JP6666071B2 - 局所半田付け方法 - Google Patents
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Description
本発明は、局所半田付け方法に関し、より詳細には、該ギ酸含有不活性ガスの雰囲気下で、基板の半田付けすべき箇所に局所的に半田付けを行う局所半田付け方法に関する。
近年、フロー方式による半田付け方法の一つとして、基板の小型化及び電子部品の高密度実装化の要求から、基板と電子部品との半田付け領域（例えば基板のスルーホールと、該スルーホールを貫通させた電子部品のリードとを半田付けする領域）のみを半田付けするための、局所半田付け方法が提案されている。
局所半田付け方法としては、例えば、密閉型ハウジングに収容されたヒータ装備の溶融半田槽と、溶融半田供給手段と、側部外周を保温チャンバに覆われたノズルとを備えた局所半田付け装置（特許文献１）を使用し、基板に必要な半田付け領域をあらかじめ定め、ノズル及び基板の位置等に関するプログラムに従い、ノズルあるいは基板を走査し、基板の半田付けすべき箇所においてノズルより溶融半田を基板表面に向けて吐出させ、溶融半田を近接する基板と接触させることにより半田付けを為すというフロー方式の半田付け方法が採られてきた。
このフロー方式の半田付けでは、半田塗布される基板表面からの酸化物の除去、溶融半田の酸化の防止、及び基板表面への溶融半田の濡れ性の改良を目的として、基板表面にフラックスを塗布し予備加熱を行い、その後半田付けをするという方法が採られている。
しかし、フラックスは一般にロジン等の有機酸やハロゲン化合物からなり、半田付け後の基板のフラックス残渣は、基板を腐食したり、基板と部品との電気接触不良を引き起こしたりする可能性がある。そのため、フロー方式の半田付けでは、半田付け後に基板からフラックス残渣を洗浄する必要がある。
局所半田付け方法としては、例えば、密閉型ハウジングに収容されたヒータ装備の溶融半田槽と、溶融半田供給手段と、側部外周を保温チャンバに覆われたノズルとを備えた局所半田付け装置（特許文献１）を使用し、基板に必要な半田付け領域をあらかじめ定め、ノズル及び基板の位置等に関するプログラムに従い、ノズルあるいは基板を走査し、基板の半田付けすべき箇所においてノズルより溶融半田を基板表面に向けて吐出させ、溶融半田を近接する基板と接触させることにより半田付けを為すというフロー方式の半田付け方法が採られてきた。
このフロー方式の半田付けでは、半田塗布される基板表面からの酸化物の除去、溶融半田の酸化の防止、及び基板表面への溶融半田の濡れ性の改良を目的として、基板表面にフラックスを塗布し予備加熱を行い、その後半田付けをするという方法が採られている。
しかし、フラックスは一般にロジン等の有機酸やハロゲン化合物からなり、半田付け後の基板のフラックス残渣は、基板を腐食したり、基板と部品との電気接触不良を引き起こしたりする可能性がある。そのため、フロー方式の半田付けでは、半田付け後に基板からフラックス残渣を洗浄する必要がある。
また、洗浄不要な無洗浄フラックスを使用した半田付け方法が提案されている（特許文献２）。
従来のフラックス残渣の洗浄には、フロンやトリクロロエチレン等の溶剤が使用されてきた。しかし、これら溶剤は、オゾン層の破壊や、地下水を汚染する等、環境や人体に悪影響を与えるので、その使用が規制されてきている。
また、無洗浄フラックスを使用したフロー方式の半田付けでも、基板にフラックスを塗布する工程は必要なので、そのための装置等の設置場所や費用が必要となる。加えて、フラックスの塗布不良等により、基板の半田付け不良が生じる可能性もある。
また、無洗浄フラックスを使用したフロー方式の半田付けでも、基板にフラックスを塗布する工程は必要なので、そのための装置等の設置場所や費用が必要となる。加えて、フラックスの塗布不良等により、基板の半田付け不良が生じる可能性もある。
そこで、従来のフロー方式の局所半田付けよりも、作業効率を高め、またフラックスによる半田付け不良をなくすために、フラックスを使用しない局所半田付け方法を開発する要求がある。
上記課題を鑑み、本発明は、フラックスを使用することなく、基板への半田付けを可能とする、局所半田付方法を提供することを目的とする。
上記課題を鑑み、本発明は、フラックスを使用することなく、基板への半田付けを可能とする、局所半田付方法を提供することを目的とする。
本発明者は上記課題を鑑み、ギ酸含有不活性ガス雰囲気中で半田付けを行うことにより、上記課題を達成できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、下記［１］乃至［６］に関する。
［１］基板の半田付けすべき箇所と半田吐出ノズルより上方に吐出した溶融半田とを接触させることにより、局所的に該箇所の半田付けを行う局所半田付け方法において、
ａ）ガス吹出し手段を用いて該半田付けすべき箇所の基板表面に向けてギ酸含有不活性ガスを吹付けることにより、及び／又は
ｂ）該基板及び該半田吐出ノズルを備えた局所半田付装置をその中に収容する閉じられたチャンバの内部をギ酸含有不活性ガスで満たすことにより、
該ギ酸含有不活性ガスの雰囲気下で上記の半田付けを為すことを特徴とする、方法。
［２］各々閉じることができるチャンバであって、隣り合ってかつチャンバ間を連通そして閉鎖可能に設けられた第一チャンバ及び第二チャンバと、
第一チャンバ内に備えられた半田吐出ノズルを備えた半田付け装置と、
基板を第一チャンバ内部と第二チャンバ内部との間で移送する基板移送手段と、
第一チャンバ及び／又は第二チャンバ内部をギ酸含有不活性ガスで置換するガス置換手段とを備え、
ｉ）該基板を第二チャンバ内に収容し、第一チャンバ及び第二チャンバを閉じ、閉じられたチャンバ内部をガス置換手段によりギ酸含有不活性ガスで満たす段階と、
ｉｉ）第一チャンバ及び第二チャンバ間を連通し、該基板移送手段により該基板を第二チャンバ内より第一チャンバ内に移送し、そして第一チャンバ及び第二チャンバ間を閉鎖する段階と、
ｉｉｉ）第一チャンバ内において、該基板の半田付けすべき箇所と半田吐出ノズルより上方に吐出した溶融半田とを接触させることにより、局所的に該箇所の半田付けを行う段階と、
ｉｖ）第一チャンバ及び第二チャンバ間を連通し、該基板移送手段により該半田付けされた基板を第一チャンバ内より第二チャンバ内に移送し、そして該基板を取り出す段階と
を含む局所半田付け方法。
［３］前記ギ酸含有不活性ガスは、ギ酸ガスと、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、水素ガス及びこれらの混合ガスからなる群から選択される不活性ガスとを含むものである、［１］又は［２］記載の方法。
［４］前記ギ酸含有不活性ガスは１１０℃乃至２５０℃の温度に保たれる、［１］乃至［３］の何れか一つに記載の方法。
［５］前記ギ酸ガス含有不活性ガス中の酸素濃度は１００ｐｐｍ以下である、［１］乃至［４］の何れか一つに記載の方法。
［６］前記チャンバの内部には、炭酸ガスと水素ガスとの反応によりギ酸を形成する能力を有する触媒が設けられ、且つ、該チャンバに満たされるガスには、少なくとも、前記ギ酸含有不活性ガスの生成に必要な量の炭酸ガス及び水素ガスが含まれる、［１］乃至［５］の何れか一つに記載の方法。
すなわち、本発明は、下記［１］乃至［６］に関する。
［１］基板の半田付けすべき箇所と半田吐出ノズルより上方に吐出した溶融半田とを接触させることにより、局所的に該箇所の半田付けを行う局所半田付け方法において、
ａ）ガス吹出し手段を用いて該半田付けすべき箇所の基板表面に向けてギ酸含有不活性ガスを吹付けることにより、及び／又は
ｂ）該基板及び該半田吐出ノズルを備えた局所半田付装置をその中に収容する閉じられたチャンバの内部をギ酸含有不活性ガスで満たすことにより、
該ギ酸含有不活性ガスの雰囲気下で上記の半田付けを為すことを特徴とする、方法。
［２］各々閉じることができるチャンバであって、隣り合ってかつチャンバ間を連通そして閉鎖可能に設けられた第一チャンバ及び第二チャンバと、
第一チャンバ内に備えられた半田吐出ノズルを備えた半田付け装置と、
基板を第一チャンバ内部と第二チャンバ内部との間で移送する基板移送手段と、
第一チャンバ及び／又は第二チャンバ内部をギ酸含有不活性ガスで置換するガス置換手段とを備え、
ｉ）該基板を第二チャンバ内に収容し、第一チャンバ及び第二チャンバを閉じ、閉じられたチャンバ内部をガス置換手段によりギ酸含有不活性ガスで満たす段階と、
ｉｉ）第一チャンバ及び第二チャンバ間を連通し、該基板移送手段により該基板を第二チャンバ内より第一チャンバ内に移送し、そして第一チャンバ及び第二チャンバ間を閉鎖する段階と、
ｉｉｉ）第一チャンバ内において、該基板の半田付けすべき箇所と半田吐出ノズルより上方に吐出した溶融半田とを接触させることにより、局所的に該箇所の半田付けを行う段階と、
ｉｖ）第一チャンバ及び第二チャンバ間を連通し、該基板移送手段により該半田付けされた基板を第一チャンバ内より第二チャンバ内に移送し、そして該基板を取り出す段階と
を含む局所半田付け方法。
［３］前記ギ酸含有不活性ガスは、ギ酸ガスと、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、水素ガス及びこれらの混合ガスからなる群から選択される不活性ガスとを含むものである、［１］又は［２］記載の方法。
［４］前記ギ酸含有不活性ガスは１１０℃乃至２５０℃の温度に保たれる、［１］乃至［３］の何れか一つに記載の方法。
［５］前記ギ酸ガス含有不活性ガス中の酸素濃度は１００ｐｐｍ以下である、［１］乃至［４］の何れか一つに記載の方法。
［６］前記チャンバの内部には、炭酸ガスと水素ガスとの反応によりギ酸を形成する能力を有する触媒が設けられ、且つ、該チャンバに満たされるガスには、少なくとも、前記ギ酸含有不活性ガスの生成に必要な量の炭酸ガス及び水素ガスが含まれる、［１］乃至［５］の何れか一つに記載の方法。
本発明によれば、ギ酸含有不活性ガスの雰囲気下で半田付けを為すことにより、半田塗布される基板表面の酸化物が除去され、かつ基板表面及び溶融半田の酸化が防止され、及び基板表面への溶融半田の濡れ性が改良されるという効果を奏する、フラックスを使用しない局所半田付け方法が提供される。
つまり、本発明によれば、フラックスの塗布及び洗浄のための設備及び工程は不要となるので、その費用の削減、作業スペースの減少及び作業効率を上げることができる。
つまり、本発明によれば、フラックスの塗布及び洗浄のための設備及び工程は不要となるので、その費用の削減、作業スペースの減少及び作業効率を上げることができる。
本発明の局所半田付け方法は、ギ酸含有不活性ガスの雰囲気下で、基板の半田付けすべき箇所と半田吐出ノズルより上方に吐出した溶融半田とを接触させることにより局所半田付けを行う。
ギ酸含有不活性ガスとしては、基板表面の酸化物を還元する性質があり、かつ半田付けの際に、溶融半田に溶け込み絶縁性を低下させない或いは基板を腐食しないガスであればよい。例えば、ギ酸と、溶融半田、局所半田付装置、基板、基板に実装した電子部品等と反応しない不活性ガスとの混合ガスが例示される。
その不活性ガスとしては、特に限定されるものではないが、例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス、炭酸ガス、水素ガス等の不活性ガス及びこれらの混合ガスが挙げられる。
その不活性ガスとしては、特に限定されるものではないが、例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス、炭酸ガス、水素ガス等の不活性ガス及びこれらの混合ガスが挙げられる。
また、ギ酸含有不活性ガス中の酸素濃度は、通常例えば１０００ｐｐｍ以下、好ましくは５００ｐｐｍ以下、更に好ましくは１００ｐｐｍ以下である。１０００ｐｐｍ以上酸素が含まれると、ギ酸の還元力が低下して基板表面の酸化物の除去が不十分になるという問題、或いは溶融半田が酸化してドロスを形成するという問題を生じ、半田付け不良を引き起こす可能性がある。
また、ギ酸含有不活性ガスは、特に限定されないが、ギ酸含有不活性ガス供給源、例えば、ギ酸溶液に不活性ガスをバブリングさせるバブリング槽、不活性ガスにギ酸溶液を導入して蒸発させる蒸発器（加熱槽）、ギ酸溶液の蒸気と不活性ガスとを混合させる混合器等のギ酸含有不活性ガス発生装置より得られる。得られたギ酸含有不活性ガスは、更に不活性ガスと混合して、ギ酸濃度を調節することができる。
使用される半田は、特に限定されないが、鉛フリー半田が好ましく、例えばＳｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ａｌ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の鉛フリー半田を使用できる。
なお、溶融半田の温度は、基板との接触の際に、低温になり粘度が上昇することなく融解状態を保てればよい。溶融半田の種類（融点）にもよるが、例えば、半田の融点よりも、３０℃乃至８０℃高い温度である。溶融半田の温度が融点よりも８０℃以上高いと、溶融半田が酸化してドロスを形成しやすくなったり、溶融半田を基板に接触させたときに基板表面のレジストの熱劣化が生じたり、基板が熱変形したり、電子部品の機能が低下したりする恐れがある。また、溶融半田の温度が融点よりも３０℃以上高くない場合、溶融半田を基板に接触させた際に、溶融半田の温度が融点以下に低下して粘度が増大し、基板のホールを埋められない等の半田付け不良を引き起こす可能性がある。
なお、溶融半田の温度は、基板との接触の際に、低温になり粘度が上昇することなく融解状態を保てればよい。溶融半田の種類（融点）にもよるが、例えば、半田の融点よりも、３０℃乃至８０℃高い温度である。溶融半田の温度が融点よりも８０℃以上高いと、溶融半田が酸化してドロスを形成しやすくなったり、溶融半田を基板に接触させたときに基板表面のレジストの熱劣化が生じたり、基板が熱変形したり、電子部品の機能が低下したりする恐れがある。また、溶融半田の温度が融点よりも３０℃以上高くない場合、溶融半田を基板に接触させた際に、溶融半田の温度が融点以下に低下して粘度が増大し、基板のホールを埋められない等の半田付け不良を引き起こす可能性がある。
＜ガス吹付け手段＞
基板と溶融半田との接触箇所をギ酸含有不活性ガスの雰囲気下にするには、一つの方法として、例えば、ガス吹付け手段を用いて該半田付け箇所の基板表面に向けてギ酸含有不活性ガスを吹付ける方法を採用することができる。
基板と溶融半田との接触箇所をギ酸含有不活性ガスの雰囲気下にするには、一つの方法として、例えば、ガス吹付け手段を用いて該半田付け箇所の基板表面に向けてギ酸含有不活性ガスを吹付ける方法を採用することができる。
ガス吹付け手段は、特に限定されるものではないが、例えば、上述したギ酸含有不活性ガス供給源を、遮断弁、圧力調整弁、流量調整弁、流量指示計（マスフロ―コントローラを使用することもできる）及び開閉弁等を介してガス吹付けノズルに接続し、ガス供給源より発生したギ酸含有吹付けガスをガス吹付けノズルに給送して、ガス吹付けノズル口からギ酸含有不活性ガスを吹付ける手段などがある。
ガス吹付けノズルは、半田吐出ノズル近傍、溶融半田槽の上端の周縁部、又はプログラミングに従い移動可能なガス吹付けノズル支持手段に取付けることができる。特に、半田吐出ノズル近傍に、ノズル口の上方に向けてガスを吹付け可能にガス吹付けノズルを設けた場合、吹付けたガスにより、基板表面の酸化部分の除去に加えてノズル口より吐出される溶融半田の酸化も防止できるので好ましい。
