JP2004281646A - 電子部品の固着方法および固着装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】接合材のはみ出しや厚みの不均一性を防止して、耐湿性や耐熱応力性を向上できる電子部品の固着方法および固着装置を提供すること。
【解決手段】仕切板１ｄで仕切られた昇温ソーン１ｅと降温ゾーン１ｆを備えたチャンバー１の昇温ゾーン１ｅ側の上板１ａに、はんだ送り機構２と、溶融はんだ６ａを箱型たたき治具３ｂで成形する成形機構３と、チップ素子７を回路基板１０（リードフレームなど）のチップ素子固着領域１１に固着するマウント機構４とが設置され、下板１ｂには回路基板１０が載せられる。また、昇温ゾーン１ｅはＨ２ ／Ｎ２ ガス雰囲気となっており、降温ゾーン１ｆはＮ２ ガス雰囲気となっている。チャンバー１の上板１ａと下板１ｂの間隔は１ｃｍ程度で、この間に回路基板１０がセットされる。箱型たたき治具３ｂで溶融はんだを成形することで、はんだのはみ出しを防止し、良好なフィレットを得て、はんだ厚を均一にして、耐湿性や耐熱応力性を向上を図る。
【選択図】 図１
【解決手段】仕切板１ｄで仕切られた昇温ソーン１ｅと降温ゾーン１ｆを備えたチャンバー１の昇温ゾーン１ｅ側の上板１ａに、はんだ送り機構２と、溶融はんだ６ａを箱型たたき治具３ｂで成形する成形機構３と、チップ素子７を回路基板１０（リードフレームなど）のチップ素子固着領域１１に固着するマウント機構４とが設置され、下板１ｂには回路基板１０が載せられる。また、昇温ゾーン１ｅはＨ２ ／Ｎ２ ガス雰囲気となっており、降温ゾーン１ｆはＮ２ ガス雰囲気となっている。チャンバー１の上板１ａと下板１ｂの間隔は１ｃｍ程度で、この間に回路基板１０がセットされる。箱型たたき治具３ｂで溶融はんだを成形することで、はんだのはみ出しを防止し、良好なフィレットを得て、はんだ厚を均一にして、耐湿性や耐熱応力性を向上を図る。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばパワートランジスタモジュールを対象に、回路基板に半導体チップ（ベアチップ）を含む各種電子部品（表面実装のチップ素子）をはんだなどで固着する電子部品の固着方法およびその固着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体チップを回路基板にはんだ付けする方法は各種行われている。
図８は、従来の電子部品の固着装置の概略構成図である。図８において、上面に導電性基板１０２を位置決めする位置決め板１０６を有するヒーター１０１を真空槽１０７あるいはＨ２ ／Ｎ２ 雰囲気内下面に設け、その上部に、コレットチャック１０４をスクラブ運動させる回動駆動機構１０９を組み合わせて配置し、コレットチャック１０４に隣接して冷却ノズル１１０を設けてなる半導体チップのはんだ付け装置が示されている。尚、図中の１０５はコレットチャク１０４を上下させるための上下駆動機構、１０５ａはねじ駆動軸、１０５ｂは回転防止軸、１０７は真空槽、１０８ははんだ板、１１１は支持板、１１２は真空槽を真空引きするための真空装置、１１３はベースである。この例では、導電性基板１０２上に半導体チップ１０３をスクラブ運動させながらはんだ付けし、はんだ面に気泡がなく、半導体チップの発熱を放出させるための特性を示す熱抵抗値が小さい、半導体チップのはんだ付け方法とその装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、図９に示すように、トンネルのチャンバー２０４内の基板搬送路に沿ってその前半の昇温ゾーンに加熱ブロック２１４、後半の降温ゾーンに冷却ブロック２１５を敷設したはんだ付け炉に対して、回路基板２０１および予備はんだを施したチップ素子２０２を炉内に搬入して重ね合わせ、ブロック間を乗り継ぐ搬送途上ではんだを溶融、凝固させはんだ付けを行う装置もある。この装置では、炉内における降温ゾーンの搬送領域で、はんだが液相から固相に凝固する地点に並ぶ冷却ブロック２１５ａの基板支持面に多数本の針状支柱２１８ａからなる剣山２１８を設置し、ここを通過する回路基板を点接触で支えることにより、基板の温度むらを抑え、はんだ層全体が同時に凝固してアンダーカットのないはんだフィレットが形成される。尚、図中の２０９ははんだ付け部、２１７は基板支持ビームである（特許文献２参照）。
【０００４】
また、図１０に示すように、半導体チップ３０３を基板３０１の金属層３０２上にボンド付けされたワイヤ３０５によって側面を固定し、基板上に半導体チップを取り付ける際のろう型を必要としない半導体チップの基板への取り付け方法が知られている（特許文献３参照）。
また、半導体チップを回路基板に接合材で固着する方法として、ダイボンダー装置による自動接合の方法が一般的に用いられている。図１１にその概要を示すが、接合材５０２としてＡｇペースト、はんだ等の違いは有るものの、共通として定量の接合材５０２を回路基板５０１上に塗布し半導体チップ５０５を回路基板５０１に固着させている。
【０００５】
この際、図１１（ａ）のように、回路基板５０１に接合材送り機構５０３で接合材５０２を供給し（Ｎｏ１）、送り機構５０３を上げて接合材５０２を次の工程に送り（Ｎｏ２）、コレットチャック５０４に取り付けられた半導体チップ５０５の底部で接合材５０２を押しながらスクラブして、半導体チップ５０５より大きい範囲に接合材５０２を延ばし、接合材上に半導体チップ５０５をセットし（Ｎｏ３）、その後、接合材５０２を凝固させて回路基板５０１に半導体チップ５０５を固着（マウント）する。
また、図１１（ｂ）のように、回路基板５０１上に液状の接合材５０２を載せ（Ｎｏ１）、この接合材５０２を底部が平らなたたき治具５０６で半導体チップ５０５より大きい範囲に予め広げ（Ｎｏ２）、コレットチャック５０４に取り付けられた半導体チップ５０５の底部で接合材５０２に押しながらセットし（Ｎｏ３）、その後、接合材５０２を凝固させて回路基板５０１に半導体チップ５０５を固着（マウント）する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１６１７３９号公報 図１
【特許文献２】
特開平１１−１２１９２１号公報 図１
【特許文献３】
特開平７−２４９６４５号公報 図１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１１の方法では、液状の接合材５０２を半導体チップ５０５の底部でスクラブしたり、またたたき治具５０６で延ばし、その後で半導体チップ５０５を押し当てる工程で、接合材５０２の厚さにむらができて半導体チップ５０５が回路基板５０１に対して不平行にセットされてしまう。また、接合材５０２から半導体チップ５０５がはみ出さないように半導体チップ５０５の大きさより広い範囲に接合材５０２をセットする。そのため、図１２に示すように、半導体チップ５０５以外の回路基板５０１上に接合材５０２がはみ出し、且つ接合材５０２の厚みも不均一となる。
