焊料隆起的形成方法及装置制造方法及图纸

一种焊料隆起的形成方法及装置，该焊料隆起的形成方法如下所述：首先，将基板（２０）以表面（２１）朝上放置在气体容器（１１）内的惰性气体（１３）中。接着，将含有焊料微粒（１４）的惰性气体（１３）从焊料喷雾器（１２）向气体容器（１１）送出，将焊料微粒（１４）从吹出管（５６）向惰性气体（１３）中的基板（２０）上落下。焊料微粒（１４）由于重力自然落下而到达基板（２０）上。到达基板（２０）的垫式电极上的焊料微粒（１４）由于重力滞留于此，经过焊料沾润时间后，在垫式电极表面上蔓延而形成焊料皮膜。采用本发明专利技术，可实现垫式电极的细节距，同时得到焊料量多且差异少的焊料隆起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及诸如在半导体基板或插入式(,y夕一求一if)基板上形成半球状的焊料隆 起来制造FC(flip chip)或BGA(ball grid array)时所使用的焊料隆起的形成方法及装置。
技术介绍
近年来，随着电子设备的小型化及薄型化，电子元件的高密度封装技术迅猛发展。作为 实现该高密度封装技术的半导体装置，具有半球状的焊料隆起的FC和BGA被使用。作为在垫式(日文K)电极上形成焊料隆起的方法， 一般有如下方法使垫式电极 与熔融焊料接触的方法(熔融焊料法)、将糊状钎焊料丝网印刷在垫式电极上后进行回流焊的 方法(丝网印刷法screen printing)、将焊料球载置在垫式电极上后进行回流焊的方法(焊 料球法)、在垫式电极上实施电镀焊料的方法(电镀法)等。除此之外也已知有如专利文献l 所述的焊料隆起的形成方法。图IO是表示专利文献I所述的焊料形成方法的概略剖视图。下面根据该附图进行说明。在该形成方法中，首先，将表面具有铜电极81的晶片(々工八)82浸入加热超过焊料 熔点的惰性溶剂80中，并使该表面朝下。接着，在惰性溶剂80中，通过将熔融焊料83所组 成的焊料粒子84向上喷射，使焊料粒子84与晶片82接触而在铜电极81上形成未图示的焊 料隆起。进一步进行详细说明。加热容器85内的熔融焊料83和惰性溶剂80被温度控制为稍高于焊料熔点的温度比如 200'C 。加热容器85内的熔融焊料83被从焊料导入管86吸入焊料微粒化装置87内。又，焊 料微粒化装置87从惰性溶剂导入管88吸入与熔融焊料83同温度的惰性溶剂80，将这两种 液体混合搅拌而使熔融焊料83破碎而进行粒子化。然后，含有焊料粒子84的惰性溶剂80从 混合液导出管89被输送到喷出装置90，从喷嘴91向上方喷射。由于惰性溶剂80中的焊料粒子84成为被惰性溶剂80覆盖的状态，不会与大气接触。因 此焊料粒子84的表面保持金属表面，处于活性状态。惰性溶剂80中的焊料粒子84 —旦与浸 入惰性溶剂80中的晶片82的铜电极81接触，就与铜电极81形成焊料合金层而附着在铜电 极81表面上，由此铜电极81表面覆盖有未图示的已熔融的焊料皮膜。接着，焊料粒子84易 于吸附到焊料皮膜上，因此该部分的焊料粒子84不断附着到焊料皮膜上。另一方面，未附着在铜电极81上的焊料粒子84由于比重差缓缓下降，堆积在加热容器 85的底部。这样，通过使铜电极81朝下地将晶片82浸入在焊料粒子84向上方喷出的惰性 溶剂80中，可选择性地只在铜电极81表面上形成未图示的焊料隆起。 专利文献1:日本特公平7-114205号公报(附图说明图1等)专利技术的公开专利技术想要解决的问题不过，熔融焊料法虽具有适于垫式电极的细节距化这样的特点，但存在焊料隆起的焊料 量少且差异很大这样的缺点。丝网印刷法虽具有统一且容易形成焊料隆起这样的特点，但因 使用细节距的掩模(V7夕)时易于发生堵塞网眼和焊料量不均匀，故存在不适于细节距化 这样的缺点。作为近年来的趋势，焊料球法在一个半导体装置中所使用的焊料球数量极多且 焊料球的尺寸极小，因此存在制造成本高这样的缺点。电镀法存在着对近年来正在普及的无 铅焊料没有适当的电镀液这样的缺点。又，因在专利文献1的形成方法中，存在焊料微粒难 以附着在铜电极上，即焊料沾润性差这样的缺点，故难以实用化。又，本专利技术人开发了以下技术。首先，准备好焊料微粒、具有熔接剂作用的液体、表面 具有电极的基板。然后，将所述液体加热到超过焊料的溶点，以表面朝上将基板放置在液体 中，在所述液体中喷射焊料微粒而朝基板上的电极落下。由此，在垫式电极上形成焊料隆起。 其结果，可解决现有的诸多问题，基本达到焊料隆起的细节距化。在此，为了进一步实现细节距化，有必要使焊料微粒变小。因为焊料微粒大，就在电极 间易于形成焊桥(《/^《:/!; 、乂-)。但是，焊料微粒越小，在液体中的焊料微粒的落下速度 就越降低，焊料隆起的形成就需要很长时间。下面对该理由进行说明。认为焊料微粒边受到与速度成比例的粘性阻力边在液体中落下。 此时，焊料微粒的质量为ra，重力加速度为g，粘性系数为k，如以垂直向上方向为z轴，落 下的焊料微粒的运动方程式用下式表示。m(d2z/dt2)=-mg-k(dz/dt)…《1》式《1》的右边第二项为粘性阻力。