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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-15
(45)【発行日】2022-06-23
(54)【発明の名称】半導体部品取付け装備
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/52 20060101AFI20220616BHJP
   H01L 21/60 20060101ALI20220616BHJP
   H05K 13/04 20060101ALI20220616BHJP
【FI】
H01L21/52 F
H01L21/60 321E
H05K13/04 B
【請求項の数】 24
(21)【出願番号】P 2021040016
(22)【出願日】2021-03-12
(65)【公開番号】P2021170634
(43)【公開日】2021-10-28
【審査請求日】2021-03-12
(31)【優先権主張番号】10-2020-0044531
(32)【優先日】2020-04-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】519229459
【氏名又は名称】ウェイブピア カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】▲ちぇー▼ 倫華
(72)【発明者】
【氏名】朴 廷敏
(72)【発明者】
【氏名】李 相勳
【審査官】小池 英敏
(56)【参考文献】
【文献】特開平10-335391(JP,A)
【文献】特開昭61-032527(JP,A)
【文献】特開2018-160604(JP,A)
【文献】特開2019-102568(JP,A)
【文献】特開2015-130414(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/52
H01L 21/60
H05K 13/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体パッケージの電気的な接続を行う半導体部品取付け装備において、
一つ以上の半導体パッケージを製造可能な一つ以上の半導体ユニットが並べられた基板を供給する基板搬入部と、
半導体部品を供給する一つ以上の半導体部品ローダーと、
前記基板の上において、前記半導体ユニットの整列具合、接着剤の塗布位置及び接着剤の塗布有無のうちのいずれか一つ以上を検査する第1のビジョン検査部と、
前記半導体部品を前記基板に搬送して前記半導体ユニットに実装する一つ以上の半導体部品ピッカーと、
前記半導体ユニットと前記半導体部品との間に介在された接着剤を硬化させて付着する一つ以上の接着剤硬化部と、
前記半導体ユニットに前記半導体部品が前記接着剤により硬化されて実装された前記基板を搬出する基板搬出部と、
を備え、
前記接着剤硬化部は、硬化させようとする一つ以上の前記半導体ユニットに熱源を制限的に伝達して前記基板の上において熱源が供給される前記半導体ユニットと熱源が供給されない前記半導体ユニット別に温度差が生じるようにし、
前記接着剤硬化部は、前記半導体部品ピッカーにより前記接着剤の上部に前記半導体部品を実装しながら、これと同時に前記接着剤を硬化させるか、あるいは、
前記接着剤硬化部は、前記半導体部品ピッカーにより前記接着剤の上部に前記半導体部品を実装した後に前記接着剤を硬化させ、
前記接着剤硬化部は、ヒーターを備え、前記ヒーターは、前記半導体部品が実装される前記半導体ユニットの底部に配置され、前記接着剤の硬化の際に上昇して前記半導体ユニットに直接的に接触されて前記接着剤を硬化させ
前記接着剤硬化部は、前記基板の上において二つ以上の前記半導体ユニットから構成される半導体ユニットブロック別に又は一つ以上の行または列にグループ分けされて並べられた半導体ユニットグループ別に順次に前記接着剤を硬化させることを特徴とする、半導体部品取付け装備。
【請求項2】
前記半導体ユニットに前記半導体部品を接着するための前記接着剤を供給する一つ以上の接着剤供給部をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備
【請求項3】
前記基板は、Cuの含量が60%以上であることを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項4】
前記基板は、絶縁剤を含むことを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項5】
前記基板は、密閉半導体パッケージ用であることを特徴とする、請求項4に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項6】
前記半導体部品ローダーは、半導体チップを供給することを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備
【請求項7】
前記半導体チップは、IGBT、Diode、MOSFET、GaN素子及びSiC素子のうちのいずれか一つ以上であることを特徴とする、請求項6に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項8】
