DE3017775A1 - Dip soldering for semiconductor components - without flux using hot reducing atmos. for dipping and cold neutral atmos. for extn. - Google Patents

Dip soldering for semiconductor components - without flux using hot reducing atmos. for dipping and cold neutral atmos. for extn.

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DE3017775A1 DE19803017775 DE3017775A DE3017775A1 DE 3017775 A1 DE3017775 A1 DE 3017775A1 DE 19803017775 DE19803017775 DE 19803017775 DE 3017775 A DE3017775 A DE 3017775A DE 3017775 A1 DE3017775 A1 DE 3017775A1
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Abstract

Soldering material is applied to assembly parts for use in semiconductor devices without any necessity for flux by dipping the parts in the solder bath through a hot reducing atmosphere directly above the bath level. During the extraction operation, this is replaced by a cold neutral atmosphere. The former is produced by a curtain of hydrogen flames above the bath surface, the latter by an inert gas, e.g. nitrogen. The heated solder bath tank (1) is filled to near the rim with molten solder (2). A perforated tube (3) produces hydrogen flames (4) when the valve (5) is coupled to an H2 supply. For the extraction, the valve is switched over to a nitrogen supply; after 3 seconds, the temperature has dropped enough to leave enough solder adhering to the semiconductor components. This combines the advantages of the dip soldering process (freedom from flux and oxidation) with that of producing thick layers of solder.

Description

Verfahren zum Aufbringen von Lotmaterial auf MontageteileMethod for applying solder material to assembly parts

für die Haibleitermöntage.for the semiconductor days.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen Von Lot material auf Montageteile Tür die Halbleitermontage im Tauchverfahren ohne Verwendung von Flußmitteln.The invention relates to a method for applying solder material On assembly parts door the semiconductor assembly in the immersion process without the use of Fluxes.

Aus der DE-AS 25 11 210 ist ein Verfahren zum Tauchlöten von Halbleiterbauelementen, insbesondere von unter Verwendung von Kammteilen in Massenfertigung hergestellten Halbleiterbauelementen, bekannt, bei dem die zu lötenden Halbleiterbauelemente und Anschlußteile flußmittelfrei in ein thermostatisch gesteuertes Lötbad getaucht werden, dessen Oberfläche homogen von Wasserstoffflammen bestrichen wird.From DE-AS 25 11 210 is a method for dip soldering of semiconductor components, especially mass-produced using comb parts Semiconductor components, known in which the semiconductor components to be soldered and Connecting parts are immersed without flux in a thermostatically controlled solder bath, the surface of which is smeared homogeneously by hydrogen flames.

Dieses bekannte Verfahren führt zu sauberen, gut benetzten und oxidfre-ien Lötverbindungen. Obwohl das Lotbad an der von den Wasserstoffflammen- bestrichenen Oberfläche bis zu 600 C heiß und damit sehr dünnflüssig wird, wird durch die Kapillarwirkung zwischen Halbleiterelement und Kammteil eine ausreichende Lotmenge festgehalten.This known process leads to clean, well-wetted and oxide-free Solder connections. Although the solder bath on the one smeared by the hydrogen flame Surface up to 600 C hot and therefore very thin due to the capillary action between the semiconductor element and the comb part a sufficient Lot amount recorded.

Will man das bekannte Verfahren anwenden, um Montageteile an den eingetauchten Stellen mit einer bestimmten Menge Lot zu versehen, welche ausreichen soll, um bei einem nachfolgenden Lötprozeß, z.B. im Durchlaufofen, eine sichere Lötverbindung herzustellen, so stellt man fest, daß zu wenig Lot an den Montageteilen hängen bleibt. Bei dem nachfolgenden Lötvorgang im Durchlaufofen muß der Lötstelle infolgedessen zusätzliches Lot zugeführt werden, beispielsweise durch Einlegen von vorgeformten Lotplättchen zwischen Halbleiter und Montageteil. Bei einer Massenproduktion bedeutet dieser zusätzliche Vorgang jedoch einen hohen Aufwand an Lohn- und Materialkosten.If you want to use the known method to assemble parts on the immersed Provide places with a certain amount of solder, which should be sufficient for a subsequent soldering process, e.g. in a continuous furnace, a secure soldered connection produce, it is found that too little solder sticks to the assembly parts. As a result, the soldering point must be used in the subsequent soldering process in the continuous furnace additional solder can be supplied, for example by inserting preformed Solder plate between the semiconductor and the assembly part. In case of mass production means However, this additional process entails high labor and material costs.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen von Lotmaterial auf Montageteile für die Halbleitermontage anzugeben, welches die Vorteile des bekannten Tauchlötverfahrens, wie Lötmittel- und Oxidfreiheit beibehält, aber gleichzeitig die Herstellung von dicken Schichten von Lotmaterial ermöglicht.The present invention is therefore based on the object Method for applying solder material to mounting parts for semiconductor mounting indicate what the advantages of the well-known dip soldering process, such as solder and freedom from oxides, but at the same time the production of thick layers of solder material allows.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Montageteile beim Einführen in das Lotbad durch eine direkt über der Oberfläche des Lotbades erzeugte heiße, reduzierende Atmosphäre und beim Herausziehen aus dem Lotbad durch eine direkt über der Oberfläche des Lotbades erzeugte, vergleichsweise kalte, neutrale Atmosphäre geführt werden.This object is achieved in that the assembly parts upon insertion into the solder bath by a hot, reducing atmosphere and when pulling out of the solder bath through a directly over the surface of the solder bath generated a comparatively cold, neutral atmosphere be guided.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die heiße reduzierende Atmosphäre durch Wasserstoffflammen gebildet, die die Oberfläche des Lotbades homogen bestreichen.According to an advantageous development, the hot reducing Atmosphere formed by hydrogen flames that make the surface of the solder bath homogeneous coat.

