JP2007053245A - Method and device for soldering - Google Patents

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Taizo Hagiwara
泰三 萩原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the occurrence of wrinkles on a solder surface. <P>SOLUTION: In a heating chamber 2 whose temperature is lower than the solder melting temperature with a pressure lower than the atmospheric pressure, an object 6 comprising a solder and a part to be soldered is irradiated with hydrogen radical. With the heating chamber 2 provided with a reducing atmosphere or inactive atmosphere at the atmospheric pressure or near it, the object is heated to the temperature of solder melting point or higher by a heating plate 4. The object 6 is cooled by a cooling device 30 in a cooling chamber 24 with the reducing atmosphere or inactive atmosphere at the atmospheric pressure or near it. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、はんだ付け方法及びはんだ付け装置に関し、特に、リフローはんだ付けに関する。   The present invention relates to a soldering method and a soldering apparatus, and more particularly to reflow soldering.

リフローはんだ付け技術には、例えば特許文献1に開示されているようなものがある。このはんだ付け技術では、真空室内に133Paの圧力となるように水素ガスを導入した状態で、マイクロ波を発生させて、水素ラジカルを発生させる。この状態において、基板とはんだとからなる処理物をはんだの融点温度以上の温度に加熱し、この加熱状態を所定時間継続した後、マイクロ波の発生を停止することによって水素雰囲気とし、処理物を冷却する。加熱は、ヒータを備えた支持台上に処理物を配置した状態で行い、冷却は、この支持台に冷却装置を接触させることによって行う。   Examples of the reflow soldering technique include those disclosed in Patent Document 1. In this soldering technique, microwaves are generated and hydrogen radicals are generated in a state where hydrogen gas is introduced into the vacuum chamber so as to have a pressure of 133 Pa. In this state, the processing object consisting of the substrate and the solder is heated to a temperature equal to or higher than the melting point temperature of the solder, and after this heating state is continued for a predetermined time, the generation of microwaves is stopped to form a hydrogen atmosphere, and the processing object is Cooling. Heating is performed in a state in which the processing object is disposed on a support table provided with a heater, and cooling is performed by bringing a cooling device into contact with the support table.

特開2004−114074号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-114074

このリフローはんだ付け技術によって基板上にはんだバンプを形成すると、はんだバンプの表面に微細なしわが発生することが判った。これは、冷却速度に起因するものである。はんだ、例えばSn−Ag溶融はんだを冷却すると、初晶であるβ−Snのデンドライト(樹枝状結晶)が発生し、成長する。このSnデンドライトが成長することにより、溶融しているはんだ内の銀が濃化し、共晶組成に達し、瞬間に凝固する。このSnのデンドライトがバンプの表面に形成されると、しわができる。このしわの発生を防止するには、冷却速度を非常に高速として、デンドライトの成長を抑制して、はんだバンプの表面にデンドライトが表面に達するまでに固化させるか、非常に低速で冷却して、発生した初晶を消滅させる必要がある。しかし、非常に低速で冷却することは、はんだ付けの効率から好ましくない。   It has been found that when a solder bump is formed on a substrate by this reflow soldering technique, fine wrinkles are generated on the surface of the solder bump. This is due to the cooling rate. When solder, for example, Sn—Ag molten solder is cooled, β-Sn dendrites (dendritic crystals), which are primary crystals, are generated and grown. As this Sn dendrite grows, the silver in the molten solder is concentrated, reaches a eutectic composition, and instantly solidifies. When the Sn dendrite is formed on the surface of the bump, wrinkles are formed. In order to prevent this wrinkle, the cooling speed is set to be very high, the dendrite growth is suppressed, and the surface of the solder bump is solidified until the dendrite reaches the surface, or it is cooled at a very low speed, It is necessary to eliminate the generated primary crystal. However, cooling at a very low speed is not preferable because of the efficiency of soldering.

本発明は、はんだ表面にしわが発生することを防止するはんだ付け方法及び装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the soldering method and apparatus which prevent that a wrinkle generate | occur | produces on the solder surface.

