CN102554388A - 芯片接合装置、芯片接合方法以及芯片接合质量评价设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供可以减少接合部中的空隙、界面的接合不合格的芯片接合装置、采用它的芯片接合方法以及芯片接合质量评价设备。通过该芯片接合装置，提高芯片接合质量，该芯片接合装置用焊锡将半导体芯片接合在引线框或基板上，其特征在于，具备输送上述引线框或基板的输送部、向上述引线框或基板上提供焊锡的焊锡供给部、以及将半导体芯片搭载、接合到上述引线框或基板上的焊锡上的搭载部，具有在即将把上述焊锡提供到上述引线框或基板上之前，除去焊锡表面的氧化膜的表面净化单元。

Description

芯片接合装置、芯片接合方法以及芯片接合质量评价设备

技术领域

本发明涉及芯片接合装置、芯片接合方法以及芯片接合质量评价设备。

背景技术

采用引线框的半导体装置，一般是在引线框的焊盘部上搭载半导体芯片，并通过引线接合等方法将半导体芯片的电极和引线框的电极电连接在一起。然后，用树脂对半导体芯片以及上述引线接合等的配线部周围进行模制，并以成为预定的引线形状的方式切断比树脂部靠近外侧的引线框部分，得到各个半导体装置。

在通常的半导体装置中，引线框和半导体芯片的连接多采用粘接剂，在使用大电流、大电力等的半导体装置中，由于必须使在半导体芯片上产生的热传递到焊盘部上，并有效地将热排放到半导体装置外部，因此一般采用导热系数比粘接剂好的焊锡来接合半导体芯片和引线框。

作为在引线框上搭载半导体芯片，并用焊锡接合的芯片接合装置，在日本特开2000-216174等中已经公开。

在此公开的内容解决了如下的问题，即，在经由焊锡将半导体圆片安装在引线框上，并在安装半导体圆片之前用上下移动并绕轴旋转的搅拌棒搅拌熔融焊锡的芯片接合机中，当为了缩短作业时间而加快装置的动作速度时，搅拌棒使熔融焊锡四处飞溅。

作为解决方法提出了如下的芯片接合机，即，在芯片接合机的搅拌棒上附设至少加热与熔融焊锡接触的面的装置，该芯片接合机依次配置有：向在被加热的同时在由外壳覆盖的导轨上间歇移动的引线框提供定量的焊锡的焊锡供给部；用搅拌棒搅拌在引线框上熔化了的焊锡的焊锡搅拌部；和向被搅拌后的熔融焊锡上提供半导体圆片的半导体圆片供给部。

另外，在日本特开2009-283705中公开了如下芯片接合机，在焊锡搅拌棒上设置能够使其向与引线框的表面平行的方向振动的超声波振子，从而减少接合部的空隙。

除此之外，在日本特开2001-176893中还公开了如下芯片接合装置，在提供焊锡时，暂且从焊锡供给喷嘴经由焊锡熔化臂向引线框提供焊锡，不使焊锡的氧化膜集中在表面而使其向内部扩散。

作为采用了引线框以外的部件的半导体装置，在功率半导体、功率模块等中，主要由铜系的材料制成的散热底座基板和绝缘基板的连接，或者绝缘基板和二极管等半导体器件的连接，通过大面积的焊锡连接来进行，从而可以通过与上述同样的芯片接合过程来进行。在这些大面积的焊锡连接部中，为了确保性能、确保可靠性，重要的是减少焊锡接合部中的空隙。

作为上述方法之外的进行大面积的焊锡接合部的方式，也经常采用如下的过程，即，通过印刷或分配器向引线框或基板提供焊锡膏，在向其搭载半导体芯片之后，将整体放入加热炉，使焊锡熔化，使引线框或基板和半导体芯片之间接合。在该过程中，作为加热炉，多采用可以在炉内形成真空的真空回流炉。也就是首先使焊锡膏熔化而确保润湿部件，之后将整体抽成真空，并从接合部中排除空隙。之后，使整体冷却，但在冷却后，残留焊剂残渣，并伴有洗净工序的情况较多。

专利文献1：日本特开2000-216174

专利文献2：日本特开2009-283705

专利文献3：日本特开2001-176893

但是，在上述已经公开的有关芯片接合机的众所周知的案例中，采用如下的过程，即，因为只是在提供焊锡之后，利用搅拌棒等破坏焊锡的表面的氧化膜而使其分散，或者在提供焊锡时，使焊锡的氧化膜扩散到焊锡内部，所以氧化膜必定残留在接合部。

