專利名稱：加熱裝置及回流焊裝置，焊料隆起形成方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如最適合用于加熱焊料的加熱裝置及，利用該加熱裝置的回流焊裝置。尤其涉及焊料隆起形成方法及裝置，該焊料隆起形成方法及裝置在諸如半導(dǎo)體基板和插入式(ィンタ一ポ一ザ)基板上形成突起狀的焊料隆起來制造FC(flip chip倒裝晶片)和BGA(ballgrid array球陣列封裝)時被采用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的一般的焊料隆起的形成方法是采用絲網(wǎng)印刷法和分配法(ディスペンス法)等方法在基板的墊式電極(日文パッド電極)上涂布糊狀釬焊料(はんだペ一スト)，對該糊狀釬焊料進行加熱而回流焊這樣的方法。另外，糊狀釬焊料被稱為“乳酪焊劑”.
所述糊狀釬焊料的一個例子被專利文獻1公開。該專利文獻1所述的糊狀釬焊料通過使焊料粒子在空氣中流動，在粒子的表面形成氧化膜。據(jù)說該強制地形成的氧化膜起到在回流焊時克服熔接劑(フラックス)的作用從而抑制焊料粒子的合而為一這樣的作用。因此，據(jù)說在基板上全面涂抹該糊狀釬焊料而回流焊時，因在墊式電極間難以發(fā)生焊橋(はんだブリッジ)，故適合于墊式電極的高密度化及微細化。而且，墊式電極間的焊橋是由于焊料粒子合而為一而變成大的塊，就連接起相鄰的墊式電極的兩方而發(fā)生的現(xiàn)象。
又在回流焊工序中，采用了回流焊裝置。作為該回流焊裝置已知有如下的裝置將基板直接放置在板式加熱器上，通過板式加熱器的熱傳導(dǎo)來對基板加熱的裝置(第一現(xiàn)有例子)。但是，在該回流焊裝置中存在由于基板的稍微的翹曲和凹凸就使基板的熱分布變得不均勻這樣的缺點。又，已知有在板式加熱器和基板之間設(shè)有間隙，通過板式加熱器的熱輻射對基板加熱的回流焊裝置(第二現(xiàn)有例子)。但是，該回流焊裝置存在加熱能力不足的缺點。作為克服這些第一及第二現(xiàn)有例子的缺點的回流焊裝置，研制出對基板吹熱風(fēng)來加熱的回流焊裝置(第三現(xiàn)有例子，如下述專利文獻2)。采用該回流焊裝置，通過在熱風(fēng)吹出口和基板之間設(shè)有間隙，從基板的上下吹熱風(fēng)來加熱，可以均勻加熱基板，且得到充分的加熱能力。
專利文獻1日本特開2000-94179號公報專利文獻2日本特開平5-92257號公報發(fā)明內(nèi)容發(fā)明所要解決的問題不過，現(xiàn)有的焊料隆起形成方法，存在如下問題。
采用絲網(wǎng)印刷法和分配法正在變得難以應(yīng)付近年來的進一步多電極化、高密度化及微細化。即，在絲網(wǎng)印刷法中，有必要使金屬掩模的開口微細化，因此可產(chǎn)生這樣的問題或降低金屬掩模的機械強度，或糊狀釬焊料難以從金屬掩模的開口穿過。在分配法中，由于在大量墊式電極之上一個個地放置糊狀釬焊料，墊式電極越多就越不適合大量生產(chǎn)。
另一方面，在專利文獻1的糊狀釬焊料中，必須形成高精度的焊料粒子的氧化膜的膜厚。這是因為太厚時在墊式電極上焊料就不能沾潤，太薄時焊料粒子就會合而為一。并且，由于熔接劑的作用隨著熔接劑的狀態(tài)或種類的不同而變化，因此有必要根據(jù)熔接劑的情況高精度地控制氧化膜的膜厚。另一方面，如果不能形成適當膜厚的氧化膜，就不能實現(xiàn)墊式電極的高密度化和微細化。因此，在專利文獻1的糊狀釬焊料方面，即使可以采用不需要精密的掩模的全面涂抹，也難以符合近年的高密度化及微細化的要求。
又，在第三現(xiàn)有例子的回流焊裝置中，有時由于基板上的糊狀釬焊料氧化，而不能形成焊料隆起。這認為是使用熱風(fēng)，被加熱的多個氧分子與糊狀釬焊料表面接觸之故。又存在這樣的缺點當形成焊料隆起時，將熱風(fēng)直接吹到微細的電極上，由于該熱風(fēng)的影響，焊料隆起的品質(zhì)不穩(wěn)定。又存在熱風(fēng)將微粒吹到基板上而附著在焊料隆起上。在只從基板的下方吹熱風(fēng)時也發(fā)生該問題。其理由是熱風(fēng)從基板的下方迂回到基板的上方。
本發(fā)明的目的在于提供一種可符合近年來焊料隆起的高密度化及微細化的要求的焊料隆起形成方法及裝置。還有本發(fā)明的目的在于提供一種雖采用熱風(fēng)加熱也可抑制糊狀釬焊料的氧化的、品質(zhì)穩(wěn)定且微粒影響小的加熱裝置及回流焊裝置等。本發(fā)明的第二目的在于提供雖采用熱風(fēng)加熱也可以液態(tài)的焊料組成物形成焊料隆起的加熱裝置及回流焊裝置等。
用于解決問題的手段為了達到所述的目的，本發(fā)明的焊料隆起形成方法包括在分開設(shè)置有多個墊式電極的基板上將焊料組成物堆積成層狀的涂布工序、將基板上的焊料組成物加熱而回流焊的回流焊工序。并且，作為焊料組成物，采用由焊料粒子與包含熔接劑成分的液體材料的混合物組成的、具有在常溫下為液態(tài)或加熱過程中變?yōu)橐簯B(tài)的性質(zhì)的焊料組成物。在回流焊工序中，從基板側(cè)加熱焊料組成物。
焊料組成物在常溫下為液態(tài)或在加熱過程中變成液態(tài)。為了得到這樣的性質(zhì)(流動性)，要求液體材料的粘度低、焊料粒子的混合比小及焊料粒子的粒徑小。在加熱過程中，焊料粒子處于漂浮或沉淀在在液體材料中的狀態(tài)。另外，如果在加熱過程中能變?yōu)橐簯B(tài)的話現(xiàn)有的糊狀釬焊料也包含在該焊料組成物中。
在此，當從基板側(cè)加熱基板上的焊料組成物時，焊料組成物靠近表面?zhèn)鹊臏囟鹊?，靠近基板?cè)的溫度高。這樣，靠近墊式電極的下方的焊料粒子率先開始熔化，一熔化就在墊式電極上沾潤蔓延。這時，遠離墊式電極的上方的焊料粒子還未充分熔化。因此可以減少焊料粒子合而為一的機會，因此也能抑制發(fā)生焊橋。
又，在涂布工序中，也可以在包含多個墊式電極及它們之間的間隙的面上到處將焊料組成物堆積成層狀。即，采用絲網(wǎng)印刷和分配器(排出器)，可以得到所謂的“全面涂抹”。即使將焊料組成物載置在墊式電極之間，也在回流焊時焊料粒子的合而為一被抑制，因此，能抑制墊式電極之間的焊橋的發(fā)生。因此，不使用精密加工的金屬掩模，即使以不需要精度的全面涂抹也可高密度且微細地形成焊料隆起。
在回流焊工序中，也可以在最初將墊式電極加熱到焊料粒子的熔點或熔點以上，使與墊式電極接觸的焊料粒子熔化，在墊式電極上形成沾潤蔓延的焊料皮膜，使焊料粒子進一步與該焊料皮膜合而為一。這樣的加熱狀態(tài)通過控制溫度曲線和溫度分布來實現(xiàn)。
在回流焊工序中，也可以如下這樣設(shè)定溫度差焊料組成物的表面?zhèn)鹊臏囟鹊停噶辖M成物的基板側(cè)的溫度高，由此，靠近基板側(cè)的焊料粒子率先沉淀。當如下這樣設(shè)定溫度差焊料組成物的表面?zhèn)鹊臏囟鹊?，焊料組成物的基板側(cè)的溫度高時，液體材料的溫度越高粘度越低，因此靠近墊式電極的下方的焊料粒子率先沉淀并開始熔化，與墊式電極接觸就沾潤蔓延。這時，遠離墊式電極的上方的焊料粒子還未充分沉淀且未熔化。因此，可以更減少焊料粒子合而為一的機會，故更能抑制焊橋的發(fā)生。又，這樣的加熱狀態(tài)除了通過控制溫度曲線和溫度分布之外，還可通過調(diào)整液體材料的粘度的溫度的依存性和焊料粒子的熔點之間的關(guān)系來實現(xiàn)。
在回流焊工序中，也可以利用液體材料的對流將焊料粒子向墊式電極供給。從基板側(cè)加熱焊料組成物時，在液體材料中發(fā)生對流，由此焊料粒子在液體材料中移動。因此，未堆積在墊式電極上的焊料粒子也向墊式電極移動而成為焊料隆起的一部分。因此可以有效地利用焊料粒子。
在回流焊工序中，也可以將基板放入容器內(nèi)，以在容器中基板浸入焊料組成物中的狀態(tài)加熱。在加熱過程中基板和容器之間的間隙也充滿液態(tài)的焊料組成物。因此，從容器向基板的熱傳導(dǎo)就均勻。又，在現(xiàn)有技術(shù)的糊狀釬焊料中，通過調(diào)整印刷厚度和焊料粒子的含有量，來改變焊料隆起的大小(高度)。針對此，在本發(fā)明中，通過調(diào)整焊料組成物的堆積量，可以任意改變基板上的焊料組成物的厚度，因此很簡單地就可以改變焊料隆起的大小(高度)。
本發(fā)明的焊料隆起形成裝置使分開設(shè)置有多個墊式電極的基板上的焊料組成物加熱及回流焊而形成焊料隆起。這時所用的焊料組成物由焊料粒子與具有熔接劑作用的液體材料的混合物組成，具有在常溫狀態(tài)下為液態(tài)或加熱變?yōu)橐簯B(tài)的性質(zhì)。除此之外，本發(fā)明的焊料隆起形成裝置設(shè)置有從基板側(cè)加熱焊料組成物的加熱單元。又，也還可以設(shè)置有對基板上的焊料組成物進行溫度調(diào)節(jié)的調(diào)溫單元。此時可以使焊料組成物的表面?zhèn)葴囟鹊?、基板?cè)溫度高這樣的溫度差實現(xiàn)所期望的狀態(tài)。
又，還可以設(shè)置有收容基板及基板上的焊料組成物的容器，加熱單元隔著容器從基板側(cè)加熱焊料組成物。這時，基板是平板，容器也可以具有載置基板的平的底面和防止液態(tài)的焊料組成物橫溢的周壁。此時，基板與容器的底面上密切接觸，因此提高熱傳導(dǎo)。本發(fā)明的焊料隆起形成裝置起到的作用也與前述本發(fā)明的焊料隆起形成方法的作用相同。
下面，說明本發(fā)明所采用的焊料組成物的一個例子。焊料組成物的液體材料比如是液態(tài)體。并且，液態(tài)體含有反應(yīng)溫度在焊料粒子的熔點附近的熔接劑成分，具有在常溫下流動而在母材上堆積成層狀的粘性。焊料粒子是在所述液態(tài)體內(nèi)朝母材沉淀、同時具有能均勻地分散到所述液態(tài)體內(nèi)的混合比及粒徑的粒劑。
