JP2000190085A

JP2000190085A - 固体接合方法

Info

Publication number: JP2000190085A
Application number: JP10363448A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Mori; 義明森; Koji Aoki; 康次青木; Osamu Kurashina; 修倉科; Hideo Nakada; 英男中田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2000-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】接合材を用いずに固体同士を接合する。【解決手段】一方の被接合部材２６は、リード部が錫
メッキしてあるＴＡＢテープであって、フッ化処理部１
０のフッ化処理室２８内に配置する。放電ユニット１２
は、四フッ化炭素ガスと水蒸気との混合ガスを介した高
周波放電により反応性フッ素系ガスを生成し、処理ガス
配管２４を介してフッ化処理室２８に供給し、被接合部
材２６をフッ化処理する。フッ化処理した被接合部材２
６は、接合処理部５０の１００℃に加熱してあるホット
プレート５４の上に配置される。金バンプを有する半導
体チップである他方の被接合部材４６は、予熱処理部４
０において錫メッキの融点以上に加熱され、接合処理部
５０に配置してある被接合部材２６の上に配置され、被
接合部材２６の錫メッキを瞬間的に融点以上に加熱し、
被接合部材２６と接合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属と金属あるい
は金属とセラミック等の固体同士を接合する固体接合方
法に係り、特に被接合部材の少なくとも一方の被接合部
材の接合対象部をハロゲン化処理して各被接合部材を相
互に接合する固体接合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、銅と銅、アルミニウムと銅などの
金属と金属、あるいは金属とセラミック、金属とガラス
などの固体同士を接合する場合、半田やインジウムなど
の低融点金属からなる接合材を溶融して行うのが一般的
である。また、近年、金属同士を接合する場合、接合す
る金属を真空容器中に配置し、金属の接合面（接合対象
部）にイオンビームを照射して酸化物を除去したのち、
接合する金属を加熱、加圧して接合する方法が開発され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】半田による固体の接合
は、フラックスを使用しなければならず、接合後に洗浄
してスラッジを除去しなければならない場合もある。ま
た、半田やインジウムなどの接合材を溶融して接合する
場合、被接合材の位置ずれを生じやすく、接合時におけ
る形状制御をすることが困難で形状が不安定となるばか
りでなく、接合後の見た目も悪い。

【０００４】また、真空中でイオンビームにより金属の
表面酸化物を除去して接合する方法は、接合材を用いな
いために形状制御が容易でスラッジの問題を生じない
が、真空中で行う必要があるばかりでなく、真空中にお
いて加熱、加圧する必要があり、装置が高価で大型化す
るばかりでなく、ランニングコストも高くなる欠点があ
る。

【０００５】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、接合材を用いずに固体同士を接
合することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、金属表面
をハロゲン化処理して半田などに対する濡れ性を向上さ
せて接合する実験を種々行っている過程において、ハロ
ゲン化した金属が接合材を用いなくとも接合できる現象
を見出した。

【０００７】本発明は、上記の知見に基づいてなされた
もので、本発明の第１は、相互に接続する被接合部材の
少なくとも一方の被接合部材の接合対象部をハロゲン化
処理したのち、前記各被接合部材の接合対象部を相互に
接触させ、いずれか一方の前記被接合部材の前記接合対
象部を瞬間的に融点以上に加熱して接合することを特徴
としている。

【０００８】このように構成した本発明の第１は、他方
の被接合部材と接触させた一方の被接合部材の接合対象
部の表面部が瞬間的に融点以上に加熱されて表層部が軟
化して密着性が向上するとともに、ハロゲン化処理によ
り少なくともいずれか一方の接合対象部に取り込まれた
ハロゲンが容易に他方の接合対象部にも拡散するため、
両被接合部材を接合材を用いたり加圧しなくとも相互に
接合することができる。このため、半田などの接合材を
用いる必要がなく、また接合材を溶融する必要がないと
ころから、接合時の形状を安定させることができ、接合
後の接合部の外見を美しくすることができる。しかも、
接合のために加圧しないところから、例えばＴＡＢ（Ｔ
ａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）のよう
に、プラスチックフィルムからなるテープ状の基板に半
導体チップを搭載するといった、圧力を避けることが望
ましい場合であっても容易に接合（実装）することがで
きる。