【０００８】
エポキシ樹脂５１１等を封止材として用いる半導体パッケージは、自動車電装分野に急速に用いられるようになってきた。この自動車電装分野に用いられる半導体パッケージは、高温の厳しい環境下にさらされ、また、環境問題からはんだでは鉛フリー化の動きが加速され、そのため、半導体パッケージの実装温度が従来の鉛はんだに比べて約２０℃上昇し、適用環境の高耐熱性が要求される様になっている。
この様な状況下では、図１２のような接合材５０２のはみ出しや厚みの不均一性は、接合材５０２にクラックを発生させたり、エポキシ樹脂５１１などの封止材との界面での密着性を低下させ、耐湿性や耐熱応力性を大きく低下させる要因となっている。また、発熱する半導体チップ５０５から回路基板５０１への均一な放熱ができない。
【０００９】
この発明の目的は、前記の課題を解決して、接合材のはみ出しや厚みの不均一性を防止して、耐湿性や耐熱応力性を向上できる電子部品の固着方法およびその固着装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、回路基板の導体パターン上に接合材を介してチップ素子をマウントして固着する電子部品の固着方法であり、回路基板に接合材の所定量を溶融させて配置する工程と、該溶融した接合材を底部が開放した凹部を有する箱型たたき治具を用いて所定の大きさで所定の厚さに成形する工程と、該溶融した接合材上にチップ素子を配置する工程と、該溶融した接合材を凝固させ、回路基板とチップ素子を接合材を介して固着する工程とを含む固着方法とする。
【００１１】
また、接合材の所定両を溶融させて配置する工程が、箱型たたき治具の凹部内への接合材を供給で行われるとよい。
また、前記接合材が、はんだ、Ａｇペースト、アクリル系接着材もしくはエポキシ系接着材のいづれかであるとよい。
また、回路基板の導体パターン上に接合材を介してマウントてチップ素子を固着する電子部品の固着装置であり、高温の回路基板に接合材を所定量送る送り機構と、該溶融した接合材を所定の大きさで所定の厚さに成形するする底面が開放した凹部を有する箱型たたき治具を用いる成形機構と、接合材上にチップ素子を配置する配置機構と、回路基板を所定のピッチで移動させる移動機構とを備える固着装置とする。
【００１２】
また、箱型たたき治具の凹部が多段であるとよい。
また、、前記箱型たたき治具の底部が、チップ素子の平面の大きさと同一の大きさで凹状に形成され、箱型形状をしているとよい。
〔作用〕
チップ素子をマウントする前の工程で、カム形式またはサーボモーター駆動により回路基板の表面に密着するまで上下移動可能な成形機構を設け、この成形機構の先端にチップ素子寸法と同等の底面をもつ箱型たたき治具を取り付ける。この箱型たたき治具の底部に凹部を形成し、この凹部で接合材の成形を行う。その後で、チップ素子を所定の高さで接合材上にマウントし、接合材を凝固させ、チップ素子と回路基板を所定の厚さの接合材で固着する。箱型たたき治具で液状の接合材を成形し、所定の高さにチップ素子を配置することで、凝固した接合材のはみ出しが防止され、接合材厚さを均一にできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
図１は、この発明の第１実施例の電子部品の固着装置の要部断面図である。ここで示す固着装置は、はんだ付け装置である。
仕切板１ｄで仕切られた昇温ソーン１ｅと降温ゾーン１ｆを備えたチャンバー１の昇温ゾーン１ｅ側の上板１ａに、はんだ送り機構２と、溶融はんだ６ａを箱型たたき治具３ｂで成形する成形機構３と、チップ素子７を回路基板１０（リードフレームなど）のチップ素子固着領域１１に固着するマウント機構４とが設置され、下板１ｂには回路基板１０が載せられる。また、昇温ゾーン１ｅはＨ２ ／Ｎ２ ガス雰囲気となっており、降温ゾーン１ｆはＮ２ ガス雰囲気となっている。チャンバー１の上板１ａと下板１ｂの間隔は１ｃｍ程度で、この間に回路基板１０がセットされる。
【００１４】
はんだ送り機構２は、支持部２ａ内の図示しない孔を通してはんだリールからはんだ線６が送られ、支持部２ａはカム形式またはサーボモーター駆動により上下運動する。たたき機構３は、支持部３ａに脱着可能な箱型たたき治具３ｂがセットされ、支持部３ａはカム形式またはサーボモーター駆動により上下運動をする。マウント機構４は支持部４ａに脱着可能なコレットチャック４ｂがセットされ、支持部４ａはカム形式またはサーボモーター駆動により上下運動する。昇温ゾーン１ｃのチャンバー１の回路基板１０をセットする下板１ｂにはヒーター１ｃが配置され、回路基板１０を所定距離（ピッチ）移動させる移動機構５も備えられている。
【００１５】
本固着装置のはんだ送り機構２によって、所定量のはんだをチップ素子固着領域１１上に供給し溶融させ（溶融はんだ６ａ）、箱型たたき治具３ｂによって、チップ素子７の底面と同じ大きさに溶融はんだ６ａを溶融はんだ６ｂに成形し、マウント機構４によって、チップ素子７とチップ素子固着領域１１面との距離を所定値にして、溶融はんだ６ｃ上にチップ素子７をセットし、冷却ゾーン１ｆで図示しない溶融はんだを凝固させる。前記の箱型たたき治具３ｂによって、溶融はんだ６ａを成形して溶融はんだ６ｂとすることで、はんだ厚みの均一性と良好なフィレットを得ることができる。
【００１６】
図２は、箱型たたき治具の構造図で、同図（ａ）は要部断面図、同図（ｂ）は治具底面から矢印方向に見た要部平面図である。
箱型たたき治具３ｂは、ヘッド２１と脱着可能とするネジ部２５で構成され、正方形の凹部２３の一辺の長さＡは、正方形のチップ素子７の一辺の長さとほぼ同じであり、チップ素子７より０．２ｍｍ程度大きくなっている。これはチップ素子７と溶融はんだ６ｃの合わせ位置ずれを考慮しているためである。また、凹部２３の枠２２の幅Ｂは、超硬質材を用いたときは０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度である。この幅Ｂがあれば、多数回使用した場合にも接触の耐久性を確保できる。凹部２３の深さｔは５０μｍである。この深さｔは、ほぼ凝固したはんだの厚みとなりヒートサイクル性や耐湿性などに優れたはんだ厚さである。
【００１７】
また、ヘッド２１には形状が変形しにくい硬い材質（超硬質材など）を用いる。例えば、ステンレスなどである。溶融はんだ６ｂと接する箱型たたき治具３ｂの凹部２３の表面には溶融はんだが接着しないようにカーボン２４などが蒸着されている。箱型たたき治具３ｂの凹部２３で成形される溶融はんだの体積は、Ａ＝４ｍｍとすると４ｍｍ×４ｍｍ×０．０５ｍｍ＝０．８ｍｍ３ （正確には位置合わせ余裕分の０．２ｍｍが加わるので、４．２ｍｍ×４．２ｍｍ×０．０５ｍｍ＝０．８８２ｍｍ３ である）である。このはんだ量がはんだ送り機構２から回路基板１０のチップ素子固着領域１１に送られる。
