KR102427842B1 - 기판 상에서 전자 부품을 신터링하기 위한 신터링 프레스 및 신터링 방법 - Google Patents

기판 상에서 전자 부품을 신터링하기 위한 신터링 프레스 및 신터링 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102427842B1
KR102427842B1 KR1020197021380A KR20197021380A KR102427842B1 KR 102427842 B1 KR102427842 B1 KR 102427842B1 KR 1020197021380 A KR1020197021380 A KR 1020197021380A KR 20197021380 A KR20197021380 A KR 20197021380A KR 102427842 B1 KR102427842 B1 KR 102427842B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sintering
pressure
rods
press
substrate
Prior art date
Application number
KR1020197021380A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190099043A (ko
Inventor
니콜라 스키발록키
Original Assignee
에이엠엑스 - 오토매트릭스 에스.알.엘.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=58701745&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR102427842(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 에이엠엑스 - 오토매트릭스 에스.알.엘. filed Critical 에이엠엑스 - 오토매트릭스 에스.알.엘.
Publication of KR20190099043A publication Critical patent/KR20190099043A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102427842B1 publication Critical patent/KR102427842B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93—Batch processes
    • H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L24/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75251—Means for applying energy, e.g. heating means in the lower part of the bonding apparatus, e.g. in the apparatus chuck
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75252—Means for applying energy, e.g. heating means in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/753—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/75301—Bonding head
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/753—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/75301—Bonding head
    • H01L2224/75302—Shape
    • H01L2224/75303—Shape of the pressing surface
    • H01L2224/75304—Shape of the pressing surface being curved
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/753—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/75301—Bonding head
    • H01L2224/75302—Shape
    • H01L2224/7531—Shape of other parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/753—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/75301—Bonding head
    • H01L2224/75314—Auxiliary members on the pressing surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/753—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/75301—Bonding head
    • H01L2224/75314—Auxiliary members on the pressing surface
    • H01L2224/7532—Material of the auxiliary member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/755—Cooling means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/755—Cooling means
    • H01L2224/75502—Cooling means in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7565—Means for transporting the components to be connected
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/759—Means for monitoring the connection process
    • H01L2224/7592—Load or pressure adjusting means, e.g. sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7598—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors specially adapted for batch processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/83009—Pre-treatment of the layer connector or the bonding area
    • H01L2224/83048—Thermal treatments, e.g. annealing, controlled pre-heating or pre-cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/832—Applying energy for connecting
    • H01L2224/83201—Compression bonding
    • H01L2224/83203—Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/832—Applying energy for connecting
    • H01L2224/83201—Compression bonding
    • H01L2224/83203—Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
    • H01L2224/83204—Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding with a graded temperature profile
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8384—Sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93—Batch processes
    • H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L2224/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

기판(12) 상에서 전자 부품(10)들을 신터링하는 신터링 프레스가 제공되는바, 상기 신터링 프레스는 전방 헤드(22) 및 후방 헤드(24)를 구비한 멀티로드 실린더(20)를 포함하는 프레싱 유닛(14)을 포함하고, 상기 전방 헤드(22)와 후방 헤드(24)는 함께 압축 챔버(26)를 한정한다. 전방 헤드(22)에서, 서로에 대해 평행하고 독립적인 가압 로드(28)들은 슬라이딩 방식으로 지지된다. 각각의 가압 로드(28)는 신터링될 전자 부품(10) 각각에 대해 동축을 이루고 무게중심이 맞춰지며, 개별의 전자 부품(10)에 가해질 힘에 비례하는 쓰러스트 단면적을 갖는다. 압축 챔버(26)에는 실링 멤브레인(30)이 연장되어 있는데, 이것은 각각의 가압 로드(28) 상에 신터링 압력을 전달하기 위하여 가압 로드들에 대해 맞닿도록 변형된다.

Description

기판 상에서 전자 부품을 신터링하기 위한 신터링 프레스 및 신터링 방법
본 발명은 기판 상에서 전자 부품을 신터링하기 위한 프레스와, 그러한 프레스를 이용하는 신터링 방법에 관한 것이다.
공지된 바와 같이, 일부 전자 응용 분야에서는, 다이오드, IGBT, 써미스터(thermistor), MOSFET, 등과 같은 집적된 전자 부품이 신터링 글루(sintering glue)의 층이 개재됨으로써 기판에 고정된다.
각각의 부품이 올바르게 신터링되도록 하기 위하여, 부품은 투영 표면에 비례하는 힘으로 가압되어야 하고 또한 미리 정해진 시간 기간 동안 미리 정해진 온도를 겪어야 한다. 기판 상에 고정될 전자 부품이 서로 상당히 상이할 수도 있는 다양한 치수, 즉 해당 케이스와 두께의 투영 표면을 갖기 때문에, 기판의 부품들 모두에 작용하는 하나의 가압 부재에 대한 압력 적용은 모든 부품들에 대해 요망되는 힘이 가해지지 못하게 되는 결과를 낳는다.
또한, 상기 글루 층이 모든 부품들에 대해 완전히 동일하고 균일하지 못한 두께를 가질 수 있을 수 있다는 사실로 인한 다른 문제도 고려할 필요도 있다.
이와 같은 문제들을 경감시키기 위하여, 개별의 프레스 롤들로 이루어진 격자 구성을 가진 프레스 장치가 제안된 바 있다. 그러나, 이 방안은 매우 복잡하고 구현함에 있어서 비용이 비싸다는 문제가 있다.
본 발명은 종래 기술에 따른 장치의 문제와 한계를 극복할 수 있는, 지지대 상에서 전자 부품들을 신터링하기 위한 프레스와 방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적은 청구항 1 에 따른 신터링 프레스와 청구항 10 에 따른 신터링 방법에 의하여 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들에 기재되어 있다.
일반적인 실시예에 따르면, 신터링 프레스는 전방 헤드 및 후방 헤드를 구비한 멀티로드 실린더를 포함하는 프레싱 유닛을 포함하고, 상기 전방 헤드 및 후방 헤드는 함께 압축 챔버를 한정한다.
전방 헤드에서, 서로에 대해 평행하고 독립적인 가압 로드들은 슬라이딩 방식으로 지지된다. 각각의 가압 로드는 신터링될 전자 부품 각각에 대해 동축을 이루고, 미리 정해진 신터링 압력에서 신터링될 각 전자 부품의 면적이 알려진 경우에 각 전자 부품에 적용될 힘에 비례하는 쓰러스트 단면적(thrust section)을 갖는다.