【０００９】一方の接合対象部の融点以上への加熱は、
他方の被接合部材の接合対象部を予熱して一方の接合対
象部の融点より高い温度に加熱したのち、両方の接合対
象部とを相互に接触させることにより、特別な装置を用
いることなく容易に行うことができる。そして、一方の
被接合部材の接合対象部は、錫または錫系合金から構成
するとよい。錫または錫系合金は、比較的軟らかくて融
点が低いため、他方の被接合部材の加熱温度を低く押さ
えることができて他方の被接合部材の熱的損傷を避ける
ことができるばかりでなく、接合を容易に行うことがで
きる。

【００１０】また、本発明の第２は、相互に接合する被
接合部材の少なくとも一方の被接合部材の接合対象部を
ハロゲン化処理したのち、前記各被接合部材の接合対象
部を相互に接触させて加圧密着させ、その後、加圧力を
解除して接合対象部を融点より低い温度に加熱すること
を特徴としている。

【００１１】このように構成した本発明の第２は、瞬間
的に加圧して両被接合部材の接合対象部を相互に密着さ
せたのち、接合対象部を融点より低い温度に加熱するこ
とにより、いずれか一方の接合対象部に取り込まれたハ
ロゲンが他方の接合対象部へも容易に拡散するため、被
接合部材を相互に接合することができる。そして、加圧
は、両被接合部材の密着性を高めるためであって瞬間的
な加圧（例えば、１秒以下の加圧）でよいため、加圧後
の加熱をラインに流しながら行うことにより、１秒程度
もしくはそれ以下のタクトタイムに合わせた接合が可能
となる。加熱温度は、被接合部材に熱的損傷を与えず、
接合対象部が溶融しない温度であればなるべく高い温度
の方が望ましい。

【００１２】さらに、本発明の第３は、相互に接合する
被接合部材の少なくとも一方の被接合部材の接合対象部
をハロゲン化処理したのち、前記各被接合部材の接合対
象部を相互に接触させ、接合対象部が相互に密接するよ
うに前記被接合部材を加圧して室温または非加熱状態に
長時間放置することを特徴としている。放置時間は長い
ほどよく、ハロゲン化処理の種類、状態によっても異な
るが、数時間以上を必要とし、例えば１０時間または２
０時間程度以上放置することが望ましい。

【００１３】このように構成した本発明の第３は、被接
合部材が加熱することができない場合、加圧して長時間
放置することにより、両接合対象部の密着性が保持さ
れ、少なくともいずれか一方の接合対象部に取り込まれ
たハロゲンが次第に他方の接合対象部に拡散する現象を
生じることにより、両被接合部材を相互に接合すること
が可能となる。

【００１４】なお、本発明の第２、第３において、少な
くとも一方の被接合部材の接合対象部は、錫または錫系
合金によって形成するとよい。錫または錫系合金は、融
点が低いことと、比較的軟質な金属であるために容易に
密着させることができ、接触面積が増大してハロゲンの
拡散が容易に行われる。そして、上記のいずれの発明に
おいても、ハロゲン化処理は、フッ化処理であってよ
い。フッ素は、きわめて活性な元素であり、容易に他方
の接合対象部にも拡散するため、接合を比較的短時間
に、かつ容易に行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の固体接合方法の好ましい
実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明に係る固体接合方法の第１
実施形態の説明図である。図１において、被接合部材を
ハロゲン化処理であるフッ化処理を行うフッ化処理部１
０には、フッ化処理をするためのガスを生成する放電ユ
ニット１２が設けてある。この放電ユニット１２は、対
向配置した図示しない高周波電極と接地電極とが配設し
てあって、高周波電極に高周波電源１４が接続してあ
る。また、放電ユニット１２には、原料配管１６を介し
て原料ガス源１８が接続してあって、原料ガスである四
フッ化炭素ガス（ＣＦ₄ガス）を放電ユニット１２に供
給できるようになっている。そして、放電ユニット１２
に供給する四フッ化炭素ガスは、一部が原料配管１６に
設けた分岐管２０を介して第１水バブリングユニット２
２に導入され、水（水蒸気）が添加されて原料配管１６
に戻される。この水蒸気は、四フッ化炭素ガスとともに
放電ユニット１２に供給される。

