WO2005077583A1 - はんだ付け方法 - Google Patents

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soldering method
free radical
vacuum
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Yasuhide Ohno
Takashi Nakamori
Makoto Suenaga
Tatsuya Takeuchi
Johji Kagami
Taizo Hagihara
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Shinko Seiki Company, Limited
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    • H05K3/3489—Composition of fluxes; Methods of application thereof; Other methods of activating the contact surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a soldering method.
  • solder bumps are soldered.
  • a method of soldering the solder bump for example, there is a method disclosed in Patent Document 1.
  • Patent Document 1 JP 2001-58259 A
  • This technique eliminates the need for flux when soldering.
  • a substrate to be soldered is placed in a vacuum chamber.
  • Solder bumps are arranged at predetermined positions on the substrate.
  • the vacuum chamber is depressurized to a vacuum state. Thereafter, while supplying hydrogen radicals as free radical gas to the vacuum chamber, the temperature of the vacuum chamber is raised to the melting temperature of the solder, the solder is melted, and then cooled. Therefore, hydrogen radicals are supplied while the solder is molten.
  • An object of the present invention is to provide a high-quality soldering method.
  • the vacuum chamber in which the workpiece having the solid solder is placed is depressurized to a vacuum state.
  • free radical gas is generated in the vacuum chamber, and the oxidized film of the solder is removed by the free radical gas.
  • the generation of free radical gas is stopped, and the vacuum chamber is set to a non-oxidizing atmosphere.
  • the solder is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder to melt the solder.
  • the solder use tin alone or a solder containing one or more components of silver, lead, copper, bismuth, indium, and zinc and tin.
  • the free radical gas for example, a power capable of using hydrogen radicals and various other gases can be used.
  • solder often has an oxidized film on its surface.
  • the oxidized film of the solder is exposed by exposing the solder to free radical gas. Can be removed. Therefore, if the temperature of the solder is set to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder in a state where the supply of the free radical gas is stopped after the removal of the oxide film, the solder melts because the oxide film has already been removed. Even when the temperature is higher than the temperature, rupture hardly occurs.
  • the solder becomes molten, the supply of free radical gas is stopped, so that no gas is trapped in the molten solder!
  • a flux or an adhesive such as an alcohol or an organic acid as a main component that does not leave a residue may be used, or a depression may be formed in the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic view of an apparatus used for a soldering method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a change in temperature and pressure of the apparatus of FIG. 1 in the above-mentioned soldering method.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a process of fixing a solder ball to an object to be processed in the apparatus of FIG. 1.
  • a soldering apparatus used in the soldering method according to one embodiment of the present invention has a vacuum chamber 2 as shown in FIG.
  • the vacuum chamber 2 has, for example, a chamber 4 Consists of a lower chamber 4a and an upper chamber 4b.
  • the lower chamber 4a is a box having an opening at the upper edge.
  • the upper chamber 4b is connected to the lower chamber 4a by, for example, a hinge so as to cover the opening.
  • An exhaust means for example, a vacuum pump 6 is attached to the bottom of the lower chamber 4a.
  • the lower chamber 4a is covered by the upper chamber 4b, and the vacuum pump 6 is operated to make the inside of the vacuum chamber 2 vacuum.
  • the vacuum pump 6 is capable of controlling the pumping speed.
  • a heating means for example, a heating device 8 is provided inside the vacuum chamber 2, for example, on the lower chamber 4b side.
  • the heating device 8 has a flat support 12.
  • An object to be processed for example, a silicon wafer or a print substrate 10 on which solder bumps are to be formed, is supported on the front side of the support base 12.
  • the support base 12 is made of a heat-capacity material or a material such as ceramic or carbon, and has a heater 14 embedded therein. Note that an infrared heating device can be used instead of the heater 14.
  • a heating power supply (not shown) for the heater 14 is provided outside the vacuum chamber 2, and the conductor of the heater 14 is led out while keeping the vacuum chamber 2 airtight. Connected to the heating power supply.
