JP2017069459A - 半田付け製品の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】治具を用いることなく半田付けを行う半田付け製品の製造方法を得ること。
【解決手段】本願の半田付け製品の製造方法は、半田と、半田を仮止めする仮固定剤とを提供する提供工程と；仮固定剤で半田を半田付け対象物に仮止めする仮止工程と；半田を仮止めした半田付け対象物を、真空中に置くか、または、半田が溶融する温度よりも低い所定の温度に加熱して、仮固定剤を気化させ半田と半田付け対象物の間に間隙を生じさせる気化工程と；気化工程に並行して、またはその後に、半田が溶融する温度よりも低い所定の温度で、気化工程により残された半田と半田付け対象物を還元ガスで還元する還元工程と；還元工程の後に、半田付け対象物を半田が溶融する温度以上の所定の温度に加熱して半田を溶融する半田溶融工程を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半田付け製品の製造方法に関し、特に半田付け装置で半田付けを行う際に、治具を用いることなく半田付けを行う半田付け製品の製造方法に関する。
半田接合には、通常、半田付け対象物と半田が所定の位置に留まり、位置ずれなく接合されるために、これらを固定するための治具（パレットともいう）が用いられる。
特許文献１には、半導体チップを絶縁回路基板上の所定の位置にずれなく搭載し良好に半田接合させるために用いられる半導体チップの位置決め治具が開示されている（特許文献１、段落０００１、０００６〜００１０）。
しかし、このような治具は半田付け対象物の形状に合わせて、その形状ごとに用意しなければならない。さらに、装着や取り外しに時間と手間を要し作業者の負担となる。さらには、半田溶接のための熱が治具に奪われる、という問題を有する。
特開２０１３−６５６６２号公報
本発明は上述の課題に鑑み、治具を用いることなく半田付けを行う半田付け製品の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る半田付け製品の製造方法は、半田と、前記半田を仮止めする仮固定剤とを提供する提供工程と；前記仮固定剤で前記半田を半田付け対象物に仮止めする仮止工程と；前記半田を仮止めした半田付け対象物を、真空中に置くか、または、前記半田が溶融する温度よりも低い所定の温度に加熱して、前記仮固定剤を気化させ前記半田と前記半田付け対象物の間に間隙を生じさせる気化工程と；前記気化工程に並行して、またはその後に、前記半田が溶融する温度よりも低い所定の温度で、前記気化工程により残された前記半田と前記半田付け対象物を還元ガスで還元する還元工程と；前記還元工程の後に、前記半田付け対象物を前記半田が溶融する温度以上の所定の温度に加熱して前記半田を溶融する半田溶融工程を備える。
半田とは、半田付けに利用される合金をいう。
「真空中」とは、大気より低い圧力（いわゆる減圧）の空間をいう。
一見滑らかで平坦に見える物質の表面も、原子、分子レベルでは無数の凹凸を有する。したがって、このように構成すると、仮固定剤の気化により、半田および半田付け対象物間に上記凹凸による間隙が生じる。本願発明はこの間隙に還元ガスを導入することにより、半田および半田付け対象物の還元を効果的に行うことができる。
さらに、真空とすることにより、仮固定剤の気化を促進させることができる。さらに、常圧時の沸点が還元時の温度よりも高い仮固定剤であっても使用することができる。このように、効率よく仮固定剤を気化させることができ、使用可能な溶剤の種類を増やすことができる。
本発明の第２の態様に係る半田付け製品の製造方法は、上記本発明の第１の態様に係る半田付け製品の製造方法において、前記気化工程前に、前記半田を仮止めした半田付け対象物を不活性ガス中に置く不活性ガス工程をさらに備える。
このように構成すると、半田および半田付け対象物が雰囲気中に存在する微量酸素やその他のガスによって酸化、腐食されるのを防ぐことができる。
本発明の第３の態様に係る半田付け製品の製造方法は、上記本発明の第１の態様または第２の態様に係る半田付け製品の製造方法において、前記気化工程では、前記半田付け対象物が真空中にある状態で加熱して、前記仮固定剤を気化させる。
このように構成すると、仮固定剤の気化を促進させることができる。さらに、常圧時の沸点が還元時の温度よりも高い仮固定剤であっても使用することができる。このように、効率よく仮固定剤を気化させることができ、使用可能な溶剤の種類を増やすことができる。
本発明の第４の態様に係る半田付け製品の製造方法は、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１の態様に係る半田付け製品の製造方法において、前記還元工程では、前記半田付け対象物が真空中にある状態で、前記間隙に還元ガスを導入し、前記半田付け対象物を還元する。
このように構成すると、半田および半田付け対象物間等の間隙に還元ガスを浸入し易くすることができる。
本発明の第５の態様に係る半田付け製品の製造方法は、上記本発明の第１の態様乃至第４の態様のいずれか１の態様に係る半田付け製品の製造方法において、前記半田溶融工程では、前記半田付け対象物が真空中にある状態で、前記半田付け対象物を半田が溶融する温度以上に加熱して前記半田を溶融し、前記溶融後、圧力を上げて、前記半田内部の空洞（ボイド）を圧縮して小さくする、または無くすために、前記真空を破壊する真空破壊工程と；前記真空破壊工程の後に、前記半田付け対象物を冷却する冷却工程をさらに備える。
このように構成すると、真空破壊工程において半田が溶融している状態で空洞（ボイド）を潰すことができ、空洞を潰した後に半田を固化させることができるため、半田中のボイドによる疲労寿命の低下を抑制することができる。
本発明の第６の態様に係る半田付け製品の製造方法は、上記本発明の第１の態様乃至第５の態様のいずれか１の態様に係る半田付け製品の製造方法において、前記半田がプリフォーム半田であり、前記仮固定剤が溶剤および粘度調整剤を含み、前記仮固定剤の沸点が前記半田の溶融温度よりも低い。
このように構成すると、仮固定剤の沸点が半田溶融温度よりも低いため、半田が溶融する温度になる前に仮固定剤は完全に気化し、半田溶融後に仮固定剤が半田内部に取り込まれることを回避できる。
本発明の第７の態様に係る半田付け製品の製造方法は、上記本発明の第１の態様乃至第５の態様のいずれか１の態様に係る半田付け製品の製造方法において、前記半田がプリフォーム半田であり、前記仮固定剤が溶剤であり、前記溶剤の沸点が前記半田の溶融温度よりも低い。
このように構成すると、溶剤の沸点が半田溶融温度よりも低いため、半田が溶融する温度になる前に溶剤は完全に気化し、半田溶融後に溶剤が半田内部に取り込まれることを回避できる。さらに、極めて容易に仮固定剤を準備することができる。さらに、仮固定剤を活性物質のような害になる物質を含まずに形成できる。
本発明の第８の態様に係る半田付け製品の製造方法は、上記本発明の第１の態様乃至第７の態様のいずれか１の態様に係る半田付け製品の製造方法において、前記還元ガスがギ酸ガスである。
このように構成すると、３００℃より低い温度で半田および半田付け対象物を還元することができる。
本発明によれば、半田付けにおいて治具を用いないため、作業者の負担を軽減するとともに、半田付け工程の時間短縮が可能となり生産効率を向上させることができる。さらに、半田溶接のための熱が奪われることも無い。さらに、仮固定剤は気化するため、半田付け後に残るフラックス残渣等を抑制することができ、半田付け製品は洗浄を必要としない。
本発明の半田付け製品の製造方法を示すフローチャートである。 半田付け装置１の概略構成図である。 本発明の半田付け製品の製造方法のうち、半田付け装置に関わる工程を詳細に示すフローチャートであり、半田付け装置１を用いた場合で説明したものである。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一または相当する部分には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。また、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
［半田付け製品の製造方法概要］
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る半田付け製品の製造方法を説明する。本願の半田付け製品の製造方法は、半田付け装置を用いて半田付けを行う場合の製造方法である。
