DE112015004107T5 - Heiz- und Kühlvorrichtung - Google Patents

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Shoji Yokoyama
Takeshi Matsushita
Hiroaki Nakahara
Masaki Takeuchi
Masahiro MOMOSE
Yoshio Igarashi
Takenori Wada
Masahiro Kikuchi
Mitsuhiro NARUSE
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

Es wird eine Heiz- und Kühlvorrichtung vorgesehen, die in der Lage ist, Erwärmungs- und Kühlprozesse in einer luftdichten Bearbeitungskammer durchzuführen, und in der Lage ist, die Vorrichtungsgröße zu miniaturisieren, während die Effizienz im Hinblick auf das Erwärmen und das Kühlen gesteigert wird. Eine Heiz- und Kühlvorrichtung 100 enthält: eine luftdichte Bearbeitungskammer 4; eine Induktionsheizeinrichtung 2, die eine Induktionsheizspule 2a enthält, die ein zu bearbeitendes Element 1 erwärmt; eine Kühleinrichtung 3, die das zu bearbeitende Element 1 kühlt; einen Temperatursensor zum Ermitteln einer Temperatur in Bezug auf das zu bearbeitende Element 1; und eine Regeleinrichtung 6, die die Induktionsheizeinrichtung 2 und die Kühleinrichtung 3 regelt. Die Heiz- und Kühlvorrichtung 100 enthält ferner eine Verlagerungseinrichtung 15, die entweder das zu bearbeitende Element 1 oder eine Kühleinheit 3a der Kühleinrichtung 3 oder beide verlagert, um einen Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element 1 und der Kühleinheit 3a zu verändern.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heiz- und Kühlvorrichtung. Genauer ausgedrückt betrifft die vorliegende Erfindung eine Heiz- und Kühlvorrichtung, durch welche ein Halbleiterelement in geeigneter Weise mit einem Substrat verlötet wird.
  • STAND DER TECHNIK
  • Bei einer herkömmlichen Lötvorrichtung führt bekanntlich ein Reflow-Ofen der Durchlaufbauart einen Reflow-Prozess durch, während ein zu verlötendes Element auf eine Fördereinrichtung gesetzt wird, sodass es durch eine Vorheizzone, eine Hauptheizzone und eine Kühlzone läuft. Allgemein ist der Reflow-Ofen so aufgebaut, dass er zur Atmosphäre offen ist.
  • In der jüngeren Zeit müssen jedoch ein Leistungshalbleitermodul und dergleichen, die beispielsweise als eine Schalteinrichtung eingesetzt werden, die für Stromrichtzwecke angewandt wird, unter belastenden Umgebungsbedingungen eingesetzt werden können. Dann sind auch in einer Lötverbindungsfläche zwischen einem isolierenden Substrat und einem Halbleiterchip, wie etwa einem Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder einem elektronischen Bauteil, wie etwa einer Freilaufdiode (FWD), oder in einer anderen Lötverbindungsfläche zwischen dem isolierenden Substrat und einer Basisplatte hervorragende Festigkeit und hohe Wärmebeständigkeit erforderlich. Dann besteht die zunehmende Tendenz, anstelle eines Lotmaterials, das aus einem Material auf Sn-Ag-Basis zusammengesetzt ist und das keine ausreichende Verbindungsfestigkeit hat, obgleich es eine hervorragende Lotbenetzbarkeit hat, ein anderes Lotmaterial einzusetzen, das aus einem Material auf Sn-Sb-Basis mit hochkonzentriertem Sb zusammengesetzt ist, mit welchem eine hervorragende Verbindungsfestigkeit ohne weiteres erzielt wird.
  • Im Vergleich zu dem aus dem Material auf Sn-Ag-Basis zusammengesetzten Lotmaterial hat jedoch das aus einem Material auf Sn-Sb-Basis zusammengesetzte Lotmaterial mangelnde Eigenschaften hinsichtlich der Lotbenetzbarkeit, sodass ein dickes Oxid auf einer Oberfläche eines zu verlötenden Elements gebildet wird. Bei der Verwendung eines zur Atmosphäre offenen Reflow-Ofens wird ein Oberflächenoxid auf einem zu verlötenden Element nicht vollständig reduziert. Dabei entsteht das Problem, dass auf der Lötverbindungsfläche leicht eine Fehlstelle gebildet werden kann.
  • In Patentliteratur 1 bis 3 ist ein Weg beschrieben, um das Auftreten von Fehlstellen zu verhindern, wobei ein Reflow-Prozess unter einer reduzierenden Gasatmosphäre durchgeführt wird, um die Lotbenetzbarkeit zu verbessern.
  • Ferner ist in Patentliteratur 4 ein weiterer Reflow-Ofen aufgezeigt, der dafür konfiguriert ist, einen Reflow-Prozess an einem zu verarbeitenden Material durchzuführen, wobei ein Innenraum eines senkrechten Bearbeitungsrohres, das luftdicht verschlossen werden kann, in eine Hauptheizzone, eine Vorheizzone und eine Kühlzone unterteilt ist, und eine Aufzugseinrichtung, die das zu verarbeitende Material trägt, aufwärts und abwärts bewegt wird und in der jeweiligen Zone der Vorheizzone, der Hauptheizzone und der Kühlzone in Übereinstimmung mit den Bedingungen der erforderlichen Bearbeitungszeit stoppt.
  • Andererseits ist in Patentliteratur 5 eine Lötvorrichtung aufgezeigt, die in einer Kammer mit einem Öffnungs-/Verschlusssystem enthält: eine Heizplatte, bei welcher zumindest ein Teil, auf dem ein Substrat platziert wird, flach ist, und die eine Heizeinrichtung enthält; eine Kühlplatte, die eine Fläche hat, die mit der Heizplatte in engen Kontakt gebracht werden kann, wobei die Kühlplatte so vorgesehen ist, dass sie gegenüber der Heizplatte vorwärts und rückwärts verschiebbar ist; wobei die Kammer mit einer Vakuumsaugpumpe, einer Versorgungsquelle zur Zufuhr von Carbonsäuredampf und einer weiteren Versorgungsquelle zur Zufuhr von nicht oxidierendem Gas verbunden ist.
  • DRUCKSCHRIFTENVERZEICHNIS
  • PATENTLITERATUR
    • Patentliteratur 1: japanische Patentanmeldung Offenlegungsnr. 2010-161207
    • Patentliteratur 2: JP-A Nr. 2008-182120
    • Patentliteratur 3: JP-A Nr. 2009-170705
    • Patentliteratur 4: JP-A Nr. 2002-144076
    • Patentliteratur 5: JP-A Nr. 11-233934
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
  • Die jeweils in Patentliteratur 1 bis 3 aufgezeigten Vorrichtungen enthalten jedoch keine Kühleinrichtung. Somit besteht das Problem, dass viel Zeit erforderlich ist, um die Verfestigung des Lots zu vollenden, was zu einem mangelhaften Wirkungsgrad führt, da die Abkühlung nach dem Aufheizen hinsichtlich des zu verlötenden Elements von der natürlichen Abkühlung abhängig ist. Ferner besteht im Fall einer in Patentliteratur 4 beschriebenen Vorrichtung, da die jeweiligen Zonen Raum für eine Vorheizzone, eine Hauptheizzone und eine Kühlzone erfordern, eine Beschränkung hinsichtlich der Miniaturisierung der Vorrichtung. Darüber hinaus besteht im Fall einer in Patentliteratur 5 beschriebenen Vorrichtung, da der Aufbau dafür konfiguriert ist, das zu verlötende Element durch Kontaktwärmeleitung zu erwärmen, sodass das zu verlötende Element auf einer Heizplatte mit einer Heizeinrichtung wie einer ummantelten Heizung platziert wird, das Problem, dass in der Heizplatte verbleibende Restwärme zu einem mangelhaften Wirkungsgrad bei der Abkühlung durch die Kühlplatte führt, auch wenn die Energiezufuhr zur ummantelten Heizung unterbrochen wird.
  • In Anbetracht dieser Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heiz- und Kühlvorrichtung aufzuzeigen, die in der Lage ist, Heiz- und Kühlprozesse in einer luftdichten Bearbeitungskammer durchzuführen, und in der Lage ist, die Miniaturisierung der Vorrichtung in Verbindung mit einer Steigerung der Heiz- und Kühleffizienz zu verwirklichen.
  • MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgabe wird eine Heiz- und Kühlvorrichtung vorgesehen, enthaltend:
    eine luftdichte Bearbeitungskammer, die ein Öffnungs-/Schließsystem hat, welches in der Lage ist, ein zu bearbeitendes Element zu laden und zu entladen; eine Induktionsheizeinrichtung, die eine oder mehrere Induktionsheizspulen enthält, durch welche das zu bearbeitende Element erwärmt wird; eine Kühleinrichtung, die das zu bearbeitende Element abkühlt; einen Temperatursensor zum Ermitteln einer Temperatur des zu bearbeitenden Elements; und eine Regeleinrichtung, die die Induktionsheizeinrichtung und die Kühleinrichtung auf der Grundlage der von dem Temperatursensor ermittelten Temperatur regelt; wobei eine Verlagerungseinrichtung so angeordnet ist, dass das zu bearbeitende Element und/oder eine Kühleinheit der Kühleinrichtung verlagert werden, um einen Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element und der Kühleinheit der Kühleinrichtung zu verändern.
  • Gemäß der Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist dann, wenn das im Inneren der luftdichten Kammer angeordnete zu bearbeitende Element erwärmt oder gekühlt wird, die Heiz- und Kühlvorrichtung zur Durchführung beispielsweise eines Reflow-Lötprozesses unter einer reduzierenden Gasatmosphäre geeignet. Da die Heiz- und Kühlvorrichtung ein Bauteil, das durch Induktionserwärmung erwärmt werden kann, direkt erwärmt, kann der Erwärmungsprozess durchgeführt werden, ohne dass er durch die Kühleinrichtung beeinflusst wird, auch wenn die Kühleinrichtung so angeordnet ist, dass sie an dem zu bearbeitenden Element anliegt oder diesem nahekommt. Wenn eine Temperaturerhöhung in dem zu bearbeitenden Element durchgeführt wird, wird die Kühleinrichtung von dem zu bearbeitenden Element unter Verwendung der Verlagerungseinrichtung gelöst, was die Kühlfähigkeit vermindert. Dann kann das zu bearbeitende Element rasch erwärmt werden. Wenn ferner das zu bearbeitende Element auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, wird die Kühleinrichtung unter Verwendung der Verlagerungseinrichtung an das zu bearbeitende Element angenähert und führt einen Ausgleich zwischen Erwärmen und Kühlen durch. Somit kann die Temperatur des zu bearbeitenden Elements mit einer höheren Präzision geregelt werden. Wenn ferner eine Temperaturabsenkung in dem zu bearbeitenden Element durchgeführt wird, kann das Kühlen rasch durchgeführt werden, sodass die Kühleinrichtung unter Verwendung der Verlagerungseinrichtung an dem zu bearbeitenden Element anliegt. Im Zusammenhang mit der Steigerung der Effizienz im Hinblick auf das Erwärmen und das Abkühlen zur Verkürzung der Betriebszeit können die vorstehend beschriebenen Prozesse, die Erwärmungs- und Kühlschritte enthalten, so durchgeführt werden, dass der Erwärmungsschritt und der Kühlschritt kontinuierlich durchgeführt werden, ohne dass das zu bearbeitende Element in der Kammer in horizontaler Richtung verschoben wird. Des Weiteren kann die Heiz- und Kühlvorrichtung miniaturisiert werden.
  • In der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Induktionsheizspule vorzugsweise an einer niedrigeren Position als das zu bearbeitende Element angeordnet und die Kühleinheit ist vorzugsweise so konfiguriert, dass sie eine einteilige Konstruktion mit einem Kühlsystem und der Induktionsheizspule bildet.
  • Die Kühleinheit der Kühlvorrichtung zum Kühlen des zu bearbeitenden Elements ist so konfiguriert, dass sie eine einteilige Konstruktion mit dem Kühlsystem und der Induktionsheizspule bildet. So kann ein Raum, in welchem ein Element vorgesehen ist, in der Kammer eingespart werden, sodass die Kammer miniaturisiert werden kann.
  • In der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Kühlsystem, bei welchem die Induktionsheizspule einen hohlen Aufbau hat, vorzugsweise so konfiguriert, dass sie einen Durchflussweg bildet, durch den ein Kühlmittel zirkulieren kann.
  • Gemäß einem vorstehend beschriebenen Aspekt erlaubt die Induktionsheizspule mit dem hohlen Aufbau das Zirkulieren des Kühlmittels durch den Durchflussweg. Wenn beispielsweise Kühlwasser in dem hohlen Aufbau zirkuliert wird, können das zu bearbeitende Element und die Induktionsheizspule effizient gekühlt werden.
  • In der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Kühleinheit vorzugsweise eine Kühlplatte, die während des Kühlvorgangs an der oberen Oberfläche der Induktionsheizspule mit dem hohlen Aufbau anliegt.
  • Gemäß einem weiteren vorstehend beschriebene Aspekt wird bei der Durchführung eines Temperaturanstiegs in dem zu bearbeitenden Element die Kühlplatte unter Verwendung der Verlagerungseinrichtung von dem zu bearbeitenden Element gelöst und dann kann das zu bearbeitende Element durch die Induktionsheizspule erwärmt werden. Wenn ferner eine Temperaturabsenkung in dem zu bearbeitenden Element durchgeführt wird, kann das zu bearbeitende Element rasch abgekühlt werden, da die Kühlplatte unter Verwendung der Verlagerungseinrichtung an dem zu bearbeitenden Element anliegt.
  • Die Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält bevorzugt: eine weitere Kühlplatte, die zwischen dem zu bearbeitenden Element und der Induktionsheizspule angeordnet ist; und einen weiteren Durchflussweg, durch den ein anderes Kühlmittel als durch das Kühlsystem zirkuliert und der an einer niedrigeren Position als die Kühlplatte angeordnet ist, wobei die Induktionsheizspule in das Kühlmittel eingetaucht ist.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen weiteren Aspekt führt das Zirkulieren des Kühlmittels in dem Durchflussweg zum Kühlen der Kühlplatte. Somit kann das zu bearbeitende Element durch die während des Kühlens abgekühlte Kühlplatte gekühlt werden.
  • Bei der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Kühlplatte vorzugsweise aus Keramik wie etwa Siliciumcarbid, Siliciumnitrid oder Aluminiumnitrid gebildet.
  • Gemäß einem weiteren vorstehend beschriebenen Aspekt kann das zu bearbeitende Element auch dann erwärmt werden, wenn die Induktionsheizspule unter der Kühlplatte angeordnet ist. Ferner kann ein rasches Abkühlen durch den Wärmeaustausch mit der Kühlplatte durchgeführt werden, wenn das zu bearbeitende Element, das erwärmt wurde, mit der Kühlplatte in Kontakt kommt. Dabei können durch das Erwärmen und Abkühlen unnötig entstehende Energieverluste vermindert werden.
  • In der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Isolierabdeckung, die aus einem wärmefesten Isoliermaterial gebildet ist, vorzugsweise so angeordnet, dass sie eine Oberfläche der Induktionsheizspule abdeckt.