当这些氧化膜残留在界面上时，就成为阻碍焊锡和被接合材料的润湿，产生空隙，或者夹着氧化膜之类的接合不合格的原因。另外，即使在使氧化膜分散到焊锡内部的情况下，由于没有被除去，因此造成焊锡内部的空隙。进而，还造成焊锡的机械特性、导热特性的降低。

这样，空隙的产生、界面的接合不合格，导致了焊锡连接部的热阻的增加、散热性的降低，并引起不能确保作为半导体装置所必需的性能的问题。另外，接合强度也降低。因此，热疲劳特性降低，不能确保长期的可靠性。使用了这些大面积的焊锡接合的半导体器件，一般多用于功率半导体、功率模块，除了空调、个人电脑等家电用途的半导体装置之外，还用于汽车机器、铁道、产业机器等，影响性能、可靠性的焊锡接合部的质量变得非常重要。另外，今后，功率半导体也必须小型化，并且还有为了使热阻降低而将焊锡的厚度变薄的倾向，进而芯片接合部的空隙的控制、润湿的确保变得很重要。

另一方面，在使用焊锡膏的接合方式中，认为产生空隙的主要原因是溶剂成分的挥发、以及焊锡和有机成分的反应物作为分解气体而产生等原因，为了除去这些，用真空回流炉抽成真空。但是，为了抽成真空必须有分批处理，并且在冷却后，由于残留了焊剂残渣，必须有洗净工序，因此制造过程变长，成为妨碍低成本化的重要原因。

发明内容

综上所述，必须有降低接合部中的空隙、改善界面的接合不合格的无洗净的芯片接合过程，以及实现该过程的芯片接合设备。

为了解决上述问题，本发明例如是形成由焊锡构成的接合部来接合多个被接合部件的芯片接合装置，其特征在于，具备：向上述被接合部件提供焊锡的焊锡供给部；除去提供给上述被接合部件的焊锡的表面的氧化膜的表面净化机构；进行加热以使除去了上述氧化膜的焊锡熔化的加热机构，在除去上述氧化膜的同时提供上述焊锡。

另外，在用于评价用焊锡接合多个被接合部件的芯片接合过程的质量的评价设备中，其特征在于，具备：能够将其内部控制为预定的气氛、温度的加热炉；设置在上述加热炉内并向上述被接合部件提供焊锡的焊锡供给机构；以及在上述被接合部件上的焊锡之上搭载另一个被接合部件的搭载部，具有观察机构，该观察机构观察作为提供到上述被接合部件上的焊锡的润湿性的扩展速度、接触角的变化、或对另一个被接合部件的润湿性。

本发明具有如下有益效果。

根据本发明，由于在将焊锡提供给引线框或基板的时刻，氧化膜量减少了，因此对于与半导体芯片的接合部，可以抑制空隙的产生以及在焊锡和被接合部件的界面上的润湿不合格。即，以往在焊锡的氧化膜残留在界面上的情况下，在焊锡和被接合部件的界面上产生空隙，或者导致接合不合格，而本发明可以解决这些问题。另外，由于可以减少分散到焊锡内部的氧化膜量，因此可以防止在焊锡内部产生空隙。

因此，可以确保焊锡连接部的散热性，可以得到作为半导体装置所需的性能。另外，由于可以减少空隙，因此可以确保接合强度，并可以保障长期的可靠性。另外，半导体芯片周边的圆角的形状也变好了，可以确保机械强度。

