專利名稱：焊料供給方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如半導(dǎo)體基板、接插式基板上形成半球狀的焊料凸起來(lái)制造FC(倒裝片flip chip)、BGA(焊珠格柵陣列ball grid array)時(shí)所用的焊料供給方法、以及采用該方法的焊料凸起形成方法和裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著電子設(shè)備的小型化和薄型化，電子元件的高密度安裝技術(shù)得到迅速發(fā)展。作為實(shí)現(xiàn)這種高密度安裝的半導(dǎo)體器件，所用的是具有半球狀的焊料凸起的FC、BGA。
作為在焊盤(pán)電極上形成焊料凸起的方法，通常是使焊盤(pán)電極與熔融焊料接觸的方法(熔融焊料法)，將焊料膏按絲網(wǎng)印刷并回流到焊盤(pán)電極上的方法(絲網(wǎng)印刷法)，放置焊料珠粒并使之回流到焊盤(pán)電極上的方法(焊料珠粒法)，以及對(duì)焊盤(pán)電極實(shí)施焊料電鍍的方法(電鍍法)等。除此以外還有例如專利文獻(xiàn)1即日本特公平7-114205號(hào)公報(bào)(第1圖等)中記載的焊料凸起形成方法。
圖4是示出專利文獻(xiàn)1中記載的形成方法的概略剖視圖。下面根據(jù)該附圖進(jìn)行說(shuō)明。
該形成方法中，首先將表面具有銅電極81的晶片82按該表面朝下方式浸漬于加熱至焊料熔點(diǎn)以上的非活性溶劑80中。接著，在非活性溶劑80中通過(guò)往上噴射由熔融焊料83所形成的焊料粒子84來(lái)使焊料粒子84與晶片82接觸，在銅電極81上形成焊料凸起(未圖示)。下面作更詳細(xì)的說(shuō)明。
加熱槽85內(nèi)的熔融焊料83和非活性溶劑80兩者溫度控制為稍稍高于焊料熔點(diǎn)的溫度，例如200℃。加熱槽85內(nèi)的熔融焊料83由焊料導(dǎo)入管86吸引到焊料微?；b置87內(nèi)。此外，焊料微?；b置87還由非活性溶劑導(dǎo)入管88吸引與熔融焊料83同溫的非活性溶劑80，通過(guò)將這2種液體混合攪拌，將熔融焊料83破碎形成為粒子。于是，包含焊料粒子84的非活性溶劑80由混合液導(dǎo)出管89輸送到噴射裝置90，從噴嘴91往上噴射。
非活性溶劑80中的焊料粒子84處于被非活性溶劑80覆蓋的狀態(tài)，所以不與外界空氣接觸。因此，焊料粒子84的表面保持金屬表面，呈活性狀態(tài)。于是，非活性溶劑80中的焊料粒子84一旦與所浸漬的晶片82的表面相接觸，便通過(guò)與銅電極81形成焊料合金層而附著于銅電極81的表面，從而銅電極81表面為所熔融的焊料被膜(未圖示)所覆蓋。接著，焊料粒子84容易吸附在焊料被膜上，所以這部分焊料粒子84漸漸附著于焊料被膜上。
而未附著于銅電極81上的焊料粒子84，由于其比重差的作用而慢慢下沉，堆積于加熱槽85的底部。這樣，通過(guò)使銅電極81朝下將晶片82浸漬于焊料粒子84往上噴射的非活性溶劑80中，可以僅在銅電極81表面有選擇地形成焊料凸起(未圖示)。
但熔融焊料法，雖具有適合于焊盤(pán)電極精細(xì)間距這種優(yōu)點(diǎn)，但存在焊料凸起的焊料量少而且其隨機(jī)誤差也大這種缺點(diǎn)。絲網(wǎng)印刷法，雖具有能夠整體容易地形成焊料凸起這種優(yōu)點(diǎn)，但使用精細(xì)間距的網(wǎng)膜時(shí)容易發(fā)生堵塞、焊料量不均勻，因此存在不適合精細(xì)間距這種缺點(diǎn)。焊料珠粒法，作為近年來(lái)的傾向用于一個(gè)半導(dǎo)體器件的焊料珠粒的數(shù)量極多，而且焊料珠粒的大小極小，所以存在制造成本高的缺點(diǎn)。電鍍法其缺點(diǎn)在于，對(duì)于近年來(lái)不斷普及的無(wú)鉛焊料沒(méi)有適當(dāng)?shù)碾婂円?。此外，專利文獻(xiàn)1的形成方法其缺點(diǎn)在于，焊料粒子難以附著于銅電極上，即焊料的潤(rùn)濕融合性差，所以難以實(shí)用化。
因此，本發(fā)明其目的在于，提供一種可實(shí)現(xiàn)焊盤(pán)電極的精細(xì)間距，而且可獲得焊料量多而且隨機(jī)誤差也小的焊料凸起的焊料供給方法，以及采用該方法的焊料凸起形成方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
