DE60030479T2 - Lötmittel, lötwiderstand, halbleitergehäuse verstärkt durch lötmittel, halbleiterbauelement und herstellungsverfahren für halbleitergehäuse und halbleiterbauelement - Google Patents

Lötmittel, lötwiderstand, halbleitergehäuse verstärkt durch lötmittel, halbleiterbauelement und herstellungsverfahren für halbleitergehäuse und halbleiterbauelement Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein härtbares Flussmittel, eine Abdeckung zum Löten, eine mit dem härtbaren Flussmittel verstärkte Halbleiterbaugruppe, ein mit dem härtbaren Flussmittel verstärktes Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung der Halbleiterbaugruppe und des Halbleiterbauelements. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein härtbares Flussmittel, welches während des Verbindens der Lötmittelkugeln mit der Halbleiterbaugruppe und Verbindens des Halbleiterbauelements mit der gedruckten Leiterplatte mittels Lötmittel als Flussmittel wirkt und den gelöteten Teil nach dem Löten und Härten durch Erhitzen verstärkt, eine Halbleiterbaugruppe und ein Halbleiterbauelement, verstärkt mit dem härtbaren Flussmittel, und Verfahren zur Herstellung der Halbleiterbaugruppe und des Halbleiterbauelements.
  • STAND DER TECHNIK
  • Da die elektronischen Instrumente neuerdings höhere Funktionen aufweisen und leichtere Gewichte sowie kleinere Abmessungen haben, sind die elektronischen Bauteile höher integriert und in den Instrumenten in höherer Dichte montiert. Halbleiterbaugruppen sind kleiner geworden mit einer größeren Anzahl Pins.
  • Da sich die Halbleiterbaugruppen der herkömmlichen Form unter Verwendung von Führungsrahmen hinsichtlich Verbesserung einer Grenze nähern, werden neue Formen von Baugruppen des flächig montierten Typs, wie die Kugelgitteranordnung (BGA) und die Baugruppe im Chip-Maßstab (CSP), als Baugruppe mit auf Schaltungs-Substraten montierten Chips, vorgeschlagen. Bei den Halbleiterbaugruppen werden verschiedene Verfahren, wie das automatisierte Bandverbindungsverfahren (TAB) und das Flipchipverfahren (FC), als Verfahren zur elektrischen Verbindung von Elektroden eines Halbleiterchips mit den Terminals eines Substrates, welches zusammengesetzt ist aus verschiedenen Arten isolierender Materialien, wie Kunststoffen, Keramik und elektrisch leitenden Leiterbahnen, das ist ein Substrat, welches als gedruckte Leiterplatte bezeichnet wird, praktisch verwendet. Neuerdings werden viele Strukturen von BGA und CSP unter Verwendung des FC Verfahrens vorgeschlagen, da diese Strukturen zur Verkleinerung der Größe einer Halbleiterbaugruppe vorteilhaft sind.
  • Zur Montage von BGA und CSP auf eine gedruckte Leiterplatte wird Löten unter Verwendung eines mittels Lötmittelkugeln geformten Hügels verwendet. Zum Löten wird ein Flussmittel gebraucht und in Kombination wird gelegentlich eine Lötmittelpaste verwendet. Im Besonderen wird die Lötmittelkugel verwendet, weil die Menge des zugeführten Lötmittels leicht kontrolliert werden kann und ein höherer Hügel durch Zuführung der Lötmittelkugel in größerer Menge geformt werden kann. Das Löten wird häufig zur elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen Elektroden eines Halbleiterchips und den Terminals einer gedruckten Leiterplatte im Verfahren zur Herstellung von BGA und CSP verwendet.
  • Im Allgemeinen wird beim Löten ein Lötflussmittel verwendet. Durch Verwendung des Flussmittels werden verschmutzende Substanzen wie Oxide auf der Oberfläche des Metalls einer Elektrode, die der Oberfläche des Lötmittels zugekehrt ist, entfernt und die nochmalige Oxidation der Oberfläche des Metalls während des Lötens verhindert, so dass die Oberflächenspannung des Lötmittels herabgesetzt wird und das geschmolzene Lötmittel die Oberfläche des Metalls leicht benetzen kann. Als Flussmittel zum Löten ist hierfür ein auf einem Zusatz eines Aktivators zum Entfernen von Oxidfilmen zu einem auf thermoplastischem Harz basierendes Flussmittel, wie Kolophonium, verwendet worden.
  • Wenn jedoch das Flussmittel nach dem Löten zurückbleibt, tritt die Schwierigkeit auf, dass die elektrische Isolierung beeinträchtigt ist und Korrosion der gedruckten Leiterbahnen stattfindet wegen des Schmelzens des thermoplastischen Harzes und der Isolierung aktiver Ionen in dem Aktivator unter der Bedingung einer hohen Temperatur und hohen Feuchtigkeit. Zur Überwindung dieser Schwierigkeit wird gegenwärtig restliches Flussmittel nach dem Löten durch Abwaschen entfernt. Jedoch hat das Abwaschen den Nachteil, dass das Netzmittel ein Umweltproblem verursacht und die Kosten wegen der Waschstufe steigen.
  • WO-A-97/07541 offenbart ein Einbettharz, umfassend ein wärmehärtendes Harz und ein Vernetzungsmittel, welches als Flussmittel dient. Bevorzugte Harze sind DGEBA und Novolakharze.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die Funktion des Flussmittels, Oxide auf den Oberflächen des Lötmittels und des Metalls zu entfernen, zu verhindern, dass die Oberfläche nochmals oxidiert wird und die Benetzungseigenschaft mit dem Lötmittel zu verbessern. Wenn das Flussmittel anwesend ist und die Oberfläche des Metalls offen ist, werden die gesamten Anteile der Oberfläche ohne Einschränkung mit dem Lötmittel benetzt. Daher wird allgemein eine Lötmittelabdeckung auf der Oberfläche von Schaltungen in einer Halbleiterbaugruppe oder einer gedruckten Leiterplatte verwendet, so dass die Einführung von Lötmittel auf den zu lötenden Anteil begrenzt ist und das Muster des elektrisch leitenden Leiterbahnenmusters geschützt ist. Wenn jedoch die Lötmittelabdeckung in dem zu lötenden Anteil verbleibt, treten Probleme auf, indem sich die Zuverlässigkeit der Bindung verschlechtert und die Bindung durch Löten versagt. Daher muss die Lötmittelabdeckung mit großer Sorgfalt gebildet werden.
  • So wie die Halbleiterbaugruppe kleiner wird und eine größere Anzahl Pins aufweist, werden die Löthügel kleiner und es besteht die Möglichkeit, dass die Festigkeit und die Zuverlässigkeit des verbundenen Teils abnehmen. Um die Zuverlässigkeit des mit Löthügeln verbundenen Teils zu steigern, wurde überlegt, den mit Löthügeln verbundenen Teil zu versiegeln und durch Auffüllen des Spaltes zwischen dem Halbleiterchip und dem Substrat mit einem isolierenden Harz, als Unterfüllung bezeichnet, zu verstärken. Jedoch hat dieses Verfahren das Problem, dass eine Stufe zum Füllen des Spaltes mit der Unterfüllung und Härten der Unterfüllung notwendig ist und diese Stufe eine komplizierte Technologie erfordert, der Herstellungsprozess kompliziert wird und die Kosten steigen.
  • Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein härtbares Flussmittel zur Verfügung zu stellen, welches während der Bindung der Lötmittelkugeln an eine Halbleiterbaugruppe und der Bindung der Halbleiterbaugruppe an eine gedruckte Leiterplatte mit Lötmittel als Flussmittel wirkt und den gelöteten Teil nach dem Löten, nachdem es durch Erhitzen gehärtet ist, verstärkt, eine Halbleiterbaugruppe, die mit dem härtbaren Flussmittel verstärkt ist, ein Halbleiterbauelement, welches mit dem härtbaren Flussmittel verstärkt ist und Verfahren zur Herstellung der Halbleiterbaugruppe und des Halbleiterbauelements.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Als Ergebnis umfangreicher Forschung der gegenwärtigen Erfinder um das obige Ziel zu erreichen, wurde gefunden, dass beim Montieren einer Halbleiterbaugruppe eine Zusammensetzung, umfassend ein Harz mit phenolischer Hydroxylgruppe und ein Härtungsmittel für das Harz, eine hervorragende Eigenschaft als Flussmittel zum Löten zeigte, keine Entfernung des Flussmittels nach dem Löten erforderte und als Verstärkungsmaterial für ein Halbleiterbauelement wirkte, wenn das Flussmittel durch Erhitzen gehärtet wurde. Die vorliegende Erfindung ist auf Grundlage dieser Erkenntnis vervollständigt worden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt zur Verfügung:
    • (1) Ein härtbares Flussmittel, wie in Anspruch 1 beansprucht, welches während des Lötens als Flussmittel wirkt und als Verstärkungsmaterial für den gelöteten Teil, nachdem es durch Erhitzen gehärtet ist, und ein Harz (A) mit phenolischer Hydroxylgruppe, mit einem Erweichungspunkt von 30 bis 150°C, und ein Härtungsmittel (B) für das Harz, umfasst;
    • (2) ein härtbares Flussmittel, wie in Anspruch 10 beansprucht, welches während des Lötens als Flussmittel wirkt, und als Verstärkungsmaterial für den gelöteten Teil, nachdem es durch Erhitzen gehärtet ist, umfassend Verbindung (D) mit einer phenolischen Hydroxylgruppe als feine Kristalle dispergiert, und Härtungsmittel (E) für Verbindung (D);
    • (3) eine Abdeckung zum Löten, wie in Anspruch 15 beansprucht, welche auf einem Schaltungsmuster durch Auftragen des härtbaren Flussmittels entsprechend der Erfindung gebildet wird zur Beschichtung eines Schaltungsmusters mit einer Anschlussfläche zum Anbringen von Lötmittelkugeln, die nach dem Löten der Lötmittelkugeln an die Anschlussfläche durch Aufschmelzen des Lötmittels durch Erhitzen gehärtet wird und als Abdeckung für das Schaltungsmuster wirkt;
    • (4) eine Halbleiterbaugruppe, wie in Anspruch 17 beansprucht, welche ein härtbares Flussmittel entsprechend der Erfindung umfasst, welches aufgetragen wird um eine offene Oberfläche der Schaltung zu beschichten, als Flussmittel zum Löten während des Lötens der Lötmittelkugeln wirkt, einen ringförmigen Meniskus um den zu lötenden Teil herum während des Lötens bildet und nach dem Löten der Lötmittelkugeln durch Erhitzen gehärtet wird, so dass der mit den Lötmittelkugeln gelötete Teil mit dem gehärteten Flussmittel verstärkt wird;
    • (5) ein Halbleiterbauelement, wie in Anspruch 18 beansprucht, welches ein härtbares Flussmittel entsprechend der Erfindung umfasst, das aufgetragen wird um eine mit einer Anschlussfläche zum Löten versehene gedruckte Leiterplatte zu beschichten, als Flussmittel zum Löten während des Lötens wirkt, einen ringförmigen Meniskus um den zu lötenden Teil herum während des Lötens bildet und nach dem Löten durch Erhitzen gehärtet wird, so dass der gelötete Teil mit dem gehärteten Flussmittel verstärkt wird;
    • (6) ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterbaugruppe, wie in Anspruch 20 beansprucht, welches umfasst Beschichten einer offenen Oberfläche einer Schaltung mit härtbarem Flussmittel entsprechend der Erfindung, Aufbringen der Lötmittelkugeln auf die offene Oberfläche, Verbinden der Lötmittelkugeln mit dem offenen Teil durch Aufschmelzen, Bilden eines ringförmigen Meniskus um den gelöteten Teil herum und Härten des härtbaren Flussmittels durch Erhitzen;
    • (7) ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterbaugruppe, wie in Anspruch 21 beansprucht, welches umfasst ein Stufe zur Übertragung des härtbaren Flussmittels entsprechend der Erfindung auf Lötmittelkugeln in vorgeschriebener Menge und Aufbringen der Lötmittelkugeln mit dem übertragenen härtbaren Flussmittel auf einen Anschlussflächen-Teil; eine Stufe zum Löten der Lötmittelkugeln an dem Anschlussflächen-Teil zum Anbringen der Lötmittelkugeln durch Aufschmelzen des Lötmittels und Bildung eines Meniskus mit dem härtbaren Flussmittel um einen mit den Lötmittelkugeln gelöteten Teil herum; und eine Stufe zur Härtung des härtbaren Flussmittels durch Erhitzen, so dass eine Struktur, bei welcher ein mit den Lötmittelkugeln gelöteter Teil, verstärkt mit dem gehärteten Harz, aufgebaut wird; und
    • (8) ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterapparatur, wie in Anspruch 22 beansprucht, welches umfasst Auftragen des härtbaren Flussmittels entsprechend der Erfindung um eine gedruckte Leiterplatte zu beschichten, Aufbringen einer Halbleiterbaugruppe mit Lötmittelkugeln auf den Elektrodenteil eines Chips auf der Platte, Verbinden der Lötmittelkugeln mit der Anschlussfläche der Platte durch Aufschmelzen und Härten des härtbaren Flussmittels durch Erhitzen. Bevorzugte Ausführungen werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
  • DIE AM MEISTEN BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung wirkt während des Lötens als Flussmittel und dann als verstärkendes Material nachdem es durch Erhitzen gehärtet ist. Durch Verwendung des härtbaren Flussmittels der vorliegenden Erfindung werden Substanzen, die sich nachteilig auswirken, wie Oxide auf den Lötoberflächen und des Lötmittels entfernt, so dass die Lötoberfläche geschützt ist und das Lötmaterial so gereinigt wird, dass eine hervorragende Bindung mit großer Festigkeit gebildet werden kann. Es ist nicht notwendig, dass das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung durch Abwaschen entfernt wird. Wenn das Flussmittel ohne zusätzliche Behandlungen erhitzt wird, wird das Flussmittel in ein dreidimensional vernetztes Harz umgewandelt, welches als Material zur Verstärkung des gelöteten Anteils wirkt.
