多胺、羧酸助焊劑組合物和焊接方法

2023-04-29 00:10:46

專利名稱：多胺、羧酸助焊劑組合物和焊接方法
技術領域：
本發明涉及一種助焊劑組合物，包括，作為起始成分的羧酸；和式I所示的多胺類助焊劑，其中R1，R2，R3和R4獨立地選自氫、取代的C1,烷基、未取代的C1J烷基、取代的C7,芳烷基和未取代的C7,芳烷基；其中R7選自具有至少兩個叔碳原子的未取代的C5,烷基，具有至少兩個叔碳原子的取代的C5,烷基，具有至少兩個叔碳原子的未取代的C12,芳基烷基和具有至少兩個叔碳原子的取代的C12,芳基烷基；並且，其中式I中所示的兩個氮原子分別鍵合到R7的至少兩個叔碳之一上；前提條件是，當式I的多胺類助焊劑由式Ia代表時，則R1、R2、R3和R4中的O到3個是氫。本發明進一步涉及一種焊接電接觸點(electricalcontact)的方法。
背景技術：
焊接工藝包括從手動的手工焊接方法到自動焊接方法。在手動和自動焊接工藝中，使用助焊劑材料是眾所周知的。事實上，單獨使用焊料(solder)通常不會產生滿意的電互連(interconnection)。助焊劑材料在焊接工藝中起到多種作用。例如，助焊劑材料可促進移除在金屬觸點上可能已經形成的任何氧化物(例如，焊接區、觸板，觸針，銅鍍通孔)；並增強焊料對金屬觸點的潤溼。在焊接過程中，已經採用多種方法來將助焊劑施加到金屬觸點的表面。在一些方法中，使用含有焊料的助焊劑材料。例如，該組合材料以環繞助焊劑材料核的形式提供。當焊料加熱融化時，核中的助焊劑材料被活化，將熔融的焊料互連的表面焊接。焊錫膏也是已知的，其中助焊劑材料和焊料粉末混合，以在膏中形成基本均勻的穩定的焊料顆粒懸浮液。自動焊接方法的一種重要的商業應用是製備半導體器件。換言之，在半導體器件自動化生產中通常採用回流(reflow)焊接工藝，其中半導體晶片被裝配到印刷電路板(PCB)上。在一些該自動生產方法中，採用例如絲網印刷或模版印刷將焊錫膏施加到印刷電路板上。然後，將半導體晶片與PCB接觸，加熱焊錫膏(solder paste)以將膏中的焊料回流，在半導體晶片和PCB之間形成電互聯。加熱可以通過例如將焊錫膏暴露在紅外光中或通過在烘箱中加熱來進行。在一些應用中，半導體晶片/PCB組件進一步採用底部填充材料(under fillmaterial)處理,充分填充半導體晶片與PCB間的空隙區,將互連點包封。考慮到需要大規模生產含有更加複雜性和微型化電路的電子器件，快速自動焊接工藝已經出現，例如取浸工藝(pick and dip process)配合的那些。在該工藝中，通過將半導體晶片的電觸點部分浸入助焊劑浴中，將助焊劑應用於半導體晶片的多個電觸點上。然後，將半導體晶片上助焊劑塗覆的電觸點與包括相應電觸點和焊球的PCB接觸。隨後可以加熱焊球來將半導體晶片與PCB回流互連。換言之，取浸工藝可以與具有電觸點的裝置元件與預配焊料一起使用。在這些工藝中，採用助焊劑材料浸潰塗覆預配焊料，隨後與相應的電觸點接觸並加熱回流，形成電互聯。很多電子元件適合該最近的工藝類型，在元件板上製造大量焊點以促進該元件與其他電子元件(例如PCB)的互連。大多數情況下，使用可商購的助焊劑會在焊接區域留下離子殘留，其將不期望地導致電路的腐蝕和短路。因此，在形成焊接互連之後，需要額外的工藝步驟來除去該殘留。對於半導體裝置製造工藝，在半導體晶片與PCB之間形成的焊接導致在半導體晶片與PCB間相對小的間隙(例如<4mils)。因此，很難除去(即清除)焊接工藝後在焊接區域留下的離子殘留。即使在焊接區域容易接近(因此，有利於清除操作)的工藝中，清除操作也會產生環境問題，包括處理在清除操作中產生的廢棄物。—些具有低固含量的低殘留、無需清潔的助焊劑是可商購的。在Duchesne等的美國專利申請號20100175790中公開了一種助焊劑組合物，其聲稱在焊接電子元件時能夠基本上最小化或基本消除焊料殘留。Duchesne等公開了一種包括助焊劑的組合物材料，其中所述助焊劑主要由(a)助焊試劑和(b)溶劑組合構成，其中所述助焊試劑(I)包括酮酸(keto acid);或(2)包括酯酸(ester acid);或(3)包括所述酮酸與所述酯酸的混合物；且其中所述溶劑包括粘性溶劑與非粘性溶劑的混合物，粘性溶劑選自多元醇或其混合物，非粘性溶劑選自一元醇或其混合物。儘管如此，仍然需要非固化的、能夠牢固焊接並可定製成與常規的環氧基底部填充材料相容的助焊劑組合物。

發明內容
本發明提供一種助焊劑組合物，包括作為起始成分的羧酸；和式I所示的多胺類助焊劑
權利要求
1.一種助焊劑組合物，所述助焊劑組合物包括作為起始成分的 羧酸；和 式I所示的多胺類助焊劑
2.權利要求1的助焊劑組合物，其中羧酸選自C8_2(l脂肪族單羧酸；C2_2(I脂肪族二羧酸；C6_20芳族羧酸；和它們的混合物。
3.權利要求2的助焊劑組合物，其中羧酸選自辛酸；壬酸^一烷酸；十二烷酸；十三烷酸；肉豆蘧酸；十五烷酸；十六烷酸；十七烷酸；硬脂酸；羥基硬脂酸；油酸；亞油酸；α -亞麻酸；二十烷酸；草酸；丙二酸；琥珀酸；蘋果酸；戊二酸；己二酸；庚二酸；辛二酸；苯甲酸；鄰苯二甲酸；間苯二甲酸；對苯二甲酸；連苯三酸；偏苯三酸；均苯三酸；苯偏四甲酸；連苯四酸；均苯四酸；苯六甲酸；甲基苯甲酸；二甲苯甲酸(xylic acid) ;二甲基苯甲酸(hemelliticacid);均三甲苯酸；連苯四酸；肉桂酸；水楊酸；苯甲酸；萘酸；酹酞啉；雙酚酸和它們的混合物。
4.權利要求1的助焊劑組合物，其中助焊劑組合物顯示出助焊劑胺氮相對於羧酸酸含量(-COOH)的當量比為I I到20 I。
5.權利要求1的助焊劑組合物，其中，式I中所示的兩個氮被4到8個碳原子的橋分開。
6.權利要求1的助焊劑組合物，其中，R1，R2，R3和R4獨立地選自氫、取代的C1J烷基、未取代的C1,烷基、取代的C7,芳基烷基和未取代的C7,芳基烷基；其中，在被取代的C1,燒基和被取代的C7_8(l芳基燒基中的取代基選自以下基團中的至少一種-OH、-OR5、-COR5-、-C (O) R5、-COR5、-CHO, -COOR5, -OC (0) OR5、-S (0) (0) R5、-S (0) R5、-S (0)(O)NR52, -OC (O) NR52, -C (O) NR62, -CN、-N(R6)-、以及-NO2 ;其中，R5 選自 C1J 烷基、C3_28 環烷基、C6_15芳基、C7_28芳基烷基和C7_28烷基芳基；並且，其中，R6選自氫、C1^28烷基、C3_28環烷基、C6_15芳基、C7_28芳基烷基和C7_28烷芳基。
7.權利要求1的助焊劑組合物,其中R1，R2，R3和R4中的I到3個是氫。
8.權利要求1的助焊劑組合物，其中所述助焊劑組合物進一步包含作為起始組分的 O到95wt%的溶劑，O到30wt%的增稠劑，O到30wt%的觸變劑，以及O到30wt%的抗氧化劑。
9.權利要求1的助焊劑組合物，其中所述助焊劑組合物進一步包含焊粉。
10.將焊料應用於電接觸點的方法，所述方法包括提供電接觸點；提供根據權利要求1的助焊劑組合物；將助焊劑組合物應用於電接觸點；提供焊料；熔化焊料；和，用熔融焊料替換應用於電接觸點的助焊劑組合物；其中熔融焊料與電接觸點物理接觸並粘合到電接觸點上。
全文摘要
多胺、羧酸助焊劑組合物和焊接方法。提供了一種助焊劑組合物，其包括作為起始組分的羧酸；和式I所示的多胺類助焊劑前提條件是，當式I的多胺類助焊劑由式Ia代表時則R1、R2、R3和R4中的0到3個是氫。還提供了一種利用助焊劑組合物焊接電接觸點的方法。
文檔編號B23K35/363GK103028868SQ201210517250
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月29日 優先權日2011年9月30日
發明者M·R·溫克爾, A·V·多博, K·S·侯, M·K·賈倫傑, 劉向前, D·D·弗萊明 申請人:羅門哈斯電子材料有限公司