树脂助焊剂焊膏和安装结构体制造技术

本发明专利技术提供无需底部填充工序、并且具有优良的焊料凸块的加强效果的树脂助焊剂焊膏和安装结构体。树脂助焊剂焊膏具备包含焊料粉末和无机粉末的非树脂系粉末、以及包含第一环氧树脂和固化剂和有机酸的助焊剂，并且非树脂系粉末为整体的30～90wt％，无机粉末的表面被有机树脂覆盖。

【技术实现步骤摘要】
树脂助焊剂焊膏和安装结构体
本专利技术主要涉及将半导体部件、电子部件等钎焊到电路基板上时使用的焊膏中，具有包含环氧树脂的助焊剂成分的树脂助焊剂焊膏和安装结构体。
技术介绍
近年来，移动电话、PDA(PersonalDigitalAssistant)等移动设备的小型化、高功能化不断发展。作为能够应对该发展的安装技术，大多使用BGA(BallGridArray)、CSP(ChipScalePackage)等安装结构。移动设备容易遭受到掉落冲击等机械负荷。对QFP(QuadFlatPackage)而言，由其引线部分吸收冲击。但是，对不具有缓和冲击的引线的BGA、CSP等而言，确保耐冲击可靠性变得重要。以往的作为代表性的焊料的Pb共晶焊料的熔点为183℃。另一方面，对如今的无铅焊料的代表性的Ag-Sn-Cu系焊料而言，其熔点比Pb共晶焊料高30℃左右。因此，回焊炉的温度分布(profile)的最高温度高达220～260℃。将高温耐性弱的部件安装在电路基板上时，仅该部件由额外工序进行点焊接合，因此生产率显著降低。因此，开始使用克服了Sn-Ag-Cu系焊料(以下称为“SAC焊料”。)的熔点高这一缺点的Sn-Zn系、Sn-Ag-In系、Sn-Bi系等低熔点无铅焊料。但是，对使用了Sn-Zn系、Sn-Ag-In系、Sn-Bi系焊料的BGA连接而言，其焊料连接部的连接可靠性、尤其是耐冲击可靠性等尚未充分确立。作为其对策，提出了为提高连接部的耐冲击可靠性，而使用了助焊剂中包含热固性树脂的焊膏(以下，称为“树脂助焊剂焊膏”)的半导体安装结构体及其制造方法(例如，参照专利文献1)。需要说明的是，作为树脂助焊剂焊膏的组成的一例，可举出包含助焊剂以及焊料粉末的膏剂，该助焊剂由环氧树脂、固化剂、有机酸、增粘材料构成。另外，作为安装结构体的耐掉落可靠性的第二个对策，提出了用通常的SAC焊料55将CSP等半导体部件51的端子52连接到基板53的电极54后，使用称作底部填充材的液态密封材57，进行连接的强度加强的方法(例如，参照专利文献2)。图4是以往的通过焊料球进行连接后，通过底部填充材57进行了加强的情况的示意截面图。底部填充材57是，例如，包含液态环氧树脂、固化剂和二氧化硅等无机粉末58的低粘度液态树脂组合物。底部填充材57中包含二氧化硅等无机粉末58，因此固化物的热膨胀系数变小、弹性模量也变高。由此，可使CSP的焊料凸块55与底部填充材57的树脂的热膨胀的差变小。其结果，可通过底部填充材57的硬树脂加强凸块55的周围，因此可以确保非常高的耐掉落可靠性。底部填充材57自CSP芯片的周围通过毛细管现象渗透至CSP芯片与布线电路基板的微小的间隙并填充。该工序在将CSP通过焊料球55安装至基板53后，进一步追加助焊剂清洗、底部填料填充、底部填料固化这样的长的工序而成。因此，在稍微降低制造成本也好的电子设备的制造中，该工序成为成本上升的主要原因。作为其成本对策之一，实施了用前述的树脂助焊剂焊膏代替通常的SAC焊料，将CSP的焊料球与电路基板连接，同时进行树脂加强的对策。即，通过回焊加热，树脂助焊剂焊膏的焊料与CSP的焊料球熔融连接时，树脂被挤压至焊料的周围，形成对焊料的周围进行加强的结构，因此即使没有底部填料也进行了树脂加强。由此，无需助焊剂清洗、底部填料填充、底部填料固化这样的工艺，可进行工序的缩短。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-283453号公报专利文献2：日本特开2011-142119号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题但是，该使用树脂助焊剂焊膏的对策与以往的底部填料填充相比，存在耐掉落可靠性稍有不良这样的技术问题。其理由可以举出2个。第一，树脂助焊剂焊膏所含Sn-Bi系的低熔点焊料与SAC焊料相比具有脆的特性。因此，将使用该树脂助焊剂焊膏的对策用于移动设备等的情况下，在掉落试验中比SAC焊料更容易损坏。第二，对于利用树脂助焊剂焊膏的焊料连接而言，确实用树脂加强了焊料连接部，但对于该加强树脂而言，其仅是不含底部填料所含的二氧化硅等填料的树脂。因此，与底部填料相比，树脂固化物的热膨胀系数较大，而弹性模量较小。