JPH06226437A - Solder reflow method and device - Google Patents

Solder reflow method and device

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JPH06226437A
JPH06226437A JP3734593A JP3734593A JPH06226437A JP H06226437 A JPH06226437 A JP H06226437A JP 3734593 A JP3734593 A JP 3734593A JP 3734593 A JP3734593 A JP 3734593A JP H06226437 A JPH06226437 A JP H06226437A
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JP
Japan
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reflow
reducing gas
solder
gas
cream solder
Prior art date
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Pending
Application number
JP3734593A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhisa Tanaka
靖久 田中
Katsuhiko Narita
雄彦 成田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiho Kogyo Co Ltd
Solder Coat Co Ltd
Original Assignee
Taiho Kogyo Co Ltd
Solder Coat Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Taiho Kogyo Co Ltd, Solder Coat Co Ltd filed Critical Taiho Kogyo Co Ltd
Priority to JP3734593A priority Critical patent/JPH06226437A/en
Publication of JPH06226437A publication Critical patent/JPH06226437A/en
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Abstract

PURPOSE:To make printing of substrates finer in pitch and to increase the scale of integration of hybrid ICs, etc., by executing reflow in a vessel internally having a reducing gas atmosphere isolated from the outside. CONSTITUTION:Cream solder is subjected to the reflow in the reducing gas atmosphere in the hermetic vessel 1. The reducing gas mainly consisting of gaseous hydrogen is, thereupon, supplied from a reducing gas supply device 10 into the vessel 1. The cream solder is subjected to the reflow in the vessel 1 internally having the reducing gas atmosphere isolated from the outside. The reducing gas is recovered by a reducing gas recovery device 9 without substantially oxidizing the reducing gas after the reflow and is reutilized for the reflow. As a result, the life of a flux is prolonged and the preservation period of the cream solder is extended. The solder joint parts having the reliability are thus obtd.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、クリームはんだを還元
ガス雰囲気でリフローする方法及び装置に関するもので
ある。さらに詳しく述べるならば、本発明はチップマウ
ントや部品の接続部などのクリームリはんだをリフロー
し、その後の洗浄を省略するかあるいは軽度の洗浄とす
る方法及びこれに使用するはんだ付け用還元性雰囲気炉
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for reflowing cream solder in a reducing gas atmosphere. More specifically, the present invention relates to a method of reflowing cream re-solder such as a chip mount or a connection portion of parts and omitting subsequent cleaning or mild cleaning, and a reducing atmosphere for soldering used for this method. Regarding the furnace.

【0002】ハイブリッドIC等の半導体製品は、まず
熱硬化性樹脂により半導体デバイス等の能動部品をプリ
ント基板に固定してから該部品のワイヤボンディングを
行い、次にレジスタ、キャパシタ、インダクタ等の受動
部品をプリント基板にはんだ付けして製造されている。
部品のはんだ付けに際しては基板の銅部分が高温に熱せ
られるため、はんだの酸化を防ぐ目的で通常酸化防止剤
を添加したあるいは添加しないロジンなどがフラックス
が使用されている。
In semiconductor products such as hybrid ICs, active components such as semiconductor devices are first fixed to a printed circuit board by thermosetting resin, and then the components are wire-bonded, and then passive components such as resistors, capacitors and inductors. Is manufactured by soldering to a printed circuit board.
Since the copper portion of the substrate is heated to a high temperature when soldering components, a flux such as rosin with or without an antioxidant is usually used for the purpose of preventing the oxidation of the solder.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来、クリームはんだとしてはフロン洗
浄用クリームはんだ、水洗浄用クリームはんだなどがあ
り、これらはエアーリフロー装置でリフロー処理が行わ
れていた。しかし、このような製造方法では、はんだ付
け終了後、残渣を取り除くために洗浄作業及び乾燥作業
を経なければならないという問題がある。残った残渣を
洗浄するためにはフロンで洗浄することが最も効果的で
あるが、公害問題のためにフロン洗浄ができなくなり、
水洗浄法が取られるようになったが、水洗浄でも将来的
には公害が心配である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as cream solders, there are flon cleaning cream solders, water cleaning cream solders and the like, and these have been reflowed by an air reflow device. However, such a manufacturing method has a problem that after the soldering is finished, a cleaning operation and a drying operation must be performed to remove the residue. The most effective way to clean the remaining residue is to use chlorofluorocarbon, but due to pollution problems, chlorofluorocarbon cannot be cleaned.
Although the water washing method has come into use, there is concern about pollution in the future even with water washing.

