JP4093223B2 - 半田付方法 - Google Patents

半田付方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4093223B2
JP4093223B2 JP2004320233A JP2004320233A JP4093223B2 JP 4093223 B2 JP4093223 B2 JP 4093223B2 JP 2004320233 A JP2004320233 A JP 2004320233A JP 2004320233 A JP2004320233 A JP 2004320233A JP 4093223 B2 JP4093223 B2 JP 4093223B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
solder
metal powder
bump
flux
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004320233A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006041461A (ja
Inventor
忠彦 境
憲 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2004320233A priority Critical patent/JP4093223B2/ja
Priority to TW094119026A priority patent/TWI297584B/zh
Priority to EP05752868A priority patent/EP1685751B1/en
Priority to CNB2005800002504A priority patent/CN100479636C/zh
Priority to EP06013130A priority patent/EP1705971B1/en
Priority to AT05752868T priority patent/ATE373410T1/de
Priority to DE602005003102T priority patent/DE602005003102T2/de
Priority to DE602005002447T priority patent/DE602005002447T2/de
Priority to PCT/JP2005/011690 priority patent/WO2006001402A1/en
Priority to AT06013130T priority patent/ATE377345T1/de
Priority to KR1020057021959A priority patent/KR100661332B1/ko
Priority to US11/157,921 priority patent/US7568610B2/en
Priority to MYPI20052854A priority patent/MY138108A/en
Publication of JP2006041461A publication Critical patent/JP2006041461A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4093223B2 publication Critical patent/JP4093223B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3431—Leadless components
    • H05K3/3436—Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3489—Composition of fluxes; Methods of application thereof; Other methods of activating the contact surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/118—Post-treatment of the bump connector
    • H01L2224/1182—Applying permanent coating, e.g. in-situ coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/118—Post-treatment of the bump connector
    • H01L2224/1182—Applying permanent coating, e.g. in-situ coating
    • H01L2224/11822—Applying permanent coating, e.g. in-situ coating by dipping, e.g. in a solder bath
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13075—Plural core members
    • H01L2224/1308—Plural core members being stacked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13075—Plural core members
    • H01L2224/1308—Plural core members being stacked
    • H01L2224/13082—Two-layer arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13109—Indium [In] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13111—Tin [Sn] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13116—Lead [Pb] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/13118—Zinc [Zn] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13139—Silver [Ag] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13144—Gold [Au] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13163—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/13164—Palladium [Pd] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298—Fillers
    • H01L2224/29499—Shape or distribution of the fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/753—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/75301—Bonding head
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/758—Means for moving parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/81009—Pre-treatment of the bump connector or the bonding area
    • H01L2224/8101—Cleaning the bump connector, e.g. oxide removal step, desmearing
    • H01L2224/81011—Chemical cleaning, e.g. etching, flux
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818—Bonding techniques
    • H01L2224/81801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00013—Fully indexed content
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01009—Fluorine [F]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0103—Zinc [Zn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01049—Indium [In]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0105—Tin [Sn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203—Fillers and particles
    • H05K2201/0206—Materials
    • H05K2201/0215—Metallic fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/03—Conductive materials
    • H05K2201/0332—Structure of the conductor
    • H05K2201/0335—Layered conductors or foils
    • H05K2201/035—Paste overlayer, i.e. conductive paste or solder paste over conductive layer
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/03—Metal processing
    • H05K2203/0338—Transferring metal or conductive material other than a circuit pattern, e.g. bump, solder, printed component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)