【００１７】放電ユニット１２は、四フッ化炭素ガスと
水蒸気（Ｈ₂Ｏ）との混合ガスを介した気体放電を発生
し、次のような反応によって四フッ化炭素ガスと水蒸気
とを反応させて活性な反応性フッ素系ガスを生成する。
すなわち、

【００１８】

【化１】ＣＦ₄＋ｅ→Ｆ^-＋ＣＦ₃ ⁺＋ｅ

【００１９】

【化２】Ｆ^-＋ＣＦ₃ ⁺＋２Ｈ₂Ｏ→４ＨＦ＋ＣＯ₂ または、

【００２０】

【化３】Ｆ^-＋ＣＦ₃ ⁺＋Ｈ₂Ｏ→２ＨＦ＋ＣＯＦ₂ となり、ＨＦ、ＣＯＦ₂などの反応性フッ素系ガスが生
成される。

【００２１】放電ユニット１２によって生成されたＨＦ
などの反応性フッ素系ガスは、一端が放電ユニット１２
に接続された処理ガス配管２４に送り出される。この処
理ガス配管２４は、他端が被接合部材２６を配置したフ
ッ化処理室２８に接続してあって、放電ユニット１２に
よって生成された反応性フッ素系ガスをフッ化処理室２
８に供給できるようにしてある。また、処理ガス配管２
４には、キャリアガス供給部３０が接続してある。

【００２２】キャリアガス供給部３０は、圧縮空気源３
２からの圧縮空気をキャリアガスとしてキャリアガス配
管３４を介して処理ガス配管２４に流入させ、処理ガス
配管２４を流れる処理ガスを希釈するとともに、処理ガ
スをフッ化処理室２８に搬送する。また、圧縮空気の一
部は、キャリアガス配管３４に設けた分岐管３６を介し
て第２水バブリングユニット３８に導かれ、水（水蒸
気）が添加されて再度キャリアガス配管３４に戻され、
処理ガス配管２４を流れるガスに水蒸気を添加する。

【００２３】反応性フッ素系ガスは、圧縮空気と水蒸気
とが添加されて処理ガスとしてフッ化処理室２８に供給
され、

【００２４】

【化４】ＣＯＦ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋２ＨＦさらに、

【００２５】

【化５】２ＨＦ＋Ｈ₂Ｏ→ＨＦ^-＋Ｈ₃Ｏ⁺ のように水蒸気と反応し、ＨＦやＣＯＦ₂よりも反応性
が高いフッ素系イオン分子に変わる。

【００２６】これらのフッ素イオン分子は、フッ化処理
室２８に配置してある被接合部材２６をフッ化する。こ
の第１実施の形態の場合、フッ化処理する被接合部材２
６は、ポリイミドなどのプラスチックからなるＴＡＢ用
のテープ（ＴＡＢテープ）であって、図示しない接合対
象部であるリード部が錫メッキしてあり、リード部の錫
メッキがフッ化される。

【００２７】また、この実施形態においては、予熱処理
部４０が設けてある。予熱処理部４０は、ヒータ４２を
備えた予熱室４４を有しており、予熱室４４の内部に、
一方の被接合部材２６と接合するフッ化処理をした、ま
たはフッ化処理をしていない他方の被接合部材４６が配
置され、被接合部材４６を被接合部材２６の接合対象部
となる錫メッキの溶融温度以上の所定温度に加熱できる
ようにしてある。なお、この実施形態の場合、他方の被
接合部材４６は、接合対象部として金バンプを有する半
導体チップであって、フッ化処理をされていない状態に
おいて予熱処理部４０により３００℃以上に加熱され
る。そして、３００℃以上に予熱された被接合部材４６
は、接合処理部５０に搬入される。

