JP2003517376A - はんだ接合部の製造方法および製造装置 - Google Patents

はんだ接合部の製造方法および製造装置

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JP2003517376A JP2001536316A JP2001536316A JP2003517376A JP 2003517376 A JP2003517376 A JP 2003517376A JP 2001536316 A JP2001536316 A JP 2001536316A JP 2001536316 A JP2001536316 A JP 2001536316A JP 2003517376 A JP2003517376 A JP 2003517376A
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Abstract

(57)【要約】 はんだ材料とはんだ材料キャリアとして使用される少なくとも１つの部品または加工品との間にはんだ材料キャリア上に配置されたはんだ材料を溶融することによってはんだ接合部を特につくるための、加工品または部品を熱処理する方法および装置であって、少なくとも１つの部品が溶融チャンバ（１２）内で周囲環境から遮断されたプロセス雰囲気中で加熱され、これによって、続くステップにおいて部品が冷却チャンバ（１３）内で周囲環境から遮断されたプロセス雰囲気中で冷却され、これによって互いに独立したプロセスチャンバ（１２，１３）内で部品が加熱されかつ冷却されることを特徴とする装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は加工品または部品の熱処理の方法に関し、特にはんだ材料とはんだ材
料キャリア上に配置されるはんだ材料の溶融によってはんだ材料キャリアとして
使用される少なくとも１つの部品または加工品との間にはんだ接合部をつくる方
法に関し、少なくとも１つの部品は周囲環境から遮断されたプロセス雰囲気中で
加熱される。加えて、本発明はこの方法を実行するのに適した装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ特許第２９ ０８ ８２９号で知られている前述のタイプの方法または装
置は、排気されたプロセスチャンバにおいて硬ろう付け手順を遂行するための方
法が記載され、ここでは互いに接合されるべき部品が硬ろうの溶融によって互い
に接合される。硬ろう付け手順の間、プロセスチャンバ内は真空にされ、かつ共
に接合すべき部品の加熱が約６００℃で行われる。
【０００３】 この公知の方法に続いて、冷却手順がプロセスチャンバの外で通常環境の大気
内において行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特にはんだ材料を溶融するために部品を加熱するだけではな
く、加熱手順と冷却手順を互いに損なうことなく、所定のプロセス雰囲気におい
て部品の冷却も行う方法または装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による方法は、この問題の解法として請求項１の特徴を前面に出す。
【０００６】 本発明による方法において、周囲環境から遮断されたプロセス雰囲気での加熱
ステップに続く手順ステップにおいて、部品の冷却を行い、これによって、部品
の加熱またははんだ材料の溶融と部品の冷却とを互いに独立したプロセスチャン
バ内で行う。
【０００７】 本発明による方法は基本的に、例えば焼き戻し、焼きなましなどの熱処理に際
して、加工品または部品に温度を与えるために一般的に使用するのにそれ自体役
立つ。適用に関する特別な分野は、硬ろう接合部の形成であり、例えば電子部品
や組立体の製造のように、硬ろう接合部とはんだ接合部との双方を構成すること
ができる。
【０００８】 特に、はんだ接合部の製造に伴い、本発明による方法は、手順間に互いに影響
を与えることなく、溶融手順と同様に制御される冷却手順を行うだけでなく、そ
れぞれのタスクに関して指定されたプロセスチャンバに基づいて冷却手順を含む
はんだ手順の効果的な実施をも可能にする。双方の手順の相互影響に対して、さ
まざまなプロセスチャンバにおいて異なるプロセス雰囲気を形成できることで対
抗する。加えて、規定されたプロセス雰囲気において実行される冷却により、全
体的に高品質のはんだ接合部が得られる。これは、はんだ接合部が金属部品間の
接続に関するように機械的な接続機能を有するだけでなく、例えばＳＭＤ（表面
実装装置）法において電気的な部品を備えるボードの場合のように電気的な接続
機能を有し、ボード同士をボードの剥離された導体部に機械的にかつ電気的に導
通するはんだ接合部によって接続するときにはいつでも特に有利であることが分
かる。
【０００９】 金属部品間をはんだ接合部によって機械的に接続するために本発明による方法
を使用すると、はんだ材料の溶融に先立つ手順ステップにおいて、はんだ材料キ
ャリアを、分離したプロセスチャンバにおいて還元プロセス雰囲気または不活性
プロセス雰囲気にあてることで及び／又は放射することでまたは材料によって準
備するならば特に有利であることが分かる。これにより、続く溶融手順に特に適
しているプロセス雰囲気を損なうことなく、例えば金属部品などのはんだ材料キ
ャリアを準備することが可能となる。この目的のために、蟻酸等の還元剤をプロ
セスチャンバの中に導入することが可能であり、同じくプロセスチャンバ内を還
元ガス雰囲気にすることが可能であり、これによって、互いに接続されるべきは
んだ材料キャリア即ち部品が溶融手順を行うための続くプロセスチャンバに移送
される前に、プロセスチャンバを、続くプロセスチャンバにおいて形成されたプ
ロセス雰囲気のいかなる影響をも中和するようにすすぐことができる。互いに接
合すべきはんだ材料キャリア即ち部品をそのように準備することは、その後の溶
融手順においてはんだ材料とともに湿潤される部品即ちコンタクト面にプラズマ
を印加することによって効果を与えることもできる。
【００１０】 さまざまなプロセスチャンバにおいて形成されたさまざまなプロセス雰囲気の
相互影響を打ち消すのを更に可能とすることは、それぞれのプロセス雰囲気また
はプロセスチャンバを真空にすることである。
【００１１】 各プロセスチャンバ内において保護ガス雰囲気としてプロセス雰囲気をつくる
ことも可能である。
【００１２】 部品をほぼ一定の温度で加熱または冷却するように作動する温度調整装置によ
って温度が与えられるならば、部品の温度を調整する最も簡単な方法を実行でき
る。温度調整装置の加熱時間または冷却時間が温度調整装置の連続的な作動によ
って与えられないので、これは概してプロセス時間を短くする。温度調整期間を
短縮化するため、または温度調整速度を増大させるため、温度調整装置の温度が
所望の処理またははんだ温度よりも明らかに高く選択されるならば有利であるこ
とがわかっている。
【００１３】 はんだ接合部が形成されているとき、はんだ材料および／またははんだ材料キ
ャリアの温度を調整するための最も単純可能な方法がそのような温度を付与する
ことによって同様に可能となる。
【００１４】 温度装置がラジエータ装置として作動し、かつ部品の温度即ちはんだ材料キャ
リアの温度が部品から即ちはんだ材料キャリアからラジエータ装置までの距離で
調節されるならば、特に有利な形態の調整が可能となる。
【００１５】 ラジエータ装置が接触装置と結合され、かつ温度の付与が熱または冷気の伝達
によって加熱または冷却の少なくとも1つの開始フェーズにおいて起こるならば
、加熱期間または冷却期間をかなり短縮することが可能である。
【００１６】 上述の方法を実行するための本発明による装置は、加熱チャンバまたは溶融チ
ャンバを有し、特にはんだ材料を溶融するために部品の加熱が行われ、はんだ材
料キャリアとしての役目を果たす部品上に配置されるはんだ接合部を作り、かつ
溶融チャンバにくっ付けられ部品を冷却するための冷却チャンバを有し、これに
よって加熱チャンバまたは溶融チャンバと冷却チャンバは互いに独立したプロセ
スチャンバを形成する。
【００１７】 はんだ接合部用のはんだ材料キャリアを準備するために、溶融チャンバと独立
したプロセスチャンバを形成する準備チャンバを、溶融チャンバの前方に配置す
ることができる。
【００１８】 プロセスチャンバが分離したモジュールユニットとして構成され、互いにドア
機構を介して接続できるならば、本発明による装置はさまざまな方法に対して構
造上容易に適応することができ、したがって、例えば一つの特別な場合として、
必要に応じて溶融チャンバと冷却チャンバのみから構成することができ、他の場
合には準備チャンバ、溶融チャンバ、及び冷却チャンバから構成することができ
、これによって、それぞれの装置を構成するのに少なくとも部分的に同一のモジ
ュールユニットを利用することができる。
【００１９】 ドア機構をドアモジュールとして構成し、チャンバモジュールと結合してプロ
セスチャンバを構成するような方法をもって、モジュール方式でプロセスチャン
バを作り上げることも可能である。
【００２０】 溶融チャンバまたは冷却チャンバによって形成されたプロセスチャンバにおい
て、キャリア装置に配置される部品に温度を与えるために、ラジエータ装置を設
けることが有利であり、このラジエータ装置は距離変更装置によってキャリア装
置または部品に対する距離を変化させることもできる。そのように構成された温
度付与装置は、ラジエータ装置を本質的に一定の温度で作動させることが可能と
なり、キャリア装置に対するラジエータ装置の距離を変えて、ラジエータ装置に
よって加熱されるキャリア装置の温度を変化させることができる。
【００２１】 キャリア装置の加熱を促進して溶融チャンバ内での溶融を実行するのに必要な
はんだ材料キャリアの滞在時間を全体的に短時間にすることが必要な場合や冷却
チャンバ内で冷却する場合では、放熱による温度伝達とは別に熱伝導による温度
伝達をも可能にする接触装置をラジエータ装置に設けることが有利なことも分か
る。部品すなわちはんだ材料キャリアを冷却するためのラジエータ装置の使用に
伴い、ラジエータ装置を、冷却効率を向上させる対流装置と結合しても良い。
【００２２】 表面が接触装置としての役割を果たす温度調節プレートとしてラジエータ装置
を構成するならば、接触装置を同時に形成した最も簡単可能なラジエータ装置の
構成として相応しい。
【００２３】 キャリア装置の所望の温度しだいでキャリア装置からのラジエータ装置の距離
を調整するために、キャリア装置またははんだ材料キャリアに温度センサを設け
、温度センサの出力信号がキャリア装置に対するラジエータ装置の距離を変更す
るために可変修正量を規定する役目を果たすのが有利であることがわかる。キャ
リア装置の温度を決定する役目を果たす温度センサは、ラジエータ装置、かくし
て例えばプレート上に直接配置することもでき、これによってキャリア装置との
接触は、例えばプレートとキャリア装置との間のそれぞれの距離と無関係なバネ
装置のような、プレートとキャリア装置との間の変化する距離を相殺する接続装
置によって保証される。
【００２４】 特に、本発明による方法が連続的なプロセスとして構成されたとき、キャリア
装置に配置されたはんだ材料キャリアが、続いて配置されたプロセスチャンバに
規則正しく案内されるが、個々のプロセスチャンバ内での固有の滞在時間が付与
されている場合には、キャリア装置に読み取り装置と協働する情報媒体を備わせ
、キャリア装置が最初のプロセスチャンバに入った後、最初のプロセスチャンバ
と続いて配置されたプロセスチャンバにおけるプロセスの流れが情報媒体に含ま
れる情報によって制御されるようにするのが有利なことが分かっている。
【００２５】 少なくとも１つの加熱チャンバと冷却チャンバを有する装置が作業ライン又は
製造ラインに部分的な装置としてインライン配置状態で組み込まれるならば、装
置の特に経済的な適用が実現可能である。例えば、ＳＭＤボードを作る装置を使
用するとき、ＳＭＤボードを実装する実装装置を前記装置に接続することができ
る。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明による方法の好ましい変形例を典型的な装置と共に図面を参照して以下
に詳細に説明する。
【００２７】 図１は、連続して配置した幾つかのプロセスチャンバ、すなわち準備チャンバ
１１、溶融チャンバ１２、および冷却チャンバ１３を備えたはんだ装置１０を示
