專利名稱：用于微電子組裝體的聚合物組合物的制作方法
用于微電子組裝體的聚合物組合物
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)有資格獲得和要求于2010年11月23日提交的具有序列號(hào)61/416508且標(biāo)題為"用于微電子組裝體的聚合物組合物"的美國(guó)臨時(shí)專利的優(yōu)先權(quán)。此臨時(shí)專利全文引入本文作為參考。技術(shù)領(lǐng)域
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案總體上涉及可用于將微電子組件安裝到基材上的聚合物組合物，更特別涉及既提供保持微電子組件在基材上的所需位置，又提供此類組件與所述基材的焊料粘結(jié)(solder bonding)的助熔(fluxing)并保留在適當(dāng)位置作為底部填料的聚合物組合物。
背景技術(shù)：
雖然組裝的電子電路在尺寸方面已經(jīng)顯著地減小，但是使用焊接作為形成電子組件與基材的電連接和可固定連接的方法仍然十分普遍。然而，此種連接要求各種組件在完成上述焊料連接之前，且在底部填料電連接后保持在所需位置中。底部填料連接可以增加焊料球連接(a solder ball connection)的熱疲勞壽命、環(huán)境上保護(hù)所述連接、并為組裝的電子電路提供更大的機(jī)械沖擊和牢固性。
已經(jīng)開(kāi)發(fā)了臨時(shí)地保持組件在這些所需位置中的許多解決方案并得到一定成功地使用。例如，可以使用粘合劑(tack agent)將這些組件固定到基材上，同時(shí)經(jīng)由施加熱形成焊料粘結(jié)或焊料球連接。在形成這些臨時(shí)連接后，粘合劑會(huì)作為污染物保留或?qū)λ鼋M件實(shí)施設(shè)計(jì)用來(lái)除去此種污染的額外加工步驟。對(duì)于上述解決方案中的一些，與所述粘合劑分開(kāi)地提供助熔劑(a fluxing agent),例如通過(guò)在相異的施加步驟(與所述粘合劑的施加分開(kāi))中施加此類助熔劑。在其它解決方案中，與所述粘合劑組合地提供助熔劑，例如其中焊料糊劑用作粘合劑并將助熔劑添加到其中或使助熔劑與其預(yù)反應(yīng)。
在還有的其它解決方案中(參見(jiàn)美國(guó)專利號(hào)5，177，134或美國(guó)公開(kāi)申請(qǐng)?zhí)?009/0294515，分別是‘134專利和‘515申請(qǐng))，將粘合劑和助熔劑摻混，其中在焊接時(shí)，所述粘合劑揮發(fā)或分解。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)粘合劑在等于或大于焊料回流溫度的溫度下?lián)]發(fā)或分解時(shí)，如上述文獻(xiàn)中每一篇教導(dǎo)那樣，限制任一焊料回流，來(lái)自粘合劑的顯著污染會(huì)殘留或要求特種的工藝設(shè)備。
因此，下述的新解決方案將是合乎需要的:所述解決方案能提供在完成焊料連接之前保持組件在所需 位置的單一材料(即，表現(xiàn)為粘合劑)，提供可能受期望的任何助熔(即，表現(xiàn)為助熔劑)以及提供電連接后底部填料(a post electrical connectionunderfill)。另外，如果所述解決方案將消除對(duì)上述特種設(shè)備的需要，并減少或消除達(dá)到合乎需要的焊料回流遇到的問(wèn)題和/或與可能由其導(dǎo)致的任何污染相聯(lián)系的問(wèn)題，將是有利的。發(fā)明內(nèi)容
詳細(xì)描述
將參照下文中提供的實(shí)施例和權(quán)利要求描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案。本文描述的這些示例性實(shí)施方案的各種改進(jìn)、改編或變型由于這些實(shí)施方案被公開(kāi)的緣故而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。應(yīng)當(dāng)理解，依賴于本發(fā)明教導(dǎo)的、和這些教導(dǎo)經(jīng)由它們已經(jīng)推進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的所有這些改進(jìn)、改編或變型認(rèn)為在本發(fā)明范圍和精神內(nèi)。
