MXPA99006668A - Composiciones de resina de termofraguado - Google Patents

Abstract

La presente invención provee una composición de resina de termofraguadoútil como una resina selladora de relleno inferior la cual permite que un dispositivo semiconductor talcomo un conjunto de CSP/BGA, el cual incluye un microcircuito semiconductor montado sobre un substrato portador se conecte de una manera segura a un tablero de circuitos mediante la curación con calor en corto tiempo y con buena productividad, la cual demuestra excelentes propiedades de choque con calor (o propiedades de ciclo térmico) y permite que el conjunto de CSP/BGA se remueva fácilmente del tablero de circuitos en caso de que falle el dispositivo semiconductor o la conexión.

Description

COMPOSICIONES DE RESINAS DE TERMOFRAGUADO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la invención Esta invención se relaciona con composiciones de resinas selladoras de relleno de base que son de utilidad para el montaje de dispositivos semiconductores sobre placas de circuitos, tales como "CSP" (en inglés, chip scale packages -paquetes en escala de chip)-"BGA" (en inglés, ball grid arrays - conjuntos de esferas en grillas) y semejantes, cada uno de los cuales posee un chip semiconductor, tal como los "LSI" (en inglés, large scale integratión -integración a gran escala).

Breve descripción de la tecnología relacionada En años recientes, debido a la popularidad de los dispositivos electrónicos de pequeño tamaño, tales como grabadores de vídeo de cámara integrada ("VTR") y teléfonos portátiles, se ha vuelto muy deseable la reducción del tamaño de los LSI. Como resultado de ello, se están utilizando los CSP y BGA para reducir el tamaño de los paquetes sustancialmente hasta el tamaño mismo del chip. Dichos CSP y BGA mejoran las características del dispositivo electrónico, al mismo tiempo que retienen muchas de sus características de operación, sirviendo así para proteger a los chips desprotegidos del semiconductor, tal como un LSI, y facilitar ia evaluación de los mismos. Habitualmente, el conjunto CSP/BGA está conectado a conductores eléctricos sobre una placa de circuito por medio de una conexión soldada o semejante. Sin embargo, cuando la estructura CSP/BGA/placa de circuito resultante es expuesta a tratamiento térmico cíclico, la confiabilidad de la conexión soldada entre la placa de circuito y el conjunto CSP/BGA a menudo se vuelve insegura. Desde hace poco, después del montaje de un conjunto CSP/BGA sobre una placa de circuito, se rellena el espacio entre dicho conjunto CSP/BGA y la placa de circuito, a menudo con una resina selladora (a menudo denominado sellador de relleno) con el fin de aliviar el esfuerzo causado por el tratamiento térmico cíclico, mejorando de esa manera las propiedades de shock térmico, así como la confiabilidad de la estructura. Sin embargo, dado que las resinas de termofraguado se utilizan típicamente como material para el sellador de relleno, en el caso de un desperfecto después del montaje del conjunto CSP/BGA sobre la placa del circuito resulta muy difícil reemplazar dicho conjunto CSP/BGA sin destruir o raspar la estructura en su totalidad. Con esa finalidad, se considera que las técnicas para montar un chip desprotegido sobre una placa de circuito son sustancialmente similares a las del montaje dei conjunto CSP/BGA sobre una placa de circuito, Una de dichas técnicas, descrita en la Publicación de Patente de Japón No. 102343/93 abierta al público, involucra un proceso de montaje donde se fija y conecta un chip desprotegido a una placa de circuito utilizando un adhesivo fotocurable, donde, en el caso de un desperfecto, el chip desprotegido es separado de la misma. Sin embargo, esta técnica está limitada a aquellos casos en que la placa de circuito incluye un sustrato transparente (por ejemplo, vidrio) que permite la exposición a la luz desde el lado del revés y la estructura resultante exhibe pobres propiedades de shock térmico. En ia Publicación de Patente de Japón No. 69280/94 abierta al público se describe un proceso en el cual se fija y se conecta un chip desprotegido a un sustrato utilizando una resina capaz de endurecerse a una temperatura predeterminada. En el caso de un desperfecto, este chip desprotegido es separado del sustrato por ablandamiento de la resina a una temperatura más alta que la temperatura predeterminada. Sin embargo, no se describe ninguna resina específica y no hay ninguna descripción acerca del tratamiento de la resina que permanece sobre el sustrato. Por consiguiente, el proceso descrito es, en el mejor de los casos, incompleto. Tal como se indica en la Publicación de Patente de Japón No. 77264/94 abierta al público, resulta conveniente usar un solvente para eliminar la resina residual de la placa de circuito. Sin embargo, el hinchamiento de la resina con un solvente es un proceso que demora mucho tiempo y el ácido orgánico corrosivo que habitualmente se emplea como solvente puede reducir la confiabilidad de la placa de circuito. Es más, en dicha descripción se habla de un proceso para eliminar la resina residual por irradiación con radiación electromagnética. En la Publicación de Patente de Japón No. 251516/93 abierta al público también se describe un proceso de montaje que emplea una resina epoxi de tipo bifenol A (CV5183 o CV51835; manufacturada por Marsushita Electrical Industrial Co. Ltd.). Sin embargo, el proceso de eliminación allí descrito no permite consistentemente una separación sencilla del chip, el paso de curado es largo a temperaturas elevadas y el proceso en general da como resultado una pobre productividad. Por consiguiente, sería conveniente que el material del sellador de relleno proporcione una buena productividad y buenas propiedades de shock térmico, permitiendo al mismo tiempo que los sustratos utilizados sean procesados rápidamente y separados fácilmente.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención provee una composición de resinas de termofraguado que es de utilidad como resina selladora de relleno, La composición permite conectar de manera segura un dispositivo semiconductor, tal como un conjunto CSP/BGA que incluye un chip semiconductor montado sobre un sustrato portador, a una placa de circuito, mediante un curado por calor de corta duración y con una buena productividad, lo cual demuestra que posee excelentes propiedades de shock térmico (o propiedades de tratamiento térmico cíclico) y permite separar fácilmente al conjunto CSP/BGA de la placa de circuito en el caso de un desperfecto de la conexión o del dispositivo semiconductor. La composición de resinas de termofraguado que se emplea como sellador de relleno entre un dispositivo semiconductor y una placa de circuito a la cual está conectado eléctricamente dicho dispositivo semiconductor, incluye 100 partes en peso aproximadamente de una resina epoxi, de 3 a 60 partes en peso aproximadamente de un agente de curado y de 1 a 90 partes en peso aproximadamente de un plastificante. Aunque la composición de resinas de termofraguado de la presente invención es curable a una temperatura relativamente baja por un período de tiempo corto, los productos de reacción curados de la misma presentan excelentes propiedades de shock térmico y, más aún, pueden ser fácilmente separados por la aplicación de fuerza bajo condiciones de calor. Es decir, los dispositivos semiconductores unidos a las placas de circuito y semejantes por medio de ios productos de reacción curados de las composiciones de resinas de termofraguado de esta invención, pueden ser separados fácilmente calentando dicho producto de reacción, permitiendo su hinchamiento con un solvente o permitiendo su hinchamiento con un solvente bajo condiciones de calor.

