(57)【要約】  基板（１２）上で電子部品（１０）を焼結するための焼結プレス機は、圧縮室（２６）を一緒に区切るフロントヘッド（２２）およびリアヘッド（２４）を有するマルチロッドシリンダ（２０）を含むプレスユニット（１４）を備える。フロントヘッド（２２）では、互いに平行で独立したプレッサロッド（２８）が摺動自在に支持される。各プレッサロッド（２８）は、焼結対象のそれぞれの電子部品（１０）に対して同軸かつ重心であり、それぞれの電子部品（１０）に印加すべき力に比例するスラスト断面を有する。圧縮室（２６）内には、各プレッサロッド（２８）に焼結圧力を伝達するためにプレッサロッドに当接するように変形するシール膜（３０）が延在する。【選択図】図６
2020516048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１２）上の複数の電子部品（１０）の焼結を行うための焼結プレス機であって、圧縮室（２６）を共に画定するフロントヘッド（２２）およびリアヘッド（２４）を有するマルチロッドシリンダ（２０）を備えるプレスユニット（１４）を備え、前記フロントヘッド（２２）において、互いに平行で独立した複数のプレッサロッド（２８）が摺動自在に支持されており、各プレッサロッド（２８）は、焼結対象のそれぞれの前記電子部品（１０）の重心と一致するロッド軸と、それぞれの前記電子部品（１０）に印加すべき力に比例するスラスト断面とを有し、焼結対象の各電子部品の面積は既知であり、所定の焼結圧力については、前記圧縮室（２６）において、前記圧縮室（２６）をリアチャンバ（２６’）とフロントチャンバ（２６”）とに密封分割するシール膜（３０）が延在し、前記リアチャンバ（２６’）は焼結圧力での圧力下で流体の入口通路（３２）と流体連通し、前記プレッシャロッド（２８）の後端部（２８’）は前記フロントチャンバ（２６’’）内に突出し、前記シール膜（３０）は、前記リアチャンバ（２６’）が焼結圧力で加圧されると、前記シール膜（３０）が前記後端部（２８’）に当接するように変形して焼結圧力が各プレッサロッド（２８）に伝達されるよう、前記プレッシャロッド（２８）の前記後端部（２８’）に微かに触れるように配置されるプレスユニット（１４）を備える、焼結プレス機。
【請求項２】
前記シール膜（３０）は前記マルチロッドシリンダ（２０）の前記フロントヘッド（２２）と前記リアヘッド（２４）との間で周状に保持される、請求項１に記載のプレス機。
【請求項３】
前記プレスユニット（１４）は、前記マルチロッドシリンダ（２０）と一体であり、かつ複数のプレッサ加熱部材（４２）を摺動自在に支持する加熱ブロック（４０）を更に備え、各プレッサ加熱部材（４２）は、焼結対象のそれぞれの電子部品（１０）に作用するようにそれぞれのプレッサロッド（２８）によって作動可能であり、前記加熱ブロック（４０）には、前記プレッサ加熱部材（４２）を加熱するための加熱手段（４４）が設けられ、各プレッサロッド（２８）は、それぞれのプレッサ部材（４２）の平らな端面と接触する丸い端部（２８’’）で終端している、請求項１または２に記載のプレス機。
【請求項４】
前記プレッサ加熱部材（４２）は焼結対象のそれぞれの前記電子部品（１０）のケーシングの面積に略相当する断面積、またはそれより大きい断面積を有する棒状の形態である、請求項３に記載のプレス機。
【請求項５】
前記プレッサ加熱部材（４２）は、前記基板（１２）によって画定される平面に対して前記電子部品（１０）が傾斜する可能性に適応するように、前記加熱ブロック（４０）内に形成されたそれぞれの軸方向シート（４６）内で横断方向に間隔を空けて摺動する、請求項３または４に記載のプレス機。
【請求項６】
前記プレスユニット（１４）は、前記プレッシャロッド（２８）の前端部、または存在する場合には、前記プレッサ加熱部材（４２）の前記前端部を越えて延在する例えばＰＴＦＥなどの保護フィルム（５２）を支持する周辺フレーム（５０）と、前記保護フィルム（５２）に面し、前記保護フィルム（５２）を前記前端部に付着／前記前端部から剥離させるように適合された吸引／吹付手段とを備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプレス機。