本発明によるはんだ付け方法では、はんだ溶融温度よりも低い温度であって、かつ大気圧よりも低い圧力、例えば10乃至1000Paの圧力範囲で、はんだと、このはんだが接合される被はんだ付け部とを有する処理物に、遊離基ガスを照射する。はんだとしては、例えばSn−Agはんだを使用することができる。遊離基ガスとしては、例えば水素ガスをプラズマ化した水素ラジカルを使用することができる。この過程に続いて、大気圧またはその近傍圧力の還元性雰囲気または不活性雰囲気において、はんだ溶融温度以上の温度に前記処理物を昇温させ、その後に、このはんだ溶融温度以上の一定温度に保持する。還元性雰囲気は、例えば水素ガスを満たすことによって実現することができ、不活性雰囲気は、例えば窒素ガス等の不活性ガスを満たすことによって行うことができる。この過程に続いて、同じ条件で処理物を冷却する。   In the soldering method according to the present invention, a solder and a soldered portion to which the solder is joined at a temperature lower than the solder melting temperature and a pressure lower than atmospheric pressure, for example, a pressure range of 10 to 1000 Pa. A processed product having a free radical gas is irradiated. As the solder, for example, Sn-Ag solder can be used. As the free radical gas, for example, hydrogen radical obtained by converting hydrogen gas into plasma can be used. Following this process, the treated product is heated to a temperature equal to or higher than the solder melting temperature in a reducing or inert atmosphere at or near atmospheric pressure, and then maintained at a constant temperature equal to or higher than the solder melting temperature. To do. The reducing atmosphere can be realized, for example, by filling with hydrogen gas, and the inert atmosphere can be performed by filling, for example, an inert gas such as nitrogen gas. Following this process, the workpiece is cooled under the same conditions.

このはんだ付け方法によれば、遊離基ガスの照射によって、はんだや非はんだ付け部の表面に付着している酸化物が除去され、その後に昇温及び温度保持が行われる。この昇温及び温度保持は、加熱手段から処理物への直接伝導の他に、加熱手段と処理物との間に介在する気体の対流による対流伝導によっても行われる。この圧力が大気圧またはこれに近い圧力であるので、この対流伝導が、大気圧よりも低い圧力下で行われている場合よりも良好に行われ、急速に昇温することができる。なお、大気圧またはその近傍の圧力下で加熱を行うと、溶融固化されたはんだの表面が良好でない可能性があるが、加熱前に遊離基ガスによって酸化物を除去しているので、表面を良好にすることができる。また、冷却も直接伝導の冷却の他に対流伝導によっても行われ、しかも、冷却時の圧力が大気圧またはそれに近い圧力であるので、冷却時の対流伝導も良好に行われる。その結果、急速に処理物を冷却することができ、固化したはんだの表面にしわが生じることを防止できる。   According to this soldering method, the oxide adhering to the surface of the solder or the non-soldered portion is removed by irradiation with the free radical gas, and then the temperature is raised and the temperature is maintained. This temperature rise and temperature holding is performed not only by direct conduction from the heating means to the treatment object but also by convection conduction by convection of a gas interposed between the heating means and the treatment object. Since this pressure is atmospheric pressure or a pressure close thereto, this convective conduction is performed better than when it is performed under a pressure lower than atmospheric pressure, and the temperature can be increased rapidly. If heating is performed under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, the surface of the melted and solidified solder may not be good, but the oxide is removed by free radical gas before heating. Can be good. Further, the cooling is performed not only by direct conduction cooling but also by convection conduction. Furthermore, since the pressure during cooling is at or near atmospheric pressure, the convection conduction during cooling is performed well. As a result, the processed product can be rapidly cooled, and wrinkles can be prevented from occurring on the surface of the solidified solder.

昇温及び温度保持は、加熱手段を前記処理物に直接に接触させることによって行った上に、冷却過程は、冷却手段を前記処理物に直接に接触させることによって行うこともできる。このように構成すると、直接加熱と対流加熱とが同時に行われ、急速に加熱することができ、冷却手段が処理物に接触することによる直接冷却と、上述した対流による冷却とが同時に行われ、より急速に処理物を冷却することができる。   The temperature raising and temperature holding can be performed by bringing the heating means into direct contact with the treatment object, and the cooling process can also be carried out by bringing the cooling means into direct contact with the treatment object. If comprised in this way, direct heating and convection heating are performed simultaneously, it can be heated rapidly, direct cooling by a cooling means contacting a processed material, and cooling by convection mentioned above are performed simultaneously, The processed material can be cooled more rapidly.

さらに、被はんだ付け部は、電極を有する基板とすることができる。この場合、前記はんだは、はんだバンプとする。このはんだバンプが電極上に配置される。更に、冷却手段は、前記基板よりも大きい冷却ブロックを有し、この冷却ブロックが、電極を形成している前記基板の面とは反対側の面に直接に接触する。   Further, the soldered portion can be a substrate having electrodes. In this case, the solder is a solder bump. This solder bump is disposed on the electrode. Further, the cooling means has a cooling block larger than the substrate, and the cooling block directly contacts a surface opposite to the surface of the substrate forming the electrode.

