JPH01266964A - 通電加熱部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、導電性物質に通電し、ジュール熱を発生させ
、リード線等の被加工物を加工する通電加熱部材に関す
る。

（従来の技術） 近年、ファクトリ−オートメーションの進歩は著しい。

その−例として集積回路（ＩＣ）を基板にはんだ付けを
する装置がある。この装置ではＦｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、
Ｃｕ、ＡＩ、ステンレスなとの導電性物質からなる母材
を加工した加熱部材に通電し、ジュール熱を発生させ、
前記加熱部材で一度に複数のリード線を基板に押付ける
ことにより、はんだ付けを行っている。通常、ＩＣは三
方又は四方にリード線か出ているので、加熱部材は二個
又は四個を平行あるいは四方取囲むように設置され、電
気的に直列に接続されている。並列でもよいが、この場
合には、装置全体で必要な電流の容量が多くなる。

（発明が解決しようとする課題） しかし導電性物質からなる加熱部材を直接ＩＣのリード
線に接触させてはんだ付けを行うと基板の配線が直列に
接続された加熱部材同志を結ぶ箇所では、加熱部材から
基板の配線への電流の分流が起こり、基板の配線か切れ
るという不具合があった。

本発明では、加熱部材の少なくともＩＣのリード線に接
する部分に絶縁性被膜を被覆し、加熱部材から基板の回
路配線への電流の分流による配線切れを防ぐことを課題
とした。

［発明の構成コ （課題を解決するだめの手段） 本発明の通電加熱部材は、導電性材料からなる母材の表
面で、少なくともリード線に接する部分に、比抵抗が前
記母材の１００倍以上を有する被膜を被覆したことを特
徴とする。

前記被膜の材料としてはより具体的には、硅素炭素、酸
素、窒素、ゲルマニウム等あるいは周期律第■族元素の
中から選ばれる少なくとも一種以上の元素を成分とする
ものが使われる。その理由は以下に述べる通りである。

ます前記絶縁性被膜は約１５０℃から３００℃程度まで
のヒートサイクルにおいて母材から剥離しない材料で構
成されていなければならない。又、オートメーション化
されたはんだ伺は装置では、加熱部材は数秒程度の周期
で昇温、降温か行われるので、前記絶縁性被膜の材料は
熱伝導率の高いものでなければならない。従って前記被
膜の膜厚か１μｍを越える場合には熱伝導率は１ｗｍ−
’に一’以上でなければならない。硅素、ゲルマニウム
、グラファイトは熱伝導率が高い。又、硅素、ゲルマニ
ウムの窒化物。

炭化物では結晶では熱伝導率がより高いが非晶質でもか
なり高い。その他の前述した材料もすべて熱伝導率の高
い材料である。

又、加熱材料は接地電位に対し１〜ＩＯＶ程度の電位差
を有するので、前記絶縁性被膜は、この電圧に対し絶縁
破壊が起こらない程度の膜厚を必要とする。

従って絶縁性被膜の膜厚は５００Ａ以上好ましくは１．
０００　Ａ以上は必要であり、耐摩耗性も考慮すると２
μｍ程度は必要である。熱伝導率を考慮すると５μｍ以
上にすることは好ましくはないこれらの絶縁性被膜を母
料の表面に被覆する方法としては、スパッタリンク、イ
オンブレーティング、真空蒸着、プラズマＣＶＤ、ＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤなどかある。こ
の中でも、膜の密着性がよいこと、比較的低温で処理で
き膜の特性が損われないこと、膜の電気的特性が制御し
やすいことを考慮するとプラズマＣｖＤ法、ＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ法か特に適当である。

（作用） 加熱部材の少なくともＩＣのリード線に接する部分に絶
縁性被膜を被覆することにより、加熱部材から基板の回
路配線への電流の分流が起きなくなり、配線が切れると
いう不具合かなくなった。

（実施例） 本発明は加熱部材は導電性物質を第１図に示すように加
工し、表面に絶縁性被膜を被覆してなる。

オートメーション化されたはんだ付は装置にお−いては
この加熱部材を第２図に示すように四方を取囲むように
設置し、これらを電気的に直列に５０Ｈｚの交流電源へ
接続して使用される。

加工工程は以下に示す通りである。基板上にＩＣが乗せ
られ、自動搬送されてきた後、加熱部材が降りてきてＩ
Ｃのリード線を約２Ｋｇ重／Ｃｍ２の圧力で押付けるの
と同時に、加熱部材に約５０ＯＡの電流を供給し、３０
０℃程度まで加熱する。

はんだが熔はリード線と基板の回路が接続された後、通
電を止め、はんだが固まったところで、加熱部利が」二
昇し、この−工程が終了する。

以下に、導電性物質からなる母材の表面に絶縁性被膜を
被覆することにより、本発明の加熱部材を製造する方法
について記載する。

実施例、１ 本実施例では、プラズマＣＶＤ法により第１表に示した
成分の絶縁性被膜を母材の表面に被覆した。第３図は平
行平板型の容量結合型プラズマＣＶＤ装置の略図である
。真空チャンバー６内には、平板状接地電極７と高周波
電極８が設置されている。平板状接地電極７にはヒータ
ー９が取付けられている。高周波電極８はマツチングボ
ックス１０を介して高周波電極１１に接続されている。

又、真空チャンバー６にはガス導入口１２が設けられて
いる。

この装置により、導電性加熱部材に絶縁性被膜を被覆す
るには、まず導電性加熱部材１３を接地電極７上に置き
、図示しない真空ポンプによってチャンバー６内を１Ｏ
−３Ｔｏｒｒ程度に排気した。

次に接地電極７に取付けたヒーター９により、加熱部材
１３を１５０℃から４５０℃程度に加熱しガス導入口１
２よりＳｉ　Ｈ４，Ｎ２．ＣＨ４等の原料ガスをチャン
バー６内に供給して、チャンバー６内の真空度を０．０
５〜１．０Ｔｏｒｒに保つように排気した。高周波電極
８に電力を投入すると、電極間にてグロー放電が起こり
、原料ガスがプラズマ化し絶縁性薄膜が加熱部材１３に
被覆された。原料ガス及び成膜条件は第１表に示す通り
である。例えばＳｔ　ＣＮ組成の被膜を成膜する場合に
は、原料ガスとしてＳ　ｉ　Ｈ４１００Ｓ　ＣＣＭ　。

Ｎ　２５００　Ｓ　ＣＣＭ　、　　ＣＨ４４００Ｓ　Ｃ
ＣＭをガス導入口１２より導入し、チャンバー６内の反
応圧力を１．ＱＴｏｒｒに保持し、高周波電極８に５０
０Ｗの電圧を印加して成膜を行った。

この場合、成膜時間４０分で３．０μｍの膜厚の被膜が
形成された。

以下、他成分の被膜でも同様に成膜された絶縁性被膜の
成分、原料ガスとその流量、チャンバー内の反応圧力、
高周波電極８に印加される電力。

成膜時間、膜厚は第１表に示す通りである。

プラスマＣＶＤ法によれば、加熱部材を１５０°Ｃ乃至
４５０℃の比較的低温で処理できるため、加熱部材の特
性を損うことなく母料に密着した被膜が得られる。

一実施例、２− 本実施例では、スパッタリング法により第２表に示した
成分の被膜を成膜した。使用されるスパッタ装置は第４
図に示す通りである。真空チャンバー６内には平板状接
地電極７と高周波電極８とが対向して設置されており、
平板状接地電極７にはヒーター９が取付けられている。

高周波電極８はマツチングボックス１０を介して高周波
電極１１に接続されている。真空チャンバー６の側壁に
はガス導入口１２が設けられている。このようにスパッ
タリング装置は前述のプラスマＣＶＤ装置と類似してい
るが、高周波電極８に原料の固体をターゲット１４とし
て設けている点のみが異なっている。この装置により絶
縁性被膜を成膜するには、まずターゲット１４として原
料の固体を設置し、ガス導入口１２よりＡｒガス、場合
により反応ガスを同時に流入した。これらのガスがプラ
ズマ化しＡｒイオンがターゲット１４の物質を原子状あ
るいは分子状にしてたたき出した後、反応ガスのプラズ
マ中で反応しながら加熱部材１３の表面に絶縁性被膜を
成膜した。第２表には成膜された被膜の成分、原料及び
成膜条件等か記載されている。例えば、非晶質シリコン
からなる被膜を成膜するには、ターゲットとして単結晶
又は多結晶シリコンを設置し、ガス導入口１２よりＡｒ
ガスＩＯ８ＣＣＭ、Ｈ２ガス１１００５ＣＣを導入しチ
ャンバー内圧力をＩ　Ｘ　１０　’−３Ｔｏｒｒに保ち
高周波電極８に５００Ｗの電圧をかけて成膜を行った。

この場合、成膜時間６０分て３，０μｍの膜厚の非晶質
シリコン被膜か成膜された。又、原料ガスとしてＡｒガ
ス、Ｈ２ガスと同時にＢ２Ｈ６ガスＩＳＣＣＭ又はＰＨ
３ガスＩＳＣＣＭを導入させてもよい。以下、他の成分
の被膜についても同様にターゲットの固体、原料ガスと
その流量。

チャンバー６内の反応圧力、高周波電極８に印加された
電力、成膜時間及び被膜の膜厚さを第２表中に記載した
。

スパッタリングによる成膜方法は、原料として固体が使
えるため扱いやすく、また、加熱部材の形状により装置
の形状を変える必要かないため般用的な方法と言える。

（以下余白） 一実施例、３− 本実施例では、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法により絶縁性被
膜を成膜した。この方法に使われる装置は、第５図に示
す通りである。成膜室１５の側壁にはガス導入口１２が
設けられている。また、成膜室１５上方にはプラズマ形
成室１６が配設され、この成膜室１５とプラズマ形成室
］６とは、仕切り板１７に設けられたプラズマ導入口１
８によって連通している。プラズマ形成室１６の上壁に
は石英板１９が配設され、石英板１９の上方にはマイク
ロ波導波管２０が配設されている。また、プラズマ形成
室１６上壁にはガス導入口２１が設けられ、プラズマ形
成室１６の周囲には、電磁石２２が設けられている。

この装置により加熱部材に絶縁性被膜を被覆するには、
加熱部材１３を成膜室１５内底部に設置し以下の通り成
膜を行った。成膜室１５内を真空ポンプにより排気し、
ｌＸｌ０−４乃至５Ｘ１０−３の真空度に保持した。導
入管１２より成膜室１５に原料ガス、導入管２１よりプ
ラズマ形成室１６に反応ガス（Ｎ２．０２、ＣＨ４等）
または、それ自身は反応せずにエネルギを他に供給する
ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ２）をそれぞれ導入した。マイク
ロ波導波管２０より２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラ
ズマ形成室１６に導入すると、このマイクロ波により、
電場Ｅが生じる。また、電磁石２２に電流を流してプラ
ズマ形成室１６内に８７５ガウスの磁場Ｂを形成する。

プラズマ形成室１６内の電子が共鳴し励起されると、こ
の電子の共鳴により導入管２１から導入されると、Ｎ２
、またはＡｒガスにそのエネルギが供給され、これらの
ガスのプラズマを形成する。このプラズマは磁場の発散
に伴い、プラズマ導出管１８より、成膜室１５に引き出
される。成膜室１５中に導入管１２より導入された原料
ガスは前記プラズマにより分解され反応を起こす。これ
により原料ガスの成分が成膜室１５内の平板状の加熱部
材１３の表面に成膜された。各被膜について原料ガス、
成膜条件等を第３表に記載した。例えば、５ｉＣＮ成分
の被膜成膜をする場合には、原料として５ｉＨ４１Ｏ５
ＣＣＭをガス導入口により導入し、反応ガスとして、Ｎ
２５０ＳＣＣＭをガス導入口により導入した。チャンバ
ー内の圧力は３　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒに保ちマイクロ
波電力を５００Ｗとした。この場合、成膜時間４０分て
膜厚３．０μｍの被膜を得た。以下、他の成分の被膜に
ついても同様に第３表中に、原料ガスとその流量、チャ
ンバー６内の反応圧力、マイクロ波電力、成膜時間、膜
厚を記載した。このようにＥＣＲプラズマＣＶＤ法によ
れば加熱部材を加熱することなく処理でき、成分が均一
で部材に密着□した被膜か成膜できる。

（以下余白） 以上の実施例１乃至３に示した成膜法を行う前にＡｒイ
オンボンバード処理を行うと、被膜と母材の密着強度を
高くすることができる。この処理を行うにはプラズマＣ
ＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法の場合は、被膜となる
原料ガスを供給せずにＡｒを流してプラズマを形成すれ
ばよく、スパッタリング法の場合には、ターゲットでは
なく母材に電力を印加すればよい。

更に被膜と母材との密着強度を高めるには、被膜と母材
の界面に、窒素、炭素、酸素等を母材より多く含有する
領域を形成するとよい。そのためには予めイオン窒化、
浸炭処理等を行った母材に絶縁性被膜を被覆させたり、
前記イオンボンバードの際にＡｒガスにＮ２．０゜、Ｃ
Ｈ４等のガスを混合してもよい。また、Ｎ２．０２　、
ＣＨ４等のガスのイオンホンバードを行ってもよい。

このように、導電性物質からなる母材の表面に絶縁性被
膜を被覆することにより、加熱部材から基板の回路への
電流の分流がなくなり、良好な加工を施すことができる
。また、上述の絶縁性被膜一　　１　６　− は耐摩耗性、耐酸化性にすぐれているため、数万回の使
用にも耐えることかでき、はんだも加熱部材に付着しに
くいなど多くの利点を有する。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の絶縁性被膜を被覆した加
熱部材によれば、加熱部材から基板の回路配線への電流
の分流がなくなり、配線が切れるという問題か解消され
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、１個の加熱部材の斜視図、 第２図は、４個の加熱部材を直列につないだ様子を示し
た模式図である。 第３図は、プラズマＣＶＤ法に用いられる装置の概略図
、 第４図は、スパッタリング法に用いられる装置の概略図
、 第５図は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法に用いられる装置の
概略図、 １３・・・加熱部材 第３図 第４図 ４づト）（ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電性物質からなる母材に通電することで加熱せしめ被
   加工物に加工を施す部材において、少なくとも被加工物
   と接する部分は比抵抗が母材の１００倍以上を有する被
   膜で被覆されていることを特徴とする通電加熱部材。