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JP7571688B2 - Soldering Equipment - Google Patents

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JP7571688B2
JP7571688B2 JP2021133389A JP2021133389A JP7571688B2 JP 7571688 B2 JP7571688 B2 JP 7571688B2 JP 2021133389 A JP2021133389 A JP 2021133389A JP 2021133389 A JP2021133389 A JP 2021133389A JP 7571688 B2 JP7571688 B2 JP 7571688B2
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heating
cooling
temperature
solder
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晃平 萩原
信幸 大崎
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Denso Corp
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Denso Corp
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Description

本発明は、加熱機構を有するヘッドによりワークを加熱し被接合物にはんだ付けする装置に関する。 The present invention relates to a device that uses a head with a heating mechanism to heat a workpiece and solder it to an object to be joined.

従来、電子部品をワークに対し押圧しながら加熱することにより電子部品をワークに熱圧着する装置が知られている。 Conventionally, there is known a device that heats and presses an electronic component against a workpiece to bond the electronic component to the workpiece.

特開2001-358455号公報JP 2001-358455 A

このものでは、電子部品と基板とを押圧する動作とともにセラミックヒータに通電し発熱させて熱圧着ツールを介して電子部品を加熱する。これにより電子部品と基板の電極の接合部を加熱パターンに従って昇温し、接合部が所定温度に到達することにより、はんだバンプが溶融して熱圧着によるはんだ接合が行われる。冷却工程においては、セラミックヒータの上面にエアを当ててセラミックヒータを冷却する。 In this method, while pressing the electronic component and the board together, electricity is passed through the ceramic heater to generate heat, and the electronic component is heated via the thermocompression tool. This raises the temperature of the joint between the electrodes of the electronic component and the board according to a heating pattern, and when the joint reaches a predetermined temperature, the solder bumps melt and the solder joint is formed by thermocompression. In the cooling process, air is blown onto the top surface of the ceramic heater to cool it down.

したがって、昇温工程と冷却工程での加熱と冷却の工程において、昇温時と降温時の温度応答の遅れが生じていた。 As a result, there was a delay in the temperature response when the temperature was increased and decreased during the heating and cooling processes.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、はんだ付け作業を行うに際に、ワークを加熱し、はんだ付けし、冷却する工程における昇温と降温を高効率に行うはんだ付け装置を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a soldering device that can heat and cool a workpiece with high efficiency during the process of heating, soldering, and cooling the workpiece when soldering.

本発明のはんだ付け装置は、被接合物(3)の上面にはんだ(2)を塗布し、そのはんだの上方からワーク(1)を下降して被接合物に対しはんだを介してワークを接合するはんだ付け装置であって、ワークの上面をエアで吸引し、ワークを浮かせる第1吸引手段(25、26、27)と、前記第1吸引手段及び、ワーク温度調節のためにワークの温度を検出可能な温度センサ(13、14)を有し、ワークの上面に当接するまで昇降可能な加熱ヘッド本体(20)と、前記加熱ヘッド本体を上下に昇降可能に駆動する第1駆動部(28、29)と、前記第1吸引手段から独立して作動可能であって、ワークの上面をエアで吸引し、ワークを浮かせる第2吸引手段(35、36)と、前記第2吸引手段及び、ワークを冷却可能な冷却装置(32)を有し、前記加熱ヘッド本体から独立して作動可能であってワークの上面に当接するまで昇降可能な冷却ヘッド本体(30)と、前記冷却ヘッド本体を上下に昇降可能に駆動する第2駆動部(38、39)と、前記加熱ヘッド本体に設けられ、前記加熱ヘッド本体を加熱するヒータ(15、16、17、18、19)と、を備える。 The soldering apparatus of the present invention is a soldering apparatus which applies solder (2) to the upper surface of an object to be joined (3), and lowers a workpiece (1) from above the solder to join the workpiece to the object to be joined via the solder, and which comprises first suction means (25, 26, 27) which sucks the upper surface of the workpiece with air to float the workpiece, a heating head body (20) which has the first suction means and temperature sensors (13, 14) which can detect the temperature of the workpiece in order to regulate the temperature of the workpiece, and which can be raised and lowered until it abuts on the upper surface of the workpiece, and a first drive unit (28) which drives the heating head body so that it can be raised and lowered up and down. , 29), a second suction means (35, 36) operable independently of the first suction means and sucking the upper surface of the workpiece with air to lift the workpiece, a cooling head body (30) having the second suction means and a cooling device (32) capable of cooling the workpiece, operable independently of the heating head body and capable of being raised and lowered until it abuts against the upper surface of the workpiece, a second drive unit (38, 39) driving the cooling head body so that it can be raised and lowered vertically, and a heater (15, 16, 17, 18, 19) provided on the heating head body and heating the heating head body.

このはんだ付け装置によれば、冷却ヘッド本体は、加熱ヘッド本体の動作から独立して、加熱ヘッドの熱影響を受けることなしに、ワークを冷却し降温する動作を行う。このため、ワーク加熱からワーク冷却への切替速度を短時間で行える。ワークの温度を昇降するにあたり熱効率が良い。 With this soldering device, the cooling head body operates to cool the workpiece and lower its temperature independently of the operation of the heating head body and without being affected by the heat of the heating head. This allows the workpiece to be switched from heating to cooling in a short time. The thermal efficiency of raising and lowering the temperature of the workpiece is good.

第一実施形態によるはんだ付装置の構成を示す正面図である。1 is a front view showing a configuration of a soldering device according to a first embodiment; 図1の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 図1のIII矢視図である。FIG. 2 is a view taken along the line III in FIG. 1 . 図3の部分拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 3 . 図3のV-V線断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 3. 図2のVI-VI線断面図である。6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 2. 図5のVII-VII線断面図である。7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG. 5. 図5のVIII矢視図である。FIG. 8 is a view taken along the arrow VIII in FIG. 5 . 第一実施形態に用いるワークを示す図で、(A)は平面図、(B)は側面図である。1A and 1B are diagrams showing a workpiece used in the first embodiment, in which FIG. 第一実施形態のはんだ付け装置の作動を説明する図で、(A)は第1工程を示す模式的断面図、(B)は第1工程のワークの状態を示す正面図である。1A and 1B are diagrams for explaining the operation of the soldering device of the first embodiment, in which FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing a first step, and FIG. 1B is a front view showing the state of a workpiece in the first step. 第一実施形態のはんだ付け装置の作動を説明する図で、(A)は第2工程を示す模式的断面図、(B)は第2工程のワークの状態を示す正面図である。5A and 5B are diagrams for explaining the operation of the soldering apparatus of the first embodiment, in which FIG. 5A is a schematic cross-sectional view showing a second step, and FIG. 5B is a front view showing the state of a workpiece in the second step. 第一実施形態のはんだ付け装置の作動を説明する図で、(A)は第3工程を示す模式的断面図、(B)は第3工程のワークの状態を示す正面図である。5A and 5B are diagrams for explaining the operation of the soldering apparatus of the first embodiment, in which (A) is a schematic cross-sectional view showing a third step, and (B) is a front view showing the state of a workpiece in the third step. 第一実施形態のはんだ付け装置の作動を説明する図で、(A)は第4工程を示す模式的断面図、(B)は第4工程のワークの状態を示す正面図である。10A and 10B are diagrams for explaining the operation of the soldering device of the first embodiment, in which FIG. 10A is a schematic cross-sectional view showing a fourth step, and FIG. 10B is a front view showing the state of a workpiece in the fourth step. 第一実施形態のはんだ付け装置の作動を説明する図で、(A)は第5工程を示す模式的断面図、(B)は第5工程のワークの状態を示す正面図である。10A and 10B are diagrams for explaining the operation of the soldering device of the first embodiment, in which FIG. 10A is a schematic cross-sectional view showing a fifth step, and FIG. 10B is a front view showing the state of a workpiece in the fifth step. 第一実施形態のはんだ付け装置の作動を説明する図で、(A)は第6工程を示す模式的断面図、(B)は第6工程のワークの状態を示す正面図である。11A and 11B are diagrams for explaining the operation of the soldering apparatus of the first embodiment, in which (A) is a schematic cross-sectional view showing a sixth step, and (B) is a front view showing the state of a workpiece in the sixth step. 第二実施形態のはんだ付け装置の温度制御の一例を示す特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram showing an example of temperature control of the soldering apparatus of the second embodiment. 第三実施形態によるはんだ付装置の下部の構成を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of a lower part of a soldering device according to a third embodiment. 第三実施形態によるはんだ付装置の構成を示す、図1に対応する正面図である。FIG. 11 is a front view showing the configuration of a soldering device according to a third embodiment, the front view corresponding to FIG. 第三実施形態によるはんだ付装置の構成を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing the configuration of a soldering device according to a third embodiment. 図19のXX-XX線断面図である。This is a cross-sectional view taken along line XX-XX in Figure 19. 図19のXXI-XXI線断面図である。This is a cross-sectional view taken along line XXI-XXI of Figure 19. 第三実施形態のはんだ付け装置の作動を説明する模式的断面図である。10A to 10C are schematic cross-sectional views illustrating the operation of the soldering device of the third embodiment. 第三実施形態のはんだ付け装置の作動を説明する模式的断面図である。10A to 10C are schematic cross-sectional views illustrating the operation of the soldering device of the third embodiment.