ガス吹付けノズルとしては、ガス供給源より供給されたギ酸含有不活性ガスをガス吹付けノズル口より吹付け可能であれば、その形状等は限定されない。
ガス吹付けノズルは、半田吐出ノズル近傍、溶融半田槽の上端の周縁部、又はプログラミングに従い移動可能なガス吹付けノズル支持手段に取付けることができる。特に、半田吐出ノズル近傍に、ノズル口の上方に向けてガスを吹付け可能にガス吹付けノズルを設けた場合、吹付けたガスにより、基板表面の酸化部分の除去に加えてノズル口より吐出される溶融半田の酸化も防止できるので好ましい。
ガス吹付けノズルとしては、ガス供給源より供給されたギ酸含有不活性ガスをガス吹付けノズル口より吹付け可能であれば、その形状等は限定されない。
また、ガス吹付け手段は、ヒータなどによりギ酸含有不活性ガス収容部及びガス吹付け口をギ酸が液化しない温度以上に保持することができるものであることが求められ、例えば、ガス吹付け手段をヒータ等で加熱保温する手段が採用されうる。特に、半田を溶融するためのヒータ或いはノズル口の温度を一定に保つためのヒータを共用して加熱保温することが好ましい。或いは例えば、従来の局所半田付け装置におけるノズル口の保温チャンバに、ガス供給口及びガス吹付けノズル口を設けたものであっても良い。
また、ギ酸吹付けノズルから吹付けるギ酸含有不活性ガスの温度は、基板に吹付けた際に基板表面の酸化物を還元でき、また溶融半田の温度を低下させて溶融半田の粘度を上昇させない温度であればよく、例えば１１０℃乃至２５０℃の範囲に設定される。吹付け手段の温度が１１０℃よりも低い場合、基板表面が低温になり、溶融半田の粘度増加による塗布不良が生じたりする可能性がある。一方、２５０℃よりも高い温度の場合、基板と接触した溶融半田が固化できず落下してしまう可能性がある。
また、ギ酸吹付けノズルから吹付けるギ酸含有不活性ガスの温度は、基板に吹付けた際に基板表面の酸化物を還元でき、また溶融半田の温度を低下させて溶融半田の粘度を上昇させない温度であればよく、例えば１１０℃乃至２５０℃の範囲に設定される。吹付け手段の温度が１１０℃よりも低い場合、基板表面が低温になり、溶融半田の粘度増加による塗布不良が生じたりする可能性がある。一方、２５０℃よりも高い温度の場合、基板と接触した溶融半田が固化できず落下してしまう可能性がある。
また、基板と溶融半田との接触箇所をギ酸含有不活性ガス雰囲気下にする一つの方法として、例えば、該基板及び該半田吐出ノズルを備えた局所半田付装置をその中に収容する閉じられたチャンバの内部をギ酸含有不活性ガスで満たす方法を採用することができる。
チャンバは、慣用の真空チャンバを使用することができ、例えば基板を出し入れするための密閉扉と、その内部環境をギ酸含有不活性ガスで置換するガス置換手段とを備え、また、その内部に、基板保持手段と、必要により基板移送手段と、半田吐出ノズルを備えた局所半田付け装置とが収容されてなる。
チャンバ内のガス置換手段としては、従来のガス置換手段、例えば真空排気装置及びギ酸含有不活性ガス供給装置の組合わせを用いることができる。真空排気装置は、真空ポンプ等のチャンバ内を減圧するための排気装置であり、開閉弁を介してチャンバに接続され、その排気口には慣用のギ酸ガス回収手段、例えばギ酸ガスをトラップするためのフィルター、冷却管或いは冷却水又はギ酸ガスを中和するためのアルカリスクラバ等を備えてなる。ギ酸含有不活性ガス供給装置は、上述したギ酸含有不活性ガス供給源を、遮断弁、圧力調整弁、流量調整弁、流量指示計（マスフロ―コントローラを使用することもできる）及び開閉弁などを介してチャンバに接続される。また、ギ酸含有不活性ガス供給装置とチャンバとを接続する経路にヒータを備えることで、チャンバに導入するギ酸含有不活性ガスを予備加熱することができる。
基板保持手段としては、基板を横置き状態で保持するものであれば、保持できる基板の数及びその構造は特に限定されるものではない。例えば、複数の基板収容部を夫々包囲する枠部が形成された一個又はそれ以上の基板用トレイを基板保持手段として用いることができる。この基板用トレイを用いれば、複数の基板収容部に収容された複数の基板に対し
て局所半田付けを行うことができるため、基板の製造効率が向上する。
て局所半田付けを行うことができるため、基板の製造効率が向上する。
基板移送手段としては、チャンバ内で基板保持手段を移送できるものであれば、その構造は特に限定されるものではない。例えば、プログラムに従い移動可能な駆動機構を備えた基板保持手段をチャンバ内に設けられたレールに沿って移送させるか、基板保持手段をプログラムに従い走行するベルトコンベア或いはローラコンベア上で、又はコンベアに吊持されたアームに把持されて移送する等の手段が適用される。基板移送手段により、基板保持手段はチャンバの扉外の基板を取付け又は取出し可能な位置から、基板保持手段に保持された基板が到来するまで、局所半田付け装置の上方、或いは必要により後述する基板予備加熱用のヒータ上方に移送される。
局所半田付け装置としては、溶融半田槽、半田吐出ノズル及び半田吐出ノズルへの溶融半田供給手段を備えた従来の局所半田付け装置を使用できる。溶融半田供給手段としては、溶融半田槽の横にモータや電磁式ポンプ等の動力伝達機構を備えた局所半田付け装置よりも、溶融半田槽の下方に動力伝達機構を備えた局所半田付け装置の方が、局所半田付け装置の占める底面積が小さくなるので、局所半田付け装置を収容するのに必要なチャンバの底面積を小さくでき、チャンバを小型化できるので好ましい。特に、溶融半田を供給するための動力伝達機構として、溶融半田槽内のインペラシャフトを回転させるための磁石を配列した内部回転体と、該内部回転体と溶融半田槽の底壁を介して近接して対向配置された溶融半田槽外の磁石を配列した外部回転体とを備え、該外部回転体をモータ等により回転させることにより、外部回転体に配列された磁石に対応して内部回転体が回転し、これによりインペラシャフトが回転して溶融半田をノズルに供給するという動力伝達機構を有する局所半田付け装置が、第一チャンバを小型化できるのでより好ましい。この動力伝達機構は、溶融半田槽の外部にモータを設けるので、モータの熱劣化が生じにくく、また装置のメンテナンスが容易になる。結果として、装置に係る費用の削減及び作業時間を短縮できる。
また、チャンバは、ギ酸含有不活性ガスに含まれるギ酸の液化を防止し、及びギ酸含有不活性ガスによる基板表面の金属酸化物の還元を可能にする温度を維持するために、ヒータ等の慣用の温度調整装備を備えていても良い。
例えば半田付けを行うチャンバ内の温度は、チャンバ内の装置・器具類の耐熱温度以下に設定されるとよい。例えば８０℃乃至１５０℃の範囲である。チャンバ内の温度を高くすることで、基板表面の金属酸化物がより除去されやすくなる。
また、溶融半田と接触させる基板の温度が低い場合、塗布された溶融半田が急に固化し半田付け不良を生じたり、基板と溶融半田との温度差により、基板にヒートショックによる破損、反りやゆがみ等が生じたりするので、半田付けする基板を予備加熱することが好ましい。その手段としては、例えば、チャンバ内に設けたヒータである。また、基板表面を予備加熱することにより、ギ酸含有不活性ガスによる基板表面の金属酸化物の除去が促進される。
例えば半田付けを行うチャンバ内の温度は、チャンバ内の装置・器具類の耐熱温度以下に設定されるとよい。例えば８０℃乃至１５０℃の範囲である。チャンバ内の温度を高くすることで、基板表面の金属酸化物がより除去されやすくなる。
また、溶融半田と接触させる基板の温度が低い場合、塗布された溶融半田が急に固化し半田付け不良を生じたり、基板と溶融半田との温度差により、基板にヒートショックによる破損、反りやゆがみ等が生じたりするので、半田付けする基板を予備加熱することが好ましい。その手段としては、例えば、チャンバ内に設けたヒータである。また、基板表面を予備加熱することにより、ギ酸含有不活性ガスによる基板表面の金属酸化物の除去が促進される。