Description

本発明は、電子部品を基板に半田付けする半田付方法に関するものである。
電子部品を基板へ実装する際の接合方法として、従来より半田付けによる方法が広く用いられており、半田付けの形態としては、電子部品に設けられた接合用電極としての金属バンプを半田によって形成する方法が知られている。近年、電子部品の小型化や実装の高密度化の進展に因り半田接合用のバンプのサイズが微小化するに伴って、同一の電子部品においてバンプサイズのばらつきが避けられず、電子部品を基板に搭載した状態では、サイズが他と比較して小さいバンプと基板の回路電極との間に隙間が生じ易い。
そしてこのような隙間が生じた状態で半田付けのための加熱が行われると、バンプが溶融して液状となった半田が回路電極の表面に到達しないまま冷却固化する半田付け不良を招く場合がある。このような半田付け不良を防止するため、バンプの半田接合に際し、バンプを組成する半田の融点温度よりも融点が高い銀などの金属の金属粉を含有した金属ペーストを半田接合部分に供給する半田接合方法が知られている（例えば特許文献１）。
この方法によれば、加熱工程においてバンプが溶融した時点で固体のまま存在する金属粉の表面に沿って溶融半田を濡れ拡がらせることにより、上述のような隙間が存在するような場合にあっても、溶融半田を回路電極の表面に導くことができ、バンプと回路電極との間の隙間に起因する接合不良を防止することができるという利点がある。
特開２０００−１１４３０１号公報
上記特許文献例に示す方法においては、バンプが溶融した半田を金属粉によって導くためには、金属ペースト中にバンプ表面の酸化膜を除去する活性成分を含有させてバンプの半田濡れ性を確保する必要があるが、活性作用の強いフラックスを使用する場合には、次のような不具合が生じる場合がある。
近年環境保護や工程簡略化の観点から、従来行われていた半田付後の洗浄工程、すなわち半田接合過程において用いられたフラックスを洗浄剤を用いて洗浄除去する工程を省略する無洗浄工法が主流となってきている。このため、半田付けに際して供給されたフラックスは半田接合部にそのまま残留する。このとき、残留フラックスの活性作用が強いと、基板の回路電極が残留フラックスによって腐食されることによる絶縁特性の劣化を招きやすい。このように、従来の半田付方法には、接合不良や絶縁特性の劣化などの不具合を生じやすいという問題点があった。
そこで本発明は、接合不良や絶縁特性の劣化を招くことなく高品質の半田接合部を得ることができる半田付方法を提供することを目的とする。
本発明の半田付方法は、半田バンプが形成された電子部品を基板に搭載してリフローすることにより、前記半田バンプを溶融させて前記基板の電極に半田付けする半田付け方法であって、凸部が形成された転写面を有するステージ上に半田の融点よりも高い融点を有する鱗片状の金属粉を含んだフラックスを薄膜状に拡げる薄膜形成工程と、前記半田バンプを前記転写面上の薄膜が形成された部分に押しつけることにより半田バンプの表面に前記金属粉を食い込ませる金属粉食込工程と、前記金属粉が食い込んだ状態の半田バンプを基板の電極に位置合わせして搭載する搭載工程と、加熱により前記半田バンプが溶融した溶融半田をこの半田バンプに食い込んだ状態で前記電極に移載された金属粉の表面を伝って濡れ拡がらせる半田溶融工程とを含み、前記金属粉食込工程において前記凸部によって前記金属粉を半田バンプの表面を覆う酸化膜を突き破って食い込ませる。
本発明によれば、金属粉が食い込んだ状態の半田バンプを基板の電極に位置合わせして搭載し、加熱により半田バンプが溶融した溶融半田をこの半田バンプに食い込んだ金属粉の表面を伝って濡れ拡がらせることにより、接合不良や絶縁特性の劣化を招くことなく高品質の半田接合部を得ることができる。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の電子部品搭載装置の正面図、図２、図３は本発明の実施の形態１の電子部品搭載方法の工程説明図、図４は本発明の実施の形態１の電子部品搭載方法におけるフラックス転写過程の説明図、図５は本発明の実施の形態１の電子部品搭載方法における半田接合過程の説明図、図６は本発明の実施の形態１の半田付方法においてフラックスに混入される金属粉の断面図である。
まず図１を参照して、電子部品搭載装置の構成を説明する。この電子部品搭載装置は、半田バンプが形成された電子部品を基板に搭載する機能を有するものであり、部品供給部１、フラックス転写部２、基板保持部３を直列に配置し、これらの各部の上方に部品移載機構４を配設した構成となっている。
