KR20070105360A - 가열 장치, 리플로우 장치, 가열 방법 및 범프 형성 방법 - Google Patents

가열 장치, 리플로우 장치, 가열 방법 및 범프 형성 방법 Download PDF

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마사히코 후루노
히로시 사이토
이사오 사카모토
마사루 시라이
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가부시키가이샤 다무라 세이사쿠쇼
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Abstract

뚜껑 구조(51)가 땜납 조성물(10)에 직접 닿게 하는 열풍(41, 42)을 차단하는 가열 장치를 이용하여 기판에 땜납 범프(solder bump)를 형성하는 것이다.
이 장치에 의해, 땜납 조성물(10)에 접촉하는 고온의 산소 분자를 줄일 수 있기 때문에, 땜납 조성물(10)의 산화가 억제된다. 그 때문에, 열풍(41, 42)을 이용하여 가열하면서, 액상의 땜납 조성물(10)로 땜납 범프를 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 뚜껑 구조(51)가 열풍(41, 42)에 의해 균일하게 가열되므로, 뚜껑 구조(51)에서의 복사열(輻射熱)도 균일하게 되고, 액면(13)에 직접 닿게 하는 열풍(41, 42)이 억제되기 때문에, 액상의 땜납 조성물(10)이 열풍(41, 42)으로 인해 비산(飛散)하는 일도 없어진다.

Description

가열 장치, 리플로우 장치, 가열 방법 및 범프 형성 방법{HEATING DEVICE, REFLOW DEVICE, HEATING METHOD, AND BUMP FORMING METHOD}
본 발명은, 예를 들면 반도체 웨이퍼 및 서브스트레이트(substrate) 기판이나 인터포저(interposer) 기판 등의 워크(work) 위에 액체 땜납으로 범프를 형성하기 위하여 이용하는 가열 장치 및 리플로우 장치에 관한 것이다.
종래의 일반적인 땜납 범프의 형성 방법은, 스크린 인쇄법이나 디스펜스(dispense)법 등을 이용하여 기판의 패드(pad) 전극 위에 땜납 페이스트(paste)를 도포하고, 이 땜납 페이스트를 가열하여 리플로우(reflow) 한다는 것이다. 이 경우, 상기 땜납 페이스트로는, 크림(cream) 땜납이 이용되었다.
상기 범프 형성 방법을 실시하는 리플로우 장치로서, 패널 히터(panel heater) 위에 기판을 직접 탑재하고, 패널 히터로부터의 열전도(熱傳導)에 의해 기판을 가열하는 구조의 것이 알려져 있다 (종래예 1).
그러나 상기 리플로우 장치로는, 기판의 약간의 휘어짐이나 요철(凹凸)에 의해, 기판의 열 분포가 불균일해 진다는 결점이 있다.
또한, 패널 히터와 기판 사이에 간격을 두고 패널 히터로부터의 열 복사(熱輻射)에 따라 기판을 가열하는 리플로우 장치가 알려져 있다(종래예 2).
그러나 상기 리플로우 장치는, 패널 히터에서 기판을 가열하는 가열력(加熱力)이 부족하다는 결점이 있다.
이들 종래예 1 및 2의 결점을 극복하는 리플로우 장치로서, 기판에 열풍을 닿게 하여 가열하는 것이 개발되었다 (종래예 3, 예를 들면, 특허문헌 1).
특허문헌 1에 개시된 리플로우 장치에 따르면, 열풍을 내뿜는 구멍과 기판 사이에 간격을 두고, 기판의 상하부터 열풍을 닿게 하여 가열함으로써, 기판을 충분한 가열력으로써 균일하게 가열하도록 했던 것이다.
특허문헌 1: 일본 특개평 5-92257호 공보
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나 상기 종래예 3에 관한 리플로우 장치는, 기판의 상하부터 열풍을 닿게 하여 가열하기 때문에, 기판 위의 땜납 페이스트가 열풍의 영향을 받고 산화됨으로써, 원하는 범프를 기판 위에 형성하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다.
또한, 최근에, 땜납 조성물을 이용하여 범프를 형성하는 시도가 이루어지고 있다. 상기 땜납 조성물에는, 액상체(液狀體) 중에 땜납 미립자를 혼입(混入)한 것이 있다.
본 발명자는, 상기 땜납 조성물을 이용하여, 노(爐) 내에 배치한 기판의 하면 쪽에서 열풍을 공급하고, 기판을 가열함으로써 기판의 상면에 땜납 범프를 형성하고자 하는 개발을 하고 있다.
이 개발 과정에 있어서, 상기 기판 하면 쪽의 열풍이 기판의 상면 쪽에 위치하는 노(爐) 내의 공간 영역 내에 침입함으로써, 상기 공간 영역 내에 열풍의 대류(對流)가 생기게 되고, 이 대류하는 열풍이 땜납 조성물에 접촉하여, 정상적인 범프를 형성할 수 없다고 하는 문제에 직면하게 된다.
상기 문제를 일으키는 원인은, 다음과 같이 생각된다.
우선, 땜납 조성물로 범프를 형성하는 과정에 대해 고찰하자면, 땜납 조성물을 기판 상면 쪽에 도포하고, 땜납 미립자를 용융하여 기판 위에서 합체시켜서 범프를 형성하거나, 혹은 땜납 조성물 중에 기판을 침지(沈漬)시키고, 땜납 조성물 및 기판을 가열하면서, 땜납 미립자를 기판 위에서 합체시켜서 범프를 형성한다.
상기 범프 형성 방법에 있어서, 땜납 미립자가 기판 위에 접촉할 때, 상기 땜납 미립자가 용융하여 합체함으로써 범프가 기판 위에 형성되는 것이다.
그 때문에, 상기 열풍이 땜납 조성물에 접촉하면, 액상체가 예를 들어, 파도치고, 그 액상체 중의 땜납 미립자가 불균일하게 되거나, 혹은 땜납 조성물이 비산하는 등, 범프의 결함이 생기는 것으로 생각된다.
또한, 기판 하면 쪽의 열풍이 노 내의 상부 공간 영역으로 누출됨으로써, 기판 상면 쪽의 기판 가열 온도가 설정치를 넘어 상승하고, 땜납 미립자가 기판에 접촉하기 전에 용융하여 합체하기 때문에, 범프의 결함이 생기는 것으로 생각된다.
본 발명의 목적은, 땜납 조성물을 이용하여 범프를 형성할 경우의 문제를 해결한 가열 장치 및 리플로우 장치를 제공하는 것에 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명자는, 땜납 조성물을 포함한 피가열물(被加熱物)을 가열함에 있어서, 땜납 조성물에 포함된 땜납 미립자를 액상체 중에 균일하게 존재하도록 하거나, 혹은 땜납 조성물을 비산하지 않도록 하는 것이 필요하다는 견해를 얻었다. 또한, 땜납 조성물 및 피가열물의 가열 온도를 제어할 필요가 있다는 견해도 얻었다.
따라서 상기 견해에 근거하여, 본 발명자는, 우선, 땜납 조성물 및 피가열물을 가열하기 위한 열풍이 땜납 조성물에 접촉하는 것을 피하는 대책을 강구하였다.
다음으로 땜납 조성물 및 피가열물을 가열하는 가열 온도를 제어하는 대책을 강구했다.
본 발명은, 상기 견해에 근거해 구성된 것으로, 본 발명에 관계된 가열 장치는, 땜납 조성물을 포함한 피가열물을 열풍으로 가열하는 가열기(加熱器)를 가지는 가열 장치에 있어서, 상기 열풍과 상기 땜납 조성물과의 접촉을 억제하는 열풍 억제 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 땜납 조성물이 가열될 때 땜납 미립자는 열풍의 영향을 받지 않고, 땜납 조성물의 액상체 중에 균일하게 존재하기 때문에, 정규(正規)의 범프가 형성되게 된다.
또한, 본 발명은, 상기 열풍 억제 수단에 의해, 피가열물의 상면 쪽을 가열하는 온도를 조절하여, 상기 피가열물 상면 쪽의 가열 온도를 피가열물 하면 쪽의 가열 온도 부근 이하의 온도로 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 땜납 미립자는 피가열물 위에서 합체하기도 하고, 정규의 범프를 형성하기도 한다.
상기 본 발명의 가열 장치를 이용한 리플로우 장치는, 땜납 조성물을 포함한 피가열물을 반송(搬送)하는 반송로와, 이 반송로 위의 상기 피가열물을 열풍으로 가열하는 가열기, 상기 열풍과 상기 땜납 조성물과의 접촉을 억제하는 열풍 억제 수단을 가지는 구성으로 구축하는 것이 바람직한 것이다.
이상의 설명에서는, 본 발명을 장치로서 구축한 경우에 대하여 설명하였는데, 이것에 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 방법으로서 구축하는 경우, 본 발명에 관한 가열 방법은, 땜납 조성물을 포함한 피가열물을 열풍으로 가열하는 가열 방법에 있어서, 상기 열풍과 상기 땜납 조성물과의 접촉을 억제하는 구성으로서 구축된다.
이 경우, 상기 열풍이 보유하는 열을 흡수하고, 상기 피가열물 상면 쪽의 가열 온도를, 상기 피가열물 하면 쪽의 가열 온도 부근 이하로 설정하는 것이 바람직한 것이다.
상기 본 발명에 관한 가열 방법을 범프 형성 방법에 적용하는 경우, 본 발명에 관한 범프 형성 방법은, 땜납 조성물을 포함한 피가열물을 열풍으로 가열함으로써, 상기 피가열물에 범프를 형성하는 범프 형성 방법에 있어서, 상기 열풍과 상기 액체 땜납과의 접촉을 억제하는 구성으로 구축하는 것이 바람직한 것이다.