  • a cooling device (not shown) having a size capable of contacting the entire back surface of the support base 12 is selected in the vacuum chamber 2 between contact and non-contact with the back surface side of the support base 12. It is provided as follows. This cooling device cools the support base 12 with a fluid, for example, water.
  • the cooling device While the heater 14 is energized and heats the workpiece 10, the cooling device operates when the energization of the heater 14, which is not in contact with the support 12, is cut off.
  • the support 12 is cooled by contacting the back surface. Since the support 12 has a small heat capacity, rapid heating and rapid cooling are possible.
  • a free radical gas generating means for example, a hydrogen radical generating device 16 is provided in the upper chamber 4b of the chamber 14.
  • the hydrogen radical generator 16 is a device for generating hydrogen radicals by converting hydrogen gas into plasma by plasma generating means.
  • This hydrogen radical generator 16 has a microwave generator 18 outside the upper chamber 4b.
  • a waveguide 20 for transmitting microwaves oscillated by the microwave generator 18 is mounted on the upper wall of the upper chamber 4b.
  • the waveguide 20 has a microwave introduction window 22.
  • the microwave introduction window 22 is formed so as to face the support 12 and to cover the entire surface of the support 12. Accordingly, the microwaves enter the upper chamber 4b over a wide area covering the entire surface of the support 12 as indicated by arrows in FIG.
  • a hydrogen gas supply means for example, a hydrogen gas supply pipe 24 is provided in the upper chamber 4b.
  • the hydrogen gas supply pipe 24 is for supplying hydrogen gas into the upper chamber 4b from a hydrogen gas source 25 provided outside the vacuum chamber 4.
  • the hydrogen gas source 25 is capable of controlling the supply amount into the chamber 14.
  • the supplied hydrogen gas force is converted into plasma by the microwave introduced through the microwave introduction window 22 to generate hydrogen radicals.
  • the hydrogen radicals pass through the wire mesh 26 provided inside the upper chamber 4b for collecting unnecessary charged particles such as ions, and go to the entire area of the object 10.
  • a plurality of hydrogen gas supply pipes 24 can be provided.
  • the upper chamber 4b is provided with a nitrogen gas supply means, for example, a nitrogen gas supply pipe 27a.
  • the nitrogen gas supply pipe 27a is for supplying hydrogen gas into the upper chamber 4b from a nitrogen gas source 27b provided outside the vacuum chamber 4.
  • the nitrogen gas source 27b is capable of controlling the amount of supply into the chamber 14.
  • a control device 28 is provided for controlling the hydrogen gas source 25, the nitrogen gas source 27b, and the vacuum pump 6.
  • a pressure gauge 29 is provided in the chamber 14 for use in control by the control device 28.
  • a soldering method using this soldering apparatus is performed, for example, as follows. First, the upper chamber 4b is opened, and an already formed silicon wafer or printed wiring board is placed on the support 12 as the object 10 to be processed. A plurality of solder layers or solder balls serving as solder bump bases are arranged at intervals on the workpiece 10. As the solder, use tin alone or a solid solder containing one or more components of silver, lead, copper, bismuth, indium, and zinc and tin. The solder layer or the solder ball is directly disposed on the workpiece 10. For example, when a solder ball 13 is used, as shown in FIG. 3, a recess 15 is formed on the upper surface of the workpiece 10 and the recess 15 is formed. The solder balls 13 are fixed by arranging the solder balls 13 in the holes 15.
  • the upper chamber 4b is closed, the vacuum pump 6 is operated, and the inside of the chamber 14 is evacuated to, for example, about 0.3 OlTorr (about 1.33 Pa) as shown in FIG. 4 is in a vacuum state.
  • hydrogen gas is supplied into the chamber 14.
  • the pressure in the chamber 14 is, for example, about 0.1 to 1 Torr (about 13.3 Pa to 133.3 Pa).
