DE19544929C2 - Vorrichtung zum flußmittelfreien Aufbringen eines Lötmittels auf ein Substrat oder einen Chip - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum flußmittelfreien Aufbringen eines Lötmittels auf ein Substrat oder einen Chip.

Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, die das Aufbringen von Lötmitteln auf ein Substrat ermögli­ chen. Das aufzubringende Lötmittel kann in der Form von so­ genannten Lotkugeln vorliegen.

Bei einem bekannten Verfahren werden Lotkugeln unter Verwen­ dung einer Schablone auf einem Substrat angeordnet. An­ schließend erfolgt unter Verwendung von Flußmitteln ein Um­ schmelzen dieser Lotkugeln. Bei diesem Verfahren wird das Flußmittel vor dem Aufbringen der Lotkugeln auf das Substrat aufgebracht, um die Lotkugeln auf dem Substrat zu fixieren.

Ein weiteres bekanntes Verfahren verwendet die Siebdruck­ technik. Hierbei wird eine Lotpaste mittels der Siebdruck­ technik auf das Substrat aufgetragen. Die Lotpaste besteht aus feinen Lotkugeln und Flußmittel. Nach dem Aufdrucken der Lotpaste auf das Substrat erfolgt ein Umschmelzen in einem Ofen.

Ein Nachteil des oben beschriebenen Siebdruckverfahrens ge­ mäß dem Stand der Technik besteht darin, daß dessen Anwen­ dung für die Belötung im sogenannten Fine-Pitch-Bereich be­ grenzt ist.

Die Verwendung von Flußmittel führt zu einer erhöhten Bela­ stung der Umwelt bei der Anwendung der oben beschriebenen bekannten Verfahren.

Beim Löten von Aluminium muß die oxidierte Oberfläche vor dem Löten gereinigt werden, da das Löten auf Aluminium-Oxid nicht möglich ist. Diese Reinigung durch Ätzen ist ein sehr aufwendiger Prozeßschritt.

Dieses Problem tritt insbesondere beim Kontaktieren von Chips auf, wenn die Kontaktierung nicht mittels der be­ kannten Bondverbindungen erfolgen soll, sondern eine Lötver­ bindung erwünscht ist. Herkömmliche Chips weisen sogenannte Anschlußflächen (Pads bzw. Kontaktpads) auf, die aus Alumi­ nium bestehen. Zwar ist eine Bondverbindung durch Bonddrähte mit diesen Aluminium-Anschlußflächen möglich. Zum Herstellen einer Lötverbindung ist es jedoch erforderlich, eine Me­ tallisierung der anfänglichen Anschlußfläche mit belötbaren Metallen, wie z. B. Gold, vorzunehmen. Eine direkte, gelötete Kontaktierung des Chips auf den Aluminium-Anschlußflächen ist aufgrund der auftretenden Oxidation, d. h. der Bildung einer Aluminium-Oxid-Schicht auf der Anschlußfläche, nicht möglich. Auch die Verwendung eines Flußmittels kann dieses Problem nicht lösen.

Die EP 0 625 796 A2 betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Löten und zum Verbinden von elektronischen Schal­ tungsbauelementen. Das Verfahren und die Vorrichtung führen ein flußmittelfreies Löten durch, wobei zur Vorbereitung des Lötens ein Oxidfilm und ein Verunreinigungsfilm auf dem zu lötenden Element und auf dem Lötmaterial entfernt wird. Die Entfernung des Oxids und der Verunreinigungen erfolgt mit­ tels Sputter-Ätzens. Nach der Reinigung werden die Elemente in einer oxidierenden Atmosphäre ausgerichtet und in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre gelötet.

Die JP 07171689 A betrifft eine Oberflächenbehandlung von Metallen mittels Laserlicht, um die Oberfläche vor dem Löten zu reinigen.

Die DE 195 11 392 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Herstellung von Löthöckern. Bei dem Verfahren werden die Lotmaterialien für die herzustellenden Lothöcker in unmittelbarer Nähe zu den mit den Lothöckern zu versehen­ den Oberflächenbereichen aufgebracht und mittels einer ener­ giereichen Strahlung in einem örtlich begrenzten Bereich ge­ schmolzen.

Die DE 39 39 812 A1 betrifft ein Laserlötsystem für SMD-Ele­ mente, das einen CW-Nd:YAG-Laser verwendet. Die Lötung mit­ tels des Lasers erfolgt bei gleichzeitiger Lotzufuhr unter Verwendung eines Schutzgases.

