(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品を供給する供給部と、
前記供給部により供給される前記電子部品を予熱する予熱部と、
予熱後の前記電子部品をシンタリング処理する第１シンタリングプレス部と、
シンタリング処理後の前記電子部品を冷却する冷却部と、
冷却後の前記電子部品を収納する収納部と、
前記供給部から前記予熱部を経て搬送される前記電子部品を前記第１シンタリングプレス部へ向けて搬送する第１搬送部と、
前記第１シンタリングプレス部を経て搬送される前記電子部品を前記冷却部へ向けて搬送する第２搬送部と
を有する電子部品のシンタリング装置であり、
予熱後の前記電子部品をシンタリング処理する第２シンタリングプレス部を含む増設ユニットを着脱可能である電子部品のシンタリング装置。
【請求項２】
基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品を供給する供給部と、前記供給部により供給される前記電子部品を予熱する予熱部とを含む第１ユニットと、
前記第１ユニットと着脱可能な第２ユニットであり、シンタリング処理後の前記電子部品を冷却する冷却部と、冷却後の前記電子部品を収納する収納部とを含む第２ユニットと、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの少なくともいずれか一方に設けられ、予熱後の前記電子部品をシンタリング処理する第１シンタリングプレス部と、
前記供給部から前記予熱部を経て搬送される前記電子部品を前記第１シンタリングプレス部へ向けて搬送する第１搬送部と、
前記第１シンタリングプレス部を経て搬送される前記電子部品を前記冷却部へ向けて搬送する第２搬送部と
を有する電子部品のシンタリング装置であり、
予熱後の前記電子部品をシンタリング処理する第２シンタリングプレス部と、前記第１ユニット側から搬送される前記電子部品を、前記第２シンタリングプレス部を経て前記第２ユニット側へ搬送する第３搬送部とを含む増設ユニットを、前記第１ユニットと前記第２ユニットとの間に着脱可能である電子部品のシンタリング装置。
【請求項３】
前記増設ユニットは、着脱時の位置決めを行う位置決め部を有する請求項１または２に記載の電子部品のシンタリング装置。
【請求項４】
前記供給部は、前記電子部品を前記予熱部に対して前記第１搬送部の搬送方向と平行方向に搬送する第４搬送部を有し、
前記予熱部は、前記第１搬送部へ前記電子部品を引き渡すために前記第１搬送部へ向けて進退動作するものである請求項１から３のいずれか１項に記載の電子部品のシンタリング装置。
【請求項５】
前記冷却部は、前記電子部品を前記収納部に対して前記第２搬送部の搬送方向と平行方向に搬送する第５搬送部を有するとともに、前記第２搬送部から前記電子部品を受けるために前記第２搬送部へ向けて進退動作するものである請求項１から４のいずれか１項に記載の電子部品のシンタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銀ナノペーストなどの接合材を用いてシンタリング法（焼結法）により電子部品を接合する電子部品のシンタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアーコンディショナー、エレベーター、ハイブリット自動車や電気自動車などの電動機器では、電源電圧と駆動電圧とが異なることが多い。そのため、これらの電動機器には、インバーターやコンバーターなどの電力変換装置が搭載されている。これらの中でパワー半導体を用いて電力を変換する機器をパワーモジュールと呼ぶ。一般的に、パワー半導体は絶縁基板に半田接合されている。
【０００３】
パワー半導体を絶縁基板に半田接合させる半導体装置の組立装置として、例えば、特許文献１には、トレイから回路組立体を１個ずつ供給するローダと、ローダから供給される回路組立体を搬入する搬入コンベアと、中央部にはんだ付け／接着部が設定されたトンネル状の主チャンバーと、組立済みの製品を搬出する搬出コンベアと、組立済みの製品を搬出コンベアから取り出すアンローダとが直線上に一列に配置されたものが記載されている。また、この組立装置は、はんだ付け／接着部から側方に引き出した樹脂ケース搬入用の分岐チャンバーを有しており、端子一体型の外囲樹脂ケースが予備はんだ付け部に受け渡され、そのはんだ接合面に予備はんだ付けが行われ、フラックス／接着剤塗布部にてフラックスおよび接着剤の塗布が行われ、分岐チャンバーから主チャンバーへ搬送され、回路組立体の上に重ね合わせるようにドッキングされ、はんだ付け／接着部においてはんだ付けおよび接着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３３４８４号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の半導体装置の組立装置では、回路組立体と端子一体側の外囲樹脂ケースとが別々のルートで処理されるが、最終的にはんだ付け／接着部において合流し、はんだ付けおよび接着される。そのため、生産量を上げようとしても、はんだ付け／接着部における処理時間に拘束され、生産量を上げることができないという問題がある。
【０００６】