【００１８】
また、チップ素子７の平面の大きさ（チップサイズ）に合わせて箱型たたき治具３ｂが交換できるように、支持部３ａとネジ部２５で固定される。
図３は、電子部品の固着方法を示した図で、同図（ａ）から同図（ｃ）は工程順に示した要部工程図である。同図（ａ）ははんだ送り機構での工程、同図（ｂ）は成形機構での工程、同図（ｃ）はマウント機構での工程であり、Ｎｏ１からＮｏ９は工程の順番を示す。ここでは、接合材としてはんだを例に挙げた。また、工程の説明は図１も用いる。
使用するはんだはＳｎ−Ｐｂ系（Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｇ系でもよい）はんだで、チップ素子７の一辺が４ｍｍの場合、箱型たたき治具３ｂの凹部２３の寸法は、図２に示すように凹部の一辺が４ｍｍ＋α（α＝０．２ｍｍ程度）で深さが５０μｍである。
【００１９】
図１のチャンバー１内の下板１ｂ上に回路基板１０をセットし、ヒーター１ｃで昇温ゾーン１ｅの下板１ｂを３５０℃〜３７０℃程度に昇温する。はんだ送り機構２の支持部２ａを下降させて（同図（ａ）のＮｏ１）、回路基板１０のチップ素子固着領域１１に所定量（０．８ｍｍ３ ）のはんだを載せ溶融させ（同図（ａ）のＮｏ２）、支持部２ａを上昇させる。はんだ線６は溶融はんだ６ａとなる（同図（ａ）のＮｏ３）。
つぎに、移動機構５で、回路基板１０を１ピッチ移動させ、箱型たたき治具３ｂ下に溶融はんだ６ａが載ったチップ素子固着領域１１を移動させる。移動機構５は図示しないフックが付いておりこのフックで回路基板１０を移動させる。続いて、支持部３ａを下降させ（同図（ｂ）のＮｏ４）、箱型たたき治具３ｂで溶融はんだ６ａを包み、箱型たたき治具を回路基板に密着させる。液状となっている溶融はんだが箱型たたき治具の凹部によりチップ素子の大きさに成形される（同図（ｂ）のＮｏ５）。つぎに支持部３ａを上昇させる（同図（ｂ）のＮｏ６）。
【００２０】
つぎに、移動機構５で、回路基板１０を１ピッチ移動させ、チップ素子７を真空チャックしたコレットチャック４ｂの下に溶融はんだ６ｃが載ったチップ素子固着領域１１を移動させる。支持部を下降させ（同図（ｃ）のＮｏ７）、コレットチャック４ｂ下に真空チャックで張りついたチップ素子７を溶融はんだ６ｄ上へ接触させ、チップ素子固着領域１１とチップ素子７の底面の間隔（マウント高さ）が５０±１０μｍになるように支持部４ａを下げる（同図（ｃ）のＮｏ８）。チップ素子７を離脱させた後、支持部４ａを上昇させて、５０±１０μｍ厚さの溶融はんだ６ｄ上にチップ素子７を載せる。
【００２１】
つぎに、図１の降温ゾーンに、移動機構５で回路基板１０を１ピッチ移動させ、溶融はんだ６ｄを凝固させて、回路基板１０とチップ素子７をはんだを介して固着させる。
同図（ｃ）のＮｏ８の工程で、マウント高さを低めに設定すると溶融はんだ６ｄのはみ出しが起こると共にはんだ厚が薄くなり傾きも生じ、不均一なはんだ厚となる。逆にマウント高さを高めに設定するとマウント時にチップ素子７が溶融はんだ６ｄと接触する面積が減少し、チップ素子７のコーナー部に未接合が発生したり、傾きによるはんだ厚みの不均一が発生するので適切なマウント高さの設定が必要となる。
【００２２】
前記の箱型たたき治具３ｂを用いることで、はんだのはみ出しを防止し、はんだの厚みを均等化でき、良好なフィレットを得ることができる。
図４は、図３の各工程でのはんだの形状を示す図であり、同図（ａ）は回路基板にはんだを載せ溶融した状態、同図（ｂ）は箱型たたき治具で溶融はんだをチップ素子の大きさに成形した状態、同図（ｃ）は箱型たたき治具を外した後の状態をそれぞれ示す図である。
同図（ａ）の状態では、溶融はんだ６ａの高さは２３０μｍ程度、底部の幅は２ｍｍ程度である。同図（ｂ）では、箱型たたき治具３ｂの凹部２３と同じ形状に成形され、溶融はんだ６ｂの高さは５０μｍで幅は４ｍｍである。同図（ｃ）では、溶融はんだ６ｃの高さは１００μｍ程度で底部の幅は４ｍｍ程度である。高さが同図（ｂ）の箱型たたき治具３ｂでの成形時（５０μｍ）より高くなるのは表面張力が働くためであり、通常、同図（ｂ）の箱型たたき治具３ｂでの成形時の高さの１．８倍から２倍程度の高さとなる。
【００２３】
箱型たたき治具３ｂを用いることで、溶融はんだ６ａの中心位置が箱型たたき治具３ｂの中心位置と一致しない場合でも、位置ずれが０．５ｍｍ程度と小さいときは、溶融はんだ６ａのピークの位置が同図（ｂ）の段階で補正されて箱型たたき治具３ｂの中心位置にくるため、その後のチップ素子７と回路基板１０のチップ素子固着領域１１との中心位置が合致して、凝固したはんだの厚みの均一性が確保でき、また良好なフィレットが得られる。
しかし、位置ずれが０．５ｍｍを超えると、従来の場合と同様に、溶融はんだ６ａのピークの位置の補正が不十分で、チップ素子固着領域１１とチップ素子７の中心位置がずれて、凝固したはんだの厚みの均一性が確保できず、また良好なフィレットが得られない。
【００２４】
また、箱型たたき治具３ｂが回路基板１０のチップ素子固着領域１１に密着するまでの間に溶融はんだ６ｂが箱型たたき治具３ｂの枠２２の外へ流出するために、凝固したはんだはチップ素子７の外へ広がる。これを防止する方法についてつぎに説明する。
〔実施例２〕
図５は、この発明の第２実施例の電子部品の固着装置の要部断面図である。この図は、成形機構３を構成する箱型たたき治具３０の要部断面図である。
図１の箱型たたき治具３ｂとの違いは、凹部（第１凹部３３）中心にもう一段の凹部（第２凹部３４）を形成した点である。図４の箱型たたき治具３ｂを３０と置き換えてその利点を説明する。
【００２５】
溶融はんだ６ｂの位置がずれた場合でも、箱型たたき治具３０の第２凹部３４に溶融はんだ６ｂが入り込み、溶融はんだ６ｂの中心を箱型たたき治具３０の中心に移動させる働きをする。そのため、箱型たたき治具３０を上昇させて溶融はんだ６ｂから外したときに、溶融はんだ６ｃのピークをチップ素子７の中心に合わせることができて、均一なはんだ厚みと良好なフィレットを得ることができる。この場合も凹部３３、３４にカーボン３５を蒸着する。
前記の図１ではチップ素子７は正方形で比較的小さい場合（４ｍｍ□程度）を記載したが、チップ素子７が大きい場合や長方形の場合には、溶融はんだ６ａをチップ素子固着領域１１の１か所だけに載せるのでは箱型たたき治具３ｂ内に均一に広げることが困難である。その場合でも、均一に溶融はんだ６ｂを箱型たたき治具３ｂで成形できる方法をつぎに説明する。
〔実施例３〕
