JP2002361472A - はんだ接合装置及びはんだ接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体装置、電子部品の配線やパッドにはんだ
層を接合するために用いられるはんだ接合装置に関し、
はんだ接合のスループットを従来よりも向上し、はんだ
接合後の基板上での残渣の発生を防止すること。 【解決手段】はんだ層Ａを有する基体Ｗを間隔をおいて
複数収納するマガジン２と、マガジン２を格納し且つマ
ガジン２に基体Ｗを搬入する搬入口３ａとマガジン２か
ら基体Ｗを搬出する搬出口３ｂを有する加熱室３と、加
熱室３を外気から遮蔽するために搬入口３ａと搬出口３
ｂのそれぞれに設置された第１の大気遮蔽機構８と第２
の大気遮蔽機構９と、加熱室３内でマガジン２を閉じ込
め可能に配置されたヒーター４と、加熱領域へ蟻酸を供
給する蟻酸供給機構６と、蟻酸を加熱室３の外に排出す
る排気機構１６とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、はんだ接合装置及
びはんだ接合方法に関し、より詳しくは、半導体装置、
電子部品の配線やパッドにはんだ層を接合するために用
いられるはんだ接合装置と、はんだ接合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の電極パッド、金属配線など
の金属パターンにはんだ（半田）を接合する方法とし
て、メッキ法、印刷法、ボール載置法等によりはんだを
金属パターン上に形成した後に、半田を加熱溶融して電
極パッドに接合・成形するといった方法が採用されてい
る。

【０００３】半田の溶融の際には、通常フラックスを使
用して半田表面やその下の電極パッド上の酸化膜を除去
し、清浄化させつつ半田を溶融、接合させている。フラ
ックスを使用した半田接合工程は、例えば次のような方
法によって行われる。まず、半田被着面である金属パタ
ーン表面に塗布されたフラックスは、加熱によりその表
面を活性化しながら金属パターン表面を被覆して酸化を
防止し、その活性状態を維持する。これと同時に、半田
が溶融し、金属パターンの表面に広がる。その半田溶融
によってフラックスの一部は分解する。

【０００４】その後に、半田は冷却されて凝固し、金属
パターン表面に接合される。これと同時に、金属パター
ン上に残ったフラックスと分解生成物も固化する。この
ようなフラックスを用いた半田接合の後に、固化したフ
ラックスを洗浄により除去する。しかし、その洗浄の際
には、フロンやトリクレンを含まない有機溶剤では分解
生成物を簡単に除去できないので、洗浄に使用される有
機溶剤を大量に使用する必要がある。

【０００５】しかし、有機溶剤は環境に悪影響を与える
ことから、洗浄が要らない半田接合方法の開発が望まれ
ている。また、電子部品モジュールの実装工程において
も、フラックス又はフラックス含有ペーストを半田接合
部分に塗布した上で実装するといった工程を採用するの
が一般的である。その場合、実装時の熱でフラックスが
分解して有害ガスが発生するので、作業の安全性を確保
する必要がある。また、フラックスの残渣としてハロゲ
ン成分がモジュール内に残ると、モジュールの配線の腐
食、配線のマイグレーションが助長されるので、徹底的
な洗浄が要求され、これが製造コスト高を招く原因とな
る。

【０００６】これらの課題を解決するために次のような
方法又は装置が知られている。まず、還元作用のあるカ
ルボン酸を用いた半田付け方法が、例えば特開平６−１
９０５８４号公報、特開平６−２６７６３２号公報、特
開平７−１６４１４１号公報、特開平１１−２３３９３
４号公報などに記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半田接
合装置によれば以下に述べるような課題が存在する。ま
ず、第一の課題は、公知の半田接合装置では半田接合の
スループットを向上させることである。半田は、半導体
基板、セラミック基板、回路基板等の配線又はパッドの
上に形成された後に、半田接合装置内に搬送され、そこ
で加熱溶融されて配線又はパッドに接合される。そのよ
うな半田接合装置は、一枚づつ基板を出し入れする、い
わゆる枚葉処理構造となっているので、半田接合の能率
が上がらない。したがって、基板の処理能力を高くする
ために複数の半田接合領域を隣接した装置が特開平１１
−２３３９３４号公報の図２、図３に記載されている
が、これでは実質的に複数の半田接合装置を用いている
に等しく、コストが嵩むだけでなく、広い面積が必要と
なる。

【０００８】第２の課題は、半田接合後、基板上での残
渣の発生を防止することである。上記した特開平７−１
６４１４１号公報には、半田接合の際にカルボン酸とジ
ケトン類の混合物を半田溶融領域に導入することが記載
されているが、液適で半田溶融領域に供給されるその混
合物は基板上に残渣を発生させ易い。本発明の目的は、
はんだ接合のスループットを従来よりも向上させ、又
は、はんだ接合後の基板上での残渣の発生を防止するた
めのはんだ接合装置とはんだ接合方法を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、はんだ
層を有する基体を間隔をおいて複数収納するマガジン
と、前記マガジンを格納し且つ前記マガジンに前記基体
を搬入する搬入口と前記マガジンから前記基体を搬出す
る搬出口を有する加熱室と、前記加熱室を外気から遮蔽
するために前記搬入口と前記搬出口のそれぞれに設置さ
れた第１の大気遮蔽機構と第２の大気遮蔽機構と、前記
加熱室内で前記マガジンを閉じ込め可能に配置されたヒ
ーターと、前記加熱領域へ蟻酸を供給する蟻酸供給機構
と、前記蟻酸を前記加熱室の外に排出する排気機構とを
有するはんだ接合装置によって解決される。