ところで、近年、２００℃以上の高温動作が可能なＳｉＣパワー半導体の開発と製品化が進められている。しかし、現在ダイボンド部に多く用いられている錫−銀（Ｓｎ−ＡＧ）系や錫−銅（Ｓｎ−Ｃｕ）系の鉛（Ｐｂ）フリー半田は２２０℃近傍に融点を持つため、ＳｉＣパワー半導体の特徴を生かすことができない。また、Ｐｂを多く含む半田は２９０℃以上の高い融点を持つが、環境への影響を考慮した場合、適用は避けるべきである。さらに、周辺部材の耐熱性や冷却時の残留応力の観点から、接合温度は３００℃以下が望ましい。
【０００７】
そこで、耐熱性が高く、低温で接合可能であり、かつ、熱伝導率が高い銀ナノ粒子を用いた銀ナノペーストなどの接合材が開発、実用化され、絶縁基板等の基板上に接合材を塗布し、半導体チップを載置した電子部品を加熱および加圧して接合するシンタリング法（焼結法）により電子部品を接合するシンタリング装置が導入され始めている。
【０００８】
本発明は、シンタリング法により電子部品を効率良く接合することが可能な電子部品のシンタリング装置において、生産量の増減や電子部品の種類に応じて柔軟な対応を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電子部品のシンタリング装置は、基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品を供給する供給部と、供給部により供給される電子部品を予熱する予熱部と、予熱後の電子部品をシンタリング処理する第１シンタリングプレス部と、シンタリング処理後の電子部品を冷却する冷却部と、冷却後の電子部品を収納する収納部と、供給部から予熱部を経て搬送される電子部品を第１シンタリングプレス部へ向けて搬送する第１搬送部と、第１シンタリングプレス部を経て搬送される電子部品を冷却部へ向けて搬送する第２搬送部とを有する電子部品のシンタリング装置であり、予熱後の電子部品をシンタリング処理する第２シンタリングプレス部を含む増設ユニットを着脱可能なものである。
【００１０】
本発明の電子部品のシンタリング装置によれば、基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品が供給部から予熱部へ供給され、予熱部において予熱され、予熱後の電子部品が第１シンタリングプレス部においてシンタリング処理され、シンタリング処理後の電子部品が冷却部において冷却され、冷却部による冷却後の電子部品が収納部に収納される電子部品のシンタリング装置において、増設ユニットを接続することで、第２シンタリングプレス部を増設することができる。また、第２シンタリングプレス部が不要になった場合には、増設ユニットを分離することができる。
【００１１】
本発明の電子部品のシンタリング装置は、基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品を供給する供給部と、供給部により供給される電子部品を予熱する予熱部とを含む第１ユニットと、第１ユニットと着脱可能な第２ユニットであり、シンタリング処理後の電子部品を冷却する冷却部と、冷却後の電子部品を収納する収納部とを含む第２ユニットと、第１ユニットおよび第２ユニットの少なくともいずれか一方に設けられ、予熱後の電子部品をシンタリング処理する第１シンタリングプレス部と、供給部から予熱部を経て搬送される電子部品を第１シンタリングプレス部へ向けて搬送する第１搬送部と、第１シンタリングプレス部を経て搬送される電子部品を冷却部へ向けて搬送する第２搬送部とを有する電子部品のシンタリング装置であり、予熱後の電子部品をシンタリング処理する第２シンタリングプレス部と、第１ユニット側から搬送される電子部品を、第２シンタリングプレス部を経て第２ユニット側へ搬送する第３搬送部とを含む増設ユニットを、第１ユニットと第２ユニットとの間に着脱可能なものである。
【００１２】
本発明によれば、基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品が供給部から予熱部へ供給され、予熱部において予熱され、予熱後の電子部品が第１シンタリングプレス部においてシンタリング処理され、シンタリング処理後の電子部品が冷却部において冷却され、冷却部による冷却後の電子部品が収納部に収納される電子部品のシンタリング装置において、供給部と予熱部とを含む第１ユニットと、冷却部と収納部とを含む第２ユニットとを分離し、第１ユニットと第２ユニットとを増設ユニットを介して接続することで、第２シンタリングプレス部を増設することができる。このとき、第１ユニット側から搬送される電子部品は、第３搬送部により第２シンタリングプレス部を経て第２ユニット側へ搬送される。また、第２シンタリングプレス部が不要になった場合には増設ユニットを分離することができる。
【００１３】
増設ユニットは、着脱時の位置決めを行う位置決め部を有することが望ましい。これにより、増設ユニットを接続する際に、増設ユニットが位置決めされるので、増設が容易となる。
【００１４】
供給部は、電子部品を予熱部に対して第１搬送部の搬送方向と平行方向に搬送する第４搬送部を有し、予熱部は、第１搬送部へ電子部品を引き渡すために第１搬送部へ向けて進退動作するものであることが望ましい。これにより、予熱後の電子部品を第４搬送部と干渉することなく第１搬送部へ引き渡し、第１搬送部により第１シンタリングプレス部へ搬送することができる。
【００１５】
冷却部は、電子部品を収納部に対して第２搬送部の搬送方向と平行方向に搬送する第５搬送部を有するとともに、第２搬送部から電子部品を受けるために第２搬送部へ向けて進退動作するものであることが望ましい。これにより、シンタリング処理後の電子部品を第５搬送部と干渉することなく冷却部へ引き渡し、冷却後の電子部品を第５搬送部により収納部へと搬送することができる。
