TW200807585A - Method of manufacturing an electronic component - Google Patents

Description

200807585 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種電子元件的製造方法。 【交叉參考之相關申請案】 内六曰本申請案號2005-298789之申請案，特將其 【先前技術】 習知技蟄使用焊料來連接組成電子元件的構件。 第二==飾㈣繼細询㈣—構件及 將焊料(導電膏)供給至構成電子元件H冓件的連 ΪΪ成電子树㈣二構件放置到第—構件上。之後，在%^ a 的^度I!?第—構件及第二構件預熱—段預定的時間。 丁預元、以使弟一構件及第二構件的溫度均勻。 在^熱完成後焊料的溫度增加，接著施行 如，接第-構件及第二構：。 對4=:==== 焊料而舆第二構件連接二 此外，亦有人提議下列的方法。以俾# 及第二構件騎方絲㈣麵者，並加触一構件 焊料係逐漸溶化(見日本制平公職8_281421、^讀卜之後’ 改善然而，上述參考文件中之技術容許吾人針對下列觀點來進行 在日本特開公職綱·6682、2_姻9及δ_28ΐ42ΐ所述 200807585 之技術中，在使第一構件與第二構 生大量的孔隙，且吾人難以降低該可能會產 著大量孔隙時，第一構件及第_槿:^令數目。虽焊料中存在 在日本嫩動4==^度=卜 之技術中，焊料可能難以熔化。 及8-281421所述 根據上述之日本特開公開號中所 .僅僅是利用焊料來使構成元件 -二發生二^ 口:^件上形雜接凸塊的ί ·，因此可能無法形成具有所:形狀料無法被充分 【發明内容】 本發明人將於下舰明，在±述 的技術中焊料中之孔隙數目難以降低的^開Α開號2004_6682 =3—中所示’在日本特開公開號2〇〇4_6682的技術中施行主 動°並、白ίίΪ狀g之焊料中產生孔隙。在此闡述中，孔隙向上移 動自知料中被移除，·以防止孔隙滯留在焊料中。 ㈣ΐ而’為了從已溶化的焊料中移除孔隙，孔隙内部的壓力必 二133於^隙的表面張力。為了增加孔隙的内部壓力，必須將焊 • 熱至高於焊料熔點的溫度。因此，構成電子元件的構件有可 •=法承受此高溫而惡化。為此，在日本制公舰2004-6682 的技術中，一般認為難以自焊料中移除孔隙。因此，難以降低孔 隙之數目。 一 本發明人將於下列說明，在日本特開公開號2〇〇〇-68639所述 之技術中焊料中之孔隙數目難以降低的原因。 孔隙在焊料中的溶劑與樹脂成分的蒸發與可能會導峨^ 在此專利公開文件所述的技術中，雖然藉由預熱來蒸發焊料 中的溶劑，但卻完全沒有考慮到樹脂成分的蒸發。一般認為難以 200807585 充分地降低焊料中所餘留的孔隙數目。 >在日本特開公開號8-281421中，雖然敘述了蒸 熔劑，但卻不知包含在助熔劑中的溶劑或 此外在以上日本特開公開文件所述的技術中，；A % 為形成在焊料上之氧化膜未充分移除乃是焊料未:充==

