CN1433351A - 可固化助焊剂、阻焊剂、可固化助焊剂增强的半导体封装和半导体器件以及制造半导体封装和半导体器件的方法 - Google Patents

可固化助焊剂、阻焊剂、可固化助焊剂增强的半导体封装和半导体器件以及制造半导体封装和半导体器件的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1433351A
CN1433351A CN00818688A CN00818688A CN1433351A CN 1433351 A CN1433351 A CN 1433351A CN 00818688 A CN00818688 A CN 00818688A CN 00818688 A CN00818688 A CN 00818688A CN 1433351 A CN1433351 A CN 1433351A
Authority
CN
China
Prior art keywords
curable
scaling powder
welding
soldered ball
phenol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN00818688A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1181949C (zh
Inventor
八月朔日猛
冈田亮一
中村谦介
高桥丰诚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Publication of CN1433351A publication Critical patent/CN1433351A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1181949C publication Critical patent/CN1181949C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/224—Anti-weld compositions; Braze stop-off compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3612—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3612—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents
    • B23K35/3613—Polymers, e.g. resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/60—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3489—Composition of fluxes; Methods of application thereof; Other methods of activating the contact surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13111—Tin [Sn] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818—Bonding techniques
    • H01L2224/81801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0103—Zinc [Zn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01045—Rhodium [Rh]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0105—Tin [Sn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01055—Cesium [Cs]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01059—Praseodymium [Pr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01072—Hafnium [Hf]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01075—Rhenium [Re]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01084—Polonium [Po]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28—Applying non-metallic protective coatings
    • H05K3/284—Applying non-metallic protective coatings for encapsulating mounted components

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

一种在焊接时用作助焊剂、在经加热固化后用作焊接部位增强材料的可固化助焊剂；一种用于涂敷拥有供放置焊球的焊盘的电路图形，并在焊接后经加热固化的阻焊剂；一种半导体封装和半导体器件，该半导体封装和半导体器件中使用了供焊接用的可固化助焊剂，焊接部位是由该助焊剂经加热后增强的；制造半导体封装和半导体器件的方法，该方法包括使用供焊接用的可固化助焊剂，在焊接后，使可固化助焊剂固化以增强焊接部位。可固化助焊剂在将焊球焊接到半导体封装上和将半导体封装焊接到印刷电路板上时用作助焊剂，并在焊接后经加热固化后起增强焊接部位的作用。

