用于低间隙底部填充应用的助熔剂相容性环氧-酚类粘合剂组合物制造技术

本发明专利技术提供可用作低间隙底部填充料的助熔剂相容性环氧

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于低间隙底部填充应用的助熔剂相容性环氧
‑
酚类粘合剂组合物


[0001]本公开涉及用于低间隙底部填充应用的助熔剂相容性环氧
‑
酚类粘合剂组合物，并且涉及可用于其中的新型酚
。

技术介绍

[0002]以下讨论被提供仅用以帮助读者理解本公开，而不是承认描述或构成现有技术
。
[0003]近年来，更小型电子设备的普及使得半导体器件的尺寸减小成为期望的
。
因此，芯片
(chip)
封装的尺寸减小至基本上裸晶片
(die)
本身的尺寸
。
新型封装设计具有更多功能
、
更精细的间距
、
低间隙
、
更薄封装和扩展的下游市场的趋势不仅带来了更高的可靠性要求，也已经产生了前几代底部填充技术不存在的许多新挑战
。
[0004]将集成电路附接至有机基材板的倒装芯片方法使用集成电路上的一系列金属焊料突起
(solder bump)
，所述金属焊料突起与板上的金属结合位点形成互连
。
集成电路的有源侧
(active side)
被颠倒翻转，以便在集成电路上的突起与基材上的金属结合位点之间形成接触
。
当组件被加热至高于焊料的熔融温度时，有机焊接助熔剂用于去除金属氧化物并且促进焊料的润湿
。
这种将集成电路附接至基材的工艺被称为回流焊接
。
助熔剂的目的是清洁金属表面以改善电连接
。
取决于所选择的材料，焊料或更低熔点合金可以包括基材上的金属结合位点
、
集成电路上的突起
、
或者这两者
。
较高熔点合金也可以类似地存在于无铅焊料中
。
类似地，较高熔点合金可以存在于主要由环境问题驱动的无铅焊料中
。
[0005]对于小间隙底部填充，来自助熔剂的残留物难以从窄间隙中去除
。
因此，大多数倒装芯片应用的助熔剂选择是免清洗助熔剂，在该免清洗助熔剂中，助熔剂残留物在焊料回流
(solder reflow)
工艺之后不从板上去除
。
这些免清洗助熔剂可以在芯片放置之前分配至板上的金属结合位点上
。
为了在回流工艺之前保持芯片与板的对准，可以将粘性助熔剂施加至芯片上的突起
。
将包含焊料突起的集成电路浸入助熔剂中至设定深度，以将所需量的粘性助熔剂仅施加至突起的表面
。
然后，将芯片对准并放置到基材上，以便经助熔剂涂覆的突起接触基材的适当的金属结合位点
。
粘性助熔剂被配制成含有较高固体含量，这有助于芯片在回流之前粘合至基材
。
因此，粘性助熔剂充当临时胶，以在将组件放置进回流焊炉期间将芯片保持适当的对准
。
常用的粘性助熔剂是免清洗表面安装工艺中使用的焊膏用助熔剂载体
(vehicle)。
[0006]尽管免清洗焊膏用助熔剂载体的配制物不同，但典型组合物包含
50
％松香
、40
％溶剂
、5
‑8％增稠剂和2‑5％助熔剂活化剂
(
如有机酸和胺
)。
虽然助熔剂的大部分溶剂在回流工艺期间蒸发，但焊膏成分的松香酯和其他非挥发性残留物保留
。
[0007]在焊料回流以将集成电路附接至基材之后，倒装芯片组件中的集成电路与有机基材之间的间隙通过毛细作用被底部填充密封剂或粘合剂填充
。
密封剂的目的是减轻由硅集成芯片
(
热膨胀系数
(CTE)
＝
2.5ppm/℃)
与有机基材
(CTE
＝
15
‑
20ppm/℃)
之间的热膨胀系数的差异引起的焊料互连件上的热机械应力
。
[0008]倒装芯片组件中使用的典型底部填充密封剂由环氧树脂
、
固化剂和无机填料组成，以在固化时产生交联的热固性聚合物
。
已固化聚合物的性质
(
如
CTE
和弹性模量
)
有助于减轻使用期间焊接接合处上的热机械应力，其通过热循环测试来测试
。
典型的热循环测试涉及在
‑
55℃
和
125℃
下将倒装芯片组件重复暴露于两种不同的液体，其中在各温度下十分钟停留时间
。
因此，底部填充密封剂的总体目的是通过减轻焊接接合处上的热机械应力来提高倒装芯片组件的使用寿命和可靠性
。
[0009]几种工艺和材料性质特征决定底部填充密封剂的材料选择
。
首先，环氧底部填充密封剂应当在生产期间在芯片下方快速流动
。
可以优化密封剂的粘度
、
表面张力和粒径分布，以在封装步骤期间实现芯片下方的高效流动
。
为了进一步减少底部填充时间，可以加热基材以降低未固化密封剂的粘度并且提高材料的流动速度
。
通常在分配密封剂之前将基材板的表面加热至
70℃
，以实现此效果
。
其次，环氧底部填充密封剂应当相对快速地固化
。
典型的底部填充密封剂是被设计成在
130
‑
170℃
的温度下固化
(
即，形成不可逆交联结构
)
的环氧配制物
。