因。^發明人認為職在焊料表社的氧倾可防止焊料溶化'。、 〇人係基於上述之知識及認定來產生本發明。 含且ίίΐί二ΐΐί 一種電子元件的製造方法，該電子元件包 ;;ί;屬丨接，冓件，該方法包含下列步驟：焊料施加步驟， 成份、催化舰焊接填充金屬(brazing咖metal) 之烊枓鈀加至該接面；第一加熱步驟，對該焊料施行第一加埶虚 理亚使該焊料維持在第—加熱溫度_ —預定時間；第二加^步 驟’對該焊料施行第二加熱處理並使該焊料轉在高㈣第二加 ，温度的第二加熱溫度持續—預定時間，以蒸發該溶劑及該樹脂 j分，及乐二加熱步驟，對該焊料施行第三加熱處理而熔化該焊 料0 在該焊料中含有足量的溶劑時，包含於該焊料中的催化劑具 有移除形成於焊料表面上之氧化膜的功用。 一根據本發明，該第一加熱步驟的該第一加熱溫度係低於該第 ^加熱步驟中蒸f該焊料中之該溶劑及該樹脂成分的該第二加熱 /JHL度。因此在該第一加熱步驟中，由於該焊料中包含足夠的該溶 ^1，^該催化劑可充分地作用以可靠地移除形成在該焊料上之該 氧化膜。在此情況下，施行該第三加熱步驟，該焊料可於該第三 加熱步驟中可靠地熔化。 此外，由於該焊料維持該第一加熱溫度持續一段預定的時 間，故形成在該焊料表面上的該氧化膜更可可靠地被移除。 200807585 在本發明巾’施摘帛二加熱處理以紐該及 分。為此’在施行該第三加熱處理並溶化該焊料的 所產生的孔隙數目 此外在本發明中，由於將焊料維持在該第二加盈 段時間，故該溶劑及該樹脂成分可更可靠地蒸發。’，、、又、— 在此情況下’在本發明巾鄕—加熱溫度可落 /皿度可在該弟-加熱溫度的範圍内作些許的改變。 ^ 相似地，第二加熱溫度亦可落在—狀範圍内。 ，，熱^驟可包含：在高於第—加熱溫度的第一階 -加熱k度Τ加熱焊料並使該焊料轉 以蒸發溶劑及樹脂成份之—者；及在高於該第 fC 蒸發該溶劑及該樹脂成份之另-者。 根據本Is明，提供-種製造f子元件的方法，其焊 料中的孔隙俾能夠可靠地熔化該焊料。 -〜坏 【實施方式】 現將參關示性之實施娜闡述本 =解:使用本發明之教示可完成許多其他的實施例，直Ϊ;;; 不限於该些僅為例示目的實施例。 以下將參照附圖來闡述本發明之一實施例。 以下將根據該實施例來闡述製造電子元件之方法概要。 根據該實施例之電子元件製造方法係為_種包含具有金屬接 極11)之構件(基板i)的電子元件製造方法，該方法包含··焊 ;斗供給步驟，將包含溶劑、樹赋分、催化劑、觸變離匕咖咏 agent)、焊接填充金屬(brazing flller說邱)之焊料5供給 面(電極11);第一加熱步驟，對該焊料5施行第一加熱處理並將 200807585 該焊料維持在第-加熱溫度持續―預定_ n 該^料5施行第二加熱處理並將該焊料5 一 ^ ;度，二力^度持續—就時間，以蒸發該溶劑及J樹= ^及弟三加熱步驟’對該焊料5施行第三加熱處理而炫化該焊 以下將闡述一種電子元件的製造方法。 = 1A中所不，備製具有基底材料10之基板K如石夕晶圓) 二及形成於該基底材料K)上之電極n，以作為構成電子元件的;冓 基板1可為矽插入件、電路板或其類似者。 11。私極11係由金屬所構成並具有接面的功能。設置複數個電極 …晉:具ίΐΐί目開口 41的金屬遮罩4，其符合於於電極Η之 吕又置圖樣。遮罩4係設置於該基板〗上。 焊料?遮罩4上。例如’使用橡膠滾軸6來將 、板之具有接面功能的電極η上。 V况下，焊料5包含溶劑、樹脂成分、催化 (th1X〇tr〇p1Cagent)及焊接填充金屬邱_ 1夂^ 熔劑由溶劑、樹脂成分、催化劑及觸變録___ 有機溶劑。溶劑可由一種類型的有機溶劑所構成， 或可包含數種不同類型的有機溶劑。 1傅风 例如，樹脂成分包含天然樹脂如松香 物，合成樹脂如_脂、亞克力樹脂及類似者义末的何生 催化劑係用以移除形成在悍料表面上的氧化膜。例如 劑包含有機酸鹽類(有機氫氯胺)或鹵素氡赜類。、 帅例t ，填充金屬包含錯、銀、銅、石舞 酸銅、铭、鎳、錫及類似者哺些材料可單獨仙或兩種更多種 9 200807585 材料結合使用。 佳焊接填充金屬包含85重量％或更多的錯及15 重罝％或更少之錫(所謂的高溫焊料）。 得焊圖1B巾所示，在此方式下，獲 爐管紐1圖2中所示的重流 料7中的環境為氧氣濃度低於重流爐管7 氣?辰度的低氧環境。在重流爐管7中，設置籍數 Ί固3別设^在不同的溫度的加熱器71(71八、7ΐβ及7 係藉由輸达裝置(未圖示〉而放置於加熱器7每上二 焊料5。 石上，以加熱 在此方式下之力干料5的加熱圖係如圖3中所示。 71Af iH到第一加器ΉΑ上。焊料5係藉由第一加熱器 加埶^产' ,;、、、處理）。在此方式下，焊料5的溫度增加至第- 顯Γίί ° ΪΪ:加熱溫度下，焊料5中的溶劑及樹脂成分不僅 中之溶劑及樹脂成分的蒸發受到抑制。在ΐ 同、弟，加熱溫度可介於約14〇 °C至170 〇c。 、 加執ί 的溫度到達第—加熱溫度時，使焊料5維持在第- 持續一預定時間。例如，將焊料5維持在第一加二 在第中之τι為30秒至120秒）。將焊料 、、wi Ϊ"、、，服度持續一預定時間時，焊料5的溫产可在镇一*勒 >皿度的範圍内作些許的改變。 又 加…、 在此方式下’由於重流爐管7中的環 悲’故吾人認為在焊料表面上的氧化膜被移除後，^不 10 200807585 化膜再次地形成在焊料5的表面上。 71B之ίΛ猎^傳送裝置(未圖示)將基板1傳送進入第二加教哭 度。。弟—加熱器71Β之溫度係設定在高於第-加熱器71Α之。溫 當基板1放置到第二加熱器71Β時，加 施行加熱處理(第二加熱處理)。在此方式下，焊；== 南於第-加熱溫度的第二加熱溫度。第二加 :^ 口， 溶劑及樹脂成分皆會蒸發且低於焊料5找闕枓5中之 樹腊成分(第1==)9峨⑽⑽_彳5巾之溶劑及 在此方式下，根據焊料5中之溶劑、樹脂分、 屬及類似者的_，將第二加熱溫度設定在例更曰 部低於焊料5熔點之溫度。 次更回仁 产可Γί料第二加熱溫度持續—預定時間時，焊料的溫 又J在弟—加熱k度的範圍内作些許改變。 藉，傳送裝置(未圖示〉絲板i傳送進 弟三j器71C之溫度設定在高於第二加熱器7m之溫度爪將 1 iii、1 ^置到第三加熱器7ic時，對焊料5施行加熱處理(第 處 方式下，焊料5之溫度鱗於或高於焊料5之 少錫ΐίϋΓ丄ΐ吾人使用包含具有85%或更多錯及15%或更 〇r彳φ二,二充盃屬的焊料5時’將焊料5之溫度設定在例如300 c或更咼（弟三加熱步驟）。 ，此方式下，焊料5熔化以連結基底材料10上之電極η及 /干料5。

