JP2021153165A - Device and method for sintering electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、銀ナノペーストなどの接合材を用いてシンタリング(焼結法)により電子部品を接合する電子部品のシンタリング装置および方法に関する。 The present invention relates to a sintering apparatus and method for electronic components in which electronic components are bonded by sintering (sintering method) using a bonding material such as silver nanopaste.
エアーコンディショナー、エレベーター、ハイブリット自動車や電気自動車などの電動機器では、電源電圧と駆動電圧とが異なることが多い。そのため、これらの電動機器には、インバーターやコンバーターなどの電力変換装置が搭載されている。これらの中でパワー半導体を用いて電力を変換する機器をパワーモジュールと呼ぶ。一般的に、パワー半導体は絶縁基板に半田接合されている。 In electric devices such as air conditioners, elevators, hybrid vehicles and electric vehicles, the power supply voltage and the drive voltage are often different. Therefore, these electric devices are equipped with power conversion devices such as inverters and converters. Among these, a device that converts electric power using a power semiconductor is called a power module. Generally, power semiconductors are solder-bonded to an insulating substrate.
パワー半導体を絶縁基板に半田接合させる方法として、例えば、特許文献1には、インテリジェントパワーモジュールなどの半導体装置の自動化組立において、あらかじめ金属ベース板にパワー回路、制御回路ブロックを搭載した回路組立体を主チャンバーに送り込む搬送途上でその接合面が半田溶融点より30〜50℃高い温度となるように予熱し、この予熱された回路組立体の上に端子一体型の外囲樹脂ケースをドッキングして重ね合わせ、この状態で外部導出端子と主回路、制御回路ブロックとの間のはんだ付け、および樹脂ケースと金属ベース板との間の接着を同時に行うことが記載されている。
As a method of soldering a power semiconductor to an insulating substrate, for example, in
パワー半導体は、10mm角程度の小さなチップ1枚当たりに50Aから家庭数世帯分に相当する数百A程度の電流が流れるため、動作中はチップから多くの熱が発生する。現行のSiパワー半導体の動作温度の上限は175℃程度である。この温度を越えないようにするため、チップから発生した熱は、チップ裏面から半田接合された基板を経由し、ヒートシンクを通じて速やかに排出される必要がある。したがって、パワー半導体チップと絶縁基板とを接合するダイボンド部には、熱伝導率の高い材料を用いることが望ましい。 In a power semiconductor, a current of about 50 A to several hundred A, which is equivalent to that of several households, flows per small chip of about 10 mm square, so that a large amount of heat is generated from the chip during operation. The upper limit of the operating temperature of the current Si power semiconductor is about 175 ° C. In order not to exceed this temperature, the heat generated from the chip needs to be quickly discharged from the back surface of the chip through the solder-bonded substrate and the heat sink. Therefore, it is desirable to use a material having high thermal conductivity for the die bond portion that joins the power semiconductor chip and the insulating substrate.
近年、200℃以上の高温動作が可能なSiCパワー半導体の開発と製品化が進められている。しかし、現在ダイボンド部に多く用いられている錫−銀(Sn−Ag)系や錫−銅(Sn−Cu)系の鉛(Pb)フリー半田は220℃近傍に融点を持つため、SiCパワー半導体の特徴を生かすことができない。また、Pbを多く含む半田は290℃以上の高い融点を持つが、環境への影響を考慮した場合、適用は避けるべきである。さらに、周辺部材の耐熱性や冷却時の残留応力の観点から、接合温度は300℃以下が望ましい。 In recent years, the development and commercialization of SiC power semiconductors capable of operating at a high temperature of 200 ° C. or higher have been promoted. However, tin-silver (Sn-Ag) -based and tin-copper (Sn-Cu) -based lead (Pb) -free solders, which are currently widely used in die-bonded parts, have a melting point near 220 ° C., and thus are SiC power semiconductors. Cannot take advantage of the characteristics of. Further, solder containing a large amount of Pb has a high melting point of 290 ° C. or higher, but its application should be avoided in consideration of the impact on the environment. Further, from the viewpoint of heat resistance of peripheral members and residual stress during cooling, the joining temperature is preferably 300 ° C. or lower.
そこで、本発明においては、耐熱性が高く、低温で接合可能であり、かつ、熱伝導率が高い銀ナノ粒子を用いた銀ナノペーストなどの接合材を用いて、シンタリング法により電子部品を効率良く接合することが可能なシンタリング装置および方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, an electronic component is formed by a sintering method using a bonding material such as silver nanopaste using silver nanoparticles having high heat resistance, bonding at a low temperature, and high thermal conductivity. It is an object of the present invention to provide a sintering device and a method capable of efficiently joining.
本発明のシンタリング装置は、基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品をトレイ内に載置した状態で予熱する予熱部と、予熱部において予熱された電子部品を加熱、加圧してシンタリング処理するシンタリングプレス部と、シンタリングプレス部においてシンタリング処理された電子部品を冷却する冷却部と、電子部品をトレイごと保持し、予熱部からシンタリングプレス部へ搬送する第1搬送部と、シンタリングプレス部から冷却部へ電子部品をトレイごと搬送する第2搬送部とを含み、第2搬送部は、不活性ガスを供給する第1不活性ガス供給路を有し、第1不活性ガス供給路から供給される不活性ガスによりトレイ内の電子部品を覆ったままの状態でシンタリングプレス部から冷却部へ搬送するものであり、冷却部は、第2搬送部により搬送される電子部品をトレイごと第2搬送部との間で挟み込み、不活性ガスにより電子部品を覆ったままの状態で冷却するものである。 The syntering apparatus of the present invention heats a preheating part that preheats an electronic component on which a semiconductor chip is placed on a substrate via a bonding material in a tray, and an electronic component that is preheated in the preheating part. , A syntaring press unit that pressurizes and performs syntaring processing, a cooling unit that cools electronic components that have been sintered in the syntering press unit, and an electronic component that is held together with the tray and transported from the preheating unit to the syntering press unit. The second transport section includes a first transport section for transporting electronic components together with a tray from the sinking press section to the cooling section, and the second transport section provides a first inert gas supply path for supplying the inert gas. The electronic components in the tray are transported from the sinking press section to the cooling section while being covered with the inert gas supplied from the first inert gas supply path, and the cooling section is the second. The electronic component transported by the transport unit is sandwiched between the tray and the second transport unit, and the electronic component is cooled while being covered with the inert gas.