チャンバ内部をギ酸含有不活性ガスで満たすには、例えば、基板を収容し密閉されたチャンバの内部を真空排気装置により減圧し、次いで減圧されたチャンバ内部にギ酸含有不活性ガス供給手段によりギ酸含有不活性ガスを導入するという方法により行われる。
ギ酸含有不活性ガス雰囲気下での半田付けは、特に限定されないが、例えばプログラミング制御に従い、基板の半田付けすべき箇所と、局所半田付け装置のノズル口とが、対向する位置に来るように相対移動させ、そして基板の半田付けすべき箇所にノズル口より吐出された溶融半田を接触させることにより行われる。
また、ギ酸含有不活性ガスで満たされたチャンバ内での半田付けにおいても、ガス吹付けノズルを用いて基板の半田付けすべき箇所にギ酸含有不活性ガスを吹付けながら局所半
田付けを行っても良い。特に、ギ酸含有不活性ガスで満たされたチャンバ内での半田吐出ノズルの近傍にガス吹付けノズルを設け、半田吐出ノズルのノズル口の側方よりギ酸含有不活性ガスを基板表面に吹付けながら半田付けを行うのが好ましい。
また、ギ酸含有不活性ガスで満たされたチャンバ内での半田付けにおいても、ガス吹付けノズルを用いて基板の半田付けすべき箇所にギ酸含有不活性ガスを吹付けながら局所半
田付けを行っても良い。特に、ギ酸含有不活性ガスで満たされたチャンバ内での半田吐出ノズルの近傍にガス吹付けノズルを設け、半田吐出ノズルのノズル口の側方よりギ酸含有不活性ガスを基板表面に吹付けながら半田付けを行うのが好ましい。
また、局所半田付け装置を収容したチャンバを基板の出し入れのたびに大気に開放すると、次の半田付け操作でもチャンバ内部をギ酸含有不活性ガスに置換する必要が生じ、その作業時間がかかるうえ、チャンバ内に入った酸素により溶融半田が酸化されドロスが生じる可能性がある。そこで、本発明の方法では、半田吐出ノズルを備えた半田付け装置を備えた半田塗布用のチャンバ（第一チャンバ）と、第一チャンバと隣り合う、基板の収容及び取出し用のチャンバ（第二チャンバ）とを備えた二室構造の装置が使用される。
二室構造の装置は、各々閉じることができるチャンバであって、隣り合ってかつチャンバ間を連通そして閉鎖可能に設けられた第一チャンバ及び第二チャンバと、第一チャンバ内に備えられた半田吐出ノズルを備えた半田付け装置と、基板を第一チャンバ内部と第二チャンバ内部との間で移送する基板移送手段と、第一チャンバ内部又は該チャンバ内部及び第二チャンバ内部をギ酸含有不活性ガスで置換するガス置換手段とを備えている。
各々閉じることができるチャンバとしては慣用の真空チャンバを利用できる。
第一チャンバと第二チャンバとの隔壁には基板を移送するための連通口が設けられ、その連通口には各チャンバからもう一方のチャンバへの基板の出入りの際、連通口を開閉する窓構造又は扉構造が通常設けられる。
例えば、各チャンバの連通口にゲートバルブを設けるか、電動スライド式の密閉扉を使用するのが簡便である。
第一チャンバと第二チャンバとの隔壁には基板を移送するための連通口が設けられ、その連通口には各チャンバからもう一方のチャンバへの基板の出入りの際、連通口を開閉する窓構造又は扉構造が通常設けられる。
例えば、各チャンバの連通口にゲートバルブを設けるか、電動スライド式の密閉扉を使用するのが簡便である。
第一チャンバ内の半田付け装置としては、一般に、局所半田付け装置を使用できる。特に下記の実施例に記載される局所半田付け装置が、第一チャンバの底面積を小さくできるので好ましい。
基板移送手段としては、基板を水平に保持しながら移送できるものであれば如何なる構成のものでもよく、基板自体でなく、基板を枠体に保持させ、それを移送させる構成のものでもよい。例えば、プログラムに従い該枠に備えた駆動機構により基板を保持する構造枠をチャンバ内に設けたレールに沿って移送させるか、基板保持手段をプログラムに従いベルトコンベア或いはローラコンベア上を走行させるか、又はコンベアに吊持されたアームに基板を固定し移送する等の手段が適用される。なお、ここでのレール（コンベア）は、第一チャンバ及び第二チャンバの連通口での開閉動作の妨げとならないように構成される。
上記のガス置換手段としては、真空排気装置及びギ酸含有不活性ガス供給源が備えられる。
真空排気装置は、第一チャンバ及び第二チャンバの各々に開閉弁等を介して接続しても良いし、第一チャンバ及び第二チャンバに三方コックを介して一つの経路で接続しても良い。
ギ酸含有不活性ガス供給源は、第一チャンバ及び第二チャンバの各々に遮断弁、圧力調整弁、流量調整弁及び流量指示計（マスフロ―コントローラでもよい）とともに、三方コック又は開閉弁を介して接続することができる。
なお、チャンバには、チャンバ内の空気置換、圧力調整或いはギ酸濃度の調整のために開閉弁を介して窒素ボンベ等の不活性ガス供給源を接続しても良い。
真空排気装置は、第一チャンバ及び第二チャンバの各々に開閉弁等を介して接続しても良いし、第一チャンバ及び第二チャンバに三方コックを介して一つの経路で接続しても良い。
ギ酸含有不活性ガス供給源は、第一チャンバ及び第二チャンバの各々に遮断弁、圧力調整弁、流量調整弁及び流量指示計（マスフロ―コントローラでもよい）とともに、三方コック又は開閉弁を介して接続することができる。
なお、チャンバには、チャンバ内の空気置換、圧力調整或いはギ酸濃度の調整のために開閉弁を介して窒素ボンベ等の不活性ガス供給源を接続しても良い。
また、第一チャンバ及び／又は第二チャンバ内部をギ酸含有不活性ガスで置換するその他のガス置換手段としては、水素ガスと炭酸ガスとの混合ガスからギ酸を生成する触媒と
しての金属錯体をチャンバ内表面或いはチャンバ内部に設け、チャンバ内に十分なギ酸ガスを作り得る量の水素ガス及び炭酸ガスを含む不活性ガスを充填することにより、ギ酸含有不活性ガス雰囲気下とすることもできる。この場合、水素ガス供給源及び炭酸ガス供給源が遮断弁、圧力調整弁、流量調整弁、流量指示計及び開閉弁等を介してチャンバ内部と接続される。
しての金属錯体をチャンバ内表面或いはチャンバ内部に設け、チャンバ内に十分なギ酸ガスを作り得る量の水素ガス及び炭酸ガスを含む不活性ガスを充填することにより、ギ酸含有不活性ガス雰囲気下とすることもできる。この場合、水素ガス供給源及び炭酸ガス供給源が遮断弁、圧力調整弁、流量調整弁、流量指示計及び開閉弁等を介してチャンバ内部と接続される。
また、第一チャンバには、チャンバ内部の温度調節あるいは基板の予備加熱のためにヒータ等の加熱源を備えることができる。これにより、所望の温度条件下での局所半田付けを達成し、またヒートショックによる基板の破損を防止することができる。
この場合、第一チャンバ内の温度は、ギ酸含有不活性ガスに含まれるギ酸が液化しない温度で且つ溶融半田の融点以下の温度に調節される。例えば８０℃乃至１５０℃の範囲に設定される。そして、第二チャンバ内の温度は、第一チャンバ内の温度とほぼ同様に調節される。
この場合、第一チャンバ内の温度は、ギ酸含有不活性ガスに含まれるギ酸が液化しない温度で且つ溶融半田の融点以下の温度に調節される。例えば８０℃乃至１５０℃の範囲に設定される。そして、第二チャンバ内の温度は、第一チャンバ内の温度とほぼ同様に調節される。
そして、二室構造の装置を使用した局所半田付け方法は、ｉ）該基板を第二チャンバ内に収容し、第一チャンバ及び第二チャンバを閉じ、閉じられたチャンバ内部をガス置換手段によりギ酸含有不活性ガスで満たす段階と、ｉｉ）第一チャンバ及び第二チャンバの連通口を開き、該基板移送手段により該基板を第二チャンバ内より第一チャンバ内に移送し、そして連通口を閉鎖する段階と、ｉｉｉ）第一チャンバ内において、該基板の半田付けすべき箇所に半田吐出ノズルより上方に吐出した溶融半田を接触させることにより、局所的に該箇所の半田付けを行う段階と、ｉｖ）第一チャンバ及び第二チャンバの連通口を開放し、該基板移送手段により該半田付けされた基板を第一チャンバ内より第二チャンバ内に移送し、そして該基板を取り出す段階とを含む。