図６は、この発明の第３実施例の電子部品の固着方法を説明する図である。回路基板のチップ固着領域１１に複数箇所（図では２箇所を示す）に溶融はんだ３８を配置し、それをチップ素子の大きさと同じ大きさの凹部３７を有する箱型たたき治具３６で成形することで、チップ素子が正方形で大きい場合やチップ素子が長方形の場合でも、均一なはんだ厚みと良好なフィレットを得ることができる。尚、箱型たたき治具３６の大きさはチップ素子の大きさに合わせ、深さ寸法は５０μｍとし、マウント高さは５０±１０μｍとする。
〔実施例４〕
図７は、この発明の第４実施例の電子部品の固着装置の要部断面図である。
【００２６】
図１との違いは、図１のはんだ送り機構３と箱型たたき治具３ａを合わせた新しい箱型たたき治具４０とした点である。この箱型たたき治具４０はヘッド４１とねじ部４２とはんだ送り機構４１で構成される。ヘット４３の貫通孔４４を通してはんだ送り機構４３からはんだ線６を直接箱型たたき治具４０内に供給し溶融させ、溶融はんだを成形することで、図１のように、回路基板のチップ素子固着領域１１上にはんだ線６を載せて溶融し、つぎに箱型たたき治具３ｂで溶融はんだを成形する工程が一回で済むために製造コストを低減できる。尚、はんだを凹部へ送る際の空気抜きが必要であるので、箱型たたき治具４０のコーナー４か所に空気抜きの溝を追加形成するのがよい。但し、溶融したはんだがそこからはみ出さないために、溝は極めて小さなスリット（０．１ｍｍ程度）にする必要がある。
【００２７】
また、図１のように溶融したはんだに箱型たたき治具３ｂをかぶせて成形する場合は、箱型たたき治具３ｂがチップ素子固着領域１１に密着するまでの間、箱型たたき治具３ｂとチップ素子固着領域１１には隙間があり、この隙間から箱型たたき治具３ｂの外に溶融はんだが流出する場合が生じるが、箱型たたき治具を回路基板に密着させ、その後で、はんだを所定量直接箱型たたき治具に送って溶融させることで、溶融はんだの流出を防止できる。そのため、さらに均一なはんだ厚みと良好なフィレットを得ることができる。図７のはんだ線６を送る貫通孔をネジ部４２内に設けても構わない。また、この場合も、図２のように凹部４５にカーボン４６を蒸着する。ここでは、はんだを例として示したがＡｇペースト、アクリル系接着材、エポキシ系接着材にも適用できることは勿論である。
【００２８】
尚、前記の第１から第４実施例では、接合材がはんだの場合について説明したが、Ａｇペースト、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤等にもこれらの固着装置は一部変更して適用可能である。その場合、はんだと異なる点を説明すると、これらの接合材は室温で液状となっているので、昇温する必要がなく昇温ゾーン１ｅのヒータ−１ｃは不要である。一方、固着する場合には、熱を加える必要があるので降温ゾーン１ｆの代わりに加熱ゾーンが必要となる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明によれば、箱型たたき治具を用いて接合材を成形することにより、チップ素子以外の回路基板上への接合材のはみ出しが無く、良好なフィレットが得られ、均一なはんだ厚で回路基板にチップ素子を固着できる。
その結果、接合材の耐熱応力性を向上でき、また、接合材と、回路基板およびケースなどの封止材（パッケージとしてのモールド樹脂など）との密着性が向上できて、耐湿性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例の電子部品の固着装置の要部断面図
【図２】箱型たたき治具の構造図で、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は治具底面から矢印方向に見た要部平面図
【図３】電子部品の固着方法を示した図で、（ａ）から（ｃ）は工程順に示した要部工程図
【図４】図３の各工程でのはんだの形状を示す図であり、（ａ）は回路基板にはんだを載せ溶融した状態、（ｂ）は箱型たたき治具で溶融はんだをチップ素子の大きさに成形した状態、（ｃ）は箱型たたき治具を外した後の状態を示す図
【図５】この発明の第２実施例の電子部品の固着装置の要部断面図
【図６】この発明の第３実施例の電子部品の固着方法を説明する図
【図７】この発明の第４実施例の電子部品の固着装置の要部断面図
【図８】従来の電子部品の固着方法と固着装置を説明する図
【図９】従来の電子部品の固着方法と固着装置を説明する図
【図１０】従来の電子部品の固着方法を説明する図
【図１１】従来の電子部品の固着方法を説明する図
【図１２】従来の半導体チップを接着材で固着した状態の図
【符号の説明】
１ チャンバー
１ａ 上板
１ｂ 下板
１ｃ ヒーター
１ｄ 仕切り板
１ｅ 昇温ゾーン
１ｆ 降温ゾーン
２、４３ はんだ送り機構
２ａ 支持台
３ 成形機構
３ａ 支持台
３ｂ、３６、４０ 箱型たたき治具
４ 固着機構（マウント機構）
４ａ 支持台
４ｂ コレットチャック
５ 移動機構
６ はんだ線
６ａ 溶融はんだ（供給後）
６ｂ 溶融はんだ（成形時）
６ｃ 溶融はんだ（成形後）
６ｄ 溶融はんだ（チップ素子マウント時と後）
６ｅ 凝固したはんだ
７ チップ素子
１０ 回路基板
１１ チップ素子固着領域
２１、３１、４１ ヘッド
２２、３２ 枠
２３、３７、４５ 凹部
２４、３５、４６ カーボン
２５、４２ ネジ部
３３ 第１凹部
３４ 第２凹部
３８ 溶融はんだ
４４ 貫通孔
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばパワートランジスタモジュールを対象に、回路基板に半導体チップ（ベアチップ）を含む各種電子部品（表面実装のチップ素子）をはんだなどで固着する電子部品の固着方法およびその固着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体チップを回路基板にはんだ付けする方法は各種行われている。
図８は、従来の電子部品の固着装置の概略構成図である。図８において、上面に導電性基板１０２を位置決めする位置決め板１０６を有するヒーター１０１を真空槽１０７あるいはＨ２ ／Ｎ２ 雰囲気内下面に設け、その上部に、コレットチャック１０４をスクラブ運動させる回動駆動機構１０９を組み合わせて配置し、コレットチャック１０４に隣接して冷却ノズル１１０を設けてなる半導体チップのはんだ付け装置が示されている。尚、図中の１０５はコレットチャク１０４を上下させるための上下駆動機構、１０５ａはねじ駆動軸、１０５ｂは回転防止軸、１０７は真空槽、１０８ははんだ板、１１１は支持板、１１２は真空槽を真空引きするための真空装置、１１３はベースである。この例では、導電性基板１０２上に半導体チップ１０３をスクラブ運動させながらはんだ付けし、はんだ面に気泡がなく、半導体チップの発熱を放出させるための特性を示す熱抵抗値が小さい、半導体チップのはんだ付け方法とその装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、図９に示すように、トンネルのチャンバー２０４内の基板搬送路に沿ってその前半の昇温ゾーンに加熱ブロック２１４、後半の降温ゾーンに冷却ブロック２１５を敷設したはんだ付け炉に対して、回路基板２０１および予備はんだを施したチップ素子２０２を炉内に搬入して重ね合わせ、ブロック間を乗り継ぐ搬送途上ではんだを溶融、凝固させはんだ付けを行う装置もある。この装置では、炉内における降温ゾーンの搬送領域で、はんだが液相から固相に凝固する地点に並ぶ冷却ブロック２１５ａの基板支持面に多数本の針状支柱２１８ａからなる剣山２１８を設置し、ここを通過する回路基板を点接触で支えることにより、基板の温度むらを抑え、はんだ層全体が同時に凝固してアンダーカットのないはんだフィレットが形成される。尚、図中の２０９ははんだ付け部、２１７は基板支持ビームである（特許文献２参照）。