【００１０】また、上記した課題は、はんだ層が付着し
た金属パターンを有する基体を間隔をおいてマガジン内
に複数入れる工程と、蟻酸が供給された状態の前記マガ
ジンを加熱領域でヒータにより覆う工程と、前記ヒータ
により前記はんだ層を加熱して前記はんだ層を金属パタ
ーンに接合する工程と、前記ヒータ内に冷却ガスを導入
することにより前記ヒータ内の前記蟻酸を外部に排出す
るとともに前記はんだ層、前記金属パターン及び前記基
体を冷却する工程と、前記ヒータを前記マガジン周囲か
ら取り去る工程と、前記マガジンから前記基体を搬出す
る工程とを有することを特徴とするはんだ接合方法によ
って解決される。

【００１１】次に、本発明の作用について説明する。本
発明によれば、はんだ層が付着した金属パターンを有す
る基体を間隔をおいて複数枚入れたマガジンと、そのマ
ガジンを閉じ込め可能に配置したヒータとを有している
ので、複数の基体上のはんだを同時に接合されることに
なり、スループットが従来より向上する。

【００１２】また、はんだ層をヒータにより加熱して溶
融した後に、ヒータをマガジンの周囲から取り去ること
により、はんだ層の温度を下げることが容易になり、加
熱から冷却までの時間を短縮することができる。さら
に、ヒータに冷却ガス導入機構を取り付ける構造を採用
しているので、はんだ層の加熱終了直後に冷却ガスによ
りさらに急速に冷却することができ、しかもはんだ冷却
時間が短くなる。

【００１３】蟻酸をはんだ層に供給する場合には、蟻酸
とガスの２流体を混合して蟻酸の過剰な供給を抑制した
り、超音波で蟻酸をミスト化することにより蟻酸の過剰
な供給が抑制される。また、マガジンを加熱室内にのみ
収めることにより、空気中の汚染物質がマガジンに付着
することを抑制して加熱中の基体の汚染が防止される。

【００１４】さらに、ヒータ内への蟻酸の導入から排出
まで、ヒータとマガジンは加熱室内に閉じ込められた状
態となっているので、加熱室からの蟻酸の外部への漏れ
は防止される。

【００１５】

【発明の実施の形態】そこで、以下に本発明の実施形態
を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態
に係るはんだ（半田）接合装置を示す平面図、図２は、
図１のＩ−Ｉ線断面図である。図１，図２において、マ
ガジン載置台１の上には、マガジン移動機構１０によっ
て移動されるステンレス製の処理マガジン２が載置さ
れ、さらに処理マガジン２の移動領域には処理マガジン
（搬送機構）２を覆うステンレス製の加熱溶融室３が取
り付けられている。

【００１６】加熱溶融室３の中央には、処理マガジン２
よりも高く持ち上げられる下部開放の鐘形のヒータ４が
配置されている。このヒータ４は、伝導熱式ヒータ、赤
外線ランプヒータ、コイルヒータのうちの１つ又はいず
れかの組み合わせで構成されており、加熱溶融室３の中
央上部に取り付けられた駆動機構５の支持シャフト５ａ
によって上下動される。また、ヒータ４の上部の１箇所
又は複数箇所には、加熱溶融室３の外部の窒素供給源
（不図示）から引き込まれた不活性ガスパージノズル４
ａが接続されている。

【００１７】加熱溶融室３の中央において、処理マガジ
ン２の両側方には、加熱溶融室３の外部の蟻酸供給機構
７に接続された蟻酸噴霧ノズル６が配置されている。蟻
酸噴霧ノズル６は、例えば図３に示すように、加熱溶融
室３の中央に向けて形成された複数の蟻酸噴霧孔６ａを
その側部に有している。加熱溶融室３のうち処理マガジ
ン２の移動方向の一方には搬入口３ａが設けられ、ま
た、他方には搬出口３ｂが設けられていて、搬入口３ａ
と搬出口３ｂはそれぞれシャッター８，９により開閉さ
れる構造を有している。これらのシャッター８，９は、
加熱溶融膣３内に導入される蟻酸が外部に漏洩すること
を防止するものである。蟻酸の大気への漏洩は、人間に
刺激臭を与えるだけでなく、蟻酸と大気との接触による
爆発を生じさせる。

【００１８】搬入口３ａの外側のマガジン載置台１の上
には、未接合状態の半田が付着されたウェハＷを収納す
るためのローダ１１が置かれている。また、搬出口３ｂ
の外側のマガジン載置台１の上には、処理マガジン２か
ら基板Ｗを受け取るためのアンローダ１２が置かれてい
る。ローダ１１の載置領域の下方には、マガジン載置台
１の一端の外側から迫り上がってローダ１１内のウェハ
Ｗを搬入口３ａを通して処理マガジン２内に押し出すた
めの第１のプッシャー１３が取り付けられている。ま
た、搬出口３ｂの近傍の加熱溶融室３の下方には、マガ
ジン載置台１の開口１ａを通して迫り上がって処理マガ
ジン２内のウェハＷを搬出口３ｂを通してアンローダ１
２内に押し出すための第２のプッシャー１４が取り付け
られている。その開口１ａの上側又は下側には、第２の
プッシャー１４がマガジン搭載台１の下で待機している
状態で開口１ａを閉じるためのシャッター１５が取り付
けられている。

