JP2012529744A - 導電コーティングの気相リフロー接合のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】電気部品を製造するためのシステム（１００）は、入口ポート（２０６）及び出口ポート（２０８）を有するリフロー室（１３０）を具備する。入口ポートは、導電コーティングを有する電気部品の相互接続された連鎖状物をリフロー室内に受容する。出口ポートは、リフロー室から連鎖状物を排出する。リフロー室は、相互接続された電気部品の連鎖状物をリフロー室を通って所定の経路に沿って配向させる。リフロー室は、連鎖状物がリフロー室を通って経路に沿って電気部品の周囲に導電コーティングをリフロー接合すると、導電コーティングを加熱するよう加熱飽和気体を保持する。

Description

本発明は、総括的には電気部品の製造方法及び装置に関し、特に、電気部品の気相リフロー接合のための方法及びシステムに関する。

いくつかの公知の電気デバイス及び電子デバイスは、これらデバイスを作動させるために電気接続された回路及び部品を有する。回路は、回路基板に機械的に取り付けられ、表面実装され、又は半田付けされた電気コンタクトを有するのが代表的である。各電気コンタクトの母材は、電気コンタクトの半田付け特性を強化するために導電コーティングでめっきされる。錫及び錫合金のコーティングは、その低コスト、耐腐食性、及び半田付け性のため、母材をコーティングするのに使用されてきた。

しかし、錫及び錫合金のコーティングは、錫ウイスカの成長、並びに錫及び母材間の反応による低半田付け性の問題がある。ウイスカ反省及び低半田付け性の問題を克服するために、電子部品の外側で錫がリフロー接合されるまで、錫コーティングが加熱される。リフロー接合された錫の利益は、コーティング及び母材における微小構造の変化及び応力緩和の結果である。導電コーティングをリフロー接合するのに使用される公知の過程の一つは、電気コンタクト及び錫コーティングを加熱するためにリフロー炉を使用することである。一タイプのリフロー炉は、対流炉である。別のタイプのリフロー炉は、赤外線加熱炉である。これらの炉は、比較的非効率であり、導電コーティングを加熱しリフロー接合する速度が遅い。さらに、電気部品は、炉から一旦取り除かれると、最終形状にさらに成形され、打抜き加工され、又は調整されるので、縁等のコンタクトの領域で母材が露出する。露出した母材は、電気デバイスの組立中に半田付け性の問題を引き起こすおそれがある。

導電コーティングをリフロー接合するのに使用される別の公知の過程は、めっきされた電気部品を誘導加熱することである。誘導加熱過程は、コーティングを加熱しリフロー接合するように、加熱部材すなわちコイルの傍をめっきされた部品を通過させる工程を含む。しかし、いくつかのめっきされた部品の複雑な形状のため、コーティング全体を均等に加熱することは困難又は不可能である。例えば、部品の或る部分は、部品の他の部分に対して過剰に加熱される。特別仕立ての加熱部材すなわちコイル及び誘導加熱システムの調整は、複雑な形状又は比較的大きな熱的質量を有する部品の部分を迅速に加熱することが要求される。著しい形状の部品用に特別仕立てのコイルを使用すること及び調整することは、部品製造に使用されるシステムの複雑さを増大させる。さらに、複雑な形状を有する部品は、導電コーティングを迅速且つ均等に加熱することが困難である。コイルを特別仕立てにし、コーティングをリフロー接合するための誘導加熱システムを調整するのに要する時間が増大すると、電子部品の製造を完了するのに要する時間も増大する。いくつかの例において、めっきされた電気部品は、酸素含有空気で誘導加熱される。部品のコーティングや下層の原材料は、空気中で加熱される際に酸化し腐食するおそれがある。さらに、誘導コイルを使用して電気部品コーティングを加熱することは、搬送システムにおける電子コントローラと無線周波数干渉するという結果になる。誘導部材すなわちコイルを加熱するのに要する電流が比較的大きいことにより、誘導加熱部材は、製造システムの作業者に安全性に関して危険を及ぼすおそれがある。

解決手段は、本明細書に説明される、入口ポート及び出口ポートを有するリフロー室を有する、電気部品を製造するシステムにより提供される。入口ポートは、導電コーティングを有する電気部品の相互接続された連鎖状物（web）をリフロー室内に受容する。出口ポートは、リフロー室から連鎖状物を排出する。リフロー室は、相互接続された電気部品の連鎖状物をリフロー室を通って所定の経路に沿って配向させる。リフロー室は、連鎖状物がリフロー室を通って経路に沿って電気部品の周囲に導電コーティングをリフロー接合すると、導電コーティングを加熱するよう加熱気体を保持する。リフロー室は加熱気体を凝結させる形状に形成され、加熱部材は追加の加熱気体を発生させるよう凝結物を加熱するよう構成される。一実施形態において、システムは、電気部品がリフロー室を通過する前に、電気部品を導電コーティングするめっきステーションを有する。

本発明の一実施形態に従って電気部品を製造するのに使用されるシステムを示す概略図である。 図１に示され本発明の一実施形態に従って実施された気相リフロー室を示す概略図である。 図１に示され別の実施形態に従って形成された気相リフロー室を示す正面図である。 別の実施形態に従って実施された気相リフロー室を示す概略図である。 一実施形態に従った、形成後の電気部品に導電コーティングをリフロー接合するための方法のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明を例示により説明する。

図１は、本発明の一実施形態に従って最終的に使用される電気部品１０２を製造するのに使用されるシステム１００を示す概略図である。電気部品１０２は、導電材料（例えば、銅、アルミニウム、鋼等）から製造されるか、又は誘電材料（例えば、ポリマ又はセラミック材料）製であり導電材料で少なくとも部分的にコーティングされる。電気部品１０２は、変形されるか、又はシステム１００により原材料１０４から操作される。原材料１０４は、図示の実施形態では所定の幅、長さ及び厚さを有する導電材料製の平坦な本体である。電気部品１０２は、例えば電気コンタクト等の最終的に使用される部品からなる。

システム１００は、システム１００を通って電気部品１０２を移動させる搬送システム１１０を有する。システム１００は、電気部品１０２の連続した連鎖状物１０６としての電気部品を移動させる。連続した連鎖状物１０６は、キャリアストリップ１０８により互いに相互接続された有限長さ１１８の電気部品１０２を有する。連鎖状物１０６の長さ１１８は、連鎖状物１０６の一端から反対側の他端１２２まで延びる。搬送システム１１０は、いくつかのステーションすなわち室１１２，１１４，１２８，１３０を通って延びる所定の処理経路１３４に沿って連鎖状物１０６を移動させる。経路１３４の方向は、図１で矢印を用いて示され、連鎖状物１０６がステーション及び室１１２，１１４，１２８，１３０を通って並進すなわち移動する経路に沿ってほぼ延びる。

システム１００は、いくつかの製造工程すなわち作業を用いて原材料１０４から電気部品１０２を製造する。本明細書で説明する作業は、単に例として提供されるものであり、電気部品１０２を製造するのに使用される全ての潜在的な作業を網羅することを意図していない。一実施形態において、システム１００は、電気部品１０２の成形を容易にするためにスタンピング加工ステーション１１２及び曲げ加工ステーション１１４を有する。原材料１０４は、原材料１０４がプレス加工され、打抜き加工され又は打ち抜かれた部品１１６へ機械加工されるスタンピング加工ステーション１１２に搬送システム１１０により移動される。例えば、原材料１０４の一部は、打ち抜かれた部品１１６がキャリアストリップ１０８に沿って連続して連鎖状物１０６の長さ１１８に沿って相互接続されるように、取り除かれる。スタンピング作業の間、原材料１０４の一部は剪断力を受ける。

次に、打ち抜かれた部品１１６は曲げ加工ステーション１１４に搬送される。曲げ加工ステーション１１４で、打ち抜かれた部品１１６は、成形後の電気部品１２４になるよう成形すなわち形状が形成される。成形後の電気部品１２４は所定形状を有する。例えば、成形後の電気部品１２４は、所定の平坦でないパターンに曲げられる。曲げ加工ステーション１１４は、成形後の電気部品１２４の曲げられたパターンを提供するために、金型及びプレス機械を用いて成形後の電気部品１２４を製造するプレス作業を行ってもよい。或いは、曲げ加工ステーション１１４は、成形後の電気部品１２４の平坦でないパターンを提供する圧着作業を行ってもよい。電気部品１２４は、一旦成形されると、基部１２６及び先端１４２間を延びる。各基部１２６は、成形後の電気部品１２４が互いに相互接続されるようにキャリアストリップ１０８に接続される。或いは、曲げ加工ステーション１１４は、打抜き加工及び曲げ加工された電気コンタクトを提供する代わりに、成形後の電気部品１２４を成型する成型ステーション又は鋳造する鋳造ステーションを有してもよい。

成形後の電気部品１２４は、最終的に使用される電気部品１０２とほぼ同様の形状を有する。次に、成形後の電気部品１２４は搬送され、めっきステーション１２８そして気相リフロー室１３０に供給される。一実施形態において、成形後の電気部品１２４がめっきステーション１２８及びリフロー室１３０に供給されて処理された後は、成形後の電気部品１２４に追加の成形工程は必要ない。任意であるが、成形された電気部品１２４は、めっきステーション１２８に搬送される前にリール１３２に巻回される。或いは、リール１３２は経路１３４に沿ってめっきステーション１２８の下流に配置される。そして、成形後の電気部品１２４がめっきステーション１２８に搬送された後であるが、成形後の電気部品１２４がリフロー室１３０に搬送される前に、成形後の電気部品１２４はリール１３２に巻回される。異なるシステム１００を使用して２以上の処理が実行され、リール１３２は、めっきステーション１２８に供給されるか、必要であればリフロー室１３０を通る。或いは、成形後の電気部品１２４は、曲げ加工ステーション１１４からめっきステーション１２８に直接搬送され、次にリフロー室１３０に搬送される。

