一种中温碱性软化液及其制备方法与流程

本发明涉及一种中温碱性软化液及其制备方法。

背景技术：

目前，塑封是集成电路封装制造中主要且必不可缺的工序之一，其作用是把经上芯、焊接后的单个电路包封形成一个整体，并对芯片、焊线起到保护作用。现在的半导体多采用树脂进行封装，由于受到内部空腔、金属膜污垢、树脂质量等条件的制约，不可避免会产生溢料。

溢料是集成电路塑封过程中流到引脚和外露载体上的多余物。溢出的塑封料覆盖在引线脚上，会影响后一步的电镀而造成镀层缺陷，从而影响整个产品的可靠性，容易带来断路、虚焊等问题。另外，溢料不及时解决，还会造成后道切筋模具的局部损伤。因此，如何有效去除溢料成了影响IC元件质量的一个关键性问题。

目前封装行业中主要有6种去溢料方法：高压水喷法、激光切割法、机械喷砂、电解法、酸性化学法以及碱性化学法。近几年来，化学去溢料法得到很大的发展。化学去溢料是指在一定化学介质中通过化学反应去除树脂封装半导体元件上的溢料，使元件表面光亮、平整的一种工艺。相比传统的去溢料方法，其特点是：不受元件形状及尺寸的限制、生产效率高、工艺过程简单，操作方便，去除比较干净。

目前，市面上出现比较多的是高温碱性化学去溢料法，其原理是利用碱性软化药水在95～135℃温度、45～90分钟浸煮时间下将溢料泡软，用高压水枪喷射除掉溢料。但市售的碱性化学去溢料产品还存在如下缺陷：高温碱性浸泡对于环保塑封料及特殊塑封产品应严格控制时间，温度和浸煮方法。控制不好，会对溢料以外的基材造成损伤，出现塑封料体变色、水印、明暗色差等现象，影响到半导体元件的外观和功能；浸煮完应及时上线电镀，否则会对后续的去氧化造成困难。使用含卤素的材料或易挥发溶剂，会容易造成环境污染；通用性不强，不能对黑色溢料和黄色溢料兼具良好的去除效果。

技术实现要素：

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种中温碱性软化液及其制备方法，本发明采用全有机不含卤素的材料替代卤素材料以及无机材料，对黑胶、黄胶、透明胶等不同种类的package均有良好的去除能力，可达到传统几种产品综合使用才能达到的效果。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种中温碱性软化液，所述软化液由如下重量百分数的组分组成：机碱性溶剂30～50％，渗透剂10～15％，加速剂3～10％，稳定剂1～10％，防锈型表面活性剂0-2％，去离子水20～35％。

进一步的，所述的有机碱性溶剂为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、单异丙醇胺、三异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺中的一种或几种的混合物。

本发明中，有机碱性溶剂首选单乙醇胺，他们具有强碱性，但不会攻击基材(铜面)，工作环境无异味不挥发。主要功能是通过溢料中以及溢料和基材之间的间隙进入溢料，对溢料产生溶胀作用；同时其提供的碱性环境，可以促进溢料高分子化学键的断裂，使溢料层脱落；

进一步的，所述的渗透剂以醇醚溶剂为主，乙二醇单甲醚、甘油、1,2-丙二醇、二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇、二丙二醇单甲醚、二乙二醇单正丙醚、聚乙二醇200中的一种或几种的混合物。

本发明中，渗透剂首选的是醇醚溶剂，因为醇醚溶剂的沸点高于100℃，在工作环境中稳定存在，且具有良好的水溶性和溶解能力，可以渗透至溢料层中，使其膨胀以方便其余的组分进入溢料，加快去溢料速率，自身也可从溢料层内部进行去除。比较常用的是二丙二醇单甲醚，加入配方中能明显提升去溢料能力，但考虑到其醚臭味，长期使用时可考虑用性能相近味道更低的二乙二醇单正丙醚替代。