部品供給部１は部品トレイ５を備えており、部品トレイ５上には下面に突起電極である半田バンプ７（以下、単に「バンプ７」と略称。）が形成された電子部品６が複数載置されている。バンプ７は、微細粒状の半田ボールを外部接続用の電極に半田接合して形成される。バンプ形成後のバンプ７のサイズは、半田ボールのサイズのばらつきなどの原因によって一様ではなく、各バンプの下端部の高さはばらついている。ここでバンプ７は大気暴露により表面が酸化された状態（図２，図３に示す酸化膜７ａ参照）にある。
部品供給部１に隣接して配置されたフラックス転写部２は、表面に平坦面である転写面８ａを有する転写ステージ８を備えており、転写面８ａの上方にはスキージ９がスキージ移動機構（図示省略）によって転写面８ａに沿って水平移動自在に配設されている。転写面８ａ上にフラックス１０を供給した状態で、スキージ９を転写ステージ８に対して平行に相対移動させることにより、スキージ９は転写面８ａ上にフラックス１０を薄膜状に拡げてフラックス薄膜１０ａを形成する薄膜形成動作を行う。
ここでフラックス１０の組成について説明する。フラックス１０は、ロジンなどの樹脂成分を溶剤に溶解した粘度の高い液状の基剤に、添加成分として活性剤と金属粉１６（図２参照）とを混合したものである。活性剤は、バンプ７の表面に生成した半田の酸化膜７ａを除去する目的で添加されるものであり、このような酸化膜除去能力を有する有機酸などが用いられる。なおここでは活性剤として半田付け後の洗浄を必要としない低活性のものが用いられる。
金属粉１６の材質としては、バンプ７に用いられる半田の融点よりも高い融点を有し、しかも大気中で金属粉１６の表面に酸化膜を生成しないものであって、さらにバンプ７を形成する半田に対する濡れ性がよく、バンプ７が溶融した流動状態の半田が金属粉１６の表面を伝って濡れ拡がりやすい材質（例えば純度９０％以上の金、銀、パラジウムなどの貴金属）が選定される。そしてフラックス１０への添加は、これらの金属を鱗片状（薄片状）の金属箔に加工したものを、基剤中に混合することにより行われる。ここで、金属粉
１６のサイズとしては、代表サイズが０．０５μｍ〜２０μｍの範囲のものが望ましく、基剤中への混合割合は、１〜２０ｖｏｌ％の範囲が望ましい。
このように金属粉を含有したフラックス薄膜１０ａが形成された転写面８ａに対してバンプ７を押しつけることにより、バンプ７の下端部にはフラックス１０が転写される。このとき、昇降押圧機構１４の押圧荷重を適切に設定することにより、バンプ７の下端部を押圧荷重により幾分押しつぶして、複数のバンプ７の高さをそろえるフラットニングが行われる。そして、固形の金属粉１６はフラットニング時の押圧力により、バンプ７の表面を覆う酸化膜７ａを部分的に突き破ってバンプ７の半田材質内部に食い込む。
ここで転写ステージ８の転写面８ａは完全な平滑面ではなく、表面に微細な凸部８ｂ（図４参照）を設けて所定の表面粗度に加工されている。バンプ７の押圧過程においては、フラックス１０中の金属粉１６は凸部８ｂによってバンプ７に対して押し付けられる。これによりそのままでは酸化膜７ａを突き破りにくい薄片状の金属粉１６を、バンプ７に食い込ませることができる。このようにしてバンプ７の下端部に酸化膜７ａを突き破って食い込んだ金属粉１６が存在することにより、後述するように、バンプ７を溶融させて基板１２の電極１２ａに半田接合するリフロー時において、接合性を向上させることができる。
上記構成において、フラックス転写部２は、平坦面である転写面８ａを有する転写ステージ８とスキージ９とを備え、スキージ９を平坦面に対して相対移動させることによりこの平坦面上に金属粉１６を含んだフラックス１０を薄膜状に拡げる薄膜形成機構となっている。そして昇降押圧機構１４を備えた部品移載機構４は、バンプ７を転写面８ａのフラックス薄膜１０ａが形成された部分に押しつけることにより、バンプ７の表面に金属粉１６を食い込ませる加圧機構となっている。
フラックス転写部２に隣接して配置された基板保持部３は、基板保持テーブル１１を備えている。基板保持テーブル１１上には上面に電極１２ａが形成された基板１２が保持されている。部品移載機構４は、移動テーブル１３によって水平方向に移動する昇降押圧機構１４を備えており、昇降押圧機構１４の下端部には下面に電子部品６を吸着保持する機能を備えた部品保持ヘッド１５が装着されている。部品保持ヘッド１５を部品供給部１の上方に位置させた状態で昇降押圧機構１４を駆動することにより、部品保持ヘッド１５は部品トレイ５に対して昇降し電子部品６を吸着してピックアップする。
