JP2007109859A - 電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 半田中のボイドを低減することができ、半田を確実に溶融させることができる電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の電子部品の製造方法は、金属の接合部（電極１１）を有する部材（基板１）を含む電子部品の製造方法であって、接合部（電極１１）に、溶剤、樹脂成分、活性剤、およびろう材を含有する半田５を供給する工程と、半田５に対して第一の加熱処理を行い、半田５を第一加熱温度で一定時間保持する第一加熱工程と、半田５に対して第二の加熱処理を行い、半田５を第一加熱温度よりも、高い第二加熱温度で一定時間保持することにより、溶剤および樹脂成分を揮発させる第二加熱工程と、半田５に対して第三の加熱処理を行い、半田５を溶融させる第三加熱工程と、を含む。
【選択図】 図１
Description
本発明は、電子部品の製造方法に関する。
従来、電子部品を構成する部材同士の接続には、半田が使用されている。
例えば、電子部品を構成する第一の部材と、第二の部材とは以下のようにして半田により接合されている。
まず、電子部品を構成する第一の部材の接合面に半田（導電性ペースト）を供給し、次に、この第一の部材上に電子部品を構成する第二の部材を載置する。その後、第一の部材および第二の部材を、半田が溶融しない程度の温度で、一定時間、予備加熱を行う。
この予備加熱は、第一の部材および第二の部材の温度を均一化するために行われるものである。
予備加熱が終了した後、半田の温度を昇温させて、半田を溶融させるための本加熱を行う。
その後、半田を冷却することで、第一の部材と、第二の部材とが半田により接合されることとなる（例えば、特許文献１参照）。
例えば、電子部品を構成する第一の部材と、第二の部材とは以下のようにして半田により接合されている。
まず、電子部品を構成する第一の部材の接合面に半田（導電性ペースト）を供給し、次に、この第一の部材上に電子部品を構成する第二の部材を載置する。その後、第一の部材および第二の部材を、半田が溶融しない程度の温度で、一定時間、予備加熱を行う。
この予備加熱は、第一の部材および第二の部材の温度を均一化するために行われるものである。
予備加熱が終了した後、半田の温度を昇温させて、半田を溶融させるための本加熱を行う。
その後、半田を冷却することで、第一の部材と、第二の部材とが半田により接合されることとなる（例えば、特許文献１参照）。
また、第一の部材上に半田を供給した後、プレヒートを行い、半田中の溶剤を揮発させた後、半田の融点以上に加熱して、半田を溶融させ、第二の部材を接合する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、半田を挟んで、第一の部材および第二の部材を配置し、加熱して、フラックスを揮発させる。その後、半田を段階的に溶融させる方法も提案されている（特許文献３参照）。
しかしながら、上記文献記載の技術は、以下の点で改善の余地を有している。
特許文献１〜３に記載の技術では、第一の部材および第二の部材を接続する半田中で多くのボイドが発生することがあり、ボイドの数の低減を図ることが難しい。半田中に多くのボイドが存在すると、第一の部材および第二の部材間の接続信頼性が低下する可能性がある。
また、特許文献１〜３に記載の技術では、半田を溶融させることが困難となる場合がある。
なお、このような課題は、半田により、電子部品を構成する第一の部材および第二の部材を接続する場合に限らず、特許文献１〜３に記載の方法に従って、電子部品を構成する部材上に半田バンプを形成する場合にも生じる。すなわち、半田バンプ中に、多くのボイドが残留したり、半田が充分に溶融せずに、所望の形状の半田バンプを形成できなかったりする場合がある。
特許文献１〜３に記載の技術では、第一の部材および第二の部材を接続する半田中で多くのボイドが発生することがあり、ボイドの数の低減を図ることが難しい。半田中に多くのボイドが存在すると、第一の部材および第二の部材間の接続信頼性が低下する可能性がある。
また、特許文献１〜３に記載の技術では、半田を溶融させることが困難となる場合がある。
なお、このような課題は、半田により、電子部品を構成する第一の部材および第二の部材を接続する場合に限らず、特許文献１〜３に記載の方法に従って、電子部品を構成する部材上に半田バンプを形成する場合にも生じる。すなわち、半田バンプ中に、多くのボイドが残留したり、半田が充分に溶融せずに、所望の形状の半田バンプを形成できなかったりする場合がある。
本発明者は、特許文献１に記載の技術において、半田中のボイドの数の低減を図ることが困難である理由は、以下の通りであると推測した。
