JP2014179421A - 部品接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子部品の電極端子と基板の電極との良好な接合状態を確保した上で小型化及び生産性の向上を図る。
【解決手段】 結合及び分離可能な第１のベース３と第２のベース４を有し第１のベースと第２のベースが結合された状態において内部に基板５１と高さが異なる複数の電子部品５２とが配置される配置空間７が形成されるベースケース２と、配置空間において封止されたオイル２２と、配置空間にオイルを封止すると共にオイルの圧力に応じて変形されるオイル封止材１９と、オイルの圧力を変化させる油圧変化部１４と、ベースケースを加熱するヒーター８、２４とを備え、配置空間に基板と複数の電子部品が配置されたときに、加熱が行われると共にオイル封止材によって複数の電子部品が加圧され、電子部品の各電極端子５２ａがそれぞれ基板の各電極５１ａに押し付けられて各電極端子がそれぞれ各電極に接合されるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、所定の温度と圧力を加えて固相拡散接合により複数の電子部品の各電極端子を基板の各電極に接合する部品接合装置についての技術分野に関する。

特開２０１０−１１８５３４号公報 特開２０１２−８９７４０号公報

半導体素子等の電子部品を基板に接合する方法として、はんだを用いた接合方法がある。はんだを用いた接合方法は、電子部品を短時間で接合可能である点、はんだが温度変化に伴って生じる熱歪みに高い信頼性がある点、複数の電子部品をリフローによって一度に接合することが可能である点等において利点を有している。

しかしながら、はんだを用いた接合方法にあっては、電子部品の複数の電極端子を微細な間隔で接合することが困難である点、はんだが銀等と比較して電気導電性や熱伝導性が低いと言う点等において欠点を有している。

一方、電子部品を基板に接合する方法として、加熱や加圧を行ったり超音波振動を付与して接合を行う固相拡散接合による方法がある（例えば、特許文献１参照）。

固相拡散接合による方法は、一定の条件における加熱や加圧によっては溶融しない金属（電極）間に生じる原子の拡散現象を利用した接合方法であり、一般に、はんだの融点より低い数１００°Ｃでの条件下において行われ、はんだを用いた接合方法よりも接合作業における温度を下げることが可能である。

このような固相拡散接合による方法は、例えば、所定の温度と圧力を加えて電子部品の電極端子と基板の電極を直接に接合する方法や電子部品の電極端子と基板の電極との間に金属微粉末ペーストを塗布し金属微粉末ペーストを焼結して接合する方法がある。

固相拡散接合による方法は、良好な耐熱性を有すると共に高い電気導電性や熱伝導性を確保することが可能であると言う利点を有している。従って、固相拡散接合は、特に、良好な熱特性及び電気特性を必要とするＳｉＣ（シリコン・カーバイド）やＧａＮ（ガリウム・ナイトライド）等の次世代パワー半導体の他、高輝度ＬＥＤ（Light Emitting Diode）の接続やＬＳＩ（Large Scale Integration）における接合等の広範囲の分野で使用可能な接合方法である。

一方、固相拡散接合は、高い圧力を必要とすると共に十分な拡散反応を生じさせるために、はんだによる接合時間よりも多くの時間を必要とすると言う欠点も有している。

ところで、基板には複数の電子部品が接合されることが多いが、複数の電子部品が接合されるときには、各電子部品の高さが異なる場合がある。このような場合の従来の固相拡散接合においては、個々の電子部品をそれぞれ個別のヒーターの間に挟んで所定の温度と圧力を一定の時間で個々の電子部品毎に加えていた。

ところが、個々の電子部品を個別のヒーターの間に挟んで所定の温度と圧力を一定の時間加える方法にあっては、個々の電子部品毎に加熱のためのヒーターと加圧のためのモーター等を必要とするため、部品接合装置（ボンダー）の製造コストが高くなり、拡散反応のための多くの時間も必要なため、生産性が悪いと言う問題がある。

また、基板に接合される複数の電子部品は、高さに加えて平行度も一様ではなく、複数の電子部品に対して均一に加圧して基板に接合するためには、平行度の調整等の高度な制御が必要であり、やはり生産性が低下してしまう。

さらに、近年、電子機器等の小型化に伴って基板の小型化の要求も高く、一つの基板に接合される電子部品間の距離や電子部品の各端子間のピッチが短縮化される傾向にあるが、個々の電子部品毎に加熱のためのヒーターと加圧のためのモーター等を配置するためには大きな配置スペースが必要である。従って、個々の電子部品を個別のヒーターの間に挟んで所定の温度と圧力を一定の時間加える方法によっては、電子部品間の距離や電子部品の各端子間のピッチが小さい場合の電子部品の接合を行うことが困難であり、基板の小型化に支障を来すと言う問題もある。