进而，与以往的使用焊锡膏的方式相比，由于不需要冷却后的清洗工序，因此可以得到免清洗且高质量的芯片接合部。

附图说明

图1是表示本发明的芯片接合机的主要部分的图。

图2是表示芯片接合质量评价设备的结构的图。

图3是示意性地表示发生空隙、润湿不合格时的样子的图。

图4是表示圆角形状的不合格部的图。

图5是示意性地表示用本发明的焊锡表面净化单元处理之后的芯片接合连接部的图。

图6是表示本发明的另一个芯片接合机的主要部分的图。

图7是表示图6所示的本发明的芯片接合机结构的焊锡供给部分的放大图。

图8是表示以往的芯片接合机的主要部分的图。

图9是表示本发明的另一个芯片接合机的主要部分的图。

图10是表示本发明的机械的焊锡氧化膜除去方法的图。

图11是表示本发明的具备等离子产生机构的表面净化单元的图。

图中：

1-本发明的芯片接合机的主要部分，2-外壳，3-引线框或基板，4-导轨，5-引线框或基板的移动方向，6a、6b、6c-开口窗，7-焊锡线，8-加热器，9-已提供的焊锡，10-表面净化单元，11-焊锡成形棒，12-润湿扩展的焊锡，13-半导体芯片，14-筒，15-焊锡连接部，16-入口，17-出口，18-焊锡供给喷嘴，19-处理用的电极，21-芯片接合质量评价设备，22-储气瓶或气管，23-流量计，24-加热室，25-氧浓度计，26-加热器台，27a、27b-开口窗，28-焊锡供给喷嘴，29-吸附筒，30-玻璃窗，31-摄像机，32-监视器，33-记录部，40-焊锡线表面的氧化膜，41-焊锡线本来的氧化膜，42-氧化膜，43-空隙，44-润湿不合格部，45-被破坏、分散的氧化膜，46-半导体芯片周围的圆角的压扁的部分，50-焊锡线表面的氧化膜，51-提供给基板时的焊锡表面的氧化膜，52-将焊锡润湿扩展时的氧化膜，60-同时实现小型化、芯片接合过程的短时间化的本发明的芯片接合机的主要部分，61-采用了铸型的焊锡供给部，62-铸型，63-凹坑，80-以往的芯片接合装置的主要部分，81-已提供的焊锡，90-本发明的另一个芯片接合机的主要部分，101-小型的刷子。

具体实施方式

以下，根据附图详细地说明本发明的实施方式。再者，在用于说明实施方式的全图中，作为原则在同样的部分上标以同样的标号，省略其重复的说明。

实施例1

图1是本发明的具有焊锡表面净化单元的芯片接合机的主要部分的放大图。该芯片接合机1是如下的装置，即，为了遮断外部空气而被外壳2覆盖，具有使多个作为被接合部件的引线框或基板3间歇地移动的导轨4，沿着引线框或基板3的移动方向5，在外壳(腔室)2上面的预定位置上具有3个开口窗6a、6b、6c。如果按照芯片接合过程进行说明，第一工序是焊锡的供给部，通过开口窗6a向引线框或基板3提供长尺寸的焊锡线7。如果详细地说明该工序，就是从焊锡供给喷嘴18送出的焊锡线7，通过表面净化单元10之后，接触被加热器8加热的引线框或基板3，焊锡线7的前端熔化，从而润湿引线框或基板3，焊锡被提供(已提供的焊锡9)。即，特征在于在除去氧化膜的同时，向引线框或基板3提供焊锡。因而，与以往的没有表面净化单元10的方式相比，已提供的焊锡9的表面的Sn氧化膜的量大幅度降低。

为了做个比较，在图8中表示了以往的芯片接合装置80，从焊锡供给喷嘴18送出的焊锡线7不通过表面净化单元，而与被加热器8加热的引线框或基板3接触，焊锡线7的前端熔化，从而润湿引线框或基板3，焊锡被提供(已提供的焊锡81)。因而，预先存在于焊锡线7的氧化膜照原样残留在已提供的焊锡81的表面或内部，与本发明完全不同。

在图1所示的本发明的第二工序中，焊锡成形棒11从开口窗6b下降并按压已提供的焊锡9，使其在引线框或基板3的表面上润湿扩展成所需的形状(润湿扩展的焊锡12)。在第三工序中，吸附了半导体芯片13的筒14从开口窗6c下降，使半导体芯片13搭载并接合在润湿扩展的焊锡12上。由此，经由焊锡接合部15将半导体芯片13接合在引线框或基板3上。与以往的方式相比，作为这些芯片接合部的质量，可以抑制空隙率。空隙率可以利用X射线观察装置、超声波探伤装置等测定。

这时，为了进一步提高质量，在第二工序中，在使焊锡成形棒11从开口窗6b下降，将焊锡润湿扩展成所需形状之际，也可以在焊锡不会飞散到不需要的地方的范围内，给予超声波等的振动，促进润湿。另外，在与引线框或基板3水平的方向或者垂直的方向、旋转方向上进行数次位移，也可以促进润湿。另外，如果在成形棒11的前端设置槽或凹坑，以使焊锡很容易地润湿扩展成所需形状，并且预先设置加热功能以免降低焊锡的流动性，就可以进一步提高质量。

