上述树脂片发生液状化的温度的步骤;
(4),与(3)同时或在其之后,加热至焊料的熔点以上的温度的步骤。
根据该特征,由于使用与基板之间的胶粘性良好、在回流焊中不会发生锡球错位的助焊剂片,因此能够发挥不产生焊料接合不良等的效果。
本发明的焊料接合方法中,不需要烦杂的印刷等涂布工序,只要在锡球与基板的电极之间配置助焊剂片即可,作业性优良。
以下,对用于上述接合方法的基板以及锡球进行说明,关于各工序的细节,参照附图的同时进行说明。
以下,关于本发明的焊料接合方法的各工序,适当参考图1至5的同时进行说明。需要说明的是,图1至5是用于说明本发明的焊料接合方法的示意图,本发明的焊料接合方法不限于此。
<步骤(1):在具有电极的基板的具有电极的面上配置上述助焊剂片>
本步骤是在基板的具有电极的面上配置上述助焊剂片的步骤。图1是具备电极的基板的示意平面图。另外,图2是从侧面观察具有电极的基板的示意图。接着,如图3(A)所示,在基板的具备电极的电极面一侧配置本发明的助焊剂片。另外,如图3(B)所示,可以以基板电极埋入助焊剂片中的方式层压。在配置助焊剂片前,优选预先对基板进行脱脂。在基板上配置助焊剂片的方法没有特别限定,只要直接设置即可,但优选设置助焊剂片后,在大气压下或真空条件下使用层压装置进行临时固定。作为层压装置,可以使用真空层压或辊式层压装置。层压时的温度,优选为玻璃化转变温度以上、更优选为比玻璃化转变温度高20℃以上的温度或者软化点以上(没有软化点的情况下,为玻璃化转变温度以上的橡胶状态)。根据树脂成分(A)的种类等而不同,例如为30-100℃。
(基板)
本发明的焊料接合方法中使用的基板为具备电极的基板,只要具备一个以上电极即可,例如可以列举出:图1所示的具备多个电极的基板、芯片、晶圆等。另外,在一部分基板上面的电极以外的区域中形成阻焊剂(需要说明的是,图2至5中为了简化没有图示出阻焊剂)。作为这样的具备电极的基板,例如可以列举出:如上所示的印刷线路基板等。在电极表面上为了使与锡球的润湿性提高,例如优选在Cu电极表面上形成由Cu/Ni/Pd/Au、Cu/Ni/Au、Cu/Ni-P/Au等构成的UBM(凸点下金属化层,Under Bump Metallization)层或者表面光洁(Surface Finish)处理层。
另外,在基板的电极表面上附着油脂等污渍时,与锡球的润湿性降低,对接合性产生不良影响,因此优选预先用有机溶剂、酸性水溶液、碱性水溶液等进行脱脂。在脱脂时,如果施加超声波,则清洗效果进一步提高,因此更优选。在电极表面上不具有UBM层或者Surface Finish处理层的情况下,在电极表面上容易形成氧化被膜,因此可以通过酸性水溶液或碱性水溶液等预先对基板进行清洗。
<步骤(2):在上述助焊剂片上配置锡球>
本步骤如图4所示,是将锡球以隔着助焊剂片位于基板的电极上的方式进行配置并固定的工序。可以使用如下方法:关于配置,可以使用各种植球机装置,或使用在电极上开口的金属掩模等,用毛刷等使球落下来配置的方法;或使用在顶端涂布了胶粘剂的细线或针,将球运到电极后,使其粘合到助焊剂片上进行配置的方法等。为了隔着助焊剂片与锡球在基板上临时固定,优选在配置焊料时,在与层压时的温度相同程度、即优选玻璃化转变温度以上、更优选比玻璃化转变温度高20℃以上的温度或者软化点以上(没有软化点的情况下,为玻璃化转变温度以上的橡胶状态)的温度下将助焊剂片进行加热。根据树脂成分(A)的种类等而不同,例如为30-100℃。另外,将锡球隔着助焊剂片配置到基板的电极上时,可以按压,但本发明的片含有玻璃化转变温度为40℃以下的树脂(a1),为柔软的结构,因此无需积极地按压。通过使用本发明的助焊剂片,锡球由于自重而埋入助焊剂片中,因此锡球与助焊剂片以及基板的胶粘提高。