Description

可固化助焊剂、阻焊剂、可固化助焊剂 增强的半导体封装和半导体器件以及 制造半导体封装和半导体器件的方法
技术领域
本发明涉及可固化助焊剂、阻焊剂、用可固化助焊剂增强的半导体封装和半导体器件以及制造该半导体封装和半导体器件的方法。本发明尤其涉及在将焊球焊接到半导体封装上，用焊料将半导体封装焊接到印刷电路板上时起助焊剂作用，并在焊接后经加热固化起增强焊接部位的作用的可固化助焊剂，涉及用可固化助焊剂增强的半导体封装和半导体器件以及制造这种半导体封装和半导体器件的方法。
背景技术
近来，随着电子技术的发展，电子仪器的功能越来越强，重量越来越轻和尺寸越来越小，要求电子元件有更高的集成度并以更高的密度安装在电子仪器中。即要求半导体封装做得越来越小，而插脚接头数目越来越多。
由于采用引线框架的常规形态的半导体封装正接近改进的极限，因此，提出了区域安装的新颖封装如球栅阵列接脚(BGA)和芯片比例封装(CSP)作为安装在电路基板上的芯片的封装形态。对半导体封装来说，实际上各种方法如自动带焊接(TAB)法和倒装焊接(FC)法已用作半导体芯片的电极与基板的各端点的电气连接的方法，其中基板是由各种绝缘材料(如塑料和陶瓷)和导线构成的，即称为印刷电路板的基板。近来，已提出了采用倒装焊接法的BGA和CSP结构，这是由于这些结构具有可缩小半导体组件尺寸的优点。
为了将BGA和CSP安装在印刷电路板上，采用由焊球形成的隆起的焊接。为了进行焊接，常采用助焊剂，有时也会采用助焊剂与焊料膏的结合形式。特别是采用焊球的焊接，这是由于焊料供给量易于控制，供给较多量的焊球可形成较高的隆起。在制造BGA和CSP过程中常用焊接法使半导体芯片的电极与印刷电路板的接线端之间进行电气和机械连接。
一般来说，助焊剂是用于焊接的。通过采用助焊剂可去除面对焊料的电极金属表面上的污物如氧化物，并可防止焊接时金属表面再次氧化，因此可降低焊料的表面张力，从而使熔融的焊料易于润湿金属表面。作为助焊剂，至今使用的是通过在热塑性树脂基助焊剂(如松香)中添加除去氧化物膜的活化剂而制成的助焊剂。
然而，当焊接后仍残留助焊剂时，会引起下列问题：由于热塑性树脂的熔融和高温高湿条件下活化剂中活性离子的离析，会对电绝缘产生不利的影响，并腐蚀印刷电路。目前，为了解决这一问题，焊接后残留的助焊剂是通过洗涤除去的。然而，洗涤也存在缺点：洗涤剂会引起环境问题，而且增加洗涤步骤也会增加成本。
如上所述，助焊剂的作用是除去焊料表面和金属表面上的氧化物，以防止表面再氧化并提高金属表面对焊料的润湿性。当外露的金属表面有助焊剂时，则该表面可为焊料所完全润湿。因此，通常将阻焊剂用于半导体封装或印刷电路板的电路表面上，而将焊料的引入只限于需焊接的部位，从而保护了导电电路图形。然而，当焊接部位留有阻焊剂时，会引起连接的可靠性降低和焊接失效的问题。因此，必须小心地涂覆阻焊剂。
随着半导体封装越来越小和插脚越来越多，要求焊接的隆起更小，这样一来，焊接部位的连接强度和可靠性就可能降低。为了提高隆起的连接部位的可靠性，据研究，在半导体芯片与基板间的间隙填充绝缘树脂(称为下填充料)可使隆起的连接部位封闭和增强。然而，这种方法存在用填充树脂填充间隙并使树脂固化的步骤需要精细的技术的问题。因此会使制造过程变得复杂，成本也会增加。
本发明的目的是提供一种在将焊球热熔到半导体封装上和用焊料将半导体封装焊接到印刷电路板上起助焊剂作用的、在焊接后通过加热固化后起增强焊接部位作用的可固化助焊剂，提供用可固化助焊剂增强的半导体封装和用可固化助焊剂增强的半导体器件以及提供制造这种半导体封装和半导体器件的方法。
本发明的公开内容
从本发明者为了达到上述目的所进行的广泛研究中，业已发现，在半导体封装的安装中，包含具有酚羟基基团的树脂和固化该树脂的固化剂的组合物作为焊接助焊剂显示出优异的特性，在焊接后不需除去，并且当该助焊剂经加热固化时，可用作半导体器件的增强材料。基于这一结果，完成了本发明。
本发明提供：
(1)、一种在焊接时用作助焊剂，在经加热固化后作为焊接部位增强材料的可固化助焊剂；
(2)、(1)中所述的可固化助焊剂，该可固化助焊剂包含具有酚羟基基团的树脂(A)和固化该树脂的固化剂(B)；
(3)、(2)中所述的可固化助焊剂，其中具有酚羟基基团的树脂(A)是苯酚线型酚醛树脂、烷基酚线型酚醛树脂、多元酚线型酚醛树脂、酚芳烷基树脂、甲阶酚醛树脂或聚乙烯基酚。
(4)、(3)中所述的可固化助焊剂，其中构成多元酚线型酚醛树脂的多元酚是邻苯二酚、间苯二酚、氢醌、羟基氢醌或连苯三酚；
(5)、(2)中所述的可固化助焊剂，其中具有酚羟基基团的树脂(A)的软化点为30-150℃；
(6)、(2)中所述的可固化助焊剂，其中固化剂(B)是环氧化合物或异氰酸酯化合物；
(7)、(2)中所述的可固化助焊剂，该可固化助焊剂还包含可固化的抗氧化剂(C)；
(8)、(7)中所述的可固化助焊剂，其中可固化抗氧化剂(C)是具有亚苄基结构的化合物；
(9)、(8)中所述的可固化助焊剂，其中亚苄基结构化合物是以通式[1]表示的化合物：其中R1、R3和R5各自代表氢原子、羟基基团或羧基基团，R2和R4各自代表氢原子或烷基基团，R6和R7各自代表氢原子、甲基基团、羟基苯基基团或羧基苯基基团；
(10)、(9)中所述的可固化助焊剂，其中通式[1]所表示的化合物是亚乙基双酚或酚酞啉；
(11)、(7)中所述的可固化助焊剂，其中可固化抗氧化剂(C)是4，4’-亚乙基二苯基缩水甘油醚；
(12)、(1)中所述的可固化助焊剂，该可固化助焊剂包含具有酚羟基基团、呈细晶粒状分散的化合物(D)和固化化合物(D)的固化剂(E)；
(13)、(12)中所述的可固化助焊剂，其中细晶粒的直径为50微米或更小。
(14)、(2)和(12)中任一项所述的可固化助焊剂，其中处于熔融状态的助熔剂与焊料表面的接触角为5-60°；
(15)、(2)和(12)中任一项所述的可固化助焊剂，该可固化助焊剂在焊接温度下的熔体粘度为0.1毫帕·秒-50帕·秒；
(16)、(2)和(12)中任一项所述的可固化助焊剂，该可固化助焊剂在焊料熔点下的胶凝时间为1-60分钟；
(17)、一种用于涂敷拥有供放置焊球的焊盘的电路图形的阻焊剂，该阻焊剂在焊球经热熔焊接后经加热而固化，固化后的阻焊剂起保护电路图形的作用；
(18)、(17)中所述的阻焊剂，该阻焊剂经加热固化形成的固化保护膜起增强焊球焊接部位的作用；
(19)一种包含(1)-(16)中任一项所述的可固化助焊剂的半导体封装，其中可固化助焊剂是用于涂敷外露的电路表面的，在用焊球焊接时起助焊剂作用并在焊接后经加热而固化，固化后的助焊剂起增强焊球焊接部位的作用；
(20)一种包含(1)-(16)中任一项所述的可固化助焊剂的半导体器件，其中可固化助焊剂是用于涂敷拥有供焊接的焊盘的印刷电路板的，在焊接时起助焊剂作用，并在焊接后经加热而固化，固化后的助焊剂起增强焊接部位的作用；
(21)、(20)中所述的半导体器件，其中可固化助焊剂在焊接时沿焊接部位的周围形成环形弯月面，并在焊接后经加热而固化；
(22)、(20)中所述的半导体器件，其中可固化助焊剂是用于涂敷拥有供焊接的焊盘的印刷电路板的整个表面上的，并在焊接后经加热而固化，固化后的助焊剂起保护印刷电路板的作用；
(23)、(20)中所述的半导体器件，其中可固化助焊剂是用于涂敷拥有供焊接的焊盘的印刷电路板的整个表面上的，并在焊接后经加热而固化，固化后的助焊剂起封闭半导体封装与印刷电路板间间隙的作用。
(24)一种制造半导体封装的方法，该方法包括用(1)-(16)中任一项所述的可固化助焊剂涂敷外露的电路表面，将焊球置于外露表面上通过热熔将焊球焊接在外露部位上，以及通过加热使可固化助焊剂固化；
(25)一种制造半导体封装的方法，该方法包括将(1)-(16)中任一项所述的规定量的可固化助焊剂转移到焊球上，并将已转移有可固化助焊剂的焊球置于焊盘上的步骤；通过焊球热熔，将焊球焊接到供放置焊球的焊盘上，并使可固化助焊剂沿焊球焊接部位的周围形成弯月面的步骤；以及通过加热使可固化助焊剂固化而形成一种结构的步骤，在该结构中，已固化树脂起增强焊球焊接部位的作用；以及
(26)一种制造半导体仪器的方法，该方法包括将(1)-(16)中任一项所述的可固化助焊剂涂敷印刷电路板，将芯片的电极部位有焊球的半导体封装置于印刷电路板上，通过热熔将焊球焊接到印刷电路板中的焊盘上，以及通过加热使可固化助焊剂固化。
实施本发明的最优选实施方案
本发明的可固化助焊剂在焊接时是起助焊剂作用，然后在通过加热固化后是起增强材料作用的。通过采用本发明的可固化助焊剂，可去除会对焊接表面和焊料产生不利影响的物质如氧化物，从而可保护焊接表面、纯化焊接材料，形成优良的高强度连接。本发明的可固化助焊剂不需经水洗而去除。当该助焊剂在不经其它处理的情况下，只经加热就能转变成为三维交联的树脂而成为增强焊接部位的材料。
本发明的可固化助焊剂可由具有酚羟基基团的树脂(A)和固化该树脂的固化剂(B)所组成。用于本发明的具有酚羟基基团的树脂(A)不受特别的限制。这类树脂的实例包括苯酚线型酚醛树脂、烷基酚线型酚醛树脂、多元酚线型酚醛树脂、酚芳烷基树脂、甲阶酚醛树脂和聚乙烯基酚树脂。
苯酚线型酚醛树脂、烷基酚线型酚醛树脂、和多元酚线型酚醛树脂可分别由苯酚、烷基酚和多元酚与甲醛在催化剂存在下进行缩合而制得。用于本发明的烷基酚实例包括烷基取代的苯酚如甲酚和二甲酚以及羟基酚基团连接在亚烷基基团或环亚烷基基团上的化合物如4，4’-异亚丙基双酚(双酚A)和4，4’-环亚己基双酚。用于本发明的多元酚的实例包括邻苯二酚、间苯二酚、氢醌、羟基氢醌和连苯三酚。这些多元酚中，邻苯二酚和间苯二酚是优选的。酚芳烷基树脂可由α、α’-二甲氧基-对-二甲苯与苯酚在酸性催化剂存在下经脱甲醇反应制得。甲阶酚醛树脂可由苯酚与甲醛在碱性催化剂存在下反应而制得。
用于本发明的具有酚羟基基团的树脂(A)的软化点优选为30-150℃，更优选为40-110℃。当树脂的软化点低于30℃时，树脂的分子量就低，树脂有可能在热熔前或热熔期间因挥发而失去助焊剂的作用，并因形成空隙而有损于连接，从而对焊接产生不利影响。低分子量树脂固化后的物理性能不可能满足作为焊接部位的增强树脂的要求。当树脂软化点超过150℃时，可固化树脂在焊接时的流动性降低，可能会对焊料与电极金属的接触产生不利的影响，同时也会对焊料在金属表面上的铺展而使焊接中表面润湿产生不利的影响。这些现象可能会导致不良焊接。当树脂的软化点为30-150℃时，该树脂作为可固化的助焊剂在焊接的热熔温度下会有足够的流动性，和焊接稳定性。
在本发明中，优选的是，具有酚羟基基团的树脂(A)的重均分子量为20000或20000以下，更优选为10000或10000以下，而最优选为5000或5000以下。当重均分子量超过20000时，可固化助焊剂在焊接时的流动性降低，从而对焊接产生不利影响。
对于本发明的可固化助焊剂来说，具有酚羟基基团的树脂(A)的含量为20-80(重量)％是优选的，而更优选为25-60(重量)％(以可固化助焊剂总重量计)。当树脂(A)的含量低于20(重量)％时，去除焊料表面和金属表面污物(如氧化物)的功能可能降低，从而对焊接产生不利的影响。当树脂(A)的含量超过80(重量)％时，不可能获得具有优良物理性能的固化产物，焊接强度和可靠性也会降低。
由于本发明所采用的树脂(A)中的酚羟基基团可通过基团的还原作用来去除焊料表面和金属表面上的污物(如氧化物)，因此，具有酚羟基基团的树脂(A)能有效地用作助焊剂。优选的具有酚羟基基团的树脂(A)含有给电子基团，它能增强树脂在焊接过程中的助焊作用。由于多元酚线型酚醛树脂的一个苯环上有两个或两个以上酚羟基基团，因此与一元酚线型酚醛树脂相比，多元酚线型酚醛树脂显著地提高了作为焊接助焊剂的性能。
在本发明中，固化具有酚羟基基团的树脂(A)的固化剂(B)的实例包括环氧化合物和异氰酸酯化合物。环氧化合物和异氰酸酯化合物的实例包括酚基环氧化合物和酚基异氰酸酯化合物如双酚基化合物、苯酚线型酚醛树脂基化合物、烷基酚线型酚醛树脂基化合物、双酚基化合物、萘酚基化合物和间苯二酚基化合物；以及基于脂族结构、脂环族结构和不饱和脂族结构的骨架结构改性的改性环氧化合物和改性异氰酸酯化合物。
