[发明专利]低粘度可固化组合物

说明书

技术领域

[01]本发明涉及低粘度底部填充密封剂及其应用到电子元件的方法。

背景技术

[02]本发明涉及由环氧树脂制备的底部填充密封剂化合物，以保护和加固微电子器件上电子元件和基片之间的互连。微电子器件包含多种类型的电路元件，主要是在集成电路(IC)芯片上装配在一起的晶体管，也包括电阻，电容和其它元件。这些电子元件被互相连接形成电路，并最终被连接到并承载于载体或基片上，例如印制线路板。该集成电路元件可包括单一的裸芯片，单一的封装芯片，或多个芯片的密封封装件。单一的裸芯片可以被附着到引线框架上，引线框架又被封装并且附着到印制线路板，或者单一的裸芯片可以直接被附着到印制线路板。这些芯片最初形成为包含多个芯片的半导体晶片。半导体晶片被按需要切割成单独的芯片或芯片封装件。

[03]无论该元件是连接到引线框架的裸芯片，还是被连接到印制线路板或其它基片的封装件，它是典型地通过在回流过程中形成的众多焊接接头被连接到PWB(印制线路板)。在正常的使用期，电子组件经受广泛变化的温度范围的循环。由于电子元件、互连材料和基片的热膨胀系数的差异，这种热循环可能施压于组件的元件，并使其失效。失效的另一原由是由器件偶然的跌落造成的冲击而引起的压力，该原由对于手持式电子器件特别普遍。为了避免这种失效，元件和基片之间的缝隙被填充了聚合物密封剂，以加固连接材料并且吸收一些热循环的压力、冲击及其它机械压力，在下文中，这种聚合物密封剂被称为底部填充剂(underfill)或底部填充密封剂(underfill encapsulant)。

[04]底部填充技术的两个突出的用处是加固工业上称为芯片尺寸封装(CSP)和倒装片封装的封装，在芯片尺寸封装中，芯片封装件被连接于基片，在倒装片封装中，芯片通过互连阵列被连接到基片上。

[05]在传统的毛细流动底部填充应用中，在焊接互连的回流后，进行底部填充剂的分配和固化。在这个过程中，焊剂或焊膏首先被应用在基片的金属垫上。下一步，芯片被放在基片上焊剂处理的区域，置于焊接点顶部。该组件然后被加热，以允许该焊接接头回流。在此刻，测定量的底部填充密封材料被沿着该电子组件的一个或多个周边分配，并且元件和基片之间缝隙内部的毛细作用将该材料吸入其中。该缝隙被填充后，底部填充密封剂随后被固化而达到它最佳的最终特性。

[06]对在约120℃以下温度固化的更快流动、低粘度板极(board-level)底部填充剂组合物-的需求对于芯片尺寸封装(CSP)阵列和焊球网格阵列而言正在增长。低粘度应用提供了多个加工优势，包括消除了应用之前加热基片的要求和允许底部填充剂应用在极端狭窄的缝隙中。加热基片的消除导致了制造效率以制造产量提高形式增加。

[07]现有的低粘度底部填充剂具有几个共同的缺陷。这些底部填充剂的其中一个缺陷是当暴露于催化剂例如酸性催化剂时，组合物中包含的填充材料经常离析和沉淀(settle)，因此降低了该组合物的效力。另一个共同的缺陷是焊接互连中的污染物中和了催化剂，并因此降低了该组合物的效力。因此，提供一种低粘度毛细流动底部填充组合物将是有益的，其中填料颗粒在整个组合物中保持分散，并且尽管在焊剂中存在污染物，固化仍被增强。

发明内容

[08]本发明涉及一种低粘度毛细流动底部填充组合物，其具有提高了的填料分散度和固化速率。该组合物的一种实施方式包括一种或多种环氧树脂，例如脂环族环氧树脂；一种或多种催化剂，例如超强酸催化剂；和一种或多种惰性组分，其可包括稀释剂，例如不导电的填料。本发明的进一步实施方式包括这样的组合物，其进一步包含低粘度的非环氧树脂活性稀释剂，例如乙烯醚，和多元醇例如聚酯型多元醇。本发明的一个进一步实施方式是使用本发明的低粘度底部填充组合物装配电子元件的方法。本发明更进一步的实施方式是包含本发明底部填充组合物的电子器件或元件。

具体实施方式

[09]本发明涉及低粘度底部填充组合物，该组合物可被使用到各种电子元件上，包括芯片尺寸封装和焊球网格阵列。该组合物包含环氧树脂，在一个实施方式中，该环氧树脂是脂环族环氧树脂；1wt％以上的催化剂和一种或多种不导电填充材料。在进一步的实施方式中，该组合物可包括低粘度非环氧树脂活性稀释剂、官能柔性化聚合物(functional flexibilized polymer)和其它需要的成分。