そして電子部品６を保持した部品保持ヘッド１５をフラックス転写部２へ移動させた状態で、昇降押圧機構１４を駆動することにより、部品保持ヘッド１５は転写面８ａ上に形成されたフラックス薄膜１０ａに対して下降し、バンプ７を転写面８ａに押圧する。これによりバンプ７の下端部にはフラックス１０が転写されて、金属粉１６がバンプ７に食い込む。これとともに、バンプ７の下端部が押圧荷重により押しつぶされ、複数のバンプ７の高さをほぼ均一にそろえるフラットニングが行われる。
そしてフラックス転写後の電子部品６を保持した部品保持ヘッド１５を基板保持部３上に移動させ、バンプ７を基板１２の電極１２ａに位置合わせして基板１２に対して昇降させることにより、電子部品６は基板１２に搭載される。したがって、部品移載機構４は金属粉１６が食い込んだ状態のバンプを基板の電極に位置合わせして搭載する搭載機構となっている。そしてここでは、この搭載機構が前述の加圧機構を兼ねた構成となっている。
次に、バンプ７が形成された電子部品６を基板１２に搭載する電子部品搭載方法について、図２〜図５を参照して説明する。この電子部品搭載方法においては、バンプ７にフラックス転写を行った後に、電子部品６を基板１２に搭載してリフローすることにより、バ
ンプ７を溶融させて基板１２の電極１２ａに半田付けする。なお図４，図５は、図２（ｂ）におけるＡ部詳細、図３（ｂ）におけるＢ部詳細をそれぞれ示している。
図２（ａ）において、平坦な転写面８ａを有する転写ステージ８上に金属粉１６を含んだフラックス１０を薄膜状に拡げ、フラックス薄膜１０ａを形成する（薄膜形成工程）。次いで、電子部品６を保持した部品移載ヘッド１５を転写ステージ８上に移動させ、図２（ｂ）に示すように、バンプ７を転写面８ａ上のフラックス薄膜１０ａが形成された部分に押しつけることにより、バンプ７の表面に金属粉１６を食い込ませる（金属粉食込工程）。
この金属粉食込工程においては、図４のＡ部詳細に示すように、転写面８ａに形成された凸部８ｂによって薄片状の金属粉１６を酸化膜７ａを突き破って、バンプ７に食い込ませる。
そしてこの後、部品保持ヘッド１５を転写ステージ８から上昇させることにより、図３（ａ）に示すように、バンプ７の下端部は部分的に押しつぶされてフラットニングが行われるとともに、バンプ７にはフラックス１０が転写される。そしてバンプ７の下端部には金属粉１６が食い込んだ状態で存在しており、この金属粉１６および転写されたフラックス１０中の金属粉１６は、次に説明する搭載工程においてバンプ７とともに電極１２ａに移載される。
この後、フラックス転写塗布後の電子部品６は基板１２に実装される。まず図３（ｂ）に示すように、金属粉１６が食い込んだ状態のバンプ７を、基板１２の電極１２ａに位置合わせして搭載する（搭載工程）。そして部品搭載後の基板１２はリフロー炉にて加熱され、この加熱によりバンプ７が溶融した溶融半田を、このバンプ７に食い込んだ状態で電極１２ａに移載された金属粉１６の表面を伝って濡れ拡がらせる（半田溶融工程）。
この半田溶融工程について、図５のＢ部詳細を参照して説明する。図５は、半田接合開始時における電極１２ａ表面とバンプ７との接触面を示しており、バンプ７はフラックス転写工程においてフラットニングが行われていることから、すべてのバンプ７において下端部が電極１２ａの表面にほぼ均一に当接する。
このとき、フラックス１０の活性作用が弱い場合には酸化膜７ａは完全には除去されずバンプ７の表面に残留する。このため半田バンプ７は電極１２ａの表面には直接接触せず、表面の酸化膜７ａを介して電極１２ａに接触する。そしてバンプ７の下端部に酸化膜７ａを突き破った状態で食い込んだ金属粉１６は、電極１２ａの表面に直接接触するか、あるいはフラックス１０中に含有されてともに移載された金属粉１６を介して電極１２ａに接触した状態にある。また食い込んだ状態の金属粉１６が電極１２ａに接触していない場合でも、フラットニングによってバンプ７の電極１２ａへの当接状態が均一であることから、これらの金属粉１６は電極１２ａの表面に至近距離で近接した状態にある。
そしてこの状態でバンプ７が溶融すると、溶融半田は酸化膜７ａを突き破ってバンプ７と電極１２ａの表面とを連結した状態にある金属粉１６の表面を伝って下方に塗れ拡がる。そして電極１２ａの表面に直接、または酸化膜７ａとの間に介在する金属粉１６の表面を介して電極１２ａの表面に到達し、この後は電極１２ａの表面に沿って水平方向に濡れ拡がり、バンプ７の溶融半田は電極１２ａの接合面全体を覆うに至る。そしてこの後溶融半田が冷却固化することにより、バンプ７は電極１２ａに半田接合される。