【０００４】
また、図１０に示すように、半導体チップ３０３を基板３０１の金属層３０２上にボンド付けされたワイヤ３０５によって側面を固定し、基板上に半導体チップを取り付ける際のろう型を必要としない半導体チップの基板への取り付け方法が知られている（特許文献３参照）。
また、半導体チップを回路基板に接合材で固着する方法として、ダイボンダー装置による自動接合の方法が一般的に用いられている。図１１にその概要を示すが、接合材５０２としてＡｇペースト、はんだ等の違いは有るものの、共通として定量の接合材５０２を回路基板５０１上に塗布し半導体チップ５０５を回路基板５０１に固着させている。
【０００５】
この際、図１１（ａ）のように、回路基板５０１に接合材送り機構５０３で接合材５０２を供給し（Ｎｏ１）、送り機構５０３を上げて接合材５０２を次の工程に送り（Ｎｏ２）、コレットチャック５０４に取り付けられた半導体チップ５０５の底部で接合材５０２を押しながらスクラブして、半導体チップ５０５より大きい範囲に接合材５０２を延ばし、接合材上に半導体チップ５０５をセットし（Ｎｏ３）、その後、接合材５０２を凝固させて回路基板５０１に半導体チップ５０５を固着（マウント）する。
また、図１１（ｂ）のように、回路基板５０１上に液状の接合材５０２を載せ（Ｎｏ１）、この接合材５０２を底部が平らなたたき治具５０６で半導体チップ５０５より大きい範囲に予め広げ（Ｎｏ２）、コレットチャック５０４に取り付けられた半導体チップ５０５の底部で接合材５０２に押しながらセットし（Ｎｏ３）、その後、接合材５０２を凝固させて回路基板５０１に半導体チップ５０５を固着（マウント）する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１６１７３９号公報 図１
【特許文献２】
特開平１１−１２１９２１号公報 図１
【特許文献３】
特開平７−２４９６４５号公報 図１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１１の方法では、液状の接合材５０２を半導体チップ５０５の底部でスクラブしたり、またたたき治具５０６で延ばし、その後で半導体チップ５０５を押し当てる工程で、接合材５０２の厚さにむらができて半導体チップ５０５が回路基板５０１に対して不平行にセットされてしまう。また、接合材５０２から半導体チップ５０５がはみ出さないように半導体チップ５０５の大きさより広い範囲に接合材５０２をセットする。そのため、図１２に示すように、半導体チップ５０５以外の回路基板５０１上に接合材５０２がはみ出し、且つ接合材５０２の厚みも不均一となる。
【０００８】
エポキシ樹脂５１１等を封止材として用いる半導体パッケージは、自動車電装分野に急速に用いられるようになってきた。この自動車電装分野に用いられる半導体パッケージは、高温の厳しい環境下にさらされ、また、環境問題からはんだでは鉛フリー化の動きが加速され、そのため、半導体パッケージの実装温度が従来の鉛はんだに比べて約２０℃上昇し、適用環境の高耐熱性が要求される様になっている。
この様な状況下では、図１２のような接合材５０２のはみ出しや厚みの不均一性は、接合材５０２にクラックを発生させたり、エポキシ樹脂５１１などの封止材との界面での密着性を低下させ、耐湿性や耐熱応力性を大きく低下させる要因となっている。また、発熱する半導体チップ５０５から回路基板５０１への均一な放熱ができない。
【０００９】
この発明の目的は、前記の課題を解決して、接合材のはみ出しや厚みの不均一性を防止して、耐湿性や耐熱応力性を向上できる電子部品の固着方法およびその固着装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、回路基板の導体パターン上に接合材を介してチップ素子をマウントして固着する電子部品の固着方法であり、回路基板に接合材の所定量を溶融させて配置する工程と、該溶融した接合材を底部が開放した凹部を有する箱型たたき治具を用いて所定の大きさで所定の厚さに成形する工程と、該溶融した接合材上にチップ素子を配置する工程と、該溶融した接合材を凝固させ、回路基板とチップ素子を接合材を介して固着する工程とを含む固着方法とする。
【００１１】
また、接合材の所定両を溶融させて配置する工程が、箱型たたき治具の凹部内への接合材を供給で行われるとよい。
また、前記接合材が、はんだ、Ａｇペースト、アクリル系接着材もしくはエポキシ系接着材のいづれかであるとよい。
また、回路基板の導体パターン上に接合材を介してマウントてチップ素子を固着する電子部品の固着装置であり、高温の回路基板に接合材を所定量送る送り機構と、該溶融した接合材を所定の大きさで所定の厚さに成形するする底面が開放した凹部を有する箱型たたき治具を用いる成形機構と、接合材上にチップ素子を配置する配置機構と、回路基板を所定のピッチで移動させる移動機構とを備える固着装置とする。
【００１２】
また、箱型たたき治具の凹部が多段であるとよい。
また、、前記箱型たたき治具の底部が、チップ素子の平面の大きさと同一の大きさで凹状に形成され、箱型形状をしているとよい。
〔作用〕
チップ素子をマウントする前の工程で、カム形式またはサーボモーター駆動により回路基板の表面に密着するまで上下移動可能な成形機構を設け、この成形機構の先端にチップ素子寸法と同等の底面をもつ箱型たたき治具を取り付ける。この箱型たたき治具の底部に凹部を形成し、この凹部で接合材の成形を行う。その後で、チップ素子を所定の高さで接合材上にマウントし、接合材を凝固させ、チップ素子と回路基板を所定の厚さの接合材で固着する。箱型たたき治具で液状の接合材を成形し、所定の高さにチップ素子を配置することで、凝固した接合材のはみ出しが防止され、接合材厚さを均一にできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
