(57)【要約】  本発明は、基板への電子部品の適用、一般的にはＣＳＰの適用における、１種以上のＢ‐ステージになり得るまたは予備成形されるアンダーフィル封入剤組成物の利用方法に関する。そのような組成物は、フェノキシ樹脂、膨張性ポリマー球または熱硬化性組成物、任意に高めの分子量のエポキシ樹脂のようなエポキシ樹脂、溶剤、任意にイミダゾール‐無水物触媒または同等の潜在的触媒、そして任意にフラックス剤および／または湿潤剤を含む熱可塑性樹脂系を含む。そのアンダーフィル封入剤は、基板または部品上に平滑で不粘着性であるコーティングを提供するために、Ｂ‐ステージになり得る。他の態様において、アンダーフィル封入剤は予備成形されたフィルムである。両方の態様において、膨張性充填剤材料は、高めの温度の適用で膨張して、アセンブリーの所望の部分に独立気泡フォーム構造を形成する。部品または基板へのアンダーフィルの適用方法は、部品と基板の結合、および膨張性の熱可塑性または熱硬化性組成物を発泡させるのに十分な温度へのアセンブリーの加熱を含む。エポキシ樹脂、無水物硬化剤および触媒を含む、第２の予備適用アンダーフィル組成物も、発泡性アンダーフィルとは別にまたは一緒に適用され得る。第２の組成物は感圧接着剤として作用して、ＣＳＰの部分に、例えばはんだバンプに選択的に適用され得る。その組成物の感圧接着剤特性は、組み立て加工中に電子アセンブリーを一緒に保持するために十分な粘着性を提供する。
2007500455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）少なくとも１種の膨張性充填剤材料を含有するアンダーフィル封入剤をシリコンチップパッケージに適用する工程、
ｂ）前記封入剤が平滑で不粘着性のコーティングに凝固するように前記シリコンチップパッケージ上に前記封入剤をＢ‐ステージ加工する工程、
ｃ）前記シリコンチップパッケージを基板に取り付けてアセンブリーを形成する工程、および
ｄ）前記膨張性充填剤が膨張して前記アンダーフィル内に独立気泡構造を形成するように前記アセンブリーを熱にさらす工程
を含む、一つ以上の表面実装部品の製造方法。
【請求項２】
前記封入剤が、スピンコーティング、スクリーン印刷またはステンシル印刷によって前記パッケージパネルに適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１種の膨張性充填剤が、微小球、膨張性バルーン、およびそれらの混合物を含む群から選択されるものである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１種の膨張性充填剤が、前記封入剤の約０．１重量％〜約１０重量％の範囲を構成するものである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記１種以上の膨張性充填剤が、約１５０℃よりも高い温度に曝されて膨張するものである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記封入剤がフィルムの形状で供給される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
曝される先端と少なくとも一つの側面を有する一つ以上のはんだバンプを含む一つ以上の表面実装部品の製造方法であって、
ａ）少なくとも１種の膨張性充填剤材料を含有するアンダーフィル封入剤を前記部品に適用する工程、
ｂ）前記部品を基板に取り付けてアセンブリーを形成する工程、および
ｃ）前記膨張性充填剤が膨張して前記封入剤内に独立気泡構造を形成するように前記アセンブリーを熱にさらす工程
を含む、方法。
【請求項８】
感圧性で溶融可能なアンダーフィル封入剤を一つ以上の前記はんだバンプの先端に配置する工程をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記感圧性で溶融可能なアンダーフィル封入剤が前記はんだバンプの少なくとも一つの側面の少なくとも一部に適用される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記封入剤が前記はんだバンプの高さの約１０〜約７０％の範囲の厚さで適用される、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
曝される先端と少なくとも一つの側面を有する一つ以上のはんだバンプを含む一つ以上の表面実装部品の製造方法であって、
ａ）アンダーフィル封入剤の融解温度よりも高い温度で前記アンダーフィル封入剤を供給する工程、
ｂ）前記アンダーフィル封入剤のコーティングが前記はんだバンプの少なくとも一つの上に形成されるように、前記部品を前記アンダーフィル封入剤と接触させる工程、および
ｃ）前記コーティングが粘着性の稠度に凝固するような温度に前記アンダーフィル封入剤を冷却する工程
を含む、方法。
【請求項１２】
