[发明专利]助焊剂组合物和焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种助焊剂(flux)组合物，所述组合物包括，作为起始成分的式I助焊剂，其中R¹，R²，R³和R⁴独立选自氢，取代的C_1-80烷基，未取代的C_1-80烷基，取代的C_7-80芳烷基和未取代的C_7-80芳烷基；其中R¹，R²，R³和R⁴的0到3个是氢。本发明进一步涉及一种焊接电接触点的方法。

背景技术

焊接工艺包括从人工、手动焊接方法到自动焊接方法。在人工和自动焊接方法中使用助焊材料是众所周知的。事实上，焊剂的单独使用通常不会导致可接受的电互联。助焊材料在焊接过程中具有多种功能。例如，助焊材料起到在金属接点(例如，焊接区域、接触焊盘、触针、镶铜导通孔)表面除去可能形成的任何氧化物的作用；来增加金属接点的焊剂湿度。

多种方法已经用于焊接过程中将助焊材料用于金属接点的表面。在某些方法中，使用包括焊剂的助焊材料。例如，这种结合材料已经以包含助焊材料内核的环形电线的形式提供。随着焊剂在加热时熔化，内核的助焊材料被激活，通过软焊料将准备连接表面熔化。焊锡膏通常是指助焊材料和焊剂粉混合形成焊剂颗粒，其在浆料中通常是均质稳定的悬浮物。

自动焊接方法在商业上的一个重要应用是制造半导体设备。即，回流焊接工艺通常用在半导体设备的自动化生产中，其中半导体芯片安装在印刷电路板(PCB)上。在一些这样的自动生产方法中，焊锡膏采用例如丝网印刷或模版印刷用于印刷电路板上。然后使半导体芯片与PCB接触并且焊锡膏在浆料中被加热到使焊剂回流，在半导体芯片和PCB之间形成电连接。加热可以方便地通过例如使焊锡膏暴露在红外光下或通过在烤箱中加热进行。在某些应用中，半导体芯片/PCB组件进一步使用底部填充材料处理，其基本上填充半导体芯片和PCB之间的缝隙区域，包封接点。

考虑到需要大规模生产包括更加复杂和小型化的电路的电子设备，快速、自动化的焊接工艺已经出现，例如，那些整合的取浸工艺。在这些工艺中，助焊剂可以用于半导体芯片上的多个电接触点，通过将半导体芯片上的电接触点部分浸入到焊剂浴中来进行。半导体芯片上的焊剂涂布的电接触点然后可以与包括相应的电接触点和焊剂球的PCB接触。该焊剂球然后可以加热到回流来连接半导体芯片和PCB。可选地，取浸工艺可以用于具有预涂焊剂的电接触点的设备组件。在这些工艺中，预涂焊剂使用助焊材料浸涂然后倒入与相应的电接触点接触并加热到回流，形成电连接。许多电子元件适合后一类方法，其中它们在电路板元件上使用足够量的焊剂生产，来促进元件与其他电子元件的互联(例如，PCB)。

在多数情况下，使用市售的助焊剂会在焊剂区域留下离子残留物，其会不利地导致线路腐蚀和短路。因此，需要额外的工艺步骤在焊剂连接点形成之后去除这些残留物。对于半导体设备的生产工艺来说，在半导体芯片和PCB之间形成的焊剂连接会在半导体芯片和PCB之间形成相关的小缺口(例如＜4密耳)。因此，很难在焊接工艺后去除(即，清洁)焊剂区域上的离子残留物。甚至在焊接区域容易受影响的过程中(因此，便于清洁操作)，清洁操作产生环境问题，包括在清洁操作过程中产生的废物的处理。

一些低残留，含有少量固体的不需清洁的助焊剂是市售可得的。一种宣称在焊接电子元件时基本上减少或基本上消除了助焊剂残留的助焊剂组合物公开在Duchesne等美国专利申请公开No.20100175790中。Duchesne等公开了一种包括助焊剂的组合物材料，其中所述助焊剂基本上由(a)助熔剂；和(b)溶剂的组合构成；其中所述助熔剂：(1)包括酮酸；或(2)包括酯酸；或(3)包括所述酮酸和所述酯酸的混合物；其中所述的溶剂包括选自多羟基醇或其混合物的胶粘溶剂，和选自单羟基醇或其混合物的非胶粘溶剂的混合物。

尽管如此，仍然需要非固化的、利于可靠的焊剂连接和可定制的方便与常规的环氧基填充材料相容的助焊剂组合物。

本发明提供一种助焊剂组合物包括，作为起始成分：式I代表的助焊剂：