【請求項７】
前記プレスユニット（１４）に面し、少なくとも１つの基板（１２）を支持するように適合された支持ユニット（６０）を備え、前記プレスユニット（１４）および支持ユニット（６０）の少なくとも一方は、後退停止位置と、前記電子部品（１０）が前記プレッサロッド（２８）または前記プレッサ加熱部材（４２）と係合可能な前進プレス位置との間で、他方に対して軸方向に移動可能である、請求項１から６のいずれか一項に記載のプレス機。
【請求項８】
前記支持ユニット（６０）は、固定リアクションブロック（６２）と、各基板（１２）を加熱するように適合された加熱ブロック（６４）と、可動リアクションブロック（６６）とを含む、請求項７に記載のプレス機。
【請求項９】
変形センサ（７０）がそれぞれ関連付けられている少なくとも１つの変形シリンダ（６８）が前記固定リアクションブロック（６２）内に収容されている、請求項８に記載のプレス機。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の焼結プレス機を用いて基板上の電子部品を焼結する方法であって、
ａ）前記電子部品が前記プレッシャロッドまたは前記プレッサ加熱部材の前端部と接触するように、焼結対象の前記電子部品を有する基板を配置するステップと、
ｂ）前記プレッサロッドまたは前記プレッサ加熱部材を所定の焼結温度に加熱するステップと、
ｃ）前記圧縮室を所定の焼結圧力で加圧するステップと、
ｄ）所定の焼結時間の間、前記焼結圧力および前記焼結温度を維持するステップと、
ｅ）前記焼結プレス機から前記基板を取り出すステップと、
を含む、方法。
【請求項１１】
前記基板も焼結温度に加熱する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップａ）の前に、保護フィルムを前記プレッシャロッドまたは前記プレッサ加熱部材の端部に付着させる、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
ステップｅ）の後、前記圧縮室は前記焼結圧力よりも低いが大気圧よりも高い圧力にされ、前記プレッサロッドおよび可能な圧力加熱部材は空きホルダとして機能する、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記圧縮室を前記所定の焼結圧力で加圧する工程中、前記シール膜は前記プレッサロッドの後端部と前記圧縮室の前方部の略平らな底壁との両方に接触するように変形する、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に電子部品を焼結するためのプレス機および当該プレス機を用いた焼結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
よく知られている通り、いくつかの電子用途では、ダイオード、ＩＧＢＴ、サーミスタ、ＭＯＳＦＥＴなどの集積電子部品は、焼結接着剤の層を介在させて基板に固定される。
【０００３】
各部品を正確に焼結するために、各部品をその投影面（projection surface）に比例した力でプレスし、所定の時間の間、所定の温度にさらす必要がある。基板上に固定すべき電子部品は、互いにかなり異なる寸法、すなわち、互いにかなり異なる、対応するケーシングの投影面および厚さを有する可能性があるので、基板の全ての部品に作用する単一のプレッサ部材への圧力の印加は、所望の強度をすべての部品に印加しない。
【０００４】
更に、全ての部品にとって、接着剤層の厚さは完全に同一でなく、かつ均一でない可能性があるという事実に起因する更なる複雑さを検討することは価値がある。
【０００５】
これらの欠点を除去するために、格子状の個別プレスロールからなるプレス装置が提案されている。しかしながら、この解決策は、実施するのが非常に複雑でかつ高価であることは明らかである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、先行技術による装置の欠点および限界を打開することができる、支持体上の電子部品を焼結するためのプレス機および方法を提供することである。
