[go: up one dir, main page]

JP2009073885A - Joining member joining method and joining apparatus - Google Patents

Joining member joining method and joining apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2009073885A
JP2009073885A JP2007242165A JP2007242165A JP2009073885A JP 2009073885 A JP2009073885 A JP 2009073885A JP 2007242165 A JP2007242165 A JP 2007242165A JP 2007242165 A JP2007242165 A JP 2007242165A JP 2009073885 A JP2009073885 A JP 2009073885A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
space
joining
temperature
workpiece
pressurizing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2007242165A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinobu Tamura
佳伸 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007242165A priority Critical patent/JP2009073885A/en
Publication of JP2009073885A publication Critical patent/JP2009073885A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

【課題】ワークの反りを抑制しつつ,接合作業時間の短縮が図られた接合部材の接合方法および接合装置を提供すること。
【解決手段】本発明の接合方法では,まず,断熱密閉されたスペース2内にワーク10を収容する。次に,ピストン3を下方移動させ,スペース2内を加圧し,スペース2内の温度を常温よりも高い温度としている。この雰囲気の状態を維持することで,熱硬化性樹脂であるワーク10の接着剤18が硬化し,樹脂ケース11とヒートシンク12とが接合される。次に,ピストン3を上方移動させ,スペース2内を減圧し,スペース2内の温度を常温よりも低い温度にしている。この雰囲気の状態を維持することで,ワーク10が冷却される。
【選択図】 図2
The present invention provides a joining method and joining apparatus for joining members capable of shortening joining work time while suppressing warping of a workpiece.
In the joining method of the present invention, first, a workpiece 10 is accommodated in a space 2 that is insulated and sealed. Next, the piston 3 is moved downward, the inside of the space 2 is pressurized, and the temperature in the space 2 is set to a temperature higher than room temperature. By maintaining this atmosphere, the adhesive 18 of the workpiece 10 that is a thermosetting resin is cured, and the resin case 11 and the heat sink 12 are bonded. Next, the piston 3 is moved upward, the pressure in the space 2 is reduced, and the temperature in the space 2 is set to a temperature lower than the normal temperature. By maintaining this atmospheric state, the workpiece 10 is cooled.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は,第1接合部材と第2接合部材とを熱硬化性樹脂の接着剤を介して接合する接合部材の接合方法および接合装置に関する。   The present invention relates to a bonding method and a bonding apparatus for a bonding member for bonding a first bonding member and a second bonding member via a thermosetting resin adhesive.

ハイブリッド車には,高耐圧・大電流用のパワーICが車載されている。パワーICは,使用時の発熱が大きいことから,素子からの放熱性を向上させるための構成が必要になる。そこで,パワーモジュールの構成として,一般的に,パワーICを収容する樹脂ケースの外側にヒートシンクを接着し,パワーICから発生した熱を効率良く外部に逃がす構成が採用されている(例えば,特許文献1)。   A hybrid vehicle is equipped with a power IC for high withstand voltage and large current. Since power ICs generate a large amount of heat during use, a configuration for improving the heat dissipation from the elements is required. Therefore, as a configuration of the power module, generally, a configuration is adopted in which a heat sink is bonded to the outside of a resin case that houses the power IC, and the heat generated from the power IC is efficiently released to the outside (for example, Patent Documents). 1).

このような構成のパワーモジュールにおいて,樹脂ケースとヒートシンクとの接着にはポリイミド,エポキシ樹脂,フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が接着剤として利用される。従来,ヒートシンクの上面に塗布した熱硬化性樹脂を硬化させる方法としては,次の2方式のいずれかが採用されている。   In the power module having such a configuration, a thermosetting resin such as polyimide, epoxy resin, or phenol resin is used as an adhesive for bonding the resin case and the heat sink. Conventionally, one of the following two methods has been adopted as a method of curing the thermosetting resin applied to the upper surface of the heat sink.

(A)オーブン加熱方式
オーブン加熱方式では,図5に示すように,上面に接着剤18が塗布されたヒートシンク12上に樹脂ケース11を載置し,樹脂ケース11とヒートシンク12とを接触させるための治具13を組み付ける。その後,治具13ごとオーブンに投入し,接着剤18を硬化させて樹脂ケース11とヒートシンク12とを接着する。
(A) Oven Heating Method In the oven heating method, as shown in FIG. 5, the resin case 11 is placed on the heat sink 12 with the adhesive 18 applied on the upper surface, and the resin case 11 and the heat sink 12 are brought into contact with each other. The jig 13 is assembled. Thereafter, the jig 13 is put into the oven, the adhesive 18 is cured, and the resin case 11 and the heat sink 12 are bonded.

(B)ホットプレート加熱方式
ホットプレート加熱方式では,図6に示すように,上面に接着剤18が塗布されたヒートシンク12上に樹脂ケース11を載置し,さらにヒートシンク12がホットプレート14と接触するように載置する。その後,加圧シリンダ15を樹脂ケース11側から当接させ,ヒートシンク12をホットプレート14に押し付ける。これにより,ヒートシンク12が加熱され,さらに接着剤18を硬化させて樹脂ケース11とヒートシンク12とを接着する。
特開2002−203942号公報
(B) Hot plate heating method In the hot plate heating method, as shown in FIG. 6, the resin case 11 is placed on the heat sink 12 with the adhesive 18 applied on the upper surface, and the heat sink 12 contacts the hot plate 14. To be placed. Thereafter, the pressure cylinder 15 is brought into contact with the resin case 11 and the heat sink 12 is pressed against the hot plate 14. As a result, the heat sink 12 is heated, and the adhesive 18 is further cured to bond the resin case 11 and the heat sink 12 together.
JP 2002-203942 A

しかしながら,前記した従来の加熱方式には,次のような問題があった。すなわち,オーブン加熱方式では,治具13の熱容量が大きく,硬化および冷却に時間がかかる。また,治具13を組み付けるにも手作業が必要である。そのため,接合作業にかける時間が長い。   However, the conventional heating method described above has the following problems. That is, in the oven heating method, the jig 13 has a large heat capacity and takes time for curing and cooling. Further, manual work is also required for assembling the jig 13. Therefore, it takes a long time to perform the joining work.

