WO2007088695A1 - 半田付け装置、半田付け方法、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

リフロー室（２０）に還元性ガスを導入することによって、リフロー室（２０）の圧力（Ｐ）を、常圧（Ｐｏ）よりも高い圧力である設定圧力Ｐ１（例えば０．１３ＭＰａ）に調節する。このようにリフロー室（２０）を加圧した状態において、リフロー室（２０）において半田付け対象物（９２）を加熱し、その後に冷却する。そうすることによって、回路基板（１１）に対する半導体素子（１２）の半田付けを行う。よって、ボイドの発生が抑制される。

Description

明 細 書

半田付け装置、半田付け方法、及び半導体装置の製造方法

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、半田付け方法

、及び半導体装置の製造方法に関する。

背景技術

[0002] 従来の半導体モジュールは、セラミックス基板と、該セラミックス基板の表面に接 合された金属板である配線層と、前記セラミックス基板の裏面に接合された金属板で ある接合層とを含む。半導体素子は、配線層に半田付け (接合)される。接合層には 、半導体素子の発する熱を放熱する放熱装置すなわちヒートシンクが接合される。特 許文献 1は半田付け装置を示す。

[0003] 半田付けの際、半田を溶融させて力 凝固するまでの過程において、半田にボイ ドが発生する場合が多い。半田に多くのボイドが発生した場合、半田を通過する電気 や熱の抵抗が高くなる。更に、 1つのボイドの大きさがある程度以上になると、半導体 素子の電気や熱は、ボイドを迂回して配線層および回路基板に流れる。このため、半 導体素子のボイド周縁部に、局所的な高温領域であるホットスポットが生じる虞がある 。その結果、半導体素子が破壊される虞がある。

[0004] そこで、ボイドの発生を抑制すベぐ特許文献 1は、溶融状態の半田の周囲の雰囲 気を真空引きすることを開示する。特許文献 2は、半田の加熱時に容器を真空引き することを開示する。

[0005] し力しながら、図 7Aに示すように、本発明者は、真空度が高い状態で半田を溶融し てもボイドが発生することを確認した。図 7Bに示すように、半田の溶融状態において 真空引きした場合もボイドが発生することを確認した。したがって、上記文献の半田 付け方法では、ボイドの発生を抑制し得るとは言、難、、。

特許文献 1：特開 2004— 351480号公報

特許文献 2：特開 2005— 271059号公報

発明の開示 [0006] 本発明の目的は、ボイドの発生を抑制することができる半田付け装置、半田付け方 法、及び半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明の一観点によれば、回路基板に半導体素子を半田付けする半田付け装置 が提供される。未半田付け対象物は、回路基板と、半導体素子と、前記回路基板と 前記半導体素子との間に配置される半田付け前の半田とを有する。既半田付け対象 物は、回路基板と、半導体素子と、前記半導体素子を前記回路基板に半田付けする 半田層とを有する。半田付け装置は、前記未半田付け対象物を加熱することによつ て前記半田を溶融させるための加熱室を有する。ワーク収容室は、前記加熱室に投 入される前記未半田付け対象物と、前記加熱室から取り出された既半田付け対象物 とを収容する。搬送装置は、前記加熱室と前記ワーク収容室との間において、前記 未半田付け対象物及び前記既半田付け対象物を搬送する。加熱装置は、前記加熱 室に収容された前記未半田付け対象物を加熱する。第 1ガス導入部は、前記加熱室 に、還元性ガスを含む雰囲気ガスを導入する。半田付け装置は、前記雰囲気ガスに よって前記加熱室の圧力を常圧よりも高くした加圧状態を実現するように構成されて いる。更に、半田付け装置は、前記半田の溶融開始から当該半田が凝固するまでの 半田溶融域にぉ 、て前記加圧状態で半田付けを行うように構成されて 、る。

[0007] 更に、本発明の一観点によれば、回路基板に半導体素子を半田付けする方法が 提供される。半田付け方法は、半田溶融前の未半田付け対象物を加熱室に準備す ることを含む。前記未半田付け対象物は、前記回路基板と、前記半導体素子と、前 記回路基板と前記半導体素子との間に配置された半田とを有する。前記加熱室に投 入される前記未半田付け対象物と、前記加熱室力 取り出される半田溶融後の既半 田付け対象物とは、ワーク収容室に収容される。前記ワーク収容室と前記加熱室との 間において、前記未半田付け対象物および前記既半田付け対象物は搬送される。 前記加熱室において前記未半田付け対象物が加熱されることによって、前記半田は 溶融させられる。還元性ガスを含む雰囲気ガスが前記加熱室に導入されることによつ て、前記加熱室の圧力を常圧よりも高くした加圧状態が実現される。前記半田の溶 融開始から当該溶融半田が凝固するまでの半田溶融域において、前記加圧状態に おいて前記回路基板に前記半導体素子が半田付けされる。 [0008] 更に、本発明の一観点によれば、回路基板と、該回路基板に半田付けされた半導 体素子とを含む半導体装置の製造方法が提供される。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]本発明の製造方法により製造された半導体モジュールの平面図。

[図 2]図 1の 2— 2線断面図。

[図 3]図 3 (a)は、本発明を具体ィ匕した第 1実施形態に係るリフロー装置の平面図、図

3 (b)は、図 3 (a)に示されるリフロー室、投入室、及び取出室の正面図。

[図 4]図 3 (a)に示される投入室に投入される未半田付け対象物の断面図。

[図 5]図 5 (a)は、図 4に示される治具の平面図、図 5 (b)は、図 4に示される錘の斜視 図。

[図 6]図 3 (a)のリフロー装置による実験例における圧力および温度の変遷を示すダラ フと、製造された半導体モジュールの X線写真。

[図 7A]第 1比較例における圧力の変遷を示すグラフと、製造された半導体モジユー ルの X線写真。

[図 7B]第 2比較例における圧力の変遷を示すグラフと、製造された半導体モジユー ルの X線写真。

[図 8]図 8 (a)は、本発明の第 2実施形態のリフロー装置の平面図、図 8 (b)は、図 8 (a )のリフロー装置の正面図。

[図 9]図 9 (a)は、本発明の第 3実施形態のリフロー装置の平面図、図 9 (b)は、図 9 (a )に示されるリフロー室、投入室及び取出室の正面図。

[図 10]本発明の別例のリフロー装置におけるリフロー室、投入室及び取出室の正面 図。

発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下、本発明を具体化した第 1実施形態を、図 1〜図 7Bにしたがって説明する。

図 1及び図 2に示すように、半導体装置である半導体モジュール 10は、回路基板 1 1と、該回路基板 11に接合される半導体素子 12と、放熱装置として機能するヒートシ ンク 13とを含む。回路基板 11は、セラミックス基板 14と、セラミックス基板 14の表面、 すなわち図 2にて上面に接合される配線層 15と、セラミックス基板 14の裏面、すなわ ち図 2にて下面に接合される接合層 16とを含む。セラミックス基板 14は、例えば窒ィ匕 アルミニウム、アルミナ、窒化ケィ素により形成されている。配線層 15は、例えばアル ミニゥム（純アルミニウム及びアルミニウム合金)や銅により形成されて 、る。半導体素 子 12は、配線層 15に半田付けされる。半田層 Hは、半導体素子 12と配線層 15との 間に位置する。半導体素子 12および配線層 15は、半田が接合される接合部材であ る。半導体素子 12の上面は、半田が接合されない非接合面 12aであり、半導体素子 12の下面は半田が接合される接合面 12bである。

[0011] 半導体素子 12は、 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor )やダイオードからなる 。回路基板 11には、複数、本実施形態において 4つの半導体素子 12が接合されて いる。接合層 16は、セラミックス基板 14にヒートシンク 13を接合する。接合層 16は、 例えばアルミニウムや銅により形成されている。ヒートシンク 13は、接合層 16に接合さ れている。

[0012] 図 3に示すように、半田付け装置として機能するリフロー装置 HKは、回路基板 11 に半導体素子 12を半田付けする。

リフロー装置 HKは、リフロー室 20、投入室 21、及び取出室 22を備えている。リフロ 一室 20は、加熱室として機能する。投入室 21と取出室 22は、ワーク収容室を構成す る。リフロー室 20は、半田溶融前の未半田付け対象物 92を受け入れる。

[0013] 図 4に示すように、未半田付け対象物 92は、接合物 93と、該接合物 93に積層され た半導体素子 12と、接合物 93と半導体素子 12との間に配置された半田シート 17と を含む。接合物 93は、回路基板 11と、該回路基板 11に接合されたヒートシンク 13と を含む。図 3 (a)および図 3 (b)は、未半田付け対象物 92を網掛けで示す。

[0014] リフロー室 20において、未半田付け対象物 92が加熱されることによって、半田シー ト 17が溶融する。リフロー室 20において半田溶融後の未半田付け対象物 92の温度 が下がることによって、溶融半田が凝固する。

[0015] 投入室 21は、リフロー室 20に投入すべき未半田付け対象物 92を収容する。投入 室 21において、未半田付け対象物 92の半田シート 17は、溶融前の凝固状態である 。取出室 22は、リフロー室 20から取り出された、既半田付け対象物 102を収容する。 すなわち、投入室 21および取出室 22は、リフロー室 20に投入される未半田付け対 象物 92と、前記リフロー室 20から取り出された既半田付け対象物 102とを収容する ワーク収容室を構成する。つまり、投入室 21および取出室 22は、リフロー室 20がリフ ロー装置 HKの外部の外気に直接連通してしまうことを防止する。既半田付け対象物 102は、溶融後の凝固状態である半田層 Hを有する。リフロー室 20は、未半田付け 対象物 92が投入される投入口と、既半田付け対象物 102が取り出される取出口とを 有する。投入室 21は、リフロー室 20の前記投入口に接続されている。取出室 22は、 リフロー室 20の前記取出口に接続されている。

