專利名稱：用于半導(dǎo)體組合件的底層填料的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及半導(dǎo)體組合件的底層填料。本發(fā)明具體涉及這樣的底層填料，它在將半導(dǎo)體元件固定到載體基材上的半導(dǎo)體組合件安裝到電路板上時使用，本發(fā)明還涉及由這樣的安裝方式制成的安裝板，和該安裝板的修復(fù)方法。
現(xiàn)有技術(shù)上述類型安裝板用于要求高可靠性的用途，例如汽車設(shè)備、電腦等，也用于迅速擴(kuò)張的大規(guī)模生產(chǎn)的移動電話?？偟膩碚f，這樣的安裝板這樣制成，通過將半導(dǎo)體元件固定到載體基材上的半導(dǎo)體組合件安裝到電路板上，即，用焊料球使半導(dǎo)體組合件結(jié)合到電路板上。
對于移動電話，由于下落震動、撳按鈕時產(chǎn)生外壓等會引起基材變形，可能發(fā)生焊料球粘合斷裂。因此，要采用一種加強(qiáng)方法，用底層填料填充用焊料粘合的零件周圍的空間，并固化它，以進(jìn)行密封。作為用于通過加強(qiáng)的方式提高連接的可靠性的底層填料，廣泛地和主要使用的是單包裝型或雙包裝型含環(huán)氧樹脂、固化劑和增塑劑的環(huán)氧基熱固性材料(參考JP-A-10-204259)。
但是，環(huán)氧基材料應(yīng)當(dāng)在80℃固化30分鐘或150℃固化10分鐘。當(dāng)?shù)蜏毓袒阅芡ㄟ^調(diào)節(jié)組分而提高時，環(huán)氧基材料應(yīng)當(dāng)在約5℃或以下的低溫儲存。另外，當(dāng)環(huán)氧基材料用作底層填料，并發(fā)現(xiàn)連接斷裂時，要從電路板上拆下半導(dǎo)體組合件后，在修復(fù)車間中用通過熱熔化和/或溶劑將它們?nèi)苊洠瑢⒈徽澈系诫娐钒迳系墓袒破芬粋€個地除去。因此，常規(guī)環(huán)氧基材料不具有所要求的即地修復(fù)性能。
發(fā)明的概述本發(fā)明的一個目的是提供用于半導(dǎo)體組合件的底層填料，它能夠同時具有低溫固化性能和儲存穩(wěn)定性，而且解決了所述修復(fù)中的問題，即提供一種底層填料，它能夠在至少60℃的溫度固化，例如在70℃固化20分鐘，或在80℃固化10分鐘，而且能夠在室溫儲存。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種新型的安裝板，它包含將半導(dǎo)體元件固定到載體基材上的半導(dǎo)體組合件，該組合件安裝在電路板上。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種容易修復(fù)安裝板的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種安裝板，它包含電路板和將半導(dǎo)體元件固定到載體基材上的半導(dǎo)體組合件，其中所述的半導(dǎo)體組合件用焊料球連接到所述電路板上，焊料連接的部件之間的間隙用底層填料填充，該材料基本由單包裝型的熱固性聚氨酯組合物組成。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種制造本發(fā)明安裝板的方法，它包括如下步驟用所述焊料球?qū)⑺霭雽?dǎo)體板連接到所述電路板上；接著用所述底層填料填充焊料連接的部件之間的間隙；和固化所述底層填料，以密封所述安裝板。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種制造本發(fā)明安裝板的方法，它包括如下步驟將所述底層填料施加到所述電路板的表面上；用所述焊料球?qū)⑺霭雽?dǎo)體板連接到所述電路板上；固化所述底層填料，以密封所述安裝板。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種用于將半導(dǎo)體元件固定到載體基材上的，并被安裝在電路板上的半導(dǎo)體組合件的底層填料，它基本由單包裝型的熱固性聚氨酯組合物組成。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種修復(fù)權(quán)利要求1所述的安裝板的方法，它包括如下步驟部分加熱至少所述半導(dǎo)體組合件和所述電路板中的一個至180-350℃的溫度；熔化所述固化的底層填料和任選的所述焊料；從所述電路板上取下所述半導(dǎo)體組合件；和將所述半導(dǎo)體組合件或新半導(dǎo)體組合件安裝到所述電路板上。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明安裝板的剖面示意圖；圖2是修復(fù)過程中從電路板上取下半導(dǎo)體組合件后，圖1所示的安裝板的剖面示意圖。
