电路装置的制造方法

专利名称：电路装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及电路装置的制造方法，特别是涉及进行大型电路元件的焊接的电路装置的制造方法。
背景技术：
参照图9及图10说明现有的电路装置的制造方法。在此，说明在衬底106的表面形成导电图案108及电路元件的混合集成电路装置的制造方法(例如，参照下述专利文献1)。
参照图9(A)，首先，在形成于衬底106表面的导电图案108的表面形成焊料109。衬底106是例如由铝等金属构成的金属衬底，导电图案108和衬底106由绝缘层107绝缘。利用导电图案108形成有焊盘108A、焊盘108B、及焊盘108C。在之后的工序中，在焊盘108A上部固定散热器，在焊盘108B固定小信号的晶体管，在焊盘108C固定引线。在此，在较大的焊盘即焊盘108A及焊盘108C的表面形成焊料109A。
参照图9(B)，其次，通过焊料将小信号类的晶体管104C及片状部件104B固定。在该工序中，进行加热，直至连接晶体管104C等的焊料熔融。因此，在前工序中形成于焊盘108A及焊盘108C上的焊料109也熔融。
参照图9(C)，其次，利用细线105B将小信号类的晶体管104C和规定的导电图案108连接。
参照图10(A)，其次，将预先形成于焊盘108A及焊盘108C上的焊料109熔融，固定散热器111及引线101。在此，利用预先形成的焊料109将在上部载置有功率晶体管104A的散热器111固定在焊盘108A上。另外，使用粗线105A将所希望的导电图案108和晶体管104A连接。
参照图10(B)，形成密封树脂102，使其包覆形成于衬底106表面的电路元件及导电图案108。由以上的工序制造混合集成电路装置100。
专利文献1特开2002-134682号公报但是，参照图11，在焊盘108A表面形成焊料109的工序中，存在焊料109收缩(ヒケ)的问题。图11(A)是产生了收缩的衬底106的平面图，图11(B)是图11(A)的剖面图，图11(C)是将产生了收缩的部分放大了的剖面图。
参照图11(A)及图11(B)，“收缩”是指，当将涂敷于焊盘108A的整个面上的焊膏熔融时，焊料109偏离的现象。特别是固定有散热器111的焊盘108A形成为例如一个边长为9mm以上的大型矩形。因此，当与其它部位比较时，在焊盘108A上，有大量的焊料附着在上部，且对熔融了的焊料109作用大的表面张力，产生焊料的收缩。
当产生焊料109收缩时，在产生了收缩的部分不能将焊盘108A和电路元件连接。因此，产生了收缩的部分的热电阻上升。另外，由于产生收缩，焊料接合的强度降低，因此，相对温度变化的焊料接合部的连接可靠性降低。
参照图11(C)，在焊盘108A和焊料109之间生成合金层110也是收缩产生的原因之一。当将焊膏附着在焊盘108A上部，并将其加热熔融时，形成由焊盘108A的材料即铜和焊料的材料即锡构成的金属间化合物。在该图中，由合金层110表示由金属间化合物构成的层。具体地说，合金层110的厚度为数μm程度，形成组成为Cu6Sn5及Cu3Sn的金属间化合物。该合金层110与作为焊盘108A的材料的铜相比，焊料的润湿性不好。这样，由于形成焊料的润湿性劣化的合金层110，从而产生了焊料的收缩。在以下的说明中，将由铜和锡构成的合金层称为Cu/Sn合金层。
另外，由于由铜和锡构成的合金熔入焊料109中，从而合金层110和焊料109的分界被活性化，这也是产生上述的收缩的原因之一。
图12(A)是产生了上述的收缩的衬底106的剖面图，图12(B)是摄影焊盘108A和焊料109A的分界的剖面的SEM(scanning electronmicroscopy)图像。
