JP2002158261A

JP2002158261A - 気体供給方法及びそれを用いたボックス

Info

Publication number: JP2002158261A
Application number: JP2000352264A
Authority: JP
Inventors: Kenji Naito; 健治内藤
Original assignee: Athlete FA Corp
Current assignee: Athlete FA Corp
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】開口部が設けられたボックス内に乱流を起こ
し難く、大気の酸素を巻き込まない気体供給方法とそれ
を用いたボックスを提供すること。【解決手段】開口部８が配設されたボックス１５内に気
体を導入する気体供給方法であって、複数の微細孔を有
する連続多孔性体（１０，１３）を通して気体をボック
ス１５内に供給する気体供給方法と、開口部８と気体の
導入口１４が配設されたボックスであって、導入口１４
には複数の微細孔を有する連続多孔性体（１０，１３）
が配設されたボックス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体をボックス内
に供給する方法とその方法を用いたボックスに係る。

【０００２】

【従来の技術】従来、気体をボックス内に供給する方法
は、気体の導入管から、直接、ボックス内にガスを放出
する方法が慣用されてきたが、近時、炉内の気体の分布
をより均一にするために、複数の方向に気体を吐出でき
るように、気体の導入孔を複数個所に設ける方法が工夫
されている（特開２０００−２１７９５号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、導入孔から導
入する従来の気体供給方法は、ボックス内に乱流を生じ
させる。処理部品を出し入れする開口部がボックスに設
けられている場合、ボックス内に生じた乱流は、局所で
且つ瞬間的に負圧を発生させる。この負圧は、ボックス
に設けられた開口部から外気を吸い込む原因となる。更
に、乱流はボックス内の塵を巻き上げる欠点や、処理部
品に気体が均一に当たらない欠点等の要因となる。

【０００４】本発明は、従来の方法と装置の欠点を解決
するものであり、第１の目的は、ボックス内に乱流が生
じ難い気体供給方法を提供することにある。第２の目的
は、ボックス内に乱流が生じ難い構造のボックスを提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明になる気体供給方法は、開口部８が配設され
たボックス１５内に導入口から気体を導入する気体供給
方法であって、導入口に配設された複数の微細孔を有す
る多孔性体（１０，１３）を通して気体をボックス１５
内に供給することを特徴とする。更に、微細孔の平均直
径が１０〜２００ミックロンであることを特徴とする。

【０００６】また、本発明になるボックス１５は、開口
部８と気体を導入する導入口１４を有するボックスであ
って、その導入口１４に複数の微細孔を有する多孔性体
（１０，１３）を配設したことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。図１は、本発明になる気体
供給方法によって実現されたボックス１５の断面の一例
を示す。基板２の上にボックスカバー１が気密に固定さ
れてボックス１５を形成する。ボックスカバー１の上面
には開口部８が設けられ、開口部８は開閉できるシャッ
タ９により蓋をされている。連続多孔質体１０は、台座
１２を介して基板２に固定されている。連続多孔質体１
０は、ポーラスな燒結体で連続した細径の孔が内部から
外部まで四方八方に通じている。圧力計と流量計（図示
略）を通って矢印の方向から導入された気体（例えば、
窒素ガス）は、連続多孔質体１０の微細孔を通りボック
ス１５内に送り込まれる。連続多孔質体１０の中心部
は、気体との接触面積を大きくし、気体が通過する微細
孔の個数が多くなるように中空穴に加工される。微細孔
が中空穴成形時等に潰れて気体の通過を妨害するのを防
ぐために、中空穴は鋭利な刃具で仕上げ加工される。

【０００８】基板２には、ヒータ３が支持台４を介して
配設されている。回路基板５は、シャッタ９を開放した
後、ロボットアームにより外部からヒータ３の所定位置
に搭載される。回路基板５の位置は、カメラ（図示略）
で認識し、XY駆動装置（図示略）で補正する。半導体素
子６は、回路基板５と同様にロボットアームにより、回
路基板５の所定位置に搭載される。半導体素子６のバン
プに対応した回路基板５の電極上には、はんだ７が搭載
されている。はんだ７は、鉛を含まないＢｉ系はんだ
組成である。はんだ７は、ヒータ３により加熱されて溶
融し、半導体素子のバンプを回路基板５上の電極に結合
する。

【０００９】図２は、ボックス１５内に配設されたガス
管１１等の一部を示す断面図である。矢印は、窒素ガス
の供給方向を示す。ガス管１１の所定個所に台座１２を
介して連続多孔質体１０が配設されている。連続多孔質
体１０は中空穴を有している。

【００１０】図３は、ガス管１１を介して連続多孔質体
１３を環状に配設した状態を示す。連続多孔質体１３の
形状は、円筒状である。窒素ガスは、２箇所の導入口１
４から導入され、環状に配設された複数の多孔質体１３
からボックス１５内に吐出される。

【００１１】図４（ａ）は、図３のＡＡ断面図で、連続
多孔質体１３の内径とガス管１１の外形が勘合してしる
状態を示す。図４（ｂ）は図３のＢＢ断面図で、窒素ガ
スが連続多孔質体１３からボックス内に吐出する領域の
断面を示す。

【００１２】上記のように、本発明の実施形態は、微細
孔を有する連続多孔質体を通して気体を吐出することを
特徴とする。以下に実施例をあげて本発明について具体
的に説明する。ボックスケース１は、高さ３０×長さ１
７０×巾１２０ｍｍの箱型の形状をしている。ボックス
１５の底面をなす基板２は、金属製の厚板で、ボックス
ケース１、ガス管１１及びXY駆動装置などが配設され
る。ボックスケース１に開口されている開口部８の寸法
は、回路基板５及び半導体素子６等を保持してロボット
アームが通過できる大きさであり、径が２５ｍｍの円形
である。

【００１３】窒素ガスを吐出する連続多孔質体１０は、
開口部８の下以外に少なくとも１個は配設される。連続
多孔質体１０と台座１２からなる構造体は、一般的にマ
フラと呼ばれるものである。連続多孔質体１０は、燒結
黄銅製で、気体が通過する微細孔の断面の平均直径は６
０ミクロンである。台座１２にはネジ（図省略）が加工
されており、このネジを介して基板２に螺着されてい
る。微細孔の有効断面積のトータルは１０平方ミリメー
トルである。窒素ガスの気圧は、０．５kg/cm2である。
ボックス１５内で回路基板５近傍の酸素濃度は大略３０
ｐｐｍである。

【００１４】本発明において、ボックス１５は、一般的
な電気炉では炉心管及びチャンバーに相当し、その形状
は角型だけでなく、丸型をも含む。ボックスの大きさは
特段に限定されない。また、炉のチャンバーが複数に区
切られた連続式バッチ炉において大気と接しない開口部
を有するチャンバーをも含む。更に、加熱装置が配設さ
れない容器も含まれる。即ち、上位概念で言及すれば、
導入された気体で置換される空間は、本発明におけるボ
ックス１５である。

【００１５】本名発明において、連続多孔質体とは、多
孔質体に形成されている孔（例えば、多孔質体を構成す
る粉体の間に形成される空間）が、他の穴と連絡しない
独立した穴でなく、孔が互いに連結している多孔質体を
指す。材質として、黄銅は、中常温以下の温度で使用す
る場合に適する。、高温で使用する場合は、ステンレ
ス、ガラス、石英及びアルミナ等が良い。

【００１６】乱流の発生が低く且つ所定の流量が得られ
る孔の平均直径（孔の断面形状は円にならないので、断
面積を円の面積に換算して平均直径を算出）は、１０〜
２００ミクロンが良く、３０〜９０ミクロンがより好ま
しい。連続多孔質体の形状はマフラ型でなく、図３に示
す円筒型でも良く、特に限定されない。ボックス１５内
に配設される連続多孔質体の個数は、図１、図２及び図
３に示した個数は単なる例示であり、ボックス１５の大
きさと必要な気体の量により決まり、例えば２０個を配
設しても良い。

【００１７】乱流は、小さく且つ弱いが連続多孔質体の
近傍で発生する。乱流を更に小さく且つ弱くするには、
微細孔の有効直径を小さくし、導入気体の圧力を小さく
すると良い。一方、気体の流量を増加させるには、微細
孔の長さを短くすることや連続多孔質体の孔数を増加さ
せると良い。微細な孔（１０〜２００ミクロン）をレー
ザで明けた膜は、高価であるが、上記燒結体からなる連
続多孔質体と同様な機能を有するので、本発明に含まれ
る。