[0016] リフロー装置 HKは、投入室 21、リフロー室 20、及び取出室 22にそれぞれ設けられ る搬送装置 (搬送機構）として機能するコンベア 34, 27, 38を有する。コンベア 34は 、投入室 21に収容された未半田付け対象物 92を、リフロー室 20に搬送する。未半 田付け対象物 92は、リフロー室 20において加熱処理及び冷却処理を受け、既半田 付け対象物 102になる。その後、コンベア 38は、既半田付け対象物 102を取出室 22 に搬送する。図 3において左力 右に向力 矢印は、リフロー装置 HKのワーク搬送 方向を示す。投入室 21は、ワーク搬送方向に関して、リフロー室 20よりも上流側すな わち前方に位置する。取出室 22は、前記ワーク搬送方向に関して、リフロー室 20より も下流側すなわち後方に位置する。

[0017] リフロー室 20と投入室 21の間には、仕切部材として機能する投入扉 23が設けられ ている。リフロー室 20と取出室 22との間には、仕切部材として機能する取出扉 24が 設けられている。投入扉 23と取出扉 24は、図 3 (b)において上下に延びる矢印方向 が開閉方向であるように動作する。投入扉 23が開放されると、リフロー室 20は投入室 21に連通状態になる。すなわち、投入室 21にある未半田付け対象物 92は、リフロー 室 20に投入可能な状態になる。投入扉 23が閉鎖されると、リフロー室 20は投入室 2 1に非連通状態になる。すなわち、投入室 21にある未半田付け対象物 92は、リフロ 一室 20に投入不能な状態になる。

[0018] 取出扉 24が開放されると、リフロー室 20は取出室 22に連通状態になる。すなわち 、リフロー室 20にある既半田付け対象物 102は、リフロー室 20から取出室 22に取り 出し可能な状態になる。取出扉 24が閉鎖されると、リフロー室 20は取出室 22に非連 通状態になる。すなわち、リフロー室 20にある既半田付け対象物 102は、リフロー室 20から取り出し不能な状態になる。投入扉 23と取出扉 24の両方が閉鎖されると、リ フロー室 20の内部に、密閉空間が区画される。

[0019] 投入室 21は、内部に未半田付け対象物 92を受け入れるための入口扉 25を有する 。取出室 22は、外部に既半田付け対象物 102を取り出すための出口扉 26を有する 。入口扉 25と出口扉 26は、それぞれ図 3 (b)において上下方向に動作可能である。 入口扉 25が開放されると、投入室 21に未半田付け対象物 92を投入可能な状態に なる。投入扉 23と入口扉 25の両方が閉鎖されると、投入室 21の内部に密閉空間が 区画される。出口扉 26が開放されると、取出室 22から既半田付け対象物 102が取り 出し可能な状態になる。取出扉 24と出口扉 26の両方が閉鎖されると、取出室 22の 内部に密閉空間が区画される。

[0020] 以下、リフロー室 20、投入室 21及び取出室 22を、更に詳しく説明する。

図 3 (a)および図 3 (b)に示すように、リフロー室 20には、投入室 21から投入された 未半田付け対象物 92を搬送する搬送装置として機能する前記コンベア 27が配設さ れている。リフロー室 20は、複数個の未半田付け対象物 92を搬送方向に沿って一 列に収容可能な大きさを有する。コンベア 27は、複数個の未半田付け対象物 92を 一列に整列した状態で搬送し得る。

[0021] リフロー室 20の内部には、高周波加熱コイル 28が配設されている。高周波加熱コ ィル 28は、図 3 (b)に示すように、コンベア 27上を搬送される未半田付け対象物 92 の上方に位置する。高周波加熱コイル 28は、未半田付け対象物 92から離間して配 置される。高周波加熱コイル 28は、リフロー室 20の外部に配設された高周波発生装 置 29に、電気的に接続されている。高周波加熱コイル 28と高周波発生装置 29は、 高周波誘導加熱により未半田付け対象物 92を加熱する加熱装置を構成している。

[0022] リフロー室 20には還元性ガス供給部 30が接続されている。還元性ガス供給部 30 は、還元性ガス例えば水素ガス (H )を供給する第 1ガス導入部として機能する。還

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元性ガス供給部 30は、配管 30aと、当該配管 30aの開閉バルブ 30bと、減圧弁 30c と、還元性ガス供給源 30dとを備えている。還元性ガス供給源 30dは、水素ガスを充 填した水素タンクである。減圧弁 30cは、還元性ガス供給源 30dから開閉バルブ 30b を通過して導入された水素ガスの圧力を、一定値にする圧力調整部として機能する 。一定圧にされた水素ガスは、減圧弁 30cからリフロー室 20に供給される。

[0023] リフロー室 20には、真空引きするための真空部 31が接続されている。真空部 31は 、配管 31aと、当該配管 31aの開閉バルブ 31bと、真空ポンプ 31cとを備えている。更 にリフロー室 20には、還元性ガスを外部に排出するガス排出部 32が接続されている 。ガス排出部 32は、配管 32aと、当該配管 32aの開閉バルブ 32bと、圧力調整部とし て機能する絞り弁 32cとを備えている。絞り弁 32cは、リフロー室 20のガスの、外部へ の排出量を調整する。

[0024] 還元性ガス供給部 30、真空部 31及びガス排出部 32は、リフロー室 20の内部をカロ 圧または減圧する調整が可能な構成である。本実施形態においてリフロー室 20の圧 力は、リフロー装置 HKの作動中、常時、常圧よりも高い設定圧力 P1に保たれている 。本明細書において、常圧は、おおよそ 0. 1023MPaである。本実施形態において 設定圧力 P1は一定値であり、 0. 13MPaである。還元性ガス供給部 30の減圧弁 30 cと、ガス排出部 32の絞り弁 32cとは、リフロー室 20の圧力を一定値である設定圧力 P1に保ちつつ、ガスをリフロー室 20の内部と外部との間にお 、て流通させる。

[0025] 図 3 (a)に示すように、還元性ガス供給部 30は、高周波加熱コイル 28と取出室 22 の間に位置する。ガス排出部 32は、高周波加熱コイル 28と投入室 21の間に位置す る。還元性ガス供給部 30は、高周波加熱コイル 28による加熱によって半田溶融後の 未半田付け対象物 92の搬送経路上に、還元性ガスを供給する。リフロー室 20に導 入された還元性ガスは、溶融半田を冷却する。

[0026] 次に、投入室 21を説明する。

図 3 (a)および図 3 (b)に示すように、投入室 21には、未半田付け対象物 92を搬送 する搬送装置として機能するコンベア 34が配設されている。投入室 21は、一個の未 半田付け対象物 92を収容可能な大きさを有する。

[0027] 投入室 21には、不活性ガス例えば窒素ガス (N )を供給する第 2ガス導入部として

2

機能する不活性ガス供給部 35が接続されている。不活性ガス供給部 35は、配管 35 aと、当該配管 35aの開閉バルブ 35bと、不活性ガス供給源 35cとを備えている。不 活性ガス供給源 35cは、窒素ガスを充填した窒素タンクである。

[0028] 更に投入室 21には、真空引きするための真空部 36が接続されている。真空部 36 は、配管 36aと、当該配管 36aの開閉バルブ 36bと、真空ポンプ 36cとを備えている。 更に投入室 21には、不活性ガスを外部に排出するためのガス排出部 37が接続され ている。ガス排出部 37は、配管 37aと、当該配管 37aの開閉バルブ 37bとを備えてい る。

[0029] 次に、取出室 22を説明する。

取出室 22には、既半田付け対象物 102を搬送する搬送装置として機能するコンペ ァ 38が配設されている。取出室 22は、一個の既半田付け対象物 102を収容可能な 大きさを有する。

[0030] 取出室 22には、不活性ガス例えば窒素ガス (N )を供給する第 2ガス導入部として

2

機能する不活性ガス供給部 39が接続されている。不活性ガス供給部 39は、配管 39 aと、当該配管 39aの開閉バルブ 39bと、不活性ガス供給源 39cとを備えている。不 活性ガス供給源 39cは、窒素ガスを充填した窒素タンクである。

[0031] 更に取出室 22には、真空引きするための真空部 40が接続されている。真空部 40 は、配管 40aと、当該配管 40aの開閉ノ レブ 40bと、真空ポンプ 40cとを備えている。 取出室 22には、不活性ガスを外部に排出するためのガス排出部 41が接続されてい る。ガス排出部 41は、配管 41aと、当該配管 41aの開閉ノ レブ 41bとを備えている。

[0032] 投入室 21には、当該投入室 21に隣接するワーク供給ライン 42から未半田付け対 象物 92が供給される。ワーク供給ライン 42上の接合物 93には、治具 43、半田シート 17、半導体素子 12、及び錘 44が順次積層される。治具 43は、半導体素子 12や半 田シート 17の位置決め用である。