Vorzugsweise wird die vergleichsweise kalte, neutrale Atmosphäre durch ein Inertgas wie Stickstoff gebildet. Stickstoff ist allgemein erhältlich und preiswert.The comparatively cold, neutral atmosphere is preferred an inert gas such as nitrogen is formed. Nitrogen is widely available and inexpensive.

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft vorteilhafterweise so ab, daß nach dem Eintauchen der Montageteile in das Lotbad von Wasserstoff auf Inertgas umgeschaltet wird und daß nach dem Herausziehen der mit Lotmaterial benetzten Montageteile von Inertgas auf Wasserstoff, der automatisch entzündet wird, zurückgeschaltet wird. Für Wasserstoff und Inertgas wird demnach dasselbe Gas führungs sys-tem verwendet.The method according to the invention advantageously takes place in such a way that after immersing the assembly parts in the solder bath from hydrogen to inert gas is switched and that after pulling out the wetted with solder material assembly parts is switched back from inert gas to hydrogen, which is automatically ignited. The same gas supply system is used for hydrogen and inert gas.

Damit ergeben sich die Vorteile, daß die Montageteile beim Eintauchen durch die reduzierenden Wasserstoffflammen geführt werden, wo ihre Oberfläche gereinigt wird, daß die Oberfläche des Lotbades durch die Wasserstoffflammen oxidfrei und dünnflüssig gehalten wird, daß durch das Beblasen der Lotbadoberfläche mit Inertgas kurz vor dem Herausziehen des Teiles die Temperatur der Lotbadoberfläche soweit abgesenkt wird, daß das Lot dickflüssig wird und als Tropfen an dem Montageteil hängen bleibt, und daß eine Oxidation der durch den Wasserstoff reduzierten Lotoberfläche vermieden wird. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Menge des Lotüberschusses bequem über die am Thermostaten eingestellte Lotbadtemperatur und die'Herausziehgeschwindigkeit aus dem Lotbad gesteuert werden kann.This has the advantages that the mounting parts when immersed be passed through the reducing hydrogen flames where their surface is cleaned that the surface of the solder bath is oxide-free and by the hydrogen flames Is kept thin, that by blowing the solder bath surface with inert gas shortly before pulling out the part, the temperature of the solder bath surface so far is lowered so that the solder becomes thick and as drops on the mounting part remains hanging, and that an oxidation of the solder surface reduced by the hydrogen is avoided. A particular advantage is that the amount of excess solder conveniently via the solder bath temperature set on the thermostat and the extraction speed can be controlled from the solder bath.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels erläutert werden.Based on the drawing, the invention is intended to be in the form of an exemplary embodiment explained.

Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung ein fürdie Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes Lotbad, Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Montageteil mit aufgebrachtem Lotmaterial.They show: Fig. 1 in a schematic representation a for the implementation solder bath suitable for the method according to the invention, FIG. 2 shows a cross section through a mounting part with applied solder material.

In Fig. 1 erkennt man einen Lotbadbehälter 1, der in üblicher Weise beheizt werden kann. Der Behälter 1 ist bis knapp unter seinen oberen Rand mit einem Lotbad 2 gefüllt.In Fig. 1 you can see a solder bath tank 1, which in the usual way can be heated. The container 1 is to just below its upper edge with a Solder bath 2 filled.

