KR20030011709A - 다이본드장치 - Google Patents

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KR20030011709A
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bonded
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후지이토시히코
오타타카시
수기우라신이치
아카마츠토시마사
모리무네카츠후미
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후지쓰 텐 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 간단한 구성으로 땜납내에서의 기포의 발생을 억제할 수 있다.
(해결수단) 다이본드되어야 할 표면에 땜납(12)이 배치된 제1부재(13)와, 제1부재(13)를 미리 정해진 위치에 놓는 기대부(14)와, 제1부재(13)의 다이본드되어야 할 표면에 배치된 땜납(12)을 향하여 제1부재(13)에 대해서 경사지게 배치되는 제2부재(15)와, 제1부재(13)에 대해서 제2부재(15)를 경사지게 유지하는 경사감쇠수단(16)으로서, 땜납(12)이 용융된 상태에서 제1부재(13)에 대한 제2부재(15)의 경사각도(θ1)를 감쇠시키는 경사감쇠수단(16)을 설치한다. 제1 및 제2부재(13,15)와 땜납(12)이 가열되어 땜납(12)이 용융된 상태에서, 경사감쇠수단(16)이 제1부재(13)에 대한 제2부재(15)의 경사각도(θ1)를 서서히 감쇠하면서 다이본드하므로 땜납(12)내의 기포의 발생을 억제할 수 있다.

Description

다이본드장치{DIE BOND APPARATUS}
본 발명은 예를 들면 반도체칩을 기판에 다이본드하는 다이본드장치에 관한 것이다.
여러가지 전자기기에는 부품으로서 반도체소자인 칩이 탑재되어 있다. 칩의 동작시, 칩은 통전에 의해 발열하여 승온하지만, 칩이 과도하게 승온하면, 그 동작이 불안정하게 된다라는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 칩은 방열판을 겸한 기판에 납땜 또는 다이본드되어 있다. 칩이 기판에 다이본드됨으로써, 칩의 동작시에 발생하는 열이 기판을 통해 방열되므로, 칩의 과도한 승온이 억제되며, 칩의 안정동작이 유지된다.
도11은, 칩(1)이 기판(2)에 다이본드되어 있는 상태를 간략화해서 나타내는 단면도이다. 칩(1)과 기판(2)의 다이본드는, 일반적으로 아래와 같이 행해진다. 기판(2)의 다이본드해야 할 표면에 박형상의 땜납(3)을 공급하고, 땜납(3)에 관해서 기판(2)과 반대측에 다이본드해야 할 표면이 땜납(3)에 접해서 칩(1)이 배치된다.즉 칩(1)과 기판(2) 사이에 땜납(3)이 개재하도록, 칩(1), 땜납(3) 및 기판(2)이, 이 순서로 배치된다. 땜납(3)을 개재한 칩(1)과 기판(2)을 예를 들면 열처리로내에 장입하고, 땜납(3)의 융점이상의 온도로 가열한다. 땜납(3)이 용융하고, 칩(1)과 기판(2) 사이가 땜납(3)에 의해 충전된 후, 칩(1), 기판(2) 및 땜납(3)을 상온까지 냉각해서 다이본드를 완료한다.
칩(1)과 기판(2)을 접합하고 있는 땜납(3)에는, 열처리로내에 존재하는 공기 또는 분위기 가스의 침입, 또 다이본드되는 칩 및 기판으로부터 휘발하는 유기물의 가스 등에 의해 기포(4)의 발생하는 일이 있다. 땜납(3)중에 형성되어 있는 기포(4)부분은 비어 있는 곳이므로, 땜납(3)에 비해 열전도율이 현저히 낮다. 도 11중의 복수의 지그재그라인(5)은 동작시의 칩(1)에 있어서 발생하는 열이, 땜납(3) 및 기판(2)을 지나 방열되는 상태를 모식적으로 나타낸다. 칩(1)에서 발생한 열은, 지그재그라인(5)으로 나타내듯이 기판(2)을 향해서 전도하지만, 열전도율이 낮은 기포(4)부분에서는 대부분 전도되지 않는다. 따라서, 칩(1)에 있어서 발생한 열은, 땜납(3)중에 기포(4)가 존재하면 기포(4)부분에서 열전도가 현저하게 저하하므로, 기판(2)에의 원활한 열전도를 방해할 수 있어 칩(1)이 소정 온도까지 승온하지 못한다.
또 땜납(3)중에 기포(4)가 존재하면, 칩(1)과 기판(2)의 접합면적이 감소하므로, 칩(1)의 동작시 및 비동작시에 있어서의 승온과 냉각의 반복에 의해 발생하는 열응력을 받고, 접합면의 열화가 촉진된다. 이러한 것으로부터, 칩(1)과 기판(2)을 다이본드할 때에 있어서의 땜납(3)중의 기포(4)의 발생은 억제되지 않으면 안된다.
다이본드할 때에 있어서의 땜납중의 기포발생을 억제하는 선행 기술로서, 예를 들면 땜납을 용융 및 응고시키는 열처리로의 온도프로파일을 제어하는 방법이 있다. 열처리로의 온도프로파일을 제어함으로써, 땜납의 용융 및 응고시에 땜납내로부터 기포형성의 원인이 되는 가스를 충분히 제거하고, 기포의 형성을 억제하는 것이다. 그렇지만, 온도프로파일을 제어하는 방법으로는, 기포의 발생을 억제하는 현저한 효과를 얻을 수 없고, 온도프로파일이 칩 및 기판의 종류에 의해 변화되고, 또 다이본드를 완료할 때까지 장시간을 필요로 해서 능률이 저하하는 등의 문제가 있다.
또 기포의 생성을 억제하는 다른 선행기술로서, 예를 들면 일본국 특허공개 평성5-283449공보에는, 땜납을 재용융해 재용융시에 땜납에 초음파진동을 부가해서 땜납중의 기포를 제거하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 선행기술에서는, 한 번 다이본드한 것을 재용융하므로, 공정이 증가해서 생산능률이 저하하는 문제가있으며, 또 초음파진동을 부가하는 장치가 필요로 되므로, 장치가 대형화되게 복잡해진다고 하는 문제도 있다.
또 기포의 생성을 억제하는 다른 선행기술로서, 예를 들면 특개소 63-76461공보 및 특개평2-161736공보에는, 기판에 홈 또는 구멍을 형성하고, 기판에 형성된 홈 또는 구멍을 통해서 기포생성의 원인이 되는 가스를 배출하고, 기포의 생성을 억제하는 기술이 개시되어 있다.그렇지만, 이것들의 선행 기술에서는, 기판에 홈 또는 구멍이 형성되므로, 기판의 강도가 저하한다고 하는 문제가 있으며, 또 기판을 미리 가공하지 않으면 안되므로, 작업 공정이 증가해 생산 능률이 저하한다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 간단한 구성으로 땜납중에 있어서의 기포의 발생을 억제할 수 있는 다이본드장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태인 다이본드장치(10)의 구성을 간략화해서 나타낸 개략단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 다이본드장치(10)를 장입해서 가열하는 열처리로(11)의 외관도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시형태인 다이본드장치(40)의 구성을 간략화해서 나타낸 개략단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시형태인 다이본드장치(50)의 구성을 간략화해서 나타낸 개략단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4실시형태인 다이본드장치(65)의 구성을 간략화해서 나타낸 개략단면도이다.
도 6은 본 발명의 제5실시형태인 다이본드장치(70)의 구성을 간략화해서 나타낸 개략단면도이다.
도 7은 본 발명의 제6실시형태인 다이본드장치(80)의 구성을 간략화해서 나타낸 개략단면도이다.
도 8은 본 발명의 제7실시형태인 다이본드장치(90)의 구성을 나타낸 개략단면도이다.