【００１９】第１及び第２のプッシャー１３，１４は、
それぞれ、マガジン載置台１の下に取り付けられた駆動
部１３ａ，１４ａによって上下動される肘部１３ｂ，１
４ｂと、肘部１３ｂ，１４ｂから加熱溶融室３の搬入口
３ａ又は搬出口３ｂへ向けて水平方向に進退するアーム
１３ｃ，１４ｃと、アーム１３ｃ，１４ｃの先端に垂直
に取り付けられ且つ処理マガジン２よりも幅の狭いプレ
ート１３ｄ，１４ｄとを有している。

【００２０】マガジン載置台１のうちヒータ２が載置さ
れる領域の下方には、加熱溶融室３内或いはヒータ２内
のガスを加熱溶融室３の外部に放出するための排気装置
１６が取り付けられ、排気装置１６の排気口（不図示）
には排気管１６ａを介して蟻酸回収機構１７が接続され
ている。排気装置１４として、処理マガジン２を覆った
ヒータ４の内部空間を減圧する場合には例えばドライポ
ンプが用いられ、その内部空間を常圧とする場合には例
えばシロッコファンが用いられる。

【００２１】加熱溶融室３の天井部には、加熱溶融室３
内に外気を導入するためのシロッコファン１８が取り付
けられている。上記した処理マガジン２は、例えば図４
に示すように、立方形状に組まれた枠体２ａと、枠体２
ａの両側で上下方向に間隔を置いて格子状に取り付けら
れた複数の横棒２ｂとを有している。その横棒２ｂは、
枠２ａの内側に突出させた支持面２ｃを有していて、横
棒２ｂの各段の左右の支持面２ｃによってウェハ、半導
体基板、支持板等の基体を支えるように配置されてい
る。上下に配置された横棒２ｂの支持面２ｃ同士の間
隔、即ちスロット間隔は、半田バンプ接合の観点から５
mm又はそれ以上に確保されている。横棒２ｂの間は蟻酸
導入スペースとしても機能する。

【００２２】また、ローダ１１、アンローダ１２は、処
理マガジン２の支持面２ｃと同じ位置にウェハ、基板な
どを載置する複数段の載置面を有している。そのような
ローダ１１、アンローダ１２は、図４に示すような処理
マガジンと同じ構造を採用してもよい。処理マガジン
２、ローダ１１、アンローダ１２は、横棒２ｂが無い前
面を搬入口３ａに対向させるとともに横棒２ｂが無い後
面を搬出口３ｂに対向させ、そのような状態でマガジン
載置台１上に置かれる。また、処理マガジン２、ローダ
１１、アンローダ１２のそれぞれの、各段の上には、例
えば図５(a) に示すような略円形状の半導体ウェハＷが
載置され、半導体ウェハＷに形成された複数の半導体デ
バイスＣ上には図５(b) に示すように複数の半田層Ａが
形成されている。

【００２３】半導体デバイスＣは、例えば図６(a) に示
すように、トランジスタ、キャパシタ、多層配線その他
の半導体要素を有する半導体ウェハＷの上に形成された
絶縁膜２１ａと、絶縁膜２１ａの上に形成された電極パ
ッド２１ｂとを有している。その電極パッド２１ｂは、
半導体要素に電気的に接続され、また、その上に形成さ
れる絶縁性カバー膜２１ｃの開口２１ｄを通して露出さ
れている。電極パッド２１ｂの露出部分にはチタンとニ
ッケルからなる下地金属層２１ｅが形成され、その下地
金属層２１ｅの上に半田層Ａが無電解メッキ法又は電解
メッキ法、印刷法等によって形成されている。

【００２４】電極パッド２１ｂと半田層Ａは、図６(b)
に示すように、それぞれ離れた位置に形成されて引出配
線（再配置配線）２１ｆを介して互いに電気的に接続さ
れることがある。引出配線２１ｆは、絶縁性カバー膜２
１ｃ上に形成され、その一端部が絶縁性カバー膜の開口
２１ｄを通して電極パッド２１ｂに接続されるととも
に、その他端部が引出配線２１ｆを覆う上側の絶縁性カ
バー膜２１ｇの開口２１ｈを通して下地金属層２１ｅ及
び半田層Ａに接続されている。

【００２５】上記した蟻酸回収機構１７は、例えば図７
(a) に示すように、排気装置１６の排気管１６ａを浴槽
１７ａ内の下部に接続するとともに、浴槽１７ａの上部
に排気管１７ｂを接続した構造を有している。浴槽１７
ａ内で排気管１７ｂの下端に接触しない程度の量で入れ
られる溶液１７ｃとしてはアルコール、水等がある。ま
た、排気装置１６の排気管１６ａと浴槽１７ａの接続口
には多孔質材料からなるプレート１７ｄ又は図７(b) に
示すように多数の孔１７ｅが形成されたプレート１７ｄ
がはめ込まれている。このプレート１７ｄは、排気装置
１６の排気管１６ａから導入された蟻酸含有排気ガスを
多数の気泡にする。従って、蟻酸含有排気ガスは、溶液
１７ｃ内でバブリングされて蟻酸成分が溶液に溶け、低
い蟻酸の含有量で排気管１７ｂから排出される。即ち、
蟻酸含有排気ガスは溶液１７ｃとの接触面積が増えるの
で、蟻酸の回収効率が高くなり、且つ安全に蟻酸が回収
される。