權(quán)利要求第1項(xiàng)記載的焊料供給方法，是通過(guò)使表面朝上將該表面具有金屬膜的基板置于加熱至焊料熔點(diǎn)以上的液體中，，并使由所熔融的焊料所形成的焊料微粒在液體中下落到基板上，從而在金屬膜上形成焊料被膜。這里所說(shuō)的“焊料”中，不限于焊料凸起形成用的焊料，也可包含半導(dǎo)體芯片的管芯焊接用的焊料或用于例如銅管接合用途的稱為“軟焊料”的焊料等，而且當(dāng)然也可包含無(wú)鉛焊料。這里所說(shuō)的“液體”，最好是不與焊料發(fā)生反應(yīng)的非活性液體、或具有去除焊料表面氧化膜的作用的液體(例如后面述及的有機(jī)酸等)。這里所說(shuō)的“焊料被膜”，不限于膜狀被膜，也包含半球狀、突起狀的被膜。
基板是使金屬膜一側(cè)朝上浸漬于液體中。此時(shí)，在基板上的液體中供給焊料微粒的話，焊料微粒便依靠重力自然下落到達(dá)基板上。到達(dá)基板的金屬膜上的焊料微粒，依靠重力停留于該位置，經(jīng)過(guò)“某一段時(shí)間”便在金屬膜表面擴(kuò)展而形成焊料被膜。接著，到達(dá)該焊料被膜上的焊料微粒，依靠重力停留于該位置，同樣經(jīng)過(guò)“某一段時(shí)間”便擴(kuò)展而使焊料被膜增厚。這樣重復(fù)從而使焊料被膜成長(zhǎng)。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了使焊料潤(rùn)濕融合，需要上述“某一段時(shí)間”(下面稱為“焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間”)。專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，相對(duì)于朝下的焊盤(pán)電極往上噴射焊料微粒來(lái)接觸，因而焊料微粒與焊盤(pán)電極的接觸時(shí)間只是短暫的一瞬間，因此可認(rèn)為焊料潤(rùn)濕融合性差。
此外，專利文獻(xiàn)1的技術(shù)，是與重力反向往上噴射焊料微粒的，所以需要相當(dāng)?shù)哪芰?。與此相反，本發(fā)明中只是使焊料微粒自然下落，所以幾乎不需要能量。另外，專利文獻(xiàn)1的技術(shù)，可看作是噴流焊接其中一種。與此相反，本發(fā)明不屬于以往任何焊接方法，而是全新的技術(shù)。
此外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，液體中焊料微粒即便相互接觸，彼此也很少融合形成為大的焊料微粒。因此，即便對(duì)于精細(xì)間距的金屬膜也不會(huì)發(fā)生焊料跨接等現(xiàn)象。此外，焊料被膜的焊料量可通過(guò)改變焊料微粒的供給量很容易調(diào)整。而且，可大量供給極小的焊料微粒，所以焊料微粒在液體中均勻分布。所以，焊料被膜的焊料量其隨機(jī)誤差也小。
權(quán)利要求第2項(xiàng)記載的焊料供給方法，是在權(quán)利要求第1項(xiàng)記載的焊料供給方法中，使下落接觸到金屬膜或焊料被膜上的焊料微粒在該狀態(tài)下保持一定時(shí)間或以上，直至發(fā)生焊料潤(rùn)濕融合。所謂發(fā)生焊料潤(rùn)濕融合所需的一定時(shí)間，是指上述焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間。因此，通過(guò)使接觸到金屬膜或焊料被膜上的焊料微粒在該狀態(tài)下保持潤(rùn)濕融合時(shí)間以上，便能夠可靠發(fā)生焊料潤(rùn)濕融合。這里所說(shuō)的“焊料潤(rùn)濕融合”，不限于到達(dá)金屬膜上的焊料微粒在金屬膜表面上擴(kuò)展形成焊料被膜的情形，也包含到達(dá)焊料被膜上的焊料微粒擴(kuò)展使焊料被膜增厚的情形。
權(quán)利要求第3項(xiàng)記載的焊料供給方法，是在權(quán)利要求第1項(xiàng)或第2項(xiàng)記載的焊料供給方法中，使下落到基板上的焊料微粒其下落速度限制在一定范圍內(nèi)。液體中的焊料微粒越大，下落速度也越大，而焊料微粒越小，下落速度也越小。另外，焊料微粒大時(shí)很容易發(fā)生焊料跨接，而焊料微粒小的話其表面便容易氧化。因此，通過(guò)選擇下落速度為一定范圍內(nèi)的焊料微粒，可抑制焊料跨接的發(fā)生，而且還可抑制氧化膜引起的焊料潤(rùn)濕融合性的降低。具體來(lái)說(shuō)，可以使大量焊料微粒一齊下落，并使基板避讓或用快門(mén)覆蓋基板，以便避免在大焊料微粒下落到基板附近的時(shí)間和小焊料微粒下落到基板附近的時(shí)間內(nèi)那些焊料微粒到達(dá)基板上。