【0004】そこで最近では、洗浄性を高めるために活
性剤をフラックスから除いたクリームはんだを還元性雰
囲気炉を使用してリフローすることが提案されている。
特公平2−18950号公報はかかる還元性リフロー装
置に関するものであって、その特徴とするところは、直
接加熱床に連続して設けられた直接冷却床と、この直接
加熱床上方に設置され内部が還元性雰囲気で充たされた
還元ボックスと、製品を直接加熱床入側から還元ボック
ス内を通って直接冷却床出側方向へ押し出すプッシャー
とを有する炉構造にある。この発明は接着の際に加熱
が、従来、雰囲気による間接加熱であるため加熱温度の
コントロールが難しくなり、また大きな炉を必要として
いたのに対して、直接加熱炉は温度コントロールと炉サ
イズの点で利点が多いとしている。
Therefore, recently, it has been proposed to reflow the cream solder, in which the activator is removed from the flux, in order to improve the cleanability by using a reducing atmosphere furnace.
Japanese Examined Patent Publication No. 18950/1990 relates to such a reducing reflow apparatus, and is characterized by a direct cooling bed continuously provided to the direct heating bed and an internal portion installed above the direct heating bed. Is a furnace structure having a reduction box filled with a reducing atmosphere and a pusher for directly pushing the product from the heating bed inlet side through the inside of the reduction box toward the cooling bed outlet side. In the present invention, the heating at the time of bonding has conventionally been indirect heating by an atmosphere, so that it is difficult to control the heating temperature, and a large furnace is required, whereas the direct heating furnace has a temperature control and a furnace size. There are many advantages.

【0005】前掲特公平2−18950号公報が開示す
る還元ボックス内に水素ガスを充たして基板上のはんだ
をリフローする方法では、水素ガスは基板上の出入口の
部分を窒素ガス等の不活性ガスでシールドされており、
また特に押出し用プッシャーを有しているので、リフロ
ーを密閉容器で行うものではない。
In the method of reflowing the solder on the substrate by filling the reducing box with hydrogen gas as disclosed in Japanese Patent Publication No. 18950/1990, hydrogen gas is used as an inert gas such as nitrogen gas at the inlet / outlet portion on the substrate. Is shielded by
Further, since it has an extrusion pusher, reflow is not performed in a closed container.

【0006】また、特開昭60−136395号(特公
昭62−46272号)公報の発明は、熱を加えて基板
上にはんだ接合すべき電子回路チップのような対象物を
所望の温度まで加熱し、その後対象物を酸素のない気体
中でその所望の温度に等温的に維持するために、加熱を
行う間はその熱交換器の上面に加熱すべき対象物が載置
される熱交換器、少なくともその一部を、酸素と水素の
化学反応の触媒となるような銅等の物質で形成し、触媒
物質の少なくとも一部を内壁として形成したガスの内部
迂回経路を具備した熱交換器の内部経路はガスの供給源
に接続されることを特徴としており、この結果、ガス中
の酸素は、ガス内部経路を通過するうちに、触媒物質の
効果によりほぼ除去されるというものである。したがっ
てこの発明は、小型で安価で製造の容易な加熱炉を使用
できるという利点がある。また特開昭59−17427
2号公報より回転テーブル型リフロー炉も公知である。
The invention of JP-A-60-136395 (Japanese Examined Patent Publication No. 62-46272) heats an object such as an electronic circuit chip to be solder-bonded on a substrate to a desired temperature by applying heat. Then, in order to maintain the object isothermally in the oxygen-free gas at its desired temperature, the heat exchanger in which the object to be heated is placed on the upper surface of the heat exchanger during heating. , At least a part of which is formed of a material such as copper that serves as a catalyst for a chemical reaction of oxygen and hydrogen, and which has an internal bypass path of gas formed with at least a part of the catalytic material as an inner wall The internal passage is characterized in that it is connected to a gas supply source, and as a result, oxygen in the gas is almost removed by the effect of the catalytic substance while passing through the internal gas passage. Therefore, the present invention has the advantage that a heating furnace that is small, inexpensive, and easy to manufacture can be used. In addition, JP-A-59-17427
A rotary table type reflow furnace is also known from JP-A-2.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】近年半導体製品におい
て素子が基板に搭載される密度の高度化、及びLSI等
の高集積化に伴いはんだ付部のファインピッチ化の傾向
がある。ファインピッチ化を達成するためにははんだ合
金粉末を微細化することにより、印刷性を向上する必要
がある。しかし、これに伴なって粉末の表面積は増大
し、はんだ付性に影響する表面の酸化膜を取り除くため
活性剤の酸化力を強くすることが必要となる。
In recent years, there has been a tendency toward finer pitches of soldered portions in connection with the higher density of elements mounted on a substrate in semiconductor products and the higher integration of LSI and the like. In order to achieve a fine pitch, it is necessary to improve the printability by refining the solder alloy powder. However, along with this, the surface area of the powder increases, and it is necessary to increase the oxidizing power of the activator in order to remove the oxide film on the surface that affects the solderability.