一方、固相拡散接合によって基板に高さの異なる複数の電子部品を接合する従来の方法として、液体中に複数の電子部品を配置して液体の静水圧によって複数の電子部品を加圧すると共に液体を加熱することによって接合する方法がある（特許文献２の段落００４４、００４６等参照）。

上記のような液体の静水圧によって複数の電子部品を加圧して接合する方法にあっては、拡散反応のための時間が短縮化されると共に電子部品の基板に対する平行度の調整等の高度な制御も不必要になり生産性が向上し、各端子間のピッチが小さい場合等の電子部品の接合を行うことも可能になり基板の小型化にも寄与する。

ところが、液体の静水圧によって複数の電子部品を加圧して接合する方法にあっては、電子部品に付与される圧力が静水圧であるため、電子部品の電極端子を基板の電極に十分な力で押し付けることができず、電子部品の電極端子と基板の電極との良好な接合状態を確保することができないおそれがある。

この場合に、液体の量を増やして静水圧を高めることにより電子部品の電極端子と基板の電極との良好な接合状態を確保することが可能であるが、液体の量を増やすと液体の封入空間を大きくしなければならず、その分、部品接合装置が大型化してしまうと言う問題が生じてしまう。

そこで、本発明は、上記した問題点を克服し、電子部品の電極端子と基板の電極との良好な接合状態を確保した上で小型化及び生産性の向上を図ることを目的とする。

第１に、本発明に係る部品接合装置は、高さが異なる少なくとも二つの電子部品を含む複数の電子部品の電極端子を基板の複数の電極にそれぞれ接合する部品接合装置であって、結合及び分離可能な第１のベースと第２のベースを有し前記第１のベースと前記第２のベースが結合された状態において内部に前記基板と前記電子部品が配置される配置空間が形成されるベースケースと、前記配置空間において封止されたオイルと、前記配置空間に前記オイルを封止すると共に前記オイルの圧力に応じて変形されるオイル封止材と、前記ベースケースに支持され前記オイルの圧力を変化させる油圧変化部と、前記ベースケースを加熱するヒーターとを備え、前記各電極端子がそれぞれ前記各電極に位置合わせされて載置された状態で前記配置空間に前記基板と前記複数の電子部品とが配置されたときに、前記ヒーターによる加熱が行われると共に前記油圧変化部により前記オイルの圧力が変化されて前記オイル封止材の前記複数の電子部品に対する加圧が行われ、前記各電極端子がそれぞれ前記各電極に押し付けられて前記各電極端子がそれぞれ前記各電極に接合されるようにしたものである。

これにより、ヒーターによる加熱が行われた状態において、オイルの圧力によって変形されたオイル封止材による加圧が行われて高さの異なる電子部品の各電極端子が基板の各電極に一度に押し付けられて接合される。

第２に、上記した本発明に係る部品接合装置においては、前記オイル封止材が袋状に形成され、前記オイルが前記オイル封止材に充填されることが望ましい。

これにより、オイル封止材が配置空間から外部へのオイル漏れの防止手段として機能する。

第３に、上記した本発明に係る部品接合装置においては、前記オイル封止材に、前記電子部品に離接する方向において伸縮される複数の蛇腹部が設けられ、前記複数の電子部品にそれぞれ前記複数の蛇腹部が接し前記蛇腹部が前記電子部品の高さに応じて伸縮されることが望ましい。

これにより、複数の蛇腹部によって複数の電子部品が各別に押圧されて電子部品に対する加圧が行われる。

第４に、上記した本発明に係る部品接合装置においては、前記ベースケースに、前記ヒーターによって加熱されたときの温度を制御する熱電対が取り付けられることが望ましい。

これにより、熱電対によってベースケースに対する温度制御が行われる。

第５に、上記した本発明に係る部品接合装置においては、前記オイルに、前記ヒーターによって加熱されたときの温度を制御する熱電対が挿入されることが望ましい。

これにより、熱電対によってオイルに対する温度制御が行われる。

第６に、上記した本発明に係る部品接合装置においては、前記第１のベースと前記第２のベースにそれぞれ前記ヒーターが取り付けられることが望ましい。

これにより、基板及び電子部品が配置空間の両側から加熱される。

第７に、上記した本発明に係る部品接合装置においては、前記オイルの圧力を検出する油圧検出器が設けられ、前記油圧検出器による検出結果に基づいて前記油圧変化部が動作されて前記オイルの圧力が変化されることが望ましい。