압축 챔버 안에는 압축 챔버를 후방 챔버와 전방 챔버로 기밀식으로(hermetically) 분할하는 실링 멤브레인(sealing membrane)이 연장되고, 후방 챔버는 신터링 압력을 달성하기 위하여 압력 하에 있는 유체의 유입 통로와 유체 소통되며, 가압 로드들의 후방 단부들은 전방 챔버 안으로 돌출된다. 실링 멤브레인은 가압 로드들의 상기 후방 단부와 접촉하도록 배치되어서, 후방 챔버가 신터링 압력으로 가압된 때에 실링 멤브레인이 각 가압 로드에 신터링 압력을 전달하기 위해 상기 후방 단부에 맞닿도록 변형된다.
따라서, 상기 프레스는 신터링될 전자 부품 각각에 그 표면에 비례하는 쓰러스트 힘을 가할 수 있게 되는데, 이는 각 전자 부품을 위한 가압 로드를 이용하기 때문이다. 상기 가압 로드의 단면적은 가압될 표면에 따라서 선택된다.
상기 프레스의 구조는 적은 갯수의 부품들로 이루어지고, 단일의 압축 챔버를 형성하는 단일의 실린더와, 가압 로드들 모두를 위한 실링 기능과 가압 로드들 모두에 작용하는 피스톤 기능(가압 로드들의 치수 적응을 위한 변형)을 모두 수행하는 단일의 실링 멤브레인을 이용하기 때문에 특히 콤팩트하다.
일 실시예에서, 상기 실링 멤브레인은 주변부에서 멀티로드 실린더의 전방 헤드와 후방 헤드 사이에서 유지된다.
그러므로, 압력 하의 유체의 작용을 받는 때에 실링 멤브레인이 변형되지만, 압축 챔버에 대해서 축방향으로 병진이동하지는 않는다.
일 실시예에서, 프레싱 유닛은 멀티로드 실린더와 일체를 이루는 가열 블록(heating block)을 더 포함하고, 상기 가열 블록은 가압 가열 부재(presser heating member)들을 슬라이딩 방식으로 지지하며, 각각의 가압 가열 부재는 개별의 가압 로드에 대해 동축을 이루며, 신터링될 각 전자 부품에 작용하도록 개별의 가압 로드에 의해 작동될 수 있다.
가열 블록에는 가압 가열 부재들을 가열하기 위한 가열 수단이 제공된다.
그러므로, 이 실시예에서, 신터링 과정에 필요한 열은 프레스 작용을 가하는 부재와 동일한 부재에 의해서 전자 부품들로 전달된다. 특정 구조의 가열 블록을 이용함으로써 멀티로드 실린더의 구조가 단순화될 수 있으며, 이로써 쓰러스트 기능만을 수행할 뿐만 아니라 전자 부품들의 가열 기능도 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가압 가열 부재들은, 신터링될 각 전자 부품의 케이스의 면적과 실질적으로 대응되거나 또는 그보다 더 큰 단면을 가진 바아(bar) 형태를 갖는다. 가압 로드들은 대응되는 전자 부품에 대해 무게중심이 맞는 위치에서 작용하는바, 이로써 압력 부재들이 가압 로드들로부터 전달되는 쓰러스트 힘을 전자 부품들의 표면에 가능한 균일하게 배분함이 가능하게 된다.
일 실시예에서, 가압 가열 부재들은 가열 블록 안에 형성된 개별의 축방향 안착부들 안에 횡방향 간극을 가지고 슬라이딩하며, 이로써 기판에 의해 정의되는 평면에 대한 전자 부품들의 가능한 기울임에 적응할 수 있게 된다.
일 실시예에서는, 상기 프레싱 유닛이 주변 프레임(peripheral frame)을 포함하고, 주변 프레임은 예를 들어 PTFE로 이루어진 보호 필름(protective film)을 지지하며, 상기 보호 필름은 가압 로드들의 전방 단부를 넘어 연장되거나 또는 가압 가열 부재들이 존재하는 때에는 가압 가열 부재들의 전방 단부를 넘어 연장된다. 프레싱 유닛은 상기 보호 필름을 향하는 흡입/송풍 수단(suction/blowing means)을 포함하며, 흡입/송풍 수단은 흡입시에는 가압 작용 전에 전자 부품들과 접촉하는 가압 로드들 또는 가압 부재들의 전방 단부들에 보호 필름이 밀착되게 하도록 작동될 수 있고, 또한 송풍시에는 상기 가압 작용의 끝에서 상기 전방 단부들로부터 보호 필름이 제거되도록 작동될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프레스는 적어도 하나의 기판을 지지하도록 구성되고 상기 프레싱 유닛을 대면하는 지지 유닛을 포함한다.
상기 프레싱 유닛과 지지 유닛 중의 적어도 하나는 후퇴한 휴지 위치와 전진한 가압 위치 사이에서 서로에 대해 축방향으로 움직일 수 있으며, 상기 가압 위치에서는 가압 로드들 또는 가압 가열 부재들이 전자 부품들에 대해 작용을 가하도록 접촉할 수 있다.
예를 들어, 상기 프레스는 프레싱 유닛과 지지 유닛을 모두 지지하는 프레임을 포함하고, 상기 프레임에는 길이방향 안내부들이 제공되어 상기 프레싱 유닛과 지지 유닛 중 적어도 하나가 상기 안내부를 따라서 슬라이딩하며, 그 슬라이딩은 예를 들어 올레오다이나믹(oleodynamic) 또는 전기 액츄에이터의 작용 하에 이루어진다.
일 실시예에서, 상기 지지 유닛은 멀티로드 실린더에 의하여 가해지는 쓰러스트(추력)을 지지하는 고정식 반응 블록, 가열 블록, 및 가동성 반응 블록을 포함한다.
상기 가열 블록은 전자 부품들을 신터링하는데 필요한 열이 기판 아래로부터 올라옴을 가능하게 한다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 변형 실린더가 고정식 반응 블록 안에 수용되고, 상기 고정식 반응 블록에는 개별의 변형 센서가 연계된다.
보다 구체적으로, 고정식 반응 블록은 개별의 변형 센서로 변형 실린더들을 지지하는데, 상기 변형 센서들은 가압기, 기판, 및 가동성 반응 블록을 통하여 압축 로드에 의해 가해지는 압축력의 합을 변환한다. 바람직하게는, 변형 센서가 150℃보다 높은 온도에서 작동해야 하기 때문에 쿼츠(quartz) 변형 센서이다.