【０００７】
前記目的は、請求項１に記載の焼結プレス機および請求項１０に記載の焼結方法によって達成される。
【０００８】
従属請求項は、本発明の好ましい実施形態を説明している。
【０００９】
一般的な実施形態によれば、焼結プレス機は、圧縮室を共に画定するフロントヘッドとリアヘッドとを有するマルチロッドシリンダを備えるプレスユニットを含む。
【００１０】
フロントヘッドには、互いに平行でかつ独立したプレッサ（押圧；presser）ロッドが摺動自在に支持されている。各プレッサロッドは、焼結対象のそれぞれの電子部品と同軸であり、それぞれの電子部品に印加される力に比例するスラスト断面を有し、焼結対象の各電子部品の面積および所定の焼結圧力については既知である。
【００１１】
圧縮室では、圧縮室をリアチャンバとフロントチャンバとに密封分割するシール膜が延在する。リアチャンバは、焼結圧力を実現するために、圧力下で流体の入口通路と流体連通している。プレッサロッドの後端部はフロントチャンバ内に突出している。シール膜は、リアチャンバが焼結圧力に加圧されると、シール膜が後端部に当接することによって変形し、各プレッサロッドに焼結圧力を伝達するよう、プレッサロッドの後端部と接触して配置される。
【００１２】
したがって、このようなプレス機は、各部品に対してプレッサロッドを使用することにより、焼結対象の各電子部品にその表面に比例したスラスト力をかけることを可能にし、前記プレッサロッドの断面はプレス対象の表面によって選択される。
【００１３】
しかしながら、単一の圧縮室を形成する単一のシリンダ、および全てのプレッサロッドに対するシール機能と全てのプレッサロッドに作用してそれらの寸法に適応するように変形するピストン機能との両方を果たす単一のシール膜を使用したことにより、プレス機の構造は少数のコンポーネントからなり、特にコンパクトである。
【００１４】
一実施形態では、シール膜は、マルチロッドシリンダのフロントヘッドとリアヘッドとの間で周状に保持される。
【００１５】
したがって、シール膜は、圧力下で流体の作用を受けたときに変形するが、圧縮室に対して軸方向に移動することはない。
【００１６】
一実施形態では、プレスユニットは、マルチロッドシリンダと一体であり、プレッサ加熱部材を摺動自在に支持する加熱ブロックを更に備える。各プレッサ加熱部材は、それぞれのプレッサロッドと同軸であり、プレッサロッドによって作動され、焼結対象のそれぞれの電子部品に作用することができる。
【００１７】
加熱ブロックには、プレッサ加熱部材を加熱するための加熱手段が設けられている。
【００１８】
したがって、本実施形態では、焼結工程に必要な熱は、プレス動作を行う部材と同じ部材によって電子部品に伝達される。特定の加熱ブロックを使用することにより、マルチロッドシリンダ構造の単純化が可能になり、結果としてスラスト機能だけでなく、電子部品の加熱も実行される。
【００１９】
一実施形態では、プレッサ加熱部材は、焼結対象のそれぞれの電子部品のケーシングの面積に略相当する断面積、または電子部品のケーシングの面積よりも大きい断面積を有する棒状の形態である。プレッサロッドは、対応する電子部品に対して重心位置で作用し、これにより、プレッサ部材は、プレッサロッドから受けるスラスト力を電子部品の表面にできるだけ一様に分布することが可能になる。
【００２０】
一実施形態では、プレッサ加熱部材は、基板によって画定される平面に対して電子部品が傾斜する可能性に適応するよう、加熱ブロック内に形成されたそれぞれの軸方向シート（座部；seat）内で横断方向に間隔を空けて摺動する。
【００２１】
一実施形態では、プレスユニットは、プレッサロッドの前端部、または存在する場合には、プレッサ加熱部材の前端部を越えて延在する例えばＰＴＦＥなどの保護フィルムを支持する周辺フレームを備える。吸引および吹付の手段は、前記保護フィルムの方向に向けられており、当該手段では、プレス動作の前に電気部品に接触するプレッサロッドまたはプレッサ部材の前端部に保護フィルムを付着させるために吸引で作動させることができ、またプレス動作の終了時に当該前端部から保護フィルムを除去するために吹付で作動させることができる。