Die WO 95/00279 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Kontaktmetallisierung, bei dem ein zu einem Lotmaterial-Formkörper ausgebildetes Lotmaterial mit­ tels einer in einer Kapillare geführten, stempelartig wir­ kenden Energieübertragungseinrichtung gegen eine Kontaktflä­ che eines Substrats transportiert und zur Umformung und Ver­ bindung mit der Kontaktfläche durch die Energieübertragungs­ einrichtung mit Energie beaufschlagt wird.

Die US-A-4,839,497 beschreibt ein Verfahren zum Bohren von Löchern in einer Schaltungsplatine, bei dem zwei oder mehr Laserstrahlen mit unterschiedlicher Wellenlänge auf die Bohrstelle gerichtet sind, um durch Entfernen der unter­ schiedlichen Materialien, aus denen die Platine besteht, das Loch zu bohren.

Die DE 44 07 664 A1 offenbart ein Verfahren zur Messung von Gasbestandteilen mit Laserdioden, bei dem ein Laserstrahl auf einen nicht-linearen Kristall gerichtet wird, was die nominale Laserfrequenz erhöht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen­ den Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die das Aufbringen von Lötmitteln auf eine Sub­ stratoberfläche mit Anschlußfläche ohne Verwendung von Fluß­ mitteln, oder das direkte Aufbringen eines Lötmittels auf die Anschlußflächen eines Chips ohne Verwendung von Fluß­ mitteln ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung anch Anspruch 1 gelöst.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen definiert.

Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen be­ vorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung vor dem Aufbringen des Lötmittels auf eine Substratoberfläche gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung nach dem Anordnen des Lötmittels auf der Substratoberfläche gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung vor dem Aufbringen des Lötmittels auf eine Anschlußfläche eines Chips gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und

Fig. 4 die erfindungsgemäße Vorrichtung nach dem Anordnen des Lötmittels auf der Anschlußfläche des Chips.

Bezüglich der nachfolgenden Beschreibung der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darauf hingewiesen, daß in den Zeichnungen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Bei dem nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfah­ ren und der Vorrichtung wird die Oberfläche eines Substrats, die z. B. mit Kupfer beschichtet ist oder aus diesem besteht, mit Lotkugeln verzinnt oder mit Lothöckern versehen. Die er­ findungsgemäße Vorrichtung wird auch als µBGA-Anlage (BGA = Ball Grid Array) bezeichnet.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung 100 zum flußmittelfreien Aufbringen eines Lötmittels 102 auf ein Substrat 104. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Substrat 104 über Befestigungserhebungen (Bumps) 106 an einem Chip 108 befe­ stigt. Das Substrat 104 besteht im wesentlichen aus einer ersten Schicht 110, die beispielsweise aus einem Metall (z. B. Kupfer) besteht. Ferner weist das Substrat 104 eine zweite Schicht 112 als Isolationsschicht auf. Auf der dem Chip 108 zugewandten Oberfläche des Substrats 104 ist eine strukturierte Anschlußleitungsschicht 114 angeordnet, die bei diesem Beispiel den Chip 108 über die Bumps 106 und über die strukturierten Anschlußleitungen 114 mit einer externen Schaltung verbindet. Wie es in Fig. 1 zu sehen ist, ist das Substrat 104 ebenfalls strukturiert und weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 116a, 116b auf. Diese Ausnehmungen dienen bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Löt­ stellen, wie dies beispielhaft bei 118 dargestellt ist, wo bereits eine Lotkugel mit der Anschlußleitungsschicht 114 über die Ausnehmung 116a in Verbindung ist.

Bezüglich des oben beschriebenen Substrats und der Kombina­ tion aus Substrat 104 und Chip 108 wird darauf hingewiesen, daß die spezielle Ausgestaltung des Substrats 104 ebenso durch Ablation mittels Laser realisiert werden kann.

Nachfolgend wird nun detaillierter auf die erfindungsgemäße Vorrichtung eingegangen.

Die Vorrichtung 100 zum Oberflächenbehandeln und zum fluß­ mittelfreien Aufbringen eines Lötmittels umfaßt eine erste Laserlichtquelle 120, die einen ersten Laserstrahl 122 mit erster Wellenlänge ausgibt. Ferner ist eine zweite Laser­ lichtquelle 124 zum Ausgeben eines zweiten Laserlichtstrahls 126 vorgesehen. Unter Verwendung einer geeigneten Umlenkvor­ richtung 128, kann zwischen der ersten Laserlichtquelle 120 und der zweiten Laserlichtquelle 124 umgeschaltet werden. Die entsprechende Ansteuerung der Vorrichtung 100 erfolgt über eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt).