この半田接合過程においては、フラックス１０中に含まれる活性剤はバンプ７の酸化膜
７ａを除去する作用を発揮するが、前述のように酸化膜７ａを突き破った溶融半田が金属粉１６に沿って濡れ拡がることにより、酸化膜７ａが部分的にのみ除去されている場合においても良好な半田接合性が確保されるため、フラックス１０中に含まれる活性剤には強い活性作用は要求されない。
換言すれば予め金属粉１６をバンプ７の表面に酸化膜７ａに食い込ませることにより、活性作用が弱い低活性フラックスの使用が可能となっており、半田接合後にフラックスが残留した状態においても回路電極が活性成分によって腐食される度合が低い。したがって半田付け後にフラックス除去のための洗浄を行わない無洗浄工法においても、接合不良や絶縁特性の劣化を招くことなく高品質の半田接合部を得ることができる。
なお、フラックス１０中に混入する金属粉として、単一の金属種を用いる替わりに、図６（ａ）に示すように、中核体となるコア金属１６ａとコア金属１６ａの表面を覆う表面金属１６ｂとで構成された金属粉１６Ａを用いるようにしてよい。この構成においては、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）からコア金属１６ａとして用いられる金属種を選択し、この金属種によって薄片状の金属箔を形成する。そしてこの金属箔の表面に、半田との濡れ性のよい金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）の被膜を電気メッキなどの方法によって形成して表面金属１６ｂとする。
ここで、コア金属１６ａと表面金属１６ｂに用いられる金属種の組み合わせは、表面金属１６ｂから内部のコア金属１６ａへの拡散（図６（ｂ）参照）がリフロー時の加熱によって容易に生じ、リフロー終了時において表面金属１６ｂのコア金属１６ａ中への拡散が完了してほとんどコア金属１６ａ中に取り込まれるような拡散特性が実現される組み合わせが選択される。すなわちこの構成においては、表面金属１６ｂは半田との濡れ性のよい金属にて形成され、コア金属１６ａはリフローによる加熱により表面金属１６ｂを固溶して内部に取り込むことが可能な金属にて形成されている。
フラックス１０に混入される金属粉としてこのような構成を採用することにより、以下に説明するような優れた効果を得ることができる。まず前述の半田溶融工程において半田バンプ７が溶融した段階では、金属粉１６Ａの表面金属１６ｂが、表面に接触した溶融半田を表面伝いに濡れ拡がらせながら導く役割を果たす。ここで金属粉１６Ａは、高価な金や銀などの貴金属を安価なコア金属１６ａの表面を覆う表面金属１６ｂとして用いるようにしていることから、金属粉入りフラックスにおいて高価な貴金属をそのまま粉体で用いる方法と比較して、大幅なコスト低減が可能となっている。
そして半田溶融工程において加熱が継続されることにより、図６（ｂ）に示すように、表面金属１６ｂがコア金属１６ａ中に拡散により徐々に取り込まれる。なおコア金属１６ａの金属種および加熱温度によっては、表面金属１６ｂは液相のコア金属１６ａに拡散する場合と、固相のコア金属１６ａに拡散する場合とが存在するが、いずれの場合も表面金属１６ｂは徐々にコア金属１６ａ中に取り込まれる。そして表面金属１６ｂが完全に取り込まれコア金属１６ａの表面が露呈されることにより、図６（ｃ）に示すように、金属粉１６Ａの表面にはコア金属１６ａが加熱により酸化した酸化膜１６ｃが形成される。そしてこの酸化膜１６ｃは、半田接合後の絶縁性の向上に以下に説明するような効果を有する。
半田接合工程後にフラックス除去のための洗浄を行わない無洗浄工法においては、半田ペースト中に含まれていた金属粉１６Ａはそのまま半田接合部の周囲にフラックス残渣として残留する。金や銀などの金属をそのままフラックスに混入する金属粉として用いた場合には、残留量によっては基板の回路電極間を電気的に腐食させて絶縁性を低下させるマイグレーションが発生するおそれがある。このため、従来は絶縁性の確保を勘案して金属
粉の配合割合を低く抑える必要があり、この結果溶融半田を導く効果が良好に実現されない事態が生じていた。
これに対し、上記構成の金属粉１６Ａを用いることにより、半田接合工程後に金属粉１６Ａが半田接合部の周囲に相当量残留した場合にあっても、金属粉１６Ａの表面は電気的に安定な酸化膜１６ｃに覆われていることから、マイグレーションの発生がなく、良好な絶縁性が確保される。したがって上記構成の金属粉１６Ａを用いることにより、半田ペースト中に十分な量の金属粉を混入することによって半田接合性を向上させるとともに、半田接合後の絶縁性を確保して実装信頼性を向上させることが可能となっている。