前記半導体部品ローダーは、半導体チップと電気的に接続する金属クリップを供給することを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項9】
前記接着剤供給部は、ニードルを介して前記半導体ユニットに前記接着剤を打点して供給するか、あるいは、前記半導体ユニットの上部から前記接着剤を噴射して供給することを特徴とする、請求項2に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項10】
前記接着剤は、はんだ合金であることを特徴とする、請求項9に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項11】
前記接着剤は、AgまたはCuが含まれている焼結素材であることを特徴とする、請求項9に記載の半導体部品取付け装備
【請求項12】
前記はんだ合金は、ペースト状態であり、前記ペースト内に含まれているはんだ粒径は、25μm以下であることを特徴とする、請求項10に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項13】
前記はんだ合金は、所定の割合にて混合されたAu及びSnを含むことを特徴とする、請求項10に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項14】
前記半導体部品ピッカーは、60℃以上の熱源を供給することを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項15】
前記接着剤硬化部は、はんだ付けまたは焼結方式により前記接着剤を硬化させることを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項16】
前記接着剤硬化部は、前記基板の上において前記半導体ユニット別に順次に前記接着剤を硬化させることを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項17】
前記接着剤硬化部は、二つ以上の前記半導体ユニットブロック別に順次に前記接着剤を硬化させることを特徴とする、請求項に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項18】
前記基板搬入部により前記基板を供給するステップと、前記半導体部品ピッカーにより前記半導体ユニットに前記半導体部品を実装するステップと、前記接着剤硬化部により前記半導体ユニットと前記半導体部品との間に介在された接着剤を硬化させるステップと、前記基板搬出部により前記半導体ユニットに前記半導体部品が取り付けられた前記基板を搬出するステップと、を行って半導体部品の取付け工程を行うことを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項19】
前記基板搬入部により前記基板を供給するステップと、前記半導体部品ピッカーにより前記半導体ユニットに第1の半導体部品を実装するステップと、前記半導体部品ピッカーにより前記半導体ユニットに第2の半導体部品を実装するステップと、前記接着剤硬化部により前記半導体ユニットと前記第1の半導体部品との間に介在された接着剤と、前記第1の半導体部品と前記第2の半導体部品との間に介在された接着剤とを硬化させるステップと、前記基板搬出部により前記半導体ユニットに前記第1の半導体部品及び第2の半導体部品が積層されて取り付けられた前記基板を搬出するステップと、を行って半導体部品の取付け工程を行うことを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項20】
前記基板搬入部により前記基板を供給するステップと、前記半導体部品ピッカーにより前記半導体ユニットに第1の半導体部品を実装するステップと、前記接着剤硬化部により前記半導体ユニットと前記第1の半導体部品との間に介在された接着剤を1次硬化させるステップと、前記半導体部品ピッカーにより前記半導体ユニットに第2の半導体部品を実装するステップと、前記接着剤硬化部により前記第1の半導体部品と前記第2の半導体部品との間に介在された接着剤を2次硬化させるステップと、前記基板搬出部により前記半導体ユニットに前記第1の半導体部品及び第2の半導体部品が積層されて取り付けられた前記基板を搬出するステップと、を行って半導体部品の取付け工程を行うことを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項21】
前記半導体部品は、半導体チップまたは金属クリップであることを特徴とする、請求項18乃至請求項20のいずれか一項に記載の半導体部品取付け装備
【請求項22】
前記半導体部品ローダーは、半導体部品整列バッファーをさらに備え、
前記半導体部品ピッカーは、前記半導体部品ローダーから前記半導体部品整列バッファーへと搬送された前記半導体部品を前記半導体ユニットに搬送することを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項23】
