JPH05235061A - 電子回路接合装置と方法およびハンダボ−ルと位置合わせマ−ク - Google Patents
電子回路接合装置と方法およびハンダボ−ルと位置合わせマ−クInfo
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- JPH05235061A JPH05235061A JP10295292A JP10295292A JPH05235061A JP H05235061 A JPH05235061 A JP H05235061A JP 10295292 A JP10295292 A JP 10295292A JP 10295292 A JP10295292 A JP 10295292A JP H05235061 A JPH05235061 A JP H05235061A
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Abstract
と方法およびハンダボ−ルの製造方法と位置合わせマ−
クを提供する。 【構成】 電子回路接合装置をLSI,配線基板等の被
接続部材のはんだやパッド面の酸化/汚染膜を除去する
スパッタクリ−ニング装置と大気中にて位置合わせする
位置合せ装置と被接続部材を非酸化性または還元性ガス
雰囲気内で加熱溶融するベルト炉により構成する。ま
た、上記スパッタクリ−ニングの代わりにはんだ表面や
パッド面を機械的に研磨、研削し、または、ハンダボ−
ルをAuめっきするようにする。また、被接続部材の片
方に突起部を設け、他方に凹部を有する突起部を設けて
位置合わせを行ない、同時に位置ずれを防止する。
Description
わり、とくに大型基板の位置合わせを容易にしてフラッ
クスレスではんだ接合を行なうことできる電子回路接合
装置とハンダボ−ルおよび位置合わせマ−クに関する。
んだによるはんだ接続が一般的におこなわれている。ま
た、最近は上記クリームはんだを使用した場合にフラッ
ク残渣洗浄用フロン、有機溶剤による公害を低減するた
めに無洗浄用の低残渣、低活性のフラックスが検討され
ている。この低活性のフラックスを用いた場合、はんだ
を大気中で加熱溶融すると酸化して良好な接続が得られ
ないので、ベルト炉体内をN2で置換して行なってい
た。さらに、4ヶのシャッターにより炉体内を入口ガス
パージ室、加熱溶融接合室、出口ガスパージ室に3区分
し、大気をN2で置換し、加熱溶融接合室の酸素濃度を
約70ppmと低く保っていた。
も簡便であるものの、フラックスが接続部内に巻き込ま
れて蒸発することによるボイド発生や、溶融接合後のフ
ラックス残渣洗浄に用いられるフロンや有機溶剤による
公害等の問題が伴うので、完全なフラックスレスはんだ
接続法が検討されている。例えば特開昭58−3238
号公報に記載のように、真空室中に並べて設置した二つ
の部材のパッド(接合面)やはんだ面にイオンビームを
照射してクリーニングし、同真空室中にて二つの部材を
重ね合わせて位置合わせを行ない、ついでイオンビーム
照射によりはんだを溶融して相互接合することが開示さ
れている。
記載の方法では、クリ−ニング、位置合わせ、溶融接合
の全作業を真空室中で行うため、作業性、生産性が悪い
という問題があった。とくに、上記位置合わせ作業にお
いては、少なくとも接合部材の一方を把持して反転し、
他方の接合部材上に搬送して多数の接合部位を正確に位
置合わせできる位置合わせ装置を真空室内に設置する必
要があり、その設置のために真空室のスペ−スが広が
り、真空室を広げれば装置が高価格となり効率も低下し
同時に真空室内が汚染されやすくなる。また、イオンビ
−ム照射により加熱溶融を行なうので熱容量に限界があ
り、大型基板を一括して加熱することが困難であった。
上記原子あるいはイオンビ−ム照射装置と以後の位置合
わせやはんだの加熱溶融等を行なう後処置装置とを分離
し、後処置装置内を不活性雰囲気に保ち、その中の準備
室にて二つの部材の位置合わせを行なってハンダボ−ル