發(fā)明的詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明使用的單包裝型可熱固化的聚氨酯組合物的一個一般例子是這樣的聚氨酯組合物，它含有聚氨酯預(yù)聚物和細(xì)粉涂覆固化劑，所述預(yù)聚物有異氰酸酯封端基團(tuán)，優(yōu)選由多元醇與過量多異氰酸酯反應(yīng)形成(下面稱為“含NCO的預(yù)聚物”)，所述細(xì)粉涂覆固化劑含有室溫為固態(tài)的固化劑，而且該固化劑的表面活性部位被細(xì)粉覆蓋。
所述聚氨酯組合物可以含有任何常規(guī)添加劑，例如增塑劑(例如基于鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、馬來酸、富馬酸、偏苯三酸、苯均四酸、磷酸、磺酸等的酯類增塑劑)，粘合促進(jìn)劑例如硅烷偶聯(lián)劑(例如巰基硅烷、環(huán)氧基硅烷、乙烯基硅烷等)、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁偶聯(lián)劑、環(huán)氧樹脂、苯酚樹脂等，穩(wěn)定劑(例如受阻苯酚類型、單苯酚類型、二-三多酚類型、硫代二苯酚類型穩(wěn)定劑等)，脫水劑(例如氧化鈣、沸石、二氧化硅凝膠等)，染料和顏料等。
通常將這樣的可熱固化的聚氨酯組合物的粘度調(diào)節(jié)為500-50000mPa·s，優(yōu)選1000-20000mPa·s。
含NCO的預(yù)聚物可以通過多元醇與過量多異氰酸酯反應(yīng)制成。通常NCO與OH的當(dāng)量比為1.5∶1-2.5∶1，優(yōu)選1.9∶1-2.2∶1。含NCO的預(yù)聚物的分子量為800-50000，優(yōu)選1000-10000。
上述多元醇的例子包括聚醚多元醇(例如聚氧化烯多元醇(PPG)，改性的聚醚多元醇、聚四乙烯醚二醇等)，聚酯多元醇(例如縮合的聚酯多元醇、內(nèi)酯基聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等)，含有C-C鍵主鏈的多元醇(例如丙烯酰基多元醇、聚丁二烯多元醇、聚烯烴多元醇、蓖麻油(caster oil)等)等。
上述多異氰酸酯的例子包括甲代亞苯基二異氰酸酯(TDI)、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、亞二甲苯基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、細(xì)胞溶素二異氰酸酯、異亞丙基二(4-環(huán)己基異氰酸酯)、氫化的亞二甲苯基二異氰酸酯等。
使用聚醚多元醇作為多元醇(PPG類型預(yù)聚物)或具體地說，用烴多元醇作為多元醇(PH類型預(yù)聚物)制成的含NCO的預(yù)聚物是有利的，因?yàn)樗軌蚴共牧暇哂须娊^緣性，但是它也可以增大材料的粘度。因此，HC或PB類型預(yù)聚物優(yōu)選與包含PPG(PPG類型預(yù)聚物)的含NCO的預(yù)聚物組合使用。在該情形下，HC或PB類型預(yù)聚物與PPG類型預(yù)聚物的重量比通常為9∶1-2∶8，優(yōu)選為9∶1-5∶5。此外，也可以使用使特定比例的PB類型多元醇和PPG的混合物與過量聚異氰酸酯反應(yīng)制成的含NCO的預(yù)聚物。
細(xì)粉涂覆的固化劑可以這樣制成，用剪切摩擦混合系統(tǒng)，將室溫為固態(tài)的固化劑研磨成粒徑中值20微米或以下，同時加入細(xì)粉，固化劑與細(xì)粉的重量比為1∶0.001-1∶0.7，優(yōu)選1∶0.01-1∶0.5，并混合和研磨，使細(xì)粉的粒徑中值變成2微米或以下，由此細(xì)粉就附著于固態(tài)固化劑粒子的表面上。
或者，細(xì)粉覆蓋的固化劑也可以這樣制成，用高速碰撞類型混合機(jī)(例如噴射磨)或壓縮剪切類型混合機(jī)，將預(yù)先細(xì)磨過的固態(tài)固化劑與細(xì)粉混合。優(yōu)選使用高速碰撞類型混合機(jī)。