図１は、半田付け製品の製造方法を示すフローチャートである。本願発明は、（１）半田と仮固定剤の提供工程（２）半田の仮止め工程（４）仮固定剤の気化工程（５）半田と半田付け対象物の還元工程（６）半田溶融工程を備える。さらに、必要に応じて、（３）不活性ガス工程（７）真空破壊工程（８）冷却工程を備えてもよい。
以下に各工程を詳細に説明する。
（１）半田と仮固定剤の提供工程
半田と仮固定剤とを準備する工程である。準備とは、半田と仮固定剤が存在する状態にすればよく、すでにあるものを用意する場合であってもよく、仮固定剤を調製して用意する場合であってもよい。
なお、仮固定剤とは半田を半田付け対象物に仮止めするために用いるものである。
（２）半田の仮止め工程
半田付け対象物に仮固定剤を塗布し、塗布した仮固定剤上に半田を配置し、半田を仮止めする工程である。仮固定剤の塗布方法は特に限定されない。
（３）不活性ガス工程
半田および半田付け対象物を不活性ガス雰囲気下に配置する工程である。不活性ガスとしては、窒素またはアルゴンを挙げることができる。
（４）仮固定剤の気化工程
加熱または減圧（真空）により仮固定剤を気化させる工程である。
例えば、半田付け対象物、仮固定剤、半田を加熱すると、まず仮固定剤の気化が始まる。仮固定剤が気化すると、溶融温度が気化温度よりも高い半田と半田付け対象物は溶融せず、半田と半田付け対象物間には表面の凹凸による間隙が生じる。
（５）半田と半田付け対象物の還元工程
さらに還元温度まで加熱し、仮固定剤を完全に気化させ、同時に還元ガスにより半田と半田付け対象物を還元する工程である。還元は仮固定剤の気化と同時であってもよく、気化後であってもよい。また、還元は、常圧であっても減圧（真空）であってもよい。
ここで還元とは、半田付けの際、半田付け対象物の表面や半田の表面の酸化膜等を除去することである。還元ガスとしては、例えば、ギ酸ガス、カルボン酸のガス、カルボン酸以外の有機酸のガス、有機酸以外の有機化合物のガス、有機化合物以外の他の還元性のガス（例えば水素ガス）を挙げることができる。還元温度を半田の溶融温度よりも低くする観点、および入手容易性の観点から、還元ガスとしてはギ酸ガスが好ましい。
（６）半田溶融工程
さらに半田溶融温度まで加熱し、半田付けを行う工程である。
半田は、前記還元ガスによる還元温度および還元時の気圧において溶融しないものが好ましい。すなわち、半田が溶融する温度は、還元温度よりも高い任意の温度であり、本実施の形態では還元温度よりも１０〜５０℃高い温度であることが好ましい。
（７）真空破壊工程
真空状態で半田を溶融させた場合に、半田溶融後圧力を上げて、半田内部の空洞（ボイド）を圧縮する工程である。この工程により、溶融半田に巻き込まれた空気により半田内に形成したボイドを小さくする、または無くすことができる。
（８）冷却工程
溶融半田を冷却して固化させる工程である。冷却は自然冷却であっても、強制冷却であってもよい。溶融半田の固化により、半田付け製品が製造される。また、本発明の方法では、残渣が存在しないため、半田付け製品の洗浄は不要である。
本発明の仮固定剤の気化温度、半田、半田付け対象物の融点、還元ガスの還元温度は、所定の気圧において、以下の関係を有するものである。「融点」とは、気圧にかかわらず物質が溶融する温度をいう。
仮固定剤の気化温度≦還元温度＜半田、半田付け対象物の融点
［半田］
本願発明では、プリフォーム（成形）半田を用いる。プリフォーム半田を用いるため、ペースト単体での半田付けに比べ半田量を増やすことができる。さらに、プリフォーム半田により、正確な半田量を把握することができる。
なお、本明細書で半田という場合は、プリフォーム半田を指す。
半田の合金組成は特に制限されない。バンプ形成やプリント基板の実装に今日使用されている各種半田合金が使用可能である。例えば、鉛フリー半田として用いられているＳｎ−Ａｇ系半田、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系半田、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系半田、Ｓｎ−Ｃｕ系半田、Ｓｎ−Ｚｎ系半田、Ｓｎ−Ｂｉ系半田等の鉛フリー半田合金を挙げることができる。