El uso de las composiciones de resinas de esta invención permite conectar de manera segura los dispositivos semiconductores, tal como un conjunto CSP/BGA, a una placa de circuito por medio de curado por calor de corta duración y con buena productividad, donde la estructura de montaje resultante presenta excelentes propiedades de shock térmico (o propiedades de tratamiento térmico cíclico). Más aún, en el caso de un desperfecto, el dispositivo semiconductor puede ser separado fácilmente. Esto hace que sea posible volver a usar el dispositivo semiconductor o la placa de circuito y de esa manera lograr una mejora en el rendimiento del proceso de producción y una reducción en el costo de producción. Las ventajas y los beneficios de la presente invención serán más evidentes después de la lectura de la "Descripción detallada de la invención".

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La presente invención se comprenderá más rápidamente con referencia a las siguientes figuras: La FIG. 1 representa una vista de un corte transversal que muestra un ejemplo de estructura de montaje en la cual se utiliza la composición de resinas de termofraguado de la presente invención. La FIG. 2 representa una vista de un corte transversal de un dispositivo semiconductor que ha sido separado de la placa del circuito para su reparación después del curado de la composición de resinas de termofraguado de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La composición de resinas de termofraguado que se utiliza como sellador de relleno entre ei dispositivo semiconductor y la placa del circuito a la cual está conectado eléctricamente dicho dispositivo semiconductor, incluye aproximadamente 100 partes en peso de una resina epoxi, de 3 a 60 partes en peso aproximadamente de un agente de curado y de 1 a 90 partes en peso aproximadamente de un plastificante. La resina epoxi utilizada en la presente invención puede ser cualquier resina epoxi común. Esta resina epoxi puede comprender por lo menos una resina epoxi multifuncional y de 0 a 30%, tal como 20%, en peso sobre la base del peso total de la resina, de por lo menos una resina epoxi monofuncional usado como diluyente reactivo o como modificador de la densidad de entrecruzamiento. Los ejemplos de resina epoxi multifuncional incluyen resina epoxi de tipo bifenoi A, resina epoxi de tipo bifenoi F, resina epoxi de tipo fenol-novolac, resina epoxi de tipo cresol-novoiac y combinaciones apropiadas de las mismas. Se debe tener en cuenta la viscosidad y otras propiedades de la resina epoxi y habitualmente la resina epoxi multifuncional incluye una cantidad en el rango de 10 a 100% de resina epoxi de tipo bifenoi A, Convenientemente, la cantidad de resina de tipo bifenoi A debería hallarse en el rango de 50 a 100% aproximadamente. La resina epoxi multifuncional posee un grupo epoxi.