【0008】しかし、活性力を強力にすると、クリーム
はんだの経時変化による寿命が短くなるとともにリフロ
ー後の残渣が多くなり、フラックスの洗浄性が低下す
る。従って活性剤をなくするか又は少なくするためには
リフロー時のはんだの酸化を防止するために還元性ガス
を使用し、その雰囲気の保護及び還元効果を実質的に完
全なものにしなければならない。このようは観点からす
ると従来提案されている活性剤を除いたはんだを還元ガ
ス中でリフローする方法はファインピッチ化と洗浄性向
上の要求に同時に応えられないおそれがある。そこで、
本発明者は従来よりも還元ガスの作用を大幅に高める手
段につき研究を行った。
However, when the activity is increased, the life of the cream solder is shortened due to aging and the residue after reflow is increased, so that the cleanability of the flux is deteriorated. Therefore, in order to eliminate or reduce the activator, a reducing gas must be used to prevent the oxidation of the solder during reflow, and the atmosphere must be protected and the reducing effect should be substantially complete. From this point of view, the conventionally proposed method of reflowing the solder excluding the activator in a reducing gas may not be able to simultaneously meet the demands for fine pitch and improved cleanability. Therefore,
The present inventor has conducted research on means for significantly increasing the action of the reducing gas as compared with the prior art.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、還元ガ
ス雰囲気内にてクリームはんだをリフローする方法にお
いて、主として水素ガスからなり、外部から独立した還
元ガス雰囲気を内部に有する容器内にてリフローするは
んだリフロー方法であり、第二は、第一のリフロー後に
還元ガスを実質的に酸化させることなく回収し、リフロ
ーに再利用する方法であり、第三は、還元ガス雰囲気で
クリームはんだをリフローする還元ガスリフロー装置に
おいて、主として水素ガスからなる還元ガス雰囲気を内
部に有する密封容器と、該密封容器の内部または外部に
設けられた加熱器とを、含んでなることを特徴とする還
元ガスリフロー装置である。
The first object of the present invention is to provide a method for reflowing cream solder in a reducing gas atmosphere, in which a container mainly made of hydrogen gas and having a reducing gas atmosphere independent from the outside is provided inside the container. Is a solder reflow method of reflowing by reflowing, the second is a method of collecting the reducing gas without substantially oxidizing it after the first reflow, and reusing it for reflow, and the third is a cream solder in a reducing gas atmosphere. In a reducing gas reflow device for reflowing, a reduction is characterized by comprising a sealed container having a reducing gas atmosphere mainly consisting of hydrogen gas inside, and a heater provided inside or outside the sealed container. It is a gas reflow device.

【0010】本発明者等は従来の還元ガスリフローにお
いて外部からリフロー炉に空気が若干混入し、このこと
によりはんだ付性が意外にも劣化していることを見出し
た。この防止対策を鋭意検討した結果、本発明者等は還
元性雰囲気をリフロー装置、炉、容器等の外部の大気雰
囲気から独立させることにより還元ガスの作用を十分に
発揮できることを究明した。したがって本発明は、水素
ガスを含む独立した還元性ガス中で、基板を一枚づつ又
は数枚バッチ処理的にはんだ付けをする点が操作として
の特徴的点となり、従来のような連続処理法とはならな
い。
The present inventors have found that in the conventional reducing gas reflow, some air is mixed into the reflow furnace from the outside, which unexpectedly deteriorates the solderability. As a result of earnestly studying the preventive measures, the present inventors have found that the action of the reducing gas can be sufficiently exerted by making the reducing atmosphere independent of the atmospheric atmosphere outside the reflow device, the furnace, the container and the like. Therefore, the present invention is characterized by the operation of soldering the substrates one by one or several in a batch process in an independent reducing gas containing hydrogen gas, and the conventional continuous processing method is used. Does not mean

【0011】還元ガスとしては、分オーダーで行われ、
短いリフロー時間中に十分な還元をを行うために、その
主たる部分は水素を使用することが必要である。炉内ガ
ス中の水素濃度は5体積%以上であることが好ましい。
残部は、窒素、一酸化炭素、不活性ガスなどリフロー中
にはんだ合金やロジンなどに無害なガスであることが望
ましく、二酸化炭素、酸素、水などは不純物としてある
いはロジンなどの分解により生じてもできるだけ少ない
ことが望ましい。
As the reducing gas, it is performed on the order of minutes,
In order to achieve sufficient reduction during the short reflow time, it is necessary to use hydrogen for its main part. The hydrogen concentration in the furnace gas is preferably 5% by volume or more.
The balance is preferably nitrogen, carbon monoxide, an inert gas, or other gas that is harmless to the solder alloy or rosin during reflow, and carbon dioxide, oxygen, water, etc. may be generated as impurities or even by decomposition of rosin. It is desirable to have as few as possible.