めっきステーション１２８では、成形後の電気部品１２４はめっきされ、すなわち導電コーティング１３８でコーティングされ、めっきされた電気部品１３６を形成する。例えば、成形後の電気部品１２４は、錫（Sn）又は錫を含む導電性合金で少なくとも部分的にコーティングされる。或いは、導電コーティング１３８は、金（Au）又は金合金のコーティングである。しかし、他のコーティング１３８も使用できる。めっきされた電気部品１３６上の導電コーティング１３８は、電気部品１３６がリフロー室１３０を通過する前に、めっきされた状態にある。このめっきされた状態では、コーティング１３８は、コーティング１３８が成形後の電気部品１２４の周囲に回るために、コーティング１３８を加熱又は再加熱することなく、成形後の電気部品１２４に付着されている。成形後の電気部品１２４に単一のコーティング１３８又は複数のコーティング１３８が付着されてもよい。コーティング１３８は、電気部品の半田付け特性及び電気特性の強化を促進する。導電コーティング１３８は、めっきステーション１２８により実行されるめっき工程を通って付着される。或いは、導電コーティング１３８は、１以上の浸漬工程、噴霧工程等を通って付着されてもよい。一実施形態において、成形後の電気部品１２４全体がコーティングされる。任意であるが、成形後の電気部品１２４は、予め選択された領域をコーティングされてもよい。

めっきされた電気部品１３６はめっき工程１２８でめっきされる前に成形されるので、コーティング１３８は損傷したり剥がれたりし難い。例えば、めっきされた電気部品１３６、特にコーティング１３８に与えられた曲げ力又は剪断力は、コーティング１３８の少なくとも一部を弱くしたり剥がしたりするので、下層の原材料１０４が露出する。電気部品１０２がプラスチック製ハウジングに組み込まれ回路基板に半田付けされる後の工程での原材料１０４の腐食により、下層の露出は、半田付け性の問題を引き起こす。原材料１０４のこのような脆弱化や剥離を特に受けやすい領域は、めっきされた電気部品１３６の縁１４４である。めっきステーション１２８でのめっき工程の後であるがリフロー室１３０でコーティング１３８に行われるリフロー作業の前にめっきされた電気部品１３６の形状を曲げること又は操作することを低減又は実質的に無くすことにより、コーティング１３８の脆弱化が低減されるか、又は無くなる。コーティング工程後、めっきされた電気部品１３６は、リフロー室１３０に移送される。

リフロー室１３０では、めっきされた電気部品１３６は、気相リフロー工程を通って熱処理され、コーティング１３８をめっき状態からリフロー接合状態に変質させる。リフロー工程は、コーティング１３８が電気部品１２４の周囲に回るように、加熱飽和気体を用いて十分に高い温度まで導電コーティング１３８を加熱する。例えば、リフロー工程は、少なくとも導電コーティングの溶融温度を超える温度（例えば、純錫に対しては約232℃）まで、錫（Sn）、錫合金、亜鉛（Zn）又は亜鉛合金を含む導電コーティング１３８を加熱する。或いは、リフロー工程は、錫コーティングに対しては、錫又は錫合金を含む導電コーティング１３８を少なくとも約260℃まで加熱する。また、異なる加熱温度を使用してもよい。例示のみであるが、リフロー工程は、約240℃まで導電コーティング１３８を加熱してもよい。コーティング１３８は、その中の微小構造を変え、コーティング１３８における内部応力を緩和するために、リフロー接合される。このような内部応力は、コーティング１３８のクラックや、成形後の電気部品１２４からのコーティング１３８の層間剥離の原因になる。

リフロー工程は、成形後の電気部品１２４の酸化や腐食を回避するために不活性ガスを使用してコーティング１３８を加熱する。さらに、コーティング１３８をリフロー接合するために加熱ガスを使用することは、めっきされた電気部品１３６の比較的複雑な形状を十分に加熱する結果となる。例えば、加熱ガスは、電気部品１３６の過剰加熱部又は加熱不足部を生じさせない。リフロー工程は、導電コーティング１３８の溶融温度であるが原材料１０４の溶融温度未満まで導電コーティング１３８を加熱する。複数のコーティング１３８が成形後の電気部品１２４に付着される一実施形態において、リフロー工程は、一つのコーティング１３８をリフロー接合するのには十分高いが、別のコーティング１３８のリフロー接合を回避するのに十分に低い温度にコーティング１３８を加熱する。例えば、コーティング１３８は、金又は金合金の内側コーティングと、錫又は錫合金の外側コーティングとを有してもよい。コーティング１３８は、内側コーティングが溶融すなわちリフロー接合することなく、外側コーティングをリフロー接合させるために、少なくとも約232℃の温度で加熱してもよい。

導電コーティング１３８をリフロー接合させるためにコーティング１３８を加熱することにより、コーティング１３８の内部応力が緩和される。導電コーティング１３８を形成する材料の濃度のばらつきは、コーティング１３８の内部応力を生じさせるか内部応力の一因となる。例えば、導電コーティング１３８として合金が使用される場合、コーティング１３８の一部の一合金材料がより高濃度であることは、異なる濃度の合金材料を有するコーティング１３８の部分間の界面において、コーティング１３８に応力をもたらすおそれがある。導電コーティング１３８のリフロー接合はまた、コーティング１３８の加熱処理後、コーティング１３８に形成されたウイスカが残ったままになることを無くし又は回避する。例えば、導電コーティング１３８の加熱前に現れるコーティング１３８のウイスカ又は他の成長物は、ウイスカを形成する材料をリフロー接合するために加熱されるので、ウイスカを無くす。導電コーティング１３８は、コーティング１３８の至るところに合金材料を回し、より均等に分布させる。

