CN1243526A - 热固性树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用作待充满密封树脂的热固性树脂组合物,该组合物使包括安装在载体基体上的半导体芯片的半导体设备例如CSP/BGA组件能够通过短时间热固化牢固地连接到电路板上并具有高的生产率,它表现出优异的热震荡性能(或热循环性能)并且在半导体设备或连接发生故障时,允许CSP/BGA组件容易地从电路板上去掉。

Description

热固性树脂组合物
发明背景
发明领域
本发明涉及用于在电路板上安装半导体设备例如芯片大小或芯片级组件(“CSP”)、球形栅极排列(“BGA”)等的待充满密封树脂组合物，这些组件中的每一个在载体基体上都带有一个半导体芯片，例如大型集成块(“LSI”)。
相关技术的简单说明
最近几年，流行的小型电子器件例如摄相一体磁带录像机(“VTR”)和手提电话机等更希望小尺寸的LSI组件。这些希望降低尺寸的结果使组件的大小基本上降低到裸片的大小。这些CSP和BGA提高了电子设备的特性同时保持了它们的许多操作性能，因此用于保护半导体裸片例如LSI，并有利于它们的检测。
通常，CSP/BGA组件通过焊接等方式与电路板上的导电体连接。然而，当得到的CSP/BGA/电路板结构暴露在热循环下时，电路板与CSP/BGA之间焊接的可靠性常常变得令人怀疑。最近，在CSP/BGA组件安装在电路板上之后，经常在CSP/BGA组件和电路板之间的空隙处充满密封树脂(通常称作待充满密封)以减轻热循环产生的应力，因此提高热震荡性能和结构的可靠性。
然而，由于热固性树脂通常用作底层密封材料，在CSP/BGA组件安装在电路板之后出现故障时，在不破坏或敲碎整体结构的情况下替换CSP/BGA组件是非常困难的。
最终，在电路板上安装裸片的技术被认为是与在电路板上安装CSP/BGA组件的技术基本相似。公开在日本特许公开专利102343/93的一种这样的技术，包括一种安装方法，该方法将裸片固定和通过使用光固化粘合剂使之与电路板连接，其中如果发生故障，就从这取走该裸片。然而，该技术限定为这样的实例，即其中的电路板包括一种可以从后侧透过光线的透明基体(例如玻璃)，并且得到的结构热震荡性能差。
日本特许公开专利69280/94公开了一种方法，即使用能够在预定温度下固化的树脂将裸片固定并与基体连接。发生故障时，该裸片通过在高于预定温度的温度下软化树脂的方法从基体上取走。然而，该专利没有公开具体的树脂，并且也没有公开如何处理保留在基体上的树脂。因此，该公开方法充其量是不完整的。
正如日本特许公开专利77264/94中指出的那样，通常使用溶剂除掉电路板上的残留树脂。但是，使用溶剂溶胀树脂是一个耗时的方法，并且通常用作溶剂的腐蚀性有机酸可能降低电路板的可靠性。相反，那种公开方法提到一种透过电磁辐射照射除掉残留树脂的方法。
日本特许公开专利251516/93还公开了一种使用双酚A型环氧树脂(CV5183或CV5183S Matsushita Electric Industrial Co.，Ltd.制造)的安装方法。然而，这样公开的去除方法不能持之以恒地允许易于除掉芯片，高温下固化步骤长，并且该方法生产率通常较低。
由此，需要一种待充满密封材料提供高的生产率和热震荡性能，而允许使用的基体易于加工和分离。
发明概述
本发明提供了一种用作待充满密封树脂的热固性树脂组合物。该组合物使半导体设备例如包括安装在载体基体上的半导体芯片的CSP/BGA组件能够通过短时间热固化并以高的生产率牢固地连接到电路板上，该组合物表现出优异的热震荡性能(或热循环性能)并且在半导体设备或连接发生故障的情况下允许CSP/BGA组件容易地从电路板上移走。
用于半导体设备和与半导体设备电连接的电路板之间未充满处的密封剂的热固性树脂组合物包括大约100重量份环氧树脂、大约3-大约60重量份固化剂和大约1-大约90重量份增塑剂。
尽管本发明的热固性树脂组合物可以在相对低的温度下短时间内固化，但是由此得到的固化反应产物具有优异的热震荡性能，并且可以在加热条件下容易地用力撕下。也就是说，通过本发明的热固性树脂组合物的固化反应产物连接到电路板等上的半导体设备可以容易地通过加热该反应产物、使用溶剂溶胀或在加热条件下溶剂溶胀的方法而去掉。
通过使用本发明的热固性树脂组合物，半导体设备例如CSP/BGA组件可以通过短时间热固化并以高的生产率牢固地连接到电路板上，得到的安装结构表现出优异的热震荡性能(或热循环性能)。并且，发生故障时，半导体设备可以容易地去掉。这使重新利用半导体设备或电路板成为可能，因此提高了生产方法的效率，降低了生产费用。