이 경우, 상기 열풍 억제 수단에 의해, 피가열물의 상면 쪽을 가열하는 온도를 조절하고, 상기 피가열물 상면 쪽의 가열 온도를, 상기 피가열물 하면 쪽의 가열 온도 부근 이하로 설정하는 것이 바람직한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 땜납 조성물을 이용했다 하더라도, 상기 땜납 조성물이 열풍의 영향을 받지않고 정규의 범프를 형성할 수 있다.
또한, 피가열물 상면 쪽의 가열 온도는, 피가열물 하면 쪽의 가열 온도 부근 이하의 온도로 제어함으로써, 땜납 조성물 중의 땜납 미립자는 피가열물, 예를 들면 기판 위에서 합체하게 되어, 정규의 범프를 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 열풍 억제 수단이 땜납 조성물에 직접 닿게 하는 열풍을 차단함으로써 땜납 조성물의 산화를 억제할 수 있다. 또한, 열풍 억제 수단의 존재에 의해, 피가열물로의 상면으로부터의 가열력을 억제할 수 있다.
또한, 피가열물의 하면 쪽으로만 가열을 할 경우, 피가열물의 상면을 열풍 억제 수단으로 덮음으로써, 피가열물 상면 쪽의 온도를 안정시킬 수 있고, 재현성(再現性)이 있는 온도 프로파일(profile)을 실현할 수 있다.
또한, 열풍 억제 수단은, 피가열물에 대한 상면 및 하면의 온도차에 의해, 복사열(輻射熱)로 피가열물을 가열하고, 혹은 피가열물의 열을 흡수하여 온도 제어를 할 수 있다.
피가열물을 저산소 분위기(低酸素雰圍氣)로 보유하는 기구를 가지는 뚜껑 구조(열풍 억제 수단)로 하는 경우는, 땜납 조성물에 접촉하는 고온의 산소 분자를 더욱 줄일 수 있기 때문에 땜납 조성물의 산화를 억제할 수 있다.
피가열물을 부압(負壓) 분위기로 보유하는 기구를 가지는 뚜껑 구조(열풍 억제 수단)로 하는 경우는, 땜납 조성물에 접촉하는 고온의 산소 분자를 더욱 줄일 수 있기 때문에 땜납 조성물의 산화가 억제된다. 또한 땜납 조성물 속의 땜납 미립자가 합체할 때 보이드(void:空孔)의 발생을 억제할 수 있다.
땜납 조성물을 포함한 피가열물로서 기판을 이용하고, 상기 기판 위에 상기 땜납 조성물을 도포하여 범프를 형성하는 경우, 땜납 조성물의 산화를 억제할 수 있으므로, 기판 위에서의 땜납 누출성이 향상되어 파인 피치(fine pitch)의 땜납 범프를 기판 위에 형성할 수 있다.
또한, 땜납 조성물 속에 피가열물로서의 기판을 침지시켜 상기 기판 위에 범프를 형성하는 경우, 땜납 조성물의 산화를 억제할 수 있으므로, 열풍을 이용하여 가열하면서 땜납 조성물로 정규의 땜납 범프를 형성할 수 있다.
또한, 땜납 조성물의 액상체의 액면(液面)에 직접 닿게 하는 열풍을 억제할 수 있기 때문에, 땜납 조성물에 포함된 땜납 미립자를 액상체 속에 균일하게 존재하게 할 있을 뿐만 아니라, 땜납 조성물의 비산(飛散) 등을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 가열 장치를 나타내고, 도 1 [1]은 도 1 [2]에 있어서, 반송로의 길이 방향의 I-I선에 따른 방향으로 단면한 종단면도, 도 1 [2]는 평면도이다.
도 2는 도 1의 가열 장치를 이용한 가열 방법을 설명하기 위해 단면하여 나타낸 공정도이다.
도 3은 도 1의 가열 장치를 이용한 땜납 범프 형성 방법의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 1의 가열 장치를 이용한 땜납 범프 형성 방법을 설명하기 위해 단면하여 나타낸 공정도이다.
도 5는 도 1의 가열 장치를 이용한 땜납 범프 형성 방법을 설명하기 위해 단면하여 나타낸 공정도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 가열 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 3에 관한 가열 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 리플로우 결과를 나타낸 사진이고, 도 8 [1]은 뚜껑 구조가 있는 경우, 도 8 [2]는 뚜껑 구조가 없는 경우를 나타낸 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 4에 관한 리플로우 장치에 있어서, 반송 수단에 피가열물의 일종인 용기를 지지하는 구조를 나타낸 종단면도이고, 반송로에 교차하는 방향으로 단면한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 5에 관한 가열 장치를 나타낸 도면으로써, 반송로에 교차하는 방향으로 단면한 종단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태 6에 관한 가열 장치를 나타낸 도면으로써, 반송로에 교차하는 방향으로 단면한 종단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태 7에 관한 가열 장치를 나타낸 도면으로써, 반송로에 교차하는 방향으로 단면한 종단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태 8에 관한 가열 장치를 나타낸 도면으로써, 반송로에 교차하는 방향으로 단면한 종단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태 9에 관한 가열 장치를 나타낸 도면으로써, 반송로에 교차하는 방향으로 단면한 종단면도이다.
도 15는 도 14의 A부분의 확대도이다.
[부호의 간단한 설명]
10: 땜납 조성물
11: 땜납 입자
12: 액상체(액체 재료)
20: 기판
21: 기판의 표면
22: 패드 전극
23: 땜납 범프
30: 용기
40: 가열기
41, 42: 열풍
50, 50a, 50b: 가열 장치
51, 51a, 51b: 뚜껑 구조(열풍 억제 수단)
52, 53: 체크 밸브
55: 질소 봄베
57: 진공 펌프
60: 컨베이어(반송로)
61: 반송 수단
62: 지그(Jig)
70: 리플로우 장치
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 근거하여 상세히 설명한다.
[실시 형태 1]
땜납 조성물을 포함한 피가열물을 열풍으로 가열하는 가열 장치를 본 발명의 실시 형태 1로서 설명한다. 도면에는 도시하기 쉽도록 하기 위하여, 연직 방향을 수평 방향에 비해 실제보다도 확대해서 나타내고 있다.
본 발명의 실시 형태 1에 관한 가열장치(50)는 기본적인 구성으로서, 땜납 조성물을 포함한 피가열물을 열풍으로 가열하는 가열기(加熱器)를 가지며, 또한, 열풍 억제 수단(51)을 부가한 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 열풍 억제 수단(51)은, 상기 열풍과 상기 피가열물과의 접촉을 억제하는 기능을 가지며, 도 1 [1] 및 [2]에 나타내는 실시 형태 1에 관한 열풍 억제 수단(51)은, 상기 피가열물을 덮는 뚜껑 구조로서 형성되어 있다.
다음으로, 도 1 [1] 및 도 1 [2]에 나타내는 열풍 억제 수단(51)에 대하여 설명한다.
도 1 [1], [2]에 나타내는 실시 형태 1에 관한 열풍 억제 수단(51)은, 상기 피가열물을 덮는 뚜껑 구조로서 형성되어 있다. 또한, 도 1에서는, 상기 피가열물 로서, 땜납 조성물(10)을 포함하는 기판(20)을 이용한 예를 설명한다.
상기 기판(20)은, 그 하면 쪽이 용기(30)에 지지되어 있다.
상기 용기(30)는 그 상면이 개구(開口)되어 있고, 그 내부에 땜납 조성물(10)이 충전되어 있다.
또한, 도 1에 나타내는 실시 형태 1에서는 상기 땜납 조성물(10)로서 액상 땜납을 이용하고 있다. 이 액상 땜납(10)에 대해서는 후술한다.
상기 뚜껑 구조(51)는 상기 용기(30)에 지지되어 있던 기판(20)을 덮는 것으로서, 상기 용기(30)의 주위를 둘러싼 주벽(51a)과, 이 주벽(51a)으로 형성된 상부 개구를 폐쇄하는 천정판(天頂板)(51b)으로 구성되고, 그 하면 쪽이 상기 용기(30)를 받아들이는 개구로 형성되어 있다.
상기 뚜껑 구조(51)를 이루는 주벽(51a)은, 그 하단연(下端緣)이 지그(jig)(62)에 지지되어 있다. 또한, 도 1에 나타내는 실시 형태 1에 관한 상기 뚜껑 구조(51)의 내부 공간은 대기압 분위기로 보유되어 있다.
다음으로, 상술한 본 발명의 실시 형태 1에 관한 가열 장치(50)를 이용한 리플로우 장치(70)를 도 1에 근거하여 설명한다.
도 1에 나타내는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리플로우 장치(70)는, 기판(20)을 지지하는 용기(30)를 반송하는 컨베이어(60)와, 컨베이어(60) 위의 피가열물, 즉, 땜납 조성물(10)을 포함하는 기판(20)을 가열하는 가열기와, 열풍 억제 수단(51)을 가지고 있다.
도 1 [1] 및 [2]에 나타내는 가열기(4Oa, 40b)는 열풍(41, 42)으로 피가열물 인 기판(20), 땜납 조성물(10)을 가열하는 것으로, 그 한쪽의 가열기(40a)를 기판(20)의 하면 쪽을 가열하는 가열기로 이용하고, 그 다른 쪽의 가열기(40b)를 기판(20)의 상면 쪽을 가열하는 가열기로 이용하고 있다.
또한, 컨베이어(60)는 피가열물을 반송하는 반송로(60)를 구성하는 것으로, 도 1에 나타내는 컨베이어(60)는 스프로켓(61a)에 걸쳐놓은 무단(無端) 형상의 체인(반송 수단(61))으로 이송하는 구성으로 되어 있다.