(锡球)
作为本发明的焊料接合方法中使用的锡球的组成,例如可以列举出:Sn-Pb系、Pb-Sn-Sb系、Sn-Sb系、Sn-Pb-Bi系、无铅的Sn-Ag系、Sn-Ag-Cu系、Bi-Sn系、Sn-Cu系、Sn-Ag-Bi-In系、Sn-Zn-Bi系等。另外,也可以使用无铅、并且是低熔点焊料的Sn-Bi系(Sn58Bi:熔化温度:138℃)或In-Sn系(In48Sn:熔化温度:118℃)的焊料。本发明中,优选使用不含有铅的无铅焊料。无铅焊料中,从机械特性等的观点出发,优选为Sn-Ag-Cu系的焊料,例如,更优选为Sn3Ag0.5Cu(熔化温度:约217℃)。另外,超过200℃的高温工序中,对于液晶这样的材料自身变差的材料而言,优选使用无铅且低熔点的焊料。
作为本发明的焊料接合方法中使用的锡球的大小,例如为10μm以上且1000μm以下。作为下限值,优选为30μm以上,更优选为40μm以上,进一步优选为50μm以上。作为上限值,优选为760μm以下,更优选为610μm以下,进一步优选为450μm以下,特别优选为300μm以下。
<步骤(3):将上述助焊剂片加热至发生熔融或软化的温度>
本步骤是上述助焊剂片在发生熔融或者软化的温度以上进行加热处理的工序。通过在上述温度下进行加热处理,在包含由于热而发生活性化的助焊剂成分的情况下,通过片的助焊剂作用,可以除去在锡球的表面上形成的金属氧化物。另外,不仅焊料的表面,而且在电极的表面上存在的氧化物也可以同时除去。需要说明的是,本发明中,由于使用在树脂(A)中含有树脂(a1)的助焊剂片,因此在本步骤(3)中,如图5,不会发生电极与焊料的错位,进而焊料可以因自重而简单地向基板中贯穿,从而焊料接合性变良好。
<步骤(4):与步骤(3)同时或在其之后,加热至焊料的熔点以上的温度>
本步骤是在焊料的熔点以上进行温度处理的工序。通过在上述温度下进行加热处理,可以将锡球熔化来进行焊接。步骤(4)可以与步骤(3)同时,也可以在步骤(3)之后实施。
步骤(3)、(4)中的加热温度(最高到达温度)、以及在该温度下的加热时间(保持时间),可以根据锡球的熔化温度、树脂成分(A)发生软化的温度、树脂成分(A)的熔融粘度、助焊剂的沸点、基板的电极的大小、电极间距等条件适当设定。
作为步骤(3)中的加热温度,为树脂片的熔融温度或者软化温度以上,优选为例如熔融温度(软化温度)+20℃以上且+100℃以下。作为加热时间,例如优选为5秒-10分钟。作为步骤(4)的加热温度(最高到达温度),将锡球的熔化温度设为T(℃)时,例如为T+10℃以上且T+80℃以下。作为下限值,优选为T+20℃以上,更优选为T+30℃以上。作为上限值,优选为T+70℃以下,更优选为T+45℃以下。作为加热时间,可以根据加热温度(最高到达温度)适当设定,加热温度(最高到达温度)为上述范围的温度的情况下,作为加热时间(保持时间),例如为5秒-10分钟。作为下限值,优选为10秒以上,更优选为20秒以上。作为上限值,为5分钟以下,更优选为3分钟以下。另外,本工序可以在大气压条件下或氮气等惰性气体气氛下进行,但更优选在氮气等惰性气体气氛下进行。