している。分離したプロセスチャンバ１１，１２および１３はドア機構１４およ
び１５によって互いに接続され、図示された実施例においてこれに加えて外側の
プロセスチャンバ１１および１３の各々が、図２に示すキャリア装置１８の入口
用または出口用のドア機構１６または１７を有している。はんだ材料キャリアは
、キャリア装置１８上に配置され（ここでは詳細には図示せず）、はんだ材料を
溶融することによってはんだ部またははんだ接合部を備えるようになっている。
【００２８】 図１に明らかに示すように、個々のプロセスチャンバ１１，１２および１３は
モジュール方式で構成され、それぞれが少なくとも１つのドア機構１４，１５，
１６または１７によって補完されるチャンバモジュール２１を示し、ドアモジュ
ール機構はチャンバモジュール２１，２２または２３と結合し、それぞれプロセ
スチャンバを形成する。これから、図１に示したはんだ装置１０を形成する合計
して３つのプロセスチャンバの一連の配置に他のプロセスチャンバをモジュール
方式で連結し、互いに結合されていないプロセス全体の部分的なプロセスに加え
て、プロセスを拡張するために他の結合されていない部分的なプロセスと接続す
ることができ、準備チャンバ１１、溶融チャンバ１２および冷却チャンバを１３
に合体させることで補完できることが明らかである。
【００２９】 図２に示すように、ここでは一例として示すはんだ装置１０が、本方法を効果
あらしめることができ、ここでは第１の手順ステップにおいて、ここでは詳細に
は示さないはんだ材料キャリアが、最初に準備チャンバ１１において準備される
。このためにキャリア装置１８を準備チャンバ１１の中に導入し、準備チャンバ
１１の排気および／または準備チャンバ１１に還元剤を加えて所望のプロセス雰
囲気を作る。ここでは詳細には示さないが、はんだ材料キャリアが、はんだ接合
部によって互いに接合される金属部品である場合、準備チャンバ１１に蟻酸を加
えることで還元プロセス雰囲気を作り出すことを考えても良い。所望の還元が達
成された後、準備チャンバ１１を窒素／水素ガスの混合体ですすぐことができる 図２に示すように、キャリア装置１８は準備チャンバ１１内の移送装置２７上
に配置され、移送装置２７は開放したドア機構１６を介してキャリア装置１８を
準備チャンバ１１内に引っ込ませることができ、同様にドア機構１５が開放され
た後にキャリア装置１８を溶融チャンバ１２に移送することができる。例えば還
元雰囲気を作り出すか、溶融チャンバ１２内で保護ガス雰囲気を形成することで
不活性雰囲気をつくり出した後などの、所望のプロセス雰囲気が溶融チャンバ１
２内で定常状態となった後、所望のはんだ温度までキャリア装置１８を加熱する
。そのような加熱を、昇降機構２５上に配置された加熱プレート２６を有する加
熱装置２４によって実行する。
【００３０】 図３は、ドア機構１４，１５または１６の構造の一例を示す。ドア機構１４は
−図３に二重矢印によって示すように−圧力の方向とは無関係にプロセスチャン
バ１１，１２，１３を密閉することができ、プロセスチャンバ１１，１２，１３
（図２）内に形成される異なるプロセス雰囲気を作り出す。ドア機構１４は、こ
こでは二重作動型シリンダによって形成された作動装置３９、ガイド装置４０お
よびドアパネル４１を有し、ドアパネル４１はガイド装置４０によってプロセス
チャンバ壁４３のドア開口部４２に対して行ったり来たりする。図３の図面にお
いて、ドアパネル４１はプロセスチャンバ壁４３のシール配置部の前方に向かっ
て位置している。ガイド装置４０は、ドア開口部４２の平面と平行に配置された
スライドロッド４４を有し、このスライドロッド４４に沿ってダブルニーレバー
４５がスライドブロック４６によって案内されている。ドアパネル４１を開放位
置から閉止位置に移動させるために、スライドブロック４６が上方のスライドス
トップ４７から下方に向かって移動し始め、下方のスライドストップ４８に到達
した後、作動シリンダーピストン４９を作動させることでの移動動作がダブルニ
ーレバー４５に直接作用し、ドアパネル４１がプロセスチャンバ壁４３に向かっ
て移動して遂には密閉が確保される。
【００３１】 加熱装置２４の可能な構造およびその機能を図４Ａ乃至図４Ｃを参照して詳細
に説明する。図４Ａは加熱装置２４を基本的配置で示し、ここでは加熱プレート
２６がキャリア装置１８の下方にキャリア装置１８から距離ｄ１だけ離れて位置
している。図４Ａにさらに示すように、キャリア装置１８は移送装置２７によっ
て加熱装置２４と比較して関連する位置に保持され、移送装置２７はこの場合プ
ロセスチャンバ１１，１２および１３の近傍で回転する送給ビレット２８および
２９によって形成されている。
【００３２】 この場合において、加熱プレート２６は、２つの昇降ラム３０によって形成さ
れた昇降機構２５上に配置され、スプリング構造体３１内に収容された温度セン
サ３２を有している。図４Ａに示す基本的配置においてスプリング構造体３１に
は応力がかからず、したがって、温度センサ３２は加熱プレート２６の接触面３
３の外方に突出して配置されている。
【００３３】 図４Ｂは今や加熱用配置にある加熱装置２４を示し、ここでは、加熱プレート
２６の接触面３３がキャリア装置１８の下面３４上にあるように加熱プレート２
６が位置し、熱を熱拡散によって加熱プレート２６からキャリア装置１８に効率
良く伝達している。同時に、温度センサ３２は、そのセンサ表面３５が接触面３
３と面一に配置された状態で接触面３３の中に入り込んで位置しており、かくし
て、センサ表面３５をキャリア装置１８の下面３４上に同様に位置させている。
温度センサ３２がキャリア装置１８の所望の温度を決定するまで加熱プレート２
６を一定の温度で作動すると共に、図４Ｂに示す接触位置にとどまらせる。次い
で、加熱プレート２６は、図４Ｃに示す温度制御用配置に移行し、ここでは加熱
プレート２６の接触表面３３がキャリア装置１８の下面３４から距離ｄ２だけ離
れており、これによってスプリング構造体３１によって付勢された温度センサ３
２は、そのセンサ表面３５がキャリア装置１８に接触したままとなる。加熱プレ
ート２６の図示した温度制御用配置において、加熱プレート２６はラジエータ装
置としてのみ作用し、放射を介してキャリア装置１８における熱吸収を可能にす
る。これは、キャリアの温度が、キャリア装置１８上において一定温度で作動す
る加熱プレート２６を連続的にくっ付けることで所望の温度以上に上昇するのを
防止する。以下において、キャリア装置１８の下面３４と加熱プレート２６の接
触面３３との間の距離ｄ２の変化は、ここでは詳細には示さないが必要なたびご
とにセッティング装置によってキャリア装置の公称温度に対する温度センサ３２
によって決定された温度差に依存して設定され、したがってキャリア装置１８の
公称温度が溶融チャンバ１２内の溶融手順を実現するのに必要なキャリア装置１
８の滞在時間中維持される。
【００３４】 上述した距離制御を、図４Ａにおける点線の図で示されるように、加熱プレー
ト上に作用する昇降装置２５の代わりに移送装置２７すなわち送給ビレット２８
，２９上に作用する昇降装置５０を設けた距離変更装置によって行っても良い。
本質的に一定温度で作動される加熱プレート２６で温度制御するのに必要不可欠
なことは、加熱プレート２６とキャリア装置１８すなわちはんだ材料キャリアと
の間の相対的な距離を変更できることである。
【００３５】 図４Ａ乃至図４Ｃに示すように、加熱装置２４は、例えばここではキャリア装
置１８上に配置されている放射パネルヒーティング３６のような付加的な加熱装
置によって必要に応じて更に補完することができる。放射パネルヒーティング３
６は、その作動方法において加熱装置２４の距離制御に対応する距離制御を備え
ることもできる。
【００３６】 図２に示すように、溶融チャンバ１２において溶融フェーズを完了すると同時
に、キャリア装置１８が冷却チャンバ１３に移送され、ここでは溶融チャンバ１
２におけるプロセス雰囲気に対応するか異なるプロセス雰囲気を作り上げること
ができる。冷却チャンバ１３は冷却装置３７を備え、冷却装置３７は図４Ａ乃至
図４Ｃに詳細に示した加熱装置２４に距離制御に関してその構成および動作方法
において特に対応している。冷却装置３７は、冷気放射と冷気拡散との結合によ
って、例えば所定の冷却曲線を遂げることでキャリア装置１８の規定の冷却を可
能にする。加熱装置２４と同様に、冷却装置３７もまた一定温度で制御され、キ
ャリア装置１８の温度が冷却プレート３８とキャリア装置１８との間の距離の変
更または調整によって影響を受けるようにできる。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明による装置の可能な実施例を単純化した斜視図である。
【図２】 図２は、図１に示す装置の長手方向断面図である。
【図３】 図３はドア機構を示す。
【図４】 図４Ａは、ラジエータ装置の実施例を基本的配置で示し、図４Ｂは、図４Ａに
示したラジエータ装置を加熱用配置で示し、図４Ｃは、図４Ａに示したラジエー
タ装置を温度制御用配置で示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年２月１６日（２００２．２．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】 はんだ接合部の製造方法および製造装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】 本発明は加工品または部品の熱処理の方法に関し、特にはんだ材料とはんだ材
料キャリア上に配置されるはんだ材料の溶融によってはんだ材料キャリアとして
使用される少なくとも１つの部品または加工品との間にはんだ接合部をつくる方
法に関し、少なくとも１つの部品は周囲環境から遮断されたプロセス雰囲気中で
加熱される。加えて、本発明はこの方法を実行するのに適した装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】 ドイツ特許第２９ ０８ ８２９号で知られている前述のタイプの方法または装
置は、排気されたプロセスチャンバにおいて硬ろう付け手順を遂行するための方
法が記載され、ここでは互いに接合されるべき部品が硬ろうの溶融によって互い
に接合される。硬ろう付け手順の間、プロセスチャンバ内は真空にされ、かつ共
に接合すべき部品の加熱が約６００℃で行われる。
【０００３】 この公知の方法に続いて、冷却手順がプロセスチャンバの外で通常環境の大気
内において行われる。
【０００４】 米国特許５，７８２，４０２号ははんだ接合部を作る方法及び装置を記載し、
この装置は加熱手順および冷却手順の双方を真空中で行うような方法を実行する
ために抽気される３つのチャンバを有している。チャンバに同時に負荷をかけ、
かくして周囲環境から遮断されたチャンバによって変換を増大させることが可能
となる。
【０００５】 米国特許５，３４１，９７８号ははんだ手順を実行する装置を記載しており、
この手順は加工品の酸化を避けるために窒素雰囲気内において行われ、これによ
ってチャンバに導入された窒素をまず最初に冷却チャンバの内壁及び外壁によっ
て画成されたキャビティ内において蒸発させ、次いでチャンバ壁によって限定さ
れたキャビティからチャンバの内側に移送する。そこで、それは冷却または酸化
保護としての役割を果たす。冷却法によって発散された熱を、ガスの加熱を加速
するのに同時に使用する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】 本発明の目的は、特にはんだ材料を溶融するために部品を加熱するだけではな
く、加熱手順と冷却手順を互いに損なうことなく、所定のプロセス雰囲気におい
て部品の冷却も行う方法または装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】 本発明による方法は、この問題の解法として請求項１の特徴を前面に出す。
【０００８】 本発明による方法において、周囲環境から遮断されたプロセス雰囲気での加熱
ステップに続く手順ステップにおいて、部品の冷却を行い、これによって、部品
の加熱またははんだ材料の溶融と部品の冷却とを互いに独立したプロセスチャン
バ内で行う。
【０００９】 本発明による方法は基本的に、例えば焼き戻し、焼きなましなどの熱処理に際
して、加工品または部品に温度を与えるために一般的に使用するのにそれ自体役
立つ。適用に関する特別な分野は、硬ろう接合部の形成であり、例えば電子部品
や組立体の製造のように、硬ろう接合部とはんだ接合部との双方を構成すること
ができる。
【００１０】 特に、はんだ接合部の製造に伴い、本発明による方法は、手順間に互いに影響
を与えることなく、溶融手順と同様に制御される冷却手順を行うだけでなく、そ
れぞれのタスクに関して指定されたプロセスチャンバに基づいて冷却手順を含む
はんだ手順の効果的な実施をも可能にする。双方の手順の相互影響に対して、さ
まざまなプロセスチャンバにおいて異なるプロセス雰囲気を形成できることで対
抗する。加えて、規定されたプロセス雰囲気において実行される冷却により、全
体的に高品質のはんだ接合部が得られる。これは、はんだ接合部が金属部品間の
接続に関するように機械的な接続機能を有するだけでなく、例えばＳＭＤ（表面
実装装置）法において電気的な部品を備えるボードの場合のように電気的な接続
機能を有し、はんだ同士をボードの剥離された導体部に機械的にかつ電気的に導
通するはんだ接合部によって接続するときにはいつでも特に有利であることが分
かる。
【００１１】 金属部品間をはんだ接合部によって機械的に接続するために本発明による方法
を使用すると、はんだ材料の溶融に先立つ手順ステップにおいて、はんだ材料キ
ャリアを、分離したプロセスチャンバにおいて還元プロセス雰囲気または不活性
プロセス雰囲気にあてることで及び／又は放射することでまたは材料によって準
備するならば特に有利であることが分かる。これにより、続く溶融手順に特に適
しているプロセス雰囲気を損なうことなく、例えば金属部品などのはんだ材料キ
ャリアを準備することが可能となる。この目的のために、蟻酸等の還元剤をプロ
セスチャンバの中に導入することが可能であり、同じくプロセスチャンバ内を還
元ガス雰囲気にすることが可能であり、これによって、互いに接続されるべきは
んだ材料キャリア即ち部品が溶融手順を行うための続くプロセスチャンバに移送
される前に、プロセスチャンバを、続くプロセスチャンバにおいて形成されたプ
ロセス雰囲気のいかなる影響をも中和するようにすすぐことができる。互いに接
合すべきはんだ材料キャリア即ち部品をそのように準備することは、その後の溶
融手順においてはんだ材料とともに湿潤される部品即ちコンタクト面にプラズマ
を印加することによって効果を与えることもできる。
【００１２】 さまざまなプロセスチャンバにおいて形成されたさまざまなプロセス雰囲気の
相互影響を打ち消すのを更に可能とすることは、それぞれのプロセス雰囲気また
はプロセスチャンバを真空にすることである。
【００１３】 各プロセスチャンバ内において保護ガス雰囲気としてプロセス雰囲気をつくる
ことも可能である。
【００１４】 部品をほぼ一定の温度で加熱または冷却するように作動する温度調整装置によ
って温度が与えられるならば、部品の温度を調整する最も簡単な方法を実行でき
る。温度調整装置の加熱時間または冷却時間が温度調整装置の連続的な作動によ
って与えられないので、これは概してプロセス時間を短くする。温度調整期間を
短縮化するため、または温度調整速度を増大させるため、温度調整装置の温度が
所望の処理またははんだ温度よりも明らかに高く選択されるならば有利であるこ
とがわかっている。
【００１５】 はんだ接合部が形成されているとき、はんだ材料および／またははんだ材料キ
ャリアの温度を調整するための最も単純可能な方法がそのような温度を付与する
ことによって同様に可能となる。
【００１６】 温度装置がラジエータ装置として作動し、かつ部品の温度即ちはんだ材料キャ
リアの温度が部品から即ちはんだ材料キャリアからラジエータ装置までの距離で
調節されるならば、特に有利な形態の調整が可能となる。
【００１７】 ラジエータ装置が接触装置と結合され、かつ温度の付与が熱または冷気の伝達
によって加熱または冷却の少なくとも1つの開始フェーズにおいて起こるならば
、加熱期間または冷却期間をかなり短縮することが可能である。
【００１８】 上述の方法を実行するための本発明による装置は、加熱チャンバまたは溶融チ
ャンバを有し、特にはんだ材料を溶融するために部品の加熱が行われ、はんだ材
料キャリアとしての役目を果たす部品上に配置されるはんだ接合部を作り、かつ
溶融チャンバにくっ付けられ部品を冷却するための冷却チャンバを有し、これに
よって加熱チャンバまたは溶融チャンバと冷却チャンバは互いに独立したプロセ
スチャンバを形成する。
【００１９】 はんだ接合部用のはんだ材料キャリアを準備するために、溶融チャンバと独立
したプロセスチャンバを形成する準備チャンバを、溶融チャンバの前方に配置す
ることができる。
【００２０】 プロセスチャンバが分離したモジュールユニットとして構成され、互いにドア
機構を介して接続できるならば、本発明による装置はさまざまな方法に対して構
造上容易に適応することができ、したがって、例えば一つの特別な場合として、
必要に応じて溶融チャンバと冷却チャンバのみから構成することができ、他の場
合には準備チャンバ、溶融チャンバ、及び冷却チャンバから構成することができ
、これによって、それぞれの装置を構成するのに少なくとも部分的に同一のモジ
ュールユニットを利用することができる。
【００２１】 ドア機構をドアモジュールとして構成し、チャンバモジュールと結合してプロ
セスチャンバを構成するような方法をもって、モジュール方式でプロセスチャン
バを作り上げることも可能である。
【００２２】 溶融チャンバまたは冷却チャンバによって形成されたプロセスチャンバにおい
て、キャリア装置に配置される部品に温度を与えるために、ラジエータ装置を設
けることが有利であり、このラジエータ装置は距離変更装置によってキャリア装
置または部品に対する距離を変化させることもできる。そのように構成された温
度付与装置は、ラジエータ装置を本質的に一定の温度で作動させることが可能と
なり、キャリア装置に対するラジエータ装置の距離を変えて、ラジエータ装置に
よって加熱されるキャリア装置の温度を変化させることができる。
【００２３】 キャリア装置の加熱を促進して溶融チャンバ内での溶融を実行するのに必要な
はんだ材料キャリアの滞在時間を全体的に短時間にすることが必要な場合や冷却
チャンバ内で冷却する場合では、放熱による温度伝達とは別に熱伝導による温度
伝達をも可能にする接触装置をラジエータ装置に設けることが有利なことも分か
る。部品すなわちはんだ材料キャリアを冷却するためのラジエータ装置の使用に