  • Gemäß einem weiteren vorstehend beschriebenen Aspekt bedeckt die aus einem wärmefesten Isoliermaterial, wie etwa Keramik, Poly(tetrafluorethylen)harz oder dergleichen aufgebaute Isolierabdeckung die Oberfläche, sodass ein Freiliegen der Induktionsheizspule vermieden wird, sodass damit verhindert werden kann, dass die Induktionsheizspule einen Kurzschluss durch leitfähige Staubpartikel oder Fremdstoffe herstellt, die auf der Induktionsheizspule abgelagert werden, wenn das zu bearbeitende Element erwärmt wird. Dies kann verhindern, dass zwischen leitfähigen Bauteilen eine Entladung auftritt. Die Heiz- und Kühlvorrichtung kann dann ohne Durchführung von Wartungsarbeiten über einen längeren Zeitraum sicher betrieben werden.
  • In der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Kühleinheit vorzugsweise an einer niedrigeren Position als das zu bearbeitende Element angeordnet und die Induktionsheizspule ist vorzugsweise an einer höheren Position als das zu bearbeitende Element vorgesehen.
  • Gemäß einem weiteren vorstehend beschriebenen Aspekt kann auch dann, wenn ein Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element und der Induktionsheizspule gering wird, obgleich sie nicht miteinander in Kontakt stehen, das zu bearbeitende Element effizient erwärmt werden. Da ferner keine Hindernisse wie die Kühlplatte zwischen dem zu bearbeitenden Element und der Induktionsheizspule vorhanden sind, kann der Wirkungsgrad bei der Erwärmung höher werden.
  • In der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Kühleinheit an einer niedrigeren Position als das zu bearbeitende Element angeordnet sein und kann die Induktionsheizspule vorzugsweise an einer anderen niedrigeren Position als das zu bearbeitende Element vorgesehen sein.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann auch dann, wenn zu bearbeitende Elemente, die voneinander verschiedene Höhen haben, durchgehend bearbeitet werden, auf die Höheneinstellung in Bezug auf den Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element und der Induktionsheizspule verzichtet werden. Dies kann zu einem verbesserten Arbeitsablauf führen.
  • In der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung regelt die Regeleinrichtung vorzugsweise die Induktionsheizeinrichtung und die Kühleinrichtung auf der Grundlage der von dem Temperatursensor, der gegenüber der Induktionsheizspule elektromagnetisch abgeschirmt ist, ermittelten Temperatur unter Verwendung der Parameter: eine Wellenzahl und ein Versorgungstrom, die an die Induktionsheizeinrichtung angelegt sind; eine Durchflussmenge und eine weitere Temperatur eines Kühlmittels, das der Kühleinrichtung an einem Einlass zugeliefert wird; und ein Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element und der Kühlplatte.
  • Gemäß einem weiteren vorstehend beschriebenen Aspekt kann die Regeleinrichtung mit dem Erwärmen und Kühlen in Zusammenhang stehende Parameter auf der Grundlage von elektrischen Signalen exakt regeln, was zu einer Regelung der Induktionsheizeinrichtung und der Kühleinrichtung führt. Ferner ist der Temperatursensor so angeordnet, dass er gegenüber der Induktionsheizspule elektromagnetisch abgeschirmt ist, und kann somit die Temperatur des zu bearbeitenden Elements exakt ermitteln.
  • Die Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise: eine mit der Bearbeitungskammer verbundene Evakuierungseinrichtung; eine Zuliefereinrichtung für ein reduzierendes Gas, die ein reduzierendes Gas in die Bearbeitungskammer einführt; eine Zuliefereinrichtung für ein Inertgas, die ein Inertgas in die Bearbeitungskammer einführt; wobei die Regeleinrichtung vorzugsweise die Evakuierungseinrichtung, die Zuliefereinrichtung für reduzierendes Gas und die Zuliefereinrichtung für Inertgas regelt.
  • Gemäß einem weiteren vorstehend beschriebenen Aspekt erlaubt es die Regeleinrichtung nach dem Evakuieren der Bearbeitungskammer durch Regeln der Evakuierungseinrichtung der Zuliefereinrichtung für reduzierendes Gas, das reduzierende Gas in die Bearbeitungskammer einzuführen. Dann kann an der Oberfläche des zu bearbeitenden Elements eine Reduktionsreaktion durchgeführt werden. Ferner erlaubt die Regeleinrichtung, dass die Zuliefereinrichtung für Inertgas das Inertgas in die Kammer einführt, sodass das Inertgas das reduzierende Gas ersetzen kann. Somit kann im Ergebnis die Kammer sicher zur Atmosphäre geöffnet werden.
  • Die Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise einen Druckmesser zum Ermitteln des Innendrucks der Bearbeitungskammer, wobei die Regeleinrichtung die Evakuierungseinrichtung in der Weise regelt, dass der Druck der Bearbeitungskammer reduziert wird, und anschließend den von dem Druckmesser ermittelten Innendruck der Bearbeitungskammer erhält, sodass die Regeleinrichtung ein Ausgangssignal erzeugt, um so den Innendruck auf der Grundlage von Parametern bezüglich der Wellenzahl und des an die Induktionsheizeinrichtung angelegten Stroms in den maximalen angelegten Strom umzuwandeln.
  • Gemäß einem weiteren vorstehend beschriebenen Aspekt ist die Regeleinrichtung so konfiguriert, dass sie beispielsweise unter Verwendung des Druckmessers den Innendruck der Bearbeitungskammer erhält, die in einem Unterdruckzustand ist, und eine Berechnung durchführt, bei welcher der Innendruck und die Erwärmungsposition des zu bearbeitenden Elements berücksichtigt werden, sodass der maximal zulässige angelegte Strom an die Induktionsheizspule unmittelbar in einem Bereich ausgegeben wird, in dem in der Kammer keine Entladung auftritt. Dies ermöglicht es der Regeleinrichtung, das zu bearbeitende Element auch dann zu erwärmen, wenn die Kammer auf einen Unterdruck geregelt ist. Beispielsweise wird dann, wenn Lotmaterial zum Verlöten des zu bearbeitenden Elements geschmolzen wird, ein entstehendes Gas ohne weiteres abgeführt. Dies kann zu einer Reduzierung von Defekten und zu einer Verbesserung der Qualität der Lötung führen.
  • In der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Induktionsheizspule vorzugsweise aus einer oder aus einer Mehrzahl von Spulen gebildet, die in der Längsrichtung eine senkrecht ausgerichtete elliptische Form haben, wobei eine Einschnürung um deren Mitte angeordnet ist und die vorzugsweise parallel zu dem zu bearbeitenden Element angeordnet sind.
  • Gemäß einem weiteren vorstehend beschriebenen Aspekt kann das Bilden einer derartigen Spulenform verhindern, dass sich Wärme in der Nähe der Mittelposition der Schale konzentriert, auf der das zu bearbeitende Element platziert wird. Dies kann zu einer hervorragenden gleichmäßigen Temperaturverteilung in dem zu bearbeitenden Element führen, auch wenn eine Hauptoberfläche des zu bearbeitenden Elements beispielsweise eine rechteckige Form hat.
  • In der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise zwei oder mehr Gruppen der Induktionsheizeinrichtung und der Kühleinrichtung in einer Bearbeitungskammer angeordnet.
  • Gemäß einem weiteren vorstehend beschriebenen Aspekt können alle Teile mit Ausnahme der Induktionsheizspule und der Kühleinheit gemeinsam genutzt werden. Ferner können dann, wenn doppelt so viele Heiz- und Kühleinheiten oder mehr als in der herkömmlichen Einheit untergebracht werden, doppelt so viele zu bearbeitende Elemente oder mehr auf einmal durch Erwärmen und Kühlen bearbeitet werden. Dies kann zu einer Kostenreduzierung und deutlichen Verbesserung des Durchsatzes führen.
  • Die Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise eine Presseinheit, mit welcher eine Schale an die Kühleinheit gepresst wird, wobei die Schale, auf der das zu bearbeitende Element platziert ist, gekühlt wird, wenn die Schale in Kontakt mit der Kühleinheit ist.
  • Gemäß einem weiteren vorstehend beschriebenen Aspekt presst dann, wenn die Schale, auf der das zu bearbeitende Element platziert ist, in einem Zustand gekühlt wird, in welchem die Schale in Kontakt mit der Kühleinheit ist, die Presseinheit die Schale an die Kühleinheit. Dies kann die Kontaktfläche vergrößern, mit der die Schale in Kontakt mit der Kühleinheit ist, was die Wirksamkeit der Kühlung verbessert.
  • AUSWIRKUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann das zu bearbeitende Element effizient erwärmt und gekühlt werden, da die Verlagerungseinrichtung das zu bearbeitende Element oder die Kühleinheit der Kühleinrichtung oder beides verlagern kann.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung gemäß einer Ausführungsform einer Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt Draufsichten, die Beispiele von Induktionsheizspulen darstellen, die in der Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • 3 zeigt weitere schematische Darstellungen, die einer flaschenkürbisförmigen Induktionsheizspule entsprechen, die in der Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • 4 zeigt eine weitere schematische Darstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung (einschließlich einer Induktionsheizspule mit einem hohlen Aufbau).
  • 5 zeigt eine weitere schematische Darstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung (einschließlich der Induktionsheizspule mit dem hohlen Aufbau und einer Kühlplatte).
  • 6 zeigt eine weitere schematische Darstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung (einschließlich einer Kammer, in der zwei Gruppen untergebracht werden können).
  • 7 zeigt eine weitere schematische Darstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung (einschließlich der Induktionsheizspule, die in berührungsloser Weise in der Nähe der oberen Oberfläche der Kammer angeordnet ist).
  • 8 zeigt eine weitere schematische Darstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung (einschließlich der Induktionsheizspule, die in einer weiteren berührungslosen Weise in der Nähe der unteren Oberfläche der Kammer angeordnet ist).
  • 9 zeigt eine weitere schematische Darstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung (einschließlich einer in einem Kühlmittelgefäß angeordneten Induktionsheizspule).
  • 10 zeigt eine weitere schematische Darstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung (einschließlich einer Isolierabdeckung für die Induktionsheizspule).
  • 11 zeigt eine weitere schematische Darstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung (einschließlich eines Schalenpresssystems und eines Druckmessers).
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 eine Ausführungsform einer Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Heiz- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Heiz- und Kühlvorrichtung 100 enthält: eine luftdichte Bearbeitungskammer 4, die ein Öffnungs-/Schließsystem hat, das in der Lage ist, ein zu bearbeitendes Element 1 zu laden und zu entladen; eine Kühleinheit 3a einer Kühleinrichtung 3, die in einer niedrigeren Position als das zu bearbeitende Element 1 angeordnet ist; eine Induktionsheizspule 2a einer Induktionsheizeinrichtung 2, die in einer weiteren niedrigeren Position als die Kühleinheit 3a angeordnet ist; eine Verlagerungseinrichtung 15 zum Verändern eines Abstands zwischen dem zu bearbeitenden Element 1 und der Kühleinheit 3a; einen Temperatursensor 5 zum Ermitteln einer Temperatur des zu bearbeitenden Elements 1; eine Regeleinrichtung 6 zum Regeln der Induktionsheizeinrichtung 2 und der Kühleinrichtung 3 auf der Grundlage der ermittelten Temperatur; und eine Eingabeeinrichtung 7 zum Eingeben eines Signals in die Regeleinrichtung 6.
  • Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Induktionsheizspule 2a und die Kühleinheit 3a in senkrechter Einbauausrichtung in Bezug auf das zu bearbeitende Element 1 angeordnet sind, kann die Vorrichtung im Vergleich zu dem herkömmlichen Fall, in dem eine Heizeinheit und die Kühleinheit in horizontaler Einbauausrichtung zu diesem angeordnet sind, in einem größeren Ausmaß miniaturisiert werden.
  • Nachfolgend wird jedes Bauteil im Hinblick auf seine Konfiguration im Detail beschrieben.
  • Die Bearbeitungskammer 4 ist so aufgebaut, dass sie eine luftdichte Kammer aufweist, die eine Deckeleinheit 4a und eine Bodeneinheit 4b umfasst. Die Deckeleinheit 4a ist an einer Achse 9 gehalten, die von einer Öffnungs-/Schließeinrichtung 8 ausgeht, und bewegt sich mit der Achse 9 aufwärts und abwärts, wie durch einen in 1 gezeigten Pfeil dargestellt, und kann einen Öffnungs-/Schließvorgang an der Bodeneinheit 4b durchführen. Wärmeschutzabdeckungen 10a und 10b können an der Innenseite der oberen Oberfläche der Deckeleinheit 4a angebracht sein, um so von dem zu bearbeitenden Element 1 ausgestrahlte Infrarotstrahlung zu reflektieren, um das Licht in das zu bearbeitende Element 1 zurückzuführen. Dabei sind die Wärmeschutzabdeckungen 10a und 10b so konfiguriert, dass eine störende Beeinflussung der von der Induktionsheizeinrichtung 2 erzeugten Erwärmung vermieden wird. Andererseits ist eine Evakuierungseinrichtung 11 mit der Bearbeitungskammer 4 verbunden und evakuiert die Bearbeitungskammer 4. Ferner sind eine Zuliefereinrichtung 12 für reduzierendes Gas und eine Zuliefereinrichtung 13 für Inertgas mit der Bearbeitungskammer 4 verbunden und führen ein reduzierendes Gas bzw. ein Inertgas der Bearbeitungskammer 4 zu.
  • Die Induktionsheizeinrichtung 2 ist aus einer Induktionsheizspule 2a und einer Leistungsversorgung 2b aufgebaut. Induktionserwärmung wird als ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Wechselstrom an die Induktionsheizspule 2a angelegt wird und dann das zu bearbeitende Element 1 durch joulsche Wärme aufgrund eines Wirbelstroms erwärmt wird, der in einem leitfähigen Teil des zu bearbeitenden Elements 1 mit der Veränderung des Magnetflusses erzeugt wird. Im Vergleich zu anderen berührungslosen Heizeinrichtungen ist der Aufbau einfach und so weit miniaturisiert, dass er sogar in der Verarbeitungskammer 4 angeordnet werden kann. Da ferner verschleißanfällige Bauteile nicht vorhanden sind, ist er für den wartungsfreien Dauerbetrieb geeignet.
  • Wenn jedoch das zu bearbeitende Element 1 aus einem Metall aufgebaut ist, bei dem es sich um ein nichtmagnetisches Material mit einem niedrigen elektrischen Widerstand, beispielsweise Kupfer, handelt, ist es schwierig, eine direkte Induktionserwärmung durchzuführen. Dann wird das zu bearbeitende Element 1 auf einem erwärmten Element platziert, das aus einem Material aufgebaut ist, das durch Induktionserwärmung erwärmt werden kann und anschließend unter Verwendung der Induktionsheizspule 2a durch Induktionserwärmung erwärmt wird, wobei es indirekt durch Wärmeleitung von dem erwärmten Element, das erwärmt wurde, erwärmt wird. Eine Schale 1d, die aus dem erwärmten Element gebildet ist, ist vorzugsweise zum Beispiel aus Kohlenstoff oder einem Metall mit hohem elektrischem Widerstand gebildet und ihre Form ist nicht auf eine spezielle Form beschränkt. Darüber hinaus ist das erwärmte Element zur Herstellung von speziellen Bauteilen nicht unbedingt erforderlich. Die aus Kohlenstoff oder dergleichen geformte Schale 1d kann einen ähnlichen Effekt erzielen.
  • Die Form der Induktionsheizspule 2a ist nicht auf eine spezielle Form beschränkt. Beispielsweise kann in einem Zustand, in welchem ein leitfähiger Draht aufgewickelt ist, beispielsweise eine flache Platte verwendet werden, deren äußere Form der Hauptoberfläche mit einem Raum um ihre Mitte eine kreisförmige oder senkrecht ausgerichtete elliptische Gestalt hat, oder eine andere flache Platte, deren äußere Form der Hauptoberfläche mit einer Einschnürung um ihre Mitte eine flaschenkürbisförmige Gestalt hat.
