DE112008000853T5

DE112008000853T5 - Dekompressions-Heizgerät, Heizverfahren damit und Verfahren zur Herstellung eines Elektronikprodukts

Info

Publication number: DE112008000853T5
Application number: DE112008000853T
Authority: DE
Inventors: Sotaro Toyota-shi Oi; Masanari Toyota-shi Matsuura; Tomoyuki Kubota; Masaya Tsuruta
Original assignee: Hirata Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Hirata Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2010-01-28
Anticipated expiration: 2028-12-09
Also published as: US20100121479A1; KR101006632B1; WO2009090808A1; US8271124B2; CN101642003A; DE112008000853B4; JP4263761B1; CN101642003B; KR20090103942A; JP2009170705A

Abstract

Dekompressions-Heizgerät mit einer Wärmebehandlungskammer, die eine Auslassöffnung umfasst, wobei das Heizgerät dazu geeignet ist, ein Objekt, das in der Wärmebehandlungskammer angeordnet ist, unter Atmosphärendruck auf eine Vorerwärmtemperatur vorzuwärmen und das Objekt unter herabgesetztem Druck auf eine höhere Temperatur als die Vorerwärmtemperatur zu erwärmen, wobei das Heizgerät umfasst:
ein Heizelement zum Erwärmen des Objekts in der Wärmebehandlungskammer;
ein Kontakt-Temperaturmessteil, das sich in Kontakt mit dem Objekt befindet, zum Messen der Temperatur des Objekts in der Wärmebehandlungskammer;
ein Nichtkontakt-Temperaturmessteil, das sich nicht in Kontakt mit dem Objekt befindet, zum Messen der Temperatur des Objekts in der Wärmebehandlungskammer; und
ein Regelungsteil zum Regeln des Heizelements und Einstellen des Nichtkontakt-Temperaturmessteils,
wobei das Regelungsteil dazu geeignet ist:
den Nichtkontakt-Temperaturmessteil einzustellen, um eine Differenz eines Messwerts des Nichtkontakt-Temperaturmessteils bezüglich eines Messwerts des Kontakt-Temperaturmessteils während des Vorerwärmens unter Atmosphärendruck zu beseitigen; und
das Heizelement auf der Grundlage des Messwerts des...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heiztechnik zum Erwärmen eines unter herabgesetztem Druck stehenden Objekts. Die vorliegende Erfindung betrifft zum Beispiel ein Heizgerät zum Lötverbinden bzw. Verbinden durch Löten einer Platine mit einem unter herabgesetztem Druck befindlichen Elektronikprodukt sowie ein Heizverfahren damit. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Elektronikprodukts durch das Heizgerät.
Stand der Technik
Als ein Verfahren zur Herstellung eines Elektronikprodukts, das durch Lötverbinden eines ersten Verbindungselements (z. B. eines Substrats) mit einem zweiten Verbindungselement (z. B. einem Elektronikbauteil) hergestellt wird, gibt es ein Verfahren, das durchgeführt wird, indem Lot auf das erste Verbindungselement aufgebracht wird, das zweite Verbindungselement darauf angeordnet wird und beide in einem Heizgerät erwärmt werden, um sie miteinander zu verlöten. Bei diesem Lötverbinden unter Verwendung eines solchen Heizverfahrens können jedoch Löcher (im Folgenden als Hohlräume bezeichnet) in einem Lötverbindungsabschnitt erzeugt werden. Das Vorhandensein der Hohlräume kann ein Ablösen des Verbindungsabschnitts oder eine Verringerung der Wärmeleitfähigkeit von dem zweiten Verbindungselement (dem Elektronikbauteil) zu dem ersten Verbindungselement (dem Substrat) bewirken.
Um eine Verringerung der Produktmenge, hervorgerufen durch die Hohlräume, zu vermeiden, wird daher manchmal ein Dekompressions-Heizgerät zum Lötverbinden unter herabgesetztem Druck verwendet. Selbst wenn Gas in das Lot gelangt und unter herabgesetztem Druck Hohlräume erzeugt werden, ziehen sich die Hohlräume zusammen, wenn durch Zufuhr eines Inertgases der Druck wieder auf Atmosphärendruck gebracht wird. Ein Verfahren zum Herstellen eines Elektronikbauteils durch Lötverbinden unter herabgesetztem Druck ist in der Patentschrift 1 offenbart.
Liste zitierter Druckschriften
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2005-205418A
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Indessen werden bei der Herstellung eines Elektronikprodukts durch das Dekompressions-Heizgerät eine Heiztemperatur und weitere Größen in einem Ofen geregelt, um die Qualität des herzustellenden Elektronikprodukts zu gewährleisten. Der Grund hierfür ist, dass die Eigenschaften des Elektronikprodukts die Tendenz haben, sich zu verändern, wenn die Temperatur des Elektronikprodukts zu hoch wird, und andererseits könnte eine geeignete Lötverbindung nicht durchgeführt werden, wenn die Temperatur des Lots nicht hoch genug ist. Um die Eigenschaften des Elektronikprodukts und der Lötverbindung zu sicherzustellen, ist es daher vorteilhaft, statt der Atmosphärentemperatur die tatsächliche Temperatur eines Objekts zu bestimmen.
Jedoch ist es in dem Verfahren zur Herstellung des Elektronikprodukts durch das Dekompressions-Heizgerät schwierig, die Temperatur des Objekts exakt zu messen, da sich der Druck in dem Heizgerät ändert. Dies ist der Fall, da beim Messen der Temperatur des Objekts unter Verwendung eines Kontaktthermometers, wie es in 1 gezeigt ist, eine Lücke bzw. ein Spalt zwischen dem Objekt und dem Kontaktthermometer vorhanden ist, wie es in 2 (eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs II in 1) gezeigt ist.
Dies bewirkt das folgende Problem, wenn der Druck herabgesetzt ist. Wenn sich Atmosphärengas unter herabgesetztem Druck in dem Spalt befindet, nimmt die Wärmeleitfähigkeit des Spaltes ab und ändert sich. Somit ergibt sich ein Unterschied (eine Abweichung) zwischen der tatsächlichen Temperatur des Objekts und der durch das Kontaktthermometer gemessenen Temperatur. Durch diese Änderung der Wärmeleitfähigkeit ist die durch das Kontaktthermometer gemessene Temperatur niedriger als die tatsächliche Temperatur des Objekts. Somit würde die Temperatur des Objekts über einen Sollwert hinaus ansteigen, wenn ein Erwärmungszustand des Objekts auf der Grundlage eines Messwerts des Kontaktthermometers geregelt würde.
