TW201700444A - 助焊劑及製造半導體裝置之方法 - Google Patents

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Abstract

一種助焊劑，包含：具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇；以及具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇。

Description

助焊劑及製造半導體裝置之方法
本文所論述之發明具體實施例係有關於助焊劑及用於製造半導體裝置的方法。
助焊劑係於藉由焊接，使半導體晶片或半導體封裝與電路板接合時使用之。
相關技術係揭露於，例如，日本公開專利公報第2011-083809號，日本公開專利公報第2004-001030號，及日本公開專利公報第05-245689號。
依據本發明具體實施例之一態樣之助焊劑，係包含：具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇；以及具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇。
本發明提供能夠獲得優異焊接接合，同時降低助焊劑殘留物量的技術。
1‧‧‧電路板
1A‧‧‧電極
2‧‧‧助焊劑
2X‧‧‧助焊劑殘留物
3‧‧‧焊料
4‧‧‧半導體晶片
4A‧‧‧端子
5‧‧‧絕緣膜
X‧‧‧(欲放大之)部份
第1A、1B及1C圖係說明使用助焊劑製造半導體裝置之方法的實例； 第2圖係說明使用助焊劑製造半導體裝置之方法的實例；第3A及3B圖係說明使用助焊劑製造半導體裝置之方法的實例；第4A及4B圖係說明使用助焊劑製造半導體裝置之方法的實例；第5圖係說明助焊劑成分表的實例；第6圖係說明助焊劑成分表的實例；以及第7圖係說明助焊劑成分表的實例。
關於助焊劑，係使用例如包含松香作為主要成分之松香型助焊劑或包含如氯之鹵素之水溶性助焊劑。焊接接合後殘留之助焊劑殘留物係藉由，例如，使用如異丙醇(IPA)之有機溶劑清洗或水清洗以移除之。
例如，當半導體晶片或半導體封裝與電路板之接合部份的端子或電極微型化時，端子或電極間的間隙會變窄，可能難以移除助焊劑殘留物。當使用松香型助焊劑或水溶性助焊劑時，鹵素或類似者可能藉著助焊劑成分或助焊劑殘留物混合至，例如，形成於基板上電極間之絕緣膜中，使得絕緣膜膨脹或剝離。例如，絕緣膜的絕緣性質可能由於離子遷移而劣化。
例如，使用多元醇作為助焊劑材料。
例如，可使用多元醇作為助焊劑材料以減少因助焊劑殘留物所造成之膨脹或剝離，及因離子遷移所 造成之絕緣膜絕緣性質的劣化。例如，可使用具有較低分子量之多元醇以降低助焊劑殘留物量。
在使用具有較低分子量之多元醇的情形下，可能無法獲得優異之焊接接合。因此，希望能提供能夠獲得優異焊接接合同時降低助焊劑殘留物量的技術。
助焊劑可為，當藉由例如使用焊接凸塊之覆晶接合以焊接接合半導體封裝或如LSI晶片之半導體晶片與電路板而使半導體晶片或半導體封裝安置在電路板上，用以製造半導體裝置時，所使用之焊接助焊劑。該半導體晶片係可指半導體元件，以及該電路板係可指電路配線板。
例如，助焊劑具有減少例如，焊接凸塊表面之焊料表面上之氧化膜，或者藉由焊接予以接合之電極(例如基板上之電極片)表面上之氧化物膜的作用。此助焊劑可包含具有300或更小分子量(平均分子量)之第一二醇型多元醇；以及具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇。
具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇可為，例如，聚乙二醇(PEG)或四乙二醇(TEG)。此聚乙二醇具有200或更大且300或更小之分子量，且在常溫為液體。四乙二醇具有194之分子量，且在常溫為液體。具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇可為，例如，聚乙二醇。此聚乙二醇具有600或更大，且1,000或更小之分子量，且在常溫為液體。
