NL1024688C2 - Soldering method for forming electrical contact devices, comprises engaging solder with heating element in order to heat solder by conduction - Google Patents

Soldering method for forming electrical contact devices, comprises engaging solder with heating element in order to heat solder by conduction Download PDF

Info

Publication number
NL1024688C2
NL1024688C2 NL1024688A NL1024688A NL1024688C2 NL 1024688 C2 NL1024688 C2 NL 1024688C2 NL 1024688 A NL1024688 A NL 1024688A NL 1024688 A NL1024688 A NL 1024688A NL 1024688 C2 NL1024688 C2 NL 1024688C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
heating element
objects
solder
soldering
electronic component
Prior art date
Application number
NL1024688A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Hugo Franklin Menschaar
Wilhelmus Gijsbertus Le Sprang
Original Assignee
Meco Equip Eng
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 Meco Equip Eng filed Critical Meco Equip Eng
Priority to NL1024688A priority Critical patent/NL1024688C2/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1024688C2 publication Critical patent/NL1024688C2/en

Links

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
    • H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/4853—Connection or disconnection of other leads to or from a metallisation, e.g. pins, wires, bumps
    • 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
    • H05K3/3494—Heating methods for reflowing of solder
    • 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
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0556—Disposition
    • H01L2224/05568—Disposition the whole external layer protruding from the surface
    • 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
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05573—Single external layer
    • 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
    • H01L2224/113—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector
    • H01L2224/1133—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form
    • H01L2224/11334—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form using preformed bumps
    • 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
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • 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
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10734—Ball grid array [BGA]; Bump grid array
    • 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
    • H05K2203/01—Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0195—Tool for a process not provided for in H05K3/00, e.g. tool for handling objects using suction, for deforming objects, for applying local pressure
    • 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
    • H05K2203/02—Details related to mechanical or acoustic processing, e.g. drilling, punching, cutting, using ultrasound
    • H05K2203/0278—Flat pressure, e.g. for connecting terminals with anisotropic conductive adhesive
    • 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
    • H05K2203/04—Soldering or other types of metallurgic bonding
    • H05K2203/041—Solder preforms in the shape of solder balls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

The electronic component (preferably a semiconductor) (2) and solder bodies (4) forming the contact device are connected together and the bodies are then physically engaged with at least one heating element (6) so that heat is transferred to the bodies by conduction. The electronic components and bodies are simultaneously soldered together. An independent claim is also included for the apparatus for carrying out this method, comprising a holder for an arrangement (1) of one or more electronic components connected to the bodies, a heating element and a drive system for moving the holder and heating element between a position where the arrangement inside the holder can be replaced and a position where the heating element engages with the bodies connected to the electronic components in the holder.

Description

Werkwijze en inrichting voor het met een elektronische component verbinden van i tot elektrische contactorganen te vormen objecten »Method and device for connecting objects to be formed into electrical contact members with an electronic component »

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en op een iririchting voor 5 het gelijktijdig door middel van soldeerverbindingen met ten minste één elektronische component, meer in het bijzonder een halfgeleider schakeling, verbinden van meerdere afzonderlijke tot elektrische contactorganen te vormen objecten .The present invention relates to a method and to a device for simultaneously connecting soldered connections to at least one electronic component, more in particular a semiconductor circuit, by means of solder connections of several individual objects to be formed into electrical contact members.

De stand der techniek voor het gelijktijdig door middel van soldeerverbindingen met ten 10 minste één elektronische component verbinden van meerdere tot elektrische contactorganen te vormen objecten, zoals bijvoorbeeld soldeerlichamen, is in het bijzonder gericht op soldeerapparatuur die functioneert op basis van warmteoverdracht door middel van één of meerdere bronnen van straling of convectie. Meer in het bijzonder is daartoe een grote variatie aan (tunnel)ovens bekend waarmee elektronische 15 componenten en soldeerlichamen geconditioneerd worden verhit. Dergelijke inrichtingen zijn ondermeer bekend uit: US 4,951,401, US 4,847,465, US 5,193,735, US 5,338,008 en US 5,345,061. Het voordeel van de toepassing van de bestaande soldeerovens is dat zij een nauwkeurige procesbeheersing mogelijk maken. Anderzijds is het een nadeel van de bestaande werkwijzen en inrichtingen dat het uitvoeren van een 20 soldeerbewerking relatief veel tijd kost en dat het solderen relatief veel ruimte behoeft.The state of the art for simultaneously connecting by means of solder connections to at least one electronic component several objects to be formed into electrical contact members, such as for instance solder bodies, is particularly directed to soldering equipment which functions on the basis of heat transfer by means of one or multiple sources of radiation or convection. More in particular, a large variety of (tunnel) furnaces is known for this purpose, with which electronic components and soldering bodies are heated in a conditioned manner. Such devices are known inter alia from: US 4,951,401, US 4,847,465, US 5,193,735, US 5,338,008 and US 5,345,061. The advantage of applying the existing soldering furnaces is that they enable accurate process control. On the other hand, it is a drawback of the existing methods and devices that performing a soldering operation takes relatively much time and that soldering requires relatively much space.

Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterde werkwijze en inrichting waarmee relatief snel en met relatief weinig ruimtebeslag gelijktijdig meerdere afzonderlijke soldeerverbindingen kunnen worden gerealiseerd die in 25 verbinding staan met de ten minste ene elektronische componentThe object of the present invention is to provide an improved method and device with which several separate solder connections can be realized relatively quickly and with relatively little space, which are in connection with the at least one electronic component.

De uitvinding verschaft daartoe een werkwijze van het in aanhef genoemde type, waarbij de ten minste ene elektronische component en de soldeerlichamen onderling worden verbonden, en waarbij vervolgens de afzonderlijke soldeerlichamen gelijktijdig 30 fysiek worden aangegrepen door ten minste één verwarmingselement, zodanig dat door middel van conductie warmte wordt overgedragen van het verwarmingselement naar de objecten. De werkwijze is met name geschikt voor het van soldeerverbindingen voorzien van halfgeleider schakelingen, die veelal in een groter aantal zijn samengebouwd op een gemeenschappelijke drager (“board” of “leadffame”). Het fysiek 1024688 » r 2 aangrijpen van de objecten (zoals bijvoorbeeld objecten in de vorm van soldeerlichamen) om vervolgens door middel van conductie de soldeerlichamen te verwannen heeft als voordeel dat verwarming tot smelttemperatuur van het soldeermateriaal door middel van conductie zeer snel kan plaatsvinden. Hierbij wordt 5 wel de kanttekening geplaatst dat de verwarming van het soldeermateriaal niet exclusief behoeft plaats te vinden door middel van conductie; ook gedeeltelijke verwarming op andere wijze in combinatie met conductie dient hieronder verstaan te worden. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk in minder dan één seconde een soldeerbol met een diameter van minder dan 1 mm te laten vervloeien of in minder dan één seconde een koper 10 contactorgaan vast te solderen op een van een soldeermateriaal voorziene elektronische component. Een snelle verwarming van de objecten heeft als bijkomend voordeel dat de soldeerbewerking ten opzichte van de bestaande soldeertunnels (soldeertrajecten) weinig ruimte behoeft. Een ander zeer belangrijk voordeel is dat de elektronische component (en indien aanwezig ook de drager van de elektronische component) anders 15 dan met de soldeerwijzen volgens de stand der techniek niet direct verwarmd worden. Slechts door geleiding van warmte vanuit het object zal de ten minste ene elektronische component (en eventuele drager) worden verwarmd edoch dit leidt tot een duidelijk verminderde thermische belasting van de elektronische component hetgeen de kans op beschadiging ervan ten gevolge van de soldeerbewerking aanzienlijk reduceert. Een 20 zelfde voordeel is aanwezig ten aanzien van de eventueel aanwezige drager; verminderde thermische belasting verminderd de kans op beschadiging (met name vervorming “warpage”). Dit voordeel is des te relevanter nu er vanwege milieutechnische argumenten steeds meer gebruik gemaakt wordt van soldeermateriaal met een hogere smelttemperatuur (bijvoorbeeld zogeheten “groene soldeer”). De 25 afzonderlijke objecten worden bij voorkeur gelijktijdig aangegrepen en verwarmd om zo de totale soldeerbewerking van een product met een groot aantal soldeerlichamen te minimaliseren.To this end, the invention provides a method of the type mentioned in the preamble, wherein the at least one electronic component and the soldering bodies are mutually connected, and wherein subsequently the individual soldering bodies are simultaneously physically engaged by at least one heating element, such that by means of conduction heat is transferred from the heating element to the objects. The method is particularly suitable for providing soldered connections with semiconductor circuits, which are usually assembled in a larger number on a common support ("board" or "lead fame"). Physically engaging the objects (such as, for example, objects in the form of solder bodies) and subsequently heating the solder bodies by means of conduction has the advantage that heating to the melting temperature of the solder material by means of conduction can take place very rapidly. It should be noted that heating of the soldering material does not have to take place exclusively by means of conduction; this also includes partial heating in another way in combination with conduction. For example, it is possible to flow a solder ball with a diameter of less than 1 mm in less than one second or to solder a copper contact member in less than one second onto an electronic component provided with a soldering material. Rapid heating of the objects has the additional advantage that the soldering operation requires little space relative to the existing soldering tunnels (soldering paths). Another very important advantage is that the electronic component (and if present also the carrier of the electronic component) is not directly heated other than with the soldering methods according to the prior art. Only by conduction of heat from the object will the at least one electronic component (and any support) be heated and this will lead to a clearly reduced thermal load on the electronic component, which considerably reduces the risk of damage to it as a result of the soldering operation. The same advantage is present with regard to the possibly present carrier; reduced thermal load reduces the risk of damage (in particular warpage distortion). This advantage is all the more relevant now that, for environmental reasons, more and more use is being made of solder material with a higher melting temperature (for example, so-called "green solder"). The individual objects are preferably engaged and heated simultaneously so as to minimize the total soldering operation of a product with a large number of solder bodies.