をその融点以下に圧接加熱して仮止めした後、加熱溶融
室に搬送してはんだ付けするようにしていた。
171643号公報の方法においては、イオンビ−ム照
射装置内に位置合わせ装置を持ち込まずにすむという利
点が得られるものの、後処置装置は真空室であり、その
中で位置合わせ、加熱、溶融接続を行なわなければなら
ないという問題が残されていた。
装置のの実相においても、微細なはんだボ−ルで接続す
るフリップチップ接続のような微細で多点の接続が行な
われている。
を真空室内の不活性雰囲気中で位置合わせし、同時に位
置ずれなく加熱溶融することは極めて困難であった。ま
た、部材を真空室に出し入れする手間や排気等の作業が
煩雑であり、作業効率化の障害となっていた。
せできるようにし、また、大型基板への部品接続を一括
して行なえるようにすることが強く要望されていた。ま
た、大気中の位置合わせを可能にした場合、上記各真空
装置と位置合わせ装置間の部材搬送時の位置ずれを防止
するようにすることも重要な課題である。
作業性、生産性等に優れた電子回路接合装置と方法およ
びハンダボ−ルと位置合わせマ−クを提供することにあ
る。
に、はんだ表面の酸化膜を除去する手段と、大気中にて
被接続部材間の位置合わせを行なう手段と、位置合わせ
した被接続部材を非酸化性または還元性雰囲気内にて上
記はんだを溶融する加熱手段とを備えるようにする。ま
た、上記加熱手段内を真空排気する排気手段と、上記加
熱手段内に非酸化性または還元性ガスを供給する手段と
を備え、上記非酸化性ガスをN2,Ar,He、等のい
ずれかまたはこれらの混合したものとし、上記還元性ガ
スをH2とN2を混合したものとして、上記各ガスの純度
(不純物ガスの濃度)制御手段を備えるようにする。
排気系とガス導入系を備えた準備室と、上記被接続部材
のはんだを加熱溶融するベルト炉を備えた加熱溶融室
と、上記電子回路部材を冷却する冷却室とに区分し、さ
らに外気と上記準備室とを連接するゲートバルブ、上記
準備室と加熱溶融室とを連接するゲートバルブ、上記加
熱溶融室と冷却室とを連接するゲートバルブ、および上
記冷却室と外気とを連接するゲートバルブとを備えるよ
うにする。上記準備室を真空排気、または加熱しながら
真空排気して被接合材に吸着された水分、ガス等を脱ガ
スすることにより、加熱溶融室内の雰囲気ガス純度の低
下を防止する。また、原子あるいはイオンビ−ム照射に
より電子回路の接合部および/またははんだ表面の酸化
/汚染膜を除去するスパッタクリ−ニング装置を備える
ようにする。
んだ表面の酸化/汚染膜を機械的に除去する装置を備え
るようにする。また、被接続部材の接続部位間をAuめ
っきしたハンダボ−ルによりフラックスレスはんだ接合
するようにし、上記Auめっきハンダボ−ルを、ハンダ
ボ-ル表面の酸化/汚染膜を弱酸液により還元除去する
工程と、次いで上記ハンダボ-ル表面をAuめっきする
工程とにより製造するようにする。
層を機械的に削除したはんだにより接合するようにす
る。また、回路基板等の被接続部材間を、被接続部材の
一方に設けた突起部を他方の被接続部材に設けた凹部を
有する突起部の凹部に嵌め込んで位置合わせをするする
ようにし、少なくとも上記突起部の一部を上記被接続部
材に熔着したハンダボ−ルまたは耐熱性樹脂材により形
成するようにする。
置は被接続部材のはんだ表面やパッド面の酸化膜、汚染
膜等を除去する。また、上記位置合わせ手段は被接続部
材を大気中にて位置合わせする。また、上記加熱手段は
N2,Ar,He、等の非酸化性ガス雰囲気またはH2と
N2を混合した上記還元性ガス雰囲気内で被接続部材を
予備脱気した後、はんだを溶融加熱し、接続後冷却す
る。
気し、上記ガス供給手段は上記ガスを加熱手段内に供給
する。さらに、上記ゲートバルブは上記準備室と加熱溶
融室と冷却室間の開閉を行ない、上記ベルトコンベアは
被接続部材を上記各室に搬送する。また、上記Auめっ
きハンダボ−ルはハンダボ−ル表面の酸化皮膜形成を防
止するので上記酸化皮膜除去工程の省略を可能にする。