特許文献１の技術では、特許文献１の図３に示されているように、本加熱を行うことで、溶融状態の半田中に、ボイドが発生するとされている。このボイドは、上方に向かって移動し、半田から抜けるとされ、半田中のボイドの残留が防止されると記載されている。
特許文献１の技術では、特許文献１の図３に示されているように、本加熱を行うことで、溶融状態の半田中に、ボイドが発生するとされている。このボイドは、上方に向かって移動し、半田から抜けるとされ、半田中のボイドの残留が防止されると記載されている。
しかしながら、溶融状態の半田から、ボイドを除去するためには、半田の表面張力よりも、ボイドの内圧をあげる必要がある。ボイドの内圧をあげるためには、半田を半田の融点よりもさらに高温に加熱しなければならず、電子部品を構成する部材が高温に耐えられず劣化してしまう可能性がある。そのため、特許文献１の技術では、ボイドを除去することは難しいと考えられ、ボイドの数の低減を図ることは困難である。
また、特許文献２に記載の技術において、半田中のボイドの数の低減を図ることが困難である理由は、以下の通りであると推測される。
半田中に発生するボイドは、半田中の溶剤の揮発と、樹脂成分の揮発との双方に起因するものであると考えられる。
特許文献２に記載の技術では、プレヒートにより、半田中の溶剤を揮発させているが、半田中の樹脂成分の揮発については全く考慮されていないため、半田に残留するボイドの数を充分に低減させることが難しいと考えられる。
半田中に発生するボイドは、半田中の溶剤の揮発と、樹脂成分の揮発との双方に起因するものであると考えられる。
特許文献２に記載の技術では、プレヒートにより、半田中の溶剤を揮発させているが、半田中の樹脂成分の揮発については全く考慮されていないため、半田に残留するボイドの数を充分に低減させることが難しいと考えられる。
特許文献３においては、半田中のフラックスを揮発させるとの記載があるものの、フラックスに含まれる溶剤、樹脂成分のいずれを揮発させているのかが不明である。溶剤のみを揮発させた場合には、特許文献２の場合と同様に、半田中に残留するボイドの数を充分に低減させることが難しいと考えられる。
さらに、特許文献１〜３に記載の技術において、半田が充分に溶融しない原因としては、半田表面に形成された酸化膜が充分に除去されていないことが考えられる。この半田表面に形成された酸化膜が、半田の溶融をさまたげているものと推測される。
本発明はこのような知見・推測に基づき完成されたものである。
本発明はこのような知見・推測に基づき完成されたものである。
本発明によれば、金属の接合部を有する部材を含む電子部品の製造方法であって、前記接合部に、溶剤、樹脂成分、活性剤、およびろう材を含有する半田を供給する工程と、前記半田に対して第一の加熱処理を行い、前記半田を第一加熱温度で一定時間保持する第一加熱工程と、前記半田に対して第二の加熱処理を行い、前記半田を第一加熱温度よりも、高い第二加熱温度で一定時間保持することにより、前記溶剤および前記樹脂成分を揮発させる第二加熱工程と、前記半田に対して第三の加熱処理を行い、前記半田を溶融させる第三加熱工程と、を備えることを特徴とする電子部品の製造方法が提供される。
半田に含まれる活性剤は、半田中に溶剤が充分に存在する状態において機能し、半田表面に形成される酸化膜を除去する。
この発明によれば、第一加熱工程の第一加熱温度は、半田中の溶剤、樹脂成分を揮発させる工程における第二加熱工程の第二加熱温度よりも低い温度である。従って、第一加熱工程においては、溶剤が半田中に充分に存在する状態となっているので、活性剤を充分に機能させることができ、半田表面に形成される酸化膜を確実に除去することができる。これにより、第三の加熱処理を行い、半田を溶融させる第三加熱工程において、半田を確実に溶融させることができる。
さらに、半田を第一加熱温度で一定時間保持しているので、より確実に半田表面に形成される酸化膜を除去することができる。
この発明によれば、第一加熱工程の第一加熱温度は、半田中の溶剤、樹脂成分を揮発させる工程における第二加熱工程の第二加熱温度よりも低い温度である。従って、第一加熱工程においては、溶剤が半田中に充分に存在する状態となっているので、活性剤を充分に機能させることができ、半田表面に形成される酸化膜を確実に除去することができる。これにより、第三の加熱処理を行い、半田を溶融させる第三加熱工程において、半田を確実に溶融させることができる。
さらに、半田を第一加熱温度で一定時間保持しているので、より確実に半田表面に形成される酸化膜を除去することができる。