Ter voorkoming van aanhechting van soldeermateriaal op het verwarmingselement is 30 het gewenst dat het verwarmingselement alvorens het in fysiek contact wordt gebracht met de objecten wordt voorzien van een materiaal waardoor aanhechting van soldeermateriaal op het verwarmingselement wordt tegengegaan. Hierbij kan worden gedacht aan een deklaag “coating” die herbruikbaar is al dan niét in combinatie met een enkelvoudig te gebruiken materiaal (zoals bijvoorbeeld een specifiek daartoe geschikte 1024688 * 3In order to prevent the soldering material from adhering to the heating element, it is desirable that, before it is brought into physical contact with the objects, it is provided with a material which prevents the soldering material from adhering to the heating element. In this context, one can think of a coating "coating" that is reusable, whether or not in combination with a single-use material (such as, for example, a specifically suitable for this purpose 1024688 * 3

I II I

soldeervloeistof “flux”). Ook is het mogelijk dat het gehele verwarmingselement is vervaardigd uit een materiaal dat aanhechting van soldeermateriaal belemmerd of tegengaat."flux" soldering liquid). It is also possible that the entire heating element is made of a material that impedes or prevents the adhesion of solder material.

5 Om de aangrijping van het verwarmingselement op de soldeerlichamen gecontroleerd te laten verlopen worden de ten minste ene elektronische component en de soldeerlichamen onderling gepositioneerd alvorens het verwarmingselement in fysiek contact wordt gebracht met de objecten. Daarbij heeft het de voorkeur dat een samenstel (van elektronische component en objecten) in een zodanige positie wordt gebracht ten 10 opzichte van het verwarmingselement dat de objecten lager gelegen zijn dan de elektronische component. Dit wil zeggen dat het verwarmingselement van onderzijde aangrijpt op de objecten. Een belangrijk voordeel van een dergelijke positionering is dat de kans op verontreiniging van de elektronische component (en/of een eventueel eveneens aanwezige drager) ten gevolg van soldeermateriaal aanzienlijk wordt 15 verkleind.In order for the engagement of the heating element on the solder bodies to be controlled, the at least one electronic component and the solder bodies are positioned relative to each other before the heating element is brought into physical contact with the objects. It is herein preferred that an assembly (of electronic component and objects) is brought into such a position relative to the heating element that the objects are situated lower than the electronic component. This means that the heating element engages the objects from below. An important advantage of such a positioning is that the risk of contamination of the electronic component (and / or a possibly also present carrier) due to soldering material is considerably reduced.

Indiën de objecten worden gevormd door soldeerlichamen en nadat de soldeerlichamen vloeibaar zijn en er voldoende warmte is toegevoerd voor het realiseren van een goede soldeerverbinding zal het fysiek contact tussen het verwarmingselement en de 20 soldeerlichamen worden verbroken. Door deze verbreking van het contact zullen de soldeerlichamen (mits de omgeving daartoe niet te warm is) stollen. Bij het stollen van het soldeermateriaal wordt andere belangrijke voordelen van de vinding overeenkomstig de onderhavige uitvinding manifest. Vanwege de in gebruikelijke omstandigheden lagere temperatuur van de elektronische component (en eventuele drager) dan het 25 objecten zal het object door middel van conductie hieraan warmte afstaan. Het gevolg is dat ook de stolling van het soldeermateriaal versneld plaatsvindt in vergelijking met afkoeling volgens de stand der techniek. Nogmaals wordt benadrukt dat zowel het object kan bestaan uit soldeermateriaal, als dat er tussen een geleidend object en de elektronische component afzonderlijk soldeermateriaal kan zijn aangebracht Versnelde 30 stolling van het soldeermateriaal draagt bij aan een verdere verkorting van de soldeerbewerking. Wellicht een van de belangrijkste voordelen blijkt te zijn dat de kwaliteit van de vervaardigde soldeercontacten erg goed is. De soldeerverbindingen hebben een zeer glad oppervlak. Dit is het gevolg van de specifieke wijze van stollen van het soldeermateriaal. Naast de relatief snelle stolling van het soldeermateriaal zoals 1024688 I t 4 bovengaand beschreven speelt daarbij ook nog een ander mechanisme een rol. De stolling van het soldeèrmateriaal vindt ten gevolge van de warmteonttrekking door middel van con’ductie niet slechts plaats aan het buitenoppervlak van het soldeermateriaal. Bij stolling volgens de stand der techniek aan het oppervlak zal er 5 spanning ontstaan in het gestolde soldeermateriaal vanwege de stolling van bijvoorbeeld een uitwendige schil van het soldeercontact waarna vervolgens pas de kern van het soldeermateriaal uithardt; aldus ontstaan er spanningen tussen de kern en de schil, mede als gevolg waarvan het gestolde soldeercontact een minder glad oppervlak verkrijgt. Hierbij is bij de wijze van stollen volgens de stand der techniek geen sprake; de kern 10 hard niet vertraagd uit ten aanzien van de schil, althans niet in die mate zoals tot op heden gebruikelijk.If the objects are formed by solder bodies and after the solder bodies are liquid and sufficient heat has been supplied to realize a good soldered connection, the physical contact between the heating element and the solder bodies will be broken. This soldering contact will cause the solder bodies to solidify (provided that the environment is not too hot for this). In the solidification of the solder material, other important advantages of the invention according to the present invention become apparent. Because of the temperature of the electronic component (and any support) that is lower in usual circumstances than the objects, the object will be transferred to it by means of conduction. The result is that the soldering of the solder material also takes place more rapidly compared to cooling according to the prior art. It is again emphasized that both the object can consist of soldering material and that solder material can be arranged separately between a conductive object and the electronic component. Accelerated solidification of the soldering material contributes to a further shortening of the soldering operation. Perhaps one of the most important advantages appears to be that the quality of the manufactured solder contacts is very good. The solder connections have a very smooth surface. This is due to the specific method of solidifying the soldering material. In addition to the relatively rapid solidification of the soldering material such as 1024688 I 4 described above, another mechanism also plays a role. The solidification of the solder material due to the heat extraction by means of conduction does not only take place on the outer surface of the solder material. With solidification according to the state of the art at the surface, tension will arise in the solidified solder material due to the solidification of, for example, an external shell of the solder contact, after which only the core of the solder material hardens; thus stresses arise between the core and the shell, partly as a result of which the solidified solder contact acquires a less smooth surface. This is not the case in the solidification method according to the prior art; the core 10 does not harden in a delayed manner with respect to the shell, at least not to the extent customary to date.