【００２６】なお、処理マガジン２の移動、ヒータ４の
昇降、蟻酸供給機構７の駆動、排気装置１６の駆動、プ
ッシャー１３，１４の駆動、シャッター１５，８，９の
開閉、シロッコファン１８の駆動、ヒータ２の温度制
御、不活性ガスパージノズル４ａからの窒素ガスの導入
及び停止等は、それぞれ制御回路（不図示）により行わ
れる。

【００２７】次に、図１、図２に示した半田加熱溶融装
置を使用することにより、図６(a)に示した半田層（半
田バンプ）Ａと電極パッド２１ｂを接合する方法、又は
図６(b) に示した半田層Ａと引出配線１７ｆを接続する
方法を図８〜図１０を参照して説明する。まず、図８
(a) に示すように、加熱溶融室３の搬入口３ａのシャッ
ター８を開き、搬出口３ｂのシャッター９を閉じる。ま
た、第１、第２のプッシャー１３，１４の肘部１３ｂ，
１４ｂ、アーム１３ｃ，１４ｃ、プレート１３ｄ，１４
ｄをマガジン載置台１の上面よりも下側に降ろす。さら
に、加熱溶融室３内でヒータ４を支持シャフト５ａによ
りその上部に持ち上げるとともに例えば半田層Ａの融点
又はそれ以上の温度に加熱する。

【００２８】上下に間隔をおいて複数の半導体ウェハＷ
を収納したローダ１１を搬入口３ａの外側のマガジン載
置台１上に置くとともに、処理マガジン２を搬入口３ａ
に着ける。続いて、図８(b) に示すように、第１のプッ
シャー１３の駆動部１３ａにより肘部１３ｂを上昇させ
た後に、アーム１３ｃをローダ１１に向けて伸ばし、そ
の先端のプレート１３ｄでローダ１１内の複数のウェハ
Ｗを上下の間隔を保ったままで処理マガジン２の各段の
横棒２ｂの上に移す。

【００２９】次に、図８(c) に示すように、処理マガジ
ン２を加熱溶融室３の中央に向けて移動させ、これと同
時に搬入口３ａのシャッター８を閉じる。そして、処理
マガジン２がヒータ４の直下に位置した時点で処理マガ
ジン２の移動を停止する。この後に、ローダ１１はマガ
ジン載置台１上から取り去られる。そして、処理マガジ
ン２の側方に位置する蟻酸供給ノズル６から処理マガジ
ン２に向けて蟻酸含有ガスＧを噴霧する。これにより、
処理マガジン２内においてウェハＷの上とウェハＷの相
互の間の間隙にはガス状の蟻酸が漂った状態になってい
る。ガス状の蟻酸は、気化される前の液状の状態で７６
vol.％以下の蟻酸濃度に設定された溶液をガス状にした
ものであって、これにより爆発が起こらずに安全が確保
される。

【００３０】次に、図９(a) に示すように、駆動機構５
から支持シャフト５ａを下降することにより処理マガジ
ン２をヒータ４で覆う。ヒータ４の加熱により、各ウェ
ハＷの上の複数の半田層Ａは加熱されて溶融し、その下
の電極パッド２１ｂ又は引出配線２１ｆに接合される。
ここで、処理マガジン２内に供給された蟻酸含有ガス
は、ヒータ４による囲いによってさらなる外方への漏洩
が防止される。

【００３１】この場合、ヒータ４の加熱温度を制御して
もよい。例えば、第１段階として、半田層Ａの表面の酸
化膜を蟻酸の還元作用により除去するために、半田層Ａ
の融点よりも５０〜９０℃程度低い温度になるように制
御する。蟻酸は、半田層Ａの融点よりも約５０℃程度低
い温度から有効に作用し始め、その温度により半田層Ａ
表面の酸化膜は除去される。半田層Ａが共晶錫鉛からな
る場合には蟻酸による還元作用が有効になる温度は１５
０℃以上である。また、半田層Ａが高融点半田材料、例
えば錫銀からなる場合には蟻酸による還元作用が有効に
なる温度は約１８０℃以上である。

【００３２】ヒータ４の温度制御の第２段階として、半
田層Ａの融点又はそれ以上の温度に設定する。これによ
り、半田層Ａの温度が上昇し、その上昇過程において半
田層Ａの内部に発生する又は存在するガスは徐々に抜
け、しかも半田層Ａは徐々に溶融して電極パッド２１ｂ
又は引出配線２１ｆに接合する。これにより、半田層Ａ
の飛散や形成不良が生じなくなる。半田層Ａの形状は溶
融によって図６(a),(b)の破線に示すような形状にな
る。

【００３３】そのような半田層Ａの加熱工程において、
処理マガジン２は狭いヒータ４内に閉じ込められるの
で、処理マガジン２内での温度制御は容易である。次
に、図９(b) に示すように、不活性ガスパージノズル４
ａから窒素ガスをヒータ４の内部に導入するとともに、
排気機構１６を駆動してヒータ４内の蟻酸含有ガスを窒
素ガスとともに窒素回収機構１７に排出する。これによ
り、半田層Ａは冷却されて固化するとともに、半導体層
Ａ及び電極パッド２１ｃ又は引出配線２１ｆの表面の蟻
酸は気化が促進されて除去される。この段階で、ヒータ
４の温度を半田層Ａの融点以下に下げてもよい。なお、
不活性ガスパージノズル４ａからは、窒素の代わりにア
ルゴン、ネオンなどの不活性ガスを導入してもよい。

