DE112017005999T5

DE112017005999T5 - Lötofen und aluminiummaterial-lötverfahren

Info

Publication number: DE112017005999T5
Application number: DE112017005999.2T
Authority: DE
Inventors: Yasunaga Itoh; Shoichi Sakoda
Original assignee: UACJ Corp
Current assignee: UACJ Corp
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-08-08
Also published as: US20190314916A1; CN110087810A; JP2018103214A; JP6529482B2; WO2018123401A1

Abstract

Es werden ein Lötofen (1) und ein Lötverfahren bereitgestellt, mit denen die Lötverbindungsqualität beim Löten mit einer verminderten aufgebrachten Menge eines Flussmittels oder beim Löten ohne die Verwendung eines Flussmittels einfach stabilisiert werden kann. Der Lötofen (1) ist zur Verwendung zum Löten eines zu verarbeitenden Gegenstands (100), der aus einem Aluminiummaterial zusammengesetzt ist, ausgebildet. Der Lötofen (1) umfasst eine Lötkammer (2), die mit Heizvorrichtungen (21), die den zu verarbeitenden Gegenstand (100) auf die Löttemperatur erwärmen, einer Inertgas-Zuführungsvorrichtung (3), die ein Inertgas in die Lötkammer (2) zuführt, und eine Entfeuchtungsvorrichtung (4), die zwischen der Inertgas-Zuführungsvorrichtung (3) und der Lötkammer (2) angeordnet ist und eine Entfeuchtung des Inertgases durchführt, ausgestattet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lötofen und ein Aluminiummaterial-Lötverfahren zum Löten eines Aluminiummaterials.
STAND DER TECHNIK
Beispielsweise sind Aluminiumprodukte, wie z.B. Wärmetauscher und Maschinenteile, aus einer Anzahl von Komponenten zusammengesetzt, die aus einem Aluminiummaterial hergestellt sind (einschließlich Aluminium und Aluminiumlegierungen, dasselbe soll nachstehend gelten). Das CAB (Löten mit eingestellter bzw. kontrollierter Atmosphäre)-Verfahren, bei dem ein Löten durch Aufbringen eines Flussmittels auf Fluoridbasis auf einen zu verarbeitenden Gegenstand und dann ein Erwärmen des zu verarbeitenden Gegenstands in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt werden, wird allgemein als Aluminiumprodukt-Lötverfahren verwendet.
Bei dem CAB-Verfahren haftet oder haften jedoch ein Flussmittel und/oder ein Flussmittelrückstand an der Oberfläche von Aluminium nach dem Ende des Lötens. Das Flussmittel und/oder der Flussmittelrückstand kann oder können abhängig von der Verwendung der Aluminiumprodukte ein Problem verursachen. Beispielsweise besteht bei einem Aluminiumwärmetauscher, auf dem Elektronikbauteile montiert sind, das Risiko, dass während dessen Herstellung Probleme auftreten, wie z.B. eine Verschlechterung des Oberflächenbehandlungsvermögens aufgrund eines Flussmittelrückstands. Ferner besteht z.B. in einem wassergekühlten Wärmetauscher ein Risiko dahingehend, dass Probleme auftreten, wie z.B. ein Verstopfen eines Kältemittelströmungswegs aufgrund eines Flussmittels oder dergleichen. Außerdem ist es zum Entfernen eines Flussmittels und eines Flussmittelrückstands erforderlich, eine Beizbehandlung durchzuführen; in den letzten Jahren wird die Kostenbelastung für diese Behandlung als Problem angesehen.
Demgemäß wurde zum Vermindern oder Vermeiden dieser Probleme, die mit der Verwendung eines Flussmittels zusammenhängen, die Anwendung von Lötverfahren mit einer verminderten Menge an Flussmittel, das auf einen Verbindungsteil aufgebracht wird, und von sogenannten flussmittellosen Lötverfahren, bei denen ein Löten ohne Aufbringen eines Flussmittels auf die Oberfläche eines Verbindungsteils in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt wird (z.B. Patentdokument 1), untersucht. Bei diesen Lötverfahren ist es jedoch aus der Erfahrung heraus bekannt, dass das Lötvermögen zu einer Verschlechterung neigt, wenn die Feuchtigkeit in der Atmosphäre relativ hoch ist. Eine Verschlechterung des Lötvermögens tritt auch auf, wenn Stickstoffgas mit einer hohen Reinheit, das durch Verdampfen von flüssigem Stickstoff erhalten wird, in den Lötofen zugeführt wird. Daher wurde angenommen, dass die Verschlechterung des Lötvermögens durch eine Zunahme der Feuchtigkeit, die von außerhalb in den Ofen eingebracht wird, zusammen mit einer Zunahme der Feuchtigkeit in der Atmosphäre verursacht wird.
Die Feuchtigkeit, die in den Ofen eingebracht wird, ist verschiedenartig, wie z.B. Außenluft, die unvermeidbar eingebracht wird, wenn der zu verarbeitende Gegenstand und die Vorrichtung, usw., zum Fixieren in dem Ofen angeordnet werden, Feuchtigkeit, die in dem zu verarbeitenden Gegenstand absorbiert ist, oder dergleichen. Um die Feuchtigkeit zu vermindern, die in den Ofen von außerhalb auf diese Weise eingebracht wird, wurde ein Lötverfahren vorgeschlagen (Patentdokument 2), in dem der zu verarbeitende Gegenstand in einer Atmosphäre mit vermindertem Druck vorgewärmt und, nachdem die Feuchtigkeit, die an dem zu verarbeitenden Gegenstand verdampft worden ist, gelötet wird.
Darüber hinaus wurden auch Techniken vorgeschlagen, welche die Sauerstoffkonzentration in dem Lötofen durch ein Verfahren (Patentdokument 3), in dem mindestens ein Teil der Innenwand eines Lötofens aus einem Kohlenstoff-enthaltenden Material ausgebildet ist und Sauerstoff in dem Ofen mit dem Kohlenstoff-enthaltenden Material umgesetzt wird, so dass der Sauerstoff in Kohlendioxid umgewandelt wird, durch ein Verfahren (Patentdokument 4), in dem ein Inertgas einer Sauerstoffpumpe zugeführt wird, die mit einem Festelektrolytkörper ausgestattet ist, der eine Sauerstoffionenleitfähigkeit aufweist, und eine Spannung an diesen Festkörperelektrolyten angelegt wird, usw., vermindern.
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
Patentdokumente

Patentdokument 1 Japanische offengelegte Patentanmeldung H10-180489
Patentdokument 2 Japanische offengelegte Patentanmeldung 2016-083699
Patentdokument 3 Japanische offengelegte Patentanmeldung 2007-319924
Patentdokument 4 Japanische offengelegte Patentanmeldung 2014-217844

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
In der Praxis verschlechtert sich jedoch, wenn das Löten mit einer verminderten aufgebrachten Menge eines Flussmittels oder ohne Aufbringen eines Flussmittels durchgeführt wird, das Lötvermögen in manchen Fällen selbst dann, wenn die Feuchtigkeit, die von außen eingebracht wird, und/oder die Sauerstoffkonzentration in der Lötatmosphäre durch die Techniken der Patentdokumente 2 bis 4 vermindert wird oder werden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diesen Hintergrund gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lötofen und ein Lötverfahren bereitzustellen, bei denen die Lötverbindungsqualität beim Löten mit einer verminderten aufgebrachten Menge eines Flussmittels oder beim Löten ohne die Verwendung eines Flussmittels einfach stabilisiert werden kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Lötofen, der beim Löten eines zu verarbeitenden Gegenstands, der aus einem Aluminiummaterial zusammengesetzt ist, verwendet wird, umfassend:

eine Lötkammer, die mit einer Heizvorrichtung ausgestattet ist, die den zu verarbeitenden Gegenstand auf eine Löttemperatur erwärmt;
eine Inertgas-Zuführungsvorrichtung, die ein Inertgas in die Lötkammer zuführt; und
eine Entfeuchtungsvorrichtung, die zwischen der Inertgas-Zuführungsvorrichtung und der Lötkammer angeordnet ist und eine Entfeuchtung des Inertgases durchführt.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Löten eines Aluminiummaterials, bei dem ein zu verarbeitender Gegenstand, der aus einem Aluminiummaterial zusammengesetzt ist, in einer Inertgasatmosphäre gelötet wird, wobei das Verfahren umfasst:

Entfeuchten eines Inertgases;
Bewirken durch Zuführen des entfeuchteten Inertgases, dass die Umgebung des zu verarbeitenden Gegenstands eine Inertgasatmosphäre ist; und
Erwärmen des zu verarbeitenden Gegenstands auf eine Löttemperatur in der Inertgasatmosphäre und Löten des Gegenstands.

Bei einem herkömmlichen Löten wurde Stickstoffgas, das durch Verdampfen von flüssigem Stickstoff erzeugt worden ist, als Inertgas verwendet, wie es vorstehend beschrieben ist. Da ein solches Stickstoffgas bereits eine ausreichende Reinheit aufweist, wurde erkannt, dass die Verschlechterung des Lötvermögens in erster Linie durch Sauerstoff und Feuchtigkeit verursacht wird, die von außerhalb des Ofens hineingelangen, wie z.B. die Atmosphäre, die von außerhalb des Ofens hineingelangt, die Feuchtigkeit, die in dem zu verarbeitenden Gegenstand absorbiert wird, oder dergleichen.
Stickstoffgas, das durch Verdampfen von flüssigem Stickstoff erzeugt wird, weist jedoch typischerweise einen Taupunkt von etwa -76 °C auf und enthält eine kleine Menge Feuchtigkeit von etwa 1 Vol.-ppm. Als Ergebnis einer intensiven Untersuchung haben die vorliegenden Erfinder gefunden, dass die Verschlechterung des Lötvermögens durch Hinzufügen der Spurenmenge an Feuchtigkeit, die intrinsisch in dem Stickstoffgas enthalten ist, zu der Feuchtigkeit verursacht wird, die von außerhalb des Ofens eingebracht wird.
Der vorstehend genannte Lötofen umfasst die Entfeuchtungsvorrichtung, welche die Entfeuchtung des Inertgases durchführt, das von der Inertgas-Zuführungsvorrichtung zugeführt wird, und die so ausgebildet ist, dass das entfeuchtete Inertgas in die Lötkammer zugeführt werden kann. Demgemäß wird das Inertgas nicht von der Inertgas-Zuführungsvorrichtung direkt zu der Lötkammer zugeführt, sondern wird vielmehr der Lötkammer zugeführt, nachdem die Entfeuchtung durchgeführt worden ist, so dass es möglich ist, die Gesamtmenge der Feuchtigkeit, die in die Lötkammer von außen eingebracht wird, und der Feuchtigkeit, die intrinsisch in dem Inertgas enthalten ist, mehr als in der Vergangenheit zu vermindern. Auf diese Weise kann die Verminderung des Lötvermögens beschränkt werden und eine zufriedenstellende Lötverbindung beim Löten mit einer verminderten aufgebrachten Menge an Flussmittel oder beim Löten ohne die Verwendung eines Flussmittels kann erhalten werden.
Darüber hinaus ist es gemäß dem vorstehend genannten Lötofen möglich, die Effekte auf das Lötvermögen aufgrund der Atmosphäre außerhalb des Lötofens, der Lagerumgebung des zu verarbeitenden Gegenstands, usw., abzuschwächen. Daher ist es durch die Verwendung des Lötofens möglich, die Menge der Feuchtigkeit, die in den Lötofen eingebracht wird, zu vermindern, wodurch eine zufriedenstellende Lötverbindung z.B. selbst in Bereichen oder Jahreszeiten mit einer hohen Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit oder in Fällen zu bilden, bei denen eine strenge Kontrolle der Lagerumgebung des zu verarbeitenden Materials schwierig ist.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptteil eines Lötofens gemäß dem Arbeitsbeispiel 1 zeigt.
2 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptteil eines Lötofens gemäß dem Arbeitsbeispiel 2 zeigt, der ferner eine Vorwärmkammer umfasst.
3 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptteil eines Lötofens gemäß dem Arbeitsbeispiel 3 zeigt, der ferner eine Kühlkammer umfasst.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines äußere Rippe-Prüfkörpers zur Bewertung des Lötvermögens gemäß dem experimentellen Beispiel 1.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Bechertest-Prüfkörpers zur Bewertung des Lötvermögens gemäß dem experimentellen Beispiel 2.
6 ist eine Schnittansicht entlang der Pfeile VI—VI in der 5.

MODUS ODER MODI ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In dem Lötofen kann, solange ein Inertgas der Lötkammer mittels einer Entfeuchtungsvorrichtung zugeführt werden kann, jedweder Typ von Vorrichtung als die Inertgas-Zuführungsvorrichtung verwendet werden. Beispielsweise kann eine Vorrichtung, die ein Inertgas zuführt, das durch Verdampfen von flüssigem Stickstoff oder dergleichen gebildet wird, eine Vorrichtung, die ein Inertgas von einem Zylinder, der mit dem Inertgas gefüllt ist, zuführt, oder dergleichen als die Inertgas-Zuführungsvorrichtung verwendet werden. Ferner kann in dem Fall, bei dem Stickstoff als das Inertgas verwendet wird, eine Vorrichtung, die Stickstoff in der Atmosphäre unter Verwendung eines kryogenen Trennverfahrens trennt und das Stickstoffgas, das in situ erzeugt worden ist, zuführt, als die Inertgas-Zuführungsvorrichtung verwendet werden.
Ein nicht-oxidierendes Gas, wie z.B. Stickstoffgas, Heliumgas, Argongas oder dergleichen kann als das Inertgas verwendet werden, das von der Inertgas-Zuführungsvorrichtung zugeführt wird. In einer Massenherstellungsanlage wird im Hinblick auf die Kosten und die Verfügbarkeit typischerweise hochreines Stickstoffgas verwendet, das durch die Verdampfung von flüssigem Stickstoff gebildet wird. Da ein solches Stickstoffgas einen Taupunkt von etwa -76 °C aufweist, der bereits ausreichend niedrig ist, kann die Anzahl von Entfeuchtungsinstanzen vermindert werden und die Entfeuchtungsvorrichtung kann vereinfacht werden.
Das Inertgas wird von der Inertgas-Zuführungsvorrichtung zu der Entfeuchtungsvorrichtung zugeführt. Dann wird eine Entfeuchtung des Inertgases in der Entfeuchtungsvorrichtung durchgeführt. Die Entfeuchtungsvorrichtung kann in einer geeigneten Weise zur Verwendung aus bekannten Entfeuchtungsvorrichtungen ausgewählt werden, wobei der Taupunkt des Inertgases und das Entfeuchtungsvermögen der Vorrichtung berücksichtigt werden. Beispielsweise können eine Vorrichtung, die Feuchtigkeit entfernt, die durch isothermes Komprimieren des Inertgases mittels eines Kompressors kondensiert wurde und dadurch die relative Feuchtigkeit erhöht wurde, eine Vorrichtung, die selektiv einen Feuchtigkeitsdampf durch Inkontaktbringen des Inertgases, das durch einen Kompressor komprimiert worden ist, mit einer dampfdurchlässigen Membran entfernt, eine Vorrichtung, in der Feuchtigkeit in einem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel durch Inkontaktbringen des Inertgases mit dem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel absorbiert wird, oder dergleichen als Entfeuchtungsvorrichtung verwendet werden. Diese Entfeuchtungsvorrichtungen können einzeln oder in einer Kombination verwendet werden.
Die Entfeuchtungsvorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass der Taupunkt des Inertgases auf -80°C oder weniger eingestellt werden kann. Durch Einstellen des Taupunkts des Inertgases auf eine solche extrem niedrige Temperatur kann der Effekt der Feuchtigkeit, die von außen eingebracht wird, vermindert werden. Folglich kann beim Löten mit einer verminderten aufgebrachten Menge an Flussmittel oder beim Löten ohne die Verwendung eines Flussmittels eine Verschlechterung des Lötvermögens effektiver beschränkt werden.
Die Entfeuchtungsvorrichtung umfasst vorzugsweise ein Feuchtigkeitsabsorptionsmittel, das Feuchtigkeit in dem Inertgas durch Inkontaktbringen desselben mit dem Inertgas absorbiert. Dieser Typ von Entfeuchtungsvorrichtung weist ein extrem hohes Enfeuchtungsvermögen auf, so dass der Taupunkt eines hochreinen Inertgases, wie z.B. Stickstoffgas, das durch Verdampfen von flüssigem Stickstoff gebildet wird, weiter vermindert werden kann. Daher kann durch die Verwendung einer Entfeuchtungsvorrichtung, die mit einem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel versehen ist, eine Verschlechterung des Lötvermögens effektiver beschränkt werden.
Beispielsweise kann eine Adsorptionssäule, die mit einem Trocknungsmittel, wie z.B. Silicagel, einem Metallsilikat oder einem Zeolith, beschickt ist, ein Rotor, der ein solches Trocknungsmittel hält, oder dergleichen als das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel verwendet werden. In dem Fall des Erstgenannten kann die Entfeuchtung durch Leiten des Inertgases durch die Adsorptionssäule durchgeführt werden. In dem Fall des Letztgenannten kann die Entfeuchtung durch Inkontaktbringen des Inertgases mit dem Rotor, der gedreht wird, durchgeführt werden.
Die Entfeuchtungsvorrichtung kann ferner eine Mehrzahl von Gasströmungswegen die parallel miteinander verbunden sind, ein Feuchtigkeitsabsorptionsmittel, das in jedem Gasströmungsweg angeordnet ist, und eine Strömungsweg-Umschalteinrichtung, welche die Zufuhr und die Zufuhrunterbrechung des Inertgases zu jedem Gasströmungsweg umschaltet, umfassen. Das Entfeuchtungsvermögen eines Feuchtigkeitsabsorptionsmittels kann sich aus verschiedenen Gründen verschlechtern, wie z.B. dadurch, dass das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel mit absorbierter Feuchtigkeit nahezu gesättigt ist. In einem solchen Fall kann eine Entfeuchtungsvorrichtung, die mit einer Strömungsweg-Umschalteinrichtung ausgestattet ist, die Zufuhr des Inertgases zu diesem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel stoppen, und kann das Inertgas kontinuierlich einem weiteren Feuchtigkeitsabsorptionsmittel zuführen. Auf diese Weise kann ein Ersetzen, usw., des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels, dessen Entfeuchtungsvermögen abgenommen hat, durchgeführt werden, während die Entfeuchtung des Inertgases fortgesetzt wird. Folglich kann das Wartungsvermögen des Lötofens weiter verbessert werden.
Darüber hinaus umfasst die Entfeuchtungsvorrichtung vorzugsweise ferner eine Regenerierungsvorrichtung, die Feuchtigkeit, die in einem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel absorbiert worden ist, von diesem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel entfernt. Durch Entfernen der Feuchtigkeit von dem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel unter Verwendung der Regenerierungsvorrichtung kann das Entfeuchtungsvermögen des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels wiederhergestellt werden. Die Häufigkeit des Ersetzens des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels kann dadurch vermindert werden und folglich können die Betriebskosten des Lötofens gesenkt werden. Beispielsweise kann eine Vorrichtung, die Feuchtigkeit in dem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel durch Entgasen, während das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel erwärmt wird, desorbiert, eine Vorrichtung, die Feuchtigkeit in dem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel durch Zuführen von trockenem Gas zu dem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel desorbiert, eine Vorrichtung, die Feuchtigkeit in dem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel durch gleichzeitiges Durchführen eines Erwärmens des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels und des Einführens von trockenem Gas desorbiert, oder dergleichen als die Regenerierungsvorrichtung verwendet werden.
Der Lötofen kann nur mit einer Lötkammer ausgestattet sein oder er kann ferner eine Kammer umfassen, die mit der Lötkammer in Verbindung steht. Beispielsweise kann der Lötofen ferner eine Vorwärmkammer, die mit der Lötkammer verbunden ist und mit einer Vorwärmvorrichtung ausgestattet ist, die den zu verarbeitenden Gegenstand auf eine Temperatur erwärmt, die niedriger ist als die Löttemperatur; eine Vorwärmpumpe, die den Druck im Inneren der Vorwärmkammer senkt, und eine Gaszuführungsvorrichtung zum erneuten Beaufschlagen mit Druck, die das Inertgas zum erneuten Beaufschlagen des Inneren der Vorwärmkammer mit Druck nach der Druckverminderung zuführt, umfassen.
In diesem Fall kann in dem Zustand, in dem der zu verarbeitende Gegenstand in die Vorwärmkammer eingetreten ist, der Lötofen den Druck im Inneren vermindern und ein Vorwärmen des zu verarbeitenden Gegenstands durchführen. Ferner kann durch Durchführen eines Vorwärmens des zu verarbeitenden Gegenstands in der Atmosphäre mit vermindertem Druck ein Verdampfen der Feuchtigkeit, die an dem zu verarbeitenden Gegenstand und an der Vorrichtung haftet, gefördert werden. Als Ergebnis kann die Menge an Feuchtigkeit, die in die Lötkammer eingebracht wird, stärker als in dem Fall vermindert werden, in dem das Vorwärmen nicht durchgeführt wird.
Darüber hinaus kann in Bezug auf den Lötofen, nachdem das Vorwärmen durchgeführt worden ist, ein Inertgas in die Vorwärmkammer zugeführt werden und ein erneutes Beaufschlagen der Vorwärmkammer mit Druck kann durchgeführt werden. Folglich kann ein Aussetzen des zu verarbeitenden Gegenstands und der Vorrichtung nach dem Vorwärmen gegenüber der Atmosphäre vermieden werden; als Ergebnis kann ein erneutes Haften von Feuchtigkeit daran vermieden werden. Ferner kann durch erneutes Beaufschlagen der Vorwärmkammer mit Druck unter Verwendung des Inertgases vermieden werden, dass die Atmosphäre in die Lötkammer strömt, wenn der zu verarbeitende Gegenstand von der Vorwärmkammer in die Lötkammer bewegt wird.
Wie es vorstehend erwähnt worden ist, kann der Lötofen, der ferner mit der Vorwärmkammer ausgestattet ist, die Mengen von Sauerstoff und Feuchtigkeit, die von außerhalb des Ofens eingebracht werden, weiter vermindern. Daher können durch die Verwendung des Lötofens beim Löten mit einer verminderten aufgebrachten Menge an Flussmittel oder beim Löten ohne die Verwendung eines Flussmittels die Effekte auf das Lötvermögen aufgrund der Lagerumgebung und der Verwendungsbedingungen des zu verarbeitenden Gegenstands, der Vorrichtung und des Füllmaterials sowie von Fluktuationen in der Umgebung außerhalb des Ofens und dergleichen vermindert werden. Als Ergebnis kann der Lötofen die Lötverbindungsqualität einfach stabilisieren und kann die Verminderung des Lötvermögens, das Auftreten eines Verbindungsversagens und dergleichen beschränken.
Der Lötofen ist vorzugsweise so ausgebildet, dass der Druck innerhalb der Vorwärmkammer auf 100 Pa oder weniger vermindert werden kann. Durch Einstellen des Drucks innerhalb der Vorwärmkammer auf 100 Pa oder weniger kann die Entfernung von Feuchtigkeit und dergleichen während des Vorwärmens weiter gefördert werden. Als Ergebnis kann die Zeit, die für das Vorwärmen erforderlich ist, weiter verkürzt werden.
Die Vorwärmkammer ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Temperatur des zu verarbeitenden Gegenstands auf mehr als 200 °C eingestellt werden kann. In diesem Fall kann die Verdampfung von Feuchtigkeit, die an dem zu verarbeitenden Gegenstand oder dergleichen haftet, gefördert werden, und die Menge an Feuchtigkeit, die in den Ofen eingebracht wird, kann stärker vermindert werden. Darüber hinaus kann in Fällen, bei denen ein Zerspanungsöl oder dergleichen an dem zu verarbeitenden Gegenstand und/oder der Vorrichtung haftet, die Entfernung dieser Rückstände ebenfalls gefördert werden.
Darüber hinaus kann der Lötofen ferner eine Kühlkammer, die mit der Lötkammer verbunden ist, und eine Kühlgas-Zuführungsvorrichtung, die ein Inertgas in die Kühlkammer zuführt, umfassen. Durch Kühlen des zu verarbeitenden Gegenstands in der Inertgasatmosphäre in der Kühlkammer kann eine unnötige Oxidation des zu verarbeitenden Gegenstands beschränkt werden. Darüber hinaus ist es in diesem Fall, da die Kühlkammer mit einem Inertgas gefüllt ist, möglich, die Atmosphäre an einem Strömen in die Lötkammer von der Kühlkammer zu hindern.
Gemäß dem Lötofen, wie er vorstehend erwähnt worden ist, kann der zu verarbeitende Gegenstand, der aus einem Aluminiummaterial zusammengesetzt ist, in der folgenden Weise gelötet werden.
Insbesondere kann das Löten durchgeführt werden durch:

Entfeuchten eines Inertgases;
Bewirken durch Zuführen des entfeuchteten Inertgases, dass die Umgebung des zu verarbeitenden Gegenstands eine Inertgasatmosphäre ist; und
Erwärmen des zu verarbeitenden Gegenstands auf die Löttemperatur in der Inertgasatmosphäre und Löten des Gegenstands.

Das Löten kann durch die Verwendung eines zu verarbeitenden Gegenstands durchgeführt werden, der auf einem zu lötenden Abschnitt im Vorhinein mit einem Flussmittel auf Fluoridbasis beschichtet worden ist, oder es kann auch durch die Verwendung eines zu verarbeitenden Gegenstands durchgeführt werden, der auf einem zu lötenden Abschnitt nicht im Vorhinein mit einem Flussmittel auf Fluoridbasis beschichtet worden ist. In dem Fall des Erstgenannten kann die aufgebrachte Menge des Flussmittels auf Fluoridbasis auf 2 g/m² oder weniger eingestellt werden. Gemäß dem Lötverfahren, wie es vorstehend erwähnt worden ist, kann ein zufriedenstellendes Löten in jedem Fall des Lötens mit einer verminderten aufgebrachten Menge des Flussmittels oder des Lötens ohne die Verwendung eines Flussmittels durchgeführt werden.
(Arbeitsbeispiel 1)
Ein Arbeitsbeispiel des Lötofens wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Der Lötofen 1 des vorliegenden Beispiels ist zur Verwendung zum Löten eines zu verarbeitenden Gegenstands 100 ausgebildet, der aus einem Aluminiummaterial zusammengesetzt ist. Wie es in der 1 gezeigt ist, umfasst der Lötofen 1 eine Lötkammer 2, die mit Heizvorrichtungen 21 ausgestattet sind, die den zu verarbeitenden Gegenstand 100 auf eine Löttemperatur erwärmen, eine Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3, die ein Inertgas in die Lötkammer 2 zuführt, und eine Entfeuchtungsvorrichtung 4, die zwischen der Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 und der Lötkammer 2 angeordnet ist und das Inertgas entfeuchtet.
Der Lötofen 1 des vorliegenden Beispiels ist so ausgebildet, dass der zu verarbeitende Gegenstand 100 durch einen Eingang/Ausgang, die in der Lötkammer 2 bereitgestellt sind, innerhalb des Ofens angeordnet werden kann und aus dem Ofen entnommen werden kann. Der Eingang/Ausgang der Lötkammer 2 ist mit einer vorderen Tür 11 ausgestattet, die geöffnet und geschlossen werden kann. Die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 und die Entfeuchtungsvorrichtung 4 sind außerhalb des Lötofens 1 angeordnet. Die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 ist mit der Entfeuchtungsvorrichtung 4 mittels einer Gasleitung 31 verbunden und die Entfeuchtungsvorrichtung 4 ist mit der Lötkammer 2 mittels einer Gasleitung 41 verbunden.
Die Lötkammer 2 des vorliegenden Beispiels umfasst die Heizvorrichtungen 21, eine Graphitmuffel 22, die innerhalb der Heizvorrichtungen 21 angeordnet ist, und eine Transportvorrichtung des Bandtyps mit Endlosantrieb 23, die den zu verarbeitenden Gegenstand 100 transportiert. In dem Zustand, bei dem die vordere Tür 11 geschlossen ist, ist die Transportvorrichtung 23 vollständig innerhalb der Lötkammer 2 aufgenommen und ist von einer Transportvorrichtung (nicht gezeigt) getrennt, die außerhalb der Lötkammer 2 bereitgestellt ist. Folglich kann verhindert werden, dass Feuchtigkeit, Öl und dergleichen, die an der Transportvorrichtung haften, die außerhalb der Lötkammer 2 bereitgestellt ist, in den Ofen eingebracht werden. Die Abmessungen des Durchwärmbereichs der Lötkammer 2 sind: eine Länge von 300 mm, eine Breite von 200 mm und eine Höhe von 200 mm.
Die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 des vorliegenden Beispiels ist zum Erzeugen von Stickstoffgas durch Verdampfen von flüssigem Stickstoff ausgebildet. Der Taupunkt des Stickstoffgases, das durch die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 erzeugt wird, beträgt typischerweise von -74 °C bis -78 °C und die Sauerstoffkonzentration beträgt typischerweise von 0,1 ppm bis 0,5 ppm. Das Stickstoffgas, das durch die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 erzeugt worden ist, wird durch die Gasleitung 31 der Entfeuchtungsvorrichtung 4 zugeführt.
Die Entfeuchtungsvorrichtung 4 des vorliegenden Beispiels ist mit der Gasleitung 31 verbunden und umfasst eine Strömungsweg-Umschalteinrichtung 42, zwei Gasströmungswege 43, die mit der Strömungsweg-Umschalteinrichtung 42 parallel miteinander verbunden sind, Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44, die jeweils in den Gasströmungswegen 43 angeordnet sind, und eine Regenerierungsvorrichtung 45. Die Strömungsweg-Umschalteinrichtung 42 kann die Zufuhr und die Zufuhrunterbrechung des Inertgases zu jedem Gasströmungsweg umschalten. Die Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 kontaktieren das Stickstoffgas und können Feuchtigkeit in dem Stickstoffgas absorbieren. Die Regenerierungsvorrichtung 45 kann die Feuchtigkeit, die in den Feuchtigkeitsabsorptionsmitteln 44 absorbiert worden ist, von den Feuchtigkeitsabsorptionsmitteln 44 entfernen.
Die Strömungsweg-Umschalteinrichtung 42 des vorliegenden Beispiels umfasst einen Verzweigungsabschnitt 421 zum Verteilen von Stickstoffgas, das von der Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 zugeführt worden ist, zu jedem Gasströmungsweg 43, und Umschaltventile 422, die zwischen dem Verzweigungsabschnitt 421 und jedem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 bereitgestellt sind. Die Umschaltventile 422 können die Zufuhr und die Zufuhrunterbrechung des Stickstoffgases zu den Feuchtigkeitsabsorptionsmitteln 44 jeweils durch Offen- und Geschlossen-Schalten umschalten. Darüber hinaus kann jedes Umschaltventil 422 die Strömungsmenge des Stickstoffgases in jedes Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 durch Einstellen von dessen Öffnungsgrad einstellen.
Die zwei Gasströmungswege 43 sind miteinander parallel mit dem Verzweigungsabschnitt 421 verbunden. Jeder Gasströmungsweg 43 weist das darin angeordnete Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 auf. Die Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 des vorliegenden Beispiels sind spezifische Adsorptionssäulen, die mit einem Zeolith gefüllt sind. Der Taupunkt des Stickstoffgases, das durch die Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 hindurchgetreten ist, beträgt -80 °C oder weniger.
Die Regenerierungsvorrichtung 45 des vorliegenden Beispiels umfasst Heizeinrichtungen 451, die jedes Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 erwärmen, und eine Regenerierungspumpe 452, welche die Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 entgast. Die Regenerierungspumpe 452 ist mit den Gasströmungswegen 43 durch Dreiwegeventile 453 verbunden, die an jedem Einlass und Auslass jedes Feuchtigkeitsabsorptionsmittels 44 bereitgestellt sind. Darüber hinaus ist zwischen der Regenerierungspumpe 452 und den Dreiwegeventilen 453 ein Absperrventil 454 zum Absperren der Regenerierungspumpe 452 von den Dreiwegeventilen 453 bereitgestellt. Es sollte beachtet werden, dass in dem vorliegenden Beispiel, obwohl die Heizeinrichtungen 451 zum Erwärmen der Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 verwendet worden sind, die Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 mittels anderer Erwärmungsvorrichtungen, wie z.B. einer Mikrowellen-Erwärmungsvorrichtung oder dergleichen, anstelle der Heizeinrichtung 451 erwärmt werden können.
Wenn eine Regenerierung eines Feuchtigkeitsabsorptionsmittels 44 durchgeführt wird, wird zuerst das Umschaltventil 422, das mit diesem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 verbunden ist, geschlossen, und ein geschlossener Strömungsweg, der das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44, zwei der Dreiwegeventile 453 und die Regenerierungspumpe 452 umfasst, wird gebildet. Dann wird das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 durch die Regenerierungspumpe 452 entgast, während es durch die Heizeinrichtung 451 erwärmt wird. Feuchtigkeit, die in dem erwärmten Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 absorbiert ist, wird davon desorbiert. Das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 wird durch Entfernen dieser Feuchtigkeit unter Verwendung der Regenerierungspumpe 452 regeneriert und das Entfeuchtungsvermögen kann wiederhergestellt werden.
Das Stickstoffgas, das durch ein Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 hindurchgetreten ist und einen Taupunkt von -80 °C oder weniger aufweist, wird der Lötkammer 2 mittels der Gasleitung 41 zugeführt. Der Taupunkt des Stickstoffgases beträgt typischerweise von -80 °C bis -84 °C und die Sauerstoffkonzentration beträgt typischerweise von 0,1 ppm bis 0,5 ppm.
Der Lötofen 1 des vorliegenden Beispiels ist so ausgebildet, dass das entfeuchtete Stickstoffgas der Lötkammer 2 kontinuierlich mit 5 m³/Stunde zugeführt werden kann, um das Innere der Lötkammer 2 durch das Stickstoffgas zu ersetzen. Nachdem die Lötkammer 2 mit dem Stickstoffgas gefüllt worden ist, wird überschüssiges Stickstoffgas aus einer Gasentweichöffnung (nicht gezeigt), die in der Nähe der vorderen Tür 11 bereitgestellt ist, ausgetragen.
Als nächstes werden der Betrieb und die Effekte des Lötofens 1 des vorliegenden Beispiels beschrieben. Der Lötofen 1 umfasst die Entfeuchtungsvorrichtung 4, die das Stickstoffgas, das von der Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 zugeführt wird, entfeuchtet, und ist zum Zuführen des entfeuchteten Stickstoffgases in die Lötkammer 2 ausgebildet. Auf diese Weise wird das Stickstoffgas, das von der Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 erzeugt worden ist, nicht direkt in die Lötkammer 2 zugeführt, sondern wird vielmehr in die Lötkammer 2 zugeführt, nachdem eine Entfeuchtung durchgeführt worden ist, so dass die Gesamtmenge der Feuchtigkeit, die in die Lötkammer 2 von außen eingebracht wird, und der Feuchtigkeit, die ursprünglich in dem Stickstoffgas enthalten ist, stärker als in der Vergangenheit vermindert werden kann. Folglich kann eine Verschlechterung des Lötvermögens beim Löten mit einer verminderten aufgebrachten Menge an Flussmittel oder beim Löten ohne die Verwendung eines Flussmittels beschränkt werden und zufriedenstellende Lötverbindungen können gebildet werden.
Darüber hinaus können gemäß dem Lötofen 1 die Effekte auf das Lötvermögen aufgrund der Atmosphäre außerhalb des Lötofens 1, der Lagerumgebung des zu verarbeitenden Gegenstands 100 und dergleichen abgeschwächt werden. Daher kann durch die Verwendung des Lötofens 1 die Menge der Feuchtigkeit, die in die Lötkammer 2 eingebracht wird, vermindert werden, wodurch eine zufriedenstellende Lötverbindung z.B. selbst in Bereichen oder Jahreszeiten mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit oder selbst in Fällen, bei denen eine strenge Kontrolle der Lagerumgebung des zu verarbeitenden Gegenstands 100 schwierig ist, gebildet werden.
Darüber hinaus ist die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 zum Erzeugen von hochreinem Stickstoffgas durch Verdampfen von flüssigem Stickstoff ausgebildet. Demgemäß kann die Anzahl von Entfeuchtungsinstanzen vermindert werden und die Entfeuchtungsvorrichtung 4 kann vereinfacht werden.
Die Entfeuchtungsvorrichtung 4 umfasst die Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44, die das Stickstoffgas kontaktieren und Feuchtigkeit in dem Stickstoffgas absorbieren. Demgemäß kann der Taupunkt des hochreinen Stickstoffgases, das durch die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 erzeugt wird, weiter vermindert werden, wodurch ein extrem niedriger Taupunkt von -80 °C oder weniger einfach erreicht wird. Folglich kann die Verschlechterung des Lötvermögens mit einer verminderten aufgebrachten Menge an Flussmittel oder beim Löten ohne Aufbringen eines Flussmittels effizienter beschränkt werden.
Die Entfeuchtungsvorrichtung 4 umfasst ferner die zwei Gasströmungswege 43, die parallel miteinander verbunden sind, die Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44, die jeweils in den Gasströmungswegen 43 angeordnet sind, und die Strömungsweg-Umschalteinrichtung 42, welche die Zufuhr und die Zufuhrunterbrechung des Stickstoffgases zu jedem Gasströmungsweg 43 umschaltet. Folglich kann dann, wenn das Entfeuchtungsvermögen von einem der Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 abnimmt, die Zufuhr des Stickstoffgases zu diesem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 gestoppt werden und das Stickstoffgas kann kontinuierlich dem anderen Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 zugeführt werden. Dadurch kann das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44, bei dem das Entfeuchtungsvermögen abgenommen hat, ersetzt oder regeneriert werden, während die Entfeuchtung des Stickstoffgases fortgesetzt wird. Als Ergebnis kann das Wartungsvermögen des Lötofens 1 weiter verbessert werden.
Die Entfeuchtungsvorrichtung 4 umfasst ferner die Regenerierungsvorrichtung 45, die Feuchtigkeit, die in den Feuchtigkeitsabsorptionsmitteln 44 absorbiert worden ist, von den Feuchtigkeitsabsorptionsmitteln 44 entfernt. Dadurch kann die Häufigkeit des Ersetzens der Feuchtigkeitsabsorptionsmittel 44 vermindert werden und die Betriebskosten des Lötofens 1 können gesenkt werden.
(Arbeitsbeispiel 2)
Das vorliegende Beispiel ist ein Beispiel für einen Zweikammer-Lötofen 102, der mit der Lötkammer 2 und einer Vorwärmkammer 5, die mit der Lötkammer 2 verbunden ist, ausgestattet ist. Es sollte beachtet werden, dass von den Symbolen, die in dem vorliegenden Beispiel und danach verwendet werden, Symbole, die mit Symbolen identisch sind, die in den vorhergehenden Beispielen verwendet worden sind, Strukturelemente und dergleichen angeben, die mit denjenigen in dem vorhergehenden Beispiel identisch sind, falls nichts Anderes erläutert wird.
In der 2 umfasst der Lötofen 102 des vorliegenden Beispiels die Lötkammer 2, die Vorwärmkammer 5, die mit der Lötkammer 2 verbunden ist und mit den Vorwärmvorrichtungen 51 ausgestattet ist, die den zu verarbeitenden Gegenstand 100 auf eine Temperatur vorwärmen, die niedriger ist als die Löttemperatur, eine Vorwärmpumpe 52, die den Druck im Inneren der Vorwärmkammer 5 vermindert, und eine Gaszuführungsvorrichtung 53 zum erneuten Beaufschlagen mit Druck, die ein Inertgas zum erneuten Beaufschlagen des Inneren der Vorwärmkammer 5 mit Druck nach der Druckverminderung zuführt.
Der Lötofen 102 ist so ausgebildet, dass der zu verarbeitende Gegenstand 100 in dessen Innerem durch den Eingang/Ausgang, die in der Vorwärmkammer 5 bereitgestellt sind, angeordnet werden kann und aus dem Ofen entnommen werden kann. Die vordere Tür 11, die geöffnet und geschlossen werden kann, ist an dem Eingang/Ausgang der Vorwärmkammer 5 angeordnet. Darüber hinaus ist die Vorwärmkammer 5 mit der Lötkammer 2 verbunden und eine Zwischentür 12, die geöffnet und geschlossen werden kann, ist zwischen der Vorwärmkammer 5 und der Lötkammer 2 bereitgestellt.
Die Vorwärmpumpe 52 ist außerhalb des Lötofens 102 angeordnet und ist mittels einer Ablassleitung 521 mit der Vorwärmkammer 5 verbunden. Ein Ablassventil 522, das als Sperre zwischen der Vorwärmpumpe 52 und der Vorwärmkammer 5 wirkt, ist in der Ablassleitung 521 bereitgestellt. Es sollte beachtet werden, dass die Vorwärmpumpe 52 eine ölgedichtete Rotationspumpe mit einer mechanischen Verstärkerpumpe ist.
In dem vorliegenden Beispiel wird die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 auch als Gaszuführungsvorrichtung 53 zum erneuten Beaufschlagen mit Druck verwendet. Insbesondere ist die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 mittels einer Druckwiederherstellungsgasleitung 531 auch mit der Vorwärmkammer 5 verbunden. Dadurch wird Stickstoffgas, das durch Verdampfen von flüssigem Stickstoff gebildet wird, der Vorwärmkammer 5 zugeführt. Darüber hinaus ist ein Druckwiederherstellungsventil 532, das als Sperre zwischen der Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 und der Vorwärmkammer 5 wirkt, in der Druckwiederherstellungsgasleitung 531 bereitgestellt.
Die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 ist so ausgebildet, dass das Stickstoffgas der Vorwärmkammer 5 mit 5 m³/Stunde kontinuierlich zugeführt werden kann. Es sollte beachtet werden, dass überschüssiges Stickstoffgas, das in die Vorwärmkammer 5 zugeführt worden ist, von einer Gasentweichöffnung (nicht gezeigt), die in der Nähe der vorderen Tür 11 bereitgestellt ist, ausgetragen wird.
Die Vorwärmkammer 5 umfasst die Vorwärmvorrichtungen 51, Muffeln aus rostfreiem Stahl 54, die innerhalb der Vorwärmvorrichtungen 51 angeordnet sind, und eine Transportvorrichtung des Bandtyps mit Endlosantrieb 55, die den zu verarbeitenden Gegenstand 100 transportiert. Die Abmessungen des Durchwärmbereichs der Vorwärmkammer 5 sind: eine Länge von 300 mm, eine Breite von 200 mm und eine Höhe von 200 mm.
Die Vorwärmkammer 5 ist so ausgebildet, dass durch Betreiben der Vorwärmvakuumpumpe 52, wobei die vordere Tür 11 und die Zwischentür 12 geschlossen sind, der Druck in der Kammer auf 0,4 Pa oder weniger eingestellt werden kann. Es sollte beachtet werden, dass der Druck innerhalb der Kammer durch eine Pirani-Messeinrichtung (nicht gezeigt) gemessen werden kann. Weitere Aspekte sind dieselben wie im Arbeitsbeispiel 1. Es sollte beachtet werden, dass die Entfeuchtungsvorrichtung 4 des vorliegenden Beispiels die Regenerierungspumpe 452, die Dreiwegeventile 453 und das Absperrventil 454 umfasst, diese jedoch aus Gründen der Einfachheit in der 2 nicht beschrieben sind.
Der Lötofen 102 des vorliegenden Beispiels kann beispielsweise so verwendet werden, wie es nachstehend beschrieben ist. Zuerst wird die vordere Tür 11 geöffnet und der zu verarbeitende Gegenstand 100, der aus einem Aluminiummaterial hergestellt ist, wird in der Vorwärmkammer 5 angeordnet. Anschließend werden die vordere Tür 11 und die Zwischentür 12 geschlossen. In diesem Zustand wird die Vorwärmpumpe 52 so betrieben, dass das Innere der Vorwärmkammer 5 ausgetragen wird, und die Vorwärmvorrichtungen 51 werden gleichzeitig betrieben, um den zu verarbeitenden Gegenstand 100 (100a) vorzuwärmen. Der Zeitpunkt, bei dem mit dem Austragen begonnen wird, und der Zeitpunkt, bei dem mit dem Vorwärmen des zu verarbeitenden Gegenstands 100 begonnen wird, können gleichzeitig sein oder der eine kann früher beginnen als der andere. Im Hinblick auf das Vermeiden einer unnötigen Oxidation des zu verarbeitenden Gegenstands 100 ist es bevorzugt, mit dem Austragen vor dem Beginn des Vorwärmens zu beginnen.
Die erreichte Temperatur beim Vorwärmen kann z.B. auf 200 °C oder höher eingestellt werden. Zu dem Zeitpunkt, bei dem der Druck innerhalb der Vorwärmkammer 5 100 Pa oder weniger erreicht und die Temperatur des zu verarbeitenden Gegenstands 100 die vorgesehene Temperatur erreicht, ist das Vorwärmen abgeschlossen. Nach dem Abschluss des Vorwärmens wird das Ablassventil 522 geschlossen; anschließend werden die Vorwärmpumpe 52 und die Vorwärmvorrichtungen 51 gestoppt. Danach wird das Druckwiederherstellungsventil 532 geöffnet und der Druck innerhalb der Vorwärmkammer 5 wird unter Verwendung von Stickstoffgas wiederhergestellt, bis er Atmosphärendruck erreicht. Dadurch wird die Umgebung des zu verarbeitenden Gegenstands 100a eine Inertgasatmosphäre.
Nachdem die Druckwiederherstellung abgeschlossen ist, wird das Druckwiederherstellungsventil 532 geschlossen und anschließend wird die Zwischentür 12 geöffnet. Danach wird der zu verarbeitende Gegenstand 100 in die Lötkammer 2 transportiert und die Zwischentür 12 wird geschlossen. Da entfeuchtetes Stickstoffgas kontinuierlich in das Innere der Lötkammer 2 zugeführt wird, wird eine Inertgasatmosphäre der Umgebung des zu verarbeitenden Gegenstands 100 während des Transports des zu verarbeitenden Gegenstands 100 aufrechterhalten.
Danach wird der zu verarbeitende Gegenstand 100 (100b), der innerhalb der Lötkammer 2 angeordnet ist, durch die Heizvorrichtungen 21 erwärmt und danach wird ein Löten durchgeführt. Nach dem Abschluss des Lötens wird die Zwischentür 12 geöffnet und der zu verarbeitende Gegenstand 100 wird in die Vorwärmkammer 5 transportiert. Da in dem Inneren der Vorwärmkammer 5 eine Stickstoffgasatmosphäre aufrechterhalten wird, kann der zu verarbeitende Gegenstand 100, für den das Löten beendet ist, in der Stickstoffgasatmosphäre gekühlt werden. Nach dem Abkühlen wird die vordere Tür 11 geöffnet und der zu verarbeitende Gegenstand 100 wird aus dem Ofen entnommen. Das Löten des zu verarbeitenden Materials 100 kann durch das Vorstehende durchgeführt werden.
Der Lötofen 102 des vorliegenden Beispiels ist so ausgebildet, dass das Vorwärmen in einer Atmosphäre mit vermindertem Druck durchgeführt werden kann, eine Druckwiederherstellung durch Zuführen von Stickstoffgas durchgeführt werden kann und ein Löten in einer entfeuchteten Stickstoffgasatmosphäre durchgeführt werden kann. Daher können während des Durchführens eines Lötens mit einer verminderten aufgebrachten Menge eines Flussmittels oder wenn ein Löten ohne die Verwendung eines Flussmittels durchgeführt wird, die Effekte auf das Lötvermögen aufgrund der Lagerumgebung und die Verwendungsbedingungen des zu verarbeitenden Gegenstands 100, der Vorrichtung und des Füllmaterials, der Fluktuationen in der Umgebung außerhalb des Ofens und dergleichen vermindert werden. Als Ergebnis kann die Verschlechterung des Lötvermögens effektiver beschränkt werden, wodurch zufriedenstellende Lötverbindungen stabil gebildet werden.
Darüber hinaus kann bezüglich des Lötofens 102, da die Effekte auf das Lötvermögen aufgrund der Lagerumgebung des zu verarbeitenden Gegenstands 100 oder dergleichen vermindert werden können, der Lötofen 1 z.B. selbst in Bereichen, Jahreszeiten mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit und dergleichen in einer geeigneten Weise verwendet werden. Darüber hinaus kann der Lötofen 102 zufriedenstellende Lötverbindungen selbst in Arbeitsumgebungen bereitstellen, in denen eine strenge Kontrolle der Lagerumgebung oder dergleichen des zu verarbeitenden Gegenstands 100 und der Vorrichtung schwierig ist. Bezüglich des Rests kann der Lötofen 102 des vorliegenden Beispiels dieselben Vorgänge und Effekte wie im Arbeitsbeispiel 1 bereitstellen.
(Arbeitsbeispiel 3)
Das vorliegende Beispiel ist ein Beispiel eines Lötofens des Dreikammertyps 103, der mit der Vorwärmkammer 5, der Lötkammer 2 und einer Kühlkammer 6 ausgestattet ist. Wie es in der 3 gezeigt ist, sind bezüglich des Lötofens 103 des vorliegenden Beispiels die Vorwärmkammer 5, die Lötkammer 2 und die Kühlkammer 6 in dieser Reihenfolge angeordnet. In der Vorwärmkammer 5 ist ein Eingang zum Anordnen des zu verarbeitenden Gegenstands 100 innerhalb des Ofens bereitgestellt. Die vordere Tür 11, die geöffnet und geschlossen werden kann, ist am Eingang bereitgestellt. Die Zwischentür 12, die geöffnet und geschlossen werden kann, ist zwischen der Vorwärmkammer 5 und der Lötkammer 2 bereitgestellt, und eine hintere Tür 13, die geöffnet und geschlossen werden kann, ist zwischen der Lötkammer 2 und der Kühlkammer 6 bereitgestellt.
Die Kühlkammer 6 umfasst eine Transportvorrichtung des Bandtyps mit Endlosantrieb 23, die den zu verarbeitenden Gegenstand 100 transportiert. Ein Ausgang zum Entnehmen des zu verarbeitenden Gegenstands 100 nach außerhalb des Ofens ist in der Kühlkammer 6 bereitgestellt. Eine Ausgangstür 14, die geöffnet und geschlossen werden kann, ist am Ausgang bereitgestellt, um zu verhindern, dass die Atmosphäre von außen in den Lötofen 103 strömt. Es sollte beachtet werden, dass ein Metallvorhang oder dergleichen anstelle der Ausgangstür 14 installiert sein kann.
Darüber hinaus ist eine Kühlgas-Zuführungsvorrichtung 62, die außerhalb des Ofens angeordnet ist, mit der Kühlkammer 6 mittels einer Kühlgasleitung 63 verbunden. In dem vorliegenden Beispiel wird die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 auch als die Kühlgas-Zuführungsvorrichtung 62 verwendet. Insbesondere ist die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 mittels der Kühlgasleitung 63 auch mit der Kühlkammer 6 verbunden. Ein Kühlgasventil 64, das als Sperre zwischen der Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 und der Kühlkammer 6 wirkt, ist in der Kühlgasleitung 63 bereitgestellt.
Die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 ist so ausgebildet, dass Stickstoffgas mit 5 m³/Stunde kontinuierlich in die Kühlkammer 6 zugeführt werden kann. Es sollte beachtet werden, dass überschüssiges Stickstoffgas mittels einer Gasentweichöffnung (nicht gezeigt) in der Nähe der Ausgangstür 14 bereitgestellt ist.
Der Lötofen 103 des vorliegenden Beispiels ist so ausgebildet, dass der zu verarbeitende Gegenstand 100 mittels eines Eingangs, der in der Vorwärmkammer 5 bereitgestellt ist, in dem Ofen angeordnet werden kann. Der zu verarbeitende Gegenstand 100 (100a), der innerhalb der Vorwärmkammer 5 angeordnet ist, wird vorgewärmt und dann in die Lötkammer 2 transportiert. Der zu verarbeitende Gegenstand 100 (100b), für den das Löten in der Lötkammer 2 abgeschlossen ist, wird in die Kühlkammer 6 transportiert. Der zu verarbeitende Gegenstand 100 (100c), der in der Stickstoffgasatmosphäre in der Kühlkammer 6 gekühlt worden ist, wird von dem Ausgang der Kühlkammer 6 aus dem Ofen entnommen. Weitere Aspekte sind dieselben wie im Arbeitsbeispiel 2. Es sollte beachtet werden, dass die Entfeuchtungsvorrichtung 4 des vorliegenden Beispiels die Regenerierungspumpe 452, die Dreiwegeventile 453 und das Absperrventil 454 in der gleichen Weise wie im Arbeitsbeispiel 1 umfasst, jedoch sind diese in der 3 aus Gründen der Einfachheit nicht beschrieben.
Folglich umfasst der Lötofen 103 ferner die Kühlkammer 6, die mit dem Lötofen 103 verbunden ist, und die Kühlgas-Zuführungsvorrichtung 62, die Stickstoffgas in die Kühlkammer 6 zuführt. Bezüglich des Lötofens 103 kann, wie es vorstehend erwähnt worden ist, eine unnötige Oxidation des zu verarbeitenden Gegenstands 100 durch Kühlen des zu verarbeitenden Gegenstands 100 in einer Stickstoffgasatmosphäre innerhalb der Kühlkammer 6 beschränkt werden. Darüber hinaus kann, da die Kühlkammer 6 mit Stickstoffgas gefüllt ist, verhindert werden, dass die Atmosphäre von der Kühlkammer 6 in die Lötkammer 2 strömt. Bezüglich des Rests kann der Lötofen 103 des vorliegenden Beispiels dieselben Vorgänge und Effekte wie in dem Arbeitsbeispiel 2 bereitstellen.
In dem Fall, bei dem der Lötofen 103 die Kühlkammer 6 wie in dem vorliegenden Beispiel umfasst, kann die Kühlkammer 6 ferner so ausgebildet sein, dass das Kammerinnere ausgetragen und der Druck innerhalb der Kammer wiederhergestellt werden kann. In diesem Fall kann durch Austragen des Kammerinneren der Kühlkammer 6 und anschließend Wiederherstellen des Drucks unter Verwendung von Stickstoffgas zuverlässig verhindert werden, dass die Atmosphäre in das Innere der Kühlkammer 6 strömt. Als Konfiguration, die solche Funktionen erreichen kann, ist eine Konfiguration denkbar, bei der z.B. die Ablassleitung der Vorwärmpumpe in derselben Weise mit der Kühlkammer 6 verbunden ist, wie dies bei der Vorwärmkammer 5 der Fall ist.
Ferner können in dem vorliegenden Beispiel, obwohl die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 auch als die druckwiederherstellende Gaszuführungsvorrichtung 53 und die Kühlgas-Zuführungsvorrichtung 62 verwendet wird, Gaszufuhrvorrichtungen separat als die druckwiederherstellende Gaszuführungsvorrichtung 53 bzw. die Kühlgas-Zuführungsvorrichtung 62 bereitgestellt werden.
(Experimentelles Beispiel 1)
Das vorliegende Beispiel ist ein Beispiel, bei dem ein Löten durch verschiedenartiges Ändern des Taupunkts des Inertgases, das in die Lötkammer 2 zugeführt werden soll, durchgeführt wird. In dem vorliegenden Beispiel wurden zwei Arten von Aluminiummaterialien (Prüfmaterialien A1 und A2) mit den chemischen Komponenten und den Schichtstrukturen, wie sie in der Tabelle 1 gezeigt sind, hergestellt. Diese Prüfmaterialien sind einseitige Lötbleche mit einer Dicke von 0,6 mm, in denen ein Füllmaterial durch Kaschieren mit einer Oberfläche eines Kerns verbunden worden ist.
In dem vorliegenden Beispiel wurde ein äußere Rippe-Prüfkörper 7, der eine Verbindung zwischen äußeren Rippen und einem Kältemittelströmungsweg simulierte, hergestellt und gelötet. Der Prüfkörper 7 des vorliegenden Beispiels, wie er in der 4 gezeigt ist, umfasst eine gewellte Rippe 71 und zwei flache Bleche 72, welche die gewellte Rippe 71 umgeben. Die gewellte Rippe 71 ist aus einer JIS A3003-Legierung hergestellt. Die flachen Bleche 72 sind aus den Prüfmaterialien hergestellt und die Füllmaterialien 721 der flachen Bleche 72 sind mit Scheitelabschnitten 711 der gewellten Rippe 71 in Kontakt. Die Länge der gewellten Rippe 71 beträgt 50 mm. Die Länge jedes der flachen Bleche 72 beträgt 60 mm, die Breite beträgt 25 mm und der Abstand zwischen den flachen Blechen beträgt 10 mm.
Die Prüfkörper 7 wurden in der folgenden Weise spezifisch zusammengesetzt. Zuerst wurde, nachdem ein Blechmaterial aus einer A3003-Legierung zu vorgegebenen Abmessungen geschnitten worden ist, es zur Bildung der gewellten Rippe 71 gewellt. Ferner wurde das Prüfmaterial getrennt von der Herstellung der gewellten Rippe 71 zu den vorstehend genannten Abmessungen geschnitten, so dass die flachen Bleche 72 hergestellt wurden. Dann wurden diese Komponenten mittels Aceton entfettet.
Dabei wurde bezüglich der flachen Bleche 72 unter Verwendung des Prüfmaterials A1 (Tabelle 2, Experiment Nr. 3) ein Flussmittel auf Fluoridbasis auf das Füllmaterial 721 in der in der Tabelle 2 gezeigten aufgebrachten Menge aufgebracht. Die aufgebrachte Menge des Flussmittels wurde in der folgenden Weise berechnet. Nachdem die Masse (g) der flachen Bleche 72 vor dem Aufbringen des Flussmittels gemessen worden ist, wurde das Flussmittel auf die flachen Bleche aufgebracht und wurde dann getrocknet. Die Gesamtmenge des aufgebrachten Flussmittels wurde durch Subtrahieren der Masse (g) der flachen Bleche 72, die vor dem Aufbringen des Flussmittels gemessen worden ist, von der Masse (g) der flachen Bleche 72 nach dem Trocknen des Flussmittels berechnet. Die aufgebrachte Menge des Flussmittels (g/cm²) wurde durch Dividieren der Gesamtmenge (g) durch die Aufbringfläche des Flussmittels (cm²), d.h., die Fläche des Füllmaterials 721, berechnet.
Danach wurden die gewellte Rippe 71 und das flache Blech 72 in dieser Reihenfolge an dem flachen Blech 72 montiert, so dass der Prüfkörper 7, wie er in der 4 gezeigt ist, zusammengesetzt wurde. Dieser Prüfkörper 7 wurde durch eine nicht gezeigte Vorrichtung in der Schichtrichtung gehalten und dadurch fixiert.
Nach dem Fixieren des Prüfkörpers 7 an der Vorrichtung wurden ein Vorwärmen und ein Löterwärmen nacheinander mittels des Lötofens 102, der im Arbeitsbeispiel 2 (vgl. die 2) gezeigt ist, durchgeführt, so dass der Prüfkörper 7 gelötet wurde. Wie es in der Tabelle 2 gezeigt ist, war in den Experiment Nr. 1, 3 und 4 der Prüfkörper 7 innerhalb der Vorwärmkammer 5 angeordnet und ein Vorwärmen wurde in einer Stickstoffgasatmosphäre bei Normaldruck bei der Bedingung des Erwärmens des Prüfkörpers auf 200 °C durchgeführt. Im Experiment Nr. 2 wurde der Prüfkörper 7 innerhalb der Vorwärmkammer 5 angeordnet und ein Vorwärmen in einer Atmosphäre mit einem vermindertem Druck von 10 Pa wurde bei der Bedingung des Erwärmens des Prüfkörpers auf 300 °C durchgeführt.
Nachdem das Vorwärmen bei den vorstehend genannten Bedingungen durchgeführt worden ist, wurde der Prüfkörper 7 in die Lötkammer 2 transportiert und ein Löterwärmen wurde durch Erwärmen auf 600 °C bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von etwa 13 °C/min durchgeführt. Dabei wurde, wie es in der Tabelle 2 gezeigt ist, in den Experiment Nr. 1 und 2 entfeuchtetes Stickstoffgas, das unter Verwendung der Entfeuchtungsvorrichtung 4 so entfeuchtet worden ist, dass der Taupunkt -80 °C oder weniger betrug, dem Inneren des Lötofens 1 zugeführt. Im Experiment Nr. 3 wurde, nachdem der Taupunkt des Stickstoffgases, das durch die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 erzeugt worden ist, auf -55 °C eingestellt worden ist, das Stickstoffgas der Lötkammer 2 ohne Durchführen einer Entfeuchtung zugeführt. Im Experiment Nr. 4 wurde Stickstoffgas, das durch die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 erzeugt worden ist, der Lötkammer 2 ohne Durchführen einer Entfeuchtung zugeführt. Die Taupunkte des Stickstoffgases vor und nach der Entfeuchtung und der Taupunkt in der Lötkammer 2 zum Zeitpunkt des Löterwärmens in jedem Experiment waren so, wie es in der Tabelle 2 gezeigt ist.
Nach dem Abschluss des Lötens wurde der Prüfkörper 7 in die Vorwärmkammer 5 transportiert und in der Vorwärmkammer 5 auf 450 °C gekühlt. Danach wurde der Prüfkörper 7 aus dem Ofen entnommen.
Nach dem Löten wurde die gewellte Rippe 71 von dem Prüfkörper 7 entfernt und der Verbindungsprozentsatz wurde auf der Basis der Spuren der Stege, die auf den flachen Blechen 72 vorlagen, in der folgenden Weise berechnet. Zuerst wurde für die Spur jedes Stegs die Länge in der Breitenrichtung des flachen Blechs 72 gemessen und die Summe der Längen wurde berechnet. Getrennt von dieser Berechnung wurde auf der Basis der Annahme, dass das flache Blech 72 und die gewellte Rippe 71 vollständig verbunden waren, die Summe der Längen der Stege in der Blechbreitenrichtung berechnet. Dann wurde das Verhältnis des erstgenannten Werts zu dem letztgenannten Wert als der Verbindungsprozentsatz (%) festgelegt. Es sollte beachtet werden, dass der letztgenannte Wert z.B. durch Multiplizieren der Breite der gewellten Rippe 71 mit der Anzahl der Spitzen 711 (vgl. die 4), d.h., der Anzahl von Abschnitten, die mit den flachen Blechen 72 verbunden werden sollen, berechnet werden kann.
In den Spalten „Bewertungergebnisse“ ist das Symbol „A“ angegeben, wenn der Verbindungsprozentsatz 95 % oder mehr betrug, das Symbol „B“ ist angegeben, wenn der Verbindungsprozentsatz 85 % oder mehr und weniger als 95 % betrug, das Symbol „C“ ist angegeben, wenn der Verbindungsprozentsatz 60 % oder mehr und weniger als 85 % betrug, und das Symbol „D“ ist angegeben, wenn der Verbindungsprozentsatz weniger als 60 % betrug. Bei der Bewertung des Lötvermögens unter Verwendung des äußere Rippe-Prüfkörpers 7 wurde das Lötvermögen in dem Fall der Symbole A und B, bei denen der Verbindungsprozentsatz 85 % oder mehr beträgt, aufgrund eines zufriedenstellenden Lötvermögens als akzeptabel beurteilt. In dem Fall der Symbole C und D, bei denen der Verbindungsprozentsatz weniger als 85 % beträgt, wurde das Lötvermögen aufgrund des Riskos eines Lötversagens als inakzeptabel beurteilt.
Tabelle 1