【００２８】接合処理部５０は、ヒータ５２を備えたホ
ットプレート５４を有していて、ホットプレート５４の
上に被接合部材２６を配置するようになっている。そし
て、ホットプレート５４は、被接合部材２６を接合対象
部が溶融しない所定の温度（この実施形態においては１
００℃）に加熱保持するようになっている。また、ホッ
トプレート５４の上部には、覆い部５６が配設してあ
る。この覆い部５６には、配管５８を介して窒素ガス源
５９が接続してあって、覆い部５６からホットプレート
５４に向けて不活性ガスである窒素ガスを吹き出し、ホ
ットプレート５４の周囲を非酸化雰囲気にして被接合部
材２６の錫メッキが酸化されないようにしてある。しか
し、覆い部５６を設けずに通常の大気中において接合を
行ってもよい。

【００２９】予熱処理部４０において３００℃以上に加
熱された被接合部材４６は、ホットプレート５４によっ
て１００℃に加熱保持されている被接合部材２６のリー
ド部上に配置される。これにより、被接合部材の錫メッ
キが瞬間的に融点以上に加熱されて軟化して被接合部材
４６の金バンプとの密着性が高まるとともに、フッ化処
理によって錫メッキの表面部に取り込まれたフッ素が錫
メッキのより深い部分に拡散するとともに、被接合部材
４６の金バンプ側にも拡散することにより、被接合部材
２６と被接合部材４６とが接合される。なお、この接合
処理部５０における接合時間は、被接合部材２６のフッ
化処理の程度にもよるが、１０秒から６０秒程度であっ
てよい。

【００３０】このように第１の実施形態においては、錫
メッキされたリード部（接合対象部）を有するＴＡＢテ
ープである一方の被接合部材２６をフッ化処理するとと
もに、金バンプ（接合対象部）を有する半導体チップで
ある他方の被接合部材４６を錫メッキの融点以上に加熱
して両者の接合対象部を接触させることにより、接合材
を用いることなく、また接合対象部を溶融することなく
両者を接合することができる。このため、接合材を溶融
することがなく、接合時に被接合部材２６、４６間の相
互の位置ずれなどを生ぜず、形状が安定して接合後の接
合部の形状（見た目）をよくすることができる。しか
も、半田を使用しないところから、いわゆる鉛フリーの
接合（鉛を使用しない接合）を行うことができ、環境問
題を生ずることがない。

【００３１】なお、前記実施の形態においては、ハロゲ
ン化処理がフッ化処理である場合について説明したが、
ハロゲン化処理は塩素化などであってもよい。また、不
活性ガスは、アルゴンやヘリウムなどの希ガスであって
もよい。そして、前記実施の形態においては、フッ化処
理した接合対象部が錫メッキである場合について説明し
たが、接合対象部は半田やＳｎＡｇ、ＳｎＺｎなどの錫
系合金によって形成してあってもよい。さらに、前記実
施の形態においては、被接合部材がＴＡＢテープと半導
体チップである場合について説明したが、被接合部材は
これらに限定されるものでなく、例えば、ガラス繊維と
エポキシ樹脂とを積層した基板の端子部への半田ボール
の接合、マザーボードへの電子部品の接合等にも適用す
ることができる。

【００３２】図２は、第２実施形態の要部の説明図であ
る。この第２実施形態においては、加圧処理部６０のベ
ース６２上に一方の被接合部材６４と他方の被接合部材
６６とを重ねて配置し、ベース６２の上方に配設した加
圧手段となるシリンダ６８によって被接合部材６４、６
６を瞬間的に加圧して両者の接合対象部を密接できるよ
うにしてある。シリンダ６８による加圧圧力は、任意で
あるが、被接合部材が破損しない範囲でより大きい方が
望ましく、この実施形態においては、１５ｋｇｆ／ｃｍ
²にしてある。そして、加圧時間は、両被接合部材６
４、６６の接合対象部の密接度を向上できればよく、
０．１〜０．２秒程度、またはそれ以下であってもよ
い。