例如，第一二醇型多元醇可為具有200或更大，且300或更小分子量之聚乙二醇，及第二二醇型多元醇可為具有600或更大且1,000或更小分子量之聚乙二醇。例如，第一二醇型多元醇可為具有194之分子量之四乙二醇，及第二二醇型多元醇可為具有600或更大且1,000或更小分子量之聚乙二醇。
此助焊劑可包含具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇(第一液體)及具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇(第二液體)作為主要成分(主要試劑)，或可為此等兩種成分之混合物。例如，助焊劑材料可為具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇(例如，具有較低分子量之多元醇)，與具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇(例如，具有較高分子量之多元醇)的混合物(混合液體；組成物)。
例如，半導體晶片或半導體封裝與電路板之接合部份的端子或電極被微型化，而使端子或電極間的間隙變窄，因此可能難以移除助焊劑殘留物。
例如，半導體晶片或半導體封裝上所提供之複數個端子間之間隙(例如，間距大小)或者電路板上所提供之複數個電極間之間隙(例如，間距大小)為從約200μm或更大，經由約100μm或更大至約200μm或更小，至約100μm或更小。如上所述，在間距大小變窄及端子或電極間的間隙變窄之情形下，當使用松香型助焊劑或水溶性助焊劑時，在藉由焊接進行安置後即使使用如IPA之 有機溶劑清洗或水清洗，亦可能無法完全地移除助焊劑殘留物。
當使用松香型助焊劑或水溶性助焊劑時，鹵素或類似者可能藉著助焊劑成分或助焊劑殘留物混合至，例如，形成在基板上之電極間之絕緣膜中，使得絕緣膜膨脹或剝離。例如，絕緣膜的絕緣性質可能由於離子遷移而劣化。例如，絕緣膜的絕緣性質(例如，抗絕緣性)可能由於來自助焊劑殘留物之離子遷移而降低。
例如，可使用不含例如，鹵素之多元醇作為助焊劑材料以減少因助焊劑殘留物所造成之絕緣膜的膨脹或剝離，或者因離子遷移所造成之絕緣膜之絕緣性質的劣化。可使用具有較低分子量之多元醇以降低助焊劑殘留物量。
例如，當使用具有較低分子量之多元醇時，可能無法獲得優異之焊接接合。例如，當僅使用具有較低分子量之多元醇時，降低助焊劑殘留物量，但可焊接性(焊接潤濕性)劣化，因此，可能無法獲得優異之焊接接合。
例如，當僅使用具有較高分子量之多元醇時，可焊接性優異，因此，獲得優異之焊接接合，但助焊劑殘留物量可能增加。基於此理由，助焊劑材料可為具有較低分子量之多元醇與具有較高分子量之多元醇的混合物。因此，可焊接性優異，同時助焊劑殘留物量降低，從而可獲得優異之焊接接合。
例如，相較於僅含具有較低分子量之多元醇之助焊劑的情形，可獲得優異之焊接接合。例如，相較於僅含具有較高分子量之多元醇之助焊劑的情形，降低助焊劑殘留物量，因此，例如，可提升底部填充料的填充性質。具有較低分子量之多元醇的揮發溫度係低，且具有較高分子量之多元醇的揮發溫度係高。
例如，具有較低分子量之多元醇的揮發溫度可設定成低於焊料的迴焊溫度，且具有較高分子量之多元醇的揮發溫度可設定成高於焊料的迴焊溫度。焊料的迴焊溫度係焊接接合時迴焊(熔化)焊料的溫度且可高於焊料的熔點。焊料的迴焊溫度可稱為接合溫度，焊接溫度，或加熱溫度。
例如，SnAg型焊料可使用於焊接接合。焊料的迴焊溫度為高於SnAg型焊料的熔點(例如，約217℃)，例如，約300℃至約380℃之溫度。在此情形下，具有較低分子量之多元醇的揮發溫度可設定成低於SnAg型焊料的迴焊溫度且具有較高分子量之多元醇的揮發溫度可設定成高於SnAg型焊料的迴焊溫度。例如，第一二醇型多元醇的揮發溫度可設定成低於SnAg型焊料的迴焊溫度，且第二二醇型多元醇的揮發溫度可設定成高於SnAg型焊料的迴焊溫度。
當進行焊接接合而將焊料加熱至焊料的迴焊溫度時，大部份之具有較低分子量之多元醇會揮發，因此，降低助焊劑殘留物量。同時，大部份之具有較高分子 量之多元醇不會揮發而留下，證明降低作用。因此，可焊接性優異且可獲得優異焊接接合。助焊劑材料可為具有較低分子量之多元醇與具有較高分子量之多元醇的混合物，且不含，例如，松香，觸變劑，或胺鹽，其係成為造成助焊劑殘留物因素之活化劑的成分。