상기 신터링 프레스를 이용하는 신터링 방법은:
a) 전자 부품들이 가압 로드들 또는 가압 가열 부재들의 전방 단부들과 접촉하게 되도록, 신터링될 전자 부품들과 기판을 배치시키는 단계;
b) 상기 가압 로드들 또는 가압 가열 부재들을 미리 정해진 신터링 온도로 가열하는 단계;
c) 압축 챔버를 미리 정해진 신터링 압력으로 가압하는 단계;
d) 미리 정해진 신터링 시간 동안 상기 신터링 압력 및 신터링 온도를 유지하는 단계; 및
e) 상기 기판을 신터링 프레스로부터 제거하는 단계;를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 기판도 신터링 온도로 가열된다.
일 실시예에서, 단계 a) 이전에, 보호 필름이 가압 로드들 또는 가압 가열 부재들의 단부들에 밀착된다.
일 실시예에서, 단계 e) 이후에, 압축 챔버는 신터링 압력보다 낮되 대기압력보다 높은 압력으로 된다.
본 발명에 따른 신터링 프레스와 방법의 특징들 및 장점들은 본 발명의 바람직한 실시예들에 관한 아래의 상세한 설명으로부터 이해될 것인바, 이 실시예들은 하기의 첨부 도면을 참조로 하여 설명되되 비제한적인 예로서 설명된다.
도 1 에는 본 발명에 따른 신터링 프레스를 이용하는 신터링 섹션(sintering section)의 개략적인 평면도가 도시되어 있다.
도 2 에는 상기 프레스의 측면도가 도시되어 있다.
도 3 에는 기판 지지 유닛 상에서 닫혀진 프레싱 유닛의 축방향 단면도가 도시되어 있다.
도 4 에는 상기 프레스의 기판 지지 유닛만의 축방향 단면도가 도시되어 있다.
도 5 에는 상기 프레스의 프레싱 유닛만의 축방향 단면도가 도시되어 있다.
도 6 에는 기판 지지 유닛 및 프레싱 유닛의 일부분의 확대도가 도시되어 있는바, 여기에는 특히 기판의 전자 부품들 각각과 접촉하는 가압 가열 부재들과 일부 가압 로드들, 및 가압되지 않은 압축 챔버가 도시되어 있다.
도 6a 에는 도 6 과 유사한 도면이 도시되어 있되, 여기에는 압축 챔버가 가압되어 있다.
도 7 에는 기판의 전자 부품들과 접촉하는 가압 가열 부재들과 일부 가압 로드들의 사시도가 도시되어 있다.
아래에서는 첨부 도면들을 참조로 하여, 기판(12) 상에서 전자 부품(10)들의 신터링을 수행하기 위하여 본 발명에 따른 프레스(1)를 이용하는 신터링 섹션에 대해 설명하기로 한다.
기판(12)은 예를 들어 여섯 개의 기판(12)을 포함하도록 구성된 팔레트(pallet)(2)에 담겨진 채로 신터링 프레스(1)에 도달한다.
기판(12)들은 팔레트(2)에 형성되고 기판(12)들을 적합한 투영 위치에 지지하도록 구성된 각각의 안착부에 배치된다.
기판(12)은 신터링 글루의 층 상에 놓여져 신터링될 전자 부품(10)(예를 들어, IGBT, 다이오드, 써미스터, MOSFET 등인)들을 보유한다. 전자 부품(10)들은 미리 정해진 온도, 예를 들어 260℃에서 30MPa 로 180 내지 300초 동안 미리 정해진 표면 압력을 받아야 한다.
신터링되지 않은 기판(12)들을 가진 팔레트(2)들은, 전자 부품(10)들의 위치가 변경되지 않도록 하기 위하여, 적정한 속도로 충격을 받지 않도록 부드럽게 취급되어야 한다.
전자 부품(10)들은 이들이 그룹별로 다양한 두께를 갖는다는 점을 고려해서, 이들의 투영 표면에 직접적으로 비례하는 힘으로 가압되어야 한다.
또한, 기판-글루-전자부품 조립체에 있을 수 있는, 예를 들어 10 mm 당 1μ의 비평행성(non-parallelism)도 보상되어야 한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서는 신터링 섹션이 팔레트(2)들을 150℃로 예열하는 적어도 하나, 바람직하게는 두 개의 예열 스테이션(3)을 포함하고, 또한 팔레트(2)들을 50℃로 냉각시키는 적어도 하나, 바람직하게는 세 개의 냉각 스테이션(4)을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 신터링 섹션은 예를 들어 10kg이고 6축 유형인, 인간신체와 유사한 로봇(5)을 포함하는바, 여기에는 6개의 턱을 가지고 자체중심을 잡는 기능이 있는 파지기(gripper)가 제공된다. 로봇(5)은 다음과 같은 것들의 사이에서 기판(12)들을 조작한다:
- 두 개의 예열 스테이션(3)들의 독출기(reader)와 유입 컨베이어(6);
- 두 개의 예열 스테이션(3)들과 프레스(1);
- 신터링 프레스(1)와 세 개의 냉각 스테이션(4);
- 세 개의 냉각 스테이션(4)과 유출 컨베이어(7).
상기 두 개의 예열 스테이션(3)들은 기판(12)들 각각의 온도를 150℃로 상승시킨다.
예를 들어, 상기 두 개의 예열 스테이션(3)들은 PID 및 PWM 열 저항기 PT100(PID and PWM thermal resistances PT100)에 의해 제어되는 피복된 전기 카트리지에 의해 가열된다.
도 2 에 전체적으로 도시된 신터링 프레스(1)는, 적어도 하나의 기판(12), 도시된 예에서는 여섯 개의 기판들을 위하여, 상부에서 프레싱 유닛(14)을 지지하고 저부에서 지지 유닛(60)을 지지하고 수직으로 연장된 프레임(8)을 포함한다.
상기 프레임(8)에는 길이방향 안내부(9)들이 제공되는데, 이들을 따라서 지지 유닛(60)이 슬라이딩하며, 이 슬라이딩은 유압식 또는 전기식 액츄에이터(80)에 의하여 수행된다.
일 실시예에서, 지지 유닛(60)은 균일하게 가속 및 감속되는 움직임으로 200mm의 스트로크를 수행한다.
구체적으로, 지지 유닛(60)의 상측 위치는 완전히 비가역적이며, 움직이지 않고서 최대 250 KN의 힘을 견디도록 구성된다.