  • Eine Kühleinrichtung 3 ist aus der Kühleinheit 3a, einem Wärmetauscher 3b, einer Kühlmittelleitung 3c, die die Kühleinheit 3a und den Wärmetauscher 3b in kreisförmiger Weise verbindet, einer Zirkulationspumpe 3d, die ein in die Kühlmittelleitung 3c gefülltes Kühlmittel zwischen der Kühleinheit 3a und dem Wärmetauscher 3b zirkuliert, und einem Durchflussregulierventil 3e zum Einstellen der Durchflussmenge des durch die Kühleinheit zirkulierenden Kühlmittels gebildet. Von diesen Bauteilen sind der Wärmetauscher 3b, die Zirkulationspumpe 3d und das Durchflussregulierventil 3e außerhalb der Bearbeitungskammer 4 angeordnet. Der Wärmetauscher 3b ist so aufgebaut, dass ein Fluid, das durch eine weitere nicht dargestellte Leitung fließt, zum Kühlen des in der Kühlmittelleitung 3c fließenden Kühlmittels durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Fluid strömt.
  • Ein Verfahren für den Betrieb der Kühleinrichtung 3 ist nicht auf ein spezielles Verfahren beschränkt. Während beispielsweise die Zirkulationspumpe 3d durchgehend in Betrieb ist, kann die Kühlmittelverteilung für die Kühleinheit 3a durch das Durchflussregulierventil 3e unterbrochen oder hinsichtlich der Durchflussmenge geregelt werden. Genauer ausgedrückt kann dann, wenn das zu bearbeitende Element 1 erwärmt wird, die Kühlmittelzirkulation zu der Kühleinheit 3a unterbrochen werden. Während einer Zeitdauer, in welcher das zu bearbeitende Element 1 auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, kann in Verbindung mit einer Menge an elektrischem Strom in Bezug auf die durch die Induktionsheizspule 2a fließende Wechselstromleistung und/oder eine Wellenzahl derselben die Durchflussmenge des Kühlmittels mit dem Durchflussregulierventil 3e eingestellt werden. Wenn das zu bearbeitende Element 1 gekühlt wird, wird die Leistungszufuhr zu der Induktionsheizspule 2a unterbrochen und anschließend erlaubt es die Erhöhung des Ausmaßes der Kühlmittelzirkulation zu der Kühleinheit 3a durch weites Öffnen des Durchflussregulierventils 3e, das zu bearbeitende Element 1 rasch abzukühlen.
  • Die Kühleinheit 3a kann beispielsweise aus einem plattenartigen Bauteil gebildet sein, das einen Durchflussweg aufweist, in welchem ein Kühlmittel zirkuliert, und das an der Bodeneinheit 4b in der Bearbeitungskammer 4 angeordnet ist. Die Qualität des Materials der Kühleinheit 3a ist nicht auf eine spezielle Qualität beschränkt, wobei es bevorzugt ausreichende Wärmebeständigkeitseigenschaften und hervorragende Wärmeübertragungseigenschaften hat. Wenn ferner die berührungslose Heizeinrichtung der Induktionsheizeinrichtung entspricht, ist die Kühleinheit 3a vorzugsweise ein Isolator, durch welchen der Magnetfluss tritt, sodass keine Induktionserwärmung erfolgt. Genauer ausgedrückt können Siliciumcarbid, Keramik, Quarzglas und dergleichen verwendet werden. Insbesondere wird Siliciumcarbid bevorzugt verwendet, da es eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit hat.
  • Ferner kann die Induktionsheizspule 2a aus einem Hohlstruktur-Rohr gebildet sein. Die Kühlmittelleitung 3c ist dann an einem Punkt kurz vor dem Durchflussregulierventil 3e an der Auslassseite der Zirkulationspumpe 3d verzweigt und ermöglicht die Verteilung des Kühlmittels zu der Induktionsheizspule 2a. Dies ermöglicht es, die Induktionsheizspule 2a zu kühlen.
  • Eine Verlagerungseinrichtung 15 ist aus einem Rahmen 15a zum Halten des zu bearbeitenden Elements 1, einer Mehrzahl von Hubachsen 15b zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen des Rahmens 15a, einer Hubbasis 15c, an der die Hubachsen 15b angebracht sind, und einer Hubbetätigungseinrichtung 15d zum Antreiben der Hubbasis 15c aufgebaut, und das zu bearbeitende Element 1 wird aufwärts und abwärts verlagert, was zu einer Veränderung eines Abstands zwischen dem zu bearbeitenden Element 1 und der Kühleinheit 3a führt. Wenn die Hubbetätigungseinrichtung 15d eingezogen wird, wird die Hubbasis 15c angehoben und das zu bearbeitende Element 1, das auf dem an den jeweiligen Rändern an den Hubachsen 15b gehaltenen Rahmen 15a gehalten ist, wird angehoben, sodass es sich von der Kühleinheit 3a entfernt. Wenn im Gegensatz dazu die Hubbetätigungseinrichtung 15d ausgefahren wird, wird die Hubbasis 15c nach unten verlagert und das zu bearbeitende Element 1, das auf dem an den jeweiligen Rändern an den Hubachsen 15b gehaltenen Rahmen 15a gehalten ist, wird nach unten verlagert, sodass es mit der Kühleinheit 3a in Berührung kommt. Wenn in dem zu bearbeitenden Element 1 eine Temperaturerhöhung vorgenommen wird, wird das zu bearbeitende Element 1 von der Kühleinheit 3a entfernt, um eine rasche Erwärmung zu erzielen. Ferner wird in dem Fall, dass das zu bearbeitende Element auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, die Kühleinheit 3a nahe an das zu bearbeitende Element 1 angenähert, um ein Gleichgewicht zwischen Erwärmen und Kühlen zu schaffen. Im Ergebnis kann die Temperatur des zu bearbeitenden Elements 1 präzise geregelt werden. Darüber hinaus liegt in dem Fall, wenn in dem zu bearbeitenden Element 1 eine Temperaturabsenkung vorgenommen wird, das zu bearbeitende Element 1 an der Kühleinheit 3a an, sodass es rasch abgekühlt wird.
  • Ferner kann die Verlagerungseinrichtung 15 eine andere Art von Einrichtung sein, die die Kühleinheit 3a verlagert, um einen Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element 1 und der Kühleinheit 3a zu verändern, während die Position des zu bearbeitenden Elements 1 beibehalten wird.
  • Ein Temperatursensor 5 ist nicht auf einen speziellen Sensor beschränkt. Beispielsweise kann ein Thermoelement, ein Infrarotemissionsthermometer und dergleichen verwendet werden. Es ist jedoch bevorzugt, dass der Temperatursensor 5 eine Art von Sensor ist, die nicht durch Induktionserwärmung beeinflusst wird oder einen elektromagnetisch abgeschirmten Aufbau hat, sodass eine direkte Induktionserwärmung nicht erfolgen kann. In den vorstehend beschriebenen Beispielen ist das Infrarotemissionsthermometer die Art von Temperatursensor, die nicht durch Induktionserwärmung beeinflusst wird. Wenn der Temperatursensor 5 dem Thermoelement entspricht, ist es bevorzugt, dass ein Kernteil des Drahts mit einer Ummantelung abgeschirmt ist, sodass die direkte Erwärmung durch Induktionserwärmung vermieden wird. Wenn ferner der Temperatursensor 5 in der Nähe seines Randes mit der Kühleinheit 3a in Kontakt ist, kann der Temperatursensor eine Auswirkung von der Kühleinheit 3a empfangen, deren Temperatur niedrig ist. Dann ist es bevorzugt, mindestens einen Spalt zwischen dem Rand des Temperatursensors 5 und der Kühleinheit 3a vorzusehen. Der Temperatursensor kann mehrfach vorgesehen sein. Von der Mehrzahl der Sensoren ermittelte Eingangswerte werden berechnet, um einen Durchschnitts zu erhalten, sodass eine Abweichung von einem Sollwert minimiert werden kann. Damit wird die Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Temperatur gesteigert.
  • Die Evakuierungseinrichtung 11 ist aus einer Leitung 11b mit einem Ventil 11a und einer Vakuumpumpe 11c aufgebaut. Die Vakuumpumpe 11c ist nicht auf eine spezielle Pumpe beschränkt. Es kann beispielsweise eine Kreiselpumpe, eine Membranpumpe, eine Kolbenpumpe und dergleichen verwendet werden. Wenn jedoch ein reduzierendes Gas abgesaugt wird, ist die Vakuumpumpe 11c aus Sicherheitsgründen vorzugsweise eine explosionssichere Pumpe.
  • Die Zuliefereinrichtung 12 für reduzierendes Gas ist aus einer Leitung 12b mit einem Ventil 12a und einem Zylinder 12c für reduzierendes Gas aufgebaut. Zu den als reduzierendes Gas verwendeten Gasen können beispielsweise Wasserstoff, Ameisensäure, Formaldehyd oder dergleichen zählen.
  • Die Zuliefereinrichtung 13 für Inertgas ist aus einer Leitung 13b mit einem Ventil 13a und einem Zylinder 13c für Inertgas aufgebaut. Zu den als Inertgas verwendeten Gasen können beispielsweise Stickstoff, Argon oder dergleichen zählen.
  • Die Regeleinrichtung 6 umfasst mindestens einen Speicher, der aus einem RAM, einem ROM, einer Magnetplatte, einer optischen Platte und dergleichen gebildet ist; und eine Arithmetik-Logik-Einheit, die eine CPU umfasst, die in den Figuren nicht dargestellt ist und so konfiguriert ist, dass durch die Arithmetik-Logik-Einheit auf der Grundlage eines Programms und von in dem Speicher gespeicherten Daten ein Regelsignal an die jeweiligen Einrichtungen übertragen wird. Die Eingabeeinrichtung und eine Anzeigeeinrichtung, die aus einer Anzeige, einem Drucker und dergleichen gebildet ist, die nicht dargestellt sind, sind mit der Regeleinrichtung 6 verbunden. Die in dem Speicher der Regeleinrichtung 6 gespeicherten Daten können von der mit der Regeleinrichtung 6 verbundenen Eingabeeinrichtung 7 eingegeben werden. Die von der Eingabeeinrichtung 7 eingegebenen Daten schließen beispielsweise eine Verweilzeit t1, eine Verweilzeit t2, eine erste Soll-Heiztemperatur T1, eine zweite Soll-Heiztemperatur T2, eine erste Soll-Kühltemperatur T3, eine zweite Soll-Kühltemperatur T4 und dergleichen ein. Ferner werden wie vorstehend beschrieben eine Temperatur T des zu bearbeitenden Elements 1, die durch den Temperatursensor 5 ermittelt wird, und dergleichen in die Regeleinrichtung 6 eingegeben.
  • Die Regeleinrichtung 6 ist mit der Öffnungs-/Schließeinrichtung 8 verbunden und die Deckeleinheit 4a der Bearbeitungskammer 4 kann mit einem Steuersignal a aufwärts und abwärts verlagert werden. Ferner ist die Regeleinrichtung 6 mit der Leistungsversorgung 2b der Induktionsheizeinrichtung 2 verbunden und ist in der Lage, die Ausgangsleistung der Induktionsheizspule 2a mit einem Regelsignal b zu regeln. Beispielsweise können die Wellenzahl und die Menge des elektrischen Stroms bezogen auf die an die Induktionsheizspule 2a angelegte Wechselstromleistung geregelt werden. Ferner ist die Regeleinrichtung 6 mit dem Wärmetauscher 3b der Kühleinrichtung 3 verbunden und ist in der Lage, eine Temperatur des Kühlmittels mit einem Regelsignal c zu regeln. Des Weiteren ist die Regeleinrichtung 6 mit dem Durchflussregulierventil 3e der Kühleinrichtung 3 verbunden und in der Lage, die Kühlmitteldurchflussmenge mit einem Regelsignal d zu regeln. Des Weiteren ist die Regeleinrichtung 6 mit dem Ventil 11a der Evakuiereinrichtung 11 verbunden und in der Lage, das Ventil 11a mit einem Regelsignal e zu öffnen und zu schließen. Weiterhin ist die Regeleinrichtung 6 mit der Vakuumpumpe 11c der Evakuiereinrichtung 11 verbunden und in der Lage, die Vakuumpumpe 11c mit einem Regelsignal f ein- und auszuschalten. Des Weiteren ist die Regeleinrichtung 6 mit dem Ventil 12a der Zuliefereinrichtung 12 für reduzierendes Gas verbunden und ist in der Lage, das Ventil 12a mit einem Regelsignal g zu öffnen und zu schließen. Des Weiteren ist die Regeleinrichtung 6 mit dem Ventil 13a der Zuliefereinrichtung 13 für Inertgas verbunden und in der Lage, das Ventil 13a mit einem Regelsignal h zu öffnen und zu schließen. Des Weiteren ist die Regeleinrichtung 6 mit der Hubbetätigungseinrichtung 15d der Verlagerungseinrichtung 15 verbunden und in der Lage, einen Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element 1 und der Kühleinheit 3a mit einem Regelsignal i zu regeln.
  • Die Regeleinrichtung 6 kann somit die Temperatur des zu bearbeitenden Elements 1 mit Parametern wie der Wellenzahl und dem angelegten Strom, die an die Induktionsheizspule 2a angelegt werden, der Durchflussmenge und der Temperatur des der Kühleinheit 3a an einem Einlass zugeführten Kühlmittels und dem Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element 1 und der Kühleinheit 3a regeln.
  • Nachfolgend wird die Heiz- und Kühlvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf ein Beispiel von Ausführungsformen im Fall des Verlötens eines Halbleitermoduls beschrieben.
  • Das zu bearbeitende Element 1 ist beispielsweise aus einem Halbleiterelement 1a, einem Isoliersubstrat 1b, das eine Metallfolie jeweils auf beiden Flächen einer Isolierplatte hat, einer Basisplatte 1c und einer Schale 1d konfiguriert. In dem zu bearbeitenden Element 1 können eine Mehrzahl von Halbleiterelementen vorhanden sein. Das Halbleiterelement ist an einer vorbestimmten Position, an der die Metallfolie an der oberen Oberfläche des Isoliersubstrats angebracht ist, durch die Lotpaste verklebt. Des Weiteren ist die Basisplatte 1c an der auf der Unterseite des Isoliersubstrats 1b angeordneten Metallfolie durch Lotpaste verklebt. Wenn die Schale 1d, die auch als Verlagerungsgestell dient, auf der Kühleinheit 3a platziert wird, ist sie so konfiguriert, dass die Unterfläche der Schale 1d an der oberen Fläche der Kühleinheit 3a und am Rand des in der Kühleinheit 3a eingebetteten Temperatursensors 5 anliegt.