参照图12(B)，在焊盘108A和焊料109A的分界生成有由铜和锡构成的合金层110。如上所述，焊料109A由于被熔融多次，故形成例如5μm程度以上厚的合金层110，并诱发了收缩。另外，形成由铜和锡构成的金属间化合物的速度快且焊料109A和焊盘108A的分界被活性化也是收缩产生的原因。另外，该金属间化合物不仅形成在两者的分界，例如还形成于焊料109A的内部。
另外，虽在SEM图像中并没有明确显示，但在合金层110上面的整个面上形成有多个例如大小为5μm～10μm程度的由金属间化合物构成的半球状突起物，形成较滑的面。这将合金层110上面的界面电阻减小，使焊料109A构成表面容易滑动的状况，助长了上述的收缩的产生。
另一方面，近年来，出于环境方面的考虑，使用无铅焊料。当使用无铅焊料作为焊料109A时，形成更厚的合金层110，上述的收缩问题更显著地产生。这是由于在无铅焊料中含有比铅共晶焊料更多的锡。具体地说，通常铅共晶焊料中含有的锡的比例为60重量％程度，与此相对，在无铅焊料中含有的锡的比例多达90重量％程度。另外，无铅焊料熔融时的温度比熔融铅共晶焊料时的高，这也是形成厚的合金层110的原因。具体地说，进行铅共晶焊料的熔融时的温度为200℃，与此相对，将例如Sn-3.0Ag-0.5Cu的组成的无铅焊料熔融时的温度为240℃程度。这样，当熔融温度高时，促进化学反应，故更厚地形成润湿性差的合金层110。

发明内容
本发明是鉴于上述问题点构成的，本发明的主要目的在于，提供电路装置的制造方法，抑制焊料收缩的产生，提高焊料接合部的连接可靠性。
本发明提供电路装置的制造方法，其特征在于，包括在衬底表面形成含有焊盘的导电图案的工序；在所述焊盘表面涂敷焊膏的工序；在将电路元件载置于所述焊膏上之后，将所述焊膏加热熔融，将所述电路元件固定到所述焊盘上的工序，其中所述焊膏含有硫磺。
另外，本发明提供电路装置的制造方法，其特征在于，包括在衬底表面形成含有第一焊盘及所述比第一焊盘小的第二焊盘的导电图案的工序；在所述第一焊盘上涂敷焊膏，将其加热熔融，在所述第一焊盘表面形成焊料的工序；在所述第二焊盘上固定电路元件的工序；介由所述焊料将电路元件固定到所述第一焊盘上的工序，其中涂敷于所述第一焊盘上的所述焊膏含有硫磺。
根据本发明的电路装置的制造方法，由于使用了混有硫磺的焊膏，故即使将该焊膏涂敷到较大型的焊盘上后，将其熔融，也可以抑制焊料收缩的产生。特别是即使将焊膏涂敷到固定有散热器等大型电路元件的焊盘上，将其熔融，也可以抑制熔融了的焊料产生收缩。另外，即使在使用混入有润湿性不好的无铅焊料的焊膏的情况下，也可以通过向焊剂混入硫磺来降低表面张力，因此，可抑制收缩的产生。


图1是表示本发明电路装置的图，(A)是立体图，(B)是剖面图，(C)是剖面图；图2是表示本发明电路装置的制造方法的图，(A)是平面图，(B)是剖面图；图3是表示本发明电路装置的制造方法的图，(A)是剖面图，(B)是剖面图，(C)是平面图，(D)是剖面图；图4是表示本发明电路装置的制造方法的图，(A)是剖面图，(B)是剖面图，(C)是平面图；图5是表示本发明电路装置的制造方法的图，(A)是剖面图，(B)SEM图像；图6是表示本发明电路装置的制造方法的图，(A)是剖面图，(B)是剖面图；图7是表示本发明电路装置的制造方法的图，(A)是剖面图，(B)是剖面图；图8是表示本发明电路装置的制造方法的图，(A)-(D)是剖面图；图9是表示现有的电路装置的制造方法的图，(A)-(C)是剖面图；图10是表示现有的电路装置的制造方法的图，(A)是剖面图，(B)是剖面图；图11是表示现有的电路装置的制造方法的图，(A)是平面图，(B)是剖面图，(C)是放大了的剖面图；图12是表示现有的电路装置的制造方法的图，(A)是衬底的剖面图，(B)是SEM图像。