ダボ-ル表面の酸化皮膜を除去するので、その上にAu
めっき膜を良好に形成できるようにする。また、接合す
べき被接続部材に設けた上記突起部と凹部を有する突起
部により回路基板等の被接続部材間の位置合わせをおこ
なう。
の構成図である。図1において、スパッタクリーニング
装置100は予備排気室1、クリーニング室2、および
取出室3の3つの真空チャンバからなり、各室はゲート
バルブ4により接続されている。また、各室には排気系
5とガス導入系6が接続され、予備排気室1と取出室3
では真空排気と大気リ−クによるパージが行われる。
に設置されているイオン/アトムを放射するガン7への
ガス供給をおこなう。スパッタクリーニング装置100
内に搬送された被接合材14のはんだ部(ハンダボ−
ル)および接続パッド等は上記イオン/アトムの照射に
よりその表面から酸化膜、有機物汚染膜等が除去され
る。また、クリーニング室2は相互接続する複数の被接
合材を同時に処理することができる。
0に搬送されて位置合わせされ、ベルト炉200に搬送
されて接合部を加熱溶融される。スパッタクリーニング
装置100から位置合わせ機構300、および位置合わ
せ機構300からベルト炉200への搬送はベルトコン
ベアにより連続的に行われる。ベルト炉200は、準備
室10、加熱溶融室11、および冷却室12の3つの真
空チャンバからなり、各室はゲートバルブ4により接続
されている。各室にはそれぞれ排気系5とガス導入系6
が接続され、真空排気と非酸化性ガスによるパージが行
なわれる。
のベルトコンベア13により搬送される。図2は上記の
装置によりフラックスレスはんだ接合を行なう工程のフ
ローチャートである。最初はゲートバルブ4は全て閉じ
ている。ステップ400はスパッタクリーニング装置1
00により被接合材14の接合面とと半田部表面の酸化
膜、有機物汚染膜等を除去する工程であり、その細部は
ステップ401〜406を含んでいる。クリーニング室
2は10~5Torr以上の真空度を保つように常時排気
されている。
ートバルブ4を開き、ハンダボ−ルを所定位置に搭載し
た被接合材14を予備排気室1に搬入し、ステップ40
2にて予備排気室1を真空排気する。プリント板等の被
接合材14に吸着されたガスや水分等が多い場合には、
予備排気室1を真空排気すると同時に加熱して脱ガスを
行なってクリーニング室2中の真空度低下を防止する。
また、予備排気室1に被接合材14を導入する前にベ−
キング(真空排気と加熱)装置を設けることによりクリ
ーニング装置の処理時間を短縮することができる。次い
でステップ403にて、予備排気室1とクリーニング室
2との間のゲートバルブ4を開きクリーニング室2に被
接合材14を搬送してゲートバルブ4を閉じ、ステップ
404にて、被接合材14を回転、水平移動をさせなが
らガン7のイオン/アトムビーム8を被接合材14に照
射してそのハンダボ−ルと接続パッド面をスパッタクリ
ーニングする。
いてスパッタクリーニングされた被接合材14を真空排
気された取出室3に搬送しゲートバルブを閉じる。次い
でステップ406にて、取出室3を大気圧に戻してから
取出室3出口のゲートバルブ4を開き、被接合材14を
取り出す。次いでステップ500にて、大気中で被接合
材間の位置合わせを行う。次にステップ600にて、ベ
ルト炉を用いてフラックスレスの加熱溶融接合を行な
う。このステップ600はステップ601〜606を含
んでいる。なお、加熱溶融室11内は真空排気後、非酸
化性ガスを導入して常に高純度の非酸化性雰囲気に保つ
ようにする。
ートバルブ45を開いて位置合わせ/組立後の被接合材
14を搬入し、ステップ602にて準備室10を真空排
気して非酸化性ガスを導入し高純度雰囲気を形成する。
ついでステップ603にて、準備室10と加熱溶融室1
1の間のゲートバルブ46を開いて被接合材14を搬送
し、ステップ604にてゲートバルブ46を閉じて接合
部の加熱溶融を行なう。
1と冷却室12の間のゲートバルブ47を開いて被接合