另外，在第三工序、使半导体芯片13下降的工序中，也可以用不会在x、y、z方向上发生位置偏移的程度的振幅使其工作，或给予超声波振动等，促进润湿。由此，可以期待更进一步的质量提高。另外，为了进一步排除表面的氧化膜的影响，也可以使半导体芯片13以平行于引线框或基板3的方式大致从横向进入。由此，可以在用半导体芯片的前端部的边缘排除氧化膜的同时进行搭载。或者，也可以通过将筒14设为具有凸缘的形状，用上述筒14的凸缘从接合部排除氧化膜。由此，也可以期待质量的提高。

由于这些过程是没有采用焊剂的无焊剂过程，因此芯片接合机1内的被外壳2覆盖的部分，很难将焊锡表面氧化，故必须与外部空气遮断，并用氮或氮与氢的混合气体等填充外壳2内部的气氛，并尽可能地将残留在内部的氧浓度保持得较低。因此，用氮等充满外壳2内从而使得氧浓度低于大气，尽可能地缩小引线框或基板3的向外壳2内部的入口16、出口17的形状，从而减少来自于外部的氧的进入，确保润湿，这些都是非常重要的。表面净化单元10设置在外壳2内。

另外，在图9中表示了本发明的另一个芯片接合装置90，将焊锡表面净化单元10、加热器8设置在外壳2的外侧。由此，可以缩小外壳2内的容积，并可以削减气氛气体的使用量，降低制造时的设备运转费。在此，在这样将表面净化单元10设置在外壳2的外部的情况下，用表面净化单元10处理后减少了氧化膜量的焊锡线7，在进入被控制成低氧浓度的气氛的外壳2内为止的期间内，为了不与大气接触而再次氧化，也可以使用隔板等而使其能够通过某种程度的低氧浓度的区域，这在提高质量方面也是很重要的。这时，进行了表面净化后的焊锡线7所通过的焊锡供给喷嘴18内，最好也预先设置为低氧浓度。

焊锡表面净化单元10用于对焊锡线7的表面进行等离子处理。即，具备：焊锡线7的保持部；具备了排成真空的排气部和导入气体的气体导入部的处理室；在利用排气部将处理室的内部排成真空后从气体导入部导入气体的状态下，对处理室内部的焊锡线7，如图11所示产生等离子的处理用的电极19；以通过真空度、气体流量、输出、处理时间等控制能量的控制机构。由于焊锡线7是圆筒状，因此为了在圆周上以某种程度均匀地设置等离子处理面的位置，可以使焊锡线7旋转，或者也可以移动或旋转等离子产生机构。另外，在导入气体时，可以采用氩气，并通过干蚀刻除去表面的氧化膜，但也可以采用在芯片接合机炉内气氛中所采用的氮气、或者将氮和氢组合在一起的混合气体。

其次，说明进行该发明的理由。以往，空隙不合格多见于由芯片接合形成的大面积的焊锡连接部。该空隙产生的主要原因被推断是即使用氮或氮和氢的混合气体等填充芯片接合机炉内，氧也会残留下来，焊锡因该残留氧而氧化。于是，为了查明空隙产生的原因，制造了图2所示的芯片接合质量评价设备21。该评价设备21是储气瓶或气管22经由流量计23与加热室24连接，从而可以向加热室24内导入气体。加热室24内的氧浓度可以利用氧浓度计25测定，进而，还可以根据该测定值控制导入气体。另外，加热室24在内部有加热器台26，其温度可以通过安装在加热器台26上的热电偶(未图示)设定为所需温度。在加热室24的上部有2个开口窗27a、27b，开口窗27a安装有用于提供焊锡线7的焊锡供给喷嘴28，并可以推出所需长度。另外，从中央的开口窗27b设置有吸附筒29，并且在开口窗27b的正下方能够简单地更换半导体芯片13和使焊锡润湿扩展到所需形状的焊锡成形用的筒(未图示)。另外，在加热室24的侧面设置有玻璃窗30，可以从斜上方或正侧面用摄像机31拍摄，用监视器32观察焊锡线7润湿引线框或基板3时的动作、熔融状态、与半导体芯片13的润湿状态。该观察结果可以记录在个人电脑等的记录部33内。另外，这时还可以在观察焊锡的润湿的影像的同时在画面上确认温度、时间。