因此，可降低助焊劑殘留物量。對例如形成在基板上之電極間之絕緣膜(如光阻)有害之成分，如鹵素或胺鹽，係不含在助焊劑材料中。因此，減少因助焊劑殘留物所造成之膨脹或剝離，及減少因離子遷移所造成之絕緣膜之絕緣性質的劣化。
由於降低助焊劑殘留物量，助焊劑殘留物可藉由，例如，水清洗予以完全地移除。助焊劑殘留物量，可降低至助焊劑殘留物可藉由，例如，水清洗予以完全地移除之程度。例如，助焊劑殘留物量可藉由具有較低分子量之多元醇與具有較高分子量之多元醇的混合比率，或者藉由焊接接合時之迴焊溫度予以降低，且在此情形下，可進行非清洗接合。
助焊劑可包含比第二二醇型多元醇多之第一二醇型多元醇。例如，助焊劑中之具有較低分子量之第一二醇型多元醇的組成比率(例如，體積比率)可大於約50%(例如，約50體積%)。因此，進一步降低助焊劑殘留物量，因而助焊劑殘留物可藉由，例如，非清洗或水清洗予以移除。
可使造成助焊劑殘留物之具有較高分子量 之第一二醇型多元醇的混合比率為小，以進一步降低助焊劑殘留物量，同時不使可焊接性劣化。由於進一步降低助焊劑殘留物量，例如，可提升如底部填充料的填充性質。例如，助焊劑中之具有較低分子量之第一二醇型多元醇及具有較高分子量之第二二醇型多元醇的平均分子量可小於約600。例如，助焊劑中之具有較低分子量之第一二醇型多元醇的組成比率(例如，體積比率)可大於約50%(例如，約50體積%)，且助焊劑中之具有較低分子量之第一二醇型多元醇及具有較高分子量之第二二醇型多元醇的平均分子量可小於約600。
進一步降低助焊劑殘留物量，因此，助焊劑殘留物可藉由，例如，非清洗或水清洗予以移除。除了具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇及具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇外，助焊劑尚可含其他材料。
例如，可添加小量之有機酸或有機酸酐。例如，助焊劑可包含具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇及具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇，且可進一步包含有機酸或有機酸酐。藉由此添加提升焊接潤濕性，因而可焊接性亦可提升。
在此情形下，助焊劑包含具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇，具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇，以及有機酸或有機酸酐。有機酸可為，例如，丁二酸，癸二酸，己二酸，L-麩胺酸，戊二酸，硬脂 酸，棕櫚酸，松脂酸，丙二酸，苯甲酸，或羧酸。有機酸酐可為，例如，那些有機酸之酸酐，如丁二酸酐。有機酸可不含胺鹽，以減少形成在基板表面上之絕緣膜的剝離。
在助焊劑的主要成分為第一二醇型多元醇及第二二醇型多元醇的情形下，助焊劑中之第一二醇型多元醇及第二二醇型多元醇的含量可為約80%或更多。例如，含約80%或更多(體積比率)的第一二醇型多元醇及第二二醇型多元醇的材料，可使用之作為助焊劑。
例如，當助焊劑包含具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇及具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇時，助焊劑中之第一二醇型多元醇及第二二醇型多元醇的含量比率為約100%。當助焊劑包含具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇、具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇、以及有機酸或有機酸酐時，助焊劑中之第一二醇型多元醇及第二二醇型多元醇的含量可為約80%或更多。
在製造半導體裝置的方法中，係使用上述之助焊劑，藉由SnAg型焊料迴焊而使半導體晶片或半導體封裝與電路板接合。
