(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の板状の基材の第一面と電子部品との間に熱硬化性接着剤を介在させて前記基材と電子部品とを接着させる電子部品の接着装置であって、
前記基材の第一面とは反対側の第二面に接して前記基材を支持する伝熱性の支持体を備え、当該支持体を通じて前記基材を加熱する第１加熱ユニットと、
輻射熱により前記基材の第二面を直接加熱する第２加熱ユニットと、
前記第１加熱ユニットと前記第２加熱ユニットとによる熱付与により、前記接着剤の温度が目標となる温度条件を満たすように前記第１加熱ユニットと前記第２加熱ユニットとの動作を制御して温度変更制御を行う制御ユニットと、
を備えた電子部品の接着装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、前記支持体の温度が一定の温度範囲となるように前記第１加熱ユニットによる熱付与を制御する請求項１に記載の電子部品の接着装置。
【請求項３】
前記第２加熱ユニットの輻射熱源とは別に前記第１加熱ユニットの熱源が設けられている請求項１または２に記載の電子部品の接着装置。
【請求項４】
前記支持体が、前記基材の第二面に形成された放熱フィンを受け入れる収容空間を作り出すとともに前記基材の第二面における前記放熱フィンが形成されていない領域を支持するように構成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品の接着装置。
【請求項５】
前記収容空間内に前記第２加熱ユニットの輻射熱源が配置されている請求項４に記載の電子部品の接着装置。
【請求項６】
前記支持体が前記第２加熱ユニットと熱伝達可能に構成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の電子部品の接着装置。
【請求項７】
前記支持体が前記第２加熱ユニットのためのヒートシンクとして機能するように構成されている請求項６に記載の電子部品の接着装置。
【請求項８】
前記温度条件が、所定の第１目標温度となった後に、当該第１目標温度より高い第２目標温度となるように温度を段階的に経時変化させる条件である請求項１から７のいずれか一項に記載の電子部品の接着装置。
【請求項９】
前記基材の第一面の温度を検出する温度センサが備えられ、前記温度センサの検出値が前記制御ユニットに入力される請求項１から８のいずれか一項に記載の電子部品の接着装置。
【請求項１０】
複数の前記電子部品を個別に加圧して前記基材へ押し付ける加圧ユニットが備えられている請求項１から９のいずれか一項に記載の電子部品の接着装置。
【請求項１１】
前記第１加熱ユニットの熱源が金属製の前記支持体に内蔵されたヒータであり、前記第２加熱ユニットの熱源がハロゲンランプである請求項１から１０のいずれか一項に記載の電子部品の接着装置。
【請求項１２】
金属製の板状の基材に接して当該基材を支持する伝熱性の支持体を備え、当該支持体を通じて前記基材を加熱する第１加熱ユニットと、輻射熱により前記基材を直接加熱する第２加熱ユニットとを用い、前記第１加熱ユニットと前記第２加熱ユニットとによる熱付与により、前記基材と電子部品との間に介在させた熱硬化性接着剤を加熱して前記基材と電子部品とを接着させる電子部品の接着方法であって、
前記第１加熱ユニットによる熱付与を制御しつつ、
前記接着剤が所定の第１目標温度に達するまで前記第２加熱ユニットを加熱動作させるとともに前記第１目標温度に達した後は所定時間前記第２加熱ユニットの加熱動作を停止させ、さらに前記接着剤が前記第１目標温度より高い第２目標温度に達するまで前記第２加熱ユニットを加熱動作させるとともに前記第２目標温度に達した後は前記第２加熱ユニットの加熱動作を停止させる電子部品の接着方法。
【請求項１３】
前記接着剤における前記第１目標温度及び前記第２目標温度の所定時間の維持のために前記第２加熱ユニットの加熱動作の停止中は前記第１加熱ユニットによる熱付与を行う請求項１２に記載の電子部品の接着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の板状の基材の第一面と電子部品との間に熱硬化性接着剤を介在させて前記基材と電子部品とを接着させる電子部品の接着装置及び接着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品としてパワーモジュール（例えば、インバータ用のＩＧＢＴモジュール）が採用され、このパワーモジュールを構成する半導体素子の発熱を放熱する放熱板を基体として用いている半導体装置の製造装置が、例えば下記の特許文献１に示すように、従来から知られている。このパワーモジュールには半導体素子と接続されるバスバーの配設や半導体素子等を保護のためにハウジングが配置されており、上記製造装置は、このハウジングと放熱板（基材）とを熱硬化性接着剤を介して加熱接着する加熱接着機能を有する。この加熱接着工程では、ホットプレート上にパワーモジュールがその放熱板を介して載せられ、ハウジングと放熱板との間の接着領域には熱硬化性接着剤が塗布されている。この状態で、ハウジングがシリンダ等により放熱板に対して押圧されるとともに、接着剤が放熱板を介して加熱されることにより硬化され、ハウジングと放熱板が接着する。この加熱接着工程では、ホットプレートのヒータで発生して放熱板に伝えられる熱により、パワーモジュールを構成する電子部品を接合している半田が融点に達して溶融してしまうことなどを防止するため、温度センサからの検出信号に基づくヒータの加熱制御が行われている。
