WO2007060936A1 - 半田付け装置及び半田付け方法 - Google Patents

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Masahiko Kimbara
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Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki
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Definitions

  • the present invention relates to a soldering apparatus and a soldering method for soldering a semiconductor element to a circuit board.
  • High frequency induction heating is a phenomenon in which when a conductor is placed in a coil through which high frequency current flows, the conductor generates heat due to electromagnetic induction.
  • a high-frequency heating coil is disposed so as to surround a conductor member (iron core or pressure jig). The heat generated in the conductor member melts the solder, and the members are joined. During bonding, pressurizing the bonding surface provides a good bonding condition.
  • the conductor member functions as a heating element while also functioning as a pressure body.
  • the heating element fixed to the holding plate is heated by high frequency induction heating. Then, the electrodes of the electronic component are heated by the heat of the heating element, thereby melting the solder and joining the members together.
  • a plurality of small semiconductor elements are densely arranged on a circuit board. It is very difficult to apply the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 to such a soldering apparatus that joins a plurality of semiconductor elements onto a circuit board for the following reason. That is, it is necessary to provide conductor members that function as heating elements and pressurizing bodies corresponding to a plurality of small semiconductor elements arranged densely on the circuit board, respectively, and surround these conductor members with high-frequency heating coils. is there.
  • a high-frequency heating coil used for high-frequency induction heating usually has a water channel inside which a cooling water for cooling the coil flows. For this reason, when the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are applied to a soldering apparatus for semiconductor modules, soldering The structure of the device becomes complicated, and such application is practically difficult.
  • the molten solder is solidified through a cooling process, and thereby the semiconductor element is joined to the circuit board.
  • the semiconductor element is pressurized by a conductor member (pressure body) during cooling of the solder.
  • Patent Document 3 discloses that a specific portion (electrode) of an electronic component is heated to melt the solder, but the soldering operation is performed while adjusting the atmosphere in an inert gas atmosphere. It ’s okay to disclose it. Therefore, the technique disclosed in Patent Document 3 is hardly a technique suitable for soldering a semiconductor element to a substrate.
  • Patent Document 3 it is conceivable to adopt a configuration in which a high-frequency heating coil is arranged in an inert gas atmosphere, as in the technique disclosed in Patent Document 2 where the atmosphere adjustment is performed.
  • a high-frequency heating coil is disposed in a container that encloses the inert gas, which leads to an increase in the size of the container and the accompanying increase in the size of the soldering apparatus, and the inert gas. Invite waste.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 59-207885
  • Patent Document 2 Japanese Utility Model Publication No. 5-13660
  • Patent Document 3 JP-A-8-293668
  • An object of the present invention is to provide a simplified soldering apparatus capable of realizing efficient heating and a soldering method capable of realizing efficient soldering work. is there.
  • a soldering apparatus for soldering a semiconductor element to each of a plurality of joint portions of a circuit board.
  • the soldering device includes a sealable container. A plurality of the bonding sites on the circuit board A circuit board is accommodated in the container in a state where the semiconductor elements are respectively placed through a rice field.
  • the soldering apparatus includes a pressing body made of a conductive material. The pressurizing body is placed immediately above the semiconductor element that should press the semiconductor element toward the circuit board.
  • the soldering device includes a high-frequency heating coil disposed in a state of being separated from the pressurizing body. When the high-frequency heating coil is energized with a high-frequency current, the pressurizing body generates heat by an electromagnetic induction action, thereby heating and melting the solder.
  • a soldering method in which a semiconductor element is soldered to each of a plurality of joint portions of a circuit board.
  • the soldering method includes: housing the circuit board in a sealable container; placing the semiconductor element on a plurality of the joint portions of the circuit board via solder; and the semiconductor element A pressure body is placed immediately above the substrate, and the semiconductor element is pressed toward the circuit board; and the circuit board on which the semiconductor element and the pressure body are placed is housed in the container.
  • the container is sealed, the high-frequency heating coil is disposed in a state of being separated from the pressurizing body, and the high-frequency heating coil that heats the pressurizing body by electromagnetic induction is used. And applying a high frequency current to the solder to heat and melt the solder.
  • a method for manufacturing a semiconductor device comprising a circuit board and semiconductor elements each soldered to a plurality of bonding sites on the circuit board.
  • the circuit board is accommodated in a sealable container, the semiconductor elements are respectively mounted on the plurality of joint portions of the circuit board via solder, and the semiconductor element A pressure body is placed immediately above and the semiconductor element is pressed against the circuit board by force, and the circuit board on which the semiconductor element and the pressure body are placed is housed in the container.
  • the container In the state, the container is sealed, the high-frequency heating coil is disposed in a state of being separated from the pressurizing body, and the high-frequency heating coil that heats the pressurizing body by electromagnetic induction action has high frequency. Energizing a current, thereby heating and melting the solder.
  • FIG. 1 is a plan view of a semiconductor module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a soldering apparatus for soldering the semiconductor module of FIG.
  • FIG. 4A is a plan view of a jig used in the soldering apparatus of FIG. 3, and FIG. 4B is a perspective view of a weight used in the soldering apparatus of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the arrangement of a high-frequency heating coil with respect to a semiconductor module.
  • the semiconductor module 10 includes a circuit board 11, a plurality of (four in this embodiment) semiconductor elements 12 bonded to the circuit board 11, and a heat sink 13 as a radiator.
  • the circuit board 11 is configured by joining metal plates 15 and 16 to both surfaces of the ceramic substrate 14.
  • the ceramic substrate 14 is made of, for example, aluminum nitride, alumina, silicon nitride, or the like.
  • the metal plate 15 functions as a wiring layer, and is made of, for example, aluminum or copper.
  • the semiconductor element 12 is bonded (soldered) to the metal plate 15.
  • the symbol “H” in FIG. 2 indicates a solder layer.
  • the semiconductor element 12 includes an IGBT dnsated gate bipolar transistor) and a diode.
  • the metal plate 16 functions as a bonding layer for bonding the ceramic substrate 14 and the heat sink 13 and is made of, for example, aluminum or copper.
  • the heat sink 13 is bonded to the metal plate 16.
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of the soldering apparatus HK of the present embodiment.
  • Soldering device HK is a device for soldering semiconductor element 12 to circuit board 11 (metal plate 15).
  • the soldering apparatus HK of the present embodiment is an apparatus that performs soldering on a semiconductor module 100 as a semiconductor device including six circuit boards 11. Therefore, 24 semiconductor elements 12 are soldered to the semiconductor module 100.
  • the heat sinks 13 of the six semiconductor modules 10 shown in FIG. 1 are configured as a body.
  • Six circuit boards 11 are installed on the heat sink 13 configured as an integral body.
  • the soldering apparatus HK includes a container (chamber) 17 that can be sealed, and the container 17 is opened.
  • a box-shaped main body member 18 having a portion 18a, and a lid member 19 for opening and closing the opening 18a of the main body member 18.
  • the main body member 18 is provided with a support base 20 for positioning and supporting the semiconductor module 100.