[0033] 図 5 (a)は、半田付けに用いられる治具 43を示す。図 5 (b)は、押圧体として機能す る前記錘 44を示す。治具 43は、回路基板 11のセラミックス基板 14と同一の大きさを 有する平板状である。治具 43は、例えばグラフアイトやセラミックス製である。図 4に示 すように、治具 43は、半田付け時に、回路基板 11上に半田シート 17、半導体素子 1 2、及び錘 44を位置決めする。治具 43は、位置決め用の貫通孔 45を複数個有する 。回路基板 11上に 4つの半導体素子 12が接合されるので、治具 43は 4つの貫通孔 45を有する。貫通孔 45の各々は、回路基板 11上の、半導体素子 12の接合部位に 対応する。貫通孔 45の各々は、半導体素子 12に応じた大きさを有する。 [0034] 錘 44を通る磁束が変化すると、錘 44に電流が発生し、その結果、錘 44自身の電 気抵抗によって錘 44が発熱するように、錘 44の材料は選択されている。本実施形態 において、錘 44はステンレス製である。図 4に示すように、錘 44は、半田付け時に、 半導体素子 12の直上に配置される。つまり、錘 44は、半導体素子 12の上面、すな わち非接合面 12aに接する。その結果、錘 44は、半導体素子 12を回路基板 11に向 かって押圧する。錘 44の各々は、材料の削り出しによって作製された一体ィ匕部品で ある。錘 44の押圧面 44aは、治具 43の貫通孔 45に嵌揷可能である。 1つの錘 44の 押圧面 44aは、 4つの半導体素子 12の非接合面 12aに接触および押圧可能である。 治具 43は、隣接する貫通孔 45同士を仕切る仕切り 43aを有する。押圧面 44aは、仕 切り 43aを跨ぐ溝 44bを有している。錘 44の押圧面 44aは、半導体素子 12の非接合 面 12aに接する面として機能する。図 4 (a)は、二点鎖線で示す 1つの錘 44が、 4つ の貫通孔 45に入り込む様子を示す。

[0035] 取出室 22に搬送された既半田付け対象物 102は、当該取出室 22に隣接するヮー ク排出ライン 46に排出される。ワーク排出ライン 46において、既半田付け対象物 10 2から錘 44と治具 43が順次取り外され、製品すなわち半導体モジュール 10が搬出さ れる。ワーク排出ライン 46において既半田付け対象物 102から取り外された治具 43 と錘 44は、ワーク供給ライン 42に戻されて再利用される。図 3 (a)は、錘 44の経路 A と、治具 43の経路 Bとを示す。

[0036] 次に、リフロー装置 HK力 回路基板 11に半導体素子 12を半田付けする方法につ いて説明する。リフロー装置 HKは、図示しない制御装置を備えている。該制御装置 は、各リフロー室 20、投入室 21、及び取出室 22のガス雰囲気調整、各投入扉 23、 取出扉 24、入口扉 25、及び出口扉 26の開閉、及び搬送装置 (コンベア 27, 34, 38 )の動作を制御する。

[0037] リフロー装置 HKの起動時、全ての扉、すなわち投入扉 23、取出扉 24、入口扉 25 及び出口扉 26が閉鎖されている。リフロー装置 HKが起動後、まず、真空部 31がリフ ロー室 20を真空引きする。次に、還元性ガス供給部 30がリフロー室 20に還元性ガス を供給することによって、リフロー室 20を還元性ガス雰囲気に置換する。リフロー室 2 0は、内圧が常圧 Poよりも高い設定圧力 P1になるように雰囲気調整される。還元性 ガス供給部 30による還元性ガスの供給と、ガス排出部 32によるガスの排出とにより、 リフロー室 20の内部においてガスが流通されながら、一定圧である設定圧力 P1を示 す加圧状態が維持される。上昇させられるリフロー室 20の圧力 Pが設定圧力 P1に達 したならば、リフロー装置 HKは半田付けを開始する。

[0038] 入口扉 25と出口扉 26を閉鎖した状態において、リフロー装置 HKは、投入扉 23と 取出扉 24とを、同時に開放する。この状態において、未半田付け対象物 92は、投入 室 21からリフロー室 20に搬入される。同時に、既半田付け対象物 102は、リフロー室 20から取出室 22に搬出される。投入扉 23と取出扉 24を開放させる前に、投入室 21 と取出室 22は、リフロー室 20の圧力と同一の圧力である設定圧力 P1になるようにガ ス置換される。具体的には、真空部 36が投入室 21を真空引きした後、不活性ガス供 給部 35が投入室 21に不活性ガスを供給する。真空部 40が取出室 22内を真空引き した後、不活性ガス供給部 39が取出室 22に不活性ガスを供給する。投入室 21と取 出室 22のそれぞれにおける、真空引きと不活性ガスの供給は、数回繰り返される。

[0039] 投入室 21と取出室 22の各圧力がリフロー室 20の圧力と同一の圧力である設定圧 力きになったならば、リフロー装置 HKは、投入扉 23と取出扉 24を開放し、未半田 付け対象物 92および既半田付け対象物 102を搬送する。リフロー装置 HKは、未半 田付け対象物 92および既半田付け対象物 102の搬送後、投入扉 23と取出扉 24を 閉鎖する。リフロー室 20は、常時、設定圧力 P1を示す加圧状態に維持されている。 すなわち、リフロー装置 HKは、未半田付け対象物 92の供給時及び既半田付け対 象物 102の取出時も、設定圧力 P1を示す加圧状態に維持される。

[0040] 投入扉 23と取出扉 24が閉鎖された状態において、リフロー装置 HKは、入口扉 25 と出口扉 26を同時に開放する。この状態において、リフロー装置 HKは、ワーク供給 ライン 42から投入室 21に未半田付け対象物 92を搬入し、同時に、取出室 22からヮ ーク排出ライン 46に既半田付け対象物 102を搬出する。リフロー装置 HKは、入口 扉 25と出口扉 26を開放する前に、投入室 21と取出室 22の圧力を常圧 Poに戻す。 具体的には、ガス排出部 37が、投入室 21を大気開放する。ガス排出部 41は、取出 室 22を大気開放する。投入室 21と取出室 22の各圧力が常圧 Poに戻ったならば、リ フロー装置 HKは入口扉 25と出口扉 26を開放し、未半田付け対象物 92および既半 田付け対象物 102を搬送する。未半田付け対象物 92および既半田付け対象物 102 の搬送後は、リフロー装置 HKは入口扉 25と出口扉 26を閉鎖する。

[0041] リフロー装置 HKは、リフロー室 20における未半田付け対象物 92を高周波誘導カロ 熱することによって、半田シート 17を溶融させる。溶融半田が凝固したならば、リフロ 一装置 HKは、投入扉 23と取出扉 24を開放し、リフロー室 20に次の未半田付け対 象物 92を供給する。同時に、リフロー装置 HKは、リフロー室 20から既半田付け対象 物 102を取り出し、次の未半田付け対象物 92を高周波加熱コイル 28の直下に搬送 する。

[0042] リフロー装置 HKは、投入扉 23と取出扉 24を閉鎖した後、入口扉 25と出口扉 26を 開放する。この状態において、リフロー装置 HKは、投入室 21に次の未半田付け対 象物 92を供給する。同時に、リフロー装置 HKは、取出室 22における既半田付け対 象物 102を、ワーク排出ライン 46に搬出する。

[0043] 高周波加熱コイル 28の直下に未半田付け対象物 92が存在する状態において、高 周波発生装置 29は、高周波加熱コイル 28に高周波電流を流す。錘 44は、高周波 加熱コイル 28の磁束に置かれた状態になる。すなわち、錘 44には高周波の磁束が 発生し、渦電流も発生する。錘 44は、電磁誘導作用によって発熱する。錘 44の熱は 、錘 44の押圧面 44aから半導体素子 12に伝わる。つまり、錘 44の熱は、当該錘 44 の押圧面 44aを流れて、半導体素子 12の回路基板 11への接合部位に集中的すな わち局所的に伝わる。半田シート 17は、錘 44からの熱が溶融温度 Tm以上に上昇 すること〖こより溶融する。半田シート 17の温度 Tは、設定温度 T1まで上昇させられる 。例えば設定温度 T1は 250°Cである。半導体素子 12は、錘 44によって回路基板 11 に向力つて押圧されている。よって、半導体素子 12が、溶融半田の表面張力によつ て動力されてしまうことはない。半田シート 17が完全に溶融したならば、コンベア 27 は、未半田付け対象物 92を、高周波加熱コイル 28の直下力も搬送方向下流側すな わち取出室 22に向けて搬送する。未半田付け対象物 92が、高周波加熱コイル 28の 直下から取出室 22に向けて搬送される間に、溶融半田は、冷却され凝固する。

[0044] 次に、本実施形態のリフロー装置 HKによる半田付けの実験結果を、図 6を用いて 説明する。 図 6のグラフは、本実施形態のリフロー装置 HKによる半田付けにおける、半田シー ト 17の周囲のガスの圧力 Pと、半田シート 17の温度 Tを示す。図 6の X線写真は、半 田付け後の半導体素子 12の裏面すなわち接合面 12bを示す。図 6のグラフは、 1つ の未半田付け対象物 92を投入室 21からリフロー室 20に搬送し、そのリフロー室 20 において加熱 Z冷却した後、取出室 22に至るまでの圧力 Pと温度 Tを示す。

[0045] 図 7Aに示す第 1比較例および図 7Bに示す第 2比較例において、半導体素子 12 力 Sトランジスタである場合に、接合面 12bに多くのボイドが発生した。よって、図 6の実 験例において、半導体素子 12をトランジスタとし、 4つのトランジスタを 1つの回路基 板 11上に半田付けした。

[0046] 実験例で用いた半導体モジュール 10の各寸法は、以下のとおりである。

セラミックス基板 14は、窒化アルミニウム力 なる。セラミックス基板 14は、厚み 0. 6 35mmを有する 30mm X 30mmの四角形板である。配線層 15および接合層 16の 各々は、純アルミニウム、例えば工業用純アルミニウムである 1000系アルミニウムか らなる。配線層 15および接合層 16の各々は、厚み 0. 4mmを有する 27mm X 27m mの四角形板である。半導体素子 12の厚みは、 0. 35mmである。半田シート 17は、 Sn (錫） -Cum)— Ni (ニッケル）—P (リン）系の鉛フリー半田力もなる。半田シート 17の厚みは、 0. lmm〜0. 2mmである。図 6のグラフにおいて、時刻 taは加熱終了 時刻を示す。時刻 tbは、設定圧力 P1を示す加圧状態の終了時刻を示す。上昇する 半田シート 17の温度 Tが溶融温度 Tm (217°C)を超えてから、時刻 tbに達するまで の期間が、半田溶融域を示す。

