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JP2009239179A - Soldering device and soldering method - Google Patents

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JP2009239179A
JP2009239179A JP2008086228A JP2008086228A JP2009239179A JP 2009239179 A JP2009239179 A JP 2009239179A JP 2008086228 A JP2008086228 A JP 2008086228A JP 2008086228 A JP2008086228 A JP 2008086228A JP 2009239179 A JP2009239179 A JP 2009239179A
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JP
Japan
Prior art keywords
support stage
soldering
magnet
support
heating
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008086228A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Munehiko Masutani
宗彦 増谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2008086228A priority Critical patent/JP2009239179A/en
Publication of JP2009239179A publication Critical patent/JP2009239179A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a uniform temperature distribution of each object to be soldered in an appropriate soldering condition when a plurality of objects are to be soldered simultaneously, thereby reducing energy consumption for heating. <P>SOLUTION: A plurality of objects 16 are soldered simultaneously by induction heating of a support stage 14 using a high-frequency heating coil 31 while the support stage 14 supporting the objects 16 is held in a floating state. The support stage 14 is held in the floating state by making use of repulsive forces of a first magnet 12 and a second magnet 15. The support stage 14 is heated while its horizontal movement is regulated by a regulation pin 13. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半田付け装置及び半田付け方法に係り、詳しくは複数の半田付け対象品の半田付けを同時に行う半田付け装置及び半田付け方法に関する。   The present invention relates to a soldering apparatus and a soldering method, and more particularly to a soldering apparatus and a soldering method that simultaneously solder a plurality of products to be soldered.

複数の半田付け対象品の半田付けを同時に行う場合、図4(a)に示すように、複数の半田付け対象品41を支持治具42上に支持し、その支持治具42を加熱源であるホットプレート43上に載置し、ホットプレート43により支持治具42を加熱して支持治具42の熱を各半田付け対象品41に伝えることで半田付けを行う方法がある。しかし、ホットプレート43の表面は厳密には均一な平面ではないため、支持治具42の裏面に対してホットプレート43の表面全体が面接触している状態とはならず、図に矢印で示すように局所的に支持治具42の加熱が行われることになる。また、繰り返し半田付けを行う場合に支持治具42とホットプレート43の表面との接触点が毎回異なる可能性があり、さらに、半田付けされる半田付け対象品41の個体差、熱膨張、反り等の影響もあるため、支持治具42の温度分布を均一にして複数の半田付け対象品41の半田付けを同時に行うことは非常に難しい。   When simultaneously soldering a plurality of soldering target products, as shown in FIG. 4A, a plurality of soldering target products 41 are supported on a support jig 42, and the support jig 42 is used as a heating source. There is a method of performing soldering by placing on a hot plate 43 and heating the support jig 42 by the hot plate 43 to transmit the heat of the support jig 42 to each soldering target product 41. However, since the surface of the hot plate 43 is not strictly a uniform plane, the entire surface of the hot plate 43 is not in surface contact with the back surface of the support jig 42 and is indicated by an arrow in the figure. Thus, the support jig 42 is locally heated. Further, when performing repeated soldering, the contact point between the support jig 42 and the surface of the hot plate 43 may be different each time, and further, individual differences, thermal expansion, and warpage of the soldering target product 41 to be soldered. Therefore, it is very difficult to perform soldering of a plurality of products to be soldered 41 simultaneously by making the temperature distribution of the support jig 42 uniform.

ホットプレート43のような接触加熱方式を用いた半田付け方法以外に、支持治具42に接触しない加熱手段により支持治具42を加熱する非接触加熱方式を用いた半田付け方法もある。非接触加熱方式を用いた半田付け方法の一例を図4(b)に示す。この方法では、支持治具42を複数個の台座44aを有する支持台44上に載置するとともに、位置決めピン45により支持治具42の支持台44に対する位置決めを行い、支持治具42の上方に配置した加熱用ランプ46により支持治具42及び複数の半田付け対象品41の全体を加熱する。   In addition to the soldering method using the contact heating method such as the hot plate 43, there is a soldering method using a non-contact heating method in which the support jig 42 is heated by a heating means that does not contact the support jig 42. An example of a soldering method using a non-contact heating method is shown in FIG. In this method, the support jig 42 is placed on the support base 44 having a plurality of pedestals 44a, and the positioning jig 45 positions the support jig 42 with respect to the support base 44 so that the support jig 42 is positioned above the support jig 42. The supporting jig 42 and the plurality of soldering target articles 41 are heated by the arranged heating lamp 46.

また、半導体製造装置の露光装置におけるウエハの支持装置として、磁石の吸引力及び反発力(斥力)を利用してテーブルを浮上させた状態で支持する支持装置が提案されている(特許文献1参照。)。
特開平10−521号公報
Further, as a wafer support device in an exposure apparatus of a semiconductor manufacturing apparatus, a support device that supports a table in a floating state using a magnetic attractive force and a repulsive force (repulsive force) has been proposed (see Patent Document 1). .)
JP-A-10-521

図4(b)に示すような非接触加熱方式による半田付け方法では、複数の半田付け対象品41を支持する支持治具42を加熱するための加熱エネルギー、即ち、加熱用ランプ46から支持治具42に供給される投入エネルギーの面積密度を均一にすることができる。しかし、支持治具42を支持している台座44aの部分から支持治具42の熱が支持台44へと逃げてしまうため、台座44a付近の支持治具42の温度が部分的に低くなり、支持治具42の温度分布は均一にならない。即ち、投入エネルギーの面積密度を均一にするだけでは、複数の半田付け対象品41を載置する支持治具42の温度分布を均一にすることは難しい。   In the soldering method based on the non-contact heating method as shown in FIG. 4B, the heating energy for heating the support jig 42 that supports the plurality of soldering target articles 41, that is, the supporting jig from the heating lamp 46 is supported. The area density of the input energy supplied to the tool 42 can be made uniform. However, since the heat of the support jig 42 escapes from the portion of the base 44a that supports the support jig 42 to the support base 44, the temperature of the support jig 42 near the base 44a is partially lowered, The temperature distribution of the support jig 42 is not uniform. In other words, it is difficult to make the temperature distribution of the support jig 42 on which the plurality of soldering target articles 41 are placed uniform only by making the area density of the input energy uniform.