通过初速度v。为0来解式《1》，时刻t的焊料微粒的 速度v(t)用下式表示。V (t) =(mg/k)e-(k/ra)t- (m/k) g …《2》在此，当k》m时，可忽略式《2》的右边第一项。因此可得到下式。 <formula>formula see original document page 6</formula> …《3》从式《3》清楚知道，焊料微粒越小即m越小，在液体中的焊料微粒的落下速度v就越降低。在此，本专利技术的目的在于提供一种焊料隆起的形成方法及装置，该焊料隆起的形成方法 及装置能实现垫式电极的细节距化，同时得到焊料量多且差异小的焊料隆起，且可在短时间 内形成焊料隆起。用于解决问题的手段本专利技术的焊料隆起的形成方法如下所述将表面具有垫式电极的基板以该表面朝上的状 态放置在惰性气体中，将熔融焊料组成的焊料微粒喷雾(送出)到惰性气体中，该焊料微粒向 基板上落下，由此在垫式电极上形成焊料隆起。本专利技术包括通过将基板放置在由惰性气体的 分散介质和液体的焊料微粒的分散相组成的分散剂(气雾剂aerosol)中而在垫式电极上形 成焊料隆起的技术。在此所谓的基板包括半导体晶片和配线板等。又，焊料隆起不限 于半球状和突起状，也含有膜状。惰性气体虽以氮气和氩气为主要成分，只要是具有实质性 的惰性即可，也可是含有不给焊接带来不良影响那种程度的氧气的气体。在惰性气体中，基板以垫式电极侧朝上而被保持。此时， 一旦将焊料微粒喷雾到基板上 的惰性气体中，焊料微粒就由于重力自然落下而到达基板上。到达基板的垫式电极上的焊料 微粒由于重力滞留于此，经过一定时间时，就在垫式电极表面上蔓延而形成焊料皮膜。 接着，到达该焊料皮膜上的焊料微粒由于重力滞留于此，同样经过一定时间时，就蔓延 而使焊料皮膜增厚。反复该过程，焊料皮膜就成长为焊料隆起。焊料发生沾润，所述一定时间(下面称为焊料沾润时间)是必要的。可以认为， 在专利文献l的技术中，因为在惰性液体中将焊料微粒向上喷向朝下的垫式电极并使之与垫. 式电极接触，因此，焊料微粒与垫式电极接触的时间只是一瞬，因此焊料沾润性差。又，本专利技术人发现即使在惰性气体中焊料微粒彼此在落下过程中接触，也难以完全具 备这些微粒结合而成为大的焊料微粒的条件，因此将焊料微粒在惰性气体中向基板送出是没 有问题的。因此，在本专利技术中，即使对细节距的垫式电极也不会发生焊桥等。并且，焊料隆 起的焊料量易于通过改变焊料微粒的供给量来调整。并且，焊料微粒由于与垫式电极相比极 小，被大量供给，因此均匀地分散在惰性气体中。因此，焊料隆起的焊料量的差异也少。除 此之外，焊料微粒为雾状即极其徼细，因此适合于垫式电极的细节距化。并且，通过焊料微 粒不是在液体中而是在气体中落下，所述式《3》的粘性系数k极小，因此焊料微粒的落下速度大。即即使焊料微粒小也很快落下，因此焊料隆起的形成所需要的时间也短本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊料隆起的形成方法，其特征在于，将垫式电极放置在惰性气体中，并将焊料微粒向所述惰性气体中的垫式电极送出，从而在所述垫式电极上形成焊料隆起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-11-29 343471/20041. 一种焊料隆起的形成方法，其特征在于，将垫式电极放置在惰性气体中，并将焊料微粒向所述惰性气体中的垫式电极送出，从而 在所述垫式电极上形成焊料隆起。2. 如权利要求1所述的焊料隆起的形成方法，其特征在于， 将所述焊料微粒送出到含有熔接剂的所述惰性气体中。3. 如权利要求1或2任一项所述的焊料隆起的形成方法，其特征在于， 将所述焊料微粒送出到含有氢气的惰性气体中。4. 如权利要求1所述的焊料隆起的形成方法，其特征在于，将具有小于相邻的所述垫式电极相互间的间隔的直径的所述焊料微粒送出到所述惰性气 体氛围中。5. 如权利要求1 4任一项所述的焊料隆起的形成方法，其特征在于， 送出被有机皮膜覆盖的所述焊料微粒。6. 如权利要求1 4任一项所述的焊料隆起的形成方法，其特征在于， 将被具有熔接剂作用的皮膜所覆盖的所述焊料微粒送出。7. 如权利要求1 4任一项所述的焊料隆起的形成方法，其特征在于， 在送出所述焊料微粒之际，预先将所述惰性气体减压为大气压以下。8. —种焊料隆起的形成装置，其特征在于， 其具有用于形成放置具有垫式电极的基板的惰性气体氛围的气体容器； 朝放置在所述惰性气体氛围中的所述基板的垫式电极送出焊料微粒的焊料喷雾器。9. 如权利要求5所述的焊料隆起的形成装置，其特征在于，所述焊料喷雾器除将所述焊料微粒送出之外，...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野崎纯一，坂本伊佐雄，白井大，
申请(专利权)人：株式会社田村制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]