JP6172654B2 - 部品加圧装置及び部品加圧装置を用いた加熱システム - Google Patents

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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押し付ける部品加圧装置及び部品加圧装置を用いた加熱システム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高い密着状態が確保されず電極端子と電極の良好な接合状態が確保されないおそれがある。
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高い密着状態及び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高い密着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、本発明に係る部品加圧装置は、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押し付ける部品加圧装置であって、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を備え、前記オイル封止材は外周部が前記ベースケースに取り付けられると共に前記配置空間を分割し、前記オイルは前記ベースケースの一部と前記オイル封止材によって封止され、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るようにしたものである。
これにより、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る。
第２に、上記した本発明に係る部品加圧装置においては、前記油圧変化部が前記ベースケースに対して変位されることにより前記オイルの圧力が変化されることが望ましい。
第３に、上記した本発明に係る部品加圧装置においては、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、本発明に係る部品加圧装置を用いた加熱システムにおいては、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押し付ける部品加圧装置を用いた加熱システムであって、前記部品加圧装置は、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を備え、前記オイル封止材は外周部が前記ベースケースに取り付けられると共に前記配置空間を分割し、前記オイルは前記ベースケースの一部と前記オイル封止材によって封止され、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るようにし、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た状態で前記部品加圧装置がヒーターを有する加熱炉において加熱されるようにしたものである。
これにより、ヒーターによって加熱された状態で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る。
第５に、上記した本発明に係る部品加圧装置を用いた加熱システムにおいては、前記加熱炉に前記部品加圧装置が投入される投入口と投入された前記部品加圧装置が取り出される取出口とが形成され、前記加熱炉に前記部品加圧装置を前記投入口から前記取出口まで搬送するコンベアが設けられることが望ましい。
これにより、投入口から投入された部品加圧装置が取出口までコンベアによって搬送される。
本発明部品加圧装置及び部品加圧装置を用いた加熱システムによれば、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るため、電極端子と電極の高い密着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１５と共に本発明部品加圧装置及び部品加圧装置を用いた加熱システムの実施の形態を示すものであり、本図は、部品加圧装置の平面図である。 部品加圧装置の概略断面図である。 加熱炉を一部を断面にして示す概略側面図である。 回路基板を示す正面図である。 図６乃至図１２と共に部品加圧装置を用いた固相拡散接合の手順について示すものであり、本図は、基板等が第２のベースに載置された状態を示す概略断面図である。 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が行われている状態を示す概略断面図である。 部品加圧装置が加熱炉に投入された状態を一部を断面にして示す概略側面図である。 部品加圧装置が加熱炉においてコンベアによって搬送され加熱されている状態を一部を断面にして示す概略側面図である。 部品加圧装置が加熱炉から取り出され第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加圧装置から取り出された状態を示す概略断面図である。 複数の部品加圧装置が加熱炉に順次投入されて搬送されている状態を一部を断面にして示す概略側面図である。 第１の変形例に係る部品加圧装置を示す概略断面図である。 第２の変形例に係る部品加圧装置を示す概略断面図である。 第３の変形例に係る部品加圧装置を示す概略断面図である。
以下に、本発明部品加圧装置及び部品加圧装置を用いた加熱システム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。
＜部品加圧装置の構成＞
先ず、電子部品に対して加圧を行い電子部品を基板に押し付ける部品加圧装置の構成について説明する（図１及び図２参照）。
部品加圧装置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。
第１のベース３の中央部には上下に貫通された支持孔８が形成され、支持孔８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８の上端側の位置には螺溝８ａが形成されている。
第１のベース３には油圧変化部９が回転自在に支持されている。油圧変化部９は上下方向を向く円板部１０と円板部１０の上面に設けられたハンドル部１１と円板部１０の中心部から下方へ突出された被支持軸部１２とを有している。被支持軸部１２は上端側の部分が螺合部１２ａとして設けられ、被支持軸部１２の下端寄りの位置には環状の取付溝１２ｂが形成されている。取付溝１２ｂにはゴム材料や樹脂材料によって形成されたパッキン１３が取り付けられている。
