JP6436643B2 - はんだ付け装置および電子装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、はんだ付け装置および電子装置の製造方法に関し、特に熱容量の大きな被処理物に対してはんだ付けを行う際に用いるはんだ付け装置および電子装置の製造方法に関する。

従来のはんだ付け装置としては、例えばリフローはんだ付け装置がある。リフローはんだ付け装置は、プリント配線板の電極部分にメタルマスクを介してソルダペーストを印刷し、加熱炉で昇温して実装するリフローはんだ法を用いてはんだ付けを行う装置である。

特開２００３−３４０５６９号公報には、搬送装置を挟んで冷却装置が設置されており、冷却装置は、吸込み口からプリント基板の熱を奪った気体を吸い込むとともに、冷却媒体が流動する冷却パイプにより当該気体を冷却した後、再び吹き出し口から吹き出すことにより、プリント基板および冷却装置の外壁を冷却する冷却装置を備えるリフロー炉が記載されている。

特開２００３−３４０５６９号公報

しかしながら、上述のような従来のリフロー炉では、熱容量が大きい被処理物に対しては、その冷却を十分に急速に行うことが困難である。このため、被処理物に含まれる電子部品は長時間高温に置かれることによって損傷を受けまたは変性し、電子部品の特性不良が引き起こされる場合がある。

また、鉛フリーはんだを使用する場合においては、はんだ凝固時に大きな引け巣が発生することが知られており、はんだ付けの品質低下が問題となる場合がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、熱容量の大きな被処理物に対しても、電子部品の損傷を防止し、はんだ付け品質の低下を抑制することができるはんだ付け装置および電子装置の製造方法を提供することにある。

本発明は、はんだ付けされる部分を有する被処理物を搭載可能な搭載面を含む冷却部を備え、前記搭載面には冷却用ガスを噴出させるガス噴出口が形成されており、さらに、前記冷却部の内部を通って前記ガス噴出口から前記被処理物に向けて冷却用ガスを供給するガス供給部を備える。

本発明によれば、熱容量の大きな被処理物に対しても、電子部品の損傷を防止し、はんだ付け品質の低下を抑制することができるはんだ付け装置および電子装置の製造方法を提供することができる。

実施の形態１に係るはんだ付け装置を説明するための図である。 実施の形態１に係るはんだ付け装置の冷却部を説明するための図である。 実施の形態２に係るはんだ付け装置の冷却部を説明するための図である。 図３に示す冷却部の断面図である。 実施の形態３に係るはんだ付け装置および電子装置の製造方法を説明するための図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１および図２を参照して、実施の形態１に係るはんだ付け装置１について説明する。はじめに、はんだ付け装置１にて処理される被処理物１１は、たとえば基板１２の表面１２Ａ上にはんだ（図４を参照して、はんだ２１）を介して電子部品１３が配置されたものである。被処理物１１において、電子部品１３は、たとえば表面１２Ａと反対側に位置する裏面１２Ｂ上には配置されていない。この場合には、被処理物１１において、はんだ付けされる部分は表面１２Ａ上に存在する。

はんだ付け装置１は、たとえば複数のチャンバーを有し、各チャンバーはそれぞれ後述する電子装置の製造方法の各一工程が実施されるように設けられている。たとえば、はんだ付け装置１は、加熱機構が設けられており、被処理物１１を予備加熱する予備加熱チャンバーＺ１と、予備加熱後の被処理物１１を本加熱する本加熱チャンバーＺ２と、本加熱後の被処理物１１を冷却する冷却装置２が設けられている冷却チャンバーＺ３とを備える。

各チャンバーＺ１，Ｚ２，Ｚ３は、たとえば直列に接続されている。はんだ付け装置１には、各チャンバーＺ１，Ｚ２，Ｚ３に被処理物１１を搬入・搬送するための搬送装置３が設けられている。また、各チャンバーＺ１，Ｚ２，Ｚ３には、被処理物１１の搬入口および排出口として、ゲートバルブ４が設けられている。各チャンバーＺ１，Ｚ２，Ｚ３には、ガス供給部（図示しない）や排気部５が設けられており、ゲートバルブ４を閉じることによって、各チャンバーＺ１，Ｚ２，Ｚ３は内部の雰囲気や圧力をそれぞれ独立に調整することができる。

予備加熱チャンバーＺ１および本加熱チャンバーＺ２には、それぞれ加熱部６ａ，６ｂが設けられている。各加熱部６ａ，６ｂは、被処理物１１をそれぞれ所定の温度に加熱することができる限りにおいて任意の構成とすることができるが、たとえば熱源が内蔵されている。各加熱部６ａ，６ｂは、たとえば昇降可能に構成されている。各加熱部６ａ，６ｂは、チャンバーＺ１，Ｚ２の所定の位置に搬入された被処理物１１の裏面１２Ｂと接触可能に設けられており、かつ接触した状態で加熱することができる。

冷却チャンバーＺ３には、冷却装置２が設けられている。冷却装置２は、冷却部７と、チラー８と、ガス供給部９とを含む。冷却部７は、たとえば昇降可能に構成されている。冷却部７は、冷却チャンバーＺ３の所定の位置に搬入された被処理物１１を搭載可能な搭載面７Ａを有している。実施の形態１において、搭載面７Ａは、被処理物１１の裏面１２Ｂと接触可能に設けられており、冷却部７における被処理物１１との接触面である。

冷却部７は、内部に冷却液の流通路（図示せず）が形成されており、冷却チャンバーＺ３の外部に設けられているチラー８と配管で接続されている。冷却液は、冷却部７とチラー８の間を循環して流され、チラー８によって液温調整される。これによって冷却部７の温度ははんだの融点よりも十分低い温度に保持されており、たとえば室温付近の温度に保持されている。

冷却チャンバーＺ３には、さらに被処理物１１に対して冷却用ガスを供給するガス供給部９が設けられている。ガス供給部９は、冷却部７の内部を通って、搭載面７Ａ上に形成されているガス噴出口１０から被処理物１１に向けて冷却用ガスを噴出可能に設けられている。ガス噴出口１０は、搭載面７Ａにおいて被処理物１１の裏面１２Ｂと対向する領域、すなわち冷却部７の搭載面７Ａ上において被処理物１１が接触する領域１６（以下、搭載領域１６という）内に設けられている。

ガス噴出口１０の平面形状は任意に選択され得るが、たとえば円形状である。ガス噴出口１０の孔径は、被処理物１１の平面寸法に応じて任意に選択され得るが、被処理物１１の平面寸法が大きい場合には、ガス噴出口１０の孔径は大きい方が好ましい。

搭載面７Ａ上にはガス噴出口１０と連なる溝部１４が形成されている。溝部１４の平面形状は、被処理物１１の平面形状に応じて任意に選択され得るが、たとえばガス噴出口１０を交点とするＸ字状に設けられている。言い換えると、溝部１４は、ガス噴出口１０と連なって直線状に延びる部分がガス噴出口１０を交点として交差するように設けられている。

溝部１４は、搭載面７Ａにおいて搭載領域１６の内側から外側に延びるように形成されている。このとき、溝部１４は搭載面７Ａ上に４つの端部１５を有しており、各端部１５は搭載領域１６の外側に形成されている。つまり、溝部１４は、搭載領域１６内においてガス噴出口１０から放射状に延びるように形成されているとともに、さらに搭載領域１６の外側に設けられている端部１５まで連なるように形成されている。このとき、ガス噴出口１０と各端部１５との距離は、それぞれ同等程度となるように設けられているのが好ましい。

溝部１４の寸法は、端部１５が形成される限りにおいて、被処理物１１の寸法に応じて任意に選択され得る。溝部１４において、ガス噴出口１０と連なって直線状に延びる部分の一方の端部１５からガス噴出口１０を挟んで反対側に位置する他方の端部１５までの長さは、少なくとも被処理物１１の基板１２の長辺の長さよりも長く、たとえば被処理物１１の基板１２の対角線の長さよりも長い。また、溝部１４の上記部分の長手方向に垂直な方向における幅は、たとえばガス噴出口１０の孔径と同等以上に設けられていればよい。溝部１４の搭載面７Ａに対する深さは、たとえば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。溝部１４の平面形状は、任意の形状とすることができ、たとえば放射状、曲線状、渦巻き状、などとすることができる。

冷却部７の搭載面７Ａ上の搭載領域１６内には、溝部１４が形成されており被処理物１１の裏面１２Ｂと搭載面７Ａとが接触しない領域と、溝部１４が形成されておらず被処理物１１の裏面１２Ｂと搭載面７Ａとが接触する領域とが存在する。

次に、実施の形態１に係るはんだ付け装置１を用いた電子装置の製造方法について説明する。実施の形態１に係る電子装置の製造方法は、電子部品１３と基板１２との間にはんだが供給されることにより、電子部品１３と基板１２とがはんだを介して積層している被処理物１１を準備する工程（Ｓ１０）と、被処理物１１を加熱してはんだを溶融する工程（Ｓ２０）と、被処理物１１を冷却してはんだを凝固する工程（Ｓ３０）とを備える。

はじめに、被処理物１１が準備される（工程（Ｓ１０））。被処理物１１は、上述のように基板１２の表面１２Ａ上にはんだが配置され、さらにはんだ上に電子部品１３が配置されている。被処理物１１ははんだ付け装置１に投入される。