權(quán)利要求第4項(xiàng)記載的焊料凸起形成方法，是通過(guò)使表面朝上將該表面具有焊盤(pán)電極的基板置于加熱至焊料熔點(diǎn)以上的液體中，在液體中供給由所熔融的焊料所形成的焊料微粒，并使該焊料微粒下落到基板上，從而在焊盤(pán)電極上形成焊料凸起。這里所說(shuō)的“基板”中，包含半導(dǎo)體晶片、配線板等。此外，“焊料凸起”中不限于半球狀、突起狀的凸起，也包含膜狀的凸起。
基板是使焊盤(pán)電極一側(cè)朝上浸漬于液體中。此時(shí)，在基板上的液體中供給焊料微粒的話，焊料微粒便依靠重力自然下落到達(dá)基板上。到達(dá)基板的焊盤(pán)電極上的焊料微粒，依靠重力停留于該位置，經(jīng)過(guò)焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間便在焊盤(pán)電極表面擴(kuò)展而形成焊料被膜。接著，到達(dá)該焊料被膜上的焊料微粒，依靠重力停留于該位置，同樣經(jīng)過(guò)焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間便擴(kuò)展而使焊料被膜增厚。這樣重復(fù)從而使焊料被膜成長(zhǎng)成為焊料凸起。
如前文所述，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，液體中焊料微粒即便相互接觸，彼此也很少融合形成為大的焊料微粒。因此，即便對(duì)于精細(xì)間距的焊盤(pán)電極也不會(huì)發(fā)生焊料跨接等現(xiàn)象。此外，焊料凸起的焊料量可通過(guò)改變焊料微粒的供給量很容易調(diào)整。而且，可大量供給與焊盤(pán)電極相比極小的焊料微粒，所以焊料微粒在液體中均勻分布。所以，焊料凸起的焊料量其隨機(jī)誤差也小。
權(quán)利要求第5項(xiàng)記載的焊料凸起形成方法，是在權(quán)利要求第4項(xiàng)記載的形成方法中，通過(guò)在液體中使所熔融的焊料破碎來(lái)形成焊料微粒。焊料微粒和焊料凸起兩者在共同的液體中形成，因而形成裝置很簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求第6項(xiàng)或第7項(xiàng)記載的焊料凸起形成方法，是在權(quán)利要求第4項(xiàng)或第5項(xiàng)記載的形成方法中，在液體中包含焊劑或有機(jī)酸，或液體由有機(jī)酸形成，上述有機(jī)酸具有去除金屬表面氧化物的還原作用。通過(guò)焊劑或有機(jī)酸的作用，液體中的焊料潤(rùn)濕融合性進(jìn)一步提高。這里所說(shuō)的“焊劑”中，包含松香、表面活性劑、以及其他具有去除焊料表面氧化膜的作用的成分(例如鹽酸等)。
權(quán)利要求第8項(xiàng)記載的焊料凸起形成方法，是在權(quán)利要求第4項(xiàng)至第7項(xiàng)中任一項(xiàng)記載的形成方法中，焊料微粒的直徑小于相鄰的焊盤(pán)電極的彼此邊緣間的最短距離。此時(shí)，分別到達(dá)相鄰的2個(gè)焊盤(pán)電極上的焊料微粒彼此沒(méi)有接觸，因此不會(huì)融合形成焊料跨接。
權(quán)利要求第9項(xiàng)記載的焊料凸起形成裝置，具有液體槽和焊料微粒供給裝置。液體槽存放加熱至焊料熔點(diǎn)以上的液體、和表面具有焊盤(pán)電極并使該表面朝上置于液體中的基板。焊料微粒供給裝置在液體中供給由所熔融的焊料所形成的焊料微粒，并使焊料微粒下落到基板上。
基板是使焊盤(pán)電極一側(cè)朝上浸漬于液體槽內(nèi)的液體中。此時(shí)，由焊料微粒供給裝置在基板上的液體中供給焊料微粒的話，焊料微粒便依靠重力自然下落到達(dá)基板上。下面具有與權(quán)利要求第4項(xiàng)記載的形成方法相同的作用。
權(quán)利要求第10項(xiàng)記載的焊料凸起形成裝置，是在權(quán)利要求第9項(xiàng)記載的形成裝置中，焊料微粒供給裝置，通過(guò)在液體中使所熔融的焊料破碎來(lái)形成焊料微粒。具有與權(quán)利要求第5項(xiàng)記載的形成方法相同的作用。
權(quán)利要求第11項(xiàng)記載的焊料凸起形成裝置，是在權(quán)利要求第10項(xiàng)記載的形成裝置中，液體槽和焊料微粒供給裝置為如下構(gòu)成。液體槽由存放基板和液體的第1液體槽、以及存放液體和沉浸于液體中的所熔融的焊料的第2液體槽所組成。第1液體槽和第2液體槽兩者上部相互連通而底部相互末連通。焊料微粒供給裝置通過(guò)使第2液體槽內(nèi)所熔融的焊料破碎來(lái)形成焊料微粒，同時(shí)從第2液體槽的上部向第1液體槽供給焊料微粒。