【０００３】
しかし、上述した従来の半導体装置の製造装置による加熱接着においては、ヒータ熱がホットプレートを介して放熱板（基材）に熱伝導するが、ホットプレートの熱容量が大きいため、ヒータに対する制御を通じて放熱板を温度制御する際に、ホットプレート自体が温度制御の遅延要素となるという不都合が生じている。そのため、短時間で目標温度に達するように制御することが難しく、オーバーシュートが生じたり、加熱工程が長くなるなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０８１２５号公報（段落番号００３１−００４２、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、基材の温度をすばやく調整でき、熱硬化性接着剤に対して適切な温度制御が実現できる、電子部品の接着装置及び接着方法が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る、金属製の板状の基材の第一面と電子部品との間に熱硬化性接着剤を介在させて前記基材と電子部品とを接着させる電子部品の接着装置の特徴構成は、前記基材の第一面とは反対側の第二面に接して前記基材を支持する伝熱性の支持体を備え、当該支持体を通じて前記基材を加熱する第１加熱ユニットと、輻射熱により前記基材の第二面を直接加熱する第２加熱ユニットと、前記第１加熱ユニットと前記第２加熱ユニットとによる熱付与により、前記接着剤の温度が目標となる温度条件を満たすように前記第１加熱ユニットと前記第２加熱ユニットとの動作を制御して温度変更制御を行う制御ユニットと、を備えている点にある。
【０００７】
この特徴構成によれば、熱硬化性接着剤を加熱するために基材に熱を付与するにあたって、それぞれ温度変更制御が可能な２つの加熱ユニットを用いているので、使用している熱硬化性接着剤の特性に適応した温度変化で熱硬化性接着剤の加熱または温度保持あるいはその両方を容易に実現することできる。さらに、第２加熱ユニットでは輻射熱が用いられているので基材の熱受容面の平面性が悪くても良好に熱付与することができる。
【０００８】
ここで、前記制御ユニットが、前記支持体の温度が一定の温度範囲となるように前記第１加熱ユニットによる熱付与を制御すると好適である。伝熱性のある支持体は、熱容量の大きいブロック体として機能することができるので、この支持体の温度が一定の温度範囲に保持されることで、支持体から基材への熱付与が安定した、つまり熱衝撃を伴わない穏やかなものとなる。このことは、熱硬化性接着剤がその加熱過程において一定温度での保温を要求する場合、この第１加熱ユニットによって安定的な保温を実現させることができるので特に利点となる。
【０００９】
また、第２加熱ユニットの輻射熱源とは別に前記第１加熱ユニットの熱源が設けられていると好適である。第２加熱ユニットの輻射熱源を共通的に第１加熱ユニットの熱源とした場合に比べ、第１加熱ユニットと第２加熱ユニットとの熱発生をそれぞれ個別に制御することができるので、より熱硬化性接着剤に要求されている加熱挙動に適用させることができる。
【００１０】
本発明の好適な実施形態の１つでは、前記支持体が、前記基材の第二面に形成された放熱フィンを受け入れる収容空間を作り出すとともに前記基材の第二面における前記放熱フィンが形成されていない領域を支持するように構成されている。フィンはその形状から接触面からの伝導熱によって熱付与することは困難であるが、輻射熱を用いるとフィンによる表面積拡大が熱付与にも寄与し、基材に対する効率的な熱付与が可能となる。このため、外方に突出した放熱フィンを受け入れるような収容空間を形成し、支持体がフィンを回避しながら基材の第二面を支持することで、基材との間でフィンに妨害されない安定した熱伝導面を得ることができる。その際に、その収容空間内に前記第２加熱ユニットの輻射熱源を配置すると、フィンに対して効果的に輻射熱を付与できるとともに、できるだけ外部から遮断された輻射熱源の配置スペースが確保できる。
【００１１】
さらに、前記支持体が前記第２加熱ユニットと熱伝達可能に構成されているならば、第１加熱ユニットに独立した熱源を備えるか否かに関わらずに、前記第２加熱ユニットの熱源を共通熱源として第１加熱ユニットが利用することができたり、第２加熱ユニットの冷却機構を不要にすることができる。従って、この特徴構成は、装置のコンパクト化、低コスト化に寄与する。特に、第１加熱ユニットが大きな熱容量を持つように構成すると、第１加熱ユニットが第２加熱ユニットの熱源を利用する時間帯に融通性ができ、好都合である。特に好適には、前記第１加熱ユニットの支持体を前記第２加熱ユニットのためのヒートシンクとして機能するように構成することにより、第２加熱ユニットからの熱を逃がす冷却機構として第１加熱ユニットの支持体を利用することができる。また、支持体に逃がされた熱は支持体においてその保温のために利用できるという副次的な利点も得られる。
【００１２】
温度上昇に伴って粘度低下し始め、その後のさらなる温度上昇で硬化し始める熱硬化性接着剤を用いて加熱接着する際、制御ユニットが所定の第１目標温度となった後に、当該第１目標温度より高い第２目標温度となるように温度を段階的に経時変化させる条件を採用すると好適である。