【発明の効果】
【００１６】
（１）基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品を供給する供給部と、供給部により供給される電子部品を予熱する予熱部と、予熱後の電子部品をシンタリング処理する第１シンタリングプレス部と、シンタリング処理後の電子部品を冷却する冷却部と、冷却後の電子部品を収納する収納部と、供給部から予熱部を経て搬送される電子部品を第１シンタリングプレス部へ向けて搬送する第１搬送部と、第１シンタリングプレス部を経て搬送される電子部品を冷却部へ向けて搬送する第２搬送部とを有する電子部品のシンタリング装置であり、予熱後の電子部品をシンタリング処理する第２シンタリングプレス部を含む増設ユニットを着脱可能な構成により、必要に応じて増設ユニットを接続または分離し、第２シンタリングプレス部を増減することが可能となるため、シンタリング装置の台数を増やすことなく、生産量の増減に容易に対応することが可能となり、低コストであり、装置の設置面積を抑えることができる。また、異品種の電子部品の同時生産に対しても、それぞれ対応する第２シンタリングプレス部を増減することで対応することが可能となる。
【００１７】
（２）基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品を供給する供給部と、供給部により供給される電子部品を予熱する予熱部とを含む第１ユニットと、第１ユニットと着脱可能な第２ユニットであり、シンタリング処理後の電子部品を冷却する冷却部と、冷却後の電子部品を収納する収納部とを含む第２ユニットと、第１ユニットおよび第２ユニットの少なくともいずれか一方に設けられ、予熱後の電子部品をシンタリング処理する第１シンタリングプレス部と、供給部から予熱部を経て搬送される電子部品を第１シンタリングプレス部へ向けて搬送する第１搬送部と、第１シンタリングプレス部を経て搬送される電子部品を冷却部へ向けて搬送する第２搬送部とを有する電子部品のシンタリング装置であり、予熱後の電子部品をシンタリング処理する第２シンタリングプレス部と、第１ユニット側から搬送される電子部品を、第２シンタリングプレス部を経て第２ユニット側へ搬送する第３搬送部とを含む増設ユニットを、第１ユニットと第２ユニットとの間に着脱可能な構成により、第１ユニットと第２ユニットとの間に必要に応じて増設ユニットを接続または分離し、第２シンタリングプレス部を増減することが可能となるため、シンタリング装置の台数を増やすことなく、生産量の増減に容易に対応することが可能となり、低コストであり、装置の設置面積を抑えることができる。また、異品種の電子部品の同時生産に対しても、それぞれ対応する第２シンタリングプレス部を増減することで対応することが可能となる。
【００１８】
（３）増設ユニットが着脱時の位置決めを行う位置決め部を有することにより、増設ユニットを接続する際に、増設ユニットが位置決めされるので、増設作業が容易となる。
【００１９】
（４）供給部が電子部品を予熱部に対して第１搬送部の搬送方向と平行方向に搬送する第４搬送部を有し、予熱部が第１搬送部へ電子部品を引き渡すために第１搬送部へ向けて進退動作するものであることにより、予熱後の電子部品を第４搬送部と干渉することなく第１搬送部へ引き渡し、第１搬送部により第１シンタリングプレス部へ搬送することができ、装置をコンパクトに収めることができる。
【００２０】
（５）冷却部が電子部品を収納部に対して第２搬送部の搬送方向と平行方向に搬送する第５搬送部を有するとともに、第２搬送部から電子部品を受けるために第２搬送部へ向けて進退動作するものであることにより、シンタリング処理後の電子部品を第５搬送部と干渉することなく冷却部へ引き渡し、冷却後の電子部品を第５搬送部により収納部へと搬送することができ、装置をコンパクトに収めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態における電子部品のシンタリング装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のシンタリング装置に対して増設ユニットを増設する様子を示す平面図である。
【図３】図２の正面図である。
【図４】増設ユニットの増設後のシンタリング装置の概略構成を示す平面図である。
【図５】本発明の別の実施形態における電子部品のシンタリング装置の概略構成図を示す平面図である。
【図６】図５の正面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態における電子部品のシンタリング装置の概略構成を示す平面図である。
【図８】図７の一部を省略した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は本発明の実施の形態における電子部品のシンタリング装置の概略構成を示す平面図、図２は図１のシンタリング装置に対して増設ユニットを増設する様子を示す平面図、図３は図２の正面図、図４は増設ユニットの増設後のシンタリング装置の概略構成を示す平面図である。
【００２３】