材14を高純度不活性雰囲気に保たれた冷却室12に搬
送し、冷却後、ステップ606にて冷却室12を大気圧
にして出口のゲートバルブ48を開いて被接合材14を
取り出す。なお、上記高純度不活性雰囲気中の不純物ガ
ス濃度は、真空排気時の真空度とそこに導入する不活性
ガスの純度により任意に設定することができるので、種
々のはんだ材と被接合材の組み合わせ毎に最適なフラッ
クスレス接続条件を設定することができる。
例えばSn系はんだのようにぬれ性のよいはんだを用い
る場合には、準備室10と冷却室12を省略し、加熱溶
融室11内をN2、Ar、He等のガス雰囲気にするよ
うにしてフラックスレスはんだ接合を行なうことができ
る。さらに、上記雰囲気にH2を混合して酸素と反応さ
せて雰囲気の酸素濃度を低く抑えることができる。ま
た、真空排気系を省略し、大気を上記各雰囲気ガスで置
換するベルト炉を用いてもフラックスレスはんだ接合を
行なうことができる。
溶着過程を説明する図である。図3(a)に示すよう
に、まず、スパッタクリ−ニング装置100にてLSI
141上とセラミック基板142の接合面にAr原子等
の粒子線を照射してハンダボ-ル20面とパッド143
面の酸化層や汚染層等を除去する。次いで同図(b)に
示すようにハンダボ-ル20とパッド143とを大気中
にて位置合わせした後、ベルト炉200内にて加熱する
と同図(c)に示すようにハンダボ-ル20とパッド1
43が溶着し、同図(d)に示すようにLSI141上
とセラミック基板142が多数のハンダボ-ル20を介
して溶着される。
n,Sn3.5Ag,Sn37Pb,Au12Ge等、
広く用いられている通常のはんだ材を用いることがで
き、ベルト炉200内の雰囲気には例えば、H2とN2の
組成比が1:1、1:3の不活性ガスが用いられる。ま
た、これらのガス雰囲気の組成ははんだ接続条件に応じ
て適宜設定される。また、LSI141上にハンダボ-
ル20を溶着する際にも同様のプロセスを適用すること
ができる。
ボ-ル20表面の酸化膜厚みの変化を示すデ−タの一例
である。はLSI141の初期状態を示し、ハンダボ
-ル20の表面は厚い酸化膜/汚染膜21に被覆されて
いる。は上記スパッタクリ−ニングにより酸化膜/汚
染膜21が除去された状態であり、例えば酸化膜/汚染
膜21の厚みが初期の略10nmから略ゼロに低減され
る。
ハンダボ-ル20の表面に再び酸化膜22が形成された
状態である。しかし、ここではハンダボ-ル20は加熱
されないので酸化膜22の成長は遅く図示のようにその
厚みは2〜3nm以下の厚みで止まる。上記の試料を
ベルト炉200内にて加熱するとに示すようにハンダ
ボ-ル20が溶融膨張しに示すように酸化膜22が破
れて内部のはんだが露出する。はの溶融はんだによ
りLSI141とセラミック基板142とを接続した状
態である。また、上記加熱溶融により溶着後のハンダボ
−ル表面には比較的厚い酸化皮膜が形成される。
リ−ニングを行なわない場合の特性であり、初期の厚い
酸化膜が残存するための溶融プロセスにおいて接続不
良が多発する。
-ルを熔着する方法の一例を示す工程図である。まず、
図5に示すようにハンダボ-ル20の位置に凹部を備
えた例えばガラス繊維材のはんだ位置決め型144を用
意し、その上に無数のハンダボ-ルを供給して転がすと
に示すように上記各凹部内にハンダボ-ル20がはま
り込むので、これにAr原子等をスパッタしてハンダボ
-ル20の酸化膜を除去する。ついで、に示すように
上記のハンダボ-ル上にプリント板142のパッド1
43を位置合わせして重ね、加熱するとのように各ハ
ンダボ-ル20が対応するパッド143面に熔着され
る。
ったハンダボ-ル20の大気中放置時の酸化膜22の膜
厚変化を測定したデ−タである。酸化膜厚は大気中放置
後数分間で1nmに達するが、その後数日を経ても2〜
3nmの範囲に止まっていることがわかる。図4で述べ
たように、この酸化膜厚が2〜3nm以下であれば図1
のベルト炉における加熱溶融処理を良好に行なうことが
できる。