該焊料組成物在常溫狀態(tài)下滴到平面上就由于自重蔓延而形成均勻的厚度，因此在這方面與糊狀釬焊料完全不同。為了得到這樣的性質(zhì)(流動性)要求液態(tài)體在常溫下粘度低、焊料粒子的混合比小及焊料粒子的粒徑小。比如焊料粒子的混合比較好是在30wt％或以下，更好是20wt％或以下，最好是10wt％或以下。焊料粒子的粒徑較好是35μm或以下，更好是20μm或以下，最好是10μm或以下。
該焊料組成物也可以是如下構(gòu)成。焊料粒子的表面氧化膜只具有自然氧化膜。液態(tài)體的熔接劑成分在加熱到焊料粒子的熔點或以上的狀態(tài)下，通過其反應(yīng)生成物抑制焊料粒子的合而為一，邊促進焊料粒子和母材之間的焊接，同時促進母材上所形成的焊料皮膜與焊料粒子的合而為一。這樣的熔接劑作用的成分是本發(fā)明者反復(fù)進行實驗和研究而發(fā)現(xiàn)的成分。
作為這樣的成分比如可列舉出酸。酸可大致分為無機酸(如鹽酸)和有機酸(如脂肪酸)，在此以有機酸為例來說明。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)“有機酸使焊料粒子合而為一的作用小，但在墊式電極上產(chǎn)生焊料沾潤(はんだ濡れ)的作用卻大。”。產(chǎn)生這樣作用的理由認為是以下(1)、(2)兩點。
(1)有機酸除去焊料粒子的氧化膜的作用弱。因此，即使不故意在焊料粒子上形成氧化膜，由焊料粒子的自然氧化膜可以抑制焊料粒子的合而為一。因此，在本發(fā)明中，不需要形成焊料粒子的氧化膜的工序。另一方面，在日本專利文獻1的現(xiàn)有技術(shù)中，熔接劑作用過強，因此若不在焊料粒子上形成厚的氧化膜，焊料粒子就合而為一。
(2)有機酸具有因某些理由使焊料粒子在母材上蔓延而使界面合金化，同時使焊料粒子與母材上所形成的焊料皮膜合而為一的作用。雖然焊料粒子彼此幾乎不發(fā)生合而為一，但在母材上發(fā)生焊料沾潤的機理卻不清楚。作為推測，認為在焊料粒子和母材之間發(fā)生了輕微的破壞氧化膜的某些反應(yīng)。比如，如果是鍍金的母材，由于金的向焊料中的擴散效果，即使在焊料粒子上有薄的氧化膜也會產(chǎn)生焊料沾潤。銅組成的母材時，銅與有機酸反應(yīng)生成有機酸銅鹽，通過該有機酸銅鹽與焊料接觸，由于離子化能力的差別而被還原，金屬銅擴散到焊料中而進行焊料沾潤。焊料粒子與母材上所形成的焊料皮膜合而為一的理由被認為是比如表面張力。
又，與焊料粒子一同混合的液態(tài)體也可以是油脂，該液態(tài)體中所含有的成分也可以是油脂中所含有的游離脂肪酸。油脂具有各式各樣的用途而廣泛流通，因此很易于購入、價格便宜且無害，且原來就含有游離脂肪酸這樣的有機酸。特別是，脂肪酸酯(如季戊烷多元醇酯ネオペンチルポリオ一ルェステル)一般具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性，因此，最適合軟釬焊。又，為了使游離脂肪酸的含有量充分，油脂的酸值最好是1或1以上。酸值就是中和油脂中所含有的游離脂肪酸所需要的氫氧化鉀的毫克數(shù)。即，酸值越大，所含有的游離脂肪酸越多。另外，三油酸三甲基丙烷脂(トリメチロ一ルプロパントリオレェ一ト)的主要的性質(zhì)為40℃時的動粘度為48.3mm2/s，100℃時的動粘度為9.2mm2/s，酸值是2.4。
本發(fā)明所用的焊料組成物中使用的油脂一直存在到隆起形成結(jié)束，通過在這期間防止焊料與空氣直接接觸，抑制焊料的氧化。又，盡管油脂所含有的有機酸有助于除去焊料表面的氧化膜，但對有機酸的含有量需加以控制以使不完全除去焊料表面的氧化膜。由此，邊抑制焊料粒子的合而為一，邊可實現(xiàn)可焊接到母材表面上的狀態(tài)。有機酸有必要具有除去母材表面的氧化膜所需的量，由此油脂的酸值最好是1或1以上。
本發(fā)明所用的焊料組成物也可以是在油脂中含有有機酸。該有機酸既可是原來就在油脂中含有的，也可是后來添加的。有機酸具有還原焊料粒子和母材的氧化膜的效果。又，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)通過得當?shù)乜刂朴椭械挠袡C酸量而在粒子的表面殘留稍許氧化膜，邊抑制焊料粒子的合而為一，邊可焊接到母材上。又，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)焊料中含有錫時，在有機酸還原焊料表面的氧化膜的過程中有機酸錫鹽作為副生成物而被得到，該有機酸錫鹽大幅抑制焊料粒子的合而為一。通過控制這些現(xiàn)象，邊防止焊料粒子的合而為一，比如邊可以在墊式電極上形成不發(fā)生短路的焊料隆起。
另外，在此所說的“焊料”不限于用于形成焊料隆起，也可包含有半導(dǎo)體片的管心焊接用和比如接合銅管所采用的稱為“軟焊料”等，當然也含有無鉛焊料。“焊料隆起”不限于半球狀和突起狀，也含有膜狀物?！昂噶掀つぁ辈幌抻谀钗?，也包含半球狀和突起狀物?！盎濉焙邪雽?dǎo)體片和配線板等?！耙簯B(tài)體”也可以是液體之外的其他流動體等，除油脂之外也可是氟系高沸點溶劑和氟系油等。
發(fā)明的效果采用本發(fā)明的焊料隆起形成方法，通過采用具有在常溫狀態(tài)下為液態(tài)或在加熱過程中變?yōu)橐簯B(tài)的性質(zhì)的焊料組成物，從基板側(cè)加熱基板上的焊料組成物，使靠近墊式電極的下方的焊料粒子率先熔化而在墊式電極上沾潤蔓延，而使遠離墊式電極的上方的焊料粒子處于未充分地熔化的狀態(tài)。因此，可以使焊料粒子合而為一的機會減少，由此可以抑制焊橋的發(fā)生。因此，可以高密度且微細地形成焊料隆起。
又，即使以全面涂抹方式將焊料組成物載置在基板上，在回流焊時焊料粒子的合而為一也可被抑制，由此焊橋的發(fā)生被抑制，故以簡單的方法就可以高密度且微細地形成焊料隆起。
又，通過從基板側(cè)加熱基板上的焊料組成物的同時，從焊料組成物的表面?zhèn)冗M行調(diào)溫，可以使焊料組成物的基板側(cè)溫度高、表面?zhèn)葴囟鹊瓦@樣的溫度分布處于所期望的狀態(tài)。
又，由于使靠近基板側(cè)的焊料粒子率先沉淀，因而可以使靠近墊式電極的下方的焊料粒子率先沉淀和熔化而在墊式電極上沾潤蔓延，而使遠離墊式電極的上方的焊料粒子處于未充分沉淀和熔化的狀態(tài)。因此，可以使焊料粒子合而為一的機會減少，由此可以抑制焊橋的發(fā)生。
又，通過在回流焊時利用液體材料的對流而使焊料粒子移動，將未載置在墊式電極上的焊料粒子引導(dǎo)到墊式電極上，因此可以不浪費地有效利用焊料粒子。
又，通過以將基板放入容器內(nèi)，在容器內(nèi)將基板浸入焊料組成物中的狀態(tài)來加熱，可以在基板和容器之間的間隙也充滿液態(tài)的焊料組成物而加熱，因此可以使從容器向基板的熱傳導(dǎo)均勻。因此，在相同條件下可以同時形成許多焊料隆起，因此可以降低焊料隆起制造上的偏差。除此之外，通過調(diào)整焊料組成物的向基板的載置量，可以簡單地變換焊料隆起的大小(高度)。
本發(fā)明的加熱裝置包括有載置臺，其載置基板或載放有該基板的夾具(下面將基板或夾具稱為“基板等”)；開口部，其形成在該載置臺上，由基板等的載置而被堵塞；加熱單元，其從該開口部將熱風(fēng)吹抵基板等的下側(cè)。將基板等載置在載置臺上時，開口部被基板等堵塞。因此，熱風(fēng)只吹抵開口部的基板等的下側(cè)，而不會從開口部吹出。因此，熱風(fēng)不迂回到基板的上方，因此基板上的糊狀釬焊料的氧化被抑制。又，采用本發(fā)明的加熱裝置，雖采用熱風(fēng)加熱，但也可以液態(tài)的焊料組成物形成焊料隆起。其第一個理由是由于與糊狀釬焊料時相同，焊料組成物的氧化被抑制。第二個理由是由于形成焊料組成物的表面?zhèn)葴囟鹊投鍌?cè)的溫度高這樣的溫度分布。認為通過這些理由中的至少一個，以液態(tài)的焊料組成物就可以形成焊料隆起。第二個理由在后面論述。
還可以設(shè)置有使吹到基板等的下側(cè)的熱風(fēng)再次返回到加熱單元的熱風(fēng)循環(huán)路徑。此時，可以抑制熱風(fēng)的擴散，因此更減少迂回到基板上方的熱風(fēng)。且有效利用熱量，可以節(jié)省能源。
又，還可以設(shè)置有對基板溫度進行調(diào)解的調(diào)溫單元。此時，可以防止基板的溫度過度上升，因此進一步抑制基板上的糊狀釬焊料和基板上的液態(tài)的焊料組成物(下面稱為“糊狀釬焊料等”)的氧化。調(diào)溫單元如具有位于基板上方且分開的熱吸收板和冷卻熱吸收板的吸熱部。吸熱部比如由空冷機構(gòu)和水冷機構(gòu)組成。又，調(diào)溫單元也可以具有以輻射熱加熱基板的輻射板和加熱所述輻射板的加熱部。
還可以設(shè)置有將基板等固定在載置臺上的夾緊機構(gòu)。由于基板等的重量和熱風(fēng)的壓力，基板等有可能被熱風(fēng)吹飛或移動。這樣的情況設(shè)有壓緊機構(gòu)來固定基板等。
夾具也可以是將基板以浸入液態(tài)的焊料組成物中的狀態(tài)來保持的容器。此時，容器也可以具有載置基板的平的底面和防止焊料組成物橫溢的周壁。在加熱過程中，基板和容器之間的間隙也充滿液態(tài)的焊料組成物。因此，從容器向基板的熱傳導(dǎo)更均勻。并且，在現(xiàn)有技術(shù)的糊狀釬焊料中，通過調(diào)整印刷厚度和焊料粒子的含有量來改變焊料隆起的大小(高度)。與之相對，在本發(fā)明中，采用液態(tài)的焊料組成物和容器，因此只調(diào)整焊料組成物的載置量，就可以任意改變基板上的焊料組成物的厚度。因此，可以簡單地改變焊料隆起的大小(高度)。另外，焊料組成物在常溫下即使不是液態(tài)，在加熱時變?yōu)橐簯B(tài)即可。