일 실시예에서, 200mm의 스트로크 움직임은 1 KW의 브러쉬리스 기어식 모터(80)에 의하여 3초 안에 수행되며, 몰드(mould) 교체 및 유지보수를 위하여 감소된 속도로 천천히 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 프레임(8)은 자동화된 권취기(winder)(90) 및 권취해제기(unwinder)(92)도 지지하는바, 이들은 신터링 동안에 기판(12)들과 프레싱 유닛(14) 사이에서 예를 들어 브러쉬리스 기어식 모터에 의하여 PTFE로 이루어진 보호 필름(52)을 교체하기 위한 것이다.
일 실시예에서, 보호 필름(52)은 주변 프레임(50)에 의하여 지지된다. 일 실시예에서 주변 프레임(50)은 보호 필름(52)을 향하는 흡입/송풍 수단도 지지한다.
또한, 신터링 프레스(1)에는 (도시되지 않은) 진공 펌프가 제공되는데, 이것은 프레싱 유닛(14)과 PTFE 필름 사이에서 공기를 흡입하기 위한 것이다.
일 실시예에서, 신터링 프레스(1)에는 신터링 영역에서 정전기 전하를 제거하기 위하여 (도시되지 않은) 송풍 이온화 장치(blow ionizing device)가 제공되기도 한다.
일 실시예에서, 프레임(8)은 수평 슬라이딩 안내부들도 지지하는데, 이들은 지지 유닛(60)의 교체를 용이하게 하기 위하여 오른손 및 왼손의 손잡이(94)에 의해서 삽입 및 제거될 수 있다.
특히 도 3 및 도 4 에 도시된 일 실시예에서, 지지 유닛(60)은 여섯 개의 변형 실린더(68)들이 수용되어 있는 고정식 반응 블록(62)을 포함하고, 여기에는 350℃에서 작동할 수 있는 개별의 변형 센서(70)들이 제공된다.
지지 유닛(60)는, 피복된 가열 저항기(armoured heating resistance)(631)들이 수용되는 가열 블록(64)을 더 포함한다.
지지 유닛은 여섯 개의 가동성 반응 블록(66)들을 더 포함하고, 가동성 반응 블록(66)들 각각에는 개별의 온도 센서(662)가 제공된다.
특히 도 3 및 도 5 에 도시된 일 실시예에서, 프레싱 유닛(14)은 멀티로드 실린더(20)를 포함하며, 멀티로드 실린더(20)는 함께 압축 챔버(26)를 한정하는 전방 헤드(22)와 후방 헤드(24)를 구비한다.
서로에 대해 평행하고 독립적인 가압 로드(28)들은 전방 헤드(22)에 슬라이딩 방식으로 지지된다. 각각의 가압 로드(28)는 신터링될 개별의 전자 부품(10)에 대해 동축을 이루고 또한 무게중심이 맞춰지며, 신터링될 각 전자 부품의 면적과 미리 정해진 신터링 압력이 알려진 경우에는 각 전자 부품(10)에 적용될 힘에 비례하는 쓰러스트 단면적(thrust section)을 갖는다.
여기에서 "무게중심이 맞는다"라 함은, 각각의 가압 로드(28)가 각 전자 부품(10)의 무게중심과 일치하는 로드 축을 갖는다는 것을 의미한다.
압축 챔버(26) 안에서는, 압축 챔버를 후방 챔버(26')와 전방 챔버(26")로 기밀식으로 분할하는 실링 멤브레인(30)이 연장된다.
후방 챔버(26')는 제어 유체의 유입 통로(32)와 유체 소통된다. 프레스 작동 동안, 상기 제어 유체는 신터링 압력으로 후방 챔버(26')에 진입한다. 가압 로드들의 후방 단부(28')들은 전방 챔버(26") 안으로 돌출한다.
보다 구체적으로, 전방 챔버(26")는 실질적으로 편평한 후방 벽(26a)에 의해 한정되고, 가압 로드(28)들의 후방 단부(28')들은 상기 후방 벽으로부터 돌출한다.
압축 챔버(26) 내에 압력이 존재하지 않는 경우, 실링 멤브레인(30)은 실질적으로 평편하고, 가압 로드(28)들의 후방 단부(28')들과 살착 접촉하도록 위치된다 (도 6).
후방 챔버(26')가 신터링 압력으로 가압된 때에는, 실링 멤브레인(30)이 변형되며, 이로써 각 가압 로드(28)에 신터링 압력을 전달하도록 가압 로드(28)들의 후방 단부(28')들에 맞닿게 된다 (도 6a).
구체적으로, 전방 챔버(26")의 후방 벽(26a)에 대한 가압 로드(28)들의 후방 챔버(26')들의 돌출, 그리고 이에 따른 실링 멤브레인(30)과 상기 후방 벽 사이의 거리는, 후방 챔버(26')가 신터링 압력으로 가압되고 실링 멤브레인(30)이 변형된 때에, 상기 멤브레인이 가압 로드(28)들의 후방 단부(28')들에만 맞닿는 것이 아니라 도 6a 에 도시된 바와 같이 전방 챔버(26")의 후방 벽(26a)에도 맞닿도록 선택된다.
이와 같은 압축 챔버의 구성으로 인하여, 실링 멤브레인(30)은 마치 제어 유체가 원하는 신터링 압력에서 가압 로드(28)들의 단일의 후방 단부(28')에 직접적으로 작용하는 것처럼 거동한다. 다시 말하면, 실링 멤브레인(30)이 복수의 상호간에 독립적인 실린더-피스톤 시스템의 거동을 모사(simulate)한다.
일 실시예에서, 실링 멤브레인(30)은 멀티로드 실린더(20)의 전방 헤드(22)와 후방 헤드(24) 사이에서 주변에 유지된다.
일 실시예에서, 프레싱 유닛(14)은 멀티로드 실린더(20)와 일체를 이루는 가열 블록(40)을 더 포함하고, 이것은 가압 가열 부재(42)들을 슬라이딩 방식으로 지지한다. 각각의 가압 가열 부재(42)는 신터링될 각 전자 부품(10)에 작용하도록 각각의 가압 로드(28)에 의해 작동될 수 있다. 도 7 의 사시도에는 네 개의 가압 로드(28)들이 도시되어 있는데, 이들은 각각 상이한 단면을 갖는 것으로서, 상이한 단면적을 갖는 가압 가열 부재(42)들 각각에 작용한다.
가압 가열 부재(42)들은 지지 유닛(60)에 의해 지지되는 기판(12) 상에 안착되어 있는 전자 부품(10)들 각각과 맞닿는 것으로 도시되어 있다.