以下、本発明のはんだ付け装置の第一実施形態を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(第一実施形態)
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of a soldering apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following, in a number of embodiments, substantially the same components are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
First Embodiment

本発明の第一実施形態のはんだ付け装置は、図9に示すエミッタとしてのワーク1をコレクタ5側に接合する例について説明する。この場合、コレクタ5の上面に半導体素子4、被接合物としてのスペーサ3の順に層構造になっており、スペーサ3にワーク1をはんだ接合する。 The soldering device of the first embodiment of the present invention will be described by way of an example in which the workpiece 1 as the emitter shown in FIG. 9 is joined to the collector 5 side. In this case, the semiconductor element 4 and the spacer 3 as the object to be joined are layered in that order on the upper surface of the collector 5, and the workpiece 1 is soldered to the spacer 3.

図10(A)に示す接合前の状態のワーク1は、図11(A)から図12(A)、図13(A)、図14(A)に示す状態を経由して、図15(A)に示すはんだ接合後の状態のワークに移行する。 The workpiece 1 in the state before joining shown in FIG. 10(A) progresses through the states shown in FIG. 11(A) to FIG. 12(A), FIG. 13(A), and FIG. 14(A) to the state after solder joining shown in FIG. 15(A).

はんだ付け装置について、図1から図8に基づいて説明する。はんだ付け装置10は、ワーク1を加熱する加熱ヘッド11と、ワーク1を冷却する冷却ヘッド31とを備えている。本実施形態ではコレクタ5側の接合物ははんだ2を加熱するためのヒータ50の上面に載せられている。 The soldering device will be described with reference to Figs. 1 to 8. The soldering device 10 is equipped with a heating head 11 for heating the workpiece 1 and a cooling head 31 for cooling the workpiece 1. In this embodiment, the joint on the collector 5 side is placed on the upper surface of a heater 50 for heating the solder 2.

加熱ヘッド11は、加熱側第1ローダー28及びこれに直交する加熱側第2ローダー29からなる可動装置24により加熱ヘッド本体20が鉛直方向および水平方向に位置制御される。加熱側第1ローダー28及び加熱側第2ローダー29は特許請求の範囲に記載の第1駆動部に相当する。 The heating head 11 has its heating head body 20 vertically and horizontally positioned by a movable device 24 consisting of a heating side first loader 28 and a heating side second loader 29 perpendicular to the heating side first loader 28. The heating side first loader 28 and the heating side second loader 29 correspond to the first drive unit described in the claims.

加熱ヘッド11は、ワーク1をエア圧力により吸着および離脱可能な第1吸引手段としての吸着管25、26、27、加熱ヘッド本体20を加熱する加熱装置としてのセラミックヒータ15、16、17、18、19、加熱ヘッド本体20の温度を調節するヘッド温度センサとしてのシース型熱電対21、22及びワーク1に接触して温度を調節する接触式温度センサとしての接触式熱電対13、14 を有している。接触式熱電対13、14は特許請求の範囲に記載の第1温度センサに相当する。 The heating head 11 has suction tubes 25, 26, 27 as first suction means capable of suctioning and releasing the workpiece 1 by air pressure, ceramic heaters 15, 16, 17, 18, 19 as heating devices for heating the heating head body 20, sheath-type thermocouples 21, 22 as head temperature sensors for adjusting the temperature of the heating head body 20, and contact thermocouples 13, 14 as contact temperature sensors for adjusting the temperature by contacting the workpiece 1. The contact thermocouples 13, 14 correspond to the first temperature sensors described in the claims.

この加熱ヘッド11は、吸着管25、26、27のオフによりワーク1を不保持のとき、セラミックヒータ15、16、17、18、19のオンにより、予熱することができる。また、吸着管25、26、27のオンによりワーク1を保持するとき、シース型熱電対21、22をオフにし、接触式熱電対13、14をオンにし、接触式熱電対13、14をワーク1に接触させ、ワーク1の高精度な温度管理を行うことができる。シース型熱電対21、22は、特許請求の範囲に記載の第2温度センサに相当する。 When the suction tubes 25, 26, 27 are turned off and the heating head 11 is not holding the workpiece 1, the ceramic heaters 15, 16, 17, 18, 19 can be turned on to preheat the workpiece 1. When the suction tubes 25, 26, 27 are turned on and the workpiece 1 is held, the sheathed thermocouples 21, 22 are turned off and the contact thermocouples 13, 14 are turned on, and the contact thermocouples 13, 14 are brought into contact with the workpiece 1, allowing for highly accurate temperature control of the workpiece 1. The sheathed thermocouples 21, 22 correspond to the second temperature sensor described in the claims.

冷却ヘッド31は、冷却側第1ローダー38及びこれに直交する冷却側第2ローダー39からなる可動装置34により冷却ヘッド本体30が鉛直方向および水平方向に位置制御される。冷却側第1ローダー38及び冷却側第2ローダー39は特許請求の範囲に記載の第2駆動部に相当する。 The cooling head 31 has its cooling head body 30 vertically and horizontally position-controlled by a movable device 34 consisting of a cooling-side first loader 38 and a cooling-side second loader 39 perpendicular to the cooling-side first loader 38. The cooling-side first loader 38 and the cooling-side second loader 39 correspond to the second drive unit described in the claims.