本發(fā)明的回流焊裝置至少具備1個預(yù)加熱部、1個回流焊部、1個冷卻部并按此順序配設(shè)，由搬送機構(gòu)按該順序搬送基板等，由控制單元控制預(yù)加熱部、回流焊部、冷卻部及搬送機構(gòu)的各自動作。并且，預(yù)加熱部及回流焊部具有本發(fā)明的加熱裝置。通過在預(yù)加熱部及回流焊部采用本發(fā)明的加熱裝置，基板上的糊狀釬焊料的氧化被抑制，另外，也可以省略冷卻部。另外，所述加熱單元所設(shè)有的加熱單元既可以通過熱風(fēng)加熱，也可以通過熱傳導(dǎo)加熱。
也可以將預(yù)加熱部、回流焊部、冷卻部配設(shè)在同心圓上。此時，基板等的搬送時的人口和出口處于相同的場所。因此，比如與將這些配設(shè)成直線狀的情況相比，更容易進行基板等的搬送處理，同時整體的結(jié)構(gòu)也簡潔和小型化。
搬送機構(gòu)也可以具有使基板等相對載置臺上下移動的上下移動機構(gòu)。此時，使基板等上下移動，可以將其放置在載置臺上或?qū)⑵鋸妮d置臺抬起。另外，搬送機構(gòu)也可以不使基板等上下移動而保持水平搬送。
控制單元也可以在開口部未被基板等堵塞時停止熱風(fēng)發(fā)生部的動作。此時，可以防止在開口部未被基板等堵塞時熱風(fēng)從開口部吹出。
本發(fā)明的回流焊裝置的使用方法是采用本發(fā)明的回流焊裝置來連續(xù)地傳遞多個基板等來處理時，在多個基板等的前、后、或途中傳遞虛設(shè)(ダミ一)基板等這樣的方法。虛設(shè)基板等抑制在開口部未被基板等堵塞時開口部的熱風(fēng)的吹出，同時抑制相對于加熱裝置的熱容量的變動。另外，虛設(shè)基板等也可以做成與基板等相同的形狀。此時可以更加抑制相對于加熱裝置的熱容量的變動。
下面，詳細說明以液態(tài)的焊料組成物可以形成焊料隆起的第二個理由。
液態(tài)的焊料組成物由焊料粒子與具有熔接劑作用的液體材料(基本制劑)的混合物組成，具有在常溫下為液態(tài)或在加熱過程中變成液態(tài)的性質(zhì)。也就是說，焊料組成物在常溫下是液態(tài)，或在加熱狀態(tài)過程中變?yōu)橐簯B(tài)。為了得到這樣的性質(zhì)(流動性)，要求液體材料的粘度低、焊料粒子的混合比小及焊料粒子的粒徑小。在加熱過程中焊料粒子處于漂浮或沉淀在液體材料中的狀態(tài)。另外，如果在加熱過程中變成液態(tài)的話，現(xiàn)有的糊狀釬焊料也包含在該焊料組成物中。
在此，在本發(fā)明的回流焊工序中，從基板側(cè)加熱焊料組成物。從基板側(cè)加熱基板上的焊料組成物時，焊料組成物的表面溫度低而基板側(cè)的溫度高。這樣，靠近墊式電極的下方的焊料粒子率先開始熔化，一熔化就在墊式電極上沾潤蔓延。這時，遠離墊式電極的上方的焊料粒子還未充分熔化。因此，可以減少焊料粒子合而為一的機會，也抑制焊橋的發(fā)生。
又，也可以在回流焊工序中，在最初將墊式電極加熱到焊料粒子的熔點或熔點以上，使與墊式電極接觸的焊料粒子熔化，在墊式電極上形成沾潤蔓延的焊料皮膜，使焊料粒子更加與該焊料皮膜合而為一。這樣的加熱狀態(tài)可通過控制溫度曲線及溫度分布來實現(xiàn)。比如，從基板側(cè)加熱基板上的焊料組成物的同時，從焊料組成物的表面?zhèn)冗M行調(diào)溫是有效的。
并且，也可以在回流焊工序中，通過對焊料組成物如下這樣設(shè)定溫度差焊料組成物的表面?zhèn)葴囟鹊投鍌?cè)的溫度高，由此，使靠近基板側(cè)的焊料粒子率先沉淀。焊料組成物的表面?zhèn)葴囟鹊投噶辖M成物的基板側(cè)的溫度高這樣設(shè)定溫度差時，液體材料的溫度越高粘度越低，因此靠近墊式電極的下方的焊料粒子率先沉淀且開始熔化，與墊式電極接觸就沾潤蔓延。這時，遠離墊式電極的上方的焊料粒子還未充分沉淀且未熔化。因此，可以減少焊料粒子合而為一的機會，也抑制焊橋的發(fā)生。又，這樣的加熱狀態(tài)除了控制溫度曲線及溫度分布之外，還可通過調(diào)整液體材料的粘度的溫度依存性和焊料粒子的熔點之間的關(guān)系來實現(xiàn)。
采用本發(fā)明的加熱裝置，通過設(shè)置有載置基板等的載置臺、形成在載置臺上且通過基板等的載置來堵塞的開口部、從開口部將熱風(fēng)吹抵基板等的下側(cè)的熱風(fēng)發(fā)生部，熱風(fēng)只吹抵基板等的下側(cè)而不從開口部吹出，因此可以防止熱風(fēng)迂回到基板之上。因此，即使采用熱風(fēng)加熱基板等，也可以抑制基板上的糊狀釬焊料等的氧化。除此之外，雖采用熱風(fēng)加熱的裝置，但也能以液狀的焊料組成物形成焊料隆起。其理由是由于可以防止熱風(fēng)向基板之上的迂回，因此焊料組成物不被氧化，或形成焊料組成物的表面?zhèn)葴囟鹊投鍌?cè)的溫度高這樣的溫度分布。
又，還可以通過設(shè)置使吹到基板等的下側(cè)的熱風(fēng)再次返回到加熱單元的熱風(fēng)循環(huán)路徑，可以減少迂回到基板之上的熱風(fēng)。且有效利用熱量，可以節(jié)省能源。
又，通過設(shè)置有對基板溫度進行調(diào)解的調(diào)溫單元，可以進行基板的溫度調(diào)節(jié)，可以容易地控制焊料隆起的形成狀態(tài)。又，可以更加抑制焊料表面的氧化。
又，通過設(shè)置有將基板等固定在載置臺上的壓緊機構(gòu)，可以防止熱風(fēng)將基板等吹飛或移動。
又，通過采用將基板以浸入焊料組成物中的狀態(tài)進行保持的容器，可以在基板和容器之間的間隙也充滿液態(tài)的焊料組成物來加熱，因此自容器向基板的熱傳導(dǎo)更均勻。因此，在相同的條件下可以同時形成許多焊料隆起，因此可以降低焊料隆起制造上的偏差。除此之外，通過調(diào)整焊料組成物的向基板的載置量，也能改變焊料隆起的大小(高度)。
采用本發(fā)明的回流焊裝置，通過在預(yù)加熱部及回流焊部采用本發(fā)明的加熱裝置，可以抑制基板上的糊狀釬焊料等的氧化。除此之外，雖是采用熱風(fēng)加熱的裝置，但也可以利用液狀的焊料組成物形成焊料隆起。
又，通過將預(yù)加熱部、回流焊部和冷卻部配設(shè)在同一圓周上，容易進行基板等搬送處理，可以使整體簡潔和小型化。
又，通過在開口部未被基板等堵塞時停止熱風(fēng)發(fā)生部的動作，可以抑制熱風(fēng)從開口部吹出。
采用本發(fā)明的回流焊裝置的使用方法，通過在多個基板等的前、后、或途中傳遞虛設(shè)基板等這樣的方法，可以抑制在開口部未被基板等堵塞時自開口部的熱風(fēng)的吹出，且相對于加熱裝置的熱容量的變動變小，因此可以抑制熱風(fēng)的溫度變動。
附圖的簡單說明

圖1是表示本發(fā)明的加熱裝置的第一實施方式的概略剖視圖。
圖2是表示采用圖1的加熱裝置的焊料隆起形成方法的一個例子的剖視圖。
圖3是表示采用圖1的加熱裝置的焊料隆起形成方法的一個例子的剖視圖(滴下工序)，按圖3[1]~圖3[3]的順序進行工序。
圖4是表示采用圖1的加熱裝置的焊料隆起形成方法的一個例子的剖視圖(回流焊工序)，按圖4[1]~圖4[3]的順序進行工序。
圖5表示的是本發(fā)明的加熱裝置的第二實施方式，圖5[1]是局部俯視圖，圖5[2]是圖5[1]中V-V線剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明的回流焊裝置的第一實施方式(加熱中)的俯視圖。
圖7是表示本發(fā)明的回流焊裝置的第一實施方式(搬送中)的俯視圖。
圖8是表示圖5的回流焊裝置的搬送機構(gòu)的整體的概略剖視圖。
圖9是表示圖5的回流焊裝置的搬送機構(gòu)的容器保持部的立體圖。
圖10是表示圖5的回流焊裝置的控制系統(tǒng)的方塊圖。
圖11是表示本發(fā)明的焊料隆起形成方法的第一實施方式的剖視圖。
圖12是表示本發(fā)明的焊料隆起形成方法的第一實施方式的剖視圖(滴下工序)，按圖12[1]~圖12[3]的順序進行工序。
圖13是表示本發(fā)明的焊料隆起形成方法的第一實施方式的剖視圖(回流焊工序)，按圖13[1]~圖13[3]的順序進行工序。
圖14是表示本發(fā)明的焊料隆起形成裝置的第一實施方式的概略剖視圖。
圖15是表示本發(fā)明的焊料隆起形成裝置的第二實施方式的概略剖視圖。
實施發(fā)明的最佳方式下面，根據(jù)附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
本發(fā)明的第1實施方式的加熱裝置50是如圖1所示的、用于加熱基板20上的焊料組成物10的裝置。如圖1所示，加熱裝置50具有從基板20側(cè)加熱焊料組成物10的加熱單元40。由加熱單元40加熱的基板20浸入容器30內(nèi)的液態(tài)的焊料組成物10中。
加熱單元40包括主加熱源42、副加熱源43、鼓風(fēng)機44、蓄熱材料45、熱風(fēng)循環(huán)導(dǎo)管46、開口部47等。開口部47是為了將熱風(fēng)41吹抵容器30所形成的開口。例如可采用電熱加熱器作為主加熱源42及副加熱源43。蓄熱部件45比如由鋁材構(gòu)成，形成有使熱風(fēng)41通過的多個通孔48。通過鼓風(fēng)機44使熱風(fēng)41循環(huán)。即，熱風(fēng)41經(jīng)由主加熱源42→蓄熱部件45→開口部47(容器30的底部)→循環(huán)導(dǎo)管46→副加熱源43→熱風(fēng)循環(huán)導(dǎo)管46→鼓風(fēng)機44→主加熱源42的循環(huán)路徑而循環(huán)。該加熱單元40是通過將熱風(fēng)41吹抵容器30來加熱，因此與利用熱傳導(dǎo)的裝置相比，可以更均勻地加熱基板20整體。