在本发明中，优选的固化剂(B)的含量要使固化剂中反应性官能基团如环氧基团和异氰酸酯基团的当量是树脂(A)中酚羟基基团的当量的0.5-1.5倍，更优选为0.8-1.2倍。当固化剂中反应性官能基团的当量是酚羟基基团当量的0.5倍以下时，就不可能获得物理性能优良的固化产物，且由于降低了增强效果而对焊接强度和可靠性也有不利的影响。当固化剂中反应性官能基团当量超过酚羟基基团当量1.5倍时，去除金属表面和焊料表面上污物(如氧化物)的功能就会降低，焊料的焊接性能可能变差。
由于具有酚羟基基团的树脂(A)与固化剂(B)的反应能形成物理性能优良的固化产物，因此本发明可固化助焊剂在焊接后是不需要通过洗涤去除的。由于固化产物保护着已焊接部位，因此在高温和高湿条件下仍能保持电绝缘性。因此，获得了焊接强度高和可靠性优良的焊接。
本发明可固化助焊剂可包含可固化抗氧化剂(C)。该可固化抗氧化剂是起抗氧化剂作用的化合物并能与固化剂(B)反应而固化。对包含在可固化助焊剂中的可固化抗氧化剂没有特别的限制。具有亚苄基结构的化合物是优选的，该化合物可由通式[1]表示，而4，4’-亚乙基双缩水甘油醚更优选。
Figure A0081868800121
上列通式[1]中，R1、R3和R5各自代表氢原子、羟基基团或羧基基团，R2和R4各自代表氢原子或烷基基团，R6和R7各自代表氢原子、甲基基团，羟基苯基基团或羧基苯基基团。
通式[1]表示的化合物的实例包括亚乙基双酚、2，2’-亚乙基双(4，6-二叔丁基酚)、酚酞啉以及由这些化合物衍生的聚合物。上述化合物可单独使用，或者以两种或两种以上混合使用。上述化合物中亚乙基双酚和酚酞啉是优选的。
在本发明的可固化助焊剂中，可固化抗氧化剂(C)的含量优选为0.5-30(重量)％，更优选为1-20(重量)％(以可固化助焊剂总量计)。当可固化抗氧化剂含量低于0.5(重量)％时，则可能会降低常温下的抗氧化剂功能和去除焊料表面和金属表面上的污物(如氧化物)的功能，因而也不能充分地显示焊料的焊接性能。当可固化抗氧化剂含量超过30(重量)％时，可能会导致绝缘性能可靠性和焊接强度的下降。
亚苄基结构能有效地起抗氧化剂作用，这是由于这种结构能俘获由氧化作用形成的自由基并能成为氧化反应的链终端。在焊接的温度范围内，亚苄基结构通过释放氢自由基而起还原剂作用，从而去除焊料表面和金属表面上的污物(如氧化物)。
本发明可固化助焊剂可包含具有酚羟基基团、呈细晶粒状分散的化合物(D)和固化化合物(D)的固化剂(E)。在具有酚羟基基团的化合物中，那些具有很强还原能力和具有很强热熔作用的化合物偶而也会出现不希望的作用。当这类化合物作为一种成分溶解在可固化助焊剂中时，偶而会引起下列问题：可固化助焊剂的热稳定性降低，使用期限(有效期)缩短以及增加了可固化助焊剂的吸湿性，并会在焊接时由于吸收的水分的蒸发而产生气泡。这些问题的产生是由于化合物是溶解状的，而且酚羟基基团处于相对自由的条件下。当具有酚羟基基团的化合物呈细晶粒分散时，由于晶态中分子与氢键之间的相互作用，羟基基团的运动会受到限制，因而可使发生上述问题的可能性降至最低程度。此外，当具有酚羟基基团的化合物呈细晶粒状分散时，酚羟基基团与固化剂(E)接触和经反应而损失的可能性也会降低。因此，大部分酚羟基基团仍保持原先状态，在焊接时增强了助焊剂的作用。具有酚羟基基团的化合物细晶粒的直径优选为50微米或50微米以下。当细晶粒的直径超过50微米时，由于涂膜表面不光滑和细晶粒的不均匀分布，会造成不均匀的活性分布。
具有酚羟基基团、呈细晶粒状分散的化合物(D)的实例包括苯酚、烷基酚、双酚、萘酚、氢醌、间苯二酚、邻苯二酚、亚甲基双酚、亚乙基双酚、异亚丙基双酚、羟基苯甲酸、二羟基苯甲酸和酚酞啉。
固化具有酚羟基基团的化合物(D)的固化剂(E)的实例包括酚基环氧树脂和酚基异氰酸酯树脂如双酚基树脂、苯酚线型酚醛基树脂、烷基酚线型酚醛基树脂、双酚基树脂、萘酚基树脂和间苯二酚基树脂；以及基于脂族结构、脂环族结构和不饱和脂族结构的骨架结构改性的改性环氧树脂和改性异氰酸酯树脂。常规固化剂可用来加速固化。
具有酚羟基基团、呈细晶粒状分散的化合物(D)可分散在固化剂(E)中。通过使具有酚羟基基团的化合物(D)溶于高溶解性的极性溶剂如丙酮中，然后迅速将该溶液倾入大量的不良溶剂中以使结晶体很快地离析的方法可将具有酚羟基基团化合物(D)分散成为细晶粒状。当固化剂(E)呈液态时，得到的分散体不需进一步处理就可使用。当固化剂(E)呈固态时，使分散体与由固化剂(E)溶于沸点为150℃或高于150℃的溶剂中所得溶液相混合，然后采用三辊混合机或类似设备对所得混合物进行混合以形成所需的分散体。
在本发明的可固化助焊剂中，优选的是，具有酚羟基基团、呈细晶粒状分散的化合物(D)的用量要使其羟基基团当量是固化剂(E)中官能基团当量的0.5-1.1倍，而更优选为0.7-1倍。当具有酚羟基基团化合物中羟基基团的当量低于固化剂中官能基团当量的0.5倍时，去除焊料表面和金属表面上污物(如氧化物)的功能就会降低，而不能充分地改善经焊接的连接性能。当具有酚羟基基团化合物中羟基基团的当量超过固化剂中官能基团当量的1.1倍时，就不可能得到物理性能优良的固化产物，并对焊接强度和焊接可靠性产生不利影响。
本发明可固化助焊剂在熔融状态下与焊料表面间的接触角优选为5°或大于5°，更优选为10°或大于10°，而最优选为15°或大于15°。当接触角小于5°时，有可能沿焊接部位周围形成的弯月面的高度较低，树脂的增强作用不够，并由于焊料过度润湿而导致整个焊料表面为可固化助焊剂的固化产物所覆盖，因而第二阶段安装性能显著变差。例如，为了确保焊盘直径为0.3毫米的焊接部位的焊接强度比其它焊接部位的强度高一倍或一倍以上，优选的接触角为15°或大于15°。接触角的上限一般不可能选定，因为树脂的增强作用是随可固化助焊剂的用量而不同。通常，优选的接触角为60°或小于60°。当接触角超过60°时，若可固化助焊剂用量少的话，有可能因对焊料的润湿性不良而导致弯月面高度不够，以及树脂起的增强作用不足。弯月面是指可固化助焊剂所处的这样一种状态：即熔融的可固化助焊剂呈环形围绕焊接部位，并润湿隆起的焊料表面，或者是指可固化助焊剂处于上述条件下已固化的状态。
本发明可固化助焊剂在熔融状态下与基板表面间的接触角优选为45°或小于45°。当助焊剂与基板表面间的接触角超过45°时，在焊接时，熔融状态下的助焊剂可能会聚集，而且难以形成均匀的保护层。为使助焊剂起保护电路图形的作用，可固化助焊剂与涂以可固化助焊剂的基板表面之间的润湿性能和表面张力是至关重要的。可通过向可固化助焊剂添加流平剂来降低表面张力，从而调整与基板表面的接触角以形成均匀的保护层。
本发明可固化助焊剂的熔点优选为100℃或低于100℃。当在可固化助焊剂中所含树脂有较高的分子量，且熔点超过100℃时，则焊接时可固化助焊剂的流动性降低并会对焊接产生不利的影响。
本发明可固化助焊剂在焊接温度下的熔体粘度优选为0.1毫帕·秒或高于0.1毫帕·秒。当焊接温度下可固化助焊剂的熔体粘度低于0.1毫帕·秒时，则围绕焊接部位的环形增强结构可能会比较小，对焊接强度的增强作用就会降低。在极端情况下，焊接时可固化助焊剂可能会挥发或流出。本发明可固化助焊剂在焊接温度下的熔体粘度优选为50帕·秒或低于50帕·秒更优选为5帕·秒或5帕·秒以下，而最优选为0.5帕·秒或0.5帕·秒以下。当在焊接温度下的熔体粘度超过50帕·秒时，则可固化助焊剂的流动性会降低并会对焊接产生不利影响。当在焊接温度下的熔体粘度为5帕·秒或5帕·秒以下时，则可将可固化助焊剂涂敷在焊料或已明显氧化的或者润湿性能不良的表面上。当在焊接温度下的熔体粘度为0.5帕·秒或0.5帕·秒以下时，可以预期，焊球能充分发挥自排列特性，并利用熔融焊料的流动，助焊剂的作用能扩展到较大范围的焊接区域。
本发明可固化助焊剂在焊料熔点下的胶凝时间优选为1分钟或超过1分钟，更优选为2分钟或超过2分钟而最优选为5分钟或超过5分钟。当焊料熔点下的胶凝时间少于1分钟时，由于在焊料热熔时会发生固化反应，因而有可能使可固化助焊剂在焊料与供焊接的金属相互连接前发生固化，从而对焊接产生不利影响。当在焊料熔点下的胶凝时间为5分钟或5分钟以上时，则在焊接温度下以确实保持可固化助焊剂的流动性，从而达到稳定的焊接。在焊料熔点下的胶凝时间优选为60分钟或60分钟以下，更优选为30分钟或30分钟以下而最优选为20分钟或20分钟以下。当在焊料熔点下的胶凝时间超过60分钟时，虽然可通过焊料热熔而实现稳定的焊接，但有可能通过加热不能实施充分的固化，不能对焊接部位起到充分的增强作用。如为使固化反应充分地进行而在高温下进行固化时，则由于可固化助焊剂的氧化，安装后可能会降低固化产物的断裂韧性，也可能降低加热下的耐冲击性。
本发明可固化助焊剂在添加溶剂(F)后可用作可固化助焊剂清漆。该溶剂(F)的沸点优选为100℃或高于100℃。当溶剂的沸点低于100℃时，该清漆在常温放置时粘度会有较大的变化，因而这种可固化助焊剂涂膜的稳定性可能欠佳，而且，由于可操作性降低和所涂清漆的不均匀分布，因而会导致焊接不完全。虽然溶剂的优选沸点随热熔条件(热熔条件又随焊料的组成而异)而定，但在采用共晶焊料和热熔的峰值温度为240℃的情况下溶剂的沸点优选为300℃或300℃以下，更优选为270℃或270℃以下。从残留溶剂量考虑，优选的溶剂应具有低的蒸气压。当溶剂的沸点超过300℃时，由于有过多的残留溶剂，因而会对焊接产生不利的影响，并且会降低焊接的可靠性。
优选的溶剂(F)对具有酚羟基基团的树脂(A)和固化树脂(A)的固化剂(B)有较大的溶解能力。这类溶剂的实例包括常规溶剂如醇、醚、缩醛、酮、酯、醇酯、酮醇、醚醇、酮醚、酮酯和酯醚。根据需要，也可采用酚和非质子性氮化合物。对本发明可固化助焊剂来说，通过采用添加有溶剂(F)的可固化助焊剂清漆，可改善涂敷可固化助焊剂步骤的可操作性，可使固化的助焊剂稳定，并可控制涂敷量及使焊接稳定。
本发明可固化助焊剂可包含固化催化剂以加速助焊剂的固化。固化催化剂的实例包括2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、双(2-乙基-4-甲基咪唑)、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑、2-苯基-4，5-二羟甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氨基乙基-2-甲基咪唑、1-(氰乙基氨基乙基)-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基-4，5-双(氰乙氧基甲基咪唑)和三嗪加合型咪唑。也可采用由环氧化合物与上述咪唑加合形成的催化剂和微胶囊形态的催化剂。可采用单一的催化剂或采用两种或两种以上催化剂的结合物。
本发明可固化助焊剂还可包含增强粘附性和抗湿性的硅烷类偶联剂、防止形成空隙的消泡剂以及液态或粉末状阻燃剂。
本发明的半导体封装包括上述用于涂敷外露的电路表面的可固化助焊剂，该可固化助焊剂在以焊球焊接时起焊接助焊剂作用，并在焊球焊接后经加热而固化，固化后的助焊剂对经焊球焊接的焊接部位起增强作用。制造半导体封装的方法可包括用上述可固化助焊剂涂敷外露的电路表面，将焊球置于外露表面上，通过热熔使焊球焊接在外露部位，以及通过加热使可固化助焊剂固化。该制造半导体封装的方法还可包括将规定量的上述可固化助焊剂转移到焊球上，并将已转移有可固化助焊剂的焊球置于焊盘上的步骤；通过焊料的热熔将焊球焊接到供放置焊球的焊盘上，并使可固化助焊剂在焊球焊接部位的周围形成弯月面的步骤；以及通过加热使可固化助焊剂固化而形成一种结构的步骤，在该结构中，已固化树脂起增强焊球焊接部位的作用。
当本发明可固化助焊剂涂敷到有阻焊剂的半导体封装时，供放置焊球的焊盘上应预先涂敷规定量的可固化助焊剂，并将焊球置于焊盘上的可固化助焊剂上。在另一方法中，将规定量的可固化助焊剂转移到焊球上，并将已转移有可固化助焊剂的焊球置于焊盘上。在又一个方法中，半导体封装中供放置焊球的整个电路图形表面可按照丝网印刷法或旋涂法涂敷可固化助焊剂，所涂助焊剂经干燥后，将焊球放置在电路图形中供放置焊球的焊盘上。当将可固化助焊剂也用作电路图形的保护层时，则可在整个电路图形的表面上涂以可固化助焊剂，而在半导体封装上不再形成阻焊层。因此，焊球是通过焊料的热熔而焊接到焊盘上的，同时，沿焊接部位的周围形成弯月面。可固化助焊剂经加热而固化，固化后的树脂起增强焊接部位的作用。
