(57)【要約】  ヒートスプレッダまたはヒートシンク上へのはんだの堆積を制御する方法が開示される。前記方法は、取付けフラックスおよび仕上げフラックスをヒートスプレッダに塗布する工程、その上にプリフォームを配置し、それをリフロー条件に曝す工程を含んでなる。仕上げフラックスを塗布して、取付けフラックスがプリフォームおよびヒートスプレッダと共にリフロー条件に曝されるとき起こるであろう通常は不溶性の腐食性残渣を可溶化する。あるいは、リバースリフロー条件を経験する前に取付けフラックスをプリフォームおよびヒートスプレッダに塗布し、次いで、仕上げフラックスをはんだ堆積およびヒートスプレッダに塗布し、それを第２のリフロー条件に曝す。各方法の後、仕上げフラックスにより可溶化される取付けフラックスから出た残渣を、典型的な溶媒での洗いにより洗浄する。はんだ堆積は、ダイへの接合の前に任意に平坦化される。さらに、ヒートスプレッダ上のはんだ堆積の上に取付けフラックスを塗布し、ダイまたはヒートシンクへの接合を助けてもよい。
2009507395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートスプレッダとはんだプリフォームとの上のはんだ堆積を制御する方法であって、
ａ）ヒートスプレッダに有効量の取付けフラックスを塗布する工程、
ｂ）有効量の取付けフラックスを含む前記ヒートスプレッダ上にプリフォームを配置する工程、
ｃ）有効量の仕上げフラックスを前記プリフォーム上に塗布する工程、
ｄ）前記ヒートスプレッダ、はんだ、フラックスおよびプリフォームを加熱リフロー条件に曝し、はんだ堆積を形成する工程、
ｅ）前記ヒートスプレッダおよびはんだ堆積を洗浄する工程、および
ｆ）前記プリフォームを平坦化する工程
を含む方法。
【請求項２】
前記取付けフラックスが、はんだ付けされたヒートスプレッダ上に残されたままである場合、有害で不溶性または腐食性の残渣をはんだ付けされたヒートスプレッダ上に形成することがある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記取付けフラックスの量が、プリフォームとヒートスプレッダの間の毛細管空間を満たすに十分である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記取付けフラックスが穏やかな活性タイプのロジンである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記取付けフラックスが高活性タイプのロジンである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記取付けフラックスが有機酸タイプである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記取付けフラックスが無機酸タイプである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記プリフォームが、ヒートスプレッダ上の取付けフラックスと接触するのに十分な力でヒートスプレッダ上に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記仕上げフラックスが、ロジン、穏やかな活性のロジン、活性化ロジン、有機および無機酸フラックスからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記の仕上げフラックスの量が、リフロー後のヒートスプレッダ上の取付けフラックスの塩を可溶化するのに十分である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記リフロー条件が、はんだプリフォームを液体にさせヒートスプレッダを濡らす、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記リフロー条件が、はんだの液相線の約２０から約４０℃上へのプリフォームおよびヒートスプレッダの加熱を含んでなる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ヒートスプレッダおよびはんだ堆積が、好適な溶媒での洗いにより洗浄される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ヒートスプレッダおよびはんだ堆積が、極性溶媒および非極性溶媒からなる群から選択される溶媒により洗浄される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記はんだが、インジウム、インジウム合金、銀−銅−スズ合金およびスズ−鉛合金からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記はんだがインジウムである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記はんだ堆積にボイドがない、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ヒートスプレッダが、白金、金、銅、スズ、はんだ、パラジウムおよび銀からなる群から選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項１９】
前記平坦化されたはんだ堆積が取付けフラックスで覆われている、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記ヒートスプレッダ、平坦化はんだ堆積および仕上げフラックスが、マイクロプロセッサダイの裏面に接合している、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記ヒートスプレッダが銅である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記ヒートスプレッダ表面が第２の金属によりメッキされている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記ヒートスプレッダが、ニッケル、カドミウム、真鍮、鉛、青銅、ロジウム、銅およびベリリウム−銅からなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
【請求項２４】
前記支持体が銅である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記支持体がニッケルである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記ヒートスプレッダが第２の金属によりメッキされている、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記ヒートスプレッダが、ニッケル−鉄、ニッケル−鉄−コバルト、銅およびニッケルからなる群から選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ヒートスプレッダが第２の金属によりメッキされている、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ヒートスプレッダが銅である、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記ヒートスプレッダがニッケルである、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記ヒートスプレッダが、銅、ニッケル、亜鉛、軟鋼、ステンレス鋼、ニッケル−クロム、ニッケル−銅およびアルミニウムからなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項３２】
前記支持体が銅である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記支持体がニッケルである、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記支持体がステンレス鋼である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記支持体が軟鋼である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
前記支持体が第２の金属によりメッキされている、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
前記ヒートスプレッダおよびはんだ堆積が、極性溶媒および非極性溶媒からなる群から選択される溶媒により洗浄される、請求項１に記載の方法。
【請求項３８】
ヒートスプレッダとはんだプリフォームとの上のはんだ堆積を制御する方法であって、
ａ）ヒートスプレッダに有効量の取付けフラックスを塗布する工程、
ｂ）有効量の取付けフラックスを含むヒートスプレッダ上にプリフォームを配置する工程、
ｃ）前記ヒートスプレッダ、フラックスおよびプリフォームを加熱リフロー条件に曝し、はんだ堆積を形成する工程、
ｄ）有効量の仕上げフラックスを前記はんだ堆積に塗布し、前記取付けフラックスにより残された残渣を可溶化する工程、
ｅ）前記ヒートスプレッダ、仕上げフラックスおよびはんだ堆積を加熱リフロー条件に曝す工程、
ｆ）前記ヒートスプレッダおよびはんだ堆積を洗浄する工程および
ｇ）前記プリフォームを平坦化する工程。
【請求項３９】
前記取付けフラックスが、はんだ堆積およびヒートスプレッダ上に残されたままである場合、有害で不溶性または腐食性の残渣をはんだ堆積およびヒートスプレッダ上に形成することがある、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記の取付けフラックスの量が、プリフォームとヒートスプレッダの間の毛細管空間を満たすに十分である、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記取付けフラックスが穏やかな活性タイプのロジンである、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記取付けフラックスが高活性タイプのロジンである、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
前記取付けフラックスが有機酸タイプである、請求項３８に記載の方法。
【請求項４４】
前記取付けフラックスが無機酸タイプである、請求項３８に記載の方法。
【請求項４５】
前記ヒートスプレッダが、白金、金、銅、スズ、はんだ、パラジウムおよび銀からなる群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４６】
前記ヒートスプレッダおよびはんだ堆積が、好適な溶媒での洗いにより洗浄される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４７】
前記支持体が銅である、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記ヒートスプレッダおよびはんだ堆積が、極性溶媒および非極性溶媒からなる群から選択される溶媒により洗浄される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４９】
前記ヒートスプレッダが、第２の金属によりメッキされている、請求項３８に記載の方法。
【請求項５０】
前記はんだが、インジウム、インジウム合金、銀−銅−スズ合金およびスズ−鉛合金からなる群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項５１】
前記ヒートスプレッダが、ニッケル、銅、カドミウム、真鍮、鉛、青銅、ロジウム、ベリリウム−銅からなる群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項５２】
前記はんだがインジウムである、請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
前記ヒートスプレッダが銅である、請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記ヒートスプレッダがニッケルである、請求項５１に記載の方法。
【請求項５５】
前記ヒートスプレッダが第２の金属によりメッキされている、請求項５１に記載の方法。
【請求項５６】
前記ヒートスプレッダが、ニッケル−鉄、ニッケル−鉄−コバルト、銅およびニッケルからなる群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項５７】
前記ヒートスプレッダが第２の金属によりメッキされている、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記ヒートスプレッダが銅である、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記ヒートスプレッダがニッケルである、請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】
前記ヒートスプレッダが、銅、ニッケル、亜鉛、軟鋼、ステンレス鋼、ニッケル−クロム、ニッケル−銅およびアルミニウムからなる群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項６１】
前記ヒートスプレッダが銅である、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記ヒートスプレッダがニッケルである、請求項６０に記載の方法。
【請求項６３】
前記ヒートスプレッダがステンレス鋼である、請求項６０に記載の方法。
【請求項６４】
前記ヒートスプレッダが軟鋼である、請求項５５に記載の方法。
【請求項６５】
前記ヒートスプレッダが第２の金属によりメッキされている、請求項５５に記載の方法。
【請求項６６】
前記リフロー条件が、はんだプリフォームを液体にさせヒートスプレッダを濡らす、請求項３８に記載の方法。
【請求項６７】
前記リフロー条件が、はんだの液相線の約２０−４０℃上へのプリフォームおよびヒートスプレッダの加熱を含んでなる、請求項３８に記載の方法。
【請求項６８】
前記ヒートスプレッダおよびはんだ堆積が、好適な溶媒での洗いにより洗浄される、請求項３８に記載の方法。
【請求項６９】
前記ヒートスプレッダおよびはんだ堆積が、極性溶媒および非極性溶媒からなる群から選択される溶媒により洗浄される、請求項３８に記載の方法。
【請求項７０】
前記仕上げフラックスが、ロジン、穏やかな活性のロジン、活性化ロジン、有機および無機酸フラックスからなる群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項７１】
前記はんだ堆積にボイドがない、請求項３８に記載の方法。
【請求項７２】
前記平坦化はんだ堆積が取付けフラックスに覆われている、請求項３８に記載の方法。
【請求項７３】
前記平坦化ヒートスプレッダ、プリフォームおよび仕上げフラックスがマイクロプロセッサダイの裏面に接合している、請求項３８に記載の方法。
【請求項７４】
ヒートスプレッダとはんだプリフォームとの上のはんだ堆積を制御する方法であって、
ａ）ヒートスプレッダの第１面に有効量の取付けフラックスを塗布する工程、
ｂ）有効量の取付けフラックスを含むヒートスプレッダ上にプリフォームを配置する工程、
ｃ）前記ヒートスプレッダ、フラックスおよびプリフォームを加熱リフロー条件に曝し、はんだ堆積を形成する工程、
ｄ）有効量の仕上げフラックスを前記はんだ堆積に塗布し、前記取付けフラックスにより残された残渣を可溶化する工程、
ｅ）前記ヒートスプレッダ、仕上げフラックスおよびはんだ堆積を加熱リフロー条件に曝す工程、
ｆ）前記ヒートスプレッダおよびはんだ堆積を洗浄する工程、
ｇ）前記プリフォームを平坦化する工程、
ｈ）有効量の取付けフラックスをヒートスプレッダの第２面に塗布する工程、
ｉ）有効量の取付けフラックスを含むヒートスプレッダ上にプリフォームを配置する工程、
ｊ）前記ヒートスプレッダ、フラックスおよびプリフォームを加熱リフロー条件に曝し、はんだ堆積を形成する工程、
ｋ）有効量の仕上げフラックスを前記はんだ堆積に塗布し、前記取付けフラックスにより残された残渣を可溶化する工程、
ｌ）前記ヒートスプレッダ、仕上げフラックスおよびはんだ堆積を加熱リフロー条件に曝す工程、
ｍ）前記ヒートスプレッダおよびはんだ堆積を洗浄する工程および
ｎ）前記プリフォームを平坦化する工程。
【請求項７５】
前記ヒートスプレッダの第１面がヒートシンクまたはダイに接合している、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記ヒートスプレッダの第２面がヒートシンクまたはダイに接合している、請求項７４に記載の方法。
【請求項７７】
取付けフラックスが、ヒートシンクまたはダイへの接合前に、平坦化プリフォーム上に予備堆積される、請求項７４に記載の方法。
【請求項７８】
ヒートスプレッダおよびはんだプリフォーム上へのはんだ堆積を制御する方法であって、
ａ）ヒートスプレッダの第１面に有効量の取付けフラックスを塗布する工程、
ｂ）有効量の取付けフラックスを含むヒートスプレッダ上にプリフォームを配置する工程、
ｃ）有効量の仕上げフラックスを前記プリフォーム上に塗布する工程、
ｄ）前記ヒートスプレッダ、はんだ、フラックスおよびプリフォームを加熱リフロー条件に曝し、はんだ堆積を形成する工程、
ｅ）前記ヒートスプレッダおよびはんだ堆積を洗浄する工程。
ｆ）前記プリフォームを平坦化する工程、
ｇ）有効量の取付けフラックスをヒートスプレッダの第２面に塗布する工程、
ｈ）有効量の取付けフラックスを含むヒートスプレッダ上にプリフォームを配置する工程、
ｉ）有効量の仕上げフラックスを前記プリフォーム上に塗布する工程、
ｊ）前記ヒートスプレッダ、はんだ、フラックスおよびプリフォームを加熱リフロー条件に曝し、はんだ堆積を形成する工程、
ｋ）前記ヒートスプレッダおよびはんだ堆積を洗浄する工程および
ｈ）前記プリフォームを平坦化する工程。
【請求項７９】
前記ヒートスプレッダの第１面がヒートシンクまたはダイに接合している、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記ヒートスプレッダの第２面がヒートシンクまたはダイに接合している、請求項７８に記載の方法。
【請求項８１】
取付けフラックスが平坦化プリフォーム上に予備堆積される、請求項７８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだプリフォームとヒートスプレッダまたはヒートシンクとのアセンブリ上の、特定量のはんだ金属の予備堆積により、ヒートスプレッダに接合している半導体などの要素からの熱の除去を促進する方法に関する。より詳細には、本発明は、侵食性フラックス（侵食性フラックス）の使用および好ましくは仕上げフラックス（仕上げフラックス）を塗布し、プリフォームをリフローすることにより、直接ヒートスプレッダ上に望ましい最終堆積寸法を有するはんだ堆積を形成する方法に関する。はんだ堆積は、半導体への接合を向上させるために平坦化またはコイニング加工され、追加の取付けフラックス（取付けフラックス）を被覆されることが好ましい。
【背景技術】
【０００２】
本発明の方法は、共同発明者の米国特許第６，７８６，３９１号（ここで参照したことにより本願に取り込む）に記載の方法を改善したものである。
【０００３】
金属表面にはんだ付けする場合、はんだ付けの目的が電気的接続を形成する場合も非電気的機械的接続を形成する場合も、はんだは金属表面を被覆するか金属表面と接合しなくてはならない。はんだによる良好な電気伝導または熱伝導は、金属表面へのボイドのないはんだ接合に依存する。エレクトロニクスアセンブリ工業における例として、冷却する対象であるエレクトロニクスデバイスへの金属の蓋またはカバーのはんだ付けがある。熱伝導性の蓋は、熱を放射するか、または熱を除去するための熱パイプに熱を伝え、それによりデバイスを冷却できる。はんだ付けフラックスは、溶融はんだが金属と適切に接合できるよう、金属表面から、ほとんどが酸化物である汚染物を除去する能力で選択しなくてはならない。
【０００４】
莫大な数のはんだ付けフラックスが、IPC／EIA Standard J-STD-004"Requirements for Soldering Fluxes"になされているとおり、その残渣の腐食性により群または部類に分類できる。この工業文書は、フラックスの基本組成および組成中に含まれるハライドパーセントによりフラックスを分類している。他の工業標準は、ASTM-B 32"Standard Specification for Solder Metals"であり、フラックスの種類の同様な分類を含んでいる。さらに、他の国際標準は、ISO 9454"Soft Soldering Fluxes-Classification and Requirements"であり、成分により分類されるフラックスの性能要件を詳述している。これらの標準により具体的に包含されないフラックスの選択肢があるかもしれないが、フラックスは一般的に組成により３群に分類でき、以下のとおり定義される：
無機フラックス：  限定はされないが、塩化亜鉛、臭化亜鉛、塩化スズ、臭化スズ、フッ化スズ、塩化ナトリウムなどの金属のハライド塩が水に溶けている無機酸および／または塩の溶液であり、任意に、塩化アンモニウム、鉱酸、例えば塩化水素酸、臭化水素酸、リン酸を含む。
【０００５】
有機フラックス：  ロジンまたは樹脂でない有機物質から基本的に構成されており、限定はされないが、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、マロン酸、グリコール酸、乳酸、グリセリン酸、リンゴ酸、酒石酸およびクエン酸などの水溶性カルボン酸；ステアリン酸、オレイン酸、安息香酸、サリチル酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸などの水不溶性カルボン酸を含み、任意に、アミン、アミドならびにアミンおよび酸のヒドロハライド誘導体を混合して含む。
【０００６】
ロジンフラックス：  松の木の含油樹脂から抽出され精製された天然樹脂から基本的に構成され、その組成物は、他の有機酸およびアミンヒドロハライドなどの活性を高める添加剤も含むことがある。ロジンフラックスは一般的に水溶性ではない。
【０００７】
さらに、フラックス組成物は、フラックス中に含まれるハライドのレベルおよび腐食試験により示されるとおり活性が様々に異なる。無機および有機フラックスは一般的に水溶性であるが、ロジンフラックスは溶媒可溶性である。フラックスの種類および組成を詳記することは本発明の意図ではなく、種々の利用可能なフラックスの潜在的な用途を示すことが本発明の意図である。
【０００８】
高活性フラックス、特に無機および有機の水溶性タイプは、最も困難な金属でさえはんだ付けするのに非常に有効であるが、はんだ付けされたアセンブリ上に有害で、不溶性で腐食性の残渣の形成を起こすことがある。支持体上に残されたままであると、残渣は、製品の電気的または機械的故障を起こすことがある。高活性フラックスを使用するために、本発明は、高活性フラックスから出る残渣が洗浄により製品から除去できるよう、前記残渣を水または他の好適な溶媒に可溶性にする第２のフラックスを利用する。第２のフラックスは、ハライドまたは他の腐食性物質を含むことも含まないこともある仕上げフラックスである。仕上げフラックスが腐食物および／またはハライドを含む場合、それらはリフロープロセスの後で洗浄可能でなくてはならない。これらのフラックスは、支持体にどのような大きさまたは形状のはんだも堆積する融通性があるため、はんだ付け可能な組成物のプリフォームとともに本発明の方法に使用される。
【０００９】
母材の上にはんだを堆積した後金属上に形成される残渣の量を低減する従来技術のプロセスには、劣ったはんだ接合部を生み出すことのある活性の低いフラックス、ディウェッティングまたは不完全なはんだ付けがある。他の方法は、金属支持体上の堆積領域を定義するレジスト物質を利用している。フラックスは、レジストにより囲まれた領域に塗布および配置され、次いで、金属支持体が溶融はんだ中に浸漬されるか、はんだのウェーブ中を通過する。この方法は、支持体の潜在的な熱損傷および不規則なはんだ堆積のため望ましくない。さらに、他の従来技術の方法は、はんだマスクにより限定された領域にはんだペーストが塗布される場合はんだ堆積の広がりを制限しようとしてはんだマスクを使用している。はんだ堆積はより均一になりうるが。はんだマスクの使用は一般的に高価であり、時間がかかり、非効率的であろう。
【００１０】
本発明は、はんだプリフォーム堆積をヒートスプレッダに接合する工程であって、取付けフラックスおよび仕上げフラックスがプリフォームと共に使用される工程を含んでなる。プリフォームおよびフラックスは、リフロー条件に１度または２度曝されることがある。マイクロプロセッサダイ（半導体チップ）の裏面への接合前に、任意に追加量の取付けフラックスをはんだ堆積に加えてもよい。
【発明の開示】
【００１１】
本発明は、概略的には、ヒートスプレッダまたはヒートシンクまたは伝熱材料上へのはんだの堆積を制御する方法を対象とする。本発明の方法は、電気的接続および非電気的接続と共に用いて、デバイスからヒートシンクを経由して熱エネルギーを移動させるのに利用できる。本発明の方法は、ある導電性金属から他の金属への電気エネルギーの移動のための接続を形成するのにも使用できる。後出の具体例では、半導体パッケージに使用されるヒートスプレッダまたはヒートシンク上へのはんだの制御された堆積として説明する。第１の方法は、ヒートスプレッダまたはヒートシンクへ十分な量の取付けフラックスを塗布する工程、ヒートスプレッダ上のフラックスの上にはんだプリフォームを配置する工程、プリフォーム上に十分な量の仕上げフラックスを配置する工程、ヒートスプレッダ、フラックスおよびプリフォームをリフロー条件に曝す工程、冷却する工程、支持体とプリフォームとを洗浄する工程、はんだ堆積を平坦化する工程および任意に、マイクロプロセッサダイの裏面に接合するための、有効量の第２の取付けフラックスをはんだ堆積に塗布する工程を含んでなる。本発明の別な方法は、ヒートスプレッダまたはヒートシンクに取付けフラックスを塗布する工程、ヒートスプレッダ上のフラックスの上にはんだプリフォームを配置する工程、ヒートスプレッダ、取付けフラックスおよびプリフォームをリフロー条件に曝す工程、次いで、仕上げフラックスを、ヒートスプレッダおよび今やはんだ堆積であるプリフォームに塗布する工程、ヒートスプレッダ、はんだ堆積および仕上げフラックスをリフロー条件に曝す工程、冷却する工程、ヒートスプレッダおよびはんだ堆積を洗浄する工程、はんだ堆積を平坦化する工程および任意に、マイクロプロセッサダイの裏面に接合するため、第２の取付けフラックスを塗布する工程を含んでなる。本発明の別な方法は、記載のとおり仕上げフラックスの塗布と共にフラックスおよびプリフォームを１または２のリフロー条件に曝す上述の工程の後、取付けフラックスをはんだプリフォームと共にヒートスプレッダまたはヒートシンクの第１面に塗布する工程を含んでなる。次いで、取付けフラックスおよび第１のはんだプリフォームより低い融点を持つはんだプリフォームを、ヒートスプレッダの第２面に塗布する工程および前記部品をリフロー条件に曝す前または後に仕上げフラックスを塗布する工程。各面のはんだ堆積は従来の手段により平坦化され、任意に、第１面がマイクロプロセッサダイの裏面に、ヒートスプレッダの第２面がヒートシンクに接合するように、他の取付けフラックスが塗布される。
【００１２】
本発明の目的はヒートスプレッダ上のはんだの堆積を制御する方法を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、有害で、不溶性で、腐食性の残渣の形成を顧慮せずに、侵食性フラックス(侵食性フラックス)をはんだと共に使用する方法を提供することである。
【００１４】
本発明の目的は、ヒートスプレッダに特定量のはんだ金属を予備堆積する方法を提供することである。
【００１５】
本発明の他の特徴および利点は、以下の図面および詳細な説明を考察すれば当業者には明らかになるであろう。そのような追加の特徴および利点の全てが、特許請求の範囲に定義のとおり本発明の範囲に含まれるものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に従い、本発明の説明に以下の用語を本願中で用いる。
【００１７】
ヒートスプレッダまたはヒートシンクは熱を放散させる。それは、はんだ付けされる金属表面またはプリフォームの溶融によりプリフォームが接合する金属材料である。例えば、ヒートスプレッダは、銅、ニッケル、真鍮、金またはステンレス鋼でよい。ヒートスプレッダは、銅、ニッケル、金被覆したニッケル、スズ−ニッケル、銀またはパラジウムなどのはんだ付け可能な金属でメッキされている、金属またはセラミック材料でもよい。
【００１８】
取付けフラックスは、酸化物を除去し支持体金属上のはんだ接合を促進するに十分な活性を持つ材料である。取付けフラックス材料は、固体でも、液体でも、粘性のあるペーストでも、粘着性でもよい。取付けフラックスは、酸化の強さまたは支持体表面上の被膜により、穏やかでも強烈でもよい。はんだ接合プロセスに使用される強烈な取付けフラックスは、水およびほとんどの溶媒に不溶性な塩残渣を残すことがある。残渣の量および性質は、特定の用途に使用されるフラックス、ヒートスプレッダおよびプリフォーム合金の化学組成に依存する。
【００１９】
仕上げフラックスは、取付けフラックスとの適合性により選択される。仕上げフラックスは取付けフラックスからの残渣および塩を可溶化し、適当な溶媒で残渣が洗い流されるようにする。仕上げフラックスは、洗浄後に腐食性残渣や不溶性塩を全く残さない。仕上げフラックスは、好ましくは粘性があり、無機酸および有機酸の塩を可溶化する十分な活性を持たなければならないが、母材または支持体上にさらなるはんだ拡散を促進するほど活性ではない。
【００２０】
プリフォームは、最終的な望ましいはんだ堆積の定義された形状またはその寸法に合った、予備制御された量のはんだである。はんだの延性は、異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する２つの表面とともに信頼できる相互接続が作られるよう、合金の選択により制御可能である。有用なはんだには、スズ、鉛、銅、銀、亜鉛およびインジウムを含む合金がある。十分な鉛を含むスズ−鉛合金は、信頼できる接合部のためにダイとヒートスプレッダの間のＣＴＥのずれにより接合部に生じる応力に耐えるに十分延性がある。
【００２１】
溶媒は、プリフォームのリフローの後支持体およびはんだ堆積の表面から仕上げフラックスを溶解し洗い流す好適な液体である。溶媒は、プリフォーム、フラックスおよび使用される支持体に特異的であろう。例えば、溶媒は、極性または非極性溶媒、水、アルコール、テルペン、脂肪族または芳香族石油炭化水素溶媒、エステル、ケトン、グリコールエーテル、ハロゲン化炭化水素、アミンでよい。
【００２２】
リフローは、プリフォームの液相線より高い温度に支持体およびプリフォームを加熱する行為である。リフロープロセスにおいて、予備加熱を利用して、プリフォーム溶融の前にフラックス中の揮発性溶媒を蒸発させることもできる。フラックスの濡れ能力は、ピークリフロー温度に直接関連する。温度は、はんだプリフォームによる良好な濡れを可能にするほど高くなければならないが、フラックスの過度な劣化を起こすほど高くてはいけない。リフロー熱は、温度と滞留時間の組み合わせにより得られる。熱は、フラックスの活性およびはんだ付け性に直接影響を与える。予備加熱およびピーク温度ならびに持続時間が、監視すべきパラメータである。
【００２３】
本発明の方法は、必要な場合侵食性フラックスを利用してはんだの制御された堆積を可能にし、ヒートスプレッダへのプリフォームの強い接合を確実にするので有利である。制御された量の侵食性フラックスを使用する利点には、ヒートスプレッダの完全なはんだ濡れおよびはんだとヒートスプレッダの間のボイドの排除がある。ボイドは、閉じ込められた空気および気体が断熱材として作用し、熱伝導の効率を下げるので、伝熱アセンブリにおいて特に不利益である。前記方法は、腐食性残渣に関する心配が全くなく非常に強烈なフラックスを使用するが、それは、仕上げフラックスの塗布および洗浄により残渣が効果的に除去できるからである。本発明の方法は、侵食性フラックスの使用、その後、残渣を可溶化して洗い流す仕上げフラックスの使用により、穏やかで非腐食性フラックスでははんだ付けが困難な金属のはんだ付けを可能にする。制御された量あるいは十分または有効量とは、プリフォームとヒートスプレッダの間の毛細管空間を満たす取付けフラックスの量である。多すぎる取付けフラックスが使用されると、プリフォームがその上に配置された時、ヒートスプレッダ上のフラックスを覆うプリフォームの端から押し出される。好ましくは、少量の圧力を用いてヒートスプレッダ上のフラックスの上にプリフォームが配置される。圧力が大きすぎると、フラックスの一部が、プリフォームの下から押しのけられるであろう。
【００２４】
本発明の方法に使用されるはんだは従来のものであり、例えば、不当に制限的ではなく、それらはスズ−鉛合金、スズ−銀合金、スズ−銅合金、スズ−銀−銅合金およびスズが添加・無添加の１００％インジウムである。合金中の金属の典型的な量は以下のとおりである：（Ｓｎ６３％Ｐｂ３７％）、（Ｓｎ５０％Ｐｂ５０％）、（Ｓｎ６０％Ｐｂ４０％）、（Ｓｎ９５％Ａｇ５％）、（Ｓｎ９６．５％Ａｇ３．５％）Ｉｎ１００％、（Ｉｎ９５．５％Ｓｎ０．５％）、（Ｉｎ９９．７５％Ｓｎ０．２５％）。本発明の方法は、フラックスおよび金属ヒートスプレッダまたはヒートシンクと適合性のある基本的にどのようなはんだとも機能するであろう。電子部品を鉛無しで製造することに対する関心が高まりつつある。したがって、インジウムおよびその合金のいくつかが好ましい。インジウムの熱伝導率は、はんだに銅、グラファイト、炭化ケイ素またはダイアモンド粒子を注入して上昇させることができる。はんだプリフォームは、記載されたはんだが精密に打ち抜かれたものである。それらは従来の方法で調製できる。プリフォームは、はんだを合金化し、ビレット中に流して作られる。ビレットは圧縮され、ワイヤまたはリボン形態のはんだを押し出す。次いで、それを望ましい厚さに圧延できる。リボンは切断または型抜き機中に供給され、所望の寸法に打ち抜くことができる。
【００２５】
どのようなはんだ付け可能な金属またはメッキでもよいヒートスプレッダに関して、他のものよりはんだ付けが容易なものもある。ヒートスプレッダは、第２の金属によりメッキしてもよく、銅の上にメッキされたニッケルなどのように腐食を防ぎ、あるいは、ニッケルの上にメッキされたパラジウムまたはアルミニウムの上にメッキされたニッケルなどのようにはんだ付け性を向上させることができる。以下の表１は、グループ１から４にヒートスプレッダまたはメッキ用の金属の一覧を示すが、グループの数が増すにつれはんだ付けの困難が増している。
【００２６】
【表１】
2009507395.tif 000003
【００２７】
はんだ付けの容易さは、金属表面の酸化の性質による。グループ１金属上の酸化物は、ロジンフラックスおよび多くの有機フラックスなどの穏やかなフラックスにより除去可能である。しかし、グループ４の金属は頑固な酸化物を有し、無機タイプなど、より強烈なフラックスを必要とする。本発明の方法は、前記金属全てと利用可能である。それにもかかわらず、はんだ付けが容易な第２の金属が、はんだ付けが困難な金属表面にメッキされることが多く、例えば、鋼上のニッケルメッキ、ニッケル上の金メッキ、ニッケル上のパラジウムメッキ、アルミニウム上のニッケルメッキである。
【００２８】
以下の表２は、順にはんだ付けが困難になる、ヒートスプレッダに使用可能な３種の金属上に、本発明のプロセスにおいて使用される典型的な取付けフラックスを示す。３種の金属は、表１の金属の群の代表である。表２において、「フラックス」の欄は、上から下に取付けフラックスの活性が高まることを示し、したがって、ＩＡまたは無機酸フラックスは、ＲＭＡタイプまたはＲＡタイプロジンフラックスよりも高い活性を有し、より腐食性である。フラックスの名称は従来のものであり当業界に知られている。好ましくは、フラックスの列記は、はんだ付けの容易さに対応している。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
表２において、「Ｘ」は、溶融はんだがヒートスプレッダの母材を濡らすことを示す。どのフラックスタイプも、金属支持体銅に使用することができる。より活性が高く、より強烈なフラックスが銅およびニッケルに使用できる。最も強烈なフラックスは、ステンレス鋼のはんだ付けに必要とされる。表２に特定されるフラックスは全て本発明に使用できるが、最も強烈なものは取付けフラックスとして好ましく、具体的には「フラックス」欄の最後の３種、高活性ロジン（ＲＡ）、有機酸（ＯＡ）および無機酸（ＩＡ）である。取付けフラックスの一部、例えば穏やかな活性のロジン（ＲＭＡ）は、金属ヒートスプレッダへのはんだ付けまたははんだの接合を十分に得るには活性が十分でないこともある。これが起こる場合、仕上げフラックスを、プリフォーム、取付けフラックスおよびヒートスプレッダの上に塗布し、シングルリフロープロセスの工程にしたがう。仕上げフラックスの添加は、取付けフラックスの断熱を与え、リフロー加熱の間の温度上昇速度の低下を可能にする。これは、取付けフラックスの熱安定性を高める。
【００３１】
上記のフラックスは、特定の取付けフラックスと適合性があり可溶性である限り、上に列記していないロジンタイプ（Ｒ）も含め仕上げフラックスとしても使用できる。適合性は、主に溶解度に関連がある。複数のフラックスが同じ溶媒に可溶性である場合、それらは適合性があると考えられる。
【００３２】
仕上げフラックスのリフロー加熱の後フラックス残渣を除去する目的には、洗浄溶媒は極性液体でも非極性液体でもよい。極性溶媒にはアルコール、好ましくは水がある。非極性溶媒には、脂肪族または芳香族石油炭化水素溶媒、エステル、ケトン、グリコールエーテル、ハロゲン化炭化水素、アミンおよびこれらの混合物があるが、これらに限定されない。
【００３３】
代表的なフラックス配合を表３に示す。配合は、はんだ付けフラックスの当業者が本発明の原理を実際の実施形態に応用できるように意図された例であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３４】
【表３−１】
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【００３５】
【表３−２】
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【００３６】
【表３−３】
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【００３７】
本発明への理解を容易にするため、シングルリフロープロセス、方法１を示す図１を参照する。高活性フラックスまたは取付けフラックス、例えば無機酸フラックス（ＩＡ）の堆積を支持体上に配置する。フラックスをヒートスプレッダ上に配置する種々の方法がある１００。フラックスを、制御された面積および厚さで支持体上に噴霧してよく、あるいは、支持体金属上にプリフォームを配置する前にプリフォームに塗布または噴霧してもよく、あるいは、プリフォームと支持体の間の毛細管空間を満たすに十分な量の制御されたフラックスの堆積を塗布してもよい。好ましくは、はんだ付けすべき支持体に配置された時プリフォームに圧力をかけてもよい１０２。制御された量のフラックスが堆積されると、プリフォームまたは支持体上に過剰なフラックスは全くなく、したがって除去すべきものは何もない。過剰なフラックスが存在する場合、容易にきれいに吸い取りまたは拭き取ることができる。典型的には、少量の取付けフラックスが支持体を濡らし、フラックスのその量が十分であることを示す。
【００３８】
次いで、仕上げフラックスを制御された量加える１０４。何が制御された堆積かを決める際に、その量は、フラックスの活性および粘稠度に依存する。このプロセスでの仕上げフラックスの十分な量または有効量は、プリフォームの下に流れず取付けフラックスを希釈する量である。例えば、表２でタイプＲＭＡまたはロジン穏やかな活性フラックスとして示される仕上げフラックスは、取付けフラックスとして機能したり、使用されている支持体金属上のはんだの濡れを促進したりするには十分な活性ではないかも知れないが、強烈な取付けフラックスとして使用されるフラックス、タイプＩＡ、無機酸の残留塩を可溶化するには十分な活性を有するかも知れない。仕上げフラックスの物理的形態は、ペーストでも、粘性のゲルでも、液体でもよい。フラックスの粘度特性はフラックスに独特である。
【００３９】
リフロープロセス１０６は、当業界に公知の種々の方法、誘導加熱、赤外線、対流オーブン、高温ガス加熱、伝導、マイクロ波エネルギーなどにより加熱するものである。はんだ付けされる支持体の温度は、典型的には、はんだプリフォーム組成物の液相線の約２０℃から約４０℃上に上げられる。加熱およびリフローは、周囲空気雰囲気中でも、窒素または他の不活性雰囲気中でも行える。温度および加熱速度は、金属支持体および選択された取付けフラックスの質量に依存する。従来の常法は、穏やかな活性のロジンなどの穏やかな取付けフラックスが、高温および低い加熱速度による劣化をより受けやすいことを示唆している。したがって、温度および加熱温度は、当業者に公知のとおり、選択されるフラックスタイプに対し調整しなくてはならない。プリフォームが液相に達し金属が濡れると冷却が始まる。
【００４０】
次に、はんだ堆積およびヒートスプレッダを溶媒で洗浄するが１０８、溶媒は極性でも非極性液体でもよく、イソプロパノール、他のアルコール、水、脂肪族または芳香族石油炭化水素溶媒、エステル、ケトン、グリコールエーテル、ハロゲン化炭化水素、アミンおよびこれらの混合物があるが、これらに限定されない。任意に、その後、仕上げたアセンブリを乾燥してもよい。はんだ堆積は、図３および４に示すように任意に平坦化してもよい。はんだ堆積の平坦化または「圧印加工」は、大量の物理的圧力をかけて実施される。これは、従来の装置、例えば、Arbor Pressにより実施できる。目的は、はんだ堆積の最上表面を圧縮して堆積の形状を引き立たせることである。典型的には、はんだ堆積の表面形態を、チャネルまたは他のデザインを形成して修飾し、ダイまたはヒートシンクに接合する場合に空隙を少なくすることができる。任意に、取付けフラックス１１２をはんだ堆積に塗布し、ダイまたはヒートシンクへの接合を助けてもよい。次いで、はんだ堆積は、好ましくは取付けフラックスＡまたはＢである取付けフラックスとともに、マイクロプロセッサダイの裏面に接合される１１４。それをヒートシンクに接合してもよい。
【００４１】
図２は、２リフロープロセス、方法２を示している。取付けフラックスを上述のとおりヒートスプレッダ上に堆積または配置し２００、プリフォームをヒートスプレッダに配置する２０４。次いで、リフロー２０６が、上述の条件下で、しかしフラックス、金属ヒートスプレッダおよび使用されるプリフォームに依存して起こる。はんだ付けリフローの後、仕上げフラックス２０８を、今やはんだ堆積である以前のプリフォームの上に塗布し、リフロー２１０が上述の条件下で再び起こる。仕上げフラックスの量は、取付けフラックスおよび少なくともはんだ堆積の端を覆う量である。次いで、はんだ堆積および支持体を、上述の極性または非極性溶媒で洗浄し２１４、乾燥する。はんだ堆積を平坦化し２１６、取付けフラックス２１８で覆い、上述のとおりマイクロプロセッサダイの裏面に接合してよい２２０。
【００４２】
本発明の方法１は、有効量の取付けフラックスを提供するが、その量は、侵食性フラックスですら制御された方法で塗布および利用され有害な残渣の心配なく確実な接合を与えるよう、支持体とプリフォームとの間の毛細管空間に限定される。はんだを金属に接合する際、本発明の方法は、はんだが融解して母材と金属間接合を与えるよう、フラックスおよびはんだの実質的な堆積を可能にする。本発明は、ある面積での制御されたはんだの堆積を可能にする。はんだは、約０．００５インチから約０．０１２インチの、好ましくは０．２００インチまでの厚さの範囲の量で存在してよい。はんだの典型的な量の堆積は、堆積の領域を超えて拡がること無しに、おおよそ均一な寸法で母材上の領域を満たす。１．５インチ×１．５インチの寸法を有する支持体上でリフローした後、リフロー後のはんだ堆積は、境界の明確なドーム形状の約０．５インチ×約０．５インチ×０．０１２インチの領域に存在するであろう。
【００４３】
図３は、ヒートスプレッダ３１０上に接合または堆積した十分な量のはんだ３００のリフロー後の状態を表す。はんだは盛り上がり、金属支持体上にその位置を保つ。
【００４４】
図４は、ヒートスプレッダ上でアーム４１０により平坦化されているはんだ４００の堆積を示す。この平坦化によりはんだ堆積の寸法を制御する。はんだ堆積４００の上面４２０上のチャネリングその他のマーキングは、堆積がダイまたはヒートシンクに接合する際に空隙を少なくする。本発明の方法は、はんだと金属支持体の間にボイドのない接合を与える。
【００４５】
図５は、はんだプリフォーム５１０に接合しているダイ５００を示している。ダイは種々の電気デバイスと結びついていてよく、従来の材料からできている。それはマイクロプロセッサを含んでよい。電気接点５２０は、支持体５３０に接合しているはんだバンプを含んでよい。支持体５３０は、ダイ５００と外部デバイスの間に衝撃を運ぶ好適な材料を含んでよい。
【００４６】
ヒートスプレッダ５４０は、はんだ堆積５６０によりヒートシンク５５０に接合している。本発明によると、ヒートスプレッダの第１面５７０は、純粋なインジウムを含むはんだプリフォームによりダイ５００に接合しているのが好ましい。好ましくは、はんだプリフォーム５６０中の銀−銅−スズ合金を含む従来のはんだプリフォームが、ヒートスプレッダ５８０の第２面をヒートシンク５５０に接合する。この配置は、ダイとヒートシンクとの接触に使用できるはんだの他の配置を不当に制限するものではない。
【００４７】
以下の非限定的な例を示して、本発明をさらに説明する。変形には、支持体の選択、はんだプリフォーム組成、ａｔｔａｃｈｉｎｇおよび仕上げフラックス、リフローオーブンスピードおよびフラックスの塗布法がある。はんだプリフォームを溶融する加熱方法は、以下のとおり設定したリフローゾーンとともにＳｉｋａｍａコンベヤー付きリフローオーブンを使用するものであった：ゾーン１：１００℃、ゾーン２：２８０℃、ゾーン３：１００℃、ゾーン４：オフ、ゾーン５：オフ。各ゾーンは、長さおよび幅が６．２５インチであり、ベルトスピードを変えて、はんだプリフォーム組成物に要求される熱を与えた。
【実施例】
【００４８】
実施例１
はんだプリフォームの表面を濡らすのに十分な量の取付けフラックス（Ｆ）の液滴を、ニッケルコートされた銅のヒートスプレッダに加えた。ついで、０．５インチ×０．５インチ×０．０１２インチの寸法を持つ１００％インジウムのはんだプリフォームをフラックス上に配置し、プリフォームの下から過剰なフラックスを排除するに十分な圧力で押した。この過剰なフラックスをペーパータオルで除去した。仕上げフラックス（５）を、Asymtek Century Series自動ディスペンシングシステムで、プリフォームの上およびプリフォームの側面の周りに加えた。次いで、得られた生成物を、以下のリフローゾーン、ゾーン１：５０℃、ゾーン２：２５０℃、ゾーン３：５４℃、ゾーン４：４０℃、ゾーン５：２６℃で、Sikamaリフローオーブン上でリフローした。各ゾーンは長さ６．２５インチであり、ベルトスピードは５０インチ／分で運転していた。リフローの後、試料を水道水、イソプロパノールですすぎ、押込み空気により乾燥した。得られた生成物は光沢があり、目視では残渣が全くなかった。
【００４９】
実施例２
はんだプリフォームの表面を濡らすのに十分な量の取付けフラックス（Ｇ）の液滴を、ニッケルコートされた銅のヒートスプレッダに加えた。ついで、０．５インチ×０．５インチ×０．０１２インチの寸法を持つ１００％インジウムのはんだプリフォームをフラックス上に配置し、プリフォームの下から過剰なフラックスを排除するに十分な圧力で押した。この過剰なフラックスをペーパータオルで除去した。仕上げフラックス（５）を、Asymtek Century Series自動ディスペンシングシステムで、プリフォームの上およびプリフォームの側面の周りに加えた。次いで、得られた生成物を、以下のリフローゾーン、ゾーン１：オフ、ゾーン２：２８０℃、ゾーン３：オフ、ゾーン４：オフ、ゾーン５：オフで、Sikamaリフローオーブン上でリフローした。各ゾーンは長さ６．２５インチであり、ベルトスピードは６０インチ／分で運転していた。リフローの後、試料を水道水、イソプロパノールですすぎ、押込み空気により乾燥した。得られた生成物は光沢があり、目視では残渣が全くなかった。
【００５０】
実施例３
はんだプリフォームの表面を濡らすのに十分な量の取付けフラックス（実施例１と同じ処方）の液滴を、金コートされたニッケル／銅のヒートスプレッダに加えた。ついで、０．５インチ×０．５インチ×０．０１２インチの寸法を持つ１００％インジウムのはんだプリフォームをフラックス上に配置し、プリフォームの下から過剰なフラックスを排除するに十分な圧力で押した。この過剰なフラックスをペーパータオルで除去した。仕上げフラックス（実施例１と同じ処方）を、Asymtek Century Series自動ディスペンシングシステムで、プリフォームの上およびプリフォームの側面の周りに加えた。次いで、得られた生成物を、以下のリフローゾーン、ゾーン１：オフ、ゾーン２：２８０℃、ゾーン３：オフ、ゾーン４：オフ、ゾーン５：オフで、Sikamaリフローオーブン上でリフローした。各ゾーンは長さ６．２５インチであり、ベルトスピードは６０インチ／分で運転していた。リフローの後、試料を水道水、イソプロパノールですすぎ、押込み空気により乾燥した。得られた生成物は光沢があり、目視では残渣が全くなかった。
【００５１】
実施例４
はんだプリフォームの表面を濡らすのに十分な量の取付けフラックス（実施例１と同じ処方）の液滴を、ニッケルコートされた銅のヒートスプレッダに加えた。ついで、０．５インチ×０．５インチ×０．０１２インチの寸法を持つ１００％インジウムのはんだプリフォームをフラックス上に配置し、プリフォームの下から過剰なフラックスを排除するに十分な圧力で押した。この過剰なフラックスをペーパータオルで除去した。次いで、得られた生成物を、以下のリフローゾーン、ゾーン１：オフ、ゾーン２：２８０℃、ゾーン３：オフ、ゾーン４：オフ、ゾーン５：オフで、Sikamaリフローオーブン上でリフローした。各ゾーンは長さ６．２５インチであり、ベルトスピードは６０インチ／分で運転していた。仕上げフラックス（実施例１と同じ処方）を、手でたっぷりとプリフォームの上およびプリフォームの側面の周りに加え、上述と同じ条件で再びリフローした。第２のリフローの後、試料を水道水、イソプロパノールですすぎ、押込み空気により乾燥した。得られた生成物は光沢があり、目視では残渣が全くなかった。
【００５２】
実施例５
はんだプリフォームの表面を濡らすのに十分な量の取付けフラックス（実施例１と同じ処方）の液滴を、ニッケルコートされた銅のヒートスプレッダに加えた。ついで、０．５インチ×０．５インチ×０．０１２インチの寸法を持つ０．５％スズ／９５．５％インジウムのはんだプリフォームをフラックス上に配置し、プリフォームの下から過剰なフラックスを排除するに十分な圧力で押した。この過剰なフラックスをペーパータオルで除去した。次いで、得られた生成物を、以下のリフローゾーン、ゾーン１：オフ、ゾーン２：２８０℃、ゾーン３：オフ、ゾーン４：オフ、ゾーン５：オフで、Sikamaリフローオーブン上でリフローした。各ゾーンは長さ６．２５インチであり、ベルトスピードは５０インチ／分で運転していた。仕上げフラックス（実施例１と同じ処方）を、手でたっぷりとプリフォームの上およびプリフォームの側面の周りに加え、上述と同じ条件で再びリフローした。第２のリフローの後、試料を水道水、イソプロパノールですすぎ、押込み空気により乾燥した。得られた生成物は、目視では残渣が全くなかった。
【００５３】
実施例６
はんだプリフォームの表面を濡らすのに十分な量の取付けフラックス（実施例１と同じ処方）の液滴を、ニッケルコートされた銅のヒートスプレッダに加えた。ついで、０．６インチ×０．６インチ×０．０１２インチの寸法を持つ６３％スズ／３７％鉛のはんだプリフォームをフラックス上に配置し、プリフォームの下から過剰なフラックスを排除するに十分な圧力で押した。この過剰なフラックスをペーパータオルで除去した。次いで、得られた生成物を、以下のリフローゾーン、ゾーン１：オフ、ゾーン２：２８０℃、ゾーン３：オフ、ゾーン４：オフ、ゾーン５：オフで、Sikamaリフローオーブン上でリフローした。各ゾーンは長さ６．２５インチであり、ベルトスピードは５０インチ／分で運転していた。仕上げフラックス（実施例１と同じ処方）を、手でたっぷりとプリフォームの上およびプリフォームの側面の周りに加え、上述と同じ条件で再びリフローした。第２のリフローの後、試料を水道水、イソプロパノールですすぎ、押込み空気により乾燥した。得られた生成物は、目視では残渣が全くなかった。
【００５４】
実施例７
はんだプリフォームの表面を濡らすのに十分な量の取付けフラックス（実施例１と同じ処方）の液滴を、ニッケルコートされた銅のヒートスプレッダに加えた。ついで、０．５インチ×０．５インチ×０．０１２インチの寸法を持つ９７％インジウム／３％銀のはんだプリフォームをフラックス上に配置し、プリフォームの下から過剰なフラックスを排除するに十分な圧力で押した。この過剰なフラックスをペーパータオルで除去した。次いで、得られた生成物を、以下のリフローゾーン、ゾーン１：オフ、ゾーン２：２８０℃、ゾーン３：オフ、ゾーン４：オフ、ゾーン５：オフで、Sikamaリフローオーブン上でリフローした。各ゾーンは長さ６．２５インチであり、ベルトスピードは５０インチ／分で運転していた。仕上げフラックス（実施例１と同じ処方）を、手でたっぷりとプリフォームの上およびプリフォームの側面の周りに加え、上述と同じ条件で再びリフローした。第２のリフローの後、試料を水道水、イソプロパノールですすぎ、押込み空気により乾燥した。得られた生成物は、目視では残渣が全くなかった。
【００５５】
実施例８
はんだプリフォームの表面を濡らすのに十分な量の取付けフラックス（実施例１と同じ処方）の液滴を、ニッケルコートされた銅のヒートスプレッダに加えた。ついで、０．６インチ×０．６インチ×０．０１２インチの寸法を持つ６３％スズ／３７％鉛のはんだプリフォームをフラックス上に配置し、プリフォームの下から過剰なフラックスを排除するに十分な圧力で押した。この過剰なフラックスをペーパータオルで除去した。次いで、得られた生成物を、以下のリフローゾーン、ゾーン１：オフ、ゾーン２：２８０℃、ゾーン３：オフ、ゾーン４：オフ、ゾーン５：オフで、Sikamaリフローオーブン上でリフローした。各ゾーンは長さ６．２５インチであり、ベルトスピードは５０インチ／分で運転していた。仕上げフラックス（５）を、手でたっぷりとプリフォームの上およびプリフォームの側面の周りに加え、上述と同じ条件で再びリフローした。第２のリフローの後、試料を水道水、イソプロパノールですすぎ、押込み空気により乾燥した。得られた生成物は、目視では残渣が全くなかった。
【００５６】
本発明を特定の好ましい実施形態に関連して詳細に説明したが、上記の説明に照らして当業者には多くの代替、修正および変形が明白なことは明らかである。したがって、添付する特許請求の範囲がそのような代替、修正および変形を、本発明の真実、範囲、精神の中に含まれるとして包含することが企図される。
【００５７】
実施例９
はんだプリフォームの表面を濡らすのに十分な量の取付けフラックス（実施例１と同じ処方）の液滴を、ニッケルコートされた銅のヒートスプレッダに加えた。ついで、０．５インチ×０．５インチ×０．０１２インチの寸法を持つ１００％インジウムのはんだプリフォームをフラックス上に配置し、プリフォームの下から過剰なフラックスを排除するに十分な圧力で押した。この過剰なフラックスをペーパータオルで除去した。次いで、得られた生成物を、以下のリフローゾーン、ゾーン１：オフ、ゾーン２：２８９℃、ゾーン３：オフ、ゾーン４：オフ、ゾーン５：オフで、Sikamaリフローオーブン上でリフローした。各ゾーンは長さ６．２５インチであり、ベルトスピードは６０インチ／分で運転していた。仕上げフラックス（実施例１と同じ処方）を、手でたっぷりとプリフォームの上およびプリフォームの側面の周りに加え、上述と同じ条件で再びリフローした。第２のリフローの後、試料を水道水、イソプロパノールですすぎ、押込み空気により乾燥した。得られた生成物は光沢があり、目視では残渣が全くなかった。得られたアセンブリをダイプレス中に配置し、次いで、水圧プレス中に配置しインジウム堆積を平坦化または圧印加工した。次いで、圧印加工された堆積物に低活性取付けフラックスＡを塗布すると、マイクロプロセッサダイの裏面に接合するのに利用可能であった。
【００５８】
実施例１０
はんだプリフォームの表面を濡らすのに十分な量の取付けフラックスＦの液滴を、ニッケルコートされた銅のヒートスプレッダの第１面に加えた。ついで、０．５インチ×０．５インチ×０．０１２インチの寸法を持つ９５．５％スズ、３．７５％銀、０．７５％銅のはんだプリフォームをフラックス上に配置し、プリフォームの下から過剰なフラックスを排除するに十分な圧力で押した。この過剰なフラックスをペーパータオルで除去した。次いで、得られた生成物を、以下のリフローゾーン、ゾーン１：７０℃、ゾーン２：１００℃、ゾーン３：１７６℃、ゾーン４：２５０℃、ゾーン５：５００℃で、Sikamaリフローオーブン上でリフローした。各ゾーンは長さ６．２５インチであり、ベルトスピードは５０インチ／分で運転していた。仕上げフラックス５を、手でたっぷりとプリフォームの上およびプリフォームの側面の周りに加え、上述と同じ条件で再びリフローした。第２のリフローの後、試料を水道水、イソプロパノールですすぎ、押込み空気により乾燥した。得られた生成物は残渣がなかった。ヒートスプレッダの第１面はヒートシンクに接合可能である。
【００５９】
ヒートスプレッダの第２面に、はんだプリフォームの表面を濡らすのに十分な量の取付けフラックスＦの液滴を、ニッケルコートされた銅のヒートスプレッダに加えた。ついで、０．５インチ×０．５インチ×０．６１２インチの寸法を持つ１００％インジウムのはんだプリフォームをフラックス上に配置し、プリフォームの下から過剰なフラックスを排除するに十分な圧力で押した。この過剰なフラックスをペーパータオルで除去した。仕上げフラックス５を、インジウムプリフォームの最上面および側面に加えた。次いで、得られた生成物を、以下のリフローゾーン、ゾーン１：オフ、ゾーン２：２８０℃、ゾーン３：オフ、ゾーン４：オフ、ゾーン５：オフで、Sikamaリフローオーブン上でリフローした。各ゾーンは長さ６．２５インチであり、ベルトスピードは６０インチ／分で運転していた。リフローの後、試料を水道水、イソプロパノールですすぎ、押込み空気により乾燥した。得られた生成物は光沢があり、目視で残渣が全くなかった。ヒートスプレッダの第２面は、マイクロプロセッサダイの裏面に接合可能である。
【００６０】
ヒートスプレッダの第１面および第２面のそれぞれのはんだ堆積を、個別に平坦化およびチャネル化し、それぞれダイまたはヒートシンクに接合する時空隙が少なくなるような表面形態を増した。
【００６１】
予備堆積フラックス、取付けフラックスＡ、低活性フラックスを、ヒートスプレッダの第１面および第２面のそれぞれのはんだ堆積に加え、第１面のヒートシンクへの接合および第２面のマイクロプロセッサダイの裏面への接合を助けた。
【００６２】
本発明を特定の好ましい実施形態に関連して詳細に説明したが、上記の説明に照らして当業者には多くの代替、修正および変形が明白なことは明らかである。したがって、添付する特許請求の範囲がそのような代替、修正および変形を、本発明の真実、範囲、精神の中に含まれるとして包含することが企図される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明のシングルリフロープロセスのフローチャートである。
【図２】図２は、本発明のダブルリフロープロセスのフローチャートである。
【図３】図３は、支持体上のはんだの堆積の側面図を示す。
【図４】図４は、マイクロプロセッサダイの裏面に接合する前のはんだ堆積の平坦化を示す。
【図５】図５は、ヒートスプレッダの第１面および第２面上のはんだ堆積の塗布を示す。
【図１】
2009507395.tif 000008
【図２】
2009507395.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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