说明该芯片接合质量评价设备21的特征。在通常的芯片接合装置中，由于分别在工序的已规定好的位置上进行处理，因此必须有各工序的份儿的空间，但在本评价设备21中，由于可以进行第二工序和第三工序这两方面的处理，其中第二工序是不移动引线框或基板3的位置，而从斜上方进行焊锡供给，并在引线框或基板3的正上方更换焊锡成形用筒和半导体芯片13，从而将焊锡成形的工序，第三工序是搭载、接合半导体芯片的工序，因此，加热室24可以小型化。因而，可以减少气体使用量，并且可以正确地进行气氛控制。另外，由于可以从斜向或正侧面观察润湿的动作，因此可以测定与引线框或基板3的接触角的变化，并可以评价芯片接合质量和润湿性的关系。再者，本芯片接合质量评价设备除了接合质量的评价目的以外，在芯片接合试作、量产工序中也可以使用。

因而，在使用图2所记载的芯片接合质量评价设备21进行芯片接合性的评价之后，发生芯片接合不合格的机理就很清楚了。用图3对此进行说明。

图3表示没有使用焊锡表面净化单元10的以往的芯片接合过程中的焊锡润湿的示意图。通常的焊锡线7虽然因焊锡材质、制造条件、保管条件而厚度不同，但表面上必定存在氧化膜40。由此可知，在第一工序中，焊锡线接触引线框或基板3上，并且在焊锡被提供的时刻，焊锡线7本来的氧化膜41附着在已提供的焊锡9上。然后，在下一个工序中，即便用焊锡成形棒11按压提供到引线框或基板3上的焊锡9而使其润湿扩展，基本上氧化膜42还是残留在润湿扩展的焊锡12上。通常，在芯片接合过程中，气氛气体采用氮或氮和氢的混合气体，并且控制成被外壳2覆盖的部分上的氧浓度变低。另一方面，作为焊锡材料而较多采用的组成是以Sn为主要成分的焊锡，焊锡表面通常被Sn的氧化膜覆盖。但是，由于最好Sn的氧化膜是稳定的，以及芯片接合过程为了确保每单位时间的产量而尽可能地在短时间内进行各个处理过程，因此能够保持高温的时间较短，即便在混有氢的气氛中，若是焊锡接合的200℃到300℃左右，也不能期望氧化膜的还原，这些情况是通过本芯片接合性评价设备21的观察而了解的。因而，氧化膜42没有被除去而必定残留在润湿扩展的焊锡上。即，即便在此搭载半导体芯片13并使其接合，接合也会被氧化膜42阻碍。例如，可以明白虽然氧化膜42一部分被破坏、分散(被破坏、分散的氧化膜45)，但还会造成空隙43、润湿不合格部44。即便采用搅拌已经熔化润湿扩展的焊锡12的表面，或者在搭载半导体芯片13之际给予超声波振动等办法，虽然促进了氧化膜42的破坏、分散，但结果还是不能除去氧化膜42而残留在接合层中。进而，还可以明白在炉内的残留氧的量较多的情况下，残留在焊锡表面上的氧化膜42阻碍了半导体芯片13周围的光滑的圆角的形成，如图4所示，成为压扁的圆角形状46。

总结以上采用了芯片接合质量评价设备21的研讨，即便在含有氢的还原性的气氛中，在通常的锡焊温度附近，若是用通常的量产过程的处理时间，也几乎不能期望焊锡表面的Sn氧化膜的还原、除去。另外，残留在表面上的氧化膜即便在之后的过程中被破坏、分散，还是残留在接合部，并引起空隙、润湿不合格、圆角形状不合格。另外，一般来说即便焊锡进行过一次氧化膜除去，若一旦将其放置到大气中，马上就会形成自然氧化膜。因而，可以明白在即将向引线框或基板3提供焊锡之前，如果不能在几乎不与大气接触的部分上除去焊锡线7的表面的氧化膜，就不能确保芯片接合质量。

