CN103578956A - 电子部件的制造方法和电子部件的制造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够可靠地在基底电极上形成焊料层的电子部件的制造方法和电子部件的制造装置。电子部件的制造方法包含：在贮存有液状的聚亚烷基二醇·油的槽内，以不超过聚亚烷基二醇·油的液面的方式喷出熔融状态的五元系焊料的第1工序、将在表面配置有至少铜露出于外部的基底电极的电子部件的前驱体放入到聚亚烷基二醇·油的液内的第2工序、以及在前驱体位于聚亚烷基二醇·油的液内的状态下使五元系焊料接触于基底电极并在基底电极上形成焊料层的第3工序。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子部件的制造方法和电子部件的制造装置。
背景技术
电子部件的外部电极一般由基底电极和覆盖该基底电极的表面的镀层构成。作为基底电极的材料，由于廉价且容易得到，因此多使用铜。铜与大气中的氧反应而氧化，从而导致劣化，因而用Ni等金属在基底电极的表面进行镀敷，防止铜的氧化。
然而，在进行镀敷时，需要将电子部件的前驱体浸渍在镀液内。因此，有时镀液浸入到前驱体内而降低所制造的电子部件的可靠性或性能。随着电子部件的小型化的进展，外部电极间的距离变得极其接近，因而有时也会由于镀敷延伸而产生外部电极间的短路。
因此，尝试不进行镀敷而在基底电极的表面直接设置焊料。专利文献1（日本特开平06-252542号公报）公开了包含使熔融状态的焊料金属接触于配置在电子部件的前驱体的表面的配线的工序、以及将加热成焊料的熔点以上的温度的液体喷涂在配线的工序的焊料层的形成方法。通过喷涂加热成焊料的熔点以上的温度的液体，从而能够从配线除去多余的焊料，能够防止焊料桥接，并且能够控制焊料层的厚度。
发明内容
然而，在专利文献1所记载的方法中，熔融的焊料金属与前驱体的配线的接触在大气中进行。因此，熔融了的焊料金属与大气中的氧反应而氧化，从而会产生浮渣（dross），有时焊料层未良好地形成在配线。特别地，在配置在呈晶片（wafer）状的电子部件的前驱体的表面的多个基底电极上形成焊料层，切割前驱体而要得到多个电子部件的情况下，若即使在一个基底电极有焊料脱落，则作为整体也会变成不良品，因而期望实现用于在基底电极上可靠地形成焊料层的方法。
本发明的目的在于，提供一种能够在基底电极上可靠地形成焊料层的电子部件的制造方法和电子部件的制造装置。
本发明者们为了解决上述问题而进行悉心研究，其结果，发现了聚亚烷基二醇·油具有作为焊剂的功能。即，可以认为聚亚烷基二醇·油与焊剂同样地，具有化学地除去氧化了的基底电极的表面上的氧化膜，并置换该氧化膜和焊料的功能。本发明者们通过利用该聚亚烷基二醇·油并在基底电极上形成焊料层，从而完成了本发明。
即，本发明的一个方面所涉及的电子部件的制造方法包含：在贮存有液状的聚亚烷基二醇·油的槽内，以不超过聚亚烷基二醇·油的液面的方式喷出熔融状态的五元系焊料的第1工序；将在表面上配置有至少铜露出于外部的基底电极的电子部件的前驱体放入到聚亚烷基二醇·油的液内的第2工序；以及在前驱体位于聚亚烷基二醇·油的液内的状态下使五元系焊料接触于基底电极并在基底电极上形成焊料层的第3工序。
在本发明的一个方面所涉及的电子部件的制造方法中，以不超过聚亚烷基二醇·油的液面的方式，喷出熔融状态的五元系焊料。因此，五元系焊料不与大气接触，因而极大地抑制了浮渣的产生。在本发明的一个方面所涉及的电子部件的制造方法中，在前驱体位于聚亚烷基二醇·油的液内的状态下使基底电极接触于五元系焊料，在基底电极上形成焊料层。因此，在通过氧化而在基底电极的表面产生的氧化膜被聚亚烷基二醇·油化学除去的状态下，在基底电极的表面上形成焊料层。其结果，能够可靠地在基底电极上形成焊料层。此外，聚亚烷基二醇·油在常温下是液体，因而容易处理，在废弃液状的聚亚烷基二醇·油时、或在将气化了的聚亚烷基二醇·油局部排气时，不会堵塞配管。因此，能够极其容易地进行设备的维护。
