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JP2011249578A - Apparatus, method, and jig for manufacturing electrical circuit - Google Patents

Apparatus, method, and jig for manufacturing electrical circuit Download PDF

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JP2011249578A
JP2011249578A JP2010121550A JP2010121550A JP2011249578A JP 2011249578 A JP2011249578 A JP 2011249578A JP 2010121550 A JP2010121550 A JP 2010121550A JP 2010121550 A JP2010121550 A JP 2010121550A JP 2011249578 A JP2011249578 A JP 2011249578A
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JP
Japan
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jig
manufacturing apparatus
circuit manufacturing
electrical component
solder material
Prior art date
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Application number
JP2010121550A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kimihiro Ono
公洋 小野
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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    • H10W72/0711
    • H10W72/073

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

【課題】基材に半導体素子などの電気部品を半田付けする半田層中にボイドが発生することを抑制できる電気回路の製造装置及び製造方法並びに電気回路製造用治具を提供する。
【解決手段】基材(11)と電気部品(13)との間に配置される半田材(121)を一時的に溶融させることで電気部品(13)を基材(11)に半田付けする電気回路製造装置であって、電気部品(13)及び半田材(121)に重ねられたときに、電気部品(13)及び半田材(121)の側方に延びるように形成されて電気部品(13)及び半田材(121)との相対的な位置を定める位置決め部(112)と、電気部品側に凸設されて電気部品(13)の表面に当接する突起部(113)と、を有する治具(110)と、少なくとも治具(110)を加熱して治具(110)から伝導する熱によって半田材(121)を一時的に溶融させるヒーター(120)と、を備える。
【選択図】図2
An electric circuit manufacturing apparatus and manufacturing method and an electric circuit manufacturing jig capable of suppressing generation of voids in a solder layer for soldering an electric component such as a semiconductor element to a base material are provided.
An electrical component (13) is soldered to a substrate (11) by temporarily melting a solder material (121) disposed between the substrate (11) and the electrical component (13). An electric circuit manufacturing apparatus, which is formed so as to extend to the side of the electric component (13) and the solder material (121) when being superimposed on the electric component (13) and the solder material (121) 13) and a positioning part (112) for determining a relative position between the solder material (121) and a protrusion part (113) that protrudes toward the electric part and contacts the surface of the electric part (13). A jig (110); and a heater (120) that heats at least the jig (110) and temporarily melts the solder material (121) by heat conducted from the jig (110).
[Selection] Figure 2

Description

この発明は、電気回路の製造装置及び製造方法並びに電気回路製造用治具に関する。   The present invention relates to an electric circuit manufacturing apparatus and method, and an electric circuit manufacturing jig.

基材に半導体素子を半田付けする際に、半田層の内部にボイドが発生することを防止する種々の技術が提案されている。特許文献1では、半導体素子の中央部付近に半田材を配置して加熱する。このようにすることで、半田材が、半導体素子の中央部付近から溶融し始めて周囲へ濡れ広がる。そのため半導体素子の中央部付近の半田層の内部にボイドが発生することを抑制できるとしている。   Various techniques have been proposed for preventing the generation of voids in the solder layer when a semiconductor element is soldered to a substrate. In Patent Document 1, a solder material is disposed near the center of the semiconductor element and heated. By doing so, the solder material starts to melt from the vicinity of the central portion of the semiconductor element and spreads to the surroundings. For this reason, the generation of voids in the solder layer near the center of the semiconductor element can be suppressed.

特許第4232727号公報Japanese Patent No. 4232727

しかしながら、このような方法であっても、ボイドが残ってしまう可能性があることが本件発明者によって知見された。   However, it has been found by the present inventor that voids may remain even with such a method.

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、基材に半導体素子などの電気部品を半田付けする半田層中にボイドが発生することを抑制できる電気回路の製造装置及び製造方法並びに電気回路製造用治具を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and the manufacture of an electric circuit capable of suppressing the occurrence of voids in a solder layer for soldering an electric component such as a semiconductor element to a base material. An object is to provide an apparatus, a manufacturing method, and an electric circuit manufacturing jig.

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。   The present invention solves the above problems by the following means.

本発明の電気回路製造装置は、基材と電気部品との間に配置される半田材を一時的に溶融させることで電気部品を基材に半田付けする装置である。そして電気部品及び半田材に重ねられたときに、電気部品及び半田材の側方に延びるように形成されて電気部品及び半田材との相対的な位置を定める位置決め部と、電気部品側に凸設されて電気部品の表面に当接する突起部と、を有する治具と、少なくとも治具を加熱して治具から伝導する熱によって前記半田材を一時的に溶融させるヒーターと、を備えることを特徴とする。   The electrical circuit manufacturing apparatus of the present invention is an apparatus for soldering an electrical component to a base material by temporarily melting a solder material disposed between the base material and the electrical component. And a positioning portion that is formed so as to extend to the side of the electrical component and the solder material when superimposed on the electrical component and the solder material, and that projects relative to the electrical component and the solder material. A jig that is provided and has a protrusion that contacts the surface of the electrical component; and a heater that at least heats the jig and heats the solder material by heat conducted from the jig. Features.