Es wird darauf hingewiesen, daß die Laserlichtquellen 120, 124, die Laserstrahlen 122, 126 sowie die Umlenkeinrichtung 128 lediglich im Prinzip dargestellt sind. Solche Einrich­ tungen sind in Fachkreisen bekannt. Auf eine nähere Erläu­ terung dieser Elemente wird daher verzichtet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 umfaßt ferner ein Re­ servoir 130 sowie eine Schutzgasquelle. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die Reservoirein­ heit 130 und die Schutzgasquelle eine Einheit. Diese beiden Elemente können jedoch selbstverständlich auch als getrennte Einheiten ausgeführt sein.

Ein Verbindungselement 132 dient im wesentlichen dazu, das Reservoir und die Schutzgasquelle wirksam mit einem Bereich auf einer Oberfläche des Substrats 104 zu verbinden.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt das Verbindungselement 132 an dem vom Substrat 104 abge­ wandten Ende eine Linse 134. Wie es in Fig. 1 zu sehen ist, weist das Verbindungselement 132 einen zusammenlaufenden Ab­ schnitt 136 auf. Dieser zusammenlaufende Abschnitt 136 ist derart ausgestaltet, daß eine Öffnung 138, die benachbart zu der Oberfläche des Substrats 104 angeordnet ist, einen klei­ neren Durchmesser aufweist als das entgegengesetzte Ende des Verbindungselements 104, an dem die Linse 134 befestigt ist. Die Linse 134 dient bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel dazu, den Laserstrahl 122, der bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel von der ersten Laserlichtquelle 120 herrührt, auf den Bereich 140 zu fokussieren bzw. zu rich­ ten, auf dem die Lotkugel 102 angeordnet werden soll.

Wie es in Fig. 1 zu sehen ist, ist die Schutzgasquelle und das Reservoir 130 über ein Verbindungsstück 142 mit dem Ver­ bindungselement 132 verbunden.

Wie es bereits ausgeführt wurde, erfolgt die Steuerung der Vorrichtung 100 mittels einer nicht dargestellten Steuerein­ heit. Diese Steuereinheit bewirkt, daß die erste Laserlicht­ quelle 120 den ersten Laserlichtstrahl 122 auf den Oberflä­ chenbereich 140 des Substrats 104 richtet (wie dies in Fig. 1 dargestellt ist). Bevorzugterweise erzeugt die erste La­ serlichtquelle einen Laserstrahl, der eine Wellenlänge von 226 nm hat. Dieser erste Laserstrahl weist eine kurze Puls­ länge (im Nanosekundenbereich) sowie eine hohe Energiedichte auf. Durch den ersten Laserstrahl erfolgt eine Reinigung (Ablation) der Oberfläche 110 des Substrats 104. Die Ober­ fläche des Metalls (Kupfer) wird durch das Ätzen mittels des ersten Laserstrahl 122 von Kontaminationsschichten gerei­ nigt, wodurch eine belötbare Oberfläche erzeugt wird. Der Vorteil besteht hierbei darin, daß die negative Beeinflus­ sung der Benetzungseigenschaften des Lotes durch die Konta­ minationsschichten ausgeräumt wird. Um eine erneute Kontami­ nation der gerade gereinigten Oberfläche zu vermeiden, wird der gereinigte Bereich 140 mittels eines Schutzgases von der Umgebung abgeschlossen. Bevorzugterweise handelt es sich hierbei um ein sogenanntes Inertgas. Abhängig von der zu reinigenden Oberfläche kann es erwünscht sein, den Fluß des Schutzgases bereits während der Reinigung der Oberfläche zu beginnen oder gleichzeitig die Oberfläche zu reinigen und das Schutzgas einzusetzen, wenn mit einer schnellen erneuten Kontamination der Oberfläche zu rechnen ist. Für Oberflä­ chen, bei denen eine Kontamination nur langsam wieder auf­ tritt, ist es ausreichend, den gereinigten Bereich erst nach Abschluß der Reinigung mittels des Schutzgases bzw. Inert­ gases von der Umgebung hermetisch abzuschließen.