  • a packing 21 that can be in close contact with the lid member 19 is disposed at the opening edge of the main body member 18.
  • the lid member 19 is formed in a size that can close the opening 18a of the main body member 18.
  • a sealed space S is formed in the container 17 by attaching the lid member 19 to the main body member 18.
  • the lid member 19 has a portion 22 that faces the sealed space S, and the portion 22 is formed of an electrically insulating material that passes magnetic lines of force (magnetic flux).
  • glass is used as the electrical insulating material, and the portion 22 of the lid member 19 is made of a glass plate 22.
  • the main body member 18 is connected to a reducing gas supply unit 23 for supplying a reducing gas (hydrogen in this embodiment) into the container 17.
  • the reducing gas supply unit 23 includes a pipe 23a, an open / close valve 23b provided in the pipe 23a, and a hydrogen tank 23c.
  • the main body member 18 is connected to an inert gas supply unit 24 for supplying an inert gas (nitrogen in this embodiment) into the container 17.
  • the inert gas supply unit 24 includes a pipe 24a, an open / close valve 24b provided in the pipe 24a, and a nitrogen tank 24c.
  • the main body member 18 is connected to a gas discharge portion 25 for discharging the gas filled in the container 17 to the outside.
  • the gas discharge unit 25 includes a pipe 25a, an open / close valve 25b provided in the pipe 25a, and a vacuum pump 25c.
  • the soldering device HK is equipped with a reducing gas supply unit 23, an inert gas supply unit 24, and a gas discharge unit 25 so that the pressure in the sealed space S can be adjusted. Pressurized or depressurized by.
  • the main body member 18 is connected to a supply section (heat medium supply section) 26 for supplying a heat medium (cooling gas) into the container 17 after the soldering operation.
  • the heat medium supply unit 26 includes a pipe 26a, an open / close valve 26b provided in the pipe 26a, and a gas tank 26c.
  • the heat medium supply unit 26 supplies a cooling gas to the heat sink 13 of the semiconductor module 100 accommodated in the container 17.
  • the heat medium supplied from the heat medium supply unit 26 may be a coolant.
  • the main body member 18 is provided with a temperature sensor (for example, a thermocouple) 27 for measuring the temperature in the container 17.
  • a plurality of high-frequency heating coils 28 are installed above the soldering device HK, specifically above the lid member 19.
  • the soldering apparatus HK of this embodiment has six high-frequency heating coils 28. As shown in FIG. 5, these high-frequency heating coils 28 are arranged on the upper side of the circuit board 11 so as to correspond to the six circuit boards 11 respectively.
  • each high-frequency heating coil 28 has a size that can cover one circuit board 11 when viewed from above, and is larger than the contour of the upper surface of a weight 35 to be described later.
  • Each high-frequency heating coil 28 is formed in a spiral shape in one plane, and has a substantially square plate shape as a whole.
  • Each high-frequency heating coil 28 is disposed so as to face the lid member 19, specifically, to face the glass plate 22.
  • Each high-frequency heating coil 28 is electrically connected to a high-frequency generator 29 provided in the soldering apparatus HK, and is controlled to a predetermined temperature based on the measurement result of the temperature sensor 27 installed in the container 17.
  • the Each high-frequency heating coil 28 has a cooling passage 30 for passing cooling water inside, and is connected to a cooling water tank 31 provided in the soldering apparatus HK.
  • FIG. 4 (a) shows a jig 32 used for soldering
  • FIG. 4 (b) shows a weight 35 as a pressurizing body.
  • the jig 32 is formed in a flat plate shape and has the same size as the ceramic substrate 14 in the circuit board 11.
  • the jig 32 is formed of a material such as graphite or ceramics, for example.
  • the jig 32 is used to position the solder sheet 33, the semiconductor element 12, and the weight 35 with respect to the circuit board 11 during soldering.
  • a plurality of positioning through holes 34 are formed in the jig 32, and these through holes 34 are located at positions corresponding to the portions of the circuit board 11 where the semiconductor elements 12 are joined.
  • Each through hole 34 has a size corresponding to the size of the corresponding semiconductor element 12.
  • four through holes 34 are formed in the jig 32.
  • the weight 35 is formed using a material that can generate heat due to electromagnetic induction, that is, a material that generates heat due to its own electrical resistance when a current is generated by a change in magnetic flux passing through the weight 35.
  • the weight 35 is made of stainless steel. As shown in FIG. 3, the weight 35 is placed immediately above the semiconductor element 12 during soldering. It contacts the upper surface (non-bonding surface) of the element 12. The weight 35 is used to press the semiconductor element 12 toward the circuit board 11.
  • the weight 35 of the present embodiment is an integral part made by overhanging.
  • the weight 35 has a plurality of (four) pressure surfaces 35a, which can be inserted into the through holes 34 of the jig 32, respectively, and on the non-joint surfaces (top surfaces) of the four semiconductor elements 12.
  • the respective semiconductor elements 12 can be pressed in contact with each other.
  • Fig. 4 (a) shows a state in which the weight 35 is installed on the jig 32, and the weight 35 is indicated by a two-dot chain line.
  • soldering process is a process of manufacturing the semiconductor device (semiconductor module 100).
  • soldering object a product in which six circuit boards 11 are joined to one heat sink 13 (hereinafter referred to as “soldering object”) is prepared in advance. Keep it. That is, the soldering object corresponds to the semiconductor module 100 shown in FIG. 5 excluding the semiconductor element 12.
  • the lid member 19 is removed from the main body member 18, and the opening 18a is opened. Then, as shown in FIG. 3, an object to be soldered is placed on the support base 20 of the body member 18 and positioned with respect to the support base 20. Next, a jig 32 is placed on each circuit board 11 (ceramic board 14) to be soldered, and the solder sheet 33 and the semiconductor element 12 are arranged in each through hole 34 of the jig 32. The solder sheet 33 is disposed between the circuit board 11 (metal plate 15) and the semiconductor element 12. Then, the weight 35 is placed on the circuit board 11 on which the semiconductor element 12 is placed.
  • the solder sheet 33, the semiconductor element 12, and the weight 35 are laminated in this order from the metal plate 15 side.
  • the solder sheet 33, the semiconductor element 12, and the weight 35 are stacked along the vertical direction in FIG. 3 of the soldering apparatus HK. Further, the pressing surface 35 a of the weight 35 contacts the non-joint surface of the corresponding semiconductor element 12 and pressurizes the corresponding semiconductor element 12.
  • each high-frequency heating coil 28 is arranged above the soldering object, specifically, above the corresponding weight 35. .
  • the high-frequency heating coil 28 is configured and arranged so that the high-frequency heating coil 28 protrudes from the region formed by the contour of the upper surface of the weight 35 when the high-frequency heating coil 28 is also viewed in the upward direction.
  • the weight 35 is provided at a position corresponding to the center of the high-frequency heating coil 28, in other words, the circuit board. It is preferable to arrange the bonding sites for 11 semiconductor elements 12.
  • the inside of the container 17 is evacuated by operating the gas discharge unit 25. Further, the inert gas supply unit 24 is operated to supply nitrogen into the container 17, and the sealed space S is filled with the inert gas. After this evacuation and nitrogen supply are repeated several times, the reducing gas supply unit 23 is operated to supply hydrogen into the container 17, and the sealed space S is made a reducing gas atmosphere.
  • the high frequency generator 29 is operated, and a high frequency current is passed through each high frequency heating coil 28. Then, a high-frequency magnetic flux passing through the weight 35 is generated, and an eddy current is generated in the weight 35.
  • the weight 35 generates heat due to electromagnetic induction, and the heat is transmitted from the pressure surface 35 a of the weight 35 to the semiconductor element 12. Then, heat generated in the weight 35 is intensively transmitted to each joint portion of the circuit board 11 through the pressure surface 35a of the weight 35, and each joint portion of the circuit board 11 is heated. As a result, the heat transmitted to the solder sheet 33 through the semiconductor element 12 becomes a temperature equal to or higher than the melting temperature, and the solder sheet 33 is melted.
  • the semiconductor element 12 since the semiconductor element 12 is pressed against the circuit board 11 by the weight 35, the semiconductor element 12 is not moved by the surface tension of the molten solder.
  • the high frequency generator 29 is stopped.
  • the temperature of each high-frequency heating coil 28 is controlled based on the detection result of the temperature sensor 27 installed in the container 17. Further, according to the progress of the soldering operation, the atmosphere in the container 17 (sealed space S) is adjusted, that is, the pressure in the container 17 is increased and decreased.
  • the heating medium supply unit 26 is operated to supply the cooling gas into the container 17.
  • the cooling gas supplied into the container 17 flows around the heat sink 13 and cools the object to be soldered (semiconductor module 100).
  • the molten solder is solidified by being cooled below the melting temperature, and the metal plate 15 and the semiconductor element 12 are solidified. Join. In this state, the soldering operation is finished, and the semiconductor module 100 is completed.
  • the lid member 19 is taken out from the main body member 18, and the jig 32 and the weight 35 are removed. Thereafter, the semiconductor module 100 is taken out from the container 17.
  • the gas in the sealed space S is taken out by operating the gas discharge part 25.
  • This embodiment has the following advantages.
  • the high-frequency heating coil 28 is disposed apart from the weight 35 to cause the weight 35 to generate heat. For this reason, even when a plurality of semiconductor elements 12 are soldered to the circuit board 11, a plurality of joint portions can be heated without providing the high-frequency heating coil 28 for each weight 35. Further, when the molten solder is cooled, the high-frequency heating coil 28 can be handled separately from the weight 35 and the circuit board 11. As a result, another high frequency heating coil 28 can be used to solder another semiconductor module 100. Therefore, the structure of the soldering apparatus HK can be simplified and the efficiency of the soldering work can be improved.
  • the high frequency heating coil 28 is disposed above the weight 35 placed immediately above the semiconductor element 12. For this reason, the high-frequency heating coil 28 can transmit heat in a planar manner to the plurality of joint portions on the circuit board 11, and can uniformly heat the plurality of joint portions on the circuit board 11. As a result, with respect to the solder sheets 33 arranged at a plurality of joint sites, the melting start timing can be made substantially equal, and the melting end timing can be made almost equal, thereby improving the efficiency of the soldering work. Can be planned.
  • the high-frequency heating coil 28 is disposed outside the container 17. Therefore, the use of the high-frequency heating coil 28 is not restricted except for the heating time in the soldering operation. Therefore, if the container 17 facing the high-frequency heating coil 28 is replaced immediately after heating by the high-frequency heating coil 28, the next soldering operation can be performed without waiting for the solder to cool. We can provide soldering equipment HK for production lines. (5) In addition, by arranging the high-frequency heating coil 28 not on the inside of the container 17 but on the outside of the container 17, the volume of the container 17 can be reduced as much as possible, and the size of the container 17 can be reduced.
  • the atmosphere adjustment mainly includes discharge of air from the container 17 (evacuation), supply and discharge of inert gas (such as nitrogen gas), and supply and discharge of reducing gas (such as hydrogen). For this reason, by reducing the volume of the container 17, for example, with regard to air discharge, it is necessary to reduce the time required for discharge or to operate the energy required for discharge, for example, the vacuum pump 25 c. Energy consumption can be reduced. Regarding the supply or discharge of inert gas or reducing gas, the time required for supply or discharge is reduced, the amount of energy consumed for supply or discharge is reduced, or the amount of gas consumed is supplied. Can be reduced.
  • the portion of the container 17 (in this embodiment, the lid member 19) facing the high-frequency heating coil 28 is formed of the glass plate 22 (electrically insulating material). For this reason, it is possible to prevent the container 17 itself from generating heat and allow the passage of magnetic flux that causes the weight 35 to generate heat.
  • the weight 35 has a plurality of pressure surfaces 35 a that can contact non-joint surfaces of the plurality of semiconductor elements 12. That is, the weight 35 is configured as one aggregate corresponding to the plurality of semiconductor elements 12. For this reason, the area that can be pressurized by one weight 35 can be increased, and the soldering operation can be performed in a stable state that is hardly affected by the surface tension of the molten solder.
  • the weight 35 may be configured as a single assembly formed by joining a plurality of divided bodies, instead of being configured as an integral part formed by protruding IJ.
  • the weight 35 may be configured as a divided body installed for each semiconductor element 12. For example, in the present embodiment, since four semiconductor elements 12 are joined to each circuit board 11, four weights 35 may be placed immediately above the semiconductor elements 12.
  • the weight 35 may be attached to the back surface of the lid member 19.
  • the weight 35 may be directly attached to the lid member 19 as shown by a two-dot chain line in FIG. 3, or may be suspended from the lid member 19.
  • the weight 35 when the opening 18 a is closed by the lid member 19, the weight 35 is placed immediately above the semiconductor element 12 and pressurizes the semiconductor element 12.
  • the weight 35 releases the pressurized state of the semiconductor element 12. According to this configuration, the weight 35 can be placed on the semiconductor element 12 and removed from the semiconductor element 12 together with the attachment and removal of the lid member 19, and the work process can be reduced.
  • the weight 35 may be formed of iron or graphite instead of stainless steel.
  • the weight 35 may also be configured with two types of conductor material forces having different thermal conductivities.
  • the weight 35 may be made of stainless steel and copper. In this case, by arranging copper on the pressing surface 35 a side, uneven heating of the weight 35 can be suppressed and heat can be evenly transmitted to the semiconductor element 12.
  • the weight 35 increases in temperature from the outside toward the center, but the pressurizing surface 35a side is made of a conductive material with good thermal conductivity, so that the temperature rise in the center is promoted, and the pressurizing surface 35a The whole can be heated in a short time.
  • the soldering object to be soldered by the soldering device HK may be the circuit board 11 in a state where the heat sink 13 is joined.
  • the lid member 19 may be detachable from the main body member 18 or may be openable / closable.