[0047] 図 6の実験例において、リフロー室 20の圧力 Pは、常圧 Po以下 (真空状態）に下げ られることがない。設定圧力 P1 (0. 13MPa)を示す加圧状態にリフロー室 20が維持 された状態において、半田付けが行われる。その結果、図 6の X線写真で示す接合 面 12bが得られた。 X線写真では、最も色が濃い部分が半田層 Hである。この X線写 真によれば、何れの半田層 Hにも、不濡れ及びボイドを全く確認できな力つた。

[0048] 次に、図 7Aに示す第 1比較例と、図 7Bに示す第 2比較例を示す。図 7Aでは、半 田シート 17の加熱時および冷却時の両方にリフロー室 20の圧力 Pが常圧 Po以下で ある状態において、半田付けを行った。図 7Bでは、半田シート 17の冷却時にリフロ 一室 20の圧力 Pが常圧 Po以下である状態において、半田付けを行った。

[0049] 詳しくは、図 7Aに示す第 1比較例において、半田シート 17の加熱前に、リフロー室 20を還元性ガス雰囲気に置換することによって設定圧力 P1 (0. 13MPa)にした。加 熱中に、上昇する半田シート 17の温度 Tが溶融温度 Tmに達する前に、リフロー室 2 0を常圧 Po以下に減圧した。第 1比較例では、加熱時及び冷却時の何れも、リフロー 室 20の圧力 Pは常圧 Po以下に設定されている。図 7Aの X線写真によれば、何れの 半田層 Hにもボイドが発生し、そのボイドが広範囲に亘つて発生していることが分かる 。つまりボイドは、真空度が高い状態でも発生することが確認された。このことは、ボイ ドの中にガスが殆ど存在しな 、ことを強く示唆して！/、る。

[0050] 図 7Bに示す第 2比較例において、半田シート 17の加熱前にリフロー室 20を還元 性ガス雰囲気に置換することによって、設定圧力 P1 (0. 13MPa)にした。半田シート 17の加熱時は設定圧力 P1に維持した力 溶融半田の冷却時は、リフロー室 20を常 圧 Po以下に減圧した。図 7Bの X線写真によれば、ボイドの発生量は第 1比較例に比 して改善されている。しかし、図 7Bの場合も、依然として何れの半田層 Hにもボイドが 発生していることが分かる。一部の半田層 Hには、不濡れも発生している。

[0051] 図 6の実験例を、図 7Aの第 1比較例及び図 7Bの第 2比較例に比較すると、実験例 ではボイドの発生が抑制されていることが一目瞭然である。図 6の実験例では、半田 の溶融開始から当該半田が凝固するまでの半田溶融域において、リフロー室 20の 圧力 Pが常圧 Poを超える設定圧力 P1を示す加圧状態が維持されている。この加圧 状態によって、ボイドの発生が抑制されている。

[0052] これらの実験結果を踏まえ、ボイドの発生要因について以下に考察する。

溶融半田の表面張力は、半田の温度 Tが上昇するほど低下する。半田の表面、お よび接合部材（半導体素子 12と配線層 15)の表面には酸ィ匕物が存在するため、これ ら表面の濡れ性は悪い。半田が濡れる界面において、半田、接合部材、雰囲気ガス (本実施形態において還元性ガス）といった 3種類の物質が交差している。この 3種類 の物質が交差する線である交差線上には、接合部材（固体)と雰囲気ガス (気体)の 間に働く第 1表面張力と、溶融半田 (液体)と雰囲気ガス (気体)の間に働く第 2表面 張力と、接合部材 (固体)と溶融半田 (液体)の間に働く界面張力とが存在する。これ ら第 1表面張力、第 2表面張力、及び界面張力の各々は、前記交差線からそれぞれ 対応する界面方向に向力つて働く。

[0053] 半田が溶融直後にお 、て、溶融半田と雰囲気ガスとの間の第 2表面張力は大きく、 溶融半田と接合部材との間の界面張力は負の値を有することが多い。この場合、半 田は拡がり難い。寧ろ、半田は、半田と接合部材との間の接合面積を縮小するため に球になろうとする傾向を有する。この傾向を抑えるには、本実施形態のような錘 44 によって半田を加圧した状態において、半田付けすることが有効である。例えば柔軟 なボールを上下一対の板の間に挟んだ状態にお!、て、上板に錘を載せればボール が潰れることから、上記理論は理解し易い。しかし、雰囲気の圧力のみによって、溶 融半田の球形化傾向を防止することは難し 、。例えば水で満たしたボールの雰囲気 ガスの圧力を上昇させても、ボールは球形力 変形し難いが、ボールに錘を載せれ ば容易にボールが潰れることから、上記理論は理解し易 、。

[0054] 本明細書の背景技術にも記載のように、従来のボイド発生対策は、リフロー室 20の 圧力 Pを常圧 Po以下 (真空）にした状態において、半田を加熱していた。これは、ボ イドの発生原因を、雰囲気ガス、あるいは残留ガスや半田など力 発生するガスであ ると考えたことによる。つまり、ガス抜きした真空状態において、ボイドの発生が抑えら れるという考えであった。

[0055] しかし、図 7Aに示すように、本発明者は、常圧 Po以下 (真空）において半田付けを しても、半田にボイドが発生することを実験で確認した。一辺が約 10mmのパワートラ ンジスタなどの半導体素子を、半田シートによって回路基板に接合する場合、半田に ボイドが点在した。多くのボイドカ 100〜200 /ζ πιの厚みの半田を貫通する円筒型 であった。つまり、本発明者は、ボイドが接合部の両面に繋がっていたことを確認した 。加熱前に半導体素子と回路基板との間に存在していた半田力 加熱によってボイ ド部分で消滅しているのは、ボイド部分に存在した半田が、何らかの力でボイド周辺 部に押し退けられたことを意味して 、る。

[0056] これらの結果から、本発明者は、ボイドの中身が低圧状態 (真空度が高い状態)で あり、ボイドを発生させる力は表面張力であると考えた。表面張力は、換言すれば、 液体の表面積を最小にしょうとする力である。本発明者は、直径 lmmの不濡れ部分 力 接合せずに密着に近い球の状態で存在する場合、すなわち球表面積が 0. 025 X π mm²の場合よりも、直径 lmm、高さ 100 mで表面積が 1 X π Χ 0. 1mm²の円 筒の方が安定していることを発見した。このため、ボイドの中身が真空度の高い状態 であれば、溶融半田の表面張力に打ち勝つ圧力を当該溶融半田に付与すれば、ボ イドは消滅すると考えられる。この理論に基づき、図 6に示すように加圧状態で半田 付けを行ったところ、ボイドを計測できない状態、すなわちボイドゼロ状態を実現でき た。

[0057] ボイドの状態は、ガスの有無によっては決まらず、表面張力によって決まるとすれば 、半田の材質、半導体素子 12や配線層 15の表面状態、温度 T、半田の厚さなどの 要因がボイドの状態を支配する答である。厚さ 100 /z mの半田シート 17と、厚さ 150 /z mの半田シート 17とを用いて、両者同一条件で半田付けを実験したところ、厚さ 1 50 mの半田シート 17の方が良!、結果を得られた。

[0058] 例えば 2枚の板を、両者間に隙間を空けた状態にして液体に漬けると、 2枚の板が 良く濡れれば前記隙間に沿って液面が上昇する。隙間が小さいほど液面は上昇する 。濡れが悪くて、板が液体を弾けば、液面は低く押し込まれる。隙間が小さいと、液面 は低い位置まで押し込まれる力 隙間が大きいと、液面はあまり押し込まれない。

[0059] 厚み 100 /z mの半田シート 17は、 2枚の板である半導体素子 12と配線層 15との間 の隙間が小さい場合に対応する。厚み 150 mの半田シート 17は、 2枚の板の間の 隙間が大きい場合に対応する。このようなことから、厚み 100 mの半田シート 17より も、厚み 150 mの半田シート 17の方力 圧力によってボイドを抑制し易いという考 えが成り立つ。本発明者の考えによれば、ボイドの発生は、リフロー室 20の圧力 Pを 高めるほど抑制されると言える。

[0060] 第 1実施形態は、以下の利点を有する。

(1)半田が溶融開始して力 凝固するまでの半田溶融域において、リフロー室 20 の圧力 Pが常圧 Poよりも高い設定圧力 P1を示す加圧状態において、半田付けを行 つた。このため、半田溶融域において、溶融半田には、表面張力に打ち勝つ力が加 えられる。つまり、ボイド発生の要因と考えられる表面張力の影響が抑えられる。した がって、ボイドの発生を抑制できる。 [0061] (2)リフロー室 20と、当該リフロー室 20に接続される投入室 21との間に、投入扉 23 を設けた。このため、未半田付け対象物 92が投入されるリフロー室 20の部位力 大 気に開放されていない状態を保つことが出来る。更に、リフロー室 20と、リフロー室 2 0に接続される取出室 22との間に、取出扉 24を設けた。このため、既半田付け対象 物 102が取出しされるリフロー室 20の部位力 大気に開放されていない状態を保つ ことが出来る。したがって、リフロー室 20の内部のガスと熱の損失を低減できる。

[0062] (3)リフロー室 20に投入室 21を連通状態にする場合、投入室 21の圧力を、リフロ 一室 20の圧力と同一の値である設定圧力 P1に調節した上で、投入扉 23を開放した 。このため、投入扉 23の開閉をスムーズに行うことができる。

[0063] また、リフロー室 20に取出室 22を連通状態にする場合、取出室 22の圧力を、リフロ 一室 20の圧力と同一の値である設定圧力 P1に調節した上で、取出扉 24を開放した 。このため、取出扉 24の開閉をスムーズに行うことができる。

