(57)【要約】【課題】本発明は、基板と端子を接続するためのはんだだけを誘導加熱するはんだ付け装置、及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】加熱コイル１２と、該加熱コイル１２に交流電流を供給する電源１６と、半導体装置をのせるステージ２０と、該加熱コイル１２の該ステージ２０に対向する面を露出させつつ該加熱コイル１２を覆う磁性体１４と、該電源１６を制御する制御装置１８と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱コイルと、
前記加熱コイルに交流電流を供給する電源と、
半導体装置をのせるステージと、
前記加熱コイルの前記ステージに対向する面を露出させつつ前記加熱コイルを覆う磁性体と、
前記電源を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項２】
前記磁性体は、前記加熱コイルの前記ステージに対向する面のみを露出させるように前記加熱コイルを覆うことを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。
【請求項３】
同一方向に伸びた複数の端子を非接触で取り囲む形状で形成された加熱コイルと、
前記加熱コイルに交流電流を供給する電源と、
前記複数の端子を有する半導体装置をのせるステージと、
前記電源を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項４】
ケースに固定された信号端子と、電子部品がはんだ付けされた制御基板との間にはんだを供給する工程と、
ステージに対向する面を露出させるように磁性体で覆われた加熱コイルを前記はんだの直上に配置する工程と、
前記加熱コイルに交流電流を流して前記はんだを溶融させることで前記信号端子と前記制御基板を接続する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
同一方向に伸びるようにケースに固定された複数の信号端子と、電子部品がはんだ付けされた制御基板の間に複数のはんだを供給する工程と、
前記複数の信号端子を非接触で取り囲む形状で形成された加熱コイルと前記複数の信号端子を近づけ、前記加熱コイルで前記複数の信号端子を囲む工程と、
前記加熱コイルに交流電流を流して前記複数のはんだを溶融させることで前記複数の信号端子と前記制御基板を接続する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記信号端子と前記制御基板の間に供給するはんだは、リングはんだ、印刷はんだ、インクジェット式はんだ、又は糸はんだであることを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の組み立てに用いるはんだ付け装置、及びそのはんだ付け装置を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、高周波誘導加熱装置を用いて複数のピン端子を基板にはんだ付けする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８７６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子部品をはんだ付けした基板に対し端子をはんだ付けする場合がある。このとき、基板と端子を接続するためのはんだだけを加熱し、基板と電子部品を接続しているはんだを加熱しないことが好ましい。しかし、特許文献１に開示の高周波誘導加熱装置を用いると基板上の全てのはんだが加熱されてしまう問題があった。
【０００５】
基板上の一部のはんだだけを加熱するためにはんだごてを用いることが考えられる。しかし、はんだごてを用いたはんだ付けは時間がかかる問題があった。また、はんだごてが基板を収容するケースの壁面にあたってはんだ付けできなくなる問題があった。
【０００６】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、基板と端子を接続するためのはんだだけを誘導加熱するはんだ付け装置、及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の発明に係るはんだ付け装置は、加熱コイルと、該加熱コイルに交流電流を供給する電源と、半導体装置をのせるステージと、該加熱コイルの該ステージに対向する面を露出させつつ該加熱コイルを覆う磁性体と、該電源を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本願の発明に係る他のはんだ付け装置は、同一方向に伸びた複数の端子を非接触で取り囲む形状で形成された加熱コイルと、該加熱コイルに交流電流を供給する電源と、該複数の端子を有する半導体装置をのせるステージと、該電源を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本願の発明に係る半導体装置の製造方法は、ケースに固定された信号端子と、電子部品がはんだ付けされた制御基板との間にはんだを供給する工程と、ステージに対向する面を露出させるように磁性体で覆われた加熱コイルを該はんだの直上に配置する工程と、該加熱コイルに交流電流を流して該はんだを溶融させることで該信号端子と該制御基板を接続する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本願の発明に係る他の半導体装置の製造方法は、同一方向に伸びるようにケースに固定された複数の信号端子と、電子部品がはんだ付けされた制御基板の間に複数のはんだを供給する工程と、該複数の信号端子を非接触で取り囲む形状で形成された加熱コイルと該複数の信号端子を近づけ、該加熱コイルで該複数の信号端子を囲む工程と、該加熱コイルに交流電流を流して該複数のはんだを溶融させることで該複数の信号端子と該制御基板を接続する工程と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板と端子を接続するためのはんだだけを誘導加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るはんだ付け装置の正面図である。