  • the portion of the lid member 19 that faces the high-frequency heating coil 28 may be formed of an electrically insulating material other than glass, for example, ceramic resin. Further, when it is necessary to increase the strength so that the lid member 19 can withstand the pressure difference between the inside and outside of the container 17, the lid member 19 is, for example, a composite material of glass fiber and resin (GFRP: Glass fiber reinforced plastic) may also be used.
  • the lid member 19 may be made of a nonmagnetic metal. Gold When a genus is used for the lid member 19, it is better to use a metal having a higher electrical resistivity than the weight 35.
  • the lid member 19 may be composed of a composite material of a metal and an insulating material.
  • the high-frequency heating coil 28 is formed to have the same size as the contour of the upper surface of the weight 35, and the high-frequency heating coil 28 is located above the weight 35 so as to coincide with the contour of the upper surface of the weight 35. It may be placed.
  • the high-frequency heating coil 28 may be disposed above the plurality of weights 35 and straddling the plurality of weights 35. In this case, the number of high-frequency current supply paths and cooling water supply paths to the high-frequency heating coil 28 can be reduced, and the structure of the soldering apparatus HK can be further simplified.
  • the container 17 may be movable along with the production line, and the high-frequency heating coil 28 may be disposed along the movement path of the weight 35 that moves together with the container 17.
  • the high-frequency heating coil 28 may be formed in a shape along the moving path, or a plurality of high-frequency heating coils 28 may be arranged along the moving path. With this configuration, the container 17 can be heated while being moved.
  • the high-frequency heating coil 28 may be disposed so as to face the side surface of the weight 35.
  • the high-frequency heating coil 28 may be disposed in the container 17 (sealed space S).
  • the container 17 may be equipped with a tank filled with a heat medium so that the heat medium is supplied from the tank into the container 17 during cooling.

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Abstract

　半田付け装置は、回路基板を収容する密閉可能な容器と、半導体素子の直上に配置されるとともに半導体素子を回路基板に向かって押圧する錘と、電磁誘導作用によって錘を発熱させる高周波加熱コイルとを備える。また、高周波加熱コイルを、錘から離間して配置する。そして、錘の発熱により回路基板における複数の接合部位を加熱して、それらの結合部位に半導体素子を半田付けする。その結果、装置構造を簡素化しつつ、効率的な加熱を実現することができる。

Description

明 細 書
半田付け装置及び半田付け方法
技術分野
[0001] 本発明は、回路基板に半導体素子を半田付けする半田付け装置及び半田付け方 法に関する。
背景技術
[0002] 従来より、金属部材とセラミックス部材とを接合する、又は基板と電子部品とを接合 する方法として、例えば、特許文献 1, 2, 3に開示されたような高周波誘導加熱を用 いる方法が知られている。高周波誘導加熱は、高周波電流の流れるコイルの中に導 体を置くと、当該導体が電磁誘導作用によって発熱する現象である。特許文献 1や 特許文献 2に開示された装置では、導体部材 (鉄心や加圧冶具)を囲むように高周 波加熱コイルが配置される。そして、この導体部材に生じる熱によって半田が溶融さ れて、部材同士が接合される。接合時において、接合面を加圧することは良好な接 合状態を提供する。したがって、特許文献 1や特許文献 2に開示された接合装置で は、導体部材は発熱体として機能する一方で、加圧体としても機能している。特許文 献 3では、保持板に固定された発熱体が高周波誘導加熱によって発熱させられる。 そして、その発熱体の熱によって電子部品の電極が加熱され、それによつて半田が 溶融されて、部材同士が接合される。
[0003] ところで、半導体モジュールにおいては、回路基板上に複数の小さな半導体素子 が密集して配置されている。そのような複数の半導体素子を回路基板上に接合する 半田付け装置に、特許文献 1や特許文献 2に開示された技術を適用することは、以 下の理由により非常に困難である。すなわち、発熱体及び加圧体として機能する導 体部材を、回路基板上に密集して配置された複数の小さな半導体素子にそれぞれ 対応して設け、それら導体部材をそれぞれ高周波加熱コイルで囲む必要がある。加 えて、高周波誘導加熱に用いられる高周波加熱コイルは、通常、コイルを冷却するた めの冷却水が流れる水路を内部に備えている。そのため、半導体モジュール用の半 田付け装置に特許文献 1や特許文献 2に開示された技術を適用すると、半田付け装 置の構造が複雑になり、そのような適用は現実的には難しい。