加熱至炫點歧高溫持續一預定時間(圖3中之τ3) ^ ’猎由傳运裝置將基板丨自第三加熱器71C移出以逐漸冷卻焊 5。在此方式下，電極11上之焊料5硬化以形成具有如圖1C 11 200807585 中所不之所欲形狀的焊料凸塊2。更且體 ，/曰 及焊料凸塊2的半導體| 帝早二id 口1^又侍/、有基板1 於基板i之電極U子兀件)3，其_侧2係形成 下列將闡述有效之實施例。 移除开之催化劑在焊料5中含有充足溶劑時，且有 "、y成在$干料5表面上之氧化膜的功能。 ’、有 加執二在低於第二加熱步驟之第二加熱溫度的第- ❸rr^I加…、祕f，其中溶劑及樹脂成分係於第二加熱步驟中 x .，在將溶劑維持在第一加熱溫度持續一預定日^門的欣 一加熱步驟中，由於且古古g 丄了貝丁貝疋#間的罘 因此，可可存在’故催化劑可充分作用。 ._ ve *將形成在文干料5表面上的氧化膜移除。 步驟t，、由 1在第；^，度持續一預定時間的第一加熱 焊料5中的樹t显度的第一加熱溫度加熱焊料5，故 二HI成幾乎不會蒸發。因此，藉由樹脂成分之作用 亦可可罪地移除形成在焊料5表面上的氧化膜。底刀之作用 =在此實施例中，由於將焊料 =二可:靠地移除形成在焊料5表面上的氧;= 在匕方式下’由於可可靠地移 在熔化焊料5的步驟中可可靠地熔化焊料5。 如倾，故 因此，可形成具有所欲形狀的焊料凸塊2。 、” t ’將焊料5維持在低於焊料5熔點的第二加熱 駄_，以蒸發溶劑及樹 熔化時’溶航觸成分幾料會蒸發。 j干枓5 •nit式I ’由於吾人可避免溶劑及樹脂成分兩者在焊料5 二开2二=充分地降低在焊料(在此情況下是 可靠加熱溫度持續一預定時間，故可更 因此在此實施例中，由於可充分降低焊料凸塊2中的孔隙數 12 200807585 目’，可省略焊料凸塊2形成後通常會施行之孔隙檢 測步驟。在 此方式下，亦可縮鮮導辟倾冑之奴關。 直凸ϊ2中之孔隙’可使用真空重流爐管。然而， 真工，飢爐&所費不貲’會增加半導體裝置之製造成本。 制會此實施例中可使用習知之重流爐管7。僅藉由控 t重:爐g中之加熱器71(71Α、71Β及71C)溫度，即可移除煤 料凸Ϊϋ之孔隙。因此’可避免半導體裝置3的製造成本增加。 中所進^的ΐΐ限G述實施例。在可獲得本發明之目的的範嘴 丁^文又、修正及類似者皆包含於本發明之範疇中。 译么此财’第一加熱溫度、第二加熱溫度及第三加敎溫 ^而，該些溫度並不限於上所述的溫度範圍。茲 度弟一加熱溫度及第三加熱溫度。 不Ff ίΐίΪΠ_ ’在基板1上形成焊料凸塊2 °然而，本發明並 tit，崎。齡使雜縣發明之好元件的製造 /且古H猎由焊料使具有金屬接面魏之電極11的基板1以 面功能之終端的半導體封裝件彼此連接，以製造出 一丰導體裝置，如電子元件。 山 杯’在焊料熔化於具有金屬接面(電極⑴之構件(基 上的情況下，使第：構件(半導體封裝件)之金 屬接觸，叫_第二齡(半導_裝件)。 此=靶例中，使用具有複數個加熱器71(71A、71B、 i 7 ’⑽成焊料凸塊2。$而，本發明並不限於該 ^ ^配置。可使用僅具有—加熱11的重流爐管。在此情況下， 可增加亚控制加熱器的溫度’以施行焊料的加熱處理。 αΐίΪ施t第二加熱步射，焊料5中的溶劑及樹脂成分 Ϊ相^度下綠細，本發日脸秘_實施例之配置。例 ’备焊料5巾的溶瓶樹脂成分在極不同的溫度下蒸發時(例 13 200807585 如，當溶劑的揮發溫度峰值明顯低於樹^ ^ 树月曰^炫點峰點之溫度附近將焊料持續加熱—預定^在如 加 : :* 二」匕3•在同於弟一加熱溫度之第一 縣溫度)下加熱焊触將频轉纽 於該第—加熱溫度及第—階段第二加熱溫度的第 (^^雜#發1度)下加熱焊料並將 烊枓維持在該溫度持續一預定時間的步驟。