本発明によれば、電気部品及び半田材に重ねられたときに電気部品側に凸設された突起部が電気部品の表面に当接し、その状態で少なくとも治具を加熱して治具から伝導する熱によって半田材を一時的に溶融させるので、半田層にボイドが発生しにくくなる。   According to the present invention, when the electric component and the solder material are overlaid, the protruding portion projecting toward the electric component abuts the surface of the electric component, and at least the jig is heated in this state to conduct from the jig. Since the solder material is temporarily melted by the generated heat, voids are less likely to occur in the solder layer.

本発明による電気回路製造装置を用いて製造する電気回路の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the electric circuit manufactured using the electric circuit manufacturing apparatus by this invention. 本発明による電気回路製造装置の第1実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 1st Embodiment of the electric circuit manufacturing apparatus by this invention. 本発明による電気回路製造装置の第2実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 2nd Embodiment of the electric circuit manufacturing apparatus by this invention. 本発明による電気回路製造装置の第3実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 3rd Embodiment of the electric circuit manufacturing apparatus by this invention. 本発明による電気回路製造装置の第4実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 4th Embodiment of the electric circuit manufacturing apparatus by this invention. 本発明による電気回路製造装置の第5実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 5th Embodiment of the electric circuit manufacturing apparatus by this invention. 本発明による電気回路製造装置の第6実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 6th Embodiment of the electric circuit manufacturing apparatus by this invention. 本発明による電気回路製造装置の第7実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 7th Embodiment of the electric circuit manufacturing apparatus by this invention.

以下では図面等を参照して本発明を実施するための形態について、さらに詳しく説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明による電気回路製造装置を用いて製造する電気回路の一例を示す斜視図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an electric circuit manufactured using the electric circuit manufacturing apparatus according to the present invention.

図1に示される電気回路10は、たとえば電動自動車やハイブリッド車などの電動車に搭載されるインバーターに使用される。   The electric circuit 10 shown in FIG. 1 is used for an inverter mounted on an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.

半導体素子などの電気部品13は、電気回路10の基盤11に半田付けされる。半導体素子13は、駆動時に発熱して高温になる。その熱を逃がすために、半田層12にボイドが含まれないことが望ましい。特に半導体素子13は、中央付近が最も高温になる。そのため、半導体素子13の中央付近の領域で半田層12にボイドが含まれないことが特に望ましい。   An electrical component 13 such as a semiconductor element is soldered to the base 11 of the electrical circuit 10. The semiconductor element 13 generates heat during driving and becomes high temperature. In order to release the heat, it is desirable that the solder layer 12 does not contain voids. In particular, the semiconductor element 13 has the highest temperature near the center. For this reason, it is particularly desirable that the solder layer 12 does not contain voids in a region near the center of the semiconductor element 13.

そこで本件発明者らは、鋭意研究を重ねることによって、電気部品(半導体素子)を接合する半田層にボイドが含まれないようにする本発明を完成するに至った。   Therefore, the inventors of the present invention have completed the present invention by preventing the voids from being contained in the solder layer to which the electrical component (semiconductor element) is joined by earnest research.

以下では具体的な内容を説明する。   Specific contents will be described below.

図2は、本発明による電気回路製造装置の第1実施形態を説明する図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining a first embodiment of an electric circuit manufacturing apparatus according to the present invention.

電気回路製造装置100は、基材11と半導体素子(電気部品)13との間に配置される半田ペレット121を一時的に溶融させることで半導体素子13を基材11に半田付けする装置である。電気回路製造装置100は、図2(C)に示されるように、治具110と、治具側ヒーター120と、基材側ヒーター130と、を含む。   The electric circuit manufacturing apparatus 100 is an apparatus for soldering the semiconductor element 13 to the base material 11 by temporarily melting the solder pellets 121 disposed between the base material 11 and the semiconductor element (electric component) 13. . As shown in FIG. 2C, the electric circuit manufacturing apparatus 100 includes a jig 110, a jig side heater 120, and a base material side heater 130.

半田ペレット121は、半導体素子13と同じ大きさ又は半導体素子13よりも少し大きく、半導体素子13の全面に接面する。なお図2では、半田ペレット121が半導体素子13よりも少し大きい場合が示されている。   The solder pellet 121 is the same size as the semiconductor element 13 or slightly larger than the semiconductor element 13, and contacts the entire surface of the semiconductor element 13. FIG. 2 shows a case where the solder pellet 121 is slightly larger than the semiconductor element 13.

治具110は、図2(B)に示されるように、位置決め部112と突起部113とを含んだ一体品である。治具110の材質としては、線膨張率が低く熱伝導率のよいもの、たとえばカーボン、ステンレス、タングステンなどが好適である。   As shown in FIG. 2B, the jig 110 is an integrated product including a positioning portion 112 and a protrusion 113. As a material of the jig 110, a material having a low coefficient of linear expansion and good thermal conductivity, such as carbon, stainless steel, tungsten, or the like is preferable.

位置決め部112は、天井部111から延設された脚である。図2(B)では、位置決め部112は、天井部111から下方に延設されている。   The positioning part 112 is a leg extending from the ceiling part 111. In FIG. 2 (B), the positioning portion 112 extends downward from the ceiling portion 111.