仮に、温度分布が不均一の状態で複数の半田付け対象品41の半田付けを同時に行うと、適正な半田付け温度に達しない箇所に配置された半田付け対象品41は不合格品になってしまうという虞がある。また、台座44aと接触する部分の温度が半田付けの適正温度になるように加熱温度を調整すると、消費エネルギーが多くなりエネルギーが無駄になるばかりでなく、台座44aとの接触部から離れた部分の温度が高くなり過ぎてその部分に配置された半田付け対象品41の半田接合部の信頼性が悪くなるという虞もある。   If a plurality of soldering target products 41 are simultaneously soldered in a state where the temperature distribution is not uniform, the soldering target product 41 arranged at a location where the proper soldering temperature is not reached becomes a rejected product. There is a risk that it will end. Further, when the heating temperature is adjusted so that the temperature of the portion in contact with the pedestal 44a becomes an appropriate temperature for soldering, not only is the energy consumed and energy is wasted, but also the portion away from the contact portion with the pedestal 44a There is also a possibility that the reliability of the solder joint portion of the soldering target product 41 disposed in that portion will deteriorate because the temperature of the solder becomes too high.

一方、特許文献1には非接触状態でテーブルを保持する構成は開示されているが、その目的は精度良くテーブルの高さ及び水平方向の位置決めを行うことを目的としており、複数の半田付け対象品41の半田付けを同時に行うためにテーブルを均一に加熱するということは全く想定されていない。   On the other hand, although the structure which hold | maintains a table in a non-contact state is indicated by patent document 1, the objective is aiming at positioning of the height and horizontal direction of a table accurately, and several soldering object It is not assumed at all that the table is heated uniformly in order to solder the product 41 at the same time.

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の半田付け対象品に対して同時に半田付けを行う場合に、各半田付け対象品の温度分布を、半田付けを適正に行うことができる状態に均一にすることができ、かつ加熱のための消費エネルギーを抑制することができる半田付け装置及び半田付け方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to determine the temperature distribution of each soldering object when soldering a plurality of soldering objects simultaneously. It is an object of the present invention to provide a soldering apparatus and a soldering method that can be uniformly applied in a state where soldering can be performed properly and that can suppress energy consumption for heating.

前記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、半田付け対象品を支持する支持ステージと、前記支持ステージを浮揚状態に保持する浮揚機構と、前記浮揚状態の前記支持ステージ及び前記半田付け対象品を非接触状態で加熱する非接触加熱手段とを備える。   In order to achieve the above-described object, the invention according to claim 1 includes a support stage that supports a product to be soldered, a levitation mechanism that holds the support stage in a floating state, the support stage in the floating state, and the A non-contact heating means for heating the product to be soldered in a non-contact state.

この発明では、半田付け対象品を支持する支持ステージは、浮揚機構により浮揚状態に保持されたまま非接触加熱手段により加熱されるため、支持ステージから熱が逃げることがなくなる。即ち、支持ステージ上における温度分布に半田付けに支障を来すようなむらが生じることはない。したがって、非接触加熱手段により均一に支持ステージに加熱エネルギーを供給することにより、各半田付け対象品の温度分布を、半田付けを適正に行うことができる状態に均一にすることができ、かつ加熱のための消費エネルギーを抑制することができる。   In the present invention, the support stage that supports the product to be soldered is heated by the non-contact heating means while being held in a floating state by the floating mechanism, so that heat does not escape from the support stage. That is, the temperature distribution on the support stage does not cause irregularities that hinder soldering. Therefore, by supplying heating energy uniformly to the support stage by non-contact heating means, the temperature distribution of each soldering target product can be made uniform so that soldering can be performed properly, and heating is performed. Energy consumption for can be suppressed.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記浮揚機構は、前記支持ステージを支持する支持部に取り付けられた第1の磁石と、前記支持ステージに前記第1の磁石に対向して配置され且つ前記第1の磁石と互いに反発しあう第2の磁石とを備える。この発明では、支持ステージは、磁石の斥力を利用して浮揚状態に保持される。磁石の斥力を利用して支持ステージを浮揚させているため装置の構成が簡単になるとともに、真空状態でも支持ステージを浮揚状態に保持することができる。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the levitation mechanism includes a first magnet attached to a support portion that supports the support stage, and the first magnet on the support stage. And a second magnet disposed opposite to each other and repelling each other. In the present invention, the support stage is held in a floating state using the repulsive force of the magnet. Since the support stage is levitated using the repulsive force of the magnet, the configuration of the apparatus is simplified, and the support stage can be held in a levitated state even in a vacuum state.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記非接触加熱手段は、前記支持ステージに対向して配置された加熱用コイルと、前記加熱用コイルに電流を供給する電流供給手段とを備え、前記支持ステージは前記加熱用コイルの通電による電磁誘導作用を受けて発熱する。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the non-contact heating means includes a heating coil disposed to face the support stage, and a current to the heating coil. Current supply means for supplying the heating stage, and the support stage generates heat upon receiving an electromagnetic induction effect by energization of the heating coil.