また、本発明では、第二の加熱処理を行い、溶剤および樹脂成分を揮発させている。そのため、第三の加熱処理を行い、半田を溶融させる工程において、溶剤および樹脂成分の揮発がほとんど起こることがない。そのため、半田中で発生するボイドの数を充分に低減させることができる。
これに加え、本発明では、半田を第二加熱温度で一定時間保持しているので、より確実に溶剤および樹脂成分を揮発させることができる。
これに加え、本発明では、半田を第二加熱温度で一定時間保持しているので、より確実に溶剤および樹脂成分を揮発させることができる。
ここで、本発明において、第一加熱温度は、ある一定範囲内の温度であればよく、一定時間保持する間に、第一加熱温度の範囲内で半田の温度がある程度変動してもよい。
同様に、第二加熱温度も、ある一定範囲内の温度であればよい。
また、第二加熱工程は、第一加熱温度よりも高い一の第二加熱温度で、半田を加熱し、一定時間保持して、溶剤又は樹脂成分の一方を揮発させる工程と、第一加熱温度、および前記一の第二加熱温度よりも高い、二の第二加熱温度で半田を加熱し、一定時間保持して、溶剤又は樹脂成分の他方を揮発させる工程とを含んで構成されていてもよい。
同様に、第二加熱温度も、ある一定範囲内の温度であればよい。
また、第二加熱工程は、第一加熱温度よりも高い一の第二加熱温度で、半田を加熱し、一定時間保持して、溶剤又は樹脂成分の一方を揮発させる工程と、第一加熱温度、および前記一の第二加熱温度よりも高い、二の第二加熱温度で半田を加熱し、一定時間保持して、溶剤又は樹脂成分の他方を揮発させる工程とを含んで構成されていてもよい。
本発明によれば、半田中のボイドを低減することができ、半田を確実に溶融させることができる電子部品の製造方法が提供される。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態の電子部品の製造方法の概要について説明する。
本実施形態の電子部品の製造方法は、金属の接合部（電極１１）を有する部材（基板１）を含む電子部品の製造方法であって、接合部（電極１１）に、溶剤、樹脂成分、活性剤、チクソ剤およびろう材を含有する半田５を供給する工程と、半田５に対して第一の加熱処理を行い、半田５を第一加熱温度で一定時間保持する第一加熱工程と、半田５に対して第二の加熱処理を行い、半田５を第一加熱温度よりも、高い第二加熱温度で一定時間保持することにより、溶剤および樹脂成分を揮発させる第二加熱工程と、半田５に対して第三の加熱処理を行い、半田５を溶融させる第三加熱工程と、を含む。
本実施形態の電子部品の製造方法の概要について説明する。
本実施形態の電子部品の製造方法は、金属の接合部（電極１１）を有する部材（基板１）を含む電子部品の製造方法であって、接合部（電極１１）に、溶剤、樹脂成分、活性剤、チクソ剤およびろう材を含有する半田５を供給する工程と、半田５に対して第一の加熱処理を行い、半田５を第一加熱温度で一定時間保持する第一加熱工程と、半田５に対して第二の加熱処理を行い、半田５を第一加熱温度よりも、高い第二加熱温度で一定時間保持することにより、溶剤および樹脂成分を揮発させる第二加熱工程と、半田５に対して第三の加熱処理を行い、半田５を溶融させる第三加熱工程と、を含む。
次に、電子部品の製造方法について詳細に説明する。
まず、図１（Ａ）に示すように、電子部品を構成する部材として、シリコンウェハ等の基材１０と、この基材１０上に設けられた電極１１を備えた基板1を用意する。
なお、基板１は、シリコンインターポーザ、回路基板等であってもよい。
ここで、電極１１は、金属製であり、接合部として機能する。この電極１１は、複数設けられている。
次に、電極１１の配置パターンに応じた複数の開口部４１を有する金属製のマスク４を用意し、基板１上にマスク４を設置する。
次に、マスク４上に半田５を塗布する。例えば、スキージ６を使用して、マスク４上に半田５を塗布する。これにより、マスク４の開口部４１内に半田５が充填され、半田５が接合部である基板１の電極１１上に供給される。
まず、図１（Ａ）に示すように、電子部品を構成する部材として、シリコンウェハ等の基材１０と、この基材１０上に設けられた電極１１を備えた基板1を用意する。
なお、基板１は、シリコンインターポーザ、回路基板等であってもよい。
ここで、電極１１は、金属製であり、接合部として機能する。この電極１１は、複数設けられている。
次に、電極１１の配置パターンに応じた複数の開口部４１を有する金属製のマスク４を用意し、基板１上にマスク４を設置する。
次に、マスク４上に半田５を塗布する。例えば、スキージ６を使用して、マスク４上に半田５を塗布する。これにより、マスク４の開口部４１内に半田５が充填され、半田５が接合部である基板１の電極１１上に供給される。
ここで、半田５は、溶剤、樹脂成分、活性剤、チクソ剤およびろう材を含有するものである。