次に、被処理物１１を加熱してはんだを溶融する（工程（Ｓ２０））。まず、はんだ付け装置１に投入された被処理物１１は、搬送装置３によって、予備加熱チャンバーＺ１に送られる。予備加熱チャンバーＺ１の加熱部６ａは、はじめ搬送された被処理物１１から距離を隔てた下方に位置で待機しており、そこから上方に移動されて、被処理物１１の裏面１２Ｂと接触する。このとき、加熱部６ａは所定の温度に加熱されており、加熱部６ａから被処理物１１への熱伝導によって、被処理物１１をはんだ融点以下の所定温度にまで加熱（予備加熱）する。予備加熱の条件は、任意に選択され得る。たとえば被処理物１１の酸化を防止するために、チャンバーＺ１内の雰囲気は窒素ガスなどの不活性ガスにより置換されている。このようにして、被処理物１１は予備加熱チャンバーＺ１において予備加熱される。

次に、予備加熱された被処理物１１は、搬送装置３によって予備加熱チャンバーＺ１から本加熱チャンバーＺ２に送られる。本加熱チャンバーＺ２の加熱部６ｂも、予備加熱チャンバーＺ１の加熱部６ａと同様に、はじめ被処理物１１から距離を隔てた下方に位置で待機しており、そこから上方に移動されて、被処理物１１の裏面１２Ｂと接触する。このとき、加熱部６ｂは所定の温度に加熱されており、加熱部６ｂから被処理物１１への熱伝導によって、被処理物１１をはんだ融点以上の所定温度にまで加熱（本加熱）する。本加熱の加熱条件は、任意に選択され得る。たとえば被処理物１１の酸化を防止するために、チャンバーＺ２内の雰囲気は窒素ガスなどの不活性ガスにより置換されている。このようにして、被処理物１１は本加熱チャンバーＺ２において本加熱され、基板１２と電子部品１３との間に配置されているはんだが溶融される。

次に、被処理物１１を冷却してはんだを凝固する（工程（Ｓ３０））。まず、本加熱された被処理物１１は、搬送装置３によって本加熱チャンバーＺ２から冷却チャンバーＺ３に送られる。冷却部７は、はじめ被処理物１１から距離を隔てた下方に位置で待機しており、そこから被処理物１１の裏面１２Ｂと搭載面７Ａとが接触するまで上方に移動される。このとき、冷却部７の搭載面７Ａは、チラー８によって所定の温度以下に冷却されている。冷却部７の搭載面７Ａが被処理物１１の裏面１２Ｂと接触するのとほぼ同時に、ガス供給部９によってガス噴出口１０から被処理物１１の裏面１２Ｂへの冷却用ガスの供給を開始する。すなわち、凝固する工程（Ｓ３０）では、被処理物１１に対して冷却部７を接触させて伝熱によって被処理物１１を冷却する工程と、被処理物１１に対して冷却用ガスを噴出させて空冷によって被処理物１１を冷却する工程とを含み、かつ、両工程が同時に行われる。

冷却用ガスは、被処理物１１を酸化させない任意の不活性ガスとすることができ、たとえば窒素ガスである。冷却用ガスの流量や供給時間などの冷却条件は任意に選択され得るが、好ましくは冷却用ガスの供給は、はんだが凝固した後所定の時間経過するまで実施される。

ガス供給部９による被処理物１１の裏面１２Ｂへの冷却用ガスの供給を停止した後にも、被処理物１１は所定の時間が経過するまで冷却部７の搭載面７Ａ上に載置される。その後、被処理物１１が室温付近の温度にまで冷却された後、冷却チャンバーＺ３から搬出されて、基板１２と電子部品１３とがはんだ付けされた電子装置を得ることができる。

次に、実施の形態１に係るはんだ付け装置１および電子装置の製造方法の作用効果について説明する。はんだ付け装置１は、はんだ付けされる部分を有する被処理物１１を搭載する搭載面７Ａを含む冷却部７を備え、搭載面７Ａには冷却用ガスを噴出させるガス噴出口１０が形成されており、さらに、冷却部７の内部を通ってガス噴出口１０から被処理物１１に向けて冷却用ガスを供給するガス供給部９を備える。

これにより、被処理物１１に噴出される冷却用ガスが加熱処理によって被処理物１１に蓄えられている熱を奪うことにより、被処理物１１を急速に冷却することができる。さらにこのとき、被処理物１１は冷却部７の搭載面７Ａに接触しているため、被処理物１１に蓄えられている熱は搭載面７Ａを介して冷却部７に放熱されることができる。その結果、熱容量の大きな被処理物１１に対しても、電子部品１３の損傷を防止することができ、かつはんだ付け品質の低下を抑制することができる。

さらに、冷却部７の搭載面７Ａ上には、ガス噴出口１０と連なる溝部１４が形成されており、冷却部７の搭載面７Ａにおいて溝部１４が形成されていない領域が被処理物１１と接触可能に設けられている。

