(57)【要約】【課題】装置構造を簡素化しつつ、効率的な加熱を実現すること。【解決手段】半田付け装置ＨＫを、回路基板（セラミックス基板１４、金属板１５、金属板１６）を収容する密閉可能な容器１７と、半導体素子１２の直上に配置されるとともに半導体素子１２を回路基板側に押圧する錘３５と、錘３５に電磁誘導作用を生じさせ、当該錘３５を発熱させる高周波加熱コイル２８とを備えて構成する。また、高周波加熱コイル２８を、錘３５から離間して配置する。そして、錘３５の発熱により回路基板における複数箇所の半導体素子１２の接合部位を加熱する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の接合部位に半導体素子を半田付けする半田付け装置であって、
導体材料からなる加圧体と、
密閉可能な容器と、
高周波電流を通電可能な高周波加熱コイルとを備え、
前記容器には、前記回路基板における複数箇所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配置し、かつ前記半導体素子の直上に前記加圧体を配置した前記回路基板が収容されるとともに、
前記高周波加熱コイルは、当該高周波加熱コイルに通電される高周波電流によって前記加圧体に電磁誘導作用を生じさせ、かつ前記加圧体に対して離間した状態で配置されるようになっており、
前記加圧体により前記半導体素子を前記回路基板側に押圧した状態で、前記電磁誘導作用による前記加圧体の発熱により前記複数箇所の接合部位に配置した前記半田を加熱溶融することを特徴とする半田付け装置。
【請求項２】
前記高周波加熱コイルは、前記加圧体の上方側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半田付け装置。
【請求項３】
前記高周波加熱コイルは、前記容器の外部に配置されており、
当該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いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半田付け装置。
【請求項４】
前記高周波加熱コイルは、前記容器の外部に配置されており、
当該容器において前記高周波加熱コイルと対向する部位は、非磁性かつ電気抵抗率が前記加圧体の電気抵抗率以上の材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半田付け装置。
【請求項５】
前記高周波加熱コイルは、前記容器の外部に配置されており、
当該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いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半田付け装置。
【請求項６】
前記回路基板は半導体モジュールを構成する回路基板であって、当該回路基板には放熱装置が接合されており、
前記容器には、熱媒体を前記放熱装置に供給する供給手段が接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の半田付け装置。
【請求項７】
前記容器は、開口部を有する箱状の本体部材と当該開口部を開放及び閉鎖する蓋部材によって構成されており、
前記加圧体は、前記蓋部材に取り付けられており、当該蓋部材で前記開口部を閉鎖した時に前記半導体素子の直上に配置されて当該半導体素子を加圧し、前記開口部を開放した時に前記半導体素子の加圧状態を解除することを特徴とする請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の半田付け装置。
【請求項８】
前記加圧体には、前記複数の半導体素子を同時に加圧する加圧面が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の半田付け装置。
【請求項９】
半田付け装置を用いて回路基板の接合部位に半導体素子を半田付けする半田付け方法であって、
前記半田付け装置は、導体材料からなる加圧体と、密閉可能な容器と、高周波電流を通電可能な高周波加熱コイルとを備え、
前記回路基板における複数箇所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配置し、かつ前記半導体素子の直上に前記加圧体を配置した前記回路基板を前記容器内に収容して当該容器を密閉するとともに、前記高周波加熱コイルを当該高周波加熱コイルに通電される高周波電流によって前記加圧体に電磁誘導作用が生じ、かつ前記加圧体に対して離間した状態で配置し、
次に前記高周波加熱コイルに前記高周波電流を通電し、前記加圧体により前記半導体素子を前記回路基板側に押圧した状態で、前記電磁誘導作用による前記加圧体の発熱により前記複数箇所の接合部位に配置した前記半田を加熱溶融することを特徴とする半田付け方法。
【請求項１０】
前記回路基板は半導体モジュールを構成する回路基板であって、当該回路基板には放熱装置が接合されているとともに、前記半田付け装置には、前記容器内に配置した前記回路基板に接合される前記放熱装置に対して熱媒体を供給する供給手段が設けられており、
前記半田の加熱溶融後に、前記供給手段を作動させて前記熱媒体を前記放熱装置に供給し、溶融後の半田を冷却して凝固させることを特徴とする請求項９に記載の半田付け方法。
【発明の詳細な説明】
【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】
従来から、金属部材とセラミックス部材や、基板と電子部品とを接合する方法として、高周波誘導加熱を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１，２，３参照）。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。この高周波誘導加熱を利用した特許文献１や特許文献２の接合装置（接合方法）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を配置し、当該導体部材に生じる熱によって半田を溶融し、接合を行っている。なお、接合時には、接合面を加圧することで良好な接合状態が得られ易くなるため、特許文献１や特許文献２の接合装置においても、導体部材を発熱体として機能させる一方で、加圧体としても機能させている。また、特許文献３には、保持板に固定された発熱体を高周波誘導加熱によって発熱させ、電子部品の電極を加熱して半田を溶融し、接合を行っている。