^ίΐΞ ’#吾人在近乎雜樹脂之峰值揮發溫度的溫度下加埶 =ί?:預定時間時，一般認為溶劑理應亦蒸發。因此，二； =士堇在納旨成分之峰值揮發溫度(樹脂成分及溶劑 =較高峰值溫度)下加解料即可使樹赋分及麵兩者皆U 實例 以下將闡述本發明之實例。 以ΐΐί之實施例，備製—基板，其包含基底材料⑽晶圓)及形 成在基底材料上的電極。 藉由與該實施例相同的方式，將焊料印刷到基板的電極上。 使用，包含溶劑(有機溶劑）、樹脂成分(松香）、催化劑(有機氫氯 胺）、觸變劑(thixotropic agent)及焊接填充金屬(95重量％ ^ 重量％之錫)之焊料來作為焊料。 如上述實施例，加熱焊料以形成焊料凸塊。 在此方式下，將焊料之第一加熱溫度設定在140。〇至17〇 °C。第一加熱溫度持續30秒至120秒。 將焊料之第二加熱溫度設定在290°C或更高，但低於焊料之 熔點。將焊料維持在該第二加熱溫度持續3〇秒或更久至9〇秒或 更短。 在熔化焊料之步驟中，將焊料之溫度設定在3〇8〇c或更高。 14 200807585 半圓頻爾靡形狀為 發受到抑制，故催:==¾ 中的，。 料凸塊面積之10%或更大_、自像’可梢出具有焊 連接可靠度有不良影響㈣· ’―般認為此類的孔隙對於 的孔=:=;i2SiS輸積之面峻^ 熱溫ΐ下加熱焊料持續—默時間，以充分基H 大:;二般認為不會再產生具有焊料凸塊面積ΐ 在貝例中所使用之X-光檢驗裝置具有X ， 开 鬼的基板射出X-光，以_自X-光產r器射:i! 透過基板及其類似者的穿透影像。 几度王⑽耵出亚牙 比較實例 的電ϊί與實例中相同的基板，並如實例，將焊料印刷在基板上 在第ί;=下：!=r=，,r將焊料維持 示者相同。 ，、預騎間。其他步驟則與上述實例中所 中的：與=====