在步骤(3)之后,实施步骤(4)时的温度曲线,例如在Sn37Pb的情况下,可以为步骤(3)100-150℃、60-120秒、步骤(4)183℃以上60-150秒、峰温度225-240℃(升温速度3℃/秒以下)。另外,Sn3Ag0.5Cu的情况下,可以为步骤(3)150-200℃、60-180秒、步骤(4)217℃以上60-150秒、峰温度245-260℃(升温速度3℃/秒以下)。根据需要,这些步骤可以实施多次。作为温度曲线,优选为半导体技术协会(JEDEC)的推荐条件(基于IPC/JEDEC J-STD-020C)。
另外,本发明的助焊剂片由于含有玻璃化转变温度为40℃以下、150℃的熔融粘度为500Pa·s以下的树脂(a1),因此,在从锡球向基板按压的状态下无需进行加热处理。本步骤结束后,如图5所示,得到焊料接合的状态。
另外,上述焊料接合方法结束后,可以将本发明的助焊剂片通过溶剂来溶解除去。将助焊剂片通过溶剂溶解除去,由此将在焊料接合以外的区域中存在的助焊剂片通过溶剂溶解除去,如图6所示,得到焊料接合部位露出的状态。作为将助焊剂片溶解除去的清洗用的溶剂,没有特别限定,可以列举出:水、有机溶剂、水与有机溶剂的混合溶剂等,从环境负荷低、容易获得的观点出发,优选为水。作为有机溶剂,可以列举出醇、酮等,优选为醇。使用有机溶剂的情况下,可以单独使用,也可以并用二种以上。需要说明的是,树脂成分(A)难溶于水的情况下,优选使用有机溶剂、或者水与有机溶剂的混合溶剂。在水与有机溶剂的混合溶剂中,混合比没有特别限制,但从降低环境负荷的观点出发,有机溶剂的比率越低越优选。水可以使用蒸馏水、离子交换水、自来水等,优选为杂质少的蒸馏水或离子交换水、超纯水。作为醇的例子,可以列举出甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇等,作为酮系溶剂,可以列举出丙酮、甲基乙基酮等。作为所使用的溶剂的温度,可以根据助焊剂片中包含的树脂成分(A)适当设定,从作业性的观点出发,优选在室温下进行。
需要说明的是,在难以溶解助焊剂片时、或溶解费时间时,可以使用加热后的溶剂、或含有表面活性剂的溶剂。作为该加热后的溶剂的温度,越高则越容易溶解助焊剂片,但优选为低于该溶剂的沸点的温度。
作为表面活性剂,可以使用阴离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂、两性离子系表面活性剂、非离子系表面活性剂等表面活性剂。
另外,从使溶解除去助焊剂片的效率提高的观点出发,优选照射超声波的同时使其溶解除去。在使用助焊剂(B)的情况下,如果助焊剂残存,则有可能腐蚀焊料接合部位,成为导致长期使用的可靠性降低的原因,因此,为了使助焊剂的除去效率提高,优选照射超声波的同时进行清洗处理。需要说明的是,作为超声波的强度,优选调节成所形成的焊料接合不会断裂的程度。另外,通过淹没射流、直接通路等水流发生装置进行清洗,使助焊剂的除去效果提高,因此优选。
实施例
以下,通过实施例对本发明详细地进行说明,本发明不限于以下的实施例。需要说明的是,关于以下的实施例中使用的各成分的物性值,使用基于下述方法测定的值。
(树脂溶液的制作)
[制造例1]
将改性聚乙烯醇(加成聚乙二醇后的聚乙烯醇:日本合成化学工业社制、商品名“Gosenex(注册商标)LW-100;玻璃化转变温度-0.5℃、150℃的熔融粘度:63Pa·s(剪切速度10mm/分钟)(使水挥发用树脂单独测定)、皂化度39.0-46.0)作为树脂溶液(固体成分40质量%水溶液)。
(助焊剂片的制作)
