KR19990036354A - 플럭스 특성을 가지는 봉합제 및 그 사용방법 - Google Patents

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KR19990036354A
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electrical
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melting point
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케네쓰 제이 커스텐
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왈라치 마이클 에이취
리튼시스템즈인코오포레이티드
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Abstract

봉합된 전기소자 조립부품과 표면 설치 리플로 납땜 조건에서 복수의 기판 전기적 말단을 보유하는 기판을 지지하는 요소에 복수의 소자 전기적 말단을 보유하는 전기소자를 전기적으로 연결하는 방법이 기재되어 있다. 전기소자와 기판소자는 그 사이에 봉합제형성성분과 상기한 복수의 소자와 기판의 전기적 연결 용기를 가진다. 기재된 발명은 열경화성수지(적당하게는 에폭시 수지)와 상기한 수지를 교차결합하고, 또한 플럭스 작용제로 작용하면서, 선택적으로 필요한 조건에서 교차결합을 시작하기 위한 촉매를 함유하는 상기한 수지에 대한 교차결합 작용제(적당하게는 앤하이드라이드)의 사용과 관련 있다. 봉합제형성성분의 겔포인트는 땜납 융해 뒤에 도달된다.

Description

플럭스 특성을 가지는 봉합제 및 그 사용방법.
이 출원은 1995년 8월 11일에 출원된 출원번호 08/514,049호의 일부계속출원이고, 이 자세한 내용이 여기에 기재된다.
에폭시수지성분 참고로 미국 특허 3,449,641호(1969.6.10)에 기재되었듯이 25년 이상 반도체장치 봉합제로 사용되어왔다.
플립칩 제조방법에 사용되는 무수화 에폭시수지 봉합제는 미국 특허 4,999,699호(1991.3.12)와 5,250,848호(1993.3.5)에 설명되어 있다. 봉합제형성성분는 그 후 전기적 상호연결에 적용되었다.
봉합성분이 있을 때 전기적 상호연결이 발생하는, 리플로납땜에 의한 상호연결에 앞서 (봉합)성분의 적용은 미국 특허 5,128,746호(1992.7.7)에 기재되어 있다. 전기적 상호연결이 경화에 앞서 에폭시수지와 경화제의 혼합물에 플럭스를 첨가하여 얻어지는 플립칩 제조방법은 미국 특허 5,128,746호에 기재되어 있다. 리플로납땜을 하는 동안, 플럭스는 활성화되고, 수지는 경화된다.
종래 기술에서 플럭스 특성을 가지는 교차결합 작용제의 사용은 PCT 국제출원번호 WO 93/06943호(1993.4.15)와 그 미국 부본, 미국 특허 5,376,403호(1994.12.27)에 기재되어 있다. 그 출원에서 강화된 소결체는 땜납이 전도성의 얇은 막 형성에 사용되는 금속분말과 에폭시수지 시스템에서 플럭스 특성을 가지는 보호된 교차결합 작용제를 사용하는 것으로, 기재되어 있다. 금속분말입자 사이에서 수지를 첨가하기 전에, 고형체의 전기적 전도브리지를 만들기 위해, 땜납분말 첨가는 금속분말, 특히 동이나 은을 소결하기 위해 사용되었다.
납땜용 플럭스 작용제와 함께 합성 열경화성 중합체수지의 사용은 미국 특허 3,791,027호(1974.2.12)에 기재되어 있다. 여기에, 에폭시드수지성분은 납땜 결합를 강화시키기 위한 에폭시드수지와 반응하는 플럭스 작용으로 기재되어 있다.
땜납분말, 플럭스 특성을 가지는 화학적으로 보호된 교차결합 작용제와 활성 단위체나 중합체(에폭시수지 포함)에 있는 전기적 전도성 접착성분은 미국 특허 5,376,403호(1994.12.27)에 기재되어 있다.
본 발명에 있어서, 역시 플럭스작용제로 작용하는 특성을 가진 교차결합 작용제를 선택하여 플럭스 기능은 유지하면서, 미국 특허 5,128,746호에서의 플럭스 작용제는 제거되었다. 봉합성분 내에서 전기적 상호연결이 일어나는 본 발명의 플립칩 제조방법에 있어서, 발명의 구체화는 교차결합 작용제 열가소성수지의 이중기능의 조합이나 이런 작용제와 열가소성수지의 조합의 선택, 납땜 억제를 피하기 위한 플로 납땜과 겔 형성의 순서제어의 선택에 의존한다. 이것은 땜납이 녹은 위 겔 형성 즉, 납땜이 억제되지 않는 것에 의해 리플로 납땜 후 겔이 형성되는(겔화가 일어나는) 표면 설치 리플로 개요 조건에서 봉합제 요소를 제공하는 것에 의해 이루어진다.
전기화학 출판사에서 1995년에 발행된 알.케이. 와싱크와 엠.에프. 버글드의 "표면 설치 조립부품의 제조 기술(Manufacturing techniches for surface mounted assemblies)"에 공지된 바와 같이, IR방법(그리고 장치)은 다양한 적외선 납땜 방법에서 하나의 주요한 방법, 즉 고온대류(hot-convection) 납땜으로 집중되었다. 이 방법 이외의 다른 방법도 있지만, 탭(TAB)의 외부 납 결합과 얇은 금속 조각의 납땜을 위한 저항 납땜과 같은 특별한 경우에만 사용된다.
와싱크 등의 저서 275, 276 페이지에는, 리플로납땜의 일반적인 개요가 기재되어 있다. 온도가 각각 조절될 수 있는 복수개의 구역을 가지는 고온 공기 대류 오븐이, 전체 오븐의 길이를 따라서 원하는 온도 개요를 달성하기 위해서 사용된다. 이러한 개요는 모든 결합 부분이 다른 열량으로 소자의 결합 부분간에 제한 온도차이로 납땜 온도에 도달하도록 해준다.
와싱크 등의 저서에 다중 고온 공기 대류 오븐을 사용하는 리플로납땜에 자주 사용된 종래 기술의 일반적인 3단계 가열 접근법이 기재된다.
또한 와싱크 등의 저서에 기재된 바와 같은, 3 단계는 다음과 같다 :
(i) 열을 생산물에 가하는 급격한 가열로 시작한다(이것은 오븐의 길이를 감소시킨다).
(ii) 두 번째 단계는 온도의 균등한 조절에 관한 것이다. 즉, 온도 차이를 감소시키는 것이다. 가장 고온인 부분에 대한 온도의 평탄화가 일반적으로 수행되고 가장 저온인 부분의 온도 상승이 비교적 느리게 진행된다. 이 단계의 효과는 다음 단계로 들어가기 직전의 조립 부품에 존재하는 온도 차이에 의해 쉽게 평가될 수 있다.
(iii) 끝으로 급격히 가열한 이후 냉각시킨다.
와싱크 등의 저서에 더 기재된 바와 같이, 상기한 각 개요의 제한은 납땜될 조립 부품 한 부분의 허용 가능한 최대의 열중량에 의해 결정된다.
최대의(peak) 온도는 인쇄 기판의 기본 재료에 의해 결정된다. 280℃ 이상의 온도는 얇은 조각으로 갈라지게 한다. (대부분의 경우 인쇄 기판이 가장 고온인 소자이다)
최소의(peak) 납땜 온도는 소자 금속화의 습윤에 의해 결정된다.
최대 시간과 동일한 온도 영역은 땜납 페이스트에 의해 결정된다. 열처리를 너무 심하게 했을 경우에, 땜납 페이스트에서의 활성제(플럭스)는 이 과정의 단계에서 이미 소모될 것이다.
땜납이 융해된 단계(최대 온도와 결부시켜)는 납땜 내부의 중간 금속 층의 형성에 의해 제한된다. 이러한 층은 납땜된 결합을 약하게 만든다.
상기한 제한 경계의 특정한 값은 소자와 기판에 사용된 재료를 토대로 결정된다.
63% 주석/37% 납의 땜납에 대한 일반적인 영역을 설명하는 표면 설치 리플로 개요는 도 4에 도시된다.
미국 특허 3,791,027호("안젤로") 에서는, 여기에 플럭스 작용제로 작용되는 중합체와 아미드, 아미노기, 카르복실기, 이미노기와 메르캅탄과 같은 화학적 기능을 가지는 다른 물질을 화합시키는 것이 기재되어 있다. 납땜 금속의 경우, 열경화성 중합체를 생산하기 위해서, 이러한 물질들은 다른 기능을 가지는 에폭시드와 이소시안산염과 같은 다른 기능을 가지는 물질과 화합될 수 있다. 또한, 그 발명에는 다음의 세가지 카테고리가 기재되어 있다.
1. 홀로 사용되었을 경우, 경화시키지 않고 용매로 쉽게 제거되는 화학적 기능을 가지는, 카르복실기가 제거된 폴리부타디엔과 폴리이소부틸렌과 같이, 화학적 기능은 강화되지 않고, 용매제로 쉽게 제거된다. 이들은 본질적인 플럭스에 속해있고, 전통적인 납땜 플럭스에서 볼 수 있는 같은 화학적 기능을 포함한다.
2. 교차결합되지 않고 가열로 인해 연화 또는 융해될 수 없는 것이 공식화된다. "안젤로"에서 인용된 예는 베르사리드(Versarid) 712와 아크리로이다트(Acryloidat) 70을 포함한다. 교차결합이 발생하지 않으므로, 이러한 공식화는 아미노기, 카르복실기, 아미드 등의 화학적 기능을 가지는 리플로 납땜에 자주 사용되는 표준 로진 또는 수지 기재 플럭스와 유사하다. 따라서, 종래 로진과 수지 플럭스와, 화학적으로 교차결합하여 열경화성 중합체를 형성하지 않고 따라서 용매를 사용하여 제거될 수 있는 또는 재가열되고 재융해될 수 있어 납땜 접합의 재납땜을 가능하게 하는 "안젤로"에 인용된 예에서, 동일한 화학적 기능이 존재한다.
3. 카르복실기, 아미노기 등과, 화학적으로 반응하여 열경화성 중합체를 형성하여 용매의 사용 또는 재가열과 재융해에 의해 쉽게 제거되지 않는 물질과 같은, 납땜 습윤을 촉진하기 위해 필요한 화학적 기능을 가지는 물질이 화합된다. 특히, "안젤로"에는, 에폭시수지 물질로, 가열되었을 경우 교차결합된 네트워크를 형성하여 쉽게 제거되거나 재융해되지 않는, 화학적 기능을 가지는 물질을 화합한 예가 기재되어 있다. "안젤로"에는, 이러한 화합이, 납땜 접합이 재납땜될 필요가 적을 경우에, 납땜 접합의 강도를 강화하는 그 능력에서, 유용하다는 것이 기재되어 있다.