これにより、オイルの圧力の変化が油圧検出器の検出結果に基づいて行われる。

本発明部品接合装置によれば、オイル封止材が高さの異なる複数の電子部品に接し、加熱及び加圧が行われた状態で高さの異なる電子部品の各電極端子が基板の各電極に一度に押し付けられて接合されるため、電極端子と電極の良好な接合状態を確保した上で小型化及び生産性の向上を図ることができる。

図２乃至図１２と共に本発明部品接合装置の実施の形態を示すものであり、本図は、部品接合装置の平面図である。 部品接合装置の概略断面図である。 回路基板を示す正面図である。 図５乃至図９と共に部品接合装置による固相拡散接合の手順について示すものであり、本図は、基板が第２のベースに載置された状態を示す概略断面図である。 基板の電極に電子部品の電極端子が位置合わせされて載置された状態を示す概略断面図である。 第１のベースと第２のベースが結合された状態を示す概略断面図である。 電子部品に対する加圧及び加熱が行われている状態を示す概略断面図である。 第１のベースと第２のベースが分離された状態を示す概略断面図である。 電子部品が接合された基板が部品接合装置から取り出された状態を示す概略断面図である。 図１１と共に第１の変形例に係る部品接合装置を示すものであり、本図は、平面図である。 概略断面図である。 第２の変形例に係る部品接合装置を示す概略断面図である。

以下に、本発明部品接合装置を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。

＜部品接合装置の構成＞
先ず、電子部品を基板に接合する部品接合装置（ボンダー）の構成について説明する（図１及び図２参照）。

部品接合装置１はベースケース２とベースケース２に取り付けられ又は支持された所要の各部とを有している。ベースケース２はそれぞれ熱伝導性の高い金属材料によって形成された第１のベース３と第２のベース４を有し、第１のベース３と第２のベース４が上下方向において結合及び分離可能とされている。

第１のベース３は下方に開口された箱状の本体部５と本体部５の中央部から上方へ突出された支持突部６とを有している。本体部５の内部空間は第１のベース３と第２のベース４が結合されたときに配置空間７として形成され、配置空間７は第１のベース３と第２のベース４が結合された状態において密閉空間とされる。

本体部５は平面で見て、例えば、略矩形状に形成され、本体部５にはそれぞれ上下に貫通されたネジ止め孔５ａ、５ａ、・・・が周方向に等間隔に離隔して形成されている。

本体部５には、例えば、前後に延びる第１のヒーター８、８、・・・が左右に離隔して取り付けられ、第１のヒーター８、８、・・・の一端には本体部５を貫通するように配置されている。第１のヒーター８、８、・・・には導電管９が連結され、導電管９を介して第１のヒーター８、８、・・・に発熱用の電流が供給される。

本体部５には第１の熱電対１０と第２の熱電対１１が挿入された状態で取り付けられている。第１の熱電対１０は第１のヒーター８、８、・・・によって加熱される第１のベース３の温度を制御する機能を有している。第２の熱電対１１は先端部が第１のベース３の配置空間７に位置され、配置空間７に封止される後述するオイルの温度を制御する機能を有している。

本体部５には上下に貫通された連通孔５ｂが形成され、連通孔５ｂは配置空間７に連通されている。本体部５には油圧検出器１２が取り付けられ、油圧検出器１２には下方へ突出された検出部１２ａが設けられている。油圧検出器１２は検出部１２ａが連通孔５ｂに挿入された状態で本体部５に取り付けられている。

第１のベース３の中央部には上下に貫通された支持孔１３が形成され、支持孔１３は支持突部６から本体部５に亘る位置に形成されている。支持孔１３の上端側の位置には螺溝１３ａが形成されている。

第１のベース３には油圧変化部１４が回転自在に支持されている。油圧変化部１４は上下方向を向く円板部１５と円板部１５の上面に設けられたハンドル部１６と円板部１５の中心部から下方へ突出された被支持軸部１７とを有している。被支持軸部１７は上端側の部分が螺合部１７ａとして設けられ、被支持軸部１７の下端寄りの位置には環状の取付溝１７ｂが形成されている。取付溝１７ｂにはゴム材料や樹脂材料によって形成されたパッキン１８が取り付けられている。

油圧変化部１４は被支持軸部１７が支持孔１３に上方から挿入され、螺合部１７ａが螺溝１３ａに螺合されることにより第１のベース３に被支持軸部１７の軸回り方向へ回転自在に支持される。このときパッキン１８が支持孔１３の周面に密着される。

油圧変化部１４のハンドル部１６が操作されると、油圧変化部１４の全体が回転され螺合部１７ａが螺溝１３ａに対して送られ回転方向に応じて油圧変化部１４が第１のベース３に対して上下方向へ変位される。従って、被支持軸部１７が支持孔１３において上下方向へ変位される。