반송로(60)는 상기 체인식의 반송 수단(61)에 한정되는 것이 아니라, 그물(net) 모양의 반송 수단(61)을 이용해도 좋다. 요컨대, 반송로(60)로는, 피가열물로서의 기판(20)에 이송할 수 있는 것이라면, 어떠한 구성의 것이라도 좋다.
상기 열 억제 수단으로서의 뚜껑 구조(51)는 컨베이어(60) 위로 지그(62)에 의해 지지되어 있는 용기(30)를 각각 덮고 있으며, 기판(20) 및 땜납 조성물(10)을 수용한 용기(30)와, 이것들을 덮은 뚜껑 구조(51)는 일체가 되어 컨베이어(60)에 의해 화살표(63) 방향으로 이송할 수 있도록 되어 있다.
또한, 뚜껑 구조(51)는 컨베이어(60) 위를 반송하는 개개의 용기(30)를 각각 덮는 구성으로 하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 뚜껑 구조(51)를 상기 반송로(60)의 존(zone)마다 배치하고, 그 내부 공간 내에 복수의 용기(30)를 수용하는 구성이어도 좋은 것이다.
또한, 역시 열풍(41, 42)이 땜납 조성물(10)에 악영향을 주지 않는 기체, 예를 들면 불활성(不活性) 열풍으로서, 또한, 그 유속이 땜납 조성물(10)에 악영향을 주지 않을 정도의 조건인 경우, 뚜껑 구조(51)는 열풍(41, 42)의 필요한 공급량을 최소한으로 억제하기 위하여, 구멍 구조 혹은 그물(網) 구조 등의 통기성을 구비하고 있어도 좋다.
도 1 [1] 및 [2]에 나타내는 실시 형태에서는, 상기 뚜껑 구조(51)는 상기 열풍(41 및 42)과 상기 기판(20)의 접촉을 억제하기 때문에, 열풍 억제 수단으로서의 뚜껑 구조(51)를 열풍의 열을 흡수하는 온도 제어 기구로 이용하고, 상기 기판(20)의 상면 쪽의 가열 온도를, 상기 기판(20)의 하면 쪽의 가열 온도 부근 이하의 온도로 제어하고 있다. 또한, 기판(20)의 상면 쪽에 가열기(40b)를 배치하였는데, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
상기 반송로(60)를 도시하지 않는 노 내에 수용하고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 반송로(60)의 아래쪽으로부터 뿜어져 나온 열풍(41)을 노 내의 상부 공간에 체류시켜, 그 체류한 열을 가열기의 열원(熱源)으로 이용하고, 그 열원에서 기판(20) 등을 가열하는 가열기로 이용해도 좋은 것이다.
이 경우, 아래쪽의 가열기(40a)로부터 공급된 열풍(41)은, 반송로(60)를 통과하여 위쪽으로 상승하고, 도시하지 않는 노 내에서 대류(對流)를 발생하여 열풍(41, 42)과 땜납 조성물(10)이 접촉할 가능성이 있지만, 이들 열풍(41)은 위쪽에서의 열풍(42)과 마찬가지로, 상기 뚜껑 구조(51)의 존재에 의해, 땜납 조성물(10)과의 접촉이 억제된다.
상기 뚜껑 구조(51)의 재질은, 열전도율이 높은 알루미늄 등이 바람직하지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 이외에도, 스테인레스 등의 금속이나 세라믹스 등을 사용해도 좋다.
상기 열풍 억제 수단(51)은 열풍(42)과 피가열물과의 접촉을 억제하는 기능과 더불어 상기 온도 제어 기구로서 작용하기 때문에, 피가열물이 열풍(42)으로 가열되는 온도가, 열풍(42)이 직접 피가열물과 접촉하여 가열되는 온도와 비교해 낮아지고, 상기 열풍(42)으로 가열되는 기판(20)의 상면 쪽 온도는 상기 열풍(41)으로 가열되는 기판(20)의 하면 쪽 온도 부근 이하로 설정된다.
상기 기판(20)의 하면 쪽 온도 부근 이하란, 기판(20)의 상면 쪽 온도가 기판(20)의 하면 쪽 온도와 거의 같거나, 기판(20)의 하면 쪽 온도보다도 낮은 경우를 나타내는 것이다. 이 경우, 상기 가열 온도를 설정할 때, 열풍이 보유하는 열을 뚜껑 구조(51)로 흡열하고, 그 열에 의해 용기(30) 등을 가열하도록 해도 좋으며, 또는 반대로 뚜껑 구조(51)를 단열 구조로서, 기판(20)의 상면 쪽의 가열 온도를 제어함으로써, 상기 가열 온도로 조정하도록 해도 좋다.
다음으로, 땜납 조성물(10)을 포함하는 피가열물(실시 형태 1의 기판(20))에 대해 설명한다.
상기 피가열물로는, 페이스트 모양의 땜납 조성물(이하,「땜납 페이스트」라고 한다.)을 탑재한 기판을 사용해도 좋다. 예를 들면, 프린트 배선판 위에 땜납 페이스트를 인쇄하고, 그 위에 전자 부품을 장착하여 열풍에 의해 땜납을 용융하여 땜납을 부착하는 경우 등을 들 수 있다. 이 경우에도, 땜납 페이스트의 산화가 억제된다.
피가열물은 도 1에 나타내는 바와 같이 액상의 땜납 조성물(10)과, 이 땜납 조성물(10) 중에 침지된 기판(20)을 수용하는 용기(30)여도 괜찮다.
이 경우, 땜납 페이스트의 경우와 마찬가지로, 땜납 조성물(10)의 산화가 뚜껑 구조(51)로 억제되므로, 열풍(41, 42)을 이용해 가열하면서, 액상의 땜납 조성물(10)로 땜납 범프를 형성하는 것이 가능하게 된다. 더구나, 액면에 직접 닿게 하는 열풍이 억제되는 결과, 액상의 땜납 조성물(10)이 열풍으로 비산하는 일도 없어지거나 적어지게 된다.
또한, 상기 용기(30)는 기판(20)을 탑재한 평평한 저면(30a)과, 땜납 조성물(10)이 옆으로 넘치는 것을 방지하는 주벽(30b)을 갖는 것으로 해도 좋다. 가열 중에는 기판(20)과 용기(30)의 틈에도 액상의 땜납 조성물(10)이 채워지게 되므로, 용기(30)에서 기판(20)으로의 열전도가 보다 균일하게 된다.
또한, 종래 기술에 있어서의 땜납 페이스트에서는 인쇄 두께나 땜납 입자의 함유량을 조정함으로써 땜납 범프의 크기(높이)를 바꿨었다.
이에 대해, 본 발명의 실시 형태에서는, 액상의 땜납 조성물(10)과 용기(30)를 이용하고 있으므로, 땜납 조성물의 탑재량을 조정하는 것만으로, 기판(20) 위의 땜납 조성물(10)의 두께가 임의로 바뀌게 된다. 그 때문에, 간단히 땜납 범프의 크기(높이)를 바꿀 수 있다. 또한 땜납 조성물은 상온에서는 액상이 아니더라도, 가열 시에 액상이 되는 것이면 좋다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태에 이용되는 땜납 조성물(10)에 대해 설명한다.
액상의 땜납 조성물(10)은, 땜납 입자와 플럭스(flux) 작용을 갖는 액체 재료(베이스제)의 혼합물로 이루어지며, 상온에서 또는 가열 중에 액상이 되는 성질 을 가진다. 즉, 땜납 조성물(10)은, 상온에서 액상이며, 또는 가열 중에 액상이 된다.
이러한 성질(유동성)을 얻기 위해서는, 액체 재료의 점도가 낮은 것, 땜납 입자의 혼합비가 작거나 땜납 입자의 지름이 작은 것이 요구된다. 가열 중에는 액체 재료 중에 땜납 입자가 떠있거나 또는 침강하고 있는 상태이다. 또한 이 땜납 조성물에는, 가열 중에 액상이 되는 것이면, 종래의 땜납 페이스트도 포함된다.
땜납 조성물의 액체 재료는, 예를 들면 액상체(液狀體)이다. 그리고 액상체는 상온 상태에서 평면에 적하(滴下)하면 자중(自重)으로 확장되어 균일한 두께가 되는 점도와, 땜납 입자의 융점 이상으로 가열된 상태에서 땜납 입자에 의한 땜납 젖음을 모재(母材)에 일으키는 플럭스 작용을 가진다.
땜납 입자는 액상체와 함께 평면에 적하했을 때 액상체와 함께 확장되어 균일하게 분산되는 혼합비 및 지름을 가진다.
이 땜납 조성물은 상온의 상태에서 평면에 적하하면 자중으로 확장되어 균일한 두께가 되므로, 이 점에 있어서 땜납 페이스트와는 전혀 다르다. 이러한 성질(유동성)을 얻기 위해서는 액상체의 상온에서의 점도가 낮은 것, 땜납 입자의 혼합비가 작거나 땜납 입자의 지름이 작은 것이 요구된다. 예를 들면, 땜납 입자의 혼합비는, 바람직하게는 30wt％이하, 보다 바람직하게는 20wt％이하, 가장 바람직하게는 10wt％이하이다. 땜납 입자의 지름은, 바람직하게는 35㎛이하, 보다 바람직하게는 20㎛이하, 가장 바람직하게는 10㎛이하이다.
이 땜납 조성물(10)은, 다음과 같은 구성으로 하여도 좋다.
땜납 입자는 표면에 자연 산화막만을 가진다. 액상체의 플럭스 작용은 땜납 입자의 융점 이상으로 가열된 상태에서, 땜납 입자끼리의 합체를 억제하면서, 땜납 입자와 모재의 땜납 붙임을 촉진하는 동시에, 모재 위에 형성된 땜납 피막과 땜납 입자와의 합체를 촉진하는 것이다. 이러한 플럭스 작용의 성분은, 본 발명자가 실험 및 고찰을 반복하여 특별히 정한 것이다. 이러한 성분으로서는, 예를 들면 산(酸)을 들 수 있다.