図１において、本発明の実施の形態における電子部品のシンタリング装置１は、電子部品１０を供給する供給部２と、供給部２により供給される電子部品１０を予熱する予熱部３と、予熱部３による予熱後の電子部品１０をシンタリング処理する第１シンタリングプレス部４Ａと、第１シンタリングプレス部４Ａによるシンタリング処理後の電子部品１０を冷却する冷却部５と、冷却部５による冷却後の電子部品１０を収納する収納部６と、電子部品１０を供給部２から予熱部３、第１シンタリングプレス部４Ａおよび冷却部５を経て収納部６まで搬送方向Ｘに搬送する搬送部７とを有する。
【００２４】
シンタリング装置１は、供給部２と予熱部３と第１シンタリングプレス部４Ａとを含む第１ユニット１Ａと、冷却部５と収納部６とを含む第２ユニット１Ｂとから構成される。第１ユニット１Ａと第２ユニット１Ｂとは着脱可能となっている。また、詳細は後述するが、この第１ユニット１Ａと第２ユニット１Ｂとの間には、図２〜図４に示すように増設ユニット１Ｃを着脱可能となっている。
【００２５】
電子部品１０は、絶縁基板等の基板上に接合材を介して半導体チップが載置されたものである。接合材は、耐熱性が高く、低温で接合可能であり、かつ、熱伝導率が高い銀ナノ粒子を用いた銀ナノペーストなどのシンタリング（焼結法）用接合材である。半導体チップは、パワーモジュールに用いられるパワー半導体チップである。電子部品は１つまたは複数個がトレイ１１上に載置された状態のままでシンタリング装置１内を搬送部７により搬送される。
【００２６】
搬送部７は、第１ユニット１Ａ内において電子部品１０を搬送する第１搬送部７Ａと、第２ユニット１Ｂ内において電子部品１０を搬送する第２搬送部７Ｂとから構成される。搬送部７は、例えば、第１搬送部７Ａを構成する直線状のレールと、第２搬送部７Ｂを構成する直線状のレールと、第１搬送部７Ａと第２搬送部７Ｂとを跨いで移動するキャリア７Ｆとから構成される。第１ユニット１Ａと第２ユニット１Ｂとを接続した状態では、第１搬送部７Ａと第２搬送部７Ｂとが一直線上に連続配置される。
【００２７】
第１搬送部７Ａは、供給部２から予熱部３を経て搬送される電子部品１０を第１シンタリングプレス部４Ａへ向けて搬送するものである。第１搬送部７Ａは、供給部２から搬出される電子部品１０をトレイ１１ごと受け取り、搬送方向Ｘに搬送し、予熱部３へ引き渡す。また、第１搬送部７Ａは、予熱部３による予熱後の電子部品１０をトレイ１１ごと受け取り、搬送方向Ｘに搬送し、第１シンタリングプレス部４Ａへ引き渡す。さらに、第１搬送部７Ａは、第１シンタリングプレス部４Ａによるシンタリング処理後の電子部品１０をトレイ１１ごと受け取り、第２搬送部７Ｂへ向けて搬送方向Ｘに搬送する。
【００２８】
第２搬送部７Ｂは、第１シンタリングプレス部４Ａを経て搬送される電子部品１０を冷却部５へ向けて搬送するものである。第２搬送部７Ｂは、第１搬送部７Ａから搬送される電子部品１０を搬送方向Ｘに搬送し、トレイ１１ごと冷却部５へ引き渡す。また、第２搬送部７Ｂは、冷却部５による冷却後の電子部品１０をトレイ１１ごと受け取り、搬送方向Ｘに搬送し、収納部６へ引き渡す。
【００２９】
また、本実施形態におけるシンタリング装置１は、前述のように第１ユニット１Ａと第２ユニット１Ｂとの間に、図２〜図４に示す増設ユニット１Ｃを着脱可能となっている。増設ユニット１Ｃは、予熱後の電子部品１０をシンタリング処理する第２シンタリングプレス部４Ｂと、第１ユニット１Ａ側から搬送される電子部品１０を第２シンタリングプレス部４Ｂを経て第２ユニット１Ｂ側へ搬送する第３搬送部７Ｃとを備える。
【００３０】
第３搬送部７Ｃは例えば直線状のレールで構成される。第１ユニット１Ａと第２ユニット１Ｂとの間に増設ユニット１Ｃを接続した状態では、第１搬送部７Ａと第３搬送部７Ｃと第２搬送部７Ｂとが一直線上に連続配置され、搬送部７を構成する。このとき、キャリア７Ｆは第１搬送部７Ａと第３搬送部７Ｃと第２搬送部７Ｂとを跨いで移動することになる。
【００３１】
また、第１ユニット１Ａ、第２ユニット１Ｂおよび増設ユニット１Ｃは、互いに着脱時の位置決めを行う位置決め部１２を有する。位置決め部１２は、例えば、第１ユニット１Ａおよび第３ユニット１Ｃの第２ユニット１Ｂ側にそれぞれ形成された位置決め凹部１２Ａと、位置決め凹部１２Ａに対応して第３ユニット１Ｃおよび第２ユニット１Ｂの第１ユニット１Ａ側にそれぞれ形成された位置決め凸部１２Ｂとから構成される。位置決め凹部１２Ａに位置決め凸部１２Ｂが嵌合または位置決め凹部１２Ａから位置決め凸部１２Ｂが離脱することで、着脱時に第１ユニット１Ａ、第２ユニット１Ｂおよび増設ユニット１Ｃが互いに位置決めされる。
【００３２】
第１シンタリングプレス部４Ａでは、予熱部３において予熱された電子部品１０を接合材の融点よりも低いシンタリング処理温度で加熱、加圧してシンタリング処理する。第１シンタリングプレス部４Ａでは、搬送部７により予熱部３から搬送された電子部品１０をトレイ１１ごと型枠４１により挟み込み、チャンバー４０内において所定のシンタリング処理温度で所定の処理時間加熱および加圧する。接合材が銀ナノペーストの場合、シンタリング処理温度２５０〜３００℃で加熱し、５〜２０ＭＰａの圧力で加圧する。第２シンタリングプレス部４Ｂも同様である。
【００３３】
予熱部３では、電子部品１０を上記シンタリング処理温度よりもさらに低い予熱温度（以下、「第１予熱温度」と称す。）で予熱する。予熱部３は、第１予熱温度を所定の温度に維持する加熱機構、温度センサおよび温度制御部を備える。予熱部３では、搬送部７により供給部２から搬送された電子部品１０をトレイ１１ごとチャンバー３０内で予熱する。接合材が銀ナノペーストの場合、第１予熱温度１００℃前後（好ましくは、８０〜１２０℃）で予熱する。
【００３４】
冷却部５では、電子部品１０を上記シンタリング処理温度よりも低い冷却温度まで冷却する。冷却部５は、冷却温度を所定の温度に維持する冷却機構、温度センサおよび温度制御部を備える。冷却部５では、搬送部７により第１シンタリングプレス部４Ａから搬送された電子部品１０をトレイ１１ごとチャンバー５０内で冷却する。冷却温度は１００℃前後（好ましくは、８０〜１２０℃）以下とする。冷却部５で冷却後の電子部品１０はトレイ１１ごと搬送部７により収納部６へ搬送され、収納される。
【００３５】
また、本実施形態におけるシンタリング装置１は、不活性ガスを予熱部３、第１シンタリングプレス部４Ａおよび冷却部５へそれぞれ供給する管路（図示せず。）を備える。不活性ガスは、予熱部３、第１シンタリングプレス部４Ａおよび冷却部５において電子部品１０の酸化を防止するものであり、例えば窒素ガスを用いることができる。管路は、それぞれ予熱部３、第１シンタリングプレス部４Ａおよび冷却部５の温度と同一温度、あるいは、予熱部３、第１シンタリングプレス部４Ａおよび冷却部５の温度よりも所定温度だけ高いまたは低い温度に設定することで、予熱部３、シンタリングプレス部４および冷却部５との温度差による悪影響を与えないようにすることが可能である。第２シンタリングプレス部４Ｂも同様の構成を有する。
【００３６】
搬送部７は、シンタリング処理温度よりも低い第２予熱温度で予熱する予熱機構（図示せず。）を備えたものとすることができる。第２予熱温度は、第１予熱温度と同じく、接合材が銀ナノペーストの場合、第２予熱温度は１００℃前後（好ましくは、８０〜１２０℃）であるが、第１予熱温度と異なる温度とすることもできる。搬送部７がチャンバー（図示せず。）を備えている場合、予熱機構はこのチャンバー内にて電子部品１０を予熱する。
【００３７】
また、搬送部７は、トレイ１１上の電子部品１０に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構（図示せず。）を備えたものとすることができる。不活性ガスは、搬送部７における電子部品の搬送中に電子部品１０の酸化を防止するものであり、例えば窒素ガスを用いることができる。供給機構は、トレイ１１上の電子部品１０へ向けて不活性ガスを噴射することにより供給するか、搬送部７がチャンバー（図示せず。）を備えている場合にはこのチャンバー内へ供給する。このとき、不活性ガスは第２予熱温度と同一温度、あるいは、第２予熱温度よりも所定温度だけ高いまたは低い温度に設定することで、第２予熱温度との温度差による悪影響を与えないようにすることが可能である。
【００３８】
また、本実施形態におけるシンタリング装置１は、接合材を含む電子部品１０の材料の種類に応じた処理条件を予め記憶するテーブル８と、テーブル８を参照し、電子部品の材料の種類に応じて予熱部３、第１シンタリングプレス部４Ａ、第２シンタリングプレス部４Ｂや冷却部５等の動作を制御する制御部９とを備える。
【００３９】
テーブル８には、接合材を含む電子部品の材料の種類に応じ、予熱部３、第１シンタリングプレス部４Ａ、第２シンタリングプレス部４Ｂおよび冷却部５について以下の各項目の処理条件が予め記憶される。これらの各処理条件は、シンタリング装置１のモニター画面（図示せず。）、もしくは有線または無線のリモート端末（ハンディプログラマブルターミナル、パーソナルコンピュータ、タブレットなど）（図示せず。）から設定することが可能となっている。
【００４０】
〔予熱部３〕
・予熱：する／しない
・第１予熱温度：所定温度（１００℃前後で範囲有）
・不活性ガス：使う／使わない
・チャンバー：有／無
〔第１シンタリングプレス部４Ａ〕
・シンタリング処理温度：所定温度（２５０〜３００℃程度）
・不活性ガス：使う／使わない
・チャンバー：有／無
〔第２シンタリングプレス部４Ｂ〕
・シンタリング処理温度：所定温度（２５０〜３００℃程度）
・不活性ガス：使う／使わない
・チャンバー：有／無
〔冷却部５〕
・冷却温度：所定温度（１００℃前後で範囲有）以下
・不活性ガス：使う／使わない
・チャンバー：有／無
〔搬送部７〕
・予熱：する／しない
・第２予熱温度：所定温度（１００℃前後で範囲有）
・不活性ガス：使う／使わない
・チャンバー：有／無
【００４１】
図１に示すシンタリング装置１では、基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品１０が供給部２から搬送部７によって予熱部３に搬送される。予熱部３では、この搬送された電子部品１０が１００℃前後の所定の第１予熱温度にて予熱される。このとき、制御部９は、テーブル８を参照し、電子部品１０の材料の種類に応じた処理条件により予熱部３を制御する。第１予熱温度は、接合材の融点よりも低いシンタリング処理温度よりもさらに低い温度であり、接合材の焼結が進むことなく、接合材の水分や溶媒等が除去される。
【００４２】
なお、生産効率最適化のためには、第１予熱温度をできるだけシンタリングプレス部４Ａにおけるシンタリング処理温度に近付けることが望ましいが、シンタリングプレス部４Ａにおけるシンタリング処理の前段階で焼結が進まないように適切な温度で予熱を行う。また、接合材を含む電子部品の材料が加熱すると酸化しやすい材料の場合、不活性ガスを予熱部３へ供給することで酸化を防止することができる。
【００４３】