【００１８】ボックスの気密性を高めるために、連続多
孔質体とガス管又は台座の間にゴム等のOリングを配設
すると良い。

【００１９】本発明において、導入する気体は、実施例
で示した窒素ガスだけでなく。アルゴンガス、ヘリウム
ガス及び水素ガス等を含み、これら以外に、ホウ素、り
ん、アンニヤ及び塩素等を含む反応ガスを含んでも良
い。ガスの流量は実施例では０．０２０ｍ3/分である
が、開口部の大きさ、開口部を開く回数等によって異な
り、特段に限定されない。はんだ及び電極の酸化を防止
するため窒素ガス等の不活性ガスに少量の水素を添加す
ることは、大変有効である。はんだと電極を構成する元
素により異なるが、３体積％以下添加すると酸化防止に
有効である。有効な水素添加量は、条件にもよるが、１
００ｐｐｍ以上である。

【００２０】錫、ビスマス及び銅等の場合、１体積％の
水素ガスの添加ではんだ付け時の酸化によるはんだ不良
は大幅に低減できる。水素を使用する場合、水素ガスは
酸素ガスと混合すると爆発する可能性があるので、ボッ
クスには、防爆装置を取り付けるとよい。一方、水素ガ
スの爆発限界は、条件によるが、４体積％であり、爆発
限界に達しないように、水素ガスの添加を１体積％以下
にすることは、実用上、好ましい。

【００２１】本発明において、はんだは、鉛系はんだ
（例えば、共晶はんだ、中温はんだ及び高温はんだ）と
鉛フリー系はんだ（例えば、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−
Ｂｉ系合金及びＳｎ−Ｚｎ系合金）の何れでも良い。特
に、鉛フリー系はんだは、大気中でのはんだの濡れ性が
悪いので、本発明を用いることにより、はんだ不良を低
減できる。

【００２２】本発明において、ボックスの開口部は、円
形以外に多角形でも良い。大きさは限定されない。更
に、開口部の配設位置は、ボックスの上部以外に側部及
び底部でも良い。

【００２３】本発明は、処理部品をロボットアームで脱
着する以外に、開口部を２ヶ所設けてベルト等で連続し
て処理部品を搬送するリフロー炉にも有効であり、更に
酸化と埃を嫌う溶接、接着、薬品・バイオ処理及び組み
立てボックス（例えば、電池）に有効で、これらの方法
・装置も含まれる。一方、乱流の発生を嫌う装置（例え
ば、測定装置、クリーンボックス及び空気調節装置等）
にも有効で、これらも本発明に含まれることは自明であ
る。更に、本発明は、複数の微細孔を通して気体を供給
することにより乱流の小さい気体を供給できるとの新た
な知見に基づいてなされたものであり、ボックスが実質
的にない所或いはボックスが大きい所（例えば、部屋の
空調）にも適応できることは明らかで、これらも本発明
に属する。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。

【００２５】請求項１及び２においては、導入気体によ
る乱流を小さくできた。その結果、ボックス外からの酸
素の巻き込みが小さく、従来１５００ｐｐｍ前後であっ
た酸素濃度を３０ｐｐｍに低減させる気体供給方法が提
供できた。更に、塵の巻き上げが少なく、そして処理部
品に気体が均一に当たることによる部品の反応・温度変
化が均一な気体供給方法を提供できた。

【００２６】請求項３において、ボックス外からの酸素
の巻き込みが無い、酸素濃度の低いボックスを提供でき
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】気体供給装置の断面図である。

【図２】２個の連続多孔質体１０を取り付けたガス管等
の断面を示す。

【図３】複数の連続多孔質体を環状に配置したガス管等
の平面を示す。

【図４】図３の断面図で、（ａ）はＡＡ断面、（ｂ）Ｂ
Ｂ断面を示す。

【記号の説明】

１ボックスケース２基板３ヒータ４支持台５回路基板６半導体素子７はんだ８開口部９シャッタ１０連続多孔質体１１ガス管１２台座１３連続多孔質体１４導入口１５ボックス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開口部（８）が配設されたボックス（１
５）内に導入口（１４）から気体を導入する気体供給方
法において、前記導入口（１４）に配設された複数の微
細孔を有する連続多孔性体（１０）を通して前記気体を
前記ボックス（１５）内に供給することを特徴とする気
体供給方法。
【請求項２】前記微細孔の平均直径が１０〜２００ミ
クロンであることを特徴とする請求項３記載の気体供給
方法。
【請求項３】開口部（８）と気体を導入する導入口
（１４）を有するボックス（１５）において、前記導入
口（１４）に複数の微細孔を有する連続多孔性体（１
０）を配設したことを特徴とするボックス。