[0064] 更に、投入室 21及び取出室 22の圧力をリフロー室 20の圧力に一致させることによ つて、リフロー室 20の圧力 Pを常時、設定圧力 P1を示す加圧状態に保つことができ る。その結果、リフロー室 20の圧力 Pは、変動することなぐ一定圧である設定圧力 P 1に保たれる。すなわち、半田溶融域において、加圧状態を確実に作り出すことがで き、ボイドの発生を抑制できる。

[0065] (4)投入室 21の入口扉 25を開閉する場合、投入室 21の圧力を常圧 Poに戻した。

このため、入口扉 25の開閉をスムーズに行うことができる。

また、取出室 22の出口扉 26を開閉する場合には、取出室 22の圧力を常圧 Poに 戻した。このため、出口扉 26の開閉をスムーズに行うことができる。

[0066] (5)リフロー室 20に高周波加熱コイル 28を設けた。高周波加熱コイル 28による高 周波誘導加熱により、未半田付け対象物 92を加熱した。このため、リフロー装置 HK は、リフロー室 20の雰囲気温度に依存しない加熱方式を採用できる。すなわち、伝 熱主体の加熱方式によって、半田シート 17を加熱することが出来る。したがって、雰 囲気温度は低いままで済む。つまり、熱損失を小さくすることができる。

[0067] (6)減圧弁 30cを備える還元性ガス供給部 30と、絞り弁 32cを備えるガス排出部 32 と力 リフロー室 20に接続される。還元性ガス供給部 30およびガス排出部 32は、リフ ロー室 20の圧力を一定値に保ちつつ、ガスを流通させる。このため、リフロー室 20に おいて、ガスを流しながら半田付けを行うことができる。したがって、リフロー室 20に おいて還元作用によって発生する水や、未半田付け対象物 92に伴って搬入される 虞がある揮発成分などの有害な不純物を低減しながら、リフロー装置 HKを運転させ ることがでさる。

[0068] (7)錘 44から離間させた高周波加熱コイル 28によって、錘 44を発熱させた。このた め、一斉に複数の半導体素子 12を回路基板 11に半田付けする場合、錘 44毎に高 周波加熱コイル 28を設けなくても良い。つまり、錘 44よりも少ない数の高周波加熱コ ィル 28が、回路基板 11上のより多くの接合部位を一斉に加熱することができる。

[0069] また、高周波加熱コイル 28は錘 44から離間しているため、溶融半田の冷却時、高 周波加熱コイル 28を、錘 44及び回路基板 11とは別に取り扱うことが可能である。よ つて、例えばリフロー室 20内に複数の未半田付け対象物 92を配置している場合に、 高周波加熱コイル 28を、或る未半田付け対象物 92から別の未半田付け対象物 92 に移動させることによって、高周波加熱コイル 28の稼働効率を向上させることができ る。

[0070] また、本実施形態は、半導体素子 12を押圧する錘 44を発熱させることによって回 路基板 11の接合部位を加熱する。このため、当該接合部位に集中的に熱を伝えるこ とができる。よって、例えば回路基板 11全体ゃリフロー室 20全体を加熱する場合に 比べて、加熱効率を向上できる。

[0071] (8) 1つの高周波加熱コイル 28は、 1つの回路基板 11上の複数の錘 44の上方に 配置された。このため、 1つの回路基板 11における複数の接合部位に、平面的に熱 を伝えることができる。よって、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、各接合部位に配置した半田シート 17の溶融開始タイミングを、ほぼ同時にな るように近似させることが出来る。また、すべての半田シート 17が溶融完了するタイミ ングを、ほぼ同時になるように近似させることができる。よって、半田付け作業を効率 化できる。

[0072] (9)錘 44の 1つの押圧面 44aは、複数の半導体素子 12の非接合面 12aに接触可 能である。すなわち、 1つの錘 44は、半導体素子 12の 1個分を押圧するための子錘 を複数個集めた集合体である。このため、一つの錘 44の押圧面 44aを大きくすること が可能である。よって、押圧面 44aが小さい場合に比較して、錘 44は、各半導体素 子 12を安定して押圧する。従って、各半導体素子 12は、溶融半田の表面張力によ る影響を受け難ぐ安定して半田付け作業が行われる。

[0073] 次に、本発明を具体化した第 2実施形態を、図 8 (a)および図 8 (b)にしたがって説 明する。第 1実施形態と同一の構成には、同一の符号を付すことによって、重複説明 を省略又は簡略する。

[0074] 図 8 (a)に示すように、第 2実施形態のリフロー装置 HKは、複数個すなわち 3個の 未半田付け対象物 92を平置き状態で搭載するトレイ TRを有する。リフロー装置 HK は、複数個の未半田付け対象物 92を同時に加熱することによって、各々の半田シー ト 17を同時に溶融可能である。

[0075] リフロー装置 HKは、加熱室として機能するリフロー室 50、投入室 51、及び取出室 52を備えている。投入室 51および取出室 52は、ワーク収容室を構成する。リフロー 室 50、投入室 51、及び取出室 52の各々は、第 1実施形態におけるリフロー室 20、 投入室 21及び取出室 22と同様に機能する。投入室 51は、搬送方向、すなわち図 8 に示す矢印方向にぉ 、て上流側に位置するようにリフロー室 50に接続されて 、る。 取出室 52は、前記搬送方向の下流側に位置するようにリフロー室 50に接続されてい る。リフロー室 50、投入室 51、及び取出室 52の配置は、第 1実施形態におけるリフロ 一室 20、投入室 21及び取出室 22の配置に同様である。

[0076] リフロー室 50と投入室 51の間には、仕切部材として機能する投入扉 53が配置され ている。リフロー室 50と取出室 52の間には、仕切部材として機能する取出扉 54が配 置されている。投入室 51には、入口扉 55が設けられている。取出室 52には、出口扉 56が設けられている。投入扉 53、取出扉 54、入口扉 55、及び出口扉 56の各々の 構造及び機能は、第 1実施形態の投入扉 23、取出扉 24、入口扉 25、及び出口扉 2 6と同じである。

[0077] リフロー室 50は、加熱エリア 50aと冷却エリア 50bとに二分されて!、る。加熱エリア 5 Oaは、投入室 51に隣接している。冷却エリア 50bは、取出室 52に隣接している。リフ ロー室 50には、加熱エリア 50aを冷却エリア 50bから仕切ることが可能な仕切扉 57が 設けられている。仕切扉 57は、図 8 (b)における上下方向を示す矢印方向を開閉方 向として動作可能である。仕切扉 57は、加熱エリア 50aの熱力 冷却エリア 50bに伝 わるのを遮断する機能を有している。仕切扉 57は、シャッター状の部材でも良いし、 シート状の部材でも良い。

[0078] 図 8 (a)および図 8 (b)に示すように、加熱エリア 50aには、コンベア 58が配設されて いる。コンベア 58は、投入室 51から加熱エリア 50aに投入された未半田付け対象物 92を搬送する搬送装置として機能する。加熱エリア 50aには、高周波加熱コイル 59 が配設されている。図 8 (b)に示すように、高周波加熱コイル 59は、コンベア 58上の 未半田付け対象物 92の上方に位置する。高周波加熱コイル 59は、リフロー室 50の 内部に位置する。高周波加熱コイル 59は、複数個の未半田付け対象物 92を同時に 加熱し得るように、複数個の未半田付け対象物 92を覆う大きさを有する。高周波加 熱コイル 59は、角形の渦巻き形状を有する。高周波加熱コイル 59は、未半田付け対 象物 92から離間して配置される。高周波加熱コイル 59は、リフロー室 50の外部に位 置する高周波発生装置 29に、電気的に接続されている。高周波加熱コイル 59と高 周波発生装置 29は、第 2実施形態の加熱装置を構成している。加熱エリア 50aには 、還元性ガス供給部 30とガス排出部 32が接続されている。図 8 (b)に示すように、加 熱エリア 50aの底面および天井面には、断熱材 Dが配設されている。

[0079] 冷却エリア 50bには、コンベア 60が配設されている。コンベア 60は、カロ熱エリア 50a 力も冷却エリア 50bに搬送された未半田付け対象物 92を搬送する搬送装置として機 能する。図 8 (a)に示すように、冷却エリア 50bには、不活性ガス例えば窒素ガス (N

2

)を供給する不活性ガス供給部 61が接続されている。不活性ガス供給部 61は、配管 61aと、当該配管 61aの開閉ノ レブ 61bと、不活性ガス供給源 61cとを備えている。 不活性ガス供給源 61cは、窒素ガスを充填した窒素タンクである。更に冷却エリア 50 bには、不活性ガスを外部に排出するガス排出部 62が接続されている。ガス排出部 6 2は、配管 62aと、当該配管 62aの開閉バルブ 62bとを備えている。

[0080] 投入室 51には、未半田付け対象物 92を搬送する搬送装置として機能するコンペ ァ 63が配設されている。図 8 (a)に示すように、投入室 51には、不活性ガス供給部 3 5、真空部 36、及びガス排出部 37が接続されている。 [0081] 取出室 52には、既半田付け対象物 102を搬送する搬送装置として機能するコンペ ァ 64が配設されている。取出室 52には、不活性ガス供給部 39、真空部 40、及びガ ス排出部 41が接続されて!、る。

[0082] 投入室 51には、ワーク供給ライン 65が隣接している。ワーク供給ライン 65は、未半 田付け対象物 92を投入室 51に供給する。ワーク供給ライン 65は、トレイ TRを載置 する載置部 66と、当該載置部 66からトレィ TRを受け入れるマウンタ 67とを備える。 載置部 66上において、 1つのトレィ TRは、複数個の接合物 93を搭載する。マウンタ 67は、トレイ TR上の接合物 93に、治具 43、半田シート 17、半導体素子 12、及び錘 44を順次積層する。すなわち、未半田付け対象物 92は、ワーク供給ライン 65上にお いて準備され、準備後に投入室 51に供給される。

