WO2005096367A1

WO2005096367A1 - 加熱装置及びリフロー装置，はんだバンプ形成方法及び装置

Info

Publication number: WO2005096367A1
Application number: PCT/JP2005/005909
Authority: WO
Inventors: Masaru Shirai; Junichi Onozaki; Hiroshi Saito; Isao Sakamoto; Masahiko Furuno; Haruhiko Ando; Atsushi Hiratsuka
Original assignee: Tamura Corporation; Japan Science And Technology Agency
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2005-10-13
Also published as: KR100772306B1; EP1732118A1; JP4759509B2; WO2005096367A8; US8042727B2; TW200605245A; EP1732118A4; US20070158387A1; TWI258197B; EP1732118B1; KR20070006785A; JPWO2005096367A1

Description

明細書

加熱装置及びリフロー装置，はんだバンプ形成方法及び装置

技術分野

[0001] 本発明は、例えばはんだを加熱するのに最適な加熱装置及び、その加熱装置を利用したリフロー装置に関する。さらに、例えば半導体基板やインターポーザ基板の上に突起状のはんだバンプを形成して FC (flip chip)や BGA (ball grid array)を製造する際に用、られるはんだバンプ形成方法及び装置に関する。

背景技術

[0002] 従来の一般的なはんだバンプの形成方法は、スクリーン印刷法ゃデイスペンス法などを用いて基板のパッド電極上にはんだペーストを塗布し、このはんだペーストをカロ熱してリフローするというものであった。なお、はんだペーストは「クリームはんだ」とも呼ばれる。

[0003] 前記はんだペーストの一例が特許文献 1に開示されて!、る。この特許文献 1に記載されたはんだペーストは、はんだ粒子を空気中で流動させることにより、はんだ粒子の表面に酸ィ匕膜を形成したものである。この強制的に形成した酸ィ匕膜は、リフロー時にフラックスの作用に抗して、はんだ粒子同士の合一を抑える働きをするという。そのため、このはんだペーストを基板上にベタ塗りしてリフローすると、パッド電極間ではんだブリッジが発生に《なるので、ノ¾ /ド電極の高密度化及び微細化に適する、ということである。なお、ノ¾ /ド電極間のはんだブリッジは、はんだ粒子同士が合一して大きな塊となって、隣接するパッド電極の両方に接してしまうために起こる現象である。

[0004] またリフロー工程では、リフロー装置が用いられる。このリフロー装置として、パネルヒータ上に基板を直接載置し、パネルヒータ力ゝらの熱伝導によって基板を加熱するものが知られている (第一従来例)。しかし、このリフロー装置では、基板の僅かな反りや凹凸によって、基板の熱分布が不均一になるという欠点がある。また、パネルヒータと基板とに間隙を設けて、パネルヒータからの熱輻射によって基板を加熱するリフロ一装置が知られている（第二従来例)。しかし、このリフロー装置は加熱力が不足する、う欠点がある。これらの第一及び第二従来例の欠点を克服するリフロー装置として、基板に熱風を当てて加熱するものが開発されている（第三従来例、例えば下記特許文献 2)。このリフロー装置によれば、熱風吹き出し口と基板とに間隙を設けて、基板の上下力熱風を当てて加熱することにより、基板を均一に加熱でき、し力も十分な加熱力も得られる。

[0005] 特許文献 1 :特開 2000— 94179号公報

特許文献 2：特開平 5— 92257号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、従来のはんだバンプの形成方法には、次のような問題があった。

[0007] 近年の更なる多電極化、高密度化及び微細化に対して、スクリーン印刷法ゃデイスペンス法では対応できなくなりつつある。すなわち、スクリーン印刷法では、メタルマスクの開口を微細化する必要があるので、メタルマスクの機械的強度が低下したり、メタルマスクの開口からはんだペーストが抜け難くなつたりする、という問題が生じてきた。デイスペンス法では、多数のパッド電極の上に一つずつはんだペーストを載せていくので、パッド電極が多くなるほど量産には向かなくなる。

[0008] 一方、特許文献 1のはんだペーストでは、はんだ粒子の酸ィ匕膜の膜厚を、精度良く形成しなければならな力つた。なぜなら、厚すぎるとパッド電極にはんだが濡れなくなり、薄すぎるとはんだ粒子同士が合一してしまうからである。し力も、フラックスの状態や種類によってもフラックスの作用が変化するので、これらに合わせて酸化膜の膜厚を精度良く制御する必要があった。一方、適切な膜厚の酸ィ匕膜を形成できなければ、ノッド電極の高密度化及び微細化を達成できないことになる。したがって、特許文献 1のはんだペーストでは、精密なマスクを不要とするベタ塗りが可能になるといっても、近年の高密度化及び微細化の要求に応えることは難し力つた。

[0009] また、第三従来例のリフロー装置では、基板上のはんだペーストが酸ィ匕することにより、はんだバンプを形成できないことがあった。これは、熱風を使うがゆえに、熱せられた多くの酸素分子がはんだペースト表面に接触するためと考えられる。また微細な電極にはんだバンプを形成する際に熱風を直接吹き付けると、その熱風の影響ではんだバンプの品質が安定しないという欠点があった。また熱風によりパーティクルが基板に吹き付けられてはんだバンプに付着することもあった。この問題は、基板の下のみ力熱風を当てたときも発生する。その理由は、熱風が基板の下力基板の上へ回り込むためである。

[0010] 本発明の目的は、近年のはんだバンプの高密度化及び微細化の要求に応えることができる、はんだバンプ形成方法及び装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、熱風を用いて加熱しても、はんだペーストの酸ィ匕を抑制でき、品質の安定し、かつパーティクルの影響が少な、、加熱装置及びリフロー装置等を提供することにある。本発明の第二の目的は、熱風を用いて加熱しても、液状のはんだ組成物ではんだバンプを形成できる、加熱装置及びリフロー装置等を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0011] 前記目的を達成するため、本発明に係るはんだバンプ形成方法は、複数のパッド電極が離間して設けられた基板上にはんだ組成物を層状に堆積する塗布工程と、基板上のはんだ組成物を加熱してリフローするリフロー工程とを備えている。そして、はんだ組成物として、はんだ粒子と、フラックス成分を含む液体材料との混合物からなり、常温で又は加熱中に液状になる性質を有するはんだ組成物を用いる。リフロー工程では、基板側カゝらはんだ組成物を加熱する。

[0012] はんだ組成物は、常温で液状であり、又は加熱中に液状になる。このような性質 (流動性)を得るには、液体材料の粘度が低いこと、はんだ粒子の混合比が小さいこと、及びはんだ粒子の粒径が小さいことが要求される。加熱中は、液体材料中にはんだ粒子が漂っているか又は沈降している状態である。なお、このはんだ組成物には、加熱中に液状になるものであれば従来のはんだペーストも含まれる。

[0013] ここで、基板上のはんだ組成物を基板側から加熱すると、はんだ組成物は表面になるほど温度が低く基板側になるほど温度が高くなる。すると、ノ^ド電極に近い下方のはんだ粒子は、先に溶融し始め、溶融すればパッド電極に濡れ広がる。その時、ノッド電極力も遠い上方のはんだ粒子は、まだ十分に溶融していない。したがって、はんだ粒子同士で合一する機会を減少させることができるので、はんだブリッジの発生も抑制される。

[0014] また、塗布工程では、複数のバンプ電極上及びこれらの間隙上を含む面に全体的にはんだ組成物を層状に堆積するとしてもよい。すなわち、スクリーン印刷やディスぺンサ（吐出器)を用いて、いわゆる「ベタ塗り」とすることができる。ノ¾ /ド電極間にはんだ組成物を載置しても、リフロー時にはんだ粒子同士の合一が抑制されるので、バンブ電極間でのはんだブリッジの発生も抑えられる。したがって、精密に加工されたメタルマスクを使用することなぐ精度を要しないベタ塗りでもはんだバンプを高密度かつ微細に形成できる。

[0015] リフロー工程では、最初にパッド電極をはんだ粒子の融点以上に加熱し、ノ¾ /ド電極に接触してヽるはんだ粒子を溶融して、パッド電極に濡れ広がったはんだ皮膜を形成し、このはんだ皮膜に更にはんだ粒子を合一させる、としてもよい。このようなカロ熱状態は、温度プロファイル及び温度分布を制御することによって実現される。

[0016] リフロー工程では、はんだ組成物にその表面側が低く基板側が高くなるような温度差を設けることにより、基板側に近いはんだ粒子力も先に沈降させる、としてもよい。はんだ組成物の表面側が低くはんだ組成物の基板側が高くなるような温度差を設けると、液体材料は温度が高いほど粘度が低下するので、パッド電極に近い下方のはんだ粒子は、先に沈降かつ溶融し始め、パッド電極に接触すると濡れ広がる。その時、ノ¾ /ド電極力も遠い上方のはんだ粒子は、まだ十分に沈降かつ溶融していない。したがって、はんだ粒子同士で合一する機会をより減少させることができるので、はんだブリッジの発生もより抑制される。また、このような加熱状態は、温度プロファイル及び温度分布を制御することに加えて、液体材料の粘度の温度依存性とはんだ粒子の融点との関係を調整することにより、実現される。

[0017] リフロー工程では、液体材料の対流を利用してはんだ粒子をパッド電極へ供給する、としてもよい。はんだ組成物を基板側から加熱すると、液体材料に対流が発生し、これによりはんだ粒子が液体材料中を動く。そのため、パッド電極上に堆積されなかつたはんだ粒子もパッド電極上へ移動してはんだバンプの一部になる。したがって、はんだ粒子が有効に利用される。

[0018] リフロー工程では、容器内に基板を入れて、容器内においてはんだ組成物中に基板を浸漬した状態で加熱する、としてもよい。加熱中は、基板と容器との隙間にも液状のはんだ組成物が満たされる。そのため、容器から基板への熱伝導が均一になる。また、従来技術におけるはんだペーストでは、印刷厚やはんだ粒子の含有量を調整することによって、はんだバンプの大きさ（高さ）を変えていた。これに対して、本発明では、はんだ組成物の堆積量を調整することにより、基板上のはんだ組成物の厚みを任意に変えられるので、簡単にはんだバンプの大きさ（高さ）を変えられる。

[0019] 本発明に係るはんだバンプ形成装置は、複数のパッド電極が離間して設けられた基板上のはんだ組成物を、加熱及びリフローしてはんだバンプを形成するものである。このとき用いるはんだ組成物は、はんだ粒子とフラックス作用を有する液体材料との混合物からなり、常温で又は加熱中に液状になる性質を有する。これに加え、本発明に係るはんだバンプ形成装置は、基板側からはんだ組成物を加熱する加熱手段を備えている。また、基板上のはんだ組成物の温度調節を行う温調手段を更に備えてもよい。この場合は、はんだ組成物の表面側が低く基板側が高い温度差を、所望の状態に実現できる。

[0020] また、基板及び基板上のはんだ組成物を収容する容器を更に備え、加熱手段は容器を通して基板側からはんだ組成物を加熱する、としてもよい。このとき、基板は平板であり、容器は、基板を載置する平らな底面と、液状のはんだ組成物の横溢を防止する周壁とを有する、としてよい。この場合は、容器の底面上に基板が密接するので、熱伝導が向上する。本発明に係るはんだバンプ形成装置も、前述した本発明に係るはんだバンプ形成方法の作用と同等の作用を奏する。

[0021] 次に、本発明で用いるはんだ組成物の一例にっ、て説明する。はんだ組成物の液体材料は、例えば液状体である。そして、液状体は、反応温度がはんだ粒子の融点付近であるフラクッス成分を含み、常温で流動して母材上に層状に堆積する粘性を有している。はんだ粒子は、前記液状体内を母材に向けて沈降するとともに、前記液状体内に均一に分散可能な混合比及び粒径を有する粒剤である。

[0022] このはんだ糸且成物は、常温の状態で平面に滴下すると自重で広がって均一な厚みになるので、この点においてはんだペーストとは全く異なる。このような性質 (流動性）を得るには、液状体の常温での粘度が低いこと、はんだ粒子の混合比が小さいこと、及びはんだ粒子の粒径が小さいことが要求される。例えば、はんだ粒子の混合比は、好ましくは 30wt%以下、より好ましくは 20wt%以下、最も好ましくは 10wt%以下である。はんだ粒子の粒径は、好ましくは 35 μ m以下、より好ましくは 20 μ m以下、最も好ましくは 10 m以下である。

[0023] このはんだ組成物は、次のような構成にしてもよい。はんだ粒子の表面酸ィ匕膜には、自然酸ィ匕膜のみを有する。液状体のフラックス成分は、はんだ粒子の融点以上に加熱された状態で、その反応生成物によりはんだ粒子同士の合一を抑制しつつ、はんだ粒子と母材とのはんだ付けを促進するとともに、母材上に形成されたはんだ皮膜とはんだ粒子との合一を促進するものである。このようなフラックス作用の成分は、本発明者が実験及び考察を繰り返して発見したものである。

[0024] このような成分としては、例えば酸が挙げられる。酸は無機酸 (例えば塩酸）と有機酸 (例えば脂肪酸)とに大別できるが、ここでは有機酸を例に説明する。

[0025] 本発明者は、「有機酸は、はんだ粒子同士を合一させる作用は小さいが、パッド電極にはんだ濡れを生じさせる作用は大きい。」ということを見出した。このような作用が生じる理由として、次の（1) , (2)のようなことが考えられる。

[0026] (1) .有機酸には、はんだ粒子の酸ィ匕膜を除去する作用が弱い。そのため、はんだ粒子に故意に酸ィ匕膜を形成しなくても、はんだ粒子の自然酸ィ匕膜によって、はんだ粒子同士の合一を抑えることができる。したがって、本発明では、はんだ粒子の酸ィ匕膜を形成する工程が不要である。一方、特許文献 1の従来技術では、フラックスの作用が強すぎるので、はんだ粒子に厚い酸ィ匕膜を形成しなければ、はんだ粒子同士が合一してしまう。

[0027] (2) .有機酸は、何らかの理由によって、はんだ粒子を母材に広げて界面を合金化するとともに、母材上に形成されたはんだ皮膜にはんだ粒子を合一させる作用がある。はんだ粒子同士はほとんど合一しないにもかかわらず、母材上ではんだ濡れが生ずるメカニズムは定かではない。推測として、はんだ粒子と母材との間で、僅かな酸化膜を打ち破る何らかの反応が起こっていると考えられる。例えば、金メッキされた母材であれば、金のはんだ中への拡散効果により、はんだ粒子に例え薄い酸ィ匕膜があつたとしてもはんだ濡れが生ずる。銅からなる母材の場合は、銅が有機酸と反応して有機酸銅塩となり、その有機酸銅塩がはんだと接触することによりイオン化傾向の差から還元され、金属銅がはんだ中に拡散してはんだ濡れが進行する。母材上に形成されたはんだ皮膜にはんだ粒子が合一する理由については、例えば表面張力が考えられる。

[0028] また、はんだ粒子とともに混合される液状体は油脂であり、この液状体中に含まれる成分は油脂中に含まれる遊離脂肪酸である、としてもよい。油脂は、様々な用途で広く流通しているので入手しやすく安価かつ無害であり、し力も遊離脂肪酸という有機酸を元々含んでいる。特に、脂肪酸エステル (例えばネオペンチルポリオールエステル）は、一般に熱'酸化安定性に優れるので、はんだ付けには最適である。また、遊離脂肪酸の含有量を十分なものとするために、油脂の酸価は 1以上であることが好ましい。酸価とは、油脂中に含まれる遊離脂肪酸を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数をいう。すなわち、酸価の値が大きいほど、遊離脂肪酸が多く含まれることになる。なお、トリメチールプロパントリオレエートの主な性状は、 40°Cでの動粘度力 3mm²Zs、 100°Cでの動粘度が 9. 2mm Vs,酸価が 2. 4である。

[0029] 本発明で用いるはんだ組成物において使用する油脂は、バンプ形成が完了するまで存在し、その間にはんだが空気と直接接触することを防ぐことにより、はんだの酸化を抑制する。また、油脂に含ませた有機酸は、はんだ表面の酸化膜の除去に寄与するものの、はんだ表面の酸ィ匕膜を完全に除去してしまわないように、その含有量を制御する。これにより、はんだ粒子同士の合一を抑えつつ、母材表面にはんだ付け可能となる状態を実現することができる。有機酸は母材表面の酸ィ匕膜を除去するに足る量が必要であり、そのために油脂の酸価は 1以上であることが好ましい。

[0030] 本発明で用いるはんだ組成物は、油脂に有機酸が含まれるものであってもよい。この有機酸は、油脂中に元々含まれているものでも、後から添加したものでも、どちらでも良い。有機酸には、はんだ粒子及び母材の酸ィ匕膜を還元する効果がある。また、本発明者は、油脂中の有機酸量を適切に制御してはんだ粒子表面に僅かな酸ィ匕膜を残すことにより、はんだ粒子同士の合一を抑えつつ、母材上へははんだ付けが可能となることを見出した。また、はんだに錫が含まれる場合は、有機酸がはんだ表面の酸ィヒ膜を還元する過程で有機酸錫塩が副生成物として得られ、この有機酸錫塩がはんだ粒子同士の合一を大幅に抑制することも、本発明者が見出した。これらの現象を制御することにより、はんだ粒子同士の合一を防ぎつつ、例えばパッド電極上にショートの生じないはんだバンプを形成できる。

[0031] なお、ここで、う「はんだ」には、はんだバンプ形成用に限らず、半導体チップのダィボンディング用や、例えば銅管の接合用に用いられる「軟ろう」と呼ばれるもの等も含まれるとともに、当然のことながら鉛フリーはんだも含まれる。「はんだバンプ」には、半球状や突起状のものに限らず、膜状のものも含まれる。「はんだ皮膜」とは、膜状のものに限らず、半球状や突起状のものも含むものとする。「基板」には、半導体ウェハや配線板などが含まれる。「液状体」は、液体の他に流動体などでもよぐ油脂の他にフッ素系高沸点溶剤やフッ素系オイルなどでもよい。

発明の効果

[0032] 本発明に係るはんだバンプ形成方法によれば、常温で又は加熱中に液状になる性質を有するはんだ組成物を用い、基板上のはんだ組成物を基板側から加熱することにより、パッド電極に近い下方のはんだ粒子を先に溶融させてパッド電極に濡れ広がらせる一方で、パッド電極力遠い上方のはんだ粒子を十分に溶融させない状態を作り出すことができる。そのため、はんだ粒子同士で合一する機会を減少させることができ、これによりはんだブリッジの発生を抑制できる。したがって、はんだバンプを高密度かつ微細に形成できる。

[0033] また、基板上にベタ塗りではんだ組成物を載置しても、リフロー時にはんだ粒子同士の合一が抑制されるので、はんだブリッジの発生を抑えられるので、簡単な方法ではんだバンプを高密度かつ微細に形成できる。

[0034] また、基板上のはんだ組成物を基板側から加熱するとともにはんだ組成物の表面側から温調することより、はんだ組成物の基板側が高く表面側が低い温度分布を所望の状態に作り出すことができる。

[0035] また、基板側に近いはんだ粒子力も先に沈降させることにより、パッド電極に近い下方のはんだ粒子を先に沈降かつ溶融させてパッド電極に濡れ広がらせる一方で、パッド電極力遠、上方のはんだ粒子を十分に沈降かつ溶融させな、状態を作り出すことができる。そのため、はんだ粒子同士で合一する機会をより減少させることができ、これによりはんだブリッジの発生をより抑制できる。

[0036] また、リフロー時に液体材料の対流を利用してはんだ粒子を動かすことにより、パッド電極上に載置されなかったはんだ粒子をパッド電極上へ導けるので、はんだ粒子を無駄なく有効に利用できる。

[0037] また、容器内に基板を入れて、容器内にお!ヽてはんだ組成物中に基板を浸漬した状態で加熱することにより、基板と容器との隙間にも液状のはんだ組成物を満たして加熱できるので、容器から基板への熱伝導を均一にできる。したがって、同じ条件で多数のはんだバンプを同時に形成できるので、はんだバンプの製造上のバラツキを低減できる。これにカ卩え、はんだ組成物の基板への載置量を調整することにより、はんだバンプの大きさ（高さ）を簡単に変えることができる。

[0038] 本発明に係る加熱装置は、基板又はこの基板が載置された冶具 (以下、基板又は冶具を「基板等」という。）を載置する載置台と、この載置台に形成され基板等の載置によって塞がれる開口部と、この開口部力基板等の下側に熱風を当てる加熱手段と、を備えたものである。載置台に基板等を載置すると、開口部は基板等によって塞がれる。そのため、熱風は、開口部の基板等の下側に当たるだけで、開口部から吹き出ることはない。したがって、熱風が、基板の上へ回り込まないので、基板上のはんだペーストの酸ィ匕が抑えられる。また、本発明に係る加熱装置によれば、熱風を用いて加熱するものでありながら、液状のはんだ組成物ではんだバンプを形成できる。その第一の理由は、はんだペーストの場合と同様に、はんだ組成物の酸ィ匕が抑えられるカゝらである。第二の理由は、はんだ組成物の表面側が低く基板側が高い温度分布になる力もである。これらの理由の少なくとも一方により、液状のはんだ組成物ではんだバンプを形成できると考えられる。第二の理由については後述する。

[0039] 基板等の下側に当てた熱風を再び加熱手段へ帰還する熱風循環路を、更に備えてもよい。この場合は、熱風の拡散を抑制できるので、基板上へ回りこむ熱風をより低減できる。しカゝも、熱を有効に利用できるので、省エネルギ化も図れる。

[0040] また、基板の温度を調節する温調手段を更に備えてもよ!ヽ。この場合は、基板上の必要以上の温度上昇を防げるので、基板上のはんだペーストや基板上の液状のはんだ組成物（以下「はんだペースト等」という。）の酸化がより抑えられる。温調手段は、例えば、基板の上方に離間して位置付けられる熱吸収板と、熱吸収板を冷却する吸熱部とを有するものである。吸熱部は、例えば空冷機構や水冷機構力なる。また温調手段は、基板を輻射熱で加熱する輻射板と、前記輻射板を加熱する加熱部とを有する構成としてもよい。

[0041] 基板等を載置台に固定する押さえ機構を更に備えてもよい。基板等の重さや熱風の圧力によっては、基板等が熱風で吹き飛ばされたりずれたりするおそれがある。そのような場合は、押さえ機構を設けて基板等を固定する。

[0042] 冶具は、基板を液状のはんだ組成物中に浸漬した状態で保持する容器としてもよい。このとき、容器は、基板を載置する平らな底面と、はんだ組成物の横溢を防止する周壁とを有するものとしてもよい。加熱中は、基板と容器との隙間にも液状のはんだ組成物が満たされる。そのため、容器から基板への熱伝導がより均一になる。更に、従来技術におけるはんだペーストでは、印刷厚やはんだ粒子の含有量を調整することによって、はんだバンプの大きさ（高さ）を変えていた。これに対して、本発明では、液状のはんだ組成物と容器とを用いてヽるので、はんだ組成物の載置量を調整するだけで、基板上のはんだ組成物の厚みを任意に変えられる。そのため、簡単にはんだバンプの大きさ（高さ）を変えることができる。なお、はんだ組成物は、常温では液状でなくても、加熱時に液状になるものであればょ、。

[0043] 本発明に係るリフロー装置は、少なくとも一つずつ具備された予備加熱部とリフロー部と冷却部とがこの順に配設され、搬送機構によって基板等をこの順に搬送し、制御手段によって予備加熱部、リフロー部、冷却部及び搬送機構の各動作を制御するものである。そして、予備加熱部及びリフロー部が本発明に係る加熱装置力もなる。予備加熱部及びリフロー部に本発明に係る加熱装置を用いることにより、基板上のはんだペースト等の酸ィ匕が抑えられる。なお、冷却部は省略してもよい。なお、前記加熱手段に備えられた加熱手段は、熱風により加熱するものでも、熱伝導により加熱するものでもよい。

[0044] 予備加熱部とリフロー部と冷却部とを同心円上に配列して設けてもよい。この場合は、基板等の搬送時の入口と出口とが同じ場所になる。したがって、例えばこれらを直線状に配設した場合に比べて、基板等の搬送処理が容易になるとともに、全体の構成も簡素で小型になる。

[0045] 搬送機構は、基板等を載置台に対して上下させる上下動機構を有する、としてもよい。この場合は、基板等を上下させて、載置台に置いたり持ち上げたりすることができる。なお、搬送機構は、基板等を上下させずに、水平のまま搬送するものでもよい。

[0046] 制御手段は、開口部が基板等によって塞がれていない時に、熱風発生部の動作を停止させる、としてもよい。この場合は、開口部が基板等によって塞がれていない時に、熱風が開口部力も吹き出してしまうことを防止できる。

[0047] 本発明に係るリフロー装置の使用方法は、本発明に係るリフロー装置を用いて、複数の基板等を連続的に流して処理する際に、複数の基板等の前、後又は途中にダミ一基板等を流すというものである。ダミー基板等は、開口部が基板等によって塞がれていない時の開口部からの熱風の吹き出しを抑制するとともに、加熱装置から見た熱容量の変動を抑える。なお、ダミー基板等は、基板等と同じ形状としてもよい。この場合は、加熱装置から見た熱容量の変動をより抑えることができる。

[0048] 次に、液状のはんだ組成物ではんだバンプを形成できる第二の理由につ、て、詳しく説明する。

[0049] 液状のはんだ組成物は、はんだ粒子とフラックス作用を有する液体材料 (ベース剤 )との混合物力なり、常温で又は加熱中に液状になる性質を有する。つまり、はんだ組成物は、常温で液状であり、又は加熱中に液状になる。このような性質 (流動性)を得るには、液体材料の粘度が低いこと、はんだ粒子の混合比が小さいこと、及びはんだ粒子の粒径が小さいことが要求される。加熱中は、液体材料中にはんだ粒子が漂つているか又は沈降している状態である。なお、このはんだ組成物には、加熱中に液状になるものであれば従来のはんだペーストも含まれる。

[0050] ここで、本発明におけるリフロー工程では、基板側からはんだ組成物を加熱する。

基板上のはんだ組成物を基板側から加熱すると、はんだ糸且成物は表面になるほど温度が低く基板側になるほど温度が高くなる。すると、パッド電極に近い下方のはんだ粒子は、先に溶融し始め、溶融すればパッド電極に濡れ広がる。その時、パッド電極力も遠い上方のはんだ粒子は、まだ十分に溶融していない。したがって、はんだ粒子同士で合一する機会を減少させることができるので、はんだブリッジの発生も抑制される。

[0051] また、リフロー工程では、最初にパッド電極をはんだ粒子の融点以上に加熱し、パッド電極に接触して！/ヽるはんだ粒子を溶融して、パッド電極に濡れ広がったはんだ皮膜を形成し、このはんだ皮膜に更にはんだ粒子を合一させる、としてもよい。このような加熱状態は、温度プロファイル及び温度分布を制御することによって実現される。例えば、基板上のはんだ組成物を、基板側から加熱するとともに、はんだ組成物の表面側から温調することが有効である。

[0052] 更に、リフロー工程では、はんだ組成物にその表面側が低く基板側が高くなるような温度差を設けることにより、基板側に近いはんだ粒子カゝら先に沈降させる、としてもよ V、。はんだ組成物の表面側が低くはんだ組成物の基板側が高くなるような温度差を設けると、液体材料は温度が高いほど粘度が低下するので、パッド電極に近い下方のはんだ粒子は、先に沈降かつ溶融し始め、パッド電極に接触すると濡れ広がる。その時、パッド電極力も遠い上方のはんだ粒子は、まだ十分に沈降かつ溶融していない。したがって、はんだ粒子同士で合一する機会をより減少させることができるので、はんだブリッジの発生もより抑制される。また、このような加熱状態は、温度プロフアイル及び温度分布を制御することに加えて、液体材料の粘度の温度依存性とはんだ粒子の融点との関係を調整することにより、実現される。

[0053] 本発明に係る加熱装置によれば、基板等を載置する載置台と、載置台に形成され基板等の載置によって塞がれる開口部と、開口部力基板等の下側に熱風を当てる熱風発生部とを備えたことにより、熱風が基板等の下側に当たるだけで開口部から吹き出ないので、熱風の基板上への回り込みを防ぐことができる。したがって、熱風を用いて基板等を加熱しても、基板上のはんだペースト等の酸ィ匕を抑えることができる。これにカ卩え、熱風を用いて加熱するものでありながら、液状のはんだ組成物ではんだバンプを形成できる。その理由は、熱風の基板上への回り込みを防ぐことができるので、はんだ組成物が酸ィ匕しないから、又は、はんだ組成物の表面側が低く基板側が高い温度分布になるからである。

[0054] また、基板等の下側に当てた熱風を再び加熱手段へ帰還する熱風循環路を備えることにより、基板上へ回りこむ熱風をより低減でき、し力も熱を有効に利用できるので、省エネルギィ匕も図ることができる。

[0055] また、基板の温度を温度調節する温調手段を備えることにより、基板の温度調節を行うことができ、はんだバンプの形成状態を容易にコントロールすることができる。また、はんだ表面の酸ィ匕をより抑えることができる。

[0056] また、基板等を載置台に固定する押さえ機構を備えることにより、基板等が熱風で吹き飛ばされたり、ずれたりすることを防止できる。

[0057] また、基板を液状のはんだ組成物中に浸漬した状態で保持する容器を用、ることにより、基板と容器との隙間にも液状のはんだ組成物を満たして加熱できるので、容器力基板への熱伝導をより均一にできる。したがって、同じ条件で多数のはんだバンプを同時に形成できるので、はんだバンプの製造上のバラツキを低減できる。これに加え、はんだ組成物の基板への載置量を調整することにより、はんだバンプの大きさ（高さ）を変えることも可能である。

[0058] 本発明に係るリフロー装置によれば、予備加熱部及びリフロー部に本発明に係る加熱装置を用いることにより、基板上のはんだペースト等の酸ィ匕を抑えることができる。これに加え、熱風を用いて加熱するものでありながら、液状のはんだ組成物ではんだバンプを形成できる

[0059] また、予備加熱部とリフロー部と冷却部とを同一円周上に配設することにより、基板等の搬送処理が容易になるとともに、全体を簡素化及び小型化できる。

[0060] また、開口部が基板等によって塞がれていない時に、熱風発生部の動作を停止させることにより、熱風の開口部からの吹き出しを抑制できる。

[0061] 本発明に係るリフロー装置の使用方法によれば、複数の基板等の前、後又は途中にダミー基板等を流すことにより、開口部が基板等によって塞がれていない時に、開口部からの熱風の吹き出しを抑制できる。し力も、加熱装置から見た熱容量の変動が少なくなるので、熱風の温度変動を抑制できる。

発明を実施するための最良の形態

[0062] 次に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

[0063] 本発明の第 1の実施形態に係る加熱装置 50は図 1に示すように、基板 20上のはんだ組成物 10を加熱するために用いるものである。図 1に示すように加熱装置 50は、はんだ組成物 10を基板 20側から加熱する加熱手段 40を有して、る。加熱手段 40 により加熱される基板 20は、容器 30内において液状のはんだ組成物 10中に浸漬されている。

[0064] 加熱手段 40は、主加熱源 42、副加熱源 43、ブロワ 44、蓄熱部材 45、熱風循環ダタト 46、開口部 47等力もなる。開口部 47は、熱風 41を容器 30に当てるために形成された開口である。主加熱源 42及び副加熱源 43として例えば電熱ヒータを用いる。蓄熱部材 45は、例えばアルミニウム材力なり、熱風 41を通過させる多数の透孔 48 が形成されている。熱風 41はブロワ 44によって循環されている。すなわち、熱風 41 は、主加熱源 42→蓄熱部材 45→開口部 47 (容器 30の底部)→循環ダクト 46→副加熱源 43→熱風循環ダクト 46→ブロワ 44→主加熱源 42の循環路を通して循環する。この加熱手段 40は、熱風 41を容器 30に当てて加熱するので、熱伝導を利用するものに比べて、基板 20全体をより均一に加熱できる。

[0065] また熱風循環ダクト 46は、開口部 47を取り囲む領域に、容器 30を支える載置台 51 が形成されている。載置台 51及び開口部 47以外の加熱手段 40によって熱風発生部 52が構成されている。載置台 51に容器 30が載置されると、開口部 47が容器 30の底部で覆われ、開口部 47が塞がれる。熱風発生部 52は、開口部 47から容器 30の底部に熱風 41を当てる。

[0066] 図 1に示す加熱装置 50は、基板 20温度をその表面側から温調する温調手段 60を必要に応じて備えるようにしてもよいものである。図 1に示す温調手段 60は、主温調源 62、副温調源 63、ブロワ 64、蓄冷 (又は蓄熱)部材 65、循環ダクト 66、開口部 67 、熱吸収板 (又は輻射板) 68等力もなる。蓄冷部材 65は、例えばアルミニウム材からなり、温調媒体 61を通過させる多数の透孔 69が形成されている。熱吸収板 68は、例えばアルミニウム材カもなり、はんだ組成物 10側を黒体に近、状態とすることが望ましい。温調媒体 61はブロワ 64によって循環されている。すなわち、温調媒体 61は、主温調源 62→蓄冷部材 65→開口部 67 (熱吸収板 68を冷却)→循環ダクト 66→副温調源 63→循環ダクト 66→ブロワ 64→主温調源 62、と循環する。また温調媒体 61 は、はんだ組成物 10の表面側を温調できる温度を保有するものであればよい。熱吸収板 68は、基板 20の熱を吸熱する機能を有しており、温調手段 60の熱吸収板 68 以外の構成は、熱吸収板 68の熱を吸熱することにより、熱吸収板 68の吸熱機能を継続して発揮させる吸熱部を構成している。この場合、主温調源 62、副温調源 63は、温調媒体 61を冷却する機能として作用する。以上の説明では、温調手段 60は、基板 20の熱を奪ってはんだ組成物の表面側と基板側とに温度差を持たせる構成のものとして説明したが、これに限られるものではない。すなわち、温調手段 60としては、基板 20に輻射熱により加熱する構成としてもよいものである。この場合、熱吸収板 68 は、基板 20を輻射熱により加熱する輻射板として機能し、この輻射板 68以外の構成は、輻射板 68を加熱することにより、輻射板 68の加熱機能を継続して発揮させる加熱部を構成している。この構成では、主温調源 62及び副温調源 63は、温調媒体 61 を加熱する機能を発揮する。なお、温調手段 60により基板 20を加熱する場合、その加熱温度は、加熱手段 40による加熱温度と同一或いは、それ以上に加熱するようにしてもよい。いずれの温調手段 60も、基板 20うえのはんだ組成物 10に対して、冷風或いは熱風の温調媒体 61を直接接触させない方式であるため、層状に堆積したはんだ組成物 10に悪影響を与えることはな、。

[0067] 次に、加熱装置 50の動作を説明する。加熱装置 50を通常使用する場合は、加熱手段 40により、基板 20上のはんだ組成物 10を加熱するために用いられる。すなわち、容器 30に充填したはんだ組成物 10内に基板 20を浸漬する。そして、この容器 30 を載置台 51に載置して、容器 30の底部で開口部 47を閉塞する。これにより、熱風 4 1の循環路が形成される。加熱手段 40により熱風 41を発生させると、前記循環路を通して循環し、循環する熱風 41により容器 30の底部が加熱され、その熱を受けて基板 20が加熱される。熱風 41が、容器 30の上へ回り込まないので、基板 20上のはんだ組成物 10の酸ィ匕が抑えられる。

[0068] 一方、はんだ組成物 10側には、加熱手段 40による熱が回り込まないため、基板 20 側と比較すると、温度差が生じる。基板 20側とはんだ組成物 10側の温度を相対比較すると、基板 20側の温度が高ぐはんだ組成物 10側の温度が低い状態が生成される。このことは、後述するようにはんだ組成物 10に含まれるはんだ粒子 11の融解をコントロールすることを意味する。すなわち、はんだ組成物 10の液状体 12に混合されたはんだ粒子 11は、液状体 12中を沈降して基板 20の電極にはんだ付けされる。はんだ組成物 10側の温度が低、場合は、液状体 12中を沈降するはんだ粒子 11同士の合一が抑えられる。そして、基板 20側の温度が高いので、はんだ粒子 12が積極的に融解され、基板 20の電極へのはんだ粒子 11のはんだ付けが促進される。

[0069] 上記説明では、加熱装置 50に温調手段 60を用いない場合について説明したが、温調手段 60を用いてもよいものである。すなわち、上記説明では、加熱手段 40のみであるから、はんだ組成物 10側の温度調整を行うことができないが、温調手段 60を用いることにより、はんだ組成物 10側の温度管理を行うことができ、液状体 12中を沈降するはんだ粒子 11同士の合一を抑制することができ、確実に基板 20の電極にはんだ付けを行うことができる。

[0070] 次に、本実施形態の加熱装置を用いて、液状のはんだ組成物ではんだバンプを形成する方法について説明する。図 2は、図 1の加熱装置を用いたはんだバンプ形成方法の一例を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図 1と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。なお、図 1は、基板上にはんだ組成物を塗布した状態であり、上下方向は左右方向よりも拡大して示している。

[0071] 本実施形態で使用するはんだ組成物 10は、多数のはんだ粒子 11と脂肪酸エステルカもなる液状体 12との混合物力もなり、パッド電極 22にはんだバンプを形成するために用いられる。そして、液状体 12は、常温の状態で基板 20に滴下すると自重で広がって均一な厚みになる粘度と、はんだ粒子 11の融点以上に加熱された状態ではんだ粒子 11によるはんだ濡れをパッド電極 22に弓 Iき起こすフラックス作用とを有する。はんだ粒子 11は、液状体 12とともに基板 20に滴下した際に液状体 12とともに広力 Sつて均一に分散するような混合比及び粒径とを有する。

[0072] また、はんだ粒子 11は表面に自然酸ィ匕膜（図示せず)のみを有する。液状体 12は、脂肪酸エステルであるので、有機酸の一種である遊離脂肪酸を元々含んでいる。遊離脂肪酸は、はんだ粒子 11の融点以上に加熱された状態で、はんだ粒子 11同士の合一を抑制しつつ、はんだ粒子 11とパッド電極 22とのはんだ付けを促進するとともに、パッド電極上 22に形成されたはんだ皮膜とはんだ粒子 11との合一を促進する作用を有する。

[0073] 液状体 12に含まれる有機酸は、必要に応じて添加しても良い。つまり、はんだ粒子 11の酸化度合いや分量に応じて、液状体 12の有機酸含有量を調整する。例えば、多量のはんだバンプを形成する場合は、はんだ粒子 11も多量になるので、全てのはんだ粒子 11の酸化膜を還元するのに十分な有機酸を含有する必要がある。一方、バンプ形成に使用される以上の過剰なはんだ粒子 11を加える場合は、有機酸の含有量を少なくして液状体 12の活性力を落とすことにより、はんだ粉末粒度分布で!/、うところの微細な側のはんだ粒子 11を溶力さないようにして、比較的大きなはんだ粒子 11のみで最適なバンプ形成を行うことも可能である。この際、溶けずに残った微細なはんだ粒子 11は、はんだ粒子 11同士の合一を防ぐことにより、ノッド電極 22のショートを低減させる効果も持つ。

[0074] はんだ粒子 11は液状体 12中に均一に分散している必要があるので、はんだ組成物 10は使用直前に攪拌しておくことが望ましい。はんだ粒子 11の材質は、錫鉛系はんだ又は鉛フリーはんだ等を使用する。隣接するパッド電極 22同士の周端間の最短距離 aよりも、はんだ粒子 11の直径 bを小さくするとよい。

[0075] はんだ組成物 10は、ノ¾ /ド電極 22を有する基板 20上に、常温において自然落下により滴下させる。これだけで、基板 20上に均一な厚みのはんだ組成物 10を塗布できる。つまり、スクリーン印刷ゃデイスペンサを用いることなぐ均一な膜厚のはんだ組成物 10の塗布膜を基板 20上に形成することができる。塗布の均一性ははんだバンプのばらつきに影響を及ぼすため、できる限り均一に塗布する。その後、基板 20全体を均一に加熱することにより、はんだバンプの形成が可能となる。加熱は短時間ではんだ融点以上まで昇温する。短時間で昇温することにより、プロセス中での有機酸活性力の低下を抑えることができる。

[0076] 次に、本実施形態で使用する基板 20について説明する。基板 20はシリコンウェハである。基板 20の表面 21には、パッド電極 22が形成されている。パッド電極 22上には、本実施形態の形成方法によってはんだバンプが形成される。基板 20は、はんだバンプを介して、他の半導体チップや配線板に電気的及び機械的に接続される。パッド電極 22は、形状が例えば円であり、直径 cが例えば 40 /z mである。隣接するパッド電極 22の中心間の距離 dは、例えば 80 /z mである。はんだ粒子 14の直径 bは、例えば 3〜15 πιである。

[0077] パッド電極 22は、基板 20上に形成されたアルミニウム電極 24と、アルミニウム電極 24上に形成されたニッケル層 25と、ニッケル層 25上に形成された金層 26と力もなる。 -ッケノレ層 25及び金層 26は UBM (under barrier metal又は under bump metallurgy)層である。基板 20上のパッド電極 22以外の部分は、保護膜 27で覆われている。

[0078] 次に、パッド電極 22の形成方法について説明する。まず、基板 20上にアルミニウム電極 24を形成し、アルミニウム電極 24以外の部分にポリイミド榭脂又はシリコン窒化膜によって保護膜 27を形成する。これらは、例えばフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて形成される。続いて、アルミニウム電極 24表面にジンケート処理を施した後に、無電解めつき法を用いてアルミニウム電極 24上にニッケル層 25及び金層 26を形成する。この UBM層を設ける理由は、アルミニウム電極 24にはんだ濡れ性を付与するためである。

[0079] はんだ粒子 11の材質としては、例えば Sn— Pb (融点 183°C)、 Sn— Ag— Cu (融点 218°C)、 Sn— Ag (融点 221°C)、 Sn— Cu (融点 227°C)、その他鉛フリーはんだ等を使用する。

[0080] 加熱手段 40は、前述したようにブロワ、電熱ヒータ等力もなり、熱風 41を当てて基板 20側（下側）からはんだ組成物 10を加熱する。

[0081] 図 3及び図 4は、図 1の加熱装置を用いたはんだバンプ形成方法の一例を示す断面図である。図 3は滴下工程であり、図 3 [1]〜図 3 [3]の順に工程が進行する。図 4 は、リフロー工程であり、図 4[1]〜図 4[3]の順に工程が進行する。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図 2と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。なお、図 3の説明では、前述の「容器 30」を「受け容器 30」と呼ぶことにする。

[0082] 図 3では、基板 20上のパッド電極 22の図示を略している。まず、図 3 [1]に示すように、受け容器 30に基板 20を入れる。そして、注ぎ容器 31中で必要に応じはんだ組成物 10を撹拌した後、注ぎ口 32からはんだ組成物 10を基板 20上に滴下させる。すると、はんだ組成物 10が自重で広がって均一な厚みになる。このときは、常温でよぐし力も、はんだ組成物 10の自然落下を利用できる。なお、印刷機や吐出機を用いてはんだ組成物 10を基板 20上に塗布してもよい。

[0083] なお、受け容器 30は、リフロー工程で基板 20とともに加熱するので、耐熱性があつて熱伝導が良ぐかつはんだ粒子 11によるはんだ濡れが生じな、金属例えばアルミニゥムからなる。また、受け容器 30は、平板状の基板 20を載置する平らな底面 33と、はんだ組成物 10の横溢を防止する周壁 34とを有する。この場合は、受け容器 30の底面 33上に基板 20が密接するので、熱伝導が向上する。なお、図 2及び図 4では受け容器 30の図示を略して、る。

[0084] また、滴下工程の途中又は後に、基板 10を水平に回転させることによって、基板 2 0上のはんだ組成物 10を均一な厚みにしてもよい。基板 10を水平に回転させるには

、巿販のスピンコート装置を用いればよい。

[0085] 滴下工程の終了は、はんだ組成物 10中に基板 20が浸漬されるまで、はんだ組成物 10を滴下する力否かによって二通りに分かれる。図 3 [2]は、はんだ組成物 10中に基板 20を浸漬しない場合である。この場合、基板 20上のはんだ組成物 10の厚み tlは、はんだ組成物 10の主に表面張力及び粘性によって決まる値である。一方、図 3 [3]は、はんだ組成物 10中に基板 20を浸漬する場合である。この場合、基板 20上のはんだ組成物 10の厚み t2は、滴下するはんだ組成物 10の量に応じた所望の値に設定できる。

[0086] 以上の滴下工程によって、図 2に示すように、複数のパッド電極 22が離間して設けられた基板 20上に、はんだ組成物 10がベタ塗りによって載置されたことになる。このとき、複数のバンプ電極 22上及びこれらの間隙の保護膜 27上を含む面に、全体的にはんだ組成物 10が載置される。はんだ組成物 10は、ちょうどインクのような状態である。

[0087] 続、て、リフロー工程で、基板 20及びはんだ組成物 10の加熱が始まると、液状体 1 2の粘性が更に低下する。すると、図 4[1]に示すように、はんだ粒子 11は、液状体 1 2よりも比重が大きいので、沈降してパッド電極 22上及び保護膜 27上に積み重なる。

[0088] 続いて、図 4[2]に示すように、はんだ組成物 10がはんだ粒子 11の融点以上に加熱される。ここで、基板 20上のはんだ組成物 10を基板 20側から加熱しているので、はんだ組成物 10は表面になるほど温度が低く基板 20側になるほど温度が高くなる。すると、パッド電極 22に近い下方のはんだ粒子 11は、先に溶融し始め、溶融すればパッド電極 22に濡れ広がる。その時、パッド電極 22から遠い上方のはんだ粒子 11は、まだ十分に溶融していない。したがって、はんだ粒子 11同士で合一する機会を減少させることができるので、はんだブリッジの発生も抑制される。換言すると、リフロー工程では、最初にノ¾ /ド電極 22をはんだ粒子 11の融点以上に加熱し、パッド電極 2 2に接触しているはんだ粒子 11を溶融して、パッド電極 22に濡れ広がったはんだ皮膜 23 'を形成し、はんだ皮膜 23'に更にはんだ粒子 11を合一させる。

[0089] また、このとき、液状体 12に含まれる有機酸の作用によって、次のような状態が引き起こされる。まず、はんだ粒子 11同士は合一が抑えられる。ただし、図 4 [2]では図示していないが、一部のはんだ粒子 11同士は合一して大きくなる。つまり、はんだ粒子 11同士は合一しても一定の大きさ以下であれば問題ない。一方、はんだ粒子 11 は、パッド電極 20上に広がって界面に合金層を形成する。その結果、パッド電極 20 上にはんだ皮膜 23'が形成され、はんだ皮膜 23'に更にはんだ粒子 11が合一する。すなわち、はんだ皮膜 23'は成長して、図 8 [3]に示すようなはんだバンプ 23となる。

[0090] なお、図 4[3]において、はんだバンプ 23の形成に使用されなかったはんだ粒子 1 1は、残った液状体 12とともに後工程で洗い落とされる。

[0091] また、リフロー工程では、はんだ組成物 10にその表面側が低く基板 20側が高くなるような温度差を設けることにより、基板 20側に近いはんだ粒子 11から先に沈降させてもよい。はんだ組成物 10の表面側が低くはんだ組成 10物の基板 20側が高くなるような温度差を設けると、液状体 12は温度が高いほど粘度が低下するので、パッド電極 22に近い下方のはんだ粒子 11は、先に沈降かつ溶融し始め、パッド電極 22に接触すると濡れ広がる。その時、ノッド電極 22から遠い上方のはんだ粒子 11は、まだ十分に沈降かつ溶融していない。したがって、はんだ粒子 11同士で合一する機会をより減少させることができるので、はんだブリッジの発生もより抑制される。また、このような加熱状態は、例えば基板 20上のはんだ組成物 10を基板 20側から加熱するとともにはんだ組成物 10の表面側力も温調したり、液状体 12の粘度の温度依存性とはんだ粒子 11の融点との関係を調整したりすることにより、実現される。

[0092] 更に、リフロー工程では、液状体 12の対流を利用してはんだ粒子 11をパッド電極 2 2へ供給するようにしてもよい。はんだ組成物 10を基板 20側から加熱すると、液状体 12に対流が発生し、これによりはんだ粒子 11が液状体 12中を動く。そのため、パッド電極 22上に載置されな力つたはんだ粒子 11もパッド電極 22上へ移動してはんだバンプ 23の一部になる。したがって、はんだ粒子 11が有効に利用される。

[0093] 以上の説明では、はんだ組成物に対して温調手段 60の冷却機能を発揮させて、はんだバンプを形成する場合を説明した力これに限られるものではない。はんだ糸且成物に対して温調手段 60の加熱機能を発揮させて、はんだバンプを形成してもよ!/ヽ。さら〖こは、温調手段 60の冷却機能と加熱機能とを切り替えて発揮させてはんだバンプを形成するようにしてもょ、。

[0094] 図 5は本発明に係る加熱装置の第二実施形態を示し、図 5 [1]は部分平面図、図 5

[2]は図 5 [1]における V—V線断面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図 1と同じ部分は、同じ符号を付すことにより又は図示しないことにより説明を省略する。

[0095] 本実施形態では、基板 20を載置台 51に固定する押さえ機構 55を備えている。押さえ機構 55は、プランジャー型のソレノイド 56a, 56b、独楽状の押さえカム 57a, 57 b等力もなる。ソレノイド 56aは、一端 561が載置台 51に回動自在に取り付けられ、他端 562が押さえカム 57aの外周付近に回動自在に取り付けられて、る。押さえカム 5 7aは、中心軸 571を介して載置台 51に回動自在に取り付けられている。ソレノイド 56 b及び押さえカム 57bも同じ構成である。

[0096] 図では、ソレノイド 56a, 56bが縮んだ状態であり、押さえカム 57a, 57bは基板 20を押さえる角度に回動している。ここで、図中に矢印で示すように、ソレノイド 56a, 56b が伸びると、押さえカム 57a, 57bは基板 20を緩める角度に回動する。

[0097] 基板 20の重さや熱風 41の圧力によっては、基板 20が熱風 41で吹き飛ばされたりずれたりするおそれがある。そのような場合は、押さえ機構 55を設けて基板 20を固定する。なお、押さえ機構 55は、本実施形態では基板 20を押さえるものとしたが、もちろん容器 30 (図 1)を押さえるものとしてもよい。

[0098] 次に、本発明の実施形態に係る加熱装置をリフロー装置に適用した場合の例を図 6及び図 7に基づいて説明する。図 6及び図 7は本発明に係るリフロー装置の実施形態を示す平面図であり、図 6は加熱中の状態であり、図 7は搬送中の状態である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図 1と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。 [0099] 本実施形態のリフロー装置 70は、予備加熱部 71とリフロー部 72と冷却部 73とがこの順に同心円上に配列して設けられ、容器 30をこの順に搬送する搬送機構 80を備えている。また、予備加熱部 71と冷却部 73との間には入出口部 74が付設されている。予備加熱部 71及びリフロー部 72には、上述した加熱装置 10を用いている。図 8に示すリフロー装置 70は、温調手段 60を備えていない加熱装置 10を用いている力これに限られるものではない。予備加熱部 71及びリフロー部 72に、図 1に示す温調手段 60を備えた加熱装置 10を用いてもよい。冷却部 73としては、図 1の加熱装置 10 の加熱手段 40の構成を流用している。この場合、加熱手段 40で供給する媒体 61〖こ代えて、冷却媒体 61を用いている。そして、この冷却媒体 61を開口部 67に通して容器 30の下側から当てることにより、基板を徐冷している。

[0100] 図 8及び図 9は図 6のリフロー装置における搬送機構を示し、図 8は全体の概略断面図、図 9は容器保持部の斜視図である。以下、図 6乃至図 9に基づき説明する。ただし、図 3及び図 4において、図 1と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

[0101] 図 8に示すように、搬送機構 80は、中心の駆動部 81と、駆動部 81に取り付けられた四本の腕部 82と、腕部 82の先端に形成された容器保持部 83とからなる。駆動部 8 1は、四本の腕部 82を支持する中心板 84と、中心板 84を上下動させるエアシリンダ 85と、中心板 84及びエアシリンダ 85をともに回転させるリング状モータ 86と力もなる

[0102] 図 9に示すように、容器保持部 83は、円環状を呈し、上面に三つの凸部 831〜83 3が形成されている。凸部 831〜833は、容器 30の底面に形成された凹部（図示せず）に係合する。凸部 831〜833が凹部と係合することにより、容器 30が容器保持部 83に着脱自在に固定される。

[0103] 図 10は、図 6のリフロー装置における制御系を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図 6と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

[0104] リフロー装置 70は、予備加熱部 71、リフロー部 72、冷却部 73及び搬送機構 80の各動作を制御する制御手段 75を更に備えている。制御手段 75は、例えばマイクロコンピュータ及びそのプログラム力もなる。制御手段 75の制御対象は、予備加熱部 71 、リフロー部 72及び冷却部 73の温度及び風量、搬送機構 80の搬送動作等である。

[0105] 次に、図 6乃至図 10に基づき、リフロー装置 70の動作を説明する。なお、動作を制御するのは制御手段 75である。

[0106] まず、容器 30に基板 20を入れて、その上力ゝらデイスペンサを用いてはんだ組成物 10を垂らす。そして、この容器 30を入出口部 74で容器保持部 83に載置する。ここまでの動作は、自動化してもよいし、作業員が行ってもよい。続いて、リング状モータ 86 を回転させて、容器 30を次の予備加熱部 71まで搬送する。この時、予備加熱部 71、リフロー部 72及び冷却部 73に位置していた容器 30も、それぞれリフロー部 72、冷却部 73及び入出口部 74へ搬送される。なお、搬送の始めと終わりには、図示しない電磁バルブを介してエアシリンダ 85を動作させ、容器 30を容器保持部 83ごと上下させる。

[0107] 予備加熱部 71において容器 30は、一定時間加熱されることにより、ある一定温度まで加熱される。続いて、リング状モータ 86を回転させて、容器 30を次のリフロー部 7 2まで搬送する。リフロー部 72において、容器 30は、一定時間加熱されることにより、はんだ組成物 10がリフローされる。続いて、リング状モータ 86を回転させて、容器 30 を次の冷却部 73まで搬送する。冷却部 73において、容器 30は、一定時間加熱されることにより、一定温度まで冷却される。続いて、リング状モータ 86を回転させて、容器 30を次の入出口部 74まで搬送する。ここで、容器 30を容器保持部 83から取り外すことにより、リフロー工程が終了する。

[0108] リフロー装置 70によれば、予備加熱部 71及びリフロー部 72に加熱手段 40を用いることにより、熱風 41を用いて加熱するものでありながら、はんだ組成物 10ではんだバンプを形成できる。その第一の理由は、熱風 41の回り込みがないので、はんだ組成物 10の酸ィ匕が抑えられるからである。第二の理由は、はんだ組成物 10の表面側が低く基板 20側が高い温度分布になるからである。

[0109] また、予備加熱部 71及びリフロー部 72は、制御手段 75からの指令に基づいて、図 7に示すように開口部 47が容器 30によって塞がれていない時に、熱風発生部 52からの熱風の供給を停止するようにしてもよい。この場合、例えば、ブロワ 44の動作を停止させたり、図示しない遮蔽板を使って熱風 41の吹き出しを抑えたりする。このようにすると、開口部 47が容器 30によって塞がれていない時に、熱風 41が開口部 47から吹き出してしまうことを防止できる。

[0110] 更に、リフロー装置 70を用いて、複数の容器 30を連続的に流して処理する際に、複数の容器 30の前、後又は途中にダミー容器（図示せず)を流すようにしてもよ!/、。ダミー容器は、開口部 47が容器 30によって塞がれていない時の開口部 47からの熱風 41の吹き出しを抑制するとともに、加熱手段 40から見た熱容量の変動を抑える。なお、ダミー容器を容器 30と同じ形状とした場合は、加熱手段 40から見た熱容量の変動をより抑えることができる。また、冷却部 73は省略してもよい。

[0111] なお、本発明は、言うまでもないが、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、シリコンウェハ（FC)の代わりに、微細ピッチのサブストレートやインターポーザ、更に配線板 (BGA)を用いてもよい。また、電極材料は、アルミニウムに限らず、 A1- Si、 Al- Si- Cu、 Al-Cu, Cuなどを用いてもよい。

[0112] 図 11は、本発明の実施形態に係るはんだバンプ形成方法を示す断面図である。

以下、この図面に基づき説明する。なお、図 11は、基板上にはんだ組成物を塗布した状態であり、上下方向は左右方向よりも拡大して示している。

[0113] 本実施形態で使用するはんだ組成物 10は、多数のはんだ粒子 11と脂肪酸エステルからなる液状体 (液体材料） 12との混合物カゝらなり、パッド電極 22にはんだバンプを形成するために用いられる。そして、液状体 12は、常温の状態で基板 20に滴下すると自重で広がって均一な厚みになる粘度と、はんだ粒子 11の融点以上に加熱された状態ではんだ粒子 11によるはんだ濡れをパッド電極 22に引き起こすフラックス作用とを有する。はんだ粒子 11は、液状体 12とともに基板 20に滴下した際に液状体 1 2とともに広がって均一に分散する、混合比及び粒径を有する。

[0114] また、はんだ粒子 11の表面酸ィ匕膜には自然酸ィ匕膜 (図示せず)のみを有する。液状体 12は、脂肪酸エステルであるので、有機酸の一種である遊離脂肪酸を元々含んでいる。遊離脂肪酸は、はんだ粒子 11の融点以上に加熱された状態で、その反応生成物によりはんだ粒子 11同士の合一を抑制しつつ、はんだ粒子 11とパッド電極 22とのはんだ付けを促進するとともに、パッド電極上 22に形成されたはんだ皮膜とはんだ粒子 11との合一を促進する作用を有する。

[0115] 液状体 12に含まれる有機酸は、必要に応じて添加しても良い。つまり、はんだ粒子 11の酸化度合いや分量に応じて、液状体 12の有機酸含有量を調整する。例えば、多量のはんだバンプを形成する場合は、はんだ粒子 11も多量になるので、全てのはんだ粒子 11の酸化膜を還元するのに十分な有機酸を含有する必要がある。一方、バンプ形成に使用される以上の過剰なはんだ粒子 11を加える場合は、有機酸の含有量を少なくして液状体 12の活性力を落とすことにより、はんだ粉末粒度分布で!/、うところの微細な側のはんだ粒子 11を溶力さないようにして、比較的大きなはんだ粒子 11のみで最適なバンプ形成を行うことも可能である。この際、溶けずに残った微細なはんだ粒子 11は、はんだ粒子 11同士の合一を防ぐことにより、ノッド電極 22のショートを低減させる効果も持つ。

[0116] はんだ粒子 11は液状体 12中に均一に分散している必要があるので、はんだ組成物 10は使用直前に攪拌しておくことが望ましい。はんだ粒子 11の材質は、錫鉛系はんだ又は鉛フリーはんだ等を使用する。隣接するパッド電極 22同士の周端間の最短距離 aよりも、はんだ粒子 11の直径 bを小さくするとよい。

[0117] はんだ組成物 10は、ノ¾ /ド電極 22を有する基板 20上に、常温において自然落下により滴下させる。これだけで、基板 20上に均一な厚みのはんだ組成物 10を塗布できる。つまり、スクリーン印刷ゃデイスペンサを用いることなぐ均一な膜厚のはんだ組成物 10の塗布膜を基板 20上に形成することができる。塗布の均一性ははんだバンプのばらつきに影響を及ぼすため、できる限り均一に塗布する。その後、基板 20全体を均一に加熱することにより、はんだバンプの形成が可能となる。加熱は短時間ではんだ融点以上まで昇温する。短時間で昇温することにより、プロセス中での有機酸活性力の低下を抑えることができる。

[0118] 次に、本実施形態で使用する基板 20について説明する。基板 20はシリコンウェハである。基板 20の表面 21には、パッド電極 22が形成されている。パッド電極 22上には、本実施形態の形成方法によってはんだバンプが形成される。基板 20は、はんだバンプを介して、他の半導体チップや配線板に電気的及び機械的に接続される。パッド電極 22は、形状が例えば円であり、直径 cが例えば 40 /z mである。隣接するパッド電極 22の中心間の距離 dは、例えば 80 /z mである。はんだ粒子 14の直径 bは、例えば 3〜15 πιである。

[0119] パッド電極 22は、基板 20上に形成されたアルミニウム電極 24と、アルミニウム電極 24上に形成されたニッケル層 25と、ニッケル層 25上に形成された金層 26と力もなる。 -ッケノレ層 25及び金層 26は UBM (under barrier metal又は under bump metallurgy)層である。基板 20上のパッド電極 22以外の部分は、保護膜 27で覆われている。

[0120] 次に、パッド電極 22の形成方法について説明する。まず、基板 20上にアルミニウム電極 24を形成し、アルミニウム電極 24以外の部分にポリイミド榭脂又はシリコン窒化膜によって保護膜 27を形成する。これらは、例えばフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて形成される。続いて、アルミニウム電極 24表面にジンケート処理を施した後に、無電解めつき法を用いてアルミニウム電極 24上にニッケル層 25及び金層 26を形成する。この UBM層を設ける理由は、アルミニウム電極 24にはんだ濡れ性を付与するためである。

[0121] はんだ粒子 11の材質としては、例えば Sn— Pb (融点 183°C)、 Sn— Ag— Cu (融点 218°C)、 Sn— Ag (融点 221°C)、 Sn— Cu (融点 227°C)等を使用する。

[0122] 加熱手段 40は、例えばブロワと電熱ヒータとからなり、熱風 41を当てて基板 20側（下側）からはんだ組成物 10を加熱する。

[0123] 図 12及び図 13は、本発明に係るはんだバンプ形成方法の第一実施形態を示す断面図である。図 12は塗布工程の一例である滴下工程であり、図 12[1]〜図 12[3] の順に工程が進行する。図 13は、リフロー工程であり、図 13 [1]〜図 13 [3]の順に工程が進行する。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図 11と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

[0124] 図 12では、基板 20上のパッド電極 22の図示を略している。まず、図 12[1]に示すように、受け容器 30に基板 20を入れる。そして、注ぎ容器 31中で必要に応じはんだ組成物 10を撹拌した後、注ぎ口 32からはんだ組成物 10を基板 20上に滴下させる。すると、はんだ組成物 10が自重で広がって均一な厚みになる。このときは、常温でよぐし力も、はんだ組成物 10の自然落下を利用できる。なお、印刷機や吐出機を用いてはんだ組成物 10を基板 20上に塗布してもよヽ。

[0125] なお、受け容器 30は、リフロー工程で基板 20とともに加熱するので、耐熱性があつて熱伝導が良ぐかつはんだ粒子 11によるはんだ濡れが生じな、金属例えばアルミニゥムからなる。また、受け容器 30は、平板状の基板 20を載置する平らな底面 33と、はんだ組成物 10の横溢を防止する周壁 34とを有する。この場合は、受け容器 30の底面 33上に基板 20が密接するので、熱伝導が向上する。なお、図 1及び図 3では受け容器 30の図示を略して、る。

[0126] また、滴下工程の途中又は後に、基板 10を水平に回転させることによって、基板 2 0上のはんだ組成物 10を均一な厚みにしてもよい。基板 10を水平に回転させるには

、巿販のスピンコート装置を用いればよい。

[0127] 滴下工程の終了は、はんだ組成物 10中に基板 20が浸漬されるまで、はんだ組成物 10を滴下する力否かによって二通りに分かれる。図 12[2]は、はんだ組成物 10中に基板 20を浸漬しない場合である。この場合、基板 20上のはんだ組成物 10の厚み tlは、はんだ組成物 10の主に表面張力及び粘性によって決まる値である。一方、図 12 [3]は、はんだ組成物 10中に基板 20を浸漬する場合である。この場合、基板 20 上のはんだ組成物 10の厚み t2は、滴下するはんだ組成物 10の量に応じた所望の値に設定できる。

[0128] 以上の滴下工程によって、図 11に示すように、複数のパッド電極 22が離間して設けられた基板 20上に、はんだ組成物 10がベタ塗りによって載置されたことになる。このとき、複数のバンプ電極 22上及びこれらの間隙の保護膜 27上を含む面に、全体的にはんだ組成物 10が載置される。はんだ組成物 10は、ちょうどインクのような状態である。

[0129] 続いて、リフロー工程で、基板 20及びはんだ組成物 10の加熱が始まると、液状体 1 2の粘性が低下する。すると、図 13 [1]に示すように、はんだ粒子 11は、液状体 12よりも比重が大き!/、ので、沈降してパッド電極 22上及び保護膜 27上に積み重なる。

[0130] 続いて、図 13 [2]に示すように、はんだ組成物 10がはんだ粒子 11の融点以上に加熱される。ここで、基板 20上のはんだ組成物 10を基板 20側から加熱しているので、はんだ組成物 10は表面になるほど温度が低く基板 20側になるほど温度が高くなる。すると、ノッド電極 22に近い下方のはんだ粒子 11は、先に溶融し始め、溶融すればパッド電極 22に濡れ広がる。その時、パッド電極 22から遠い上方のはんだ粒子 11 は、まだ十分に溶融していない。したがって、はんだ粒子 11同士で合一する機会を減少させることができるので、はんだブリッジの発生も抑制される。換言すると、リフロ一工程では、最初にノ¾ /ド電極 22をはんだ粒子 11の融点以上に加熱し、パッド電極 22に接触しているはんだ粒子 11を溶融して、ノッド電極 22に濡れ広がったはんだ皮膜 23 'を形成し、はんだ皮膜 23'に更にはんだ粒子 11を合一させる。

[0131] また、このとき、液状体 12に含まれる有機酸の作用によって、次のような状態が引き起こされる。まず、はんだ粒子 11同士は合一が抑えられる。ただし、図 13 [2]では図示していないが、一部のはんだ粒子 11同士は合一して大きくなる。つまり、はんだ粒子 11同士は合一しても一定の大きさ以下であれば問題ない。一方、はんだ粒子 11 は、パッド電極 20上に広がって界面に合金層を形成する。その結果、パッド電極 20 上にはんだ皮膜 23'が形成され、はんだ皮膜 23'に更にはんだ粒子 11が合一する。すなわち、はんだ皮膜 23'は成長して、図 12 [3]に示すようなはんだバンプ 23となる

[0132] なお、図 13 [3]において、はんだバンプ 23の形成に使用されなかったはんだ粒子 11は、残った液状体 12とともに後工程で洗ヽ落とされる。

[0133] また、リフロー工程では、はんだ組成物 10にその表面側が低く基板 20側が高くなるような温度差を設けることにより、基板 20側に近いはんだ粒子 11から先に沈降させてもよい。はんだ組成物 10の表面側が低くはんだ組成 10物の基板 20側が高くなるような温度差を設けると、液状体 12は温度が高いほど粘度が低下するので、パッド電極 22に近い下方のはんだ粒子 11は、先に沈降かつ溶融し始め、パッド電極 22に接触すると濡れ広がる。その時、ノッド電極 22から遠い上方のはんだ粒子 11は、まだ十分に沈降かつ溶融していない。したがって、はんだ粒子 11同士で合一する機会をより減少させることができるので、はんだブリッジの発生もより抑制される。また、このような加熱状態は、例えば基板 20上のはんだ組成物 10を基板 20側から加熱するとともにはんだ組成物 10の表面側力も温調したり、液状体 12の粘度の温度依存性とはんだ粒子 11の融点との関係を調整したりすることにより、実現される。 [0134] 更に、リフロー工程では、液状体 12の対流を利用してはんだ粒子 11をパッド電極 2 2へ供給するようにしてもよい。はんだ組成物 10を基板 20側から加熱すると、液状体 12に対流が発生し、これによりはんだ粒子 11が液状体 12中を動く。そのため、パッド電極 22上に載置されな力つたはんだ粒子 11もパッド電極 22上へ移動してはんだバンプ 23の一部になる。したがって、はんだ粒子 11が有効に利用される。

[0135] 図 14は、本発明の実施形態に係るはんだバンプ形成装置を示す概略断面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図 11乃至図 13と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。なお「受け容器 30」は「容器 30」と略称する。

[0136] 本実施形態のはんだバンプ形成装置 50Aは、基板 20上のはんだ組成物 10をカロ熱及びリフローしてはんだバンプを形成するものであり、はんだ組成物 10を基板 20 側から加熱する加熱手段 40と、はんだ組成物 10の温度を調節する温調手段 60とを備えている。

[0137] 加熱手段 40は、主加熱源 42、副加熱源 43、ブロワ 44、蓄熱部材 45、熱風循環ダタト 46、開口部 47等力もなる。主加熱源 42及び副加熱源 43は、例えば電熱ヒータである。蓄熱部材 45は、例えばアルミニウム力もなり、熱風 41を通過させる多数の透孔 48が形成されている。熱風 41はブロワ 44によって循環されている。すなわち、熱風 4 1は、主加熱源 42→蓄熱部材 45→開口部 47 (容器 30を加熱)→循環ダクト 46→副加熱源 43→熱風循環ダクト 46→ブロワ 44→主加熱源 42の循環路を循環する。この加熱手段 40は、熱風 41を容器 30に当てて加熱するので、熱伝導を利用するものに比べて、基板 20全体をより均一に加熱できる。

[0138] 温調手段 60は、主温調源 62、副温調源 63、ブロワ 64、蓄冷 (又は蓄熱）部材 65、循環ダクト 66、開口部 67、熱吸収板 (又は輻射板) 68等力なる。そして、温調手段 60は温調媒体 61として冷風を用いている。主温調源 62及び副温調源 63は、例えば冷却水クーラである。蓄冷部材 65は、例えばアルミニウム材カもなり、冷風 61を通過させる多数の透孔 69が形成されている。熱吸収板 68は、例えばアルミニウム材からなり、はんだ組成物 10側を黒体に近い状態とすることが望ましい。冷風 61はブロワ 64によって循環されている。すなわち、冷風 61は、主温調源 62→蓄冷 (又は蓄熱）部材 65→開口部 67 (熱吸収板 68を冷却)→循環ダクト 66→副温調源 63→冷風循環ダクト 66→ブロワ 64→主温調源 62の循環路を循環する。熱吸収板 68は、はんだ組成物 10の熱を吸熱する機能を有しており、温調手段 60の熱吸収板 68以外の構成は、熱吸収板 68の熱を吸熱することにより、熱吸収板 68の吸熱機能を継続して発揮させる吸熱部を構成している。この場合、主温調源 62、副温調源 63は、温調媒体 61を冷却する機能として作用する。以上の説明では、温調手段 60は、はんだ組成物 10の熱を奪ってはんだ組成物の表面側と基板側とに温度差を持たせる構成のものとして説明したが、これに限られるものではない。すなわち、温調手段 60としては、はんだ組成物 10に輻射熱により加熱する構成としてもよいものである。この場合、熱吸収板 68は、はんだ組成物 10を輻射熱により加熱する輻射板として機能し、この輻射板 68以外の構成は、輻射板 68を加熱することにより、輻射板 68の加熱機能を継続して発揮させる加熱部を構成している。なお、温調手段 60によりはんだ組成物 10 を加熱する場合、その加熱温度は、加熱手段 40による加熱温度と同一或いは、それ以上に加熱するようにしてもよい。いずれの温調手段 60も、はんだ組成物 10に対して、冷風或いは熱風の温調媒体 61を直接接触させない方式であるため、層状に堆積したはんだ組成物 10に悪影響を与えることはない。

[0139] 次に、はんだバンプ形成装置 50Aの動作を説明する。はんだ組成物 10を基板 20 側から加熱手段 40で加熱するとともに、はんだ組成物 10の温度をその表面側力も温調手段 60で温調する。すると、はんだ組成物 10は、基板 20側ほど温度が高く表面側ほど温度が低い温度分布となる。このとき、前述したように、はんだ粒子同士で合体する機会を減少させることができるので、はんだブリッジの発生も抑制される。したがって、高密度かつ微細なはんだバンプを容易に形成できる。

[0140] 図 15は、本発明に係るはんだバンプ形成装置の第二実施形態を示す概略断面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図 14と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。

[0141] 本実施形態のはんだバンプ形成装置 50Bでは、図 14における熱風 41を利用する加熱手段 40に代えて、熱伝導を利用する加熱手段 71を用いている。加熱手段 71は、例えばパネルヒータなどの電熱ヒータであり、容器 30を直接載置し、熱伝導によつて容器 30を加熱する単純な構成である。バンプ形成装置 70によれば、第一実施形態に比べて構成を簡略化できる。

[0142] なお、本発明は、言うまでもないが、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、シリコンウェハ（FC)の代わりに、配線板 (BGA)を用いてもよい。また、電極材料は、アルミニウムに限らず、 Al-Si、 Al-Si-Cu、 Al-Cu、 Cuなどを用いてもよい。実施例 1

[0143] 以下、本実施形態を更に具体ィ匕した実施例 1について説明する。

[0144] はんだ粒子は、組成が 96. 5wt%Sn- 3. Owt%Ag— 0. 5wt%Cu (融点 218°C) であり、直径が平均 6 m (粒度分布 2〜： L 1 m)のものを使用した。液状体には、脂肪酸エステルの一種（トリメチールプロパントリオレエート）を使用した。この脂肪酸ェステルの主な性状は、 40°Cでの動粘度が 48. 3mm Vs, 100°Cでの動粘度が 9. 2 mmVs,酸価が 2. 4である。有機酸は添加せずに、脂肪酸エステルに元々含まれる遊離脂肪酸を利用した。また、脂肪酸エステルは水分の影響を極力抑えるため〖こ水の蒸気圧以下での真空脱泡を行った。

[0145] はんだバンプ形成用の基板には、 10mm口のシリコンチップを使用した。シリコンチップ上には、 80 mピッチのパッド電極が二次元アレイ状に形成されていた。パッド電極の形状は 40 m口であった。パッド電極表面の材質は、無電解ニッケルめっき上に形成されたコンマ数ミクロンの膜厚の金めつきであった。保護膜の材質はシリコン窒化物であった。

図面の簡単な説明

[0146] [図 1]本発明に係る加熱装置の第一実施形態を示す概略断面図である。

[図 2]図 1の加熱装置を用いたはんだバンプ形成方法の一例を示す断面図である。

[図 3]図 1の加熱装置を用いたはんだバンプ形成方法の一例示す断面図 (滴下工程 )であり、図 3 [1]〜図 3 [3]の順に工程が進行する。

[図 4]図 1の加熱装置を用いたはんだバンプ形成方法の一例を示す断面図（リフロー工程)であり、図 4[1]〜図 4[3]の順に工程が進行する。

[図 5]本発明に係る加熱装置の第二実施形態を示し、図 5 [1]は部分平面図、図 5 [2 ]は図 5 [1]における V— V線断面図である。

[図 6]本発明に係るリフロー装置の第一実施形態 (加熱中）を示す平面図である。

寸

圆 7]本発明に係るリフロー装置の第一実施形態 (搬送中）を示す平面図である。圆1—

〇 8]図 5のリフロー装置における搬送機構の全体を示す概略断面図である。

圆 9]図 5のリフロー装置における搬送機構の容器保持部を示す斜視図である。

[図 10]図 5のリフロー装置における制御系を示すブロック図である。

圆 11]本発明に係るはんだバンプ形成方法の第一実施形態を示す断面図である。圆 12]本発明に係るはんだバンプ形成方法の第一実施形態を示す断面図 (滴下ェ程)であり、図 12 [ 1 ]〜図 12 [3]の順に工程が進行する。

圆 13]本発明に係るはんだバンプ形成方法の第一実施形態を示す断面図（リフロー工程)であり、図 13 [ 1 ]〜図 13 [3]の順に工程が進行する。

圆 14]本発明に係るはんだバンプ形成装置の第一実施形態を示す概略断面図である。

圆 15]本発明に係るはんだバンプ形成装置の第二実施形態を示す概略断面図である。

符号の説明

はんだ組成物

11 はんだ粒子

12 液状体 (液体材料)

20 基板

21 基板の表面

22 パッド電極

23 はんだバンプ

23，はんだ皮膜

30 受け容器 (容器）

31 注ぎ容器

32 注ぎ口

40, 71 加熱手段

41 熱風

50A, 50B はんだバンプ形成装置温調手段冷風リフロー装置

Claims

請求の範囲

[1] 基板又は基板を保持した治具が搭載される載置台と、

前記載置台に形成され、前記基板又は前記治具を載置することにより、閉塞される開口部と、

前記開口部を通して前記基板又は前記治具の下側に熱風を当てて加熱する加熱手段とを有することを特徴とする加熱装置。

[2] 前記基板又は前記治具に当てた熱風を前記加熱手段側に帰還させる熱風循環路を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の加熱装置。

[3] 前記載置台の上方に位置し、前記基板の温度制御を行う温調手段を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の加熱装置。

[4] 前記温調手段は、前記基板を輻射熱で加熱する輻射板と、前記輻射板を加熱する加熱部とを有することを特徴とする請求項 3に記載の加熱装置。

[5] 前記温調手段は、前記基板の熱を奪う熱吸収板と、前記熱吸収板を冷却する吸熱部とを有することを特徴とする請求項 3に記載の加熱装置。

[6] 前記基板又は前記治具を前記載置台に固定する押え機構を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の加熱装置。

[7] 前記治具は、液状はんだ組成物中に浸漬して基板を保持する容器であることを特徴とする請求項 1に記載の加熱装置。

[8] 基板又は基板を保持した治具を予熱する少なくとも 1つの予備加熱部と、

前記予熱された基板又は前記治具を本加熱する少なくとも 1つのリフロー部と、前記予備加熱部と前記リフロー部とに通して前記基板又は前記治具を搬送する搬送機構とを有し、

前記予備加熱部及び前記リフロー部は、

基板又は基板を保持した治具が搭載される載置台と、

前記開口部を通して前記基板又は前記治具の下側に熱風を当てて加熱する加熱手段とを有することを特徴とするリフロー装置。

[9] 前記基板又は前記治具に当てた熱風を前記加熱手段側に帰還させる熱風循環路を備えたことを特徴とする請求項 8に記載のリフロー装置。

[10] 前記載置台の上方に位置し、前記基板の温度制御を行う温調手段を備えたことを特徴とする請求項 8に記載のリフロー装置。

[11] 前記温調手段は、前記はんだ組成物を輻射熱で加熱する輻射板と、前記輻射板を加熱する加熱部とを有することを特徴とする請求項 10に記載のリフロー装置。

[12] 前記温調手段は、前記はんだ組成物の熱を奪う熱吸収板と、前記熱吸収板を冷却する吸熱部とを有することを特徴とする請求項 10に記載のリフロー装置。

[13] 前記基板又は前記治具を前記載置台に固定する押え機構を備えたことを特徴とする請求項 8に記載のリフロー装置。

[14] 前記治具は、液状はんだ組成物中に浸漬して基板を保持する容器であることを特徴とする請求項 8に記載のリフロー装置。

[15] 前記予備加熱部および前記リフロー部に加えて、前記基板又は前記治具を徐冷する少なくとも 1つの冷却部を設置したことを特徴とする請求項 8に記載のリフロー装置

[16] 前記予備加熱部と前記リフロー部と前記リフロー部とが同心円上に配列され、

前記搬送機構は、回転運動により前記基板又は前記治具を前記予備加熱部及び前記リフロー部並びに前記冷却部に搬入'搬出することを特徴とする請求項 15に記載のリフロー装置。

[17] 前記搬送機構は、前記基板又は前記治具を昇降させて前記載置台に対して搭載' 離脱させる上下動機構を有する請求項 8に記載のリフロー装置。

[18] 前記加熱手段は、前記基板又は前記治具が前記載置台に載置されて!、な!、状態で熱風の供給を停止する機能を有することを特徴とする請求項 8に記載のリフロー装置。

[19] 前記搬送機構は、前記基板又は前記治具を連続して前記予備加熱部及び前記リフロー部並びに搬送することを特徴とする請求項 16に記載のリフロー装置。

[20] 前記搬送機構は、ダミーワークを混在して前記基板又は前記治具を搬送することを特徴とする請求項 19に記載のリフロー装置。

[21] 複数のパッド電極が設けられた基板上のはんだ組成物を加熱及びリフローしてはんだバンプを形成するはんだバンプ形成装置において、

前記はんだ組成物は、はんだ粒子と、フラックス成分を含むとともに常温又は加熱により液状になる液体材料との混合物力もなるものであり、

前記基板側から前記はんだ組成物を加熱する加熱手段を有することを特徴とするはんだバンプ形成装置。

[22] 前記載置台の上方に位置し、前記はんだ組成物の温度制御を行う温調手段を備えたことを特徴とする請求項 21に記載のはんだバンプ形成装置。

[23] 前記温調手段は、前記はんだ組成物を輻射熱で加熱する輻射板と、前記輻射板を加熱する加熱部とを有することを特徴とする請求項 22に記載のはんだバンプ形成装置。

[24] 前記温調手段は、前記はんだ組成物の熱を奪う熱吸収板と、前記熱吸収板を冷却する吸熱部とを有することを特徴とする請求項 22に記載のはんだバンプ形成装置。

[25] 前記加熱手段は、前記基板の下側に熱風を当てて加熱することを特徴とする請求項 21に記載のはんだバンプ形成装置。

[26] 前記加熱手段は、前記基板の下側を熱伝導により加熱することを特徴とする請求項 21に記載のはんだバンプ形成装置。

[27] 前記基板は、容器内のはんだ組成物の中に浸漬され、

前記加熱手段は、前記容器を通して前記基板側から前記はんだ組成物を加熱する請求項 21に記載のはんだバンプ形成装置。

[28] はんだ粒子と、フラックス成分を含むとともに常温又は加熱により液状になる液体材料との混合物力もなるはんだ組成物を、複数のパッド電極を備えた基板に層状に堆積する塗布工程と、

前記基板側力前記はんだ組成物を加熱してリフローするリフロー工程とを有することを特徴とするはんだバンプ形成方法。

[29] 前記塗布工程では、

前記複数のパッド電極及びこれらの間隙を含む面に全体的に前記はんだ組成物を堆積する請求項 28に記載のはんだバンプ形成方法。

[30] 前記リフロー工程では、

前記はんだ組成物の表面側と基板側との加熱温度に温度差を持たせて、前記はんだ組成物を加熱する請求項 28に記載のはんだバンプ形成方法。

[31] 前記リフロー工程では、

前記はんだ組成物の表面側と基板側との加熱温度をほぼ同一にして、前記はんだ組成物を加熱する請求項 28に記載のはんだバンプ形成方法。

[32] 前記リフロー工程では、

前記パッド電極を前記はんだ粒子の融点以上に加熱し、当該パッド電極に接触してヽる前記はんだ粒子を溶融して、当該パッド電極に濡れ広がったはんだ皮膜を形成し、このはんだ皮膜に更に前記はんだ粒子を合一させる請求項 28に記載のはんだバンプ形成方法。

[33] 前記リフロー工程では、

前記はんだ糸且成物の基板側の加熱温度がその表面側の加熱温度より高くなるように温度差を持たせて、前記基板側に近い前記はんだ粒子から先に沈降させる請求項 28に記載のはんだバンプ形成方法。

[34] 前記リフロー工程では、

前記はんだ糸且成物の基板側の加熱温度がその表面側の加熱温度より高くなるように温度差を持たせて、前記液体材料に対流を生じさせ、この対流により前記はんだ粒子の沈降を促進する請求項 28に記載のはんだバンプ形成方法。

[35] 前記リフロー工程では、

容器内の前記はんだ組成物中に前記基板を浸漬した状態で加熱する請求項 28に記載のはんだバンプ形成方法。