KR19990023125A - 납땜장치와 납땜방법 및 그것을 사용하여 제조된 반도체 장치 - Google Patents

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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
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Abstract

땜납재를 이용하여 전기적으로 접속되는 2개의 부재중 한쪽의 부재를 지지하는 본딩툴1a 및 다른 쪽의 부재를 지지하는 본딩스테이지 1b로 이루어지고, 2개의 부재를 압력을 가하면서 접촉시키는 압접수단과, 땜납재를 가열하는 가열수단과, 땜납재에 환원가스를 공급하는 환원가스 공급수단인 환원가스 공급관2과, 환원가스를 상기 2개의 부재의 주위에 충만시켜서 이루어지는 환원박스3를 포함하여 이루어진다.

Description

납땜장치와 납땜방법 및 그것을 사용하여 제조된 반도체 장치
본 발명은, 땜납재를 사용하여 2개의 부재를 전기적으로 접속하기 위한 납땜장치와 납땜방법 및 그것을 사용하여 제조된 반도체 장치에 관한 것이다. 더 자세히 말하자면, 후럭스(flux)재를 사용하지 않고 납땜하는 것이 가능한 납땜장치와 납땜방법 및 그것을 사용하여 제조된 반도체 장치에 관한 것이다.
종래의 반도체 장치는, BGA(Ball Grid Array)기판과, 해당 BGA기판상에 배치되는 반도체칩과, 해당 반도체칩에서 발생한 열을 외부로 방산하는 히트스트레더와, 상기 BGA기판 및 히트스트레더사이에 소정의 간격을 설치 또는 양자를 접합하기 위한 링으로 이루어진다.
도 4는, 종래의 반도체 장치의 일례를 나타내는 일부절결 사시설명도이다. 도 4에서, 11은 BGA기판, 12는 반도체칩, 13은 히트스트레더, 14는 링, 15는 땜납범프, 16은 땜납볼을 나타낸다.
BGA기판11에는 복수의 배선(도시하지 않음)이 설치되어 있고, 각 배선은 반도체 장치의 외부전극(도시하지 않음)에 전기적으로 접속되어 있다. 땜납범프15는 땜납재로 이루어지고, 반도체칩12에 포함되는 전극(도시하지 않음)과 BGA기판에 설치된 복수의 배선의 일단부를 전기적으로 접속한다. 또, 땜납볼16은 땜납재로 이루어지고, 반도체 장치의 외부전극에 전기적으로 접속된다.
링14은, 판형 부재의 중앙에 개구부가 설치된 것이다. 상기 개구부의 형상은 반도체칩12의 형상에 따라서 정한다. 히트스프레더13의 형상은 BGA기판11의 형상과 같은 박판형상이다. 또, 반도체칩12 및 히트스프레더13, BGA기판11과 링14 및 히트스트레더13와 링14은 접착제를 사용하여 접착된다. 반도체칩12 및 히트스트레더13를 접착하는 접착제는 고방열성을 가진다. 예를들면 실리콘계 또는 에폭시계의 접착제이다. 한편, BGA기판11과 링14, 및 히트스트레더와 링14을 접착하는 접착제는, 예를들면 테이프형상으로 성형된 열경화형 또는 열가소형접착제이다.
다음에, 반도체 장치의 제법에 관해서 설명한다. 도 5 및 도 6은 종래의 반도체 장치의 제법의 일례를 나타내는 공정단면설명도이다. 도 5및 도 6에서, 도 4와 동일한 부분은 같은 부호를 사용하여 나타냈다. 또, 15a는 반도체칩12에 포함되는 전극(도시하지 않음)에 전기적으로 접속된 제 1의 땜납범프, 15b는, BGA기판11에 설치된 복수의 배선의 일단부(도시하지 않음)에 전기적으로 접속된 제 2의 땜납범프를 나타낸다. 17a는, BGA기판11과 링14 및 히트스프레더13 및 링14을 접착하는 접착제로 이루어지는 제 1의 접착층, 17b는 반도체칩12 및 히트스트레더13를 접착하는 접착제로 이루어지는 제 2의 접착층을 나타낸다.
