TW202105673A - 電子零部件的燒結裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明的電子零部件的燒結裝置能通過燒結法有效地對電子零部件進行接合,能與生產量的增減和電子零部件的種類相應地靈活應對。該電子零部件的燒結裝置具有:第1單元(1A),其具有供給電子零部件(10)的供給部(2)、對電子零部件進行預熱的預熱部(3)、和對預熱後的電子零部件進行燒結處理的第1燒結加壓部(4A);第2單元(1B),其相對於第1單元能夠裝卸,該第2單元具有對燒結處理後的電子零部件進行冷卻的冷卻部(5)和對冷卻後的電子零部件進行收納的收納部(6);及擴展單元(1C),能將該擴展單元安裝在第1單元與第2單元之間或將該擴展單元拆除,該擴展單元具有對預熱後的電子零部件進行燒結處理的第2燒結加壓部(4B)。
Description
本發明涉及一種電子零部件的燒結裝置,該電子零部件的燒結裝置使用銀納米膏等接合材料通過燒結法(Sintering)對電子零部件進行接合。
空調機、升降梯、混合動力汽車、電動汽車等電動設備中,大多情況下,電源電壓和驅動電壓是不同的。因此,在上述這些電動設備中搭載有逆變器、轉換器等電力轉換裝置。將上述這些電力轉換裝置中的、通過使用功率半導體來轉換電力的設備稱為功率模組。一般情況下,功率半導體焊接接合於絕緣基板。
作為用於使功率半導體焊接接合於絕緣基板的半導體裝置的組裝裝置,例如,專利文獻1中描述了下述內容:從托盤逐個供給電路組裝體的送料機、將從送料機供給的電路組裝體搬入的上料輸送機、在中央部設定有焊接/黏接部且呈管道狀的主腔室、將組裝完的產品搬出的卸料輸送機、以及將組裝完的產品從卸料輸送機取出的卸料機在直線上配置成一排。而且,該組裝裝置具有從焊接/黏接部向側方伸出來的樹脂殼搬入用的分支腔室,端子一體式的樹脂外殼被交給預焊接部,對該樹脂外殼的焊接接合面進行預焊接,並在焊劑/黏接劑塗布部進行焊劑和黏接劑的塗布,再從分支腔室向主腔室輸送,使樹脂外殼以重疊在電路組裝體之上的方式進行對接,並在焊接/黏接部進行焊接和黏接。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本特開平10-233484號公報(圖1)
[發明欲解決之課題]
上述專利文獻1所記載的半導體裝置的組裝裝置中,電路組裝體和端子一側的樹脂外殼分別通過不同的路徑被實施處理,但最終在焊接/黏接部匯合,進行焊接和黏接。因此,即使想要提高生產量,也會被在焊接/黏接部的處理時間所限制,存在無法提高生產量這樣的問題。
另外,近年來,正在推進對能夠進行200℃以上的高溫動作的SiC功率半導體的開發和產品化。但是,當前多被用於晶片鍵合部的錫-銀(Sn-Ag)系、錫-銅(Sn-Cu)系的無鉛(Pb)焊料的熔點在220℃附近,因此,無法充分發揮SiC功率半導體的特徵。而且,雖然含Pb較多的焊料的熔點在290℃以上,熔點較高,但在考慮到對環境的影響的情況下,應避免對它的應用。而且,基於周圍構件的耐熱性和冷卻時的殘留應力的觀點,接合溫度優選為300℃以下。
於是,對使用耐熱性較高、能夠低溫接合、且導熱係數較高的銀納米顆粒做成的銀納米膏等接合材料進行開發和實際使用,並開始導入一種燒結裝置,該裝置通過燒結法(Sintering)對電子零部件進行接合,該燒結法是指:對通過在絕緣基板等基板上塗布接合材料並載置半導體晶片所做成的電子零部件進行加熱和加壓,來對電子零部件進行接合。
本發明的目的在於,提供一種電子零部件的燒結裝置,該電子零部件的燒結裝置能夠通過燒結法高效地對電子零部件進行接合,該電子零部件的燒結裝置能夠與生產量的增減和電子零部件的種類相應地靈活應對。
[解決課題之手段]
本發明的電子零部件的燒結裝置具有:供給部,其供給在基板上借助接合材料載置有半導體晶片的電子零部件;預熱部,其係對由供給部供給的電子零部件進行預熱;第1燒結加壓部,其係對預熱後的電子零部件進行燒結處理;冷卻部,其係對燒結處理後的電子零部件進行冷卻;收納部,其係對冷卻後的電子零部件進行收納;第1輸送部,其係將從供給部途經預熱部而輸送來的電子零部件朝向第1燒結加壓部進行輸送;以及第2輸送部,其係將途經第1燒結加壓部而輸送來的電子零部件朝向冷卻部進行輸送,在前述電子零部件的燒結裝置中能夠裝卸擴展單元,該擴展單元具有對預熱後的電子零部件進行燒結處理的第2燒結加壓部。
採用本發明的電子零部件的燒結裝置,將在基板上借助接合材料載置有半導體晶片的電子零部件從供給部向預熱部進行供給,在預熱部對該電子零部件進行預熱,將預熱後的電子零部件在第1燒結加壓部進行燒結處理,將燒結處理後的電子零部件在冷卻部進行冷卻,將被冷卻部冷卻後的電子零部件收納於收納部,在該電子零部件的燒結裝置中,通過連接擴展單元,能夠增設第2燒結加壓部。而且,在不需要第2燒結加壓部的情況下,能夠將擴展單元分離出去。
本發明的電子零部件的燒結裝置具有:第1單元,該第1單元具有供給部和預熱部,該供給部供給在基板上借助接合材料載置有半導體晶片的電子零部件,該預熱部對由供給部供給的電子零部件進行預熱;第2單元,其係相對於第1單元能夠裝卸,該第2單元具有冷卻部和收納部,該冷卻部對燒結處理後的電子零部件進行冷卻,該收納部對冷卻後的電子零部件進行收納;第1燒結加壓部,其係設於第1單元和第2單元中的至少任一者,對預熱後的電子零部件進行燒結處理;第1輸送部,其係將從供給部途經預熱部而輸送來的電子零部件朝向第1燒結加壓部進行輸送;以及第2輸送部,其係將途經第1燒結加壓部而輸送來的電子零部件朝向冷卻部進行輸送,在前述電子零部件的燒結裝置中能夠在第1單元與第2單元之間裝卸具有第2燒結加壓部和第3輸送部的擴展單元,該第2燒結加壓部對預熱後的電子零部件進行燒結處理,該第3輸送部將從第1單元側輸送來的電子零部件途經第2燒結加壓部而向第2單元側進行輸送。
採用本發明,是一種電子零部件的燒結裝置,該電子零部件的燒結裝置將在基板上借助接合材料載置有半導體晶片的電子零部件從供給部向預熱部進行供給,在預熱部對該電子零部件進行預熱,將預熱後的電子零部件在第1燒結加壓部進行燒結處理,將燒結處理後的電子零部件在冷卻部進行冷卻,將被冷卻部冷卻後的電子零部件收納於收納部,該電子零部件的燒結裝置中,通過使具有供給部和預熱部的第1單元和具有冷卻部和收納部的第2單元相互分開,並借助擴展單元將第1單元和第2單元連接起來,能夠增設第2燒結加壓部。該情況下,從第1單元側輸送來的電子零部件由第3輸送部途經第2燒結加壓部而向第2單元側進行輸送。而且,在不需要第2燒結加壓部的情況下,能夠將擴展單元分離出去。
理想的是,擴展單元具有在裝卸時進行定位的定位部。由此,在連接擴展單元時,能夠使擴展單元定位,因此容易擴展。
理想的是,供給部具有第4輸送部,該第4輸送部將電子零部件相對於預熱部沿與第1輸送部的輸送方向平行的方向進行輸送,預熱部為了向第1輸送部移交電子零部件而朝向第1輸送部進行進退動作。由此,能夠將預熱後的電子零部件不與第4輸送部相互干擾地向第1輸送部移交,能夠利用第1輸送部向第1燒結加壓部進行輸送。
理想的是,冷卻部具有第5輸送部,該第5輸送部將電子零部件相對於收納部沿與第2輸送部的輸送方向平行的方向進行輸送,並且冷卻部為了從第2輸送部接受電子零部件而朝向第2輸送部進行進退動作。由此,能夠將燒結處理後的電子零部件不與第5輸送部相互干擾地向冷卻部移交,能夠利用第5輸送部將冷卻後的電子零部件向收納部進行輸送。
[發明效果]
(1)電子零部件的燒結裝置具有:供給部,其係供給在基板上借助接合材料載置有半導體晶片的電子零部件;預熱部,其係對由供給部供給的電子零部件進行預熱;第1燒結加壓部,其係對預熱後的電子零部件進行燒結處理;冷卻部,其係對燒結處理後的電子零部件進行冷卻;收納部,其係對冷卻後的電子零部件進行收納;第1輸送部,其密將從供給部途經預熱部而輸送來的電子零部件朝向第1燒結加壓部進行輸送;以及第2輸送部,其係將途經第1燒結加壓部而輸送來的電子零部件朝向冷卻部進行輸送,在前述電子零部件的燒結裝置中能夠裝卸擴展單元,該擴展單元具有對預熱後的電子零部件進行燒結處理的第2燒結加壓部,採用該結構,能夠根據需要來連接擴展單元或將之分離出去,能夠對第2燒結加壓部進行增減,因此,能夠在不增加燒結裝置的台數的前提下容易地應對生產量的增減,成本較低,且能夠抑制裝置的設置面積。而且,即使針對不同種類的電子零部件的同時生產,也能夠通過增減各自所對應的第2燒結加壓部來應對。
(2)電子零部件的燒結裝置具有:第1單元,該第1單元具有供給部和預熱部,該供給部供給在基板上借助接合材料載置有半導體晶片的電子零部件,該預熱部對由供給部供給的電子零部件進行預熱;第2單元,其係相對於第1單元能夠裝卸,該第2單元具有冷卻部和收納部,該冷卻部對燒結處理後的電子零部件進行冷卻,該收納部對冷卻後的電子零部件進行收納;第1燒結加壓部,其係設於第1單元和第2單元中的至少任一者,對預熱後的電子零部件進行燒結處理;第1輸送部,其係將從供給部途經預熱部而輸送來的電子零部件朝向第1燒結加壓部進行輸送;及第2輸送部,其係將途經第1燒結加壓部而輸送來的電子零部件朝向冷卻部進行輸送,在前述電子零部件的燒結裝置中能夠在第1單元與第2單元之間裝卸具有第2燒結加壓部和第3輸送部的擴展單元,該第2燒結加壓部對預熱後的電子零部件進行燒結處理,該第3輸送部將從第1單元側輸送來的電子零部件途經第2燒結加壓部而向第2單元側進行輸送,採用該結構,能夠根據需要,在第1單元與第2單元之間連接擴展單元或將之分離出去,能夠對第2燒結加壓部進行增減,因此,能夠在不增加燒結裝置的台數的前提下容易地應對生產量的增減,成本較低,且能夠抑制裝置的設置面積。而且,即使針對不同種類的電子零部件的同時生產,也能夠通過增減各自所對應的第2燒結加壓部來應對。
(3)擴展單元具有在裝卸時進行定位的定位部,由此,在連接擴展單元時,能夠使擴展單元定位,因此,擴展作業較容易。
(4)供給部具有第4輸送部,該第4輸送部將電子零部件相對於預熱部沿與第1輸送部的輸送方向平行的方向進行輸送,預熱部為了向第1輸送部移交電子零部件而朝向第1輸送部進行進退動作,由此,能夠將預熱後的電子零部件不與第4輸送部相互干擾地向第1輸送部移交,並利用第1輸送部向第1燒結加壓部進行輸送,能夠使裝置的結構緊湊。
(5)冷卻部具有第5輸送部,該第5輸送部將電子零部件相對於收納部沿與第2輸送部的輸送方向平行的方向進行輸送,並且冷卻部為了從第2輸送部接受電子零部件而朝向第2輸送部進行進退動作,由此,能夠將燒結處理後的電子零部件不與第5輸送部相互干擾地向冷卻部移交,並利用第5輸送部將冷卻後的電子零部件向收納部進行輸送,能夠使裝置的結構緊湊。
圖1是表示本發明的實施方式的電子零部件的燒結裝置的概略結構的俯視圖,圖2是表示針對圖1中的燒結裝置增設擴展單元的情況的俯視圖,圖3是圖2中的情況的主視圖,圖4是表示增設擴展單元後的燒結裝置的概略結構的俯視圖。
圖1中,本發明的實施方式的電子零部件的燒結裝置1具有:供給部2,其供給電子零部件10;預熱部3,其對由供給部2供給的電子零部件10進行預熱;第1燒結加壓部4A,其對由預熱部3預熱後的電子零部件10進行燒結處理;冷卻部5,其對由第1燒結加壓部4A燒結處理後的電子零部件10進行冷卻;收納部6,其對由冷卻部5冷卻後的電子零部件10進行收納;及輸送部7,其將電子零部件10從供給部2沿輸送方向X途經預熱部3、第1燒結加壓部4A和冷卻部5輸送至收納部6。
燒結裝置1由第1單元1A和第2單元1B構成,第1單元1A具有供給部2、預熱部3和第1燒結加壓部4A,第2單元1B具有冷卻部5和收納部6。第1單元1A和第2單元1B能夠被安裝在一起且能夠被拆分開。而且,在該第1單元1A與第2單元1B之間,能夠像圖2~圖4所示那樣裝卸擴展單元1C,詳細內容將在後面敘述。
電子零部件10是通過在絕緣基板等基板上借助接合材料載置半導體晶片來做成的。接合材料為使用耐熱性較高、能夠低溫接合、且導熱係數較高的銀納米顆粒做成的銀納米膏等燒結(燒結法)用接合材料。半導體晶片為功率模組所用的功率半導體晶片。電子零部件以一個或多個被載置於托盤11上的狀態由輸送部7在燒結裝置1內進行輸送。
輸送部7由在第1單元1A內輸送電子零部件10的第1輸送部7A和在第2單元1B內輸送電子零部件10的第2輸送部7B構成。輸送部7例如由構成第1輸送部7A的直線狀軌道、構成第2輸送部7B的直線狀軌道、以及能夠跨第1輸送部7A和第2輸送部7B地移動的載體7F構成。在將第1單元1A和第2單元1B連接起來的狀態下,第1輸送部7A和第2輸送部7B在一條直線上連續地配置。
第1輸送部7A將從供給部2途經預熱部3後輸送來的電子零部件10朝向第1燒結加壓部4A進行輸送。第1輸送部7A將從供給部2搬出來的電子零部件10連同托盤11一起接受,沿輸送方向X進行輸送,向預熱部3移交。然後,第1輸送部7A將由預熱部3預熱後的電子零部件10連同托盤11一起接受,沿輸送方向X進行輸送,向第1燒結加壓部4A移交。然後,第1輸送部7A將由第1燒結加壓部4A燒結處理後的電子零部件10連同托盤11一起接受,沿輸送方向X向第2輸送部7B進行輸送。
第2輸送部7B將途經第1燒結加壓部4A後輸送來的電子零部件10朝向冷卻部5進行輸送。第2輸送部7B將從第1輸送部7A輸送來的電子零部件10沿輸送方向X進行輸送,連同托盤11一起向冷卻部5移交。然後,第2輸送部7B將由冷卻部5冷卻後的電子零部件10連同托盤11一起接受,沿輸送方向X進行輸送,向收納部6移交。
而且,如上所述,本實施方式的燒結裝置1能夠在第1單元1A與第2單元1B之間裝卸圖2~圖4所示的擴展單元1C。擴展單元1C具有:第2燒結加壓部4B,其對預熱後的電子零部件10進行燒結處理;及第3輸送部7C,其將從第1單元1A側輸送來的電子零部件10途經第2燒結加壓部4B向第2單元1B側進行輸送。
第3輸送部7C例如由直線狀軌道構成。在第1單元1A與第2單元1B之間連接有擴展單元1C的狀態下,第1輸送部7A、第3輸送部7C和第2輸送部7B在一條直線上連續地配置,且構成輸送部7。該情況下,載體7F變為能夠跨第1輸送部7A、第3輸送部7C和第2輸送部7B地移動。
而且,第1單元1A、第2單元1B和擴展單元1C均具有在相互間進行裝卸時進行定位的定位部12。定位部12例如由定位凹部12A和定位凸部12B構成,定位凹部12A分別形成在第1單元1A的靠第2單元1B那側以及第3單元1C的靠第2單元1B那側,定位凸部12B以與定位凹部12A相對應的方式,分別形成在第3單元1C的靠第1單元1A那側以及第2單元1B的靠第1單元1A那側。通過定位凸部12B嵌合於定位凹部12A或定位凸部12B從定位凹部12A中脫離,從而能夠在裝卸時使第1單元1A、第2單元1B和擴展單元1C相互定位。
在第1燒結加壓部4A中,對在預熱部3預熱過的電子零部件10以低於接合材料的熔點的燒結處理溫度進行加熱和加壓,來進行燒結處理。在第1燒結加壓部4A中,利用模框41,將由輸送部7從預熱部3輸送來的電子零部件10連同托盤11一起夾入,在腔室40內以規定的燒結處理溫度和規定的處理時間進行加熱和加壓。在接合材料為銀納米膏的情況下,以250℃~300℃的燒結處理溫度進行加熱,以5MPa~20MPa的壓力進行加壓。第2燒結加壓部4B也為同樣。
在預熱部3中,對電子零部件10以比上述燒結處理溫度還低的預熱溫度(下面稱為“第1預熱溫度”。)進行預熱。預熱部3具有將第1預熱溫度維持在規定溫度的加熱機構、溫度感測器和溫度控制部。在預熱部3中,對由輸送部7從供給部2輸送來的電子零部件10連同托盤11一起在腔室30內進行預熱。在接合材料為銀納米膏的情況下,以100℃左右(優選為80℃~120℃)的第1預熱溫度進行預熱。
在冷卻部5中,將電子零部件10冷卻至低於上述燒結處理溫度的冷卻溫度。冷卻部5具有將冷卻溫度維持在規定溫度的冷卻機構、溫度感測器和溫度控制部。在冷卻部5中,對由輸送部7從第1燒結加壓部4A輸送來的電子零部件10連同托盤11一起在腔室50內進行冷卻。冷卻溫度為100℃左右(優選為80℃~120℃)以下。在冷卻部5冷卻後的電子零部件10連同托盤11一起由輸送部7向收納部6進行輸送並被收納。
而且,本實施方式的燒結裝置1具有將非活性氣體分別向預熱部3、第1燒結加壓部4A和冷卻部5供給的管道(未圖示)。非活性氣體防止電子零部件10在預熱部3、第1燒結加壓部4A和冷卻部5中被氧化,例如能夠使用氮氣。通過將管道的溫度設定為與各預熱部3、第1燒結加壓部4A和冷卻部5的溫度相同的溫度,或設定為比預熱部3、第1燒結加壓部4A和冷卻部5的溫度高出或低出規定溫度的溫度,能夠避免帶來因與預熱部3、燒結加壓部4和冷卻部5之間的溫度差導致的不良影響。第2燒結加壓部4B也具有同樣的結構。
輸送部7能夠做成為具有以低於燒結處理溫度的第2預熱溫度進行預熱的預熱機構(未圖示)。第2預熱溫度與第1預熱溫度相同,在接合材料為銀納米膏的情況下,第2預熱溫度為100℃左右(優選為80℃~120℃),但第2預熱溫度也能夠設為不同於第1預熱溫度的溫度。在輸送部7具有腔室(未圖示)的情況下,預熱機構在該腔室內對電子零部件10進行預熱。
而且,輸送部7能夠做成為具有向托盤11上的電子零部件10供給非活性氣體的非活性氣體供給機構(未圖示)。非活性氣體防止在輸送部7對電子零部件的輸送過程中電子零部件10被氧化,例如能夠使用氮氣。供給機構通過朝向托盤11上的電子零部件10噴射非活性氣體來進行供給,或者是在輸送部7具有腔室(未圖示)的情況下向該腔室內進行供給。此時,通過將非活性氣體的溫度設定為與第2預熱溫度相同的溫度,或設定為比第2預熱溫度高出或低出規定溫度的溫度,能夠避免帶來因與第2預熱溫度之間的溫度差導致的不良影響。