이 산은 무기산(예를 들면, 염산)과 유기산(예를 들면, 지방산)으로 크게 나눌 있는데, 여기서는 유기산을 예로 설명한다.
본 발명자는, 「유기산은 땜납 입자끼리를 합체시키는 작용은 작지만, 패드 전극에 땜납 젖음을 생기게 하는 작용은 크다」는 것을 발견했다. 이러한 작용이 생기는 이유로서, 다음의 (1), (2)와 같은 것을 생각할 수 있다.
(1) 유기산은 땜납 입자의 산화막을 제거하는 작용이 약하다. 그 때문에, 땜납 입자에 고의로 산화막을 형성하지 않더라도, 땜납 입자의 자연 산화막에 의해 땜납 입자끼리의 합체를 억제할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 형태에서는, 땜납 입자의 산화막을 형성하는 공정이 불필요하다.
(2) 유기산은 어떠한 이유에 의해, 땜납 입자를 모재에 펼쳐서 계면(界面)을 합금화하는 동시에, 모재 위에 형성된 땜납 피막에 땜납 입자를 합체시키는 작용이 있다. 땜납 입자끼리는 대부분 합체하지 않음에도 불구하고, 모재 위에서 땜납 젖음이 생기는 메커니즘은 확실하지 않다.
추측컨대, 땜납 입자와 모재와의 사이에, 약간의 산화막을 타파하는 어떠한 반응이 일어나고 있다고 생각된다. 예를 들면, 금도금된 모재라면, 금의 땜납 중에의 확산 효과에 의해, 땜납 입자에 비해 얇은 산화막이 있었다 하더라도 땜납 젖음이 생긴다. 동(銅)으로 된 모재의 경우는, 동이 유기산과 반응하여 유기산 동염(銅鹽)이 되며, 그 유기산 동염이 땜납과 접촉함으로써 이온화 경향의 차(差)로부터 환원되고, 금속동이 땜납 중에 확산하여 땜납 젖음이 진행한다. 모재 위에 형성된 땜납 피막에 땜납 입자가 합체하는 이유에 대해서는, 예를 들면 표면 장력을 생각할 수 있다.
또한, 땜납 입자와 함께 혼합되는 액상체는 유지(油脂)이며, 이 액상체 속에 포함된 성분은 유지 속에 포함되는 유리(遊離) 지방산으로 해도 좋다. 유지는 여러 가지 용도로 널리 유통되고 있으므로 입수하기가 쉽고 염가이면서 또한 무해하며, 게다가 유리 지방산이라는 유기산을 원래 포함하고 있다.
특히, 지방산 에스테르(예를들면, 네오펜틸 폴리올 에스테르(NEOPENTYL POLYOL ESTER))는, 일반적으로 열·산화 안정성이 우수하므로, 땜납 붙임에는 최적이다. 또한, 유리 지방산의 함유량을 충분한 것으로 하기 위해서, 유지의 산가(酸價)는 1 이상인 것이 바람직하다.
산가(酸價)란, 유지 속에 포함된 유리 지방산을 중화하는데 필요한 수산화칼륨의 밀리그램 수를 말한다. 즉, 산가의 값이 클수록, 유리 지방산이 많이 포함되게 된다.
또한 트리메틸프로판트리오레이트의 주된 성상(性狀)은, 40℃에서의 동점도(動粘度)가 48.3 ㎟/s, 100℃에서의 동점도가 9.2 ㎟/s, 산가(酸價)가 2.4이다.
또한, 여기에서 말하는 「땜납」에는, 땜납 범프 형성용에 한하지 않고, 반도체 칩의 다이 본딩용(die bonding用)이나, 예를 들면 동관(銅管)의 접합용으로 이용되는 「연한 땜납(soft solder)」이라 불리는 것들도 포함되는 동시에, 당연하지만 납(鉛) 프리(free) 땜납도 포함된다.「땜납 범프」에는, 반구상(半球狀)이나 돌기상(突起狀)에 한하지 않고, 막상(膜狀)의 것도 포함된다.
「땜납 피막」이란, 막상의 것에 한하지 않고, 반구상이나 돌기상의 것도 포함하는 것이다. 「기판」에는, 반도체 웨이퍼나 배선판 등이 포함된다.
「액상체」는, 액체 이외에 유동체(流動體) 등으로도 좋고, 유지(油脂) 이외에 불소계 고비점 용제(弗素系 高沸點 溶劑)나 불소계 오일 등으로도 좋다.
열풍 억제 수단(51)이 땜납 조성물(10)에 직접 닿게 하는 열풍(41, 42)을 차단함으로써, 땜납 조성물(10)에 접촉하는 고온의 산소 분자를 줄일 수 있기 때문에 땜납 조성물의 산화가 억제된다. 또한 열풍 억제 수단(51)은, 반드시 모든 열풍(41, 42)을 차단할 필요는 없으며, 일부 열풍을 차단하는 것만으로도 괜찮다.
열풍 억제 수단(51)은, 상술한 바와 같이, 그 자체가 열풍에 의해 가열되고, 이로써 발생하는 복사열로 피가열물을 가열하도록 해도 좋은 것이다.
이 경우, 열풍 억제 수단(51)이 열풍에 의해 균일하게 가열되므로, 열풍 억제 수단(51)으로부터의 복사열도 균일하게 되고, 그 결과, 피가열물이 보다 균일하게 가열된다.
다음으로, 도 1에 나타내는 가열 장치를 이용하여 피가열물을 가열할 경우에 대해 설명한다.
우선, 도 2 [1]에 나타내는 바와 같이, 기판(20)을 용기(30)에 장전(裝塡)하고, 상기 용기(30) 내에 땜납 조성물(10)을 충전하여, 기판(20)의 범프 등을 형성하는 상면에 땜납 조성물(10)을 접촉시킨다.
다음으로 도 2 [2]에 나타내는 바와 같이, 상기 용기(30)를 지그(62) 위에 탑재하고, 상기 용기(30)를 뚜껑 구조(51)로 덮는다. 이 경우, 상기 뚜껑 구조(51)의 하단부와 상기 지그(62)의 사이를 밀봉재로 기밀하게 밀봉하는 것이 바람직하다.
이어서, 도 2 [3]에 나타내는 바와 같이, 상기 지그(62)의 아래쪽에서 위쪽을 향해 열풍(41)을 뿜어내고, 상기 지그(62)의 위쪽에서 아래쪽을 향해 열풍(42)을 뿜는다.
상기 지그(62)의 아래쪽에서의 열풍(41)은, 기판(20)의 하면 쪽을 가열하고, 상기 지그(62)의 상면 쪽에서의 열풍(42)은, 기판(20)의 상면 쪽을 가열한다. 상기 용기(30)를 덮는 뚜껑 구조(51)에 의해, 열풍(42)으로부터 열을 빼앗고, 상기 열풍(42)으로 가열되는 기판(20)의 상면 쪽 온도를 상기 열풍(41)으로 가열되는 기판(20)의 하면 쪽 온도 부근 이하로 설정한다.
상기 뚜껑 구조(51)는 위쪽에서의 열풍(42)이 땜납 조성물(10)과 접촉하는 것을 억제하는 동시에, 아래쪽에서의 열풍(41)이 돌아 들어가서 땜납 조성물(10)과 접촉하는 것을 억제한다.
다음으로, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판(20)의 하면 쪽 및 상면 쪽을 가열기(40a 및 40b)로 가열하는 경우에 대해 설명한다.
기판(20)의 하면 쪽 및 상면 쪽부터 가열기(40a 및 40b)로 가열할 경우, 뚜껑 구조(51)는 상면 쪽의 가열기(40b)로부터의 열을 흡수하여 복사열에 의해 기판(20)을 가열한다.
이와는 반대로, 기판(20) 쪽의 온도가 뚜껑 구조(51)의 온도보다 높을 경우에는, 뚜껑 구조(51)는 기판(20)으로부터의 열을 흡열한다.
또한, 기판(20)의 하면 쪽만부터 가열기(40a)로 가열하는 경우는, 기판(20)이 뚜껑 구조(51)로 덮여 있기 때문에, 기판(20)의 상면 쪽의 온도를 안정시킬 수 있고, 기판(20)의 온도가 뚜껑 구조(51)의 온도보다 높을 경우에는, 뚜껑 구조(51)가 기판(20)의 열을 흡열할 수 있어서 재현성이 있는 온도 프로파일(profile)을 실현할 수 있다.
또한, 뚜껑 구조(51)를 단열 구조로 하는 경우, 기판(20)의 하면 쪽 및 상면 쪽을 가열기(40a 및 40b)로 각각 가열할 경우, 가열기(40b)가 기판(20)의 상면 쪽을 가열할 때의 온도가 단열 구조의 뚜껑 구조(51)에서 조절된다.
또한, 기판(20)의 하면 쪽에만 가열기(40a)를 설치하고, 또한 뚜껑 구조(51)를 단열 구조로 한 경우에는, 가열기(40a)로부터의 열풍이 기판(20)의 상면 쪽으로 돌아 들어가, 그 열풍이 기판(20)의 상면 쪽을 가열하는 온도가 뚜껑 구조(51)에서 조절된다.
이상에서 설명한 기판(20)의 상하면 쪽을 가열하는 경우, 기판(20)의 상면 쪽의 가열 온도가 기판(20)의 하면 쪽의 가열 온도 부근 이하로 설정되는 것은 말할 것도 없는 것이다.
다음으로, 본 실시 형태의 가열 장치 및 가열 방법의 작용 및 효과를 설명한다.