【００３３】この実施形態においては、被接合部材６４
がガラス繊維とエポキシ樹脂とを積層した基板であっ
て、配線部やランド部が半田メッキされており、被接合
部材６６が半田バンプを有する半導体チップである。ま
た、これらの被接合部材６４、６６は、少なくともいず
れか一方が図１に示したフッ化処理部１０においてフッ
ク処理され、接合対象部となるランド部または半田バン
プにフッ素が添加されている。

【００３４】加圧処理された被接合部材６４、６６は、
重ねられた状態のまま接合処理部７０に搬入される。こ
の接合処理部７０は、重ねられた被接合部材６４、６６
を次の工程に矢印７２のように搬送するベルトコンベヤ
などの搬送装置７４を有している。また、接合処理部７
０は、搬送装置７４を跨ぐようにカバー部７６が設けて
ある。このカバー部７６には、ヒータ７８が配設してあ
って、搬送装置７４上を移動する被接合部材６４、６６
を所定の温度（例えば、１５０℃）に加熱することがで
きるようになっている。さらに、カバー部７６には、配
管８０を介して窒素ガス源８２が接続してあって、カバ
ー部７６内を非酸化性の窒素ガス雰囲気にできるように
してある。

【００３５】このようになっている第２実施形態におい
ては、フッ化処理された被接合部材６４、６６が加圧処
理部６０において加圧されて相互の接合対象部が密接さ
せられる。その後、接合処理部７０の搬送装置７４上に
配置され、次の工程に搬送される。そして、被接合部材
６４、６６は、搬送装置７４によって搬送される途中に
おいてカバー部７６に設けたヒータ７８によって１５０
℃に加熱される。これにより、半田メッキまたは半田バ
ンプのいずれか一方または双方に存在するフッ素が相手
側に拡散するため、被接合部材６４、６６を相互に接合
することができる。

【００３６】このように、第２実施の形態においては、
被接合部材６４、６６を瞬間的に加圧して両者の密着性
を高めたのち、接合対象部が溶融しない程度の温度に加
熱して接合するため、被接合部材６４、６６を次の工程
へ送る中において接合が可能であり、速いタクトタイム
に合わせた接合が可能となって、接合工程のインライン
化を行うことができる。

【００３７】なお、例えば、被接合部材６４、６６の少
なくともいずれか一方をフッ化処理したのち、被接合部
材６４の上に被接合部材６６を重ね、加圧した状態で長
時間（例えば、１５時間以上）放置することによっても
被接合部材６４、６６を相互に接合することができる。
このような接合は、相互に接合する被接合部材のいずれ
か一方または両方が加熱をできないような場合、もしく
は加熱を避ける方が望ましい場合の接合に好適であり、
例えばインクジェットプリンタの圧電素子を駆動するド
ライバの接合などに適用することができる。

【００３８】

【実施例】《実施例１》リード部が錫メッキしてあるポ
リイミドからなるＴＡＢ用のテープ（ＴＡＢテープ）を
フッ化処理し、金バンプを有する半導体チップを錫メッ
キの融点より高い温度に加熱してＴＡＢテープのリード
部に配置して接合する実験を行った。

【００３９】ＴＡＢテープは、幅が７０ｍｍ、厚さが２
ｍｉｌ（約５０．１μｍ）であって、リード部の銅箔厚
さが１８μｍ、錫メッキの厚さが０．２５μｍ、錫の銅
箔への拡散層の厚さが０．１８μｍである。また、半導
体チップは、チップサイズが２．１６ｍｍ×１５．６２
ｍｍであって、金バンプの高さが２２±５μｍである。
そして、ＴＡＢテープのフッ化処理は、図３に示した装
置によって行った。なお、図３においては、前記実施の
形態において説明した部分に対応する部分には、同一の
符号が付してある。

【００４０】図３において、原料ガス源１８と放電ユニ
ット１２とを接続した原料配管１６には、マスフローコ
ントローラ８４が設けてあって、マスフローコントロー
ラ８４に図示しない除湿器を介して乾燥した四フッ化炭
素ガスが流入するようになっている。マスフローコント
ローラ８４は、放電ユニット１２に供給する四フッ化炭
素ガスの量を制御する。また、分岐管２０にもマスフロ
ーコントローラ８６が設けてあって、第１水バブリング
ユニット２２に流入させる四フッ化炭素ガスの量を任意
に設定できるようになっている。