れ、図1のベルト炉200内の雰囲気ガスをN2および
H2/N2として上記試料を同様にイオンスパッタした他
の試料のパッド面に加熱熔着した場合のハンダのぬれ拡
がり長さと同拡がり率の特性である。上記ぬれ拡がり長
さと同広がり率特性ははんだペレットを用いて測定し
た。両特性値は大気中放置時間と共にわずかに低下する
傾向がみられものの、例えば大気中放置7日後において
もはんだのぬれ性は良く、フラックスレスで良好な接続
が得られることを示している。
度と考えられる5nmに達するにはさらに多くの時日が
かかると判断できるので、実用上上記大気中放置時間を
制限する必要がないことがわかる。この点は本発明によ
り見出されたことである、図7はベルト炉200内の酸
素濃度を変えて上記酸化膜厚とハンダボ−ルのぬれ拡が
り長さ、同拡がり率等を測定した結果である。酸素濃度
が20ppmを越えると酸化膜厚は一気に急増して20
0nmを越え、また、ぬれ拡がり長さ、同広がり率等は
酸素濃度が20ppmに達するまでに急激に低下するこ
とがわかる。また、20ppmを越えると酸化によりは
んだ表面が青紫色化し実用にならない。
5を有する基板142上にフレ−ム146を備えた天板
147を接続する本発明の実施例について説明する。ま
ず図9(1)に示すように、メタライズ部145とはん
だ21の双方に例えばArの原子イオンをスパッタし、
(2)にて表面の酸化/汚染層を除去したはんだ21を
メタライズ部145上に置き、(3)にて上記非酸化性
雰囲気内ではんだ21を熔着する。次いで(4)にてフ
レ−ム145とメタライズ部145上のはんだを再びイ
オンスパッタしてクリ−ニングし、(5)にてフレ−ム
145をメタライズ部145上に位置合わせして(6)
に示すように両者を上記非酸化性雰囲気内で溶融接続す
る。
(物)等を機械的に除去する本発明の方法を示す図であ
る。すなわち、棒状のはんだ21を切削用ダイス30に
通して表面の酸化/汚染層を除去するようにする。この
ように処理したはんだ21と溶接部に研磨布等により機
械的に研磨したフレ−ム146を用いると図9の(1)
および(4)に示したにおけるイオンスパッタ工程を省
略することができる。また、図3においてはんだ20と
パッド143等も機械的に研磨すれば同様にイオンスパ
ッタ工程を省略することができる。また、酸化膜、汚染
膜、有機物等を除去する方法として、スパッタクリ−ニ
ングと機械的除去方法を組合せて用いてもよい。
SI等)142上のパッド143にはんだ20を熔着す
る方法の説明図である。同図(a)に示すように、凹部
を備えた例えばガラス繊維材のはんだ位置決め型144
上にはんだ20をおさめ、その上から研磨布40を押し
当て横方向に走行または振動させて研磨する。次いで同
図(b)のように頂部の酸化膜22が除去されハンダボ
−ル20に基板142のパッド143を当てて非酸化雰
囲気内で加熱溶融する。
着されているはんだ20のの頂部を機械的研磨する方法
の説明図である。同図(a)に示すように、基板142
上のパッド143に熔着されているハンダボ−ル20の
頂部に研磨布40を押し当て横方向に走行または振動さ
せて研磨すると、同図(b)に示すようにハンダボ−ル
20頂部の酸化膜22が除去されハンダ20が露出す
る。したがって、この頂部のハンダ部をパッド143に
当て非酸化雰囲気内で加熱溶融することにより良好な接
続を得ることができる。
を大気中放置した場合にその機械的研磨部面に形成され
る酸化皮膜の厚みの測定デ−タをスパッタクリ−ニング
した場合と比較して示したものである。黒丸が機械的研
磨部面のデ−タ、白丸がスパッタクリ−ニング面のデ−
タであり、両者の間には有為差がないことがわかる。上
記した本発明の各実施例においては、はんだやハンダボ
-ル等の酸化膜をスパッタクリ−ニングや機械的研磨に
より除去することが一つの眼目であった。
ハンダボ-ルを予め表面処理しておけば上記スパッタク
リ−ニングや機械的研磨工程を省略することができる。
このため、図14(a)に示すように表面をAu層で覆