感圧性で溶融可能なアンダーフィル封入剤を一つ以上の前記はんだバンプの先端に配置する工程をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記感圧性で溶融可能なアンダーフィル封入剤が前記はんだバンプの少なくとも一つの側面の少なくとも一部に適用される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記封入剤が前記はんだバンプの高さの約１０〜約７０％の範囲の厚さで適用される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記コーティングが粘着性になるように前記部品を加熱する工程をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記表面実装部品を基板と接触させる工程をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記封入剤が剥離ライナー上に供給される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記部品を前記剥離ライナーから取り外す工程をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記封入剤がシリンジによって供給される、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記アンダーフィル封入剤が、１種以上のエポキシ樹脂、無水物硬化剤および少なくとも１種の触媒を含むものである、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記アンダーフィル封入剤が前記部品と前記基板間の接続を溶融させる、請求項１１に記載の方法。
【請求項２２】
曝される先端と少なくとも一つの側面を有する一つ以上のはんだバンプを含む一つ以上の表面実装部品の製造方法であって、
ａ）第１のアンダーフィル封入剤を前記部品に供給する工程、
ｂ）第２のアンダーフィル封入剤の融解温度よりも高い温度で前記第２のアンダーフィル封入剤を供給する工程、
ｃ）アンダーフィル封入剤のコーティングがはんだバンプ上に形成されるように、ＣＳＰまたはＢＧＡを前記第２のアンダーフィル封入剤と接触させる工程、および
ｄ）前記コーティングが粘着性の稠度に凝固するような温度に前記第２のアンダーフィル封入剤を冷却する工程
を含む、方法。
【請求項２３】
前記第２のアンダーフィル封入剤が一つ以上の前記はんだバンプの先端に適用される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２のアンダーフィル封入剤が前記はんだバンプの少なくとも一つの側面の少なくとも一部に適用される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１のアンダーフィル封入剤が前記はんだバンプの高さの約１０〜約７０％の範囲の厚さで適用される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１のアンダーフィル封入剤が少なくとも１種の膨張性充填剤材料を含有するものである、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記膨張性充填剤が膨張して前記第１のアンダーフィル封入剤内に独立気泡構造を形成するように前記アセンブリーを熱にさらす工程をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第２の封入剤が剥離ライナー上に供給される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
前記部品を前記剥離ライナーから取り外す工程をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記封入剤がシリンジによって供給される、請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記コーティングが不粘着性になるように前記部品を加熱する工程をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
前記部品を基板と接触させる工程をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１のアンダーフィル封入剤が前記表面実装部品上でＢ‐ステージ加工される、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイスにアンダーフィル封入剤を適用する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、１種以上の膨張性充填剤を含有する、および／または感圧接着剤として作用するアンダーフィル封入剤配合物を適用する方法に関する。その封入剤は、マイクロエレクトロ二クスデバイスにおける電子部品と基板の間の相互連結を保護および強化するために使用される。