用于封装的双面加强焊剂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的一个或多个方面一般涉及电子工业，更为详细的是，涉及用于半导体封装的材料和方法。
【背景技术】
[0002]现今，已经存在对创新产品的一种不断增长的需求，其可以用来作为对同时在板和部件水平的半导体封装的传统的底部填充材料的替代品。组件制造商寻求替代高度稳定性的底部填充材料从而促进在各种条件下电子工业的封装材料的易加工性。
【发明内容】
[0003 ]根据本发明的一个或多个方面，提供的是双面加强材料和方法。
[0004]本发明的一个方面针对的是在装配过程期间将双面加强(DSR)材料应用到设备上的方法。在一个实施方案中，所述的方法包括在印刷电路板基板上印刷焊膏材料，挑选球型焊点阵列装置，其具有拾取-和-放置设备，将所述装置浸渍在印刷焊剂层叠封装机器(PoP)中，以及将所述装置放置在基板上的焊膏盘上。
[0005]所述方法可以进一步包括将热量应用到所述基板上从而回流所述装置以使其附着到所述基板上。所述的方法进一步可以包括，在将热量应用到所述基板从而回流所述装置之后，使用固化DSR材料完全填充所述装置和基板之间的缝隙。所述方法进一步可以包括使用扫描电子显微镜分析在所述装置之下的所述固化DSR材料。
[0006]本发明的另一方面针对的是双面加强材料表现出底部填充材料的性能的同时具有在室温下加强的稳定性。在一个实施方案中，所述的材料包括树脂的混合物、硬化剂、催化剂以及至少一种其他添加剂，其在室温下是稳定的。
[0007 ]所述的双面加强材料可以进一步包括实现传统底部填充材料的机械性能的材料，和/或实现传统的底部填充材料的跌落冲击性能的材料。
[0008]还有其他方面、实施例和示范性的方面和实施方案的优点，这将在下文进行更为详细的讨论。此外，应该可以理解的是，上述信息以及下文的详细说明仅是本发明不同的方面和实施方案的示范性的实施例，其旨在提供了解本申请各方面和实施方案的性质和特性的概述或框架。所附的附图用于提供本发明各方面和实施方案的说明和进一步理解，其被并入并构成本说明书的一部分。所述的附图，连同说明书的其余部分，共同解释本发明所描述的各方面和实施方案的原则和操作。
【附图说明】
[0009]在附图中，类似的参考数字一般指的是在不同附图中的相同的部件。此外，所述附图不必按照比例绘制，其一般是用于说明公开的实施方案的原理，并非是对实施方案限定的定义。为了清楚起见，并非在每个附图中的每个部件都进行标号。在以下描述中，不同的实施方案是参照以下附图:
[0010]附图1是根据本发明的一个或多个实施方案应用双面加强(DSR)材料的方法的流程图；
[0011]附图2是根据一个或多个实施方案的DSR材料填充封装的扫描电子显微镜(SEM)所得的照片；
[0012]附图3表示的是在进行的实施例中讨论的跌落冲击数据；
[0013]附图4是显示根据一个或多个实施方案中DSR材料的粘度稳定性的图表；
[0014]附图5和6是来自实施例中讨论的热循环实验的数据；以及
[0015]附图7是在实施例中讨论的跌落冲击数据。
【具体实施方式】
[0016]在此描述的各实施方案并未将其应用限制于在说明书中描述的或附图中示出的部件的构造和排布的细节。一个或多个实施方案能够以超出在此列举的示范性的各种方式实践或实施。
[0017]目前，基于底部填充材料的传统的热固性聚合物被作为封装材料广泛用于加强或增加材料的机械性能。广泛应用于电子行业的封装过程中的底部填充材料对温度敏感，如果暴露在室温下，可能导致出现问题，例如预固化(pre-curing)。这和接下来的暴露于空气中可能使粘度产生在底部填充材料中并导致加工问题。因此，传统底部材料的使用具有一些固有的缺点，因为其需要一个与标准回流工艺相分离的单独的固化过程，并且所述底部填充材料必须在-4°C以下保存。
[0018]根据一个或多个实施方案，在此提供的材料和方法可以克服传统底部填充材料的这些缺点。在一些实施方案中，在此公开的材料可以应用并将扮演传统底部填充材料的角色，并且其可以在标准回流工艺中使用从而固化所述材料。固化之后，所述的材料会具有底部填充材料的性能，兼具室温稳定性，并且可以在不使用任何额外的措施的条件下储存和使用。所公开的DSR材料是一种具有优良的室温稳定性的材料。在一些非限定性的实施例中，所述的DSR材料在室温下的至少二十天的时间里都是稳定的。所公开的材料在粘度方面也是稳定的。有益的是，无需除标准回流过程以外的单独的固化过程。