図2(C)に示されるように、位置決め部112は、基材11に載置された半田ペレット121及び半導体素子13に対して治具110が重ねられときに、半田ペレット121及び半導体素子13の側方に延びるように形成されている。そして位置決め部112の内壁面112aが半田ペレット121の側方に位置する。これによって治具110と半田ペレット121との相対的な位置が定められる。特に位置決め部112の内壁面112aが半田ペレット121の側面121aに接触すれば、相対的な位置が正確に定められる。また半導体素子13は、半田ペレット121と同じ大きさ又は半田ペレット121よりも少し小さい。したがって、位置決め部112の内壁面112aが半田ペレット121の側方に位置すれば、位置決め部112から半導体素子13の隙間も小さいので、治具110と半導体素子13との相対的な位置も概ね定められる。   As shown in FIG. 2C, the positioning unit 112 has the solder pellet 121 and the semiconductor element 13 when the jig 110 is stacked on the solder pellet 121 and the semiconductor element 13 placed on the base material 11. It is formed so as to extend to the side. The inner wall surface 112 a of the positioning portion 112 is positioned on the side of the solder pellet 121. As a result, the relative position between the jig 110 and the solder pellet 121 is determined. In particular, if the inner wall surface 112a of the positioning portion 112 contacts the side surface 121a of the solder pellet 121, the relative position is accurately determined. The semiconductor element 13 is the same size as the solder pellet 121 or slightly smaller than the solder pellet 121. Therefore, if the inner wall surface 112a of the positioning part 112 is located on the side of the solder pellet 121, the gap between the positioning part 112 and the semiconductor element 13 is small, so that the relative position between the jig 110 and the semiconductor element 13 is generally determined. It is done.

なお半田ペレット121と半導体素子13とが同じ大きさであれば、位置決め部112によって、半田ペレット121及び半導体素子13と治具110との相対的な位置関係が正確に定められる。   If the solder pellet 121 and the semiconductor element 13 have the same size, the positioning unit 112 accurately determines the relative positional relationship between the solder pellet 121 and the semiconductor element 13 and the jig 110.

突起部113は、天井部111から半導体素子13側(図2の下側)に凸設された部分である。図2(C)に示されるように、基材11に載置された半田ペレット121及び半導体素子13に対して治具110が重ねられときに、突起部113が半導体素子13の表面に当接する。上述のように半導体素子13は、中央付近が最も高温になる。そのため、半導体素子13の中央付近の領域で半田層121にボイドが含まれないことが非常に好ましい。そこで図2では、突起部113は、特に半導体素子13の表面の中央付近に当接する。   The protrusion 113 is a portion protruding from the ceiling 111 toward the semiconductor element 13 (the lower side in FIG. 2). As shown in FIG. 2C, when the jig 110 is overlaid on the solder pellet 121 and the semiconductor element 13 placed on the base material 11, the protrusion 113 comes into contact with the surface of the semiconductor element 13. . As described above, the semiconductor element 13 has the highest temperature near the center. Therefore, it is very preferable that the solder layer 121 does not include voids in the region near the center of the semiconductor element 13. Therefore, in FIG. 2, the protrusion 113 abuts particularly near the center of the surface of the semiconductor element 13.

治具側ヒーター120は、治具側(図2では治具110の上方)に設けられるヒーターである。治具側ヒーター120は、治具110から離隔されている。治具側ヒーター120は、輻射熱によって治具110を加熱する。その熱は治具110から半導体部品13を介して半田ペレット121に伝導する。   The jig side heater 120 is a heater provided on the jig side (above the jig 110 in FIG. 2). The jig side heater 120 is separated from the jig 110. The jig side heater 120 heats the jig 110 by radiant heat. The heat is conducted from the jig 110 to the solder pellet 121 through the semiconductor component 13.

基材側ヒーター130は、基材側(図2では基材11の下面)に設けられるヒーターである。基材側ヒーター130は、伝導する熱によって基材11を加熱する、その熱は基材11から半田ペレット121に伝導する。   The substrate side heater 130 is a heater provided on the substrate side (the lower surface of the substrate 11 in FIG. 2). The substrate-side heater 130 heats the substrate 11 with the conducted heat, and the heat is conducted from the substrate 11 to the solder pellet 121.

(電気回路の製造方法)
次に図2を参照して、電気回路の製造方法について説明する。
(Electrical circuit manufacturing method)
Next, a method for manufacturing an electric circuit will be described with reference to FIG.

最初に、基材11に半田ペレット121を重ね、さらに半導体素子13を重ねる(部品配置工程#101;図2(A))。   First, the solder pellets 121 are stacked on the base material 11, and further the semiconductor element 13 is stacked (component arrangement step # 101; FIG. 2A).

次に、半導体素子13の上方から治具110を重ねる(治具当て工程#102;図2(B))。このとき治具110に位置決め部112が形成されているので、位置決め部112の内壁面112aが半田ペレット121の側面121aに接触し、治具110と半田ペレット121との相対的な位置が定められる。また半導体素子13は、半田ペレット121よりも少し小さい。したがって、位置決め部112の内壁面112aが半田ペレット121の側方に位置すれば、位置決め部112から半導体素子13の隙間も小さいので、治具110と半導体素子13との相対的な位置も概ね定められる。   Next, the jig 110 is stacked from above the semiconductor element 13 (jig application step # 102; FIG. 2B). At this time, since the positioning portion 112 is formed on the jig 110, the inner wall surface 112a of the positioning portion 112 contacts the side surface 121a of the solder pellet 121, and the relative position between the jig 110 and the solder pellet 121 is determined. . The semiconductor element 13 is slightly smaller than the solder pellet 121. Therefore, if the inner wall surface 112a of the positioning part 112 is located on the side of the solder pellet 121, the gap between the positioning part 112 and the semiconductor element 13 is small, so that the relative position between the jig 110 and the semiconductor element 13 is generally determined. It is done.

