TW200306900A - Residue-free solder paste - Google Patents

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200306900 Ο) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明有關供再熔融焊接用之無殘餘物焊膏，以彼進 行再融焊接之後留下少許殘餘物或不留下殘餘物。該無 殘I余物焊賞使得可以在再熔融焊接之後，不需要以淸潔溶 劑淸洗去除助熔劑殘餘物即可進行樹脂塗覆與樹脂模製。 【先前技術】 焊膏係黏合材料，其係混合一種焊劑粉末與一種膏狀 助熔劑所形成。藉由使用遮罩之網版印刷或經由一注射管 分配’將焊臂塗覆於一加工半製品，諸如印刷電路板或矽 晶圓，以將適度少量該焊膏沈積在該加工半製品每個欲焊 接區域，然後於爐中加熱使該焊劑熔融，並將彼黏附於該 加工半製品。該焊接技術通常稱爲再熔融焊接。該爐（亦 可稱爲再熔融爐）中可使用各種加熱方法包括紅外線加熱 、雷射加熱、熱空氣加熱以及熱板加熱。焊膏必須具有適 於網版印刷或分配之流變性質。 通常，將固態成份，諸如松脂、觸變劑與活化劑溶解 於一種液態溶劑中，使所形成助熔劑具有適當流變性質， 製備一種供焊膏用之助熔劑。以習用焊膏（其具有一種包 含溶解於溶劑中之固態成份的助熔劑）進行再熔融焊接時 ，該助熔劑的固態成份相當大部分會殘餘在形成之焊接掺 合處（即，焊接區）上或其附近，成爲助熔劑殘餘物。 若該焊接區中殘餘相當數量之助熔劑殘餘物’該助熔 -7- (2) 200306900 劑殘餘物會焊接區外觀變差，並妨礙欲焊接之電 腳與該焊膏接觸。此外，因該助熔劑殘餘物的吸 會導致該加工半製品電路間之絕緣電阻降低，或 該助熔劑殘餘物形成腐蝕性產物而導致電路斷裂 因此，欲用於需要高可靠度之電子設備的加工半 熔融焊接後必須以淸潔劑淸洗，以去除殘留在焊 助熔劑殘餘物，獲得良好樹脂黏著性。 在汽車使用之電子設備實例中，通常使用防 行以樹脂塗覆焊接區之樹脂塗覆作用，或是將整 製品密封在一樹脂模中之樹脂模製作用，以保證 可靠度。此種實例中，亦必須樹脂塗覆與模製之 潔劑淸洗該加工半製品以去除任何助熔劑殘餘物 由於氟化溶劑與氯化溶劑很容易溶解助熔劑 之松脂，已使用彼等作爲淸潔劑去除助熔劑殘餘 ，由於此等溶劑蒸氣造成臭氧耗盡，因而增加自 地球的紫外線量，所以目前已管制使用。由於紫 而且可能引發人類皮膚癌，所以紫外線增加是不 〇 此外，隨著封裝密度提高，安裝在加工半製 鄰電子部件間的空間變窄，因而更難以完全藉由 助熔劑殘餘物。 於再熔融焊接後不需要淸洗，而且適用於焊 要高可靠度電子設備結合之加工半製品的殘餘物 係描述於美國專利第5,1 7 6,75 9號。該殘餘物減 子部件插 濕性，其 是可能由 或斷路。 製品在再 接區中之 濕樹脂進 個加工半 該設備的 前，以淸 〇 殘餘物中 物。不過 太陽到達 外線有害 良的現象 品上之相 淸洗去除 接欲與需 減量焊膏 量焊膏所 (3) (3)200306900 含之松脂量減少，其無法完全消除助熔劑殘餘物形成，但 是留下之助熔劑殘餘物量對於一般應用無害。 在以殘餘物減量焊膏進行再熔融焊接之後所留下之減 量助熔劑殘餘物在需要高可靠度之一般電子設備中不會造 成實質問題。不過，該殘餘物減量焊膏無法完全符合現今 需要超高可靠度之電子設備的需求。 因此，需要一種無殘餘物焊膏，其使得於再熔融焊接 之後至多留下1 %助熔劑爲助熔劑殘餘物，而且不使用淸 潔劑淸洗之下，不會造成助熔劑殘餘物的任何不良影響。 松脂是一種得自松樹的天然樹脂，其包含松香酸與其 異構物爲主要成份。