基板是使焊盤(pán)電極一側(cè)朝上浸漬于第1液體槽內(nèi)的液體中。此時(shí)，焊料微粒供給裝置從第2液體槽的上部向第1液體槽內(nèi)基板上的液體中供給焊料微粒。這樣焊料微粒便依靠重力自然下落到達(dá)基板上。到達(dá)基板的焊盤(pán)電極上的焊料微粒，依靠重力停留于該位置，經(jīng)過(guò)焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間便在焊盤(pán)電極表面擴(kuò)展而形成焊料被膜。接著，到達(dá)該焊料被膜上的焊料微粒，依靠重力停留于該位置，同樣經(jīng)過(guò)焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間便擴(kuò)展而使焊料被膜增厚。這樣重復(fù)從而使焊料被膜成長(zhǎng)成為焊料凸起。
另一方面，未成為焊料凸起的焊料微粒，沉在第1液體槽內(nèi)的底部。但第1液體槽和第2液體槽兩者底部彼此不連通，因此沒(méi)有使沉淀的焊料微粒破碎再度成為焊料微粒。這樣，作為焊料凸起來(lái)源的焊料微粒，其品質(zhì)穩(wěn)定，大小也均勻。
權(quán)利要求第12項(xiàng)記載的焊料凸起形成裝置，是在權(quán)利要求第10項(xiàng)記載的形成裝置中，液體槽和焊料微粒供給裝置為如下構(gòu)成。液體槽由存放基板、液體和沉浸于液體中的所熔融的焊料的第1液體槽、以及存放液體和沉浸于液體中的所熔融的焊料的第2液體槽所組成。第1液體槽和第2液體槽兩者上部和底部均相互連通。焊料微粒供給裝置通過(guò)使第1液體槽內(nèi)和第2液體槽內(nèi)的所熔融的焊料破碎來(lái)形成焊料微粒，同時(shí)從第2液體槽的上部向第1液體槽供給焊料微粒，并對(duì)沉浸于第1液體槽底部的焊料微粒加以再利用作為所熔融的焊料。
利用焊料微粒形成焊料凸起的過(guò)程，與權(quán)利要求第11項(xiàng)記載的形成裝置相同。另一方面，未成為焊料凸起的焊料微粒，沉在第1液體槽內(nèi)的底部。而且，第1液體槽和第2液體槽兩者底部相互連通，因而可使沉淀的焊料微粒破碎，再度利用作為焊料微粒。所以可實(shí)現(xiàn)焊料的有效利用。
權(quán)利要求第13項(xiàng)或第14項(xiàng)記載的焊料凸起形成裝置，是在權(quán)利要求第9項(xiàng)至第12項(xiàng)中任一項(xiàng)記載的形成裝置中，在液體中包含焊劑或有機(jī)酸，或液體由有機(jī)酸形成，上述有機(jī)酸具有去除金屬表面氧化物的還原作用。具有與權(quán)利要求第6項(xiàng)或第7項(xiàng)記載的形成方法相同的作用。
權(quán)利要求第15項(xiàng)記載的焊料凸起形成裝置，是在權(quán)利要求第9項(xiàng)至第14項(xiàng)中任一項(xiàng)記載的形成裝置中，焊料微粒的直徑小于相鄰的焊盤(pán)電極的彼此邊緣間的最短距離。具有與權(quán)利要求第8項(xiàng)記載的形成方法相同的作用。


圖1是示出本發(fā)明焊料凸起形成方法和裝置的第1實(shí)施方式的概略構(gòu)成圖，其中工序按圖1(1)～圖1(3)的順序進(jìn)行；圖2是圖1中的局部放大剖視圖，其中圖2(1)～圖2(3)分別與圖1(1)～圖1(3)相對(duì)應(yīng)；圖3是示出本發(fā)明焊料凸起形成方法和裝置的第2實(shí)施方式的概略構(gòu)成圖；圖4是示出現(xiàn)有焊料凸起形成方法的概略剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。其中，就本發(fā)明焊料供給方法來(lái)說(shuō)，可用于本發(fā)明焊料凸起形成方法和裝置，因而說(shuō)明本發(fā)明焊料凸起形成方法和裝置實(shí)施方式的同時(shí)進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是示出本發(fā)明焊料凸起形成方法和裝置的第1實(shí)施方式的概略構(gòu)成圖，其中工序按圖1(1)～圖1(3)的順序進(jìn)行。下面根據(jù)該

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對(duì)本實(shí)施方式中所用的形成裝置10進(jìn)行說(shuō)明。形成裝置10具有液體槽11和焊料微粒供給裝置12。液體槽11存放的是作為加熱至焊料熔點(diǎn)以上的液體的非活性液體13以及使表面21朝上置于非活性液體13中的基板20。焊料微粒供給裝置12具有在非活性液體13中供給由熔融焊料形成的焊料微粒14的焊料微粒形成單元15；以及使焊料微粒14下落到基板20上的供給管16。