【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】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、半導体モジュールなどにおいては、回路基板上に多数の半導体素子が密集状態で配置されている。また、高周波誘導加熱に用いる高周波加熱コイルは、通常、コイル冷却のための水路などがコイルの中に形成されている。このため、密集状態でかつ小型の半導体素子を加圧し、発熱する導体部材（加圧体）に対して、特許文献１や特許文献２と同様に導体部材を囲むように高周波加熱コイルを設ける構成は採用することができない。仮に、導体部材に対して高周波加熱コイルを設けることができたとしても、半導体素子の数に対応する導体部材毎に高周波加熱コイルを設ける必要があり、半田付け装置の構造が複雑化してしまう。
【０００４】
また、半田付けでは、半田を溶融した後、当該半田の凝固によって回路基板と半導体素子を接合することから、半田の溶融後には必ず冷却工程が行われる。この冷却工程において半導体素子は、良好な接合状態を得るために導体部材（加圧体）で加圧しておくことが好ましい。このため、加圧体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の間、高周波加熱コイルを使用することができなくなる。したがって、作業効率を向上させるためには、複数の高周波加熱コイルを用意しておく必要があり、半田付け装置の構造が複雑化しまう。
【０００５】
また、半導体素子（トランジスタやダイオード）の接合を行う際には、例えば不活性ガス雰囲気中で接合を行い、当該作業中は通常雰囲気調整を行うことになる。しかしながら、特許文献３では、電子部品の特定箇所（電極）を加熱して半田を溶融させる構成ではあるが、雰囲気調整を行う構成になっておらず、半導体素子を接合する場合に適用可能な方法（装置）であるとは言い難い。また、特許文献３で雰囲気調整を行うために、特許文献２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してしまうと、高周波加熱コイルを配置するための容積分のガスも雰囲気調整のために必要となり、雰囲気作りのための容器の大型化に伴って半田付け装置も大型化し、構造が複雑化してしまう。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、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半田付け装置、及び当該半田付け装置を用いて半田付け作業の効率化を図ることができる半田付け方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、回路基板の接合部位に半導体素子を半田付けする半田付け装置であって、導体材料からなる加圧体と、密閉可能な容器と、高周波電流を通電可能な高周波加熱コイルとを備え、前記容器には、前記回路基板における複数箇所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配置し、かつ前記半導体素子の直上に前記加圧体を配置した前記回路基板が収容されるとともに、前記高周波加熱コイルは、当該高周波加熱コイルに通電される高周波電流によって前記加圧体に電磁誘導作用を生じさせ、かつ前記加圧体に対して離間した状態で配置されるようになっており、前記加圧体により前記半導体素子を前記回路基板側に押圧した状態で、前記電磁誘導作用による前記加圧体の発熱により前記複数箇所の接合部位に配置した前記半田を加熱溶融することを要旨とする。
【０００８】
請求項９に記載の発明は、半田付け装置を用いて回路基板の接合部位に半導体素子を半田付けする半田付け方法であって、前記半田付け装置は、導体材料からなる加圧体と、密閉可能な容器と、高周波電流を通電可能な高周波加熱コイルとを備え、前記回路基板における複数箇所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配置し、かつ前記半導体素子の直上に前記加圧体を配置した前記回路基板を前記容器内に収容して当該容器を密閉するとともに、前記高周波加熱コイルを当該高周波加熱コイルに通電される高周波電流によって前記加圧体に電磁誘導作用が生じ、かつ前記加圧体に対して離間した状態で配置し、次に前記高周波加熱コイルに前記高周波電流を通電し、前記加圧体により前記半導体素子を前記回路基板側に押圧した状態で、前記電磁誘導作用による前記加圧体の発熱により前記複数箇所の接合部位に配置した前記半田を加熱溶融することを要旨とする。
【０００９】
請求項１又は請求項９に記載の発明によれば、加圧体から離間して配置される高周波コイルに対して高周波電流を通電し、加圧体が発熱される。このため、複数の半導体素子を回路基板に半田付けする場合であっても、加圧体毎に高周波加熱コイルを設けることなく複数箇所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、高周波加熱コイルを、加圧体及び回路基板とは別に取り扱うことが可能となるので、当該高周波加熱コイルを用いて他の回路基板の半田付けを行うこともできる。したがって、半田付け装置の構造を簡素化できる。そして、前記半田付け装置を用いて半田付けを行うことにより、半田付け作業の効率化を図ることができる。