우선, 반도체칩12에 포함되는 전극상에 제 1의 땜납범프15a를 설치하고, 마찬가지로 BGA기판11의 복수의 배선의 일단부상에 제 2의 땜납범프15b를 설치한다(도 5(a) 참조). 이어서, BGA기판11의 표면중 제 2의 땜납범프15b가 형성된 영역에 후럭스재를 도포한다. BGA기판11상에 반도체칩12을 재치하고, 제 1의 땜납범프15a 및 제 2의 땜납범프15b를 접촉시킨 상태에서, BGA기판11 및 반도체칩12을 열처리화로(소위 리플로우 화로)안에 투입한다. 그 결과, 제 1의 땜납범프15a 및 제 2의 땜납범프15b가 녹아, 서로 접촉하고 있는 제 1의 땜납범프15a 및 제 2의 땜납범프15b가 일체가 된다. 도 5에서는, 제 1의 땜납범프 및 제 2의 땜납범프가 일체가 된 것을 땜납범프15로서 나타내고 있다. 상기 땜납범프15에 의해, 반도체칩12에 포함되는 전극과 BGA기판11의 복수의 배선이 전기적으로 접속된다(도 5(b)참조). 또한, 후럭스재의 세정을 행한 후, 제 1의 접착층17a에 의해 BGA기판11에 링14을 접착한다(도 5(c)참조). 다음에, 반도체칩12상의 표면에 접착제를 도포하여 제 2의 접착층17b을 설치하고 (도 6(a)참조), 링14위의 표면에 접착제를 도포하여 제 1의 접착층17a을 설치한 후, 반도체칩12및 링14위에 히트스프레더13를 올려놓고, 반도체칩12및 링14에 히트스트레더13를 접착한다(도6(b)참조). 마지막으로, BGA기판11의 복수 배선의 다른 단부에 접속된 반도체 장치의 외부전극상에 땜납볼16을 설치하여 반도체 장치를 얻는다 (도 6(c)참조).
종래의 반도체 장치는, BGA기판의 복수의 배선과 반도체 장치의 외부전극을 보다 확실하게 납땜하기 위해서 후럭스재를 사용한다. 납땜한 후 해당 후럭스재가 반도체 장치내에 잔존하면, 후럭스재에 의해서 반도체소자등 반도체 장치의 구성부재가 침해당한다. 따라서, 예를들면 아세톤 또는 이소프로필 알코올등의 세정재를 사용하여 후럭스재를 완전히 제거해야 한다. 그러나, 반도체칩과 BGA기판사이의 갭이 좁기 때문에 후럭스를 반도체 장치로부터 완전히 제거하는 것은 곤란하다. 그 결과, 반도체 장치를 제조하기 위한 공정수가 많아짐에도 불구하고, 높은 신뢰성을 얻는 것은 곤란했었다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하여, 후럭스재를 사용하지 않고 납땜이 가능한 납땜장치와 납땜방법 및, 그것을 사용하여 제조된 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 청구항 1 기재의 납땜장치는, 땜납재를 사용하여 전기적으로 접속되는 2개의 부재중 한편의 부재를 지지하는 본딩툴 및, 다른 쪽의 부재를 지지하는 본딩스테이지로 이루어지고, 2개의 부재를 압력을 가하면서 접촉시키는 압접수단과, 땜납재에 열을 공급하는 가열수단과, 땜납재에 환원가스를 공급하는 환원가스 공급수단과, 2개의 부재가 투입되어 환원가스를 상기 2개의 부재의 주위에 충만시켜서 이루어지는 환원박스를 포함하여 이루어지는 것이다.
또, 본 발명의 납땜장치는, 상기 환원가스가 질소가스와 수소가스를 포함하는 가스이다.
또, 본 발명의 납땜장치는, 상기 2개의 부재를 압력을 가하면서 접촉시킬 때의 본딩툴 및 본딩스테이지간의 압력이 0.5∼10 kg f/cm2이다.
또, 본 발명의 납땜장치는, 상기 환원박스내의 온도가 높아도 350℃ 이다.
또, 본 발명의 납땜장치는, 상기 환원가스의 유량이 많아도 20ℓ/min(리터, 매분)이다. 본 발명의 납땜장치는, 땜납재를 사용하여 전기적으로 접속되는 2개의 부재중 한쪽의 부재를 지지하는 본딩툴 및, 다른 쪽의 부재를 지지하는 본딩스테이지로 이루어지고, 2개의 부재를 압력을 가하면서 접촉시키는 압접수단과, 땜납재를 가열하는 가열수단과, 땜납재에 환원가스를 공급하는 환원가스 공급수단과, 2개의 부재가 투입되고 또 환원가스를 상기 2개의 부재의 주위에 충만시켜서 된 환원박스를 포함해서 이루어지는 납땜장치로서, 상기 2개의 부재표면에 땜납재로 된 복수의 땜납범프가 각각 형성된 후, 2개의 부재가 전기적으로 접속되는 경우에, 복수의 땜납범프의 높이를 균일하게 하는 수단을 더 구비하는 것이다.