このように構成すると、冷却は、基板を通じてその基板上の電極に接触しているはんだの内部から行われる。従って、はんだの表面が冷却される前に、その内部から冷却することができ、固化したはんだの表面にしわがよることを防止できる。   If comprised in this way, cooling will be performed from the inside of the solder which is contacting the electrode on the board | substrate through a board | substrate. Therefore, before the surface of the solder is cooled, it can be cooled from the inside thereof, and the surface of the solidified solder can be prevented from wrinkling.

本発明によるはんだ付け装置は、加熱チャンバーを有している。加熱チャンバーは内部に加熱手段を有し、この加熱手段は、はんだと、このはんだが接合される被はんだ付け部とを有する処理物に直接に接触して加熱する。この加熱は、はんだの溶融温度以上に処理物の温度を上昇させ、このはんだの溶融温度以上の温度を保持するように行われる。このはんだ付け装置は、冷却チャンバーも有している。この冷却チャンバーは、内部に冷却手段を有し、この冷却手段は、前記処理物に直接に接触して冷却する。この加熱チャンバーと冷却チャンバーとは連設することが望ましい。前記加熱チャンバーと前記冷却チャンバーとの間で前記処理物を移送するように移送手段が設けられている。移送手段は、冷却手段の一部を兼ねることができる。前記加熱手段における加熱時に前記加熱チャンバー内をほぼ大気圧の還元性または不活性ガス雰囲気とし、前記冷却手段における冷却時に前記冷却チャンバー内をほぼ大気圧の還元性又は不活性ガス雰囲気とする圧力設定手段が設けられている。この圧力設定手段は、加熱チャンバーと冷却チャンバーとに個別に設けることもできるし、共通に設けることもできる。また、加熱チャンバーには、加熱前に処理物の酸化物を除去するために遊離基ガスの供給手段を設けることもできる。   The soldering apparatus according to the present invention has a heating chamber. The heating chamber has a heating means inside, and the heating means directly contacts and heats a workpiece having solder and a soldered portion to which the solder is joined. This heating is performed so as to raise the temperature of the processed material above the melting temperature of the solder and maintain the temperature above the melting temperature of the solder. The soldering device also has a cooling chamber. This cooling chamber has a cooling means inside, and this cooling means cools by contacting the said processed material directly. It is desirable to connect the heating chamber and the cooling chamber in series. Transfer means is provided so as to transfer the processed material between the heating chamber and the cooling chamber. The transfer means can also serve as a part of the cooling means. Pressure setting in which the inside of the heating chamber is set to a substantially atmospheric reducing or inert gas atmosphere during heating in the heating means, and the inside of the cooling chamber is set to a substantially atmospheric reducing or inert gas atmosphere during cooling in the cooling means. Means are provided. This pressure setting means can be provided individually in the heating chamber and the cooling chamber, or can be provided in common. The heating chamber can also be provided with a free radical gas supply means for removing oxides of the processed material before heating.

このように構成すると、処理物は加熱手段に直接に接触することによる直接伝導と、ほぼ大気圧の還元性又は不活性ガス雰囲気下での対流伝導とによって加熱されるので、急速な加熱が行え、また処理物は冷却手段に直接に接触することによる直接伝導と、ほぼ大気圧の還元性又は不活性ガス雰囲気下での対流伝導とによって冷却されるので、急速な冷却が行える。従って、溶融後の冷却されたはんだの表面にしわが発生することがない。   With this configuration, the processed material is heated by direct conduction by direct contact with the heating means and by convective conduction in a reducing or inert gas atmosphere at approximately atmospheric pressure, so that rapid heating can be performed. In addition, since the processed material is cooled by direct conduction by directly contacting the cooling means and convective conduction in a reducing or inert gas atmosphere at approximately atmospheric pressure, rapid cooling can be performed. Therefore, wrinkles are not generated on the surface of the cooled solder after melting.

以上のように、本発明によれば、固化されたはんだの表面にしわが発生することを防止することができる。   As described above, according to the present invention, wrinkles can be prevented from occurring on the surface of the solidified solder.