【００２２】
一実施形態では、プレス機は、プレスユニットに面し、少なくとも１つの基板を支持するように適合された支持ユニットを備える。
【００２３】
プレスユニットおよび支持ユニットのうちの少なくとも一方は、後退停止位置と前進プレス位置との間で、他方に対して軸方向に移動することができ、電子部品はプレッサロッドまたはプレッサ部材と係合することができる。
【００２４】
例えば、プレス機は、プレスユニットと支持ユニットとの両方を支持すると共に、長手方向ガイドが設けられたフレームを備え、プレスユニットと支持ユニットの少なくとも一方は、例えば油圧式または電気式アクチュエータの動作下で、その長手方向ガイドに沿って摺動する。
【００２５】
一実施形態では、支持ユニットは、マルチロッドシリンダが及ぼすスラスト力を支持する固定リアクションブロックと、加熱ブロックと、可動リアクションブロックとを備える。
【００２６】
加熱ブロックにより、部品の焼結に必要な熱を基板の下からもたらすことが可能になる。
【００２７】
一実施形態では、少なくとも１つの変形シリンダは、それぞれの変形センサが関連付けられている固定リアクションブロック内に収容される。
【００２８】
より詳細には、固定リアクションブロックは、それぞれの変形センサを備えた変形シリンダを支持しており、変形センサは、プレッサ、基板および可動リアクションブロックを介して圧縮ロッドが及ぼす全圧縮力を変換する。変形センサは１５０℃より高い温度で作動しなければならないので、石英製の変形センサが好ましい。
【００２９】
上記焼結プレス機を用いる焼結方法は、以下の工程を含む。
【００３０】
ａ．電子部品がプレッサロッドまたはプレッサ加熱部材の前端部と接触するように、焼結対象の電子部品を有する基板を配置する。
【００３１】
ｂ．プレッサロッドまたはプレッサ加熱部材を所定の焼結温度に加熱する。
【００３２】
ｃ．圧縮室を所定の焼結圧力で加圧する。
【００３３】
ｄ．所定の焼結時間の間、焼結圧力および焼結温度を維持する。
【００３４】
ｅ．焼結プレス機から基板を取り出す。
【００３５】
一実施形態では、基板も焼結温度に加熱する。
【００３６】
一実施形態では、工程ａ．）の前に、保護フィルムをプレッサロッドまたはプレッサ加熱部材の端部に付着させる。
【００３７】
一実施形態では、工程ｅ．）の後、圧縮室は、焼結圧力よりも低いが大気圧よりも高い圧力にされ、プレッサロッドおよび可能なプレッサ加熱要素は、次の新しい基板と接触する空きホルダとして機能する。
【００３８】
本発明による焼結プレス機および方法の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、単に非限定的な例の目的で提供される好ましい実施形態に関する以下の説明から容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による焼結プレス機を使用する焼結部の概略平面図である。
【００４０】
【図２】プレス機の正面図である。
【００４１】
【図３】基板支持ユニット上の閉じられたプレスユニットの軸方向断面図である。
【００４２】
【図４】プレス機の基板支持ユニットのみの軸方向断面図である。
【００４３】
【図５】プレス機のプレスユニットのみの軸方向断面図である。
【００４４】
【図６】プレスユニットおよび基板支持ユニットの一部の拡大図であり、特に、加圧されていない圧縮室ならびに基板のそれぞれの電子部品と接触しているいくつかのプレッサロッドおよびプレッサ加熱部材が示されている。
【００４５】
【図６ａ】前の図と同様の図であるが、圧縮室が加圧されている。
【００４６】
【図７】基板の電子部品と接触しているいくつかのプレッサロッドおよびプレッサ加熱部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
添付の図面を参照して、基板１２上の電子部品１０の焼結を行うために本発明によるプレス機１を使用した、焼結部を以下に説明する。
【００４８】
例えば、６つの基板１２を収容するように適合されたパレット２に収容された基板１２は、焼結プレス機１に到着する。
【００４９】
基板１２は、パレット２内に形成され、基板１２を適切な突起上で支持するように適合されたそれぞれのシート内に配置される。
【００５０】
基板１２は、焼結接着剤層上に配置された焼結対象の電子部品１０（例えば、ＩＧＢＴ、ダイオード、サーミスタ、ＭＯＳＦＥＴ）を運ぶ。部品１０は、所定の表面圧力、例えば３０ＭＰａで、所定の温度、例えば２６０℃で１８０〜３００秒間、処理されなければならない。
【００５１】
焼結されていない基板１２を有するパレット２については、電子部品１０の位置を変更しないために、適度な速度で衝撃を与えずにスムーズに取り扱わなければならない。
【００５２】
電子部品１０はファミリー（電子部品群）によって多様化された厚さを有することを考慮して、それらの投影面に比例する力で電子部品１０を直接プレスしなければならない。
【００５３】
更に、例えば１μ／１０ｍｍの、基板−接着剤−電子部品アセンブリの任意の非平行性が補償されなければならない。
【００５４】
図１に示すように、一実施形態では、焼結部は、少なくとも１つの、好ましくは２つの１５０℃までのパレット２の予熱ステーション３と、少なくとも１つの、好ましくは３つの５０℃までのパレット２の冷却ステーション４とを備える。
【００５５】
一実施形態では、焼結部は、例えば、６−ｊａｗセルフセンタリンググリッパを備えた、１０ｋｇの６軸タイプの関節ロボット５を備える。ロボット５は、パレット１２を以下の間で操作する。
【００５６】
−入口コンベア６と２つの予熱ステーション３のリーダ（reader）との間。
【００５７】
−２つの予熱ステーション３と焼結プレス機１との間。
【００５８】
−焼結プレス機１と３つの冷却ステーション４との間。
【００５９】
−３つの冷却ステーション４と出口コンベア７との間。
【００６０】
２つの予熱ステーション３は、それぞれの基板１２の温度を温度１５０℃まで上昇させる。
【００６１】
例えば、２つの予熱ステーション３は、ＰＩＤおよびＰＷＭ熱抵抗体ＰＴ１００によって制御される外装電気カートリッジによって加熱される。
【００６２】
図２に全体的に示されている焼結プレス機１は、少なくとも１つの、好ましくは図示されるように６つの基板１２のために、頂部でプレスユニット１４を支持し、底部で支持ユニット６０を支持する垂直に延伸するフレーム８を備える。
【００６３】
フレーム８には、長手方向ガイド９が設けられており、長手方向ガイド９に沿って、油圧式または電気式アクチュエータ８０によって作動される支持ユニット６０が摺動する。
【００６４】
一実施形態では、支持ユニット６０は、一定の加速および減速動作で、２００ｍｍのストロークを作動する。
【００６５】
特に、支持ユニット６０の上位置は、絶対に変更できず、最大２５０ＫＮまでの力に動くことなく対抗するよう寸法決めされている。
【００６６】
一実施形態では、２００ｍｍのストロークは、１Ｋｗのブラシレスギヤードモータ８０を用いて３秒以内で達成され、金型交換および保守機能に関しては、減速した速度でのジョグ（寸動）で実施することができる。
【００６７】
一実施形態では、フレーム８はまた、焼結中に基板１２とプレスユニット１４との間に挿入される、例えばＰＴＦＥなどの保護フィルム５２を交換するための、例えばブラシレスギヤードモータを備えた電動巻取り機９０および電動巻戻し機９２を支持する。
【００６８】
一実施形態では、保護フィルム５２は周辺フレーム５０によって支持される。一実施形態では、この周辺フレーム５０はまた、保護フィルム５２の方向に向けられた吸引／吹付手段も支持する。
【００６９】
更に、プレス機１は、ＰＴＦＥフィルムとプレスユニット１４との間の空気を吸引するための真空ポンプ（図示せず）を備える。
【００７０】
一実施形態では、プレス機１はまた、焼結エリア内の静電荷を除去するための吹付イオン化装置（図示せず）も備える。
【００７１】
一実施形態では、フレーム８はまた、支持ユニット６０の交換を容易にするために、左右のハンドグリップ９４を用いて挿入および除去することができる水平摺動ガイドも支持する。