本発明のシンタリング方法は、基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品をトレイ内に載置した状態で予熱部において予熱し、予熱部において予熱された電子部品をシンタリングプレス部において加熱、加圧してシンタリング処理し、シンタリングプレス部においてシンタリング処理された電子部品を冷却部において冷却するシンタリング方法であって、予熱部において予熱された電子部品を第1搬送部によりトレイごと保持し、予熱部からシンタリングプレス部へ搬送すること、シンタリングプレス部においてシンタリング処理された電子部品を、不活性ガスを供給する第1不活性ガス供給路を有する第2搬送部により、シンタリングプレス部から冷却部へ電子部品をトレイごと搬送するに際し、第1不活性ガス供給路から供給される不活性ガスによりトレイ内の電子部品を覆ったままの状態でシンタリングプレス部から冷却部へ搬送すること、冷却部において、第2搬送部により搬送される電子部品をトレイごと第2搬送部との間で挟み込み、不活性ガスによりトレイ内の電子部品を覆ったままの状態で冷却することを含むことを特徴とする。 In the sintering method of the present invention, an electronic component on which a semiconductor chip is mounted on a substrate via a bonding material is preheated in a preheating section in a state of being placed in a tray, and the electronic component preheated in the preheating section is sintered. This is a sintering method in which the ring press unit heats and pressurizes the electronic components to perform the sintering process, and the sinter ring press unit cools the sintered electronic components in the cooling unit. A first inert gas supply path for holding the entire tray by the transport section and transporting the electronic components from the preheating section to the sintering press section and supplying the inert gas to the electronic components subjected to the syntering in the sintering press section. When the electronic components are transported from the sinking press section to the cooling section by the transport section together with the tray, the sinker is in a state where the electronic components in the tray are covered with the inert gas supplied from the first inert gas supply path. Transporting from the ring press section to the cooling section, in the cooling section, the electronic components transported by the second transport section were sandwiched between the tray and the second transport section, and the electronic components in the tray were covered with inert gas. It is characterized by including cooling as it is.
これらの発明によれば、基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品をトレイ内に載置した状態で予熱し、接合材の水分や溶媒等を除去した後、シンタリングプレス部においてシンタリング処理されたトレイ内の電子部品を不活性ガスにより覆った状態として冷却部へ搬送し、さらに不活性ガスにより覆ったままの状態で冷却することで、シンタリング処理により高温となって酸化しやすくなっている部材の酸化を防止することができる。 According to these inventions, an electronic component on which a semiconductor chip is placed on a substrate via a bonding material is preheated in a state of being placed in a tray to remove water, a solvent, etc. of the bonding material, and then sintered. The electronic components in the tray that have been sintered in the press section are transported to the cooling section as if they were covered with an inert gas, and then cooled while being covered with the inert gas. It is possible to prevent the oxidation of the member which is easily oxidized.
シンタリングプレス部は、電子部品をトレイごと挟み込む上型および下型と、上型および下型のそれぞれに設けられたシンタリングプレス部加熱手段と、上型および下型の少なくとも一方に設けられ、不活性ガスを供給する第2不活性ガス供給路とを有し、電子部品をトレイごと上型と下型とで挟み込み、第2不活性ガス供給路から供給され、シンタリングプレス部加熱手段により加熱される不活性ガスによりトレイ内の電子部品を覆った状態でシンタリングプレス部加熱手段により加熱してシンタリング処理するものであることが望ましい。これにより、基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品をトレイ内に載置した状態で予熱し、接合材の水分や溶媒等を除去した後、シンタリングプレス部においてトレイごと上型と下型とで挟み込み、加熱された不活性ガスにより電子部品を覆った状態で加熱してシンタリング処理し、このシンタリング処理後のトレイ内の電子部品を不活性ガスにより覆った状態として冷却部へ搬送し、さらに不活性ガスにより覆ったままの状態で冷却することで、シンタリング処理により高温となって酸化しやすくなっている部材の酸化を防止することができる。 The sintering press section is provided on at least one of the upper die and the lower die that sandwich the electronic parts together with the tray, the sintering press section heating means provided in each of the upper die and the lower die, and the upper die and the lower die. It has a second inert gas supply path for supplying an inert gas, and electronic parts are sandwiched between an upper die and a lower die together with a tray, and is supplied from the second inert gas supply path by a sintering press unit heating means. It is desirable that the electronic parts in the tray are covered with the inert gas to be heated and then heated by the sintering press unit heating means to perform the sintering treatment. As a result, the electronic component on which the semiconductor chip is placed on the substrate via the bonding material is preheated in a state of being placed in the tray to remove water, solvent, etc. of the bonding material, and then the tray is placed in the syntering press section. The whole was sandwiched between the upper mold and the lower mold, and the electronic parts were covered with the heated inert gas and then subjected to the sintering treatment. The electronic parts in the tray after the sintering treatment were covered with the inert gas. By transporting the components to the cooling unit as a state and then cooling the components while covering them with an inert gas, it is possible to prevent the components that are easily oxidized due to the high temperature due to the sintering process from being oxidized.
冷却部は、当該冷却部を加熱する冷却部加熱手段と、当該冷却部を冷却する冷却部冷却手段と、当該冷却部の温度を検知する冷却部温度検知手段とを有し、冷却部温度検知手段により検知した温度に基づいて冷却部加熱手段および冷却部冷却手段を制御して、電子部品を所定の冷却時間で所定の温度まで冷却するものであることが望ましい。これにより、冷却部の温度を検知した結果に基づいて冷却部を加熱および冷却することで、シンタリング後の電子部品が急激な冷却によりクラック発生などの品質不良を起こさないように適正な冷却時間をかけて所定の温度まで冷却することができる。 The cooling unit includes a cooling unit heating means for heating the cooling unit, a cooling unit cooling means for cooling the cooling unit, and a cooling unit temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling unit, and the cooling unit temperature detection. It is desirable that the cooling unit heating means and the cooling unit cooling means are controlled based on the temperature detected by the means to cool the electronic component to a predetermined temperature in a predetermined cooling time. As a result, the cooling unit is heated and cooled based on the result of detecting the temperature of the cooling unit, so that the electronic components after syntaring do not cause quality defects such as cracks due to rapid cooling. Can be cooled to a predetermined temperature.
冷却部は、さらに、トレイの温度を検知するトレイ温度検知手段を有し、冷却部温度検知手段により検知した温度およびトレイ温度検知手段により検知した温度に基づいて冷却部加熱手段および冷却部冷却手段を制御するものであることが望ましい。これにより、冷却部の温度に加えてトレイの温度を検知し、検知した冷却部の温度およびトレイの温度に基づいて冷却部をよりさらに高精度に制御して加熱および冷却することで、シンタリング後の電子部品が急激な冷却によりクラック発生などの品質不良を起こさないように、より適正な冷却時間をかけて所定の温度まで冷却することができる。 The cooling unit further has a tray temperature detecting means for detecting the temperature of the tray, and the cooling unit heating means and the cooling unit cooling means based on the temperature detected by the cooling unit temperature detecting means and the temperature detected by the tray temperature detecting means. It is desirable to control. As a result, the temperature of the tray is detected in addition to the temperature of the cooling unit, and the cooling unit is controlled with higher accuracy based on the detected temperature of the cooling unit and the temperature of the tray to heat and cool the cooling unit. It is possible to cool the subsequent electronic parts to a predetermined temperature over a more appropriate cooling time so as not to cause quality defects such as cracks due to rapid cooling.
冷却部は、冷却部加熱手段が冷却部冷却手段よりも電子部品に近い位置に配置されたものであることが望ましい。この構成により、冷却部全体の冷却を冷却部冷却手段で行い、冷却部の温度制御は、電子部品に近い位置に配置され、レスポンス良く制御しやすい冷却部加熱手段により行うことで、冷却部の高精度な冷却管理を行うことが可能となる。 It is desirable that the cooling unit has the cooling unit heating means arranged at a position closer to the electronic component than the cooling unit cooling means. With this configuration, the entire cooling unit is cooled by the cooling unit cooling means, and the temperature of the cooling unit is controlled by the cooling unit heating means, which is arranged close to the electronic components and is easy to control with good response. It is possible to perform highly accurate cooling management.