室溫為固態(tài)的固化劑的例子包括咪唑化合物(例如咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-異丙基咪唑、2-苯基-咪唑、2-十二烷基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、它們與羧酸的鹽，所述羧酸例如乙酸、乳酸、水楊酸(slicylic acid)、苯甲酸、己二酸、鄰苯二甲酸、檸檬酸、酒石酸、馬來酸、偏苯三酸等)，咪唑啉化合物(例如2-甲基咪唑啉、2-苯基咪唑啉、2-十一烷基咪唑啉、2-十七烷基咪唑啉、1-(2-羥基-3-苯氧丙基)-2-苯基咪唑啉、1-(2-羥基-3-丁氧丙基)-2-甲基咪唑啉等)，芳香胺化合物(例如4，4’-、2，4’-、3，3’-或3，4’-二氨基二苯基甲烷、2，2’-、2，4’-或3，3’-二氨基聯(lián)苯、2，4-或2，5-二氨基苯酚、鄰-或間-亞苯基二胺、2，3-、2，4-、2，5-、2，6-或3，4-甲苯二胺)，脂肪胺化合物(例如1，8-辛二胺、1，10-癸二胺、1，12-十二烷基二胺、1，14-十四烷基二胺、1，16-十六烷基二胺等)，胍化合物(例如二藍(lán)菌素等)，酸酐(例如鄰苯二甲酸酐、四氫化鄰苯二甲酸酐、六氫化鄰苯二甲酸酐、甲基化的六氫鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐等)，二元羧酸二酰肼(例如己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼等)，胍胺(例如苯代三聚氰胺等)，蜜胺，胺加合物(例如2-乙基-4-甲基咪唑和雙酚A環(huán)氧樹脂的加合物等)等。
細(xì)粉的例子包括無機(jī)粉(例如氧化鈦、碳酸鈣、粘土、二氧化硅、氧化鋯、碳、氧化鋁、滑石等)，和有機(jī)粉(例如聚氯乙烯、丙烯酸類樹脂、聚苯乙烯、聚乙烯等)等。
當(dāng)固態(tài)固化劑與細(xì)粉混合并研磨時，會產(chǎn)生靜電，由此細(xì)粉會附著于固態(tài)固化劑粒子表面，或固態(tài)固化劑粒子會由于與混合機(jī)摩擦、碰撞或擠壓剪切產(chǎn)生熱而部分熔融，由此細(xì)粉會附著于固態(tài)固化劑粒子表面，或細(xì)粉會物理吸附在固態(tài)固化劑粒子表面上，或固態(tài)固化劑粒子表面會化學(xué)活化，由此細(xì)粉會附著于固態(tài)固化劑粒子表面。因此，固態(tài)固化劑粒子表面上的活性基團(tuán)例如-NH2或-NH基就能夠被細(xì)粉涂覆。
細(xì)粉涂覆的固化劑能夠在等于或高于固態(tài)固化劑熔點(diǎn)的溫度下加熱而被激活，因此，被熱重新激活的活性基團(tuán)有助于與含NCO的預(yù)聚物的NCO基團(tuán)的固化反應(yīng)。
可以選擇細(xì)粉覆蓋的固化劑的量，使固化劑的含量基本上與含NCO的預(yù)聚物等當(dāng)量。
單包裝型的可熱固化的聚氨酯組合物的另一個例子包括多異氰酸酯，其NCO基團(tuán)用封端劑(例如苯酚類型、肟類型或內(nèi)酰胺類型封端劑)滅活，或在室溫為固態(tài)的滅活多異氰酸酯與固化劑(例如多元醇、多胺等)的組合物。所述多異氰酸酯可以是上述用于制備含NCO的預(yù)聚物的聚異氰酸酯。
此外，還有聚異氰酸酯與滅活的多胺固化劑的組合物。
本發(fā)明單包裝型熱固化聚氨酯組合物還可以優(yōu)選含有環(huán)氧樹脂、有機(jī)聚硅氧烷和/或脫水劑。
環(huán)氧樹脂可提高本發(fā)明聚氨酯組合物的固化產(chǎn)物的物理性能。
環(huán)氧樹脂的含量可以為5-30％(重量)，優(yōu)選7-20％(重量)，以聚氨酯組合物的重量為基準(zhǔn)。
當(dāng)環(huán)氧樹脂的含量小于5％(重量)時，本發(fā)明聚氨酯組合物的物理性能就不會提高。當(dāng)環(huán)氧樹脂含量超過30％(重量)時，本發(fā)明聚氨酯組合物的粘度就會增大，使可加工性和可滲透性下降。
環(huán)氧樹脂可以是任何常規(guī)使用的環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂的具體例子包括下述各種(1)縮水甘油基胺環(huán)氧樹脂有至少一個N，N-二縮水甘油基氨基的環(huán)氧樹脂，例如N，N，N’，N’-四縮水甘油基氨基二苯基甲烷、N，N-二縮水甘油基-間-或?qū)?氨基苯酚縮水甘油醚及其縮合物。它們可以以ARALDITEMY720買到(從Ciba-Geigy買到)，和EPOTOTE434和YH120(兩者都購自TOTO KASEI KABUSHIKIKAISHA)。