  • Das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung kann aufgebaut werden mit Harz (A) mit phenolischer Hydroxylgruppe und dem Härtungsmittel (B) für das Harz. Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Harz (A) mit phenolischer Hydroxylgruppe ist nicht besonders eingegrenzt. Beispiele für das Harz schließen Phenolnovolakharze, Alkylphenolnovolakharze, polyhydrische Phenolnovolakharze, Phenolaralkylharze, Resolharze und Polyvinylphenolharze ein.
  • Das Phenolnovolakharz, das Alkylphenolnovolakharz und polyhydrische Phenolnovolakharz können durch Kondensation von Phenol, Alkylphenol und eines polyhydrischen Phenols, jeweils mit Formaldehyd in Gegenwart eines Katalysators erhalten werden. Beispiele für das in der vorliegenden Erfindung verwendete Alkylphenol schließen mit Alkylgruppen substituierte Phenole, wie Kresol und Xylenol und Verbindungen, in welchen Hydroxyphenolgruppen an Alkylidengruppen oder Cycloalkylidengruppen, wie 4,4'-Isopropylidendiphenol (Bisphenol A) und 4,4'-Cyclohexylidendiphenol gebunden sind, ein. Beispiele für das in der vorliegenden Erfindung verwendete polyhydrische Phenol schließen Catechol, Resorcin, Hydrochinon, Hydroxyhydrochinon und Pyrogallol ein. Unter diesen polyhydrischen Phenolen sind Catechol und Resorcin bevorzugt. Das Phenolaralkylharz kann durch die Reaktion Entfernen von Methanol aus α,α'-Dimethoxy-p-xylol mit Phenol in Gegenwart eines sauren Katalysators erhalten werden. Das Resolharz kann durch Reaktion von Phenol mit Formaldehyd in Gegenwart eines alkalischen Katalysators erhalten werden.
  • Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Harz (A) mit phenolischer Hydroxylgruppe hat einen Erweichungspunkt von 30 bis 150°C und mehr bevorzugt 40 bis 110°C. Wenn das Harz einen Erweichungspunkt hat, der niedriger als 30°C ist, ist das Molekulargewicht des Harzes niedrig und es besteht die Möglichkeit, dass der Lötvorgang wegen des Verlustes der Wirkung des Flussmittels durch Verdampfung vor oder während des Aufschmelzens und wegen mangelhafter Bindung, verursacht durch Ausbildung von Blasen, beeinträchtigt wird. Bei einem Harz mit niedrigem Molekulargewicht besteht weiterhin die Möglichkeit, dass ausreichende physikalische Eigenschaften als gehärtetes, den gelöteten Teil verstärkendes Harz nicht erhalten werden können. Wenn der Erweichungspunkt des Harzes 150°C überschreitet, besteht die Möglichkeit, dass der Kontakt des Lötmittels mit dem Metall der Elektrode wegen der Abnahme der Fließfähigkeit des härtbaren Harzes während des Lötens beeinträchtigt wird und das Zerfließen des Lötmittels auf der Oberfläche des Metalls, um die Oberfläche während des Lötens zu benetzen, ebenfalls beeinträchtigt wird. Diese Erscheinungen können eine schlechte Bindung mit dem Lötmittel verursachen. Wenn das Harz einen Erweichungspunkt von 30 bis 150°C hat, kann eine ausreichende Fließfähigkeit des härtbaren Flussmittels bei der Temperatur zum Aufschmelzen beim Löten, erhalten werden und eine stabile Eigenschaft beim Löten mit Sicherheit erhalten werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass das Harz (A) mit den phenolischen Hydroxylgruppen ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 20000 oder kleiner, mehr bevorzugt 10000 oder kleiner und am meisten bevorzugt 5000 oder kleiner hat. Wenn das gewichtsmittlere Molekulargewicht 20000 überschreitet, besteht die Möglichkeit, dass die Fließfähigkeit des härtbaren Flussmittels während des Lötens abnimmt und der Lötvorgang beeinträchtigt wird.
  • Bei dem härtbaren Flussmittel der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass der Gehalt an Harz (A) mit den phenolischen Hydroxylgruppen 20 bis 80 Gewichts und mehr bevorzugt 25 bis 50 Gewichts% des gesamten härtbaren Flussmittels beträgt. Wenn der Gehalt des Harzes (A) kleiner als 20 Gewichts% ist, besteht die Möglichkeit, dass die Funktion zur Entfernung verschmutzender Substanzen wie Oxide auf der Oberfläche des Lötmittels und des Metalls abnimmt und die Bindung mit dem Lötmittel beeinträchtigt wird. Wenn der Gehalt an Harz (A) 80 Gewichts% überschreitet, besteht die Möglichkeit, dass ein gehärtetes Produkt mit ausreichenden physikalischen Eigenschaften nicht erhalten werden kann und die Festigkeit der Bindung und die Zuverlässigkeit abnehmen.
  • Da die phenolische Hydroxylgruppe im Harz (A) mit der phenolischen Hydroxylgruppe, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, verschmutzende Substanzen wie Oxide auf der Oberfläche des Lötmittels und des Metalls durch die Reduktionsfähigkeit der Gruppe entfernt, wirkt das Harz (A) mit der phenolischen Hydroxylgruppe effektiv als Flussmittel zum Löten. Es ist vorzuziehen, dass das Harz (A) mit der phenolischen Hydroxylgruppe eine Elektronen spendende Gruppe hat, so dass die Funktion als Flussmittel zum Löten erhöht wird. Da das polyhydrische Phenolnovolakharz zwei oder mehr phenolische Hydroxylgruppen an einem Benzolring hat, besitzt der polyhydrische Phenolnovolak eine bemerkenswert verbesserte Eigenschaft als Flussmittel zum Löten als diejenige monohydrischer Phenolnovolakharze.
  • In der vorliegenden Erfindung schließen Beispiele für das Härtungsmittel (B) für das Harz (A) mit der phenolischen Hydroxylgruppe, Epoxyverbindungen und Isocyanatverbindungen, ein. Beispiele für die Epoxyverbindung und die Isocyanatverbindung schließen ein Epoxyverbindungen auf Phenolbasis und Isocyanatverbindungen auf Phenolbasis, wie Verbindungen auf Bisphenolbasis, Verbindungen auf Phenolnovolakbasis, Verbindungen auf Alkylphenolnovolakbasis, Verbindungen auf Bisphenolbasis, Verbindungen auf Naphtholbasis und Verbindungen auf Resorcinbasis; und modifizierte Epoxyverbindungen und modifizierte Isocyanatverbindungen, welche modifiziert sind auf Basis der Gerüststruktur, aliphatischer Strukturen, alicyclischer Strukturen und ungesättigter aliphatischer Strukturen.
  • In der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass der Gehalt an Härtungsmittel (B) so ist, dass die äquivalente Menge der reaktiven funktionellen Gruppe wie der Epoxygruppe und der Isocyanatgruppe im Härtungsmittel das 0,5 bis 1,5fache, und mehr bevorzugt das 0,8 bis 1,2fache der äquivalenten Menge der phenolischen Hydroxylgruppe in Harz (A) ist. Wenn die äquivalente Menge der reaktiven funktionellen Gruppe im Härtungsmittel weniger als das 0,5fache der äquivalenten Menge der phenolischen Hydroxylgruppe ist, besteht die Möglichkeit, dass das gehärtete Produkt mit ausreichenden physikalischen Eigenschaften nicht erhalten werden kann und die Bindungsfestigkeit und die Verlässlichkeit wegen der Abnahme des verstärkenden Effektes beeinträchtigt werden. Wenn die äquivalente Menge der reaktiven funktionellen Gruppe im Härtungsmittel die Menge um das 1,5fache der äquivalenten Menge der phenolischen Hydroxylgruppe übersteigt, nimmt die Funktion zur Entfernung verschmutzender Substanzen wie Oxide auf der Oberfläche des Lötmittels und des Metalls ab und es besteht die Möglichkeit, dass die Bindungseigenschaft des Lötmittels unzureichend wird.
  • Es ist nicht notwendig, dass das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung nach dem Löten durch Abwaschen entfernt wird, da ein gehärtetes Produkt mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften durch die Reaktion des Harzes (A) mit phenolischen Hydroxylgruppen mit dem Härtungsmittel (B) gebildet werden kann. Der gelötete Anteil wird durch das gehärtete Produkt geschützt und die elektrische Isolierung unter der Bedingung einer hohen Temperatur und hohen Feuchtigkeit aufrechterhalten. Daher kann Löten, welches eine hohe Bindungsfestigkeit und hervorragende Zuverlässigkeit aufweist, erreicht werden.
  • Das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung kann ein härtbares Antioxidans (C) umfassen. Das härtbare Antoxidans ist eine Verbindung, die als Antioxidans wirkt und durch Reaktion mit dem Härtungsmittel (B) gehärtet werden kann. Das im härtbaren Flussmittel enthaltene härtbare Antioxidans ist nicht besonders eingegrenzt. Verbindungen mit Benzylidenstruktur sind bevorzugt und durch die allgemeine Formel [1] dargestellte Verbindungen und 4,4'-Ethylidenbisglycidylether sind mehr bevorzugt.
  • Figure 00090001
  • In der obigen allgemeinen Formel [1] stellen R1, R3 und R5 jeweils unabhängig Wasserstoff, Hydroxylgruppe oder Carboxylgruppe dar, jedes R2 und R4 repräsentieren Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe, jedes R6 und R7 stellen unabhängig Wasserstoffatom, Methylgruppe, Hydroxyphenylgruppe oder Carboxyphenylgruppe dar.
  • Beispiele für die durch die allgemeine Formel [1] dargestellte Verbindung schließen Ethylidendiphenol, 2,2'-Ethylidenbis(4,6-di-t-butylphenol), Phenolphthalin und von diesen Verbindungen abgeleitete Polymere ein. Die obigen Verbindungen können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Unter den obigen Verbindungen sind Ethylidendiphenol und Phenolphthalin bevorzugt.
