專利名稱：免清潔的活化的樹脂組合物及使用該組合物的表面安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于倒裝芯片等的安裝的活化的樹脂組合物和一種使用該活 化的樹脂組合物的表面安裝方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)上，用于各種部件例如BGA部件的表面安裝技術(shù)已經(jīng)通過一種方法實現(xiàn)，該 方法包括以下步驟采用助焊劑處理印刷線路板；將BGA部件安裝在所述印刷線路板上；回 流焊接；并且清潔和清除助焊劑；用底部填充膠樹脂填充所述印刷線路板和所述BGA部件 之間的空間并且固化所述底部填充膠樹脂。包含具有羧酸的配混料的所述助焊劑例如松香 樹脂作為活化劑是眾所周知的(專利文獻1，權(quán)利要求2)。最近，為了功能上的進步，安裝在BGA部件上的芯片數(shù)量趨于增加，BGA部件的主 體尺寸相應(yīng)地趨于增長。但是，由于尺寸增長，所述BGA部件本身可能影響所需的清潔效果并將未除去的 助焊劑(助焊劑殘渣)留在清潔和清除助焊劑的步驟中。因此，包含在助焊劑殘渣中的活 化劑成分可能在后續(xù)的加熱固化底部填充膠樹脂的步驟中引起腐蝕反應(yīng)。為了克服這種問題，已經(jīng)提出特征在于活化劑具有足夠低的活化力以限制腐蝕可 能性的免清潔助焊劑(不需要清潔的助焊劑)(專利文獻2)。但是，當使用這樣的免清潔助 焊劑時，在加熱固化底部填充膠樹脂的步驟中該免清潔助焊劑本身可能產(chǎn)生裂解氣，從而 破壞所述BGA部件。隨著BGA部件在尺寸上的增長，BGA部件中的接合點可能干擾在填充底部填充膠 樹脂的步驟中的所需填充效果。特別是在印刷線路板表面上有表面不規(guī)則部分(例如，電 路不規(guī)則部分和/或阻焊膜不規(guī)則部分)時，經(jīng)常不可能采用底部填充膠樹脂完全填充所 述不規(guī)則部分的每一個孔洞和角落，因而可能留下空隙和/或未填充空間，顯著降低產(chǎn)品 的品質(zhì)和可靠性。另外，如果忽略了缺陷例如空隙，在后續(xù)的固化底部填充膠樹脂的步驟 中，將不再可能修復(fù)產(chǎn)品，這樣的有缺陷產(chǎn)品必須廢棄。這直接導(dǎo)致了百分產(chǎn)率的降低。[專利文獻1]日本專利申請?zhí)卦S公開號2004-152936[專利文獻2]日本專利申請?zhí)卦S公開號2002-23767
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概述鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種活化的樹脂組合物，其經(jīng)改進以便產(chǎn)生 如下所述的效果。1)在表面安裝方法中，可以廢除助焊劑清潔步驟，從而不僅降低生產(chǎn)成本而且提
高生產(chǎn)率。2)固化后在經(jīng)涂覆的樹脂層中不存在氣泡，也不存在空隙空間，因此可以改進產(chǎn)品的可靠性。3)固化后的經(jīng)涂覆的樹脂層表現(xiàn)出足夠高的熱穩(wěn)定性，從而消除了所述經(jīng)涂覆的 樹脂層在加熱(例如，在加熱固化底部填充膠樹脂的步驟中)時可能引起腐蝕反應(yīng)和/或 產(chǎn)生裂解氣的憂慮。4)可以有利于底部填充膠樹脂的填充。因而，即使當安裝具有大主體尺寸的BGA 部件時，在填充有底部填充膠樹脂并固化的區(qū)域中不可能留下氣泡、空隙或其他未填充空 間。通過這種方式，可以保證可靠的接合(粘合)并可以改進產(chǎn)品的可靠性。以上提出的目的通過發(fā)明人基于實驗結(jié)果研發(fā)的本發(fā)明而實現(xiàn)。本發(fā)明的第一方面提供了一種活化的樹脂組合物，包含基于100重量份的室溫 下為固體的環(huán)氧樹脂，1-10重量份的羧酸化合物，1-30重量份的固化劑，所述固化劑的固 化反應(yīng)起始溫度為150°C或更高，和10-300重量份的溶劑。