도 9는 본 발명의 제8실시형태인 다이본드장치(95)의 구성을 간략화해서 나타낸 개략단면도이다.
도 10은 본 발명의 제9실시형태인 다이본드장치(100)의 구성을 간략화해서 나타낸 개략단면도이다.
도 11은 칩(1)이 기판(2)에 다이본드되어 있는 상태를 간략화해서 나타낸 단면도이다.
(부호의 설명)
10:다이본드장치 11:열처리로
12:땜납 13:제1부재
14:기대부 15:제2부재
16:경사감쇠수단
본 발명은, 열처리로내에서 가열되는 2개이상의 부재를 다이본드하는 다이본드장치에 있어서,
다이본드되어야 할 표면에 땜납이 배치된 제1부재;
제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부;
제1부재의 다이본드되어야 할 표면에 배치된 땜납을 향해 제l부재에 대하여 경사져서 배치되는 제2부재; 및
제1부재에 대하여 제2부재를 경사시켜서 유지하는 경사감쇠수단으로서, 땜납이 용융한 상태에서 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도를 감쇠시키는 경사감쇠수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이본드장치이다.
본 발명에 따르면, 제1부재와 제2부재를 다이본드하는 다이본드장치는, 땜납이 미용융의 상태에서는 제1부재에 대하여 제2부재를 경사시켜서 유지하고, 땜납이 용융한 상태에서 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도를 감쇠시켜서 제2부재와 제1부재를 다이본드하는 경사감쇠수단을 포함하도록 구성된다. 이것에 의해, 용융한 땜납은, 한쪽의 단부에서 다른쪽의 단부로 향하여 제2부재에 의해 순차 눌려지면서 제1부재와 제2부재 사이에 충전된다. 따라서, 용융하고 있는 땜납내로부터 기포생성의 원인이 되는 가스가 제거되므로, 기포가 적은 건전한 납땜부를 형성할 수 있다.
또 본 발명은, 상기 경사감쇠수단은, 땜납의 융점을 초과하는 융점을 갖는 열용융부재에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 열용융부재는, 또 하나의 땜납인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 경사감쇠수단은, 땜납의 융점을 초과하는 온도로 가열되었을 때 용융하는 열용융부재, 예를 들면 또 하나의 땜납에 의해 구성된다. 열용융부재는 땜납의 융점이하의 온도에서는 고체이므로, 제2부재를 제1부재에 대해서 경사지게 유지할 수 있다. 땜납의 융점을 초과하는 온도로 가열되는 것에 의해, 열용융부재는 서서히 용융하여 그 형상을 변화시키므로, 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도를 감쇠시킬 수 있다.이렇게, 열용융부재를 설치한다라는 간이한 구성으로 경사감쇠수단의 실현이 가능해지며, 기포가 적은 건전한 납땜부를 형성할 수 있다.
또, 땜납은, 그 화학조성을 조정함으로써 용이하게 원하는 융점을 얻을 수있으므로, 땜납과 경사감쇠수단으로서의 또 하나의 땜납의 융점을 원하는 온도로 각각 설정하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 땜납의 융점을 초과하는 온도로 가열되었을 때, 또 하나의 땜납을 용융시켜서 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도를 감쇠시키는 기능을 확실하게 발휘시킬 수 있다.
또 본 발명은, 상기 경사감쇠수단은, 땜납의 융점을 초과하는 온도로 가열된 상태에서 수축하는 특성을 갖는 열수축성 부재에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 경사감쇠수단은, 땜납의 융점을 초과하는 온도로 가열된 상태에서 승화하는 특성을 갖는 열승화성 부재에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 경사감쇠수단은, 열수축성 부재 또는 열승화성 부재에 의해 구성된다. 열수축성 부재 및 열승화성 부재는, 땜납의 융점이하의 온도에서는 고체이며 또한 초기의 형상이 유지되므로, 제2부재를 제1부재에 대하여 경사지게 유지할 수 있다.땜납의 융점을 초과하는 온도로 가열되는 것에 의해, 열수축성 부재는 수축해서 그 체적을 감소시키고, 또 열승화성 부재는 기화해서 그 체적을 감소시키므로, 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도를 감쇠시킬 수 있다.이렇게, 열수축성 부재 또는 열승화성 부재를 설치한다라는 간이한 구성으로, 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도의 감쇠를 실현하는 것이 가능하며, 기포가 적은 건전한 납땜부를 형성할 수 있다.
또 본 발명은, 상기 경사감쇠수단은,
일단부가 상기 제2부재에 접촉해서 제2부재를 지지하는 지지부재와, 땜납이 용융한 상태에서 제2부재에 접촉하는 지지부재의 일단부가 기대부에 대하여 근접하는 방향으로 지지 부재를 구동하는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 경사감쇠수단은 제2부재를 지지하는 지지부재와 지지부재를 기대부에 대해서 근접시키는 방향으로 구동하는 구동수단을 포함하여 구성된다. 이와 같이 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도를 기계적인 구성에 의해 감쇠시키므로, 동일한 경사감쇠수단을 반복하여 사용하는 것이 가능하며, 또 동작의 재현을 확실하게 할 수 있다.
또 본 발명은, 상기 경사감쇠수단은, 상기 기대부에 설치되어 상기 제2부재를 지지하는 스프링 부재; 및
땜납이 용융한 상태에서 제2부재를 지지하는 스프링부재의 일단부가 기대부에 대하여 근접하는 방향에 스프링 부재를 압축하는 압축수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 경사감쇠수단은 제2부재를 지지하는 스프링부재와 스프링부재를 압축하는 압축수단을 포함하여 구성된다. 이와 같이 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도를 스프링부재와 압축수단에 의해 감쇠시키므로, 동일한 경사감쇠수단을 반복하여 사용하는 것이 가능하며, 또 동작의 재현을 확실하게 할 수 있다.
또 본 발명은 열처리로내에서 가열되는 적어도 2개의 부재를 다이본드하는 다이본드장치에 있어서,
다이본드되어야 할 표면에 땜납이 배치된 제1부재;
제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부;
제1부재의 다이본드되어야 할 표면에 배치된 땜납을 향해 제1부재에 대하여 경사지게 배치되는 제2부재; 및
제2부재를 자력에 의해 흡인하는 자기흡인수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이본드장치이다.
본 발명에 따르면, 제2부재를 자력에 의해 흡인하는 자기흡인수단이 설치된다. 땜납이 용융한 상태에서 자기흡인수단의 자력에 의해 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도가 감쇠된다.이렇게 자기흡인 수단을 제2부재의 경사각도의 감쇠에 반복해 사용하는 것이 가능하며, 또 동작의 재현을 확실하게 할 수 있다.
또 본 발명은 열처리로내에서 가열되는 적어도 2개의 부재를 다이본드하는 다이본드장치에 있어서,
다이본드되어야 할 표면에 땜납이 배치된 제1부재;
제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는는 기대부;
제1부재의 다이본드되어야 할 표면에 배치된 땜납을 향해 제1부재에 대하여 경사지게 배치되는 제2부재;
일단부가 제1부재의 땜납이 배치된 측의 반대측에 접촉하는 밀어올림부재; 및
땜납이 용융한 상태에서 제1부재에 접촉하는 일단부가 기대부로부터 이반하는 방향으로 밀어올림부재를 구동하는 밀어올림 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이본드장치이다.
본 발명에 따르면, 다이본드장치는, 일단부가 제1부재에 접촉하는 밀어올림부재와, 기대부로부터 이반하는 방향으로 밀어올림부재를 구동하는 밀어올림구동수단을 포함하고, 밀어올림구동수단에 의해 구동된 밀어올림부재는, 제1부재를 제2부재를 향해서 이동시켜서 제1부재와 제2부재를 다이본드한다. 이렇게 기계적인 구성에 의해 제1부재를 제2부재를 향해서 이동시키므로, 밀어올림부재와 밀어올림구동수단을 반복해서 사용하는 것이 가능하며, 또 동작의 재현을 확실하게 할 수 있다.