【００１３】
さらに、前記基材の第一面の温度を検出する温度センサが備えられ、前記温度センサの検出値が前記制御ユニットに入力されるようにすると、接着剤温度を推測してのフィードバック制御が可能となり、環境温度等の外乱にかかわらず、より信頼度の高い接着剤特性が得られ、適切な接着が実現する。
【００１４】
熱硬化性接着剤を用いた接着では加熱及び加圧しながら行うことが必要なものもあり、その場合、同時に複数の電子部品の基材への接着を行う際に、複数の前記電子部品を個別に加圧して前記基材へ押し付ける加圧ユニットが備えられていると、電子部品毎に安定した加圧が実現する。
【００１５】
本発明の好適な実施形態のひとつでは、前記第１加熱ユニットの熱源が金属製の前記支持体に内蔵されたヒータであり、前記第２加熱ユニットの熱源がハロゲンランプである。ここでいう支持体に内蔵されたヒータとは、支持体の内部に組み込まれたり、凹部に装着されたり、底面や側面に接合されたりしたヒータを意味しており、一般的には電気抵抗を利用した電気ヒータである。ハロゲンランプはランプの中では熱放出率が大きいので急速加熱に適している。
【００１６】
上述した本発明による電子部品の接着装置の技術的特徴は、同様の加熱接着原理を採用した電子部品の接着方法にも適用可能であり、本発明は、接着方法も権利の対象としている。例えば、そのような電子部品の接着方法は、金属製の板状の基材に接して当該基材を支持する伝熱性の支持体を備え、当該支持体を通じて前記基材を加熱する第１加熱ユニットと、輻射熱により前記基材を直接加熱する第２加熱ユニットとを用い、前記第１加熱ユニットと前記第２加熱ユニットとによる熱付与により、前記基材と電子部品との間に介在させた熱硬化性接着剤を加熱して前記基材と電子部品とを接着させる電子部品の接着方法であり、前記第１加熱ユニットによる熱付与を制御しつつ、前記接着剤が所定の第１目標温度に達するまで前記第２加熱ユニットを加熱動作させるとともに前記第１目標温度に達した後は所定時間前記第２加熱ユニットの加熱動作を停止させ、さらに前記接着剤が前記第１目標温度より高い第２目標温度に達するまで前記第２加熱ユニットを加熱動作させるとともに前記第２目標温度に達した後は前記第２加熱ユニットの加熱動作を停止させる。この接着方法では、熱硬化性接着剤の接着性を適切なものとするために要求される２つの異なる目標温度を有する経時的な加熱条件（加熱プロファイルで前もって規定しておくことができる）は、第１加熱ユニットと第２加熱ユニットの選択及び組み合わせを適切なものとすることにより、正確に満たすことができる。また、さらに、少なくとも第２加熱ユニットでは輻射熱が用いられているので、基材の熱受容面の平面性が悪くても良好な熱付与が実現する。
【００１７】
さらに、この接着方法でも、上述された本発明による接着装置に関して作用効果や好適な形態として記載された付加的な技術内容を取り込むことが可能である。特に、本発明の接着方法において、重要な好適実施形態の１つは、前記接着剤における前記第１目標温度及び前記第２目標温度の所定時間の維持のために前記第２加熱ユニットの加熱動作の停止中は前記第１加熱ユニットによる熱付与を行うことである。これにより、少なくとも第２加熱ユニットは連続使用することから回避される。このことは、使用寿命に難点があるハロゲンランプなどを第２加熱ユニットの熱源として用いる場合などには好都合である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１加熱ユニットと第２加熱ユニットとを用いて基材と電子部品との間の熱硬化性接着剤を加熱して基材と電子部品とを接着する接着方法を説明する模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の接着装置を示す模式図である。
【図３】加熱プロファイルの一例と、第１加熱ユニットと第２加熱ユニットとの動作状態を示すタイムチャート図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における電子部品接着制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態の接着装置を示す模式図である。
【図６】本発明の別な実施形態の接着装置を示す模式図である。
【図７】本発明の別な実施形態の接着装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明による金属製の板状の基材と電子部品との間に熱硬化性接着剤（以下単に接着剤と略称する）を介在させて前記基材と電子部品とを接着させる電子部品の接着方法を図１の模式図を用いて説明する。ここでは、例えば、電子部品は半導体素子１２を装着した電子回路基板１１であり、基材１０は放熱フィン付き冷却プレートであり、基材１０に電子回路基板１１を接着剤で接着するための本発明による接着方法が用いられている。この接着方法では、基材１０を支持している支持体２２を通じて熱を付与する、つまり基材１０に対して伝導熱を利用して熱を付与する第１加熱ユニット２０と、輻射熱を利用して熱を付与する第２加熱ユニット３０とが用いられ、それぞれの加熱ユニット２０，３０の加熱特性を利用して接着剤１３を経時的に加熱して基材と電子部品とを接着する。使用する接着剤１３及びこの接着剤１３によって接着される材料よって適正な加熱挙動が異なるため、複数の適正な加熱挙動を規定している加熱プロファイルが準備されている。各加熱プロファイルには、例えば、経時的に変化していく目標温度が規定されている。伝導熱を利用して熱を付与する第１加熱ユニット２０としては、熱伝導率が良好な銅製、アルミ製、鋼製のブロック体である支持体２２と、当該支持体２２に対する直接的な熱源、例えば支持体２２に取り付けられたヒータ（好ましくはプレート状で電気式のヒータ）２３とから構成される加熱ユニットが代表的である。輻射熱を利用して熱を付与する第２加熱ユニット３０としては、レーザやランプ３１（ハロゲンランプ、赤外ランプなど）といった光学熱源が代表的である。