又熱風(fēng)循環(huán)導(dǎo)管46在圍著開口部47的區(qū)域形成有支承容器30的載置臺51。由載置臺51及開口部47之外的加熱單元40構(gòu)成熱風(fēng)發(fā)生部52。當容器30載置在載置臺51上時，容器30的底部覆蓋開口部47，開口部47被堵塞。熱風(fēng)發(fā)生部52將熱風(fēng)41從開口部47吹抵容器30的底部。
圖1所示的加熱裝置50也可以根據(jù)需要設(shè)置從基板20的表面?zhèn)葘?0溫度進行調(diào)溫的調(diào)溫單元60。圖1所示的調(diào)溫單元60包括主調(diào)溫源62、副調(diào)溫源63、鼓風(fēng)機64、蓄冷(或蓄熱)部件65、循環(huán)導(dǎo)管66、開口部67、熱吸收板(或輻射板)68等。蓄冷部件65比如由鋁材形成，形成有調(diào)溫介質(zhì)61通過的許多通孔69。熱吸收板68比如最好由鋁材構(gòu)成，使焊料組成物10側(cè)形成接近黑體的狀態(tài)。通過鼓風(fēng)機64使調(diào)溫介質(zhì)61循環(huán)。即，調(diào)溫介質(zhì)61如下這樣循環(huán)主調(diào)溫源62→蓄熱部件65→開口部67(冷卻熱吸收板68)→循環(huán)導(dǎo)管66→副調(diào)溫源63→循環(huán)導(dǎo)管66→鼓風(fēng)機64→主調(diào)溫源62。又調(diào)溫介質(zhì)61是保持可調(diào)節(jié)焊料組成物10的表面?zhèn)鹊臏囟鹊慕橘|(zhì)即可。熱吸收板68具有吸收基板20的熱量的功能，調(diào)溫單元60的熱吸收板68之外的結(jié)構(gòu)構(gòu)成吸熱部，該吸熱部通過吸收熱吸收板68的熱量來使熱吸收板的吸熱功能繼續(xù)發(fā)揮。此時，主調(diào)溫源62、副調(diào)溫源63發(fā)揮冷卻調(diào)溫介質(zhì)61的功能。在以上的說明中，雖說明了調(diào)溫單元60是吸收基板20的熱量以使焊料組成物的表面?zhèn)群突鍌?cè)形成溫度差的結(jié)構(gòu)，但并不限于此，即，作為調(diào)溫單元60也可是通過輻射熱來對基板進行加熱的結(jié)構(gòu)。此時，熱吸收板68起到通過輻射熱對基板20進行加熱的輻射板的功能，該輻射板68之外的結(jié)構(gòu)構(gòu)成加熱部，該加熱部通過加熱輻射板68來使輻射板68的加熱功能繼續(xù)發(fā)揮。在該結(jié)構(gòu)中，主調(diào)溫源62及副調(diào)溫源63發(fā)揮加熱調(diào)溫介質(zhì)61的功能。而且，由調(diào)溫單元60加熱基板20時，該加熱溫度也可與加熱單元40所產(chǎn)生的加熱溫度相同，或加熱到超過它的溫度。任一調(diào)溫單元60都是不使冷風(fēng)或熱風(fēng)的調(diào)溫介質(zhì)61與基板20上的焊料組成物10直接接觸的方式，因此不會對堆積成層狀的焊料組成物10帶來不良的影響。
接著來說明加熱裝置50的動作。通常加熱裝置50被用于由加熱單元40對基板20上的焊料組成物10進行加熱的情況，即，將基板20浸入充填在容器30內(nèi)的焊料組成物10內(nèi)。并且，將該容器30載置在載置臺51上，以容器30的底部堵住開口部47。由此，形成熱風(fēng)41的循環(huán)路徑。當加熱單元40產(chǎn)生熱風(fēng)41時，熱風(fēng)41經(jīng)由所述循環(huán)路徑循環(huán)，由循環(huán)的熱風(fēng)41對容器30的底部進行加熱，吸收該熱來加熱基板20。熱風(fēng)41不迂回到容器30的上側(cè)，因此基板20上的焊料組成物10的氧化被抑制。
另一方面，加熱單元40所產(chǎn)生的熱不迂回到焊料組成物10側(cè)，因此與基板20側(cè)相比，產(chǎn)生溫度差。將基板20側(cè)與焊料組成物10側(cè)的溫度相比較，形成基板20側(cè)的溫度高，焊料組成物10側(cè)的溫度低的狀態(tài)。這意味著如后所述的對包含在焊料組成物10內(nèi)的焊料粒子11的熔化進行控制。即，混合到焊料組成物10的液態(tài)體12內(nèi)的焊料粒子11沉淀在液態(tài)體12中而焊接在基板20的電極上。焊料組成物10側(cè)的溫度低時可抑制沉淀在液態(tài)體12中的焊料粒子11的合而為一。并且，因為基板20側(cè)的溫度高，焊料粒子12被迅速熔化，促進焊料粒子11對基板20的電極的焊接。
在所述說明中，雖說明了在加熱裝置50中沒有采用調(diào)溫單元60的情況，也可采用調(diào)溫單元60。即，在所述說明中，只有加熱單元40，因此不能進行焊料組成物10側(cè)的溫度調(diào)節(jié)，但通過采用調(diào)溫單元60，可以進行焊料組成物10側(cè)的溫度管理，可以抑制沉淀在液態(tài)體12中的焊料粒子11合而為一，可以可靠地焊接在基板20的電極上。
接著，說明采用本實施方式的加熱裝置使液態(tài)的焊料組成物形成焊料隆起的方法。圖2是表示采用圖1的加熱裝置形成焊料隆起的方法的一個例子的剖視圖。下面根據(jù)附圖來說明。但與圖1相同的部分付上相同的符號而省略說明。另外，圖1所示的是在基板上涂布焊料組成物的狀態(tài)，與左右方向相比將上下方向進行了放大表示。
本實施方式所使用的焊料組成物10由大量焊料粒子11和脂肪酸酯組成的液態(tài)體12的混合物構(gòu)成，被用于在墊式電極22上形成焊料隆起。并且，液態(tài)體12具有在常溫的狀態(tài)下滴到基板20上時，因自重蔓延而形成均勻厚度的粘度，還具有在加熱到焊料粒子11的熔點或熔點以上的溫度的狀態(tài)下在墊式電極22上引起焊料粒子11所產(chǎn)生的焊料沾潤的熔接劑作用。焊料粒子11具有在與液態(tài)體12一同滴到基板20上時，與液態(tài)體12一同蔓延而分散均勻這樣的混合比和粒徑。
又，焊料粒子11在表面只有自然氧化膜(未圖示)。因液態(tài)體12是脂肪酸酯，原來就包含有機酸的一種即游離脂肪酸。游離脂肪酸具有如下作用邊抑制在加熱到焊料粒子11的熔點或以上的狀態(tài)下焊料粒子11的合而為一，邊促進焊料粒子11和墊式電極22之間的焊接，同時促進形成在墊式電極22上的焊料皮膜和焊料粒子11之間的合而為一。
液態(tài)體12所包含的有機酸也可以根據(jù)需要來添加。也就是說，根據(jù)焊料粒子11的氧化程度和分量來調(diào)整液態(tài)體12的有機酸含量。比如，形成大量的焊料隆起時，焊料粒子11也變成大量，因此為了還原全部的焊料粒子11的氧化膜，有必要含有充分的有機酸。另一方面，添加了超過隆起形成所需的、過剩的焊料粒子11時，通過減少有機酸的含量而降低液態(tài)體12的活性，也可使焊料粉末粒度分布中屬于微細側(cè)的焊料粒子11不被熔化，僅使比較大的焊料粒子11形成最合適的隆起。此時，殘留的未熔化的微細的焊料粒子11具有通過防止焊料粒子11的合而為一來降低墊式電極22的短路的效果。
焊料粒子11有必要均勻分散在液態(tài)體12中，因此最好在使用前攪拌焊料組成物10。焊料粒子11的材質(zhì)可以使用錫鉛系焊料或無鉛焊料等。也可以使焊料粒子11的直徑b小于相鄰的墊式電極22之間的周端間的最短距離a。
使焊料組成物10在常溫下由于自然落下滴到具有墊式電極22的基板20上。由此即可在基板20上涂布厚度均勻的焊料組成物10。也就是說，不采用絲網(wǎng)印刷和分配法，就可以在基板20上形成膜厚均勻的焊料組成物10的涂布膜。涂布的均勻性對焊料隆起的偏差帶來影響，因此盡可能均勻涂布。之后，通過對基板20整體進行均勻的加熱，就可能形成焊料隆起。在短時間升溫加熱到焊料熔點或熔點以上。通過在短時間內(nèi)升溫，可以抑制在過程中的有機酸活性的降低。
接著，說明在本實施方式所使用的基板20?；?0是硅片。在基板20的表面21上形成有墊式電極22。在墊式電極22上形成有采用本實施方法所形成的焊料隆起?；?0由焊料隆起與其他半導(dǎo)體片和配線板電連接及機械連接。墊式電極22的形狀比如為圓，直徑c比如是40μm。相鄰的墊式電極22的中心間的距離d比如是80μm。焊料粒子14的直徑b比如是3～15μm。
墊式電極22包括在基板20上形成的鋁電極24、形成在鋁電極24上的鎳層25、形成在鎳層25上的金層26。鎳層25及金層26是UBM(under barrier metal或under bumpmetallurgy)層?；?0上的墊式電極22之外的部分被保護膜27覆蓋。
接著，說明墊式電極22的形成方法。首先，在基板20上形成鋁電極24，鋁電極24之外的部分由聚酰胺樹脂或氮化硅膜形成保護膜27。這些采用比如光刻技術(shù)及蝕刻技術(shù)而形成。接著，在鋁電極24表面實施鋅酸鹽(ジンケ一ト)處理后，采用非電解鍍層法在鋁電極24上形成鎳層25及金層26。設(shè)有該UBM層的理由是對鋁電極24賦予焊料沾潤性的緣故。
可以使用諸如Sn-Pb(熔點183℃)、Sn-Ag-Cu(熔點218℃)、Sn-Ag(熔點221℃)、Sn-Cu(熔點227℃)、其他無鉛焊料等作為焊料粒子11的材質(zhì)。
