电子电路的制造方法技术

提供一种应用金属表面处理方法，不使用助焊剂就可进行焊接的电子电路的制造方法。上述金属表面处理方法不必使用复杂的工艺就可以简单且不给电子装置或电路基板带来不利影响地除去金属表面的氧化膜或有机物、炭等等。在用焊料连接电子装置和电路基板之际，先向焊料上照射激光以净化焊料，然后把电子装置进行位置对准并装配到上述电路基板上，再在低氧浓度气氛中加热熔融焊料把电子装置和电路基板连起来。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及把半导体集成电路(LSI)等的电子装置或部件与电路基板连起来的，特别是涉及不使用助焊剂而用锡焊进行连接的。在焊接电路基板和半导体集成电路(LSI)等的时候，历来要求被焊对象金属的表面保持清洁且不允许有碍浸润性之类的物质存在。另外，在进行镀覆之际，也必须保持清洁、使被镀对象金属的表面上不存在氧化膜。还有，在把Au丝或Au带有超声波热压焊法压焊到对象金属的表面上去的时候，由于对象金属表面上的氧化膜会成为问题，故对象金属的表面必须保持清洁。在这样的有碍焊锡的浸润性的物质中有氧化物、氯化物、硫化物、炭酸盐和各种有机化合物等等。特别是在锡焊、镀覆、Au丝或Au带等的超声波热压焊等的处理工艺中的最大妨害是在焊锡、镍(Ni)，镍合金(Ni与其他物质的合金)等对象金属的表面上所存在的氧化膜。这种氧化膜，一般说可借助于助焊剂使之进行化学性溶解而变成液体的化合物。这样一来，对象金属的表面和焊锡的金属原子就得到了因形成了共有外壳的电子壳的金属键状态而直接冲撞的机会，对象金属与焊锡的合金化就有了可能。但是，由于表面上残存有助焊剂的残渣，故必须将之洗干净。此外，对于镀覆来说，如果中间介以氧化膜就不可能镀覆。比如，作为镀的代表性例子有电镀，但氧化膜将形成绝缘膜，形不成电镀所必须的电气通导，故镀覆是不可能的。此外，对于置换镀覆，仍然是氧化膜会形成妨害，使对象金属的表面与镀液之间的置换反应丧失，使镀覆变成为不可能。关于这些镀覆，也需要用盐酸等处理液除去氧化膜，但由于也会剩下残渣，变成为使接合的可靠性下降的主要因素。所以历来实施用氟立昂等进行的清洗。对此，在最近进行了通过采用把微量的所剩残渣少的松香亭(abiefin)酸(松香rosin)和己二酸(adipin)用作助焊剂的办法而不需要清洗的技术，但在接合的可靠性这一点上还不完善。关于这种技术，在“铝钎科技术杂志(AL-mit technicalJourna(19“(1992年)”和关于用于无清洗化的助焊剂的作用机构和存在的问题”((株)日本工业技术开发研究所、洼器规)中有详细的说明。另一方面，对于金属材料、钢材、炭化物物等等人们提出了借助于照射激光光束可以得到具有超微细均一组织或非晶质构造、且具有优秀的耐蚀性、耐磨损性的材料的分品法(grad-ing法)。这种分品法可以在加工曝露于高温高压之下的金属材料，比如说汽车叶轮机所用材料时使用，比如在“续激光加工(小林昭著、PP164，开发社发行)中就有论述。此外，作为不使用助焊剂或盐酸等的金属表面的氧化膜涂去方法，有用氩溅射器除去氧化膜的方法。此外，如特开昭63-97382号公报所公开的那样，有在金属部件的喷砂加工形成在粗糙面上的表面上镀以合金属元素之后，在其上边照射激光以熔融处理镀层，以此来形成无针孔的紧密粘接性高的被覆膜的技术。再有，如特开昭62-256961号公报所公开的那样，有在由铝或其合金所形成基体材料的表面上，通过采用形成阳极氧化被膜的办法，形成耐蚀性良好且易于焊接的表面处理层的技术。本专利技术对上述现有技术进行研讨的结果，发现了以下几个问题(1)在焊接电路基板和集成电路之时，若在其焊接之前，使用助焊剂除去氧化膜的方法，则存在着一定要有清洗助焊剂残渣的工艺的问题。此外还存在着作为残渣而残存下来的酸等将成为金属腐蚀的原因的问题。此外还有在清洗之后一定要有干燥工艺的问题。(2)如果使用氩溅射器除去氧化膜的方法，则因为要在真空中进行处理、故除去设备管理困难之外，还存在着氩溅射器将给电子装置或电子装置的有源器件带来不良影响的问题。(3)如果使用激光光束的分品法和特开昭63-97382号公报所公开了的激光加工处理方法，则由于不论是哪一种方法，都是用高能激光而强制性地使表面的金属组织熔融变化而得到金属表面的耐磨损性和致密性，故存在着在金属表面固化的过程中生成了氧化膜的问题。