페니시 등의 미국 특허 5,128,746호에는, 플럭스로 작용한다고 공지되고, 가열되었을 경우 화학적으로 반응하여 교차결합된 중합체를 형성하여 납땜 접합을 강화시키고 쉽게 제거되지 않는 에폭시수지와 같은, 화학적 기능을 가지는 물질의 화합이 사용되는 것이 또한 기재되어 있다. 페니시는 플립칩에 주위의 보호를 제공하는 것으로서 에폭시 열경화성 중합체의 기능을 기재하고 있지만, 페니시가 기재한 에폭시 봉합이 약한 납땜 접합을 강화시키는 것이 또한 공지되어 있다. 페니시는 금속 산화물을 제거하고 납땜 습윤을 촉진하는 사과산 또는 디카르복실산과 같은 플럭스 작용제를 기재하고 있다. 본질적으로, 납땜 습윤을 촉진하는 것으로 공지된, 카르복실기를 포함하는 사과산은 교차결합된 열경화성 중합체를 형성하는 에폭시수지와 화합된다.
세 번째 예에서, 카포우트의 미국 특허 5,376,403호에 기재된, 납땜 습윤을 촉진하는 것으로 공지된 카르복실기와 같은 화학적 기능을 가지는 물질이, 고융점 금속으로 저융점 합금 분말을 융합하고 합력 금속 네트워크를 기판에 접합시키는 것에 촉진하는 잉크(ink) 시스템에 사용되는 교차결합된 열경화성 중합체를 형성하는 물질과 화합된다.
각 경우에(안젤로, 페니시, 카포우트), 납땜 습윤을 촉진하는 것으로 공지된, 화학적 기능을 가지는 물질은, 열경화성 중합체를 형성하는 에폭시수지와 같은 물질과 화합하는 것과, 조립 부품이 땜납의 녹는점 이상으로 급격히 가열되는 가열 방법이 기재되어 있다. 표면 금속의 습윤을 위해 땜납이 액상화 되어야 하므로, 땜납의 녹는점 183℃ 이상의 온도는 필수적이다.
열경화성 중합체는 교차결합 반응을 촉진하기 위해서 가열에 의해 착수되므로, 선택된 물질 화합의 경화에 포함된 경화 동력학을 이해하는 것이 필요하다. 교차결합 물질의 화합을 화학적으로 보호함으로써, 카포우트는, 그의 발명에 기재된 급속 가열 공정동안 교차결합 반응이 지연되고 적절하다는 것을 확고히 한다.
유사한 가열 방법이, 납땜 공정 동안 빠르고 신속한 가열을 기재한, 안젤로와 페니시의 특허에 기재되어 있다. 이전에 와싱크 등의 특허에 기재된 바와 같이, 3 단계의 가열 개요는 일반적으로 기판에 전기 소자를 납땜하는 것에 사용된다. 안젤로, 페니시와 카포우트가 정의한 바와 같이, 급속 가열은 납땜 중에 조립 부품에 불리하게 작용할 것이다. 이것은 높은 열진폭비에서 소자에의 손실을 포함한다.
따라서, 다중구역 오븐을 사용하여 실행될 가열 단계가 열쇼크와 그에 따른 손실을 감소하기 위해서 상온 이상 땜납의 녹는점(183℃)이하인 온도에서 조립 부품의 재료가 열적 평행에 도달하도록 하는 것을 자주 발견할 수 있다. SMT 에서는, 이러한 가열 공정이 표면 설치 리플로 개요로 공지되어 있다.
땜납 습윤을 촉진하는 것으로 공지된 카르복실기와 아미노기 같은 화학적 기능을 가지는 물질은, 가열을 통해 교차결합 열경화성 중합체를 형성하는 물질과 화합되고, 가열 공정이, 납땜 온도로의 급속 가열 속도를 수반하지 않지만 대신에 마지막 조립 부품에 사용될 물질이 상온 이상 납땜 온도 이하에서 열적 평행에 도달하도록 사용된다. 땜납 녹는점에 도달하기 이전에 화합의 현저한 교차결합을 막기 위해 필요한 비급속 가열 개요의 관점에서, 열경화성 물질 화합의 경화 동력학을 이해하는 것이 필요하다.
(본 발명)
본 발명은 교차결합 작용제가 리플로납땜에 대해 플럭스로 작용하는 열경화성수지 봉합제의 공식화에 관한 것이다. 이런 이중 목적의 교차결합 작용제를 보유하는 수지의 교차결합이 촉매에 영향을 받는 시스템은 이런 공식화를 포함한다. 본 발명에 있어서, 교차결합 작용제는 리플로납땜 상태에서 플럭스로 작용하고, 수반하는 수지시스템에서는 교차결합 작용제로 작용해서, 납땜은 빠른 겔화에 의해 억제되지 않는다.
한 축을 따라 전기적 상호연결이 수반되고, 리플로납땜이 액상수지시스템에서 영향을 받는 본 발명의 시스템에 있어서, 교차결합의 단계의 연속은 리플로납땜에 대하여 임계한다.
그 시스템의 겔 포인트는 리플로 땜납온도에서 상호연결이 일어나는 구성물에 앞서 도달하지 않는다는 것이 중요하다.
땜납 플로가 한정되어 있기 때문에, 겔포인트가 땜납이 녹기 전에 시작되는 곳은 땜납이 습윤하지 않고, 전기적 상호연결이 일어나는 반대 위치를 효과적으로 구속하지 않는다는 것이 관찰되었다.
본 발명의 시스템에서 이 요구물의 임계는 겔포인트가 시작해온 수지 시스템에서 플로하기 위해 땜납의 무력으로부터 이끌어내는 것으로 믿어진다. 땜납을 덮어싸고있는 수지 시스템이 액체인 곳, 점성이 매우 큰 곳에서조차, 융해된 땜납은 반대편 목표영역에 건너가 결합하고, 교차결합 작용제에 의해 플럭스 된다는 것으로 믿어진다. 사실, 혼합된 상이 존재하는 곳에, 습윤화, 결합, 플럭스가 일어나지만, 한번 겔포인트가 도달되고 융해가 일어나면, 경화제의 관찰은 성공적인 상호연결의 실패와 습윤화, 플로의 실패를 증명한다. 본 발명의 한 관점은 기판에서 전기적 소자의 납땜에 사용하기 위한 봉합제형성성분에 기초한 에폭시수지와 관계 있다. 그 요소는 산화 무수화 에폭시수지 시스템을 형성한다.
그 플럭스 봉합제 요소는 그 수지가 리플로납땜 상태에서 플럭스로 기능하고, 촉매로도 기능 하는 무수화 교차결합 작용제로 이루어진다. 봉합제 성분을 함유한 합성물의 조합은 리플로 납땜상태에서 전기적 상호연결의 형성에 앞서 겔포인트에 도달하지 않는 성분을 공급하기 위해 선택되었다.
열경화성 수지는 에폭시수지이고, 교차결합 작용제는 본질적으로 리플로납땜 온도에서 첨가된 플럭스의 활성을 함유하는 무수화물에서 선택되었다.
특히 공정(共晶)의 주석/납 납땜온도(183℃)에 의해, 플럭스로 작용하는 무수화물의 예들은 석시닉 앤하이드라이드, 메틸테트라히드로프탈릭 앤하이드라이드, 폴리아디픽 폴리앤하이드라이드, 테트라히드로프탈릭 앤하이드라이드, 헥사히드로프탈릭 앤하이드라이드, 폴리아제알릭 폴리앤하이드라이드와 그들의 혼합물을 포함한다. 선택된 플럭스 작용제는 메틸테트라히드로프탈릭 앤하이드라이드이고, 선택된 촉매를 포함하는 봉합제 성분은 주석 옥토에이트이다.
본 발명의 다른 관점은 리플로납땜이 봉합제 제조 합성에 의해 영향을 받는 플립칩이나 볼그리드 어레이와 같은 집적회로의 봉합과 부착방법과 관계된다. 촉매가 납땜이후 또는 그 동안에 겔형성은 진행하지만, 납땜에 앞서 겔의 형성에 의해 납땜을 방해하지 않기 위해 납땜 전에 수지 겔(겔 포인트에서 또는 지나서 의 겔)을 형성하지 않는 것이 필요하다.
본 발명의 또 다른 관점은 각 말단은 납땜 융기로 구성되어 있고, 전기적 말단의 대다수를 보유하는 전기적 소자, 전기적 소자의 말단에 대응하는 대다수의 전기적 말단을 보유하는 기판을 지지하는 소자, 그리고, 소자와 기판의 전기적 말단의 표면으로부터 금속 산화물을 제거하는 봉합 재료에 관한 것이다. 이런 봉합 재료는 대개 에폭시수지, 납땜 전 또는 도중에 소자 말단과 기판 말단으로부터 산화막을 제거하기 위한 플럭스 작용제로 작용하고, 또한 에폭시와 반응하는 앤하이드라이드로 구성된다. 봉합제형성성분의 겔포인트는 납땜온도 이상까지 도달한다. 조립부품에서, 봉합 재료는 전기소자와 기판 사이에 틈을 채우고, 배열된다. 이것은 기판 상에서 봉합제 분배후 봉합제에 그 소자를 압착하거나 기판 상에서의 배치에 앞서 봉합제 속에 그 소자를 담그는 것에 의해 이루어질 것이다. 납땜 온도까지 가열한 후, 그 땜납은 리플로 되고, 전기적으로 기판에 전기소자를 상호연결한다. 봉합성분에서 나타나는 그 촉매는 납땜 주 또는 그 후에 겔 형성을 진행하기 때문에 납땜은 조급한 겔화로 인해 방해받지 않는다. 즉, 플럭스와 리플로납땜은 수지 시스템 겔포인트에 앞서 발생한다.
(봉합제의 특성(경화된 봉합성분))
경화된 에폭시 봉합제의 물리적 특성은 유리전이(琉璃轉移)온도, 인장강도, 계수, 유전 강도, 소멸계수와 같은 측정 가능한 특성들을 포함한다. 이 특성들은 마지막의 봉합된 소자의 신뢰성에 영향을 준다. 봉합된 소자를 포함하는 제품의 적용은 봉합제가 보유해야만 하는 물리적 특성들을 결정한다.
예를 들면, 플립칩 소자는 일반적으로 120℃이상의 유리전이온도를 필요로 한다. 그 수지와 앤하이드라이드 소자의 선택은 게다가 120℃이상인 유리전이온도를 가져오는 합성에 제한될 것이다. DGEBA수지, EEW 180-190은 이 적용을 위한 선택된 수지들 사이에 있다.
(수지의 선택)
시스템에서의 수지선택은 최종 제조품의 요구 특성에 의존한다. 그 수지의 기능과 그것의 화학적 구조는 경화된 시스템의 교차결합 밀도에 영향을 줄 것이다. 전형적으로, DGEBA 또는 노볼락수지가 앤하이드라이드 경화 시스템과 함께 선호되었다. 시바 게이지(Ciba Geigy)로부터의 MY720과 같은 메틸렌 디아닐린에 기반을 둔 에폭시수지나 아민을 포함하는 수지는 그 아민이 촉매로 작용하는 이후로, 납땜 전에 조금한 겔화를 유발할 것이다. 게다가, 이들 후자의 에폭시수지는 본 발명에서 사용되지 않는다.
본 발명은 조립 부품 구조와 접착 사이트의 요소에 적용된 표면 설치 리플로납땜 개요 조건에서 사용하기 위해 받아들여지고 적용할 곳을 발견한 봉합의 공식화에서, 열경화성수지 특히, 선택된 수지인 에폭시수지에 대해 플럭스와 경화제로 작용하는 요소의 사용과 관계가 있다. 본 발명의 봉합제는 융해 후, 전기적 상호연결을 형성하는 본드 사이드 요소와 리플로 온도 개요에 기초하여 공식화되었다.
따라서, 본 발명에 의하여, 이러한 예에서 납땜 개요는 높은 열진폭비에서 손상될 수 있는 조립 부품의 손상을 막기 위해 납땜 온도 이하의 온도로 조립 부품 소자를 가열하는 것을 포함한다. 이러한 가열 단계는 크기, 중량과 조립 부품에 사용된 재료에 좌우되고 침투 또는 개요의 평행 단계와 같은 기술과 관련된다. 컴퓨터 머더보드, 원격통신 장치와 소형 조립 부품의 패널에 연결되어, 침투 단계의 끝에서의 목표 온도는 바람직하게 땜납의 녹는점에 가까워지고 땜납 분말의 녹는점의 20℃ 아래로부터 녹는점 온도까지의 범위에 걸친다. 목표 평형 온도를 얻기 위한 가열 시간은 일반적으로 변화되고 대형 표면 설치 조립 부품에 대해 약 30 내지 120초가 될 수 있다. 만곡(ramp) 단계라고 하는 온도의 급속한 증가는 침투 단계에 우선하고, 온도의 증가율은 미소 균열, 뒤틀림 등의 손상이 없이 최대의 열을 얻기 위해 선택되고, 내재된 구조와 재료에 좌우된다. 일반적인 대형 표면 처리 조립 부품의 경우에 온도의 증가는 침투 이전에 초당 약 1℃ 내지 4℃가 표준이다. 마지막 단계는 조립 부품 소자간의 금속 상호연결을 형성하기 위해서 땜납 분말의 녹는점 이상의 온도로 신속히 가열되는 침투 이후의 급속 가열 단계이다. 일반적으로 조립 부품의 한 소자는 실장된 또는 실장되지 않은 집적회로와 같은 전기 소자이고, 다른 소자는 금속 결합 부위가 위치하는 마이크로 전자회로용 기판이다. 기술적으로 이 단계는 일반적으로 약 30 내지 90초 동안 녹는점 이상의 온도가 되는 스파이크(spike) 단계로 관련된다. 조립 부품의 어떤 위치에서 최대(peak) 온도는 바람직하게 205℃ 내지 235℃ 범위이다.
낮은 열 중량 조립 부품, 즉 두께가 .062 인치 이하인 조립 부품 및/또는 일반적으로 10 제곱 인치 이하의 넓이를 가지는 조립 부품에 대해서, 열 입력은 일반적으로 초당 1℃ 내지 4℃의 비율로 단계가 없이 부드럽게 만곡하여 이루어진다. 땜납의 융해는 일반적으로 1분 이하에서 약 3분까지의 시간 프레임에서 낮은 열 중량 조립 부품에 대해서 이루어진다.
조립 부품의 열 중량이 증가할수록, 가열 속도는 느려지고 이러한 조립 부품을 리플로 이전에 열적 평형에 도달시키기 위해서 단계별 공정이 사용된다.
선택 기준과 겔포인트 이전에 필요한 땜납의 융해를 이루기 위해서 열경화성 수지와 교차결합 작용제(촉매 등이 존재하는 경우에)와의 화합은, 시차 스캐닝 열량 측정법(differential scanning calorimetry)(이하 DSC라 함)을 사용하여 가열된 경우 주석과 납의 공융 혼합물에 대해 약 140℃ 내지 180℃ 범위의 발열 반응의 초기를 나타내는 열경화성 수지와 교차결합 작용제의 화합을 선택하는 것에 존재하게 된다. DSC를 사용하여 측정된 발열 활성도는 교차결합 활성도와 관련된다. 상기한 발열량의 피크는 겔 형성을 나타내는 교차결합 정도에 차례로 관련된다.
특정한 화합에 대한 겔 형성의 마지막 분석은 경험적으로 결정되고 예외가 발생하지만, 일반적으로 적용할 수 있는 선택 기준은, DSC를 사용하여 측정된 발열 활성도가 바람직하게는 땜납의 녹는점 아래인 40℃ 이하에서 시작되고, 측정된 발열 활성도의 피크는 땜납의 녹는점 이상에서 생긴다.
특히, 매우 활성적인 폴리앤하이드라이드를 포함하는 앤하이드라이드는 바람직한 이중 작용 교차결합물과 본 발명의 봉합제를 위한 플럭스 작용제이다.
상기한 앤하이드라이드 이외에, 같은 성능을 가질 필요는 없지만 본 발명에서 사용하기에 적합한 다른 교차결합 작용제에는, 안젤로의 특허에 기재된 바와 같이, 교차결합 작용제뿐만 아니라 플럭스 작용제로 고유하게 작용하는 카르복실기, 아미노기, 이미노기, 아미드, 그리고 메르캅탄과 같은 화학적 성질을 가지는 물질이 포함된다.
상기한 앤하이드라이드 이외에, 같은 성능을 가질 필요는 없지만 본 발명에서 사용하기에 적합한 다른 교차결합 작용제에는, 안젤로의 특허에 기재된 바와 같이, 교차결합 작용제뿐만 아니라 플럭스 작용제로 고유하게 작용하는 카르복실기, 아미노기, 이미노기, 아미드, 그리고 메르캅탄과 같은 화학적 성질을 가지는 물질이 포함된다.
다음에, 이러한 물질들이 선택되어 중합반응을 지연시키는 것에 결정적인 기여를 하게 되어서 수지 겔포인트는 땜납 융해 이후에 도달된다.
67 동가의 활성 수소를 가지는 이종환식의 디아민인 에이피큐어 --LX-1(일본 도쿄의 아지노모토 주식회사에서 제조됨)과 같이, 필요한 잠복지(땜납 분말의 녹는점 이상의 겔포인트)를 제공하는 아민 교차결합 작용제가 사용될 수 있다.
멜라민, 디시안디아미드, 이미다졸, 히드라지드, 요소 등의 다른 공지된 질소 함유 경화제와 아미드가 교차결합 작용제로 또한 사용될 수 있다.
또한, 포름알데히드, 아세트알데히드, 아크롤레인, 글리옥살, 벤즈알데히드, 나프탈데히드와 히드록시벤즈알데히드 같은 알데히드 또는 시클로헥사논과 아세트페논 같은 케톤을 가지는, 페놀, 여러 가지 알킬페놀과 나프톨 같은 하나이상의 페놀의 축중합체인 공지된 폴리드릭 페놀과, 원 발명의 폴리하이드릭 페놀, 폴리비닐페놀과 폴리이소프로페닐페놀과 같은 비닐기 중합형 폴리하이드릭 페놀과, 다음의 식(1)로 표현되는 것과 :
다음의 식(2)에 표현된 디알콕시(dialkoxy) :
또는, 다음의 식(3)으로 표현되는 디할로겐 같은 디올과 페놀의 프리델-크라프츠형 반응 생산물과 디시클로펜타디엔과 디이소프로페닐벤젠과 같은 디올레핀과 페놀의 프리델-크라프츠형 반응 생산물도 교차결합 작용제로서 유용하다.
식(3) :
교차결합 작용제의 고유의 플럭싱 능력이 적절한 금속 납땜 접합에 충분하지 못한 조립 부품에 있어서는 공식화에 플럭싱 능력을 증가시키기 위해서 추가적인 플럭스 작용제를 추가하는 것이 필요할 수도 있다.
교차결합 작용제와 열경화성수지의 화합에 기인하는 봉합제에 의해 보유하게 된 플럭싱 활성도를 보충하기 위하여, 공지된 다른 플럭스들이 경화된 열경화성 중합체의 특성에 역효과를 주지 않도록 적은 양이 추가될 수 있다. 게다가, 플럭스의 선택에 있어서, 플럭스 활성도를 보유한 본 발명의 기본적인 교차결합 작용제이든지 추가된 플럭스 작용제이든지, 이용된 표면 설치 리플로납땜 상태에서 가스배출을 발생시키는 낮은 몰중량 요소는, 가스배출이 봉합제의 결여에 의해 발생할 때, 봉합제의 보존이 해결되는 이래로 사용될 수 없다. 따라서, 가스배출을 발생시키는 디카르복실산 플럭스 작용제는 피해져야만 한다.
그래서, 추가된 플럭스 작용제의 선택에 있어서, 접합력, 인장강도, 습기흡수 또는 유리전이온도와 같은 물질적인 특성이 고려되어야 한다. 따라서, 높은 플럭스 활성도 때문에 마지막 중합체 네트워크의 물리적 용적성특성과 유리전이 온도를 줄이는 디카르복실산과 같은 선택된 소자에서 보이는 소자는 합성 중합체에 영향을 주지 않는 양만큼 사용될 필요가 있다.
미국 특허 5,439,164호의 잉크 형성에 사용된 카르복시 유한 풀리에스터는 본 발명의 봉합제에 있어서 추가되는 플럭스 보충제로 적당하다는 것이 발견되었다.
또한, 요컨대, 사용된 교차결합 작용제는, 플럭스로써 필요한 수준의 산화제거를 얻기에 불충분한 활성도를 보유하고 있어, 선호된 추가물들은 최종 중합체 네트워크의 물리적 특성을 지연시키지 않고, 중합체 배열에 화학적으로 교차결합하거나 연결하는 것임이 발견되었다.