予熱部は、不活性ガスを供給する第3不活性ガス供給路と、当該予熱部を加熱する予熱部加熱手段と、当該予熱部の温度を検知する予熱部温度検知手段とを有し、電子部品をトレイごと第1搬送部との間で挟み込み、第3不活性ガス供給路から供給する不活性ガスによりトレイ内の電子部品を覆い、予熱部温度検知手段により検知した温度に基づいて予熱部加熱手段を制御して、電子部品を所定の予熱温度で所定時間予熱するものであることが望ましい。これにより、予熱時に電子部品を不活性ガスにより覆った状態で、予熱部の温度を検知した結果に基づいて予熱部により加熱することで、予熱温度で酸化しやすい部材であっても酸化を防止することができる。 The preheating unit has a third inert gas supply path for supplying an inert gas, a preheating unit heating means for heating the preheating unit, and a preheating unit temperature detecting means for detecting the temperature of the preheating unit. The parts are sandwiched between the tray and the first transport section, the electronic parts in the tray are covered with the inert gas supplied from the third inert gas supply path, and the preheating section is based on the temperature detected by the temperature detecting means of the preheating section. It is desirable that the heating means is controlled to preheat the electronic component at a predetermined preheating temperature for a predetermined time. As a result, the electronic components are covered with an inert gas during preheating, and the preheating section heats the components based on the result of detecting the temperature of the preheating section, thereby preventing oxidation of even a member that easily oxidizes at the preheating temperature. can do.
第1搬送部は、不活性ガスを供給する第4不活性ガス供給路を有し、第4不活性ガス供給路から供給される不活性ガスにより電子部品を覆ったままの状態で予熱部からシンタリングプレス部へ搬送するものであることが望ましい。これにより、予熱後の電子部品を不活性ガスにより覆ったままシンタリングプレス部へ搬送することで、予熱温度で酸化しやすい部材であっても酸化を防止してシンタリング処理することができる。 The first transport section has a fourth inert gas supply path for supplying the inert gas, and the preheating section keeps the electronic components covered with the inert gas supplied from the fourth inert gas supply path. It is desirable that the gas be transported to the syntering press section. As a result, by transporting the preheated electronic component to the sintering press unit while covering it with the inert gas, it is possible to prevent oxidation and perform the sintering process even for a member that is easily oxidized at the preheating temperature.
第1搬送部は、当該第1搬送部を加熱する搬送部加熱手段と、当該第1搬送部の温度を検知する搬送部温度検知手段とを有し、搬送部温度検知手段により検知した温度に基づいて搬送部加熱手段を制御して、電子部品の搬送中、電子部品を所定温度に保持するものであることが望ましい。これにより、予熱部からシンタリングプレス部までの搬送に時間がかかる場合であっても、搬送中に電子部品を所定温度に保持し、シンタリングプレス部において効率良くシンタリング処理することができる。 The first transport unit has a transport unit heating means for heating the first transport unit and a transport unit temperature detecting means for detecting the temperature of the first transport unit, and the temperature detected by the transport unit temperature detecting means is reached. It is desirable that the heating means of the transport unit is controlled based on the above to keep the electronic component at a predetermined temperature during the transport of the electronic component. As a result, even if it takes time to transport the electronic components from the preheating section to the sintering press section, the electronic components can be kept at a predetermined temperature during the transport, and the sintering press section can efficiently perform the sintering process.
トレイは、不活性ガスが上下に通過する貫通孔を有するものであることが望ましい。これにより、トレイの上下の一方から不活性ガスを供給すると、貫通孔を通じて不活性ガスがトレイの上下に供給されるので、トレイ内の電子部品全体が上下より不活性ガスで覆われるようになる。 It is desirable that the tray has through holes through which the inert gas passes up and down. As a result, when the inert gas is supplied from one of the upper and lower sides of the tray, the inert gas is supplied to the upper and lower sides of the tray through the through holes, so that the entire electronic component in the tray is covered with the inert gas from above and below. ..
(1)本発明によれば、基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品をトレイ内に載置した状態で予熱し、接合材の水分や溶媒等を除去した後、シンタリングプレス部においてシンタリング処理することにより、シンタリング処理を安定させることができ、さらにシンタリング処理後の冷却部への搬送および冷却部における冷却処理までの間、電子部品を不活性ガスにより覆ったままとすることで、シンタリング処理により高温となって酸化しやすくなる部材の酸化を防止することができ、品質を低下させることなく、電子部品を効率良く接合して、電子部品の品質を向上させることができる。 (1) According to the present invention, an electronic component on which a semiconductor chip is placed on a substrate via a bonding material is preheated in a state of being placed in a tray to remove water, a solvent, etc. of the bonding material, and then the electronic component is placed. By performing the sintering process in the sintering press section, the sintering process can be stabilized, and the electronic components are fed with an inert gas until the transfer to the cooling section after the sintering process and the cooling process in the cooling section. By leaving it covered, it is possible to prevent the oxidation of members that become hot and easily oxidize due to the solvent processing, and efficiently join electronic components without degrading the quality, resulting in the quality of the electronic components. Can be improved.
(2)基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品をトレイ内に載置した状態で予熱し、接合材の水分や溶媒等を除去した後、シンタリングプレス部においてトレイごと上型と下型とで挟み込み、加熱された不活性ガスにより電子部品を覆った状態で加熱してシンタリング処理し、このシンタリング処理後のトレイ内の電子部品を不活性ガスにより覆った状態として冷却部へ搬送し、さらに不活性ガスにより覆ったままの状態で冷却する構成により、シンタリング処理を安定させることができ、さらにこのシンタリングプレス部におけるシンタリング処理からその後の冷却部への搬送および冷却部における冷却処理までの間、電子部品を不活性ガスにより覆ったままとすることで、シンタリング処理により高温となって酸化しやすくなる部材の酸化を防止することができ、品質を低下させることなく、電子部品を効率良く接合して、電子部品の品質を向上させることができる。 (2) An electronic component on which a semiconductor chip is placed on a substrate via a bonding material is preheated in a state of being placed in a tray to remove water, a solvent, etc. of the bonding material, and then the tray is placed in a syntering press section. The whole was sandwiched between the upper mold and the lower mold, and the electronic parts were covered with the heated inert gas and then subjected to the sintering treatment. The electronic parts in the tray after the sintering treatment were covered with the inert gas. The sintering process can be stabilized by transporting the components to the cooling section as a state and then cooling the components while being covered with an inert gas. By leaving the electronic components covered with an inert gas until the transportation of the components and the cooling process in the cooling section, it is possible to prevent the oxidation of the members that tend to oxidize due to the high temperature due to the sintering process. It is possible to improve the quality of electronic components by efficiently joining electronic components without deteriorating.
(3)冷却部が、当該冷却部を加熱する冷却部加熱手段と、当該冷却部を冷却する冷却部冷却手段と、当該冷却部の温度を検知する冷却部温度検知手段とを有し、冷却部温度検知手段により検知した温度に基づいて冷却部加熱手段および冷却部冷却手段を制御して、電子部品を所定の冷却時間で所定の温度まで冷却するものであることにより、クラック発生などの品質不良を防止して、より電子部品の品質を向上させることができる。 (3) The cooling unit has a cooling unit heating means for heating the cooling unit, a cooling unit cooling means for cooling the cooling unit, and a cooling unit temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling unit for cooling. By controlling the cooling unit heating means and the cooling unit cooling means based on the temperature detected by the unit temperature detecting means to cool the electronic parts to a predetermined temperature in a predetermined cooling time, quality such as crack generation occurs. It is possible to prevent defects and further improve the quality of electronic parts.