  • Die Qualität des Materials ist hinsichtlich der Schale 1d nicht auf eine spezielle Qualität beschränkt. Es können isolierende Materialien, wie beispielsweise Keramik und Quarzglas, und Materialien mit hohem Widerstand, wie Kohlenstoff oder dergleichen verwendet werden. Wenn die Schale 1d aus dem isolierenden Material hergestellt ist, kann die Basisplatte 1c aufgrund des übertragenen Magnetflusses direkt durch Induktionserwärmung erwärmt werden. Wenn andererseits die Schale 1d aus dem Material mit hohem Widerstand gebildet ist, kann die Basisplatte 1c indirekt über Wärmeleitung von der durch Induktionserwärmung erwärmten Schale 1d erwärmt werden. Diese Konfiguration erlaubt das gleichmäßige Erwärmen des zu bearbeitenden Elements 1 ohne Abhängigkeit von der Qualität des Materials der Basisplatte 1c. Des Weiteren kann die Form der Schale 1d in geeigneter Weise verändert werden, sodass die Schale 1d mehrere Basisplatten 1c verlagern kann und Erwärmungs- und Kühlprozesse ausführen kann. Nachfolgend wird ein Verfahren zum Verlöten des Halbleitermoduls gemäß der Heiz- und Kühlvorrichtung 100 beschrieben.
  • (1) Eintragen
  • Die Bearbeitungskammer 4 wird geöffnet, wobei die Deckeleinheit 4a der Bearbeitungskammer 4 mit der Öffnungs-/Schließeinrichtung 8 angehoben wird, und das zu bearbeitende Element 1 wird eingetragen und auf dem Rahmen 15a platziert. Danach wird die Deckeleinheit 4a der Bearbeitungskammer 4 unter Verwendung der Öffnungs-/Schließeinrichtung 8 nach unten bewegt und dann wird die Bearbeitungskammer 4 verschlossen, um Luftdichtigkeit herzustellen.
  • (2) Evakuierung
  • Das Ventil 11a der Evakuierungseinrichtung 11 wird geöffnet und anschließend wird das Innere der Bearbeitungskammer 4 unter Verwendung der Vakuumpumpe 11c evakuiert. Das Ventil 11a wird geschlossen, wenn der Vakuumpegel einen vorbestimmten Wert erreicht. Das Ventil 11a kann jedoch geöffnet werden, falls die Reduktionsreaktion unter reduziertem Druck durchgeführt wird.
  • (3) Einführen des reduzierenden Gases
  • Das reduzierende Gas wird aus dem Zylinder 12c für reduzierendes Gas durch Öffnen des Ventils 12a der Zuliefereinrichtung 12 für reduzierendes Gas eingeführt. Wenn das reduzierende Gas der Verarbeitungskammer 4 mit einem vorbestimmten Druck zugeführt wurde, wird das Ventil 12a geschlossen. Falls jedoch die Reduktionsreaktion unter reduziertem Druck durchgeführt wird, bleibt das Ventil 12a offen und durch Ausgleich mit einer Evakuierungsrate kann ein anderer vorbestimmter Druck eingehalten werden.
  • (4) Erste Erwärmung (Reduktionsprozess)
  • Unter Verwendung der Induktionsheizeinrichtung 2 wird das zu bearbeitende Element 1 auf die erste Soll-Heiztemperatur T1 erwärmt und die Temperatur T des zu bearbeitenden Elements 1, die durch den Temperatursensor 5 ermittelt wird, bleibt während der Verweilzeit t1 die erste Soll-Heiztemperatur T1. Dann wird das zu bearbeitende Element 1 vorausgehend erwärmt und die Oberfläche des zu bearbeitenden Elements 1 wird reduziert, um die Benetzbarkeit zum Löten zu steigern. Das zu bearbeitende Element 1 wird in einem Zustand gehalten, in welchem unter Verwendung der Verlagerungseinrichtung 15 ein Spalt geschaffen wird, sodass eine Berührung mit der Kühleinheit 3a während des Erwärmens vermieden wird. Dies kann das Abfließen von Wärme aus dem zu bearbeitenden Element 1 zu der Kühleinheit 3a verhindern, wodurch das zu bearbeitende Element 1 rasch erwärmt wird. Die erste Soll-Heiztemperatur T1 ist so eingestellt, dass sie niedriger ist als eine Lotschmelztemperatur. Wenn das Lot geschmolzen wird, bevor die Oberfläche des zu bearbeitenden Elements 1 ausreichend reduziert ist, kann eine kalte Verbindung entstehen, da Fehlstellen in der Verbindung erzeugt werden. Somit ist es erforderlich, die Temperatur T des zu bearbeitenden Elements 1 so zu regeln, dass Übersteuerungen vermieden werden. Die Regeleinrichtung 6 kann eine Rückkopplungsregelung in Bezug auf das Ausgangssignal der Induktionsheizeinrichtung 2 durchführen, sodass die Abweichung von der ersten Soll-Heiztemperatur T1 in Bezug auf die von dem Temperatursensor 5 ermittelte Temperatur T minimiert wird.
  • Die Heiz- und Kühlvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil, dass eine Temperaturanstiegsrate hoch ist, da sie ein Verfahren zur direkten Erwärmung des zu bearbeitenden Elements 1 als ein Erwärmungselement unter Verwendung der Induktionsheizeinrichtung 2 nutzt. Dies kann somit die Aufheizzeit verkürzen und einen Durchsatz der Heiz- und Kühlvorrichtung erhöhen.
  • (5) Zweite Erwärmung (Lotschmelzen)
  • Unter Verwendung der Induktionsheizeinrichtung 2 wird das zu bearbeitende Element 1 auf die zweite Soll-Heiztemperatur T2 erwärmt und die Temperatur T des zu bearbeitenden Elements 1, die durch den Temperatursensor 5 ermittelt wird, bleibt während der Verweilzeit t2 die zweite Soll-Heiztemperatur T2, um das auf dem zu bearbeitenden Element 1 platzierte Lot zu schmelzen. Die zweite Soll-Heiztemperatur T2 ist so eingestellt, dass sie höher ist als die Lotschmelztemperatur. Wenn die zweite Soll-Heiztemperatur T2 höher als die Lotschmelztemperatur eingestellt ist, kann eine Festphasenreaktion in der Lotverbindungsfläche übermäßig fortschreiten, sodass eine kalte Verbindung entsteht. Im Gegensatz dazu kann dann, wenn die zweite Soll-Heiztemperatur T2 deutlich näher an der Lotschmelztemperatur eingestellt ist, das Lot an Stellen, wo die Temperatur aufgrund der Ungleichmäßigkeit der Erwärmung in der Heizplatte nicht ausreichend erhöht wird, möglicherweise nicht schmelzen, was zu einer kalten Verbindung führt. Somit ist es erforderlich, die Temperatur T des zu bearbeitenden Elements 1 exakt zu ermitteln und die Temperatur ordnungsgemäß zu regeln. Die Regeleinrichtung 6 kann eine Rückkopplungsregelung in Bezug auf die Induktionsheizeinrichtung 2 durchführen, sodass die Abweichung von der zweiten Soll-Heiztemperatur T2 in Bezug auf die von dem Temperatursensor 5 ermittelte Temperatur T minimiert wird. Es können Parameter wie die Wellenzahl und der angelegte Strom, die an die Induktionsheizspule 2a geliefert werden, die Durchflussmenge und die Temperatur des der Kühleinheit 3a an einem Einlass zugeführten Kühlmittels und der Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element 1 und der Kühleinheit 3a geregelt werden.
  • (6) Kühlen (Lotverfestigung)
  • Nachdem die Erwärmung durch die Induktionsheizeinrichtung 2 gestoppt wurde, wird das zu bearbeitende Element 1 unter Verwendung der Verlagerungseinrichtung 15 in Kontakt mit der Kühleinheit 3a gebracht oder an diese angenähert, wodurch es mittels der Kühleinheit 3a gekühlt wird. Die Regeleinrichtung 6 kann ferner eine Rückkopplungsregelung in Bezug auf die Kühleinrichtung durchführen, sodass die Abweichung von der ersten Soll-Kühltemperatur T3 in Bezug auf die von dem Temperatursensor 5 ermittelte Temperatur T minimiert wird. Die Kühleinheit 3a ist aus einem Material aufgebaut, das nicht direkt erwärmt wird und somit keinen Temperaturanstieg bewirkt. Dies bietet eine rasche Abkühlung des zu bearbeitenden Elements 1, was zu einer Verkürzung der Abkühlzeit führt, womit der Durchsatz der Heiz- und Kühlvorrichtung gesteigert wird.
  • (7) Einführen von Inertgas
  • Wenn die Temperatur T des zu bearbeitenden Elements 1, die durch den Temperatursensor 5 ermittelt wird, die zweite Soll-Kühltemperatur T4 erreicht, wird das Innere der Bearbeitungskammer 4 unter Verwendung der Vakuumpumpe 11 evakuiert, nachdem das Ventil 11a der Evakuiereinrichtung 11 in einem Zustand geöffnet wurde, in welchem das Ventil 12a der Zuliefereinrichtung 12 für reduzierendes Gas geschlossen ist. Wenn die Bearbeitungskammer 4 einen vorbestimmten Vakuumpegel erreicht, wird das Ventil 11a geschlossen und das Ventil 13a der Zuliefereinrichtung 13 für Inertgas wird geöffnet. Das Inertgas wird von einem Inertgaszylinder 13c der Verabredungskammer 4 zugeführt. Wenn der Druck der Bearbeitungskammer 4 auf den atmosphärischen Druck zurückgeht, wird das Ventil 13a geschlossen. Während der vorstehenden Zeitdauer wird das zu bearbeitende Element 1 fortwährend weiter mit der Kühleinheit 3a gekühlt.
  • (8) Austragen
  • Wenn die Bearbeitungskammer 4 geöffnet wird, wobei die Deckeleinheit 4a der Bearbeitungskammer 4 mit der Öffnungs-/Schließeinrichtung 8 angehoben wird, wird das zu bearbeitende Element 1 ausgetragen. Dann lässt die Öffnungs-/Schließeinrichtung 8 die Deckeleinheit 4a der Bearbeitungskammer 4 absinken, sodass die Bearbeitungskammer 4 geschlossen wird.
  • Wie vorstehend beschrieben ist die Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung so konfiguriert, dass der Reduktionsprozess zur Verbesserung der Lotbenetzbarkeit, der Lotschmelzprozess und der Lotverfestigungsprozess in einer Bearbeitungskammer 4 durchgeführt werden, die im Vergleich zu einer herkömmlichen Lötvorrichtung miniaturisiert ist. Ferner ist die Kühleinheit 3a an einer niedrigeren Position als das zu bearbeitende Element 1 angeordnet und die Induktionsheizspule 2a der Induktionsheizeinrichtung 2 ist an einer weiteren niedrigeren Position als die Kühleinheit 3a angeordnet. Gemäß dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform bleibt auch dann, wenn die zu bearbeitenden Elemente 1 mit jeweils unterschiedlicher Höhe fortlaufend bearbeitet werden, ein Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element 1 und der Induktionsheizspule 2a unverändert, da die Induktionsheizspule 2a an einer niedrigeren Position als die Kühleinrichtung 3 angeordnet ist. Damit wird es überflüssig, die Höhe der Induktionsheizspule 2a erneut einzustellen. Dies kann die Bearbeitung verbessern. Ferner wird tendenziell nur das Halbleitermodul, das das zu bearbeitende Element 1 ist, durch die Induktionsheizspule 2a erwärmt, und die Innenwand der Bearbeitungskammer 4 und die Kühleinheit 3a werden kaum erwärmt. Damit wird Abwärme vermieden, womit des Weiteren sowohl das Erwärmen als auch das Abkühlen des Halbleitermoduls rasch durchgeführt werden.
  • Nachfolgend wird die Induktionsheizeinrichtung der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den Figuren im Detail beschrieben.
  • Wie vorstehend beschrieben ist es dann, wenn das zu bearbeitende Element 1, welches das Halbleitermodul ist, so konfiguriert ist, dass das Halbleiterelement 1a, das Isoliersubstrat 1b und die aus Kupfer gebildete Basisplatte 1c mit Lot miteinander verbunden werden, schwierig, jeden Teil desselben durch Induktionserwärmung zu erwärmen. Dann ist es einfach, die Teile indirekt durch Wärmeleitung von einem erwärmten Element zu erwärmen. Es ist bevorzugt, dass die Basisplatte 1c beispielsweise auf der aus dem Kohlenstoffmaterial gebildeten Schale 1d platziert wird. Um das zu bearbeitende Element 1 gleichmäßig zu erwärmen, ist es bevorzugt, dass eine äußere Form der Schale 1d größer ist als ein Außenrand des Bereichs, in welchem mehrere Basisplatten 1c platziert werden, und eine äußere Form der Induktionsheizspule 2a ist vorzugweise größer als die äußere Form der Schale 1d.
  • Die Form der für die vorliegende Erfindung verwendeten Induktionsheizspule 2a ist nicht auf eine spezielle Form beschränkt. Beispielsweise kann die in 2 in der Draufsicht dargestellte Induktionsheizspule dafür verwendet werden. 2 veranschaulicht nur eine äußere Form eines Wicklungsbündels, zeigt jedoch nicht die Form des leitenden Drahtes. Ferner ist die Schale 1d, die aus dem erwärmten Element hergestellt ist, rechteckig dargestellt. 2a zeigt eine flach geformte Induktionsheizspule 2aa in einem Zustand, in welchem der leitende Draht so gewickelt ist, dass eine äußere Form der Hauptfläche, die einen Raum um ihre Mitte aufweist, kreisförmig ist. 2b zeigt eine weitere flach geformte Induktionsheizspule 2ab in einem Zustand, in welchem der leitende Draht so gewickelt ist, dass die äußere Form der Hauptfläche, die einen weiteren Raum um ihre Mitte aufweist, in senkrechter Ausrichtung elliptisch ist. 2c zeigt eine weitere flach geformte Induktionsheizspule 2ac in einem Zustand, in welchem der leitende Draht so gewickelt ist, dass die äußere Form der Hauptfläche, die noch einen weiteren Raum um ihre Mitte mit einer um die Mitte positionierten Einschnürung aufweist, in senkrechter Ausrichtung elliptisch, nämlich flaschenkürbisförmig ist. Diese Induktionsheizspulen können Spulen sein, in welchen der leitende Draht mit isolierender Abdeckung gewickelt ist, oder andere Spulen, bei welchen ein Rohr mit hohlem Aufbau, das aus einem Metall mit hervorragender elektrischer Leitfähigkeit gebildet ist, gewickelt wird. Obgleich es einen hohlen Aufbau hat, gibt es keine Beeinflussung hinsichtlich Verlust und Erwärmungseigenschaften, da der Strom durch die Metalloberfläche fließt.
  • Darüber hinaus zeigt 2 schematisch mit einem Schraffurmuster einen Hochtemperaturteil HT und einen Niedertemperaturteil LT, wenn die Schale 1d durch Induktionserwärmung erwärmt wird. In der in Figur 2aa gezeigten kreisförmigen Spule werden die Hochtemperaturteile HT um die vier Seiten der Schale 1d erzeugt und die Niedertemperaturteile LT an ihren vier Ecken erzeugt. In den in 2 gezeigten in senkrechter Ausrichtung elliptischen, parallel angeordneten Spulen 2ab werden die Hochtemperaturteile HT um die Mitte der Schale 1d und entlang der kurzen Seiten erzeugt. Insbesondere erfährt die Schale 1d einen unmittelbaren Temperaturanstieg in ihrer Mitte, da der Mittelteil gleichzeitig von den Mantelteilen der beiden vertikal ausgerichteten elliptischen Spulen erwärmt wird. Wenn daher eine flaschenkürbisförmige Spule 2ac, die die um die Mitte angeordnete Einschnürung S hat, mit der Verbesserung der senkrecht ausgerichteten elliptischen Spule 2ab verwendet wird, wird die um den Mittelteil der Schale 1d erzeugte Wärmekonzentration abgeschwächt, was die thermische Gleichförmigkeit verbessert, wie 2c zeigt.