Habitualmente, el grupo epoxi debe tener un grupo alquilo de aproximadamente 6 a 28 átomos de carbono, ejemplos de los cuales incluyen éteres de alquil-C4-C28 glicidilo, esteres de ácidos grasos-C6-C28 glicidilo y éteres de C6-C28-alqu¡lfenolglicidilo. El plastificante utilizado en la presente invención posee una volatilidad relativamente baja, caracterizado por un punto de ebullición de por io menos 130°C y por disminuir la Tg de los productos de reacción de la resina curados. Resulta conveniente utilizar un material plastificante que cause una separación de fases microscópica cuando se produce el curado de la resina, En tanto estos materiales son denominados plastificantes en este documento, no es necesario que cumplan la o las funciones asociadas convencionalmente con los plastificantes. Los ejemplos de dichos plastificantes incluyen esteres (meta)acrílicos y esteres aromáticos o alifáticos. Los esteres (meta)acrílicos que son de utilidad como plastificantes en esta invención incluyen esteres (meta)acrílicos monofuncionales, tales como esteres (meta)acrílicos de alcoholes alifáticos de cadena lineal o ramificada, esteres (meta)acrílicos de alcoholes alifáticos que poseen un grupo sustituyente hidrocarbonado aromático, esteres (meta)acrílicos de alcoholes alicíclicos, esteres alquil-(meta)acrílicos que contienen hidroxilo y esteres (meta)acrílicos de aminas hidroxialifáticas; y esteres (meta)acrílicos multifuncionales, tales como esteres (meta)acrílicos de poliéteres y esteres (meta)acrílicos de compuestos epoxi polihídricos. Los esteres (meta)acrílicos de alcoholes alifáticos de cadena lineal o ramificada que son de utilidad como plastificantes en esta invención incluyen aquellos que poseen aproximadamente de 4 a 16 átomos de carbono, tal como n-butil (meta)acrilato, isobutil(meta)acrilato, t-butil (meta)acrilato, 2-etilhexil(meta)acrilato, n-octil(meta)acrilato, isodecil(meta)acrilato, lauril(meta)acrilato, tetradecil (meta)acrilato y cetil (meta)acrilato. Los esteres (meta)acrílicos de alcoholes alifáticos comprenden un grupo sustituyente de hidrocarburo aromático con entre aproximadamente 1 y aproximadamente 8 átomos de carbono con un grupo sustituyente de hidrocarburo aromático, tai como bencil (meta)acrilato. Los esteres (meta)acrílicos de alcoholes al ¡cíclicos útiles como plastificantes en esta invención incluyen ciclohexil (meta)acrilato e isobornil (meta)acrilato. Los esteres alquil (meta)acrílicos con contenido de hidroxilo útiles como plastificantes en esta invención incluyen ciclohexil (meta)acrilato, hidroxipropil (meta)acrilato y 3-fenoxi-2-hidroxipropil (meta)acrilato. Los esteres (meta)acrílicos de aminas hidroxialifáticas útiles en la presente invención incluyen esteres (meta)acrílicos de aminas representadas por NR1R2R3, donde R1. R2 y R3 representan, independientemente entre sí, hidrógeno, grupos alquilo, grupos hidroxialquilo o grupos hidro-poli(oxialquileno) y por lo menos uno de R1, R2 y R3 es un grupo hidroxialquilo o un grupo hidro-poli(oxialquileno). Los ejemplos específicos de los mismos incluyen esteres (meta)acrílicos de dimonoalcanolaminas N,N'-dialquilo sustituidos, tal como N,N'dimetilaminoetil(meta)acrilato y N, N-dietilaminoetil (meta)acrilato; esteres mono o di(meta)acrílicos de dialcanolaminas N-alquilo sustituidas, tal como N-etil-N'-hidroxietilaminoetil-(meta)acrilato y et¡idihidroxietilamidi(meta)acrilato; esteres (meta)acrílicos de trialcanolaminas, tal como trietanolamin(meta) acrilato, trietanolamidi(meta)acrilato y trietanolamitri(meta)acrilato; mezclas de alcano!amin(meta)acrilatos conocidos genéricamente como oligómeros de aminas acriiadas; y esteres (meta)acrílicos de hidro-poli(oxialquilenos), tal como el éster (meta)acrílico de (CH3)N-(CH2CH20)2H el éster mono o di(meta)acrílico de Se prefieren particularmente los compuestos que poseen la fórmula (HOR4)3.?N[R40COC(R5) = CH2]x, donde R4 es un grupo alquileno que posee de 2 a 12 átomos de carbono aproximadamente o -R6-(OR6)m, donde R6 es CH2CH2- o -CH2CH(CH3)- y m es un número entero de 1 a 6: R5 es hidrógeno o un grupo metilo y x es un número entero de 1 a 3. Los ejemplos de esteres (meta)acrílicos de poliéteres incluyen etilenglicol di(meta)acrilato, dietilengiicol di(meta)acrilato, trietilenglicol di(meta)acrilato, 1 ,3-butilenglicol di(meta)acrilato y trimetilolpropantri(meta)acrilato, Los ejemplos de esteres (meta)acrílicos de compuestos epoxi polihídricos incluyen esteres di(meta)acrílicos de los productos de reacción de la bifenoi A epiclorhidrina. Los esteres aromáticos o alífáticos que son de utilidad como plastificantes en la presente invención incluyen dialquilésteres de ácidos carboxílicos aromáticos, por ejemplo, di(C?-?2-alquil)ftalatos, tal como dimetiftalato, dietilftalato, di-n-octil-ftalato, di-2-etilhexilftalato y octildecilftalato; esteres de ácidos monobásicos alifáticos, tal como butiloleato y glicerol monooleato; y esteres de ácidos dibásicos alifáticos, tal como dibutiladipato, di-2-etiihexiladipato, dibutilsebacato y di-2-etilhexilsebacato. Entre estos plastificantes se prefieren especialmente los esteres (meta)acrílicos de alcanolaminas o hidro-poli (oxiaiquilen)aminas representadas por la fórmula anterior, di(C?-C12-alquil)ftalatos, alquilésteres del ácido (meta)acrílico que contienen hidroxilo y esteres (meta)acrílicos de alcoholes alicíclicos.