電子設備中所使用之習用焊膏係由松 脂爲底質助熔劑製備，由其改良該焊膏黏度與以膠黏性改 善電子部件固定的效用，以及以降低松香酸及其異構物（ 其爲松脂的主要成份）活性以去除氧化物觀點來看，松脂 已被視爲必要之助熔劑成份。不過，焊膏用之助熔劑中存 在松脂’無可避免地於再熔融焊接之後形成助熔劑殘餘物 ’其中該松脂大部分成份留在該殘餘物中。因此，松脂無 法作爲再熔融焊接後必須有9 9 %或以上之助熔劑不會殘留 之無殘餘物焊膏中的助熔劑成份。 先前技術中已提出某些不含松脂之無殘餘物焊膏。 美國專利4,919,729揭示一種在還原氣氛中使用之無 助熔劑焊霄’其係混合一種焊劑粉末與一種黏合劑所形成 ’該黏合劑係沸點介於該焊劑粉末固相線與液相線溫度之 間的一兀或多元化合物。 -9- (4) (4)200306900 JP H02- 190 693 A1揭示一種焊膏，其包含焊劑微粒子 與一種醇，該醇的沸點高於該焊劑沸點。該焊膏可能包含 一種可蒸發活化劑、一種甲基丙烯酸甲酯寡聚物以及一種 脂肪酸醯胺。其中所揭示之焊膏僅使用液態溶劑。 美國專利5，9 1 9，3 1 7號揭示一種焊接助熔劑與一種焊 膏，其於非還原氣氛下再熔融焊接之後，實質上未留下殘 餘物。該焊接助熔劑包含一種多元有機化合物，其質量％ 變成大約〇 %之溫度（以熱重差計測量）至少1 7 〇 °C，並且高 於該焊膏所使用之焊劑的固相線溫度。 爲了製造無殘餘物焊膏，該焊膏必須無松脂，同時在 沒有松脂情況下，保有與習用以松脂爲底質焊膏所及一樣 良好之印刷性與分配性（可轉移性）、部件固定性（以膠黏 性達到）、可濕潤性以及貯存安定性。此外，若該助熔劑 包含任何固態或高黏度成份，諸如觸變劑或活化劑，此等 成份必須於再熔融焊接期間蒸發，如此其會不形成助熔劑 殘餘物。 上述文件提出之無殘餘物焊膏沒有一者具有充分流變 性。如此，其黏度與觸變性質不夠高。因此，此等焊膏可 能具有該焊膏中之焊劑粉末容易與該助熔劑分離之問題， 因而負面影響貯存安定性與該焊膏透過金屬遮罩之印刷性 ，使其難以經由一注射管分蝎該焊膏。此外，其不具有充 分部件固定性。 【發明內容】 -10- (5) (5)200306900 本發明提出一種無殘餘物焊膏，其中，即使不存在松 脂亦可能提供具有令人滿意流變性質（黏度與觸變性質）之 助熔劑，使該焊膏無殘餘物，因此該焊膏在部件固定性、 貯存安定性、印刷性、分配性與可濕潤性方面具有良好性 能，而且以該焊膏可能於再熔融焊接之後，不需淸洗去除 殘餘物即可進行樹脂塗覆或模製。 已發現，使用與助熔劑中常用之液態溶劑混合的固態 溶劑與高黏度溶劑二者製備該助熔劑時，可能提供具有令 人滿意流變性質之助熔劑。亦已發現，某些觸變劑與某些 活化劑--其於室溫下爲固態或具有高黏度，而且於再熔 融焊接溫度下本身不會蒸發——與大量在再熔融焊接溫度 下會蒸發之固態溶劑及高黏度溶劑混合時，可於再熔融焊 接期間隨著該固態與高黏度溶劑蒸發。因此，此種觸變劑 及/或活化劑可用以形成所需之無殘餘物焊膏，使得可以 提供在印刷性、分配性、部件固定性、可濕潤性以及貯存 安定性方面具有良好性質之無殘餘物焊膏，而且其留下少 許或不留下助熔劑殘餘物。 本發明提出一種再熔融焊接用之無殘餘物焊膏，其包 含一種與膏狀助熔劑混合之焊劑粉末，該助熔劑包含至少 一種固態溶劑，其於室溫下爲固體，而且在再熔融焊接溫 度下會蒸發、至少一種高黏度溶劑，其於室溫下爲高黏度 流體，而且於再熔融焊接溫度下會蒸發，以及至少一種液 態溶劑，其於室溫下爲液體，而且於再熔融焊接溫度下會 蒸發。 -11 - (6) (6)200306900 本文所使用之「高黏度溶劑」一辭表示，在30 °C下 ，其黏度至少10,000 cps，於室溫之流變性質像一種濃稠 糖漿。