溶剤、樹脂成分、活性剤、チクソ剤でいわゆるフラックスが構成される。
溶剤としては、有機溶剤があげられる。溶剤は、1種類の有機溶剤から構成されていてもよく、また、複数種類の有機溶剤を含んで構成されていてもよい。
樹脂成分としては、例えば、天然樹脂であるロジン、ロジン変性誘導体、合成樹脂であるフェノール樹脂、アクリル樹脂等があげられる。
活性剤は、半田表面に形成される酸化膜を除去するためのものであり、例えば、有機酸塩（有機アミンの塩酸塩）やハロゲン化水素塩を含有するものである。
ろう材としては、鉛、銀、銅、燐銅、アルミ、ニッケル、錫等が例示でき、これらのうち、１種類または２種類以上を組み合わせて用いることができる。
なかでも、鉛８５質量％以上、錫１５質量％以下のろう材（いわゆる高温半田）を使用することが好ましい。
溶剤、樹脂成分、活性剤、チクソ剤でいわゆるフラックスが構成される。
溶剤としては、有機溶剤があげられる。溶剤は、1種類の有機溶剤から構成されていてもよく、また、複数種類の有機溶剤を含んで構成されていてもよい。
樹脂成分としては、例えば、天然樹脂であるロジン、ロジン変性誘導体、合成樹脂であるフェノール樹脂、アクリル樹脂等があげられる。
活性剤は、半田表面に形成される酸化膜を除去するためのものであり、例えば、有機酸塩（有機アミンの塩酸塩）やハロゲン化水素塩を含有するものである。
ろう材としては、鉛、銀、銅、燐銅、アルミ、ニッケル、錫等が例示でき、これらのうち、１種類または２種類以上を組み合わせて用いることができる。
なかでも、鉛８５質量％以上、錫１５質量％以下のろう材（いわゆる高温半田）を使用することが好ましい。
次に、マスク４を基板１上から除去する。これにより、図１（Ｂ）に示すように、電極１１上に半田５が印刷された状態となる。
この半田５が印刷された基板１は、図２に示すようなリフロー炉７に送られて加熱される。
ここで、リフロー炉７内の雰囲気は、リフロー炉７外部の空気より酸素濃度が低い低酸素雰囲気となっている。リフロー炉７内には、異なる温度に設定された複数のヒータ７１（７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ）が設置されている。図示しない搬送装置により、基板１を各ヒータ７１上に設置し、半田５を加熱する。
ここで、半田５の加熱プロファイルは、図３のようになる。
この半田５が印刷された基板１は、図２に示すようなリフロー炉７に送られて加熱される。
ここで、リフロー炉７内の雰囲気は、リフロー炉７外部の空気より酸素濃度が低い低酸素雰囲気となっている。リフロー炉７内には、異なる温度に設定された複数のヒータ７１（７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ）が設置されている。図示しない搬送装置により、基板１を各ヒータ７１上に設置し、半田５を加熱する。
ここで、半田５の加熱プロファイルは、図３のようになる。
まず、第一のヒータ７１Ａ上に基板１を設置し、第一のヒータ７１Ａにより、半田５を加熱処理する（第一の加熱処理）。これにより、半田５の温度を第一加熱温度まで上昇させる。この第一加熱温度では、半田５中の溶剤および樹脂成分はほとんど揮発せず、半田５中の溶剤および樹脂成分の揮発は抑制されている。ここで、第一加熱温度は、半田５中の溶剤、樹脂成分、ろう材等の種類にもよるが、例えば、１４０℃〜１７０℃程度となる。
次に、半田５が第一加熱温度に達したら、第一加熱温度で半田５を一定時間保持する。例えば、３０秒〜１２０秒、第一加熱温度で保持する（図３のＴ１＝３０秒〜１２０秒）。半田５を第一加熱温度で、一定時間保持する間、第一加熱温度の範囲内で半田５の温度がある程度変動してもよい。
この第一加熱工程では、半田５を第一加熱温度で一定時間保持することで、半田５中の活性剤、さらには、半田５中の樹脂成分が活性化されて、半田５表面の酸化膜が除去されることとなる。
ここで、リフロー炉７の雰囲気は、前述したように、低酸素雰囲気となっているので、半田５表面の酸化膜が除去された後、再度、半田５表面に酸化膜が形成されることはほとんどないと考えられる。
この第一加熱工程では、半田５を第一加熱温度で一定時間保持することで、半田５中の活性剤、さらには、半田５中の樹脂成分が活性化されて、半田５表面の酸化膜が除去されることとなる。
ここで、リフロー炉７の雰囲気は、前述したように、低酸素雰囲気となっているので、半田５表面の酸化膜が除去された後、再度、半田５表面に酸化膜が形成されることはほとんどないと考えられる。
その後、搬送装置（図示略）により、基板１を第二のヒータ７１Ｂ上に搬送する。第二のヒータ７１Ｂの温度は、第一のヒータ７１Ａの温度よりも高い温度に設定されている。