本發(fā)明的第二方面提供了一種表面安裝方法，包括以下步驟采用本發(fā)明第一方 面定義的活化的樹脂組合物至少涂覆印刷線路板的經(jīng)焊接的表面，采用待表面安裝的部件 加載所述印刷線路板，將其進行回流焊接并加熱固化所述經(jīng)涂覆的樹脂層。本發(fā)明的第三方面提供了一種表面安裝方法，進一步包括在采用待表面安裝的部 件加載印刷線路板之前，在對應(yīng)于軟化點或更高但低于固化反應(yīng)起始溫度的溫度下干燥和 /或加熱所述經(jīng)涂覆的樹脂層的步驟。本發(fā)明的第四方面提供了 一種表面安裝方法，進一步包括在經(jīng)涂覆的樹脂層已經(jīng) 加熱固化之后填充和固化底部填充膠樹脂的步驟。根據(jù)本發(fā)明的活化的樹脂組合物可以用來獲得如下所述的效果。1)在表面安裝方法中，可以廢除助焊劑清潔步驟，從而不僅降低生產(chǎn)成本而且提
高生產(chǎn)率。2)固化后在經(jīng)涂覆的樹脂層中不存在氣泡，也不存在空隙空間，因此可以改進產(chǎn) 品的可靠性。3)固化后的經(jīng)涂覆的樹脂層表現(xiàn)出足夠高的熱穩(wěn)定性，從而消除了所述經(jīng)涂覆的 樹脂層在加熱(例如，在加熱固化底部填充膠樹脂的步驟中)時可能引起腐蝕反應(yīng)和/或 產(chǎn)生裂解氣的憂慮。4)可以有利于底部填充膠樹脂的填充。因而，即使當安裝具有大的主體尺寸的 BGA部件時，在填充有底部填充膠樹脂并且固化的區(qū)域中不可能留下氣泡、空隙或其他未填 充空間。通過這種方式，可以保證可靠的接合(粘合)并且可以改進產(chǎn)品的可靠性。


圖1是本發(fā)明實施方案中應(yīng)用的印刷線路板的平面圖㈧和沿圖IA中a-a’線取 的剖視圖⑶；圖2是本發(fā)明實施方案中應(yīng)用的BGA部件的底部平面圖㈧和沿圖2A中a_a’線 取的剖視圖(B)；和圖3是例示根據(jù)本發(fā)明的表面安裝方法各步驟的多個剖視圖。發(fā)明詳述以下將基于優(yōu)選的實施方案來描述本發(fā)明的細節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的活化的樹脂組合物包含室溫下為固體的環(huán)氧樹脂。所述環(huán)氧樹脂用 作基體樹脂。另外，所述環(huán)氧樹脂也在固化反應(yīng)過程中與將在后面更詳細描述的活化劑反 應(yīng)，從而使活化劑失活。因而，固化后的經(jīng)涂覆的樹脂層表現(xiàn)出足夠高的熱穩(wěn)定性，以消除 所述經(jīng)涂覆樹脂層在加熱(例如，在加熱固化底部填充膠樹脂的步驟中)時可能引起腐蝕 反應(yīng)和/或產(chǎn)生裂解氣的憂慮。所述環(huán)氧樹脂的軟化點優(yōu)選在70-150°C的范圍內(nèi)(更優(yōu)選 在80-100°C的范圍內(nèi))。更具體地，所述環(huán)氧樹脂可以選自由各種甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹 脂、雙環(huán)戊二烯基環(huán)氧樹脂、雙酚A型固體環(huán)氧樹脂和固體脂環(huán)族環(huán)氧樹脂組成的組。根據(jù)本發(fā)明的活化的樹脂組合物包含用作活化劑的羧酸類化合物。具體地，所 述羧酸類化合物可以選自由對羥基苯甲酸、二羥基苯甲酸、苯乙酸、揪酸、共聚物如苯乙 烯_馬來酸樹脂和丙烯酸共聚物組成的組。根據(jù)本發(fā)明的活化的樹脂組合物包含固化劑。固化反應(yīng)起始溫度為150°C或更高 (優(yōu)選在160-200°C的范圍內(nèi))?？梢允褂镁哂羞@樣高的反應(yīng)起始溫度的固化劑以保證短時 間加熱不會引起由短暫加熱導(dǎo)致的固化反應(yīng)，并且可以防止所述活化的樹脂組合物甚至在 回流步驟中的固化。具體地，可以使用雙氰胺作為固化劑。根據(jù)本發(fā)明的活化的樹脂組合物包含溶劑。