[0083] 取出室 52には、ワーク排出ライン 68が隣接する。取出室 52における既半田付け対 象物 102は、ワーク排出ライン 68に排出される。ワーク排出ライン 68において、既半 田付け対象物 102から錘 44と治具 43が順次取り外され、残った半導体モジュール 1 0が製品として搬送される。

[0084] 次に、本実施形態のリフロー装置 HKが、半導体素子 12を回路基板 11に半田付け する方法を説明する。本実施形態のリフロー装置 HKは、図示しない制御装置を備 えている。該制御装置は、リフロー室 50、投入室 51、及び取出室 52のガス雰囲気調 整、投入扉 53、取出扉 54、入口扉 55、及び出口扉 56の開閉、及び搬送装置すな わちコンベア 58, 60, 63, 64の動作を制御する。

[0085] 第 2実施形態のリフロー装置 HKは、第 1実施形態と基本的に同様に、半田付けを 行う。すなわち、リフロー室 50は、ガスが供給されることによって、圧力 Pが常圧 Poより も高い設定圧力 P1 (0. 13MPa)になるように雰囲気調整される。この加圧状態にお いて、半田付けされる。未半田付け対象物 92は、ワーク供給ライン 65から投入室 51 に供給された後、当該投入室 51からリフロー室 50の加熱エリア 50a、冷却エリア 50b に搬送される。既半田付け対象物 102は、冷却エリア 50bから、取出室 52、ワーク排 出ライン 68に搬送される。

[0086] リフロー装置 HKは、入口扉 55と出口扉 56を閉鎖した状態において、投入扉 53、 取出扉 54及び仕切扉 57を同時に開放する。この状態において、投入室 51からリフ ロー室 50に未半田付け対象物 92を搬入する。同時に、リフロー室 50から取出室 52 に既半田付け対象物 102を搬出する。具体的には、投入室 51の未半田付け対象物 92は、リフ P—室 50のカロ熱エリ 50aに搬送される。同時に、カロ熱エリ 50aの未半 田付け対象物 92は、リフロー室 50の冷却エリア 50bに搬送される。同時に、冷却エリ ァ 50bの既半田付け対象物 102は、取出室 52に搬送される。リフロー室 50、投入室 51及び取出室 52における対応する未半田付け対象物 92および既半田付け対象物 102の搬送時において、投入室 51及び取出室 52の圧力は、リフロー室 50の圧力と 同一の値である設定圧力 P1に調整される。

[0087] リフロー装置 HKは、投入扉 53、取出扉 54及び仕切扉 57を閉鎖した状態において 、入口扉 55と出口扉 56を同時に開放する。この状態において、ワーク供給ライン 65 力も投入室 51に未半田付け対象物 92を搬入する。同時に、取出室 52からワーク排 出ライン 68に既半田付け対象物 102を搬出する。投入室 51と取出室 52の園生の圧 力が常圧 Poに戻された状態において、未半田付け対象物 92および既半田付け対 象物 102は搬送される。

[0088] 高周波発生装置 29が高周波加熱コイル 59に高周波電流を流すことにより、高周波 加熱コイル 59は、加熱エリア 50aにおける未半田付け対象物 92を高周波誘導加熱 する。その結果、半田シート 17が溶融する。未半田付け対象物 92は、半田シート 17 が完全に溶融したならば、冷却エリア 50bに搬送される。冷却エリア 50bにおいて、 溶融半田は冷却され、凝固する。

[0089] リフロー装置 HKは、設定圧力 P1を示す加圧状態において、半導体素子 12を回路 基板 11に半田付けする。このため、第 1実施形態の場合と同様に、ボイドの発生を抑 制し得る。

[0090] 第 2実施形態は、第 1実施形態の利点（1)〜（9)を有し、更に以下の利点を有する

(10)リフロー室 50は、加熱エリア 50aと冷却エリア 50bとに二分される。仕切扉 57 は、加熱エリア 50aと冷却エリア 50bとの間において、熱の流れを遮断する。このため 、加熱エリア 50aから冷却エリア 50bへの伝熱が抑制される。従って、既半田付け対 象物 102の冷却効果を高めることができる。 [0091] ( 11) 1つのトレィ TRが、複数個の未半田付け対象物 92を搭載する。複数個の未 半田付け対象物 92を同時に加熱することによって、半田付けが行われる。このため、 半導体モジュール 10の生産効率を向上させることができる。

[0092] 次に、本発明を具体化した第 3実施形態を、図 9 (a)及び図 9 (b)にしたがって説明 する。

図 9 (b)に示すように、第 3実施形態のリフロー装置 HKは、複数個すなわち 3個の 未半田付け対象物 92を、多段積み状態すなわち 3段積み状態で搭載する多段式ト レイ Rを有する。リフロー装置 HKは、複数個の未半田付け対象物 92を同時に加熱 することによって、各々の半田シート 17を溶融させる。リフロー装置 HKは、加熱室の 雰囲気温度を、半田の溶融温度 Tm以上にするための加熱方式を有する。

[0093] リフロー装置 HKは、加熱室として機能するリフロー室 70、投入室 71及び取出室 7 2を備えている。投入室 71及び取出室 72は、ワーク収容室を構成する。各リフロー室 70、投入室 71、及び取出室 72は、第 1実施形態のリフロー室 20、投入室 21及び取 出室 22と同様に機能する。

[0094] 投入室 71は、搬送方向（図 9に示す矢印方向）の上流側に位置するようにリフロー 室 70に接続されている。取出室 72は、前記搬送方向の下流側に位置するようにリフ ロー室 70に接続されている。各リフロー室 70、投入室 71、及び取出室 72の配置は、 第 1実施形態のリフロー室 20、投入室 21及び取出室 22の配置と同様である。リフロ 一室 70と投入室 71の間には、仕切部材として機能する投入扉 73が配置されている 。リフロー室 70と取出室 72の間には、仕切部材として機能する取出扉 74が配置され ている。投入室 71には、入口扉 75が設けられている。取出室 72には、出口扉 76が 設けられている。各投入扉 73、取出扉 74、入口扉 75、及び出口扉 76の構造及び機 能は、第 1実施形態の投入扉 23、取出扉 24、入口扉 25、及び出口扉 26と同じであ る。

[0095] リフロー室 70は、投入室 71に隣接する加熱エリア 70aと、取出室 72に隣接する冷 却エリア 70bとに二分されている。リフロー室 70は、加熱エリア 70aを冷却エリア 70b 力も仕切るための仕切カーテン 77を有する。仕切カーテン 77は卷取り式である。仕 切カーテン 77は、冷却エリア 70bに対して、加熱エリア 70aの熱を遮断するシート状 である。仕切カーテン 77は、加熱エリア 70aと冷却エリア 70bとの間の雰囲気ガスの 移動を制限する。つまり、リフロー室 70は、高温室として機能する加熱エリア 70aと、 低温室として機能する冷却エリア 70bとに仕切られて 、る。仕切カーテン 77に代えて 、第 2実施形態に示すように開閉可能な仕切扉を配置しても良い。

[0096] 加熱エリア 70aには、投入室 71から加熱エリア 70aに投入された未半田付け対象 物 92を搬送する搬送装置として機能するコンベア 78が配設されて 、る。加熱エリア 7 Oaには、リフロー室 70の雰囲気温度を調整するために高温のガスを供給するガス供 給装置 79が接続されている。リフロー室 70の加熱エリア 70aは、ガス供給装置 79に より、所定の温度に、かつ、常圧 Poよりも高い圧力である設定圧力 P1 (0. 13MPa) に保たれている。ガス供給装置 79は加熱装置として機能する。リフロー室 70の冷却 エリア 70bには、加熱エリア 70aから投入された未半田付け対象物 92を搬送する搬 送装置として機能するコンベア 80が配設されている。

[0097] 投入室 71には、未半田付け対象物 92を搬送する搬送装置として機能するロボット などの移送機 81が配設されている。投入室 71には、不活性ガス供給部 35、真空部 36、及びガス排出部 37が接続されている。

[0098] 取出室 72には、既半田付け対象物 102を搬送する搬送装置として機能するロボッ トなどの移送機 82が配設されている。取出室 72には、不活性ガス供給部 39、真空 部 40、及びガス排出部 41が接続されている。

[0099] 投入室 71には、当該投入室 71に隣接するワーク供給ライン 83から、未半田付け対 象物 92が供給される。ワーク供給ライン 83は、マウンタ 84と、ロボットなどの移送機 8 5とを備えている。マウンタ 84は、接合物 93に、治具 43、半田シート 17、半導体素子 12、および錘 44を順次積層する。移送機 85は、多段式トレイ尺に、複数個の未半田 付け対象物 92を多段積みする。図 4に示すような未半田付け対象物 92は、ワーク供 給ライン 83において準備され、投入室 71に供給される。

[0100] 取出室 72に収容されている既半田付け対象物 102は、当該取出室 72に隣接する ワーク排出ライン 86に排出される。ワーク排出ライン 86は、多段式トレイ Rカも既半田 付け対象物 102を取り出すロボットなどの移送機 87を備えている。移送機 87は、既 半田付け対象物 102を、図示しない搬送コンベアに移送する。コンベアなどの搬送 機構を有するトレイ回収ライン 88は、既半田付け対象物 102が取り出された後の多 段式トレイ Rを、ワーク排出ライン 86からワーク供給ライン 83に戻す。

[0101] 次に、本実施形態のリフロー装置 HKが、半導体素子 12を回路基板 11に半田付け する方法について説明する。リフロー装置 HKは、図示しない制御装置を備えている 。該制御装置は、各リフロー室 70、投入室 71、及び取出室 72のガス雰囲気調整、各 投入扉 73、取出扉 74、入口扉 75、及び出口扉 76の開閉、及び、コンベア 78, 80や 移送機 81, 82などの搬送機構の動作を制御する。