【００２０】
この接着方法で取り扱う接着される物品と接着剤の種類が決定されると、それに最適な加熱プロファイルが選択され、加熱制御系に設定される（＃０１）。図１で例示された加熱プロファイルでは、第１加熱区間、第１保温区間、第２加熱区間、第２保温区間が時間経過に沿って規定されている。最初に第１加熱ユニット２０がＯＮされ、予備加熱が行われる。次いで、接着される物品としての電子部品１１、１２と放熱フィン付き基材１０との間に接着剤１３が介在（シート貼り付けや塗付）され、その状態で第１加熱ユニット２０の支持体に載置される（＃０２）。実質的な接着工程に入ると、まず第１加熱区間の加熱制御を実行するため、既にＯＮされている第１加熱ユニット２０に加えて第２加熱ユニット３０がＯＮされる（＃０３）。これにより、第２加熱ユニット３０による輻射熱がフィン側から基材１０に付与されることで、基材１０の温度、結果的には接着剤１３の温度が上昇する。第１加熱区間の最終上昇温度、つまり第１保温区間の保温温度である第１目標温度に達すると、第２加熱ユニット３０がＯＦＦされる（＃０４）。これにより、基材１０には第１加熱ユニット２０のみによる熱付与がなされるが、支持体の熱容量と第１目標温度と環境温度との相互影響で、基材１０つまり接着剤の温度はあまり上昇せず実質的に第１目標温度が保持される。この第１保温区間は接着剤の粘度が低下し、基材１０と電子回路基板（電子部品）１１との間の接触性が良好となる区間であると意味づけられる。第１保温区間によって規定されている保持時間が経過すると、再度、第２加熱ユニット３０がＯＮされる（＃０５）。これにより、第２加熱ユニット３０による輻射熱がフィン側から基材１０に再び付与されることで接着剤の温度をさらに上昇させる第２加熱区間の加熱制御が始まる。第２加熱区間の最終上昇温度、つまり第２保温区間の保温温度である第２目標温度に達すると、第２加熱ユニット３０がＯＦＦされる（＃０６）。これにより、接着剤の温度がほぼ第２目標温度に保持される第２保温区間の制御に移行する。この第２保温区間は接着剤が硬化し、基材１０と電子部品との接着を確実なものとする区間であると意味づけられる。第２保温区間によって規定されている保持時間が経過すると、基材１０と電子回路基板（電子部品）１１との接着プロセスが完了もしくは後工程への移行可能な接着状態となり、一体化された基材１０と電子部品である電子回路基板１１とを取り出し、第１加熱ユニット２０がＯＦＦされる（＃０７）。なお、続けて電子部品１１、１２と放熱フィン付き基材１０との接着が行われる場合は、第１加熱ユニット２０のＯＮ状態が維持される。なお、本プロセスで完全な接着剤の硬化が完了していない場合は、後工程において硬化処理を行う場合もある。
【００２１】
次に、上述した本発明の製造方法を採用した電子部品の接着装置の一つの実施形態（第１実施形態）について図面を用いて説明する。図２は、接着処理対象品としての半導体モジュールをセットした接着装置の構成を示す模式図である。まず、この半導体モジュールは、基材１０とこの基材１０の上面に配置される電子部品とからなる。この電子部品は、半導体素子１２を装着した電子回路基板１１であり、基材１０は冷却プレートとして機能する材料であればよいが、例えばアルミ板、銅板などを用いることができる。基材１０の表面（第１面）１０ａが電子回路基板１１の配置面として形成されており、基材１０の裏面（第２面）１０ｂには放熱用フィン１０ｃが多数形成されている。基材１０の表面１０ａと電子回路基板１１との間に接着剤１３を介在させた状態での、接着装置による加熱及び加圧処理によって、基材１０と電子回路基板１１とが接着される。
【００２２】
この実施形態での接着装置は、加熱プレス機のような形態であり、その下部プレス盤として機能するホットプレート２と、上部プレス盤として機能する加圧ユニット６とを備えている。ホットプレート２は、比較的大きな熱容量を有する熱伝導ブロック体としての基部２１とこの基部２１から上方に延びた突出部としての支持体２２、及び熱源としての電気ヒータ（以下単にヒータと略称する）２３とからなる。ヒータ２３はプレートヒータであり、基部２１の平坦な下面に良好な熱伝達が可能なように密接接合している。支持体２１は基材１０の裏面１０ｂにおけるフィン１０ｃが形成されていない領域を支持可能なように寸法形状が決定されている。その結果、フィン１０ｃと対向する領域では支持体２２が除外されており、支持体２２と基部２１とによって囲まれた空間（収容空間）２５が形成されている。基部２１と支持体２２は熱容量が大きい伝熱体として一体的に成形されると好都合であり、その材料としては金属、特にアルミが適している。ヒータ２３で発生した熱はこの基部２１と支持体２２からなる伝熱体を伝導して半導体モジュールの基材１０に伝達され、結果的には接着剤１３に伝達される。この実施形態では、基部２１と支持体２２とヒータ２３とによって伝導熱を用いた第１加熱ユニット２０が構成される。