第二のヒータ７１Ｂ上に基板１が設置されると、基板１が加熱され、半田５に対して、加熱処理が行なわれる（第二の加熱処理）。これにより、半田５の温度は第一加熱温度よりも高い第二加熱温度まで上昇する。第二加熱温度は、半田５中の溶剤、樹脂成分の双方が揮発する温度であり、半田５の融点未満の温度である。
半田５を第二加熱温度で一定時間（例えば、図３のＴ２＝３０秒以上、９０秒以下）保持することにより、半田５中の溶剤および樹脂成分が揮発することとなる（第二加熱工程）。
ここで、第二加熱温度は、半田５中の溶剤、樹脂成分、ろう材等の種類にもよるが、例えば、２９０℃以上、半田５の融点未満となる。
半田５を第二加熱温度で、一定時間保持する間、第二加熱温度の範囲内で半田の温度がある程度変動してもよい。
第二のヒータ７１Ｂ上に基板１が設置されると、基板１が加熱され、半田５に対して、加熱処理が行なわれる（第二の加熱処理）。これにより、半田５の温度は第一加熱温度よりも高い第二加熱温度まで上昇する。第二加熱温度は、半田５中の溶剤、樹脂成分の双方が揮発する温度であり、半田５の融点未満の温度である。
半田５を第二加熱温度で一定時間（例えば、図３のＴ２＝３０秒以上、９０秒以下）保持することにより、半田５中の溶剤および樹脂成分が揮発することとなる（第二加熱工程）。
ここで、第二加熱温度は、半田５中の溶剤、樹脂成分、ろう材等の種類にもよるが、例えば、２９０℃以上、半田５の融点未満となる。
半田５を第二加熱温度で、一定時間保持する間、第二加熱温度の範囲内で半田の温度がある程度変動してもよい。
次に、搬送装置（図示略）により、基板１を第三のヒータ７１Ｃ上に搬送する。第三のヒータ７１Ｃの温度は、第二のヒータ７１Ｂの温度よりも高い温度に設定されている。
第三のヒータ７１Ｃ上に基板１が設置されると、半田５に対して、加熱処理が行われる（第三の加熱処理）。これにより、半田５の温度が半田５の融点以上となる。
ここで、鉛８５％以上、錫１５％以下のろう材を含有する半田５を使用する場合には、半田５の温度を、例えば、３００℃以上とする（第三加熱工程）。
これにより、半田５が溶融し、基材１０上の電極１１と、半田５とが接合されることとなる。
半田５を一定時間（図３のＴ３）、融点以上に加熱した後、搬送装置により、第三のヒータ７１Ｃ上から基板１を除去し、半田５を徐々に冷却する。これにより、電極１１上の半田５が凝固し、図１（Ｃ）に示すような所望の形状の半田バンプ２が形成されることとなる。すなわち、基板１と、基板１の電極１１上に形成された半田バンプ２とを有する半導体装置（電子部品）３を得ることができる。
第三のヒータ７１Ｃ上に基板１が設置されると、半田５に対して、加熱処理が行われる（第三の加熱処理）。これにより、半田５の温度が半田５の融点以上となる。
ここで、鉛８５％以上、錫１５％以下のろう材を含有する半田５を使用する場合には、半田５の温度を、例えば、３００℃以上とする（第三加熱工程）。
これにより、半田５が溶融し、基材１０上の電極１１と、半田５とが接合されることとなる。
半田５を一定時間（図３のＴ３）、融点以上に加熱した後、搬送装置により、第三のヒータ７１Ｃ上から基板１を除去し、半田５を徐々に冷却する。これにより、電極１１上の半田５が凝固し、図１（Ｃ）に示すような所望の形状の半田バンプ２が形成されることとなる。すなわち、基板１と、基板１の電極１１上に形成された半田バンプ２とを有する半導体装置（電子部品）３を得ることができる。
以下、本実施形態の効果について説明する。
半田５に含まれる活性剤は、半田５中に溶剤が充分に存在する状態において機能し、半田５表面に形成される酸化膜を除去する。
本実施形態では、半田５中の溶剤、樹脂成分を揮発させる第二加熱工程における第二加熱温度よりも低い第一加熱温度で、半田５を加熱している。そのため、半田５を第一加熱温度で一定時間保持する第一加熱工程においては、溶剤が充分に存在する状態となっているので、活性剤を充分に機能させることができ、半田５表面に形成される酸化膜を確実に除去することができる。
半田５に含まれる活性剤は、半田５中に溶剤が充分に存在する状態において機能し、半田５表面に形成される酸化膜を除去する。
本実施形態では、半田５中の溶剤、樹脂成分を揮発させる第二加熱工程における第二加熱温度よりも低い第一加熱温度で、半田５を加熱している。そのため、半田５を第一加熱温度で一定時間保持する第一加熱工程においては、溶剤が充分に存在する状態となっているので、活性剤を充分に機能させることができ、半田５表面に形成される酸化膜を確実に除去することができる。
また、半田５を第一加熱温度で一定時間保持する第一加熱工程においては、第二加熱温度よりも低い第一加熱温度で、半田５を加熱しているので、半田５中の樹脂成分もほとんど揮発しない。そのため、樹脂成分の作用によっても、半田５表面に形成される酸化膜を確実に除去することができる。