ったハンダボ-ル25を用いるようにする。同図(b)
に示すように、Auめっきしたハンダボ-ル25を型1
44の凹部に納めて基板142のパッド143を位置合
わせし加熱溶融すると、同図(c)のようにハンダボ-
ル25をパッド143上に熔着することができる。
すように個別部品147のリ−ド線等にもはんだを熔着
することができる。このとき、パッド143、個別部品
147のリ−ド線の表面の酸化、汚染膜等はスパッタク
リ−ニングや機械的除去方法等により除去したり、Au
めっきしておくようにする。上記ハンダボ-ル25のA
u層24は例えばバレルめっき法によりめっきすること
ができる。バレルめっき法ではめっき篭内に入れた多数
のハンダボ-ル20をめっき液に浸してかき廻しながら
電気めっきする。ハンダボ-ル25はアトマイズ法や油
槽法等で作られる。アトマイズ法では非酸化雰囲気中に
滴下した溶融ハンダが表面張力により円形に凝縮するこ
とを利用し、固化したハンダボ-ルをサイズ毎に仕分け
るようにする。
ンダの融点以上に熱した油槽中に投入する方法である。
ハンダペレットは油槽表層部で溶融して表面張力により
円形に凝縮し、比較的低温の下層部を落下する過程で固
化する。このようにして作られたハンダボ-ルの表面に
は酸化膜が形成されるので、例えば弱酸液にて酸化膜の
還元処理を行なった後、上記バレルめっき槽内に投入し
てAu層24をめっきするようにする。
接続部材をベルトコンベアにより位置合せ機構300か
らベルト炉200に搬送し、ベルト炉200内の各室間
もベルトコンベアにより搬送するようにしていた。位置
合せ済の被接続部材を仮止めしないので、上記搬送過程
における振動により位置ずれが発生する懸念がある。そ
こで本発明では図15〜17に示すようにして上記位置
ずれを防止する。
41に位置合せ用のハンダボ−ル26を設け、被接続部
材142には同27〜29を設け、同図(b)に示すよ
うにハンダボ−ル26を同27〜29が形成する三角形
の中心部に嵌め込んで位置合わせをする。また、ハンダ
ボ−ル26は同27〜29が形成する三角形の中心部に
自然と落ち込むので、上記搬送時の振動により位置ずれ
をおこすことがなく、また、両被接続部材を重ね合わせ
る際の合わせ精度を従来の位置合わせ精度に比べて緩和
することができる。
2ヵ所設けることにより被接続部材141と同142を
正確に位置合わせすることができる。また、上記各ハン
ダボ−ルは両被接続部材の電気回路配線から絶縁するよ
うにする。図16は上記ハンダボ−ル27〜29を他の
突起31〜33に置き換えた場合であり、同様にして位
置合わせを行なうことができる。
熱熔着時に溶解しないもの、あるいは溶解しても両被接
続部材間に位置ずれを生じない程度の粘着力を有するも
のを用い、例えばPIQ樹脂等を用いることができる。
また、上記突起27〜29、同31〜33を図17の3
4のように中央に凹部を備えたリング状に形成しても同
様の効果を得ることができる。さらに上記位置合わせマ
−クは互いに嵌合して位置ずれをおこさないものであれ
ば他の形状であっても良いことは勿論である。また、上
記各はんだボ−ルは必ずしも被接続部材の電気配線から
絶縁されている必要はなく、位置合わせに十分なスペ−
スが確保できる場合には溶融接続用のはんだボ−ルを上
記位置合わせ用に形成することができる。また、図18
に示すように、被接続部材141と142を位置合わせ
状態で治具40により保持するようにしてもよい。
パッド面の酸化/汚染膜をスパッタクリ−ニングした
後、大気中にて位置合わせするので、位置合せ装置を真
空中に設置する必要がなくなり、加熱溶融接続を汎用ベ
ルト炉を用いて行なうことができるので、作業性、生産
性等を向上することができる。さらに上記はんだ表面や
パッド面の酸化/汚染膜を機械的に削除できるので、上
記スパッタクリ−ニング装置を省略し、またはスパッタ
クリ−ニングを行なう接合数を減らして接合工程を効率
化することができる。
ることにより上記ハンダボ−ル表面層のスパッタクリ−