【００２３】
図２では模式的に図示されているだけであるが、フィン１０ｃに対向する空間２５には光学熱源としてのハロゲンランプ３１と、ハロゲンランプ３１からの光のための反射体３２と、ハロゲンランプ３１と反射体３２とを支持する支持ブラケット３３とからなる第２加熱ユニット３０が備えられている。ハロゲンランプ３１から放射される光ビームは直接または反射体３２による反射を通じてフィン１０ｃに到達し、フィン１０ｃを加熱する。従って第２加熱ユニット３０は輻射熱を用いた加熱を実施する。ハロゲンランプ３１や反射体３２は動作時に高熱となるので、これらを冷却するため、水などの冷却媒体を循環ないしは貫流させる冷却管４１とポンプ４２が備えられている。冷却管４１は反射体３２や支持ブラケット３３との間で熱交換可能に組み付けられている。
【００２４】
基材１０の表面１０ａの温度を通じて接着剤１３の温度を検出（推定）するために、基材１０の表面１０ａに温度センサ２４が設置されている。この温度センサ２４は、詳しく図示されていないが、温度検出のためのプローブが基材１０の表面１０ａに対して出退可能に構成され、支持体２２に基材１０が載置されると、このプローブが基材１０の表面１０ａに接触し、温度検出が可能となる。
また、この実施形態では、加圧ユニット６は、半導体素子１２を回避しながら各電子回路基板１１を押し付けるための押圧用冶具６１と、この押圧用冶具６１を加圧する流体圧シリンダ６２とから構成されている。これにより、加圧ユニット６は、それぞれの電子部品モジュールにおける電子回路基板１１を接着剤１３を介して基材１０に個別に押し付けることができる。第１加熱ユニット２０もしくは支持体２２には、電子部品モジュールが載置されておらず温度センサ２４が機能しない状態でも、温度を制御するための温度センサ２６が設置されている。
【００２５】
第１加熱ユニット２０、第２加熱ユニット３０、加圧ユニット６、冷却用のポンプ４２の動作を制御するため、コントロールユニット５０が備えられている。コントロールユニット５０は、加熱制御部５１と、加熱プロファイル格納部５２と、冷却制御部５３と、加圧制御部５４を備えている。加熱制御部５１は第１加熱制御部５１ａと第２加熱制御部５１ｂとを有する。第１加熱制御部５１ａは、ヒータドライバ５６を介して第１加熱ユニット２０の熱源であるヒータ２３への給電を調整して第１加熱ユニット２０の加熱挙動を制御する。第２加熱制御部５１ｂは、ランプドライバ５５を介して第２加熱ユニット３０の熱源であるランプ３１への給電を調整して第２加熱ユニット３０の加熱挙動を制御する。第１加熱ユニット２０は大きな熱容量を有する基部２１と支持体２２とからなる伝熱体を介して基材１０に熱付与（伝導熱）することができるので、緩やかな加熱ないしは一定温度の保持（保温）に適した加熱挙動が可能である。第２加熱ユニット３０のハロゲンランプ３１からの強烈な光によって基材１０のフィン１０ｃに対して直接的に熱付与（輻射熱）することができるので、急速加熱に適した加熱挙動が可能である。従って、加熱制御部５１は、第１加熱ユニット２０と第２加熱ユニット３０とを適切に使い分けることにより、種々の経時的な温度曲線に沿った加熱を実現可能である。そのような経時的な温度曲線、または温度曲線を表すテーブルや演算式、もしくはこの経時的な温度曲線に接着剤１３の温度が沿うような熱付与をもたらす制御量セットなどを総称してここでは加熱プロファイルと名づけている。この加熱プロファイルは加熱プロファイル格納部５２に格納されており、接着作業に応じて、最適な加熱プロファイルが抽出され、第１加熱制御部５１ａ及び第２加熱制御部５１ｂに利用される。コントロールユニット５０には、温度センサ２４、２６からの温度検出信号が入力され、この温度検出信号から接着剤１３の温度を推定して、第１加熱制御部５１ａ及び第２加熱制御部５１ｂの制御、好ましくはフィードバック制御に用いられる。
【００２６】
冷却制御部５３は、第２加熱ユニット３０を液冷するために冷却管４１に水などの冷媒を循環させるためのポンプ４２をポンプドライバ５８を用いて制御する。加圧制御部５４は、電子回路基板１１を基材１０に押し付ける加圧ユニット６の流体圧シリンダ６２の駆動を制御弁Ｖを介して制御する。なお図２では複数の流体圧シリンダ６２への圧流体の供給・排出を共通的に行うような回路となっているが、これらの流体圧シリンダ６２を個別に駆動制御するような構成を採用してもよい。
【００２７】
次に、上述したように構成された接着装置による加熱接着工程を図３と図４を用いて説明する。図３は、図１で示したものと同じような加熱プロファイルを示す時間−温度曲線と、そのような加熱プロファイルを実現するために制御された第１加熱ユニット２０と第２加熱ユニット３０のＯＮ／ＯＦＦ制御タイムチャートを示している。図４は、この加熱接着工程における制御の流れを示すフローチャートである。
【００２８】