【００３４】次に、図９(c) に示すように、加熱溶融室
３の天井部のシロッコファン１８を駆動しながら、ヒー
タ４を支持シャフト５ａの上昇によって持ち上げる。こ
れによって、処理マガジン２が加熱溶融室２内で露出す
るとともに、処理マガジン２の内部に残ったガスを排気
機構１６を駆動させて蟻酸回収機構１７に排気する。こ
れにより、加熱溶融室３内に僅かに拡散した蟻酸も排気
され、しかも処理マガジン２内の半導体ウェハＷがさら
に冷却され室温に近づく。

【００３５】この後に、シロッコファン１８と排気装置
１６を停止させる。その後に、図１０(a) に示すよう
に、処理マガジン２を移動して搬出口３ｂに着ける。次
に、図１０(b) に示すように、第２のプッシャー１４の
肘部１４ｂを持ち上げるとともに、搬出口３ｂのシャッ
ター９を開く。

【００３６】そして、図１０(c) に示すように、第２の
プッシャー１４のアーム１４ｃを搬出口３ｂに向けて伸
ばし、その先端のプレート１４ｄにより処理マガジン２
内の複数のウェハＷを押し出してアンローダ１２に移し
替える。なお、搬出口３ｂのシャッター９を閉じて処理
マガジン２を搬入口３ａに付ける前に、新たなウェハＷ
を搭載したローダ１１が加熱溶融室３の搬入口３のシャ
ッター８の外側に載置される。

【００３７】以上により、加熱溶融室３における半導体
ウェハＷの搬入から搬出までの１サイクルの処理が終了
し、このような一連の処理は繰り返して行われる。以上
のような一連の動作によれば、１回の半田加熱溶融処理
によって複数枚のウェハ上の半田の同時接合が可能にな
るので、従来の枚葉処理に比べてスループットが向上す
る。しかも、半田層Ａを加熱溶融した後に半田層Ａを窒
素（不活性）ガスの流れに強制的に置くようにしている
ので、半田層Ａの素早い降温、冷却が可能になるばかり
でなく、処理マガジン２内の蟻酸を短時間で回収すると
ともに、半田層Ａの表面に存在する反応生成ガスを窒素
ガスの流れによって除去、回収することが可能になる。
この結果、半田層Ａを冷却する際に反応生成ガスが凝固
して半田層Ａ表面に残渣として付着することが避けられ
る。そのような残渣は、半田層Ａの再酸化の原因にな
る。

【００３８】また、上記した半田加熱溶融装置によれ
ば、半田を加熱するヒータ４は、その上げ下げの動作に
より、加熱時に処理マガジン２をヒータ４内に閉じ込め
るような機構になっているので、半田層Ａを素早く昇温
し、半田層Ａを加熱から素早く開放することが可能にな
る。しかも、処理マガジン２を側方から囲むようにヒー
ター４内に閉じ込める機構となっているので、処理マガ
ジン２の中央にも熱が良く伝わり、ヒータ内の熱の分布
がほぼ均等になり、半導体ウェハＷ上面での位置の違い
による加熱のムラがなくなる。

【００３９】さらに、上記した１サイクル毎にヒータ４
内、加熱溶融室３内の蟻酸を回収しているので、加熱溶
融室３内から複数の半導体ウェハＷをアンローダ１２に
移し替える間や、次のサイクルで複数の半導体ウェハＷ
をローダ１１から加熱溶融室３内に移し替える間に、加
熱溶融室３から蟻酸が外に漏れ出すことがなく、環境の
汚染が防止される。

【００４０】ところで、排気機構１６としてドライポン
プを用いる場合には、ヒータ４により処理マガジン２を
覆った状態でヒータ２の内部をドライポンプにより減圧
することになる。また、上記した説明では蟻酸供給ノズ
ル６をヒータ２の側方に位置させたが、ヒータ２の内側
に入るように配置して蟻酸が加熱溶融室３無内で広がる
量を予め減らすようにしてもよい。

【００４１】なお、上記した半田層Ａの加熱溶融は、半
田層Ａをパッド又は配線に接合するために行っている
が、半田を介して半導体チップのパッドと回路基板の配
線を接合する場合にも上記した半田加熱溶融装置を用い
てもよい。図５(a) に示した半導体ウェハＷが分割され
て半導体デバイスＣをチップ状に形成した後に、上記し
た半田接合装置を用いて半田層Ａを加熱、溶融する場合
には図１１に示した治具１９を用いてもよい。

【００４２】この治具１９は、円形の半導体ウェハＷと
ほぼ同じ形状を有し、その上面にはチップ状の半導体デ
バイスＤを載せる凹部１９ａが形成されている。半導体
デバイスＤ上の半田層Ａの昇降温を迅速に行うために
は、治具１９を薄く、強靱且つ高熱伝導性の材料から形
成することが好ましい。そのような材料として、例えば
石英のような無機材料、窒化アルミニウムのような金属
材料がある。治具１９の温度の昇降を良好にするために
は、石英製の治具１９の凹部１９ａの下の厚さを０．５
mm以下にし、また、窒化アルミニウム製の治具１９の凹
部１９ａの下の厚さを１．０mm以下にすることが好まし
い。

【００４３】ところで、上記した処理マガジン２は、図
４に示す構造に限定されるものではなく、例えば図１２
に示すように、立方形状の枠体２ｄ内に複数段の網棚２
ｅを取り付けた構造を採用してもよい。その網棚２ｅ間
の上下のピッチは、網棚２ｅの上にウェハを載せた状態
でウェハ間に５mm又はそれ以上の間隙を確保できる大き
さとなっている。その網棚２ｅの間は蟻酸導入スペース
としても機能する。

