[发明专利]用于低间隙底部填充应用的助熔剂相容的环氧树脂-酸酐粘合剂组合物

说明书

提供了可用作低间隙底部填充粘合剂的助熔剂相容的环氧树脂‑酸酐组合物。助熔剂相容的环氧树脂‑酸酐组合物包含环氧树脂组分和酸酐组合物，该酸酐组合物包含单官能酸酐和至少一种双官能酸酐以及任选存在的至少一种多官能酸酐。助熔剂相容的组合物可用作底部填充密封剂，其(1)快速填充半导体器件(如倒装芯片组件)中的底部填充空间，(2)使器件能够通过短时间热固化牢固地连接至电路板并且具有良好的生产率，并且(3)显示出优异的耐焊料回流性。

背景

技术领域

本公开涉及用于低间隙底部填充应用的助熔剂相容的环氧树脂-酸酐粘合剂，涉及可用于粘合剂中的酸酐组分，并且涉及包含其的配制物。

背景技术

近年来，更小型电子设备的普及使得半导体器件的尺寸减小成为期望的。因此，芯片(chip)封装的尺寸减小至基本上裸晶片(die)本身的尺寸。新型封装设计具有更多功能、更精细的间距、低间隙、更薄封装和扩展的下游市场的趋势不仅带来了更高的可靠性要求，也已经产生了前几代底部填充技术不存在的许多新挑战。

将集成电路附接至有机基材板的倒装芯片方法使用集成电路上的一系列金属焊料突起(solder bump)，所述金属焊料突起与板上的金属结合位点形成互连。集成电路的有源侧(active side)被颠倒翻转，以便在集成电路上的突起与基材上的金属结合位点之间形成接触。当组件被加热至高于焊料的熔融温度时，有机焊接助熔剂用于去除金属氧化物并且促进焊料的润湿。这种将集成电路附接至基材的工艺被称为回流焊接。助熔剂的目的是清洁金属表面以改善电连接。取决于所选择的材料，焊料或更低熔点合金可以包括基材上的金属结合位点、集成电路上的突起、或者这两者。较高熔点合金也可以类似地存在于无铅焊料中。

对于小间隙底部填充，来自助熔剂的残留物难以从窄间隙中去除。因此，大多数倒装芯片应用的助熔剂选择是免清洗助熔剂，在该免清洗助熔剂中，助熔剂残留物在焊料回流(solder reflow)工艺之后不从板上去除。这些免清洗助熔剂可以在芯片放置之前分配至板上的金属结合位点。为了在回流工艺之前保持芯片与板的对准，可以将粘性助熔剂施加至芯片上的突起。将包含焊料突起的集成电路浸入助熔剂中至设定深度，以将所需量的粘性助熔剂仅施加至突起的表面。然后，将芯片对准并放置到基材上，以便经助熔剂涂覆的突起接触基材的适当的金属结合位点。粘性助熔剂被配制成含有较高固体含量，这有助于芯片在回流之前粘合至基材。因此，粘性助熔剂充当临时胶，以在将组件放置进回流焊炉期间将芯片保持适当的对齐。常用的粘性助熔剂是免清洗表面安装工艺中使用的焊膏用助熔剂载体(vehicle)。

尽管用于免清洗焊膏用助熔剂载体的组合物不同，但典型的组合物包含50％松香、40％溶剂、5-8％增稠剂和2-5％助熔剂活化剂(如有机酸和胺)。虽然助熔剂的大部分溶剂在回流工艺期间蒸发，但焊膏成分的松香酯和其他非挥发性残留物保留。

在焊料回流之后，倒装芯片组件中的集成电路与有机基材之间的间隙通过毛细作用被底部填充密封剂填充，以将集成电路附接至基材。底部填充密封剂的目的是减轻由硅集成芯片(具有例如热膨胀系数(CTE)＝2.5ppm/℃)与有机基材(具有例如CTE＝15-20ppm/℃)之间的热膨胀系数的差异引起的焊料互连件上的热机械应力。

倒装芯片组件中使用的典型底部填充密封剂由环氧树脂、固化剂和无机填料组成，以在固化时产生交联的热固性聚合物。固化聚合物的性质(如CTE和弹性模量)有助于减轻使用期间焊接接合处上的热机械应力，其通过热循环测试来测试。典型的热循环测试涉及在-55℃和125℃下将倒装芯片组件重复暴露于两种不同的液体，其中在各温度下十分钟停留时间。因此，底部填充密封剂的总体目的是通过减轻焊接接合处上的热机械应力来提高倒装芯片组件的使用寿命和可靠性。