(4)冷却部が、さらに、トレイの温度を検知するトレイ温度検知手段を有し、冷却部温度検知手段により検知した温度およびトレイ温度検知手段により検知した温度に基づいて冷却部加熱手段および冷却部冷却手段を制御するものであることにより、クラック発生などの品質不良をさらに防止して、さらに電子部品の品質を向上させることができる。 (4) The cooling unit further has a tray temperature detecting means for detecting the temperature of the tray, and the cooling unit heating means and cooling are based on the temperature detected by the cooling unit temperature detecting means and the temperature detected by the tray temperature detecting means. By controlling the part cooling means, it is possible to further prevent quality defects such as cracks and further improve the quality of electronic parts.
(5)冷却部は、冷却部加熱手段が冷却部冷却手段よりも電子部品に近い位置に配置されたものであることにより、冷却部の高精度な冷却管理を行うことが可能となり、クラック発生などの品質不良をさらに効率良く防止して、さらに電子部品の品質を向上させることができる。 (5) Since the cooling unit heating means is arranged at a position closer to the electronic component than the cooling unit cooling means, it becomes possible to perform highly accurate cooling control of the cooling unit and cracks occur. It is possible to more efficiently prevent such quality defects and further improve the quality of electronic components.
(6)予熱部が、不活性ガスを供給する第3不活性ガス供給路と、当該予熱部を加熱する予熱部加熱手段と、当該予熱部の温度を検知する予熱部温度検知手段とを有し、電子部品をトレイごと第1搬送部との間で挟み込み、第3不活性ガス供給路から供給する不活性ガスによりトレイ内の電子部品を覆い、予熱部温度検知手段により検知した温度に基づいて予熱部加熱手段を制御して、電子部品を所定の予熱温度で所定時間予熱するものであることにより、予熱温度で酸化しやすい部材であっても酸化を防止することができ、品質を低下させることなく、電子部品を効率良く接合して、電子部品の品質を向上させることができる。 (6) The preheating unit has a third inert gas supply path for supplying an inert gas, a preheating unit heating means for heating the preheating unit, and a preheating unit temperature detecting means for detecting the temperature of the preheating unit. Then, the electronic component is sandwiched between the tray and the first transport section, the electronic component in the tray is covered with the inert gas supplied from the third inert gas supply path, and the temperature is based on the temperature detected by the preheating section temperature detecting means. By controlling the heating means of the preheating section to preheat the electronic component at a predetermined preheating temperature for a predetermined time, it is possible to prevent oxidation of a member that is easily oxidized at the preheating temperature, and the quality is deteriorated. It is possible to efficiently join the electronic parts and improve the quality of the electronic parts without causing the trouble.
(7)搬送部が、不活性ガスを供給する第4不活性ガス供給路を有し、第4不活性ガス供給路から供給される不活性ガスにより電子部品を覆ったままの状態で予熱部からシンタリングプレス部へ搬送するものであることにより、予熱温度で酸化しやすい部材であっても酸化を防止してシンタリング処理することができ、品質を低下させることなく、電子部品をより効率良く接合して、電子部品の品質をさらに向上させることができる。 (7) The transport section has a fourth inert gas supply path for supplying the inert gas, and the preheating section is in a state where the electronic components are covered with the inert gas supplied from the fourth inert gas supply path. By transporting the material from the to the syntering press section, even a member that easily oxidizes at the preheating temperature can be sintered by preventing oxidation, and the electronic component can be made more efficient without degrading the quality. It can be joined well to further improve the quality of electronic components.
(8)第1搬送部が、当該第1搬送部を加熱する搬送部加熱手段と、当該第1搬送部の温度を検知する搬送部温度検知手段とを有し、搬送部温度検知手段により検知した温度に基づいて搬送部加熱手段を制御して、電子部品の搬送中、電子部品を所定温度に保持するものであることにより、複数のシンタリングプレス部を備えるなどして予熱部からシンタリングプレス部までの搬送に時間がかかる場合であっても、搬送中に電子部品を所定温度に保持し、シンタリングプレス部において効率良くシンタリング処理することができる。 (8) The first transport unit has a transport unit heating means for heating the first transport unit and a transport unit temperature detecting means for detecting the temperature of the first transport unit, and is detected by the transport unit temperature detecting means. By controlling the heating means of the transport unit based on the temperature of the transfer unit to keep the electronic component at a predetermined temperature during the transfer of the electronic component, the preheating section is provided with a plurality of sintering press sections for sintering. Even if it takes a long time to transfer to the press section, the electronic parts can be held at a predetermined temperature during transfer, and the sintering press section can efficiently perform the sintering process.
(9)トレイが、不活性ガスが上下に通過する貫通孔を有するものであることにより、簡単な構成で電子部品全体を不活性ガスにより覆うことができ、酸化を防止して、電子部品の品質を向上させることができる。 (9) Since the tray has through holes through which the inert gas passes up and down, the entire electronic component can be covered with the inert gas with a simple configuration, and oxidation can be prevented to prevent the electronic component from oxidizing. The quality can be improved.
図1は本発明の実施の形態における電子部品のシンタリング装置の概略構成図、図2は予熱部および第1搬送部の詳細を示す図であって、(A)は電子部品を予熱部と第1搬送部とで挟み込む前の状態を示す縦断面図、(B)は電子部品を予熱部と第1搬送部とで挟み込んだ状態を示す縦断面図、(C)は予熱後の電子部品を第1搬送部によって保持した状態を示す縦断面図、図3はシンタリングプレス部の詳細を示す図であって、(A)は型を開いた状態を示す縦断面図、(B)は型を締めた状態を示す縦断面図、図4は第2搬送部および冷却部の詳細を示す図であって、(A)は電子部品を第2搬送部と冷却部とで挟み込む前の状態を示す縦断面図、(B)は電子部品を第2搬送部と冷却部とで挟み込んだ状態を示す縦断面図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electronic component syntering device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing details of a preheating section and a first transport section, and FIG. 2A shows an electronic component as a preheating section. A vertical cross-sectional view showing a state before being sandwiched between the first transport section, (B) is a vertical cross-sectional view showing a state in which an electronic component is sandwiched between a preheating section and the first transport section, and (C) is an electronic component after preheating. 3 is a vertical cross-sectional view showing a state in which is held by the first transport section, FIG. 3 is a view showing details of a syntering press section, (A) is a vertical cross-sectional view showing a state in which the mold is opened, and (B) is a vertical cross-sectional view. A vertical cross-sectional view showing a state in which the mold is tightened, FIG. 4 is a view showing details of the second transport unit and the cooling unit, and FIG. 4A is a state before the electronic component is sandwiched between the second transport unit and the cooling unit. (B) is a vertical cross-sectional view showing a state in which an electronic component is sandwiched between a second transport portion and a cooling portion.