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２の電子部品搭載装置の正面図である。本実施の形態２は、実施の形態１において単一の部品移載機構４によって行っていた電子部品６へのフラックス転写動作と電子部品６の基板１２への搭載動作とを、それぞれ専用の部品移載機構によって行うように構成したものである。
図７において、部品供給部１、フラックス転写部２、基板保持部３は、実施の形態１にて図１に示す各部と同様である。部品供給部１およびフラックス転写部２の上方には第１の部品移載機構４Ａが配設されており、フラックス転写部２および基板保持部３の上方には第２の部品移載機構４Ｂが配設されている。
第１の部品移載機構４Ａ、第２の部品移載機構４Ｂは、それぞれ第１の移動テーブル１３Ａ，第２の移動テーブル１３Ｂによって水平方向に移動する第１の昇降押圧機構１４Ａ、第２の昇降押圧機構１４Ｂを備えており、第１の昇降押圧機構１４Ａ、第２の昇降押圧機構１４Ｂの下端部には、それぞれ下面に電子部品６を吸着保持する機能を備えた第１の部品保持ヘッド１５Ａ、第２の部品保持ヘッド１５Ｂが装着されている。
第１の部品保持ヘッド１５Ａを部品供給部１の上方に位置させた状態で、第１の昇降押圧機構１４Ａを駆動することにより、第１の部品保持ヘッド１５Ａは部品トレイ５に対して昇降し電子部品６を吸着してピックアップする。そして電子部品６を保持した第１の部品保持ヘッド１５Ａをフラックス転写部２へ移動させた状態で、第１の昇降押圧機構１４Ａを駆動することにより、第１の部品保持ヘッド１５Ａは転写面８ａ上に形成されたフラックス薄膜１０ａに対して下降する。
これにより実施の形態１に示す例と同様に、バンプ７へのフラックス１０の転写および金属粉１６のバンプ７への食い込み、ならびにバンプ７のフラットニングが行われる。すなわち第１の部品移載機構４Ａは、バンプ７を転写面８ａのフラックス薄膜１０ａが形成された部分に押しつけることにより、バンプ７の表面に金属粉１６を食い込ませる加圧機構となっている。
そしてフラックス転写後の電子部品６は第１の部品保持ヘッド１５Ｂによって保持され、基板保持部３上に移動する。そしてここで第２の昇降押圧機構１４Ｂを駆動して電子部品６を基板１２に対して昇降させることにより、電子部品６は基板１２に搭載される。したがって第２の部品移載機構４Ｂは、金属粉１６が食い込んだ状態のバンプを基板の電極に位置合わせして搭載する搭載機構となっている。
このように、バンプ７を転写面８ａに押しつけて金属粉１６を食い込ませる機能を有する第１の部品移載機構４Ａと、フラックス転写後の電子部品６を基板１２に搭載する機能を有する第２の部品移載機構４Ｂとを別個に設けることにより、それぞれの部品移載機構を必要とされる機能に応じた適正な機構特性を備えたものとすることができる。
すなわち、第１の昇降押圧機構１４Ａ、第１の部品保持ヘッド１５Ａについては、金属粉１６のバンプ７への食い込みやバンプ７のフラットニングなど押圧荷重を必要とする作業をバンプ数の大きい大型部品を対象として実行可能な高荷重型の構造とするとともに、第２の昇降押圧機構１４Ｂ、第２の部品保持ヘッド１５Ｂについては、薄型のフレキシブル基板など搭載動作において高い位置精度・精細な荷重制御を必要とする種類の基板に対応可能な高精度型の構造とすることができる。
本発明の半田付方法は、接合不良や絶縁特性の劣化を招くことなく高品質の半田接合部を得ることができるという効果を有し、半田バンプが形成された電子部品を基板に半田付けする半田付方法に対して有用である。
本発明の実施の形態１の電子部品搭載装置の正面図 本発明の実施の形態１の電子部品搭載方法の工程説明図 本発明の実施の形態１の電子部品搭載方法の工程説明図 本発明の実施の形態１の電子部品搭載方法におけるフラックス転写過程の説明図 本発明の実施の形態１の電子部品搭載方法における半田接合過程の説明図 本発明の実施の形態１の半田付方法においてフラックスに混入される金属粉の断面図 本発明の実施の形態２の電子部品搭載装置の正面図
符号の説明
２ フラックス転写部
４ 部品移載機構
６ 電子部品
７ 半田バンプ
８ 転写ステージ
８ａ 転写面
９ スキージ
１０ フラックス
１０ａ フラックス薄膜
１２ 基板
１２ａ 電極
１４ 昇降押圧機構
１５ 部品保持ヘッド
１６Ａ 金属粉
１６ａ コア金属
１６ｂ 表面金属
１６ｃ 酸化膜