[0102] 第 3実施形態のリフロー装置 HKは、第 1,第 2実施形態のリフロー装置 HKとはカロ 熱方式が異なるが、基本的に同じ動作で半田付けを行う。すなわち、第 3実施形態 のリフロー室 70の圧力 Pも、リフロー室 70にガスが供給されることによって、常圧 Poよ りも高い圧力である設定圧力 P1 (0. 13MPa)になるように雰囲気調整される。このよ うな加圧状態のリフロー室 70において、半田付けが行われる。未半田付け対象物 92 は、ワーク供給ライン 83から投入室 71に供給された後、当該投入室 71からリフロー 室 70の加熱エリア 70a、冷却エリア 70bに搬送される。既半田付け対象物 102は、冷 却エリア 70bから、取出室 72、ワーク排出ライン 86の順に排出される。

[0103] リフロー装置 HKでは、入口扉 75と出口扉 76を閉鎖した状態において、投入扉 73 、取出扉 74及び仕切カーテン 77を同時に開放する。この状態において、未半田付 け対象物 92は、投入室 71から加熱エリア 70aに搬入される。既半田付け対象物 102 は、冷却エリア 70bから取出室 72に搬出される。リフロー室 70、投入室 71及び取出 室 72における未半田付け対象物 92および既半田付け対象物 102の搬送時、投入 室 71及び取出室 72の圧力は、リフロー室 70の圧力と同一の設定圧力 P1に調節さ れる。

[0104] リフロー装置 HKは、投入扉 73、取出扉 74及び仕切カーテン 77を閉鎖した状態に おいて、入口扉 75と出口扉 76を同時に開放する。この状態において、未半田付け 対象物 92は、ワーク供給ライン 83から投入室 71に搬入される。既半田付け対象物 1 02は、取出室 72からワーク排出ライン 86に搬出される。投入室 71と取出室 72の圧 力を常圧 Poに戻した状態において、未半田付け対象物 92および既半田付け対象 物 102は搬送される。 [0105] 加熱エリア 70aは、雰囲気ガスによって高温である設定温度 T1にされ、その熱によ り未半田付け対象物 92が加熱され、半田シート 17が溶融する。半田シート 17が完 全に溶融したならば、未半田付け対象物 92は、加熱エリア 70aから冷却エリア 70bに 搬送される。溶融半田は、冷却エリア 70bにおいて冷却され、凝固する。

[0106] 第 3施形態のリフロー装置 HKは、設定圧力 P1を示す加圧状態において半田付け を行うため、第 1,第 2実施形態と同様に、ボイドの発生を抑制し得る。

第 3実施形態は、第 1実施形態の利点（1)〜(4) , (9)及び第 2実施形態の利点（1 0) , (11)と同様の利点を有する。

[0107] 上記各実施形態は、以下のように変更しても良い。

上記各実施形態において、リフロー室 20, 50, 70の各々に接続されるワーク収容 室は、 1つでも良い。この場合、当該 1つのワーク収容室から、対応するリフロー室 20 , 50, 70に未半田付け対象物 92を投入する。リフロー室 20, 50, 70の各々から、前 記ワーク収容室に、既半田付け対象物 102を取り出す。すなわち、投入室 21, 51, 7 1と取出室 22, 52, 72を兼用するワーク収容室を設けても良い。

[0108] 溶融半田が凝固する前に、各リフロー室 20, 50, 70から既半田付け対象物 102を 取り出して、ワーク収容室に搬送しても良い。この場合も、ワーク収容室は、リフロー 室 20, 50, 70と同一圧力である設定圧力 P1を示す加圧状態に調整される。その結 果、半田溶融域における加圧状態が維持させる。

[0109] 第 2,第 3実施形態において、溶融半田が凝固する前に、未半田付け対象物 92を リフロー室 50, 70から取出室 52, 72に搬送する場合、仕切扉 57および仕切カーテ ン 77を省略しても良い。つまり、リフロー室 20, 50における冷去 Pエリア 50b, 70bを区 画しなくても良い。

[0110] この場合、半田溶融状態の未半田付け対象物 92は、取出室 52, 72がリフロー室 5 0, 70と同一圧力に調整された状態において、リフロー室 20, 50から取出室 52, 72 に搬送される。取出室 52, 72に搬入された未半田付け対象物 92は、溶融半田が凝 固するまで、該取出室 52, 72に留め置かれる。半田が凝固したならば、取出室 52, 72の減圧およびガス置換が行われ、その後、既半田付け対象物 102がワーク排出ラ イン 68, 86に搬送される。この場合、仕切扉 57および仕切カーテン 77を省略してい る分、リフロー装置 HKの構成は簡略ィ匕される。

[0111] 上記各実施形態において、リフロー室 20, 50, 70の設定圧力 P1を 0. 13MPaとし ているが、 0. 13MPaよりも高い圧力にしても良い。

上記各実施形態において、リフロー室 20, 50, 70の設定圧力 P1を 0. 13MPaとし ている力 材質や表面処理の状況によっては、 0. l lMPa以上、 0. 13MPa以下の 範囲の圧力としても良い。ボイドを抑制するために必要な設定圧力 P1は、濡れ性と 表面張力などに応じて変更可能である。リフロー室 20, 50, 70の圧力は、常圧 Po、 即ちおおよそ 0. 1023MPaに近いと、容器の耐久性の点で有利である。

[0112] 上記各実施形態において、リフロー室 20, 50, 70の圧力 Pを監視しても良い。この 場合、当該監視によって得られた圧力値に基づき雰囲気ガスをリフロー室 20, 50, 7 0に導入することによって、リフロー室 20, 50, 70の圧力 Pを一定に保つ。

[0113] 上記各実施形態において、半田付け時のリフロー室 20, 50, 70は、還元性ガス雰 囲気すなわち水素ガス 100%雰囲気であった。此に限らず、半田付け時のリフロー 室 20, 50, 70を、還元性ガスを含むガス雰囲気にしても良い。例えば、半田付け時 のリフロー室 20, 50, 70は、 3%の水素ガス（還元性ガス）を、窒素ガス（不活性ガス) に混合したガス雰囲気としても良 、。

[0114] 還元性ガスは、水素ガスを含むガスに限らず、ホルムアルデヒドを含むなど他の組 成のガスであっても良い。

上記各実施形態において、投入室 21, 51, 71及び取出室 22, 52, 72に導入す るガスを、還元性ガスにしても良い。

[0115] 上記各実施形態において、例えばリフロー室 20, 50, 70に発熱装置を設け、該発 熱装置によって半田シート 17を加熱しても良い。

また、ヒートシンク 13に熱媒体を流通させても良い。この場合、当該ヒートシンク 13 力 半田シート 17に熱を伝えることによって、半田シート 17を加熱する。

[0116] 第 1,第 2実施形態では、高周波誘導加熱による錘 44からの伝熱によって、半田シ ート 17を加熱していた。此を変更して、高周波加熱コイル 28, 59によって半田シート 17を直接加熱しても良い。半田シート 17周辺のワーク部位を加熱しても良い。この 場合、該ワーク部位からの伝熱によって半田シート 17を加熱し得る。 [0117] 未半田付け対象物 92は、ヒートシンク 13を接合していない状態の回路基板 11のみ を含んでも良い。この場合、各リフロー室 20, 50, 70には、回路基板 11と半導体素 子 12からなる未半田付け対象物が収容され、半田付けが行われる。リフロー室 20, 5 0, 70に搬送する未半田付け対象物 92の数を、変更しても良い。一斉に加熱する未 半田付け対象物 92の数を、変更しても良い。半導体モジュールが、複数の回路基板 11を備えても良い。

[0118] 錘 44は、材料の削り出しによる一体ィ匕部品に限らない。錘 44は、複数の分割体を 接合することによって形成した一つの集合体であっても良い。

錘 44に替えて、半導体素子 12の 1個分に対応する子錘を、複数用いても良い。具 体的には、 1つの回路基板 11に接合される 4つの半導体素子 12に対応して、 4つの 子錘を用意する。子錘の各々は、対応する半導体素子 12の直上に配置される。

[0119] 上記半田シート 17の成分は、上記実施形態に限定されない。すなわち、ボイドの発 生を抑制するためには、溶融半田を常圧 Po以上の圧力（設定圧力 P1)によって加圧 すれば良い。つまり、使用する半田シート 17の成分は限定されない。

[0120] 第 1,第 2実施形態において、リフロー室 20, 50のガス入口に接続される還元性ガ ス供給部 30は、減圧弁 30cを有していた。リフロー室 20, 50のガス出口に接続され るガス排出部 32は、絞り弁 32cを有していた。しかし、減圧弁および絞り弁の配置態 様を変更しても良い。

[0121] 例えば、還元性ガス供給部 30が減圧弁 30cと絞り弁を有し、且つ、ガス排出部 32 も減圧弁と絞り弁 32cを有しても良い。この場合、リフロー室 20, 50へのガス導入量と 、リフロー室 20, 50からのガス排出量を同一に設定することによって、リフロー室 20, 50の圧力を一定の設定圧力 P1に保つ。

[0122] 上記実施形態とは逆に、還元性ガス供給部 30が絞り弁のみを有し、ガス排出部 32 が減圧弁のみを有しても良!、。

図 10に示すように、第 3実施形態における投入室 71の移送機 81と取出室 72の移 送機 82に代えて、搬送装置として機能するコンベア 90, 91を設けても良い。