  • Des Weiteren wird die flaschenkürbisförmige Spule 2ac hinsichtlich Form und Konfiguration unter Verwendung von 3 im Detail beschrieben. Sechs Stück der zu bearbeitenden Elemente 1 werden auf der oberen Oberfläche der Schale 1d platziert. Zwei Stück der flaschenkürbisförmigen Spulen 2ac, bei welchen die Einschnürungen S nahe aneinander platziert sind, sind parallel an einer niedrigeren Position als die Schale 1d angeordnet.
  • Dabei hat die flaschenkürbisförmige Spule 2ac vorzugsweise eine Form, die so gebildet ist, dass ein Raum um die Mitte und mindestens ein Teil der Einschnürung S innerhalb des Umfangs der Schale 1d angeordnet sind. Dies sammelt die magnetischen Kraftlinien der Induktionserwärmungsspule am Inneren der Schale 1d, sodass die Schale 1d wirkungsvoll erwärmt wird.
  • Das Erhöhen eines Abstands L1 von einem Ende der flaschenkürbisförmigen Spule in Längsrichtung zu einem Außenrand der Schale 1d kann einen Heizwert an dem Punkt A der Schale 1d erhöhen. Des Weiteren kann das Erhöhen eines Abstands L2 von dem am weitesten vorspringenden äußeren Rand der flaschenkürbisförmigen Spule zu einem äußeren Rand eines zu bearbeitenden Elements auf einer Seite, die die Einschnürung S der flaschenkürbisförmigen Spule 2ac hat, einen anderen Heizwert an dem Punkt B der Schale 1d erhöhen.
  • In der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Abstand L3 zwischen den parallel angeordneten flaschenkürbisförmigen Spulen 2ac vorzugsweise so gestaltet, dass die Heizwerte hinsichtlich Punkt A und B einander nahezu gleich werden. Bevorzugter ist eine Positionseinstelleinrichtung vorgesehen, um die thermische Gleichförmigkeit im Hinblick auf die Schale 1d einzustellen. Ferner ist ein Abstand L4 zwischen der flaschenkürbisförmigen Spule 2ac und der Schale 1d vorzugsweise so gestaltet, dass ein geeigneter Unterschied zwischen dem Umfang und dem Inneren im Hinblick auf die flache Platte unter Berücksichtigung des Wärmeverlusts vom Umfang der flachen Platte erzielt wird. Bevorzugter ist daher eine weitere Positionseinstelleinrichtung vorgesehen, um die thermische Gleichförmigkeit in Bezug auf die Schale 1d einzustellen.
  • Ferner sind in der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Wicklungsrichtungen von benachbarten flaschenkürbisförmigen Spulen 2ac vorzugsweise einander entgegengesetzt. Diese Konfiguration kann die Schale 1d effizient erwärmen, da das von den beiden Induktionsheizspulen 2ac erzeugte Magnetfeld so wirkt, dass der Wirbelstrom verstärkt wird.
  • Bei der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein weichmagnetisches Bauteil 16 zu einer niedrigeren Position hin als die benachbarten flaschenkürbisförmigen Spulen 2ac vorgesehen. Diese Konfiguration kann magnetische Kraftlinien, die sich zu einer niedrigeren Richtung als eine Induktionsheizspule erstrecken, mit anderen magnetischen Kraftlinien der flaschenkürbisförmigen Spule 2ac durch das weichmagnetische Bauteil 16 verbinden, womit das um die Unterseite der flaschenkürbisförmigen Spule 2ac erzeugte Magnetfeld in eine Richtung nach oben umgekehrt wird. Ferner kann die Verteilung der magnetischen Flussdichte an der Schale 1d eingestellt werden, wenn eine Anpassung der Konfiguration des weichmagnetischen Bauteils 16 gegenüber der flaschenkürbisförmigen Spule 2ac erfolgt.
  • Des Weiteren kann, obgleich die Induktionsheizspule ohne Beschränkung auf die flaschenkürbisförmige Spule einem anderen Typ derselben mit einer unterschiedlichen Form entspricht, die Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Positionseinstelleinrichtung aufweisen, die in der Lage ist, den Abstand L3 zwischen parallel angeordneten Induktionsheizspulen zu verändern, und eine Positionseinstelleinrichtung, die in der Lage ist, den Abstand L4 zwischen der Induktionsheizspule und dem zu bearbeitenden Element 1 zu verändern. Die Konfiguration kann dann so sein, dass die jeweiligen Wicklungsrichtungen gegenüber benachbarten Induktionsheizspulen umgekehrt sind. Das weichmagnetische Bauteil kann dann an einer niedrigeren Position als die Induktionsheizspule angeordnet sein.
  • Des Weiteren wird ein Beispiel, bei dem zwei Induktionsheizspulen angeordnet sind, wie vorstehend gezeigt beschrieben. Es können jedoch eine oder mehr als eine Induktionsheizspule, die parallel angeordnet sind, vorhanden sein.
  • Nachfolgend wird bei der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine weitere Ausführungsform, bei welcher ein Aspekt der Kühleinheit verändert ist, in Verbindung mit den Figuren beschrieben.
  • 4 zeigt eine Heiz- und Kühlvorrichtung 101, bei der eine andere Kühleinheit aus der Induktionsheizspule 2a gebildet ist, die einen hohlen Aufbau hat, in welchem ein Durchflussweg gebildet ist, der in der Lage ist, Kühlmittel zu zirkulieren, und die nicht nur als Kühleinheit, sondern auch als Heizeinheit dient. Wenn die Verlagerungseinheit 15 die Schale 1d an der Induktionsheizspule 2a, welche als die Kühleinheit dient, anliegen lässt, kann die Schale 1d direkt gekühlt werden. Die mit der Schale 1d in Kontakt stehende Fläche ist vorzugsweise hinsichtlich des Querschnitts der Induktionsheizspule 2a abgeflacht, um die Kontaktfläche mit der Schale 1d zu erhöhen. Genauer ausgedrückt hat der Querschnitt vorzugsweise eine rechteckige Form mit dem hohlen Aufbau. Diese Konfiguration erlaubt das Zirkulieren des Kühlmittels durch die Induktionsheizspule 2a mit dem hohlen Aufbau, wodurch eine Selbsterwärmung der Induktionsheizspule 2a unterdrückt wird. Dies spart Einbauraum, was zu einer Miniaturisierung der Bearbeitungskammer führt, da die Induktionsheizspule 2a sowohl als Heizeinheit als auch Kühleinheit dient.
  • 5 veranschaulicht eine Heiz- und Kühlvorrichtung 102, in welcher noch eine weitere Kühleinheit nicht nur als die Kühleinheit, sondern auch als die Heizeinheit dient, und die aufgebaut ist aus: der Induktionsheizspule 2a mit dem hohlen Aufbau, in welchem der Durchflussweg gebildet ist, durch den das Kühlmittel zirkulieren kann; einer Kühlplatte 3f, die aus einem Isoliermaterial gebildet ist und an einer höheren Position als die Induktionsheizspule 2a angeordnet ist; und einer Tragplatte 3g, die aus einem anderen Isoliermaterial aufgebaut ist und an einer niedrigeren Position als die Induktionsheizspule 2a angeordnet ist. Wenn die Verlagerungseinrichtung 15 das zu bearbeitende Element 1 an der Kühlplatte 3f anliegen lässt, kann das zu bearbeitende Element 1 direkt gekühlt werden. Wenn dabei die Wärmekapazität der Kühlplatte 3f übermäßig groß ist, wird das Ansprechverhalten beim Erwärmen oder Kühlen mangelhaft, was zu einer längeren Prozesszeit führt. Daher ist es erwünscht, dass eine Kühlkapazitätseinstellung und Temperaturschwankungsstabilisierung durchgeführt werden sollte, sodass die absorbierte Wärme in Abhängigkeit von einer Kühlmittelzirkulationsgeschwindigkeit die Wärmekapazität der Kühlplatte 3f im Gleichgewicht hält.
  • Gemäß dem vorstehenden Aspekt der Erfindung dient die Induktionsheizspule 2a sowohl als Heizeinheit als auch als Kühleinheit und die Einsparung des Einbauraums führt zu einer Miniaturisierung der Bearbeitungskammer.
  • 6 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 6a zeigt einen Zustand, in welchem das zu bearbeitende Element 1 von der Kühleinheit 3a getrennt ist, und 6b zeigt einen anderen Zustand, in welchem das zu bearbeitende Element 1 an der Kühleinheit 3a anliegt. Eine Heiz- und Kühlvorrichtung 103 enthält zwei Gruppen von Induktionsheizspulen 2a und Kühleinheiten 3a in einer Bearbeitungskammer und ist so konfiguriert, dass zwei Stück der zu bearbeitenden Elemente 1 gleichzeitig bearbeitet werden. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt werden alle Teile abgesehen von den Induktionsheizspulen 2a und den Kühleinheiten 3a gemeinsam genutzt und es sind doppelt so viele wie die herkömmlichen Heiz- und Kühleinheiten untergebracht. Dies reduziert die Kosten und verbessert den Prozessdurchsatz.
  • Darüber hinaus können, obgleich vorstehend der Fall beschrieben ist, bei dem zwei Gruppen von Induktionsheizspulen 2a und Kühleinheiten 3a verwendet werden, mehrere Gruppen, was zwei oder mehr bedeutet, in anderen Fällen vorgesehen sein. Ferner kann jede Gruppe gleichzeitig mit einer Hubbetätigungsseinrichtung 15d oder einzeln mit jeweiligen Hubbetätigungseinrichtungen 15d, die für jede Gruppe eingebaut sind, betrieben werden. Durch die Einzelbetätigung jeder dieser Gruppen lässt sich ein Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element 1 und der Kühleinheit 3a individuell einstellen. Dies führt zu einer einfachen Temperaturregelung.
  • 7 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Heiz- und Kühlvorrichtung 104 ist so konfiguriert, dass die dem berührungslosen Typ entsprechende Induktionsheizspule 2a der Induktionsheizeinrichtung 2 an einer höheren Position als das zu bearbeitende Element 1 angeordnet ist und die Kühleinheit 3a der Kühleinrichtung 3 an einer niedrigeren Position als das zu bearbeitende Element 1 angeordnet ist. Andere Strukturen sind der in 1 gezeigten Ausführungsform ähnlich.
  • Gemäß dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann das zu bearbeitende Element 1 effizient erwärmt werden, da das zu bearbeitende Element 1 in einen kürzeren Abstand zu der Induktionsheizspule 2a gebracht werden kann. Da darüber hinaus keine Hindernisse zwischen der Induktionsheizspule 2a und dem zu bearbeitenden Element 1 sind, kann die Erwärmungseffizienz weiter verbessert werden.
  • Ferner ist bei der Konfiguration, die die Induktionsheizspule 2a mit dem hohlen Aufbau nutzt, die Kühlmittelleitung 3c von dieser Seite des Durchflussregulierventils 3e an der Auslassseite der Zirkulationspumpe 3d verzweigt. Die Zirkulation des Kühlmittels durch die Induktionsheizspule 2a sorgt für die Kühlung der Induktionsheizspule 2a.
  • 8 zeigt einen weiteren Aspekt, der gegenüber der in 7 gezeigten Heiz- und Kühlvorrichtung geändert ist.
  • Eine Heiz- und Kühlvorrichtung 105 ist so konfiguriert, dass die Induktionsheizspule 2a, die dem berührungslosen Typ entspricht, an einer niedrigeren Position als die Kühleinheit 3a der Kühleinrichtung 3 angeordnet ist. Dieser Aufbau ist so konfiguriert, dass die Kühleinheit 3a an einer niedrigeren Position als die Schale 1d angeordnet ist, auf der das zu bearbeitende Element 1 platziert ist, und die Induktionsheizspule 2a an einer noch niedrigeren Position als die Kühleinheit 3a angeordnet ist. Andere Strukturen sind der Ausführungsform ähnlich.
  • Gemäß dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform bleibt auch dann, wenn die zu bearbeitenden Elemente 1 mit jeweils unterschiedlicher Höhe fortlaufend bearbeitet werden, der Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element 1 und der Induktionsheizspule 2a unverändert, da die Induktionsheizspule 2a an einer niedrigeren Position als die Kühleinrichtung 3 angeordnet ist. Dies kann die erneute Höheneinstellung der Induktionsheizspule 2a vermeiden, was die Bearbeitung verbessert.
  • Darüber hinaus kann die Induktionsheizspule 2a an einer höheren Position als das zu bearbeitende Element 1 und auch an einer niedrigeren Position als die Kühleinheit 3a angeordnet sein. Eine derartige Konfiguration erzielt eine noch bessere thermische Gleichförmigkeit, da das zu bearbeitende Element 1 sowohl von oben als auch von unten erwärmt wird.
  • 9 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Eine Heiz- und Kühlvorrichtung 106 ist so konfiguriert, dass die Induktionsheizspule 2a in einem Kühlmittelbehälter 3h der Kühleinrichtung 3 untergebracht ist. Da ferner ein weiterer Durchflussweg für die Zirkulation eines weiteren Kühlmittels in dem Kühlmittelbehälter 3h gebildet ist, ist die Induktionsheizspule 2a in einem Zustand, in welchem sie in dem Kühlmittel getaucht ist, welches durch den Durchflussweg zirkuliert.
  • Der Kühlmittelbehälter 3h ist in einer Plattform 3g' untergebracht, deren oberer Teil offen ist, und mit einer Kühlplatte 3f abgedichtet. Darüber hinaus sind ein Kühlmitteleinlass 3i und ein Kühlmittelauslass 3j am unteren Teil des Kühlmittelbehälters 3h vorgesehen. Dann wird das Kühlmittel, welches beispielsweise Kühlwasser ist, durch den Kühlmitteleinlass 3i eingeleitet und aus dem Kühlmittelauslass 3j abgeleitet. Dies sorgt für die Kühlung der Induktionsheizspule 2a und der an der oberen Oberfläche des Kühlbehälters 3h anliegenden Kühlplatte 3f.
  • 9a zeigt eine Weise, wie das zu bearbeitende Element 1 erwärmt wird. Wenn das zu bearbeitende Element 1 erwärmt wird, wird ein Wechselstrom an einen Anschluss 2c der Induktionsheizspule 2a angelegt. Tatsächlich gibt es auch andere Anschlüsse 2c, die nicht dargestellt sind, in der auf der rechten Seite im Hinblick auf den Temperatursensor 5 angeordneten Induktionsheizspule 2a, und dann wird der Wechselstrom an den anderen Anschluss 2c angelegt.
  • Die Schale 1d, auf der das zu bearbeitende Element 1 platziert ist, wird mit der Hubachse 15b der Verlagerungseinrichtung 15 verbunden. Während des Erwärmens wird die Schale 1d unter Verwendung der Verlagerungseinrichtung 15 in eine Position angehoben, die von der Kühlplatte 3f mindestens 3 mm oder mehr entfernt ist. Die Induktionsheizspule 2a kann jedoch das zu bearbeitende Element 1 auf einer berührungslosen Basis erwärmen, da der Wirbelstrom an einem leitenden Teil des zu bearbeitenden Elements 1 erzeugt wird.