続いて、治具側ヒーター120及び基材側ヒーター130で加熱する(加熱工程#103;図2(C))。すると治具側ヒーター120からの輻射熱が、治具110から半導体部品13を介して半田ペレット121に伝導する。また基材側ヒーター130から伝導する熱が、基材11から半田ペレット121に伝導する。これによって半田ペレット121が溶融する。   Then, it heats with the jig side heater 120 and the base material side heater 130 (heating process # 103; FIG.2 (C)). Then, the radiant heat from the jig side heater 120 is conducted from the jig 110 to the solder pellet 121 through the semiconductor component 13. Further, the heat conducted from the substrate side heater 130 is conducted from the substrate 11 to the solder pellet 121. As a result, the solder pellet 121 is melted.

そして半田層12が形成されて半導体部品13が基材11に半田付けされて電気回路10が完成する(図2(D))。   Then, the solder layer 12 is formed, and the semiconductor component 13 is soldered to the base material 11 to complete the electric circuit 10 (FIG. 2D).

本実施形態によれば、治具110には、位置決め部112が設けられている。したがって、治具110と半田ペレット121及び半導体素子13との相対的な位置が定められる。   According to this embodiment, the jig 110 is provided with the positioning portion 112. Therefore, the relative positions of the jig 110, the solder pellet 121, and the semiconductor element 13 are determined.

そして、基材11に載置された半田ペレット121及び半導体素子13に対して治具110が重ねられときに、突起部113が半導体素子13の表面に当接する。このためヒーターからの熱が効率よく伝達される。特に本実施形態では、突起部113が半導体素子13の表面の中央付近に当接する。したがって半導体素子13を熱が伝導して、半田ペレット121の中央付近が特に高温になり、ボイドが発生しにくくなる。   Then, when the jig 110 is overlaid on the solder pellet 121 and the semiconductor element 13 placed on the base material 11, the protrusion 113 comes into contact with the surface of the semiconductor element 13. For this reason, the heat from the heater is efficiently transmitted. In particular, in this embodiment, the protrusion 113 abuts near the center of the surface of the semiconductor element 13. Therefore, heat is conducted through the semiconductor element 13, and the temperature near the center of the solder pellet 121 becomes particularly high, and voids are hardly generated.

また半田ペレット121は、半導体素子13と同じ大きさ又は半導体素子13よりも少し大きく、半導体素子13の全面に接面する。そのため半導体素子13の下にボイドが発生しにくくなる。   Further, the solder pellet 121 is the same size as the semiconductor element 13 or slightly larger than the semiconductor element 13 and is in contact with the entire surface of the semiconductor element 13. Therefore, voids are less likely to occur under the semiconductor element 13.

(第2実施形態)
図3は、本発明による電気回路製造装置の第2実施形態を説明する図である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a view for explaining a second embodiment of the electric circuit manufacturing apparatus according to the present invention.

なお以下では前述と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。   In the following description, parts having the same functions as those described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as appropriate.

第1実施形態の治具側ヒーターは、治具110から離隔されて輻射熱によって治具110を加熱するヒーター120であった。   The jig-side heater of the first embodiment is a heater 120 that is separated from the jig 110 and heats the jig 110 by radiant heat.

これに対して本実施形態の治具側ヒーターは、図3(C)に示されるように、治具110に接面し、伝導する熱によって基材11を加熱するヒーター140である。   On the other hand, the jig-side heater of the present embodiment is a heater 140 that is in contact with the jig 110 and heats the base material 11 by the conducted heat, as shown in FIG.

このような治具側ヒーター140を使用しても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   Even when such a jig-side heater 140 is used, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(第3実施形態)
図4は、本発明による電気回路製造装置の第3実施形態を説明する図である。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a diagram for explaining a third embodiment of the electric circuit manufacturing apparatus according to the present invention.

第1実施形態の治具は、位置決め部112と突起部113とを含んだ一体品であった。   The jig according to the first embodiment is an integrated product including the positioning portion 112 and the protruding portion 113.

これに対して本実施形態の治具は、図4(B)に示されるように、突起部113が形成された電気部品当接体110−1と、位置決め部112を含む位置決め体110−2と、からなる二体品である。電気部品当接体110−1の材質としては、熱伝導率のよいもの、たとえば銅、真鍮などが好適である。位置決め体110−2の材質としては、線膨張率が低く熱伝導率のよいカーボン、ステンレス、タングステンなどが好適である。位置決め体110−2の背面114には孔114aがあけられている。   On the other hand, as shown in FIG. 4B, the jig according to the present embodiment includes an electric component contact body 110-1 having a projection 113 and a positioning body 110-2 including a positioning portion 112. Is a two-piece product consisting of As a material of the electrical component contact body 110-1, a material having good thermal conductivity, such as copper and brass, is preferable. As a material of the positioning body 110-2, carbon, stainless steel, tungsten, or the like having a low coefficient of linear expansion and good thermal conductivity is preferable. A hole 114a is formed in the back surface 114 of the positioning body 110-2.