伴い、ラジエータ装置を、冷却効率を向上させる対流装置と結合しても良い。
【００２４】 表面が接触装置としての役割を果たす温度調節プレートとしてラジエータ装置
を構成するならば、接触装置を同時に形成した最も簡単可能なラジエータ装置の
構成として相応しい。
【００２５】 キャリア装置の所望の温度しだいでキャリア装置からのラジエータ装置の距離
を調整するために、キャリア装置またははんだ材料キャリアに温度センサを設け
、温度センサの出力信号がキャリア装置に対するラジエータ装置の距離を変更す
るために可変修正量を規定する役目を果たすのが有利であることがわかる。キャ
リア装置の温度を決定する役目を果たす温度センサは、ラジエータ装置、かくし
て例えばプレート上に直接配置することもでき、これによってキャリア装置との
接触は、例えばプレートとキャリア装置との間のそれぞれの距離と無関係なバネ
装置のような、プレートとキャリア装置との間の変化する距離を相殺する接続装
置によって保証される。
【００２６】 特に、本発明による方法が連続的なプロセスとして構成されたとき、キャリア
装置に配置されたはんだ材料キャリアが、続いて配置されたプロセスチャンバに
規則正しく案内されるが、個々のプロセスチャンバ内での固有の滞在時間が付与
されている場合には、キャリア装置に読み取り装置と協働する情報媒体を備わせ
、キャリア装置が最初のプロセスチャンバに入った後、最初のプロセスチャンバ
と続いて配置されたプロセスチャンバにおけるプロセスの流れが情報媒体に含ま
れる情報によって制御されるようにするのが有利なことが分かっている。
【００２７】 少なくとも１つの加熱チャンバと冷却チャンバを有する装置が作業ライン又は
製造ラインに部分的な装置としてインライン配置状態で組み込まれるならば、装
置の特に経済的な適用が実現可能である。例えば、ＳＭＤボードを作る装置を使
用するとき、ＳＭＤボードを実装する実装装置を前記装置に接続することができ
る。
【００２８】
【発明の実施の形態】 本発明による方法の好ましい変形例を典型的な装置と共に図面を参照して以下
に詳細に説明する。
【００２９】 図１は、連続して配置した幾つかのプロセスチャンバ、すなわち準備チャンバ
１１、溶融チャンバ１２、および冷却チャンバ１３を備えたはんだ装置１０を示
している。分離したプロセスチャンバ１１，１２および１３はドア機構１４およ
び１５によって互いに接続され、図示された実施例においてこれに加えて外側の
プロセスチャンバ１１および１３の各々が、図２に示すキャリア装置１８の入口
用または出口用のドア機構１６または１７を有している。はんだ材料キャリアは
、キャリア装置１８上に配置され（ここでは詳細には図示せず）、はんだ材料を
溶融することによってはんだ部またははんだ接合部を備えるようになっている。
【００３０】 図１に明らかに示すように、個々のプロセスチャンバ１１，１２および１３は
モジュール方式で構成され、それぞれが少なくとも１つのドア機構１４，１５，
１６または１７によって補完されるチャンバモジュール２１を示し、ドアモジュ
ール機構はチャンバモジュール２１，２２または２３と結合し、それぞれプロセ
スチャンバを形成する。これから、図１に示したはんだ装置１０を形成する合計
して３つのプロセスチャンバの一連の配置に他のプロセスチャンバをモジュール
方式で連結し、互いに結合されていないプロセス全体の部分的なプロセスに加え
て、プロセスを拡張するために他の結合されていない部分的なプロセスと接続す
ることができ、準備チャンバ１１、溶融チャンバ１２および冷却チャンバを１３
に合体させることで補完できることが明らかである。
【００３１】 図２に示すように、ここでは一例として示すはんだ装置１０が、本方法を効果
あらしめることができ、ここでは第１の手順ステップにおいて、ここでは詳細に
は示さないはんだ材料キャリアが、最初に準備チャンバ１１において準備される
。このためにキャリア装置１８を準備チャンバ１１の中に導入し、準備チャンバ
１１の排気および／または準備チャンバ１１に還元剤を加えて所望のプロセス雰
囲気を作る。ここでは詳細には示さないが、はんだ材料キャリアが、はんだ接合
部によって互いに接合される金属部品である場合、準備チャンバ１１に蟻酸を加
えることで還元プロセス雰囲気を作り出すことを考えても良い。所望の還元が達
成された後、準備チャンバ１１を窒素／水素ガスの混合体ですすぐことができる
。
【００３２】 図２に示すように、キャリア装置１８は準備チャンバ１１内の移送装置２７上
に配置され、移送装置２７は開放したドア機構１６を介してキャリア装置１８を
準備チャンバ１１内に引っ込ませることができ、同様にドア機構１５が開放され
た後にキャリア装置１８を溶融チャンバ１２に移送することができる。例えば還
元雰囲気を作り出すか、溶融チャンバ１２内で保護ガス雰囲気を形成することで
不活性雰囲気をつくり出した後などの、所望のプロセス雰囲気が溶融チャンバ１
２内で定常状態となった後、所望のはんだ温度までキャリア装置１８を加熱する
。そのような加熱を、昇降機構２５上に配置された加熱プレート２６を有する加
熱装置２４によって実行する。
【００３３】 図３は、ドア機構１４，１５または１６の構造の一例を示す。ドア機構１４は
−図３に二重矢印によって示すように−圧力の方向とは無関係にプロセスチャン
バ１１，１２，１３を密閉することができ、プロセスチャンバ１１，１２，１３
（図２）内に形成される異なるプロセス雰囲気を作り出す。ドア機構１４は、こ
こでは二重作動型シリンダによって形成された作動装置３９、ガイド装置４０お
よびドアパネル４１を有し、ドアパネル４１はガイド装置４０によってプロセス
チャンバ壁４３のドア開口部４２に対して行ったり来たりする。図３の図面にお
いて、ドアパネル４１はプロセスチャンバ壁４３のシール配置部の前方に向かっ
て位置している。ガイド装置４０は、ドア開口部４２の平面と平行に配置された
スライドロッド４４を有し、このスライドロッド４４に沿ってダブルニーレバー
４５がスライドブロック４６によって案内されている。ドアパネル４１を開放位
置から閉止位置に移動させるために、スライドブロック４６が上方のスライドス
トップ４７から下方に向かって移動し始め、下方のスライドストップ４８に到達
した後、作動シリンダーピストン４９を作動させることでの移動動作がダブルニ
