(57)【要約】【課題】はんだスパッタを抑制するリフロー法を提供する。【解決手段】はんだスパッタ抑制リフロー法は、以下のステップを含む。すなわち、（Ａ）キャリアを用意するステップと、（Ｂ）少なくとも１つのはんだ付け可能な物体を、プリント工程、ディスペンシング工程、実装工程又はメッキ工程を用いてキャリアに配置するステップと、（Ｃ）キャリアを閉鎖されたチャンバに移動させ、高温・高圧のリフロー工程を実行してはんだ付け可能な物体を加熱し融解してキャリアに接着させるステップと、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）キャリアを用意するステップと、
（Ｂ）前記キャリアに少なくとも１つのはんだ付け可能な物体を配置するステップと、
（Ｃ）前記キャリアを閉鎖されたチャンバに移動させ、高温・高圧のリフロー工程を実行して、前記はんだ付け可能な物体を加熱し融解させて前記キャリアに接着させるステップと、を含むことを特徴とする、
はんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項２】
前記キャリアは、プリント回路基板、基板、ウエハー、チップ、シリコーンインターポーザ及びパッケージのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項３】
前記はんだ付け可能な物体は、スズ、銀、銅、金、インジウム、ビスマス及び亜鉛のちの少なくとも１つを含む組成を有することを特徴とする請求項１に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項４】
前記はんだ付け可能な物体は、はんだペースト又ははんだボールを含むことを特徴とする請求項１に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項５】
前記ステップ（Ｂ）において、前記はんだ付け可能な物体は、プリンタを用いて前記キャリアにプリントされることを特徴とする請求項１に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項６】
前記ステップ（Ｂ）において、前記はんだ付け可能な物体は、ディスペンサを用いて前記キャリアにディスペンスされることを特徴とする請求項１に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項７】
前記ステップ（Ｂ）において、前記はんだ付け可能な物体は、ボール実装装置を用いて前記キャリアに実装されることを特徴とする請求項１に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項８】
前記ステップ（Ｂ）において、前記はんだ付け可能な物体は、めっき工程を用いて前記キャリアにめっきされることを特徴とする請求項１に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項９】
前記ステップ（Ｂ）の後に、はんだ付けされる部品を前記はんだ付け可能な物体に配置するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項１０】
前記部品は、少なくとも１つの部品はんだをさらに支持することを特徴とする請求項９に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項１１】
前記閉鎖されたチャンバは、前記ステップ（Ｃ）における前記高温・高圧のリフロー工において１．３ａｔｍよりも高い圧力を有するように設定されることを特徴とする請求項１に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項１２】
前記閉鎖されたチャンバは、前記ステップ（Ｃ）における前記高温・高圧のリフロー工においてセ氏４００度よりも低い温度を有するように設定されることを特徴とする請求項１に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項１３】
（Ａ）キャリアを用意するステップと、
（Ｂ）前記キャリアに少なくとも１つのはんだ付け可能な物体を支持する部品を配置するステップと、
（Ｃ）前記キャリアを閉鎖されたチャンバに移動させ、高温・高圧のリフロー工程を実行して、前記部品の前記はんだ付け可能な物体を加熱し融解させて前記キャリアに接着させるステップと、を含むことを特徴とする、
はんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項１４】
前記キャリアは、プリント回路基板、基板、ウエハー、チップ、シリコーンインターポーザ及びパッケージのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１３に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項１５】
前記はんだ付け可能な物体は、スズ、銀、銅、金、インジウム、ビスマス及び亜鉛のちの少なくとも１つを含む組成を有することを特徴とする請求項１３に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項１６】
前記はんだ付け可能な物体は、はんだペースト又ははんだボールを含むことを特徴とする請求項１３に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項１７】
前記閉鎖されたチャンバは、前記ステップ（Ｃ）における前記高温・高圧のリフロー工において１．３ａｔｍよりも高い圧力を有するように設定されることを特徴とする請求項１３に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【請求項１８】
前記閉鎖されたチャンバは、前記ステップ（Ｃ）における前記高温・高圧のリフロー工においてセ氏４００度よりも低い温度を有するように設定されることを特徴とする請求項１３に記載のはんだスパッタ抑制リフロー法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ付けの方法に関し、特に、はんだスパッタを効果的に抑制することができるリフロー法に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝統的なプリント回路基板から高性能のチップ組立まで、受動部品及び電子デバイスをプリント回路基板に実装するためのものであれ、電子チップの積層を形成するためのものであれ、電気信号を伝達するためには電子デバイスとキャリアとの間又はキャリア同士の接合部としてはんだを用いるのが、一般的な方法である。
軽量化され小型化された携帯電子機器の最近の傾向及び、ますます増加するチップの動作やチップの一体化や複雑化により、用いられる電子デバイス又は部品の大きさは、ますます小さくなり、はんだ付けのスポットのピッチもますます狭くなっている。望まないブリッジや汚染を引き起こすことが多いはんだリフロー工程において起こるはんだスパッタの長年の課題は、はんだ間のピッチ又は距離が狭くなっているためにますます深刻になっている。
【０００３】
図１を参照すると、従来のリフロー法のフローチャートが示されている。図１に示したように、まず、キャリアを用意する（ステップＳ１０１）。
そして、はんだ付けされるはんだ付け可能な物体がキャリアに配置されるが、少なくとも１つのはんだ付け可能な物体がプリント工程、ディスペンシング工程、ピックアンドプレース工程又はめっき工程を通してキャリアに位置付けされる（ステップＳ１０２）。
そして、接合する部品を、はんだ付け可能な物体に位置付ける（ステップＳ１０３）。
或いは、部品に取り付けられた少なくとも１つのはんだ付け可能な物体を支持する部品を直接キャリアに配置する（ステップＳ１０４）。
その後、キャリアを常圧・高温のリフロー炉又は低圧・高温のリフロー炉に移動させ、はんだ付け可能な物体を加熱し融解させてキャリアに接着させるようにリフロー工程を実行する（ステップＳ１０５）。
ここで、「低圧」という語は、１気圧より低い圧力を言う。また、ここで用いたはんだ付け可能な物体は、一般に、スズ、銀、銅、金、インジウム、鉛、ビスマス及び亜鉛のうちの少なくとも１つからなる。また、ここで用いたキャリアは、プリント回路基板、基板、ウエハー、チップ、シリコーンインターポーザ及びパッケージのうちの少なくとも１つを言う。
【０００４】
従来のリフロー工程には、予熱ゾーン、浸漬ゾーン、リフローゾーン及び冷却ゾーンが含まれる。はんだスパッタは、異なる種類のはんだを用いるために異なるゾーンにおいて起こることがある。例えば、はんだペーストは、予熱ゾーン、浸漬ゾーン及びリフローゾーンでスパッタが発生する傾向がある。一方、はんだボールは、リフローゾーンでスパッタが発生する傾向がある。
はんだスパッタは一般的に、溶剤の高温による気化や、はんだに含まれるはんだフラックスによって形成され適切に解放されない気体又は、高温で形成される気泡を含む高圧気泡又は、プリント工程においてはんだに含まれ適切に解放されない水分によって起こる。融解したはんだ又はまだ融解していない他のはんだビーズが押しつぶされ、はじけて外向きに飛び散り、汚染やはんだブリッジを起こす。
そのため、はんだスパッタの問題を改善するため、はんだに含まれる気体をリフロー工程で取り除かねばならない。そこで、リフロー炉の昇温率に関する処理の環境やパラメータ、リフロー前の材料の保持時間、周囲の湿度、プリント工程後のはんだの気泡の含有などについて、特定の制御がなされてきたが、はんだスパッタの問題を効果的に改善することは未だに不可能である。
【０００５】
現在、存在する気体又は抽出された気体を、真空を通して追放するために、低圧の真空環境においてリフロー工程を実行する真空リフロー炉が利用可能である。しかしながら、真空リフロー炉には、真空ゾーンの前後における加熱ゾーンの温度差、はんだが深刻に酸化された場合、はんだからの気体排出に明らかな効果がないことや、ユニットスループットの影響、過度に高額な施設費用など、未知の要素が存在する。産業界にとって、真空リフロー炉の利点は、多くの大量生産作業を通してまだ確認されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
よって、本発明は、はんだスパッタを抑制する効果を実現するために、高圧環境の存在を利用して、はんだに存在する気体又ははんだから発生する気体を追放して、高い品質、高いスループット、低価格、大量生産を実現するリフロー法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来技術の問題を克服するために本発明において採用されたはんだスパッタ抑制リフロー法には、以下のステップが含まれる。
すなわち、（Ａ）キャリアを用意するステップと、（Ｂ）はんだ付け可能な物体を前記キャリアに配置するステップと、（Ｃ）前記キャリアを閉鎖されたチャンバに移動させて、高温・高圧のリフロー工程を実行して前記はんだ付け可能な物体を加熱し融解させて前記キャリアに接着させるステップとを含む。そして、前記高温・高圧のリフロー工程では、前記閉鎖されたチャンバの圧力は、１．３ａｔｍよりも高く設定され、温度は、セ氏４００度よりも低く設定される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来のリフロー法のフローチャートである。
【図２】本発明の好適な実施形態に係るはんだスパッタ抑制リフロー法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、当業者であれば、以下の本発明の実施形態の説明を添付の図面と併せて読むことで理解できるものである。
【実施例】
【００１０】
特に図２を参照する。図２は、本発明の好適な実施形態に係るはんだスパッタ抑制リフロー法のフローチャートである。
図に示したように、リフロー法は、キャリアを用意する（ステップＳ２０１）ことから始まり、はんだ付けされるはんだ付け可能な物体をキャリアに配置し、好ましくは、プリンタを採用してはんだ付け可能な物体をキャリアにプリントする工程、ディスペンサを採用してはんだ付け可能な物体をキャリアにディスペンスする工程、ボール実装装置を採用してはんだ付け可能な物体をキャリアに実装する工程、又は、はんだ付け可能な物体のめっき装置ではんだ付け可能な物体をキャリアに配置し（ステップ２０２）、はんだ付け可能な物体に接合する部品を配置し（ステップＳ２０３）、或いは又は加えて、部品に取り付けられた少なくとも１つのはんだ付け可能な物体を支持する部品をキャリアに直接配置する（ステップＳ２０４）。
ここで、はんだ付け可能な物体は、スズ、銀、銅、金、インジウム、ビスマス及び亜鉛のうち望ましくは１つを含む組成を含み、キャリアを閉鎖されたチャンバに移動させて、はんだ付け可能な物体を融解させてキャリアに接着させるように高温・高圧のリフロー工程を実行する（ステップＳ２０５）。
【００１１】
ステップＳ２０３において、はんだ付け可能な物体に配置した部品は、部品はんだがなくてもよい。或いは、部品は、キャリアの上のはんだ付け可能な物体に対応する少なくとも１つの部品はんだをその上に支持してもよい。
部品の部品はんだは、加熱され融解されて、ステップＳ２０５における高温・高圧のリフロー工程においてキャリア上のはんだ付け可能な物体に接着される。
【００１２】
ここで、高温・高圧チャンバを独立した装置に設けてもよく、或いは、継続的な処理用のチャンバを提供するために、常圧・高温リフロー炉と一列に接続してもよい。
【００１３】
チャンバが独立した装置に設けられている場合、チャンバは、少なくとも１つの開口部を備えるので、ユーザは、チャンバ内の温度及び圧力を設定することができる。気体の圧力源は、外部から供給された窒素などの不活性ガスである。高温・高圧のリフロー工程では、閉鎖されたチャンバは、圧力が１．３ａｔｍよりも高く、温度がセ氏４００度よりも低く設定されている。
【００１４】
リフロー工程を実行するために、そこに配置されたはんだ付け可能な物体を有するキャリアをチャンバ内に置き、全ての開口部が閉鎖されたチャンバを形成する。チャンバ内の所望の内部温度及び圧力、時間に従って設定及び実行が行われ、リフロー工程が終了した後、気体の圧力を解放し、チャンバの温度を低下させて、はんだ付けが完成したキャリアの除去が最終的に可能となる。
【００１５】
リフロー炉が従来の常圧・高温リフロー炉に一列に接続されて連続的チャンバを形成している場合、高温・高圧のチャンバは、少なくとも１つの開口部を有するので、ユーザが、はんだ付けされるキャリアを高温・高圧チャンバの内部に配置することを可能とする。
そして、開口部は閉じられ、所望の温度、圧力、時間で、設定及び実行が行われる。リフロー工程が完了すると、気体の圧力が解放され、開口部が開かれ、以降の工程が実行される。
【００１６】
本発明に係るはんだスパッタ抑制リフロー法は、高密度の気体圧力を加えるためのものであり、均一温度及び均質性を実現しやすいので、はんだ付け可能な物体の溶剤又はフラックスは、高温で気化する時に適切に解放される。
また、加えられた周囲の高圧によって、融解した低粘度の状態において、はんだ付け可能な物体を、派生物である低圧の気泡又は既存の気泡に侵入させて、気泡を内から外へと押し出すことを可能とする。
ここで、はんだ付け可能な物体は、外部から内部に向けて空洞に満たされるが、これは、気泡をはんだ付け可能な物体の内部から外側へと解放する又は取り出すために常圧又は真空で行われる従来の方法とは異なる。外部の高圧環境をはんだ付け可能な物体に供給することにより、圧力差が大きくなり、改善された脱泡結果を得ることができる。異なる気体を解放するためのメカニズムによって、はんだスパッタ問題がなくなる。
【００１７】
さらに、はんだスパッタ抑制リフロー法によると、高圧環境の適用を、閉鎖された昇圧可能な高温炉に提供し、ここで、高密度の気体を含む閉鎖された炉の内部に熱対流が加わる。
従来の開放型リフロー炉と比較すると、本発明は、酸化防止のために用いられる窒素の量を効果的に低減することができる。
また、閉鎖型真空リフロー炉と比較すると、本発明は、広い範囲のはんだに対して優れた温度の均質性を実現することができるとともに、リフローのバッチ処理を可能とする。
その結果、本発明のリフロー法は、高い品質、高いスループット、低価格及び大量生産の目的を効果的に実現することができる。
【００１８】
本発明について、好適な実施形態を参照して説明してきたが、添付の請求項の範囲によって定義されるように、意図された本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更を行ってよいことが当業者には明らかである。
【図１】
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【図２】
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