(2)酚醛樹脂清漆環(huán)氧樹脂酚醛樹脂清漆環(huán)氧樹脂例如EPIKOTE152和152(兩者都購自ShellChemical)、DOW EPOXY RESIN DEN431、438、439和485(都購自Dow Cheimcal)、RE-3055(購自NIPPON KAYAKU)等。甲酚酚醛樹脂清漆環(huán)氧樹脂例如ECN1235、1273、1280和1299(都購自Ciba-Geigy)、EOCN100、102、103和104，和EOCN-1020、1025、1027、3300和4400(都購自NIPPON KAYAKU)、QUATREX 3310、3410和3710(都購自Dow Chemical)等。
(3)雙酚A環(huán)氧樹脂雙酚A環(huán)氧樹脂例如EPIKOTE828、834、827、1001、1002、1004、1007和1009(都購自YUKA SHELL)，DOW EPOXY DER331、332、662、663U和662U(都購自Dow Chemical)，ARALDITE6071、7071和7072(都購自Ciba-Geigy)，EPICRONE840、850、855、860、1050、3050、4050和7050(都購自DAINIPPON INKAND CHEMICALS)，RE-310S和RE-410S(兩者都購自NIPPON KAYAKU)等。聚氨酯改性的雙酚A環(huán)氧樹脂，例如ADEKA RESIN EPV-6、EPV-9和EPV-15(都購自ASAHI DENKA KOGYO)等。溴化的雙酚A環(huán)氧樹脂例如ARALDITE8011(購自Ciba-Geigy)、DOW EPOXY RESIN DER511(購自Dow Chemical)等。
(4)脂環(huán)環(huán)氧樹脂ARALDITECY-179、CY-178、CY-182、CY-183(都購自Ciba-Geigy)。
(5)其他環(huán)氧樹脂雙酚F環(huán)氧樹脂例如EPIKOTE807(購自YUKA SHELL)、RE-304S、RE-403S和RE-404S(都購自NIPPON KAYAKU)、S-129和830S(兩者都購自DAINIPON INKAND CHEMICALS)。間苯二酚環(huán)氧樹脂、四羥基苯基乙烷環(huán)氧樹脂、多元醇環(huán)氧樹脂、聚二醇環(huán)氧樹脂、甘油三醚環(huán)氧樹脂、聚烯烴環(huán)氧樹脂、環(huán)氧化大豆油、酯環(huán)氧樹脂、酚醛環(huán)氧樹脂、萘環(huán)氧樹脂、阻燃環(huán)氧樹脂等。
在上述環(huán)氧樹脂中，可以使用室溫為液態(tài)的環(huán)氧樹脂，室溫為固態(tài)的環(huán)氧樹脂可以加熱至其熔點(diǎn)熔融，或用一同使用的液態(tài)環(huán)氧樹脂溶解。
有機(jī)聚硅氧烷化合物能夠提高粘合性和可濕潤性。有機(jī)聚硅氧烷化合物可以是至少一種選自硅烷偶聯(lián)劑、硅醇基團(tuán)封端的有機(jī)聚硅氧烷、聚醚改性的聚硅氧烷和改性的有機(jī)聚硅氧烷。
有機(jī)聚硅氧烷化合物的用量通常為0.01-5.0％(重量)，優(yōu)選0.05-5.0％(重量)，以聚氨酯組合物的重量為基準(zhǔn)。
當(dāng)有機(jī)聚硅氧烷化合物的用量小于0.01％(重量)時，就不會提高本發(fā)明聚氨酯組合物的粘合性和可滲透性。當(dāng)有機(jī)聚硅氧烷化合物的用量超過5％(重量)時，本發(fā)明聚氨酯組合物的儲存穩(wěn)定性就會下降。
硅烷偶聯(lián)劑的例子包括氨基硅烷化合物(例如γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、β-氨基乙基-三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基二乙氧基硅烷、γ-烯丙基氨基丙基三甲氧基硅烷、β-(β-氨基乙基硫代乙基)-二乙氧基甲基硅烷、β-(β-氨基乙基硫代乙基)-三乙氧基硅烷、β-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)己基氨基丙基-三甲氧基硅烷、γ-芐基氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-(乙烯基芐基氨基丙基)三乙氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、β-氨基乙基氨基甲基甲氧基硅烷、γ-〔β-(β-氨基乙基氨基乙基氨基)丙基〕三乙氧基硅烷、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)尿素等)，巰基硅烷化合物(例如3-巰基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巰基丙基三乙氧基硅烷、巰基甲基