进一步的，所述的加速剂为羟胺、丙酮肟、丁酮肟中的一种或几种的混合物。本发明中添加的加速剂，首选羟胺，为碱性物质，1％的水溶液pH在10～11，能够帮助破坏溢料层高分子的化学键，使高分子膜能快速溶解在强溶剂中并最终脱落。

进一步的，所述的稳定剂包含：二羟基丙硫醇、二乙酸硫醚、2-硫代乙醇、抗坏血酸、山梨酸钠、葡萄糖、苯酚、甲基苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、2-萘酚、1,2,3–苯三酚、脂硫醇、二乙酸硫醚、2-硫代乙醇、2,2-二羟基-二乙硫醚、硫代苯甲酸中的一种或或几种的混合物。本发明中，添加一些稳定剂，主要是保证加温环境中基材金属不被氧化。

进一步的，所述的防锈型表面活性剂为、油酸基羟乙基咪唑啉、十七烯基胺乙基咪唑啉、椰子油两性咪唑啉中的一种或几种的混合物。本发明中，使用的防锈型表面活性剂，具有表面活性剂的通性并兼具缓蚀性。一方面，能增强软化剂对工件的润湿效果，促进反应，还可以和有机碱协同作用，提升清洗效果；同时，其具有的特殊防锈缓蚀性也可以保证在碱性水溶液中蒸煮时间比较长时，基材不发生腐蚀以及变色。

进一步的，所述的水为去离子水或高纯水。本发明的软化液中可用去离子水作为稀释剂，并加至100％，但含水量最好不要超过40％。

一种中温碱性软化液的制备方法，包括以下步骤：

1)按照重量百分数比配制有机碱性溶剂30～50％，渗透剂10～15％，加速剂3～10％，稳定剂1～10％，防锈型表面活性剂0-2％，去离子水20～35％；

2)将有机碱溶剂、加速剂按照比例添加后，开启电动搅拌，充分搅拌至各原材料完全混合均匀；

3)开启加热装置，将上述混合溶液加热至70℃左右，并持续搅拌2～4小时；

4)停止加热，待溶液稍冷后，将稳定剂、渗透剂、防锈表面活性剂依次加入到上述溶液中，并补充剩余的水，搅拌均匀即可制得本发明的中温碱性软化液。

进一步的，所述的软化液最佳使用温度为60～85℃，去溢料时间为20～45分钟，去溢料方式为浸泡或超声清洗。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明能够克服现有半导体树脂封装后处理中去溢料方法的不足，去溢料效率更高，同时能够最大限度的避免对溢料以外部分的损伤，使得处理后的元件外观和功能不受影响。

附图说明

图1-a1和图1-a2是用本软化液处理20分钟的结果。明显可见封装体的溢料大部分已经起皱，中间有小部分未见明显起皱，高压水冲洗后有85％的溢料已经被去除掉。其中，图1-a1为浸泡20分钟后显微镜下照片；图1-a2高压水清洗后显微镜下照片。

图1-b1和图1-b2是用本软化液处理40分钟的结果。从图片可以看出，经软化液的软化并经高压水枪冲洗后，已经将封装体溢料区域完全去除干净；对于比较难去除的部位(即可塑封料连接区域)也可以完全去除干净。其中，图1-b1为浸泡40分钟后显微镜下照片；图1-b2高压水清洗后显微镜下照片。

图1-c1和图1c2是市售效果最好的一种高温碱性溢料剂处理60分钟后的结果。可以明显看出，经软化液软化并经高压水枪冲洗后，90％的溢料能够去掉，但是比较难去除的黑胶部分基本未去除掉。其中，图1-c1为浸泡60分钟后显微镜下照片；图1-c2高压水清洗后显微镜下照片。