このようにすれば、溝部１４は被処理物１１の裏面１２Ｂとの間に裏面１２Ｂに付設された冷却用ガスの流通路を構成することができる。その結果、ガス供給部９から冷却用ガスを継続して供給することにより、熱容量の大きい被処理物１１に対しても効果的に冷却することができる。さらに、冷却部７の搭載面７Ａにおいて溝部１４が形成されていない領域は、被処理物１１の放熱体として機能することができるため、被処理物１１をより効果的に冷却することができる。

つまり、実施の形態１に係るはんだ付け装置１によれば、被処理物１１の冷却が、冷却用ガスへの伝熱と冷却部７への伝熱とによって同時に行われるため、熱容量の大きい被処理物１１に対しても冷却速度を高めることができる。その結果、実施の形態１に係るはんだ付け装置１によれば、被処理物１１において基板１２と電子部品１３とを接合するはんだに大きな引け巣が発生することを防止することができ、はんだ付け品質を向上させることができる。

さらに、溝部１４は、搭載領域１６内においてガス噴出口１０から放射状に延びるように形成されているとともに、さらに搭載領域１６の外側に設けられている端部１５まで連なるように形成されている。つまり、ガス噴出口１０から噴射された冷却用ガスは、溝部１４により構成されるガス流通路を通った後、端部１５から冷却チャンバーＺ３内に排出され、最終的に排気部５によりチャンバー外部へと排気される。そのため、被処理物１１から熱を奪って温度が上昇した冷却用ガスが被処理物１１の近傍で滞留することがないため、被処理物１１に対する冷却用ガスによる冷却効果をより高めることができる。

また、はんだ付けされる部分が一方の主面（基板１２の表面１２Ａ）上に形成されている被処理物１１に対して、搭載面７Ａは、被処理物１１において一方の主面（表面１２Ａ）の反対側に位置する他方の主面（裏面１２Ｂ）と対向するように設けられている。

そのため、冷却用ガスが、上記はんだ付けがされる部分、すなわち基板１２の表面１２Ａ上に配置されている電子部品１３やはんだに直接噴出されることがない。その結果、冷却用ガスの噴出によって異物等が電子部品１３やはんだに付着することを防止することができ、また冷却用ガスの風圧によって電子部品１３が位置ズレすることを防止することができる。

（実施の形態２）
次に、図３および図４を参照して、実施の形態２に係るはんだ付け装置１について説明する。実施の形態２に係るはんだ付け装置１は、基本的には実施の形態１に係るはんだ付け装置１と同様の構成を備えるが、冷却部７の搭載面７Ａと接触可能に設けられている第１面１７Ｂと、第１面１７Ｂと反対側に位置し、被処理物１１を搭載可能に設けられている第２面１７Ａとを有する支持部１７を用いる点で異なる。

支持部１７には、第１面１７Ｂから第２面１７Ａに達する貫通孔１８が形成されている。貫通孔１８は、冷却部７の搭載面７Ａ上に設けられているガス噴出口１０の孔径と同等以上に設けられている。支持部１７の第１面１７Ｂおよび第２面１７Ａの平面寸法は、被処理物１１の裏面１２Ｂの平面寸法と同等以上の大きさに設けられているのが好ましい。異なる観点から言えば、被処理物１１の裏面１２Ｂの全面が、支持部１７の第２面１７Ａ、または支持部１７の貫通孔１８および後述する第２溝部１９上に形成される空間のいずれかと接するように設けられているのが好ましい。また、支持部１７の第１面１７Ｂの平面寸法は、支持部１７の第２面１７Ａの平面寸法と同等以上の大きさに設けられているのが好ましい。

支持部１７を構成する材料は、熱伝導率の高い任意の材料とすればよいが、たとえばアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）である。

さらに、支持部１７には、第２面１７Ａ上において貫通孔１８と連なる第２溝部１９が形成されている。第２溝部１９は、支持部１７の第２面１７Ａ上に被処理物１１が搭載されたときに、裏面１２Ｂとともに冷却用ガスの流通路を構成することができる。

第２溝部１９は、貫通孔１８の内周面と支持部１７を挟んで対向する支持部１７の外周面との間に延びるように形成されている。言い換えると、貫通孔１８から支持部１７の外部へ延びる第２溝部１９の終端部２０は、支持部１７の外周面上に設けられている。第２溝部１９は、貫通孔１８の内周面と支持部１７を挟んで対向する支持部１７の外周面との間に延びるように形成されている限りにおいて、第２面１７Ａ上において任意の形状を有していてもよい。第２溝部１９は、第２面１７Ａ上において、たとえば直線状に延びるように形成されていてもよいし、曲線状など任意のパターンとして形成されていてもよい。第２溝部１９は、複数形成されているのが好ましい。複数の第２溝部１９は、貫通孔１８を挟んで互いに対称に設けられていてもよい。

第２溝部１９の第２面１７Ａに対する深さは、任意に設けられていればよい。また、当該深さは、一定に設けられていなくてもよく、たとえば内周側から外周側に向けて徐々に浅くなっていてもよい。