Andererseits ist es selbst bei der Verwendung eines Strahlungsthermometers schwierig, die Temperatur des Objekts allein durch das Strahlungsthermometer exakt zu messen. Da das Objekt auf eine Temperatur (eine Vorwärm-Solltemperatur) erwärmt wird, die niedriger als der Solidus des Lots bei Atmosphärendruck ist, und zum Vorwärmen die Temperatur dann eine Zeitlang gehalten wird, wird die Oberfläche des Objekts durch das Vorwärmen in einem Reduktionsgas deoxidiert und gereinigt. Demzufolge wird der Oberflächenzustand des Objekts geändert. Wenn die Emissivität des Strahlungsthermometers in Übereinstimmung mit dem Objekt vor der Reinigung eingestellt wird, weicht die gemessene Temperatur von der tatsächlichen Temperatur des Objekts ab, da sich der Oberflächenzustand des Objekts ändert. Das heißt, wenn sich der Druck und der Oberflächenzustand des Objekts ändern, könnte die Temperatur des Objekts selbst dann nicht exakt gemessen werden, wenn nur das Kontaktthermometer oder nur das Strahlungsthermometer verwendet würde.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die obigen Probleme des Standes der Technik zu lösen, und es ist ihr Ziel, ein Dekompressions-Heizgerät und ein Heizverfahren mit diesem, das dazu geeignet ist, eine tatsächliche Temperatur eines Objekts in allen Erwärmungsschritten des Objekts unter herabgesetztem Druck zu regeln, um das Objekt in geeigneter Weise auf der Grundlage der tatsächlichen Temperatur zu erwärmen, und ein Verfahren zur Herstellung eines Elektronikprodukts durch Lötverbinden unter Verwendung des Heizgeräts und des Heizverfahrens bereitzustellen.
Lösung des Problems
Ein Dekompressions-Heizgerät der vorliegenden Erfindung, das hergestellt wurde, um das oben genannte Ziel zu erreichen, ist ein Dekompressions-Heizgerät mit einer Wärmebehandlungskammer, die eine Auslassöffnung umfasst, wobei das Heizgerät dazu geeignet ist, ein Objekt, das in der Wärmebehandlungskammer angeordnet ist, unter Atmosphärendruck auf eine Vorwärmtemperatur vorzuwärmen und das Objekt unter herabgesetztem Druck auf eine höhere Temperatur als die Vorwärmtemperatur zu erwärmen, wobei das Heizgerät umfasst: ein Heizelement zum Erwärmen des Objekts in der Wärmebehandlungskammer; ein Kontakt-Temperaturmessteil zur Kontaktmessung der Temperatur des Objekts in der Wärmebehandlungskammer; ein Nichtkontakt-Temperaturmessteil zur Nichtkontaktmessung der Temperatur des Objekts in der Wärmebehandlungskammer, und ein Regelungsteil zum Regeln des Heizelements und Einstellen des Nichtkontakt-Messtemperaturteils, wobei das Regelungsteil dazu geeignet ist, das Nichtkontakt-Temperaturmessteil so einzustellen, dass es eine Differenz eines Messwerts des Nichtkontakt-Temperaturmessteils bezüglich eines Messwerts des Kontakt-Temperaturmessteils während des Vorwärmens unter Atmosphärendruck beseitigt, und das Heizgerät auf der Grundlage des Messwerts des eingestellten Nichtkontakt-Temperaturmessteils während der Wärmebehandlung unter herabgesetztem Druck regelt. Das obige Dekompressions-Heizgerät kann die Temperatur des zu erwärmenden Objekts unter herabgesetztem Druck sowie unter Atmosphärendruck exakt messen, und führt eine Wärmebehandlung des Objekts unter exakter Temperaturregelung auf der Grundlage der tatsächlichen Temperatur des Objekts durch.
In dem oben beschriebenen Dekompressions-Heizgerät ist das Nichtkontakt-Temperaturmessteil vorzugsweise ein Strahlungsthermometer zum Erfassen von von dem zu erwärmenden Objekt ausgesendeten Infrarotstrahlen, und das Regelungsteil stellt die Einstellung der Emissivität in dem Strahlungsthermometer während des Vorwärmens unter Atmosphärendruck ein. Auf diese Weise kann die Temperatur des Objekts selbst unter herabgesetztem Druck exakt gemessen werden.
In dem oben beschriebenen Dekompressions-Heizgerät ist das Nichtkontakt-Temperaturmessteil vorzugsweise ein Strahlungsthermometer zum Erfassen von von dem zu erwärmenden Objekt ausgesendeten Infrarotstrahlen, und das Regelungsteil stellt einen Korrekturkoeffizienten eines Ausgangswerts des Strahlungsthermometers während des Vorwärmens unter Atmosphärendruck ein. Auf diese Weise kann die tatsächliche Temperatur des Objekts wie oben exakt gemessen werden.
In dem oben beschriebenen Dekompressions-Heizgerät umfasst die Wärmebehandlungskammer vorzugsweise eine Gaseinlassöffnung, und die Vorerwärmung unter Atmosphärendruck wird durchgeführt, während ein Reduktionsgas unter Atmosphärendruck in die Wärmebehandlungskammer geleitet wird. Demzufolge tritt die Deoxidierungsreaktion in der Oberfläche des Objekts auf, wodurch die Oberfläche gereinigt wird.
In dem oben beschriebenen Dekompressions-Heizgerät umfasst das Heizgerät vorzugsweise eine Gaszuführungseinheit zum Einleiten von Atmosphärengas durch die Gaseinlassöffnung in die Wärmebehandlungskammer. Somit kann ein Reduktionsgas unter Atmosphärendruck in die Wärmebehandlungskammer eingespeist werden.
Das oben beschriebenen Dekompressions-Heizgerät umfasst vorzugsweise ferner eine Abführungseinheit, die mit der Auslassöffnung verbunden ist, um zur Herab setzung des inneren Drucks Gas von der Wärmebehandlungskammer abzuführen. Dies ermöglicht es, den Druck in der Wärmebehandlungskammer herabzusetzen.
Ferner ist ein Erwärmungsverfahren der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Erwärmen eines Objekts unter Temperaturregelung bzw. -kontrolle unter Verwendung eines Kontakt-Temperaturmessteils und eines Nichtkontakt-Temperaturmessteils, wobei das Verfahren umfasst: Erwärmen des Objekts auf eine Vorwärmtemperatur, die niedriger als eine Wärmebehandlungstemperatur ist, in einer Atmosphäre aus deoxidierendem Gas unter Atmosphärendruck, wobei eine Einstellung der Emissivität in dem Nichtkontakt-Temperaturmessteil auf der Grundlage eines Messwerts des Kontakt-Temperaturmessteils eingestellt und die Temperatur des Objekts geregelt wird, und weiteres Erwärmen des Objekts auf die Wärmebehandlungstemperatur unter herabgesetztem Druck, wobei die Temperatur des Objekts auf der Grundlage eines Messwerts des Nichtkontakt-Temperaturmessteils geregelt wird, das die in dem Erwärmungsprozess auf die Vorerwärmtemperatur eingestellte Einstellung der Emissivität hat. Dieses Verfahren kann das Objekt erwärmen, wobei dessen Temperatur exakt geregelt wird, ohne dabei durch Änderungen des Atmosphärendrucks und der Reinigung des Objekts beeinflusst zu werden.
Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung eines Elektronikprodukts der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Produkts durch Erwärmen eines Objekts, das mehrere, unter herabgesetztem Druck zu verbindende Elemente umfasst, um diese durch Löten zu verbinden, wobei das Verfahren umfasst: Erwärmen des Objekts auf eine Vorerwärmtemperatur, bei der Lot nicht schmilzt, in einer Atmosphäre aus deoxidierendem Gas unter Atmosphärendruck, wobei eine Einstellung der Emissivität in dem Nichtkontakt-Temperaturmessteil auf der Grundlage eines Messwerts des Kontakt-Temperaturmessteils eingestellt und die Temperatur des Objekts geregelt wird; Herabsetzen des Drucks; weiteres Erwärmen des Objekts auf die Wärmebehandlungstemperatur unter herabgesetztem Druck, wobei die Temperatur des Objekts auf der Grundlage eines Messwerts des Nichtkontakt-Temperaturmessteils geregelt wird, und zwar mit der Einstellung der Emissivität in dem Erwärmungsprozess auf die Vorerwärmtemperatur; Wiederherstellung des Drucks der Atmosphäre auf den Atmosphärendruck, wobei die Wärmebehandlungstemperatur des Objekts aufrecht erhalten wird; und Erstarren des Lots unter Atmosphärendruck, um das Objekt durch Löten zu verbinden. Dieses Herstellungsverfahren eines Elektronikprodukts kann das Objekt durch Löten verbinden, wobei die Temperatur des durch Löten zu verbindenden Objekts genau geregelt wird. Ferner ist die Erzeugung von Hohlräumen in dem Lot dadurch unwahrscheinlich. Es ist ferner möglich, Änderungen in den Eigenschaften des Elektronikprodukts zu verhindern.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Dekompressions-Heizgerät und ein Erwärmungsverfahren durch dieses, die dazu geeignet sind, eine tatsächliche Temperatur eines Objekts in allen Schritten der Erwärmung des Objekts unter herabgesetztem Druck zu regeln, um das Objekt in geeigneter Weise auf der Grundlage der tatsächlichen Temperatur zu erwärmen, und ein Verfahren zur Herstellung eines Elektronikprodukts durch Lötverbinden unter Verwendung des Heizgeräts und des Erwärmungsverfahrens bereitgestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht (Teil 1) zur Erläuterung eines Kontakt-Temperaturmessteils während einer Messung;
2 ist eine Ansicht (Teil 2) zur Erläuterung des Nichtkontakt-Temperaturmessteils während einer Messung;
3 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Konfiguration eines Dekompressions-Heizgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Dekompressions-Heizgeräts während einer Erwärmung gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Kennlinie zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Elektronikprodukts durch Verwendung des Dekompressions-Heizgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Temperaturregelungsverfahrens, das in dem Dekompressions-Heizgerät gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
7 ist eine Kennlinie zur Erläuterung des Temperaturregelungsverfahrens in dem Verfahren zur Herstellung des Elektronikprodukts durch das Dekompressions-Heizgerät gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Kennlinie zur Erläuterung eines Temperaturregelungsverfahrens in einem Verfahren zur Herstellung eines Elektronikprodukts durch ein Dekompressions-Heizgerät gemäß einem Stand der Technik; und
9 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines weiteren Beispiels des Temperaturregelungsverfahrens, das in dem Dekompressions-Heizgerät gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

10: Substrat
20: Elektronikbauteil
30: Lot
100: Dekompressions-Heizgerät
110: Kontakt-Temperaturmessgerät
112: Temperaturanzeigevorrichtung
120: Strahlungsthermometer
121: Strahlungsthermometer-Regelungsgerät
130: Heizgerät
140: Einlassöffnung
150: Auslassöffnung
170: Heizgerät-Regelungsgerät
180: Regelungsteil
200: Temperaturregelungssystem
340: Gaszuführungseinheit
350: Abführungseinheit

Beschreibung der Ausführungsformen
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Diese Ausführungsform verkörpert die vorliegende Erfindung eines Dekompressions-Heizgerät, eines Heizverfahren damit und ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Produkts durch Verwendung von ihnen.
Das Dekompressions-Heizgerät ist nachstehend zuerst erläutert. Wie es in 3 gezeigt ist, umfasst ein Dekompressions-Heizgerät 100 einen Einlassöffnung 140, einen Auslassöffnung 150, ein Kontakt-Temperaturmessteil 110, ein Strahlungsthermometer 120, ein Heizelement 130, einen Zylinder 131, ein Quarzfenster 160 und eine Kammer 190.
Das Dekompressions-Heizgerät 100 ist dazu geeignet, eine Wärmebehandlung eines zu erwärmenden Objekts in der Kammer 190 durchzuführen. Die Kammer 190 ist eine Wärmebehandlungskammer, die während der Wärmebehandlung luftdicht verschlossen ist, und die innere Atmosphäre wird durch die Auslassöffnung 150 und die Einlassöffnung 190 ausgetauscht. Ferner ist die Kammer 190 so ausgelegt, dass ihr innerer Druck regelbar ist. Insbesondere wird der Druck in der Kammer 190 durch Abführen von Gas durch die Auslassöffnung 150 herabgesetzt und durch Zuführen von Gas durch die Einlassöffnung 140 wieder auf Atmosphären- oder Bezugsdruck gebracht. Im Gebrauch ist die Auslassöffnung 150 mit einer Entlüftungs- oder Absaugeinheit 350 wie etwa einer Vakuumpumpe verbunden, und die Einlassöffnung 140 ist zur Zuführung eines Reduktionsgases, Inertgases oder dergleichen mit einer Gasbelüftungs- oder Pumpeinheit 340 verbunden.
Ein Beispiel zur Verwendung des Dekompressions-Heizgeräts 100 zum Verbinden durch Löten oder Lötverbinden ist mit Bezug auf 4 erläutert. Das Heizgerät 100 ist wie oben ausgelegt, um ein Substrat 10, ein Elektronikbauteil 20 und darin unter herabgesetztem Druck platziertes Lot zu erwärmen, um dadurch das Lot 30 zu schmelzen und das Substrat 10 mit dem Elektronikbauteil 20 zu verbinden.
Das Heizelement 130 dient dazu, das Substrat 10 zu erwärmen, das sich mit ihm in Kontakt befindet. Der Zylinder 131 ist ein Anhebemechanismus zum Auf- und Abbewegen des Heizelements 130. Als der Anhebemechanismus kann nicht nur der Zylinder verwendet werden, sondern jeder Mechanismus, der dazu geeignet ist, ein anzuhebendes tischartiges Element aufwärts und abwärts zu bewegen. Der Anhebemechanismus kann mit dem Kontakt-Temperaturmessteil 110 statt mit dem Heizelement 130 verbunden sein. Das Kontakt-Temperaturmessteil 110 ist in Kontakt mit einem Abschnitt des Substrats 10 angeordnet, um eine Temperatur des Kontaktabschnitts zu messen. Zwischen einem vorderen Ende des Kontakt-Temperaturmessteils 110 und dem Objekt befindet sich einen Spalt bzw. eine Lücke, wie es in 2 gezeigt ist. Das Strahlungsthermometer 120 ist ein Nichtkontakt-Temperaturmessteil, das Infrarotstrah len verwendet, um die Oberflächentemperatur des Substrats 10 zu messen, das es nicht berührt. Das Quarzfenster 160 ist ein Fenster, das vorgesehen ist, damit das Strahlungsthermometer 120 die von dem Substrat 10 ausgesendeten Infrarotstrahlen erfassen kann. Hier ist das Nichtkontakt-Temperaturmessteil nicht auf den Typ begrenzt, der Infrarotstrahlen verwendet, sondern kann jeder Nichtkontakt-Temperatursensor sein, sofern nur ein Temperaturfehler zwischen einer tatsächlichen Temperatur und einer gemessenen Temperatur auftritt, wenn sich der Oberflächenzustand des Substrats 10 von vor einer nachstehend erwähnten Vorerwärmung bis danach ändert.
