JP6181906B2

JP6181906B2 - Soldering method and soldering apparatus

Info

Publication number: JP6181906B2
Application number: JP2011234002A
Authority: JP
Inventors: 孝吏今井
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2031-10-25
Also published as: JP2013091075A

Description

この発明は、はんだ付け方法、及び、はんだ付け装置に関する。 The present invention relates to a soldering method and a soldering apparatus.

従来より、半導体装置（例えば半導体ウェハ・半導体素子等）の電極にはんだを付着させるはんだ付け方法には、半導体装置をはんだ槽に満たされた溶融はんだに浸漬し、引き上げる、所謂フロー方式のはんだ付け方法が知られている。
この種のはんだ付け方法では、電極に対するはんだの濡れ性向上のために、半導体装置を溶融はんだに浸漬する前に、半導体装置にフラックス（電極に付着した酸化膜を除去するための還元剤）を塗布している。 Conventionally, a soldering method for attaching solder to an electrode of a semiconductor device (for example, a semiconductor wafer or a semiconductor element) is a so-called flow type soldering in which the semiconductor device is immersed in molten solder filled in a solder bath and pulled up. The method is known.
In this type of soldering method, in order to improve the wettability of the solder to the electrode, before immersing the semiconductor device in the molten solder, a flux (reducing agent for removing the oxide film attached to the electrode) is applied to the semiconductor device. It is applied.

また、この種のはんだ付け方法においては、溶融はんだが酸化して酸化物として溶融はんだの液面に浮遊していることがある。この酸化物が半導体装置（特に半導体ウェハ）に付着すると、半導体装置の品質に悪影響を及ぼす虞がある。このため、従来では、半導体装置を溶融はんだに浸漬する際や溶融はんだから引き上げる際に、酸化物が半導体装置に付着しないように、半導体装置を溶融はんだに浸漬する前や、半導体装置を溶融はんだから引き上げる前に、へら等を用いて手動で酸化物を液面から除去している。 In this type of soldering method, the molten solder may be oxidized and floated on the liquid surface of the molten solder as an oxide. If this oxide adheres to a semiconductor device (especially a semiconductor wafer), the quality of the semiconductor device may be adversely affected. For this reason, conventionally, when the semiconductor device is immersed in the molten solder or pulled up from the molten solder, before the semiconductor device is immersed in the molten solder so that the oxide does not adhere to the semiconductor device, Before pulling up, the oxide is manually removed from the liquid surface using a spatula or the like.

また、フロー方式ではんだ付けする従来のはんだ付け方法では、例えば特許文献１のように、超音波振動子を浸漬された半導体装置の電極に対向配置させた状態で、超音波振動子により溶融はんだに超音波を印加し電極に直接到達させることで、電極から酸化膜を除去することが考えられている。この方法では、浸漬前の半導体装置に上述したフラックスを塗布する必要が無い。 Further, in a conventional soldering method in which soldering is performed by a flow method, for example, as in Patent Document 1, molten solder is used by an ultrasonic vibrator in a state where the ultrasonic vibrator is disposed opposite to an electrode of an immersed semiconductor device. It has been considered to remove the oxide film from the electrode by applying an ultrasonic wave to the electrode directly. In this method, it is not necessary to apply the above-described flux to the semiconductor device before immersion.

特開２００５−１９４２７号公報JP 2005-19427 A

しかしながら、フラックスを用いた上記従来のはんだ付け方法では、はんだ付けの終了後に、半導体装置を薬品等で洗浄してフラックスを除去する必要があるため、はんだ付けに要する工程数が多く、はんだ付けの効率が低い、という問題がある。また、洗浄用の薬品も必要となるため、はんだ付けのコストが高い、という問題もある。
一方、超音波を利用した上記従来のはんだ付け方法では、上記フラックスが不要となるものの、超音波が浸漬された半導体装置に直接到達するため、特に、半導体装置が半導体ウェハである場合には、超音波によって半導体ウェハに割れや欠けなどの不具合が発生して、製品の歩留まりが低下する、という問題がある。なお、近年では、半導体ウェハの大口径化や薄型化の要求が高まっているため、上述した超音波による半導体ウェハの割れや欠けは顕著なものとなる。
さらに、上述したいずれのはんだ付け方法でも、溶融はんだの液面に浮遊する酸化物を手動で除去する必要があり面倒であるため、はんだ付けの効率が低くなってしまう、という問題もある。 However, in the above conventional soldering method using a flux, it is necessary to clean the semiconductor device with chemicals or the like after soldering to remove the flux. There is a problem of low efficiency. In addition, since cleaning chemicals are required, there is a problem that the cost of soldering is high.
On the other hand, in the above conventional soldering method using ultrasonic waves, the flux is unnecessary, but since the ultrasonic waves directly reach the immersed semiconductor device, particularly when the semiconductor device is a semiconductor wafer, There is a problem that defects such as cracks and chipping occur in the semiconductor wafer due to the ultrasonic wave, and the yield of the product is reduced. In recent years, since the demand for larger diameter and thinner semiconductor wafers is increasing, the above-described cracking and chipping of the semiconductor wafer due to ultrasonic waves become prominent.
Furthermore, in any of the above-described soldering methods, it is necessary to manually remove the oxide floating on the liquid surface of the molten solder, which is cumbersome and has a problem that the efficiency of soldering is reduced.

本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、はんだ付けの効率向上、及び、はんだ付け後の半導体装置の歩留まり向上を図ることが可能なはんだ付け方法及びはんだ付け装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a soldering method and a soldering apparatus capable of improving the efficiency of soldering and improving the yield of a semiconductor device after soldering. Objective.

この課題を解決するために、本発明のはんだ付け方法は、半導体装置をはんだ槽に満たされた溶融はんだに浸漬することで、前記半導体装置の電極にはんだを付着させる方法であって、前記半導体装置を前記溶融はんだに浸漬する前、及び、前記半導体装置を前記溶融はんだから引き上げる前のみに、前記溶融はんだの液面に配された超音波振動子によって超音波を前記液面に印加することにより、前記液面を振動させて前記液面近傍の前記溶融はんだを前記はんだ槽の外側に溢れ出させることを特徴とする。
なお、半導体装置を溶融はんだに浸漬した状態は、超音波振動子による超音波が半導体装置に直接到達しにくくなるように、半導体装置を溶融はんだの液面よりも下方に十分沈めた状態のことを示している。 In order to solve this problem, the soldering method of the present invention is a method of attaching a solder to an electrode of the semiconductor device by immersing the semiconductor device in a molten solder filled in a solder bath, the semiconductor device Applying ultrasonic waves to the liquid surface by an ultrasonic vibrator disposed on the liquid surface of the molten solder only before dipping the device in the molten solder and before pulling up the semiconductor device from the molten solder. The liquid level is vibrated to cause the molten solder in the vicinity of the liquid level to overflow to the outside of the solder bath.
The state in which the semiconductor device is immersed in the molten solder is a state in which the semiconductor device is sufficiently submerged below the liquid level of the molten solder so that the ultrasonic wave from the ultrasonic vibrator does not easily reach the semiconductor device. Is shown.

また、本発明のはんだ付け装置は、溶融はんだで満たされたはんだ槽を備え、前記溶融はんだに半導体装置を浸漬することで前記半導体装置の電極にはんだを付着させるものであって、前記溶融はんだの液面に配されて、当該液面に超音波を印加して前記液面を振動させる超音波振動子を備え、前記超音波振動子は、前記液面を振動させて前記液面近傍の前記溶融はんだを前記はんだ槽の外側に溢れ出させることを特徴とする。 The soldering apparatus of the present invention comprises a solder bath filled with molten solder, and attaches the solder to the electrodes of the semiconductor device by immersing the semiconductor device in the molten solder. Provided with an ultrasonic vibrator that applies an ultrasonic wave to the liquid surface to vibrate the liquid surface, and the ultrasonic vibrator vibrates the liquid surface in the vicinity of the liquid surface. The molten solder overflows outside the solder bath .

上記はんだ付け方法及びはんだ付け装置によれば、溶融はんだの液面を振動させることで、はんだ槽の外側に溢れ出る溶融はんだと共に液面に浮遊する酸化物をはんだ槽の外側に排出することができる。したがって、半導体装置を溶融はんだに浸漬する際、及び、溶融はんだから引き上げる際に、酸化物が半導体装置に付着することを抑制することができる。また、超音波振動子の動作を制御するだけで酸化物を容易に溶融はんだの液面から除去することができるため、はんだ付けを効率よく行うことができる。 According to the soldering method and the soldering apparatus described above, the liquid level of the molten solder can be vibrated to discharge the oxide floating on the liquid level to the outside of the solder tank together with the molten solder overflowing outside the solder tank. it can. Therefore, when the semiconductor device is immersed in the molten solder and when the semiconductor device is pulled up from the molten solder, it is possible to suppress the oxide from adhering to the semiconductor device. In addition, since the oxide can be easily removed from the surface of the molten solder simply by controlling the operation of the ultrasonic vibrator, soldering can be performed efficiently.

また、液面を振動させる超音波がはんだ槽の内面で反射した上で、半導体装置の電極に到達することで、酸化膜を電極上から除去することもできる。したがって、従来のようにフラックスを用いることなく、電極に対するはんだの濡れ性を向上させることができる。すなわち、従来のように、はんだ付けの終了後に半導体装置を薬品等で洗浄する必要が無くなり、効率よくはんだ付けを行うことができる。また、はんだ付けのコストも低く抑えることができる。
さらに、反射後の超音波は反射前の超音波と比較してそのエネルギーが弱くなるため、半導体装置が半導体ウェハ等のように薄くて割れ易いものであっても、半導体装置に割れや欠けが発生することも抑制できる。 Moreover, after the ultrasonic wave that vibrates the liquid surface is reflected by the inner surface of the solder bath and reaches the electrode of the semiconductor device, the oxide film can be removed from the electrode. Therefore, the wettability of the solder with respect to the electrode can be improved without using a flux as in the prior art. That is, unlike the conventional case, it is not necessary to clean the semiconductor device with chemicals after the soldering is completed, and the soldering can be performed efficiently. Also, the soldering cost can be kept low.
Furthermore, since the energy of the ultrasonic wave after reflection is weaker than that of the ultrasonic wave before reflection, even if the semiconductor device is thin and easily broken, such as a semiconductor wafer, the semiconductor device is not cracked or chipped. Occurrence can also be suppressed.

そして、前記はんだ付け方法では、前記液面に印加される前記超音波を、前記はんだ槽の開口部を画成する前記はんだ槽の周壁部の周方向の一端部から、これに対向する前記周壁部の他端部に向かう方向に伝播させることが好ましい。
上記はんだ付け方法では、溶融はんだ及び酸化物を、周壁部の他端部の一箇所のみからはんだ槽の外側に排出することができるため、排出された溶融はんだ及び酸化物を収容するための排出槽をコンパクトに構成することが可能となる。すなわち、はんだ槽及び排出槽を備えるはんだ付け装置の小型化を図ることができる。 And in the said soldering method, the said surrounding wall which opposes the said ultrasonic wave applied to the said liquid surface from the one end part of the circumferential direction of the surrounding wall part of the said solder tank which defines the opening part of the said solder tank It is preferable to propagate in the direction toward the other end of the part.
In the above soldering method, since the molten solder and oxide can be discharged to the outside of the solder tank from only one place on the other end of the peripheral wall portion, discharge to accommodate the discharged molten solder and oxide The tank can be configured compactly. That is, it is possible to reduce the size of the soldering apparatus including the solder tank and the discharge tank.

また、前記はんだ付け方法において、前記半導体装置が半導体ウェハである場合には、前記液面に印加される前記超音波を、浸漬された前記半導体ウェハの主面に沿う方向に伝播させるとよい。
上記はんだ付け方法によれば、若干の超音波が半導体ウェハに直接到達したとしても、超音波のエネルギーによってウェハが受ける応力を低減することができる。また、はんだ槽の内面において反射した超音波の伝播方向も半導体ウェハの主面に沿う方向と一致する、あるいは、当該方向に近い方向となるため、反射後の超音波のエネルギーによって半導体ウェハが受ける応力を低減することができる。その結果として、半導体ウェハに割れや欠けが発生することをより確実に抑えることができる。 In the soldering method, when the semiconductor device is a semiconductor wafer, the ultrasonic wave applied to the liquid surface may be propagated in a direction along the main surface of the immersed semiconductor wafer.
According to the soldering method, even if some ultrasonic waves directly reach the semiconductor wafer, the stress that the wafer receives due to the ultrasonic energy can be reduced. In addition, the propagation direction of the ultrasonic wave reflected on the inner surface of the solder bath is also coincident with or close to the direction along the main surface of the semiconductor wafer, so that the semiconductor wafer receives the energy of the ultrasonic wave after reflection. Stress can be reduced. As a result, it is possible to more reliably prevent the semiconductor wafer from being cracked or chipped.

さらに、前記はんだ付け方法では、前記半導体装置を前記溶融はんだに浸漬する前に、前記液面近傍の溶融はんだを前記超音波の伝播方向に流す噴流を発生させるとよい。
なお、前記噴流を発生させるタイミングは、超音波の印加の直前あるいは同時であることがより好ましい。
上記はんだ付け方法によれば、上記噴流によって、はんだ槽の開口部を画成する周壁部の周方向の端部に、溶融はんだの液面に浮遊する酸化物を寄せ集めることができる。そして、噴流の流れ方向を超音波の伝播方向に一致させることで、周壁部の端部に寄せ集められた酸化物を、超音波によって効率よくはんだ槽の外側に排出することが可能となる。 Further, in the soldering method, before the semiconductor device is immersed in the molten solder, it is preferable to generate a jet that causes the molten solder near the liquid surface to flow in the ultrasonic wave propagation direction.
The timing for generating the jet is more preferably just before or simultaneously with the application of ultrasonic waves.
According to the soldering method, oxides floating on the liquid surface of the molten solder can be gathered together at the circumferential end of the peripheral wall defining the opening of the solder tank by the jet. Then, by making the flow direction of the jet flow coincide with the propagation direction of the ultrasonic wave, the oxide collected near the end of the peripheral wall can be efficiently discharged to the outside of the solder bath by the ultrasonic wave.

また、前記はんだ付け方法では、前記半導体装置を前記溶融はんだから引き上げる際の引き上げ速度を調整してもよい。
上記はんだ付け方法のように、半導体装置の引き上げ速度を調整することで、電極に付着するはんだの厚さを自由に調整することが可能となる。例えば、引き上げ速度が速いほど、表面張力によって電極上に残留するはんだ量が増えるため、電極に付着するはんだの厚さを厚く設定することができる。 Moreover, in the said soldering method, you may adjust the pulling-up speed at the time of pulling up the said semiconductor device from the said molten solder.
By adjusting the pulling speed of the semiconductor device as in the above soldering method, the thickness of the solder attached to the electrode can be freely adjusted. For example, as the pulling speed increases, the amount of solder remaining on the electrode increases due to surface tension, so that the thickness of the solder attached to the electrode can be set thick.

さらに、前記はんだ付け方法では、前記はんだ槽の外側に溢れ出た溶融はんだを排出槽に収容し、当該排出槽に収容された前記溶融はんだを前記排出槽の底部から前記はんだ槽に戻してもよい。
上記はんだ付け方法では、はんだ槽と排出槽との間で溶融はんだが循環するため、はんだ槽に新たな溶融はんだを追加することなく、多量の半導体装置に対して継続的にはんだ付けを行うことができる。
また、はんだ槽の液面上に浮遊する酸化物は溢れ出る溶融はんだと共に排出槽に収容されるが、この酸化物は排出槽においても溶融はんだの液面に浮遊することになる。したがって、上述したように、排出槽に収容された溶融はんだを排出槽の底部からはんだ槽に戻すことで、排出槽に収容された酸化物がはんだ槽に戻ることを防止できる。 Furthermore, in the soldering method, molten solder overflowing outside the solder tank is stored in a discharge tank, and the molten solder stored in the discharge tank is returned to the solder tank from the bottom of the discharge tank. Good.
In the above soldering method, since the molten solder circulates between the solder tank and the discharge tank, continuous soldering is performed on a large amount of semiconductor devices without adding new molten solder to the solder tank. Can do.
The oxide floating on the liquid surface of the solder tank is accommodated in the discharge tank together with the overflowing molten solder, and this oxide also floats on the liquid surface of the molten solder in the discharge tank. Therefore, as described above, the oxide contained in the discharge tank can be prevented from returning to the solder tank by returning the molten solder stored in the discharge tank to the solder tank from the bottom of the discharge tank.

また、前記はんだ付け方法は、前記溶融はんだの液面の酸化を抑制する雰囲気中で実施するとよい。
なお、前記雰囲気は、例えば窒素ガス（Ｎ_２ガス）等の不活性ガスのように酸素を含まない気体のことを示している。 The soldering method may be performed in an atmosphere that suppresses oxidation of the liquid surface of the molten solder.
Incidentally, the atmosphere, shows that the gas does not contain oxygen, for example, as nitrogen gas (N ₂ gas) inert gas such as.

上記はんだ付け方法によれば、溶融はんだの液面に浮遊する酸化物の発生自体を抑えることができるため、半導体装置を溶融はんだに浸漬する際、及び、溶融はんだから引き上げる際に、酸化物が半導体装置に付着することをさらに抑制することができる。
また、酸化物の発生が抑えられるため、例えば、半導体装置の浸漬及び引き上げを複数回繰り返してはんだ付けを実施する場合には、超音波の印加を、一回目の半導体装置の浸漬前、及び、最後に半導体装置を溶融はんだから引き上げる前の計二回だけに抑えることができる。言い換えれば、超音波を印加する回数を最小限に抑えることが可能となる。 According to the soldering method, since the generation of oxide floating on the liquid surface of the molten solder can be suppressed, the oxide is not generated when the semiconductor device is immersed in the molten solder and when the semiconductor device is pulled up from the molten solder. The adhesion to the semiconductor device can be further suppressed.
In addition, since generation of oxide is suppressed, for example, when performing soldering by repeating immersion and pulling of the semiconductor device a plurality of times, application of ultrasonic waves before the first immersion of the semiconductor device, and Finally, it can be suppressed to a total of two times before the semiconductor device is pulled up from the molten solder. In other words, it is possible to minimize the number of times of applying ultrasonic waves.

具体的に説明すれば、溶融はんだの液面の酸化を抑制する雰囲気（以下、酸化抑制雰囲気と呼ぶ。）中ではんだ付けを行う場合、はんだ槽を酸化抑制雰囲気で満たされた収容ケース内に配置するが、一回目の半導体装置の浸漬の際、及び、最後の半導体装置の引き上げの際には、半導体装置を収容ケースに対して出し入れする必要がある。そして、このように半導体装置を出し入れする際には、溶融はんだの液面が収容ケース外の雰囲気（例えば大気など酸素を含む雰囲気）に触れて酸化物が発生し易くなる。したがって、一回目の半導体装置の浸漬前、及び、最後の半導体装置の引き上げ前には、超音波を印加して液面付近の溶融はんだをはんだ槽の外側に溢れ出させることが好ましい。
一方、一回目の半導体装置の引き上げから最後の半導体装置の浸漬までの間は、半導体装置を収容ケースに対して出し入れする必要が無いため、溶融はんだの液面が収容ケース外の雰囲気に触れることは殆ど無い。したがって、一回目の半導体装置の引き上げ前から、最後の半導体装置の浸漬後までの間に、超音波を印加する必要は無い。 More specifically, when soldering is performed in an atmosphere that suppresses oxidation of the liquid surface of the molten solder (hereinafter referred to as an oxidation suppression atmosphere), the solder bath is placed in a storage case filled with the oxidation suppression atmosphere. However, when the semiconductor device is immersed for the first time and when the last semiconductor device is pulled up, the semiconductor device needs to be taken in and out of the housing case. When the semiconductor device is taken in and out in this manner, the liquid level of the molten solder comes into contact with the atmosphere outside the housing case (for example, an atmosphere containing oxygen such as air), and oxides are easily generated. Therefore, before the first immersion of the semiconductor device and before the last semiconductor device is pulled up, it is preferable to apply ultrasonic waves to cause the molten solder near the liquid surface to overflow outside the solder bath.
On the other hand, since there is no need to put the semiconductor device in and out of the housing case between the first pulling of the semiconductor device and the last immersion of the semiconductor device, the liquid surface of the molten solder touches the atmosphere outside the housing case. There is almost no. Therefore, it is not necessary to apply ultrasonic waves between before the first semiconductor device is pulled up and after the last semiconductor device is immersed.

本発明によれば、超音波振動子の動作を制御するだけで酸化物を容易に溶融はんだの液面から除去することができるため、また、はんだ付けの終了後に半導体装置を薬品等で洗浄する必要も無いため、効率よくはんだ付けを行うことができると共に、はんだ付けのコストも低く抑えることが可能となる。
また、半導体装置に割れや欠けが発生することも抑制できるため、はんだ付け後の半導体装置の歩留まり向上を図ることもできる。 According to the present invention, the oxide can be easily removed from the surface of the molten solder simply by controlling the operation of the ultrasonic vibrator, and the semiconductor device is washed with chemicals after the soldering is completed. Since it is not necessary, soldering can be performed efficiently and the cost of soldering can be kept low.
In addition, since it is possible to prevent the semiconductor device from being cracked or chipped, it is possible to improve the yield of the semiconductor device after soldering.

本発明の第一実施形態に係るはんだ付け装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the soldering apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention. 図１に示すはんだ付け装置を液面の上方から見た状態を示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows the state which looked at the soldering apparatus shown in FIG. 1 from the upper direction of the liquid level. 本発明の第二実施形態に係るはんだ付け装置を示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows the soldering apparatus which concerns on 2nd embodiment of this invention.

〔第一実施形態〕
以下、図１，２を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
図１，２に示すように、この実施形態に係るはんだ付け装置１は、半導体ウェハ（半導体装置）１０の主面１０ａに設けられた電極にはんだを付着させるためのものであり、溶融はんだ１２Ａで満たされたはんだ槽２と、半導体ウェハ１０を支持する支持アーム３と、溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃに超音波を印加して液面１２ｃを振動させる超音波振動子４と、はんだ槽２から溢れ出た溶融はんだ１２を収容する排出槽５と、を備えて大略構成されている。 [First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, a soldering apparatus 1 according to this embodiment is for attaching solder to an electrode provided on a main surface 10a of a semiconductor wafer (semiconductor device) 10, and is a molten solder 12A. , A solder arm 2 that supports the semiconductor wafer 10, an ultrasonic vibrator 4 that applies ultrasonic waves to the liquid surface 12c of the molten solder 12A to vibrate the liquid surface 12c, and the solder bath 2 And a discharge tank 5 for storing the molten solder 12 overflowing from the container.

はんだ槽２は、底壁部２１と、はんだ槽２の底面をなす底壁部２１の上面の周縁に立設された周壁部２２とを備え、上方に開口する箱状に形成されている。また、このはんだ槽２は平面視矩形状に形成されている。さらに、はんだ槽２の深さ寸法（周壁部２２の高さ寸法）は、半導体ウェハ１０全体を十分に溶融はんだ１２Ａに侵漬できるように設定されている。なお、半導体ウェハ１０は、その主面１０ａが平面視矩形状とされた周壁部２２の第一辺（図示例では長辺）の長手方向に平行するように、はんだ槽２内に収容されるようになっている。
支持アーム３は、半導体ウェハ１０をはんだ槽２に対して出し入れする際に、半導体ウェハ１０を支持するものである。すなわち、支持アーム３は、はんだ槽２の開口部２０を通過するように少なくとも上下方向に移動可能となっている。また、この支持アーム３の移動速度は調整可能とされている。 The solder bath 2 includes a bottom wall portion 21 and a peripheral wall portion 22 erected on the periphery of the upper surface of the bottom wall portion 21 that forms the bottom surface of the solder bath 2, and is formed in a box shape that opens upward. The solder bath 2 is formed in a rectangular shape in plan view. Furthermore, the depth dimension of the solder tank 2 (height dimension of the peripheral wall portion 22) is set so that the entire semiconductor wafer 10 can be sufficiently immersed in the molten solder 12A. The semiconductor wafer 10 is accommodated in the solder bath 2 so that its main surface 10a is parallel to the longitudinal direction of the first side (long side in the illustrated example) of the peripheral wall portion 22 having a rectangular shape in plan view. It is like that.
The support arm 3 supports the semiconductor wafer 10 when the semiconductor wafer 10 is taken in and out of the solder bath 2. That is, the support arm 3 is movable at least in the vertical direction so as to pass through the opening 20 of the solder bath 2. The moving speed of the support arm 3 can be adjusted.

超音波振動子４は、はんだ槽２の開口部２０を画成する周壁部２２の上端部のうち、周壁部２２の周方向の一端部２３に設けられている。なお、本実施形態では、周壁部２２の一端部２３が、平面視矩形状とされた周壁部２２の第一辺（長辺）に直交する一対の第二辺（図示例では一対の短辺）のうちの一方となっている。
この超音波振動子４は、少なくとも液面１２ｃを振動させることが可能な位置に配されていればよいが、超音波振動子４において生じる超音波が液面１２ｃよりも下方に直接伝播しにくい位置に配されることがより好ましい。したがって、超音波振動子４は、溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃに配されることが好ましい。具体的には、図示例のように、超音波振動子４の一部が溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃよりも上方に位置しているとよい。 The ultrasonic transducer 4 is provided at one end portion 23 in the circumferential direction of the peripheral wall portion 22 among the upper end portions of the peripheral wall portion 22 that defines the opening 20 of the solder bath 2. In the present embodiment, the one end portion 23 of the peripheral wall portion 22 is a pair of second sides (in the illustrated example, a pair of short sides) orthogonal to the first side (long side) of the peripheral wall portion 22 that is rectangular in plan view. ).
The ultrasonic transducer 4 is only required to be disposed at a position where at least the liquid surface 12c can be vibrated, but the ultrasonic waves generated in the ultrasonic transducer 4 are less likely to propagate directly below the liquid surface 12c. More preferably, it is arranged at a position. Therefore, the ultrasonic transducer 4 is preferably disposed on the liquid surface 12c of the molten solder 12A. Specifically, as shown in the illustrated example, a part of the ultrasonic transducer 4 may be positioned above the liquid surface 12c of the molten solder 12A.

以上のように配される超音波振動子４の振動方向は、平面視した周壁部２２の一端部２３から、これに対向する周壁部２２の他端部２４に向かう方向（図示例におけるＡ方向）に設定されている。すなわち、本実施形態では、超音波振動子４の振動方向が、一方の第二辺（一端部２３）から他方の第二辺（他端部２４）に向かう方向に設定されている。したがって、超音波振動子４によって溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃに印加される超音波の伝播方向は、周壁部２２の一端部２３から他端部２４に向かう方向（図示例におけるＢ方向）となる、すなわち、溶融はんだ１２Ａに侵漬された半導体ウェハ１０の主面１０ａに沿う方向となる。そして、この超音波振動子４において発生する超音波の振動数は、１８．０ｋＨｚ以上１８．６ｋＨｚ以下に設定されている。
この超音波振動子４によって超音波が溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃに印加されると、溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃが振動し、図１中の符号Ｃで示すように、液面１２ｃ近傍の溶融はんだ１２Ａが周壁部２２の他端部２４のみからはんだ槽２の外側に溢れ出ることになる。 The vibration direction of the ultrasonic transducer 4 arranged as described above is a direction from the one end portion 23 of the peripheral wall portion 22 in plan view to the other end portion 24 of the peripheral wall portion 22 facing this (the A direction in the illustrated example). ) Is set. That is, in the present embodiment, the vibration direction of the ultrasonic transducer 4 is set in a direction from one second side (one end portion 23) to the other second side (other end portion 24). Therefore, the propagation direction of the ultrasonic wave applied to the liquid surface 12c of the molten solder 12A by the ultrasonic transducer 4 is a direction from the one end portion 23 of the peripheral wall portion 22 toward the other end portion 24 (B direction in the illustrated example). That is, the direction is along the main surface 10a of the semiconductor wafer 10 immersed in the molten solder 12A. The frequency of ultrasonic waves generated in the ultrasonic transducer 4 is set to 18.0 kHz or more and 18.6 kHz or less.
When an ultrasonic wave is applied to the liquid level 12c of the molten solder 12A by the ultrasonic transducer 4, the liquid level 12c of the molten solder 12A vibrates, and as shown by the symbol C in FIG. The molten solder 12 A overflows only from the other end 24 of the peripheral wall 22 to the outside of the solder bath 2.

排出槽５は、前述したはんだ槽２と同様に、上方に開口する箱状に形成され、周壁部２２の他端部２４に設けられている。本実施形態では、排出槽５が、平面視矩形状とされた周壁部２２の他方の第二辺及びその両端の角部を外側から囲むように形成されている。
なお、図示例では、排出槽５の上方開口部５０がはんだ槽２の開口部２０よりも低く位置しているが、これに限ることはない。また、図示例の排出槽５は、はんだ槽２の周壁部２２に一体に形成されているが、少なくともはんだ槽２から溢れ出た溶融はんだ１２が入り込むように配されていればよく、例えば、はんだ槽２と別個に形成されてもよい。 The discharge tank 5 is formed in a box shape that opens upward, and is provided at the other end 24 of the peripheral wall 22, similarly to the solder tank 2 described above. In the present embodiment, the discharge tank 5 is formed so as to surround the other second side of the peripheral wall portion 22 that is rectangular in plan view and the corners at both ends thereof from the outside.
In the illustrated example, the upper opening 50 of the discharge tank 5 is positioned lower than the opening 20 of the solder tank 2, but the present invention is not limited to this. Moreover, although the discharge tank 5 in the illustrated example is formed integrally with the peripheral wall portion 22 of the solder tank 2, it is sufficient that at least the molten solder 12 overflowing from the solder tank 2 is disposed so that, for example, It may be formed separately from the solder bath 2.

また、本実施形態のはんだ付け装置１は、はんだ槽２内の溶融はんだ１２Ａを攪拌する噴流が発生するように構成されている。そして、液面１２ｃ近傍の溶融はんだ１２Ａは、この噴流によって周壁部２２の一端部２３から他端部２４に向けてＢ方向に流れるようになっている。
さらに、本実施形態のはんだ付け装置１は、排出槽５に収容された溶融はんだ１２Ｂを排出槽５の底部からはんだ槽２に戻す循環機構６を備えている。循環機構６は、排出槽５の底部とはんだ槽２の底部とを接続する管路部６１と、管路部６１の途中に設けられたポンプ６２とを備えて構成されている。ポンプ６２は、溶融はんだ１２を管路部６１の排出槽５側からはんだ槽２側に送出するように構成されている。 Further, the soldering apparatus 1 of the present embodiment is configured such that a jet that agitates the molten solder 12A in the solder bath 2 is generated. The molten solder 12A in the vicinity of the liquid surface 12c flows in the B direction from the one end portion 23 to the other end portion 24 of the peripheral wall portion 22 by this jet flow.
Furthermore, the soldering apparatus 1 of this embodiment includes a circulation mechanism 6 that returns the molten solder 12 B accommodated in the discharge tank 5 from the bottom of the discharge tank 5 to the solder tank 2. The circulation mechanism 6 includes a pipe line part 61 that connects the bottom part of the discharge tank 5 and the bottom part of the solder tank 2, and a pump 62 provided in the middle of the pipe line part 61. The pump 62 is configured to send the molten solder 12 from the discharge tank 5 side of the pipe line portion 61 to the solder tank 2 side.

また、本実施形態のはんだ付け装置１は、はんだ槽２及び排出槽５を収容する収容ケース（不図示）を備えている。この収容ケースは、溶融はんだ１２の酸化を抑制する雰囲気（以下、酸化抑制雰囲気と呼ぶ。）によって収容ケースの内部を満たせるように構成されている。なお、酸化抑制雰囲気は、例えば窒素（Ｎ_２）ガス等の不活性ガスのように酸素を含まない気体のことを示す。
この収容ケースの大きさは、支持アーム３によって支持された半導体ウェハ１０がはんだ槽２における溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃよりも上方に離れて配された状態であっても、収容ケースの内部に配することができるように設定されている。
また、収容ケースの上部には、半導体ウェハ１０を支持した状態で上下方向に移動する支持アーム３が、収容ケースの内外に出し入れするための挿通孔が形成されている。なお、この挿通孔は、収容ケース内部の酸化抑制雰囲気を維持できるように、できる限り小さく形成されることが好ましい。 In addition, the soldering apparatus 1 of the present embodiment includes a storage case (not shown) that stores the solder tank 2 and the discharge tank 5. The housing case is configured to fill the inside of the housing case with an atmosphere that suppresses oxidation of the molten solder 12 (hereinafter referred to as an oxidation-inhibiting atmosphere). The oxidation-inhibiting atmosphere refers to a gas that does not contain oxygen, such as an inert gas such as nitrogen (N ₂ ) gas.
Even if the size of the storage case is such that the semiconductor wafer 10 supported by the support arm 3 is disposed away from the liquid surface 12c of the molten solder 12A in the solder bath 2, the storage case is placed inside the storage case. It is set so that it can be arranged.
In addition, an insertion hole is formed in the upper part of the housing case so that the support arm 3 that moves up and down while supporting the semiconductor wafer 10 can be taken in and out of the housing case. The insertion hole is preferably formed as small as possible so as to maintain an oxidation-inhibiting atmosphere inside the housing case.

次に、上記はんだ付け装置１を用いたはんだ付け方法の一例について説明する。
半導体ウェハ１０の電極にはんだ付けする場合には、予め収容ケース内部を酸化抑制雰囲気で満たしておく。また、半導体ウェハ１０をはんだ槽２内の溶融はんだ１２Ａに侵漬する前には、溶融はんだ１２Ａの温度が均一化されるように、噴流を発生させて溶融はんだ１２Ａを攪拌しておく。この噴流によって、液面１２ｃ近傍の溶融はんだ１２Ａは周壁部２２の一端部２３から他端部２４に向けてＢ方向に流れる。 Next, an example of a soldering method using the soldering apparatus 1 will be described.
When soldering to the electrode of the semiconductor wafer 10, the inside of the housing case is filled with an oxidation-inhibiting atmosphere in advance. Before the semiconductor wafer 10 is immersed in the molten solder 12A in the solder bath 2, a jet is generated to stir the molten solder 12A so that the temperature of the molten solder 12A becomes uniform. By this jet flow, the molten solder 12 A in the vicinity of the liquid surface 12 c flows in the B direction from the one end portion 23 of the peripheral wall portion 22 toward the other end portion 24.

さらに、半導体ウェハ１０を溶融はんだ１２Ａに侵漬する前には、超音波振動子４によって超音波をはんだ槽２に満たされた溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃに印加して、液面１２ｃを振動させる。ここで、液面１２ｃに印加される超音波は、周壁部２２の一端部２３から他端部２４に向かうＢ方向に伝播する。したがって、超音波を印加した際には、液面１２ｃ近傍の溶融はんだ１２Ａが、周壁部２２の他端部２４からはんだ槽２の外側に溢れ出る。そして、溢れ出た溶融はんだ１２は排出槽５に収容される。
なお、超音波振動子４による液面１２ｃの振動は、上述した噴流の発生中、あるいは、噴流を停止した直後に実施されることが好ましい。 Further, before the semiconductor wafer 10 is immersed in the molten solder 12A, ultrasonic waves are applied to the liquid surface 12c of the molten solder 12A filled in the solder bath 2 by the ultrasonic vibrator 4 to vibrate the liquid surface 12c. Let Here, the ultrasonic wave applied to the liquid surface 12 c propagates in the B direction from the one end portion 23 of the peripheral wall portion 22 toward the other end portion 24. Therefore, when an ultrasonic wave is applied, the molten solder 12 A in the vicinity of the liquid surface 12 c overflows from the other end 24 of the peripheral wall portion 22 to the outside of the solder bath 2. The overflowing molten solder 12 is stored in the discharge tank 5.
The vibration of the liquid surface 12c by the ultrasonic transducer 4 is preferably performed during the generation of the above-described jet or immediately after the jet is stopped.

その後、噴流や超音波の印加を停止した上で、支持アーム３に支持された半導体ウェハ１０を、収容ケースの外側からはんだ槽２内に挿入して溶融はんだ１２Ａに侵漬する。なお、半導体ウェハ１０を溶融はんだ１２Ａに浸漬した状態では、超音波振動子４による超音波が半導体ウェハ１０に直接到達しにくくなるように、半導体ウェハ１０を溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃよりも下方に十分沈めた状態となる。 Thereafter, the application of the jet flow and ultrasonic waves is stopped, and the semiconductor wafer 10 supported by the support arm 3 is inserted into the solder bath 2 from the outside of the housing case and immersed in the molten solder 12A. In the state in which the semiconductor wafer 10 is immersed in the molten solder 12A, the semiconductor wafer 10 is placed below the liquid level 12c of the molten solder 12A so that the ultrasonic waves from the ultrasonic vibrator 4 do not easily reach the semiconductor wafer 10 directly. It will be fully submerged.

そして、半導体ウェハ１０を溶融はんだ１２Ａに所定時間だけ浸漬した後、半導体ウェハ１０を溶融はんだ１２Ａから引き上げる前に、再度、超音波振動子４によって超音波を溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃに印加し、液面１２ｃを振動させる。この際、超音波の伝播方向は前述と同様であるため、液面１２ｃ近傍の溶融はんだ１２Ａは、周壁部２２の他端部２４からはんだ槽２の外側に溢れ出る。 Then, after the semiconductor wafer 10 is immersed in the molten solder 12A for a predetermined time, before the semiconductor wafer 10 is pulled up from the molten solder 12A, an ultrasonic wave is again applied to the liquid surface 12c of the molten solder 12A by the ultrasonic vibrator 4. The liquid level 12c is vibrated. At this time, since the propagation direction of the ultrasonic wave is the same as described above, the molten solder 12A in the vicinity of the liquid surface 12c overflows from the other end 24 of the peripheral wall portion 22 to the outside of the solder bath 2.

最後に、上記超音波の印加を停止した上で、半導体ウェハ１０を溶融はんだ１２Ａから液面１２ｃの上方に引き上げ、収容ケースの外側に移動させることにより、半導体ウェハ１０の電極に対するはんだ付けが終了する。なお、半導体ウェハ１０を引き上げる際には、その引き上げ速度が調整される。また、はんだ付けの終了後には、噴流を発生させてはんだ槽２内の溶融はんだ１２Ａを攪拌してもよい。 Finally, after the application of the ultrasonic wave is stopped, the semiconductor wafer 10 is pulled up from the molten solder 12A above the liquid surface 12c and moved to the outside of the housing case, whereby the soldering to the electrodes of the semiconductor wafer 10 is completed. To do. When the semiconductor wafer 10 is pulled up, the pulling speed is adjusted. Moreover, after completion | finish of soldering, you may stir the molten solder 12A in the solder tank 2 by generating a jet.

また、上記はんだ付け方法においては、循環機構６のポンプ６２を作動させて、排出槽５に収容された溶融はんだ１２Ｂを排出槽５の底部からはんだ槽２に戻す。ポンプ６２は、常時作動していてもよいが、例えば、液面１２ｃを振動させる際、噴流を発生させる際、あるいは、半導体ウェハ１０が溶融はんだ１２Ａに侵漬されていない状態でのみ作動してもよい。 In the soldering method, the pump 62 of the circulation mechanism 6 is operated to return the molten solder 12 B accommodated in the discharge tank 5 to the solder tank 2 from the bottom of the discharge tank 5. The pump 62 may be always operated, but, for example, operates only when the liquid surface 12c is vibrated, when a jet is generated, or when the semiconductor wafer 10 is not immersed in the molten solder 12A. Also good.

さらに、上記はんだ付け方法において、例えば、溶融はんだ１２Ａに対する半導体ウェハ１０の侵漬及び引き上げを複数回繰り返す場合、最後の引き上げを除く半導体ウェハ１０の引き上げの際には、半導体ウェハ１０を収容ケース内に配されたままの状態とする、すなわち、半導体ウェハ１０を収容ケース外まで移動させない。
また、半導体ウェハ１０の侵漬及び引き上げを複数回繰り返す場合には、一回目に半導体ウェハ１０を侵漬する前のみに、液面１２ｃに対する超音波の印加、及び、噴流の発生を実施し、二回目以降に半導体ウェハ１０を侵漬する前には、これら超音波の印加及び噴流の発生を実施しない。さらに、最後に半導体ウェハ１０を引き上げる前のみに、液面１２ｃに対する超音波の印加を実施し、最後を除く半導体ウェハ１０の引き上げの前には、超音波の印加を実施しない。 Furthermore, in the above soldering method, for example, when immersion and pulling of the semiconductor wafer 10 with respect to the molten solder 12A are repeated a plurality of times, when the semiconductor wafer 10 is lifted except for the final pulling, the semiconductor wafer 10 is placed in the housing case. In other words, the semiconductor wafer 10 is not moved out of the housing case.
In addition, when the immersion and pulling-up of the semiconductor wafer 10 are repeated a plurality of times, only before the semiconductor wafer 10 is immersed for the first time, the application of ultrasonic waves to the liquid surface 12c and the generation of a jet are performed, Before immersing the semiconductor wafer 10 from the second time onward, the application of these ultrasonic waves and the generation of a jet are not performed. Furthermore, the ultrasonic wave is applied to the liquid surface 12c only before the semiconductor wafer 10 is finally pulled up, and the ultrasonic wave is not applied before the semiconductor wafer 10 except the last is pulled up.

以上のように、本実施形態のはんだ付け装置１及びはんだ付け方法によれば、超音波振動子４により溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃを振動させることで、はんだ槽２の外側に溢れ出る溶融はんだ１２Ａと共に液面１２ｃに浮遊する酸化物をはんだ槽２の外側に排出することができる。したがって、半導体ウェハ１０を溶融はんだ１２Ａに浸漬する際、及び、溶融はんだ１２Ａから引き上げる際に、酸化物が半導体ウェハ１０に付着することを抑制することができる。 As described above, according to the soldering apparatus 1 and the soldering method of the present embodiment, the molten solder overflowing outside the solder bath 2 by vibrating the liquid surface 12c of the molten solder 12A by the ultrasonic vibrator 4. The oxide floating on the liquid surface 12 c together with 12 A can be discharged to the outside of the solder bath 2. Therefore, when the semiconductor wafer 10 is immersed in the molten solder 12A and when the semiconductor wafer 10 is pulled up from the molten solder 12A, it is possible to suppress the oxide from adhering to the semiconductor wafer 10.

さらに、本実施形態では、半導体ウェハ１０を侵漬する前に、噴流を発生させて液面１２ｃ近傍の溶融はんだ１２Ａを周壁部２２の一端部２３から他端部２４に向けて流すため、溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃに浮遊する酸化物を周壁部２２の他端部２４に寄せ集めることができる。そして、液面１２ｃ近傍の溶融はんだ１２Ａは、前述したように、超音波によって周壁部２２の他端部２４からはんだ槽２の外側に溢れ出るため、周壁部２２の他端部２４に寄せ集められた酸化物を効率よくはんだ槽２の外側に排出することが可能となる。したがって、本実施形態では、半導体ウェハ１０を溶融はんだ１２Ａに浸漬する際に、酸化物が半導体ウェハ１０に付着することを特に抑制することができる。
そして、このように超音波振動子４の動作を制御するだけで酸化物を容易に溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃから除去することができるため、はんだ付けを効率よく行うことが可能となる。 Furthermore, in this embodiment, before the semiconductor wafer 10 is immersed, a jet is generated so that the molten solder 12A in the vicinity of the liquid surface 12c flows from the one end portion 23 of the peripheral wall portion 22 toward the other end portion 24. The oxide floating on the liquid surface 12 c of the solder 12 A can be collected at the other end portion 24 of the peripheral wall portion 22. As described above, the molten solder 12A in the vicinity of the liquid surface 12c overflows from the other end 24 of the peripheral wall 22 to the outside of the solder bath 2 due to the ultrasonic waves, and therefore gathers at the other end 24 of the peripheral wall 22. It is possible to efficiently discharge the generated oxide to the outside of the solder bath 2. Therefore, in this embodiment, when the semiconductor wafer 10 is immersed in the molten solder 12A, it is possible to particularly suppress the oxide from adhering to the semiconductor wafer 10.
Since the oxide can be easily removed from the liquid surface 12c of the molten solder 12A simply by controlling the operation of the ultrasonic transducer 4 in this way, soldering can be performed efficiently.

また、本実施形態では、酸化抑制雰囲気中ではんだ付けが実施されるため、溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃに浮遊する酸化物の発生自体を抑えることができる。したがって、半導体ウェハ１０を溶融はんだ１２Ａに浸漬する際、及び、溶融はんだ１２Ａから引き上げる際に、酸化物が半導体ウェハ１０に付着することをさらに抑制することができる。 In this embodiment, since soldering is performed in an oxidation-inhibited atmosphere, the generation of oxide floating on the liquid surface 12c of the molten solder 12A can be suppressed. Therefore, when the semiconductor wafer 10 is immersed in the molten solder 12A and when the semiconductor wafer 10 is pulled up from the molten solder 12A, it is possible to further suppress the oxide from adhering to the semiconductor wafer 10.

また、このように酸化抑制雰囲気によって液面１２ｃにおける酸化物の発生が抑えられることは、半導体ウェハ１０の浸漬及び引き上げを複数回繰り返してはんだ付けを実施する場合に特に有効である。すなわち、一回目の半導体ウェハ１０の侵漬後から最後に半導体ウェハ１０を溶融はんだ１２Ａから引き上げる前までの間は、前述したように、酸化抑制雰囲気中で半導体ウェハ１０の侵漬及び引き上げを収容ケース内において行うことで、超音波の印加を、一回目の半導体ウェハ１０の浸漬前、及び、最後に半導体ウェハ１０を溶融はんだ１２Ａから引き上げる前の計二回だけに抑えても、また、噴流の発生を、一回目の半導体ウェハ１０の浸漬前のみに抑えても、酸化物が半導体ウェハ１０に付着することを十分に抑制することができる。言い換えれば、超音波を印加する回数、及び、噴流を発生させる回数を最小限に抑えることが可能となる。 Further, the suppression of the generation of oxide on the liquid surface 12c by the oxidation-inhibiting atmosphere is particularly effective when soldering is performed by repeatedly dipping and pulling up the semiconductor wafer 10 a plurality of times. That is, from the first immersion of the semiconductor wafer 10 to the last time before the semiconductor wafer 10 is pulled up from the molten solder 12A, as described above, the immersion and lifting of the semiconductor wafer 10 is performed in an oxidation-inhibiting atmosphere. It is possible to suppress the application of ultrasonic waves to a total of twice before the first immersion of the semiconductor wafer 10 and finally before the semiconductor wafer 10 is pulled up from the molten solder 12A. Even if the generation is suppressed only before the first immersion of the semiconductor wafer 10, it is possible to sufficiently suppress the oxide from adhering to the semiconductor wafer 10. In other words, the number of times of applying ultrasonic waves and the number of times of generating jets can be minimized.

なお、一回目の半導体ウェハ１０の侵漬の際、及び、最後の半導体ウェハ１０の引き上げの際には、半導体ウェハ１０を収容ケースに対して出し入れすることで、溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃが収容ケース外の雰囲気（例えば大気など酸素を含む雰囲気）に触れて酸化する場合がある。したがって、一回目の半導体ウェハ１０の侵漬の際、及び、最後の半導体ウェハ１０の引き上げの際に、超音波の印加や噴流の発生を実施して液面１２ｃ上の酸化物を除去することは非常に有効である。 In addition, when the semiconductor wafer 10 is immersed for the first time and when the last semiconductor wafer 10 is pulled up, the liquid level 12c of the molten solder 12A is reduced by taking the semiconductor wafer 10 into and out of the housing case. Oxidation may occur when exposed to an atmosphere outside the housing case (for example, an atmosphere containing oxygen such as air). Therefore, when the semiconductor wafer 10 is immersed for the first time and when the last semiconductor wafer 10 is pulled up, an ultrasonic wave is applied and a jet is generated to remove oxide on the liquid surface 12c. Is very effective.

また、本実施形態では、液面１２ｃを振動させる超音波が、周壁部２２の他端部２４の内面において反射することで、半導体ウェハ１０の電極に到達できるため、酸化膜を電極から除去することもできる。したがって、従来のようにフラックスを用いることなく、電極に対するはんだの濡れ性を向上させることができる。すなわち、従来のように、はんだ付けの終了後に半導体ウェハ１０を薬品等で洗浄する必要が無くなり、効率よくはんだ付けを行うことができる。また、はんだ付けのコストも低く抑えることができる。 Moreover, in this embodiment, since the ultrasonic wave that vibrates the liquid surface 12 c is reflected on the inner surface of the other end 24 of the peripheral wall portion 22 and can reach the electrode of the semiconductor wafer 10, the oxide film is removed from the electrode. You can also. Therefore, the wettability of the solder with respect to the electrode can be improved without using a flux as in the prior art. That is, it is not necessary to clean the semiconductor wafer 10 with chemicals or the like after the end of soldering as in the conventional case, and soldering can be performed efficiently. Also, the soldering cost can be kept low.

さらに、本実施形態では、半導体ウェハ１０を侵漬する際及び引き上げる際に超音波を停止しており、また、半導体ウェハ１０を溶融はんだ１２Ａに侵漬した状態であっても超音波は半導体ウェハ１０に直接到達しにくくなっている。さらに、周壁部２２の内面において反射してから半導体ウェハ１０に到達する超音波のエネルギーは、反射前の超音波と比較して弱くなる。以上の三点から、薄くて割れ易い半導体ウェハ１０であっても、はんだ付けの際に半導体ウェハ１０に割れや欠けが発生することを抑制できる。 Furthermore, in this embodiment, when the semiconductor wafer 10 is immersed and pulled up, the ultrasonic wave is stopped, and even when the semiconductor wafer 10 is immersed in the molten solder 12A, the ultrasonic wave is not generated. 10 is difficult to reach directly. Furthermore, the energy of the ultrasonic wave that reaches the semiconductor wafer 10 after being reflected from the inner surface of the peripheral wall portion 22 becomes weaker than that of the ultrasonic wave before reflection. From the above three points, even if the semiconductor wafer 10 is thin and easily cracked, it is possible to prevent the semiconductor wafer 10 from being cracked or chipped during soldering.

さらに、本実施形態では、超音波の伝播方向が、侵漬された半導体ウェハ１０の主面１０ａに沿う方向に設定されているため、若干の超音波が半導体ウェハ１０に直接到達したとしても、超音波のエネルギーによってウェハが受ける応力を低減することができる。また、周壁部２２の内面において反射した超音波の伝播方向も、半導体ウェハ１０の主面１０ａに沿う方向と一致する、あるいは、当該方向に近い方向となるため、反射後の超音波のエネルギーによってウェハが受ける応力も低減することができる。その結果として、超音波によって半導体ウェハ１０に割れや欠けが発生することをより確実に抑えることができる。 Furthermore, in this embodiment, since the propagation direction of the ultrasonic wave is set in a direction along the main surface 10a of the immersed semiconductor wafer 10, even if some ultrasonic waves directly reach the semiconductor wafer 10, Stress applied to the wafer by ultrasonic energy can be reduced. Further, the propagation direction of the ultrasonic wave reflected on the inner surface of the peripheral wall portion 22 also coincides with the direction along the main surface 10a of the semiconductor wafer 10 or is close to the direction, so that it depends on the energy of the ultrasonic wave after reflection. The stress applied to the wafer can also be reduced. As a result, it is possible to more surely prevent the semiconductor wafer 10 from being cracked or chipped by ultrasonic waves.

なお、本実施形態では、超音波の振動数が１８．０ｋＨｚ以上１８．６ｋＨｚ以下に設定されていることで、半導体ウェハ１０の電極上に付着した酸化物を確実に除去することができる。また、溶融はんだ１２Ａを超音波のエネルギーによってはんだ槽２の外側に確実に溢れ出させることもでき、さらに、周壁部２２において反射した超音波によって半導体ウェハ１０に応力が生じて割れや欠けが生じることを確実に防止できる。
言い換えれば、超音波の振動数が、１８．０ｋＨｚ未満である場合、あるいは、１８．６ｋＨｚよりも大きい場合には、半導体ウェハ１０の電極上に付着した酸化物を十分に除去できないことがある。また、超音波の振動数が１８．０ｋＨｚ未満であると、溶融はんだ１２Ａをはんだ槽２の外側に溢れ出させるための振動エネルギーを十分に得られない場合がある。さらに、超音波の振動数が１８．６ｋＨｚよりも大きい場合には、周壁部２２において反射した超音波でも半導体ウェハ１０に応力が生じて割れや欠けが生じる虞がある。 In the present embodiment, since the frequency of the ultrasonic wave is set to 18.0 kHz or more and 18.6 kHz or less, the oxide adhering to the electrode of the semiconductor wafer 10 can be reliably removed. Further, the molten solder 12A can be surely overflowed to the outside of the solder bath 2 by ultrasonic energy, and further, stress is generated in the semiconductor wafer 10 by the ultrasonic waves reflected on the peripheral wall portion 22 to cause cracking or chipping. Can be surely prevented.
In other words, when the frequency of the ultrasonic wave is less than 18.0 kHz or greater than 18.6 kHz, the oxide adhering to the electrode of the semiconductor wafer 10 may not be sufficiently removed. Further, if the ultrasonic vibration frequency is less than 18.0 kHz, vibration energy for causing the molten solder 12A to overflow to the outside of the solder bath 2 may not be sufficiently obtained. Further, when the frequency of the ultrasonic wave is higher than 18.6 kHz, even the ultrasonic wave reflected on the peripheral wall portion 22 may cause stress on the semiconductor wafer 10 to cause cracking or chipping.