【0012】クリームはんだの成分は特に制限がなく、
通常のはんだ合金の他に、ロジンもしくはその代替物、
粘度調整剤、溶剤などを含む。ジフェニル酢酸、フタル
酸などの活性剤はまったく含まないかあるいは、含むと
してもできるだけ含有量を少なくし、クリームはんだの
寿命を延ばすとともにリフロー後の残渣を少なくするこ
とが望ましい。活性剤の上限はクリームはんだ全体に対
して1重量%以下であることが望ましい。また、印刷性
を向上させるためにはんだ合金の粒径は35μm以下で
あることが好ましい。
The components of the cream solder are not particularly limited,
In addition to normal solder alloys, rosin or its substitutes,
Contains viscosity modifiers, solvents, etc. It is desirable that the activators such as diphenylacetic acid and phthalic acid are not contained at all, or if they are contained, the content thereof should be as small as possible to prolong the life of the cream solder and to reduce the residue after reflow. The upper limit of the activator is preferably 1% by weight or less with respect to the total cream solder. Further, in order to improve printability, the grain size of the solder alloy is preferably 35 μm or less.

【0013】上述のように、活性剤を含まないクリーム
はんだの使用が本発明では利点が多いが、本発明ではリ
フロー温度を従来法よりも10℃以上低下させることに
より各種素子への熱影響を少なくすることができるの
で、活性剤を含むクリームはんだを使用する場合でもな
お従来法よりは利点があるものである。
As described above, the use of cream solder containing no activator has many advantages in the present invention, but in the present invention, the reflow temperature is lowered by 10 ° C. or more as compared with the conventional method, so that the thermal effect on various elements is reduced. Even when using a cream solder containing an activator, there is still an advantage over the conventional method because it can be reduced.

【0014】本発明のリフロー装置は、開閉可能な密閉
容器の中又は外に加熱装置も備えており、その加熱によ
って独立した還元性雰囲気中でリフローを行なうもので
ある。外部加熱装置は高周波もしくは抵抗加熱装置であ
り、密封容器は銅又はアルミニウム板を加工又は鋳造に
て作成し、それを縦形または横形にして使用する。内部
加熱装置は通常抵抗加熱装置であり、鋼などの適当な耐
熱性をもつ材料の密封容器を使用する。リフロー後は密
閉容器を開放することにより、ガスの出し入れが自由に
できる。それによって容器内の水素ガス濃度を任意に設
定することができる。
The reflow apparatus of the present invention is also provided with a heating device inside or outside a closed container that can be opened and closed, and the reflow is performed in an independent reducing atmosphere by the heating. The external heating device is a high frequency or resistance heating device, and the hermetically sealed container is made by processing or casting a copper or aluminum plate and used by making it vertical or horizontal. The internal heating device is usually a resistance heating device and uses a sealed container of a suitable heat resistant material such as steel. After the reflow, opening and closing the closed container allows the gas to be freely taken in and out. Thereby, the hydrogen gas concentration in the container can be arbitrarily set.

【0015】リフローの排ガスを外に放出することなく
全てを回収することができるので、有害ガスが出るよう
なクリームはんだを塗布する場合は、従来装置のように
排ガスを外へそのまま放出していた装置に比べ非常に有
効である。なお、回収は真空装置と、この排出孔の先端
に設けた回収チャンバーにより行う。
Since all of the reflow exhaust gas can be recovered without being released to the outside, when applying cream solder that emits harmful gas, the exhaust gas was emitted to the outside as in the conventional device. It is very effective compared to the device. The recovery is performed by a vacuum device and a recovery chamber provided at the tip of the discharge hole.

【0016】[0016]

【作用】一般にクリームはんだの印刷性を向上させるた
め、はんだ合金粉末はなるべく微細のものが良い。しか
し合金粉が微細すぎることは、はんだ合金粉末表面の酸
化膜を取り除くための活性剤の活性力を強くする必要が
あり、クリームはんだの寿命を短くしてはんだ保存中に
活性が失われる。一方、上述のように活性剤を使用しな
いと、リフロー後の残渣は無くなるかあるいは非常に少
なくなるが、従来法ではリフロー中の酸化が避けられな
い。ところがリフロー雰囲気を外部から独立させること
により印刷性とはんだの寿命を両方を同時に向上するこ
とができ、その原因を究明したところ微量の空気混入防
止に帰結することが分かった。さらにリフロー雰囲気を
外部から独立させることにより、リフロー温度を低下で
きることも分かった。以下、実施例により本発明を説明
する。
In general, the solder alloy powder should be as fine as possible in order to improve the printability of the cream solder. However, if the alloy powder is too fine, it is necessary to increase the activity of the activator for removing the oxide film on the surface of the solder alloy powder, which shortens the life of the cream solder and loses the activity during storage of the solder. On the other hand, as described above, when the activator is not used, the residue after the reflow is eliminated or becomes very small, but the conventional method cannot avoid the oxidation during the reflow. However, by making the reflow atmosphere independent from the outside, both the printability and the life of the solder can be improved at the same time, and when the cause was investigated, it was found that a slight amount of air inclusion was prevented. It was also found that the reflow temperature can be lowered by making the reflow atmosphere independent from the outside. Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

【0017】[0017]

【実施例】図1は本発明のリフロー装置の一実施例を示
す図である。図中1はリフローを行なうための密封容器
であって、開閉可能な一対の蓋1a、1bの対をクラン
プ4により密着させることにより構成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a reflow apparatus according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a hermetically sealed container for performing reflow, which is constituted by a pair of openable and closable lids 1a and 1b being closely attached by a clamp 4.

