TWI538757B - A molten solder film coating apparatus, a thin film solder coating member, and a method of manufacturing the same - Google Patents

A molten solder film coating apparatus, a thin film solder coating member, and a method of manufacturing the same Download PDF

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TWI538757B
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Koji Watanabe
Kota Kikuchi
Michio Suzuki
Naoto Kameda
Hideki Nakamura
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Senju Metal Industry Co
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Description

熔融焊料薄膜被覆裝置、薄膜焊料被覆元件以及其製造方法
本發明係有關於可應用於製造系統之熔融焊料薄膜被覆裝置、從該裝置所得之薄膜焊料被覆元件以及其製造方法，該系統係藉熱氣體噴流削落多餘之熔融焊料，並對基材實施薄膜焊料電鍍，藉此，製造薄膜焊料被覆元件。
自以往，在以高頻動作之電子電路，為了防止組裝於基板上的電子元件之間、電子電路之間之電磁波的干涉、遮斷電磁對外部的影響、防止誤動作，使用隔離箱(EMI防止功能)。又，在電子機器內，使用支撐印刷電路板的框架。
在隔離箱，一般使用銅元件，但是從耐磁性、耐防銹、耐氧化性、耐熱膨脹性、加工性等，亦有使用鎳黃銅材料(Cu-Zn-Ni/C7521R、C7701R等)、或不銹鋼、此外係對鐵調配鎳或鈷之合金的鐵鎳鈷合金(Kovar/KOV-H；Fe-Ni-Co等)之金屬元件(以下稱為基材)的情況。
作為箱材料或框架材料之基材係具有既定寬度及長條狀，滾筒(帶)狀地捲繞於捲軸等並流通的情況多，捲繞成滾筒狀之基材係被設定於自動加工機，從捲軸等抽出基材，並將該基材沖孔成既定形狀，或施加折彎加工，而形成隔離箱或 框架。
可是，隔離箱或框架係伴隨電子機器之小形化、輕量化及電子電路之高密度組裝的要求，採用對材料階段之基板被覆(coating)焊料的方法(以下稱為焊料被覆方法)。在這些基材，已知精加工加工性係鎳黃銅稍難，鐵鎳鈷合金容易。焊料潤濕性係鎳黃銅稍易，鐵鎳鈷合金難。
關於使焊料附著於印刷電路板的方法，例如，已知一種塗布方法，係使固定量之焊料附著於搭載倒裝晶片元件、BGA等之微小電子元件或微小QFP之印刷電路板的連接盤(land)的塗布方法，在使光阻劑附著於印刷電路板之連接盤以外的地方後，將印刷電路板浸泡於熔融焊料中，同時對熔融焊料施加超音波，使焊料附著於連接盤(參照專利文獻1)。
又，揭示一種焊料塗布方法，係預先將焊料、電鍍施加於印刷電路板之連接盤或電子元件之導線等的塗布方法，在將印刷電路板或電子元件等之工件浸泡於已施加超音波之噴流熔融焊料中後，使該工件相對超音波喇叭在橫向移動、或相對超音波喇叭在前後方向移動，再從熔融焊料槽拉起工件(參照專利文獻2)。
揭示一種預塗膜之形成方法及其裝置，該形成方法係將錫或焊料預塗膜形成於電子電路板或電子元件之微小面積的電極墊或窄間距之導線表面的方法，在從熔融焊料槽拉起時，噴已加熱之有機脂肪酸溶液，而吹落過度地附著之焊料塗膜(專利文獻3)。進而，揭示對長條之焊接材料實施熔融焊料電鍍而成的塗布材料(參照專利文獻4)。
【先行專利文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]特開平09-214115號公報
[專利文獻2]特開平10-178265號公報
[專利文獻3]特開平2011-228608號公報
[專利文獻4]特開平11-300471號公報
可是，若依據如在專利文獻1及2所看到之焊料塗布方法、或如在專利文獻3所看到之預塗膜的形成方法等之習知例之塗布焊料的方法，揭示預先使固定量之焊料附著於搭載倒裝晶片元件、BGA等之微小電子元件或微小QFP之印刷電路板的連接盤、或預先對印刷電路板之連接盤或電子元件之導線等實施焊料電鍍的焊料塗布方法，但是不是對具有既定寬度及長條狀之基材實施薄膜焊料電鍍者。進而，即使僅著眼於焊料電鍍之觀點，亦具有如下所示的問題。
在如在專利文獻1及2所看到之焊料塗布方法、或如在專利文獻3、4所看到之預塗膜的形成方法或塗布材料，關於控制附著於基材之焊料的膜厚，無任何的揭示。
若依據本發明者的實驗，將搬運速度設定成例如1m/min，在測量凝固後之焊料層的膜厚時，不會成為單面7μm以下。因此，對具備隔離箱或框架等之電子機器的小形化、輕量化及電子電路之高密度組裝的要求，尚無法實現具有膜厚薄之焊料層之薄膜焊料被覆元件的提供係現況。
順便地，若依據電鍍或無電解電鍍，可對基材以數微米單位進行薄電鍍，但是電鍍時間長。若依據熔融焊料電鍍，電鍍時間比電鍍或無電解電鍍短，但是具有無法對基材進行薄電鍍的問題。
為了解決上述之課題，如申請專利範圍第1項之熔融焊料薄膜被覆裝置係在將洗滌後的基材以被加熱至既定溫度之熔融焊料被覆後，冷卻該基材，藉此，製造薄膜焊料被覆元件的熔融焊料薄膜被覆裝置，其包括：焊料槽，將該基材以惰性氣體環境浸泡且收容用於被覆焊料的熔融焊料；蓋部，覆蓋該焊料槽的上部並同時具有該基材之朝該焊料槽而入的入口部以及從該焊料槽而出的出口部；軸承元件，於該蓋部的該焊料槽側與該蓋部為一體地設置，軸向支撐輥，其中該輥用於折回自該蓋體的入口部被搬運至焊料槽側且自出口部且自該焊料槽側被搬運的該基材；縱長元件，相對於該蓋部設置於與該軸承元件相對之側，用於與該蓋部以及該軸承為一體地可滑動；第1搬運部，將基材投入之側作為上游側，且將基材排出之側作為下游側時，為了對於搬運至該焊料槽的該基材施加既定張力而設置於該焊料槽的上游側；第2搬運部，為了將已被施加既定張力的該基材以既定速度從該焊料槽拉起並進行搬運而設置於該焊料槽的下游側；噴霧部，係對藉該第2搬運部從焊料槽剛拉起後之該基材，噴與該熔融焊料之組成對應之熔融溫度以上的溫度及既定流量的熱氣體：及控制部，藉由控制該熱氣體的溫度以及流量從該基材削落熔融焊料，對該基材 披覆之膜厚進行控制。
若依據本發明之熔融焊料薄膜被覆裝置，因為可從與該熔融焊料之組成對應的基板削落多餘的熔融焊料，所以可均勻地控制對基材所被覆之熔融焊料的膜厚而且控制至數μm單位。
如申請專利範圍第2項之熔融焊料薄膜被覆裝置係在申請專利範圍第1項，具有冷卻已藉該控制部控制膜厚之該基材的冷卻部。