図１は、この発明の第１実施例の電子部品の固着装置の要部断面図である。ここで示す固着装置は、はんだ付け装置である。
仕切板１ｄで仕切られた昇温ソーン１ｅと降温ゾーン１ｆを備えたチャンバー１の昇温ゾーン１ｅ側の上板１ａに、はんだ送り機構２と、溶融はんだ６ａを箱型たたき治具３ｂで成形する成形機構３と、チップ素子７を回路基板１０（リードフレームなど）のチップ素子固着領域１１に固着するマウント機構４とが設置され、下板１ｂには回路基板１０が載せられる。また、昇温ゾーン１ｅはＨ２ ／Ｎ２ ガス雰囲気となっており、降温ゾーン１ｆはＮ２ ガス雰囲気となっている。チャンバー１の上板１ａと下板１ｂの間隔は１ｃｍ程度で、この間に回路基板１０がセットされる。
【００１４】
はんだ送り機構２は、支持部２ａ内の図示しない孔を通してはんだリールからはんだ線６が送られ、支持部２ａはカム形式またはサーボモーター駆動により上下運動する。たたき機構３は、支持部３ａに脱着可能な箱型たたき治具３ｂがセットされ、支持部３ａはカム形式またはサーボモーター駆動により上下運動をする。マウント機構４は支持部４ａに脱着可能なコレットチャック４ｂがセットされ、支持部４ａはカム形式またはサーボモーター駆動により上下運動する。昇温ゾーン１ｃのチャンバー１の回路基板１０をセットする下板１ｂにはヒーター１ｃが配置され、回路基板１０を所定距離（ピッチ）移動させる移動機構５も備えられている。
【００１５】
本固着装置のはんだ送り機構２によって、所定量のはんだをチップ素子固着領域１１上に供給し溶融させ（溶融はんだ６ａ）、箱型たたき治具３ｂによって、チップ素子７の底面と同じ大きさに溶融はんだ６ａを溶融はんだ６ｂに成形し、マウント機構４によって、チップ素子７とチップ素子固着領域１１面との距離を所定値にして、溶融はんだ６ｃ上にチップ素子７をセットし、冷却ゾーン１ｆで図示しない溶融はんだを凝固させる。前記の箱型たたき治具３ｂによって、溶融はんだ６ａを成形して溶融はんだ６ｂとすることで、はんだ厚みの均一性と良好なフィレットを得ることができる。
【００１６】
図２は、箱型たたき治具の構造図で、同図（ａ）は要部断面図、同図（ｂ）は治具底面から矢印方向に見た要部平面図である。
箱型たたき治具３ｂは、ヘッド２１と脱着可能とするネジ部２５で構成され、正方形の凹部２３の一辺の長さＡは、正方形のチップ素子７の一辺の長さとほぼ同じであり、チップ素子７より０．２ｍｍ程度大きくなっている。これはチップ素子７と溶融はんだ６ｃの合わせ位置ずれを考慮しているためである。また、凹部２３の枠２２の幅Ｂは、超硬質材を用いたときは０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度である。この幅Ｂがあれば、多数回使用した場合にも接触の耐久性を確保できる。凹部２３の深さｔは５０μｍである。この深さｔは、ほぼ凝固したはんだの厚みとなりヒートサイクル性や耐湿性などに優れたはんだ厚さである。
【００１７】
また、ヘッド２１には形状が変形しにくい硬い材質（超硬質材など）を用いる。例えば、ステンレスなどである。溶融はんだ６ｂと接する箱型たたき治具３ｂの凹部２３の表面には溶融はんだが接着しないようにカーボン２４などが蒸着されている。箱型たたき治具３ｂの凹部２３で成形される溶融はんだの体積は、Ａ＝４ｍｍとすると４ｍｍ×４ｍｍ×０．０５ｍｍ＝０．８ｍｍ３ （正確には位置合わせ余裕分の０．２ｍｍが加わるので、４．２ｍｍ×４．２ｍｍ×０．０５ｍｍ＝０．８８２ｍｍ３ である）である。このはんだ量がはんだ送り機構２から回路基板１０のチップ素子固着領域１１に送られる。
【００１８】
また、チップ素子７の平面の大きさ（チップサイズ）に合わせて箱型たたき治具３ｂが交換できるように、支持部３ａとネジ部２５で固定される。
図３は、電子部品の固着方法を示した図で、同図（ａ）から同図（ｃ）は工程順に示した要部工程図である。同図（ａ）ははんだ送り機構での工程、同図（ｂ）は成形機構での工程、同図（ｃ）はマウント機構での工程であり、Ｎｏ１からＮｏ９は工程の順番を示す。ここでは、接合材としてはんだを例に挙げた。また、工程の説明は図１も用いる。
使用するはんだはＳｎ−Ｐｂ系（Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｇ系でもよい）はんだで、チップ素子７の一辺が４ｍｍの場合、箱型たたき治具３ｂの凹部２３の寸法は、図２に示すように凹部の一辺が４ｍｍ＋α（α＝０．２ｍｍ程度）で深さが５０μｍである。
【００１９】
図１のチャンバー１内の下板１ｂ上に回路基板１０をセットし、ヒーター１ｃで昇温ゾーン１ｅの下板１ｂを３５０℃〜３７０℃程度に昇温する。はんだ送り機構２の支持部２ａを下降させて（同図（ａ）のＮｏ１）、回路基板１０のチップ素子固着領域１１に所定量（０．８ｍｍ３ ）のはんだを載せ溶融させ（同図（ａ）のＮｏ２）、支持部２ａを上昇させる。はんだ線６は溶融はんだ６ａとなる（同図（ａ）のＮｏ３）。
つぎに、移動機構５で、回路基板１０を１ピッチ移動させ、箱型たたき治具３ｂ下に溶融はんだ６ａが載ったチップ素子固着領域１１を移動させる。移動機構５は図示しないフックが付いておりこのフックで回路基板１０を移動させる。続いて、支持部３ａを下降させ（同図（ｂ）のＮｏ４）、箱型たたき治具３ｂで溶融はんだ６ａを包み、箱型たたき治具を回路基板に密着させる。液状となっている溶融はんだが箱型たたき治具の凹部によりチップ素子の大きさに成形される（同図（ｂ）のＮｏ５）。つぎに支持部３ａを上昇させる（同図（ｂ）のＮｏ６）。
【００２０】
つぎに、移動機構５で、回路基板１０を１ピッチ移動させ、チップ素子７を真空チャックしたコレットチャック４ｂの下に溶融はんだ６ｃが載ったチップ素子固着領域１１を移動させる。支持部を下降させ（同図（ｃ）のＮｏ７）、コレットチャック４ｂ下に真空チャックで張りついたチップ素子７を溶融はんだ６ｄ上へ接触させ、チップ素子固着領域１１とチップ素子７の底面の間隔（マウント高さ）が５０±１０μｍになるように支持部４ａを下げる（同図（ｃ）のＮｏ８）。チップ素子７を離脱させた後、支持部４ａを上昇させて、５０±１０μｍ厚さの溶融はんだ６ｄ上にチップ素子７を載せる。
【００２１】
つぎに、図１の降温ゾーンに、移動機構５で回路基板１０を１ピッチ移動させ、溶融はんだ６ｄを凝固させて、回路基板１０とチップ素子７をはんだを介して固着させる。
同図（ｃ）のＮｏ８の工程で、マウント高さを低めに設定すると溶融はんだ６ｄのはみ出しが起こると共にはんだ厚が薄くなり傾きも生じ、不均一なはんだ厚となる。逆にマウント高さを高めに設定するとマウント時にチップ素子７が溶融はんだ６ｄと接触する面積が減少し、チップ素子７のコーナー部に未接合が発生したり、傾きによるはんだ厚みの不均一が発生するので適切なマウント高さの設定が必要となる。
【００２２】