De uitvinding verschaft tevens een inrichting van het in aanhef genoemde type, omvattende: een houder voor het opnemen van een samenstel van de ten minste ene 15 elektronische component en de, met de elektronische component verbonden,, objecten, een verwarmingselement ingericht voor aangrijping op de soldeerlichamen van het in de houder opgenomen samenstel, en aandrijfmiddelen voor het onderling verplaatsen van de houder en het verwarmingselement tussen een positie waarin een samenstel uitwisselbaar is met de houder, en een positie waarin het verwarmingselement aangrijpt 20 öp de objecten verbonden met een in de houder geplaatst samenstel. Het samenstel omvat doorgaans ook een drager waarop aan een eerste zijde ten minste één elektronische component is bevestigd en waarop aan de tegenovergestelde zijde (de van de elektronische component afgekeerde zijde) de soldeercontacten dienen te worden aangebracht. De inrichting kent een uiterst eenvoudige constructie, waarbij in het 25 bijzonder het verwarmingselement een specifiek onderdeel vormt. Ook het verwarmingselement kan echter eenvoudig worden verkregen: in de meest eenvoudige variant betreft het een verwarmbare vlakke plaat. Anderzijds kan het verwarmingselement ook zijn voorzien van meerdere individuele contactposities voor aangrijping op objecten. Zo kan bijvoorbeeld de positionering van de objecten worden 30 gecontroleerd door het inbouwen van voorkeursposities en/of kunnen van elkaar uitkragende contactposities worden aangebracht om bijvoorbeeld minder eenvoudig aan te grijpen objecten te verwannen.The invention also provides a device of the type mentioned in the preamble, comprising: a holder for receiving an assembly of the at least one electronic component and the objects connected to the electronic component, a heating element adapted to engage on the solder bodies of the assembly accommodated in the holder, and drive means for mutually displacing the holder and the heating element between a position in which an assembly is interchangeable with the holder, and a position in which the heating element engages the objects connected to one in the holder placed assembly. The assembly generally also comprises a support on which at least one electronic component is mounted on a first side and on which the solder contacts must be arranged on the opposite side (the side remote from the electronic component). The device has an extremely simple construction, in which in particular the heating element forms a specific part. However, the heating element can also be obtained easily: in the simplest variant, it is a heatable flat plate. On the other hand, the heating element can also be provided with a plurality of individual contact positions for engagement with objects. For example, the positioning of the objects can be checked by incorporating preferred positions and / or contact positions protruding from one another can be arranged, for example, to displace objects that are less easy to grasp.

1024688 • r 51024688 • r 5

Bij voorkeur is het verwarmingselement ten minste op de contactposities voorzien van i een materiaallaag welke aanhechting van soldeermateriaal tegengaat. Zo een materiaallaag kan al dan niet (semi-)permanent op het verwarmingselement zijn aangebracht. In weer een andere uitvoeringsvariant is de inrichting tevens voorzien van 5 toevoermiddelen voor een medium waarmee hechting van soldeermateriaal aan het verwarmingselement kan worden tegengegaan. Hierbij kan bijvoorbeeld worden gedacht aan een vloeistof die op het verwarmingselement wordt aangebracht en/of op de objecten wordt aangebracht. Dit op de gewenste positie(s) aanbrengen van de vloeistof kan bijvoorbeeld door middel van sproeien, vernevelen, strijken, rollen en zo voorts.The heating element is preferably provided with a layer of material at least at the contact positions which prevents adhesion of solder material. Such a material layer may or may not be (semi) permanently applied to the heating element. In yet another embodiment variant, the device is also provided with supply means for a medium with which adhesion of solder material to the heating element can be prevented. In this connection, one can for instance think of a liquid which is applied to the heating element and / or applied to the objects. This application of the liquid to the desired position (s) can for instance be done by spraying, spraying, ironing, rolling and so on.