最后，环氧底部填充密封剂应当在热循环测试期间牢固地粘合至芯片和基材两者
。
如果环氧树脂与芯片或基材表面脱离或分层，则将无法实现互连件上的适当应力消除
。
[0010]免清洗助熔剂残留物与环氧底部填充密封剂之间的相互作用对于实现最大粘合性和期望的倒装芯片可靠性是重要的
。
用作倒装芯片工艺的粘性助熔剂的典型焊膏用助熔剂组合物包含松香或类似树脂
。
在将集成电路回流焊接至基材之后，松香和助熔剂的其他非挥发性有机成分的残留物保留在基材上
。
尽管这些免清洗残留物在其腐蚀性方面对组件是无害的，但已经已知这些残留物会引起空隙和焊料挤出，从而对器件的粘合性和电气完整性产生不利影响
。
由于底部填充密封剂的粘合性差，该结果会导致与芯片表面的提早分层
。
该密封剂与芯片的分层可以使用扫描声学显微镜
(SAM)
来检测和测量，其允许检测芯片表面与环氧底部填充料之间空隙的存在
。
[0011]因此，与底部填充密封剂的助熔剂相容性是底流
(underflow)
工艺性能的重要标准
。
[0012]在经受重复焊料回流条件时显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
用于低间隙底部填充应用的助熔剂相容性环氧
‑
酚粘合剂，包含：环氧组分，所述环氧组分包含具有环脂族
、
脂环族或混合环脂族
‑
芳族
、
脂环族
‑
芳族主链的环氧化合物；多官能酚类组分；以及催化剂
。2.
如权利要求1所述的助熔剂相容性环氧
‑
酚粘合剂，其中所述环氧化合物选自
EP4088S、Eponex1510、HP7200L、Hyloxy modifier 107、
单官能和多官能十氢萘缩水甘油醚
、
单官能和多官能
DCPD
缩水甘油醚
、
氢化双酚
A
的二缩水甘油醚
、
单官能和多官能金刚烷基缩水甘油醚
、
环脂族缩水甘油酯
、
衍生自环脂族单胺和二胺的缩水甘油基化合物
、
环状单烯和多烯的单官能和多官能环氧化合物
、
及其混合物
。3.
如权利要求1所述的助熔剂相容性环氧
‑
酚粘合剂，其中所述催化剂选自咪唑类
、
被取代的咪唑类
、
潜伏性咪唑类
、
封装型咪唑类
、
苯酚官能化的咪唑类和萘酚官能化的咪唑类
。4.
如权利要求3所述的助熔剂相容性环氧
‑
酚粘合剂，其中所述催化剂选自
Technicure EMI 24
‑
CN、Curezol 2
‑
PHZ
‑
S、Curezol 2
‑
PZ、Curezol2PZ
‑
azine、Aardur 3123、Ajicure
系列
、Technicure
系列
、Resicure
系列
、Technirez
系列
、
以及胺和多胺官能咪唑
。5.
如权利要求1所述的助熔剂相容性环氧
‑
酚粘合剂，其中所述酚选自结构
I、
结构
II、
结构
III
和
/
或结构
IV
：
其中
X
是任选地具有脂族侧链的环脂族或脂环族的单环
、
双环或多环环结构；酯基的氧直接连接至所述环或所述脂族侧链；
X1是任选地包含杂原子
O
或
S
的亚烷基或支化亚烷基；
R3是
H、
烷基或环烷基；
L1和
L2独立地选自共价键
、
任选地包含杂原子
O
或
S
的亚烷基
、
支化亚烷基和亚环烷基；
R1和
R2独立地是
H、
甲基或
OH
，条件是每个环中的
R1或
R2中的至少一个是
OH
；并且结构
I、
结构
II、
结构
III
和结构
IV
中存在的所述酯基可以是伯酯基或仲酯基
。
6.
如权利要求1所述的助熔剂相容性环氧
‑
酚粘合剂，其中所述多官能酚类组分选自以下酚类化合物：下酚类化合物：
DCPD
酚醛清漆
、
甲酚酚醛清漆
、
双酚
A
酚醛清漆
、
苯酚酚醛清漆
、
三嗪酚醛清漆
、
二烯丙基双酚
A、
二羟基萘
(
所有异构体
)、2
‑
烯丙基苯基酚醛清漆
、
二羟基二苯甲酮
(
所有异构体
)、
三羟基二苯甲酮
(
所有异构体
)、Rezicure 3000、
双
(4
‑
羟基苯基
)
硫醚
、
以及双
(4
‑
羟基苯基
)
砜
。7.
如权利要求1所述的助熔剂相容性环氧
‑
酚粘合剂，其中所述酚类组分选自结构
V、
结构
VI
和
/
或结构
VII
：
其中
R
是脂族
、
环脂族
、
脂环族
、
混合芳族
‑
环脂族或聚合物主链；此外，在结构
V
和结构
VII
中，
R
可以是稠环；
R1和
R2是
H、
烷基或
OH
，条件是
R1或
R2中的至少一个是
OH
；
n
＝1‑
10
；并且结构
V
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨展航，L，
申请(专利权)人：汉高股份有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：