JP4263761B1 - 減圧式加熱装置とその加熱方法および電子製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 減圧下で対象物を加熱する工程において，対象物の実際の温度を全ての工程にわたって管理し，実際の温度を基に対象物の最適な加熱を行うことができる減圧式加熱装置とその加熱方法及びそれらを用いて半田接合を行う電子製品の製造方法を提供すること。
【解決手段】 大気圧の還元ガスの雰囲気中で，接触式温度測定部の測定値により非接触式温度測定部における放射率の設定の調整と対象物の温度制御とをしつつ，予熱温度まで対象物を加熱する（時刻ｔ０〜時刻ｔ１）。減圧する（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）。減圧下で，予熱温度までの加熱過程にて放射率の設定が調整された非接触式温度測定部の測定値により対象物の温度制御をしつつ，加熱処理温度まで対象物をさらに加熱する（時刻ｔ２〜時刻ｔ５）。対象物の加熱処理温度を維持しつつ，雰囲気の圧力を大気圧まで戻す（時刻ｔ５〜時刻ｔ６）。大気圧下で，対象物の温度を下げる（時刻ｔ６〜時刻ｔ７）。
【選択図】図７

Description

本発明は，減圧した状態の下で対象物を加熱する加熱技術に関する。たとえば，減圧下で基板と電子部品とを半田接合する加熱装置とその加熱方法に関する。さらに，その加熱装置による電子製品の製造方法に関するものである。

第一の接合部材（たとえば，基板）と第二の接合部材（たとえば，電子部品）とを半田接合して製造される電子製品の製造方法には，第一の接合部材に半田を供給し，その上に第二の接合部材を載せ，加熱装置内で加熱して半田接合するものがある。しかし，このような加熱方法による半田接合では，半田接合部に空孔（以下ボイドという）が生じることがある。このボイドの存在により，接合部が剥離を引き起こしたり，第二の接合部材（電子部品）から第一の接合部材（基板）への放熱効率が減少したりすることがある。

このため，ボイドによる製品品質の劣化を回避するために，減圧下で半田接合する減圧式加熱装置を用いることがある。減圧することにより，半田内部にガスが取り込まれ，仮にボイドが生じたとしても，不活性ガスなどを供給して雰囲気を大気圧に戻す際にボイドが収縮するためである。このように，減圧下で半田接合を行う電子製品の製造方法が特許文献１に開示されている。

特開２００５−２０５４１８

ところで，減圧式加熱装置による電子製品の製造では，製造される電子製品の品質を確保するために炉内の加熱器温度等を制御している。電子部品の温度が高くなりすぎれば，電子部品の特性変化のおそれが生じる一方，半田の温度が十分でなければ，好適な半田接合を行うことができないからである。このため，電子部品の特性と半田接合とを保証するには，雰囲気温度よりも，対象物の実際の温度を把握することが望ましい。

しかしながら，減圧式加熱装置による電子製品の製造方法では，加熱装置内の圧力が変化するため対象物の温度を正確に測定することは困難である。接触式温度計により，図１のように対象物の温度を測定する場合，図２（図１の領域IIの拡大図）のように対象物と接触式温度計との間に空隙ができるためである。

これにより，減圧時には以下の問題が発生する。間隙における雰囲気ガスが減圧されるのに伴って間隙の熱伝導率が下がり，変化するため，対象物の実際の温度と接触式温度計により測定された温度とにずれが生ずる。この熱伝導率の変化により，接触式温度計により測定される温度は対象物の実際の温度よりも低くなる。このため，接触式温度計の測定値により対象物の加熱条件を制御した場合，対象物の温度が目標値より上昇してしまうことがあった。

一方，放射温度計を用いたとしてもそれのみで対象物の正確な温度を測定できるものではない。なぜなら，半田の固相線未満の温度（予熱目標温度）まで大気圧下で加熱した後，この温度でしばらく保持するという予熱を行うが，還元ガス中での予熱により，対象物の表面が還元されて清浄化する。これに伴い，対象物の表面状態が変化するからである。対象物の清浄化前に合わせて放射温度計の放射率が設定されていたら，対象物の表面状態の変化に伴い測定温度が実際の対象物の温度と乖離するのである。つまり，圧力および対象物の表面状態が変化する場合，接触式温度計又は放射温度計をそれぞれ単独で用いたとしても対象物の温度を正確に測ることは困難なのである。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，減圧下で対象物を加熱する工程において，対象物の実際の温度を全ての工程にわたって管理し，実際の温度を基に対象物の最適な加熱を行うことができる減圧式加熱装置とその加熱方法及びそれらを用いて半田接合を行う電子製品の製造方法を提供することである。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の減圧式加熱装置は，排気口が形成された加熱処理室を有し，前記加熱処理室内に配置された加熱対象物を，大気圧下で予熱温度まで予熱し，減圧下で前記予熱温度より高い温度まで加熱処理する減圧式加熱装置において，前記加熱処理室内の加熱対象物を加熱する加熱器と，前記加熱処理室内の加熱対象物の温度を接触して測定する接触式温度測定部と，前記加熱処理室内の加熱対象物の温度を非接触で測定する非接触式温度測定部と，前記加熱器の制御および前記非接触式温度測定部の調整を行う制御部を有し，前記制御部は，大気圧下での予熱の際に，前記接触式温度測定部の測定値に対して前記非接触式温度測定部の測定値の誤差がなくなるように前記非接触式温度測定部を調整し，減圧下での加熱処理の際に，その調整された状態での前記非接触式温度測定部の測定値に基づいて前記加熱器を制御することを特徴とするものである。かかる減圧式加熱装置は，大気圧下はもちろん，減圧下においても加熱対象物の温度を正確に測定し，加熱対象物の実際の温度に基づいた正確な温度管理の下で加熱対象物の加熱処理を行うことができる。

上記に記載の減圧式加熱装置において，前記非接触式温度測定部は，加熱対象物から放射される赤外線を検出する放射温度計であり，前記制御部は，大気圧下での予熱の際に，前記放射温度計における放射率の設定を調整するとよい。減圧下においても，加熱対象物の温度を正確に測定することができるからである。

上記に記載の減圧式加熱装置において，前記非接触式温度測定部は，加熱対象物から放射される赤外線を検出する放射温度計であり，前記制御部は，大気圧下での予熱の際に，前記放射温度計の出力値の補正係数を調整してもよい。加熱対象物の実際の温度を正確に測定することができることに変わりはないからである。

上記に記載の減圧式加熱装置において，前記加熱処理室にガス導入口が形成されており，大気圧下での予熱を，前記加熱処理室の内部に還元性の雰囲気ガスを導入した状態で行うとなおよい。加熱対象物の表面で還元反応が起こり，清浄化されるからである。

上記に記載の減圧式加熱装置において，前記ガス導入口を通して前記加熱処理室内に還元性の雰囲気ガスを導入するガス供給部を有するとよい。これにより，加熱処理室内部に還元性の雰囲気ガスを導入することができるからである。

上記に記載の減圧式加熱装置において，前記排気口に接続され，前記加熱処理室の内部を排気して減圧する排気装置を有するとよい。これにより，加熱処理室内部の圧力を低下させることができるからである。

また，本発明の加熱方法は，接触式温度測定部と非接触式温度測定部とにより温度制御しつつ対象物を加熱する加熱方法であって，大気圧の還元ガスの雰囲気中で，前記接触式温度測定部の測定値により前記非接触式温度測定部における放射率の設定の調整と前記対象物の温度制御とをしつつ，加熱処理温度よりも低い予熱温度まで前記対象物を加熱し，減圧下で，前記予熱温度までの加熱過程にて放射率の設定が調整された前記非接触式温度測定部の測定値により前記対象物の温度制御をしつつ，加熱処理温度まで前記対象物をさらに加熱することを特徴とするものである。かかる加熱方法は，雰囲気の圧力の変化や対象物の清浄化の影響を受けることなく，対象物を厳密に温度管理しながら加熱することができる。

また，本発明の電子製品の製造方法は，複数の接合部材からなる対象物を，減圧下で加熱して半田接合する電子製品の製造方法であって，大気圧の還元ガスの雰囲気中で，接触式温度測定部の測定値により非接触式温度測定部における放射率の設定の調整と前記対象物の温度制御とをしつつ，半田が溶融するに至らない予熱温度まで前記対象物を加熱し，減圧し，減圧下で，前記予熱温度までの加熱過程にて放射率の設定が調整された前記非接触式温度測定部の測定値により前記対象物の温度制御をしつつ，半田が溶融する加熱処理温度まで前記対象物をさらに加熱し，前記対象物の加熱処理温度を維持しつつ，雰囲気の圧力を大気圧まで戻し，大気圧下で，半田を凝固させて前記対象物を半田接合することを特徴とするものである。かかる電子製品の製造方法は，半田接合を行う対象物の温度を厳密に管理して半田接合を行うことができる。また，半田の内部にボイドを生じにくい。さらに，電子部品の特性変化を予防できる。

