(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の成分：
a)   少なくとも1種のエポキシ樹脂と少なくとも1種のフェノール含有化合物との混合物を含んでなる熱硬化性樹脂系；
b)   イミダゾール‐無水物付加物；および
c)   フラックス剤；
を含んでなる非フローアンダーフィル封止材料
であって、粘度が20000ｃＰ以下である非フローアンダーフィル封止材料。
【請求項２】
前記少なくとも1種のエポキシ樹脂が、ビスフェノール‐Aの一官能価および多官能価のグリシジルエーテル、ビスフェノール‐Fの一官能価および多官能価のグリシジルエーテル、脂肪族エポキシ樹脂、芳香族エポキシ樹脂、飽和エポキシ樹脂、不飽和エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂、構造
【化１】
0004481651.tif 000010
を有するエポキシまたはそれらの混合物を含んでなる群から選択される、請求項1に記載の非フローアンダーフィル封止材料。
【請求項３】
前記少なくとも1種のエポキシ樹脂が、3,4‐エポキシシクロヘキシルメチル‐3,4‐エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシド、3,4‐エポキシ‐6‐メチルシクロヘキシルメチル‐3,4‐エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ジシクロペンタジエンジオキシド、ビスフェノールA樹脂、ビスフェノールF型樹脂、エポキシノボラック樹脂、ポリ(フェニルグリシジルエーテル)‐コ‐ホルムアルデヒド、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン‐フェノールエポキシ樹脂、ナフタレンエポキシ樹脂、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から成る群から選択される、請求項1に記載の非フローアンダーフィル封止材料。
【請求項４】
前記フェノール含有化合物が、フェノール樹脂、フェノールまたはそれらの混合物を含んでなる群から選択される、請求項1に記載の非フローアンダーフィル封止材料。
【請求項５】
前記フェノール含有化合物が、フェノールノボラック樹脂、ジアリルビスフェノール‐A、ビスフェノール‐Aまたはそれらの混合物を含んでなる、請求項4に記載の非フローアンダーフィル封止材料。
【請求項６】
前記少なくとも1種のエポキシ樹脂が、封止材料の0.1重量％〜99.9重量％の範囲を構成する、請求項3に記載の非フローアンダーフィル封止材料。
【請求項７】
前記エポキシ樹脂が、封止材料の40重量％〜95重量％の範囲を構成する、請求項4に記載の非フローアンダーフィル封止材料。
【請求項８】
前記イミダゾール‐無水物付加物がピロメリト酸二無水物、メチルヘキサ‐ヒドロフタル酸無水物、メチルテトラ‐ヒドロフタル酸無水物、ナド酸メチル無水物、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、ドデシルコハク酸無水物、フタル酸無水物、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、1‐シアノエチル‐4‐メチル‐イミダゾール、アルキル置換イミダゾール、トリフェニルホスフィン、ホウ酸オニウム、非N‐置換イミダゾール、2‐フェニル‐4‐メチルイミダゾール、2‐フェニルイミダゾール、イミダゾール、N‐置換イミダゾールおよびそれらの混合物を含んでなる群から選択されるイミダゾールと無水物との付加物を含んでなる、請求項1に記載のアンダーフィル封止材料。
【請求項９】
前記イミダゾール‐無水物付加物が、2‐フェニル‐4‐メチルイミダゾールとピロメリト酸二無水物との付加物を含んでなる、請求項8に記載のアンダーフィル封止材料。
【請求項１０】
前記イミダゾール‐無水物付加物が、封止材料の0.01重量％〜10重量％の範囲を構成する、請求項9に記載のアンダーフィル封止材料。
【請求項１１】
前記イミダゾール‐無水物付加物が、封止材料の0.1重量％〜5重量％の範囲を構成する、請求項9に記載のアンダーフィル封止材料。
【請求項１２】
前記フラックス剤が、カルボン酸、ロジンガム、ドデカンジオン酸、アジピン酸、酒石酸、クエン酸、アルコール、H2O、ヒドロキシル酸およびヒドロキシル塩基、ポリオール、例えば、エチレングリコール、グリセロール、3‐[ビス(グリシジルオキシメチル)メトキシ]‐1,2‐プロパンジオール、D‐リボース、D‐セロビオース、セルロース、3‐シクロヘキセン‐1,1‐ジメタノール、およびそれらの混合物を含んでなる群から選択される、請求項1に記載のアンダーフィル封止材料。
【請求項１３】
前記フラックス剤が、ロジンガム、ドデカンジオン酸、アジピン酸、またはそれらの混合物を含んでなる、請求項12に記載のアンダーフィル封止材料。
【請求項１４】
前記フラックス剤が、封止材料の0.5重量％〜20重量％の範囲を構成する、請求項12に記載のアンダーフィル封止材料。
【請求項１５】
前記フラックス剤が、封止材料の1重量％〜10重量％の範囲を構成する、請求項14に記載のアンダーフィル封止材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、非フローアンダーフィル封止（no-flow underfilling）プロセスにおいて利用できるアンダーフィル封止材料（underfill encapsulant）に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、超小形電子デバイスにおける電子構成成分と基板との間の相互接続を保護し、強化するために、エポキシから製造された、アンダーフィル封止コンパウンドに関する。超小形電子デバイスは多数の型の電気回路構成成分、主として集積回路 (IC) チップにおいて一緒に組立てられたトランジスタを含有するが、また抵抗器、コンデンサ、および他の構成成分を含有する。これらの電子構成成分を相互に接続して回路を形成し、究極的に担体または基板、例えば、プリント配線基板に接続し、その上に支持する。集積回路の構成成分は、単一の裸チップ、単一の封止チップ、または複数のチップの封止パッケージを含んでなることができる。単一の裸チップを鉛わくに取り付け、引き続いてこれを封止し、プリント配線基板に取り付けるか、あるいはそれをプリント配線基板に直接取り付けることができる。
【０００３】
構成成分が鉛わくに接続された裸チップであるか、あるいはプリント配線基板または他の基板に接続されたパッケージであるかどうかにかかわらず、電子構成成分上の電気成端と基板上の対応する電気成端との間で接続を作る。これらの接続を作る1つの方法において、構成成分または基板端子に突き当てて適用されるポリマーまたは金属材料を使用する。端子を整列させ、一緒に接触させ、そして生ずる組立を加熱して金属またはポリマー材料をリフローさせ、接続を固化させる。
【０００４】
通常の有効寿命間に、電気組立を広く変化する温度範囲のサイクルに暴露する。電子構成成分、相互接続された材料、および基板の熱膨張係数が異なるために、この熱的サイクリングは組立の構成成分にストレスを及ぼし、それを破壊させることがある。この破壊を防止するために、構成成分と基板との間のギャップをポリマーの封止材料 (以後においてアンダーフィルまたはアンダーフィル封止材料と呼ぶ) で充填して、相互接続した物質を強化し、熱的サイクリングのストレスの一部分を吸収する。さらに、この物質は衝撃エネルギーを吸収し、いわゆる「落下試験」の性能を改良することを促進する。
【０００５】
アンダーフィル技術において使用される2つの顕著なものは、チップスケールパッケージ (CPS) としてこの分野において知られている強化パッケージ (ここでチップパッケージはプリント配線基板に取り付けられている) 、およびフリップ‐チップ・ボール・グリッド配列 (BGA) (ここでチップはボールおよびグリッド配列によりプリント配線基板に取り付けられている) である。
【０００６】
従来の毛管流アンダーフィル適用において、アンダーフィルの分散および硬化は金属またはポリマーの封止材料のリフロー後に起こる。この手順において、フラックスを最初に基板上の金属パッド上に配置する。次に、はんだ付け部位上の、基板のフラックスした領域にチップを配置する。次いで、この組立を加熱してはんだ接合部をリフローさせる。この時点において、測定量のアンダーフィル封止材料を電子組立の1または2以上の周辺に沿って分散させ、そして構成成分内から基板ギャップへの毛管作用は物質を内方に引く。ギャップが充填された後、追加のアンダーフィル封止材料は完成した組立周辺に沿って分散して、ストレス集中の減少を促進し、組立構造の疲労寿命の延長を促進する。アンダーフィル封止材料は引き続いて硬化して、その最適化された最終性質に到達する。
【０００７】
非フローアンダーフィルプロセスは、電子構成成分を基板に取り付け、組立をアンダーフィル封止材料で保護する、前述の手順よりもいっそう効率よい手順を提供する。非フロー封止プロセスにおいて、構成成分の配置前に組立部位に適用するアンダーフィルの中にフラックスを含有させる。構成成分が配置された後、構成成分、アンダーフィルおよび基板を含んでなる、完全な組立をリフロー炉に通過させることによって、基板上の金属パッド接続に構成成分をはんだ付けする。このプロセス間に、アンダーフィルははんだおよび金属パッドをフラックスし、はんだ接合部はリフローし、そしてアンダーフィルは硬化する。こうして、フラックスを適用し、アンダーフィルを後硬化する別の工程はこのプロセスにより排除される。
【０００８】
はんだ付けおよびアンダーフィルの硬化はこのプロセスの同一工程間に起こるので、アンダーフィル材料の適切な粘度および硬化速度は非フローアンダーフィル封止プロセスにおいて重大である。はんだの溶融および相互接続の形成を可能とするために、アンダーフィルは低粘度に維持しなくてはならない。また、はんだの硬化後、アンダーフィルの硬化が不当に遅延されないことが重要である。はんだの溶融後、非フロープロセスにおいてアンダーフィルは急速に硬化することが望ましい。好ましくは、粘度は注射器からのアンダーフィルの小出しを可能とするために適当であろう。
【０００９】
大部分の商業的に入手可能なアンダーフィル封止材料において、エポキシ無水物化学が利用されている。例えば、米国特許第6,180,696号には、別の無水物成分を含有するアンダーフィルが記載されている。ある場合において、アンダーフィル中の無水物の使用は毒性の問題を発生させた。したがって、遊離の無水物成分を含有しないアンダーフィル封止材料を開発することが好ましいであろう。好ましくは、リフロープロセスの完結後、この系は完全に硬化される。
【発明の開示】
【００１０】
本発明は、非フローアンダーフィル封止プロセスにおいて特に有効である、硬化可能なアンダーフィル封止組成物に関する。この組成物は、少なくとも1種のエポキシ樹脂とフェノール含有化合物、例えば、フェノールまたはフェノール樹脂との混合物、触媒としてイミダゾール‐無水物付加物、およびフラックス剤を含んでなる熱硬化性樹脂系を含有する。種々の添加剤、例えば、空気放出剤、流れ添加剤、接着促進剤およびレオロジー調整剤を必要に応じて添加することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のアンダーフィル封止組成物において使用する樹脂は硬化性コンパウンドであり、これは樹脂が重合可能であることを意味する。この明細書において使用するとき、硬化することは、架橋を伴って、重合することを意味する。架橋は、この分野において理解されているように、元素、分子のグループ、または化合物の架橋による2つのポリマー鎖の結合であり、一般に加熱するとき起こる。
【００１２】
本発明のアンダーフィル封止組成物の成分は、1種または2種以上のエポキシ樹脂とフェノール含有化合物、例えば、フェノールまたはフェノール樹脂との混合物、触媒として作用するイミダゾール‐無水物付加物、およびフラックス剤を含む。必要に応じて、空気放出剤、流れ添加剤、接着促進剤、レオロジー調整剤、界面活性剤および他の成分を添加することができる。これらの成分は、特定の樹脂の使用について性質の必要なバランスが得られるように、特別に選択される。
【００１３】
本発明のアンダーフィル組成物に適当なエポキシ樹脂の例は、ビスフェノール‐Aおよびビスフェノール‐Fの一官能価および多官能価のグリシジルエーテル、脂環族および芳香族のエポキシ樹脂、飽和および不飽和のエポキシ、または脂環族エポキシまたはそれらの組み合わせを包含する。脂肪族エポキシの例は、フレックスエポキシ（Flex Epoxy）1を含む。
【００１４】
【化１】
0004481651.tif 000002
【００１５】
芳香族エポキシの例は、RAS‐1、RAS‐5、およびフレックスエポキシ（Flex Epoxy）‐3を含む。
【化２】
0004481651.tif 000003
【００１６】
不飽和エポキシの例は、カードライト（Cardolite）NC513を含む。
【化３】
0004481651.tif 000004
【００１７】
非グリシジルエーテルエポキシドの例は次の通りである：3,4‐エポキシシクロヘキシルメチル‐3,4‐エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、これは環構造の一部分である2つのエポキシド基およびエーテル結合を含有する；ビニルシクロヘキセンジオキシド、これは2つのエポキシド基を含有し、それらの1つは環構造の一部分である；3,4‐エポキシ‐6‐メチルシクロヘキシルメチル‐3,4‐エポキシシクロヘキサンカルボキシレート；およびジシクロペンタジエンジオキシド。
【００１８】
グリシジルエーテルエポキシドは、別々にまたは非グリシジルエーテルエポキシドと組み合わせて、本発明において好ましい。この型の好ましいエポキシ樹脂はビスフェノールA樹脂である。他の好ましいエポキシは、Flex‐1エポキシを包含する脂肪族エポキシである。最も好ましいエポキシ樹脂はビスフェノールF型樹脂である。一般に、これらの樹脂は1モルのビスフェノールFと2モルのエピクロロヒドリンとの反応により製造される。エポキシ樹脂のさらに好ましい型はエポキシノボラック樹脂である。普通に、エポキシノボラック樹脂はフェノール樹脂とエピクロロヒドリンとの反応により製造される。
【００１９】
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。また、ビフェニル型エポキシ樹脂を本発明において利用できる。この型の樹脂は、普通に、ビフェニル樹脂とエピクロロヒドリンとの反応により製造される。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は、使用できるエポキシ樹脂の追加の型である。
【００２０】
商業的に入手可能なビスフェノール‐A型樹脂は、CVCスペシャルティ・ケミカルス (Specialty Chemicals) (ニュージャージー州メープルシェイド) から表示8230Eで商業的に入手可能であり、そしてリゾリューション・プロダクツ (Resolution Products) LLCから表示RSL 1739で商業的に入手可能である。ビスフェノール‐A型エポキシ樹脂はレゾリューション・テクノロジー (Resolution Technology) からEPON 828として商業的に入手可能であり、そしてビスフェノール‐Aとビスフェノール‐Fとのブレンドはニッポン・ケミカル・カンパニー (Nippon Chemical Company) から表示ZX‐1059で入手可能である。
【００２１】
必要なフェノール含有化合物、例えば、フェノールまたはフェノール樹脂を非フェノール樹脂と組み合わせて混合物を形成することができる。特に好ましいフェノール樹脂はフェノールノボラック樹脂である。特に好ましいフェノールは、ビスフェノール‐Aおよびジアリルビスフェノール‐Aフェノール樹脂である。フェノールノボラック樹脂の商業的に入手可能な例は次の通りである：
【００２２】
Durez 12686 (Oxychem)、HRJ‐2190 (Schenectady)、SP‐560 (Schenectady)、HRJ‐2606 (Schenectady)、HRJ‐1166 (Schenectady)、HRJ‐11040 (Schenectady)、HRJ‐2210 (Schenectady)、CRJ‐406 (Schenectady)、HRJ‐2163 (Schenectady)、HRJ‐10739 (Schenectady)、HRJ‐13172 (Schenectady)、HRJ‐11937 (Schenectady)、HRJ‐2355 (Schenectady)、SP‐25 (Schenectady)、SP‐1088 (Schenectady)、CRJ‐416 (Schenectady)、SP‐1090 (Schenectady)、SP‐1077 (Schenectady)、SP‐6701 (Schenectady)、HRJ‐11945 (Schenectady)、SP‐6700 (Schenectady)、HRJ‐11995 (Schenectady)、SP‐553 (Schenectady)、HRJ‐2053 (Schenectady)、SP‐560 (Schenectady)、BRWE5300 (Georgia‐Pacific Resins)、BRWE5555 (Georgia‐Pacific Resins)、およびGP2074 (Georgia‐Pacific Resins)。
【００２３】
樹脂に加えて、イミダゾール‐無水物付加物をアンダーフィル組成物に触媒として添加する。この付加物は、イミダゾールおよび無水物を別の成分として添加して得られる性質と異なる性質を、アンダーフィルに与える。付加物の中に含めることができる、好ましいイミダゾールは、非N‐置換イミダゾール、例えば、2‐フェニル‐4‐メチルイミダゾール、2‐フェニルイミダゾールおよびイミダゾールを包含する。他の有効なイミダゾール成分は、アルキル置換イミダゾール、N‐置換イミダゾールおよびそれらの混合物を包含する。また、付加物は無水物成分を含んでなる。
【００２４】
好ましい無水物は好ましくは脂環族無水物、最も好ましくはピロメリト酸二無水物 (AldrichからPMDAとして商業的に入手可能である) である。追加の好ましい無水物は、メチルヘキサ‐ヒドロフタル酸無水物 (Lonza Inc. intermediates and ActivesからMHHPAとして商業的に入手可能である) を包含する。利用できる他の無水物は、メチルテトラ‐ヒドロフタル酸無水物、ナド酸メチル無水物、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、フタル酸無水物、ドデシルコハク酸無水物、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を包含する。
【００２５】
また、フラックス剤をアンダーフィル組成物の中に混入する。フラックス剤は主として金属酸化物を除去し、再酸化を防止する。多数の異なるフラックス剤を使用できるが、フラックス剤は好ましくはカルボン酸のグループから選択される。これらのカルボン酸は、ロジンガム、ドデカンジオン酸 (AldrichからCorfree M2として商業的に入手可能である)、アジピン酸、酒石酸、およびクエン酸を包含する。また、フラックス剤は、アルコール、ヒドロキシル酸およびヒドロキシル塩基を包含するグループから選択することができる。好ましいフラックス物質は、ポリオール、例えば、エチレングリコール、グリセロール、3‐[ビス(グリシジルオキシメチル)メトキシ]‐1,2‐プロパンジオール、D‐リボース、D‐セロビオース、セルロース、3‐シクロヘキセン‐1,1‐ジメタノール、および同様な物質を包含する。
【００２６】
追加の成分をアンダーフィル封止材料に添加して、必要な性質を有する組成物を調製することができる。例えば、一官能価の反応性希釈剤は、硬化したアンダーフィルの物理的性質に悪影響を及ぼさないで、粘度増加を増分的に遅延することができる。好ましい反応性希釈剤はp‐t‐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 CorporationからCardolite NC513として商業的に入手可能である) 、およびブタンジオールグリシジルエーテル (AldrichからBDGEとして商業的に入手可能である) を包含するが、他の希釈剤を使用できる。
【００２７】
界面活性剤を使用して、フリップ‐チップ結合プロセス間のプロセス空隙形成の防止および引き続くはんだ接合部のリフローおよび材料の硬化を促進することができる。使用できる種々の界面活性剤は、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、エチレンジアミンに基づく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、ポリオールに基づくポリオキシアルキレン、脂肪族アルコールに基づくポリオキシアルキレン、脂肪族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を包含する。さらに、カップリング剤、空気放出剤、流れ添加剤、接着促進剤および他の成分を必要に応じて添加することもできる。
【００２８】
本発明のアンダーフィル封止材料の好ましい態様は、少なくとも1種のエポキシ樹脂と架橋剤として少なくとも1種のフェノール/フェノール樹脂との混合物、触媒としてイミダゾール‐無水物付加物、フラックス剤および必要に応じて他の成分を含んでなる。樹脂混合物は、約0.1重量％〜約99.9重量％の範囲のエポキシ樹脂と、約0.1重量％〜約99.9重量％の範囲のフェノール樹脂とを含んでなるであろう。好ましくは、混合物は約40重量％〜約95重量％の範囲のエポキシ樹脂と、約5重量％〜約80重量％の範囲のフェノール/フェノール樹脂とを含んでなる。混合物は、アンダーフィル組成物の約80重量％〜約99.9重量％の範囲を構成する。
【００２９】
また、イミダゾール‐無水物付加物を触媒として添加する。この付加物はアンダーフィル組成物の約0.01重量％〜約10重量％の範囲、好ましくはアンダーフィル組成物の約0.1重量％〜約5重量％の範囲を構成する。フラックス剤を添加し、これは組成物の約0.5重量％〜約20重量％の範囲、好ましくは組成物の約1重量％〜約10重量％の範囲を構成する。最後に、任意の成分、例えば、界面活性剤、空気放出剤、流れ添加剤、レオロジー添加剤、および接着促進剤を組成物にその約0.01重量％〜約5重量％の範囲で添加する。
【実施例】
【００３０】
本発明は、下記の実施例によりよりよく理解することができる。
実施例１．
ビスフェノールFエポキシ (RSL 1739) 、フェノールノボラック樹脂 (HRJ 1166) 、2‐フェニル‐4‐メチルイミダゾール (2P4MZ) およびピロメリト酸二無水物 (PMDA) (両方は付加物としておよび別々の成分として) を使用することによって、6つのアンダーフィル組成物を配合した。各組成物について、エポキシおよびフェノール樹脂を秤量し、ガラスジャーの中に入れた。ガラスジャーを150℃のホットプレート上で加熱して、樹脂の混合を達成する。次いで、試料を周囲温度に冷却する。触媒、フラックス剤、および空気放出剤を含む、残りの成分をガラスジャーに添加する。木製スティックを使用して、試料を十分に混合し、次いで真空炉中で脱気する。PMDA/2P4MZのモル比は1：2であり、これは付加物中のPMDAおよび2P4MZのモル比と同一である。配合物を表1に記載する。
【００３１】
【表１】
0004481651.tif 000005
【００３２】
示差走査熱量計 (DSC) を使用して、各配合物の硬化挙動を特性決定した。各配合物についての硬化ピークおよびエンタルピーの結果を表2に記載する。実験を4回反復し、標準偏差はピーク温度に対して0.8℃であった。
【００３３】
【表２】
0004481651.tif 000006
【００３４】
表2に記載する結果が明らかに例示するように、触媒としてイミダゾール‐無水物付加物を含有するアンダーフィルと、その他の点で同一であるが、イミダゾールと無水物との物理的混合物を含有するアンダーフィルとの間に硬化挙動の差が存在する。
【００３５】
また、組成物C1およびC2をそのフラックシング能力について試験した。1滴の各配合物をOSP Cu基板上に小出しし、20ミルの共溶融混合物のはんだ球を液滴の中に入れた。全パッケージを150℃のホットプレート上で2分間加熱し、次いで240℃のホットプレートに移した。240℃のホットプレート上のはんだ球の拡張を観察することによって、フラックシング能力を決定した。図1aおよび図1bに示すように、イミダゾール‐無水物付加物を含有する配合物C1を使用するはんだ球の拡張は、イミダゾールおよび無水物の物理的配合物を含有する配合物を使用して形成されたはんだ球の大きさよりも非常に大きい。配合物C1により形成された、より大きいはんだ球は、イミダゾール‐無水物付加物を使用すると、はんだ球をフラックスするのが非常に容易であることを示す。
【００３６】
実施例２．
実施例1に記載する手順に従い、6つのアンダーフィル組成物の配合物を作った。各配合物において使用したエポキシはRSL 1739、Flex‐1エポキシまたはRSL 1739と第2エポキシとのブレンドであった。このエポキシに加えて、HRJ 1166をフェノール成分のために添加し、また2P4MZ‐PMDAイミダゾール‐無水物付加物触媒およびドデカンジオン酸フラックス剤 (Corfree M2) を組成物に添加した。各組成物の粘度を試験し、結果を表3に記載する。
【００３７】
【表３】
0004481651.tif 000007
【００３８】
表3に例示されるように、イミダゾール‐無水物付加物を含有する各アンダーフィル組成物の粘度は20,000より低く、これは注射器を通すすぐれた小出しを可能とする。
【００３９】
実施例３．
アンダーフィル組成物は、共溶融混合物Sn/Pbはんだ突起の融点183℃付近の温度において、硬化反応を起こすことが好ましい。最小硬化ははんだ突起の融点以下で起こることが理想的であり、1つのリフロープロセスにおける完全な硬化を可能とするために、はんだ球の溶融温度よりもちょうど高い温度において急速な硬化反応が起こるべきである。示差走査熱量計を使用して実施例2のアンダーフィル組成物を特性決定し、結果を表4に記載する。
【００４０】
【表４】
0004481651.tif 000008
【００４１】
表4に例示されているように、イミダゾール‐無水物付加物を含有する配合物のピーク温度は一般に180℃〜185℃の範囲であり、これは架橋網状構造の形成前にはんだ球の溶融を可能とするために十分に、アンダーフィル組成物の硬化が遅延されることを良好に示す。
【００４２】
2つの異なる基板、OSP Cu基板およびNi/Au基板を使用する以外、実施例1に記載するホットプレートを使用して、実施例3の組成物のフラックシング能力を試験した。表3中の配合物のすべては、約100％〜約300％の範囲のはんだ突起の拡張を示し、これはアンダーフィルがきわめてすぐれたフラックシング能力を提供することを示す。同時に、240℃のホットプレート上で1分間加熱し、次いで試料を周囲温度に冷却した後、これらのパッケージ表面の粘着性をチェックした。これらの条件下に、すべての温度について、非粘着性表面が観測された。
【００４３】
最後に、Ni/Au仕上げ基板上でPB8およびTV46psを使用して、配合物D、F、GおよびHを試験し、ここでPS‐8はダイ大きさ200×200ミル、ピッチ6ミル、ギャップ4ミルおよび66 l/Osの周辺配列フリップクリップであり、そしてTV‐46はダイ大きさ226×310ミル、ギャップ13ミルおよび46 l/Osの全区域配列微小BGAである。注射器を使用して、ほぼ6〜14 mgの試料を基板上に小出しした。次いで、基板をピック上に配置し、機械 (Universal Instrument製) を配置し、そしてチップを自動的にピックし、基板上に配置した。
【００４４】
全パッケージをリフロー炉に送り、標準的リフロープロセスに通過させ、ここでソーキング時間は150℃において約2分であり、そしてはんだのフラックシングおよび樹脂の硬化時間は150℃〜240℃において約1分である。このリフロープロセスは、はんだ突起を溶融させ、チップと基板との間に相互接続を形成することである。PB8チップを使用してすべての4つの配合物で100％の相互接続が確立し、そして配合物FおよびGはTV46チップを使用して100％の相互接続を獲得した。試料をリフロープロセスに通過させた後、残留硬化は示差走査熱量計により観測されなかった。
【００４５】
実施例４．
表3の各アンダーフィル組成物の1滴を1”×3”のガラススライド上に配置した。次いで、4個の20ミルのはんだ球を各小滴の内部に埋め込み、そしてガラススライド上の各小滴を1”×1”のガラススリットでカバーした。このパッケージを150℃のホットプレート上で2分間加熱し、次いで240℃のホットプレート上に移し、その上でさらに1分間加熱した。このパッケージを周囲温度に放冷した。冷却後、パッケージを泡または空隙の形成の存在について観察した。配合物E上のアンダーフィル材料中に捕捉された空隙を除外して、泡または空隙の形成は観察されなかった。これにより示されるように、フラックス剤を含むイミダゾール‐無水物付加物を使用する、エポキシおよびフェノール樹脂組成物は、空隙および泡を最小とするアンダーフィルを生成するであろう。
【００４６】
実施例５．
無鉛はんだ (Sn 96.5/Ag 3.5、融点225℃) と組み合わせて、アンダーフィル組成物を使用することもできる。実施例1に記載する手順に従い、4つのアンダーフィル組成物を作った。これらの組成物を表5に記載する。
【００４７】
【表５】
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【００４８】
錫/鉛はんだおよびOSP Cu基板の代わりに無鉛はんだ球およびNi/Au基板を使用する以外、実施例1に記載するホットプレート法に従い、これらの組成物のフラックシング能力を試験した。試験した各組成物について、無鉛はんだ球直径の300％の拡張を有するフラックシングが観測された。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図1は、イミダゾール‐無水物付加物を有するアンダーフィルの配合物を使用したフラックシング後における、共溶融混合物のはんだ球の画像である。
【図２】図2は、イミダゾールと無水物との物理的ブレンドを有するアンダーフィルの配合物を使用したフラックシング後における、共溶融混合物のはんだ球の画像である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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