(57)【要約】【課題】フラックスを用いずに、ボイドの発生を効果的に防止しながらはんだバンプの酸化膜を除去し、電子部品を確実に接合できるリフロー装置を提供する。【解決手段】基板４０上に形成されたはんだバンプを加熱溶融して基板４０と電子部品とを接合するリフロー炉２０と、このリフロー炉２０に還元剤を供給する還元剤供給部３０とを備えるリフロー装置１０であって、還元剤供給部３０は、蟻酸を加熱分解させる加熱室３２と、この加熱室３２とリフロー炉２０とを接続する供給部３４と、この供給部３４内を流通する気体の少なくとも一部を冷却する冷却器３６と、この冷却器３６の下方に配置され、凝縮された水を回収する水回収部３８と、を備える。【選択図】図１
2011060856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたはんだバンプを加熱溶融して前記基板と電子部品とを接合するリフロー炉と、前記リフロー炉に還元剤を供給する還元剤供給部とを備えるリフロー装置であって、前記還元剤供給部は、
蟻酸を加熱分解させる加熱室と、
この加熱室と前記リフロー炉とを接続する供給部と、
この供給部内を流通する気体の少なくとも一部を冷却する冷却器と、
この冷却器の下方に配置され、凝縮された水を回収する水回収部と、を備える
ことを特徴とするリフロー装置。
【請求項２】
前記加熱室における蟻酸の加熱温度は１５０℃〜２００℃であることを特徴とする請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項３】
前記冷却器は、前記供給部の内面を２０℃〜６０℃に冷却することを特徴とする請求項１または２に記載のリフロー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蟻酸を用いたフラックスレスリフロー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リフロー装置においては、フラックスを用いてはんだの表面酸化膜を除去し、はんだバンプ表面を清浄化していた。しかしながら、フラックスを用いたリフロー工程においては、リフロー後に有機溶剤を用いてフラックスを洗浄することが必要となる。このため、工程の短縮、環境への影響、二酸化炭素発生の抑制等も考慮して、フラックスを用いないリフロー装置（フラックスレスリフロー装置）が提案されている。
【０００３】
フラックスレスリフロー装置では、たとえば蟻酸の還元力を利用してはんだの表面酸化膜を除去し、リフローを行う（特許文献１、２参照）。
より具体的には、特許文献１，２では、蟻酸雰囲気ではんだを加熱溶融する方法、およびはんだ表面に蟻酸を塗布した後に、減圧雰囲気ではんだを加熱溶融する方法が提案されている。特許文献１には、はんだ表面に蟻酸を塗布する場合、加熱溶融されたはんだが凝固した後に蟻酸沸点以上の温度ではんだを加熱保持することにより、はんだ表面から蟻酸を蒸発させ、ボイドのない接合を実現すると開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４４６１８号公報
【特許文献２】特開２００７−１２５５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、蟻酸は腐食性が強いため、基板や電子部品に付着すると、これらを腐食させるおそれがある。特許文献２には、リフロー完了後に、シールド材やチャンバ材に付着した蟻酸を２００℃以上で加熱して分解除去し、装置の腐食を防止すると開示されているが、この蟻酸分解のために工程が長くなり、生産性が損なわれるおそれがある。また、蟻酸は高温に加熱されると熱分解の副反応として一部が一酸化炭素と水に分解され、この水がボイドを発生させる一因となるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、フラックスを用いずに、ボイドの発生を効果的に防止しながらはんだバンプの酸化膜を除去し、電子部品を確実に接合できるリフロー装置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】
本発明は、基板上に形成されたはんだバンプを加熱溶融して前記基板と電子部品とを接合するリフロー炉と、このリフロー炉に還元剤を供給する還元剤供給部とを備えるリフロー装置であって、前記還元剤供給部は、蟻酸を加熱分解させる加熱室と、この加熱室と前記リフロー炉とを接続する供給部と、この供給部内を流通する気体の少なくとも一部を冷却する冷却器と、この冷却器によって凝縮された水を回収する水回収部と、を備える。
【０００８】
このリフロー装置によれば、蟻酸を加熱分解して生じる還元剤等が供給部を流通する間に、冷却することにより水を凝縮させて回収し、リフロー炉へ供給される水を減少させることができる。すなわち、本発明のリフロー装置によれば、リフロー炉内を蟻酸雰囲気としたり直接はんだバンプに蟻酸を付着させたりするのではなく、蟻酸を材料として活性状態の水素ラジカルや水素ガス、一酸化炭素ガス等を生成し、これらの還元剤を除湿した上で用いることにより、はんだバンプの酸化膜を還元除去することができる。したがって、リフロー炉の内面、基板や電子部品、はんだバンプ等に蟻酸を直接付着させることなくはんだバンプの酸化膜を除去できるとともに、リフロー炉内に水が供給されることを抑制できる。
【０００９】
このリフロー装置において、前記加熱室における蟻酸の加熱温度は１５０℃〜２００℃であることが好ましい。これにより、蟻酸を確実に分解することができる。また、前記冷却器は、前記供給部の内面を２０℃〜６０℃に冷却することが好ましい。これにより、リフロー炉へ供給される気体を過剰に冷却することなく、効果的に除湿することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蟻酸を用いたフラックスレスリフロー装置において、蟻酸による腐食を抑えながら、リフロー炉に水が供給されるのを抑制し、ボイドの発生をより効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のリフロー装置を模式的に示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るリフロー装置について、図を参照して説明する。本発明のリフロー装置１０は、基板４０上に形成されたはんだバンプ（図示略）を加熱溶融して基板４０と電子部品（図示略）とを接合するリフロー炉２０と、リフロー炉２０に還元剤を供給する還元剤供給部３０とを備える。
【００１３】
基板４０は、たとえばシリコンからなる１辺２ｃｍ、厚さ２ｍｍの正方形板材であり、９７．５Ｓｎ−２．５Ａｇ合金をめっきすることにより厚さ３８μｍ、直径１１０μｍの円形のはんだバンプが５０００個形成されている。
【００１４】
リフロー炉２０は、基板４０を保持する加熱ステージ２２を備え、保持した基板４０を１８０℃以上２８０℃以下に加熱する。また、リフロー炉２０には、リフロー炉２０内から吸引排気する吸引排気装置２４が設けられている。
【００１５】
還元剤供給部３０は、蟻酸を加熱分解させる加熱室３２と、この加熱室３２とリフロー炉２０とを接続する供給部３４と、この供給部３４内を流通する気体の少なくとも一部を冷却する冷却器３６と、この冷却器３６によって凝縮された水を回収する水回収部３８とを備える。
【００１６】
加熱室３２には、液状の蟻酸を窒素ガス等の不活性ガスとともに加熱室３２内に噴霧する噴霧部３２ａと、加熱室３２内を１８０℃に加熱し、噴霧された蟻酸を加熱するヒータ３２ｂとが備えられている。加熱室３２内に噴霧された蟻酸が加熱されて気化し、さらに以下のように分解されることにより、水素ガスおよび一酸化炭素ガスが生成される。
ＨＣＯＯＨ→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ
ＨＣＯＯＨ→Ｈ２＋ＣＯ２
また、蟻酸が加熱分解された直後には、特に還元性の高い水素イオン（水素ラジカル）が生成されている。
【００１７】
供給部３４は、還元剤供給部３０の加熱室３２とリフロー炉２０とを接続する管状部材である。冷却器３６は、この供給部３４の外面に設けられた配管であり、その内部を２０℃程度の水が流通することにより、供給部３４の内面３４ａを約３０℃に冷却して、供給部３４を流通する気体のうち沸点が供給部３４の内面温度よりも高い水を凝縮させている。水回収部３８は、供給部３４の内部に設けられ、供給部３４の内面３４ａに凝縮した水滴を回収する受け皿状の容器である。
【００１８】
以上のように構成されたリフロー装置１０において、還元剤供給部３０でたとえば１８０℃、２分間の加熱により分解された蟻酸から生成された還元剤を含む気体は、吸引排気装置２４により減圧されているリフロー炉２０へと吸引される。このとき、内面３４ａが冷却された供給部３４を流通することにより気体の一部が冷却されて、沸点の高い水が凝縮する。ここで凝縮した水が内面３４ａを伝って水回収部３８に回収されることにより、リフロー炉２０へ送られる気体が除湿される。
【００１９】
そして、除湿された状態でリフロー炉２０に供給された気体に含まれる水素ラジカルや水素ガスおよび一酸化炭素ガス等の還元剤が、ヒータ２２で加熱されている基板４０のはんだバンプの酸化膜と反応してこの酸化膜を除去する。はんだバンプは酸化膜を除去されて溶融され、基板４０と電子部品とを接続する。なお、このとき、リフロー炉２０内が減圧されていることにより、はんだバンプ内からボイドの原因となるガス等を除去することができる。このリフロー処理は、たとえば２５０℃で２分間基板４０を加熱することにより行われる。
【００２０】
以上説明したように、はんだバンプの酸化膜を除去する還元剤を含む気体が、除湿された状態でリフロー炉２０に供給されるので、水に起因するボイドの発生が抑制され、フラックスレスであっても信頼性の高い接続が可能となる。
【００２１】
なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。たとえば、上記実施形態では高温の加熱室中に液状の蟻酸を噴霧することにより蟻酸を分解しているが、液状の蟻酸を加熱室内の容器に入れ、油浴等により加熱分解してもよい。
【００２２】
また、はんだバンプ表面の酸化膜が除去された後は、リフロー炉内を還元雰囲気または不活性雰囲気の減圧状態とすればよく、還元剤の供給は必要ない。たとえば、蟻酸の供給を停止して不活性ガスのみを供給しながら吸引排気装置を駆動させることにより、リフロー炉内を不活性雰囲気に保ち、はんだバンプを酸化させずに電子部品を接合させることができる。
【符号の説明】
【００２３】
１０  リフロー装置
２０  リフロー炉
２２  加熱ステージ
２４  吸引排気装置
３０  還元剤供給部
３２  加熱室
３２ａ  噴霧部
３２ｂ  ヒータ
３４  供給部
３６  冷却器
３８  水回収部
４０  基板
【図１】
2011060856.tif 000003