「無殘餘物」一辭表示，該焊膏留下之助熔劑殘餘 物至多爲該助熔劑的1質量％。 爲了提供觸變性質及/或可濕潤性提高之焊膏，該膏 狀助熔劑可另外包含至少一種成份，其選自在再熔融焊接 溫度下會隨著該助熔劑其他成份蒸發之觸變劑與活化劑。 本發明之特佳實例中，該助熔劑具有以下組成，其以 質量％計： 2〇 _50%異冰片基環己醇作爲高黏度溶劑， 10-40%固態溶劑，其係選自2,5-二甲基己-2,5-二醇 以及三羥甲基丙烷， 1-20%活化劑，其係至少一種羧酸胺鹽（選自琥珀酸一 乙醇胺鹽與丙二酸一乙醇胺鹽）與至少一種羧酸（選自己二 酸與經取代及未經取代苯酸）混合物， 選擇性包含5-12%硬脂醯胺及/或至多1 %雙（對-甲基 伸苄基）山梨糖醇作爲觸變劑，以及 其餘爲液態溶劑，選自辛二醇與四甘醇。 在本發明無殘餘物焊膏中，該焊膏中所使用之助熔劑 包含三種不同種類之溶劑：至少一種固態溶劑、至少一種 局黏度溶劑，以及至少一種液態溶劑，於室溫下此等溶劑 之狀態迥異。每種溶劑均於再熔融焊接溫度下蒸發，表示 其沸騰或分解溫度不高於該再熔融焊接溫度。 該固態與高黏度溶劑扮演與習用焊膏中松脂相同的角 -12- (7) (7)200306900 色。因此，其供改良該助熔劑黏度，並用以固定置於該焊 膏上之部件。倂用此二種溶劑可以提供具有充分流變性質 之焊膏，該流變性質與習用松脂爲底質焊膏可達到之性質 相當，因而具有良好可轉移性、部件固定性與貯存安定性 。該流變性質可根據JIS Z3284，附錄6，以黏度與觸變 指數評估。此試驗方法中，該觸變指數介於〇 . 3 5與〇 · 6 之間爲佳，介於0 · 4與〇 · 6之間更佳，介於〇. 5與0 · 6之 間最佳。 該助熔劑中之固態與高黏度溶劑總量最好在該助熔劑 的3 0至9 0質量％範圍內。若其少於3 〇質量％，該焊膏的 觸變指數降至難以進行網版印刷之程度。若其高於9 0質 量％，該助熔劑黏度變得太高以致無法形成膏狀。該助熔 劑之固態與高黏度溶劑總量在4 0 - 7 0質量％範圍內爲佳， 以45 -65質量％更佳。 該固態對高黏度溶劑之質量比可視特定固態與高黏度 溶劑而定，如此該助熔劑之流變性質與習用松脂爲底質助 熔劑相近。通常，該固態對高黏度溶劑之質量比在5 :1至 1:10。 特別適用於本發明之固態溶劑係2,5-二甲基己-2,5-二 醇以及三羥甲基丙烷。特別適用之高黏度溶劑係異冰片基 環己醇。使用此等溶劑時，該固態對高黏度溶劑之質量比 在2·· 1至1:5範圍內爲佳。該固態溶劑與該高黏度溶劑分 別佔該助熔劑10-40質量％及20-50質量％亦爲佳。 除了固態與高黏度溶劑之外’該助熔劑中亦存在一種 -13- (8) (8)200306900 液態溶劑，以溶解包括活化劑與觸變劑之固態與高黏度成 份，其係添加於該助熔劑中，並改良流變性質。 適用於本發明之液態溶劑實例係辛二醇與四甘醇。此 等溶劑具有觸變性質，而且可以改善該助熔劑與焊膏之流 變性質。 上述適用固態、高黏度與液態溶劑各者係一種一元或 多元化合物，其以與松脂相同方式於再熔融焊接期間降低 活性，因而改善被熔融焊劑的可濕潤性。 因此，根據本發明，倂用這三種不同種類溶劑（固態 '局黏度與液態溶劑）可以使該焊膏具有適當流變性質與 某種程度之可濕潤性。因此，即使基本上由此等溶劑組成 之助熔劑與一種焊劑粉末混合，所形成之焊膏足以用於某 此再熔融焊接條件或某些應用中之再熔融焊接作用。 不過，較佳情況係，在該助熔劑中添加諸如觸變劑及 /或活化劑等成份，以改善該助熔劑之流變性質與可濕潤 性至松脂爲底質助熔劑可達到水準。爲使該焊膏「無殘餘 物」’基本上此等添加劑都必須於再熔融焊接期間蒸發。 習用無殘餘物焊膏中，由於活化劑與觸變劑經常難以蒸發 ’其被排除在助熔劑之外，或者即使該助熔劑中存在彼， 僅有於再熔融焊接溫度下會蒸發者可以使用。因此，此等 添加劑之選擇相當受限，通常不可能使用具有充分活性或 可濕潤性改善性質之活化劑或觸變劑。 已作爲助熔劑添加劑而且使焊膏具有良好性質之某些 材料本身於再熔融焊接溫度下不會蒸發，但是於存在相當 -14- (9) (9)200306900 大量可蒸發固態溶劑與高黏度溶劑之下，當加熱至再熔融 焊接溫度時可以蒸發。因此，當此等溶劑蒸發時，此等材 料隨著該溶劑蒸發。本發明之焊膏當然包含本身於再熔融 焊接溫度下會蒸發之添加劑（諸如觸變劑或活化劑）。不過 ，由於本發明焊膏之助熔劑包含大量固態溶劑與高黏度溶 劑，該助熔劑亦可包含本身不會蒸發，但是於存在固態與 高黏度溶劑之下加熱至再熔融焊接溫度時會隨著此等溶劑 蒸發之添加劑。 觸變劑係一種改善助熔劑流變性質之添加劑，以避免 該焊膏中彼此比重明顯不同之焊劑粉末與助熔劑分離，加 強該焊膏之貯存安定性與其於印刷與分配期間之可轉移性 〇 習用松脂爲底質助熔劑中，使用氫化蓖麻油與一種脂 肪酸醯胺（諸如硬脂醯胺）作爲觸變劑，但是其於再熔融焊 接之後與松脂一同留在助熔劑殘餘物中。此等觸變劑當中 ，存在大量固態與高黏度溶劑之下，當此等溶劑蒸發時， 某些脂肪酸醯胺會蒸發，因此其可用於無殘餘物焊膏。因 此，適用於本發明之較佳觸變劑係一種脂肪酸醯胺，以硬 脂醯胺更佳。 硬脂醯胺存在一種助熔劑中作爲觸變劑時，其含量係 3 -1 2質量％爲佳。若硬脂醯胺含量少於3質量％，其避免 焊劑粉末與該助熔劑分離的效果不明顯。若該含量大於 1 2質量％，於再熔融焊接之後，部分觸變劑會殘留成爲助 熔劑殘餘物。 -15- (10) (10)200306900 焊接助熔劑中之活化劑係藉由還原去除位於欲焊接區 表面上以及焊劑粉末粒子表面上之任何氧化物，因而淸潔 欲焊接表面，使熔融焊劑容易濕潤該表面並金屬黏合於其 上。已使用各種不同化合物，諸如胺類、氫鹵化胺、有機 酸類、有機酸胺鹽與磷酸酯作爲活化劑。 習用松脂爲底質助熔劑中，經常使用諸如氫鹵化胺等 強效活化劑作爲活化劑。不過，此種強效強化劑不儺在再 熔融焊接溫度下難以蒸發，而且當其於再熔融焊接之後殘 留在助熔劑殘餘物中時，會造成絕緣電阻降低或是形成腐 蝕性產物。 於再熔融焊接期間，本發明中所使用之活化劑實質所 有量必須隨著其他成份蒸發。此等活化劑實例係羧酸類與 其胺鹽。可使用至少一種選自此等化合物之活化劑若該助 熔劑中僅存在一種活化劑，由於羧酸胺鹽的活化高於羧酸 ，故選擇羧酸胺鹽爲佳。不過，由於羧酸的優點係較不易 老化，所以使用至少一種羧酸與至少一種羧酸胺鹽二者作 爲活化劑更佳。 較佳情況係，該羧酸係選自己二酸與經取代與未經取 代苯酸。該經取代苯酸最好包含一或多個選自烷基與烷氧 基之取代基。適於作爲活化劑之經取代苯酸之實例包括 4-丁基苯酸與3,4-二甲氧基苯酸。適於作爲活化劑之羧酸 胺鹽實例包括琥珀酸與丙二酸之一乙醇胺鹽。 存在該助熔劑中之至少一種活化劑總含量爲1 - 20質 量％爲佳，3 -1 5質量％更佳。若該活化劑含量太低，該助 -16- 200306900 CM) 熔劑則沒有去除氧化物之充分活性。若其太高，因化學作 用之故，該活性劑對該焊劑粉末造成負面影響。當該活性 劑包含琥珀酸或丙二酸一乙醇胺鹽時，其含量在1 - 6質量 %範圍內爲佳。 只要助熔劑殘餘物至多爲該助熔劑的1質量％，至多 0.5質量％，本發明焊膏之助熔劑可包含於存在其他助熔 劑成份時，在再熔融焊接溫度下不會完全蒸發或完全不蒸 發之成份。例如，該助熔劑可包含最高達1質量％於再熔 融焊接期間完全不蒸發之成份，若其他助熔劑成份蒸發， 仍然只形成至多1質量％之助熔劑殘餘物。