而且,本實施方式的燒結裝置1具有:表8,其中預先存儲有與包含接合材料在內的電子零部件10的材料種類相應的處理條件;及控制部9,其參照表8,與電子零部件的材料種類相應地對預熱部3、第1燒結加壓部4A、第2燒結加壓部4B和冷卻部5等的動作進行控制。
表8中,與包含接合材料在內的電子零部件的材料種類相應地,針對預熱部3、第1燒結加壓部4A、第2燒結加壓部4B和冷卻部5,預先存儲有下面各項目的處理條件。這些各處理條件能夠從燒結裝置1的監視畫面(未圖示)、或者有線或無線的遠端終端機(可擕式可程式設計終端、個人電腦、平板電腦等)(未圖示)進行設定。
[預熱部3]
・預熱:進行/不進行
・第1預熱溫度:規定溫度(100℃左右的範圍)
・非活性氣體:使用/不使用
・腔室:有/無
[第1燒結加壓部4A]
・燒結處理溫度:規定溫度(250℃~300℃左右)
・非活性氣體:使用/不使用
・腔室:有/無
[第2燒結加壓部4B]
・燒結處理溫度:規定溫度(250℃~300℃左右)
・非活性氣體:使用/不使用
・腔室:有/無
[冷卻部5]
・冷卻溫度:規定溫度(100℃左右的範圍)以下
・非活性氣體:使用/不使用
・腔室:有/無
[輸送部7]
・預熱:進行/不進行
・第2預熱溫度:規定溫度(100℃左右的範圍)
・非活性氣體:使用/不使用
・腔室:有/無
圖1所示的燒結裝置1中,在基板上借助接合材料載置有半導體晶片的電子零部件10由輸送部7從供給部2向預熱部3輸送。在預熱部3中,將該被輸送來的電子零部件10以100℃左右的規定的第1預熱溫度進行預熱。此時,控制部9參照表8,根據與電子零部件10的材料種類相應的處理條件控制預熱部3。第1預熱溫度是比低於接合材料的熔點的燒結處理溫度還低的溫度,該溫度不會促進接合材料的燒結,而能夠將接合材料中的水分和溶劑等去除。
另外,為了使生產效率最佳化,理想的是,使第1預熱溫度盡可能地接近燒結加壓部4A的燒結處理溫度,但是,以適當的溫度進行預熱,以避免在燒結加壓部4A的燒結處理的上一階段進行燒結。而且,在包含接合材料在內的電子零部件的材料為一旦被加熱就容易氧化的材料的情況下,能夠通過向預熱部3供給非活性氣體來防止氧化。
由預熱部3預熱過的電子零部件10由輸送部7向燒結加壓部4A進行輸送。在輸送部7具有預熱機構的情況下,能夠在從預熱部3至燒結加壓部4A的輸送途中對電子零部件10進行預熱,將電子零部件10的溫度維持在低於燒結處理溫度的第2預熱溫度,防止電子零部件10的溫度降低。此時,控制部9參照表8,根據與電子零部件10的材料種類相應的處理條件控制輸送部7的預熱機構。
在燒結加壓部4A中,該被輸送來的電子零部件10在250℃~300℃左右的規定的燒結處理溫度下被加熱規定時間,且以規定壓力被加壓,來進行燒結處理。此時,控制部9參照表8,根據與電子零部件10的材料種類相應的處理條件控制燒結加壓部4A。另外,即使在燒結處理過程中,也能夠通過向燒結加壓部4A供給非活性氣體來防止氧化。
由燒結加壓部4A燒結處理後的電子零部件10由輸送部7向冷卻部5進行輸送。在冷卻部5中,該經過燒結處理的電子零部件10被冷卻至低於燒結處理溫度的、100℃左右的規定的冷卻溫度以下。此時,控制部9參照表8,根據與電子零部件10的材料相應的處理條件控制冷卻部5。另外,即使在冷卻部5中,也能夠通過供給非活性氣體來防止氧化。由冷卻部5冷卻後的電子零部件10由輸送部7向收納部6進行輸送並被收納。
另外,在輸送部7具有向托盤11上的電子零部件10供給非活性氣體的非活性氣體供給機構的情況下,在由輸送部7對電子零部件10的輸送過程中,利用非活性氣體供給機構向托盤11上的電子零部件10供給非活性氣體。此時,控制部9參照表8,根據與電子零部件10的材料種類相應的處理條件控制輸送部7的非活性氣體供給機構。由此,能夠防止電子零部件10在輸送過程中因預熱和餘熱導致被氧化。
採用本實施方式的燒結裝置1,通過將在基板上借助接合材料載置有半導體晶片的電子零部件10在預熱部3中以比低於接合材料的熔點的燒結處理溫度還低的第1預熱溫度進行預熱,從而能夠在將接合材料中的水分和溶劑等去除之後進行燒結處理,因此能夠使燒結處理較穩定,電子零部件的品質能夠提高。而且,通過在燒結加壓部4A的上一階段進行預熱,能夠縮短在燒結加壓部4A中的加熱時間。