본 발명은 일반적으로 기판에서 전기소자의 전기적 상호연결, 특히 플립칩 리플로납땜과 봉합제형성성분의 개발에 관한 것이다.
도 1은, 기판에 접착하기 전의 장치의 부분 정면도이다.
도 2는, 기판에 리플로된 후의 장치의 부분 정면도이다.
도 3은, 본 발명의 납땜방법의 리플로납땜 개요이다.
도 4는, 63% 주석/37% 납과 또한 62% 주석/36% 납/02% 은인 땜납에도 적용할 수 있는, 이런 땜납이 사용되는 일반적인 범위를 도시하는 표면 설치 리플로 개요이다.
도 5는, 실시예 4에 관한 특정한 개요이다.
도 6은, 실시예 1에 기재된 고착제의 온도에 대한 열 교환의 차트를 그래프로 표현한 것이다.
도 7은, 실시예 4에 기재된 고착제의 온도에 대한 열 교환의 차트를 그래프로 표현한 것이다.
본 발명은 표면 설치 리플로 개요 조건에서 사용하기 적당한 봉합제와, 표면 설치 리플로 개요 조건에서 상기한 전기소자의 말단에 대응하는 대다수의 금속결합 사이트를 가지는 기판을 지지하는 소자에 대다수의 금속접합 사이트 말단을 보유한 전기소자를 전기적으로 상호연결하는 방법에 관한 것이다. 이들 상태는 일반적으로 전기소자에서 금속결합을 형성하는 납땜융기에 사용된 땜납, 그 요소, 전기소자의 구조와 그와 관련된 기판에 기초해 변한다. 다음의 작성서는 그림 4에 기재된 것과 같다.
이용된 봉합제는, 열경화성수지와 땜납 융점 이하에서 상기한 땜납 융점까지 가열하면, 기판을 지지하는 상기한 소자 상에서, 그리고 상기한 전기소자 상에서 금속결합사이트의 표면으로부터 산화막을 제거하는 플럭스로 작용하는 교차결합 작용제로 구성된다. 열경화성수지와 교차결합 작용제의 화합은 땜납융점에서 또는 이상에서, 오히려 땜납융점를 초과하여 겔포인트를 갖는다. 그 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다. a) 봉합제가 액체상태로 있는 동안 금속결합사이트의 표면으로부터 산화막을 제거. b) 상기한 봉합제가 액체상태로 있고, 상기한 봉합제가 그의 겔포인트에 도달하기에 앞서, 상기한 전기소자의 말단에 대응하는 대부분의 금속결합 사이트 말단을 보유하는 기판을 지지하는 소자에 대부분의 금속결합사이트 말단을 보유하는 전기소자를 전기적으로 상호연결하기 위해 금속결합사이트에서 땜납융해. c) 봉합 겔의 형성, 즉 겔포인트에 도달.
그 후에, 그 겔은 봉합제를 형성하기 위해 경화되어, 보호를 제공하고 나아가 기계적인 연결을 제공할 것이다.
열경화성 수지는 가급적이면 에폭시드이다.
바람직한 교차결합 작용제는 폴리앤하이드라이드와 카르복시 말단 폴리에스테르이다.
또한, 본 발명은 열경화성 수지와, 땜납의 녹는점 아래에서, 상기한 전기 소자와 기판을 지지하는 소자의 금속 결합 부위의 표면과 상기한 땜납의 녹는점까지 가열된 경우의 땜납 분말의 표면으로부터 산화막을 제거하는 플럭스 작용제로 작용하는 교차결합 작용제를 함유한 고착제를 구비하는 땜납을 사용하여 상기한 전기 소자의 말단에 부합되는 복수개의 금속 결합 부위를 가지는 기판을 지지하는 소자에 복수개의 금속 결합 부위 말단을 가지는 전기 소자를 전기적으로 연결하여 낮은 열 중량 조립 부품을 생산하는 방법에 관한 것이다. 열경화성 수지와 교차결합 작용제의 화합은, 표면 설치 리플로 개요에서 사용되었을 경우, 상기한 녹는점 이상에서, 바람직하게는 초과하여 겔 포인트를 가진다. 이 방법에서 낮은 열 중량 조립 부품은 땜납의 융해와 전기적 상호연결을 얻기 위해서 충분한 초당 약 1℃ 내지 약 4℃의 비율로 만곡된다. 만곡되는 동안 연속하여 다음의 단계가 발생한다 :
1. 상기한 고착제가 액상인 상태에서, 금속 결합 부위와 상기한 땜납 분말의 표면으로부터 산화막을 제거하고,
2. 땜납이, 복수개의 금속 결합 부위 말단을 가지는 전기 소자를 상기한 전기 소자의 말단에 부합되는 복수개의 금속 결합 부위 말단을 가지는 기판을 지지하는 소자에 전기적으로 연결하기 위해서 융해되고(이 단계에서 고착제는 액상 형태이고 땜납의 융해는 고착제가 겔포인트에 도달하기 전에 일어남), 다음에,
3. 겔포인트에서 고착제 겔이 형성된다. 그 후에 잔류 겔은 상기한 전기적 납땜 상호연결을 봉합하기 위해 경화된다. 바람직한 열경화성수지는 에폭시드이다. 바람직한 교차결합작용제는 폴리앤하이드라이드와 카르복시 말단 폴리에스테르이다.
본 발명의 또다른 관점은 첫 번째 전기 소자의 금속 결합 부위를 두 번째 전기 소자의 금속 결합 부위에 전기적으로 연결하고 봉합를 위한 특정 봉합제에 관한 것이다. 봉합제는 땜납의 녹는점을 가지는 땜납 분말과, 에폭시수지와, 상기한 땜납의 땜납 녹는점 아래에서 플럭스 작용제로 또한 작용하여 첫 번째 및 두 번째 전기 소자와 땜납 분말의 표면에서 산화막을 제거하는 교차결합 작용제와, 그리고 분당 10°의 만곡비에서 DSC를 사용하여 측정된 촉매와, 에폭시수지와, 교차결합 작용제의 상기한 혼합물의 피크 발열이 땜납의 녹는점 이상이 되어, 상기한 교차결합 에폭시수지의 겔포인트가 땜납의 융해 이후에 도달되며, 상기한 에폭시수지와 상기한 교차결합 작용제의 교차결합을 촉진하는 촉매를 구비한다. 바람직한 촉매는 주석 옥토에이트이다. 바람직한 교차결합 작용제는 폴리앤하이드라이드이다.
본 발명은 또다른 관점은 표면 설치 리플로 개요에 따라서 봉합된 전기적 상호연결에 유용한 땜납의 고착제 성분의 성분을 선택하는 방법에 관한 것이다. 여기서 고착제는 열경화성 수지와, 플럭스로 작용하는 교차결합 작용제와 선택적으로, 다음을 구비하는 교차결합 효소를 구비한다 : a) 땜납 분말의 녹는점을 확인하고, b) 고착제를 땜납의 녹는점을 초과한 온도로 가열하고, c) 단계 b)의 가열 중에 고착제의 발열 활성도를 측정하고, d) 피크 발열 활성도가 발생하는 온도를 확인하고, 그리고 e) 봉합제로서 땜납의 융점에서 또는 그 이상에서 최대 발열 활성도를 나타내는 봉합제를 선택한다.
적합한 선택 방법은 발열 활성도 개시의 확인과 열 반응 개시에 또한 기초한 고착제의 선택을 또한 구비한다. 선택된 고착제는 발열 활성도의 개시가 땜납의 녹는점 아래에서, 40℃보다 낮지 않고, 바람직하게는 30℃보다 낮지 않은 온도에서 일어나는 것이다.
본 발명의 하나의 실시예는 촉매를 구비하는 땜납 페이스트에 관한 것이다. 땜납 페이스트는 (1) 땜납 분말과, 본 발명에 의해서 (2) 리플로납땜 중에 플럭스 작용제로 또한 작용하는, 이러한 수지에 대한 교차결합 작용제와, 그리고 (3) 촉매를 구비한다. 봉합제의 성분은 선택되고 결합되어 납땜 온도 이상에서 겔포인트를 가지는 합성물을 형성하여 표면 설치 리플로 개요에서 사용된 경우에 납땜 이전에 겔화되어 납땜이 억제되지 않는다. 여기서 사용된 바와 같이, 겔포인트는 합성물이 더 이상 유동하지 않고, 융해된 땜납에 의해 치환될 수 없는 상태이다. 간단히 말해서, 본 발명의 공정은, 땜납의 융해 이전에, 또는 땜납의 녹는점에서 일어나더라도, 에폭시수지 시스템의 겔포인트에 도달하는 경우에는, 만족할만한 전기적 연결을 생산할 수 없을 것이다. 교차결합 작용제는 납땜 단계 중에 땜납 분말과 땜납에 의해 전기적으로 연결된 접촉 부위에 대해 플럭스로 작용한다. 교차결합 작용제는 수지를 경화하고 교차결합 활동을 촉진하고 납땜 온도 이상에서 겔 형성을 야기하는 촉매와 더불어 이러한 후자의 기능을 수행한다. 다른 목적과 이익은 다음의 발명의 상세한 설명의 개관으로부터 기술의 숙련에 있어서 분명해진다.
본 발명의 시스템에 있어서, 리플로납땜에 관하여 교차결합 단계의 순서는 매우 중요하다.
시스템의 겔포인트가 액상 땜납(융해된 땜납)에 의한 표면 설치 리플로납땜 온도에서의 연결의 형성 이전에 도달되지 않는 것은 필수적이다.
겔포인트가 땜납의 융해 이전에 도달되지 않는 경우에, 땜납은 습윤 되지 않고, 땜납의 유동이 제한되기 때문에 땜납 플럭스의 땜납 분말 성분에 의해 전기적으로 연결되기 위해서 반대 위치에 효과적으로 제한되지 않는다는 점이 관찰되었다.
본 발명의 시스템에 있어서 이러한 필요의 중요성은 겔포인트가 도달된 수지 시스템에서 땜납 유동의 무능으로부터 도출된다고 여겨진다. 땜납 융해물을 봉하는 수지 시스템이 액상인 경우와, 심지어 그 점도가 큰 경우에도, 효과적인 플럭싱이 발생한다. 실제로, 혼합된 상이 존재할 경우, 습윤과, 결합과 플럭싱이 발생하고, 하지만, 일단 겔포인트에 도달하면 겔포인트에 도달된 이후 융해 형성이 발생하고, 경화된 생산물의 고찰은 성공적인 연결이 되지 않았음을 설명한다. 따라서, 적절한 융해물의 형성, 습윤과 유동은 실패한다.