本发明的半导体器件包括涂敷在具有供焊接的焊盘的印刷电路板上的上述可固化助焊剂，该可固化助焊剂在焊接时起助焊剂作用，并在焊接后经加热而固化，固化后的助焊剂起增强焊接部位的作用。本发明制造半导体仪器的方法包括将上述可固化助焊剂涂敷在印刷电路板上，将芯片的电极部位有焊球的半导体封装置于电路板上，通过热熔将焊球焊接到电路板的焊盘上并经加热使可固化树脂固化。
在本发明的半导体器件的第一个实施方案中，可固化助焊剂在焊接时沿焊接部位的周围形成环形弯月面，并在焊接后经加热而固化。采用将可固化助焊剂涂敷在具有供焊接的焊盘的电路图形上。所涂助焊剂在焊接时起助焊作用，并在焊接时沿焊接部位的周围形成环形弯月面。然后通过加热使可固化助焊剂固化，固化的助焊剂对焊接部位起增强材料的作用。
在本发明的第二个实施方案中，可固化助焊剂是用来涂敷在具有供焊接的焊盘的印刷电路板的整个表面上的，并在焊接后经加热而固化，固化后的助焊剂起保护印刷电路板的作用。该可固化助焊剂是用来涂敷在具有供焊接的焊盘的电路图形的整个表面上的。所涂助焊剂在焊接时起焊接助焊作用。然后通过加热使可固化助焊剂固化，固化后的助焊剂起保护电路图形的作用。
在本发明的第三个实施方案中，可固化助焊剂是用来涂敷在具有供焊接的焊盘的印刷电路板整个表面上的，并在焊接后经加热而固化，固化后的助焊剂起封闭半导体封装与印刷电路板间间隙的作用。可固化助焊剂是用来涂敷具有供焊接的焊盘的电路图形的整个表面上，形成厚度与焊球高度大致相同的薄膜，该可固化助焊剂在焊接时起焊接助焊作用。然后经加热而固化，固化后的助焊剂起封闭剂作用。
根据本发明，不需再形成阻焊层，焊接后也不需去除残余助焊剂，也不需使用下填充料充填，并可实现在高温和高湿的大气下保持电绝缘性能、高焊接强度和优良可靠性的焊接。
本发明可固化助焊剂在熔体粘度、去除氧化物性能和固化性能方面是良好均衡的，在焊接时起助焊剂作用，并在固化时形成增强焊接部位作用的环形弯月面。因此，与采用常规助焊剂相比能明显提高焊接强度和可靠性。
在制造拥有焊球的半导体封装时，通过采用本发明可固化助焊剂，在实施焊接连接的同时，树脂又起了增强作用，因而可制得性能优良的半导体封装，其中焊球是用来使半导体封装与印刷电路板实现机械和电气连接的。当将具有实施机械和电气连接的焊料隆起的元件安装在印刷电路板上时，焊料隆起可与焊球形成具有高剪切强度的连接，因此，借助树脂的增强作用可获得优良的耐温度循环性和优良的绝缘性能。
参照下列实施例对本发明作更具体的说明，然而，本发明并不限于这些实例例。
实施例1
将100克间-、对-甲酚线型酚醛树脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，PAS-1；羟基当量：120]和140克双酚F型环氧树脂[NIPPON KAYAKUCo.Ltd.制造；RE-404S；环氧当量：165]溶于60克环己酮中。向所得溶液添加0.2克作为固化催化剂的2-苯基-4，5-二羟甲基咪唑，于是制成了可固化助焊剂清漆。
采用厚度为125微米的铜板[FURUKAWA DENKI KOGYO Co.Ltd.制造；EFTEC64T]，形成焊盘直径为400微米，间距为1毫米的受试电路。电路的引线框架以用于半导体的密封材料[SUMITOMO BAKELITE Co.Ltd.制造；EME-7372]经模塑而封闭。受试电路板的一面经抛光，以使受试电路外露，从而制成20平方毫米的受试封装。对于抛光来说，采用符合日本工业标准R6253的耐水抛光纸No.1000。受试封装经异丙醇清洗，在80℃下干燥30分钟，然后用作焊接评估用受试封装。
对具有外露受试电路的焊接评估用受试封装的整个表面涂以上面制备的可固化助焊剂清漆。所涂助焊剂在80℃干燥10分钟后形成厚度为20微米的可固化助焊剂膜。在焊接评估用受试封装中的电路的焊盘上放置60个直径为500微米的焊球[SENJU KINZOKU KOGYO Co.Ltd.制造，Sn-Pb基共晶焊料]。通过峰值温度设定在240℃的热熔炉将焊球焊接到焊接评估用受试封装上。然后，可固化助焊剂于150℃进行热处理60分钟使其固化，以形成树脂增强结构。沿焊接部位的周围形成了高度为150-200微米的环形弯月面。
采用通用焊接试验机[DAISY Company制造，PC2400T]测定所得的焊接评估用受试封装中焊球的剪切强度，测定60次的平均值为1100克。
对焊盘直径为30微米、间距为0.8微米的受试电路进行同样试验，测得焊球的平均剪切强度为1000克。
将10块供温度循环试验用的受试印刷电路板涂以商购助焊剂[KYUSHU MATSUSHITA DENKI Co.Ltd.制造，MSP511]。将拥有按上述制备的焊球的受试封装安装后，使所得制品通过峰值温度设定为240℃的热熔炉，制成10块安装有受试封装的基板。安装有受试封装的基板的电路设计应符合使拥有焊球的60个焊接部位是经受试封装和受试印刷电路板以串联方式连接的要求。
在确证电流流过安装有上述受试封装的基板后，进行温度循环试验。在温度循环试验中，每次循环包括在-50℃处理10分钟和在125℃处理10分钟。经1000次温度循环试验后，在10块安装有受试封装的基板上未发现线路断路故障。
对已镀焊料并拥有电导体间距离为150微米的梳形图形的受试印刷电路板涂以上面制备的可固化助焊剂清漆。所涂清漆在80℃下干燥10分钟后形成厚度为20微米的可固化助焊剂膜。使制得的印刷电路板通过峰值温度设定为240℃的热熔炉。然后，可固化助焊剂在150℃经热处理60分钟而固化，于是制成了绝缘性能可靠的试验用的受试印刷电路板。
采用自动超绝缘电阻试验仪[ADVANTEST Company制造]测定印刷电路板中导体间距为150微米的梳形图形间的绝缘电阻，测定的外加电压为100伏时间1分钟。测得的电阻为4×1012欧。然后，在85℃和85％RH的环境下，施加50伏直流电压，印刷电路板在这种条件下保存1000小时后，按照同样方法测定绝缘电阻。测得的绝缘电阻仍为4×1012欧，绝缘电阻没有变化。
采用粘度计[RHEOMETRICS Corp.制造]测定可固化助焊剂的熔体粘度，而固化助焊剂的温度是通过加热升高的。在焊接温度240℃下的熔体粘度为0.02帕·秒。熔融状态下的可固化助焊剂与焊料表面间的接触角为25°。
实施例2
除了以100克双酚A线型酚醛树脂[DAINIPPON INK KAGAKU Co.Ltd.制造，LF4781；羟基当量：120]代替100克间-、对-甲酚线型酚醛树脂外，其余按实施例1所述步骤制备可固化助焊剂清漆和进行评价。
当焊盘直径为400微米时，焊球的剪切强度平均值为1000克；当焊盘直径为300微米时，焊球的剪切强度平均值为950克。在温度循环试验中未发现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为5×1012欧，试验后绝缘电阻为4×1012欧。
可固化助焊剂在焊接温度下的熔体粘度为0.05帕·秒，熔融状态下可固化助焊剂与焊料表面间的接触角为25°。
实施例3
除了以100克聚乙烯基酚[MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co.Ltd.制造，MARUKALINKERM；羟基当量为120]代替100克间-、对-甲酚线型酚醛树脂外，其余按实施例1所述步骤制备可固化助焊剂清漆和进行评价。
当焊盘直径为400微米时，焊球的剪切强度平均值为1050克；当焊盘直径为300微米时，焊球的剪切强度平均值为900克。在温度循环试验时，未发现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为5×1012欧，试验后绝缘电阻为4×1012欧。
可固化助焊剂在焊接温度下的熔体粘度为0.03帕·秒，熔融状态下可固化助焊剂与焊料表面间的接触角为20°。
实施例4
将100克苯酚线型酚醛树脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，PR-51470；羟基当量：105]和210克二烯丙基双酚A型环氧树脂[NIPPONKAYAKU Co.Ltd.制造，RE-810NM；环氧当量：220]溶于80克环己酮中，向该溶液添加0.3g作为固化催化剂的2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑。按照实施例1所述步骤制备可固化助焊剂清漆和进行评价。
当焊盘直径为400微米时，焊球的剪切强度平均值为1000克，当焊盘直径为300微米时，焊球的剪切强度平均值为850克。温度循环试验中未发现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为4×1012欧，试验后绝缘电阻为3×1012欧。
可固化助焊剂在焊接温度下熔体粘度为0.02帕·秒，熔融状态下可固化助焊剂与焊料表面间的接触角为20°。
对照实施例1
将具有与实施例1中相同外露电路的焊接评价用受试封装的表面，涂以商购助焊剂[KYUSHU MATSUSHITA DENKI Co.Ltd.，MSP511]，但不形成阻焊剂。然后，放置60个焊球，并通过峰值温度设定为240℃的热熔炉，将焊球焊接在焊接评价用受试封装上。用异丙醇洗去助焊剂。按此方法，制成了拥有焊球的受试封装。按照与实施例1相同的方法测定焊球的剪切强度。当焊盘的直径为400微米时，60个焊球的剪切强度的平均值为550克，当焊盘的直径为350微米时，剪切强度的平均值为350克。
将10块供温度循环试验的印刷电路板涂以上述商购助焊剂，但不形成阻焊剂。当拥有上述焊球的受试封装安装后，使所得制品通过峰值温度设定为240℃的热熔炉。用异丙醇洗去助焊剂后制成安装有受试封装的基板。按照实施例1所用方法对所得的安装有受试封装的基板进行温度循环试验。结果显示，10块安装有受试封装的基板都出现线路断路故障的问题。
对照实施例2
除了在焊接评价用受试封装上和温度循环试验用印刷电路板上形成阻焊剂外，其余按对照实施例1所述步骤制备和评价供温度循环试验用的、拥有焊球的受试封装和安装有受试封装的基板。
当焊盘的直径为400微米时，焊球的剪切强度平均值为650克，当焊盘直径为300微米时，焊球的剪切强度平均值为400克。温度循环试验结果显示，10块安装有受试封装的基板中有8块出现了线路断路故障。
对照实施例3
除了在焊接评价用受试封装上和温度循环试验用印刷电路板上形成阻焊剂，助焊剂经洗涤去除后施加下填充料外，其余按对照实施例1所述步骤制备和评价供温度循环试验用的、安装有受试封装的基板。
温度循环试验结果显示，10块安装有受试封装的基板有1块出现了线路断路故障。
对照实施例4
将拥有与实施例1相同形状和图形的受试印刷电路板涂以上述商购助焊剂。使经涂敷的电路板通过峰值温度设定为240℃的热熔炉，于是制成了供绝缘试验和可靠性试验的受试印刷电路板。
按照实施例1所用的方法测定以上制得的受试印刷电路板的绝缘电阻。受试印刷电路板在试验前的绝缘电阻为6×1010欧，但经试验后出现了短路。
实施例1-4和对照实施例1-4的试验结果列于表1。
                                   表1
     焊球剪切强度    温度循环试验              绝缘电阻    接触角    熔体粘度
  400μm      300μm(g)         (g) (故障数/总数)       试验前          试验后(Ω)            (Ω) (°) (Pa·s)
    实施例1   1100   1000     0/10     4×1012     4×1012     25      0.02
    实施例2   1000   950     0/10     5×1012     4×1012     25      0.05
    实施例3   1050   900     0/10     5×1012     4×1012     20      0.03
    实施例4   1000   850     0/10     4×1012     3×1012     20      0.02
对照实施例1   550   350     10/10     -     -     -      -