さらに、本実施形態では、半田５を第一加熱温度で一定時間保持しているので、より確実に半田５表面に形成される酸化膜を除去することができる。
このように、半田５表面の酸化膜を確実に除去できるので、半田５を溶融させる工程において、半田５を確実に溶融させることができる。
これにより、所望の形状の半田バンプ２を形成することができる。
さらに、本実施形態では、半田５を第一加熱温度で一定時間保持しているので、より確実に半田５表面に形成される酸化膜を除去することができる。
このように、半田５表面の酸化膜を確実に除去できるので、半田５を溶融させる工程において、半田５を確実に溶融させることができる。
これにより、所望の形状の半田バンプ２を形成することができる。
また、本実施形態では、半田５を半田５の融点よりも低い第二加熱温度で一定時間保持して、溶剤および樹脂成分を揮発させている。そのため、半田５を溶融させる際に、溶剤および樹脂成分の揮発がほとんど起こることがない。
このように、半田５を溶融させる際の溶剤、樹脂成分双方の揮発を防止できるので、半田中（ここでは、半田バンプ２中）に形成されるボイドの数を充分に低減させることができる。
また、半田５を第二加熱温度で一定時間保持しているので、より確実に溶剤および樹脂成分を揮発させることができる。
このように、半田５を溶融させる際の溶剤、樹脂成分双方の揮発を防止できるので、半田中（ここでは、半田バンプ２中）に形成されるボイドの数を充分に低減させることができる。
また、半田５を第二加熱温度で一定時間保持しているので、より確実に溶剤および樹脂成分を揮発させることができる。
このように、本実施形態では、半田バンプ２のボイドの数を充分に低減させることができるので、従来、半田バンプ２を形成した後に行われているボイドの検査工程を省略することも可能となる。これにより、半導体装置の製造にかかる時間を短縮することも可能となる。
ここで、半田バンプ２中のボイドを除去するためには、真空のリフロー炉を使用することも考えられる。しかしながら、真空のリフロー炉は高価であり、半導体装置の製造コストが高くなる。
これに対し、本実施形態では、従来からあるリフロー炉７を使用し、リフロー炉７内のヒータ７１（７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ）の温度制御を行うだけで、半田バンプ２中のボイドを除去することができるので、半導体装置３の製造コストの上昇を抑えることもできる。
これに対し、本実施形態では、従来からあるリフロー炉７を使用し、リフロー炉７内のヒータ７１（７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ）の温度制御を行うだけで、半田バンプ２中のボイドを除去することができるので、半導体装置３の製造コストの上昇を抑えることもできる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、第一加熱温度、第二加熱温度、第三加熱温度を例示したが、これに限られるものではなく、第一加熱温度、第二加熱温度、第三加熱温度は、半田を構成する溶剤、樹脂成分、ろう材、活性剤等の種類、さらには、半田を塗布する部材の材質等に応じて適宜設定すればよい。
前記実施形態では、第一加熱温度、第二加熱温度、第三加熱温度を例示したが、これに限られるものではなく、第一加熱温度、第二加熱温度、第三加熱温度は、半田を構成する溶剤、樹脂成分、ろう材、活性剤等の種類、さらには、半田を塗布する部材の材質等に応じて適宜設定すればよい。
さらに、前記実施形態では、基板１上に半田バンプ２を形成したが、これに限らず、本発明の電子部品の製造方法を使用して、例えば、金属の接合部である電極１１を有する基板１と、金属の接合部である端子を有する半導体パッケージとを半田により接続し、電子部品としての半導体装置を製造してもよい。
すなわち、金属の接合部（電極１１）を有する部材（基板１）の接合部（電極１１）上で半田を溶融させた状態で、他の部材（半導体パッケージ）の金属の接合部（端子）を半田に接触させて、他の部材（半導体パッケージ）を半田付けしてもよい。
すなわち、金属の接合部（電極１１）を有する部材（基板１）の接合部（電極１１）上で半田を溶融させた状態で、他の部材（半導体パッケージ）の金属の接合部（端子）を半田に接触させて、他の部材（半導体パッケージ）を半田付けしてもよい。
さらに、前記実施形態では、複数のヒータ７１（７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ）を有するリフロー炉７を使用して、半田バンプ２の形成を行ったが、これに限らず、ヒータを一つしか有しないリフロー炉を使用してもよい。この場合には、ヒータの温度を上昇させて、制御することで、半田の加熱処理を行えばよい。