【図２】Ａは加熱コイルと磁性体の斜視図である。Ｂは加熱コイルと磁性体の底面図である。Ｃは加熱コイルと磁性体の断面図である。
【図３】ケースをステージにのせたことを示す断面図である。
【図４】制御基板をケースの中に入れたことを示す断面図である。
【図５】ディスペンサではんだを供給することを示す断面図である。
【図６】ディスペンサで供給したはんだの直上に加熱コイルが位置するようにステージを移動させたことを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る磁性体の変形例を示す斜視図である。
【図８】リングはんだを用いたことを示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るはんだ付け装置を用いた半導体装置の製造方法を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る加熱コイルの変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係るはんだ付け装置と半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るはんだ付け装置の正面図である。本発明の実施の形態１に係るはんだ付け装置１０は加熱コイル１２を備えている。加熱コイル１２ははんだの誘導加熱に用いる。加熱コイル１２の一部は磁性体１４で覆われている。磁性体１４は、例えば接着剤で加熱コイル１２に固定されている。磁性体１４の材料は、磁束を吸収する磁気シールド部材として機能するものであれば特に限定されない。そのような材料としては例えばフェライトがある。
【００１５】
加熱コイル１２には、加熱コイル１２に交流電流を供給する電源１６が接続されている。電源１６には電源１６を制御する制御装置１８が接続されている。電源１６は、制御装置１８の指令を受けて加熱コイル１２に交流電流（高周波電流）を流す。
【００１６】
はんだ付け装置１０は、半導体装置をのせるステージ２０を備えている。ステージ２０は制御装置１８に接続されている。ステージ２０は、制御装置１８の指令を受けて任意の方向に移動できるようになっている。ステージ２０を移動させる手段として、例えばエアーシリンダー又はサーボモータ等を用いる。
【００１７】
図２Ａは、加熱コイルと磁性体の斜視図である。図２Ｂは、加熱コイルと磁性体の底面図である。図２Ｃは、加熱コイルと磁性体の断面図である。磁性体１４は、加熱コイル１２のステージに対向する面を露出させつつ加熱コイル１２を覆う。このため、加熱コイル１２に交流電流を流したときに、主として、磁性体１４で覆われていない方向に磁束が生じる。
【００１８】
次いで、本発明の実施の形態１に係るはんだ付け装置を用いた半導体装置の製造方法を説明する。まずケースをステージにのせる。図３は、ケースをステージにのせたことを示す断面図である。ケース５０はベース板５２を囲みつつベース板５２に固定されている。ベース板５２にははんだ５４で絶縁基板５６が固定されている。絶縁基板５６にははんだ５８で半導体素子６０が固定されている。半導体素子６０は例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はダイオードである。半導体素子６０にはワイヤ６２の一端が接続されている。ワイヤ６２の他端は信号端子６４に接続されている。信号端子６４はケース５０に固定されている。信号端子６４は半導体素子６０の制御信号を伝送する端子である。
【００１９】
次いで、制御基板をケースの中にいれる。図４は、制御基板をケースの中に入れたことを示す断面図である。制御基板１００にははんだ１０２で電子部品１０４が固定されている。制御基板１００は開口１００ａを有している。制御基板１００をケース５０の中に入れる際には、信号端子６４がこの開口１００ａを通るようにする。
【００２０】
次いで、はんだを供給する。図５は、ディスペンサではんだを供給することを示す断面図である。ディスペンサ１１０で、ケース５０に固定された信号端子６４と、電子部品１０４がはんだ付けされた制御基板１００との間にはんだ１１２を供給する。このはんだ１１２はペースト状である。
【００２１】
次いで、ステージを移動させる。図６は、ディスペンサで供給したはんだの直上に加熱コイルが位置するようにステージを移動させたことを示す図である。この工程では、制御装置１８の指令によりステージ２０を移動させ、加熱コイル１２がはんだ１１２の直上に配置されるようにする。
【００２２】
その後、電源１６を用いて加熱コイル１２に交流電流（高周波電流）を流す。これにより、加熱コイル１２の周辺に発生する変化する磁束が信号端子６４及びはんだ１１２に渦電流を発生させる。この渦電流によるジュール熱ではんだ１１２を溶融させて信号端子６４と制御基板１００を接続する。このとき、磁性体１４がはんだ１０２の方向への磁束を吸収するのではんだ１０２は溶融しない。
【００２３】