非接触加熱手段としてランプ方式や電熱ヒータ方式を採用した場合は、被加熱部である支持ステージは、ランプや電熱ヒータに近い部分の表面が温まり易くなる傾向にある。この発明では、非接触加熱手段として誘導加熱方式を採用しているため、電磁誘導作用により支持ステージ自体が均一に発熱するので、複数の半田付け対象品全体を均一に加熱することができる。   When the lamp method or the electric heater method is adopted as the non-contact heating means, the surface of the support stage which is the heated portion tends to be easily heated near the lamp or the electric heater. In this invention, since the induction heating method is adopted as the non-contact heating means, the support stage itself generates heat uniformly by the electromagnetic induction action, so that it is possible to uniformly heat a plurality of products to be soldered.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明において、前記浮揚状態の前記支持ステージの水平方向への移動を規制する規制手段を備える。単に支持ステージを浮揚状態で保持しているだけでは、支持ステージが水平方向の力を受けた際に所定の加熱位置からずれてしまい、加熱が良好に行われなくなる虞がある。この発明では、支持ステージが水平方向へ移動することを規制する規制手段を設けているので、支持ステージを一定の位置に規制した状態で加熱することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects of the present invention, there is provided a regulating means for regulating the movement of the support stage in the floating state in the horizontal direction. If the support stage is simply held in a floating state, when the support stage receives a horizontal force, the support stage may deviate from a predetermined heating position, and heating may not be performed satisfactorily. In the present invention, since the restricting means for restricting the movement of the support stage in the horizontal direction is provided, the support stage can be heated in a state of being regulated at a certain position.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、前記規制手段は、前記支持ステージに取り付けられた第3の磁石と前記第3の磁石に対向して配置され且つ前記第3の磁石と互いに反発しあう第4の磁石とを備える。この発明では、第3の磁石と第4の磁石との斥力により、非接触の状態で支持ステージの水平方向への移動規制を行うことができる。   According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the restricting means is disposed so as to face the third magnet and the third magnet attached to the support stage, and the third magnet. And a fourth magnet repelling each other. In the present invention, the movement of the support stage in the horizontal direction can be regulated in a non-contact state by the repulsive force between the third magnet and the fourth magnet.

請求項6に記載の発明は、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の発明において、前記支持ステージは、前記半田付け対象品を収容する収容部を複数備える。したがって、この発明では、半田付け対象品を収容部に収容すると自動的に位置決めがなされ、位置決め部を別に設ける必要がない。   According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the support stage includes a plurality of accommodating portions that accommodate the soldering target product. Therefore, in this invention, when the soldering target product is accommodated in the accommodating portion, the positioning is automatically performed, and it is not necessary to provide a positioning portion separately.

請求項7に記載の発明は、半田付け用部品が半田を介して半田付け用基体に載置された複数の半田付け対象品を支持する支持ステージを浮揚状態に保持し、前記浮揚状態の支持ステージを非接触加熱手段により加熱して前記複数の半田付け対象品の半田付けを同時に行う。この発明では、半田付け対象品を支持する支持ステージは、浮揚状態に保持されたまま非接触加熱手段により加熱されるため、各半田付け対象品の温度分布を、半田付けを適正に行うことができる状態に均一にすることができ、かつ加熱のための消費エネルギーを抑制することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, the soldering component holds the support stage supporting the plurality of soldering objects placed on the soldering base via the solder in a floating state, and supports the floating state. The stage is heated by a non-contact heating means to simultaneously solder the plurality of products to be soldered. In this invention, since the support stage that supports the soldering target product is heated by the non-contact heating means while being kept in a floating state, the temperature distribution of each soldering target product can be appropriately soldered. It can be made uniform in a possible state, and energy consumption for heating can be suppressed.

請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の発明において、前記支持ステージは、磁石の斥力を利用して浮揚状態に保持される。したがって、この発明では、支持ステージを浮揚状態に保持する構成が簡単になるとともに、真空状態でも支持ステージを浮揚状態に保持することができる。   The invention according to claim 8 is the invention according to claim 7, wherein the support stage is held in a floating state by utilizing a repulsive force of a magnet. Therefore, according to the present invention, the configuration for holding the support stage in the floating state is simplified, and the support stage can be held in the floating state even in a vacuum state.

請求項9に記載の発明は、請求項7又は請求項8に記載の発明において、前記非接触加熱手段は、前記支持ステージと対向して配置される加熱用コイルに電流を流すことで前記支持ステージに電磁誘導作用を起し、前記支持ステージを発熱させる。したがって、この発明では、電磁誘導作用により支持ステージ自体が均一に発熱するので、複数の半田付け対象品全体を均一に加熱することができる。   The invention according to claim 9 is the invention according to claim 7 or claim 8, wherein the non-contact heating means causes the current to flow through a heating coil disposed to face the support stage. An electromagnetic induction action is caused on the stage to cause the support stage to generate heat. Therefore, in this invention, since the support stage itself generates heat uniformly due to the electromagnetic induction action, it is possible to uniformly heat a plurality of products to be soldered.