例如，當半導體晶片或半導體封裝與電路板之接合部份的複數個端子間之間隙為100μm或更小時，可使用上述之助焊劑，藉由SnAg型焊料迴焊而使半導體晶片或半導體封裝與電路板接合。由於半導體晶片或半導體封裝上所提供之複數個端子與電路板上所提供之複 數個電極(電極墊)係藉由焊接接合，故複數個端子間之間隙與複數個電極間之間隙實質上相同。當複數個端子間之間隙為100μm或更小時，複數個電極間之間隙亦為100μm或更小。因此，當半導體晶片或半導體封裝與電路板之接合部份的複數個電極間之間隙為100μm或更小時，可使用上述之助焊劑，藉由SnAg型焊料迴焊而使半導體晶片或半導體封裝與電路板接合。
第1A至1C圖以及第2圖係說明使用助焊劑製造半導體裝置之方法的實例。如第1A圖之說明，例如，藉由噴佈，將上述之助焊劑2施加在包含複數個電極1A以及絕緣膜5之電路板1的表面上，然後在電路板1上所提供之複數個電極1A上形成SnAg型焊料3(焊接球；焊接凸塊)。於SnAg型焊料3形成在電路板1上所提供之複數個電極1A上之狀態下，藉由例如噴佈，施加上述之助焊劑2。
如第1B圖之說明，進行半導體晶片4(或半導體封裝)上所提供之複數個端子4A，例如，銅柱，與電路板1上所提供之複數個電極1A(例如，複數個電極1A上形成的SnAg型焊料3)的位置對準。半導體晶片4或半導體封裝係安置在電路板1上。如第1C圖或第2圖之說明，SnAg型焊料3係藉由加熱至SnAg型焊料3的迴焊溫度，使得半導體晶片4或半導體封裝上所提供之複數個端子4A與電路板1上所提供之複數個電極1A分別藉由SnAg型焊料3彼此接合(覆晶接合)而迴焊。
可使用迴焊爐(參見，例如，第1C圖)或可使用覆晶接合器(FCB)(參見，例如，第2圖)以藉由使SnAg型焊料3迴焊而使端子與電極接合。例如，半導體晶片4(或半導體封裝)與電路板1可藉由以迴焊爐加熱而彼此接合，例如，藉由迴焊焊接而接合。在此情形下，可使用迴焊爐進行加熱。例如，半導體晶片4(或半導體封裝)與電路板1可藉由使用FCB，例如，藉由FCB局部迴焊焊接予以加熱及加壓(熱壓接合)而彼此接合(FCB局部迴焊接合)。在此情形下，可使用FCB進行加熱及加壓。
第3A及3B圖係說明使用助焊劑製造半導體裝置的實例。在第3B圖中，係說明以第3A圖之元件符號X表示之部份的放大圖。第4A及4B圖係說明使用助焊劑製造半導體裝置的實例。在第4B圖中，係說明以第4A圖之元件符號X表示之部份的放大圖。當使用上述之助焊劑2，藉由SnAg型焊料3使半導體晶片4(或半導體封裝)與電路板1接合時，如第3A及3B圖所說明，可獲得優異焊接接合，同時降低助焊劑殘留物2X量。絕緣膜5並未在第3B圖中說明。如上述進行接合後，助焊劑殘留物2X可藉由清洗(例如，助焊劑清洗)，如水清洗，例如，在約80℃予以完全地移除，如第4A及4B圖所說明。絕緣膜5並未在第4B圖中說明。
此後，將底部填充料填充在欲予固化之半導體裝置中。利用上述製程，製得其中半導體晶片4(或半導體封裝)係安置(例如，覆晶安置)在電路板1上之半導體 裝置(參見，例如，第3及4圖)。可獲得具有較少助焊劑殘留物、優異之底部填充料之填充性質、優異焊接接合、以及優異絕緣性質之半導體裝置。
第5、6以及7圖係說明助焊劑成分表的實例。在第5圖中，係表示第一助焊劑1至25各別之第一成分、第二成分、有機酸或類似者之添加與否、體積比率、平均分子量、以及可焊接性和助焊劑殘留物的評估結果。在第6圖中，係表示第一助焊劑26至48各別之第一成分、第二成分、有機酸或類似者之添加與否、體積比率、平均分子量、以及可焊接性和助焊劑殘留物的評估結果。在第7圖中，係表示第二助焊劑1至5各別之第一成分、第二成分、有機酸或類似者之添加與否、體積比率、平均分子量、以及可焊接性和助焊劑殘留物的評估結果。例如，將第一助焊劑1至48(參見，例如，第5以及6圖)及第二助焊劑1至5(參見，例如，第7圖)施加在包含複數個電極1A(間距大小約80μm)之電路板1的表面上。之後，在電路板1上所提供之複數個電極1A上形成SnAg型焊料3(具有約40μm直徑之焊接凸塊)。於SnAg型焊料3形成在電路板1上所提供之複數個電極1A上之狀態下，施加第一助焊劑1至48(參見，例如，第5及6圖)及第二助焊劑1至5(參見，例如，第7圖)。進行半導體晶片4上所提供之複數個端子4A(間距大小約80μm)與電路板1上所提供之複數個電極1A上之SnAg型焊料3的位置對準(參見，例如，第1B圖)，且在電路板1上安置半導體晶片4。藉由 加熱至SnAg型焊料3的迴焊溫度，例如，約340℃之設定溫度或約300℃之實際測量溫度，使SnAg型焊料3迴焊，以使半導體晶片4與電路板1接合(參見，例如，第1及2圖)，因此，製得其中半導體晶片4係經覆晶安置在電路板1上之半導體裝置(參見，例如，第3及4圖)。