本発明の1実施形態のはんだ付け方法に使用するはんだ付け装置は、図1に示すように、加熱チャンバー2を有している。加熱チャンバー2の内部には、急速に昇温及び冷却が可能な加熱手段、例えば内部にヒータ(図示せず)を有する平板状の加熱板4が配置されている。この加熱板4上に処理物6が配置されている。処理物6は、図2に示すように、例えば被はんだ付け部、具体的には基板、より詳しくはウエハー6aと、このウエハー6aの上面上に形成されている電極6b上に配置されたはんだ、例えばはんだボール6cとからなる。加熱板4は、処理物6が配置された状態で、処理物6よりも充分に大きい大きさに形成されている。電極6b上にはんだボール6cを半田付けするために、このはんだ付け装置が使用される。はんだボール6cは、例えばSn−Agはんだからなるものである。   The soldering apparatus used for the soldering method of one embodiment of the present invention has a heating chamber 2 as shown in FIG. Inside the heating chamber 2, a heating means capable of rapidly raising and cooling temperature, for example, a flat heating plate 4 having a heater (not shown) inside is arranged. A processed product 6 is disposed on the heating plate 4. As shown in FIG. 2, the processed product 6 is, for example, a soldered portion, specifically a substrate, more specifically, a wafer 6a and solder disposed on an electrode 6b formed on the upper surface of the wafer 6a. For example, it consists of solder balls 6c. The heating plate 4 is formed in a size sufficiently larger than the processed product 6 in a state where the processed product 6 is arranged. This soldering apparatus is used to solder the solder ball 6c onto the electrode 6b. The solder ball 6c is made of, for example, Sn—Ag solder.

ウエハー6aは、図1に示すように、加熱チャンバー2内に設けた昇降装置8のピン8aをウエハー6aの下面に接触させることによって支持されている。ピン8aが降下した状態で、加熱板4上にウエハー6aの下面が接触して、ウエハー6aが加熱板4に載せられて、直接に加熱される。   As shown in FIG. 1, the wafer 6a is supported by bringing the pins 8a of the lifting device 8 provided in the heating chamber 2 into contact with the lower surface of the wafer 6a. With the pins 8a lowered, the lower surface of the wafer 6a comes into contact with the heating plate 4, and the wafer 6a is placed on the heating plate 4 and directly heated.

加熱チャンバー2内での加熱条件を整えるために、加熱チャンバー2には、排気手段、例えば真空ポンプ14が取り付けられている。真空ポンプ14によって加熱チャンバー2内が排気される。また、加熱チャンバー2内を所定の不活性ガス、例えば窒素ガスで満たすために、不活性ガス供給源、例えば窒素ガス源16も加熱チャンバー2に取り付けられている。これら真空ポンプ14及び窒素ガス源16が加熱チャンバー用の圧力設定手段を構成している。   In order to adjust the heating conditions in the heating chamber 2, an evacuation unit such as a vacuum pump 14 is attached to the heating chamber 2. The inside of the heating chamber 2 is exhausted by the vacuum pump 14. An inert gas supply source, for example, a nitrogen gas source 16 is also attached to the heating chamber 2 in order to fill the heating chamber 2 with a predetermined inert gas, for example, nitrogen gas. The vacuum pump 14 and the nitrogen gas source 16 constitute pressure setting means for the heating chamber.

また、加熱条件を整えるために、遊離基ガス、例えば水素ラジカルを加熱チャンバー2内に供給する遊離基ガス供給手段が加熱チャンバー2には設けられている。例えば、遊離基ガスの元となるガスの供給源、例えば水素ガス源18と、この水素ガスを遊離化、即ちプラズマ化するためのマイクロ波発生装置20とが加熱チャンバー2には設けられている。マイクロ波発生装置20は、処理物6のはんだボール6cと対向するように加熱チャンバー2の上方に取り付けられ、このマイクロ波発生装置20からのマイクロ波に晒されるように水素ガスを供給するように水素ガス源18が設けられている。   In order to adjust the heating conditions, the heating chamber 2 is provided with free radical gas supply means for supplying a free radical gas, for example, hydrogen radicals, into the heating chamber 2. For example, the heating chamber 2 is provided with a gas source that is a source of free radical gas, for example, a hydrogen gas source 18, and a microwave generator 20 that liberates the hydrogen gas, that is, turns it into plasma. . The microwave generator 20 is attached above the heating chamber 2 so as to face the solder balls 6c of the processed product 6, and supplies hydrogen gas so as to be exposed to the microwave from the microwave generator 20. A hydrogen gas source 18 is provided.