[0004] また、半田を溶融させた後、その溶融半田は冷却工程を通じて凝固させられ、それ によって回路基板に半導体素子が接合される。この冷却工程において、半導体素子 が良好な接合状態を得るために、半導体素子は半田の冷却時導体部材 (加圧体）に よって加圧されることが好ましい。このため、特許文献 1, 2のように加圧体の周りに高 周波加熱コイルを設ける構成では、冷却工程が終了するまで、高周波加熱コイルを 使用することができない。これは、作業効率の悪化を招く。
[0005] また、半導体素子（トランジスタやダイオード)の回路基板への半田付け作業は、例 えば不活性ガス雰囲気中で行われるのが好ましぐその場合、半田付け作業中に雰 囲気調整を行う必要がある。しかしながら、特許文献 3は、電子部品の特定箇所 (電 極)を加熱して半田を溶融させることを開示するものの、半田付け作業を不活性ガス 雰囲気中で雰囲気調整を行 、ながら行うことにつ 、ては開示して ヽな 、。したがって 、特許文献 3に開示された技術は、半導体素子を基板に半田付けするのに好適な技 術とは言い難い。また、特許文献 3において、雰囲気調整を行うベぐ特許文献 2に 開示された技術と同様に高周波加熱コイルを不活性ガス雰囲気中に配置する構成 を採用することが考えられる。しかしながら、この場合には、不活性ガスを封入する容 器中に高周波加熱コイルが配置されることになり、容器の大型化及びそれに伴う半 田付け装置の大型化を招くとともに、不活性ガスの浪費を招く。
特許文献 1：特開昭 59- 207885号公報
特許文献 2：実開平 5— 13660号公報
特許文献 3：特開平 8 - 293668号公報
発明の開示
[0006] 本発明の目的は、効率的な加熱を実現することができる簡素化された半田付け装 置、及び効率的な半田付け作業を実現することができる半田付け方法を提供するこ とにある。
上記の目的を達成するため、本発明の一態様では、回路基板の複数の接合部位 にそれぞれ半導体素子を半田付けする半田付け装置が提供される。前記半田付け 装置は、密閉可能な容器を含む。前記回路基板における複数の前記接合部位に半 田を介して前記半導体素子がそれぞれ載置された状態で、回路基板が前記容器内 に収容される。前記半田付け装置は、導体材料からなる加圧体を含む。該加圧体は 、前記半導体素子を前記回路基板に向かって押圧すべぐ前記半導体素子の直上 に載置される。前記半田付け装置は、前記加圧体に対して離間した状態で配置され る高周波加熱コイルを含む。該高周波加熱コイルは高周波電流を通電されたときに 、電磁誘導作用によって加圧体を発熱させ、それによつて前記半田を加熱して溶融 させる。
[0007] 本発明の別の態様では、回路基板の複数の接合部位にそれぞれ半導体素子を半 田付けする半田付け方法が提供される。前記半田付け方法は、前記回路基板を密 閉可能な容器内に収容することと、前記回路基板における複数の前記接合部位に 半田を介して前記半導体素子をそれぞれ載置することと、前記半導体素子の直上に 加圧体を載置して、前記半導体素子を前記回路基板に向かって押圧することと、前 記半導体素子及び前記加圧体が載置された前記回路基板を前記容器内に収容し た状態で、当該容器を密閉することと、高周波加熱コイルを前記加圧体に対して離 間した状態で配置することと、電磁誘導作用によって加圧体を発熱させるベぐ前記 高周波加熱コイルに高周波電流を通電し、それによつて前記半田を加熱して溶融さ せることとを備える。
[0008] 本発明の更なる別の態様では、回路基板と、その回路基板上の複数の接合部位に それぞれ半田付けされた半導体素子とを備える半導体装置の製造方法が提供され る。前記製造方法は、前記回路基板を密閉可能な容器内に収容することと、前記回 路基板における複数の前記接合部位に半田を介して前記半導体素子をそれぞれ載 置することと、前記半導体素子の直上に加圧体を載置して、前記半導体素子を前記 回路基板に向力つて押圧することと、前記半導体素子及び前記加圧体が載置された 前記回路基板を前記容器内に収容した状態で、当該容器を密閉することと、高周波 加熱コイルを前記加圧体に対して離間した状態で配置することと、電磁誘導作用に よって加圧体を発熱させるベぐ前記高周波加熱コイルに高周波電流を通電し、それ によって前記半田を加熱して溶融させることとを備える。
図面の簡単な説明 [0009] [図 1]本発明の一実施形態に係る半導体モジュールの平面図。
[図 2]図 1の 2— 2線に沿った断面図。
[図 3]図 1の半導体モジュールに半田付けを行うための半田付け装置の縦断面図。
[図 4] (a)は図 3の半田付け装置に用いられる冶具の平面図、（b)は図 3の半田付け 装置に用いられる錘の斜視図。
[図 5]半導体モジュールに対する高周波加熱コイルの配置を示す模式図。
発明を実施するための最良の形態
[0010] 以下、本発明を具体ィ匕した一実施形態を図 1〜図 5にしたがって説明する。
図 1及び図 2は、半導体装置としての半導体モジュール 10を示している。半導体モ ジュール 10は、回路基板 11と、当該回路基板 11に接合される複数 (本実施形態で は 4つ）の半導体素子 12と、放熱器としてのヒートシンク 13とを備えている。回路基板 11は、セラミックス基板 14の両面に金属板 15, 16を接合することによって構成され ている。セラミックス基板 14は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化けい素など により形成されている。また、金属板 15は、配線層として機能し、例えば、アルミニゥ ムゃ銅などで形成されている。半導体素子 12は、金属板 15に接合 (半田付け)され ている。図 2中の符号「H」は、半田層を示している。半導体素子 12は、 IGBTdnsurat ed Gate Bipolar Transistor )やダイオードを含む。また、金属板 16は、セラミックス基 板 14とヒートシンク 13とを接合する接合層として機能し、例えば、アルミニウムや銅な どで形成されている。ヒートシンク 13は、金属板 16に接合されている。
[0011] 図 3は、本実施形態の半田付け装置 HKの構成を概略的に示している。半田付け 装置 HKは、回路基板 11 (金属板 15)に半導体素子 12を半田付けするための装置 である。また、本実施形態の半田付け装置 HKは、図 5に示すように、 6枚の回路基 板 11を含む半導体装置としての半導体モジュール 100に対して半田付けを行う装置 である。このため、半導体モジュール 100には、 24個の半導体素子 12が半田付けさ れる。なお、図 5に示す半導体モジュール 100では、図 1に示す 6つの半導体モジュ ール 10のヒートシンク 13がー体物として構成されている。この一体物として構成され たヒートシンク 13上に 6つの回路基板 11が設置されて 、る。
[0012] 半田付け装置 HKは、密閉可能な容器 (チャンバ） 17を備え、当該容器 17は開口 部 18aを有する箱型の本体部材 18と当該本体部材 18の開口部 18aを開放及び閉 鎖する蓋部材 19とを含む。本体部材 18には、半導体モジュール 100を位置決めし 且つ支持する支持台 20が設置されている。また、本体部材 18の開口縁部には、蓋 部材 19と密着し得るパッキン 21が配設されている。