油圧変化部９は被支持軸部１２が支持孔８に上方から挿入され、螺合部１２ａが螺溝８ａに螺合されることにより第１のベース３に被支持軸部１２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１３が支持孔８の周面に密着される。
油圧変化部９のハンドル部１１が操作されると、油圧変化部９の全体が回転され螺合部１２ａが螺溝８ａに対して送られ回転方向に応じて油圧変化部９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１２が支持孔８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１４が取り付けられている。オイル封止材１４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１４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１５によって封止されている。
オイル封止材１４は取付ネジ１６、１６、・・・によって本体部５に取り付けられている。取付ネジ１６、１６、・・・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１４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１４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にはオイル１７が封入されている。また、オイル封入部７ａは支持孔８に連通されているため、オイル１７は支持孔８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１７は、油圧変化部９の被支持軸部１２に取り付けられたパッキン１３とオイル封止材１４の外周寄りの部分に取り付けられたオーリング１５とによって外部への漏出が防止されている。
油圧変化部９が回転されると、上記したように、油圧変化部９の被支持軸部１２が支持孔８において上下方向へ変位され、被支持軸部１２の下端面とオイル１７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１８が設けられている。
上記のように構成された部品加圧装置１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１９、１９、・・・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１９、１９、・・・による締結が解除されることにより行われる。
＜加熱炉の構成＞
次に、部品加圧装置１に対して加熱を行う加熱炉の構成について説明する（図３参照）。加熱炉は部品加圧装置１を用いた加熱システムにおいて使用され、後述する複数の電子部品を後述する基板に固相拡散により接合するために、部品加圧装置１に対して加熱を行う機能を有する。
加熱炉２０はハウジング２１とハウジング２１の内部に配置された所要の各部とによって構成されている。
ハウジング２１の内部は作業空間２１ａとして形成され、ハウジング２１には投入口２１ｂと取出口２１ｃが形成されている。ハウジング２１は支持脚２２、２２、・・・によって床面に設置されている。
作業空間２１ａにはコンベア２３が配置され、コンベア２３は投入口２１ｂから取出口２１ｃに亘る位置に設けられている。
作業空間２１ａにはヒーター２４、２４、・・・が配置され、ヒーター２４、２４、・・・はコンベア２３の上下においてコンベア２３による搬送方向に離隔して位置されている。
＜回路基板＞
次に、部品加圧装置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４参照）。
回路基板５０は基板５１上に複数の電子部品５２、５２が部品加圧装置１によって押し付けられ、固相拡散により接合されて構成される。尚、部品加圧装置１を用いた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５乃至図１２参照）。固相拡散接合は、部品加圧装置１を用いた加熱システムにおいて、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、部品加圧装置１が用いられる前に、図示しない予備加熱装置において、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た状態で予備加熱が行われる。予備加熱は電子部品５２、５２、・・・が加圧され電子部品５２、５２、・・・が基板１に一定の圧力で押し付けられた状態で行われる。
このように加圧された状態で予備加熱が行われることにより、基板５１の電極５１ａ、５１ａ、・・・に電子部品５２、５２、・・・の電極端子５２ａ、５２ａ、・・・がそれぞれ小さい接合力で接合（仮接合）された状態にされる。
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予備加熱が行われた状態において、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。
次に、電子部品５２、５２、・・・が仮接合された基板５１が予備加熱装置から取り出され、部品加圧装置１における第２のベース４の基板載置面４ａに載置される（図５参照）。このとき、基板５１は基板取付部１８によって第２のベース４に位置決めされて取り付けられる。
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１９、１９、・・・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１４は、例えば、略平板状にされており、油圧変化部９の被支持軸部１２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、・・・に対する加圧が行われる（図７参照）。加圧は油圧変化部９のハンドル部１１が操作されることにより被支持軸部１２が下方へ変位され、被支持軸部１２によってオイル１７が押し込まれることにより行われる。被支持軸部１２によってオイル１７が押し込まれると、オイル１７によるオイル封止材１４に対する圧力が大きくなり、オイル封止材１４が変形されオイル封止材１４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。
変形されたオイル封止材１４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。
続いて、上記のように、電子部品５２、５２、・・・に対して加圧が行われ電極端子５２ａ、５２ａ、・・・がそれぞれ電極５１ａ、５１ａ、・・・に一度に押し付けられた状態で、部品加圧装置１が加熱炉２０に投入される（図８参照）。このとき、部品加圧装置１は投入口２１ｂから投入されコンベア２３に載置される。
次いで、部品加圧装置１がコンベア２３によって投入口２１ｂから取出口２１ｃまで搬送される（図９参照）。部品加圧装置１がコンベア２３によって投入口２１ｂから取出口２１ｃまで搬送されるときには、ヒーター２４、２４、・・・によって部品加圧装置１が加熱され、熱が部品加圧装置１の配置空間７に配置された基板５１の電極５１ａ、５１ａ、・・・と電子部品５２、５２、・・・の電極端子５２ａ、５２ａ、・・・とに伝達される。加熱は、例えば、約２００°Ｃの下で所定の時間、例えば、１０分〜２０分間行われる。
上記のように電子部品５２、５２、・・・が加圧された状態で加熱炉２０による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。
コンベア２３によって取出口２１ｃまで搬送された部品加圧装置１は加熱炉２０から取り出され、続いて、部品加圧装置１による電子部品５２、５２、・・・に対する加圧が終了される。加圧の終了は油圧変化部９が先程とは反対方向へ回転されて被支持軸部１２が上方へ変位されることにより行われ、被支持軸部１２が上方へ変位されると変形されていたオイル封止材１４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１９、１９、・・・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１０参照）。
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１１参照）、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。
部品加圧装置１を用いた加熱システムにおいては、図１２に示すように、電子部品５２、５２、・・・を加圧した状態の部品加圧装置１、１、・・・が順次加熱炉２０に投入されて加熱されることにより、高さが異なる電子部品５２、５２、・・・が基板１に固相拡散により接合された回路基板５０、５０、・・・を連続的に形成することが可能である。
従って、部品加圧装置１、１、・・・においてオイル１７、１７、・・・の圧力によって電極端子５２ａ、５２ａ、・・・と電極５１ａ、５１ａ、・・・の高い密着状態を確保した上で、部品加圧装置１、１、・・・を順次加熱炉２０に投入することにより、生産性の向上を図ることができる。
また、加熱炉２０に部品加圧装置１、１、・・・を投入口２１ｂから取出口２１ｃまで搬送するコンベア２３が設けられている。従って、部品加圧装置１、１、・・・の加熱炉２０への投入及び加熱炉２０からの取出を容易かつ迅速に行うことができると共に接合に必要な加熱時間に応じてコンベア２３による搬送速度を制御することができ、一層の生産性の向上を図ることができる。
＜部品加圧装置の第１の変形例＞
次に、部品加圧装置の第１の変形例について説明する（図１３参照）。
尚、以下に示す第１の変形例に係る部品加圧装置１Ａは、上記した部品加圧装置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、部品加圧装置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加圧装置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。
部品加圧装置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１６、１６、・・・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。
第１のベース３には油圧変化部９が回転自在に支持されているが、被支持軸部１２には取付溝１２ｂが形成されておらず、被支持軸部１２にパッキン１３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１４Ａが配置されている。オイル封止材１４Ａの内部にはオイル１７が充填されている。オイル封止材１４Ａ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１７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１４Ａ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１４Ａの表面には油圧変化部９における被支持軸部１２の下端面が接触され、被支持軸部１２が支持孔８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１４Ａに対する被支持軸部１２の押圧状態が変化されてオイル封止材１４Ａが変形される。
上記のように構成された部品加圧装置１Ａを用いた電子部品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１４Ａが油圧変化部９の被支持軸部１２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加圧装置１の場合と同様である。従って、部品加圧装置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、部品加圧装置１Ａにあっては、オイル封止材１４Ａが袋状に形成され、オイル１７がオイル封止材１４Ａに充填されて配置空間７に封止されているため、オイル１７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１７の漏れを確実に防止することができる。
＜部品加圧装置の第２の変形例＞
次に、部品加圧装置の第２の変形例について説明する（図１４参照）。
尚、以下に示す第２の変形例に係る部品加圧装置１Ｂは、上記した部品加圧装置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、部品加圧装置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加圧装置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。
部品加圧装置１Ｂの配置空間７には袋状に形成されたオイル封止材１４Ｂが配置されている。オイル封止材１４Ｂの内部にはオイル１７が充填されている。オイル封止材１４Ｂ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１７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１７の圧力に応じて伸縮される。
部品加圧装置１Ｂには油圧変化部９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９Ｂが設けられている。
油圧変化部９Ｂによってオイル１７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加圧装置１Ｂにおいて、油圧変化部９Ｂによってオイル１７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。
部品加圧装置１Ｂにおいては、上記したように、オイル１７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加圧装置１の場合と同様である。従って、部品加圧装置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、部品加圧装置１Ｂにあっては、オイル封止材１４Ｂ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、部品加圧装置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。
＜部品加圧装置の第３の変形例＞
次に、部品加圧装置の第３の変形例について説明する（図１５参照）。
尚、以下に示す第３の変形例に係る部品加圧装置１Ｃは、上記した部品加圧装置１と比較して、油圧変化部の構成が異なることが相違するため、部品加圧装置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加圧装置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。
部品加圧装置１Ｃの第１のベース３には油圧変化部９Ｃが回転自在に支持されている。油圧変化部９Ｃは外周面に螺溝が形成されたギヤ部１０Ｃとギヤ部１０Ｃの中心部から下方へ突出された被支持軸部１２とを有している。
油圧変化部９Ｃのギヤ部１０Ｃには図示しない駆動ギヤが噛合され、駆動ギヤは図示しない駆動モーターの駆動力によって回転される。駆動モーターの駆動力によって駆動ギヤが回転されると、駆動ギヤにギヤ部１０Ｃが噛合された油圧変化部９Ｃの全体が回転され螺合部１２ａが螺溝８ａに対して送られ回転方向に応じて油圧変化部９Ｃが第１のベース３Ｃに対して上下方向へ変位される。従って、被支持軸部１２が支持孔８において上下方向へ変位される。
上記のように構成された部品加圧装置１Ｃを用いた電子部品５２、５２、・・・の基板５１に対する固相拡散接合においては、油圧変化部９Ｃの被支持軸部１２が上下方向へ変位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加圧装置１の場合と同様である。従って、部品加圧装置１Ｃ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、部品加圧装置１Ｃにあっては、油圧変化部９Ｃにギヤ部１０Ｃが設けられているため、油圧変化部９Ｃを手動によらず駆動モーターの駆動力によって回転させることができ、電子部品５２、５２、・・・の基板５１に対する加圧作業における作業時間の短縮化及び作業効率の向上を図ることができる。
＜まとめ＞
以上に記載した通り、部品加圧装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃにあっては、オイル封止材１４、１４Ａ、１４Ｂが高さの異なる複数の電子部品５２、５２、・・・に接して加圧が行われオイル１７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１７の圧力によってオイル封止材１４、１４Ａ、１４Ｂ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、・・・の高い密着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。
＜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…部品加圧装置
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
９…油圧変化部
１４…オイル封止材
２０…加熱炉
２１ｂ…投入口
２１ｃ…取出口
２３…コンベア
２４…ヒーター
５１…基板
５１ａ…電極
５２…電子部品
５２ａ…電極端子
１Ａ…部品加圧装置
２Ａ…ベースケース
１４Ａ…オイル封止材
１Ｂ…部品加圧装置
９Ｂ…油圧変化部
１４Ｂ…オイル封止材
４１…蛇腹部
１Ｃ…部品加圧装置
９Ｃ…油圧変化部

Claims (5)

  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押し付ける部品加圧装置であって、
    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を備え、
    前記オイル封止材は外周部が前記ベースケースに取り付けられると共に前記配置空間を分割し、
    前記オイルは前記ベースケースの一部と前記オイル封止材によって封止され、
    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るようにした
    部品加圧装置。
  2. 前記油圧変化部が前記ベースケースに対して変位されることにより前記オイルの圧力が変化される
    請求項１に記載の部品加圧装置。
  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に記載の部品加圧装置。
  4. 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押し付ける部品加圧装置を用いた加熱システムであって、
    前記部品加圧装置は、
    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を備え、
    前記オイル封止材は外周部が前記ベースケースに取り付けられると共に前記配置空間を分割し、
    前記オイルは前記ベースケースの一部と前記オイル封止材によって封止され、
    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るようにし、
    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た状態で前記部品加圧装置がヒーターを有する加熱炉において加熱されるようにした
    部品加圧装置を用いた加熱システム。
  5. 前記加熱炉に前記部品加圧装置が投入される投入口と投入された前記部品加圧装置が取り出される取出口とが形成され、
    前記加熱炉に前記部品加圧装置を前記投入口から前記取出口まで搬送するコンベアが設けられた
    請求項４に記載の部品加圧装置を用いた加熱システム。
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