An der Oberseite des Behälters 1 ist ein Rohr 3 angeordnet, welches in gleichmäßigen Abständen Austrittsdüsen besitzt, aus denen Wasserstoffflammen 4 so austreten, daß sie die Oberfläche des Lotbades 2 gleichmäßig bestreichen. Das Rohr 3 kann über ein Ventil 5 wahlweise mit Wasserstoff H2 oder Stickstoff N2 beschickt werden.At the top of the container 1, a tube 3 is arranged, which has outlet nozzles at regular intervals from which hydrogen flames 4 emerge so that they coat the surface of the solder bath 2 evenly. That Tube 3 can optionally be charged with hydrogen H2 or nitrogen N2 via a valve 5 will.

Wird von Wasserstoff auf Stickstoff umgeschaltet, so erlöschen die Flammen 4 und die Oberfläche des Lotbades 2 wird mit kaltem Stickstoff beblasen, wodurch ihre Temperatur relativ schnell sinkt. Es hat sich herausgestellt, daß eine Zeitspanne von etwa 3 Sekunden ausreicht, um die Lotbadoberfläche so weit abzukühlen, daß beim Herausziehen der Montageteile aus dem Lotbad 2 soviel Lot hängen bleibt, daß beim späteren Verlöten der Montageteile im Durchlaufofen kein zusätzliches Lotmaterial mehr zugeführt werden muß. Sobald die beschichteten Montageteile von dem Lötbad entfernt sind, wird wieder von Inertgas auf Wasserstoff zurückgeschaltet und die Flammen 4 werden durch eine (nicht dargestellte) automatische Zündeinrichtung wieder gezündet.If you switch from hydrogen to nitrogen, the Flames 4 and the surface of the solder bath 2 is blown with cold nitrogen, whereby their temperature drops relatively quickly. It turned out that one A period of about 3 seconds is sufficient to cool the surface of the solder bath to such an extent that that when the assembly parts are pulled out of the solder bath 2, so much solder remains stuck, that when later soldering the assembly parts in the continuous furnace no additional solder material more must be supplied. Once the coated assembly parts from the solder bath are removed, is switched back from inert gas to hydrogen and the Flames 4 are restored by an automatic ignition device (not shown) ignited.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Z-förmiges Montageteil 6. Man erkennt, daß insbesondere am unteren Ende des Montageteils 6 das Lotmaterial 7 in Form eines großen Tropfens hängen bleibt. Der Doppel-Pfeil 8 gibt die Richtung des Ein- und Austauchens des Montageteils 6 in bzw. aus dem Lotbad 2 wieder.2 shows a cross section through a Z-shaped mounting part 6. It can be seen that, in particular at the lower end of the mounting part 6, the solder material 7 remains in the form of a large drop. The double arrow 8 indicates the direction the immersion and removal of the assembly part 6 into or out of the solder bath 2 again.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (4)

Ansprüche 1. Verfahren zum Aufbringen von Lotmaterial (7) auf Montageteile (6) für die Halbleitermontage im Tauchverfahren ohne Verwendung von Flußmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageteile (6) beim Einführen in das Lotbad (2) durch eine direkt über der Oberfläche des Lotbades (2) erzeugte heiße, reduzierende Atmosphäre und beim Herausziehen aus dem Lotbad (2) durch eine direkt über der Oberfläche des Lotbades (2) erzeugte, vergleichsweise kalte, neutrale Atmosphäre geführt werden. Claims 1. A method for applying solder material (7) to assembly parts (6) for the assembly of semiconductors in the immersion process without the use of fluxes, characterized in that the assembly parts (6) when inserted into the solder bath (2) by a hot, reducing heat generated directly above the surface of the solder bath (2) Atmosphere and when pulling out of the solder bath (2) through a directly above the surface of the solder bath (2) generated, comparatively cold, neutral atmosphere. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die heiße reduzierende Atmosphäre durch Wasserstoffflammen (4) gebildet wird, die die Oberfläche des Lotbades (2) homogen bestreichen. 2. The method according to claim 1, characterized in that the hot reducing atmosphere is formed by hydrogen flames (4) covering the surface of the solder bath (2) homogeneously. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vergleichsweise kalte, neutrale Atmosphäre durch ein Inertgas wie Stickstoff gebildet wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the comparatively cold, neutral atmosphere through an inert gas such as nitrogen is formed. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Eintauchen der Montageteile (6) in das Lotbad (2) von Wasserstoff auf Inertgas umgeschaltet wird und daß nach dem Herausziehen der mit Lotmaterial (7) benetzten Montageteile (6) von Inertgas auf Wasserstoff, der automatisch entzündet wird, zurückgeschaltet wird. 4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that after immersing the assembly parts (6) in the solder bath (2) from hydrogen to inert gas is switched and that after pulling out the wetted with solder material (7) Assembly parts (6) switched back from inert gas to hydrogen, which is automatically ignited will.
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