本発明によれば、複数の半田付け対象品に対して同時に半田付けを行う場合に、各半田付け対象品の温度分布を、半田付けを適正に行うことができる状態に均一にすることができ、かつ加熱のための消費エネルギーを抑制することができる。   According to the present invention, when soldering a plurality of soldering target products at the same time, the temperature distribution of each soldering target product can be made uniform so that soldering can be performed properly. In addition, energy consumption for heating can be suppressed.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図1及び図2にしたがって説明する。
この実施形態では、加熱手段は誘導加熱方式を採用しており、複数の半田付け対象品を支持する支持ステージを浮揚状態で保持する浮揚機構は、磁石の斥力を利用している。
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
In this embodiment, the heating means employs an induction heating method, and the levitation mechanism that holds the support stage that supports the plurality of soldering objects in a floating state uses the repulsive force of the magnet.

先ず、半田付けに使用する装置の構成を説明する。
半田付け装置は、密閉可能なチャンバを備え、チャンバ内に、半田付け対象品を支持する支持ステージと、前記支持ステージを浮揚状態に保持する浮揚機構と、前記浮揚状態の前記支持ステージ及び前記半田付け対象品を非接触状態で加熱する非接触加熱手段とを備える。
First, the configuration of an apparatus used for soldering will be described.
The soldering apparatus includes a chamber that can be sealed, a support stage that supports an object to be soldered, a levitation mechanism that holds the support stage in a floating state, the support stage in the levitation state, and the solder A non-contact heating means for heating the attachment object in a non-contact state.

図1(a)に示すように、支持プレート30上に支持部としての支持台11が載置されている。支持台11は平面視長方形状に形成され、その周縁寄り上部に複数の第1の磁石12が取り付けられている。第1の磁石12は支持台11の四隅にそれぞれ設けられている。第1の磁石12には永久磁石が使用され、その着磁方向が支持台11の厚さ方向(上下方向)になるように支持台11に取り付けられている。また、支持台11には規制手段としての規制ピン13が、上下方向に延びる状態で固定されている。   As shown in FIG. 1A, a support base 11 as a support portion is placed on a support plate 30. The support base 11 is formed in a rectangular shape in plan view, and a plurality of first magnets 12 are attached to the upper part near the periphery. The first magnets 12 are provided at the four corners of the support base 11, respectively. A permanent magnet is used for the first magnet 12, and the first magnet 12 is attached to the support base 11 so that the magnetization direction is the thickness direction (vertical direction) of the support base 11. Further, a regulation pin 13 as a regulation means is fixed to the support base 11 so as to extend in the vertical direction.

支持台11に浮揚状態で支持される支持ステージ14は、支持台11より一回り小さな平面視長方形状に形成されている。支持ステージ14の下面には、支持台11に設けられた第1の磁石12と対向する位置に第2の磁石15が取り付けられている。第2の磁石15は、その着磁方向が、支持ステージ14の厚さ方向(上下方向)になるように、かつ第1の磁石12と対向する磁極が同じ磁極となるように支持ステージ14に取り付けられている。第1の磁石12及び第2の磁石15は、支持ステージ14を浮揚状態に保持する浮揚機構を構成する。即ち、浮揚機構は、支持ステージ14を支持する支持台11に取り付けられた第1の磁石12と、支持ステージ14に第1の磁石12に対向して配置され且つ第1の磁石12と互いに反発しあう第2の磁石15とを備える。支持ステージ14は、第1の磁石12及び第2の磁石15の斥力を利用して浮揚状態に保持されるようになっている。   The support stage 14 supported by the support table 11 in a floating state is formed in a rectangular shape in plan view that is slightly smaller than the support table 11. On the lower surface of the support stage 14, a second magnet 15 is attached at a position facing the first magnet 12 provided on the support base 11. The second magnet 15 is placed on the support stage 14 so that the magnetization direction is the thickness direction (vertical direction) of the support stage 14 and the magnetic poles facing the first magnet 12 are the same magnetic pole. It is attached. The first magnet 12 and the second magnet 15 constitute a levitation mechanism that holds the support stage 14 in a levitation state. That is, the levitation mechanism includes a first magnet 12 attached to the support base 11 that supports the support stage 14, and is disposed on the support stage 14 so as to oppose the first magnet 12 and repels the first magnet 12. And a second magnet 15 for mutual contact. The support stage 14 is held in a floating state using the repulsive force of the first magnet 12 and the second magnet 15.

図1(a),(b)に示すように、支持ステージ14の上面には、半田付け対象品16を支持する収容部17が複数形成されている。支持ステージ14の材質は、誘導加熱により加熱されるものであればよく、強磁性材料やカーボン等が用いられる。この実施形態では、例えばカーボンが使用されている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, a plurality of accommodating portions 17 that support the soldering target product 16 are formed on the upper surface of the support stage 14. The material of the support stage 14 may be any material that is heated by induction heating, and a ferromagnetic material, carbon, or the like is used. In this embodiment, for example, carbon is used.

半田付け対象品16は、この実施形態では、図2(a),(b)に示すように、半田付け用基体としてのセラミック基板20と複数個の半田付け用部品としての半導体チップ21からなる。セラミック基板20は、表面に回路パターン22を有し、裏面に金属層23を有するセラミック板24で構成されている。回路パターン22及び金属層23は、例えば、アルミニウムや銅等で形成されている。セラミック板24は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素等により形成されている。半導体チップ21は回路パターン22上の所定位置に半田25を介して接合される。   In this embodiment, the soldering target product 16 includes a ceramic substrate 20 as a soldering base and a plurality of semiconductor chips 21 as soldering parts, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). . The ceramic substrate 20 is composed of a ceramic plate 24 having a circuit pattern 22 on the front surface and a metal layer 23 on the back surface. The circuit pattern 22 and the metal layer 23 are made of, for example, aluminum or copper. The ceramic plate 24 is made of, for example, aluminum nitride, alumina, silicon nitride, or the like. The semiconductor chip 21 is bonded to a predetermined position on the circuit pattern 22 via solder 25.