また,ホットプレート加熱方式では,ヒートシンク12を直接加熱することで,加熱時間を短縮することができる。また,治具の組付けの必要もない。しかし,ヒートシンク12を樹脂ケース11よりも積極的に加熱することになる。そのため,樹脂ケース11とヒートシンク12との間に温度差が生じた状態で接着剤18の硬化が始まる。その結果,ワーク10の冷却時にヒートシンク12が樹脂ケース11よりも縮み,ワーク10に大きな反りが生じる。   In the hot plate heating method, heating time can be shortened by directly heating the heat sink 12. There is no need to assemble jigs. However, the heat sink 12 is more actively heated than the resin case 11. Therefore, the curing of the adhesive 18 starts in a state where a temperature difference is generated between the resin case 11 and the heat sink 12. As a result, the heat sink 12 contracts more than the resin case 11 when the workpiece 10 is cooled, and the workpiece 10 is greatly warped.

本発明は,前記した従来の接合部材の接合方法が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,ワークの反りを抑制しつつ,接合作業時間の短縮が図られた接合部材の接合方法および接合装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the problems of the above-described conventional joining member joining methods. That is, the problem is to provide a joining member joining method and joining apparatus that can reduce the work time while suppressing the warpage of the workpiece.

この課題の解決を目的としてなされた接合部材の接合方法は,第1接合部材と第2接合部材とを熱硬化性樹脂の接着剤を介して接合する接合部材をワークとする接合部材の接合方法であって,断熱密閉されたスペース内にワークを収容する収容ステップと,収容ステップの後に,スペース内を加圧する加圧ステップと,加圧ステップの後に,スペース内を減圧する減圧ステップとを含むことを特徴としている。   The joining member joining method made for the purpose of solving this problem is a joining member joining method using a joining member for joining a first joining member and a second joining member via a thermosetting resin adhesive as a workpiece. And a storage step for storing the workpiece in a thermally sealed space, a pressurizing step for pressurizing the space after the storing step, and a depressurizing step for depressurizing the space after the pressurizing step. It is characterized by that.

また,この課題の解決を目的としてなされた接合部材の接合装置は,第1接合部材と第2接合部材とを熱硬化性樹脂の接着剤を介して接合する接合部材をワークとする接合部材の接合装置であって,断熱密閉されたスペースを形成し,当該スペース内にワークを収容する収容手段と,スペース内を加圧する加圧手段と,スペース内を減圧する減圧手段と,加圧手段および減圧手段を制御する制御手段とを有することを特徴としている。   Moreover, the joining apparatus of the joining member made | formed for the purpose of the solution of this subject is the joining member which makes the workpiece the joining member which joins the 1st joining member and the 2nd joining member through the thermosetting resin adhesive A joining device, which forms a heat-insulated and sealed space, accommodates a work in the space, pressurizing means for pressurizing the space, depressurizing means for depressurizing the space, pressurizing means, And control means for controlling the decompression means.

本発明では,まず,収容ステップとして,断熱密閉されたスペース内にワークを収容する。次に,加圧ステップとして,当該スペース内を加圧して,スペースの内圧を上昇させる。このスペースの加圧に伴って,スペース内の温度が上昇する。この雰囲気の状態を維持することで,熱硬化性樹脂であるワークの接着剤が硬化し,第1接合部材と第2接合部材とが接合される。次に,減圧ステップとして,当該スペース内を減圧して,スペースの内圧を低下させる。このスペースの減圧に伴って,スペース内の温度が低下する。この雰囲気の状態を維持することで,ワークが速やかに冷却される。   In the present invention, first, the workpiece is accommodated in a thermally sealed space as an accommodation step. Next, as a pressurizing step, the inside of the space is pressurized to increase the internal pressure of the space. As the space is pressurized, the temperature in the space increases. By maintaining the state of this atmosphere, the work adhesive, which is a thermosetting resin, is cured, and the first joining member and the second joining member are joined. Next, as a depressurization step, the space is depressurized to reduce the internal pressure of the space. As the space is depressurized, the temperature in the space decreases. By maintaining this atmosphere, the workpiece is cooled quickly.

本発明の接合方法では,加圧ステップでの断熱圧縮により,ワークが収容されるスペース内の内圧が上昇する。この内圧の上昇は,ワークの第1接合部材と第2接合部材とを接触させるクランプ効果を生じさせる。そのため,第1接合部材および第2接合部材を固定するための冶具等は不要である。従って,冶具の加熱/冷却に伴う接合時間の遅延はない。また,冶具を組み付ける手作業の時間もない。よって,接合工程にかかる時間は短い。   In the joining method of the present invention, the internal pressure in the space in which the workpiece is accommodated is increased by adiabatic compression in the pressurizing step. This increase in the internal pressure causes a clamping effect to bring the first and second joining members of the workpiece into contact with each other. Therefore, a jig or the like for fixing the first joining member and the second joining member is not necessary. Therefore, there is no delay in joining time due to heating / cooling of the jig. In addition, there is no manual time for assembling the jig. Therefore, the time required for the joining process is short.

また,加圧ステップでは,スペースの断熱圧縮により,スペース内の雰囲気温度が上昇する。雰囲気温度の上昇は,ワーク全体を均一に加熱する。そのため,加熱時における第1接合部材と第2接合部材との温度差は小さい。その結果,冷却時におけるワークの反りも小さい。   In the pressurizing step, the ambient temperature in the space rises due to adiabatic compression of the space. Increasing the ambient temperature heats the entire workpiece uniformly. Therefore, the temperature difference between the first joining member and the second joining member during heating is small. As a result, workpiece warpage during cooling is small.