또, 본 발명은, 열처리로내에서 가열되는 적어도 2개의 부재를 다이본드하는 다이본드장치에 있어서,
다이본드되어야 할 표면을 갖는 제1부재;
제1부재의 다이본드되어야 할 표면을 향하고, 제1부재를 향하는 표면에는 땜납을 구비하여 제1부재에 대해서 경사지게 배치되는 제2부재; 및
제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부로서, 제2부재에 접촉하여 제1부재에 대한 제2부재의 경사상태를 유지하도록 경사유지부가 형성된 기대부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이본드장치이다.
본 발명에 따르면, 제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부에는, 제2부재에 접촉해서 제1부재에 대한 제2부재의 경사 상태를 유지하도록 경사유지부가 형성된다. 이렇게, 기대부에 경사유지부를 형성한다고 하는 간이한 구성으로 제1부재에 대한 제2부재의 경사유지를 실현하는 것이 가능하다. 제2부재의 다이본드해야 할 표면에 구비되어 가열되어서 용융한 상태에 있는 땜납의 습윤성과 표면장력을 이용하여, 제1부재를 제2부재의 측에 서서히 흡인함으로써, 땜납내로부터 기포의원인이 되는 가스를 제거할 수 있으므로, 기포가 적은 건전한 납땜부를 형성할 수 있다.
또 본 발명은, 열처리로내에서 가열되는 적어도 2개의 부재를 다이본드하는 다이본드장치에 있어서,
다이본드되어야 할 표면에 땜납이 배치된 제1부재;
제1부재의 다이본드되어야 할 표면에 배치된 땜납을 통해 제1부재에 대향해서 배치되는 제2부재; 및
제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부로서, 열처리로내에서 가열된 상태에서 미리 정해진 일방향에 있어서의 중앙부 부근의 온도가 단부부근의 온도보다높아지도록 온도분포가 형성되는 기대부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이본드장치이다.
본 발명에 따르면, 제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부에는, 열처리로내에서 가열된 상태에서 미리 정해진 일방향에 있어서의 중앙부 부근의 온도가 단부 부근의 온도보다 높아지도록 온도분포가 형성된다. 이것에 의해, 제1부재의 다이본드되어야 할 표면에 배치된 땜납은, 온도가 높은 기대부의 중앙부에 상당하는 부위로부터 온도가 낮은 기대부의 단부에 해당하는 부위를 향해서 순차 용융하므로, 기포의 원인이 되는 가스가 순차 용융하는 과정에서 제거되어, 기포가 적은 건전한 납땜부가 형성된다.
또 본 발명은, 상기 기대부는, 상기 미리 정해진 일방향에 있어서의 중앙부 부근의 두께가 단부 부근의 두께미만으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기대부의 미리 정해진 일방향에 있어서의 중앙부 부근의 두께가 단부 부근의 두께미만으로 형성된다. 따라서, 기대부의 중앙부의 열용량이 단부의 열용량보다 작아지므로, 중앙부쪽이 단부에서도 빨리 승온한다. 이렇게, 기대부의 중앙부의 두께를 단부의 두께보다 작게 한다고 하는 간이한 구성에 의해, 중앙부의 온도를 단부의 온도보다 높게 하는 온도분포를 실현할 수 있다.
또 본 발명은, 상기 기대부의 외측에는, 기대부의 열전도율을 초과하는 열전도율을 갖는 열전도부재가 기대부에 접해서 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기대부보다 높은 열전도율을 갖는 열전도부재가 기대부에 접해서 설치된다. 열전도부재를 통과해서 기대부에 전달된 열의 방산은, 기대부의 중앙부에서 적고 단부에서 크므로, 열수지(熱收支)에 따라서 중앙부쪽이 단부보다 빨리 승온한다. 이렇게, 기대부에 접해서 기대부보다 높은 열전도율을 갖는 열전도부재를 설치한다라는 간단한 구성에 의해, 기대부의 중앙부의 온도를 단부의 온도보다 높게 하는 온도분포를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태인 다이본드장치(10)의 구성을 간략화해서 나타내는 개략단면도이며, 도 2는 도 1에 나타내는 다이본드장치(10)를 장입해서 가열하는 열처리로(11)의 외관도이다.
다이본드장치(10)는 다이본드되어야 할 표면에 땜납(12)이 배치된 제1부재(13)와, 제1부재(13)를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부(14)와, 제1부재(13)의 다이본드되어야 할 표면에 배치된 땜납(l2)을 향해 제1부재(13)에 대하여 경사지게 배치되는 제2부재(15)와, 제1부재(13)에 대하여 제2부재(15)를 경사지게유지하는 경사감쇠수단(16)으로서, 땜납(12)이 용융한 상태에서 제1부재(13)에 대한 제2부재(15)의 경사각도(θ1)를 감쇠시키는 경사감쇠수단(16)을 포함한다.
제1부재(13)는, 반도체소자로 이루어지는 칩(이후, 제1부재(13)를 칩이라고 부른다)이며, 거의 직육면체형상을 갖는다. 제2부재(15)는, 기판(이후, 제2부재(15)를 기판이라고 부른다)이며, 철합금제의 평판에 부분적으로 구리 도금이 실시되어 있다. 또 기판(15)의 소재는, 철합금제에 한정되지 않고, 구리 또는 몰리브덴 등이 이용되어도 좋다. 땜납(12)은, 주석50%, 나머지 납, 대략 납:50%, 주석:50%의 조성으로 이루어지고, 그 융점은 215℃이며, 두께가 100㎛의 박형상의 것을 사용했다.
기대부(14)는, 소위 트레이이며, 카본을 소재로서 형성되며, 대략 직육면체의 형상을 갖는 기대본체(17) 및 기대본체(17)의 둘레가장자리부에서 기대본체(17)로부터 수직으로 세워지는 측면판(18)에 의해 구성된다. 기대본체(17)의 측면판(18)이 세워지는 측의 표면(19)(이후, 기대본체상면(19)이라고 부른다)에는, 다이본드되는 칩(13)과 기판(15)의 상대적인 관계에 있어서 미리 정해지는 위치에, 칩(13)을 수용할 수 있는 제1오목부(20)가 형성된다.
기대부(14)의 제1오목부(20)에 수용되도록 칩(13)이 탑재되며, 칩(13)의 다이본드되어야 할 표면에 박형상의 상기 땜납(12)이 배치된다. 땜납(12)에 관해서 칩(13)과 반대측에 기판(15)이 배치된다. 기판(15)은, 칩(13)위에 배치된 땜납(12)과, 기대본체상면(19)에 배치되는 경사감쇠수단(16)에 의해 지지된다. 이 때 기판(15)은, 칩(13) 및 칩(13)의 위에 배치된 땜납(12)에 대하여, 각도(θ1)를 갖도록 경사진 상태에서 배치된다.
본 실시형태에서는, 경사 감쇠부재(16)는 또 하나의 땜납이다. 또 하나의 땜납(16)은, 주석10%, 나머지 납, 즉 대략 납:90%, 주석:10%의 조성으로 이루어지고, 그 융점은 299℃이며, 상기 땜납(12)보다 융점이 84℃로 높은 특징을 갖는다. 또 하나의 땜납(16)은, 치수 특히 높이(h1)에 특징을 갖는다. 또 하나의 땜납(16)의 높이(h1)는, 칩(13)위에 배치된 땜납(12)을 향해서 배치되는 기판(15)의 땜납(12) 나아가서는 칩(13)에 대한 경사각도가 θ1이 되도록 선택되고, 이것에 의해 기판(15)을 칩(12)에 대하여 경사지게 유지하는 상태가 실현된다.