Itiiltll 2 2n- !〇%®ί ii°A 塊的Ιϊ) 產生孔隙的焊料凸塊數目/焊料凸 15 200807585 在士較例中，並未對焊料施行第二加熱處理，且並未將焊料 維持在第二加熱溫度持續一預定時間。因此，一般認為焊料在溶 劑及樹脂成分未充分蒸發的狀態下熔化，因此產生大量的孔隙。 士應瞭解·本發明並不限於上述實施例，在不脫離本發明之範 驚及精神的情況下可對本發明作修正及改變。 【圖式簡單說明】 、優點 自下列結合了關之魏，本發明之上述及其他 及特徵將愈形清晰。

圖1A至1C係根據本發明之一實施例之圖型圖 料凸塊的步驟。 〃 * 圖2之圖型圖係顯示重流爐管。 圖3係顯示焊料之加熱曲線圖。 【主要元件符號說明】 1 :基板 2 ·焊料凸塊 3 :半導體裝置 4:金屬遮罩 5 :焊料 6:橡膠滾轴 7:重流爐管 1〇 :基底材料 11 :電極 41 :開口 71 :加熱器 71A :第一加熱器 71B :第二加熱器 71C ·第三加熱器 16

Claims (1)

1. 200807585 十、申請專利範圍 1. 此—種電子70件的製造方法，該電子元件包含具有金屬接面 的構件，該方法包含下列步驟： 將包含溶劑、《成分、催化做職填充金屬的焊料供給 至邊接面， 口 祕ΪΪ焊料施行第―加減理，在該第—加熱處理中將該焊料 、、隹持在弟一加熱溫度下持續一段預定時間； 行第ΐ加熱處理，在該第二加_理巾將該㈣ 、准持在问於戎弟一加熱溫度的第二加熱溫度 間’以蒸發該溶瓶該獅成分；及 k預騎 料 對該焊料施行第三加減理’在該第三加祕理愧化該焊 繁一1清5利範圍第1項之電子元件的製造方法，其中在該 弟一加熱處理中移除形成在該焊料表面上的氧化膜。 欣一m印專利㈣第2項之電子元件的製造方法，其中在該 中移除形成在該焊料表面上的氧化膜，同時抑制包 含於该烊料中之該溶劑及該樹脂成分蒸發。 一乂如r:肖專利範圍第1項之電子元件的製造方法，其中該第 二加熱溫度係低於該焊料之熔點。 、σ 件為5且ίϋΐίϊί第1項之電子元件的製造方法，其中該構 及开為接面的基板，而該電子元件為具有該基板以 y ;土板之该電極上之焊料凸塊的半導體裝置。 -2ίΐ請專利範圍第1項之電子元件的製造方法，其中該第 H地理n加熱處理及鄕三加熱處祕在低氧環境中 17 200807585 施行，該低氧環境具有之氧濃度係低於空氣中之氧濃度。 十一、圖式：

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