【0018】各種素子を搭載しかつはんだが印刷された
基板2はサセプタ15を介して下蓋1aに置かれてい
る。3は発熱体であって、上蓋1bに適当な手段により
固定されており、また発熱体3への通電のために電源プ
ラグ5が上蓋1bに固定されている。16は発熱体15
からの熱が基板に集中するように例えば表面に金メッキ
を施した反射板である。10は水素ガス、都市ガスなど
の主として水素からなる還元ガスの供給装置、例えば高
圧ガスタンクである。6は管どうしを結合するカプラ
ー、7はガスの流路を切換えるとともにリフロー時は密
封容器内部を外気に対して遮断する弁である。8は真空
吸引装置、9は還元ガス回収装置、11は空気流入口で
ある。
The substrate 2 on which various elements are mounted and solder is printed is placed on the lower lid 1a via the susceptor 15. A heating element 3 is fixed to the upper lid 1b by an appropriate means, and a power plug 5 is fixed to the upper lid 1b to energize the heating element 3. 16 is a heating element 15
It is a reflection plate whose surface is plated with gold so that the heat from the substrate concentrates on the substrate. Reference numeral 10 is a supply device of a reducing gas such as hydrogen gas or city gas, which is mainly hydrogen, such as a high-pressure gas tank. Reference numeral 6 is a coupler that connects the tubes together, and 7 is a valve that switches the gas flow path and shuts off the inside of the sealed container from the outside air during reflow. 8 is a vacuum suction device, 9 is a reducing gas recovery device, and 11 is an air inlet.

【0019】上記したリフロー装置の操作方法を図2の
模式図を参照して説明する。1のリフローボックス(1
対の蓋のうち1個だけが示されている)内にクリームは
んだを印刷した基板2を挿入し(図2(A))、他の蓋
をしてからクランプ具で密閉する(図2(B))。次に
カプラー6(図1参照)の接続を行ない弁7の切換操作
により真空吸引装置8を密封容器1の内部と連通させ、
真空にする(図2(C))。
A method of operating the above-mentioned reflow apparatus will be described with reference to the schematic view of FIG. 1 reflow box (1
The board 2 on which the cream solder is printed is inserted into only one of the pair of lids (see FIG. 2A), and the other lid is closed, and then the board is sealed with a clamp tool (see FIG. 2 ( B)). Next, the coupler 6 (see FIG. 1) is connected and the vacuum suction device 8 is communicated with the inside of the sealed container 1 by switching the valve 7.
A vacuum is applied (FIG. 2 (C)).

【0020】密封容器内部が十分に真空になったところ
で、弁7の切換操作を行なって密封容器内部を還元ガス
供給装置10と連通させて内部に還元ガスを満たす(図
2(D))。次に電源プラグ5に電流を流し発熱体3を
加熱し、所定のリフロー条件を満たす加熱条件になるよ
うに発熱体3への電力を制御して基板1のクリームはん
だをリフローする(図2(E))。この段階では弁7の
遮断により、密封容器1内の雰囲気が外部から独立し、
内部でロジンなどの分解によるガスが雰囲気に入ること
はあるが、外部からガスが混入しない。
When the inside of the hermetically sealed container is sufficiently evacuated, the valve 7 is switched to connect the interior of the hermetically sealed container with the reducing gas supply device 10 to fill the reducing gas therein (FIG. 2 (D)). Next, an electric current is passed through the power plug 5 to heat the heating element 3, and the electric power to the heating element 3 is controlled so that the heating condition satisfying a predetermined reflow condition is satisfied to reflow the cream solder of the substrate 1 (see FIG. E)). At this stage, by shutting off the valve 7, the atmosphere in the sealed container 1 becomes independent from the outside,
Gas from decomposition of rosin may enter the atmosphere, but the gas is not mixed in from the outside.

【0021】所定のリフロー条件でのリフローを終えた
後、真空ポンプで排ガスをボックスの外へ排出し(図2
(F))、次に空気取り入れ口11を介してボックスに
空気を満たして蓋を開けて中の基板を取り出す。なお真
空ポンプ8でボックス内の排出ガスを吸引する時、真空
ポンプを介して例えば排ガス回収装置9を設置しておけ
ば、リフロー時に発生するクリームはんだの各種ガスを
散逸させることなく排ガスを回収することができる。
After completing the reflow under the predetermined reflow conditions, the vacuum pump discharges the exhaust gas to the outside of the box (see FIG. 2).
(F)) Next, the box is filled with air through the air intake port 11, the lid is opened, and the substrate inside is taken out. When the exhaust gas in the box is sucked by the vacuum pump 8, for example, if an exhaust gas recovery device 9 is installed via the vacuum pump, the exhaust gas is recovered without dissipating various gases of cream solder generated during reflow. be able to.