La cantidad de componente plastificante que se utiliza habitualmente es de 1 a 90 partes en peso aproximadamente por cada 100 partes en peso de la resina epoxi. Convenientemente, el rango es de 5 a 50 partes en peso de resina. La composición de resinas de termofraguado de la presente invención puede ser formulada como una composición en una sola parte, en la cual se mezclan todos los ingredientes o como una composición de dos partes, en la cual la resina epoxi y el agente de curado se guardan por separado y después se mezclan antes del uso. Por consiguiente, el agente de curado utilizado en la presente invención puede ser en general cualquiera de los agentes de curado empleados en las formulaciones de resina epoxi de una parte o de dos partes. Sin embargo, los agentes de curado preferidos para su uso en la presente invención incluyen compuestos amina, compuestos imidazol, compuestos amina modificados y compuestos imidazol modificados. Los ejemplos de compuestos amina incluyen dicianamida; poliaminas alifáticas, tal como dietilentriamina, trietilentetramina y dietilaminpropilamina; poliaminas aromáticas, tal como m-xilendiamina y diamindifenilamina, poliaminas alicíclicas, tal como isoforondiamina y mentendiamina, y poliamidas. Los ejemplos de compuestos imidazol incluyen 2-metilimidazol, 2-etil-4metilimidazol y 2-fenilimidazol. Los ejemplos de compuestos amina modificados incluyen poliaminas de adición a epoxi formadas por la adición de un compuesto amina a un compuesto epoxi, y los ejemplos de compuestos imidazol modificados incluyen aductos imidazol formados por la adición de un compuesto imidazol a un compuesto epoxi. Entre los agentes de curado mencionados, se prefieren particularmente los agentes de curado latentes usados en las resinas epoxi de un envase. Desde el punto de vista de la capacidad de reparación, resulta especialmente conveniente utilizar de 5 a 95% en peso de una amina modificada en combinación con 95 a 5% en peso de diciandiamina, sobre la base del peso total del agente de curado. El agente de curado en sí mismo se emplea habitualmente en cantidades que varían desde 3 a 60 partes en peso aproximadamente, por cada 100 partes en peso de la resina epoxi. Convenientemente, el rango es de 5 a 40 partes en peso de la resina. En las composiciones de resinas de termofraguado de la presente invención resulta conveniente que contengan el plastificante mencionado anteriormente y la resina epoxi monofuncional en cantidades combinadas que van de 5 a 40% en peso aproximadamente. Las composiciones de resinas de termofraguado acordes con la presente invención tienen ia capacidad de penetrar en el espacio ubicado entre la placa del circuito y el dispositivo semiconductor. Estas composiciones de la invención también presentan una viscosidad reducida, por lo menos bajo condiciones de temperatura elevada, y por consiguiente tienen la capacidad de penetrar dicho espacio. Conviene preparar la composición de resinas de termofraguado seleccionando los tipos y las proporciones de diversos ingredientes con el fin de alcanzar una viscosidad, a 25°C, de 50.000 mPa o menos, tal como 30.000 mPa o menos, con el fin de mejorar su capacidad para penetrar el espacio (por ejemplo de 100 a 200 µm) ubicado entre la placa de circuito y el dispositivo semiconductor. La composición de resinas de termofraguado de la presente invención puede contener además otros aditivos, tales como agentes antiespumantes. agentes de nivelación, colorantes, pigmentos y rellenos. Más aún, también se pueden incorporar iniciadores de fotopolimerización en la misma, siempre que dichos iniciadores no afecten de manera adversa las propiedades de la composición o los productos de reacción formados a partir de ia misma, A continuación, un ejemplo de la estructura de montaje en la cual se utiliza la composición de resinas de termofraguado de la presente invención que se muestra en la FIG. 1. El dispositivo semiconductor 4 está formado por la conexión de un chip semiconductor (el denominado, chip