冷却ヘッド31は、ワーク1をエア圧力により吸着および離脱可能な第2吸引手段としての吸着管35、36、冷却水管32からなる冷却装置を有している。冷却ヘッド31は、冷却側第1ローダー38及び冷却側第2ローダー39からなる可動装置34により、ワーク1の吸着管35、36により、ワーク1をリフトするために吸着する動作及び離脱する動作を加熱ヘッド11の同様の動作から独立して行う。 The cooling head 31 has a cooling device consisting of suction pipes 35, 36 as second suction means capable of suctioning and releasing the workpiece 1 by air pressure, and a cooling water pipe 32. The cooling head 31 performs the suction and release operations to lift the workpiece 1 by the suction pipes 35, 36 of the workpiece 1, independently of the similar operations of the heating head 11, by using a movable device 34 consisting of a cooling side first loader 38 and a cooling side second loader 39.

また冷却ヘッド31は、冷却ヘッド本体30およびワーク1の冷却について、加熱ヘッド11から分離した熱の影響を受けない構造になっており、セラミックヒータ15、16、17、18、19及びシース型熱電対21、22の影響を受けない構造になっている。冷却ヘッド31は、ワーク1を加熱し昇温する加熱ヘッド11の動作から独立して、ワーク1を冷却し降温する動作を行う。このため、ワーク加熱からワーク冷却への切替速度(昇降温最速)を短時間で行える。ワーク1の温度を昇降するにあたり熱効率が良い。また構成は、図9に示すように、コレクタ5側に対し2個のワーク1を同時にはんだ接合できるから、精度が高い。 The cooling head 31 is designed to be unaffected by heat separated from the heating head 11 when cooling the cooling head body 30 and the workpiece 1, and is unaffected by the ceramic heaters 15, 16, 17, 18, 19 and the sheathed thermocouples 21, 22. The cooling head 31 cools and cools the workpiece 1 independently of the operation of the heating head 11, which heats and increases the temperature of the workpiece 1. This allows the workpiece to be switched from heating to cooling (fastest temperature increase and decrease) in a short time. The thermal efficiency is good when raising and lowering the temperature of the workpiece 1. As shown in FIG. 9, the configuration is highly accurate because two workpieces 1 can be solder-joined simultaneously to the collector 5 side.

次に、図10から図15に基づいて、はんだ付け準備からはんだ付け完了までのはんだ付け動作の工程について、順に説明する。 Next, the steps of the soldering operation from soldering preparation to completion of soldering will be explained in order based on Figures 10 to 15.

<第1工程>
図10に示すように、ワーク1をコレクタ5側に接合する例について説明する。コレクタ5の上面に半導体素子4、スペーサ3の順に層構造になっており、スペーサ3にワーク1をはんだ接合する。ワーク1がはんだ付け装置10に搬入される。ワーク1の下方にはコレクタ5側のスペーサ3上のはんだ2の上方にワーク1が搬送される。
<First step>
An example of joining the work 1 to the collector 5 side will be described below, as shown in Fig. 10. A semiconductor element 4 and a spacer 3 are layered in this order on the upper surface of the collector 5, and the work 1 is soldered to the spacer 3. The work 1 is carried into a soldering device 10. The work 1 is carried below the work 1 and above the solder 2 on the spacer 3 on the collector 5 side.

はんだ付け装置10は、ワーク1を加熱する加熱ヘッド11と、ワーク1を冷却する冷却ヘッド31とを備えている。加熱ヘッド本体20は、冷却ヘッド本体30よりも下降した位置にある。そして、加熱ヘッド本体20と冷却ヘッド本体30の下方で、ヒータ50上に被接合物としてのコレクタ5側が載置される。 The soldering device 10 is equipped with a heating head 11 for heating the work 1 and a cooling head 31 for cooling the work 1. The heating head body 20 is located lower than the cooling head body 30. The collector 5 side, which serves as the object to be joined, is placed on the heater 50 below the heating head body 20 and the cooling head body 30.

<第2工程>
図10に示すはんだ2の上方で別置きされたワーク1に対し、加熱ヘッド本体20が下降し、図11に示すように、ワーク1に接触したとき、吸着管25、26、27のオンにより矢印7方向に吸引されるワーク1は加熱ヘッド本体20の下面に吸着される。
<Second step>
As shown in FIG. 10 , the heating head body 20 descends toward the workpiece 1 placed separately above the solder 2, and as shown in FIG. 11 , when it comes into contact with the workpiece 1, the suction tubes 25, 26, and 27 are turned on and the workpiece 1 is sucked in the direction of the arrow 7 and adsorbed to the underside of the heating head body 20.

<第3工程>
次いで、図12に示すように、加熱ヘッド本体20がワーク1を吸着した状態で、加熱ヘッド11から矢印8方向への熱伝導によりワーク1を加熱するとともに下降しはんだ2を溶融し、はんだ接合する。
<Third step>
12, with the workpiece 1 held by the heating head body 20, the heating head 11 heats the workpiece 1 by thermal conduction in the direction of the arrow 8 and lowers to melt the solder 2 and form a solder joint.

<第4工程>
次いで、図13に示すように、冷却ヘッド31を下降し、冷却ヘッド本体30の下面をワーク1に接触するとともに吸着管35、36をオンにし、矢印9方向にエアを吸引し、ワーク1を加熱ヘッド11の吸引と冷却ヘッド31による吸引の同時吸引に切り替える。
<Fourth step>
Next, as shown in FIG. 13 , the cooling head 31 is lowered, the underside of the cooling head body 30 is brought into contact with the workpiece 1, and the suction tubes 35, 36 are turned on to suck air in the direction of the arrow 9, switching the workpiece 1 to simultaneous suction by the heating head 11 and the cooling head 31.

<第5工程>
次いで、図14に示すように、矢印41方向に熱を奪い、冷却を促進し、はんだ接合速度を速める。加熱ヘッド11の吸着管25、26、27をオフにし、ワーク1から加熱ヘッド11をリフトする。すると冷却ヘッド31による吸引に切り替わり、同時に冷却ヘッド31の冷却水管32をオンにし、ワーク1およびこれに接合するはんだ2の冷却を促進する。
<Fifth step>
14, heat is removed in the direction of arrow 41 to promote cooling and increase the solder joining speed. The suction tubes 25, 26, and 27 of the heating head 11 are turned off and the heating head 11 is lifted from the workpiece 1. This switches to suction by the cooling head 31, and at the same time the cooling water tube 32 of the cooling head 31 is turned on to promote cooling of the workpiece 1 and the solder 2 joined to it.

<第6工程>
はんだ接合が完了したら、図15に示すように、冷却ヘッド31の吸着管35、36をオフにし、ワーク1の吸引を停止し、ワーク1から冷却ヘッド31を離間し、装置の動作を停止する。以上をもって、はんだ接合を終了する。
<Sixth step>
15, when the soldering is completed, the suction tubes 35, 36 of the cooling head 31 are turned off to stop suction of the work 1, the cooling head 31 is separated from the work 1, and the operation of the device is stopped. With the above, the soldering is completed.

本実施形態によると、加熱ヘッド11と冷却ヘッド31が互いに別異の駆動装置によって駆動され、ワーク1の吸引及び加熱動作と、ワーク1の吸引及び冷却動作とが独立してされるので、切替動作の制御により高速に加熱動作と冷却動作を切替えることができる。したがって、高速にかつ高効率にワーク1の加熱、はんだ付け、冷却を行うことができ、熱効率を向上することができ、はんだ2によるワーク1と被接合物としてのスペーサ3とを高速接合することができる。 In this embodiment, the heating head 11 and the cooling head 31 are driven by different driving devices, and the suction and heating operation of the workpiece 1 and the suction and cooling operation of the workpiece 1 are performed independently, so the heating operation and the cooling operation can be switched quickly by controlling the switching operation. Therefore, the workpiece 1 can be heated, soldered, and cooled quickly and efficiently, the thermal efficiency can be improved, and the workpiece 1 and the spacer 3 as the object to be joined can be joined quickly with the solder 2.