图2-a是本发明在温度为70℃时、时间为30分钟时，处理封装体的显微镜下照片。

图2-b是本发明在温度为70℃时、时间为35分钟时，处理封装体的显微镜下照片。

图3-a是本发明在温度为80℃时、时间为20分钟时，处理封装体的显微镜下照片。

图3-b是本发明在温度为80℃时、时间为30分钟时，处理封装体的显微镜下照片。

图4-a1是本发明在温度为70℃时、时间为30分钟时，处理封装体的显微镜下照片。

图4-a2是本发明在温度为70℃时、时间为35分钟时，处理封装体的显微镜下照片。

图4-b1是本发明在温度为80℃时、时间为30分钟时，处理封装体的显微镜下照片。

图4-b2是本发明在温度为80℃时、时间为35分钟时，处理封装体的显微镜下照片。

具体实施方式

实施例1

本发明公开了一种中温碱性软化液，由如下重量百分数的原料配制而成：

三乙醇胺25.0％，单乙醇胺25.0％，二丙二醇单甲醚8.0％，丙酮肟5.0％，对苯二酚1.0％，油酸基羟乙基咪唑啉0.5％，水35.5％；

软化液的制备方法，包括以下步骤：

1)准备以上重量的原材料；

2)将三乙醇胺25.0％，单乙醇胺25.0％，丙酮肟5.0％按照比例加入反应器中，开启电动搅拌，充分搅拌至各原材料完全混合均匀；

3)开启加热装置，将上述混合溶液加热至70℃左右，并持续搅拌3小时；

4)停止加热，待溶液稍冷后，向上述溶液中加入二丙二醇单甲醚8.0％，对苯二酚1.0％，油酸基羟乙基咪唑啉0.5％，并补充35.5％的水，搅拌均匀后，即得软化液。

按上述配比配制的中温碱性软化液，外观为无色透明或淡黄色的溶液；实验效果测试：将预先配制好的软化液，加入到带加热装置的容器中，并加热至65℃，放入待处理的电子元件，持续煮一段时间，并检验去溢料效果。

图1-a1和图1-a2是用本软化液处理20分钟的结果。明显可见封装体的溢料大部分已经起皱，中间有小部分未见明显起皱，高压水冲洗后有85％的溢料已经被去除掉。其中，图1-a1为浸泡20分钟后显微镜下照片；图1-a2高压水清洗后显微镜下照片。

图1-b1和图1-b2是用本软化液处理40分钟的结果。从图片可以看出，经软化液的软化并经高压水枪冲洗后，已经将封装体溢料区域完全去除干净；对于比较难去除的部位(即可塑封料连接区域)也可以完全去除干净。其中，图1-b1为浸泡40分钟后显微镜下照片；图1-b2高压水清洗后显微镜下照片。

图1-c1和图1c2是市售效果最好的一种高温碱性溢料剂处理60分钟后的结果。可以明显看出，经软化液软化并经高压水枪冲洗后，90％的溢料能够去掉，但是比较难去除的黑胶部分基本未去除掉。其中，图1-c1为浸泡60分钟后显微镜下照片；图1-c2高压水清洗后显微镜下照片。

实施例2

一种中温碱性软化液，由如下重量百分数的原料配制而成：

单乙醇胺38.0％，二乙醇胺12.0％，二乙二醇15.0％，羟胺5.0％，抗坏血酸0.2％，油酸基羟乙基咪唑啉0.5％，水29.3％；

一种中温碱性软化液的制备方法，包括以下步骤：

1)准备以上重量的原材料；

2)将单乙醇胺38.0％，二乙醇胺12.0％，羟胺5.0％按照比例加入反应器中，开启电动搅拌，充分搅拌至各原材料完全混合均匀；

3)开启加热装置，将上述混合溶液加热至70℃左右，并持续搅拌3小时；

4)停止加热，待溶液稍冷后，向上述溶液中加入二乙二醇15.0％，抗坏血酸0.2％，油酸基羟乙基咪唑啉0.5％并补充29.3％的水，搅拌均匀后，即得软化液。

按上述配比配制的中温碱性软化液，外观为无色透明液体；将待处理的封装体和软化液加入到带加热装置的容器中，并加热至70℃持续煮30分钟、35分钟，并用高压水枪冲洗后去溢料效果。

