Polvos metálicos recubiertos de polímero térmicamente descomponible.

Una partícula metálica que tiene un polímero térmicamente descomponible recubierto sobre al menos una parte de su superficie,

en la que el polímero térmicamente descomponible tiene una temperatura de techo por debajo de una temperatura de degradación del polímero térmicamente descomponible y por debajo de un punto de fusión de la partícula metálica, dicha partícula metálica que se caracteriza adicionalmente porque:

el polímero térmicamente descomponible es un polímero de cianoacrilato;

la partícula metálica es soldadura; y,

el recubrimiento polimérico sobre la partícula metálica tiene un espesor de 0,0001 a 3,0 μm.

Polvos metálicos recubiertos de polímero térmicamente descomponible Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se refiere a polvos metálicos recubiertos de polímero, tales como polvos metálicos usados en la formación de aleaciones, esferas y pastas de soldadura. Los polvos metálicos están recubiertos con un polímero de cianoacrilato térmicamente descomponible.

Breve descripción de la tecnología relacionada La soldadura se usa de forma generalizada en el ensamblaje de paquetes de semiconductores y dispositivos semiconductores.

Por ejemplo, en el ensamblaje de paquetes de semiconductores se usan bolas o esferas de soldadura, tales como aplicaciones de circuitos invertidos.

La pasta de soldadura se usa habitualmente para la soldadura montada sobre la superficie de componentes eléctricos a placas de circuitos. La pasta de soldadura es útil debido a que se puede aplicar sobre zonas seleccionadas de la placa del circuito con sus características de adherencia que proporcionan la capacidad de mantener en su sitio los componentes eléctricos sin adhesivos adicionales antes de formar uniones permanentes a medida que la placa avanza en el proceso de refusión de la soldadura.

La pasta de soldadura normalmente comprende un polvo de soldadura, un componente resinoso tal como colofonia, activadores tales como ácidos orgánicos o aminas, agentes de control reológico, espesantes y disolventes. La pasta de soldadura normalmente se recubre sobre la placa del circuito mediante técnicas tales como serigrafía, dispensación, e impresión de transferencia. A continuación, los componentes eléctricos se colocan sobre la placa del circuito y se refunde la pasta de soldadura, con lo que la soldadura se calienta suficientemente para provocar su fusión y a continuación la soldadura se enfría suficientemente para provocar su solidificación.

Un problema en la industria asociado al uso de pasta de soldadura es que con frecuencia tiene una vida útil corta e impredecible, por ejemplo, normalmente de un mes a seis meses aproximadamente. La impredecibilidad de la vida útil está provocada, al menos en parte, por variaciones en el tiempo transcurrido desde que se prepara el polvo de soldadura hasta el momento en que se mezcla con el fundente para formar la pasta de soldadura, produciendo así variaciones en el grado de oxidación del polvo de soldadura. Dicho polvo oxidado no se refunde tan bien como el polvo sin oxidar. Además, cuando el polvo de soldadura se combina con el fundente, que de por sí es corrosivo, el polvo de soldadura con frecuencia reacciona con el fundente, oxidando así el polvo y reduciendo la acidez, y por tanto la efectividad del fundente. Como consecuencia, el comportamiento de la pasta de soldadura con frecuencia se deteriora con el tiempo. Además, la reacción entre el polvo de soldadura y el fundente normalmente provoca que la viscosidad de la pasta de soldadura se incremente sustancialmente, lo que puede hacer difícil, si no imposible, la impresión de la pasta de la soldadura dependiendo del paso.

Se han acometido intentos para reducir la velocidad de reacción entre el polvo de soldadura y el fundente y, de esta forma, incrementar la vida útil de la pasta de soldadura, almacenando la pasta de soldadura en condiciones de refrigeración. No obstante, la refrigeración no es eficaz para compensar los grados de oxidación variables sobre el polvo de soldadura antes de su incorporación a la pasta de soldadura.

También se ha informado de que el polvo de soldadura se ha recubierto con materiales que no son reactivos con la pasta de soldadura. Por ejemplo, la patente de Estados Unidos nº 4.994.326 desvela que, como recubrimientos, se usan agentes de recubrimiento que son insolubles o muy poco insolubles en un vehículo para pastas de soldadura que incluyen aquellos basados en silicona y flúor tales como, por ejemplo, aceites de silicona, compuestos de alto 55 peso molecular a base de silicona, aceites de silicona fluorados, resinas de fluorosilicona y compuestos de alto peso molecular a base de hidrocarburos fluorados.

La patente 326 también desvela una cantidad de material de recubrimiento relativamente grande que se aplica al polvo de soldadura. Aunque la cantidad relativamente grande de material de recubrimiento puede ser eficaz para inhibir la oxidación del polvo de soldadura, por lo general, son poco deseables grandes cantidades de material de recubrimiento puesto que pueden generar una barrera que puede inhibir la refusión de la soldadura. Además, dichas grandes cantidades de material de recubrimiento pueden provocar la obstrucción física y/o impurezas que producen unas malas características de refusión, tales como una humectación inadecuada del sustrato por parte del fundente que puede provocar una mala difusión de la soldadura y una conexión discontinua de la soldadura.

Además, la patente 326 desvela el uso de hidrocarburos fluorados que se usan como disolventes en el recubrimiento

de polvo de soldadura. Actualmente, los hidrocarburos fluorados se consideran un contaminante medioambiental y su uso en general es poco deseable.