상술과 같이 기대부(14)위에 배치된 칩(13), 땜납(12), 기판(15) 및 또 하나의 땜납(16)이, 열처리로(11)에 장입되고, 열처리로(11)에 의해 가열되어서 땜납(12)이 용융하여 칩(13)과 기판(15)이 다이본드된다.
도 2에 열처리로(11)의 개요에 대해서 설명한다. 도2(a)에는 열처리로(11)의 평면도를 나타내며, 도 2(b)에는 열처리로(11)의 정면도를 나타낸다. 열처리로(11)는 리플로로이며, 로체(21)와, 반송 수단(22)과, 제어부(23)를 구비한다. 로체(21)는, 대략 직육면체의 중공용기이며, 그 내부에는 엘레머 등의 발열체에 의해 구성되는 가열벨트가 구비된다. 로체(21)의 일단부(24)에는, 전술의 칩(13) 및 기판(15) 등이 배치된 기대부(14)를 로체(21)안에 장입하는 장입구(25)가 형성되며, 로체(21)의 타단부(26)에는, 상기 기대부(14)를 배출하는 배출구(27)가 형성된다. 상기 가열벨트는, 대략 제1∼제3존(32,33,34)으로 구분되며, 장입구(25)로부터 배출구(27)를 향해서 이 순서로 로체(21)안에 설치되어 있다.
로체(21)안은, 질소와 수소의 혼합 가스 분위기로 유지되며, 다이본드되는 칩(13), 기판(15) 및 땜납(12)이 산화되는 것을 방지한다. 상기 기대부(14)를 장입 및 배출할 때, 대기가 로체(21)내에 침입하는 것을 방지하기 위해서, 장입구(25) 및 배출구(27)의 로체(2l) 안쪽에는, 질소 가스 커튼이 설치된다. 로체(21)안의 분위기 가스로 수소 가스를 사용하므로, 로체(21)에는 안전밸브인 제l 및 제2번오프(28,29)가 설치된다. 또 로체(21)에는, 제1 및 제2배기구멍(30,31)이 형성되고 있어, 로체(21)안의 분위기가스를 팬에 의해 강제 배기할 수 있는 구성이다.
반송 수단(22)은 컨베이어로 이루어지고, 로체(21)를 직사각형방향으로 삽입통과하도록 설치된다. 반송 수단(22)은, 장입구(25)로부터 장입되는 칩(13) 및 기판(15) 등이 배치된 기대부(14)를 탑재하고, 로체(21)에 구비되는 가열벨트를 지나서 배출구(27)까지 반송한다.
제어부(23)는, 로체(21)의 타단부(26)부근에 로체(21)에 병설된다. 제어부(23)에는, 로온도, 가열벨트의 승온 및 로온도 프로파일 및 반송수단(22)의 반송 속도 등을 제어하는 회로와 제어 패널이 설치되며, 작업자는 제어 패널을 통해서 다이본드의 조건을 제어한다.
상술과 같이 칩(13), 기판(15), 땜납(12) 및 또 하나의 땜납(16)이 배치된 기대부(14)를, 열처리로(11)에 의해 가열하고, 칩(13)과 기판(15)을 다이본드하는 동작에 대해서 설명한다.
로체(21)에 구비되는 가열벨트의 온도는, 다음과 같이 설정된다. 장입구(25)에 가까운 제1존(32)은 땜납(12)의 융점 바로위의 온도 예를 들면 235℃로 설정되며, 배출구(27)에 가까운 제3존(34)은 땜납(12)의 융점미만의 온도 예를 들면 25℃로 설정되며, 중앙부인 제2존(33)은, 또 하나의 땜납(16)의 융점이상의 온도 예를 들면 320℃로 설정된다.
칩(13), 땜납(12), 기판(15) 및 또 하나의 땜납(16)이 배치된 기대부(14)를 장입구(25)로부터 로체(21)내에 장입하고, 반송수단(22)에 의해 로체(21)에 구비된 가열벨트의 가운데를 반송한다. 우선 제1존(32)에 있어서 땜납(12)의 융점이상의 온도까지 가열되면, 칩(13)위에 배치된 땜납(l2)이 용융한다. 또 설정 온도가 높은 제2존(33)까지 반송되면, 또 하나의 땜납(16)의 융점이상의 온도로 가열되므로, 또 하나의 땜납(16)이 용융하기 시작한다.
또 하나의 땜납(16)은, 고체상태에서 기판(15)을 칩(13)에 대하여 경사시켜서 유지하고 있지만, 용융이 진행됨에 따라 그 높이(h1)를 서서히 감소시키므로, 기판(15)의 칩(13)에 대한 경사각도(θ1)는 서서히 감쇠한다. 이 때 용융한 땜납(12)은, 일단부(35)로부터 타단부(36)로 향하여 기판(15)에 의해 순차 눌러지면서 칩(13)과 기판(15)사이에 충전되므로, 용융하고 있는 땜납(12)내로부터 기포생성의 원인이 되는 가스가 제거되고, 기포의 적은 건전한 납땜부가 형성된다. 또 기판(15)의 칩(13)에 대한 경사각도(θ1)의 감쇠는, 또 하나의 땜납(16)이 용융을 끝내고, 기판(15)과 칩(13)이 평행 즉 경사각도(θ1)가 0°가 된 상태에서 정지한다.
칩(13), 땜납(12) 및 기판(15) 등을 배치한 기대부(14)가 제3존(34)까지 반송되면, 제3존(34)의 설정 온도가 땜납(12)의 융점미만이므로, 칩(13)과 기판(15)사이에서 용융하고 있던 땜납(12)이 응고한다. 또 배출구(27)로부터 로체(21)의 외부까지 반송되어서, 칩(13)과 기판(15)의 다이본드가 완료된다.
본 실시형태에서는 경사감쇠수단(16)은 또 하나의 땜납이지만, 또 하나의 땜납(16)대신에, 열수축성 부재이어도 좋고, 또 열승화성 부재이어도 좋다. 열수축성 부재는, 예를 들면 불소수지인 테트라플루오르에틸렌과 펠플루오로알킬비닐에테르의 공중합체(PFA) 또는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 등에 의해 실현된다. 땜납(12)의 융점이상의 온도로 가열되는 것에 의해, 열수축성 부재는 열수축해서 그 체적을 줄이고, 열승화성 부재는 기화하는 것에 체적을 감소하므로, 기판(15)의 칩(13)에 대한 경사각도(θ1)를 서서히 감쇠시킬 수 있다.
도 3은, 본 발명의 제2실시형태인 다이본드장치(40)의 구성을 간략화해서 나타낸 개략단면도이다. 본 실시형태의 다이본드장치(40)는 제1실시형태의 다이본드장치(10)와 유사하고, 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙여 설명을 생략한다. 본 실시형태의 경사감쇠수단(41)은, 일단부(42)가 기판(15)에 접촉해서 기판(15)을 지지하는 지지부재(43)와, 땜납(12)이 용융한 상태에서 기판(15)에 접촉하는 지지부재(43)의 일단부(42)가 기대부(14)에 대하여 근접하는 방향으로 지지부재(43)를 구동하는 구동수단(44)을 포함한다.