この加熱プロファイルも、経時的な順序で、第１加熱区間、第１保温区間、第２加熱区間、第２保温区間から構成されている。第１加熱区間は、ｔ0からｔ1の時間間隔で、接着剤温度（ないしは基材表面温度）が環境温度（室温）から第１目標温度Ｔ1まで上昇する区間となっている。第１保温区間は、ｔ1からｔ2の時間間隔で、接着剤温度（ないしは基材表面温度）がほぼ第１目標温度Ｔ1に保持されているか、僅かな勾配で温度上昇する区間となっている。なお本発明において、この第１保温区間で、僅かな勾配での温度下降が排除されているわけではない。第２加熱区間は、ｔ2からｔ3の時間間隔で、接着剤温度（ないしは基材表面温度）が第１目標温度Ｔ1からこの第１目標温度Ｔ1より高温の第２目標温度Ｔ2まで上昇する区間となっている。第２保温区間は、ｔ3からｔ4の時間間隔で、接着剤温度（ないしは基材表面温度）がほぼ第２目標温度Ｔ2に保持されているか、僅かな勾配での温度上昇あるいは僅かな勾配での温度下降となっている。第１目標温度Ｔ1の目安は接着剤１３が粘度低下する温度であり、第２目標温度Ｔ2の目安は接着剤１３が硬化する温度である。図３から明らかなように、第１加熱区間及び第２加熱区間では第１加熱ユニット２０による伝導熱と第２加熱ユニット３０による輻射熱の両者が利用され、第１保温区間及び第２保温区間では、第１加熱ユニット２０による伝導熱だけが利用されている。このタイムチャートで示されているように、第１加熱ユニット２０を第１加熱区間が始まる前に、つまり時間ｔ0の前に動作させ、第１加熱ユニット２０の基部２１や支持体２２を予熱し、必要な熱容量を予め蓄積しておくと、特に環境温度が低い場合には好都合となる。
【００２９】
なお、第１保温区間及び第２保温区間における第１加熱ユニット２０のＯＮ制御には、温度センサ２６からの検出信号に基づくフィードバック制御によってＯＮ／ＯＦＦが繰り返される制御、供給電力量を上下調整する制御なども含まれており、実質的に加熱制御が行われていること意味している。もちろん、第１加熱区間及び第２加熱区間における第１加熱ユニット２０や第２加熱ユニット３０のＯＮ制御でも、そのようなフィードバック制御が実行されてもよい。
さらに、第１加熱ユニット２０のＯＮ制御における好適な制御のひとつは、支持体２２の温度を一定の温度範囲にする制御である。温度センサ２６からの検出信号から支持体２２の温度は近似的に算定できるので、これをフィードバック値として、あらかじめ設定された目標温度範囲に支持体２２の温度を維持することが可能である。これにより第１加熱ユニット２０は安定した熱容量体として用いることができ、接着剤１３の保温区間での熱付与に好都合となる。例えば、図３で示すような加熱プロファイルが用いる場合では、支持体２２の温度をほぼ第２目標温度Ｔ2に維持することが好適である。
【００３０】
図４のフローチャートの順序に沿ってこの加熱接着工程を以下に説明する。
まずこの電子部品接着制御ルーチンがスタートすると、予熱のため第１加熱ユニット２０の熱源であるヒータ２３がＯＮされる（＃１２）。このフローチャートでは示されていないが予熱時間は環境温度等によって前もって設定しておくことができる。予熱の後には、電子部品１１、１２を基材１０の間に接着剤１３を配置して重ね合わせた状態で、基材１０を第１加熱ユニット２０の支持台２２に載置する。その際、基材１０のフィン１０ｃが収容空間２５に入り込むように位置決めし、フィン１０ｃを第２加熱ユニット３０のハロゲンランプ３１と対向させる（＃１４）。
【００３１】
第２加熱ユニット３０の熱源であるハロゲンランプ３１をＯＮすることで、第１加熱ユニット２０の伝導熱と第２加熱ユニット３０の輻射熱とによる、加熱プロファイルの第１加熱区間に沿った加熱が開始される（＃１６）。温度センサ２４による検出信号から基材１０の表面温度、結果的には接着剤１３の温度を算定し（＃１８）、この算定温度が第１目標温度Ｔ1に到達したかどうかをチェックし（＃２０）、算定温度が第１目標温度Ｔ1に達するまでこの加熱が続く（＃２０No分岐）。算定温度が第１目標温度Ｔ1に到達すると（＃２０Yes分岐）、第１加熱区間が終了したとみなして、ハロゲンランプ３１をＯＦＦする（＃２２）。続いて、第１加熱ユニット２０の大きな熱容量を利用した第１保温区間に沿った所定時間である第１保持時間ΔＳ1＝ｔ2−ｔ1の温度保持を実行するためにタイマーをスタートさせ（＃２４）、タイマー経過時間が第１保持時間ΔＳ1に到達したかどうかをチェックしながら（＃２６）、第１保持時間ΔＳの温度保持を行う（＃２６No分岐）。タイマー経過時間が第１保持時間ΔＳ1に到達すると（＃２６Yes分岐）、第１保温区間が終了したとみなして、タイマーをストップする（＃２８）。続いて、再び第２加熱ユニット３０の熱源であるハロゲンランプ３１をＯＮすることで、第１加熱ユニット２０の伝導熱と第２加熱ユニット３０の輻射熱とによる、加熱プロファイルの第２加熱区間に沿った加熱が開始される（＃３０）。ここでも、接着剤１３の温度を算定し（＃３２）、この算定温度が第２目標温度Ｔ2に到達したかどうかをチェックし（＃３４）、算定温度が第２目標温度Ｔ2に達するまでこの加熱が続く（＃３４No分岐）。算定温度が第２目標温度Ｔ2に到達すると（＃３４Yes分岐）、第２加熱区間が終了したとみなして、ハロゲンランプ３１をＯＦＦする（＃３６）。続いて、第２保温区間に沿った所定時間である第２保持時間ΔＳ2＝ｔ4−ｔ3の温度保持を実行するためにタイマーをスタートさせ（＃３８）、タイマー経過時間が第２保持時間ΔＳ2に到達したかどうかをチェックしながら（＃４０）、第１保持時間ΔＳ2の温度保持を行う（＃４０No分岐）。タイマー経過時間が第２保持時間ΔＳ2に到達すると（＃４０Yes分岐）、第２保温区間が終了したとみなして、タイマーをストップする（＃４２）。
【００３２】
