可再用的热固性树脂组合物制造技术

本发明专利技术涉及可用于将半导体器件，如芯片尺寸或芯片规模外壳（“ＣＳＰｓ”）、球形格子阵列（“ＢＧＡｓ”）等（各自具有在支撑基材上的大规模集成电路（“ＬＳＴ”））固定在电路板上的热固性树脂组合物。本发明专利技术的组合物可在合适的条件下再用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利
本专利技术涉及可用于将半导体器件，如芯片尺寸或芯片规模外壳(“CSPs”)、球形格子阵列(“BGAs”)等(各自具有在支撑基材上的半导体芯片，诸如大规模集成电路(“LST”))固定在电路板上的热固性树脂组合物。本专利技术的组合物可在合适的条件下再用。相关技术的描述近年来，由于流行小尺寸电子仪器，如摄像机-集成磁带录象机(VTR)和便携式电话机，因此需要降低LSI器件的尺寸。为此，将目前所用的CSP和BGA的外壳尺寸大大降低，以达到裸芯片的尺寸。这些CSP和BGA改进了电子器件的特性，同时保持其大多数操作特性，由此起到保护半导体裸芯片如LSI和便于对其测试的作用。通常，将CSP/BGA组件通过使用焊接剂与电路板上的电子导体连接。然而，当将所得CSP/BGA/电路板结构暴露于热循环下时，电路板与CSP/BGA之间的焊接剂连接可靠性受到怀疑。最近，当将CSP/BGA组件安装于电路板上后，CSP/BGA组件与电路板之间的空间目前通常用密封树脂填充(通常称为未充满密封)，以释放因热循环造成的应力，由此改进热冲击性能并增强结构的可靠性。然而，由于通常将热固性树脂用作未充满密封材料，因此若将CSP/BGA组件安装于电路板上发生失败，则在不破坏或刮擦伤结构整体性下非常难以替换CSP/BGA组件。总之，可采用将裸芯片安装于电路板上的技术，该技术基本上类似于将CSP/BGA组件安装于电路板上。在日本专利申请特开No.102343/93中公开的这一技术涉及将裸芯片通过使用光可固化粘合剂固定并连接于电路板上的安装方法，其中若发生失败，则将此裸芯片从其中取出。然而，该技术局限于其中电路板包括可允许从背面暴露于光下的透明基材(例如玻璃)的那些情况，但所得结构显示不良热冲击性。日本专利特开69280/94公开了一种通过使用能够在预定温度下硬化的树脂使裸芯片固定T连接于基材上的方法。若发生失败，则通过使树脂在比预定温度高的温度下软化，将裸芯片从基材中取出。然而未公开具体的树脂，也未公开如何处理残留于基材上的树脂。因此，公开的方法很不完全。正如日本专利申请特开77264/94中指出的，使用溶剂从电路板中除去残余树脂是方便的。然而，用溶剂使树脂溶胀是一种耗时的方法，且通常用作溶剂的腐蚀性有机酸会降低电路板的可靠性。相反，该公开文献提出一种通过用电磁辐射照射除去残余树脂的方法。日本专利申请特开251516/93公开了一种使用双酚A型环氧树脂(CV5183或CV5183S，由Matsushita Electric industries Co.Ltd.制造)的安装方法。然而，公开的取出方法不能始终使芯片容易除去，固化步骤在高温下过长，且方法通常导致不良产率。当然，从基材中或基材上取出/替换半导体芯片的机械方法是已知的，例如通过切割要取出/替换的切片。参见US5,355,580(Tsukada)。已知将热塑性未充满树脂用于半导体芯片附件上。参见US5,783,867(Belke Jr.)。然而，这些热塑性树脂趋于在相当适度的温度条件下渗漏。相反，热固性树脂固化入基材中，它在最终使用的操作温度下具有更大的热稳定性。US5,512,613(Afzali-Ardakani)和5,560,934(Afzali-Ardakani)各自涉及一种基于双环氧组分的热固性组合物，其中连接双环氧化物的两个环氧基团的有机链接部分包括酸可开裂的无环缩醛基团。