CN105408046B - 软钎焊装置和真空软钎焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供软钎焊装置和真空软钎焊方法。能够将腔室内维持为指定的真空压力，并且能够在被调整为最合适的真空压力后的腔室内进行软钎焊处理的软钎焊装置如图4所示包括：腔室(40)，其能够在真空环境下对工件(1)进行软钎焊处理；操作部(21)，其用于输入腔室(40)内的真空压力来对腔室(40)内的真空压力进行设定；泵(23)，其对腔室(40)内进行抽真空；压力传感器(24)，其对腔室(40)内的压力进行检测；以及控制部(61)，其用于根据自压力传感器(24)输出的腔室(40)内的压力检测信号(S24)来对设定好的真空压力进行调整，并且将设定好的真空压力保持规定时间。

Description

软钎焊装置和真空软钎焊方法
技术领域
本发明涉及能够应用于真空回流焊炉的软钎焊装置和真空软钎焊方法，该真空回流焊炉具有在将表面安装用的零件等载置在基板上的规定位置并对该零件和基板进行软钎焊处理时对真空熔融状态下的软钎料中的气孔进行脱泡·脱气的功能。
背景技术
以往，在安装功率器件、功率模块等大电流元件的回流焊安装工序中，将在通常的热风(大气)回流焊处理中产生的气孔(气泡)视作问题，要求进一步减少所产生的气孔的加工方法。
图13A和图13B是表示以往例的热风回流焊的例子的工序图。图13A所示的焊料膏8被涂敷在基板5的焊盘电极4之上。焊料膏8是通过向软钎料的粉末中加入焊剂来使其成为适当的粘度而成的，利用丝网印刷机(Screen Printer)隔着掩模将焊料膏8涂敷在基板5的焊盘电极4之上。
在该以往的热风回流焊中存在如下问题：在对焊料膏8进行热回流焊处理而使软钎料成为熔融状态时，在软钎料的内部产生气孔2。在熔融了的软钎料(熔融软钎料7)冷却而固化时，该气孔2会一直残留在软钎料的内部。
对于所产生的气孔，使用图13A、图13B对在将焊料膏8涂敷在基板5的焊盘电极4之上并在不搭载电子零件的状态下对焊料膏8进行热风(大气)回流焊处理的状态示意性地进行说明。图13B所示的软钎料3是在对图13A所示的焊料膏8进行热回流焊处理之后、该熔融软钎料7在表面张力的作用下呈球状冷却而变硬后的状态。图中的空心圆形状是气孔2这部分，该气孔2在熔融软钎料7内意外地生成并在熔融软钎料7冷却变硬后残留在软钎料3内。在功率器件等中，气孔2会损害导热效果而导致排热变差。
关于使产生的所述气孔减少的方法，在专利文献1中公开一种具有真空排气功能的软钎焊装置(真空回流焊装置)。该软钎焊装置包括排气阀、真空泵以及处理槽，将基板输入到处理槽内，在该基板的焊盘电极上的软钎料处于熔融的状态下，打开排气阀并对抽真空泵进行驱动，以对处理槽的内部暂时进行真空排气。当设成这样的真空状态时，能够利用脱泡效果将在软钎料熔融过程中成为气泡并残留在软钎料内的气孔去除。
现有技术文献
专利文献1：日本特开平09－314322号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外，采用以往例的真空回流焊装置，如专利文献1所记载那样，在进行软钎焊工序时，使腔室(处理槽)内为真空状态。此时，使抽真空泵运转而形成真空状态，但在以往的方式中采用了如下方法，即，设定真空处理时间，仅在该设定好的真空处理时间内一直使抽真空泵持续运转。
因此，虽然利用抽真空对气孔进行脱泡·脱气，但由于使真空度连续地变化，因而脱气·脱泡会急剧地进行。其结果，在对熔融软钎料7中的气孔2进行脱泡·脱气的过程中，气孔2随着被向软钎料表面吸引而与其他气孔2合体并逐渐变大。较大地聚集后的气孔2涨裂(爆裂)而引起焊剂的飞散、软钎料飞散。
用于解决问题的方案
为了解决所述问题，技术方案1提供一种软钎焊装置，其中，该软钎焊装置包括：腔室，其能够在真空环境下对工件进行软钎焊处理；操作部，其输入并设定所述腔室内的多个真空压力；泵，其对所述腔室内进行抽真空；检测部，其对所述腔室内的压力进行检测；以及控制部，其用于根据自所述检测部输出的腔室内的压力检测信息调整至由所述操作部设定好的多个真空压力并从开始减压起逐阶段地进行多阶段减压，并且以设定好的各个真空压力保持规定时间。
技术方案2是根据技术方案1所述的软钎焊装置，其中，该软钎焊装置包括气体供给部，该气体供给部用于向所述腔室内供给非活性气体和活性气体中的至少任意一种气体，所述控制部对自所述气体供给部向所述腔室内供给的所述气体的流入量进行了调整。
技术方案3是根据技术方案2所述的软钎焊装置，其中，在要将设定好的多个所述真空压力保持规定时间时，所述控制部根据来自所述检测部的腔室内的压力检测信息进行控制而将所述泵维持为规定的转速，并且对所述气体向所述腔室内流入的流入量进行控制，从而将设定好的多个所述真空压力保持了规定时间。
技术方案4是根据技术方案2所述的软钎焊装置，其中，在要将设定好的多个所述真空压力保持规定时间时，所述控制部根据来自所述检测部的腔室内的压力检测信息进行控制而使所述气体向所述腔室内流入的流入量恒定，并且对所述泵的转速进行控制，从而将设定好的多个所述真空压力保持了规定时间。
技术方案5是根据技术方案1至4中任一项所述的软钎焊装置，其中，该软钎焊装置包括用于在将所述工件投入到所述腔室内之前将该工件加热到规定温度的第1加热部。
技术方案6是根据技术方案5所述的软钎焊装置，其中，该软钎焊装置包括用于在将所述工件投入到所述腔室内时将投入到腔室内之前被加热到规定温度后的工件保持为规定温度的第2加热部。
技术方案7提供一种真空软钎焊方法，其中，该真空软钎焊方法包括如下工序：输入并设定多个能够在真空环境下对工件进行软钎焊处理的腔室内的真空压力的工序；对多个所述真空压力被设定好后的所述腔室内进行抽真空的工序；对该腔室内的压力进行检测的工序；根据所述腔室内的压力检测信息和设定好的多个真空压力对该腔室内的多个真空压力进行调整并从减压开始逐级减压至多阶段的工序；以设定好的各个所述真空压力保持规定时间的工序；以及在多个所述真空压力被调整后的所述腔室内进行软钎焊处理的工序。