지지 부재(43)는, 일단부(42)가 반구형상으로 형성된 금속제의 봉형상부재이며, 상기 일단부(42)의 반대측의 타단부가 구동수단(44)에 고착된다. 구동수단(44)은, 열팽창율이 큰 고팽창 합금(45)과 고팽창 합금(45)보다 열팽창율이 작은 저팽창 합금(46)을 접착한 바이메탈이다. 바이메탈(44)은, 저팽창 합금(46)측에 곡률을 갖도록 만곡해서 형성된다. 바이메탈(44)의 일단부(47)부근의 고팽창 합금(45)측에 상기 지지부재(43)가 고착된다. 바이메탈(44)은, 기대본체(17)에 형성되는 제2오목부(39)안에 곡률을 갖는 측이 기대본체(17)를 향하도록 배치되어서, 타단부(48)가 나사부재(49)에 의해 기대본체(17)에 장착된다.
열처리로(11)에 의해 가열될 때, 고팽창 합금(45)의 열팽창율이 저팽창 합금(46)의 열팽창율보다 크므로, 바이메탈(44)은 곡률이 작아지도록 변형하고, 지지부재(43)는 기대본체(17)에 근접하는 방향으로 구동된다. 땜납(12)의 융점을 초과하는 온도로 가열되어 땜납(12)이 용융한 상태에서, 지지부재(43)의 일단부(42)가 땜납(12)의 기판(15)을 향하는 표면보다 아래 쪽의 위치까지 이동할 수 있도록, 고팽창 합금(45) 및 저팽창 합금(46)의 열팽창율을 각각 설정함으로써, 땜납(12)이 용융한 상태에서 기판(15)의 칩(13)에 대한 경사각도(θ1)를 감쇠시킬 수 있다. 이와 같이 칩(13)에 대한 기판(15)의 경사각도(θ1)를 기계적인 구성에 의해 감쇠시키므로, 동일한 경사감쇠수단(41)을 반복 사용하는 것이 가능하며, 또 동작의 재현을 확실하게 할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 제3실시형태인 다이본드장치(50)의 구성을 간략화해서 나타내는 개략단면도이다. 본 실시형태의 다이본드장치(50)는, 제1실시형태의 다이본드장치(10)와 유사하고, 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙여 설명을 생략한다. 본 실시형태의 경사감쇠수단(51)은, 기대부(14)에 설치되어 기판(15)을 지지하는 스프링 부재(52)와, 땜납(12)이 용융한 상태에서 기판(15)을 지지하는 스프링부재(52)의 일단부(63)가 기대부(14)에 대하여 근접하는 방향으로 스프링부재(52)를 압축하는 압축 수단(53)을 포함한다.
스프링 부재(52)는, 금속제의 코일스프링이며, 기대본체상면(19)에 설치되는 유지판(55)위에 기대본체상면(19)에 수직인 방향으로 축선을 갖도록 설치되어져 기판(15)을 유지한다. 압축수단(53)은, 랙부재(56)와, 마이크로모터(57)와, 마이크로모터의 출력축에 장착되는 평기어(58)와, 마이크로모터(57)에 전력을 공급하는 전원(59)과, 온도센서(60)와, 제어회로(6l)를 포함해서 구성된다.
랙부재(56)는 금속제이며, 일단부에 반구형상의 지지편(62)이 형성되며, 타단부에는 랙이 형성된 대략 봉형상의 부재이다. 랙부재(56)는 코일형상의 스프링부재(52)의 내부를 삽입통과하고, 일단부는 스프링부재(56)에 지지편(62)으로 유지되며, 랙이 형성된 타단부는, 기대본체(17)에 형성되는 제3오목부(54)안에 위치한다. 또 지지편(62)은 기판(15)에 접촉하고, 스프링부재(56)와 함께 기판(15)을 칩(13)에 대하여 경사시켜서 지지한다.
랙부재(56)의 타단부가 위치하는 제3오목부(54)안에는, 상기 마이크로모터(57)가 설치된다. 마이크로모터(57)의 출력축에 장착되는 평기어(58)와 랙부재(56)의 타단부 부근에 형성되는 랙이 맞물리도록 설치되며, 이것에 의해 마이크로모터(57)의 회전구동력이 랙부재(56)의 직선운동으로 변환된다.
온도센서(60)는 예를 들면 열전대에 의해 실현되는 온도계이며, 기대부(14)에 장착되어서 열처리시의 온도를 검출한다. 온도센서(60)의 검출출력은, 제어회로(61)에 입력된다. 기대부(14)의 온도가 땜납(12)의 융점에 도달했을 때,온도센서(60)의 검출출력에 응답하고, 제어회로(61)는 전원(59)에 대하여 마이크로모터(57)에의 전력공급의 지시를 출력한다. 제어회로(61)의 출력에 응답하고, 전원(59)은 마이크로모터(57)에의 전력공급을 시작하므로, 평기어(58)가 회전구동하고, 랙부재(56)는 도 4의 지면 아래쪽으로 이동한다. 랙부재(56)의 이동에 의해, 스프링부재(52)는, 기판(15)을 지지하는 스프링부재(52)의 일단부(63)가 지지편(62)에 압압되어 기대본체(17)에 대하여 근접하는 방향으로 압축된다. 이렇게 해서 땜납(12)이 용융한 상태에서, 칩(13)에 대한 기판(15)의 경사각도(θ1)를 감쇠시킬 수 있다. 여기에서 제어회로(61) 및 전원(59)은, 열처리로(11)의 제어부(23)에 설치되어도 좋고, 또 열처리로(11)와는 다른 장치로서 설치되어도 좋다.
본 실시형태에서는, 온도센서(60)를 설치함으로써 마이크로모터(57)의 구동을 제어하는 구성이지만, 온도센서(60)대신에 타이머를 설치하고, 칩(13), 땜납(12) 및 기판(15) 등이, 장입구(25)로부터 로체(21)안에 장입되고 부터의 경과시간에 근거해서 마이크로모터(57)를 구동 제어하는 구성이어도 좋다.
도 5는, 본 발명의 제4실시형태인 다이본드장치(65)의 구성을 간략화해서 나타내는 개략단면도이다. 본 실시형태의 다이본드장치(65)는 제3실시형태의 다이본드장치(50)와 유사하고, 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙여서 설명을 생략한다. 주목해야 할 것은 본 실시형태의 다이본드장치(65)는 기판(15)을 자력에 의해 흡인하는 자기흡인수단(66)을 구비하는 것이다. 자기흡인수단(66)은, 코어부재(67)와, 코어부재(67)의 외측에 배치되는 여자코일(68)과, 여자코일(68)에전력을 공급하는 전원(59)과, 온도센서(60)와, 제어회로(61)를 포함해서 구성된다.
코어부재(67)는 원기둥형상을 가지며, 예를 들면 페라이트 등의 강자성재료로 이루어진다. 코어부재(67)의 반경방향외측에는, 코어부재(67)의 축선주변에 도선이 권취되어서 여자코일(68)이 형성된다. 코어부재(67) 및 여자코일(68)은, 기대본체상면(19)에 대하여 수직방향으로 축선을 갖도록 기대본체(17)에 설치된다.
상술한 제3실시형태와 같이, 온도센서(60)는 예를 들면 열전대에 의해 실현되는 온도계이며, 기대부(14)에 장착되어서 열처리시의 온도를 검출한다. 온도센서(60)의 검출출력은 제어회로(61)에 입력된다. 기대부(14)의 온도가 땜납(12)의 융점에 도달했을 때, 온도센서(60)의 검출출력에 응답하고, 제어회로(61)는 전원(59)에 대하여 여자코일(68)에의 통전의 지시를 출력한다. 제어회로(6l)의 출력에 응답하고, 전원(59)은 여자코일(68)에의 통전을 시작하므로, 여자코일(68)에 의해 여자된 코어부재(67)는 전자석이 되고, 그 자력에 의해 기판(15)을 흡인한다. 이렇게 하여 땜납(12)이 용융한 상태에서, 칩(13)에 대한 기판(15)의 경사각도(θ1)를 감쇠시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 기판(15)의 칩(13)에 대한 경사의 유지는 기판(15)과 기판(15)의 일단부가 접하는 기대부(14)의 측면판(18)과의 마찰력에 의존하고 있지만, 전자석의 자기흡인력에 의해 용이하게 압축되도록 스프링 부재 등을 기판(15)과 기대본체상면(19) 사이에 배치함으로써 상기 경사를 유지해도 좋다.