マイクロエレクトロ二クスデバイスは、マルチタイプの電気回路部品、主として集積回路（ＩＣ）チップにおいて一緒に組立てられるトランジスター、並びに抵抗、コンデンサーおよび他の部品をも含む。それらの電子部品は、相互連結されて回路を形成し、最終的にはプリント配線板のようなキャリアまたは基板に接続され、そしてその上に支持される。集積回路部品は、シングルベアチップ（single bare chip）、シングル封入チップ、あるいは多連（multiple）チップの封入パッケージを含み得る。シングルベアチップは、リードフレームに結合されることができて、その結果としてプリント配線板に封入および結合されるか、またはプリント配線板に直接結合されることが可能である。それらのチップは、当初は多連チップを含む半導体ウエハーとして形成される。その半導体ウエハーは、所望により個々のチップに、またはチップパッケージにダイシングされる。
【０００３】
その部品が、リードフレームに接続されたベアチップであろうと、あるいはプリント配線板または他の基板に接続されたパッケージであろうと、電子部品の電気端子と基板上の対応する電気端子の間に、それらの接続が形成される。それらの接続を形成する一つの方法では、部品または基板の端子にバンプ状に適用されるポリマー材料または金属材料が使用される。それらの端子は並べられて相互に接触し、そして得られるアセンブリーが加熱されて、その金属材料またはポリマー材料をリフローさせ、その接続を固化する。
【０００４】
通常の寿命の間、電子アセンブリーは、温度の上昇および降下のサイクルに曝される。電子部品、相互連結材料および基板についての熱膨張係数における違いによって、この熱サイクルでそのアセンブリーの部品に応力が掛かり、故障を生じ得る。その故障を防ぐために、部品と基板の間の隙間がポリマー性封入剤（以降アンダーフィルまたはアンダーフィル封入剤と言う）で充填されて、相互連結材料が強化され、熱サイクルの応力のいくらかが吸収される。アンダーフィル技術についての二つの重要な用途は、チップパッケージが基板に結合されるチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）として産業界で知られているパッケージの強化、並びに種々の相互連結によってチップが基板に結合されるフリップ‐チップパッケージの強化のためのものである。そのアンダーフィルのもう一つの機能は、衝撃または振動のような機械的ショックに対する部品の強化である。これは、使用時に偶発的に落下され、または他の応力が掛けられると予想され得る携帯電話等の携帯型電子デバイスにおける耐久性について特に重要である。
【０００５】
通常の毛管流れのアンダーフィルの適用において、金属またはポリマーの相互連結材料のリフロー後に、アンダーフィルの分配と硬化が生じる。この手順において、フラックスが最初に基材上の金属パッドに塗布される。次に、はんだ付け部位の上部において、そのチップが基板のフラックス塗布された領域に配置される。次いでそのアセンブリーが加熱されて、はんだ接合部のリフローを可能にする。この時点で、適量のアンダーフィル封入剤材料が電子アセンブリーの一つ以上の周囲側面に沿って分配されて、部品‐基材の隙間内での毛管作用がその材料を内側の方に引き寄せる。その隙間が充填された後、応力集中を減少させ、その組立てられた構造の疲れ寿命を長引かせるのを助長するために、追加のアンダーフィル封入剤がそのアセンブリーの周囲全体に沿って分配されても良い。結果的にアンダーフィル封入剤が硬化されて、その最適化された最終特性に至る。毛管アンダーフィルの欠点は、その適用がいくつかの特別な工程を必要とし、従って大容量の製造に対して経済的ではないことである。
【０００６】
最近、ノーフローアンダーフィルを使用し、その部位に部品を配置する前にアセンブリー部位に直接そのノーフローアンダーフィルをコートすることによって、その加工を能率的にして、効率を高めるための試みがなされて来ている。部品を配置した後、そのアセンブリー全体をリフロー炉に通過させることによって、基板上の金属接続にその部品がはんだ付けされる。その加工に間、アンダーフィルがはんだと金属パッドを溶かして、その相互連結部、基板およびアンダーフィルの間で相互連結結合を形成する。ノーフローアンダーフィルプロセスにおける一つの制限は、他の接続への短絡を最後に生じ得る半田はみ出しに至るようなアンダーフィル内の過剰な気孔発生を避けるために、その基板と部品が予備乾燥されねばならないことである。従って、組み立て前に基板が乾燥されて、次いで乾燥貯蔵所中に保管されねばならない。このプロセスは、大容量の製造者にとって扱いにくいものである。
【０００７】
予備適用されるアンダーフィル封入剤として有用であるためには、そのアンダーフィルがいくつかの重要な特性を備えなければならない。第１に、アセンブリー全体がばらつきの無いコーティングを有するように、その材料は均一に適用することが容易でなければならない。アンダーフィル封入剤は、残留溶剤が最小の平滑で不粘着性のコーティングを提供するためにＣＳＰ部品上への配置後にアンダーフィルが凝固されねばならないことを意味するＢ‐ステージになり得るか、あるいはフィルムに成形可能であるかのいずれかでなければならない。さらに、従来のアンダーフィル材料を均一に適用する際に製造中の大きな困難性がしばしば存在する。