また、前記実施形態では、第二加熱工程において、半田５中の溶剤と、樹脂成分とを同じ温度で揮発させたが、これに限らず、例えば、半田５中の溶剤と、樹脂成分とが大きく異なる温度で揮発する場合（例えば、溶剤の揮発温度のピークが、樹脂成分の揮発温度のピークよりもかなり低い場合）等には、溶剤の揮発のピークとなる温度付近で一定時間加熱した後、樹脂成分の揮発のピークとなる温度付近で一定時間加熱してもよい。
換言すると、本発明の第二加熱工程は、２段階の加熱工程を含んでいてもよく、第一加熱温度よりも、高い一の第二加熱温度（溶剤の揮発のピーク温度）で、半田を加熱し、一定時間保持する工程と、第一加熱温度、および前記一の第二加熱温度よりも高い、二の第二加熱温度（樹脂成分の揮発のピーク温度）で半田を加熱し、一定時間保持する工程とを含んで構成されていてもよい。
ただし、半田を、樹脂成分の揮発のピークとなる温度付近で一定時間加熱すれば、溶剤も当然、揮発するものと考えられるので、樹脂成分の揮発のピークとなる温度（樹脂成分、溶剤の揮発のピーク温度のうち、高いピーク温度）で、半田を加熱するだけで、充分に、樹脂成分および溶剤の双方を揮発させることができると考えられる。
ただし、半田を、樹脂成分の揮発のピークとなる温度付近で一定時間加熱すれば、溶剤も当然、揮発するものと考えられるので、樹脂成分の揮発のピークとなる温度（樹脂成分、溶剤の揮発のピーク温度のうち、高いピーク温度）で、半田を加熱するだけで、充分に、樹脂成分および溶剤の双方を揮発させることができると考えられる。
（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。
まず、前記実施形態と同様に、シリコンウェハである基材と、この基材上に設けられた電極とを有する基板を用意した。
この基板の電極上に前記実施形態と同様の方法で、半田を印刷した。
半田は、溶剤（有機溶剤）、樹脂成分（ロジン）、活性剤（有機アミンの塩酸塩）、チクソ剤、およびろう材（鉛９５質量％、錫５質量％）を含有するものを使用した。
そして、前記実施形態と同様に半田の加熱を行い、半田バンプを形成した。
ここで、半田の第一加熱温度を、１４０℃〜１７０℃とし、第一加熱温度で３０秒〜１２０秒保持した。
また、半田の第二加熱温度を２９０℃以上、半田の融点未満とし、第二加熱温度で、３０秒以上、９０秒以下保持した。
また、半田を溶融させる工程では、半田の温度を３０８℃以上とした。
次に、本発明の実施例について説明する。
まず、前記実施形態と同様に、シリコンウェハである基材と、この基材上に設けられた電極とを有する基板を用意した。
この基板の電極上に前記実施形態と同様の方法で、半田を印刷した。
半田は、溶剤（有機溶剤）、樹脂成分（ロジン）、活性剤（有機アミンの塩酸塩）、チクソ剤、およびろう材（鉛９５質量％、錫５質量％）を含有するものを使用した。
そして、前記実施形態と同様に半田の加熱を行い、半田バンプを形成した。
ここで、半田の第一加熱温度を、１４０℃〜１７０℃とし、第一加熱温度で３０秒〜１２０秒保持した。
また、半田の第二加熱温度を２９０℃以上、半田の融点未満とし、第二加熱温度で、３０秒以上、９０秒以下保持した。
また、半田を溶融させる工程では、半田の温度を３０８℃以上とした。
このような実施例では、半田を溶融させることができ、形成された半田バンプの形状は、半球形状であり、所望の形状となっていた。
これは、半田を第一加熱温度で所定時間加熱する際に、溶剤、樹脂成分がほとんど揮発せず、揮発が抑制されていたため、活性剤が充分に機能し、半田表面の酸化膜を除去したことによる効果であると考えられる。
これは、半田を第一加熱温度で所定時間加熱する際に、溶剤、樹脂成分がほとんど揮発せず、揮発が抑制されていたため、活性剤が充分に機能し、半田表面の酸化膜を除去したことによる効果であると考えられる。
また、各半田バンプ中のボイドを、Ｘ線検査装置により観察した。
Ｘ線検査装置のＸ線透過画像を用い、接続信頼性に大きく影響を及ぼすと考えられる面積が半田バンプの面積の１０％以上のボイドをカウントした。
ここでは、面積が半田バンプの面積の１０％以上のボイドは存在せず、ボイドの発生率は０％であった。
半田を第二加熱温度で所定時間加熱したことにより、溶剤、樹脂成分が充分に揮発したため、面積が半田バンプの面積の１０％以上のボイドが発生しなかったものと考えられる。
なお、実施例で使用したＸ線検査装置は、Ｘ線を半田バンプが設けられた基板に向かって照射するＸ線発生器、Ｘ線発生器から射出され、基板を透過したＸ線の透過画像を検出するＸ線透過画像生成装置等を有するものである。