本文所使用的冠詞〃 一個(gè)(a) 〃、〃 一種(an) 〃和〃該(所述)〃包括復(fù)數(shù)指示，除非另外特意且明確地限于一個(gè)指示。
本文所使用的術(shù)語(yǔ)“基團(tuán)”當(dāng)涉及化學(xué)化合物和/或代表性的化學(xué)結(jié)構(gòu)/式使用時(shí)是指一個(gè)或多個(gè)原子的排列。
本文所使用的聚合物的分子量值，例如重均分子量(Mw)和數(shù)均分子量(Mn)是通過(guò)凝膠滲透色譜使用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定的。
本文所使用的多分散指數(shù)(PDI)值表示聚合物的重均分子量(Mw)與數(shù)均分子量(Mn)之比(即，Mw/Mn)。
當(dāng)在本文使用時(shí)且除非另有說(shuō)明，聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)值是通過(guò)差示掃描量熱法根據(jù)美國(guó)試驗(yàn)和材料協(xié)會(huì)(ASTM)方法號(hào)D3418測(cè)定的。
當(dāng)在本文使用時(shí)且除非另有說(shuō)明，聚合物分解溫度(Td)是通過(guò)熱重分析以10°C /分鐘的加熱速率測(cè)定的、其中特定重量百分率(wt% )的聚合物經(jīng)測(cè)定已經(jīng)分解的溫度。術(shù)語(yǔ)Td5、Td50和Td95指示5wt%、50wt5^P 95wt%已經(jīng)分解時(shí)的溫度。
除非另有說(shuō)明,本文公開(kāi)的所有范圍或比例應(yīng)理解為涵蓋其中包含的任何和所有子范圍或子比例。例如，所給的范圍或比例"1-10〃應(yīng)該認(rèn)為包括在最小值I和最大值10之間(且包括所列舉的端值)的任何和所有子范圍；即，從最小值I或更高值開(kāi)始且結(jié)束于最大值10或更低值的所有子范圍或子比例，例如但不限于，1-6.1,3.5-7.8，和5.5_10。
在操作實(shí)施例中，且除非另有說(shuō)明，說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中用于表示成分、反應(yīng)條件等的量的所有數(shù)值應(yīng)理解為在一切情況下由術(shù)語(yǔ)“大約”修飾以考慮與測(cè)定這些值相聯(lián)系的不確定性。
聚合物例如聚(碳酸亞丙酯)是眾所周知的，此前提及的‘134專利和‘515申請(qǐng)都教導(dǎo)了此類聚合物是有效的粘合劑。然而，此類聚(碳酸亞丙酯)也已知在200°C _280°C的溫度下經(jīng)歷熱分解，并因此當(dāng)需要能夠是粘合劑、助熔劑和提供底部填料的材料時(shí)可能是成問(wèn)題的。當(dāng)無(wú)鉛焊 料材料將用于制造焊料互連件時(shí)，情況尤其如此，因?yàn)榇祟悷o(wú)鉛焊料一般具有比常用的含鉛焊料高30-40°C的熔融范圍。例如，常用的Sn60Pb40焊料合金具有183-190°C的熔融范圍，而下文提供的實(shí)施例中使用的Sn99.3Cu0.7在227°C熔融。
根據(jù)本發(fā)明的一些聚合物實(shí)施方案涵蓋由立構(gòu)有規(guī)降冰片烷二醇和/或二甲醇單體形成的聚合物，而其它聚合物實(shí)施方案涵蓋衍生自合適的碳酸亞烷基酯單體和上述降冰片烷二醇和/或二甲醇單體的聚合物。有利地，一些這樣的聚合物實(shí)施方案具有大于280°C的Td5tl，而其它這樣的聚合物實(shí)施方案具有大于310°C的Td5tl，還有的其它這樣的聚合物實(shí)施方案具有大于340°C的Td5(l。另外，一些這樣的含降冰片烷二醇和/或二甲醇的聚合物實(shí)施方案具有5，000-300，000的分子量(Mw)，其它這樣的實(shí)施方案具有25，000-200，000的Mw范圍，還有的其它這樣的實(shí)施方案具有40，000-185, 000的Mw范圍。
上述立構(gòu)有規(guī)降冰片烷二醇和/或二甲醇單體中的一些由以下式A、B或C表示和選自以下式A、B或C:
權(quán)利要求
1.TFU聚合物組合物，包含: 包含具有5，000-300，000的分子量(Mw)的聚碳酸酯的聚合物； 載體溶劑；和 助熔劑。
2.權(quán)利要求1的聚合物組合物，其中所述助熔劑選自甲醛、甲酸、2-硝基苯甲酸、丙二酸、檸檬酸、蘋果酸和琥珀酸。
3.權(quán)利要求2的聚合物組合物，其中所述助熔劑是甲酸。
4.權(quán)利要求1的聚合物組合物，其中所述聚碳酸酯選自聚(碳酸亞烷基酯)或由立構(gòu)有規(guī)降冰片烷二醇和/或二甲醇單體形成的聚合物。
5.權(quán)利要求4的聚合物組合物，其中由立構(gòu)有規(guī)降冰片烷二醇和/或二甲醇單體形成的聚合物是外型-外型_2，3-聚降冰片烷二甲基碳酸酯和內(nèi)型-內(nèi)型-2，3-聚降冰片烷二甲基碳酸酯聚合物、1，3-聚環(huán)己基碳酸酯和內(nèi)型-外型-2，3-聚降冰片烷二甲基碳酸酯聚合物、聚(異山梨醇碳酸酯)(poly (isosorbyl carbonate))和反式_2，3_聚降冰片燒二甲基碳酸酯聚合物中之一。
6.權(quán)利要求1的聚合物組合物，其中所述聚合物包含衍生自降冰片烷二醇單體、降冰片烷二甲醇單體和由式1-XV表示的二醇單體的重復(fù)單元。
7.權(quán)利要求1的聚合物組合物,其中所述聚合物占所述聚合物組合物的15-80wt%。
8.權(quán)利要求7的聚合物組合物，其中甲酸占所述組合物的0.5-10.0wt%，基于所述聚合物的總重量。
9.權(quán)利要求1的聚合物 組合物，其中所述載體溶劑選自環(huán)己酮、環(huán)戊酮、二甘醇二甲醚、Y-丁內(nèi)酉旨(GBL)、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、茴香醚、丙酮、3-甲氧基丙酸甲酯、四氫呋喃(THF)和它們的混合物。
10.權(quán)利要求9的聚合物組合物，其中所述載體溶劑是GBL。
11.微電子組件組裝體的形成方法，包括: 提供第一基材，其具有布置在第一表面上的第一接觸區(qū)； 提供第二基材，其具有布置在第二表面上的第二接觸區(qū)； 提供布置在所述第一接觸區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)或所述第二接觸區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)上的焊料預(yù)成型體； 形成位于所述焊料預(yù)成型體之上和包封所述焊料預(yù)成型體的TFU聚合物層； 使所述第一基材的所述第一表面與所述第二基材的所述第二表面接觸，其中將所述TFU聚合物層布置在它們之間，使所述第一接觸區(qū)與所述第二接觸區(qū)對(duì)齊和其中形成預(yù)組裝結(jié)構(gòu)；和 將所述預(yù)組裝結(jié)構(gòu)加熱到有效(I)使所述焊料預(yù)成型體將所述第一接觸區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)與所述第二接觸區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)物理和電連接和(2)形成與所述第一和第二基材物理連接的聚合物底部填料的溫度。
12.權(quán)利要求11的方法，其中形成位于所述焊料預(yù)成型體之上和包封所述焊料預(yù)成型體的TFU聚合物層包括形成位于微電子器件的有源表面(an active surface)之上的此種層，所述微電子器件具有布置在接觸墊上的焊料球。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案涵蓋可用于將微電子組件的組裝體組裝到各種基材材料上的聚合物組合物。此類聚合物組合物既提供保持所述微電子組件在基材上的所需位置，提供此類組件與基材的焊料粘結(jié)的助熔又保留在適當(dāng)位置作為此類組件的底部填料。
文檔編號(hào)C08L69/00GK103221482SQ201180056170
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者C·阿帕紐斯, A·貝爾, L·朗斯多夫, W·C·P·塔桑 申請(qǐng)人:普羅米魯斯有限責(zé)任公司