前記の箱型たたき治具３ｂを用いることで、はんだのはみ出しを防止し、はんだの厚みを均等化でき、良好なフィレットを得ることができる。
図４は、図３の各工程でのはんだの形状を示す図であり、同図（ａ）は回路基板にはんだを載せ溶融した状態、同図（ｂ）は箱型たたき治具で溶融はんだをチップ素子の大きさに成形した状態、同図（ｃ）は箱型たたき治具を外した後の状態をそれぞれ示す図である。
同図（ａ）の状態では、溶融はんだ６ａの高さは２３０μｍ程度、底部の幅は２ｍｍ程度である。同図（ｂ）では、箱型たたき治具３ｂの凹部２３と同じ形状に成形され、溶融はんだ６ｂの高さは５０μｍで幅は４ｍｍである。同図（ｃ）では、溶融はんだ６ｃの高さは１００μｍ程度で底部の幅は４ｍｍ程度である。高さが同図（ｂ）の箱型たたき治具３ｂでの成形時（５０μｍ）より高くなるのは表面張力が働くためであり、通常、同図（ｂ）の箱型たたき治具３ｂでの成形時の高さの１．８倍から２倍程度の高さとなる。
【００２３】
箱型たたき治具３ｂを用いることで、溶融はんだ６ａの中心位置が箱型たたき治具３ｂの中心位置と一致しない場合でも、位置ずれが０．５ｍｍ程度と小さいときは、溶融はんだ６ａのピークの位置が同図（ｂ）の段階で補正されて箱型たたき治具３ｂの中心位置にくるため、その後のチップ素子７と回路基板１０のチップ素子固着領域１１との中心位置が合致して、凝固したはんだの厚みの均一性が確保でき、また良好なフィレットが得られる。
しかし、位置ずれが０．５ｍｍを超えると、従来の場合と同様に、溶融はんだ６ａのピークの位置の補正が不十分で、チップ素子固着領域１１とチップ素子７の中心位置がずれて、凝固したはんだの厚みの均一性が確保できず、また良好なフィレットが得られない。
【００２４】
また、箱型たたき治具３ｂが回路基板１０のチップ素子固着領域１１に密着するまでの間に溶融はんだ６ｂが箱型たたき治具３ｂの枠２２の外へ流出するために、凝固したはんだはチップ素子７の外へ広がる。これを防止する方法についてつぎに説明する。
〔実施例２〕
図５は、この発明の第２実施例の電子部品の固着装置の要部断面図である。この図は、成形機構３を構成する箱型たたき治具３０の要部断面図である。
図１の箱型たたき治具３ｂとの違いは、凹部（第１凹部３３）中心にもう一段の凹部（第２凹部３４）を形成した点である。図４の箱型たたき治具３ｂを３０と置き換えてその利点を説明する。
【００２５】
溶融はんだ６ｂの位置がずれた場合でも、箱型たたき治具３０の第２凹部３４に溶融はんだ６ｂが入り込み、溶融はんだ６ｂの中心を箱型たたき治具３０の中心に移動させる働きをする。そのため、箱型たたき治具３０を上昇させて溶融はんだ６ｂから外したときに、溶融はんだ６ｃのピークをチップ素子７の中心に合わせることができて、均一なはんだ厚みと良好なフィレットを得ることができる。この場合も凹部３３、３４にカーボン３５を蒸着する。
前記の図１ではチップ素子７は正方形で比較的小さい場合（４ｍｍ□程度）を記載したが、チップ素子７が大きい場合や長方形の場合には、溶融はんだ６ａをチップ素子固着領域１１の１か所だけに載せるのでは箱型たたき治具３ｂ内に均一に広げることが困難である。その場合でも、均一に溶融はんだ６ｂを箱型たたき治具３ｂで成形できる方法をつぎに説明する。
〔実施例３〕
図６は、この発明の第３実施例の電子部品の固着方法を説明する図である。回路基板のチップ固着領域１１に複数箇所（図では２箇所を示す）に溶融はんだ３８を配置し、それをチップ素子の大きさと同じ大きさの凹部３７を有する箱型たたき治具３６で成形することで、チップ素子が正方形で大きい場合やチップ素子が長方形の場合でも、均一なはんだ厚みと良好なフィレットを得ることができる。尚、箱型たたき治具３６の大きさはチップ素子の大きさに合わせ、深さ寸法は５０μｍとし、マウント高さは５０±１０μｍとする。
〔実施例４〕
図７は、この発明の第４実施例の電子部品の固着装置の要部断面図である。
【００２６】
図１との違いは、図１のはんだ送り機構３と箱型たたき治具３ａを合わせた新しい箱型たたき治具４０とした点である。この箱型たたき治具４０はヘッド４１とねじ部４２とはんだ送り機構４１で構成される。ヘット４３の貫通孔４４を通してはんだ送り機構４３からはんだ線６を直接箱型たたき治具４０内に供給し溶融させ、溶融はんだを成形することで、図１のように、回路基板のチップ素子固着領域１１上にはんだ線６を載せて溶融し、つぎに箱型たたき治具３ｂで溶融はんだを成形する工程が一回で済むために製造コストを低減できる。尚、はんだを凹部へ送る際の空気抜きが必要であるので、箱型たたき治具４０のコーナー４か所に空気抜きの溝を追加形成するのがよい。但し、溶融したはんだがそこからはみ出さないために、溝は極めて小さなスリット（０．１ｍｍ程度）にする必要がある。
【００２７】
また、図１のように溶融したはんだに箱型たたき治具３ｂをかぶせて成形する場合は、箱型たたき治具３ｂがチップ素子固着領域１１に密着するまでの間、箱型たたき治具３ｂとチップ素子固着領域１１には隙間があり、この隙間から箱型たたき治具３ｂの外に溶融はんだが流出する場合が生じるが、箱型たたき治具を回路基板に密着させ、その後で、はんだを所定量直接箱型たたき治具に送って溶融させることで、溶融はんだの流出を防止できる。そのため、さらに均一なはんだ厚みと良好なフィレットを得ることができる。図７のはんだ線６を送る貫通孔をネジ部４２内に設けても構わない。また、この場合も、図２のように凹部４５にカーボン４６を蒸着する。ここでは、はんだを例として示したがＡｇペースト、アクリル系接着材、エポキシ系接着材にも適用できることは勿論である。
【００２８】
尚、前記の第１から第４実施例では、接合材がはんだの場合について説明したが、Ａｇペースト、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤等にもこれらの固着装置は一部変更して適用可能である。その場合、はんだと異なる点を説明すると、これらの接合材は室温で液状となっているので、昇温する必要がなく昇温ゾーン１ｅのヒータ−１ｃは不要である。一方、固着する場合には、熱を加える必要があるので降温ゾーン１ｆの代わりに加熱ゾーンが必要となる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明によれば、箱型たたき治具を用いて接合材を成形することにより、チップ素子以外の回路基板上への接合材のはみ出しが無く、良好なフィレットが得られ、均一なはんだ厚で回路基板にチップ素子を固着できる。
その結果、接合材の耐熱応力性を向上でき、また、接合材と、回路基板およびケースなどの封止材（パッケージとしてのモールド樹脂など）との密着性が向上できて、耐湿性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例の電子部品の固着装置の要部断面図
