JPH04111388A

JPH04111388A - 半導体装置の製造方法および加熱炉

Info

Publication number: JPH04111388A
Application number: JP2229355A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Tejima; 康裕手島; Mamoru Shinjo; 新城　護; Akinori Matsubayashi; 松林　紀典
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1992-04-13
Also published as: US5413164A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概　要〕半導体素子を基板に直接実装し、樹脂で封止した後、表
面実装の電子部品を半田付して実装するモジュールの製
造方法に関し、任意の温度プロファイルに設定可能な加熱炉を使用して
、基板に半導体素子を実装した後その半導体に被せた樹
脂の硬化と、基板に実装する表面実装の電子部品の半田
付とを１つの加熱炉により行うことを目的とし、温度プロファイルを自由に設定可能な加熱炉と、加熱炉
の中で、モジュールを任意の速度で移動させる搬送部と
を備え、加熱炉の第１のゾーンを、樹脂を硬化させる第
１の温度に、加熱炉の第２のゾーンを電子部品を半田付
けする第２の温度に設定しておき、搬送部にモジュール
を乗せ、加熱炉を通過させることにより、基板に半導体
素子を実装した後、半導体素子を封止した樹脂の硬化と
、基板に実装する表面実装の電子部品の半田付とを、１
つの加熱炉で行うように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体素子を基板に直接実装し、樹脂で封止
した後、表面実装の電子部品を半田付して実装するモジ
ュールの製造方法に関する。

電子、通信装置に対する省スペース、省エネルギの要請
から、それぞれの装置を構成するプリント板ユニット、
それらを構成するモジュールおよび各種部品も小型化が
進んできている。

小型化が進むと同時に、プリント板ユニットの製造方法
も大きく変化してきており、ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ（
半導体素子を直接基板に実装する方法、以下ＣＯＢと称
する）技術が広（採用されるようになってきている。

かかる、ＣＯＢ技術によるモジュールの組み立てを効率
的に行い、且つ半導体素子の信頼度を低下させることの
ない製造方法が要求されている。

〔従来の技術〕

第５図は従来例の製造方法を説明する図、第６図は従来
例の加熱炉を説明する図をそれぞれ示す。

従来例のモジュールの組み立て方法を第５図により説明
する。

（ａ）　　例えば、銀ペーストを用いて半導体素子ＩＯ
を基板２０にダイボンディングした後、半導体素子１０
の端子と基板２０の端子とを、例えば金ワイヤによりワ
イヤボンディングして接続する。

（ｂ）　　基板２０に実装した半導体素子ＩＯに樹脂３
０を被せる。

（Ｃ）　　加熱炉に入れ、加熱し樹脂３０を硬化させる
。

（ｄ）　　電子部品実装面に、例えばシルク印刷により
クリーム状の半田Ａを乗せる。

（ｅ）　　半田Ａの上に電子部品４０を搭載する。

げ）　リフローにより半田Ａを溶融させ、電子部品４０
の半田付けを行う。

（ｅ）、げ）は図は同じであるが、（ｅ）は半田Ａの溶
融前を示し、げ）は半田Ａの溶融後であり、電子部品４
０は半田Ａにより固着されている状態である。

第６図は２台の加熱炉５１Ａ、５２Ａを使用した例であ
り、加熱炉５１Ａの温度は、温度設定部５１ａにより半
導体素子１０に被せた樹脂３０の硬化温度ＴＩに、加熱
炉５２Ａの温度は、温度設定部５２ａにより電子部品４
０の半田付は温度Ｔ２に設定しておき、樹脂３０の硬化
を加熱炉５１Ａで行った後、電子部品４０の半田付けを
加熱炉５２Ａで行っている。

る。

本発明は、任意の温度プロファイルに設定可能な加熱炉
を使用して、基板に半導体素子を実装した後その半導体
に被せた樹脂の硬化と、基板に実装する表面実装の電子
部品の半田付とを１つの加熱炉により行うことを目的と
する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の第５図による従来例の製造方法では、製造工程が
複雑になり、且つ工程間に時間差があるので、半導体素
子１０を封止した樹脂３０が、電子部品４０を搭載し半
田付けするまでに吸湿してしまい、リフローで半田付け
を行うときに半導体素子１０を破壊させることがある。

また、樹脂３０が吸湿すると、樹脂３０と基板２０の間
が剥離を起こすことがあり、僅かな剥離の場合には、そ
の時点では、半導体素子ＩＯが障害を起こすことがな（
でも、長い時間が経過することにより、半導体素子１０
が徐々に劣化し障害となることもあり、信頼度を低下さ
せることにな〔課題を解決するための手段〕第１図は本発明の詳細な説明する曇＃千≠図を示す。

第１図に示す本発明の原理−１＝＝＝＋チ≠図中の１０
は基板２０に実装する半導体素子であり、３０は半導体
素子１０を封止する樹脂であり、４０は基板２０に実装
する表面実装の電子部品であり、１は基板２０に半導体
素子１０、表面実装の電子部品４０を実装したモジュー
ルである。

また、５０は温度プロファイルを自由に設定可能な加熱
炉であり、５１は半導体素子１０を封止する樹脂３０を
硬化させる第１の温度ＴＩに設定した第１のゾーンであ
り、５２は基板２０に搭載する表面実装の電子部品４０
を半田付けする第２の温度Ｔ２とに設定した第２のゾー
ンであり、６０は加熱炉５０の中でモジュールｌを任意
の速度で移動させる搬送部であり、かかる手段を具備することにより本課題を解決するため
の手段とする。

〔作　用〕

加熱炉５０の第１のゾーン５１を半導体素子ＩＯを封止
する樹脂３０を硬化させる第１の温度ＴＩに設定してお
き、第２のゾーン５２を基板２０に搭載する表面実装の
電子部品４０を半田付けする第２の温度Ｔ２に設定して
おく。

基板２０に半導体素子ＩＯを実装し、その半導体素子Ｉ
Ｏを樹脂３０で被った後、基板２０の実装面に、クリー
ム状の半田を乗せ、その上に電子部品４０を搭載する。

その状態で、搬送部６０により、加熱炉５０の中を通過
させることにより１つの加熱炉で、樹脂３０の硬化と半
田付けとを同時に行うことが可能となる。

〔実施例〕

以下本発明の要旨を第２図〜第５図に示す実施例により
具体的に説明する。

第２図は本発明の実施例による製造方法を説明する図、
第３図は本発明の実施例の加熱炉を説明する図、第４図
は本発明のその他の実施例の加熱炉を説明する図をそれ
ぞれ示す。なお、全図を通じて同一符号は同一対象物を
示す。

本発明の実施例による製造方法を第２図により説明する
。

（ｂ）　　基板２０に実装した半導体素子１０に樹脂３
０を被せる。

（Ｃ）　　電子部品実装面に、例えばシルク印刷により
クリーム半田Ａを乗せる。

（ｄ）　　クリーム状の半田Ａの上に電子部品４０を搭
載する。

（ｅ）　　加熱炉５０のゾーン５１を通過することによ
り温度ＴＩで加熱し樹脂３０を硬化させ、加熱炉５０の
ゾーン５２を通過することにより温度Ｔ２で加熱するこ
とにより、半田Ａを溶融させ電子部品４０を半田付けす
る。

第３図は、本発明の実施例の加熱炉５０Ａであり、例え
ば３０ｃｍ間隔で、加熱部（以下ヒータと称する）Ｈ１
〜ＨＮと、冷却部（以下クーリングパネルと称する）Ｃ
１−ＣＮと、排気ファンＦ１〜ＦＮを設けた例である。

２１〜２Ｎは基板であり、コンベア６１により、加熱炉
５０Ａの入口から出口まで移動し、その間に、指定の温
度で指定の時間加熱される。

ここで、ＨＣはヒータコントローラであり、ヒータＨ１
〜ＨＮにそれぞれ独立に所要の電力を供給することによ
り、必要とする温度プロファイルを設定するものであり
、Ｃｖはクーリング用の配水バルブであり、クーリング
パネルＣ１〜ＣＮにそれぞれ独立に配水を行うものであ
る。

樹脂３０の硬化と半田付けの時間はそれぞれ指定されて
おり、樹脂３０の硬化に必要な時間をｔｌ、半田付けに
必要な時間をｔ２、コンベア６１の移動速度をｍ７分と
すると、必要なゾーンの長さＬは、第１のゾーン５１の長さ、Ｌ５１＝（ｍ７分）ｘｉ第２のゾーン５２の長さ、Ｌ５２＝（ｍ７分）×ｔ２となる。

また、かかる加熱炉５０Ａは省エネルギの見地より、熱
の発散を極力少なくするような構造としている。

熱の発散が少ない場合には、工程が変更され、製造する
基板２０の種類が変わり、それまでに設定していた温度
より低い温度に設定することが必要になったとき、自然
に温度を下げるのでは長い時間がかかってしまう。

そこでクーリングパネルＣ１〜ＣＮの必要部分にクーリ
ング用の水を流し急速に温度を下げることのできる構造
としている。

このような構造により、加熱炉５０Ａを必要とする温度
プロファイルに短時間で設定することが可能となる。

第４図は、温度プロファイルの設定を自動的に行うその
他の実施例であり、２０は基板、Ｈ１〜ＨＮはヒータ、
ＨＣはヒータコントローラ、Ｃ１〜ＣＮはクーリングパ
ネル、ＣＶはクーリング用の配水バルブ、Ｆ１〜ＦＮは
排気ファンであり、第３図で説明したと同じものである
。

また、７１は、温度監視、制御を行う制御装置（図中Ｃ
ＰＵと示す）であり、７２は基板２０の種類毎に指定さ
れる温度プロファイルを記憶しているプロファイル記憶
部であり、７３はヒータコントローラＨＣ、クーリング
用の配水バルブＣｖ、排気ファンＦ１〜ＦＮを制御装置
７１から制御するためのインタフェースであり、８１〜
ＳＮは各ゾーンの温度を測定するセンサ、７４はセンサ
Ｓ１〜ＳＮによる測定結果を表示するデイスプレィ、７
５はキーボードである。

基板２０が投入されると、センサＳが基板２０に表示さ
れているバーコードを読み取り、基板２０の種類を制御
装置７１に入力する。

制御装置７１は基板２０の種類に対応する温度プロファ
イルをプロファイル記憶部７２より読み出し、指定され
た温度プロファイルになるよう、ヒータコントローラＨ
Ｃ１配水バルブＣＶ、排気ファンＦ１〜ＦＮを制御する
。

ついで、センサ５ｌ−８Ｎにより、ゾーン毎の温度を測
定し、その結果を制御装置７１を経由してデイスプレィ
７４に表示するとともに、設定温度との測定温度との差
異により制御を行い、全自動により、指定の温度プロフ
ァイルに設定する。

また、キーボード７５により、設定温度の変更が可能で
あり、キーボード７５からのデータ投入により、プロフ
ァイル記憶部７２の指定のゾーンの温度をＴＩからＴＩ
’に書き変えることが可能である。

ここでは、半導体素子ＩＯを先に実装し、次に電子部品
４０を実装しているが、この逆の順序で実装することが
できるのは勿論である。

〔発明の効果〕以上のような本発明によれば、半導体素子を封止する樹
脂の硬化と表面実装部品の半田付けを１つの加熱炉で連
続して行う効率的で、且つ半導体素子の信頼度を低下さ
せることのない半導体装置の製造方法を提供することが
できる。

さらに、指定の温度プロファイルに短時間で自動的に設
定できる加熱炉を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する図、第２図は本発明の実施例による製造方法を説明する図、第３図は本発明の実施例の加熱炉を説明する図、第４図
は本発明のその他の実施例の加熱炉を説明する図、第５図は従来例の製造方法を説明する図、第６図は従来
例の加熱炉を説明する図、をそれぞれ示す。図において、ｌはモジュール、ＩＯは半導体素子、２０．２１〜２Ｎは基板、３０は樹脂、　　　　　４０は電子部品、５０．５０Ａ
、５０Ｂ、５１Ａ、５２Ａは加熱炉、５１ａ、５２ａは
温度設定部、５１は第１のゾーン、５２は第１のゾーン、６０は搬送
部、　　　　６１はコンベア、７１はＣＰＵ、　　　　
７２はプロファイル記憶部、７３はインタフェース、７４はデイスプレィ、７５はキーボード、Ａは半田、Ｈ１〜ＨＮはヒータ、ＨＣはヒータコントローラ、Ｃ１〜ＣＮはクーリングパネル、ＣＶは配水バルブ、Ｆ１〜ＦＮは排気ファン、Ｓ、８１〜ＳＮはセンサ、をそれぞれ示す。牛篤図篤図、５２Ａ従来（７１（１’）加熱ｌを説明すう２藁ら図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体素子（１０）を基板（２０）に直接実装し
、樹脂（３０）で封止した後、表面実装の電子部品（４
０）を半田付して実装するモジュール（１）の製造方法
に関し、温度プロファイルを自由に設定可能な加熱炉（５０）と
、前記加熱炉（５０）の中で、前記モジュール（１）を任
意の速度で移動させる搬送部（６０）とを備え、前記加熱炉（５０）の第１のゾーン（５１）を、前記半
導体素子（１０）を封止する前記樹脂（３０）を硬化さ
せる第１の温度（Ｔ１）に、前記加熱部（５０）の第２のゾーン（５２）を、前記基
板（２０）に搭載する表面実装の電子部品（４０）を半
田付けする第２の温度（Ｔ２）に設定しておき、前記搬送部（６０）に前記モジュール（１）を乗せ、前
記加熱炉（５０）を通過させることにより、前記半導体
素子（１０）を封止した前記樹脂（３０）の硬化と、前
記基板（２０）に実装する前記電子部品（４０）の半田
付とを、１つの加熱炉で行うことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
（２）温度プロファイルを自由に設定可能な加熱炉（５
０Ａ）であって、複数のゾーン（５１〜５Ｎ）に対応して、前記ゾーン（
５１〜５Ｎ）毎の加熱を行う加熱部（Ｈ１〜ＨＮ）と、前記ゾーン（５１〜５Ｎ）毎の冷却を行う冷却部（Ｃ１
〜ＣＮ）と、前記ゾーン（５１〜５Ｎ）毎の排気を行う排気ファン（
Ｆ１〜ＦＮ）を備え、短時間で任意の温度プロファイルに設定することを特徴
とする加熱炉。
（３）温度プロファイルを自動的に設定可能な加熱炉（
５０Ｂ）であって、前記基板（２０）の種類毎に定められている温度プロフ
ァイルを記憶するプロファイル記憶部（７２）と、前記加熱炉（５０Ｂ）に投入する前記基板（２０）に表
示されている基板表示を読み取るセンサ（Ｓ）と、前記センサ（Ｓ）で読み取った基板表示から、前記基板
（２０）毎に定められている温度プロファイルを前記プ
ロファイル記憶部（７２）より読み出し、前記加熱部（
Ｈ１〜ＨＮ）と、前記冷却部（Ｃ１〜ＣＮ）と、前記排
気ファン（Ｆ１〜ＦＮ）とを制御する制御装置（７１）
と、前記ゾーン（５１〜５Ｎ）毎の温度を測定し、前記制御
装置（７１）に送信するセンサ（Ｓ１〜ＳＮ）とを備え
、自動的に、短時間で、前記基板（２０）の種類毎に定め
られている温度プロファイルに設定することを特徴とす
る加熱炉。