[0013] 蓋部材 19は、本体部材 18の開口部 18aを閉鎖可能な大きさで形成されている。本 体部材 18に蓋部材 19を装着することにより容器 17内には密閉空間 Sが形成される。 また、蓋部材 19は密閉空間 Sと対向する部位 22を有し、当該部位 22は磁力線 (磁 束)を通す電気的絶縁材で形成されている。本実施形態では、電気的絶縁材として ガラスが用いられており、蓋部材 19の当該部位 22はガラス板 22よりなる。
[0014] また、本体部材 18には、容器 17内に還元性ガス (本実施形態では水素）を供給す るための還元ガス供給部 23が接続されている。還元ガス供給部 23は、配管 23aと、 当該配管 23aに設けられた開閉バルブ 23bと、水素タンク 23cとを備えている。また、 本体部材 18には、容器 17内に不活性ガス (本実施形態では窒素）を供給するため の不活性ガス供給部 24が接続されている。不活性ガス供給部 24は、配管 24aと、当 該配管 24aに設けられた開閉バルブ 24bと、窒素タンク 24cとを備えている。また、本 体部材 18には、容器 17内に充満したガスを外部に排出するためのガス排出部 25が 接続されている。ガス排出部 25は、配管 25aと、当該配管 25aに設けられた開閉バ ルブ 25bと、真空ポンプ 25cとを備えている。半田付け装置 HKは、還元ガス供給部 2 3、不活性ガス供給部 24及びガス排出部 25を備えることにより、密閉空間 S内の圧力 を調整可能に構成されており、密閉空間 Sは圧力調整によって加圧されたり減圧され たりする。
[0015] また、本体部材 18には、半田付け作業後に容器 17内に熱媒体 (冷却用ガス)を供 給する供給部 (熱媒供給部） 26が接続されている。熱媒供給部 26は、配管 26aと、 当該配管 26aに設けられた開閉バルブ 26bと、ガスタンク 26cとを備えている。熱媒 供給部 26は、容器 17内に収容した半導体モジュール 100のヒートシンク 13に対し、 冷却用ガスを供給する。なお、熱媒供給部 26から供給される熱媒体は冷却液でも良 い。また、本体部材 18には、容器 17内の温度を計測するための温度センサ（例えば 、熱電対など） 27が設置されている。 [0016] 半田付け装置 HKの上部、具体的には蓋部材 19の上方には、複数の高周波加熱 コイル 28が設置されている。本実施形態の半田付け装置 HKは 6つの高周波加熱コ ィル 28を有している。図 5に示すように、これらの高周波加熱コイル 28は、 6枚の回 路基板 11に各別に対応するように、回路基板 11の上側にそれぞれ配置されて ヽる 。本実施形態では、各高周波加熱コイル 28は、上方から見たときに、 1枚の回路基板 11を覆うことのできる大きさを有し、かつ後述する錘 35の上面の輪郭よりも大きい。ま た、各高周波加熱コイル 28は、一平面内で渦巻き状をなすように形成され、全体とし てほぼ四角板状をなしている。また、各高周波加熱コイル 28は、蓋部材 19に対向す るように、具体的にはガラス板 22に対向するように配置されている。また、各高周波 加熱コイル 28は、半田付け装置 HKが備える高周波発生装置 29に電気的に接続さ れ、容器 17内に設置された前記温度センサ 27の計測結果に基づき、所定の温度に 制御される。また、各高周波加熱コイル 28は、内部に冷却水を通すための冷却路 30 を有するとともに、半田付け装置 HKに備えられた冷却水タンク 31に接続されている
[0017] 図 4 (a)は、半田付けを行う際に使用する冶具 32を示し、図 4 (b)は加圧体としての 錘 35を示している。冶具 32は、平板状に形成され、回路基板 11におけるセラミックス 基板 14と同一の大きさを有する。冶具 32は、例えば、グラフアイトやセラミックスなど の材料で形成されている。冶具 32は、図 3に示すように、半田付け時において、半田 シート 33と、半導体素子 12と、錘 35とを回路基板 11に対して位置決めするために使 用される。このため、冶具 32には、位置決め用の複数の貫通孔 34が形成され、それ ら貫通孔 34は回路基板 11において半導体素子 12が接合される部位に対応する部 位に位置している。各貫通孔 34は、対応する半導体素子 12のサイズに応じた大きさ を有する。本実施形態においては、回路基板 11上に 4つの半導体素子 12が接合さ れるので、冶具 32には 4つの貫通孔 34が形成されている。
[0018] 錘 35は、電磁誘導作用によって発熱し得る材料、すなわち自身を通る磁束の変化 により電流が発生したときに自身の電気抵抗に起因して発熱する材料を用いて形成 されている。本実施形態において、錘 35はステンレスで形成されている。錘 35は、図 3に示すように、半田付け時において半導体素子 12の直上に載置され、当該半導体 素子 12の上面 (非接合面）に接する。また、錘 35は、半導体素子 12を回路基板 11 に向けて押圧するために使用される。本実施形態の錘 35は、肖り出しによって作製 された一体ィ匕部品である。錘 35は複数 (4つ）の加圧面 35aを有し、それら加圧面 35 aは、冶具 32の貫通孔 34にそれぞれ挿入可能であり、かつ 4つの半導体素子 12の 非接合面 (上面）にそれぞれ接して、対応する半導体素子 12を加圧可能である。図 4 (a)は錘 35を冶具 32に設置した状態を示しており、錘 35は二点鎖線で示されている
[0019] 次に、本実施形態の半田付け装置 HKを用いて半導体素子 12の半田付けを行う 方法について説明する。半田付け工程は、半導体装置（半導体モジュール 100)の 製造方法の一工程である。なお、本実施形態の半田付け装置 HKを用いて半田付け を行う場合には、 6つの回路基板 11を 1つのヒートシンク 13に接合した物（以下、「半 田付け対象物」という）を予め作製しておく。すなわち、半田付け対象物は、図 5に示 す半導体モジュール 100から半導体素子 12を除いたものに相当する。
[0020] 半田付けを行う際には、最初に、本体部材 18から蓋部材 19を外し、開口部 18aを 開放する。そして、図 3に示すように本体部材 18の支持台 20に半田付け対象物を置 き、支持台 20に対して位置決めする。次に、半田付け対象物の各回路基板 11 (セラ ミックス基板 14)上に冶具 32を置き、冶具 32の各貫通孔 34内に半田シート 33と半 導体素子 12とを配置する。半田シート 33は、回路基板 11 (金属板 15)と半導体素子 12との間に配置される。そして、半導体素子 12が載置された回路基板 11に錘 35を 置く。この状態において、回路基板 11 (金属板 15)上には、金属板 15側から順に半 田シート 33、半導体素子 12、錘 35が積層される。半田シート 33、半導体素子 12、 及び錘 35は、半田付け装置 HKの図 3における上下方向に沿って積層される。また 、錘 35の加圧面 35aは、対応する半導体素子 12の非接合面に接触し、対応する半 導体素子 12を加圧する。
[0021] 次に、蓋部材 19を本体部材 18に取り付け、開口部 18aを閉塞し、容器 17内に密 閉空間 Sを形成する。密閉空間 S内に半田付け対象物を収容した状態（図 3に示す） において、各高周波加熱コイル 28は、半田付け対象物の上方、具体的には対応す る錘 35の上方に配置される。各高周波加熱コイル 28と半田付け対象物（各錘 35)と の間には、蓋部材 19に組み付けられたガラス板 22が配置される。本実施形態では、 高周波加熱コイル 28を上方力も見たときに、錘 35の上面の輪郭によって形成される 領域から高周波加熱コイル 28がはみ出るように、高周波加熱コイル 28が構成及び 配置されている。本実施形態のように渦巻き状に形成された高周波加熱コイル 28は 、その中央寄りに磁束を多く発生させることから、当該高周波加熱コイル 28の中央と 対応する箇所に錘 35を、言い換えれば回路基板 11の半導体素子 12に対する接合 部位を配置することが好まし 、。
