JPWO2013161875A1 - 半田付け装置及び半田付け製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

短いサイクルタイムで効率良くワークを半田付けすることができる優れた半田付け装置及び半田付け製品の製造方法を提供する。半田付け装置は、半田付けするワークを熱放射により加熱する熱放射ヒータと、半田付けしたワークを冷却する熱放射ヒータを挟んで配置され、待機位置と冷却位置との間を移動する２の冷却器であって、２の冷却器の間に挟んだ熱放射ヒータを設ける凹部を形成した冷却器とを備え、冷却器は、熱放射ヒータがワークを加熱する間、熱放射ヒータが凹部から突出した状態になるようにワークから離間して待機する待機位置に移動可能に構成され、冷却器がワークを冷却するときには、待機位置から冷却位置に移動可能に構成される。

Description

本発明は、半田付け装置及び半田付け製品の製造方法に関し、より詳細には、ワーク（電子部品、半田接合部及び基板）を加熱及び冷却して半田付けする半田付け装置及び半田付け製品の製造方法に関する。

半田付け（半田接合部の熱処理）は加熱（プロセス）と冷却（プロセス）とに大別される。従来の半田付け装置及び半田付け方法として、ワークを加熱する熱伝導ヒータを内蔵した、ワークの下側全面に接触する熱板でワークを加熱する一方で、熱板の下側全面に接触し、又離間可能に設けられた冷却台で熱板を介してワークを冷却する半田付け装置及び半田付け方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

日本国特許第３４０９６７９号公報 （例えば、図１参照）

しかしながら、従来の半田付け装置及び半田付け方法（特許文献１図１参照）では、ワークを加熱する熱伝導ヒータは熱容量の大きい熱板を介してワークを加熱するように設けられていた。同様に、ワークを冷却する冷却台は加熱された熱容量の大きい熱板を介してワークを冷却するように設けられていた。このため、従来の半田付け装置及び半田付け方法は、大きな熱容量を有する熱板を加熱及び冷却するための時間を半田付けの都度要するものであった。この熱板を加熱及び冷却するための時間はワークの半田付けに要する時間（サイクルタイム）を増大するものであった。半田付け装置及び半田付け方法においては、サイクルタイムの短い優れた半田付けを実現することが望まれる。

本発明はこの課題に鑑みてなされたものであり、短いサイクルタイムで効率良くワークを半田付けすることができる優れた半田付け装置及び半田付け製品の製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る半田付け装置は、例えば、図１及び図２に示す半田付け装置１００であって、半田付けするワーク１を熱放射により加熱する熱放射ヒータ１０と；半田付けしたワーク１を冷却する、熱放射ヒータ１０を挟んで配置され、待機位置と冷却位置との間を移動する２の冷却器２０ａであって、２の冷却器２０ａの間に挟んだ熱放射ヒータ１０を設ける凹部２１を形成した冷却器２０ａとを備え；冷却器２０ａは、熱放射ヒータ１０がワーク１を加熱する間、熱放射ヒータ１０が凹部２１から突出した状態になるようにワーク１から離間して待機する待機位置に移動可能に構成され、冷却器２０ａがワーク１を冷却するときには、待機位置から冷却位置に移動可能に構成されている（図３（Ａ）参照）。

このように構成すると、従来の熱板を備える半田付け装置（例えば、特許文献１図１参照）とは異なり、熱容量の大きい熱板を設けずに済む。このため、ワークを効率良く加熱することができるから、より迅速に半田接合部を加熱することができる。また、熱放射ヒータにより加熱されたワークの被加熱部（半田接合部）を熱放射ヒータを挟んで配置された冷却器で効率良く冷却することができる。冷却器が「熱放射ヒータを挟んで」配置されるとは、熱放射ヒータを中心として少なくとも二以上の外側の位置に冷却器が相互に対向して配置されることをいい、熱放射ヒータを冷却器で囲む場合を含む。このため、半田付けに要する時間（サイクルタイム）が短い優れた半田付け装置を提供することができる。ワークの加熱は熱放射ヒータが冷却器の凹部から突出した加熱状態で行うことができる。また、冷却器によるワークの冷却は熱放射ヒータが冷却器の凹部に埋没した冷却状態で行うことができる。熱放射ヒータを冷却器の凹部に埋没させることで熱放射ヒータからワークへの余熱による影響を抑えて冷却効率を高めることができる。したがって、半田付け装置が備える制御装置は、冷却器を待機位置に移動し、または、冷却位置に移動することにより、ワークの冷却を制御することができる。ワークの加熱及び冷却器によるワークの冷却の制御は加熱状態と冷却状態とを組み合わせることで行うことができる。

また、本発明の第２の態様に係る半田付け装置は、本発明の第１の態様に係る半田付け装置において、例えば、図３（Ａ）に示すように、熱放射ヒータ１０と冷却器２０ａとの間に設けられた、熱放射ヒータ１０からの放射熱を遮断する熱遮断手段１２、２２を備える。

このように構成すると、熱放射ヒータから冷却器への熱放射を遮ることができるから、熱放射ヒータと冷却器とをより近接して設けることができる。このため、効率良く加熱及び冷却を行うことができるサイクルタイムの短い優れた半田付け装置を提供することができる。

また、本発明の第３の態様に係る半田付け装置は、本発明の第１又は第２の態様に係る半田付け装置において、例えば、図１及び図２（Ａ）に示すように、熱放射ヒータ１０と冷却器２０ａをそれぞれ複数備える。更に具体的には、２の冷却器２０ａの間に挟んだ熱放射ヒータ１０を複数備える。

このように構成すると、半田付けするワークが複数存在する場合、半田付けするワークが複数の半田接合部を有する場合、又は半田付けするワークの広がりが大きい場合にも、半田付けするワークの半田接合部に対して複数の熱放射ヒータ及び冷却器を各々近接して配置することができるから、効率良く加熱及び冷却して半田付けすることができる。このため、効率良く加熱及び冷却を行うことができるサイクルタイムの短い優れた半田付け装置を提供することができる。

また、本発明の第４の態様に係る半田付け装置は、本発明の第１乃至第３の態様のいずれか一の態様に係る半田付け装置において、例えば、図２（Ａ）に示すように、熱放射ヒータ１０と冷却器２０ａを気密に包囲する密閉チャンバ１２０を備える。

このように構成すると、密閉チャンバ内で半田付けすることができるから、半田付けを阻害する酸素を密閉チャンバ内から真空ポンプで排気して、及び／又は密閉チャンバ内を不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン）パージあるいは還元ガス（例えば、水素、蟻酸）パージすることで酸素を排除して半田付けすることができる。このため、密閉チャンバを備える半田付け装置において用いる半田には還元剤として作用するフラックスを配合しなくても半田付けの雰囲気を制御して半田表面に形成される酸化膜の影響を抑制することができるから、酸化膜（及びフラックス）に阻害されることのない更に信頼性の高い半田付けを行うことができる。また、フラックスを配合しない半田を用いて半田付けを行う場合には、半田付け後のフラックス洗浄プロセスを除外することができるから、電子部品実装工程の全体のサイクルタイムを短縮することができる。

また、本発明の第５の態様に係る半田付け装置は、本発明の第１乃至第４の態様のいずれか一の態様に係る半田付け装置において、例えば、図２（Ｂ）に示すように、冷却器２０ａの移動をガイドするガイドポスト２３と；冷却器２０ａが一体的に接続された冷却基部２０ｂと；冷却器２０ａを冷却する冷媒を供給する冷媒供給装置１５０とを備え；冷却基部２０ｂ及びガイドポスト２３の内部には冷媒流路２５が設けられ、ガイドポスト２３を通して冷却基部２０ｂに冷媒を循環させて冷却器２０ｂを冷却するように構成される。

このように構成すると、冷却器が一体的に接続された冷却基部及びガイドポストの内部に冷媒供給装置によって冷媒を循環することができる。このため、待機位置と冷却位置との間を移動する冷却器を冷媒によって冷却することができる。また、半田付け装置が密閉チャンバを備える場合であって、冷媒供給装置を密閉チャンバ外に配置する場合には、冷却器の熱を密閉チャンバ外に排熱して効率良く冷却器を冷却することができる。

また、本発明の第６の態様に係る半田付け装置は、本発明の第１乃至第５の態様のいずれか一の態様に係る半田付け装置において、例えば、図２に示すように、ワーク１の放射温度を測定する放射温度計４０と；放射温度計４０により測定したワーク１の放射温度に基づいて熱放射ヒータ１０によるワーク１の加熱及び冷却器２０ａによるワーク１の冷却を制御する制御装置５０とを備える。

このように構成すると、放射温度計により測定したワークの放射温度に基づいて、制御装置によりワークの適切な加熱／冷却の制御をおこなうことができるから、ワークの余分な加熱／冷却に要する時間を削減して、高い半田付けの品質（信頼性）を保ちながら、更なるサイクルタイムの短縮を実現することができる。

また、本発明の第７の態様に係る半田付け装置は、本発明の第１乃至第６の態様のいずれか一の態様に係る半田付け装置において、例えば、図６に示すように、冷却器２０ａでの冷却の後に更にワーク１を冷却する二次冷却装置３０を備える。

このように構成すると、冷却器で半田の凝固点以下の温度に半田を冷却（一次冷却）して電子部品を基板に固定した後に、ワークを二次冷却装置まで搬送し、二次冷却装置で半田を常温（大気温度）にまで冷却（二次冷却）することができる。一次冷却されたワークでは、半田付けされた電子部品が搬送によって基板からずれてしまうことがない。このように、一次冷却と二次冷却との２段階に分けてワークを冷却する場合には、半田付けのサイクルタイム（ワークの冷却に要するクリティカルパス）を更に短縮することができる。

また、本発明の第８の態様に係る半田付け製品の製造方法は、本発明の第１乃至第７の態様のいずれか一の態様に係る半田付け装置を用いた半田付け製品の製造方法において、例えば、図７に示すように、半田付け装置に半田付けするワーク１を装填するステップＳＴＥＰ１と；半田付け装置を用いてワーク１を半田付けするステップＳＴＥＰ２とを備える。

このように構成すると、短いサイクルタイムで半田付けすることができる優れた半田付け装置を用いて高品質の半田付け製品を効率良く製造することができる。

本発明による半田付け装置及び半田付け製品の製造方法によれば、短いサイクルタイムで効率良くワークを半田付けすることができる優れた半田付け装置及び半田付け製品の製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半田付け装置の加熱／冷却処理部の例を示す図である。図１（Ａ）は加熱時の加熱／冷却処理部の例を示す図であり、図１（Ｂ）は冷却時の加熱／冷却処理部の例を示す図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係る半田付け装置の例を示す図である。図２（Ａ）は加熱時の半田付け装置の例を示す図であり、図２（Ｂ）は冷却時の半田付け装置の例を示す図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態及び他の実施の形態に係る半田付け装置が備える熱放射ヒータ及び冷却器の例を拡大して示す拡大図である。図３（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る直線形状に設けられた熱放射ヒータ及び冷却器の例を示す図であり、図３（Ｂ）は本発明の他の実施の形態に係る円弧形状に設けられた熱放射ヒータ及び円柱形状と円筒形状とに設けられた冷却器の例を示す図である。 図４は、本発明の更に他の実施の形態に係る半田付け装置が備える熱放射ヒータ及び冷却器の例を拡大して示す拡大図である。図４（Ａ）は更に他の実施の形態に係る直線形状に設けられた熱放射ヒータ及び冷却器として設けられた冷却ガス吹付ノズルの例を示す図であり、図４（Ｂ）は本発明の更に他の実施の形態に係る球形状に設けられた熱放射ヒータ及び円筒形状に設けられた冷却器の例を示す図である。 図５は、本発明の更に他の実施の形態に係るキャリアプレートを備える半田付け装置の加熱／冷却処理部の例を示す図である。図５（Ａ）は加熱時の加熱／冷却処理部の例を示す図であり、図５（Ｂ）は冷却時の加熱／冷却処理部の例を示す図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態に係る二次冷却装置を備える半田付け装置の例を示す図である。 図７は、本発明の第３の実施の形態に係る半田付け製品の製造方法を示すフローチャートである。

この出願は、日本国で２０１２年４月２５日に出願された特願２０１２‐０９９９６７号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。本発明は以下の詳細な説明によりさらに完全に理解できるであろう。本発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明により明らかとなろう。しかしながら、詳細な説明及び特定の実例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、本発明の精神と範囲内で、当業者にとって明らかであるからである。出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。また、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。

図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る半田付け装置１００（図２参照）の加熱／冷却処理部を説明する。図１は紙面奥側から紙面手前側に向かう半田付け装置１００におけるワーク１の搬送ライン１１０Ｌの搬送方向に半田付け装置１００の加熱／冷却処理部を見る図である。

ワーク１は回転する複数の搬送ローラ１１０上に載置され、搬送ライン１１０Ｌ上を図示の半田付け位置（加熱／冷却処理部）まで搬送されるように設けられている。

半田付け装置１００（図２参照）は、電子部品２と基板３とを半田接合部４で半田付けしてワーク１を半田付けする熱処理装置（加熱／冷却装置）である。電子部品２は、半導体パッケージの他、表面実装型のチップ抵抗器、チップコンデンサ等、半田付けして基板３に固定／導通される電子部品の全般をいう。

半田付け装置１００（図２参照）はワーク１を加熱する複数の熱放射ヒータ１０を備える。熱放射ヒータ１０はワーク１の基板３の裏面（下面）からワーク１の全体を直接に加熱して半田付けするように設けられている。即ち、電子部品２と比べて比較的熱容量の大きい基板３の裏面の表面（被加熱面）を直接に加熱して基板３の被加熱面の温度を昇温すると共に、基板３から基板３と比べて比較的熱容量の小さい電子部品２までを半田接合部４を介して基板３の被加熱面としての裏面からの熱伝導によって加熱するように設けられている。このため、熱放射ヒータ１０は、短時間で効率良くワーク１を加熱することができるだけではなく、基板３、電子部品２及び半田接合部４のいずれにも加熱不足を生じること無くワーク１の全体を加熱することができるから、電子部品２と基板３との間における半田接合部４の好適な濡れと接合（導通）とを確保して信頼性の高い半田付けを実現することができる。

従来の半田付け装置（特許文献１図１参照）において、真空中で熱板をワークに接触（当接）させて熱伝導によりワークを加熱する場合には、ワークの熱変形（熱反り）等に起因して生じるワークと熱板との間の不完全な接触部（非接触部）に真空が介在することによってワークの加熱（ワークと熱板との間の熱伝導）が阻害される場合があった。これに対して、本実施の形態の熱放射ヒータ１０では、後に詳述するように、密閉チャンバ１２０（図２参照）内の真空中でワーク１を加熱する場合にも、熱放射によりワーク１の被加熱部としての被加熱面を直接に加熱することができるから、真空が介在することによってワーク１の加熱が妨げられることがない。また、本実施の形態のように、ワーク１の基板３の裏面（本実施の形態では下面）から熱放射ヒータ１０で加熱する場合には、電子部品２を介して加熱することがないから、電子部品２が熱に弱い電子部品である場合にも、電子部品２に加熱による損傷を与えることなく半田付けを行うことができる。

半田付け装置１００（図２参照）が備える冷却器２０ａは、半田付けされたワーク１に接触（当接）して熱伝導で冷却する複数の銅製の冷却板２０ａとして設けられている。冷却板２０ａは、所定の厚さを有する平板に形成され、厚さ方向が水平方向に向くように配置される。言い換えれば表面と裏面が水平方向に向いて配置される。該平板は表面と裏面に直交する一つの端面が水平に配置され、冷却板２０ａの上端面を形成している。上端面の反対側の下端（面）は、冷却基部２０ｂに一体的に接続している。当該上端面がワーク１に当接し熱伝導によりワーク１を冷却する。所定の厚さは、半田付けの対象となるワーク１のサイズに応じて適切に定める。また、使用する熱放射ヒータ１０の間に適切に配置できるように、所定の厚さは、例えば、複数が配置された熱放射ヒータ１０の配置間隔の０．２倍乃至０．６倍とする。好ましくは０．３倍乃至０．５倍とするとよい。

冷却板２０ａの上端面は、図１（Ａ）に示す加熱時において熱放射ヒータ１０がワーク１を加熱する間、冷却板２０ａがワーク１から離間して待機する離間位置（待機位置）に駆動されるように設けられている。一方、図１（Ｂ）に示す冷却時には、冷却板２０ａがワーク１と接触する冷却位置に駆動されるように設けられている。冷却板２０ａは、ガイド装置としてのガイドポスト２３にガイドされ、駆動装置としてのエアシリンダ２４（図２（Ｂ）参照）により駆動されて離間位置と冷却位置との間を往復駆動（移動）されるように設けられている。

図１（Ｂ）に示すように、冷却板２０ａはワーク１を搬送ライン１１０Ｌから僅かにリフトアップして（持ち上げて）冷却するように設けられている。このように設ける場合には、冷却板２０ａとワーク１とを確実に接触させて効率の良い熱伝導による冷却を実現することができる。本実施の形態では、複数の冷却板２０ａが冷却基部２０ｂに組み付けられて、複数の冷却板２０ａと冷却基部２０ｂとが冷却装置２０の主要部を構成するように設けられている。冷却板２０ａ及び冷却板２０ａが組み付けられる冷却基部２０ｂは、熱伝導率の高い材料、例えば、銅、銅合金により設けることが望ましい。冷却装置２０は冷却基部２０ｂに設けられた嵌合溝（不図示）内に冷却板としての銅板２０ａを嵌め込んで（嵌合して）設けるものとしてもよいし、あるいは、一塊の銅製のブロックから複数の冷却板２０ａ及び冷却基部２０ｂを深溝加工により一体として削り出して設けるものとしてもよい。

冷却基部２０ｂ（及びガイドポスト２３）の内部には、冷媒流路２５が設けられ、冷媒流路２５内を冷媒供給装置１５０（図２（Ｂ）参照）によって一定流量となるように制御された冷却水が循環されて冷却が行われる。冷媒流路２５は冷却板２０ａのワーク１との接触部の近傍、好ましくは冷却板２０ａ内にまで設けるものとしてもよい。冷媒流路２５内を流れる冷却水で冷却板２０ａを冷却する場合には、冷媒供給装置１５０の吐出量（冷却水の流量）を変更して制御することにより、あるいは冷却水の温度を変更することで冷却板２０ａの冷却効率を自在に変更して制御することができる。あるいは冷却水の供給／停止の切り換えによって冷却効率を変更して制御するものとしてもよい。なお、冷却板２０ａを冷却するための冷媒は、冷却水の他、任意の液体又は気体を用いることができる。

冷却器としての冷却板２０ａは、熱放射ヒータ１０を挟んで配置されている。熱放射ヒータ１０を挟むように配置される冷却器としての冷却板２０ａについては、後に図３（Ａ）に示す拡大図を参照して詳細に説明する。

冷却板２０ａは、ワーク１に対して熱放射ヒータ１０と同じ側、本実施の形態では下側に配置されている。このため、冷却板２０ａは、熱放射ヒータ１０が熱放射して加熱したワーク１の被加熱面に接触して冷却をおこなうように設けられている。即ち、冷却板２０ａは、熱放射ヒータ１０によるワーク１の被加熱面側から（加熱時とは逆向きの伝熱方向で）ワーク１の冷却を行うように設けられている。熱放射ヒータ１０によるワーク１の加熱（昇温）は、先ず、ワーク１の熱放射ヒータ１０に対面する被加熱面の表面において行われ、続いて、加熱されたワーク１の被加熱面の表面から徐々にワーク１の内部に向けて熱伝導（伝熱）が行われてワーク１の全体が加熱される。この加熱時の伝熱方向とは逆向きの伝熱方向となるように、熱放射ヒータ１０により最も高い温度に加熱（昇温）されたワーク１の被加熱面側から冷却板２０ａをワーク１に当接（接触）させてワーク１の被加熱面から冷却板２０ａへ熱を吸収して冷却するように設けることで、効率良くワーク１を冷却することができる。この場合には、冷却板２０ａによるワーク１の冷却に際して、熱放射ヒータ１０によるワーク１の加熱時と同一の伝熱方向に向かうワーク１の内部に向けた更なる熱伝導と熱拡散が生じることがない。これらの理由から、本実施の形態の冷却板２０ａは熱放射ヒータ１０で加熱されたワーク１を高い冷却効率で冷却するので、半田付けのサイクルタイムを短縮することができる。

半田付け装置１００（図２参照）では、従来の熱板を備える半田付け装置とは異なり、熱容量の大きい熱板を介した大熱量の冷却をおこなわなくてもよい。半田付け装置１００では、従来の熱板と比較して熱容量の小さいワーク１を効率良く直接冷却することができる。このような半田付け装置１００の加熱及び冷却効率における優位性は、半田付けのサイクルタイムの短縮だけでなく、半田付け装置１００の小型化を併せて実現する効果をも奏する。

従来の半田付け装置では熱板の設置及び熱板を介した大容量の加熱及び冷却をおこなうために、小型化が困難であった。一方、一般に、半田付け装置では、大量生産の目的で、あるいは、昨今の多品種少量生産傾向に対応する目的で、限られた工場床面積内により多くの半田付け装置を並べて設置することを可能とする、半田付け装置の小型化が望まれている。効率良くワーク１の加熱及び冷却を行うことができる本実施の形態の半田付け装置１００（図２参照）では、従来用いられていたような熱板及び大容量の加熱／冷却装置を備えなくてもよいために、半田付け装置の全体を小型化することができる。このように、ワークの加熱及び冷却の効率化による半田付け装置のサイクルタイムの短縮と半田付け装置の小型化とは密接な関連を有している。

熱放射ヒータ１０及び熱放射ヒータ１０を挟むように配置された冷却器としての冷却板２０ａはワーク１の電子部品２（半田接合部４）に位置合わせして配置してもよい。熱放射ヒータ１０は半田接合部４に合わせて単数のみを設けるものとしてもよいし、あるいは複数の熱放射ヒータ１０を設けるものとしてもよい。図示する加熱／冷却処理部は８つの熱放射ヒータ１０と９枚の冷却板２０ａとを備える。なお、例えば、１つの熱放射ヒータ１０と熱放射ヒータ１０を挟む２枚の冷却板２０ａとを一組の加熱／冷却ユニットとして設け、半田付けするワーク１の半田接合部４の配置に合わせてこの加熱／冷却ユニットを自在に位置合わせして配置するものとしてもよい。同様に、複数の半田接合部４を有するワーク１に対しては複数の加熱／冷却ユニットを複数の半田接合部４の配置に合わせて位置決めして効率良く半田付けするものとしてもよい。加熱／冷却ユニットの配置及び位置決めは同一生産品種の所定の生産ロット（生産数量単位）毎に組み換え又は調整を行うものとしてもよい。

図示する９枚の冷却板２０ａの両端の冷却板２０ａには、冷却位置において冷却板２０ａがワークの基板３の所定の冷却領域に正確に当接することを確実にするためのガイドピン２６が設けられている。このように設ける場合には、ガイドピン２６は冷却板２０ａが待機位置から冷却位置へと駆動される際に基板３に設けられた位置決め穴３ａ内に嵌入することで基板３を位置調整（移動）して冷却板２０ａとワーク１とを相対的に位置決めすることができる。このため、冷却板２０ａはワーク１の半田接合部４に対して正確に位置合わせされてワーク１の所定の冷却領域に当接することができるから、効率良くワーク１を冷却することができる。

同様に、図示する加熱／冷却処理部の冷却板２０ａと対向する位置には、電子部品２及び基板３に近接又は当接してワーク１を冷却板２０ａに対して相対的に位置決めするガイドブロック６０が設けられている。この場合にも、ガイドブロック６０によってワーク１を冷却板２０ａに対して正確に位置決めすることができるから、効率良くワーク１を冷却することができる。ガイドブロック６０は冷却板２０ａと同様に、ガイドポスト６１（図２（Ｂ）参照）によりガイドされ、エアシリンダ６２（図２（Ｂ）参照）により駆動されてワーク１に当接及び離間することができるように設けられている。また、冷却基部２０ｂ及びガイドポスト２３と同様に、ガイドブロック６０及びガイドポスト６１の内部には冷媒流路（不図示）が設けられ、冷媒流路内に冷却水が循環されている。このため、ガイドブロック６０でも併せてワーク１を冷却することができるから、更に効率良くワーク１を冷却することができる。即ち、ガイドブロック６０は補助冷却器としても用いられる。

図２（Ａ）を参照して、本実施の形態の半田付け装置１００について更に説明する。半田付け装置１００は、フラックス（還元剤）が添加されていない半田を用いて半田付けを行う場合に備えて加熱ヒータ１０及び冷却器としての冷却板２０ａを含む加熱／冷却処理部（熱処理部）の全体を気密にシールして外気から遮断する密閉チャンバ１２０を備えている。また、ワーク１の搬送ライン１１０Ｌの入口及び出口には、搬送ライン１１０Ｌと直交する方向（鉛直方向）に往復駆動されて密閉チャンバ１２０内をシール／真空破壊するゲートバルブ１２２（図６参照）が設けられている。

図２（Ｂ）を参照して、半田付け装置１００の駆動について説明する。半田付け装置１００は、冷却板２０ａ（及び冷却基部２０ｂ）を冷却位置と待機位置（離間位置）との間で往復駆動するエアシリンダ２４とエアシリンダ２４による冷却板２０ａの駆動をガイドするガイドポスト２３とを備えている。また、半田付け装置１００は、前述のガイドブロック６０をワークに当接／離間するように駆動するエアシリンダ６２とエアシリンダ６２によるガイドブロック６０の駆動をガイドするガイドポスト６１とを備えている。ガイドポスト２３、６１、エアシリンダ２４、６２の可動部の他、前述のゲートバルブ１２２（図６参照）の可動部には、密閉チャンバ１２０を気密にシールするためのシール部材（例えば、オーリングシール等）が設けられ、密閉チャンバ１２０内を気密に保つことができる。また、半田付け装置１００には装置の駆動状態及び熱処理されるワークの状態を製造者が密閉チャンバ１２０の外から視覚によって確認するための石英ガラス製の視認窓１２３が複数設けられている。視認窓１２３も密閉チャンバ１２０内を気密に保つようにシールして設けられている。

半田付け装置１００は密閉チャンバ１２０内を大気圧より低い圧力（例えば、約５０乃至１０００ｍＴｏｒｒ程度）となるように吸引する一の給排気口１２１に接続された真空ポンプ１３０を更に備えている。また、真空ポンプ１３０により密閉チャンバ１２０内を排気した後に、密閉チャンバ１２０内に還元ガス（例えば、水素、蟻酸等）を供給して密閉チャンバ１２０内を還元ガスで満たす他の給排気口１２１に接続されたガス供給ポンプ１４０を備えている。このように設ける場合には、密閉チャンバ１２０内に存在して半田表面に酸化膜を形成することで信頼性の高い半田付けを阻害する酸素（空気）を真空ポンプ１３０で排気すると共に、ガス供給ポンプ１４０により供給される還元ガスで半田表面に形成された酸化膜を還元／除去して半田付けを行うことができる。このため、半田付け装置１００は、還元剤としてのフラックスを添加しない半田を用いて信頼性の高い半田付けを行うことができる。即ち、半田付け装置１００を真空ソルダとして設けることができる。

このように密閉チャンバ１２０内の雰囲気を還元ガス（例えば、水素、蟻酸等）の雰囲気に置換して半田付けを行う場合には、還元剤としてのフラックスを添加した半田を用いなくても半田表面に生じた酸化膜を還元して除去することができると共に、酸化膜を生じることなく信頼性の高い半田付けを行うことができる。また、フラックスが添加されていない半田を用いることができるから、半田付け後のフラックスの洗浄工程を不要とすることができると共に、フラックスの存在により半田付けの信頼性（品質）が低下されてしまうことのない優れた半田付けを行うことができる。半田付け後のフラックス洗浄プロセス（不図示）が不要である場合には、電子部品実装工程の全体（不図示）のサイクルタイムを短縮することができると共に、電子部品実装工程の全体を小型化することができる。

半田付け装置１００は、ワークの放射温度を測定する放射温度計４０を備えている。また、放射温度計４０によるワークの放射温度の測定値に基づいてワークの熱放射ヒータ１０（図２（Ａ）参照）による加熱及び冷却板２０ａによる冷却を制御する制御装置５０を備えている。このように設ける場合には、実際に測定されたワークの放射温度に基づいてワークの加熱及び冷却を制御して半田付けを行うことができるから、ワークを過剰に加熱及び／又は冷却する時間の発生を抑えて更にサイクルタイムを短縮することができる。また、ワークが適切な温度まで加熱及び冷却されたことを実際の放射温度の測定に基づいて確認することができるから、信頼性の高い高品質の半田付けを実現することができる。本実施の形態では、冷却器２０ａの待機位置への移動、または、冷却位置への移動は、エアシリンダ２４（図２（Ｂ）参照）を駆動することにより行う。制御装置５０は、エアシリンダ２４の駆動のＯＮ、ＯＦＦをし、またはエアシリンダ２４の駆動による冷却器２０ａの移動量を調節する。

半田付け装置１００は効率良く加熱及び冷却を行うことができるから、従来の半田付け装置と比較してより制御性良く半田付けを行うことができる。例えば、より迅速にワークを加熱する場合にも、ワークの熱変形（熱反り）に合わせるように、あるいはワークの熱変形の半田付けの品質（信頼性）への影響を抑えるように、随意の温度上昇パターンで、例えば、ワークの被加熱部の温度が対数曲線に沿って上昇するように加熱を制御するものとしてもよい。また、随意の温度下降パターンで、例えば、ワークの被冷却部の温度が分数関数に沿って降下して常温に漸近するように冷却を制御するものとしてもよい。

図３の拡大図を参照して、熱放射ヒータ及び冷却板の具体例を更に詳細に説明する。図３（Ａ）に示す本実施の形態の熱放射ヒータ１０は、ハロゲンヒータとして設けられている。即ち、熱放射ヒータ１０は、タングステン製の熱放射フィラメントにより設けられた熱放射部１１を石英ガラスにより設けられた熱放射部密閉管１３で覆い、熱放射部密閉管１３内に不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン等）とハロゲンガス（例えば、ヨウ素、臭素等）とを封入して設けられている。

熱放射ヒータ１０をハロゲンヒータとして設ける場合には、ハロゲンとタングステンとの間のハロゲンサイクルによって熱放射ヒータ１０は急速な昇降温に耐えることができるから、通電後数秒でタングステンフィラメント（熱放射部１１）の温度を摂氏２７００度を超える高温とすることができる。このため、熱放射ヒータ１０は高温となった熱放射部１１からの熱放射によって対面するワークを急速に加熱することができる。同様に、熱放射ヒータ１０はハロゲンサイクルによってタングステンフィラメントの寿命を十分に長く保つことができる。このため、ワークの急速な加熱が可能であると共に経済生産性の高い優れた熱放射ヒータ１０を実現することができる。

ハロゲンヒータとして設けられた熱放射ヒータ１０は熱放射（近赤外線波長領域（約０．７５μｍ乃至約４μｍ）から遠赤外線波長領域（約４μｍ乃至約１ｍｍ）までの広い波長領域の赤外線放射を含む）して熱放射ヒータ１０に対面するワークをワークから離間して固定された熱放射ヒータ１０の加熱位置から直接に加熱することができる。熱放射ヒータ１０は、例えば、摂氏２２０度乃至摂氏４００度までに半田接合部を加熱することによって、半田の融点以上に半田接合部を加熱してワークを半田付けすることができる。例えば、鉛成分の多い半田を用いた半田接合部の場合には、半田接合部の加熱温度を摂氏３００度程度とすることができる。

熱放射ヒータ１０は、直線形状（棒形状）に設けられている。熱放射ヒータ１０からの熱放射分布（熱放射量）は、例えば、タングステンフィラメント（熱放射部１１）の疎密の分布を変更することで所望の熱放射分布として実現することができる。本実施の形態では、高温となり易い熱放射ヒータ１０の中央部でフィラメントの密度が低く（疎）、両端部ではフィラメントの密度が高くなる（密）ようにフィラメントの巻数が変更されて設けられている。このように設けることにより、半田接合部の質量（熱容量）、表面積及び半田付けの要求品質（例えば、信頼性の高さ）等に応じて、熱放射ヒータ１０からの熱放射分布（熱放射量）を変更して、例えば、ワークの全体を均熱化して加熱するように設けることができる。一方、反対に、熱放射ヒータ１０からの熱放射分布（熱放射量）を、ワークの任意の一部の半田接合部のみを集中的に加熱する熱放射分布（熱放射量）となるように設けることもできる。

熱放射ヒータ１０は、熱遮断手段１２を備える。熱遮断手段１２は、本実施の形態では、熱放射ヒータ１０の熱放射部１１（タングステンフィラメント）を包囲する熱放射部密閉管１３（石英ガラス管）の内面又は外面の半田付けするワークに対向しない側の部分に位置する鏡面として設けられている。熱遮断手段としての鏡面１２は、石英ガラス製の熱放射部密閉管１３に部分的にクロムを真空蒸着（メッキ）することにより設けることができる。鏡面はクロム（メッキ）に代えてジルコニウム（メッキ）により設けるものとしてもよい。半田付けするワークに対向しない熱放射ヒータ１０の部分を鏡面１２として設けることで、半田付けするワークに向かって放射される熱放射を更に増大することができる。この場合には、更に効率良くワークを加熱することができる。

本実施の形態では、熱放射ヒータ１０を複数（図示では２枚）の冷却器としての冷却板２０ａで挟むように配置して冷却板２０ａが設けられている。即ち、１つの円筒形状に設けられた石英ガラス管１３でその外周が形成された熱放射ヒータ１０を中心として半径方向の外側の２箇所の位置に２枚の冷却板２０ａが相互に平行に対向して配置されている。また熱放射ヒータ１０と冷却板２０ａは、ワークの被加熱面に沿って交互に配列されている。言い換えれば、熱放射ヒータ１０及び冷却板２０ａの各々は、お互いに干渉し合うことなく、ワークに対面して配置されている。ここでは、２枚の冷却板２０ａは相互に平行に対向して配置するものとして図示されているが、お互いに干渉し合うことなく、また効率のよい冷却を行える限り、低い平行度が許容される。このように設けることにより、熱放射ヒータ１０で加熱されたワークの被加熱部分を複数の冷却領域で挟んで（２枚の冷却板２０ａで挟んだ位置で）冷却することができる。被加熱部分を挟んで冷却する場合には、一般に最も温度が高いと考えられる被加熱部分の中心部から周辺部に向けて熱を運ぶと共に、少なくとも二つの対向する方向に分離して設けられた複数の冷却領域へと分散して熱を運んで（即ち、熱を分散すると共に拡散して）冷却することができることから、効率良くワークを冷却することができる。

また、本実施の形態では、熱放射ヒータ１０を挟むように配置された２枚の冷却板２０ａの間に形成される（冷却装置２０（図１参照）の）凹部２１内に熱放射ヒータ１０が埋没するように設けられている。埋没するとは、特に図１（Ｂ）に示すように冷却板２０ａが冷却位置に駆動されたときの熱放射ヒータ１０の状態を指すが、冷却板２０ａが図１（Ａ）に示す待機位置（離間位置）にある熱放射ヒータ１０でワークを加熱する加熱状態では、熱放射ヒータ１０は凹部２１からある程度突出した状態であってもよい。ある程度突出するとは、冷却板２０ａが待機位置に降りた結果、熱放射ヒータ１０が突出した状態となることをいう。このように熱放射ヒータ１０を複数の冷却板２０ａにより形成された凹部２１内に埋没するように設ける場合には、ワークの被加熱部に近接して冷却板２０ａを設けることができるだけでなく、加熱／冷却熱処理部の省スペースを実現して半田付け装置を好適に小型化することができる。このように、冷却器２０ａは熱放射ヒータ１０とは独立して移動可能である。

図３（Ａ）に示す冷却板２０ａの熱遮断手段としての鏡面２２は、複数の冷却板２０ａにより形成された（冷却装置２０（図１参照）の）凹部（溝）２１内の全面にニッケルメッキを施すことで設けられている。このように凹部２１内の全面を鏡面とする場合には、前述の熱放射ヒータ１０の熱放射部密閉管１３（石英ガラス管）に設けられた熱遮断手段としての鏡面１２と凹部２１内の表面に設けられた熱遮断手段としての鏡面２２との二重の鏡面１２、２２によって熱放射ヒータ１０の熱放射を反射することができる。このため、鏡面１２、２２による熱反射効率を更に向上させることができるから、熱放射ヒータ１０の熱放射を更に効率良くワークの加熱に用いることができる。

なお、本実施の形態の熱遮断手段としての鏡面１２、２２は熱放射ヒータ１０と冷却板２０ａとの両方に設けられるものと説明したが、他の実施の形態では、鏡面１２と鏡面２２とのいずれか一方は設けられなくてもよい。但し、熱放射ヒータ１０に鏡面１２を設けると、放射熱の拡散をより効果的に防ぐことができる。冷却板２０ａ（凹部２１内）に鏡面２２を設けると、冷熱放射（放射熱の吸収）を防ぐことができるから、冷却効率を高めることができる。更に他の実施の形態では、熱放射ヒータ１０に対向しない冷却板２０ａの表面（例えば、図２に示す９枚の冷却板２０ａの両端の冷却板２０ａの外方に向いた（密閉チャンバ１２０の内面に面する）表面）には鏡面２２を設けなくてもよい。但し、熱放射ヒータ１０に対向しない冷却板２０ａの表面にも鏡面２２を設けると、熱放射ヒータ１０に対向しない冷却板２０ａの表面から外部への冷熱放射を防ぐことができる。また、本実施の形態では冷却板２０ａの上端面には鏡面が形成されていない。本装置では、ワークの冷却時にワークに当接する上端面が、ワークや上端面の微妙な凹凸により、完全に接触せず僅かな隙間ができて、熱伝導による熱伝達が十分に期待できないときがある。このようなときでも、冷却板２０ａの上端面に鏡面を形成しない構成では、冷熱放射による熱伝達が行われ易い。なお、上端面に鏡面を形成してもよい。その場合は、熱放射ヒータ１０によりワークが加熱されているときに、冷却板２０ａの上端面からの放射熱の吸収を抑えることができる。

また、本実施の形態の熱遮断手段１２、２２は鏡面として設けられているものと説明したが、他の実施の形態では、熱遮断手段１２、２２を鏡面として設けることなく、より簡易にセラミクス等の断熱材を配置して熱放射ヒータ１０と冷却板２０ａとの間の断熱を実現するものとしてもよい。熱遮断手段１２、２２を断熱材で設けると、真空中ではなく、気体雰囲気中において熱伝達を抑える利点がある。この場合には、熱遮断手段１２、２２を鏡面として設ける場合のように、鏡面での熱反射を複数の冷却板２０ａにより形成される（冷却装置２０（図１参照）の）凹部（溝）２１の開口面を通過させてワークに向けて放射しなくてもよい。即ち、熱遮断手段１２と熱遮断手段２２との間を通過させて反射された熱放射をワークに向けて放射するための隙間（開口）を設けなくてもよいから、断熱材で設けた熱遮断手段１２、２２を密着させて、又は一体として設けることができる。この場合には、熱放射ヒータ１０及び冷却板２０ａを密着して設けられた、又は一体として設けられた熱遮断手段１２、２２を挟んでより近接して配置することができる。このように、熱遮断手段１２、２２を断熱材で設ける場合には、冷却板２０ａをワークの被加熱部により近く配置することができると共に、加熱／冷却熱処理部をより小型に設けることができる。

また、本実施の形態では、複数の冷却板２０ａにより形成される（冷却装置２０（図１参照）の）凹部２１の溝内にニッケルメッキを施して熱遮断手段２２を鏡面に設けるものと説明したが、他の実施の形態では、（冷却装置２０の）凹部２１の溝内を精密研削加工により削り出して鏡面（加工鏡面）を設けることで熱遮断手段２２とするものとしてもよい。

また、本実施の形態の熱放射ヒータ１０はハロゲンヒータとして設けられているものと説明したが、他の実施の形態では、熱放射ヒータ１０を不活性ガス中に炭素繊維フィラメントを封入したカーボンヒータとして設けるものとしてもよい。この場合には、水の吸収スペクトルのピーク（波長約３μｍ）に近い波長約２μｍ乃至約４μｍの波長領域の赤外線をより多く放射することができる。このため、ワークが水分を含む場合には（半導体パッケージ等の電子部品及び基板は通常、若干の吸湿性を有する）、カーボンヒータとして設けられた熱放射ヒータ１０はワークが含む水分を介してワークを好適に加熱して効率良くワークを加熱することができる。また、更に他の実施の形態では、熱放射ヒータ１０を空気中にニクロムフィラメントを封入したニクロム線ヒータとして設けるものとしてもよい。この場合には、より簡易に熱放射ヒータ１０を設けることができる。

また、本実施の形態の熱放射ヒータ１０は棒形状に設けられているものと説明したが、他の実施の形態では、例えば、図３（Ｂ）に示すように、熱放射ヒータ１０ａを円弧形状（円周形状）に設けると共に、冷却板２０ｃを円柱形状及び円筒形状に設けるものとしてもよい。この場合にも、円弧形状の熱放射ヒータ１０ａを円柱形状と円筒形状との冷却板２０ｃで挟むように配置することができるから、円柱形状及び円筒形状に設けた冷却板２０ｃで円弧形状に設けた熱放射ヒータ１０ａにより加熱されたワークを効率良く冷却することができる。このように、熱放射ヒータ及び冷却板はワークの半田接合部の形状及び配置に合わせて任意の形状に設けることができる。

図４を参照して、熱放射ヒータ及び冷却器の他の組み合わせを説明する。以上の実施の形態では、冷却器としての冷却板２０ａにより熱伝導でワークの冷却を行うものと説明したが、他の実施の形態では、例えば、図４（Ａ）に示すように、ワークに冷却ガスを吹き付けて冷却する冷却ガス吹付ノズル２０ｄを冷却器として設けてもよい。この場合にも、複数の（図示の場合では２つの）冷却ガス吹付ノズル２０ｄで熱放射ヒータ１０を挟むように配置することができるから、ワークの被加熱部の熱を複数方向に分散して効率良くワークを冷却することができる。冷却ガスは典型的には空気であるが、不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン等）あるいは還元性ガス（例えば、水素、蟻酸等）を用いてもよい。これは特に密閉チャンバ１２０（図２参照）内にガスを供給して半田付けを行う実施の形態で利用し易い。

なお、半田付けを真空中で行う実施の形態の場合には、ゲートバルブ１２２（図６参照）を開くことで密閉チャンバ１２０（図２参照）内を真空破壊した後に冷却ガス吹付ノズル２０ｄからワークへの冷却ガスの吹き付けを開始するものとしてもよい。あるいは、冷却ガス吹付ノズル２０ｄからワークに冷却ガスを吹き付けることによって密閉チャンバ１２０内を真空破壊するものとしてもよい。冷却ガス吹付ノズル２０ｄからワークに冷却ガスを吹き付けることによって密閉チャンバ１２０内を真空破壊する場合には、密閉チャンバ１２０内の真空破壊に要する時間をワークの冷却のために利用することができる。一方、ゲートバルブ１２２を開いて密閉チャンバ１２０が真空破壊された後に大気中で冷却ガス吹付ノズル２０ｄからワークに冷却ガスを吹き付けて冷却を行う場合には、冷却ガスと大気との混合及び対流と、冷却ガス及び大気を介したワークから密閉チャンバ１２０等の半田付け装置の他の構造部材への熱伝導及び熱拡散とにより効率良くワークを冷却することができる。

なお、本実施の形態では、複数の冷却板２０ａが形成する（冷却装置２０（図１参照）の）凹部（溝）２１内に熱放射ヒータ１０を埋没して設けるものと説明したが、他の実施の形態において、冷却ガス吹付ノズル２０ｄを冷却器として設ける場合には、複数の（図示の場合には２つの）冷却ガス吹付ノズル２０ｄにより形成される凹部内に図示のように熱放射ヒータ１０を同様に埋没して設けるものとしてもよい。

また、本実施の形態の熱放射ヒータ１０は棒形状に設けられているものと説明したが、他の実施の形態では、例えば、図４（Ｂ）に示すように、熱放射ヒータ１０ｂを球形状のハロゲンヒータとして設け、球形状に設けられた熱放射ヒータ１０ｂの外周を筒形状としての円筒形状に設けられた冷却器としての冷却筒２０ｅで囲むように設けるものとしてもよい。この場合にも、熱放射ヒータ１０ｂを中心として半径方向の少なくとも二以上の外側の位置（この場合には、全周）に冷却器としての冷却筒２０ｅが相互に対向して配置されていると見ることができる。即ち、熱放射ヒータ１０ｂを冷却器としての冷却筒２０ｅで挟んで（囲んで）配置されている。このため、熱放射ヒータ１０ｂに加熱されたワークの被加熱部を冷却筒２０ｅで全周（全方位）から完全に囲んで冷却することができるから、より多くの方向（方位）へワークの被加熱部の熱を分散して更に効率良くワークを冷却することができる。

また、本実施の形態の冷却板２０ａは待機位置と冷却位置との間をエアシリンダ２４（図２（Ｂ）参照）により駆動されて移動するものと説明したが、他の実施の形態では、冷却板２０ａを冷却位置に固定して移動しないように設けるものとしてもよい。即ち、冷却板２０ａは熱放射ヒータ１０によるワークの加熱中も待機位置（離間位置）に後退されることなく冷却位置に固定されたままとされる。この場合には、ワークの搬送ライン１１０Ｌ（図１（Ｂ）参照）を横切って突出することとなる前述のガイドピン２６（図１（Ｂ）参照）を冷却板２０ａに設けることなく、その代わりに前述のガイドブロック６０（図１（Ｂ）参照）を用いてワークを位置決めするように設けることができる。このように設けると、熱放射ヒータ１０によるワークの加熱終了後に冷却板２０ａをワークに当接するように移動（駆動）することがないから、ワークの加熱終了から冷却開始までの時間（冷却板２０ａの移動時間）を短く設けることができる。このため、半田付けのサイクルタイムを更に短縮することができる。

また、このように設ける場合には、ワークの加熱／冷却を更に随意に制御して半田付けを行うことができる。例えば、真空中（あるいは大気圧以下の雰囲気ガス中）で半田付けを行う場合には、大気中で半田付けを行う場合に比べて、雰囲気ガスの対流が生じることがなく、又、熱伝導率（冷却板２０ａとワークとの間の熱伝達係数）が減少するために、加熱時にワークの温度が上昇し過ぎた（オーバーシュートした）場合に、冷却板２０ａを用いてワークを適温に制御することが難しくなる。このような場合にも、冷却板２０ａを冷却位置に固定して設ける場合には、冷却板２０ａを移動することがなく、迅速に冷却を開始することができるから、ワークの適切な温度制御（高速温度制御）を実現することができる。冷却板２０ａによる冷却は熱放射ヒータ１０によるワークの加熱終了後に開始するのが典型的であるが、例えば、真空中で半田付けを行う場合、ワークの冷却に長時間を要する場合、あるいは、更に冷却時間を短縮したい場合には、冷却板２０ａによる冷却を熱放射ヒータ１０によるワークの加熱終了の以前に開始するものとしてもよい。

また、冷却板２０ａを冷却位置に固定して設ける場合において、複数の冷却板２０ａが形成する（冷却装置２０（図１参照）の）凹部（溝）２１の内面の全体を鏡面（熱遮断手段２２）として設けると共に、凹部２１内に熱放射ヒータ１０を埋没して設けるものとしてもよい。この場合には、凹部２１内に埋没して設けられた熱放射ヒータ１０による熱放射の全てを凹部２１内の鏡面（熱遮断手段２２）により反射して凹部２１の開口面に集中させることができる。このため、熱放射ヒータ１０から放射された放射熱の全てを冷却板２０ａに当接して凹部２１の開口面を塞ぐワークの被加熱部（被加熱部は半田付接合部に位置合わせされている）に集中して放射することができる。このため、熱放射ヒータ１０はワークの所定の被加熱部（半田接合部）を集中して効率良く加熱することができる。このように、冷却板２０ａを冷却位置に固定して設ける場合には、更に効率良くワークの加熱を行うことができるから、半田付けのサイクルタイムを更に短縮することができる。

また、本実施の形態では、例えば図２に示すように、半田付け装置１００が密閉チャンバ１２０を備えるものと説明したが、他の実施の形態において、フラックス（還元剤）が添加された半田を用いて半田付けをおこなう場合には、半田付け装置は密閉チャンバ１２０を備えていなくてもよい。

また、本実施の形態では、密閉チャンバ１２０内を還元ガス雰囲気に置換して半田付けを行うものと説明したが、他の実施の形態では、還元ガス雰囲気に代えて、不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン等）の雰囲気に密閉チャンバ１２０内を置換して同じく酸素を排除することで信頼性の高い半田付けを行うものとしてもよい。

また、本実施の形態では、例えば図２（Ｂ）に示すように、真空ポンプ１３０で密閉チャンバ１２０内を排気して半田付けを行うものと説明したが、他の実施の形態では、真空ポンプ１３０を一の給排気口１２１に接続することなく、例えば、一の給排気口１２１の内の一方を大気に開放した状態で、他の給排気口１２１からガス供給ポンプ１４０を用いて還元ガス又は不活性ガスを密閉チャンバ１２０内に供給し続けるものとしてもよい。この場合には、密閉チャンバ１２０内の空気を還元ガス又は不活性ガスで押し出す（パージする）ことができるから、より簡易な装置構成で酸素（空気）の大部分を排除して信頼性の高い半田付けを行うことができる。

あるいは、反対に、ガス供給ポンプ１４０を用いて還元ガス又は不活性ガスを供給することなく、真空ポンプ１３０で密閉チャンバ１２０内の空気を排気した状態で、半田付けを行うものとしてもよい。この場合にも、酸素による半田付けの品質への影響を抑えて、より簡易な装置構成で信頼性の高い半田付けを行うことができる。

また、本実施の形態では、例えば図１に示すように、熱放射ヒータ１０及び冷却板２０ａはワークの基板３の裏面側からワークを加熱及び冷却するものと説明したが、他の実施の形態では、電子部品２に加熱による損傷が生じない限度において、熱放射ヒータ１０及び冷却板２０ａはワークの電子部品２の上面側から加熱及び冷却を行うように設けるものとしてもよい。この場合には電子部品２の上面を熱放射によって加熱して熱容量の小さい電子部品２内を通した熱伝導（伝熱）により半田接合部４を迅速に加熱して半田付けすることができるから、より短時間で効率良くワークを加熱及び冷却することができる。

また、本実施の形態では、例えば図１に示すように、熱放射ヒータ１０のみでワークの加熱を行うものと説明したが、更に他の実施の形態では、熱放射ヒータ１０によるワークの加熱を補助するために、例えば、熱放射ヒータ１０による加熱方向とは反対側の方向（対向する方向）からワークに熱風を吹き付ける熱風加熱ヒータ（不図示）を併せて設け、熱放射ヒータ１０による加熱を補助するものとしてもよい。この場合には、より迅速にワークを加熱することができる他、ワークを両面から加熱することで、ワークの熱変形（熱反り）を防いで、信頼性の高い半田付けを行うことができる。

また、本実施の形態では、例えば図２に示すように、半田付け装置１００は放射温度計４０によるワーク１の放射温度の測定値に基づいて制御装置５０で熱放射ヒータ１０によるワーク１の加熱及び冷却板２０ａによるワーク１の冷却を随時制御しながら半田付けを行うものと説明した。しかしながら、これに限られず、他の実施の形態では、半田付け装置は試験運転又はセットアップ運転時に放射温度計４０を備えて適切な加熱／冷却方法を把握して制御装置５０に記録し、通常の生産運転時には放射温度計４０を半田付け装置から取り外して、制御装置５０により記録された適切な加熱／冷却方法を再現するように制御装置５０が半田付け装置を制御するものとしてもよい。更に他の実施の形態では、半田付け装置は放射温度計４０を備えることなく、以前の生産実績に基づいて把握された適切な加熱／冷却方法を再現するように制御装置５０が半田付け装置を制御するものとしてもよい。例えば、制御装置５０は、実験的又は統計的に把握された適切な加熱／冷却時間、あるいは加熱／冷却出力を再現するように半田付け装置を制御するものとしてもよい。

図５を参照して、本発明の更に他の実施の形態に係るキャリアプレート５を備える半田付け装置を説明する。更に他の実施の形態において、半田付け装置は、半田付けの並列処理を可能とするために、複数のワーク１を並べて載置して搬送するキャリアプレート（又はベースプレート）５を更に備えるものとしてもよい。この場合には、複数のワーク１を並列して同時に半田付けすることができるから、半田付け装置の生産性を更に向上させることができる。即ち、真空吸引等の雰囲気変更を行う場合等では特に効果が顕著であるが、ワーク１を単体で個別に半田付けする場合と比べて、半田付けするワーク１の１個当たりのサイクルタイムを短縮する効果を得ることができる。また、半田付けの並列処理による省スペース化により半田付け装置を小型化する効果を得ることもできる。

この実施の形態の半田付け装置が備えるキャリアプレート５は、ワーク１の半田結合部４に熱放射ヒータ１０、冷却板２０ａ、ガイドブロック６０（各図１参照）がアクセスすることができるように、キャリアプレート５のこれらの熱処理部に対応する対応部位に開口窓（穴）６が形成されて設けられている。このため、熱放射ヒータ１０によるワーク１の加熱及び冷却板２０ａによるワーク１の冷却はキャリアプレート５によって妨げられることはない。このため、この実施の形態の半田付け装置は、キャリアプレート５を介することなくワーク１を熱放射ヒータ１０及び冷却板２０ａで直接に加熱及び冷却することができる。

なお、キャリアプレート５には前述の熱処理部に対応する開口窓（穴）６の他、同様に、ガイドピン２６（図１参照）等の他の部品との干渉を避けるための開口窓（穴）を設けることができる。また、キャリアプレート５が十分に薄く設けられ、キャリアプレート５に十分な大きさの開口窓６が形成されていること等により、キャリアプレート５の熱容量の削減が十分に達成されている場合には、開口窓６の形成されたキャリアプレート５を熱放射ヒータ１０及び冷却板２０ａ（各図１参照）とワーク１との間に介した状態でワーク１の加熱及び冷却を行うものとしてもよい。あるいは、他の実施の形態では、開口窓（穴）６を形成しないキャリアプレート５を用いるものとしてもよい。この場合のキャリアプレート５の熱容量は十分に小さいものとして、熱伝導及び熱拡散により熱放射ヒータ１０の熱がワーク１の全体に迅速に行き渡るに十分な程度の厚さとするとよい。

図６の側面配置図を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る二次冷却装置３０を備える半田付け装置１０１を説明する。半田付けされたワーク１の冷却は、冷却板２０ａ（冷却装置２０）により半田の凝固点以下の温度（例えば、摂氏３００度以下の温度）に半田接合部を冷却して電子部品を基板に固定する一次冷却ＳＴＥＰ２Ｂ（図７参照）と、二次冷却装置３０により半田接合部を常温（大気温度）にまで冷却する二次冷却ＳＴＥＰ２Ｅ（図７参照）とに分けて行うものとしてもよい。

一次冷却されたワーク１では、半田付けされた電子部品がワーク１の搬送によって基板からずれてしまうことがない。このため、冷却板２０ａ（冷却装置２０）で一次冷却ＳＴＥＰ２Ｂ（図７参照）されたワーク１をゲートバルブ１２２を挟んで隣接して設けられた二次冷却装置３０まで搬送ライン１１０Ｌ上を搬送して二次冷却ＳＴＥＰ２Ｅ（図７参照）することで、一次冷却ＳＴＥＰ２Ｂと二次冷却ＳＴＥＰ２Ｅとの２段階に分けて同時にワークの冷却を行うように設けることができる。この場合には、２段階の冷却を並列して行うことができるから、半田付けのサイクルタイム（ワーク１の冷却に要する時間／クリティカルパス）を更に短縮することができる。

本実施の形態の半田付け装置１０１のように、一次冷却ＳＴＥＰ２Ｂ（図７参照）は密閉チャンバ１２０内で行うように設け、二次冷却ＳＴＥＰ２Ｅ（図７参照）は大気中で行うように設けるものとしてもよい。この場合には、シール部材等を用いた気密構造は不要となるから、二次冷却装置３０を更に簡易に設けることができる。二次冷却装置３０を簡易に設けることにより生じる半田付け装置１０１内のスペースを二次冷却装置３０の冷却能力（冷却熱容量）の向上に振り向けることで更に短いサイクルタイムでの半田付けを実現することもできる。なお、更に他の実施の形態では、密閉チャンバ１２０内に二次冷却装置３０を設けるものとしてもよい。この場合には、密閉チャンバ１２０内の真空破壊（又は大気への開放）を行うことなく（即ち、ゲートバルブ１２２を開いてワーク１をゲートバルブ１２２を通過させて搬送することなく）ワーク１を冷却板２０ａ（冷却装置２０）から二次冷却装置３０へと搬送して冷却することができるから、より迅速に二次冷却ＳＴＥＰ２Ｅを開始することができる。

図７のフローチャートを参照して、本発明の第３の実施の形態に係る半田付け製品の製造方法を説明する。半田付け製品の製造方法は、半田付け装置（例えば、図２に示す半田付け装置１００）に半田付けするワーク１を装填するステップＳＴＥＰ１と、半田付け装置を用いてワーク１を半田付けするステップＳＴＥＰ２とを備える。なお、半田付け装置に半田付けするワークを装填するステップＳＴＥＰ１は、半田付け装置に半田付するワーク１を供給するステップＳＴＥＰ１Ａと、供給されたワーク１を半田付け装置の熱処理位置まで搬送するステップＳＴＥＰ１Ｂと、密閉チャンバ１２０をシール（密閉）するステップＳＴＥＰ１Ｃと、密閉チャンバ１２０内から酸素を排気するステップＳＴＥＰ１Ｄと、半田表面の酸化膜を還元して除去するステップＳＴＥＰ１Ｅとを有するものとしてもよい。

また、半田付け装置（例えば、図２に示す半田付け装置１００）を用いて半田付けするステップＳＴＥＰ２は、熱放射ヒータ１０でワーク１を加熱するステップＳＴＥＰ２Ａと、熱放射ヒータ１０を挟んで配置された冷却板２０ａ（冷却装置２０（図６参照））で半田付けされたワーク１の半田接合部４を凝固点以下の温度まで一次冷却するステップＳＴＥＰ２Ｂと、密閉チャンバ１２０内を真空破壊するステップＳＴＥＰ２Ｃと、一次冷却ＳＴＥＰ２Ｂされたワーク１を二次冷却装置３０（図６参照）まで搬送するステップＳＴＥＰ２Ｄと、一次冷却ＳＴＥＰ２Ｂされたワーク１を二次冷却装置３０で常温（大気温度）まで二次冷却するステップＳＴＥＰ２Ｅとを有するものとしてもよい。

本発明の説明に関連して（特に以下の請求項に関連して）用いられる名詞及び同様な指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数および複数の両方に及ぶものと解釈される。語句「備える」、「有する」、「含む」および「包含する」は、特に断りのない限り、オープンエンドターム（すなわち「〜を含むが限らない」という意味）として解釈される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されたかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明されるすべての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例または例示的な言い回し（例えば「など」）は、特に主張しない限り、単に本発明をよりよく説明することだけを意図し、本発明の範囲に対する制限を設けるものではない。明細書中のいかなる言い回しも、請求項に記載されていない要素を、本発明の実施に不可欠であるものとして示すものとは解釈されないものとする。

本明細書中では、本発明を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本発明の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読めば、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者が適宜このような変形を適用することを期待しており、本明細書中で具体的に説明される以外の方法で本発明が実施されることを予定している。従って本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の修正および均等物をすべて含む。さらに、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、すべての変形における上記要素のいずれの組合せも本発明に包含される。

１ ワーク
２ 電子部品
３ 基板
３ａ 位置決め穴（基板）
４ 半田接合部
５ キャリアプレート／ベースプレート
６ 開口窓（キャリアプレート）
１０ 熱放射ヒータ
１０ａ 熱放射ヒータ
１０ｂ 熱放射ヒータ
１１ 熱放射部（熱放射フィラメント）
１２ 熱遮断手段（鏡面）
１３ 熱放射部密閉管（石英ガラス管）
２０ 冷却装置
２０ａ 冷却板
２０ｂ 冷却基部
２０ｃ 冷却板
２０ｄ 冷却ガス吹付ノズル
２０ｅ 冷却筒
２１ 溝部（凹部）
２２ 熱遮断手段（鏡面）
２３ ガイドポスト（冷却板駆動用）
２４ エアシリンダ（冷却板駆動用）
２５ 冷媒流路
２６ ガイドピン
３０ 二次冷却装置
３１ ガイドポスト（二次冷却装置駆動用）
３２ エアシリンダ（二次冷却装置駆動用）
４０ 放射温度計
５０ 制御装置
６０ ガイドブロック（対向冷却器）
６１ ガイドポスト（ガイドブロック駆動用）
６２ エアシリンダ（ガイドブロック駆動用）
１００ 半田付け装置
１０１ 半田付け装置
１１０ 搬送ローラ
１１０Ｌ 搬送ライン
１２０ 密閉チャンバ
１２１ 給排気口
１２２ ゲートバルブ
１２３ 視認窓
１３０ 真空ポンプ
１４０ ガス供給ポンプ
１５０ 冷媒供給装置

Claims (8)

1. 半田付けするワークを熱放射により加熱する熱放射ヒータと；
   前記半田付けしたワークを冷却する前記熱放射ヒータを挟んで配置され、待機位置と冷却位置との間を移動する２の冷却器であって、前記２の冷却器の間に挟んだ熱放射ヒータを設ける凹部を形成した冷却器とを備え；
   前記冷却器は、前記熱放射ヒータが前記ワークを加熱する間、前記熱放射ヒータが前記凹部から突出した状態になるように前記ワークから離間して待機する前記待機位置に移動可能に構成され、前記冷却器がワークを冷却するときには、前記待機位置から前記冷却位置に移動可能に構成されている；
   半田付け装置。
2. 前記熱放射ヒータと前記冷却器との間に設けられた、前記熱放射ヒータからの放射熱を遮断する熱遮断手段を備える、請求項１に記載の半田付け装置。
3. 前記２の冷却器の間に挟んだ熱放射ヒータを複数備える、請求項１又は請求項２に記載の半田付け装置。
4. 前記熱放射ヒータと前記冷却器を気密に包囲する密閉チャンバを備える、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の半田付け装置。
5. 前記冷却器の移動をガイドするガイドポストと；
   前記冷却器が一体的に接続された冷却基部と；
   前記冷却器を冷却する冷媒を供給する冷媒供給装置とを備え；
   前記冷却基部及び前記ガイドポストの内部には冷媒流路が設けられ、前記ガイドポストを通して前記冷却基部に前記冷媒を循環させて前記冷却器を冷却する；
   請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の半田付け装置。
6. 前記ワークの放射温度を測定する放射温度計と；
   前記放射温度計により測定した前記ワークの放射温度に基づいて前記熱放射ヒータによる前記ワークの加熱及び前記冷却器による前記ワークの冷却を制御する制御装置とを備える；
   請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の半田付け装置。
7. 前記冷却器での冷却の後に更に前記ワークを冷却する二次冷却装置を備える、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の半田付け装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の半田付け装置に前記半田付けするワークを装填するステップと；
   前記半田付け装置を用いてワークを半田付けするステップとを備える；
   半田付け製品の製造方法。

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