Claims (5)

  1. 半田バンプが形成された電子部品を基板に搭載してリフローすることにより、前記半田バンプを溶融させて前記基板の電極に半田付けする半田付け方法であって、凸部が形成された転写面を有するステージ上に半田の融点よりも高い融点を有する鱗片状の金属粉を含んだフラックスを薄膜状に拡げる薄膜形成工程と、前記半田バンプを前記転写面上の薄膜が形成された部分に押しつけることにより半田バンプの表面に前記金属粉を食い込ませる金属粉食込工程と、前記金属粉が食い込んだ状態の半田バンプを基板の電極に位置合わせして搭載する搭載工程と、加熱により前記半田バンプが溶融した溶融半田をこの半田バンプに食い込んだ状態で前記電極に移載された金属粉の表面を伝って濡れ拡がらせる半田溶融工程とを含み、前記金属粉食込工程において前記凸部によって前記金属粉を半田バンプの表面を覆う酸化膜を突き破って食い込ませることを特徴とする半田付方法。
  2. 前記金属粉は、純度９０％以上の金、銀、パラジウムのいずれかを含むことを特徴とする請求項１記載の半田付方法。
  3. 前記金属粉は、コア金属と、このコア金属の表面を覆う表面金属とを含むことを特徴とする請求項１記載の半田付方法。
  4. 前記金属粉は、コア金属と、このコア金属の表面を覆う表面金属とを含み、前記表面金属は半田との濡れ性のよい金属にて形成され、前記コア金属はリフローによる加熱により前記表面金属を固溶して内部に取り込むことが可能な金属にて形成されていることを特徴とする請求項１記載の半田付方法。
  5. 前記コア金属は、錫、亜鉛、鉛、インジウムのいずれかを含み、前記表面金属は、金または銀のいずれかを含むことを特徴とする請求項３または４に記載の半田付方法。
JP2004320233A 2004-06-24 2004-11-04 半田付方法 Expired - Fee Related JP4093223B2 (ja)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004320233A JP4093223B2 (ja) 2004-06-24 2004-11-04 半田付方法
TW094119026A TWI297584B (en) 2004-06-24 2005-06-09 Method of soldering electronic component having solder bumps to substrate
AT06013130T ATE377345T1 (de) 2004-06-24 2005-06-21 Vorrichtung und verfahren zum aufbringen von elektronischen bauteilen
EP06013130A EP1705971B1 (en) 2004-06-24 2005-06-21 Electronic component disposing device and electronic component disposing method
AT05752868T ATE373410T1 (de) 2004-06-24 2005-06-21 Verfahren zum löten von elektronischen bauelementen mit löthöckern auf ein substrat
DE602005003102T DE602005003102T2 (de) 2004-06-24 2005-06-21 Vorrichtung und Verfahren zum Aufbringen von elektronischen Bauteilen
EP05752868A EP1685751B1 (en) 2004-06-24 2005-06-21 Method of soldering electronic component having solder bumps to substrate
PCT/JP2005/011690 WO2006001402A1 (en) 2004-06-24 2005-06-21 Method of soldering electronic component having solder bumps to substrate
CNB2005800002504A CN100479636C (zh) 2004-06-24 2005-06-21 将具有焊接盘的电子组件焊接到衬底上的方法
KR1020057021959A KR100661332B1 (ko) 2004-06-24 2005-06-21 땜납 범프를 갖는 전자 부품을 기판에 납땜하는 방법
DE602005002447T DE602005002447T2 (de) 2004-06-24 2005-06-21 Verfahren zum löten von elektronischen bauelementen mit löthöckern auf ein substrat
US11/157,921 US7568610B2 (en) 2004-06-24 2005-06-22 Method of soldering electronic component having solder bumps to substrate
MYPI20052854A MY138108A (en) 2004-06-24 2005-06-22 Method of soldering electronic component having solder bumps to substrate