desprotegido) 2, tal como un LSI, a un sustrato portador 1 y el sellado del espacio que queda entre ellos con la resina 3. Este dispositivo semiconductor es montado en una posición predeterminada sobre la placa del circuito 5, y se conectan eléctricamente ios electrodos 8 y 9 con medios de conexión apropiados, tal corno una soldadura. Con el fin de mejorar la confiabilidad, el espacio entre el sustrato portador 1 y la placa de circuito 5 es sellado con el producto curado 10 de una composición de resinas de termofraguado. No es necesario que el producto curado 10 de la composición de resinas de termofraguado ocupe completamente el espacio entre el sustrato portador 1 y la placa de circuito 5, pero puede llenarlo hasta un grado tal como para aliviar las tensiones ocasionadas por los ciclos térmicos. Los sustratos portadores se pueden construir a partir de sustratos cerámicos Al203, SiN3 y mullita (Al203, Si02); sustratos o cintas elaboradas con resinas resistentes al calor, tal como poli-imidas; epoxi reforzado con fibra de vidrio, ABS y sustratos fenólicos que también se emplean comúnmente como placas de circuito; y semejantes. No hay limitaciones particulares referidos a los medios para conectar eléctricamente el chip semiconductor y el sustrato portador y se puede emplear la conexión mediante una soldadura de alto punto de fusión o un adhesivo eléctricamente (o anisotrópicamente) conductor, unión por cable y semejantes, Con el fin de facilitar las conexiones, los electrodos se pueden conformar de manera curvada. Más aún, con el fin de mejorar la confiabilidad y durabilidad de las conexiones, se puede sellar el espacio entre el chip semiconductor y el sustrato portador con una resina adecuada. Los dispositivos semiconductores que se pueden emplear en la presente invención incluyen CSP y BGA. No hay limitaciones particulares referidos al tipo de placa de circuito usado en la presente invención y se puede utilizar cualquiera de las diversas placas de circuito comunes, tal como epoxi reforzado con fibra de vidrio, ABS y placas fenólicas. A continuación se describe el proceso de montaje inicialmente, se imprime una soldadura en pasta en las posiciones necesarias de una placa de circuito y se seca para expulsar el solvente. Después, el dispositivo semiconductor es montado de conformidad con el patrón sobre la placa del circuito. Esta placa de circuito se hace pasar a través de un horno de convección para fundir la soldadura y de esa manera soldar el dispositivo semiconductor. La conexión eléctrica entre el dispositivo semiconductor y ia placa del circuito no se limita al uso de una soldadura en pasta, sino que se puede efectuar mediante esferas de soldadura. Como alternativa, esta conexión también se puede efectuar mediante un adhesivo eléctricamente conductor o un adhesivo anisotrópicamente conductor. Más aún, se puede aplicar o formar una soldadura en pasta o semejante sobre ia placa del circuito o el dispositivo semiconductor. Con el fin de facilitar reparaciones subsiguientes, se debería elegir la soldadura, el adhesivo eléctricamente o anisotrópicamente conductor utilizado, teniendo en cuenta su punto de fusión, resistencia de unión y semejantes. Después de conectar eléctricamente el dispositivo semiconductor a la placa del circuito de esta manera, la estructura resultante habitualmente es sometida a una prueba de continuidad o semejante. Después de pasar dicha prueba, el dispositivo semiconductor se puede fijar a la misma con una composición de resina. De esta manera, en el caso de un desperfecto, es más fácil separar el dispositivo semiconductor antes de fijarlo con la composición de resina. Luego, usando un medio de aplicación adecuado, tai como un aplicador, se aplica la composición de resinas de termofraguado a ia periferia del dispositivo semiconductor. Cuando esta composición se aplica al dispositivo semiconductor, penetra en el espacio entre la placa dei circuito y el sustrato portador del dispositivo semiconductor por acción capilar.