뚜껑 구조(51)는 땜납 조성물(10)에 직접 닿게 하는 열풍(41, 42)을 차단함으로써, 땜납 조성물(10)에 접촉하는 고온의 산소 분자를 줄일 수 있기 때문에, 땜납 조성물(10)의 산화가 억제된다. 그 때문에, 열풍(41, 42)을 이용하여 가열하면서 액상의 땜납 조성물(10)로 땜납 범프를 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 뚜껑 구조(51)가 열풍(41, 42)에 의해 균일하게 가열되므로, 뚜껑 구조(51)로부터의 복사열도 균일하게 되어, 그 결과, 용기(30)가 보다 균일하게 가열된다. 게다가, 땜납 조성물(10)의 액면(13)에 직접 닿게 하는 열풍(41, 42)을 억제한 결과, 액상의 땜납 조성물(10)이 열풍(41, 42)으로 비산하는 일도 없어진다.
다음으로, 도 1에 나타내는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리플로우 장치를 이용하여, 액상의 땜납 조성물로 땜납 범프를 형성하는 방법에 대해 설명한다.
또한 도 1은, 기판 위에 땜납 조성물을 도포한 상태이며, 상하 방향은 좌우 방향보다도 확대해서 나타내고 있다.
본 실시 형태에서 사용하는 땜납 조성물(10)은, 다수의 땜납 입자(11)와 지방산 에스테르로 된 액상체(12)와의 혼합물로 이루어지며, 패드 전극(22)에 땜납 범프를 형성하기 위하여 이용된다.
그리고 액상체(12)는 상온 상태에서 기판(20)에 적하하면 자중으로 확장되어 균일한 두께가 되는 점도와, 땜납 입자(11)의 융점 이상으로 가열된 상태에서 땜납 입자(11)에 의한 땜납 젖음을 패드 전극(22)에 일으키는 플럭스 작용을 가진다.
땜납 입자(11)는 액상체(12)와 함께 기판(20)에 적하했을 때, 액상체(12)와 함께 확장되어 균일하게 분산되는 혼합비 및 지름을 가진다.
또한, 땜납 입자(11)는 표면에 자연 산화막(도시하지 않음)만을 가진다. 액상체(12)는 지방산 에스테르이므로, 유기산의 일종인 유리(遊離) 지방산을 원래 포함하고 있다.
유리 지방산은 땜납 입자(11)의 융점 이상으로 가열된 상태에서, 땜납 입자(11)끼리의 합체를 억제하면서, 땜납 입자(11)와 패드 전극(22)과의 땜납 붙임을 촉진함과 동시에, 패드 전극(22) 위에 형성된 땜납 피막과 땜납 입자(11)와의 합체를 촉진하는 작용을 가진다. 액상체(12)에 포함된 유기산은 필요에 따라 첨가해도 좋다.
게다가, 땜납 입자(11)의 산화 정도나 분량에 따라서, 액상체(12)의 유기산 함유량을 조정한다. 예를 들면, 다량의 땜납 범프를 형성하는 경우는, 땜납 입자(11)도 다량이 되기 때문에, 모든 땜납 입자(11)의 산화막을 환원하는데 충분한 유기산을 포함할 필요가 있다.
한편, 범프 형성에 사용되는 이상의 과잉한 땜납 입자(11)를 첨가하는 경우에는, 유기산의 함유량을 적게 하여 액상체(12)의 활성력을 떨어뜨림으로써, 땜납 분말 입도 분포한 곳의 미세한 쪽의 땜납 입자(11)를 녹이지 않도록 하여, 비교적 큰 땜납 입자(11)만으로 가장 적합한 범프를 형성하는 것도 가능하다. 이때, 녹지 않고 남은 미세한 땜납 입자(11)는 땜납 입자(11)끼리의 합체를 막음으로써, 패드 전극(22)의 단락(short circuit)을 저감시키는 효과도 갖는다.
땜납 입자(11)는 액상체(12) 중에 균일하게 분산되어 있을 필요가 있으므로, 땜납 조성물(10)은 사용 직전에 교반해 두는 것이 바람직하다.
땜납 입자(11)의 재질은 석연(錫鉛)계 땜납 또는 납 프리 땜납 등을 사용한다. 인접하는 패드 전극(22)끼리의 양단부 사이의 최단 거리(a) 보다도, 땜납 입자(11)의 지름(b)을 작게 하면 좋다. 이 경우, 인접하는 두 개의 패드 전극(22) 위의 땜납 피막에 각각 도달한 땜납 입자(11)끼리는 접촉하지 않기 때문에 합체해서 땜납 브릿지(bridge)를 형성하는 일이 없다.
땜납 조성물(10)은, 패드 전극(22)을 가지는 기판(20) 위에, 상온에서 자연 낙하로 적하시킨다. 이것만으로, 기판(20) 위에 균일한 두께의 땜납 조성물(10)을 도포할 수 있다.
결국, 스크린 인쇄나 디스펜서를 이용하지 않고 균일한 막 두께의 땜납 조성물(10)의 도포막을 기판(20) 위에 형성할 수 있다.
도포의 균일성은 땜납 범프의 불규칙함에 영향을 미치기 때문에, 가능한한 균일하게 도포한다. 그 후, 기판(20) 전체를 균일하게 가열함으로써, 땜납 범프의 형성이 가능해 진다.
가열은 단시간에 땜납 융점 이상까지 승온(昇溫)한다. 단시간에 승온함에 따라, 진행 과정 중에 있어서의 유기산 활성력의 저하를 억제할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에서 사용하는 기판(20)에 대해 설명한다.
기판(20)은 실리콘 웨이퍼이다. 기판(20)의 표면(21)에는, 패드 전극(22)이 형성되어 있다. 패드 전극(22) 위에는, 본 실시 형태의 형성 방법에 의해 땜납 범 프가 형성된다.
기판(20)은 땜납 범프를 개재하여, 다른 반도체 칩이나 배선판에 전기적 및 기계적으로 접속된다. 패드 전극(22)은, 형상이 원으로, 지름(c)이 예를 들면 40㎛이다. 인접하는 패드 전극(22)의 중심간 거리(d)는, 예를 들면 80㎛이다. 땜납 입자(14)의 지름(b)은, 예를 들면 3 ~ 15㎛이다.
패드 전극(22)은 기판(20) 위에 형성된 알루미늄 전극(24)과, 알루미늄 전극(24) 위에 형성된 니켈 층(25), 니켈 층(25) 위에 형성된 금속층(26)으로 이루어진다.
니켈층(25) 및 금속층(26)은, UBM(under barrier metal 또는 under bump metallurgy)층이다. 기판(20) 위의 패드 전극(22) 이외의 부분은, 보호막(27)으로 덮여 있다.
다음으로, 패드 전극(22)의 형성 방법에 대해 설명한다.
우선, 기판(20) 위에 알루미늄 전극(24)을 형성하고, 알루미늄 전극(24) 이외의 부분에 폴리이미드 수지 또는 실리콘 질화막(窒化膜)에 의해 보호막(27)을 형성한다. 이것들은, 예를 들면 포토리소그래피(photolithography) 기술 및 에칭(etching) 기술을 이용하여 형성된다.
이어서, 알루미늄 전극(24) 표면에 진케이트(zincate) 처리를 실시한 후, 무전해 도금법을 이용하여 알루미늄 전극(24) 위에 니켈층(25) 및 금속층(26)을 형성한다. 이 UBM층을 설치하는 이유는, 알루미늄 전극(24)에 땜납 젖음성(SOLDER WETTABILITY)을 부여하기 위해서이다.
땜납 입자(11)의 재질로는, 예를 들면 Sn-Pb(융점 183℃), Sn-Ag-Cu(융점 218℃), Sn-Ag(융점 221℃), Sn-Cu(융점 227℃), 기타 납 프리 땜납 등을 사용한다.
가열기(40a)는, 예를 들면 블로어(blower), 전열(電熱) 히터 등으로, 열풍(41)을 기판(20)의 하면 쪽에 맞춰서 기판(20)의 하면 쪽을 가열한다. 또한, 도 3에서는 나타내고 있지 않지만, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판(20)의 상면 쪽을 열풍(42)으로 가열하는 가열기(40b)가 배치되어 있고, 땜납 조성물(10) 및 기판(20)을 수용한 도 1에 나타내는 용기(30)는 뚜껑 구조(51)로 덮여 있다.
뚜껑 구조(51)는 열풍(42)으로 가열되어 복사열로 기판(20)의 상면 쪽을 가열하는 가열기로 기능함과 동시에, 열풍(41, 42)과 땜납 조성물(10)이 접촉하는 것을 피하는 기능을 가지고 있다.
또한, 상기 뚜껑 구조(51)는 열풍(42)과 피가열물과의 접촉을 억제하고 있기 때문에 피가열물이 열풍(42)으로 가열되는 온도가, 열풍(42)이 직접 피가열물과 접촉하여 가열되는 온도와 비교해 낮아지며, 상기 열풍(42)(상기 뚜껑 구조(51)의 복사열도 포함)으로 가열되는 기판(20)의 상면 쪽 온도는, 상기 열풍(42)으로 가열되는 기판(20)의 하면 쪽 온도 부근 이하로 설정된다.
기판(20)의 전극(22) 위에 범프를 형성하기 위해서는, 우선 도 4 [1]에 나타내는 바와 같이, 용기(30)에 기판(20)을 넣는다. 그리고 주출 용기(Pouring Container)(31) 속에서 필요에 따라 땜납 조성물(10)을 교반한 후, 주출구(32)에서 땜납 조성물(10)을 기판(20) 위에 적하시킨다. 그러면, 땜납 조성물(10)이 자중으 로 확장되어 균일한 두께가 된다.