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷等)，環(huán)氧硅烷化合物(例如β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、〔2-(3，4-環(huán)氧-4-甲基環(huán)己基)丙基〕甲基二乙氧基硅烷)、(3-環(huán)氧丙氧基丙基)甲基二乙氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基-三甲氧基硅烷等)，異氰酸酯硅烷化合物(例如γ-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、γ-異氰酸酯丙基-三甲氧基硅烷等)等。
有硅醇末端基團(tuán)的硅醇有機(jī)聚硅氧烷的例子包括下式的聚硅氧烷 其中R1是甲基或苯基，R2是苯基，Ph是對亞苯基，r是9-500的數(shù)，s是0或r的6％或更小。它們可以單獨(dú)使用或兩種或多種組合使用。
可買到的有硅醇末端基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷的特定例子是有硅醇末端基團(tuán)的聚二甲基硅氧烷，有硅醇末端基團(tuán)的二苯基硅氧烷，有硅醇末端基團(tuán)的聚二甲基二苯基硅氧烷，聚四甲基-對-甲硅烷基亞苯基硅氧烷等。
聚醚-改性的聚硅氧烷的一個例子是下式的化合物 其中X1是-OH、-NH2或-NHR，其中R是1-8個碳原子的直鏈或支鏈烷基或苯基，R10和R11可相同或不同，各自為氫原子、甲基或苯基，R12是氫原子或甲基，m是3-300的數(shù)，n是1-100的數(shù)，n’是1-100的數(shù)。
改性有機(jī)聚硅氧烷的一個例子是這樣制成的有機(jī)聚硅氧烷使(a)兩端有活性氫原子的聚硅氧烷化合物，(b)多羥基活性氫化合物，(c)二異氰酸酯化合物和(d)兩端有活性氫原子的擴(kuò)鏈劑，根據(jù)下述方法中的一種反應(yīng)(i)第一方法首先，使兩端有活性氫原子的聚硅氧烷化合物(a)與二異氰酸酯化合物(c)在20-120℃溫度反應(yīng)10分鐘至120小時，任選有溶劑存在，形成單加合物。
溶劑的例子包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、四氫呋喃等。
另外，多羥基活性氫化合物(b)和二異氰酸酯化合物(c)在上述反應(yīng)所述同樣的條件下反應(yīng)，形成另一種單加合物。
接著，這兩種單加合物在兩端有活性氫原子的擴(kuò)鏈劑(d)存在下在20-120℃溫度進(jìn)行嵌段加成反應(yīng)1-120小時，得到聚氨酯改性的聚硅氧烷樹脂。
(ii)第二方法上述四種組分(a)-(d)在一次性系統(tǒng)中任選在上述溶劑存在下進(jìn)行嵌段加成反應(yīng)，獲得聚氨酯改性的聚硅氧烷樹脂。
兩端有活性氫的聚硅氧烷化合物(a)的一個例子是下式的化合物 其中X2是-OH、-NH2或-NHR，其中R的定義如上所述，R13和R14可相同或不同，各自為氫原子、甲基或苯基，R15是1-12個碳原子的亞烷基或亞烷基醚，p是3-300的數(shù)。
聚硅氧烷化合物(V)的分子量是900-20000，優(yōu)選1800-10000。
這樣的聚硅氧烷化合物可以以商品名KF6001、KF6002和KF6003(購自Shin-Etsu Silicone)，F(xiàn)M3311、FM3321和FM4421(購自CHISSO)等買到。
多羥基活性氫化合物(b)的例子包括 其中X3是-OH、-NH2或-NHR，其中R的定義如上所述，R16是氫原子或甲基，R17是1-12個碳原子的亞烷基，或下式的基團(tuán) 其中R18和R19相同或不同，各自為氫原子或甲基，Ph’是鄰-、間-或?qū)?亞苯基(可以是氫化的)，q是1-100的數(shù)，q’是1-100的數(shù)，(例如聚丙二醇、聚乙二醇、聚亞丙基乙二醇、雙酚A的丙烯和/或乙烯加合物)；或含有下式重復(fù)單元的兩端為羥基的聚酯多元醇-R20-CO-O-R21-其中R20是脂肪或芳香二羧酸的殘基，R21是脂肪或芳香二元醇的殘基，條件是R20和/或R21可以在所有重復(fù)單元中都相同，或在重復(fù)單元之間是不同的，以形成共聚物。
多羥基活性氫化合物(b)的分子量可以是500-10000，優(yōu)選1000-3000。