  • Im härtbaren Flussmittel der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass der Gehalt an härtbarem Antioxidans (C) 0,5 bis 30 Gewichts% und mehr bevorzugt 1 bis 20 Gewichts% der gesamten Menge des härtbaren Lötmittels beträgt. Wenn der Gehalt des härtbaren Antioxidans kleiner als 0,5 Gewichts% ist, besteht die Möglichkeit, dass die Funktion des Antioxidans bei gewöhnlicher Temperatur und die Funktion zum Entfernen verschmutzender Substanzen wie Oxide auf der Oberfläche des Lötmittels und des Metalls abnehmen und die Bindungseigenschaft des Lötmittels nicht hinreichend gezeigt wird. Wenn der Gehalt des härtbaren Antioxidans 30 Gewichts% überschreitet, besteht die Möglichkeit, dass die Zuverlässigkeit der Isolierungseigenschaft und die Bindungsfestigkeit verschlechtert sind.
  • Die Benzylidenstruktur wirkt sich effektiv als Antioxidans aus, da die Struktur durch Oxidation gebildete Radikale abfängt und trägt zum Abbruch der Kettenoxidation bei. Im Temperaturbereich während des Lötens betätigt sich die Benzylidenstruktur als Reduktionsmittel durch Abgabe von Wasserstoffradikalen und entfernt verschmutzende Substanzen wie Oxide auf der Oberfläche des Lötmittels und des Metalls.
  • Das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung kann die Verbindung (D) mit phenolischen Hydroxylgruppen, verteilt als feine Kristalle, und Härtungsmittel (E) für die Verbindung (D) umfassen. Unter den Verbindungen mit phenolischen Hydroxylgruppen zeigen Verbindungen mit sehr starker Reduktionsfähigkeit und die eine sehr starke Wirkung als Flussmittel aufweisen, gelegentlich unerwünschte Effekte. Wenn eine solche Verbindung in dem härtbaren Flussmittel als Komponente gelöst wird, treten gelegentlich Schwierigkeiten auf, dass die thermische Stabilität des härtbaren Flussmittels abnimmt und sich die nutzbare Zeitspanne (die Lebensdauer) vermindert und dass die hygroskopische Eigenschaft des härtbaren Flussmittels verstärkt wird und Schäumen durch Verdampfung des beim Löten absorbierten Wassers eintreten. Diese Probleme treten auf, da die Verbindung gelöst ist und die phenolische Hydroxylgruppe sich in einem relativ freien Zustand befindet. Wenn die Verbindung mit der freien Hydroxylgruppe als feine Kristalle dispergiert wird, ist die Bewegung der Hydroxylgruppe wegen der Wechselwirkungen zwischen den Molekülen und der Wasserstoffbindung im kristallinen Zustand eingeschränkt, wobei die obigen Probleme minimiert werden können. Wenn die Verbindung mit der phenolischen Hydroxylgruppe als feine Kristalle dispergiert wird, nimmt darüber hinaus die Möglichkeit, dass die phenolische Hydroxylgruppe mit dem Härtungsmittel (E) in Kontakt kommt und ein Verlust durch die Reaktion, ab. Daher bleibt der überwiegende Teil der phenolischen Hydroxylgruppe unverändert und die Wirkung des Flussmittels nimmt beim Löten zu. Es wird bevorzugt, dass die feinen Kristalle der Verbindung mit der phenolischen Hydroxylgruppe einen Durchmesser von 50 μm oder kleiner haben. Wenn der Durchmesser der feinen Kristalle 50 μm überschreitet, besteht die Möglichkeit, dass die Aktivität nicht gleichmäßig hervortritt, da die Oberfläche des Beschichtungsfilms nicht glatt ist und die feinen Kristalle nicht gleichmäßig verteilt sind.
  • Beispiele für die Verbindung (D) mit phenolischer Hydroxylgruppe, die als feine Kristalle verteilt ist, schließen Phenol, Alkylphenole, Biphenole, Naphthole, Hydrochinon, Resorcin, Catechol, Methylidendiphenol, Ethylidendiphenol, Isopropylidendiphenol, Hydroxybenzoesäure, Dihydroxybenzoesäure und Phenolphthalin ein.
  • Beispiele für das Härtungsmittel (E) für die Verbindung (D) mit phenolischer Hydroxylgruppe schließen ein: Phenol basierende Epoxidharze und Phenol basierende Isocyanatharze, wie Bisphenol basierende Harze, Phenolnovolak basierende Harze, Alkylphenolnovolak basierende Harze, Biphenol basierende Harze, Naphthol basierende Harze und Resorcin basierende Harze; und modifizierte Epoxidharze und modifizierte Isocyanatharze, welche auf Basis der Gerüststruktur von aliphatischen Strukturen, alicyclischen Strukturen und ungesättigten, aliphatischen Strukturen modifiziert sind. Ein herkömmliches Härtungsmittel kann verwendet werden um die Härtung zu beschleunigen.
  • Verbindung (D) mit phenolischer Hydroxylgruppe, die als feine Kristalle dispergiert ist, kann im Härtungsmittel (E) dispergiert sein. Verbindung (D) mit phenolischer Hydroxylgruppe kann feinkristallin dispergiert werden durch Auflösen der Verbindung (D) mit phenolischer Hydroxylgruppe in einem polaren Lösungsmittel, welches ein großes Lösungsvermögen zeigt, wie Keton, gefolgt von schnellem Zusetzen der resultierenden Lösung zu einer großen Menge eines schwachen Lösungsmittels, so dass Kristalle sehr schnell abgeschieden werden. Wenn das Härtungsmittel (E) eine Flüssigkeit ist, kann die erhaltene Dispersion ohne weitere Behandlungen verwendet werden. Wenn das Härtungsmittel (E) ein Feststoff ist, wird die Dispersion mit einer Lösung, erhalten durch Auflösen des Härtungsmittels (E) in einem Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 150°C oder höher, vermischt und das erhaltene Gemisch unter Verwendung eines Dreiwalzenmischers oder einer ähnlichen Apparatur vermischt, um die gewünschte Dispersion zu bilden.
  • In dem härtbaren Flussmittel der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt, dass der Gehalt an Verbindung (D) mit phenolischer Hydroxylgruppe, die feinekristallin dispergiert ist, derart ist, dass die äquivalente Menge der Hydroxylgruppe das 0,5 bis 1,1fache und mehr bevorzugt das 0,7 bis 1fache der äquivalenten Menge der funktionellen Gruppe im Härtungsmittel (E) ist. Wenn die äquivalente Menge der Hydroxylgruppe in der Verbindung mit phenolischer Hydroxylgruppe weniger als das 0,5fache der äquivalenten Menge der funktionellen Gruppe im Härtungsmittel ist, besteht die Möglichkeit, dass die Funktion zum Entfernen verschmutzender Substanzen wie Oxide auf der Oberfläche des Lötmittels und des Metalls abnimmt und die beim Löten erhaltene Bindung nicht ausreichend verbessert ist. Wenn die äquivalente Menge der Hydroxylgruppe in der Verbindung mit phenolischer Hydroxylgruppe das 1,1fache der äquivalenten Menge der funktionellen Gruppe im Härtungsmittel überschreitet, besteht die Möglichkeit, dass ein gehärtetes Produkt mit ausreichenden physikalischen Eigenschaften nicht erhalten werden kann und die Bindungsfestigkeit und die Zuverlässigkeit beeinträchtigt sind.
  • Es ist bevorzugt, dass das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung einen Kontaktwinkel zwischen dem Flussmittel im geschmolzenen Zustand und der Oberfläche des Lötmittels von 5° oder größer, mehr bevorzugt 10° oder größer und am meisten bevorzugt 15° oder größer hat. Wenn der Kontaktwinkel kleiner als 5° ist, besteht die Möglichkeit, dass die Dicke des um den gelöteten Anteil herum gebildeten Meniskus klein ist und die Verstärkung mit dem Harz unzureichend ist und, dass die gesamte Oberfläche des Lötmittels mit dem gehärteten Produkt des gehärteten Flussmittels wegen der Eigenschaft übermäßigen Benetzens des Lötmittels bedeckt ist, und die Eigenschaft des in zweiter Linie kommenden Montierens deutlich schlechter ist. Um zum Beispiel eine Bindungsfestigkeit im gelöteten Teil mit einem Durchmesser der Anschlussfläche von 0,3 mm zu erhalten, die doppelt so groß oder größer ist wie die Festigkeit in anderen Anteilen, ist der Kontaktwinkel bevorzugt 15° oder größer. Die obere Grenze des Kontaktwinkels kann nicht generell entschieden werden, da der verstärkende Effekt des Harzes, abhängig von der Menge des härtbaren Flussmittels, verschieden ist. Allgemein ist bevorzugt, dass der Kontaktwinkel 60° oder kleiner ist. Wenn der Kontaktwinkel 60° überschreitet, besteht die Möglichkeit dass, wenn die Menge des härtbaren Flussmittels klein ist, die Höhe des Meniskus wegen der ungenügenden Fähigkeit das Lötmittel zu benetzen unzureichend ist und die Verstärkung mit dem Harz ungenügend ist. Mit dem Meniskus ist das härtbare Flussmittel in einem Zustand gemeint, derart, dass das geschmolzene härtbare Flussmittel den zu lötenden Teil in einer Ringform umgibt und die herausragende Oberfläche des Lötmittels benetzt oder im Zustand derart, dass das Flussmittel im obigen Zustand gehärtet wird.
  • Es ist bevorzugt, dass das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung einen Kontaktwinkel zwischen dem Flussmittel im geschmolzenen Zustand und der Oberfläche des Substrats 45° oder kleiner bildet. Wenn der Kontaktwinkel zwischen dem Flussmittel und der Oberfläche des Substrats 45° überschreitet, besteht die Möglichkeit, dass sich das Flussmittel im geschmolzenen Zustand während des Lötens zusammenballt und die Bildung einer gleichmäßigen Deckschicht schwierig wird. Um das Flussmittel für eine schützende Abdeckung eines Schaltungsmusters funktionsfähig zu machen, sind die Benetzungsfähigkeit und die Oberflächenspannung zwischen dem härtbaren Flussmittel und der Oberfläche des mit dem härtbaren Flussmittel zu beschichtenden Substrats wichtig. Durch Herabsetzen der Oberflächenspannung durch Zusatz eines Verlaufmittels zum Flussmittel kann der Kontaktwinkel mit der Oberfläche des Substrats eingestellt werden und eine gleichmäßige Deckschicht gebildet werden.
  • Es ist bevorzugt, dass das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung einen Schmelzpunkt von 100°C oder weniger hat. Wenn das in dem härtbaren Flussmittel enthaltene Harz ein hohes Molekulargewicht hat und der Schmelzpunkt 100°C überschreitet, besteht die Möglichkeit, dass die Fließfähigkeit des härtbaren Flussmittels während des Lötens abnimmt und der Lötvorgang beeinträchtigt ist.
  • Es ist bevorzugt, dass das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung bei der Löttemperatur eine Schmelzviskosität von 0,1 mPa·s oder größer hat. Wenn die Schmelzviskosität bei der Löttemperatur kleiner als 0,1 mPa·s ist, besteht die Möglichkeit, dass die verstärkende Struktur mit der Ringform um den Lötanteil herum klein ist und der Effekt der Verstärkung der Bindungsfestigkeit abnimmt. Im Extremfall besteht die Möglichkeit, dass das härtbare Flussmittel verdampft wird oder während des Lötens ausläuft. Es ist bevorzugt, dass das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung bei der Löttemperatur eine Schmelzviskosität von 50 Pa·s oder kleiner, mehr bevorzugt 5 Pa·s oder kleiner und am meisten bevorzugt 0,5 Pa·s oder kleiner hat. Wenn die Schmelzviskosität bei der Löttemperatur 50 Pa·s überschreitet, besteht die Möglichkeit, dass die Fließfähigkeit des härtbaren Flussmittels abnimmt und der Lötvorgang beeinträchtigt ist. Wenn die Schmelzviskosität bei Löttemperatur 5 Pa·s oder kleiner ist, kann das härtbare Flussmittel auf das Lötmittel oder die Oberfläche, die deutlich oxidiert ist oder eine schlechte Benetzungsfähigkeit aufweist, aufgetragen werden. Wenn die Schmelzviskosität bei der Löttemperatur 0,5 Pa·s oder kleiner ist, kann die Fähigkeit zu einer ausreichenden Selbstausrichtung der Lötmittelkugeln erwartet werden und die Wirkung des Flussmittels auf einen weiten Bereich der Bindungsfläche unter Ausnutzung der Fließfähigkeit des geschmolzenen Lötmittels ausgedehnt werden.