对照实施例2   650   400     8/10     -     -     -      -
对照实施例3   -   -     1/10     -     -     -      -
对照实施例4   -   -     -     6×1010     短路     -      -
[注]焊球剪切强度栏中，400μm和300μm表示焊盘的直径。
如表1所示，在采用本发明可固化助焊剂的实施例中，焊球的剪切强度是采用常规助焊剂时的剪切强度的1.5-1.8倍。对温度循环试验而言，未发现线路断路故障。对绝缘电阻试验来说，电阻几乎没有下降。这些结果表明，本发明可固化助焊剂具有优良的效果。
实施例5
将100克间苯二酚线型酚醛树脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，KAYAHARD RCN；羟基当量：58]和280克双酚F型环氧树脂[NIPPONKAYAKU Co.Ltd.制造，RE-404S；环氧当量：165]溶于80克环己酮中。向所得溶液添加0.2克作为固化催化剂的2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑，制成可固化助焊剂清漆。按照实施例1所述步骤对制得的清漆进行评价。
当焊盘直径为400微米时，焊球的剪切强度的平均值为1050克，当焊盘直径为300微米时，焊球的剪切强度的平均值为800克。在温度循环试验中，未出现故障。在绝缘电阻试验中。试验前绝缘电阻为3×1012欧，试验后的绝缘电阻仍为3×1012欧。
处于熔融状态的可固化助焊剂与焊料表面间的接触角为15°。
用软性蚀刻液[NIPPON PEROXIDE Co.Ltd.制造，FINE POLISHERPO-TG]蚀刻处理厚度为125微米的铜板[FURUKAWA DENKI KOGYOCo.Ltd.制造，EFTEC64T]2分钟，制成供焊球焊接试验用的受试铜板。用上述可固化助焊剂清漆涂敷制成的受试铜板以形成厚度为100微米的涂膜。成膜后放置5个直径为500微米的Sn-Pb基共晶焊球[NITTETSUMICROMETAL Co.Ltd制造]，然后将该拥有焊球的铜板放置在温度为240℃的电热板上。1分钟后，从电热板上取下铜板，测定焊球润湿铜板的润湿高度D(微米)和铺展程度，润湿铺展程度用下式计算：
润湿铺展程度(％)＝(500-D)/5测得的润湿铺展程度为80％。
以不含铅的焊球代替Sn-Pb基共晶焊球，按照上述方法计算润湿铺展程度。Sn-Ag-Cu基焊球[NITTETSU MICROMETAL Co.Ltd.制造]的润湿铺展程度为70％，Sn-Bi基焊球[SENJU KINZOKU KOGYO Co.Ltd.制造]的润湿铺展程度为60％，Sn-Zn基焊球的润温铺展程度为65％。
实施例6
除了以100克邻苯二酚线型酚醛树脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，A-1468；羟基当量：58]代替100克间苯二酚线型酚醛树脂外，其余按实施例5所述步骤制备和评价可固化助焊剂清漆。
当焊盘直径为800微米时，焊球的剪切强度平均值为1100克，当焊盘直径为300微米时，焊球的剪切强度平均值为800克，温度循环试验未发现故障。在绝缘电阻试验中，试验前的绝缘电阻为3×1012欧，试验后绝缘电阻仍为3×1012欧。
熔融状态下的可固化助焊剂与焊料表面间的接触角为10°。
Sn-Pb基共晶焊球的润湿铺展程度为80％，Sn-Ag-C基焊球的润湿铺展程度为70％，Sn-Bi基焊球的润湿铺展程度为65％，Sn-Zn基焊球的润湿铺展程度为60％。
实施例7
除了以100克氢醌线型酚醛树脂(SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，试验产品；羟基当量：55)代替100克间苯二酚线型酚醛树脂外，其余按实施例5所述步骤制备和评价可固化助焊剂清漆。
当焊盘直径为800微米时，焊球剪切强度的平均值为1050克，当焊盘直径为300微米时，焊球剪切强度的平均值为800克。在温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前的绝缘电阻为4×1012欧，试验后的绝缘电阻为3×1012欧。
Sn-Pb基共晶焊球的润湿铺展程度为80％，Sn-Ag-C基焊球的润湿铺展程度为55％，Sn-Bi基焊球的润湿铺展程度为60％和Sn-Zn基焊球的润湿铺展程度为50％。
实施例5-7的试验结果列于表2。
                                     表2-1
     焊球剪切强度   温度循环试验          绝缘电阻    接触角
    400μm    300μm(g)         (g) (故障数/总数)   试验前         试验后(Ω)            (Ω) (°)
    实施例5     1050     800     0/10   3×1012     3×1012      15
    实施例6     1100     800     0/10   3×1012     2×1012      10
    实施例7     1050     800     0/10   4×1012     3×1012      -
[注]在焊球剪切强度栏中，400微米和300微米表示焊盘的直径。
                           表2-2
                        润湿铺展程度(％)
    Sn-Pb   Sn-Ag-Cu     Sn-Bi     Sn-Zn
  实施例5     80     70     60     65
  实施例6     80     70     65     60
  实施例7     80     55     60     50
如表2结果所示，在采用本发明可固化助焊剂的实施例5-7中，Sn-Pb基焊料的润湿性能是优良的，不含铅焊料的润湿性能也是优良的。
实施例8
将100克苯酚线型酚醛树脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，LBR-6；软化点：41℃羟基当量：105]和210克二烯丙基双酚A型环氧树脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，RE-810NM；环氧当量：225]溶于60克环己酮中。向所得溶液添加0.2克作为固化催化剂的2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑[SHIKOKU KASEI Co.Ltd.制造。2PHZ]，制成可固化助焊剂清漆。然后，对所制清漆进行评价。
当焊盘直径为300微米时，焊球的剪切强度平均值为900克。在温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为4×1012欧，试验后绝缘电阻仍为4×1012欧。Sn-Pb基共晶焊球[NITTETSUMICROMETAL Co.Ltd.制造]的润湿铺展程度为80％。
形成焊盘直径为300微米、间距为0.8毫米的受试电路。将按实施例1步骤制备的供放置焊接试验用受试封装的焊球的表面涂以可固化助焊剂清漆，并形成厚度为50微米的可固化助焊剂膜。在焊接评价用受试封装中电路的焊接部位放置直径为500微米的焊球[SENJU KINZOKUKOGYO Co.Ltd.制造，Sn-Pb基共晶焊料]，并通过峰值温度设定为240℃的热熔炉，从而使焊球焊接在焊接评价用受试封装上。按上述制备的10个封装中采用800个焊球，采用毫欧计(ADIRENT TECHNOLOGYCompany制造，CABLE TESTER)测定焊球与受试封装中电路间的电阻。测定结果显示，所有焊球的电阻值为5毫欧或低于5毫欧。
实施例9
除了以100克苯酚线型酚醛树脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，PR-HF-3；软化点：82℃；羟基当量：105]代替100克苯酚线型酚醛树脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，LBR-6]外，其余按实施例8所述步骤制备和评价可固化助焊剂清漆。
焊球的剪切强度平均值为800克。在温度循环试验中，未发现故障。在绝缘试验中，试验前绝缘电阻为5×1012欧，试验后绝缘电阻为4×1012欧。焊球的润湿铺展程度为75％。在焊接的稳定性试验中，所有焊球的电阻为5毫欧或低于5毫欧。
实施例10
除了以100克苯酚线型酚醛树脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，PR-51714；软化点：92℃；羟基当量：105]代替100克苯酚线型酚醛树脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd制造，LBR-6]外，其余按实施例8所述步骤制备和评价可固化助焊剂清漆。
焊球的剪切强度平均值为850克。在温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为5×1012欧，试验后绝缘电阻为4×1012欧。焊球的润湿铺展程度为75％。在焊接稳定性试验中，所有焊球的电阻为5毫欧或5毫欧以下。
实施例11
除了以100克苯酚线型酚醛树脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，PR-51470；软化点：109℃，羟基当量：105]代替100克苯酚线型酚醛树脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，LBR-6]外，其余按实施例8所述步骤制备和评价可固化助焊剂清漆。
焊球的剪切强度平均值为800克。在温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为4×1012欧，试验后绝缘电阻为3×1012欧。焊球的润湿铺展程度为70％。在焊接稳定性试验中，所有焊球的电阻为5毫欧或5毫欧以下。
实施例12
将100克聚乙烯基酚[MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co.Ltd.制造，MARUKALINKER M10819401；软化点：145℃；羟基当量：120]和190克二烯丙基双酚A型环氧树脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，RE-810NM；环氧当量：220]溶于80克环己酮中。向所得溶液添加0.3克作为固化催化剂的2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑，制成可固化助焊剂清漆。然后，对清漆进行评价。
焊球的剪切强度平均值为800克。在温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为4×1012欧，试验后绝缘电阻为3×1012欧。焊球的润湿铺展程度为60％。在焊接稳定性试验中，某些焊球的电阻超过5毫欧。
对照实施例5
除了以100克另一种聚乙烯基酚[MARUZEN SEKIYU KAGAKUCo.Ltd.制造，MARUKALINKER M12880M801；软化点：195℃；羟基当量：120]代替100克聚乙烯基酚[MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co.Ltd.制造，MARUKALINKER M10819401]外，其余按实施例12所述步骤制备和评价可固化助焊剂清漆。
焊球的剪切强度平均值为750克。在温度循环试验中，在10块安装有受试封装的基板中有4块未发生线路断裂故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为3×1012欧，试验后绝缘电阻为3×1012欧。焊球的润湿铺展程度为50％或低于50％。在焊接稳定性试验中，发现焊球焊接不良。