从以上内容可知，必须在即将提供焊锡线之前设置焊锡净化单元10，除去氧化膜，同时向引线框或基板3提供焊锡。

接下来，说明通过在即将向引线框或基板3提供焊锡线7之前用这种焊锡表面净化单元10处理焊锡线7的表面的芯片接合过程，质量提高的理由。

图5表示了采用表面净化单元10的情况下的芯片接合过程的焊锡氧化膜的变化。在采用了本发明的焊锡表面净化单元10的情况下，由于大幅度地减少了残留在焊锡线7的表面上的氧化膜50的量，因此也可以减少提供给基板时的焊锡表面的氧化膜51的量、下一个工序中的用焊锡成形棒使焊锡润湿扩展时的焊锡的表面的氧化膜52的量。因而，当在第三工序中，将半导体芯片13搭载、接合在像这样氧化膜少的焊锡表面上时，在接合部很难产生空隙、润湿不合格，并可以得到高质量的接合部。

具体来说，作为表面净化处理，在用Ar气体进行低压等离子处理(例如，蚀刻速率：约10nm/分)时，通过俄歇能谱分析测定焊锡线表面的氧化膜的厚度，大约是2nm，因此为了完全除去表面氧化膜，必须进行大约12秒的处理。并且，表面净化单元通过设定为能够同时处理某个程度的长度，不降低每单位时间的产量而能够进行表面净化处理。或者，即便不能完全除去氧化膜，只要可以实现某种程度的减少，之后，在氢气氛中的再氧化变得缓慢，对空隙的减少有效。另外，在以往，必须在向引线框或基板3提供焊锡之后，用搅拌棒等搅拌而破坏、分散焊锡表面的氧化膜，分别处理各焊锡供给部，但在本方式中，能够较多地确保每单位时间的产量，可以说是生产率很好的方式。另外，在搭载、接合半导体芯片13时，以往要给予振动或振幅，从而排除夹在焊锡接合部内的氧化膜，但如果焊锡的表面已被净化，就可以缩短该接合时间，并且可以提高效率。进而，由于这样可以缩短焊锡接合时的时间，因此可以抑制引线框或基板3的材料、以及半导体芯片13的电极层溶解到焊锡中，并且可以实现可靠性的提高，由电极层的厚度的减少带来的低成本化。

使用图1所示的芯片接合装置1，对作为引线框的表面金属化层而采用的Cu、Ni、Ag，进行芯片接合，表示调查空隙率的结果。芯片采用3mm×5mm且厚度为0.4mm的芯片，在背面的金属化层上形成Ni层，进而在该表面上形成Au层。焊锡采用Sn-3wt％Ag-0.5wt％Cu的三元系的无铅焊锡。样品的温度是280℃，炉内的气氛采用在氮中含有4％的氢的混合气体，为了调查残留氧浓度的影响，将氧设定为30ppm和130ppm这2个条件，评价了空隙率。其结果，即便残留氧有130ppm，在焊锡线7通过了表面净化单元10的情况下，空隙率减少了。作为参考，在没有附设表面净化单元10的芯片接合装置中，产生了数％以上的空隙。因而，通过采用本发明的具有表面净化单元10的芯片接合过程，可以实现高质量的芯片接合部。

实施例2

作为本发明的实施方式2，说明在焊锡表面净化单元采用大气压等离子处理方式的情况。除此之外与实施例1是同样的。作为大气压等离子处理用的气体，可以照旧使用芯片接合时作为气氛气体的氮和氢的混合气体，不需要新的处理用的气体。但是，也可以另外采用氦气和氢气的混合气体、氩气和氢气的混合气体等。另外，由于是在大气压中的处理，因此不需要焊锡表面净化单元10的上端、下端的开闭门等，并且，可以削减置换成真空的时间等，可以进行连续的处理，因此是生产率较高的方式。

等离子喷射器以与焊锡线7的侧面碰撞的方式配置，但是如果将等离子喷射器的照射范围设定为到焊锡线7的前端为止，给空隙率的减少带来的效果就更高。这样，当使焊锡线7接触到加热的引线框或基板3而提供焊锡时，焊锡线7的前端熔化一次后凝固。由于一般而言周围的残留氧容易吸附在熔化的焊锡上，因此熔化了一次的前端部有可能氧化层变厚。因此，只要在即将把该前端部分提供给下一个引线框或基板3之前，进行表面净化处理，就可以非常有助于提高质量。进而，如果使等离子喷射器的照射范围达到引线框或基板3的表面为止，就不用追加其他的工序，引线框或基板3的润湿性提高，有效地减少空隙率。