加熱單元40包括所述鼓風(fēng)機、電熱器等，其吹動熱風(fēng)41從基板20側(cè)(下側(cè))來加熱焊料組成物10。
圖3及圖4是表示采用圖1的加熱裝置形成焊料隆起的方法的一個例子的剖視圖。圖3是滴下工序，工序依圖3[1]～圖3[3]順序進行。圖4是回流焊工序，工序依圖4[1]～圖4[3]順序進行。下面，根據(jù)這些附圖來說明。但是，與圖2相同部分付與相同的符號，因此省略說明。另外，在圖3的說明中，將所述的“容器30”稱為“承接容器30”。
在圖3中，省略基板20上的墊式電極22的圖示。首先，如圖3[1]所示，將基板20放入承接容器30內(nèi)。并且，在澆注容器31中根據(jù)需要攪拌焊料組成物10后，從澆注口32將焊料組成物10滴到基板20上。這樣，焊料組成物10因自重蔓延成均勻的厚度。這時，常溫即可，且可以利用焊料組成物10的自然流下。并且，也可以采用印刷機和排出機將焊料組成物10涂布在基板20上。
另外，承接容器30因為在回流焊工序與基板20一同加熱，因此其由具有耐熱性的、熱傳導(dǎo)優(yōu)良的，且不產(chǎn)生焊料粒子11所產(chǎn)生的焊料沾潤的金屬如鋁組成。又，承接容器30具有載置平板狀的基板20的平的底面33和防止焊料組成物10的橫溢的周壁34。此時，承接容器30的底面33與基板20緊密接觸，因此提高熱傳導(dǎo)。另外，在圖2及圖4中省略了承接容器30的圖示。
又，在滴下工序中或滴下工序后，通過水平旋轉(zhuǎn)基板10，也可以使基板20上的焊料組成物10形成均勻的厚度。在水平旋轉(zhuǎn)基板10時，采用市場上銷售的旋轉(zhuǎn)涂布機即可。
滴下工序的結(jié)束按照是否將焊料組成物10滴落到使基板20浸入在焊料組成物10中的程度而分成兩種。圖3[2]是基板20未浸入焊料組成物10中的情況，此時，基板20上的焊料組成物10的厚度t1主要是由焊料組成物10的表面張力及粘性決定的數(shù)值。另一方面，圖3[3]是基板20浸入焊料組成物10中的情況。此時，基板20上的焊料組成物10的厚度t2可以設(shè)定為與滴落的焊料組成物10的量對應(yīng)的所期望的數(shù)值。
通過以上的滴下工序，如圖2所示，焊料組成物10通過全面涂布被載置在多個墊式電極22分開設(shè)置的基板20上。這時，在包含有多個隆起電極22和位于它們之間的間隙中的保護膜27的面上到處都載置有焊料組成物10。焊料組成物10恰如油墨這樣的狀態(tài)。
接著，在回流焊工序，當基板20和焊料組成物10的加熱開始時，液態(tài)體12的粘性更加降低。這樣，如圖4[1]所示，焊料粒子11的比重大于液態(tài)體12，因此焊料粒子11沉淀并層積在墊式電極22及保護膜27上。
接著，如圖4[2]所示，焊料組成物10被加熱到焊料粒子11的熔點或熔點以上。在此，從基板20側(cè)對基板20上的焊料組成物10進行加熱，因此焊料組成物10越到表面?zhèn)葴囟仍降停降交?0側(cè)溫度越高。這樣，靠近墊式電極22的下方的焊料粒子11率先開始熔化，一熔化就在基板20上沾潤蔓延。此時，遠離墊式電極22的上方的焊料粒子11還未充分熔化。因此，可以減少焊料粒子11合而為一的機會，因此焊橋的發(fā)生也被抑制。換言之，在回流焊工序中，最初將墊式電極22加熱到焊料粒子11的熔點或熔點以上，使與墊式電極22接觸的焊料粒子11熔化，在墊式電極22上形成沾潤蔓延的皮膜23’，進一步使焊料粒子11與焊料皮膜23’合而為一。
又，此時，由于液態(tài)體12所含有的有機酸的作用，引起如下這樣的狀態(tài)。首先，焊料粒子11的合而為一被抑制。但是，在圖4[2]中未圖示，一部分的焊料粒子11合而為一而變大。也就是說，焊料粒子11即使合而為一，只要具有一定的大小或一定大小以下就沒有問題。另一方面，焊料粒子11在墊式電極20上蔓延而在界面形成合金層。其結(jié)果，在墊式電極20上形成焊料皮膜23’，焊料粒子11進一步與焊料皮膜23’合而為一。即，焊料皮膜23’成長，成為圖8[3]所示那樣的焊料隆起23。
另外，在圖4[3]中的、焊料隆起23的形成中未被使用的焊料粒子11和殘留的液態(tài)體12一同在后續(xù)工序中被洗掉。
又，在回流焊工序中，也可以通過如下這樣設(shè)定溫度差焊料組成物10的表面?zhèn)葴囟鹊?，焊料組成物10的基板20側(cè)溫度高，由靠近基板20側(cè)的焊料粒子11先開始沉淀。當焊料組成物10的表面?zhèn)葴囟鹊?，焊料組成物10的基板20側(cè)溫度高這樣設(shè)定溫度差時，液態(tài)體12溫度越高，粘度越降低，因此靠近墊式電極22的下方的焊料粒子先沉淀且開始熔化，與墊式電極22接觸就沾潤蔓延。此時，遠離墊式電極22的上方的焊料粒子11還沒有充分沉淀和熔化。因此，可以更減少焊料粒子11合而為一的機會，因此，焊橋的發(fā)生也更被抑制。又，這樣的加熱狀態(tài)可以如下這樣實現(xiàn)比如從基板20側(cè)加熱基板20上的焊料組成物10的同時，或從焊料組成物10的表面?zhèn)冗M行調(diào)溫，或調(diào)整液態(tài)體12的粘度的溫度依存性和焊料粒子11的熔點之間的關(guān)系。
還有，在回流焊工序中，也可以利用液態(tài)體12的對流向墊式電極22供給焊料粒子11。當從基板20側(cè)加熱焊料組成物10時，就在液態(tài)體12種發(fā)生對流，由此焊料粒子11就在液態(tài)體12中運動。因此，未被載置在墊式電極22上的焊料粒子11也移動到墊式電極22上而變成焊料隆起23的一部分。因此，可有效地利用焊料粒子11。
在以上的說明中，說明了對焊料組成物發(fā)揮調(diào)溫單元60的冷卻功能來形成焊料隆起的情況，但并不限于此。也可以對焊料組成物發(fā)揮調(diào)溫單元60的加熱功能來形成焊料隆起。并且，也可以交替發(fā)揮調(diào)溫單元60的冷卻功能和加熱功能來形成焊料隆起。
圖5所示的是本發(fā)明的加熱裝置的第二實施方式，圖5[1]是局部俯視圖，圖5[2]是圖5[1]中的V-V線剖視圖。下面根據(jù)該附圖來說明。但是，與圖1相同的部分通過付與相同的符號或通過不圖示來省略說明。
在本實施方式中，具有將基板20固定在載置臺51上的壓緊機構(gòu)55。壓緊機構(gòu)55由柱塞式螺線管56a、56b、陀螺狀壓緊凸輪57a、57b組成。螺線管56a的一端561轉(zhuǎn)動自如地安裝在載置臺51上，另一端562轉(zhuǎn)動自如地安裝在壓緊凸輪57a的外周附近。壓緊凸輪57a通過中心軸571轉(zhuǎn)動自如地安裝在載置臺51上。螺線管56b及壓緊凸輪57b也是相同的結(jié)構(gòu)。
在圖中，螺線管56a、56b處于壓縮的狀態(tài)，壓緊凸輪57a、57b轉(zhuǎn)動至壓緊基板20的角度。在此，如圖中箭頭所示，當螺線管56a、56b伸展時，壓緊凸輪57a、57b就轉(zhuǎn)動至松開基板20的角度。
由于基板20的重量和熱風(fēng)41的壓力，基板20有可能被熱風(fēng)41吹飛或移動。這種情況下設(shè)有壓緊機構(gòu)55來固定基板20。另外壓緊機構(gòu)55在本實施方式中作成壓緊基板20的機構(gòu)，毫無疑問也可以作成壓緊容器30(圖1)的機構(gòu)。
下面，根據(jù)圖6及圖7來說明將本發(fā)明實施方式的加熱裝置應(yīng)用于回流焊裝置時的例子。圖6及圖7表示的是本發(fā)明的回流焊裝置實施方式的俯視圖，圖6是加熱中的狀態(tài)，圖7是搬送中的狀態(tài)。下面根據(jù)這些附圖來說明。但是，與圖1相同的部分通過付與相同的符號省略說明。
本發(fā)明實施方式的回流焊裝置70按預(yù)加熱部71、回流焊部72、冷卻部73這樣的順序排列設(shè)置在同心圓上，回流焊裝置70具有將容器30按該順序搬送的搬送機構(gòu)80。又，在預(yù)加熱部71和冷卻部73之間設(shè)有進出口部74。將所述加熱裝置10用在預(yù)加熱部71和回流焊部72上。圖8所示的回流焊裝置70采用未設(shè)置有調(diào)溫單元60的加熱裝置10，但并不限于此。也可以在預(yù)加熱部71及回流焊部72上采用設(shè)置有圖1所示的調(diào)溫單元60的加熱裝置10。利用圖1的加熱裝置10的加熱單元40的機構(gòu)作為冷卻部73。此時，采用冷卻介質(zhì)61代替加熱單元40中供給的介質(zhì)61。并且，該冷卻介質(zhì)61通過開口部67從容器30的下側(cè)吹，逐漸冷卻基板。
圖8及圖9表示的是圖6的回流焊裝置的搬送機構(gòu)，圖8是整體的概略剖視圖，圖9是容器保持部的立體圖。下面根據(jù)圖6至圖9來說明。但是，通過將圖3及圖4中與圖1相同的部分付與相同符號而省略說明。
如圖8所示，搬送機構(gòu)80包括中心的驅(qū)動部81、安裝在驅(qū)動部81上的4根臂部82、形成在臂部82的頂端的容器保持部83。驅(qū)動部81包括支承4根臂部82的中心板84、使中心板84上下移動的氣缸85、使中心板84及氣缸85同時旋轉(zhuǎn)的環(huán)狀電動機86。
如圖9所示，容器保持部83呈圓環(huán)狀，在其上表面形成有三個凸部831~833。凸部831~833與形成在容器30的底面上的凹部(未圖示)卡合。通過凸部831~833與凹部卡合，容器30可拆卸自如地被固定在容器保持部83上。
圖10表示的是圖6的回流焊裝置的控制系統(tǒng)的方塊圖。下面根據(jù)該圖來說明。但是，通過對與圖6相同的部分付與相同的符號來省略說明。