  • the heater 14 When the pressure in the chamber 14 reaches the above-described pressure, the heater 14 is energized to heat the object 10 to be heated to a temperature lower than the melting point of the solder, for example, to about 150 degrees Celsius. maintain. In this temperature state, the microwave generator 18 is operated to generate hydrogen radicals in the chamber 14. The generation state of this hydrogen radical is continued for, for example, about 1 minute. As a result, at a temperature lower than the melting point, the hydrogen radicals reduce and remove the oxide film attached to the solder.
  • the microwave generator 18 is stopped to stop the generation of hydrogen radicals, and the inside of the chamber 14 is evacuated to about 0.3 OlTorr (about 1.33 Pa) by the vacuum pump 6, and then the nitrogen gas is released.
  • Nitrogen gas is supplied from the source 27b into the chamber 14, and the pressure in the chamber 14 is returned to, for example, about 0.1 to 1 Torr (about 13.3 Pa to 133.3 Pa).
  • the amount of electricity to the heater 14 is increased, and the temperature of the object 10 is set to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder. As a result, the solder on the workpiece 10 is melted.
  • the power supply to the heater 14 is cut off, and the cooling device comes into contact with the support base 12 to cool the workpiece 10.
  • This cooling is also rapid, returning to room temperature in about 1 minute, for example.
  • the supply amount of nitrogen gas is adjusted to atmospheric pressure.
  • the control of the vacuum pump 6, the hydrogen gas supply source 25, and the nitrogen gas supply source 27b is performed by a control unit 28 based on a pressure signal from a pressure gauge 29 provided in the chamber 14. .
  • the solder oxide can be reduced without using a flux. Since the hydrogen radicals are supplied to the workpiece 10 at a temperature lower than the melting point of the solder, the oxide film can be removed before the solder is melted. After removing the oxidized film, the solder is melted and cooled in a non-oxidized atmosphere in which nitrogen gas is introduced, so that the hydrogen gas is not trapped in the molten solder, so that it is temporarily stored in the solder. Even if voids occur Since the oxidized film has already been removed, the removal of the oxidized film serves as a trigger, so that the bump may not be ruptured.
  • a free radical gas having a strong reducing power for example, a hydrogen radical
  • room temperature 50 degrees Celsius, 100 degrees Celsius, and 150 degrees Celsius, supply free radical gas for 60 seconds at a temperature lower than the melting point of the solder.
  • An experiment of heating to a temperature of 225 degrees was performed.
  • the solder bumps formed as a result were observed with a scanning electron microscope and X-ray transmission. In each case, no void was generated. Further, the shear strength of the solder bumps manufactured in this manner is in the range of 3.2 to 4. 8N in those Sn63% ZPb37%, that of Sn96% ZA g 3. 0% / CuO. 5% It was in the range of 3 to 5.5 N, and sufficient bonding strength was obtained.
  • the fixing of the solder to the object to be processed is performed by forming a depression in the object to be processed and placing a solder on the flux or an adhesive such as an alcohol or an organic material that does not leave residue.
  • the solder can be fixed to the workpiece using a flux or an adhesive containing an acid as a main component.
  • a force of forming a solder bump on an object to be processed for example, the following can be performed.
  • the solder bump is formed on the electrode pad of the silicon wafer or the printed wiring board by the soldering method of the above embodiment.
  • the solder bumps are further contacted with electrodes of another silicon wafer or printed wiring board, and the chamber 14 is evacuated to generate free radical gas at a temperature equal to or higher than the melting point of the solder to melt the solder. And then cooling. In this way, two silicon wafers or two printed wiring boards are soldered. This soldering process does not use flats or adhesives. After reducing the pressure of the chamber 14 to a vacuum state, a free radical gas may be generated at a temperature lower than the melting point of the solder to melt the solder.
  • solder bumps are formed by the soldering method of the above embodiment. These solder bumps are placed in the chamber 14 in contact with each other. Chamber 14 was decompressed to a vacuum state, and free radical gas was generated at a temperature equal to or higher than the melting point of the solder. The solder is melted and then cooled and soldered. After the chamber 4 is depressurized to a vacuum, a free radical gas may be generated at a temperature lower than the melting point of the solder to melt the solder.
  • the pressure of the chamber 14 is reduced to a vacuum state, free radical gas is generated at a temperature equal to or higher than the melting point of the solder, and the solders in contact with each other are melted, then cooled and soldered.
  • a free radical gas may be generated at a temperature lower than the melting point of the solder to melt the solder.
  • One silicon wafer or printed wiring board having solder bumps formed on electrode pads by the soldering method of the above embodiment is prepared.
  • the solder bump and the solder paste are placed in the chamber 14 in a state where they are in contact with each other.
  • the pressure in chamber 14 was reduced to a vacuum, and free radical gas was generated at a temperature equal to or higher than the melting point of the solder, and the solder bumps and solder paste were melted upon contact with each other, and then cooled. And solder.
  • a free radical gas may be generated at a temperature lower than the melting point of the solder to melt the solder.
  • the force indicated as Sn63% ZPb37% as the solder and Sn96% ZAg3.0% / CuO.5% as the solder is not limited to these.
  • tin alone or Can contain one or more components of silver, lead, copper, bismuth, indium, and zinc, and tin. If solid, not only solder balls but also solder plating Solder can also be used.
  • the chamber 114 of the soldering apparatus is provided with an inlet for feeding the object into the chamber 114 and an outlet for sending the object from the chamber 114, and semi-vacuum portions are provided at the inlet and the outlet.
  • Can process workpieces continuously Noh can be.

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Abstract

【課題】　品質の良好なはんだ付けを行う。 【解決手段】　錫単独または、銀、鉛、銅、ビスマス、インジウム、亜鉛の１つまたは２つ以上の成分と錫とを含む固体状のはんだを有する被処理物(10)が配置された真空室２を、真空状態に減圧する。遊離基ガスを発生させて前記はんだの酸化膜を除去した後、前記遊離基ガスの発生を中止して、無酸化雰囲気で前記はんだをはんだの融点以上の温度にしてはんだを溶融する。

Description

明 細 書
はんだ付け方法
技術分野
[0001] 本発明は、はんだ付け方法に関する。
背景技術
[0002] シリコンウェハー、シリコンチップまたはプリント配線基板上の回路と、他の回路との 電気的接続を容易にするために、シリコンウェハー、シリコンチップまたはプリント配 線基板上の回路に、例えば半球状のはんだであるはんだバンプをはんだ付けするこ とがある。このはんだバンプのはんだ付け法として、例えば、特許文献 1に開示された ものがある。
[0003] 特許文献 1 :特開 2001— 58259号公報
[0004] この技術は、はんだ付けに際して、フラックスを不要とするものである。この技術では 、真空室内にはんだ付けされる基板が配置される。この基板上の所定の位置にはん だバンプが配置される。真空室が真空状態まで減圧される。その後に真空室に遊離 基ガスとして水素ラジカルを供給しながら、はんだの溶融温度に真空室の温度を上 昇させて、はんだを溶融し、その後に冷却する。従って、はんだが溶融している状態 で、水素ラジカルの供給が行われている。
[0005] しかし、この技術によってはんだ付けを行うと、はんだ付けされたはんだバンプから ボイドが抜けずにバンプが膨張したり、ボイドがぬけてハンダバンプが破裂したりする ことが判っている。膨張は、溶融状態のはんだ内に水素ガスがトラップされることによ つて生じると考えられる。破裂は、はんだが溶融以上の温度に加熱されて液相状態 になっていても、水素ラジカルの供給が継続されることによって、溶融状態のはんだ 力も酸ィ匕膜が除去されると同時に、液相状態のはんだカもボイドが抜けることによつ て生じる。
[0006] 本発明は、品質のよいはんだ付け方法を提供することを目的とする。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 [0007] 本発明によるはんだ付け方法では、固体状のはんだを有する被処理物が配置され た真空室が真空状態に減圧される。次に、真空室内に遊離基ガスを発生させ、この 遊離基ガスによってはんだの酸ィ匕膜を除去する。その後、遊離基ガスの発生を中止 して、真空室内を無酸化雰囲気とし、この無産化雰囲気ではんだを、はんだの融点 以上の温度にして、はんだを溶融する。はんだとしては、錫単独または、銀、鉛、銅、 ビスマス、インジウム、亜鉛の 1つまたは 2つ以上の成分と錫とを含むものを使用する 。遊離基ガスとしては、例えば水素ラジカルを使用することができる力 この他に種々 のものを使用することができる。
[0008] はんだは、その表面に酸ィ匕膜を有することが多いが、はんだの融点よりも低い温度 下であっても、遊離基ガスにはんだを晒すことによって、はんだの酸ィ匕膜を除去する ことができる。従って、酸ィ匕膜を除去した後に、遊離基ガスの供給を中止した状態で 、はんだの温度をはんだの融点以上の温度とすると、既に酸ィ匕膜が除去されている ので、はんだが溶融温度以上の温度になっても、破裂が生じにくい。また、溶融状態 にはんだがなったときには、遊離基ガスの供給が中止されているので、溶融状態の はんだにガスがトラップされることもな!/、。
[0009] なお、被処理物に対するはんだの固定は、残渣が残らないフラックスまたは接着剤 、例えばアルコールまたは有機酸を主成分とするものを使用することもできるし、或い は、基板に窪みを形成し、この窪みにはんだを配置することによってフラックスや接着 剤を用いな 、ではんだを固定することもできる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]本発明の 1実施形態のはんだ付け方法に使用する装置の概略図である。
[図 2]上記はんだ付け方法における図 1の装置の温度及び圧力の変化状態を示す概 略図である。
[図 3]図 1の装置における被処理物へのはんだボールの固定の過程を示す斜視図で ある。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 本発明の 1実施形態のはんだ付け方法に使用するはんだ付け装置は、図 1に示す ように、真空室 2を有している。真空室 2は、例えばチャンバ一 4を有し、チャンバ一 4 は、下部室 4aと上部室 4bとからなる。下部室 4aは、上縁に開口を有する箱形のもの である。その開口を被うことが可能に上部室 4bが、例えば蝶番によって下部室 4aに 結合されている。なお、下部室 4aを上部室 4bが被っている状態では、両者の内部は 気密状態となるように構成されている。下部室 4aの底部には、排気手段、例えば真 空ポンプ 6が取り付けられて 、る。下部室 4aを上部室 4bが被って 、る状態にお!、て 、真空ポンプ 6を作動させることによって、真空室 2の内部を真空状態とすることがで きる。なお、真空ポンプ 6は、その排気速度を制御することができるものである。
[0012] この真空室 2の内部、例えば下部室 4b側には、加熱手段、例えば加熱装置 8が設 けられている。この加熱装置 8は、平板状の支持台 12を有している。この支持台 12の 表面側に、被処理物、例えばはんだバンプを形成するシリコンウェハーまたはプリン ト基板 10が支持されている。この支持台 12は、熱容量力 、さい材質、例えばセラミツ クまたはカーボン製であり、その内部にヒーター 14が埋設されている。なお、ヒーター 14に代えて赤外線加熱装置を使用することもできる。
[0013] このヒーター 14の加熱用電源（図示せず）は、真空室 2の外部に設けられており、ヒ 一ター 14の導線は、真空室 2の気密状態を保ったまま、外部に導出され、加熱用電 源に接続されている。
[0014] 支持台 12の裏面全面に接触可能な大きさの冷却装置（図示せず)が、真空室 2内 に、支持台 12の裏面側に接触及び非接触のうち選択されたものとなるように設けら れている。この冷却装置は、流体、例えば水によって支持台 12を冷却するものである
[0015] ヒーター 14が通電され、被処理物 10を加熱している間には、冷却装置は、支持台 12と非接触である力 ヒーター 14への通電が絶たれたとき、支持台 12の裏面に接触 して、支持台 12を冷却する。支持台 12が熱容量の小さいものであるので、急速な加 熱が行え、かつ急速な冷却が可能である。
[0016] チャンバ一 4の上部室 4bには、遊離基ガス発生手段、例えば水素ラジカル発生装 置 16が設けられている。この水素ラジカル発生装置 16は、プラズマ発生手段によつ て、水素ガスをプラズマ化して、水素ラジカルを発生させるものである。この水素ラジ カル発生装置 16は、マイクロ波発生器 18を上部室 4bの外部に有している。さらに、 マイクロ波発生器 18において発振されたマイクロ波を伝送する導波管 20が、上部室 4bの上壁上に取り付けられている。この導波管 20は、マイクロ波導入窓 22を有して いる。このマイクロ波導入窓 22は、支持台 12と対面するように、かつ支持台 12の全 面を覆う形状に形成されている。従って、マイクロ波は、図 1に矢印で示すように、支 持台 12の全面を覆う広い領域にわたって、上部室 4b内に侵入する。
[0017] この導入窓 22の近傍において、水素ガス供給手段、例えば水素ガス供給管 24が、 上部室 4b内に設けられている。この水素ガス供給管 24は、真空室 4の外部に設けら れた水素ガス源 25から水素ガスを上部室 4b内に供給するためのものである。水素ガ ス源 25は、チャンバ一 4内への供給量を制御可能なものである。この供給された水素 ガス力 マイクロ波導入窓 22を介して導入されたマイクロ波によってプラズマ化されて 、水素ラジカルを発生する。この水素ラジカルは、上部室 4bの内部にイオンのような 不要な荷電粒子を捕集するために設けられた金網 26を通って、被処理物 10の全域 に向かう。なお、水素ガス供給管 24は、複数本、設置することができる。また、上部室 4bには、窒素ガス供給手段、例えば窒素ガス供給管 27aが設けられている。この窒 素ガス供給管 27aは、真空室 4の外部に設けられた窒素ガス源 27bから水素ガスを 上部室 4b内に供給するためのものである。窒素ガス源 27bは、チャンバ一 4内への 供給量を制御可能なものである。
[0018] 水素ガス源 25、窒素ガス源 27bおよび真空ポンプ 6を制御するために制御装置 28 が設けられている。この制御装置 28における制御に利用するために、チャンバ一 4に は圧力計 29が設けられて 、る。
[0019] このはんだ付け装置を用いた本発明の 1実施形態のはんだ付け方法は、例えば次 のように行われる。先ず、上部室 4bを開いて、既に形成してあるシリコンウェハーまた はプリント配線基板を、被処理物 10として、支持台 12上に配置する。その被処理物 1 0の上に、はんだバンプの元となる複数個のはんだ層またははんだボールを間隔を おいて配置する。はんだとしては、錫単独、または銀、鉛、銅、ビスマス、インジウム、 亜鉛の 1つまたは 2つ以上の成分と錫とを含む固体状のものを使用する。はんだ層ま たは半田ボールは、直接に被処理物 10の上に配置される。例えば、半田ボール 13 を使用する場合、図 3に示すように、被処理物 10の上面に窪み 15を形成し、この窪 み 15内に半田ボール 13を配置することによって、半田ボール 13を固定する。
[0020] その後に、上部室 4bを閉じ、真空ポンプ 6を作動させて、チャンバ一 4内を、例えば 図 2に示すように、約 0. OlTorr (約 1. 33Pa)まで排気し、チャンバ一 4内を真空状 態とする。次に、水素ガスをチャンバ一 4内に供給する。このときのチャンバ一 4内の 圧力は、例えば約 0. 1乃至 lTorr (約 13. 3Pa乃至 133. 3Pa)である。
[0021] チャンバ一 4内の圧力が上記の圧力になると、ヒーター 14に通電し、被処理物 10を 加熱し、はんだの融点よりも低い温度、例えば摂氏約 150度まで加熱し、この状態を 維持する。この温度の状態において、マイクロ波発生器 18を作動させて、チャンバ一 4内に水素ラジカルを発生させる。この水素ラジカルの発生状態を例えば約 1分継続 する。これによつて、融点よりも低い温度において、はんだに付属する酸ィ匕膜を水素 ラジカルが還元して除去する。
[0022] その後、マイクロ波発生器 18を停止させ、水素ラジカルの発生を中止し、チャンバ 一 4内は真空ポンプ 6によって約 0. OlTorr (約 1. 33Pa)まで真空引きされ、その後 に窒素ガス源 27bから窒素ガスがチャンバ一 4内に供給され、チャンバ一 4内の圧力 は、例えば約 0. 1乃至 lTorr (約 13. 3Pa乃至 133. 3Pa)に戻される。そして、ヒー ター 14への通電量を増加し、被処理物 10の温度をはんだの融点以上の温度とする 。これによつて、被処理物 10上のはんだが溶融される。その後、ヒーター 14への通電 が絶たれ、冷却装置が支持台 12に接触し、被処理物 10の冷却が行われる。この冷 却も急速に行われ、例えば約 1分で室温に戻される。なお、冷却の開始とほぼ同時 に、窒素ガスの供給量が調整されて、大気圧とされる。なお、真空ポンプ 6、水素ガス 供給源 25及び窒素ガス供給源 27bの制御は、チャンバ一 4に設けた圧力計 29から の圧力信号に基づ!/、て、制御部 28が行って 、る。
[0023] このように、還元力の強い遊離基ガス、例えば水素ラジカルを被処理物 10に供給し ているので、フラックスを使用しないでも、はんだ酸ィ匕物を還元することができる。しか も、はんだの融点よりも低い温度状態で、水素ラジカルを被処理物 10に供給してい るので、はんだが溶融する前に酸ィ匕膜を除去できる。酸ィ匕膜を除去した後に、窒素 ガスを導入した無酸ィ匕雰囲気ではんだを溶融し、冷却しているので、水素ガスが溶 融状態のはんだにトラップされることがなぐ仮にはんだ内にボイドが発生したとしても 、酸ィ匕膜は既に除去されているので、酸ィ匕膜の除去がトリガとなってバンプが破裂す ることちない。
[0024] 例えば、はんだボールとして直径が 400 μ mの Sn63%ZPb37% (融点摂氏 183 度）のものと、 Sn96%/Ag3. 0%/CuO. 5% (融点摂氏 220度）のものとを使用し て、室温、摂氏 50度、摂氏 100度、摂氏 150度のいずれもはんだの融点温度よりも 低い温度の状態で、遊離基ガスの供給を 60秒間にわたって行い、その後、はんだの 融点以上の温度である 225度まで加熱する実験を行った。この結果形成されたはん だバンプを、走査電子顕微鏡及び X線透過によって観察したが、いずれにおいても ボイドは発生していな力つた。また、このようにして製造したはんだバンプの剪断強度 は、 Sn63%ZPb37%のもので 3. 2乃至 4. 8Nの範囲であり、 Sn96%ZAg3. 0% /CuO. 5%のもので 3乃至 5. 5Nの範囲にあり、充分な接合強度が得られた。
[0025] 上記の実施の形態では、被処理物へのはんだの固定は、被処理物に窪みを形成 し、これにはんだを配置した力 残渣が残らないフラックスまたは接着剤、例えばアル コールまたは有機酸を主成分とするフラックスまたは接着剤を使用して、はんだを被 処理物〖こ固定することもできる。