A continuación, la composición de resinas de termofraguado se cura por aplicación de calor. Durante la etapa temprana de este calentamiento, dicha composición de resinas de termofraguado muestra una reducción significativa en la viscosidad y por ende un incremento en la fluidez, de manera que penetra con mayor facilidad en el espacio que se encuentra entre la placa del circuito y el dispositivo semiconductor. Más aún, la provisión de orificios de venteo adecuados en la placa del circuito permite que la composición de resinas de termofraguado penetre completamente en todo el espacio entre la placa del circuito y el dispositivo semiconductor. La cantidad de composición de resinas de termofraguado aplicada se debe ajustar adecuadamente con el fin de rellenar el espacio entre la placa del circuito y el dispositivo semiconductor casi por completo. Cuando se utiliza la composición de resinas de termofraguado descrita anteriormente, habitualmente se cura por calentamiento a una temperatura de 120 a 150°C, por un período de tiempo de 5 a 20 minutos aproximadamente. Así, la presente invención puede emplear condiciones de curado de corta duración y de temperatura relativamente baja y de esa manera lograr una muy buena productividad. La estructura de montaje ilustrada en la FIG. 1 se completa de esta manera. Cuando se utiliza un éster (meta)acrílico como plastificante en la composición de resinas de termofraguado y se agrega un iniciador de la fotopolimerización a la misma, dicha composición de resinas de termofraguado puede ser curada tentativamente por exposición a ia luz antes del curado por calor. En el proceso de montaje que emplea la composición de resinas de termofraguado de la presente invención, después de montar el ^dispositivo semiconductor sobre la placa del circuito como se ^.-describió anteriormente, la estructura resultante es evaluada con respecto a las características del dispositivo semiconductor, la conexión entre dicho dispositivo semiconductor y la placa del circuito, otras características eléctricas y el estado del sellado. En el caso de encontrar un desperfecto, se pueden efectuar reparaciones de la siguiente manera. El área alrededor del dispositivo semiconductor con el desperfecto se calienta hasta una temperatura de aproximadamente 190 a 260°C, durante un período de tiempo que varía en un rango de 10 segundos a 1 minuto aproximadamente. Si bien no hay ninguna limitación particular referida a los medios de calentamiento, se . prefiere un calentamiento local. Se puede emplear un medio relativamente simple, tal como la aplicación de aire caliente ai sitio del desperfecto. Tan pronto como se funda la soldadura y la resina se ha ablandado para provocar una reducción en la resistencia de unión, se puede retirar el dispositivo semiconductor. Una vez separado el dispositivo semiconductor 4, tal como se muestra en la FIG. 2, queda un residuo 12 del producto de reacción curado de la composición de resinas de termofraguado y un residuo 14 de la soldadura sobre la placa del circuito 5. El residuo del producto curado de la composición de resinas de termofraguado se puede eliminar, por ejemplo, por raspado después de ablandamiento por calor a una temperatura predeterminada, permitiendo que se hinche con el solvente o permitiendo que se hinche con el solvente pero calentándolo al mismo tiempo hasta una temperatura predeterminada. El residuo se puede separar con mayor facilidad usando tanto calentamiento como solvente. Por ejemplo, se puede raspar el residuo después de haberlo ablandado con hinchamiento de la resina residual con el solvente manteniendo toda la placa del circuito a una temperatura en el orden de ios 100°C (habitualmente en el rango de 80 a 120°C. El solvente utilizado para este fin es uno que causa que los productos de reacción curados de la composición de resinas de termofraguado se hinchen, reduciendo de esa manera la resistencia de unión hasta un grado tal que el material curado pueda ser raspado de la placa del circuito. Los solventes que son de utilidad incluyen ios solventes orgánicos, por ejemplo cloruros de alquilo, tal como cloruro de metileno, glicol éteres, tal como etilcelulosa y butilcelulosa; diésteres de ácidos dibásicos, tal como dietilsuccinato; y N-metilpirrolidona. Por supuesto, también se pueden emplear combinaciones apropiadas de los mismos. Cuando ya se ha conectado una resistencia protectora del circuito a la placa del circuito, los solventes elegidos no deberían causarle daño a dicha resistencia. Los solventes convenientes, teniendo en cuenta este tema, incluyen glicoléteres y N-metilpirroiidona. El residuo de la soldadura se puede eliminar, por ejemplo, utilizando un cable trenzado que tiene capacidad para absorber a la soldadura. Finalmente, sobre la placa del circuito que se ha limpiado de acuerdo con el procedimiento descrito anteriormente, se vuelve a montar un nuevo dispositivo semiconductor de la misma manera que se describió anteriormente. Por consiguiente, se ha completado la reparación del sitio del desperfecto. Cuando se encuentra un desperfecto en la placa del circuito, se puede volver a utilizar ei dispositivo semiconductor eliminando el residuo 13 del producto de reacción curado de la composición de resinas de termofraguado y el residuo 15 de la soldadura dejada sobre la base del dispositivo semiconductor de la misma manera que se describió anteriormente. La invención se ilustrará además mediante los siguientes ejemplos no limitantes.