이 경우에는, 상온에서 좋으며, 게다가 땜납 조성물(10)의 자연 낙하를 이용할 수 있다. 또한 인쇄기나 토출기(吐出機)를 이용하여 땜납 조성물(10)을 기판(20) 위에 도포해도 좋다.
또한, 용기(30)는 리플로우 공정에서 기판(20)과 함께 가열하므로, 내열성이 있어 열전도가 좋고, 또한 땜납 입자(11)에 의한 땜납 젖음이 생기지 않는 금속, 예를 들면 알루미늄으로 이루어진다.
또한, 용기(30)는 평판 모양의 기판(20)을 탑재하는 평평한 저면(33)과, 땜납 조성물(10)이 옆으로 넘치는 것을 방지하는 주벽(周壁)(34)을 가진다.
이 경우에는, 용기(30)의 저면(33) 위에 기판(20)이 밀접하므로, 열전도가 향상된다. 또한 도 3 및 도 5에서는 용기(30)의 도시를 생략하고 있다.
또한, 적하 공정의 도중 또는 후에, 기판(20)을 수평으로 회전시킴에 따라, 기판(20) 위의 땜납 조성물(10)을 균일한 두께로 해도 좋다. 기판(20)을 수평으로 회전시키는 것에, 시판되고 있는 스핀 코트 장치를 이용하면 좋다.
적하 공정의 종료는, 땜납 조성물(10) 속에 기판(20)이 침지될 때까지, 땜납 조성물(10)을 적하할 것인지, 하지 않을 것인지에 따라 두 가지로 나뉜다.
도 4 [2]는 땜납 조성물(10) 속에 기판(20)을 침지하지 않는 경우이다.
이 경우, 기판(20) 위의 땜납 조성물(10)의 두께(t1)는, 땜납 조성물(10)의 주된 표면 장력 및 점성(粘性)에 의해 결정되는 값이다.
한편, 도 4 [3] 은 땜납 조성물(10) 중에 기판(20)을 침지하는 경우이다.
이 경우, 기판(20) 위의 땜납 조성물(10)의 두께(t2)는, 적하하는 땜납 조성물(10)의 양에 따라 원하는 값으로 설정할 수 있다.
이상의 적하 공정에 의해, 도 3에 나타내는 바와 같이, 복수의 패드 전극(22)이 이간(離間)하여 설치된 기판(20) 위에, 땜납 조성물(10)이 전체적으로 탑재되게 된다.
이때, 복수의 범프 전극(22) 위 및 이들 간격의 보호막(27) 위를 포함하는 면에, 전체적으로 땜납 조성물(10)이 탑재된다. 땜납 조성물(10)은 정확히 잉크와 같은 상태이다.
이어서, 리플로우 공정에서, 기판(20) 및 땜납 조성물(10)의 가열이 시작되면, 액상체(12)의 점성이 더욱 저하한다.
그러면, 도 5 [1]에 나타내는 바와 같이, 땜납 입자(11)는 액상체(12)보다도 비중이 크기 때문에, 침강하여 패드 전극(22) 위 및 보호막(27) 위에 겹쳐진다.
계속해서, 도 5 [2]에 나타내는 바와 같이, 땜납 조성물(10)이 뚜껑 구조(51)의 복사열을 받아서 가열되고, 기판(20)의 하면 쪽이 열풍(41)으로 가열된다. 본 실시 형태에서는, 기판(20)의 상면 쪽의 가열 온도가 기판(20)의 가열 온도 부근 이하로 설정되기 때문에, 기판(20)의 상면 쪽에 위치하는 땜납 조성물(10)은 표면 쪽이 될수록 온도가 낮고, 기판(20) 쪽이 될수록 온도가 높아진다.
그러면, 패드 전극(22)에 가까운 아래 쪽의 땜납 입자(11)는 먼저 용융하기 시작하고, 용융하면 패드 전극(22)에 확장하며 젖는다. 그때, 패드 전극(22)으로부터 먼 위쪽의 땜납 입자(11)는 아직 충분하게 용융하지 않는다.
따라서 땜납 입자(11)끼리 합체하는 기회를 감소시킬 수 있으므로, 땜납 브릿지의 발생도 억제된다. 바꿔 말하면, 리플로우 공정에서는, 처음에 패드 전극(22)을 땜납 입자(11)의 융점 이상으로 가열하여 패드 전극(22)에 접촉하고 있는 땜납 입자(11)를 용융하고, 패드 전극(22)에 확장하며 젖은 땜납 피막(23')을 형성하고, 땜납 피막(23')에 또한 땜납 입자(11)를 합체시킨다.
또한, 이때, 액상체(12)에 포함된 유기산의 작용에 의해, 다음과 같은 상태가 일어나게 된다.
우선, 땜납 입자(11)끼리는 합체가 억제된다. 단, 도 5 [2]에서는 도시하고 있지 않지만, 일부의 땜납 입자(11)끼리는 합체하여 커진다. 즉, 땜납 입자(11)끼리는 합체해도 일정한 크기 이하라면 문제없다.
한편, 땜납 입자(11)는 패드 전극(20) 위에 확장되어 계면에 합금층을 형성한다. 그 결과, 패드 전극(20) 위에 땜납 피막(23')이 형성되어, 땜납 피막(23')에 또한 땜납 입자(11)가 합체한다. 즉, 땜납 피막(23')은 성장하여, 도 5 [3]에 나타내는 바와 같은 땜납 범프(23)가 된다.
또한, 도 5 [3]에 있어서, 땜납 범프(23)의 형성에 사용되지 않았던 땜납 입자(11)는 남은 액상체(12)와 함께 다음 공정에서 씻겨진다.
또한, 리플로우 공정에서는, 땜납 조성물(10)에 그 표면 쪽이 낮고 기판(20) 쪽이 높아지게끔 온도차를 만듦에 따라서, 기판(20) 쪽에 가까운 땜납 입자(11)부터 먼저 침강시켜도 좋다. 땜납 조성물(10)의 표면 쪽이 낮고, 땜납 조성물(10)의 기판(20) 쪽이 높아지게끔 온도차를 만들면, 액상체(12)는 온도가 높을수록 점도가 저하하므로, 패드 전극(22)에 가까운 아래쪽의 땜납 입자(11)는, 먼저 침강과 동시에 용융하기 시작하고, 패드 전극(22)에 접촉하면 확장하면서 젖는다.
그때, 패드 전극(22)으로부터 먼 위쪽의 땜납 입자(11)는 아직까지 충분히 침강 또는 용융하지 않는다. 따라서 땜납 입자(11)끼리 합체하는 기회를 보다 감소시킬 수 있으므로, 땜납 브릿지의 발생도 보다 억제된다.
또한, 이러한 가열 상태는, 예를 들면 기판(20) 위의 땜납 조성물(10)을 기판(20) 쪽부터 가열하는 동시에 땜납 조성물(10)의 표면 쪽부터 가냉(加冷)하거나, 액상체(12) 점도의 온도 의존성과 땜납 입자(11)의 융점과의 관계를 조정함에 따라서 실현된다.
더욱이 리플로우 공정에서는, 액상체(12)의 대류를 이용하여 땜납 입자(11)를 패드 전극(22)에 공급하도록 해도 좋다. 땜납 조성물(10)을 기판(20) 쪽부터 가열하면 액상체(12)에 대류가 발생하고, 이로써 땜납 입자(11)가 액상체(12) 속에서 움직인다. 그 때문에, 패드 전극(22) 위에 탑재되지 않았던 땜납 입자(11)도 패드 전극(22) 위로 이동하여 땜납 범프(23)의 일부가 된다. 따라서 땜납 입자(11)가 유효하게 이용된다.
(실시 형태 2)
본 발명의 실시 형태 1에 관한 가열 장치의 변형예를 실시 형태 2로서 설명한다.
도 6에 나타내는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 가열 장치(50a)는, 뚜껑 구조(51)가 피가열물을 덮는 공간을 저산소 분위기(低酸素雰圍氣)로 보유하는 기구를 상기 뚜껑 구조(51)에 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
즉, 뚜껑 구조(51)에는, 뚜껑 구조(51)의 내부 공간 중에 질소 가스(N₂)를 봉입(封入)한 채 보유하는 밸브(52, 53)가 설치되어 있다. 또한, 뚜껑 구조(51)의 지그(62)와 접하는 단면(54)에는, 밀폐성을 높이기 위하여 고무 등의 밀봉 부재(71)를 부착한다.
다음으로, 도 6 [1]에 나타내는 가열 장치(50a)를 이용한 가열 방법에 대해 설명한다.
우선 도 6 [2]에 나타내는 바와 같이, 땜납 조성물(10) 및 기판(20)을 용기(30)에 넣고, 상기 용기(30)를 지그(62) 위에 탑재하고, 상기 용기(30)를 뚜껑 구조(51)로 덮는다.
이때, 예를 들면 질소 봄베(Bombe)(55)의 밸브(56)와 뚜껑(51)의 밸브(52)를 배관으로 연결하고, 밸브(56, 52, 53)를 「열림」으로 함으로써, 뚜껑(51) 속을 불활성 가스, 예를 들면 질소 가스(N₂)로 채운다. 계속해서 도 6 [3]에 나타내는 바와 같이, 밸브(52, 53)를 「닫힘」으로 하고, 용기(30)를 열풍(41, 42)에 의해 가열한다.
본 실시 형태의 가열 장치 및 가열 방법에 따르면, 실시 형태 1과 동등한 효과를 얻는 것 외에, 땜납 조성물(10)에 접촉하는 고온의 산소 분자를 더욱 줄일 수 있기 때문에, 땜납 조성물(10)의 산화를 또한 억제할 수 있다는 이점이 있다.
(실시 형태 3)
도 7은, 본 발명의 실시 형태 3에 관한 가열 장치를 나타내는 단면도이며, 도 7 [1] [2] [3]의 순으로 가열 공정이 진행된다.