【図２】箱型たたき治具の構造図で、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は治具底面から矢印方向に見た要部平面図
【図３】電子部品の固着方法を示した図で、（ａ）から（ｃ）は工程順に示した要部工程図
【図４】図３の各工程でのはんだの形状を示す図であり、（ａ）は回路基板にはんだを載せ溶融した状態、（ｂ）は箱型たたき治具で溶融はんだをチップ素子の大きさに成形した状態、（ｃ）は箱型たたき治具を外した後の状態を示す図
【図５】この発明の第２実施例の電子部品の固着装置の要部断面図
【図６】この発明の第３実施例の電子部品の固着方法を説明する図
【図７】この発明の第４実施例の電子部品の固着装置の要部断面図
【図８】従来の電子部品の固着方法と固着装置を説明する図
【図９】従来の電子部品の固着方法と固着装置を説明する図
【図１０】従来の電子部品の固着方法を説明する図
【図１１】従来の電子部品の固着方法を説明する図
【図１２】従来の半導体チップを接着材で固着した状態の図
【符号の説明】
１ チャンバー
１ａ 上板
１ｂ 下板
１ｃ ヒーター
１ｄ 仕切り板
１ｅ 昇温ゾーン
１ｆ 降温ゾーン
２、４３ はんだ送り機構
２ａ 支持台
３ 成形機構
３ａ 支持台
３ｂ、３６、４０ 箱型たたき治具
４ 固着機構（マウント機構）
４ａ 支持台
４ｂ コレットチャック
５ 移動機構
６ はんだ線
６ａ 溶融はんだ（供給後）
６ｂ 溶融はんだ（成形時）
６ｃ 溶融はんだ（成形後）
６ｄ 溶融はんだ（チップ素子マウント時と後）
６ｅ 凝固したはんだ
７ チップ素子
１０ 回路基板
１１ チップ素子固着領域
２１、３１、４１ ヘッド
２２、３２ 枠
２３、３７、４５ 凹部
２４、３５、４６ カーボン
２５、４２ ネジ部
３３ 第１凹部
３４ 第２凹部
３８ 溶融はんだ
４４ 貫通孔
Claims (5)
- 回路基板の導体パターン上に接合材を介してチップ素子をマウントして固着する電子部品の固着方法であり、回路基板に接合材の所定量を溶融させて配置する工程と、該溶融した接合材を底部が開放した凹部を有する箱型たたき治具を用いて所定の大きさで所定の厚さに成形する工程と、該溶融した接合材上にチップ素子を配置する工程と、該溶融した接合材を凝固させ、回路基板とチップ素子を接合材を介して固着する工程とを含むことを特徴とする電子部品の固着方法。
- 接合材の所定両を溶融させて配置する工程が、箱型たたき治具の凹部内への接合材を供給で行われることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の固着方法。
- 前記接合材が、はんだ、Ａｇペースト、アクリル系接着材もしくはエポキシ系接着材のいづれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の固着方法。
- 回路基板の導体パターン上に接合材を介してマウントてチップ素子を固着する電子部品の固着装置であり、高温の回路基板に接合材を所定量送る送り機構と、該溶融した接合材を所定の大きさで所定の厚さに成形するする底面が開放した凹部を有する箱型たたき治具を用いる成形機構と、接合材上にチップ素子を配置する配置機構と、回路基板を所定のピッチで移動させる移動機構とを備えることを特徴とする電子部品の固着装置。
- 箱型たたき治具の凹部が多段であることを特徴とする請求項４に記載の電子部品の固着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003069955A JP2004281646A (ja) | 2003-03-14 | 2003-03-14 | 電子部品の固着方法および固着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003069955A JP2004281646A (ja) | 2003-03-14 | 2003-03-14 | 電子部品の固着方法および固着装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004281646A true JP2004281646A (ja) | 2004-10-07 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003069955A Withdrawn JP2004281646A (ja) | 2003-03-14 | 2003-03-14 | 電子部品の固着方法および固着装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006114649A (ja) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置の製造方法およびその製造装置 |
| JP2009283705A (ja) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Sharp Corp | ダイボンダ |
| JP2016025304A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | キヤノンマシナリー株式会社 | 位置確認装置及びダイボンダ |
| JP2019046840A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
2003
- 2003-03-14 JP JP2003069955A patent/JP2004281646A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006114649A (ja) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置の製造方法およびその製造装置 |
| JP2009283705A (ja) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Sharp Corp | ダイボンダ |
| JP2016025304A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | キヤノンマシナリー株式会社 | 位置確認装置及びダイボンダ |
| JP2019046840A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP7014955B2 (ja) | 2017-08-30 | 2022-02-02 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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