对照实施例6
除了以100克另一种聚乙烯基酚[MARUZEN SEKIYU KAGAKUCo.Ltd.MARUKALINKER M16917851；软化点：205℃；羟基当量：120]代替100克聚乙烯基酚[MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co.Ltd.MARUKALINKER M10819401]外，其余按实施例12所述步骤制备和评价可固化助焊剂清漆。
焊球的剪切强度平均值为700克。在温度循环试验中，10块安装有受试封装的基板中有5块出现线路断裂故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为5×1012欧，试验后绝缘电阻为3×1012欧。焊球的润湿铺展程度为50％或低于50％。在焊接稳定性试验中，发现焊球焊接不良。
实施例8-12和对照实施例5-6的试验结果列于表3。
                                           表3
软化点 焊球剪切强度 温度循环试验 绝缘电阻  润湿铺展程度   焊接稳定性
(℃)       (g)   (故障数/总数)      试验前         试验后(Ω)           (Ω) (％)
   实施例8     41     900     0/10     4×1012     4×1012     80     好
   实施例9     82     800     0/10     5×1012     4×1012     75     好
   实施例10     92     850     0/10     5×1012     4×1012     75     好
   实施例11     109     800     0/10     4×1012     3×1012     70     好
   实施例12     145     800     0/10     4×1012     3×1012     60     尚可
   对照实施例5     195     750     4/10     3×1012     3×1012     ＜50     差
   对照实施例6     205     700     5/10     5×1012     3×1012     ＜50     差
[注]在焊球剪切强度栏中，焊盘直径为300μm。
如表3所示，在实施例8-12中，包含具有酚羟基基团、软化点为41-145℃的树脂的可固化助焊剂的焊球的剪切强度高，在温度循环试验中未出现线路断裂故障，绝缘电阻高，稳定性优良，焊球具有优良的润湿性能和优良的焊接稳定性。
与此不同，在对照实施例5和6中，包含软化点过高的树脂的可固化助焊剂的所有性能都是低下的，在温度循环试验中有多块基板出现线路断裂故障，在焊接稳定性试验中焊球焊接不良。
实施例13
将氢醌[ALDRICH Company制造]溶于丙酮中制成的溶液与氢醌的不良溶剂正己烷相混合，形成平均直径为10微米的氢醌细粒晶体。将100克氢醌细粒晶体分散在300克双酚F型环氧树脂[NIPPON KAYAKUCo.Ltd.制造，RE-404S；环氧当量：165]中。向所得分散体添加0.2克作为固化催化剂的2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑，制成可固化助焊剂。然后对该制成的可固化助焊剂进行评价。采用的受试封装的电路中焊盘直径为300微米，间距为0.8毫米。
焊球的剪切强度平均值为800克。在温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为2×1013欧，试验后绝缘电阻为1×1013欧。
实施例14
按实施例13所述处理方法对亚乙烯基双酚[ALDRICH Company制造]进行处理，形成平均直径为8微米的细粒晶体。将100克亚乙烯基双酚细粒晶体分散在200克双酚F型环氧树脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，RE-404S；环氧当量：165]中。向所得分散体添加0.2克作为固化催化剂的2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑，制成可固化助焊剂。按实施例13所用的方法对制成的可固化助焊剂进行评价。
焊球的剪切强度平均值为900克。温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为6×1013欧，试验后绝缘电阻为3×1013欧。
实施例15
按实施例13所述处理方法对异亚丙基双酚[ALDRICH Company制造]进行处理，形成平均直径为12微米的细粒晶体。将100克异亚丙基双酚细粒晶体分散在200克双酚F型环氧树脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，RE-404S；环氧当量：165]中。向所得分散体添加0.2克作为固化催化剂的2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑，制成可固化助焊剂。按实施例13所用的方法对制成的可固化助焊剂进行评价。
焊球的剪切强度平均值为900克。在温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为5×1013欧，试验后绝缘电阻为3×1013欧。
实施例16
按实施例13所述处理方法对二羟基苯甲酸[ALDRICH Company制造]进行处理，形成平均直径为4微米的细粒晶体。将100克二羟基苯甲酸细粒晶体分散在330克双酚F型环氧树脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd.制造，RE-404S；环氧当量：165]中。向所得分散体添加0.2克作为固化催化剂的2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑，制成可固化助焊剂。按实施例13所用的方法对制成的可固化助焊剂进行评价。
焊球的剪切强度平均值为750克。温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为2×1013欧，试验后绝缘电阻为8×1012欧。
实施例17
按实施例13所述处理方法对酚酞啉[ALDRICH Company制造]进行处理，形成平均直径为7微米的细粒晶体。将100克酚酞啉细粒晶体分散在200克双酚F型环氧树脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd制造，RE-404S；环氧当量：165]中。向所得分散体添加0.2克作为固化催化剂的2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑，制成可固化助焊剂。按实施例13所用方法对制成的可固化助焊剂进行评价。
焊球的剪切强度平均值为850克。在温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为3×1013欧，试验后绝缘电阻为1×1013欧。
实施例13-17的试验结果列于表4中。
                                            表4
  焊球剪切强度   温度循环试验            绝缘电阻
(g) (故障数/总数)   试验前          试验后(Ω)            (Ω)
  实施例13     800     0/10   2×1013   1×1013
  实施例14     900     0/10   6×1013   3×1013
  实施例15     900     0/10   5×1013   3×1013
  实施例16     750     0/10   2×1013   8×1012
  实施例17     850     0/10   3×1013   1×1013
[注]在焊球剪切强度栏中，焊盘直径为300μm。
如表4所示，在实施例13-17中，包含具有酚羟基基团、呈细晶粒状分散的化合物和作为该化合物固化剂的双酚F型环氧树脂的可固化助焊剂的焊球的剪切强度高，在温度循环试验中未发现线路断裂故障，绝缘电阻很高。
实施例18
将100克苯酚线型酚醛树脂[SUMITOMO DUREZ Co.Ltd.制造，PR-51470；羟基当量：105]、20克亚乙基双酚[ALDRICH Company制造]和300克双酚F型环氧树脂[NIPPON KAYAKU Co.Ltd。制造.RE-404S；环氧当量：165]溶于60克乙酰乙酸乙酯中。向所得溶液添加0.2克作为固化催化剂的2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑，制成可固化助焊剂清漆。按实施例13所述方法对该清漆进行评价。
焊球的剪切强度平均值为900克。在温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为2×1013欧，试验后绝缘电阻为1×1013欧。
实施例19
除了以20克氰酸4，4’-亚乙基双苯酯[ASAHI CIBA Co.Ltd.制造AroCy L10]代替20克亚乙基双酚外，其余按实施例18所述步骤制备和评价可固化助焊剂清漆。
焊球的剪切强度平均值为950克。在温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为6×1013欧，试验后绝缘电阻为6×1013欧。
实施例20
除了以20克酚酞啉[ALDRICH Company制造]代替20克亚乙基双酚外，其余按实施例18所述步骤制造和评价可固化助焊剂清漆。
焊球的剪切强度平均值为1000克。在温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为3×1013欧，试验后绝缘电阻为3×1013欧。
实施例21
除了以100克间-、对-甲酚线型酚醛树脂[NIPPON KAYAKUCo.Ltd.制造，PAS-1；羟基当量：120]代替100克苯酚线型酚醛树脂和以20克酚酞啉[ALDRICH Company制造]代替20克亚乙基双酚外，其余按实施例18所述步骤制备和评价可固化助焊剂清漆。
焊球的剪切强度平均值为900克。在温度循环试验中未出现故障。在绝缘电阻试验中，试验前绝缘电阻为4×1013欧，试验后绝缘电阻为2×1013欧。
实施例18-21的试验结果列于表5中。
                                      表5
  焊球剪切强度   温度循环试验           绝缘电阻
(g) (故障数/总数)   试验前             试验后(Ω)               (Ω)
    实施例18     900     0/10   2×1013     1×1013
    实施例19     950     0/10   6×1013     6×1013
    实施例20     1000     0/10   3×1013     2×1013
    实施例21     900     0/10   4×1013     2×1013
[注]在焊球剪切强度栏中，焊盘直径为300μm。
如表5所示，在实施例18-20中，采用了包含具有酚羟基基团的树脂(A)、树脂(A)的固化剂(B)和可固化抗氧化剂(C)的可固化助焊剂，该可固化助焊剂具有优异的绝缘电阻，并使焊球具有优异的剪切强度。
工业应用性
本发明可固化助焊剂在焊接后不需洗去残留的助焊剂，在高温、高湿条件下仍能保持电绝缘性能，能使焊接具有优良的焊接强度和优良的可靠性，这是因为可固化助焊剂固化时沿焊接部位周围形成一个环形而起了增强作用。通过采用本发明可固化助焊剂，可使半导体封装安装到印刷电路板上的步骤简化，因而可使制造成本降低。因此，本发明可固化助焊剂极适宜用来提高半导体器件中焊接的可靠性。

Claims (26)

1.一种可固化助焊剂，在焊接时用作助焊剂，在经加热固化后作为焊接部位增强材料。
2.根据权利要求1的可固化助焊剂，该可固化助焊剂包含具有酚羟基基团的树脂(A)和固化该树脂的固化剂(B)。
3.根据权利要求2的可固化助焊剂，其中具有酚羟基基团的树脂(A)是苯酚线型酚醛树脂、烷基酚线型酚醛树脂、多元酚线型酚醛树脂、酚芳烷基树脂、甲阶酚醛树脂或聚乙烯基酚。
4.根据权利要求3的可固化助焊剂，其中构成多元酚线型酚醛树脂的多元酚是邻苯二酚、间苯二酚、氢醌、羟基氢醌或连苯三酚。
5.根据权利要求2的可固化助焊剂，其中具有酚羟基基团的树脂(A)的软化点为30-150℃。
6.根据权利要求2的可固化助焊剂，其中固化剂(B)是环氧化合物或异氰酸酯化合物。
7.根据权利要求2的可固化助焊剂，该可固化助焊剂还包含可固化抗氧化剂(C)。
8.根据权利要求7的可固化助焊剂，其中可固化抗氧化剂(C)是具有亚苄基结构的化合物。
9.根据权利要求8的可固化助焊剂，其中亚苄基结构化合物是以通过[1]表示的化合物：
其中R1、R3和R5各自代表氢原子、羟基基团或羧基基团，R2和R4各自代表氢原子或烷基基团，R6和R7各自代表氢原子、甲基基团、羟基苯基基团或羧基苯基基团。
10.根据权利要求9的可固化助焊剂，其中通式[1]所表示的化合物是亚乙基双酚或酚酞啉。
11.根据权利要求7的可固化助焊剂，其中可固化抗氧化剂(C)是4，4’-亚乙基二苯基缩水甘油醚。
12.根据权利要求1的可固化助焊剂，该可固化助焊剂包含具有酚羟基基团、呈细晶粒状分散的化合物(D)和固化化合物(D)的固化剂(E)。
13.根据权利要求12的可固化助焊剂，其中细晶粒的直径为50微米或更小。
14.根据权利要求2和12中任一项的可固化助焊剂，其中处于熔融状态的助熔剂与焊料表面的接触角为5-60°。
15.根据权利要求2和12中任一项的可固化助焊剂，该可固化助焊剂在焊接温度下的熔体粘度为0.1毫帕·秒-50帕·秒。
16.根据权利要求2和12中任一项的可固化助焊剂，该可固化助焊剂在焊料熔点温度下的胶凝时间为1-60分钟。
17.一种用于涂敷拥有供放置焊球的焊盘的电路图形的阻焊剂，该阻焊剂在焊球经热熔焊接后经加热而固化，固化后的阻焊剂起保护电路图形的作用。
18.根据权利要求17的阻焊剂，该阻焊剂经加热固化形成的固化保护膜起增强焊球焊接部位的作用。
19.一种包含权利要求1-16任一项所述的可固化助焊剂的半导体封装，其中可固化助焊剂是用于涂敷外露的电路表面的，在用焊球焊接时起助焊剂作用，并在焊接后经加热而固化，固化后的助焊剂起增强焊球焊接部位的作用。
20.一种半导体器件，包含权利要求1-16中任一项所述的可固化助焊剂，其中可固化助焊剂用于涂敷拥有供焊接的焊盘的印刷电路板，在焊接时起助焊剂作用，并在焊接后经加热而固化，固化后的助焊剂起增强焊接部位的作用。
21.根据权利要求20的半导体器件，其中可固化助焊剂在焊接时沿焊接部位的周围形成环形弯月面，并在焊接后经加热而固化。
22.根据权利要求20的半导体器件，其中可固化助焊剂用于涂敷拥有供焊接的焊盘的印刷电路板的整个表面，并在焊接后经加热而固化，固化后的助焊剂起保护印刷电路板的作用。
23.根据权利要求20的半导体器件，其中可固化助焊剂用于涂敷拥有供焊接的焊盘的印刷电路板的整个表面，并在焊接后经加热而固化，固化后的助焊剂起封闭半导体封装与印刷电路板间间隙的作用。
24.一种制造半导体封装的方法，该方法包括用权利要求1-16中任一项所述的可固化助焊剂涂敷外露的电路表面，将焊球放置在该外露表面上，通过热熔将焊球焊接在外露部位上，以及通过加热使可固化助焊剂固化。
25.一种制造半导体封装的方法，该方法包括将权利要求1-16中任一项所述的规定量的可固化助焊剂转移到焊球上，并将已转移有可固化助焊剂的焊球置于焊盘上的步骤；通过焊球热熔，将焊球焊接到供放置焊球的焊盘上，并使可固化助焊剂沿焊球焊接部位的周围形成弯月面的步骤；以及通过加热使可固化助焊剂固化而形成一种结构的步骤，在该结构中，已固化树脂起增强焊球焊接部位的作用。
26.一种制造半导体仪器的方法，该方法包括将权利要求1-16中任一项所述的可固化助焊剂涂敷印刷电路板，将芯片的电极部位有焊球的半导体封装装置于印刷电路板上，通过热熔将焊球焊接到印刷电路板中的焊盘上，以及通过加热使可固化助焊剂固化。
CNB00818688XA 1999-12-27 2000-12-27 可固化助焊剂及可固化助焊剂增强的半导体封装和半导体器件以及制造半导体封装和半导体器件的方法 Expired - Fee Related CN1181949C (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP371774/1999 1999-12-27
JP37177499 1999-12-27
JP2000019346 2000-01-27
JP19346/2000 2000-01-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1433351A true CN1433351A (zh) 2003-07-30
CN1181949C CN1181949C (zh) 2004-12-29

Family

ID=26582354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB00818688XA Expired - Fee Related CN1181949C (zh) 1999-12-27 2000-12-27 可固化助焊剂及可固化助焊剂增强的半导体封装和半导体器件以及制造半导体封装和半导体器件的方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6768197B2 (zh)
EP (1) EP1252966B1 (zh)
JP (1) JP3821471B2 (zh)
KR (1) KR100735347B1 (zh)
CN (1) CN1181949C (zh)
AU (1) AU2403601A (zh)
DE (1) DE60030479T2 (zh)
TW (1) TWI233850B (zh)
WO (1) WO2001047660A1 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102340930A (zh) * 2010-07-20 2012-02-01 王定锋 用热固胶膜粘接并置的扁平导线制作单面电路板
CN102027584B (zh) * 2008-05-16 2013-03-27 住友电木株式会社 半导体组件的制造方法和半导体组件
CN103350541A (zh) * 2013-06-06 2013-10-16 中国电子科技集团公司第五十五研究所 陶瓷金属化结构及制造该结构的方法
CN103817460A (zh) * 2014-03-17 2014-05-28 苏州龙腾万里化工科技有限公司 一种新型光固化助焊剂
CN102144432B (zh) * 2008-09-05 2015-09-30 住友电木株式会社 导电连接材料、使用该导电连接材料的端子之间的连接方法以及连接端子的制造方法
CN106132629A (zh) * 2014-03-25 2016-11-16 千住金属工业株式会社 助焊剂及焊膏
CN107003606A (zh) * 2014-12-10 2017-08-01 互应化学工业株式会社 阻焊剂组合物和经覆盖的印刷线路板
CN108687464A (zh) * 2017-03-31 2018-10-23 (株)好转奥博 润湿性优异的环氧树脂助焊膏组合物

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4644945B2 (ja) * 2001-01-31 2011-03-09 住友ベークライト株式会社 半田接合用硬化性フラックス、半田接合部、半導体パッケージ及び半導体装置
US6924440B2 (en) * 2003-03-28 2005-08-02 Sony Corporation Printed wiring board, apparatus for electrically connecting an electronic element and a substrate, and method for manufacturing a printed wiring board
US7160798B2 (en) * 2005-02-24 2007-01-09 Freescale Semiconductor, Inc. Method of making reinforced semiconductor package
TWI473245B (zh) * 2006-10-31 2015-02-11 Sumitomo Bakelite Co 半導體電子零件及使用該半導體電子零件之半導體裝置
JP5093766B2 (ja) * 2007-01-31 2012-12-12 株式会社タムラ製作所 導電性ボール等搭載半導体パッケージ基板の製造方法
JP4962150B2 (ja) * 2007-06-08 2012-06-27 荒川化学工業株式会社 ハンダ付け用フラックス組成物及びクリームハンダ組成物
US20110262697A1 (en) * 2008-12-26 2011-10-27 Satoru Katsurayama Flexible substrate and electronic device
CN102069324B (zh) * 2010-12-29 2012-08-15 东莞永安科技有限公司 一种免清洗低飞溅无铅焊锡丝用助焊剂及其制备方法
JP5732884B2 (ja) * 2011-02-09 2015-06-10 富士通株式会社 半導体装置及びその製造方法、電源装置
KR102360487B1 (ko) * 2014-02-24 2022-02-10 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 접속 구조체의 제조 방법
CN105684096B (zh) * 2014-03-07 2018-04-17 积水化学工业株式会社 导电糊剂、连接结构体及连接结构体的制造方法
KR102004129B1 (ko) * 2016-11-11 2019-07-25 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤 감광성 수지 조성물, 수지막, 경화막, 반도체 장치의 제조 방법, 및 반도체 장치
JP6274344B1 (ja) * 2017-05-25 2018-02-07 千住金属工業株式会社 フラックス

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5128746A (en) * 1990-09-27 1992-07-07 Motorola, Inc. Adhesive and encapsulant material with fluxing properties
JPH06269980A (ja) * 1993-03-23 1994-09-27 Tdk Corp 接合用導電ペースト
JPH07169646A (ja) * 1993-12-13 1995-07-04 Murata Mfg Co Ltd 電子部品の製造方法
JPH0890283A (ja) * 1994-09-21 1996-04-09 Murata Mfg Co Ltd はんだ付け用フラックス
US7041771B1 (en) * 1995-08-11 2006-05-09 Kac Holdings, Inc. Encapsulant with fluxing properties and method of use in flip-chip surface mount reflow soldering
EP1802186B1 (en) * 1996-11-20 2011-05-11 Ibiden Co., Ltd. Printed circuit board

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102027584B (zh) * 2008-05-16 2013-03-27 住友电木株式会社 半导体组件的制造方法和半导体组件
CN102144432B (zh) * 2008-09-05 2015-09-30 住友电木株式会社 导电连接材料、使用该导电连接材料的端子之间的连接方法以及连接端子的制造方法
CN102340930B (zh) * 2010-07-20 2013-08-21 王定锋 用热固胶膜粘接并置的扁平导线制作单面电路板
CN102340930A (zh) * 2010-07-20 2012-02-01 王定锋 用热固胶膜粘接并置的扁平导线制作单面电路板
CN103350541A (zh) * 2013-06-06 2013-10-16 中国电子科技集团公司第五十五研究所 陶瓷金属化结构及制造该结构的方法
CN103350541B (zh) * 2013-06-06 2015-05-20 中国电子科技集团公司第五十五研究所 陶瓷金属化结构及制造该结构的方法
CN103817460A (zh) * 2014-03-17 2014-05-28 苏州龙腾万里化工科技有限公司 一种新型光固化助焊剂
CN103817460B (zh) * 2014-03-17 2015-12-09 苏州龙腾万里化工科技有限公司 一种新型光固化助焊剂
CN106132629A (zh) * 2014-03-25 2016-11-16 千住金属工业株式会社 助焊剂及焊膏
CN106132629B (zh) * 2014-03-25 2017-10-13 千住金属工业株式会社 助焊剂及焊膏
US9902022B2 (en) 2014-03-25 2018-02-27 Senju Metal Industry Co., Ltd. Flux and solder paste
CN107003606A (zh) * 2014-12-10 2017-08-01 互应化学工业株式会社 阻焊剂组合物和经覆盖的印刷线路板
CN108687464A (zh) * 2017-03-31 2018-10-23 (株)好转奥博 润湿性优异的环氧树脂助焊膏组合物

Also Published As

Publication number Publication date
DE60030479T2 (de) 2006-12-21
KR100735347B1 (ko) 2007-07-04
WO2001047660A1 (fr) 2001-07-05
CN1181949C (zh) 2004-12-29
TWI233850B (en) 2005-06-11
DE60030479D1 (de) 2006-10-12
EP1252966A4 (en) 2004-11-03
US20030060043A1 (en) 2003-03-27
AU2403601A (en) 2001-07-09
US6768197B2 (en) 2004-07-27
EP1252966B1 (en) 2006-08-30
JP3821471B2 (ja) 2006-09-13
KR20020071906A (ko) 2002-09-13
EP1252966A1 (en) 2002-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1181949C (zh) 可固化助焊剂及可固化助焊剂增强的半导体封装和半导体器件以及制造半导体封装和半导体器件的方法
CN1287648C (zh) 形成电极间粘合结构的方法和电极间粘合结构
CN1294790C (zh) 一种电子部件的生产方法及该方法生产的电子部件
US11136479B2 (en) Electrically conductive adhesive film and dicing-die bonding film using the same
US7213739B2 (en) Underfill fluxing curative
US8697237B2 (en) Thermosetting resin composition, method of manufacturing the same and circuit board
CN1745437A (zh) 导电浆料
US11230649B2 (en) Electrically conductive adhesive film and dicing-die bonding film using the same
CN1823181A (zh) 锡或锡合金材料用表面处理剂
US11193047B2 (en) Electrically conductive adhesive film and dicing-die bonding film using the same
KR20120041733A (ko) 전자 부품의 제조 방법 및 전자 부품
KR20120113809A (ko) 접착제 조성물 및 그것을 이용한 전자부품 탑재 기판 및 반도체장치
WO2009139153A1 (ja) 半導体部品の製造方法および半導体部品
JP4946115B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP7226498B2 (ja) 半導体用フィルム状接着剤、半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP2012212922A (ja) 半田バンプの形成方法、半田バンプ、半導体装置および半導体装置の製造方法
JP4306329B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2008198745A (ja) 半田バンプの形成方法、半田バンプ、半導体装置および半導体装置の製造方法
JP4984596B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2006188573A (ja) 液状エポキシ樹脂組成物、該組成物を用いた電子部品装置及びその製造方法
JP4682617B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2002283098A (ja) 半田ペースト組成物、並びにそれを用いた半田接合部、半導体パッケージ及び半導体装置
JP2004090021A (ja) 硬化性フラックス
JP2006335830A (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP4644963B2 (ja) 硬化性フラックス及び半田接合部

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20041229

Termination date: 20181227