符号说明10混合集成电路装置11引线12密封树脂14A晶体管14B片状部件
14C晶体管15A粗线15B细线16衬底17绝缘层18导电图案18A、18B、18C焊盘19焊料20镀膜21、21A、21B焊膏22第一配线层23第二配线层24焊剂具体实施方式
(第一实施例)在本实施例中，参照图1说明本发明的电路装置即混合集成电路装置10的结构。图1(A)是混合集成电路装置10的立体图，图1(B)是其剖面图，图1(C)是表示形成有多层导电图案的混合集成电路装置10的剖面图。
参照图1(A)及图1(B)，混合集成电路装置10中，在衬底16的表面形成有导电图案18，并通过焊料19将晶体管等电路元件固定到导电图案18上。而且，衬底16的至少表面被密封树脂12包覆。
衬底16是由铝或铜等金属构成的衬底或者以铜等为主成分的金属衬底、由环氧树脂等树脂材料构成的衬底、例如由挠性板构成的衬底或印刷线路板等。另外，也可以采用由铝等构成的陶瓷衬底、玻璃衬底等作为衬底16。作为一例，在采用由铝构成的衬底作为衬底16时，衬底16的表面被进行钝化(アルマイト)处理。衬底16的具体大小例如为长×宽×厚＝60mm×40mm×1.5mm程度。
绝缘层17覆盖衬底16的整个表面形成。绝缘层17由高浓度充填了Al2O3等填充材料的环氧树脂等构成。由此，可介由衬底16将从内装的电路元件产生的热有效地排出到外部。绝缘层17的具体厚度例如为50μm程度。
导电图案18由以铜为主材料的金属构成，其形成在绝缘层17的表面，以实现规定的电路。另外，利用导电图案18形成焊盘18A(第一焊盘)、18B(第二焊盘)及18C。在后面的说明中，将参照图2详述各焊盘。
功率晶体管14A、片状部件14B及小信号晶体管14C等电路元件通过焊料19固定在规定的导电图案18上。在此，功率晶体管14A介由散热器14D固定在焊盘18A上，由此提高散热性。片状部件14B两端的电极通过焊料19固定在导电图案18上。小信号晶体管14C的背面通过焊料19被固定在焊盘18B上。在此，功率晶体管14A是例如流过1A以上电流的晶体管，小信号晶体管14C是流过不到1A电流的晶体管。另外，功率晶体管14A表面的电极通过粗细为100μm以上的金属细线即粗线15A与导电图案18连接。另外，形成于小信号晶体管14C表面的电极介由粗细为80μm程度以下的细线15B与导电图案18连接。
作为安装于衬底16上的电路元件，可采用晶体管、LSI芯片、二极管等半导体元件。另外，也可以采用片状电阻、片状电容、电感、热敏电阻、天线、振荡器等片状部件作为电路元件。另外，还可以将树脂密封型电路装置作为电路元件内装到混合集成电路装置10内。
引线11固定在设于衬底16周边部的焊盘18C上，具有与外部进行输入·输出的作用。在此，在一个侧边固定有多个引线11。另外，引线11也可以从衬底16的四个边导出，还可以从相对的两个边导出。
密封树脂12通过使用热硬性树脂的传递膜模制形成。参照图1(B)，由包覆树脂12将形成于衬底16表面的导电图案18及电路元件包覆。在此，衬底16的侧面及背面也被密封树脂12包覆。这样，通过由包覆树脂12包覆整个衬底16，可提高装置整体的耐湿性。另外，为提高衬底16的散热性，也可以使衬底16的背面从密封树脂12露出。另外，也可以替换密封树脂12，由壳体部件进行密封。
参照图1(C)的剖面图，在此，在衬底16的表面形成由第一配线层22及第二配线层23构成的二层导电图案。衬底16的表面由下层绝缘层17A覆盖，在该绝缘层17A的表面形成有第二配线层23。另外，第二配线层23由上层绝缘层17B包覆，在该绝缘层17B的表面形成有第一配线层22。第一配线层22和第二配线层23贯通绝缘层17B，在规定的位置连接。在此，焊盘18A等由第一配线层22构成。
第二实施例在本实施例中，参照图2～图7说明上述的混合集成电路装置10的制造方法。
第一工序参照图2在本工序中，在衬底16表面形成导电图案18。图2(A)是本工序中的衬底16的平面图，图2(B)是其剖面图。
参照图2(A)及图2(B)，通过对粘贴于衬底16表面的导电箔进行构图，形成规定图案形状的导电图案18。在此，通过导电图案18形成焊盘18A、18B及18C。焊盘18A(第一焊盘)是在之后的工序中固定有散热器的焊盘，形成地较大。例如，焊盘18A形成为9mm×9mm以上的矩形。焊盘18B(第二焊盘)是固定有小信号类晶体管或片状部件的焊盘，与焊盘18A相比，形成地较小。例如，焊盘18B的大小为2mm×2mm程度的矩形。焊盘18C在纸面上沿衬底16的上侧边等间隔地形成有多个。在之后的工序中该焊盘18C上固定引线11。另外，还形成有连接各焊盘而延伸的配线图案18D。
另外，焊盘18A、18B、18C的表面被由镍构成的镀膜20包覆。通过形成该镀膜20，可抑制形成于焊盘上的焊料的收缩。该情况在后面详述。另外，在连接金属线的位置，也形成有用于提高接合性的由镍构成的镀膜20。
该镀膜20既可以仅形成在可能产生焊料收缩的大型焊盘18A上，也可以形成在所有的焊盘上。另外，镀膜20使金属细线容易形成，故也形成在接合焊盘的上面。
在本形态中，镀膜20最好由电解镀敷法形成。形成镀膜的方法有电解镀敷法和无电解镀敷法，任何一种方法都可以形成镀膜20。但是，当由无电解镀敷法形成镀膜20时，也可以将作为催化剂使用的磷(P)混入到镀膜20内。由此，磷还混入到形成于镀膜20和焊料19的界面的合金层内。含有磷的合金层由于机械强度降低，故在使用的情况下，当对合金层作用应力时，产生合金层容易从镀膜20剥离的问题。与此相对，如果使用电解镀敷法，由于没有使用磷，故形成的镀膜20中也没有混入磷，可形成机械强度优良的镀膜20及合金层。
第二工序参照图3在本工序中，在焊盘18A及18C的上面形成焊料19A。
首先，参照图3(A)，通过进行网印，在焊盘18A及18C上面涂敷焊膏21A。在本工序中，在较大型的焊盘或焊料使用量多的焊盘上涂敷有焊膏21A。由于在之后的工序中焊盘18A上固定散热器，故如上所述，形成其一边为大于或等于9mm的矩形状。另外，由于在之后的工序中焊盘18C上固定引线，故在其上附着大量的焊膏21A。
本工序中使用的焊膏21A是含有硫磺的焊剂和焊料粉末的混合物。硫磺的混入量相对焊剂在20PPM～80PPM的范围内。通过以这样的浓度范围向焊剂中混入硫磺，可降低焊剂的表面张力，提高焊膏21A的润湿性。当硫磺的量在20PPM以下时，使润湿性提高的效果不足，可能产生收缩。另外，当硫磺的量超过80PPM时，混入的硫磺产生的核残留在焊料上，可能在焊料的表面形成局部的凹陷。
焊膏21A的制造方法是，首先，将粒状的硫磺(S)溶解到溶剂中。其次，将含有硫磺的溶剂和焊剂混合后，将该焊剂和焊料粉混合。焊膏21A中含有的焊剂的比例例如为5～15重量％程度。
在焊膏21A内混入的焊料粉可采用含铅的焊料及无铅焊料两种。焊料粉的具体组成例如有Sn63/Pb37、Sn/Ag3.5、Sn/Ag3.5/Cu0.5、Sn/Ag2.9/Cu0.5、Sn/Ag3.0/Cu0.5、Sn/Bi58、Sn/Cu0.7、Sn/Zn9、Sn/Zn8/Bi3等。这些数字表示相对全部焊料的重量％。考虑铅对环境的负载大，优选使用无铅焊料。含有无铅焊料的焊膏21A有焊料的润湿性变坏的倾向，但通过添加的硫磺的作用来降低焊剂的表面张力，抑制收缩的产生。
