JP2012063335A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大気中、ガス中、真空中でワーク（対象物）を非常に短い時間で高温度へ昇温加熱する。又、銅ベースに付属しているハンダの溶融を可能とする。
【解決手段】高周波誘導加熱装置のコイルに流した高周波電流でワークの放熱板（金属板）に渦電流を発生させ、ワークの放熱板自身を発熱させる。また、高周波誘導加熱装置で直接ワークを加熱できない場合は、ワークに接触させて配設したサセプター（磁束吸収体）を発熱させ、接触面からワークへ熱を伝導させる事により、急速に昇温させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワーク（半導体及、パワーモジュールユニット、インバーターユニット）を高温状態で電気的特性検査を行ってその良否を判定する半導体検査装置及び高温状態でハンダ付を行う製造装置に関する。

半導体、パワーモジュールユニット、インバーターユニットを製造するにあたっては、高温状態での電気的特性試験を行い良否を判定している。 検査対象物の温度を急速に昇温する事で効率の良い特性試験が可能になる。

特にこれからの車は、電気自動車やハイブリッド方式自動車の普及にともない使用される半導体やパワーモジュールユニット及びインバーターユニットには大きな電流が流れる為、ワーク自身の発熱が大きくなり、１００〜２００℃の高温状態でも正常に動作する事を電気的に検査・確認する必要がある。

従来方式の熱源はニクロム線を使用したの電熱ヒーターである。それ故に体み時間でも電源を切る事ができない為、大量の電流を長時間にわたり絶えず流しながら昇温加熱してきたので、工場の電気使用量が大きく、その結果二酸化炭素排出量を増やしていた。

従来の電熱ヒーターで半導体、パワーモジュールユニット、インバーターユニットを１２５℃以上に加熱するには更に長い時間を必要としているので、生産設備としては不向きである。
本発明は、従来の方式のものと比較して、ワークの大きさにもよるが非常に短時間で１５０℃〜３００℃以上に昇温することを可能とした。

従来の方法はハンドラー（選別機）のテスト個所からテストヘッドに放射熱が伝わり、周囲の使用部品の温度が上がり、精度の高い試験に悪影響を与える可能性が大きい。
本発明は、設定温度に達したデバイスが位置するハンドラー（選別機）の底面とＬＳＩテスターのテストヘッドの上面との間隙に空気を流し、エアーカーテンを作りハンドラー（選別機）側の熱がテストヘッド側へ伝わり難くした。

高周波誘導加熱装置を使用し昇温したい半導体、パワーモジュールユニット、インバーターユニットの銅板、鉄系材料（板）やアルミ板に渦電流を発生させて加熱し、設定温度まで昇温させ、保温させる装置。

高周波誘導加熱装置の電磁エネルギーをサセプター（Ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）としてのカーボングラファイト、ステンレス、銅などに吸収させると、そのエネルギーは急速に熱となり、その熱は半導体などの部品へ移動することなり、結果として半導体などの部品を設定温度まで短時間で昇温させて、保温する事が可能となる装置。

（１）本発明は、必要な時だけ電源を投入すれば、ワーク（半導体、パワーモジュー ルユニット、インバーターユニット）等を非常に短時間で昇温させる事ができる 為、電気代の節約が可能となる。
そして、二酸化炭素の排出量も軽減される。
（２）何らかのトラブルで装置（ハンドラー）を停止させたり、体憩時間等で電源を 切った場合でも、途中まで暖まっていたワーク（半導体やパワーモジュールユニ ット）を設定温度まで、途中の温度からからでも昇温可能である。
（３）大気中のみならずチャンバー内の真空中やガス中でもワークを短時間で昇温加 熱することが可能である。

高周波誘導加熱装置で熱伝導材（サセプター）を設定温度まで加熱し、熱伝導材をワーク（半導体、パワーモジュールユニット）に接触させて昇温し、設定温度を保持する構造とする。

高周波誘導加熱装置でワークに組み込まれた放熱板（銅ベース等）を発熱させ、ワークを設定温度まで昇温し、ワークの温度を監視しているセンサーからの情報をもとに設定温度を保持する構造とする。

ワークの試験個所に、テスターのテストヘッドとハンドラーの最下面の間にエアーブロー装置を設けて試験場所からの放射熱の影響を軽減させる構造とする。

高周波誘導加熱装置で熱伝導材（サセプター）を加熱し、ワークを昇温する機構を図示しました。（Ａ）図は、加熱されるサセプター単体を（Ｂ）図に示した。サセプターの突起はワーク形状に合わせた形状にしてワーク面と相似形とする。突起の形状は、３角形、４角形、から円形そして楕円形までを含むものとする。

高周波誘導加熱装置でワークの放熱板等を直接昇温する機構を図示しました。（Ａ）図は平面図で装置を上方から見た図です。（Ｂ）図は正面図です。

ハンドラーの試験個所（テストサイト）の最下面とテスターのテストヘッドの最上面の間隙に空気の流れ（エアーブロー）をつくり、ハンドラー側のテストサイトの熱がテストヘッドへ伝わるのを妨げる機構を図示しました。（Ａ）図は上面図で、空気の流れを創りハンドラーのテストサイト（保温部）からの放射熱の遮断効果を図示した。（Ｂ）図は正面図で、熱の影響を受けてはならないテストヘッドとテストサイト（保温部）の間隙に位置する冷却構造を図示した。

現状の高温ハンドラーに装備している加熱装置では１２５℃迄はある時間内に昇温可能である。今後、車載向けやモーター駆動向け半導体は１５０℃以上に加熱して特性試験を実施することが必須になってきたが、現状の加熱装置でワークでの半導体（ＩＣ、パワーモジュールユニットやインバーターユニット）を昇温させるには非常に長い時間をかけなければ目標としている温度に到達しないし、又目標温度迄昇温できない場合もある。

本発明はワークを非常に短い時間で容易に１５０℃〜２００℃へ昇温することが可能となったので、生産コストの削減と二酸化炭素排出量の低減に寄与するので、１５０℃以上の高温状態での試験が必要な半導体工場では必ず必要になってくる。

半導体のパワーモジュールやインバーターの銅ベース上のハンダを基板とハンダ付を真空炉内で行う為には、従来の熱伝導方式では銅ベースを３００℃以上に加熱する事は非常に難しく、加熱には長い時間を必要としている。

本発明は真空中のワークを非常に短い時間で容易に３００℃以上に昇温することが可能となったので、製品の信頼性向上と二酸化炭素排出量の低減に寄与する事が可能となった。モーター等を駆動するパワーモジュールユニットやインバーターユニットの生産工程のハンダ付工程では、ワークを３００℃以上の高温状態にする必要があるので、これらの工場では必ず必要である。

Claims (3)

1. ワーク（半導体、半導体や各種部品で構成されたモジュールユニット等）を設定温度まで急速に昇温させ、その温度を保持する高周波誘導加熱装置。
2. ワークを昇温させる為のサセプター（磁束吸収体）に突起を持たせる。
   突起の形状はワーク形状に合わせ、３角形、４角形、５角形以上の多角形、円形そして楕円形とする。
3. 昇温されたワークの温度保持機構部の周囲に冷風を送りエアーカーテンを創出し、他への熱伝播を防止する機構装置。

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