[0026] また、上記の実施の形態では、被処理物の上にはんだバンプを形成した力 例え ば次のようなことも行うことができる。上記の実施の形態のはんだ付け方法によってシ リコンウェハーまたはプリント配線基板の電極パッド上にはんだバンプを形成する。そ のはんだバンプに、さらに、別のシリコンウェハーまたはプリント配線基板の電極を接 触させ、チャンバ一 4を真空状態として、はんだの融点以上の温度で遊離基ガスを発 生させ、はんだを溶融し、その後に冷却する。これによつて、 2つのシリコンウェハー または 2つのプリント配線基板のはんだ付けを行う。このはんだ付け処理では、フラッ タスも接着剤も使用していない。なお、チャンバ一 4を真空状態に減圧した後、はん だの融点以下の温度で遊離基ガスを発生して、はんだを溶融させても良い。
[0027] また、つぎのようなことも可能である。上記の実施の形態のはんだ付け方法によって はんだバンプを形成したシリコンウェハーまたはプリント配線基板を 2つ準備する。こ れらのはんだバンプを接触させた状態でチャンバ一 4内に配置する。チャンバ一 4を 真空状態に減圧し、はんだの融点以上の温度で遊離基ガスを発生し、接触している はんだをそれぞれ溶融させて、その後に冷却して、はんだ付けを行う。なお、チャン バー 4を真空状態に減圧した後、はんだの融点以下の温度で遊離基ガスを発生して 、はんだを溶融させても良い。
[0028] また、つぎのようなことも可能である。上記の実施の形態の半田付け方法によって電 極パッド上にはんだバンプを形成したシリコンウェハーまたはプリント配線基板と、上 記の実施の形態の半田付け方法によって電極パッド上にはんだメツキを形成したシリ コンウェハーまたはプリント配線基板とを準備する。これらのはんだバンプとはんだメ ツキとを接触させた状態でチャンバ一 4内に配置する。チャンバ一 4を真空状態に減 圧し、はんだの融点以上の温度で遊離基ガスを発生し、接触しているはんだをそれ ぞれ溶融させて、その後に冷却して、はんだ付けを行う。なお、チャンバ一 4を真空 状態に減圧した後、はんだの融点以下の温度で遊離基ガスを発生して、はんだを溶 融させても良い。
[0029] また、つぎのようなことも可能である。上記の実施の形態の半田付け方法によって電 極パッド上にはんだバンプを形成したシリコンウェハーまたはプリント配線基板を 1つ 準備する。シリコンウェハーまたはプリント配線基板の電極パッド上にソルダーペース トを塗布したものも 1つ準備する。はんだバンプとソルダーペーストとを接触させた状 態でチャンバ一 4内に配置する。チャンバ一 4を真空状態に減圧し、はんだの融点以 上の温度で遊離基ガスを発生し、接触して!/、るはんだバンプとソルダーペーストをそ れぞれ溶融させて、その後に冷却して、はんだ付けを行う。なお、チャンバ一 4を真空 状態に減圧した後、はんだの融点以下の温度で遊離基ガスを発生して、はんだを溶 融させても良い。
[0030] 上記の実施の形態では、はんだとして Sn63%ZPb37%のものと、 Sn96%ZAg 3. 0%/CuO. 5%のものとを示した力 これらに限ったものではなぐ例えば錫単独 または、銀、鉛、銅、ビスマス、インジウム、亜鉛の 1つまたは 2つ以上の成分と錫とを 含むものを使用することができ、固体状であれば、はんだボールに限らず、はんだメ ツキ形成用のはんだも使用可能である。また、はんだ付け装置のチャンバ一 14は、 被処理物をチャンバ一 14内に送り込む入口と、チャンバ一 14から被処理物を送り出 す出口とを設け、これら入口及び出口に半真空部分を設け、被処理物を連続処理可 能とすることもできる。

Claims

請求の範囲
[1] 錫単独または、銀、鉛、銅、ビスマス、インジウム、亜鉛の 1つまたは 2つ以上の成分 と錫とを含む固体状のはんだを有する被処理物が配置された真空室を、真空状態に 減圧させ、
その後、前記真空室内に遊離基ガスを発生させて前記はんだの酸ィ匕膜を除去した 後、
前記遊離基ガスの発生を中止して、前記真空室を無酸化雰囲気として、前記はん だをはんだの融点以上の温度にしてはんだを溶融する
はんだ付け方法。
[2] 請求項 1記載のはんだ付け方法において、前記被処理物に対して前記はんだが固 定され、この固定は、前記被処理物に窪みを形成し、この窪みに前記はんだを配置 したものであるはんだ付け方法。
[3] 請求項 1記載のはんだ付け方法において、前記被処理物に対して前記はんだが固 定され、この固定はアルコールまたは有機酸を主成分とするフラックスまたは接着剤 を介して行われて 、るはんだ付け方法。
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