前記半導体ユニットへの前記半導体部品の取付け位置を検査する第2のビジョン検査部をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備。
【請求項24】
前記半導体ユニットに前記半導体部品が前記接着剤により硬化されて実装された前記基板をプラズマ洗浄して前記基板搬出部に搬送するプラズマ洗浄部をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の半導体部品取付け装備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体ユニットを個別的に硬化させて硬化の際に伝達される熱源による製品の特性への影響を極力抑え、半導体装備をインライン化して後続工程装備と連続的に連結することのできる半導体部品取付け装備に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、クリップマウント(clip mount)装置は、半導体チップとクリップを取り付けるために熱源を必要とする焼結やはんだ付けを用いて半導体を製造する。
【0003】
これに関わる多重クリップ装備は、伝導性接着剤が打点(ドッティング)されたリードフレームに一度に複数のクリップをカットして実装し、リフロー炉(reflow furnace)において一括して焼結やはんだ付けを行う。
【0004】
例えば、オーブン(oven)やリフロー炉に半導体チップとクリップが取り付けられた基板の全体を入れて同時に熱を加えて接着剤を硬化させて量産するが、大量生産に際しては容易であるとはいえるものの、全ての半導体部品に同一の温度が印加されてその温度が必要ではない部品や基板の部分まで温度が一緒に上がってしまい、その結果、製品の特性に悪影響を及ぼす虞がある。
【0005】
また、従来のオーブンやリフロー炉を用いてはんだ付けを行う場合、はんだが解けるときにはんだがまるで水のように溶融されて目視では識別することができないが、20μm~30μmの範囲においてランダムに流動し、特定の流動位置において硬化されてクリップを定位置に実装するとしても、リフロー過程において再流動するため、一般的なリフロー工程においては50μm前後の整列誤差を勘案しなければならない。
【0006】
一方、クリップが上昇変位してはんだ付けされる領域、すなわち、半導体チップ上の金属パッドは50μm前後の実装許容誤差(mount tolerance)を有するが、金属パッドが小さければ、一つのクリップを実装するときにはビジョン検査で認識しながら取り付けることができるが、複数のクリップを同時に実装するときには半導体チップそれ自体が既に以前の工程である半導体チップ実装工程において真ん中に整列されていない場合もあって誤差をもって実装されるため、金属パッドが小さければ、結果的にたとえクリップを正確に実装したとしても、金属パッドから外れてしまうという不都合もある。
【0007】
このため、オーブンまたは炉を介して基板の全体に熱を加えて同時に硬化させてすべての半導体部品に同一の熱が印加される既存の方式とは異なり、特定の半導体ユニットのみを制限的または個別的に硬化させて、熱源が必要ではない半導体部品や基板の部分には熱源による特性の変化が極力抑えられるようにできる技術が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】韓国登録特許第10-1949334号公報(半導体パッケージのクリップボンディング装置及びクリップピッカー、2019.02.18)
【文献】韓国登録特許第10-1544086号公報(半導体パッケージのクリップ取付け方法、及びこれに用いられる多重クリップ取付け装備、2015.08.12)
【文献】韓国登録特許第10-1612730号公報(半導体パッケージのクリップ取付け方法及びこのための多重クリップ取付け装置、2016.04.26)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の思想が解決しようとする技術的課題は、半導体ユニットを個別的に硬化させて硬化の際に伝達される熱源による製品の特性への影響を極力抑え、半導体装備をインライン化して後続工程装備と連続的に連結することのできる半導体部品取付け装備を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前述した目的を達成すべく、本発明は、半導体パッケージの電気的な接続を行う半導体部品取付け装備において、一つ以上の半導体パッケージを製造可能な一つ以上の半導体ユニットが並べられた基板を供給する基板搬入部と、半導体部品を供給する一つ以上の半導体部品ローダーと、前記基板の上において、前記半導体ユニットの整列具合、接着剤の塗布位置及び接着剤の塗布有無のうちのいずれか一つ以上を検査する第1のビジョン検査部と、前記半導体部品を前記基板に搬送して前記半導体ユニットに実装する一つ以上の半導体部品ピッカーと、前記半導体ユニットと前記半導体部品との間に介在された接着剤を硬化させて付着する一つ以上の接着剤硬化部と、前記半導体ユニットに前記半導体部品が前記接着剤により硬化されて実装された前記基板を搬出する基板搬出部と、を備え、前記接着剤硬化部は、硬化させようとする一つ以上の前記半導体ユニットに熱源を制限的に伝達して前記基板の上において熱源が供給される前記半導体ユニットと熱源が供給されない前記半導体ユニット別に温度差が生じるようにする半導体部品取付け装備を提供する。