Das Verfahren zur Herstellung des Elektronikbauteils durch Verwenden des Dekompressions-Heizgeräts 100 ist nachstehend mit Bezug auf die 4 und 5 erläutert. Das Verfahren zur Herstellung des Elektronikbauteils gemäß dieser Ausführungsform umfasst eine zweistufige Erwärmung. In einem ersten Erwärmungsschritt (einem Vorerwärmungsschritt) wird das Substrat 10 unter Atmosphärendruck auf eine Vorerwärm-Solltemperatur in einer Mischgas-Atmosphäre aus Inertgas und Reduktionsgas erwärmt. Während dieser Vorerwärmung wird die Oberfläche der Verdrahtung auf dem Substrat 10 deoxidiert, so dass die Benetzbarkeit für das Lot 30 erhöht wird. Somit kann eine geeignete Lotverbindung erreicht werden. Anschließend wird der Druck auf einen Druck P1 (z. B. 10 kPa oder weniger) herabgesetzt, während die Vorwärm-Solltemperatur aufrecht gehalten wird.
Ein zweiter Heizschritt wird unter herabgesetztem Druck durchgeführt, da Lötverbinden unter herabgesetztem Druck die Erzeugung von Hohlräumen verhindert. Selbst wenn unter herabgesetztem Druck Hohlräume auftreten, sollten sich die Hohlräume zusammenziehen, wenn der innere Druck des Dekompressions-Heizgeräts 100 zum Atmosphärendruck zurückkehrt. Nach dieser Erwärmung wird der innere Druck des Heizgeräts 100 wieder auf Atmosphärendruck gebracht, und anschließend wird die Temperatur verringert, um das Lot 30 zu erstarren.
Hier ist die Vorwärm-Solltemperatur des Substrats 10 eine Solltemperatur in dem ersten Heizschritt zum Vorerwärmen des Substrats 10 und ist somit niedriger eingestellt als eine Solidustemperatur des Lots 30, um zu verhindern, dass das Lot 30 zu schmelzen beginnt. Eine End-Solltemperatur des Substrats 10 ist höher als eine Liquidustemperatur des Lots 30 eingestellt, um das Lot 30 ausreichend zu schmelzen, so dass es sich in einem nassen Zustand ausbreitet. Jedoch darf es eine obere Grenztemperatur des Elektronikbauteils 20 nicht überschreiten. Die Solidustemperatur des Lots 30, das hier verwendet wird, liegt bei etwa 235°C, und die Liquidustemperatur des Lots 30 liegt bei etwa 240°C.
Ein Objekt, d. h. das Substrat 10, auf dem das Lot 30 und das Elektronikbauteil 20 angeordnet sind, wird zuerst in das Dekompressions-Heizgerät 100 eingebracht. Das Objekt wird auf dem Heizelement 130 angeordnet. Anschließend wird eine Mischung aus Inertgas wie etwa Stickstoff und Reduktionsgas wie etwa Wasserstoff in das Heizgerät 100 geleitet. Der innere Druck des Heizgeräts 100 nach Austausch der Atmosphäre entspricht fast dem Atmosphärendruck.
Die Heizelement 130 wird anschließend mit Hilfe des Zylinders 131 nach oben bewegt. Wenn das Substrat 10 in Kontakt mit dem Kontakt-Temperaturmessteil 110 gelangt, wird die Aufwärtsbewegung des Heizelements 130 gestoppt.
(Zeitpunkt t0)
Anschließend wird der erste Heizschritt durchgeführt. Der Zeitpunkt, zu dem die Heizelement 130 beginnt, das Substrat 10 zu erwärmen, ist als t0 bezeichnet.
(Zeit t0 bis t1)
Nach dem Zeitpunkt t0 wird das Substrat 10 durch die Heizelement 130 unter Atmosphärendruck erwärmt. Das Lot 30 und das Elektronikbauteil 20 werden durch das Substrat 10 erwärmt. Da die Atmosphäre durch das Reduktionsgas ersetzt worden ist, bewirkt die Erwärmung während dieser Zeitspanne eine Deoxidierungsreaktion an den oxidierten Oberflächen des Substrats 10, des Lots 30 und des Elektronikbauteils 20. Durch diese Reinigung wird die Oberflächenbenetzbarkeit des Substrats 10 bezüglich des Lots 30 erhöht.
(Zeitpunkt t1)
Der Zeitpunkt, zu dem das Substrat 10 die Vorerwärm-Solltemperatur erreicht, ist als t1 bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt erreicht das Lot 30 nicht die Solidustemperatur und schmilzt noch nicht. Ferner ist es ein fortgeschrittener Zustand der Reinigung des Substrats 10, des Lots 30 und des Elektronikbauteils 20.
(Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2)
Nach dem Zeitpunkt t1 wird das Gas durch die Auslassöffnung 150 von dem Heizgerät 100 ausgeleitet. Demzufolge nimmt der innere Druck des Heizgeräts 100 ab. Die Temperatur des Substrats 10 bleibt nahezu gleich der Temperatur des Substrats 10 zum Zeitpunkt t1.
(Zeitpunkt t2)
Zu dem Zeitpunkt, zu dem der innere Druck des Heizgeräts 100 abgenommen hat, wird die Gasausleitung durch die Auslassöffnung 150 gestoppt. Dieser Zeitpunkt ist als t2 bezeichnet.
(Zeitpunkt t2 bis Zeitpunkt t5)
Nach dem Zeitpunkt t2 wird der zweite Erwärmungsschritt gestartet. Diese Erwärmung wird durchgeführt, während der innere Druck des Heizgeräts 100 in einem herabgesetzten Zustand gehalten wird.
(Zeitpunkt t3)
Der Zeitpunkt, zu dem die Temperatur des Substrats 10 die Solidustemperatur des Lots 30 erreicht, ist als t3 bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt sollte das Lot 30 und das Elektronikbauteil 20 nahezu die Temperatur des Substrats 10 erreicht haben. Somit beginnt das Lot 30 zu schmelzen.
(Zeitpunkt t4)
Der Zeitpunkt, zu dem die Temperatur des Substrats 10 die Liquidustemperatur des Lots 30 erreicht, ist als t4 bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt sollten das Lot 30 und das Elektronikbauteil 20 nahezu die Temperatur des Substrats 10 erreicht haben. Somit befindet sich nahezu das gesamte Lot 30 in einem geschmolzenen Zustand.
(Zeitpunkt t5)
Der Zeitpunkt, zu dem das Substrat 10 die End-Solltemperatur erreicht, ist als t5 bezeichnet. Zum Zeitpunkt t5 wird die Erwärmung durch die Heizelement 130 gestoppt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Lot 30 vollständig geschmolzen und in einem nassen Zustand ausgebreitet. In diesem Zustand ist der innere Druck der Hohlräume nahezu gleich dem inneren Druck des Heizgeräts 100, selbst wenn in dem Lot 30 Hohlräume aufgetreten sind.
(Zeitpunkt t5 bis Zeitpunkt t6)
Nach dem Zeitpunkt t5 wird nach und nach Inertgas oder eine Mischung aus Inertgas und Reduktionsgas durch die Einlassöffnung 140 in das Heizgerät 100 geleitet, wobei die Temperatur des Substrats 10 konstant gehalten wird. Demzufolge nimmt der innere Druck des Ofens allmählich zu. Zu diesem Zeitpunkt bleibt das Lot geschmolzen. Selbst wenn in dem Lot Hohlräume aufgetreten sind, werden sich die Hohlräume zusammenziehen, wenn der innere Druck des Heizgeräts 100 zunimmt.
(Zeitpunkt t6)
Wenn der innere Druck des Heizgeräts 100 nahezu gleich dem Atmosphärendruck wird, wird die Gaszuführung durch die Einlassöffnung 140 gestoppt. Dieser Zeitpunkt ist als t6 bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Lot 130 in einem geschmolzenen Zustand. Wenn zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 Hohlräume 30 in dem Lot 30 aufgetreten sind, haben sich die Hohlräume schon zusammengezogen.
(Zeitpunkt t6 bis Zeitpunkt t7)
Zum Zeitpunkt t6 wird die Temperatur des Substrats 10 abgesenkt, wobei Atmosphärendruck aufrecht erhalten wird. Somit wird das Lot 30 erstarrt.
(Zeitpunkt t7)
Der Zeitpunkt, zu dem die Temperatur des Substrats 10 Normaltemperatur wird, ist als t7 bezeichnet. Bis zu diesem Zeitpunkt ist das Lot 30 erstarrt worden. Obwohl der Zeitpunkt, zu dem das Substrat 10 Normaltemperatur angenommen hat, in dieser Ausführungsform als t7 bezeichnet ist, ist sie nicht auf die Normaltemperatur begrenzt, solange sie ausreichend niedriger als die Solidustemperatur des Lots 30 wird. Nach dem Zeitpunkt t7 wird das Substrat 10 aus dem Dekompressions-Heizgerät 100 genommen.
Danach ist das Lötverbinden des Substrats 10 und des Elektronikbauteils 20 beendet.
Nachfolgend ist ein Temperaturregelungsverfahren in dem Heizprozess des Dekompressions-Heizgeräts 100 gemäß dieser Ausführungsform erläutert. 6 ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Temperaturregelungssystems 200 des Heizgeräts 100. Das Temperaturregelungssystem 200 des Heizgeräts 100 umfasst einen Regelungsteil 180, eine Kontakt-Temperaturmessteil-Temperaturanzeigevorrichtung („Temperaturanzeigevorrichtung”) 112, ein Strahlungsthermometer-Regelungsgerät 121 und ein Heizgerät-Regelungsgerät 170.
Das Regelungsteil 180 ist dazu geeignet, die Temperatur und den Druck in dem Dekompressions-Heizgerät 100 zu regeln und dessen Atmosphäre auszutauschen. Die Temperaturanzeigevorrichtung 112 wird verwendet, um die durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110 gemessene Temperatur anzuzeigen und die Temperaturdaten zu dem Regelungsteil 180 zu übertragen. Das Strahlungsthermometer-Regelungsgerät 121 ist dazu geeignet, durch das Strahlungsthermometer 120 gemessene Temperaturdaten zu dem Regelungsteil 180 zu übertragen. Das Heizgerät- Regelungsgerät 170 ist dazu geeignet, einen Ausgang des Heizelements 130 zum Erwärmen des Substrats 10 zu regeln.
Das Temperaturregelungsverfahren durch das Temperaturregelungssystem 200 des Dekompressions-Heizgeräts 100 ist nachstehend mit Bezug auf 7 sowie 6 erläutert.
Zum Zeitpunkt t0 befindet sich das Kontakt-Temperaturmessteil 110 in Kontakt mit dem Substrat 10. Das Temperaturmessteil 110 misst die Temperatur eines Kontaktabschnitts mit dem Substrat 10. Die durch das Temperaturmessteil 110 gemessene Temperatur wird zu der Temperaturanzeigevorrichtung 112 übertragen. Anschließend wird die durch das Temperaturmessteil 110 gemessene Temperatur weiter von der Temperaturanzeigevorrichtung 112 zu dem Regelungsteil 180 übertragen.
Andererseits misst auch das Strahlungsthermometer 120 die Oberflächentemperatur des Substrats 10. Die durch das Strahlungsthermometer 120 gemessene Temperatur wird zu dem Strahlungsthermometer-Steuergerät 121 übertragen. Die durch das Strahlungsthermometer 120 gemessene Temperatur wird dann von dem Strahlungsthermometer-Steuergerät 121 weiter zu dem Regelungsteil 180 übertragen.
Insbesondere empfängt das Regelungsteil 180 sowohl die durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110 als auch die durch das Strahlungsthermometer 120 gemessene Temperatur des Substrats 10.
Von dem Zeitpunkt t0 zu dem Zeitpunkt t1 wird eine Vorerwärmung des Substrats 10 durchgeführt. Da die Deoxidationsatmosphäre bereitgestellt wurde, ist die Reinigung des Substrats 10 durch das Vorerwärmen ausreichend fortgeschritten. Dies bewirkt eine Änderung des Emissivität von Infrarotstrahlen von der Oberfläche des Substrats 10. Daher konnte das Strahlungsthermometer 120 die Temperatur des Substrats 10 mit der gegenüber derjenigen vor der Reinigung unveränderten Emissivitätseinstellung nicht exakt messen. Andererseits ist der innere Druck des Heizgeräts 10 in etwa gleich dem Atmosphärendruck. Das Kontakt-Temperaturmessteil 110 kann die Temperatur genau messen. Von dem Zeitpunkt t0 zu dem Zeitpunkt t1 verwendet das Regelungsteil 180 folglich durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110 gemessene Werte als die Temperatur des Substrats 10.
Während einer Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t1 nimmt das Regelungsteil 180 die Temperatur von dem Kontakt-Temperaturmessteil 110 an, wobei er die Einstellung der Emissivität in dem Strahlungsthermometer 120 einstellt. Das Regelungsteil 180 berechnet die in dem Strahlungsthermometer 120 einzustellende Emissivität, so dass das Strahlungsthermometer 120 eine Temperatur ausgibt, die gleich der durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110 gemessenen Temperatur ist.
Diese berechnete Emissivität wird zurück in das Strahlungsthermometer-Regelungsgerät 121 gespeist. Somit wird die der Reinigung des Substrats 10 entsprechende Emissivität in dem Strahlungsthermometer 120 neu eingestellt. Die Verwendung des Strahlungsthermometers 120 mit der eingestellten Emissivität ermöglicht eine exakte Messung der tatsächlichen Temperatur des Substrats 10. Nach Beenden der Einstellung kann die Temperatur des gereinigten Substrats 10 durch das Strahlungsthermometer 120 entweder unter Atmosphärendruck oder herabgesetztem Druck gemessen werden.
Nach dem Zeitpunkt t1 nimmt der innere Druck des Dekompressions-Heizgeräts 100 ab. Während dieser Zeitspanne wird die durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110 gemessene Temperatur als ein Wert gelesen, der niedriger als die tatsächliche Temperatur des Substrats 10 ist, was eine Folge des oben erwähnten Spalts ist, wie es in 2 gezeigt ist, wodurch die Wärmeleitfähigkeit des Gases abnimmt.
Nach dem Zeitpunkt t1 wird daher die durch das Strahlungsthermometer 120 mit der eingestellten Emissivität statt die mit dem Kontakt-Temperaturmessteil 110 gemessene Temperatur des Substrats 10 verwendet. Auf der Grundlage der durch das Strahlungsthermometer 120 gemessenen Temperatur wird der Heizzustand des Heizelements 130 eingestellt. Ferner ist der Zeitpunkt, zu dem die durch das Strahlungsthermometer 120 gemessene Temperatur des Substrats 10 die End-Solltemperatur erreicht, mit t5 bezeichnet.
Zum Zeitpunkt t6 ist der innere Druck des Dekompressions-Heizgeräts 100 nahezu gleich Atmosphärendruck. Die Temperatur des Substrats 10 wird daher wieder durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110 gemessen. Nach dem Zeitpunkt t6 kann die Temperatur des Substrats 10 nur durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110 gemessen werden.
Zum Zeitpunkt t6 kann ferner auf der Grundlage des Messwerts des Kontakt-Temperaturmessteils 110 überprüft werden, ob die Temperatur des Substrats 10, gemessen durch das Strahlungsthermometer 120 (die gemessene Temperatur des Substrats 10 vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t6) genau war oder nicht. Nachfolgend ist hier der Fall erläutert, wo eine Differenz zwischen der gemessenen Temperatur des Kontakt-Temperaturmessteils 110 und der gemessenen Temperatur des Strahlungsthermometers 120 zum Zeitpunkt t6 existiert.
Es wird angenommen, dass die Differenz der gemessenen Temperatur zum Zeitpunkt t6 zwischen dem Kontakt-Temperaturmessteil 110 und dem Strahlungsthermometer 120 aufgrund der fortgeschrittenen Reinigung der Oberfläche des Substrats vom Zeitpunkt t1 zum Zeitpunkt t6 aufgetreten ist. Da die Reinigung durch das Vorerwärmen vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t6 sehr weit fortgeschritten ist und die Konzentration des Reduktionsgases unter herabgesetztem Druck niedrig ist, sollte jedoch diese Differenz der gemessenen Temperatur nicht so groß sein.
Durch weiteres Korrigieren der Emissivität des Strahlungsthermometers 120 kann daher die Temperatur von Objekten in einer nächsten und nachfolgenden Erwärmungsoperation genauer gemessen werden. Zum Zeitpunkt t6 ist der innere Druck des Heizgeräts 100 nahezu gleich dem Atmosphärendruck, so dass der genau gemessene Wert durch das Temperaturmessteil 110 bestätigt werden kann. Demzufolge kann die in dem Strahlungsthermometer 120 einzustellende Emissivität zum Zeitpunkt t6 bestimmt werden. Selbst zum Zeitpunkt t6 hingegen wird die in dem Strahlungsthermometer 120 einzustellende Emissivität durch das oben erwähnte Temperaturregelungsverfahren bestimmt. Es kann auch kein Grund gefunden werden, warum sich die Emissivität im Verlauf vom Zeitpunkt t1 zum Zeitpunkt t6 schnell ändert.
Daher wird vom Zeitpunkt t1 zum Zeitpunkt t6 die Emissivität allmählich von der zum Zeitpunkt t1 einzustellenden Emissivität zu der zum Zeitpunkt t6 einzustellenden Emissivität geändert. Hier ist eine Differenz zwischen der zum Zeitpunkt t1 einzustellenden Emissivität und der zum Zeitpunkt t6 einzustellenden Emissivität nicht so groß.
Wie oben kann die Einstellung der Emissivität in dem Strahlungsthermometer 120 so geändert werden, dass sie der Änderung der Emissivität des Substrats 10 vom Zeitpunkt t1 zum Zeitpunkt t6 folgt. Somit können zu erwärmende Objekte in den nächsten und nachfolgenden Erwärmungsoperationen auf der Grundlage genauerer Temperaturen vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t6 erwärmt werden.
Die Temperatur des Substrats 10 wird, wie oben erwähnt, vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110, vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t6 durch das Strahlungsthermometer 120 mit der eingestellten Emissivität und vom Zeitpunkt t6 bis zum Zeitpunkt t7 wieder durch das Temperaturmessteil 110 gemessen. Insbesondere wird die durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110 gemessene Temperatur des Substrats 10 verwendet, wenn der innere Druck des Dekompressions-Heizgeräts 100 nahezu gleich Atmosphärendruck ist. Wenn der innere Druck des Heizgeräts 100 niedriger als Atmosphärendruck ist, wird die durch das Strahlungsthermometer 120 gemessene Temperatur des Substrats 10 verwendet.
Die oben genannten Konfigurationen können das Dekompressions-Heizgerät 100 und das Heizverfahren damit, die dazu geeignet sind, die tatsächliche Temperatur des Substrats 10 zu messen, sie dem Erwärmungszustand des Substrats 10 zurückzuführen und das Substrat 10 und das Elektronikbauteil 20 entlang eines optimalen Temperaturprofils durch Löten zu verbinden, sowie das Verfahren zur Herstellung des Elektronikbauteils, indem sie diese verwenden, verwirklichen.
Zum Vergleich mit der vorliegenden Ausführungsform ist mit Bezug auf 8 der Fall der Regelung des Erwärmungszustandes des Heizelements 130 auf der Grundlage nur der durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110 gemessenen Temperatur erläutert. Zum Vergleich ist ferner die durch das Strahlungsthermometer 120 mit nicht eingestellter Emissivität gemessene Temperatur in 8 gezeigt.
Wenn der innere Druck des Dekompressions-Heizgeräts 100 nach dem Zeitpunkt t1 abnimmt, tritt eine Differenz zwischen der durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110 gemessenen Temperatur und der genauen Temperatur des Substrats 10 auf. Dies liegt daran, dass der oben erwähnte Spalt wie es in 2 gezeigt ist vorhanden ist und die Wärmeleitfähigkeit von Gas in dem Spalt durch Druckabfall abnimmt. Daher ist die durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110 gemessene Temperatur des Substrats 10 niedriger als die tatsächliche Temperatur des Substrats 10.