Sobald die Reinigung des Bereichs 140, auf dem die Lotkugel 102 angeordnet werden soll, beendet ist, unterbricht die Steuereinheit den ersten Laserstrahl 122. Nach der Reinigung des Oberflächenbereichs 140 wird durch das Reservoir 130 ein festes Lötmittel, bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel handelt es sich hierbei um eine Lotkugel 102, freigegeben. Das Reservoir 130 kann beispielsweise eine Ver­ einzelungseinheit aufweisen, die dazu dient, Lotkugeln bzw. Lötmittel mit entsprechenden Abmessungen bzw. mit entspre­ chender Menge freizugeben, abhängig von dem zu lötenden Be­ reich. Diese Vereinzelungseinheit kann beispielsweise durch eine Förderschnecke oder durch eine perforierte Scheibe re­ alisiert werden.

Die Zuführung der Lotkugel 102 zu dem Bereich 140 über das Verbindungselement 132 erfolgt bei dem in Fig. 1 dargestell­ ten Ausführungsbeispiel durch den Druck des Schutzgases, das weiterhin den Bereich 140 isoliert. Es wird daran erinnert, daß gemäß dem in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel das Reservoir 130 und die Schutzgasquelle als eine Einheit ausgeführt sind, so daß die Anordnung der Lotkugel 102 auf dem Bereich 140 mittels des Drucks des Schutzgases ohne wei­ teres durchgeführt werden kann. Bei anderen Ausführungsfor­ men der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei denen die Schutz­ gasquelle und das Reservoir getrennte Einheiten sind, kann die Anordnung der Lotkugel 102 auf dem Bereich 140 bei­ spielsweise derart erfolgen, daß die Lotkugeln 102 durch Verwendung von Ultraschall getrieben werden.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Reser­ voir 130 mit einer Vorrichtung versehen, die es ermöglicht, die in dem Reservoir enthaltenen Lotkugeln mit Ultraschall­ energie zu beaufschlagen. Der Vorteil besteht dabei darin, daß durch die Beaufschlagung der Lotkugel mit Ultraschall eine auf der Oberfläche der Lotkugel befindliche Oxidhaut bereits vor dem Verlassen des Reservoirs aufgebrochen und entfernt wird.

Die weitere Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbei­ spiels der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erfolgt nun anhand der Fig. 2.

Nachdem die Lotkugel 102 (Fig. 1) freigegeben wurde, wird diese auf dem Bereich 140 (Fig. 1) angeordnet. Die sich er­ gebende Situation ist in Fig. 2 dargestellt, bei der die Lotkugel 102a auf dem Substrat 104 angeordnet ist. Die Steuereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewirkt nun, daß die zweite Laserlichtquelle 124 (Fig. 1; in Fig. 2 nicht dargestellt) den zweiten Laserlichtstrahl 126 auf den zu lö­ tenden Bereich, das heißt auf den Bereich auf dem die Lotku­ gel 102a angeordnet ist, richtet. Der zweite Laserstrahl hat bevorzugterweise eine Wellenlänge von 1064 nm und bewirkt, daß das feste Lötmittel, hier in der Form einer Lotkugel 102a, geschmolzen wird. Der zweite Laserstrahl hat eine Pulsbreite, die im Millisekundenbereich liegt. Es wird dar­ auf hingewiesen, daß auch während des Schmelzvorgangs der Lotkugel 102a der Fluß des Schutzgases beibehalten werden kann, wie dies durch die am unteren Ende des Verbindungsele­ ments 132 gezeigten Pfeile angedeutet ist. Somit ist sicher­ gestellt, daß die gereinigte Fläche des Substrats so lange von der Umgebung abgeschlossen ist, bis der Lötvorgang be­ endet ist. Dies stellt sicher, daß die Benetzungseigenschaf­ ten des Lots bzw. der Lotkugel 102a auch während des Um­ schmelzens nicht nachteilhaft beeinflußt werden, beispiels­ weise durch sich neu bildende Kontaminationsschichten.

Wie es bereits anhand der Fig. 1 beschrieben wurde, erfolgt das Umschalten zwischen den Laserstrahlen 122, 126 mittels einer Umlenkeinrichtung 128, die ebenfalls durch die Steuer­ einheit gesteuert ist.