而且,在輸送部7具有預熱機構的情況下,能夠在從預熱部3至燒結加壓部4A的輸送途中對電子零部件10進行預熱,將電子零部件10的溫度維持在低於燒結處理溫度的第2預熱溫度,防止電子零部件10的溫度降低,因此,能夠使燒結處理更加穩定,電子零部件的品質能夠提高。特別是在因在裝置運轉過程中發生故障等使得輸送部7以保持著電子零部件10的狀態停止動作的狀態持續的情況下,是有效的。
而且,該燒結裝置1中,將在燒結加壓部4A中進行過燒結處理的電子零部件10在冷卻部5中冷卻至低於燒結處理溫度的冷卻溫度,因此,能夠防止因燒結處理後的餘熱導致的促進氧化,電子零部件的品質能夠進一步提高。而且,能夠使因熱膨脹變大的電子零部件等的尺寸儘快恢復到室溫尺寸,因此,能夠防止對之後的輸送、收納動作的影響。
而且,該燒結裝置1中,控制部9參照表8,與電子零部件10的材料種類相應地控制預熱部3和燒結加壓部4A等的動作,其中,該表8中預先存儲有包括與包含接合材料在內的電子零部件10的材料種類相應的燒結處理溫度和第1預熱溫度的處理條件,因此,能夠以與包含接合材料在內的電子零部件10的材料種類相應且適合生產的處理條件進行預熱和燒結處理等,生產效率能夠提高。
而且,該燒結裝置1中,在基板上借助接合材料載置有半導體晶片的電子零部件10以被載置在托盤11上的狀態連同托盤11一起由輸送部7進行輸送,因此,能夠使處理動作變得高效,電子零部件10的管理也較容易。而且,在輸送部7具有向托盤11上的電子零部件10供給非活性氣體的非活性氣體供給機構的情況下,在由輸送部7輸送電子零部件10的過程中供給非活性氣體,能夠防止電子零部件10在輸送過程中因預熱和餘熱導致被氧化,電子零部件的品質能夠進一步提高。
而且,該燒結裝置1中,通過使第1單元1A和第2單元1B相互分離,像圖2和圖3所示那樣地在第1單元1A與第2單元1B之間配置擴展單元1C,並像圖4所示那樣地借助擴展單元1C將第1單元1A和第2單元1B連接起來,能夠形成使第1輸送部7A、第3輸送部7C和第2輸送部7B在一條直線上連續的輸送部7,且能夠增設第2燒結加壓部4B。第2燒結加壓部4B與上述第1燒結加壓部4A同樣地發揮功能。而且,擴展單元1C也能夠以任意數量進行增減。
由此,能夠與電子零部件10的生產量相應地對第2燒結加壓部4B進行增減,因此,能夠在不增加燒結裝置1自身的台數的前提下容易地應對生產量的增減,成本較低,且能夠抑制裝置的設置面積。而且,即使針對不同種類的電子零部件10的同時生產,也能夠通過增減各自所對應的第2燒結加壓部4B來應對。而且,在不需要第2燒結加壓部4B的情況下,通過將第2燒結加壓部4B拆除,能夠利用最佳數量的燒結加壓部進行最佳生產。
而且,通過使高溫燒結處理所使用的第1燒結加壓部4A和第2燒結加壓部4B的加熱設備分別獨立,能夠利用控制部9細緻地進行控制,能夠抑制耗電量,能夠減少由燒結處理產生的排熱量。而且,能夠減少非活性氣體的使用量。
而且,在燒結處理時發生不良的情況下,通過僅使第1燒結加壓部4A和第2燒結加壓部4B不打開,而使它們以閉合的狀態待機,能夠避免接觸到外部氣體,並且通過向輸送部7噴射非活性氣體,能夠防止氧化。即,在發生多個加壓特有的問題時產生待機時間的情況下,也能夠確保產品的品質。
而且,本實施方式的燒結裝置1中,第1單元1A、第2單元1B和擴展單元1C均具有在相互間進行裝卸時進行定位的定位部12,因此,在將第1單元1A和第2單元1B分離並向第1單元1A與第2單元1B之間連接擴展單元1C時,第1單元1A、第2單元1B和擴展單元1C能夠相互定位,因此,擴展作業較容易。
接著,說明本發明的電子零部件的燒結裝置的另一實施方式。圖5是表示本發明的另一實施方式的電子零部件的燒結裝置的概略結構的俯視圖,圖6是圖5中的情況的主視圖。另外,圖5和圖6中,針對與上述燒結裝置1通用的結構要素標注相同的附圖標記,並省略其詳細的說明。
圖5和圖6所示的電子零部件的燒結裝置13中,供給部2具有將電子零部件10相對於預熱部3沿與第1輸送部7A的輸送方向X平行的方向進行輸送的第4輸送部7D。而且,供給部2具有升降機構20。第4輸送部7D由推桿7D1和驅動部7D2構成,推桿7D1從利用升降機構20進行升降後的供給部2中,將電子零部件10連同托盤11一起朝向預熱部3推送,驅動部7D2驅動推桿7D1。