そして図4(C)に示されるように、電気部品当接体110−1の突起部113は、位置決め体110−2にあけられた孔114aを挿通して半導体部品13に当接する、半田ペレット121が溶解する前は、電気部品当接体110−1は位置決め体110−2から離れている。そのため電気部品当接体110−1の質量が半導体部品13にかけられる。すなわち電気部品当接体110−1は、半導体部品13に自重をかける錘体として機能する。本実施形態では、電気部品当接体110−1の突起部113が半導体素子13の中央付近に当接して、半導体素子13の中央付近に自重をかけている。   As shown in FIG. 4 (C), the protrusion 113 of the electrical component contact body 110-1 is inserted into the hole 114a formed in the positioning body 110-2 and contacts the semiconductor component 13. Before the 121 is melted, the electrical component contact body 110-1 is separated from the positioning body 110-2. Therefore, the mass of the electrical component contact body 110-1 is applied to the semiconductor component 13. That is, the electrical component contact body 110-1 functions as a weight body that applies its own weight to the semiconductor component 13. In the present embodiment, the protrusion 113 of the electrical component contact body 110-1 is in contact with the vicinity of the center of the semiconductor element 13 and applies its own weight near the center of the semiconductor element 13.

そして加熱工程#103(図4(C))で治具側ヒーター120及び基材側ヒーター130によって加熱されると、半田ペレット121が溶解し始める。そして電気部品当接体110−1が位置決め体110−2に当接する。このようにすることで、電気部品当接体110−1の突起部113が、半導体素子13の中央付近に自重をかけるので、特に半導体素子13の中央付近の半田層12にボイドが発生しにくくなる。   Then, when heated by the jig-side heater 120 and the substrate-side heater 130 in the heating step # 103 (FIG. 4C), the solder pellets 121 begin to melt. Then, the electrical component contact body 110-1 contacts the positioning body 110-2. By doing so, the protrusion 113 of the electrical component contact body 110-1 applies its own weight near the center of the semiconductor element 13, so that voids are unlikely to occur particularly in the solder layer 12 near the center of the semiconductor element 13. Become.

(第4実施形態)
図5は、本発明による電気回路製造装置の第4実施形態を説明する図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the electric circuit manufacturing apparatus according to the present invention.

第3実施形態の治具側ヒーターは、治具110から離隔されて輻射熱によって治具110を加熱するヒーター120であった。   The jig-side heater of the third embodiment is a heater 120 that is separated from the jig 110 and heats the jig 110 by radiant heat.

これに対して本実施形態の治具側ヒーターは、図5(C)に示されるように、治具110に接面し、伝導する熱によって基材11を加熱するヒーター140である。   On the other hand, the jig-side heater of the present embodiment is a heater 140 that is in contact with the jig 110 and heats the base material 11 by the conducted heat, as shown in FIG.

本実施形態によれば、半導体素子13の中央付近には、電気部品当接体110−1の質量をかけるだけでなく、治具側ヒーター140によっても荷重を加えることができるので、半導体素子13の中央付近の半田層12にがさらに発生しにくくなる。   According to the present embodiment, not only the mass of the electrical component contact body 110-1 is applied to the vicinity of the center of the semiconductor element 13, but also a load can be applied by the jig-side heater 140. The solder layer 12 in the vicinity of the center of the solder is less likely to occur.

(第5実施形態)
図6は、本発明による電気回路製造装置の第5実施形態を説明する図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a view for explaining a fifth embodiment of the electric circuit manufacturing apparatus according to the present invention.

第4実施形態の治具側ヒーター140は、電気部品当接体110−1と別体であった。   The jig-side heater 140 of the fourth embodiment is separate from the electrical component contact body 110-1.

これに対して本実施形態の治具側ヒーター140は、図6(B)に示されるように、電気部品当接体110−1を一体に固定する。   On the other hand, as shown in FIG. 6B, the jig-side heater 140 of the present embodiment integrally fixes the electrical component contact body 110-1.

本実施形態によれば、電気部品当接体110−1が治具側ヒーター140に固定されているので、治具側ヒーター140を上下動することで、電気部品当接体110−1の突起部113が半導体素子13にかける荷重をさらに精緻に調整できる。そのため半導体素子13の中央付近の半田層12にボイドが一層発生しにくくなる。   According to the present embodiment, since the electric component contact body 110-1 is fixed to the jig-side heater 140, the protrusion of the electric component contact body 110-1 can be moved by moving the jig-side heater 140 up and down. The load applied to the semiconductor element 13 by the portion 113 can be adjusted more precisely. Therefore, voids are less likely to occur in the solder layer 12 near the center of the semiconductor element 13.

(第6実施形態)
図7は、本発明による電気回路製造装置の第6実施形態を説明する図である。
(Sixth embodiment)
FIG. 7 is a view for explaining a sixth embodiment of the electric circuit manufacturing apparatus according to the present invention.

本実施形態の治具の電気部品当接体110−1は、図7(B)に示されるように、位置決め体110−2よりも外側に天井部111から脚115が延設される。図7(B)では、脚115が天井部111から下方に延設されている。   As shown in FIG. 7B, the electric component contact body 110-1 of the jig of the present embodiment has legs 115 extending from the ceiling portion 111 outside the positioning body 110-2. In FIG. 7 (B), the legs 115 are extended downward from the ceiling portion 111.