본 발명의 납땜방법은, 땜납재를 사용하여 2개의 부재를 전기적으로 접속하는 납땜방법에서, 상기 2개의 부재의 각각의 소정의 부분에 땜납재를 배치하는 공정과, 2개의 부재를 환원박스에 투입하고, 환원가스를 공급하며, 또한 2개의 부재를 땜납재의 융점이상의 온도로 가열하는 공정과,
상기 2개의 부재를 압력을 가하면서 접속시켜서, 2개의 부재를 전기적으로 접속하는 공정으로 이루어지는 것이다.
또, 본 발명의 납땜방법은, 상기 2개의 부재를 압접시킬 때의 2개의 부재간의 압력이 0.5∼10 kg f/cm2이다.
또, 본 발명의 납땜방법은, 상기 온도가 높더라도 350℃이다.
또, 본 발명의 납땜방법은, 상기 환원가스의 유량이 많더라도 20ℓ/ min이다.
본 발명의 청구항 2기재의 납땜방법은, 땜납재를 사용하여 2개의 부재를 전기적으로 접속하는 납땜방법으로서, 상기 2개의 부재의 각각의 소정의 부분에 땜납재로 된 복수의 땜납범프를 배치하는 공정과, 2개의 부재를 환원박스에 투입하고, 환원가스를 투입하며, 환원가스를 공급하고, 또한 2개의 부재를 땜납재의 융점이상의 온도로 가열하는 공정과, 상기 복수의 땜납범프의 높이를 균일하게 하는 공정과, 상기 2개의 부재를 압력을 가하면서 접촉시켜서 2개의 부재를 전기적으로 접속하는 공정으로 이루어지는 것이다.
본 발명의 청구항3기재의 반도체 장치는, 복수의 배선이 설치된 BGA기판과, 땜납재를 사용하여 상기 복수의 배선에 각각 접속되는 복수의 전극을 가지는 반도체칩을 포함하여 이루어지는 반도체 장치로서, 제조공정중에 후럭스재가 사용되지 않고, 상기 청구항1기재의 납땜장치를 사용하여 제조되는 것이다.
또, 본 발명의 반도체 장치는, 상기 땜납재의 재료가 주석, 은, 아연, 티타늄, 안티몬, 금 및 납중의 적어도 2개로 이루어지는 합금이다.
본 발명의 반도체 장치는, 복수의 배선이 설치된 BGA기판과, 땜납재를 사용하여 상기 복수의 배선에 각각 접속되는 복수의 전극을 가지는 반도체칩을 포함하여 이루어지는 반도체 장치로서, 제조공정중에 후럭스재가 사용되지 않고, 본 발명의 납땜방법을 이용하여 제조되는 것이다.
또, 본 발명의 반도체 장치는, 상기 땜납재의 재료가, 주석, 은, 아연, 티타늄, 안티몬, 금 및 납중의 적어도 2개로 이루어지는 합금이다.
도 1은 본 발명의 납땜장치의 1실시의 형태를 나타내는 사시설명도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면설명도.
도 3은 제조도중의 본 발명의 반도체 장치의 다른 실시의 형태를 나타내는 단면설명도.
도 4는 종래의 반도체 장치의 일례를 나타내는 일부 절개 사시설명도.
도 5는 종래의 반도체 장치의 제법의 일례를 나타내는 공정단면 설명도.
도 6은 종래의 반도체 장치의 제법의 일례를 나타내는 공정단면 설명도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1a : 본딩툴 1b : 본딩스테이지
2 : 환원가스 공급관 31 : 환원박스
4 : 가스 배출관
다음에, 본 발명의 납땜장치와 납땜방법 및 그것을 사용하여 제조된 반도체 장치의 실시의 형태에 관해서 설명한다.