當該助熔劑中 存在此種不蒸發成份時，其選自當再熔融焊接之後殘餘少 許時’對於樹脂塗層與模之黏著性不會造成明顯不良影響 之化合物爲佳。 此種不蒸發添加劑之實例係雙（對甲基伸苄基）山梨糖 醇’其係一種有效改良避免加熱期間所塗覆之焊膏掉落的 觸變劑。該觸變劑於至多爲助熔劑1質量％之少量即有效 用’即使不存在諸如硬脂醯胺之其他觸變劑，亦可使該助 熔劑具有適當之流變性質。當然，這兩種觸變劑可以合倂 使用。將雙（對甲基伸苄基）山梨糖醇添加於該助熔劑時， 其含量至多1質量％，至多0.5質量％爲佳。 本發明之焊膏係將一種焊劑粉末與上述助熔劑混合所 製備。可用以形成焊劑隆起或是將電子部件安裝在印刷電 路板上之各種焊劑粉末均可用於本發明。特別適用於本發 明之焊劑合金係液相線溫度爲3 2(TC或以對者。此實例中 -17- (12) (12)200306900 ，再熔融焊接溫度通常爲35〇t或以下。該焊膏特別於在 200-350 Cfc圍內之溫度下進行之再熔融焊接，以24〇-32〇 °C爲佳。 該該焊劑粉末之粒徑在5 5 μ m範圍內，惟亦可使用 較大或較小粉末。該焊膏中之助熔劑比例可視該粉末粒徑 而定，但是其通常在5-15質量％範圍內。當該焊劑粉末粒 徑在5 -1 5 μ m範圍內時，該助熔劑比例係該焊膏的8 _丄2 質量％爲佳。 本發明之焊膏可以在還原氣氛或非還原氣氛二者之下 使用。該非還原氣氛包括一種惰性氣體氣氛，諸如氮氣氣 氛與一種氧化氣氛，諸如空氣。雖然該還原氣氛可爲常見 包含諸如氫之還原氣體的還原氣氛，但是可使用之還原氣 氛包含無氫基團，描述於JP 2001 -58259A1與Suga等人 與本申請案同時提出美國專利申請案，標題爲「再熔融焊 接法」（其揭示係以提及的方式倂入本文中）。 於包含無氫基團氣氛中之再熔融焊接可於一再熔融爐 中進行，該再熔融爐可以抽至內部達到真空，而且具備進 料氫體之裝置與產生電漿之裝置。 本發明之焊膏用於非還原氣氛中之再熔融焊接作用時 ，該助熔劑中存在羧酸與羧酸胺鹽二者作爲活化劑爲佳。 該焊接氣氛係還原氣氛時，由於該氣氛氣體可以去除氧化 物，以淸潔欲焊接表面，所以該助熔劑可能僅包含一種選 自羧酸及其胺鹽類之活化劑，或是該助熔劑可能完全不包 含助熔劑。 -18- (13) (13)200306900 於再熔融焊接期間，該焊膏中所有助熔劑成份幾乎完 全蒸發，如此再熔融焊接之後，只有少許助熔劑殘留或無 助熔劑殘留（至多1質量％)。因此，當該經焊接加工半製 品欲與需要非常高可靠度之電子設備結合時，該經焊接區 或表面可以進行樹脂塗覆或模製，無須在再熔融焊接之後 以淸潔劑淸洗。此外，可以避免因助熔劑殘餘物造成之經 焊接加工半製品外觀、經焊接插腳之接觸、經塗覆或模製 樹脂之黏著性、絕緣電阻以及形成腐蝕性產物等相關的各 種問題。 本發明焊膏可以與習用焊膏相同方式用於再熔融焊接 作用中。例如，可用以形成基板上之焊劑隆起，或是使構 件彼此接合（諸如，具有插腳、球或其他末端之電子部件 與印刷電路板）。該焊膏可以習用塗覆方法塗覆於欲進行 再熔融焊接之構件，諸如使用遮罩印刷或經由一注射管或 銳孔分配。 舉出下列實例進一步說明本發明。此等實例各方面均 視爲說明而非限制。該實例中，除非另有說明，所有百分 比係質量％。 【實施方式】 [實施例1] 混口 89%粒徑爲5-15 μπι之Sn-3Ag-〇.5Cii合金（低共 熔點=217°C)焊劑粉末與11%助熔劑，製備一種焊膏，該 助熔劑具有以下組成之： •19- (14) (14)200306900 42%異冰片基環己醇（高黏度溶齊IJ ) 13%三羥甲基丙烷（固態溶劑） 5 %硬脂醯胺（觸變劑） 5 %4-丁基苯酸（活化劑） 5%3,4-二甲氧基苯酸（活化劑） 3 %琥珀酸一乙醇胺鹽（活化劑） 16·3%辛二醇（液態溶劑）以及 10.7%四甘醇（液態溶劑）。