そして図7(C)に示されるように、電気部品当接体110−1の突起部113は、位置決め体110−2にあけられた孔114aを挿通して半導体部品13に当接する、半田ペレット121が溶解する前は、電気部品当接体110−1の脚115は基材11から離れている。そのため電気部品当接体110−1の質量が半導体部品13にかけられる。すなわち電気部品当接体110−1は、半導体部品13に自重をかける錘体として機能する。本実施形態では、電気部品当接体110−1の突起部113が半導体素子13の中央付近に当接して、半導体素子13の中央付近に自重をかけている。   As shown in FIG. 7C, the protrusion 113 of the electrical component contact body 110-1 is inserted into the hole 114a formed in the positioning body 110-2 and contacts the semiconductor component 13. Before the 121 is melted, the legs 115 of the electrical component abutting body 110-1 are separated from the base material 11. Therefore, the mass of the electrical component contact body 110-1 is applied to the semiconductor component 13. That is, the electrical component contact body 110-1 functions as a weight body that applies its own weight to the semiconductor component 13. In the present embodiment, the protrusion 113 of the electrical component contact body 110-1 is in contact with the vicinity of the center of the semiconductor element 13 and applies its own weight near the center of the semiconductor element 13.

そして加熱工程#103(図7(C))で治具側ヒーター120及び基材側ヒーター130によって加熱されると、半田ペレット121が溶解し始める。   Then, when heated by the jig-side heater 120 and the substrate-side heater 130 in the heating step # 103 (FIG. 7C), the solder pellets 121 begin to melt.

そして電気部品当接体110−1の脚115が基材11に当接する(図7(D))。すると基材側ヒーター130の熱が、矢印のように伝導し、基材11を介して電気部品当接体110−1に伝わる。したがって基材側ヒーター130の熱を効率よく利用でき、半導体素子13の中央付近の半田層12にボイドがさらに一層発生しにくくなる。   Then, the legs 115 of the electrical component contact body 110-1 contact the base material 11 (FIG. 7D). Then, the heat of the substrate side heater 130 is conducted as indicated by an arrow, and is transmitted to the electric component contact body 110-1 through the substrate 11. Therefore, the heat of the substrate-side heater 130 can be used efficiently, and voids are further less likely to occur in the solder layer 12 near the center of the semiconductor element 13.

(第7実施形態)
図8は、本発明による電気回路製造装置の第7実施形態を説明する図である。
(Seventh embodiment)
FIG. 8 is a view for explaining a seventh embodiment of the electric circuit manufacturing apparatus according to the present invention.

本実施形態の治具の電気部品当接体110−1は、図8(B)に示されるように、位置決め体110−2よりも外側に天井部111から壁面117が延設され、その壁面117から外方にアーム116が形成され、そのアーム116の先端に脚115が形成される。   As shown in FIG. 8B, the electric component contact body 110-1 of the jig of the present embodiment has a wall surface 117 extending from the ceiling portion 111 outside the positioning body 110-2. An arm 116 is formed outward from 117, and a leg 115 is formed at the tip of the arm 116.

そして図8(C)に示されるように、電気部品当接体110−1の突起部113は、位置決め体110−2にあけられた孔114aを挿通して半導体部品13に当接する、半田ペレット121が溶解する前は、電気部品当接体110−1の脚115は基材側ヒーター130から離れている。そのため電気部品当接体110−1の質量が半導体部品13にかけられる。すなわち電気部品当接体110−1は、半導体部品13に自重をかける錘体として機能する。本実施形態では、電気部品当接体110−1の突起部113が半導体素子13の中央付近に当接して、半導体素子13の中央付近に自重をかけている。   As shown in FIG. 8C, the protrusion 113 of the electrical component contact body 110-1 is inserted into the hole 114a formed in the positioning body 110-2 and contacts the semiconductor component 13. Before 121 is melted, the legs 115 of the electrical component contact body 110-1 are separated from the substrate-side heater 130. Therefore, the mass of the electrical component contact body 110-1 is applied to the semiconductor component 13. That is, the electrical component contact body 110-1 functions as a weight body that applies its own weight to the semiconductor component 13. In the present embodiment, the protrusion 113 of the electrical component contact body 110-1 is in contact with the vicinity of the center of the semiconductor element 13 and applies its own weight near the center of the semiconductor element 13.

そして加熱工程#103(図8(C))で治具側ヒーター120及び基材側ヒーター130によって加熱されると、半田ペレット121が溶解し始める。   Then, when heated by the jig side heater 120 and the base material side heater 130 in the heating step # 103 (FIG. 8C), the solder pellets 121 begin to melt.

そして電気部品当接体110−1の脚115が基材側ヒーター130に当接する(図8(D))。すると基材側ヒーター130の熱が、矢印のように伝導し、電気部品当接体110−1に伝わる。したがって基材側ヒーター130の熱をさらに効率よく利用でき、半導体素子13の中央付近の半田層12にボイドがさらに一層発生しにくくなる。   Then, the legs 115 of the electrical component contact body 110-1 contact the base material side heater 130 (FIG. 8D). Then, the heat of the substrate side heater 130 is conducted as indicated by an arrow, and is transmitted to the electrical component contact body 110-1. Therefore, the heat of the substrate side heater 130 can be used more efficiently, and voids are further less likely to occur in the solder layer 12 near the center of the semiconductor element 13.