【０００８】
Ｂ‐ステージプロセスは通常、アンダーフィル封入剤を尚早に硬化することなく、約１５０℃より低い温度で生じる。そのアンダーフィル封入剤の最終的硬化は、はんだの溶融（はんだが相互連結材料である状態において）、および錫／鉛共融混合物はんだの場合に１８３℃の温度で生じる相互連結の後まで、遅らされねばならない。そのアンダーフィルの最終硬化は、はんだバンプ流れと相互連結の後にすぐに生じるべきである。丸み形成を可能にし、チップまたはチップパッシベーション層（chip passivation layer）、基板、またははんだマスクとはんだ接合部との間での良好な接着性を提供するために、個々のチップの基板へのこの最終結合の間に、アンダーフィル封入剤が流れなければならない。
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、基板への電子部品の適用、最も一般的にはチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）の適用における、１種以上のＢ‐ステージになり得るまたは予備成形されるアンダーフィル封入剤組成物を利用する方法に関するものである。そのような組成物には、フェノキシ樹脂、膨張性ポリマー球または熱硬化性組成物、任意に高めの分子量のエポキシ樹脂のようなエポキシ樹脂、溶剤、任意にイミダゾール‐無水物触媒または同等の潜在的触媒、そして任意にフラックス剤および／または湿潤剤を含む熱可塑性樹脂系が含まれる。定着剤、流動添加剤およびレオロジー改質剤のような他の種々の添加剤も、所望により添加され得る。そのアンダーフィル封入剤は、基板または部品上に平滑で不粘着性であるコーティングを提供するために、Ｂ‐ステージになり得る。もう一つの態様において、アンダーフィル封入剤は予備成形されるフィルムである。両方の態様において、膨張性充填剤材料は、高めの温度の適用で膨張して、アセンブリーの所望の部分に独立気泡フォーム構造を形成する。本発明の方法は、そのアンダーフィルを部品または基板に適用して部品と基板を接続する工程、およびその膨張性の熱可塑性または熱硬化性組成物を発泡させるのに十分な温度にそのアセンブリーを加熱する工程を含む。そのアンダーフィルは、ＣＳＰの部分、例えばその周囲に、はんだバンプ間の離散した点のように、あるいははんだバンプの列の間のグリッドパターンに、選択的に適用され得る。エポキシ樹脂、無水物硬化剤および触媒を含有する、第２の予備適用されるアンダーフィル組成物も、発泡性アンダーフィルとは別に、または一緒に適用され得る。その第２の組成物は感圧接着剤として作用して、ＣＳＰの部分に、例えばはんだバンプに選択的に適用されても良い。その組成物の感圧接着剤特性は、組み立て加工中に電子アセンブリーを一緒に保持するために十分な粘着性を提供する。フローの無いアンダーフィルのように、本発明の感圧組成物ははんだを溶融させて金属パッドへの接続を容易にして、かくしてはんだペーストまたはフラックスのような別の加工助剤を必要としなくなる。
【００１０】
発明の詳細な説明
本発明のアンダーフィル封入剤組成物において使用される樹脂は、それらが重合し得ることを意味する、硬化し得る化合物であり得る。本明細書において使用されるように、硬化（cure）するとは、架橋を伴って重合することを意味する。当分野において理解されているように、架橋は元素、分子基または化合物の橋による二つのポリマー鎖の結合であって、一般的には加熱によって生じるものである。
【００１１】
膨張性充填剤を含有する熱可塑性または熱硬化性樹脂の系は、配合され、そしてＣＳＰおよびＢＧＡ（Ball Grid Array）を含む、エリアアレイデバイス（area array device）のような電子部品上に、Ｂ‐ステージになり得る液状物質あるいはラミネートフィルムのいずれかとして予備適用され得る。それらの両方の状況において、封入剤の部品への最初の適用の後には、その膨張性充填剤が未膨張のままである。その封入剤を含有する部品は次いで、はんだペーストおよび／またはフラックスを使用して基板上に配置され、そしてその部品がリフロー炉を通過され、そこでその部品が基板に電気的に接続される。そのリフロープロセスの間に、未膨張のポリマー球が膨張して、所望の領域を、しばしばはんだ接合部間の領域を、独立気泡フォーム構造で充填する。
【００１２】
本発明のアンダーフィル封入剤組成物の成分には、１種以上のフェノキシ樹脂、高められた温度で膨張し得る熱可塑性または熱硬化性のポリマー、および１種以上の溶剤のブレンドが含まれる。任意に、フラックス剤、脱泡剤、流動添加剤、定着剤、レオロジー改質剤、界面活性剤、および他の配合剤が含まれても良い。それらの成分は、特定の樹脂の使用に対して特性に関する所望のバランスが得られるように、厳密に選択される。その樹脂を溶解して、ＣＳＰパネル上でのスピンコーティング、スクリーン印刷またはステンシル印刷による適用のための好適な粘度を有する液体状にその組成物を形成するように、溶剤が選択される。そのアンダーフィル系は、中実の予備形成されるラミネートフィルムとして適用されても良い。
