JPH10178261A - 電子部品のはんだ付け方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ダイレクトボンデッドカッパー基板などのセラ
ミックス基板を金属ベース上に重ね合わせ、基板の外周
縁側から金属ベース上に供給した溶融はんだを基板と金
属ベースの間の接合面域に浸透させてはんだ接合する毛
細管浸透はんだ付け方法を基本として、セラミックス基
板，金属ベースの溶融はんだとの「濡れ性」低下を防い
でボイドフリーなはんだ付けが実現できるように改良す
る。 【解決手段】還元性雰囲気に保ったチャンバー１の中央
に毛細管浸透方式のはんだ付け部８を配備し、チャンバ
ーの入口側から金属ベース３の上にダイレクトボンデッ
ドカッパー基板１を重ねて送り込み、予熱−はんだ付け
−冷却工程を経てはんだ付けを行うに際し、基板１の供
給側にフラックス塗布部１１を配置し、前処理工程とし
て基板のはんだ接合面に洗浄，乾燥の後処理が不要な弱
活性の無洗浄フラックスを塗布し、そのフラックス効果
によりはんだ接合面を清浄化（汚れの除去，並びに酸化
膜の還元）して接合面の「濡れ性」低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、パワート
ランジスタモジュールを対象に、半導体チップを搭載し
たセラミックス基板（例えば、セラミックス板を挟んで
その両面に銅箔を直接結合したダイレクトボンデッドカ
ッパー（Direct Bonded Copper) 基板）をヒートシンク
としての金属ベースの上に重ね合わせて接合する場合に
適用する電子部品のはんだ付け方法，およびはんだ付け
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】頭記したセラミックス基板を金属ベース
（銅板）にはんだ付けする際に、接合面はんだ層内には
んだ付け欠陥（伝熱抵抗の増加）となるボイドの発生を
抑えて製品の信頼性，製造歩留りの向上を図ることを狙
いに、金属ベースの上にはんだ付け面を下に向けてセラ
ミックス基板を重ねた部品組立体を還元性ガス雰囲気に
保ったはんだ付け炉内に送り込み、炉内のはんだ付け位
置でセラミックス基板の中央部を加圧ピンで押圧しなが
ら、基板の外周縁側から金属ベース上に供給した溶融は
んだを毛細管現象とはんだ接合面の濡れ作用によりセラ
ミックス基板と金属ベースの間の接合面域の隙間へ浸
透、拡散させてはんだ接合するようにした電子部品のは
んだ付け方法が、本発明と同一出願人より特願平７−２
０４１１９号として既に提案されている。

【０００３】かかるはんだ付け方法によれば、はんだの
毛細管現象がセラミックス基板の周縁部に比べて中央部
に強く作用し、溶融はんだが先に中央面域から広がるた
めに、金属ベースとの間の隙間に残存，もしくは発生し
たガスが基板の中央部から周縁部に押し出されて排除さ
れるので、はんだ層内に生じるボイドの発生率が低く抑
えられて、信頼性の高い半導体デバイスの製造が可能と
なる。しかも予備はんだを施す工程も必要なく、はんだ
付け工程のリードタイムを短縮して高い生産性が得られ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したは
んだ付け方法（以下、「毛細管浸透はんだ付け方法」と
称する）は、セラミックス基板，金属ベースのはんだ接
合面域での溶融はんだに対する「濡れ性」が十分に確保
されていることが前提条件であり、仮にはんだ接合面に
局部的な汚れ，酸化膜などが生じていると、還元性ガス
雰囲気のはんだ付け炉内ではんだ付けを行っても、互い
に重なり合った金属ベースとセラミックス基板のはんだ
接合面には還元性ガスの機能が十分に作用せず、このた
めにはんだとの「濡れ性」が低下して溶融はんだの毛細
管浸透作用が有効に機能せずにはんだ層内にボイドが多
発することが発明者等の行った実験，検査（軟Ｘ線透過
検査）結果から知見されている。

【０００５】図４(a),(b) はこの様子を表したパワート
ランジスタモジュールの模式図であり、図において、１
はアルミナなどのセラミックス板１ａを挟んでその上下
両面に銅箔１ｂ，１ｃを接合したセラミックス基板（ダ
イレクトボンデッドカッパー基板）、２は上面側の銅箔
１ｂに形成した回路パターンにマウントしたパワートラ
ンジスタのチップ素子（ベアチップ）、３は放熱用の金
属ベース（銅板）、４は前記の毛細管浸透はんだ付け法
でセラミックス基板１の銅箔１ｃと金属ベース３との間
を接合したはんだ層であり、はんだ接合面の汚れ，酸化
膜などに起因する「濡れ性」の低下に伴ってはんだ層４
に局部的に生じたボイドを符号５で示す。なお、４ａは
毛細管浸透はんだ付け法により基板１と金属ベース３と
の間のはんだ接合面域に注入した溶融はんだの注入痕跡
である。

【０００６】特に、先記したダイレクトボンデッドカッ
パー基板は、周知のように銅と微量の酸素との反応によ
り生成するＣｕ−Ｏ共晶液相を利用してセラミックスに
銅箔を接合するものであり、その接合工程では通常は高
融点金属であるモリブデン（Ｍo)のメッシュトレーの上
にセラミックス板と銅箔を重ね合わせて載せ、Ｃｕ−Ｏ
共晶温度（１０６５℃）以上の温度範囲に加熱してセラ
ミックス板と銅箔を接合するようにしている。このため
に、銅箔を接合したダイレクトボンデッドカッパー基板
はその銅箔面に僅かであるがモリブデンメッシュの凝着
痕が残り、これが溶融はんだとの「濡れ性」を低下させ
る大きな原因になっている。

【０００７】このために、チップ素子を搭載するセラミ
ックス基板１としてダイレクトボンデッドカッパー基板
を採用し、この基板と金属ベースとの接合を前記の毛細
管浸透方式ではんだ付けした場合には、前記した「濡れ
性」の低下が原因で接合面の隅々まで溶融はんだが十分
に行き渡らず、このために毛細管浸透はんだ付け法の効
果が十分に生かされず、期待に反してボイド発生率を十
分に低下させることができないといった問題が派生す
る。

【０００８】また、半導体装置の組立工程で、セラミッ
クス基板を金属ベースにはんだ付けする際に前記の毛細
管浸透はんだ付け法によるはんだ付け装置を実用化する
には、毛細管浸透はんだ付けの特長を十分に活かして、
セラミックス基板と金属ベースとの間の隙間に過不足な
く溶融はんだを注入できるような機能、並びにはんだ接
合面に注入する溶融はんだに酸化物などのスラグを巻き
込まないような機能を持たせることが必要である。

【０００９】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、頭記した毛細管浸透はんだ付け方法を基本に、
セラミックス基板，金属ベースの溶融はんだとの「濡れ
性」低下を防いでボイドフリーな良質のはんだ付けが実
現でき、併せて実用面で要求されるはんだ付け機能，信
頼性が得られるよう改良した、特にダイレクトボンデッ
ドカッパー基板のはんだ付けに好適な電子部品のはんだ
付け方法，およびはんだ付け装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、セラミックス板の両面に導体箔を
接合してその片面の銅箔にチップ素子を搭載したセラミ
ックス基板を金属ベースにはんだ付けする電子部品のは
んだ付け方法であり、はんだ付け面を下に向けてセラミ
ックス基板を金属ベースの上に重ね、還元性雰囲気中で
金属ベース上に供給した溶融はんだをセラミックス基板
の外周縁から該基板と金属ベースの間の隙間に浸透させ
てはんだ接合するものにおいて、はんだ付けの前処理工
程として、セラミックス基板，金属ベースの少なくとも
一方側のはんだ接合面に無洗浄フラックスを塗布するも
のとする。（請求項１） このように、前処理工程ではんだ接合面に無洗浄フラッ
クスを塗布しておくことにより、フラックス効果ではん
だ接合面が清浄化（汚れの除去，並びに酸化膜の還元）
されて溶融はんだとの「濡れ性」が確保でき、これによ
り毛細管浸透はんだ付け方法の特長を十分に発揮させて
良質，ボイドフリーなはんだ付けが達成される。

【００１１】ここで、前記はんだ付け方法に用いる無洗
浄フラックスとしては、その固形成分を１２wt％以下，
好ましくは４wt％以下、活性剤を有機臭素酸塩として活
性剤成分を１wt％以下，好ましくは０．０１２wt％以下
に調整したロジン系の弱活性化フラックスを用いるもの
とし、これにより後処理としてのフラックス洗浄，乾燥
工程が不要となり、洗浄剤の残渣，乾燥不足などに起因
するマイグレーションの発生も防止できる。（請求項
２，３） 一方、前記した毛細管浸透はんだ付け法の実施に用いる
本発明のはんだ付け装置は、還元性雰囲気炉内のはんだ
付け地点に配置したホットプレートと、先端にはんだ供
給ヘッダを備えて前記ホットプレートの上方に配備した
昇降式はんだ供給管と、セラミックス基板を上方から押
圧して金属ベースに押し付ける加圧ピンと、炉外から前
記はんだ供給管に糸はんだを送り込むはんだ供給機構と
からなり、はんだ付け面を下に向けてセラミックス基板
を金属ベースの上に重ねて還元性雰囲気炉内に送り込ん
だ部品組立体をホットプレート上の定位置に載置しては
んだ付け温度に加熱し、この位置ではんだ供給管を下降
してはんだ供給ヘッダをセラミックス基板の外周側縁に
向けて金属ベースの上に着地させるとともに、加圧ピン
を下降操作してセラミックス基板を金属ベースに押し付
け、この状態ではんだ供給機構からはんだ供給管に送り
込んだ糸はんだの先端を金属ベースに押し当てて溶融さ
せつつ、溶融はんだをセラミックス基板の外周縁から該
基板と金属ベースの間の隙間に浸透させてはんだ接合す
るように構成する。（請求項４） また、前記のはんだ付け装置は、具体的に次記のような
形態で構成するものとする。

【００１２】(1) はんだ供給管の先端に溶融はんだに対
する「濡れ性」が低い材料で作られたはんだ供給ヘッダ
部を一体に設け、かつ該はんだ供給ヘッダ部の内部には
底面を開放した溶融はんだ溜まりを形成するととに、該
溶融はんだ溜まりに連ねてヘッダ部の下端側縁に金属ベ
ース／セラミックス基板間の隙間に向けて開口するはん
だ吐出口を切欠き形成する。（請求項５） (2) 加圧ピンとして、セラミックス基板の上面に対向し
て複数本の加圧ピンを分散配備し、はんだ付け時に前記
加圧ピンを使ってセラミックス基板を複数箇所から押圧
することにより、基板の熱変形などに起因する金属ベー
スとの間の隙間容積の変動を抑えてはんだ付けの品質安
定化を図る。（請求項６） (3) はんだ供給機構の主要部を、糸はんだを巻き付けた
はんだボビンからはんだ供給管に至るはんだ供給経路の
途上に配したテンションローラ，ガイドローラ，糸はん
だの曲がりを矯正する矯正ローラ，送りローラ、および
ボビンから繰り出した糸はんだの張力，送り速さ，送り
量を調整する駆動制御系で構成するとともに、さらには
んだボビン，およびはんだ供給経路を囲繞してその内部
を非酸化ガス雰囲気に保ったシールボックスを併設し、
これによりはんだ付け面への溶融はんだの供給量，供給
速度の適正化を図りつつ、はんだ酸化物が溶融はんだと
ともにはんだ付け面域に持ち込まれるのを極力防止して
はんだ付けの品質維持を図る。（請求項７，８）

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。まず、図１に本発明のはんだ付け
方法の実施に用いるはんだ付け装置を示す。すなわち、
はんだ付け炉としてのトンネル状チャンバー６の内部に
はワーク搬送部７を敷設し、その中央部には先記した毛
細管浸透方式のはんだ付け部８が設置されている。ま
た、チャンバー６の入口側（図示の左側）には、トレー
上に整列している金属ベース３（図４参照）を１個ずつ
真空チャックによりピックアップしてワーク搬送部７の
始端に供給する金属ベース用ローダ（３軸ロボット）
９、およびチップ２を実装したセラミックス基板（ダイ
レクトボンデッドカッパー基板）１をトレーから１個ず
つピックアップし、ワーク搬送部７の経路上で金属ベー
ス３の上に重ねて移載する基板用ローダ１０、およびロ
ーダ１０の移動経路の途中に配置したフラックス塗布部
（フラクサ）１１とが配置されており、チャンバー６の
出口端側にははんだ付けの済んだワークを搬送部７から
取り出すアンローダ１２を備えている。

【００１４】ここで、チャンバー６は、その入口からは
んだ付け部８までの間を加熱経路としてそのワーク搬送
路に沿って予熱用の加熱源を配置し、さらに入口側から
窒素，水素を混合した還元性ガスを流してこの区間を還
元性雰囲気に保っている。また、はんだ付け部８には後
記のようにチャンバー６の底部側にホットプレートを配
して、その上に移載した金属ベース３をはんだ（例えば
Ｓｎ６３％−Ｐｂ３７％，あるいはＳｎ４０％−Ｐｂ６
０％）の溶融温度よりも高い２９０℃程度に加熱する。
一方、チャンバー６内のはんだ付け部８から出口までは
冷却経路としてその搬送経路に沿って冷却体を配し、か
つチャンバー内に窒素ガスを流して低酸素雰囲気に保つ
とともに、出口での温度が１００℃以下となるようにチ
ャンバー内の温度分布を制御している。

【００１５】また、前記のフラックス塗布部１１では、
洗浄，乾燥の後処理が必要ない無洗浄フラックスを、は
んだ付けの前処理としてダイレクトボンデッドカッパー
基板１のはんだ接合面に塗布する。ここで、使用する無
洗浄フラックスとしては、フラックスの固形分量を１２
wt％以下で好ましくは４wt％以下、活性剤（アミン臭化
水素酸塩）の含有量を１wt％以下で好ましくは０．０１
２wt％以下に調整したロジン系の弱活性化フラックスを
使用するものとする。

【００１６】次に、図１で主チャンバー７に設置したは
んだ付け部８の具体的な構成を図２，図３に示し、この
はんだ付け部８で行う毛細管拡散はんだ付け法について
説明する。まず、図２において、チャンバー６の底部側
にはホットプレート１３が敷設されている。また、チャ
ンバー６内の上方には先端に一体構造のはんだ供給ヘッ
ダ１４を備えた昇降式はんだ供給管１５が配備されてお
り、はんだ供給管１５を通して外部からはんだ供給ヘッ
ダ１４に線径１．２mm程度の糸はんだ１６を送り込むよ
うにしている。ここで、前記はんだ供給ヘッダ１４は、
溶融はんだとの「濡れ性」が低いセラミックス，Ｗ，Ｍ
ｏなどの高融点金属，あるいは表面を不働態化したステ
ンレス鋼などを材料として作られたもので、ヘッダ内に
は底面を開放した溶融はんだ溜まり１４ａを形成すると
とに、該溶融はんだ溜まりに連ねてヘッダ１４の下端側
縁に金属ベース／セラミックス基板間の隙間に向けて開
口するはんだ吐出口１４ｂが切欠き形成されている。な
お、図示例とは別に、はんだ供給管１５自身を溶融はん
だとの「濡れ性」が低い材料で作り、その先端部に先記
と同じ構造のはんだ供給ヘッド部を形成した一体物で構
成することもできる。