【００４４】このような構造の処理マガジン２によれ
ば、その中に置かれる加熱対象物の大きさの制約が少な
くなって汎用性が広がる。しかも、網棚２ｅの目を通し
て加熱対象物に熱が伝わるので、加熱対象物への加熱の
均一性を損なうことはない。そのような構造は、ローダ
１１とアンローダ１２に採用してもよい。また、上記し
た蟻酸供給機構７は、図３に示したように噴霧孔６ａを
有するノズル６を備えているが、これに限定されるもの
ではない。

【００４５】例えば、図１３(a) に示すように噴霧孔の
近傍で蟻酸と不活性ガスを混合させてミストかするよう
な構造の噴霧器を加熱溶融室３内に配置してもよい。図
１３(a) に示す噴霧器２２は、噴霧孔２２ｂに繋がるガ
ス混合スペース２２ｃを有する本体２２ａと、ガス混合
スペース２２ｃに接続される蟻酸導入管２２ｄと不活性
ガス導入管２２ｅを有している。その噴霧器２２の噴霧
孔２２ｂには、スロットル形の噴射弁２２ｆが取り付け
られていて、不活性ガス導入管２２ｅから導入された不
活性ガスの圧力によりガス混合スペース２２ｃの圧力が
高くなることにより、図１３(b) に示すように噴射弁２
２ｆが押し出されて噴霧孔２２ｂが開き、そして、蟻酸
導入管２２ｄから導入された蟻酸を霧状にして噴霧孔２
２ｂから処理マガジン２に放出するようになっている。

【００４６】また、ガス混合スペース２２ｃへの不活性
ガスの導入が停止され場合には、噴射弁２２ｆが後退し
て噴霧孔２２ｂを閉じ、噴霧孔２２ｂからの蟻酸の放出
が停止される。この場合、噴射弁２２ｆによる噴霧孔２
２ｂが閉塞されているので、噴霧孔２２ｂからの液垂れ
が防止される。なお、噴射弁２２ｆは、ガスの圧力でな
く外力の操作によって進退させてもよい。

【００４７】蟻酸供給機構として、図１４に示すような
超音波振動子を有する噴霧器２３を採用してもよい。図
１４に示す噴霧器２３は、噴霧孔２３ｂに繋がるガス混
合スペース２３ｃを有する本体２３ａと、ガス混合スペ
ース２３ｃに接続される蟻酸導入管２３ｄと不活性ガス
導入管２３ｅを有している。そのガス混合スペース２３
ｃには超音波振動子２３ｆが取り付けられていて、超音
波振動子２３ｆ上で蟻酸と不活性ガスを混合して蟻酸を
超音波によりミスト化し、そのミストを噴霧孔２３ｂか
ら処理マガジン２に向けて放出させる。超音波振動子２
３ｆはミスト供給時に駆動され、その他の時間には駆動
させないことにより蟻酸含有ガスの供給、停止を制御す
る。