預熱部3為了向第1輸送部7A移交電子零部件10,沿Y1方向朝第1輸送部7A進行進退動作。圖5中,Y1方向是與輸送方向X正交的方向。預熱部3具有:腔室升降機構31,其使上述腔室30進行升降;及預熱加熱器升降機構33,其使對電子零部件10進行預熱的預熱加熱器32進行升降。預熱部3朝向第1輸送部7A進行進退動作時,為了避免腔室30干擾,利用腔室升降機構31使腔室30升降來使腔室30退避,並且為了避免預熱加熱器31干擾,利用預熱加熱器升降機構33使預熱加熱器32升降來退避。
冷卻部5為了從第2輸送部7B接受電子零部件10,沿Y2方向朝第2輸送部7B進行進退動作。圖5中,Y2方向是與輸送方向X正交的方向。冷卻部5具有:腔室升降機構51,其使上述腔室50進行升降;及冷卻器升降機構53,其使對電子零部件10進行冷卻的冷卻器52進行升降。冷卻部5朝向第2輸送部7B進行進退動作時,為了避免腔室50干擾,利用腔室升降機構51使腔室50升降來使腔室50退避,並且為了避免冷卻器52干擾,利用冷卻器升降機構53使冷卻器52升降來退避。
而且,冷卻部5具有將電子零部件10相對於收納部6沿與第2輸送部7B的輸送方向X平行的方向進行輸送的第5輸送部7E。收納部6具有升降機構60。第5輸送部7E由推桿7E1和驅動部7E2構成,推桿7E1將電子零部件10連同托盤11一起,相對於利用升降機構60進行升降後的收納部6進行推送,驅動部7E2驅動推桿7E1。
即使為上述結構的燒結裝置13,也能夠與上述燒結裝置1同樣地,對配置在第1單元1A與第2單元1B之間的擴展單元1C進行增減,也能夠與電子零部件10的生產量相應地對第2燒結加壓部4B進行增減。
而且,該燒結裝置13中,供給部2具有將電子零部件10相對於預熱部3沿與第1輸送部7A的輸送方向X平行的方向進行輸送的第4輸送部7D,預熱部3為了向第1輸送部7A移交電子零部件10,朝向第1輸送部10進行進退動作,因此,能夠將預熱後的電子零部件10不與第4輸送部7D相互干擾地向第1輸送部7A移交,並利用第1輸送部7A向第1燒結加壓部4A進行輸送,能夠使裝置的結構緊湊。
而且,該燒結裝置13中,冷卻部5具有將電子零部件10相對於收納部6沿與第2輸送部7B的輸送方向X平行的方向進行輸送的第5輸送部7E,並且,冷卻部5為了從第2輸送部7B接受電子零部件10,朝向第2輸送部7B進行進退動作,從而能夠將燒結處理後的電子零部件10不與第5輸送部7E相互干擾地向冷卻部5移交,並利用第5輸送部7E將冷卻後的電子零部件10向收納部6進行輸送,能夠使裝置的結構緊湊。
另外,上述實施方式中,針對第1燒結加壓部4A設於第1單元1A的結構進行了說明,但也可以構成為第1燒結加壓部4A設於第2單元1B。而且,只要構成為第1燒結加壓部4A設於第1單元1A和第2單元1B中的至少任一者即可,也能夠構成為設於第1單元1A和第2單元1B這兩者。
接著,說明本發明的電子零部件的燒結裝置的又一實施方式。圖7是表示本發明的又一實施方式的電子零部件的燒結裝置的概略結構的俯視圖,圖8是省略了圖7中的一部分之後的主視圖。另外,圖7和圖8中,針對與上述燒結裝置1通用的結構要素標注相同的附圖標記,並省略其詳細的說明。
圖7和圖8所示的電子零部件的燒結裝置14具有:供給部2,其供給電子零部件10;預熱部3,其對由供給部2供給的電子零部件10進行預熱;第1燒結加壓部4A,其對由預熱部3預熱後的電子零部件10進行燒結處理;冷卻部5,其對由第1燒結加壓部4A燒結處理後的電子零部件10進行冷卻;及收納部6,其對由冷卻部5冷卻後的電子零部件10進行收納。
而且,該燒結裝置14具有:第1輸送部7A,其將從供給部2途經預熱部3後輸送來的電子零部件10朝向第1燒結加壓部4A進行輸送;及第2輸送部(未圖示),其將途經第1燒結加壓部4A後輸送來的電子零部件10朝向冷卻部5進行輸送,電子零部件10從供給部2途經預熱部3、第1燒結加壓部4A和冷卻部5而被輸送至收納部6。
該燒結裝置14中,能夠在第1燒結加壓部4A側裝卸任意數量的擴展單元1C。在連接有該第1燒結加壓部4A的狀態下,第1輸送部7A和第3輸送部7C在一條直線上連續地配置,載體7F能夠跨第1輸送部7A和第3輸送部7C地移動,電子零部件10從供給部2途經預熱部3、第1燒結加壓部4A、第2燒結加壓部4B和冷卻部5而被輸送至收納部6。
即使為上述結構的燒結裝置14,也能夠對擴展單元1C進行增減,也能夠與電子零部件10的生產量相應地對第2燒結加壓部4B進行增減。
[產業上的可利用性]
本發明作為通過燒結法對電子零部件進行接合的電子零部件的燒結裝置是有效的,特別適用於能夠與生產量的增減、電子零部件的種類相應地靈活應對的燒結裝置。