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004186092 2004-06-24
JP2004320233A JP4093223B2 (ja) 2004-06-24 2004-11-04 半田付方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006041461A JP2006041461A (ja) 2006-02-09
JP4093223B2 true JP4093223B2 (ja) 2008-06-04

Family

ID=34970932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004320233A Expired - Fee Related JP4093223B2 (ja) 2004-06-24 2004-11-04 半田付方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7568610B2 (ja)
EP (2) EP1685751B1 (ja)
JP (1) JP4093223B2 (ja)
KR (1) KR100661332B1 (ja)
CN (1) CN100479636C (ja)
AT (2) ATE377345T1 (ja)
DE (2) DE602005003102T2 (ja)
MY (1) MY138108A (ja)
TW (1) TWI297584B (ja)
WO (1) WO2006001402A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4750079B2 (ja) * 2007-06-19 2011-08-17 パナソニック株式会社 部品実装装置
KR101711497B1 (ko) * 2010-10-29 2017-03-02 삼성전자주식회사 반도체 칩 실장 장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5439162A (en) * 1993-06-28 1995-08-08 Motorola, Inc. Direct chip attachment structure and method
KR100268632B1 (ko) * 1996-03-08 2000-10-16 야마구치 다케시 범프형성방법 및 장치
JP3304854B2 (ja) * 1997-11-07 2002-07-22 松下電器産業株式会社 半田バンプ形成方法
JP3381601B2 (ja) * 1998-01-26 2003-03-04 松下電器産業株式会社 バンプ付電子部品の実装方法
JP3565028B2 (ja) 1998-07-16 2004-09-15 松下電器産業株式会社 転写用の金属ペーストおよびバンプ形成方法
JP3565047B2 (ja) * 1998-10-07 2004-09-15 松下電器産業株式会社 半田バンプの形成方法および半田バンプの実装方法
JP2000228575A (ja) * 1999-02-05 2000-08-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd フラックスの転写装置および転写方法
TW575632B (en) * 2000-07-13 2004-02-11 Ngk Spark Plug Co Paste for filling throughhole and printed wiring board using same
JP2002224884A (ja) * 2001-01-29 2002-08-13 Tdk Corp 半田付け用フラックス及びこれを用いた半田バンプの形成方法
JP4659262B2 (ja) * 2001-05-01 2011-03-30 富士通セミコンダクター株式会社 電子部品の実装方法及びペースト材料
US6951666B2 (en) * 2001-10-05 2005-10-04 Cabot Corporation Precursor compositions for the deposition of electrically conductive features
JP3597810B2 (ja) 2001-10-10 2004-12-08 富士通株式会社 はんだペーストおよび接続構造

Also Published As

Publication number Publication date
EP1705971A2 (en) 2006-09-27
EP1685751B1 (en) 2007-09-12
DE602005003102T2 (de) 2008-02-14
KR20060059878A (ko) 2006-06-02
CN100479636C (zh) 2009-04-15
US7568610B2 (en) 2009-08-04
US20050284921A1 (en) 2005-12-29
MY138108A (en) 2009-04-30
EP1705971A3 (en) 2006-12-20
TW200603700A (en) 2006-01-16
EP1705971B1 (en) 2007-10-31
ATE377345T1 (de) 2007-11-15
ATE373410T1 (de) 2007-09-15
KR100661332B1 (ko) 2006-12-27
DE602005003102D1 (de) 2007-12-13
EP1685751A1 (en) 2006-08-02
DE602005002447D1 (de) 2007-10-25
JP2006041461A (ja) 2006-02-09
TWI297584B (en) 2008-06-01
CN1771769A (zh) 2006-05-10
DE602005002447T2 (de) 2008-01-03
WO2006001402A1 (en) 2006-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100776114B1 (ko) 땜납 접합용 페이스트 및 이를 이용한 땜납 접합 방법
JP4650220B2 (ja) 電子部品の半田付け方法および電子部品の半田付け構造
JP3565047B2 (ja) 半田バンプの形成方法および半田バンプの実装方法
KR100373420B1 (ko) 비-세정 플럭스의 활동도 증가를 위한 조성물
JP4633630B2 (ja) 半田付用のフラックスおよび半田付方法
JP4356581B2 (ja) 電子部品実装方法
US20050241731A1 (en) Flux composition and techniques for use thereof
KR20070115660A (ko) 솔더 페이스트
JP2009283628A (ja) 半導体素子実装方法
JP4093223B2 (ja) 半田付方法
EP1912485A1 (en) Solder mounting structure, method for manufacturing such solder mounting structure and use of such solder mounting structure
EP1912484A1 (en) Solder mounting structure, method for manufacturing such solder mounting structure and use of such solder mounting structure
JP4222290B2 (ja) 半田付方法
JP4134976B2 (ja) 半田接合方法
JP4033191B2 (ja) 電子部品搭載装置および電子部品搭載方法ならびにフラックス転写方法
JP2009277777A (ja) はんだボール搭載方法及び電子部品実装用部材
JP2008027954A (ja) 電子部品実装基板の製造方法
JP2009188063A (ja) 端子間の接続方法、および半導体素子の実装方法
JP2000176678A (ja) クリームはんだ及びそれを用いた実装製品
JP2004031724A (ja) ワークの半田付け方法及び半田付け実装体
JP2000271782A (ja) 半田接合用の金属ペーストおよび半田接合方法
JP2005057117A (ja) はんだ付け方法および接合構造体ならびに電気／電子部品
JP2004311679A (ja) はんだ付け方法とそのプリント配線板

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060310

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20060412

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071030

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080225

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110314

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4093223

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110314

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110314

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120314

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130314

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130314

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140314

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees