[发明专利]用于焊接电子元件的方法和电子元件的焊接结构

说明书

技术领域

本发明涉及用于焊接电子元件在基板上的方法以及电子元件的焊接结构。

背景技术

传统上广泛地采用焊接，作为将电子元件安装在基板上的方法。焊接的方式包括各种技术，例如，通过焊接形成金属凸点作为形成于该电子元件上的连接电极的方法，以及在基板的电极表面上形成焊料层的“焊料预涂覆(solder-precoating)”方法。近年来，从环境保护的角度考虑，在上述焊接中，含有最少数量的有害的铅的“无铅焊料”已经被采用。

无铅焊料在成分上与常规采用的铅系列焊料大不相同。因此，对于焊接工艺中采用的焊剂(flux)，不可以照搬使用传统上通常使用的焊剂。具体而言，常规焊剂具有不充分的活化(activating)操作，使得焊料表面上氧化膜的移除不充分。因此，难以保证良好的焊料润湿性。对于具有不良焊料润湿性的这种焊料，具有如下成分的焊剂已经被提出，其中该成分中混合了具有出色焊料润湿性的金属例如银的金属粉末(例如，见JP-A-2000-31210)。通过使用这种焊剂，在回流工艺中熔化的焊料可以沿焊剂内金属粉末的表面被润湿延展，使得熔化的焊料可以被牵引至为连接目标的电极。

然而，在上述专利文献中披露的焊剂中，视具体情况而定，根据金属粉末的含量会导致下述不便。近年来的主流是一种在焊接之后不实施用于消除焊剂成分的清洗的无清洗技术。因此，在回流之后，焊剂成分残留下来作为残余物沉积在焊接部分周围。因此，焊剂中包含的金属粉末也残留在焊接部分周围。

此时，如果大量金属粉末残留，则可能发生由于迁移引起的不良绝缘。这种情况下，如果金属粉末的含量减少以防止该不良绝缘，则在回流工艺中通过金属粉末的该熔化焊料的牵引效果降低。结果，焊料连接性恶化。具体而言，在通过将封装元件与封装在树脂基板内的半导体元件堆叠来制造半导体装置的焊接中，在电极和待焊接的凸点之间由于树脂基板的翘曲而可能产生间隙。结果，非常频繁地发生由于焊料润湿性引起的不良连接。如上所述，使用包含金属粉末的焊剂的常规焊接方法存在的问题为，难以组合维持焊料连接性和保证绝缘。

发明内容

鉴于上述情形，本发明的目的是提供一种可以组合焊料连接性的维护和绝缘的保证的焊接电子元件的方法，以及该电子元件的焊接结构。

本发明的一个方面提供了一种用于将电子元件焊接在基板上使得形成于与该基板电极对准的该电子元件上的焊料凸点被加热且由此熔化的该焊料凸点被焊接在该电极上的方法，该方法包括步骤：将该电子元件的该焊料凸点与该基板的电极对准，焊剂夹置于该焊料凸点和该电极之间，该焊剂包含金属粉末，该金属粉末具有包括金属的核心部分(core segment)和金属的表面部分(surface segment)的片状或枝状，该金属的核心部分在比构成该焊料凸点的焊料的液相温度高的温度熔化，该金属的表面部分对于该熔化的焊料具有良好的润湿性且将固相溶解在该熔化的核心部分内；加热该电子元件和该基板以熔化该焊料凸点，使得该熔化的焊料被润湿且沿该金属粉末的表面延展而达到该电极；进一步继续加热，使得残留的不接触该熔化焊料的该金属粉末熔化成基本上球形；以及，随后冷却该基板和该电子元件，使得该熔化的金属粉末和该焊料固化。

本发明的另一方面提供了一种用于将电子元件焊接在基板上使得形成于与该基板电极对准的该电子元件上的焊料凸点被加热且由此熔化的该焊料凸点被焊接在该电极上的方法，该方法包括步骤：将该电子元件的该焊料凸点与该基板的电极对准，热固性树脂夹置于该焊料凸点和该电极之间，该热固性树脂包含金属粉末，该金属粉末具有包括金属的核心部分和金属的表面部分的片状或枝状，该金属的核心部分在比构成该焊料凸点的焊料的液相温度高的温度熔化，该金属的表面部分对于该熔化的焊料具有良好的润湿性且将固相溶解在该熔化的核心部分内；加热该电子元件和该基板以熔化该焊料凸点，使得该熔化的焊料被润湿且沿该金属粉末的表面延展而达到该电极；进一步继续加热，使得残留的不接触该熔化焊料的该金属粉末熔化成基本上球形；通过该加热促进该热固性树脂的硬化反应；以及，随后冷却该基板和该电子元件，使得该熔化的金属粉末和该焊料固化。

本发明的另一方面提供了一种通过该焊接方法而焊接在基板上的电子元件的焊接结构，包括具有用于连接该电子元件和该电极的焊料部分，以及残留在该焊料部分的表面上及该基板的表面上的焊剂残余物，其中由于未接触该熔化焊料的该金属粉末被熔化成球形而产生的金属粒子被包含在该焊剂残余物内。