ーレバー４５に直接作用し、ドアパネル４１がプロセスチャンバ壁４３に向かっ
て移動して遂には密閉が確保される。
【００３４】 加熱装置２４の可能な構造およびその機能を図４Ａ乃至図４Ｃを参照して詳細
に説明する。図４Ａは加熱装置２４を基本的配置で示し、ここでは加熱プレート
２６がキャリア装置１８の下方にキャリア装置１８から距離ｄ１だけ離れて位置
している。図４Ａにさらに示すように、キャリア装置１８は移送装置２７によっ
て加熱装置２４と比較して関連する位置に保持され、移送装置２７はこの場合プ
ロセスチャンバ１１，１２および１３の近傍で回転する送給ビレット２８および
２９によって形成されている。
【００３５】 この場合において、加熱プレート２６は、２つの昇降ラム３０によって形成さ
れた昇降機構２５上に配置され、スプリング構造体３１内に収容された温度セン
サ３２を有している。図４Ａに示す基本的配置においてスプリング構造体３１に
は応力がかからず、したがって、温度センサ３２は加熱プレート２６の接触面３
３の外方に突出して配置されている。
【００３６】 図４Ｂは今や加熱用配置にある加熱装置２４を示し、ここでは、加熱プレート
２６の接触面３３がキャリア装置１８の下面３４上にあるように加熱プレート２
６が位置し、熱を熱拡散によって加熱プレート２６からキャリア装置１８に効率
良く伝達している。同時に、温度センサ３２は、そのセンサ表面３５が接触面３
３と面一に配置された状態で接触面３３の中に入り込んで位置しており、かくし
て、センサ表面３５をキャリア装置１８の下面３４上に同様に位置させている。
温度センサ３２がキャリア装置１８の所望の温度を決定するまで加熱プレート２
６を一定の温度で作動すると共に、図４Ｂに示す接触位置にとどまらせる。次い
で、加熱プレート２６は、図４Ｃに示す温度制御用配置に移行し、ここでは加熱
プレート２６の接触表面３３がキャリア装置１８の下面３４から距離ｄ２だけ離
れており、これによってスプリング構造体３１によって付勢された温度センサ３
２は、そのセンサ表面３５がキャリア装置１８に接触したままとなる。加熱プレ
ート２６の図示した温度制御用配置において、加熱プレート２６はラジエータ装
置としてのみ作用し、放射を介してキャリア装置１８における熱吸収を可能にす
る。これは、キャリアの温度が、キャリア装置１８上において一定温度で作動す
る加熱プレート２６を連続的にくっ付けることで所望の温度以上に上昇するのを
防止する。以下において、キャリア装置１８の下面３４と加熱プレート２６の接
触面３３との間の距離ｄ２の変化は、ここでは詳細には示さないが必要なたびご
とにセッティング装置によってキャリア装置の公称温度に対する温度センサ３２
によって決定された温度差に依存して設定され、したがってキャリア装置１８の
公称温度が溶融チャンバ１２内の溶融手順を実現するのに必要なキャリア装置１
８の滞在時間中維持される。
【００３７】 上述した距離制御を、図４Ａにおける点線の図で示されるように、加熱プレー
ト上に作用する昇降装置２５の代わりに移送装置２７すなわち送給ビレット２８
，２９上に作用する昇降装置５０を設けた距離変更装置によって行っても良い。
本質的に一定温度で作動される加熱プレート２６で温度制御するのに必要不可欠
なことは、加熱プレート２６とキャリア装置１８すなわちはんだ材料キャリアと
の間の相対的な距離を変更できることである。
【００３８】 図４Ａ乃至図４Ｃに示すように、加熱装置２４は、例えばここではキャリア装
置１８上に配置されている放射パネルヒーティング３６のような付加的な加熱装
置によって必要に応じて更に補完することができる。放射パネルヒーティング３
６は、その作動方法において加熱装置２４の距離制御に対応する距離制御を備え
ることもできる。
【００３９】 図２に示すように、溶融チャンバ１２において溶融フェーズを完了すると同時
に、キャリア装置１８が冷却チャンバ１３に移送され、ここでは溶融チャンバ１
２におけるプロセス雰囲気に対応するか異なるプロセス雰囲気を作り上げること
ができる。冷却チャンバ１３は冷却装置３７を備え、冷却装置３７は図４Ａ乃至
図４Ｃに詳細に示した加熱装置２４に距離制御に関してその構成および動作方法
において特に対応している。冷却装置３７は、冷気放射と冷気拡散との結合によ
って、例えば所定の冷却曲線を遂げることでキャリア装置１８の規定の冷却を可
能にする。加熱装置２４と同様に、冷却装置３７もまた一定温度で制御され、キ
ャリア装置１８の温度が冷却プレート３８とキャリア装置１８との間の距離の変
更または調整によって影響を受けるようにできる。
【００４０】
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明による装置の可能な実施例を単純化した斜視図である。
【図２】 図２は、図１に示す装置の長手方向断面図である。
【図３】 図３はドア機構を示す。
【図４】 図４Ａは、ラジエータ装置の実施例を基本的配置で示し、図４Ｂは、図４Ａに
示したラジエータ装置を加熱用配置で示し、図４Ｃは、図４Ａに示したラジエー
タ装置を温度制御用配置で示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＡＵ，Ｃ Ａ，ＣＮ，ＣＺ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＪＰ，ＫＲ ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＵＳ， ＹＵ，ＺＡ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 はんだ材料と前記はんだ材料用キャリアとして使用される少
    なくとも１つの部品または加工品との間に、前記はんだ材料キャリア上に配置さ
    れたはんだ材料を溶融することによってはんだ接合部を特に形成するための加工
    品または部品の熱処理方法であって、 少なくとも１つの部品は周囲雰囲気から遮断されたプロセス雰囲気中で加熱さ
    れる方法において、 続くステップにおいて周囲環境から遮断されたプロセス雰囲気中で部品を冷却
    し、これによって互いに独立しているプロセスチャンバ（１２，１３）内におい