  • Es ist bevorzugt, dass die Gelierungszeit des härtbaren Flussmittels der vorliegenden Erfindung beim Schmelzpunkt des Lötmittels 1 Minute oder länger, mehr bevorzugt 2 Minuten oder länger und am meisten bevorzugt 5 Minuten oder länger ist. Wenn die Gelierungszeit beim Schmelzpunkt des Lötmittels kürzer als 1 Minute ist, besteht die Möglichkeit, dass das härtbare Flussmittel gehärtet ist bevor das Lötmittel und das Metall wegen der Härtungsreaktion, die während des Aufschmelzens des Lötmittels stattfindet, miteinander verbunden sind und der Lötvorgang beeinträchtigt ist. Wenn die Gelierungszeit beim Schmelzpunkt des Lötmittels 5 Minuten oder länger ist, kann die Fließfähigkeit des härtbaren Flussmittels bei der Löttemperatur sicher aufrechterhalten werden und ein stabiler Lötvorgang erzielt werden. Es ist bevorzugt, dass die Gelierungszeit beim Schmelzpunkt des Lötmittels 60 Minuten oder kürzer, mehr bevorzugt 30 Minuten oder kürzer und am meisten bevorzugt 20 Minuten oder kürzer ist. Wenn die Gelierungszeit beim Schmelzpunkt des Lötmittels 60 Minuten überschreitet, besteht die Möglichkeit, dass die Härtung durch Erhitzen nicht ausreichend voranschreitet und eine ausreichende Verstärkungswirkung des gelöteten Anteils nicht erzielt werden kann, obwohl stabiles Löten durch das Aufschmelzen des Lötmittels erreicht werden kann. Wenn die Härtung bei hoher Temperatur durchgeführt wird, um die Härtungsreaktion ausreichend fortschreiten zu lassen, besteht die Möglichkeit, dass durch Oxidation des gehärteten Flussmittels die Zähigkeit gegen Bruch des gehärteten Produktes abnimmt und sich die Schlagfestigkeit beim Erhitzen nach der Montage verringert.
  • Das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung kann durch Zusatz des Lösungsmittels (F) als ein Lack des härtbaren Flussmittels verwendet werden. Es ist bevorzugt, dass das Lösungsmittel (F) einen Siedepunkt von 100°C oder höher hat. Wenn der Siedepunkt des Lösungsmittels niedriger als 100°C ist, besteht die Möglichkeit, dass die Stabilität des beschichteten Films während der Beschichtung des härtbaren Flussmittels unzureichend ist, da die Veränderung der Viskosität groß ist, wenn der Lack bei normaler Temperatur stehen gelassen wird und das Löten wegen der verminderten Verarbeitbarkeit und der ungleichmäßigen Verteilung des beschichteten Lacks unvollständig wird. Es ist bevorzugt, dass der Siedepunkt des Lösungsmittels 300°C oder niedriger und mehr bevorzugt 270°C oder niedriger ist, unter der Bedingung, dass ein kokristallines Lötmittel verwendet wird und die Spitzentemperatur beim Aufschmelzen 240°C beträgt, obwohl der bevorzugte Siedepunkt abhängig von der Bedingung beim Aufschmelzen verschieden ist, der abhängig von der Zusammensetzung des Lötmittels verschieden ist. Vom Gesichtspunkt der Menge des restlichen Lösungsmittels ist vorzuziehen, dass das Lösungsmittel einen niedrigen Dampfdruck hat. Wenn das Lösungsmittel einen Siedepunkt hat, der 300°C überschreitet, besteht die Möglichkeit, dass das Löten beeinträchtigt ist und die Zuverlässigkeit beim Löten wegen der übermäßig großen restlichen Lösungsmittelmenge vermindert ist.
  • Es ist bevorzugt, dass das Lösungsmittel (F) eine große Lösungsfähigkeit für das Harz (A) mit der phenolischen Hydroxylgruppe und das Härtungsmittel (B) für das Harz (A) hat. Beispiele für das Lösungsmittel schließen konventionelle Lösungsmittel ein, wie Alkohlole, Ether, Acetale, Ester, Alkoholester, Ketoalkohole, Etheralkohole, Ketoether, Ketoester und Esterether. Wo erforderlich, können Phenole und nicht protonische Stickstoffverbindungen verwendet werden. Bei dem härtbaren Flussmittel der vorliegenden Erfindung kann die Verarbeitbarkeit in der Stufe der Beschichtung mit dem härtbaren Flussmittel verbessert werden und die Stabilisierung des härtbaren Flussmittels, die Kontrolle der Menge der Beschichtung und die Stabilisierung beim Löten kann unter Verwendung des härtbaren Flussmittels durch Zusetzen des Lösungsmittels (F), als Lack erreicht werden.
  • Das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung kann einen Härtungskatalysator zur Beschleunigung der Härtung des Flussmittels umfassen. Beispiele für den Härtungskatalysator schließen ein 2-Methylimidazol, 2-Phenylimidazol, 2-Phenyl-4-methylimidazol, Bis(2-ethyl-4-methylimidazol), 2-Phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazol, 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol, 2-Ethyl-4-methylimidazol, 2-Undecylimidazol, 1-Cyanoethyl-2-methylimidazol, 1-Cyanoethyl-2-phenylimida zol, 1-Cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazol, 1-Aminoethyl-2-methylimidazol, 1-(Cyanoethylaminoethyl)-2-methylimidazol, 1-Cyanoethyl-2-phenyl-4,5-bis(cyanoethoxymethylimidazol) und Imidazole des Triazin Additionstyps. Auch können zu Addukten von Epoxyverbindungen geformte Katalysatoren mit den obigen Imidazolen und als Mikrokapseln geformte Katalysatoren verwendet werden. Der Katalysator kann einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
  • Das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung kann weiterhin Silanhaftvermittler zur Verbesserung der Adhäsion und Feuchtigkeitsbeständigkeit, Antischaummittel zur Verhinderung der Bildung von Fehlstellen und flüssige oder pulverförmige Flammschutzmittel umfassen.
  • Die Halbleiterbaugruppe der vorliegenden Erfindung umfasst das oben beschriebene Flussmittel, welches aufgetragen wird, um eine offene Oberfläche der Schaltung zu beschichten, als Lötflussmittel während des Lötens mit den Lötmittelkugeln wirkt und nach dem Löten mit den Lötmittelkugeln durch Erhitzen gehärtet wird, so dass der mit den Lötmittelkugeln gelötete Teil mit dem härtbaren Flussmittel verstärkt ist. Das Verfahren zur Herstellung der Halbleiterbaugruppe umfasst Beschichten einer offenen Oberfläche einer Schaltung mit dem oben beschriebenen härtbaren Flussmittel, Aufbringen von Lötmittelkugeln auf die offene Oberfläche, Binden der Lötmittelkugeln an den offenen Teil durch Aufschmelzen und Härten des härtbaren Flussmittels durch Erhitzen. Das Verfahren zur Herstellung der Halbleiterbaugruppe kann weiter umfassen: eine Stufe zur Übertragung des oben beschriebenen härtbaren Flussmittels auf die Lötmittelkugeln in vorgeschriebener Menge und Aufbringen der Lötmittelkugeln mit dem übertragenen härtbaren Flussmittel auf einen Anschlussflächen-Teil; eine Stufe zum Löten der Lötmittelkugeln an die Anschlussfläche zum Anbringen der Lötmittelkugeln durch Aufschmelzen des Lötmittels und Ausbilden eines Meniskus mit dem härtbaren Flussmittel um den mit den Lötmittelkugeln gelöteten Teil herum; und eine Stufe zur Härtung des härtbaren Flussmittels durch Erhitzen, so dass eine Struktur, in welcher ein mit den Lötmittelkugeln gelöteter, mit dem gehärteten Harz verstärkter Teil aufgebaut ist.
  • Wenn das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung auf eine Halbleiterbaugruppe mit einer Lötabdeckung aufgetragen wird, wird ein Anschlussflächen-Teil zum Aufbringen der Lötmittelkugeln im Voraus mit einer vorge schriebenen Menge des härtbaren Flussmittels beschichtet und die Lötmittelkugeln können auf dem härtbaren Flussmittel auf dem Anschlussflächen-Teil aufgebracht werden. Bei einem anderen Verfahren wird eine vorgeschriebene Menge des härtbaren Flussmittels auf die Lötmittelkugeln übertragen und die Lötmittelkugeln mit dem übertragenen härtbaren Flussmittel auf den Anschlussflächen-Teil aufgebracht. Bei einem noch anderen Verfahren kann die gesamte Oberfläche des Schaltungsmusters zum Aufbringen der Lötmittelkugeln in die Halbleiterbaugruppe mit dem härtbaren Flussmittel beschichtet werden entsprechend dem Siebdruck oder Spin-Coating nachdem das beschichtete Flussmittel getrocknet ist und die Lötmittelkugeln auf die Anschlussfläche im Schaltungsmuster aufgebracht werden. Wenn das härtbare Flussmittel auch als Abdeckung für das Schaltungsmuster verwendet wird, wird die gesamte Oberfläche des Schaltungsmusters mit dem härtbaren Flussmittel beschichtet ohne eine Lötmittelabdeckung auf der Halbleiterbaugruppe zu bilden. Danach werden die Lötmittelkugeln mit dem Anschlussflächen-Teil durch Aufschmelzen des Lötmittels verbunden und gleichzeitig ein Meniskus um den gelöteten Anteil herum gebildet. Das härtbare Flussmittel wird durch Erhitzen gehärtet und der gelötete Teil mit dem Harz verstärkt.
  • Das Halbleiterbauelement der vorliegenden Erfindung umfasst das oben beschriebene härtbare Flussmittel, welches aufgetragen wird, um die mit Anschlussfläche versehene gedruckte Leiterplatte zu beschichten, während des Lötens als Flussmittel zum Löten wirkt und nach dem Löten durch Erhitzen gehärtet wird, so dass der gelötete Teil mit dem gehärteten Flussmittel verstärkt ist. Das Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterapparatur der vorliegenden Erfindung umfasst Auftragen des oben beschriebenen härtbaren Flussmittels um die gedruckte Leiterplatte zu beschichten, Aufbringen einer Halbleiterbaugruppe mit Lötmittelkugeln auf dem Elektrodenteil eines Chips auf der Platte, Verbinden der Lötmittelkugeln mit der Anschlussfläche auf der Platte durch Aufschmelzen und Härten des härtbaren Flussmittels durch Erhitzen.
  • In der ersten Ausführungsform des Halbleiterbauelementes der vorliegenden Erfindung bildet das härtbare Flussmittel während des Lötens einen ringförmigen Meniskus um den gelöteten Anteil herum und wird nach dem Löten durch Erhitzen gehärtet. Das härtbare Flussmittel wird aufgetragen um ein mit einer Anschlussfläche zum Löten versehenes Schaltungsmuster zu beschichten. Das beschichtete Flussmittel wirkt während des Lötens als Flussmittel und bildet während des Lötens einen ringförmigen Meniskus um den gelöteten Anteil herum. Das härtbare Flussmittel wird dann durch Erhitzen gehärtet und wirkt als verstärkendes Material im gelöteten Anteil.
  • In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das härtbare Flussmittel aufgetragen um die gesamte Oberfläche der mit einer Anschlussfläche zum Löten versehenen gedruckten Leiterplatte zu beschichten und wird nach dem Löten durch Erhitzen gehärtet, so dass das gehärtete Flussmittel als Abdeckung für die gedruckte Leiterplatte wirkt. Das härtbare Flussmittel wird aufgetragen um die gesamte Oberfläche des mit Anschlussfläche zum Löten versehenen Schaltungsmusters zu beschichten. Die Flussmittelbeschichtung wirkt während des Lötens als Flussmittel zum Löten. Das härtbare Flussmittel wird dann durch Erhitzen gehärtet und wirkt als Abdeckung des Schaltungsmusters.