本体部５の下端寄りの位置にはオイル封止材１９が取り付けられている。オイル封止材１９は、例えば、薄膜状のステンレス鋼やゴム等によって形成され、オイルの圧力（油圧）に応じて変形可能とされている。オイル封止材１９は外周部を除く部分が配置空間７に位置され、外周寄りの部分が本体部５の内部に配置された円環状のオーリング２０によって封止されている。

オイル封止材１９は取付ネジ２１、２１、・・・によって本体部５に取り付けられている。取付ネジ２１、２１、・・・はそれぞれ本体部５のネジ止め孔５ａ、５ａ、・・・に螺合され、オイル封止材１９の外周部に締結されている。

本体部５の配置空間７はオイル封止材１９によって上下に分割され、上側の部分がオイル封入部７ａとして形成され、下側の部分が基板配置部７ｂとして形成される。

配置空間７のオイル封入部７ａとオイル封入部７ａに連通された連通孔５ｂとにはオイル２２が封入されている。また、オイル封入部７ａは支持孔１３にも連通されているため、オイル２２は支持孔１３に流入可能とされている。配置空間７等に封入されたオイル２２は、油圧変化部１４の被支持軸部１７に取り付けられたパッキン１８とオイル封止材１９の外周寄りの部分に取り付けられたオーリング２０とによって外部への漏出が防止されている。

第２の熱電対１１は先端部がオイル封入部７ａに封入されたオイル２２に挿入されており、第２の熱電対１１によってオイル２２の温度が制御される。また、オイル２２は、油圧検出器１２の検出部１２ａが挿入された連通孔５ｂにも封入されているため、油圧検出器１２によって圧力（油圧）が検出され、油圧検出器１２の検出結果に基づいて油圧変化部１４が回転される。油圧変化部１４が回転されると、上記したように、油圧変化部１４の被支持軸部１７が支持孔１３において上下方向へ変位され、被支持軸部１７の下端面とオイル２２の接触位置が変化される。

第２のベース４は平板状に形成され、上面が基板載置面４ａとして形成されている。基板載置面４ａには基板取付部２３が設けられている。

第２のベース４には、例えば、前後に延びる第２のヒーター２４、２４、・・・が左右に離隔して取り付けられ、第２のヒーター２４、２４、・・・は第２のベース４を貫通するように配置されている。第２のヒーター２４、２４、・・・には図示しない導電管が連結され、この導電管を介して第２のヒーター２４、２４、・・・に発熱用の電流が供給される。

本体部５には第３の熱電対２５が挿入された状態で取り付けられている。第３の熱電対２５は第２のヒーター２４、２４、・・・によって加熱される第２のベース４の温度を制御する機能を有している。

上記のように構成された部品接合装置は、上記したように、第１のベース３と第２のベース４が結合及び分離可能とされている。第１のベース３と第２のベース４の結合は、例えば、四隅が締結ネジ２６、２６、・・・により締結されて行われる。また、第１のベース３と第２のベース４の分離は締結ネジ２６、２６、・・・による締結が解除されることにより行われる。

＜回路基板＞
次に、部品接合装置１の配置空間７に配置される回路基板の一例について概略を説明する（図３参照）。

回路基板５０は基板５１上に複数の電子部品５２、５２が部品接合装置１によって固相拡散により接合されて構成される。尚、部品接合装置１による固相拡散接合の手順については後述する。

基板５１には図示しない駆動回路が形成され、基板５１の上面には駆動回路に接続された複数の電極５１ａ、５１ａ、・・・が設けられている。電極５１ａ、５１ａ、・・・は、例えば、金、銀、銅、錫、ニッケル、亜鉛、アンチモン、ビスマス、インジウム又はこれらの合金等の所定の金属材料によって形成されている。

電子部品５２、５２、・・・は高さが異なる少なくとも二つの電子部品５２、５２を含み、下面にそれぞれ電極端子５２ａ、５２ａ、・・・を有している。電極端子５２ａ、５２ａ、・・・は、例えば、金、銀、銅、錫、ニッケル、亜鉛、アンチモン、ビスマス、インジウム又はこれらの合金等の所定の金属材料によって形成されている。

尚、図には、基板５１の電極５１ａと電子部品５２の電極端子５２ａとを平板状の形状で簡略化して示している。

＜固相拡散接合＞
以下に、電子部品５２、５２、・・・の基板５１に対する固相拡散接合の手順について説明する（図４乃至図９参照）。固相拡散接合は所定の温度と圧力を加えて電子部品５２の電極端子５２ａと基板５１の電極５１ａとを接合することにより行われる。

先ず、基板５１が準備されて第２のベース４の基板載置面４ａに載置され、基板取付部２３によって基板５１が第２のベース４に位置決めされて取り付けられる（図４参照）。

次に、基板５１の電極５１ａ、５１ａ、・・・に電子部品５２、５２、・・・の電極端子５２ａ、５２ａ、・・・がそれぞれ位置合わせされて載置される（図５参照）。上記したように、電子部品５２、５２、・・・には高さが異なるものがあるため、電極端子５２ａ、５２ａ、・・・が電極５１ａ、５１ａ、・・・にそれぞれ位置合わせされて電子部品５２、５２、・・・が載置された状態において、電子部品５２、５２、・・・の各上面における位置が電子部品５２、５２、・・・の高さに応じて異なる状態にされている。

次いで、第１のベース３又は第２のベース４が図示しない搬送機構によって搬送され、第１のベース３と第２のベース４が締結ネジ２６、２６、・・・により締結されて結合される（図６参照）。従って、基板５１及び電子部品５２、５２、・・・が配置空間７の基板配置部７ｂに配置される。このときオイル封止材１９は、例えば、略平板状にされており、油圧変化部１４の被支持軸部１７が上方側における初期位置に保持されている。

次に、電子部品５２、５２、・・・に対する加圧及び加熱が同時に行われる（図７参照）。

加圧は油圧変化部１４のハンドル部１６が操作されることにより被支持軸部１７が下方へ変位され、被支持軸部１７によってオイル２２が押し込まれることにより行われる。被支持軸部１７によってオイル２２が押し込まれると、オイル２２によるオイル封止材１９に対する圧力が大きくなり、オイル封止材１９が変形されオイル封止材１９によって電子部品５２、５２、・・・の上面が一度に下方へ押圧される。このとき油圧検出器１２によってオイル２２の圧力（油圧）が検出され、油圧検出器１２の検出結果に基づいて油圧変化部１４の回転量が制御される。
変形されたオイル封止材１９は電子部品５２、５２、・・・の各上面の位置に倣う形状に変形され、電極端子５２ａ、５２ａ、・・・がそれぞれ基板５１の電極５１ａ、５１ａ、・・・に一度に押し付けられる。

加熱は第１のヒーター８、８、・・・と第２のヒーター２４、２４、・・・に発熱用の電流が供給されることにより行われ、第１のヒーター８、８、・・・と第２のヒーター２４、２４、・・・からそれぞれ第１のベース３と第２のベース４に熱が伝達されると共に第１のベース３からオイル２２及びオイル封止材１９に熱が伝達される。このとき第１の熱電対１０と第２の熱電対１１と第３の熱電対２５によってそれぞれ第１のベース３とオイル２２と第２のベース４に対する温度制御が行われ、基板５１と電子部品５２、５２、・・・に伝達される熱量が制御される。

上記した加圧及び加熱は所定の時間行われる。尚、加圧及び加熱は、例えば、電子部品５２、５２、・・・に対する圧力負荷や熱負荷の軽減、電極端子５２ａ、５２ａ、・・・と電極５１ａ、５１ａ、・・・の接合状態等を考慮し、複数回に分けて行われるようにしてもよい。

加圧及び加熱が所定の時間行われると、位置合わせされた各電極端子５２ａ、５２ａ、・・・と各電極５１ａ、５１ａ、・・・が固相拡散により接合される。

加熱の終了は第１のヒーター８、８、・・・と第２のヒーター２４、２４、・・・に対する発熱用の電流の供給が停止されることにより行われる。加圧の終了は油圧変化部１４が先程とは反対方向へ回転されて被支持軸部１７が上方へ変位されることにより行われ、被支持軸部１７が上方へ変位されると変形されていたオイル封止材１９が元の状態に復帰される。

次いで、第１のベース３と第２のベース４の締結ネジ２６、２６、・・・による締結が解除され、第１のベース３又は第２のベース４が搬送機構によって搬送され、第１のベース３と第２のベース４が分離される（図８参照）。

続いて、電子部品５２、５２、・・・が接合された基板５１が第２のベース４の基板載置面４ａから取り出されて冷却される（図９参照）、基板５１等が冷却されることにより、各電極端子５２ａ、５２ａ、・・・と各電極５１ａ、５１ａ、・・・の良好な接合状態が確保され、回路基板５０が形成される。

尚、冷却は基板５１が第２のベース４の基板載置面４ａに載置された状態で行われるようにしてもよい。

＜部品接合装置の第１の変形例＞
次に、部品接合装置の第１の変形例について説明する（図１０及び図１１参照）。

尚、以下に示す第１の変形例に係る部品接合装置１Ａは、上記した部品接合装置１と比較して、オイルの封入状態が異なること、ベースケースの構成が異なること及びオイル封止材の構成が異なることが相違するため、部品接合装置１と比較して異なる部分についてのみ詳細に説明し、その他の部分については部品接合装置１における同様の部分に付した符号と同じ符号を付して説明は省略する。