测试结果表明，70℃时处理封装体，本软化液30分钟可以将95％以上的溢料去除干净(见图2-a)；35分钟后将溢料区域可完全去除干净(见图2-b)。

实施例3

一种中温碱性软化液，由如下重量百分数的原料配制而成：

单乙醇胺28.0％，单异丙醇胺20.0％，甘油10.0％，羟胺5.0％，邻苯二酚2.5％，十七烯基胺乙基咪唑啉0.5％，水34.0％；

中温碱性软化液的制备方法，包括以下步骤：

1)准备以上重量的原材料；

2)将单乙醇胺28.0％，单异丙醇胺20.0％，羟胺5.0％，按照比例加入反应器中，开启电动搅拌，充分搅拌至各原材料完全混合均匀；

3)开启加热装置，将上述混合溶液加热至70℃左右，并持续搅拌3小时；

4)停止加热，待溶液稍冷后，向上述溶液中加入甘油10.0％，邻苯二酚2.5％，十七烯基胺乙基咪唑啉0.5％，并补充水34.0％，搅拌均匀后，即得软化液。

按上述配比配制的中温碱性软化液，外观为浅黄色透明液体；将待处理的封装体和软化液加入到带加热装置的容器中，加热至80℃持续煮25分钟、30分钟，并用高压水枪冲洗后去溢料效果。

测试结果表明，80℃时处理封装体，本软化液20分钟可以将95％以上的溢料去除干净(见图3-a)；30钟后将溢料区域可100％去除溢料区，对于比较难去除的部位(即可塑封料连接区域)也可以完全去除干净(见图3-b)。

实施例4

一种中温碱性软化液，由如下重量百分数的原料配制而成：

N-甲基二乙醇35.0％，二乙醇胺15.0％，聚乙二醇2005.0％，丁酮肟5.0％，2-萘酚1.5％，油酸基羟乙基咪唑啉0.5％，水38.0％；

一种中温碱性软化液的制备方法，包括以下步骤：

1)准备以上重量的原材料；

2)N-甲基二乙醇35.0％，二乙醇胺15.0％，丁酮肟5.0％，按照比例加入反应器中，开启电动搅拌，充分搅拌至各原材料完全混合均匀；

3)开启加热装置，将上述混合溶液加热至70℃左右，并持续搅拌3小时；

4)停止加热，待溶液稍冷后，向上述溶液中加入聚乙二醇2005.0％，2-萘酚1.5％，油酸基羟乙基咪唑啉0.5％，并补充水38.0％；搅拌均匀后，即得软化液。

按上述配比配制的软化液，外观为无色透明液体；将待处理的封装体和软化液加入到两个带加热装置的容器中；分别调节温度为70℃、80℃，并持续煮30分钟、35分钟，用高压水枪冲洗后去溢料效果。

测试结果表明，70℃时处理封装体，本软化液可以在35分钟内将溢料区域完全去除干净(见图4-a1和图4-a2)；80℃时处理封装体，可以在30分钟内将溢料完全去除干净(见图4-b1和图4-b2)。由此可见，在加热温度稍高时，本发明提供的软化液去除速度更快，同时对基材无伤害。

对于去除干净的封装体，在光学显微镜下观察：发现树脂层表面平滑，无异物存在，金属表面无腐蚀也无过腐蚀斑点；表面粗糙度降低，使表面更加光亮。综合后认为，本发明公布的软化液在性能上明显优于市售的碱性高温软化液，具有处理速度快、去溢料更彻底等优势。

本发明提供了一种去溢料效率更高，同时最大限度的避免对封装体元件溢料以外的部分的损伤，使得处理后的元件外观和功能不受影响，也不影响后续电镀的中温碱性软化液。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。