  • Nachstehend zeigt 9b zeigt eine Weise, wie das zu bearbeitende Element 1 gekühlt wird. Wie die Figur zeigt, ermöglicht es die Verlagerungseinrichtung 15 während des Kühlens, dass sich die Schale 1d absenkt, wodurch es zugelassen wird, dass die Schale 1d in Kontakt mit der Kühlplatte 3f kommt. Dies sorgt für eine rasche Kühlung des zu bearbeitenden Elements 1 durch die Kühlplatte 3f.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform steht das in dem Kühlmittelbehälter 3h zirkulierende Kühlmittel in direktem Kontakt mit der Kühlplatte 3f, was den Verlust der Kühlkapazität verringert. Ferner wird eine Einschränkung hinsichtlich der Form in Bezug auf die Induktionsheizspule 2a verkürzt. Dies stellt nämlich eine ausreichende Anzahl von Wicklungen sicher und bietet einen Weg zur Verwendung eines Litzendrahtes mit niedrigem Verlust.
  • 10 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Zunächst hat eine Heiz- und Kühlvorrichtung 107 ein Merkmal in der Verlagerungseinrichtung 15 und insbesondere in einem Teil, in welchem die Schale 1d platziert wird. Wie 10 zeigt, ist die Hubbasis 15c, die flach geformt ist, mit der Hubbetätigungseinrichtung 15d der Verlagerungseinrichtung 15 verbunden. Ferner ist die Hubachse 15b, die an der Basis 15c befestigt und dann durch den Boden 4b der Bearbeitungskammer 4 eingeführt ist, so eingebaut, dass sie durch in dem Boden 4b angeordnete Hublager 15e aufwärts und abwärts bewegt wird.
  • 10b zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 10a mit R bezeichneten Bereichs. Wie 10b zeigt, ist auf der anderen Seite der Hubachse 15b eine Lagerstütze 15f vorgesehen. Weiterhin ist eine Verbindungsplatte 15g vorgesehen, die ein Paar Lagerstützen 15f, die zwei in 10a gezeigten Achsen 15b entsprechen, verbindet. Des Weiteren ist eine Trageinheit 15h, die den Rand der Bodenfläche der Schale 1d hält, auf welcher das zu bearbeitende Element 1 platziert ist und die aus einem wärmefesten Isoliermaterial, wie etwa beispielsweise technischem Kunststoff einschließlich Keramik, Polyimid, einer PEEK-Platte gebildet ist, an der Verbindungsplatte 15g befestigt.
  • Die Trageeinheit 15h ist so gebildet, dass das zu bearbeitende Element 1 eine Wechselwirkung mit der Kühlplatte 3f und einer weiter unten beschriebenen Isolierabdeckung 2d vermeidet, wenn die Verlagerungseinrichtung 15 das Absenken des zu bearbeitenden Elements 1 zulässt. Die Verlagerungseinrichtung 15 mit dieser Konfiguration ermöglicht eine gleichmäßige Bewegung der Trageinheit 15h, während sie die Schale 1d hält, wenn die Betätigungseinrichtung 15d auf einen Befehl der Regeleinrichtung 6 hin aufwärts und abwärts bewegt wird.
  • Die Heiz- und Kühlvorrichtung 107 hat ein weiteres Merkmal hinsichtlich der Kühleinrichtung 3. Die Kühlplatte 3f, die so angeordnet ist, dass sie von dem zu bearbeitenden Element 1 und der Schale 1d, die durch Induktionserwärmung auf eine höhere Temperatur erwärmt wurden, Wärme absorbiert, ist in engem Kontakt mit der Oberflächenseite der Induktionsheizspule 2a mit einem hohlen Aufbau gebildet, sodass eine bessere Wärmeübertragung erzielt wird. Die Kühlplatte 3f, die aus Keramik mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit, wie etwa SiC, AlN und dergleichen gebildet ist, ist vorzugsweise so gebildet, dass sie eine größere Dicke als das zu bearbeitende Element 1 hat, sodass die Wärmekapazität erhöht ist.
  • Ferner ist die Tragplatte 3g, die aus Isoliermaterial wie etwa Kunststoff, Keramik und dergleichen gebildet ist, so vorgesehen, dass sie die Form und die Position der Induktionsheizspule 2a an einer Unterseite der Induktionsheizspule 2a fixiert.
  • Dabei muss die Induktionsheizspule 2a eine größere Abmessung als die Kühlplatte 3f haben, um das auf der Schale 1d mit einer rechteckigen Form platzierte zu bearbeitende Element 1 zu erwärmen, um Temperaturungleichmäßigkeiten zu minimieren. Dies führt dazu, dass eine obere Oberfläche der Induktionsheizspule 2a freiliegt.
  • Die obere Oberfläche der Induktionsheizspule 2a wird mit einem wärmefesten Isoliermaterial abgedeckt, wie beispielsweise Poly(tetrafluorethylen)harz, Polyimid oder spanend bearbeitbarer Keramik. Die Isolierabdeckung 2d, die so gebildet ist, dass eine störende Beeinflussung der Trageinheit 15h vermieden wird, wird dann an der Tragplatte 3g angebracht.
  • Dabei wird eine Aussparung an der Unterseite der Kühlplatte 3f vorgesehen, sodass die Bildung eines Spalts an der Position zwischen einem Rand der Kühlplatte 3f und dem Rand der Isolierabdeckung 2d vermieden wird, wobei es ermöglicht wird, dass die Spitze der Isolierabdeckung 2d in den Aussparungsteil der Kühlplatte 3f eingeführt wird (siehe 10b).
  • Wenn das zu bearbeitende Element 1 und die Schale 1d angebracht bzw. abgenommen werden, kann das Anbringen der wie vorstehend beschrieben gebildeten Isolierabdeckung 2d verhindern, dass leitfähige Partikel sich während einer längeren Betriebsdauer auf der Induktionsheizspule 2a ansammeln. Damit können Kurzschlüsse und Entladungen wirksam vermieden werden.
  • Ferner wird ein aus dem Isoliermaterial gebildeter Abstandhalter 2e an der Position zwischen den die Induktionsheizspule 2a bildenden Leitungen eingesetzt, womit das Auftreten eines Kurzschlusses und von Entladungen vermieden wird, wenn die Induktionsheizspule 2a mit Strom versorgt wird.
  • 11 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Eine Heiz- und Kühlvorrichtung 108 ist dafür konfiguriert, das auf der Schale 1d angeordnete zu bearbeitende Element 1 mit der Induktionsheizspule 2a zu erwärmen, wenn die Verlagerungseinrichtung 15 das Anheben der Schale 1d während des Erwärmens ermöglicht. Des Weiteren ermöglicht es die Verlagerungseinrichtung 15 während des Kühlens, dass sich die Schale 1d absenkt, wodurch es zugelassen wird, dass die Schale 1d in Kontakt mit der Kühlplatte 3f kommt. Infolgedessen wird die Wärme der Schale 1d zu der Kühlplatte 3f geleitet, was zu einer Ableitung führt. Dies bewerkstelligt die Kühlung des zu bearbeitenden Elements 1.
  • Während des Kühlens kann sich die Schale 1d aufgrund von thermischer Verformung der Schale 1d verwinden oder bedingt durch das Gewicht des zu bearbeitenden Elements 1 nach unten durchbiegen. In diesem Fall könnte die Fläche, auf der die Schale 1d mit der Kühlplatte 3f in Berührung steht, abnehmen, was dazu führt, dass nur eine unzureichende Kühlleistung erreicht wird. Wenn keine ausreichende Kühlleistung erzielt wird, werden die Bestandteile grobkörnig und entwickeln leicht Risse, wenn eine Kriechverformung auftritt. Dies führt zu einer langfristigen Verschlechterung der Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Festigkeit der Lötverbindung.
  • Somit ist eine Heiz- und Kühlvorrichtung 108 so konfiguriert, dass ein Schalenpresssystem 17 Druck auf den Umfang der Schale 1d ausübt und die Schale 1d gegen die Kühlplatte 3f drückt. Dies ermöglicht es, dass der Kontakt zwischen der Schale 1d und der Kühlplatte 3f stets ausgezeichnet ist.
  • Die Schale 1d ist jedoch oftmals aus dem Kohlenstoffmaterial gebildet und hat dann keine ausreichend starke Festigkeit. Somit besteht die Gefahr des Bruches. Wenn nämlich die Schale 1d durch das Schalenpressystem 17 zu aggressiv an die Kühlplatte 3f gepresst wird, unterliegt die Schale 1d Verschleiß und bricht schließlich.
  • Aus diesem Grund kann der Kühlstatus ermittelt werden, während die Temperatur der Schale 1d mit dem Temperatursensor 5 überwacht wird und während ferner die Temperatur der Kühlplatte 3f mit einem Kühlplatten-Temperatursensor 18 überwacht wird, um die Kontaktfläche zwischen der Schale 1d, auf welcher das zu bearbeitende Element 1 platziert ist, und der Kühlplatte 3f zu verbessern, wenn die Schale 1d gegen die Kühlplatte 3f gepresst wird.
  • Die Regeleinrichtung 6 der Heiz- und Kühlvorrichtung 108 ermittelt mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren in Echtzeit, ob ein Kontaktzustand zwischen der Schale 1d und der Kühlplatte 3f ausgezeichnet ist oder nicht, und regelt anschließend unter Verwendung einer Signalleitung j das Schalenpressystem 17 dergestalt, dass die Schale 1d nur dann angepresst wird, wenn der Kontaktzustand mangelhaft ist. Dies verhindert, dass das Schalenpressystem 17 die Schale 1d mehr als erforderlich presst. Dies kann somit zu einer Reduzierung von Brüchen führen.
  • Wie vorstehend beschrieben kann die Heiz- und Kühlvorrichtung 108 den Kontaktzustand zwischen der Schale 1d und der Kühlplatte 3f verbessern und dann eine vorbestimmte Kühlcharakteristik aufrechterhalten. Das zu bearbeitende Element 1 kann somit rasch abgekühlt werden, womit verhindert wird, dass die Lotbestandteile grobkörnig werden. Dies führt zu einem hervorragenden Zustand der Lötverbindung.
  • Schließlich wird eine Ausgaberegelung als ein weiteres Merkmal der Heiz- und Kühlvorrichtung 108 beschrieben. Die Heiz- und. Kühlvorrichtung 108 hat eine Schaltungskonfiguration, die derjenigen der in 1 beschriebenen Heiz- und Kühlvorrichtung 100 recht ähnlich ist. Es bestehen jedoch insofern Unterschiede, als ein Druckmesser 19 vorgesehen ist, um den Druck in der Bearbeitungskammer 4 zu ermitteln, sowie ein Ablassventil 20 und eine Ablassleitung 21, um den Druck in der Bearbeitungskammer 4 abzulassen.
  • Wenn der Druck in der luftdichten Bearbeitungskammer 4 mehr als ein konstanter Druck ist, was beispielsweise über dem atmosphärischen Druck bedeutet, kann die Regeleinrichtung 6 das mit der Ablassleitung 21 verbundene Ablassventil 20 öffnen und den Druck ablassen. Die Regeleinrichtung 6 ist so konfiguriert, dass sie die Öffnungs-/Schließbewegung des Ablassventils 20 durch eine Signalleitung k betätigt und so den Druck in der Bearbeitungskammer 4 regelt.
  • Wenn des Weiteren ein anderes Signal von dem Druckmesser 19 an die Regeleinrichtung 6 übertragen wird, ist die Regeleinrichtung 6 dafür konfiguriert, die Öffnungs-/Schließbewegung des Ventils 11a und den Betrieb der Vakuumpumpe 11c zu regeln.
  • Die Regeleinrichtung 6 kann somit die Temperatur des zu bearbeitenden Elements 1 unter Verwendung von Parametern wie der Wellenzahl und dem angelegten Strom, die an die Induktionsheizspule 2a angelegt werden, der Durchflussmenge und der Temperatur des der Kühleinheit 2a mit dem hohlen Aufbau an dem Einlass zugeführten Kühlmittels, einem Druck Pr in der Bearbeitungskammer 4 und dem Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element 1 und der Kühleinheit 3a regeln.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Verlöten einer Leistungshalbleitervorrichtung unter Verwendung der Heiz- und Kühlvorrichtung 108 hauptsächlich anhand von Punkten, die sich gegenüber der Verwendung der vorstehend beschriebenen Heiz- und Kühlvorrichtung 100 unterscheiden, beschrieben.
  • (1) Eintragen
  • Die Öffnungs-/Schließeinrichtung 8 ermöglicht das Anheben der Deckeleinheit 4a der Bearbeitungskammer 4, um die Bearbeitungskammer 4 zu öffnen, und anschließend wird das zu bearbeitende Element 1 eingetragen. Das zu bearbeitende Element 1 wird auf dem Rahmen 15a platziert und dann lässt die Öffnungs- /Schließeinrichtung 8 die Deckeleinheit 4a der Bearbeitungskammer 4 absinken, sodass die Bearbeitungskammer 4 geschlossen wird. Dies stellt einen geschlossenen Raum her.
  • (2) Evakuierung
  • Das Ventil 11a der Evakuierungseinrichtung 11 wird geöffnet und anschließend wird das Innere der Bearbeitungskammer 4 unter Verwendung der Vakuumpumpe 11c evakuiert. Dann wird das Ventil 11a geschlossen, wenn der Anzeigewert des Druckmessers 19 sich an einen vorbestimmten Vakuumpegel annähert.
  • (3) Einführen des reduzierenden Gases
  • Das reduzierende Gas wird aus dem Zylinder 12c für reduzierendes Gas durch Öffnen des Ventils 12a der Zuliefereinrichtung 12 für reduzierendes Gas eingeführt. Wenn sich der Innendruck der Bearbeitungskammer 4 an die Atmosphäre annähert, wird das Ablassventil 20 geöffnet und anschließend wird eine Zulieferdurchflussmenge des reduzierenden Gases mit dem Ventil 12a eingestellt.
  • In dem Fall, dass die Reduktionsreaktionen in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem die Bearbeitungskammer 4 drucklos ist, wird das Ventil 12a geschlossen, um die Bearbeitungskammer 4 abzudichten, wenn ein anderer Anzeigewert des Druckmessers 19, der den Druckzustand der Bearbeitungskammer 4 ermittelt, einen vorbestimmten Druck erreicht. Dies führt dazu, dass der Druck unter Luftdichtigkeit gehalten wird.
  • (4) Erste Erwärmung (Reduktionsprozess)
  • Unter Verwendung der Induktionsheizeinrichtung 2 wird das zu bearbeitende Element 1 auf die erste Soll-Heiztemperatur T1 erwärmt und eine Temperatur T des zu bearbeitenden Elements 1, die durch den Temperatursensor 5 ermittelt wird, wird während der Verweilzeit t1 auf der ersten Soll-Heiztemperatur T1 gehalten, sodass das zu bearbeitende Element 1 vorab erwärmt wird, und an der Oberfläche des zu bearbeitenden Elements 1 wird eine Reduktionsreaktion durchgeführt, um die Benetzbarkeit zum Verlöten zu steigern. Das zu bearbeitende Element 1 wird in einem Zustand gehalten, in welchem unter Verwendung der Verlagerungseinrichtung 15 ein Spalt geschaffen wird, sodass eine Berührung mit der Kühleinheit 3a während des Erwärmens vermieden wird. Folglich geht kaum Wärme von dem zu bearbeitenden Element 1 an die Kühleinheit 3a verloren. Dann kann das zu bearbeitende Element rasch erwärmt werden. Die Regeleinrichtung 6 kann eine Rückkopplungsregelung in Bezug auf das Ausgangssignal der Induktionsheizeinrichtung 2 durchführen, sodass die Abweichung von der ersten Soll-Heiztemperatur T1 in Bezug auf die von dem Temperatursensor 5 ermittelte Temperatur T minimiert wird.