また,本発明の加圧ステップでは,スペースを圧縮することによってスペース内を加圧し,減圧ステップでは,スペースを膨張させることによってスペース内を減圧することとするとよりよい。すなわち,スペースを圧縮/膨張させることでその内圧を変化させる。この方法では,スペースの圧縮/膨張に使うエネルギーが純粋に加熱エネルギーに変換され,エネルギー効率が良い。また,内圧の調節にポンプやヒータ等のエネルギー源を必要としない。よって,設備構成がシンプルである。   In the pressurizing step of the present invention, it is better to pressurize the space by compressing the space, and in the depressurizing step, to decompress the space by expanding the space. That is, the internal pressure is changed by compressing / expanding the space. In this method, the energy used for compression / expansion of the space is purely converted into heating energy, which is energy efficient. Also, no energy source such as a pump or heater is required to adjust the internal pressure. Therefore, the equipment configuration is simple.

また,本発明の加圧ステップでは,加圧量および加圧時間が設定された加圧条件を取得し,当該加圧条件に従ってスペース内を加圧し,減圧ステップでは,減圧量および減圧時間が設定された減圧条件を取得し,当該減圧条件に従ってスペース内を減圧することとするとよりよい。このようにあらかじめ加圧条件および減圧条件を設定し,それらの条件に従ってスペースの内圧を制御することで,スペース内の温度あるいはワークの温度を検出する必要がない。よって,設備構成がシンプルである。   In the pressurization step of the present invention, a pressurization condition in which the pressurization amount and pressurization time are set is acquired, and the space is pressurized according to the pressurization condition. In the depressurization step, the depressurization amount and the depressurization time are set. It is better to acquire the reduced pressure conditions and to reduce the pressure in the space according to the reduced pressure conditions. Thus, it is not necessary to detect the temperature in the space or the temperature of the work by setting the pressurizing condition and the depressurizing condition in advance and controlling the internal pressure of the space according to these conditions. Therefore, the equipment configuration is simple.

またあるいは,本発明の加圧ステップでは,スペース内に収容されたワークの温度を検出し,検出した温度がワークの接着剤の硬化温度よりも高い温度である第1の温度になるまでスペース内を加圧し,減圧ステップでは,スペース内に収容されたワークの温度を検出し,検出した温度が第1の温度よりも低い温度である第2の温度になるまでスペース内を減圧することとしてもよい。このように直接ワークの温度を取得し,その温度を基にスペースの内圧を制御することで,より適切な内圧制御を行うことができる。よって,接合作業時間の短縮化が図られる。   Alternatively, in the pressurizing step of the present invention, the temperature of the workpiece housed in the space is detected, and the detected temperature reaches the first temperature that is higher than the curing temperature of the adhesive of the workpiece. In the depressurization step, the temperature of the work housed in the space is detected, and the space is depressurized until the detected temperature reaches a second temperature that is lower than the first temperature. Good. Thus, by acquiring the workpiece temperature directly and controlling the internal pressure of the space based on the temperature, more appropriate internal pressure control can be performed. Therefore, the joint work time can be shortened.

本発明によれば,ワークの反りを抑制しつつ,接合作業時間の短縮が図られた接合部材の接合方法および接合装置が実現されている。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the joining method and joining apparatus of the joining member which shortened joining operation time were achieved, suppressing the curvature of a workpiece | work.

以下,本発明にかかる接合部材の接合装置を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,半導体モジュールを収容する樹脂ケースとヒートシンクとを熱硬化性樹脂の接着剤を介して接合する接合装置に本発明を適用したものである。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which a joining device for joining members according to the present invention is embodied will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to a joining device that joins a resin case housing a semiconductor module and a heat sink via a thermosetting resin adhesive.

[第1の形態]
[接合装置の構成]
第1の形態にかかる接合装置100は,図1に示すように,被接合体であるワーク10を収納し,一方を開口端とし他方を閉塞端とするシリンダ1と,シリンダ1の開口端から挿入され,シリンダ1内を断熱密閉するとともにシリンダ1内を上下方向(シリンダ1の軸方向)に移動可能に設けられたピストン3と,ピストン3の動作設定が記憶された記憶部8と,記憶部8に記憶された設定情報を取得し,ピストン3を上下方向に移動させるアクチュエータ6を制御する制御部5とを有している。
[First embodiment]
[Configuration of joining device]
As shown in FIG. 1, a joining apparatus 100 according to a first embodiment houses a workpiece 10 that is an object to be joined, a cylinder 1 having one end as an open end and the other as a closed end, and an opening end of the cylinder 1. A piston 3 which is inserted and thermally insulated and sealed in the cylinder 1 and is movable in the vertical direction (the axial direction of the cylinder 1); a storage unit 8 in which operation settings of the piston 3 are stored; It has the control part 5 which acquires the setting information memorize | stored in the part 8, and controls the actuator 6 which moves the piston 3 to an up-down direction.

接合装置100では,記憶部8にあらかじめ記憶された加圧条件および減圧条件を基に,制御部5によってピストン3の位置制御がなされる。加圧条件としては,ピストン3の位置およびその位置を維持する時間が設定される。減圧条件としても,加圧条件と同様に,ピストン3の位置およびその位置を維持する時間が設定される。   In the joining apparatus 100, the position of the piston 3 is controlled by the control unit 5 based on the pressurization condition and the decompression condition stored in advance in the storage unit 8. As the pressurizing condition, the position of the piston 3 and the time for maintaining the position are set. As for the decompression condition, the position of the piston 3 and the time for maintaining the position are set as in the pressurization condition.

また,ピストン3は,シリンダ1からの取り外しが可能であり,シリンダ1の開口端からワーク10の投入が可能である。また,ピストン3には開閉可能な貫通孔31が設けられている。貫通孔31を開閉するシャッタ機構も制御部5によって制御される。   Further, the piston 3 can be detached from the cylinder 1, and the workpiece 10 can be input from the opening end of the cylinder 1. The piston 3 is provided with a through hole 31 that can be opened and closed. A shutter mechanism that opens and closes the through hole 31 is also controlled by the control unit 5.

ワーク10は,パワーICを収容する樹脂ケース11と金属製のヒートシンク12と熱硬化性樹脂の接着剤18によって接合する接合体である。熱硬化性樹脂としては,ポリイミド,エポキシ樹脂,フェノール樹脂等,一般的に接着剤として利用されるものであれば適用可能である。   The workpiece 10 is a joined body that is joined by a resin case 11 that houses a power IC, a metal heat sink 12, and a thermosetting resin adhesive 18. As the thermosetting resin, polyimide, epoxy resin, phenol resin, or the like that is generally used as an adhesive is applicable.

[接合の手順]
続いて,本形態の接合装置100を利用した接合工程の動作手順について,図2および図3を参照しつつ説明する。
[Joint procedure]
Subsequently, an operation procedure of a bonding process using the bonding apparatus 100 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

まず,「硬化前工程」として,ピストン3を取り外し,シリンダ1の開口端からシリンダ1内にワーク10を投入する。すなわち,ワーク10がシリンダ1内の所定の位置に載置される。このとき,ワーク10は,冶具等による固定はなされず,樹脂ケースとヒートシンクとが接着剤を挟んで重ね合わせられた状態になっている。ワーク10の投入後は,ピストン3を取り付け,貫通孔31を開けた状態でピストン3を所定の位置(以下,「初期位置」とする)まで下方に移動させる。所定の位置に到達した後は,貫通孔31を閉じ,シリンダ1内に断熱密閉されたスペース2を形成する。このときのスペース2の雰囲気は,シリンダ1外の雰囲気と同等であり,常温常圧である。   First, as a “pre-curing process”, the piston 3 is removed, and the workpiece 10 is put into the cylinder 1 from the open end of the cylinder 1. That is, the workpiece 10 is placed at a predetermined position in the cylinder 1. At this time, the workpiece 10 is not fixed with a jig or the like, and the resin case and the heat sink are overlapped with an adhesive interposed therebetween. After the workpiece 10 is loaded, the piston 3 is attached and the piston 3 is moved downward to a predetermined position (hereinafter referred to as “initial position”) with the through hole 31 opened. After reaching a predetermined position, the through hole 31 is closed, and a space 2 that is insulated and sealed is formed in the cylinder 1. The atmosphere in the space 2 at this time is equivalent to the atmosphere outside the cylinder 1 and is at normal temperature and pressure.

次に,「硬化工程」として,ピストン3を下方に移動させ,スペース2を圧縮する(圧縮プロセス)。このとき,制御部5では,記憶部8から加圧条件を取得する。そして,その加圧条件に従ってピストン3の位置を制御する。圧縮プロセスでは,断熱密閉されたスペース2を圧縮することにより,スペース2内が加圧され,それに伴って雰囲気温度が急速に上昇する。そして,スペース2内の温度上昇に伴って,シリンダ1内のワーク10の温度も上昇する。   Next, as a “curing step”, the piston 3 is moved downward to compress the space 2 (compression process). At this time, the control unit 5 acquires the pressurizing condition from the storage unit 8. And the position of piston 3 is controlled according to the pressurization conditions. In the compression process, the space 2 is compressed by compressing the space 2 that is insulated and sealed, and the ambient temperature rapidly rises accordingly. As the temperature in the space 2 rises, the temperature of the workpiece 10 in the cylinder 1 also rises.

ピストン3の位置を移動させた後は,加圧条件として設定された所定の時間(すなわち,ワーク10の接着剤が硬化し終えると予測される時間),ピストン3の位置を維持し,圧縮状態を維持する(圧縮維持プロセス)。圧縮維持プロセスでは,スペース2内の雰囲気とワーク10との間で熱交換が行われ,雰囲気温度が徐々に下降し,ワーク温度が徐々に上昇し,ワーク10全体が均一に加熱される。これにより,接着剤が硬化し,樹脂ケースとヒートシンクとが接合される。   After the position of the piston 3 is moved, the position of the piston 3 is maintained for a predetermined time set as a pressurizing condition (that is, a time when the adhesive of the work 10 is predicted to be hardened) and is compressed. (Compression maintenance process). In the compression maintaining process, heat exchange is performed between the atmosphere in the space 2 and the workpiece 10, the ambient temperature gradually decreases, the workpiece temperature gradually increases, and the entire workpiece 10 is heated uniformly. Thereby, an adhesive agent hardens | cures and a resin case and a heat sink are joined.

なお,硬化工程中は,スペース2内が高圧状態になっており,ワーク10を構成する樹脂ケースとヒートシンクとが接着剤を挟んで高圧で接触する。そのため,ワーク10を固定するための冶具等は不要である。   During the curing process, the space 2 is in a high pressure state, and the resin case constituting the workpiece 10 and the heat sink are in contact with each other at a high pressure with an adhesive interposed therebetween. Therefore, a jig or the like for fixing the workpiece 10 is not necessary.

次に,「冷却工程」として,ピストン3を上方に移動させ,スペース2を膨張させる(膨張プロセス)。このとき,制御部5では,硬化工程のときと同様に,記憶部8から減圧条件を取得する。そして,その減圧条件に従ってピストン3の位置を制御する。具体的には,ピストン3の上下方向の位置が初期位置よりも高い位置になるまでピストン3を移動させる。膨張プロセスでは,断熱密閉されたスペース2を膨張させることにより,スペース2内が減圧され,それに伴って雰囲気温度が急速に低下する。そして,スペース2内の温度低下に伴って,シリンダ1内のワーク10の温度も低下する。   Next, as a “cooling step”, the piston 3 is moved upward to expand the space 2 (expansion process). At this time, the control unit 5 acquires the decompression condition from the storage unit 8 as in the curing process. Then, the position of the piston 3 is controlled according to the decompression condition. Specifically, the piston 3 is moved until the vertical position of the piston 3 is higher than the initial position. In the expansion process, by expanding the space 2 that is insulated and sealed, the space 2 is depressurized, and the ambient temperature rapidly decreases accordingly. As the temperature in the space 2 decreases, the temperature of the workpiece 10 in the cylinder 1 also decreases.

ピストン3を移動させた後は,減圧条件として設定された所定の時間(すなわち,ワーク10が十分に冷却されると予測される時間),ピストン3の位置を維持し,膨張状態を維持する(膨張維持プロセス)。膨張維持プロセスでは,スペース2内の雰囲気とワーク10との間で熱交換が行われ,雰囲気温度が徐々に上昇し,ワーク温度が徐々に低下し,ワーク10全体が均一に冷却される。   After the piston 3 is moved, the position of the piston 3 is maintained for a predetermined time set as a decompression condition (that is, a time when the workpiece 10 is expected to be sufficiently cooled), and the expanded state is maintained ( Expansion maintenance process). In the expansion maintenance process, heat exchange is performed between the atmosphere in the space 2 and the workpiece 10, the ambient temperature gradually increases, the workpiece temperature gradually decreases, and the entire workpiece 10 is uniformly cooled.

次に,「硬化・冷却完了工程」として,ピストン3を初期位置に移動させ,スペース2内を硬化前工程と同じ常温常圧に戻す。ピストン3の移動後は,ピストン3の貫通孔31を開くとともにピストン3を取り外し,シリンダ1内のワーク10を取り出す。これにより,ワーク10の接合作業が終了する。   Next, as the “curing / cooling completion process”, the piston 3 is moved to the initial position, and the space 2 is returned to the normal temperature and normal pressure as in the pre-curing process. After the movement of the piston 3, the through-hole 31 of the piston 3 is opened, the piston 3 is removed, and the workpiece 10 in the cylinder 1 is taken out. Thereby, the joining operation | work of the workpiece | work 10 is complete | finished.

[第2の形態]
[接合装置の構成]
第2の形態にかかる接合装置200は,図4に示すように,シリンダ1と,ピストン3と,ワーク10の温度を検出する温度センサ4と,温度センサ4からの信号を受信し,ピストン3を上下方向に移動させるアクチュエータ6を制御する制御部5とを有している。接合装置200では,温度センサ4からの信号を基に,ピストン3の位置制御がなされる。この点,温度センサ4を備えず,あらかじめ記憶部8に記憶された加圧条件ないし減圧条件を基にピストン3の位置制御を行う第1の形態とは異なる。
[Second form]
[Configuration of joining device]
As shown in FIG. 4, the joining device 200 according to the second embodiment receives the signals from the cylinder 1, the piston 3, the temperature sensor 4 that detects the temperature of the workpiece 10, and the signal from the temperature sensor 4. And a controller 5 that controls an actuator 6 that moves the actuator in the vertical direction. In the joining device 200, the position of the piston 3 is controlled based on the signal from the temperature sensor 4. This is different from the first embodiment in which the temperature sensor 4 is not provided and the position control of the piston 3 is performed based on the pressurization condition or the decompression condition stored in the storage unit 8 in advance.

[接合の手順]
続いて,本形態の接合装置200を利用した接合工程の動作手順について説明する。まず,硬化前工程として,ピストン3を取り外し,シリンダ1の開口端からシリンダ1内にワーク10を投入する。
[Joint procedure]
Then, the operation | movement procedure of the joining process using the joining apparatus 200 of this form is demonstrated. First, as a pre-curing process, the piston 3 is removed, and the workpiece 10 is put into the cylinder 1 from the opening end of the cylinder 1.

次に,硬化工程として,ピストン3を下方に移動させ,スペース2を圧縮する(圧縮プロセス)。圧縮プロセスでは,断熱密閉されたスペース2を圧縮することにより,スペース2内が加圧され,それに伴って雰囲気温度が急速に上昇する。そして,スペース2内の温度上昇に伴って,シリンダ1内のワーク10の温度も上昇する。   Next, as a curing step, the piston 3 is moved downward to compress the space 2 (compression process). In the compression process, the space 2 is compressed by compressing the space 2 that is insulated and sealed, and the ambient temperature rapidly rises accordingly. As the temperature in the space 2 rises, the temperature of the workpiece 10 in the cylinder 1 also rises.

このとき,制御部5では,温度センサ4によってワーク10の温度を取得する。そして,ワーク10の温度が第1の温度(すなわち,ワーク10の接着剤が硬化を開始する温度)となるようにピストン3の位置を制御する。スペース2内の温度が第1の温度に達した後は,所定時間(すなわち,ワーク10の接着剤が硬化し終えるまでの時間),ピストン3の位置を維持し,圧縮状態を維持する(圧縮維持プロセス)。これにより,接着剤が硬化し,樹脂ケースとヒートシンクとが接合される。   At this time, the control unit 5 acquires the temperature of the workpiece 10 by the temperature sensor 4. Then, the position of the piston 3 is controlled so that the temperature of the workpiece 10 becomes the first temperature (that is, the temperature at which the adhesive of the workpiece 10 starts to cure). After the temperature in the space 2 reaches the first temperature, the position of the piston 3 is maintained for a predetermined time (that is, the time until the adhesive of the workpiece 10 is completely cured), and the compression state is maintained (compression). Maintenance process). Thereby, an adhesive agent hardens | cures and a resin case and a heat sink are joined.

次に,冷却工程として,ピストン3を上方に移動させ,スペース2を膨張させる(膨張プロセス)。具体的には,ピストン3の上下方向の位置が初期位置になるまでピストン3を移動させる。膨張プロセスでは,断熱密閉されたスペース2を膨張させることにより,スペース2内が減圧され,それに伴って雰囲気温度が急速に低下する。そして,スペース2内の温度低下に伴って,シリンダ1内のワーク10の温度も低下する。   Next, as a cooling step, the piston 3 is moved upward to expand the space 2 (expansion process). Specifically, the piston 3 is moved until the vertical position of the piston 3 reaches the initial position. In the expansion process, by expanding the space 2 that is insulated and sealed, the space 2 is depressurized, and the ambient temperature rapidly decreases accordingly. As the temperature in the space 2 decreases, the temperature of the workpiece 10 in the cylinder 1 also decreases.

このとき,制御部5では,硬化工程のときと同様に,温度センサ4によってワーク10の温度を取得する。そして,ワーク10内の温度が第2の温度(本形態では,常温よりも低い温度)となるようにピストン3の位置を制御する。ワーク10の温度が第2の温度に達した後は,所定時間(すなわち,ワーク10が所定の温度に達するまでの時間),ピストン3の位置を維持し,膨張状態を保つ(膨張維持プロセス)。   At this time, the controller 5 acquires the temperature of the workpiece 10 by the temperature sensor 4 as in the curing process. Then, the position of the piston 3 is controlled so that the temperature in the workpiece 10 becomes the second temperature (in this embodiment, a temperature lower than normal temperature). After the temperature of the workpiece 10 reaches the second temperature, the position of the piston 3 is maintained for a predetermined time (that is, the time until the workpiece 10 reaches the predetermined temperature) and the expanded state is maintained (expansion maintaining process). .

次に,硬化・冷却完了工程として,ピストン3を初期位置に移動させ,スペース2内を硬化前工程と同じ常温常圧に戻す。ピストン3の移動後は,ピストン3の貫通孔31を開くとともにピストン3を取り外し,シリンダ1内のワーク10を取り出す。これにより,ワーク10の接合作業が終了する。   Next, as a curing / cooling completion process, the piston 3 is moved to the initial position, and the space 2 is returned to the same room temperature and normal pressure as in the process before curing. After the movement of the piston 3, the through-hole 31 of the piston 3 is opened, the piston 3 is removed, and the workpiece 10 in the cylinder 1 is taken out. Thereby, the joining operation | work of the workpiece | work 10 is complete | finished.

第2の形態の接合装置200では,ワーク10の温度を直接検出している。そのため,ワーク10が接着剤18の硬化開始温度に達した段階で速やかに圧縮維持プロセスに切り替えることができる。また,硬化開始温度に達したタイミングを認識できることから,ワーク10の接着剤が硬化し終えるまでの時間(圧縮状態を維持する時間)のマージンも短く設定することができる。そのため,第1の形態と比較して,接合作業時間をより短縮できる。   In the joining apparatus 200 according to the second embodiment, the temperature of the workpiece 10 is directly detected. Therefore, it is possible to quickly switch to the compression maintenance process when the workpiece 10 reaches the curing start temperature of the adhesive 18. Moreover, since the timing at which the curing start temperature is reached can be recognized, the margin for the time until the adhesive of the workpiece 10 is completely cured (the time for maintaining the compressed state) can also be set short. Therefore, compared with the first embodiment, the joining work time can be further shortened.

一方,第1の形態の接合装置100では,温度センサ4を設置することなくピストン3の制御を行っている。そのため,第2の形態と比較して,設備の構造およびピストン3の制御がシンプルである。   On the other hand, in the joining device 100 of the first embodiment, the piston 3 is controlled without installing the temperature sensor 4. Therefore, compared to the second embodiment, the equipment structure and the control of the piston 3 are simple.

以上詳細に説明したように実施の本形態の接合装置では,まず,断熱密閉されたスペース2内にワーク10を収容している。次に,当該スペース2内をピストン3の下方移動によって加圧し,スペース2内の温度を上昇させている。この雰囲気の状態を維持することで,熱硬化性樹脂であるワーク10の接着剤18が硬化し,樹脂ケース11とヒートシンク12とが接合される。次に,当該スペース2内をピストン3の上方移動によって減圧し,スペース2内の温度を低下させている。この雰囲気の状態を維持することで,ワーク10が速やかに冷却される。   As described above in detail, in the joining apparatus of the present embodiment, first, the workpiece 10 is accommodated in the space 2 that is heat-insulated and sealed. Next, the space 2 is pressurized by the downward movement of the piston 3 to raise the temperature in the space 2. By maintaining this atmosphere, the adhesive 18 of the workpiece 10 that is a thermosetting resin is cured, and the resin case 11 and the heat sink 12 are bonded. Next, the space 2 is depressurized by the upward movement of the piston 3, and the temperature in the space 2 is lowered. By maintaining this atmospheric state, the workpiece 10 is quickly cooled.

実施の形態の接合装置では,断熱圧縮により,スペース2内の内圧を上昇させている。この内圧の上昇は,ワーク10の樹脂ケース11とヒートシンク12とを接触させるクランプ効果を生じさせる。そのため,接合処理時,樹脂ケース11およびヒートシンク12を固定するための冶具等は不要である。従って,冶具の加熱/冷却に伴う接合時間の遅延はない。また,冶具を組み付ける手作業の時間もない。よって,接合工程にかかる時間は短い。   In the joining device of the embodiment, the internal pressure in the space 2 is increased by adiabatic compression. The increase in the internal pressure causes a clamping effect to bring the resin case 11 of the workpiece 10 and the heat sink 12 into contact with each other. Therefore, a jig or the like for fixing the resin case 11 and the heat sink 12 is not required during the bonding process. Therefore, there is no delay in joining time due to heating / cooling of the jig. In addition, there is no manual time for assembling the jig. Therefore, the time required for the joining process is short.

また,スペース2の断熱圧縮により,スペース2内の雰囲気温度を上昇させている。雰囲気温度の上昇は,ワーク10全体を均一に加熱する。そのため,加熱時における樹脂ケース11およびヒートシンク12との温度差は小さい。その結果,冷却時におけるワーク10の反りも小さい。   Further, the atmospheric temperature in the space 2 is raised by adiabatic compression of the space 2. Increasing the ambient temperature heats the entire workpiece 10 uniformly. Therefore, the temperature difference between the resin case 11 and the heat sink 12 during heating is small. As a result, the warpage of the workpiece 10 during cooling is small.

また,実施の形態の接合装置では,スペース2を圧縮/膨張させることでその内圧を変化させる。この方法では,スペース2の圧縮/膨張に使うエネルギーが純粋に加熱エネルギーに変換される。従って,エネルギー効率が良い。また,内圧の調節にポンプやヒータ等のエネルギー源を必要としない。よって,設備構成がシンプルである。   In the joining device of the embodiment, the internal pressure is changed by compressing / expanding the space 2. In this method, the energy used for compression / expansion of the space 2 is purely converted into heating energy. Therefore, energy efficiency is good. Also, no energy source such as a pump or heater is required to adjust the internal pressure. Therefore, the equipment configuration is simple.

また,スペースを圧縮/膨張させる手段として,シリンダ1内をピストン3が上下するピストン機構を適用している。ピストン機構を適用することで,スペース2の圧縮および膨張,すなわちワーク10の加熱と冷却とを1つの設備で行うことができ,より設備構成がシンプルになる。   Further, as a means for compressing / expanding the space, a piston mechanism in which the piston 3 moves up and down in the cylinder 1 is applied. By applying the piston mechanism, the space 2 can be compressed and expanded, that is, the workpiece 10 can be heated and cooled with a single facility, and the facility configuration is further simplified.

なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,雰囲気を窒素,あるいは窒素と水素の混合ガス等の不活性ガスに置換して圧縮/膨張を行ってもよい。   Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, the compression / expansion may be performed by replacing the atmosphere with an inert gas such as nitrogen or a mixed gas of nitrogen and hydrogen.

また,実施の形態では,ピストン3の上下移動によってスペース2の内圧を変化させているが,これに限るものではない。例えば,シリンダ1に真空ポンプやコンプレッサを接続し,気体の出し入れによってスペース2の圧縮ないし膨張を行ってもよい。   In the embodiment, the internal pressure of the space 2 is changed by moving the piston 3 up and down. However, the present invention is not limited to this. For example, a vacuum pump or a compressor may be connected to the cylinder 1, and the space 2 may be compressed or expanded by taking in and out the gas.

第1の形態にかかる接合装置の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the joining apparatus concerning a 1st form. 第1の形態にかかる接合装置の接合手順を示す図である。It is a figure which shows the joining procedure of the joining apparatus concerning a 1st form. 接合動作中のシリンダ内の雰囲気温度およびワーク温度を示すグラフである。It is a graph which shows the atmospheric temperature and workpiece | work temperature in a cylinder during joining operation | movement. 第2の形態にかかる接合装置の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the joining apparatus concerning a 2nd form. オーブン加熱方式による接着例を示す図である。It is a figure which shows the example of adhesion | attachment by an oven heating system. ホットプレート加熱方式による接着例を示す図である。It is a figure which shows the example of adhesion | attachment by a hotplate heating system.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリンダ(収容手段)
2 シリンダ内のスペース
3 ピストン(加圧手段,減圧手段)
4 温度センサ(温度検出手段)
5 制御部(制御手段)
8 記憶部(記憶手段)
10 ワーク
11 樹脂ケース(第1接合部材)
12 ヒートシンク(第2接合部材)
18 熱硬化性樹脂の接着剤
100 接合装置
1 Cylinder (accommodating means)
2 Space in cylinder 3 Piston (pressurizing means, decompressing means)
4 Temperature sensor (temperature detection means)
5 Control unit (control means)
8 storage unit (storage means)
10 Workpiece 11 Resin case (first bonding member)
12 Heat sink (second bonding member)
18 Thermosetting resin adhesive 100 Joining device

Claims (8)

第1接合部材と第2接合部材とを熱硬化性樹脂の接着剤を介して接合する接合部材をワークとする接合部材の接合方法において,
断熱密閉されたスペース内にワークを収容する収容ステップと,
前記収容ステップの後に,前記スペース内を加圧する加圧ステップと,
前記加圧ステップの後に,前記スペース内を減圧する減圧ステップとを含むことを特徴とする接合部材の接合方法。
In the joining method of the joining member using the joining member that joins the first joining member and the second joining member via the thermosetting resin adhesive as a workpiece,
An accommodating step for accommodating the workpiece in a thermally sealed space;
A pressurizing step for pressurizing the space after the accommodating step;
A joining member joining method comprising: a decompressing step of decompressing the space after the pressurizing step.
請求項1に記載する接合方法において,
前記加圧ステップでは,前記スペースを圧縮することによって前記スペース内を加圧し,
前記減圧ステップでは,前記スペースを膨張させることによって前記スペース内を減圧することを特徴とする接合部材の接合方法。
In the joining method according to claim 1,
In the pressurizing step, the space is pressurized by compressing the space,
In the depressurizing step, the space is depressurized by expanding the space, and the joining member joining method is characterized in that:
請求項1または請求項2に記載する接合方法において,
前記加圧ステップでは,加圧量および加圧時間が設定された加圧条件を取得し,当該加圧条件に従って前記スペース内を加圧し,
前記減圧ステップでは,減圧量および減圧時間が設定された減圧条件を取得し,当該減圧条件に従って前記スペース内を減圧することを特徴とする接合部材の接合方法。
In the joining method according to claim 1 or 2,
In the pressurization step, a pressurization condition in which a pressurization amount and a pressurization time are set is acquired, and the space is pressurized according to the pressurization condition,
In the depressurization step, a depressurization condition in which a depressurization amount and a depressurization time are set is acquired, and the space is depressurized in accordance with the depressurization condition.
請求項1または請求項2に記載する接合方法において,
前記加圧ステップでは,前記スペース内に収容されたワークの温度を検出し,検出した温度が前記ワークの接着剤の硬化温度よりも高い温度である第1の温度になるまで前記スペース内を加圧し,
前記減圧ステップでは,前記スペース内に収容されたワークの温度を検出し,検出した温度が第1の温度よりも低い温度である第2の温度になるまで前記スペース内を減圧することを特徴とする接合部材の接合方法。
In the joining method according to claim 1 or 2,
In the pressurizing step, the temperature of the work housed in the space is detected, and the inside of the space is added until the detected temperature reaches a first temperature that is higher than the curing temperature of the adhesive of the work. Press,
In the depressurizing step, the temperature of the work housed in the space is detected, and the space is depressurized until the detected temperature reaches a second temperature that is lower than the first temperature. A joining method for joining members.
第1接合部材と第2接合部材とを熱硬化性樹脂の接着剤を介して接合する接合部材をワークとする接合部材の接合装置において,
断熱密閉されたスペースを形成し,当該スペース内にワークを収容する収容手段と,
前記スペース内を加圧する加圧手段と,
前記スペース内を減圧する減圧手段と,
前記加圧手段および前記減圧手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする接合部材の接合装置。
In a joining device for a joining member using a joining member for joining the first joining member and the second joining member via a thermosetting resin adhesive as a workpiece,
A storage means for forming a heat-insulated and sealed space and storing the workpiece in the space;
Pressurizing means for pressurizing the space;
Decompression means for decompressing the space;
A joining device for joining members, comprising: a pressurizing means and a control means for controlling the decompressing means.
請求項5に記載する接合装置において,
前記加圧手段は,前記スペースを圧縮することで当該スペース内を加圧し,
前記減圧手段は,前記スペースを膨張させることで当該スペース内を減圧するを特徴とする接合部材の接合装置。
The joining apparatus according to claim 5,
The pressurizing means compresses the space to pressurize the space,
The said decompression means decompresses the inside of the said space by expanding the said space, The joining apparatus of the joining member characterized by the above-mentioned.
請求項5または請求項6に記載する接合装置において,
加圧量および加圧時間が設定された加圧条件と,減圧量および減圧時間が設定された減圧条件とを記憶する記憶手段を有し,
前記制御手段は,前記加圧条件を基に前記加圧手段を制御し,前記減圧条件を基に前記減圧手段を制御することを特徴とする接合部材の接合装置。
In the joining apparatus according to claim 5 or 6,
Storage means for storing a pressurizing condition in which a pressurizing amount and a pressurizing time are set, and a depressurizing condition in which a depressurizing amount and a depressurizing time are set;
The said control means controls the said pressurization means based on the said pressurization conditions, and controls the said pressure reduction means based on the said pressure reduction conditions, The joining apparatus of the joining member characterized by the above-mentioned.
請求項5または請求項6に記載する接合装置において,
前記スペース内に収容されたワークの温度を検出する温度検出手段を有し,
前記制御手段は,前記温度検出手段からの信号を基に,前記加圧手段および前記減圧手段を制御することを特徴とする接合部材の接合装置。
In the joining apparatus according to claim 5 or 6,
Having temperature detecting means for detecting the temperature of the work housed in the space;
The said control means controls the said pressurization means and the said pressure reduction means based on the signal from the said temperature detection means, The joining apparatus of the joining member characterized by the above-mentioned.
JP2007242165A 2007-09-19 2007-09-19 Joining member joining method and joining apparatus Withdrawn JP2009073885A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007242165A JP2009073885A (en) 2007-09-19 2007-09-19 Joining member joining method and joining apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007242165A JP2009073885A (en) 2007-09-19 2007-09-19 Joining member joining method and joining apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009073885A true JP2009073885A (en) 2009-04-09

Family

ID=40609189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007242165A Withdrawn JP2009073885A (en) 2007-09-19 2007-09-19 Joining member joining method and joining apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009073885A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109817551A (en) * 2018-12-19 2019-05-28 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 It is a kind of for correcting the pressing structure and semiconductor device of plastic packaging sheet warpage

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109817551A (en) * 2018-12-19 2019-05-28 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 It is a kind of for correcting the pressing structure and semiconductor device of plastic packaging sheet warpage

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9451708B2 (en) Vacuum thermal bonding apparatus
JP5892682B2 (en) Joining method
US10434723B2 (en) Apparatus for void-free debulking of adhesive bonded joints
KR20120109963A (en) Bonding apparatus and bonding method
US20120168085A1 (en) Curing processing device and laminating system
KR101402703B1 (en) Device and method for chip pressing
US20140096907A1 (en) System and method for microelectronics lamination press
WO2014003107A1 (en) Crimping device and crimping method
JP2015015256A (en) Bonding part manufacturing method and device therefor
KR102257782B1 (en) Mounting device and mounting method
JP2011159847A (en) Bonding device and bonding method for semiconductor device
JP2009073885A (en) Joining member joining method and joining apparatus
KR102742708B1 (en) Pressurizing device and pressurizing method
JP5892685B2 (en) Crimping apparatus and crimping method
JP5892686B2 (en) Crimping apparatus and temperature control method
KR102156653B1 (en) Method and apparatus for manufacturing heat radiating sheet
JP5659427B2 (en) Parallel lifting mechanism and semiconductor manufacturing apparatus
KR20100062047A (en) Heating method for adhesives in cargo tank
JP2008001045A (en) Resin sealing device and resin sealing method
CN115394689A (en) Hot-pressing sintering device for power semiconductor device
JP4795031B2 (en) Method for stacking printed circuit boards
JPH11121532A (en) Thermocompression bonding apparatus and thermocompression bonding method for electronic components
JP4267370B2 (en) Manufacturing method of composite parts
US7256065B1 (en) Methods and fixture for coupling a lid to a support substrate
JP7083795B2 (en) Mounting device and mounting method

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20101207