二異氰酸酯化合物(c)的例子包括芳香二異氰酸酯(例如2，4-或2，6-甲代亞苯基二異氰酸酯(TDI)、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、亞二甲苯基二異氰酸酯等)，和脂肪二異氰酸酯(例如六亞甲基二異氰酸酯、細(xì)胞溶素二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、氫化的MDI、氫化的TDI等)。
兩端有活性氫原子的擴(kuò)鏈劑(d)的例子包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、二羥甲基環(huán)己烷、甲基亞氨基二乙醇、二羥甲基丙酸、乙二胺、六亞甲基二胺等。
當(dāng)下式的兩端有活性氫原子的聚硅氧烷化合物用作組分(a) 上式中R13、R14、R15和p的定義如上所述，下式的雙酚A-環(huán)氧丙烷加合物用作組分(b) 上式中q和q’的定義如上所述，Ph是對-亞苯基基團(tuán)，TDI用作組分(c)，丁二醇用作組分(d)時，改性有機(jī)聚硅氧烷的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下式所示 -(TDI殘基物)-NHCOO-C4H8-O-(-CONH-(TDI殘基物)-NHCOO- 其中R13、R14、R15、p、q、q’和Ph的定義如上所述，x是1-10的數(shù)，y是1-20的數(shù)。
脫水劑能夠提高本發(fā)明聚氨酯組合物的儲存穩(wěn)定性。脫水劑的用量是1-10％(重量)，優(yōu)選2-5％(重量)，以聚氨酯組合物的重量為基準(zhǔn)。
脫水劑的例子包括氧化鈣、沸石、硅膠、硅酸乙酯、正磷酸乙酯、甲酸乙酯、原乙酸甲酯等。
如果需要，本發(fā)明的單包裝型的可熱固化的聚氨酯組合物可以含有任何常規(guī)添加劑。添加劑的例子包括膨脹劑、增強(qiáng)劑、填料(例如煤焦油、玻璃纖維、硼纖維、碳纖維、纖維素、聚乙烯粉、聚丙烯粉、石英粉、硅酸鹽礦石、云母、板巖粉、高嶺土、氧化鋁三水合物、氫氧化鋁、白堊粉、生石膏、碳酸鈣、三氧化銻、膨潤土、二氧化硅、氧相二氧化硅、立德粉、重晶石、二氧化鈦、碳黑、石墨、氧化鐵、金粉、鋁粉、鐵粉等)、顏料、有機(jī)溶劑(例如甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯等)，反應(yīng)性稀釋劑(例如丁基縮水甘油基醚、N，N’-二縮水甘油基-鄰-甲苯胺、苯基縮水甘油基醚、氧化苯乙烯、乙二醇二縮水甘油基醚、丙二醇二縮水甘油基醚、1，6-己二醇二縮水甘油基醚等)，非反應(yīng)性稀釋劑(例如鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛酯、石油溶劑等)，改性的環(huán)氧樹脂(例如聚氨酯改性的環(huán)氧樹脂、醇酸改性的環(huán)氧樹脂等)等。
本發(fā)明的安裝板可以用任何制造常規(guī)安裝板的常規(guī)方法制成，除了將本發(fā)明的單包裝型熱固性聚氨酯組合物用作半導(dǎo)體組合件的底層填料。
下面參照圖1說明本發(fā)明安裝板的制造方法的一個優(yōu)選實(shí)施方案。
如圖1所示，安裝板1這樣制成用各自直徑為300-800微米的焊料球4，以100-500微米的球距，將半導(dǎo)體組合件2連接到電路板3上，使用精確計量/排放液體的裝置，用底層填料5即本發(fā)明的單包裝型熱固性聚氨酯組合物填充焊料球4的間隙；然后在80-100℃溫度加熱安裝板5-10分鐘，固化聚氨酯組合物，并密封間隙。
電路板可以用玻璃增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂、ABS樹脂、苯酚樹脂之類的樹脂制成。
半導(dǎo)體組合件可以將半導(dǎo)體元件(例如LSI等)固定到載體基材上制成，即由高熔焊料、各向異性導(dǎo)電粘合劑或電線連接半導(dǎo)體元件和載體基材，并用合適的樹脂密封，以提高連接的可靠性和耐久性。載體基材可以是陶瓷例如Al2O3、SiN3、Al2O3/SiO2，或耐熱性樹脂例如聚酰亞胺樹脂，或用來制備上述電路板的樹脂制成的基材或帶。
半導(dǎo)體組合件的例子是芯片尺寸的組合件(CSP)、球狀手柄陣列(BGA)等。
如果發(fā)現(xiàn)安裝板內(nèi)的連接不良，那么能夠用下述步驟修復(fù)(i)首先，如圖1所示，用熱空氣A將半導(dǎo)體組合件2上表面的一部分加熱至180-300℃溫度，使焊接區(qū)內(nèi)焊料球4熔化，取下半導(dǎo)體組合件2(見圖2)。
(ii)接著，用鉗子或任何其他工具(未示出)捏殘留的底層填料5’和殘留的焊料球4’的復(fù)合物6的一端，所述復(fù)合物6可容易地從電路板3上剝離，同時用熱空氣吹電路板3的下表面，將它加熱至180-350℃溫度，優(yōu)選200-300℃。