EJEMPLOS Ejemplo 1 Composición de resinas de termofra uado Se preparó una composición de resinas de termofraguado mezclando una resina epoxi preparada con 85 partes en peso de resina epoxi de tipo bifenoi A, 4 partes en peso de una resina epoxi novolac y 11 partes en peso de una mezcla de éteres de alquilglicidilo de 12 a 14 átomos de carbono; un agente de curado preparado a partir de 3 partes en peso de diciandiamida y 19 partes en peso de un aducto de epoxi de una amina y 12 partes en peso de un oligómero de amina acrilada como plastificante. Además, también se introdujo un agente antiespumante en la mezcla. Se determinó que la viscosidad de la composición así formada era de 5.200 mPa.

Proceso de montaje Usando una soldadura en pasta (PS1 OR-3508-F92C; manufacturado por Harima Chemicals, Inc.), se montó un CSP con un paquete de 20 mm cuadrados, un diámetro de electrodo de 0,5 mm, un paso de electrodo de 1,0 mm y un sustrato portador de aluminio sobre una placa de epoxi reforzada con fibra de vidrio sobre la cual se había conformado un circuito. A continuación, se aplicó la composición de resinas de termofraguado a la periferia del CSP por medio de un aplicador y luego se curó por calor en un entorno donde la temperatura se mantuvo aproximadamente a 150°C por un período de tiempo de aproximadamente 5 minutos. La composición de resinas de termofraguado penetró en el espacio entre el dispositivo semiconductor y la placa de circuito antes de completar el curado.

Prueba de shock térmico Se expusieron veinticuatro muestras preparadas como se describió anteriormente a tratamiento térmico cíclico manteniendo la muestra a una temperatura de -40°C aproximadamente, seguido de una elevación de la temperatura hasta temperatura ambiente por un período de tiempo de 3 minutos aproximadamente, y a continuación una elevación adicional de ia temperatura hasta +80°C aproximadamente por un período de 30 minutos aproximadamente. Después de una cantidad predeterminada de ciclos, la muestra fue sometida a una prueba de continuidad para confirmar la conexión eléctrica entre el CSP y la placa del circuito. La muestra se consideró aceptable cuando la continuidad se confirmaba a los 1.000 ciclos o más y no aceptable cuando se perdía continuidad debido a cables cortados o semejantes antes de alcanzar esta cantidad de ciclos. Con respecto a la estructura del montaje en este ejemplo, las 25 muestras eran aceptables aún a más de 1.000 ciclos.

Reparación Utilizando un generador de aire caliente, se calentó el área alrededor del CSP fijado a la placa del circuito con la composición de resinas de termofraguado descrita anteriormente por aplicación de aire caliente a 250°C durante un minuto. Luego se podía separar fácilmente el CSP insertando una pieza de metal entre el CSP y la placa de epoxi reforzada con fibra de vidrio y levantar dicho CSP. Mientras se mantenía la placa de epoxi reforzado con fibra de vidrio a 100°C aproximadamente colocándola sobre una placa caliente (o calentándola con un calentador infrarrojo lejano o semejante), se dejó que se hinchara la resina que quedó sobre dicha placa de epoxi reforzado con fibra de vidrio con un solvente tal como PS-1 (manufacturado por Dai-icho Kogyo Seiyaku Co., Ltd,) o 7360 (manufacturado por Loctite Corporation) y luego se eliminó por raspado con una espátula. La soldadura que quedó sobre la placa de epoxi reforzado con fibra de vidrio se eliminó utilizando un cable trenzado capaz de absorber la soldadura. El tiempo necesario para esta operación de reparación se encontraba en el orden de los 3 minutos, que era suficientemente corto desde un punto de vista práctico. Se volvió a aplicar soldadura en pasta a la placa de epoxi reforzado con fibra de vidrio de la cual se había separado el CSP de la forma descrita anteriormente y se montó un nuevo CSP sobre la misma. En esta operación, se puede imprimir la soldadura en pasta al CSP nuevo. De la misma manera que se describió anteriormente, se aplicó la composición de resinas de termofraguado a la periferia del CSP y luego se curó por calentamiento a 150°C durante 5 minutos. Las conexiones eléctricas se establecieron de manera segura en la placa con el CSP montado reparado de esta manera. Además, en la prueba de shock térmico esta estructura de montaje presentó excelentes propiedades, similares a las de una placa no reparada.

Ejemplos 2-5 Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1, excepto que se alteró la cantidad de oligómero de amina acrilada utilizada como plastificante en el Ejemplo 1 como se muestra a continuación. Las estructuras de montaje resultantes pasaron la prueba de shock térmico y su tiempo de reparación se encontraba en el orden de 3 minutos. Ejemplo 2: 1,2 partes en peso Ejemplo 3: 6,0 partes en peso Ejemplo 4: 21,0 partes en peso Ejemplo 5: 50,0 partes en peso Ejemplo Comparativo 1 Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1 excepto que no se utilizó plastificante. La estructura de montaje resultante exhibió una capacidad de reparación aceptable, pero no pasó la prueba de shock térmico porque se perdió continuidad a menos de 1.000 ciclos.

Ejemplo Comparativo 2 Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1 excepto que se alteró la cantidad de oligómero de amina acrilada utilizada como plastificante en el Ejemplo 1 a 120 partes en peso. La estructura de montaje resultante exhibió una capacidad de reparación aceptable, pero no pasó la prueba de shock térmico porque se perdió continuidad a menos de 1.000 ciclos.