通过这种酸可开裂无环缩醛基团形成可再用组合物的基料，为实现软化并减少其许多粘性，仅需要将固化的热固性树脂置于酸性环境中。US5,872,158(Kuczynski)涉及能够通过光活化照射固化的热固性组合物，该组合物基于缩醛二丙烯酸酯和据称可溶于稀酸的反应产品。US5,760,337(Iyer)涉及一种用于填充半导体器件与粘附该半导体器件的基材之间的缝隙的可热再用交联树脂。这些树脂通过亲双烯体(具有官能度大于1)与含2,5-二烷基取代呋喃的聚合物反应。国际专利申请公开PCT/US98/00858涉及一种能够在包括固定于承载基材上的半导体芯片与电连接到所述半导体器件的电路板之间未充满密封的热固性树脂组合物。该组合物包括约100重量份环氧树脂、约3至约60重量份固化剂和约1至约90重量份增塑剂。这里将固化的热固性树脂周围区域在温度约190至约260℃下加热约10秒钟至1分钟，以实现软化并减少其许多粘性。尽管存在上述现有技术，但仍然需要一种未充满密封材料，以提供良好的生产率和热冲击性能，同时使要使用的基材容易加工并可在不施加酸性介质或可兼顾保留于基材上的半导体器件或基材本身的完整性的高温条件下容易与基材分离。本专利技术概述可在半导体器件与电连接到该半导体器件的电路板之间用作未充满密封剂的热固性树脂组合物，通常包括一种可固化的树脂组分，即一种环氧树脂组分，该环氧树脂的一部分为具有至少一个可热开裂键的环氧化合物；一种非必要的无机填料组分；和一种固化剂组分，包括酸酐组分，含氮的组分，如胺化合物、酰胺化合物、和/或咪唑化合物，及其混合物。这些组合物的反应产品能够在暴露于高温条件下，如在超过用于固化该组合物的温度下软化。这样的温度暴露与具有至少一个热可开裂键的环氧化合物并用，提供本专利技术的可再用方面。其余组分(将在下面讨论)提供组合物和反应产品的物理性能和特性，以使该组合物适合在工业上使用，特别是适用于微电子工业。具有至少一个热可开裂键的环氧化合物可选自具有如下通式的那些化合物 其中各R独立地选自氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、C1-4烷氧基、卤素、氰基和硝基，各R3独立地选自氢、甲基、乙基、丙基和异丙基，R1和R2各自独立地选自氢、甲基、乙基、丙基、苯基、甲苯基和苄基，条件是R1和R2不能同时为氢，m为0或1。具有通式Ⅰ的特别合适的环氧化合物在下面标题为“本专利技术详细描述”部分给出。本专利技术的热固性树脂组合物可用作未充满密封树脂，并可使半导体器件，如包括固定于支撑基材上的半导体芯片的CSP/BGA组件通过短时间加热固化并以高生产率牢固地与电路板连接。本专利技术组合物的反应产品证明优良的热冲击性能(或热循环性能)，并且若发生半导体器件或连接失败，可容易通过局部加热从电路板中取出。这可使电路板再使用(其中留下的功能半导体器件仍然是电连接的)，由此实现对生产方法效率的改进并降低生产成本。本专利技术的组合物除了未充满密封外，还可用于微电子领域，如用于球形顶(glob top)、模头连接和要求快速固化时间和延长使用寿命的热固性树脂的其它领域。本专利技术的其它益处和优点在阅读“详细描述”部分和附图后变得更显而易见。附图的简要描述附图说明图1给出显示其中使用本专利技术热固性树脂组合物的一个固定结构的例子的截面图。图2给出根据本专利技术用于再用固化的热固性树脂组合物，由此从连接半导体器件的电路板中取出该半导体器件的工艺流出图。本专利技术详细描述如上所述，可在半导体器件与电连接该半导体器件的电路板之间用作未充满密封剂的热固性树脂组合物，通常包括(a)一种环氧树脂组分，该环氧树脂的一部分为具有至少一个可热开裂键的环氧化合物；(b)一种非必要的无机填料组分；和(c)一种固化剂组分，包括酸酐组分，含氮的组分，如胺化合物、酰胺化合物、和/或咪唑本文档来自技高网...

【技术保护点】
可在包括固定于支撑基材的半导体芯片的半导体器件与电连接所述半导体器件的电路板之间进行未充满密封的热固性树脂组合物，所述组合物的反应产品能够在暴露于温度高于固化该组合物所用的温度下软化并降低粘结性，所述组合物包括：（ａ）一种环氧树脂组分， 该环氧树脂的一部分为具有至少一个可热开裂键的环氧化合物；（ｂ）一种非必要的无机填料组分；和（ｃ）一种固化剂组分，包括选自酸酐化合物、胺化合物、酰胺化合物、咪唑化合物及其混合物的组分。

【技术特征摘要】
US 1999-3-23 09/274,9431．可在包括固定于支撑基材的半导体芯片的半导体器件与电连接所述半导体器件的电路板之间进行未充满密封的热固性树脂组合物，所述组合物的反应产品能够在暴露于温度高于固化该组合物所用的温度下软化并降低粘结性，所述组合物包括(a)一种环氧树脂组分，该环氧树脂的一部分为具有至少一个可热开裂键的环氧化合物；(b)一种非必要的无机填料组分；和(c)一种固化剂组分，包括选自酸酐化合物、胺化合物、酰胺化合物、咪唑化合物及其混合物的组分。2．根据权利要求1的组合物，其中具有至少一个热可开裂键的环氧化合物可选自具有如下通式的那些化合物 其中各R独立地选自氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、C1-4烷氧基、卤素、氰基和硝基，各R3独立地选自氢、甲基、乙基、丙基和异丙基，R1和R2各自独立地选自氢、甲基、乙基和丙基，条件是R1和R2不能同时为氢，m为0或1。3．根据权利要求2的组合物，其中具有至少一个热可开裂键的环氧化合物为选自如下化合物中的一种4．根据权利要求2的组合物，其中具有至少一个热可开裂键的环氧化合物为5．根据权利要求1的组合物，还包括流动助剂。6．根据权利要求5的组合物，其中流动助剂为选自硅烷、钛酸酯和其混合物中的一种。7．根据权利要求1的组合物，还包括粘结促进剂。8．根据权利要求7的组合物，其中粘结促进剂为选自缩水甘油基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和其混合物中的一种。9．根据权利要求1的组合物，还包括一种氰酸酯。10．根据权利要求9的组合物，其中氰酸酯为选自二氰氧基苯、三氰氧基苯、二氰氧基萘、三氰氧基萘、二氰氧基联苯、双(氰氧基苯基)甲烷和其烷基衍生物、双(二卤氰氧基苯基)丙烷、双(氰氧基苯基)醚、双(氰氧基苯基)硫醚、双(氰氧基苯基)丙烷、三(氰氧基苯基)亚磷酸酯、三(氰氧基苯基)磷酸酯、双(卤氰氧基苯基)甲烷、氰酸酯化的可溶可熔酚醛树脂、双[氰氧基苯基(甲基亚乙基)]苯、氰酸酯化双酚封端的热塑性低聚物、及其混合物中的一种。11．根据权利要求1的组合物，其中无机填料组分可选自由或含增强二氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、二氧化硅涂敷氮化铝、氮化硼和其组合构成的材料。12．根据权利要求1的组合物，其中无机填料组分具有低离子浓度和约2-10μm的颗粒尺寸。13．根据权利要求1的组合物，其中固化剂组分的酸酐化合物可选自六氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、5-(2,5-二氧代tetrahydrol)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐及其混合物。14．根据权利要求1的组合物，其中固化剂组分的胺化合物选自双氰胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、二乙氨基丙胺、间二甲苯二胺、二氨基二苯基胺、异佛尔酮二胺、薄荷烯二胺、聚酰胺和其混合物。15．根据权利要求1的组合物，其中固化剂组分的酰胺化合物选自双氰胺和其混合物。16．根据权利要求1的组合物，其中固化剂组分的咪唑...

【专利技术属性】
技术研发人员：A陶瑞司费罗，LN库瓦尼，MM寇纳斯克，ZA司克斯帕尼卡，
申请(专利权)人：洛克泰特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]