【0022】各種部品の量産を行うには次のような工程
を取ればよい。 容器への部品の搬入 容器からの空気排出 容器への還元ガス及び必要なら窒素ガスなどの充満 加熱 還元ガス排出(容器を冷却後行ってもよい) 部品取り出し なお、上記各工程は複数の容器を効率良く順次各工程を
実施する場所に送りながら実施することもできる。
To mass-produce various parts, the following steps may be taken. Carrying in parts to the container Ejecting air from the container Filling the container with reducing gas and, if necessary, nitrogen gas, etc. Heating Reducing gas exhausting (may be done after cooling the container) Parts removal It is also possible to carry out each step efficiently while sending them to the place where they are carried out.

【0023】以下、各種リフロー条件下におけるクリー
ムはんだリフロー性評価結果を示す。はんだの成分は下
記のとおりであった。 はんだ合金:37%Pb、63%Sn 平均粒径30μm −90重量部 活性剤 :有機酸−任意成分 − 4重量部 溶剤 :ポリエチレングリコール − 1重量部 ロジン :ロジンエステル − 5重量部 なお、リフロー性評価の説明では上記はんだ合金以外の
成分をフラックスと称する。
The results of evaluation of cream solder reflow properties under various reflow conditions are shown below. The components of the solder were as follows. Solder alloy: 37% Pb, 63% Sn Average particle size 30 μm-90 parts by weight Activator: Organic acid-optional component-4 parts by weight Solvent: Polyethylene glycol-1 part by weight Rosin: Rosin ester-5 parts by weight Reflowability In the description of the evaluation, the components other than the solder alloy are called flux.

【0024】リフロー方法は開放型リフローボックスを
使用する従来法と図1に示す本発明の密封容器を使用す
る方法につき行なった。リフロー雰囲気は従来法では空
気、窒素ガス及び還元ガスであり、本発明方法では還元
ガスであった。還元ガスは両方法とも水素10%、窒素
90%を使用した。 リフロー条件は:温度210〜230℃、圧力1気圧で
あった。
The reflow method was performed according to the conventional method using an open type reflow box and the method using the sealed container of the present invention shown in FIG. The reflow atmosphere was air, nitrogen gas and reducing gas in the conventional method, and was reducing gas in the method of the present invention. In both methods, 10% hydrogen and 90% nitrogen were used as the reducing gas. The reflow conditions were: a temperature of 210 to 230 ° C. and a pressure of 1 atm.

【0025】リフロー後の基板ではんだボール形状、広
がり幅、濡れ性につき評価を行なった。評価の基準は以
下のとおりである。 ○ − これら全試験で○ △ − 二つの試験だけ○ × − 2つ以上の試験で×
The solder ball shape, spread width, and wettability of the substrate after reflow were evaluated. The evaluation criteria are as follows. ○ − In all these tests ○ △ − Only two tests ○ × − In two or more tests ×

【0026】以下試験方法の手順あるいは準拠規格を説
明する。はんだボール試験 よく練りあわせたクリームはんだをアルミナ基板に直径
6.5mm,厚さ0.2mmの円状に印刷した試料を作
成する。温度250℃±5℃に設定したホットプレート
上に試料をのせ、加熱溶解する。加熱溶解したクリーム
はんだをホットプレートから取り出し、凝固するまで放
置する。凝固したクリームはんだを20倍目盛り付拡大
鏡で観察し、はんだボールを表1のカテゴリーに従い番
号を記録する。3箇所のはんだボールの内、一番多いカ
テゴリー番号をはんだボールの結果とする。この番号が
4以上を○と判定する。
The procedure of the test method or the compliant standard will be described below. Solder ball test A sample is prepared by printing cream solder, which is well kneaded, on an alumina substrate in a circle shape with a diameter of 6.5 mm and a thickness of 0.2 mm. The sample is placed on a hot plate set at a temperature of 250 ° C. ± 5 ° C. and melted by heating. Remove the heat-melted cream solder from the hot plate and let it stand until it solidifies. Observe the solidified cream solder with a 20 × graduated magnifying glass and record the solder balls according to the categories in Table 1. Of the three solder balls, the highest category number is the result of the solder balls. If this number is 4 or more, it is judged as ◯.