上述した実施形態では、加熱ヘッド11の吸着管25、26、27をオンからオフに切り替える前に冷却ヘッド31の吸着管35、36をオンにしワーク1の受取りを加熱ヘッド11から冷却ヘッド31に切り替えるから、同時に2個のワーク1のはんだ付け接合位置の精度を向上することができる。 In the above-described embodiment, the suction tubes 35, 36 of the cooling head 31 are turned on before the suction tubes 25, 26, 27 of the heating head 11 are switched from on to off, and the reception of the workpiece 1 is switched from the heating head 11 to the cooling head 31, so that the accuracy of the soldering joint positions of two workpieces 1 can be improved at the same time.

本実施形態では、加熱ヘッド11の吸着管25、26、27による吸着でワーク1の位置を特定した後、その上で、連続してリフト中に、同時に冷却ヘッド31の吸着管35、36によるワーク1の吸着を行うから位置精度が向上する。 In this embodiment, the position of the workpiece 1 is determined by suction with the suction tubes 25, 26, and 27 of the heating head 11, and then, while continuously lifting, the workpiece 1 is simultaneously suctioned with the suction tubes 35 and 36 of the cooling head 31, improving positional accuracy.

本実施形態のはんだ付け装置によれば、加熱と冷却が互いに独立しているため、加熱ヘッド11及び冷却ヘッド31のそれぞれの温度変化が少なく、サイクル性が良い。また、ワーク1を接触式熱電対13、14により直接温度検出して加熱しているため、不良が出にくい。はんだ2を急冷するため、ボイドが生じにくいし、はんだ品質が良好になるという効果がある。 According to the soldering device of this embodiment, heating and cooling are independent of each other, so there is little temperature change in the heating head 11 and the cooling head 31, and cycleability is good. In addition, because the work 1 is heated by directly detecting the temperature using contact thermocouples 13 and 14, defects are unlikely to occur. Because the solder 2 is cooled rapidly, voids are unlikely to occur, and there is an effect of improving the solder quality.

さらに、炉レス構造のため省スペース、省エネ、省設備コストに貢献するし、はんだ付け装置の体格を小型設備にできるので、メンテナンス性が良いという利点もある。 Furthermore, the furnace-less structure contributes to space saving, energy saving and reduced equipment costs, and the soldering equipment can be made compact, which has the added benefit of making it easier to maintain.

(第二実施形態)
本発明の第二実施形態のはんだ付け装置は、図1~図8に示す第一実施形態の装置を使用し、その動作は図10から図15に示すとおりである。
コレクタの上面に半導体素子、被接合物としてのスペーサが、この順に層構造に形成され、スペーサの上方に搬送されるエミッタが下降し、スペーサの上面でエミッタがはんだ接合される。
このはんだ接合される工程において、はんだ溶融温度229℃に対し、加熱ヘッド、エミッタ、コレクタ及び冷却ヘッドの各要素を、例えば図16に示すように、温度制御する。
Second Embodiment
The soldering apparatus according to the second embodiment of the present invention uses the apparatus according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 8, and its operation is as shown in FIGS.
A semiconductor element and a spacer as an object to be bonded are formed in a layered structure in this order on the upper surface of the collector, and an emitter is conveyed above the spacer and lowered, and the emitter is soldered to the upper surface of the spacer.
In this soldering process, the respective elements of the heating head, emitter, collector and cooling head are temperature controlled for a solder melting temperature of 229° C., for example as shown in FIG.

ここで、加熱ヘッド目標温度T1、エミッタを予熱する予熱目標温度T2、溶融保持上限温度T3、コレクタを予熱する予熱目標温度T4、冷却ヘッド温度T5とする。 Here, the heating head target temperature is T1, the preheating target temperature for preheating the emitter is T2, the melting holding upper limit temperature is T3, the preheating target temperature for preheating the collector is T4, and the cooling head temperature is T5.

はんだ付け装置は、図1から図8に示すように、ワーク1としてのエミッタを加熱する加熱ヘッド11と、エミッタを冷却する冷却ヘッド31とを備えている。本実施形態ではコレクタ5側の接合物ははんだ2を加熱するためのヒータ50の上面に載せられている。
次に温度制御の具体的な実施形態について例示して説明する。
1 to 8, the soldering device includes a heating head 11 for heating an emitter as a work 1, and a cooling head 31 for cooling the emitter. In this embodiment, the joint on the collector 5 side is placed on the upper surface of a heater 50 for heating the solder 2.
Next, a specific embodiment of the temperature control will be described by way of example.

(1)予熱工程:
予熱工程では、エミッタとコレクタの温度を次のように調節する。
エミッタを第2予熱ヒータ52により加熱する。
被接合部としてのコレクタをヒータとしての第1予熱ヒータ50により加熱する。コレクタは、予熱目標温度T4例えば220℃以下に調節される。
(1) Preheating process:
In the preheating step, the temperatures of the emitter and collector are adjusted as follows.
The emitter is heated by a second preheater 52 .
The collector as the part to be joined is heated by a heater such as a first preheater 50. The collector is adjusted to a preheat target temperature T4, for example, 220° C. or lower.

(2)ワークリフト工程:
加熱ヘッドにより吸引したエミッタを保持しリフトする工程では、加熱ヘッドを加熱ヘッド目標温度T1例えば310℃に設定する。このとき、加熱ヘッドにより加熱されるエミッタは、はんだ溶融温度229℃以上の予熱目標温度T2例えば290℃に調節される。
コレクタは、予熱目標温度T4例えば220℃以下に調節される。
(2) Work lift process:
In the process of holding and lifting the emitter sucked by the heating head, the heating head is set to a heating head target temperature T1, for example, 310° C. At this time, the emitter heated by the heating head is adjusted to a preheat target temperature T2, for example, 290° C., which is equal to or higher than the solder melting temperature of 229° C.
The collector is adjusted to a preheat target temperature T4, for example, 220° C. or less.

(3)昇温工程(はんだ溶融工程):
はんだを溶融する工程では、コレクタ側の上空で加熱ヘッドを下降する。すると、エミッタの熱は奪われ、他方、コレクタ側のスペーサ上面のはんだは加熱される。これにより、はんだが溶融し、エミッタとスペーサとが接合される。
溶融時、エミッタを溶融保持温度例えば250~270℃の範囲にする。コレクタ側の温度は溶融時、瞬時に温度上昇する。
(3) Heating process (solder melting process):
In the process of melting the solder, the heating head is lowered above the collector side. This removes heat from the emitter while heating the solder on the top surface of the spacer on the collector side. This melts the solder and bonds the emitter and spacer.
When melting, the emitter is kept at a melting holding temperature, for example, in the range of 250 to 270° C. When melting, the temperature on the collector side rises instantly.