前驱体也可以呈晶片形状，基底电极在前驱体的一个面上配置多个。
五元系焊料也可以包含Ni作为主成分之一。在该情况下，在铜（基底电极）与焊料层之间形成有Ni合金层。因此，能够通过Ni合金层来抑制基底电极的氧化。
所喷出的五元系焊料的温度也可以为240℃以上。在该情况下，熔融状态的五元系焊料的流动性高，能够很好地在基底电极上形成焊料层。
聚亚烷基二醇·油的燃点也可以为所喷出的所述五元系焊料的温度以上。在该情况下，能够使聚亚烷基二醇·油不点火而能够安全地进行焊料层的形成。
在第2工序中，也可以将被预热的前驱体放入到聚亚烷基二醇·油的液内。考虑了若不预热而进行焊料层的形成则由于五元系焊料的热而会在被处理物产生热应变的情况，但通过对被处理物预热，从而能够减小五元系焊料的热所引起的对被处理物的影响。
在第2工序之前也可以进一步包含对基底电极进行酸洗净的第4工序、以及在基底电极上涂布焊剂并干燥的第5工序。在这种情况下，由于在通过酸洗净而使形成在基底电极的表面的氧化膜被除去的状态下在基底电极涂布焊剂，因此，通过焊剂抑制了基底电极的氧化。因此，不需要立刻进行向基底电极的焊料层的形成，因而能够灵活地进行设备的线路设计。
本发明的另一个方面所涉及的电子部件的制造装置具备：贮存液状的聚亚烷基二醇·油的槽、向槽内喷出熔融状态的五元系焊料的喷流喷嘴、将熔融状态的五元系焊料供给至所述喷流喷嘴的供给机构、以及控制供给机构的动作的控制部，控制部控制供给机构，在表面配置有至少铜露出于外部的基底电极的电子部件的前驱体位于贮存在槽内的聚亚烷基二醇·油的液内的状态下，以不超过贮存在槽内的聚亚烷基二醇·油的液面的方式，从喷流喷嘴向基底电极喷出五元系焊料。
在本发明的另一个方面所涉及的电子部件的制造装置中，以不超过聚亚烷基二醇·油的液面的方式，从喷流喷嘴向槽内喷出熔融状态的五元系焊料。因此，五元系焊料不与大气接触，因而极大地抑制了浮渣的产生。在本发明的另一个方面所涉及的电子部件的制造装置中，在表面配置有至少铜露出于外部的基底电极的电子部件的前驱体位于贮存在槽内的聚亚烷基二醇·油的液内的状态下，控制部使五元系焊料从喷流喷嘴向基底电极喷出。因此，在通过氧化而在基底电极的表面产生的氧化膜被聚亚烷基二醇·油化学地除去的状态下，在基底电极的表面上形成焊料层。其结果，能够可靠地在基底电极上形成焊料层。
根据本发明，能够提供一种能够可靠地在基底电极上形成焊料层的电子部件的制造方法和电子部件的制造装置。
附图说明
图1是表示焊料层形成装置的概要的图。
图2是表示用于形成焊料层的顺序的流程图。
图3是用于说明图2的各工序的图。
具体实施方式
参照附图，说明本发明的实施方式，但以下的实施方式是用于说明本发明的例示，而不是将本发明限定于以下的内容的目的。
首先，参照图1，说明本实施方式所涉及的焊料层形成装置1的结构。焊料层形成装置1具备槽10、喷流喷嘴12、泵14、以及控制部16。
槽10起到作为用于贮存聚亚烷基二醇·油的贮存槽的功能。聚亚烷基二醇·油是难水溶性的油，常温下呈液状。聚亚烷基二醇·油的燃点优选为从喷流喷嘴12喷出的五元系焊料（后面详述）的温度以上，例如为300℃以上。在这种情况下，能够使聚亚烷基二醇·油不着火而安全地进行焊料层3（后面详述）的形成。
槽10具有上部槽10a和下部槽10b。上部槽10a为了晶片（电子部件的前驱体）W水平移动而具有足够的空间。下部槽10b在水平方向上位于上部槽10a的中央部，围绕喷流喷嘴12。因此，槽10从侧方看呈T字形状。
喷流喷嘴12以其顶部向上部槽10突出的方式配置在下部槽10b。喷流喷嘴12沿着一个方向（相对于图面垂直方向）延伸。喷流喷嘴12的宽度至少设置成比晶片W的宽度大。在喷流喷嘴12的顶部，设置有沿着喷流喷嘴12的长度方向（图面垂直方向）延伸的狭缝状的吐出孔（未图示）。
泵14将五元系焊料供给至喷流喷嘴12。通过泵14进行动作，从而五元系焊料从喷流喷嘴12的吐出孔向上部槽10a内喷出。控制部16控制泵14，以从喷流喷嘴12喷出的五元系焊料不超过贮存在槽10的聚亚烷基二醇·油的液面的方式（以不从聚亚烷基二醇·油的液面向大气中出去的方式），使泵动作。从喷流喷嘴12喷出的五元系焊料向下部槽10b下降，被泵14吸入，再次从喷流喷嘴12的吐出孔喷出。即，五元系焊料通过泵14而在槽10内循环。再有，泵14与控制部16可以是一体的装置，也可以是不同的装置。
作为五元系焊料，可以使用各种各样的焊料，但优选包含Ni作为主成分之一。五元系焊料例如能够包含Sn-Ag-Cu-Ni-Ge的五种元素作为主成分而构成，可以设定Sn的含有量为95.8重量%，Ag的含有量为3.1重量%，Cu的含有量为0.9重量%，Ni的含有量为0.1重量%，Ge的含有量为0.01重量%。
接着，参照图1～图3，说明使用焊料层形成装置1在设置在晶片W的表面（一个面）的多个基底电极2上形成焊料层3的方法。
晶片W的基底电极2由铜（Cu）构成，因而与大气中的氧接触而立刻氧化，在基底电极2的表面上产生氧化膜。该氧化膜的存在会阻碍焊料层3的向基底电极2的附着。因此，首先用弱酸将基底电极2洗净（参照图2的S11）。
接着，在晶片W中形成有基底电极2的一侧的面朝下的状态下，通过涂布装置100对基底电极2涂布焊剂（参照图2的S12和图3（a））。该焊剂是将松香和异丙醇按2︰8的重量比混合后的混合物。
接着，通过加热器200对晶片W加热，使异丙醇干燥（参照图2的S13和图3（b））。接着，将晶片W放入到预热槽300中加热到185℃左右的聚亚烷基二醇·油的液内，对晶片W预热（参照图2的S14和图3（c））。
接着，将预热后的晶片W放入到贮存在焊料层形成装置1的上部槽10a内的聚亚烷基二醇·油的液内。此时，使晶片W中形成有基底电极2的一侧的面朝下。然后，使晶片W从上部槽10a的一端侧向另一端侧沿水平方向移动。此时，控制部16驱动泵14，使熔融状态的五元系焊料从喷流喷嘴12喷出。从喷流喷嘴12喷出的五元系焊料的温度优选为240℃以上，例如设定为247℃。在这种情况下，熔融状态的五元系焊料的流动性高，能够很好地在基底电极2形成焊料层3。
若晶片W通过喷流喷嘴12的上方，则五元系焊料接触并附着于基底电极2。若晶片W水平移动直至到达上部槽10a的另一端侧，则在所有的基底电极2形成焊料层3（参照图2的S15和图1）。
接着，从槽10中取出晶片，在晶片W中形成有基底电极2的一侧的面朝上的状态下，将加热到240℃左右的聚亚烷基二醇·油喷涂到基底电极2。由此，从基底电极2除去多余的五元系焊料，焊料层3以成为所期望的厚度（例如，0.1μm～100μm左右）的方式进行调整（参照图2的S16）。
接着，通过冷却装置400充分地冷却晶片W（参照图2的S17和图3（d））。接着，使用具有3槽的洗净槽和1槽的液切槽的洗净装置500对晶片W进行洗净，除去残存在晶片W的表面的聚亚烷基二醇·油（参照图2的S18和图3（e））。其后，通过切割器切割晶片W，单片化成芯片状，从而制造电子部件。在这样制造的电子部件中，基底电极2与焊料层3构成所谓的电子部件的外部电极。
在以上那样的本实施方式中，以不超过聚亚烷基二醇·油的液面的方式，喷出熔融状态的五元系焊料。因此，五元系焊料不与大气接触，因而极大地抑制了浮渣的产生。在本实施方式中，在晶片W位于聚亚烷基二醇·油的液内的状态下使五元系焊料接触于基底电极2，在基底电极2上形成焊料层3。因此，在通过氧化而形成在基底电极2的表面的氧化膜被聚亚烷基二醇·油化学地除去的状态下，在基底电极2的表面形成有焊料层3。其结果，能够将焊料层3可靠地设置在基底电极2。此外，由于聚亚烷基二醇·油常温下是液体，因此处理容易，在废弃液状的聚亚烷基二醇·油时、或在将气化了的聚亚烷基二醇·油局部排气时，也不会堵塞配管。因此，能够极为容易地进行设备的维护。
在本实施方式中，五元系焊料包含Ni。因此，在五元系焊料附着在基底电极2时，铜（基底电极2）与焊料层3之间形成有Ni合金层。因此，能够通过Ni合金层来抑制基底电极2的氧化。
在本实施方式中，在通过聚亚烷基二醇·油对晶片W预热的状态下，在槽10内在基底电极2形成焊料层3。考虑了若不对晶片W预热而进行焊料层3的形成则由于五元系焊料的热而会在晶片W产生热应变的情况，但通过对晶片W预热，从而能够减小五元系焊料的热所引起的对晶片W的影响。而且，在本实施方式中，由于将晶片W放入到具有焊剂功能的聚亚烷基二醇·油的液内来进行晶片W的预热，因此容易在基底电极2的表面进一步形成焊料层3。
在本实施方式中，在经过了对基底电极2进行酸洗净的工序、以及在基底电极2涂布焊剂并干燥的工序之后，在槽10内在基底电极2形成焊料层3。因此，由于在通过酸洗净而使形成在基底电极2的表面的氧化膜被除去的状态下在基底电极2涂布有焊剂，因此，通过焊剂抑制了基底电极2的氧化。因此，不需要立刻进行向基底电极2的焊料层3的形成，因而能够灵活地进行设备的线路设计。
以上，详细地说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于上述的实施方式。例如，在本实施方式中，在形成在晶片W的一个面的基底电极2设置焊料层3，但也可以在形成在晶片W的两个面的多个基底电极2设置焊料层3。若是具有基底电极的电子部件的前驱体，则不限于晶片状，也可以呈芯片状等各种的形状。
在本实施方式中基底电极2是铜，但如果基底电极2中露出于外部的部分至少是铜的话，则可以应用本发明。
在本实施方式中，在焊料层形成工序（S15）之前，进行酸洗净工序（S11）、焊剂涂布工序（S12）和干燥工序（S13），但若在晶片W刚形成基底电极2之后（例如约4小时以内），则在基底电极2的表面所产生的氧化膜极其薄而对焊料的附着性产生的影响小，因而也可以不进行酸洗净工序（S11）到干燥工序（S13）而进行焊料层形成工序（S15）。
在本实施方式中，在焊料层形成工序（S15）之前进行预热工序（S14），但也可以不进行预热工序（S14）。另外，在预热工序（S14）中，在聚亚烷基二醇·油的液内进行晶片W的预热，但也可以在其他的耐热性的液体内进行晶片W的预热，或者用加热器进行晶片W的预热。
在本实施方式中，包含Ni作为五元系焊料的主成分之一，但五元系焊料也可以不包含Ni。
[实施例]
以下，基于实施例1和比较例1～5更具体地说明本发明，但本发明不限定于以下的实施例。
（实施例1）
首先，在具有6英寸的大小的晶片W的表面（一个面），以铜作为材料形成多个基底电极2。接着，在刚用弱酸洗净基底电极2之后用氮气对晶片W进行干燥。接着，刚干燥后，将晶片W放入到贮存在上部槽10a内的聚亚烷基二醇·油的液内。此时，使晶片W中形成有基底电极2的一侧的面朝下。接着，从喷流喷嘴12喷出熔融状态的五元系焊料，使五元系焊料接触于基底电极2，在基底电极2形成焊料层3。此时的五元系焊料的喷出温度是240℃。其结果，向基底电极2的焊料层3的形成率（形成有焊料层3的基底电极2的个数相对于基底电极2的总数的比例）是100%。
（比较例1-1）
除了替代聚亚烷基二醇·油而使用石油类烃（BARREL PROCESSOIL640）之外，与实施例1同样地在基底电极2形成焊料层3。其结果，向基底电极2的焊料层3的形成率是50%左右。
（比较例1-2）
除了在刚用弱酸洗净基底电极2之后，使将松香和异丙醇按2︰8的重量比混合后的焊剂涂布在基底电极2并干燥以外，与比较例1-1同样地在基底电极2形成焊料层3。其结果，向基底电极2的焊料层3的形成率是95%左右。
（比较例2-1）
除了替代聚亚烷基二醇·油而使用脂肪酸酯（BARREL ROOFH-220A、H150A）之外，与实施例1同样地在基底电极2形成焊料层3。其结果，向基底电极2的焊料层3的形成率是0%左右。
（比较例2-2）