Mit dem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein flußmittelfreies Aufbrin­ gen und Umschmelzen von Lotkugeln 102 beispielsweise auf Kupferoberflächen 110 eines Substrats 104 möglich.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist an­ stelle der oben beschriebenen zwei Laserlichtquellen ledig­ lich eine Laserlichtquelle vorgesehen. Um den oben beschrie­ benen ersten Laserstrahl für die Reinigung zu erzeugen, ist bei diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich ein Umlenkspiegel vorgesehen, der den von der Laserlichtquelle erzeugten La­ serstrahl auf eine Einrichtung, bevorzugterweise einen Kri­ stall, lenkt, der eine Verdoppelung oder Vervierfachung der Frequenz und somit eine Halbierung bzw. Viertelung der Wel­ lenlänge des Laserstrahl bewirkt. Anschließend bewirkt der Umlenkspiegel, daß der Laserstrahl direkt auf das Substrat gerichtet ist, um den zweiten Laserstrahl zum Umschmelzen der Lotkugel bereitzustellen.

Anhand der Fig. 3 und 4 wird nachfolgend ein weiteres Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei dem ein Lötmittel 102 direkt auf die Anschlußfläche 106 eines Chips 108 aufgebracht wird. Es wird darauf hingewie­ sen, daß in den Fig. 3 und 4 dargestellten Elemente, die be­ reits anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurden, mit glei­ chen Bezugszeichen versehen sind und auf eine erneute Be­ schreibung verzichtet wird.

Wie es bereits oben mit Bezug auf den Stand der Technik be­ schrieben wurde, ist das direkte Aufbringen eines Lötmittels 102 auf die Kontaktanschlußflächen 106 aufgrund der auftre­ tenden Oxidation des Aluminiums, durch das die Anschlußflä­ che gebildet ist, problematisch. Durch die vorliegende Er­ findung wird ein direktes Aufbringen von Lötmittel auf die Anschlußfläche ermöglicht. In Fig. 3 ist die Reinigung (Ab­ lation) der Anschlußfläche 106 des Chips 108 vor dem Auf­ bringen des Lötmittels 102 dargestellt. In Fig. 3 sind be­ reits zwei Anschlußflächen 106 mit einem Lötmittel 118 ver­ sehen. Wie es bereits oben anhand der Fig. 1 beschrieben wurde, erfolgt die Reinigung mittels eines ersten Laser­ strahl 122. Ein Schutzgas isoliert die Anschlußfläche von der Umgebung, um eine erneute Kontamination, d. h. eine er­ neute Oxidation, der Anschlußfläche zu verhindern.

In Fig. 4 ist die Situation dargestellt, die sich nach der Reinigung der Anschlußfläche 106 und dem Aufbringen des Löt­ mittels 102 ergibt. Ein Lötmittel 102a ist auf der Anschluß­ fläche 106 angeordnet. Wie es oben bereits beschrieben wur­ de, wird nun das Lötmittel 102a mittels des zweiten Laser­ strahls 126 umgeschmolzen.

Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel um­ faßt neben den oben beschriebenen Elementen zusätzlich eine Mehrzahl von Sensorelementen. Ein erstes Sensorelement 150 ist an dem Verbindungsstück 142 angeordnet. Mittels des Sen­ sors 150 wird erfaßt, ob sich eine Lotkugel in der perforie­ rten Scheibe oder an eine Entladeposition der Förderschnecke befindet. Ein zweites Sensorelement 152, das ebenfalls an dem Verbindungsstück angeordnet ist, dient dazu, festzustel­ len, ob die Lotkugel 102 das Reservoir 130 verlassen hat. Ein drittes, nicht dargestelltes Sensorelement erfaßt einen reflektierten Anteil des Laserlichts (schematisch durch den Pfeil 154 dargestellt). Durch den reflektierten Strahl und den zugehörigen Sensor wird während der Reinigung (Fig. 3) die Güte des gereinigten Bereichs bestimmt. Abhängig von der erfaßten Güte wird bestimmt, ob die Reinigung bereits abge­ schlossen ist oder ob sie fortgesetzt werden muß. Nach dem Abschluß der Reinigung wird der dritte Sensor verwendet, um zu bestimmen, ob das Lötmittel 102a auf der Anschlußfläche 106 angeordnet ist. Wenn dies der Fall ist, erfolgt die Um­ schmelzung mittels des zweiten Laserstrahl. Die oben be­ schriebenen Sensoren sind gemäß einem bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel als optische Sensoren ausgebildet. Anstelle des dritten Sensorelements 154 kann ein viertes Sensorele­ ment 156 vorgesehen sein, das als Drucksensor ausgebildet ist. Dieses Sensorelement dient dazu, den Druck des einge­ leiteten Schutzgases innerhalb des Verbindungselements 132 zu erfassen. Befindet sich eine Lotkugel 102a auf der zu lö­ tenden Oberfläche, so erhöht sich der Druck in dem Verbin­ dungselement, so daß aus dieser Druckerhöhung das Vorhanden­ sein einer Lotkugel bestimmt werden kann.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das vierte Sensorelement 156 zusätzlich zu dem dritten Sensorelement 152 vorgesehen sein. In diesem Fall dient dieses Sensorele­ ment zusätzlich dazu, den Druck des Schutzgases in dem Ver­ bindungselement 142 zu steuern. Beispielsweise kann ein Un­ terdruck erzeugt werden, um eine Lotkugel, die in dem Ver­ bindungselement steckt, aus diesem zu entfernen. Ebenso kann ein Überdruck eingestellt werden, um überschüssiges Lotmate­ rial aus dem Verbindungselement zu blasen, um die Vorrich­ tung beispielsweise nach einem erfolgten Lötvorgang zu rei­ nigen.