このはんだ付け装置では、加熱チャンバー2によって加熱された処理物6は、加熱チャンバー2の他方の端部に設けた出口22から、加熱チャンバー2に連設して設けられている冷却チャンバー24に供給される。冷却チャンバー24の加熱チャンバー2と接している端部には、加熱チャンバー2の出口22と対向して出入り口26が設けられ、これら出口22と出入り口26との間にはゲートバルブ28が設けられている。このゲートバルブ28は、処理物6を冷却チャンバー24と加熱チャンバー2との間で移送する際に開かれ、その後に閉じられる。ゲートバルブ28が閉じられている状態で、加熱チャンバー2は気密状態となる。   In this soldering apparatus, the processed product 6 heated by the heating chamber 2 is supplied from the outlet 22 provided at the other end of the heating chamber 2 to the cooling chamber 24 provided continuously with the heating chamber 2. Is done. At the end of the cooling chamber 24 in contact with the heating chamber 2, an inlet / outlet 26 is provided opposite to the outlet 22 of the heating chamber 2, and a gate valve 28 is provided between the outlet 22 and the inlet / outlet 26. Yes. The gate valve 28 is opened when the workpiece 6 is transferred between the cooling chamber 24 and the heating chamber 2, and then closed. With the gate valve 28 closed, the heating chamber 2 is airtight.

この冷却チャンバー24内には、冷却手段、例えば冷却装置30が配置されている。この冷却装置30は、移送手段、例えばアーム32を有している。このアーム32は、ブロック状に形成され、ピン8aを上昇させることによって処理物6を加熱板4から持ち上げた状態で、ウエハー6aの下面に、出入り口26、出口22を通過して進入する。このアーム32は処理物6をすくいとった後、冷却チャンバー24へ後退して、冷却装置30上に載せる。なお、アーム32自体も処理物6を冷却する機能を有している。冷却装置は、液冷、例えば水冷の冷却装置である。図2に示すようにアーム32は、その上に処理物6が載置された状態で、処理物6よりも大きく形成されている。   In the cooling chamber 24, cooling means, for example, a cooling device 30 is arranged. The cooling device 30 has transfer means, for example, an arm 32. The arm 32 is formed in a block shape, and enters the lower surface of the wafer 6a through the entrance / exit 26 and the exit 22 in a state where the workpiece 6 is lifted from the heating plate 4 by raising the pins 8a. After scooping up the processed material 6, the arm 32 retracts to the cooling chamber 24 and places it on the cooling device 30. The arm 32 itself has a function of cooling the processed product 6. The cooling device is a liquid cooling device such as a water cooling device. As shown in FIG. 2, the arm 32 is formed larger than the processing object 6 in a state where the processing object 6 is placed thereon.

冷却チャンバー24における冷却条件を整えるために、冷却チャンバー24には、冷却チャンバー24内を排気する排気手段、例えば真空ポンプ34が取り付けられている。この真空状態において、冷却チャンバー24内に不活性ガス、例えば窒素ガスを供給するために、不活性ガス源、例えば窒素ガス源36が冷却チャンバー24に設けられている。これら真空ポンプ34及び窒素ガス源36が、冷却チャンバー24用の圧力設定手段を構成している。   In order to adjust the cooling conditions in the cooling chamber 24, the cooling chamber 24 is provided with an exhaust means for exhausting the inside of the cooling chamber 24, for example, a vacuum pump. In order to supply an inert gas such as nitrogen gas into the cooling chamber 24 in this vacuum state, an inert gas source such as a nitrogen gas source 36 is provided in the cooling chamber 24. The vacuum pump 34 and the nitrogen gas source 36 constitute pressure setting means for the cooling chamber 24.

なお、加熱チャンバー2用に真空ポンプ14を、冷却チャンバー24用に真空ポンプ34を設けたが、1台の真空ポンプを両チャンバー2、24に共通に使用することもできる。同様に、加熱チャンバー2用に窒素ガス源16を、冷却チャンバー24用に窒素ガス源36をそれぞれ設けたが、1台の窒素ガス源を両チャンバー2、24に共通に使用することもできる。即ち、圧力設定手段を加熱チャンバー2及び冷却チャンバー24に共通に設けることもできる。   Although the vacuum pump 14 is provided for the heating chamber 2 and the vacuum pump 34 is provided for the cooling chamber 24, a single vacuum pump can be commonly used for both the chambers 2 and 24. Similarly, although the nitrogen gas source 16 is provided for the heating chamber 2 and the nitrogen gas source 36 is provided for the cooling chamber 24, a single nitrogen gas source can be used in common for both the chambers 2 and 24. That is, the pressure setting means can be provided in common in the heating chamber 2 and the cooling chamber 24.

冷却チャンバー24において冷却された処理物6は、冷却チャンバー24の加熱チャンバー2と反対側の端部に設けた出入り口38から外部に取り出される。出入り口38にはゲートバルブ40が設けられている。通常には、このゲートバルブ40は閉じられている。ゲートバルブ40、28を閉じた状態において、冷却チャンバー24は気密状態とされる。はんだ付けされる処理物6は、この出入り口38から冷却チャンバー24内に搬入される。   The processed product 6 cooled in the cooling chamber 24 is taken out from an inlet / outlet 38 provided at the end of the cooling chamber 24 opposite to the heating chamber 2. A gate valve 40 is provided at the entrance / exit 38. Normally, the gate valve 40 is closed. With the gate valves 40 and 28 closed, the cooling chamber 24 is airtight. The workpiece 6 to be soldered is carried into the cooling chamber 24 through the entrance / exit 38.