이하, 이 도면에 근거하여 설명한다. 단, 도 2와 같은 부분은 같은 부호를 붙임으로써 설명을 생략한다.
도 7에 나타내는 본 발명의 실시 형태 3에 관한 가열 장치(50b)는 뚜껑 구조(51)로 덮인 공간을 부압(負壓) 분위기로 보유하는 기구를 상기 뚜껑 구조(51)에 가지고 있다. 즉, 뚜껑 구조(51)에는, 뚜껑 구조(51)의 내부 공간을 부압한 채 보유하는 밸브(52)가 설치되어 있다. 또한, 뚜껑 구조(51)의 지그(62)와 접하는 단면(54)에는, 밀폐성을 높이기 위해 고무 등의 밀봉 부재(71)를 부착한다.
다음으로, 가열 장치(50b)를 이용한 가열 방법에 대해 설명한다.
우선 도 7 [1]에 나타내는 바와 같이, 땜납 조성물(10) 및 기판(20)을 용기(30)에 넣고, 도 7 [2]에 나타내는 바와 같이, 상기 용기(30)를 지그(62) 위에 탑재하여 그 위를 뚜껑 구조(51)로 덮는다. 이때, 예를 들면 진공 펌프(57)와 뚜껑(51)의 밸브(52)를 배관으로 연결하고, 진공 펌프(57)를 구동하여, 밸브(52)를 「열림」으로 하여 뚜껑 구조(51) 속을 부압한다. 계속해서, 밸브(52)를「닫힘」으로 하여, 도 7 [3]에 나타낸 바와 같이, 용기(30)를 열풍(41, 42)에 의해 가열한다.
본 실시 형태의 가열 장치 및 가열 방법에 따르면, 실시 형태 1과 동등한 효과를 얻는 것 외에, 땜납 조성물(10)에 접촉하는 고온의 산소 분자를 더욱 줄일 수 있기 때문에, 땜납 조성물(10)의 산화가 또한 억제된다. 게다가, 뚜껑 구조(51)가 대기압에 의해 지그(62)를 강압할 수 있으므로, 뚜껑 구조(51)가 강하게 고정된다. 특히, 열풍(41, 42)의 압력에 의해 뚜껑(51)이 어긋나거나 날아갈 우려가 있는 경우에 유효하다.
또한, 뚜껑 구조(51b)의 내부 공간은 부압 분위기로 보유되기 때문에, 땜납 접합부에 있어서의 보이드(void) 발생을 저감할 수 있다는 이점을 가진다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태에 관한 가열 장치를 이용한 리플로우 장치로 땜납 범프를 형성하는 경우와, 종래 예에 관한 리플로우 장치로 땜납 범프를 형성g하는 경우의 결과를 도 8에 나타낸다.
본 발명의 실시 형태에 관한 리플로우 장치(70)에 있어서는, 땜납 조성물(10)을 포함하는 기판(20)을 뚜껑 구조(51, 51a, 51b)로 덮어서 열풍(41)과 땜납 조성물(10)의 접촉을 피하기 때문에, 열풍(41)이 땜납 조성물(10)에 영향을 주는 일은 없다. 따라서 도 8 [1]에 나타내는 바와 같이, 뚜껑 구조(51)가 있는 경우는, 땜납 브릿지 등이 없고, 크기도 균일한 고품질의 땜납 범프가 형성되어 있다.
이에 대하여, 종래 예에 관한 리플로우 장치를 이용하여 땜납 범프를 형성하는 경우, 도 8 [2]에 나타내는 바와 같이, 땜납 범프가 형성되지만, 뚜껑 구조에 상당(相當)하는 것이 존재하지 않기 때문에, 열풍이 땜납 조성물에 직접 작용한다.
이 때문에, 도 8 [2]를 상세히 관찰하면, 외측으로 뚫고 나온 새틀라이트 볼(satellite ball)이 땜납 범프의 주위에 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 이 새틀라이트 볼은, 많은 땜납 범프에 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
상기 새틀라이트 볼이란, 땜납 범프에 받아들여지지 않고, 땜납 범프 주변에 부착된 땜납으로서, 땜납 브릿지 발생의 원인이 된다.
도 8 [1] 및 [2]에 있어서, 검은 동그라미(黑丸)로 나타내는 땜납 범프의 중앙 부근에 흰점이 비쳐지고 있다. 상기 흰점은 땜납 범프를 촬영할 때의 조명이 땜납 범프에 영상의 일부로 찍힌 것이다.
도 8에 나타내는 사진에서는, 분간하기 어렵지만, 도 8 [1]에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에서는, 땜납 조성물(10)이 열풍의 영향을 받지 않기 때문에 땜납 범프의 크기 및 형상이 일치되어 있으며, 상기 흰점은 많은 땜납 범프에 있어서 공통된 위치에 일치되어 있는 것을 알 수 있다.
이에 대하여, 종래 예에서는 도 8 [2]에 나타내는 바와 같이, 상기 흰점의 위치 및 크기가 일치하지 않기 때문에, 그 결과 땜납 범프의 형상 및 크기가 일치하지 않음을 알 수 있다.
또한, 본 발명은 말할 필요도 없지만, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 다음과 같은 구성으로 해도 좋다.
(1) 실리콘 웨이퍼(FC) 대신에, 미세 피치의 서브스트레이트(기판)나 인터포저, 또한 배선판(BGA)을 이용해도 좋다.
(2) 기판의 전극 재료는, 알루미늄에 한하지 않고, Al-Si, Al-Si-Cu, Al-Cu, Cu 등을 이용해도 좋다.
(3) 피가열물은, 액상의 땜납 조성물과 기판을 넣은 용기에 한하지 않고, 땜납 페이스트 및 전자 부품을 탑재한 기판이나, 고체화된 땜납에 플럭스를 칠하고 전자 부품을 탑재한 기판 등이라도 좋다.
(4) 열풍 억제 수단은, 뚜껑 구조에 한하지 않고, 예를 들면 밀폐 용기와 같 은 것이어도 좋다.
(실시 형태 4)
도 9는 반송 수단(61)에 용기(30)를 지지하는 구조에 관한 실시 형태를 나타내고 있다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 도 1의 스프로켓(61a)에 걸쳐놓은 체인 등의 좌우에 배치한 2개의 반송 수단(61, 61) 사이에 지그(62)의 좌우단을 지지하게 하고, 상기 지그(62)의 지지 구멍(62a) 내에 용기(30)의 주벽(30b)을 받아들여서, 반송 수단(61)에 용기(30)의 지그(62)를 개재하여 지지하고 있다.
상기 지그(62)는 상기 반송 수단(61)의 길이 방향에 일정한 간격으로 배치되어 있으며, 각각의 지그(62)는 지지 구멍(62a)에 용기(30)를 받아들여서 지지하고 있다. 또한, 뚜껑 구조(51)는 지그(62)에 지지된 용기(30)를 각 개개로 덮고, 열풍(42)이 용기(30) 내의 땜납 조성물(10)에 닿는 것을 피하고 있다.
(실시 형태 5)
도 10에 나타내는 가열 장치에 있어서의 뚜껑 구조(51)는 열절연층(51c)을 구비한 내외 이중 구조로 구성되어 있다.
도 10에 나타내는 실시 형태 4에 관한 뚜껑 구조(51)를 상세히 설명한다.
본 실시 형태 4에 관한 뚜껑 구조(51)는 크기를 다르게 한 내뚜껑(51d)과 외뚜껑(51e)의 내외 이중으로 배치하고, 내뚜껑(51d)과 외뚜껑(51e)의 사이에 열절연층(51c)을 장치하고 있다.
상기 내뚜껑(51d)과 외뚜껑(51e)의 하연(下緣)은, 컨베이어(60)로 이송할 수 있는 지그(62)에 지지되어 있다.
또한, 상기 내뚜껑(51d)과 외뚜껑(51e)의 하연과 상기 지그(62)의 접촉면은 밀봉재로 기밀하게 밀봉해도 좋다. 또한, 실시 형태에서는, 열절연층(51c)을 공기층으로 형성하였지만, 단열재로 열절연층(51c)을 형성해도 좋다.
본 실시 형태에 관한 뚜껑 구조(51)는 내외 이중으로 뚜껑(51d 및 51e)으로 구성되고, 또한 그 양자간에 열절연층(51c)이 존재하기 때문에, 열풍(41)과 땜납 조성물(10)의 접촉을 끊을 수 있을 뿐만 아니라, 땜납 조성물(10)에 대면하는 내뚜껑(51d)이 열풍(42)으로 가열되는 정도를 극히 작게 할 수 있다. 이것은, 열절연층(51d)이 뚜껑 구조(51)의 복사열을 제어하는 기구로 작용한다는 것을 의미한다.
따라서, 본 실시 형태에 관한 뚜껑 구조(51)는 상기 열풍(42)(상기 뚜껑 구조(51)의 복사열도 포함)으로 가열되는 기판(20)의 상면 쪽 온도를, 상기 열풍(42)으로 가열되는 기판(20)의 하면 쪽 온도 부근 이하로써 정확하게 설정할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 기판(20), 뚜껑 구조(51), 지그(62) 및 땜납 조성물(10)의 액상체 등 피가열체의 열용량을 비교적 작게 하고, 기판(10)의 상면 쪽으로의 가열력을 저감할 수 있다. 이것은, 상기 열풍(42)(상기 뚜껑 구조(51)의 복사열도 포함)으로 가열되는 기판(20)의 상면 쪽 온도를, 상기 열풍(42)으로 가열되는 기판(20)의 하면 쪽 온도 부근 이하로써 정확하게 설정할 수 있다는 것을 의미한다.