此外，公布于特开昭62-256961号公报中公开的表面处理方法，不是除去氧化膜的技术，不可能使用那种方法。本专利技术的目的是提供一种，这种方法可以解决上边说过的现有技术的那些问题，适用不需使用复杂的工艺就可以简单地，而且不给电子装置，部件或电路其板带来不利影响地除去金属表面的氧化膜和有机物、炭等的金属表面处理方法、不使用助焊剂就可以焊接。倘采用本专利技术，则通过采用在把电子装置或部件与电路基板用焊料连接起来之际、向焊料上照射激光使焊料清洁化，再把电子装置进行位置对准之后装到上述电路基板上去，并在低氧浓度的气氛中使焊料加热熔融之后，把电子装置与电路基板连接起来的办法达到上述目的。在上述方法中，对于焊料等的金属表面、用比使金属表面的组织产生变化的能量小的能量的激光进行照射。这样，由于表面的金属组织不熔融、用激光的能量仅仅解除了表面的金属原子与氧原子之间的结合、因而除掉了金属表面的氧化膜、同时还可除去金属表面的有机物和炭等等。此外，上述照射激光的气氛、不论是在大气中、真空中、He气中都没问题地可以除去金属表面氧化膜。其次，在用临时固定液把要用焊料连接的电子装置或部件和电路基板进行了位置对准之后，在低氧浓度气氛中对已经除掉上述氧化膜的焊料加热熔融以进行焊接。这样一来，就可以进行良好的焊接而不会使焊接面氧化。附图说明图1是用于说明本专利技术的金属表面处理方法的实施例1的断面图。图2是用于说明本实施例1的变形例的断面图，在这里代替示于图1的焊锡层，向半导体集成电路(LSI)等的焊锡点的表面上，介以透镜和镜子照射激光。图3是向本实施例1的焊锡层表面上照射激光之前的扫描电镜曝光。图4是图3的扩大照片。图5是本实施例1的焊锡层表面的激光照射之后的扫描电镜照片。图6是图5的放大照片。图7的曲线图绘出的是把Sn-Pb表面的氧化膜量(％)取为纵轴。把脉冲式激光照射能量密度(J/cm2)取为横轴的本实施例1中两者之间的关系。图8的曲线，绘出的是把Sn-Pb表面的氧化膜量(％)取为纵轴，并使能量密度保持为恒定值1.5(J/cm2)取为横轴时本实施例1中的照射次数。图9的断面图示出了用本实施例1焊接的电子电路的一个例子。图10的断面图示出了用本实施例1焊接的电子电路的另一个例子。图11的断面图用于说明本专利技术的金属表面处理方法的实施例2。图12的曲线绘出了把本实施例2中的对镍层的同一部分的激光照射次数取为恒定的条件下，把形成于镍上的氧化的厚度(单位nm)取为纵轴、把激光照射能量密度(J/cm2)取为横轴时两者的关系。图13的曲线绘出了把本实施例2中的激光照射能量密度取为恒定、把形成于镍层表面上的氧化的厚度(单位nm)取为纵轴，把对上述镍层的同一部分照射的激光照射次数取为横轴时，两者的关系。图14的断面图用于说明本专利技术的电子装置的制造方法的实施例3。图15是在本实施例3中具体地采用了再氧化防止方法的电子装置的构成断面图。图16是一个不用示于图15的输入输出(I/O)管脚而是直接钎料或者焊料，把电子装置和陶瓷基板上的镍(Ni)层或者镍合金层电连起来的例子。图17A和图17B用于说明本专利技术的的实施例4。图18的断面图示出了应用本专利技术的一个实施例的制造装置把要进行焊接的电子装置临时固定好了的电路基板的构成。图19的斜视图示出了本专利技术的一个实施例的电子电路的制造装置的构成。图20的断面图示出了处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种把电子装置配置于电路基板上并使已形成于上述电子装置或上述电路基板上的焊料加热熔融以把上述电子装置和上述电路基板连接起来的电子电路的制造方法，其特征为包括下述工序：向上述焊料上照射激光的工序；使上述电子装置对准上述电路基板上的所希 望的位置并安装上去的工序；在低氧浓度气氛中加热熔融上述焊料的工序；把上述电子装置和上述电路基板连接起来的工序。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：片山薰，福田洋，和井伸一，太田敏彦，岩田泰宏，白井贡，田村光范，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]