焊料采用例如Sn-Pb(熔點(diǎn)183℃)、Sn-Ag-Cu(熔點(diǎn)218℃)、Sn-Ag(熔點(diǎn)221℃)、Sn-Cu(熔點(diǎn)227℃)等。非活性液體13只要是具有焊料熔點(diǎn)以上的沸點(diǎn)且不與焊料反應(yīng)的液體，可用任何非活性液體，例如為氟系高沸點(diǎn)溶劑、及氟系油等。液體槽11可在例如不銹鋼、耐熱性樹(shù)脂等制成的容器中設(shè)置確保非活性液體13在焊料熔點(diǎn)以上(例如熔點(diǎn)+50℃)用的未圖示的電加熱器、冷卻水配管等。此外，液體槽11內(nèi)還可設(shè)置將基板20置于非活性液體13中用的載置臺(tái)17。
焊料微粒形成單元15，例如為通過(guò)在非活性液體13中使熔融焊料破碎來(lái)形成焊料微粒14的單元。此時(shí)，與液體槽11之間也可以設(shè)置用來(lái)導(dǎo)入沉在液體槽11底部的焊料微粒14(熔融焊料)及液體槽11內(nèi)的非活性液體13的配管。供給管16可將例如未圖示的供給口從根基端到前端設(shè)置有多個(gè)，使焊料微粒14從該供給口均勻下落到非活性液體13中。這樣，混入非活性液體13中的焊料微粒14，從焊料微粒形成單元15送出，從供給管16下落到液體槽11內(nèi)的非活性液體13中。
圖2是圖1中的局部放大剖視圖，其中圖2(1)～圖2(3)分別與圖1(1)～圖1(3)相對(duì)應(yīng)。下面根據(jù)上述附圖進(jìn)行說(shuō)明。其中與圖1相同的部分通過(guò)加注相同標(biāo)號(hào)使說(shuō)明從略。此外，圖2中上下方向與左右方向相比在圖示時(shí)有所放大。
首先說(shuō)明本實(shí)施方式中所用的基板20?；?0是硅晶片?；?0的表面21上形成有焊盤(pán)電極22。焊盤(pán)電極22上按照本實(shí)施方式的形成方法形成有焊料凸起23?；?0通過(guò)焊料凸起23與其他半導(dǎo)體芯片、配線板進(jìn)行電氣和機(jī)械連接。焊盤(pán)電極22其形狀為例如圓形，直徑c為例如40μm。相鄰的焊盤(pán)電極22中心間的距離d為例如80μm。焊料微粒14的直徑b為例如3～15μm。
焊盤(pán)電極22由形成于基板20上的鋁電極24、形成于鋁電極24上的鎳層25、以及形成于鎳層25上的金層26所組成。鎳層25和金層26均為UBM(阻擋底層金屬(under barriermetal)或凸起底層冶金(under bump metallurgy))層?；?0上焊盤(pán)電極22以外部分用保護(hù)膜27覆蓋。
下面對(duì)焊盤(pán)電極22的形成方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，在基板20上形成鋁電極24，鋁電極24以外的部分用聚酰亞胺樹(shù)脂形成保護(hù)膜27。這些可利用例如光刻技術(shù)及蝕刻技術(shù)形成。接著，對(duì)鋁電極24的表面進(jìn)行鍍鋅處理后，利用無(wú)電解電鍍法在鋁電極24上形成鎳層25及金層26。設(shè)置該UBM層的原因是用以對(duì)鋁電極24提供焊料潤(rùn)濕融合性。
下面根據(jù)圖1及圖2對(duì)本實(shí)施方式的焊料凸起形成方法和裝置說(shuō)明其作用及效果。
首先，如圖1(1)和圖2(1)所示使表面21朝上將基板20置于液體槽11內(nèi)的非活性液體13中?；?0的表面21上形成有焊盤(pán)電極22。非活性液體13加熱至焊料熔點(diǎn)以上。
接著，如圖1(2)和圖2(2)所示，由焊料微粒形成單元15向液體槽11輸送包含焊料微粒14的非活性液體13，使焊料微粒14從供給管16下落到非活性液體13中的基板20上。
基板20是使焊盤(pán)電極22一側(cè)朝上浸漬于非活性液體13中。此時(shí)，在基板20上的非活性液體13中供給焊料微粒14的話，焊料微粒14便依靠重力自然下落到達(dá)基板20上。到達(dá)基板20的焊盤(pán)電極22上的焊料微粒14，依靠重力停留于該位置，經(jīng)過(guò)焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間便在焊盤(pán)電極22表面上擴(kuò)展而形成焊料被膜23’。接著，到達(dá)該焊料被膜23’上的焊料微粒14，依靠重力停留于該位置，同樣經(jīng)過(guò)焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間便擴(kuò)展而使焊料被膜23’增厚。這樣重復(fù)從而使焊料被膜23’成長(zhǎng)成為焊料凸起23(圖1(3)和圖2(3))。