所述溶劑的沸點優(yōu)選低于固化反應(yīng)起 始溫度，更優(yōu)選在150-200°C的范圍內(nèi)。具體地，所述溶劑可以選自由二醇醚、乙二醇醚/ 酯、丙二醇醚/酯和N-甲基吡咯烷酮組成的組。根據(jù)本發(fā)明的活化的樹脂組合物可以進一步包含其他添加劑，例如作為消泡劑的 聚二甲基硅氧烷、硅烷偶聯(lián)劑和氣溶膠?；?00重量份的固體環(huán)氧樹脂，根據(jù)本發(fā)明的活化的樹脂組合物包含的成分如 下1-10 (優(yōu)選在2-5范圍內(nèi))重量份的羧酸類化合物，1-30 (優(yōu)選在2-7范圍內(nèi))重量份 的固化劑，和10-300 (優(yōu)選在30-100范圍內(nèi))重量份的溶劑。根據(jù)本發(fā)明的表面安裝方法將參考附圖來描述。根據(jù)該方法，在第一個步驟中，采 用根據(jù)本發(fā)明的活化的樹脂組合物(圖3B，3)至少涂覆在印刷線路板(圖3A，1)上的焊盤 (圖3A，2)的表面。優(yōu)選地，可以采用活化的樹脂組合物涂覆印刷線路板的整個表面或只涂 覆焊盤表面。也可能采用活化的樹脂組合物至少涂覆待表面安裝的部件(圖3C，4)的焊盤 表面(圖3C，9)。換句話說，可以采用活化的樹脂組合物涂覆待表面安裝的部件的整個表面 或只涂覆焊料凸點。由這種涂覆方法形成的經(jīng)涂覆的樹脂層的厚度通常在10-50 μ m。然后，干燥所述經(jīng)涂覆的樹脂層(圖3B，3)并除去溶劑。已經(jīng)干燥后的經(jīng)涂覆樹 脂層通常形成指壓干的涂膜。干燥條件可以是，例如，在80-120°C的溫度下進行10-30分 鐘。然后，經(jīng)涂覆的樹脂層優(yōu)選在高于環(huán)氧樹脂的軟化點但低于固化反應(yīng)起始溫度的 溫度下加熱。采用這種受控加熱，經(jīng)涂覆的樹脂層通常逐漸顯現(xiàn)粘性，并且有利于部件被表 面安裝。加熱條件可以是，例如，在80-130°C的溫度下進行1-10分鐘。應(yīng)該注意的是，干燥經(jīng)涂覆的樹脂層(圖3B，3)的步驟和在對應(yīng)于軟化點或更高 的溫度下加熱經(jīng)涂覆的樹脂層的步驟中的一個或兩個可以進行或不進行。如果進行，這兩 個步驟可以相繼進行或同時進行?，F(xiàn)在待表面安裝的部件(圖3B，3)被加載在印刷線路板上。本發(fā)明允許表面安裝 相對大的部件，例如，處理50mmX50mm或更大的部件。待表面安裝的部件的實例包括包裝
5部件(例如，BGA部件、CSP部件、MCM部件、IPM部件和IGBT部件)和半導(dǎo)體芯片。加載所述部件的步驟之后進行回流焊接步驟(圖3D)。所述回流焊接步驟可以例 如，在240-300°C范圍內(nèi)的溫度下進行1-10分鐘范圍內(nèi)的時間。在該步驟中，如前面已經(jīng)描 述的那樣，不發(fā)生固化反應(yīng)。另外，在該回流焊接過程中，從經(jīng)涂覆的樹脂層中以蒸氣的形 式疏散在經(jīng)涂覆的樹脂層中的氣泡、空隙或水分。因此，這種氣泡、空隙和水分都不存在于 固化后的經(jīng)涂覆樹脂層中?；亓骱附硬襟E之后進行加熱固化所述經(jīng)涂覆的樹脂層的步驟(圖3E)。該加熱固 化步驟可以例如，在150-200°C范圍內(nèi)的溫度下進行1-4小時范圍內(nèi)的時間。在該步驟中， 羧酸化合物作為活化劑與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，從而被失活。因此，不再有產(chǎn)品可靠性可能由于腐 蝕反應(yīng)等而變差的憂慮。以這種方式形成的經(jīng)固化的膜(固化后的經(jīng)涂覆的樹脂層)(圖3E，10)在某種程 度上吸收(平坦化)印刷線路板上的不規(guī)則部分，并有利于后續(xù)的填充底部填充膠樹脂的步驟。然后，進行包裝，且如果需要，進行底部填充膠樹脂的填充和固化(圖3F，11)。具 體地，用底部填充膠樹脂填充在所述印刷線路板與待表面安裝的部件之間留下的空隙空間 并固化這種樹脂。將進一步基于實施例而具體描述本發(fā)明的細節(jié)。