일 실시예에서, 가압 로드(28)들은 가압 가열 부재(42)의 평편한 표면(42')과 접촉하는 둥근 전방 단부(28")를 구비한다. 예를 들어, 가압 로드(28)들의 전방 단부(28")가 구형으로 둥글게 되어 있을 수 있으며, 이로써 신터링될 대응되는 전자 부품의 무게중심 지점에 압축력이 집중되고 이와 동시에 가압 로드(28)와 가압 가열 부재(42) 사이에 열 차단이 이루어진다. 이와 같은 방식으로, 가압 가열 부재(42)들은 가압 및 가열될 전자 부품들의 표면에 맞게 쉽게 적응될 수 있다.
일 실시예에서, 가압 가열 부재(42)들은 신터링될 각 전자 부품(10)의 케이스의 영역에 실질적으로 대응되거나 그보다 더 큰 단면적을 가진 바(bar)의 형태를 갖는다.
일 실시예에서, 멀티로드 실린더(20)는 전자 부품(10)들 모두에 대해 30MPa에 해당되는 압력을 가하기 위하여, 가압 로드(28)의 단면적에 비례하는 힘을 단일의 가압 로드(28)에 부여할 수 있다.
일 실시예에서 각 기판(12)에는, IGBT를 위한 네 개의 가압 로드 및 가압 부재, 다이오드를 위한 가압 로드 및 가압 부재, 써미스터를 위한 가압 로드 및 가압 부재, MOSFET을 위한 가압 로드 및 가압 부재를 포함하여 총 48개의 가압 로드 및 가압 부재가 제공되는바, 이들 모두는 독립적이고 또한 가해지는 추력(thrust)에 대해 비례하는 상이한 단면적을 갖는다.
일 실시예에서, 압축 챔버(26)는 최대 35 MPa(350 bar)까지 가압될 수 있다.
전술된 바와 같이, 가압 가열 부재(42)들은 기판(12) 상의 신터링될 전자 부품(10)들에 대해 압축력 및 열을 전달하는 기능을 갖는다.
일 실시예에서, 가열 블록(40)에는 피복된 저항기(44) 및 온도 센서(45)가 제공된다.
가압 가열 부재(42)들은 기판 상의 신터링될 대응되는 전자 부품(10)에 대해 무게중심 잡히는 위치로 밀어지고, 적절한 간극을 두고 가열 블록(40) 안으로 슬라이딩되어서, 가압 가열 부재(42)들에 대해 10 mm 당 1μ의 평행성(parallelism)에 대한 조정이 가능하게 된다.
만일 전자 부품(10)들의 두께가 다르더라도 다른 부품의 신터링 압력의 변화가 유발되지 않는다는 점에 유의하여야 한다.
전술된 바와 같이, 각 가압 로드(28)의 축은 각 전자 부품(10)의 무게중심과 일치되어야 하면서도, 각 가압 로드(28)들의 축에 대한 가압 가열 부재(42)들의 형상, 단면, 및 위치는 전자 부품(10)들의 형상 및/또는 기판 상에서의 전자 부품(10)들의 위치에 따라 선택될 수 있다.
예를 들어, 가압 로드(28)들은, 서로에 대해 매우 가깝거나 사각형이 아니거나 또는 매우 상이한 크기를 가진 전자 부품(10)들을 신뢰성있고 정밀한 방식으로 신터링하도록 선택될 수 있다.
프레싱 유닛(14)의 각 가압 부재를 두 개의 분리된 구성부품, 즉 가압 로드(28)와 가압 가열 부재(42)로 구성하고 이들이 실질적으로 구형인 표면(28")을 통해서 접촉하도록 배치됨으로써, 멀티로드 실린더(20)와 가열 블록(40) 사이에 열 차단이 얻어진다는 점에 유의해야 할 것이다. 예를 들어, 가열 블록(40)이 300℃에 달하는 온도에서 작동하더라도, 냉각 회로에 연결된 멀티로드 실린더(20)는 100℃ 미만으로 유지될 수 있다.
이와 같이 냉각된 멀티로드 실린더(20)는 가열 블록(40)보다 적은 마모를 겪게 되며, 따라서 더 적은 빈도로 교체될 수 있게 된다.
아래에서는 신터링 사이클에 대해 설명한다.
신터링 과정이 진행 중인 동안, 로봇(5)은 유입 컨베이어(6)에서 도달하는 팔레트(2)들을 관리하고, 이들을 집어서 두 개의 비어있는 예열 스테이션(3)들 중 하나에 배치한다.
또한 신터링 과정 동안, 로봇(5)은 세 개의 냉각 스테이션(4)에 배치된 팔레트(2)들을 관리한다. 프로그램된 냉각 사이클의 끝에서, 로봇은 대응되는 냉각 스테이션으로부터 팔레트를 집어서 이것을 유출 컨베이어(7)에 배치한다.
신터링 과정의 끝에서는 다음과 같은 단계들이 연속적으로 수행된다.
멀티로드 실린더(20)가 대략 35 MPa 로부터 대략 0.5 MPa까지 감압된다. 이로써, 가압 가열 부재(42)들이 미리 정해진 힘을 가진 블랭크 홀더로서 작용한다.
멀티로드 실린더의 감압은 지지 유닛(60)의 반응 블록에 구비된 압력 센서에 의해 제어된다.
상기 지지 유닛은 진행되어 있는 가압 위치로부터 균일하게 가속 및 감속된 움직임으로 하강하여 200mm의 스트로크를 완료한다.
주변 프레임(50)이 10mm만큼 하강하여 보호 필름(52)을 해제(release)시킨다.
그 다음에는 프레싱 유닛(14)의 진공 펌프가 부드럽게 펄스-가압되어서(pulse-pressurised) 상기 필름을 가압 부재들로부터 분리시킨다.
일체적 필름의 일부분을 프레싱 유닛의 가압기 아래에 위치시키기 위하여, 보호 필름의 권취해제 릴(unwinding reel) 및 권취 릴이 작동된다. 바람직하게는 이 작동이 새롭게 신터링된 기판들을 포함하는 팔레트가 여전히 존재하는 상태에서 수행되어야 한다. 이것은 글루 또는 필름의 잔류물이 지지 유닛(60) 상으로, 또는 더 나쁜 경우로서는 신터링되어야 하는 기판 상으로 떨어짐을 방지한다.
로봇은 상기 팔레트를 프레스로부터 집어서 이를 세 개의 냉각 스테이션들 중 비어있는 스테이션에 배치한다.
로봇은 신터링될 기판들을 구비하고 또한 150℃에서 예열 사이클을 완료한 팔레트를 집어서 이를 지지 유닛(60)에 부드럽게 배치한다.