Tabelle 1

Testmaterialsymbol	Schicht - struktur	Chemische Zusammensetzung (Massen-%)						Kaschierprozentsatz (%)	Gesamtblechdicke (mm)	Anmerkungen
Testmaterialsymbol	Schicht - struktur	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Bi	Kaschierprozentsatz (%)	Gesamtblechdicke (mm)	Anmerkungen
A1	Füllmaterial	10	-	-	-	-	-	10	0,6	Flussmittellöten
A1	Kernmaterial	0,27	0,6	0,15	1,2	-	-	-	0,6	Flussmittellöten
A2	Füllmaterial	10	-	-	-	-	0,02	10	0,6	Löten ohne Flussmittel
A2	Kernmaterial	0,35	-	0,27	-	0,6	-	-	0,6	Löten ohne Flussmittel

Tabelle 2 Tabelle 2

Test Nr.	Testmaterialsymbol	Aufgebrachte Flussmittelmenge (g/m²)	Vorwärmbedingungen		Entfeuchtung	Taupunkt des Intertgases (°C)		Löterwärmungsbedingungen		Bewertungsergebnisse
Test Nr.	Testmaterialsymbol	Aufgebrachte Flussmittelmenge (g/m²)	Druck	Höchste Temperatur (°C)	Entfeuchtung	Vor der Entfeuchtung	Nach der Entfeuchtung	Taupunkt während des Erwärmens (°C)	Höchste Temperatur (°C)	Bewertungsergebnisse
1	A2	Keines	Normaldruck	200	Durchgeführt	-76	-82	-68	600	B
2	A2	Keines	10 Pa	300	Durchgeführt	-74	-80	-80	600	A
3	A1	1	Normaldruck	200	Nicht durchgeführt	-55	-55	-45	600	D
4	A2	Keines	Normaldruck	200	Nicht durchgeführt	-76	-76	-63	600	C

Wie es in der Tabelle 2 gezeigt ist, konnte in den Experiment Nr. 1 und 2, da die Entfeuchtung des Stickstoffgases, das durch die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 erzeugt worden ist, durchgeführt wurde, der Taupunkt des Stickstoffgases, das in die Lötkammer 2 zugeführt werden soll, auf -80 °C oder weniger eingestellt werden. Dadurch konnte ein Verbindungsvermögen von 85 % oder mehr erreicht werden.
Andererseits war es in den Experiment Nr. 3 und 4, da die Entfeuchtung des Stickstoffgases, das durch die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 erzeugt worden ist, nicht durchgeführt wurde, nicht möglich, den Taupunkt des Stickstoffgases, das in die Lötkammer 2 zugeführt werden soll, auf -80 °C oder weniger einzustellen. Als Ergebnis war das Lötvermögen verschlechtert, wie es in der Tabelle 2 gezeigt ist. Insbesondere war es, wie es im Experiment Nr. 4 gezeigt ist, selbst wenn Stickstoffgas, das durch Verdampfen von flüssigem Stickstoff gebildet wird, als solches zugeführt wurde, nicht möglich, zufriedenstellende Lötverbindungen zu bilden.
(Experimentelles Beispiel 2)
In dem vorliegenden Beispiel wurde ein Becherprüfkörper 8, der in den 5 und 6 gezeigt ist, zum Bewerten des Lötvermögens in dem Fall verwendet, bei dem der Taupunkt des Stickstoffgases, das der Lötkammer 2 zugeführt werden soll, verschiedenartig verändert wurde. In dem vorliegenden Beispiel wurden zwei Arten von Aluminiummaterialien (Prüfmaterialien B1 und B2), welche die chemischen Komponenten und Schichtstrukturen aufweisen, die in der Tabelle 3 gezeigt sind, hergestellt. Diese Prüfmaterialien sind einseitige Lötbleche mit einer Dicke von 0,4 mm, in denen ein Füllmaterial durch Kaschieren mit einer Oberfläche eines Kerns verbunden worden ist.
Der Becherprüfkörper 8 (vgl. die 5 und 6), der zur Bewertung des Lötvermögens in dem vorliegenden Beispiel verwendet worden ist, wurde in der folgenden Weise hergestellt. Zuerst wurde eine Pressbearbeitung mit einem Blechmaterial durchgeführt, das als Probe aus dem Prüfmaterial entnommen worden ist, um die kreisförmigen Becher 81 herzustellen, die in den 5 und 6 gezeigt sind. Der Durchmesser der Becher 81 betrug 30 mm und eine Belüftungsöffnung 812 mit einem Durchmesser von 5 mm wurde in der Mitte des Bodens 811 jedes Bechers 81 gebildet. Ein Flansch 813 wurde auf dem Außenumfangskantenabschnitt jedes Bechers 81 ausgebildet. Ferner wurden, wie es in der 6 gezeigt ist, die Becher 81 so ausgebildet, dass das Füllmaterial 814 auf deren Innenseite vorlag. Danach wurden der Becher 81 und eine gewellte Rippe 82 entfettet.
Dabei wiesen obere Bleche, bei denen das Prüfmaterial B1 verwendet worden ist (Tabelle 4, Experiment Nr. 11, 14 und 15), ein Flussmittel auf Fluoridbasis auf, das auf das Füllmaterial 814 in den in der Tabelle 4 gezeigten aufgebrachten Mengen in der gleichen Weise wie im experimentellen Beispiel 1 aufgebracht war.
Die zwei Becher 81 und die gewellte Rippe 82, die in der vorstehend genannten Weise hergestellt worden sind, wurden zum Zusammensetzen des Prüfkörpers 8, der in den 5 und 6 gezeigt ist, kombiniert. Der Prüfkörper 8 umfasst ein hohles Element 80, das aus den zwei Bechern 81 und der gewellten Rippe 82, die innerhalb des hohlen Elements 80 angeordnet ist, zusammengesetzt ist. Das hohle Element 80 umfasst anstoßende Abschnitte 800, bei denen die Flansche 813 des Bechers 81 aneinander anstoßen. Die gewellte Rippe 82 ist auf dem Boden 811 jedes Bechers 81 mit dem Lötmaterial 814 in Kontakt.
Nach dem Halten und Fixieren des Prüfkörpers 8 in der Stapelrichtung unter Verwendung der nicht gezeigten Vorrichtung wurde der Prüfkörper 8 in derselben Weise wie im experimentellen Beispiel 1 gelötet. In dem vorliegenden Beispiel wurde die Entfeuchtung des Stickstoffgases, das durch die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 erzeugt worden ist, in den Experiment Nr. 11 bis 13 durchgeführt. Darüber hinaus wurde die Entfeuchtung des Stickstoffgases, das durch die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 erzeugt worden ist, nicht durchgeführt und es wurde in den Experiment Nr. 14 bis 17 als solches in den Lötofen 102 zugeführt. Die Bedingungen für das Vorwärmen, die Taupunkte des Stickstoffgases vor und nach der Entfeuchtung und die Taupunkte innerhalb der Lötkammer 2 während des Löterwärmens waren derart, wie es in der Tabelle 4 gezeigt ist.
Der Prüfkörper 8 wurde nach dem Löten visuell untersucht, um das Aussehen eines Stegs F (vgl. die 6), der außerhalb des anstoßenden Abschnitts 800 gebildet worden ist, zu bewerten. In den Spalten „Bewertungsergebnisse“ wurde das Symbol „A“ in dem Fall angegeben, bei dem der Steg eine einheitliche Form aufwies. In den Fällen, bei denen ein kontinuierlicher Steg gebildet wurde, obwohl er teilweise uneinheitlich war, wurde das Symbol „B“ angegeben.
In den Fällen, bei denen der Steg überall uneinheitlich ist, oder eine Heftung bzw. Steppnaht in einem Teil des Stegs auftritt, wurde das Symbol „C“ angegeben. In dem Fall, bei dem eine Heftung bei dem gesamten Steg vorlag, oder in dem Fall, bei dem kein Steg gebildet wurde, wurde das Symbol „D“ angegeben. Dabei bezieht sich die vorstehend genannte „Heftung bzw. Steppnaht“ auf einen Zustand, in dem der Steg diskontinuierlich ausgebildet ist; mit anderen Worten, der Steg ist aufgrund von Defekten in der Form von kleinen Löchern oder dergleichen diskontinuierlich und sieht wie eine Nähnaht aus. Eine Heftung verursacht nicht immer ein Austreten des Inhalts in dem hohlen Element 80; in vielen Fällen wird sie jedoch als Defekt angesehen, da sie die Verbindungsqualität der Produkte beeinträchtigt, so wie in dem Fall, bei dem kein Steg gebildet wird.
Bei der Bewertung der Stegform wurden die Fälle der Symbole A und B, bei denen kontinuierliche Stege gebildet wurden, aufgrund eines zufriedenstellenden Lötvermögens als akzeptabel beurteilt. Andererseits wurden die Fälle der Symbole C und D, bei denen eine Heftung auftrat oder bei denen kein Steg gebildet wurde, aufgrund eines Risikos eines Lötversagens als inakzeptabel beurteilt.