  • In der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das härtbare Flussmittel aufgetragen um die gesamte Oberfläche der mit einer Anschlussfläche zum Löten versehenen gedruckten Leiterplatte zu beschichten und wird nach dem Löten durch Erhitzen gehärtet, so dass ein Spalt zwischen der Halbleiterbaugruppe und der gedruckten Leiterplatte mit dem gehärteten Flussmittel verschlossen wird. Das härtbare Flussmittel wird aufgetragen um die gesamte Oberfläche des mit Anschlussfläche zum Löten versehenen Schaltungsmusters zu beschichten, so dass ein Film mit einer Dicke, ungefähr gleich derjenigen der Lötmittelkugeln, gebildet wird. Das härtbare Flussmittel wirkt während des Lötens als Flussmittel zum Löten. Das Flussmittel wird dann durch Erhitzen gehärtet und wirkt als Versiegelungsmittel.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind die Bildung einer Lötmittelabdeckung, Entfernen des restlichen Flussmittels nach dem Löten und Füllung mit einer Unterfüllung nicht erforderlich und es kann Löten, das die elektrische Isolationseigenschaft unter der Atmosphäre einer hohen Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit aufrechterhält und eine große Bindungsfestigkeit und hervorragende Zuverlässigkeit zeigt, erreicht werden.
  • Das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung zeigt eine hervorragende Ausgewogenheit in der Schmelzviskosität, der Fähigkeit Oxide zu entfernen und der Härtungseigenschaft, wirkt während des Lötens als Flussmittel und kann derart gehärtet werden, dass der gelötete Anteil durch Ausbildung eines Meniskus in einer Ringform verstärkt ist. Daher können die Bindungsfestigkeit und die Zuverlässigkeit bemerkenswert verbessert werden gegenüber jenen, wie sie durch Löten unter Verwendung eines herkömmlichen Flussmittels erhalten werden.
  • Durch Verwendung des härtbaren Flussmittels der vorliegenden Erfindung können die Bindung durch Löten und die Verstärkung mit dem Harz bei der Produktion einer Halbleiterbaugruppe mit Lötmittelkugeln zur mechanischen und elektrischen Verbindung der Baugruppe mit einer gedruckten Leiterplatte gleichzeitig erreicht werden, und es kann eine Halbleiterbaugruppe, die ausgezeichnete Eigenschaften zeigt, erhalten werden. Wenn die Elemente mit einem Löthügel zur mechanischen und elektrischen Verbindung auf eine gedruckte Leiterplatte montiert werden, kann der Löthügel der Lötmittelkugeln mit großer Scherfestigkeit gebunden werden und es kann eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Temperaturzyklen und eine hervorragende Isolationseigenschaft durch Verstärkung mit dem Harz bereitgestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird mehr im Einzelnen mit Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt.
  • Beispiel 1
  • In 60 g Cyclohexanon wurden 100 g m,p-Kresolnovolakharz [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; PAS-1; das Hydroxyläquivalent: 120] 140 g eines Epoxidharzes vom Bisphenol F Typ [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; RE-404S; Epoxyäquivalent: 165] aufgelöst. Zur resultierenden Lösung wurden 0,2 g 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol als Härtungskatalysator zugesetzt und ein Lack eines härtbaren Flussmittels hergestellt.
  • Unter Verwendung einer Kupferplatine mit einer Dicke von 125 μm [hergestellt von FURUKAWA DENKI KOGYO Co., Ltd.; EFTEC64T] wurde eine Testschaltung mit Anschlussfläche mit einem Durchmesser von 400 μm und einem Abstand von 1 mm gebildet. Ein Führungsrahmen der Schaltung wurde durch Formen mit einem Dichtungsmaterial für Halbleiter versiegelt [hergestellt von SUMITOMO BAKELITE Co. Ltd.; EME-7372]. Eine Fläche der Testschaltung wurde poliert, so dass die Testschaltung freigelegt war und eine Testbaugruppe von 20 mm im Quadrat hergestellt. Zum Polieren wurde ein wasserbeständiges Polierpapier Nr. 1000 entsprechend dem japanischen industriellen Standard R6253 verwendet. Die Testbaugruppe wurde mit Isopropylalkohol gereinigt, 30 Minuten bei 80°C getrocknet und als Testbaugruppe zur Bewertung beim Löten verwendet.
  • Die Oberfläche der Testbaugruppe mit der offenen Testschaltung zur Bewertung der Lötstelle wurde vollständig mit dem oben hergestellten Lack eines härtbaren Flussmittels beschichtet. Die Flussmittelbeschichtung wurde 10 Minuten bei 80°C getrocknet und ein Film des härtbaren Flussmittels mit einer Dicke von 20 μm gebildet. Auf die Anschlussfläche der Schaltung der Testbaugruppe zur Bewertung beim Löten wurden 60 Lötmittelkugeln mit einem Durchmesser von 500 μm [hergestellt von SENJU KINZOKU KOGYO Co., Ltd.; ein Sn-Pb-basierendes kokristallines Lötmittel] aufgebracht. Durch Hindurchführen durch einen Ofen, in welchem die Spitzentemperatur auf 240°C eingestellt war, wurden die Lötmittelkugeln an die Testbaugruppe zur Bewertung beim Löten gebunden. Dann wurde das härtbare Flussmittel durch Hitzebehandlung während 60 Minuten bei 150°C gehärtet und die mit dem Harz verstärkte Struktur vollendet. Ein ringförmiger Meniskus mit einer Höhe von 150 bis 200 μm warum den gelöteten Teil herum gebildet.
  • Die Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln in der erhaltenen Testbaugruppe zur Bewertung der Lötstelle wurde unter Verwendung eines Universal-Bindungstestgerätes [hergestellt von DAISY Company; PC2400T] gemessen. Der aus 60 Messungen erhaltene mittlere Wert betrug 1100 g.
  • Der gleiche Test wurde unter Verwendung einer Testschaltung mit einer Anschlussfläche mit einem Durchmesser von 30 μm und einem Abstand von 0,8 μm durchgeführt wobei der durchschnittliche Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 1000 g war.
  • Zehn gedruckte Test-Leiterplatten für die Test-Temperaturzyklen wurden mit einem käuflichen Flussmittel beschichtet [hergestellt von KYUSHU MATSUSHITA DENKI Co., Ltd.; MSP511]. Nachdem die wie oben beschrieben hergestellten Testbaugruppen mit den Lötmittelkugeln montiert waren, passierten die resultierenden Kombinationen einen Schmelzofen, in welchem die Spitzentemperatur auf 240°C eingestellt war und es wurden die 10 Substrate mit montierter Testbaugruppe hergestellt. Die mit der Testbaugruppe montierten Substrate hatten eine derart gestaltete Schaltung, dass 60 Bindungsanteile mit den Lötmittelkugeln in Serie über die Testbaugruppe mit der gedruckten Leiterplatte verbunden waren.
  • Nachdem festgestellt worden war, dass der elektrische Strom durch die mit der oben erhaltenen Testbaugruppe montierten Substrate hindurchfloss, wurde der Temperaturzyklen-Test durchgeführt. Bei dem Temperaturzyklen-Test war jeder Zyklus aus einer Behandlung 10 Minuten bei –50°C und einer Behandlung 10 Minuten bei 125°C zusammengesetzt. Nach 1000 Temperatur-Testzyklen wurden keine Defekte gebrochener Leiterbahnen bei den 10 mit der Testbaugruppe monierten Substraten gefunden.
  • Eine gedruckte Test-Leiterplatte, die mit dem Lötmittel belegt worden war und ein Muster mit der Form eines Kamms hatte, mit einem Abstand zwischen den elektrischen Leitern von 150 μm, wurde mit dem oben hergestellten Lack des härtbaren Flussmittels beschichtet. Die Lackbeschichtung wurde 10 Minuten bei 80°C getrocknet und ein Film des härtbaren Flussmittels mit einer Dicke von 20 μm gebildet. Die erhaltene gedruckte Leiterplatte wurde zum Aufschmelzen durch einen Ofen hindurchgeführt, in welchem die Spitzentemperatur auf 240°C eingestellt war. Dann wurde das härtbare Flussmittel durch eine Hitzebehandlung während 60 Minuten bei 150°C gehärtet und die gedruckte Test-Leiterplatte für den Test auf Zuverlässigkeit hinsichtlich Isolierung erhalten.
  • Der Isolationswiderstand zwischen den kammförmigen Mustern mit einem Abstand zwischen den elektrischen Leitern von 150 μm in der gedruckten Leiterplatte wurde unter Verwendung eines automatischen Ultra-Isolationswiderstand-Testers [hergestellt von ADVANTEST Company] durch Anlegen einer Spannung von 100 V während 1 Minute gemessen. Der Widerstand betrug 4 × 1012 Ω. Dann wurde eine Gleichstromspannung von 50 V unter einer Atmosphäre von 85 V und 85% RF angelegt. Nach Verbleiben der gedruckten Testleiterplatte für 1000 Stunden bei dieser Bedingung wurde der Isolationswiderstand nach dem gleichen Verfahren gemessen. Es wurde keine Veränderung des Isolationswiderstandes gefunden und der Isolationswiderstand betrug 4 × 1012 Ω.
  • Die Schmelzviskosität des härtbaren Flussmittels wurde unter Verwendung eines Viskosimeters [hergestellt von RHEOMETRICS Corp.], während die Temperatur durch Erhitzen erhöht wurde, gemessen. Die Schmelzviskosität bei der Löttemperatur von 240°C betrug 0,02 Pa·s. Der Kontaktwinkel zwischen dem härtbaren Flussmittel im geschmolzenen Zustand und der Oberfläche des Lötmittels betrug 25°.
  • Beispiel 2
  • Es wurde ein Lack des härtbaren Flussmittels nach der gleichen Arbeitsweise, wie sie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass 100 g Bisphenol A Novolakharz [hergestellt von DAINIPPON INK KAGAKU Co., Ltd.; LF4781; Hydroxyläquivalent: 120] anstelle von 100 g m,p-Kresolnovolakharz verwendet wurden.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 1000 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 400 μm hatte und 950 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 300 μm hatte. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 5 × 1012 Ω vor dem Test und 4 × 1012 Ω nach dem Test.
  • Die Schmelzviskosität des härtbaren Flussmittels bei der Löttemperatur betrug 0,05 Pa·s und der Kontaktwinkel zwischen dem härtbaren Flussmittel im geschmolzenen Zustand und der Oberfläche des Lötmittels war 25°.
  • Beispiel 3
  • Es wurde ein Lack des härtbaren Flussmittels nach der gleichen Arbeitsweise, wie sie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass 100 g Polyvinylphenol [hergestellt von MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co., Ltd.: MARUKALINKER M; Hydroxyläquivalent 120] anstelle von 100 g des m,p-Kresolnovolakharzes verwendet wurden.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 1050 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 400 μm hatte und 900 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 300 μm hatte. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 5 × 1012 Ω vor dem Test und 4 × 1012 Ω nach dem Test.
  • Die Schmelzviskosität des härtbaren Flussmittels bei der Löttemperatur betrug 0,03 Pa·s und der Kontaktwinkel zwischen dem härtbaren Flussmittel im geschmolzenen Zustand und der Oberfläche des Lötmittels war 20°.
  • Beispiel 4
  • In 80 g Cyclohexanon wurden 100 g eines Phenolnovolakharzes [hergestellt von SUMITOMO DUREZ Co., Ltd.; PR-51470; Hydroxyläquivalent: 105] und 210 g eines Epoxidharzes vom Diallylbisphenol A Typ [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; RE-810NM; Epoxyäquivalent: 220] aufgelöst und 0,3 g 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol als Härtungskatalysator zugesetzt. Nach der gleichen Arbeitsweise, wie sie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, wurde der Lack des härtbaren Flussmittels hergestellt und bewertet.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 1000 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 400 μm hatte und 850 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 300 μm hatte. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 4 × 1012 Ω vor dem Test und 3 × 1012 Ω nach dem Test.
