焊接裝置、焊接方法以及所製造的基板及電子部件的製作方法
2023-05-08 23:30:41 2
焊接裝置、焊接方法以及所製造的基板及電子部件的製作方法
【專利摘要】本發明的目的在於提供一種能夠以低成本進行成品率高且可靠性高的焊接的焊接裝置及焊接方法。用於解決上述課題的焊接裝置具備：第1處理部，使具有銅電極(2)的被處理構件(10)浸漬於含有有機脂肪酸的溶液(31)中，並使浸漬的被處理構件(10)在含有有機脂肪酸的溶液(31)中水平移動；第2處理部，具備一邊將經過處理的被處理構件(10)向上方的蒸氣氣氛的空間部(24)撈起，一邊向所述被處理構件(10)噴射熔融焊料(5a)的噴流(5』)的噴射機構(33)；第3處理部，具備噴射機構(34)，該噴射機構(34)將經過處理的被處理構件(10)在空間部(24)中水平移動之後一邊將其下降至含有有機脂肪酸的溶液(31)中，一邊向被處理構件(10)上剩餘的熔融焊料(5a)噴射含有有機脂肪酸的溶液(31)以除去該剩餘的熔融焊料(5a)的；以及第4處理部，使經過處理的被處理構件(10)在含有有機脂肪酸的溶液(31)中水平移動之後將其向上方撈起，從而將該被處理構件取出至溶液外。
【專利說明】焊接裝置、焊接方法以及所製造的基板及電子部件
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種焊接裝置、焊接方法以及所製造的基板及電子部件。更詳細來說，涉及一種能夠以低成本進行成品率高且可靠性高的焊接的焊接裝置、焊接方法以及所製造的基板及電子部件。
【背景技術】
[0002]近年來，印刷基板、晶片及撓性基板等基板(以下，也將它們稱為「安裝基板」)的布線密度及安裝密度越發提高。安裝基板大多具有用於焊接電子部件的銅電極。在其銅電極上設置有焊料凸塊，電子部件被焊接於該焊料凸塊上從而安裝於安裝基板上。
[0003]對於焊料凸塊而言，要求其微細且形狀及尺寸等一致，僅在需要的部分形成焊料凸塊。作為滿足這樣要求的焊料凸塊的形成方法，在專利文獻I中提出了一種使用網版而容易地形成緻密且具有一定形狀的凸塊的方法，所述網版為具備用於用漿料形成漿料凸塊的開口的網版，其特徵在於，由剛性的第一金屬層、樹脂類的粘接劑層及第二金屬層構成，且相對於第一金屬層的開口，粘接劑層及第二金屬層的開口的口徑縮小。
[0004]可是,連接器、QFP(方型扁平式封裝，Quad Flat Package)、SOP(小引出線封裝，Small Out line Package)、BGA(球柵陣列封裝,Ball Grid Array)等電子部件有時在引線端子等連接端子的尺寸上存在不均。為了將連接端子的尺寸不均的電子部件沒有焊接不良地進行焊接，需要通過增厚設置於安裝基板上的焊料凸塊來減小電子部件的尺寸不均的影響。在CSP(晶片級封裝，Chip Size Package)等小型的電子部件混合存在於用於安裝在安裝基板上的電子部件中的情況下，這樣的小型電子部件用焊料凸塊的尺寸極小且微細。
[0005]作為一般的焊料凸塊的形成方法，已知有一種將設置有銅電極的安裝基板直接浸潰(浸泡)在熔融焊料中的方法。但是，焊料與銅電極接觸時，銅與焊料中所含的錫化合而生成CuSn金屬間化合物。該CuSn金屬間化合物以用焊料中的錫浸蝕銅電極的形態而形成，因此，有時稱為「銅侵蝕」或「銅腐蝕」等(以下，稱為「銅侵蝕」)。這樣的銅侵蝕使作為電連接部的銅電極的可靠性降低，有可能損傷安裝基板的可靠性。因此，需要縮短安裝基板在熔融焊料中的浸潰時間來抑制銅侵蝕，因此，對於在安裝基板的銅電極上形成預焊料層、然後將安裝基板浸潰在熔融焊料中的方法(浸潰方法)進行了研究。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開平10-286936號公報
【發明內容】
[0009]發明要解決的課題
[0010]在所述焊料凸塊的形成方法中，使用網版的焊料凸塊的形成方法存在生產性差的難點，利用浸潰方法的焊料凸塊的形成方法在最初進行浸潰(浸泡)的部分和在最後進行浸潰的部分中，銅侵蝕產生差異，在相同的基板的各部分中，銅電極的可靠性產生差異。因此，存在銅侵蝕的問題仍然無法解決的問題。
[0011]本發明是為了解決上述課題而完成的，其目的在於提供一種能夠以低成本進行成品率高且可靠性高的焊接的焊接裝置及焊接方法。另外，本發明的其它目的在於，提供一種通過這樣的焊接裝置或焊接方法而製造的基板及電子部件。
[0012]解決課題的方法
[0013](I)用於解決上述課題的本發明的焊接裝置的特徵在於，其具備:第I處理部，使具有銅電極的被處理構件浸潰於含有有機脂肪酸的溶液中，並使浸潰的所述被處理構件在所述含有有機脂肪酸的溶液中水平移動；第2處理部，具備一邊將在該第I處理部處理過的所述被處理構件向上方的蒸氣氣氛的空間部撈起，一邊向所述被處理構件噴射熔融焊料的噴流的噴射機構；第3處理部，具備噴射機構，該噴射機構將在該第2處理部處理過的所述被處理構件在所述空間部中水平移動之後一邊使其下降至所述含有有機脂肪酸的溶液中，一邊向所述被處理構件上剩餘的熔融焊料噴射所述含有有機脂肪酸的溶液以除去該剩餘的熔融焊料；以及第4處理部，使在該第3處理部處理過的所述被處理構件在所述含有有機脂肪酸的溶液中水平移動之後將其向上方撈起，從而將該被處理構件取出至溶液外，其中，所述焊接裝置設置有將所述被處理構件從所述第I處理部連續移動至第4處理部的搬運機構，並設置有將所述被處理構件投入至所述第I處理部的投入口以及將處理後的所述被處理構件從所述第4處理部排出的排出口，除此之外為密閉或基本密閉。
[0014]在本發明的焊接裝置中，(al)優選所述含有有機脂肪酸的溶液為含有棕櫚酸的溶液，(bl)優選所述熔融焊料為用所述含有有機脂肪酸的溶液進行過處理的熔融焊料，(Cl)優選所述用於除去剩餘的熔融焊料的液體為所述含有有機脂肪酸的溶液，(dl)優選其還具備將在所述第4處理部處理後附著於所述被處理構件表面的含有有機脂肪酸的溶液進行脫液(液切D )的噴射機構，(el)優選所述空間部被所述含有有機脂肪酸的溶液的蒸氣加壓，(fl)優選所述空間部的溫度與所述含有有機脂肪酸的溶液的溫度相同，該空間部內的溫度與在該空間部內噴射的熔融焊料的溫度相同或比其溫度高，(gl)優選其具備用於將所述噴射機構下方的所述含有有機脂肪酸的溶液底部積存的熔融焊料回收並送往噴射所述熔融焊料的所述噴射機構的循環裝置。
[0015](2)用於解決上述課題的本發明的焊接方法的特徵在於，其包括下述工序:第I處理工序，使具有銅電極的被處理構件浸潰於含有有機脂肪酸的溶液中，並使浸潰的所述被處理構件在所述含有有機脂肪酸的溶液中水平移動；第2處理工序，一邊將在該第I處理工序中處理過的所述被處理構件向上方的蒸氣氣氛的空間部撈起，一邊向所述被處理構件噴射熔融焊料的噴流；第3處理工序，將在該第2處理工序中處理過的所述被處理構件在所述空間部中水平移動之後一邊將其下降至所述含有有機脂肪酸的溶液中，一邊向所述被處理構件上剩餘的熔融焊料噴射液體以除去該剩餘的熔融焊料；以及第4處理工序，使在該第3處理工序中處理過的所述被處理構件在所述含有有機脂肪酸的溶液中水平移動之後將其向上方撈起，從而將該被處理構件取出至溶液外，其中，所述焊接方法使用焊接裝置，所述焊接裝置設置有將所述被處理構件從所述第I處理工序連續移動至第4處理工序的搬運機構，並設置有將所述被處理構件投入至所述第I處理工序的投入口以及將處理後的所述被處理構件從所述第4處理工序排出的排出口，除了該投入口和該排出口以外為密閉或基本密閉。[0016]在本發明的焊接方法中，(a2)優選所述含有有機脂肪酸的溶液為含有棕櫚酸的溶液，(b2)優選所述熔融焊料為用所述含有有機脂肪酸的溶液進行過處理的熔融焊料，(c2)優選所述用於除去剩餘的熔融焊料的液體為所述含有有機脂肪酸的溶液，(d2)優選其還具備將在所述第4處理工序處理後附著於處理後的所述被處理構件表面的含有有機脂肪酸的溶液進行脫液的工序，(e2)優選所述空間部被所述含有有機脂肪酸的溶液的蒸氣加壓，(f2)優選所述空間部的溫度與所述含有有機脂肪酸的溶液的溫度相同，該空間部內的溫度與在該空間部內噴射的熔融焊料的溫度相同或比其溫度高，(g2)優選其將所述空間部下方的所述含有有機脂肪酸的溶液底部積存的熔融焊料回收並送往噴射所述熔融焊料的所述噴射機構以進行再利用。
[0017](3)用於解決上述課題的本發明的基板是利用上述本發明的焊接裝置或焊接方法製造的基板，其具有如下特徵:該基板所具有的銅電極自其表面依次設置有銅侵蝕防止層、焊料層及有機脂肪酸塗層。
[0018](4)用於解決上述課題的本發明的電子部件是利用上述本發明的焊接裝置或焊接方法製造的電子部件，其具有如下特徵:該電子部件所具有的銅電極自其表面依次設置有銅侵蝕防止層、焊料層及有機脂肪酸塗層。
[0019]發明的效果
[0020]根據本發明的焊接裝置及焊接方法，由於連續地進行在含有有機脂肪酸的溶液中的浸潰處理、邊向空間部撈起邊進行的熔融焊料的附著處理、邊從空間部下降邊進行的對剩餘的熔融焊料的除去處理、以及在含有有機脂肪酸的溶液中的再浸潰處理，因此，可以製造不會發生如現有的浸潰處理那樣的銅電極的銅侵蝕、而且不會發生在其後的各種安裝工序中的銅侵蝕的基板及電子部件。其結果，能夠以低成本製造作為電連接部的銅電極的可靠性高且成品率良好的基板及電子部件。
[0021]特別是，在含有有機脂肪酸的溶液中浸潰後，一邊向該含有有機脂肪酸的溶液的蒸氣氣氛的空間部撈起，一邊向被處理構件上設置的銅電極噴射熔融焊料的噴流以使熔融焊料附著於銅電極，然後再一邊從該空間部下降一邊向剩餘的熔融焊料噴射含有有機脂肪酸的溶液以除去該剩餘的熔融焊料，因此，可以在潔淨化的銅電極表面無缺陷且均勻地形成銅侵蝕防止層，而且，在除去了剩餘的熔融焊料的狀態下再次浸潰於含有有機脂肪酸的溶液中而設置了有機脂肪酸塗層。其結果，在銅侵蝕防止層上以設置了最小限的焊料層的狀態設置了用來保持其焊料層的焊料溼潤性的有機脂肪酸塗層，因此，在其後的安裝工序中，即使在浸潰於各種熔融焊料槽或在印刷了漿料焊料後投入到回流焊爐或投入到燒制爐中的情況下，也不會發生銅電極的銅腐蝕，而且不會破壞焊料溼潤性，可以在其後利用安裝工序進行處理。
[0022]根據本發明的基板及電子部件，基板及電子部件所具有的銅電極自其表面依次具有銅侵蝕防止層、焊料層及有機脂肪酸塗層，因此，即使利用其後的回流焊爐或燒制爐等施加熱，也可以通過銅侵蝕防止層阻隔銅電極的侵蝕。其結果，在經過各種工序進行的電子部件的安裝工序中不會導致電連接部(銅電極部)的可靠性降低，並且即使是微細的銅電極也能夠實現成品率良好的製造，因此，能夠以低成本提供可靠性高的基板及電子部件。
【專利附圖】
【附圖說明】[0023]圖1是示出本發明的焊接裝置的一個例子的示意性構成圖。
[0024]圖2是示出作為被處理構件的基板的一個例子的示意性剖面圖。
[0025]圖3是示出處理後的基板(處理構件)的一個例子的示意性剖面圖。
[0026]圖4(A)、(B)、(C)、(D)是示出經過了各處理部或各工序後的被處理構件的形態的示意性剖面圖。
[0027]圖5是示出噴射熔融焊料而使熔融焊料附著在銅電極上的工序的示意性剖面圖。
[0028]圖6是示出噴射含有有機脂肪酸的溶液以除去剩餘的熔融焊料的工序的示意性剖面圖。
[0029]圖7是銅電極上所形成的金屬間化合物層的例子，(A)為比較例中形成的銅電極部的示意性剖面圖，⑶為實施例中形成的銅電極部的示意性剖面圖。
[0030]圖8是示出保持於保持夾具而進行了連續處理的電子部件的一個例子的模式圖。
[0031]圖9是示出所製造的電子部件的一個例子的立體圖和剖面圖。
[0032]圖10是示出所製造的電子部件的其它例子的立體圖。
[0033]圖11是對經過焊接的銅電極部進行加熱後微孔的產生形態的例子，(A)、⑶為比較例中的結果，(C)、(D)為實施例中的結果。
[0034]圖12是實施例中得到的焊料連接部的剖面的元素映射像(element mappingimage)。
[0035]圖13是示出在基板的微細銅電極上依次設置有銅侵蝕防止層、焊料層及有機脂肪酸塗層的形態的光學顯微鏡照片(A)、(B)及電鏡照片(C)。
[0036]圖14是示出在基板的微細銅電極上依次設置有銅侵蝕防止層、焊料層及有機脂肪酸塗層的剖面形態的電鏡照片(A)及其元素映射像。
[0037]符號說明
[0038]I基體材料
[0039]2銅電極
[0040]3 塗層
[0041]4銅侵蝕防止層
[0042]5焊料層
[0043]5』熔融焊料的噴流
[0044]5a熔融焊料
[0045]6 塗層
[0046]7 CuSn化合物層
[0047]10被處理構件(基板或電子部件)
[0048]11處理部件(基板或電子部件)
[0049]20焊接裝置
[0050]21投入部
[0051]22含有有機脂肪酸的溶液槽
[0052]23排出部
[0053]24空間部
[0054]25密閉罩[0055]26 投入 口
[0056]27 排出口
[0057]28搬運機構(傳送帶)
[0058]31含有有機脂肪酸的溶液
[0059]31』含有有機脂肪酸的溶液的噴流
[0060]32含有有機脂肪酸的溶液的蒸氣氣氛
[0061]33噴射機構(熔融焊料的噴射噴嘴)
[0062]34噴射機構(含有有機脂肪酸的溶液的噴射噴嘴)
[0063]35熔融焊料的供給路徑
[0064]36含有有機脂肪酸的溶液的供給路徑
[0065]37熔融焊料的循環裝置
[0066]39噴射機構(剩餘的含有有機脂肪酸的溶液的除去機構)
[0067]40電子部件
[0068]41 元件
[0069]42電子部件的保持夾具
[0070]51，52半導體晶片
[0071]A浸潰處理部
[0072]B熔融焊料附著處理部及剩餘的熔融焊料的除去處理部
[0073]C再浸潰處理部
【具體實施方式】
[0074]以下，參照附圖對本發明的焊接裝置、焊接方法以及所製造的基板及電子部件進行說明。另外，在本申請中，可以將「本發明」換言為「本申請的實施方式」。需要說明的是，「銅侵蝕防止層」是具有防止構成電極的銅電極被焊料侵蝕(銅原子擴散而溶出的形態)的作用的層。
[0075][焊接裝置及方法]
[0076]如圖1所示，本發明的焊接裝置20及方法是連續地進行在含有有機脂肪酸的溶液31中的浸潰處理(浸潰處理部A)、邊向空間部32撈起邊進行的熔融焊料5a的附著處理(附著處理部B)、邊從空間部32下降邊進行的對剩餘的熔融焊料5a的除去處理(除去處理部B)、以及在含有有機脂肪酸的溶液31中的再浸潰處理(再浸潰處理部C)的裝置及方法。通過這樣的焊接裝置20及方法，可以製造不會發生如現有的浸潰處理那樣的銅電極的銅侵蝕、而且不會發生在其後的各種安裝工序中的銅侵蝕的基板及電子部件。其結果，能夠以低成本製造作為電連接部的銅電極的可靠性高且成品率良好的基板及電子部件。
[0077]以下，對裝置的各構成及工序進行詳細說明。
[0078](被處理構件)
[0079]被處理構件10應用於焊接裝置20及方法，具體而言，可以舉出:印刷基板、晶片及撓性基板等基板(也稱為「安裝基板」)及連接器、QFP(方型扁平式封裝，Quad FlatPackage)、SOP (小引出線封裝，Small Out line Package)、BGA(球柵陣列封裝,Ball GridArray)、半導體晶片、晶片電阻、晶片電容器、跨接線材料等電子部件。另外，還包括在此例示的部件以外的公知的基板及電子部件、以及今後開發的新的基板及電子部件。
[0080]就被處理構件10而言，其在基體材料I上以任意形態設置有銅電極2，本發明的焊接裝置20及方法是對這樣的銅電極2進行焊接時所採用的裝置及方法。
[0081]對於這樣的被處理構件10，通過例如在圖1中用包含箭頭的虛線環起來的搬運機構(傳送帶)28連續地進行輸送。作為將被處理構件10安裝於搬運機構28的安裝夾具，可以考慮所搬運的被處理構件10的形狀而使用各種夾具。對於例如圖2所示的印刷基板的情況，可以任意地使用用周緣夾持該矩形的印刷基板並加以保持的框狀夾具(未圖示)，對於例如圖8所示的電子部件40的情況，可以任意地使用與該電子部件40的形狀相符合的保持夾具42。
[0082](在含有有機脂肪酸的溶液中的浸潰處理)
[0083]被處理構件10由圖1的投入部21的投入口 26被投入到裝置20內。投入的被處理構件10在浸潰處理部A在含有有機脂肪酸的溶液槽22中下降而浸潰於含有有機脂肪酸的溶液31中。這樣的含有有機脂肪酸的溶液槽22充滿了一定量的含有有機脂肪酸的溶液31。含有有機脂肪酸的溶液槽22的大小及形狀沒有特別限定，是能夠將被處理構件10浸潰於含有有機脂肪酸的溶液31的充分的大小和形狀，優選由不會對被處理構件10的連續搬運造成阻礙的大小和形狀構成。在圖1的例子中，含有有機脂肪酸的溶液槽22由矩形或圓筒形的水槽結構構成，其浸潰處理部A位於含有有機脂肪酸的溶液槽22的近周邊部。並且，位於後述的再浸潰處理部C的對稱位置。需要說明的是，直到為了進行後述的熔融焊料附著處理而要撈起的部位為止，經過浸潰的被處理構件10沿水平方向進行水平移動。
[0084]含有有機脂肪酸的溶液槽22中的含有有機脂肪酸的溶液31在浸潰處理部A及再浸潰處理部C等的任意部位均為相同溫度。對於含有有機脂肪酸的溶液31的溫度而言，由於通過由含有有機脂肪酸的溶液31蒸發的蒸氣而使空間部24的溫度達到與熔融焊料5a的噴流溫度相同或基本相同的溫度，因此，含有有機脂肪酸的溶液31的溫度由熔融焊料5a的噴流溫度決定。對於例如熔融焊料5a的噴流溫度為250°C的情況而言，含有有機脂肪酸的溶液31的溫度也優選為與熔融焊料5a的噴流溫度相同或同等程度的溫度。通過設定為這樣的溫度，可以使由含有有機脂肪酸的溶液31蒸發的蒸氣的溫度達到與熔融焊料5a的噴流溫度相同或同等程度的溫度。作為含有有機脂肪酸的溶液31的溫度的控制機構，可以在含有有機脂肪酸的溶液槽22的周圍卷繞加熱器、冷凝器，或在含有有機脂肪酸的溶液槽22中插入加熱器、冷凝管，從而將槽中的含有有機脂肪酸的溶液31循環至調溫設備(未圖示)來進行溫度控制。
[0085]需要說明的是，處理前的被處理構件10投入到含有有機脂肪酸的溶液31的部位的溫度和處理後的被處理構件10從含有有機脂肪酸的溶液31中撈起的部位的溫度可以比其它部位的含有有機脂肪酸的溶液31的溫度低。由於其溫度因基板的種類、焊料的種類而不同，並不能一概而論，但優選控制於例如50°C以上且240°C以下的範圍。作為其控制機構，可以在被處理構件10最初投入的部分或最後撈起的部分的槽周圍卷繞加熱器、冷凝器來進行控制，也可以在上述部分的槽中插入加熱器、冷凝管來進行控制。通過設定為這樣的溫度，可以防止常溫的被處理構件10因突然被投入到高溫的含有有機脂肪酸的溶液31中發生熱膨脹而引發的不良情況等，或在含有有機脂肪酸的溶液31中的高溫的被處理構件10因突然被撈起到常溫的空間發生熱收縮而引發的不良情況等。[0086]含有有機脂肪酸的溶液槽22中的含有有機脂肪酸的溶液31優選為含有碳原子數12以上且20以下的有機脂肪酸的溶液。雖然也可以使用碳原子數11以下的有機脂肪酸，但這樣的有機脂肪酸具有吸水性，在例如投入部21側、排出部23側含有有機脂肪酸的溶液31的溫度降低的情況下，不太優選。另外，碳原子數21以上的有機脂肪酸具有熔點高、浸透性差、不易操作等缺點。作為代表性的例子，優選碳原子數16的棕櫚酸。作為有機脂肪酸，特別優選僅使用碳原子數16的棕櫚酸，也可以根據需要含有碳原子數12以上且20以下的有機脂肪酸、例如碳原子數18的硬脂酸。
[0087]作為含有有機脂肪酸的溶液31，優選使用含有5質量％以上且25質量％以下的棕櫚酸、其餘部分由酯合成油構成的溶液。通過使用這樣的含有有機脂肪酸的溶液31，該含有有機脂肪酸的溶液31可以選擇性地捕獲存在於由投入部21投入到含有有機脂肪酸的溶液31中的被處理構件10的銅電極表面的氧化物及焊劑成分等雜質，從而可以將銅電極表面潔淨化。特別優選含有10質量％左右(例如5質量％以上且15質量％以下)碳原子數16的棕櫚酸的含有有機脂肪酸的溶液31。需要說明的是，含有有機脂肪酸的溶液31中未含有鎳鹽、鈷鹽等金屬鹽或抗氧劑等添加劑。
[0088]有機脂肪酸的濃度低於5質量％時，會導致選擇性地捕獲存在於銅電極2表面的氧化物及焊劑成分等雜質來進行純化的效果稍低，進而可能導致在低濃度下的控制變得繁瑣。另一方面，有機脂肪酸的濃度超過25質量％時，存在如下問題:含有有機脂肪酸的溶液31a的粘度變聞；在300°C以上的聞溫區域廣生發煙和惡臭的問題；等等。因此，有機脂肪酸的含量優選為5質量％以上且20質量％以下，特別是在僅使用碳原子數16的棕櫚酸的情況下，優選為10質量％左右(例如5質量％以上且15質量％以下)的含量。
[0089]上述含有有機脂肪酸的溶液31中所投入的被處理構件10浸潰在含有有機脂肪酸的溶液槽22中，其結果，被處理構件10所具有的存在於銅電極2表面的氧化物及雜質等被除去而潔淨化。而且，銅電極2表面形成有構成含有有機脂肪酸的溶液31的有機脂肪酸的塗層3(參照圖4(B))。該塗層3可以潔淨銅電極2的表面，進而可以抑制銅電極2表面的氧化以防止氧化被膜的生成。
[0090](空間部)
[0091]如圖1所示，被處理構件10經過在浸潰處理部A的含有有機脂肪酸的溶液31中進行處理後，撈起到作為處理部B的空間部24。空間部24是經與含有有機脂肪酸的溶液31相同或基本相同的含有有機脂肪酸的溶液31的蒸氣氣氛加壓後的空間部，該空間部在水平方向相間隔地配置有向所述被處理構件10上所設置的銅電極2噴射熔融焊料5a的噴流5』的噴射機構33和向剩餘的熔融焊料5a噴射含有有機脂肪酸的溶液31以除去該剩餘的熔融焊料5a的噴射機構34。
[0092]該空間部24優選被含有有機脂肪酸的溶液31的蒸氣等充滿而成為加壓狀態。空間部24的壓力沒有特別限定，但優選為0.1Pa左右。特別是，通過利用含有有機脂肪酸的溶液31的蒸氣來形成上述範圍的加壓狀態，被處理構件10的銅電極2不會被氧化或被雜質汙染。該空間部24通過如下操作形成:首先，用含有有機脂肪酸的溶液31充滿至空間部24的頂面後，導入氮氣以使含有有機脂肪酸的溶液31的液面下降而形成圖1所示的空間部24，然後，對含有有機脂肪酸的溶液31進行加溫從而用其蒸氣充滿空間部24。
[0093]空間部24的氣氛溫度優選為與焊接的熔融焊料5a的溫度相同或與其接近的溫度。雖然可以為相同的溫度，但優選與熔融焊料5a的溫度相比稍高地進行設定。例如與熔融焊料5a的噴流溫度相比，優選設定氣氛溫度比其高2°C以上且10°C以下，更優選設定為比其高2V以上且5°C以下。通過設定在該溫度範圍內，可以使噴射在銅電極2表面後的熔融焊料5a的噴流5』沒有遺漏地在該銅電極2的表面流動，特別是，可以使熔融焊料5a擴展至精密間距的銅電極及小面積的銅電極的表面的角落。在氣氛溫度比熔融焊料5a的噴流溫度低的情況下，可能導致熔融焊料5a的粘度降低，熔融焊料5a的流動性降低，另一方面，氣氛溫度設定為高於熔融焊料5a的噴流溫度超過10°C時，有可能溫度過高而對被處理構件10造成熱損傷。
[0094]在空間部24的下方具有含有有機脂肪酸的溶液槽22，從該含有有機脂肪酸的溶液槽22中蒸發的含有有機脂肪酸的溶液31的蒸氣充滿空間部24。對於其量沒有特別限定，但優選可以產生使空間部24的壓力為0.1MPa左右的蒸氣程度的量。
[0095]就空間部24下方的含有有機脂肪酸的溶液31的溫度而言，由於利用由該含有有機脂肪酸的溶液31蒸發的蒸氣使空間部24的溫度為與熔融焊料5a的噴流溫度相同或基本相同的溫度，因此，其溫度由熔融焊料5a的噴流溫度決定。在例如熔融焊料5a的噴流溫度為250°C的情況下，優選含有有機脂肪酸的溶液31的溫度也相同或為同等程度的溫度。通過設定為這樣的溫度，可以使由含有有機脂肪酸的溶液31蒸發的蒸氣的溫度為與熔融焊料5a的噴流溫度相同或同等程度的溫度。作為含有有機脂肪酸的溶液31的溫度的控制機構，可以在含有有機脂肪酸的溶液槽22的周圍卷繞加熱器、冷凝器、或者在槽中插入加熱器、冷凝管、或者將槽中的含有有機脂肪酸的溶液31在溫度調節設備(未圖示)中進行循環來進行溫度控制。
[0096](熔融焊料的噴射處理)
[0097]在作為處理部B的空間部24中，向被處理構件10的銅電極2進行熔融焊料5a的噴射處理(也稱為附著處理)。即，一邊將被處理構件10從含有有機脂肪酸的溶液31向上方的空間部24撈起，一邊對該被處理構件10噴射熔融焊料5a的噴流5』，以使熔融焊料5a附著在銅電極2上。噴射處理通過噴射熔融焊料5a的噴流5』的噴射機構33進行，可優選使用例如如圖1所不的噴射噴嘴33。該噴射噴嘴33優選配置於設置有銅電極2的面的一偵牝但通常配置於被處理構件10的兩面側。
[0098]首先，對由噴射噴嘴33噴射的熔融焊料5a進行說明。作為熔融焊料5a，使用的是對焊料進行加熱使其熔融並使其流動化至可作為噴流5』噴出程度的焊料。其加熱溫度可根據焊料組成而任意地選擇，通常從150°C以上且300°C以下左右的範圍內設定良好的溫度。在本發明中，可使用至少含有錫作為主成分、含有鎳作為副成分，並且任意地含有選自銀、銅、鋅、鉍、銻及鍺中的I種或2種以上作為副成分的熔融無鉛焊料。
[0099]優選的焊料組成為Sn-N1-Ag-Cu-Ge合金，具體而言，為了形成可穩定地防止銅腐蝕的CuNiSn金屬間化合物4(參照圖7(B))，優選使用含有0.01質量％以上且0.5質量％以下的鎳、2質量％以上且4質量％以下的銀、0.1質量％以上且I質量％以下的銅、0.001質量％以上且0.02質量％以下的鍺且剩餘部分為錫的焊料合金。用於形成這樣的CuNiSn金屬間化合物4的特別優選的組成為鎳0.01質量％以上且0.07質量％以下、銀0.1質量％以上且4質量％以下、銅0.1質量％以上且I質量％以下、鍺0.001質量％以上且0.01質量％以下、剩餘部分為錫的焊料合金。在用這樣的Sn-N1-Ag-Cu-Ge合金進行焊接的情況下，優選以240°C以上且260°C以下溫度的熔融焊料5a的形式使用。
[0100]另外，含有鉍的焊料可以將熔融焊料5a的加熱溫度進一步低溫化，通過對其成分組成進行調整，可以使其低溫化至例如150°C附近。這樣的低溫化也可以降低空間部24內的蒸氣的溫度，故更優選。含有鉍的焊料組成也優選與上述同樣地含有0.01質量％以上且
0.5質量％以下的鎳，更優選含有0.01質量％以上且0.07質量％以下的鎳。由此，可以製成能夠容易地形成CuSn金屬間化合物層4的低溫型的熔融焊料5a。
[0101]另外，還可以根據需要配合其它的鋅、銻。在任何情況下，焊料組成均優選至少含有0.01質量％以上且0.5質量％以下的鎳，更優選含有0.01質量％以上且0.07質量％以下的鎳。
[0102]上述組成的熔融焊料5a為不含鉛的無鉛焊料，並且必須含有上述含量的鎳，因此，如圖7 (B)所示，熔融焊料5a中所含的鎳與銅電極2的銅進行化合，進而，也與熔融焊料5a的錫進行化合，可以容易地在銅電極2的表面形成GuNiSn金屬間化合物層4。形成的CuNiSn金屬間化含物層4作為銅電極2的銅侵蝕防止層起作用，起到防止銅電極2的缺損或消失的作用。因此，具有CuNiSn金屬間化合物層4的焊料層5也可以在之後容易地耐受如將形成有焊料層5的基板投入到浸潰在焊料槽中的浸潰工序的情況那樣的對銅電極2而言可以說是苛刻的處理。因此，即使使用低成本的焊料浸潰工序，也可以成品率良好地形成可靠性高的焊料層5。進而，可以成品率良好地得到能夠以低成本且可靠性高地進行利用該焊料層5的電子部件的安裝的安裝基板。
[0103]熔融焊料5a中所含的鎳含量會對CuNiSn金屬間化合物層4的厚度造成影響。具體而言，鎳含量為0.01質量％以上且0.5質量％以下(優選為0.07質量％以下)的範圍時，可以生成Ium以上且3 ii m以下程度的厚度基本均勻的CuNiSn金屬間化合物層4。該範圍內的厚度的CuNiSn金屬間化合物層4可以防止銅電極2中的銅熔融在熔入到焊料5a中或在焊料層5中而被侵蝕。
[0104]鎳含量為0.01質量％時，CuNiSn金屬間化合物層4的厚度為大約Iym以上且1.5um以下程度，鎳含量例如為0.07質量％時，CuNiSn金屬間化合物層4的厚度為大約2 u m左右，鎳含量為0.5質量％時，CuNiSn金屬間化合物層4的厚度為大約3 u m左右。
[0105]鎳含量低於0.01質量％時，CuNiSn金屬間化合物層4的厚度低於Iii m，產生該CuNiSn金屬間化合物層4未完全覆蓋銅電極2的部位，有時容易從該部位引起銅的侵蝕。鎳含量超過0.5質量％時，較硬的CuNiSn金屬間化合物層4超過厚度3 u m且進一步變厚，有時在該CuNiSn金屬間化合物層4中產生龜裂。其結果，容易從該龜裂部分弓I起銅的侵蝕。需要說明的是，優選的鎳含量為0.01質量％以上且0.07質量％以下，與鎳含量超過0.07質量％且為0.5質量％以下的情況相比，具有該範圍的鎳含量的熔融焊料5a可以形成平滑的均勻層且不會引起CuNiSn金屬間化合物層4的龜裂。
[0106]對於用作熔融焊料5a的焊料，優選進行純化處理。具體而言，將含有5質量％以上且25質量％以下碳原子數12?20的有機脂肪酸的溶液加熱至180°C以上且350°C以下，使該加熱後的溶液和熔融焊料5a進行接觸並劇烈地進行攪拌混合。通過如上操作，可以將被氧化銅和焊劑成分等汙染的純化處理前的熔融焊料5a進行潔淨化，從而可以得到除去了氧化銅及焊劑成分等的熔融焊料5a。然後，將含有除去了氧化銅及焊劑成分等的熔融焊料5a的混合液導入到含有有機脂肪酸的溶液貯槽(未圖示)，將在該含有有機脂肪酸的溶液貯槽中按照比重差分離的潔淨化後的熔融焊料5a通過泵從該含有有機脂肪酸的溶液貯槽的底部返回至無鉛焊料液貯槽中。通過進行這樣的純化處理，可以抑制作為噴流使用的熔融焊料5a中的銅濃度及雜質濃度的經時上升，且不會使氧化銅及焊劑殘渣等雜質帶入到無鉛焊料液貯槽中。其結果，由於可以抑制無鉛焊料液貯槽內的熔融焊料5a的經時的組成變化，因此，可以連續地形成穩定且接合可靠性高的使用熔融焊料5a的焊料層5。另外，可以連續地製造具備這樣的焊料層5的安裝基板。
[0107]純化後的熔融焊料5a不含影響焊料層5的接合品質的氧化銅及焊劑殘渣等雜質。並且，該熔融焊料5a的粘度也比未經處理的熔融焊料有所下降。其結果，在於微細圖案的銅電極2上形成焊料層5的情況下，可以在該銅電極2上毫無遺漏地形成焊料層5，從而能夠消除焊料層5和電子部件的接合品質的批次間不均，有助於經時的品質穩定性。
[0108]用於純化的含有有機脂肪酸的溶液中所含的有機脂肪酸與上述的含有有機脂肪酸的溶液31所含有的有機脂肪酸相同，因此，在此省略其說明。另外，用於純化的含有有機脂肪酸的溶液的溫度由要進行純化的熔融焊料5a的熔點來決定，使含有有機脂肪酸的溶液和熔融焊料5a至少在熔融焊料5a的熔點以上的高溫區域(作為一個例子，為240°C?260°C )激烈地進行攪拌接觸。另外，從發煙的問題及節能的觀點考慮，含有有機脂肪酸的溶液的上限溫度為350°C左右，優選為進行純化處理的熔融焊料5a的熔點以上的溫度?3000C的範圍。例如，鎳0.01質量％以上且0.07質量％以下、銀0.1質量％以上且4質量％以下、銅0.1質量％以上且I質量％以下、鍺0.001質量％以上且0.01質量％以下、剩餘部分為錫的焊料合金在240°c以上且260°C以下的溫度下以熔融焊料5a的形態使用，因此，優選含有有機脂肪酸的溶液的溫度也與其相同為240°C以上且260°C以下左右。
[0109]對於這樣的用含有有機脂肪酸的溶液純化過的熔融焊料5a，如圖1及圖5所示，在將被處理構件10從含有有機脂肪酸的溶液31向上方撈起的過程中，從噴射機構33向被處理構件10以噴流5』的形式進行噴霧。來自噴射機構33的熔融焊料5a的噴射壓力沒有特別限定，可以根據熔融焊料5a的種類、溫度、粘度等任意地設定。通常在0.3MPa?0.SMPa左右的壓力下進行噴射。氣氛溫度優選如上所述為與熔融焊料5a的噴流溫度相同或與其相近的溫度(優選稍高的溫度)。這樣，如圖4及圖5所示那樣設置有附著在銅電極2上並凸起的熔融焊料5a。另外，從噴射機構33噴射的熔融焊料5a的噴流5』的流速和噴射處理時間在考慮到熔融焊料5a的種類等的情況下任意地設定。另外，關於噴射機構33的形狀和噴射角度等條件，也在考慮熔融焊料5a的種類等的情況下任意地採用或設定。
[0110](剩餘的熔融焊料的除去處理)
[0111]堆積有熔融焊料5a的被處理構件10如圖1所示那樣在被撈起至空間部24內之後，在空間部24內進行水平移動，然後，轉移至向剩餘的熔融焊料5a噴射含有有機脂肪酸的溶液31』以除去該剩餘的熔融焊料5a的工序。該除去工序是一邊使被處理構件10下降至含有有機脂肪酸的溶液31中一邊從配置在其中途的空間部24內的噴射機構34噴射含有有機脂肪酸的溶液31』以進行除去的工序。如圖4(C)及圖6所示，能夠除去在銅電極2上凸起的熔融焊料5a而僅殘留無法完全除去的熔融焊料5a。無法完全除去的熔融焊料5a為附著於銅電極2上所形成的CuNiSn金屬間化合物層4的熔融焊料5a，該附著的熔融焊料5a構成焊料層5。
[0112]用於除去熔融焊料5a的含有有機脂肪酸的溶液31』與含有有機脂肪酸的溶液槽22中所含的含有有機脂肪酸的溶液31相同或基本相同。由於空間部24為含有有機脂肪酸的溶液的蒸氣氣氛，因此，可使用與構成含有有機脂肪酸的溶液31的含有有機脂肪酸的溶液31相同的溶液。需要說明的是，可以混入部分氮氣等非活性氣體。另一方面，從焊料層5的氧化及在含有有機脂肪酸的溶液中的相溶性的觀點考慮，不要混入含有氧的空氣或水等。來自噴射機構34的含有有機脂肪酸的溶液31』的噴射壓力沒有特別限定，可以根據熔融焊料5a的種類、溫度、粘度等任意地設定。通常在0.2MPa?0.4MPa左右的壓力下進行噴射。
[0113]用作噴射液體的含有有機脂肪酸的溶液31』的溫度優選與熔融焊料5a的溫度(例如250°C左右)相同或基本相同。這樣可以在吹飛剩餘的熔融焊料5a的同時在露出的熔融焊料5a的表面形成有機脂肪酸的塗層6 (參照圖4 (D)及圖9 (B))。
[0114](熔融焊料的再利用)
[0115]如圖1所示，在空間部24下方的含有有機脂肪酸的溶液槽22的底部，因比重差而沉降有由噴射機構33噴射的熔融焊料5a、由噴射機構34刮落的熔融焊料5a。如圖1所示，也可以設置用於對沉降的熔融焊料5a進行回收再利用的循環裝置37。該循環裝置37將積存在含有有機脂肪酸的溶液槽22下方的熔融焊料5a送往噴射熔融焊料5a的噴射機構33。
[0116]需要說明的是，含有有機脂肪酸的溶液31和熔融焊料5a因比重差而分離，可以將沉降在含有有機脂肪酸的溶液槽22底部的熔融焊料5a取出，從而與含有有機脂肪酸的溶液31分離。對於由此分離的熔融焊料5a和含有有機脂肪酸的溶液31，可以在根據需要實施過濾處理等之後進行再利用。
[0117](在含有有機脂肪酸的溶液中的再浸潰處理)
[0118]對於一邊在空間部24內下降一邊除去了剩餘的熔融焊料5a後的被處理構件10，再次浸潰在含有有機脂肪酸的溶液31中。再浸潰處理部C例如如圖1所示，位於與含有有機脂肪酸的溶液槽22相同的槽內的近周邊部，是將在處理部B處理過的被處理構件10再次投入到含有有機脂肪酸的溶液31中的區域。並且，其位於上述浸潰處理部A的對稱位置。
[0119]如上所述，再浸潰處理部C的含有有機脂肪酸的溶液31的溫度與含有有機脂肪酸的溶液槽22中的各部的溫度相同。另外，該含有有機脂肪酸的溶液31及其含有成分等也如上所述，在此省略其說明。
[0120](其後的工序)
[0121]在從再浸潰處理部C撈起後，在圖1所示的排出部23的空間對附著在處理部件11表面的含有有機脂肪酸的溶液31進行脫液。通過進行這樣的脫液，可以除去過量附著的含有有機脂肪酸的溶液31。進行該脫液時，優選使用空氣噴嘴等噴射機構39。此時的噴射機構39的噴射壓力沒有特別限定，可根據處理部件11的大小及形狀任意地設定。這樣，可以得到處理後的處理部件11。
[0122]經過脫液後的處理部件11由圖1的排出部23的排出口 27排出到裝置20外。
[0123]需要說明的是，在圖1所示的空間部24的上方，設置有將裝置20整體覆蓋的密閉罩28。該密閉罩28是用於將投入口 26和排出口 27以外密閉或基本密閉的罩。通過利用該密閉罩28將焊料裝置20整體密閉或基本密閉，不僅能夠防止加溫至例如250°C左右而容易蒸發的含有有機脂肪酸的溶液31成為蒸氣而擴散至外部，還能夠防止來自外部的汙染物質進入到裝置內。
[0124]在得到的處理部件11為印刷基板等基板的情況下，在該基板的銅電極2的表面依次設置有銅侵蝕防止層4、最小限的焊料層5和有機脂肪酸塗層6。其結果，該基板在其安裝工序中即使在浸潰於各種熔融焊料槽中、或在印刷了漿料焊料後投入回流焊爐中、或投入燒制爐中的情況下，也不會引起銅電極2的銅腐蝕，而且不會損傷焊料溼潤性，從而可以在之後在安裝工序中進行處理。
[0125]在得到的處理部件11為電子部件的情況下，在該電子部件的銅電極2的表面也依次設置有銅侵蝕防止層4、最小限的焊料層5和有機脂肪塗層6。其結果，在該電子部件的安裝工序中，即使在浸潰於各種熔融焊料槽中、或載置於印刷的漿料焊料上之後投入回流焊爐中、或投入燒制爐中的情況下，也不會引起電子部件的銅電極2的銅腐蝕，而且，不會損傷焊料溼潤性，從而可以在之後在安裝工序中進行處理。
[0126]如上述說明，本發明的焊接裝置20及方法連續地進行在含有有機脂肪酸的溶液31中的浸潰處理、邊向空間部24撈起邊進行的熔融焊料5a的附著處理、邊從空間部24下降邊進行的對剩餘的熔融焊料5a的除去處理、以及在含有有機脂肪酸的溶液31中的再浸潰處理，因此，可以製造不會發生如現有的浸潰處理那樣的銅電極的銅侵蝕、而且不會發生在其後的各種安裝工序中的銅侵蝕的基板及電子部件。其結果，能夠以低成本製造作為電連接部的銅電極的可靠性高且成品率良好的基板及電子部件。
[0127]特別是，在含有有機脂肪酸的溶液31中浸潰後，一邊向該含有有機脂肪酸的溶液31的蒸氣氣氛的空間部24撈起，一邊向被處理構件10上設置的銅電極2噴射熔融焊料5a的噴流5』以使熔融焊料5a附著於銅電極2，然後再一邊從該空間部24下降一邊向剩餘的熔融焊料5a噴射含有有機脂肪酸的溶液31以除去該剩餘的熔融焊料5a，因此，可以在潔淨化的銅電極表面無缺陷且均勻地形成銅侵蝕防止層4，而且，在除去了剩餘的熔融焊料5a的狀態下再次浸潰於含有有機脂肪酸的溶液31中而設置了有機脂肪酸塗層6。其結果，在銅侵蝕防止層4上以設置了最小限的焊料層5的狀態設置了用來保持其焊料層5的焊料溼潤性等的有機脂肪酸塗層6，因此，在其後的安裝工序中，即使在浸潰於各種熔融焊料槽中、或在印刷了漿料焊料後投入到回流焊爐中、或投入到燒制爐中的情況下，也不會發生銅電極2的銅腐蝕，而且不會破壞焊料溼潤性，可以在其後利用安裝工序進行處理。
[0128][所製造的基板及電子部件]
[0129]如圖3及圖4(D)所示，本發明的基板10是通過上述本發明的焊接裝置20或焊接方法製造的基板，該基板10所具有的銅電極2自其表面依次設置有銅侵蝕防止層4、焊料層5及有機脂肪酸塗層6。作為基板10，可以舉出:印刷基板、晶片及撓性基板等各種基板。特別是晶片，由於其電極的寬度及間距窄，因此，優選使用本發明的裝置及方法，可以在窄間距的微細電極上精度良好地設置焊料層5。另外，在設置較大的電子部件的印刷基板及撓性基板的情況下，也可以以潔淨化的狀態保持該焊料層5的表面，或可以在之後的工序中進行處理，因此，可以用作具有可靠性的基板。
[0130]另外，如圖9及圖10所示，本發明的電子部件是通過上述本發明的焊接裝置20或焊接方法製造的電子部件40、51、52，該電子部件40、51、52所具有的銅電極2自其表面依次設置有銅侵蝕防止層4、焊料層5及有機脂肪酸塗層6。作為電子部件，可以舉出:半導體晶片、半導體模塊、IC晶片、IC模塊、電介質晶片、電介質模塊、電阻晶片、電阻模塊等。[0131]根據這樣的基板及電子部件，即使用之後的回流焊爐或燒制爐等施加熱，也可以用銅侵蝕防止層4阻止銅電極2的銅侵蝕。其結果，可以在經過各種工序進行的電子部件的安裝工序中不使電連接部(銅電極部)的可靠性降低，而且可以成品率良好地進行製造，因此，能夠以低成本提供可靠性高的基板及電子部件。
[0132]實施例
[0133]以下，結合實施例和比較例對本發明進行更為具體的說明。
[0134][實施例1]
[0135]作為一個例子，準備了在基體材料I上形成有寬度例如為200 iim且厚度例如為IOiim的銅布線圖案的基板10。對該基板10而言，在銅布線圖案中，僅有成為電子部件的安裝部分的寬度例如為200 u m且長度例如為50 ii m的銅電極2大量露出，其它的銅布線圖
案被絕緣層覆蓋。
[0136]作為投入到含有有機脂肪酸的溶液槽22中的含有有機脂肪酸的溶液31，準備了在不含鎳鹽及鈷鹽等金屬鹽及抗氧劑等的酯合成油中含有10質量％的棕櫚酸的含有有機脂肪酸的溶液31。將含有有機脂肪酸的溶液槽22中的含有有機脂肪酸的溶液31的溫度控制在250°C。作為所使用的熔融焊料5a，使用了由N1:0.05質量％、Ge:0.005質量％、Ag:3質量％、Cu:0.5質量％及剩餘部分為Sn構成的5組分系無鉛焊料，加熱至250°C，準備了熔融焊料5a。
[0137]對於空間部24，首先將含有有機脂肪酸的溶液31充滿至頂面後導入氮氣以形成上部空間，在該狀態下將含有有機脂肪酸的溶液31的溫度升溫至250°C，將上部空間用含有有機脂肪酸的溶液31的蒸氣充滿。將基板10投入到由此準備的焊接裝置20中。
[0138]對基板10進行搬運，將該基板10在浸潰處理部A浸潰於含有有機脂肪酸的溶液31中，在銅電極2上設置了有機脂肪酸塗層3(例如，參照圖4(B))。該有機脂肪酸塗層3是在用含有有機脂肪酸的溶液31將銅表面進行了清潔化後附著的。使基板10在浸潰處理部A進行水平移動後，如圖1及圖5所示，一邊將其向上方撈起，一邊向基板10的兩面側從安裝的噴射噴嘴33中噴射例如250°C的熔融焊料5a的噴流5』。如圖4(C)所示，噴塗有熔融焊料5a的銅電極2上成為附著有熔融焊料5a的狀態。
[0139]接下來，如圖1所示，在空間部24內使基板10沿水平方向移動，然後，邊使其下降至下方的含有有機脂肪酸的溶液槽22內邊除去基板10上的剩餘的熔融焊料5a(參照圖1及圖6)。作為其除去方法，使用相對於基板10的兩面均傾斜例如30°安裝的噴射噴嘴34進行。從噴射噴嘴34噴射例如250°C的含有有機脂肪酸的溶液31。其結果，得到了圖4(D)所示形態的基板。需要說明的是，在該基板11的銅電極2上依次設置有銅侵蝕防止層4、焊料層5、有機脂肪酸塗層6。然後，將基板11在含有有機脂肪酸的溶液槽22中沿水平方向移動，然後向上方撈起。將基板11從含有有機脂肪酸的溶液31中撈起之後，立刻利用來自空氣噴嘴39的空氣噴射進行脫液。由此得到了基板11。
[0140]所得基板11的焊料層5的剖面的掃描型電鏡照片形態如圖1l(C)所示。根據圖1l(C)所示的剖面照片，利用掃描型電鏡照片對CuNiSn金屬間化合物層4的厚度進行測定，結果以1.5 iim的厚度均勻地形成了 CuNiSn金屬間化合物層4。另外，圖1UD)是在150°C下熟化240小時後的焊料層5的剖面的掃描型電鏡照片。未產生空洞(void)等不良情況。另外，通過X射線微量分析儀(EPMA)的元素映射對該剖面進行了評價，示於圖12。[0141][比較例I]
[0142]在實施例1中，作為焊料材料，使用由Ag:3質量％、Cu:0.5質量％、剩餘部分為Sn構成的3組分系無鉛焊料，除此以外，與實施例1同樣地得到比較例I的基板。與實施例1同樣地，根據剖面的掃描型電鏡照片可知，不存在GuNiSn金屬間化合物層(參照圖11(A))、在銅電極2上形成了 CuSn金屬間化合物層7。另外，圖11 (B)是在150°C下熟化240小時後的焊料層5的剖面的掃描型電鏡照片。產生了空洞等不良情況。
[0143][實施例2]
[0144]在實施例1中，作為基體材料,使用了以約55 ii m的間距形成有寬度約為25iim且厚度約為9 iim的銅電極的基板10 (例如，參照圖13及圖14)。除此以外，與實施例1同樣地得到了實施例2的基板11。
[0145]圖13是所得基板11的俯視圖(A)、⑶和立體圖(C)。圖13 (A)、⑶是光學顯微鏡照片，圖13(C)是電鏡照片。由圖13的顯微鏡照片可以確認，在微細的銅電極2上完好地設置了沒有缺陷及不良情況的焊料層5。另外，圖14是所得基板11的剖面的電鏡照片(A)以及通過X射線微量分析儀(EPMA)的元素映射對該剖面進行評價的圖像。如圖14(A)所示，可以確認在銅電極2上依次設置了厚度約為2 u m的銅侵蝕防止層4和厚度約為2 u m的焊料層5。另外還可以確認，有機脂肪酸塗層6附著在焊料層5上。
【權利要求】
1.一種焊接裝置，其具備: 第I處理部，使具有銅電極的被處理構件浸潰於含有有機脂肪酸的溶液中，並使浸潰的所述被處理構件在所述含有有機脂肪酸的溶液中水平移動； 第2處理部，具備一邊將在該第I處理部處理過的所述被處理構件向上方的蒸氣氣氛的空間部撈起，一邊向所述被處理構件噴射熔融焊料的噴流的噴射機構； 第3處理部，具備噴射機構，該噴射機構將在該第2處理部處理過的所述被處理構件在所述空間部中水平移動之後一邊使其下降至所述含有有機脂肪酸的溶液中，一邊向所述被處理構件上剩餘的熔融焊料噴射所述含有有機脂肪酸的溶液以除去該剩餘的熔融焊料；以及 第4處理部，使在該第3處理部處理過的所述被處理構件在所述含有有機脂肪酸的溶液中水平移動之後將其向上方撈起，從而將該被處理構件取出至溶液外， 其中，所述焊接裝置設置有將所述被處理構件從所述第I處理部連續移動至第4處理部的搬運機構，並設置有將所述被處理構件投入至所述第I處理部的投入口以及將處理後的所述被處理構件從所述第4處理部排出的排出口，除此之外為密閉或基本密閉。
2.根據權利要求1所述的焊接裝置，其中，所述含有有機脂肪酸的溶液為含有棕櫚酸的溶液。
3.根據權利要求1或2所述的焊接裝置，其中，所述熔融焊料是用所述含有有機脂肪酸的溶液進行過處理的熔融焊料。
4.根據權利要求1~3中任一項所述的焊接裝置，其中，所述用於除去剩餘的熔融焊料的液體是所述含有有機脂肪酸的溶液。
5.根據權利要求1~4中任一項所述的焊接裝置，其還具備將在所述第4處理部處理後附著於所述被處理構件表面的含有有機脂肪酸的溶液進行脫液的噴射機構。
6.根據權利要求1~3中任一項所述的焊接裝置，其中，所述空間部被所述含有有機脂肪酸的溶液的蒸氣加壓。
7.根據權利要求1~6中任一項所述的焊接裝置，其中，所述空間部的溫度與所述含有有機脂肪酸的溶液的溫度相同，該空間部內的溫度與在該空間部內噴射的熔融焊料的溫度相同或比其溫度高。
8.根據權利要求1~7中任一項所述的焊接裝置，其具備循環裝置，該循環裝置用於將所述噴射機構下方的所述含有有機脂肪酸的溶液底部積存的熔融焊料回收並送往噴射所述熔融焊料的所述噴射機構。
9.一種焊接方法，其包括下述工序: 第I處理工序，使具有銅電極的被處理構件浸潰於含有有機脂肪酸的溶液中，並使浸潰的所述被處理構件在所述含有有機脂肪酸的溶液中水平移動； 第2處理工序，一邊將在該第I處理工序中處理過的所述被處理構件向上方的蒸氣氣氛的空間部撈起，一邊向所述被處理構件噴射熔融焊料的噴流； 第3處理工序，將在該第2處理工序中處理過的所述被處理構件在所述空間部中水平移動之後一邊將其下降至所述含有有機脂肪酸的溶液中，一邊向所述被處理構件上剩餘的熔融焊料噴射液體以除去該剩餘的熔融焊料；以及 第4處理工序，使在該第3處理工序中處理過的所述被處理構件在所述含有有機脂肪酸的溶液中水平移動之後將其向上方撈起，從而將該被處理構件取出至溶液外， 其中，所述焊接方法使用焊接裝置，所述焊接裝置設置有將所述被處理構件從所述第I處理工序連續移動至第4處理工序的搬運機構，並設置有將所述被處理構件投入至所述第I處理工序的投入口以及將處理後的所述被處理構件從所述第4處理工序排出的排出口，除了該投入口和該排出口以外為密閉或基本密閉。
10.一種基板，其是利用權利要求1~8中任一項所述的焊接裝置或權利要求9所述的焊接方法製造的基板，其中，該基板所具有的銅電極自其表面依次設置有銅侵蝕防止層、焊料層及有機脂肪酸塗層。
11.一種電子部件，其是利用權利要求1~8中任一項所述的焊接裝置或權利要求9所述的焊接方法製造的電子部件，其中，該電子部件所具有的銅電極自其表面依次設置有銅侵蝕防止層、焊料層及有機脂肪酸塗層。
【文檔編號】H05K3/34GK103492112SQ201280011443
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月16日 優先權日:2012年4月16日
【發明者】谷黑克守 申請人:株式會社谷黑組