図1において、本発明の実施の形態における電子部品のシンタリング装置1は、電子部品11を供給する供給部2と、供給部2により供給される電子部品11を予熱する予熱部3と、予熱部3による予熱後の電子部品11をシンタリング処理するシンタリングプレス部4と、シンタリングプレス部4によるシンタリング処理後の電子部品を冷却する冷却部5と、冷却部5による冷却後の電子部品を収納する収納部6と、電子部品11を予熱部3からシンタリングプレス部4へ搬送する第1搬送部7と、電子部品をシンタリングプレス部4から冷却部5へ搬送する第2搬送部8と、窒素ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給部9と、予熱部3、シンタリングプレス部4や冷却部5等の温度を制御する温度制御部10とを有する。
In FIG. 1, the electronic
電子部品11は、図2に示すように、絶縁基板等の基板11B上に接合材(図示せず。)を介して半導体チップ11Aが載置されたものである。接合材は、耐熱性が高く、低温で接合可能であり、かつ、熱伝導率が高い銀ナノ粒子を用いた銀ナノペーストなどのシンタリング(焼結法)用接合材である。半導体チップは、パワーモジュールに用いられるパワー半導体チップである。電子部品11は、1つまたは複数個がトレイ12内に載置された状態のまま、トレイ12ごとシンタリング装置1内を搬送される。トレイ12は、電子部品11を1つずつ収容する収容部12Aを有する。収容部12Aは、トレイ12を上下に貫通する開孔12Bを有する。
As shown in FIG. 2, the
予熱部3は、シンタリングプレス部4の前段に配設されている。予熱部3では、電子部品11を第1予熱温度で予熱する。第1予熱温度は、シンタリング処理温度よりも低い温度である。第1予熱温度は、接合材が銀ナノペーストの場合、100℃前後(好ましくは、80〜120℃)である。予熱部3は、図2に示すように、不活性ガスを供給する第3不活性ガス供給路31と、予熱部3を加熱する予熱部加熱手段32と、予熱部3の温度を検知する予熱部温度検知手段33とを有する。
The preheating
予熱部3では、第1搬送部7により供給部2から搬送された電子部品11を、図2(B)に示すように、トレイ12ごと第1搬送部7との間で挟み込み、第1予熱温度まで予熱する。このとき、予熱部3では、不活性ガス供給部9から第3不活性ガス供給路31を通じて供給する不活性ガスによりトレイ12内の電子部品11を覆い、温度制御部10が予熱部温度検知手段33により検知した温度に基づいて予熱部加熱手段32を制御して、電子部品11を所定の第1予熱温度で所定時間予熱する。
In the
図5は第3不活性ガス供給路31から供給される不活性ガスの流れを示す図であって、(A)は図2(B)のトレイ12の一部を平面視した図、(B)は(A)のA−A断面図、(C)は(A)のB−B断面図である。
FIG. 5 is a diagram showing the flow of the inert gas supplied from the third inert
図5に示すように、第3不活性ガス供給路31は、各収容部12Aの下方まで不活性ガスを供給する第1流路31Aと、第1流路31Aに接続され、各収容部12Aへ向かって開孔された第2流路31Bと、第2流路31Bに接続され、各収容部12Aの開孔12Bへ向かって開孔された第3流路31Cとを備える。トレイ12の開孔12Bは、各電子部品11を収容する収容部12Aの中心部に、平面視で電子部品11(基板11B)よりも若干小さく形成されている。また、収容部12Aの四隅には、収容部12Aの電子部品11上の空間と第2流路31Bとを接続する開孔12Cが設けられている。
As shown in FIG. 5, the third inert
トレイ12の開孔12Bは、収容部12Aに電子部品11が収容された際に、この収容された電子部品11によって閉塞されるが、第3不活性ガス供給路31から供給される不活性ガスは、第1流路31A、第2流路31Bおよび開孔12Cを通じて収容部12Aの電子部品11上の空間へ供給される。一方、収容部12Aの下の開孔12Bに対しては、不活性ガスは第1流路31A、第2流路31Bおよび第3流路31Cを通じて供給される。
The
図6は第3不活性ガス供給路31の別の例を示している。図6に示す例では、トレイ12の下面に第2流路31Bと開孔12Bとに接続される供給路12Dを設けている。これにより、収容部12Aの下の開孔12Bに対して、不活性ガスは第1流路31A、第2流路31Bおよび供給路12Dを通じて供給される。
FIG. 6 shows another example of the third inert
すなわち、本実施形態におけるトレイ12では、開孔12B,12Cによりトレイ12の上下の空間が通じているので、予熱部3と第1搬送部7との間で挟み込んだ電子部品11に対して上下の空間のいずれか一方から不活性ガスを供給すると、この開孔12B,12Cを通してトレイ12内の電子部品11の全体が不活性ガスにより覆われる。
That is, in the
第1搬送部7は、不活性ガスを供給する第4不活性ガス供給路71と、第1搬送部7を加熱する搬送部加熱手段72と、第1搬送部7の温度を検知する搬送部温度検知手段73とを有する。第1搬送部7は、図2(C)に示すように、予熱後の電子部品11を下側に保持し、予熱部3からシンタリングプレス部4へ搬送する。このとき、第1搬送部7は、不活性ガス供給部9から第4不活性ガス供給路71を通じて供給する不活性ガスによりトレイ12内の電子部品11を覆ったままの状態で搬送する。この電子部品11の搬送中、第1搬送部7は、温度制御部10が搬送部温度検知手段73により検知した温度に基づいて搬送部加熱手段72を制御して、電子部品11を所定の第2予熱温度に保持する。第2予熱温度は、シンタリング処理温度よりも低い温度である。第2予熱温度は、接合材が銀ナノペーストの場合、100℃前後(好ましくは、80〜120℃)である。
The
シンタリングプレス部4は、図3に示すように、電子部品11をトレイ12ごと挟み込む上型40Aおよび下型40Bと、不活性ガスを供給する第2不活性ガス供給路41と、上型40Aおよび下型40Bのそれぞれに設けられたシンタリングプレス部加熱手段42A,42Bと、上型40Aと下型40Bとを型締めする型締め機構43とを有する。また、上型40Aには、トレイ12内の電子部品11をそれぞれ上側から押圧する押圧部材44を備える。一方、下型40Bには、この押圧部材44により押圧される電子部品11を下側からトレイ12の開孔12Bを通じて支持する受け部材45を備える。
As shown in FIG. 3, the
なお、図示例では、第2不活性ガス供給路41が下型40Bに設けられた構成であるが、第2不活性ガス供給路41は上型40Aおよび下型40Bの少なくとも一方に設けられていれば良い。また、押圧部材44および受け部材45は上下逆に配置された構成としても良い。
In the illustrated example, the second inert
図7はシンタリングプレス部4の押圧機構を説明する縦断面図である。図7に示すように、下型40Bには、受け部材45から延びるロッド46Aの先に接続されたピストン46Bが上下に摺動するシリンダ空間46Cが形成されている。シリンダ空間46Cのピストン46Bよりも下の空間には、油圧機構47が接続されている。これにより、上型40Aと下型40Bとを型締め機構43により型締めした際、押圧部材44により電子部品11が受け部材45に対して押圧され、余分圧力がロッド46Aおよびピストン46Bを通じてシリンダ空間46C内の圧油を通じて油圧機構47へ逃がされる。
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view illustrating the pressing mechanism of the
なお、押圧部材44と電子部品11との間に弾性部材48を介在させる構成とすることも可能である。押圧部材44が電子部品11を押圧する際、この弾性部材48を介して押圧することにより、電子部品11の破損を防止することができる。弾性部材48は、弾性シートや樹脂フィルムなどである。この弾性部材48は、複数回使用することもできる。
It is also possible to have an