本发明的效果和优点在阅读完“本发明详述”之后将变得更容易理解。
附图的简单说明
参考附图将更容易理解本发明。
图1描述了表示使用了本发明的热固性树脂组合物的安装结构的实施例的截面图。
图2描述了本发明的热固性树脂组合物固化后为了修复目的从电路板上取下的半导体设备的截面图。
发明的详细说明
用于半导体设备和与半导体设备电连接的电路板之间未充满处的密封剂的热固性树脂组合物包括大约100重量份环氧树脂、大约3-大约60重量份固化剂和大约1-大约90重量份增塑剂。
本发明中使用的环氧树脂可以是任何通用的环氧树脂。该环氧树脂可以包括至少一种多官能团环氧树脂和以总环氧树脂计0-30％例如20％重量的至少一种用作反应稀释剂或交联密度改性剂的单官能团环氧树脂。
多官能团环氧树脂的实例包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚-可溶可熔酚醛环氧树脂、甲酚-可溶可熔酚醛环氧树脂和它们的适当组合。应当考虑环氧树脂的粘度和其它性能，并且多官能团环氧树脂应该包括用量为10-100％范围内的双酚A型环氧树脂。理想地，双酚A型环氧树脂的用量应该为50-100％。
单官能团环氧树脂含有一个环氧基团。通常，环氧基团应该含有约6-28个碳原子的一个烷基，该烷基的实例包括C6-C28烷基缩水甘油醚、C6-C28脂肪酸缩水甘油酯和C6-C28烷基苯酚缩水甘油醚。
本发明中使用的增塑剂是一种具有相对低的挥发性的物质，该挥发性是用沸点至少大约为130℃并且该沸点低于树脂的固化反应产物的Tg表征的。理想的是使用固化树脂时能够产生宏观相分离的增塑剂材料。尽管这些物质在本文中称作增塑剂，但是它们不需要实行通常与增塑剂相关的功能。
这些增塑剂的实例包括(甲基)丙烯酸酯和芳香族或脂肪族酯。
本发明中用作增塑剂的(甲基)丙烯酸酯包括单官能团(甲基)丙烯酸酯例如直链或支化的脂肪醇的(甲基)丙烯酸酯、带有芳香烃取代基的脂肪醇的(甲基)丙烯酸酯、脂肪环醇的(甲基)丙烯酸酯、含羟基烷基(甲基)丙烯酸酯和羟基脂肪胺的(甲基)丙烯酸酯，和多官能团(甲基)丙烯酸酯例如聚醚的(甲基)丙烯酸酯和多羟基环氧化合物的(甲基)丙烯酸酯。
本发明中用作增塑剂的直链或支化的脂肪醇的(甲基)丙烯酸酯包括那些约4-16个碳原子的(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十三烷酯、(甲基)丙烯酸十四烷酯和(甲基)丙烯酸十六烷酯。带有芳香烃取代基的脂肪醇的(甲基)丙烯酸酯包括带有芳香烃取代基的约1-8个碳原子的脂肪醇的(甲基)丙烯酸酯例如(甲基)丙烯酸苄酯。
本发明中用作增塑剂的脂环醇的(甲基)丙烯酸酯包括(甲基)丙烯酸环己酯和(甲基)丙烯酸异冰片酯。
本发明中用作增塑剂的(甲基)丙烯酸含羟基烷基酯包括(甲基)丙烯酸羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯和(甲基)丙烯酸3-苯氧基-2-羟基丙酯。
用于本发明的羟基脂肪胺的(甲基)丙烯酸酯包括用NR1R2R3表示的胺的(甲基)丙烯酸酯，其中R1、R2和R3各自表示氢、烷基、羟烷基或氢化-聚氧化烯基团(hydro-poly(oxyal kylene) group)，并且至少R1、R2和R3中的一个是羟烷基或氢化-聚氧化烯基团。
它们的具体实例包括N，N′-二烷基取代的二单链烷醇胺的(甲基)丙烯酸酯例如(甲基)丙烯酸N，N′-二甲氨基乙酯和(甲基)丙烯酸N，N′-二乙氨基乙酯，N-烷基取代的二链烷醇胺的单或二(甲基)丙烯酸酯例如(甲基)丙烯酸N-乙基-N′-羟基乙氨基乙酯和乙基二羟基乙胺二(甲基)丙烯酸酯，三链烷醇胺的(甲基)丙烯酸酯例如三乙醇胺(甲基)丙烯酸酯、三乙醇胺二(甲基)丙烯酸酯和三乙烷醇胺三(甲基)丙烯酸酯，通常公知为丙烯酸化的胺的低聚物的链烷醇胺(甲基)丙烯酸酯混合物，和氢化-聚氧化烯的(甲基)丙烯酸酯例如(CH3)2N-(CH2CH2O)2H的(甲基)丙烯酸酯、CH3N[-(CH2CH2O)2H]2的单或二(甲基)丙烯酸酯和N[-(CH2CH2O)2H]3的单、二或三(甲基)丙烯酸酯。
特别理想的化合物是包括在分子式(HOR4)3-xN[R4OCOC(R5)＝CH2]x中的化合物，其中R4是大约2-12个碳原子的亚烷基或-R6-(OR6)m，其中R6是-CH2CH2-或-CH2CH(CH3)-，m是1-6的整数，R5是氢或甲基，x是1-3的整数。
聚醚的(甲基)丙烯酸酯的实例包括二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸二甘醇酯、二(甲基)丙烯酸三乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸四乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，3-丁二醇酯和三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯。多羟基环氧化合物的(甲基)丙烯酸酯的实例包括双酚A表氯醇反应产物的二(甲基)丙烯酸酯。
用在本发明中的增塑剂的芳香族或脂肪族酯包括芳香族羧酸二烷基酯例如邻苯二甲酸二(C1-C12烷基)酯，例如邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、；邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二2-乙基己酯和邻苯二甲酸辛基癸酯，脂肪族一元酸酯例如油酸丁酯和单油酸甘油酯，以及脂肪族二元酸酯例如己二酸二丁酯、己二酸二2-乙基己酯、癸二酸二丁酯和癸二酸二2-乙基己酯。
这些增塑剂中，特别理想的是上述分子式表示的链烷醇胺或氢化-聚氧化烯胺的(甲基)丙烯酸酯、邻苯二甲酸二(C1-C12)烷基酯、(甲基)丙烯酸的含羟基烷基酯和脂环醇的(甲基)丙烯酸酯。
每100重量份的环氧树脂中，增塑剂组分的使用量通常为1-大约90重量份。理想地，该量为树脂重量的5-50份。
本发明的热固性树脂组合物可以配方为各成分混合在一起的单份型(one-part)组合物或环氧树脂和固化剂单独储存并在随后的使用前混合的两份型(two-part)组合物。因此，本发明中使用的固化剂通常可以是用在单份型(one-part)和两份型(two-part)环氧树脂配方中的任何固化剂。但是，本发明中使用的理想的固化剂包括胺化合物、咪唑化合物、改性的胺化合物和改性的咪唑化合物。
胺化合物的实例包括双氰胺，脂肪族多胺例如二亚乙基三胺、三亚乙基四胺和二乙氨基丙胺，芳香族多胺例如间苯二胺和二氨基二苯胺，脂环族多胺例如异佛尔酮二胺和烯二胺，和聚酰胺。
咪唑化合物的实例包括2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和2-苯基咪唑。改性胺化合物的实例包括胺化合物和环氧化合物加合反应得到的环氧加合聚胺，改性咪唑化合物的实例包括咪唑化合物和环氧化合物加合得到的咪唑加合物。
这些固化剂中，单份型(one-part)环氧树脂中使用的潜在固化剂是特别理想的。从可修复的观点看，以固化剂的总重量计，特别理想的是5-95％重量的改性胺和95-5％重量的双氰胺结合使用。每100重量份环氧树脂中，固化剂的使用量通常为大约3-大约60重量份。理想地，该量为树脂的5-40重量份。
本发明的热固性树脂组合物理想地含有结合使用量为大约5-大约40％重量的上述增塑剂和单官能团环氧树脂。
本发明的热固性树脂组合物能够渗入电路板和半导体设备之间的空间。本发明的这些组合物至少在高温下也显示出粘度降低，因此能够渗入上述空间。最好是通过选择不同组分的类型和比例来制备热固性树脂组合物以达到25℃粘度为50,000mPa.S或更小例如30,000mPa.S或更小，因此提高了渗入电路板和半导体设备之间空间(例如100-200μm)的能力。
本发明的热固性树脂组合物可以含有其它添加剂，例如消泡剂、均涂剂、染料、颜料和填料。并且，其中也可以加入光聚合引发剂，条件是这样的引发剂不会反过来影响组合物或由此形成的反应产物的性能。
下面，图1中表示了使用了本发明的热塑性树脂组合物的安装结构的实例。
半导体设备4是将半导体芯片(所谓的裸片)2例如LSI连接到载体基体1上并用树脂3合适地密封它们之间的空间形成的。该半导体设备安装在电路板5上的预定位置上，并且电极8和9用合适的连接方法例如焊接电连接在一起。为了提高可靠性，载体基体1和电路板5之间的空间用热固性树脂组合物的固化产物10密封。热固性树脂组合物的固化产物10不需要完全充满载体基体1和电路板5之间的空间，但是可以填充到一定的程度以消除热循环引起的应力。
载体基体可以是由如下材料构造的：Al2O3、SiN3和富铝红柱石(Al2O3-SiO2)组成的陶瓷基体，耐热树脂例如聚酰亚胺组成的基体或带，通常用作电路板等的玻璃纤维增强环氧树脂、ABS和酚醛树脂基体，以及其它基体。