Daher wird bei der Durchführung der Temperaturregelung des Dekompressions-Heizgeräts 100 nur durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110, wenn beurteilt wird, dass die Temperatur des Substrats 10 die End-Solltemperatur erreicht und die Erwärmung des Substrats 10 durch das Heizelement gestoppt ist, die tatsächliche Temperatur des Substrats 10 die End-Solltemperatur überschritten haben.
Als Folge davon kann die Temperatur des Elektronikbauteils 20 die obere Grenztemperatur überschreiten, was charakteristische Änderungen hervorruft. Ferner ist es möglich, zu bestimmen, welchen Temperaturgrad das Substrat 10 zum Zeitpunkt t5 tatsächlich erreicht hat. Mit anderen Worten, es ist unmöglich zu bestimmen, welchen Temperaturgrad das Elektronikbauteil 20 erreicht hat. Ferner gibt es auch Veränderungen, die von der Wiederholbarkeit des Kontaktzustandes des Kontakt-Temperaturmessteils 110 mit dem Substrat 10 herrühren. Solche Störungen machen es schwierig, die Qualität von Produkten zu kontrollieren.
Andererseits kann die tatsächliche Temperatur des Substrats 10 selbst bei der Messung, die nur das Strahlungsthermometer 120 verwendet, nicht gemessen werden. Es ist zu beachten, dass bei dieser Ausführungsform ein solcher Nachteil nicht hervorgerufen wird.
In der obigen Beschreibung wird die Emissivität des Strahlungsthermometers 120 vor der Messung der tatsächlichen Temperatur des zu erwärmenden Objekts eingestellt. Jedoch kann die tatsächliche Temperatur des zu erwärmenden Objekts auch ohne die Einstellung der Emissivität des Strahlungsthermometers 120 gemessen werden. Dies entspricht zum Beispiel dem Fall, in dem der Regelungsteil 180 einen Ausgangswert der Temperatur des Strahlungsthermometers 120 mit nicht eingestellter Emissivität korrigiert.
Während des Vorwärmens des zu erwärmenden Objekts vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 wird im Voraus auf der Grundlage des Messwerts des Kontakt-Temperaturmessteils 110 und des Messwert des Strahlungsthermometers 20 ein Korrekturkoeffizient zur Korrektur des Ausgabewerts des Strahlungsthermometers bestimmt. Durch Verwenden dieses Korrekturkoeffizienten kann die tatsächliche Temperatur des vom Zeitpunkt t1 zum Zeitpunkt t6 zu erwärmenden Objekts durch das Strahlungsthermometer 120 gemessen werden. Dies kann die gleichen Effekte wie in der ersten Ausführungsform liefern.
In dem Dekompressions-Heizgerät dieser Ausführungsform wie es oben ausführlich beschrieben ist werden das Kontakt-Temperaturmessteil und das Nichtkontakt-Temperaturmessteil zusammen verwendet. Insbesondere wird unter Atmosphärendruck das Substrat auf der Grundlage der durch das Kontakt-Temperaturmessteil gemessenen Temperatur des Substrats erwärmt, und unter herabgesetztem Druck wird das Substrat auf der Grundlage der durch das Nichtkontakt-Temperaturmessteil gemessenen Temperatur des Substrats erwärmt.
Dadurch kann das Substrat erwärmt werden, während die Temperatur des Substrats in allen Schritten in Übereinstimmung mit Änderungen des inneren Drucks des Heizgeräts und Änderungen des Oberflächenzustandes des Substrats als Folge der Reinigung geregelt wird. Folglich kann das Dekompressions-Heizgerät verwirklicht werden, das dazu geeignet ist, das Auftreten von Hohlräumen zu begrenzen und das Substrat und das Elektronikbauteil unter genauer Temperaturkontrolle durch Löten zu verbinden.
Es ist daher möglich, die Erwärmung auf der Grundlage der tatsächlichen Temperatur des Substrats und nicht auf der Grundlage der Temperatur des Heizgeräts zu regeln. Ferner wirkt die tatsächliche Temperatur des gemessenen Substrats auch als ein Signal zum Übergang zu einem nächsten Schritt. Demzufolge können Elektronikbauteile in gleichbleibender Qualität hergestellt werden. Somit kann ein Lötverbinden an ein Substrat einer Halbleitervorrichtung, wobei ein Atmosphärenaustauschschritt notwendig ist, mit hoher Zuverlässigkeit durchgeführt werden.
Die Ausführungsform ist lediglich ein Beispiel und begrenzt die vorliegende Erfindung nicht. Somit kann die vorliegende Erfindung in weiteren spezifischen Formen verwirklicht werden, ohne von ihren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Zum Beispiel können die durch Löten zu verbindenden Objekte nicht nur das Substrat und das Elektronikbauteil sein, sondern auch ein Kühlelement und das Substrat. Es ist ferner möglich, gleichzeitig das Kühlelement, das Substrat und das Elektronikbauteil zusammen durch Löten zu verbinden.
Das Regelungsteil 180 kann so ausgelegt sein, dass es gleichzeitig als die Temperaturanzeigevorrichtung 112, das Strahlungsthermometer-Steuergerät 121 und das Heizgerät-Steuergerät 170 fungiert, da die gleichen Effekte wie oben beschrieben gewonnen werden.
Das Heizgerät kann nicht nur ein vom Kontakttyp, sondern auch ein Lampenheizgerät, ein eine Induktionsspule, die von einem Objekt herabhängt, oder heiße Luft sein. Nachdem das Lot 30 geschmolzen und der innere Druck des Heizgeräts auf Atmosphärendruck zurückgekehrt ist, kann in einem getrennten Ofen eine Abkühlung durchgeführt werden. Die Liquidustemperatur und die Solidustemperatur des Lots sind nur Beispiele und hängen von der Art des zu verwendenden Lots ab.
Es können mehrere Kontakt-Temperaturmessteilen 110 und Strahlungsthermometern 120 verwendet werden. Wenn zum Zeitpunkt t6 eine große Differenz zwischen der durch das Kontakt-Temperaturmessteil 110 angezeigten Temperatur und der durch das Strahlungsthermometer 120 angezeigten Temperatur besteht, kann ein akustischer Alarm ausgegeben werden. Jedes andere als das Reduktionsgas kann verwen det werden, solange es bezüglich des Objekts eine stark deoxidierende Atmosphäre bilden kann. Es ist zu beachten, dass es je nach Objekt auch einen Fall gibt, wo Luft verwendet wird.
Das Kontakt-Temperaturmessteil 110 und das Strahlungsthermometer 120 sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie näher gelegene Abschnitte des Substrats messen, da angenommen wird, dass eine Differenz der tatsächlichen Temperatur zwischen gemessenen Abschnitten umso kleiner als ist, je näher die gemessenen Abschnitte sind.
Ferner sind das Dekompressions-Heizgerät und das Heizverfahren durch dieses gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf den Zweck des Verbindens durch Löten begrenzt. Wenn es zum Erwärmen unter herabgesetztem Druck nach dem Vorerwärmen in einer Reduktionsgas-Atmosphäre verwendet wird, können die gleichen Effekte erzielt werden.