シンタリングプレス部4では、予熱部3において予熱された電子部品11をトレイ12ごと上型40Aと下型40Bとで挟み込み、型締め機構43により型締めした後、接合材の融点よりも低いシンタリング処理温度で加熱、加圧してシンタリング処理する。このとき、シンタリングプレス部4では、不活性ガス供給部9から第2不活性ガス供給路41を通じて供給され、シンタリングプレス部加熱手段42Bにより加熱された不活性ガスによりトレイ12内の電子部品11が覆われる。シンタリングプレス部4では、このようにトレイ12内の電子部品11を不活性ガスにより覆った状態でシンタリング処理する。接合材が銀ナノペーストの場合、シンタリング処理温度250〜300℃で加熱し、5〜20MPaの圧力で加圧する。
In the
第2搬送部8は、不活性ガスを供給する第1不活性ガス供給路81を有する。図4に示すように、第2搬送部8は、シンタリング処理後の電子部品11をトレイ12ごと下側に保持して、シンタリングプレス部4から冷却部5へ搬送する。このとき、第2搬送部8は、不活性ガス供給部9から第1不活性ガス供給路81を通じて供給する不活性ガスによりトレイ12内の電子部品11を覆った状態で搬送する。
The
冷却部5は、シンタリングプレス部4の後段に配設されている。冷却部5では、電子部品11をシンタリング処理温度よりも低い冷却温度まで冷却する。冷却温度は100℃前後(好ましくは、80〜120℃)以下とする。冷却部5は、図4に示すように、冷却部5を加熱する冷却部加熱手段51と、冷却部5を冷却する冷却部冷却手段52と、冷却部5の温度を検知する冷却部温度検知手段53とを有する。冷却部加熱手段51は、冷却部冷却手段52よりも電子部品11に近い位置に配置されている。
The
冷却部5では、第2搬送部8によりシンタリングプレス部4から搬送された電子部品11をトレイ12ごと第2搬送部8との間で挟み込み、冷却温度まで冷却する。このとき、冷却部5では、不活性ガス供給部9から第2搬送部8の第1不活性ガス供給路81を通じて供給される不活性ガスによりトレイ12内の電子部品11を覆い、温度制御部10が冷却部温度検知手段53により検知した温度に基づいて冷却部加熱手段51および冷却部冷却手段52を制御して、電子部品11を所定の冷却時間で所定の温度まで冷却する。
In the
図8は冷却部5の温度制御の例を示している。図8に示す例では、冷却部温度検知手段53により検知する温度は、冷却部5にトレイ12を載置したところから300℃まで上昇する。温度制御部10は、冷却部温度検知手段53により検知する温度が、トレイ12の載置から取り出すまでの90秒間で80℃まで下降するように、冷却部加熱手段51および冷却部冷却手段52を制御する。
FIG. 8 shows an example of temperature control of the
また、冷却部5は、さらにトレイ12の温度を検知するトレイ温度検知手段54を備えた構成とすることができる。トレイ温度検知手段54は、例えば赤外線を利用した非接触式温度計を使用することができる。これにより、温度制御部10は、上記の冷却部温度検知手段53により検知した温度に加え、トレイ温度検知手段54により検知した温度に基づいて冷却部加熱手段51および冷却部冷却手段52を制御してさらに高精度に温度制御することができる。
Further, the
図9は冷却部5の例を示す図であって、(A)は冷却部加熱手段51を示す横断面図、(B)は冷却部冷却手段52を示す横断面図である。図9(A)に示す冷却部加熱手段51は、冷却部5の上部に埋め込まれた水平方向に延びる複数の棒状の電熱式のヒーターである。図9(B)に示す冷却部冷却手段52は、冷却部5の下部を水平方向に蛇行する流路であり、この流路を冷却圧縮空気等の冷媒が通過することにより冷却部5が冷却される。
9A and 9B are views showing an example of the
図10は冷却部5の別の例を示す図である。図10に示す例では、冷却部冷却手段52は冷却部5の下面に設けられた放熱フィンである。この放熱フィンに対し、冷風を吹き付けることで、冷却部5が冷却される。
FIG. 10 is a diagram showing another example of the
上記構成のシンタリング装置1では、基板11B上に接合材を介して半導体チップ11Aが載置された電子部品11が供給部2から予熱部3に搬送される。予熱部3では、第1搬送部7により供給部2から搬送された電子部品11をトレイ12ごと第1搬送部7との間で挟み込み、不活性ガス供給部9から第3不活性ガス供給路31を通じて供給する不活性ガスによりトレイ12内の電子部品11を覆い、電子部品11を所定の第1予熱温度で所定時間予熱する。第1予熱温度は、接合材の融点よりも低いシンタリング処理温度よりもさらに低い温度であり、接合材の焼結が進むことなく、接合材の水分や溶媒等が除去される。
In the
予熱部3により予熱された電子部品11は第1搬送部7によってシンタリングプレス部4に搬送される。このとき、第1搬送部7は、不活性ガス供給部9から第4不活性ガス供給路71を通じて供給する不活性ガスによりトレイ12内の電子部品11を覆ったままの状態で搬送する。この電子部品11の搬送中、第1搬送部7は搬送部加熱手段72を制御して、電子部品11を所定の第2予熱温度に維持して、電子部品11の温度が低下するのを防止する。
The
シンタリングプレス部4では、予熱部3において予熱された電子部品11をトレイ12ごと上型40Aと下型40Bとで挟み込み、型締め機構43により型締めした後、接合材の融点よりも低いシンタリング処理温度で加熱、加圧してシンタリング処理する。このとき、シンタリングプレス部4では、不活性ガス供給部9から第2不活性ガス供給路41を通じて供給され、シンタリングプレス部加熱手段42Bにより加熱された不活性ガスによりトレイ12内の電子部品11を覆った状態でシンタリング処理する。
In the
シンタリングプレス部4によりシンタリング処理された電子部品11は第2搬送部8によって冷却部5に搬送される。このとき、第2搬送部8は、不活性ガス供給部9から第1不活性ガス供給路81を通じて供給する不活性ガスによりトレイ12内の電子部品11を覆った状態で搬送する。
The
冷却部5では、第2搬送部8によりシンタリングプレス部4から搬送された電子部品11をトレイ12ごと第2搬送部8との間で挟み込み、冷却温度まで冷却する。このとき、冷却部5では、不活性ガス供給部9から第2搬送部8の第1不活性ガス供給路81を通じて供給される不活性ガスによりトレイ12内の電子部品11を覆った状態で所定の冷却時間で所定の温度まで冷却する。冷却部5で冷却された電子部品11はトレイ12ごと収納部6へ搬送され、収納される。
In the
以上のように、本実施形態におけるシンタリング装置1によれば、基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品11を、トレイ12内に載置した状態で予熱し、接合材の水分や溶媒等を除去した後、シンタリングプレス部4においてシンタリング処理されたトレイ12内の電子部品11を不活性ガスにより覆った状態として冷却部5へ搬送し、さらに不活性ガスにより覆ったままの状態で冷却することで、シンタリング処理により高温となって酸化しやすくなっている部材の酸化を防止することができ、品質を低下させることなく、電子部品11を効率良く接合して、電子部品11の品質を向上させることができる。
As described above, according to the
また、本実施形態におけるシンタリング装置1では、シンタリングプレス部4に第2不活性ガス供給路41およびシンタリングプレス部加熱手段42A,42Bを備えており、第2不活性ガス供給路41から供給される不活性ガスをシンタリングプレス部加熱手段42Bにより加熱し、この不活性ガスによりトレイ12内の電子部品11を覆った状態でシンタリングプレス部加熱手段42A,42Bにより加熱してシンタリング処理するので、さらにシンタリング処理中に高温となって酸化しやすくなっている部材の酸化を防止することができる。
Further, in the
また、本実施形態におけるシンタリング装置1では、冷却部5において、冷却部温度検知手段53により検知した温度に基づいて冷却部加熱手段51および冷却部冷却手段52を制御して、電子部品11を適正な冷却時間をかけて所定の温度まで冷却することができ、シンタリング後の電子部品11が急激な冷却によりクラック発生などの品質不良を起こさないようにすることができる。これにより、クラック発生などの品質不良を防止して、より電子部品の品質を向上させることができる。
Further, in the