【００４１】処理ガス配管２４には、流量制御弁８８を
有するキャリアガス配管９０の一端が接続してある。キ
ャリアガス配管９０の他端は、図示しない除湿器を介し
て窒素ガス源９２が接続してあり、窒素ガス源からの乾
燥した窒素ガスをキャリアガスとして処理ガス配管２４
に供給できるようにしてある。また、窒素ガス源９２と
流量制御弁８８との間のキャリアガス配管９０には、希
釈ガス配管９４の一端が接続してある。そして、希釈ガ
ス配管９４の他端は、流量制御弁９６、ヒータ９８を介
して処理ガス配管２４に接続してあって、希釈ガス配管
９４に供給された乾燥窒素ガスを所定の温度に加熱し、
希釈ガスとして処理ガス配管２４に流入させることがで
きるようにしてある。さらに、希釈ガス配管９４には、
バイパス１００が設けてある。

【００４２】バイパス１００は、一端が希釈ガス配管９
４の流量制御弁９６の上流側に接続してあり、他端が流
量制御弁９６とヒータ９８との間の希釈ガス配管９４に
接続してある。また、バイパス１００には、流量制御弁
１０２と第２水バブリングユニット３８とが設けてあっ
て、窒素ガスの一部を第２水バブリングユニット３８に
流入させ、窒素ガスに水蒸気を添加できるようになって
いる。そして、処理ガス配管２４には、ヒータ１０３を
備えた小チャンバ１０４が設けてあって、処理ガス配管
２４に流入した放電ユニット１２からの反応性ガスと、
キャリアガス配管９０、希釈ガス配管９４からの窒素ガ
スと水蒸気とを加熱し、充分に混合して小チャンバ１０
４の下流側に設けたフッ化処理室２８に流入させるよう
になっている。

【００４３】フッ化処理室２８は、図４に示したよう
に、横断面が矩形状となっていて、処理ガス配管２４が
接続されるガス流入側の側部に流入ヘッド１０６が設け
てあり、フッ化処理室２４に流入する処理ガスを分散で
きるようにしてある。また、流入ヘッド１０６を設けた
側と反対側の側壁には、流出ヘッド１０８を介して排気
管１１０が接続してある。この排気管１１０の先端は、
図示しない排気ポンプに接続してあって、排気ポンプに
よってフッ化処理室２８内を吸引、排気できるようにな
っている。

【００４４】一方、フッ化処理室２８の内部には、流入
ヘッド１０６、流出ヘッド１０８を設けた側のそれぞれ
に多孔の拡散板１１２、１１４が配設してあり、フッ化
処理室２８内を窒素ガスによって置換する際に、拡散板
１１２、１１４によって区画されたワーク配置部１１６
を窒素ガスが均一に流れ、充分な置換効果が得られるよ
うにしてある。また、フッ化処理室２８の側部には、排
気口１２０が設けてあり、フッ化処理室２８に流入した
処理ガスを図示しない除害装置に導くようにしてある。
なお、図４に示した符号１１８は、被接合部材であるＴ
ＡＢテープであって、リード部に錫メッキが施してあ
る。

【００４５】上記の装置によるＴＡＢテープ１１８のフ
ッ化処理は、次のごとくして行った。まず、ＴＡＢテー
プ１１８をフッ化処理室２８のワーク配置部１１６に並
べて配置する。次に、図示しない排気ポンプを作動させ
てフッ化処理室２８内を排気するとともに、フッ化処理
室２８に処理ガス配管２４を介して窒素ガスを１０ｌ／
ｍｉｎ供給し、フッ化処理室２８の内部を１０分間窒素
ガスによる置換を行った。その後、排気ポンプを停止す
るとともに、図４に示した排気口１２０を開放し、図３
の放電ユニット１２において生成した反応性フッ素系ガ
スと窒素ガス、水蒸気とからなる処理ガスをフッ化処理
室２８に供給してＴＡＢテープ１１８のフッ化処理を１
５分間行った。