【0011】
ここで、前記半導体ユニットに前記半導体部品を接着するための前記接着剤を供給する一つ以上の接着剤供給部をさらに備えていてもよい。
【0012】
また、前記基板は、Cuの含量が60%以上であってもよい。
【0013】
さらに、前記基板は、絶縁剤を含んでいてもよい。
【0014】
このとき、前記基板は、密閉半導体パッケージ用であってもよい。
【0015】
また、前記半導体部品ローダーは、半導体チップを供給してもよい。
【0016】
ここで、前記半導体チップは、IGBT、Diode、MOSFET、GaN素子及びSiC素子のうちのいずれか一つ以上であってもよい。
【0017】
さらにまた、前記半導体部品ローダーは、半導体チップと電気的に接続する金属クリップを供給してもよい。
【0018】
さらにまた、前記接着剤供給部は、ニードルを介して前記半導体ユニットに前記接着剤を打点して供給するか、あるいは、前記半導体ユニットの上部から前記接着剤を噴射して供給してもよい。
【0019】
ここで、前記接着剤は、はんだ合金であってもよい。
【0020】
また、前記接着剤は、AgまたはCuが含まれている焼結素材であってもよい。
【0021】
このとき、前記はんだ合金は、ペースト状態であり、前記ペースト内に含まれているはんだ粒径は、25μm以下であってもよい。
【0022】
また、前記はんだ合金は、所定の割合にて混合されたAu及びSnを含んでいてもよい。
【0023】
さらにまた、前記半導体部品ピッカーは、60℃以上の熱源を供給してもよい。
【0024】
さらにまた、前記接着剤硬化部は、前記半導体部品ピッカーにより前記接着剤の上部に前記半導体部品を実装しながら、これと同時に前記接着剤を硬化させてもよい。
【0025】
さらにまた、前記接着剤硬化部は、前記半導体部品ピッカーにより前記接着剤の上部に前記半導体部品を実装しながら、これと同時に前記接着剤を硬化させてもよい。
【0026】
さらにまた、前記接着剤硬化部は、前記半導体部品ピッカーにより前記接着剤の上部に前記半導体部品を実装した後に前記接着剤を硬化させてもよい。
【0027】
ここで、前記接着剤硬化部は、はんだ付けまたは焼結方式により前記接着剤を硬化させてもよい。
【0028】
また、前記接着剤硬化部は、レーザー加熱により前記接着剤を硬化させてもよい。
【0029】
さらにまた、前記接着剤硬化部は、ヒーターにより前記半導体ユニットに直接的に接触されて前記接着剤を硬化させてもよい。
【0030】
さらにまた、前記接着剤硬化部は、熱風(hot air)により前記半導体ユニットに直接的に接触されずに前記接着剤を硬化させてもよい。
【0031】
ここで、前記熱風の温度は、50℃~450℃であり、前記熱風には、所定の割合(%)の窒素または水素が含まれていてもよい。
【0032】
また、前記接着剤硬化部は、前記基板の上において前記半導体ユニット別に順次に前記接着剤を硬化させてもよい。
【0033】
さらにまた、前記接着剤硬化部は、前記基板の上において二つ以上の前記半導体ユニットから構成される半導体ユニットブロック別に順次に前記接着剤を硬化させてもよい。
【0034】
ここで、前記接着剤硬化部は、二つ以上の前記半導体ユニットブロック別に順次に前記接着剤を硬化させてもよい。
【0035】
また、前記接着剤硬化部は、前記基板の上において一つ以上の行または列にグループ分けされて並べられた半導体ユニットグループ別に順次に前記接着剤を硬化させてもよい。
【0036】
さらにまた、前記基板搬入部により前記基板を供給するステップと、前記半導体部品ピッカーにより前記半導体ユニットに前記半導体部品を実装するステップと、前記接着剤硬化部により前記半導体ユニットと前記半導体部品との間に介在された接着剤を硬化させるステップと、前記基板搬出部により前記半導体ユニットに前記半導体部品が取り付けられた前記基板を搬出するステップと、を行って半導体部品の取付け工程を行ってもよい。
【0037】
さらにまた、前記基板搬入部により前記基板を供給するステップと、前記半導体部品ピッカーにより前記半導体ユニットに第1の半導体部品を実装するステップと、前記半導体部品ピッカーにより前記半導体ユニットに第2の半導体部品を実装するステップと、前記接着剤硬化部により前記半導体ユニットと前記第1の半導体部品との間に介在された接着剤と、前記第1の半導体部品と前記第2の半導体部品との間に介在された接着剤とを硬化させるステップと、前記基板搬出部により前記半導体ユニットに前記第1の半導体部品及び第2の半導体部品が積層されて取り付けられた前記基板を搬出するステップと、を行って半導体部品の取付け工程を行ってもよい。
【0038】