チャンバは、還元ガス雰囲気で加熱を行う加熱装置を構成する。加熱装置は高周波誘導加熱で加熱を行う構成であり、図1(a)に示すように、支持ステージ14の上方に加熱コイルとしての高周波加熱コイル31が配置されている。支持プレート30は図示しない昇降手段により昇降可能に構成されており、支持ステージ14は支持台11と共に支持プレート30上に載置され、高周波加熱コイル31による適正な加熱が行われる位置に配置された状態で加熱が行われる。高周波加熱コイル31は、電流供給手段としての高周波発生装置32により出力が制御されるようになっている。また、高周波加熱コイル31は、パイプ状に形成されるとともに、冷却水タンク33に接続されており、内部に冷却水を通して高周波加熱コイル31自身の過熱が抑制されるようになっている。   The chamber constitutes a heating device that performs heating in a reducing gas atmosphere. The heating device is configured to perform heating by high-frequency induction heating, and a high-frequency heating coil 31 as a heating coil is disposed above the support stage 14 as shown in FIG. The support plate 30 is configured to be movable up and down by a lifting means (not shown). The support stage 14 is placed on the support plate 30 together with the support base 11 and is disposed at a position where proper heating by the high-frequency heating coil 31 is performed. Heating is performed in the state. The output of the high frequency heating coil 31 is controlled by a high frequency generator 32 as current supply means. The high-frequency heating coil 31 is formed in a pipe shape and is connected to a cooling water tank 33 so that overheating of the high-frequency heating coil 31 itself is suppressed by passing cooling water therein.

次に半田付け方法を説明する。
先ず支持ステージ14の各収容部17に、半田付け対象品16を収容する。詳述すると、セラミック基板20を各収容部17内に配置し、次に回路パターン22上に半田25としてクリーム半田を塗布し、半田25上に半導体チップ21を配置する。
Next, a soldering method will be described.
First, the soldering target product 16 is housed in each housing portion 17 of the support stage 14. More specifically, the ceramic substrate 20 is disposed in each accommodating portion 17, and then cream solder is applied as the solder 25 on the circuit pattern 22, and the semiconductor chip 21 is disposed on the solder 25.

次にその支持ステージ14を支持台11上に、規制ピン13で水平方向の移動が規制された状態に配置する。支持ステージ14は、第1の磁石12及び第2の磁石15の斥力により支持台11から浮揚状態に保持される。支持台11及び支持ステージ14は、還元ガス雰囲気で加熱を行う加熱装置内に配置される。   Next, the support stage 14 is placed on the support base 11 in a state where movement in the horizontal direction is restricted by the restriction pin 13. The support stage 14 is held in a floating state from the support base 11 by the repulsive force of the first magnet 12 and the second magnet 15. The support base 11 and the support stage 14 are disposed in a heating device that performs heating in a reducing gas atmosphere.

図1(a)の状態で高周波加熱コイル31に高周波電流を流すと、高周波加熱コイル31の周囲には、支持ステージ14及び半田付け対象品16を通る高周波の磁束が発生し、支持ステージ14等には磁束の通過によって渦電流が発生して、支持ステージ14は発熱する。支持ステージ14が発熱することにより、支持ステージ14上に配置された複数の半田付け対象品16が加熱される。その結果、半田25が溶融温度以上の温度になって溶融する。半田25が完全に溶融した後、高周波加熱コイル31への高周波電流の供給を停止させる。なお、高周波電流の供給時間は予め試験によって適切な時間に設定されている。そして、溶融した半田25は、溶融温度未満に冷却されることによって凝固し、セラミック基板20と半導体チップ21とを接合する。   When a high-frequency current is passed through the high-frequency heating coil 31 in the state of FIG. 1A, a high-frequency magnetic flux passing through the support stage 14 and the soldering target product 16 is generated around the high-frequency heating coil 31, and the support stage 14 and the like. An eddy current is generated by the passage of magnetic flux, and the support stage 14 generates heat. When the support stage 14 generates heat, the plurality of soldering target products 16 arranged on the support stage 14 are heated. As a result, the solder 25 is melted at a temperature equal to or higher than the melting temperature. After the solder 25 is completely melted, the supply of the high-frequency current to the high-frequency heating coil 31 is stopped. Note that the high-frequency current supply time is set to an appropriate time by a test in advance. The melted solder 25 is solidified by being cooled below the melting temperature, and joins the ceramic substrate 20 and the semiconductor chip 21.

その後、加熱装置内が大気と同じ雰囲気に戻された後、支持ステージ14と共に半田付けが完了した半田付け対象品16が加熱装置内から取り出され、収容部17から半田付け対象品16が取り出されて半田付けが完了する。   Thereafter, after the inside of the heating device is returned to the same atmosphere as the atmosphere, the soldering target product 16 that has been soldered together with the support stage 14 is taken out from the heating device, and the soldering target product 16 is taken out from the accommodating portion 17. Soldering is complete.

複数の半田付け対象品16を支持する支持ステージ14は浮揚状態に保持された状態で、非接触加熱手段により加熱されるため、非接触加熱手段から供給されたエネルギーで発生した熱が逃げ難い。なお、支持ステージ14の水平方向への移動を規制する規制ピン13と支持ステージ14とは一部が線接触しているだけであるため、規制ピン13を介して支持台11へと逃げる熱はわずかである。このため、支持ステージ14上における温度分布に、半田付けに支障を来すようなむらが生じることはない。したがって、非接触加熱手段により均一に支持ステージ14に加熱エネルギーを供給することにより、各半田付け対象品16の温度分布を、半田付けを適正に行うことができる状態に均一にすることができる。   Since the support stage 14 that supports the plurality of soldering target products 16 is heated by the non-contact heating unit while being held in a floating state, the heat generated by the energy supplied from the non-contact heating unit is difficult to escape. The restriction pin 13 that restricts the movement of the support stage 14 in the horizontal direction and the support stage 14 are only partly in line contact, so the heat that escapes to the support base 11 through the restriction pin 13 is not generated. It is slight. For this reason, the temperature distribution on the support stage 14 does not cause unevenness that hinders soldering. Therefore, by uniformly supplying the heating energy to the support stage 14 by the non-contact heating means, the temperature distribution of each soldering target product 16 can be made uniform so that soldering can be performed properly.

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)複数の半田付け対象品16を支持する支持ステージ14を浮揚状態に保持した状態で、支持ステージ14を非接触加熱手段により加熱して、複数の半田付け対象品16の半田付けを同時に行う。したがって、非接触加熱手段により均一に支持ステージ14に加熱エネルギーを供給することにより、各半田付け対象品16の温度分布を、半田付けを適正に行うことができる状態に均一にすることができ、かつ加熱に必要なエネルギーを抑制することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) With the support stage 14 supporting the plurality of soldering target products 16 held in a floating state, the support stage 14 is heated by non-contact heating means, and the soldering of the plurality of soldering target products 16 is performed simultaneously. Do. Therefore, by uniformly supplying the heating energy to the support stage 14 by the non-contact heating means, the temperature distribution of each soldering target product 16 can be made uniform so that soldering can be performed properly, In addition, energy required for heating can be suppressed.

(2)非接触加熱手段は誘導加熱で加熱を行う。ランプや電熱ヒータで非接触加熱を行う場合は、被加熱部はランプや電熱ヒータに近い部分の表面が温まり易くなる。しかし、非接触加熱手段は誘導加熱で加熱を行うため、被加熱部は表面から加熱されるのではなく、内部からも加熱されるため、全体が均一に加熱され易い。   (2) The non-contact heating means performs heating by induction heating. When non-contact heating is performed with a lamp or an electric heater, the surface of the heated portion is likely to be warmed near the lamp or the electric heater. However, since the non-contact heating means performs heating by induction heating, the heated portion is not heated from the surface but also from the inside, and thus the whole is easily heated uniformly.

(3)支持ステージ14は、規制手段(規制ピン13)により水平方向への移動が規制された状態で加熱が行われる。したがって、非接触加熱手段は加熱すべき箇所と対応する位置に配置しておけばよく、構成が簡単になる。   (3) The support stage 14 is heated in a state where movement in the horizontal direction is regulated by the regulation means (regulation pin 13). Therefore, the non-contact heating means may be arranged at a position corresponding to the place to be heated, and the configuration is simplified.

(4)支持ステージ14は、第1の磁石12及び第2の磁石15の斥力を利用して浮揚状態に保持される。したがって、圧縮気体を噴射する方法や振動板を超音波振動させて発生する音圧で物体を浮揚させる超音波浮揚方法に比較して、構成が簡単になるとともに、真空状態でも支持ステージ14を浮揚状態に保持することができる。   (4) The support stage 14 is held in a levitation state using the repulsive force of the first magnet 12 and the second magnet 15. Therefore, the structure is simplified and the support stage 14 is levitated even in a vacuum state, compared to a method of jetting compressed gas or an ultrasonic levitation method in which an object is levitated by sound pressure generated by ultrasonically vibrating a diaphragm. Can be kept in a state.

(5)支持ステージ14の材質は、誘導加熱により加熱され、強磁性材料に比較して同じ電力使用量で誘導加熱による発熱量が小さな材質、例えばカーボンが使用されている。したがって、支持ステージ14全体を均一に加熱するのが容易になる。   (5) The material of the support stage 14 is heated by induction heating, and a material such as carbon, for example, is used which has the same amount of power used and a small amount of heat generated by induction heating compared to the ferromagnetic material. Therefore, it becomes easy to uniformly heat the entire support stage 14.

(6)支持ステージ14は、半田付け対象品16を収容する収容部17を複数備えている。したがって、半田付け対象品16を収容部17に収容すると自動的に位置決めがなされ、位置決め部を別に設ける必要がない。   (6) The support stage 14 includes a plurality of accommodating portions 17 that accommodate the soldering target product 16. Therefore, when the product 16 to be soldered is accommodated in the accommodating portion 17, the positioning is automatically performed, and it is not necessary to provide a positioning portion separately.

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 浮遊状態の支持ステージ14の水平方向の移動を規制する規制手段は規制ピン13のように、支持ステージ14と当接して規制する手段に限らず、非接触状態で移動を規制する構成としてもよい。例えば、図3(a)に示すように、支持ステージ14の側面に第3の磁石18を固定し、支持台11には第3の磁石18と対向する位置に取り付け片19を介して第4の磁石19aを設ける。この構成では、支持ステージ14は完全に非接触状態で浮揚されるため、支持ステージ14から逃げる熱量が少なくなるとともに温度分布もより均一になる。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
○ The restricting means for restricting the horizontal movement of the support stage 14 in the floating state is not limited to the means for restricting the support stage 14 in contact with the support stage 14 like the restriction pin 13, but may be configured to restrict the movement in a non-contact state. Good. For example, as shown in FIG. 3A, the third magnet 18 is fixed to the side surface of the support stage 14, and the support base 11 is connected to the fourth magnet 18 via a mounting piece 19 at a position facing the third magnet 18. The magnet 19a is provided. In this configuration, since the support stage 14 is levitated completely in a non-contact state, the amount of heat escaping from the support stage 14 is reduced, and the temperature distribution is more uniform.