所謂的焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間，指的是本發(fā)明的發(fā)明人所發(fā)現(xiàn)的、焊料微粒14和焊盤(pán)電極22或焊料被膜23’兩者的接觸時(shí)間其中焊料潤(rùn)濕融合所需的時(shí)間(例如數(shù)秒～數(shù)十秒)。本實(shí)施方式中，焊料微粒14下落到達(dá)焊盤(pán)電極22或焊料被膜23’的話，焊料微粒14便依靠重力的作用停留于該位置。因此，焊料微粒14和焊盤(pán)電極22或焊料被膜23’兩者便接觸直到經(jīng)過(guò)焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間。所以焊料潤(rùn)濕融合性良好。
此外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在非活性液體13中焊料微粒14即便相互接觸，彼此也很少融合形成為大的焊料微粒。所以，即便對(duì)于精細(xì)間距的焊盤(pán)電極22也不會(huì)發(fā)生焊料跨接等。具體來(lái)說(shuō)，使焊料微粒14的直徑b形成為小于相鄰的焊盤(pán)電極22彼此邊緣間的最短距離a。此時(shí)，分別到達(dá)相鄰的2個(gè)焊盤(pán)電極22上的焊料微粒14彼此不接觸，所以不會(huì)融合形成焊料跨接。
此外，焊料凸起23的焊料量可通過(guò)焊料微粒形成單元15改變焊料微粒14的供給量很容易調(diào)整。而且，可大量供給與焊盤(pán)電極22相比極小的焊料微粒14，焊料微粒在非活性液體13中均勻分布。所以，焊料凸起23的焊料量其隨機(jī)誤差也小。
圖3是示出本發(fā)明焊料凸起形成方法和裝置的第2實(shí)施方式的概略構(gòu)成圖。下面根據(jù)該附圖進(jìn)行說(shuō)明。其中與圖1和圖2相同的部分通過(guò)加注相同的標(biāo)號(hào)來(lái)使說(shuō)明從略。
本實(shí)施方式的焊料凸起形成裝置30，液體槽31和焊料微粒供給裝置32為如下構(gòu)成。液體槽31由存放基板20、非活性液體13和沉浸于非活性液體13中的熔融焊料33的液體槽34、以及存放非活性液體13和沉浸于非活性液體13中的熔融焊料33的液體槽35、36所組成。液體槽34和液體槽35、36兩者上部37和底部38相互連通。
焊料微粒供給裝置32由設(shè)置于液體槽35、36中的攪拌器32A、32B所組成，通過(guò)使液體槽34～36內(nèi)的熔融焊料33破碎來(lái)形成焊料微粒14，同時(shí)從液體槽35、36的上部37向液體槽34供給焊料微粒14，對(duì)沉在液體槽34底部38的焊料微粒14再度利用作為熔融焊料33。
下面說(shuō)明形成裝置30的動(dòng)作。另外，攪拌器32A、32B為相同構(gòu)成，所以僅說(shuō)明攪拌器32A。
攪拌器32A設(shè)置于液體槽35內(nèi)，具有電動(dòng)機(jī)40、旋轉(zhuǎn)軸41、葉輪42等。電動(dòng)機(jī)40旋轉(zhuǎn)的話，葉輪42也通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸41旋轉(zhuǎn)。這樣，葉輪42便使液體槽34、35內(nèi)循環(huán)的非活性液體13發(fā)生流動(dòng)。而且，液體槽35內(nèi)的熔融焊料33卷入該流動(dòng)中，由葉輪42破碎成為焊料微粒14，從上部37供給液體槽34。
利用焊料微粒14形成焊料凸起(未圖示)的過(guò)程與第1實(shí)施方式的情形相同。另一方面，未成為焊料凸起的焊料微粒14沉于液體槽34內(nèi)底部38。而且，液體槽34和液體槽35兩者底部38是相互連通的，因此，沉淀的焊料微粒14可作為熔融焊料33被粉碎，再度利用作為焊料微粒14。所以可實(shí)現(xiàn)焊料的有效利用。
另外，也可以將液體槽34和液體槽35兩者之間堵塞，避免底部38連通。此時(shí)，由于沒(méi)有重復(fù)利用焊料微粒14，因而焊料微粒14的品質(zhì)提高，而且焊料微粒14的大小也更為均勻。
另外，本發(fā)明不用說(shuō)，不限于上述第1和第2實(shí)施方式。例如，也可以用配線板(BGA)來(lái)替代硅晶片(FC)。此外，非活性液體中也可包含焊劑或上述有機(jī)酸，也可用上述有機(jī)酸替代非活性液體。此外，電極材料不限于鋁，也可使用Al-Si、A1-Si-Cu、Al-Cu、Cu等。另外，還可以用例如鹽酸去除焊料微粒的氧化膜后將該焊料微粒投入液體中。