그 다음에 보호 필름과 프레싱 유닛(14) 사이에서 진공이 활성화되어, 상기 필름이 프레싱 유닛(14)의 가압 부재들에 밀착된다.
상기 로봇이 충돌 영역을 이탈하자마자, 균일한 가속도 및 감속도의 움직임으로 지지 유닛(60)이 상승한다. 구체적으로 일 실시예에서는, 팔레트 및 대응되는 기판들과 함께 지지 유닛(60)이 이동하는 마지막 15mm 에서 지지 유닛(60)이 프레싱 유닛(14)의 주변 프레임(50)과 부딪쳐 이를 상승시킨다. 지지 유닛(60)이 이동하는 마지막 3mm 에서는 팔레트 하우징에 중심잡혀있고 지지 유닛(60)의 가동성 반응 블록들 각각 상에 직접 안착되어 있는 기판들이 보호 필름에 의하여 덮여진 가압 부재들과 부딪친다.
이 단계에서 약간 가압되는 가압 부재(42)들은 후퇴하여서 블랭크 홀더로서 작용한다.
지지 유닛(60)이 상측 스트로크 끝 위치에 도달한다.
멀티로드 실린더가 프로그램된 압력으로 가압된다.
멀티로드 실린더의 가압은 각 기판의 가압기에 의해 적용되는 점증적 압축력을 측정하는, 대응되는 변형 센서들에 의해 제어된다.
일 실시예에서 기판들의 신터링 온도는 하측 가열 블록(64) 및 상측 가열 블록(40)에 포함되어 있는 피복된 카트리지 저항기에 의해 발생된다.
일 실시예에서, 상기 신터링 온도는 프레싱 유닛과 지지 유닛 안에서 독립적으로 제어되는바, 예를 들면 적절치 배치된 열 저항기 PT100 에 의해 제어된다.
바람직하게는, 기판들이 가동성 반응 블록을 통해서 아래로부터 가열되고, 또한 가압 부재와 보호 필름을 통해서 위로부터 가열된다. 가열 조건은 다양하기 때문에, 기판들의 절전도율 차이를 보상하기 위하여 위와 아래에서의 가열 온도를 상이하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 기판 상의 전자 부품들은, 기판 상에서의 전자 부품들의 신터링 수행을 위하여, 260℃의 온도와 30MPa의 압력에서 프로그램된 시간(예를 들어, 300초) 동안 유지된다.
신터링 시간이 경과된 다음에는 멀티로드 실린더가 감압되고, 상기 프레스가 전술된 바와 같이 다시 개방된다.
본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 하기의 청구범위를 벗어나지 않고서 필요를 충족시키기 위하여 본 발명에 따른 신터링 프레스 및 방법의 실시예에 대해 다수의 변형, 변경, 조정, 및 적응을 가하거나, 또는 일부 구성요소를 기능상 동등한 다른 구성요소로 교체할 수 있을 것이다. 가능한 실시예에 속하는 것으로 설명된 특징들 각각은 다른 설명된 실시예들 각각에 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 기판(12) 상의 전자 부품(10)들에 대한 신터링을 수행하는 신터링 프레스(sintering press)로서,
    상기 신터링 프레스는 프레싱 유닛(pressing unit)(14)을 포함하고, 상기 프레싱 유닛(14)은 전방 헤드(front head)(22) 및 후방 헤드(rear head)(24)를 구비한 멀티로드 실린더(multi-rod cylinder)(20)를 포함하며,
    상기 전방 헤드(22)와 후방 헤드(24)는 함께 압축 챔버(compression chamber)(26)를 한정하고, 상기 전방 헤드(22)에는 서로에 대해 평행하고 독립적인 가압 로드(pressure rod)(28)들이 슬라이딩 방식으로 지지되며,
    상기 가압 로드(28)들 각각은, 신터링될 전자 부품(10)들 각각의 무게중심이 일치되게 배치될 수 있는 축(axis)과, 미리 정해진 신터링 압력에서 신터링될 각 전자 부품의 면적이 알려진 경우에 각 전자 부품(10)에 적용될 힘에 비례하는 쓰러스트 단면적(thrust section)을 가지며,
    압축 챔버(26) 안에는 압축 챔버(26)를 후방 챔버(26')와 전방 챔버(26")로 기밀식으로(hermetically) 분할하는 실링 멤브레인(sealing membrane)(30)이 연장되고, 후방 챔버(26')는 신터링 압력으로 가압된 유체를 위한 유입 통로(32)와 유체 소통되며,
    상기 전방 챔버(26")는 실질적으로 편평한 후방 벽(26a)에 의해 한정되고, 상기 가압 로드(28)들의 후방 단부(28')들은 상기 후방 벽(26a)으로부터 돌출되며,
    상기 전방 챔버(26")의 후방 벽(26a)에 대한 상기 가압 로드(28)들의 후방 단부(28')들의 돌출 및 상기 돌출에 따른 실링 멤브레인(30)과 상기 후방 벽(26a) 사이의 거리는, 상기 실링 멤브레인(30)이 실질적으로 편평하고 또한 상기 가압 로드(28)들의 후방 단부(28')들과 접촉하게끔 배치되는 비활성 위치와, 각각의 가압 로드(28)에서 신터링 압력을 상호 독립적으로 전달하기 위하여 상기 실링 멤브레인(30)이 상기 후방 벽(26a)과 상기 가압 로드(28)들의 후방 단부(28')들 모두에 맞닿게 되는 활성 위치 사이에서 상기 실링 멤브레인(30)이 변형될 수 있도록 선택되는, 신터링 프레스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실링 멤브레인(30)은 주변부에서 멀티로드 실린더(20)의 전방 헤드(22)와 후방 헤드(24) 사이에서 유지되는, 신터링 프레스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    프레싱 유닛(14)은 멀티로드 실린더(20)와 일체를 이루는 가열 블록(heating block)(40)을 더 포함하고, 상기 가열 블록(40)은 가압 가열 부재(presser heating member)(42)들을 슬라이딩 방식으로 지지하며, 각각의 가압 가열 부재(42)는 신터링될 각 전자 부품(10)에 작용하도록 개별의 가압 로드(28)에 의해 작동될 수 있고, 가열 블록(40)에는 가압 가열 부재(42)들을 가열하기 위한 가열 수단(44)이 제공되며, 각 가압 로드(28)의 전방 단부는 개별의 가압 가열 부재(42)의 평편한 끝 표면과 접촉하는 둥근 단부(28")로 형성되는, 신터링 프레스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가압 가열 부재(42)들은 바아(bar) 형태를 가지는, 신터링 프레스.