○ 磁石を用いて支持ステージ14の移動を規制する方法として、支持台11及び支持ステージ14に設けられた支持ステージ14を浮揚させるための第1の磁石12及び第2の磁石15の固定状態を変更して、第1の磁石12及び第2の磁石15が規制手段の役割も果たすように構成してもよい。具体的には、例えば、図3(b)に示すように、第1の磁石12及び第2の磁石15を斜めに配置した状態で固定し、第1の磁石12及び第2の磁石15の斥力が支持ステージ14を上方向及び水平方向へ付勢するように作用する状態にする。この場合、磁石の数を増やすことなく、支持ステージ14を浮揚させた状態で、かつ非接触の状態で移動規制を行うことができる。   As a method of restricting the movement of the support stage 14 using a magnet, the fixed state of the first magnet 12 and the second magnet 15 for levitating the support stage 14 provided on the support base 11 and the support stage 14 is It may be modified so that the first magnet 12 and the second magnet 15 also serve as a restricting means. Specifically, for example, as shown in FIG. 3B, the first magnet 12 and the second magnet 15 are fixed in an obliquely arranged state, and the first magnet 12 and the second magnet 15 are fixed. The repulsive force is set to act so as to urge the support stage 14 upward and horizontally. In this case, movement restriction can be performed in a state where the support stage 14 is levitated and in a non-contact state without increasing the number of magnets.

○ 非接触加熱手段は、誘導加熱を利用する方法に限らず、例えば、ランプで光や赤外線を照射して加熱を行う方法や、電気ヒータを使用して加熱を行う方法で非接触加熱を行うようにしてもよい。   ○ Non-contact heating means is not limited to the method using induction heating, for example, non-contact heating is performed by a method of heating by irradiating light or infrared rays with a lamp or a method of heating using an electric heater. You may do it.

○ 支持台11に固定される第1の磁石12は永久磁石に限らず、電磁石を設けてもよい。
○ 支持ステージを浮揚状態に保持する手段は、磁石の斥力を利用する手段に限らない。例えば、超音波浮揚、即ち振動板を超音波振動させて発生する音圧で物体を浮揚させる方法を利用して構成してもよい。
The first magnet 12 fixed to the support base 11 is not limited to a permanent magnet, and an electromagnet may be provided.
○ Means for holding the support stage in a floating state is not limited to means utilizing the repulsive force of the magnet. For example, ultrasonic levitation, that is, a method of levitation of an object with sound pressure generated by ultrasonically vibrating a diaphragm may be used.

○ 半田付けに使用する半田25はクリーム半田に限らず、板状(シート状)半田を使用してもよい。
○ 支持ステージ14はカーボン製に限らない。
The solder 25 used for soldering is not limited to cream solder, and plate-shaped (sheet-shaped) solder may be used.
○ The support stage 14 is not limited to carbon.

○ 支持ステージ14は、半田付け対象品16を収容部17に収容した状態で支持する構成に限らない。例えば、支持ステージ14の上面が複数の半田付け対象品16を支持する平面部に構成され、その平面部に各半田付け対象品16に対応して位置決め用の凸部が形成された構成や、支持ステージ14と別体の位置決め用治具を平面部の上に載置して、半田付け対象品16の位置決めを行う構成にしてもよい。   The support stage 14 is not limited to the configuration in which the soldering target product 16 is supported in a state of being accommodated in the accommodating portion 17. For example, a configuration in which the upper surface of the support stage 14 is configured as a planar portion that supports a plurality of soldering target products 16, and a positioning convex portion is formed on the planar portion corresponding to each soldering target product 16, A positioning jig separate from the support stage 14 may be placed on the flat surface to position the soldering target product 16.

○ 半田付け対象品16はセラミック基板20と半導体チップ21との組み合わせに限らない。例えば、金属板の上に絶縁樹脂層を介して金属回路(回路パターン22)が形成された絶縁基板と半導体チップ21との組み合わせであってもよい。   The product 16 to be soldered is not limited to the combination of the ceramic substrate 20 and the semiconductor chip 21. For example, a combination of an insulating substrate in which a metal circuit (circuit pattern 22) is formed on a metal plate via an insulating resin layer and the semiconductor chip 21 may be used.

○ セラミック基板20や絶縁基板に半田付けされる半導体チップ21は同じ物だけに限らず、異なる種類の半導体チップ21が混在してもよい。異なる種類の半導体チップ21は、面積が異なるだけでなく形状や高さが異なるものであってもよい。   The semiconductor chip 21 to be soldered to the ceramic substrate 20 or the insulating substrate is not limited to the same thing, and different types of semiconductor chips 21 may be mixed. Different types of semiconductor chips 21 may have different shapes and heights as well as different areas.

○ 半田付け対象品16はセラミック基板20あるいは絶縁基板と半導体チップ21に限らず、例えば、半導体チップ21が実装されたセラミック基板20を金属ベースに半田付けする場合や、プリント配線板と表面実装部品との組み合わせであってもよい。   The product 16 to be soldered is not limited to the ceramic substrate 20 or the insulating substrate and the semiconductor chip 21. For example, when the ceramic substrate 20 on which the semiconductor chip 21 is mounted is soldered to a metal base, a printed wiring board and a surface mount component It may be a combination.

○ 半田付け装置は、密閉可能なチャンバを備える構成に限らない。大気中で半田付けを行う構成であってもよい。   ○ The soldering apparatus is not limited to a configuration including a chamber that can be sealed. The structure which solders in air | atmosphere may be sufficient.

(a)は一実施形態における支持台、支持ステージ及び非接触加熱手段との関係を示す模式図、(b)は支持ステージの模式斜視図。(A) is a schematic diagram which shows the relationship between the support stand in one embodiment, a support stage, and a non-contact heating means, (b) is a schematic perspective view of a support stage. (a)は半田付け対象品の模式斜視図、(b)は模式断面図。(A) is a schematic perspective view of the product to be soldered, and (b) is a schematic cross-sectional view. (a),(b)は別の実施形態の支持台及び支持ステージの模式断面図。(A), (b) is a schematic cross section of the support stand and support stage of another embodiment. (a),(b)は従来技術の模式断面図。(A), (b) is a schematic cross section of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

12…第1の磁石、13…規制手段としての規制ピン、14…支持ステージ、15…第2の磁石、16…半田付け対象品、17…収容部、18…規制手段としての第3の磁石、19a…規制手段としての第4の磁石、20…半田付け用基体としてのセラミック基板、21…半田付け用部品としての半導体チップ、25…半田、31…非接触加熱手段を構成する加熱コイルとしての高周波加熱コイル、32…電流供給手段としての高周波発生装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... 1st magnet, 13 ... Control pin as control means, 14 ... Support stage, 15 ... 2nd magnet, 16 ... Soldering object, 17 ... Storage part, 18 ... 3rd magnet as control means , 19a, a fourth magnet as a regulating means, 20 a ceramic substrate as a soldering base, 21 a semiconductor chip as a soldering part, 25 a solder, 31 a heating coil constituting non-contact heating means High frequency heating coil, 32... High frequency generator as current supply means.

Claims (9)

半田付け対象品を支持する支持ステージと、
前記支持ステージを浮揚状態に保持する浮揚機構と、
前記浮揚状態の前記支持ステージ及び前記半田付け対象品を非接触状態で加熱する非接触加熱手段と
を備えることを特徴とする半田付け装置。
A support stage that supports the product to be soldered;
A levitation mechanism for holding the support stage in a levitation state;
A soldering apparatus comprising: the support stage in the floating state; and a non-contact heating unit configured to heat the soldering target product in a non-contact state.
前記浮揚機構は、前記支持ステージを支持する支持部に取り付けられた第1の磁石と、
前記支持ステージに前記第1の磁石に対向して配置され且つ前記第1の磁石と互いに反発しあう第2の磁石とを備える請求項1に記載の半田付け装置。
The levitation mechanism includes a first magnet attached to a support portion that supports the support stage;
The soldering apparatus according to claim 1, further comprising: a second magnet disposed on the support stage so as to face the first magnet and repelling the first magnet.
前記非接触加熱手段は、前記支持ステージに対向して配置された加熱用コイルと、前記加熱用コイルに電流を供給する電流供給手段とを備え、
前記支持ステージは前記加熱用コイルの通電による電磁誘導作用を受けて発熱する請求項1又は請求項2に記載の半田付け装置。
The non-contact heating means includes a heating coil disposed to face the support stage, and a current supply means for supplying a current to the heating coil.
The soldering apparatus according to claim 1, wherein the support stage generates heat by receiving an electromagnetic induction effect caused by energization of the heating coil.
前記浮揚状態の前記支持ステージの水平方向への移動を規制する規制手段を備える請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の半田付け装置。   The soldering apparatus as described in any one of Claims 1-3 provided with the control means which controls the movement to the horizontal direction of the said support stage of the said floating state. 前記規制手段は、前記支持ステージに取り付けられた第3の磁石と前記第3の磁石に対向して配置され且つ前記第3の磁石と互いに反発しあう第4の磁石とを備える請求項4に記載の半田付け装置。   The said restriction | limiting means is equipped with the 4th magnet which is arrange | positioned facing the 3rd magnet attached to the said support stage, and opposes the said 3rd magnet, and repels mutually with the said 3rd magnet. The soldering apparatus as described. 前記支持ステージは、前記半田付け対象品を収容する収容部を複数備える請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の半田付け装置。   The soldering apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the support stage includes a plurality of accommodating portions that accommodate the soldering target product. 半田付け用部品が半田を介して半田付け用基体に載置された複数の半田付け対象品を支持する支持ステージを浮揚状態に保持し、前記浮揚状態の支持ステージを非接触加熱手段により加熱して前記複数の半田付け対象品の半田付けを同時に行うことを特徴とする半田付け方法。   A soldering component holds a support stage that supports a plurality of soldering objects placed on a soldering base via solder, and the support stage in the floating state is heated by a non-contact heating means. And soldering the plurality of products to be soldered simultaneously. 前記支持ステージは、磁石の斥力を利用して浮揚状態に保持される請求項7に記載の半田付け方法。   The soldering method according to claim 7, wherein the support stage is held in a floating state using a repulsive force of a magnet. 前記非接触加熱手段は、前記支持ステージと対向して配置される加熱用コイルに電流を流すことで前記支持ステージに電磁誘導作用を起し、前記支持ステージを発熱させる請求項7又は請求項8に記載の半田付け方法。   The said non-contact heating means raise | generates the electromagnetic induction effect | action to the said support stage by sending an electric current through the coil for heating arrange | positioned facing the said support stage, and makes the said support stage generate | occur | produce a heat | fever. Soldering method as described in 4.
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