支持部１７の貫通孔１８および第２溝部１９は、被処理物１１の裏面１２Ｂとともに、空間Ｓ（図４参照）を構成する。当該空間Ｓは、被処理物１１および支持部１７が冷却チャンバーＺ３の冷却部７の搭載面７Ａ上に搭載されているときに、終端部２０において外部の空間（冷却チャンバーＺ３の内の空間）と接続される。

支持部１７は、貫通孔１８がガス噴出口１０と重なるように冷却部７の搭載面７Ａ上に配置される。このとき、支持部１７は、被処理物１１とともに搬送装置３によってはんだ付け装置１内を搬送されるように構成されていてもよい。すなわち、支持部１７は被処理物１１のいわゆるキャリアーとして設けられていてもよい。

以下、支持部１７がキャリアーとして設けられている実施の形態２に係るはんだ付け装置１を用いたときの、実施の形態２に係る電子装置の製造方法について説明する。実施の形態２に係る電子装置の製造方法は、基本的には実施の形態１に係る電子装置の製造方法と同様の構成を備えるが、予備加熱チャンバー、本加熱チャンバー、および冷却チャンバーの各チャンバーＺ１〜Ｚ３において被処理物１１が支持部１７に搭載されている状態で処理される点で異なる。

はじめに、実施の形態１に係る電子装置の製造方法と同様に被処理物１１が準備される（工程（Ｓ１０））。準備された被処理物１１ははんだ付け装置１に投入される。このとき、被処理物１１は、支持部１７上に搭載される。支持部１７は、上述のように、被処理物１１を搭載可能に設けられているとともに、貫通孔１８および第２溝部１９を有しているものとして準備されている。

次に、被処理物１１を加熱してはんだ２１を溶融する（工程（Ｓ２０））。まず、支持部１７によって支持された被処理物１１は、搬送装置３によって、まず予備加熱チャンバーＺ１に送られる。予備加熱チャンバーＺ１では、加熱部６ａが上方に移動することにより、支持部１７の第１面１７Ｂと接触する。このとき、加熱部６ａは所定の温度に加熱されており、加熱部６ａから支持部１７を介した被処理物１１への熱伝導によって、被処理物１１をはんだ融点以下の所定温度にまで加熱（予備加熱）する。予備加熱の条件は、任意に選択され得る。たとえば被処理物１１の酸化を防止するために、チャンバーＺ１内の雰囲気は窒素ガスなどの不活性ガスにより置換されている。このようにして、被処理物１１は支持部１７とともに、予備加熱チャンバーＺ１において予備加熱される。

次に、予備加熱された被処理物１１および支持部１７は、搬送装置３によって予備加熱チャンバーＺ１から本加熱チャンバーＺ２に送られる。本加熱チャンバーＺ２の加熱部６ｂが上方に移動することにより、支持部１７の第１面１７Ｂと接触する。このとき、加熱部６ｂは所定の温度に加熱されており、加熱部６ｂから支持部１７を介して被処理物１１への熱伝導によって、被処理物１１をはんだ融点以上の所定温度にまで加熱（本加熱）する。

本加熱の加熱条件は、任意に選択され得る。たとえば被処理物１１の酸化を防止するために、チャンバーＺ２内の雰囲気は窒素ガスなどの不活性ガスにより置換されている。このようにして、被処理物１１は支持部１７とともに本加熱チャンバーＺ２において本加熱され、基板１２と電子部品１３との間に配置されているはんだ２１が溶融される。

次に、被処理物１１を冷却してはんだ２１を凝固する（工程（Ｓ３０））。まず、本加熱された被処理物１１および支持部１７は、搬送装置３によって本加熱チャンバーＺ２から冷却チャンバーＺ３に送られる。冷却部７は、上方に移動することにより、支持部１７の第１面１７Ｂと接触する。このとき、冷却部７の搭載面７Ａは、チラー８によって所定の温度以下に冷却されている。冷却部７の搭載面７Ａが支持部１７の第１面１７Ｂと接触するのとほぼ同時に、ガス供給部９によりガス噴出口１０から支持部１７の貫通孔１８を介して被処理物１１の裏面１２Ｂへの冷却用ガスの供給を開始する。

ガス供給部９による被処理物１１の裏面１２Ｂへの冷却用ガスの供給を停止した後にも、被処理物１１および支持部１７は所定の時間が経過するまで冷却部７の搭載面７Ａ上に載置される。その後、被処理物１１が室温付近の温度にまで冷却された後、冷却チャンバーＺ３から搬出されて、基板１２と電子部品１３とがはんだ付けされた電子装置を得ることができる。

次に、実施の形態２に係るはんだ付け装置１および電子装置の製造方法の作用効果について説明する。実施の形態２に係るはんだ付け装置１は、冷却部７の搭載面７Ａと接触可能に設けられている第１面１７Ｂと、第１面１７Ｂと反対側に位置し、被処理物１１を保持可能に設けられている第２面１７Ａとを有する支持部１７をさらに備え、支持部１７には第１面１７Ｂから第２面１７Ａに達する貫通孔１８と、第２面１７Ａ上において貫通孔１８と連なる第２溝部１９が形成されており、貫通孔１８がガス噴出口１０と重なるように、支持部１７は搭載面７Ａ上に配置される。

このようにすれば、被処理物１１および支持部１７が冷却部７の搭載面７Ａに載置されたときに、被処理物１１の裏面１２Ｂと支持部１７の貫通孔１８および第２溝部１９とが構成する空間Ｓはガス噴出口１０と連通されるため、ガス噴出口１０から噴出された冷却用ガスは上記空間Ｓに供給される。つまり、実施の形態２に係るはんだ付け装置１によれば、空間Ｓにより裏面１２Ｂに付設された冷却用ガスの流通路を構成することができる。

さらに、冷却用ガスの流通路となる空間Ｓが終端部２０において外部の空間と接続されているため、当該流通路において冷却用ガスが滞留することを防止することができる。その結果、実施の形態２に係るはんだ付け装置１は、実施の形態１に係るはんだ付け装置１と同様の効果を奏することができる。また、冷却用ガスが第２溝部１９を流通する際には、被処理物１１だけでなく支持部１７も冷却することになるため、被処理物１１と同様に加熱処理された支持部１７も急速に冷却することができる。

その結果、実施の形態２に係るはんだ付け装置１によれば、実施の形態１に係るはんだ付け装置１と同様に、熱容量の大きい被処理物１１に対しても冷却速度を高めることができ、被処理物１１において基板１２と電子部品１３とを接合するはんだ２１に大きな引け巣が発生することを防止することができ、はんだ付け品質を向上させることができる。

また、冷却用ガスの流通路を構成する第２溝部１９が冷却部７ではなく支持部１７上に形成されているため、被処理物１１の寸法や形状等によらずに同一の冷却部７を用いることができる。また、被処理物１１の寸法や被処理物１１においてはんだ付けする部分の位置に応じて、貫通孔１８および第２溝部１９の寸法や形状等が異なる複数の支持部１７を準備しておけば、支持部１７を交換することにより寸法や形状等の異なる複数種の被処理物１１も容易に処理することができる。

なお、冷却部７に溝部１４が形成されている実施の形態１に係るはんだ付け装置１では、被処理物１１の変更に伴い適当な溝部１４が形成されている冷却部７への交換が必要となる場合があり、この場合にはチャンバーの開放作業や冷却部７に接続されているチラー８やガス供給部９の繋ぎ換え作業が必要となる。これに対し、実施の形態２に係るはんだ付け装置１は、複数種の電子装置が製造されるような製造ラインにおいても、高い稼働率を実現することができ、電子装置の生産性を向上させることができる。

支持部１７の第１面１７Ｂは、その少なくとも一部が冷却部７の搭載面７Ａと接触可能に設けられていればよい。たとえば、実施の形態１に係るはんだ付け装置１と同様に、冷却部７の搭載面７Ａ上に溝部１４が形成されており、第１面１７Ｂの一部が溝部１４上に配置されるように設けられていてもよい。この場合、支持部１７の第１面１７Ｂと溝部１４との間に上記空間Ｓと連なる空間が構成されるため、支持部１７を挟むように第２溝部１９と溝部１４とに冷却用ガスを流通させることができる。そのため、支持部１７を冷却部７への伝熱と冷却用ガスへの伝熱とによってより効率的に冷却することができ、支持部１７を介した被処理物１１から冷却部７への熱伝導による放熱の効果をより高めることができる。その結果、被処理物１１の冷却速度を高めることができる。

なお、貫通孔１８は、複数形成されていてもよい。たとえば、ガス噴出口１０が複数形成されている場合には１つのガス噴出口１０と重なる領域に１つの貫通孔１８が形成されていてもよい。この場合には、複数の貫通孔１８は、第２溝部１９で互いに連通されているのが好ましい。このようにすれば、冷却用ガスによる冷却効率を高めることができる。

（実施の形態３）
次に、図５を参照して、実施の形態３に係るはんだ付け装置１について説明する。実施の形態３に係るはんだ付け装置１は、基本的には実施の形態１に係るはんだ付け装置１と同様の効果を奏することができるが、冷却部７が被処理物１１に対して相対的に異なる３つの位置の間を移動可能に設けられている点で異なる。

冷却部７は搭載面７Ａと被処理物１１とが対向する方向において被処理物１１に対して相対的に移動可能に設けられている。

冷却部７は、冷却部７の搭載面７Ａと被処理物１１とが接触している第１の位置（図５（ｃ）参照）と、冷却部７の搭載面７Ａと被処理物１１とが接触せずにガス噴出口１０から冷却用ガスを被処理物１１へ供給する第２の位置と（図５（ｂ）参照）、被処理物１１から見て、第２の位置よりも遠い第３の位置（図５（ａ）参照）とに移動可能に設けられている。

ここで、図５（ａ）に示す第３の位置は、実施の形態１に係るはんだ付け装置１の冷却部７が被処理物１１から距離を隔てた下方の位置で待機しているときの待機位置に相当する。図５（ｃ）に示す第１の位置は、実施の形態１に係るはんだ付け装置１の冷却部７が被処理物１１の裏面１２Ｂと接触しているときの位置に相当する。

図５（ｂ）に示す第２の位置は、第１の位置および第３の位置の間に位置している。つまり、第２の位置に移動された冷却部７の搭載面７Ａは被処理物１１の裏面１２Ｂと接触しない。一方で、第２の位置は、当該第２の位置に移動された冷却部７のガス噴出口１０から噴出された冷却用ガスが被処理物１１の裏面１２Ｂへ到達可能な位置である。第２の位置における被処理物１１の裏面１２Ｂと冷却部７の搭載面７Ａとの距離は、たとえば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

冷却部７と被処理物１１とは、冷却部７の搭載面７Ａ上に設けられているガス噴出口１０と被処理物１１の裏面１２Ｂとが重なるように設けられており、好ましくはガス噴出口１０が裏面１２Ｂの中心付近と重なるように設けられている。

次に、実施の形態３に係る電子装置の製造方法について説明する。実施の形態３に係る電子装置の製造方法は実施の形態１に係る電子装置の製造方法と基本的に同様の構成を備えるが、冷却する工程（Ｓ３０）において、被処理物１１に対して冷却部７を接触させて伝熱によって被処理物１１を冷却する工程が被処理物１１に対して冷却用ガスを噴出させて空冷によって被処理物１１を冷却する工程の後に行われる点で異なる。

まず、実施の形態１に係る電子装置の製造方法と同様にはんだが溶融された被処理物１１は、冷却する工程（Ｓ３０）において搬送装置３によって冷却チャンバーＺ３に搬送される。このとき、冷却部７は図５（ａ）に示す第３の位置で待機している。

次に、冷却部７は第３の位置から上方に移動して、第２の位置まで移動する。冷却部７が第２の位置に移動した後、ガス供給部９によりガス噴出口１０から被処理物１１の裏面１２Ｂへの冷却用ガスの供給を開始する。このとき、搭載面７Ａと裏面１２Ｂとは接触していないため、被処理物１１から冷却部７への伝熱は起こらず、被処理物１１は主に冷却用ガスによって熱が奪われて冷却される。

このとき、被処理物１１の裏面１２Ｂと冷却部７の搭載面７Ａとの間には空間が生じており、当該空間が冷却用ガスの流通路として機能している。つまり、ガス噴出口１０から被処理物１１の裏面１２Ｂに供給された冷却用ガスは、裏面１２Ｂとぶつかった後、被処理物１１の外周部に向かって拡がるように流通する。被処理物１１の外周部にまで到達した冷却用ガスは、冷却チャンバーＺ３内の空間に放出され、排気部５により排気される。被処理物１１が所定の温度以下となるまで、冷却部７は第２の位置に維持されたまま冷却用ガスの供給が続けられる。

被処理物１１が所定の温度以下となった後、被処理物１１への冷却用ガスの供給を停止する。さらに、冷却部７を上方へ移動させ、冷却部７の搭載面７Ａを被処理物１１の裏面１２Ｂと接触させる。これにより、被処理物１１から当該搭載面を介して冷却部７への伝熱が開始される。その後、被処理物１１が常温付近の温度にまで冷却された後、被処理物１１は冷却チャンバーから排出され、基板１２と電子部品１３とがはんだ付けされた電子装置を得ることができる。

次に、実施の形態３に係るはんだ付け装置１および電子装置の製造方法の作用効果について説明する。実施の形態３に係るはんだ付け装置１は、冷却部７が被処理物１１との相対的な位置が異なる第１の位置、第２の位置、第３の位置の間を移動可能に設けられており、被処理物１１の裏面１２Ｂと冷却部７の搭載面７Ａとが接触していない第２の位置において被処理物１１に冷却用ガスを供給することができる。これにより、冷却部７の搭載面７Ａ上に溝部１４を構成することなく、また支持部１７を用いることなく、冷却部７の搭載面７Ａと被処理物１１の裏面１２Ｂとの間に冷却用ガスの流通路を構成することができる。そのため、複数種の電子装置が製造されるような製造ラインにおいても、冷却部７や支持部１７の交換作業を省略することができるため、高い稼働率を実現することができ、電子装置の生産性を向上させることができる。

実施の形態１〜実施の形態３に係るはんだ付け装置１において、予備加熱チャンバーＺ１および本加熱チャンバーＺ２における加熱部６ａ，６ｂ等の構成は、上記構成に限られるものではなく任意に構成し得る。また、被処理物１１の搬送装置３が、冷却部７に対して相対的に移動可能に設けられていてもよい。このようにしても、実施の形態１〜実施の形態３に係るはんだ付け装置１と同様の効果を奏することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

本発明は、熱容量が大きく、基板の片面に電子部品がはんだ接合されてなる電子装置の製造に特に有利に適用される。

１ はんだ付け装置、２ 冷却装置、３ 搬送装置、４ ゲートバルブ、５ 排気部、６ａ，６ｂ 加熱部、７ 冷却部、７Ａ 搭載面、８ チラー、９ ガス供給部、１０ ガス噴出口、１２ 基板、１２Ａ 表面、１２Ｂ 裏面、１３ 電子部品、１４ 溝部、１５ 端部、１６ 搭載領域、１７ 支持部、１７Ａ 第２面、１７Ｂ 第１面、１８ 貫通孔、１９ 第２溝部、２０ 終端部、２１ はんだ。

Claims (8)

1. はんだ付けされる部分を有する被処理物を搭載可能な搭載面を含む冷却部を備え、
   前記搭載面には冷却用ガスを噴出させるガス噴出口が形成されており、さらに、
   前記冷却部の内部を通って前記ガス噴出口から前記被処理物に向けて冷却用ガスを供給するガス供給部を備え、
   前記冷却部の前記搭載面上には、前記ガス噴出口と連なる溝部が形成されており、
   前記溝部は前記搭載面上に複数の端部を有しており、前記複数の端部は前記搭載面上において前記被処理物が接触する領域の外側に形成されている、はんだ付け装置。
2. 前記冷却部の前記搭載面において、前記溝部が形成されていない領域が前記被処理物と接触可能に設けられている、請求項１に記載のはんだ付け装置。
3. 前記冷却部は前記搭載面と前記被処理物とが対向する方向において前記被処理物に対して相対的に移動可能に設けられており、
   前記冷却部は、
   前記冷却部の前記搭載面と前記被処理物とが接触している第１の位置と、
   前記冷却部の前記搭載面と前記被処理物とが接触せずに前記ガス噴出口から前記冷却用ガスを前記被処理物へ供給する第２の位置と、
   前記被処理物から見て、前記第２の位置よりも遠い第３の位置とに移動可能に設けられている、請求項１に記載のはんだ付け装置。
4. はんだ付けされる部分を有する被処理物を搭載可能な搭載面を含む冷却部を備え、
   前記搭載面には冷却用ガスを噴出させるガス噴出口が形成されており、さらに、
   前記冷却部の内部を通って前記ガス噴出口から前記被処理物に向けて冷却用ガスを供給するガス供給部と、
   前記冷却部の前記搭載面と対向する第１面と、前記第１面と反対側に位置し、前記被処理物を接触可能に設けられている第２面とを有する支持部とを備え、
   前記支持部には前記第１面から前記第２面に達する貫通孔と、前記第２面において前記貫通孔と連なる第２溝部が形成されており、
   前記貫通孔が前記ガス噴出口と重なるように、前記支持部は前記搭載面上に配置される
   はんだ付け装置。
5. 前記はんだ付けされる部分が一方の主面上に形成されている前記被処理物に対して、
   前記搭載面は、前記被処理物において前記一方の主面の反対側に位置する他方の主面と対向するように設けられている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
6. 第１チャンバーと、前記第１チャンバーとは異なる第２チャンバーとを有し、前記第２チャンバー内に配置されており、かつはんだ付けされる部分を有する被処理物を搭載可能な搭載面を含む冷却部を備え、前記搭載面には冷却用ガスを噴出させるガス噴出口が形成されており、さらに、前記第２チャンバー内に配置されており、かつ前記冷却部の内部を通って前記ガス噴出口から前記被処理物に向けて冷却用ガスを供給するガス供給部を備えるはんだ付け装置を準備する工程と、
   電子部品と基板との間にはんだが供給されることにより、前記電子部品と前記基板とが前記はんだを介して積層している被処理物を準備する工程と、
   前記第１チャンバー内において前記被処理物を加熱して前記はんだを溶融する工程と、
   前記第２チャンバー内において前記被処理物を冷却して前記はんだを凝固する工程とを備え、
   前記凝固する工程では、前記被処理物に対して前記冷却部を接触させて伝熱によって前記被処理物を冷却する工程と、前記ガス供給部によって前記ガス噴出口から前記被処理物に対して冷却用ガスを噴出させて空冷によって前記被処理物を冷却する工程とを含む、電子装置の製造方法。
7. 前記伝熱によって前記被処理物を冷却する工程と、前記空冷によって前記被処理物を冷却する工程とは、同時に行われる、請求項６に記載の電子装置の製造方法。
8. 前記伝熱によって前記被処理物を冷却する工程は、前記空冷によって前記被処理物を冷却する工程の後に行われる、請求項６に記載の電子装置の製造方法。

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