Die oben beschriebene Auswertung der von den Sensoren er­ faßten Positionen der Lotkugel bzw. der Güte der gereinigten Fläche erfolgt mittels der Steuereinheit (nicht darge­ stellt).

Die oben beschriebenen Sensoren können selbstverständlich auch bei dem anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel eingesetzt werden, obwohl sie in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellt sind.

Obwohl bei der obigen Beschreibung der bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf sogenannte Lotkugeln Bezug genommen wurde, wird darauf hingewiesen, daß für diese Ausführungsbeispiele auch andere feste Lötmittel verwendbar sind.

Es wird darauf hingewiesen, daß anhand der beiliegenden Zeichnungen lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde. Die wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens zum flußmittel­ freien Aufbringen eines Lötmittels auf ein Substrat 104 oder einen Chip 108 bestehen in der Reinigung des Bereichs 140 auf der Substratoberfläche 110 oder Chipanschlußfläche 106, in der Isolation des gereinigten Bereichs durch ein Schutz­ gas sowie im Aufbringen eines Lötmittels auf den gerei­ nigten, isolierten Bereich 140.

Es ist hierbei hervorzuheben, daß bei einigen Ausführungs­ formen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Schritte des Reinigens und des Isolierens zeitgleich oder nur unwesent­ lich zeitlich versetzt ausgeführt werden. Dies stellt si­ cher, daß auch bereits gereinigte Bereiche von der Umgebung abgeschlossen sind, während die Reinigung noch anhält.

Wiederum gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungs­ beispiel liegt das Lötmittel nicht in flüssiger Form, sondern in fester Form vor. In diesem Fall erfolgt das Aufbringen derart, daß zuerst das feste Lötmittel auf dem gereinigten Bereich 140 angeordnet wird und anschließend geschmolzen wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum flußmittelfreien Aufbringen eines Löt­ mittels (102) auf ein Substrat (104) oder einen Chip (108), mit

• - einer Laserlichtquelle;
• - einem Lichtleiter;
• - einem Lötmittelvorratsbehälter (130); und
• - einer Schutzgaszuführung;

dadurch gekennzeichnet, daß zwei Laserlichtquellen (120, 124) mit unterschied­ lichen Wellenlängen vorgesehen sind, die über eine Um­ lenkeinheit (128) mittels einer Steuereinheit geschal­ tet werden, wobei die erste Laserlichtquelle zum Reini­ gen der Anschlußfläche und die zweite Laserlichtquelle zum Aufschmelzen des festen Lötmittels dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Laserlichtquelle vorgesehen ist, deren La­ serstrahl direkt oder über eine Umlenkeinrichtung auf eine Frequenzvervielfachungseinrichtung auf die/das An­ schlußfläche/Lötmittel gelenkt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Laserstrahl (122) eine kurze Wellenlänge, eine kurze Pulslänge und eine hohe Energiedichte hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge 226 nm beträgt, und die Pulslänge im Nanosekundenbereich liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Laserstrahl (126) eine bezogen auf den ersten Laserstrahl (122) lange Wellenlänge und lange Pulsdauer hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge 1064 nm beträgt, und die Pulsdauer im Millisekundenbereich liegt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel aus Lötkugeln besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lötmittelvorratsbehälter (130) eine Verein­ zelungseinheit umfaßt.