(실시 형태 6)
도 11에 나타내는 실시 형태의 뚜껑 구조(51)는 도 10에 나타내는 뚜껑 구조 를 변경한 것이다.
즉, 도 11에 나타내는 실시 형태의 뚜껑 구조(51)는 내뚜껑(51d)과 외뚜껑(51e)의 하연을 일체로 결합하고, 내부에 열절연층(51c)을 밀폐한 것이다.
본 실시 형태에 따르면, 열절연층(51c)은 외부와 차단되어 있기 때문에, 효과적으로 열풍(41)에 의한 열을 차단할 수 있고, 실시 형태 4와 비교하여, 상기 열풍(42)(상기 뚜껑 구조(51)의 복사열도 포함)으로 가열되는 기판(20)의 상면 쪽 온도를, 상기 열풍(42)으로 가열되는 기판(20)의 하면 쪽 온도 부근 이하로써 정확하게 설정할 수 있다는 이점을 가지고 있다.
(실시 형태 7)
도 12에 나타내는 실시 형태 6에 관한 가열 장치(50)는 뚜껑 구조(51)의 열풍(41)과 접촉하는 상면에 플레이트(52)를 설치하고, 이 플레이트(52)에 의해 열을 발산시킴으로써, 뚜껑 구조(51)에 의한 복사열의 온도를 조정하도록 한 것이다.
도 12에 나타내는 실시 형태의 뚜껑 구조(51)에 따르면, 이 뚜껑 구조(51)에 의한 복사열을 플레이트(52)의 열 확산에 의해 제어할 수 있기 때문에, 실시 형태 1과 비교하여, 상기 열풍(42)(상기 뚜껑 구조(51)의 복사열도 포함)으로 가열되는 기판(20)의 상면 쪽 온도를, 상기 열풍(42)으로 가열되는 기판(20)의 하면 쪽 온도 부근 이하로써 정확하게 설정할 수 있다는 이점을 가지고 있다.
(실시 형태 8)
도 13에 나타내는 실시 형태 6은, 도 11에 나타내는 뚜껑 구조를 변경한 예를 나타내는 것이다.
도 13에 나타내는 실시 형태 6의 뚜껑 구조(51)는, 내뚜껑(51d)의 내부 공간(51g)을 부압 분위기로 보유하는 기구로 하고, 체크 밸브(53)를 설치하고 또한 뚜껑 구조(51)를 반송로(60)의 존(zone) 마다 배치한 것이다.
즉, 본 실시 형태에서는, 뚜껑 구조(51)의 내뚜껑(51d) 내에 복수의 용기(30)를 받아들여서, 뚜껑 구조(51) 내에 용기(30)를 컨베이어(60)로 반송하는 구성으로 한 것이다. 또한 상기 용기(30) 내에는, 땜납 조성물(10)을 포함하는 기판(20)이 배치되어 있다.
감압 분위기를 가지는 종래 장치로는, 노(爐)의 출입구에 게이트 밸브를 설치하고, 상기 게이트 밸브를 개폐하는 방식이었다. 이 방식에서는, 워크(work) 마다 진공 흡인을 하는 존(zone), 또한, 진공에서 상압(常壓)으로 복귀하는 존이 필요하여 처리 능력에 한계가 있었다. 또한, 장치용 비용도 매우 고액이다.
이에 대하여, 본 실시 형태에 따르면, 일반적인 리플로우 장치에서 사용하고 있는 컨베이어(60)로서의 체인 반송로의 존 마다 뚜껑 구조(51)를 설치하여 일련의 처리를 연속해서 처리할 수 있다. 또한, 하부로부터는, 대류 가열로써 지그(62) 및 기판(20)을 승온시키고 있기 때문에, 지그(62) 및 기판(20)의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다.
또한, 뚜껑 구조(51)의 감압 분위기 중에 기판(20) 및 땜납 조성물(10)에 가열을 할 수 있기 때문에, 보이드(void)의 발생을 방지할 수 있다는 이점을 가지고 있다.
(실시 형태 9)
도 14 및 도 15에 나타내는 실시 형태의 뚜껑 구조(51)는 피가열물을 덮는 내부 공간(51g)을 가압 분위기로 보유하는 기구로서 체크 밸브(54)를 설치하고 있다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 뚜껑 구조(51)의 내뚜껑(51d) 및 외뚜껑(51e)의 결합부와 지그(62) 사이를 밀봉재(55)로 기밀하게 밀봉하고 있다.
본 실시 형태 8에 관한 뚜껑 구조(51)에 있어서는, 내뚜껑(51d) 내에 형성되는 내부 공간(51g)의 안이 가압 상태로 보유되고 있기 때문에, 용기(30) 내 땜납 조성물(10)의 액상체 속에 포함된 유기산(분해 생성물)의 비점(沸點)이 높아져서 땜납 조성물(10)의 유기산 기화를 감소시키는 효과가 있다.
이로써, 가열되는 땜납 조성물(10)의 액상체 속에서의 기포 발생을 억제할 수 있고, 땜납 미립자가 상기 액상체 속을 침강할 때, 상기 기포에 의한 영향을 매우 작게 하여 안정된 범프를 형성할 수 있다.
또한, 가압함에 따라, 분해 생성물인 유기산을 액상체 중에 머물게 하는, 즉, 유기산의 기화를 억제하는 것이 가능하게 되고, 비교적 저온에서 활성력이 높은 땜납 조성물이 된다.
따라서 비교적 저온에서 범핑이 가능해 진다. 또한, 분해 생성물의 기화에 의해 뺏기는 에너지를 감소시켜서, 비교적 작은 에너지로 원하는 가열 온도에 도달하게 할 수 있다. 따라서, 에너지 절약을 실현할 수 있다는 이점을 가지고 있다.
이상, 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 핸드 조성물에 액체 땜납을 이용하더라도, 그 액체 땜납에 주는 영향을 억제할 수 있기 때문에 범프를 정확하게 형 성할 수 있다.

Claims (19)

  1. 땜납 조성물을 포함하는 피가열물을 열풍으로 가열하는 가열기를 가지는 가열 장치에 있어서,
    상기 열풍과 상기 땜납 조성물과의 접촉을 억제하는 열풍 억제 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열풍 억제 수단은, 상기 피가열물을 덮는 뚜껑 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열풍 억제 수단은, 상기 피가열물을 덮는 뚜껑 구조이며, 상기 뚜껑 구조는, 뚜껑 구조로 칸막이 된 공간을 감압(減壓), 가압(加壓) 상태 또는 저산소 분위기로 보유하는 밸브 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열풍 억제 수단은, 상기 피가열물을 덮는 뚜껑 구조이며, 상기 뚜껑 구조는, 상기 피가열물을 덮는 공간을 저산소 분위기로 보유하는 기구를 가지는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열풍 억제 수단은, 상기 피가열물을 덮는 뚜껑 구조이 며, 상기 뚜껑 구조의 상기 피가열물을 덮는 공간은, 대기압 분위기인 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열풍 억제 수단은, 상기 피가열물을 덮는 뚜껑 구조이며, 상기 뚜껑 구조는 상기 피가열물을 덮는 공간을 부압(負壓) 분위기로 보유하는 기구를 가지는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열풍 억제 수단은, 상기 피가열물을 덮는 뚜껑 구조이며, 상기 뚜껑 구조는 상기 피가열물을 덮는 공간을 가압(加壓) 분위기로 보유하는 기구를 가지는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열풍 억제 수단은, 복사열의 온도를 제어하는 기구를 가지는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 열풍 억제 수단은, 상기 피가열물을 덮는 뚜껑 구조이며, 상기 뚜껑 구조는, 열절연층을 구비한 내외 이중 구조로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 열풍 억제 수단은, 상기 피가열물을 덮는 뚜껑 구조이며, 상기 뚜껑 구조는, 일체형의 이중 구조인 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 열풍 억제 수단은, 상기 피가열물을 덮는 뚜껑 구조이며, 상기 뚜껑 구조는 상기 피가열물을 반송하는 반송로의 존(zone) 마다 배치된 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 열풍 억제 수단은, 상기 피가열물을 덮는 뚜껑 구조이며, 상기 뚜껑 구조는 상기 피가열물 마다 배치된 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  13. 땜납 조성물을 포함하는 피가열물을 반송하는 반송로와,
    이 반송로 위의 상기 피가열물을 열풍으로 가열하는 가열기와,
    상기 열풍과 상기 땜납 조성물과의 접촉을 억제하는 열풍 억제 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 리플로우 장치.
  14. 제13에 있어서, 상기 열풍 억제 수단은, 상기 피가열물을 덮는 뚜껑 구조이며,
    상기 뚜껑 구조는, 상기 피가열물 마다 배치되고, 상기 뚜껑 구조 및 상기 피가열물은 상기 반송로에서 일체로 반송되는 것을 특징으로 하는 리플로우 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 열풍 억제 수단은, 복사열의 온도를 제어하는 기구를 가지는 것을 특징으로 하는 리플로우 장치.
  16. 땜납 조성물을 포함하는 피가열물을 열풍으로 가열하는 가열 방법에 있어서,
    상기 열풍과 상기 땜납 조성물과의 접촉을 억제하는 것을 특징으로 하는 가열 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 피가열물의 상면 쪽의 가열 온도를, 상기 피가열물의 하면 쪽의 가열 온도 부근 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 가열 방법.
  18. 땜납 조성물을 포함하는 피가열물을 열풍으로 가열함으로써, 상기 피가열물에 범프를 형성하는 범프 형성 방법에 있어서,
    상기 열풍과 상기 땜납 조성물과의 접촉을 억제하는 것을 특징으로 하는 범프 형성 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 피가열물의 상면 쪽의 가열 온도를, 상기 피가열물의 하면 쪽의 가열 온도 부근 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 범프 형성 방법.
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