はんだの溶融後、はんだの温度を降下させ、はんだを凝固するとともに、エミッタ、スペーサ、半導体素子及びコレクタの温度を降下させる。
その後、はんだをはんだ溶融温度229℃以下の予熱目標温度T4例えば220℃に保持する。
これにより、コレクタ側のスペーサに対しはんだを介してエミッタを接合する。
凝固したときコレクタに対するエミッタの目標の高さを出すために加熱ヘッドの設定温度310℃、コレクタの設定温度220℃でエミッタの接合を完了し、かつエミッタ接合はんだを引き上げるために溶融保持温度を260℃に設定する。
After the solder has melted, the temperature of the solder is lowered to solidify the solder, and the temperatures of the emitter, spacer, semiconductor element, and collector are also lowered.
Thereafter, the solder is maintained at a preheat target temperature T4, for example 220°C, which is lower than the solder melting temperature of 229°C.
This bonds the emitter to the spacer on the collector side via solder.
The heating head temperature is set to 310°C to achieve the target height of the emitter relative to the collector when solidified, and the collector temperature is set to 220°C to complete the emitter bonding, and the molten hold temperature is set to 260°C to pull up the emitter bonding solder.

(4)受け渡し工程:
次いで、冷却ヘッドは、下降し、エミッタを保持する。次いで、エミッタを保持する手段を加熱ヘッドから冷却ヘッドに切替える。冷却ヘッドはエミッタから熱を奪う。
加熱ヘッドは、エミッタの保持を解除する。これにより、エミッタを保持する手段は加熱ヘッドから冷却ヘッドに切り替わる。はんだに対し熱を与える工程から熱を奪う工程に切り替わる。
(4) Delivery process:
The cold head is then lowered to hold the emitter, and the means for holding the emitter is then switched from the hot head to the cold head, which removes heat from the emitter.
The heating head releases the emitter from its hold, and the means for holding the emitter is switched from the heating head to the cooling head, and the process switches from applying heat to the solder to removing heat from it.

(5)降温工程:
次に、はんだを凝固する工程では、冷却ヘッドがエミッタを保持するとともにエミッタを通してはんだから熱を奪い、はんだを急速に凝固させる。
加熱ヘッドは、次の工程に備え加熱される。
上記のとおり、予熱工程から降温工程までのサイクルが繰り返される。
(5) Temperature decreasing step:
Next, in the process of solidifying the solder, a cooling head holds the emitter and removes heat from the solder through the emitter, causing the solder to solidify rapidly.
The heating head is heated in preparation for the next step.
As described above, the cycle from the preheating step to the temperature decreasing step is repeated.

上述したように、はんだ溶融する時ははんだに熱を上から与え、はんだを溶融する。次いで、はんだを凝固する時は、はんだから熱を上から奪い、はんだを凝固する。
本実施形態では、加熱ヘッドに温調用温度センサが2個仕込ませてあり、センサの切替、温調温度設定切替、ヒータ出力強制切りを実施する。
As described above, when the solder is melted, heat is applied to the solder from above to melt the solder, and when the solder is solidified, heat is removed from the solder from above to solidify the solder.
In this embodiment, two temperature sensors for temperature control are provided in the heating head, and sensor switching, temperature control temperature setting switching, and forced heater output cut-off are performed.

(i)エミッタ吸着前:ヘッド温度センサ310℃に温調する。
(ii)エミッタ吸着時:センサを切替えエミッタ温度センサ290℃に温調する。
(iii)はんだにエミッタ接触時:260℃に温調する。
(iv)エミッタに冷却ヘッド接触時:加熱ヘッドヒータ出力を0%にする。
(v)エミッタ開放:センサ切替えヘッド温度センサを310℃に温調する。
(i) Before emitter adsorption: The head temperature sensor adjusts the temperature to 310°C.
(ii) When the emitter is adsorbed: the sensor is switched and the emitter temperature sensor is adjusted to 290°C.
(iii) When the emitter is brought into contact with the solder: the temperature is adjusted to 260°C.
(iv) When the cooling head is in contact with the emitter: the heating head heater output is set to 0%.
(v) Emitter open: The sensor switching head temperature sensor is adjusted to 310°C.

このように、エミッタに強制的に熱を与え、その後エミッタから強制的に熱を奪う操作を加える。 In this way, heat is forcibly given to the emitter, and then heat is forcibly taken away from the emitter.

(第三実施形態)
本発明の第三実施形態のはんだ付け装置は、ワーク上部のヘッド側の構成は図1~図7に示す第一実施形態の装置を使用し、その動作は図10から図15に示すとおりである。
この第三実施形態は、ヘッド側の構成とブロック側の構成を併せて、ワークの昇温及び降温の高速化及び高サイクル性を図ったものである。
Third Embodiment
The soldering device of the third embodiment of the present invention uses the device of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7 for the configuration on the head side above the workpiece, and its operation is as shown in FIGS.
In this third embodiment, the configuration on the head side and the configuration on the block side are combined to achieve high speed and high cycle performance in heating and cooling the workpiece.

この第三実施形態のはんだ付け装置は、図17から図21に示すように、ワーク下部のブロック側の構成について、加熱及び冷却の機能を分離している。 As shown in Figures 17 to 21, the soldering device of this third embodiment has separate heating and cooling functions for the block side configuration below the workpiece.

第三実施形態のはんだ付け装置の構成の模式図は図22の(A)に示すとおりである。このはんだ付け装置の動作は、図22(A)、(B)、(C)、(D)、図23(E)、(F)、(G)の順序に作動する。 The schematic diagram of the configuration of the soldering device of the third embodiment is shown in FIG. 22(A). The operation of this soldering device is in the order of FIG. 22(A), (B), (C), (D), FIG. 23(E), (F), (G).

被接合物に相当するコレクタ5の上面に被接合物に相当する半導体素子4、被接合物に相当するスペーサ3が、この順に層構造に形成され、スペーサ3の上方に搬送されるワークに相当するエミッタ1が下降し、スペーサ3の上面ではんだ2を介してエミッタ1がはんだ接合される。 A semiconductor element 4, which corresponds to the object to be bonded, and a spacer 3, which corresponds to the object to be bonded, are formed in this order in a layered structure on the upper surface of a collector 5, which corresponds to the object to be bonded. An emitter 1, which corresponds to the workpiece, is lowered and transported above the spacer 3, and the emitter 1 is soldered to the upper surface of the spacer 3 via solder 2.

はんだ付け装置は、ワーク上部の構成は、基本的に、第一実施形態の構成と同様であり、ワーク1としてのエミッタを加熱する加熱ヘッド11と、エミッタを冷却する冷却ヘッド31とを備えている。
図17は、ワーク下部の構成を示し、ワーク上部の構成を省略している。
The configuration of the soldering device above the work is basically the same as that of the first embodiment, and includes a heating head 11 for heating an emitter as the work 1, and a cooling head 31 for cooling the emitter.
FIG. 17 shows the configuration of the lower part of the workpiece, and omits the configuration of the upper part of the workpiece.

図17から図21に示すように、第三実施形態のはんだ付け装置80は、第一実施形態のヒータ50に代えて、加熱ブロック本体60及び冷却ブロック本体70を備えている。
はんだ付け装置80は、基本的に、コレクタ5を加熱する加熱ブロック本体60と、コレクタ5を冷却する冷却ブロック本体70とを備えている。冷却ブロック本体70は、図22及び図23に示すように、コレクタ5の下面を支持可能な水準Lが固定水準である。これに対し、加熱ブロック本体60が可動装置88(第3駆動部)によって冷却ブロック本体70に対し上下に往復動可能になっている。
As shown in FIGS. 17 to 21, a soldering apparatus 80 of the third embodiment includes a heating block body 60 and a cooling block body 70 instead of the heater 50 of the first embodiment.
The soldering device 80 basically comprises a heating block body 60 that heats the collector 5, and a cooling block body 70 that cools the collector 5. As shown in Figures 22 and 23, the cooling block body 70 has a fixed level L at which it can support the lower surface of the collector 5. Meanwhile, the heating block body 60 is capable of reciprocating up and down relative to the cooling block body 70 by a movable device 88 (third drive unit).

加熱ブロック本体60は、可動装置88により鉛直方向に位置制御される。可動装置88は特許請求の範囲に記載の第3駆動部に相当する。 The heating block body 60 is vertically position-controlled by the movable device 88. The movable device 88 corresponds to the third drive unit described in the claims.

加熱ブロック本体60は、コレクタ5をエア圧力により吸着および離脱可能な第4吸引手段としての吸着管65、加熱ブロック本体60を加熱する加熱装置としてのセラミックヒータ62、加熱ブロック本体60の温度を調節するヘッド温度センサとしてのシース型熱電対63及びコレクタ5に接触して温度を調節する接触式温度センサとしての接触式熱電対83を有している。接触式熱電対83は特許請求の範囲に記載の第3温度センサに相当する。 The heating block body 60 has a suction tube 65 as a fourth suction means capable of suctioning and releasing the collector 5 by air pressure, a ceramic heater 62 as a heating device for heating the heating block body 60, a sheath-type thermocouple 63 as a head temperature sensor for adjusting the temperature of the heating block body 60, and a contact thermocouple 83 as a contact temperature sensor for adjusting the temperature by contacting the collector 5. The contact thermocouple 83 corresponds to the third temperature sensor described in the claims.

この加熱ブロック本体60は、吸着管65のオフによりコレクタ5を不保持のとき、セラミックヒータ62のオンにより、予熱することができる。また、吸着管65のオンによりコレクタ5を保持するとき、シース型熱電対63をオフにし、接触式熱電対83をオンにし、接触式熱電対83をコレクタ5に接触させ、コレクタ5の高精度な温度管理を行うことができる。シース型熱電対63は、特許請求の範囲に記載の第4温度センサに相当する。 When the suction tube 65 is turned off and the collector 5 is not being held, the heating block body 60 can be preheated by turning on the ceramic heater 62. Also, when the suction tube 65 is turned on and the collector 5 is being held, the sheathed thermocouple 63 is turned off, the contact thermocouple 83 is turned on, and the contact thermocouple 83 is brought into contact with the collector 5, allowing for highly accurate temperature control of the collector 5. The sheathed thermocouple 63 corresponds to the fourth temperature sensor described in the claims.

冷却ブロック本体70は、位置水準Lが固定である。 The cooling block body 70 has a fixed position level L.

冷却ブロック本体70は、コレクタ5をエア圧力により吸着および離脱可能な第3吸引手段としての吸着管75、冷却水管77、78からなる冷却装置を有している。冷却ブロック本体70は、吸着管75により、コレクタ5を吸着する動作及び離脱する動作を加熱ブロック本体60の同様の動作から独立して行う。 The cooling block body 70 has a cooling device consisting of an adsorption tube 75 as a third suction means capable of adsorbing and detaching the collector 5 by air pressure, and cooling water tubes 77 and 78. The cooling block body 70 performs the adsorption and detachment operations of the collector 5 by the adsorption tube 75 independently from the similar operations of the heating block body 60.

また冷却ブロック本体70は、第5温度センサに相当する昇温および降温可能な加熱冷却装置72、73を有している。加熱冷却装置72、73は、カートリッジヒータ(冷却側加熱機構)とシース型熱電対(冷却側ブロック温調センサ)からなる。 The cooling block body 70 also has heating and cooling devices 72 and 73 that can raise and lower the temperature and correspond to the fifth temperature sensor. The heating and cooling devices 72 and 73 consist of a cartridge heater (cooling side heating mechanism) and a sheath-type thermocouple (cooling side block temperature control sensor).

冷却ブロック本体70およびコレクタ5の冷却について、加熱ブロック本体60から分離した熱の影響を受けない構造になっており、セラミックヒータ62及びシース型熱電対63の影響を受けない構造になっている。冷却ブロック本体70は、コレクタ5を加熱し昇温する加熱ブロック本体60の動作から独立して、コレクタ5を冷却し降温する動作を行う。このため、コレクタ加熱からコレクタ冷却への切替速度(昇降温最速)を短時間で行える。コレクタ5の温度を昇降するにあたり熱効率が良い。 The cooling block body 70 and the cooling of the collector 5 are designed to be unaffected by heat separated from the heating block body 60, and are not affected by the ceramic heater 62 and the sheathed thermocouple 63. The cooling block body 70 cools and cools the collector 5 independently of the operation of the heating block body 60, which heats and warms the collector 5. This allows the speed of switching from collector heating to collector cooling (fastest temperature rise and fall) to be achieved in a short time. It has good thermal efficiency in raising and lowering the temperature of the collector 5.

冷却ブロック本体70又は加熱ブロック本体60は、コレクタ5を支持可能である。
<第1工程>
The cooling block body 70 or the heating block body 60 is capable of supporting the collector 5 .
<First step>

図22(A)に示すように、ワーク1をコレクタ5側に接合する例について説明する。コレクタ5の上面に半導体素子4、スペーサ3の順に層構造になっており、スペーサ3にワーク1をはんだ接合する。ワーク1がはんだ付け装置10に搬入される。ワーク1の下方にはコレクタ5側のスペーサ3上のはんだ2の上方にワーク1が搬送される。 As shown in FIG. 22(A), an example of joining the workpiece 1 to the collector 5 side will be described. The semiconductor element 4 and spacer 3 are layered in this order on the top surface of the collector 5, and the workpiece 1 is soldered to the spacer 3. The workpiece 1 is carried into the soldering device 10. The workpiece 1 is transported below the workpiece 1 and above the solder 2 on the spacer 3 on the collector 5 side.

はんだ付け装置10は、ワーク上部側に、ワーク1を加熱する加熱ヘッド11と、ワーク1を冷却する冷却ヘッド31とを備え、ワーク下部側に、コレクタ5を加熱する加熱ブロック本体60と、コレクタ5を冷却する冷却ブロック本体70とを備えている。 The soldering device 10 is provided with a heating head 11 for heating the work 1 and a cooling head 31 for cooling the work 1 on the upper side of the work, and a heating block body 60 for heating the collector 5 and a cooling block body 70 for cooling the collector 5 on the lower side of the work.

加熱ヘッド本体20は、冷却ヘッド本体30よりも下降した位置にある。そして、加熱ヘッド本体20と冷却ヘッド本体30の下方で、加熱ブロック本体60上に被接合物としてのコレクタ5側が載置される。コレクタ5は、加熱ブロック本体60により吸着管65で矢印90方向に吸引される。加熱ブロック本体60は、冷却ブロック本体70よりも上昇した位置にある。
<第2工程>
The heating head body 20 is located at a lower position than the cooling head body 30. The collector 5, which serves as an object to be bonded, is placed on the heating block body 60 below the heating head body 20 and the cooling head body 30. The collector 5 is sucked by the heating block body 60 in the direction of the arrow 90 using a suction tube 65. The heating block body 60 is located at a higher position than the cooling block body 70.
<Second step>

はんだ2の上方で別置きされたワーク1に対し、加熱ヘッド本体20が下降し、図22(B)に示すように、ワーク1に接触したとき、吸着管25、26、27のオンにより矢印7方向に吸引されるワーク1は加熱ヘッド本体20の下面に吸着される。
<第3工程>
The heating head body 20 descends toward the workpiece 1 placed separately above the solder 2, and when it comes into contact with the workpiece 1 as shown in FIG. 22(B), the suction tubes 25, 26, and 27 are turned on and the workpiece 1 is sucked in the direction of arrow 7 and adsorbed to the underside of the heating head body 20.
<Third step>