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。   Without being limited to the embodiments described above, various modifications and changes are possible within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are also included in the technical scope of the present invention.

たとえば、第6実施形態や第7実施形態においても、治具側ヒーターが、治具110に接面し、伝導する熱によって基材11を加熱するヒーターであってもよい。またそのヒーターに電気部品当接体110−1が一体に固定されていてもよい。   For example, also in the sixth embodiment and the seventh embodiment, the jig-side heater may be a heater that comes into contact with the jig 110 and heats the base material 11 with heat conducted. Moreover, the electric component contact body 110-1 may be integrally fixed to the heater.

また各実施形態において、上下を逆にしてもよい。   Moreover, in each embodiment, you may turn upside down.

さらに第1実施形態や第2実施形態において、半田ペレット121が溶解する前は、治具110の位置決め部112が基材11から離れて、半田ペレット121が溶解したら位置決め部112が基材11に接面するように、位置決め部112の長さを設定してもよい。そのようにすれば、治具110の自重を半導体素子13にかけることができ、半田層にボイドが発生することをさらに抑制できる。   Furthermore, in 1st Embodiment and 2nd Embodiment, before the solder pellet 121 melt | dissolves, the positioning part 112 of the jig | tool 110 will leave | separate from the base material 11, and if the solder pellet 121 melt | dissolved, the positioning part 112 will be in the base material 11. You may set the length of the positioning part 112 so that it may contact. By doing so, the self-weight of the jig 110 can be applied to the semiconductor element 13, and generation of voids in the solder layer can be further suppressed.

また上記説明においては、突起部113は、主に半導体素子13の中央付近に当接する場合で説明したが、中央付近以外が特に高温になる半導体素子や電気部品もある。そのような部品であれば、半田層の特にその高温部分にあたる部分にボイドを発生させたくない。そこでこのような場合は、部品の特性に応じて突起部113の位置を決めればよい。   In the above description, the protrusion 113 is mainly described in the case of contacting the vicinity of the center of the semiconductor element 13, but there are also semiconductor elements and electrical parts that are particularly hot except for the vicinity of the center. If it is such a part, it is not desired to generate a void in a portion corresponding to the high temperature portion of the solder layer. In such a case, the position of the projection 113 may be determined according to the characteristics of the component.

11 基材
12 半田層
121 半田ペレット(半田材)
13 電気部品
110 治具
110−1 電気部品当接体
110−2 位置決め体
112 位置決め部
113 突起部
115 脚
120 治具側ヒーター(輻射熱ヒーター)
130 基材側ヒーター
140 治具側ヒーター(熱伝導ヒーター)
11 Substrate 12 Solder layer 121 Solder pellet (solder material)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Electrical component 110 Jig 110-1 Electrical component contact body 110-2 Positioning body 112 Positioning part 113 Projection part 115 Leg 120 Jig side heater (radiant heat heater)
130 Substrate side heater 140 Jig side heater (heat conduction heater)

Claims (15)