【００１３】
好ましい態様において、その組成物は溶剤を含み、Ｂ‐ステージになり得るもの、即ちその組成物が、基板に結合されるべき電子部品上に平滑で不粘着性のコーティングを形成する最初の凝固が可能であるものである。好ましくは、Ｂ‐ステージ凝固が約６０℃〜約１５０℃の範囲の温度で生じる。この温度において、膨張性充填剤は膨張しない。そのＢ‐ステージ加工の後に、平滑で不粘着性の中実コーティングがＣＳＰパネル上に得られて、そのＣＳＰパネルの個々のＣＳＰへのきれいなダイシングが確保される。はんだリフローの温度プロフィルに曝される間に、最終的な完全な硬化が生じる。膨張性充填剤は、その最終の硬化を生じさせるのに必要な同様なはんだリフロー条件で膨張する。一般にその組成物の最終硬化は、相互連結の形成の後に生じる。鉛／錫共融混合物はんだの場合には、そのはんだの融点、即ち１８３℃より高い温度で、相互連結の形成が生じる。もう一つの好ましい態様において、その組成物は予備形成されたラミネートフィルムである。そのフィルムはフェノキシ樹脂であるが、膨張性球と配合された熱可塑性ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリオレフィンなども利用されることが期待され得る。本発明のアンダーフィル組成物中への使用に適したフェノキシ樹脂の例示には、高分子量の固体が含まれる。その例として、ＰＫＨＣ、ＰＫＨＨ、ＨＣおよびＨＨの商品名でＩｎｃｈｅｍ社から入手可能な樹脂、またはそれらの液状エポキシ樹脂とのブレンドが挙げられる。
【００１４】
アンダーフィル中に用いられる膨張性充填剤は、所望の領域を満たす独立気泡フォームを生成するのに十分なものでなければならない。しばしばその所望の領域が、はんだ接合部を取り囲む表面領域全体、あるいはアセンブリーの周囲を取り巻く線のいずれかである。好ましい膨張性充填剤の材料は、０８９ＤＵＸ１２０、０９１ＤＵ、０９２ＤＵおよび０９５ＤＵとしてＡｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ社（スエーデン）から商業的に入手可能なもののような、膨張性の熱可塑性微小バルーンである。それらの微小球はイソオクタンと共に充填されており、低めの温度で安定である。その微小バルーンは、アンダーフィルのＢ‐ステージ化が生じる温度である１６０℃よりも低い温度で膨張しない。その微小球は１６０℃よりも高い温度で膨張して、一般に共融混合物のはんだ付けプロセスにおける硬化のための最も高いピーク温度であるおよそ２２０℃で、その最大の膨張に至る。その膨張で、微小球がアンダーフィルマトリックス内に独立気泡構造を生成する。そのフォーム構造を提供するために利用され得る他の材料に、化学発泡剤が含まれる。
【００１５】
その組成物の粘度を変化させるために、溶剤が利用される。好ましくは、約１５０℃よりも低い温度で生じるＢ‐ステージプロセスの間、またはフィルム形成の間に、その溶剤が蒸発する。エポキシ樹脂およびフェノキシ性樹脂を容易に溶解する通常の溶剤が使用され得る。利用可能な溶剤の例には、安定であってその組成物中でエポキシ樹脂およびフェノキシ性樹脂を溶解する、エステル、アルコール、エーテルおよび他の一般的な溶剤が含まれる。好ましい溶剤はプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）である。その膨張性微小球のいかなる部分であってもそれを溶解する溶剤は避けられるべきである。
【００１６】
本発明のアンダーフィル封入剤の好ましい態様は、少なくとも１種のフェノキシ樹脂、少なくとも１種の膨張性充填剤、溶剤、および所望により他の配合物を含むものである。そのアンダーフィルの樹脂成分は、Ｂ‐ステージになり得る組成物の約１０〜約５０重量％、好ましくは約２０〜約４０重量％の範囲を構成する。アンダーフィルの膨張性充填剤は、Ｂ‐ステージになり得る組成物の約０．０２〜約１０重量％、好ましくは約０．１〜約５重量％の範囲を構成する。最後に、界面活性剤、脱泡剤、流動添加剤、レオロジー改質剤、化学発泡剤および定着剤のような任意の成分が、Ｂ‐ステージになり得る組成物の約０．０１重量％〜約５重量％の範囲でその組成物に添加されても良い。
【００１７】
Ｂ‐ステージになり得る液体として膨張性充填剤を含有する組成物を利用するために、スクリーン印刷、スピンコーティング、ステンシル印刷またははんだバンプの列の間にニードルによる分配によって、そのアンダーフィルが最初に個別の部品上にまたは部品類のパネル上に直接適用される。そのコーティングを有するチップが、最初のＢ‐ステージの温度に加熱され、そしてその組成物が凝固される。好ましくは、その加熱が平滑で不粘着性のコーティングをもたらし、微小球の膨張を生じさせない。そのコーティングの厚みは、好ましくははんだバンプの直径のおよそ１０〜３０％である。そのＢ‐ステージ加熱に続いて、装着機中で部品の認識を容易にするために、はんだバンプがプラズマエッチングされまたは溶剤で洗浄されても良い。そのＢ‐ステージになる組成物を有する部品は、金属パッド接続部上の位置されたはんだバンプを備えた基板上に置かれる。溶融およびはんだ接合部の形成を容易にするためと共に、部品の正しい配列を維持するために、はんだペーストまたは標準のフラックスの使用が必要とされる。アセンブリー全体がおよそ１８３℃の温度に加熱される（鉛／錫はんだが用いられる場合）。この第２の加熱は、基板とチップの間の相互連結を生じさせ、そして微小球の膨張を引き起こして部品と基板の間の隙間を満たすようにさせる。
【００１８】
本発明のアンダーフィル封入剤をラミネートフィルムとして利用するために、そのフィルムはキャリアーフィルム上にプリキャストされ、次いで膨張性充填剤の膨張開始温度より低い温度で乾燥される。そのキャリアーフィルムを除去した後、そのアンダーフィルが、その系の軟化温度で部品の一部または全面に減圧ラミネートされる。最後に、プラズマエッチングまたは溶剤によってはんだバンプの先端がきれいにされ、そして部品が配置される用意が整えられる。一方、そのフィルムは、グリッド、メッシュ、薄いストリップまたは四角ボックスのパターンのような色々な形態に予備成形され、そして部品上に配置されてラミネートされ得る。この方法では、はんだバンプとアンダーフィルの間の接触が避けられることが出来て、プラズマエッチングまたは溶剤での拭取りが必要ではなくなる。配置の後、その部品がリフローにかけられて、膨張性充填剤の膨張を生じさせて独立気泡構造にされる。Ｂ‐ステージになり得る適用およびラミネートフィルムの適用の両方が、部品が配置される前でのはんだペーストのステンシル印刷を必要とする。
【００１９】
膨張性充填剤を有するアンダーフィルとは別に、またはそれと一緒に、適用で感圧接着剤として作用する溶融性アンダーフィル組成物も、電子部品に予備適用されても良い。その組成物は、エポキシ樹脂、無水物硬化剤および触媒を含有する。他の材料、例えば脱泡剤および充填剤が所望により添加されても良い。それらの成分は、特定の樹脂の使用に対して特性に関する所望のバランスが得られるように、厳密に選択される。その組成物は、部品の部分、例えばはんだバンプに選択的に適用され得る。その組成物の感圧接着剤特性が、その組み立て加工中に電子アセンブリーを一緒に保持するために十分な粘着性を提供する。フローの無い場合のように、本発明の組成物は金属パッド接続へはんだを溶融させて、かくしてはんだペーストまたはフラックスのような別の加工助剤を必要としなくなる。その予備適用される溶融性アンダーフィル組成物は、最初に室温で感圧接着剤の特性を提供して、膨張性のまたは他のアンダーフィル組成物と共に、あるいはそれ無しで使用され得る。そのアンダーフィル組成物は硬化して、そして十分な量の熱の適用の後に不粘着性となる。そのアンダーフィルは、基板とＣＳＰ間に位置されたはんだバンプのような接続部の先端にフィルムとして適用されるか、あるいはそのはんだバンプの側面に全てまたは一部に適用され得る。エポキシ‐無水物組成物は、周囲の保存条件下で安定である。
【００２０】
本発明のアンダーフィル組成物での使用に適したエポキシ樹脂の例には、ビスフェノール‐Ａおよびビスフェノール‐Ｂの一官能性または多官能性のグリシジルエーテル、および脂環式エポキシ樹脂、またはそれらの組み合わせが含まれる。脂環式エポキシド類は、好ましくは一分子当り１個より多い１，２‐エポキシ基を含有する非グリシジルエーテルエポキシド類から選択される。
【００２１】
本発明においてグリシジルエーテルエポキシド類が好ましく、非グリシジルエーテルエポキシド類とは別に、または組み合わせて用いられる。このタイプの好ましいエポキシ樹脂は、ビスフェノール‐Ａまたはビスフェノール‐Ｆのエポキシ樹脂である。それらの樹脂は一般に１モルのビスフェノール‐Ｆまたはビスフェノール‐Ａの樹脂と２モルのエピクロロヒドリンの反応によって製造される。更なる好ましいタイプのエポキシ樹脂はエポキシノボラック樹脂である。エポキシノボラック樹脂は通常フェノール樹脂とエピクロロヒドリンの反応によって製造される。好ましいエポキシノボラック樹脂は、ポリ（フェニルグリシジルエーテル）‐コ‐ホルムアルデヒドである。ビフェニル型のエポキシ樹脂も本発明に利用され得る。このタイプの樹脂は、通常ビフェニル樹脂とエピクロロヒドリンの反応によって製造される。ジシクロペンタジエン‐フェノールエポキシ樹脂、ナフタレン樹脂、エポキシ官能性ブタジエンアクリロニトリルコポリマー、エポキシ官能性ポリジメチルシロキサンおよびそれらの混合物が、使用され得る追加のタイプのエポキシ樹脂である。商業的に入手可能であるビスフェノール‐Ｆ型の樹脂は、商品名８２３０Ｅで米国ニュージャージー州Ｍａｐｌｅ ＳｈａｄｅのＣＶＣ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から、商品名ＲＳＬ１７３９でＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社から得られる。ビスフェノール‐Ａ型のエポキシ樹脂は、Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙからＥＰＯＮ８２８として商業的に入手可能であり、ビスフェノール‐Ａとビスフェノール‐Ｆのブレンドは、Ｎｉｐｐｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から商品名ＺＸ‐１０５９として入手可能である。
【００２２】
本発明における使用に適した無水物硬化剤の例は、脂環式無水物、芳香族無水物、ポリ無水物およびそれらの混合物である。最も好ましい無水物は、Ｌｏｎｚａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手可能なポリセバシン酸ポリ無水物である。他の好ましい無水物硬化剤は、ポリアゼライン酸ポリ無水物およびポリアジピン酸ポリ無水物である。利用可能な他の無水物には、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、無水フタル酸、ビスフェニル二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、およびそれらの混合物が含まれる。
【００２３】
それらの樹脂および無水物硬化剤に加えて、イミダゾール、イミダゾール塩、または他の好適な触媒が、予備適用されるアンダーフィル組成物中に触媒として含有される。
【００２４】
所望の特性を有する組成物を生成するために、追加の成分がその組成物に添加され得る。例えば、一官能性の反応性希釈剤は、硬化されたアンダーフィルの物理的特性に負の影響を及ぼすことなく、粘度の増加を徐々に遅らせることができる。好ましい希釈剤には、ｐ‐tert‐ブチル‐フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、アルキルフェノールのグリシジルエーテル（Ｃａｒｄｏｌｉｔｅ ＮＣ５１３としてＣａｒｄｏｌｉｔｅ社から商業的に入手可能）、およびブタンジオールジグリシジルエーテル（ＢＤＧＥとしてＡｌｄｒｉｃｈから商業的に入手可能）が含まれる。但し、他の希釈剤も利用され得る。部品の結合プロセスの間のボイドを防ぎ、その後のはんだ接合部のリフローおよび材料の硬化を助長するために、界面活性剤が利用され得る。利用され得る種々の界面活性剤には、有機アクリルポリマー、シリコーン、ポリオキシエチレン／ポリオキシプロピレンブロックコポリマー、エチレンジアミン系ポリオキシエチレン／ポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオール系ポリオキシアルキレン、脂肪アルコール系ポリオキシアルキレン、脂肪アルコールポリオキシアルキレンアルキルエーテルおよびそれらの混合物が含まれる。加えて、カップリング剤、脱泡剤、流動添加剤、定着剤および他の成分も所望により添加されても良い。
【００２５】
本発明の好ましい態様の組成物は、少なくとも１種のエポキシ樹脂、無水物硬化剤、イミダゾール系触媒および所望による他の配合剤を含む。その組成物は、約３０重量％〜約９８重量％の範囲、好ましくは約５０重量％〜約９０重量％の範囲でエポキシ樹脂を含む。その組成物は、またその組成物の約２重量％〜約７０重量％の範囲、好ましくは約３０重量％〜約５０重量％の範囲で無水物硬化剤を含む。イミダゾールまたはイミダゾール塩が触媒として添加される。その触媒は、そのアンダーフィル組成物の約０．０１重量％〜約１０重量％の範囲、好ましくはその組成物の約０．１重量％〜約５重量％の範囲を構成する。最後に、界面活性剤、脱泡剤、流動添加剤、レオロジー改質剤、定着剤のような任意の配合剤が、その組成物の約０．０１重量％〜約５重量％の範囲でその組成物に添加されても良い。
【００２６】
感圧接着剤の予備適用されるアンダーフィル組成物は、好ましくは室温で軽い粘着性の稠度（consistency）を有する。その稠度は、ＣＳＰとの使用の間に初期の粘着性を提供する。その使用において、予備適用されるアンダーフィルは、所望の厚さ、好ましくはそのＣＳＰのはんだバンプの高さの約１０〜約７０％の厚さで、剥離ライナー上に塗布される。そのコーティングはその融解温度よりも少し高い温度に保持される。そのＣＳＰはんだバンプアレイがそのコーティングの中に浸漬され、次いでそのアンダーフィルの表面を平坦にするために、室温で剥離ライナーのような非粘着性表面上にプレスされる。その、予備適用されるアンダーフィルのコーティングは、この浸漬処理の間にＣＳＰの先端に形成される。そのＣＳＰの先端の材料が室温に冷却されながら、凝固して軽い粘着性の稠度になる。この時点で、ＣＳＰは剥離ライナーから取り外されて、いかなる追加のフラックスまたははんだペーストも適用されずに、所望の基板上に位置する状態にある。もう一つの態様において、アンダーフィル材料が加熱されたシリンジによって予備計量された量で分配されても良い。