制备以过饱和细晶焊剂实施焊接的金属表面的方法和所述焊剂的制备方法技术

本文提供了一种制备供焊接操作的金属表面（３４）的方法。根据该方法，金属表面是经包含过饱和羧酸溶液的焊剂（３１）处理的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及焊剂组合物，本专利技术尤其涉及用于将管芯固定到基体上或母板上的焊剂组合物。
技术介绍
将各种焊剂与焊接材料一起用于电子元件、电路、设备等的焊接中，以提高焊接操作的效率、质量以及连接的长期可靠性。焊剂常用来与被焊接表面上的金属氧化物及杂质相反应或使它们溶解，同时，焊剂涂布在表面上可阻止表面发生氧化。在涉及具有很小形态特征的零件如将焊球附着在供整片级集成电路芯片规模封装(Wafer Level Chip Scale Packaging(WL-CSP))的晶片上的焊接操作方面，对所用焊剂的主要要求在于焊剂本身及其涂敷方法。由于零件的面积很小，就焊接点的位置来说，这类器件只有很小的误差容限。因此，当热熔时，如果基体上焊料从它的最初规定位置发生迁移的话，则在相邻的焊接点之间会发生电的桥式分流，从而形成了有缺陷的产品。焊料迁移的一个原因是焊剂本身。如果焊剂的侵蚀性不足，则在热熔时焊料会发生迁移而越过焊剂表面，因而会产生如上所述的桥式分流问题。过去，已提出通过采用型板或模板将焊剂选择性地涂敷在表面上来解决这一问题。在理论上，可通过型板限定焊剂涂敷的区域来使焊料迁移降到最少，因此，焊料只能在限定区域上迁移。附图说明图1-3是采用型板涂敷焊剂的图示说明。在该方法中，如图1所示，型板11被放置在晶片基体13上。该型板设置有多个适合于接受焊剂的小孔15。为了将焊剂导向向下凹进的金属化层14之上，这些小孔是间隔开的。该向下凹进的金属化层是设置在连接焊盘16上的。然后采用刮板19将焊料17刮过型板。如图2所示，涂敷焊料17后，除去型板11结果是焊剂只涂敷在小孔附近。然后如图3所示将焊球21定位在焊剂17上，并进行热熔。上述型板法是不够理想的，因为采用型板会使制造工艺复杂化。同时，型板与基体之间相互对准出现的任何偏差都会使焊剂涂敷不准确，从而形成产品缺陷。由于面积很小，对准操作是很难控制的。此外，虽然采用适当的型板可足以保证焊剂只涂在晶片基体的指定区域上，但这方法不能保证在焊球放置或在热熔时焊剂不移出这些区域，因此，会损害在第一位置采用型板的效果。因此，在技术上需要有一种焊剂以及将焊剂涂敷在基体上的方法，而该技术是可用于整片级集成电路片规模封装(WL-CSP)的焊球附着操作以及其它焊球附着操作的，在涂敷焊剂时是不需采用型板的，并且焊剂迁移可降至最少。这些和其它要求可通过本文所述的组合物和方法而得到满足。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是本文所述的制备供焊接操作(如焊球附着操作)的金属表面的方法。该方法特别适用于整片级集成电路片规模操作，该方法可用于例如在焊球附着前处理向下凹进的金属化层。根据该方法，金属表面用包含过饱和羧酸溶液的焊剂进行处理。优选的是，该溶液包含羧酸混合物，而更优选的溶液包含己二酸、邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸的混合物。该焊剂也优选包含聚亚烷基二醇如聚乙二醇，更优选包含聚亚烷基二醇(如聚乙二醇)与聚亚烷基二醇单烷基醚(如聚丙二醇单丁醚)的混合物。在多个实施方案中，焊剂是具有足够的侵蚀性的，以致在焊球附着操作中可涂敷在晶片基体上，形成基本上均匀的层或连续层(即该层涂在焊盘上和两焊盘的间隔上)而不会形成桥接，因此可避免使用型板。本专利技术的另一方面是本文中公开的供焊球附着操作的在晶片上制备向下凹进的金属化层的方法，该方法包括用焊剂处理向下凹进的金属化层的步骤，其中该焊剂包含配制在含聚亚烷基二醇的液体介质中的至少一种羧酸的过饱和溶液。本专利技术再一方面是本文中公开的供焊球附着操作的制备向下凹进的金属化层的方法，该方法包括用焊剂处理向下凹进的金属化层的步骤，其中该焊剂包含配制在含聚乙二醇和聚丙二醇单烷基醚的液体介质中的有机酸混合物。该有机酸混合物包含己二酸、邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸。本专利技术又一方面是本文中公开的包含羧酸过饱和溶液的焊剂。优选的是，该溶液包含羧酸的混合物，更优选的是，该溶液是己二酸、邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸的混合物。