根据以上所述，通过大气压等离子处理产生氢等离子，并使其与焊锡线7表面的Sn氧化膜产生反应，从而可以在即将提供给引线框或基板3之前减少焊锡表面的氧化膜。由此，芯片接合部的空隙减少，防止了润湿不合格，并可以实现高质量化。并且，由于不会产生残渣等，因此也不需要净化，可以实现低成本化。

实施例3

在本发明的实施方式3中，说明作为焊锡表面净化单元采用在电解液中还原的方式的情况。除此之外，与实施例1是同样的。本方式如下，使焊锡线7在电解液中通过，并让电流流过浸泡到该溶液中的部分，从而引起氧化膜的还原。由此，可以减少焊锡线的Sn氧化膜量，并可以减少芯片接合部的空隙，防止润湿不合格，实现高质量化。

实施例4

在本发明的实施方式4中，说明作为焊锡表面净化单元，在焊剂等具有还原性的溶液中还原焊锡线7的氧化膜的方式。除此之外，与实施例1是同样的。本方式如下，在将焊锡线7提供给引线框或基板3之前，使其在焊剂等具有还原性的溶液中通过，并使该溶液与焊锡线7的表面的氧化膜进行反应。由于在低温状态下反应速度较慢，因此为了在短时间内进行处理，提高温度是有效的办法，但由于如果达到焊锡线7的熔点以上，焊锡就熔化，从而形状发生变化，因此上限温度设为比熔点低的温度。由此，就可以在短时间内进行氧化膜除去的处理。在该方式中，考虑到焊剂等具有还原性的溶液残留，或者反应残渣等问题，也可以在通过溶液之后，使其通过低沸点的溶剂，还可以用含有溶剂的布、海绵等进行清扫。通过这样的处理，可以在提供给引线框或基板3之前减少焊锡线7表面的Sn氧化膜量，并可以减少芯片接合部的空隙，防止润湿不合格，实现高质量化。

实施例5

在本发明的实施方式5中，说明作为焊锡表面净化单元，机械地除去焊锡线的表面氧化层的方式。除此之外，与实施例1是同样的。本方式如下，作为表面净化单元，如图10所示，设置使安装了小型的刷子101的滚子旋转的机构，在将焊锡线7提供给引线框或基板3之前，使其通过使刷子旋转的滚子之间，利用上述小型的刷子101摩擦焊锡线7的表面，除去氧化膜。由于目的是除去焊锡表面的氧化膜，因此刷子的材质适合使用金属，但只要有某种程度的硬度，也可以采用金属以外的材质。就这些刷子而言，为了避免焊锡线变形或者给其留下较大的损伤，刷子的线最好选择较细，且有某种程度的弹力的材质。另外，在施加刷子之后的残渣成为问题的情况下，也可以使其通过低沸点的溶剂，还可以用含有溶剂的布、海绵等进行清扫。通过这样的处理，可以在提供给引线框或基板3之前减少焊锡线7表面的Sn氧化膜量，并可以减少芯片接合部的空隙，防止润湿不合格，实现高质量化。

实施例6

在本发明的实施方式6中，用图6说明可以同时实现装置的小型化、芯片接合过程的短时间化的芯片接合机60。除此之外，与实施例1是同样的。该芯片接合机60，与实施方式1的芯片接合机1相比，特征在于焊锡供给部和焊锡成形部一体化，并且在焊锡供给部61的前端具有铸型62。即，在将焊锡线7提供给引线框或基板3时，如图7中放大所示，通过了表面净化单元10的焊锡线7到达铸型62。该铸型62大致与引线框或基板3接触，熔化的焊锡流入到由设在铸型62上的凹坑部分(凹部)63和引线框或基板3包围的部分，所需形状的焊锡就可以提供给引线框或基板3。作为铸型的材质，可以用作为焊锡不能润湿的材料，如SUS、碳、玻璃、陶瓷等制成。由此，利用通过焊锡表面净化单元10后氧化膜减少了的焊锡流入铸型62的方式，就可以在短时间内提供所需形状的焊锡。另外，可以将装置小型化，并可以减少使用的气体量。并且，不需要冷却后的清洗。根据以上所述，可以减少芯片接合部的空隙，防止润湿不合格，实现高质量化。

Claims (19)

1.一种芯片接合装置，形成由焊锡构成的接合部来接合多个被接合部件，其特征在于，

具备：向上述被接合部件提供焊锡的焊锡供给部；

除去提供给上述被接合部件的焊锡的表面的氧化膜的表面净化机构；以及

进行加热以使除去了上述氧化膜的焊锡熔化的加热机构，

在除去上述氧化膜的同时提供上述焊锡。

2.如权利要求1所述的芯片接合装置，其特征在于，

上述表面净化机构通过在真空中或大气压中进行等离子处理，除去上述氧化膜。

3.如权利要求1所述的芯片接合装置，其特征在于，

上述表面净化机构通过在电解液中或具有还原性的溶液中使氧化膜还原，除去上述氧化膜。

4.如权利要求1所述的芯片接合装置，其特征在于，

上述表面净化机构利用机械力除去上述氧化膜。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的芯片接合装置，其特征在于，

具备将内部控制成低氧浓度的腔室，

上述焊锡的熔化在上述腔室的内部进行，

上述表面净化机构设在上述腔室的内部。

6.如权利要求1至4中任意一项所述的芯片接合装置，其特征在于，

具备将内部控制成低氧浓度的腔室，

上述焊锡的熔化在上述腔室的内部进行，

上述表面净化机构设在上述腔室的外部。

7.如权利要求6所述的芯片接合装置，其特征在于，

上述表面净化机构和上述腔室之间被控制成低氧浓度。

8.如权利要求1至4中任意一项所述的芯片接合装置，其特征在于，

在焊锡供给单元的前端具备具有凹部的夹具，

除去了上述氧化膜的焊锡，提供给上述夹具与上述被接合部件接触而由上述凹部与上述被接合部件夹住的部分。

9.如权利要求1至4中任意一项所述的芯片接合装置，其特征在于，

在上述腔室内进行已提供上述焊锡的被接合部件和另一个被接合部件的接合。

10.如权利要求1至4中任意一项所述的芯片接合装置，其特征在于，

上述被接合部件包括基板、引线框、半导体芯片中的任意一种。

11.一种芯片接合方法，形成由焊锡构成的接合部来接合多个被接合部件，其特征在于，

包括：除去提供给上述被接合部件的焊锡的表面的氧化膜的表面净化工序；

将除去了上述氧化膜的焊锡提供到上述被接合部件上的焊锡供给工序；

通过加热使除去了上述氧化膜的焊锡熔化的加热工序；以及

使用提供到上述被接合部件上并已熔化的焊锡，与另一个被接合部件接合的接合工序，

在除去上述氧化膜的同时将上述焊锡提供到上述被接合部件上。

12.如权利要求11所述的芯片接合方法，其特征在于，

上述表面净化工序通过在真空中或大气压中进行等离子处理来进行。

13.如权利要求11所述的芯片接合方法，其特征在于，

上述表面净化工序通过在电解液中或具有还原性的溶液中使氧化膜还原来进行。

14.如权利要求11所述的芯片接合方法，其特征在于，

上述表面净化工序通过利用机械力除去上述氧化膜来进行。

15.如权利要求11至14中任意一项所述的芯片接合方法，其特征在于，

上述加热工序及上述接合工序在低氧浓度气氛下进行。

16.如权利要求15所述的芯片接合方法，其特征在于，

在上述表面净化工序之后，在上述低氧浓度气氛下使上述焊锡移动。

17.如权利要求11至14中任意一项所述的芯片接合方法，其特征在于，

在焊锡供给单元的前端具备具有凹部的夹具，

除去了上述氧化膜的焊锡，提供给上述夹具与上述被接合部件接触而由上述凹部与上述被接合部件夹住的部分。

18.如权利要求11至14中任意一项所述的芯片接合方法，其特征在于，

上述被接合部件包括基板、引线框、半导体芯片中的任意一种。

19.一种芯片接合质量评价设备，用于评价用焊锡接合多个被接合部件的芯片接合过程的质量，其特征在于，

具备：能够将其内部控制成预定的气氛、温度的加热炉；

设置在上述加热炉内并向上述被接合部件提供焊锡的焊锡供给机构；以及

在上述被接合部件上的焊锡之上搭载另一个被接合部件的搭载部，

具有观察机构，该观察机构观察作为提供到上述被接合部件上的焊锡的润湿性的扩展速度、接触角的变化、或对上述另一个被接合部件的润湿性。

Images