[0123] 図 3 (a)に示す第 1実施形態において、リフロー室 20に還元性ガス供給部 30とガス 排出部 32のみを接続しても良い。つまり、真空部 31を削除しても良い。 但し、真空部 31は、例えば真空部 31が無い場合に比較して、リフロー装置 HKの 起動時に、リフロー室 20における還元性ガス雰囲気を早く実現させることができる。よ つて、真空部 31をリフロー室 20に接続する方が好ましい。

Claims

請求の範囲

[1] 回路基板（11)に半導体素子（12)を半田付けする半田付け装置 (HK)であって、 未半田付け対象物（92)は、回路基板（11)と、半導体素子（12)と、前記回路基板（ 11)と前記半導体素子（12)との間に配置される半田付け前の半田（17)とを有し、既 半田付け対象物（102)は、回路基板 (11)と、半導体素子（12)と、前記半導体素子 (12)を前記回路基板（11)に半田付けする半田層 (H)とを有し、該半田付け装置（ HK)は、

前記未半田付け対象物（92)を加熱することによって前記半田（17)を溶融させる ための加熱室（20)と、

前記加熱室（20)に投入される前記未半田付け対象物（92)と、前記加熱室（20) 力 取り出された既半田付け対象物（102)とを収容するワーク収容室（21, 22)と、 前記加熱室（20)と前記ワーク収容室（21, 22)との間において、前記未半田付け 対象物（92)及び前記既半田付け対象物（102)を搬送する搬送装置（27, 34, 38) と、

前記加熱室 (20)に収容された前記未半田付け対象物（92)を加熱する加熱装置（ 28, 29)と、

前記加熱室（20)に、還元性ガスを含む雰囲気ガスを導入する第 1ガス導入部（30 )と

を備える半田付け装置であって、

前記雰囲気ガスによって前記加熱室（20)の圧力（P)を常圧 (Po)よりも高くしたカロ 圧状態を実現し、前記半田（17)の溶融開始力 当該半田（17)が凝固するまでの半 田溶融域にぉ ヽて前記加圧状態で半田付けを行うように構成されて ヽることを特徴と する半田付け装置。

[2] 請求項 1に記載の半田付け装置 (HK)において、

前記加圧状態における前記加熱室（20)の圧力を 0. l lMPa以上にするように構 成されている半田付け装置。

[3] 請求項 1に記載の半田付け装置 (HK)において、

前記加圧状態における前記加熱室（20)の圧力を 0. 13MPa以上にするように構 成されている半田付け装置。

[4] 請求項 1に記載の半田付け装置 (HK)において、

前記加圧状態における前記加熱室（20)の圧力を 0. l lMPa〜0. 13MPaの範囲 内にするように構成されて 、る半田付け装置。

[5] 請求項 1〜4のうちいずれか一項に記載の半田付け装置 (HK)は更に、

前記ワーク収容室（21, 22)に不活性ガス又は前記雰囲気ガスを導入する第 2ガス 導入部（35, 39)と、

前記加熱室（20)に対して前記ワーク収容室（21, 22)を連通状態と非連通状態と に切り替え可能な仕切部材（23, 24)と

を備え、

前記ワーク収容室（21, 22)の圧力を前記加熱室（20)の圧力と同一の値 (P1)に 調整し、該調整後に前記仕切部材（23, 24)を開放することによって、前記ワーク収 容室（21, 22)と前記加熱室（20)との間において前記未半田付け対象物（92)およ び前記既半田付け対象物（102)を搬送するように構成されている半田付け装置。

[6] 請求項 1〜4のうちのいずれか一項に記載の半田付け装置 (HK)において、前記 搬送装置（34, 27, 38)は、前記未半田付け対象物（92)を前記ワーク収容室（21) から前記加熱室（20)に搬送し、且つ、前記既半田付け対象物（102)を前記加熱室 (21)から前記ワーク収容室（22)に搬送するための搬送方向を規定し、

前記ワーク収容室（21, 22)は、前記搬送方向において前記加熱室（20)の前に配 置される投入室（21)と、前記搬送方向にお!、て前記加熱室（20)の後に配置される 取出室（22)とを含み、

前記半田付け装置 (HK)は更に、

前記投入室（21)および前記取出室（22)の各々に不活性ガス又は前記雰囲気ガ スを導入する第 2ガス導入部（35)と、

前記加熱室（20)に対して前記投入室（21)を連通状態と非連通状態とに切り替え 可能であるとともに、前記加熱室（20)に対して前記取出室（22)を連通状態と非連 通状態とに切り替え可能な仕切部材 (23, 24)と

を備え、 前記投入室（21)の圧力を前記加熱室（20)の圧力と同一の値 (P1)に調整し、該 調整後に前記仕切部材 (23, 24)を開放した状態において、前記未半田付け対象 物（92)を前記投入室（21)から前記加熱室（20)に搬送するように構成されて 、る半 田付け装置。

[7] 請求項 1〜4のうちのいずれか一項に記載の半田付け装置 (HK)において、前記搬 送装置（34, 27, 38)は、前記未半田付け対象物（92)を前記ワーク収容室（21)か ら前記加熱室（20)に搬送し、且つ、前記既半田付け対象物（102)を前記加熱室（2 1)から前記ワーク収容室（22)に搬送するための搬送方向を規定し、

前記ワーク収容室（21, 22)は、前記搬送方向において前記加熱室（20)の前に配 置される投入室（21)と、前記加熱室（20)の後に配置される取出室（22)とを含み、 前記半田付け装置は更に、

前記投入室（21)および前記取出室（22)の各々に不活性ガス又は前記雰囲気ガ スを導入する第 2ガス導入部（39)と、

前記加熱室（20)に対して前記投入室（21)を連通状態と非連通状態とに切り替え 可能であるとともに、前記加熱室（20)に対して前記取出室（22)を連通状態と非連 通状態とに切り替え可能な仕切部材 (23, 24)と

を備え、

前記取出室（22)の圧力を前記加熱室（20)の圧力と同一の値 (P1)に調整し、該 調整後に前記仕切部材 (23, 24)を開放した状態において、前記既半田付け対象 物（102)を前記加熱室（20)から前記取出室（22)に搬送するように構成されて！、る 半田付け装置。

[8] 請求項 1〜7のうちいずれか一項に記載の半田付け装置 (HK)において、

前記半田（17)は前記加熱室（20)において溶融され、

当該半田（17)の凝固後に、前記既半田付け対象物（102)を前記加熱室（20)か ら取り出して搬送するように構成されて 、る半田付け装置。

[9] 請求項 1〜8のうちいずれか一項に記載の半田付け装置 (HK)において、

前記加熱装置（28, 29)は、前記未半田付け対象物（92)を高周波誘導加熱する ように構成されて 、る半田付け装置。

[10] 請求項 1〜9のうちいずれか一項に記載の半田付け装置 (HK)は更に、 前記加熱室（20)に導入された前記雰囲気ガスを、前記加熱室（20)の外部に排出 するガス排出部（32)と、

前記加熱室（20)に導入される前記雰囲気ガスを、前記ガス排出部（32)で排出し ながら、前記加熱室（20)の圧力を一定値 (P1)に維持するように構成されている圧 力調整部（30c, 32c)と

を備える半田付け装置。

[11] 回路基板（11)に半導体素子（12)を半田付けする方法であって、該半田付け方法 は、

半田溶融前の未半田付け対象物（92)を加熱室（20)に準備することであって、前 記未半田付け対象物（92)は、前記回路基板（11)と、前記半導体素子（12)と、前 記回路基板 (11)と前記半導体素子（ 12)との間に配置された半田（ 17)とを有するこ とと、

前記加熱室（20)に投入される前記未半田付け対象物（92)と、前記加熱室（20) 力 取り出される半田溶融後の既半田付け対象物（102)とを、ワーク収容室（21, 2 2)に収容することと、

前記ワーク収容室（21, 22)と前記加熱室（20)との間において、前記未半田付け 対象物（92)および前記既半田付け対象物（102)を搬送することと、

前記加熱室（20)において前記未半田付け対象物（92)を加熱することによって前 記半田（17)を溶融させることと

を備える半田付け方法であって、

還元性ガスを含む雰囲気ガスを前記加熱室（20)に導入することによって、前記カロ 熱室 (20)の圧力を常圧 (Po)よりも高くした加圧状態を実現することと、

前記半田（17)の溶融開始から当該溶融半田（17)が凝固するまでの半田溶融域 において、前記加圧状態において前記回路基板（11)に前記半導体素子（12)を半 田付けすることと

を特徴とする半田付け方法。

[12] 半導体装置（10)の製造方法であって、前記半導体装置（10)は、回路基板 (11)と 、該回路基板（11)に半田付けされた半導体素子（12)とを含み、前記製造方法は、 加熱室（20)に半田溶融前の未半田付け対象物（92)を準備することであって、前 記未半田付け対象物（92)は、前記回路基板（11)と、前記半導体素子（12)と、前 記回路基板 (11)と前記半導体素子（ 12)との間に配置された半田（ 17)とを有するこ とと、

前記加熱室（20)に投入される前記未半田付け対象物（92)と、前記加熱室（20) から取り出される半田溶融後の既半田付け対象物（102)とをワーク収容室（21, 22) に収容することと、

前記ワーク収容室（21, 22)と前記加熱室（20)との間において、前記未半田付け 対象物（92)および前記既半田付け対象物（102)を搬送することと、

前記加熱室（20)において前記未半田付け対象物（92)を加熱することによって前 記半田（17)を溶融させることと

を備える半導体装置の製造方法であって、

前記加熱室（20)に還元性ガスを含む雰囲気ガスを導入することによって、前記カロ 熱室 (20)の圧力を常圧 (Po)よりも高くした加圧状態を実現することと、

前記半田（17)の溶融開始から当該溶融半田（17)が凝固するまでの半田溶融域 において、前記加圧状態において前記回路基板（11)に前記半導体素子（12)を半 田付けすることと

を特徴とする半導体装置の製造方法。