[0022] 次に、ガス排出部 25を操作して容器 17内を真空引きする。さらに、不活性ガス供 給部 24を操作して容器 17内に窒素を供給し、密閉空間 S内を不活性ガスで充満さ せる。この真空引きと窒素の供給とを数回繰り返した後、還元ガス供給部 23を操作し て容器 17内に水素を供給し、密閉空間 S内を還元ガス雰囲気とする。
[0023] 次に、高周波発生装置 29を作動させ、各高周波加熱コイル 28に高周波電流を流 す。すると、錘 35を通る高周波の磁束が発生するとともに、当該錘 35には渦電流が 発生する。その結果、錘 35は電磁誘導作用によって発熱し、その熱が錘 35の加圧 面 35aから半導体素子 12に伝わる。そして、錘 35に生じた熱が錘 35の加圧面 35a を介して回路基板 11の各接合部位に集中的に伝わり、回路基板 11の各接合部位 が加熱される。この結果、半導体素子 12を介して半田シート 33に伝わる熱が溶融温 度以上の温度になり、半田シート 33が溶融する。また、半導体素子 12は、錘 35によ つて回路基板 11に向力つて押圧されているので、溶融した半田の表面張力で動かさ れることはない。そして、半田シート 33が完全に溶融したとき、高周波発生装置 29を 停止させる。なお、各高周波加熱コイル 28の温度は、容器 17内に設置した温度セン サ 27の検出結果に基づき、制御される。また、はんだ付け作業の進行状況に応じて 、容器 17 (密閉空間 S)内の雰囲気調整が行われる、すなわち容器 17内の圧力が加 圧及び減圧される。
[0024] そして、半田シート 33が完全に溶融した場合には、熱媒供給部 26を操作して容器 17内に冷却用ガスを供給する。容器 17内に供給された冷却用ガスは、ヒートシンク 1 3の周囲を流れ、半田付け対象物（半導体モジュール 100)を冷却する。溶融した半 田は、溶融温度未満に冷却されることによって凝固し、金属板 15と半導体素子 12と を接合する。この状態において、半田付け作業が終了し、半導体モジュール 100が 完成する。そして、蓋部材 19を本体部材 18から取り出し、冶具 32と錘 35を外す。そ の後、容器 17内から半導体モジュール 100を取り出す。なお、半導体モジュール 10 0を容器 17から取り出す際には、先ず、ガス排出部 25を操作して密閉空間 S内のガ スを 出する。
[0025] 本実施形態は、以下の利点を有する。
(1)高周波加熱コイル 28を錘 35から離間して配置し、錘 35を発熱させる。このため、 複数の半導体素子 12を回路基板 11に半田付けする場合であっても、錘 35毎に高 周波加熱コイル 28を設けることなく複数の接合部位を加熱することができる。また、溶 融した半田の冷却時においては、高周波加熱コイル 28を錘 35及び回路基板 11とは 別に取り扱うことが可能となる。その結果、当該高周波加熱コイル 28を用いて別の半 導体モジュール 100の半田付けを行うこともできる。したがって、半田付け装置 HKの 構造は簡素化され、半田付け作業の効率を改善することもできる。
[0026] (2)また、半導体素子 12を押圧する錘 35を発熱させて回路基板 11の接合部位を 加熱することで、当該接合部位に対して集中的に熱を伝えることができる。したがって 、回路基板 11全体や容器 17全体を加熱する場合に比べて半田シート 33の効率的 な加熱を実現できる。
[0027] (3)半導体素子 12の直上に載置される錘 35の上方に高周波加熱コイル 28を配置 した。このため、高周波加熱コイル 28は、回路基板 11における複数の接合部位に対 して、平面的に熱を伝えることができ、回路基板 11における複数の接合部位を均等 に加熱することができる。この結果、複数の接合部位に配置した半田シート 33につい て、溶融の開始時期をほぼ等しくすることができるとともに、溶融の終了時期をほぼ等 しくすることができ、半田付け作業の効率ィ匕を図ることができる。
[0028] (4)高周波加熱コイル 28を容器 17の外部に配置した。このため、高周波加熱コィ ル 28は、半田付け作業における加熱時間以外はその使用を拘束されない。したがつ て、高周波加熱コイル 28による加熱後直ちに、その高周波加熱コイル 28に対向する 容器 17を交換する等すれば、半田の冷却を待つことなく次の半田付け作業を行うこ とが可能となり、生産ライン向けの半田付け装置 HKを提供することができる。 [0029] (5)また、高周波加熱コイル 28を容器 17の内部ではなく容器 17の外部に配置する ことにより、容器 17の容積を極力小さくして容器 17の小型化を図ることができる。また 、雰囲気調整は、主に、容器 17内からの空気の排出 (真空引き)、不活性ガス (窒素 ガスなど)の供給と排出、還元性ガス (水素など)の供給と排出を含む。このため、容 器 17の容積を小さくすることにより、例えば、空気の排出に関しては、排出に掛かる 時間を少なくしたり、排出に掛カるエネルギー、例えば、真空ポンプ 25cを動作させる のに必要なエネルギーの消費量を少なくしたりすることができる。また、不活性ガスや 還元性ガスの供給又は排出に関しては、供給又は排出に掛かる時間を少なくしたり 、供給又は排出に掛カるエネルギーの消費量を少なくしたり、あるいは供給するガス の消費量を少なくしたりすることができる。
[0030] (6)また、高周波加熱コイル 28と対向する容器 17の部位 (本実施形態では蓋部材 19)をガラス板 22 (電気的絶縁材)で形成した。このため、容器 17自体が発熱するこ とを回避できるとともに、錘 35を発熱させるベく磁束の通過を許容することができる。
[0031] (7)回路基板 11の接合部位の冷却時において、回路基板 11に接合されたヒートシ ンク 13の周囲に冷却用ガスが供給され、冷却が行われる。このため、ヒートシンク 13 を通じて回路基板 11の接合部位を効率的に冷却することができ、冷却時間の短縮 化を図ることができる。その結果、半田付け作業に係る時間の短縮ィ匕を図ることもで きる。
[0032] (8)錘 35は、複数の半導体素子 12の非接合面に接触可能な複数の加圧面 35aを 有する。すなわち、錘 35を複数の半導体素子 12に対応する一つの集合体として構 成した。このため、一つの錘 35によって加圧し得る面積を広げることが可能となり、溶 融した半田の表面張力による影響を受け難ぐ安定した状態で半田付け作業を行う ことができる。
[0033] (9)複数の回路基板 11の半田付けを行う場合に、各回路基板 11 (錘 35)に対して 1つの高周波加熱コイル 28が対応付けて配置され、当該回路基板 11上に載置され た錘 35を発熱させるようにした。このため、複数の回路基板 11上にそれぞれ載置さ れる複数の錘 35を 1つの高周波加熱コイル 28で発熱させる場合に比して効率が良 い。 [0034] なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
錘 35は、肖 IJり出しにより形成された一体ィ匕部品として構成される代わりに、複数の 分割体を接合してなる一つの集合体として構成されても良い。
[0035] 錘 35は、半導体素子 12毎に設置される分割体として構成されても良い。例えば、 本実施形態の場合には、各回路基板 11に 4つの半導体素子 12が接合されるので、 4つの錘 35をそれら半導体素子 12の直上にそれぞれ載置しても良い。