【００７２】
特に、図３および図４に示す実施形態では、支持ユニット６０は、固定リアクションブロック６２を備え、固定リアクションブロック６２には、３５０℃で動作可能な変形センサ７０をそれぞれ備える６つの変形シリンダ６８が収容されている。
【００７３】
支持ユニット６０は、外装発熱抵抗体６４１を収容する加熱ブロック６４を更に備える。
【００７４】
支持ユニットは、６つの可動リアクションブロック６６を更に備え、各可動リアクションブロック６６にはそれぞれ温度センサ６６２が設けられている。
【００７５】
特に、図３および図５に示す一実施形態では、プレスユニット１４は、圧縮室２６を共に画定するフロントヘッド２２とリアヘッド２４とを有するマルチロッド圧縮シリンダ２０を備える。
【００７６】
フロントヘッド２２では、互いに平行かつ独立した複数のプレッサロッド２８が摺動自在に支持される。各プレッサロッド２８は、焼結対象のそれぞれの電子部品１０と同軸でかつ重心にあり、それぞれの電子部品１０に印加すべき力に比例するスラスト断面を有し、焼結対象の各電子部品の面積および所定の焼結圧力については既知である。
【００７７】
用語「重心の（barycentric）」は、各プレッサロッド２８が、それぞれの電子部品１０の重心と一致するロッド軸を有することを意味する。
【００７８】
圧縮室２６内には、圧縮室をリアチャンバ２６’とフロントチャンバ２６’’とに密封分割するシール膜３０が延在する。リアチャンバ２６’は、制御流体の入口通路３２と流体連通している。プレス機の動作中、制御流体は焼結圧力でリアチャンバ２６’に入る。プレッサロッドの後端部２８’はフロントチャンバ２６’’内に突出している。
【００７９】
より正確には、フロントチャンバ２６’’は、略平らな底壁２６ａによって画定され、底壁２６ａからプレッサロッド２８の後端部２８’は突出している。
【００８０】
圧縮室２６内に圧力が存在しない場合、シール膜３０は略平らであり、プレッサロッド２８の後端部２８’にわずかに接触するように配置される（図６）。
【００８１】
リアチャンバ２６’が焼結圧力で加圧されると、シール膜３０が変形し、それによってシール膜３０が各プレッサロッド２８の後端部２８’に当接し、焼結圧力がプレッサロッド２８に伝達される（図６ａ）。
【００８２】
より正確には、フロントチャンバ２６’’の底壁２６ａに対するプレッサロッド２８の後端部２８’の突出、したがってシール膜３０と前記底壁との間の距離は、リアチャンバ２６’が焼結圧力で加圧されてシール膜３０が変形するとき、特に図６ａに示すように、膜がプレッサロッド２８の後端部２８’だけでなくフロントチャンバ２６’’の後壁２６ａにも当接するように選択される。
【００８３】
この圧縮室の構成により、シール膜３０は、制御流体が所望の焼結圧力でプレッサロッド２８の単一の後端部２８’に直接作用したかのように挙動する。換言すれば、シール膜３０は、互いに独立した複数のシリンダ−ピストンシステムの挙動を模擬していることになる。
【００８４】
一実施形態では、シール膜３０は、マルチロッドシリンダ２０のフロントヘッド２２とリアヘッド２４との間で周状に保持される。
【００８５】
一実施形態では、プレスユニット１４は、マルチロッドシリンダ２０と一体であり、プレッサ加熱部材４２を摺動自在に支持する加熱ブロック４０を更に備える。各プレッサ加熱部材４２は、それぞれのプレッサロッド２８によって作動し、焼結対象のそれぞれの電子部品１０に作用することができる。
【００８６】
図７の斜視図は、異なる断面（断面積）の４つのプレッサロッド２８を示しており、同様にこれらは異なる断面（断面積）のそれぞれのプレッサ加熱部材４２に作用する。
【００８７】
プレッサ加熱部材４２は、支持ユニット６０によって支持された基板１２上に載っているそれぞれの電子部品１０に当接して示されている。
【００８８】
一実施形態では、プレッサロッド２８は、プレッサ加熱部材４２の平坦面４２’と接触する丸みを帯びた前端部２８’’を有する。例えば、プレッサロッド２８の前端部２８’’は球状に丸められており、焼結すべき対応する電子部品の重心点に圧縮力を集中させると同時に、プレッサロッド２８とプレッサ部材４２との間で熱的遮断を行う。このようにして、プレッサ加熱部材４２は、プレスし加熱すべき電子部品の表面に容易に適応することができる。
【００８９】
一実施形態では、プレッサ加熱部材４２は、焼結対象のそれぞれの電子部品１０のケーシングの面積に実質的に相当する断面積かまたはそれより大きい断面積を有する棒状の形態である。
【００９０】
一実施形態では、マルチロッドシリンダ２０は、単一のプレッサロッド２８にその断面積に比例する力を与えて、全ての電子部品１０に３０ＭＰａに相当する圧力を発生させることができる。
【００９１】
一実施形態では、各基板１２に対して、ＩＧＢＴ用の４つのプレッサロッドおよび部材、ダイオード用のプレッサロッドおよび部材、サーミスタ用の１つのプレッサロッドおよび部材、ＭＯＳＦＥＴ用の１つのプレッサロッドおよび部材が、すなわち合計で４８のプレッサ部材とそのプレッサロッドが備えられており、全て独立し、発生させるべきスラスト力に比例した異なる断面積を持つ。
【００９２】
一実施形態では、圧縮室２６は、最高３５ＭＰａ（３５０バール）まで加圧することができる。
【００９３】
上記の通り、プレッサ加熱部材４２は、基板１２上の焼結対象の電子部品１０に圧縮力を伝達し加熱するという役割を有する。
【００９４】
一実施形態では、加熱ブロック４０は、外装抵抗体４４および温度センサ４５を備える。
【００９５】
プレッサ部材４２は、基板上の焼結対象の対応する電子部品１０に対して重心に押されて、平行度を１μｍ／１０ｍｍに調整できるように適切な間隔で加熱ブロック４０内で摺動する。
【００９６】
電子部品１０の厚さが変化しても、他の部品の焼結圧力に変化を引き起こさないことに留意すべきである。
【００９７】
なお、上記の通り、各プレッサロッド２８の軸はそれぞれの電子部品１０の重心と一致しなければならないが、それぞれのプレッサロッド２８の軸に対するプレッサ部材４２の形状、断面および位置を、電子部品１０の形状および／または基板上でのその位置に従って選択できることに留意すべきである。
【００９８】
例えば、互いに非常に接近している、または矩形でない、もしくはサイズが非常に異なるなどの電子部品１０を信頼性のある正確な方法で焼結するように、プレッサ部材２８を選択することができる。
【００９９】
２つの別々の部品、すなわち、略球形の表面２８’’を介して接触するよう配置されたプレッサロッド２８とプレッサ部材４２とを備えるプレスユニット１４の各プレッサ部材の実施形態により、マルチロッドシリンダ２０と加熱ブロック４０との間の熱的遮断が可能になることに留意すべきである。例えば、加熱ブロック４０が３００℃に達することができる温度で作動している間、冷却回路に接続されたマルチロッドシリンダ２０は１００℃未満に保つことができる。
【０１００】
したがって、冷却されたマルチロッドシリンダ２０は、加熱ブロック４０よりも摩耗が少なく、交換頻度がはるかに低い。
【０１０１】
ここで、焼結サイクルについて説明する。
【０１０２】
焼結工程が進行する間、ロボット５は、入口コンベア６に到着するパレット２を管理し、それらを取り上げ、そして２つの使われていない予熱ステーション３のうちの１つにそれらを配置する。
【０１０３】
焼結工程の間、ロボット５はまた、３つの冷却ステーション４内に配置されているパレット２も管理する。プログラムされた冷却サイクルの終わりで、ロボットは、対応する冷却ステーションからパレットを取り上げ、それを出口コンベア７内に置く。
【０１０４】
焼結工程の終わりで、以下の工程が連続して実行される。
【０１０５】
マルチロッドシリンダ２０は、約３５ＭＰａから約０．５ＭＰａまで減圧される。このようにして、プレッサ加熱部材４２は、所定の力を有する空きホルダとして役割を果たす。
【０１０６】
マルチロッドシリンダの減圧は、支持ユニット６０のリアクションブロック内に収容されている圧力センサによって制御される。
【０１０７】
支持ユニットは、前進プレス位置から一定の加速および減速された動きをして下降し、２００ｍｍのストロークを完了する。
【０１０８】
周辺フレーム５０は１０ｍｍ降下し、それにより保護フィルム５２を解放する。
【０１０９】
次いで、プレスユニット１４の真空ポンプを徐々にパルス加圧して、当該フィルムをプレッサ部材から取り外す。
【０１１０】
不可欠なフィルムの一部をプレスユニットのプレッサの下に配置するために、保護フィルムの巻戻しリールおよび巻取りリールを作動させる。この操作は、好ましくは、新たに焼結された基板を含むパレットがまだ存在している状態で実施されなければならない。これにより、接着剤またはフィルム残滓が支持ユニット６０上に落下すること、またはさらに悪い状況である焼結対象の基板上に落下することが防止される。
【０１１１】
ロボットはプレス機からパレットを取り上げ、それを３つの冷却ステーションのうちの空いているステーションに配置する。
【０１１２】
ロボットは、１５０℃での予熱サイクルを完了した焼結すべき基板を有するパレットを取り上げ、それを支持ユニット６０内にゆっくりと置く。
【０１１３】
次いで、プレスユニット１４と保護フィルムとの間を真空状態にして、フィルムをプレスユニット１４のプレッサ部材に付着させる。
【０１１４】
ロボットが衝突エリアを離れるとすぐに、支持ユニット６０は、一定の加速および減速動作で上昇する。特に、一実施形態では、パレットおよび対応する基板を有する支持ユニット６０の最後の１５ミリメートルの移動において、支持ユニット６０はプレスユニット１４の周辺フレーム５０と当たるので、周辺フレーム５０は持ち上げられる。支持ユニット６０の最後の２ミリメートルの移動において、パレットハウジングの中央に配置されかつ支持ユニット６０のそれぞれの可動リアクションブロック上に直接載っている基板は、保護フィルムで覆われたプレッサ部材に当たる。
【０１１５】
この工程において、わずかに加圧されているプレッサ部材４２は後退し、結果として空きホルダとしての役割を果たす。
【０１１６】
支持ユニット６０は、上側ストローク端位置に到達する。
【０１１７】
マルチロッドシリンダは、プログラムされた圧力で加圧される。
【０１１８】
マルチロッドシリンダの加圧は、各基板上のプレッサによって印加される累積圧縮力を測定する、対応する変形センサによって制御される。
【０１１９】
一実施形態では、基板の焼結温度は、下部加熱ブロック６４および上部加熱ブロック４０に収容されている外装カートリッジ抵抗体によって発生される。
【０１２０】
一実施形態では、焼結温度は、例えば適切に配置された熱抵抗体ＰＴ１００を用いて、プレスユニットおよび支持ユニットにおいて独立して制御される。
【０１２１】
基板は、可動リアクションブロックを通って下から、およびプレッサ部材および保護フィルムを通って上から加熱されるのが好ましい。加熱条件は異なるので、基板への熱伝達の差を補償するために、加熱温度を上下で区別することは可能である。
【０１２２】
一実施形態では、基板上の電子部品は、プログラムされた時間（例えば３００秒）の間、温度２６０℃に維持され、３０ＭＰａでプレスされて、基板上の部品の焼結が行われる。
【０１２３】
焼結時間が経過すると、マルチロッドシリンダは減圧され、プレス機は上記の通り再び開かれる。
【０１２４】
当業者は、以下の特許請求の範囲を逸脱することなく、付随的な必要性を満たすために、本発明による焼結プレス機およびその方法の実施形態に対していくつかの変更、調整、適応、または機能的に同等な他のものと交換してもよい。可能な実施形態に属するとして記載された構成の各々は、記載された他の実施形態に関わらず達成され得る。
【図１】
2020516048.tif 000003
【図２】
2020516048.tif 000004
【図３】
2020516048.tif 000005
【図４】
2020516048.tif 000006
【図５】
2020516048.tif 000007
【図６】
2020516048.tif 000008
【図６ａ】
2020516048.tif 000009
【図７】
2020516048.tif 000010
【国際調査報告】
2020516048.tif 000011
2020516048.tif 000012
2020516048.tif 000013