回流焊裝置70還具有控制預(yù)加熱部71、回流焊部72、冷卻部73及搬送機構(gòu)80的各自動作的控制單元75?？刂茊卧?5由比如微型計算機及其程序組成?？刂茊卧?5的控制對象是預(yù)加熱部71、回流焊部72及冷卻部73的溫度及風(fēng)量、搬送機構(gòu)80的搬送動作等。
下面根據(jù)圖6至圖10來說明回流焊裝置70的動作。另外，控制動作的是控制單元75。
首先，將基板20放入容器30，采用分配器從其上方滴入焊料組成物10。于是，從進出口部74將該容器30載置在容器保持部83上。至此的動作可以自動化完成，也可以由操作員進行。接著，使環(huán)狀電動機86旋轉(zhuǎn)，將容器30搬送到下個預(yù)加熱部71。此時，位于預(yù)加熱部71、回流焊部72及冷卻部73的容器30也分別向回流焊部72、冷卻部73及進出入口部74搬送。另外，在搬送開始和結(jié)束時，通過未圖示的電磁閥使氣缸85動作，使容器30連同容器保持部83上下運動。
在預(yù)加熱部71，通過一定時間的加熱，容器30被加熱到某一定的溫度。接著，使環(huán)狀電動機86旋轉(zhuǎn)，將容器30搬送到下一個回流焊部72。在回流焊部72，容器30通過一定時間的加熱，焊料組成物10被回流焊。接著，使環(huán)狀電動機86旋轉(zhuǎn)，將容器30搬送到下一個冷卻部73。在冷卻部73，容器30通過一定時間的加熱被冷卻到一定的溫度。接著，使環(huán)狀電動機86旋轉(zhuǎn)，將容器30搬送到下一個進出口部74。在此，通過將容器30從容器保持部83取下，結(jié)束回流焊工序。
采用回流焊裝置70，通過將加熱單元40用到預(yù)加熱部71及回流焊部72上，采用熱風(fēng)41來加熱，以焊料組成物10可以形成焊料隆起。其第一個理由是熱風(fēng)不迂回，因此焊料組成物10的氧化被抑制的緣故。第二個理由是焊料組成物10的表面?zhèn)葴囟鹊投?0側(cè)的溫度高這樣的溫度分布的緣故。
又，預(yù)加熱部71及回流焊部72也可以這樣控制根據(jù)來自控單元75的指令，在如圖7所示開口部47不被容器30堵塞時，停止熱風(fēng)發(fā)生部52的熱風(fēng)的供給。此時，比如停止鼓風(fēng)機44的動作，或使用未圖示的遮蔽板來抑制熱風(fēng)41的吹出。這樣一來，在開口部47不被容器30堵塞時，可以防止熱風(fēng)41從開口部47吹出。
并且，采用回流焊裝置70，將多個容器30連續(xù)地傳送而處理之際，也可以在多個容器30的前、后或中途，將虛設(shè)容器(未圖示)傳送。虛設(shè)容器可抑制開口部47未被容器30堵塞時的熱風(fēng)41自開口部47吹出，同時能抑制加熱單元40以外的熱容量的變動。另外，將虛設(shè)容器做成與容器30相同的形狀時，可以更加抑制加熱單元40以外的熱容量的變動。還可以省略冷卻部73。
另外，本發(fā)明自不必說，并不限于所述實施方式。比如，作為硅片(FC)的替代品，可以采用微細間距的基片和插入式基片，還可以采用配線板(BGA)。又，電極材料不限于鋁，也可以采用Al-Si、Al-Si-Cu、Al-Cu、Cu等。
圖11是表示本發(fā)明的實施方式的焊料隆起形成方法的剖視圖。下面根據(jù)該附圖來說明。另外，圖11表示的是將焊料組成物涂布在基板上的狀態(tài)，上下方向比左右方向放大。
在本實施方式中使用的焊料組成物10由大量的焊料粒子11與脂肪酸酯組成的液態(tài)體(液體材料)12的混合物組成，被用于在墊式電極22上形成焊料隆起。并且，液態(tài)體12具有在常溫的狀態(tài)下滴到基板20上時，因自重蔓延為均勻的厚度的粘度，還具有在加熱到焊料粒子11的熔點或熔點以上的溫度的狀態(tài)下在墊式電極22上引起焊料粒子11所產(chǎn)生的焊料沾潤的熔接劑(スラックス)作用。焊料粒子11具有在與液態(tài)體12一同滴到基板20上時，與液態(tài)體12一同蔓延而分散均勻這樣的混合比和粒徑。
又，焊料粒子11在表面只有自然氧化膜(未圖示)。因液態(tài)體12是脂肪酸酯，原來就含有機酸的一種即游離脂肪酸。游離脂肪酸具有如下作用在加熱到焊料粒子11的熔點或以上的狀態(tài)下邊利用其反應(yīng)生成物抑制焊料粒子11的合而為一，邊促進焊料粒子11和墊式電極22之間的焊接，同時促進在墊式電極22上形成的焊料皮膜和焊料粒子11之間的合而為一。
液態(tài)體12所包含的有機酸也可以根據(jù)需要來添加。也就是說，根據(jù)焊料粒子11的氧化程度和分量來調(diào)整液態(tài)體12的有機酸含量。比如，形成大量的焊料隆起時，焊料粒子11也變成大量，因此為了還原全部的焊料粒子11的氧化膜，有必要含有充分的有機酸。另一方面，添加了超過形成隆起所需的過剩的焊料粒子11時，通過減少有機酸的含量變少而降低液態(tài)體12的活性，使焊料粉末粒度分布中屬于微細側(cè)的焊料粒子11不被熔化，可僅以比較大的焊料粒子11進行最合適的隆起形成。此時，殘留的未熔化的微細的焊料粒子11具有通過防止焊料粒子11的合而為一來降低墊式電極22的短路的效果。
焊料粒子11有必要均勻分散在液態(tài)體12中，因此最好在使用前攪拌焊料組成物10。焊料粒子11點多材質(zhì)可以使用錫鉛系焊料或無鉛焊料等。也可以使焊料粒子11的直徑b小于相鄰的墊式電極22之間的周端間的最短距離a。
焊料組成物10在常溫下由于自然流下滴到具有墊式電極22的基板20上。這樣即可在基板20上涂布厚度均勻的焊料組成物10。也就是說，不采用網(wǎng)板印刷和分配法，就可以在基板20上形成膜厚均勻的焊料組成物10的涂布膜。涂布的均勻性對焊料隆起的偏差帶來影響，因此盡可能均勻涂布。之后，通過對基板20整體進行均勻的加熱，就可能形成焊料隆起。在短時間升溫加熱到焊料熔點或熔點以上。通過在短時間內(nèi)升溫，可以抑制在過程中的有機酸活性的降低。
接著，說明在本實施方式所使用的基板20?；?0是硅片。在基板20的表面21上形成有墊式電極22。在墊式電極22上采用本實施方法的形成方法形成焊料隆起?；?0由焊料隆起與其他半導(dǎo)體片和配線板電連接及機械連接。墊式電極22的形狀比如為圓，直徑c比如是40μm。相鄰的墊式電極22的中心間的距離d比如是80μm。焊料粒子14的直徑b比如是3～15μm。
墊式電極22包括在基板20上形成的鋁電極24、形成在鋁電極24上的鎳層25、形成在鎳層25上的金層26。鎳層25及金層26是UBM(under barrier metal或under bumpmetallurgy)層?；?0上的墊式電極22之外的部分被保護膜27覆蓋。
接著，說明墊式電極22的形成方法。首先，在基板20上形成鋁電極24，鋁電極24之外的部分由聚酰胺樹脂或氮化硅膜形成保護膜27。這些采用比如光刻技術(shù)及蝕刻技術(shù)而形成。接著，在鋁電極24表面實施鋅酸鹽處理后，采用非電解鍍層法在鋁電極24上形成鎳層25及金層26。設(shè)有該UBM層的理由是在鋁電極24上付與焊料沾潤性的緣故。
可以使用諸如Sn-Pb(熔點183℃)、Sn-Ag-Cu(熔點218℃)、Sn-Ag(熔點221℃)、Sn-Cu(熔點227℃)等作為焊料粒子11的材質(zhì)。
加熱單元40包括如鼓風(fēng)機、電熱器，其吹動熱風(fēng)41從基板20側(cè)(下側(cè))來加熱焊料組成物10。
圖12及圖13是表示本發(fā)明的焊料隆起形成方法的第一實施方式的剖視圖。圖12是涂布工序的一個例子即滴下工序，工序依圖12[1]～圖12[3]順序進行。圖13是回流焊工序，工序依圖13[1]～圖13[3]順序進行。下面，根據(jù)這些附圖來說明。但是，通過將與圖11相同部分付與相同的符號而省略說明。
在圖12中，省略基板20上的墊式電極22的圖示。首先，如圖12[1]所示，將基板20放入承接容器30內(nèi)。并且，在澆注容器31中根據(jù)需要攪拌焊料組成物10后，從澆注口32將焊料組成物10滴到基板20上。這樣，焊料組成物10因自重蔓延成均勻的厚度。這時，常溫即可，且可以利用焊料組成物10的自然流下。并且，也可以采用印刷機和排出機將焊料組成物10涂布在基板20上。
另外，承接容器30在回流焊工序與基板20一同加熱，因此其由具有耐熱性的、熱傳導(dǎo)優(yōu)良的，且不產(chǎn)生焊料粒子11所產(chǎn)生的焊料沾潤的金屬如鋁組成。又，承接容器30具有載置平板狀的基板20的平的底面33和防止焊料組成物10的橫溢的周壁34。此時，承接容器30的底面33與基板20緊密接觸，因此提高熱傳導(dǎo)。另外，在圖1及圖3中省略承接容器30的圖示。
又，在滴下工序中或滴下工序后，通過水平旋轉(zhuǎn)基板10，也可以使基板20上的焊料組成物10形成均勻的厚度。在水平旋轉(zhuǎn)基板10時，采用市場上銷售的旋轉(zhuǎn)涂布機即可。
滴下工序的結(jié)束按照是否將焊料組成物10滴落到使基板20浸入在焊料組成物10中的程度而分成兩種。圖12[2]是基板20未浸入焊料組成物10中的情況，此時，基板20上的焊料組成物10的厚度t1主要是由焊料組成物10的表面張力及粘性決定的數(shù)值。另一方面，圖12[3]是基板20浸入焊料組成物10中的情況。此時，基板20上的焊料組成物10的厚度t2可以設(shè)定為與滴落的焊料組成物10的量對應(yīng)的所期望的數(shù)值。