予熱部３により予熱された電子部品１０は搬送部７によってシンタリングプレス部４Ａに搬送される。搬送部７が予熱機構を備えている場合、予熱部３からシンタリングプレス部４Ａまでの搬送途上において電子部品１０の温度を予熱し、シンタリング処理温度よりも低い第２予熱温度に維持して、電子部品１０の温度が低下するのを防止することができる。このとき、制御部９は、テーブル８を参照し、電子部品１０の材料の種類に応じた処理条件により搬送部７の予熱機構を制御する。
【００４４】
シンタリングプレス部４Ａでは、この搬送された電子部品１０が２５０〜３００℃程度の所定のシンタリング処理温度で所定時間加熱され、所定の圧力で加圧されて、シンタリング処理される。このとき、制御部９は、テーブル８を参照し、電子部品１０の材料の種類に応じた処理条件によりシンタリングプレス部４Ａを制御する。なお、シンタリング処理中においても不活性ガスをシンタリングプレス部４Ａへ供給することで酸化を防止することができる。
【００４５】
シンタリングプレス部４Ａによりシンタリング処理された電子部品１０は搬送部７によって冷却部５に搬送される。冷却部５では、このシンタリング処理された電子部品１０がシンタリング処理温度よりも低い１００℃前後の所定の冷却温度以下まで冷却される。このとき、制御部９は、テーブル８を参照し、電子部品１０の材料に応じた処理条件により冷却部５を制御する。なお、冷却部５においても不活性ガスを供給することで酸化を防止することができる。冷却部５により冷却された電子部品１０は搬送部７によって収納部６へ搬送され、収納される。
【００４６】
なお、搬送部７がトレイ１１上の電子部品１０に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構を備えている場合、搬送部７による電子部品１０の搬送中に、不活性ガス供給機構により、トレイ１１上の電子部品１０に不活性ガスを供給する。このとき、制御部９は、テーブル８を参照し、電子部品１０の材料の種類に応じた処理条件により搬送部７の不活性ガス供給機構を制御する。これにより、電子部品１０の搬送中における予熱や残熱による酸化を防止することができる。
【００４７】
本実施形態におけるシンタリング装置１によれば、基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品１０を、予熱部３において接合材の融点よりも低いシンタリング処理温度よりもさらに低い第１予熱温度で予熱することで、接合材の水分や溶媒等を除去した後、シンタリング処理することができるので、シンタリング処理を安定させることが可能であり、電子部品の品質が向上する。また、シンタリングプレス部４Ａの前段で予熱することで、シンタリングプレス部４Ａにおける加熱時間が短縮される。
【００４８】
また、搬送部７が予熱機構を備えている場合には、予熱部３からシンタリングプレス部４Ａまでの搬送途上において電子部品１０を予熱し、シンタリング処理温度よりも低い第２予熱温度に維持して、電子部品１０の温度が低下するのを防止することができるので、シンタリング処理がさらに安定し、電子部品の品質が向上する。特に、装置稼働中のトラブル発生等により、搬送部７が電子部品１０を保持した状態のまま動作停止した状態が続く場合に有効である。
【００４９】
また、このシンタリング装置１では、シンタリングプレス部４Ａにおいてシンタリング処理された電子部品１０を、冷却部５においてシンタリング処理温度よりも低い冷却温度まで冷却するので、シンタリング処理後の残熱による酸化の進行が防止され、電子部品の品質がさらに向上する。また、熱膨張により拡大した電子部品等の寸法が早期に室温寸法へ戻されるため、その後の搬送、収納動作への影響が防止されている。
【００５０】
また、このシンタリング装置１では、接合材を含む電子部品１０の材料の種類に応じたシンタリング処理温度と第１予熱温度とを含む処理条件を予め記憶するテーブル８を参照し、制御部９が電子部品１０の材料の種類に応じて予熱部３やシンタリングプレス部４Ａ等の動作を制御するので、接合材を含む電子部品１０の材料の種類に応じて生産に適した処理条件で予熱やシンタリング処理等が行われ、生産効率が向上している。
【００５１】
また、このシンタリング装置１では、基板上に接合材を介して半導体チップが載置された電子部品１０がトレイ１１上に載置された状態でトレイ１１ごと搬送部７により搬送されるので、処理の動作効率化が可能となっており、電子部品１０の管理も容易である。また、搬送部７がトレイ１１上の電子部品１０に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構を備えている場合には、搬送部７による電子部品１０の搬送中に不活性ガスを供給し、電子部品１０の搬送中における予熱や残熱による酸化を防止することができ、電子部品の品質がさらに向上する。
【００５２】
そして、このシンタリング装置１では、第１ユニット１Ａと第２ユニット１Ｂとを分離し、図２および図３に示すように第１ユニット１Ａと第２ユニット１Ｂとの間に増設ユニット１Ｃを配置し、図４に示すように増設ユニット１Ｃを介して第１ユニット１Ａと第２ユニット１Ｂとを接続することで、第１搬送部７Ａと第３搬送部７Ｃと第２搬送部７Ｂとが一直線上に連続した搬送部７が形成され、第２シンタリングプレス部４Ｂを増設することが可能となっている。第２シンタリングプレス部４Ｂは上記第１シンタリングプレス部４Ａと同様に機能する。また、増設ユニット１Ｃは任意の数だけ増減することも可能である。
【００５３】
これにより、電子部品１０の生産量に応じて第２シンタリングプレス部４Ｂを増減できるので、シンタリング装置１自体の台数を増やすことなく、生産量の増減に容易に対応することができ、低コストであり、装置の設置面積を抑えることができる。また、異品種の電子部品１０の同時生産に対しても、それぞれ対応する第２シンタリングプレス４Ｂを増減することで対応することが可能である。また、第２シンタリングプレス４Ｂが不要となった場合には、第２シンタリングプレス部４Ｂを取り外すことで、最適な数のシンタリングプレス部により最適な生産を行うことが可能となる。
【００５４】
また、高温でのシンタリング処理に使用される第１シンタリングプレス部４Ａおよび第２シンタリングプレス部４Ｂの加熱機器をそれぞれ独立して制御部９により細かく制御して電力の消費を抑えることができ、シンタリング処理で発生する排熱量を削減することができる。また、不活性ガスの使用量を削減することができる。
【００５５】
また、シンタリング処理において不具合が発生した場合には、第１シンタリングプレス部４Ａおよび第２シンタリングプレス部４Ｂについてだけ型開きをせずに閉じたまま待機させることで、外気に触れないようにするとともに、搬送部７へは不活性ガスを吹きかけることで酸化を防止することが可能である。すなわち、複数プレス特有の問題発生時に待機時間が発生した場合でも、製品の品質を確保することが可能である。
【００５６】
また、本実施形態におけるシンタリング装置１では、第１ユニット１Ａ、第２ユニット１Ｂおよび増設ユニット１Ｃが互いに着脱時の位置決めを行う位置決め部１２を有するので、第１ユニット１Ａと第２ユニット１Ｂとを分離して第１ユニット１Ａと第２ユニット１Ｂとの間に増設ユニット１Ｃを接続する際に、第１ユニット１Ａ、第２ユニット１Ｂおよび増設ユニット１Ｃが互いに位置決めされるので、増設作業が容易となっている。
【００５７】
次に、本発明の電子部品のシンタリング装置の別の実施形態について説明する。図５は本発明の別の実施形態における電子部品のシンタリング装置の概略構成を示す平面図、図６は図５の正面図である。なお、図５および図６において、前述のシンタリング装置１と共通の構成要素については同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
図５および図６に示す電子部品のシンタリング装置１３においては、供給部２が、電子部品１０を予熱部３に対して第１搬送部７Ａの搬送方向Ｘと平行方向に搬送する第４搬送部７Ｄを有する。また、供給部２は昇降機構２０を備える。第４搬送部７Ｄは、昇降機構２０により昇降させた供給部２から電子部品１０をトレイ１１ごと予熱部３へ向かって押し出すプッシャー７Ｄ１と、プッシャー７Ｄ１を駆動する駆動部７Ｄ２とから構成される。
【００５９】
予熱部３は、第１搬送部７Ａへ電子部品１０を引き渡すために第１搬送部７Ａへ向けてＹ１方向に進退動作する。図５においてＹ１方向は搬送方向Ｘに対して直交方向である。予熱部３は、前述のチャンバー３０を昇降するチャンバー昇降機構３１と、電子部品１０を予熱する予熱ヒーター３２を昇降する予熱ヒーター昇降機構３３とを備える。予熱部３は、第１搬送部７Ａへ向けて進退動作する際、チャンバー３０が干渉しないようにチャンバー昇降機構３１によりチャンバー３０を昇降して退避させるとともに、予熱ヒーター３１が干渉しないように予熱ヒーター昇降機構３３により予熱ヒーター３２を昇降して退避させる。
【００６０】
冷却部５は、第２搬送部７Ｂから電子部品１０を引き受けるために第２搬送部７Ｂへ向けてＹ２方向に進退動作する。図５においてＹ２方向は搬送方向Ｘに対して直交方向である。冷却部５は、前述のチャンバー５０を昇降するチャンバー昇降機構５１と、電子部品１０を冷却するクーラー５２を昇降するクーラー昇降機構５３とを備える。冷却部５は、第２搬送部７Ｂへ向けて進退動作する際、チャンバー５０が干渉しないようにチャンバー昇降機構５１によりチャンバー５０を昇降して退避させるともに、クーラー５２が干渉しないようにクーラー昇降機構５３によりクーラー５２を昇降して退避させる。
【００６１】
また、冷却部５は、電子部品１０を収納部６に対して第２搬送部７Ｂの搬送方向Ｘと平行方向に搬送する第５搬送部７Ｅを有する。収納部６は昇降機構６０を備える。第５搬送部７Ｅは、昇降機構６０により昇降させた収納部６に対して電子部品１０をトレイ１１ごと押し出すプッシャー７Ｅ１と、プッシャー７Ｅ１を駆動する駆動部７Ｅ２とから構成される。
【００６２】
上記構成のシンタリング装置１３においても、前述のシンタリング装置１と同様に、第１ユニット１Ａと第２ユニット１Ｂとの間に配置された増設ユニット１Ｃを増減することが可能であり、電子部品１０の生産量に応じて第２シンタリングプレス部４Ｂを増減できる。
【００６３】
また、このシンタリング装置１３では、供給部２が電子部品１０を予熱部３に対して第１搬送部７Ａの搬送方向Ｘと平行方向に搬送する第４搬送部７Ｄを有し、予熱部３が第１搬送部７Ａへ電子部品１０を引き渡すために第１搬送部１０へ向けて進退動作するものであるため、予熱後の電子部品１０を第４搬送部７Ｄと干渉することなく第１搬送部７Ａへ引き渡し、第１搬送部７Ａにより第１シンタリングプレス部４Ａへ搬送することができ、装置をコンパクトに収めることができる。
【００６４】