例えば制御基板と信号端子をはんだ付けする箇所が３０ヶ所ある場合に、はんだごてではんだ付けすると一箇所のはんだ付けに７秒程度を要するのでトータルで２１０秒必要となる。ところが、本発明の実施の形態１に係るはんだ付け装置を用いた半導体装置の製造方法によれば、誘導加熱を用いているので１０秒程度の短時間ではんだ付けができる。複数のはんだの直上に加熱コイル１２を配置して、加熱コイル１２の直下の複数のはんだを一括して溶融する場合はさらに短い時間ではんだ付けができる。従って、本発明の実施の形態１に係るはんだ付け装置を用いた半導体装置の製造方法によれば短時間ではんだ付けができる。
【００２４】
本発明の実施の形態１に係るはんだ付け装置では、磁性体１４が加熱コイル１２のステージ２０に対向する面を露出させつつ加熱コイル１２を覆うので磁束が加熱コイル１２の左右に拡がることを抑制できる。つまり、加熱コイル１２の直下部分の磁束密度を高くし他の方向の磁束密度を低くすることができる。従って、電子部品１０４を固定しているはんだ１０２を溶融させることなく、はんだ１１２だけを溶融させることができる。
【００２５】
はんだごてを用いる場合には、こて先がケース５０にあたりこて先をはんだにあてることができない問題があったが、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法では加熱コイル１２をはんだ１１２の直上に位置させた状態ではんだ１１２を溶融させるのでスムーズにはんだ付けできる。従って、ケース５０の壁面周辺のはんだ付けが容易になる。
【００２６】
図７は、本発明の実施の形態１に係る磁性体の変形例を示す斜視図である。磁性体２００は、加熱コイル１２のステージ２０に対向する面のみを露出させるように加熱コイル１２を覆っている。これにより磁束を加熱コイル１２の直下領域に集中させることができる。
【００２７】
はんだの供給方法はディスペンサに限定されない。図８は、リングはんだを用いたことを示す断面図である。リングはんだ３００を用いることで制御基板１００と信号端子６４の間に容易にはんだを供給できる。なお、信号端子６４と制御基板１００の間に供給するはんだは、リングはんだに限らず、印刷はんだ、インクジェット式はんだ、又は糸はんだでもよい。なお、この変形は、実施の形態２に係るはんだ付け装置、及び半導体装置の製造方法にも応用できる。
【００２８】
加熱コイル１２は導線を環状に形成したものであれば巻き数は特に限定されない。従って、巻き数を増加させて誘導加熱を効率化してもよい。また、制御装置１８によりステージ２０を動かすのではなく、加熱コイル１２を動かすこととしてもよい。なお、これらの変形は、実施の形態２に係るはんだ付け装置、及び半導体装置の製造方法にも応用できる。
【００２９】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係るはんだ付け装置、及び半導体装置の製造方法は、実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。図９は、本発明の実施の形態２に係るはんだ付け装置を用いた半導体装置の製造方法を示す斜視図である。
【００３０】
加熱コイル４００は、同一方向に伸びた複数の信号端子６４を非接触で個別に取り囲む形状（各端子を巻く形）で形成されている。つまり加熱コイル４００は、３本の信号端子６４を非接触で個別に取り囲むように連続した円を形成している。
【００３１】
本発明の実施の形態２に係るはんだ付け装置を用いた半導体装置の製造方法ではまず、同一方向に伸びるようにケースに固定された複数の信号端子６４と、電子部品１０４がはんだ付けされた制御基板１００の間に複数のはんだ１１２を供給する。次いで、加熱コイル４００と複数の信号端子６４を近づけ、加熱コイル４００で複数の信号端子６４を囲む。この状態が図９に示されている。
【００３２】
次いで、加熱コイル４００に交流電流を流して複数のはんだ１１２を溶融させることで複数の信号端子６４と制御基板１００を接続する。ここで、加熱コイル４００とはんだ１１２が非常に近いので加熱コイル４００に流す交流電流を抑制してもはんだ１１２を溶融できる。抑制された交流電流を流すことで、制御基板１００上の電子部品１０４を固定するはんだ１０２の溶融は回避できる。
【００３３】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る加熱コイルの変形例を示す斜視図である。加熱コイル４０２は、同一方向に伸びた複数の信号端子６４を非接触で一周取り囲む形状（各端子の両端を巻く形）で形成されている。このような形状の加熱コイル４０２でも上記の効果を得ることができる。なお、加熱コイル４００、４０２の形状に限らず、同一方向に伸びた複数の信号端子６４を非接触で取り囲む形状で加熱コイルを形成すれば上記効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  はんだ付け装置、  １２  加熱コイル、  １４  磁性体、  １６  電源、  １８  制御装置、  ２０  ステージ、  ５０  ケース、  ５２  ベース板、  ５４  はんだ、  ５６  絶縁基板、  ５８  はんだ、  ６０  半導体素子、  ６２  ワイヤ、
６４  信号端子、  １００  制御基板、  １００ａ  開口、  １０２  はんだ、  １０４  電子部品、  １１０  ディスペンサ、  １１２  はんだ、  ２００  磁性体、  ４００,４０２  加熱コイル
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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