さらに、この冷却部5は、トレイ12の温度を検知するトレイ温度検知手段54を有するものとして、冷却部温度検知手段53により検知した温度およびトレイ温度検知手段54により検知した温度に基づいて冷却部加熱手段51および冷却部冷却手段52を制御するものとすることで、シンタリング後の電子部品11が急激な冷却によりクラック発生などの品質不良を起こさないように、より適正な冷却時間をかけて所定の温度まで冷却することができる。
Further, the
また、本実施形態における冷却部5では、冷却部加熱手段51が冷却部冷却手段52よりも電子部品11に近い位置に配置されているため、冷却部5全体の冷却を冷却部冷却手段52で行い、冷却部5の温度制御は、電子部品に近い位置に配置され、レスポンス良く制御しやすい冷却部加熱手段51により行うことが可能であり、冷却部5の高精度な冷却管理を行うことが可能となっている。
Further, in the
なお、冷却部冷却手段52が電子部品11に近く、冷却部加熱手段51が遠い位置に配置されている場合、冷却部5の電子部品11に接する面(載置部表面)が冷えすぎたときに、冷却部加熱手段51の熱は冷却部冷却手段52の冷気に遮られてしまい、載置部表面に伝わりにくく温度制御が困難となる。一方、本実施形態における冷却部5のように冷却部加熱手段51が電子部品11に近い位置に配置されている場合、冷却部冷却手段52が冷却部加熱手段51を含めて冷却部5の全体を冷却し、温度の制御は主に載置部表面に近い冷却部加熱手段51の温度を必要に応じて上下制御することで温度管理が容易となる。
When the cooling unit cooling means 52 is close to the
特に、本実施形態における冷却部5では、冷却部冷却手段52は、冷却圧縮空気等の冷媒の流量制御で行うため、流量制御による温度変化はレスポンスが悪く、細かい制御が困難であるが、冷却部加熱手段51が電熱式のヒーターであるため、温度管理は電気制御によりレスポンス良く制御しやすく、上記のように冷却部加熱手段51を電子部品11に近い位置に配置することで、温度管理が容易となっている。
In particular, in the
また、本実施形態における予熱部3は、不活性ガスを供給する第3不活性ガス供給路31と、当該予熱部3を加熱する予熱部加熱手段32と、当該予熱部3の温度を検知する予熱部温度検知手段33とを有し、電子部品11をトレイ12ごと第1搬送部7との間で挟み込み、第3不活性ガス供給路31から供給する不活性ガスによりトレイ12内の電子部品11を覆い、予熱部温度検知手段33により検知した温度に基づいて予熱部加熱手段32を制御して、電子部品11を所定の予熱温度で所定時間予熱するので、予熱温度で酸化しやすい部材であっても酸化を防止することができる。
Further, the preheating
また、本実施形態におけるシンタリング装置1では、第1搬送部7が、不活性ガスを供給する第4不活性ガス供給路71を有し、第4不活性ガス供給路71から供給される不活性ガスにより電子部品11を覆ったままの状態で予熱部3からシンタリングプレス部4へ搬送するので、予熱温度で酸化しやすい部材であっても酸化を防止してシンタリング処理することができる。
Further, in the
また、第1搬送部7は、当該第1搬送部7を加熱する搬送部加熱手段72と、当該第1搬送部7の温度を検知する搬送部温度検知手段73とを有し、搬送部温度検知手段73により検知した温度に基づいて搬送部加熱手段72を制御して、電子部品11の搬送中、電子部品11を所定温度に保持するため、予熱部3からシンタリングプレス部4までの搬送に時間がかかる場合であっても、搬送中に電子部品11を所定温度に保持し、シンタリングプレス部4において効率良くシンタリング処理することが可能となっている。
Further, the
図11は本発明の別の実施形態を示すシンタリング装置1Aの概略構成図である。図11に示すシンタリング装置1Aは、複数のシンタリングプレス部4A,4Bを備えている。このシンタリング装置1Aでは、第1搬送部7が予熱部3からそれぞれのシンタリングプレス部4A,4Bまで電子部品11を搬送する。このとき、予熱部3に近いシンタリングプレス部4Aまでの搬送時間よりも予熱部3から遠いシンタリングプレス部4Bまでの搬送時間は長いが、この電子部品11の搬送中、第1搬送部7により所定温度に保持することで、シンタリングプレス部4Bにおいても効率良くシンタリング処理することが可能となる。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a sintering device 1A showing another embodiment of the present invention. The sintering device 1A shown in FIG. 11 includes a plurality of
図12は本発明のさらに別の実施形態を示すシンタリング装置1Bの概略構成図である。図12に示すシンタリング装置1Bは、複数のシンタリングプレス部4A,4B,4C,4Dを備えている。また、冷却部5および収納部6に加えて、第2冷却部5Aおよび第2収納部6Aを備えている。このシンタリング装置1Bでは、第1搬送部7は予熱部3から各シンタリングプレス部4A〜4Dまで電子部品11を搬送する。また、第2搬送部8は、各シンタリングプレス部4A〜4Dによってシンタリング処理された電子部品11を各シンタリングプレス部4A〜4Dから冷却部5まで搬送する。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a
第2冷却部5Aは、冷却部5において第1の所定の温度としての中途温度まで冷却した後、さらに第2の所定の温度としての目標温度まで冷却する。中途温度は目標温度よりも高い温度(例えば、150〜200℃)である。各シンタリングプレス部4A〜4Dにおいて250〜300℃のシンタリング処理温度でシンタリング処理された電子部品11を目標温度まで急激に冷却すると電子部品11の内部に破損が発生する可能性があるため、できるだけゆっくりと冷却(徐冷)したいが、冷却時間を長くすると生産効率が低下する。
The
そこで、本実施形態におけるシンタリング装置1Bでは、冷却部5において電子部品11を中途温度まで一旦冷却した後、さらに目標温度まで冷却、すなわち2段階に分けて冷却する構成としたものである。これにより、冷却部5および第2冷却部5Aにより同時に冷却処理を分担して進めることが可能となるため、冷却時間を短縮でき、電子部品11の生産時間を短縮することができる。
Therefore, in the
また、図示しないが、第2冷却部5Aはさらに複数の冷却部とすることも可能である。これにより、冷却部5により所定の中途温度まで冷却した後、さらに段階的に冷却、すなわち複数の冷却部により分担して冷却することが可能となる。なお、複数の冷却部間の電子部品11の移動は第2搬送部8により行うことが可能であるが、別の搬送部を設けることでさらに生産効率を上げることも可能となる。
Further, although not shown, the
あるいは、電子部品11の冷却を冷却部5や第2冷却部5A等の複数の冷却部にそれぞれ振り分けて冷却する構成とすることも可能である。これにより、それぞれの冷却部における冷却時間を長くしても全体として冷却時間を短縮することが可能となる。また、図12に示す第2収納部6Aのように複数の冷却部に対応して複数の収納部を備える構成とすることにより、さらに電子部品11の生産時間を短縮することが可能となる。
Alternatively, it is also possible to distribute the cooling of the
本発明のシンタリング装置および方法は、耐熱性が高く、低温で接合可能であり、かつ、熱伝導率が高い銀ナノ粒子を用いた銀ナノペーストなどの接合材を用いて、シンタリング法により電子部品を効率良く接合することが可能な装置および方法として有用である。 The sintering device and method of the present invention use a bonding material such as silver nanopaste using silver nanoparticles having high heat resistance, bonding at a low temperature, and high thermal conductivity by a sintering method. It is useful as a device and method capable of efficiently joining electronic components.