Tabelle 3 Tabelle 3

Testmaterialsymbol	Schicht - struktur	Chemische Zusammensetzung (Massen-%)						Kaschiersatz (%)	Gesamtblechdicke (mm)	Anmerkungen
Testmaterialsymbol	Schicht - struktur	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Bi	Kaschiersatz (%)	Gesamtblechdicke (mm)	Anmerkungen
B1	Füllmaterial	10	-	-	-	-	-	10	0,4	Flussmittellöten
B1	Kernmaterial	0,27	0,6	0,15	1,2	-	-	-	0,4	Flussmittellöten
B2	Füllmaterial	10	-	-	-	-	0,02	10	0,4	Löten ohne Flussmittel
B2	Kernmaterial	0,35	-	0,27	-	0,6	-	-	0,4	Löten ohne Flussmittel

Tabelle 4 Tabelle 4

Test Nr.	Testmaterialsymbol	Aufgebrachte Flussmittelmenge (g/m²)	Vorwärmbedingungen		Entfeuchtung	Taupunkt des Intertgases (°C)		Löterwärmungsbedingungen		Bewertungsergebnisse
Test Nr.	Testmaterialsymbol	Aufgebrachte Flussmittelmenge (g/m²)	Druck	Höchste Temperatur (°C)	Entfeuchtung	Vor der Entfeuchtung	Nach der Entfeuchtung	Taupunkt während des Erwärmens (°C)	Höchste Temperatur (°C)	Bewertungsergebnisse
11	B1	1	10 Pa	300	Durchgeführt	-74	-80	-80	600	B
12	B2	Keines	100 Pa	200	Durchgeführt	-76	-82	-81	600	B
13	B2	Keines	10 Pa	300	Durchgeführt	-76	-82	-82	600	A
14	B1	1	Normaldruck	200	Nicht durchgeführt	-76	-76	-62	600	C
15	B1	1	10 Pa	300	Nicht durchgeführt	-74	-74	-74	600	C
16	B2	Keines	Normaldruck	200	Nicht durchgeführt	-76	-76	-62	600	D
17	B2	Keines	100 Pa	200	Nicht durchgeführt	-76	-76	-75	600	C

Wie es in der Tabelle 4 gezeigt ist, wurde in den Experiment Nr. 11 bis 13 eine Entfeuchtung des Stickstoffgases, das durch die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 erzeugt worden ist, durchgeführt, und folglich konnte der Taupunkt des Stickstoffgases, das in die Lötkammer 2 zugeführt werden soll, auf -80 °C oder weniger eingestellt werden. Dadurch konnte ein kontinuierlicher Steg gebildet werden.
Andererseits wurde in den Experiment Nr. 14 bis 17 eine Entfeuchtung des Stickstoffgases, das durch die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 erzeugt worden ist, nicht durchgeführt, und folglich konnte der Taupunkt des Stickstoffgases, das in die Lötkammer 2 zugeführt werden soll, nicht auf -80 °C oder weniger eingestellt werden. Als Ergebnis wurde eine Verschlechterung des Lötvermögens verursacht, wie es in der Tabelle 4 gezeigt ist.
Wie es in den Tabellen 2 und 4 gezeigt ist, konnten durch Zuführen des entfeuchteten Inertgases in die Lötkammer 2 zufriedenstellende Lötverbindungen beim Löten mit einer verminderten Menge des Flussmittels oder beim Löten ohne die Verwendung eines Flussmittels gebildet werden. Ferner konnten zufriedenstellende Lötverbindungen sowohl in dem äußere Rippe-Prüfkörper 7 als auch in dem Becherprüfkörper 8 durch jedes Löten gebildet werden.
Als Ergebnis ist ersichtlich, dass eine Verschlechterung des Lötvermögens durch Durchführen einer Entfeuchtung des Inertgases, das durch die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 3 erzeugt worden ist, effektiv beschränkt werden kann. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass, da die Effekte auf das Lötvermögen aufgrund der Atmosphäre außerhalb der Lötöfen 1, 102 und 103 und der Lagerumgebung des zu verarbeitenden Gegenstands 100 oder dergleichen vermindert werden können, die Menge der Feuchtigkeit, die in die Lötkammer 2 eingebracht wird, vermindert werden kann, wodurch eine zufriedenstellende Lötverbindung z.B. selbst in Bereichen und Jahreszeiten mit einer hohen Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit oder selbst in Fällen erreicht werden kann, bei denen eine strenge Kontrolle der Lagerumgebung des zu verarbeitenden Gegenstands 100 schwierig ist.
Es sollte beachtet werden, dass Aspekte des Lötofens und des Lötverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die Aspekte der vorstehend genannten Ausführungsformen und experimentellen Beispiele beschränkt sind und dass deren Konfigurationen innerhalb eines Bereichs modifiziert werden können, der nicht von dem Wesentlichen der vorliegenden Erfindung abweicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016083699 [0006]
JP 2007319924 [0006]
JP 2014217844 [0006]

Claims

Lötofen, der beim Löten eines zu verarbeitenden Gegenstands, der aus einem Aluminiummaterial zusammengesetzt ist, verwendet wird, umfassend: eine Lötkammer, die mit einer Heizvorrichtung ausgestattet ist, die den zu verarbeitenden Gegenstand auf eine Löttemperatur erwärmt; eine Inertgas-Zuführungsvorrichtung, die ein Inertgas in die Lötkammer zuführt; und eine Entfeuchtungsvorrichtung, die zwischen der Inertgas-Zuführungsvorrichtung und der Lötkammer angeordnet ist und eine Entfeuchtung des Inertgases durchführt.
Lötofen nach Anspruch 1, bei dem die Entfeuchtungsvorrichtung ein Feuchtigkeitsabsorptionsmittel umfasst, das Feuchtigkeit in dem Inertgas durch Inkontaktbringen mit dem Inertgas absorbiert.
Lötofen nach Anspruch 2, bei dem die Entfeuchtungsvorrichtung ferner eine Mehrzahl von Gasströmungswegen, die parallel miteinander verbunden sind, ein Feuchtigkeitsabsorptionsmittel, das in jedem Gasströmungsweg angeordnet ist, und eine Strömungsweg-Umschalteinrichtung, welche die Zufuhr und die Zufuhrunterbrechung des Inertgases zu jedem Gasströmungsweg umschaltet, umfasst.
Lötofen nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Entfeuchtungsvorrichtung ferner eine Regenerierungsvorrichtung umfasst, die Feuchtigkeit, die in dem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel absorbiert worden ist, von dem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel entfernt.
Lötofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: eine Vorwärmkammer, die mit der Lötkammer verbunden ist und mit einer Vorwärmvorrichtung ausgestattet ist, die den zu verarbeitenden Gegenstand auf eine Temperatur vorwärmt, die niedriger ist als die Löttemperatur, eine Vorwärmpumpe, die den Druck im Inneren der Vorwärmkammer vermindert, und eine druckwiederherstellende Gaszuführungsvorrichtung, die ein Inertgas zuführt, so dass das Innere der Vorwärmkammer nach der Druckverminderung wieder mit Druck beaufschlagt wird.
Lötofen nach Anspruch 5, wobei der Lötofen so ausgebildet ist, dass der Druck des Inneren der Vorwärmkammer auf 100 Pa oder weniger vermindert werden kann.
Lötofen nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Vorwärmkammer so ausgebildet ist, dass die Temperatur des zu verarbeitenden Gegenstands auf mehr als 200 °C eingestellt werden kann.
Lötofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der ferner eine Kühlkammer, die mit der Lötkammer verbunden ist, und eine Kühlgas-Zuführungsvorrichtung, die ein Inertgas in die Kühlkammer zuführt, umfasst.
Verfahren zum Löten eines Aluminiummaterials, bei dem ein zu verarbeitender Gegenstand, der aus einem Aluminiummaterial zusammengesetzt ist, in einer Inertgasatmosphäre gelötet wird, wobei das Verfahren umfasst: Entfeuchten eines Inertgases; Bewirken, dass durch Zuführen des entfeuchteten Inertgases die Umgebung des zu verarbeitenden Gegenstands eine Inertgasatmosphäre ist; und Erwärmen des zu verarbeitenden Gegenstands auf eine Löttemperatur in der Inertgasatmosphäre und Löten des Gegenstands.
Verfahren zum Löten eines Aluminiummaterials nach Anspruch 9, bei dem bei der Entfeuchtung die Feuchtigkeit in der Inertgasatmosphäre durch Inkontaktbringen des Inertgases mit einem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel, das Feuchtigkeit absorbiert, entfernt wird.
Verfahren zum Löten eines Aluminiummaterials nach Anspruch 9 oder 10, bei dem bei der Entfeuchtung die Feuchtigkeit in der Inertgasatmosphäre so entfernt wird, dass der Taupunkt des Inertgases -80 °C oder weniger beträgt.
Verfahren zum Löten eines Aluminiummaterials nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem der zu verarbeitende Gegenstand auf eine Temperatur, die niedriger ist als die Löttemperatur, in einer Atmosphäre mit vermindertem Druck von 100 Pa oder weniger vor dem Löten vorgewärmt wird, worauf das Löten durchgeführt wird.
Verfahren zum Löten eines Aluminiummaterials nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem ein Flussmittel auf Fluoridbasis auf einen zu lötenden Abschnitt des zu verarbeitenden Gegenstands vor dem Löten aufgebracht wird.
Verfahren zum Löten eines Aluminiummaterials nach Anspruch 13, bei dem die aufgebrachte Menge des Flussmittels auf Fluoridbasis 2 g/m² oder weniger beträgt.
Verfahren zum Löten eines Aluminiummaterials nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem kein Flussmittel auf einen zu lötenden Abschnitt des zu verarbeitenden Gegenstands aufgebracht wird.
Verfahren zum Löten eines Aluminiummaterials nach einem der Ansprüche 9 bis 15, das unter Verwendung eines Lötofens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchgeführt wird.