[實施例2J 混合89%粒徑爲5-15 μπι之Sn-3Ag-0.5Cxi合金焊劑 粉末與1 i %助熔劑，製備一種焊膏，該助熔劑具有以下組 成： 30%異冰片基環己醇（高黏度溶劑） 20 %三羥甲基丙烷（固態溶劑） 8%硬脂醯胺（觸變劑） 5%4-丁基苯酸（活化劑） 3 %丙二酸一乙醇胺鹽（活化劑）與 34%四甘醇（液態溶劑）。 [實施例3 ] 混合89.5%粒徑爲5·15 μιη之Sn-3Ag-0.5Cii合金焊 劑粉末與1 〇 . 5 %助熔劑，製備一種焊膏，該助熔劑具有以 下組成： -20- (15) 200306900 42%異冰片基環己醇（高黏度溶劑） 10%2,5-二甲基己- 2.5-二醇（固態溶劑） 10%硬脂醯胺（觸變劑） 0.5 %雙（對苯基伸苄基）山梨糖醇（觸變劑） 9.5%苯酸（活化劑） 3 %琥珀酸一乙醇胺鹽（活化劑） 15 %辛二醇（液態溶劑）以及 10%四甘醇（液態溶劑）。 [實施例4] 混合90%粒徑爲5-15 μπι之Sn-37Pb合金（低共熔溫 度=1 8 4 °C )焊劑粉末與1 〇 %助熔劑，製備一種焊膏，該助 熔劑具有以下組成= 3 0 %異冰片基環己醇（高黏度溶劑） 20 %三羥甲基丙烷（固態溶劑） 8%硬脂醯胺（觸變劑） 3 %己二酸（活化劑） 3 %丙二酸一乙醇胺鹽（活化劑）與 3 1 %辛二醇（液態溶劑）。 [實施例5] 混合90%粒徑爲5-15 4〇1之511-3八8_0.5(：11么八， Q兔埤劑

粉末與10%助熔劑，製備一種焊膏，該助熔劑具有N U下組 成： -21 - (16) (16)200306900 42%異冰片基環己醇（高黏度溶劑） 14%三羥甲基丙烷（固態溶劑） 5%3,4-二甲氧基苯酸（活化劑） 5%4-丁基苯酸（活化齊1J ) 0.5 %雙（對苯基伸苄基）山梨糖醇（觸變劑） 2 %琥珀酸一乙醇胺鹽（活化劑） 16.3 %辛二醇（液態溶劑）以及 15.2%四甘醇（液態溶劑）。 [對照實例1] 此實例說明美國專利5,91 9,3 17號中揭示之焊膏。混 合88.3%粒徑爲5-15 0111之511--2人8-36?15合金焊劑粉末 與1 1.7 %助熔劑，製備一種焊膏，該助熔劑具有以下組成 6 6.5 %三羥甲基丙烷（固態溶劑），以及 33.5%四甘醇（液態溶劑）。 [對照實例2] 此實例說明使用松脂爲底質助熔劑之習用焊膏。混合 90.5%粒徑爲5-15 μπι之Sn-3Ag-0.5Cu合金焊劑粉末與 9.5 %助熔劑，製備一種焊膏，該助熔劑具有以下組成： 65 %經聚合松脂（松脂） 7%氫化蓖麻油（觸變劑） 2%氫溴化（HBr)二乙醇胺鹽（活化劑），以及 -22- (17) (17)200306900 2 6 %二甘醇一丁醚（液態溶劑）。 [對照實例1] 此實例說明美國專利5,1 76,75 9號中揭示之殘餘物減 少型焊膏。 混合90.5%粒徑爲5-15 μιη之Sn-37Pb合金焊劑粉末 與9.5 %助熔劑，該助熔劑具有以下組成： 30%經聚合松脂（松脂） 3 0 %三羥甲基丙烷（固態溶劑） 4%化蓖麻油（觸變劑） 2%雙（對苯基伸苄基）山梨糖醇（觸變劑） 2%氫溴化（HB〇二乙醇胺鹽（活化劑），以及 32%辛二醇（液態溶劑）。 以下列試驗方法，評估上述實施例與對照實例製備之 各種焊膏進行流變性質、貯存安定性與該焊膏之印刷性， 以及於再熔融焊接期間或之後的可濕潤性、外觀與樹脂塗 層站者性。該試驗結果不於表1。 [試驗方法;| 1、 流變性質（Jis Z 3284，附錄6) 該焊膏製備好一天之後，使用旋轉黏度計PCU-505 ( 東足由M a 1 c 〇 m所製）測量其黏度與觸變指數。 2、 貯存安定性該焊膏於室溫貯存9〇天之後，以上述相同 方式測量其黏度，並由上述流變性質所測得之値計算黏度 -23- (18) (18)200306900 差異。如下述’以黏度改變程度評估該貯存安定性： ◎:黏度改變在20%以下， 〇··黏度改變至少20%，但是仍然可印刷， X :助熔劑與該焊劑粉末分離或是無法印刷。 3、 印刷性 在下列條件之下，使用一種金屬遮罩，以該焊膏連續 印刷Η 片具有欲焊接焊盤之8英吋半導體砂晶圓： 印刷速度：0.8 m m / m i η 印刷壓力：1.0 Kg/cm2 塗刷器：金屬塗刷器 金屬遮罩厚度：0.1 mm 遮罩開口 ： 34,992個直徑爲0·15 mm之點形開口。 S後，根據JIS Z 2384附錄7觀察第十一個經印刷晶圓， 口十算經由该遮罩開口印出之點數，並且如下述以印出點之 百分比做評估： ◎:印出之遮罩開口爲90 %以上 〇：印出之遮罩開口爲50_90% X :印出之遮罩開口爲50%以下。 4、 可濕潤性 在一連續進料氫基團之再熔融爐中，對於印刷性試驗 中以焊膏印刷2 8英吋矽晶圓進行再熔融焊接，其尖峰溫 度高於該焊劑粉末液相線溫度約2〇至5〇它，如2〇〇1· 5 825 9 A1 所述。 ◎.丨干；4兀全分佈在焊盤上（分佈率i 〇 〇 % ) -24 - (19) (19)200306900 〇：焊劑部分分佈在該焊盤上（分佈率9 9 %以下） X :焊劑未分佈。 5、 外觀 於一體視顯微鏡下觀察於可濕潤性試驗條件下進行再 熔融焊接之後的加工半製品（晶圓），確認是否有助熔劑殘 餘物殘留。 ◎:少許助熔劑殘餘物或無助熔劑殘餘物（至多1 %助 熔劑） 〇：少量助熔劑殘留 X :大量助熔劑殘留 6、 樹脂塗層之黏著性 使評估過外觀之加工半製品冷卻至室溫，並且不以淸 潔劑淸洗即直接塗覆一種塗層組成物作爲矽晶圓之樹脂塗 層（Tuff y TF-1159，由 Hitachi Chemical 所製）。於一熱衝 擊試驗裝置中對該塗覆樹脂加工半製品進行1000回合自-3 〇 °C至+ 8 5 °C之熱衝擊，並於體視顯微鏡下觀察該樹脂塗 層之剝落與龜裂情況： ◎:未發現樹脂塗層剝落或龜裂 〇：該樹脂塗層未剝落，但其中發現龜裂 X :該樹脂塗層發生剝落 -25- (20) 200306900 表1 實施例編號 黏度 觸變指數 貯存安 印刷性 可濕潤性 外觀 樹脂塗層 (Pa-s) 定性 之黏著性 實施例1 220 0.38 ◎ 〇 〇 ◎ ◎ 實施例2 220 0.40 ◎ 〇 〇 ◎ ◎ 實施例3 250 0.50 ◎ 〇 〇 ◎ ◎ 實施例4 250 0.50 ◎ 〇 〇 ◎ ◎ 實施例5 180 0.35 ◎ 〇 〇 ◎ -- ◎ 對照實例1 100 0.12 X X 〇 ◎ ◎ 對照實例2 220 0.60 ◎ ◎ ◎ X ， __ X 對照實例3 180 0.60 ◎ ◎ 〇 〇 X 〜1 本發明所有焊膏（實施例1至5)的流變性質（黏度與觸 變指數）與松脂爲底質助熔劑所製備之焊膏相近，而且其 貯存安定性、印刷性以及可濕潤性良好。此外，於再熔融 焊接之後殘留少許殘餘物或無殘餘物，因此此等焊膏沒有 殘餘物，而且不須以淸潔劑淸洗該加工半製品即可進行樹 脂塗覆作用，形成具有良好黏著性之樹脂膜。 反之，對照實例1之焊膏於再熔融焊接之後無殘餘物 而且顯示良好樹脂黏著性，但是與黏度及觸變指數兩方面 之流變性質差，因此顯示貯存安定性與印刷性差。對照實 例2之焊膏係由習用松脂爲底質助熔劑所製備，其殘留大 量助熔劑殘餘物，於再熔融焊接之後未經淸洗之下’當其 -26- (21) 200306900 塗覆樹脂塗層時，樹脂塗層黏著性變差。同樣地，對照實 例3之殘餘物減少焊膏在未以淸潔劑淸洗之外塗覆樹脂塗 層時，未能提供良好樹脂塗層黏著性。 -27-

Claims (1)

1. 200306900 Ο) 拾、申請專利範圍 1. 一種再熔融焊接用之無殘餘物焊膏，其包含一種 與膏狀助熔劑混合之焊劑粉末，該助熔劑包含至少一種固 態溶劑，該固態溶劑於室溫下爲固體，而且於再熔融焊接 溫度下蒸發；至少一種高黏度溶劑，其於室溫下爲高黏度 流體’而且於再熔融焊接溫度下蒸發；以及至少一種液態 溶劑’其於室溫爲液體，而且於再熔融焊接溫度下蒸發。 2. 如申請專利範圍第1項之無殘餘物焊膏，其中該 助熔劑中之固態溶劑與高黏度溶劑含量爲該助熔劑的30-9 0質量％。 3 ·如申請專利範圍第1項之無殘餘物焊膏，其中該 膏狀助熔劑進一步包含至少一種選自一種觸變劑與一種活 化劑之成份’每一者均會在該助熔劑所存在之其他成份在 再熔融焊接溫度之下蒸發時隨之蒸發。 4 ·如申請專利範圍第1項之無殘餘物焊膏，其中該 固態溶劑係選自2,5-二甲基己- 2,5-二醇以及三羥甲基丙烷 〇 5 ·如申請專利範圍第4項之無殘餘物焊膏，其中該 高黏度溶劑係異冰片基環己醇。 6 ·如申請專利範圍第5項之無殘餘物焊膏，其中該 液態溶劑係選自烷二醇類與聚烷二醇類。 7.如申請專利範圍第6項之無殘餘物焊膏，其中該 液態溶劑係選自辛二醇與四甘醇。 8 ·如申請專利範圍第3項之無殘餘物焊膏，其中該 -28- (2) 200306900 觸變劑係選自脂肪酸醯胺類。 9 ·如申請專利範圍第8 I自-V ^ 項之無殘餘物焊膏，其中該 觸變劑係硬脂醯胺。 10·如申請專利範圍第 項之無殘餘物焊膏，其中該 活化劑係選自羧酸類與羧酸胺_ _ 之無殘餘物焊膏，其中 一種羧酸胺鹽。 1 1 ·如申請專利範圍第1 _ 該活化劑包含至少一種羧酸與Μ p 12·如申請專利範圍第u項之無殘餘物焊膏’其中 該殘酸係選自己二酸與經取代或未經取代苯酸，該殘酸胺 乙醇胺鹽 鹽係選自琥珀酸一乙醇胺鹽與丙 1 3 .如申請專利範圍第i項之無殘餘物焊膏，其中該 助熔劑進一步包含至多1質量％之於再熔融焊接溫度下無 法蒸發的添加劑。 1 4 · 一種再熔融焊接用之無殘餘物焊膏，包含一種與 霄狀助ί谷劑混合之焊劑粉末，該助熔劑包含以下成份，以 質量％計： 20-5 0%異冰片基環己醇作爲高黏度溶劑， 10-40%固態溶劑，其係選自2,5-二甲基己-2,5_二醇 以及三羥甲基丙烷， 1 - 20 %活化劑，其係至少一種羧酸胺鹽與至少一 _竣 酸之混合物，該羧酸胺鹽係選自琥珀酸一乙醇胺鹽與汽：^ 酸一乙醇胺鹽，該羧酸係選自己二酸與經取代及未經取代 苯酸之混合物， 其餘爲液態溶劑，選自辛二醇與四甘醇。 -29- (3) (3)200306900 15 .如申請專利範圍第14項之無殘餘物焊膏，其中 該助熔劑進一步包含5-12%之硬脂醯胺作爲觸變劑。 16. 如申請專利範圍第14項之無殘餘物焊膏，其中 該助熔劑進一步包含至多1 %雙（對-甲基伸苄基）山梨糖醇 作爲觸變劑。 17. 如申請專利範圍第1項之無殘餘物焊膏，其中該 再熔融焊接溫度不高於35(TC。 18. —種再熔融焊接法，包含加熱申請專利範圍第1 項之焊膏，以熔融該焊劑粉末，並蒸發至少99質量％之 助熔劑。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之再熔融焊接法，包含 將該焊膏加熱至至多350 °C。 -30 _ 200306900 陸、（一）、本案指定代表圖為：無 (二）、本代表圖之元件代表符號簡單說明： 柒、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式：無