これにより、支持台２２に載置した電子部品１１、１２と基材１０の加熱接着工程は終了となるので、さらに加熱接着工程を行う部品が残っているかどうかチェックし（＃４４）、残っていれば（＃４４No分岐）、ステップ＃１４に戻って、次の部品の加熱接着工程を始める。加熱接着すべき部品が残っていない場合（＃４４Yes分岐）、第１加熱ユニット２０のヒータ２３をＯＦＦして（＃４６）、作業を終了する。
【００３３】
次に、図５を用いて、本発明による接着装置の第２実施形態を説明する。この第２実施形態では、図２に示す第１実施形態に比べて、第１加熱ユニット２０からヒータ２３が省略され、第２加熱ユニット３０から反射体３１が省略され、第２加熱ユニット３０を冷却する冷却管４１とポンプ４２が省略されている。その結果、コントロールユニット５０から冷却制御部５３が省略され、加熱制御部５１は熱源としてのハロゲンランプ３１の制御を行うように構築されている。この第２実施形態の最も重要な点は、第２加熱ユニット３０のの輻射熱源であるハロゲンランプ３１が第１加熱ユニット２０の熱源としても利用されていることである。
【００３４】
この第２実施形態では、ハロゲンランプ３１による光が基材１０だけでなく第１加熱ユニット２０の基部２１と支持体２２にも到達する。ハロゲンランプ３１のＯＮ時には、第２加熱ユニット３０は直接的な輻射熱によって基材１０に熱付与するるとともに、第１加熱ユニット２０はその輻射熱によって熱付与された基部２１と支持体２２とを仲介して支持体２２を通じて伝導熱によって基材１０に熱付与する。第２加熱ユニット３０による基材１０への熱付与はハロゲンランプ３１のＯＦＦにより中断される。これに対して、基部２１と支持体２２とは比較的大きな熱容量を有することから熱エネルギを蓄積することができるので、ハロゲンランプ３１がＯＦＦされても、第１加熱ユニット２０による基材１０への熱付与は続行される。従って、ハロゲンランプ３１をＯＮすることで、第１加熱ユニット２０と第２加熱ユニット３０とによる熱付与により接着剤１３を加熱することができ、ハロゲンランプ３１をＯＦＦすることで、第１加熱ユニット２０のみによる熱付与により接着剤１３を保温することが可能となる。その際、必要に応じて第１加熱ユニット２０を予熱しておいても好適である。
【００３５】
〔その他の実施形態〕
（１）上述した実施の形態では、第１目標温度と第２目標温度は所定の温度値として取り扱われていたが、第１目標温度及び第２目標温度を所定の温度範囲をもつ値として取り扱ってもよい。つまり、算定された接着剤温度が第１目標温度範囲及び第２目標温度範囲に入るように第１加熱ユニット２０または第２加熱ユニット３０あるいはその両方による熱付与を制御することも本発明に含まれる制御である。
【００３６】
（２）上述した実施の形態では、温度センサ２４は基材１０の表面１０ａ（接着剤１３側）の温度を検出するように配置されていたが、さらに、温度センサを追加し、基材１０の裏面１０ｂ（直接輻射熱が付与される側）の温度も検出するような構成を採用してもよい。この構成では、基材１０の表面温度と裏面温度を検出できるので、裏面温度が表面温度よりも高い場合には第２加熱ユニット３０がＯＦＦしてもその後、表面温度が上昇すること、つまり接着剤１３の温度が上昇することが予測可能である。このような予測制御の機能を付加することで接着剤１３の温度管理をさらに正確に行うことができる。このことは、第２加熱ユニット３０の輻射熱源に急速に基材１０の裏面１０ｂを加熱することができるハロゲンランプ３１などを採用した場合に特に有効である。
【００３７】
（３）図２を用いて説明した上述の実施形態では、ハロゲンランプ３１を輻射熱源とする第２加熱ユニット３０は、第１加熱ユニット２０の基部２１によって下面が、支持体２２によって側面が境界付けられ、上方を開口している収容空間２５に実質的に収容され、その収容空間２５に突入した基材１０のフィン１０ｃに対して輻射熱を付与する構成であった。しかしながら、輻射熱を付与する基材１０にフィン１０ｃが形成されていなくとも、同様に本発明による接着装置によって電子部品を接着することができるのはもちろんである。本発明にとって重要なことは、伝導熱と輻射熱の２つの形態での熱付与を行うことにより、自在な加熱プロファイルに沿った加熱接着が実現することである。従って、加熱接着対象物に対する伝導熱の付与箇所や輻射熱の付与領域は本発明において特に限定されていない。
【００３８】
（４）上述の実施形態では、加熱プロファイルとして、図３で示されているように、第１目標温度と第２目標温度を設定して２つの加熱区間と２つの保温区間を規定したものを採用したが、本発明で利用される加熱プロファイルはこのような加熱プロファイルに限定されない。例えば、１つの目標温度、１つの加熱区間と保温区間からなる加熱プロファイルから、３つ以上の目標温度、３つ以上の加熱区間または保温区間あるいはその両方からなる加熱プロファイルも採用することも可能である。
【００３９】
（５）上述の実施形態では、加圧ユニット６は、各電子部品モジュール毎に個別の流体シリンダ６２によって押し付け圧を受けるように構成されていた。しかしながら、図６に示すように、押圧用冶具６１は電子部品モジュール毎に個別に用意されているが、それら複数の押圧用冶具６１が共通の1台の流体シリンダ６２によって押し付け圧を受けるような構成を採用してもよい。また、図示されていないが、必要に応じて、押圧用冶具６１も複数の電子部品モジュールに対して共通化してもよい。
【００４０】