【００１７】また、前記のはんだ供給管１５と並置し
て、チャンバー６の内方には、セラミックス基板１を金
属ベース３（金属ベース３には、図２，あるいは図４で
示すように基板１のはんだ接合面域の周縁数カ所に分散
して０．０５〜０．５mmの微小な突起３ａがあらかじめ
形成されており、この突起３ａの上にセラミックス基板
１を載置するようにしている）に向けて上方から押しつ
ける加圧ピン１７を備えている。ここで、加圧ピン１７
は少なくともセラミックス基板１の中央部に１本、好ま
しくは２〜５本の加圧ピンがセラミックス基板の上面域
に対向して分散配備されており、エアシリンダ１７ａな
どで昇降操作するようにしている。

【００１８】さらに、前記のはんだ供給管１５の中を通
してはんだ供給ヘッダ１４に線径が１．２mm程度の糸は
んだ１６を外部から送り込むように、はんだ供給管１５
の上端に連ねてチャンバー６の外方には図３で示すよう
な構成になるはんだ供給装置１８が配備されている。こ
のはんだ供給装置１８は、図示のように糸はんだ１６を
巻いたはんだボビン１９からはんだ供給管１５の入口に
至るはんだ供給経路に沿って、ばね２０ａで懸架された
テンションローラ２０と、糸はんだ１６を両側から挟み
込む一対のガイドローラ２１と、糸はんだの曲がりを直
線状に矯正するよう糸はんだ１６を挟んでその両側に千
鳥状に配列した複数個のローラからなる矯正ローラ２２
と、糸はんだ１６を両側から挟みつける駆動ローラ２３
ａ，従動ローラ２３ｂの組からなる送りローラ２３とが
配置されている。さらに、前記のはんだボビン１９には
張力センサ（図示せず）からの指令でボビンから繰り出
した糸はんだ１６が弛むような状態になった場合に糸は
んだを巻き戻す巻き戻しモータ２４が、またガイドロー
ラ２１には糸はんだ１６を新たにセットした際にボビン
１９から糸はんだを引き出してローラ送りするセットモ
ータ２５が、さらに送りローラ２３の駆動ローラ２３ａ
には駆動モータ２６，トルクセンサ２７、従動ローラ２
３ｂには糸はんだ１６の送り速度，送り量を検出する回
転センサ２８がそれぞれ連結されおり、これらで駆動制
御系を構成している。なお、１５ａははんだ供給管１５
の昇降駆動機構である。

【００１９】また、前記のはんだ供給装置１８には、は
んだボビン１９，および各種ローラを囲繞して外気と遮
蔽するシールボックス２９を備えており、このシールボ
ックス２９には窒素ガスなどの不活性ガスを導入してボ
ックス内を低酸素濃度の雰囲気に保ち、糸はんだ１６の
不要な酸化を防ぐようにしている。次に前記構成のはん
だ付け装置によるはんだ付け工程について説明する。ま
ず、チャンバー６の入口側でローダ９により金属ベース
３をワーク搬送部７に供給し、続いてローダ１０により
トレーから１個ずつピックアップし、かつ搬送途上で無
洗浄フラックスを塗布したセラミックス基板１を、その
はんだ接合面を下に向けて金属ベース３の上に位置決め
して重ね合わせた上で、この部品組立体（ワーク）をチ
ャンバー６の中に送り込み、その搬送途上で部品組立対
を予熱する。そして、チャンバー内に設置したはんだ付
け部８に到達すると、部品組立体がホットプレート１３
の上に載り移り、この位置で金属ベース３が糸はんだ１
６の融点より高い温度まで加熱される。また、金属ベー
ス３のホットプレート１３への移載にタイミングを合わ
せて、はんだ供給管１５を上方から下降してはんだ供給
ヘッダ１４のはんだ吐出口１４ｂをセラミックス基板１
の周縁部に向けて金属ベース板３の上に着地セットさせ
るとともに、このセット状態ではんだ供給装置１８を始
動して糸はんだ１６をはんだ供給管１５の中に送り込ん
でその先端を加熱された状態にある金属ベース３に押し
つけるようにするとともに、さらに加圧ピン１７を下降
操作してセラミックス基板１を上方から押圧し、先記し
た金属ベース側の突起３ａを支点にセラミックス基板１
を凹状に反らせてその中央面域を金属ベース３の上面に
軽くタッチさせる。

【００２０】上記の操作により、糸はんだ１６の先端が
はんだ供給ヘッダ１４の内部で溶融し、はんだ吐出口１
４ｂを通じてセラミックス基板／金属ベース間の隙間に
向けて吐出し供給されるとともに、この溶融はんだが毛
細管作用により基板１と金属ベース３との間の隙間に進
入しはんだ接合面域に浸透，拡散する。なお、このはん
だ付け工程で、はんだ供給ヘッダ１４ａで糸ハンダ１６
が溶融する際に生じたはんだ酸化膜などのスラグは溶融
はんだ溜まり１４ａの中ではんだから分離してその表面
側に浮上する。これにより、はんだ吐出口１４ｂからは
スラグを含まない純粋な溶融はんだのみが吐出し供給さ
れる。また、セラミックス基板１に対しては、先記のよ
うにはんだ付けの前処理としてはんだ接合面（もしくは
金属ベース３のはんだ接合面）に無洗浄フラックスが塗
布されているので、はんだ付け時にはフラックスの作用
により接合面が清浄化（汚れの除去，並びに酸化膜の還
元）されて高い「濡れ性」が確保でき、これと併せて基
板１の中央部は周縁部と比べて金属ベース３との間の隙
間が狭くてこの部分の毛細管現象が強く作用するので、
溶融はんだは中央部から先に広がって行く。したがっ
て、基板／金属ベース間の隙間内部に発生，もしくは残
存しているガスは基板１の周辺に押し遣られて隙間から
排除され、これと入れ換えに溶融はんだがはんだ接合面
域の隅々まで浸透拡散する。この結果、毛細管浸透はん
だ付け方法の特長が十分に発揮され、ボイドフリーで欠
陥のない良質なはんだ付けが達成される。

【００２１】なお、前記のはんだ付け工程で基板／金属
ベース間のはんだ付け接合面に溶融はんだを過不足なく
注入するには、先記のはんだ供給装置１８から繰り出す
糸はんだ１６の送り速度，送り量，およびヘッダ１４の
はんだ吐出口１４ｂの開口面積を、毛細管現象により基
板／金属ベース間のはんだ接合面域に拡散する溶融はん
だの浸透速度との間の関係から適正化する必要があり、
この点については実験的に最適な糸はんだ送り量，はん
だ吐出口の開口面積を決定することで殆どクリアでき
た。また、先記のように加圧ピン１７を複数本用意して
セラミックス基板１の加圧地点を２〜５箇所に増やすこ
とにより、熱変形などに伴う基板／金属ベース間の隙間
容量のばらつき，およびこれに起因する充填はんだ量の
過不足を防止できた。さらに、はんだ供給装置１８につ
いても、図３で述べたような駆動制御系を構成したこと
により、はんだ供給ヘッダ１４に送り込むはんだ供給量
を高精度で微調整，制御できた。

【００２２】そして、チャンバー６内のはんだ付け部８
で前記の毛細管拡散方式によるはんだ付けが終了する
と、続いて部品組立体は後半の冷却経路に搬送され、こ
の搬送行程ではんだが凝固し、チャンバー６の出口側で
アンローダ１２によりワーク搬送部７の終端から取り出
され、ここから次のパッケージング組立工程に送られ
る。なお、先記のようにはんだ付けの前処理としてセラ
ミックス基板１に塗布するフラックスには弱活性化フラ
ックスを採用したので、フラックスの洗浄，乾燥などの
後処理は不要である。

【００２３】なお、本発明のはんだ付け方法は、その用
途が前述したパワートランジスタモジュールなどの半導
体装置に限られるものではなく、その他の各種電子部品
のはんだ付け方法にも適用できることは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のはんだ付け
方法，および装置によれば、次記の効果を奏する。 (1) 非酸化ガス雰囲気中でセラミックス基板を金属ベー
スの上に重ね、セラミックス基板の外周縁側から金属ベ
ース上に供給した溶融はんだを毛細管現象，接合面の濡
れ作用によりセラミックス基板と金属ベースの間の接合
領域に浸透させてはんだ接合するはんだ付けする際に、
はんだ付けの前処理工程として、セラミックス基板，金
属ベースの少なくとも一方側のはんだ付け面に無洗浄フ
ラックスを塗布するようにしたことにより、フラックス
効果ではんだ接合面が清浄化されて溶融はんだとの「濡
れ性」が確保でき、これにより毛細管浸透はんだ付け方
法の特長を十分に発揮させて良質，ボイドフリーなはん
だ付けが達成され、特にパワートランジスタモジュール
などを対象に、ダイレクトボンデッドカッパー基板と金
属ベースとの間をはんだ付けする場合に有効である。

【００２５】(2) 前記のはんだ付け方法で用いる無洗浄
フラックスとして、その固形成分を１２wt％以下で好ま
しくは４wt％以下、活性剤成分を１wt％以下で好ましく
は０．０１２wt％以下に調整したロジン系の弱活性化フ
ラックスを採用することにより、後処理としてのフラッ
クス洗浄，乾燥工程が不要となり、これによりフラック
スの無洗浄化を実現してはんだ付け工程でのリードタイ
ムの短縮化にも大きく貢献できる。

【００２６】(3) また、前記のはんだ付け方法の実施に
際して、本発明の請求項４〜８に記載した構成のはんだ
付け装置を採用することにより、パワートランジスタモ
ジュールなどを対象とした半導体装置に対する毛細管浸
透はんだ付け方法の実用化と併せて、信頼性の高いはん
だ付け装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のはんだ付け方法の実施に使用するはん
だ付け装置の全体構成を模式的に表した図

【図２】図１におけるはんだ付け部の構成断面図

【図３】図２のはんだ付け部に糸はんだを送り込むはん
だ供給装置の構成図

【図４】パワートランジスタモジュールを例に、従来の
はんだ付け方法によりはんだ接合層にボイドの生じた様
子を模式的に表す図であり、(a) は半導体装置の側面
図、(b) ははんだ接合面の平面図

【符号の説明】

１ ダイレクトボンデッドカッパー基板（セラミック
ス基板） １ａ セラミックス板 １ｂ，１ｃ 銅箔 ２ チップ素子 ３ 金属ベース ４ はんだ層 ５ ボイド ８ はんだ付け部 １１ フラックス塗布部 １３ ホットプレート １４ はんだ供給ヘッダ １４ａ はんだ溜まり １４ｂ はんだ吐出口 １５ はんだ供給管 １６ 糸はんだ １７ 加圧ピン １８ はんだ供給装置 １９ はんだボビン ２０ テンションローラ ２１ ガイドローラ ２２ 矯正ローラ ２３ 送りローラ ２９ シールボックス

フロントページの続き (72)発明者 内山 拓 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックス板の両面に導体箔を接合して
   その片面の銅箔にチップ素子を搭載したセラミックス基
   板を金属ベースにはんだ付けする電子部品のはんだ付け
   方法であり、はんだ付け面を下に向けてセラミックス基
   板を金属ベースの上に重ね、還元性雰囲気中で金属ベー
   ス上に供給した溶融はんだをセラミックス基板の外周縁
   から該基板と金属ベースの間の隙間に浸透させてはんだ
   接合するものにおいて、はんだ付けの前処理工程とし
   て、セラミックス基板，金属ベースの少なくとも一方側
   のはんだ接合面に無洗浄フラックスを塗布したことを特
   徴とする電子部品のはんだ付け方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のはんだ付け方法において、
   無洗浄フラックスが、その固形成分を１２wt％以下で好
   ましくは４wt％以下、活性剤成分を１wt％以下で好まし
   くは０．０１２wt％以下に調整したロジン系の弱活性化
   フラックスであることを特徴とする電子部品のはんだ付
   け方法。
3. 【請求項３】請求項２記載のはんだ付け方法において、
   フラックスの活性剤が有機臭素酸塩であることを特徴と
   する電子部品のはんだ付け方法。
4. 【請求項４】セラミックス板の両面に導体箔を接合して
   その片面の銅箔にチップ素子を搭載したセラミックス基
   板を金属ベースにはんだ付けするためのはんだ付け装置
   であって、還元性雰囲気炉内のはんだ付け地点に配置し
   たホットプレートと、先端にはんだ供給ヘッダを備えて
   前記ホットプレートの上方に配備した昇降式のはんだ供
   給管と、セラミックス基板を上方から押圧して金属ベー
   スに押し付ける加圧ピンと、炉外から前記はんだ供給管
   に糸はんだを送り込むはんだ供給機構とからなり、はん
   だ付け面を下に向けてセラミックス基板を金属ベースの
   上に重ねて還元性雰囲気炉内に送り込んだ部品組立体を
   ホットプレート上の定位置に載置してはんだ付け温度に
   加熱し、かつはんだ供給管を下降してはんだ供給ヘッダ
   をセラミックス基板の外周側縁に向けて金属ベースの上
   に着地させるとともに、加圧ピンを下降操作してセラミ
   ックス基板を金属ベースに押し付け、この状態ではんだ
   供給機構からはんだ供給管に送り込んだ糸はんだの先端
   を金属ベースに押し当てて溶融させつつ、その溶融はん
   だをセラミックス基板の外周縁から該基板と金属ベース
   の間の隙間に浸透させてはんだ接合するようにしたこと
   を特徴とする電子部品のはんだ付け装置。
5. 【請求項５】請求項４記載のはんだ付け装置において、
   はんだ供給管の先端に溶融はんだに対する「濡れ性」が
   低い材料で作られたはんだ供給ヘッダ部を一体に設け、
   かつ該はんだ供給ヘッダ部の内部には底面を開放した溶
   融はんだ溜まり、および該溶融はんだ溜まりに連ねてヘ
   ッダ部の下端側縁に金属ベース／セラミックス基板間の
   隙間に向けて開口するはんだ吐出口を切欠き形成したこ
   とを特徴とする電子部品のはんだ付け装置。
6. 【請求項６】請求項４記載のはんだ付け装置において、
   セラミックス基板の上面に対向して複数本の加圧ピンを
   分散配備したことを特徴とする電子部品のはんだ付け装
   置。
7. 【請求項７】請求項４記載のはんだ付け装置において、
   はんだ供給機構が、糸はんだを巻き付けたはんだボビン
   からはんだ供給管に至る供給経路の途上に配したテンシ
   ョンローラ，ガイドローラ，糸はんだの曲がりを矯正す
   る矯正ローラ，送りローラ、およびボビンから繰り出し
   た糸はんだの張力，送り速さ，送り量を調整する駆動制
   御系からなることを特徴とする電子部品のはんだ付け装
   置。
8. 【請求項８】請求項７記載のはんだ付け装置において、
   はんだボビン，およびはんだ供給経路を囲繞して外気と
   遮蔽するシールボックスを備え、該ボックスの内部を非
   酸化ガス雰囲気に保つようにしたことを特徴とする電子
   部品のはんだ付け装置。