このはんだ付け装置を使用した本発明によるはんだ付け方法では、まず、ゲートバルブ40を開いて、搬送アーム32上に処理物6を配置する。次に、ゲートバルブ40を閉じて、冷却チャンバー24内を真空排気する。このとき、加熱チャンバー2も予め真空排気しておく。続いて、ゲートバルブ28を開き、搬送アーム32を加熱チャンバー2内に進行させ、加熱チャンバー2内の上昇させたピン8a上に処理物6を配置する。続いて、搬送アーム32を後退させ、ゲートバルブ28を閉じた後、ピン8aを下降させ、処理物6をはんだ溶融温度よりも低い温度に予め温度が制御されている加熱板4の上に配置する。この温度は、室温よりも高いことが望ましい。この配置と前後して、水素ガス源18から水素ガスを加熱チャンバー2内に供給して、加熱チャンバー2内の圧力を図3に示すように例えば133Paとする。この状態において、マイクロ波発生装置20を動作させて、水素ガスをプラズマ化して、遊離基ガス、例えば水素ラジカルを発生させ、これを処理物6に照射する。これによって、処理物6のはんだ6cの表面の酸化物が除去される。   In the soldering method according to the present invention using this soldering apparatus, first, the gate valve 40 is opened, and the treatment 6 is placed on the transfer arm 32. Next, the gate valve 40 is closed, and the inside of the cooling chamber 24 is evacuated. At this time, the heating chamber 2 is also evacuated in advance. Subsequently, the gate valve 28 is opened, the transfer arm 32 is advanced into the heating chamber 2, and the processing object 6 is disposed on the raised pin 8 a in the heating chamber 2. Subsequently, after the transfer arm 32 is retracted and the gate valve 28 is closed, the pin 8a is lowered, and the treatment 6 is placed on the heating plate 4 whose temperature is controlled in advance to a temperature lower than the solder melting temperature. To do. This temperature is preferably higher than room temperature. Before and after this arrangement, hydrogen gas is supplied from the hydrogen gas source 18 into the heating chamber 2, and the pressure in the heating chamber 2 is set to 133 Pa, for example, as shown in FIG. In this state, the microwave generator 20 is operated to convert the hydrogen gas into plasma to generate free radical gas, for example, hydrogen radicals, and irradiate the processed material 6 with it. Thereby, the oxide on the surface of the solder 6c of the processed product 6 is removed.

次に、水素ガスの供給を停止し、排気した後に、窒素ガスを窒素ガス源16から加熱チャンバー2内に導入し、加熱チャンバー2内の圧力をほぼ大気圧とする。続いて、加熱板4の温度をはんだ溶融温度以上に上昇させる。加熱板4に直接に処理物6のウエハー6aの下面が接触し、かつ処理物6と加熱版4との間に窒素ガスが介在しているので、直接伝導と対流伝導とにより、処理物6は、図3に示すように急速に加熱が行われる。この加熱状態が所定時間継続して行われる。   Next, after the supply of hydrogen gas is stopped and evacuated, nitrogen gas is introduced from the nitrogen gas source 16 into the heating chamber 2, and the pressure in the heating chamber 2 is almost atmospheric pressure. Subsequently, the temperature of the heating plate 4 is raised to the solder melting temperature or higher. Since the lower surface of the wafer 6a of the processing object 6 is in direct contact with the heating plate 4 and nitrogen gas is interposed between the processing object 6 and the heating plate 4, the processing object 6 is obtained by direct conduction and convection conduction. As shown in FIG. 3, heating is performed rapidly. This heating state is performed continuously for a predetermined time.

一方、冷却チャンバー24においては、窒素ガス源36から窒素ガスが導入され、冷却チャンバー24内の圧力は、加熱チャンバー2の圧力と同じほぼ大気圧とされている。   On the other hand, in the cooling chamber 24, nitrogen gas is introduced from the nitrogen gas source 36, and the pressure in the cooling chamber 24 is set to substantially the same atmospheric pressure as the pressure in the heating chamber 2.

はんだボール6cが完全に溶融すると、昇降装置8によってピン8aが上昇させられ、処理物6が加熱板4から離れるように上昇する。このとき、加熱板4のヒータへの通電も終了する。   When the solder ball 6 c is completely melted, the pins 8 a are raised by the lifting device 8, and the processed product 6 is lifted away from the heating plate 4. At this time, energization of the heater of the heating plate 4 is also terminated.