对半导体芯片与载体基体之间电连接的方法没有特别的限定，可以使用高熔点焊剂或导电(或各向异性)粘合剂、焊丝等连接。为了便于连接，电极可以形成为连接凸块。并且，为了提高连接的可靠性和耐久性，半导体芯片和载体基体之间的空间可以用合适的树脂密封。本发明中可以使用的半导体设备包括CSP和BGA。
对本发明中使用的电路板的类型没有作特别限定，可以使用多种常用的电路板例如玻璃纤维增强的环氧树脂、ABS和酚醛树脂板。
下面描述安装方法。开始，膏状焊剂印在电路板需要的位置上并进行合适的干燥驱除溶剂。然后按照电路板上的图案安装半导体设备。该电路板通过逆流炉熔化该焊剂并焊接半导体设备。半导体设备和电路板之间的电连接不但可以使用膏状焊剂，而且可以使用焊球形成焊接。另外，该连接也可以使用导电粘合剂或各向异性导电粘合剂形成。并且，膏状焊剂或类似物可以涂布或形成在电路板或半导体设备上。为了便于随后的修复，使用的焊剂、导电粘合剂或各向异性导电粘合剂应该考虑到它们的熔点、粘结强度等来选择。
以这种方式将半导体设备电连接到电路板上之后，得到的结构通常应该进行电路连续性试验或相似的试验。通过这样的试验之后，半导体设备可以用树脂组合物固定。这种情况下，当发生故障时，更容易在用树脂组合物固定半导体设备之前将其取下。
然后，采用合适的应用方法例如分配器，热固性树脂组合物就涂布到半导体设备的周围。当该组合物涂布到半导体设备上时，该组合物通过毛细作用渗入电路板和半导体设备的载体基体之间的空间。
随后，通过加热固化该热固性树脂组合物。在加热的早期阶段中，热固性树脂组合物的粘度显著降低，因此流动性增加，因此它更容易渗入电路板和半导体设备之间的空间。并且，通过在电路板上合适地分布排气孔，允许热固性树脂组合物完全渗入电路板和半导体设备之间的全部空间。
涂布的热固性树脂组合物的量应该合适地调节以使之几乎完全地填充电路板和半导体设备之间的空间。
当使用了上述的热固性树脂组合物时，通常在120℃-150℃加热5-20分钟使之固化。因此，本发明可以采用相对低的温度和相对短的时间的固化条件，因此生产率很高。图1中给出的安装结构是按照这种方法完成的。当在热固性树脂组合物中以(甲基)丙烯酸酯作增塑剂并在其中加入光聚合引发剂时，热固性树脂组合物可以在热固化之前通过曝光短暂固化。
当采用本发明的热固性树脂组合物的安装方法中，半导体设备安装在上述电路板上之后，检测了得到结构的半导体设备的性能、半导体设备与电路板之间的连接、其它的电性能和密封状态。万一发现故障，可以按照下述方法进行修复。
将半导体设备周围发生故障的区域在大约190℃-大约260℃下加热大约10秒-大约1分钟的时间。尽管对加热方法没有作特别限定，但是优选局部加热。可以对故障区域采用相对简单的方法例如使用热空气。
只要焊剂熔化，树脂软化使粘结强度降低，就可以拉开半导体设备。
如图2所示，半导体设备4取走后，热固性树脂组合物的固化反应产物的残留物12和焊剂的残留物14就残留在电路板5上。热固性树脂组合物的固化产物的残留物可以通过例如将残留物加热到预定温度变软、溶剂溶胀或将其加热到预定温度用溶剂溶胀后刮掉的方法除掉。
加热和溶剂结合的方法最容易将残留物去掉。例如当使电路板保持在100℃的数量级(通常为80-120℃)的温度下用溶剂溶胀残留树脂使之软化后，可以刮掉残留物。
用于该目的的溶剂是使热固性树脂组合物的固化反应产物产生溶胀的溶剂，以此使粘合强度降低到一定的程度以使固化了的物质可以从电路板上刮掉。有用的溶剂包括有机溶剂例如烷基氯例如二氯甲烷、二醇醚例如乙基纤维素和丁基纤维素、二元酸的二酯例如琥珀酸二乙酯、和N-甲基吡咯烷酮。当然，也可以使用它们适当的结合。
如果保护电路的抗蚀剂已经连接到电路板上，选择的溶剂不应该对抗蚀剂引起破坏。考虑到这一点，理想的溶剂包括二醇醚和N-甲基吡咯烷酮。
焊剂的残留物可以例如通过使用吸收焊剂的编织线除掉。
最后，在按照上述方法清理的电路板上，用与上述相同的方法重新安装一个新的半导体设备。这样，故障点的修复就完成了。
如果在电路板上发现故障，可以用与上述相同的方法除掉热固性树脂组合物的固化反应物的残留物13和残留在半导体设备底部的焊剂的残留物15而重新利用半导体设备。
本发明将通过下面的非限定性的实例进一步进行描述。
                         实施例
实施例1
                     热固性树脂组合物
将环氧树脂、3重量份的双氰胺制备的固化剂和19重量份胺的环氧加合物和12重量份作为增塑剂的丙烯酸化的胺的低聚物混合在一起制备热固性树脂组合物，其中的环氧树脂是由85重量份的双酚A型环氧树脂、4重量份的可溶可熔酚醛环氧树脂和11重量份的12-14个碳原子的烷基缩水甘油醚的混合物制备的。另外，其中也可以混入0.1重量份的消泡剂。如此形成的组合物的粘度确定为5,200mPa.S。