在作为支撑体的、对表面实施脱模处理后的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(Lintec株式会社制6502)(以下,作为脱模膜)上,涂布上述制备的树脂溶液,形成涂膜。另外,将该涂膜进行80℃、60分钟加热干燥,在支撑体上制作膜厚为30μm的助焊剂片。
[制造例2]
作为助焊剂,除了使用己二酸5质量份(相对于LW-100的树脂固体成分100质量份)之外,通过与制造例1同样的方法,制作膜厚30μm的助焊剂片。
[制造例3]
作为助焊剂,除了使用水杨酸5质量份(相对于LW-100的树脂固体成分100质量份)之外,通过与制造例1同样的方法,制作膜厚30μm的助焊剂片。
[制造例4]
在聚酰胺(PA)(东丽株式会社制、商品名“AQ尼龙T-70;玻璃化转变温度-46℃、150℃的熔融粘度:17Pa·s(剪切速度10mm/分钟)(使水挥发用树脂单独测定))100质量份(固体成分51质量%)中,加入作为助焊剂的十二胺5质量份(相对于T-70的树脂固体成分100质量份)进行搅拌,制作树脂溶液。另外,使用该调节后的树脂溶液,通过与制造例1同样的方法,制作膜厚30μm的助焊剂片。
[制造例5]
作为助焊剂,除了使用己二酸5质量份(相对于T-70的树脂固体成分100质量份)之外,通过与制造例4同样的方法,制作膜厚30μm的助焊剂片。
[制造例6]
在聚酯(PEs)(高松油脂株式会社制、商品名“Pess resin A-680;玻璃化转变温度30℃、150℃的熔融粘度:29Pa·s(剪切速度10mm/分钟)(使水挥发用树脂单独测定))100质量份(固体成分20质量%)中,加入将作为助焊剂的己二酸5质量份(相对于Pess resin A-680的树脂固体成分100质量份)在蒸馏水中溶解而成的水溶液进行搅拌,制作树脂溶液。另外,使用该调节后的树脂溶液,通过与实施例1同样的方法,制作膜厚30μm的助焊剂片。
[制造例7]
作为助焊剂,除了使用水杨酸43质量份(相对于LW-100的树脂固体成分100质量份)之外,通过与制造例1同样的方法,制作膜厚30μm的助焊剂片。
[制造例8]
将LW-100的固体成分设为70质量份,使用聚乙烯醇(PVA)(日本Vam&Poval制、商品名“Poval JP-03”;玻璃化转变温度63℃)30质量份,使用己二酸5质量份(相对于上述LW-100与JP-03的合计100质量份),除此之外,通过与制造例1同样的方法,制作膜厚30μm的助焊剂片。
[制造例9]
将LW-100的固体成分的配合量设为60质量份,将JP-03的配合量设为40质量份,使用作为相容化剂的羧甲基纤维素(CMC)(Daicel FineChem株式会社制、商品名”CMC1220”)5重量份,除此之外,通过与制造例8同样的方法,制作膜厚30μm的助焊剂片。
[制造例10]
将LW-100的固体成分的配合量设为50质量份,将JP-03的配合量设为50质量份,除此以外,通过与制造例9同样的方法,制作膜厚30μm的助焊剂片。
[制造例11]
将LW-100的固体成分的配合量设为40质量份,将JP-03的配合量设为60质量份,除此以外,通过与制造例10同样的方法,制作膜厚30μm的助焊剂片。
[比较制造例1]
在聚乙烯醇缩丁醛(PVB)(积水化学工业株式会社制、商品名“EslekKW-1;玻璃化转变温度65℃、150℃的熔融粘度:1444Pa·s(剪切速度10mm/分钟)(使水挥发用树脂单独测定))的固体成分100质量份(固体成分20质量%)中,加入将作为助焊剂的己二酸5质量份(相对于KW-1的树脂固体成分100质量份)在蒸馏水中溶解而成的水溶液,进行搅拌,制作树脂溶液。另外,使用该调节后的树脂溶液,通过与制造例1同样的方法,制作膜厚30μm的助焊剂片。