도 6은, 본 발명의 제5실시형태인 다이본드장치(70)의 구성을 간략화해서 나타내는 개략 단면도이다. 본 실시형태의 다이본드장치(70)는 제2실시형태의 다이본드장치(40)와 유사하고, 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙여 설명을 생략한다. 주목해야 할 것은 본 실시형태의 다이본드장치(70)는 일단부(73)가 칩(13)의 땜납(12)이 배치된 측의 반대측에 접촉하는 밀어올림부재(71)와, 땜납(12)이 용융한 상태에서 칩(13)에 접촉하는 일단부(73)가 기대부(14)로부터 이반하는 방향으로 밀어올림부재(71)를 구동하는 밀어올림 구동수단(72)을 포함하는 것이다.
밀어올림부재(71)는 일단부(73)가 반구형상으로 형성된 금속제의 봉형상 부재이며, 상기 일단부(73)의 반대측의 타단부가 밀어올림 구동수단(72)에 고착된다.밀어올림 구동수단(72)은 열팽창율이 큰 고팽창 합금(74)과 고팽창 합금(74)보다 열팽창율이 작은 저팽창 합금(75)을 접착한 바이메탈이다. 바이메탈(72)은 고팽창 합금(74)측에 곡률을 갖도록 만곡해서 형성된다. 바이메탈(72)의 일단부(76)의 저팽창 합금(75)측에 밀어올림부재(71)가 고착된다. 바이메탈(72) 및 바이메탈(72)에 고착된 밀어올림부재(71)는 기대본체(17)의 제1오목부(20)에 이어져서 기판(15)이 배치되는 측과는 반대측에 형성되는 제4오목부(78)안에 설치된다. 바이메탈(72)은, 곡률을 갖는 측이 제4오목부(78)의 저면(79)을 향하도록 배치되며, 타단부(77)가 나사부재(49)에 의해 상기 저면(79)에 장착된다.
열처리로(11)에 의해 가열될 때, 고팽창 합금(74)의 열팽창율이 저팽창 합금(75)의 열팽창율보다 크므로, 바이메탈(72)은 곡률이 커지도록 변형하고, 밀어올림부재(71)는 기대부(14)로부터 이반하는 방향(도 6의 지면에서는 윗쪽)으로 구동된다. 땜납(12)의 융점을 초과하는 온도로 가열되어 땜납(12)이 용융한 상태에서, 칩(13)위에 배치되는 땜납(l2)의 기판(15)을 향하는 표면의 전체면이 기판(15)에 접할 수 있는 위치까지 칩(13)을 이동할 수 있도록 고팽창 합금(74) 및 저팽창 합금(75)의 열팽창율을 각각 설정함으로써, 땜납(12)이 용융한 상태에서 기판(15)의 칩(13)에 대한 경사각도(θ1)를 감쇠시킬 수 있다.
도 7은, 본 발명의 제6실시형태인 다이본드장치(80)의 구성을 간략화해서 나타내는 개략단면도이다. 본 실시형태의 다이본드장치(80)는 제1실시형태의 다이본드장치(10)와 유사하고, 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 첨부해서 설명을 생략한다. 본 실시형태의 다이본드 장치(80)는 칩(13)의 다이본드되어야 할 표면을 향하여 칩(13)을 향하는 표면에는 땜납(12)을 구비하여 칩(13)에 대해서 경사지게 배치되는 기판(15)과, 칩(13)을 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부(81)로서, 기판(15)에 접촉하여 칩(13)에 대한 기판(15)의 경사상태를 유지하도록 경사유지부(82)가 형성된 기대부(81)를 구비한다.
본 실시형태에서는 땜납(12)은 기판(15)의 다이본드되어야 할 표면 즉 칩(13)을 향하는 측의 표면에 배치된다. 이것은 기판(15)의 다이본드되어야 할 표면에 점도가 높은 납땜용 플랙스를 도포하고, 그 플랙스의 높은 점도를 이용하여 박형의 땜납(12)을 기판(15)에 접착함으로써 실현된다. 기대부(81)에 포함되는 기대본체(83)에는 기대본체(83)의 일단부(84)부근에서, 기대본체상면(19)으로부터 단면이 계단형상으로 융기한 경사유지부(82)가 형성된다. 경사유지부(82)는 기판(15)의 일단부(85)부근에 접촉하고, 기판(15)이 칩(13)에 대해서 각도(θ1)로 경사지는 상태를 유지한다.
칩(13), 땜납(12), 기판(15) 및 기대부(81)가 열처리로(11)내에 장입되어 가열될 때, 기판(15)의 다이본드되어야 할 표면에 구비되는 땜납(12)이 용융하고, 용융한 땜납(12)은 그 습윤성 및 표면장력에 의해 칩(13)을 기판(15)측에 흡인한다. 칩(13)이 기판(15)측에 흡인되는 과정에서, 용융한 땜납(12)내로부터 기포의 원인이 되는 가스가 제거된다. 이와 같이 기대부(81)에 경사유지부(82)를 형성한다라는 간이한 구성으로 칩(13)에 대한 기판(15)의 경사유지를 실현하고, 기포가 적은 건전한 납땜부를 형성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제7실시형태인 다이본드장치(90)의 구성을 개략화해서 나타낸 개략단면도이다. 본 실시형태의 다이본드장치(90)는 제1실시형태의 다이본드장치(10)와 유사하고, 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙여 설명을 생략한다. 제1실시형태의 다이본드장치(10)와 비교해서 주목해야할 것은 다이본드장치(90)에서는 칩(13)을 미리 정해진 위치인 제1오목부(20)에 탑재하는 기대부(91)는 열처리로(11)내에서 가열된 상태에서 미리 정해진 일방향인 단면길이방향에서의 중앙부부근의 온도가 단부부근의 온도보다 높아지도록 형성되는 것이다. 또 본 실시형태에서는 기판(15)은 칩(13)에 대해서 경사지는 일없이, 땜납(12)을 통해 칩(13)과 기판(15)은 거의 평행하게 대향해서 배치된다.
기대부(91)를 구성하는 대략 직방체의 기대본체(92)에는 제1오목부(20)가 형성되는 위치에 대응해서 기대본체상면(19)의 반대측에 홈부(93)가 형성된다. 제1오목부(20)와 홈부(93)가 형성됨으로써, 기대부(14)의 단면길이방향에서의 중앙부부근 즉 제1오목부(20)와 홈부(93)가 형성되는 부분의 두께(t1)는 제1오목부(20) 및 홈부(93)가 모두 형성되어 있지 않은 단부부근의 두께(t2)미만 즉 t1＜t2가 된다.
칩(13), 땜납(12) 및 기판(15)을 기대부(91)상에 배치해서 열처리로(11)내에 장입해서 가열할 때, 기대부(91)의 중앙부부근의 두께(t1)는 단부부근의 두께(t2)보다 얇기 때문에, 중앙부부근의 열용량이 단부부근의 열용량보다 작아지며 중앙부부근의 쪽이 단부부근보다 빠르게 승온한다. 제1오목부(20)에 탑재되는 칩(13)은 홈부(93)가 형성되는 기대본체(92)의 두께가 t1인 얇은 부분으로부터의 열전도에 의해 가열되지만, 칩(13)의 단면길이방향 양단부는 기대본체(92)의 두께가 t2인 두꺼운 부분에 접하고 있으므로, 두께가 두꺼운 부분으로부터의 열전도의 영향을 받아 가열된다.