                         安装方法
使用膏状焊剂(PS10R-350A-F92C，Harima Chemicals，Inc.制造)，将带有20mm方形组件的CSP、直径为0.5mm电极间距为1.0mm的电极和由氧化铝组成的载体基体安装在1.6mm厚的其上带有电路的玻璃纤维增强环氧树脂电路板上。
随后，采用分配器将热固性树脂组合物涂布到CSP的周围，然后在大约150℃的环境温度下保持大约5分钟加热固化。在完全固化前，热固性树脂组合物渗入半导体设备和电路板之间的空间。
                      热震荡测试
按照上述方法制备的25个样品暴露在热循环下，即使样品温度保持在大约-40℃大约30分钟，然后将温度升高到室温大约3分钟，然后进一步升高温度到大约80℃大约30分钟。当样品进行了预定次数的热循环后，对样品进行电路连续性试验以进一步确定CSP和电路板之间的电连接。当在1000或更多次循环后确定电路连续性时，这样的样品被认为是可以接受的，在达到这样多的循环之前由于线路断开等原因使电路丧失连续性时则这样的样品被认为是不可接受的。对于本实施例的安装结构，即使超过1000次循环，所有的25个样品都是可以接受的。
                        修复
使用热空气产生器，将CSP使用按照上述方法制备的热固性树脂组合物固定到电路板上，周围用250℃的热空气加热1分钟。然后，通过在CSP和玻璃纤维增强的环氧树脂板中间插入一金属片可以容易地将CSP移动并使CSP托起。
当将玻璃纤维增强的环氧树脂板放在热板上(或用远红外加热器等加热)保持在大约100℃下，以便可以用溶剂例如PS-1(Dai-ichiKogyo Seiyaku Co.，Ltd制造)或7360(Loctite Corporation制造)溶胀残留在玻璃纤维增强环氧树脂板上的树脂，然后用刮刀刮掉。残留在玻璃纤维增强环氧树脂板上的焊剂用焊剂吸收编织线(braided wire)去掉。该修复操作所需要的时间在3分钟之内，从实用的角度，这足够短了。
在玻璃增强环氧树脂板上按照上述方法除去CSP的地方再次涂布膏状焊剂，并在其上安装一个新的CSP。在该操作中，可以将膏状焊剂印在新的CSP上。
按照上述相同的方法，将热固性树脂组合物涂布到CSP周围，然后在150℃加热5分钟固化。
在如此修复的装有CSP的电路板上，牢固地实现了电连接。在热循环测试中，该安装结构也具有与未经修复的板相似的优异性能。
实施例2-5
除了实施例1中作为增塑剂的丙烯酸化胺的低聚物的使用量按下述改变外，重复实施例1的步骤。得到的安装结构通过了热震荡测试，并且其修复时间也在3分钟以内。
实施例2：    1.2重量份。
实施例3：    6.0重量份。
实施例4：    21.0重量份。
实施例5：    50.0重量份。
比较例1
除了不用增塑剂外，重复实施例1的步骤。得到的安装结构显示出可接受的修复性，但由于小于1000次循环时电路丧失连续性，因此没有通过热震荡测试。
比较例2
除了实施例1中作为增塑剂的丙烯酸化胺的低聚物的使用量变为120重量份外，重复实施例1的步骤。得到的安装结构显示出可接受的修复性，但由于小于1000次循环时电路丧失连续性，因此没有通过热震荡测试。
实施例6-9
除了实施例1中12-14个碳原子的烷基缩水甘油醚的混合物的使用量按下述改变外，重复实施例1的步骤。得到的安装结构通过了热震荡测试，并且其修复时间在3分钟以内。
实施例6：    0重量份。
实施例7：    2.7重量份。
实施例8：    5.3重量份。
实施例9：    20.0重量份。
比较例3
除了实施例1中12-14个碳原子的烷基缩水甘油醚的混合物的使用量变为40重量份外，重复实施例1的步骤。得到的安装结构显示出可接受的修复性，但由于小于1000次循环时电路丧失连续性，因此没有通过热震荡测试。
实施例10-12
除了实施例1中作为增塑剂的丙烯酸化的胺低聚物被下述化合物的任一种取代外，重复实施例1的步骤。得到的安装结构通过了热震荡测试，并且其修复时间在3分钟以内。
实施例10：    DOP(邻苯二甲酸二辛酯)
实施例11：    丙烯酸异冰片酯。
实施例12：    甲基丙烯酸2-羟乙酯。
实施例13
除了实施例1中用作固化剂的胺的环氧加合物由咪唑的环氧加合物取代外，重复实施例1的步骤。得到的安装结构通过了热震荡测试，并且其修复时间在3分钟以内。