清潔電路板3的表面后，再次采用上述步驟安裝半導(dǎo)體組合件。
實(shí)施例下面用實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
實(shí)施例1-4(1)合成含NCO的預(yù)聚物使聚丁二烯基的多元醇和TDI進(jìn)行反應(yīng)，NCO/OH比例為2.0，得到含NCO的預(yù)聚物，分子量為1500(PH基的預(yù)聚物)。
(2)細(xì)粉涂覆的固化劑將1，10-癸二胺(熔點(diǎn)60℃)和粒徑中值為0.27微米的氧化鈦以1∶0.3的重量比混合，并用噴射磨研磨，獲得粒徑中值為10微米的細(xì)粉涂覆的固化劑。
(3)制備單包裝型的熱固性聚氨酯組合物(i)首先，將由PPG和TDI(SUNPRENE SEL No.3，購自SANYO KASEI，NCO含量3.6％，分子量7000)(下面稱為“PPG基的預(yù)聚物”)制成的含NCO的預(yù)聚物，和在上述(1)中制成的含NCO的預(yù)聚物(PH基的預(yù)聚物)以表1所示的重量比混合，并80℃固化10分鐘。接著，測量固化產(chǎn)物的物理性能(采用JIS №3啞鈴形狀樣品)和電性能。結(jié)果如表1所示。
表1
(ii)然后，將上述步驟(i)中制成的混合預(yù)聚物№7(PPG基預(yù)聚物與PH基預(yù)聚物的重量比＝30/70)、在(2)中制成的細(xì)粉涂覆的固化劑、增塑劑、雙酚A環(huán)氧樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、聚二甲基硅氧烷、穩(wěn)定劑和脫水劑以表2所示的用量(重量份)均勻混合，獲得單包裝型熱固性聚氨酯組合物，其粘度如表2所示(23℃)。
(4)性能測試將制成的組合物進(jìn)行下述測試(a)低溫固化性能將該組合物在鋼板上施涂成2mm厚的涂層時，測試固化所需的加熱條件。鋼板在烘箱中用熱空氣進(jìn)行加熱。
(b)粘合強(qiáng)度根據(jù)JIS K 6850，用玻璃增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂作為測試片測試?yán)旒羟姓澈蠌?qiáng)度。
(c)滲透性測試聚氨酯組合物在40℃溫度在毛細(xì)作用下在一對玻璃板的500微米間隙內(nèi)前行10mm距離的時間。
(d)體積電阻(Ω·cm)根據(jù)JIS K 6911，聚氨酯組合物在23℃保持1分鐘后，施加100V電壓，測試其體積電阻。
(e)修復(fù)性能將聚氨酯組合物施加到玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹脂板上，涂成500微米厚度，并在80℃固化20分鐘。接著，將施涂過的板放到熱板上，在熱板表面溫度為210℃、220℃和230℃時，剝下聚氨酯組合物涂層。用聚氨酯組合物涂層的剝離條件評價修復(fù)性能，并根據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn)分級A全部以剝離方式取下；B幾乎取下全部的固化聚氨酯組合物；C有裂開的殘留在電路板上；D不能修復(fù)。
(f)儲存穩(wěn)定性將聚氨酯組合物40℃儲存2個月，測試組合物的粘度。接著，與儲存前的粘度對比，計算粘度的增高(％)。
在對比例1中，聚氨酯組合物僅儲存1天，接著，測試其粘度。
結(jié)果如表2所示。
對比例1使用單包裝型的熱固性環(huán)氧材料(PENGUIN CEMENT 1090，購自SUNSTARGIKEN)，并進(jìn)行如實(shí)施例1-4所述相同的性能測試。
結(jié)果如表2所示。
表2
注釋1)三(2-乙基己基)苯三酸酯+二(2-乙基己基)己二酸酯，重量比為2∶1；2)雙酚A環(huán)氧樹脂(EPIKOE828，購自YUKA SHELL)；
3)3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-351A(商品名)，購自Shin-EtsuChemical)。
4)聚醚改性的聚硅氧烷(KF-351A(商品名)，購自Shin-Etsu Chemical)。
5)四〔亞甲基-3-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基-苯基)丙酸酯)甲烷(ADEKASTUB AO-60，購自ASAHI DENKA KOGYO)。
從表2所示的結(jié)果能夠看出，本發(fā)明的聚氨酯組合物與常規(guī)聚氨酯組合物相比，低溫固化性能和儲存穩(wěn)定性更好。