基材と電気部品との間に配置される半田材を一時的に溶融させることで電気部品を基材に半田付けする電気回路製造装置であって、
前記電気部品及び半田材に重ねられたときに、電気部品及び半田材の側方に延びるように形成されて電気部品及び半田材との相対的な位置を定める位置決め部と、電気部品側に凸設されて電気部品の表面に当接する突起部と、を有する治具と、
少なくとも前記治具を加熱して治具から伝導する熱によって前記半田材を一時的に溶融させるヒーターと、
を備える電気回路製造装置。
An electrical circuit manufacturing apparatus for soldering an electrical component to a substrate by temporarily melting a solder material disposed between the substrate and the electrical component,
A positioning portion that is formed so as to extend to the side of the electrical component and the solder material when superimposed on the electrical component and the solder material, and that projects relative to the electrical component and the solder material; A jig having a protrusion that is provided and abuts against the surface of the electrical component;
A heater that at least heats the jig and temporarily melts the solder material by heat conducted from the jig;
An electric circuit manufacturing apparatus comprising:
請求項1に記載の電気回路製造装置において、
前記治具の位置決め部は、前記突起部が前記電気部品の中央付近に当接するように位置決めする、
ことを特徴とする電気回路製造装置。
In the electric circuit manufacturing apparatus according to claim 1,
The positioning portion of the jig is positioned so that the protrusion comes into contact with the vicinity of the center of the electrical component.
An electrical circuit manufacturing apparatus.
請求項1又は請求項2に記載の電気回路製造装置において、
前記位置決め部は、治具が前記電気部品及び半田材に重ねられて半田材が溶融する前は、宙に浮いている、
ことを特徴とする電気回路製造装置。
In the electric circuit manufacturing apparatus according to claim 1 or 2,
The positioning portion is floating in the air before the jig is overlapped with the electrical component and the solder material and the solder material is melted.
An electrical circuit manufacturing apparatus.
請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の電気回路製造装置において、
前記ヒーターは、前記治具側に設けられる治具側ヒーターと前記基材側に設けられる基材側ヒーターとを含む、
ことを特徴とする電気回路製造装置。
In the electric circuit manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The heater includes a jig side heater provided on the jig side and a base material side heater provided on the base material side,
An electrical circuit manufacturing apparatus.
請求項4に記載の電気回路製造装置において、
前記治具側ヒーターは、前記治具から離隔し、輻射熱によって治具を加熱し、
前記基材側ヒーターは、前記基材に当接し、伝導する熱によって基材を加熱する、
ことを特徴とする電気回路製造装置。
In the electric circuit manufacturing apparatus according to claim 4,
The jig side heater is separated from the jig and heats the jig by radiant heat,
The base material side heater is in contact with the base material and heats the base material by heat conducted,
An electrical circuit manufacturing apparatus.
請求項4に記載の電気回路製造装置において、
前記治具側ヒーターは、前記治具に当接し、伝導する熱によって治具を加熱し、
前記基材側ヒーターは、前記基材に当接し、伝導する熱によって基材を加熱する、
ことを特徴とする電気回路製造装置。
In the electric circuit manufacturing apparatus according to claim 4,
The jig-side heater is in contact with the jig and heats the jig by the conducted heat,
The base material side heater is in contact with the base material and heats the base material by heat conducted,
An electrical circuit manufacturing apparatus.
請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の電気回路製造装置において、
前記治具は、一体品である、
ことを特徴とする電気回路製造装置。
In the electric circuit manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The jig is an integral part,
An electrical circuit manufacturing apparatus.
請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の電気回路製造装置において、
前記治具は、突起部を含む電気部品当接体と、位置決め部を含む位置決め体とを有する二体品であって、電気部品当接体の突起部は位置決め体に形成された孔を挿通して前記電気部品に当接する、
ことを特徴とする電気回路製造装置。
In the electric circuit manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The jig is a two-piece product having an electrical component contact body including a protrusion and a positioning body including a positioning portion, and the protrusion of the electrical component contact body is inserted through a hole formed in the positioning body. Abut against the electrical component,
An electrical circuit manufacturing apparatus.
請求項8に記載の電気回路製造装置において、
前記治具の電気部品当接体は、前記半田材が溶融する前に前記電気部品に自重をかける錘体である、
ことを特徴とする電気回路製造装置。
In the electric circuit manufacturing apparatus according to claim 8,
The electrical component contact body of the jig is a weight body that applies its own weight to the electrical component before the solder material melts.
An electrical circuit manufacturing apparatus.
請求項8又は請求項9に記載の電気回路製造装置において、
前記治具の電気部品当接体は、前記半田材が溶融する前は前記基材から離れており半田材が溶融した後に基材に当接する脚部を含む、
ことを特徴とする電気回路製造装置。
In the electric circuit manufacturing apparatus according to claim 8 or 9,
The electric component contact body of the jig includes legs that are separated from the base material before the solder material melts and contact the base material after the solder material melts.
An electrical circuit manufacturing apparatus.
請求項8又は請求項9に記載の電気回路製造装置において、
前記治具の電気部品当接体は、前記半田材が溶融する前は前記基材側ヒーターから離れており半田材が溶融した後に基材側ヒーターに当接する脚部を含む、
ことを特徴とする電気回路製造装置。
In the electric circuit manufacturing apparatus according to claim 8 or 9,
The electric component contact body of the jig includes leg portions that are separated from the base material side heater before the solder material is melted and contact the base material side heater after the solder material is melted.
An electrical circuit manufacturing apparatus.
請求項8から請求項11までのいずれか1項に記載の電気回路製造装置において、
前記治具の電気部品当接体は、前記治具側ヒーターに固定される、
ことを特徴とする電気回路製造装置。
The electric circuit manufacturing apparatus according to any one of claims 8 to 11,
The electric component contact body of the jig is fixed to the jig-side heater,
An electrical circuit manufacturing apparatus.
請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載の電気回路製造装置において、
前記半田材は、前記電気部品の全面に接面する、
ことを特徴とする電気回路製造装置。
In the electric circuit manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 12,
The solder material is in contact with the entire surface of the electrical component;
An electrical circuit manufacturing apparatus.
基材と電気部品との間に配置される半田材を加熱して一時的に溶融することで電気部品を基材に半田付けして電気回路を製造するときに用いられる治具であって、
前記電気部品に当接する突起部と、
前記電気部品及び半田材に対する前記突起部の位置を決める位置決め部と、
を有することを特徴とする電気回路製造用治具。
A jig used when an electrical circuit is manufactured by soldering an electrical component to a substrate by heating and temporarily melting a solder material disposed between the substrate and the electrical component,
A protrusion that contacts the electrical component;
A positioning portion for determining the position of the protrusion relative to the electrical component and the solder material;
A jig for manufacturing an electric circuit, comprising:
基材と電気部品との間に配置される半田材を一時的に溶融させることで電気部品を基材に半田付けする電気回路製造方法であって、
前記電気部品及び半田材に対して治具の突起部の位置を決めて電気部品に当接させる治具当て工程と、
前記治具を加熱して治具から伝導する熱によって前記半田材を一時的に溶融させる加熱工程と、
を備えることを特徴とする電気回路製造方法。
An electrical circuit manufacturing method for soldering an electrical component to a substrate by temporarily melting a solder material disposed between the substrate and the electrical component,
Jig application step of determining the position of the protrusion of the jig with respect to the electric component and the solder material and contacting the electric component;
A heating step of heating the jig and temporarily melting the solder material by heat conducted from the jig;
An electrical circuit manufacturing method comprising:
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