由于这样的特性，CSP的焊料凸块的加强效果也变小，其结果是，耐掉落可靠性也变低。本专利技术的目的在于提供无需底部填充工序，并且具有优良的焊料凸块的加强效果的树脂助焊剂焊膏和安装结构体。用于解决课题的手段本专利技术所涉及的树脂助焊剂焊膏具备：包含焊料粉末和无机粉末的非树脂系粉末、以及包含第一环氧树脂、固化剂和有机酸的助焊剂，所述非树脂系粉末为整体的30～90wt％，所述无机粉末的表面被有机树脂覆盖。本专利技术所涉及的安装结构体具备：具有电极的电路基板、具有端子的电子部件、包含将所述电路基板的所述电极与所述电子部件的所述端子之间连接的焊料的导电部、以及覆盖所述焊料周围的至少一部分、并且包含分散有无机粉末的固化后的第一环氧树脂的加强部，所述加强部的所述无机粉末的表面被有机树脂覆盖。专利技术效果根据本专利技术的树脂助焊剂焊膏，在用于电子部件向电路基板的焊料接合的情况下，由于包含无机粉末，因此可以不使用底部填充材，而通过焊料接合部的树脂更牢固地对加强部进行加强。因此可以提高安装结构体的耐掉落性。另外，由于无机粉末的表面被有机树脂所覆盖，因此在焊料粉末熔融时可以抑制妨碍助焊剂的还原作用的作用。因此，可以改善焊料粉末的熔融性。附图说明图1是表示使用实施方式1的树脂助焊剂焊膏而接合的安装结构体的截面结构的截面图。图2是表示实施方式1的树脂助焊剂焊膏所含的表面被有机树脂覆盖的无机粒子的截面结构的截面图。图3A是表示制作实施方式的安装结构体的制造工艺中，在电路基板的电极之上涂布树脂助焊剂焊膏的工序的示意截面图。图3B是表示使用贴片机等以半导体部件1的端子与电路基板的电极对置的方式将半导体部件与电路基板重叠的工序的示意截面图。图3C是表示在回焊炉内将树脂助焊剂焊膏加热至规定的加热温度的工序的示意截面图。图3D是表示将树脂助焊剂焊膏中的焊料粉末、和设置在半导体部件的端子上的焊料球加热至熔融温度的工序的示意截面图。图4是以往通过焊料球进行连接后，通过底部填充材进行了加强的情况的安装结构体的示意截面图。具体实施方式＜完成本专利技术的历程＞本专利技术人对通过使树脂助焊剂焊膏中预先包含上述底部填充材所含的二氧化硅等无机粉末，则是否可以不需要底部填充工序进行了研究。其结果，发现：若对无机粉末与焊料粉末共存的树脂助焊剂焊膏进行加热，则产生原本发生熔融而进行金属接合的焊料粉末几乎不熔融，而无法进行金属接合这样严重的问题。后述的比较例中示出，作为无机粉末，二氧化硅、氧化铝、滑石等与焊料粉末共存的情况下，焊料几乎不熔融。尤其是氧化铝的情况下，焊料完全不熔融。推测这是因为作为金属氧化物的无机粉末阻碍助焊剂中的有机酸的助焊剂作用(除去焊料表面的氧化膜的还原反应)。为了增强助焊剂作用，也进行了增加有机酸的量的研究，但即使添加通常量的10倍量也没有发现大的改善。可知作为无机粉末的二氧化硅、氧化铝、滑石等金属氧化物等的助焊剂作用的阻碍效果非常强。因此，本专利技术人进行了对无机粉末的二氧化硅的表面进行包覆，来抑制阻碍助焊剂的还原作用的初步研究。需要说明的是，二氧化硅使用了熔融二氧化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种树脂助焊剂焊膏，其具备：包含焊料粉末和无机粉末的非树脂系粉末、以及包含第一环氧树脂、固化剂和有机酸的助焊剂，所述非树脂系粉末为整体的30～90wt％，所述无机粉末的表面被有机树脂覆盖。

【技术特征摘要】
2015.12.28 JP 2015-2568721.一种树脂助焊剂焊膏，其具备：包含焊料粉末和无机粉末的非树脂系粉末、以及包含第一环氧树脂、固化剂和有机酸的助焊剂，所述非树脂系粉末为整体的30～90wt％，所述无机粉末的表面被有机树脂覆盖。2.根据权利要求1所述的树脂助焊剂焊膏，就所述非树脂系粉末的总量100wt％而言，所述焊料粉末的含有率为60～95wt％，所述无机粉末的含有率为5～40wt％。3.根据权利要求1所述的树脂助焊剂焊膏，其特征在于，包含覆盖表面的有机树脂的所述无机粉末的平均粒径为1.0μm～25μm的范围。4.根据权利要求1所述的树脂助焊剂焊膏，所述无机粉末为二氧化硅，所述有机树脂为第二环氧树脂。5.根据权利要求1所述的树脂助焊剂焊膏，所述焊料粉末为42Sn58Bi、42Sn57Bi1.0Ag、16Sn56Bi28In中的任一种。6.一种安装结构体，...

【专利技术属性】
技术研发人员：日野裕久，大桥直伦，吉冈祐树，森将人，铃木康宽，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP