JPH01278960A - 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〕 （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
、リード線環ρ被力ロエ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、ｘテンＬ／スなど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Ｋよシ、はんだ付けを行っている。通常、ＩＣは
二号又は四方にリード線が出℃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存置が多くなる。

こうした、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シ、基板の配線が
切れるという不具合があった。そこで、本発明者は導電
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
によシ、加熱部材から基板の配線への電流の分流を防ぐ
ことを以前に提案した。

（発明が解決しようとする課題〉 しかし、このような加熱部材では、この絶縁性の被膜の
材質および表面の吠態によってははんだが加熱部材に付
着しやすいという欠点があった。

本発明では、加熱部材の少なくともＩＣのリード線に接
する部分に絶縁性の第１の被膜を被覆し、更にこの第１
の被膜の表面にはんだとのぬれ性が悪くはんだが付層し
にくい材質からなる第２の破膜で被覆したことによシ加
熱部材にはんだが付層するのを防ぎ良好な加工を施すこ
とを目的とした。

〔発明の構成」 （昧題を解決するための手段） 本発明の通電加熱部材は、４′ｆＩｔ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倍以上を有する第１の被膜を被覆
し、更にこの第１の被膜の表面に鉛または錫の少なくと
も一刀を主成分とする金鴎の熔融物との接触角が１０度
以上の材質からなる第２の被膜で被覆したことを特徴と
する。

前記第２の被膜の材料としてはより具体的には、’Ｉ’
　ｉ、ｗ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃ，０，Ｎ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電である。まず前記第
２の被膜は約１５０”Ｏ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
んだ付は装置では、加熱部材は数秒程度の周期で昇温。

降温か行われるので、前記破膜の材料は熱伝導率の烏い
ものでなければならない。従って前記破膜の膜厚１μｍ
を越える場合には熱伝導率は１ｗｍ’に−１以上でなけ
ればならない。前述した元素を含む材料はすべて熱伝導
率の高い材料である。

又、加熱材料は朕地竜位に対し１〜１０程屁の電位差を
有するので、前記第２の被膜は、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。従って前記第
２の被膜の膜厚は５００八以上好ましくは１００ＯＡ以
上は必要であシ、耐摩耗性も考慮すると２μｍ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。これらの第１．第２の被膜を母材の表面に被覆
する方法としては、スパッタリング。

イオングレーティング、真空蒸着、プラズマＣｖＤ、Ｅ
ＣＲ７”　ラ、（？ＣＶＤ、　熱ｃＶＤ、　光ｃＶＤな
どがある。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
特性が制岬しやすいことを考慮するとグブズマＣＶＤ法
、ＥＣＲ，グラズマＣＶＤ法が特罠適当である。

（作用） ７１Ｉｌｌ＃Ａ部材の少なくともＩＣのリード線に接す
る部分に絶縁性の第ｙの被膜を被覆し、更に、この絶縁
性被膜の表面にはんだとのぬれ性の悪い第２の被膜を被
覆することくよシ加熱部材罠はんだが付層するという不
具合がなくなった。

（実施例） 本発明の加熱部材は４電注物質を第１図に示すよ５に加
工し、表面に絶縁性の第１の被膜さらＫこの絶縁性の第
１の被膜の表面にはんだとのぬれ性の悪い第２の被膜で
被覆してなる。

オートメ−７ヨ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、こ終らを電気的に直列に５０　Ｈｚ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電である。基板上にＩＣが乗せ
られ、自動搬送されてきた後、加熱部材が降シてきてＩ
Ｃのリード線を約２Ｋｇ重／ｃ！ｒＬ２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、
３００　’０程度まで加熱する。

はんだが溶けて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、加熱部材が上
昇し、この−工程が終了する。

以下に、４電性物質からなる母材の表面に前述の第１の
被膜および第２の被膜を被覆することによシ、本発明の
７１ＩＩ熱部材を製造した＊ｍ例について記載する。

一実施例１− 本実施例では、プラズマＣＶＤ法によシ第１表に示した
成分の第１の絶徽性被膜および第２表に示した成分の第
２の被膜を母材の表面に被覆した。第３図は平行平板型
の容量結合型グラズマＣＶＤ装置の略図である。真空チ
ャンバー６内には、平板法接地電極７と高周波電極８が
対向して設置されている。又、真空チャンバー６にはガ
ス導入ツクス１０を介して高周波電極１１に接綬されて
いる。

この装ｆＩＬＫよシまず導電性加熱部材に第１の杷＃＆
注ａ膜を被覆した。導電性加熱部材１３を、接地電極７
上に置き、図示しない真空ボンダによってチャンバー６
内を１０　　　Ｔｏｒｒ程度に排気した。次に接地電極
７に取付けたヒーター９によシ、加熱部材１３を１５０
　’Ｏから４５０°Ｃ程度に加熱しガス導入口１２よシ
ＳｉＨ４，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０．０５〜１．
０　’Ｊ’ｏｒｒ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、
原料ガスがグラズマ化し絶縁性薄膜が加熱部材１３に被
覆された被膜の成分、原料ガス及び成膜条件は第１表に
示す通電である。例えば５ｉＣＮ組成の被膜を成膜する
場合には、原料ガスとして５ｉＨ４１００ＳＣＣＭ。

ＮＮ２５００ＳＣＣ，ＣＨ，４００ＳＣＣＭをガス導入
口１２よシ導入し、チャンバー６内の反応圧力を１．０
Ｔｏｒｒに保持し、高周波電極８に５００Ｗの電圧を印
加して成膜を行なった。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表に示す通電である。

以下余白 りぎに、第１の被膜と同様の方法によシ第１の被膜の表
面に第２の被膜を被覆した。成膜された被膜の成分、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に印加される電力。

成膜時間、膜厚は第２表に示す通電である。例えば、Ｔ
ｉＮ成分の被膜を被覆する場合には、原料ガスとしてＴ
　ｉ　Ｃ１４２０Ｓ　ＣＣＭ　、　Ｎ　２　３００Ｓ　
ＣＣＭ、　Ｈｚ　２００　Ｓ　ＣＣＭヲｊｊｘ４人ロ１
２よシ尋入し、チャンバー６内の反応圧力を１．０Ｔｏ
ｒｒに保持し、高周波電極８に５００Ｗの電圧を印加し
て成膜を行った。この場合、成膜時間３０分で１．０μ
ｍ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、烏周ｉｔ極８に印加される電力
、成膜時間。

膜厚は第２表に示す通電である。

以下余白 プラズマＣＶＤ法によれば、加熱部材を１５０℃乃至４
５０℃の比較的低温で処理できるため、加熱部材の時性
を損うことなく母材と第１の被膜および第１の被膜と第
２の被膜との密着強度の強　。

い良好な被膜が得られる。

一実施例２− 本実施例では、スパッタリング法によシ第３表に示した
成分の第１被膜および第４表に示した成分の第２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
電である。真空チャンバー６内には平板法接地電極７と
高周波電極８とが対向して設置されておシ、平板法接地
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ｌＩＫ
接続されている。真空チャンバー６の側壁にはガス尋人
口１２が設けられている。このようにスパッタリング装
置は前述のプラズマ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。この装置により第１の絶縁性
被膜を成膜するＫは、まずターゲット１４として原料の
固体を設置し、ガス尋人口１２よ、９Ａｒ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の物質を原子法ある
いは分子法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３表には成膜された被膜の成分、原料及び成
膜条件等が記載されている。例えば、非晶質シリコンか
らなる被膜を成膜する罠は、ターゲットとして単結晶又
は多結晶シリコンを設置し、ガス尋人口１２よシＡｒガ
スＩＯ８ＣＣＭ、Ｈ２ガス１１００５ＣＣを導入しチャ
ンバー内圧力をｌＸｌ０　　　Ｔｏｒｒ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分で３．０μｍの膜厚の非晶質
７リコン被膜が成膜された。又、原料ガスとしてＡｒガ
ス、Ｈ２ガスと同時ＫＢｚＨａガス１８ＣＣＭ又はＰＨ
３ガスＩＳＯＣＭ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を第３表中に記
載した。

以下余白 次に、同様のスパッタリング法によって第１被膜の表面
に第２の被膜を成膜した。第４表には成膜された被膜の
成分、原料及び成膜条件等が記載されている。例えば、
ＴｉＮ成分からなる被膜を成膜するには、ターゲットと
して金楓Ｔｉを設置し、ガス導入口１２よ５ＡｒガＸＩ
Ｏ８ＣＣＭ。

Ｎ２ガス５０ＳＣＣＭを導入しチャンバー同圧力をｌＸ
ｌ０　　　Ｔａｒｔに保ち扁周波電極８に８００Ｗの電
圧をかげて成膜を行った。この場合、成膜時間６０分で
３．０μｍの膜厚のＴｉＮの被膜が成膜された。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
を惚８に印加された電力、成膜時間及び被膜の膜厚を第
４表中に記載した。

以下余白 スパッタリング法は原料として固体が使用できるため扱
いやすく、また、加熱部材の形次によシ装置の形吠を変
える心情がなく汎用的な方法といえる。

一冥施例３− 本＊施例では、ＥＣＥＬグラズマＣＶＤ法により第１の
杷嫌性値膜および第２の被膜を成膜した。

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の側壁にはガス寺入口１２が設けられている
。また、成膜室１５上刃にはプラズマ形成室１６が配設
され、この成膜室１６とは、仕切）板１７に設けられた
グラスマ尋人口１８によって連通している。プラズマ形
成室１６の土壁には石英板１９が配設され、石英＠１９
の上刃にはマイクロ波擲波管２０が配設され℃いる。ま
た、グ２ズマ形成室１６上壁にはガス碍入口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。

この装置によシ加熱部材に杷嫌性被瞑を核種するには、
加熱部材１３を成膜室１５内底部に設置し以下の通り成
膜をおこなった。成膜室１５内を真空ボンダによシ排気
し、ｌＸｌ０−５乃至ｌＸｌ０””３の真空度に保持し
た。導入管１２よシ成膜室１５に原料ガス、４入管２１
よりプラズマ形成室、反応ガスＣＮｘ　ｓ　Ｏ２ｓ　Ｃ
Ｈ４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ｉ）２．４５ＧＨ２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
ロ波によシ、電場Ｉ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ガウス磁場を形
成する。プラズマ形成室１６内の電子↑ が共鳴し励起される、この電子の共鳴によ９４人管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の成分が成膜室１５内の平
板法の加熱部材１３の表面に成膜された。各被膜につい
て原料ガス、成膜条件等な第５表に記載した。例えば、
５ｉＣＮ成分の成膜をする場合には、原料としてＳｉＨ
４１１０５ＣＣをガス導入口によ４１人し、反応ガスと
して、Ｎ；ｔ−５０ＳＣＣＭをガス導入口によ＃）４人
した。成膜室１５内の圧力は３Ｘ１０−’　Ｔｏｒｒ　
Ｋ保ちマイクロ波電力を５００Ｗとした。この場合、成
膜時間４０分で膜厚３．Ｏｍの被膜を得た。以下、他の
成分の被膜についても同様に第５表中に、原料ガスとそ
の流量、成膜室１５内の反応圧力、マイクロ波電力、成
膜時間、膜厚を記載した。

以下余白 りざに、同様のＥＣＲプラズマＣＶＤ法にょシ第１の被
膜の表面に第２の被膜を成膜した。各被膜について原料
ガス、成膜条件等を第６表に記載した。例えば、Ｔ　ｉ
　ＣＮ成分の成膜をするｆｊＡ　付Ｋｉ！、原料としテ
Ｔ　ｉｃ　Ｉｍ　　１０８ＣＣＭヲカｘ導入口により４
人し、反応ガスとして、Ｃ）（４２０ＳＣＣＭ、Ｎ、５
０ＳＣＣＭ、Ｈ２２００ｓＣＣＭをガス導入口によシ４
チ大した。成膜室１５内の圧力は３Ｘ１０　　　Ｔａｒ
ｔ　に保ちマイクロｔｌＬ電力を１０００Ｗとした。こ
の場合、成膜時間６０分で膜厚３．　Ｏｍの被膜を得た
。以下、他の成分の被膜についても同様に第５表中に、
原料ガスとその流量、成膜室１５内の反応圧力、マイク
ロ波電力、成膜時間、膜厚を記載した。

以下余白 このようにＥＣＲグラズマＣＶＤ法によれば加ＰＲ％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
着した被膜が成膜でざる。

以上の実施例１乃至３に示した成膜を行う前にＡ【イオ
ンボンバード処理を行うと、　１ｔＩＸと母材の密着度
を尚くすることができろ。この処理を行うにはプラズマ
ＣＶＤ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ＫＡｒ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。

さらに被膜と母材との密着度を嶋めるには、仮瞑と母材
の界面に、１組炭素、酸素等を母材よシ多く含有する領
域を形成するとよい。そのためには予めイオン磁化、浸
炭ｔ’ｊ！Ｊ！寺を行った母材に絶縁性被膜を被覆させ
たシ、前記イオンボンバードの際にＡｒガスにＮｓ　、
Ｏｎ　、ＣＨａ等を混会してもよい。また、Ｎ！　、Ｏ
ｘ　、ＣＨ４等のガスのイオンボンバードを行り℃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の
第一の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、この絶縁性被膜の表面に第２の被膜を被
覆することによりはんだが付着しにくく、かつ耐摩耗性
、耐酸化性にすぐれ、数万回の使用にも耐えることがで
きる加熱部材を提供することができろ。

れ性の悪い材質の被膜で被覆した加熱部材によれば、は
んだが付着しにくく、良好な加工がなされる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図はすべて本発明の実施例に示した模式
図、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ＥＣ几プラズマＣＶＤ法に用いられる装置
の概略図である。 １３・・・加熱部材 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　　　　山　　下　　　　　−第２図 第３図 第４図 マイクロミ良 ↓ ギＶ気 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、少なくとも母材の被
   加工物と接する部分は比抵抗が母材の１００倍以上を有
   する第１の被膜で被覆され、更にこの第１の被膜の表面
   を鉛または錫の少なくとも一方を主成分とする金属の熔
   融物との接触角が１０度以上である第２の被膜で順次被
   覆されたことを特徴とする通電加熱部材。