【0027】 表1 カテゴリー 内 容 1 加熱しても、未溶解のままはんだボールにならない。 2 ペーストが溶けると、はんだは1つの大きな球となり その周囲に多数の細かい球が半連続のカサ状に並んだり、 溶けて同じ大きさの球になったりする。 3 ペーストが溶けると、はんだは1つの大きな球となり その周囲に直径75ミクロン以下の小球が3つ以上散在 するが、それらは反連続のカサ状に並んではいない。 4 ペーストが溶けると、はんだは1つの大きな球となり 周囲に75ミクロン以下のソルダーボールが3つ以下ある。 5 ペーストが溶けると、はんだは1つの大きな球となり 周囲にソルダーボールがない。 Table 1 Category Contents 1 Solder balls do not remain unmelted even when heated. 2 When the paste melts, the solder becomes one large sphere, and many fine spheres line up around it in a semi-continuous lump shape, or melt to form spheres of the same size. 3 When the paste melts, the solder becomes one large sphere with three or more small spheres with a diameter of 75 microns or less scattered around it, but they are not arranged in a discontinuous, bulky pattern. 4 When the paste melts, the solder becomes one large sphere with less than three solder balls of 75 microns or less around it. 5 When the paste melts, the solder becomes one large sphere with no solder balls around.

【0028】広がり試験 JIS H 3100に規定する、りん脱酸銅板のC1201Pを
用い、表面を洗浄した後、約150℃の電気炉中で1時
間酸化処理をして試験銅板を作成する。1.6φの線状
はんだを直径3.2mmの棒に巻き、その一巻きを切っ
て用いる。0.3×30×30mmの酸化銅板に、フラ
ックスを約0.05gはんだ合金を0.25g載せ試験
片とする。同様の試験片を3個作成する。
Spreading test A phosphorous deoxidized copper plate C1201P specified in JIS H 3100 is used to wash the surface, and then an oxidation treatment is performed in an electric furnace at about 150 ° C. for 1 hour to prepare a test copper plate. A wire having a diameter of 3.2 mm is wound with a wire solder of 1.6φ, and one wire is cut and used. Approximately 0.05 g of flux and 0.25 g of solder alloy are placed on a copper oxide plate of 0.3 × 30 × 30 mm as a test piece. Three similar test pieces are prepared.

【0029】ホットプレートを250℃に加熱し、試験
片を載せ30秒間加熱したのち、室温にて冷却する。冷
却した後、マイクロメーターにてはんだ合金の高さを測
定し、次式から広がり率を計算する。 広がり率(%)=(D−H)/D×100 D=はんだ合金を球とみなした場合の直径1.24V
1/3 H=はんだ合金の高さ V=比重(S合金8.30) 3個の試験片の平均を、そのフラックスの広がり率とす
る。広がり率70%以上を○とし、それ未満を×とし
た。
A hot plate is heated to 250 ° C., a test piece is placed on the hot plate for 30 seconds, and then cooled at room temperature. After cooling, the height of the solder alloy is measured with a micrometer, and the spread rate is calculated from the following formula. Spread rate (%) = (D−H) / D × 100 D = Diameter of solder alloy as sphere 1.24V
1/3 H = height of solder alloy V = specific gravity (S alloy 8.30) The average of three test pieces is taken as the spread rate of the flux. A spread rate of 70% or more was evaluated as ◯, and a spread rate of less than 70% was evaluated as x.

【0030】はんだ濡れ性 電気素子の接続ピン(断面寸法0.4×0.4mm)を
基板上でL字状に曲げ(曲げ半径1.0mm)はんだ付
けを行った時に、はんだが接続ピンの表面を被覆しなか
った場合を×、はんだが接続ピンの表面で盛り上がった
場合を○とした。9個の接続ピン試験片中8個以上が○
の場合を○と判定した。評価の結果を表2に示す。
Solder wettability When a connecting pin (cross sectional size 0.4 × 0.4 mm) of an electric element is bent into an L-shape on a substrate (bending radius 1.0 mm) and soldering is performed, the solder becomes a connecting pin. The case where the surface was not covered was evaluated as x, and the case where the solder was raised on the surface of the connection pin was evaluated as o. 8 or more out of 9 connecting pin test pieces
The case was judged to be ○. The evaluation results are shown in Table 2.

【0031】 表2 活性剤 放置時間 空気中 N2ガス 開放型還元 本発明 Hr リフロー リフロー 雰囲気リフロー 0 ○ ○ ○ ○ あり 25 × × △ ○ 50 × × △ ○ 0 × △ △ ○ なし 25 × × △ ○ 50 × × △ ○ 表に示された結果より、本発明法によるリフローは活性
剤の入らないクリームはんだを用いながら、十分リフロ
ーが可能であり、通常の活性剤の入ったクリームはんだ
の窒素ガスでのリフローするのと全く同じであることが
分かる。リフロー温度を変えて上記方法を行なった結果
を表3に示す。
Table 2 Activator Left time Air N 2 gas Open reduction Hr reflow reflow atmosphere reflow 0 ○ ○ ○ ○ Yes 25 × × △ ○ 50 × × △ ○ 0 × △ △ ○ None 25 × × △ ○ 50 × × △ ○ From the results shown in the table, the reflow according to the method of the present invention shows that the activator was added. It can be seen that sufficient reflow is possible while using no cream solder, which is exactly the same as reflowing with normal nitrogen gas of cream solder containing an activator. Table 3 shows the results of performing the above method while changing the reflow temperature.