次いで、図22(C)に示すように、加熱ヘッド本体20がワーク1を吸着した状態で、加熱ヘッド11から矢印8方向への熱伝導によりワーク1を加熱するとともに下降しはんだ2を溶融し、はんだ接合する。
<第4工程>
Next, as shown in FIG. 22C, with the workpiece 1 adsorbed to the heating head body 20, the workpiece 1 is heated by thermal conduction from the heating head 11 in the direction of the arrow 8 and is lowered to melt the solder 2 and form a solder joint.
<Fourth step>

次いで、図22(D)に示すように、加熱ブロック本体60を下降し、冷却ブロック本体70の上面をコレクタ5に接触するとともに吸着管75をオンにし、矢印91方向にエアを吸引し、コレクタ5を加熱ブロック本体60の吸引から冷却ブロック本体70による吸引に切り替える。
<第5工程>
Next, as shown in FIG. 22 (D), the heating block body 60 is lowered, the upper surface of the cooling block body 70 is brought into contact with the collector 5, and the suction tube 75 is turned on to suck air in the direction of the arrow 91, thereby switching the suction of the collector 5 from that of the heating block body 60 to that of the cooling block body 70.
<Fifth step>

次いで、図23(E)に示すように、冷却ヘッド31を下降し、冷却ヘッド本体30の下面をワーク1に接触するとともに吸着管35、36をオンにし、矢印9方向にエアを吸引し、ワーク1を加熱ヘッド11の吸引と冷却ヘッド31による吸引の同時吸引に切り替える。
冷却ブロック本体70は、コレクタ5を支持するとともに吸着管75によりコレクタ5を吸引する。
<第6工程>
Next, as shown in FIG. 23(E), the cooling head 31 is lowered, the underside of the cooling head body 30 is brought into contact with the workpiece 1, and the suction tubes 35, 36 are turned on to suck air in the direction of the arrow 9, switching the workpiece 1 to simultaneous suction by the heating head 11 and the cooling head 31.
The cooling block body 70 supports the collector 5 and sucks the collector 5 by means of a suction tube 75 .
<Sixth step>

次いで、図23(F)に示すように、矢印41方向に熱を奪い、冷却を促進し、はんだ接合速度を速める。加熱ヘッド11の吸着管25、26、27をオフにし、ワーク1から加熱ヘッド11をリフトする。すると冷却ヘッド31による吸引に切り替わり、同時に冷却ヘッド31の冷却水管32をオンにし、ワーク1およびこれに接合するはんだ2の冷却を促進する。
<第7工程>
23(F), heat is removed in the direction of arrow 41 to promote cooling and increase the solder joining speed. The suction tubes 25, 26, and 27 of the heating head 11 are turned off and the heating head 11 is lifted from the workpiece 1. This switches to suction by the cooling head 31, and at the same time the cooling water tube 32 of the cooling head 31 is turned on to promote cooling of the workpiece 1 and the solder 2 joined to it.
<Seventh step>

はんだ接合が完了したら、図23(G)に示すように、冷却ヘッド31の吸着管35、36をオフにし、ワーク1の吸引を停止し、ワーク1から冷却ヘッド31を離間し、装置の動作を停止する。以上をもって、はんだ接合を終了する。
(他の実施形態)
When the soldering is completed, as shown in Fig. 23(G), the suction tubes 35, 36 of the cooling head 31 are turned off to stop suction of the workpiece 1, the cooling head 31 is separated from the workpiece 1, and the operation of the device is stopped. With the above, the soldering is completed.
Other Embodiments

第一実施形態では、コレクタの下面にヒータを設置したが、本発明では、このヒータを設置しない実施形態も可能である。 In the first embodiment, a heater was installed on the underside of the collector, but the present invention also allows for an embodiment in which this heater is not installed.

発明の第一実施形態のはんだ接合装置は、エミッタをコレクタ側に接合するワークの例について説明したが、本発明では、接合物と被接合物はこの例に限られない。
また第二実施形態の説明中、図16において、T1、T2、ほか、冷却温度220℃などの具体的な制御温度表示をしたが、本発明では、これらの具体的な温度表示に限定されない。
The solder bonding apparatus according to the first embodiment of the invention has been described with reference to an example of a workpiece in which an emitter is bonded to a collector side, but the bonding object and the bonded object in the present invention are not limited to this example.
In the description of the second embodiment, specific control temperatures such as T1, T2, and the cooling temperature 220° C. are shown in FIG. 16, but the present invention is not limited to these specific temperature indications.

本発明は、ワーク下部についてのみ加熱及び冷却を機能分離し、ワークの昇温及び降温の高速化及び高サイクル性を図る実施形態も含まれる。 The present invention also includes an embodiment in which the heating and cooling functions are separated only for the lower part of the workpiece, thereby achieving faster heating and cooling of the workpiece and higher cycle performance.

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.

1: エミッタ(ワーク)、
2: はんだ、
5: コレクタ(被接合物)、
10: はんだ付け装置、
11: 加熱ヘッド、
13、14:接触式熱電対(温度センサ)、
15、16、17、18、19:セラミックヒータ(ヒータ)、
20: 加熱ヘッド本体、
21、22:シース型熱電対(温度センサ)、
25、26、27:吸着管(第1吸引手段)、
28: 加熱側第1ローダー(第1駆動部)、
29: 加熱側第2ローダー(第1駆動部)、
30: 冷却ヘッド本体、
31: 冷却ヘッド、
32: 冷却水管(冷却装置)、
35、36:吸着管(第2吸引手段)、
38: 冷却側第1ローダー(第2駆動部)、
39: 冷却側第2ローダー(第2駆動部)、
50: ヒータ(加熱装置、第1ヒータ)、
52: 第2予熱ヒータ、
60: 加熱ブロック本体、
62: セラミックヒータ(第4温度センサ)、
63: シース型熱電対(第4温度センサ)、
65: 吸着管(第4吸引手段)、
70: 冷却ブロック本体、
72、73:加熱冷却装置(第5温度センサ)、
75: 吸着管(第3吸引手段)、
83: 接触式熱電対(第3温度センサ)、
88: 第3駆動部。
1: Emitter (workpiece),
2: solder,
5: Collector (object to be bonded),
10: soldering equipment,
11: heating head,
13, 14: Contact thermocouple (temperature sensor),
15, 16, 17, 18, 19: Ceramic heater (heater),
20: Heating head body,
21, 22: sheathed thermocouple (temperature sensor),
25, 26, 27: adsorption tube (first suction means),
28: heating side first loader (first driving unit),
29: Heating side second loader (first driving unit),
30: Cooling head body,
31: cooling head,
32: Cooling water pipe (cooling device),
35, 36: Adsorption tube (second suction means),
38: Cooling side first loader (second drive unit),
39: Cooling side second loader (second drive unit),
50: heater (heating device, first heater);
52: second preheater,
60: Heating block body,
62: Ceramic heater (fourth temperature sensor),
63: Sheathed thermocouple (fourth temperature sensor),
65: Adsorption tube (fourth suction means),
70: Cooling block body,
72, 73: Heating/cooling device (fifth temperature sensor),
75: Adsorption tube (third suction means),
83: Contact thermocouple (third temperature sensor),
88: Third drive unit.