また、半導体素子を押圧する加圧体を発熱させることにより回路基板の接合部位を加熱するので、当該接合部位に対して集中的に熱を伝えることができ、回路基板全体や容器全体を加熱する場合に比べて効率的な加熱を実現できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半田付け装置において、前記高周波加熱コイルは、前記加圧体の上方側に配置されていることを要旨とする。これによれば、半導体素子の直上に配置される加圧体の上方に高周波加熱コイルが配置されるので、回路基板における複数箇所の接合部位に対して平面的に熱を伝えることができ、均等に加熱することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の半田付け装置において、前記高周波加熱コイルは、前記容器の外部に配置されており、当該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いることを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の半田付け装置において、前記高周波加熱コイルは、前記容器の外部に配置されており、当該容器において前記高周波加熱コイルと対向する部位は、非磁性かつ電気抵抗率が前記加圧体の電気抵抗率以上の材料で形成されていることを要旨とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の半田付け装置において、前記高周波加熱コイルは、前記容器の外部に配置されており、当該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いることを要旨とする。
【００１４】
上記請求項３〜請求項５に記載の発明によれば、半田付け作業において加熱時間以外に高周波加熱コイルが拘束されなくなるので、容器交換などによって次の回路基板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を提供することができる。また、高周波加熱コイルと対向する容器の部位が、非磁性材、電気抵抗率が加圧体の電気抵抗率以上の材料、又は電気的絶縁材で形成することにより、容器自体が発熱することを回避できるとともに、磁束の通過によって加圧体を発熱させることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、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において、前記回路基板は半導体モジュールを構成する回路基板であって、当該回路基板には放熱装置が接合されており、前記容器には、熱媒体を前記放熱装置に供給する供給手段が接続されていることを要旨とする。
【００１６】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の半田付け方法において、前記回路基板は半導体モジュールを構成する回路基板であって、当該回路基板には放熱装置が接合されているとともに、前記半導体装置には、前記容器内に配置した前記回路基板に接合される前記放熱装置に対して熱媒体を供給する供給手段が設けられており、前記半田の加熱溶融後に、前記供給手段を作動させて前記熱媒体を前記放熱装置に供給し、溶融後の半田を冷却して凝固させることを要旨とする。
【００１７】
請求項６又は請求項１０に記載の発明によれば、これによれば、回路基板に接合された放熱装置を利用して冷却を行うので冷却効率が向上され、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化を図り、半田付け作業の効率化を図ることができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、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において、前記容器は、開口部を有する箱状の本体部材と当該開口部を開放及び閉鎖する蓋部材によって構成されており、前記加圧体は、前記蓋部材に取り付けられており、当該蓋部材で前記開口部を閉鎖した時に前記半導体素子の直上に配置されて当該半導体素子を加圧し、前記開口部を開放した時に前記半導体素子の加圧状態を解除することを要旨とする。これによれば、蓋部材の取り付け及び取り外しに合わせて加圧体を配置させることができ、作業工程を削減できる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、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において、前記加圧体には、前記複数の半導体素子を同時に加圧する加圧面が形成されていることを要旨とする。これによれば、一つの加圧体によって加圧される加圧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く、安定した状態で半田付け作業を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の半田付け装置によれば、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。そして、前記半田付け装置を用いて半田付けを行うことにより、半田付け作業の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化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に接合される半導体素子１２と、放熱装置としてのヒートシンク１３とから構成されている。回路基板１１は、セラミックス基板１４の両面に金属板１５，１６を接合して構成されている。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、アルミニウムや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の符号「Ｈ」は、半田層を示している。半導体素子１２は、ＩＧＢＴ(Insurated Gate Bipolar Transistor )やダイオードからなり、回路基板１１（金属板１５）には複数（本実施形態では４つ）の半導体素子１２が接合されている。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。