具體實施例方式實施例1制備由以下成分組成的活化的樹脂組合物的均勻糊劑。組成100重量份的甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂(軟化點94°C )；4重量份的對羥基苯甲酸；5重量份的雙氰胺；以及50重量份的丙二醇甲醚醋酸酯。通過絲網(wǎng)印刷，采用活化的樹脂組合物的糊劑涂覆IOOmmX IOOmm的印刷線路板 的表面(焊盤間距0. 6mm，焊盤直徑0. 3mm)(圖1)。在100°C的溫度下加熱這個印刷線路 板20分鐘以干燥經(jīng)涂覆的樹脂層。將印刷線路板上的經(jīng)涂覆的樹脂層冷卻至室溫以得到 沒有粘性和表面鉛筆硬度為HB的固體樹脂層。然后加熱印刷線路板至120°C以軟化經(jīng)涂覆的樹脂層并逐漸顯現(xiàn)粘性。將 70mmX 70mm(凸點間距0. 6mm,凸點直徑0. 3mm)的BGA部件加載在印刷線路板上。弓丨導(dǎo)其 上加載有BGA部件的印刷線路板通過設(shè)置到溫度為260°C的回流設(shè)備，從而焊接該印刷線 路板。如先前所述，將上面焊接有BGA部件的印刷線路板冷卻以得到具有表面鉛筆硬度 為HB的固體樹脂層。將這個固體樹脂層在120°C的溫度下再次加熱并且由此再次軟化所述 樹脂層和使粘性再次逐漸顯現(xiàn)。然后，將上面焊接有BGA部件的印刷線路板在190°C的溫度下加熱2小時以固化經(jīng) 涂覆的樹脂層。在固化步驟后的測量的基礎(chǔ)上證實，經(jīng)涂覆的樹脂層完全固化到8H的表面 鉛筆硬度。
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將BGA部件從經(jīng)上述步驟而中間得到的印刷線路板的部分進行物理剝離并且采 用20放大倍率的透鏡觀察固化的經(jīng)涂覆的樹脂層。沒有觀察到由于氣泡和/或水分導(dǎo)致 的空隙。采用底部填充膠樹脂填充剩余的印刷線路板并在150°C的溫度下加熱60分鐘以 固化所述底部填充膠樹脂。通過這種方式，完成了安裝有BGA部件的產(chǎn)品。成品的X射線 觀察表明，所述印刷線路板被底部填充膠樹脂完全填充，而沒有氣泡和/或空隙存在。
權(quán)利要求
一種活化的樹脂組合物，包含基于100重量份的室溫下為固體的環(huán)氧樹脂，1 10重量份的羧酸化合物，1 30重量份的固化劑，所述固化劑的固化反應(yīng)起始溫度為150℃或更高，和10 300重量份的溶劑。
2.一種表面安裝方法，包括以下步驟采用權(quán)利要求1限定的活化的樹脂組合物至少 涂覆印刷線路板的經(jīng)焊接的表面，采用待表面安裝的部件加載所述印刷線路板，將其進行 回流焊接和加熱固化所述經(jīng)涂覆的樹脂層。
3.權(quán)利要求2的表面安裝方法，進一步包括在采用待表面安裝的部件加載印刷線路板 之前，在對應(yīng)于軟化點或更高但低于固化反應(yīng)起始溫度的溫度下干燥和/或加熱所述經(jīng)涂 覆的樹脂層的步驟。
4.權(quán)利要求2或3的表面安裝方法，進一步包括在經(jīng)涂覆的樹脂層已經(jīng)加熱固化之后 填充和固化底部填充膠樹脂的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種活化的樹脂組合物，包含基于100重量份的室溫下為固體的環(huán)氧樹脂，1-10重量份的羧酸化合物，1-30重量份的固化劑，所述固化劑的固化反應(yīng)起始溫度為150℃或更高，和10-300重量份的溶劑。
文檔編號C08K5/31GK101993581SQ201010285148
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者北村和憲, 高瀨靖弘 申請人:山榮化學(xué)有限公司