Zusammenfassung
Ein Objekt wird in einer Atmosphäre eines Reduktionsgases unter Atmosphärendruck auf eine Vorerwärmungstemperatur erwärmt, wobei die Einstellung der Emissivität eines Nichtkontakt-Temperaturmessteils eingestellt und die Temperatur des Objekts entsprechend dem durch einen Kontakt-Temperaturmessteil gemessenen Messwert eingestellt wird (Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t1). Der Druck der Atmosphäre wird verringert (Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2). Das Objekt wird unter herabgesetztem Druck weiter auf eine Erwärmungstemperatur erwärmt, wobei die Temperatur des Objekts entsprechend dem durch das Nichtkontakt-Temperaturmessteil, dessen Einstellung der Emissivität während des Erwärmungsprozesses auf die Vorerwärmungstemperatur eingestellt wurde, gemessenen Messwert reguliert wird (Zeitpunkt t2 bis Zeitpunkt t5). Der Druck der Atmosphäre wird wieder auf Atmosphärendruck gebracht, wobei die Erwärmungstemperatur des Objekts konstant gehalten wird (Zeitpunkt t5 bis Zeitpunkt t6). Die Temperatur des Objekts wird unter dem Atmosphärendruck verringert (Zeitpunkt t6 bis Zeitpunkt t7). Auf diese Weise wird in dem Prozess zum Erwärmen eines Objekts unter herabgesetztem Druck die tatsächliche Temperatur des Objekts über alle Schritte hinweg erfasst, und das Objekt kann in geeigneter Weise entsprechend der tatsächlichen Temperatur erwärmt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2005-205418 A [0004]

Claims

Dekompressions-Heizgerät mit einer Wärmebehandlungskammer, die eine Auslassöffnung umfasst, wobei das Heizgerät dazu geeignet ist, ein Objekt, das in der Wärmebehandlungskammer angeordnet ist, unter Atmosphärendruck auf eine Vorerwärmtemperatur vorzuwärmen und das Objekt unter herabgesetztem Druck auf eine höhere Temperatur als die Vorerwärmtemperatur zu erwärmen, wobei das Heizgerät umfasst: ein Heizelement zum Erwärmen des Objekts in der Wärmebehandlungskammer; ein Kontakt-Temperaturmessteil, das sich in Kontakt mit dem Objekt befindet, zum Messen der Temperatur des Objekts in der Wärmebehandlungskammer; ein Nichtkontakt-Temperaturmessteil, das sich nicht in Kontakt mit dem Objekt befindet, zum Messen der Temperatur des Objekts in der Wärmebehandlungskammer; und ein Regelungsteil zum Regeln des Heizelements und Einstellen des Nichtkontakt-Temperaturmessteils, wobei das Regelungsteil dazu geeignet ist: den Nichtkontakt-Temperaturmessteil einzustellen, um eine Differenz eines Messwerts des Nichtkontakt-Temperaturmessteils bezüglich eines Messwerts des Kontakt-Temperaturmessteils während des Vorerwärmens unter Atmosphärendruck zu beseitigen; und das Heizelement auf der Grundlage des Messwerts des eingestellten Nichtkontakt-Temperaturmessteils während der Wärmebehandlung unter herabgesetztem Druck zu regeln.
Dekompressions-Heizgerät nach Anspruch 1, wobei: das Nichtkontakt-Temperaturmessteil ein Strahlungsthermometer zur Erfassung von von dem zu erwärmenden Objekt ausgesendeten Infrarotstrahlen ist, und das Regelungsteil eine Einstellung der Emissivität in dem Strahlungsthermometer während des Vorerwärmens unter Atmosphärendruck einstellt.
Dekompressions-Heizgerät nach Anspruch 1, wobei: das Nichtkontakt-Temperaturmessteil ein Strahlungsthermometer zur Erfassung von von dem zu erwärmenden Objekt ausgesendeten Infrarotstrahlen ist, und das Regelungsteil einen Korrekturkoeffizienten eines Ausgangswertes des Strahlungsthermometers während des Vorerwärmens unter Atmosphärendruck einstellt.
Dekompressions-Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Wärmebehandlungskammer eine Gaseinlassöffnung aufweist, und das Heizgerät eine Gaszuführungseinheit zur Einleitung von Atmosphärengas durch die Gaseinlassöffnung in die Wärmebehandlungskammer umfasst.
Dekompressions-Heizgerät nach Anspruch 4, wobei das Vorerwärmen unter Atmosphärendruck durchführt wird, während ein Reduktionsgas unter Atmosphärendruck in die Wärmebehandlungskammer eingeleitet wird.
Dekompressions-Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner eine Ausströmeinheit umfasst, die mit der Auslassöffnung verbunden ist, um zur Herabsetzung des inneren Drucks Gas von der Wärmebehandlungskammer abzuführen.
Verfahren zum Temperatur-geregelten Erwärmen eines Objekts unter Verwendung eines Kontakt-Temperaturmessteils und eines Nichtkontakt-Temperaturmessteils, wobei das Verfahren umfasst: Erwärmen des Objekts auf eine Vorerwärmtemperatur, die niedriger als eine Wärmebehandlungstemperatur ist, in einer Atmosphäre aus Deoxidationsgas unter Atmosphärendruck, wobei eine Einstellung der Emissivität in dem Nichtkontakt-Temperaturmessteil auf der Grundlage eines Messwerts des Kontakt-Temperaturmessteils eingestellt und die Temperatur des Objekts geregelt wird, und weiteres Erwärmen des Objekts auf die Wärmebehandlungstemperatur unter herabgesetztem Druck, wobei die Temperatur des Objekts auf der Grundlage eines Messwerts des Nichtkontakt-Temperaturmessteils, dessen Einstellung der Emissivität in dem Prozess des Erwärmens auf die Vorerwärmtemperatur eingestellt wurde, geregelt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Elektronikprodukts durch Erwärmen eines Objekts, das mehrere zu verbindende Elemente enthält, unter herabgesetztem Druck, um sie durch Löten zu verbinden, wobei das Verfahren umfasst: Erwärmen des Objekts auf eine Vorerwärmtemperatur, bei der Lot nicht schmilzt, in einer Atmosphäre aus Deoxidationsgas unter Atmosphärendruck, wobei eine Einstellung der Emissivität in dem Nichtkontakt-Temperaturmessteil auf der Grundlage eines Messwerts des Kontakt-Temperaturmessteils eingestellt und die Temperatur des Objekts geregelt wird; Herabsetzen des Drucks; weiteres Erwärmen des Objekts auf die Wärmebehandlungstemperatur unter herabgesetztem Druck, wobei die Temperatur des Objekts auf der Grundlage eines Messwerts des Nichtkontakt-Temperaturmessteils, dessen Einstellung der Emissivität in dem Prozess des Erwärmens auf die Vorerwärmtemperatur eingestellt wurde, geregelt wird; Wiedereinstellen des Drucks der Atmosphäre auf den Atmosphärendruck, wobei die Wärmebehandlungstemperatur des Objekts aufrecht erhalten wird; und Erstarren des Lots unter dem Atmosphärendruck, um das Objekt durch Löten zu verbinden.