技术方案8是根据技术方案7所述的软钎焊方法，其中，该真空软钎焊方法包括在将所述工件投入到所述腔室内之前将工件加热到规定温度的工序。
技术方案9是根据技术方案8所述的软钎焊方法，其中，该真空软钎焊方法包括加热工序，在该加热工序中，在将所述工件投入到所述腔室内时将在投入到腔室内之前被加热到规定温度的工件保持为规定温度。
发明的效果
采用本发明的软钎焊装置和真空软钎焊方法，包括控制部，该控制部用于根据腔室内的压力检测信息来朝向设定好的多个真空压力对腔室内的真空压力进行调整并从开始减压起逐阶段地进行多阶段减压，并且以设定好的各个真空压力保持规定时间。
根据该结构，由于能够将腔室内维持为指定的真空压力，因此能够在被调整为最合适的真空压力后的腔室内进行软钎焊处理。利用恒定压力的抽真空使达到了目标压力的熔融状态下的软钎料的气孔2逐渐地脱泡·脱气，由此，能够防止焊剂飞沫、软钎料飞散等，从而能够在设定好的真空压力条件下进行气孔较少的、高品质的真空软钎焊处理。并且，通过进行真空处理时间＝工件·单位节拍待机时间这样的设定，能够在抽真空的中途阶段指定作为目标的真空压力(以下，称作目标压力)并进行减压，从而能够在最合适的真空压力条件下进行真空软钎焊。在此，工件·单位节拍待机时间是指，在将工件节拍输送单位输送距离(间距)后到达的位置处工件所停留的时间。
附图说明
图1表示作为本发明的实施方式的真空回流焊炉100的结构例的剖视图。
图2是表示腔室40的结构例的立体图。
图3A是表示软钎料3的真空脱气的例子(其一)的截面的工序图。
图3B是表示软钎料3的真空脱气的例子(其二)的截面的工序图。
图4是表示真空回流焊炉100的控制系统的结构例的框图。
图5是表示输送部13的结构例的剖视图。
图6A是表示工件1的输送例(其一)的剖视图。
图6B是表示工件1的输送例(其二)的剖视图。
图7A是表示工件1的输送例(其三)的剖视图。
图7B是表示工件1的输送例(其四)的剖视图。
图8A是表示工件1的输送例(其五)的剖视图。
图8B是表示工件1的输送例(其六)的剖视图。
图9是表示腔室40的控制例的线图。
图10是表示真空回流焊炉100的温度曲线的线图。
图11是表示真空回流焊炉100的控制例(其一)的流程图。
图12是表示真空回流焊炉100的控制例(其二)的流程图。
图13A是表示以往例的热风回流焊的例子(其一)的工序图。
图13B是表示以往例的热风回流焊的例子(其二)的工序图。
具体实施方式
本发明是为了解决这样的问题而做出的，其目的在于，提供能够以规定时间将腔室内维持成指定的真空压力、并且能够在被调整为最合适的真空压力后的腔室内进行软钎焊处理的软钎焊装置和真空软钎焊方法。
以下，参照附图说明作为本发明的实施方式的软钎焊装置和真空软钎焊方法。图1所示的真空回流焊炉100构成软钎焊装置的一个例子，该真空回流焊炉100用于在将例如用于安装功率器件、功率模块等的表面安装用的零件载置在印刷电路板上的规定位置并对该零件和印刷电路板进行软钎焊处理时在真空中进行脱泡·脱气处理。软钎焊处理的对象是印刷电路板、软钎料涂层零件、以及半导体晶圆等，以下，将软钎焊处理的对象总称为工件1。
真空回流焊炉100具有主体部10。主体部10构成马弗炉，例如，主体部10在中间层具有输送路径16，以该输送路径16为基准将主体部10分割成未图示的马弗炉上部和马弗炉下部，主体部10在里侧具有铰接机构，能够将马弗炉上部的盖打开而如双联页那样对输送路径16进行点检。
在主体部10的一侧设有输入口11，在主体部10的另一侧设有输出口12。在输入口11与输出口12之间的输送路径16上设有输送部13，作为输送部13，在本例子的情况下，可使用步进(walking-beam)式的输送机构70(参照图5～图8B)。采用该输送机构70，能够以规定的输送速度对工件1进行节拍进给。
在主体部10内，自输入口11起依次配置有预备加热部20、正式加热部30、腔室40以及冷却部50，对工件1进行节拍输送，使得工件1通过上述预备加热部20、正式加热部30、腔室40以及冷却部50而到达输出口12。
预备加热部20和正式加热部30构成加热部的一个例子，加热部采用热风循环加热方式。预备加热部20具有4个预备加热区域I～IV，用于对工件1进行逐渐加热(150℃－160℃－170℃－180℃左右)而使工件1达到规定温度(例如260℃)。预备加热区域I～预备加热区域IV配置在输送路径16的上方和下方。在与预备加热部20相邻的位置配置有作为第1加热部的正式加热部30，该正式加热部30用于在将工件1投入到腔室40内之前将该工件1加热到260℃左右。
在与正式加热部30相邻的位置配置有腔室40，腔室40用于在对工件1进行软钎焊处理时在真空环境下对工件1进行脱泡·脱气处理。图2所示的腔室40具有容器41、基座42以及升降机构43，示出了容器41离开基座42并停止在上方的规定位置处的状态。以下，将该容器41的停止位置称作原始位置Hp。原始位置Hp是容器41距基座42上的成为基准的位置的距离为高度h的上方位置。高度h只要是在将工件1自正式加热部30向基座42上输入时不产生障碍的高度即可。
容器41具有底面敞开型的框体构造，是通过例如将不锈钢制的箱状体倒置而配置为盖状而构成的。容器41的内部为空洞(空间)。容器41能够利用升降机构43进行上下移动。在此，在将工件1的输送方向称作x方向、将与该输送方向正交的方向称作y方向、将与x、y方向均正交的方向称作z方向时，在进行真空处理的时候，能够使容器41沿z方向上下移动。
在容器41的下方配置有基座42，在该基座42的下方配置有升降机构43。作为升降机构43，能够使用液压驱动式的工作缸、空气驱动式的工作缸等。
基座42具有比容器41的底面的大小大的平面和规定的厚度。基座42在与容器41的底面端部相抵接的位置具有气密用的密封构件48。作为密封构件48，由于对其要求耐热性，因此可使用例如氟系的密封件。
在基座42的上表面的大致中央部设有排气口201。在基座42的内部配置有一侧与排气口201相连接且另一侧与排气用的连接口202相连通的排气管(未图示)。连接口202例如以工件1的输送方向为基准，安装于基座42的成为工件1的输送方向的左侧和右侧中的一侧的侧面。连接口202与图4所示的电磁阀22相连接。
另外，在基座42的上表面的规定位置设有气体供给口203。在基座42的内部配置有一侧与气体供给口203相连接且另一侧与气体供给用的连接口204相连通的气体管(未图示)。连接口204安装于例如与基座42的连接口204正交的、基座42的另一侧面。连接口204与图4所示的开放阀25相连接。
另外，在容器41的顶面设有板式加热器44。板式加热器44构成第2加热部的一个例子，用于将工件1加热到规定温度(260℃左右)并保持该规定温度。该加热的目的在于，在将工件1投入到腔室40内之后，也能维持在将工件1投入该腔室40内之前的、通过正式加热部30而达到的规定温度。板式加热器44的加热方式是远红外线辐射板方式。板式加热器44并不限设于容器41的顶面，也可以设置于容器41的靠基座42的一侧。
在基座42的上表面的两侧的规定位置设有一对固定梁45、46。固定梁45、46构成输送部13的一个例子，例如，固定梁45配置在基座42的上表面的左侧端，固定梁46配置在基座42的上表面的右侧端，该固定梁45、46用于在腔室40内支承工件1的两侧。固定梁45、46由板状块体形成，在板状块体的上表面设有圆锥头部状的多个销47。在该例子中，每4个销47构成一组，且销47以规定的配置间距排列。销47以规定的配置间距排列的目的在于，能够应对多种长度的工件1而无障碍地支承该工件1。
在此，参照图3A和图3B说明软钎料3的真空脱气的例子。在该例子中，存在如下情况：在作为工件1的印刷线路板、半导体晶圆等特别是用于功率器件的基板5上形成焊盘电极4并在该焊盘电极4上形成软钎料3。基板5的尺寸例如为宽度×长度＝250mm×300mm左右。此外，本例子的焊盘电极4的尺寸为5mm×5mm左右。
图3A是软钎料3未变硬的、熔融软钎料7的状态。图中的空白形状(圆形、椭圆形等)是气孔2这部分，是在熔融软钎料7内意外生成的空气的积存部。随着腔室40内的真空压力变低(真空度变高)，熔融软钎料7内的空气汇集而使气孔2的形状不断变大。
在抽真空处理中，气孔2被向外部吸引而成为在该气孔2与软钎料之间的边界面产生压力差那样的状态。使熔融软钎料7内的气孔2向外部脱出(对气孔2进行脱泡·脱气)。
图3B所示的软钎料3是容器41内的压力达到了目标压力的熔融状态。在本发明中，在如后述那样达到预先设定好的目标压力后进行控制，以将该目标压力维持规定时间。由于利用恒定压力的抽真空使如此达到了目标压力的熔融状态下的软钎料的气孔2逐渐地脱泡·脱气，因此能够避免以往产生的、气孔2涨裂(爆裂)而使焊剂飞散、软钎料飞散的情况发生。仅在软钎料3的外表面附近残留有较小形状的气孔。在该状态下将工件1冷却。由此，能够在焊盘电极4上形成气孔2减少了的软钎料3。
接着，参照图4说明真空回流焊炉100的控制系统的结构例。图4所示的真空回流焊炉100的控制系统包括操作部21、电磁阀22、泵23、压力传感器24、开放阀25、到达传感器26、升降机构43、板式加热器44以及控制单元60，以便对预备加热部20、正式加热部30、腔室40、冷却部50以及输送机构70进行控制。控制单元60具有控制部61、存储器部62以及时序发生部63等。
操作部21与控制单元60相连接，通过向控制部61输入腔室40内的真空压力、真空压力维持时间等而对输入腔室40内的真空压力、真空压力维持时间等进行设定。作为操作部21，能够使用液晶显示面板、0-9数字键等。利用操作部21输入而设定的真空压力为1个或多个。例如，能够设定真空脱泡·脱气处理时的第1目标压力P1、第2目标压力P2。第1目标压力P1、第2目标压力P2的设定是为了设定真空压力而进行真空软钎焊处理。将第1目标压力P1、第2目标压力P2作为操作数据D21向控制部61输出。当然，在操作部21设有未图示的“开始按钮”，该开始按钮用于向控制部61发出“开始”指示。
输送机构70设于输送部13并与控制单元60相连接。自控制单元60向输送机构70输出输送控制信号S13。输送控制信号S13是用于使移动梁18、28工作而对工件1进行节拍进给(参照图5～图8)的信号。
预备加热部20与控制单元60相连接。自控制单元60向预备加热部20输出预备加热控制信号S20。预备加热控制信号S20是用于对4个预备加热区域I～IV进行控制以使预备加热部20的加热器、风扇等工作而使工件1达到规定温度(例如260℃)的信号。
正式加热部30与控制单元60相连接。自控制单元60向正式加热部30输出正式加热控制信号S30。正式加热控制信号S30是用于使正式加热部30的加热器、风扇等工作而将工件1加热到260℃的信号。
升降机构43与控制单元60相连接。自控制单元60向升降机构43输出升降控制信号S43。升降控制信号S43是用于使容器41升降的信号。
板式加热器44与控制单元60相连接。自控制单元60向板式加热器44输出加热器控制信号S44。加热器控制信号S44是用于将密闭状态的容器41内维持为规定温度的信号。
电磁阀22与控制单元60相连接。作为电磁阀22，能够使用真空控制用的节流阀。自控制单元60向电磁阀22输出电磁阀控制信号S22。电磁阀控制信号S22是用于对电磁阀22的阀开度进行控制的信号。