    て部品を加熱しかつ冷却することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、部品の加熱に先立つ手順ス
    テップにおいて、 分離したプロセスチャンバ（１１）において還元プロセス雰囲気または不活性プ
    ロセス雰囲気にあてることで、および／または放射を介してまたは材料によって
    部品を準備することを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の方法であって、 真空をプロセス雰囲気中またはプロセスチャンバ（１１，１２，１３）内におい
    て形成することを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の方法であって、プ
    ロセス雰囲気を保護ガス雰囲気として構成していることを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方法であって、 部品を加熱するためおよび／または部品を冷却するための温度付与を加熱または
    冷却できる温度調節装置（２４，３７）によって行い、加熱または冷却のための
    前記温度調節装置を本質的に一定の温度で作動させることを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の方法であって、温度調節装置をラジエータ
    装置として作動し、部品の温度を部品からラジエータ装置までの距離によって調
    整することを特徴とする方法。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の方法であって、 ラジエータ装置（２４，３７）を接触装置（３３）と結合させて、加熱または冷
    却の開始フェーズの少なくとも１つにおいて熱または冷気を伝達することによっ
    て温度を与えることを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】 加熱チャンバまたは溶融チャンバ（１２）を有し、請求項１
    乃至請求項７のいずれかに記載の方法を効果あらしめる装置であって、 部品の加熱が、はんだ材料キャリアとして作用する部品上に配置されるはんだ
    接合部を作るために、特にはんだ材料を溶融するために行われる装置において、 部品を冷却するための冷却チャンバ（１３）が加熱チャンバまたは溶融チャン
    バ（１２）に接続され、これによって加熱チャンバまたは溶融チャンバおよび冷
    却チャンバが互いに独立したプロセスチャンバを形成することを特徴とする装置
    。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の装置であって、 溶融チャンバ（１２）と独立したプロセスチャンバを形成する準備チャンバ（
    １１）が、はんだ接合部のためのはんだ材料キャリアを準備するために溶融チャ
    ンバ（１２）の前方に配置されていることを特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 請求項８または請求項９に記載の装置であって、 プロセスチャンバ（１１，１２，１３）が、ドア機構（１４，１５，１６，１７
    ）を介して互いに接合されるモジュールユニットとして構成されていることを特
    徴とする装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の装置であって、 プロセスチャンバ（１１，１２，１３）がモジュール方式で構成され、ドア機
    構（１４，１５，１６，１７）がプロセスチャンバを形成するためにチャンバモ
    ジュール（２１，２２，２３）と結合するドアモジュールとして構成されている
    ことを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】 請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の装置であって
    、 少なくとも加熱チャンバまたは溶融チャンバ（１２）としての役割を果たすプ
    ロセスチャンバおよび／または冷却チャンバ（１３）としての役割を果たすプロ
    セスチャンバが、キャリア装置（１８）上に配置された部品に温度を与えるため
    のラジエータ装置（２４，３７）を備え、 ラジエータ装置は距離変更装置によってキャリア装置（１８）または部品から
    の距離を変えることができることを特徴とする装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の装置であって、 ラジエータ装置（２４，３７）が、キャリア装置（１８）又は部品に熱放散に
    よって温度を与えるように接触装置（３３）を有することを特徴とする装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１２または請求項１３に記載の装置であって、 ラジエータ装置（２４，３７）が、表面が接触装置（３３）として作用する温
    度調節プレート（２６，３８）を有することを特徴とする装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１２乃至請求項１４のいずれかに記載の装置であっ
    て、 キャリア装置（１８）が温度センサ（３２）を備え、温度センサ（３２）の出力
    信号が、キャリア装置（１８）に対するラジエータ装置（２４，３７）の距離を
    変えるための変化する修正量を規定する役目を果たすことを特徴とする装置。
  16. 【請求項１６】 請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の装置であって
    、 キャリア装置（１８）が読み取り装置と協働する情報媒体を備え、キャリア装
    置（１８）が最初のプロセスチャンバ（１１，１２，１３）に入った後に、最初
    にかつ続いて配置されたプロセスチャンバにおけるプロセスの運転が情報媒体に
    含まれた情報によって制御されることを特徴とする装置。
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