搬送システム１１０は、リフロー室１３０が連続的に導電コーティング１３８を加熱しリフロー接合するように、リフロー室１３０を通って連鎖状物１０６を移動させる。例えば、システム１００は、所与の時間でリフロー室１３０により連鎖状物１０６全体未満が配置されるか処理されるように、連鎖状物１０６にリフロー室１３０を通過させる。所与の時間でリフロー室１３０内に位置する成形後の電気部品１２４の数は、例えば、リフロー室１３０の寸法、成形後の電気部品１２４の寸法、及び連鎖状物１０６における成形後の電気部品１２４の間隔に基づいて変わり得る。連鎖状物１０６の下流部は、連鎖状物１０６の上流部に先立ってリフロー室１３０を通過する。連鎖状物１０６は、その全長１１８又はほぼ全長１１８がリフロー室１３０を通過し、連鎖状物１０６の成形後の電気部品１２４の導電コーティング１３８が成形後の電気部品１２４の周囲でリフロー接合されるまで、ほぼ一定の速度で経路１３４に沿ってリフロー室１３０を通過する。一実施形態において、連鎖状物１０６は、成形後の電気部品１２４の各々が約２秒間、リフロー室１３０内に位置する速度でリフロー室１３０を通過する。

連鎖状物１０６がリフロー室１３０内を移動する速度は、連鎖状物１０６がシステム１００の他のステーション１１２，１１４，１２８内を移動する速度に合致するよう変更される。一実施形態において、連鎖状物１０６は、経路１３４に沿って毎分約0.9〜106ｍの速度でリフロー室１３０内を移動する。別の実施形態において、連鎖状物１０６は、より速い速度でリフロー室１３０内を移動する。導電コーティング１３８がリフロー室１３０内で加熱されるようリフロー室１３０内を連鎖状物１０６が移動することは、システム１００の複数のステーション１１２，１１４，１２８又はシステム１００全体がバッチ処理とは対照的に最終的に使用される電気部品１０２を連続的に製造することを可能にする。

リフロー工程は、成形後の電気部品１２４上の２以上の導電コーティング１３８間や、成形後の電気部品１２４の原材料１０４及び導電コーティング１３８間の化学反応を起こす。この化学反応は、導電コーティング１３８の有効硬度を増大させると共にコーティング１３８のウイスカの成長の可能性を低減するかコーティング１３８のウイスカを無くす金属間化合物の形成からなる。さらに、この化学反応は、コーティング１３８や成形後の電気部品１２４内の金属に表面変形に対する高いレベルの応力抵抗を達成させることができる。

めっきされた電気部品１３６がリフロー室１３０で一旦熱処理されると、電気部品１０２は最終的に使用される形態になる。例えば、電気部品１０２は、キャリアストリップから分離され、電気コネクタ（図示せず）又は回路基板（図示せず）で使用される。任意であるが、電気部品１０２は、熱処理後、冷却され又は硬化されてもよい。電気部品１０２は、その貯蔵又は輸送用にリール１４０に巻回される。

図２は、本発明の一実施形態に従って実施された気相リフロー室１３０を示す概略図である。上述したように、相互接続されめっきされた電気部品１３６（図１参照）の連鎖状物１０６は、経路１３４に沿ってリフロー室１３０を通過する。搬送システム１１０（図１参照）は、入口ポート２０６を通ってリフロー室１３０の内部室２０４内に連鎖状物１０６を導入する。入口ポート２０６は、様々な形状及び寸法のめっき後の電気部品１３６を受け入れる形状及び寸法に形成される。リフロー室１３０は、経路１３４に沿って内部室２０４を通るよう連鎖状物１０６を配向させ、出口ポート２０８を介してリフロー室１３０から連鎖状物１０６を排出する。入口ポート２０６と同様に、出口ポート２０８は、様々な形状及び寸法のめっき後の電気部品１３６を受け入れる形状及び寸法に形成される。図示の実施形態において、入口ポート２０６及び出口ポート２０８は、リフロー室１３０の互いに反対側である両側に配置される。或いは、入口ポート２０６及び出口ポート２０８は、互いに反対側ではないリフロー室１３０の両側、又は一縁で互いに交差する両側に位置してもよい。図２に示されたリフロー室１３０の入口ポート２０６及び出口ポート２０８は、リフロー室１３０の底面２１８からほぼ等しい高さ２１４，２１６である。この結果、リフロー室１３０を通る経路１３４は、連鎖状物１０６が内部室２０４を通過すると連鎖状物１０６がほぼ水平となるように、ほぼ水平である。任意であるが、経路１３４は、めっき後の電気部品１３６がリフロー室１３０に留まる時間、換言するとめっき後の電気部品１３６の滞留時間として知られた時間を増大させるために、入口ポート２０６から出力ポート２０８まで内部室２０４を通る蛇行路を有してもよい。例えば、連鎖状物１０６が入口ポート２０６を通ってリフロー室１３０に入り、入口ポート２０６及び出口ポート２０８間のリフロー室１３０内で間接ルートに沿って移動し、出口ポート２０８を通ってリフロー室１３０から出るように、入口ポート２０６及び出口ポート２０８が配置されてもよい。