泵23与控制单元60相连接。作为泵23，能够使用回转式(螺旋桨)、往复式(活塞)等真空泵。自控制单元60向泵23输出泵控制信号S23。泵控制信号S23是用于对泵23的输出进行控制的信号。
到达传感器26连接于控制单元60。在进行脱泡·脱气处理时，到达传感器26产生到达检测信号S26。到达检测信号S26是表示工件1有无到达腔室40内的信号，自到达传感器26向控制单元60输出到达检测信号S26。作为到达传感器26，能够使用反射型或透射型的光学传感器。
压力传感器24连接于控制单元60。压力传感器24构成检测部的一个例子，在进行脱泡·脱气处理时，该压力传感器24产生压力检测信号S24。压力检测信号S24是表示腔室40内的压力的信号，自压力传感器24向控制单元60输出压力检测信号S24。作为压力传感器24，能够使用隔膜真空计、热电偶真空计、皮拉尼真空计、以及潘宁真空计等。
开放阀25的一侧与图2所示的基座42的连接口204相连接，开放阀25的另一侧与未图示的N2(氮气)储气罐、H2(氢气)储气罐等气体供给部29相连接。气体供给部29具有未图示的比例电磁阀。气体供给部29只要能够向腔室40内供给N2气体(非活性气体)和H2气体(还原用的活性气体)中的至少任意一种气体即可。比例电磁阀用于对N2气体、H2气体等的流入量进行调整。自控制单元60向开放阀25输出开放阀控制信号S25。开放阀控制信号S25是用于对开放阀25进行控制的信号。
作为开放阀25，能够使用例如具有初始开放阀和主开放阀的开放阀。初始开放阀具有规定的口径，其口径小于主开放阀的口径。初始开放阀是在要将气体向腔室40流入的流入量抑制得较少时、在主开放阀的前段(预动作)动作中使用的。主开放阀的口径大于初始开放阀的口径，从而通过主开放阀的气体的流入量大于通过初始开放阀的气体的流入量。通过对开放阀25进行控制，能够在真空减压过程中将腔室40内调整为多阶段的目标压力(Pa)。
冷却部50与控制单元60相连接。自控制单元60向冷却部50输出冷却控制信号S50。冷却控制信号S50是用于对换热器、风扇等进行控制的信号。冷却部50的冷却方式为涡轮风扇(氮气气氛)。
控制单元60具有控制部61、存储器部62以及时序发生部63。控制单元60还具有未图示的模拟/数字转换器、振荡器等。存储器部62连接于控制部61，在存储器部62中存储有控制数据D62。控制数据D62是用于对预备加热部20、电磁阀22、泵23、开放阀25、正式加热部30、升降机构43、板式加热器44、冷却部50以及输送机构70进行控制的数据。作为存储器部62，能够使用只读存储器(Read Only Memory：ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory：RAM)、以及硬盘驱动器(Hard Disk Drive：HDD)等。
控制部61根据压力检测信号S24对真空压力进行调整并对电磁阀22、泵23、开放阀25进行控制而将真空压力保持规定时间。作为控制部61，能够使用中央处理装置(CentralProcessing Unit：CPU)。
例如，在要将设定好的真空压力保持规定时间时，控制部61根据压力检测信号S24进行控制而将泵23维持为规定的转速，并且对气体向腔室40内流入的流入量进行控制，从而将设定好的真空压力保持规定时间。此时，控制部61对开放阀25进行控制而对气体的流入量进行调整。对气体的流入量进行调整的目的在于，以设定好的真空压力将腔室40内保持规定时间。能够利用该控制将腔室40内维持为指定的真空压力。由此，能够使熔融软钎料7内的气孔2逐渐脱气·脱泡。因而，能够防止气孔2涨裂(爆裂)而产生焊剂飞沫、软钎料飞散等情况。
另外，在要将设定好的真空压力保持规定时间时，控制部61根据压力检测信号S24进行控制而使气体向腔室40内流入的流入量恒定，并且对泵23的转速进行控制，将设定好的真空压力保持规定时间。利用该控制，也能够将腔室40内维持为指定的真空压力。由此，能够使熔融软钎料7内的气孔2逐渐脱气·脱泡。能够进行气孔2较少的、高品质的真空软钎。
除了存储器部62连接于控制部61以外，时序发生部63也连接于控制部61。向时序发生部63输入自未图示的振荡器获得的基准时钟信号并自控制部61向时序发生部63输入控制命令，从而产生所述预备加热控制信号S20、电磁阀控制信号S22、开放阀控制信号S25、正式加热控制信号S30、升降控制信号S43、加热器控制信号S44、冷却控制信号S50以及输送控制信号S70。
接着，参照图5～图9说明输送机构70的结构例、工件1的输送例(其一～其六)以及腔室40的控制例。在图5中，步进式的输送机构70具有固定梁17、27和移动梁18、28。移动梁18、28的进给间距例如为400mm左右。在此，以腔室40为基准，将工件1被输入过来的一侧设为输入侧，将工件1被输出的一侧设为输出侧。输入侧的固定梁17设于图1所示的预备加热部20和正式加热部30，输出侧的固定梁27设于冷却部50。
在工件1的输送路径16的两侧各设有一对固定梁17、27。移动梁18、28以能相对于两侧的固定梁17、27分别沿上下方向和左右方向移动的方式工作(参照图中的(1)～(4)：步进式)。在图中，附图标记a是移动梁18、28的各自的原始位置Hp。能够在输入侧和输出侧分别独立地对移动梁18、28进行驱动。
例如，使输入侧的移动梁18按照轨迹(1)沿垂直方向(a→b)上升并自固定梁17(固定梁45)接收工件1。接下来，使移动梁18在载置了工件1的状态下按照轨迹(2)沿水平方向(b→c)移动并按照轨迹(3)沿垂直方向(c→d)下降，在将工件1载置在固定梁17(固定梁45)上之后，使移动梁18按照轨迹(4)沿水平方向(d→a)移动而返回到原始位置Hp。通过这样设置来对工件1依次进行节拍进给。
另外，使输出侧的移动梁28按照轨迹(1)沿水平方向(a→b)移动。接下来，使移动梁28按照轨迹(2)沿垂直方向(b→c)上升。由此，使移动梁28自固定梁45(固定梁27)接收工件1。然后，使移动梁28在载置了工件1的状态下按照轨迹(3)沿水平方向(c→d)移动。之后，使移动梁28按照轨迹(4)沿垂直方向(d→a)下降而将工件1载置于固定梁27，之后返回到原始位置Hp。通过这样设置来以规定的输送速度对工件1依次进行节拍进给(在纸面上自右侧向左侧依次输送工件1)。
输出工件时的动作
在图5所示的固定梁45、46(参照图2)上载置有工件1，容器41在不影响输送部13的输送动作的位置处停止。将该位置设为腔室40的原始位置Hp，使容器41在此待机。在以这些动作为前提将图5所示的固定梁45上的工件1自腔室40输出的情况下，在图6A中，使移动梁28按照轨迹(1)沿水平方向(a→b)移动，之后，使移动梁28按照轨迹(2)沿垂直方向(b→c)上升并自基座42上的固定梁45接收工件1。此时，移动梁28自固定梁45的下方以托起工件1的方式接住工件1。
之后，在图6B中，使移动梁28按照轨迹(3)以举着工件1的方式沿水平方向(c→d)移动，并使移动梁28按照轨迹(4)沿垂直方向(d→a)下降。由此，能够将自腔室40接收到的工件1交接至冷却部50。之后，使移动梁28在输出侧的原始位置Hp＝a处待机。
输入工件时的动作
并且，在图7A中，在输入侧，使移动梁18按照轨迹(1)沿垂直方向(a→b)上升，通过使该移动梁18上升，从而自正式加热部30的固定梁17接收工件1。之后，使移动梁18按照轨迹(2)沿水平方向(b→c)移动，然后按照轨迹(3)沿垂直方向(c→d)下降。通过使移动梁18下降，从而将工件1载置于基座42上的固定梁45。
之后，在图7B中，使移动梁18按照轨迹(4)沿水平方向(d→a)移动而返回到输入侧的原始位置Hp＝a。由此，使移动梁18在腔室40的输入侧待机，以向输入接下来的工件1过渡(节拍进给)。
另一方面，在图8A中，若移动梁18离开腔室40，则在腔室40中升降机构43工作而使容器41自原始位置Hp下降。在利用未图示的升降机构43进行的下降结束之后，成为容器41按压基座42的状态。此时，图2所示的容器41的底部端边抵接于密封构件48。由此，使容器41内成为密室状态。之后，对腔室40进行抽真空。
制成密室时的动作
在使容器41内成为密闭空间之后，利用泵23进行抽真空处理。在此，参照图9说明腔室40的控制例。在该例子中，举出设定第1目标压力P1和第2目标压力P2并对腔室40进行抽真空处理的情况。在图9中，纵轴是容器41内的真空压力(Pa)(压力)，横轴是与真空脱泡·脱气处理有关的时间，抽取真空回流焊处理的一系列的动作时间中的时刻t5～时刻t6(sec)并进行表示。图中的较粗的折线图形是表示腔室40的真空压力控制特性的曲线(真空压力控制曲线)。
在该例子中，设定第1目标压力P1，在时刻t51～时刻t52将图2所示的容器41内自大气压(大约10万Pa)抽真空(减压)至第1目标压力P1。P1例如为5万Pa。时刻t51是减压开始时刻，时刻t52是第1目标压力P1的实现时刻。之后，在时刻t52～时刻t53期间将容器41内的真空压力维持为第1目标压力P1。图中的T1是第1真空压力维持时间(期间：减压设定时间)，是自时刻t53减去t52而得到的时间。
对于真空压力维持时间T1，在使例如自减压开始起到真空破坏为止的指定时间为60(sec)的情况下，T1＝10(sec)左右。然后，设定第2目标压力P2，在时刻t53～时刻t54期间将容器41内的真空压力抽真空(减压)至第2目标压力P2。P2为例如1000Pa。时刻t53是减压重新开始时刻，时刻t54是第2目标压力P2的实现时刻。之后，在时刻t54～时刻t55期间将容器41内的真空压力维持为第2目标压力P2。
图中的T2是第2真空压力维持时间(减压设定时间)，是自时刻t55减去时刻t54而得到的时间。真空压力维持时间T2例如为15(sec)左右。并且，在时刻t55开始破坏容器41的真空状态，在时刻t55～时刻t56期间使容器41内恢复到大气压。时刻t55是真空破坏时刻，时刻t56是真空破坏结束时刻。
由此，在指定时间内的减压过程中，能够设定任意的真空压力维持时间T1、T2并将腔室40的真空压力减压调整至多阶段的第1目标压力P1、第2目标压力P2。
此外，也能够在自真空破坏向大气压返回的过程中进行用于将本发明的设定好的真空压力保持规定时间的控制。例如，在自真空破坏过渡时的第2目标压力P2向第1目标压力P1升压时，也可以设定中间压力P12。例如，在时刻t551将真空压力设定成中间压力P12，之后维持该中间压力P12，直到时刻t552。自时刻t552减去t551而得到的时间成为真空破坏时的真空压力维持时间T3。之后，在时刻t552，将真空压力再次设定成第1目标压力P1，之后维持第1目标压力P1，直到时刻t556。真空破坏时的第1目标压力P1的真空压力维持时间为T4。真空压力维持时间T4是自时刻t56减去t553而得到的时间。也可以是，在经过真空压力维持时间T4后、即在时刻t56～时刻t6期间使容器41内恢复到大气压。
由此，在真空破坏时，也能够多阶段地设定目标压力P12、P1等并进行升压。因而，构成真空时和将真空破坏时均能够以期望的温度和目标的真空压力对工件1进行真空脱气软钎焊处理。通过如此按阶段进行减压·升压，能够防止焊剂飞沫·软钎料飞散。
密室敞开时的动作
在完成真空脱泡·脱气处理之后，使升降机构43做动作，从而使容器41与图8的(A)所示的基座42分开。此时，压在基座42上的状态下的容器41的底部端边与密封构件48分离。通过如图8的(B)所示使容器41与基座42分开，从而使容器41内成为敞开空间。由此，构成了真空回流焊炉100，并设定了用于维持各个阶段的目标压力P1、P2、P12等的时间，从而能够构成能对该真空压力维持时间进行调整的真空软钎焊系统。
接着，关于本发明的真空软钎焊方法，参照所述工件1的节拍进给和图10～图12来对真空回流焊炉100的控制例进行说明。图10示出真空回流焊炉100的温度曲线。在图10中，纵轴表示预备加热区域I～预备加热区域IV、正式加热区域V、真空脱气区域VI以及冷却区域VII的温度(℃)，横轴表示经过时刻t1～经过时刻t6(sec)。图中的较粗的曲线表示真空回流焊炉100的炉内温度特性。
图11和图12所示的流程图是以工件1为基准的控制例，在腔室40的输入侧和输送侧还同时进行其他工件1的处理，但为了容易理解说明，着眼于该腔室40的前后的1个工件1的运动进行说明。
采用该例子的真空软钎焊方法，在要在真空环境下对工件1进行软钎焊处理的情况下，设定如下的控制条件。
i.利用操作部21对多个真空压力(目标压力P1、P2等)和用于保持各个真空压力的规定的时间(真空压力维持时间T1、T2等)进行设定。
ii.在将工件1向腔室40内投入之前，将工件1加热到规定温度。
iii.在将工件1投入到腔室40内时，将工件1的温度保持为向腔室40内投入前的工件1的规定温度。
将这些条件作为真空软钎焊处理的控制条件，在图11所示的步骤ST1(工序)中，控制部61执行初始设定。在该初始设定中，使用操作部21向控制部61输入腔室40内的真空压力的值来设定第1目标压力P1和第2目标压力P2。另外，还能够设定真空压力维持时间T1和真空压力维持时间T2。此外，对于腔室40内所设定的真空压力，其并不限于第1目标压力P1和第2目标压力P2这两个压力值，即可以是，输入多个目标值，也可以是，目标压力为1个。将第1目标压力P1、第2目标压力P2等作为操作数据D21向控制部61输出。
在步骤ST2中，控制部61等待开始指令。通过操作者将设于操作部21的开始按钮按下等，则发出开始指示。在步骤ST2中，若控制部61接收到开始指示，则向步骤ST3过渡，在步骤ST3中，控制部61执行输送机构70的驱动控制。此时，自控制单元60向输送机构70输入输送控制信号S13，根据该输送控制信号S13使移动梁18、28工作而对工件1进行节拍进给(参照图6A～图8B)。
在步骤ST4中，控制部61对工件1执行预备加热处理。此时，自控制单元60向预备加热部20输入预备加热控制信号S20，根据该预备加热控制信号S20使4个预备加热区域I～IV工作而进行逐渐加热(150℃→160℃→170℃→180℃左右)，使得工件1达到规定温度(例如260℃)。
例如，如图10的温度曲线所示，在预备加热区域I中，在时刻t0～时刻t1期间将炉内温度自常温加热到130℃左右。在预备加热区域II中，在时刻t1～时刻t2期间将炉内温度自130℃加热到160℃左右。在预备加热区域III中，在时刻t2～时刻t3期间将炉内温度加热到160℃～170℃左右。在预备加热区域VI中，在时刻t3～时刻t4期间将炉内温度加热到170℃～180℃左右。
在步骤ST5中，控制部61对工件1执行正式加热处理。此时，自控制单元60向正式加热部30输入正式加热控制信号S30，根据该正式加热控制信号S30使正式加热部30的加热器、风扇等工作而将工件1加热到260℃。根据图10所示的温度曲线，在正式加热区域V中，在时刻t4～时刻t5期间将炉内温度加热到180℃～240℃左右。
在步骤ST6中，控制部61对工件1执行真空脱泡·脱气处理。此时，若利用输送机构70将工件1输入到基座42上(参照图7B)，则到达传感器26检测出工件1到达腔室40内并将到达检测信号S26输出至控制单元60。
根据该例子的真空脱泡·脱气处理，向图12所示的子程序过渡，在子程序的步骤ST61中，控制部61对在基座42上是否接收到工件1进行判断。此时，控制部61对到达传感器26是否产生到达检测信号S26而工件1是否到达进行判断。控制单元60在没有获得表示工件1到达的到达检测信号S26的情况下保持待机。
在控制单元60获得表示工件1到达的到达检测信号S26的情况下，向步骤ST62过渡，在步骤ST62中，控制部61执行腔室40的下降控制。自控制单元60向升降机构43输入升降控制信号S43，使未图示的工作缸等工作而使容器41成为密闭状态。
另外，自控制单元60向板式加热器44输入加热器控制信号S44，板式加热器44根据该加热器控制信号S44将工件1的温度维持为260℃。在该例子中，在图10所示的真空脱气区域VI中，在时刻t5～时刻t6期间将容器41内温度维持在235℃～240℃左右。
之后，在步骤ST63中，控制部61使腔室40内的抽真空处理开始执行。在该抽真空处理中，自控制单元60向开放阀25输入开放阀控制信号S25，使初始开放阀和主开放阀均成为“全闭”。另外，自控制单元60向电磁阀22输入电磁阀控制信号S22，根据该电磁阀控制信号S22对阀进行驱动而使阀开度成为“全开”。
然后，在步骤ST64中，为了使腔室40内为设定好的第1目标压力P1，控制部61对电磁阀22和泵23进行控制而对腔室40内进行抽真空处理。在阀开度成为“全开”的前后，自控制单元60向泵23输入泵控制信号S23，泵23根据该泵控制信号S23对腔室40内进行抽真空。例如，泵23以利用恒定的吸入量将容器41内的空气抽出的方式工作。
之后，在步骤ST65中，控制部61对腔室40内的真空压力是否达到第1目标压力P1进行判断。此时，压力传感器24对腔室40内的压力进行检测并将压力检测信号S24(压力检测信息)输出到控制单元60。在控制单元60中，控制部61根据压力检测信号S24对腔室40内的真空压力进行检测(验证)。例如，根据信号强度(使电流值、电压值等二值化而得到的信息)来计算压力或参照预先将信号强度与检测压力之间的关系写入ROM等而得到的表。
在真空压力没有达到第1目标压力P1的情况下，向步骤ST66过渡，在步骤ST66中，控制部61使对腔室40内进行的抽真空处理继续。在该抽真空继续处理中，根据腔室40内的压力检测信号S24和设定好的真空压力对该腔室40内的真空压力进行调整。例如，对电磁阀22、开放阀25进行控制，以消除检测压力与基于信号强度进行计算的计算压力值之间产生的差值。
在腔室40内的真空压力变低的情况下，向开放阀25输入开放阀控制信号S25，根据开放阀控制信号S25使初始开放阀、主开放阀等工作，从而向腔室40内供给N2气体、H2气体等。
在真空压力达到第1目标压力P1的情况下，在步骤ST67中，控制部61使第1目标压力P1仅维持规定的时间(真空压力维持时间T1等)。在此，控制部61使电磁阀22的阀开度为“全闭”或关闭开放阀25，在真空压力维持时间T1期间以第1目标压力P1来保持腔室40内的真空压力。通过例如以下方式来判断有无经过真空压力维持时间T1：在时刻t52起动计时器，进行时间信息的一致性比较等来检测时间已到(time up)。在要使腔室40内的真空压力降低的情况下，使阀开度为“全开”并进行抽真空。
之后，若经过真空压力维持时间T1，则在步骤ST68中，控制部61对电磁阀22、泵23以及开放阀25进行控制以设定第2目标压力P2并再次开始对腔室40内进行抽真空处理。在开放阀25中，使初始开放阀和主开放阀均成为“全闭”。
然后，在步骤ST69中，控制部61对腔室40内的真空压力是否达到第2目标压力P2进行判断。此时，压力传感器24对腔室40内的压力进行检测并将压力检测信号S24输出到控制单元60。在控制单元60中，控制部61根据压力检测信号S24对腔室40内的真空压力进行检测。判断基准如在步骤ST65中说明那样。
在真空压力没有达到第2目标压力P2的情况下，向步骤ST70过渡，在步骤ST70中，控制部61使对腔室40内进行的抽真空处理继续。在该抽真空继续处理中，根据腔室40内的压力检测信号S24和设定好的真空压力对该腔室40内的真空压力进行调整。此时的调整方法如在步骤ST67中说明那样。
在真空压力达到第2目标压力P2的情况下，在步骤ST71中，控制部61使第2目标压力P2维持规定的时间(真空压力维持时间T2等)。在此，控制部61对电磁阀22和开放阀25进行调整而在真空压力维持时间T2期间以第2目标压力P2来保持腔室40内的真空压力。在真空处理时间＝工件·单位节拍待机时间这样的设定中，真空压力维持时间T2是能够不妨碍节拍输送地在真空处理时间内维持第2目标压力P2的最大限度可设定的时间。只要缩短工件·单位节拍待机时间，该真空回流焊炉的生产率就提高。
然后，在步骤ST72中，控制部61对是否完成了真空脱气进行判断。基于如下方式进行此时的判断：对自在真空压力达到第2目标压力P2的同时起动的计时器(未图示)输出的经过时间值Tx和真空压力维持时间T2进行比较，对Tx是否等于T2进行检测。在Tx＜T2的情况下继续进行监视。通过该监视，能够进行将腔室40内的真空压力在指定时间内保持为恒定气压的软钎焊(气孔去除)处理(真空脱泡·脱气处理)。
在Tx＝T2的情况下，使监视结束并向步骤ST73过渡，在步骤ST73中，控制部61使腔室40内的真空破坏开始。在该真空破坏中，例如，使泵23停止并使开放阀25工作，向腔室40内供给N2气体而提高容器41内的真空压力。当然，也可以是，多阶段地设定目标压力P12、P1等并进行升压(参照图9的波状线特性)。
在腔室40内的真空压力成为大气压的情况下，向步骤ST74过渡，在步骤ST74中，控制部61对升降机构43进行控制而使容器41上升。自控制单元60向升降机构43输入升降控制信号S43，根据该升降控制信号S43使未图示的工作缸等工作而使容器41为敞开状态。
然后，在步骤ST75中，控制部61执行工件输出处理。自控制单元60向输送机构70输入输送控制信号S70，根据该输送控制信号S70使移动梁28工作而对工件1进行节拍进给(参照图6A)。
之后，在步骤ST76中，控制部61与是否已将工件1自基座42上输送到冷却部50相对应地使控制分支。在没有将工件1自基座42上移动到冷却部50的情况下，返回到步骤ST75继续进行工件1的输出处理。若利用输送机构70将工件1自基座42上输出，则将接下来的工件1向基座42上输入。
在将工件1交接到冷却部50的情况下，返回主程序的步骤ST6，并自步骤ST6向步骤ST7过渡。在步骤ST7中，控制部61执行工件1的冷却处理。此时，自控制单元60向冷却部50输入冷却控制信号S50，根据该冷却控制信号S50使换热器、风扇等工作而将工件1冷却到常温附近。在图10所示的冷却区域VII中，在时刻t6～时刻t7期间将炉内温度冷却到235℃～常温左右。由此，能够以期望的温度、在该例子中以260℃对工件1进行真空脱气软钎焊处理。
然后，在步骤ST8中，控制部61对输送机构70进行控制而将工件1自冷却部50向外部输出(参照图6A、图6B)。之后，在步骤ST9中，控制部61执行是否所有的工件1均完成了真空软钎焊处理的判断。在并非所有的工件1均完成真空软钎焊处理的情况下，返回步骤ST3而继续进行工件1的输入处理、工件1的加热处理、工件1的真空脱泡·脱气处理以及工件1的冷却处理。在所有的工件1均完成真空软钎焊处理的情况下，使控制结束。
如上所述，作为实施方式的真空回流焊炉100包括控制部61，该控制部61用于根据腔室40内的压力检测信号S24朝向设定好的真空压力来调整腔室40内的真空压力并将设定好的真空压力保持规定时间。
根据该结构，由于能够多阶段地且在任意时间内将腔室40内恒压维持为指定的真空压力，因此能够在被调整为最合适的真空压力后的腔室40内进行软钎焊处理。
采用本发明的真空软钎焊方法，在真空软钎焊工序中，能够通过反馈控制使腔室40内实现恒定的真空压力(压力恒定调整机构)，在该反馈控制中，一边利用泵23对腔室40进行减压，一边随时监视腔室40内的压力，以根据情况来适量地混入N2等非活性气体。由此，能够防止焊剂飞沫、软钎料飞散等，从而能够在设定好的真空压力条件下进行气孔2较少的、高品质的真空软钎焊处理。
此外，在使子程序的步骤ST75和主程序的步骤ST8的控制连动的情况下，也可以省略该步骤ST8的控制。能够减轻控制部61对工件1的输送进行的控制。
在所述例子中，说明了在多阶段地调整腔室40内的真空压力时、根据腔室40内的压力检测信号S24来朝向指定的真空压力对开放阀25进行反馈控制的方法，但并不限于此。也可以采用如下那样的反馈控制方法，即，根据压力检测信号S24来限制泵23的旋转量，从而实现恒定的真空压力。
另外，也可以采用如下方式，即，不以恒定的速度对腔室40内进行减压，而是任意地改变减压速度(使减压速度可变)来防止焊剂、软钎料等的飞沫。并且，也可以采用通过混入N2以外的气体来实现恒定的真空压力的方法。采用这些方法，也能够将腔室40内维持为指定的真空压力(气压)。
如此安装的工件1能够根据诸多条件对所要设定的真空压力、设定好的真空压力进行保持的时间等进行适当设定。例如，在将工件1根据单位节拍待机时间而滞留于预备加热区域I、II、III、IV的时间和滞留于正式加热区域V的时间分别设为TA、将滞留于腔室40中的真空脱气区域VI的时间设为TB、将滞留于冷却区域VII的时间设为TC时，设定成满足TC≤TB≤TA的关系(参照图9)。若保持该关系，则在工件·节拍输送和真空脱泡·脱气处理中能够在不伴随有碰撞等控制漏洞的前提下进行真空脱泡·脱气处理。
此外，也可以是，使控制部61具有修正计算功能，相对于通过操作部21设定后的腔室40内的真空压力、真空压力维持时间等而对工件1的单位节拍待机时间等实施修正计算，以避免所述控制漏洞。
另外，在图9中，在实线所示的真空压力控制特性中，θ1、θ2是构成真空时的真空压力控制曲线的斜率，θ3～θ5是将真空破坏时的真空压力控制曲线的斜率。能够通过对泵23的输出、开放阀25的阀开度进行控制来调整这些斜率θ1～θ5(使这些斜率θ1～θ5变化)。因而，能够设定最适合于工件·节拍输送和真空脱泡·脱气处理的条件，从而能够提高该真空回流焊炉的生产率。
产业上的可利用性
本发明能够极佳地应用于如下真空回流焊炉，该真空回流焊炉具有在将表面安装用的零件等载置在基板上的规定位置并对该零件和基板进行软钎焊处理时对真空熔融状态下的软钎料进行脱气的功能。
附图标记说明
10、主体部；11、输入口；12、输出口；13、输送部；16、输送路径；17、27、固定梁；18、28、移动梁；20、预备加热部(加热部)；21、操作部；23、泵；24、压力传感器；25、开放阀；26、到达传感器；29、气体供给部；30、正式加热部(第1加热部)；40、腔室；41、容器；42、基座；43、升降机构；44、板式加热器(第2加热部)；45、46、固定梁(支承部)；47、销；48、密封构件；50、冷却部；100、真空回流焊炉。

Claims (9)

1.一种软钎焊装置，其中，
该软钎焊装置包括：
腔室，其能够在真空环境下对工件进行软钎焊处理；
操作部，其输入并设定所述腔室内的多个真空压力；
泵，其对所述腔室内进行抽真空；
检测部，其对所述腔室内的压力进行检测；以及
控制部，其用于根据自所述检测部输出的腔室内的压力检测信息调整至由所述操作部设定好的多个真空压力并从开始减压起逐阶段地进行多阶段减压，并且以设定好的各个真空压力保持规定时间。
2.根据权利要求1所述的软钎焊装置，其中，
该软钎焊装置包括气体供给部，该气体供给部向所述腔室内供给非活性气体和活性气体中的至少任意一种气体，
所述控制部对自所述气体供给部向所述腔室内供给的所述气体的流入量进行了调整。
3.根据权利要求2所述的软钎焊装置，其中，
在要将设定好的多个所述真空压力保持规定时间时，所述控制部根据来自所述检测部的腔室内的压力检测信息进行控制而将所述泵维持为规定的转速，并且对所述气体向所述腔室内流入的流入量进行控制，从而将设定好的多个所述真空压力保持规定时间。
4.根据权利要求2所述的软钎焊装置，其中，
在要将设定好的多个所述真空压力保持规定时间时，所述控制部根据来自所述检测部的腔室内的压力检测信息进行控制而使所述气体向所述腔室内流入的流入量恒定，并且对所述泵的转速进行控制，从而将设定好的多个所述真空压力保持规定时间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的软钎焊装置，其中，
该软钎焊装置包括用于在将所述工件投入到所述腔室内之前将该工件加热到规定温度的第1加热部。
6.根据权利要求5所述的软钎焊装置，其中，
该软钎焊装置包括用于在将所述工件投入到了所述腔室内时将投入到腔室内之前被加热到规定温度后的工件保持为规定温度的第2加热部。
7.一种真空软钎焊方法，其中，
该真空软钎焊方法包括如下工序：
输入并设定多个能够在真空环境下对工件进行软钎焊处理的腔室内的真空压力的工序；
对多个所述真空压力被设定好后的所述腔室内进行抽真空的工序；
对该腔室内的压力进行检测的工序；
根据所述腔室内的压力检测信息和设定好的多个真空压力对该腔室内的多个真空压力进行调整并从开始减压起逐阶段地进行多阶段减压的工序；
以设定好的各个真空压力保持规定时间的工序；以及
在多个所述真空压力被调整后的所述腔室内进行软钎焊处理的工序。
8.根据权利要求7所述的真空软钎焊方法，其中，
该真空软钎焊方法包括在将所述工件投入到所述腔室内之前将工件加热到规定温度的工序。
9.根据权利要求8所述的真空软钎焊方法，其中，
该真空软钎焊方法包括加热工序，在该加热工序中，在将所述工件投入到了所述腔室内时将在投入到腔室内之前被加热到规定温度的工件保持为规定温度。
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