  • Die Schmelzviskosität des härtbaren Flussmittels bei der Löttemperatur betrug 0,02 Pa·s und der Kontaktwinkel zwischen dem härtbaren Flussmittel im geschmolzenen Zustand und der Oberfläche des Lötmittels war 20°.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Die Oberfläche der Testbaugruppe zur Bewertung der Lötstelle mit der offenen Schaltung, welche die gleiche war wie die in Beispiel 1 verwendete, wurde mit einem käuflichen Flussmittel beschichtet [hergestellt von KYUSHU MATSUSHITA DENKI Co., Ltd.; MSP511] ohne eine Lötabdeckung zu bilden. Dann wurden 60 Lötmittelkugeln platziert und die Lötmittelkugeln mit der Testbaugruppe zur Bewertung der Lötstelle durch Passieren durch einen Aufschmelzofen, in welchem die Spitzentemperatur auf 240°C eingestellt war, verbunden. Das Flussmittel wurde durch Abwaschen mit Isopropanol entfernt. Auf diese Weise wurden Testbaugruppen mit Lötmittelkugeln hergestellt. Die Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln wurde nach der gleichen Methode, wie sie in Beispiel 1 angewendet wurde, gemessen. Der mittlere Wert der Scherfestigkeit von 60 Lötmittelkugeln betrug 550 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 400 μm hatte und 350 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 350 μm hatte.
  • Zehn gedruckte Test-Leiterplatten für den Temperaturzyklen-Test wurden mit dem oben beschriebenen käuflichen Flussmittel ohne Bildung einer Lötmittelabdeckung beschichtet. Nachdem die oben beschriebenen Testbaugruppen mit den Lötmittelkugeln montiert waren, wurden die resultierenden Kombinationen zum Aufschmelzen durch einen Ofen geschickt, in welchem die Spitzentemperatur auf 240°C eingestellt war. Das Flussmittel wurde durch Abwaschen mit Isopropylalkohol entfernt und die mit der Testbaugruppe montierten Substrate hergestellt. Die Test-Temperaturzyklen wurden unter Verwendung der erhaltenen Substrate montiert mit der Testbaugruppe, nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt. Defekte gebrochener Leiterbahnen wurden bei allen 10 Substraten, montiert mit der Testbaugruppe, gefunden.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Testbaugruppen mit Lötmittelkugeln und Substrate, montiert mit der Testbaugruppe, wurden für den Temperaturzyklen-Test nach der gleichen Arbeitsweise, wie sie im Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt wurde, hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass eine Lötabdeckung auf den Testbaugruppen zur Bewertung der Lötstelle und der gedruckten Leiterplatten für den Temperaturzyklen-Test gebildet wurde.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 650 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 400 μm hatte und 400 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 300 μm hatte. Defekte gebrochener Leiterbahnen wurden bei 8 von 10 Substraten, montiert mit der Testbaugruppe, bei den Test-Temperaturzyklen gefunden.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Mit der Testbaugruppe montierte Substrate wurden für den Temperaturzyklen-Test nach der gleichen Arbeitsweise, wie sie im Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt wurde, hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass eine Lötabdeckung auf den Testbaugruppen zur Bewertung der Lötstelle und den gedruckten Leiterplatten für den Temperaturzyklen-Test gebildet wurde und eine Unterfüllung aufgetragen wurde, nachdem das Flussmittel durch Abwaschen entfernt worden war.
  • Defekte gebrochener Leiterbahnen wurden bei 1 von 10 Substraten, montiert mit der Testbaugruppe, bei dem Temperaturzyklen-Test gefunden.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Eine gedruckte Leiterplatte mit der gleichen Form und Mustern, wie in Beispiel 1, wurde mit dem obigen käuflichen Flussmittel beschichtet. Die beschichtete Platine wurde zum Aufschmelzen durch einen Ofen geschickt, in welchem die Spitzentemperatur auf 240°C eingestellt war und eine gedruckte Test-Leiterplatte zur Prüfung der Isolierung und Zuverlässigkeit hergestellt.
  • Der Test auf Isolationswiderstand wurde unter Verwendung der oben hergestellten gedruckten Test-Leiterplatte, nach dem gleichen Verfahren wie es in Beispiel 1 angewendet wurde, durchgeführt. Die gedruckte Test-Leiterplatte hatte einen Isolationswiderstand von 6 × 1010 Ω vor dem Test und ein Kurzschluss wurde nach dem Test gefunden.
  • Die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Tabelle 1
    Figure 00260001
    • [Anmerkung] Bei der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln bedeuten 400 μm und 300 μm die Durchmesser der Anschlussfläche.
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt, war bei den Beispielen, in welchen das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, die Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln 1,5 bis 1,8 mal höher, als die unter Verwendung des herkömmlichen Flussmittels erhaltenen Werte. Bei dem Temperaturzyklen-Test wurden keine Defekte gebrochener Leiterbahnen gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand zeigte der Widerstand fast keine Abnahme. Es ist offensichtlich, dass das Flussmittel der vorliegenden Erfindung die hervorragenden Effekte hervorbrachte.
  • Beispiel 5
  • In 80 g Cyclohexanon wurden 100 g Resorcinnovolakharz [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; KAYAHARD RCN; Hydroxyläquivalent: 58] und 280 g eines Epoxidharzes vom Bisphenol F Typ [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; RE-404S; Epoxyäquivalent: 165] aufgelöst. Zur resultierenden Lösung wurden 0,2 g 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol als Härtungskatalysator zugesetzt und ein Lack eines härtbaren Flussmittels hergestellt. Der hergestellte Lack wurde nach der gleichen Arbeitsweise, wie sie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, bewertet.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 1050 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 400 μm hatte und 800 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 300 μm hatte. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 3 × 1012 Ω vor dem Test und 3 × 1012 Ω nach dem Test.
  • Der Kontaktwinkel zwischen dem härtbaren Flussmittel im geschmolzenen Zustand und der Oberfläche des Lötmittels war 15°.
  • Eine Kupferplatine mit einer Dicke von 125 μm [hergestellt von FURUKAWA DENKI KOGYO Co., Ltd.; EFTEC64T] wurde 2 Minuten mit einer weichen Ätzlösung [hergestellt von NIPPON PEROXIDE Co., Ltd.; FINE POLISHER PO-TG] behandelt und eine Testkupferplatte zur Bindung mit Lötmittelkugeln hergestellt. Die Testkupferplatte zur Bindung der Lötmittelkugeln wurde mit dem obigen Lack des härtbaren Flussmittels beschichtet, um einen Film mit einer Dicke von 100 μm zu bilden. Auf dem gebildeten Film wurden 5 Sn-Pb-basierende kokristalline Lötmittelkugeln mit einem Durchmesser von 500 μm [hergestellt von NITTETSU MICROMETAL Co., Ltd.] aufgebracht und die Kupferplatte mit den Lötmittelkugeln auf einer heißen Platte, eingestellt auf 240°C, stehen gelassen. Nach einer Minute wurde die Kupferplatte von der heißen Platte entfernt und die Höhe D (μm) der Lötmittelkugeln, welche die Platte benetzten und die Ausbreitung gemessen und der Ausbreitungsgrad durch die Benetzung unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet: Ausbreitungsgrad durch Benetzen (%) = (500 – D)/5
    • Der Ausbreitungsgrad durch Benetzen wurde mit 80% gefunden.
  • Unter Verwendung von Lötmittelkugeln, die kein Blei anstelle der auf Sn-Pb-basierenden kokristallinen Lötmittelkugeln enthielten, wurde der Ausbreitungsgrad durch Benetzen nach der gleichen Methode wie oben errechnet. Der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Sn-Ag-Cu-basierenden Lötmittelkugeln [hergestellt von NITTETSU MICROMETAL Co., Ltd.] betrug 70%, der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Sn-Bi-basierenden Lötmittelkugeln [hergestellt von SENJU KINZOKU KOGYO Co., Ltd.] betrug 60% und der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Sn-Zn-basierenden Lötmittelkugeln war 65%.
  • Beispiel 6
  • Ein Lack eines härtbaren Flussmittels wurde nach der gleichen Arbeitsweise, wie sie in Beispiel 5 durchgeführt wurde, hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass 100 g Catecholnovolakharz [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; A-1468; Hydroxyläquivalent: 58] anstelle von 100 g Resorcinnovolakharz verwendet wurden.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 1100 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 800 μm hatte und 800 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 300 μm hatte. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 3 × 1012 Ω vor dem Test und 3 × 1012 Ω nach dem Test.
  • Der Kontaktwinkel zwischen dem härtbaren Flussmittel im geschmolzenen Zustand und der Oberfläche des Lötmittels war 10°.
  • Der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Sn-Pb-basierenden kokristallinen Lötmittelkugeln war 80%, der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Sn-Ag-C-basierenden Lötmittelkugeln betrug 70%, der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Sn-Bi-basierenden Lötmittelkugeln war 65% und der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Sn-Zn-basierenden Lötmittelkugeln betrug 60%.
  • Beispiel 7
  • Ein Lack eines härtbaren Flussmittels wurde nach der gleichen Arbeitsweise, wie sie in Beispiel 5 durchgeführt wurde, hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass 100 g Hydrochinonnovolakharz [hergestellt von SUMITOMO DUREZ Co., Ltd.; ein Versuchsprodukt; Hydroxyläquivalent: 55] anstelle 100 g Resorcinnovolakharz verwendet wurden.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 1050 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 800 μm hatte und 800 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 300 μm hatte. Bei den Test-Tempe raturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 4 × 1012 Ω vor dem Test und 3 × 1012 Ω nach dem Test.
  • Der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Sn-Pb-basierenden kokristallinen Lötmittelkugeln war 80%, der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Sn-Ag-C-basierenden Lötmittelkugeln betrug 55%, der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Sn-Bi-basierenden Lötmittelkugeln war 60% und der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Sn-Zn-basierenden Lötmittelkugeln betrug 50%.
  • Die Ergebnisse der Beispiele 5 bis 7 sind in Tabelle 2 gezeigt.
  • Tabelle 2-1
    Figure 00290001
    • [Anmerkung] Bei der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln bedeuten 400 μm und 300 μm die Durchmesser der Anschlussfläche.
  • Tabell 2-2
    Figure 00290002
  • Wie in Tabelle 2 gezeigt, war in den Beispielen 5 bis 7, bei welchen das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, die Benetzungseigenschaft an dem Sn-Pb-basierenden Lötmittel hervorragend und auch die Benetzungseigenschaft an den Lötmitteln, die kein Blei enthielten, ausgezeichnet.
  • Beispiel 8
  • In 60 g Cyclohexanon wurden 100 g Phenolnovolakharz [hergestellt von SUMITOMO DUREZ Co., Ltd.; LBR-6; Erweichungspunkt: 41°C; Hydroxyläquivalent: 105] und 210 g eines Epoxidharzes vom Diallylbisphenol A Typ [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; RE-810NM; Epoxyäquivalent: 225] aufgelöst. Zur resultierenden Lösung wurden 0,2 g 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol [hergestellt von SHIKOKU KASEI Co., Ltd.; 2PHZ] als Härtungskatalysator zugesetzt und ein Lack eines härtbaren Flussmittels hergestellt. Dann wurde der hergestellte Lack bewertet.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 900 g, wenn die Anschlussfläche einen Durchmesser von 300 μm hatte. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 4 × 1012 Ω vor dem Test und 4 × 1012 Ω nach dem Test. Der Ausbreitungsgrad durch Benetzen an den Sn-Pb-basierenden kokristallinen Lötmittelkugeln [hergestellt von NITTETSU MICROMETAL Co., Ltd.] betrug 80%.
  • Eine Testschaltung mit einer Anschlussfläche mit einem Durchmesser von 300 μm und einem Abstand von 0,8 mm wurde gebildet. Die Oberfläche einer Testbaugruppe zur Platzierung von Lötmittelkugeln zum Test der Lötstelle, hergestellt nach der gleichen Arbeitsweise wie sie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, wurde mit dem Lack des härtbaren Flussmittels beschichtet und ein Film des härtbaren Flussmittels in einer Dicke von 50 μm gebildet. Auf der Anschlussfläche der Schaltung der Testbaugruppe zur Bewertung der Lötstelle wurden Lötmittelkugeln mit einem Durchmesser von 500 μm [hergestellt von SENJU KINZOKU KOGYO Co., Ltd.; ein Sn-Pb-basierendes kokristallines Lötmittel] platziert und an die Testbaugruppe zur Bewertung der Lötstelle gebunden, indem sie zum Aufschmelzen durch einen Ofen, der auf eine Spitzentemperatur von 240°C eingestellt war, geschickt wurden. Unter Verwendung von 800 Lötmit telkugeln in 10 Baugruppen, hergestellt wie oben beschrieben, wurde der Widerstand gegen elektrischen Strom zwischen den Lötmittelkugeln und der Schaltung der Testbaugruppe mittels eines Milliohmmeters [hergestellt von ADIRENT TECHNOLOGY Company; CABLE TESTER]. gemessen. Der Widerstand gegen den elektrischen Strom betrug 5 mΩ oder weniger für alle Lötmittelkugeln.