半田の形状は、例えば、箔、シート、ワッシャー、リング、ペレット、ディスク、リボン、インゴット（棒）、ワイヤー（線）、粉末（粒）、正方形、長方形、ボール、テープ、等であり、仮固定剤で仮止めできる限り形状は問わない。仮止めのし易さから、箔、ボールの形状が好ましい。半田箔の厚みは、例えば１００μｍ程度である。
［仮固定剤］
仮固定剤は、半田付け対象物に半田を仮止めするものである。例えば、半田箔のように薄くて軽量なものは、仮固定剤として溶剤のみを用いることにより、溶剤の表面張力で箔を仮止めできる。すなわち、仮固定剤は溶剤であってもよい。または、半田の形状によっては溶剤に粘度調整剤を添加したものであってもよい。仮固定剤の粘性は半田を仮止めできる程度に調整すればよく、半田の形状に合わせて粘度調整剤の量を適宜調節する。
このように、溶剤や粘度調整剤は粘度調整の程度により種類や添加量を適宜変更することができる。溶剤や粘度調整剤は、例えば撹拌して混合または加熱しながら撹拌して混合すればよい。
なお、仮固定剤は半田が溶融する気圧・温度で完全に気化するものであり、半田接合後には残渣とならないものが好ましい。
・溶剤
溶剤は、一般に用いられる液体溶剤や高粘性溶剤を用いることができる。例えば、アニリン、アミルアルコール、イソブチルアルコール、エタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルラクテート、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコールプロピルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジメチルスルホキシド、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロパノール、ブチルアルコール、水、２−フェノキシエタノール、１，４−ジオキサン、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール等が挙げられる。前記溶剤は、単独で、あるいは複数種類を混合して用いることができる。溶剤は、入手のし易さ、環境への影響、沸点の低さから、エタノール、プロパノール、水が好ましい。
溶剤は、還元時の気圧・温度以下で気化するものが好ましい。溶剤が気化する温度は、還元温度よりも低いまたは同一の任意の温度であり、例えば０〜１００℃を挙げることができる。雰囲気の圧力を調整する機構により、常圧での沸点が還元温度よりも高い溶剤であっても、溶剤の気化温度を還元温度よりも低くすることができる。このように、溶剤は所定の気圧において還元温度以下で気化するものであればよい。
・粘度調整剤
粘度調整剤は、仮固定剤の粘度調整や物質の固着を促進させる。粘度調整剤は、還元時の気圧・温度以下で気化するものが好ましく、活性物質でない（非イオン性の）ものが好ましい。還元時の温度は、還元ガスの種類により決まるため、還元ガスに合わせて適宜選択する。
例えば、ウレア、シリカ、ポリマー（アクリル酸系、カルボン酸系など）、硬化ひまし油、蜜ロウ、カルナバワックス等が挙げられる。前記粘度調整剤は、単独で、あるいは複数種類を混合して用いることができる。
粘度調整剤を還元時の気圧・温度以下で気化させることができると、粘度調整剤が半田内に残渣として残らず、活性物質ではないため半田付け対象物（金属）を腐食させることもなく、洗浄も不要となるため好ましい。
一例として、還元ガスにギ酸を用いて、還元温度を約２００℃とした場合は、仮固定剤は還元時までに気化すればよい。よって、昇温中に気化させる、または、気化させるための温度保持時間を設けてもよい。なお、ギ酸を用いると他の還元ガスよりも低い温度で還元できるため好ましい。
［半田付け製品の製造方法詳細］
次に、図２の半田付け装置１を用いて、本願の半田付け製品の製造方法のうち装置に関わる工程をより具体的に説明する。しかし、本願発明に用いることのできる装置は半田付け装置１に限られない。
図２は、半田付け装置１の概略構成図である。半田付け装置１は、被接合部材の半田接合が行われる空間である処理空間１１ｓを形成するチャンバ１１を有する処理部１０と、還元ガスとしてのギ酸ガスＦをチャンバ１１に供給するギ酸供給部２０と、半田付け装置１内のギ酸ガスＦを排出する前に無害化させる触媒ユニット３３と、半田付け装置１の動作を制御する制御装置５０と、これらを収容する筐体１００とを備えている。
半田付け装置１は、半田付け対象物としての基板Ｗと電子部品Ｐを、半田Ｓで接合する装置となっている。基板Ｗおよび電子部品Ｐは、共に、表面に金属部分を有しており、当該金属部分が半田を介して導通するように接合されることとなる。まず、チャンバ１１に搬入する前に、基盤Ｗ上に仮固定剤Ａを塗布し半田Ｓを載置して仮固定し、さらに半田Ｓ上に仮固定剤Ａを塗布し電子部品Ｐを載置して仮固定する。このように、基板Ｗおよび電子部品Ｐは、仮固定剤Ａ／半田Ｓ／仮固定剤Ａを挟んだ状態でチャンバ１１に搬入され、チャンバ１１内で仮固定剤Ａを気化させた後、半田Ｓが溶融されて接合される。
以下、基板Ｗ、半田Ｓ、電子部品Ｐが積重されて半田が溶融していない状態のものを被接合部材Ｂ（基板Ｗ、半田Ｓ、電子部品Ｐ）といい、半田Ｓが溶融して基板Ｗと電子部品Ｐとが接合された状態のものを半田付け製品Ｃということとする。
チャンバ１１は、シャッタ１１ｄで搬入出口１１ａを塞ぐことにより、処理空間１１ｓを密閉することができるように構成されている。チャンバ１１は、処理空間１１ｓを、概ね１０Ｐａ（絶対圧力）に減圧しても耐えうるような材料や形状が採用されている。
チャンバ１１の内部には、被接合部材Ｂが載置されるキャリアプレート１２と、キャリアプレート１２を加熱するヒータ１３とが設けられている。
ヒータ１３は、キャリアプレート１２を、半田の溶融温度よりも高い接合温度まで加熱することができるように構成されている。
ギ酸供給部２０は、ギ酸ガスＦをチャンバ１１内に導く。なお、本説明では、還元ガスとしてギ酸ガスＦを用いているが、基板Ｗおよび電子部品Ｐの接合面に生成された金属酸化物を還元することができるものであれば、ギ酸ガスＦ以外の他の還元性のガスであってもよい。本説明では、還元温度を半田の溶融温度よりも低くする観点、および入手容易性の観点から、還元ガスとしてギ酸ガスＦを用いることとしている。
触媒ユニット３３は、半田付け装置１から排出される排出ガスＥ中のギ酸を、環境に影響を与えない程度に無害化させる機器である。なお、気体Ｇは、チャンバ１１から排出されるガスの総称である。
真空ポンプ３１は、チャンバ１１内の圧力を概ね１０Ｐａ（絶対圧力）に減圧することができるようにチャンバ１１内の気体Ｇを排出する減圧ポンプとして配設される。
制御装置５０は、シャッタ１１ｄを開閉させることができるように構成されている。また、制御装置５０は、ヒータ１３のＯＮ−ＯＦＦおよび出力の変更を介して、キャリアプレート１２の加熱を行うことができるように構成されている。また、制御装置５０は、ギ酸ガスＦをチャンバ１１に向けて供給することができるように構成されている。また、制御装置５０は、真空ポンプ３１の発停を制御することができるように構成されている。また、制御装置５０は、後述する半田付け装置１の動作のシーケンスが記憶されている。
引き続き図３を参照して、本発明の実施の形態に係る半田付け製品の製造方法を半田付け装置との関係において詳細に説明する。図３は、半田付け装置１を用いた場合の半田付け製品の半田接合手順を示すフローチャートである。以下の説明で半田付け装置１の構成について言及しているときは、適宜図２を参照することとする。
半田付け装置１に被接合部材Ｂを搬入するため、シャッタ１１ｄを開けるボタン（不図示）を押すと、制御装置５０は、真空ポンプ３１を作動させ、チャンバ１１内の気体Ｇの排気を開始した後（Ｓ１）、シャッタ１１ｄを開にする。併せて、キャリアプレート１２の大部分がチャンバ１１の外側に出るようにキャリアプレート１２を移動させる。シャッタ１１ｄを開ける前にチャンバ１１内の気体Ｇをチャンバ１１から排出させることで、シャッタ１１ｄを開けてもチャンバ１１内の気体Ｇが搬入出口１１ａを介して半田付け装置１の外に流出することを防ぐことができる。シャッタ１１ｄが開になり、キャリアプレート１２の大部分がチャンバ１１の外側に出て、キャリアプレート１２に被接合部材Ｂが載置されたら、キャリアプレート１２のチャンバ１１内への移動に伴って被接合部材Ｂがチャンバ１１内に搬入される（被接合部材搬入工程：Ｓ２）。
被接合部材Ｂがチャンバ１１内に搬入されたら、制御装置５０は、シャッタ１１ｄを閉じて、チャンバ１１内を密閉する。次に、シャッタ１１ｄが開の時にチャンバ１１内に流入した大気を除去し、不活性ガスの雰囲気とするため、制御装置５０は、チャンバ１１内の気体Ｇの排気を行い、その後不活性ガスＮを導入する。この工程を繰り返すことにより、チャンバ１１内の酸素濃度を低下させる（不活性ガス置換工程：Ｓ３）。酸素濃度は５ｐｐｍ以下が好ましい。不活性ガスＮは、例えば窒素ガスである。
次に制御装置５０は、ヒータ１３をＯＮにして、キャリアプレート１２の温度、ひいては被接合部材Ｂの温度を、仮固定剤Ａが気化（蒸発）する温度に昇温する（Ｓ４）。気化する温度まで昇温するにつれて仮固定剤Ａが蒸発し被接合部材Ｂから除去される。本実施の形態では、仮固定剤Ａの蒸発を促進するため、チャンバ１１内の圧力を真空に（減圧）することができる。
本実施の形態では、気化する温度が還元温度よりも低い場合で説明しているが、気化する温度は下記の還元温度と同一でもよい。同一の場合は、仮固定剤Ａの一部の蒸発と被接合部材Ｂの還元が同時に起こることになる。すなわち、（Ｓ４）工程と次工程である（Ｓ５）工程および（Ｓ６）工程が並行する場合が存在する。
次に制御装置５０は、ヒータ１３をＯＮに維持して、キャリアプレート１２の温度、ひいては被接合部材Ｂの温度を還元温度に昇温する（Ｓ５）。還元温度は、ギ酸によって被接合部材Ｂの酸化物が還元される温度である。還元温度まで昇温が完了したら、制御装置５０は、ギ酸ガスＦをギ酸供給部２０からチャンバ１１内に供給する（Ｓ６）。ここで、本実施の形態では、還元温度は半田Ｓの溶融温度よりも低くなっているため、半田Ｓは溶融せず、仮固定剤Ａの気化により形成された間隙にギ酸ガスが浸入し、被接合部材Ｂが半田接合される前に酸化膜を好適に除去する。ギ酸ガスＦの供給を、チャンバ１１内を真空にしてから行うことにより、間隙にギ酸ガスＦが浸入し易くなる。被接合部材Ｂの温度を還元温度に昇温する工程（Ｓ５）およびギ酸ガスＦをチャンバ１１内に供給する工程（Ｓ６）が還元工程に相当する。
還元工程（Ｓ５、Ｓ６）が終了したら、チャンバ１１内のギ酸ガスＦ雰囲気を維持したまま、ヒータ１３の出力を上げて、キャリアプレート１２の温度、ひいては被接合部材Ｂの温度を接合温度に昇温して半田を溶融させ、被接合部材Ｂの半田接合を行う（接合工程：Ｓ７）。接合温度は、半田Ｓの溶融温度よりも高い任意の温度であり、本実施の形態では溶融温度よりも３０〜５０℃高い温度としている。
被接合部材Ｂの半田接合を行ったら、制御装置５０は、ヒータ１３をＯＦＦにすると共に、真空ポンプ３１の作動およびメイン排気弁４１ｖを開にすることで、チャンバ１１内の真空を破壊し、チャンバ１１内からギ酸ガスＦを排出する（Ｓ８）。チャンバ１１内から排出されたギ酸ガスＦは、触媒ユニット３３に流入する。ギ酸ガスＦは、触媒ユニット３３でギ酸が分解され、ギ酸の濃度が所定の濃度以下に低減されて無害化され、排出ガスＥとして半田付け装置１から排出される（Ｓ９）。なお、ヒータ１３をＯＦＦにする（冷却を開始する）ことで、被接合部材Ｂの温度が低下し、融点未満になると、半田が固まって、半田付け製品Ｃとなる。このとき、キャリアプレート１２を強制的に冷却することで、半田の固化を早めてもよい。
半田付け製品Ｃがチャンバ１１から搬出されたら（Ｓ１０）、制御装置５０は、連続運転が行われるか否かを判断する（Ｓ１１）。連続運転が行われる場合は、チャンバ１１内の気体Ｇの排気を行う工程（Ｓ１）に戻る。他方、連続運転が行われない場合は、メンテナンス運転を行う（Ｓ１２）。
以上で説明したように、半田付け装置１によれば、筐体１００に、処理部１０、ギ酸供給部２０、触媒ユニット３３、制御装置５０等、真空中で半田接合を行うのに要する機器が収容されているので、ギ酸ガスＦを用いた半田接合を適切に半田付け装置１内で完結させることができる。また、本実施の形態に係る半田付け製品Ｃの製造方法によれば、半田Ｓ、仮固定剤Ａ、ギ酸ガスＦを用いて適切な真空半田付けを行うことができる。
以上の説明では、被接合部材Ｂとして、半田Ｓとともに基板Ｗ、電子部品Ｐを用いて説明したが、被接合部材は、半田接合に適した金属部分を表面に有する部材であれば、基板Ｗや電子部品Ｐ以外の部材であってもよい。
また以上の説明では、被接合部材Ｂを、ギ酸ガスＦの雰囲気下で接合温度に昇温し溶融接合することとしたが、真空（例えば１００Ｐａ（絶対圧力）程度）中で接合温度に昇温して溶融接合することとしてもよい。被接合部材Ｂを真空中で溶融接合する場合は、処理排出工程（Ｓ８、Ｓ９）が、還元工程（Ｓ５、Ｓ６）の後に行われることとなる。
また以上の説明では、被接合部材Ｂを、真空（例えば１００Ｐａ（絶対圧力）程度）中で還元温度に昇温して還元することとしたが、真空とせずに常圧で還元工程（Ｓ５、Ｓ６）および接合工程（Ｓ７）を行い半田接合してもよい。
本願の半田付け製品の製造方法は、さらに半田接合が完了した半田付け対象物をコーティングするコーティング工程を備えてもよい。本発明による半田接合では、残渣が無いためコーティング剤との密着性に問題が生じない。よって、コーティング工程によりコーティングすることにより、半田付け部が保護される。
以上のとおり、本願発明は仮固定剤を用いて半田付け対象物としての被接合部材を仮固定した後、半田接合を行う。よって、治具を用いて半田接合を行っていた従来法に比べ、極めて容易に半田接合を行うことができる。
１ 半田付け装置
１１ チャンバ
１１ｓ 処理空間
２０ ギ酸供給部
３１ 真空ポンプ
３３ 触媒ユニット
４１ｖ メイン排気弁
５０ 制御装置
１００ 筐体
Ａ 仮固定剤
Ｂ 被接合部材
Ｃ 半田付け製品
Ｆ 還元ガス、ギ酸ガス
Ｇ 気体
Ｎ 不活性ガス
Ｐ 電子部品
Ｓ 半田
Ｗ 基板

Claims (8)

  1. 半田と、前記半田を仮止めする仮固定剤とを提供する提供工程と；
    前記仮固定剤で前記半田を半田付け対象物に仮止めする仮止工程と；
    前記半田を仮止めした半田付け対象物を、真空中に置くか、または、前記半田が溶融する温度よりも低い所定の温度に加熱して、前記仮固定剤を気化させ前記半田と前記半田付け対象物の間に間隙を生じさせる気化工程と；
    前記気化工程に並行して、またはその後に、前記半田が溶融する温度よりも低い所定の温度で、前記気化工程により残された前記半田と前記半田付け対象物を還元ガスで還元する還元工程と；
    前記還元工程の後に、前記半田付け対象物を前記半田が溶融する温度以上の所定の温度に加熱して前記半田を溶融する半田溶融工程を備える；
    半田付け製品の製造方法。
  2. 前記気化工程前に、前記半田を仮止めした半田付け対象物を不活性ガス中に置く不活性ガス工程をさらに備える；
    請求項１に記載の半田付け製品の製造方法。
  3. 前記気化工程は、前記半田付け対象物が真空中にある状態で加熱して、前記仮固定剤を気化させる、
    請求項１または請求項２に記載の半田付け製品の製造方法。
  4. 前記還元工程は、前記半田付け対象物が真空中にある状態で、前記間隙に還元ガスを導入し、前記半田付け対象物を還元する、
    請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半田付け製品の製造方法。
  5. 前記半田溶融工程は、前記半田付け対象物が真空中にある状態で、前記半田付け対象物を半田が溶融する温度以上に加熱して前記半田を溶融し、
    前記溶融後、圧力を上げて、前記半田内部の空洞（ボイド）を圧縮して小さくする、または無くすために、前記真空を破壊する真空破壊工程と；
    前記真空破壊工程の後に、前記半田付け対象物を冷却する冷却工程をさらに備える；
    請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半田付け製品の製造方法。
  6. 前記半田がプリフォーム半田であり、
    前記仮固定剤が溶剤および粘度調整剤を含み、
    前記仮固定剤の沸点が前記半田の溶融温度よりも低い、
    請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半田付け製品の製造方法。
  7. 前記半田がプリフォーム半田であり、
    前記仮固定剤が溶剤であり、
    前記溶剤の沸点が前記半田の溶融温度よりも低い、
    請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半田付け製品の製造方法。
  8. 前記還元ガスがギ酸ガスである、
    請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の半田付け製品の製造方法。
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