搬送システム１１０（図１参照）は、リフロー室１３０を通って連鎖状物１０６を移動させる入口ホイール２００及び出口ホイール２５０を有する。例えば、入口ホイール２００は入口ポート２０６の上流で経路１３４に沿って配置されるのに対し、出口ホイール２５０は出口ポート２０８の下流で経路１３４に沿って配置される。これらのホイール２００，２５０は、連鎖状物１０６と係合して経路１３４に沿って連鎖状物１０６を並進させる。一実施形態において、ホイール２００，２５０は、めっき後の電気部品１３６（図１参照）に接触することなく、連鎖状物１０６を移動させる。例えば、ホイール２００，２５０は、導電コーティング１３８との接触を避けるためにキャリアストリップ１０８（図１参照）に係合する。

加熱飽和気体２２０は、加熱部材２２６を用いて貯留部２２４内のフッ化液を加熱することにより発生し、めっき後の電気部品１３６（図１参照）上の導電コーティング１３８を加熱して電気部品１３６の周囲でコーティング１３８をリフロー接合するように内部室２０４内に保持される。搬送システム１１０は、連鎖状物１０６の長さ１１８（図１参照）に沿って配置されためっき後の電気部品１３６を加熱するために、内部室２０４を通って連鎖状物１０６を移動させる。図２に示されるように、連鎖状物１０６の全長１１８は、内部室２０４内に一度に位置する訳ではない。その代わり、全長１１８より短い、連鎖状物１０６の区分長さ２４６が内部室２０４内に位置する。区分長さ２４６は、入口ポート２０６及び出口ポート２０８を分離しリフロー室１３０の底面２１８に沿って計測した分離距離２４８とほぼ同じである。搬送システム１１０は、全長１１８が加熱されるように、内部室２０４を通って連鎖状物１０６を連続的に移動させる。

気体２２０は、連鎖状物１０６がリフロー室１３０を通過すると、めっきされた電気部品１３６（図１参照）上の導電コーティング１３８（図１参照）をリフロー接合するのに十分に高い温度まで加熱される。例えば、気体２２０は、少なくとも約240℃の温度で加熱される。或いは、気体２２０は、導電コーティング１３８が錫又は錫合金を含有する場合には、少なくとも約260℃の温度で加熱される。リフロー室１３０は、加熱飽和気体２２０の温度維持を補助するために、内部室２０４全体をほぼ囲む絶縁物２２２を有する。図示の実施形態において、内部室２０４は、加熱気体２２０を発生させるために加熱されるフッ化液の貯留部２２４を有する。フッ化液は、貯留部２２４に位置する加熱部材２２６により加熱される。例えば、貯留部２２４の液体により囲まれる抵抗加熱部材は、貯留部２２４内の液体を加熱し液体を気体に変換して加熱気体２２０を発生させるよう電力を供給される。貯留部２２４内の液体は、内部室２０４の雰囲気が気体２２０で飽和する十分に高い温度で加熱してもよい。

液体は、加熱時に不活性ガス気体を発生させる材料である。例えば、液体は、一実施形態においてフッ化エーテルからなる。不活性ガス気体を発生させることは、コーティング１３８のリフロー接合の間、めっきされた電気部品１３６の原材料１０４の酸化又は腐食を低減できる。或いは、加熱気体２２０は、入口ポート２０６と同様の入口（図示せず）を通って内部室２０４に連通されてもよい。例えば、ポンプ（図示せず）が、供給される加熱気体２２０を内部室２０４の外側から内部室２０４内に強制してもよい。

コーティング１３８を加熱しリフロー接合するために、加熱飽和気体２２０を使用すると、内部室２０４内でほぼ均等な温度分布が得られる。内部室２０４内での均等な温度分布は、コーティング１３８全体をより均等に加熱する。コーティング１３８の均等加熱により、めっきされた電気部品１３６（図１参照）のコーティング１３８（図１参照）の異なる部分が気体２２０から異なる熱エネルギーを受けることが防止される。めっきされた電気部品１３６のコーティング１３８に印加される不均等な分布の熱エネルギーは、部品１３６の周囲にコーティング１３８が不均等にリフロー接合される結果となり得る。コーティング１３８の不均等なリフロー接合は、コーティング１３８内の内部応力又はコーティング１３８の下層の原材料１０４（図１参照）及びコーティング１３８間の内部応力を低減する代わりにも増大させるおそれがある。さらに、めっきされた電気部品１３６を加熱するために、加熱飽和気体２２０を使用することにより、様々な異なるめっき後の電気部品１３６に導電コーティング１３８をリフロー接合するのに同じリフロー室１３０が使用することができる。例えば、めっきされた電気部品１３６に加熱飽和気体で均等加熱することにより、異なる形状を有する電気コンタクト、電線等を熱処理するのに同じリフロー室１３０を使用することができる。

加熱飽和気体２２０で導電コーティング１３８（図１参照）をリフロー接合することにより、導電コーティング１３８を迅速に加熱能力が与えられる。加熱気体２２０は、めっきされた電気部品１３６（図１参照）と比較すると、比較的大きな熱容量を有することができる。その上、加熱気体２２０は、比較的大きな速度でコーティング１３８に熱エネルギーを移すことができる。この結果、連鎖状物１０６は、システム１００（図１参照）の他のステーション１１２，１１４，１２８（図１参照）を通って移動する速度と少なくとも同じ速度でリフロー室１３０を通って移動することができる。さらに、リフロー室１３０は一実施形態ではバッチ法よりも連続的に導電コーティング１３８を加熱するので、リフロー室１３０は連鎖状物１０６を連続的に加熱する。

導電コーティング１３８（図１参照）の汚れを防止し、コーティング１３８をより均等に加熱するために、連鎖状物１０６上の液体又は凝結物は、一実施形態では内部室２０４に連鎖状物１０６を挿入する前に、連鎖状物１０６から除去される。例えば、経路１３４は、入口の周囲領域を迅速に冷却する冷却ブロック２５２を通る。冷却ブロック２５２は、一実施形態では入口ポート２０６の周囲に延びる水冷銅ブロックを有する。或いは、冷却ブロック２５２は、連鎖状物１０６にわたって空気を吹き込むことにより、連鎖状物１０６から凝結物を除去する。

リフロー室１３０は、図示の実施形態において、出口ポート２０８に又は出口ポート２０８付近に冷却ブロック２２８を有する。冷却ブロック２２８は、入口ポート２０６における冷却ブロック２５２と同様であってもよい。冷却ブロック２２８は、連鎖状物１０６が内部室２０４の加熱飽和気体２２０を通過した後、出口及び連鎖状物１０６を囲む領域を迅速に冷却する。連鎖状物１０６の冷却は、コーティング１３８を固化させたり、めっきされた電気部品１３６（図１参照）の外面の過剰気体２０を凝結させたりし、凝結物２３０を発生させる。出口ポート２０８は、内部室２０４の方へ傾斜する下面２３２を有する。凝結物２３０は、下面２３２上へ連鎖状物１０６の雫を落とし、内部室２０４に戻るよう流れる。入口ポート２０６近傍に位置する冷却ブロック２５２は、同様の下面２３４を有する。入口ポート２０６に入る加熱気体２２０は、リフロー室１３０を出る前に、冷却ブロック２５２により冷却される。冷却された気体２２０は、凝結物２３０として凝結し、下面２３４を通って内部室２０４へ雫が戻る。凝結物２３０は、さらに加熱気体２２０を発生させるよう再利用される。例えば、凝結物２３０は、入口ポート２０６及び出口ポート２０８から、追加の加熱気体２２０を発生させるために加熱部材２２６により凝結物２３０が加熱される液体貯留部２２４へ流れることにより、少なくとも部分的にリサイクルされる。別の実施形態において、１以上の入口ポート２０６及び出口ポート２０８は、外部貯留部（図示せず）へ又は内部室２０４に凝結物２３０を集めて向ける、後述するドレーン２４２と同様のドレーンを有する。その後、収集された凝結物２３０は、内部室２０４内に再導入されてもよい。

リフロー室１３０は、図示の実施形態において、出口ポート２０８から下流へ経路１３４に沿って配置された再利用貯留部２３６を有する。再利用貯留部２３６は、内部室２０４を出る連鎖状物１０６上の気体２２０の凝結物２３０を調達する。空気源２３８は、連鎖状物１０６及びめっきされた電気部品１３８（図１参照）にわたって空気２４０を吹き付け、連鎖状物１０６及び部品１３８上の凝結物２３０を吹き飛ばす。凝結物２３０は再利用貯留部２３６に収集される。再利用貯留部２３６は、導管２４４を介して内部室２０４に接続されたドレーン２４２を有する。凝結物２３０は、ドレーン２４２及び導管２４４を通って内部室２０４内に流れる。凝結物２３０は、追加の加熱気体２２０を発生させるために加熱部材２２６により加熱される。

図３は、別の実施形態に従って形成された気相リフロー室３００の正面図である。リフロー室３００は、上述され図１に示されたリフロー室１３０と同様である。連鎖状物１０６（図１参照）は、処理経路１３４（図１参照）と同様の処理経路３０２に沿ってリフロー室３００を通過する。連鎖状物１０６は、矢印３０４で示された向きで経路３０２に沿って前進する。入口ポート２０６（図１参照）と同様の入口ポート３０８は、連鎖状物１０６を受容する。連鎖状物１０６は、内部室２０４（図２参照）と同様の内部室３０６を通る。内部室３０６では、めっきされた電気部品１３６（図１参照）上の導電コーティング１３８（図１参照）が加熱されリフロー接合する。連鎖状物１０６は、出口ポート２０８（図２参照）と同様の出口ポート３１４を通って内部室３０６を出る。

内部室３０６は、気体２２０（図２参照）と同様の加熱飽和気体を収容する。めっきされた電気部品１３６（図１参照）上の導電コーティング１３８（図１参照）は、上述したことと同様に、加熱飽和気体により加熱されリフロー接合する。加熱飽和気体は、内部室３０６内の、貯留部２２４（図２参照）と同様の液体貯留部３１０内の液体を加熱することにより発生する。加熱部材２２６と同様の加熱部材３１２は、加熱飽和気体を発生させるために液体を加熱する。リフロー室３００は、作業者が内部室３０６を見ることができる窓３１６を有する。作業者は、例えば、窓３１６を用いて内部室３０６を通る連鎖状物１０６の進行状況、及び液体貯留部３１０内の液量をチェックすることができる。

図４は、別の実施形態に従って実施された気相リフロー室４００を示す概略図である。リフロー室４００は、上述したリフロー室１３０（図１参照）と同様に作用する。例えば、導電コーティングでコーティングされた相互接続された電気部品の連鎖状物４０２は、リフロー室１３０に関して説明したのと同様に、入口ポート４１０を通ってリフロー室４００内に入り、内部室４０４を通過し、出口ポート４１２を通ってリフロー室４００を出る。リフロー室４００の内部室４０４は、部品の周囲にコーティングをリフロー接合させるために電気部品上の導電コーティングを加熱する加熱飽和気体を有する。加熱気体は、リフロー室１３０に関して説明したのと同様に、加熱部材４０８を用いて内部室４０４内で貯留部４０６内の液体を加熱することにより発生する。

リフロー室４００とリフロー室１３０（図１参照）との相違点は、入口ポート４１０及び出口ポート４１２の相対位置である。入口ポート４１０及び出口ポート４１２は、リフロー室４００の底面４１８に沿って計測した分離距離４２４で分離される。上述したように、リフロー室１３０の入口ポート２０６及び出口ポート２０８（図２参照）は、リフロー室１３０の内部室２０４（図２参照）におけるほぼ同じ高さ２１４（図２参照）で配置される。対照的に、入口ポート４１０及び出口ポート４１２は、リフロー室１３０の底面４１８から異なる高さ４１４，４１６で配置される。入口ポート４１０の高さ４１４は出口ポート４１２の高さ４１６より大きいので、連鎖状物４０２は、矢印４２０で示された下流に傾斜した経路に沿ってリフロー室４００を通って前進する。或いは、出口ポート４１２の高さ４１６は、入口ポート４１０の高さ４１４より大きくてもよい。

入口ポート４１０及び出口ポート４１２を異なる高さ４１４，１４６に配置すること、換言するとリフロー室４００の底面４１８に対して所定角度で内部室４０４を通って連鎖状物４０２を通過させることは、連鎖状物４０２がリフロー室４００を通過する際に内部室４００内に配置される連鎖状物４０２の区分長さ４２２を長くする。例えば、入口ポート４１０及び出口ポート４１２の分離距離４２４がリフロー室１３０の分離距離２４８（図２参照）とほぼ同じであり、連鎖状物４０２，１０６（図１参照）がほぼ同じ速度で内部室４０４，２０４（図２参照）を通って移動する場合、内部室４０４，２０４内で導電コーティング及び電気部品が加熱される時間は、リフロー室１３０よりもリフロー室４００で長い。例えば、リフロー室１３０の内部室２０４よりもリフロー室４００の内部室４０４で電気部品がより長い距離を移動しなければならないので、各電気部品の滞留時間はリフロー室４００で長くなる。長い滞留時間は、連鎖状物４０２がシステム１００（図１参照）を通って移動する速度が比較的速いため、導電コーティングをリフロー接合するのに要する時間が長くなければならないシステム１００等の製造システムにおいて望ましい。

図５は、本発明の一実施形態に従った、成形後の電気部品上の導電コーティングをリフロー接合する方法５００のフローチャートである。方法５００は、気相リフローを用いて１個以上の電気部品の周囲の導電コーティングをリフロー接合するのに使用される。例えば、方法５００は、連鎖状物１０６（図１参照）で互いに相互接続された成形後の電気部品１３６（図１参照）の周囲の導電コーティング１３８（図１参照）を加熱しリフロー接合するのに使用される。工程５０２において、原材料の連鎖状物が供給される。例えば、原材料１０４は、所定の処理経路１３４（図１参照）に沿って移動するように供給されてもよい。工程５０４において、原材料は、打ち抜かれた部品に機械加工される。例えば、原材料１０４は、打ち抜かれた部品１１６（図１参照）に機械加工されてもよい。或いは、原材料１０４は、打ち抜かれた部品１１６として細長の電線に引き出し又は延伸加工されてもよい。

工程５０６において、打ち抜かれた部品は、成形後の電気部品に成形される。例えば、打ち抜かれた部品１１６（図１参照）は、成形後の電気部品１２４（図１参照）に曲げ加工されてもよい。工程５０８において、成形後の電気部品は、導電コーティングでコーティング又はめっきされる。上述したように、成形後の電気部品１２４は、めっきされた電気部品１３６（図１参照）を形成するよう、導電コーティング１３８（図１参照）でコーティングされてもよい。

工程５１０において、連鎖状物が連続的にリフロー室を通って移動する。連鎖状物１０６（図１参照）は、処理経路１３４（図１参照）に沿ってリフロー室１３０（図１参照）を通過してもよい。連鎖状物１０６は、その全長１１８（図１参照）より短い長さが所定の時間、リフロー室１３０内に位置するように、リフロー室１３０を通って移動する。そして、連鎖状物１０６は、その全長１１８が均等にリフロー室１３０を通過するように、リフロー室１３０を通って連続的に移動する。

工程５１２において、電気部品上の導電コーティングは、リフロー室内で気体により加熱される。例えば、成形後の電気部品１３６（図１参照）上の導電コーティング１３８（図１参照）は、リフロー室１３０（図１参照）内の加熱飽和気体２２０（図２参照）により加熱される。この結果、導電コーティングは、上述したように、電気部品の外部の周囲でリフロー接合される。導電コーティングは、電気部品がリフロー室を通過すると、加熱される。このため、工程５１０，５１２に関して説明した作業は、所定の時間でリフロー室内で加熱された連鎖状物のうち全電気部品より少ない電気部品が相互接続された状態で、同時に起こる。上述したように、連鎖状物１０６（図１参照）の電気部品１３６上の導電コーティング１３８を加熱及びリフロー接合するために、連鎖状物１０６は、リフロー室１３０を通って連続的に移動できる。

上述した１以上の実施形態によれば、連続した連鎖状物に相互接続された成形後の電気部品上の導電性コーティングをリフロー接合するために、システム及び方法が提供される。コーティング及び部品は、連続的にリフロー室内の加熱飽和気体を通過する。加熱飽和気体は、リフロー室内では導電コーティングを迅速且つ均等に加熱し、電気部品の外部の周囲でコーティングをリフロー接合する。導電コーティングをリフロー接合する連続的方法により、リフロー室を製造工程と直列に配置できる。

寸法、材料のタイプ、様々な部品の方向、及び本明細書に記載された様々な部品の数及び配置は、所定の実施形態のパラメータを定めることを意図しており、限定の意図では決してなく、典型的な実施形態に過ぎない。当業者が上述の説明を検討する際に、特許請求の範囲の技術的範囲内で他の多くの実施形態及び変形することは明白であろう。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲と等価である全範囲と共に、特許請求の範囲に基づいて決定されるべきである。

１００ システム
１０２ 電気部品
１０６ 連鎖状物
１２４ 成形後の電気部品
１２８ めっきステーション
１３０ リフロー室
１３４ 経路
１３６ めっき後の電気部品
１３８ 導電コーティング
２０６ 入口ポート
２０８ 出口ポート
２２０ 加熱飽和気体
２２６ 加熱部材
２２８ 冷却部材
２３０ 凝結物
２５２ 冷却部材

Claims (12)

1. 入口ポート（２０６）及び出口ポート（２０８）を有するリフロー室（１３０）を具備する、電気部品を製造するためのシステム（１００）であって、
   前記入口ポートは、導電コーティング（１３８）を有する電気部品（１０２）の相互接続された連鎖状物（１０６）を前記リフロー室内に受容し、
   前記出口ポートは、前記リフロー室から前記連鎖状物を排出し、
   前記リフロー室は、相互接続された電気部品（１３６）の前記連鎖状物を前記リフロー室を通って所定の経路（１３４）に沿って配向させ、
   前記リフロー室は、前記連鎖状物が前記リフロー室を通って前記経路に沿って前記電気部品の周囲に前記導電コーティングをリフロー接合すると、前記導電コーティングを加熱するよう加熱気体（２２０）を保持するよう構成されていることを特徴とするシステム。
2. 前記導電コーティングは、錫及び錫合金のうち少なくとも一方からなることを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 前記加熱飽和気体は不活性ガスであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
4. 前記入口ポート及び前記出口ポートの少なくとも一方は、前記加熱気体を凝結させ、前記リフロー室から前記加熱気体が逃げるのを防止するよう構成された冷却部材（２２８，２５２）を具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
5. 前記システムは、前記リフロー室内に加熱部材（２２６）をさらに具備し、
   前記リフロー室は、前記加熱気体の凝結物（２３０）を収集する形状に形成され、
   前記加熱部材は、前記凝結物を加熱し、追加の加熱気体を発生させるようこうせいされていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
6. 前記システムは、前記電気部品が前記リフロー室を通過する前に、前記電気部品上の前記導電コーティングを供給するよう構成されためっきステーション（１２８）をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
7. 前記導電コーティングは、亜鉛及び亜鉛合金のうち少なくとも一方からなることを特徴とする請求項１記載のシステム。
8. リフロー室を通って、導電コーティングを有し相互接続された電気部品の連続した連鎖状物を通過させる工程と、
   前記電気部品の周囲に前記導電コーティングをリフロー接合するよう加熱気体で前記リフロー室内で前記導電コーティングを加熱する工程と
   を具備することを特徴とする電気部品の製造方法。
9. 前記通過工程は、所定の経路に沿って前記リフロー室を通って前記連鎖状物を移動させ、この結果、前記連鎖状物の下流部分は、前記連鎖状物の上流部分を前記リフロー室内に導入する前に、前記リフロー室から除去されることを特徴とする請求項８記載の電気部品の製造方法。
10. 前記連鎖状物上の加熱気体の凝結物を収集する工程と、
    前記リフロー室内に追加の加熱気体を供給するために、前記凝結物を加熱する工程と
    をさらに具備することを特徴とする請求項８記載の電気部品の製造方法。
11. 前記加熱気体を凝結させ、前記リフロー室から前記加熱気体が排出するのを防止するために、前記リフロー室の１個以上のポートで前記加熱気体を冷却する工程をさらに具備することを特徴とする請求項８記載の電気部品の製造方法。
12. 前記連鎖状物からの気体の凝結物の除去、及び前記導電コーティングの固化の少なくとも一方をするために、前記連鎖状物が前記リフロー室を通過した後に、前記導電コーティングを冷却する工程をさらに具備することを特徴とする請求項１１記載の電気部品の製造方法。

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