部品接合装置１Ａはベースケース２Ａとベースケース２Ａに取り付けられ又は支持された所要の各部とを有している。ベースケース２Ａはそれぞれ熱伝導性の高い金属材料によって形成された第１のベース３と第２のベース４と中間ベース３０を有し、中間ベース３０が第１のベース３と第２のベース４の間に位置される。

中間ベース３０は環状の板状に形成され、内周面が第１のベース３の内周面より内側に位置されている。従って、中間ベース３０によって配置空間７における下側の部分の径が上側の部分の径より小さくされ、配置空間７における上側の部分の外周部が保持部７ｃとして形成されている。

第１のベース３と中間ベース３０は取付ネジ２１、２１、・・・によって結合され、中間ベース３０が第１のベース３に結合された状態において中間ベース３０と第２のベース４が上下方向において結合及び分離可能とされている。

本体部５には第１の熱電対１０が取り付けられているが、第２の熱電対１１は取り付けられていない。本体部５の上面には円筒状のセル支持部３１が設けられている。

本体部５には油圧検出器１２Ａが取り付けられ、油圧検出器１２Ａは連通孔５ｂに上下方向へ移動自在に支持された圧力検出軸１２ｂとセル支持部３１に固定されたロードセル１２ｃとを有している。ロードセル１２ｃは圧力検出軸１２ｂの上端に結合されている。

第１のベース３には油圧変化部１４が回転自在に支持されているが、被支持軸部１７には取付溝１７ｂが形成されておらず、被支持軸部１７にパッキン１８も取り付けられていない。

配置空間７には袋状に形成されたオイル封止材１９Ａが配置されている。オイル封止材１９Ａの内部にはオイル２２が充填されている。オイル封止材１９Ａは、例えば、薄膜状のステンレス鋼やゴム等によって形成され、オイル２２の圧力（油圧）に応じて変形可能とされている。オイル封止材１９Ａは一部（外周部）が保持部７ｃに挿入されて保持された状態で配置空間７に配置されている。

オイル封止材１９Ａの表面には油圧変化部１４における被支持軸部１７の下端面が接触され、被支持軸部１７が支持孔１３において上下方向へ変位されることによりオイル封止材１９Ａに対する被支持軸部１７の押圧状態が変化されてオイル封止材１９Ａが変形される。

オイル封止材１９Ａの表面には油圧検出器１２Ａにおける圧力検出軸１２ｂの下端面が接触され、オイル封止材１９Ａの変形によって圧力検出軸１２ｂが上下方向へ移動されることによりロードセル１２ｃによってオイル２２の圧力（油圧）が検出され、油圧検出器１２Ａの検出結果に基づいて油圧変化部１４が回転される。油圧変化部１４が回転されると、上記したように、油圧変化部１４の被支持軸部１７が支持孔１３において上下方向へ変位され、被支持軸部１７のオイル２２に対する接触位置が変化される。

上記のように構成された部品接合装置１Ａにおける電子部品５２、５２、・・・の基板５１に対する固相拡散接合においては、オイル封止材１９Ａが油圧変化部１４の被支持軸部１７に押圧されて油圧が変化され電子部品５２、５２、・・・に対する加圧が行われるが、固相拡散接合の手順は部品接合装置１の場合と同様である。従って、部品接合装置１Ａにおける電子部品５２、５２、・・・の基板５１に対する固相拡散接合の手順については説明を省略する。

上記したように、部品接合装置１Ａにあっては、オイル封止材１９Ａが袋状に形成され、オイル２２がオイル封止材１９Ａに充填されて配置空間７に封止されているため、オイル２２の配置空間７への配置が簡単であると共にオイル漏れの防止手段を用いることなくオイル２２の漏れを確実に防止することができる。

＜部品接合装置の第２の変形例＞
次に、部品接合装置の第２の変形例について説明する（図１２参照）。

尚、以下に示す第２の変形例に係る部品接合装置１Ｂは、上記した部品接合装置１Ａと比較して、オイル封止材の構成が異なること及び油圧変化部の構成が異なることが相違するため、部品接合装置１Ａと比較して異なる部分についてのみ詳細に説明し、その他の部分については部品接合装置１Ａにおける同様の部分に付した符号と同じ符号を付して説明は省略する。

部品接合装置１Ｂの配置空間７には袋状に形成されたオイル封止材１９Ｂが配置されている。オイル封止材１９Ｂの内部にはオイル２２が充填されている。オイル封止材１９Ｂは、例えば、薄膜状のステンレス鋼やゴム等によって形成され、多くのオイル２２が充填された充填用本体部４０と充填用本体部４０からそれぞれ下方へ突出された蛇腹部４１、４１、・・・とを有している。