[0036] 錘 35は、蓋部材 19の裏面に取り付けられても良い。例えば、図 3に二点鎖線で示 されるように錘 35を蓋部材 19に直接取り付けても良 、し、蓋部材 19に吊り下げても 良い。この場合、蓋部材 19で開口部 18aが閉鎖された時に、錘 35は半導体素子 12 の直上に載置されて当該半導体素子 12を加圧する。開口部 18aを開放した時には 、錘 35は半導体素子 12の加圧状態を解除する。この構成によれば、蓋部材 19の取 り付け及び取り外しと共に錘 35を半導体素子 12上に載置及び半導体素子 12上から 退去させることができ、作業工程を削減できる。
[0037] 錘 35は、ステンレスに代えて、鉄やグラフアイトで形成されても良い。
錘 35は、熱伝導率の異なる 2種類の導体材料力も構成されても良い。例えば、ステ ンレスと銅とを用いて錘 35が構成されても良い。この場合、加圧面 35a側に銅を配置 することで、錘 35の加熱むらを抑制し、半導体素子 12に対して均等に熱を伝えること ができる。通常、錘 35は、外側から中央に向力つて温度が高くなつていくが、加圧面 35a側を熱伝導率の良い導体材料にすることで、中央の温度上昇を促進させ、加圧 面 35a全体を短時間で加熱することができる。
[0038] 半田付け装置 HKで半田付けされる半田付け対象物は、ヒートシンク 13が接合され て 、な 、状態の回路基板 11でも良 、。
蓋部材 19は、本体部材 18に対して着脱式でも良いし、開閉式でも良い。
[0039] 蓋部材 19における高周波加熱コイル 28と対向する部位を、ガラス以外の電気的絶 縁材、例えば、セラミックスゃ榭脂で形成しても良い。また、蓋部材 19が容器 17の内 外の気圧差に耐え得るように、強度を上げる必要がある場合には、蓋部材 19は、例 えば、グラスファイバーと榭脂との複合材 (GFRP：ガラス繊維強化プラスチック)で構 成されても良い。また、蓋部材 19は、非磁性材の金属で構成されても良い。なお、金 属を蓋部材 19に用いる場合には、錘 35よりも電気抵抗率が高 、金属を用いた方が 良い。また、蓋部材 19は金属と絶縁材との複合材で構成しても良い。
[0040] 高周波加熱コイル 28は、錘 35の上面の輪郭と同じ大きさになるように形成され、当 該高周波加熱コイル 28は錘 35の上面の輪郭と一致するようにその錘 35の上方に配 置されても良い。
[0041] 高周波加熱コイル 28は、複数の錘 35の上方において、複数の錘 35に跨って配置 されても良い。この場合、高周波加熱コイル 28に対する高周波電流の供給経路や冷 却水の供給経路を少なくすることができ、半田付け装置 HKの構造をさらに簡素化で きる。
[0042] 生産ラインィ匕に伴って容器 17を移動可能とし、当該容器 17とともに移動する錘 35 の移動経路に沿って高周波加熱コイル 28を配置しても良い。この場合、高周波加熱 コイル 28を移動経路に沿った形状に構成しても良 、し、移動経路に沿って複数配置 しても良い。このように構成することで、容器 17は移動させられながら加熱されること が可能である。
[0043] 高周波加熱コイル 28は、錘 35の側面に対向するように配置されても良い。
高周波加熱コイル 28は、容器 17 (密閉空間 S)内に配置されても良い。 容器 17が熱媒体を封入したタンクを搭載して、冷却時にタンクから容器 17内に熱 媒体が供給されるようにしても良 、。

Claims

請求の範囲
[1] 回路基板の複数の接合部位にそれぞれ半導体素子を半田付けする半田付け装置 において、
密閉可能な容器であって、前記回路基板における複数の前記接合部位に半田を 介して前記半導体素子がそれぞれ載置された状態で、回路基板が容器内に収容さ れることと、
前記半導体素子を前記回路基板に向かって押圧すべぐ前記半導体素子の直上 に載置される導体材料からなる加圧体と、
前記加圧体に対して離間した状態で配置される高周波加熱コイルであって、該高 周波加熱コイルは高周波電流を通電されたときに、電磁誘導作用によって加圧体を 発熱させ、それによつて前記半田を加熱して溶融させることと、
を備える半田付け装置。
[2] 前記高周波加熱コイルは、前記加圧体の上方に配置される請求項 1に記載の半田 付け装置。
[3] 前記高周波加熱コイルは前記容器の外側に配置されており、前記容器において前 記高周波加熱コイルと対向する部位は、非磁性材で形成されて 、る請求項 1又は請 求項 2に記載の半田付け装置。
[4] 前記高周波加熱コイルは前記容器の外側に配置されており、前記容器において前 記高周波加熱コイルと対向する部位は、非磁性かつ前記加圧体の電気抵抗率よりも 高い電気抵抗率を有する材料で形成されている請求項 1又は請求項 2に記載の半 田付け装置。
[5] 前記高周波加熱コイルは前記容器の外側に配置されており、前記容器において前 記高周波加熱コイルと対向する部位は、非磁性かつ電気的絶縁材で形成されて ヽる 請求項 1又は請求項 2に記載の半田付け装置。
[6] 前記回路基板には放熱器が接合されており、前記容器には、熱媒体を前記放熱器 に供給する供給部が接続されている請求項 1〜請求項 5のうちいずれか一項に記載 の半田付け装置。
[7] 前記容器は、開口部を有する箱状の本体部材と、前記開口部を開放及び閉鎖可 能な蓋部材とを備え、
前記加圧体は前記蓋部材に取り付けられており、当該加圧体は、前記蓋部材で前 記開口部が閉鎖された時に前記半導体素子の直上に載置されて該半導体素子を加 圧し、前記開口部が開放された時に前記半導体素子の加圧状態を解除する請求項
1〜請求項 6のうちいずれか一項に記載の半田付け装置。
[8] 前記加圧体は、前記複数の半導体素子を同時に加圧する加圧面を有する請求項
1〜請求項 7のうちいずれか一項に記載の半田付け装置。
[9] 回路基板の複数の接合部位にそれぞれ半導体素子を半田付けする半田付け方法 において、
前記回路基板を密閉可能な容器内に収容することと、
前記回路基板における複数の前記接合部位に半田を介して前記半導体素子をそ れぞれ載置することと、
前記半導体素子の直上に加圧体を載置して、前記半導体素子を前記回路基板に 向かって押圧することと、
前記半導体素子及び前記加圧体が載置された前記回路基板を前記容器内に収 容した状態で、当該容器を密閉することと、
高周波加熱コイルを前記加圧体に対して離間した状態で配置することと、 電磁誘導作用によって加圧体を発熱させるベぐ前記高周波加熱コイルに高周波 電流を通電し、それによつて前記半田を加熱して溶融させることと、
を備える半田付け方法。
[10] 前記半田が溶融した後に、前記回路基板に接合された放熱器に熱媒体を供給し て、溶融半田を冷却及び凝固させることをさらに備える請求項 9に記載の半田付け方 法。
[11] 回路基板と、その回路基板上の複数の接合部位にそれぞれ半田付けされた半導 体素子とを備える半導体装置の製造方法において、
前記回路基板を密閉可能な容器内に収容することと、
前記回路基板における複数の前記接合部位に半田を介して前記半導体素子をそ れぞれ載置することと、 前記半導体素子の直上に加圧体を載置して、前記半導体素子を前記回路基板に 向かって押圧することと、
前記半導体素子及び前記加圧体が載置された前記回路基板を前記容器内に収 容した状態で、当該容器を密閉することと、
高周波加熱コイルを前記加圧体に対して離間した状態で配置することと、 電磁誘導作用によって加圧体を発熱させるベぐ前記高周波加熱コイルに高周波 電流を通電し、それによつて前記半田を加熱して溶融させることと、
を備える製造方法。
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