除了在刚用弱酸洗净基底电极2后，使将松香和异丙醇按2︰8的重量比混合后的焊剂涂布在基底电极2并干燥以外，与比较例2-1同样地在基底电极2形成焊料层。其结果，向基底电极2的焊料层3的形成率是20%左右。
（比较例3-1）
除了替代聚亚烷基二醇·油而使用有机磷酸酯（ADEKA-2663）之外，与实施例1同样地在基底电极2形成焊料层3。其结果，向基底电极2的焊料层3的形成率是10%左右。
（比较例3-2）
除了在刚用弱酸洗净基底电极2后，使将松香和异丙醇按2︰8的重量比混合后的焊剂涂布在基底电极2并干燥以外，与比较例3-1同样地在基底电极2形成焊料层。其结果，向基底电极2的焊料层3的形成率是45%左右。
（比较例4-1）
除了替代聚亚烷基二醇·油而使用均苯四甲酸酯（ADEKAP-80）之外，与实施例1同样地在基底电极2形成焊料层3。其结果，向基底电极2的焊料层3的形成率是20%左右。
（比较例4-2）
除了在刚用弱酸洗净基底电极2后，使将松香和异丙醇按2︰8的重量比混合后的焊剂涂布在基底电极2并干燥以外，与比较例4-1同样地在基底电极2形成焊料层。其结果，向基底电极2的焊料层3的形成率是60%左右。
（比较例5）
除了替代聚亚烷基二醇·油，使用将石油类烃（BARREL PROCESSOIL640）与妥尔油松香按一比一的重量比混合后的混合物以外，与实施例1同样地在基底电极2形成焊料层3。其结果，向基底电极2的焊料层3的形成率是100%左右。然而，该混合物的燃点为五元系焊料的喷出温度（240℃）以下，会产生点燃的担忧。由于该混合物常温下是固体，因此会产生该混合物的回收和废弃时固化而堵塞配管的担忧。该混合物由于具有强的粘着性而难以处理。
Claims (8)
1.一种电子部件的制造方法，其特征在于，
包含：
第1工序，在贮存有液状的聚亚烷基二醇·油的槽内，以不超过所述聚亚烷基二醇·油的液面的方式喷出熔融状态的五元系焊料；
第2工序，将在表面配置有至少铜露出于外部的基底电极的电子部件的前驱体放入到所述聚亚烷基二醇·油的液内；以及
第3工序，在所述前驱体位于所述聚亚烷基二醇·油的液内的状态下使所述五元系焊料接触于所述基底电极，并在所述基底电极上形成焊料层。
2.如权利要求1所述的电子部件的制造方法，其特征在于，
所述前驱体呈晶片形状，
在所述前驱体的一个面上配置有多个所述基底电极。
3.如权利要求1或者2所述的电子部件的制造方法，其特征在于，
所述五元系焊料包含Ni作为主成分之一。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的电子部件的制造方法，其特征在于，
所喷出的所述五元系焊料的温度为240℃以上。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的电子部件的制造方法，其特征在于，
所述聚亚烷基二醇·油的燃点为所喷出的所述五元系焊料的温度以上。
6.如权利要求1～5中的任一项所述的电子部件的制造方法，其特征在于，
在所述第2工序中，将被预热的所述前驱体放入到所述聚亚烷基二醇·油的液内。
7.如权利要求6所述的电子部件的制造方法，其特征在于，
在所述第2工序之前，还包含：
对所述基底电极进行酸洗净的第4工序；以及
在所述基底电极上涂布焊剂并干燥的第5工序。
8.一种电子部件的制造装置，其特征在于，
具备：
槽，贮存液状的聚亚烷基二醇·油；
喷流喷嘴，将熔融状态的五元系焊料喷出至所述槽内；
供给机构，将熔融状态的五元系焊料供给至所述喷流喷嘴；以及
控制部，控制所述供给机构的动作，
所述控制部控制所述供给机构，在表面配置有至少铜露出于外部的基底电极的电子部件的前驱体位于贮存于所述槽内的聚亚烷基二醇·油的液内的状态下，以不超过贮存于所述槽内的聚亚烷基二醇·油的液面的方式，从所述喷流喷嘴向所述基底电极喷出五元系焊料。
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