[0019]在此所述的回流焊一般可能是指在印刷电路板的表面上印刷或沉积焊膏，或在印刷电路板的表面放置一个焊料预制件，或者二者皆有，将其放置在或靠近所沉积的焊料中，并将组装件加热到足以回流所述焊料的温度。
[0020]根据一个或多个实施方案，一种双面加强(DSR)材料可能具有传统底部材料的性能，但同时还具有室温下的加强的稳定性。在至少一些实施方案中，所述的DSR材料包括树脂的混合物、硬化剂、催化剂以及至少一种其他添加剂，其在室温下均是稳定的。
[0021]根据一个和多个实施方案，公开的是应用所述DSR材料的方法。为了应用所述的DSR材料，一种方法包括将焊膏材料印刷到印刷电路板基板上，挑选球型焊点阵列装置，其具有拾取-和-放置设备，将所述装置浸渍在印刷焊剂层叠封装机器(PoP)中，以及将所述装置放置在基板上的焊膏盘上。
[0022]在此使用的术语“双面加强材料(dual-sidereinforcement material)”或“DSR材料”可以指代一种含有焊剂的固化组合物。所述的组合物可以包括一种或多种树脂、硬化剂、催化剂和任何其他所需的添加剂。焊剂可能存在，也可能不存在。在至少一些实施方案中，无焊剂存在。当所述的DSR材料被加热，例如通过回流过程，所述的材料可能经历一个三维交联反应从而在焊点和BGA球型和基板之间的任何缝隙周围形成坚硬的固体块，从而作为底部填充材料。
[0023]根据一个或多个非限定性的实施方案，一种DSR材料可以包括以下成分的一种或多种，其以重量百分含量指出:
[0024]a)具有高沸点的有机溶剂30_40wt%
[0025]b)不同官能度环氧树脂5_10wt%
[0026]c)具有高分子质量和双功能的固体环氧树脂15_30wt%
[0027]d)作为活化剂的二羧酸3-10%
[0028]e)作为催化剂的取代芳香胺2_8wt%
[0029]f)作为催化剂的磷杂环戊二稀盐(Phosphene based salt)l-5wt%
[0030]g)液态酸酐型硬化剂/催化剂l-5wt%
[0031 ] h)液体型应力改性剂0.l_4wt%
[0032]i)粘附力促进剂0.l_3wt%
[0033]j)加强填料 20_50wt%
[0034]根据一个或多个实施方案，所述材料的稳定性和所需粘度可以归因于环氧树脂的类型和硬化剂之间的比率。所用的催化剂通常在室温下具有低反应性，并且仅在升高的温度(加工温度)下应该发生交联反应。优选地，所述的交联反应应该在焊料熔化后开始。如果在焊料熔化之前环氧树脂发生交联反应，交联的环氧树脂可能变得坚硬并且硬化的环氧树脂可能不会允许熔化的焊料在电路板上形成适当的焊点。根据一个或多个实施方案，环氧树脂和硬化剂的组合可以在焊料熔化后在升高的温度下引发交联反应。所述的硬化的/交联后的环氧树脂可形成围绕所述焊点的环并可以减少应用在所述焊点上的应力的转移。
[0035]在至少一些实施方案中，所述的组件可以以所需的比率混合并进行研磨，例如三辊研磨。经确认后，举例来说，F0G〈10微米，研磨过程可能会停止。然后，经研磨的样品可能与所需量的加强填料混合从而获得最终的DSR产品。
[0036]根据一个或多个非限定性的实施方案，所述DSR材料的粘度可能在大约100到500Pa.S.范围内。所述DSR材料的热性能(calorimetric property)可以使用DSC测量来确定峰值固化温度，其一般应该高于焊料熔点。所述DSR材料的玻璃化转化温度(Tg)和热膨胀的协作效率(CTE)可以使用热机械分析仪(TMA)测量，所述材料的储能模量可以通过动态力学分析(DMA)来测量。
[0037]根据一些实施方案，提供一种用于DSR材料应用的方法，通过PoP机器，其可以很容易的应用。所述的DSR材料可以具有非助焊性能，其目的是作为底部填充材料使用。在通过PoP应用所述的DSR材料之后(有时被称为“焊剂(flux)”)，所述的DSR材料可以在标准SMT回流之下经历交联。
[0038]附图1示出的是应用DSR材料的方法的示范