【0032】 表3 活性剤 リフロー 空気中 N2ガス 開放型還元 本発明 温度 ℃ リフロー リフロー 雰囲気リフロー 210 × × △ △ あり 220 △ △ △ ○ 230 ○ ○ ○ ○ 210 × × × △ なし 220 × × △ ○ 230 × △ ○ ○ 密封型リフロー炉ではリフロー温度を下げることが可能
であることが表3より明らかである。
Table 3 Activator reflow N 2 gas in air open reduction Temperature ℃ Reflow Reflow atmosphere Reflow 210 × × △ △ Yes 220 △ △ △ ○ 230 ○ ○ ○ ○ 210 × × × △ None 220 × × △ ○ 230 × △ ○ ○ It is possible to lower the reflow temperature in the sealed reflow furnace Table 3 More obvious.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によると次のような利点が達成さ
れる。 (イ)基板の印刷のファインピッチ化:ハイブリッドI
Cなどの集積度を高めることができる。 (ロ)フラックスの寿命延長:クリームはんだの保存期
間が長くなっても信頼性があるはんだ接続部を得ること
ができる。 (ハ)リフロー温度の低下:半導体などの熱に敏感な素
子の信頼性を高めることができる。 (ニ)還元ガスの再利用:省資源、環境汚染防止などが
実現できる。 (ホ)洗浄の省略または簡便化:残渣が少なくなるので
リフロー後の洗浄の必要性がなくなるかあるいは少なく
なる。
According to the present invention, the following advantages are achieved. (A) Fine pitch printing on the substrate: Hybrid I
The degree of integration of C and the like can be increased. (B) Flux life extension: Reliable solder joints can be obtained even when the cream solder has a long storage period. (C) Lower reflow temperature: The reliability of heat-sensitive elements such as semiconductors can be improved. (D) Reuse of reducing gas: Resource saving and environmental pollution prevention can be realized. (E) Omission or simplification of washing: Since the amount of residue is reduced, the need for washing after reflow is eliminated or reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明方法を実施する装置の実施例を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an apparatus for carrying out the method of the present invention.

【図2】図1の装置によるリフロー方法を説明する図で
ある。
FIG. 2 is a diagram illustrating a reflow method by the apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 密封容器 2 基板 4 クランプ 5 電源プラグ 6 カプラー 7 弁 8 真空吸引装置 9 還元ガス回収装置 11 空気流入口 1 Sealed Container 2 Substrate 4 Clamp 5 Power Plug 6 Coupler 7 Valve 8 Vacuum Suction Device 9 Reduction Gas Recovery Device 11 Air Inlet

フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05K 3/34 R 7128−4E Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location H05K 3/34 R 7128-4E

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 還元ガス雰囲気内にてクリームはんだを
リフローする方法において、主として水素ガスからな
り、外部から独立した還元ガス雰囲気を内部に有する容
器内にてリフローを行うことを特徴とするはんだリフロ
ー方法。
1. A method of reflowing a cream solder in a reducing gas atmosphere, characterized in that the reflow is carried out in a container mainly made of hydrogen gas and having a reducing gas atmosphere independent from the outside inside. Method.
【請求項2】 前記リフロー後に還元ガスを実質的に酸
化させることなく回収し、リフローに再利用することを
特徴とする請求項1記載のはんだリフロー方法。
2. The solder reflow method according to claim 1, wherein after the reflow, the reducing gas is recovered without being substantially oxidized and is reused in the reflow.
【請求項3】 活性剤を実質的に含有しないクリームは
んだをリフローすることを特徴とする請求項1又は2記
載のはんだリフロー方法。
3. The solder reflow method according to claim 1, wherein the cream solder which does not substantially contain an activator is reflowed.
【請求項4】 還元ガス雰囲気でクリームはんだをリフ
ローする還元ガスリフロー装置において、主として水素
ガスからなる還元ガス雰囲気を内部に有する密封容器
と、該密封容器の内部または外部に設けられた加熱器と
を、含んでなることを特徴とするはんだリフロー装置。
4. A reducing gas reflow apparatus for reflowing cream solder in a reducing gas atmosphere, comprising a hermetically sealed container having a reducing gas atmosphere mainly composed of hydrogen gas therein, and a heater provided inside or outside the hermetically sealed container. A solder reflow device comprising:
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1301173C (en) * 2002-04-16 2007-02-21 须贺唯知 Return soldering method
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