工業(yè)實(shí)用性按照本發(fā)明焊料供給方法(權(quán)利要求第1項(xiàng))，通過(guò)在加熱至焊料熔點(diǎn)以上的液體中使焊料微粒下落到基板上，在金屬膜上形成焊料被膜，可以使到達(dá)金屬膜上的焊料微粒依靠重力在該位置持續(xù)停留焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間以上，所以可提高焊料潤(rùn)濕融合性。此外，液體中焊料微粒即便相互接觸，彼此也很少融合形成為大的焊料微粒，因而可防止精細(xì)間距的金屬膜中的焊料跨接。此外，可通過(guò)改變焊料微粒的供給量，很容易調(diào)整焊料被膜的焊料量。而且，可大量供給的極小的焊料微粒，因而焊料微粒在液體中均勻分布，可以使焊料被膜的焊料量均勻。所以，可實(shí)現(xiàn)金屬膜的精細(xì)間距，而且可獲得焊料量多而且隨機(jī)誤差也小的焊料被膜。
按照權(quán)利要求第2項(xiàng)記載的焊料供給方法，通過(guò)使接觸到金屬膜上或焊料被膜上的焊料微粒在該狀態(tài)下保持焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間以上，可確實(shí)發(fā)生焊料潤(rùn)濕融合。
按照權(quán)利要求第3項(xiàng)記載的焊料供給方法，通過(guò)使下落速度處于一定范圍內(nèi)的焊料微粒下落到基板上，可僅使用適當(dāng)大小的焊料微粒，因此，可以抑制焊料跨接發(fā)生以及氧化膜所造成的焊料潤(rùn)濕融合性的降低。
按照本發(fā)明焊料凸起形成方法和裝置(權(quán)利要求第4、9項(xiàng))，通過(guò)在加熱至焊料熔點(diǎn)以上的液體中使焊料微粒下落到基板上在焊盤(pán)電極上形成焊料凸起，可以使到達(dá)焊盤(pán)電極上的焊料微粒依靠重力在該位置持續(xù)停留焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間以上，所以可以提高焊料潤(rùn)濕融合性。此外，在液體中焊料微粒即便相互接觸，彼此也很少融合形成為大的焊料微粒，所以可防止精細(xì)間距的焊盤(pán)電極中的焊料跨接。此外，可通過(guò)改變焊料微粒的供給量，很容易調(diào)整焊料凸起的焊料量。而且，可大量供給與焊盤(pán)電極相比極小的焊料微粒，焊料微粒在液體中均勻分布，因而可以使焊料凸起的焊料量均勻。因此，可實(shí)現(xiàn)焊盤(pán)電極的精細(xì)間距，而且可獲得焊料量多而且隨機(jī)誤差也小的焊料凸起。
按照本發(fā)明焊料凸起形成方法和裝置(權(quán)利要求第5、10項(xiàng))，通過(guò)在液體中使熔融焊料破碎來(lái)形成焊料微粒，可以在共同液體中形成焊料微粒和焊料凸起兩者，所以可簡(jiǎn)化形成裝置的構(gòu)成。
按照本發(fā)明焊料凸起形成方法和裝置(權(quán)利要求第6、7、13、14項(xiàng))，在液體中包含焊劑或上述有機(jī)酸，或液體由上述有機(jī)酸形成，所以可進(jìn)一步提高液體中的焊料潤(rùn)濕融合性。
按照本發(fā)明焊料凸起形成方法和裝置(權(quán)利要求第8、15項(xiàng))，通過(guò)使焊料微粒的直徑形成為小于相鄰的焊盤(pán)電極彼此邊緣間的最短距離，所以可避免分別到達(dá)相鄰的2個(gè)焊盤(pán)電極上的焊料微粒彼此接觸，可更為可靠防止焊料跨接的發(fā)生。
按照權(quán)利要求第11項(xiàng)記載的焊料凸起形成裝置，通過(guò)在基板上形成焊料凸起的第1液體槽和形成焊料微粒的第2液體槽兩者底部彼此不連通，從而不再利用未成為焊料凸起的焊料微粒，因此，可以提高焊料微粒的品質(zhì)，而且可以使焊料微粒的大小均勻。
按照權(quán)利要求第12項(xiàng)記載的焊料凸起形成裝置，通過(guò)在基板上形成焊料凸起的第1液體槽和形成焊料微粒的第2液體槽兩者底部彼此連通，從而可重復(fù)利用未成為焊料凸起的焊料微粒，因此可毫無(wú)浪費(fèi)地有效利用焊料。
權(quán)利要求
1.一種焊料供給方法，其特征在于，通過(guò)使表面朝上將該表面具有金屬膜的基板置于加熱至焊料熔點(diǎn)以上的液體中，并使由熔融后的所述焊料所形成的焊料微粒在所述液體中下落到所述基板上，從而在所述金屬膜上形成焊料被膜。
2.如權(quán)利要求1所述的焊料供給方法，其特征在于，使下落接觸到所述金屬膜或所述焊料被膜上的所述焊料微粒在該狀態(tài)下保持一定時(shí)間或以上，直至發(fā)生焊料潤(rùn)濕融合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的焊料供給方法，其特征在于，使下落到所述基板上的所述焊料微粒其下落速度限制在一定范圍內(nèi)。