この態様において、ＣＳＰは好ましくは、アンダーフィルがそのＣＳＰ上に自ら均一化し得るように、予備加熱される。予備適用されたアンダーフィルは室温で非常に安定であり、そして溶剤が存在せず、予備適用後に収縮しない。その予備適用された溶融性アンダーフィルは、十分な粘着性を提供して、それ自体の上の基板上の所定の位置にＣＳＰを保持する。標準の共融混合物リフロープロセスの間に加熱されて、その予備適用された溶融性アンダーフィルは、低粘度に溶融し、そしてはんだおよび金属パッドに所望の溶融性を提供して、はんだの濡れ性およびそれに続くはんだ接合部の接続を助長する。冷却で、その予備適用された溶融性アンダーフィルは、機械的および熱的ショックに対する保護のためにそのはんだ接合部の強化を提供する、低モジュラス熱硬化性成分に硬化する。
【００２７】
もう一つの選択肢として、予備適用される溶融可能なアンダーフィルは、はんだバンプの高さに対して中間の厚さで、ＣＳＰの底部にフィルムとして適用されても良い。その形式で組成物を適用するために、約６０〜８５℃の範囲の温度で、はんだバンプ高さの約１０〜約７０％の範囲の厚さで、アンダーフィルが剥離ライナーに塗布される。それらの材料を冷却しながら、少しの圧力でそのコーティング上にＣＳＰを配置して、はんだバンプがその組成物中に貫入するようにする。次いでそのライナーが除去されて、それらの材料がＣＳＰ上に移される。このプロセスによって、浸漬処理によって添加されるよりも多量のアンダーフィル材料が添加される。増加した材料が、より高い強化およびより良い性能をもたらし得る。はんだバンプの高さの一部分のアンダーフィルを適用するもう一つの利点は、それが、リフロー処理の間にＣＳＰの下から漏れる揮発性成分のための空間を提供することである。
【００２８】
予備適用されるアンダーフィル組成物は、非感圧性接着剤の形式においても利用され得る。組成物が感圧性でない場合、基板またはＣＳＰが加熱されて、ＣＳＰを基板に結合するのに必要な粘着性を生じさせねばならない。
【００２９】
図１は、リフォー後の膨張性充填剤の膨張を示している。電気部品１に、Ｂ‐ステージ化されたまたはフィルム状のアンダーフィル２、およびはんだバンプ３が最初に備えられる。リフォー後に、その電気部品と基板４のアセンブリーが、独立気泡構造５を含有する膨張されたアンダーフィル２Ａを有する。図１において、そのアンダーフィルが、その結果としてその部品と基板の間のはんだバンプの中および周囲の全ての領域を満たすことになる。図２は、部品１の周囲にアンダーフィル２が適用されている、もう一つのアンダーフィルの適用を示している。膨張したアンダーフィル２Ａが、リフロー後の部品の周囲を取り巻く独立気泡構造と共に示されている。
【実施例】
【００３０】
本発明は、以下の実施例を参照することによってより良く理解され得る。
実施例１
熱可塑性および熱硬化性のアンダーフィル組成物を以下のように製造した（全ての成分の量は重量％で示されている）。溶剤と樹脂の混合物を、プロペラ攪拌機付きの混合容器に投入する。次いで、膨張性充填剤を添加して、均質になるまで５〜１０分間混合する。次に、気泡の減圧除去を容易にするために、界面活性剤を添加する。その混合物を減圧容器中で２８インチ（７１１ｍｍ）Ｈｇより低い圧力で５分間脱泡する。結果として得られる熱可塑性アンダーフィルの配合物が表１に示される。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
落下衝撃を含めた、種々の特性について、配合物Ａを試験した。それらの試験の結果が表２に示されている。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
表２に示されるように、部品の性能が、アンダーフィルを有さない部品の性能以上に劇的に改善されている。
【００３５】
実施例２
表３に挙げられる成分を有する、感圧性の予備適用される溶融性アンダーフィルの配合物を形成した。
【００３６】
【表３】
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【００３７】
当業者にとって明らかなように、本発明の精神および範囲から離れることなく、本発明についての多くの変更および修正がなされ得る。ここに開示した特定の態様は例としてのみ提供されるものであって、本発明は、付随する請求の範囲が付与される十分な均等の範囲と共に、請求の範囲の語句によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】リフロー前および後の、発泡性アンダーフィルを有するアセンブリーのダイアグラムである。
【図２】リフロー前および後の、周囲を取り巻く発泡性アンダーフィルを有するアセンブリーのダイアグラムである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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