도 1에 표시된 것과 같이, 경화패턴(110)과 함께 기판(100)은 선택적으로 봉합 재료(120)로 피막 되어 있다. 그 재료는 열경화성 수지와 상기한 수지에 대한 교차결합 작용제로 구성된 봉합제 형성요소이고, 이것은 공급하기 위해 선택된 촉매와 리플로납땜을 위한 플럭스 작용제로 작용하고, 수지의 겔화는 땜납과 함께 접속하지 않는 요소인 수지와 플럭스의 화합이다.
적당한 봉합 재료의 한 예는 (1) 에폭시수지, 등가질량 188인 에폭시를 가진 비스페놀 A의 디글리시덜 에테르, (2) MTHPA 교차결합과 플럭스 작용제, 그리고 (3) 주석 옥토에이트 촉매를 포함한다. 교차결합 작용제는 플럭스 작용제로도 작용하는 앤하이드라이드 교차결합 작용제이다. MTHPA 교차결합 작용제는 약 납땜 온도에서 또는 그 이상에서 교차결합을 촉진시켜, 그로 인해 리플로 납땜동안 전기적 상호연결의 형성에 앞서 이른 겔형성을 막는 주석 옥토에이트 촉매와 짝지어진 것이다.
에폭시에 관련된 앤하이드라이드의 양은, 적당하게는 에폭시수지 100%당 앤하이드라이드 약 75%내지 85%영역(75-85phr)이다.
그 요소에서 촉매의 양은 적당하게는 약 0.1내지 약 0.5중량%이고, 적절량은 촉매를 포함하는 봉합제 형성요소의 중량기준 약 2.0중량%이다.
땜납 융기(140)를 포함하는 장치(130)는 자리잡아져, 땜납융기(140)와 활성표면(150)은 기판(100)과 마주하고, 기판(100)의 경화패턴(110)과 정렬된다. 도 2에 표시된 것과 같이, 융기된 장치(230)는 경화패턴(210)과 함께 친밀하게 접촉하여 움직여진다. 봉합제형성성분(220)은 그 장치(230)의 활성표면(250)의 완전한 적용범위를 안전하게 하면서, 그 장치(230)를 습윤화 한다. 요철(260)은 주위의 오염으로부터 활성표면을 보호하기 위해 장치(230)의 주변에 계속적인 실(seal)을 공급한다. 봉합제 형성요소(220)에 포함된 교차결합작용제는 땜납융기(240)와 경화패턴(220)을 덮는다.
그림들이 장치(130)를 기판에 연결되고, 봉합된 집적회로로 묘사했음에도 불구하고, 땜납융기를 보유하거나 하지 않은 표면설치소자의 다른 형식을 사용한 실시예는 발명의 영역 내에 있음이 인정되어야 한다.
조립부품(270)은 상투적 방법으로 리플로 되고, 플럭스로 작용하는 교차결합작용제는 땜납(240)과 경화표면(210)상에서 산화물을 줄이고, 땜납을 금속에 합금 시킨다.
도 3은 전형적인 표면설치 개요를 표시한다. 본 발명은 납땜과, 납땜보다 대체로 더 낮은 온도에서 개요에 의해 일반적으로 150℃로 약 한시간 내지 두시간 동안의 경화지연에 따라오는 이런 전형적인 개요에 따르는 봉합을 완성할 수 있다. 도 3에 묘사된 표면 설치 개요에 의해, 본 발명의 장비를 묘사하면서, 리플로에 앞선 겔형성, 구역3,은 납땜을 억제할 것이다. 리플로 전의 이른 겔화는 목표금속표면을 습윤화 시키는 것을 방해하는 물리적 보호막을 형성한다.
도 3에서, 구역1은 온도(ordinant)와 시간영역(abscissa)의 변수 항으로 기판, 소자, 봉합제를 포함하는 완전한 조립부품이 일반적으로 납땜 융점보다 25℃내지 50℃ 낮은 온도로 예열되는 예열단계를 묘사한다. 구역2는 조립부품의 온도가 평형이 되는 침투기간을 그림으로 나타낸 침투단계를 묘사한다. 구역3은 리플로가 발생할 때 리플로 단계를 묘사한다. 구역4는 냉각단계를 묘사한다. 도 3에 나타나 있는 표면 설치 개요는, 특히 실시예 1에서 예시된 발명의 실시예에 적용할 만한 전형적 개요의 단순한 묘사이다. 땜납이 의존하는 시간과 온도는 봉합제와 과정의 여러 변수에 의존한다.
(주어진 리플로 개요에 대한 봉합 시스템 성분의 선택)
여기에 주지된 바와 같이, 본 발명은 땜납 페이스트의 공식화와 소형 또는 대형 조립 부품의 생산에 사용된 리플로 개요 조건에서 보호적으로 봉합된 등방성 전기적 상호연결을 형성하도록 특별히 채택된 그 사용 방법에 관한 것이다. 이러한 리플로 개요 조건은 장시간의 가열을 필요로 하고 고착제 공식화는 결합 부위에 전기적 상호연결과 만족스러운 봉합 / 기계적 결합을 제공하기 위해서 만족스러운 습윤과 땜납 융해물을 얻는데 결정적이다.
본 발명에 사용된 봉합제의 선택에 있어서, 본 발명에서 요구되는 이중 기능을 가지는 열경화성 수지와 교차결합 작용제의 선택은 전기 결합 부위에서 만족스러운 전기적 및 기계적 결합이 일어나는 것을 가능하게 하기 위해서 중요하다. 고착제의 필요와 선택은 아래에 기재된다.
리플로 개요 중에, 중합체는 융해된 땜납이 결합 표면을 습윤하기 위해 중합체와 치환되어야 하므로 피크 납땜 온도 이전에 겔포인트에 도달해서는 안된다. 중합체가 겔포인트에 너무 일찍 도달한 경우에, 중합체 장벽이 금속 표면 사이에 형성된다. 이러한 겔화는 땜납이 기판의 금속 결합 부위를 습윤하는 것을 억제하므로, 납땜의 효과를 이해하기 위하여 경화 기구와 중합체의 동력학을 이해하는 것은 필수적이다.
열경화성 중합체에 있어서, 가열로 인해 에폭시수지와 교차결합 작용제간에 비가역반응이 개시된다. 경화 공정 동안 에폭시수지 분자는 교차결합 분자와 반응하여 점도가 증가하면서 긴 중합체 체인과 네트워크를 형성한다. 네트워크가 성장하면서, 무한한 점도는 이른바 겔포인트에 도달한다. 이 포인트에서 중합체는 정성 액상에서 유동하지 않는 고형으로 변화한다.
열경화성 수지의 겔 시점은 일반적으로 등온 과정 하에서 발견된다. 예를 들어, 에폭시 샘플은 고정된 온도에서 가열되고 겔 시점을 찾기 위해 점성도법으로 시험될 수 있다. 이러한 방법의 한 예는 에폭시수지를 샘플 팬에서 가열하여 유동의 저항도를 측정하는 것이다.
본 발명에 기재된 공정 중의 가열 방법은 등온적이지 않고 오히려 샘플을 납땜 온도로 서서히 가열하는 것을 수반하므로, 경화 동력학을 고찰하여 중합체의 겔화를 대신 추정하는 것이 중요하다.
몇 가지 방법이 열경화성 중합체의 경화 동력학을 고찰하는 것에 사용된다. 이러한 한 방법은 기계적 에너지를 축적 및 소실시키는 중합체의 능력을 측정하는 동적 기계 분석(DMA)이다. 또다른 일반적인 방법은 열적 변화를 측정하는 시차 스캐닝 열량측정법(DSC)을 사용하는 것이다.
중합 반응 중에 열경화성 수지의 화학 반응은 발열 반응이므로, 이러한 열적 변화는 DSC를 사용하여 측정될 수 있고 화학 반응의 정도에 관계한다. 마르셀 데커의 저서 "에폭시수지, 화학과 기술"(1988.5)의 1130p에서 하다드(Hadad)가 기재한 바와 같이, 경화 공정 중에 방출되는 열의 양은 화학 반응의 정도에 비례한다는 가설이 만들어진다. 하다드에 의해 기재된 기술을 사용하여 중합 반응의 개시에 필요한 반응 활성화 에너지를 추정하는 것이 가능하다. 이러한 한 방법은 ASTM 방법 E 698-79에 기재된 바와 같이 다른 가열 비율을 사용하는 제너레이팅 DSC 스캔을 수반한다. 하지만, 본 발명에 기재된 바와 같이, 적절한 납땜 간섭을 막기 위해서 결정적인 겔화 포인트는 경험적으로 결정되어야 하므로, DSC는 납땜 공정이 범위로서 이전에 기재된 바와 같이 적절한 물질 화합에 대한 길잡이로만 소용이 될 것이다. 그러므로, 단일한 가열 비율에서 단일 DSC 스캔은 열경화성 중합체의 경화 동력학과 본 발명에 기재된 방법에 사용을 위한 그 응용 사이의 관계를 보이는 것에 사용된다.
다음의 실시예는 본 발명을 실시하는 형태를 나타낸다.
(실시예 1)
본 발명의 플럭싱 성질을 가지는 봉합 물질은 다음의 조성비로 화합되어 작성된다 :
성분 중량비 %
쉘 828(DGEBA-EEW=188) 54.5
A&C AC220J(MTHPA) 43.5
카타첵 860(주석 옥토에이트) 2
봉합 물질은 표준 구리 압착 FR-4 기판의 구리 표면에 펴진다. 63% 주석/37% 납의 공융 땜납의 작은 고리는 에폭시에 위치된다. 기판은 적외선 리플로 오븐에 위치된다. 개요는 땜납 페이스트에 사용된 표준 땜납 페이스트 리플로이다. 고리는 구리에 납땜되어 겔포인트를 지난 에폭시 잔류물을 남긴다.
(실시예 2)
작성된 봉합 물질은 금속(구리)의 표면에 공급되어 FR-4와 같은 유기물 기판에 판금되었다. 63% 주석/37% 납의 공융 땜납의 고상편은 에폭시의 표면에 위치된다. 봉합 물질과 금속 표면에 땜납을 구비하고 있는 시험용 기판이 적외선 또는 대류 리플로 오븐에 위치되고, 도 3에 도시된 표준 리플로 개요를 따르게 된다. 에폭시 물질은 첫째로 플럭스로서 작용하고 구리에 땜납을 결합시키는 것을 보조한다. 리플로 이후에, 에폭시는 겔화 된다. 즉, 적절한 상호연결이 이루어진다.