權(quán)利要求
1.一種安裝板，它包含電路板和將半導(dǎo)體元件固定到載體基材上的半導(dǎo)體組合件，其中所述的半導(dǎo)體組合件用焊料球連接到所述電路板上，連接部件的焊料之間的間隙用底層填料填充，該材料基本由單包裝型的熱固性聚氨酯組合物組成。
2.如權(quán)利要求1所述的安裝板，其中所述的單包裝型的熱固性聚氨酯組合物含有聚氨酯預(yù)聚物，該預(yù)聚物有異氰酸酯封端基團(tuán)，由多元醇與過量多異氰酸酯反應(yīng)形成；細(xì)粉涂覆的固化劑，該細(xì)粉涂覆的固化劑含有室溫為固態(tài)的固化劑，而且該固化劑的表面活性部位被細(xì)粉覆蓋。
3.一種制造安裝板的方法，所述安裝板含有電路板和將半導(dǎo)體元件固定到載體基材上的半導(dǎo)體組合件，其中所述的半導(dǎo)體組合件用焊料球連接到所述電路板上，連接部件的焊料之間的間隙用底層填料填充，該材料基本上由單包裝型的熱固性聚氨酯組合物組成，該方法包括如下步驟用所述焊料球?qū)⑺霭雽?dǎo)體板連接到所述電路板上；接著用所述底層填料填充連接部件的焊料之間的間隙；和固化所述底層填料，以密封所述安裝板。
4.一種制造安裝板的方法，所述安裝板含有電路板和將半導(dǎo)體元件固定到載體基材上的半導(dǎo)體組合件，其中所述的半導(dǎo)體組合件用焊料球連接到所述電路板上，連接部件的焊料之間的間隙用底層填料填充，該材料基本上由單包裝型的熱固性聚氨酯組合物組成，該方法包括如下步驟將所述底層填料施加到所述電路板表面上；用所述焊料球?qū)⑺霭雽?dǎo)體板連接到所述電路板上；固化所述底層填料，以密封所述安裝板。
5.一種用于安裝電路板上的半導(dǎo)體組合件的底層填料，所述半導(dǎo)體組合件是將半導(dǎo)體元件固定到載體基材上形成的，所述底層填料基本上由單包裝型的熱固性聚氨酯組合物組成。
6.如權(quán)利要求5所述的底層填料，其中所述的單包裝型的熱固性聚氨酯組合物含有聚氨酯預(yù)聚物，該預(yù)聚物有異氰酸酯封端基團(tuán)，由多元醇與過量多異氰酸酯反應(yīng)形成；細(xì)粉涂覆的固化劑，該細(xì)粉涂覆的固化劑含有室溫為固態(tài)的固化劑，而且該固化劑的表面活性部位被細(xì)粉覆蓋。
7.如權(quán)利要求6所述的底層填料，其中所述的聚氨酯預(yù)聚物是含有烴多元醇作為多元醇并有異氰酸酯末端基團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚物，與含有聚氧化烯多元醇并有異氰酸酯末端基團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚物的混合物，它們的重量比為9∶1-2∶8。
8.如權(quán)利要求6所述的底層填料，其中所述的室溫為固態(tài)的固化劑是至少一種選自咪唑化合物、咪唑啉化合物、胺化合物、胍化合物、酸酐、二元羧酸二酰肼、胍胺、蜜胺和胺加合物的固化劑。
9.如權(quán)利要求6所述的底層填料，其中所述的細(xì)粉是一種選自二氧化鈦、碳酸鈣、粘土、二氧化硅、氧化鋯、碳、氧化鋁、滑石、聚氯乙烯、丙烯酸類樹脂、聚苯乙烯和聚乙烯的材料。
10.如權(quán)利要求6所述的底層填料，其中所述的單包裝型的熱固性聚氨酯組合物還含有至少一種選自環(huán)氧樹脂、有機(jī)聚硅氧烷化合物和脫水劑的添加劑。
11.一種修復(fù)如權(quán)利要求1所述的安裝板的方法，它包括如下步驟部分加熱至少所述半導(dǎo)體組合件和所述電路板中的一個至180-350℃的溫度；熔化所述固化的底層填料和任選的所述焊料；從所述電路板上取下所述半導(dǎo)體組合件；和將所述半導(dǎo)體組合件或新的半導(dǎo)體組合件安裝到所述電路板上。
全文摘要
用于將半導(dǎo)體元件固定到載體基材上并裝到電路板上的半導(dǎo)體組合件的底層填料,它含有單包裝型的熱固性聚氨酯組合物,該組合物優(yōu)選含有異氰酸酯基團(tuán)封端的聚氨酯預(yù)聚物,由多元醇與過量多異氰酸酯反應(yīng)形成,還含有細(xì)粉涂覆的固化劑,該細(xì)粉涂覆的固化劑含有室溫為固態(tài),而且其表面活性部位被細(xì)粉覆蓋的固化劑。該組合物能夠同時具有低溫固化性能和儲存穩(wěn)定性。
文檔編號H05K3/30GK1360815SQ00809983
公開日2002年7月24日 申請日期2000年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月8日
發(fā)明者后藤錠志, 奧野辰彌 申請人:新時代技研株式會社, 尤尼森星公司