(실시의 형태 1)
도면을 참조하면서, 본 발명의 납땜장치, 납땜방법 및 그것을 사용하여 제조된 반도체 장치의 실시의 형태 1에 관해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 납땜장치의 1실시의 형태를 나타내는 사시설명도이다. 도 1에서, 1a는 본딩툴, 1b는 본딩스테이지, 2는, 땜납재에 환원가스를 공급하는 환원가스 공급수단인 환원가스 공급관, 3은 환원가스가 충만한 환원박스, 4는 환원박스3내의 가스를 배출하는 가스 배출관을 나타낸다. 또, 환원가스 공급관2의 도시되어 있지 않은 쪽의 단부는, 예를 들면 가스봄베등의 가스원에 접속되어 있다. 또, 가스 배출관4의 도시되어 있지 않은 쪽의 단부에는 산소농도계가 접속되어 있어, 항상 환원박스3내의 산소농도를 측정할 수 있다. 상기 산소농도계로서는, 산소농도를 0∼10000 ppm의 범위로 측정할 수 있는 것이 사용될 수 있다. 도 2는, 도 1의 A-A선 단면설명도이다. 도 2에서, 도 1 및 도 5와 동일한 개소는 같은 부호를 나타낸다. 도 1 및 도 2에서, 화살표 B1, 화살표 B2및 화살표 B3으로 표시되는 방향은 각각 가스가 흐르는 방향을 나타낸다.
상기 본딩툴1a 및 본딩스테이지1b는 반도체칩12을 BGA기판11에 압접시키는 압접수단이고, 본딩툴1a은 반도체칩12을 지지하는 부재이며, 본딩스테이지1b는 BGA기판11을 지지하는 부재이다. 또한, 본딩툴 1a는, 땜납재를 가열하는 가열수단(도시하지 않음)이다, 예를 들면 열히터등을 구비한다.
다음에, 상기 납땜장치를 사용하여 BGA기판11에 반도체칩12을 납땜하는 방법에 관해서 설명한다. 우선, 종래의 반도체 장치의 제법과 마찬가지로 반도체칩12 및 BGA기판11의 소정의 부분에, 제 1의 땜납범프15a 및 제 2의 땜납범프15b를 설치한다. 이어서, 상기 본딩툴1a에 반도체칩12을 고정하여, 본딩스테이지1b에 BGA기판11을 고정한다(도2참조). 마지막으로, 환원박스3 내에 반도체칩12 및 BGA기판11을 투입하고, 제 1의 땜납범프15a 및 제 2의 땜납범프15b에 열과 환원가스를 공급함과 동시에, 본딩툴1a에서 반도체칩12을 BGA기판11에 꽉 누름으로써 납땜이 완료한다.
상기 본딩툴1a에 반도체칩12을 고정하는 방법 및 본딩스테이지1b에 BGA기판11을 고정하는 방법의 일례로서는, 진공흡착을 사용한 방법이 있다.
환원박스3 내의 온도는 상기 가열수단에 의해 조정된다. 또한, 환원박스3 내는 환원가스로 채워져 있다. 또, 환원박스3에는 본딩툴1a를 삽입하기 위한 개구부가 설치되기 때문에, 환원박스3내에 외기를 받아들일 수가 있다. 환원박스3 내의 산소농도는, 가스 배출관4으로부터 배출된 가스에 포함되는 산소의 양을 모니터링함에 의해 알 수 있다.
본 실시의 형태에 의하면, 납땜을 할 때에 환원가스를 사용함으로써, 환원박스 안이 원하는 산소농도로 되고나서 납땜이 되기 때문에, 땜납범프의 표면에 산화막이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 후럭스재를 사용할 필요가 없다. 그 결과, 종래의 반도체 장치의 제법에서는 필요로 하던 후럭스재의 제거에 관계되는 공정을 생략할 수 있고, 후럭스재를 사용하지 않기 때문에, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제조할 수 있다.
(실시의 형태 2)
다음에, 본 발명의 납땜장치, 납땜방법 및 그것을 사용하여 제조된 반도체 장치의 실시의 형태 2에 관해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 3은 제조도중의 본 발명의 반도체 장치의 다른 실시의 형태를 나타내는 단면설명도이다. 도 3에서, 도 2와 동일한 부분에 대해서는 같은 부호를 사용하여 나타낸다. 일반적으로, 땜납재를 사용하여 제 1의 땜납범프 및 제 2의 땜납범프를 각각 복수개 형성할 때, 제 1의 땜납범프 및 제 2의 땜납범프의 크기가 균일하지 않게 된다. 그 때문에, 제 1의 땜납범프 및 제 2의 땜납범프의 높이가 균일하지 않게 된다. 따라서, 종래의 반도체 장치의 제조공정에서는, 제 1의 땜납범프 및 제 2의 땜납범프의 표면을 미리 평탄화(레벨링(leveling)한 후 열처리화로에 투입하는 경우가 있다.