  • Das zu bearbeitende Element 1 wird auf der ersten Soll-Heiztemperatur T1 gehalten und anschließend werden das Ventil 12a der Zuliefereinrichtung 12 für reduzierendes Gas und das Ablassventil 20 nach Verstreichen der Verweilzeit t1 geschlossen. Ferner wird das Ventil 11a der Evakuierungseinrichtung 11 geöffnet und die Vakuumpumpe 11c wird in Betrieb gesetzt. Die Bearbeitungskammer 4 wird dann evakuiert, bis ihr Druck Pr1 erreicht, und anschließend wird das Ventil 11a geschlossen.
  • Dabei empfängt die Regeleinrichtung 6 Eingabedaten, die noch einen weiteren Anzeigewert des in der Bearbeitungskammer 4 eingebauten Druckmessers 19 und den Abstand zwischen der Kühlplatte 3f und der Schale 1d, auf welcher das zu bearbeitende Element 1 platziert ist, umfassen. Die Regeleinrichtung 6 vollzieht dann jedes Mal eine Umwandlung aus den Eingabedaten und gibt den maximalen Anlegestrom oder die maximale elektrische Leistung aus, die an die Induktionsheizspule 2a geliefert werden kann, ohne dass eine Entladung erzeugt wird, womit die Erwärmung bis zum Erreichen der zweiten Soll-Heiztemperatur T2 geregelt wird.
  • Dabei ist bekannt, dass eine von der Induktionsheizspule 2a erzeugte Entladung mit der an die Induktionsheizspule angelegten elektrischen Leistung und dem Produkt von Druck und Distanz in der Bearbeitungskammer 4 variiert (Paschen-Gesetz). Mit anderen Worten wird der maximale Anlegestrom bzw. die maximale elektrische Leistung so eingestellt, dass die Bedingungen niedriger eingestellt sind als die der durch das Paschen-Gesetz vorgegebenen Kurve. Die zweite Soll-Heiztemperatur T2 wird so eingestellt, dass sie geringfügig höher ist als die Liquidustemperatur TS des in dem zu bearbeitenden Element 1 verwendeten Lotmaterials. Es gibt den Effekt, dass die Beteiligung des reduzierenden Gases in der Bearbeitungskammer 4 am Lötvorgang verhindert wird, wenn das Lotmaterial in einer Umgebung mit reduziertem Druck geschmolzen wird.
  • (5) Zweite Erwärmung (Lotschmelzen)
  • Unter Verwendung der Induktionsheizeinrichtung 2 wird das zu bearbeitende Element 1 auf die dritte Soll-Heiztemperatur T3 erwärmt. Dann wird eine andere Temperatur T der Schale 1d, auf der das zu bearbeitende Element 1 platziert ist und die durch den Temperatursensor 5 ermittelt wird, während einer Verweilzeit t3 so gehalten, dass sie die dritte Soll-Heiztemperatur 3 ist, womit das auf dem zu bearbeitenden Element 1 platzierte Lot geschmolzen wird. Die dritte Soll-Heiztemperatur T3 ist so eingestellt, dass sie ausreichend höher ist als die Lot-Liquidustemperatur TS, was das direkte Anwachsen von Legierungsschichten an Lotverbindungsflächen in Bezug auf das geschmolzene Lotmaterial, die Basisplatte 1c und das Isoliersubstrat 1b des zu bearbeitenden Elements 1 und ferner auf Lotverbindungsflächen zwischen dem Isoliersubstrat 1b und seinem Halbleiterelement 1a erlaubt.
  • Die Regeleinrichtung 6 kann die Wellenzahl und den angelegten Strom, die an die Induktionsheizspule 2a der Induktionsheizeinrichtung 2 angelegt werden, die Durchflussmenge und die Temperatur der Kühl- und Zirkuliereinrichtung, die das Kühlmittel zirkuliert, und den Abstand zwischen der Schale 1d, auf der das zu bearbeitende Element 1 platziert ist, und der Kühlplatte 3f regeln, sodass die Abweichung von der dritten Soll-Heiztemperatur T3 hinsichtlich der von dem Temperatursensor 5 ermittelten Temperatur T minimiert wird.
  • Wenn der Lotschmelzprozess unter vermindertem Druck wie vorstehend beschrieben vollendet wurde, wird das Ventil 12a der Zuliefereinrichtung 12 für reduzierendes Gas geöffnet, um den Druck der Bearbeitungskammer 4 so zu regeln, dass er den atmosphärischen Druck erreicht. Wenn der atmosphärische Druck erreicht wird, wird das Ausmaß der Öffnung des Ventils 12a der Zuliefereinrichtung 12 für reduzierendes Gas eingestellt, sodass der Zustrom von reduzierendem Gas in die Bearbeitungskammer 4 beibehalten wird. Dann wird das Ablassventil 20 geöffnet, sodass ein Überdruckzustand in der Bearbeitungskammer 4 vermieden wird.
  • Wenn jedoch die Bearbeitungskammer auf Pr2 eingestellt ist, was den Zustand unter vermindertem Druck angibt, ist die Regeleinrichtung 6 so konfiguriert, dass sie jedes Mal ansprechend auf den Druck in der Bearbeitungskammer 4 und den Abstand zwischen der Kühlplatte 3f und der Schale 1d, auf der das zu bearbeitende Element 1 platziert ist, hinsichtlich der Erwärmung bis zu der dritten Soll-Heiztemperatur T3 des zu bearbeitenden Elements 1 eine Umwandlung durchführt und den maximalen Anlegestrom oder die maximale elektrische Leistung ausgibt, die an die Induktionsheizspule 2a der Induktionsheizeinrichtung 2 angelegt wird, wodurch die Temperatur T des zu bearbeitenden Elements 1 und der Schale 1d geregelt wird.
  • Wenn das zu bearbeitende Element 1 und die Schale 1d die dritte Soll-Heiztemperatur T3 erreichen und dann die vorbestimmte Verweilzeit t3 verstrichen ist, werden das Ventil 12a der Zuliefereinrichtung 12 für reduzierendes Gas und das Ablassventil 20 geschlossen. Dann wird die Vakuumpumpe 11c der Evakuierungseinrichtung 11 angesteuert und das entsprechende Ventil 11a wird geöffnet. Das reduzierende Gas in der Bearbeitungskammer 4 wird ausgestoßen, bis ein anderer vorbestimmter Druck erreicht wird.
  • Wenn das Innere der Bearbeitungskammer 4 einen vorbestimmten Druck erreicht hat, wird das Ventil 11a geschlossen und dann wird das Ventil 12a der Zuliefereinrichtung 12 für reduzierendes Gas geöffnet. Dies stellt den atmosphärischen Druck in der Bearbeitungskammer 4 wieder her. Wenn dann der atmosphärische Druck erreicht ist, wird das Ablassventil 20 erneut geöffnet. Dieser Betriebsablauf kann im Lot des zu bearbeitenden Elements 1 vorhandene Gase ausstoßen, wodurch in dem Lotverbindungsteil erzeugte Fehlstellen reduziert werden.
  • Darüber hinaus regelt die Regeleinrichtung 6 die Wellenzahl und den Anlegestrom oder die elektrische Leistung, die an die Induktionsheizspule 2a der Induktionsheizeinrichtung 2 geliefert werden, bis das zu bearbeitende Element 1 die dritte Soll-Heiztemperatur T3 während einer vorbestimmten Verweilzeit t4 erreicht. Dieser Prozess ermöglicht es der Lotverbindungsfläche des zu bearbeitenden Elements 1, die Legierungsschicht mit einer vorbestimmten Dicke aufrecht zu erhalten.
  • (6) Kühlen (Lotverfestigung)
  • Nachdem die Erwärmung durch die Induktionsheizeinrichtung 2 gestoppt wurde, wird das zu bearbeitende Element 1 unter Verwendung der Verlagerungseinrichtung 15 in Kontakt mit der Kühlplatte 3f gebracht oder an diese angenähert, wodurch es mittels der Kühlplatte 3f gekühlt wird. Die Regeleinrichtung 6 kann ferner eine Rückkopplungsregelung in Bezug auf die Kühleinrichtung durchführen, sodass die Abweichung von der ersten Soll-Kühltemperatur T4 in Bezug auf die von dem Temperatursensor 5 ermittelte Temperatur T minimiert wird. Die Kühlplatte 3f ist aus einem Material gebildet, das nicht direkt erwärmt wird und somit keinen Temperaturanstieg bewirkt. Dies bietet eine rasche Abkühlung des zu bearbeitenden Elements 1, was zu einer Verkürzung der Abkühlzeit führt, womit der Durchsatz der Heiz- und Kühlvorrichtung gesteigert wird.
  • (7) Einführen von Inertgas
  • Wenn die Temperatur T des zu bearbeitenden Elements 1, die von dem Temperatursensor 5 ermittelt wird, eine zweite Soll-Kühltemperatur T5 erreicht, wird das Ventil 11a der Evakuierungseinrichtung 11 in einem Zustand geöffnet, in dem das Ventil 12a der Zuliefereinrichtung 12 für reduzierendes Gas geschlossen ist, und dann wird das Innere der Bearbeitungskammer 4 unter Verwendung der Vakuumpumpe 11c evakuiert. Wenn ein anderer Anzeigewert des Druckmessers 19 der Bearbeitungskammer 4 einen vorbestimmten Vakuumpegel erreicht, wird das Inertgas von einem Inertgaszylinder 13c der Bearbeitungskammer 4 zugeführt, während das Ventil 11a geschlossen ist und dann das Ventil 13a der Inertgas-Zuliefereinrichtung 13 geöffnet wird. Wenn der atmosphärische Druck in der Bearbeitungskammer 4 wiederhergestellt ist, wird das Auslassventil 20 geöffnet und das reduzierende Gas wird zur Auslassleitung 21 abgelassen. Dann werden nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer das Ventil 13a und das Auslassventil 20 geschlossen. Während der vorstehend beschriebenen Periode wird das auf der Kühlplatte 3f platzierte zu bearbeitende Element 1 kontinuierlich gekühlt.
  • (8) Austragen
  • Wenn die Bearbeitungskammer 4 geöffnet wird, wobei die Deckeleinheit 4a der Bearbeitungskammer 4 mit der Öffnungs-/Schließeinrichtung 8 angehoben wird, wird das zu bearbeitende Element 1 ausgetragen. Dann lässt die Öffnungs-/Schließeinrichtung 8 die Deckeleinheit 4a der Bearbeitungskammer 4 absinken, sodass die Bearbeitungskammer 4 geschlossen wird.
  • Wie vorstehend beschrieben ist bei der Heiz- und Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Kühlplatte 3f der Kühleinrichtung 3 an einer niedrigeren Position als das zu bearbeitende Element 1 angeordnet, sodass sie an der Induktionsheizspule 2a anliegt, in welcher das Kühlmittel zirkuliert. Tatsächlichen ermöglichen es lediglich Auf- und Abbewegungen in einer Bearbeitungskammer 4 der Vorrichtung, den Reduktionsprozess zur Verbesserung der Lotbenetzbarkeit, den Lotschmelzprozess und den Lotverfestigungsprozess durchzuführen. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Lötvorrichtung ist diese somit miniaturisiert.
  • Gemäß dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform bleibt auch dann, wenn zu bearbeitende Elemente 1 mit jeweils unterschiedlicher Höhe fortlaufend bearbeitet werden, der Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element 1 und der Induktionsheizspule 2a unverändert, da die Induktionsheizspule 2a an einer niedrigeren Position als die Kühlplatte 3f angeordnet ist. Damit wird es überflüssig, die Höhe der Induktionsheizspule 2a erneut einzustellen. Dies kann die Bearbeitung verbessern.
  • Da des Weiteren die Induktionsheizspule 2a vorteilhafterweise so wirkt, dass sie nur das Halbleitermodul des zu bearbeitenden Elements 1 problemlos erwärmt und die Innenwand der Bearbeitungskammer 4 und die Kühleinheit 3a kaum erwärmt, können Erwärmungsverluste beseitigt werden, wobei sowohl das Erwärmen als auch das Kühlen des Halbleitermoduls rasch ausgeführt werden.
  • Vorstehend sind nur einige Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt und andere, modifizierte Ausführungsformen können in verschiedener Weise in Betracht gezogen werden. Beispielsweise kann die Heiz- und Kühlvorrichtung in Kombination mit jeweiligen Bauteilen konfiguriert sein, die Anwendungszwecken entsprechen, sodass beispielsweise das Schalenpresssystem 17 mit der Heiz- und Kühlvorrichtung 106 verwendet wird, die den Kühlbehälter 3h aufweist.
  • Ein Fluid wie Wasser, reines Wasser, frostsicheres Fluid oder dergleichen, das in der Lage ist, den Wärmetauscher 3b zu kühlen, kann verwendet werden, und diese sind für jede Konfiguration der Heiz- und Kühlvorrichtung verfügbar. Ferner kann ein Dichtelement wie etwa ein O-Ring an der Kontaktfläche zwischen der Deckeleinheit 4a und der Bodeneinheit 4b der Bearbeitungskammer 4 vorgesehen sein. Wenn die Öffnungs-/Schließeinrichtung 8 das Absenken der Deckeleinheit 4a auf die Bodeneinheit 4b zulässt, erlaubt es die Verformung des elastischen Dichtelements, die Luftdichtigkeit der Bearbeitungskammer 4 aufrecht zu erhalten.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    zu bearbeitendes Element
    1a
    Halbleiterelement
    1b
    Isoliersubstrat
    1c
    Basisplatte
    1d
    Schale
    2
    Induktionsheizeinrichtung
    2a
    Heizeinheit (Induktionsheizspule)
    2aa
    flache Induktionsheizspule, bei welcher die äußere Form der Hauptoberfläche kreisförmig ist (kreisförmige Spule)
    2ab
    flache Induktionsheizspule, bei welcher die äußere Form der Hauptoberfläche eine senkrecht ausgerichtete elliptische Spule ist (senkrecht ausgerichtete elliptische Spule)
    2ac
    Induktionsheizspule, bei welcher die äußere Form der Hauptoberfläche flaschenkürbisförmig ist (flaschenkürbisförmige Spule)
    2b
    Leistungsversorgung
    2c
    Anschluss
    2d
    Isolierabdeckung
    2e
    Abstandhalter
    3
    Kühleinrichtung
    3a
    Kühleinheit
    3b
    Wärmetauscher
    3c
    Kühlmittelleitung
    3d
    Zirkulationspumpe
    3e
    Durchflussregulierventil
    3f
    Kühlplatte
    3g
    Tragplatte
    3g'
    Plattform
    3h
    Kühlmittelbehälter
    3i
    Kühlmitteleinlass
    3j
    Kühlmittelauslass
    4
    Bearbeitungskammer
    4a
    Deckeleinheit
    4b
    Bodeneinheit
    5
    Temperatursensor
    6
    Regeleinrichtung
    7
    Eingabeeinrichtung
    8
    Öffnungs-/Schließeinrichtung
    9
    Achse
    10a, 10b
    Wärmeschutzabdeckung
    11
    Evakuierungseinrichtung
    11a
    Ventil
    11b
    Leitung
    11c
    Vakuumpumpe
    12
    Zuliefereinrichtung für reduzierendes Gas
    12a
    Ventil
    12b
    Leitung
    12c
    Zylinder für reduzierendes Gas
    13
    Zuliefereinrichtung für Inertgas
    13a
    Ventil
    13b
    Leitung
    13c
    Inertgaszylinder
    15
    Verlagerungseinrichtung
    15a
    Rahmen
    15b
    Hubachse
    15c
    Hubbasis
    15d
    Hubbetätigungseinrichtung
    15e
    Hublager
    15f
    Lagerstütze
    15g
    Verbindungsplatte
    15h
    Trageinheit
    16
    weichmagnetisches Bauteil
    17
    Schalenpresssystem
    100–108
    Heiz- und Kühlvorrichtung
    A, B
    Temperaturreferenzposition
    Pr
    Druck
    S
    Einschnürung, die um die Mitte der flaschenkürbisförmigen Spule in Längsrichtung angeordnet ist
    T, T'
    Temperatur
    L1
    Abstand von einem Endteil der flaschenkürbisförmigen Spule in Längsrichtung zum äußeren Rand der Schale
    L2
    Abstand von dem am weitesten vorspringenden Rand der flaschenkürbisförmigen Spule zu dem äußeren Rand des zu bearbeitenden Elements auf der Seite, die die Einschnürung S der flaschenkürbisförmigen Spule aufweist
    L3
    Abstand zwischen parallel angeordneten Induktionsheizspulen
    L4
    Abstand zwischen Induktionsheizspule und Schale
    LT
    Niedertemperaturteil
    HT
    Hochtemperaturteil

Claims (17)

  1. Heiz- und Kühlvorrichtung, enthaltend: eine luftdichte Bearbeitungskammer, die ein Öffnungs-/Schließsystem hat, welches in der Lage ist, ein zu bearbeitendes Element zu laden und zu entladen; eine Induktionsheizeinrichtung, die eine oder mehrere Induktionsheizspulen enthält, durch welche das zu bearbeitende Element erwärmt wird; eine Kühleinrichtung, die das zu bearbeitende Element abkühlt; einen Temperatursensor zum Ermitteln einer Temperatur des zu bearbeitenden Elements; und und eine Regeleinrichtung, die die Induktionsheizeinrichtung und die Kühleinrichtung auf der Grundlage der von dem Temperatursensor ermittelten Temperatur regelt; wobei eine Verlagerungseinrichtung so angeordnet ist, dass das zu bearbeitende Element und/oder eine Kühleinheit der Kühleinrichtung verlagert werden, um einen Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Element und der Kühleinheit der Kühleinrichtung zu verändern.