【００４６】このフッ化処理において、マスフローコン
トローラ８４を介して放電ユニット１２に供給した乾燥
四フッ化炭素ガスは３０ｍｌ／ｍｉｎであり、第１水バ
ブリングユニット２２を介して放電ユニット１２に供給
した湿った四フッ化炭素ガスは１０ｍｌ／ｍｉｎであ
る。また、流量制御弁８８を有するキャリアガス配管９
０を介して処理ガス配管２４に流入させた乾燥窒素ガス
の量は３００ｍｌ／ｍｉｎ、流量制御弁９６を介して処
理ガス配管２４に供給した希釈ガスとしての乾燥窒素ガ
スは３．５ｌ／ｍｉｎ、第２水バブリングユニット３８
を通して処理ガス配管２４に供給した水蒸気を含む窒素
ガスの量は７０ｍｌ／ｍｉｎであって、ヒータ９８の加
熱温度（ヒータ９８の温度）は１７５℃に保持してあ
る。このとき、フッ化処理室２８に流入する処理ガスの
ＨＦの濃度は６００ｐｐｍであり、相対湿度は１２％で
あった。

【００４７】このようにしてフッ化処理をしたのち、再
び排気ポンプを作動するとともに、フッ化処理室２８に
窒素ガスを１０ｌ／ｍｉｎ供給して窒素ガスによる置換
を１０分間行い、ＴＡＢテープ１１８をフッ化処理室２
８から取り出した。フッ化処理室２８から取り出したＴ
ＡＢテープ１１８は、大気中に約３時間放置したのち、
１００℃に保持してある接合台の上に配置して１００℃
に加熱した。そして、予め３５０℃に加熱した金バンプ
を有する半導体チップをＴＡＢテープ１１８の上に配置
して５秒間保持したところ、半導体チップをＴＡＢテー
プ１１８に接合することができた。

【００４８】《実施例２》上記実施例１と同様にフッ化
処理した厚さ０．５ｍｍの錫プレートを厚さ０．１ｍｍ
の金のプレート上に重ね、これらを重ねた状態でアルミ
ナなどの熱伝導性の悪いベース上に配置した。そして、
これらに４００℃程度に加熱した高温窒素ガスを１秒間
吹き付けのち、高温窒素ガスの吹き付けを停止して自然
冷却させたところ、両者を接合することができた。この
とき、錫プレートは、溶解されなかった。さらに、両者
の接合力を測定したところ、おおむね良好な値を得るこ
とができた。また、比較としてフッ化処理をしていない
錫プレートを金のプレート上に配置して同様の接合試験
を行ったが、接合することができなかった。

【００４９】なお、上記と同様に重ねたフッ化処理した
錫プレートと金プレートとに高温窒素ガスを１秒間吹き
付けたのち、冷たい窒素ガスによって急冷した場合にも
両者を接合することができた。さらに、錫プレートに代
えて厚さ０．５ｍｍの８−２半田（Ｓｎ８０％、ＰＢ２
０％の半田）プレートを使用して同様の実験を行ったと
ころ、半田プレートと金プレートとを接合することがで
きた。

【００５０】なお、窒素ガスの温度は、熱電対によって
測定した。

【００５１】《実施例３》フッ化処理をした錫プレート
または８−２半田プレートを金プレートの上に配置し、
室温において両者が密接するように加圧して２０時間保
持したところ、両者を接合することができた。このとき
の加圧圧力は、１５ｋｇｆ／ｃｍ²である。

【００５２】また、フッ化処理した実施例２と同様の錫
プレートを実施例２と同様の金プレートの上に配置した
のち、室温において両者が密接するように１５ｋｇｆ／
ｃｍ²の圧力でプレスによって瞬間的に加圧し、さらに
両者を１００℃に加熱して１０分間保持したところ、相
互に接合することができた。

【００５３】また、フッ化処理した実施例２と同様の８
−２半田プレートを上記と同様の金プレートに重ねて上
記と同様の圧力で瞬間的に加圧したのち、両者を１５０
℃に加熱して１０分間保持したところ、相互に両者を接
合することができた。