この状態において、ゲートバルブ28が開かれ、アーム32が加熱チャンバー2内に進行して、処理物6のウエハー6aの下面に接触し、処理物6を支持した状態で後退し、冷却チャンバー24内の冷却装置30上に戻る。アーム32が進行する状態で既にアーム32の冷却は行われており、しかも、図2に実線で示すように直接にアーム32が処理物6に接触しているので、直接伝導によって急速に冷却が行われる。しかも、この冷却は、窒素雰囲気がほぼ大気圧であるので、図2に破線で示すように対流によっても行われ、さらに急速に冷却される。   In this state, the gate valve 28 is opened, the arm 32 advances into the heating chamber 2, comes into contact with the lower surface of the wafer 6 a of the processing object 6, moves backward while supporting the processing object 6, and enters the cooling chamber 24. The cooling device 30 is returned to. The arm 32 has already been cooled in the state in which the arm 32 is moving, and the arm 32 is in direct contact with the workpiece 6 as indicated by the solid line in FIG. Done. Moreover, since the nitrogen atmosphere is almost atmospheric pressure, this cooling is also performed by convection as shown by the broken line in FIG.

このように急速に冷却が行われるので、溶融はんだ中でのデンドライトの成長を抑制することができ、はんだバンプの表面にデンドライトが達するまでにはんだが固化され、固化されたはんだの表面にしわが発生することはない。   Because of this rapid cooling, the dendrite growth in the molten solder can be suppressed, and the solder is solidified until the dendrite reaches the surface of the solder bumps, causing wrinkles on the solidified solder surface. Never do.

なお、はんだの固化が完了すると、ゲートバルブ40を開いて、処理物6が冷却チャンバー24から取り出される。   When the solidification of the solder is completed, the gate valve 40 is opened and the processed product 6 is taken out from the cooling chamber 24.

上記の実施の形態では、加熱チャンバー2と冷却チャンバー24とを別個に設けたが、1つのチャンバー内において加熱と冷却とを行うこともできる。また、上記の実施の形態では、加熱及び冷却を窒素ガス雰囲気中で行ったが、窒素ガス以外の不活性ガス雰囲気中で行うこともできるし、還元性雰囲気、例えば水素ガス雰囲気中で行うこともできる。また、水素プラズマの発生は、133Paの圧力下で行ったが、10乃至1000Paの圧力下で行うことができる。上記の実施の形態では、加熱チャンバー2に処理物を搬入する際、冷却チャンバーを通って加熱チャンバー2に搬入したが、例えば加熱チャンバーの冷却チャンバー24と反対側の端部に入り口を設け、この入り口から処理物6を搬入するようにすることもできる。   In the above embodiment, the heating chamber 2 and the cooling chamber 24 are provided separately, but heating and cooling can also be performed in one chamber. In the above embodiment, heating and cooling are performed in a nitrogen gas atmosphere. However, the heating and cooling can be performed in an inert gas atmosphere other than nitrogen gas, or in a reducing atmosphere such as a hydrogen gas atmosphere. You can also. Further, the generation of hydrogen plasma was performed under a pressure of 133 Pa, but can be performed under a pressure of 10 to 1000 Pa. In the above embodiment, when the processing object is carried into the heating chamber 2, it is carried into the heating chamber 2 through the cooling chamber. For example, an entrance is provided at the end of the heating chamber opposite to the cooling chamber 24. It is also possible to carry in the processed product 6 from the entrance.

本発明の1実施形態によるはんだ付け方法に使用するはんだ付け装置の概略図である。It is the schematic of the soldering apparatus used for the soldering method by one Embodiment of this invention. 図1のはんだ付け装置における冷却過程を示す図である。It is a figure which shows the cooling process in the soldering apparatus of FIG. 図1のはんだ付け装置における温度及び圧力プロファイル図である。It is a temperature and pressure profile figure in the soldering apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

2 加熱チャンバー
4 加熱板
6 処理物
24 冷却チャンバー
30 冷却装置
2 Heating chamber 4 Heating plate 6 Processed object 24 Cooling chamber 30 Cooling device

Claims (4)