该焊剂还优选包含聚亚烷基二醇如聚乙二醇，而更优选包含聚亚烷基二醇(如聚乙二醇)与聚亚烷基二醇单烷基醚(如聚丙二醇单丁醚)的混合物。本专利技术再一方面是本文公开的制造焊剂的方法。根据该方法，制得包含配制在液体介质中的酸混合物的组合物，其中液体介质的温度为T1，其中酸混合物包含至少一种选自己二酸、邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸的酸，以及其中组合物中至少一种酸的用量超过在T1温度下该酸在液体介质中的溶解度。然后，将组合物加热至液体介质中所有酸都完全溶解的温度T2，溶解后使组合物冷却至足以形成至少一种酸的过饱和溶液。液体介质优选包含聚乙二醇和聚丙二醇，优选的聚丙二醇是聚丙二醇醚，而更优选为聚丙二醇单烷基醚。酸混合物优选包含至少两种选自己二酸、邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸的酸，更优选包含己二酸、邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸。下面将更详细地对本专利技术公开的这些和其它方面进行说明。附图的简要说明图1-3是先有技术向晶片基体涂敷焊剂的方法的说明图；图4-5是根据本文介绍的向晶片基体涂敷焊剂的方法的说明图。具体实施例方式本申请者已意外地发现，可由某些羧酸的过饱和溶液制备侵蚀性焊剂。由于这类焊剂的侵蚀性很强，因而它们能从待涂敷的金属表面迅速除去有机物残渣和氧化物层，从而形成洁净的、在热熔过程中焊剂能早期粘附的金属表面。因此，能在热熔期间使焊料发生迁移最少。此外，由于焊料迁移最少，因而涂敷焊剂时不再需要采用型板。相反，焊剂可以连续涂层涂于晶片上或其它这类基体上。因此，采用本文所述的过饱和焊剂，可极大地简化操作和有助于整片级焊球的附着(以及其它形式焊料的施加)，可缩短该过程的时间和降低成本，并可消除产品缺陷的一般来源。下面将更详细地说明这类焊剂的可能组分。A、规定本文所用的术语“过饱和的”是指溶质浓度高于溶质平衡溶解度的溶液。术语“平衡溶解度”是指溶液中溶质溶解速率与溶质从溶液中沉析的速率相同时的溶质浓度。B、有机酸各种酸都可用在本文所述的焊剂的各实施方案中。所采用的或单一的或与其它酸相复配的酸通常在除去粘附焊接点的金属表面上的金属氧化物或有机物残渣是有效的，因而可得到洁净，无氧化物的供粘附焊接接点的表面。依据具体用途，也可选择各种酸来制备能充分挥发的焊剂，以便涂敷或热熔后不留或只留下很少的残渣，或者产生的残渣是可用水洗净的或是对被涂基体或器件中的元件是惰性的或无害(如非腐蚀性的)的。本文所述的各焊剂实施方案中所采用的酸优选是有机酸，更优选是羧酸。适用的羧酸可以是一元羧酸、二元羧酸或多元羧酸。这类羧酸的具体实例包括甲酸、乙酸、丙酸、松香酸、戊酸、己酸、苯乙酸、苯甲酸、氨基苯甲酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、草酸、丙二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、柠檬酸、酒石酸、油酸、硬脂酸、亚油酸、苯乙醇酸、甘油酸、乙醇酸、庚酸、癸酸、壬酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、花生酸、山萮酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、马来酸、乙酰丙酸、12-羟基硬脂酸、苯甲酸、对甲氧基苯甲酸、邻氨基苯甲酸、萘甲酸、庚二酸、十二烷二酸、二十烷二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二甲酸、二苯基砜二甲酸、二苯甲烷二甲酸、偏苯三酸、1，3，5-苯三酸、1，2，4，5-苯四酸以及丁烷-1，2，3，4-四甲酸。各种脂肪酸(其中一些已在上面提及)也可用于本文所述的一些焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备供焊接操作的金属表面的方法，该方法包括下述步骤：提供金属表面３４；和用包含羧酸过饱和溶液的焊剂（３１）处理金属表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：LA韦茨，LA凯瑟，R巴加杰，T范格，
申请(专利权)人：自由度半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]