  • Beispiel 9
  • Ein Lack eines härtbaren Flussmittels wurde nach der gleichen Arbeitsweise, wie sie in Beispiel 8 durchgeführt wurde, hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass 100 g Phenolnovolakharz [hergestellt von SUMITOMO DUREZ Co., Ltd.; PR-HF-3; Erweichungspunkt: 82°C, Hydroxyläquivalent: 105] anstelle 100 g Phenolnovolakharz [hergestellt von SUMITOMO DUREZ Co., Ltd.; LBR-6] verwendet wurden.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 800 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 5 × 1012 Ω vor dem Test und 4 × 1012 Ω nach dem Test. Der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Lötmittelkugeln war 75%. Im Test auf Stabilität der Lötstelle betrug der Widerstand gegen den elektrischen Strom 5 mΩ oder kleiner für alle Lötmittelkugeln.
  • Beispiel 10
  • Ein Lack eines härtbaren Flussmittels wurde nach der gleichen Arbeitsweise, wie sie in Beispiel 8 durchgeführt wurde, hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass 100 g Phenolnovolakharz [hergestellt von SUMITOMO DUREZ Co., Ltd.; PR-51714; Erweichungspunkt: 92°C, Hydroxyläquivalent: 105] anstelle von 100 g Phenolnovolakharz [hergestellt von SUMITOMO DUREZ Co., Ltd.; LBR-6] verwendet wurden.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 850 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 5 × 1012 Ω vor dem Test und 4 × 1012 Ω nach dem Test. Der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Lötmittelkugeln war 75%. Im Test auf Stabilität der Lötstelle betrug der Widerstand gegen den elektrischen Strom 5 mΩ oder kleiner für alle Lötmittelkugeln.
  • Beispiel 11
  • Ein Lack eines härtbaren Flussmittels wurde nach der gleichen Arbeitsweise, wie sie in Beispiel 8 durchgeführt wurde, hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass 100 g Phenolnovolakharz [hergestellt von SUMITOMO DUREZ Co., Ltd.; PR-51470; Erweichungspunkt: 109°C, Hydroxyläquivalent: 105] anstelle von 100 g Phenolnovolakharz [hergestellt von SUMITOMO DUREZ Co., Ltd.; LBR-6] verwendet wurden.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 800 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 4 × 1012 Ω vor dem Test und 3 × 1012 Ω nach dem Test. Der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Lötmittelkugeln war 70%. Im Test auf Stabilität der Lötstelle betrug der Widerstand gegen den elektrischen Strom 5 mΩ oder kleiner für alle Lötmittelkugeln.
  • Beispiel 12
  • In 80 g Cyclohexanon wurden 100 g Polyvinylphenol [hergestellt von MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co., Ltd.; MARUKALINKER M10819401; der Erweichungspunkt: 145°C; Hydroxyläquivalent: 120] und 190 g eines Epoxidharzes vom Diallylbisphenol A Typ [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; RE-810NM; Epoxyäquivalent: 220] aufgelöst. Zur resultierenden Lösung wurden 0,3 g 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol als Härtungskatalysator zugesetzt und ein Lack des härtbaren Flussmittels hergestellt. Dann wurde der Lack bewertet.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 800 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 4 × 1012 Ω vor dem Test und 3 × 1012 Ω nach dem Test. Der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Lötmittelkugeln war 60%. Im Test auf Stabilität der Lötstelle überschritt der Widerstand gegen den elektrischen Strom 5 mΩ bei einigen Lötmittelkugeln.
  • Vergleichsbeispiel 5
  • Ein Lack eines härtbaren Flussmittels wurde nach der gleichen Arbeitsweise, wie sie in Beispiel 12 durchgeführt wurde, hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass 100 g eines anderen Polyvinylphenols [hergestellt von MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co., Ltd.; MARUKALINKER M12880M801; Erweichungspunkt: 195°C, Hydroxyläquivalent: 120] anstelle von 100 g Polyvinylphenol [hergestellt von MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co., Ltd.; MARUKALINKER M10819401] verwendet wurden.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 750 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden bei 4 Substraten unter 10 Substraten, montiert mit der Testbaugruppe, keine Defekte gebrochener Leiterbahnen gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 3 × 1012 Ω vor dem Test und 3 × 1012 Ω nach dem Test. Der Ausbreitungsgrad durch Benetzen mit den Lötmittelkugeln war 50% oder kleiner. Im Test auf Stabilität der Lötstelle wurden Lötmittelkugeln mit schlechter Bindung gefunden.
  • Vergleichsbeispiel 6
  • Ein Lack eines härtbaren Flussmittels wurde nach der gleichen Arbeitsweise, wie sie in Beispiel 12 durchgeführt wurde, hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass 100 g eines anderen Polyvinylphenols [hergestellt von MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co., Ltd.; MARUKALINKER M16917851; Erweichungspunkt: 205°C, Hydroxyläquivalent: 120] anstelle von 100 g Polyvinylphenol [hergestellt von MARUZEN SEKIYU KAGAKU Co., Ltd.; MARUKALINKER M10819401] verwendet wurden.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 700 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden bei 5 Substraten unter 10 Substraten, montiert mit der Testbaugruppe, Defekte gebrochener Leiterbahnen gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 5 × 1012 Ω vor dem Test und 3 × 1012 Ω nach dem Test. Der Ausbreitungsgrad durch Benetzen der Lötmittelkugeln war 50% oder kleiner. Im Test auf Stabilität der Lötstelle wurden Lötmittelkugeln mit schlechter Bindung gefunden.
  • Die Ergebnisse der Beispiele 8 bis 12 und Vergleichsbeispiele 5 bis 6 sind in Tabelle 3 gezeigt.
  • Tabelle 3
    Figure 00340001
    • [Anmerkung] Bei der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln betrug der Durchmesser der Anschlussfläche 300 μm.
  • Wie in Tabelle 3 gezeigt, war in den Beispielen 8 bis 12, bei welchen das härtbare Flussmittel, enthaltend Harze mit phenolischer Hydroxylgruppe und einem Erweichungspunkt von 41 bis 145°C, verwendet wurde, die Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln hoch, wurden keine Defekte gebrochener Leiterbahnen bei den Test-Temperaturzyklen gefunden, war der Isolationswiderstand hoch, die Stabilität hervorragend und zeigten die Lötmittelkugeln ausgezeichnete Benetzungseigenschaft und vortreffliche Stabilität der Bindung.
  • Im Gegensatz dazu waren in den Vergleichsbeispielen 5 und 6, bei welchen Harze mit einem übermäßig hohen Erweichungspunkt für das härtbare Flussmittel verwendet wurden, die Eigenschaften in allen Fällen schlecht, wurden viele Defekte gebrochener Leiterbahnen bei den Test-Temperaturzyklen gefunden und Lötmittelkugeln mit schlechter Bindung beim Test der Stabilität der Lötstelle gefunden.
  • Beispiel 13
  • Eine Lösung, hergestellt durch Auflösen von Hydrochinon [hergestellt von ALDRICH Company] in Aceton, wurde mit n-Hexan, das ein reines Lösungsmittel war, vermischt, wobei sich feine Kristalle von Hydrochinon mit einem mittleren Durchmesser von 10 μm bildeten. Die feinen Kristalle von Hydrochinon wurden in einer Menge von 100 g in 300 g eines Epoxidharzes vom Bisphenol F Typ [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; RE-404S; Epoxyäquivalent: 165] dispergiert. Zur resultierenden Dispersion wurden 0,2 g 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol als Härtungskatalysator zugesetzt und ein härtbares Flussmittel hergestellt. Dann wurde das härtbare Flussmittel bewertet. Als Baugruppe wurde eine Testbaugruppe mit einer Schaltung, in welcher die Anschlussfläche einen Durchmesser von 300 μm und einem Abstand von 0,8 mm hatte, verwendet.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 800 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 2 × 1013 Ω vor dem Test und 1 × 1013 Ω nach dem Test.
  • Beispiel 14
  • Ethylidendiphenol [hergestellt von ALDRICH Company] wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 13 behandelt, wobei sich feine Kristalle mit einem mittleren Durchmesser von 8 μm bildeten. Die feinen Kristalle von Ethylidendiphenol wurden in einer Menge von 100 g in 200 g eines Epoxidharzes vom Bisphenol F Typ [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; RE-404S; Epoxyäquivalent: 165] dispergiert. Zur resultierenden Dispersion wurden 0,2 g 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol als Härtungskatalysator zugesetzt und ein härtbares Flussmittel hergestellt. Das hergestellte härtbare Flussmittel wurde, nach der gleichen Methode wie sie in Beispiel 13 verwendet wurde, bewertet.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 900 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 6 × 1013 Ω vor dem Test und 3 × 1013 Ω nach dem Test.
  • Beispiel 15
  • Isopropylidendiphenol [hergestellt von ALDRICH Company] wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 13 behandelt, wobei sich feine Kristalle mit einem mittleren Durchmesser von 12 μm bildeten. Die feinen Kristalle von Isopropylidendiphenol wurden in einer Menge von 100 g in 200 g eines Epoxidharzes vom Bisphenol F Typ [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; RE-404S; Epoxyäquivalent: 165] dispergiert. Zur resultierenden Dispersion wurden 0,2 g 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol als Härtungskatalysator zugesetzt und ein härtbares Flussmittel hergestellt. Das hergestellte härtbare Flussmittel wurde nach der gleichen Methode, wie sie in Beispiel 13 verwendet wurde, bewertet.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 900 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 5 × 1013 Ω vor dem Test und 3 × 1013 Ω nach dem Test.
  • Beispiel 16
  • Dihydroxybenzoesäure [hergestellt von ALDRICH Company] wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 13 behandelt, wobei sich feine Kristalle mit einem mittleren Durchmesser von 4 μm bildeten. Die feinen Kristalle von Dihydroxybenzoesäure wurden in einer Menge von 100 g in 330 g eines Epoxidharzes vom Bisphenol F Typ [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; RE-404S; Epoxyäquivalent: 165] dispergiert. Zur resultierenden Dispersion wurden 0,2 g 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol als Härtungskatalysator zugesetzt und ein härtbares Flussmittel hergestellt. Das hergestellte härtbare Flussmittel wurde, nach der gleichen Methode wie sie in Beispiel 13 verwendet wurde, bewertet.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 750 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 2 × 1013 Ω vor dem Test und 8 × 1012 Ω nach dem Test.
  • Beispiel 17
  • Phenolphthalin [hergestellt von ALDRICH Company) wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 13 behandelt, wobei sich feine Kristalle mit einem mittleren Durchmesser von 7 μm bildeten. Die feinen Kristalle von Phenolphthalin wurden in einer Menge von 100 g in 200 g eines Epoxidharzes vom Bisphenol F Typ [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; RE-404S; Epoxyäquivalent: 165] dispergiert. Zur resultierenden Dispersion wurden 0,2 g 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol als Härtungskatalysator zugesetzt und ein härtbares Flussmittel hergestellt. Das hergestellte härtbare Flussmittel wurde, nach der gleichen Methode wie sie in Beispiel 13 verwendet wurde, bewertet.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 850 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 3 × 1013 Ω vor dem Test und 1 × 1013 Ω nach dem Test.
  • Die Ergebnisse der Beispiele 13 bis 17 sind in Tabelle 4 gezeigt.
  • Tabelle 4
    Figure 00370001
    • [Anmerkung] Bei der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln betrug der Durchmesser der Anschlussfläche 300 μm.
  • Wie in Tabelle 4 gezeigt, war in den Beispielen 13 bis 17, bei welchen das härtbare Flussmittel die Verbindung mit phenolischer Hydroxylgruppe fein verteilt als Kristalle, und die Epoxidharze vom Bisphenol F Typ als Härtungsmittel für die Verbindung enthielt, die Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln hoch, wurden keine Defekte gebrochener Leiterbahnen bei den Test-Temperaturzyklen gefunden und war der Isolationswiderstand bemerkenswert hoch.
  • Beispiel 18
  • In 60 g Acetessigsäureethylester wurden 100 g Phenolnovolakharz [hergestellt von SUMITOMO DUREZ Co., Ltd.; PR-51470; Hydroxyläquivalent: 105], 20 g Ethylidendiphenol [hergestellt von ALDRICH Company] und 300 g eines Epoxidharzes vom Bisphenol F Typ [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co:, Ltd.; RE-404S; Epoxyäquivalent: 165] aufgelöst. Zur resultierenden Lösung wurden 0,2 g 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol als Härtungskatalysator zugesetzt und ein Lack eines härtbaren Flussmittels hergestellt. Der Lack wurde nach der gleichen Methode, wie sie in Beispiel 13 verwendet wurde, bewertet.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 900 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 2 × 1013 Ω vor dem Test und 1 × 1013 Ω nach dem Test.
  • Beispiel 19
  • Nach den gleichen Arbeitsweisen wie sie in Beispiel 18 durchgeführt wurden, wurde ein Lack eines härtbaren Flussmittels hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass 20 g 4,4'-Ethylidenbisphenylcyanat [hergestellt von ASAHI CIBA Co., Ltd.; AroCy L10] anstelle 20 g Ethylidendiphenol verwendet wurden.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 950 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 6 × 1013 Ω vor dem Test und 6 × 1013 Ω nach dem Test.
  • Beispiel 20
  • Nach den gleichen Arbeitsweisen, wie sie in Beispiel 18 durchgeführt wurden, wurde ein Lack eines härtbaren Flussmittels hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass 20 g Phenolphthalin [hergestellt von ALDRICH Company) anstelle 20 g Ethylidendiphenol verwendet wurden.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 1000 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 3 × 1013 Ω vor dem Test und 3 × 1013 Ω nach dem Test.
  • Beispiel 21
  • Nach den gleichen Arbeitsweisen wie sie in Beispiel 18 durchgeführt wurden, wurde ein Lack eines härtbaren Flussmittels hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass 100 g m,p-Kresolnovolakharz [hergestellt von NIPPON KAYAKU Co., Ltd.; PAS-1; Hydroxyläquivalent: 120] anstelle 100 g Phenolnovolakharz und 20 g Phenolphthalin [hergestellt von ALDRICH Company) anstelle 20 g Ethylidendiphenol verwendet wurden.
  • Der mittlere Wert der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln war 900 g. Bei den Test-Temperaturzyklen wurden keine Defekte gefunden. Bei dem Test auf Isolationswiderstand betrug der Isolationswiderstand 4 × 1013 Ω vor dem Test und 2 × 1013 Ω nach dem Test.
  • Die Ergebnisse der Beispiele 18 bis 21 sind in Tabelle 5 gezeigt.
  • Tabelle 5
    Figure 00390001
    • [Anmerkung] Bei der Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln betrug der Durchmesser der Anschlussfläche 300 μm.
  • Wie in Tabelle 5 zu sehen ist, zeigte das härtbare Flussmittel in den Beispielen 18 bis 21, bei welchen Harz (A) mit phenolischer Hydroxylgruppe, Härtungsmittel (B) für das Harz (A) und das härtbare Antioxidans (C) verwendet wurden, eine bemerkenswert hervorragende Scherfestigkeit der Lötmittelkugeln und Isolationswiderstand.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung erfordert keine Entfernung restlichen Flussmittels nach dem Löten durch Abwaschen, hält die elektrische Isolation unter der Atmosphäre einer hohen Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit aufrecht, befähigt die Lötung zu einer hervorragenden Bindefestigkeit und ausgezeichneten Zuverlässigkeit, da das härtbare Flussmittel auf eine Weise gehärtet wird, dass das härtbare Flussmittel Anteile ringförmig um die Lötstelle herum verstärkt. Durch Verwendung des härtbaren Flussmittels der vorliegenden Erfindung wird die Stufe der Montage einer Halbleiterbaugruppe an eine gedruckte Leiterplatte vereinfacht und die Produktionskosten können vermindert werden. Daher ist das härtbare Flussmittel der vorliegenden Erfindung zur Steigerung der Zuverlässigkeit der Lötstelle in einem Halbleiterbauelement außerordentlich nützlich.

Claims (22)

  1. Härtbares Flussmittel, welches während des Lötens als Flussmittel wirkt und als Verstärkungsmaterial für einen gelöteten Teil, nachdem es durch Erhitzen gehärtet ist, umfassend ein Harz (A) mit einer phenolischen Hydroxylgruppe und einem Erweichungspunkt von 30 bis 150°C, und ein Härtungsmittel (B) für das Harz (A).
  2. Härtbares Flussmittel gemäß Anspruch 1, wobei Harz (A) mit einer phenolischen Hydroxylgruppe ein Phenolnovolakharz, ein Alkylphenolnovolakharz, ein polyhydrisches Phenolnovolakharz, ein Phenolaralkylharz, ein Resolharz oder ein Polyvinylphenol ist.
  3. Härtbares Flussmittel gemäß Anspruch 2, wobei das polyhydrische Phenol, welches das polyhydrische Phenolnovolakharz aufbaut, Catechol, Resorcin, Hydrochinon, Hydroxyhydrochinon oder Pyrogallol ist.
  4. Härtbares Flussmittel gemäß Anspruch 1, wobei das Härtungsmittel (B) eine Epoxyverbindung oder eine Isocyanatverbindung ist.
  5. Härtbares Flussmittel gemäß Anspruch 1, welches weiter ein härtbares Antioxidans (C) umfasst.
  6. Härtbares Flussmittel gemäß Anspruch 5, wobei das härtbare Antioxidans (C) eine Verbindung mit einer Benzylidenstruktur ist.
  7. Härtbares Flussmittel gemäß Anspruch 6, wobei die Verbindung mit einer Benzylidenstruktur eine durch die allgemeine Formel [1] dargestellte Verbindung ist,
    Figure 00410001
    worin jedes R1, R3 und R5 unabhängig ein Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe oder eine Carboxylgruppe darstellen, jedes R2 und R4 unabhängig ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe darstellen, jedes R6 und R7 unabhängig ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe, eine Hydroxyphenylgruppe oder eine Carboxyphenylgruppe darstellen.
  8. Härtbares Flussmittel gemäß Anspruch 7, wobei die durch die allgemeine Formel [1] dargestellte Verbindung Ethylidendiphenol oder Phenolphthalin ist.
  9. Härtbares Flussmittel gemäß Anspruch 5, wobei das härtbare Antioxidans (C) 4,4'-Ethylidenbisphenylglycidylether ist.
  10. Härtbares Flussmittel, welches während des Lötens als Flussmittel wirkt und als Verstärkungsmaterial für einen gelöteten Teil, nachdem es durch Erhitzen gehärtet ist, umfassend Verbindung (D) mit einer phenolischen Hydroxylgruppe als feine Kristalle verteilt, und Härtungsmittel (E) für die Verbindung (D).
  11. Härtbares Flussmittel gemäß Anspruch 10, wobei die feinen Kristalle einen Durchmesser von 50 μm oder kleiner haben.
  12. Härtbares Flussmittel gemäß einem der Ansprüche 1 und 10, wobei der Kontaktwinkel zwischen dem Flussmittel im geschmolzenen Zustand und der Oberfläche des Lötmittels 5 bis 60° beträgt.
  13. Härtbares Flussmittel gemäß einem der Ansprüche 1 und 10, welches eine Schmelzviskosität von 0,1 mPa·s bis 50 Pa·s bei einer Temperatur während des Lötens hat.
  14. Härtbares Flussmittel gemäß einem der Ansprüche 1 und 10, welches eine Gelierungszeit von 1 bis 60 Minuten beim Schmelzpunkt des Lötmittels hat.
  15. Abdeckung zum Löten, welche auf einem Schaltungsmuster durch Auftragen des härtbaren Flussmittels der Ansprüche 1 bis 10 gebildet wird zur Beschichtung eines Schaltungsmusters mit einer Anschlussfläche zum Anbringen von Lötmittel kugeln, die nach dem Löten der Lötmittelkugeln an die Anschlussfläche durch Aufschmelzen des Lötmittels durch Erhitzen gehärtet wird und als Abdeckung für das Schaltungsmuster wirkt.
  16. Abdeckung zum Löten gemäß Anspruch 15, welche einen ringförmigen Meniskus um den Anteil zum Löten herum bildet und durch Erhitzen zu einer Form gehärtet wird, derart, dass die gehärtete Abdeckung den mit den Lötmittelkugeln gelöteten Teil verstärkt.
  17. Halbleiterbaugruppe, umfassend ein in einem der Ansprüche 1 bis 14 beschriebenes härtbares Flussmittel, welches aufgetragen wird um eine offene Oberfläche einer Schaltung zu beschichten, das als Flussmittel zum Löten während des Lötens mit den Lötmittelkugeln wirkt, einen ringförmigen Meniskus rings um den Teil zum Löten während des Lötens bildet und nach dem Löten der Lötmittelkugeln durch Erhitzen gehärtet wird, so dass ein mit den Lötmittelkugeln gelöteter Teil mit dem gehärteten Flussmittel verstärkt wird.
  18. Halbleiterbauelement, umfassend ein in einem der Ansprüche 1 bis 14 beschriebenes härtbares Flussmittel, welches aufgetragen wird, um eine gedruckte Leiterplatte mit einer Anschlussfläche zum Löten zu beschichten, das als Flussmittel zum Löten während des Lötens wirkt, einen ringförmigen Meniskus rings um den Teil zum Löten während des Lötens bildet und nach dem Löten durch Erhitzen gehärtet wird, so dass der gelötete Teil mit dem gehärteten Flussmittel verstärkt wird.
  19. Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 18, wobei das härtbare Flussmittel aufgetragen wird, um die gesamte Oberfläche der gedruckten Leiterplatte mit einer Anschlussfläche zum Löten zu beschichten und nach dem Löten durch Erhitzen gehärtet wird, so dass das gehärtete Flussmittel als Abdeckung für die gedruckte Leiterplatte wirkt.
  20. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterbaugruppe, welches umfasst Beschichten einer offenen Oberfläche einer Schaltung mit einem in einem der Ansprüche 1 bis 14 beschriebenen härtbaren Flussmittel, Aufbringen von Löt mittelkugeln auf die offene Oberfläche, Binden der Lötmittelkugeln an den offenen Teil durch Aufschmelzen und nach Bildung eines ringförmigen Meniskus um den Teil zum Löten herum, Härten des härtbaren Flussmittels durch Erhitzen.
  21. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterbaugruppe, welches umfasst eine Stufe der Übertragung des in einem der Ansprüche 1 bis 14 beschriebenen härtbaren Flussmittels auf Lötmittelkugeln in vorgeschriebener Menge und Aufbringen der Lötmittelkugeln mit dem übertragenen härtbaren Flussmittel auf einen Anschlussflächen-Teil; eine Stufe zum Löten der Lötmittelkugeln an die Anschlussfläche um die Lötmittelkugeln durch Aufschmelzen des Lötmittels auf der Anschlussfläche anzubringen und Bildung eines Meniskus mit dem härtbaren Flussmittel um den mit den Lötmittelkugeln gelöteten Teil herum; und eine Stufe zum Härten des härtbaren Flussmittels durch Erhitzen, so dass eine Struktur aufgebaut wird, bei welcher der mit den Lötmittelkugeln gelötete Teil mit dem gehärteten Harz verstärkt ist.
  22. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterapparatur, welches umfasst Auftragen eines in den Ansprüchen 1 bis 14 beschriebenen härtbaren Flussmittels um eine gedruckte Leiterplatte zu beschichten, Aufbringen auf der Platte eine Halbleiterbaugruppe mit Lötmittelkugeln auf dem Elektrodenteil eines Chips, Verbinden der Lötmittelkugeln mit der Anschlussfläche der Platte durch Aufschmelzen und Aushärten des härtbaren Flussmittels durch Erhitzen.
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