はんだ溶融温度よりも低い温度であってかつ大気圧よりも低い圧力で、はんだと、このはんだが接合される被はんだ付け部とを有する処理物に、遊離基ガスを照射する照射過程と、
この過程に続いて、大気圧またはその近傍圧力の還元性雰囲気または不活性雰囲気において、前記はんだ溶融温度以上の温度に前記処理物を加熱する加熱過程と、
この過程に続いて、大気圧またはその近傍圧力の還元性雰囲気または不活性雰囲気において、前記処理物を冷却する冷却過程とを、
具備するはんだ付け方法。
An irradiation process of irradiating a processing object having a solder and a part to be soldered to which the solder is bonded at a temperature lower than the solder melting temperature and lower than the atmospheric pressure with a free radical gas;
Subsequent to this process, in a reducing atmosphere or an inert atmosphere at or near atmospheric pressure, a heating process for heating the treatment to a temperature equal to or higher than the solder melting temperature;
Subsequent to this process, a cooling process for cooling the treated product in a reducing atmosphere or an inert atmosphere at or near atmospheric pressure,
Soldering method provided.
請求項1記載のはんだ付け方法において、前記加熱過程は、加熱手段を前記処理物に直接に接触させることによって行い、前記冷却過程は、冷却手段を前記処理物に直接に接触させることによって行うはんだ付け方法。   The soldering method according to claim 1, wherein the heating process is performed by bringing a heating unit into direct contact with the object to be processed, and the cooling process is performed by bringing a cooling unit into direct contact with the object to be processed. Attaching method. 請求項2記載のはんだ付け方向において、前記被はんだ付け部は、電極を有する基板であって、前記はんだは、はんだバンプであって、このはんだバンプが前記電極上に配置され、前記冷却手段は、前記基板よりも大きい冷却ブロックを有し、この冷却ブロックが、前記電極を形成している前記基板の面とは反対側の面に直接に接触するはんだ付け方法。   3. The soldering direction according to claim 2, wherein the soldered portion is a substrate having an electrode, and the solder is a solder bump, the solder bump is disposed on the electrode, and the cooling means includes: A soldering method comprising a cooling block larger than the substrate, wherein the cooling block directly contacts a surface opposite to the surface of the substrate forming the electrode. はんだと、このはんだが接合される被はんだ付け部とを有する処理物に直接に接触して加熱する加熱手段を、内部に有する加熱チャンバーと、
前記処理物に直接に接触して冷却する冷却手段を、内部に有する冷却チャンバーと、
前記加熱チャンバーと前記冷却チャンバーとの間で前記処理物を移送する移送手段と、
前記加熱手段における加熱時に前記加熱チャンバー内をほぼ大気圧の還元性または不活性ガス雰囲気とし、前記冷却手段における冷却時に前記冷却チャンバー内をほぼ大気圧の還元性又は不活性ガス雰囲気とする圧力設定手段とを、
具備するはんだ付け装置。
A heating chamber having inside a heating means for directly contacting and heating a workpiece having a solder and a part to be soldered to which the solder is bonded;
A cooling chamber having cooling means inside for cooling in direct contact with the workpiece,
Transfer means for transferring the workpiece between the heating chamber and the cooling chamber;
Pressure setting in which the inside of the heating chamber is set to a substantially atmospheric reducing or inert gas atmosphere during heating in the heating means, and the inside of the cooling chamber is set to a substantially atmospheric reducing or inert gas atmosphere during cooling in the cooling means. Means,
Soldering device provided.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012009597A (en) * 2010-06-24 2012-01-12 Elpida Memory Inc Manufacturing method for semiconductor device and manufacturing apparatus for semiconductor device
CN102481650A (en) * 2009-08-27 2012-05-30 阿有米工业股份有限公司 Heating and melting treatment device and heating and melting treatment method
JP2015211065A (en) * 2014-04-24 2015-11-24 三菱電機株式会社 Solder device and manufacturing method of electronic device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004111607A (en) * 2002-09-18 2004-04-08 Toyota Motor Corp Method of manufacturing electronic component and soldering apparatus used for the same method
JP2005175336A (en) * 2003-12-15 2005-06-30 Toray Eng Co Ltd Method and apparatus for forming solder bump

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004111607A (en) * 2002-09-18 2004-04-08 Toyota Motor Corp Method of manufacturing electronic component and soldering apparatus used for the same method
JP2005175336A (en) * 2003-12-15 2005-06-30 Toray Eng Co Ltd Method and apparatus for forming solder bump

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102481650A (en) * 2009-08-27 2012-05-30 阿有米工业股份有限公司 Heating and melting treatment device and heating and melting treatment method
JP2012009597A (en) * 2010-06-24 2012-01-12 Elpida Memory Inc Manufacturing method for semiconductor device and manufacturing apparatus for semiconductor device
JP2015211065A (en) * 2014-04-24 2015-11-24 三菱電機株式会社 Solder device and manufacturing method of electronic device

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