評估可焊接性及助焊劑殘留物。第一助焊劑1至28和第一助焊劑41至48，在含於助焊劑中之具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇的分子量或成分比率，以及含於助焊劑中之具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇的分子量或成分比率上彼此不同。在第一助焊劑29至40中，添加有機酸或有機酸酐。第二助焊劑1至3係僅包含具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇。第二助焊劑4以及5係僅包含具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇。
在第5至7圖中，關於含在助焊劑中之第一成分(例如，具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇)及第二成分(例如，具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇)，在“第一成分，第二成分”範疇中，聚乙二醇及四乙二醇分別記載為PEG及TEG，此範疇中亦說明分子量或成分比率。有機酸或有機酸酐則記載在“添加有機酸”範疇中。
例如，在第一助焊劑1中，第一成分為具有200分子量之聚乙二醇及第二成分具有600分子量之聚乙二醇，且第一成分與第二成分的組成比率為1：1。因此， 在“第一成分，第二成分”範疇中，第一成分及第二成分分別記載為PEG200-1及PEG600-1。由於不包含有機酸或有機酸酐，在“添加有機酸”範疇中以標示符號“------”記載之。
在第一助焊劑2中，第一成分為具有200分子量之聚乙二醇及第二成分為具有600分子量之聚乙二醇，且第一成分與第二成分的組成比率為2：1。因此，在“第一成分，第二成分”範疇中，第一成分及第二成分分別記載為PEG200-2及PEG600-1。由於不含有機酸或有機酸酐，故在“添加有機酸”範疇中以標示符號“------”記載之。
在第一助焊劑25中，第一成分為四乙二醇(分子量194)及第二成分為具有600分子量之聚乙二醇，且第一成分與第二成分的組成比率為1：1。因此，在“第一成分，第二成分”範疇中，第一成分及第二成分分別記載為TEG-1及PEG600-1。由於不含有機酸或有機酸酐，故在“添加有機酸”範疇中以標示符號“------”記載之。
在第一助焊劑29中，第一成分為具有300分子量之聚乙二醇及第二成分為具有600分子量之聚乙二醇，且第一成分與第二成分的組成比率為1：1。因此，在“第一成分，第二成分”範疇中，第一成分及第二成分分別記載為PEG300-1及PEG600-1。由於添加10%丁二酸酐作為有機酸或有機酸酐，故在“添加有機酸”範疇中以“添加丁二酸酐10%”記載之。
在第一助焊劑35中，第一成分為具有300分子量之聚乙二醇及第二成分為具有600分子量之聚乙二醇，且第一成分與第二成分的組成比率為1：1。因此，在“第一成分，第二成分”範疇中，第一成分及第二成分分別記載為PEG300-1及PEG600-1。由於添加10%戊二酸作為有機酸或有機酸酐，故在“添加有機酸”範疇中以“添加戊二酸10%”記載之。
由於第一助焊劑48僅含具有600分子量之聚乙二醇，故在“第一成分，第二成分”範疇中，記載為PEG600。由於不含有機酸或有機酸酐，故在“添加有機酸”範疇中以參考符號“------”記載之。第二助焊劑3僅含四乙二醇(分子量194)。因此，在“第一成分，第二成分”範疇中，以四乙二醇記載之。由於不含有機酸或有機酸酐，故在“添加有機酸”範疇中以參考符號“------”記載之。
其他第一助焊劑及第二助焊劑以與上述類似之方式記載之。在第5至7圖中，關於個別之第一助焊劑及第二助焊劑，含於助焊劑中之第一成分的體積比率係在“第一成分/體積比率”範疇中記載之，含於助焊劑中之第一成分及第二成分的平均分子量係在“平均分子量/Mv”範疇中記載之。關於第二助焊劑，由於含於助焊劑中之成分僅有聚乙二醇或四乙二醇，故在“第一成分/體積比率”範疇中以100%記載之，含於助焊劑中之成分的分子量係在“平均分子量/Mv”範疇中記載之。
在第5至7圖中，關於個別之第一助焊劑及 第二助焊劑，可焊接性及助焊劑殘留物的評估結果分別在“可焊接性”範疇及“助焊劑殘留物”範疇中記載之。至於可焊接性的評估，係測定在具有620個焊接接合部份之試樣中，各焊接接合部份的焊接接合是否優異。當測定到所有焊接接合部份的焊接接合皆優異，在“可焊接性”範疇中以“○”之參考符號記載之。當測定到某些焊接接合部份發生缺陷性焊接接合，在“可焊接性”範疇中以“△”之參考符號記載之。當測定到所有焊接接合部份的焊接接合皆發生缺陷性焊接接合，在“可焊接性”範疇中以“×”之參考符號記載之。
至於助焊劑殘留物的評估，在非清洗及無助焊劑殘留物的情形下，在“助焊劑殘留物”範疇中係以“無殘留物(非清洗)”記載之。在焊劑殘留物以水清洗予以移除的情形下，在“助焊劑殘留物”範疇中係以“無殘留物(水清洗)”記載之。在即使進行水清洗亦留下助焊劑殘留物，但留下之助焊劑殘留物量小的情形下，在“助焊劑殘留物”範疇中係以用語“小”記載之。在即使進行水清洗亦留下助焊劑殘留物，但留下之助焊劑殘留物量大的情形下，在“助焊劑殘留物”範疇中係以用語“大”記載之。
助焊劑殘留物的評估結果中，在使用第二助焊劑1至3的情形下，沒有獲得優異之焊接接合，如第7圖所說明，而在使用第一助焊劑1至48的情形下，獲得優異之焊接接合，如第5以及6圖所說明。在含於第二助 焊劑1之具有200分子量之聚乙二醇中，揮發起始點為112.2℃且揮發溫度為249.5℃。在含於第二助焊劑2之具有300分子量之聚乙二醇中，揮發起始點為191.3℃且揮發溫度為295.6℃。在含於第二助焊劑3之具有194分子量之四乙二醇中，揮發起始點為110.8℃且揮發溫度為234.1℃。揮發起始點係在TG-DTA測量(10℃/分(min))中發生10%或更大重量損失之溫度。再者，揮發溫度係在TG-DTA測量(10℃/min)中發生50%或更大重量損失之溫度。
如上所述，第二助焊劑1至3僅含四乙二醇或具有較小分子量之聚乙二醇，而其揮發起始點及揮發溫度並沒有高於SnAg型焊料的迴焊溫度。因此，在使用第二助焊劑1至3的情形下，當藉由使SnAg型焊料迴焊而進行接合時，助焊劑無法有效地作用。結果，並沒有獲得優異之焊接接合。
在第一助焊劑1至48中，具有較大分子量之聚乙二醇係添加至四乙二醇，或至具有較小分子量之聚乙二醇中。添加具有600分子量之聚乙二醇或具有1,000分子量之聚乙二醇作為具有較大分子量之聚乙二醇。在具有600分子量之聚乙二醇中，揮發起始點為297.4℃且揮發溫度為385.5℃。在具有1,000分子量之聚乙二醇中，揮發起始點為336.4℃且揮發溫度為393.4℃。揮發起始點係在TG-DTA測量(10℃/min)中發生10%或更大重量損失之溫度。揮發溫度係在TG-DTA測量(10℃/min)中發生50%或更大重量損失之溫度。
具有較大分子量之聚乙二醇的揮發起始點及揮發溫度係高於SnAg型焊料的迴焊溫度。如上所述，在第一助焊劑1至48中，具有較大分子量及較高揮發起始點和較高揮發溫度之聚乙二醇係添加至具有較小分子量且揮發起始點及揮發溫度並沒有高於SnAg型焊料的迴焊溫度之聚乙二醇或四乙二醇。
在此情形下，藉由混合具有較小分子量之聚乙二醇或四乙二醇與具有較大分子量之聚乙二醇得到之助焊劑的揮發起始點及揮發溫度係依據，例如，具有較小分子量之聚乙二醇或四乙二醇的揮發起始點及揮發溫度，具有較大分子量之聚乙二醇的揮發起始點及揮發溫度，以及具有較小分子量之聚乙二醇或四乙二醇與具有較大分子量之聚乙二醇的混合比率決定之。
例如，在第一助焊劑1中，係以1：1之比率混合具有200分子量之聚乙二醇與具有600分子量之聚乙二醇。在具有200分子量之聚乙二醇中，揮發起始點為112.2℃且揮發溫度為249.5℃。在具有600分子量之聚乙二醇中，揮發起始點為297.4℃且揮發溫度為385.5℃。因此，藉由混合這些聚乙二醇所得到之第一助焊劑1的揮發起始點及揮發溫度分別為147.8℃及374.8℃。揮發起始點係在TG-DTA測量(10℃/min)中發生10%或更大重量損失之溫度。揮發溫度係在TG-DTA測量(10℃/min)中發生50%或更大重量損失之溫度。同時，其他第一助焊劑與上述者類似。