焊剂可使用松香类焊剂及水溶性焊料两种，但优选使用水溶性焊剂。这是由于，水溶性焊剂的焊接性强，故在焊盘18A的整个面上附着焊料19A时优选使用。当使用水溶性的焊剂时，由于将焊膏21A熔融，从而产生腐蚀性强的焊剂的残渣。因此，在本实施例中，在反流工序结束后，将该残渣清洗除去。
在本实施例中使用的焊剂是活性力非常强的RA型。通过使用RA型的焊剂，即使在镀膜20的表面形成氧化膜，也可以利用焊剂将该氧化膜除去。因此，在本实施例中，由于防止氧化膜的形成，故不必由镀金等来包覆镀膜20的表面。通常，焊剂按活性力由强到弱的顺序分成，R型(Rosin base)、RMA型(Mildly Activated Rosin base)及RA型(Activated Rosin base)。在本实施例中，使用活性力最强的RA型焊剂。
在本实施例中，在进行电路元件的安装之前，预先在大型的焊盘18A上形成熔融了的焊料19A。其理由是，在本实施例中，从小信号晶体管等较小的电路元件顺序进行安装。在将小信号晶体管等电路元件固定后，产生难以在大型焊盘18A的上面印刷焊膏的问题。因此，通过准备熔融在焊盘18A上的焊料19A，可避免该问题。
参照图3(B)及图3(C)，其次，利用进行加热熔融的反流工序将焊膏21A熔融，在焊盘18A及18C上面形成焊料19A。图3(B)是形成焊料19A后的衬底16的剖面图，图3(C)是其平面图。
焊膏21A的加热熔融如下进行，即由加热部件加热衬底16的背面，从上方照射紫外线。在焊膏21A含有锡铅的共晶焊料的情况下，反流的温度为220℃程度。另外，在焊膏21A为无铅焊料(例如Sn/Ag3.5/Cu0.5)的情况下，反流温度为250℃程度。
在本实施例中，由于在焊膏21A中以规定的比例含有硫磺，从而可抑制焊料的收缩，可将焊膏21A加热熔融，形成焊料19A。因此，参照图3(C)，焊盘18A、18C的表面的整个面由焊料19A覆盖。特别是固定有散热器的大型的焊盘18A，有容易引起收缩的倾向，而当使用含有硫磺的本实施例的焊膏21A时，可将该危险排除。
图3(D)是在上部形成有焊料19A的焊盘18A的放大剖面图。参照同图，通过将含有硫磺的焊膏21A熔融，将焊料19A形成在焊盘18A的整个上面。因此，焊料19A的上面构成形状近似平坦面的圆滑的曲面，在焊膏21A熔融时产生的焊剂24附着在焊料19A上面。由此，流向周围的焊剂量得到限制，可抑制腐蚀力强的焊剂腐蚀周围的图案。本实施例中使用的焊剂为活性力最强的RA型。由于活性力强的RA型焊剂的氧化力也强，故当该焊剂泄漏到衬底16的表面上时，可能将导电图案18腐蚀。因此，在本实施例中，将焊料19A的上面设为圆滑的曲面，并将焊剂24附着在焊料19A的上面，防止向周围泄漏。
另外，在本实施例中，在焊盘18A的表面形成有由镍构成的镀膜20，这也防止收缩。具体地说，通过在由铜构成的焊盘18A的表面形成镀膜20，并在该镀膜20的表面形成焊料19A，从而可防止焊料19A和焊盘18A直接接触。因此，不会生成以焊料为主成分的锡和焊盘的材料即铜的金属间化合物。根据本实施例的结构，生成焊料的主成分即锡和镀膜20的材料即镍的金属间化合物。但是，由锡和镍构成的金属间化合物的焊料的润湿性比由锡和铜构成的金属间化合物的好。因此，在本实施例中，可抑制金属间化合物的焊料的润湿性不好造成的收缩的产生。
由于将焊膏21A加热熔融，从而硫磺几乎会与焊剂成分一起流出到焊料19A的外部。但是，极少量的硫磺残留在焊料19A的内部，在将焊料19A再熔融的之后的工序中，还有可能使熔融了的焊料19A的表面张力降低。