1010

Het kan tevens voordelig zijn indien de inrichting is voorzien van afzuigmiddelen. Middels de afzuigmiddelen kunnen gassen en/of andere verontreinigingen worden afgezogen om zo de kans op vervuiling van het eindproduct (de elektronische component met gesoldeerde elektrische contactposities) worden gereduceerd. De 15 afzuiging kan worden aangebracht nabij het verwarmingselement of eventueel zelfs worden geïntegreerd met het verwarmingselement. Echter ook een afzuiging nabij de houder voor het samenstel kan voordeel opleveren. In weer een andere uitvoeringsvariant is de inrichting tevens voorzien van middelen voor toevoer van een oxidatie belemmerend medium. Hierbij kan worden gedacht aan een toevoer voor het 20 met een inert gas omgeven van het te verwannen soldeermateriaal.It can also be advantageous if the device is provided with extraction means. Gasses and / or other contaminants can be extracted by means of the extraction means in order to reduce the risk of contamination of the end product (the electronic component with soldered electrical contact positions). The extraction can be arranged near the heating element or possibly even integrated with the heating element. However, also a suction near the holder for the assembly can be advantageous. In yet another embodiment variant, the device is also provided with means for supplying an oxidation-inhibiting medium. A feed for surrounding the soldering material to be heated with an inert gas can be envisaged.

De onderhavige uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: figuur lAeen zijaanzicht op een samenstel van een elektronische component en 25 soldeerlichamen en een verwarmingselement voor het realiseren van soldeerverbindingen, figuur 1B een zijaanzicht op het samenstel en het verwarmingselement zoals reeds getoond in figuur I A tijdens het solderen, figuur IC een zijaanzicht op het samenstel en het verwarmingselement zoals reeds 30 getoond in figuren IA en 1B na het realiseren van soldeerverbindingen, figuur 2 A een detailaanzicht op een soldeerlichaam en een deel van een drager van een elektronische component voor het realiseren van een soldeerverbinding, figuur 2B een detailaanzicht op het soldeerlichaam en de drager getoond in figuur 2A na het realiseren van een soldeerverbinding, 1024688 I τ 6 figuur 3Α een zijaanzicht op een uitvoeringsvariant van een verwarmingselement, figuur 3B een zijaanzicht op een tweede uitvoeringsvariant van een verwarmingselement, figuur 3C een zijaanzicht op een derde uitvoeringsvariant van een verwarmingselement, 5 en figuur 3D een zijaanzicht op een vierde uitvoeringsvariant van een verwarmingselement.The present invention will be further elucidated with reference to the non-limitative exemplary embodiments shown in the following figures. Herein: figure 1A shows a side view of an assembly of an electronic component and solder bodies and a heating element for realizing solder connections, figure 1B shows a side view of the assembly and the heating element as already shown in figure IA during soldering, figure IC a side view of the assembly and the heating element as already shown in figures 1A and 1B after realization of solder connections, figure 2A a detail view of a solder body and a part of a support of an electronic component for realizing a solder connection, figure 2B a detail view of the solder body and the support shown in Fig. 2A after realization of a soldered connection, Fig. 324 a side view of an embodiment of a heating element, Fig. 3B a side view of a second variant of a heating element, Fig. 3C a side view of a third variant of a VE heating element, 5 and figure 3D show a side view of a fourth variant of a heating element.

Figuur IA toont een samenstel 1 van een omhulde elektronische component 2, een 10 drager 3 en aan de drager 3 gekleefde soldeerlichamen 4. De soldeerlichamen 4 (bollen) . zijn in de weergegeven toestand nog niet door middel van een soldeerverbinding bevestigd aan de drager 3. De soldeerbollen 4 moeten daartoe (hernieuwd) vloeibaar worden gemaakt (Engels: “reflow soldering”)· Voor het toevoeren van warmte is een verwarmingselement 6 voorzien dat overeenkomstig pijl PI naar het samenstel 1 wordt 15 bewogen. Figuur 1B toont het samenstel 1 in een toestand waarin het verwarmingselement 6 aangrijpt op de soldeerlichamen 4 zodanig dat door conductie de soldeerlichamen 4 vloeibaar worden, van warmte en een verwarmingselement voor het realiseren van soldeerverbindingen. Zodra er een soldeerverbinding tussen de soldeerlichamen 4 en de drager 3 is gerealiseerd kan het verwarmingselement 6, 20 overeenkomstig hetgeen is weergegeven in figuur 1C, weer worden verwijderd van het samenstel 1 (zie pijl P2). Duidelijk zichtbaar is dat de soldeerlichamen 4 in figuur IC een afwijkende vorm hebben dan de bolvorm voor aanvang van de soldeerbewerking (zie figuur IA). Dit wordt nader verduidelijkt in de figuren 2A en 2B.Figure 1A shows an assembly 1 of an encapsulated electronic component 2, a support 3 and solder bodies 4 adhered to the support 3. The solder bodies 4 (spheres). are in the illustrated state not yet attached to the support 3 by means of a soldered connection. To this end, the soldering balls 4 must be liquefied (again: "reflow soldering"). For supplying heat, a heating element 6 is provided which is correspondingly arrow P1 to the assembly 1 is moved. Figure 1B shows the assembly 1 in a state in which the heating element 6 engages the solder bodies 4 such that through conduction the solder bodies 4 become fluid, from heat and a heating element for realizing solder connections. As soon as a soldered connection between the solder bodies 4 and the support 3 has been realized, the heating element 6, 20 can be removed again from the assembly 1 in accordance with what is shown in Figure 1C (see arrow P2). It is clearly visible that the solder bodies 4 in Fig. 1C have a different shape than the spherical shape before the start of the soldering operation (see Fig. 1A). This is further clarified in Figures 2A and 2B.