如申請專利範圍第3項之熔融焊料薄膜被覆裝置係在申請專利範圍第1項，該熱氣體係使用惰性氣體。
如申請專利範圍第4項之薄膜焊料被覆元件，係包括：基材；及被覆該基材之以熔融焊料形成之被覆層；被加熱至既定溫度之熔融焊料被收容在焊料槽內之惰性氣體環境中，在該基材於該焊料槽內被施加既定張力的狀態下，藉由與覆蓋焊料槽上部的蓋部為一體地設置之軸向支撐將該基材折回的輥之軸承元件以及縱長元件而將洗滌後的該基材以既定速度進行搬運，將該基材浸泡於熔融焊料槽，並對從該焊料槽剛拉起之該基材，噴與該熔融焊料之組成對應之設定為熔融溫度以上的溫度及既定流量的熱氣體而從該基材削落熔融焊料，藉此，使該被覆層形成既定膜厚。
如申請專利範圍第5項之薄膜焊料被覆元件的製造方法，係將洗滌後的基材以被加熱至既定溫度之熔融焊料被覆，然後，冷卻該基材，藉此，製造薄膜焊料被覆元件的方法，其具有以下的步驟：浸泡步驟，於收容熔融焊料之焊料槽內之 惰性氣體環境中，以既定速度對被施加既定張力的基材進行搬運，藉由與覆蓋焊料槽上部的蓋部為一體地設置之軸承元件以及縱長元件進行浸泡，其中該軸承元件軸向支撐用於折回該基材的輥；拉起步驟，係從該焊料槽拉起浸泡於焊料槽內的該基材；及膜厚控制步驟，係對剛拉起後之該基材，噴與該熔融焊料之組成對應之熔融溫度以上的溫度及既定流量的熱氣體而從該基材削落熔融焊料，藉此，使該被覆層形成既定膜厚。
若依據本發明之熔融焊料薄膜被覆裝置，包括對從焊料槽剛拉起後之基材噴與熔融焊料之組成對應之熔融溫度以上的溫度及既定流量的熱氣體的噴霧部。
根據該構成，因為可從基材削落多餘的熔融焊料，所以可均勻地控制對基材所被覆之熔融焊料的膜厚而且控制至數μm單位。藉此，可實現膜厚比以往方式更薄之薄膜焊料電鍍。
若依據本發明之薄膜焊料被覆元件及其製造方法，可製造具有膜厚比以往方式更薄之焊料層的薄膜焊料被覆元件。藉此，可提供手機、或遊戲機等之電子電路的隔離箱等的材料。
#1‧‧‧薄膜焊料被覆元件製造系統
1‧‧‧條元件(基材)
7‧‧‧熔融焊料
7’‧‧‧焊料層
10‧‧‧薄膜焊料被覆元件
11‧‧‧洗滌槽
12‧‧‧乾燥部
13‧‧‧第1搬運部
14‧‧‧縱長元件
15‧‧‧預熱部
16‧‧‧室
17‧‧‧焊料槽
19‧‧‧噴霧部
20‧‧‧冷卻部
21‧‧‧第1風扇
22‧‧‧第2風扇
23‧‧‧第2搬運部
31‧‧‧條元件
41、44、45~48‧‧‧搬運輥
42、43‧‧‧突起部
50‧‧‧控制部
60‧‧‧蓋部
65‧‧‧軸承元件
71‧‧‧噴流噴嘴
90‧‧‧熱氣體調整部
91、92‧‧‧氣體噴嘴
93、94‧‧‧導管
95、96‧‧‧加熱器
97、98‧‧‧流量調整閥
100‧‧‧熔融焊料薄膜被覆裝置
第1圖係表示本發明之實施形態的薄膜焊料被覆元件製造系統#1之構成例的剖面圖。
第2圖係表示在噴霧部19之氣體噴嘴91、92之配置例的 立體圖。
第3圖係表示藉氣體噴嘴91、92之熱氣體噴流時之功能例的正視圖。
第4圖係表示熔融焊料薄膜被覆裝置100之控制系統之構成例的方塊圖。
第5圖係表示與多元系統焊料組成對應之熱氣體噴流時的溫度值及流量值之儲存例的表。
第6圖係表示薄膜焊料被覆元件10之構成例的剖面圖。
第7A圖係表示薄膜焊料被覆元件10之形成例(之1)的步驟圖。
第7B圖係表示薄膜焊料被覆元件10之形成例(之2)的步驟圖。
第7C圖係表示薄膜焊料被覆元件10之形成例(之3)的步驟圖。
第8A圖係表示薄膜焊料被覆元件10之形成例(之4)的步驟圖。
第8B圖係表示薄膜焊料被覆元件10之形成例(之5)的步驟圖。
第9圖係表示薄膜焊料被覆元件10之形成例(之6)的步驟圖。
第10A圖係在無熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件30(厚度30μm)之表面觀察例(×50)的相片圖。
第10B圖係在無熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件30(厚度30μm)之表面觀察例(×100)的相片圖。
第10C圖係在無熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件30(厚度30μm)之表面觀察例(×500)的相片圖。
第10D圖係在有熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件10(厚度2μm以下)之表面觀察例(×50)的相片圖。
第10E圖係在有熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件10(厚度2μm以下)之表面觀察例(×100)的相片圖。
第10F圖係在有熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件10(厚度2μm以下)之表面觀察例(×500)的相片線描圖。
第11A圖係在無熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件30(厚度30μm)之剖面觀察例(×900)的相片線描圖。
第11B圖係在無熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件30(厚度30μm)之剖面觀察例(×3000)的相片線描圖。
第11C圖係在有熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件10(厚度2μm以下)之剖面觀察例(×900)的相片線描圖。
第11D圖係在有熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件10(厚度2μm以下)之剖面觀察例(×3000)的相片線描圖。
第12A圖係在無熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件30的剖面之電子顯微鏡影像例的相片線描圖。
第12B圖係表示其元素映射影像例(FeKal)的相片線描圖。
第12C圖係表示其元素映射影像例(CoKal)的相片線描圖。
第12D圖係表示其元素映射影像例(NiKal)的相片線描圖。
第12E圖係表示其元素映射影像例(SnKal)的相片線描圖。
第12F圖係表示其元素映射影像例(PbKal)的相片線描圖。
第12G圖係表示其元素映射影像例(BiMal)的相片線描圖。
第12H圖係表示其元素映射影像例(InLal)的相片線描圖。
第12I圖係表示其元素映射影像例(AgLal)的相片線描圖。
第13A圖係在無熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件30的剖面之電子顯微鏡影像例的相片線描圖。
第13B圖係表示其點分析例的表。