第二チャンバとしては、第一チャンバに比して容積が小さいチャンバを適用できるので、必要なギ酸含有不活性化ガスの量を節減でき、ガス置換に係る作業時間も短縮できる。また、二室構造の場合、基板の導入・取出し時に第一チャンバを開放しないので、溶融半田は空気によって酸化されず、ドロス等が生じにくいものとなる。さらに、基板の導入・取出しを行っても、第一チャンバ内部の温度低下が抑えられ、作業時間及びエネルギーが削減できる。
また、減圧下で溶融半田の塗布作業及び塗布した溶融半田の固化をおこなうことができ、半田塗布時にボイド等が生じたとしても、ボイドを消滅させることができる。
また、減圧下で溶融半田の塗布作業及び塗布した溶融半田の固化をおこなうことができ、半田塗布時にボイド等が生じたとしても、ボイドを消滅させることができる。
なお、第二チャンバは更に基板導入用のチャンバと、基板取出し用のチャンバとの二つの小チャンバに分かれていてもよい。つまり、局所半田付け用のチャンバ（第一チャンバ）と基板導入用のチャンバと基板取出し用のチャンバとからなる三室構造の装置を使用することもできる。チャンバ内のガス置換手段、チャンバ間の基板移送手段は、二室構造の装置と同様のものを使用することができる。
三室構造とすることにより、半田付けした基板を第一チャンバから基板取出し用のチャンバに移送する操作と並行して、基板導入用のチャンバから次の基板を第一チャンバ内に導入する操作を為すことができる。
三室構造とすることにより、半田付けした基板を第一チャンバから基板取出し用のチャンバに移送する操作と並行して、基板導入用のチャンバから次の基板を第一チャンバ内に導入する操作を為すことができる。
次に実施例を挙げ本発明の内容を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１：ギ酸含有不活性ガスの吹付を伴う局所半田付け方法
図１は実施例１の方法で使用した局所半田付け装置１５、特に半田吐出ノズル２及びこれを取り囲む保温チャンバ１付近の装置構造を拡大して示す。図中の矢印Ｐ（↑）はギ酸含有不活性ガスの移動を表す。
この局所半田付け装置１５は、半田吐出ノズル２を囲繞する保温チャンバがノズル外周面と間隔をあけて、ギ酸含有不活性ガス吹付け口８を半田吐出ノズル２の上部に形成するとともに、保温チャンバ１には、ギ酸含有不活性ガスを側方より供給するガス供給管３が設けられている。
すなわち、ガス供給管３には、窒素ボンベ２１、圧力調整弁２２、ギ酸溶液２９を収容した密閉容器２３、遮断弁２４、マスフロ―コントローラ２５、開閉弁２６及びヒータ２７を介して接続されてガス供給経路２０が形成されている。そして、圧力調整弁２２により圧力調整された窒素ガスを密閉容器２３内のバブリング部２８に導入し、生成したギ酸含有不活性ガスは遮断弁２４、マスフロ―コントローラ２５、開閉弁２６、ヒータ２７及びガス供給管３を経由して保温チャンバ１に導入される。
ヒータ２７により約２００℃に予備加熱されたギ酸含有不活性ガスを２０Ｌ／分の流速で保温チャンバ１に供給し、保温チャンバ内４に給送されたギ酸含有不活性ガスを３５０℃に設定されたヒータ５で約２５０℃に更に加熱するとともに該ギ酸含有不活性ガスを保温チャンバの下部に設けた通気口６を通るように下方に流し、そして半田吐出ノズル２の外周面との隙間７を通って上昇するように流れを反転させ、ガス吹付け口８より半田吐出ノズルの直上方に向けて吹付けた。
図１は実施例１の方法で使用した局所半田付け装置１５、特に半田吐出ノズル２及びこれを取り囲む保温チャンバ１付近の装置構造を拡大して示す。図中の矢印Ｐ（↑）はギ酸含有不活性ガスの移動を表す。
この局所半田付け装置１５は、半田吐出ノズル２を囲繞する保温チャンバがノズル外周面と間隔をあけて、ギ酸含有不活性ガス吹付け口８を半田吐出ノズル２の上部に形成するとともに、保温チャンバ１には、ギ酸含有不活性ガスを側方より供給するガス供給管３が設けられている。
すなわち、ガス供給管３には、窒素ボンベ２１、圧力調整弁２２、ギ酸溶液２９を収容した密閉容器２３、遮断弁２４、マスフロ―コントローラ２５、開閉弁２６及びヒータ２７を介して接続されてガス供給経路２０が形成されている。そして、圧力調整弁２２により圧力調整された窒素ガスを密閉容器２３内のバブリング部２８に導入し、生成したギ酸含有不活性ガスは遮断弁２４、マスフロ―コントローラ２５、開閉弁２６、ヒータ２７及びガス供給管３を経由して保温チャンバ１に導入される。
ヒータ２７により約２００℃に予備加熱されたギ酸含有不活性ガスを２０Ｌ／分の流速で保温チャンバ１に供給し、保温チャンバ内４に給送されたギ酸含有不活性ガスを３５０℃に設定されたヒータ５で約２５０℃に更に加熱するとともに該ギ酸含有不活性ガスを保温チャンバの下部に設けた通気口６を通るように下方に流し、そして半田吐出ノズル２の外周面との隙間７を通って上昇するように流れを反転させ、ガス吹付け口８より半田吐出ノズルの直上方に向けて吹付けた。
プログラムに従い移動可能な駆動機構を備えた基板保持枠１１に基板１０を取付け、基板の半田付けすべき箇所１２をヒータ（図示せず）により約１５０℃に予備加熱するとともに、該箇所１２と半田吐出ノズル２のノズル口とが対向する位置にくるように基板保持枠１１及び局所半田付け装置１５を相対移動させた。次いで、半田付けすべき箇所１２にガス吹付け口８よりギ酸含有不活性ガスを吹付けて、基板の半田付けすべき箇所１２の表面の金属酸化物を還元し（図２ａ参照）、そして、ギ酸含有不活性ガスが基板の半田付けすべき箇所に吹付ける状態を保ったまま局所半田付け装置１５を上昇させて溶融半田１７を半田吐出ノズル２のノズル口より上方に吐出して基板１０に接触させ（図２ｂ参照）、そしてその後、局所半田付け装置１５を下降させる際、基板１０に接触した半田に半田融解温度より低い温度のギ酸含有不活性ガスを吹き当てて、半田を固形化し、半田付けを完了させ（図２ｃ参照）、その後、基板１０を放冷することで、局所半田付けされた基板を得た。
実施例２：チャンバ内での局所半田付け
図３は実施例２の局所半田付け方法に使用した装置全体の模式図である。図中の矢印Ｑ（⇒、⇔）は基板４７を取付けた基板保持枠３１の移動方向を示す。
チャンバ３０は、その内部にプログラムに従い移動可能な駆動機構を備えた基板保持枠３１、基板保持枠を移送するためのレール３２、基板予備加熱用のヒータ３３、及びプログラムに従い移動自在な移動台４５に載置 された局所半田付け装置３４を収容してなり、チャンバ内部を減圧するための真空排気装置３５を開閉弁４９を介して接続するとともに、局所半田付け装置の保温チャンバ４３内部及びチャンバ３０内部にギ酸含有不活性ガスを供給するためのガス供給経路２０（実施例１参照）を三方コック５６及びヒータ５７を介して接続してなる。なお、チャンバ３０の外部には、ヒータ３３、溶融半田槽３６及び保温チャンバ４３の加熱制御装置（図示せず）並びに基板保持枠３１及び移動台４５の運転制御装置（図示せず）が備えられている。
局所半田付け装置３４は、溶融半田槽３６と、溶融半田槽の槽外下方に設置した駆動モータ３７と、該モータ３７により回転する溶融半田槽外の外部マグネットロータ３８と、外部マグネットロータ３８の回転に連動して回転する内部マグネットロータ３９と、該内部マグネットロータ３９の上部に固定されたインペラシャフト４０と、回転したインペラシャフト４０により圧送される溶融半田をノズル４２まで輸送するフローダクト４１と、該フローダクト４１に連通するノズル４２と、ガス供給管、ガス放出ノズル及びヒータを備えた保温チャンバ４３とを備えてなり、この装置を使用して、以下の通り局所半田付けを行った。なお、溶融半田槽３６は溶融半田の温度低下を防止するために断熱材４４で覆
われている。
図３は実施例２の局所半田付け方法に使用した装置全体の模式図である。図中の矢印Ｑ（⇒、⇔）は基板４７を取付けた基板保持枠３１の移動方向を示す。
チャンバ３０は、その内部にプログラムに従い移動可能な駆動機構を備えた基板保持枠３１、基板保持枠を移送するためのレール３２、基板予備加熱用のヒータ３３、及びプログラムに従い移動自在な移動台４５に載置 された局所半田付け装置３４を収容してなり、チャンバ内部を減圧するための真空排気装置３５を開閉弁４９を介して接続するとともに、局所半田付け装置の保温チャンバ４３内部及びチャンバ３０内部にギ酸含有不活性ガスを供給するためのガス供給経路２０（実施例１参照）を三方コック５６及びヒータ５７を介して接続してなる。なお、チャンバ３０の外部には、ヒータ３３、溶融半田槽３６及び保温チャンバ４３の加熱制御装置（図示せず）並びに基板保持枠３１及び移動台４５の運転制御装置（図示せず）が備えられている。
局所半田付け装置３４は、溶融半田槽３６と、溶融半田槽の槽外下方に設置した駆動モータ３７と、該モータ３７により回転する溶融半田槽外の外部マグネットロータ３８と、外部マグネットロータ３８の回転に連動して回転する内部マグネットロータ３９と、該内部マグネットロータ３９の上部に固定されたインペラシャフト４０と、回転したインペラシャフト４０により圧送される溶融半田をノズル４２まで輸送するフローダクト４１と、該フローダクト４１に連通するノズル４２と、ガス供給管、ガス放出ノズル及びヒータを備えた保温チャンバ４３とを備えてなり、この装置を使用して、以下の通り局所半田付けを行った。なお、溶融半田槽３６は溶融半田の温度低下を防止するために断熱材４４で覆
われている。
クラッチ式密閉扉４６を開き、基板４７を基板保持枠３１に取付け、クラッチ式密閉扉４６を閉めてチャンバ３０を密閉した。
開閉弁４９を開いて真空排気装置３５によりチャンバ３０内を減圧した。次いで、弁４９を閉じるとともに三方コック５６よりガス供給経路２０からのギ酸含有不活性ガスをチャンバ３０内部に導入し、その際ヒータ５７により該ガスを約１２０℃に予備加熱した。
その後、三方コック５６を切り替えて、ガス供給経路２０と保温チャンバ４３とを連通させ、ヒータ５７により約２００℃に予備加熱したギ酸含有不活性ガスを局所半田付け装置３４の保温チャンバ４３に２０Ｌ／分の流量で供給し、そして該ギ酸含有不活性ガスを３５０℃に設定された保温チャンバ４３のヒータで約２５０℃まで加熱し、ガス吹出し口より半田吐出ノズル４２の上方に向けて吹付けた。
基板４７を取付けた基板保持枠３１を、レール３２に沿ってヒータ３３の上方まで移動させて、基板４７の半田付けすべき箇所を約１５０℃まで予備加熱した。次いで、予備加熱された基板４７の半田付けすべき箇所と局所半田付け装置３４のノズル４２とが対向する位置に来るように基板保持枠３１をレール３２に沿って移動させ、同時に局所半田付け装置３４が載置された移動台４５を移動させ、そして実施例１と同様に半田付けを行った。
その後、局所半田付けされた基板４７が取付けられた基板保持枠３１をレール３２に沿ってクラッチ式密閉扉４６の下方まで移動させ、基板４７を放冷後、クラッチ式密閉扉４６を開けて局所半田付けがなされた基板４７を取り出した。
開閉弁４９を開いて真空排気装置３５によりチャンバ３０内を減圧した。次いで、弁４９を閉じるとともに三方コック５６よりガス供給経路２０からのギ酸含有不活性ガスをチャンバ３０内部に導入し、その際ヒータ５７により該ガスを約１２０℃に予備加熱した。
その後、三方コック５６を切り替えて、ガス供給経路２０と保温チャンバ４３とを連通させ、ヒータ５７により約２００℃に予備加熱したギ酸含有不活性ガスを局所半田付け装置３４の保温チャンバ４３に２０Ｌ／分の流量で供給し、そして該ギ酸含有不活性ガスを３５０℃に設定された保温チャンバ４３のヒータで約２５０℃まで加熱し、ガス吹出し口より半田吐出ノズル４２の上方に向けて吹付けた。
基板４７を取付けた基板保持枠３１を、レール３２に沿ってヒータ３３の上方まで移動させて、基板４７の半田付けすべき箇所を約１５０℃まで予備加熱した。次いで、予備加熱された基板４７の半田付けすべき箇所と局所半田付け装置３４のノズル４２とが対向する位置に来るように基板保持枠３１をレール３２に沿って移動させ、同時に局所半田付け装置３４が載置された移動台４５を移動させ、そして実施例１と同様に半田付けを行った。
その後、局所半田付けされた基板４７が取付けられた基板保持枠３１をレール３２に沿ってクラッチ式密閉扉４６の下方まで移動させ、基板４７を放冷後、クラッチ式密閉扉４６を開けて局所半田付けがなされた基板４７を取り出した。
実施例３：二室構造の装置を使用した局所半田付け
半田付けを為すための第一チャンバ７１と、基板を出し入れするための第二チャンバ７２とを有する二室構造の装置７０を使用する。図４に二室構造の装置全体の模式図を示す。図中の矢印Ｑ（⇒、⇔）は基板７４を取付けた基板保持枠７５の移動方向を示す。
第一チャンバ７１と第二チャンバ７２とは各々閉じることができ、電動スライド式密閉扉７３を設けた連通口を介して連結されている。また、第一チャンバ７１及び第二チャンバ７２は、一のチャンバ内から連通口を通って他のチャンバ内に基板７４を移送することができるように、基板保持枠７５と基板移送レール７６ａ、７６ｂとを備えてなる。
チャンバ７１は、その内部に基板予備加熱用のヒータ７８、及びプログラムに従い移動自在な移動台８１に載置された局所半田付け装置８０を収容してなり、チャンバ内部を減圧するための真空排気装置８４を開閉弁８３を介して接続してなるとともに、局所半田付け装置８０の保温チャンバ８２内部及びチャンバ７１内部にギ酸含有不活性ガスを供給するためのガス供給経路２０を、三方コック８５及びヒータ８６を介して接続してなる。
チャンバ７２は、チャンバ内を減圧するための真空排気装置８８を開閉弁８７を介して接続してなるとともに、チャンバ７２内部にギ酸含有不活性ガスを供給するためのガス供給経路２０を開閉弁８９及びヒータ９０を介して接続してなる。
なお、第一及び第二チャンバ７１、７２の外部には、電動スライド式密閉扉７３の開閉装置（図示せず）、ヒータ７８、溶融半田槽及び保温チャンバ８２の加熱制御装置（図示せず）並びに基板保持枠７５及び移動台８１の運転制御装置（図示せず）等が収容されている。
半田付けを為すための第一チャンバ７１と、基板を出し入れするための第二チャンバ７２とを有する二室構造の装置７０を使用する。図４に二室構造の装置全体の模式図を示す。図中の矢印Ｑ（⇒、⇔）は基板７４を取付けた基板保持枠７５の移動方向を示す。
第一チャンバ７１と第二チャンバ７２とは各々閉じることができ、電動スライド式密閉扉７３を設けた連通口を介して連結されている。また、第一チャンバ７１及び第二チャンバ７２は、一のチャンバ内から連通口を通って他のチャンバ内に基板７４を移送することができるように、基板保持枠７５と基板移送レール７６ａ、７６ｂとを備えてなる。
チャンバ７１は、その内部に基板予備加熱用のヒータ７８、及びプログラムに従い移動自在な移動台８１に載置された局所半田付け装置８０を収容してなり、チャンバ内部を減圧するための真空排気装置８４を開閉弁８３を介して接続してなるとともに、局所半田付け装置８０の保温チャンバ８２内部及びチャンバ７１内部にギ酸含有不活性ガスを供給するためのガス供給経路２０を、三方コック８５及びヒータ８６を介して接続してなる。
チャンバ７２は、チャンバ内を減圧するための真空排気装置８８を開閉弁８７を介して接続してなるとともに、チャンバ７２内部にギ酸含有不活性ガスを供給するためのガス供給経路２０を開閉弁８９及びヒータ９０を介して接続してなる。
なお、第一及び第二チャンバ７１、７２の外部には、電動スライド式密閉扉７３の開閉装置（図示せず）、ヒータ７８、溶融半田槽及び保温チャンバ８２の加熱制御装置（図示せず）並びに基板保持枠７５及び移動台８１の運転制御装置（図示せず）等が収容されている。
而して、以下の手順従い局所半田付けを行う。
第二チャンバ７２のクラッチ式密閉扉７９を開け、第二チャンバ７２内部の基板保持枠７５に基板７４を取付け、クラッチ式密閉扉７９を閉じて、第一チャンバ７１及び第二チャンバ７２を密閉した。
開閉弁８７を開いて真空排気装置８８により第二チャンバ７２内部を減圧した。次いで開閉弁８９を開いてヒータ９０により約１２０℃に予備加熱したギ酸含有不活性ガスを第二チャンバ７２内部に充填した。
一方、開閉弁８３を開き、真空排気装置８４により第一チャンバ７１内部を減圧し、次いで、三方コック８５よりガス供給経路２０からのギ酸含有不活性ガスを第一チャンバ７１内部に供給し、その際ギ酸含有不活性ガスをヒータ８６により約１２０℃に予備加熱した。
電動スライド式密閉扉７３を開き、基板７４が基板移送レール７６ａ及び７６ｂ間を越え渡りうる状態とし、基板７４を取付けた基板保持枠７５を第二チャンバ７２から第一チャンバ７１に移送し、実施例２と同様に局所半田付けを行った。
局所半田付けされた基板７４を、連通口を経由して第二チャンバ７２に移送し、電動スライド式密閉扉７３を閉じた後、第二チャンバ７２内部の基板７４を放冷した。チャンバ７２内部に空気を入れて大気圧に戻したあと、クラッチ式密閉扉７９を開けて、局所半田付けがなされた基板を取出す。
その後、新しい基板を第二チャンバ７２の基板保持枠７５に取付け、同様に半田付けを行った。
第二チャンバ７２のクラッチ式密閉扉７９を開け、第二チャンバ７２内部の基板保持枠７５に基板７４を取付け、クラッチ式密閉扉７９を閉じて、第一チャンバ７１及び第二チャンバ７２を密閉した。
開閉弁８７を開いて真空排気装置８８により第二チャンバ７２内部を減圧した。次いで開閉弁８９を開いてヒータ９０により約１２０℃に予備加熱したギ酸含有不活性ガスを第二チャンバ７２内部に充填した。
一方、開閉弁８３を開き、真空排気装置８４により第一チャンバ７１内部を減圧し、次いで、三方コック８５よりガス供給経路２０からのギ酸含有不活性ガスを第一チャンバ７１内部に供給し、その際ギ酸含有不活性ガスをヒータ８６により約１２０℃に予備加熱した。
電動スライド式密閉扉７３を開き、基板７４が基板移送レール７６ａ及び７６ｂ間を越え渡りうる状態とし、基板７４を取付けた基板保持枠７５を第二チャンバ７２から第一チャンバ７１に移送し、実施例２と同様に局所半田付けを行った。
局所半田付けされた基板７４を、連通口を経由して第二チャンバ７２に移送し、電動スライド式密閉扉７３を閉じた後、第二チャンバ７２内部の基板７４を放冷した。チャンバ７２内部に空気を入れて大気圧に戻したあと、クラッチ式密閉扉７９を開けて、局所半田付けがなされた基板を取出す。
その後、新しい基板を第二チャンバ７２の基板保持枠７５に取付け、同様に半田付けを行った。
実施例４：三室構造の装置を使用した局所半田付け
半田付けを為すための第一チャンバ１０１と、基板導入用チャンバ１０２と、基板取出用チャンバ１０３とを有する三室構造の装置１００を使用した。図５に三室構造の装置全体の模式図を示す。なお、図５は、電動スライド式密閉扉１０４を開いて、基板導入用チャンバ１０２と第一チャンバ１０１とを連通した状態を示す図であり、図中の矢印Ｑ（⇒、⇔）は基板１０６を取付けた基板保持枠１０７の移動方向を示す。
第一チャンバ１０１、基板導入用チャンバ１０２及び基板取出用チャンバ１０３は各々閉じることができ、電動スライド式密閉扉１０４、１０５を設けた連通口を介して連接されている。また、第一チャンバ１０１、基板導入用チャンバ１０２及び基板取出用チャンバ１０３は、一のチャンバ内から連通口を通じて隣合う他のチャンバ内に基板１０６を移送することができるように、基板保持枠１０７と基板移送レール１０８ａ乃至ｅを備えてなる。
第一チャンバ１０１は、その内部に基板予備加熱用のヒータ１１０、及びプログラムに従い移動自在な移動台１１５に載置された局所半田付け装置１１３を収容してなり、チャンバ内部を減圧するための真空排気装置１２１を開閉弁１２０を介して接続してなるとともに、局所半田付け装置１１３の保温チャンバ１１１内部及びチャンバ１０１内部にギ酸含有不活性ガスを供給するためのガス供給経路２０を、三方コック１２２及びヒータ１２３を介して接続してなる。
基板導入用チャンバ１０２及び基板取出用チャンバ１０３は、夫々チャンバ内部を減圧するための真空排気装置１２５、１２９を開閉弁１２４、１２８を介して接続してなるとともに、チャンバ１０２、１０３内部にギ酸含有不活性ガスを供給するためのガス供給経路２０を開閉弁１２６、１３０を介して接続してなる。
なお、第一チャンバ１０１、基板導入用チャンバ１０２及び基板取出用チャンバ１０３の外部には、電動スライド式密閉扉１０４、１０５の開閉装置（図示せず）、ヒータ１１０、１２３、溶融半田槽及び保温チャンバ１１１の加熱制御装置（図示せず）並びに基板保持枠１０７及び移動台１１５の運転制御装置（図示せず）等が収容されている。
半田付けを為すための第一チャンバ１０１と、基板導入用チャンバ１０２と、基板取出用チャンバ１０３とを有する三室構造の装置１００を使用した。図５に三室構造の装置全体の模式図を示す。なお、図５は、電動スライド式密閉扉１０４を開いて、基板導入用チャンバ１０２と第一チャンバ１０１とを連通した状態を示す図であり、図中の矢印Ｑ（⇒、⇔）は基板１０６を取付けた基板保持枠１０７の移動方向を示す。
第一チャンバ１０１、基板導入用チャンバ１０２及び基板取出用チャンバ１０３は各々閉じることができ、電動スライド式密閉扉１０４、１０５を設けた連通口を介して連接されている。また、第一チャンバ１０１、基板導入用チャンバ１０２及び基板取出用チャンバ１０３は、一のチャンバ内から連通口を通じて隣合う他のチャンバ内に基板１０６を移送することができるように、基板保持枠１０７と基板移送レール１０８ａ乃至ｅを備えてなる。
第一チャンバ１０１は、その内部に基板予備加熱用のヒータ１１０、及びプログラムに従い移動自在な移動台１１５に載置された局所半田付け装置１１３を収容してなり、チャンバ内部を減圧するための真空排気装置１２１を開閉弁１２０を介して接続してなるとともに、局所半田付け装置１１３の保温チャンバ１１１内部及びチャンバ１０１内部にギ酸含有不活性ガスを供給するためのガス供給経路２０を、三方コック１２２及びヒータ１２３を介して接続してなる。
基板導入用チャンバ１０２及び基板取出用チャンバ１０３は、夫々チャンバ内部を減圧するための真空排気装置１２５、１２９を開閉弁１２４、１２８を介して接続してなるとともに、チャンバ１０２、１０３内部にギ酸含有不活性ガスを供給するためのガス供給経路２０を開閉弁１２６、１３０を介して接続してなる。
なお、第一チャンバ１０１、基板導入用チャンバ１０２及び基板取出用チャンバ１０３の外部には、電動スライド式密閉扉１０４、１０５の開閉装置（図示せず）、ヒータ１１０、１２３、溶融半田槽及び保温チャンバ１１１の加熱制御装置（図示せず）並びに基板保持枠１０７及び移動台１１５の運転制御装置（図示せず）等が収容されている。
而して、以下の手順に従い、局所半田付けを行なう。
基板導入用チャンバ１０２のクラッチ式密閉扉１１２を開いて、その内部の基板保持枠１０７に基板１０６を取付け、クラッチ式密閉扉１１２を閉じて、第一チャンバ１０１、基板導入用チャンバ１０２及び基板取出用チャンバ１０３を密閉した。
開閉弁１２４を開いて、真空排気装置１２５により基板導入用チャンバ１０２内を減圧した。次いで、開閉弁１２６を開いてギ酸含有不活性ガスを基板導入用チャンバ１０２内部に充填した。
一方、開閉弁１２８を開いて、真空排気装置１２９により基板取出し用チャンバ１０３内を減圧した。次いで、開閉弁１３０を開いてギ酸含有不活性ガスを基板取出し用チャン
バ１０３内部に充填した。
また、開閉弁１２０を開き、真空排気装置１２１により第一チャンバ内を減圧し、次いで、三方コック１２２により、ガス供給経路２０からのギ酸含有不活性ガスを第一チャンバ内部に供給し、その際ギ酸含有不活性ガスをヒータ１２３により約１２０℃に予備加熱した。
電動スライド式密閉扉１０４を開き、基板１０６が基板移送レール１０８ａ及１０８ｂ間を越え渡りうる状態とし、基板１０６を取り付けた基板保持枠１０７を基板導入用チャンバ１０２内部から第一チャンバ１０１内部に移送し、電動スライド式密閉扉１０４を閉じ、実施例２と同様に局所半田付けを行った。
電動スライド式密閉扉１０５を開き、基板１０６が基板移送レール１０８ａ及１０８ｃ間を越え渡りうる状態とし、局所半田付けされた基板１０６を取り付けた基板保持枠１０７を、第一チャンバ１０１内部から、基板取出し用チャンバ１０３内部に移送し、電動スライド式密閉扉１０５を閉じた後、基板取出用チャンバ１０３内部で基板１０６を放冷した。チャンバ内に空気を入れて大気圧に戻したあと、クラッチ式密閉扉１１３を開けて、局所半田付けがなされた基板１０６を取出した。
また、第一チャンバ１０１内部での基板５６の半田付けすべき箇所への局所半田付けと並行して、上述と同様に新たな基板１０６を、基板導入用チャンバ１０２内部の基板保持枠１０７に取付け、次いで基板導入用チャンバ１０２内部をギ酸含有不活性ガスで置換した。そして、電動スライド式密閉扉１０４、１０５を開き、半田付けした基板を基板取出用チャンバ１０３に移送すると同時に、新しい基板を第一チャンバ１０１内部に移送し、電動スライド式密閉扉１０４、１０５を閉じて局所半田付けを行った。同様にして、基板１０６の局所半田付けを連続して行った。
基板導入用チャンバ１０２のクラッチ式密閉扉１１２を開いて、その内部の基板保持枠１０７に基板１０６を取付け、クラッチ式密閉扉１１２を閉じて、第一チャンバ１０１、基板導入用チャンバ１０２及び基板取出用チャンバ１０３を密閉した。
開閉弁１２４を開いて、真空排気装置１２５により基板導入用チャンバ１０２内を減圧した。次いで、開閉弁１２６を開いてギ酸含有不活性ガスを基板導入用チャンバ１０２内部に充填した。
一方、開閉弁１２８を開いて、真空排気装置１２９により基板取出し用チャンバ１０３内を減圧した。次いで、開閉弁１３０を開いてギ酸含有不活性ガスを基板取出し用チャン
バ１０３内部に充填した。
また、開閉弁１２０を開き、真空排気装置１２１により第一チャンバ内を減圧し、次いで、三方コック１２２により、ガス供給経路２０からのギ酸含有不活性ガスを第一チャンバ内部に供給し、その際ギ酸含有不活性ガスをヒータ１２３により約１２０℃に予備加熱した。
電動スライド式密閉扉１０４を開き、基板１０６が基板移送レール１０８ａ及１０８ｂ間を越え渡りうる状態とし、基板１０６を取り付けた基板保持枠１０７を基板導入用チャンバ１０２内部から第一チャンバ１０１内部に移送し、電動スライド式密閉扉１０４を閉じ、実施例２と同様に局所半田付けを行った。
電動スライド式密閉扉１０５を開き、基板１０６が基板移送レール１０８ａ及１０８ｃ間を越え渡りうる状態とし、局所半田付けされた基板１０６を取り付けた基板保持枠１０７を、第一チャンバ１０１内部から、基板取出し用チャンバ１０３内部に移送し、電動スライド式密閉扉１０５を閉じた後、基板取出用チャンバ１０３内部で基板１０６を放冷した。チャンバ内に空気を入れて大気圧に戻したあと、クラッチ式密閉扉１１３を開けて、局所半田付けがなされた基板１０６を取出した。
また、第一チャンバ１０１内部での基板５６の半田付けすべき箇所への局所半田付けと並行して、上述と同様に新たな基板１０６を、基板導入用チャンバ１０２内部の基板保持枠１０７に取付け、次いで基板導入用チャンバ１０２内部をギ酸含有不活性ガスで置換した。そして、電動スライド式密閉扉１０４、１０５を開き、半田付けした基板を基板取出用チャンバ１０３に移送すると同時に、新しい基板を第一チャンバ１０１内部に移送し、電動スライド式密閉扉１０４、１０５を閉じて局所半田付けを行った。同様にして、基板１０６の局所半田付けを連続して行った。
実施例１乃至実施例４で得られた局所半田付けされた基板は、フラックスを使用していないにもかかわらず、いずれも半田付け不良は生じていなかった。また、実施例２乃至実施例４による局所半田付け終了後、溶融半田槽に半田酸化物（ドロス）は生じていなかった。
１０、４７、７４、１０６：基板、１２：基板の半田付けすべき箇所、１５、２４、８０、１１３：局所半田付装置、２、４２：半田吐出ノズル、８：ガス吹出しノズル口、３６：溶融半田槽、１、４３、８２、１１１：保温チャンバ、７１、１０１：第一チャンバ、７２：第二チャンバ
Claims (5)
- 基板の半田付けすべき箇所と半田吐出ノズルより上方に吐出した溶融半田とを接触させることにより、局所的に該箇所の半田付けを行う局所半田付け方法において、
ａ）ガス吹出し手段を用いて該半田付けすべき箇所の基板表面に向けてギ酸含有不活性ガスを吹付けることにより、及び
ｂ）該基板及び該半田吐出ノズルを備えた局所半田付装置をその中に収容する閉じられたチャンバの内部をギ酸含有不活性ガスで満たすことにより、
該ギ酸含有不活性ガスの雰囲気下で上記の半田付けを為す工程と、並びに
チャンバ内表面或いはチャンバ内部に設けた、水素ガスと炭酸ガスとの混合ガスからギ酸を生成する触媒の下、十分なギ酸ガスを作り得る量の水素ガス及び炭酸ガスを含む不活性ガスをチャンバ内に充填することにより、チャンバ内をギ酸含有不活性ガス雰囲気下とする工程と、
を有することを特徴とする、方法。 - 各々閉じることができるチャンバであって、隣り合ってかつチャンバ間を連通そして閉鎖可能に設けられた第一チャンバ及び第二チャンバと、
第一チャンバ内に備えられた半田吐出ノズルを備えた半田付け装置と、
基板を第一チャンバ内部と第二チャンバ内部との間で移送する基板移送手段と、
第一チャンバ及び／又は第二チャンバ内部をギ酸含有不活性ガスで置換するガス置換手段と、そして
第一チャンバ又は第一チャンバ及び第二チャンバのチャンバ内表面或いはチャンバ内部に設けられた、水素ガスと炭酸ガスとの混合ガスからギ酸を生成する触媒と、を備えた装置を使用した局所半田付け方法であって、
ｉ）該基板を第二チャンバ内に収容し、第一チャンバ及び第二チャンバを閉じ、閉じられたチャンバ内部をガス置換手段によりギ酸含有不活性ガスで満たす段階と、
ｉｉ）第一チャンバ及び第二チャンバ間を連通し、該基板移送手段により該基板を第二チャンバ内より第一チャンバ内に移送し、そして第一チャンバ及び第二チャンバ間を閉鎖する段階と、
ｉｉｉ）第一チャンバ内において、該基板の半田付けすべき箇所と半田吐出ノズルより上方に吐出した溶融半田とを接触させることにより、局所的に該箇所の半田付けを行う段階と、
ｉｖ）第一チャンバ及び第二チャンバ間を連通し、該基板移送手段により該半田付けされた基板を第一チャンバ内より第二チャンバ内に移送し、そして該基板を取り出す段階と、
十分なギ酸ガスを作り得る量の水素ガス及び炭酸ガスを含む不活性ガスを第一チャンバ内又第一チャンバ及び第二チャンバ内に充填することにより、第一チャンバ内又は第一チャンバ及び第二チャンバ内をギ酸含有不活性ガス雰囲気下とする段階と、
を含む、局所半田付け方法。 - 前記ギ酸含有不活性ガスは、更に、ギ酸ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス又はこれらの混合ガスを含むものである、請求項１又は請求項２記載の方法。
- 前記ギ酸含有不活性ガスは１１０℃乃至２５０℃の温度に保たれる、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の方法。
- 前記ギ酸含有不活性ガス中の酸素濃度は１００ｐｐｍ以下である、請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の方法。
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