Ejemplos 6-9 Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1 excepto que la cantidad de la mezcla de éteres de alquiiglicidilo de 12 a 14 átomos de carbono utilizados en el Ejemplo 1 se alteró como se muestra a continuación. Las estructuras de montaje resultantes pasaron la prueba de shock térmico y su tiempo de reparación estaba dentro de los 3 minutos. Ejemplo 6: 0 partes en peso Ejemplo 7: 2,7 partes en peso Ejemplo 8: 5,3 partes en peso Ejemplo 9: 20,0 partes en peso Ejemplo Comparativo 3 Se repitió el procedimiento dei Ejemplo 1, excepto que se alteró la cantidad de la mezcla de éteres de alquilglicidilo de 12 a 14 átomos de carbono utilizada en el Ejemplo 1 a 40 partes en peso. La estructura de montaje resultante exhibió una capacidad de reparación aceptable, pero no pasó la prueba de shock térmico porque se perdió continuidad a menos de 1.000 ciclos.

Ejemplos 10-12 Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1, excepto que el oligómero de amina acrilada utilizada como plastificante en el Ejemplo 1 se sustituyó por cada uno de los compuestos que se muestran a continuación. La estructura de montaje resultante pasó la prueba de shock térmico y su tiempo de reparación estaba dentro de los 3 minutos. Ejemplo 10: DOP (dioctilftalato) Ejemplo 11: Isobornilacrilato Ejemplo 12: 2-hidroxietil(meta)acrilato Ejemplo 13 Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1, excepto que el aducto epoxi de amina usado como agente de curado en el Ejemplo 1 se sustituyó por el aducto epoxi de imidazol. La estructura de montaje resultante pasó la prueba de shock térmico y su tiempo de reparación estaba dentro de los 3 minutos.

Ejemplo Comparativo 4 Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1 excepto que, en lugar de la composición de resinas de termofraguado utilizadas en el Ejemplo 1, se empleó un adhesivo (TB3006B, manufacturado por Three Bond Co., Ltd.) que comprendía oligómeros de acrilato, monómeros de acrilato y un iniciador de fotopolimerización y se curó por exposición a luz a través de una hendidura entre el dispositivo semiconductor y la placa del circuito y por aplicación de calor. Cuando se utilizó este adhesivo, el dispositivo semiconductor se podía separar fácilmente en su estado semicurado. Cuando el adhesivo estaba completamente curado, la estructura de montaje resultante fue sometida a la prueba de shock térmico. Las propiedades de shock térmico no eran aceptables porque se perdió continuidad a menos de 1.000 ciclos, Ejemplo Comparativo 5 Se repitió ei procedimiento del Ejemplo 1 excepto que en lugar de la composición de resinas de termofraguado utilizadas en el Ejemplo 1, se aplicó un sellador de resina epoxi (SA-51-2, manufacturado por Asahi Kaken Co., Ltd.) de la misma manera que en el Ejemplo 1 y se curó por calentamiento a 100° durante 90 segundos. En la prueba de shock térmico, la estructura de montaje resultante exhibió el mismo grado de confiabilidad que en el Ejemplo 1. Sin embargo, se intentó separar el dispositivo semiconductor por aplicación de calor con el fin de efectuar una reparación, pero en vano. El alcance completo de la invención está determinado por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Una composición de resinas de termofraguado con capacidad de sellador de relleno entre un dispositivo semiconductor, incluyendo un chip semiconductor montado sobre un sustrato portador, y una placa de circuito a la cual está conectado eléctricamente dicho dispositivo semiconductor, en donde comprende: 100 partes en peso aproximadamente de una resina epoxi, de 3 a 60 partes en peso aproximadamente de un agente de curado, y de 1 a 90 partes en peso de un plastificante.

2. La composición de la cláusula 1, en donde dicha resina epoxi comprende por lo menos una resina epoxi multifuncional.

3. La composición de la cláusula 2, en donde dicha resina epoxi comprende hasta un 30% en peso de por lo menos una resina epoxi monofuncional.

4. La composición de la cláusula 1, en donde dicho agente de curado comprende por lo menos un compuesto seleccionado del grupo formado por compuestos amina, compuestos ¡midazol y derivados y combinaciones de los mismos.

5. La composición de la cláusula 1, en donde dicho plastificante comprende por lo menos un compuesto seleccionado del grupo formado por esteres (meta)acrílicos. esteres aromáticos o alifáticos y combinaciones de los mismos.

6. La composición de la cláusula 5, en donde la cantidad combinada de dicho plastificante y dicha resina epoxi monofuncional es de aproximadamente 5 a 40% en peso de la composición total.

7. La composición de la cláusula 6, en donde dicha resina epoxi monofuncional posee un grupo alquilo de aproximadamente 6 a 28 átomos de carbono.

8. La composición de la cláusula 5, en donde dicha resina epoxi monofuncional comprende de 10 a 100% en peso aproximadamente de resina epoxi de tipo bifenoi A.

9. La composición de la cláusula 1, en donde dicho plastificante es un éster (meta)acrílico, de una amina hidroxialifática.

10. La composición de la cláusula 1, en donde posee una viscosidad de menos de 50.000 mPa aproximadamente a una temperatura de 25°C.