  5. 제3항에 있어서,
    가압 가열 부재(42)들은, 기판(12)에 의해 정의되는 평면에 대한 전자 부품(10)의 존재가능한 기울기에 맞게 적응되도록, 가열 블록(40) 안에 만들어진 개별의 축방향 안착부(axial seat)(46) 안에서 횡방향 간극을 가지고 슬라이딩하는, 신터링 프레스.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프레싱 유닛(14)은 주변 프레임(peripheral frame)(50)을 포함하고, 주변 프레임(50)은 보호 필름(protective film)(52)을 지지하며, 상기 보호 필름은 가압 로드(28)들의 전방 단부를 넘어 연장되거나 또는 가압 가열 부재(42)들이 존재하는 때에는 가압 가열 부재(42)들의 전방 단부를 넘어 연장되고,
    상기 프레싱 유닛(14)은 상기 보호 필름(52)을 향하는 흡입/송풍 수단(suction/blowing means)을 포함하며, 상기 흡입/송풍 수단은 보호 필름(52)이 상기 가압 로드(28)들 또는 가압 가열 부재(42)들의 상기 전방 단부들에 밀착되거나 상기 전방 단부들로부터 벗겨지게 하도록 구성되는, 신터링 프레스.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 신터링 프레스는 적어도 하나의 기판(12)을 지지하도록 구성되고 프레싱 유닛(14)을 대면하는 지지 유닛(60)을 포함하고, 상기 프레싱 유닛(14)과 지지 유닛(60) 중의 적어도 하나는 후퇴한 휴지 위치와 전진한 가압 위치 사이에서 서로에 대해 축방향으로 움직일 수 있으며, 상기 가압 위치에서는 가압 로드(28)들 또는 가압 가열 부재(42)들이 전자 부품(10)들에 대해 작용을 가하는, 신터링 프레스.
  8. 제1항 또는 제2항에 따른 신터링 프레스에 의하여 기판 상에서 전자 부품들을 신터링하는 방법으로서, 상기 방법은:
    a) 전자 부품들이 가압 로드들 또는 가압 가열 부재들의 전방 단부들과 접촉하게 되도록, 신터링될 전자 부품들과 기판을 배치시키는 단계;
    b) 상기 가압 로드들 또는 가압 가열 부재들을 미리 정해진 신터링 온도로 가열하는 단계;
    c) 압축 챔버를 미리 정해진 신터링 압력으로 가압하는 단계;
    d) 미리 정해진 신터링 시간 동안 상기 신터링 압력 및 신터링 온도를 유지하는 단계; 및
    e) 상기 기판을 신터링 프레스로부터 제거하는 단계;를 포함하고,
    상기 압축 챔버를 미리 정해진 신터링 압력으로 가압하는 단계 동안에, 상기 실링 멤브레인은 상기 전방 챔버(26")의 실질적으로 평편한 후방 벽(26a)과 상기 가압 로드들의 후방 단부들 모두와 접촉하도록 변형되는, 신터링 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판도 신터링 온도로 가열되는, 신터링 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    단계 a) 이전에, 보호 필름이 가압 로드들 또는 가압 가열 부재들의 단부들에 밀착되는, 신터링 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    단계 e) 이후에, 상기 압축 챔버는 신터링 압력보다 낮되 대기압력보다 높은 압력으로 되는, 신터링 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
KR1020197021380A 2017-01-02 2017-12-29 기판 상에서 전자 부품을 신터링하기 위한 신터링 프레스 및 신터링 방법 KR102427842B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102017000000191 2017-01-02
IT102017000000191A IT201700000191A1 (it) 2017-01-02 2017-01-02 Pressa e metodo di sinterizzazione di componenti elettronici su un substrato
PCT/IB2017/058520 WO2018122795A1 (en) 2017-01-02 2017-12-29 Sintering press and method for sintering electronic components on a substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190099043A KR20190099043A (ko) 2019-08-23
KR102427842B1 true KR102427842B1 (ko) 2022-08-01

Family

ID=58701745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197021380A KR102427842B1 (ko) 2017-01-02 2017-12-29 기판 상에서 전자 부품을 신터링하기 위한 신터링 프레스 및 신터링 방법

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11380647B2 (ko)
EP (1) EP3563409B1 (ko)
JP (1) JP7141724B2 (ko)
KR (1) KR102427842B1 (ko)
CN (1) CN110140201B (ko)
ES (1) ES2870636T3 (ko)
IT (1) IT201700000191A1 (ko)
MY (1) MY192218A (ko)
PH (1) PH12019501477A1 (ko)
WO (1) WO2018122795A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201800007256A1 (it) * 2018-07-17 2020-01-17 Organo pressore, gruppo di pressatura e pressa di sinterizzazione di componenti elettronici su un substrato
IT201800020275A1 (it) * 2018-12-20 2020-06-20 Amx Automatrix S R L Pressa di sinterizzazione per sinterizzare componenti elettronici su un substrato
IT201800020272A1 (it) * 2018-12-20 2020-06-20 Amx Automatrix S R L Pressa di sinterizzazione per sinterizzare componenti elettronici su un substrato
EP3709342A1 (en) * 2019-03-12 2020-09-16 Infineon Technologies AG Arrangement and method for joining at least two joining members using a foil on a carrier element interposed between the upper one of the joining members and a pressure exerting part
DE102021118949A1 (de) 2021-07-22 2023-01-26 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung
DE102021126718A1 (de) 2021-10-14 2023-04-20 Pink Gmbh Thermosysteme Sintervorrichtung zum verbinden von komponenten zumindest einer elektronischen baugruppe
US20230280218A1 (en) * 2022-03-01 2023-09-07 Asmpt Singapore Pte. Ltd. Force measurement device and method for bonding or encapsulation process and apparatus incorporating the device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002110744A (ja) * 2000-09-26 2002-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体実装装置、および半導体実装方法
JP2004119594A (ja) 2002-09-25 2004-04-15 Canon Inc 一括接合装置
US20100078463A1 (en) 2008-09-25 2010-04-01 Infineon Technologies Ag Device and method for making a semiconductor device including bonding two bonding partners
US20130240115A1 (en) 2012-03-13 2013-09-19 Ableprint Technology Co., Ltd., a Taiwan Corporation Device and Method for Chip Pressing

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05285978A (ja) 1992-04-15 1993-11-02 Apic Yamada Kk 樹脂モールド装置
JPH05329871A (ja) 1992-06-04 1993-12-14 Sumitomo Heavy Ind Ltd トランスファモールド装置