【００５４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の第１に
よれば、他方の被接合部材と接触させた一方の被接合部
材の接合対象部の表面部が瞬間的に融点以上に加熱され
て表層部が軟化して密着性が向上し、ハロゲン化処理に
より少なくともいずれか一方の接合対象部に取り込まれ
たハロゲンが他方の接合対象部にも容易に拡散するた
め、接合材を用いず、また両被接合部材を加圧しなくと
も相互に接合することができる。

【００５５】また、本発明の第２によれば、瞬間的に加
圧して両被接合部材の接合対象部を相互に密着させたの
ち、接合対象部を融点より低い温度に加熱することによ
り、少なくともいずれか一方の接合対象部に取り込まれ
たハロゲンが他方の接合対象部へも容易に拡散するた
め、被接合部材を相互に接合することができる。そし
て、加圧は、両被接合部材の密着性を高めるためであっ
て瞬間的な加圧でよいため、加圧処理後の加熱をライン
に流しながら行うことにより、１秒程度もしくはそれ以
下のタクトタイムに合わせた接合が可能となる。

【００５６】そして、本発明の第３によれば、被接合部
材が加熱することができない場合、両被接合部材を重ね
て加圧した状態で長時間放置することにより、両接合対
象部の密着性が保持され、少なくともいずれか一方の接
合対象部に取り込まれたハロゲンが次第に他方の接合対
象部に拡散する現象を生じることにより、両被接合部材
を相互に接合することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る固体接合方法の説
明図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係る固体接合方法の
要部説明図である。

【図３】実施例において使用したフッ化処理部の説明図
である。

【図４】実施例において使用したフッ化処理室の説明図
である。

【符号の説明】

１０フッ化処理部１２放電ユニット１８原料ガス源２２第１水バブリングユニット２６、４６被接合部材２８フッ化処理室３０キャリアガス供給部３２圧縮空気源３８第２水バブリングユニット４０予熱処理部４２、５２ヒータ５０、７０接合処理部５９窒素ガス源６０加圧処理部６４、６６被接合部材６８シリンダ７４搬送装置７６カバー部７８ヒータ

フロントページの続き (72)発明者倉科修長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者中田英男長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内Ｆターム(参考） 4E067 AA01 AA18 AB01 BA03 DA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相互に接続する被接合部材の少なくとも
一方の被接合部材の接合対象部をハロゲン化処理したの
ち、前記各被接合部材の接合対象部を相互に接触させ、
いずれか一方の前記被接合部材の前記接合対象部を瞬間
的に融点以上に加熱して接合することを特徴とする固体
接合方法。
【請求項２】前記一方の接合対象部の融点以上の加熱
は、他方の被接合部材の前記接合対象部を前記一方の接
合対象部の融点より高い温度に加熱したのち、前記一方
の被接合部材の前記接合対象部と前記他方の被接合部材
の加熱した前記接合対象部とを相互に接触させて行なう
ことを特徴とする請求項１に記載の固体接合方法。
【請求項３】前記一方の被接合部材の接合対象部は、
錫または錫系合金からなることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の固体接合方法。
【請求項４】相互に接合する被接合部材の少なくとも
一方の被接合部材の接合対象部をハロゲン化処理したの
ち、前記被接合部材の接合対象部を相互に接触させて加
圧密着させ、その後、加圧力を解除して接合対象部を融
点より低い温度に加熱することを特徴とする固体接合方
法。
【請求項５】相互に接合する被接合部材の少なくとも
一方の被接合部材の接合対象部をハロゲン化処理したの
ち、前記各被接合部材の接合対象部を相互に接触させ、
接合対象部が相互に密接するように前記被接合部材を加
圧して室温または非加熱状態に長時間放置することを特
徴とする固体接合方法。
【請求項６】少なくとも一方の前記接合対象部は、錫
または錫系合金からなることを特徴とする請求項４また
は５に記載の固体接合方法。
【請求項７】前記ハロゲン化処理は、フッ化処理であ
ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載
の固体接合方法。