25 In figuur 2A is een bolvormig soldeerlichaam 10 onder tussenkomst van een soldeervloeistof 11 die voldoende kleefkracht verschaft ter bevestiging van de bol aan een drager 12 zodanig gepositioneerd dat de soldeerbol 10 zich bevindt ter hoogte van een positie waar een soldeerverbinding met de drager 12 kan worden gerealiseerd. Deze positie ter bevestiging vari de soldeerbol 10 is herkenbaar door de aanwezigheid van een 30 onderbreking 13 is een op de drager 12 aangebrachte schermlaag 14. Opgemerkt wordt dat voor aanvang van de soldeerbewerking geen direct contact benodigd is tussen de soldeerbol 10 en de drager 12.In Fig. 2A, a spherical solder body 10 interposed by a soldering liquid 11 that provides sufficient adhesive power to attach the sphere to a support 12 is positioned such that the solder sphere 10 is located at a position where a soldered connection to the support 12 can be made. realised. This position for fixing of the solder ball 10 is recognizable by the presence of an interruption 13 is a protective layer 14 provided on the carrier 12. It is noted that no direct contact is required between the solder ball 10 and the carrier 12 prior to the start of the soldering operation.

1024633 I <.1024633.

! 7! 7

In figuur 2B is de toestand getoond na uitvoering van de soldeerbewerking. Een nieuw gevormd soldeercontact 15 vormt een elektrische verbinding met de drager 12 en kan dus functioneren als elektrisch contact met een - in deze figuur verder niet aangeduide -elektronische component. Anders dan na een soldeerbewerking volgens de stand der 5 techniek kan een deel van de soldeervloeistof 11 (ook wel aangeduid als “flux”) op de drager achterblijven. Deze resterende soldeervloeistof 11 zal daarbij in het algemeen in een cirkelpatroon rond het soldeercontact 15 ontbreken daar slechts daar een voldoende hoge temperatuur is bereikt voor het verdampen van alle daar aanwezige soldeervloeistof 11. T evens dient te worden op gemerkt dat een vrij (van de drager 12 10 afgekeerd) oppervlak 16 van het soldeercontact 15 (ten gevolge van de andere wijze van stollen van het soldeercontact 15, zie bovengaande uitleg) een zeer glad oppervlak vertoond.Figure 2B shows the state after performing the soldering operation. A newly formed solder contact 15 forms an electrical connection with the support 12 and can thus function as an electrical contact with an electronic component - not further indicated in this figure. Unlike after a soldering operation according to the state of the art, a part of the soldering liquid 11 (also referred to as "flux") may remain on the support. This remaining soldering liquid 11 will generally be missing in a circular pattern around the soldering contact 15, since only there is a sufficiently high temperature achieved for the vaporization of all the soldering liquid 11 present there. It should also be noted that a free (from the support) 12, the surface 16 of the solder contact 15 (due to the other way of solidifying the solder contact 15, see explanation above) shows a very smooth surface.

Figuur 3A toont een verwarmingselement 20 waarin een aantal putten 21 zijn 15 aangebracht waarmee het verwarmingselement 20 kan aangrijpen op de te verwannen soldeerbollen. Het voordeel van de aanwezigheid van de putten 21 is dat deze beperkte afwijkingen in de ideale positionering van de te verwarmen soldeerbollen kunnen corrigeren en dat bij aangrijping van het verwarmingselement 20 op de soldeerbollen deze zich minder snel zullen verplaatsen in een ongewenste richting.Figure 3A shows a heating element 20 in which a number of pits 21 are arranged with which the heating element 20 can engage on the soldering balls to be heated. The advantage of the presence of the pits 21 is that these limited deviations can correct in the ideal positioning of the soldering balls to be heated and that when the heating element 20 engages on the soldering balls, they will move less rapidly in an undesired direction.

2020

Figuur 3B toont een verwarmingselement 22 dat is voorzien van een deklaag 23 waarmee aanhechting van soldeermateriaal aan het verwarmingselement 22 dient te worde voorkomen. Een andere oplossing daartoe is weergeven in figuur 3C waarin een verwarmingselement 24 slechts op een beperkt aantal locaties (contactposities) is 25 voorzien van een deklaag 25 ter voorkoming van aanhechting van soldeermateriaal.Figure 3B shows a heating element 22 which is provided with a cover layer 23 with which adhesion of soldering material to the heating element 22 is to be prevented. Another solution for this is shown in figure 3C in which a heating element 24 is provided with a cover layer 25 only at a limited number of locations (contact positions) to prevent adhesion of solder material.

Nog een andere variant van een verwarmingselement 26 is weergegeven in figuur 3D waarin de contactposities 27 voor aangrijping op soldeerlichamen uitkragen van het verwarmingselement 26. Ook de contactposities 27 zijn weer voorzien van een aanhechting van soldeermateriaal remmende deklaag 28.Yet another variant of a heating element 26 is shown in Figure 3D in which the contact positions 27 project from the heating element 26 for engagement with solder bodies. The contact positions 27 are again provided with an adhesion of soldering material-inhibiting cover layer 28.

30 102468830 1024688

Claims (11)

1. Werkwijze voor het gelijktijdig door middel van soldeerverbindingen met ten minste één elektronische component verbinden van meerdere afzonderlijke tot 5 elektrische contactorganen te vormen objecten, waarbij de ten minste ene elektronische component en de objecten onderling worden verbonden, en waarbij vervolgens de objecten fysiek worden aangegrepen door ten minste één verwarmingselement, zodanig dat door middel van conductie warmte wordt 10 overgedragen van het verwarmingselement naar de objecten.Method for simultaneously connecting by means of soldered connections to at least one electronic component a plurality of separate objects to be formed into electrical contact members, wherein the at least one electronic component and the objects are mutually connected, and wherein subsequently the objects are physically engaged by at least one heating element, such that heat is transferred from the heating element to the objects by means of conduction. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het verwarmingselement alvorens het in fysiek contact wordt gebracht met de objecten wordt voorzien van een materiaal ter voorkoming van aanhechting van soldeermateriaal op het 15 verwarmingselement.2. Method as claimed in claim 1, characterized in that, before it is brought into physical contact with the objects, the heating element is provided with a material for preventing the soldering material from adhering to the heating element. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat het samenstel in een zodanige positie wordt gebracht ten opzichte van het verwarmingselement dat de objecten lager gelegen zijn dan de elektronische component. 20Method according to claim 1 or 2, characterized in that the assembly is brought into such a position with respect to the heating element that the objects are situated lower than the electronic component. 20 4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat indien de objecten zijn uitgevoerd als soldeerlichamen het fysiek contact tussen het verwarmingselement en de soldeerlichamen wordt verbroken pas nadat de soldeerlichamen vloeibaar zijn. 25Method according to one of the preceding claims, characterized in that if the objects are designed as solder bodies, the physical contact between the heating element and the solder bodies is broken only after the solder bodies are liquid. 25 5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat na verbreking van het contact tussen het verwarmingselement en de soldeerlichamen, de soldeerlichamemen stollen.Method according to claim 4, characterized in that after breaking the contact between the heating element and the soldering bodies, the soldering bodies solidify. 6. Inrichting voor het gelijktijdig door middel van soldeerverbindingen met ten minste één elektronische component verbinden van meerdere afzonderlijke tot elektrische contactorganen te vormen objecten, omvattende: 1024688 É * - een houder voor het opnemen van een samenstel van de ten minste ene elektronische component en de, met de elektronische component verbonden, objecten, - een verwarmingselement ingericht voor aangrijping op de obj ecten van een in de 5 houder opgenomen samenstel, en - aandrijfmiddelen voor het onderling verplaatsen van de houder en het verwarmingselement tussen een positie waarin het samenstel uitwisselbaar is met de houder, en een positie waarin het verwarmingselement aangrijpt op de objecten verbonden met een in de houder geplaatst samenstel. 10Device for simultaneously connecting by means of soldered connections to at least one electronic component a plurality of separate objects to be formed into electrical contact members, comprising: 1024688 É * - a holder for receiving an assembly of the at least one electronic component and the objects connected to the electronic component, - a heating element adapted to engage on the objects of an assembly included in the holder, and - drive means for mutually moving the holder and the heating element between a position in which the assembly is interchangeable with the holder, and a position in which the heating element engages the objects connected to an assembly placed in the holder. 10 7. Inrichting volgens de conclusie 6, met het kenmerk, dat het verwarmingselement is voorzien van meerdere contactposities voor aangrijping op de objecten.Device according to claim 6, characterized in that the heating element is provided with a plurality of contact positions for engagement with the objects. 8. Inrichting volgens de conclusie 7, met het kenmerk, dat het verwarmingselement ten minste op de contactposities is voorzien van een materiaallaag welke aanhechting van soldeermateriaal tegengaat.Device as claimed in claim 7, characterized in that the heating element is provided at least at the contact positions with a material layer which prevents adhesion of soldering material. 9. Inrichting volgens een der conclusies 6 - 8, met het kenmerk, dat de inrichting 20 tevens is voorzien van middelen voor toevoer van een oxidatie belemmerend medium.9. Device as claimed in any of the claims 6-8, characterized in that the device 20 is also provided with means for supplying an oxidation-inhibiting medium. 10. Inrichting volgens een der conclusies 6-9, met het kenmerk, dat de inrichting tevens toevoermiddelen voor een medium omvat waarmee hechting van soldeermateriaal aan het verwarmingselement wordt tegengegaan. 25Device as claimed in any of the claims 6-9, characterized in that the device also comprises supply means for a medium with which adhesion of soldering material to the heating element is prevented. 25 11. Inrichting volgens een der conclusies 6-10, met het kenmerk, dat de inrichting tevens is voorzien van afzuigmiddelen. 1024688Device as claimed in any of the claims 6-10, characterized in that the device is also provided with suction means. 1024688
NL1024688A 2003-11-03 2003-11-03 Soldering method for forming electrical contact devices, comprises engaging solder with heating element in order to heat solder by conduction NL1024688C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1024688A NL1024688C2 (en) 2003-11-03 2003-11-03 Soldering method for forming electrical contact devices, comprises engaging solder with heating element in order to heat solder by conduction

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1024688A NL1024688C2 (en) 2003-11-03 2003-11-03 Soldering method for forming electrical contact devices, comprises engaging solder with heating element in order to heat solder by conduction
NL1024688 2003-11-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1024688C2 true NL1024688C2 (en) 2005-05-04

Family

ID=34699110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1024688A NL1024688C2 (en) 2003-11-03 2003-11-03 Soldering method for forming electrical contact devices, comprises engaging solder with heating element in order to heat solder by conduction

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL1024688C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0588609A1 (en) * 1992-09-15 1994-03-23 Texas Instruments Incorporated Ball contact for flip-chip devices
US5435482A (en) * 1994-02-04 1995-07-25 Lsi Logic Corporation Integrated circuit having a coplanar solder ball contact array
US5765744A (en) * 1995-07-11 1998-06-16 Nippon Steel Corporation Production of small metal bumps
US5816482A (en) * 1996-04-26 1998-10-06 The Whitaker Corporation Method and apparatus for attaching balls to a substrate
US6024275A (en) * 1997-06-18 2000-02-15 National Semiconductor Corporation Method of making flip chip and BGA interconnections

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0588609A1 (en) * 1992-09-15 1994-03-23 Texas Instruments Incorporated Ball contact for flip-chip devices
US5435482A (en) * 1994-02-04 1995-07-25 Lsi Logic Corporation Integrated circuit having a coplanar solder ball contact array
US5765744A (en) * 1995-07-11 1998-06-16 Nippon Steel Corporation Production of small metal bumps
US5816482A (en) * 1996-04-26 1998-10-06 The Whitaker Corporation Method and apparatus for attaching balls to a substrate
US6024275A (en) * 1997-06-18 2000-02-15 National Semiconductor Corporation Method of making flip chip and BGA interconnections

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6642485B2 (en) System and method for mounting electronic components onto flexible substrates
US5862588A (en) Method for restraining circuit board warp during area array rework
CN100493299C (en) Method for fitting out and soldering a circuit board, reflow oven and circuit board for said method
US7838987B2 (en) Electronic device, standoff member, and method of manufacturing electronic device
US8531821B2 (en) System for securing a semiconductor device to a printed circuit board
US7156279B2 (en) System and method for mounting electronic components onto flexible substrates
US8299393B2 (en) Selective thermal conditioning components on a PCB
US7026582B2 (en) Vector transient reflow of lead free solder for controlling substrate warpage
NL1024688C2 (en) Soldering method for forming electrical contact devices, comprises engaging solder with heating element in order to heat solder by conduction
US6583385B1 (en) Method for soldering surface mount components to a substrate using a laser
JP4637652B2 (en) Soldering method and electronic component
JP4241979B2 (en) Soldering method and soldering apparatus
KR20140095406A (en) Resin encapsulating method of flip chip parts
US6857559B2 (en) System and method of soldering electronic components to a heat sensitive flexible substrate with cooling for a vector transient reflow process
JP2006303357A (en) Packaging method of electronic component
JP3816380B2 (en) Substrate unit provided with heat-absorbing dummy component and method for manufacturing the same
CA2240184A1 (en) Method and apparatus for attaching electronic components to substrates
KR102217826B1 (en) Mounting device and mounting method
JP3487411B2 (en) Method of forming bump electrodes
KR100625009B1 (en) Solder reflow method and apparatus
JPH1032384A (en) Method and apparatus for removing surface mounted device with fin
JP2006351901A (en) Method of forming bumps of electronic components and method of mounting electronic components on substrate
JPS62216349A (en) Attaching/detaching method for conduction cooling mechanism
JP2597695Y2 (en) Reflow furnace
JPH11214569A (en) Method and device for forming bump

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20080601