(57)【要約】【課題】硬化性フラックスを用いて、二次半田ボール実装工程において、高い半田接合信頼性を提供する。【解決手段】半田接合及び半田接合部の補強の際に使用する硬化性フラックスにおいて、両性界面活性剤を含有し、好ましくは該硬化性フラックスが、２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と、１分子あたり少なくとも２個以上のフェノール性水酸基及び１分子あたり少なくとも１個以上のカルボキシル基を有する硬化剤とを含む硬化性フラックスであり、両性界面活性剤としては、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルジメチルアミンオキサイド、アルキルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、アルキルアミドプロピルベタイン、アルキルヒドロキシスルホベタイン、アルキルアミノ酸などが好ましい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田接合及び半田接合部の補強に使用する硬化性フラックスであって、両性界面活性剤を含有することを特徴とする硬化性フラックス。
【請求項２】
該硬化性フラックスが、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、及び硬化剤を含む請求項１記載の硬化性フラックス。
【請求項３】
硬化剤が、１分子あたり少なくとも２個以上のフェノール性水酸基及び１分子あたり少なくとも１個以上のカルボキシル基を有する化合物である請求項２記載の硬化性フラックス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップ及び半導体パッケージに半田ボールを半田接合により実装する際、さらには、搭載用基板に半導体チップ及び半導体パッケージを半田接合により実装する際に使用する硬化性フラックスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品の高密度集積化の進行に伴い、半導体パッケージの小型化かつ多ピン化が必要不可欠となっている。この半導体パッケージの小型化かつ多ピン化に対して、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）といった表面実装用エリアアレイ型のパッケージが開発されている。ＢＧＡやＣＳＰの回路基板への実装には、半田ボールで形成されたバンプによる、半田接合が採用されている。
【０００３】
一般に、半田接合のためには、半田表面と対する電極の酸化膜を除去する必要があり、半田付け用フラックスが使用される。この半田付け用フラックスには、熱可塑性フラックスと酸化膜を除去するための活性剤が含まれている。
【０００４】
しかし、半田接合後にこのフラックスが残存していると、高温、多湿時に熱可塑性樹脂の溶融、活性剤中の活性イオンの遊離が起こり、電気絶縁性の低下などの問題が発生する。そのため現在では、半田接合後、残存フラックスの洗浄除去を行う必要がある。
【０００５】
近年の半導体パッケージの小型化かつ多ピン化は、バンプの微細化を促している。そのため、残存フラックスを完全に洗浄除去することは、非常に困難な作業である。さらには、バンプ接続部分の信頼性が低下する可能性がある。
【０００６】
上記問題点を解決するために、半田接合の際、フラックスとして作用し、半田接合後、さらに加熱をすることで熱硬化して、半田接合部の補強材となる硬化性フラックスが検討されている（例えば特許文献１参照）。
しかし、この硬化性フラックスによる二次半田ボール実装において、半田接合不良が起こる問題があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２４６４９７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、硬化性フラックスによる二次半田ボール実装において、半田接合の高信頼性を与える硬化性フラックスを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
［１］  半田接合及び半田接合部の補強に使用する硬化性フラックスであって、両性界面活性剤を含有することを特徴とする硬化性フラックス、
［２］  該硬化性フラックスが、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、及び硬化剤を含む［１］項記載の硬化性フラックス、
［３］  硬化剤が、１分子あたり少なくとも２個以上のフェノール性水酸基及び１分子あたり少なくとも１個以上のカルボキシル基を有する化合物である［２］項記載の硬化性フラックスである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明について詳細に説明する。
本発明の硬化性フラックスは、両性界面活性剤を含有することを特徴とする。本発明の硬化性フラックスに用いる両性界面活性剤は、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルジメチルアミンオキサイド、アルキルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、アルキルアミドプロピルベタイン、アルキルヒドロキシスルホベタイン、アルキルアミノ酸などが挙げられる。
【００１１】
陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤では、本発明の目的である半田接合の高信頼性に対して効果を発現しない。
【００１２】
両性界面活性剤の配合量は、硬化性フラックス全体に対して０．００１重量％以上であることが好ましい。より好ましくは０．０１重量％以上である。この範囲より少ない場合は、硬化性フラックスと半田ボールとの界面張力を十分に低下させることが困難となり、半田接合不良が起こる可能性を有するため好ましくない。