La patente de Estados Unidos nº 6.416.863 se refiere y reivindica un método de encapsulación de polvos metálicos 5 de soldadura en el que el polvo se dota de una capa protectora delgada de polímero mediante una reacción de polimerización que transcurre sobre la superficie del polvo de soldadura, con las siguientes etapas:

a) producción de una suspensión de polvo y un líquido hidrófobo, b) generación de una capa superficial hidrófoba sobre cada partícula metálica mediante la adición de tensioactivo catiónico con una longitud de la cadena de C1 a C20 con agitación continua para formar una estructura ramificada sobre la capa hidrófoba de la etapa (a) , c) agitación de la mezcla de las etapas a) y b) hasta la formación de una masa homogénea viscosa, d) adición de un monómero copolimerizable por radicales a la masa de la etapa c) y que forma un polímero termoplástico con una temperatura de transición vítrea Tg de al menos 60 º C por debajo de la temperatura de sólidus del polvo de soldadura, e) adición de un iniciador orgánico para comenzar una reacción de polimerización interfacial con la incorporación de la capa hidrófoba de la etapa b) y la formación de una capa protectora de polímero termoplástico que tiene características de agente fundente, f) introducción de la masa de la etapa e) en una preparación acuosa con agitación continua, en la que la preparación contiene un emulsionante para la estabilización de la suspensión y el control de la reacción de polimerización atemperando de 50 º C a 90 º C y mante niendo esta temperatura durante al menos 120 minutos, y g) enfriamiento, lavado y recuperación del polvo de soldadura encapsulado de las etapas e) y f) . Se ha informado de que los monómeros adecuados para la formación de la pared de encapsulación son monómeros polimerizables por radicales, preferentemente 2-hidroxietiléster metacrílico o metil metacrilato.

La patente de Estados Unidos nº 5.328.522 se refiere y reivindica una pasta de soldadura que comprende

(i) un fundente y

(ii) un polvo de soldadura recubierto que comprende partículas de soldadura recubiertas con parileno (que tiene un punto de fusión inferior al de las partículas de soldadura) en una cantidad del 0, 001 aproximadamente al 0, 5 % en peso aproximadamente en base al peso total del polvo de soldadura recubierto y eficaz para inhibir la oxidación de las partículas de soldadura en la pasta de soldadura sin inhibir sustancialmente en las características de refusión de la pasta de soldadura recubierta.

La patente de Estados Unidos nº 4.452.861 (Okamoto) describe partículas sólidas encapsuladas con polímero de cianoacrilato. Las partículas están encapsuladas para impedir la degradación debido a un entorno reactivo o corrosivo. El polímero de cianoacrilato se usa para recubrir partículas de fósforo y similares que se emplean como recubrimientos en los tubos de rayos catódicos y similares. El polvo de fósforo sulfuro de calcio activado con cerio es el material ilustrativo que se recubre.

La publicación de la solicitud de patente de Estados Unidos nº 2005/0171273 describe una composición curable para la formación de enlaces anisotrópicos conductores que comprende:

(i) una cantidad de un primer componente curable sustancialmente sin curar; y (ii) partículas conductoras recubiertas con el producto curado de un segundo componente curable, en las que las partículas conductoras recubiertas se dispersan dentro del primer componente curable.

Independientemente del estado de la tecnología, sería deseable proporcionar una composición... [Seguir leyendo]

1. Una partícula metálica que tiene un polímero térmicamente descomponible recubierto sobre al menos una parte de su superficie, en la que el polímero térmicamente descomponible tiene una temperatura de techo por debajo de una temperatura de degradación del polímero térmicamente descomponible y por debajo de un punto de fusión de la partícula metálica, dicha partícula metálica que se caracteriza adicionalmente porque:

el polímero térmicamente descomponible es un polímero de cianoacrilato; 10 la partícula metálica es soldadura; y, el recubrimiento polimérico sobre la partícula metálica tiene un espesor de 0, 0001 a 3, 0 μm.

2. Una partícula metálica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el polímero de cianoacrilato está compuesto de monómeros de cianoacrilato englobados por la estructura: 15

** (Ver fórmula) **

en la que R1 es un grupo alquilo C1-C40, cicloalquilo C3-C40, o alquenilo C2-C40, siendo opcionales la función hidroxilo

o alcoxi y/o uniones éter. 20

3. Una partícula metálica de acuerdo con la reivindicación 2, en la que el cianoacrilato se selecciona del grupo que consiste en ésteres de metil, etil, n-propil, iso-propil, n-butil, iso-butil, sec-butil, terc-butil, n-pentil, iso-pentil, n-hexil, iso-hexil , n-heptil, iso-heptil, n-octil, n-nonil, alil, metoxietil, etoxietil, 3-metoxibutil y metoxiisopropil cianoacrilato.

4. Una composición de pasta de soldadura que comprende la partícula metálica recubierta de acuerdo con la reivindicación 1.

5. Una composición de pasta de soldadura de acuerdo con la reivindicación 4, en la que las partículas metálicas recubiertas están presentes en una cantidad del 10 al 98 % en peso con respecto a la composición total. 30

6. Una partícula metálica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el recubrimiento polimérico sobre la partícula metálica está en el intervalo de espesor de 0, 001 a 1 μm.

7. Un método de formación de una partícula metálica recubierta de polímero como se define en la reivindicación 1 35 que incluye las etapas de:

a) suministro de una pluralidad de partículas metálicas; b) aplicación de un monómero u otro polímero térmicamente descomponible en condiciones adecuadas para así recubrir sustancialmente al menos una parte de la superficie de la mayoría de las partículas metálicas; y c) permitir, en el caso del monómero, que el monómero se cure en forma de recubrimiento polimérico sobre las partículas metálicas.

8. Un método de formación de una pasta de soldadura que incluye las etapas de 45 a) suministro de polvo de soldadura recubierto con un polímero de cianoacrilato; b) suministro de componentes de la pasta de soldadura; y c) mezcla del polvo de soldadura recubierto de polímero con los componentes de la pasta de soldadura para formar una pasta de soldadura.