(실시예 3)
실시예 1에서 작성된 봉합 물질은 플립칩과 같은 납땜 융기 소자가 부착될 기판의 금속 결합 부위에 공급된다. 플립칩 다이는 봉합 물질에 위치되어 봉합 물질이 다이와 기판 사이의 겹치는 부분에 완전히 접하게 되고, 기판은 FR-4와 같은 유기물, 또는 유리 또는 세라믹과 같은 무기물 기판일 수 있다. 금속 결합 부위는 땜납의 판금이 있거나 또는 없는 구리 또는 금이다. 다이에서의 납땜 융기는 다이 융기로부터 땜납이 재융해되고 기판의 결합 부위에 결합되는 63% 주석/37% 납의 공융물이다. 금속 결합 부위에서의 공융 납땜 판금이 재융해되고 융기에 결합되는 경우에, 적합하게 63% 주석/37% 납과 같은 고융점 합금이 사용될 수 있다. 다이, 또는 플립칩 다이에서, 봉합 물질과 기판은 적외선 또는 대류 리플로 오븐에 정렬되어 위치되고, 도 3에 도시된 표준 리플로 개요를 따른다. 리플로 과정 중에, 봉합 물질의 MTHPA 성분은 플럭스로 작용하고 소자를 기판에 납땜하는 것을 가능하게 해준다. MTHPA와 주석 옥토에이트를 함께 사용하는 것은 또한 리플로 과정 중에 적절한 교차결합을 제공하여 경화의 지연에 적합한 수지 겔을 형성하고, 여기서 겔포인트는 납땜이 방해되지 않는 범위에서 전체 과정 중의 한 지점에 도달된다.
다음의 실시예는 봉합 성분의 선택을 포함하여 발명의 실시 형태를 설명하게 된다.
(실시예 4)
일반적으로 DMP-30(론자(Lonza) AC-30) 이라고 하는 비스페놀 A 에폭시수지와(쉘 에폰(Shell Epon) 828), 메틸 테트라하이드로프탈릭 앤하이드라이드(MTHPA)(론자 AC220J)와 촉매 트리스(디메틸아미노메틸)-페놀의 혼합물은 화학 공급원으로부터 유효한 문헌에 기재된 바와 같이 다음의 공식화에 따라 작성되었다 :
에폰 828 55%
MTHPA 43%
DMP-30 2%
결과물은 안젤로의 미국 특허 3,791,027호에 기재된 바와 같은 방법에 따르고 페니시의 미국 특허 5,128,746호와 카포우트의 미국 특허 5,376,403호에 기재된 바와 같이 급속하게 가열되어 63% 주석/37% 납의 땜납 슬러그로 250℃로 가열된 구리 위를 따라서 펴진다. 표면이 깨끗한 앤하이드라이드(MTPHA)는 땜납이 구리 위로 습윤되어 금속적 상호연결을 형성하도록 하는 금속 표면으로부터 산화되는 것이 관찰되었다.
다음에, 이러한 동일한 혼합물은 63% 주석/37% 납의 땜납 슬러그로 구리를 따라서 평평한 FR-4 유리 기판의 금속 표면 위로 펴졌다. 에폭시 혼합물과 땜납 슬러그를 구비하는 기판은 다중 가열 구역으로 적외선 리플로 오븐에 위치된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 그 구역의 온도와 오븐의 구역 속도는 기판 표면 온도 개요를 산출하도록 이전에 개요화 되었다.
이러한 온도 개요를 사용하여 땜납 슬러그는 FR-4에서 구리 표면을 습윤하지 않고 금속적 연결을 형성하였다. 대신에 땜납 슬러그는 원래의 형태로 남아서 경화 에폭시에서 봉합되었다.
상기에 기재된 경험적 납땜 테스트 이외에, DSC가 상기 에폭시의 경화 동력학을 고찰하기 위해 사용되었다. 50mg의 샘플과 10℃/분의 가열 비율을 사용하여, 50℃ 내지 230℃ 범위에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 경화 발열의 개시는 100℃에서 관찰되었고 피크 발열은 130℃에서 관찰되었다. 그러므로, 10℃/분의 가열 비율을 사용하여, 경화 반응의 피크 발열은 땜납의 녹는점 50℃ 아래에서 발생하였다.
(실시예 5)
실시예 1에서와 동일한 수지와 앤하이드라이드 혼합물을 사용하고, 론자 ACPI(전용 이미드아졸)가 촉매로 사용되었다.
에폰 828 55%
MTHPA 43%
DMP-30 2%
이 혼합물은 급속히 가열된 땜납 슬러그와 함께 구리 위에 사용되었다. 앤하이드라이드는 금속 산화물을 제거하고 땜납은 구리 표면에 습윤되어 펴졌다. 이 혼합물이 FR-4 유기적 기판 위로 구리에 펴지고 다중 구역 가열 오븐에서 가열될 경우에도, 그 결과는 실시예 4에 기재된 바와 같다. 땜납은 형태가 변하지 않고 금속 표면으로 펴지지 않는다.
50mg 샘플에서 분당 10℃의 비율로 50℃에서 230℃까지의 DSC 스캔은 발열 개시가 100℃에서 시작하고 130℃에서 피크를 나타냄을 보였다. 다시, 혼합물의 급속 가열이 땜납이 구리에 펴지도록 하지만, 다중 구역 오븐을 사용하여 땜납의 녹는점까지 서서히 가열될 경우에, 기재된 에폭시 시스템이 납땜 이전에 액상으로 남기 위해 필요한 잠복기를 가지지 않았다.
에폰 828과 MTHPA 혼합물이 디메틸아미노메틸페놀(론자 AC-10), 아연 옥토에이트(Octoate)(셰퍼드(shepard) 화학), 벤질디메틸아민(론자 BDMA), 디아자비시클로운디센(Air products amicure DBU-E), 디아자비시클로운디센의 2-에틸헥사노익산염(Air products amicure SA-102), 2-헵타데시리미드아졸(Air products curezol 2MA-OK), 2-헵타데시리미드아졸(Air products C17Z), 2,4-디아미노-6(2 메틸리미드아조릴-(1 ))에틸-s-tri(Air products 2MZ Azine)을 포함하여 몇 개의 다른 앤하이드라이드 경화된 에폭시 촉매와 함께 사용되는 경우에, 유사한 결과가 관찰되었다.
각 경우에 촉매는 수지의 중량에 대해 80%의 쉘 에폰 828과 메틸테트라히드로프탈릭 앤하이드라이드와 같은 비스페놀 A 수지(EEW 190)와 함께 사용되었다. 수지의 중량에 대해 1-5% 이상의 촉매를 사용하는 경우에, 실시예 4에 기재된 바와 같이, 혼합물이 급속히 가열되었을 경우에 금속 산화물을 제거하고 63% 주석/37% 납의 땜납이 구리에 펴지는 것을 촉진하지만, 컨베이어 벨트가 설치된 다중 구역 가열 오븐에서 서서히 가열될 경우 너무 급속히 경화되어 납땜을 저해하는 것이 발견되었다.
(실시예 6)
주석 옥토에이트(Ferro Bedford Catachek 860)가 실시예 1에 기재된 바와 같은 비스페놀 A 수지와 MTHPA 혼합물의 촉매로 선택되었다.
에폰 828 55%
MTHPA 43%
DMP-30 2%
이 혼합물은 급속히 가열된 땜납 슬러그와 함께 구리에 사용되었다. 앤하이드라이드는 금속 산화막을 제거하였고 땜납은 구리 표면에 습윤되어 펴졌다. 혼합물이 FR-4 유기적 기판에 펴지고 다중 구역 가열 오븐에서 가열된 경우에, 땜납은 구리 표면에 펴지고 에폭시는 부분적으로 겔화 된다. 따라서, 이러한 수지와 교차결합 작용제의 혼합물에 대한 촉매의 선택은 납땜 후에 발생하는 겔화에 대한 잠복기를 제공하였다.
도 7에 도시된 바와 같이, 50mg 샘플에서 분당 10℃의 비율로 50℃에서 230℃까지의 DSC 스캔은 발열 개시가 150℃에서 시작하고 200℃ 이상에서 피크를 나타냄을 보였다. 따라서, 잠복기를 예측하는 것에 사용되는 피크 발열은 땜납의 녹는점 183℃ 이상에서 발생한다.
(실시예 7)
MTHPA와 N,N,N',N'-테트라글리시덜-4,4'-메틸렌비스벤젠아민(Civa Geigy MY 720)의 혼합물에 주석 옥토에이트를 촉매로 사용하였다. 이 테트라-기능의 수지는 비스페놀 A에 기초한 것보다 높은 반응성을 가진다. 화학량론적 비율에서 90%인 MTHPA와 MY720의 혼합물이 촉매로 사용되고 수지의 중량에 대해 1% 추가된 주석 옥토에이트와 함께 작성되었다.
MY720 45%
MTHPA 54%
주석 옥토에이트 1%
실시예 1에 기재된 급속 가열 방법에서 이 혼합물은 사용하여 땜납이 펴져서 구리에 금속적 연결을 형성하였다. 하지만, 다중 구역 오븐을 구비하는 가열 방법을 사용할 경우에 땜납은 펴지거나 또는 구리에 습윤되지 않았다. 주석 옥토에이트를 제거하고 기재된 MY70/MTHPA를 사용하는 것은 같은 결과를 나타낸다. 땜납은 다중 구역 오븐에서 샘플을 가열할 경우에 구리에 습윤되는 것이 억제된다.
3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산 카르복실레이트(Union Carbide ERL-4221)와 MTHPA와 결합되어 사용된 것과 같은 시클로앨리패틱 수지가 촉매를 주석 옥토에이트로 하여 사용된 경우에 납땜 결과는 실시예 1에서와 유사하게 관찰된다. 혼합물은 땜납의 녹는점 이전에 경화되고 땜납이 구리로 펴지는 것을 억제한다.
다음의 성분비에서 DSC 스캔은 :
ERL-4221 49%
MTHPA 49%
주석 옥토에이트 2%
10℃/분의 가열 비율에서 90℃에서의 발열 개시와 155℃에서의 피크 발열을 나타내었다. 따라서, 화학 반응 속도와 관계하는 피크 발열은 땜납 합금의 녹는점보다 낮다.
에폭시 수지 에폰 828과 ERL 4221은 MTHPA와 혼합되었고 촉매로 주석 옥토에이트가 사용되었다.