본 실시의 형태에서는, 상기 실시의 형태 1에 나타난 납땜장치의 환원박스내에, 제 1의 땜납범프15a 및 제 2의 땜납범프15b의 높이를 균일하게 하는 수단을 설치한다. 예를들면, 환원박스내에 판형의 지그를 설치한다. 제 1의 땜납범프15a 및 제 2의 땜납범프15b의 높이를 균일하게 하는 방법의 일례를 설명한다. 우선, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 제 1의 땜납범프15a 및 제 2의 땜납범프 15b를 각각 반도체칩12 및 BGA기판11의 소정의 부분에 설치하고, 이어서, 본딩툴1a과 반도체칩12를 고정하며, 본딩스테이지1b에 BGA기판을 고정한다. 다음에 제 1의 땜납범프 15a 및 제 2의 땜납범프15b가 각각 설치된 반도체칩 12 및 BGA기판11을 환원박스내에 투입한다. 또한, 환원박스내의 열 및 본딩툴로부터의 가열에 의해 제 1의 땜납범프15a 및 제 2의 땜납범프15b가 유연해졌을 때에, 본딩툴을 BGA기판11에 꽉 누름으로써 레벨링(leveling)할지, 또는 본딩툴을 이용하여 상기 판형의 지그에 제 1의 땜납범프 15a 및 제 2의 땜납범프15b를 꽉 눌러서 레벨링(leveling)한다. 이러한 방법에 의해, 도 3(a)에 나타나는 바와 같이, 제 1의 땜납범프15a 및 제 2의 땜납범프15b의 높이를 균일하게 할 수가 있다. 따라서, 납땜을 할 때에 모든 제 1의 땜납범프15a를 제 2의 땜납범프15b에 동시에 접촉시킬 수 있다 (도 3(b) 참조).
본 실시의 형태에서는, 환원가스가 공급된 환원박스내에서 제 1의 땜납범프15a 및 제 2의 땜납범프15b의 높이를 균일화한다. 따라서, 균일화를 할 때에 제 l의 땜납범프15a 및 제 2의 땜납범프15b의 표면에 산화막이 발생할 수가 없다. 그 결과, BGA기판에 설치된 복수의 배선과 반도체칩에 포함되는 전극을 확실하게 납땜할 수 있다.
또, 납땜시의 본딩툴 및 본딩스테이지간의 압력이 0.5∼10kg f/cm2인 것이 바람직하다.
또, 상기 환원박스내의 온도가 높더라도 350℃인 것이 바람직하다.
또, 상기 환원가스의 유량이 많더라도 20ℓ/min인 것이 바람직하다.
또한, 상기 땜납재의 재료로서, 주석, 은, 아연, 티타늄, 안티몬, 금 및 납중의 적어도 2개로 이루어지는 합금을 사용할 수 있다. 납땜의 재료의 1구체예로서는, 납을 97중량%, 주석을 3중%을 포함하는 고온땜납이 있어, 제 1의 땜납범프를 형성할 때에 사용할 수 있다. 또, 고온땜납을 사용한 경우, 고온땜납은 비교적 유연성이 있기 때문에, 땜납범프로 이러한 스트레스를 완화할 수 있다. 또한 공정(共晶)땜납을 제 1의 땜납범프 및 제 2의 땜납범프를 형성할 때에 이용해도 된다. 또, 상기 공정땜납을 사용했을 경우, 비교적 융점이 낮기 때문에, BGA기판에 주는 열스트레스를 작게 할 수 있다.