따라서, 칩(13)의 단면길이방향 중앙부의 쪽이 양단부보다 빠르게 승온해서 온도가 높아지며 온도차가 형성된다. 칩(13)상에 배치된 땜납(12)도 칩(13)과 동일한 온도분포로 되며, 땜납(12)은 중앙부의 쪽이 양단부(35,36)보다 온도가 높아진다. 이것에 의해, 땜납(12)은 중앙부부근으로부터 양단부(35,36)를 향해 순차 용융이 진행되고, 땜납(12)내의 기포의 원인이 되는 가스는 땜납(12)의 용융의 진행과 함께 중앙부로부터 양단부(35,36)를 향해 이동제거되며, 기포가 적은 건전한 납땜부가 형성된다.
도 9는 본 발명의 제8실시형태인 다이본드장치(95)의 구성을 간략화해서 나타낸 개략단면도이다. 본 실시형태의 다이본드장치(95)는 제7실시형태의 다이본드장치(90)와 유사하고, 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙여 설명을 생략한다. 다이본드장치(95)에 있어서 주목해야할 것은 제7실시형태에 있어서의 홈부(93)대신에 단면형상이 아치형상의 아치오목부(97)가 기대본체(96)에 형성되는 것이다.제8실시형태의 다이본드장치(95)의 작용은 제7실시형태의 다이본드장치(90)와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 10은 본 발명의 제9실시형태인 다이본드장치(100)의 구성을 간략화해서 나타낸 개략단면도이다. 본 실시형태의 다이본드장치(100)는 제7실시형태의 다이본드장치(90)와 유사하며, 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙여 설명을 생략한다. 다이본드장치(100)에 있어서 주목해야할 것은 기대부(14)의 외측에는 기대부(14)의 열전도율을 초과하는 열전도율을 갖는 열전도부재(101)가 기대부(14)에 접해서 설치되는 것이다.
열전도부재(101)는 예를 들면 동합금제의 평판이다. 열전도부재(101)는 카본을 소재로 하는 기대부(14)보다 열전도율이 높고, 열처리로(11)에 의한 열을 효율적으로 기대부(14)에 전도할 수 있다. 열전도부재(101)를 통해 기대부(14)에 전달된 열의 일부는 기대부(14)로부터 열처리로(11)의 분위기중에 방산되지만, 방산되는 열량은 기대부(14)의 단면길이방향 중앙부에서 적고 양단부에서 크므로, 열수지에 따라서 중앙부의 쪽이 단부보다 빠르게 승온한다. 이와 같이, 기대부(14)에 접해서 기대부(14)보다 높은 열전도율을 갖는 열전도부재(101)를 설치한다라는 간단한 구성에 의해, 기대부(14)의 중앙부의 온도를 단부의 온도보다 높게 하는 온도분포를 실현할 수 있다.
기대부(14)에 형성되는 온도분포에 따라서, 기대본체(17)에 탑재되는 칩(13) 및 칩(13)상에 배치되는 땜납(12)에는 단면길이방향 중앙부의 온도가 양단부의 온도보다 높아지는 온도분포가 형성된다. 이것에 의해, 땜납(12)은 중앙부부근으로부터 양단부(35,36)를 향해 순차 용융이 진행하고, 땜납(12)중의 기포의 원인이 되는 가스는 땜납(12)의 용융의 진행과 함께 중앙부로부터 양단부(35,36)를 향해 이동제거되며, 기포가 적은 건전한 납땜부가 형성된다.
이상에 서술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시형태∼제9실시형태에서는 제1 및 제2부재(13,15)의 두개의 부재를 다이본드하는 구성이지만, 이것에 한정되지 않고, 두개를 초과하는 수의 부재를 동시에 다이본드하는 구성이어도 좋다.
본 발명에 의하면, 제1부재와 제2부재를 다이본드하는 다이본드장치는 땜납이 미용융의 상태에서는 제1부재에 대해서 제2부재를 경사시켜서 유지하고, 땜납이 용융한 상태에서 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도를 감쇠시켜서 제2부재와 제1부재를 다이본드하는 경사감쇠수단을 포함하도록 구성된다. 이것에 의해, 용융한 땜납은, 한쪽의 단부에서 다른쪽의 단부로 향하여 제2부재에 의해 순차 눌려지면서 제1부재와 제2부재 사이에 충전된다. 따라서, 용융하고 있는 땜납내로부터 기포생성의 원인이 되는 가스가 제거되므로, 기포가 적은 건전한 납땜부를 형성할 수 있다.
또 본 발명에 따르면, 경사감쇠수단은, 땜납의 융점을 초과하는 온도로 가열되었을 때 용융하는 열용융부재, 예를 들면 또 하나의 땜납에 의해 구성된다. 열용융부재는 땜납의 융점이하의 온도에서는 고체이므로, 제2부재를 제1부재에 대해서 경사지게 유지할 수 있다. 땜납의 융점을 초과하는 온도로 가열되는 것에 의해, 열용융부재는 서서히 용융하여 그 형상을 변화시키므로, 제1부재에 대한 제2부재의경사각도를 감쇠시킬 수 있다.이렇게, 열용융부재를 설치한다라는 간이한 구성으로 경사감쇠수단의 실현이 가능해지며, 기포가 적은 건전한 납땜부를 형성할 수 있다.
또, 땜납은, 그 화학조성을 조정함으로써 용이하게 원하는 융점을 얻을 수 있으므로, 땜납과 경사감쇠수단으로서의 또 하나의 땜납의 융점을 원하는 온도로 각각 설정하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 땜납의 융점을 초과하는 온도로 가열되었을 때, 또 하나의 땜납을 용융시켜서 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도를 감쇠시키는 기능을 확실하게 발휘시킬 수 있다.
또 본 발명에 따르면, 경사감쇠수단은, 열수축성 부재 또는 열승화성 부재에 의해 구성된다. 열수축성 부재 및 열승화성 부재는, 땜납의 융점이하의 온도에서는 고체이며 또한 초기의 형상이 유지되므로, 제2부재를 제1부재에 대하여 경사지게 유지할 수 있다.땜납의 융점을 초과하는 온도로 가열되는 것에 의해, 열수축성 부재는 수축해서 그 체적을 감소시키고, 또 열승화성 부재는 기화해서 그 체적을 감소시키므로, 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도를 감쇠시킬 수 있다.이렇게, 열수축성 부재 또는 열승화성 부재를 설치한다라는 간이한 구성으로, 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도의 감쇠를 실현하는 것이 가능하며, 기포가 적은 건전한 납땜부를 형성할 수 있다.
또 본 발명에 따르면, 경사감쇠수단은 제2부재를 지지하는 지지부재와 지지부재를 기대부에 대해서 근접시키는 방향으로 구동하는 구동수단을 포함하여 구성된다. 이와 같이 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도를 기계적인 구성에 의해 감쇠시키므로, 동일한 경사감쇠수단을 반복하여 사용하는 것이 가능하며, 또 동작의 재현을 확실하게 할 수 있다.
또 본 발명에 따르면, 경사감쇠수단은 제2부재를 지지하는 스프링부재와 스프링부재를 압축하는 압축수단을 포함하여 구성된다. 이와 같이 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도를 스프링부재와 압축수단에 의해 감쇠시키므로, 동일한 경사감쇠수단을 반복하여 사용하는 것이 가능하며, 또 동작의 재현을 확실하게 할 수 있다.
또 본 발명에 따르면, 제2부재를 자력에 의해 흡인하는 자기흡인수단이 설치된다. 땜납이 용융한 상태에서 자기흡인수단의 자력에 의해 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도가 감쇠된다.이렇게 자기흡인 수단을 제2부재의 경사각도의 감쇠에 반복해 사용하는 것이 가능하며, 또 동작의 재현을 확실하게 할 수 있다.