通過以上的滴下工序，如圖11所示，焊料組成物10通過全面涂布被載置在多個墊式電極22分開設(shè)置的基板20上。這時，在包含多個隆起電極22和位于它們之間的間隙中的保護膜27上的面上到處都載置有焊料組成物10。焊料組成物10恰如油墨這樣的狀態(tài)。
接著，在回流焊工序，當基板20和焊料組成物10的加熱開始時，液態(tài)體12的粘性進一步降低。這樣，如圖13[1]所示，焊料粒子11的比重大于液態(tài)體12，因此焊料粒子11沉淀并層積在墊式電極22及保護膜27上。
接著，如圖13[2]所示，焊料組成物10被加熱到焊料粒子11的熔點或熔點以上。在此，從基板20側(cè)對基板20上的焊料組成物10進行加熱，因此焊料組成物10的表面?zhèn)葴囟鹊?，基?0側(cè)的溫度高。這樣，靠近墊式電極22下方的焊料粒子11首先開始熔化，一熔化就在基板20上沾潤蔓延。此時，遠離墊式電極22的上方的焊料粒子11還未充分熔化。因此，可以減少焊料粒子合而為一的機會，因此焊橋的發(fā)生也被抑制。換言之，在回流焊工序中，最初將墊式電極22加熱到焊料粒子11的熔點或熔點以上，使與墊式電極22接觸的焊料粒子11熔化，在墊式電極22上形成沾潤蔓延的皮膜23’，進一步使焊料粒子11與焊料皮膜23’合而為一。
又，此時，由于液態(tài)體12所含有的有機酸的作用，引起如下這樣的狀態(tài)。首先，焊料粒子11的合而為一被抑制。但是，在圖13[2]中未圖示，一部分的焊料粒子11合而為一而變大。也就是說，焊料粒子11即使合而為一，只要具有一定的大小或一定大小以下就沒有問題。另一方面，焊料粒子11在墊式電極20上蔓延而在界面形成合金層。其結(jié)果，在墊式電極20上形成焊料皮膜23’，焊料粒子11進一步與焊料皮膜23’合而為一。即，焊料皮膜23’長大，成為圖12[3]所示那樣的焊料隆起23。
另外，在圖13[3]中的、未被焊料隆起23的形成所使用的焊料粒子11和殘留的液態(tài)體12一同在后續(xù)工序中被洗掉。
又，在回流焊工序中，也可以通過如下這樣設(shè)定溫度差焊料組成物10的表面?zhèn)葴囟鹊?，焊料組成物10的基板20側(cè)溫度高，使靠近基板20側(cè)的焊料粒子11先開始沉淀。當焊料組成物10的表面?zhèn)葴囟鹊?、焊料組成物10的基板20側(cè)溫度高這樣設(shè)定溫度差時，液態(tài)體12的溫度越高，粘度越降低，因此靠近墊式電極22的下方的焊料粒子11先沉淀且開始熔化，與墊式電極22接觸就沾潤蔓延。此時，遠離墊式電極22的上方的焊料粒子11還沒有充分沉淀和熔化。因此，可以更減少焊料粒子11合而為一的機會，因此，焊橋的發(fā)生也更被抑制。又，這樣的加熱狀態(tài)可以如下這樣實現(xiàn)比如從基板20側(cè)加熱基板20上的焊料組成物10的同時，或從焊料組成物10的表面?zhèn)冗M行調(diào)溫，或調(diào)整液態(tài)體12的粘度的溫度依存性和焊料粒子11的熔點之間的關(guān)系。
還有，在回流焊工序中，也可以利用液態(tài)體12的對流來將焊料粒子11向墊式電極22供給。當從基板20側(cè)加熱焊料組成物10時，就在液態(tài)體12中發(fā)生對流，由此焊料粒子11就在液態(tài)體12中運動。因此，未被載置在墊式電極22上的焊料粒子11也移動到墊式電極22上而變成焊料隆起23的一部分。因此，可有效地利用焊料粒子11。
圖14是表示本發(fā)明的實施方式的焊料隆起形成裝置的概略剖視圖。下面根據(jù)該附圖來說明。但是，通過將與圖11至圖13相同的部分付與相同的符號而省略說明。另外，將“承接容器30”簡稱為“容器30”。
本實施方式的焊料隆起形成裝置50A是用來加熱及回流焊基板20上的焊料組成物10而形成焊料隆起的裝置，設(shè)置有從基板20側(cè)加熱焊料組成物10的加熱單元40和調(diào)節(jié)焊料組成物10的溫度的調(diào)溫單元60。
加熱單元40包括主加熱源42、副加熱源43、鼓風(fēng)機44、蓄熱部件45、熱風(fēng)循環(huán)導(dǎo)管46、開口部47等。例如可采用電加熱器作為主加熱源42及副加熱源43。蓄熱部件45比如由鋁材構(gòu)成，形成有使熱風(fēng)41通過的多個通孔48。通過鼓風(fēng)機44使熱風(fēng)41循環(huán)。即，熱風(fēng)41經(jīng)由如下的循環(huán)路徑循環(huán)主加熱源42→蓄熱部件45→開口部47(加熱容器30)→循環(huán)導(dǎo)管46→副加熱源43→熱風(fēng)循環(huán)導(dǎo)管46→鼓風(fēng)機44→主加熱源42。該加熱單元40是通過將熱風(fēng)41吹抵容器30來加熱，因此與利用熱傳導(dǎo)的裝置相比，可以更均勻地加熱基板20整體。
調(diào)溫單元60包括主調(diào)溫源62、副調(diào)溫源63、鼓風(fēng)機64、蓄冷(或蓄熱)部件65、循環(huán)導(dǎo)管66、開口部67、熱吸收板(或輻射板)68等。并且，調(diào)溫單元60采用冷風(fēng)作為調(diào)溫介質(zhì)61。主調(diào)溫源62和副調(diào)溫源63比如是冷卻水冷卻器。蓄冷部件65比如由鋁材形成，形成有冷風(fēng)61通過的許多通孔69。熱吸收板68比如由鋁材構(gòu)成，最好使焊料組成物10側(cè)形成接近黑體的狀態(tài)。利用鼓風(fēng)機64使冷風(fēng)61循環(huán)。即，冷風(fēng)61經(jīng)由如下的循環(huán)路徑循環(huán)主調(diào)溫源62→蓄冷(或蓄熱)部件65→開口部67(冷卻熱吸收板68)→循環(huán)導(dǎo)管66→副調(diào)溫源63→冷風(fēng)循環(huán)導(dǎo)管66→鼓風(fēng)機64→主調(diào)溫源62。熱吸收板68具有吸收焊料組成物10熱量的功能，調(diào)溫單元60的熱吸收板68之外的結(jié)構(gòu)構(gòu)成吸熱部，該吸熱部通過吸收熱吸收板68的熱量來使熱吸收板68的吸熱功能繼續(xù)發(fā)揮。此時，主調(diào)溫源62、副調(diào)溫源63起到冷卻調(diào)溫介質(zhì)61的作用。在以上的說明中，雖說明了調(diào)溫單元60是吸收焊料組成物10的熱量而在焊料組成物的表面?zhèn)群突鍌?cè)形成溫度差的結(jié)構(gòu)，但并不限于此，即，作為調(diào)溫單元60也可以通過輻射熱來對焊料組成物10進行加熱的結(jié)構(gòu)。此時，熱吸收板68作為通過輻射熱對焊料組成物10進行加熱的輻射板來發(fā)揮功能，該輻射板68之外的結(jié)構(gòu)構(gòu)成加熱部，該加熱部通過加熱輻射板68來使輻射板68的加熱功能繼續(xù)發(fā)揮。另外，由調(diào)溫單元60加熱焊料組成物10時，其加熱溫度也可與加熱單元40所產(chǎn)生的加熱溫度相同，或加熱到超過它的溫度。任一調(diào)溫單元60都是不使冷風(fēng)或熱風(fēng)的調(diào)溫介質(zhì)61與焊料組成物10直接接觸的方式，因此不會對堆積成層狀的焊料組成物10帶來不良的影響。
下面來說明焊料隆起形成裝置50A的動作。以加熱單元40從基板20側(cè)對焊料組成物10進行加熱，同時以調(diào)溫單元60從焊料組成物10的表面?zhèn)葘ζ錅囟冗M行調(diào)節(jié)。這樣，焊料形成物10的溫度如下這樣分布越靠近基板20側(cè)溫度越高，越靠近表面?zhèn)葴囟仍降?。這時，如上所述，可以減少焊料粒子合為一體的機會，因此也可以抑制焊橋的發(fā)生。因此，易于形成高密度且微細的焊料隆起。
圖15是表示本發(fā)明的焊料隆起形成裝置的第二實施方式的概略剖視圖。下面根據(jù)該附圖來說明。但是，通過將與圖14相同的部分付與相同的符號而省略說明。
在本實施方式的焊料隆起形成裝置50B中，采用利用熱傳導(dǎo)的加熱單元71來替代圖14中的利用熱風(fēng)41的加熱單元40。加熱單元71是比如板式加熱器等電加熱器，是直接載置容器30的、通過熱傳導(dǎo)來加熱容器30的簡單的結(jié)構(gòu)。采用隆起形成裝置70，與第一實施方式相比結(jié)構(gòu)可以更簡單。
另外，本發(fā)明自不必說，并不限于所述實施方式。比如，也可以采用配線板(BGA)代替硅片(FC)。又，電極材料不限鋁，也可以采用Al-Si、Al-Si-Cu、Al-Cu、Cu等。
實施例1
下面來說明將本實施方式更具體化的實施例1。
使用的焊料粒子的成分為96.5wt％Sn-3.0wt％Ag-0.5wt％Cu(熔點218℃)，平均直徑為6μm(粒度分布2-11μm)。使用一種脂肪酸酯(三油酸三甲基丙烷脂)作為液態(tài)體。該脂肪酸酯的主要的性質(zhì)如下40℃時的動粘度為48.3mm2/s，100℃時的動粘度為9.2mm2/s，酸值為2.4。不添加有機酸，利用脂肪酸酯原來所包含的游離脂肪酸。又，為了盡量抑制脂肪酸酯受水分的影響，進行了水的蒸氣壓或以下的真空脫泡。
在焊料隆起形成用的基板方面使用了邊長為10mm的正方形硅片。在硅片上，80μm間距的墊式電極形成二維陣列狀。墊式電極的形狀是邊長為40μm的正方形。墊式電極表面的材質(zhì)是在非電解鍍鎳上所形成的零點幾微米膜厚的鍍金。保護膜的材質(zhì)是硅氮化物。
符號說明10 焊料組成物11 焊料粒子12 液態(tài)體(液體材料)20 基板21 基板的表面22 墊式電極23 焊料隆起23’ 焊料皮膜30 承接容器(容器)31 澆注容器32 澆注口40、71 加熱裝置41 熱風(fēng)50A、50B 焊料隆起形成裝置60 調(diào)溫單元61 冷風(fēng)70 回流焊裝置