第14A圖係在有熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件10的剖面之電子顯微鏡影像例的相片線描圖。
第14B圖係表示其元素映射影像例(FeKal)的相片線描圖。
第14C圖係表示其元素映射影像例(CoKal)的相片線描圖。
第14D圖係表示其元素映射影像例(NiKal)的相片線描圖。
第14E圖係表示其元素映射影像例(SnLal)的相片線描圖。
第14F圖係表示其元素映射影像例(PbKal)的相片線描圖。
第14G圖係表示其元素映射影像例(BiMal)的相片線描圖。
第14H圖係表示其元素映射影像例(InLal)的相片線描圖。
第14I圖係表示其元素映射影像例(AgLal)的相片線描圖。
第15A圖係在有熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件10的剖面之電子顯微鏡影像例的相片線描圖。
第15B圖係表示其點分析例的表。
本發明之目的在於提供熔融焊料薄膜被覆裝置、薄膜焊料被覆元件以及其製造方法，該熔融焊料薄膜被覆裝置係可均勻地控制對基材所被覆之熔融焊料的膜厚而且控制至數μm單位，同時可實現膜厚比以往方式更薄的薄膜焊料電鍍。
以下，一面參照圖面，一面說明本發明之實施形 態的熔融焊料薄膜被覆裝置、薄膜焊料被覆元件以及其製造方法。第1圖所示之薄膜焊料被覆元件製造系統#1係製造薄膜焊料被覆元件10之系統，並包括洗滌槽11、乾燥部12、第1搬運部13及熔融焊料薄膜被覆裝置100。在以下，在將投入成為基材之一例的條元件31之側(元件供給側)作為上游側時，將條元件31所流動(行進)之方向稱為下游側。
條元件31係在構成未圖示之元件供給部之例如捲繞用的捲軸捲繞成輥狀。條元件31係由具有既定寬度，而且具有長條狀之銅元件、鎳黃銅、或鐵鎳鈷合金元件等所構成。在本例，作為基材，使用長條之鐵鎳鈷合金元件。
在第1圖，洗滌槽11設置於元件供給部之下游側，並在洗滌槽11收容洗滌用液體11a。洗滌用液體11a使用異丙醇(IPA)等。乾燥部12設置於洗滌槽11的下游側。乾燥部12使用吹風機。第1搬運部13設置於乾燥部12的下游側。第1搬運部13使用制動用之輥元件。制動用之輥元件係例如被設定成上、下輥之夾持部位的壓接力比一般之從動輥稍高。
以設置於後述的第2搬運部23之驅動式的輥元件搬運條元件31，同時在以該第1搬運部13之制動用的輥元件對條元件31賦予既定張力下，以既定速度搬運條元件。為了此目的，亦可將驅動用之馬達設置於第1搬運部13之制動用的輥元件，亦可不設置驅動用之馬達，而作成對設置於第2搬運部23之驅動式的輥元件從動。在本例的情況，第1搬運部13之制動用的輥元件係當作從動者來說明。
<熔融焊料薄膜被覆裝置100的構成例>
熔融焊料薄膜被覆裝置100配置於第1圖所示之第1搬運部13的下游側。熔融焊料薄膜被覆裝置100係取入洗滌後之條元件31，再以被加熱至既定溫度之多元系統的熔融焊料7(熔融焊料)被覆條元件31，在控制其膜厚後，排出已冷卻該條元件31之薄膜焊料被覆元件10。
熔融焊料薄膜被覆裝置100具有構成箱體之本體部101，本體部101係在其頂板部位的既定位置具有開口部104。以該開口部104為邊界，將搬運路分成左側與右側。在該本體部101之內部的左側面(上游側)，設置搬入口102，在其右側面(下游側)具有搬出口103。
在以開口部104為邊界之本體部101的內、外部，設置元件安裝用的縱長元件14。在縱長元件14，具有從動式搬運輥46及引導用的2個突起部42、43、或未圖示的滑動構件等。搬運輥46安裝於縱長元件14之斜右上方。
在縱長元件14之左側之本體部101的背面側，安裝2個從動式搬運輥44、45，在其右側的背面側，亦安裝2個從動式搬運輥44、45。在本體部101的內部，設置預熱部15、室16、焊料槽17、噴霧部19、冷卻部20及控制部50。
預熱部15設置於搬入口102之下游側，並位於2個從動式搬運輥47、48之間。預熱部15使用空氣體加熱器。室16及焊料槽17配置於搬運輥45的下游側。
在焊料槽17收容構成熔融焊料之一例之多元系統焊料組成的熔融焊料7。熔融焊料7使用例如由鉛(Pb)、銀(Ag)、鉍(Bi)、銦(In)及錫(Sn)所構成之五元系統焊料組成(Pb -0.5Ag-3Bi-2In-4Sn：焊料#6064(千住金屬工業公司製))。熔融焊料7之熔融溫度係約295℃。
將室16安裝成覆蓋焊料槽17的上部，在室16內充滿氮(N2)氣體等之惰性氣體。在本例，蓋部60設置於室16的上部，2個開口部61、62設置於蓋部60，對條元件31，開口部61構成對焊料槽17的入口部，開口部62構成來自焊料槽17的出口部。
從動式搬運輥41設置於焊料槽17內。搬運輥41係在本體部101的前後由軸承元件65所軸支。軸承元件65係一體地設置於蓋部60，進而被縱長元件14支撐成滑動自如。即，縱長元件14、蓋部60及軸承元件65係可一體地在上下方向滑動。
在搬運輥41，為了防止瀝取焊料，而使用碳輥。上述之條元件31係以搬運輥41從開口部61折回，而至開口部62。此外，亦可將未圖示之超音波喇叭安裝於室16之內側面。使用超音波喇叭時，藉強力之振動剝取附著於基材之焊接部的氧化膜或污物，而可使焊料金屬性地附著。
噴霧部19安裝於室16的上部。噴霧部19使用射出熱氣體之廣角平口的氣體刀或氣體噴嘴91、92(參照第2圖)。熱氣體使用氮氣體等之惰性氣體。
冷卻部20設置於噴霧部19的上部側。在本例，冷卻部20具有第1風扇21及第2風扇22。第1風扇21設置於縱長元件14之下方附近。第2風扇22安裝於在本體部101的上部側所露出之縱長元件14的上方部位。第1風扇21及第 2風扇22使用冷卻用之螺旋槳式或西洛可(sirocco)式等的送風機。
在本例，將第2搬運部23以從本體部101之內部的頂板部位懸吊之形態設置於搬運輥47與搬運輥48之間，第2搬運部23使用驅動式輥元件。未圖示之馬達與輥元件卡合。
條元件31之路徑係從開口部104以搬運輥46折回，再通過開口部104後，至搬運輥47。上述之5個搬運輥44、45、46、47及48使用金屬輥、或耐熱性橡膠輥、樹脂輥等之從動式輥元件。
控制部50設置於上述之本體部101的既定位置，在控制部50，連接預熱部15、或焊料槽17、噴霧部19、第1風扇21、第2風扇22、第2搬運部23等。裝置外部之乾燥部12的控制及第1搬運部13具有驅動用馬達，在需要控制該馬達的情況，在控制部50，連接驅動該乾燥部12及第1搬運部13的馬達等。在本例的情況，第1搬運部13係從動輥的情況，以下，說明控制部50一起控制包含乾燥部12在內之這些元件的情況。
在此，參照第2圖及第3圖，說明在噴霧部19之氣體噴嘴91、92的配置例及其功能例。一組氣體噴嘴91、92設置於第2圖所示之噴霧部19。各個氣體噴嘴91、92具有廣角平口，在膜厚控制時，藉由吹熱氣體，從在焊料槽17已被膜之條元件31削落過剩之被膜的熔融焊料7(參照第3圖)。氣體噴嘴91、92使用例如不銹鋼製之平噴嘴(Silvent公司製之silvent 971)。
氣體噴嘴91具有噴嘴本體部901及導管93。噴嘴本體部901之一端構成廣角平口部903。廣角平口部903之開口寬度係在本例的情況，被設定成與條元件31之寬度大致相等的長度。在噴嘴本體部901之另一端，連接導管93，並將N2氣體引入該導管93。第4圖所示之加熱器95安裝於導管93，N2氣體之溫度係被設定成熔融焊料7之熔融溫度以上。在本例的情況，因為焊料之熔融溫度係295度，所以加熱至溫度約300℃。在導管93，經由第4圖所示之流量調整閥97，連接N2氣體鋼瓶99等。
氣體噴嘴92具有噴嘴本體部902及導管94。噴嘴本體部902之一端係與氣體噴嘴91一樣地構成廣角平口部904。廣角平口部904之開口寬度係在本例的情況，被設定成與條元件31之寬度大致相等的長度。在噴嘴本體部902之另一端，連接導管94，一樣地將N2氣體引入該導管94。一樣地將加熱器96安裝於導管94，將N2氣體加熱至溫度約300℃。在導管94，經由流量調整閥98，連接N2氣體鋼瓶99。如上述所示，廣角平口部903、904之開口寬度係在本例的情況，設定成與條元件31之寬度大致相等的長度，但是開口寬度係可因應於需要來設定。
氣體噴嘴91、92之廣角平口部903、904的吹出溫度(尖端溫度)係被設定成熔融焊料之熔融溫度以上。在上述之例子，維持於約300℃。在本例的情況，氣體噴嘴91係配置成其廣角平口部903與條元件31之搬運面平行，氣體噴嘴92亦係配置成其廣角平口部904與條元件31之搬運面平行。該 平行配置係為了將熱氣體均勻地噴至條元件31的搬運面。
在第3圖，空白箭號係以既定搬運速度所移動之條元件31的搬運方向。若依據第3圖所示之噴霧部19，氣體噴嘴91在配置於條元件31之左側，並對水平線Lh僅傾斜角度+θ(順時鐘方向作為正基準)之狀態，安裝於未圖示之固定構件。氣體噴嘴92係在配置於條元件31之右側，並相反地對水平線Lh僅傾斜角度-θ(相同基準)之狀態，安裝於未圖示之固定構件。
氣體噴嘴91係朝向條元件31之左側面吹出藉未圖示之流量調整閥97、98所調整的熱氣體。氣體噴嘴92係朝向條元件31之右側面吹出藉流量調整閥97、98所調整的熱氣體。藉此，從以既定搬運速度所搬運之條元件31之左、右側的雙面藉熱氣體噴流(條元件31之雙面噴流)，可削落從焊料槽17剛拉起後之多餘的熔融焊料7。因此，可實現從單面2μm~5μm位準朝向更薄膜化的薄膜焊料熔融電鍍控制。
此外，如上述所示，廣角平口部903、904之開口寬度係在本例的情況，設置成與條元件31之寬度大致相等的長度，但是可因應於需要來設定。又，氣體噴嘴91、92的配係係在本例配置成與條元件31之搬運面平行，但是亦可配置成對條元件31具有既定角度，又，亦可對條元件31之熱氣體的噴射角度(θ)係因應於需要來改變。
接著，參照第4圖及第5圖，說明熔融焊料薄膜被覆裝置100之控制系統的構成例。若依據第4圖所示之熔融焊料薄膜被覆裝置100，在控制部50，係除了預熱部15、或焊 料槽17、噴霧部19、第1風扇21、第2風扇22及第2搬運部23等以外，還連接乾燥部12、操作部24及監視器28。
控制部50係為了控制系統整體，例如，具有ROM51(Read Only Memory)、RAM52(Random Access Memory)、中央運算裝置(Central Processing Unit：以下稱為CPU53)及記憶部54。在ROM51，儲存例如用以控制薄膜焊料被覆元件製造系統#1之整體的系統程式Dp。
控制部50係藉操作部24之起動操作，讀出ROM51所記憶之系統程式Dp，並展開於RAM52，並根據在此所展開之系統程式Dp，起動薄膜焊料被覆元件製造系統#1。控制部50使用INFLIDGE工業股份有限公司製之DFC-100L型的控制器。
操作部24具有未圖示之數字鍵或觸控面板等之按鍵輸入部。操作部24係在控制薄膜焊料被覆元件10之膜厚時，為了設定與多元系統焊料組成對應之膜厚控制條件等所操作。在薄膜焊料被覆元件10的膜厚控制條件，包含熔融焊料7之熔融溫度、熱氣體之流量或溫度等。
例如，進行用以設定與五元系統焊料組成之#6064焊料對應之條元件31的預熱溫度、熔融焊料7的熔融溫度、N2氣體的流量值及熱氣體的溫度值等的操作。以操作部24所操作設定之膜厚控制條件係作為操作資料D24，向控制部50輸出。在本例，表示以操作部24所操作設定之與多元系統焊料組成對應的膜厚控制條件之操作資料D24經由CPU53，記憶於RAM52等。
監視器28係由液晶顯示裝置(LCD)所構成，根據顯示資料D28，將與多元系統焊料組成對應的膜厚控制條件顯示於監視器28。顯示資料D28係在膜厚控制時，用以顯示與多元系統焊料組成對應之N2氣體的流量值或熱氣體的溫度值的資料，並從控制部50向監視器28輸出。在上述之記憶部54，儲存與在薄膜焊料被覆元件10之膜厚控制所需之多元系統焊料組成的熔融焊料7對應的控制資料D54。若依據第5圖所示的表，在記憶部54，設置對條元件31之熔融焊料7之目標的膜厚△t[μm]、在噴霧部19之熱氣體之例如N2氣體的流量Q[NL/min]、熱氣體的溫度T[℃]等的記述欄。
對目標的膜厚△t=1.5~2.0[μm]，記述N2氣體之流量值Q1及熱氣體的溫度值T1。對目標的膜厚△t=1.0~1.5[μm]，記述N2氣體之流量值Q2及熱氣體的溫度值T2。對目標的膜厚△t=0.5~1.0[μm]，記述N2氣體之流量值Q3及熱氣體的溫度值T3。對目標的膜厚△t=0.0~0.5[μm]，記述N2氣體之流量值Q4及熱氣體的溫度值T4。記憶部54所記述之N2氣體之流量值Q1或熱氣體的溫度值T1等係記述以實驗已確認的經驗值。
例如，在條元件31為銅元件、其搬運速度為3m/min、多元系統焊料組成之熔融焊料7使用五元系統焊料組成(Pb-0.5Ag-3Bi-2In-4Sn)之焊料#6064的情況，其熔化玻璃是295℃、對目標的膜厚△t=1.5~2.0[μm]，記述N2氣體之流量值Q1=60[NL/min]及熱氣體的溫度值T1=300℃。
在本例，與目標的膜厚△t[μm]對應之N2氣體的流 量Q[NL/min]或熱氣體的溫度T[℃]等係作為控制資料D54，可從記憶部54讀出。熔融焊料7之目標的膜厚△t係經由操作部24設定於控制部50。控制部50係將與熔融焊料7之組成對應之熱氣體的溫度T及N2氣體的流量Q設定於噴霧部19，藉由從條元件31削落熔融焊料7，控制對該條元件31之熔融焊料7的膜厚。
在控制部50之內部的記憶體容量不足的情況，亦可作成連接外部記憶裝置，測量與目標的膜厚△t[μm]對應之N2氣體的流量值及熱氣體的溫度值等，並記憶測量途中的資料。外部記憶裝置使用Keyence(股份有限公司)製之GR-3500型的資料記錄器。
控制部50係藉根據操作資料D24之前饋控制執行膜厚控制。例如，以對條元件31之熔融焊料7之目標的膜厚△t[μm]為位址，從記憶部54讀出表示與熔融焊料7的組成對應之熱氣體的溫度值T及流量Q之控制資料D54。控制部50係例如，作為標題資訊，記述作為熔融焊料7之五元系統之熔融焊料7(#6064焊料)的材料名稱，將已對標題資訊附加控制資料D54之資料流形式的噴霧控制資料D19設定於熱氣體調整部90。
例如，利用非接觸式之測量機器只要可即時偵測對條元件31之熔融焊料7的被覆量(膜厚量)，亦可藉根據對條元件31之熔融焊料7的被覆量偵測之前饋控制執行膜厚控制。若依據前饋控制，在對條元件31之熔融焊料7的膜厚厚的情況，將熱氣體的溫度值T及N2氣體的流量Q都設定成高， 使從條元件31所削落之熔融焊料7變多。相反地，在對條元件31之熔融焊料7的膜厚薄的情況，將熱氣體的溫度值T及N2氣體的流量Q都設定成低，使從條元件31所削落之熔融焊料7變少。
上述之控制部50係根據顯示資料D28對監視器28進行顯示控制、或從操作部24輸入操作資料D24，並控制乾燥部12或預熱部15、焊料槽17、第1風扇21、第2風扇22、第2搬運部23及熱氣體調整部90等的輸出入。
乾燥部12係從控制部50輸入吹風機控制信號S12，並根據吹風機控制信號S12對洗滌後之條元件31噴空氣，使其變成乾燥。吹風機控制信號S12係驅動在乾燥部12所配備之未圖示的吹風機的信號，並從控制部50向乾燥部12輸出。
第2搬運部23係在搬運條元件時，從控制部50輸入輥驅動信號S23，並根據輥驅動信號S23藉與從動之第1搬運部13的協同動作一面對條元件31維持既定張力，一面將該條元件31送出至熔融焊料薄膜被覆裝置100。輥驅動信號S23係驅動在第2搬運部23所配備之用以使未圖示之驅動輥轉動的馬達的信號，並從控制部50向第2搬運部23輸出。
預熱部15係從控制部50輸入加熱器驅動信號S15，並根據加熱器驅動信號S15對洗滌後之條元件31噴熱風而加熱。加熱器驅動信號S15係驅動在預熱部15所配備之未圖示之空氣加熱器的信號，並從控制部50向預熱部15輸出。
焊料槽17係從控制部50輸入焊料槽控制信號 S17，並根據焊料槽控制信號S17將多元系統組成的焊料(#6064等)加熱，變成熔融溫度約273~295℃的熔融焊料7。焊料槽控制信號S17係驅動在焊料槽17所配備之未圖示之氣加熱器的信號，並從控制部50向焊料槽17輸出。
噴霧部19係除了氣體噴嘴91、92以外，還具有熱氣體調整部90、加熱器95、96、流量調整閥97、98及N2氣鋼瓶99。在流量調整閥97、98，連接N2氣鋼瓶99，將N2氣體供給至氣體噴嘴91、92。在本例，為了熔融焊料之熔融溫度使氣體噴嘴91、92之尖端的溫度變成273~295℃或300℃，決定氣體噴嘴91、92之噴嘴本體的溫度及加熱器95、96的發熱溫度。
熱氣體調整部90係在膜厚控制時，從控制部50輸入噴霧控制資料D19，並根據噴霧控制資料D19向從焊料槽17剛拉起後之條元件31噴熱氣體。在噴霧控制資料D19，包含驅動用以使流量調整閥97、98轉動之未圖示的馬達的資料、或驅動用以對N2氣體加熱之加熱器95、96的資料等。噴霧控制資料D19由控制部50向熱氣體調整部90輸出。熱氣體調整部90將噴霧控制資料D19解碼後，產生加熱器驅動信號S95、S96及閥調整信號S97、S98。
加熱器95係從熱氣體調整部90輸入加熱器驅動信號S95，並經由導管93(參照第2圖、第3圖)將N2氣體加熱成根據加熱器驅動信號S95的目標溫度(300℃)。加熱器96係從熱氣體調整部90輸入加熱器驅動信號S96，並經由導管94(參照第2圖、第3圖)將N2氣體加熱成根據加熱器驅動信號 S96的目標溫度。
流量調整閥97係從熱氣體調整部90輸入閥調整信號S97，並將N2氣體之流量Q調整成根據閥調整信號S97之目標的流量值。流量調整閥98係從熱氣體調整部90輸入閥調整信號S98，並將N2氣體之流量Q調整成根據閥調整信號S98之目標的流量值。
第1風扇21係在搬運條元件時，從控制部50輸入風扇控制信號S21，並根據風扇控制信號S21，將本體部101之內部(內部溫度)的空氣送風至膜厚調整後之條元件31的一側，冷卻該條元件31。風扇控制信號S21係驅動在第1風扇21所配備之未圖示之馬達的信號，並從控制部50向第1風扇21輸出。
第2風扇22係在搬運條元件時，從控制部50輸入風扇控制信號S22，並根據風扇控制信號S22，將本體部101之上部(室溫)的空氣送風至膜厚調整後之條元件31的另一側，冷卻該條元件31。風扇控制信號S22係驅動在第2風扇22所配備之未圖示之馬達的信號，並從控制部50向第2風扇22輸出。藉此，構成熔融焊料薄膜被覆裝置100之控制系統。
<薄膜焊料被覆元件10的構成例>
接著，參照第6圖，說明薄膜焊料被覆元件10的構成例。第6圖所示之薄膜焊料被覆元件10係包括既定厚度t之條元件31、與被覆該條元件31之表背之膜厚△t的焊料層7’。
焊料層7’係在薄膜焊料被覆元件製造系統#1，收容控制熔融焊料7之膜厚而成並被加熱至既定溫度(295℃)的 熔融焊料7，將條元件31浸泡於已收容該熔融焊料7之焊料槽17內，再從焊料槽17拉起焊料槽17內所浸泡之條元件31，並對剛拉起後之條元件31噴與熔融焊料7的組成對應之熔融溫度以上的溫度T℃及既定流量QNL/min的熱氣體，而從該條元件31削落熔融焊料7，藉此，殘留於條元件31之表背者。
<薄膜焊料被覆元件10之製造方法>
接著，參照第7A圖~第7C圖、第8A圖、第8B圖及第9圖，說明第6圖所示之薄膜焊料被覆元件10的形成例(之1~6)。在本例，以製造薄膜焊料被覆元件10的情況為前提，該薄膜焊料被覆元件10係利用如第1圖至第5圖所示之薄膜焊料被覆元件製造系統#1，以被加熱至約273~295℃的溫度之五元系統焊料組成的熔融焊料7(#6064焊料)被覆條元件31，然後，進行膜厚控制後，冷卻該條元件31，藉此所製造。
首先，在第7A圖，準備成為薄膜焊料被覆元件10之基材的條元件31。在條元件31，準備將長條狀之鐵鎳鈷合金(KOV-H：Fe-Ni-Co)元件捲繞成滾筒狀者。因為鐵鎳鈷合金元件係在金屬中熱膨脹率在常溫附近低，而接近硬質玻璃，所以適合應用於硬質玻璃之封裝或IC導線架。
準備了條元件31後，將條元件31設定於薄膜焊料被覆元件製造系統#1。在本例，最初，以人工作業從未圖示之元件供給部抽出條元件31，並引導至洗滌槽11，在第7B圖，將條元件31設定成可洗滌之狀態。然後，經由乾燥部12及第1搬運部13，向熔融焊料薄膜被覆裝置100之內部引導條元件31的尖端部。
在本例，在熔融焊料薄膜被覆裝置100內，為了從焊料槽17朝向氣體噴嘴91、92在垂直(鉛垂)方向取出條元件31，進而，以人工作業，將從搬入口102引導至本體部101之內部的條元件31設定成經由搬運輥44、預熱部15、搬運輥45、突起部42、焊料槽17內之搬運輥41、縱長元件14之突起部43、搬運輥46、本體部101之內部的搬運輥47、第2搬運部23及搬運輥48，從搬出口103排出。
在此時，以將搬運輥41之軸承元件65收容於縱長元件14的形態(沿著滑動構件)，與室16上部之蓋部60一起拉起，並從焊料槽17內在搬運輥41向上部露出。接著，使條元件31之尖端部(去路)穿過蓋部60的開口部61，然後，將該條元件31之尖端部捲繞於搬運輥41。接著，再使條元件31之尖端部(回路)穿過開口部62。
然後，使其從縱長元件14在軸承元件65滑動並下降，使捲繞於搬運輥41之狀態的條元件31埋沒於焊料槽17的內部。藉此，可在垂直(鉛垂)方向取出捲繞於搬運輥41之狀態的條元件31。此外，在薄膜焊料被覆元件製造系統#1之自動化的前處理結束，但是最初之數m係原封不動地排出無焊料層的條元件31。
作業員操作操作部24，設定進行自動運轉的資料。例如，在熱氣體調整部90，從控制部50設定噴霧控制資料D19。噴霧控制資料D19係用以將與五元系統焊料組成之熔融焊料7(#6064焊料)對應之熱氣體的溫度值T1=300℃及流量值Q1=60[NL/min]設定於噴霧部19的資料。
對第2搬運部23設定用以以搬運速度=3m/min搬運條元件31的輥驅動信號S23。對焊料槽17設定用以在熔融溫度=295℃使焊料熔融的焊料槽控制信號S17。
然後，操作操作部24，使薄膜焊料被覆元件製造系統#1起動時，在第7B圖所示之洗滌槽11藉洗滌用液體11a洗滌條元件31之表背或側面。然後，在第7C圖，使洗滌後之條元件31變成乾燥。在此時，乾燥部12係輸入吹風機控制信號S12，並根據吹風機控制信號S12取入工廠內的空氣，吹掉在洗滌後之條元件31的表背或側面等所殘留之洗滌用液體並排氣。
在第1搬運部13輸入輥制動信號S13，並向熔融焊料薄膜被覆裝置100內搬入乾燥後的條元件31時，因為根據輥制動信號S13來施加張力(tention)，所以使其搬運負載變重。又，在第2搬運部23，以所設定之搬運速度移動(搬運)成拉藉第1搬運部13施加張力之狀態的條元件31。第2搬運部23係根據輥驅動信號S23以搬運速度=約3[m/min]搬運條元件31。
接著，在第8A圖，對乾燥後之條元件31預熱。在此時，預熱部15係輸入加熱器驅動信號S15，並對被搬入本體部101之內部的條元件31施加根據加熱器驅動信號S15的熱(暖)風，除去殘留的酒精成分，而且提高條元件31本身的溫度(預熱)。
進而，在第8B圖，將預熱後之條元件31浸泡於收容了熔融焊料7的焊料槽17。當然，在室16內充滿N2氣體， 而室16內成為N2氣體環境。焊料槽17係輸入焊料槽控制信號S17，並根據焊料槽控制信號S17將焊料槽17之熔融焊料7的熔融溫度保持於295℃。在焊料槽17之內部的搬運輥41，條元件31的搬運方向從下方向朝向上方向成逆時鐘方向折回。
又，在焊料槽17上之室16內的N2氣體環境，藉由根據輥驅動信號S23連續地驅動第2搬運部23，而從焊料槽17將條元件31拉起。在那時，在第1搬運部13與第2搬運部23之間，第1搬運部13對條元件31之搬運方向施加制動，第2搬運部23拉條元件31，藉此，成為張力作用於條元件31之狀態。
接著，在第9圖，對剛拉起後之條元件31，噴與熔融焊料7的組成對應之熔融溫度以上的溫度T及既定流量Q的熱氣體，而從條元件31削落熔融焊料7，控制對薄膜焊料被覆元件10之熔融焊料7的膜厚。若依據該膜厚控制，控制部50向熱氣體調整部90輸出噴霧控制資料D19，設定成與熔融焊料7的組成對應之熱氣體的溫度值T1=300℃及流量值Q1=60NL/min，而將氣體噴嘴91、92控制成從條元件31削落熔融焊料7。
在氣體噴嘴91、92，對從焊料槽17剛拉起後的條元件31，噴與五元系統之熔融焊料7(#6064焊料)的組成對應之熔融溫度以上的溫度值T1及及既定流量值Q1=60NL/min的熱氣體。藉此，控制對該條元件31之熔融焊料7的膜厚，而以膜厚數μm之焊料層7’被覆條元件31。以該膜厚數μm之焊料層7’所被覆的條元件31成為薄膜焊料被覆元件10。
接著，冷卻薄膜焊料被覆元件10(條元件31)之一側(單面)。在此時，第1風扇21係對焊料層7’所被覆的條元件31，根據風扇控制信號S21吹本體部101內的空氣並冷卻。然後，冷卻單面冷卻後之薄膜焊料被覆元件10的另一側(雙面)。在此時，薄膜焊料被覆元件10係一度被引導至本體部101的上部後，第2風扇22對單面冷卻後之薄膜焊料被覆元件10，根據風扇控制信號S21吹本體部101之上部的空氣並冷卻。
在此時，搬運輥46係使薄膜焊料被覆元件10之搬運方向從上方向朝向下方向順時鐘方向折回。藉該折回搬運，將雙面冷卻後之薄膜焊料被覆元件10再取入本體部101的內部。在本體部101的內部，薄膜焊料被覆元件10經由搬運輥47、第2搬運部23及搬運輥48，從搬出口103排出。所排出之薄膜焊料被覆元件10係例如捲繞於空的捲軸等。藉此，可得到第6圖所示之長條狀的薄膜焊料被覆元件10。
接著，參照第10A圖~第10F圖及第11A圖~第11D圖，一面比較在有無熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件10、30的表面或其剖面等的影像，一面說明五元系統焊料組成之焊料層7’(#6064焊料)的被覆狀態例。此外，包含第10A圖~第10F圖及第11A圖~第11D圖，以下所說明之第12A圖~第12I圖、第13A圖、第14A圖~第14I圖、第15A圖係描繪相片的黑白線描圖，關於實際之相片，進行隨時都可提出之準備。首先，一面參照第10A圖~第10F圖，一面說明在有無熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件10、30之表面的狀態例。薄膜焊料被覆元件10、30係使用本發明之薄膜焊料被覆元件製造系統#1所得 者。
若依據第10A圖~第10C圖所示之相片線描圖(以下僅稱為相片圖)，是無熱氣體噴流的情況，得到具有膜厚30μm的焊料層7’之薄膜焊料被覆元件30的表面影像。在其觀察使用表面分析機器(SEM)。薄膜焊料被覆元件30的表面影像係放大至倍率50倍(以下記為×50)、100倍(×100)、500倍(×500)之3種。
若依據第10D圖~第10F圖所示之相片圖，是有熱氣體噴流的情況，使用上述之表面分析機器，觀察具有膜厚2μm以下之焊料層7’的薄膜焊料被覆元件10，得到其表面影像。薄膜焊料被覆元件10的表面影像亦係放大至倍率50倍(×50)、100倍(×100)、500倍(×500)之3種。
在此，比較無熱氣體噴流(30μm厚度)之薄膜焊料被覆元件30與有熱氣體噴流(2μm以下厚度)之薄膜焊料被覆元件10時，在倍率50倍及100倍的表面影像，看不出相異點，但是從500倍的表面影像很明確，確認有熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件10的表面狀態變成凹凸少而平滑。
其次，參照第11A圖~第11D圖，說明在有無熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件30、10之剖面的狀態例。若依據第11A圖及第11B圖所示之相片圖，得到是無熱氣體噴流的情況之薄膜焊料被覆元件30的剖面影像。在其觀察使用上述之表面分析機器的剖面攝影功能。薄膜焊料被覆元件30的剖面影像係放大至倍率900倍(×900)、3000倍(×3000)之2種。
若依據第11C圖及第11D圖所示之相片圖，使用 上述之表面分析機器，觀察有熱氣體噴流之情況的薄膜焊料被覆元件10，得到其剖面影像。薄膜焊料被覆元件10的剖面影像亦係放大至倍率900倍(×900)、3000倍(×3000)之2種。從第11C圖所示之倍率900倍的剖面影像可確認膜厚2μm以下之焊料層7’。
在此，比較無熱氣體噴流(30μm厚度)之薄膜焊料被覆元件30與有熱氣體噴流(2μm以下厚度)之薄膜焊料被覆元件10時，在倍率900倍的表面影像，在薄膜焊料被覆元件30，以10μm單位之比例尺表示為基準，可確認其約3倍之膜厚30μm的焊料層7’。而，若依據薄膜焊料被覆元件10，可確認被覆10μm單位之比例尺表示的約1/5，即2μm以下的焊料層7’。
又，在第11B圖所示之倍率3000倍的剖面影像，薄膜焊料被覆元件30之焊料層7’脫離視野，但是若依據第11D圖所示之薄膜焊料被覆元件10，從1μm單位之比例尺表示亦顯然，可確認被覆約其2倍之2μm以下的焊料層7’。
其次，參照第12A圖~第12I圖、第13A圖、第13B圖、第14A圖~第14I圖、第15A圖、第15B圖，一面比較在有無熱氣體噴流之薄膜焊料被覆元件10、30的元素映射影像(element mapping)例或其點分析表，一面說明五元系統焊料組成之焊料層7’(#6064焊料)的元素分析結果。該元素映射影像例係在使用X射線之元素分析的一方法，將特定之能量之X射線的計數率作為信號，使電子偵測器掃描，藉此，使來自各點之X射線放出量的差異影像化。
例如，是一面使電子束對試件上進行二維掃描，一面對各元素測量固有之X射線的強度，並以與掃描信號同步的方式將因應於該強度的亮度調變顯示於監視器上，藉此得到二維之元素分布像的手法(能量分散型X射線分光分析：Energy Dispersive X-ray Spectroscopy；EDS)。
第12A圖所示之電子顯微鏡影像例係無熱氣體噴流的情況，具有膜厚30μm之焊料層7’的薄膜焊料被覆元件30之倍率5000倍之剖面的相片圖。第12B圖~第12I圖所示之各個元素映射影像例係無熱氣體噴流的情況，並分別以黑白之線圖畫構成薄膜焊料被覆元件30之表示鐵(Fe)之特性X射線之Kal線的影像、表示鈷(Co)之特性X射線之Kal線的影像、表示鎳(Ni)之特性X射線之Kal線的影像、表示錫(Sn)之特性X射線之Lal線的影像、表示鉛(Pb)之特性X射線之Mal線的影像、表示鉍(Bi)之特性X射線之Mal線的影像、表示銦(In)之特性X射線之Lal線的影像、表示銀(Ag)之特性X射線之Lal線的影像。
在此，因為對Sn系合金添加了Bi的焊料係自以往製作具有極寬範圍之熔點的焊料合金，所以對無熱氣體噴流的情況與有熱氣體噴流的情況之兩者，說明Bi的濃化。在此，Bi的濃化意指在焊料層7’凝結時Bi集中於熔液部分而變濃的現象。Bi之濃化的有無係例如以濃度10.0為基準來驗證。採用在Bi之濃度超過10.0的情況，判定有濃化，而在Bi之濃度未滿10.0的情況，判定無濃化之情況的例子。
若依據第12F圖所示之Pb之Mal線的相片圖及第 12G圖所示之Bi之Mal線的相片圖，得到大致相等之元素映射影像例(看起來所檢測出之Bi的濃度好像與Pb之濃度同程度)。可是，這是由於Pb與Bi之能量的尖峰值接近。因此，在第13A圖及第13B圖所示的點分析，進行Bi之濃度的驗證。
在第13A圖所示之電子顯微鏡影像例，分析在無熱氣體噴流之情況的焊料層7’存在於3點(能譜1~能譜3)、在該焊料層7’與條元件31的邊界部分存在於1點(能譜4)、在條元件31存在於2點(能譜5、能譜6)之共6點的位置之Fe、Co、Ni、Ag、In、Sn、Pb、Bi的比例(全部=100，例如百分比%)。
若依據第13B圖所示之表，在橫軸記述元素Fe、Co、Ni、Ag、In、Sn、Pb、Bi，在縱軸記述能譜1~6。在能譜1，記述Fe、Co、Ni及Ag之各個=0.00、In=2.90、Sn=85.14、Pb=1.96及Bi=0.00，在能譜2，記述Fe、Co、Ni及Ag之各個=0.00、In=2.83、Sn=2.47、Pb=94.70及Bi=0.00。在能譜3，記述Fe、Co、Ni及Ag之各個=0.00、In=2.58、Sn=2.64、Pb=93.19及Bi=0.00。
在能譜4，記述Fe=2.49、Co=0.00、Ni=18.12、Ag=0.00、In=2.06、Sn=30.91、Pb=46.42及Bi=0.00。在能譜5，記述Fe=3.87、Co=0.00、Ni=96.13、Ag、In、Sn、Pb及Bi之各個=0.00。在能譜6，記述Fe=52.96、Co=17.16、Ni=29.88、Ag、In、Sn、Pb及Bi之各個=0.00。
此表表示從點分析的結果如在元素映射影像例所觀察之在焊料層7’中Bi的濃化係看不到。在如本發明所示有熱氣體噴流的情況，亦確認在焊料層7’中Bi之濃化係看不到。 在以下，記載在有熱氣體噴流的情況之薄膜焊料被覆元件10的元素映射影像例或其點分析表。
第14A圖所示之電子顯微鏡影像例係有熱氣體噴流的情況，是具有膜厚2μm以下之焊料層7’的薄膜焊料被覆元件10之倍率5000倍之剖面的相片圖。若依據該相片圖，與無熱氣體噴流的情況相比，確認基底處理之Ni-Sn電鍍向熔融焊料7(#6064焊料)擴散。認為這是由於熔融焊料7在熱氣體噴流處理曝露於高溫(300℃)，而Ni或Sn等之擴散進行。
第14B圖~第14I圖所示之各個元素映射影像係有熱氣體噴流的情況，並分別以黑白之線圖畫構成薄膜焊料被覆元件10之Fe之Kal線的影像、Co之Kal線的影像、Ni之Kal線的影像、Sn之Lal線的影像、Pb之Mal線的影像、Bi之Mal線的影像、In之Lal線的影像及Ag之Lal線的影像。
在此，亦若依據第14F圖所示之Pb之Mal線的相片圖及第14G圖所示之Bi之Mal線的相片圖，得到大致相等之元素映射影像例。可是，這亦是由於Pb與Bi之能量的尖峰值接近。因此，在第15A圖及第15B圖所示的點分析，進行Bi之濃度的驗證。
在第15A圖所示之電子顯微鏡影像例，分析在有熱氣體噴流之情況的焊料層7’存在於4點(能譜2~能譜5)的位置之Ag、In、Sn、Pb、Bi的比例(全部=100，例如百分比%)。
若依據第15B圖所示之表，在橫軸記述元素Ag、In、Sn、Pb、Bi，在縱軸記述能譜2~5。在能譜2，記述Ag=0.00、In=2.74、Sn=4.24、Pb=93.02及Bi=0.00，在能譜3，記述 Ag=0.00、In=2.64、Sn=3.50、Pb=87.58及Bi=3.90。
在能譜4，記述Ag=0.00、In=2.40、Sn=3.48、Pb=94.12及Bi=0.00，在能譜5，記述Ag=0.00、In=2.59、Sn=5.14、Pb=92.27及Bi=0.00。從上述之點分析的結果，即使在如本發明具有熱氣體噴流的情況，亦確認在焊料層7’中Bi之濃化係看不到。
依此方式，若依據本實施形態之熔融焊料薄膜被覆裝置100，具備噴霧部19，該噴霧部19係對從焊料槽17所拉起之條元件31，噴與五元系統焊料組成(Pb-0.5Ag-3Bi-2In-4Sn)對應之溫度值T1=300℃及流量值Q1=60NL/min的N2氣體。
根據此構成，因為可從與五元系統焊料組成對應的條元件31削落多餘的熔融焊料7，所以將對條元件31所被覆之熔融焊料7的膜厚可均勻地控制成2μm以下。藉此，和以往方式相比，可實現膜厚極薄之薄膜焊料電鍍。而且，可縮短生產週期及降低生產總耗費。不會與電鍍或無電解電鍍相依，而可在短時間對基材以數μm單位進行薄之薄膜焊料電鍍。
又，若依據實施形態之薄膜焊料被覆元件10及其製造方法，對從已收容熔融焊料7之焊料槽17剛拉起後的條元件31，噴與熔融焊料7(#6064焊料)的組成對應之熔融溫度以上之溫度值T1=300℃及既定流量值Q1=60NL/min的N2氣體，而從該條元件31削落熔融焊料7，藉此，控制對薄膜焊料被覆元件10之熔融焊料7的膜厚。
根據此構成，和以往方式相比，可製造具有在耗 費上之穩定性及平坦性優異之膜厚薄的焊料層7’的薄膜焊料被覆元件10。藉此，可高重現性地製造手機、或遊戲機等之電子電路之隔離外殼用的材料。
此外，關於熔融焊料7，說明#6064焊料的情況，但是未限定如此，在五元系統之Pb-1Ag-8Bi-1In-4Sn、熔融溫度250~297℃之#6038焊料(千住金屬工業公司製)、或二元系統之Sn-5Sb、熔融溫度240~243℃之M10焊料(千住金屬工業公司製)、或三元系統之Sn-3Ag-0.5Cu、熔融溫度217~220℃之M705焊料(千住金屬工業公司製)等，當然亦可應用本發明。
又，亦可作成在氣體噴嘴91、92之配設位置與室16的上部位置之間，設置料斗或排水等之構造物，以該料斗等回收所削落之熔融焊料7的飛沫成分(飛沫物)，再在從該構造物所延伸之搬運路積極地將該飛沫物引導至(回去)焊料槽17。藉由預先將構造物維持於充分之溫度，抑制飛沫物凝固。
進而，藉N2氣體等之熱風係不僅具有熔融焊料7之削落效果，而且具有空氣幕之效果。藉空氣幕之功能可防止藉熱風所削落之飛沫物向比氣體噴嘴91、92更上部飛散的情形。
此外，作為焊料槽，亦可使用設計噴流用噴嘴，並自該噴嘴噴熔融焊料之形式的焊料槽。在此情況，具有抑制在焊料表面所產生之焊料氧化物，所謂的錫渣之產生的效果。此外，熔融焊料噴流熱風亦可使用一般之空氣，替代惰性氣體。在此情況，即使飛沫物(氧化物)落至焊料槽17，氧化物亦 在焊料槽17之熔融焊料7的表面漂流，不會與熔融焊料7混合，即使是氧化物附著於本體部101的情況，亦以氣體噴嘴91、92可易於剝落。
【工業上的可應用性】
本發明係藉熱氣體噴流削落多餘之熔融焊料，並對基材實施薄膜焊料電鍍，藉此，極適合應用於製造薄膜焊料被覆元件的系統。
12‧‧‧乾燥部
15‧‧‧預熱部
17‧‧‧焊料槽
19‧‧‧噴霧部
21‧‧‧第1風扇
22‧‧‧第2風扇
23‧‧‧第2搬運部
24‧‧‧操作部
28‧‧‧監視器
50‧‧‧控制部
51‧‧‧ROM
52‧‧‧RAM
53‧‧‧CPU
54‧‧‧記憶部
90‧‧‧熱氣體調整部
91、92‧‧‧氣體噴嘴
95、96‧‧‧加熱器
97、98‧‧‧流量調整閥
99‧‧‧N2氣鋼瓶
100‧‧‧熔融焊料薄膜被覆裝置
D19‧‧‧噴霧控制資料
D24‧‧‧操作資料
D28‧‧‧顯示資料
D54‧‧‧控制資料
Dp‧‧‧系統程式
S12‧‧‧吹風機控制信號
S15‧‧‧加熱器驅動信號
S17‧‧‧焊料槽控制信號
S21、S22‧‧‧風扇控制信號
S23‧‧‧輥驅動信號
S95、S96‧‧‧加熱器驅動信號
S97、S98‧‧‧閥調整信號

Claims (5)

  1. 一種熔融焊料薄膜被覆裝置，在將洗滌後的基材以被加熱至既定溫度之熔融焊料被覆後，冷卻該基材，藉此，製造薄膜焊料被覆元件，其包括：焊料槽，將該基材以惰性氣體環境浸泡且收容用於被覆焊料的熔融焊料；蓋部，覆蓋該焊料槽的上部並同時具有該基材之朝該焊料槽而入的入口部以及從該焊料槽而出的出口部；軸承元件，於該蓋部的該焊料槽側與該蓋部為一體地設置，軸向支撐輥，其中該輥用於折回自該蓋體的入口部被搬運至焊料槽側且自出口部且自該焊料槽側被搬運的該基材；縱長元件，相對於該蓋部設置於與該軸承元件相對之側，用於與該蓋部以及該軸承為一體地可滑動；第1搬運部，將基材投入之側作為上游側，且將基材排出之側作為下游側時，為了對於搬運至該焊料槽的該基材施加既定張力而設置於該焊料槽的上游側；第2搬運部，為了將已被施加既定張力的該基材以既定速度從該焊料槽拉起並進行搬運而設置於該焊料槽的下游側；噴霧部，係對藉該第2搬運部從焊料槽剛拉起後之該基材，噴與該熔融焊料之組成對應之熔融溫度以上的溫度及既定流量的熱氣體；及控制部，藉由控制該熱氣體的溫度以及流量從該基材削落 熔融焊料，對該基材披覆之膜厚進行控制。
  2. 如申請專利範圍第1項之熔融焊料薄膜被覆裝置，其中具有冷卻已藉該控制部控制膜厚之該基材的冷卻部。
  3. 如申請專利範圍第1項之熔融焊料薄膜被覆裝置，其中該熱氣體係使用惰性氣體。
  4. 一種薄膜焊料被覆元件，包括：基材；及被覆該基材之以熔融焊料形成之被覆層；被加熱至既定溫度之熔融焊料被收容在焊料槽內之惰性氣體環境中，在該基材於該焊料槽內被施加既定張力的狀態下，藉由與覆蓋焊料槽上部的蓋部為一體地設置之軸向支撐將該基材折回的輥之軸承元件以及縱長元件而將洗滌後的該基材以既定速度進行搬運，將該基材浸泡於熔融焊料槽，並對從該焊料槽剛拉起之該基材，噴與該熔融焊料之組成對應之設定為熔融溫度以上的溫度及既定流量的熱氣體而從該基材削落熔融焊料，藉此，使該被覆層形成既定膜厚。
  5. 一種薄膜焊料被覆元件之製造方法，將洗滌後的基材以被加熱至既定溫度之熔融焊料被覆，然後，冷卻該基材，藉此，製造薄膜焊料被覆元件，其具有以下的步驟：浸泡步驟，於收容熔融焊料之焊料槽內之惰性氣體環境中，以既定速度對被施加既定張力的基材進行搬運，藉由與覆蓋焊料槽上部的蓋部為一體地設置之軸承元件以及縱長元件進行浸泡，其中該軸承元件軸向支撐用於折回該基 材的輥；拉起步驟，係從該焊料槽拉起浸泡於該焊料槽內的該基材；及膜厚控制步驟，係對剛拉起後之該基材，噴控制為與該熔融焊料之組成對應之設定為熔融溫度以上的溫度及既定流量的熱氣體而從該基材削落熔融焊料，藉此，使該被覆層形成既定膜厚。
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