さらにまた、前記基板搬入部により前記基板を供給するステップと、前記半導体部品ピッカーにより前記半導体ユニットに第1の半導体部品を実装するステップと、前記接着剤硬化部により前記半導体ユニットと前記第1の半導体部品との間に介在された接着剤を1次硬化させるステップと、前記半導体部品ピッカーにより前記半導体ユニットに第2の半導体部品を実装するステップと、前記接着剤硬化部により前記第1の半導体部品と前記第2の半導体部品との間に介在された接着剤を2次硬化させるステップと、前記基板搬出部により前記半導体ユニットに前記第1の半導体部品及び第2の半導体部品が積層されて取り付けられた前記基板を搬出するステップと、を行って半導体部品の取付け工程を行ってもよい。
【0039】
ここで、前記半導体部品は、半導体チップまたは金属クリップであってもよい。
【0040】
また、前記半導体部品ローダーは、半導体部品整列バッファーをさらに備え、前記半導体部品ピッカーは、前記半導体部品ローダーから前記半導体部品整列バッファーへと搬送された前記半導体部品を前記半導体ユニットに搬送してもよい。
【0041】
さらにまた、前記半導体ユニットへの前記半導体部品の取付け位置を検査する第2のビジョン検査部をさらに備えていてもよい。
【0042】
さらにまた、前記半導体ユニットに前記半導体部品が前記接着剤により硬化されて実装された前記基板をプラズマ洗浄して前記基板搬出部に搬送するプラズマ洗浄部をさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【0043】
本発明によれば、オーブンまたは炉を介して基板の全体に熱を加えて同時に硬化させてすべての半導体部品に同一の熱が印加される既存の方式とは異なり、硬化させようとする一つ以上の半導体ユニットにのみ熱源を制限的に伝達して基板の上において熱源が供給される半導体ユニットと熱源が供給されない半導体ユニット別に温度差が生じるようにして硬化の際に伝達される熱源による製品の特性への影響を極力抑えることができるという効果がある。
【0044】
また、半導体部品の取付け工程別に接着剤の硬化を個別的に行って当該装備をインライン化してさらに他の後続工程のための装備との連結が容易に行われて装備の運営効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
図1】本発明の実施形態による半導体部品取付け装備の全体の構成に対する平面図を示すものである。
図2図1の半導体部品取付け装備に投入される基板を取り外して示すものである。
図3図1の半導体部品取付け装備を工程手順に従って取り外して示すものである。
図4図1の半導体部品取付け装備を工程手順に従って取り外して示すものである。
図5】他の例の半導体部品取付け装備の全体の構成に対する平面図を示すものである。
図6図5の半導体部品取付け装備を工程手順に従って取り外して示すものである。
図7図5の半導体部品取付け装備を工程手順に従って取り外して示すものである。
図8図5の半導体部品取付け装備を工程手順に従って取り外して示すものである。
図9】さらに他の例の半導体部品取付け装備の全体の構成に対する平面図を示すものである。
図10図9の半導体部品取付け装備を工程手順に従って取り外して示すものである。
図11図9の半導体部品取付け装備を工程手順に従って取り外して示すものである。
図12図9の半導体部品取付け装備を工程手順に従って取り外して示すものである。
【発明を実施するための形態】
【0046】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は、種々の異なる形態に具体化可能であり、ここで説明する実施形態に限定されない。
【0047】
本発明の実施形態による半導体部品取付け装備は、全体的に、半導体ユニット11が並べられた基板10を供給する基板搬入部110と、半導体部品を供給する一つ以上の半導体部品ローダーと、半導体ユニット11の整列具合を検査する第1のビジョン検査部130と、半導体部品を半導体ユニット11に実装する一つ以上の半導体部品ピッカーと、半導体ユニット11と半導体部品との間に介在された接着剤を硬化させて付着する一つ以上の接着剤硬化部150と、半導体部品が実装された基板10を搬出する基板搬出部160と、から構成されて、接着剤硬化部150は、硬化させようとする一つ以上の半導体ユニット11にのみ熱源を制限的に伝達して基板10の上において熱源が供給される半導体ユニット11と熱源が供給されない半導体ユニット11別に温度差が生じるようにして硬化の際に伝達される熱源による製品の特性への影響を極力抑えることを要旨とする。
【0048】
以下、図1から図12に基づいて、叙上の半導体パッケージの電気的な接続を行う半導体部品取付け装備の構成について詳しく後述する。
【0049】
まず、基板搬入部110は、一つ以上の半導体パッケージを製造可能な一つ以上の半導体ユニット11が並べられた基板10を第1のビジョン検査部130に搬送して供給する。
【0050】
ここで、基板搬入部110は、複数に積層された基板10を順次に第1のビジョン検査部130に搬送するマガジン(magazine)(図3の(a)、図6の(a)、図10の(a)参照)から構成されてもよく、トレイ(tray)に載せて順次に第1のビジョン検査部130に搬送したり、キャリアテープ(carrier tape)に接着して順次に第1のビジョン検査部130に搬送したりするように構成されてもよい。
【0051】
参考までに、図示はしないが、マガジンは、前後進摺動するプッシャー(pusher)により基板10の後端を押して第1のビジョン検査部130に順次に搬送してもよい。
【0052】
一方、図2の(a)に示すように、基板10には、一つ以上の半導体ユニット11が連結ダミー12により互いに連結された行と列のマトリックス状に並べられてもよい。
【0053】
また、基板10は、Cuの含量が60%以上であってもよく、絶縁剤を含んでいてもよく、密閉(hemetic)半導体パッケージ用であってもよい。
【0054】
次いで、半導体部品ローダーは、一つ以上から構成されて、半導体チップ21または金属クリップ22の半導体部品を供給するが、図1図5及び図9に示すように、ウェーハローダー120Aにより搬送されたウェーハ23の上において半導体チップ21をピックアップして供給する半導体チップローダー120Bと、半導体チップ21を電気的に接続する金属クリップ22をピックアップして供給する金属クリップローダー120Cと、から構成されてもよい。
【0055】
ここで、半導体チップ21は、IGBT、Diode、MOSFET、GaN素子及びSiC素子のうちのいずれか一つ以上であってもよい。
【0056】
一方、半導体部品ローダーは、半導体部品整列バッファー121a、121bをさらに備え、半導体部品ピッカーは、半導体部品ローダーから半導体部品整列バッファー121a、121bへと搬送された半導体部品を半導体ユニット11に搬送してもよい。
【0057】
例えば、半導体チップ21である場合には、半導体チップローダー120Bによりウェーハ23から半導体チップ21を半導体チップ整列バッファー121aに搬送して整列した後、半導体部品ピッカーにより半導体チップ整列バッファー121aから半導体チップ21を半導体ユニット11へと搬送し、金属クリップ22である場合には、金属クリップローダー120Cによりクリップアレイ(図示せず)からカットされた金属クリップ22を金属クリップ整列バッファー121bに搬送して整列した後、半導体部品ピッカーにより金属クリップ整列バッファー121bから金属クリップ22を半導体ユニット11へと搬送してもよい。
【0058】
次いで、第1のビジョン検査部130は、基板10の上部に互いに離れて形成されたXYR軸ステージ(図示せず)に結合されて形成されて基板10の上において半導体ユニット11の整列具合、接着剤の塗布位置、接着剤の塗布有無などを検査及び確認する。一実施形態によれば、第1のビジョン検査部130は、基板10の上における半導体ユニット11を個別的に撮像し、半導体ユニット11の整列具合を検査して接着剤の塗布位置を確認し、接着剤供給部170による半導体ユニット11への接着剤の塗布結果を検査する。
【0059】
ここで、叙上の接着剤は、基板の搬入工程の前に基板10の半導体ユニット11に予め塗布されてもよく、基板の搬入工程の後に一つ以上の接着剤供給部170を介して半導体ユニット11に半導体部品を接着するための接着剤を供給してもよい。
【0060】
次いで、半導体部品ピッカーは、一つ以上から構成されて、ウェーハ23から直接的に半導体部品を基板10へと搬送して半導体ユニット11に実装するか、あるいは、半導体部品整列バッファー121a、121bから半導体部品を基板10へと搬送して半導体ユニット11に実装する。
【0061】
例えば、半導体部品ピッカーは、半導体チップ整列バッファー121aで半導体チップ21をピックアップする半導体チップピッカー140A(図3の(c)、図6の(c)、図10の(c)参照)と、金属クリップ整列バッファー121bで金属クリップ22をピックアップする金属クリップピッカー140B(図7の図(f)参照)と、から構成されてもよい。
【0062】
ここで、半導体部品ピッカーは、60℃以上の熱源を供給して、ピックアップされた半導体部品を予熱して接着剤硬化部150による接着剤の硬化をより速やかに行うようにしてもよい。
【0063】
次いで、接着剤硬化部150は、一つ以上から構成されて、半導体ユニット11と半導体チップ21及び金属クリップ22の半導体部品の間に介在された接着剤を熱源により硬化させて付着する。
【0064】
一方、接着剤硬化部150は、硬化させようとする一つ以上の半導体ユニット11にのみ熱源を制限的に伝達して基板10の上において熱源が供給される半導体ユニット11と熱源が供給されない半導体ユニット11別に温度差が生じるようにして硬化の際に伝達される熱源による製品の特性への影響を極力抑えることができる。
【0065】
すなわち、オーブン(oven)または炉(furnace)を介して基板の全体に熱を加えて同時に硬化させてすべての半導体部品に同一の熱が印加される既存の方式とは異なり、半導体ユニット11のみを制限的に硬化させて、熱源が必要ではない半導体部品や基板の部分には熱源による特性の変化が極力抑えられるようにすることができる。
【0066】
また、接着剤硬化部150は、半導体部品の特性に応じて選択的に、半導体部品ピッカーにより接着剤の上部に半導体部品を実装しながら、これと同時に接着剤を硬化させてもよく、半導体部品ピッカーにより接着剤の上部に半導体部品を実装した後に接着剤を硬化させてもよい。
【0067】
例えば、接着剤硬化部150は、はんだ付け(soldering)または焼結(sintering)方式により接着剤を硬化させてもよい。
【0068】
さらに、接着剤硬化部150は、レーザー加熱により非接触方式で接着剤を硬化させてもよく、ヒーター151により半導体ユニット11に直接的に接触される接触方式で接着剤を硬化させてもよい。
【0069】
例えば、図4の(d)に示すように、接着剤硬化部150は、ヒーター151を上昇させ、半導体ユニット11の下端に接触させて半導体ユニット11と半導体チップ21との間に介在された接着剤を硬化させるようにして、半導体部品ローダーと、半導体部品ピッカー及び接着剤硬化部を備える個別の装備から構成してもよい。
【0070】
あるいは、図示はしないが、接着剤硬化部は、熱風(hot air)により前記半導体ユニットに直接的に接触されずに、間接的な接触により接着剤を硬化させてもよい。このとき、熱風の温度は、50℃~450℃であってもよく、熱風には、既に設定された割合(%)、すなわち、所定の割合の窒素または水素が含まれていてもよい。
【0071】
あるいは、図7の(d)に示すように、接着剤硬化部150は、ヒーター151を上昇させ、半導体ユニット11の下端に接触させて半導体ユニット11と半導体チップ21との間に介在された接着剤を硬化させ、図8の(g)に示すように、接着剤硬化部150は、ヒーター151を上昇させ、半導体ユニット11の下端に接触させて半導体チップ21と金属クリップ22との間に介在された接着剤を個別的に硬化させて、半導体チップ21及び金属クリップ22の取付け工程別に接着剤の硬化を個別的に行って、半導体チップの取付けを行う1次装備及び金属クリップの取付けを行う2次装備をインライン化して(inline)さらに他の後続工程のための装備との連結が容易に行われるようにしてもよい。
【0072】
すなわち、既存のオーブン、炉またはリフロー(reflow)による一括的な接着剤の硬化に際しては、他の装備との連結が不可能であるためインライン化し難いのに対し、半導体チップと金属クリップの半導体部品の取付け後に個別的に硬化させて後続工程装備と連続的にインライン化することができるという効果を奏することができる。
【0073】
あるいは、図12の(h)に示すように、接着剤硬化部150は、ヒーター151を上昇させ、半導体ユニット11の下端に接触させて半導体ユニット11と半導体チップ21との間、及び半導体チップ21と金属クリップ22との間にそれぞれ介在された接着剤を同時に硬化させて、金属クリップ22の取付け工程後に接着剤の硬化を一括して行ってもよい。
【0074】
ここで、半導体チップの取付けを行う1次装備及び金属クリップの取付けを行う2次装備を例示したが、これに何ら限定されず、他の半導体部品の取付けを行うN次装備を連続的にインライン化してもよい。
【0075】
一方、接着剤硬化部150は、基板10を様々な方式で硬化させることができるが、例えば、図2の(b1)に示すように、接着剤硬化部150は、基板10の上において半導体ユニット11別に順次に接着剤を硬化させてもよく、図2の(b2)に示すように、基板10の上において二つ以上の半導体ユニット11から構成された半導体ユニットブロック別に順次に接着剤を硬化させてもよく、図2の(b3)に示すように、二つ以上の半導体ユニットブロック別に順次に接着剤を硬化させてもよく、図2の(b4、b5、b6)に示すように、基板10の上において一つ以上の行または列にグループ分けされて並べられた半導体ユニットグループ別に順次に接着剤を硬化させてもよい。
【0076】
次いで、基板搬出部160は、半導体ユニット11に半導体部品が接着剤により硬化されて実装された基板10を搬出して後続工程に供する。
【0077】
一方、接着剤供給部170は、ニードル(needle)を介して半導体ユニット11に接着剤を打点して(dotting)供給してもよく(図3の(b)参照)、半導体ユニット11の上部から噴射ノズル(図示せず)を接着剤を噴射して供給してもよい。
【0078】
ここで、接着剤は、はんだ合金であってもよく、AgまたはCuが含まれている焼結素材であってもよく、はんだ合金は、既に設定された所定の割合にて混合されたAu及びSnを含んでいてもよい。
【0079】
また、はんだ合金は、ペースト状態であり、ペースト内に含まれているはんだ粒径は、25μm以下であってもよい。
【0080】
一方、叙上のように、半導体部品ローダーと、半導体部品ピッカー及び接着剤硬化部を備える個別の装備から構成して半導体部品の取付け工程を行ってもよいが、図3及び図4に示すように、基板搬入部110により基板10を供給するステップ(a)と、接着剤供給部170により半導体ユニット11に接着剤を塗布するステップ(b)と、半導体部品ピッカーである半導体チップピッカー140Aにより半導体ユニット11に半導体部品である半導体チップ21を実装するステップ(c)と、接着剤硬化部150により接着剤を硬化させるステップ(d)と、基板搬出部160により半導体ユニット11に半導体部品が取り付けられた基板10を搬出するステップ(e)と、を行って半導体部品の取付け工程を行ってもよい。
【0081】
あるいは、半導体チップの取付けを行う1次装備及び金属クリップの取付けを行う2次装備をインライン化して半導体部品の取付け工程を行っても良いが、図6から図8に示すように、基板搬入部110により基板10を供給するステップ(a)と、接着剤供給部170により半導体ユニット11に接着剤を塗布するステップ(b)と、半導体部品ピッカーである半導体チップピッカー140Aにより半導体ユニット11に第1の半導体部品である半導体チップ21を実装するステップ(c)と、接着剤硬化部150により接着剤を1次硬化させて半導体ユニット11に半導体チップ21を取り付けるステップ(d)と、接着剤供給部170により第1の半導体部品に接着剤を塗布するステップ(e)と、半導体部品ピッカーである金属クリップピッカー140Bにより半導体ユニット11に第2の半導体部品である金属クリップ22を実装するステップ(f)と、接着剤硬化部150により接着剤を2次硬化させて半導体チップ21に金属クリップ22を取り付けるステップ(g)と、基板搬出部160により半導体ユニット11に第1の半導体部品及び第2の半導体部品が積層されて取り付けられた基板10を搬出するステップ(h)と、を行って半導体部品の取付け工程を行ってもよい。
【0082】
あるいは、半導体ユニット11と半導体チップ21との間、及び半導体チップ21と金属クリップ22との間にそれぞれ介在された接着剤を同時に硬化させて半導体部品の取付け工程を行っても良いが、図10から図12に示すように、基板搬入部110により基板10を供給するステップ(a)と、接着剤供給部170により半導体ユニット11に接着剤を塗布するステップ(b)と、半導体部品ピッカーである半導体チップピッカー140Aにより半導体ユニット11に第1の半導体部品である半導体チップ21を実装するステップ(c、d)と、接着剤供給部170により第1の半導体部品に接着剤を塗布するステップ(e)と、半導体部品ピッカーである金属クリップピッカー140Bにより半導体ユニット11に第2の半導体部品である金属クリップ22を実装するステップ(f、g)と、接着剤硬化部150により接着剤を硬化させるステップ(h)と、基板搬出部160により半導体ユニット11に第1の半導体部品及び第2の半導体部品が積層されて取り付けられた基板10を搬出するステップ(i)と、を行って半導体部品の取付け工程を行っても良い。
【0083】
一方、図3の(c)、図6の(c)、図7の(f)、図10の(c)及び図11の(f)に示すように、半導体ユニット11への半導体部品の取付け位置を検査する第2のビジョン検査部180をさらに備えていてもよいが、第2のビジョン検査部180は、上向きに半導体チップピッカー140Aによる半導体チップ21及び金属クリップピッカー140Bによる金属クリップ22の整列位置をそれぞれ検査し、下向きに半導体ユニット11上の半導体チップ21及び金属クリップ22の実装位置をそれぞれ検査する上下の整列ビジョンカメラ(top/bottom align vision camera)から構成されてもよい。
【0084】
また、半導体ユニット11に半導体部品が接着剤により硬化されて実装された基板10をプラズマ洗浄して(plasma cleaning)半導体チップ21または金属クリップ22に吸着された不純物を気体化させて取り除いた後、基板搬出部160に搬送するプラズマ洗浄部(図示せず)をさらに備えていてもよい。
【0085】
したがって、前述したような半導体部品取付け装備の構成により、オーブンまたは炉を介して基板の全体に熱を加えて同時に硬化させてすべての半導体部品に同一の熱が印加される既存の方式とは異なり、硬化させようとする一つ以上の半導体ユニットにのみ熱源を制限的に伝達して基板の上において熱源が供給される半導体ユニットと熱源が供給されない半導体ユニット別に温度差が生じるようにして硬化の際に伝達される熱源による製品の特性への影響を極力抑えることができ、半導体部品の取付け工程別に接着剤の硬化を個別的に行って当該装備をインライン化してさらに他の後続工程のための装備との連結が容易に行われ得る。
【0086】
以上、本発明を図示されている実施形態に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、これに何ら限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により本発明と均等な範囲に属する様々な変形例または他の実施形態が採用戒能である。よって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲により定められるべきである。
【符号の説明】
【0087】
110 基板搬入部
120A ウェーハローダー
120B 半導体チップローダー
120C 金属クリップローダー
121a 半導体チップ整列バッファー
121b 金属クリップ整列バッファー
130 第1のビジョン検査部
140A 半導体チップピッカー
140B 金属クリップピッカー
150 接着剤硬化部
151 ヒーター
160 基板搬出部
170 接着剤供給部
171 ニードル
180 第2のビジョン検査部
10 基板
11 半導体ユニット
12 連結ダミー
21 半導体チップ
22 金属クリップ
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12