또 본 발명에 따르면, 다이본드장치는, 일단부가 제1부재에 접촉하는 밀어올림부재와, 기대부로부터 이반하는 방향으로 밀어올림부재를 구동하는 밀어올림구동수단을 포함하고, 밀어올림구동수단에 의해 구동된 밀어올림부재는, 제1부재를 제2부재를 향해서 이동시켜서 제1부재와 제2부재를 다이본드한다. 이렇게 기계적인 구성에 의해 제1부재를 제2부재를 향해서 이동시키므로, 밀어올림부재와 밀어올림구동수단을 반복해서 사용하는 것이 가능하며, 또 동작의 재현을 확실하게 할 수 있다.
또, 본 발명에 따르면, 제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부에는, 제2부재에 접촉해서 제1부재에 대한 제2부재의 경사 상태를 유지하도록 경사유지부가 형성된다. 이렇게, 기대부에 경사유지부를 형성한다고 하는 간이한 구성으로제1부재에 대한 제2부재의 경사유지를 실현하는 것이 가능하다. 제2부재의 다이본드해야 할 표면에 구비되어 가열되어서 용융한 상태에 있는 땜납의 습윤성과 표면장력을 이용하여, 제1부재를 제2부재의 측에 서서히 흡인함으로써, 땜납내로부터 기포의 원인이 되는 가스를 제거할 수 있으므로, 기포가 적은 건전한 납땜부를 형성할 수 있다.
또 본 발명에 따르면, 제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부에는, 열처리로내에서 가열된 상태에서 미리 정해진 일방향에 있어서의 중앙부 부근의 온도가 단부 부근의 온도보다 높아지도록 온도분포가 형성된다. 이것에 의해, 제1부재의 다이본드되어야 할 표면에 배치된 땜납은, 온도가 높은 기대부의 중앙부에 상당하는 부위로부터 온도가 낮은 기대부의 단부에 해당하는 부위를 향해서 순차 용융하므로, 기포의 원인이 되는 가스가 순차 용융하는 과정에서 제거되어, 기포가 적은 건전한 납땜부가 형성된다.
또 본 발명에 따르면, 기대부의 미리 정해진 일방향에 있어서의 중앙부 부근의 두께가 단부 부근의 두께미만으로 형성된다. 따라서, 기대부의 중앙부의 열용량이 단부의 열용량보다 작아지므로, 중앙부쪽이 단부에서도 빨리 승온한다. 이렇게, 기대부의 중앙부의 두께를 단부의 두께보다 작게 한다고 하는 간이한 구성에 의해, 중앙부의 온도를 단부의 온도보다 높게 하는 온도분포를 실현할 수 있다.
또 본 발명에 따르면, 기대부보다 높은 열전도율을 갖는 열전도부재가 기대부에 접해서 설치된다. 열전도부재를 통과해서 기대부에 전달된 열의 방산은, 기대부의 중앙부에서 적고 단부에서 크므로, 열수지에 따라서 중앙부쪽이 단부보다 빨리 승온한다. 이렇게, 기대부에 접해서 기대부보다 높은 열전도율을 갖는 열전도부재를 설치한다라는 간단한 구성에 의해, 기대부의 중앙부의 온도를 단부의 온도보다 높게 하는 온도분포를 실현할 수 있다.

Claims (13)

  1. 열처리로내에서 가열되는 2개이상의 부재를 다이본드하는 다이본드장치에 있어서,
    다이본드되어야 할 표면에 땜납이 배치된 제1부재;
    제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부;
    제1부재의 다이본드되어야 할 표면에 배치된 땜납을 향해 제l부재에 대하여 경사지게 배치되는 제2부재; 및
    제1부재에 대하여 제2부재를 경사시켜서 유지하는 경사감쇠수단으로서, 땜납이 용융한 상태에서 제1부재에 대한 제2부재의 경사각도를 감쇠시키는 경사감쇠수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이본드장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경사감쇠수단은, 땜납의 융점을 초과하는 융점을 갖는 열용융부재에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 다이본드장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 열용융부재는 또 하나의 땜납인 것을 특징으로 하는 다이본드장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 경사감쇠수단은 땜납의 융점을 초과하는 온도로 가열된 상태에서 수축하는 특성을 갖는 열수축성 부재에 의해 구성되는 것을 특징으로하는 다이본드장치
  5. 제1항에 있어서, 상기 경사감쇠수단은, 땜납의 융점을 초과하는 온도로 가열된 상태에서 승화하는 특성을 갖는 열승화성 부재에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 다이본드장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 경사감쇠수단은 일단부가 상기 제2부재에 접촉해서 제2부재를 지지하는 지지부재; 및
    땜납이 용융한 상태에서 제2부재에 접촉하는 지지부재의 일단부가 기대부에 대하여 근접하는 방향으로 지지부재를 구동하는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이본드장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 경사감쇠수단은, 상기 기대부에 설치되어 상기 제2부재를 지지하는 스프링 부재; 및
    땜납이 용융한 상태에서 제2부재를 지지하는 스프링부재의 일단부가 기대부에 대하여 근접하는 방향으로 스프링 부재를 압축하는 압축수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이본드장치.
  8. 열처리로내에서 가열되는 2개이상의 부재를 다이본드하는 다이본드장치에 있어서,
    다이본드되어야 할 표면에 땜납이 배치된 제1부재;
    제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부;
    제1부재의 다이본드되어야 할 표면에 배치된 땜납을 향해 제1부재에 대하여 경사지게 배치되는 제2부재; 및
    제2부재를 자력에 의해 흡인하는 자기흡인수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이본드장치.
  9. 열처리로내에서 가열되는 2개이상의 부재를 다이본드하는 다이본드장치에 있어서,
    다이본드되어야 할 표면에 땜납이 배치된 제1부재;
    제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부;
    제1부재의 다이본드되어야 할 표면에 배치된 땜납을 향해 제1부재에 대하여 경사지게 배치되는 제2부재;
    일단부가 제1부재의 땜납이 배치된 측의 반대측에 접촉하는 밀어올림부재; 및
    땜납이 용융한 상태에서 제1부재에 접촉하는 일단부가 기대부로부터 이반하는 방향으로 밀어올림부재를 구동하는 밀어올림 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이본드장치.
  10. 열처리로내에서 가열되는 2개이상의 부재를 다이본드하는 다이본드장치에 있어서,
    다이본드되어야 할 표면을 갖는 제1부재;
    제1부재의 다이본드되어야 할 표면을 향하고, 제1부재를 향하는 표면에는 땜납을 구비하여 제1부재에 대해서 경사지게 배치되는 제2부재; 및
    제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부로서, 제2부재에 접촉하여 제1부재에 대한 제2부재의 경사상태를 유지하도록 경사유지부가 형성된 기대부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이본드장치.
  11. 열처리로내에서 가열되는 2개이상의 부재를 다이본드하는 다이본드장치에 있어서,
    다이본드되어야 할 표면에 땜납이 배치된 제1부재;
    제1부재의 다이본드되어야 할 표면에 배치된 땜납을 개재해서 제1부재에 대향해서 배치되는 제2부재; 및
    제1부재를 미리 정해진 위치에 탑재하는 기대부로서, 열처리로내에서 가열된 상태에서 미리 정해진 일방향에서의 중앙부부근의 온도가 단부부근의 온도보다높아지도록 온도분포가 형성되는 기대부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이본드장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기대부는, 상기 미리 정해진 일방향에서의 중앙부부근의 두께가 단부부근의 두께미만으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다이본드장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 기대부의 외측에는 기대부의 열전도율을 초과하는 열전도율을 갖는 열전도부재가 기대부에 접해서 설치되는 것을 특징으로 하는 다이본드장치.
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