[比较制造例2]
在聚乙烯醇(PVA)(日本Vam&Poval制、商品名“Poval JP-03;玻璃化转变温度63℃、150℃下不会熔融)的固体成分100质量份中,加入作为助焊剂的己二酸5质量份(相对于JP-03的树脂固体成分100质量份),进行搅拌,制作树脂溶液。另外,使用该调节后的树脂溶液,通过与制造例1同样的方法,制作膜厚30μm的助焊剂片。
[比较制造例3]
在乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)(Denka株式会社制、商品名“Denka EVA Latex55N”;玻璃化转变温度-10℃、150℃下不会熔融)的固体成分100质量份中,加入将作为助焊剂的己二酸5质量份(相对于Denka EVA Latex 55N的树脂固体成分100质量份)在蒸馏水中溶解而成的水溶液,进行搅拌,制作树脂溶液。另外,使用该调节后的树脂溶液,通过与制造例1同样的方法,制作膜厚30μm的助焊剂片。
[使用助焊剂片的焊料接合试验]
在焊料接合试验时使用的、基板以及锡球如下。
基板:FR-4(玻璃环氧基板,电极由铜构成,电极表面的UBM层由Cu/Ni/Au(Ni层的厚度为3μm、Au层的厚度为0.03μm)构成。)
锡球:焊料组成(直径760μm、Sn-Ag-Cu;Sn:96.5质量%、Ag:3.0质量%、Cu:0.5质量%(熔化温度217-219℃)))
[实施例1-11、比较例1-3]
在上述制造例1-11、比较制造例1-3中制作的助焊剂片中使用,关于下述(1)-(6)的项目,基于以下的方法进行评价。将评价结果示于表1。(1)助焊剂片与基板之间的胶粘性
将上述制作的带脱模膜的助焊剂片加热至80℃,在真空下对基板按压,并层压到基板上。恢复至室温,观察将脱模膜剥离时的基板的状态。
A:助焊剂片从脱模膜上剥离,转印到基板上。
C:引起在助焊剂片/基板界面上的剥离、和/或助焊剂片内的破坏。
(2)助焊剂片的粘性
关于上述制作的助焊剂片用手指触摸,感官评价室温下的粘性。
A:具有适度的粘性(发粘)
C:没有粘性(不会发粘,不能向其他材料上贴合)
(3)助焊剂片的再加工性/处理性
关于上述中制作的助焊剂片,用手指触摸片后,通过将压在片上的手指按压到其他手指上时的粘合的有无,来确认残留的胶水,感官评价室温(体温)下的再加工性/处理性。
A:手指上没有胶水残留
C:手指上有胶水残留
(4)锡球的保持力
使用金属掩模,在用助焊剂片层压后的基板上配置锡球36个,一次升温至80℃,恢复至室温。
将锡球配置后的基板以特定角度倾斜,测定由助焊剂片产生的锡球的保持力。
A:锡球配置后90度倾斜时,锡球不会落下。
C:锡球配置后90度倾斜时,锡球落下。
(5)溶解除去性(目视以及由放大镜的观察)
将搭载有锡球的基板在250℃、大气下进行加热处理,使焊料与基板接合。
使用超声波清洗机“Plansonic”(制品名5510、BRANSON公司制),将形成焊料接合的基板浸渍到以42kHz摇动的25℃的蒸馏水中,进行5分钟的清洗处理。需要说明的是,实施例6中,使用甲醇/蒸馏水=1/1(质量比)的混合溶剂代替蒸馏水。经过以上的工序,得到使用助焊剂片时的焊料接合体。
将清洗后的基板通过目视以及使用放大镜,观察在焊料/基板间的间隙中残存的助焊剂片的有无,通过以下的基准进行评价。
A:助焊剂片完全没有残存。
B:助焊剂片在焊料端部少量被观察到。
C:助焊剂片全部残存。
(6)焊料接合力
通过模切测试仪,对接合的锡球5个进行模切,确认焊料接合力。
A:全部凝聚破坏。
C:一部分或全部界面破坏。
表1
实施例1-11由于使用包含玻璃化转变温度为40℃以下、150℃的熔融粘度为500Pa·s以下的树脂的助焊剂片,因此在胶粘性、粘性、再加工性、焊料保持力、溶解除去性、焊料接合力的任意评价中,均得到良好的结果。需要说明的是,将实施例1-5、7-11与实施例6比较时,与水的氢键更弱的实施例1-5、7-11的片,与实施例6的片相比,得到对于水的溶解性更优良的结果。实施例8-11中可知,含有玻璃化转变温度为40℃以下,150℃的熔融粘度为500Pa·s以下的树脂,并且玻含有璃化转变温度比上述树脂更高的树脂,因此再加工性/处理性提高。
比较例1-2没有使用玻璃化转变温度为40℃以下的树脂,因此与基板的胶粘力弱,锡球保持力弱,因而得到焊料接合力变差的结果。另外,比较例3没有使用150℃的熔融粘度为500Pa·s以下的树脂,因此与基板的胶粘力弱,由于锡球的沉降不足,因此得到焊料接合力等变差的结果。
工业可利用性
根据本发明,能够提供与基板之间的胶粘性强、在回流焊中不会发生锡球错位的助焊剂片。
另外,根据本发明,能够提供可以均匀性良好地形成多个焊料凸点、并且得到生产率高、环境负荷小的焊料接合方法。
符号说明
1…电极、2…阻焊剂、3…助焊剂片、4…锡球、100…基板
Claims (10)
1.一种助焊剂片,其含有树脂A,其特征在于,所述树脂A含有玻璃化转变温度为24℃以下、150℃的熔融粘度为500Pa·s以下的树脂a1,所述熔融粘度是以剪切速度10mm/分钟进行测定的。
2.根据权利要求1所述的助焊剂片,其特征在于,所述树脂A含有35-99质量%的玻璃化转变温度为24℃以下、150℃的粘度为500Pa·s以下的树脂a1、以及1-65质量%的玻璃化转变温度高于所述树脂a1的树脂a2,所述粘度是以剪切速度10mm/分钟进行测定的。
3.根据权利要求1或2所述的助焊剂片,其特征在于,所述助焊剂片含有助焊剂B。
4.根据权利要求3所述的助焊剂片,其特征在于,所述助焊剂片实质上不含助焊剂B以外的低分子化合物。
5.根据权利要求1或2所述的助焊剂片,其特征在于,所述树脂a1为水溶性。
6.根据权利要求1或2所述的助焊剂片,其特征在于,所述树脂a1包含:选自将聚乙烯醇的一部分羟基-OH取代成环氧烷烃链一个或多个连结而成的部分结构-(CH(R1)CH(R2)O)n-R3的改性聚乙烯醇、聚酰胺以及聚酯中的一种以上,
其中,n表示环氧烷烃链的重复数,为1.0以上;R1,R2以及R3彼此独立地表示氢原子或有机基团;R1,R2以及R3为多个的情况下,可以分别相同也可以不同。
7.根据权利要求2所述的助焊剂片,其特征在于,所述树脂a2含有聚乙烯醇。
8.根据权利要求1或2所述的助焊剂片,其特征在于,所述助焊剂片中,所述树脂A的含量为50质量%以上。
9.根据权利要求1或2所述的助焊剂片,其特征在于,所述助焊剂片的面积为30000mm 2以上。
10.一种焊料接合方法,其采用权利要求1至9中任一项所述的助焊剂片,其特征在于,包括下述步骤(1)至(4):
步骤(1),在具有电极的基板的具有电极的面上配置所述助焊剂片;
步骤(2),在所述助焊剂片的上方配置锡球;
步骤(3),将所述助焊剂片加热至发生熔融或软化的温度;以及
步骤(4),与步骤(3)同时或在其之后,加热至焊料熔点以上的温度。
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