比较例4
除了用含有丙烯酸酯低聚物、丙烯酸酯单体和光聚合引发剂的粘合剂(TB3006B；Three Pond有限公司制造)代替实施例1中使用的热固性树脂组合物，并且通过暴露到半导体设备和电路板之间缝隙的光和加热固化外，重复实施例1的步骤。使用这种粘合剂时，在它处于半固化状态时可以容易地去除半导体设备。粘合剂完全固化后，将得到的安装结构进行热震荡测试。由于小于1000次循环时电路丧失连续性，因此其热震荡性质是不可接受的。
比较例5
除了按实施例1中相同的方式使用环氧树脂密封剂(SA-51-2；Asahi Kaken有限公司制造)取代实施例1中的热固性树脂组合物并且在100℃下加热90秒固化外，重复实施例1中的步骤。在热震荡测试中，得到的安装结构显示出如实施例1中相同程度的可靠性。通过加热尝试分离半导体设备以进行修复，但却无效。
本发明的全部范围通过权利要求界定。

Claims (10)

1、一种能够密封包括安装在载体基体上的半导体芯片的半导体设备和与所说的半导体设备电连接的电路板之间未充满处的热固性树脂组合物，所说的组合物包括：
大约100重量份环氧树脂，
大约3-大约60重量份的固化剂，和
大约1-大约90重量份的增塑剂。
2、权利要求1的组合物，其中所说的环氧树脂包括至少一种多官能团环氧树脂。
3、权利要求2的组合物，其中所说的环氧树脂包括达到大约30％重量的至少一种单官能团环氧树脂。
4、权利要求1的组合物，其中所说的固化剂包括至少一种选自胺化合物、咪唑化合物和衍生物以及它们的混合物的化合物。
5、权利要求1的组合物，其中所说的增塑剂包括至少一种选自(甲基)丙烯酸酯、芳香族或脂肪族酯和它们的混合物的化合物。
6、权利要求5的组合物，其中所说的增塑剂和所说的单官能团环氧树脂的混合用量为组合物总量的大约5-大约40％重量。
7、权利要求5的组合物，其中所述单官能环氧树脂具有含约6-28个碳原子的烷基。
8、权利要求5的组合物，其中所述多官能环氧树脂含有约10-约100％(重量)双酚A型环氧树脂。
9、权利要求1的组合物，其中所述增塑剂是羟基脂肪族胺的(甲基)丙烯酸酯。
10.权利要求1的组合物，在25℃下的粘度小于约50000mPa·s。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103172306A (zh) * 2013-04-08 2013-06-26 天津大学 一种水弹性模型材料及其制备方法
CN111670228A (zh) * 2018-09-20 2020-09-15 株式会社Lg化学 用于涂覆金属薄膜的热固性树脂组合物、使用其的经树脂涂覆的金属薄膜和金属包层层合体

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6605355B1 (en) 1999-02-18 2003-08-12 Three Bond Co., Ltd. Epoxy resin composition
EP1195083B1 (en) * 1999-07-08 2006-01-11 Sunstar Giken Kabushiki Kaisha Underfilling material for semiconductor package
US6255500B1 (en) 2000-01-21 2001-07-03 Loctite Corporation Process for the epoxidation of diene esters
US20050288458A1 (en) 2002-07-29 2005-12-29 Klemarczyk Philip T Reworkable thermosetting resin composition
US7012120B2 (en) 2000-03-31 2006-03-14 Henkel Corporation Reworkable compositions of oxirane(s) or thirane(s)-containing resin and curing agent
JP4609617B2 (ja) * 2000-08-01 2011-01-12 日本電気株式会社 半導体装置の実装方法及び実装構造体
US6627683B1 (en) 2000-09-05 2003-09-30 Henkel Loctite Corporation Reworkable thermosetting resin compositions and compounds useful therein
US7108920B1 (en) 2000-09-15 2006-09-19 Henkel Corporation Reworkable compositions incorporating episulfide resins
WO2002028849A1 (en) * 2000-10-04 2002-04-11 Henkel Loctite Corporation Reworkable epoxidized 1-(cyclo)alkenyl ether/polycarboxylic acid product
EP1334513A2 (en) 2000-11-14 2003-08-13 Henkel Loctite Corporation Wafer applied fluxing and underfill material, and layered electronic assemblies manufactured therewith
TW574739B (en) * 2001-02-14 2004-02-01 Nitto Denko Corp Thermosetting resin composition and semiconductor device using the same
JP5280597B2 (ja) 2001-03-30 2013-09-04 サンスター技研株式会社 一液加熱硬化型エポキシ樹脂組成物および半導体実装用アンダーフィル材
JP3566680B2 (ja) * 2001-09-11 2004-09-15 富士通株式会社 半導体装置の製造方法
US6916890B1 (en) 2001-10-09 2005-07-12 Henkel Corporation Thermally reworkable epoxy resins and compositions based thereon
US6887737B1 (en) 2001-12-13 2005-05-03 Henkel Corporation Epoxidized acetals and thioacetals, episulfidized acetals and thioacetals, and reworkable thermosetting resin compositions formulated therefrom
US7242082B2 (en) 2002-02-07 2007-07-10 Irvine Sensors Corp. Stackable layer containing ball grid array package
JP2007521631A (ja) * 2003-08-08 2007-08-02 アービン センサーズ コーポレーション 積層可能な層及びその製造方法
JP5175431B2 (ja) * 2005-09-16 2013-04-03 日本電気株式会社 半導体装置のリペア方法
JP2007258207A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Three M Innovative Properties Co バンプ付きチップもしくはパッケージの実装方法
EP2026973B1 (en) 2006-04-28 2011-04-06 Telecom Italia S.p.A. Ink-jet printhead die and manufacturing method thereof
WO2007142654A1 (en) * 2006-06-09 2007-12-13 Advanced Applied Adhesives Reworkable compositions and methods for use thereof
US7714426B1 (en) 2007-07-07 2010-05-11 Keith Gann Ball grid array package format layers and structure
US20110068483A1 (en) 2008-06-05 2011-03-24 Sumitomo Bakelite Co. Ltd Method of manufacturing a semiconductor device and semiconductor device
US8450859B2 (en) 2008-10-27 2013-05-28 Panasonic Corporation Semiconductor device mounted structure and its manufacturing method
KR102092649B1 (ko) * 2018-11-07 2020-03-24 (주)티에이치엔 방열 및 방사 기능이 구비된 전자 기기 패키징 장치 제조방법
DE102020127468A1 (de) 2020-10-19 2022-04-21 Werner H. Salewski Multifunktionale Epoxyd-Systeme
DE102022120396A1 (de) 2022-08-12 2024-02-15 Delo Industrie Klebstoffe Gmbh & Co. Kgaa Verwendung einer härtbaren und wiederlösbaren Masse zur Herstellung eines Bauteils, und Masse dafür

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5463199A (en) * 1977-10-31 1979-05-21 Mitsui Petrochem Ind Ltd Curable composition for elastomers
SU990781A1 (ru) * 1979-12-06 1983-01-23 Предприятие П/Я В-8657 Маркировочна спиртобензостойка краска
SU1100295A1 (ru) * 1982-12-24 1984-06-30 Предприятие П/Я В-2756 Клей
US4794314A (en) * 1987-08-28 1988-12-27 Johnson Service Company Environmental position actuator apparatus having load responsive limit control apparatus
DD266361A1 (de) * 1987-12-03 1989-03-29 Leuna Werke Veb Tauchfaehige umhuellmassen fuer elektrische und elektronische bauelemente
US4866108A (en) * 1988-01-19 1989-09-12 Hughes Aircraft Company Flexible epoxy adhesive blend
JP2679849B2 (ja) * 1989-07-26 1997-11-19 松下電器産業株式会社 電子部品の実装方法およびこの方法に用いる接着剤
JP3543902B2 (ja) * 1997-01-17 2004-07-21 ヘンケル ロックタイト コーポレイション 半導体装置の実装構造および実装方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103172306A (zh) * 2013-04-08 2013-06-26 天津大学 一种水弹性模型材料及其制备方法
CN111670228A (zh) * 2018-09-20 2020-09-15 株式会社Lg化学 用于涂覆金属薄膜的热固性树脂组合物、使用其的经树脂涂覆的金属薄膜和金属包层层合体
CN111670228B (zh) * 2018-09-20 2023-03-10 株式会社Lg化学 用于涂覆金属薄膜的热固性树脂组合物、使用其的经树脂涂覆的金属薄膜和金属包层层合体

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Publication number Publication date
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WO1998031738A1 (en) 1998-07-23
EP0953008A4 (en) 2000-05-03
JPH10204259A (ja) 1998-08-04
ID22238A (id) 1999-09-23
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