ERL 4221 24.5%
에폰 828 24.5%
MTHPA 49%
주석 옥토에이트 2%
이 시스템의 땜납으로 다중 구역 가열 오븐을 사용하지 않고 급속 가열하여 63% 주석/37% 납의 합금을 구리에 납땜하였다. DSC 개시 온도는 시클로앨리패틱 수지(ERL 4221)만을 사용한 혼합물에 비하여 높은 온도인 120℃에서 시작하였다. 피크 발열이 단일 수지 시스템과 온도에서 거의 동일하지만, 발열의 높이는, 적은 열을 방출하여 낮은 화학 활성도를 가지는 수지 혼합 시스템보다 낮다. 따라서, 시클로앨리패틱 수지와 MTHPA의 혼합물은 매우 반응성이 커서 필요한 잠복기를 제공하지 않는다.
(실시예 8)
MTHPA와 디시안디아미드식 촉매(Ajinomoto Ajicure AH-150)인 비스페놀 A 시스템의 혼합물이 다양한 촉매수준에서 사용되었다.
에폰 828 52-56%
MTHPA 40-43%
DMP-30 1-8%
수지의 중량기준 1-2% 수준의 촉매의 사용은 급속한 가열과 다중구역 오븐을 사용하여 63% 주석/37% 납의 납땜을 하는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 수지 중량기준 3%이상의 농도에서 사용하면, 그 혼합물은 다중구역 가열 개요를 이용하여 납땜이 펴지지 않도록 하였다. 따라서, 그 촉매수준은 반응속도에 결정적이다. DSC발열은 촉매 농도가 증가함에 따라 더 낮은 온도에서 최고 발열의 개시가 발생한다는 것이 밝혀졌다.
(리플로 개요)
교차결합 촉매(촉진제)의 선택은 납땜 과정동안 겔화를 억제해야 하는 필요성에 기초하였다. 본 발명의 가장 중요한 실시예는 리플로납땜으로 공지된 납땜방법에 관한 것이다. 리플로납땜에서, 회로기판이나 기판에 납땜되어야 할 소자들은 PCB나 기판 상에 설치되어있고, 이런 조립부품은 다른 가열구역을 보유하는 오븐을 통해 지나가게 된다. 세 구역은 일반적이다. 첫 번째 구역, 또는 가열단계, 는 일반적으로 만곡단계로 불린다. 이 구역에서, 회로기판의 표면 온도는 소자와 회로기판의 재료를 가열하기 위해 급속히 상승한다. 침투단계로 알려진 두 번째 구역에서는, 회로기판의 온도는, 회로기판 표면과 소자의 온도차를 감소시키기 위해 짧은 기간(1-3분) 정도의 시간 동안 이 온도영역에서 동일하게 된다. 침투시간은 회로기판의 형식과 사용된 소자의 땜납에 의해 결정된다. 세 번째 단계는 땜납 융점을 초과하기 위한 급속 온도 스파이크와 관계있다. 그러므로, 땜납 융점은 그 구역의 온도를 지정한다. 63% 주석/37% 납의 융점이 183℃이기 때문에, 침투 온도는 일반적으로 120-130℃이다. 리플로에서 최대 온도는 일반적으로 200-300℃이다.
(촉매)
본 발명의 봉합제가 촉매를 포함한다면, 촉매의 선택은 중요하고, 리플로 과정 동안 또는 그 후에 리플로납땜을 억제하지 않고, 겔화 포인트(겔포인트)에 교차결합을 촉진시키기 위한 에폭시 시스템에서의 촉매 능력에 기초한다.
설명하자면, MTHPA와 같은 프탈릭 앤하이드라이드 유도체와 결합된 비스페놀 A수지의 촉진되지 않는 조합은, 리플로납땜 과정에서 사용될 때, 납땜은 억제하지 않을 것이지만, 리플로 과정동안 그것의 겔포인트에도 도달하지 않을 것이다. 이런 시스템은, 겔화와 완전한 교차결합에 도달하기 위해 납땜온도(일반적으로 150℃) 이하에서 6-48시간의 지연경화를 필요로 할 것이다. 그래서, 촉매는 이들 시스템의 총 경화시간을 줄일 필요가 있다. 그러나, 촉매가 너무 활동적인 것을 선택하면, 그 시스템은 납땜온도 이하에서 겔화가 일어나고, 땜납과 목표 금속사이에 물리적인 보호막을 형성하여 납땜과정을 억제 할 것이라고 관찰되어 왔다.
아민의 앤하이드라이드 촉매 형식은 이 불리한 현상을 보여왔다. 사용될 수 없는 촉매의 예는, 벤질디메틸아민 디메틸아미노 메틸 페놀, 트리스(디메틸아미노 메틸) 페놀, 트리에탄올아민 그리고, 모노에탄올아민이다. 이 아민이 쉘 에폰 828과 같은 표준 비스페놀 A 에폭시 수지와 표준 리플로 프로토콜을 사용하는 MTHPA와 같은 프탈릭앤하이드라이드 유도체와 함께 촉매로 사용되면, 조급한 겔화가 이루어져 적절한 납땜을 방해한다.
실시예 5에서 자세히 기재되었듯이, 비스페놀 A수지와 MTHPA의 혼합물을 사용하면, 다른 이반 앤하이드라이드 경화에폭시촉매는 납땜에 불리함이 보여져왔다.
이들 시스템을 위해 선택된 촉매인 주석 옥토에이트는 주석과 2-에틸헥소익 산의 금속염이다. 화합하기를 바라지 않았음에도 불구하고, 촉매의 활성도는 Sn+2부터 Sn+4까지의 주석의 산화와 2-에틸헥속익 산부터의 주석의 해리로부터 상승한다는 것으로 믿어진다. 주석 옥토에이트가 시차 스캐닝 열량 측정법을 이용하여 실험되면, 발열량은 185-190℃에서 관찰된다. 발열이 발생하는 온도는 교차결합의 촉매작용이 발생하는 온도와 서로 관련이 있음이 관찰되고 믿어진다.
따라서, 평가된 촉매의 촉매작용 메카니즘이 주석 옥토에이트의 그것과 일치하는 촉매의 활성도의 징후를 평가하는 한 방법은 교차결합의 촉매작용이 발생하는 온도와 촉매의 발열을 관계지어 나타내는 것이다.
MTHPA와 비스페놀 A 수지와의 화합물을 사용하면, 주석의 옥토에이트는 납땜 전에 복합체의 이른 겔화를 막기 위해 필요한 잠복기를 효과적으로 제공함이 보여져왔다.
촉진제(교차결합촉매)로서의 주석 옥토에이트의 선택은 63% 주석/37% 납 땜납이나 비슷한 융점을 갖는 합금에 대해 리플로 온도개요를 사용하면, 자리잡도록 납땜을 가능하게 하는 만곡단계와 침투 단계동안 에폭시의 상당한 겔화를 막는다.
적당한 봉합제의 다른 예는 (1) 에폭시 수지, 등가질량 185-192인 에폭시를 가진 비스페놀 A의 디글리시덜 에테르, (2) MTHPA 교차결합과 플럭스 작용제, 그리고 (3) 주석 옥토에이트 촉매를 포함한다. 교차결합 작용제는 플럭스 작용제로도 작용하는 앤하이드라이드 교차결합 작용제이다. MTHPA 교차결합 작용제는 약 납땜 온도에서 또는 그 이상에서 교차결합을 촉진시켜, 그로 인해 리플로 납땜동안 전기적 상호연결(상호연결들)의 형성에 앞서 이른 겔형성을 막는 주석 옥토에이트 촉매와 짝지어진 것이다.
그 요소에서 촉매의 양은 바람직하게는 봉합제의 총중량기준 약 0.1 내지 약 10중량% 영역이다. 주석 옥토에이트의 경우에, 바람직한 양은 봉합제의 총중량기준 약 2.5내지 약 7중량%이고, 최적의 양은 약 5중량%이다.
(선택적 첨가제)
본 발명의 봉합제에 선택적이고 유리하게 포함될 수 있는 소자는 표면장력 감소제이다. 이것은 접착면에서 접촉각을 줄이기 위해 사용된다. 표면장력 감소제는 계면활성제여도 된다. 적당한 계면 활성제 중에는 델라웨어(Delaware), 윌밍턴(Wilmington)의 ICI로부터 유용화된 TWEEN(R), 포타슘 퍼플루로오알킬 서포네이트가 있다. 본 발명에서, 표면 장력 감소 첨가제는 봉합제의 총중량기준 약 0.1중량%내시 약 1중량%의 양이 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명의 봉합제 요소에 선택적으로 첨가되는 다른 요소는 금속결합에 에폭시를 강화하는 기능을 가진 적당한 접합력 촉진제은 오르가노시레인과 티타네이트이다. 적당한 오르가노시레인은 미시간(Michigan), 미들랜드(Midland)의 다우 코닝 주식회사(Dow Corning Corp.)로부터 유용화된 3-글리시독시-프로필트리메톡시시레인인 6040이다. 적당한 티탄산염은 뉴저지(New Jersey), 베이욘(Bayonne)의 켄리치 페트로 케미컬스 주식회사(Kenrich Petro Chemicals, Inc.)에서 유용화된 네오펜틸 (디알릴)옥시, 트리(디오옥틸)피로-포스파토티티네이트인 LICA38이다. 접합력 촉진제은 봉합제의 총 질량기준 약 0.1중량%내지 약 1중량%의 양으로 첨가되는 것이 적당하다.
본 발명의 봉합제요소에서 선택적으로 사용도리 수 있는 또 다른 요소는 로스 케미컬스(Ross Chemicals)에서 유용화된 지방 에스테르의 알콕시레이트인 FOAM BLASTTM1326과 같은 기포억제제이다. 기포억제제는 봉합제의 총중량기준 약 0.1중량%내지 약 1중량%의 양을 첨가하는 것이 적당하다.
여기에서 기재된 각자의 실시예에, 본 발명의 표면 설치 리플로 납땜 제조방법, 봉합제 선택과 요소와 조립부품, 봉합제를 제한할 것은 의도하지 않았고, 다양한 적용이, 제한되지는 않고, 다음의 청구항에서 네 번째로 있는 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않으면서, 땜납의 다양성에 기초한 표면 설치 리플로 개요에서의 변화와 그로 인한 땜납 융점, 땜납 융해의 조건, 크기, 모양과 재료를 포함하여 이루어지게 된다.