【００４８】なお、加熱溶融室３の搬入口３９、搬出口
３ｂの各シャッター８，９の代わりに窒素（不活性ガ
ス）のエアーカーテンを放出するノズル２５を設置する
か、シャッター８，９とエアーカーテンを併存させても
よい。これにより、加熱溶融室３外への蟻酸の漏れを確
実に防止できる。また、処理マガジン２内にウェハ等を
収容している状態で、ノズル２５又は不活性ガスパージ
ノズル４ａから不活性ガスを導入して加熱溶融室３内を
不活性ガス雰囲気にしてもよい。 （付記１）はんだ層を有する基体を間隔をおいて複数収
納するマガジンと、前記マガジンを格納し、かつ前記マ
ガジンに前記基体を搬入する搬入口と前記マガジンから
前記基体を搬出する搬出口を有する加熱室と、前記加熱
室を外気から遮蔽するために前記搬入口と前記搬出口の
それぞれに設置された第１の大気遮蔽機構と第２の大気
遮蔽機構と、前記加熱室内で前記マガジンを閉じ込め可
能に配置されたヒーターと、前記加熱領域へ蟻酸を供給
する蟻酸供給機構と、前記蟻酸を前記加熱室の外に排出
する排気機構とを有するはんだ接合装置。 （付記２）外部から冷却ガスを前記ヒータ内に導入する
冷却ガス導入機構をさらに有することを特徴とする付記
１に記載のはんだ接合装置。 （付記３）前記冷却ガスは、不活性ガスであることを特
徴とする付記２に記載のはんだ接合装置。 （付記４）前記第１及び第２の大気遮蔽機構は、シャッ
ターとエアーカーテンの少なくとも一方であることを特
徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載のはんだ接
合装置。 （付記５）前記エアーカーテンは、不活性ガスシャワー
であることを特徴とする付記４に記載のはんだ接合装
置。 （付記６）前記蟻酸供給機構は、蟻酸と不活性ガスの混
合ミストの導入部を有していることを特徴とする付記１
乃至付記５のいずれかに記載のはんだ接合装置。 （付記７）前記蟻酸供給機構は、蟻酸をミスト化するた
めの超音波振動素子を有することを特徴とする付記１乃
至付記５のいずれかに記載のはんだ接合装置。 （付記８）前記蟻酸供給機構は、蟻酸濃度７６ vol％以
下の溶液の蟻酸導入部を有することを特徴とする付記
１、付記６又は付記７に記載のはんだ接合装置。 （付記９）前記排気機構は、前記ヒータにより前記マガ
ジンを閉じ込めた状態で、前記ヒータ内を減圧する機能
を有することを特徴とする付記１乃至付記８のいずれか
に記載のはんだ接合装置。 （付記１０）前記排気機構の排気部分に接続された蟻酸
分解機構又は蟻酸回収機構をさらに有することを特徴と
する付記１乃至付記１９のいずれかに記載のはんだ接合
装置。 （付記１１）前記蟻酸回収機構は、前記排気機構から出
た排気ガスを通すための溶液を入れる浴槽を有すること
を加熱部を有することを特徴とする付記１０に記載のは
んだ接合装置。 （付記１２）前記排気ガスを通す複数の孔を有する通気
部が前記浴槽に設けられていることを特徴とする付記１
１に記載のはんだ接合装置。 （付記１３）前記溶液は、水又はアルコールであること
を特徴とする付記１２に記載のはんだ接合装置。 （付記１４）前記蟻酸分解機構は、前記排気機構から出
た排気ガスを４００℃以上に加熱する加熱部を有するこ
とを特徴とする付記１０に記載のはんだ接合装置。 （付記１５）前記マガジンは、ウェハ状の前記基体を支
持する支持面と、内部に前記蟻酸を通過させる蟻酸導入
スペースとを有していることを特徴とする付記１乃至付
記１４のいずれかに記載の記載のはんだ接合装置。 （付記１６）前記マガジンは、ウェハ状の前記基体を支
持するメッシュ状支持面と、内部に前記蟻酸を導入する
蟻酸導入スペースとを有していることを特徴とする付記
１乃至付記１４のいずれかに記載のはんだ接合装置。 （付記１７）前記基体はチップ状の半導体装置であって
支持具に保持され、該支持具は前記マガジン内で間隔を
おいて複数枚支持されることを特徴とする付記１、付記
１５又は付記１６に記載のはんだ接合装置。 （付記１８）前記支持具は前記半導体装置を位置決めす
る凹部を有し、無機材料又は金属材料から構成されてい
ることを特徴とする付記１７に記載のはんだ接合装置。 （付記１９）前記マガジンを前記加熱室内で移動させる
搬送機構を有することを特徴とする付記１乃至付記１８
のいずれかに記載のはんだ接合装置。 （付記２０）前記基体は、電子部品、回路基板、半導体
ウェハ、半導体チップのいずれかであることを特徴とす
る付記１乃至付記１９のいずれかに記載のはんだ接合装
置。 （付記２１）前記加熱室内に不活性ガスを導入する不活
性ガス導入機構を有することを特徴とする付記１乃至付
記２０のいずれかに記載のはんだ接合装置。 （付記２２）はんだ層が付着した金属パターンを有する
基体を間隔をおいてマガジン内に複数入れる工程と、蟻
酸が供給された状態の前記マガジンを加熱領域でヒータ
により覆う工程と、前記ヒータにより前記はんだ層を加
熱して前記はんだ層を金属パターンに接合する工程と、
前記ヒータ内に冷却ガスを導入することにより前記はん
だ層、前記金属パターン及び前記基体を冷却するととも
に前記ヒータ内の前記蟻酸を外部に排出する工程と、前
記ヒータを前記マガジン周囲から取り去る工程と、前記
マガジンから前記基体を搬出する工程とを有することを
特徴とするはんだ接合方法。 （付記２３）前記ヒータ内から排出された前記蟻酸を蟻
酸回収機構によって回収する工程をさらに有することを
特徴とする付記２１に記載のはんだ接合方法。 （付記２４）前記ヒータ内から排出された前記蟻酸を蟻
酸分解機構によって分解する工程をさらに有することを
特徴とする付記２１に記載のはんだ接合方法。 （付記２５）前記マガジンを覆った状態で前記ヒータ内
を減圧する工程をさらに有することを特徴とする付記２
１に記載のはんだ接合方法。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、はん
だ層が付着した金属パターンを有する複数の基体を間隔
をおいて収納するマガジンと、そのマガジンを閉じ込め
可能に配置されるヒータとを有しているので、複数の基
体上のはんだをそれぞれ同時に接合することができ、ス
ループットを従来よりも向上することができる。

【００５０】また、はんだ層をヒータにより加熱して溶
融した後に、ヒータをマガジンの周囲から取り去ること
により、はんだ層の温度を下げることが容易になり、加
熱から冷却までの時間を短縮することができる。さら
に、ヒータに冷却ガス導入機構を取り付ける構造を採用
しているので、はんだ層の加熱終了直後に冷却ガスによ
りさらに急速に冷却することができ、はんだ冷却時間を
短くできる。

【００５１】蟻酸をはんだ層に供給する場合には、蟻酸
とガスの２流体を混合して蟻酸の過剰な供給を抑制した
り、超音波で蟻酸をミスト化するようにしたので、蟻酸
の過剰な供給を抑制できる。また、マガジンを加熱室内
にのみ収めることにより、空気中の汚染物質がマガジン
に付着することを抑制して加熱中の基体の汚染を防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施形態に係るはんだ接合装
置を示す上面図である。

【図２】図２は、図１のＩ−Ｉ線断面図である。

【図３】図３は、本発明の実施形態に係るはんだ接合装
置に使用される蟻酸供給ノズルの一部を示す斜視図であ
る。

【図４】図４は、本発明の実施形態に係るはんだ接合装
置に使用される処理マガジンを示す斜視図である。

【図５】図５(a),(b) は、本発明の実施形態に係る半田
接合装置により接合される半田が形成された半導体ウェ
ハを示す斜視図と側面図である。

【図６】図６(a),(b) は、図５(b) に示した半導体デバ
イスの一部を示す断面図である。

【図７】図７(a) は、本発明の実施形態に係るはんだ接
合装置に使用される蟻酸回収機構を示す断面図、図７
(b) は、その蟻酸回収機構に組み込まれるプレートを示
す断面図である。