さらに、本実施形態では、半導体ウェハ１０が溶融はんだ１２Ａに触れていない状態でのみ噴流を発生させているため、噴流に基づく溶融はんだ１２Ａの流れによって、半導体ウェハ１０に割れや欠けが発生することも抑制できる。
また、本実施形態のはんだ付け装置１及びはんだ付け方法によれば、超音波を液面１２ｃに印加した際に、はんだ槽２の溶融はんだ１２Ａ及び浮遊する酸化物が、周壁部２２の他端部２４の一箇所のみからはんだ槽２の外側に排出されるため、排出槽５をコンパクトに構成することが可能となる。すなわち、はんだ槽２及び排出槽５を備えるはんだ付け装置１の小型化を図ることができる。 Furthermore, in this embodiment, since the jet is generated only when the semiconductor wafer 10 is not in contact with the molten solder 12A, the semiconductor wafer 10 is cracked or chipped by the flow of the molten solder 12A based on the jet. Can also be suppressed.
In addition, according to the soldering apparatus 1 and the soldering method of the present embodiment, when ultrasonic waves are applied to the liquid surface 12c, the molten solder 12A and the floating oxide in the solder bath 2 are not connected to the other end of the peripheral wall portion 22. Since it is discharged | emitted to the outer side of the solder tank 2 only from one part of the part 24, it becomes possible to comprise the discharge tank 5 compactly. That is, the soldering apparatus 1 including the solder tank 2 and the discharge tank 5 can be downsized.

さらに、本実施形態では、半導体ウェハ１０の引き上げ速度が調整可能となっているため、電極に付着するはんだの厚さを自由に調整することが可能となる。例えば、引き上げ速度が速いほど、表面張力によって電極上に残留するはんだ量が増えるため、電極に付着するはんだの厚さを厚く設定することができる。
また、本実施形態では、循環機構６によりはんだ槽２と排出槽５との間で溶融はんだ１２が循環するため、はんだ槽２に新たな溶融はんだ１２を追加することなく、多量の半導体ウェハ１０に対して継続的にはんだ付けを行うことができる。
さらに、はんだ槽２から排出された酸化物は排出槽５においても溶融はんだ１２Ｂの液面１２ｄに浮遊するため、循環機構６により排出槽５に収容された溶融はんだ１２Ｂを排出槽５の底部からはんだ槽２に戻すことで、排出槽５に収容された酸化物がはんだ槽２に戻ることを防止できる。 Furthermore, in this embodiment, since the pulling speed of the semiconductor wafer 10 can be adjusted, the thickness of the solder attached to the electrodes can be freely adjusted. For example, as the pulling speed increases, the amount of solder remaining on the electrode increases due to surface tension, so that the thickness of the solder attached to the electrode can be set thick.
In the present embodiment, since the molten solder 12 circulates between the solder tank 2 and the discharge tank 5 by the circulation mechanism 6, a large amount of semiconductor wafers 10 can be obtained without adding new molten solder 12 to the solder tank 2. Can be continuously soldered.
Furthermore, since the oxide discharged from the solder tank 2 floats on the liquid surface 12d of the molten solder 12B also in the discharge tank 5, the molten solder 12B accommodated in the discharge tank 5 by the circulation mechanism 6 is removed from the bottom of the discharge tank 5. Returning to the solder bath 2 can prevent the oxide accommodated in the discharge bath 5 from returning to the solder bath 2.

〔第二実施形態〕
次に、図３を参照して本発明の第二実施形態について説明する。
この実施形態では、第一実施形態のはんだ付け装置１と比較して、主に、はんだ槽２に収容される半導体ウェハ１０の数、及び、超音波振動子４の数及び配置が異なっており、その他の構成については第一実施形態と同様である。本実施形態では、第一実施形態と同一の構成要素について同一符号を付す等して、その詳細説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In this embodiment, compared with the soldering apparatus 1 of the first embodiment, the number of semiconductor wafers 10 accommodated in the solder bath 2 and the number and arrangement of the ultrasonic transducers 4 are mainly different. Other configurations are the same as those in the first embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図３に示すように、本実施形態のはんだ付け装置８は、第一実施形態のはんだ付け装置１と同様のはんだ槽２、超音波振動子４及び排出槽５を備えており、排出槽５は、第一実施形態と同様にはんだ槽２の周壁部２２の他端部２４に設けられている。なお、図３には記載されていないが、第一実施形態と同様の支持アーム３、循環機構６及び収容ケースも備えている。 As shown in FIG. 3, the soldering apparatus 8 of the present embodiment includes a solder tank 2, an ultrasonic vibrator 4, and a discharge tank 5 similar to those of the soldering apparatus 1 of the first embodiment. Is provided at the other end portion 24 of the peripheral wall portion 22 of the solder bath 2 as in the first embodiment. In addition, although not described in FIG. 3, the same support arm 3, the circulation mechanism 6, and the storage case as 1st embodiment are also provided.

はんだ槽２は、複数の半導体ウェハ１０を同時に収容できるように構成されている。各半導体ウェハ１０は、第一実施形態の場合と同様に、これらの主面１０ａが平面視矩形状とされた周壁部２２の第一辺の長手方向に平行するように、はんだ槽２内に収容されるようになっている。
そして、複数の半導体ウェハ１０は、その板厚方向に間隔をあけて配列されるように、第一実施形態と同様の支持アーム３（図１参照）によって支持された状態で、はんだ槽２内に収容されるようになっている。 The solder bath 2 is configured so that a plurality of semiconductor wafers 10 can be accommodated simultaneously. As in the case of the first embodiment, each semiconductor wafer 10 is placed in the solder tank 2 so that these main surfaces 10a are parallel to the longitudinal direction of the first side of the peripheral wall portion 22 that is rectangular in plan view. It is to be accommodated.
Then, the plurality of semiconductor wafers 10 are supported in the solder tank 2 in a state where they are supported by the same support arm 3 (see FIG. 1) as in the first embodiment so as to be arranged at intervals in the plate thickness direction. Is to be housed.

超音波振動子４は、第一実施形態と同様に、平面視矩形状とされた周壁部２２の第一辺に直交する一方の第二辺（一端部２３）に設けられている。そして、本実施形態では、超音波振動子４が、周壁部２２の一方の第二辺の長手方向に互いに間隔をあけて複数配列されている。これら複数の超音波振動子４の配列方向は、はんだ槽２に満たされた溶融はんだ１２Ａに侵漬される複数の半導体ウェハ１０の配列方向に平行している。
また、各超音波振動子４の振動方向は、第一実施形態と同様に、それぞれ周壁部２２の第一辺に沿う方向（Ａ方向）に設定されている。したがって、超音波振動子４によって溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃ（図１参照）に印加される超音波は、周壁部２２の一端部２３から他端部２４に向かう方向（Ｂ方向）伝播する。すなわち、超音波は、溶融はんだ１２Ａに侵漬された半導体ウェハ１０の主面１０ａに沿う方向に伝播する。 Similarly to the first embodiment, the ultrasonic transducer 4 is provided on one second side (one end portion 23) orthogonal to the first side of the peripheral wall portion 22 that is rectangular in plan view. In the present embodiment, a plurality of ultrasonic transducers 4 are arranged at intervals in the longitudinal direction of one second side of the peripheral wall portion 22. The arrangement direction of the plurality of ultrasonic transducers 4 is parallel to the arrangement direction of the plurality of semiconductor wafers 10 immersed in the molten solder 12 A filled in the solder bath 2.
Moreover, the vibration direction of each ultrasonic transducer | vibrator 4 is set to the direction (A direction) along the 1st edge | side of the surrounding wall part 22, respectively, similarly to 1st embodiment. Therefore, the ultrasonic wave applied to the liquid surface 12c (see FIG. 1) of the molten solder 12A by the ultrasonic transducer 4 propagates in the direction (B direction) from the one end portion 23 to the other end portion 24 of the peripheral wall portion 22. That is, the ultrasonic wave propagates in a direction along the main surface 10a of the semiconductor wafer 10 immersed in the molten solder 12A.

そして、本実施形態のはんだ付け装置８では、各超音波振動子４が、侵漬された複数の半導体ウェハ１０に対してその配列方向にずらして配されている。言い換えれば、超音波振動子４と侵漬された半導体ウェハ１０とが千鳥状に交互に配列され、さらに、千鳥状配列の両端に超音波振動子４が配されている。これにより、互いに隣り合う二つの超音波振動子４，４において生じる超音波は、平面視で同一の半導体ウェハ１０の両主面１０ａ，１０ａに沿ってそれぞれ伝播することになる。 And in the soldering apparatus 8 of this embodiment, each ultrasonic transducer | vibrator 4 is shifted and arrange | positioned with respect to the several immersed semiconductor wafer 10 in the sequence direction. In other words, the ultrasonic transducers 4 and the immersed semiconductor wafers 10 are alternately arranged in a staggered manner, and the ultrasonic transducers 4 are arranged at both ends of the staggered arrangement. Thereby, the ultrasonic waves generated in the two ultrasonic transducers 4 and 4 adjacent to each other propagate along the two main surfaces 10a and 10a of the same semiconductor wafer 10 in plan view.

以上のように構成される本実施形態のはんだ付け装置８では、第一実施形態と同様のはんだ付け方法を実施することが可能であり、複数の半導体ウェハ１０に対して同時にはんだ付けを実施することができる。
そして、本実施形態のはんだ付け装置８及びはんだ付け方法によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。 In the soldering apparatus 8 of the present embodiment configured as described above, it is possible to perform the same soldering method as in the first embodiment, and perform soldering on a plurality of semiconductor wafers 10 simultaneously. be able to.
And according to the soldering apparatus 8 and the soldering method of this embodiment, there exists an effect similar to 1st embodiment.

なお、上述した第二実施形態において、各超音波振動子４は、侵漬けされた半導体ウェハ１０に対してその配列方向にずらして配されるとしたが、例えば図２に示す第一実施形態と同様に、侵漬された各半導体ウェハ１０に対して超音波の伝播方向（Ｂ方向）に並べて配されてもよい。
また、第二実施形態において、超音波振動子４は、複数配列されることに限らず、少なくとも超音波振動子４において生じる超音波が、侵漬された全ての半導体ウェハ１０上方の液面１２ｃにおいて主面１０ａに沿う方向に伝播すれば、例えば一つだけ配されてもよい。 In the second embodiment described above, each ultrasonic transducer 4 is arranged to be shifted in the arrangement direction with respect to the immersed semiconductor wafer 10, but for example, the first embodiment shown in FIG. Similarly to the above, the immersed semiconductor wafers 10 may be arranged side by side in the ultrasonic wave propagation direction (B direction).
In the second embodiment, the ultrasonic transducers 4 are not limited to being arranged in plural, but at least the liquid level 12c above all the semiconductor wafers 10 where the ultrasonic waves generated in the ultrasonic transducers 4 are immersed. If it propagates in the direction along the main surface 10a, for example, only one may be arranged.

以上、二つの実施形態により本発明の詳細を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、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。
例えば、半導体ウェハ１０の侵漬及び引き上げを複数回繰り返してはんだ付けを行う場合には、二回目以降の半導体ウェハ１０の侵漬前に、液面１２ｃに対する超音波の印加、及び、噴流の発生を実施しないとしたが、例えば、毎回の半導体ウェハ１０の侵漬前に、液面１２ｃに対する超音波の印加、及び、噴流の発生を実施してもよい。また、最後を除く半導体ウェハ１０の引き上げの前には、超音波の印加を実施しないとしたが、例えば、毎回の半導体ウェハ１０の引き上げ前に超音波の印加を実施してもよい。これらの場合、はんだ槽２の周囲を酸化抑制雰囲気で満たす収容ケースは特に設けられなくても構わない。 The details of the present invention have been described above by the two embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. .
For example, when soldering is performed by repeatedly immersing and pulling up the semiconductor wafer 10 a plurality of times, the ultrasonic wave is applied to the liquid surface 12 c and the jet is generated before the second and subsequent immersing of the semiconductor wafer 10. However, for example, before the immersion of the semiconductor wafer 10, the application of ultrasonic waves to the liquid surface 12c and the generation of a jet may be performed. In addition, the application of the ultrasonic wave is not performed before the semiconductor wafer 10 is lifted except for the last. However, for example, the ultrasonic wave may be applied before the semiconductor wafer 10 is pulled up. In these cases, there is no particular need to provide a housing case that fills the periphery of the solder bath 2 with an oxidation-inhibiting atmosphere.

さらに、超音波振動子４において生じる超音波は、平面視で半導体ウェハ１０の主面１０ａに沿う方向に伝播するとしたが、これに限ることはなく、例えば半導体ウェハ１０の主面１０ａに交差するように伝播してもよい。言い換えれば、半導体ウェハ１０は、その主面１０ａが超音波振動子の振動方向に交差するようにはんだ槽２に収容されてもよい。 Furthermore, although the ultrasonic wave generated in the ultrasonic transducer 4 propagates in the direction along the main surface 10a of the semiconductor wafer 10 in a plan view, the present invention is not limited to this. For example, the ultrasonic wave intersects the main surface 10a of the semiconductor wafer 10. You may propagate as follows. In other words, the semiconductor wafer 10 may be accommodated in the solder bath 2 such that the main surface 10a intersects the vibration direction of the ultrasonic transducer.

また、超音波振動子４は、周壁部２２の周方向の一端部２３に設けられるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも超音波によって液面１２ｃ近傍の溶融はんだ１２Ａがはんだ槽２の外側に溢れ出るように、溶融はんだ１２Ａの液面１２ｃの任意の位置に設けられればよい。したがって、超音波振動子４は、例えば平面視で周壁部２２の内面から離間したはんだ槽２の中央領域に配されても構わない。なお、このように超音波振動子４を配した場合には、周壁部２２の周方向全体を囲むように排出槽５を設ければよい。 In addition, the ultrasonic transducer 4 is provided at one end portion 23 in the circumferential direction of the peripheral wall portion 22, but the present invention is not limited to this, and the molten solder 12 A near the liquid surface 12 c is at least near the liquid surface 12 c by the ultrasonic wave. What is necessary is just to provide in the arbitrary positions of the liquid level 12c of the molten solder 12A so that it may overflow outside. Therefore, the ultrasonic transducer 4 may be disposed in the central region of the solder bath 2 that is separated from the inner surface of the peripheral wall portion 22 in a plan view, for example. In addition, when the ultrasonic transducer | vibrator 4 is arranged in this way, the discharge tank 5 should just be provided so that the whole circumferential direction of the surrounding wall part 22 may be enclosed.

さらに、はんだ槽２は、平面視矩形状に形成されるとしたが、少なくとも上方に開口する箱状に形成されていれば、任意の平面視形状に形成されていてよい。
また、循環機構６を構成する管路部６１は、はんだ槽２の底部に接続されているが、例えばはんだ槽２の側部に接続されてもよい。 Furthermore, although the solder tank 2 is formed in a rectangular shape in plan view, it may be formed in an arbitrary plan view shape as long as it is formed in a box shape opening at least upward.
Moreover, although the pipe line part 61 which comprises the circulation mechanism 6 is connected to the bottom part of the solder tank 2, you may connect to the side part of the solder tank 2, for example.

そして、本発明のはんだ付け方法及びはんだ付け装置は、上述した実施形態のように半導体ウェハ１０に限らず、例えば半導体素子や、半導体素子を樹脂封止した半導体パッケージ等のように、電極を有する半導体装置のはんだ付けに適用することが可能である。 The soldering method and the soldering apparatus of the present invention are not limited to the semiconductor wafer 10 as in the above-described embodiment, and include electrodes such as a semiconductor element and a semiconductor package in which the semiconductor element is sealed with a resin. It can be applied to soldering of semiconductor devices.

１，８はんだ付け装置
２はんだ槽
２０開口部
２２周壁部
２３一端部
２４他端部
４超音波振動子
５排出槽
１０半導体ウェハ（半導体装置）
１０ａ主面
１２，１２Ａ，１２Ｂ溶融はんだ
１２ｃ，１２ｄ液面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,8 Soldering apparatus 2 Solder tank 20 Opening part 22 Perimeter wall part 23 One end part 24 Other end part 4 Ultrasonic vibrator 5 Discharge tank 10 Semiconductor wafer (semiconductor device)
10a Main surface 12, 12A, 12B Molten solder 12c, 12d Liquid surface

Claims

By immersing the semiconductor device in molten solder filled in a solder bath, a soldering method for attaching solder to the electrodes of the semiconductor device,
Only before the semiconductor device is immersed in the molten solder and before the semiconductor device is pulled up from the molten solder, an ultrasonic wave is applied to the liquid surface by an ultrasonic vibrator disposed on the liquid surface of the molten solder. By doing so, the liquid level is vibrated to cause the molten solder near the liquid level to overflow to the outside of the solder bath.

The ultrasonic wave applied to the liquid surface is directed from one circumferential end portion of the peripheral wall portion of the solder bath that defines the opening of the solder bath to the other end portion of the peripheral wall portion that is opposed thereto. The soldering method according to claim 1, wherein:

The semiconductor device is a semiconductor wafer;
The soldering method according to claim 1, wherein the ultrasonic wave applied to the liquid surface is propagated in a direction along a main surface of the immersed semiconductor wafer.

Before immersing the semiconductor device in the molten solder,
The soldering method according to any one of claims 1 to 3, wherein a jet of flowing molten solder in the vicinity of the liquid surface in the propagation direction of the ultrasonic wave is generated.

The soldering method according to any one of claims 1 to 4, wherein a pulling speed at the time of pulling up the semiconductor device from the molten solder is adjusted.

The molten solder overflowing outside the solder tank is accommodated in a discharge tank,
The soldering method according to any one of claims 1 to 5, wherein the molten solder accommodated in the discharge tank is returned to the solder tank from the bottom of the discharge tank.

The soldering method according to any one of claims 1 to 6, wherein the soldering method is performed in an atmosphere that suppresses oxidation of a liquid surface of the molten solder.

A soldering apparatus comprising a solder bath filled with molten solder, and attaching the solder to the electrodes of the semiconductor device by immersing the semiconductor device in the molten solder,
An ultrasonic vibrator that is disposed on the liquid surface of the molten solder and that vibrates the liquid surface by applying ultrasonic waves to the liquid surface ;
The ultrasonic transducer vibrates the liquid surface and causes the molten solder near the liquid surface to overflow to the outside of the solder bath .