JP3039188B2 (ja) 1993-03-23 2000-05-08 松下電器産業株式会社 電子部品の製造方法
JP2555963B2 (ja) 1993-12-10 1996-11-20 日本電気株式会社 樹脂封止半導体装置用ゲート分離装置
JP3026550B2 (ja) 1996-05-07 2000-03-27 富士通株式会社 半導体装置の製造方法
JP3017470B2 (ja) 1997-07-11 2000-03-06 アピックヤマダ株式会社 樹脂モールド方法及び樹脂モールド装置
JPH11121479A (ja) 1997-10-17 1999-04-30 Fujitsu Ltd 半導体部品の実装方法および実装装置
JP3005534B1 (ja) 1998-08-25 2000-01-31 九州日本電気株式会社 樹脂封止成形方法
JP2000216171A (ja) 1999-01-22 2000-08-04 Hitachi Ltd ペレットボンディング法及びその装置と樹脂封止半導体装置
JP4102534B2 (ja) 1999-12-06 2008-06-18 Ｔｏｗａ株式会社 電子部品の樹脂封止成形方法
JP2003133706A (ja) 2001-10-22 2003-05-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧着装置および圧着方法
JP4017480B2 (ja) 2002-09-24 2007-12-05 Ｔｏｗａ株式会社 樹脂封止金型
US20050280189A1 (en) * 2004-06-22 2005-12-22 The Boeing Company Undercut For Bushing Retention For SLS Details
JP2006156796A (ja) 2004-11-30 2006-06-15 Towa Corp 半導体チップの樹脂封止成形方法、及び、装置
DE102006003735A1 (de) * 2006-01-26 2007-08-09 Infineon Technologies Ag Anordnung zum Befestigen von elektronischen Bauelementen auf einem Träger
JP2007317738A (ja) 2006-05-23 2007-12-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 部品圧着実装機の加重測定方法と装置、それらを用いた部品圧着実装機
FR2902200B1 (fr) 2006-06-07 2008-09-12 Essilor Int Pastille de modification d'une puissance d'un composant optique
JP5070896B2 (ja) 2007-03-19 2012-11-14 富士通セミコンダクター株式会社 電子部品の樹脂封止方法、樹脂封止用金型及び半導体装置の製造方法
CA2984063C (en) * 2007-04-23 2024-01-02 New Power Concepts Llc Stirling cycle machine
ITMI20120456A1 (it) * 2012-03-23 2013-09-24 Microtel Tecnologie Elettroniche S P A Sensore di pressione ceramico e relativo metodo di produzione, e trasduttore che incorpora un sensore di pressione ceramico
NL2010252C2 (en) 2013-02-06 2014-08-07 Boschman Tech Bv Semiconductor product processing method, including a semiconductor product encapsulation method and a semiconductor product carrier-mounting method, and corresponding semiconductor product processing apparatus.
JP5777660B2 (ja) 2013-05-17 2015-09-09 アサヒ・エンジニアリング株式会社 樹脂成形装置及び半導体装置の製造方法
IT201800006846A1 (it) * 2018-07-02 2020-01-02 Gruppo di pressatura per una pressa di sinterizzazione di componenti elettronici su un substrato

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002110744A (ja) * 2000-09-26 2002-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体実装装置、および半導体実装方法
JP2004119594A (ja) 2002-09-25 2004-04-15 Canon Inc 一括接合装置
US20100078463A1 (en) 2008-09-25 2010-04-01 Infineon Technologies Ag Device and method for making a semiconductor device including bonding two bonding partners
US20130240115A1 (en) 2012-03-13 2013-09-19 Ableprint Technology Co., Ltd., a Taiwan Corporation Device and Method for Chip Pressing

Also Published As

Publication number Publication date
JP7141724B2 (ja) 2022-09-26
IT201700000191A1 (it) 2018-07-02
CN110140201A (zh) 2019-08-16
EP3563409B1 (en) 2021-02-17
KR20190099043A (ko) 2019-08-23
US20190326250A1 (en) 2019-10-24
MY192218A (en) 2022-08-09
CN110140201B (zh) 2023-08-04
JP2020516048A (ja) 2020-05-28
PH12019501477A1 (en) 2020-03-09
ES2870636T3 (es) 2021-10-27
US11380647B2 (en) 2022-07-05
WO2018122795A1 (en) 2018-07-05
EP3563409A1 (en) 2019-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102427842B1 (ko) 기판 상에서 전자 부품을 신터링하기 위한 신터링 프레스 및 신터링 방법
US20210170708A1 (en) Pressing group for a sintering press for sintering electronic components on a substrate
CN107614232B (zh) 层叠装置
KR102203781B1 (ko) 수지 몰드 장치 및 수지 몰드 방법
EP3444928B1 (en) Resin sealing device and resin sealing method for interior magnet-type core
CN107921679B (zh) 树脂成形装置及树脂成形品制造方法
KR20090115957A (ko) 블랭크 성형 방법, 그리고 블랭크용 냉각 장치
US8709332B2 (en) Thermoforming sheet loading apparatus and method
JP2014231185A (ja) 樹脂モールド装置および樹脂モールド方法
TWI649275B (zh) Press forming device for glass molded body
JP2008155521A (ja) 熱転写成形方法及び熱転写成形装置
TW202231494A (zh) 層疊成形系統以及層疊成形方法
EP1854617A1 (en) Machining method of microstructure and machining system of microstructure
KR101791486B1 (ko) 스마트폰 글라스 성형 장치의 상부 금형 가압 구조
JP2006199537A (ja) ガラス成形装置
JP3786647B2 (ja) パルス通電加圧焼結用のダイセット及びパルス通電加圧焼結システム
JP6871107B2 (ja) 熱成形装置及び熱成形方法
NL2031383B1 (en) Pressure Sintering Apparatus, and corresponding Pressure Sintering Method
US20190160725A1 (en) Thermoforming machine and method
KR20180131363A (ko) 동일 경로를 반복하여 이동하는 다수 하부금형과 고정된 위치의 승강식 상부 금형을 이용한 전도 가열방식의 스마트폰 글라스 성형 시스템
IT201800007256A1 (it) Organo pressore, gruppo di pressatura e pressa di sinterizzazione di componenti elettronici su un substrato
TW202418414A (zh) 燒結裝置及方法
JP2012131105A (ja) 熱転写成形装置及び熱転写成形方法
JP2004230641A (ja) 積層シートの加圧装置
JP2021126803A (ja) 熱成形装置及び熱成形方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant