CN103962673A - 半导体器件的制造方法和烙铁 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体器件的制造方法和用于该方法的烙铁，用于使印制电路板中的焊盘与端子之间可靠焊接且不会使焊料球或焊剂残渣飞散到周边。使用一种烙铁，该烙铁构成为具有轴向贯通且两端开口的筒，上述筒的前端部内表面由与焊料的接触角大于90°的材料形成，上述筒具有钎焊丝和辅助气体能够通过的筒内径，并且具有用于防止上述辅助气体所致的上述筒内部的压力上升的泄压部。由此，即使筒的前端部处于被熔融焊料闭塞，也能够防止辅助气体所致的烙铁内的压力上升，因此能够防止焊料球或焊剂残渣飞散到周边。

Description

半导体器件的制造方法和烙铁

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造方法，特别涉及焊接接合对象物（被焊物）的方法和用于该方法的烙铁。

背景技术

IGBT（绝缘栅双极晶体管）模块等半导体器件的制造工序中，进行印制电路板的焊盘与金属接线端子和金属线等端子的焊接时，已知一种使用烙铁的烙铁头为圆筒状且前端部内表面由难以被焊料润湿的材料形成的烙铁进行的方法（专利文献1）。使用该烙铁，从筒的后端部装入截断为一次焊接所需的长度的钎焊丝，使钎焊丝下落至前端部而到达焊盘或端子。然后使钎焊丝在前端部熔化，由此焊盘与端子由一定量的焊料接合。下面描述具体的制造方法。

图8和图9是表示使用上述烙铁进行的现有技术的焊接方法的截面图。

图8的（a）表示实施现有技术的焊接方法前的状态。烙铁1的烙铁头呈圆筒状，并且前端部内表面由难以被焊料润湿的材料形成。另外，在烙铁1，搭载有由电阻体、磁性体等形成的加热部件（未图示），使得焊料在焊接时能够在前端部加热熔化。

另外，在烙铁1的内部，始终有辅助气体4流向前端部。该辅助气体4的作用之一是防止端子、焊盘等焊接对象物（被焊物）和焊料被氧化。另一作用是在辅助气体4通过筒内时使其高温化，通过对流导热对焊接对象物进行辅助加热。

在印制电路板2a的需要焊接的部位设置有通孔，并且以覆盖该通孔的内部和表面附近的方式设置有焊盘2b。实施焊接时，从印制电路板2a的烙铁1所处位置侧的相反侧插入端子3进行固定。

图8的（b）表示现有技术的焊接方法的第一阶段。使由上述加热部件加热的烙铁1的前端部与焊盘2b和端子3靠近或抵接，使用辐射热或传导热对焊盘2b和端子3实施加热。另外，将在筒内被加热过的辅助气体4送入印制电路板2a的通孔内，由此不仅对烙铁1的附近还对焊盘2b和端子3整体进行加热。

图9的（a）表示现有技术的焊接方法的第二阶段。使用设置于烙铁1的另一端的钎焊丝供给部件（未图示），将焊接所需量的钎焊丝5a供给至烙铁1的前端。另外，在该时刻，钎焊丝5a未全部熔化，存在间隙，因此辅助气体4向印制电路板2a的相反侧泄漏。

图9的（b）表示现有技术的焊接方法的第三阶段。由图可知，通过搭载于烙铁的加热部件和来自辅助气体的对流导热，所供给的焊料熔化成为熔融焊料5b，以闭塞焊盘2b与端子3之间的方式被焊接。如上所述那样使用圆筒状的烙铁，在筒内部的封闭空间进行焊接，由此能够抑制焊料球或焊剂残渣向周边飞散，这就是本方法的优点。

现有技术文献

专利文献1：日本特再公表2008-23461号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

然而，本发明人经专心研究发现，利用上述方法进行的焊接中，无法完全抑制焊料球或焊剂残渣向周边飞散。原因如下所示。

图9的（b）中，所供给的钎焊丝熔化成为熔融焊料5b，以闭塞焊盘2b与端子3、以及烙铁1之间的间隙的方式被焊接，但是在这期间，辅助气体4也始终向烙铁1的前端部被供给。因此，所供给的辅助气体4无处可去，使得烙铁1的筒内部的压力上升。

已明确知道在此状态下使烙铁1离开焊接部时，如图10所示，由于筒内的压力一下子被释放，因此焊料球5c和焊剂残渣6飞散到周围。

本发明的目的在于提供一种半导体器件的制造方法和用于该方法的烙铁，用于解决上述问题，使焊盘与端子之间可靠焊接，并且不会使焊料球或焊剂残渣飞散到周边。

用于解决问题的技术方案

为了实现上述目的，本发明的一个方面为半导体器件的制造方法，其特征在于准备烙铁、加热部件和气体流入部件，其中上述烙铁具有轴向贯通且两端开口的筒，上述筒的前端部内表面由与焊料的接触角大于90°的材料形成，上述筒具有钎焊丝和辅助气体能够通过的筒内径，并且具有用于防止上述筒内部的压力因上述辅助气体而上升的泄压部，上述加热部件用于加热上述前端部，上述气体流入部件用于使气体从后端部通过上述筒内部向上述前端部流入；由上述气体流入部件使上述辅助气体向上述前端部流入，使上述前端部与半导体器件的端子接近，使上述钎焊丝从上述后端部装入到上述前端部，由上述加热部件使上述钎焊丝在上述前端部熔化，由上述泄压部防止上述筒内部的压力上升。

另外，在本发明的另一方面中，烙铁构成为具有轴向贯通且两端开口的筒，上述筒的前端部内表面由与焊料的接触角大于90°的材料形成，上述筒具有钎焊丝和辅助气体能够通过的筒内径，并且具有用于防止上述筒内部的压力因上述辅助气体而上升的泄压部。

发明效果

根据上述部件，构成为即使圆筒状的烙铁的前端部处于全部被闭塞的状态，也能够使辅助气体从泄压部释放，因此能够防止烙铁内的压力因辅助气体而上升。

由此，相比于现有技术中因在烙铁内部压力升高后的辅助气体从前端部的间隙一下子排出而导致焊料球或焊剂残渣飞散到周围，本发明中，烙铁的内部压力没有上升，因此不会产生上述现象。

因此，能够防止焊料球或焊剂残渣飞散到周围，提高半导体器件的可靠性，还能够实现制造时的不良率的降低。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施例的烙铁的整体图。

图2是表示本发明的第一实施例的焊接方法（其1）的截面图。

图3是表示本发明的第一实施例的焊接方法（其2）的截面图。

图4是表示本发明的第一实施例的焊接方法（其3）的截面图。

图5是表示本发明的第二实施例的焊接方法（其1）的截面图。

图6是表示本发明的第二实施例的焊接方法（其2）的截面图。

图7是表示本发明的第二实施例的焊接方法（其3）的截面图。

图8是表示本发明的现有技术例的焊接方法（其1）的截面图。

图9是表示本发明的现有技术例的焊接方法（其2）的截面图。

图10是表示本发明的现有技术例的焊接方法（其3）的截面图。

附图符号

1 烙铁

2a 印制电路板

2b 焊盘

3 端子

4 辅助气体

5a 钎焊丝

5b 熔融焊料

5c 焊料球

6 焊剂残渣

7 泄压部

8 阀门

9 加热部件

10 引导管

具体实施方式

利用下面实施例说明实施方式。

<实施例1>

图1至图4是表示本发明的使用烙铁进行的焊接方法的第一实施例的截面图。

图1表示本发明的第一实施例的烙铁的整体图。烙铁1具有轴向贯通且两端开口的筒，烙铁头为圆筒状，另外，至少前端部内表面由具有耐热性且与焊料的接触角大于90°，并且难以润湿的材料形成。材料例如优选陶瓷或者不锈钢、钛等非焊接润湿性金属。另外，采用陶瓷时，特别优选氮化铝、碳化硅等高导热陶瓷。这是因为焊料由难以润湿的材质构成，所以难以发生焊料浸析所致的消耗，而且由于采用高导热材料，能够快速加热焊料和焊接部件。

另外，烙铁1中，在烙铁本身或其周边搭载有加热部件9，在焊接时能够使焊料在前端部加热熔化。例如，也可以将烙铁本身用埋入有电阻体或发热体的陶瓷成形，并直接通电。另外，也可以通过将烙铁本身用磁性体成形并将线圈卷绕在外周而施加高频电力来加热。或者也可以在周围与烙铁分开另外配置加热体。

另外，本发明的实施方式的烙铁1只要满足上述的条件，既可以由单一材料形成，也可以是多个部件的组合。

另外，在烙铁1的内部，始终有辅助气体4从辅助气体流入部件（未图示）通过引导管10流过。该辅助气体4的第一作用是防止焊料或端子的氧化。另外，第二作用是在辅助气体4通过时使筒内高温化，通过对流导热对焊接对象进行辅助加热。若优选考虑第一作用，辅助气体4适合使用氮、氩等不活泼气体。另外，若优先考虑第二作用，考虑到成本，适合使用空气。另外，在烙铁1，为了防止筒内的辅助气体4的压力上升，新设置有泄压部7。具体而言，在烙铁1的圆筒部，设置有以贯通筒内部与筒的外部侧面的方式设置的泄压用的气体排出口。

图2的（a）表示本发明的第一实施例的实施焊接前的状态。除了上述烙铁1之外，还准备作为焊接对象物的印制电路板2a和端子3。在印制电路板2a的需要焊接的部位设置有通孔，以覆盖该通孔的内部和表面附近的方式设置有焊盘2b。在实施焊接时，使要焊接的端子3从印制电路板2a的烙铁1所处位置侧的相反侧插入并固定。

图2的（b）表示本发明的第一实施例的焊接方法的第一阶段。使被上述加热部件加热的烙铁1的前端部接近或抵接焊盘2b和端子3，利用辐射热和传导热，对焊盘2b和端子3实施加热。另外，将在烙铁1的筒内被加热的辅助气体4送入印制电路板2a的通孔内，由此不仅对烙铁1的附近，还对要进行焊接的焊盘2b和端子3整体进行加热。

图3的（a）表示本发明的第一实施例的焊接方法的第二阶段。从钎焊丝供给部件（未图示）通过上述引导管10，将焊接所需量的钎焊丝5a供给至烙铁1的前端。另外，在该时刻，钎焊丝5a并未全部熔化，存在间隙，因此辅助气体4通过通孔向印制电路板2a的相反侧泄漏，烙铁1内的压力没有上升。

图3的（b）表示本发明的第一实施例的焊接方法的第三阶段。可以知道，通过搭载于烙铁的上述加热部件9和来自辅助气体的对流导热，所供给的焊料熔化成为熔融焊料5b，以闭塞焊盘2b与端子3之间的方式被焊接。

如前面所述，在该阶段中，烙铁1的前端部处于被焊盘2b、端子3和熔融焊料5b全部闭塞的状态。然而，如图3的（b）所示，本发明的实施方式的烙铁1构成为使辅助气体4能够从泄压部7释放，因此能够防止辅助气体4所致的烙铁1内的压力上升。

图4表示本发明的第一实施例的焊接方法的最终阶段。熔融焊料5b充分浸透焊接部整体时，使烙铁1离开焊接部，由此熔融焊料5b被冷却，焊接结束。此时，在现有技术例中，在烙铁1内部压力升高的辅助气体4从前端部的间隙一下子排出，由此焊料球或焊剂残渣飞散到周围。但是，在本实施例中烙铁1的内部压力并未上升，因此不会发生这种现象，能够防止焊料球或焊剂残渣向周围飞散。

<实施例2>

图5至图7是表示本发明的使用烙铁进行的焊接方法的第二实施例的截面图。以下，主要说明与第一实施例不同之处，而省略对共同结构的一部分说明。

图5的（a）表示本发明的第二实施例的实施焊接前的状态。在烙铁1中，为了防止筒内的辅助气体4的压力上升，设置有泄压部7。另外，在本实施例中与第一实施例不同之处在于，在构成泄压部7的烙铁1的降压用气体排出口处设置有阀门8。

图5的（b）表示本发明的第二实施例的焊接方法的第一阶段。使被上述加热部件加热的烙铁1的前端部接近或抵接焊盘2b和端子3，利用辐射热和传导热，对焊盘2b和端子3实施加热。另外，将在烙铁1的筒内被加热的辅助气体4送入印制电路板2a的通孔内，由此不仅对烙铁1的附近，还对要进行焊接的焊盘2b和端子3整体进行加热。

图6的（a）表示本发明的第二实施例的焊接方法的第二阶段。从钎焊丝供给部件（未图示）通过上述引导管10，将焊接所需量的钎焊丝5a供给至烙铁1的前端。

另外，如图5的（a）、（b）和图6的（a）所示，在上述阶段、第一阶段和第二阶段中，阀门8配置在封闭构成泄压部7的烙铁1的泄压用气体排出口的位置。

图6的（b）表示本发明的第二实施例的焊接方法的第三阶段。可以知道，通过搭载于烙铁1的加热部件和来自辅助气体4的对流导热，所供给的焊料熔化成为熔融焊料5b，以连接焊盘2b与端子3之间的方式被焊接。

另外，在该阶段中，利用附设于阀门8的开闭控制部件（未图示），控制阀门8打开。

如前面所述，在该阶段中，烙铁1的前端部处于被焊盘2b、端子3和熔融焊料5b全部闭塞的状态。然而，如图6的（b）所示，在该阶段中阀门8被打开，并且构成为使辅助气体4能够从泄压部7释放，因此能够防止烙铁1内的压力因辅助气体4而上升。

图7表示本发明的焊接方法的最终阶段。熔融焊料5b充分浸透焊接部整体时，使烙铁1离开焊接部，由此熔融焊料5b被冷却，焊接结束。本实施例中与实施例1同样，烙铁1的内部压力并未上升，因此能够防止焊料球和焊剂残渣向周围飞散。

这样，在上述第一阶段和第二阶段中，阀门8被封闭，因此能够防止该阶段中的辅助气体4向外部的泄漏和外部气氛所致的污染。

另外，对于阀门8开闭控制而言，也可以在烙铁1内设置压力计（未图示），使其当内部压力发生变化时发出控制信号来使开闭部件动作。另外，阀门8也可以采用止逆阀。例如能够利用弹簧等弹性体构成开闭部件，使得其在压力没有上升时利用上述弹性体的弹性力封闭阀门8，并且在烙铁1内的压力与外部相比上升，内部压力高于弹性力时，使阀门8自动打开。

Claims (6)

1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于：

准备烙铁、加热部件和气体流入部件，其中，

所述烙铁具有轴向贯通且两端开口的筒，所述筒的前端部内表面由与焊料的接触角大于90°的材料形成，所述筒具有钎焊丝和辅助气体能够通过的筒内径，并且具有用于防止所述筒内部的压力因所述辅助气体而上升的泄压部，

所述加热部件用于加热所述前端部，

所述气体流入部件用于使气体从后端部通过所述筒内部向所述前端部流入，

由所述气体流入部件使所述辅助气体向所述前端部流入，使所述前端部与半导体器件的端子接近，将所述钎焊丝从所述后端部装入到所述前端部，由所述加热部件使所述钎焊丝在所述前端部熔化，由所述泄压部来防止所述筒内部的压力上升。

2.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：

所述泄压部为贯通所述筒内部与所述筒的外部侧面的气体排出口。

3.如权利要求1或2所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：

在所述泄压部设置有在所述筒内部的压力上升时打开的阀门。

4.一种烙铁，其特征在于：

具有轴向贯通且两端开口的筒，所述筒的前端部内表面由与焊料的接触角大于90°的材料形成，所述筒具有钎焊丝和辅助气体能够通过的筒内径，并且具有用于防止所述筒内部的压力因所述辅助气体而上升的泄压部。

5.如权利要求4所述的烙铁，其特征在于：

所述泄压部为贯通所述筒内部与所述筒的外部侧面的气体排出口。

6.如权利要求4或5所述的烙铁，其特征在于：

在所述泄压部设置有在所述筒内部的压力上升时打开的阀门。