Claims (11)

被接合物(3)の上面にはんだ(2)を塗布し、そのはんだの上方からワーク(1)を下降して被接合物に対しはんだを介してワークを接合するはんだ付け装置であって、
ワークの上面をエアで吸引し、ワークを浮かせる第1吸引手段(25、26、27)と、
前記第1吸引手段及び、ワーク温度調節のためにワークの温度を検出可能な温度センサ(13、14)を有し、ワークの上面に当接するまで昇降可能な加熱ヘッド本体(20)と、
前記加熱ヘッド本体を上下に昇降可能に駆動する第1駆動部(28、29)と、
前記第1吸引手段から独立して作動可能であって、ワークの上面をエアで吸引し、ワークを浮かせる第2吸引手段(35、36)と、
前記第2吸引手段及び、ワークを冷却可能な冷却装置(32)を有し、前記加熱ヘッド本体から独立して作動可能であってワークの上面に当接するまで昇降可能な冷却ヘッド本体(30)と、
前記冷却ヘッド本体を上下に昇降可能に駆動する第2駆動部(38、39)と、
前記加熱ヘッド本体に設けられ、前記加熱ヘッド本体を加熱するヒータ(15、16、17、18、19)と、を備えるはんだ付け装置。
A soldering apparatus that applies solder (2) to an upper surface of an object to be joined (3), and lowers a workpiece (1) from above the solder to join the workpiece to the object to be joined via the solder,
a first suction means (25, 26, 27) for sucking the upper surface of the workpiece with air to lift the workpiece;
a heating head body (20) having the first suction means and a temperature sensor (13, 14) capable of detecting the temperature of a workpiece in order to adjust the temperature of the workpiece, and capable of ascending and descending until it abuts on an upper surface of the workpiece;
a first drive unit (28, 29) that drives the heating head body so that it can be raised and lowered up and down;
A second suction means (35, 36) that can operate independently of the first suction means and that sucks the upper surface of the workpiece with air to lift the workpiece;
a cooling head body (30) having the second suction means and a cooling device (32) capable of cooling the workpiece, operable independently of the heating head body, and capable of ascending and descending until it abuts against an upper surface of the workpiece;
a second drive unit (38, 39) that drives the cooling head body so that it can be raised and lowered vertically;
A soldering apparatus comprising: a heater (15, 16, 17, 18, 19) provided on the heating head body and configured to heat the heating head body.
前記加熱ヘッド本体が有する前記温度センサは、ワークの温度を検出する第1温度センサ(13、14)であり、この第1温度センサに基づいてワーク温度を制御する請求項1に記載のはんだ付け装置。 The soldering device according to claim 1, wherein the temperature sensor of the heating head body is a first temperature sensor (13, 14) that detects the temperature of the workpiece, and the workpiece temperature is controlled based on this first temperature sensor. 前記加熱ヘッド本体は、前記加熱ヘッド本体の温度を検出する第2温度センサ(21、22)を備えた請求項2に記載のはんだ付け装置。 The soldering device according to claim 2, wherein the heating head body is provided with a second temperature sensor (21, 22) that detects the temperature of the heating head body. 前記第1吸引手段及び前記第2吸引手段は、前記ワークに当接可能な面に前記ワークの上面の所定領域を吸引する機構を有する請求項1~3のいずれか一項に記載のはんだ付け装置。 The soldering device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first suction means and the second suction means have a mechanism for sucking a predetermined area of the upper surface of the workpiece onto a surface that can contact the workpiece. 前記加熱ヘッド本体は、2個のワークを同時に吸引可能な一対の脚部(41、42)を有し、一方の脚部(41)に第1の前記ヒータ(15、16)を有し、他方の脚部(42)に第2の前記ヒータ(18、19)を有する請求項1~4のいずれか一項に記載のはんだ付け装置。 The soldering device according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating head body has a pair of legs (41, 42) capable of simultaneously sucking two workpieces, one of the legs (41) has the first heater (15, 16) and the other leg (42) has the second heater (18, 19). 前記ワークに対し下方側で前記被接合物を加熱するヒータ(50)を備えた請求項1~5のいずれか一項に記載のはんだ付け装置。 The soldering device according to any one of claims 1 to 5, which is provided with a heater (50) that heats the workpiece below the work. 加熱ヘッドにより保持するワークをはんだ溶融温度以上に予め加熱する工程と、
上面にはんだを塗布した被接合物に対し、前記ワークを下降し、はんだを介してワークを接合する工程と、
前記ワークを保持する手段を加熱ヘッドから冷却ヘッドに切替える工程と、
前記冷却ヘッドがワークから熱を奪う工程と、を含む、はんだ付け方法。
a step of preheating a work held by a heating head to a temperature equal to or higher than a solder melting temperature;
a step of lowering the workpiece onto an object to be joined having an upper surface coated with solder, and joining the workpiece via the solder;
switching the means for holding the workpiece from a heating head to a cooling head;
a step of removing heat from the workpiece by the cooling head.
被接合物の下面をエアで吸引し、被接合物を固定する第3吸引手段(75)と、
前記第3吸引手段及び、被接合物を加熱及び冷却可能な加熱及び冷却装置(72、73)を有し、被接合物の下部で被接合物を支持可能な冷却ブロック本体(70)と、
前記第3吸引手段から独立して作動可能であって、被接合物の下面を吸引し、被接合物を固定可能な第4吸引手段(65)を有し、被接合物に当接して支持及び加熱可能な加熱ブロック本体(60)と、
前記加熱ブロック本体を上下に昇降可能に駆動する第3駆動部(88)と、
被接合物温度調節のために被接合物の温度を検出可能な第3温度センサ(83)と、を備えた請求項1記載のはんだ付け装置。
a third suction means (75) for sucking the lower surface of the workpiece with air and fixing the workpiece;
a cooling block body (70) having the third suction means and a heating and cooling device (72, 73) capable of heating and cooling the object to be bonded and capable of supporting the object to be bonded below the object to be bonded;
a heating block body (60) having a fourth suction means (65) capable of operating independently of the third suction means, sucking the lower surface of the workpiece and fixing the workpiece, and capable of contacting the workpiece to support and heat it;
a third drive unit (88) that drives the heating block body so that it can be raised and lowered vertically;
2. The soldering apparatus according to claim 1, further comprising a third temperature sensor (83) capable of detecting the temperature of the workpiece in order to adjust the temperature of the workpiece.
前記加熱ブロック本体の温度を検出する第4温度センサ(62)を備えた請求項8記載のはんだ付け装置。 The soldering device according to claim 8, further comprising a fourth temperature sensor (62) for detecting the temperature of the heating block body. 前記冷却ブロック本体の温度を検出する第5温度センサ(72、73)を備えた請求項8記載のはんだ付け装置。 The soldering device according to claim 8, further comprising a fifth temperature sensor (72, 73) for detecting the temperature of the cooling block body. 請求項7に記載の工程に加えて、
ワークと被接合物との接合前に被接合物を下面側から加熱ブロックにより加熱する工程と、
被接合物を支持する手段を前記加熱ブロックから冷却ブロックに切替える工程と、
前記加熱ブロックから前記冷却ブロックへの切替え後に前記冷却ブロックが被接合物から熱を奪う工程と、を含む請求項7に記載のはんだ付け方法。
In addition to the steps as claimed in claim 7,
a step of heating the workpiece from below by a heating block before joining the workpiece and the workpiece;
switching a means for supporting the object to be bonded from the heating block to a cooling block;
8. The soldering method according to claim 7, further comprising the step of: after switching from the heating block to the cooling block, the cooling block removes heat from the workpiece.
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