ニングや機械的削除工程を省略し作業性、生産性等を向
上することができる。また、アトマイズ法や油槽法等で
作成したハンダボ−ルを弱酸液にて還元処理してから上
記Auめっきを行ない、Auめっき層とハンダボ-ル表
面間の酸化/汚染膜を除去するので、熔着性に優れたA
uめっきハンダボ-ルを提供することができる。
た突起部と凹部を有する突起部により、位置合わせを容
易化し、さらに搬送中等の振動による位置ずれを防止す
ることができる。また、位置合わせした被接続部材をベ
ルト炉の準備室にいれて真空排気し吸着有害ガスを除去
後、非酸化性または還元性ガス雰囲気内で加熱溶融する
ので、はんだ溶融前にその表面が酸化されることを防止
し、フラックスレスで信頼度高く接続することができ
る。
は還元性ガス濃度等の制御により、上記はんだ接合条件
を最適に設定することができる。また、被接続部材をベ
ルトコンベアにより搬送することにより、電子回路接合
装置を効率化することができる。
ブロック図である。
フローチャートである。
工程図である。
の酸化膜の厚みを従来装置の場合と比較してしめすデ−
タである。
着する工程図である。
化膜厚と熔着性の特性図例である。
−ル表面の酸化膜厚と熔着性の特性図例である。
工程図である。
に削除する方法の斜視図である。
に削除し、基板上に熔着する工程図である。
を機械的に削除する方法の工程図である。
の大気中放置時間特性図例である。
基板、部品等に熔着する工程図である。
方法を示す断面図である。
…ゲートバルブ、5…排気系、6…ガス導入系、7…ガ
ン、8…アルゴンイオンあるいはアトムビーム、10…
準備室、11…加熱溶融室、12…冷却室、13…ベル
トコンベア、14…被接合材およびはんだ、15…テー
ブル、100…スパッタクリ−ニング装置、200…ベ
ルト炉、300…位置合わせ機構。
Claims (20)
- 【請求項1】 LSI、回路基板等の被接続部材間をフ
ラックスレスではんだ接合する電子回路接合装置におい
て、はんだ表面の酸化膜を除去する手段と、大気中にて
被接続部材間の位置合わせを行なう手段と、位置合わせ
した被接続部材を非酸化性または還元性雰囲気内にて上
記はんだを溶融する加熱手段とを備えたことを特徴とす
る電子回路接合装置。 - 【請求項2】 請求項1において、上記加熱手段内を真
空排気する排気手段と、上記加熱手段内に非酸化性また
は還元性ガスを供給する手段とを備えたことを特徴とす
る電子回路接合装置。 - 【請求項3】 請求項2において、上記非酸化性ガスを
N2,Ar,He、等のいずれかまたはこれらの混合し
たものとし、上記還元性ガスをH2とN2を混合したもの
として、上記各ガスの濃度制御手段を備え、上記真空度
と上記各ガスの濃度とにより上記加熱手段内の雰囲気ガ
スの不純物ガス成分の濃度を制御するようにしたことを
特徴とする電子回路接合装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
上記加熱手段内を真空排気系とガス導入系を備えた準備
室と、上記被接続部材のはんだを加熱溶融するベルト炉
を備えた加熱溶融室と、上記電子回路部材を冷却する冷
却室とに区分し、さらに外気と上記準備室とを連接する
ゲートバルブ、上記準備室と加熱溶融室とをそれぞれが
連接するゲートバルブ、上記加熱溶融室と冷却室とを連
接するゲートバルブ、および上記冷却室と外気とを連接
するゲートバルブとを備えたことを特徴とする電子回路
接合装置。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
原子あるいはイオンビ−ム照射により上記被接続部材の
接合部および/またははんだ表面の酸化/汚染膜を除去
するスパッタクリ−ニング装置を備えたことを特徴とす
る電子回路接合装置。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかにおいて、
上記被接続部材の接合部または/およびはんだ表面の酸