權(quán)利要求
1.一種加熱裝置，其特征在于，包括載置臺，其搭載基板或保持有基板的夾具；開口部，其形成在所述載置臺上，由于載置所述基板或所述夾具而被封閉；加熱單元，其通過所述開口部將熱風(fēng)吹抵所述基板或所述夾具的下側(cè)來加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，設(shè)置有將吹抵所述基板或所述夾具的熱風(fēng)返回到所述加熱單元側(cè)的熱風(fēng)循環(huán)路徑。
3.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，設(shè)置有調(diào)溫單元，其位于所述載置臺的上方，對所述基板進行溫度控制。
4.如權(quán)利要求3所述的加熱裝置，其特征在于，所述調(diào)溫單元具有以輻射熱加熱所述基板的輻射板和加熱所述輻射板的加熱部。
5.如權(quán)利要求3所述的加熱裝置，其特征在于，所述調(diào)溫單元具有吸收所述基板的熱量的熱吸收板和冷卻所述熱吸收板的吸熱部。
6.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，設(shè)置有將所述基板或所述夾具固定在所述載置臺上的壓緊機構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，所述夾具是將基板浸入液態(tài)焊料組成物中進行保持的容器。
8.一種回流焊裝置，其特征在于，包括至少一個預(yù)加熱部，其對基板或保持有基板的夾具進行預(yù)熱；至少一個回流焊部，其對所述預(yù)熱好的基板或所述夾具進行正式加熱；以及搬送機構(gòu)，其將所述基板或所述夾具搬送到所述預(yù)加熱部和所述回流焊部，所述預(yù)加熱部及所述回流焊部包括載置臺，其搭載基板或保持有基板的夾具；開口部，其形成在所述載置臺上，由于載置所述基板或所述夾具而被封閉；加熱單元，其通過所述開口部將熱風(fēng)吹抵所述基板或所述夾具的下側(cè)來加熱。
9.如權(quán)利要求8所述的回流焊裝置，其特征在于，設(shè)置有將吹抵所述基板或所述夾具的熱風(fēng)返回到所述加熱單元側(cè)的熱風(fēng)循環(huán)路徑。
10.如權(quán)利要求8所述的回流焊裝置，其特征在于，設(shè)置有調(diào)溫單元，其位于所述載置臺的上方，對所述基板進行溫度控制。
11.如權(quán)利要求10所述的回流焊裝置，其特征在于，所述調(diào)溫單元具有以輻射熱加熱所述焊料組成物的輻射板和加熱所述輻射板的加熱部。
12.如權(quán)利要求10所述的回流焊裝置，其特征在于，所述調(diào)溫單元具有吸收所述焊料組成物的熱量的熱吸收板和冷卻所述熱吸收板的吸熱部。
13.如權(quán)利要求8所述的回流焊裝置，其特征在于，設(shè)置有將所述基板或所述夾具固定在所述載置臺上的壓緊機構(gòu)。
14.如權(quán)利要求8所述的回流焊裝置，其特征在于，所述夾具是將基板浸入液態(tài)焊料組成物中進行保持的容器。
15.如權(quán)利要求8所述的回流焊裝置，其特征在于，除所述預(yù)加熱部和所述回流焊部之外，設(shè)置有對所述基板或所述夾具進行慢慢冷卻的至少一個冷卻部。
16.如權(quán)利要求15所述的回流焊裝置，其特征在于，所述預(yù)加熱部和所述回流焊部和所述回流焊部被配置在同心圓上，所述搬送機構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)運動將所述基板或所述夾具搬入所述預(yù)加熱部、所述回流焊部及所述冷卻部或從這些部位搬出。
17.如權(quán)利要求8所述的回流焊裝置，其特征在于，所述搬送機構(gòu)具有上下移動機構(gòu)，其使所述基板或所述夾具升降而從所述載置臺脫離或搭載在所述載置臺上。
18.如權(quán)利要求8所述的回流焊裝置，其特征在于，所述加熱單元具有在所述基板或所述夾具未被載置在所述載置臺上的狀態(tài)下停止供應(yīng)熱風(fēng)的功能。
19.如權(quán)利要求16所述的回流焊裝置，其特征在于，所述搬送機構(gòu)將所述基板或所述夾具連續(xù)地搬送到所述預(yù)加熱部、所述回流焊部及。
20.如權(quán)利要求19所述的回流焊裝置，其特征在于，所述搬送機構(gòu)將虛設(shè)工件混在一起搬送所述基板或所述夾具。
21.一種焊料隆起形成裝置，對設(shè)有多個墊式電極的基板上的焊料組成物進行加熱及回流焊而形成焊料隆起，其特征在于，所述焊料組成物是由焊料粒子與含有熔接劑成分且在常溫下為液態(tài)或加熱變成液態(tài)的液體材料的混合物組成，所述焊料隆起形成裝置具有從所述基板側(cè)對所述焊料組成物進行加熱的加熱單元。
22.如權(quán)利要求21所述的焊料隆起形成裝置，其特征在于，設(shè)置有調(diào)溫單元，其位于所述載置臺的上方，對所述焊料組成物進行溫度控制。
23.如權(quán)利要求22所述的焊料隆起形成裝置，其特征在于，所述調(diào)溫單元具有以輻射熱加熱所述焊料組成物的輻射板和加熱所述輻射板的加熱部。
24.如權(quán)利要求22所述的焊料隆起形成裝置，其特征在于，所述調(diào)溫單元具有吸收所述焊料組成物的熱量的熱吸收板和冷卻所述熱吸收板的吸熱部。
25.如權(quán)利要求21所述的焊料隆起形成裝置，其特征在于，所述加熱單元將熱風(fēng)吹抵所述基板的下側(cè)來加熱。
26.如權(quán)利要求21所述的焊料隆起形成裝置，其特征在于，所述加熱單元通過熱傳導(dǎo)對所述基板的下側(cè)加熱。
27.如權(quán)利要求21所述的焊料隆起形成裝置，其特征在于，所述基板被浸入容器內(nèi)的焊料組成物中，所述加熱單元隔著所述容器從所述基板側(cè)對所述焊料組成物加熱。
28.一種焊料隆起形成方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒑噶辖M成物在設(shè)有多個墊式電極的基板上堆積成層狀的涂布工序，所述焊料組成物由焊料粒子與含有熔接劑成分且常溫下為液態(tài)或加熱變成液態(tài)的液體材料的混合物組成；從所述基板側(cè)對所述焊料組成物進行加熱而回流焊的回流焊工序。
29.如權(quán)利要求28所述的焊料隆起形成方法，其特征在于，在所述涂布工序中，將所述焊料組成物堆積在包含所述多個墊式電極及其它們之間的間隙的整個面上。
30.如權(quán)利要求28所述的焊料隆起形成方法，其特征在于，在所述回流焊工序中，使所述焊料組成物的表面?zhèn)群突鍌?cè)的加熱溫度形成溫度差地加熱所述焊料組成物。
31.如權(quán)利要求28所述的焊料隆起形成方法，其特征在于，在所述回流焊工序中，使所述焊料組成物的表面?zhèn)群突鍌?cè)的加熱溫度幾乎相同地加熱所述焊料組成物。
32.如權(quán)利要求28所述的焊料隆起形成方法，其特征在于，在所述回流焊工序中，將所述墊式電極加熱到所述焊料粒子的熔點或熔點以上，使與該墊式電極接觸的焊料粒子熔化，形成在該墊式電極上沾潤蔓延的焊料皮膜，進一步使所述焊料粒子與該焊料皮膜合而為一。
33.如權(quán)利要求28所述的焊料隆起形成方法，其特征在于，在所述回流焊工序中，使所述焊料組成物的基板側(cè)的加熱溫度高于其表面?zhèn)鹊募訜釡囟?，以此形成溫度差，靠近所述基板?cè)的所述焊料粒子率先沉淀。
34.如權(quán)利要求28所述的焊料隆起形成方法，其特征在于，在所述回流焊工序中，使所述焊料組成物的基板側(cè)的加熱溫度高于其表面?zhèn)鹊募訜釡囟龋源诵纬蓽囟炔?，在所述液體材料中產(chǎn)生對流，通過該對流來促進所述焊料粒子的沉淀。
35.如權(quán)利要求28所述的焊料隆起形成方法，其特征在于，在所述回流焊工序中，在將所述基板浸入容器內(nèi)的所述焊料組成物中的狀態(tài)下對其加熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝置，其特征在于，第一點在搭載基板或保持有基板的夾具的載置臺上設(shè)有通過所述基板或所述夾具的載置而被封閉的開口部，透過該開口部將熱風(fēng)吹抵所述基板或所述夾具的下側(cè)而加熱，以及，第二點，加熱及回流焊焊料組成物而在基板上的多個墊式電極上形成焊料隆起時，使用焊料粒子與液體材料的混合物組成的材料作為焊料組成物，該液體材料包含熔接劑成分且常溫下為液態(tài)或加熱而變成液態(tài)，從所述基板側(cè)對所述焊料組成物進行加熱。采用本發(fā)明可以期待如下的效果采用第一點的結(jié)構(gòu)，可以防止熱風(fēng)迂回不到的基板上的糊狀釬焊料的氧化和粒子粘結(jié)到基板上，采用第二點的結(jié)構(gòu)，使靠近墊式電極的焊料粒子率先熔化并在墊式電極上沾潤蔓延，同時使遠離墊式電極的上方的焊料粒子不充分熔化，減少焊料粒子合而為一的機會。
文檔編號H05K3/34GK1938838SQ20058000988
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者白井大, 小野崎純一, 齊藤浩司, 坂本伊佐雄, 古野雅彥, 安藤晴彥, 平塚篤志 申請人:株式會社田村制作所, 獨立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機構(gòu)