【００１３】
本発明の硬化性フラックスは、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂及び硬化剤を含むことが好ましい。
エポキシ樹脂は、液状高分子としては硬化収縮が小さく、硬化体としては接着性、耐熱性、耐薬品性および電気的性質に優れているため好んで用いられる。
【００１４】
本発明で用いられるエポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であれば特に限定しないが、既存のビスフェノール系ジグリシジルエーテル類、また、それらの水素添加反応により芳香環を飽和炭化水素化したもの、フェノールノボラックとエピクロールヒドリンとの反応で得られるグリシジルエーテルで、常温で液状のもの等、または、それらを混合したものが挙げられる。また、これらの液状樹脂にジヒドロキシナフタレンのジグリシジルエーテル、テトラメチルビフェノールのジグリシジルエーテル等、結晶性のエポキシ樹脂を混合し、液状にしたものを使用することもできる。また、用途によっては、高信頼性付与の為、絶縁フィラーを添加する場合もある。
【００１５】
本発明で用いる硬化剤は、１分子あたり少なくとも２個以上のフェノール性水酸基と１分子あたり少なくとも１個以上のカルボキシル基を有する化合物が好ましい。例として、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸、１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、フェノールフタリン、ジフェノール酸等が挙げられる。この硬化剤としての１分子あたり少なくとも２個以上のフェノール性水酸基と１分子あたり少なくとも１個以上のカルボキシル基を有する化合物は、フラックス作用を示す。これらの化合物は、単独または複数添加して用いることができる。ここで、フラックス作用とは、通常用いられているような半田付け用フラックスと同様、金属酸化膜を還元し、その酸化膜を除去しうる性質を示す。
【００１６】
硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂に対して２０重量％以上８０重量％以下が好ましい。２０重量％未満であると、半田および金属表面の酸化物を除去する能力が低下し、半田接合が困難となり好ましくない。また、８０重量％を超えると、良好な硬化物が得られず、接合接合部の補強効果と信頼性が低下する可能性があり好ましくない。
【００１７】
本発明の硬化性フラックスは、上記、エポキシ樹脂と硬化剤に硬化促進剤を加えてもよい。一般的にエポキシ樹脂の硬化促進剤として、用いられるものであり、例えば、イミダゾール化合物、リン化合物、ジアザ化合物、第三級アミン等を挙げることができる。
【００１８】
【実施例】
＜実施例１＞
エポキシ樹脂としてビスＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量：１６０〜１８０）１００重量部、多官能エポキシ樹脂（トリフェニルグリシジルエーテルメタン（ＴＰＧＥＭ））２５重量部、フェノール系硬化剤として２，５−ジヒドロキシ安息香酸１０重量部、フェノールフタリン３０重量部、硬化促進剤として２−メチルイミダゾール０．２重量部、両性界面活性剤であるアルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン０．１重量部をミキサーにて混練して、真空脱泡後、液状樹脂組成物を作製した。
＜実施例２〜４、比較例１〜６＞
表１の処方に従って秤量し、実施例１と同様にして、ミキサーにて混練して、真空脱泡後、液状樹脂組成物を作製した。次に特性を把握するために以下の代用特性を評価した。
【００１９】
半田接合試験：パッド径０．４５ｍｍ、パッドピッチ０．８０ｍｍを有するＢＧＡ基板を用いて試験を行った。パッド部に作製した硬化性フラックスを滴下し、その上に直径０．５０ｍｍのＳｎ−Ｐｂ共晶半田ボールを静置して、ピーク温度２５０℃のリフロー炉に導入した。半田ボールの接合性とセルフアライメント性を、テスターを用いた導通評価と断面観察により確認した。全試験数中、導通の見られないもの、セルフアライメントしていないものを不良としてカウントした。
【００２０】
上記の測定結果を表１に示す。
実施例及び比較例に用いた原材料の内容は下記の通りである。
・界面活性剤：両性界面活性剤（界面活性剤Ａ：アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、界面活性剤Ｂ：アルキルジメチルアミンオキサイド）、陰イオン性界面活性剤（界面活性剤Ｃ：アルキル硫酸エステル塩）、陽イオン性界面活性剤（界面活性剤Ｄ：塩化アルキルトリメチルアンモニウム）、非イオン性界面活性剤（界面活性剤Ｅ：グリセリン脂肪酸エステル、界面活性剤Ｆ：ポリオキシエチレンアルキルエーテル）を用いた。
・エポキシ樹脂：ビスＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量：１６０〜１８０）、多官能エポキシ樹脂（トリフェニルグリシジルエーテルメタン（ＴＰＧＥＭ））を用いた。
・フェノール系硬化剤：２，５−ジヒドロキシ安息香酸、フェノールフタリンを用いた。
・硬化促進剤：２−メチルイミダゾールを用いた。
【００２１】
【表１】
2005021914.tif 000002
【００２２】
表１に示したように、実施例１−４では、半田接合性に関して良好な結果を示した。これは、硬化性フラックスに両性界面活性剤を添加することにより、硬化性フラックスと半田ボールとの界面張力が十分に低下して、半田ボールとパッドとの接触が容易に起こったためであると推測される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の硬化性フラックスを用いることにより、二次半田ボール実装工程において、半田接合の信頼性が高く、また、実装プロセスの短縮化を達成することができ、その工業的メリットは大きい。