【００２２】
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として構成されている。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で構成される半導体モジュール１００の半田付けを行う装置として構成されている。このため、半導体モジュール１００には、２４個の半導体素子１２が半田付けされるようになっている。
【００２３】
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とから構成されている。本体部材１８には、半導体モジュール１００を位置決めし、支持する支持台２０が設置されている。また、本体部材１８には、蓋部材１９の装着部位にパッキン２１が配設されている。
【００２４】
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おり、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が形成されるようになっている。また、蓋部材１９において、密閉空間Ｓと対向する部位は、磁力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にはガラス板２２が組み付けられている。
【００２５】
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の開閉バルブ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の開閉バルブ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の開閉バルブ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２３、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な構成とされており、圧力調整によって加圧されたり、減圧されたりする。
【００２６】
また、本体部材１８には、半田付け後の容器１７内に熱媒体（冷却用ガス）を供給するための供給手段としての熱媒供給部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の開閉バルブ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に冷却用ガスを供給するように接続されている。なお、熱媒供給部２６から供給される熱媒体を冷却液としても良い。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。
【００２７】
半田付け装置ＨＫの上部（蓋部材１９の上部）には、高周波加熱コイル２８が設置されている。本実施形態において高周波加熱コイル２８は、図５に示すように、６枚の回路基板１１に各別に対応するように６つの高周波加熱コイル２８が各回路基板１１の上側に配置されている。本実施形態の高周波加熱コイル２８は、１枚の回路基板１１を覆う大きさで、かつ後述する錘３５の上面の輪郭よりも大きく形成されている。また、各高周波加熱コイル２８は、渦巻き状に形成されており、平面的に展開されている。また、各高周波加熱コイル２８は、蓋部材１９（ガラス板２２の装着部位）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ているとともに、容器１７内に設置された温度センサ２７の計測結果に基づき、所定の温度に制御されるようになっている。また、各高周波加熱コイル２８には、コイル内部に冷却水を通すための冷却路３０が形成されているとともに、半田付け装置ＨＫが備える冷却水タンク３１に接続されている。
【００２８】
図４は、半田付けを行う際に使用する冶具３２（図４（ａ））と加圧体としての錘３５（図４（ｂ））を示している。冶具３２は、回路基板１１を構成するセラミックス基板１４と同一の大きさをなす平板状に形成されている。冶具３２は、例えば、グラファ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回路基板１１上に半田シート３３と、半導体素子１２と、錘３５とを位置決めするために使用される。このため、冶具３２には、回路基板１１における半導体素子１２の接合部位に対応する部位に位置決め用の貫通孔３４が形成されている。貫通孔３４は、半導体素子１２のサイズに応じた大きさで形成されている。そして、本実施形態においては、回路基板１１上に複数個（４つ）の半導体素子１２が接合されるので、冶具３２には複数個（４つ）の貫通孔３４が形成されている。
【００２９】
錘３５は、当該錘３５を通る磁束の変化により電流が発生し、自身の電気抵抗によって発熱する材料を用いて形成されている。本実施形態の錘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の直上において当該半導体素子１２の上面（非接合面）に接するように配置されるとともに、半導体素子１２を回路基板１１側に押圧するために使用される。本実施形態の錘３５は、削り出しによって作製された一体化部品とされている。そして、錘３５の加圧面３５ａは、冶具３２の各貫通孔３４に嵌挿可能で、かつ４つの半導体素子１２の非接合面に接して加圧可能に形成されている。錘３５の加圧面３５ａが、半導体素子１２の非接合面に接する面となる。図４（ａ）には錘３５を二点鎖線で示し、当該錘３５を冶具３２に設置した状態を示している。
【００３０】
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。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、回路基板１１にヒートシンク１３を接合した物（以下、「半田付け対象物」という）を予め作製しておく。
【００３１】
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、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との間に配置する。そして、半導体素子１２を配置した回路基板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、錘３５は、半田付け装置ＨＫの上下方向、すなわち、蓋部材１９側に向かって積層される。また、錘３５の加圧面３５ａは、半導体素子１２の非接合面に接触し、加圧する。
【００３２】
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（各錘３５）の上方に配置されるとともに、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を錘３５の上方に配置した場合、当該錘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がはみ出るようになっている。本実施形態のように渦巻き状に形成した高周波加熱コイル２８は、中央寄りに磁束が多く発生することから、当該高周波加熱コイル２８の中央に錘３５（回路基板１１の接合部位）を配置することが好ましい。
【００３３】
次に、ガス排出部２５を操作して容器１７内を真空引きするとともに、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。
【００３４】
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には、当該錘３５を通る高周波の磁束が発生するとともに渦電流が発生する。その結果、高周波加熱コイル２８の磁束内に置かれた錘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、回路基板１１の各接合部位は、錘３５に生じた熱が当該錘３５の加圧面３５ａを介して集中的（局所的）に伝わり、加熱される。この結果、半田シート３３は、半導体素子１２を介して伝わる熱が溶融温度以上の温度になることにより溶融する。また、半導体素子１２は、錘３５によって回路基板１１側に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が完全に溶融したならば、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、温度が制御される。また、容器１７（密閉空間Ｓ）内の圧力は、はんだ付け作業の進行状況に合わせて加圧及び減圧され、雰囲気調整が行われる。
【００３５】
そして、半田シート３３が完全に溶融した場合には、冷却用の熱媒供給部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１３を流れ、半田付け対象物（半導体モジュール１００）を冷却する。この結果、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を外した後に容器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１００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内のガスを排出する。
【００３６】
したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（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箇所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ので、当該高周波加熱コイル２８を用いて半導体モジュール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の構造を簡素化できる。また、半田付け作業の効率化を図ることもできる。
【００３７】
（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効率的な加熱を実現できる。
【００３８】
（３）半導体素子１２の直上に配置される錘３５の上方に高周波加熱コイル２８を配置した。このため、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、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３３の溶融の開始と終了を近似（ほぼ同時）させることができ、半田付け作業の効率化を図ることができる。
【００３９】
（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、高周波加熱コイル２８は、半田付け作業において加熱時間以外で拘束されなくなる（使用不可状態にならない）。したがって、容器１７の交換などにより、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。
【００４０】
（５）また、高周波加熱コイル２８を容器１７の外部に配置することにより、容器１７内に加熱部材（本実施形態では高周波加熱コイル２８）を配置する構成に比べて容器１７の容積が少なくなる。したがって、容器１７の小型化を図ることができる。また、雰囲気調整としては、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）の供給と排出がある。このため、容積を少なくすることにより、例えば、空気の排出においては排出に掛かる時間を少なくしたり、排出に掛かるエネルギー（例えば、真空ポンプ２５ｃを動作させる）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おいては、供給又は排出に掛かる時間を少なくしたり、供給又は排出に掛か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。
【００４１】
（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、磁束の通過によって錘３５を発熱させることができる。
【００４２】
（７）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に冷却用ガスを供給し、冷却するようにした。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化を図ることもできる。
【００４３】
（８）錘３５に、各半導体素子１２の非接合面に接触可能な加圧面３５ａを形成した。すなわち、錘３５を一つの集合体として構成した。このため、一つの錘３５によって加圧される加圧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く、安定した状態で半田付け作業を行うことができる。
【００４４】
（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を対応付けて配置し、当該回路基板１１に配置した錘３５を発熱させるようにした。このため、複数の回路基板１１に配置される複数の錘３５を纏めて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。
【００４５】
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、削り出しによる一体化部品に代えて、複数の分割体を接合し、一つの集合体として構成しても良い。
【００４６】
○  錘３５は、半導体素子１２毎に設置可能な分割体として構成しても良い。例えば、実施形態の場合には、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を各半導体素子１２の直上に配置して加圧しても良い。
【００４７】
○  錘３５を、蓋部材１９の裏面側に取り付けても良い。例えば、蓋部材１９に直接取り付けても良いし、蓋部材１９に吊り下げても良い。そして、蓋部材１９で開口部１８ａを閉鎖した時に各半導体素子１２の直上に配置されて当該各半導体素子１２を加圧し、開口部１８ａを開放した時に半導体素子１２の加圧状態を解除するようにしても良い。この構成によれば、蓋部材１９の取り付け及び取り外しに合わせて錘３５を配置させることができ、作業工程を削減できる。
【００４８】
○  錘３５は、ステンレスに代えて、鉄やグラファイトでも良い。
○  錘３５を、熱伝導率の異なる２種類の導体材料を用いて構成しても良い。例えば、ステンレスと銅を用いて錘３５を構成しても良い。この場合、加圧面３５ａ側に銅を配置することで、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、外側から中央に向かって温度が高くなっていくが、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。
【００４９】
○  半田付け装置ＨＫで半田付けされる半田付け対象物としては、ヒートシンク１３を接合していない状態の回路基板１１でも良い。
○  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。
【００５０】
○  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で形成しても良い。例えば、セラミックスや樹脂でも良い。また、蓋部材１９が容器１７の内外の気圧差を受け、強度を上げる必要がある場合には、蓋部材１９を、例えば、グラスファイバーと樹脂との複合材（ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）で構成しても良い。また、蓋部材１９を、非磁性材の金属で構成しても良い。なお、金属を用いる場合には、錘３５よりも電気抵抗率が高いものを用いた方が良い。また、金属と絶縁材との複合材で構成しても良い。
【００５１】
○  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し、当該高周波加熱コイル２８を錘３５の上面の輪郭と一致するように上方に配置しても良い。
【００５２】
○  高周波加熱コイル２８は、複数の錘３５の上方に跨って配置する構成としても良い。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。
【００５３】
○  生産ライン化に伴って容器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、配置しても良いし、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を移動させながら加熱することが可能である。
【００５４】
○  高周波加熱コイル２８を、錘３５の側面に配置しても良い。
○  高周波加熱コイル２８を、容器１７（密閉空間Ｓ）内に配置しても良い。
○  容器１７に、熱媒体を封入したタンクを搭載し、冷却時にタンクから熱媒体を供給するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】半導体モジュールの平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】半田付け装置の縦断面図。
【図４】（ａ）は冶具の平面図、（ｂ）は錘の斜視図。
【図５】半導体モジュールと高周波加熱コイルの配置を示す模式図。
【符号の説明】
【００５６】
ＨＫ…半田付け装置、１０，１００…半導体モジュール、１１…回路基板、１２…半導体素子、１３…ヒートシンク、１７…容器、１８…本体部材、１８ａ…開口部、１９…蓋部材、２６…熱媒供給部、２８…高周波加熱コイル、３５…錘。
【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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