Claims (25)

  1. 봉합제는 열경화성수지와 땜납 융점 이하에서 상기한 땜납 융점까지 가열하면, 기판을 지지하는 소자 상에서, 그리고 상기한 소자 상에서 금속결합사이트의 표면으로부터 산화막을 제거하는 플럭스로 작용하는 교차결합 작용제로 구성되고, 상기한 교차결합 작용제의 화합은 땜납융점에서 또는 그 이상에서, 오히려 땜납융점를 초과하여 겔포인트를 갖는 상기한 열경화성수지의 제조방법에 있어서,
    그림 4에 네 번째로 기재된 것과 같이, 표면 설치 리플로 개요 조건에서,
    a) 봉합제가 액체상태로 있는 동안 금속결합사이트의 표면으로부터 산화막을 제거하고,
    b) 상기한 봉합제가 액체상태로 있고, 상기한 봉합제가 그의 겔포인트에 도달하기에 앞서, 상기한 전기소자의 말단에 대응하는 대부분의 금속결합 사이트 말단을 보유하는 기판을 지지하는 소자에 대부분의 금속결합사이트 말단을 보유하는 전기소자를 전기적으로 상호연결하기 위해 금속결합사이트에서 땜납융해하고,
    c) 봉합 겔의 형성, 즉 겔포인트에 도달하고,
    d) 상기한 겔을 경화시키는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는, 상기한 전기소자의 말단에 대응하는 대다수의 금속결합 사이트를 가지는 기판을 지지하는 소자에 대다수의 금속접합 사이트 말단을 보유한 전기소자를 납땜과 봉합에 의해 전기적 상호연결하는 전기적 조립부품의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 열경화성수지가 에폭시드인 것을 특징으로 하는 전기적 조립부품의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 교차결합 작용제는 폴리앤하이드라이드나 카르복시 말단 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 전기적 조립부품의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기한 교차결합 작용제는 폴리앤하이드라이드나 카르복시 말단 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 전기적 조립부품의 제조방법.
  5. 땜납의 녹는점 아래에서, 상기한 땜납의 녹는점까지 가열된 경우에 상기한 전기 소자와 상기한 기판을 지지하는 소자의 금속 결합 부위의 표면과 땜납 분말의 표면으로부터 산화막을 제거하는 플럭스 작용제로 작용하는, 열경화성 수지와 교차결합 작용제를 포함한 고착제를 함유하는 땜납을 사용하고, 상기한 열경화성 수지와 상기한 교차결합 작용제의 혼합물은 상기한 땜납의 녹는점 이상에서 겔포인트를 가지고, 땜납 융해물과 전기적 상호연결을 이루기에 충분한 시간을 위하여 낮은 열 중량 조립 부품을 초당 약 1℃ 내지 약 4℃의 비율로 만곡시키는 것을 포함하여, 상기한 만곡 효과 중에,
    a) 상기한 고착제가 액상인 상태에서, 금속 결합 부위와 상기한 땜납 분말의 표면으로부터 산화막을 제거하고,
    b) 상기한 고착제가 액상 형태이고 상기한 고착제가 겔포인트에 도달하기 전에, 복수개의 금속 결합 부위 말단을 가지는 상기한 전기 소자를 상기한 전기 소자의 말단에 부합되는 복수개의 금속 결합 부위 말단을 가지는 기판을 지지하는 소자에 전기적으로 연결하기 위해서 땜납을 융해하고, 다음에
    c) 고착제 겔을 형성하고, 다음에
    d) 고착제 잔류물을 형성하여 상기한 전기적 납땜 연결을 봉합하도록 상기한 겔이 경화되는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    전기 소자의 말단에 부합되는 복수개의 금속 결합 부위를 가지는 기판을 지지하는 소자에 복수개의 금속 결합 부위 말단을 가지는 전기 소자를 전기적으로 연결하여 낮은 열 중량 조립 부품을 생산하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기한 열경화성수지가 에폭시드인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기한 교차결합 작용제가 폴리앤하이드라이드 또는 카르복시 말단 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기한 교차결합 작용제가 폴리앤하이드라이드 또는 카르복시 말단 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 납땜 리플로 조건에서 첫 번째 전기 소자의 금속 결합 부위를 두 번째 전기 소자의 금속 결합 부위에 전기적으로 연결하고, 상기한 첫 번째와 두 번째 소자 사이에 전기적 납땜 연결을 봉하는 봉합제에 있어서,
    a) 에폭시 수지와,
    b) 상기한 땜납의 땜납 녹는점 아래에서 상기한 첫 번째 및 두 번째 전기 소자와 상기한 땜납 분말의 표면에서 산화막을 제거하는 플럭스 작용제로 또한 작용하는 상기한 수지용 교차결합 작용제와, 그리고
    c) 분당 10℃의 만곡비에서 DSC를 사용하여 측정된 바와 같은 촉매와, 에폭시 수지와, 그리고 교차결합 작용제의 상기한 혼합물의 피크 발열이 땜납의 녹는점 이상이 되어, 상기한 교차결합 에폭시 수지의 겔포인트가 땜납의 융해 이후에 도달되게 하는, 상기한 에폭시 수지와 상기한 교차결합 작용제의 교차결합을 촉진하는 촉매를 함유하는 것을 특징으로 하는
    납땜 리플로 조건에서 첫 번째 전기 소자의 금속 결합 부위를 두 번째 전기 소자의 금속 결합 부위에 전기적으로 연결하고, 상기한 첫 번째와 두 번째 소자 사이에 전기적 납땜 연결을 봉하는 봉합제.
  10. 제9항에 있어서, 상기한 열경화성수지가 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 봉합제.
  11. 제9항에 있어서, 상기한 촉매가 주석 옥토에이트인 것을 특징으로 하는 봉합제.
  12. 제10항에 있어서, 상기한 촉매가 주석 옥토에이트인 것을 특징으로 하는 봉합제.
  13. 제9항에 있어서, 상기한 교차결합 작용제는 폴리앤하이드라이드인 것을 특징으로 하는 봉합제.
  14. 제10항에 있어서, 상기한 교차결합 작용제는 폴리앤하이드라이드인 것을 특징으로 하는 봉합제.
  15. 제11항에 있어서, 상기한 교차결합 작용제는 폴리앤하이드라이드인 것을 특징으로 하는 봉합제.
  16. 제12항에 있어서, 상기한 교차결합 작용제는 폴리앤하이드라이드인 것을 특징으로 하는 봉합제.
  17. 표면 설치 리플로 개요 조건에서 납땜에 의해 형성된 봉합된 전기적 상호연결을 보유한 조립부품을 제조하기 위해, 봉합제는 열경화성수지, 플럭스와 선택적으로 교차결합 작용제로 작용하는 교차결합작용제로 구성되어 있는 봉합제의 소자를 선택하는 방법에 있어서,
    a) 상기한 전기적 상호연결을 형성하기 위해 사용된 땜납의 녹는점을 확인하고,
    b) 땜납의 녹는점을 초과하는 온도로 봉합제를 가열하고,
    c) 가열 단계 b)에서 봉합제의 발열 활성도를 측정하고, 그리고
    d) 피크 발열 활성도가 발생하는 온도를 확인하고, 그리고
    e) 땜납의 녹는점에서 또는 그 이상에서 피크 발열 활성도를 나타내는 봉합제를 선택하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    표면 설치 리플로 개요 조건에서 납땜에 의해 형성된 봉합된 전기적 상호연결을 보유한 조립부품을 제조하기 위해, 봉합제는 열경화성수지, 플럭스와 선택적으로 교차결합 작용제로 작용하는 교차결합작용제로 구성되어 있는 봉합제의 소자를 선택하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기한 선택된 봉합제가 땜납의 녹는점 이상에서 최대발열 활성도를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기한 봉합제 선택을 위한 기준은 또한, 땜납 융점 이하에서 40℃이상 낮지 않은 온도에서 열반응의 개시를 포함하는 발열 활성도의 개시가 확인되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기한 봉합제 선택을 위한 기준은 또한, 땜납 융점 이하에서 40℃이상 낮지 않은 온도에서 열반응의 개시를 포함하는 발열 활성도의 개시가 확인되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 각 말단은 땜납융기를 포함하고, 복수의 전기적 말단을 보유한 전기소자;
    전기소자의 말단에 대응하여 복수의 전기적 말단을 보유한 기판을 지지하는 요소:
    열경화성수지;
    촉매; 그리고
    상기한 납땜온도까지 가열될 때, 상기한 기판말단과 상기한 소자로부터 상기한 산화막을 제거하기 위해 플럭스 작용제로 기능하고, 촉매가 있을 때, 상기한 납땜온도에서 또는 그 이상에서 겔을 형성하기 위해 표면 설치 리플로 조건에서 상기한 수지와 반응하는 교차결합작용제;
    사이에 배치되어 있고, 전기소자와 그 기판을 결합하는 봉합재료;
    리플로 되고, 기판에 전기소자를 전기적으로 연결하는 땜납을 보유하는 납땜온도까지 가열될 때 복수의 전기적 말단의 기판과 복수의 전기적 말단의 소자로부터 산화막을 제거하는 봉합 형성재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 조립부품.
  22. 제21항에 있어서, 상기한 열경화성수지는 에폭시 수지이고, 교차결합 작용제는 앤하이드라이드인 것을 특징으로 하는 전기소자 조립부품.
  23. 제22항에 있어서, 상기한 앤하이드라이드는 석시닉 앤하이드라이드, 메틸테트라히드로프탈릭 앤하이드라이드, 폴리아디픽 폴리앤하이드라이드, 테트라히드로프탈릭 앤하이드라이드, 헥사히드로프탈릭 앤하이드라이드, 폴리아제알릭 폴리앤하이드라이드와 그들의 혼합물로 구성된 집단에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전기소자 조립부품.
  24. 제22항에 있어서, 상기한 에폭시 수지는 DGEBA수지 또는 노폴락 수지인 것을 특징으로 하는 전기소자 조립부품.
  25. 각 말단은 땜납융기를 포함하고, 복수의 전기적 말단을 보유한 전기소자;
    전기소자의 말단에 대응하여 복수의 전기적 말단을 보유한 기판을 지지하는 요소:
    열경화성수지;
    촉매; 그리고
    상기한 납땜온도까지 가열될 때, 상기한 기판말단과 상기한 소자로부터 상기한 산화막을 제거하기 위해 플럭스 작용제로 기능하고, 상기한 촉매가 있을 때, 상기한 납땜온도에서 또는 그 이상에서 겔을 형성하기 위해 표면 설치 리플로 조건에서 상기한 수지와 반응하는 교차결합작용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 조립부품.
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