また、このシンタリング装置１３では、冷却部５が電子部品１０を収納部６に対して第２搬送部７Ｂの搬送方向Ｘと平行方向に搬送する第５搬送部７Ｅを有するとともに、第２搬送部７Ｂから電子部品１０を引き受けるために第２搬送部７Ｂへ向けて進退動作するものであることにより、シンタリング処理後の電子部品１０を第５搬送部７Ｅと干渉することなく冷却部５へ引き渡し、冷却後の電子部品１０を第５搬送部７Ｅにより収納部６へと搬送することができ、装置をコンパクトに収めることができる。
【００６５】
なお、上記実施形態においては、第１シンタリングプレス部４Ａが第１ユニット１Ａに設けられた構成について説明したが、第１シンタリングプレス部４Ａが第２ユニット１Ｂに設けられた構成としても良い。また、第１シンタリングプレス部４Ａは第１ユニット１Ａか第２ユニット１Ｂの少なくともいずれか一方に設けられた構成とすれば良いが、第１ユニット１Ａおよび第２ユニット１Ｂの両方に設けられた構成とすることもできる。
【００６６】
次に、本発明の電子部品のシンタリング装置のさらに別の実施形態について説明する。図７は本発明のさらに別の実施形態における電子部品のシンタリング装置の概略構成を示す平面図、図８は図７の一部を省略した正面図である。なお、図７および図８において、前述のシンタリング装置１と共通の構成要素については同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６７】
図７および図８に示す電子部品のシンタリング装置１４は、電子部品１０を供給する供給部２と、供給部２により供給される電子部品１０を予熱する予熱部３と、予熱部３による予熱後の電子部品１０をシンタリング処理する第１シンタリングプレス部４Ａと、第１シンタリングプレス部４Ａによるシンタリング処理後の電子部品１０を冷却する冷却部５と、冷却部５による冷却後の電子部品１０を収納する収納部６とを有する。
【００６８】
また、このシンタリング装置１４は、供給部２から予熱部３を経て搬送される電子部品１０を第１シンタリングプレス部４Ａへ向けて搬送する第１搬送部７Ａと、第１シンタリングプレス部４Ａを経て搬送される電子部品１０を冷却部５へ向けて搬送する第２搬送部（図示せず。）とを含み、電子部品１０は、供給部２から予熱部３、第１シンタリングプレス部４Ａおよび冷却部５を経て収納部６まで搬送される。
【００６９】
このシンタリング装置１４では、第１シンタリングプレス部４Ａ側に任意の数の増設ユニット１Ｃを着脱可能となっている。この第１シンタリングプレス部４Ａを接続した状態では、第１搬送部７Ａと第３搬送部７Ｃとが一直線上に連続配置され、キャリア７Ｆは第１搬送部７Ａと第３搬送部７Ｃとを跨いで移動し、電子部品１０は、供給部２から予熱部３、第１シンタリングプレス部４Ａ、第２シンタリングプレス部４Ｂおよび冷却部５を経て収納部６まで搬送される。
【００７０】
上記構成のシンタリング装置１４においても、増設ユニット１Ｃを増減することが可能であり、電子部品１０の生産量に応じて第２シンタリングプレス部４Ｂを増減できる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、シンタリング法により電子部品を接合する電子部品のシンタリング装置として有用であり、特に、生産量の増減や電子部品の種類に応じて柔軟な対応が可能なシンタリング装置として好適である。
【符号の説明】
【００７２】
１，１３，１４  シンタリング装置
１Ａ  第１ユニット
１Ｂ  第２ユニット
１Ｃ  増設ユニット
２  供給部
３  予熱部
４Ａ  第１シンタリングプレス部
４Ｂ  第２シンタリングプレス部
５  冷却部
６  収納部
７  搬送部
７Ａ  第１搬送部
７Ｂ  第２搬送部
７Ｃ  第３搬送部
７Ｄ  第４搬送部
７Ｄ１  プッシャー
７Ｄ２  駆動部
７Ｅ  第５搬送部
７Ｅ１  プッシャー
７Ｅ２  駆動部
７Ｆ  キャリア
８  テーブル
９  制御部
１０  電子部品
１１  トレイ
１２  位置決め部
１２Ａ  位置決め凹部
１２Ｂ  位置決め凸部
２０  昇降機構
３０，４０，５０  チャンバー
３１  チャンバー昇降機構
３２  予熱ヒーター
３３  予熱ヒーター昇降機構
４１  型枠
５１  チャンバー昇降機構
５２  クーラー
５３  クーラー昇降機構
６０  昇降機構
【要約】
【課題】シンタリング法により電子部品を効率良く接合することが可能な電子部品のシンタリング装置において、生産量の増減や電子部品の種類に応じて柔軟な対応を可能にすること。
【解決手段】電子部品１０を供給する供給部２と、電子部品１０を予熱する予熱部３と、予熱後の電子部品１０をシンタリング処理する第１シンタリングプレス部４Ａとを含む第１ユニット１Ａと、第１ユニット１Ａと着脱可能であり、シンタリング処理後の電子部品１０を冷却する冷却部５と、冷却後の電子部品１０を収納する収納部６とを含む第２ユニット１Ｂと、第１ユニット１Ａと第２ユニット１Ｂとの間に着脱可能な増設ユニット１Ｃであり、予熱後の電子部品１０をシンタリング処理する第２シンタリングプレス部４Ｂを含む増設ユニット１Ｃとを有する。
【選択図】図２【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】
0006624626.tif 000006
【図６】
0006624626.tif 000007
【図７】
0006624626.tif 000008
【図８】
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