在使用第一助焊劑1至48的情形下，當藉由使SnAg型焊料迴焊而進行接合時，助焊劑有效地作用，焊料令人滿意地濕潤，且熔合順利地進展，因此，可獲得優異之焊接接合。助焊劑殘留物的評估結果中，如第5至7圖所說明，相較於使用第二助焊劑4以及5的情形，使用第一助焊劑1至48的情形發生之助焊劑殘留物量降低。
在含於第二助焊劑4之具有600分子量之聚乙二醇中，揮發起始點為297.4℃且揮發溫度為385.5℃。在含於第二助焊劑5之具有1,000分子量之聚乙二醇中，揮發起始點為336.4℃且揮發溫度為393.4℃。揮發起始點係在TG-DTA測量(10℃/min)中發生10%或更大重量損失之溫度。再者，揮發溫度係在TG-DTA測量(10℃/min)中發生50%或更大重量損失之溫度。
如上所述，第二助焊劑4以及5僅含具有較大分子量之聚乙二醇且揮發起始點及揮發溫度高於SnAg型焊料的迴焊溫度。因此，在使用第二助焊劑4以及5的情形下，雖然助焊劑有效地作用，使得當藉由SnAg型焊料迴焊而進行接合時，可獲得優異之焊接接合，但可能存在許多助焊劑殘留物。
相反地，第一助焊劑1至48中，具有較小分子量之聚乙二醇或四乙二醇係添加至具有較大分子量之聚乙二醇，且具有較大分子量之聚乙二醇的比率係低於4以及5之第二助焊劑。添加具有200分子量之聚乙二醇或具有300分子量之聚乙二醇或四乙二醇係作為具有較小分 子量之聚乙二醇或四乙二醇。
在具有200分子量之聚乙二醇中，揮發起始點為112.2℃且揮發溫度為249.5℃。在具有300分子量之聚乙二醇中，揮發起始點為191.3℃且揮發溫度為295.6℃。在具有194分子量之四乙二醇中，揮發起始點為110.8℃且揮發溫度為234.1℃。揮發起始點係在TG-DTA測量(10℃/min)中發生10%或更大重量損失之溫度。揮發溫度係在TG-DTA測量(10℃/min)中發生50%或更大重量損失之溫度。
具有較小分子量之聚乙二醇或四乙二醇的揮發起始點及揮發溫度並沒有高於SnAg型焊料的迴焊溫度。如上所述，在第一助焊劑1至48中，具有較小分子量且揮發起始點及揮發溫度並沒有高於SnAg型焊料的迴焊溫度之聚乙二醇或四乙二醇係添加至具有較大分子量且揮發起始點及揮發溫度高於SnAg型焊料的迴焊溫度之聚乙二醇。
在使用第一助焊劑1至48的情形下，當藉由SnAg型焊料迴焊而進行接合時，助焊劑有效地作用，因此，可獲得優異之焊接接合。相較於使用第二助焊劑4以及5的情形，助焊劑殘留物量降低。結果，相較於使用第二助焊劑4以及5的情形，可改良底部填充料或類似者之填充性質。
在使用第一助焊劑4、6、16、18、32、34、38、40、43、44、47及48的情形下，例如，在使用具有約 50%或更少之第一成分之組成比率(體積比率)，及約600或更大之第一成分和第二成分之平均分子量之助焊劑的情形下，相較於第二助焊劑4以及5的情形，降低助焊劑殘留物量，但即使進行水清洗亦留下助焊劑殘留物。
在使用第一助焊劑1至3、5、7至15、17、19至31、33、35至37、39、41、42、45及46的情形下，例如，在使用具有大於約50%之第一成分之組成比率(體積比率)之助焊劑，具有小於約600之第一成分和第二成分之平均分子量之助焊劑，或者使用具有大於約50%之第一成分之組成比率(體積比率)及小於約600之第一成分和第二成分之平均分子量之助焊劑的情形下，無進行清洗下並沒有助焊劑殘留物留下，或者藉由水清洗移除助焊劑殘留物。
在使用具有約300或更小之第一成分和第二成分之平均分子量之助焊劑的情形下，例如，在使用第一助焊劑7至9、12及26至28的情形下，無進行清洗下並沒有助焊劑殘留物留下。在使用具有大於約300且小於約600之第一成分和第二成分之平均分子量之助焊劑的情形下，例如，在使用第一助焊劑1至3、5、10、11、13至15、17、19至25、29至31、33、35至37、39、41、42、45及46的情形下，藉由水清洗移除助焊劑殘留物。
在確認使用第一助焊劑1至48所製造之半導體裝置沒有電性問題後，進行下述連接可靠度之評估。進行500回之-55℃(維持15分鐘)125℃(維持15分鐘)溫度循環測試後的結果，電阻增加約10%或更少，此為良好 者。即使在約121℃/約85% RH環境使半導體裝置留置約1,000小時，電阻亦增加約10%或更少，其係類似於該溫度循環測試，此為良好者。在約130℃，約85% RH，及約4V偏壓下進行高加速度生命期測試後的結果，即使經過約96小時後，並未確認出抗絕緣性的劣化。
由於本案的圖為使用示範或實驗數據，並非本案的代表圖。故本案無指定代表圖。

Claims (15)

  1. 一種助焊劑，係包括：具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇；以及具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之助焊劑，其中，該第一二醇型多元醇為具有200或更大分子量之聚乙二醇，以及該第二二醇型多元醇為具有1,000或更小分子量之聚乙二醇。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之助焊劑，其中，該第一二醇型多元醇為四乙二醇，以及該第二二醇型多元醇為具有1,000或更小分子量之聚乙二醇。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之助焊劑，其中，該助焊劑所含之該第一二醇型多元醇多於該第二二醇型多元醇。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之助焊劑，其中，該助焊劑中之該第一二醇型多元醇以及該第二二醇型多元醇的含量為80%或更多。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之助焊劑，其中，該助焊劑係包含有機酸或有機酸酐。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之助焊劑，其中，該第一二醇型多元醇的揮發溫度係低於SnAg型焊料的迴焊溫度，以及 該第二二醇型多元醇的揮發溫度係高於SnAg型焊料的迴焊溫度。
  8. 一種製造半導體裝置之方法，包括：製備半導體晶片或半導體封裝及電路板；以及使用包含具有300或更小分子量之第一二醇型多元醇以及具有600或更大分子量之第二二醇型多元醇之助焊劑，藉由SnAg型焊料迴焊，而使該半導體晶片或該半導體封裝與該電路板接合。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，該半導體晶片或該半導體封裝與該電路板之接合部份的複數個端子間之間隙為100μm或更小。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，該第一二醇型多元醇為具有200或更大分子量之聚乙二醇，以及該第二二醇型多元醇為具有1,000或更小分子量之聚乙二醇。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，該第一二醇型多元醇為四乙二醇，以及該第二二醇型多元醇為具有1,000或更小分子量之聚乙二醇。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，該助焊劑所含之該第一二醇型多元醇係多於該第二二醇型多元醇。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之方法， 其中，該助焊劑中之該第一二醇型多元醇及該第二二醇型多元醇的含量為80%或更多。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，該助焊劑係包含有機酸或有機酸酐。
  15. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，該第一二醇型多元醇的揮發溫度係低於SnAg型焊料的迴焊溫度，以及該第二二醇型多元醇的揮發溫度係高於SnAg型焊料的迴焊溫度。
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