1,1A,1B シンタリング装置
2 供給部
3 予熱部
31 第3不活性ガス供給路
32 予熱部加熱手段
33 予熱部温度検知手段
4,4A,4B,4C,4D シンタリングプレス部
40A 上型
40B 下型
41 第2不活性ガス供給路
42A,42B シンタリングプレス部加熱手段
43 型締め機構
44 押圧部材
45 受け部材
46A ロッド
46B ピストン
46C シリンダ空間
47 油圧機構
48 弾性部材
5 冷却部
51 冷却部加熱手段
52 冷却部冷却手段
53 冷却部温度検知手段
54 トレイ温度検知手段
5A 第2冷却部
6 収納部
6A 第2収納部
7 第1搬送部
71 第4不活性ガス供給路
72 搬送部加熱手段
73 搬送部温度検知手段
8 第2搬送部
81 第1不活性ガス供給路
9 不活性ガス供給部
10 温度制御部
11 電子部品
11A 半導体チップ
11B 基板
12 トレイ
12A 収容部
12B,12C 開孔
12D 供給路
1,1A,
Claims (14)
前記予熱部において予熱された前記電子部品を加熱、加圧してシンタリング処理するシンタリングプレス部と、
前記シンタリングプレス部においてシンタリング処理された前記電子部品を冷却する冷却部と、
前記電子部品を前記トレイごと保持し、前記予熱部から前記シンタリングプレス部へ搬送する第1搬送部と、
前記シンタリングプレス部から前記冷却部へ前記電子部品を前記トレイごと搬送する第2搬送部と
を含み、
前記第2搬送部は、不活性ガスを供給する第1不活性ガス供給路を有し、前記第1不活性ガス供給路から供給される不活性ガスにより前記トレイ内の前記電子部品を覆ったままの状態で前記シンタリングプレス部から前記冷却部へ搬送するものであり、
前記冷却部は、前記第2搬送部により搬送される前記電子部品を前記トレイごと前記第2搬送部との間で挟み込み、不活性ガスにより前記トレイ内の前記電子部品を覆ったままの状態で冷却するものである
シンタリング装置。 A preheating unit that preheats an electronic component on which a semiconductor chip is placed on a substrate via a bonding material while it is placed in a tray.
A sintering press unit that heats and pressurizes the electronic component preheated in the preheating unit to perform a sintering process, and a sintering press unit.
A cooling unit that cools the electronic components that have been sintered in the sintering press unit, and a cooling unit that cools the electronic components.
A first transport section that holds the electronic components together with the tray and transports the electronic components from the preheating section to the sintering press section.
Includes a second transport unit that transports the electronic components together with the tray from the sintering press unit to the cooling unit.
The second transport section has a first inert gas supply path for supplying the inert gas, and the electronic component in the tray is covered with the inert gas supplied from the first inert gas supply path. It is transported from the sinking press section to the cooling section in the same state.
The cooling unit sandwiches the electronic component transported by the second transport unit together with the tray between the second transport unit and the electronic component in the tray while being covered with the inert gas. A sintering device that cools.
前記複数の冷却部は、前記複数のシンタリングプレス部でシンタリング処理された前記電子部品がそれぞれ振り分けられて冷却するものである請求項1から9のいずれか1項に記載のシンタリング装置。 It has a plurality of the sintering press unit and the cooling unit, respectively.
The sintering device according to any one of claims 1 to 9, wherein the plurality of cooling units distribute and cool the electronic components that have been sintered by the plurality of sintering press units.
前記予熱部において予熱された前記電子部品を第1搬送部により前記トレイごと保持し、前記予熱部から前記シンタリングプレス部へ搬送すること、
前記シンタリングプレス部においてシンタリング処理された前記電子部品を、不活性ガスを供給する第1不活性ガス供給路を有する第2搬送部により、前記シンタリングプレス部から前記冷却部へ前記電子部品を前記トレイごと搬送するに際し、前記第1不活性ガス供給路から供給される不活性ガスにより前記トレイ内の前記電子部品を覆ったままの状態で前記シンタリングプレス部から前記冷却部へ搬送すること、
前記冷却部において、前記第2搬送部により搬送される前記電子部品を前記トレイごと前記第2搬送部との間で挟み込み、不活性ガスにより前記トレイ内の前記電子部品を覆ったままの状態で冷却すること
を含むシンタリング方法。 An electronic component on which a semiconductor chip is placed on a substrate via a bonding material is preheated in a preheating section while being placed in a tray, and the electronic component preheated in the preheating section is heated in a sintering press section. A sintering method in which the electronic components that have been sintered in the sintering press section are cooled in the cooling section by pressurizing and sintering the electronic components.
The electronic component preheated in the preheating section is held by the first transport section together with the tray, and is transported from the preheating section to the sintering press section.
The electronic component that has been sintered in the sintering press section is transferred from the sintering press section to the cooling section by a second transport section having a first inert gas supply path for supplying the inert gas. Is transported from the sinking press unit to the cooling unit while the electronic components in the tray are covered with the inert gas supplied from the first inert gas supply path. matter,
In the cooling unit, the electronic component transported by the second transport unit is sandwiched between the tray and the second transport unit, and the electronic component in the tray is covered with the inert gas. Sintering methods that include cooling.
を含む請求項13記載のシンタリング方法。 In the sintering press unit, the electronic component is sandwiched between the upper mold and the lower mold together with the tray, and is supplied from a first inert gas supply path provided in at least one of the upper mold and the lower mold. The sintering press unit is heated in a state where the electronic parts in the tray are covered with the inert gas which is an active gas and is heated by the sintering press unit heating means provided in each of the upper mold and the lower mold. The sintering method according to claim 13, which comprises heating by means to perform a sintering treatment.
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