蛇腹部４１、４１、・・・は電子部品５２、５２、・・・の数と同数が設けられ、それぞれ電子部品５２、５２、・・・の真上の位置に設けられている。蛇腹部４１、４１、・・・は電子部品５２、５２、・・・の高さに対応して上下方向における長さが異なるように形成され、電子部品５２、５２、・・・の高さが高くなるに従って上下方向における長さが短くされている。蛇腹部４１、４１、・・・は内部に封入されるオイル２２の圧力に応じて伸縮される。

部品接合装置１Ｂには油圧変化部１４に代えて、例えば、図示しない圧力調整弁を有する油圧変化部１４Ｂが設けられている。

油圧変化部１４Ｂによってオイル２２の圧力が変化されると、変化された圧力に伴って蛇腹部４１、４１、・・・が上下方向において伸縮される。

上記のように構成された部品接合装置１Ｂにおいて、油圧変化部１４Ｂによってオイル２２の圧力が変化されると、各蛇腹部４１、４１、・・・が伸縮され、蛇腹部４１、４１、・・・による電子部品５２、５２、・・・に対する押圧力が変化され、電子部品５２、５２、・・・に対する圧力が変化される。

部品接合装置１Ｂにおいては、上記したように、オイル２２の圧力の変化に応じて伸縮される蛇腹部４１、４１、・・・によって電子部品５２、５２、・・・に対する加圧が行われるが、固相拡散接合の手順は部品接合装置１の場合と同様である。従って、部品接合装置１Ｂにおける電子部品５２、５２、・・・の基板５１に対する固相拡散接合の手順については説明を省略する。

上記したように、部品接合装置１Ｂにあっては、オイル封止材１９Ｂに、電子部品５２、５２、・・・に離接する方向において伸縮される複数の蛇腹部４１、４１、・・・が設けられ、電子部品５２、５２、・・・の各上面にそれぞれ蛇腹部４１、４１、・・・の各下面が接し蛇腹部４１、４１、・・・が電子部品５２、５２、・・・の高さに応じて伸縮されて電子部品５２、５２、・・・に対する加圧が行われる。

従って、蛇腹部４１、４１、・・・によって電子部品５２、５２、・・・を各別に押圧するため、蛇腹部４１、４１、・・・の長さを電子部品５２、５２、・・・の高さに応じて変更することにより各電子部品５２、５２、・・・に対する加圧を電子部品５２、５２、・・・の高さに応じた最適な圧力で行うことができる。

尚、部品接合装置１Ｂにあっては、蛇腹部４１、４１、・・・の内部にそれぞれ上下方向に延びる図示しない案内軸を配置し、蛇腹部４１、４１、・・・がそれぞれ案内軸に案内されて伸縮されるように構成することも可能である。

このように蛇腹部４１、４１、・・・の内部にそれぞれ上下方向に延びる案内軸を配置することにより、蛇腹部４１、４１、・・・が上下方向に対して傾斜する方向へ伸縮されることがなく、蛇腹部４１、４１、・・・による電子部品５２、５２、・・・に対する押圧動作を適正に行うことができる。

＜まとめ＞
以上に記載した通り、部品接合装置１、１Ａ、１Ｂにあっては、オイル封止材１９、１９Ａ、１９Ｂが高さの異なる複数の電子部品５２、５２、・・・に接し加熱及び加圧が行われオイル２２の圧力によって各電極端子５２ａ、５２ａ、・・・がそれぞれ基板５１の各電極５１ａ、５１ａ、・・・に押し付けられ各電極端子５２ａ、５２ａ、・・・がそれぞれ各電極５１ａ、５１ａ、・・・に接合される。

従って、高さの異なる電子部品５２、５２、・・・の各電極端子５２ａ、５２ａ、・・・がオイル２２の圧力によってオイル封止材１９、１９Ａ、１９Ｂを介して基板５１の各電極５１ａ、５１ａ、・・・に一度に押し付けられて接合されるため、電極端子５２ａ、５２ａ、・・・と電極５１ａ、５１ａ、・・・の良好な接合状態を確保した上で小型化及び生産性の向上を図ることができる。

また、部品接合装置１、１Ａ、１Ｂにあっては、ベースケース２、２Ａに、第１のヒーター８、８、・・・と第２のヒーター２４、２４、・・・によって加熱されたときの温度を制御する第１の熱電対１０と第３の熱電対２５が取り付けられているため、ベースケース２、２Ａに対する最適な温度制御によって電極端子５２ａ、５２ａ、・・・と電極５１ａ、５１ａ、・・・の良好な接合状態を確保することができる。