1,13,14:燒結裝置
1A:第1單元
1B:第2單元
1C:擴展單元
2:供給部
3:預熱部
4A:第1燒結加壓部
4B:第2燒結加壓部
5:冷卻部
6:收納部
7:輸送部
7A:第1輸送部
7B:第2輸送部
7C:第3輸送部
7D:第4輸送部
7D1:推桿
7D2:驅動部
7E:第5輸送部
7E1:推桿
7E2:驅動部
7F:載體
8:表
9:控制部
10:電子零部件
11:托盤
12:定位部
12A:定位凹部
12B:定位凸部
20:升降機構
30,40,50:腔室
31:腔室升降機構
32:預熱加熱器
33:預熱加熱器升降機構
41:模框
51:腔室升降機構
52:冷卻器
53:冷卻器升降機構
60:升降機構
[圖1]是表示本發明的實施方式的電子零部件的燒結裝置的概略結構的俯視圖。
[圖2]是表示針對圖1中的燒結裝置增設擴展單元的情況的俯視圖。
[圖3]是圖2中的情況的主視圖。
[圖4]是表示增設擴展單元後的燒結裝置的概略結構的俯視圖。
[圖5]是表示本發明的另一實施方式的電子零部件的燒結裝置的概略結構的俯視圖。
[圖6]是圖5中的情況的主視圖。
[圖7]是表示本發明的又一實施方式的電子零部件的燒結裝置的概略結構的俯視圖。
[圖8]是省略了圖7中的一部分之後的主視圖。
1A:第1單元
1B:第2單元
1C:擴展單元
2:供給部
3:預熱部
4A:第1燒結加壓部
4B:第2燒結加壓部
5:冷卻部
6:收納部
7A:第1輸送部
7B:第2輸送部
7C:第3輸送部
7F:載體
8:表
9:控制部
10:電子零部件
11:托盤
12:定位部
12A:定位凹部
12B:定位凸部
40,50:腔室
41:模框
Claims (5)
- 一種電子零部件的燒結裝置,具有: 供給部,其係供給在基板上借助接合材料載置有半導體晶片的電子零部件; 預熱部,其係對由前述供給部供給的前述電子零部件進行預熱; 第1燒結加壓部,其係對預熱後的前述電子零部件進行燒結處理; 冷卻部,其係對燒結處理後的前述電子零部件進行冷卻; 收納部,其係對冷卻後的前述電子零部件進行收納; 第1輸送部,其係將從前述供給部途經前述預熱部而輸送來的前述電子零部件朝向前述第1燒結加壓部進行輸送;以及 第2輸送部,其係將途經前述第1燒結加壓部而輸送來的前述電子零部件朝向前述冷卻部進行輸送; 其中, 在前述電子零部件的燒結裝置中能夠裝卸擴展單元,該擴展單元具有對預熱後的前述電子零部件進行燒結處理的第2燒結加壓部。
- 一種電子零部件的燒結裝置,具有: 第1單元,該第1單元具有供給部和預熱部,該供給部供給在基板上借助接合材料載置有半導體晶片的電子零部件,該預熱部對由前述供給部供給的前述電子零部件進行預熱; 第2單元,其係相對於前述第1單元能夠裝卸,該第2單元具有冷卻部和收納部,該冷卻部對燒結處理後的前述電子零部件進行冷卻,該收納部對冷卻後的前述電子零部件進行收納; 第1燒結加壓部,其係設於前述第1單元和前述第2單元中的至少任一者,對預熱後的前述電子零部件進行燒結處理; 第1輸送部,其係將從前述供給部途經前述預熱部而輸送來的前述電子零部件朝向前述第1燒結加壓部進行輸送;以及 第2輸送部,其係將途經前述第1燒結加壓部而輸送來的前述電子零部件朝向前述冷卻部進行輸送; 其中, 在前述電子零部件的燒結裝置中能夠在前述第1單元與前述第2單元之間裝卸具有第2燒結加壓部和第3輸送部的擴展單元,該第2燒結加壓部對預熱後的前述電子零部件進行燒結處理,該第3輸送部將從前述第1單元側輸送來的前述電子零部件途經前述第2燒結加壓部而向前述第2單元側進行輸送。
- 如請求項1或2的電子零部件的燒結裝置,其中, 前述擴展單元具有在裝卸時進行定位的定位部。
- 如請求項1~3中任一項的電子零部件的燒結裝置,其中, 前述供給部具有第4輸送部,該第4輸送部將前述電子零部件相對於前述預熱部沿與前述第1輸送部的輸送方向平行的方向進行輸送; 前述預熱部為了向前述第1輸送部移交前述電子零部件而朝向前述第1輸送部進行進退動作。
- 如請求項1~4中任一項的電子零部件的燒結裝置,其中, 前述冷卻部具有第5輸送部,該第5輸送部將前述電子零部件相對於前述收納部沿與前述第2輸送部的輸送方向平行的方向進行輸送,並且前述冷卻部為了從前述第2輸送部接受前述電子零部件而朝向前述第2輸送部進行進退動作。
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