第三工序参照图4在本工序中，将小信号晶体管等固定到衬底16上。
参照图4(A)，首先，通过进行网印，在焊盘18B的上面涂敷焊膏21B。然后，在焊膏21B的上部临时载置片状部件14B及晶体管14C。本工序中使用的焊膏21B优选含有松香类焊剂。通过使用与水溶性的焊剂相比腐蚀性弱的松香类焊剂，从而可防止位于焊盘18B周围的导电图案18被腐蚀。另外，焊膏21B既可以是前工序中使用的含有硫磺的焊膏，也可以是不含有硫磺的焊膏。焊盘18B为固定有小信号晶体管14C及片状部件14B等的小的焊盘。因此，与大型的焊盘18A相比，焊料产生收缩的可能性减小。
参照图4(B)，其次，将在上部载置有片状部件14B的焊膏21B加热熔融，固定这些电路元件。本工序中的反流温度与将焊料19A熔融的前工序相同。因此，通过将焊膏21B熔融，形成焊料19B，从而形成于焊盘18A上部的焊料19A也再次熔融。但是，在本实施例中，由于焊盘18A的上面由镀膜20包覆，故没有形成焊盘18A的材料即铜和焊料19A的金属间化合物。因此，焊料19A再熔融造成的收缩的产生被抑制。另外，通过细线15B将小信号的晶体管14C与导电图案18电连接。
在本实施例中，也可以省略形成于焊盘18A表面的镀膜20。当没有形成镀膜20时，焊料19A直接与焊盘18A接触，形成由铜和锡构成的焊接性不好的合金层。在本实施例中，由于使用混入有硫磺的焊膏，故即使形成了合金层，也可以抑制收缩的产生。
在此，小信号晶体管14C的固定也可以介由Ag膏等导电性膏进行。
图4(C)表示本工序结束后的衬底16的平面图。在形成于焊盘18A表面的焊料19A上没有产生收缩。即，焊盘18A的整个表面由焊料19A包覆。
参照图5详细说明上述工序结束后的焊料19A和镀膜20的分界。图5(A)是上述工序结束后的衬底16的剖面，图5(B)是对焊料19A和镀膜20的分界进行了摄影的SEM图像。
参照图5(B)，在焊料19A和镀膜20的分界形成有厚度2μm程度的合金层13。如上所述，该合金层13由焊料19A中含有的锡、和作为镀膜20的材料的镍构成。本实施例的合金层13生成的速度比背景技术中所述的含有铜的合金层的生成速度慢许多。
另外，镍构成在其下形成的Cu的阻挡膜，可抑制在Ni表面析出Cu。因此，Cu和Sn的反应被极大地抑制，且收缩的产生也被抑制。另外，合金层13的表面与背景技术的相比，构成粗面，成为液状化的焊料19A难以移动的环境。该情况也防止收缩。
另外，在本实施例中，通过由镀膜20包覆焊盘18A等表面，可防止通过焊料19A连接的连接部被破坏。具体地说，由于焊盘18A等的表面利用由镍构成的镀膜20包覆，故由铜构成的焊盘18A不直接接触焊料19A。因此，不会生成由焊料19A中含有的锡、和焊盘18A的材料即铜构成的脆弱的金属化合物。另外，即使晶体管等电路元件发热，将焊盘18A和焊料19A加热，该金属化合物进一步成长的问题也很小。通过由镀膜20包覆焊盘18A表面，在镀膜20和焊料19A的分界形成由镍和锡构成的合金层13。该合金层13与由锡和铜构成的金属化合物相比，机械强度优良。因此，在使用的状态下，即使晶体管等工作，将焊料19A加热，使合金层13成长，焊料19A和镀膜20的连接部也不容易被破坏。
第四工序参照图6在本工序中，在焊盘18A上载置散热器14D。
参照图6(A)，首先，将在上部固定有功率晶体管14A的散热器14D载置到形成于焊盘18A上部的焊料19A上。然后，通过使用加热板加热衬底16，将形成于焊盘18A上部的焊料19A再熔融，将散热器14D固定到焊盘18A上。在此，散热器14D的具体的大小为长×宽×厚＝8mm×8mm×2mm程度。在本实施例中，也可以由使用反流炉的反流工序代替使用加热板的方法使焊料熔融。
参照图6(B)，其次，使用直径300μm程度的粗线15A将功率晶体管14A的发射极电极及基极电极和规定的导电图案18连接。
在本实施例中，在进行小型的小信号晶体管14C的固定及细线15B的形成后，将散热器14D固定。这是由于，在固定散热器14D后，难以在其附近进行晶体管14C的配置及细线15B的形成。通过在将小型的电路元件固定后，配置作为大型电路元件的散热器14D，可将小型电路元件靠近散热器14D配置。
第五工序参照图7在本工序中，进行引线11的固定及密封树脂12的形成。
参照图7(A)，首先，将引线11载置到焊盘18C的上部后，将焊料19A熔融，固定引线11。具体地说，利用加热板对衬底16进行加热的同时，照射光束，熔融焊料19A。
参照图7(B)，其次，形成密封树脂12，使其包覆固定在衬底16表面上的电路元件。具体地说，形成密封树脂12，使其还包覆衬底16的侧面及背面。在此，也可以使衬底16的背面露出到外部，形成密封树脂12。另外，也可以使用壳体部件将衬底16的表面密封。利用上述的工序，形成图1所示的混合集成电路装置10。
在本实施例中，通过向焊膏内混入硫磺，防止在第一次焊料熔融时产生收缩。另外，通过在形成焊料的焊盘表面设置由镍构成的镀膜，防止在第二次以后的焊料熔融时的收缩产生。
在第一次熔融中，参照图3(A)，在长×宽＝1cm×1cm程度的大型焊盘18A表面涂敷焊膏21A，并将其熔融。当对这种大型焊盘18A涂敷焊膏21A，并将其熔融时，由于作用在熔融了的焊料上的表面张力大，故很可能产生收缩。在本实施例中，在焊膏21A内混入硫磺，降低熔融了的焊料的表面张力，防止收缩产生。
在第二次以后的熔融中，例如参照图5，通过由形成于焊盘18A表面的镍构成的镀膜20防止熔融了的焊料19A上产生收缩。在上述的第一次熔融中，焊膏中含有的焊剂泄漏到外部。因此，在第二次以后的熔融中，不能期待由焊剂防止收缩的效果。
在本实施例中，利用由镍构成的镀膜20包覆焊盘18A表面，防止形成背景技术中所述的焊料的润湿性不好的Cu/Sn合金层。即，通过利用由镍构成的镀膜20包覆由铜构成的焊盘18A，焊料19A不会与焊盘18A表面直接接触。因此，不会形成由焊盘18A的材料即铜、和焊料19A的材料即锡构成的Cu/Sn合金层。在本实施例中，如图5(B)所示，在镀膜20的表面形成由镍和锡构成的合金层13。但是，该合金层13与Cu/Sn合金层相比，焊料的润湿性优良，故第二次以后的焊料19A的熔融中的收缩的产生被抑制。
第三实施例在本实施例中，说明制造混合集成电路装置的其它制造方法。在此，将由焊膏固定的电路元件一并熔融。
参照图8(A)，首先，准备在表面形成有导电图案18的衬底16，在所希望的焊盘上涂敷焊膏21。在本实施例中，利用导电图案18形成焊盘18A及焊盘18B。焊盘18A是固定有散热器的焊盘，形成为例如9mm×9mm程度以上的大型焊盘。焊盘18B是固定有片状电阻等片状部件及小信号晶体管的焊盘，其形成地比焊盘18A小。
本工序中使用的焊膏21与第二实施例相同，使用了混入有硫磺的焊剂。硫磺的混入量相对焊剂在20PPM～80PPM的范围内。通过添加硫磺，使熔融了的焊膏21的表面张力降低。
参照图8(B)，其次，在暂时将散热器14D等电路元件与焊膏21连接后，通过进行反流，将电路元件固定。具体地说，使用芯片安装器将在上部载置有功率晶体管14A的散热器14D暂时与焊盘18A连接。而且，将片状部件14B及小信号晶体管14C暂时与小型的焊盘18B连接。另外，在全部结束这些电路元件的暂时连接后，通过进行加热熔融，使焊膏熔融，由焊料19将电路元件固定。在本工序中，由于使用含有硫磺的焊膏，故焊料的收缩被抑制。另外，在本工序中，由于将通过焊料固定的元件一并反流，故具有可缩短制造工序的优点。另外，也可以在焊料的反流结束后，介由Ag膏等导电性膏将小信号的晶体管固定。
参照图8(C)，其次，介由金属细线将所希望的导电图案18和电路元件连接。具体地说，利用由直径80μm程度的铝线构成的细线15B将小信号晶体管14C的电极和所希望的导电图案18连接。而且，利用由直径300μm程度的铝线构成的粗线15A将功率晶体管14A的电极和所希望的导电图案18连接。
参照图8(D)，其次，在设与衬底16周边部的焊盘18C上固定引线11后，形成密封树脂12，使其至少覆盖衬底16的表面。利用上述的工序制造混合集成电路装置。
在本实施例中，由于将使用焊膏固定的电路元件一并反流，故可提供将工序缩短化了的制造方法。
权利要求
1.一种电路装置的制造方法，其特征在于，包括在衬底表面形成含有焊盘的导电图案的工序；在所述焊盘表面涂敷焊膏的工序；在将电路元件载置于所述焊膏上之后，将所述焊膏加热熔融，将所述电路元件固定到所述焊盘上的工序，其中所述焊膏含有硫磺。
2.一种电路装置的制造方法，其特征在于，包括在衬底表面形成含有第一焊盘及比所述第一焊盘小的第二焊盘的导电图案的工序；在所述第一焊盘上涂敷焊膏，将其加热熔融，在所述第一焊盘表面形成焊料的工序；在所述第二焊盘上固定电路元件的工序；介由所述焊料将电路元件固定到所述第一焊盘上的工序，其中涂敷于所述第一焊盘上的所述焊膏含有硫磺。
3.如权利要求1或2所述的电路装置的制造方法，其特征在于，所述硫磺的混入量以重量比计，相对构成所述焊膏的焊剂在20PPM～80PPM的范围内。
4.如权利要求2所述的电路装置的制造方法，其特征在于，在形成所述焊料后，清洗所述衬底的表面，除去残留的焊剂。
5.如权利要求2所述的电路装置的制造方法，其特征在于，所述第一焊盘固定散热器或引线。
6.如权利要求1或2所述的电路装置的制造方法，其特征在于，所述焊膏是无铅焊膏。
7.如权利要求1或2所述的电路装置的制造方法，其特征在于，所述焊膏包括水溶性焊剂。
8.如权利要求1所述的电路装置的制造方法，其特征在于，所述焊盘的表面利用由镍构成的镀膜包覆。
9.如权利要求8所述的电路装置的制造方法，其特征在于，在包覆所述焊盘的所述镀膜和所述焊料之间形成有由所述焊料和镍构成的金属间化合物，且所述金属间化合物的润湿性比由所述焊盘的材料即铜和焊料构成的金属间化合物的好。
10.如权利要求2所述的电路装置的制造方法，其特征在于，所述第一焊盘表面利用由镍构成的镀膜包覆。
11.如权利要求10所述的电路装置的制造方法，其特征在于，在包覆所述第一焊盘的所述镀膜和所述焊料之间形成有由所述焊料和镍构成的金属间化合物，且所述金属间化合物的润湿性比由所述第一焊盘的材料即铜和焊料构成的金属间化合物的好。
全文摘要
本发明提供电路装置的制造方法，防止熔融焊膏得到的焊料中产生收缩。本发明的电路装置的制造方法包括在衬底(16)表面形成含有焊盘(18A)及(18B)的导电图案(18)的工序；在焊盘(18A)表面涂敷焊膏(21A)后，将其加热熔融，形成焊料(19A)的工序；在焊盘(18B)上固定电路元件的工序；介由焊料(19A)将电路元件固定到焊盘(18A)上的工序。另外，构成焊膏(21)的焊剂中含有硫磺。通过混入硫磺，焊膏(21A)的表面张力降低，抑制收缩的产生。
文档编号H05K3/34GK1819132SQ20061000454
公开日2006年8月16日 申请日期2006年1月27日 优先权日2005年1月31日
发明者高草木贞道, 坂本则明, 根津元一, 五十岚优助 申请人:三洋电机株式会社