또, 실시의 형태 1 및 실시의 형태 2에서는, 반도체 장치의 일례로서 히트스트레더 및 링을 포함하여 이루어지는 반도체 장치가 사용되었지만, 반도체 장치가 히트스트레더 및 링을 포함하지 않은 반도체 장치라도 동일한 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구항1기재의 납땜장치는, 땜납재를 사용하여 전기적으로 접속되는 2개의 부재중, 한 편의 부재를 지지하는 본딩툴 및 다른 쪽의 부재를 지지하는 본딩스테이지로 이루어지고, 2개의 부재를 압력을 가하면서 접촉시키는 압접수단과, 땜납재를 가열하는 가열수단과, 땜납재에 환원가스를 공급하는 환원가스 공급수단과, 환원가스를 상기 2개의 부재의 주위에 충만시켜서 된 환원박스를 포함하여 이루어지는 것이기 때문에, 후럭스재를 사용하지 않고 납땜이 가능하다. 따라서, 잔존한 후럭스재에 의해 제품이 침해당하는 위험을 없애고, 세정공정을 생략해서 제조비용을 저감할 수 있다.
또, 본 발명의 납땜장치는, 상기 환원가스가 질소가스와 수소가스를 포함하는 가스이기 때문에, 산화막의 발생을 방지할 수 있고, 후럭스재를 사용하지 않고 납땜을 행할 수 있다.
또, 본 발명의 납땜장치는, 상기 2개의 부재를 압력을 가하면서 접촉시킬 때의 본딩툴 및 본딩스테이지간의 압력이 0.5∼10 kg f/cm2이기 때문에, 땜납범프의 레벨링(leveling) 및 납땜때의 땜납범프간의 높이의 제어를 용이하게 행할 수 있다.
또, 본 발명의 납땜장치는, 상기 환원박스내의 온도가 높더라도 350℃ 이기 때문에, 땜납재의 융점 또는 그 이하의 온도로 납땜을 행할 수 있다.
또, 본 발명의 납땜장치는, 상기 환원가스의 유량이 많아도 20ℓ/min(리터 매분)이기 때문에, 땜납재의 표면에서 산화막이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 납땜장치는, 땜납재를 사용하여 전기적으로 접속되는 2개의 부재중 한편의 부재를 지지하는 본딩툴 및, 다른 쪽의 부재를 지지하는 본딩스테이지로 이루어지고, 2개의 부재를 압력을 가하면서 접촉시키는 압접수단과, 땜납재를 가열하는 가열수단과, 땜납재에 환원가스를 공급하는 환원가스 공급수단과, 2개의 부재가 투입되고, 또 환원가스를 상기 2개의 부재의 주위에 충만시켜서 된 환원박스를 포함하여 이루어지는 납땜장치로서, 상기 2개의 부재표면에 땜납재로 된 복수의 땜납범프가 각각 형성된 후, 2개의 부재가 전기적으로 접속되는 경우에, 복수의 땜납범프의 높이를 균일하게 하는 수단을 더 구비하는 것이기 때문에, 땜납범프의 높이를 균일하게 할 때에, 땜납범프의 표면에서 산화막이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 납땜방법은, 땜납재를 사용하여 2개의 부재를 전기적으로 접속하는 납땜방법으로서, 상기 2개의 부재 각각의 소정의 부분에 땜납재를 배치하는 공정과, 2개의 부재를 환원박스에 투입하고, 환원가스를 공급하며, 또한 2개의 부재를 땜납재의 융점이상의 온도로 가열하는 공정과, 상기 2개의 부재를 압력을 가하면서 용접시켜서 2개의 부재를 전기적으로 접속하는 공정으로 이루어지는 것이고, 후럭스재를 이용하지 않고 납땜이 가능하기 때문에, 잔존한 후럭스재에 의해 제품이 침해당하는 위험을 없애고, 세정공정을 생략해서 제조비용을 저감시킬 수 있다.
또, 본 발명의 납땜방법은, 상기 2개의 부재를 압력을 가하면서 접촉시킬 때의 2개의 부재사이의 압력이 0.5∼10 kg f/cm2이기 때문에, 땜납범프의 레벨링(leveling) 및 납땜때의 땜납범프간의 높이의 제어를 용이하게 행할 수 있다.
또, 본 발명의 납땜방법은, 상기 온도가 높더라도 350℃ 이기 때문에, 땜납재의 융점 또는 그 이하의 온도로 납땜을 행할 수 있다.
또, 본 발명의 납땜방법은, 상기 환원가스의 유량이 많더라도 20ℓ/min이기 때문에, 땜납재의 표면에서 산화막이 발생하는 것을 방지할 수 있음과 동시에, 환원박스에서의 수소가스의 양을 폭발한계치보다 낮게 할 수가 있다.