化/汚染膜を研磨、研削、切削等で除去する機械的表面
除去装置を備えたことを特徴とする電子回路接合装置。 - 【請求項7】 LSI、回路基板等の被接続部材間をフ
ラックスレスではんだ接合する電子回路接合装置におい
て、被接続部材の接続部位間をAuめっきしたハンダボ
−ルによりフラックスレスはんだ接合するようにしたこ
とを特徴とする電子回路接合装置。 - 【請求項8】 はんだ接続用のハンダボ−ルにおいて、
弱酸液によりハンダボ−ル表面の酸化、汚染膜を還元除
去したハンダボ-ルの表面をAuめっきしたことを特徴
とするハンダボ−ル。 - 【請求項9】 請求項1ないし6のいずれかにおいて、
上記被接続部材の接続部位間を表面層を機械的に削除し
たはんだにより接合するようにしたことを特徴とする電
子回路接合装置。 - 【請求項10】 LSI、回路基板等の被接続部材間の
位置合わせマ−クにおいて、上記位置合わせマ−クを被
接続部材の一方に設けた突起部と、他方の被接続部材に
設けた凹部を有する突起部とにより構成し、上記一方の
突起部を上記凹部を有する突起部の凹部に嵌め込んで位
置合わせをするするようにしたことを特徴とする位置合
わせマ−ク。 - 【請求項11】 請求項10において、少なくとも上記
突起部の一部を上記被接続部材に熔着したハンダボ−ル
または耐熱性樹脂材により形成するようにしたことを特
徴とする位置合わせマ−ク。 - 【請求項12】LSI、回路基板等の被接続部材間をフ
ラックスレスではんだ接合する電子回路接合方法におい
て、はんだ表面の酸化膜を除去し、次いで大気中にて被
接続部材間の位置合わせを行ない、位置合わせした被接
続部材のはんだを非酸化性または還元性雰囲気内にて加
熱溶融するようにしたことを特徴とする電子回路接合方
法。 - 【請求項13】 請求項12において、上記非酸化性ま
たは還元性雰囲気を真空中に非酸化性または還元性ガス
を供給して形成するようにしたことを特徴とする電子回
路接合方法。 - 【請求項14】 請求項13において、上記非酸化性ガ
スをN2,Ar,He、等のいずれかまたはこれらの混
合したものとし、上記還元性ガスをH2とN2を混合した
ものとして、上記真空度と各ガスの濃度を制御して上記
加熱雰囲気を制御するようにしたことを特徴とする電子
回路接合方法。 - 【請求項15】 請求項1ないし3のいずれかにおい
て、上記被接続部材をゲートバルブを備えた真空排気系
とガス導入系を備えた準備室にて予備脱気し、次いでゲ
ートバルブを備えた真空排気系とガス導入系を備えたベ
ルト炉により加熱溶融し、冷却室により冷却するように
したことを特徴とする電子回路接合方法。 - 【請求項16】 請求項12ないし15のいずれかにお
いて、上記被接続部材の接合部および/またははんだ表
面の酸化/汚染膜を、原子あるいはイオンビ−ムを照射
するスパッタクリ−ニングにより除去するようにしたこ
とを特徴とする電子回路接合方法。 - 【請求項17】 請求項12ないし16のいずれかにお
いて、上記被接続部材の接合部または/およびはんだ表
面の酸化/汚染膜を研磨、研削、切削して除去するよう
にしたことを特徴とする電子回路接合方法。 - 【請求項18】 LSI、回路基板等の被接続部材間を
フラックスレスではんだ接合する電子回路装置の接合方
法において、被接続部材の接続部位間をAuめっきした
ハンダボ−ルによりフラックスレスはんだ接合するよう
にしたことを特徴とする電子回路接合方法。 - 【請求項19】 請求項12ないし17のいずれかにお
いて、上記被接続部材の接続部位間を表面層を機械的に
削除したはんだにより接合するようにしたことを特徴と
する電子回路接合方法。 - 【請求項20】 請求項12ないし19のいずれかにお
いて、被接続部材の一方に設けた突起部に他方の被接続
部材に設けた凹部を有する突起部の凹部に嵌め込んで位
置合わせを行なうようにしたことを特徴とする電子回路
接合方法。
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