【図８】図８(a) 〜(c) は、本発明の実施形態に係るは
んだ接合装置の動作説明図（その１）である。

【図９】図９(a) 〜(c) は、本発明の実施形態に係るは
んだ接合装置の動作説明図（その２）である。

【図１０】図１０(a) 〜(c) は、本発明の実施形態に係
るはんだ接合装置の動作説明図（その３）である。

【図１１】図１１(a),(b) は、本発明の実施形態に係る
半田接合装置により接合される半田が形成されたチップ
状の半導体デバイスを複数個取り付ける治具を示す斜視
図と側面図である。

【図１２】図１２は、本発明の実施形態に係るはんだ接
合装置に使用される別の処理マガジンを示す斜視図であ
る。

【図１３】図１３(a),(b) は、本発明の実施形態に係る
はんだ接合装置に使用される別の蟻酸供給機構を示す断
面図である。

【図１４】図１４は、本発明の実施形態に係るはんだ接
合装置に使用されるさらに別の蟻酸供給機構を示す断面
図である。

【符号の説明】

１…マガジン載置台、２…処理マガジン、３…加熱溶融
室、４…ヒータ、４ａ…不活性ガスパージノズル、５…
駆動機構、５ａ…支持シャフト、６…蟻酸噴霧ノズル、
７…蟻酸供給機構、８，９…シャッター、１０…マガジ
ン移動機構、１１…ローダ、１２…アンローダ、１３，
１４…プッシャー、１５…シャッター、１６…排気装
置、１７…蟻酸回収機構、１８…シロッコファン、１９
…治具、２２，２３…噴霧器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/34 Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０７Ｌ // Ｂ２３Ｋ 101:40 Ｂ２３Ｋ 101:40 (72)発明者 松木 浩久 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5E319 AA03 AC01 BB05 CC33 CC34 CC36 CC58 CD29 CD35 GG03 GG15

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】はんだ層を有する基体を間隔をおいて複数
   収納するマガジンと、 前記マガジンを格納し、かつ前記マガジンに前記基体を
   搬入する搬入口と前記マガジンから前記基体を搬出する
   搬出口を有する加熱室と、 前記加熱室を外気から遮蔽するために前記搬入口と前記
   搬出口のそれぞれに設置された第１の大気遮蔽機構と第
   ２の大気遮蔽機構と、 前記加熱室内で前記マガジンを閉じ込め可能に配置され
   たヒーターと、 前記加熱領域へ蟻酸を供給する蟻酸供給機構と、 前記蟻酸を前記加熱室の外に排出する排気機構とを有す
   るはんだ接合装置。
2. 【請求項２】外部から冷却ガスを前記ヒータ内に導入す
   る冷却ガス導入機構をさらに有することを特徴とする請
   求項１に記載のはんだ接合装置。
3. 【請求項３】前記第１及び第２の大気遮蔽機構は、シャ
   ッターとエアーカーテンの少なくとも一方であることを
   特徴とする請求項１又は請求項２に記載のはんだ接合装
   置。
4. 【請求項４】前記蟻酸供給機構は、蟻酸と不活性ガスの
   混合ミストの導入部を有していることを特徴とする請求
   項１乃至請求項３のいずれかに記載のはんだ接合装置。
5. 【請求項５】前記蟻酸供給機構は、蟻酸をミスト化する
   ための超音波振動素子を有することを特徴とする請求項
   １乃至請求項４のいずれかに記載のはんだ接合装置。
6. 【請求項６】前記排気機構は、前記ヒータにより前記マ
   ガジンを閉じ込めた状態で、前記ヒータ内を減圧する機
   能を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のい
   ずれかに記載のはんだ接合装置。
7. 【請求項７】前記排気機構の排気部分に接続された蟻酸
   分解機構又は蟻酸回収機構をさらに有することを特徴と
   する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のはんだ接
   合装置。
8. 【請求項８】前記マガジンは、ウェハ状の前記基体を支
   持する支持面と、内部に前記蟻酸を通過させる蟻酸導入
   スペースとを有していることを特徴とする請求項１乃至
   請求項７のいずれかに記載の記載のはんだ接合装置。
9. 【請求項９】前記マガジンは、ウェハ状の前記基体を支
   持するメッシュ状支持面と、内部に前記蟻酸を導入する
   蟻酸導入スペースとを有していることを特徴とする請求
   項１乃至請求項７のいずれかに記載のはんだ接合装置。
10. 【請求項１０】はんだ層が付着した金属パターンを有す
    る基体を間隔をおいてマガジン内に複数入れる工程と、 蟻酸が供給された状態の前記マガジンを加熱領域でヒー
    タにより覆う工程と、 前記ヒータにより前記はんだ層を加熱して前記はんだ層
    を金属パターンに接合する工程と、 前記ヒータ内に冷却ガスを導入することにより前記はん
    だ層、前記金属パターン及び前記基体を冷却するととも
    に前記ヒータ内の前記蟻酸を外部に排出する工程と、 前記ヒータを前記マガジン周囲から取り去る工程と、 前記マガジンから前記基体を搬出する工程とを有するこ
    とを特徴とするはんだ接合方法。