さらに、部品接合装置１にあっては、オイル２２に、第１のヒーター８、８、・・・及び第２のヒーター２４、２４、・・・によって加熱されたときの温度を制御する第２の熱電対１１が挿入されているため、オイル２２に対する最適な温度制御によって電極端子５２ａ、５２ａ、・・・と電極５１ａ、５１ａ、・・・の良好な接合状態を確保することができる。

さらにまた、部品接合装置１、１Ａ、１Ｂにあっては、第１のベース３と第２のベース４にそれぞれ第１のヒーター８、８、・・・と第２のヒーター２４、２４、・・・が取り付けられているため、基板５１及び電子部品５２、５２、・・・が配置空間７の両側から加熱され、配置空間７の温度の均一化が図られ、電極端子５２ａ、５２ａ、・・・と電極５１ａ、５１ａ、・・・の良好な接合状態を確保することができる。

加えて、部品接合装置１、１Ａ、１Ｂにあっては、油圧検出器１２、１２Ａによる検出結果に基づいてオイル２２の圧力が変化されるため、電子部品５２、５２、・・・への加圧状態の最適化が図られ、電極端子５２ａ、５２ａ、・・・と電極５１ａ、５１ａ、・・・の良好な接合状態を確保することができる。

＜その他＞
上記には、電子部品５２の電極端子５２ａを基板５１の電極５１ａに固相拡散により接合する例を示したが、本発明は、例えば、半導体チップ（電子部品）同士を接合し複合部品化する所謂チップオンチップや半導体パッケージ等における電極の接合等の実装基板（回路基板）や半導体装置の分野に広く適用することが可能である。

１…部品接合装置
２…ベースケース
３…第１のベース
４…第２のベース
７…配置空間
８…第１のヒーター
１０…第１の熱電対
１１…第２の熱電対
１２…油圧検出器
１４…油圧変化部
１９…オイル封止材
２２…オイル
２４…第２のヒーター
２５…第３の熱電対
５１…基板
５１ａ…電極
５２…電子部品
５２ａ…電極端子
１Ａ…部品接合装置
２Ａ…ベースケース
１２Ａ…油圧検出器
１９Ａ…オイル封止材
１Ｂ…部品接合装置
１４Ｂ…油圧変化部
１９Ｂ…オイル封止材
４１…蛇腹部

Claims (7)

1. 高さが異なる少なくとも二つの電子部品を含む複数の電子部品の電極端子を基板の複数の電極にそれぞれ接合する部品接合装置であって、
   結合及び分離可能な第１のベースと第２のベースを有し前記第１のベースと前記第２のベースが結合された状態において内部に前記基板と前記電子部品が配置される配置空間が形成されるベースケースと、
   前記配置空間において封止されたオイルと、
   前記配置空間に前記オイルを封止すると共に前記オイルの圧力に応じて変形されるオイル封止材と、
   前記ベースケースに支持され前記オイルの圧力を変化させる油圧変化部と、
   前記ベースケースを加熱するヒーターとを備え、
   前記各電極端子がそれぞれ前記各電極に位置合わせされて載置された状態で前記配置空間に前記基板と前記複数の電子部品とが配置されたときに、前記ヒーターによる加熱が行われると共に前記油圧変化部により前記オイルの圧力が変化されて前記オイル封止材の前記複数の電子部品に対する加圧が行われ、前記各電極端子がそれぞれ前記各電極に押し付けられて前記各電極端子がそれぞれ前記各電極に接合されるようにした
   部品接合装置。
2. 前記オイル封止材が袋状に形成され、
   前記オイルが前記オイル封止材に充填された
   請求項１に記載の部品接合装置。
3. 前記オイル封止材に、前記電子部品に離接する方向において伸縮される複数の蛇腹部が設けられ、
   前記複数の電子部品にそれぞれ前記複数の蛇腹部が接し前記蛇腹部が前記電子部品の高さに応じて伸縮されるようにした
   請求項１に記載の部品接合装置。
4. 前記ベースケースに、前記ヒーターによって加熱されたときの温度を制御する熱電対が取り付けられた
   請求項１、請求項２及び請求項３に記載の部品接合装置。
5. 前記オイルに、前記ヒーターによって加熱されたときの温度を制御する熱電対が挿入された
   請求項１、請求項３及び請求項４に記載の部品接合装置。
6. 前記第１のベースと前記第２のベースにそれぞれ前記ヒーターが取り付けられた
   請求項１、請求項２、請求項３、請求項４及び請求項５に記載の部品接合装置。
7. 前記オイルの圧力を検出する油圧検出器が設けられ、
   前記油圧検出器による検出結果に基づいて前記油圧変化部が動作されて前記オイルの圧力が変化されるようにした
   請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５及び請求項６に記載の部品接合装置。

Images