4.一種焊料凸起形成方法，其特征在于，通過(guò)使表面朝上將該表面具有焊盤(pán)電極的基板置于加熱至焊料熔點(diǎn)以上的液體中，在所述液體中供給由熔融后的所述焊料所形成的焊料微粒，并使該焊料微粒下落到所述基板上，從而在所述焊盤(pán)電極上形成焊料凸起。
5.如權(quán)利要求4所述的焊料凸起形成方法，其特征在于，通過(guò)在所述液體中使熔融后的所述焊料破碎來(lái)形成所述焊料微粒。
6.如權(quán)利要求4或5所述的焊料凸起形成方法，其特征在于，所述液體中包含焊劑。
7.如權(quán)利要求4或5所述的焊料凸起形成方法，其特征在于，所述液體中包含有機(jī)酸，或所述液體由所述有機(jī)酸形成，該有機(jī)酸具有去除金屬表面氧化物的還原作用。
8.如權(quán)利要求4～7中任一項(xiàng)所述的焊料凸起形成方法，其特征在于，所述焊料微粒的直徑小于相鄰的所述焊盤(pán)電極的彼此邊緣間的最短距離。
9.一種焊料凸起形成裝置，其特征在于，包括存放加熱至焊料熔點(diǎn)以上的液體、和表面具有焊盤(pán)電極并使該表面朝上置于所述液體中的基板的液體槽；以及在所述液體中供給由熔融后的所述焊料所形成的焊料微粒，并使該焊料微粒下落到所述基板上的焊料微粒供給裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的焊料凸起形成裝置，其特征在于，所述焊料微粒供給裝置，通過(guò)在所述液體中使熔融后的所述焊料破碎來(lái)形成所述焊料微粒。
11.如權(quán)利要求10所述的焊料凸起形成裝置，其特征在于，所述液體槽由存放所述基板和所述液體的第1液體槽以及存放所述液體和沉浸于該液體中的熔融后的所述焊料的第2液體槽所組成，所述第1液體槽和所述第2液體槽上部相互連通而底部相互未連通，所述焊料微粒供給裝置通過(guò)使所述第2液體槽內(nèi)熔融后的所述焊料破碎來(lái)形成所述焊料微粒，同時(shí)從所述第2液體槽的上部向所述第1液體槽供給該焊料微粒。
12.如權(quán)利要求10所述的焊料凸起形成裝置，其特征在于，所述液體槽由存放所述基板、所述液體和沉浸于該液體中的熔融后的所述焊料的第1液體槽以及存放所述液體和沉浸于該液體中的熔融后的所述焊料的第2液體槽所組成，所述第1液體槽和所述第2液體槽上部和底部相互連通，所述焊料微粒供給裝置通過(guò)使所述第1液體槽內(nèi)和所述第2液體槽內(nèi)的熔融后的所述焊料破碎來(lái)形成所述焊料微粒，同時(shí)從所述第2液體槽的上部向所述第1液體槽供給該焊料微粒，并對(duì)沉浸于所述第1液體槽底部的所述焊料微粒加以再利用作為熔融后的所述焊料。
13.如權(quán)利要求9～12中任一項(xiàng)所述的焊料凸起形成裝置，其特征在于，所述液體中包含焊劑。
14.如權(quán)利要求9～11中任一項(xiàng)所述的焊料凸起形成裝置，其特征在于，所述液體中包含有機(jī)酸或焊劑，或所述液體由所述有機(jī)酸形成，該有機(jī)酸或焊劑具有去除金屬表面氧化物的還原作用。
15.如權(quán)利要求9～14中任一項(xiàng)所述的焊料凸起形成裝置，其特征在于，所述焊料微粒的直徑小于相鄰的所述焊盤(pán)電極的彼此邊緣間的最短距離。
全文摘要
本發(fā)明提供的焊料供給方法，不僅實(shí)現(xiàn)焊盤(pán)電極的精細(xì)間距，而且獲得焊料量多而且隨機(jī)誤差也小的焊料凸起。首先，使表面(21)朝上將基板(20)置于液體槽(11)內(nèi)的非活性液體(13)中。接著，從焊料微粒形成單元(15)將包含焊料微粒(14)的非活性液體(13)送至液體槽(11)，使焊料微粒(14)從供給管(16)下落到非活性液體(13)中的基板(20)上。焊料微粒(14)依靠重力自然下落到達(dá)基板(20)上。到達(dá)基板(20)的焊盤(pán)電極上的焊料微粒(14)，靠重力停留于該位置，經(jīng)過(guò)焊料潤(rùn)濕融合時(shí)間的話，便在焊盤(pán)電極表面擴(kuò)展而形成焊料被膜。
文檔編號(hào)H01L21/60GK1701649SQ0282998
公開(kāi)日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月6日
發(fā)明者小野崎純一, 吉野雅彥, 齊藤浩司, 安藤晴彥, 坂本伊佐雄, 白井大, 大橋勇司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社田村制作所, 獨(dú)立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)