본 발명의 청구항 2기재의 납땜방법은, 땜납재를 사용하여 2개의 부재를 전기적으로 접속하는 납땜방법으로서, 상기 2개의 부재의 각각의 소정의 부분에 땜납재로 된 복수의 땜납범프를 배치하는 공정과, 2개의 부재를 환원박스에 투입하고, 환원가스를 공급하며, 또한 2개의 부재를 땜납재의 융점이상의 온도로 가열하는 공정과, 상기 복수의 땜납범프의 높이를 균일하게 하는 공정과, 상기 2개의 부재를 압력을 가하면서 접촉시켜서 2개의 부재를 전기적으로 접속하는 공정으로 이루어지는 것이기 때문에, 땜납범프의 높이를 균일하게 할 때에 땜납범프의 표면에서 산화막이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 청구항 3기재의 반도체 장치는, 복수의 배선이 설치된 BGA기판과, 땜납재를 사용하여 상기 복수의 배선에 각각 접속되는 복수의 전극을 가지는 반도체칩을 포함하여 이루어지는 반도체 장치로서, 제조공정중에 후럭스재가 사용되지 않고, 상기 청구항1기재의 납땜장치를 사용하여 제조되는 것이기 때문에, 후럭스재를 이용하지 않고 납땜이 가능해서 잔존한 후럭스재에 의해 제품이 침해당할 위험을 없애고, 세정공정을 생략해서 제조비용을 저감시킨다.
또, 본 발명의 반도체 장치는, 상기 땜납재의 재료가 주석, 은, 아연, 티타늄, 안티몬, 금 및 납중의 적어도 2개로 이루어지는 합금이기 때문에, 보다 확실하게 반도체소자 및 BGA기판간의 납땜이 가능하다.
본 발명의 반도체 장치는, 복수의 배선이 설치된 BGA기판과, 땜납재를 사용하여 상기 복수의 배선에 각각 접속되는 복수의 전극을 가지는 반도체칩을 포함하여 이루어지는 반도체 장치로서, 제조공정중에 후럭스재가 사용되지 않고, 본 발명의 납땜방법을 이용하여 제조되는 것이다. 따라서, 후럭스재를 이용하지 않고 납땜이 가능하기 때문에, 잔존한 후럭스재에 의해 제품이 침해당할 위험을 없애고, 세정공정을 생략해서 제조비용을 저감시킨다.
또, 본 발명의 반도체 장치는, 상기 땜납재의 재료가, 주석, 은, 아연, 티타늄, 안티몬, 금 및 납중의 적어도 2개로 이루어지는 합금이기 때문에 보다 확실하게 반도체소자 및 BGA기판간의 납땜이 가능하다. 따라서 본 발명의 반도체 장치에 의하면 이상 설명한 바와 같은 효과를 거둔다고 하는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 땜납재를 사용하여 전기적으로 접속되는 2개의 부재중 한 편의 부재를 지지하는 본딩툴 및 다른 쪽의 부재를 지지하는 본딩스테이지로 이루어지고, 2개의 부재를 압력을 가하면서 압접시키는 압접수단과,
    땜납재를 가열하는 가열수단과,
    땜납재에 환원가스를 공급하는 환원가스 공급수단과,
    2개의 부재가 투입되고 환원가스를 상기 2개의 부재의 주위에 충만시켜서 이루어지는 환원박스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 납땜장치.
  2. 땜납재를 사용하여 2개의 부재를 전기적으로 접속하는 납땜방법에 있어서,
    상기 2개의 부재의 각각의 소정의 부분에 땜납재로 된 복수의 땜납범프를 배치하는 공정과, 2개의 부재를 환원박스에 투입하고, 환원가스를 공급하며, 또한 2개의 부재를 땜납재의 융점이상의 온도로 가열하는 공정과,
    상기 복수의 땜납범프의 높이를 균일하게 하는 공정과,
    상기 2개의 부재를 압접시켜서 2개의 부재를 전기적으로 접속하는 공정으로 이루어지는 납땜방법.
  3. 복수의 배선이 설치된 BGA기판과, 땜납재를 사용하여 상기 복수의 배선에 각각 접속되는 복수의 전극을 가지는 반도체칩을 포함하여 이루어지는 반도체 장치에 있어서,
    제조공정중에 후럭스재가 사용되지 않고, 상기 청구항 1에 기재된 납땜장치를 사용하여 제조되는 반도체 장치.
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