本発明によれば，減圧下で対象物を加熱する工程において，対象物の実際の温度を全ての工程にわたって管理し，実際の温度を基に対象物の最適な加熱を行うことができる減圧式加熱装置とその加熱方法及びそれらを用いて半田接合を行う電子製品の製造方法が提供されている。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，減圧式加熱装置とその加熱方法およびそれらを用いた電子製品の製造方法について，本発明を具体化したものである。

まず，本形態の減圧式加熱装置について説明する。図３に示すように，減圧式加熱装置１００は，導入口１４０と，排気口１５０と，接触式温度測定部１１０と，放射温度計１２０と，加熱器１３０と，シリンダ１３１と，石英窓１６０と，チャンバー１９０とを有している。

減圧式加熱装置１００は，チャンバー１９０内部で加熱対象物の加熱処理を行うものである。チャンバー１９０は，加熱処理時には密閉され，雰囲気置換時には排気口１５０と導入口１４０とにより，チャンバー１９０内部の雰囲気が置換される加熱処理室である。また，チャンバー１９０内部は，圧力を調整することができるようになっている。つまり，チャンバー１９０は，排気口１５０からガスを排出させることにより減圧され，導入口１４０からガスを流入させることにより大気圧に復圧されるのである。なお，排気口１５０には，真空ポンプ等の排気装置３５０が接続され，導入口１４０には，還元性ガス及び不活性ガス等を供給するガス供給部３４０が接続された状態で使用されるものである。

減圧式加熱装置１００を半田接合に適用した場合について図４により説明する。減圧式加熱装置１００は上記のように減圧された減圧式加熱装置１００内で基板１０と電子部品２０と半田３０とを加熱し，半田３０を溶融させ，基板１０と電子部品２０とを接合するためのものである。

加熱器１３０は，基板１０に接触して加熱するものである。シリンダ１３１は，加熱器１３０を上下に動かすための昇降機構である。昇降機構としては，シリンダのみに限定するものではなく，テーブル状の被昇降部材を昇降可能なものは全て適用可能である。また，昇降機構を，加熱器１３０ではなく，接触式温度測定部１１０に接続するようにしてもよい。接触式温度測定部１１０は，基板１０に接触して接触箇所の温度を測定するためのものである。また，接触式温度測定部１１０の先端では図２のように対象物との間に間隙ができている。放射温度計１２０は，接触することなしに基板１０の表面温度を測定するための赤外線式の非接触式温度測定部である。石英窓１６０は，基板１０から放射される赤外線を放射温度計１２０が検出できるように設けられた窓である。ここでいう非接触式温度測定部とは，後述する予熱前後における基板１０の表面状態の変化に伴い，正確な温度と測定温度との間に温度誤差が生じるような非接触式温度センサであれば，赤外線式に限定するものではない。

ここで，減圧式加熱装置１００による電子製品の製造方法について図４と図５により説明する。本形態に係る電子製品の製造方法は，２段階で加熱を行う。第１段階の加熱（予熱段階）により，不活性ガスと還元ガスの混合ガス雰囲気中，大気圧下で，基板１０の予熱目標温度まで加熱される。この予熱時に，基板１０の配線の表面が還元され，半田３０の濡れ性が向上する。このため，好適な半田接合を行うことができる。その後，予熱目標温度を保ったまま圧力Ｐ１（例えば１０ｋＰａ以下）まで減圧される。

また，第２段階の加熱は減圧下で行う。減圧下で半田接合を行うことにより，ボイドを発生させないためである。仮に，減圧下でボイドが発生しても，減圧式加熱装置１００の内圧を大気圧に戻したときにはボイドが収縮しているはずである。この加熱の後，減圧式加熱装置１００の内部を大気圧に戻してから，温度を下げて半田３０を凝固させるのである。