Ｘ線検査装置のＸ線透過画像を用い、接続信頼性に大きく影響を及ぼすと考えられる面積が半田バンプの面積の１０％以上のボイドをカウントした。
ここでは、面積が半田バンプの面積の１０％以上のボイドは存在せず、ボイドの発生率は０％であった。
半田を第二加熱温度で所定時間加熱したことにより、溶剤、樹脂成分が充分に揮発したため、面積が半田バンプの面積の１０％以上のボイドが発生しなかったものと考えられる。
なお、実施例で使用したＸ線検査装置は、Ｘ線を半田バンプが設けられた基板に向かって照射するＸ線発生器、Ｘ線発生器から射出され、基板を透過したＸ線の透過画像を検出するＸ線透過画像生成装置等を有するものである。
（比較例）
実施例と同様の基板を用意し、実施例と同様に、基板の電極上に半田を印刷した。半田は実施例と同様のものを使用した。
比較例においては、半田に対して第二の加熱処理を行わず、半田を第二加熱温度で一定時間保持しなかった。その他の点については実施例と同様である。
実施例と同様の基板を用意し、実施例と同様に、基板の電極上に半田を印刷した。半田は実施例と同様のものを使用した。
比較例においては、半田に対して第二の加熱処理を行わず、半田を第二加熱温度で一定時間保持しなかった。その他の点については実施例と同様である。
実施例と同様のＸ線検査装置により、各半田バンプ中のボイドを観察した。Ｘ線透過画像において、面積が半田バンプの面積の１０％以上のボイドをカウントしたところ、面積が半田バンプの面積の１０％以上のボイドの発生率（ボイドが発生した半田バンプ数／全半田バンプ数）は２．２％であった。
比較例においては、半田に対して第二の加熱処理を行わず、半田を第二加熱温度で一定時間保持しなかったため、溶剤、樹脂成分を充分に揮発させない状態で、半田を溶融させてしまったと考えられる。そのため、半田バンプ中に、多くのボイドが発生したと考えられる。
比較例においては、半田に対して第二の加熱処理を行わず、半田を第二加熱温度で一定時間保持しなかったため、溶剤、樹脂成分を充分に揮発させない状態で、半田を溶融させてしまったと考えられる。そのため、半田バンプ中に、多くのボイドが発生したと考えられる。
１ 基板
２ 半田バンプ
３ 半導体装置
４ マスク
５ 半田
６ スキージ
７ リフロー炉
１０ 基材
１１ 電極
４１ 開口部
７１ ヒータ
７１Ａ 第一のヒータ
７１Ｂ 第二のヒータ
７１Ｃ 第三のヒータ
２ 半田バンプ
３ 半導体装置
４ マスク
５ 半田
６ スキージ
７ リフロー炉
１０ 基材
１１ 電極
４１ 開口部
７１ ヒータ
７１Ａ 第一のヒータ
７１Ｂ 第二のヒータ
７１Ｃ 第三のヒータ
Claims (6)
- 金属の接合部を有する部材を含む電子部品の製造方法であって、
前記接合部に、溶剤、樹脂成分、活性剤、およびろう材を含有する半田を供給する工程と、
前記半田に対して第一の加熱処理を行い、前記半田を第一加熱温度で一定時間保持する第一加熱工程と、
前記半田に対して第二の加熱処理を行い、前記半田を第一加熱温度よりも、高い第二加熱温度で一定時間保持することにより、前記溶剤および前記樹脂成分を揮発させる第二加熱工程と、
前記半田に対して第三の加熱処理を行い、前記半田を溶融させる第三加熱工程と、
を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。 - 請求項１に記載の電子部品の製造方法において、
前記第一加熱工程では、半田表面に形成された酸化膜を除去することを特徴とする電子部品の製造方法。 - 請求項２に記載の電子部品の製造方法において、
前記第一加熱工程では、前記半田に含有される前記溶剤および樹脂成分の揮発を抑制しつつ、半田表面に形成された酸化膜を除去することを特徴とする電子部品の製造方法。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載の電子部品の製造方法において、
前記第二加熱温度は、前記半田の融点未満であることを特徴とする電子部品の製造方法。 - 請求項１乃至４のいずれかに記載の電子部品の製造方法において、
前記部材は、前記接合部としての電極を備えた基板であり、
当該電子部品は、前記基板と、前記基板の電極上に形成された半田バンプとを有する半導体装置であることを特徴とする電子部品の製造方法。 - 請求項１乃至５のいずれかに記載の電子部品の製造方法において、
前記第一加熱工程と、前記第二加熱工程と、前記第三加熱工程とは、空気より酸素濃度の低い低酸素雰囲気中で行われることを特徴とする電子部品の製造方法。
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