  2. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Induktionsheizspule an einer niedrigeren Position als das zu bearbeitende Element angeordnet ist und die Kühleinheit so konfiguriert ist, dass sie eine einteilige Konstruktion mit einem Kühlsystem und der Induktionsheizspule bildet.
  3. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Kühlsystem, bei welchem die Induktionsheizspule einen hohlen Aufbau hat, so konfiguriert ist, dass es einen Durchflussweg bildet, durch den ein Kühlmittel zirkulieren kann.
  4. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Kühleinheit vorzugsweise eine Kühlplatte enthält, die während des Kühlvorgangs an der oberen Oberfläche der Induktionsheizspule mit der hohlen Struktur anliegt.
  5. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Heiz- und Kühlvorrichtung enthält: eine weitere Kühlplatte, die zwischen dem zu bearbeitenden Element und der Induktionsheizspule angeordnet ist; und einen weiteren Durchflussweg, durch den ein anderes Kühlmittel als durch das Kühlsystem zirkuliert und der an einer niedrigeren Position als die Kühlplatte angeordnet ist, wobei die Induktionsheizspule in das Kühlmittel eingetaucht ist.
  6. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Kühlplatte aus Keramik wie etwa Siliciumcarbid, Siliciumnitrid oder Aluminiumnitrid gebildet ist.
  7. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kühlplatte aus Keramik wie etwa Siliciumcarbid, Siliciumnitrid oder Aluminiumnitrid gebildet ist.
  8. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Isolierabdeckung, die aus einem wärmefesten Isoliermaterial gebildet ist, vorzugsweise so angeordnet ist, dass sie eine Oberfläche der Induktionsheizspule abdeckt.
  9. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kühleinheit an einer niedrigeren Position als das zu bearbeitende Element angeordnet ist und die Induktionsheizspule an einer höheren Position als das zu bearbeitende Element vorgesehen ist.
  10. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kühleinheit an einer niedrigeren Position als das zu bearbeitende Element angeordnet ist und die Induktionsheizspule an einer anderen niedrigeren Position als die Kühleinheit vorgesehen ist.
  11. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, wobei Regeleinrichtung die Induktionsheizeinrichtung und die Kühleinrichtung auf der Grundlage der von dem Temperatursensor, der gegenüber der Induktionsheizspule elektromagnetisch abgeschirmt ist, ermittelten Temperatur unter Verwendung von Parametern wie einer Wellenzahl und einem Versorgungstrom, die an die Induktionsheizeinrichtung angelegt sind, einer Durchflussmenge und einer weiteren Temperatur eines Kühlmittels, das der Kühleinrichtung an einem Einlass zugeliefert wird, und eines Abstands zwischen dem zu bearbeitenden Element und der Kühlplatte regelt.
  12. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, wobei Regeleinrichtung die Induktionsheizeinrichtung und die Kühleinrichtung auf der Grundlage der von dem Temperatursensor, der gegenüber der Induktionsheizspule elektromagnetisch abgeschirmt ist, ermittelten Temperatur unter Verwendung von Parametern wie einer weiteren Wellenzahl und einem weiteren Versorgungstrom, die an die Induktionsheizeinrichtung angelegt sind, einer weiteren Durchflussmenge und noch einer weiteren Temperatur eines Kühlmittels, das der Kühleinrichtung an einem weiteren Einlass zugeliefert wird, und eines weiteren Abstands zwischen dem zu bearbeitenden Element und der Kühlplatte regelt.
  13. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Heiz- und Kühlvorrichtung enthält: eine mit der Bearbeitungskammer verbundene Evakuierungseinrichtung; eine Zuliefereinrichtung für reduzierendes Gas, welche ein reduzierendes Gas in die Bearbeitungskammer einführt; und eine Zuliefereinrichtung für Inertgas, welche ein Inertgas in die Bearbeitungskammer einführt; wobei die Regeleinrichtung die Evakuierungseinrichtung, die Zuliefereinrichtung für reduzierendes Gas und die Zuliefereinrichtung für Inertgas regelt.
  14. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Heiz- und Kühlvorrichtung einen Druckmesser zum Ermitteln eines Innendrucks der Bearbeitungskammer enthält, wobei die Regeleinrichtung die Evakuierungseinrichtung in der Weise regelt, dass der Druck der Bearbeitungskammer reduziert wird, und anschließend den von dem Druckmesser ermittelten Innendruck der Bearbeitungskammer erhält, sodass die Regeleinrichtung ein Ausgangssignal steuert, um so den Innendruck auf der Grundlage von Parametern bezüglich der Wellenzahl und des an die Induktionsheizeinrichtung angelegten Stroms in den maximalen angelegten Strom umzuwandeln.
  15. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Induktionsheizspule vorzugsweise aus einer oder aus einer Mehrzahl von Spulen gebildet ist, die in der Längsrichtung eine senkrecht ausgerichtete elliptische Form haben, wobei eine Einschnürung um deren Mitte angeordnet ist und sie vorzugsweise parallel zu dem zu bearbeitenden Element angeordnet sind.
  16. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zwei oder mehr Gruppen der Induktionsheizeinrichtung und der Kühleinrichtung in einer Bearbeitungskammer angeordnet sind.
  17. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Heiz- und Kühlvorrichtung eine Presseinheit enthält, mit welcher eine Schale an die Kühleinheit gepresst wird, wobei die Schale, auf der das zu bearbeitende Element platziert ist, gekühlt wird, wenn die Schale in Kontakt mit der Kühleinheit ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220293436A1 (en) * 2021-03-11 2022-09-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Semiconductor substrate bonding tool and methods of operation

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3281220A1 (de) 2015-04-10 2018-02-14 Ev Group E. Thallner GmbH Substrathalter und verfahren zum bonden zweier substrate
DE102015106298B4 (de) * 2015-04-24 2017-01-26 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Vorrichtung, Verfahren und Anlage zur inhomogenen Abkühlung eines flächigen Gegenstandes
KR102429619B1 (ko) * 2015-11-18 2022-08-04 삼성전자주식회사 본딩 스테이지와 이를 포함하는 본딩 장치
JP6745886B2 (ja) 2016-02-16 2020-08-26 エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー 基板をボンディングするための方法および装置
DE102016202902A1 (de) * 2016-02-24 2017-08-24 Sirona Dental Systems Gmbh Induktionsofen und Verfahren zur Durchführung einer Wärmebehandlung eines Zahnersatzteils
US10722964B2 (en) * 2016-03-18 2020-07-28 Fuji Corporation Viscous fluid supply device
CN109937110B (zh) * 2016-09-16 2021-06-08 株式会社旺得未来 焊接接合方法和焊接接合装置
JP6215426B1 (ja) * 2016-09-21 2017-10-18 オリジン電気株式会社 加熱装置及び板状部材の製造方法
JP6322746B1 (ja) * 2017-03-30 2018-05-09 オリジン電気株式会社 ワーク処理装置及び処理済ワークの製造方法
JP6984194B2 (ja) * 2017-06-29 2021-12-17 富士電機株式会社 加熱冷却装置
US10867812B2 (en) * 2017-08-30 2020-12-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor manufacturing system and control method
TWI651148B (zh) * 2017-11-14 2019-02-21 廣化科技股份有限公司 真空焊接爐
JP6803617B2 (ja) * 2017-12-13 2020-12-23 株式会社シンアペックス リフロー装置
TWI823887B (zh) * 2017-12-29 2023-12-01 瑞士商傑太日煙國際股份有限公司 用於一蒸氣產生裝置之感應加熱總成
CN108213633B (zh) * 2018-01-11 2023-05-02 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种全自动射频电缆接头钎焊装置及方法
CN108435914B (zh) * 2018-03-23 2019-05-10 宁波高新区神台德机械设备有限公司 一种自带冷却系统的热冲压模具
CN110355438A (zh) * 2018-04-09 2019-10-22 中芯长电半导体（江阴）有限公司 快速冷却系统
DE102018127807A1 (de) * 2018-04-26 2019-10-31 Hanon Systems Vorrichtung und Verfahren zum thermischen Fügen insbesondere eines Wärmeübertragers für ein Kraftfahrzeug
CN108711556B (zh) * 2018-05-25 2020-06-19 北京北方华创微电子装备有限公司 去气腔室以及去气方法
JP7241286B2 (ja) * 2018-06-27 2023-03-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 リフロー炉およびはんだ付け処理方法
KR102570579B1 (ko) * 2018-07-13 2023-08-24 엘지전자 주식회사 냉동기
CN109317732A (zh) * 2018-08-01 2019-02-12 无锡汽车工程高等职业技术学校（无锡交通技师学院） 一种用于汽车锻造轮毂的自动化加工机床
JP2020043171A (ja) * 2018-09-07 2020-03-19 東京エレクトロン株式会社 温調方法
CN108856948A (zh) * 2018-09-21 2018-11-23 安徽机电职业技术学院 一种不规则零件用感应钎焊装置
JP6476342B1 (ja) * 2018-10-15 2019-02-27 オリジン電気株式会社 還元ガス供給装置及び処理済対象物の製造方法
US11975398B2 (en) 2018-12-19 2024-05-07 Oqab Dietrich Induction Inc. Induction-based systems and methods for joining substrates
KR102280033B1 (ko) * 2019-05-29 2021-07-21 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
CN110440602A (zh) * 2019-08-13 2019-11-12 德淮半导体有限公司 一种冷却水自动调节系统
US11443981B2 (en) * 2019-08-16 2022-09-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Bonding method of package components and bonding apparatus
KR102508040B1 (ko) * 2020-05-20 2023-03-08 시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤 냉각 장치, 기판 처리 장치, 냉각 방법, 및 기판 처리 방법
US11629920B2 (en) * 2020-05-28 2023-04-18 GM Cruise Holdings LLC. Structural mount with integrated cooling for autonomous vehicle sensors
CN111599894B (zh) * 2020-05-29 2022-03-08 苏州拓升智能装备有限公司 一种适用于TOPCon电池的双石墨舟缓存冷却装置
US11465224B2 (en) 2020-06-18 2022-10-11 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Ovens for equipment such as die attach systems, flip chip bonding systems, clip attach systems, and related methods
CN111816594B (zh) * 2020-08-28 2022-12-02 上海华力微电子有限公司 快速热退火设备
CN116547098A (zh) * 2020-11-12 2023-08-04 千住金属工业株式会社 焊接装置
EP4032648A1 (de) * 2021-01-25 2022-07-27 Infineon Technologies AG Anordnung zur formung einer verbindung
US11456274B1 (en) * 2021-08-31 2022-09-27 Yield Engineering Systems, Inc. Method of using a processing oven
US11465225B1 (en) 2021-08-31 2022-10-11 Yield Engineering Systems, Inc. Method of using processing oven
CN113793819A (zh) * 2021-09-16 2021-12-14 长江存储科技有限责任公司 化学槽及其温度控制方法
JP7053939B1 (ja) * 2021-12-10 2022-04-12 株式会社オリジン 半田付け装置及び半田付け製品の製造方法
CN115654913B (zh) * 2022-12-28 2023-04-07 泰姆瑞（北京）精密技术有限公司 半导体芯片连续封装的真空炉升降装置、治具框及系统
CN116705669B (zh) * 2023-08-04 2023-10-20 盛吉盛半导体科技(北京)有限公司 一种冷却效果均匀的半导体设备用加热灯盘及冷却方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3409679B2 (ja) 1998-02-06 2003-05-26 神港精機株式会社 半田付け装置
US6188044B1 (en) * 1998-04-27 2001-02-13 Cvc Products, Inc. High-performance energy transfer system and method for thermal processing applications
JP3732085B2 (ja) 2000-11-06 2006-01-05 光洋サーモシステム株式会社 リフロー炉及びその処理方法
US7734439B2 (en) * 2002-06-24 2010-06-08 Mattson Technology, Inc. System and process for calibrating pyrometers in thermal processing chambers
US20070166134A1 (en) * 2005-12-20 2007-07-19 Motoko Suzuki Substrate transfer method, substrate transfer apparatus and exposure apparatus
JP4640170B2 (ja) * 2005-12-28 2011-03-02 株式会社豊田自動織機 半田付け方法及び半導体モジュールの製造方法並びに半田付け装置
JP2007242691A (ja) * 2006-03-06 2007-09-20 Toyota Industries Corp 電子部品の接合方法及び電子部品の接合装置
JP2008182120A (ja) 2007-01-25 2008-08-07 Toyota Industries Corp 半田付け方法、半田付け装置、及び半導体装置の製造方法
JP2009119510A (ja) 2007-11-16 2009-06-04 Toyota Motor Corp 半田付け用加熱装置およびその方法
JP4263761B1 (ja) 2008-01-17 2009-05-13 トヨタ自動車株式会社 減圧式加熱装置とその加熱方法および電子製品の製造方法
ATE524265T1 (de) 2008-03-20 2011-09-15 Komax Holding Ag Löteinrichtung zum verbinden von solarzellen
JP2010161207A (ja) 2009-01-08 2010-07-22 Toyota Industries Corp 半田付け方法および半田付け装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220293436A1 (en) * 2021-03-11 2022-09-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Semiconductor substrate bonding tool and methods of operation
US11862482B2 (en) * 2021-03-11 2024-01-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor substrate bonding tool and methods of operation

Also Published As

Publication number Publication date
US10583510B2 (en) 2020-03-10
US20170203377A1 (en) 2017-07-20
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