ここで，基板１０の予熱目標温度は基板１０を予熱する際の第１段階の加熱の目標温度であり，半田３０が溶融し始めないよう，半田３０の固相線温度よりも低く設定する。基板１０の到達目標温度は半田３０が十分溶融して濡れ広がるように，半田３０の液相線温度よりも高い温度に設定する。ただし，電子部品２０の耐熱温度を超えてはならない。なお，ここで使用する半田３０の固相線温度は約２３５℃であり，半田３０の液相線温度は約２４０℃である。

まず，基板１０に半田３０と電子部品２０とを載せた対象物を減圧式加熱装置１００に入れる。対象物は加熱器１３０の上に載せられる。この後，減圧式加熱装置１００の内部には，窒素等の不活性ガスに水素等の還元ガスを混合したものが入れられる。雰囲気置換後の減圧式加熱装置１００の内部の圧力は大気圧とほぼ同じである。

次に，シリンダ１３１により加熱器１３０を上昇させる。基板１０が接触式温度測定部１１０に接触したところで加熱器１３０の上昇を停止する。

（時刻ｔ０）
この後，第１段階の加熱を行う。加熱器１３０により基板１０を加熱し始めた時刻をｔ０とする。

（時刻ｔ０〜時刻ｔ１）
時刻ｔ０の後，大気圧下で加熱器１３０により基板１０を加熱する。半田３０と電子部品２０とは基板１０を介して加熱される。雰囲気が還元ガスに置換されているため，この期間の加熱により，基板１０および半田３０および電子部品２０の酸化した表面で還元反応が生じる。この清浄化により，半田３０に対する基板１０の表面の濡れ性が向上する。

（時刻ｔ１）
基板１０が予熱目標温度に達した時刻をｔ１とする。このとき，半田３０は固相線温度に達していないので，まだ溶融していない。また，基板１０および半田３０および電子部品２０の清浄化が進んだ状態となっている。

（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）
時刻ｔ１の後，排気口１５０から減圧式加熱装置１００内のガスを外部に排出させる。このため，減圧式加熱装置１００の内部の圧力は下がる。なお，基板１０の温度は時刻ｔ１における基板１０の温度とほぼ同じである。

（時刻ｔ２）
減圧式加熱装置１００の内部の減圧ができたところで，排気口１５０からのガスの排出を止める。この時刻をｔ２とする。

（時刻ｔ２〜時刻ｔ５）
時刻ｔ２の後，第２段階の加熱を始める。この際，減圧式加熱装置１００の内部を減圧した状態のまま，加熱を行う。

（時刻ｔ３）
基板１０の温度が半田３０の固相線温度に達した時刻をｔ３とする。ここで，半田３０と電子部品２０とは基板１０とほぼ同じ温度に達しているはずである。このため，半田３０は溶融し始める。

（時刻ｔ４）
基板１０の温度が半田３０の液相線温度に達した時刻をｔ４とする。ここで，半田３０と電子部品２０とは基板１０とほぼ同じ温度に達しているはずである。このため，半田３０はほぼ全て溶融した状態になっている。

（時刻ｔ５）
基板１０が到達目標温度に達した時刻をｔ５とする。時刻ｔ５で，加熱器１３０による加熱を停止する。このとき，半田３０は完全に溶融し濡れ広がっている。ここで，仮に半田３０の内部にボイドが発生していても，ボイドの内圧は減圧式加熱装置１００の内部の圧力とほぼ同じである。

（時刻ｔ５〜時刻ｔ６）
時刻ｔ５の後，基板１０の温度を一定に保ちつつ，導入口１４０から減圧式加熱装置１００に不活性ガス又はそれに還元ガスを混入したものを少しずつ流入させる。このため，炉内の圧力は徐々に上昇する。ここで，半田３０は溶融したままの状態である。仮に半田３０の内部にボイドが発生していた場合，減圧式加熱装置１００の内部の圧力の上昇に伴い，ボイドは収縮する。

（時刻ｔ６）
減圧式加熱装置１００の内部の圧力がほぼ大気圧となったところで導入口１４０からのガスの流入を止める。この時刻をｔ６とする。このとき，半田３０は溶融した状態である。時刻ｔ２から時刻ｔ５にかけて半田３０の内部にボイドが生じていれば，既に収縮し終えた状態になっている。

（時刻ｔ６〜時刻ｔ７）
時刻ｔ６の後，大気圧を維持したまま基板１０の温度を下降させる。これにより，半田３０は凝固する。

（時刻ｔ７）
基板１０の温度が常温に達した時刻をｔ７とする。このときまでには，半田３０は凝固している。ここでは基板１０が常温となる時刻をｔ７としたが，半田３０の固相線温度より十分下がっていれば，常温でなくともよい。時刻ｔ７よりも後に，基板１０を減圧式加熱装置１００から取り出す。

以上により，基板１０と電子部品２０との半田接合が終了した。

ここで，本形態に係る減圧式加熱装置１００の加熱過程における温度制御方法について説明する。図６は，減圧式加熱装置１００の温度制御システム２００を説明するブロック図である。減圧式加熱装置１００の温度制御システム２００は，制御部１８０と，接触式温度測定部温度指示計１１２と，放射温度計コントローラ１２１と，ヒータコントローラ１７０とにより構成されている。

制御部１８０は，減圧式加熱装置１００内の温度制御及び圧力制御並びに雰囲気置換を行うものである。接触式温度測定部温度指示計１１２は，接触式温度測定部１１０により測定された温度を表示し，制御部１８０に温度データを送るためのものである。放射温度計コントローラ１２１は，放射温度計１２０により測定された温度データを制御部１８０に送るためのものである。ヒータコントローラ１７０は，加熱器１３０による基板１０を加熱する出力を制御するものである。

減圧式加熱装置１００の温度制御システム２００による温度制御方法について図６とともに図７により説明する。

時刻ｔ０では，接触式温度測定部１１０が基板１０と接触している。接触式温度測定部１１０は，基板１０との接触箇所の温度を測定する。接触式温度測定部１１０で測定した温度は接触式温度測定部温度指示計１１２へと送られる。さらに，接触式温度測定部温度指示計１１２から制御部１８０へと，接触式温度測定部１１０により測定した温度が送られる。

一方，放射温度計１２０によっても基板１０の表面温度を測定する。放射温度計１２０で測定した温度は放射温度計コントローラ１２１へと送られる。さらに，放射温度計コントローラ１２１から制御部１８０へと，放射温度計１２０により測定した温度が送られる。

つまり，制御部１８０は，接触式温度測定部１１０と放射温度計１２０との双方により測定された基板１０の温度を受け取るのである。

時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて基板１０の予熱が行われる。還元雰囲気にしてあるため，この予熱により基板１０の清浄化が充分に進む。これにより，基板１０の表面からの赤外線の放射率が変化する。このため，放射温度計１２０は清浄化前の放射率の設定のままでは，基板１０の正確な温度を測定することができない。一方，減圧式加熱装置１００の内部の圧力は大気圧にほぼ等しい。このため，接触式温度測定部１１０により正確な温度を測定することができる。ゆえに，時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて，制御部１８０は基板１０の温度として接触式温度測定部１１０により測定された値を用いるのである。

時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間において，制御部１８０は接触式温度測定部１１０の温度を採用する一方，放射温度計１２０における放射率の設定を調整する。制御部１８０は，接触式温度測定部１１０により測定された温度と同一の温度を放射温度計１２０が出力するように，放射温度計１２０に設定すべき放射率を計算する。

この計算された放射率を，放射温度計コントローラ１２１にフィードバックするのである。これにより，基板１０の清浄化に対応した放射率が新たに放射温度計１２０に設定される。この放射率を調整した放射温度計１２０を用いることで，基板１０の実際の温度を正確に測定できる。なお，調整が済んだ後では，大気圧下でも減圧下でも清浄化された基板１０の温度を放射温度計１２０により測定できる。

時刻ｔ１の後，減圧式加熱装置１００の内部の圧力は減少する。この期間には，接触式温度測定部１１０により測定された温度は基板１０の実際の温度より低い値を示すようになる。前述したように図２に示す間隙があり，ガスの熱伝導率が減少するからである。

このため，時刻ｔ１より後には，接触式温度測定部１１０に代えて，放射率を調整した放射温度計１２０により測定した基板１０の温度を採用する。この放射温度計１２０により測定した温度を基に，加熱器１３０の加熱条件を設定する。また，放射温度計１２０より測定した基板１０の温度が到達目標温度に達したときの時刻をｔ５と設定する。

時刻ｔ６では，減圧式加熱装置１００の内部の圧力は大気圧にほぼ等しくなっている。このため，再び接触式温度測定部１１０により基板１０の温度を測定するのである。時刻ｔ６の後は，接触式温度測定部１１０により基板１０の温度を測定すればよい。

また，時刻ｔ６において，放射温度計１２０により測定していた基板１０の温度（時刻ｔ１〜時刻ｔ６の間における基板１０の測定温度）が正確だったかどうかを，接触式温度測定部１１０の測定値により確認することができる。ここで，時刻ｔ６において，接触式温度測定部１１０と放射温度計１２０との測定温度に差があった場合について以下に説明する。

時刻ｔ６における接触式温度測定部１１０と放射温度計１２０とによる測定温度の差は，時刻ｔ１から時刻ｔ６にかけて，基板表面の清浄化がさらに進んだため生じると考えられる。ただし，時刻ｔ０から時刻ｔ１における予熱により清浄化はかなり進んでおり，さらに減圧下のため還元ガスの濃度が低いため，この測定温度の差は大きくないはずである。

そこで，放射温度計１２０の放射率をさらに補正することにより，次回以降は，対象物の温度をより正確に測定することができる。時刻ｔ６では，減圧式加熱装置１００の内部の圧力がほぼ大気圧となっているため，接触式温度測定部１１０により正確な測定値が得られる。このため，時刻ｔ６において放射温度計１２０に設定されるべき放射率を求めることができる。一方，時刻ｔ１においても，前述した温度制御方法により放射温度計１２０に設定されるべき放射率が分かっている。また，時刻ｔ１から時刻ｔ６の途中で，放射率が急に変化する理由も見当たらない。

ゆえに，時刻ｔ１から時刻ｔ６にかけて，時刻ｔ１で設定すべき放射率から時刻ｔ６で設定すべき放射率へと，徐々に放射率を変化させるのである。ここで，時刻ｔ１と時刻ｔ６とに設定すべき放射率の差は大きくない。

このように，時刻ｔ１から時刻ｔ６にかけての基板１０の放射率の変化に合わせて，放射温度計１２０における放射率の設定を追従させて変化させていくことができる。これにより，次回以降は時刻ｔ１から時刻ｔ６にかけて，より正確な温度に基づいて対象物を加熱することができる。

上記のように，基板１０の温度の測定を，時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて接触式温度測定部１１０により行い，時刻ｔ１から時刻ｔ６にかけて放射率を調整した放射温度計１２０により行い，時刻ｔ６から時刻ｔ７にかけて再び接触式温度測定部１１０により行うのである。つまり，減圧式加熱装置１００の内部の圧力が大気圧にほぼ等しいときは接触式温度測定部１１０により測定した基板１０の温度を採用し，大気圧より低くなっているときは放射温度計１２０により測定した基板１０の温度を採用するのである。

以上により，基板１０の実際の温度を測定し，基板１０の加熱条件にフィードバックし，最適な温度プロファイルに沿って基板１０と電子部品２０とを半田接合できる減圧式加熱装置１００とその加熱方法およびそれらを用いた電子製品の製造方法が実現されている。

ここで，本形態との比較のために，接触式温度測定部１１０により測定される温度のみに基づいて加熱器１３０の加熱条件を制御した場合について，図８により説明する。なお，参考のために放射率の調整を行わない放射温度計１２０により測定された温度も図８に示す。

時刻ｔ１に至った後，減圧式加熱装置１００の内部の圧力が減少したときに，接触式温度測定部１１０により測定される温度と，基板１０の正確な温度との間でずれが生じる。これは，上述したように図２に示す間隙があり，減圧によって間隙部のガスの熱伝導率が減少するからである。このため，接触式温度測定部１１０により測定した基板１０の温度は，基板１０の実際の温度よりも低くなっている。

ゆえに，接触式温度測定部１１０のみで減圧式加熱装置１００の温度制御を行った場合，基板１０の温度が到達目標温度になったと判断して，加熱器１３０による基板１０の加熱を停止した時には既に，基板１０の実際の温度は，到達目標温度を超えていることになる。

このため，電子部品２０の温度が耐熱温度を超え，特性変化を起こすおそれがある。また，時刻ｔ５において基板１０が実際何度に達していたか把握することができない。つまり，電子部品２０が何度に達していたか把握できないのである。さらに，接触式温度測定部１１０の基板１０への接触状態の再現性によるばらつきもある。このような外乱により，製品の品質を管理することが困難となるのである。

一方，放射温度計１２０のみによる測定においても，基板１０の実際の温度を測定できない。なお，本形態においてはそのような弊害はない。

上記において，加熱対象物の実際の温度を測定するに際し，放射温度計１２０の放射率の調整を行った。しかしながら，放射温度計１２０の放射率の調整を行わずに加熱対象物の実際の温度を測定することもできる。たとえば，放射率の調整を行っていない放射温度計１２０の温度の出力値を制御部１８０により補正する場合が挙げられる。

まず，時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけての加熱対象物の予熱の際に，接触式温度測定部１１０の測定値と放射温度計１２０の測定値とから，放射温度計１２０の出力値を補正するための補正係数を予め求めておく。この補正係数を用いることにより，時刻ｔ１〜時刻ｔ６にかけて加熱対象物の実際の温度を，放射温度計１２０により測定することができる。これにより，第１の形態と同様の効果を得ることができる。

以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係る減圧式加熱装置では，接触式温度測定部と非接触式温度測定部とを併用した。大気圧下では，接触式温度測定部により測定した基板の温度を基に基板を加熱し，減圧下では，非接触式温度測定部により測定した基板の温度を基に基板を加熱するのである。

その結果，加熱装置内の圧力の変化，清浄化による基板の表面状態の変化に対応して，全ての工程において基板の温度を管理して基板を加熱することができるようになった。これにより，厳密な温度管理の下で，ボイドの発生を抑制しつつ基板と電子部品とを半田接合できる減圧式加熱装置が実現されている。

このため，加熱器温度ではなく，基板の実際の温度により加熱を制御することができるようになった。また，測定された基板の実際の温度が，次の工程に移行するためのシグナルともなっている。ゆえに，製品の品質にばらつきのない電子製品の製造が可能となった。このため，雰囲気置換工程を有する半導体素子の基板への半田接合も高い信頼性の下で行うことができるようになった。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，半田接合する対象物は基板と電子部品でなくともよい。冷却部材と基板であってもかまわない。さらに，冷却部材と基板と電子部品とを一度に半田接合することもできる。

また，接触式温度測定部温度指示計１１２と放射温度計コントローラ１２１とヒータコントローラ１７０とが制御部１８０によって全て担われていても構わない。奏する効果に変わりはないからである。

加熱器は，接触式でなくてもよい。ランプヒータや対象物によっては誘導コイルなどでも構わない。また，熱風を用いてもよい。また，半田３０が溶融して加熱装置内が大気圧に戻った後は，冷却を別の炉に移して行ってもよい。また，半田の液相線温度，固相線温度は例示であり，使用する半田の種類によるものである。

また，接触式温度測定部１１０及び放射温度計１２０の数は複数あってもよい。また，時刻ｔ６において，接触式温度測定部１１０と放射温度計１２０とが示す温度に大きな開きがあった場合はアラームを鳴らすこともできる。また，還元ガスを用いなくても，対象物からみて雰囲気が実質的に還元性であればよい。なお，対象物によっては大気のままでもよい場合もありうる。

また，接触式温度測定部１１０と放射温度計１２０は基板１０のより近い箇所を測定するとよい。測定箇所が近ければ，それぞれの測定箇所の実際の温度の差が小さいと考えられるからである。

また，本発明の減圧式加熱装置およびその加熱方法は，半田接合の用途に限らない。還元ガスの雰囲気中で予熱された後，減圧下で加熱されるようなものであれば同様の効果を奏するからである。

接触式温度測定部の測定時を説明する図（その１）である。 接触式温度測定部の測定時を説明する図（その２）である。 本発明に係る減圧式加熱装置の構成を説明する図である。 本発明に係る減圧式加熱装置の加熱時を説明する図である。 本発明に係る減圧式加熱装置による電子製品の製造方法を説明するための図である。 本発明に係る減圧式加熱装置の温度制御方法を説明するためのブロック図である。 本発明に係る減圧式加熱装置による電子製品の製造方法における温度制御方法を説明する図である。 従来における減圧式加熱装置による電子製品の製造方法における温度制御方法を説明する図である。 本発明に係る減圧式加熱装置の温度制御方法の別の例を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１０…基板
２０…電子部品
３０…半田
１００…減圧式加熱装置
１１０…接触式温度測定部
１１２…接触式温度測定部温度指示計
１２０…放射温度計
１２１…放射温度計コントローラ
１３０…加熱器
１４０…導入口
１５０…排気口
１７０…ヒータコントローラ
１８０…制御部
１９０…チャンバー
２００…温度制御システム
３４０…ガス供給部
３５０…排気装置

Claims (8)

1. 排気口が形成された加熱処理室を有し，前記加熱処理室内に配置された加熱対象物を，大気圧下で予熱温度まで予熱し，減圧下で前記予熱温度より高い温度まで加熱処理する減圧式加熱装置において，
   前記加熱処理室内の加熱対象物を加熱する加熱器と，
   前記加熱処理室内の加熱対象物の温度を接触して測定する接触式温度測定部と，
   前記加熱処理室内の加熱対象物の温度を非接触で測定する非接触式温度測定部と，
   前記加熱器の制御および前記非接触式温度測定部の調整を行う制御部を有し，
   前記制御部は，
   大気圧下での予熱の際に，前記接触式温度測定部の測定値に対して前記非接触式温度測定部の測定値の誤差がなくなるように前記非接触式温度測定部を調整し，
   減圧下での加熱処理の際に，その調整された状態での前記非接触式温度測定部の測定値に基づいて前記加熱器を制御することを特徴とする減圧式加熱装置。
2. 請求項１に記載の減圧式加熱装置において，
   前記非接触式温度測定部は，加熱対象物から放射される赤外線を検出する放射温度計であり，
   前記制御部は，大気圧下での予熱の際に，前記放射温度計における放射率の設定を調整することを特徴とする減圧式加熱装置。
3. 請求項１に記載の減圧式加熱装置において，
   前記非接触式温度測定部は，加熱対象物から放射される赤外線を検出する放射温度計であり，
   前記制御部は，大気圧下での予熱の際に，前記放射温度計の出力値の補正係数を調整することを特徴とする減圧式加熱装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の減圧式加熱装置において，
   前記加熱処理室にガス導入口が形成されており，
   前記ガス導入口を通して前記加熱処理室内に雰囲気ガスを導入するガス供給部を有することを特徴とする減圧式加熱装置。
5. 請求項４に記載の減圧式加熱装置において，
   大気圧下での予熱を，前記加熱処理室の内部に還元性の雰囲気ガスを導入した状態で行うことを特徴とする減圧式加熱装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の減圧式加熱装置において，
   前記排気口に接続され，前記加熱処理室の内部を排気して減圧する排気装置を有することを特徴とする減圧式加熱装置。
7. 接触式温度測定部と非接触式温度測定部とにより温度制御しつつ対象物を加熱する加熱方法であって，
   大気圧の還元ガスの雰囲気中で，前記接触式温度測定部の測定値により前記非接触式温度測定部における放射率の設定の調整と前記対象物の温度制御とをしつつ，加熱処理温度よりも低い予熱温度まで前記対象物を加熱し，
   減圧下で，前記予熱温度までの加熱過程にて放射率の設定が調整された前記非接触式温度測定部の測定値により前記対象物の温度制御をしつつ，加熱処理温度まで前記対象物をさらに加熱することを特徴とする加熱方法。
8. 複数の接合部材からなる対象物を，減圧下で加熱して半田接合する電子製品の製造方法であって，
   大気圧の還元ガスの雰囲気中で，接触式温度測定部の測定値により非接触式温度測定部における放射率の設定の調整と前記対象物の温度制御とをしつつ，半田が溶融するに至らない予熱温度まで前記対象物を加熱し，
   減圧し，
   減圧下で，前記予熱温度までの加熱過程にて放射率の設定が調整された前記非接触式温度測定部の測定値により前記対象物の温度制御をしつつ，半田が溶融する加熱処理温度まで前記対象物をさらに加熱し，
   前記対象物の加熱処理温度を維持しつつ，雰囲気の圧力を大気圧まで戻し，
   大気圧下で，半田を凝固させて前記対象物を半田接合することを特徴とする電子製品の製造方法。

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