（６）前記第１加熱ユニット２０の支持体２２や基部２１を前記第２加熱ユニット３０のためのヒートシンクとして機能するように構成することも好適である。このことにより、第２加熱ユニット３０の構成部材、例えば動作によって高温となったハロゲンランプ３３や反射体３２や支持ブラケット３４からの熱を逃がす冷却機構として第１加熱ユニット２０の支持体２２や基部２１を利用することができる。また、ハロゲンランプ３３や支持体２２や基部２１から逃がされた熱は支持体２２や基部２１においてその温度を保持するため、あるいは場合によってはそれらを加熱するために利用できる。
【００４１】
（７）第１加熱ユニット２０の熱源であるヒータ２３を省いて、第２加熱ユニット３０の熱源であるハロゲンランプ３３等の輻射熱源を兼用使用する、上記第２実施形態の変形例が図７に示されている。この接着装置が、図５に示された上記第２実施形態と大きく異なっている点は、第２加熱ユニット３０の輻射熱源において、支持ブラケット３４がハロゲンランプ３３を反射体３２と一体的に水平軸回りに回転させる回転支持ブラケットとして構成されていることである。ハロゲンランプ３３と反射体３２は支持ブラケット３４に設けられた回転機構によって図５の（ａ）で示す正姿勢と、図５の（ｂ）で示す逆姿勢とに設定可能である。この例では、正姿勢は、ハロゲンランプ３３からの光と反射体３２で反射された熱ビームが基材１０に向かう姿勢であり、基材１０に対して輻射熱を付与する第２加熱ユニット３０の輻射熱源として機能する。逆姿勢は、ハロゲンランプ３３からの光と反射体３２で反射された熱ビームが第１加熱ユニット２０の熱伝導体としての基部２１に向かう姿勢であり、基部２１に対して輻射熱を付与することで比較的大きな熱容量を有する基部２１及び支持体２２に熱エネルギを蓄積し、支持体２２に載置された基材１０に対して伝導熱の形で熱付与する第１加熱ユニット２０の熱源として機能する。つまり、このハロゲンランプ３３は、その姿勢を変更することで、第１加熱ユニット２０と第２加熱ユニット３０の共通の熱源として機能する。
【００４２】
このように構成された、第１加熱ユニット２０と第２加熱ユニット３０とを備えた別実施形態の接着装置において、図３で示したような加熱プロファイルに基づく加熱接着工程を実施する場合には、以下のような手順を採用することができる。
(a)時間ｔ0までは、第１加熱ユニット２０の予熱工程として、逆姿勢での輻射熱源（ハロゲンランプ３３）でもって基部２１及び支持体２２を加熱し、所定の温度値まで余熱する。
(b)第１加熱区間（ｔ0〜ｔ1）では、輻射熱源（ハロゲンランプ３３）を正姿勢に切り換える。これにより、予熱された第１加熱ユニット２０の基部２１及び支持体２２から伝導熱（第１加熱ユニット２０）及びハロゲンランプ３３からの輻射熱（第２加熱ユニット３０）を通じて基材１０、結果的には接着剤１３を加熱し、その温度を第１目標温度Ｔ1まで上昇させる。
(c)第１保温区間（ｔ1〜ｔ2）では、再び輻射熱源（ハロゲンランプ３３）を逆姿勢に切り換え、第１加熱ユニット２０からの伝導熱だけで周囲空気による冷却を補償して、ほぼ接着剤１３を一定に保持する。なお、第１加熱ユニット２０の基部２１及び支持体２２の熱容量が十分に大きい場合には、少なくとも部分的にはハロゲンランプ３３をＯＦＦすることが可能である。
(d)第２加熱区間（ｔ2〜ｔ3）では、輻射熱源（ハロゲンランプ３３）を正姿勢に切り換えて、第１加熱ユニット２０と第２加熱ユニット３０とによって接着剤１３を加熱し、その温度を第２目標温度Ｔ2まで上昇させる。
(e)第２保温区間（ｔ3〜ｔ4）では、輻射熱源（ハロゲンランプ３３）を逆姿勢に切り換え、第１加熱ユニット２０からの伝導熱だけで接着剤１３の温度を第２目標温度Ｔ2に保持する。必要に応じて輻射熱源（ハロゲンランプ３３）によって第１加熱ユニット２０の基部２１及び支持体２２に熱を与える。
また、この別実施形態ではハロゲンランプ３３の反射体３２の両方を回転させてその熱ビームの照射方向を変更していたが、反射体３２の向きだけを変えることでハロゲンランプ３３からの熱ビームの照射方向を変更する構成を採用してもよい。
【００４３】
（８）上述した種々の実施形態及び変形例等は、それぞれの形態を自在に組み合わせて新しい形態としたものも当然本発明から除外されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明による子部品の接着装置及び接着方法は、に熱硬化性接着剤に対する熱付与を行いながら電子部品モジュールを製造する技術に適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
２：ホットプレート
６：加圧ユニット
１０：基材
１０ｃ：フィン
１１：電子回路基板
１２：半導体素子
１３：接着剤
２０：第１加熱ユニット
２１：基部
２２：支持体、
２３：ヒータ
２４：温度センサ
２５：空間（収容空間）
２６：温度センサ
３０：第２加熱ユニット
３１：ハロゲンランプ
３２：反射体
３３：支持ブラケット
４１：冷却管
４２：冷却用のポンプ
５０：コントロールユニット
５１：加熱制御部
５１ａ：第１加熱制御部
５１ｂ：第２加熱制御部
５２：加熱プロファイル格納部
５３：冷却制御部
５４：加圧制御部
６２：流体圧シリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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