TWI556900B - 加熱接合裝置及加熱接合製品的製造方法 - Google Patents

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Description

加熱接合裝置及加熱接合製品的製造方法
本發明係關於加熱接合裝置及加熱接合製品的製造方法，更詳細而言，係關於將工件(含有電子零件、基板等以及接合材料而構成之加熱接合的對象物)加熱及冷卻以進行加熱接合之加熱接合裝置及加熱接合製品的製造方法。
以往，為人所知者有下列作為加熱接合裝置的軟焊裝置，其係在由還原性的羧酸蒸氣所填滿之可開閉的反應室內，設置有具備加熱手段之熱板(例如參考專利文獻1)。熱板之承載基板的部分被設置為平坦，並在熱板上附設有檢測該溫度之溫度檢測器。加熱手段係構成為根據檢測出之熱板的溫度來控制熱板的溫度。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開平11-233934號公報(例如參考請求項1、請求項7)
然而，在先前的加熱接合裝置中，當將反應室內構成真空並進行軟焊等的加熱接合時，有時會使載置於熱板之工件過熱。尤其在加熱接合結束且於工件的冷卻中，工件有時會過熱。工件係作為加熱接合的對象物，且包含耐熱性差之半導體裝置、電子零件等。因此，由於過熱，有時會導致工件的熱破壞。
本發明係鑒於此等課題而研創者，其目的在於提供一種於真空中進行加熱接合時，在加熱接合結束且於工件的冷卻中，不會使加熱接合的對象物過熱，可在較先前裝置及方法更短的時間內冷卻對象物之優異的加熱接合裝置及加熱接合製品的製造方法。
為了解決上述課題，本發明之第1實施形態之加熱接合裝置，例如為第1圖所示之加熱接合裝置100，其係具備：收容要加熱接合的對象物1與緩衝部5之真空室10；用以加熱接觸於收容在真空室10內的對象物1而配置之緩衝部5之加熱器20；檢測透過緩衝部5被加熱之對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))之對象物溫度感測器40；檢測緩衝部5的溫度TB(參考第4圖(A))之緩衝部溫度感測器60；真空破壞B(參考第4圖(A))真空室10內的真空之真空破壞裝置70；以及當對象物溫度感測器40的第1檢測溫度TD與緩衝部溫度感測器60的第2檢測溫度TB之 間的溫度差成為既定溫度差TO(參考第4圖(A))的範圍內時，操作真空破壞裝置70以真空破壞B真空室10內的真空之控制裝置50。
當如此構成時，在要加熱接合之對象物的溫度與緩衝部的溫度之間的溫度差成為既定溫度差的範圍內時，可控制為真空破壞真空室內的真空。當真空室內的真空被真空破壞時，可使透過加熱接合的對象物與緩衝部之間的環境之熱傳遞回復。藉由在對象物與緩衝部之間的溫度差成為既定溫度差的範圍內時進行真空破壞，可防止從高溫的緩衝部往對象物產生急遽的熱傳遞而導致對象物的熱破壞。此外，可在不會使加熱接合的對象物產生熱破壞之範圍內的愈早時間點內，真空破壞真空室內的真空。因此，能夠使從加熱接合的對象物及緩衝部往周圍空氣(對流)之熱傳遞(熱擴散)儘可能地早期回復，而有效率地冷卻對象物。因此，可提供一種於真空中進行加熱接合時，在加熱接合結束且於工件的冷卻中，不會使加熱接合的對象物過熱，可在比先前裝置更短的時間內冷卻對象物之優異的加熱接合裝置。
此外，本發明之第2型態之加熱接合裝置係於本發明之第1型態之加熱接合裝置中，例如為第1圖所示之加熱接合裝置100，控制裝置50係構成為在真空破壞B(參考第4圖(A))真空室10內的真空後，以將對象物1的溫度降低至低於接合材料的熔點TM(參考第4圖(A))之溫度之方式進行控制。
當如此構成時，在真空破壞真空室內的真空後，可控制為使接合材料的溫度低於熔點。亦即，控制裝置係在對象物的溫度成為接合材料之熔點以上的溫度時進行真空破壞。此時，在被加熱至熔點以上的溫度之熔融狀態的接合部內，可將於真空中由於該內部的殘壓而處於被放大之放大狀態的空隙，壓縮為於真空破壞後的壓力下被再次壓縮之縮小狀態。此外，在將接合部內的空隙壓縮為壓縮狀態後，可在使接合材料的溫度低於熔點之固化溫度下直接冷卻而使接合材料固化。因此，可抑制接合部內之空隙的影響而進行可靠度更高之加熱接合。
此外，本發明之第3型態之加熱接合裝置係於本發明之第1或第2型態之加熱接合裝置中，例如為第1圖所示之加熱接合裝置100，其更具備將真空室10內排氣至真空之真空泵80；控制裝置50係構成為：藉由進一步組合由真空泵80所進行的排氣與由真空破壞裝置70所進行的真空破壞並進行調節，來調節從緩衝部5往對象物1之熱傳遞，以防止對象物1過熱之方式進行控制。
當如此構成時，藉由調節真空室內的真空度，可調節從緩衝部往對象物之熱傳遞的比率(熱傳遞率(熱傳遞係數))，以防止對象物過熱之方式進行控制。因此，根據對象物溫度感測器所檢測出之對象物的溫度，進行調節從緩衝部往對象物之熱傳遞的對象物之溫度控制，藉此可防止對象物過熱。
此外，本發明之第4型態之加熱接合裝置係 於本發明之第1或第2型態之加熱接合裝置中，例如為第1圖所示之加熱接合裝置100，其更具備將真空室10內排氣至真空之真空泵80；控制裝置50係構成為：藉由進一步組合由真空泵80所進行的排氣與由真空破壞裝置70所進行的真空破壞並進行調節，來調節從緩衝部5往對象物1之熱傳遞，以使第1檢測溫度TD(參考第4圖(A))與第2檢測溫度TB(參考第4圖(A))之間的溫度差成為既定溫度差TO(參考第4圖(A))的範圍內之方式進行控制。
當如此構成時，藉由調節真空室內的真空度，可調節從緩衝部往對象物之熱傳遞的比率(熱傳遞率(熱傳遞係數))，以使對象物與緩衝部之間的溫度差成為適合於真空破壞之既定溫度差的範圍內之方式進行控制。如此可將對象物與緩衝部之間的溫度差，儘可能早期地控制在適合於真空破壞之既定溫度差的範圍內以進行真空破壞。因此，可使在真空破壞後由周圍空氣所進行的自然冷卻早期地回復而進行對象物的冷卻。因此可縮短加熱接合的循環時間。
此外，本發明之第5型態之加熱接合裝置係於本發明之第1至第4型態中任一型態之加熱接合裝置中，例如為第6圖所示之加熱接合裝置200，緩衝部5係構成為載置對象物1之載置台5b，加熱器20b係設置在載置台5b的內部。
當如此構成時，設置在載置台的內部之加熱器係可透過作為緩衝部的載置台形成均熱化，而加熱被 載置於載置台之加熱接合的對象物。
此外，本發明之第6型態之加熱接合製品的製造方法，係例如為第7圖(及適當地參考第1圖)所示，且具備：使要加熱接合的對象物1與緩衝部5接觸而配置並裝填於本發明第1至第5型態中任一型態之加熱接合裝置100之步驟M1，以及使用加熱接合裝置100來加熱接合對象物1之步驟M2。
當如此構成時，於真空中進行加熱接合時，在加熱接合結束且於工件的冷卻中，不會使加熱接合的對象物過熱，可在比先前方法更短的時間內冷卻對象物，所以可具有高生產性來製造加熱接合製品。
此外，本發明之第7型態之加熱接合製品的製造方法，例如為第7圖(及適當地參考第1圖及第4圖)所示，具備：以使對象物1與緩衝部5接觸配置要加熱接合的對象物1與緩衝部5並放置在真空中之步驟M1a；加熱被放置在真空中的緩衝部5之加熱步驟M2a；檢測透過緩衝部5被加熱之對象物1的溫度TD之對象物溫度檢測步驟M2c；檢測緩衝部5的溫度TB之緩衝部溫度檢測步驟M2e；以及當檢測出之對象物1的第1檢測溫度TD與檢測出之緩衝部5的第2檢測溫度TB之間的溫度差成為既定溫度差TO的範圍內時，破壞B真空之真空破壞步驟M2f。
當如此構成時，於真空中進行加熱接合時，在加熱接合結束且於工件的冷卻中，不會使要加熱接合的對象物過熱，可在比先前方法更短的時間內冷卻對象 物，所以可具有高生產性來製造加熱接合製品。
根據本發明之加熱接合裝置及加熱接合製品的製造方法，可提供一種於真空中進行加熱接合時，在加熱接合結束且於工件的冷卻中，不會使加熱接合的對象物過熱，可在比先前裝置及方法更短的時間內冷卻對象物之優異的加熱接合裝置及加熱接合製品的製造方法。
1‧‧‧對象物
2‧‧‧電子零件
3‧‧‧基板
4‧‧‧焊錫接合部
5‧‧‧載置台(緩衝部)
5a‧‧‧載置運送台
5b‧‧‧固定載置台
5c‧‧‧附開口窗之載置運送台
6‧‧‧開口窗
10‧‧‧真空室
11‧‧‧運送輥
12‧‧‧觀看窗
13‧‧‧吸氣口
14‧‧‧排氣口
15‧‧‧導柱
16‧‧‧外部運送輥
20‧‧‧加熱器
20a‧‧‧熱輻射加熱器
20b‧‧‧電熱加熱器
30‧‧‧冷卻器
30a‧‧‧冷卻組件
30b‧‧‧驅動裝置(氣缸)
30c‧‧‧冷卻劑流通迴路
31‧‧‧定位銷
40‧‧‧對象物溫度感測器(輻射溫度計)
50‧‧‧控制裝置
51‧‧‧中央運算裝置
52‧‧‧加熱器操作部
53‧‧‧冷卻器操作部
54‧‧‧對象物溫度感測器操作部
55‧‧‧控制部
55a‧‧‧設定值記憶部
55b‧‧‧減壓操作部
55c‧‧‧對象物溫度控制部
55d‧‧‧真空破壞操作部
56‧‧‧緩衝溫度感測器操作部
57‧‧‧真空破壞裝置操作部
58‧‧‧真空泵操作部
59‧‧‧冷卻劑供給裝置操作部
60‧‧‧緩衝溫度感測器(輻射溫度計)
70‧‧‧真空破壞裝置
70a‧‧‧閘閥
70b‧‧‧氣體供給裝置
80‧‧‧真空泵(排氣泵)
81‧‧‧壓力計
90‧‧‧冷卻劑供給裝置
100‧‧‧軟焊裝置(加熱接合裝置)
200‧‧‧軟焊裝置(加熱接合裝置)
第1圖係顯示本發明第1實施形態之作為加熱接合裝置之軟焊裝置的例子之前視剖面圖。(A)為顯示使冷卻組件從緩衝部分離並以熱輻射加熱器加熱緩衝部之狀態之圖，(B)為顯示使冷卻組件抵接於緩衝部並以冷卻組件將緩衝部的熱予以排熱之狀態之圖。
第2圖係顯示本發明第1實施形態之軟焊裝置的例子之側視部分剖面圖，且為從側面觀看第1實施形態之軟焊裝置，並切斷該真空室之區隔壁的一部分以顯示內部之部分剖面圖。
第3圖係顯示本發明第1實施形態之軟焊裝置所具備之控制裝置的構成之方塊圖。(A)為顯示控制裝置所具有之各功能部之方塊圖，(B)為更詳細地顯示控制裝置的控制部所具有之各功能部之方塊圖。
第4圖係顯示本發明第1實施形態之軟焊裝置的溫度控制的例子之圖。(A)為顯示在將緩衝部加熱至比焊錫的熔 融溫度稍低之第1加熱目標溫度後，設置用於均熱化之傳熱待機時間時之溫度控制的例子，(B)為顯示未設定傳熱待機時間時之溫度控制的例子。
第5圖係顯示本發明第2實施形態之作為加熱接合裝置之軟焊裝置的例子之前視剖面圖。(A)為顯示使冷卻組件從緩衝部分離並以熱輻射加熱器加熱緩衝部之狀態之圖，(B)顯示使冷卻組件抵接於緩衝部並以冷卻組件將緩衝部的熱予以排熱之狀態之圖。
第6圖係顯示本發明第3實施形態之作為加熱接合裝置之軟焊裝置的例子之前視剖面圖。
第7圖係顯示本發明第4實施形態之作為加熱接合製品之軟焊製品的製造方法的例子之流程圖。
本申請案係根據於日本國在2013年1月24日提出申請之日本特願2013-011040號，該內容係作為本申請案的內容而形成該一部分。本發明應可藉由下列的詳細說明而完全理解。本發明之更進一步的應用範圍係可藉由下列的詳細說明而明瞭。然而，詳細說明及特定實例為本發明之較佳實施形態，僅以說明為目的而記載。故對於該業者而言，可明瞭的是從該詳細說明所進行的各種變更及改變皆在本發明之精神與範圍內。申請人亦無將所記載之實施形態中的任一形態貢獻於世之想法，在改變案或替代案中，也許有在言語上未包含於申請專利範圍內者，但在均等論下均可視為本發明的一部分。
以下係參考圖式來說明本發明之實施形態。各圖中，對於互為相同或相當之構件，附加相同或類似之符號並省略重複之說明。
本申請案說明中，「加熱接合」係廣義地意味著加熱及冷卻接合材料以接合工件之意，典型而言，是指將接合材料予以加熱熔融及冷卻固化以接合工件。加熱接合係例如包含使用金屬接合材料之硬焊、軟焊，使用樹脂接合材料或玻璃接合材料之熔著、黏著、熔接等。以下的實施形態中，係以使用硬焊中被稱為軟焊錫的焊錫作為接合材料來進行軟焊之軟焊裝置的例子，作為加熱接合裝置的例子來說明。
參考第1圖，說明本發明第1實施形態之作為加熱接合裝置的軟焊裝置100。主要係參考顯示出由例示的軟焊裝置100所進行之加熱狀態之第1圖(A)，並適當地參考顯示出排熱狀態(冷卻狀態)之第1圖(B)。此外，對於與軟焊裝置100的溫度控制及減壓控制相關之說明，係適當地一併參考顯示出第4圖所示之軟焊裝置100的動作狀態之圖表。軟焊裝置100，係具備將收容要軟焊的對象物(工件)1之空間減壓至真空之真空室10，且為於真空中對對象物1進行軟焊之真空軟焊裝置。當於真空中進行軟焊時，可防止於焊錫的表面形成氧化膜。因此，不會被氧化膜阻礙軟焊，而能夠進行固著強度高且電導通性優異之可靠度高之軟焊。
此外，當於真空中進行軟焊時，亦可不添 加用以防止氧化膜形成於焊錫之作為還原劑的助焊劑。此外，亦可省略在軟焊後用以洗淨並去除可能殘留於對象物1而阻礙電導通之助焊劑之助焊劑去除步驟。再者，於真空中進行軟焊之軟焊裝置100，係與在氫氣、甲酸氣等之還原氣體周圍空氣中進行軟焊之先前的軟焊裝置(例如參考專利文獻1的請求項1)相比，亦不需以還原氣體來填滿真空室10。尤其能夠在不使用須注意該處理之可燃性的氫氣作為還原氣體之情況下進行軟焊。因此，軟焊裝置100乃具有可有效率且容易進行可靠度高的軟焊之優點。
第1圖為從紙面裏側朝紙面面前側之軟焊的對象物1之運送產線的運送方向觀看軟焊裝置100之前視剖面圖。真空室10的區隔壁係在設置有之後詳述之對象物溫度感測器40及緩衝溫度感測器60的熱檢測部之位置被切斷而顯示該剖面。於真空室10的排氣口14，連接有將真空室10之內部(以下適當地稱為「反應室內部」)的空氣予以排氣之真空泵80。真空泵80係藉由將反應室內部的空氣排氣至真空室10的外部，可將反應室內部自如地減壓至真空(較大氣壓更低之壓力)至高度真空。真空泵80係例如可將反應室內部減壓至約7至133Pa(約50至1000mTorr)的中度真空。反應室內部的壓力係可藉由以在反應室內部設置有壓力檢測部之方式所設置之壓力計81來檢測。反應室內部的壓力值係被傳達至統合地控制之後詳述之軟焊裝置100的動作之控制裝置50(參考第3圖)，並使用在真空泵80的驅動調節。此外，排氣口14係依循控制 裝置50的控制指令而可開閉地設置，並以於真空泵80的驅動時開放，於驅動以外時關閉之方式來操作。
真空室10所具有之複數個區隔壁中之與對象物1的運送產線交叉之1對區隔壁，設置有作為之後詳述的真空破壞裝置70之閘閥70a(參考第2圖)。閘閥70a係為了將對象物1沿著運送產線供給至反應室內部，且為了從反應室內部搬出對象物1而可開閉地設置。閘閥70a係由連結之氣缸(圖中未顯示)所驅動並朝垂直方向滑動地開閉。此外，閘閥70a係以在關閉閘閥70a時可將反應室內部減壓至真空之方式，設置為可氣密地關閉反應室內部。閘閥70a係藉由之後詳述之控制裝置50(參考第3圖)來操作及調節。因此，控制裝置50係可自在地選擇真空室10的密閉(關閉)與反應室內部之真空的真空破壞(壓力回復)來進行操作及調節。
隔離反應室內部與外部氣體之真空室10所具有之區隔壁，是由隔熱性優異之不鏽鋼所設置。因此，將進行熱處理之反應室內部與外部氣體隔熱，可有效率地對對象物1進行軟焊。於真空室10的複數個區隔壁，設置有透明之耐熱性玻璃製的辨識窗12。因此，即使在軟焊裝置100的動作中，亦可由目視來確認裝置的動作狀況及對象物1的軟焊狀況。
軟焊的對象物1係被載置在作為載置台5之載置運送台5a上。載置運送台5a係由金屬製的平板所設置。載置有對象物1之載置運送台5a係被載置在軟焊裝 置100所具備之複數個運送輥11上。複數個運送輥11係於軟焊裝置100內形成對象物1的運送產線。載置運送台5a係由具有高熱傳導率之銅所設置。此時，可有效率地加熱及冷卻透過載置運送台5a進行熱處理之對象物1。只要具有高熱傳導率，則亦可由銅合金等其他金屬材料來設置載置運送台5a。在實施形態中，於載置運送台5a排列載置有複數個(例示為2行3列的6個(一併參考第2圖所示之側視圖))軟焊的對象物1。此時，可同時對複數個對象物1進行熱處理而有效地進行軟焊。形成軟焊裝置100的運送產線之複數個運送輥11係藉由載置載置運送台5a並旋轉，而可將對象物1送入至圖示的軟焊位置(加熱/冷卻處理位置)並裝填於軟焊裝置100。
軟焊的對象物1，典型而言為包含電子零件2與基板3。此外，對象物1的軟焊，典型而言係在基板3上載置焊錫膜(亦可為焊錫膏)等之焊錫，然後於該焊錫上載置電子零件2，並於該狀態下加熱及冷卻對象物1而進行。由軟焊裝置100所進行之軟焊中，於真空中將焊錫加熱至焊錫的熔融溫度(熔點)TM(參考第4圖(A))(例如攝氏300度)以上之溫度使其熔融後，冷卻並再次使焊錫固化，而藉由焊錫接合部4來接合電子零件2與基板3。電子零件2係除了半導體封裝外，亦指表面安裝型的晶片電阻器、晶片電容器等之進行軟焊而固著/導通於基板3之電子零件整體。
本實施形態之軟焊裝置100係具備作為加 熱器20之複數個熱輻射加熱器20a。熱輻射加熱器20a係設置為具有圓形剖面之直線形狀(圓筒棒形狀)(一併參考第2圖所示之側視圖一同參考)。本實施形態中，熱輻射加熱器20a並非直接加熱軟焊的對象物1，而是以加熱作為緩衝部之載置台5的載置運送台5a之方式來設置。在此，緩衝部係在由熱輻射加熱器20a所進行之對象物1的加熱中，具有作為熱緩衝部之功能。緩衝部係典型而言為具有比軟焊的對象物更大之熱容，並介置於加熱器與對象物之間。另一方面，由於緩衝部的熱容較大，即使在停止由加熱器所進行之加熱後，亦藉由餘熱而加熱對象物。本實施形態中，藉由具備冷卻器30而可防止此情形。如此，緩衝部可保護耐熱性差之軟焊的對象物免受因過熱所造成之熱破壞。
此外，緩衝部係於時間上及空間上可使加熱器所進行的加熱達到均熱化而傳熱至對象物。因此，當介於緩衝部進行加熱時，可防止因對象物的不均勻加熱所導致之熱變形(熱翹曲)。藉由透過與對象物接觸而配置之緩衝部來加熱對象物，可防止對象物的熱變形。亦即可維持對象物與緩衝部的良好接觸狀態。
熱輻射加熱器20a是由鹵素加熱器所設置。熱輻射加熱器20a係以由石英玻璃所設置之熱輻射部密閉管來包覆由鎢製的熱輻射燈絲所設置之熱輻射部而設置。此外，於熱輻射部密閉管內封入有惰性氣體(例如氮氣、氬氣等)與鹵素氣體(例如碘、溴等)。當由鹵素加熱器 來設置熱輻射加熱器20a時，可藉由鹵素與鎢之間的鹵素循環，使熱輻射加熱器20a能夠承受急速的升降溫。因此，在通電後的數秒內可使鎢燈絲(熱輻射部)的溫度成為超過攝氏2700度之高溫。因此，熱輻射加熱器20a係可藉由來自成為高溫之熱輻射部的熱輻射而急速地加熱相對向之載置運送台5a。此外，熱輻射加熱器20a係可藉由鹵素循環而充分地延長鎢燈絲的壽命。因此，可急速地加熱載置運送台5a，並實現經濟生產性高之優異的熱輻射加熱器20a。
由熱輻射加熱器20a的熱輻射所進行之加熱，即使於真空中，亦不會受到真空的阻礙。因此，熱輻射加熱器20a係可從與載置運送台5a分開而被固定之熱輻射加熱器20a的加熱位置，有效率地加熱載置運送台5a。由鹵素加熱器所設置之熱輻射加熱器20a的熱輻射，係包含從近紅外線波長區域(約0.75μm至約4μm)至遠紅外線波長區域(約4μm至約1mm)之寬廣波長區域的紅外線輻射。載置運送台5a係藉由來自熱輻射加熱器20a的熱輻射所加熱，且載置於載置運送台5a之對象物1係藉由來自載置運送台5a的熱傳遞而被間接地加熱。
當被加熱之對象物1的溫度到達既定控制目標溫度TT2(參考第4圖(A))時，係達成對象物1的加熱。為了確實地進行軟焊，係將既定控制目標溫度TT2設定為比焊錫的熔融溫度(熔點)TM(參考第4圖(A))稍高(例如僅高於攝氏25度)。熱輻射加熱器20a係可在不會使對象物1產生熱破壞之加熱溫度的範圍內，因應焊錫的熔融溫度(熔 點)TM而將對象物1的焊錫接合部4例如加熱至攝氏220度至攝氏400度。為了對採用鉛成分較多的焊錫之焊錫接合部4進行軟焊，例示之軟焊裝置100係可將焊錫接合部4的加熱溫度(電子零件2的控制目標溫度TT2)例如加熱至攝氏325度。關於由熱輻射加熱器20a對載置運送台5a所進行之加熱之控制的詳細內容，將於之後詳述。
軟焊裝置100具備：用以冷卻由前述熱輻射加熱器20a所加熱之載置運送台5a之冷卻器30。本實施形態之熱輻射加熱器20a及冷卻器30係設置在同一真空室10內。如此設置時，不須移動對象物1(及載置運送台5a)，可在同一真空室10內連續地加熱及冷卻配置在同一裝填位置之對象物1以進行熱處理。此時，可大幅地縮短用以加熱接合對象物1之軟焊所需的處理時間。
冷卻器30具有：冷卻組件30a、以及用以驅動冷卻組件30a之作為驅動裝置之氣缸30b。冷卻組件30a係由複數個導柱15所支撐，並藉由空氣壓缸30b，以相對於載置運送台5a接近及分離之方式來驅動。於冷卻組件30a的內部，設置有供用以冷卻冷卻組件30a之作為冷卻劑的冷卻水流通之冷卻劑流通迴路30c(參考第1圖(B))。與使用其他冷卻劑時相比，當使用水時，可容易地進行水的利用及廢棄。於冷卻劑流通迴路30c內流通之冷卻水，係藉由具有壓送泵之冷卻劑供給裝置90(參考第1圖(B))所供給。此外，於冷卻劑流通迴路30c內循環之冷卻水由冷卻組件30a所奪取的熱，係從冷卻劑供給裝置90 所具有之散熱板散熱至大氣中。用以冷卻冷卻組件30a之冷卻劑係除了冷卻水之外，可使用任意的液體或氣體。例如可直接使用藉由蒸發潛熱所冷卻之冷媒。此外，冷卻水亦可在不會於冷卻劑流通迴路30c內反覆循環之情形下僅於冷卻劑流通迴路30c內循環一次而直接廢棄。此時可更容易地設置軟焊裝置100。關於使用冷卻劑供給裝置90之冷卻器30的冷卻調節，將於之後詳述。
冷卻組件30a係可由具有高熱傳導率之銅所設置。此時可藉由冷卻組件30a將載置運送台5a的熱有效率地予以排熱。亦可由銅合金等之其他具有高熱傳導率之金屬材料來設置冷卻組件30a。冷卻組件30a係可將作為冷卻板之銅板嵌入(嵌合)於冷卻組件30a的基部所設置之嵌合槽(圖中未顯示)內而設置，或是藉由深槽加工而從一塊銅製的組件將複數個冷卻板和冷卻基部切削出一體而設置。
冷卻組件30a係典型而言鄰接於熱輻射加熱器20a而配置。當如此設置時，冷卻組件30a係可抵接於由熱輻射加熱器20a所加熱之載置運送台5a的被加熱部位附近，而將載置運送台5a的熱有效率地予以排熱。此外，於冷卻組件30a的兩端設置有導引銷31。當如此設置時，在驅動冷卻組件30a時，藉由將導引銷31嵌入於設置在載置運送台5a之相對應的定位孔內，即可移動載置運送台5a以進行位置調整。因此，可相對地定位冷卻組件30a的冷卻板與載置運送台5a。藉此，冷卻板係可正確地對位 於載置運送台5a的被加熱部位並抵接於載置運送台5a的既定冷卻區域，所以可將載置運送台5a的熱有效率地予以排熱。此外，當如此地藉由導引銷31來定位時，可防止因冷卻組件30a抵接於載置運送台5a而使載置運送台5a及對象物1從既定配置位置偏離之情形。因此，之後詳述的軟焊裝置100所具備之對象物溫度感測器40及緩衝部溫度感測器60，係可正確地檢測出被正確地配置在既定位置之軟焊的對象物1及載置運送台5a之溫度。
冷卻組件30a係設置為：可配置在如前述般配置有複數個之熱輻射加熱器20a之間之梳齒形狀。冷卻組件30a的各個梳齒係形成在具有既定厚度之平板，且以厚度方向朝水平方向之方式配置。換言之，以表面與背面朝水平方向之方式配置。該平板係與表面與背面正交之一個端面水平地配置，並形成冷卻組件30a的上端面(接觸面)。上端面的相反側之下端(面)係一體地連接於在其內部設置有冷卻劑流通迴路30c(參考第1圖(B))之冷卻組件30a的基部。既定厚度係可因應軟焊之對象物1的大小來適當地決定。適當的梳齒厚度係例如可設為配置有複數個之熱輻射加熱器20a的配置間隔之0.2倍至0.6倍。較佳為0.3倍至0.5倍。
由冷卻組件30a所進行之對象物1的溫度調整係與熱輻射加熱器20a所進行的加熱相同，透過載置運送台5a間接地進行。此時，由冷卻組件30a所進行之對象物1的溫度調整，係在載置運送台5a上時間上及空間上均 熱化而進行。如此，當透過載置運送台5a來進行對象物1的溫度調整時，與未設置作為緩衝部之載置運送台5a時相比，可均勻地進行對象物1的溫度調整。
冷卻組件30a係當抵接(接觸)於載置運送台5a時，可藉由熱傳遞將載置運送台5b的熱予以排熱。驅動冷卻組件30a之驅動裝置30b，係調節冷卻組件30a相對於載置運送台5a之接近及分離。驅動裝置30b係根據之後詳述之控制裝置50所具有之緩衝溫度調節部55c-1(參考第3圖(B))的控制指令來驅動。因此，控制裝置50係可調節冷卻組件30a相對於由熱輻射加熱器20a所加熱之載置運送台5a之接近及分離。亦即，可調節冷卻組件相對於由加熱器所加熱之緩衝部之接近及分離。在此，所謂「調節接近及分離」，為包含「接近並接觸以及分離而形成距離」，且「調節緩衝部與冷卻組件之距離」之概念。典型而言，冷卻組件係被驅動至接觸於緩衝部之接觸位置與從緩衝部分離之分離位置之2個位置中的任一位置，並藉由調節停留在該接觸位置之時間與停留在分離位置之時間，如之後詳述般可控制軟焊之對象物的溫度。
冷卻組件30a係於熱輻射加熱器20a加熱載置運送台5a以加熱對象物1時，係在從載置運送台5a分離之分離位置(參考第1圖(A))待機。另一方面，透過載置運送台5a來冷卻對象物1時，依據之後詳述之控制裝置50的指令，朝相對於載置運送台5a的下表面垂直之方向，驅動至抵接於載置運送台5a之抵接位置(參考第1圖(B))。 熱輻射加熱器20a及冷卻組件30a雖皆係與對象物1及載置運送台5a相對向而鄰接地設置，但可設置為至對象物1及載置運送台5a為止的各個距離分別為獨立不同之距離。亦即，熱輻射加熱器20a及冷卻組件30a係可相對移動地設置，兩者並未固定為一體。此外，如前述般，由於冷卻組件30a係將其上表面設置為梳齒形狀，因此即使在冷卻組件30a由驅動裝置30b所驅動而朝向載置運送台5a移動時，亦不會與複數個熱輻射加熱器20a相干涉。冷卻組件30a的梳齒係從複數個熱輻射加熱器20a之間突出並抵接於載置運送台5a(參考第1圖(B))。
當如此設置時，藉由將冷卻組件30a的高度(梳齒部分的長度)設為既定高度，在冷卻對象物1時，可使載置運送台5a與熱輻射加熱器20a之間隔形成為既定間隔而分離。熱輻射加熱器20a係如前述般，以使相對於載置運送台5a僅分離既定距離間隔來進行加熱之方式被固定而配置(參考第1圖(A))。進行此加熱之分離距離，係設置為可使熱輻射加熱器20a的熱輻射適度地擴散並一致地涵蓋載置運送台5a下面的整面來加熱之距離間隔。因此，於該加熱位置(分離距離)中，可最有效率地加熱對象物1。另一方面，於冷卻時，載置運送台5a係設置為藉由冷卻組件30a從該加熱位置(離熱輻射加熱器20a之最適當分離距離)來移動。例如為第1圖(B)所示，載置運送台5a係遠離熱輻射加熱器20a。此外，熱輻射加熱器20a係位於冷卻組件30a之梳齒的根部部分，使該熱輻射的擴散由梳齒所 遮蔽。如之後詳述般，熱輻射加熱器20a乃具有即使在停止通電加熱後，亦藉由餘熱而持續加熱載置運送台5a之傾向。此時，冷卻組件30a的梳齒係可將載置運送台5a從熱輻射加熱器20a的最適加熱間隔移開，並可將熱輻射加熱器20a之熱輻射的擴散抑制在最低限度。因此可降低由熱輻射加熱器20a所進行之載置運送台5a的加熱效率以及提高載置運送台5a及對象物1的冷卻效率。
於軟焊裝置100中，當冷卻組件30a最密接地接觸於載置運送台5a時，如第1圖(B)所示，冷卻組件30a係將載置運送台5a從運送輥11完全地抬高。此時，由於對象物1與載置運送台5a之重量，可得到冷卻組件30a與載置運送台5a之間的最密著接觸狀態。亦即，冷卻組件接觸於緩衝部之接觸位置。關於由冷卻組件30a從載置運送台5a之排熱(冷卻)之控制的詳細內容，將於之後詳述。
於阻礙熱傳遞之真空中進行軟焊之真空軟焊裝置乃具有特有的技術性課題。本申請案發明者係發現到下列現象為軟焊的對象物之過熱的主要原因。(1)於真空中無法期待對象物的自然冷卻(從對象物往所所對流之周圍空氣之熱傳遞)，(2)一旦加熱與對象物接觸之載置台等緩衝部時，由於所蓄積的熱，即使在關閉加熱器後，亦藉由熱傳遞或熱輻射而持續加熱對象物，(3)於緩衝部與對象物之間至少局部地介置有真空而阻礙熱傳遞。於真空中，由於真空所造成之熱傳遞的降低(阻礙)，而造成緩衝部的 加熱狀態與對象物的加熱狀態之間產生差異。因此，即使在對象物被加熱至軟焊的目標溫度後，緩衝部有時仍會維持在過高的溫度。尤其為了縮短循環時間而急速加熱時，此現象變得顯著。該熱會藉由緩衝部與對象物之間的熱輻射以及通過兩者間的接觸部之熱傳遞所產生的傳熱，而被傳遞至對象物。由於該傳熱，有時會使對象物的溫度從適合於軟焊之目標溫度偏離(過熱)。
再者，本申請案發明者係發現到當真空破壞真空室內的真空時，於軟焊的對象物以及與對象物接觸之載置台等的緩衝部之間，有時對象物會因透過周圍空氣之熱傳遞的急速回復而過熱。此情形係起因於：首先於真空中在對象物與緩衝部之間的熱傳遞降低之狀態下，由於加熱緩衝部而使對象物的溫度與緩衝部的溫度之間產生較大溫度差。接著在對象物與緩衝部具有溫度差之狀態下，藉由進行真空破壞而使透過周圍空氣之熱傳遞回復。如此，對象物係藉由高溫的緩衝部而被急遽地加熱。由於該加熱而使對象物過熱。如此，在由真空所隔熱之狀態下蓄積於被加熱至高溫之緩衝部的熱，會因真空破壞而急遽地進入至對象物，而使對象物過熱。如此，當於真空中進行軟焊時，由於在緩衝部與對象物之間產生較大溫度差而引起對象物的過熱者，以往未被知曉。
另一方面，真空破壞係使從被加熱之對象物及緩衝部往對流之大氣等之周圍空氣的散熱(熱擴散)回復，而有助於對象物的冷卻。因此，若在不會因前述真空 破壞而導致對象物的過熱之條件的範圍內儘可能於早期階段進行真空破壞，則可防止對象物的過熱，並且於短時間內冷卻對象物。根據此等由本申請案發明者所得知之真空軟焊裝置中的重要發現，來構成本申請案之軟焊裝置。
軟焊裝置100係具備檢測出軟焊之對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))之對象物溫度感測器40。對象物溫度感測器40是由即使於真空中亦不會被真空所阻礙而能夠檢測出對象物1的溫度(熱輻射溫度)TD之輻射溫度計所設置。對象物溫度感測器40係檢測出構成軟焊的對象物1之電子零件2、基板3、焊錫接合部4中耐熱性最差之電子零件2的溫度TD並傳達至控制裝置50。當檢測出構成對象物1之複數個構成要素中耐熱性最差之電子零件2的溫度TD來進行溫度控制時，能夠最安全地防止對象物1的過熱。
本實施形態之對象物溫度感測器40係設置成：在被載置於載置運送台5a之複數個(6個)軟焊的對象物1中，僅檢測耐熱性最差之1個對象物1的溫度來進行熱處理的溫度控制。亦即，設置成：僅檢測耐熱性最差之1個對象物1(電子零件2)的溫度，來進行用以軟焊6個對象物1之軟焊裝置100整體的溫度控制。當如此設置時，可省略其他複數個(5個)耐熱性相對較佳之軟焊的對象物1(電子零件2)之溫度檢測。因此，可容易地設置軟焊裝置100。
軟焊裝置100係具備：根據對象物溫度感測 器40所檢測之對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))，調節由熱輻射加熱器20a所進行的加熱及由冷卻組件30a所進行的排熱(冷卻)以控制對象物1的溫度TD之控制裝置50。控制裝置50為可從外部進行編程而設置之控制電腦。
在此參考第3圖來說明控制裝置50。第3圖(A)係顯示控制裝置50所具有之各功能部之方塊圖，第3圖(B)係更詳細地顯示控制裝置50的控制部55所具有之各功能部之方塊圖。控制裝置50係以可統合地控制軟焊裝置100的動作之方式設置。控制裝置50具有：統合由控制裝置50所進行之控制及操作之控制部55、以及進行該資訊處理之中央運算裝置51。此外，控制裝置50具有分別操作軟焊裝置100的各動作部之複數個操作部(例如加熱器操作部52等)。
參考第3圖(B)來說明控制裝置50所具有之控制部55。控制部55具有：預先記憶用於軟焊裝置100的溫度控制之控制目標值之設定值記憶部55a。控制目標值係例如為第1控制目標溫度TT1、第2控制目標溫度TT2(參考第4圖(A))等之溫度目標值。於設定值記憶部55a中，亦預先記錄有用於軟焊裝置100之各動作部的操作之驅動設定值(例如既定驅動量、既定速度等)。設定值記憶部55a係典型而言由資訊記憶電路(記憶體)所設置。控制部55係隨時參考被預先記錄於設定值記憶部55a之控制目標值及驅動設定值。控制部55係將所參考之控制目標值設定作為控制部55所具有之對象物溫度控制部55c的控制目標值。 此外，控制部55係將所參考之驅動設定值，設定作為控制部55所具有之減壓操作部55b及真空破壞操作部55d的各個驅動設定值。
對象物溫度控制部55c係以實現所設定之控制目標值之方式，使用對象物溫度控制部55c所具有之緩衝溫度調節部55c-1及真空度調節部55c-2來進行軟焊裝置100之各動作部的調節。具體而言，緩衝溫度調節部55c-1係操作加熱器操作部52、冷卻器操作部53及冷卻劑供給裝置操作部59(分別參考第3圖(A))來進行調節。此外，真空度調節部55c-2係操作真空破壞裝置操作部57及真空泵操作部58(分別參考第3圖(A))來進行調節。
減壓操作部55b係以藉由所設定之驅動設定值來進行既定減壓操作之方式，操作真空破壞裝置操作部57及真空泵操作部58(分別參考第3圖(A))。此外，真空破壞操作部55d係以藉由所設定之驅動設定值來進行既定真空破壞操作之方式，操作真空破壞裝置操作部57。此外，控制部55係設置成：可將所設定之控制目標值以及軟焊裝置100的驅動操作及調節的記錄，預先記憶作為依據時間序列之控制/動作履程記錄。關於對象物溫度控制部55c所進行之溫度控制以及減壓操作部55b與真空破壞操作部55d所進行之減壓操作與真空破壞操作，將於之後詳述。
參考第3圖(A)來說明控制裝置50所具有之操作部。加熱器操作部52係以可對熱輻射加熱器20a進行 通電/停止通電、輸出調節之方式設置。冷卻器操作部53係以可變更調節用以驅動冷卻器30的冷卻組件30a(參考第1圖)之氣缸的驅動位置之方式設置。對象物溫度感測器操作部54係以使對象物溫度感測器40(參考第1圖)以既定取樣頻率，將對象物的溫度TD(參考第4圖(A))之檢測溫度資訊週期性地輸出至控制裝置50之方式來操作。
之後詳述之緩衝溫度感測器操作部56亦與對象物溫度感測器操作部54相同地，以可操作緩衝部溫度感測器60(參考第1圖)之方式設置。此外，真空破壞裝置操作部57係變更調節用以驅動閘閥70a(參考第2圖)之氣缸的驅動位置，並且進行之後詳述之作為氣體供給泵之氣體供給裝置70b(參考第1圖)的驅動(以及流量調節)及吸氣口13(參考第1圖)的開閉操作。此外，真空泵操作部58係進行真空泵80(參考第1圖)的驅動(以及排氣量調節)及排氣口14(參考第1圖)的開閉操作。此外，控制部55係以可使檢測出反應室內部的壓力之壓力計81(參考第1圖)，以既定取樣頻率將檢測壓力資訊輸出至控制部55之方式來操作。此外，冷卻劑供給裝置操作部59係除了冷卻劑供給泵(圖中未顯示)的驅動(以及流量調節)之外，亦以操作溫度計(圖中未顯示)來進行冷卻劑的溫度檢測之方式設置。
返回第1圖持續說明。本實施形態中，控制部55所具有之對象物溫度控制部55c(參考第3圖(B))，係以使熱輻射加熱器20a以一定的熱輻射輸出進行熱輻射之方式來調節。一定的熱輻射輸出是以透過載置運送台5a 被加熱之對象物1以預定的既定溫度上升率(溫度(℃)/時間(秒))來進行加熱之方式來設定。此時之對象物1的溫度上升率係以可藉由加熱後的冷卻來控制對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))之方式，因應載置運送台5a及對象物1的熱容、溫度控制的反應速度、誤差等之溫度控制的能力來設定。例如，對象物1的溫度上升率係以在可進行加熱後的溫度控制之範圍內成為最大的溫度上升率之方式來選擇。本實施形態中，控制部55所具有之對象物溫度控制部55c，係實質上導通/關閉熱輻射加熱器20a來調節。熱輻射加熱器20a係藉由加熱器操作部52(參考第3圖(A))所進行之加熱開始操作，以預先記錄於控制裝置50的設定值記憶部55a(參考第3圖(B))之既定熱輻射輸出，開始載置運送台5a(及對象物1)之加熱。
本實施形態中，熱輻射加熱器20a對載置運送台5a(及對象物1)所進行之加熱並未對反應室內部進行減壓，而是在大氣壓中進行。當在大氣壓中加熱載置運送台5a時，載置運送台5a與對象物1之間的熱傳遞不會受到真空所阻礙。由於熱傳遞以及熱傳導所需之導熱時間，熱傳遞之對象物1的溫度上升(提高)係在時間上僅比載置運送台5a的溫度上升稍慢(參考第4圖(A))。然而，當在大氣壓中進行加熱時，載置運送台5a與對象物1所到達之加熱溫度並不會產生較大差異，而可加熱至使兩者大致相等之第1控制目標溫度TT1(參考第4圖(A))。控制裝置50係在開始進行使用熱輻射加熱器20a之加熱之前，可預先以 氣密地密閉裝填有對象物1之真空室10之方式來操作。藉由控制部55所具有之真空破壞裝置操作部57(參考第3圖(A))來操作閘閥70a(參考第2圖)，即可密閉真空室10。此時，於隔熱性優異之密閉的反應室內部，可有效率地藉由熱輻射加熱器20a進行加熱。此外，由熱輻射加熱器20a所進行之大熱量的加熱，不會加熱真空室10的外部，所以具安全性。
控制部55所具有之對象物溫度控制部55c(參考第3圖(B))，係在對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))成為未達焊錫的熔融溫度(熔點)TM(參考第4圖(A))之既定第1控制目標溫度TT1(參考第4圖(A))時，暫時結束熱輻射加熱器20a的加熱。此係由於在焊錫熔融之前，藉由將反應室內部予以減壓並形成為真空，而可防止氧化膜形成於焊錫的表面之故。在焊錫熔融前將反應室內部減壓為真空，使焊錫於真空中熔融而使電子零件2與基板3之導通點由焊錫所浸潤時，導通點的軟焊不會受到氧化膜的阻礙。此時，可進行電導通性優異且機械性地穩固固著之優異的軟焊。控制裝置50係可將焊錫的熔融溫度(熔點)TM預先記錄於控制部55所具有之設定值記憶部55a(參考第3圖(B))。本實施形態中，在對象物1的檢測溫度TD成為比屬於焊錫的熔點TM之300度僅低20度之第1控制目標溫度TT1(攝氏280度)時，暫時結束加熱。
本實施形態中，在以熱輻射加熱器20a將對象物1加熱至第1加熱目標溫度TT1(參考第4圖(A))後，不 立刻將反應室內部予以減壓，而是將載置運送台5a及對象物1直接放置在大氣中，並設定等待均熱化涵蓋至整體之傳熱之傳熱待機時間(參考第4圖(A))。當如此設置時，在具有高熱傳遞的比率(熱傳遞率)之大氣中，可確保用以充分地進行從載置運送台5a至對象物1之有效率的熱傳遞之傳熱時間。因此，可有效率地使載置運送台5a與對象物1整體的溫度相等並成為均一的第1目標溫度TT1。如此，可在載置運送台5a與對象物1整體充分地均熱化之狀態下將反應室內部減壓。
在此，如前述般，在將反應室內部減壓並形成為真空時，由於從對象物1及載置運送台5a對周圍空氣之熱擴散(自然冷卻)被阻斷，所以對象物1有過熱之可能性。因此，控制裝置50係在將反應室內部減壓之前，藉由對象物溫度控制部55c-1(參考第3圖(B))來調節由冷卻組件30a所進行之排熱(冷卻)以開始進行對象物1的溫度控制。由冷卻組件30a所進行之排熱(冷卻)的調節，係變更來自載置運送台5a之每單位時間的排熱量(冷卻熱量)。控制裝置50係在藉由排熱(冷卻)調節來開始進行對象物1的溫度控制後，藉由減壓操作部55b(參考第3圖(B))驅動真空泵80以將反應室內部減壓。藉由以真空泵80進行排氣，反應室內部係減壓至未達100Pa的中度真空。
在由熱輻射加熱器20a等的加熱器20所進行之加熱中，即使在加熱器20停止通電加熱後，亦藉由被加熱至高溫之加熱器20的電熱線等之發熱部所產生的餘 熱而持續加熱對象物1及載置運送台5a。換言之，即使在結束(關閉)對加熱器20的通電後，加熱亦未結束。此外，此時無法期待從真空中被加熱之對象物1及載置運送台5a往周圍空氣中之擴散。因此，於真空中進行軟焊之真空軟焊裝置的溫度控制中，與先前在大氣中或還原氣體周圍空氣中所進行之軟焊裝置(例如參考專利文獻1的請求項1)的溫度控制相比，乃具有對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))超過控制目標溫度TT2(參考第4圖(A))而被加熱之偏離傾向。對象物1的加熱偏離係可能對對象物1造成熱破壞，並且會引發相對應之冷卻時間的增大。
在先前之檢測載置台的溫度來進行溫度控制之軟焊裝置(例如參考專利文獻1的請求項1及請求項7)中，無法於真空中確實地進行對象物的溫度控制。在先前的軟焊裝置中，係設置成避免在可能導致對象物的過熱之真空中，而是在還原氣體周圍空氣中或大氣中進行軟焊。當使用如此之先前的軟焊裝置於真空中進行軟焊時，伴隨著反應室內的減壓所產生之載置台與對象物之間之熱傳遞(熱傳遞的比率(熱傳遞率))的變動，並未在控制範圍而不受管理。因此，當使用先前的軟焊裝置於真空中進行軟焊時，必須彌補控制的不完全並且防止對象物的加熱偏離。因此，必須抑制加熱器的加熱量並將對象物的溫度上升率(溫度(℃)/時間(秒))抑制為較低。此外，必須在對象物的溫度比焊錫的熔點充分地上升前之較早階段，結束加熱器的加熱，並藉由加熱器的餘熱，耗費較多時間來加熱對 象物。再者，雖可將對象物確實地加熱至軟焊所需之加熱的目標溫度，但並不能夠如此進行。如此，當使用先前的軟焊裝置於真空中進行軟焊時，需耗費較長的循環時間。此外，由於該溫度控制的不完全，可能對對象物造成熱破壞。再者，相反地，有時會產生加熱不足而無進行充分的軟焊。
相對於此，本申請案之軟焊裝置100中，係以根據軟焊之對象物1的檢測溫度TD(參考第4圖(A))來進行真空中之加熱及排熱(冷卻)的調節之方式設置。因此，可將載置運送台5a與對象物1之間之熱傳遞(熱傳遞的比率(熱傳遞率))的變動，納入於對象物1的溫度控制並予以管理。詳細而言，可將載置運送台5a與基板3之間之熱傳遞、基板3與焊錫接合部4之間之熱傳遞及焊錫接合部4與電子零件2之間之熱傳遞的變動，全部納入於控制並予以管理。此外，在藉由冷卻組件30a將載置運送台5a的熱予以排熱(冷卻)時，可將載置運送台5a與冷卻組件30a之間之熱傳遞的變動納入於控制並予以管理。因此，於真空中進行軟焊時，可確實地進行溫度控制。藉由如此地設置，可將對象物1於真空中確實地加熱至加熱目標溫度TT2(參考第4圖(A))來進行軟焊。此外，不會使對象物1的溫度TD偏離加熱目標溫度TT2而對對象物1造成熱破壞。此外，可在較短的循環時間內有效率地進行軟焊。
本實施形態之軟焊裝置100中，載置運送台5a係藉由熱輻射加熱器20a的餘熱而被加熱。載置運送台 5a係與對象物1相同，於反應室內部的真空中，往周圍空氣之熱擴散會被阻斷。因此，載置運送台5a的溫度TB(參考第4圖(A))係在將反應室內部減壓至真空後急速上升。亦即，載置運送台5a係取代對象物1被加熱至高溫。然而，載置運送台5a與耐熱性差的對象物1不同，即使被加熱至高溫，亦不會造成熱破壞。
此外，如前述般，載置運送台5a的熱係藉由冷卻組件30a被排熱(冷卻)。因此，超過載置運送台5a應予熱傳遞至對象物1之熱量的多餘熱量係在被熱傳遞至對象物1之前被冷卻組件30a所奪取。所以，載置運送台5a的溫度TB(參考第4圖(A))係在急速上升後轉為下降，使得與對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))之溫度差縮小。另一方面，對象物1的溫度TD係藉由冷卻組件30a的排熱(冷卻)調節，可確實地控制在既定目標溫度TT2(參考第4圖(A))。載置運送台5a的熱容係設置成可發揮作為該緩衝部的功能之熱容的大小。
控制裝置50所具有之控制部55的對象物溫度控制部55c(參考第3圖(B))，係驅動冷卻組件30a來進行對象物1的溫度控制。對象物溫度控制部55c係以使對象物溫度感測器40所檢測出之對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))成為既定控制目標溫度TT2(參考第4圖(A))之方式，進行PID控制(比例積分微分控制)。本實施形態中所例示之焊錫的熔融溫度(熔點)TM(參考第4圖(A))為攝氏300度，既定控制目標溫度TT2為稍微高於熔融溫度TM之 攝氏325度。對象物溫度控制部55c所具有之緩衝溫度調節部55c-1(參考第3圖(B))，係以實現該控制目標溫度TT2之方式，透過冷卻器操作部53(參考第3圖(A))來操作冷卻組件30a以調節載置運送台5a的排熱(冷卻)。如前述般，本實施形態中，對象物1的溫度控制係藉由調節載置運送台5a與冷卻組件30a之接觸時間來進行。
控制裝置50的控制部55(參考第3圖(B))，當對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))到達既定控制目標溫度TT2(參考第4圖(A))後，以儘可能地迅速地冷卻對象物1者為目標。此時，可依循由控制裝置50所具有之設定值記憶部55a(參考第3圖(B))所記錄之控制目標溫度資訊，將新的既定第3控制目標溫度TT3(圖中未顯示)例如變更為室溫的攝氏24度。為了迅速地冷卻對象物1，除了冷卻組件30a的冷卻之外，較佳係迅速地真空破壞反應室內並回復從對象物1對環境之熱擴散，以藉由自然冷卻(周圍空氣)來進行冷卻。然而，如前述般，當載置運送台5a的溫度TB(參考第4圖(A))與對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))之間存在溫度差時，可能因真空破壞而使對象物1過熱。
本實施形態中，軟焊裝置100更具備用以檢測出載置運送台5a的溫度TB(參考第4圖(A))之緩衝部溫度感測器60。緩衝部溫度感測器60是由即使於真空中亦不會被真空所阻礙而能夠檢測出載置運送台5a的溫度(熱輻射溫度)TB之輻射溫度計所設置。緩衝部溫度感測器60係檢測出位於載置運送台5a的中央之既定某一處的熱輻 射溫度TB並傳遞至控制裝置50。由於載置運送台5a的溫度TB達到均熱化，典型而言，緩衝部溫度感測器60只需檢測出載置運送台5a之任意某一處的溫度TB即可。
軟焊裝置100係為了防止對象物1的過熱，而考量到耐熱性差的對象物1(電子零件2)所能容許之熱的流入量來進行真空破壞B(參考第4圖(A))。此時，可預先設定能夠進行真空破壞B之載置運送台5a與對象物1的最大溫度差TO(參考第4圖(A))。控制裝置50係可將既定溫度差TO作為用以進行真空破壞B之條件預先記載在其控制部55所具有之設定值記憶部55a(參考第3圖(B))。因此，控制裝置50係以在對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))到達既定控制目標溫度TT2(參考第4圖(A))後，且載置運送台5a與對象物1的溫度差成為既定溫度差TO以下之僅早時間點進行真空破壞B之方式來控制。
為了真空破壞B(參考第4圖(A))反應室內部，控制裝置50所具有之真空破壞裝置操作部57(參考第3圖(A))係依據真空破壞操作部55d(參考第3圖(B))的指令，操作作為真空破壞裝置70的閘閥70a(參考第2圖)使其開放。藉此可使反應室內部的壓力急速地回復至大氣壓。當載置運送台5a與對象物1的溫度差成為既定溫度差TO(參考第4圖(A))以下時，伴隨著真空破壞B所產生之對象物1的溫度上升，為容許範圍內的些許溫度上升(參考第4圖(A))，不會對對象物1造成熱破壞。此外，載置運送台5a與對象物1的溫度差係如之後詳述般，亦可藉由採用了 真空破壞裝置70之反饋控制的真空破壞操作來緩慢地消除。亦可設置專用的真空破壞閥(圖中未顯示)來取代閘閥70a。此時，可一邊仔細地調節真空度一邊進行真空破壞B。閘閥70a的開閉亦在進行真空破壞B後，可更容易地進行。
再者，反應室內部的真空破壞B(參考第4圖(A))，係設為在對象物溫度感測器40所檢測出之對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))成為焊錫的熔融溫度TM(參考第4圖(A))以上之條件下進行。如此設置時，可在大氣壓下使熔融的焊錫固化。當如此設置時，即使於焊錫接合部4內產生隙縫(空隙)，亦可對熔融狀態的焊錫施加大氣壓而將隙縫壓潰，所以不會在焊錫接合部4內實質上殘存隙縫之狀態下使焊錫固化。可將焊錫壓潰至至少不會對軟焊的品質造成影響之大小(體積)。因此，可進行機械性地穩固地固著且電導通性優異之可靠度高的軟焊。
如本實施形態般，當於真空中將焊錫加熱至熔融溫度(熔點)TM(參考第4圖(A))以上時，與在還原氣體周圍空氣中或大氣中將焊錫加熱至熔融溫度(熔點)以上之先前的軟焊裝置(例如參考專利文獻1的請求項1)相比，於焊錫接合部4內不易產生隙縫。此外，即使在電子零件2或基板3與焊錫接合部4之間之接觸面等的焊錫接合部4內產生隙縫，由於隙縫內部的壓力為真空，藉由在焊錫固化之前使反應室內部回復至大氣壓，而可使隙縫收縮而壓潰。在由本實施形態之軟焊裝置100所進行之軟焊 中，於焊錫接合部4內所產生之隙縫係隨著反應室內部回復至大氣壓，該體積會收縮。
此外，於先前的軟焊裝置中，有時會因在大氣壓中熔融焊錫後將反應室內部減壓而使大氣壓中所產生之隙縫於真空中膨脹而破裂。再者，於先前的軟焊裝置中，當隙縫膨脹而破裂時，有時會使焊錫飛散。焊錫的飛散可能導致軟焊製品之品質的大幅降低。相對於此，本實施形態之軟焊裝置100，由於在真空中使焊錫熔融，所以不會如先前的軟焊裝置般隙縫於真空中膨脹而破裂，可抑制焊錫的飛散而進行優異的軟焊。
當進行真空破壞B(參考第4圖(A))時，可使對象物1自然冷卻，所以使對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))會急速地降低。控制裝置50所具有之真空破壞操作部55d(參考第3圖(B))，典型而言為驅動閘閥70a(參考第2圖)來進行真空破壞B。具體而言，位於閉鎖位置之閘閥70a係被滑動驅動至可從反應室內部運出軟焊後的對象物1之閘閥70a的開放位置。由真空破壞操作部55d所操作之真空破壞裝置操作部57(參考第3圖(A))，典型而言為以該最大移動速度儘早地將閘閥70a驅動至開放位置而操作。
另一方面，真空破壞操作部55d(參考第3圖(B))亦能夠以控制對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))之方式進行真空破壞B(參考第4圖(A))。真空破壞操作部55d係根據對象物溫度感測器40所檢測出之對象物1的溫度 TD，對作為真空破壞裝置70的閘閥70a(參考第2圖)進行開閉調節而藉此進行對象物1的溫度控制。當開放閘閥70a而使反應室內部的壓力回復時，可使從載置運送台5a往對象物1之透過周圍空氣之熱傳遞(熱傳遞的比率(熱傳遞率))回復。此時，對象物1的溫度TD之上升率(溫度(℃)/時間(秒))會隨時間經過而增大，且對象物1的溫度TD係加速性地上升。相反地，當再次關閉閘閥70a時，反應室內部的壓力之回復會中斷，透過周圍空氣之熱傳遞(熱傳遞的比率(熱傳遞率))的回復亦會中斷。如此，對象物1的溫度TD之上升率的增大會中斷。此時，對象物1的溫度TD之上升係變緩。
再者，控制裝置50係可將驅動真空泵80所進行之減壓操作，與真空破壞操作組合而進行真空破壞B(參考第4圖(A))。在控制裝置50所具有之控制部55的對象物溫度控制部55c內所設置之真空度調節部55c-2(參考第3圖(B))係於進行真空破壞B時，可藉由驅動真空泵80而將反應室內部予以減壓。此時，控制裝置50係根據對象物溫度感測器40所檢測出之對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))，調節真空泵80的驅動及停止(停機)來控制對象物1的溫度TD。當將反應室內部的壓力予以減壓時，從載置運送台5a往對象物1之透過周圍空氣之熱傳遞會被阻斷。因此，對象物1的溫度TD之上升會停止。
如此，控制裝置50係藉由組合調節閘閥70a(參考第2圖)與真空泵80而可調節真空破壞B(參考第4圖 (A))時之反應室內部的壓力回復。藉此可增減地調節從載置運送台5a往對象物1之透過周圍空氣之熱傳遞(熱傳遞的比率(熱傳遞率))，而可控制對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))。因此可防止對象物1的過熱。實際上，為了調節反應室內部的壓力回復，較佳係使用前述專用的真空破壞閥。此時之真空破壞閥，典型而言為球閥或針閥。
同樣地，可藉由調節反應室內部的壓力回復，而控制成使載置運送台5a的溫度TB(參考第4圖(A))與對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))的溫度差成為既定溫度差TO(參考第4圖(A))以下。如前述般，真空破壞B(參考第4圖(A))係在兩者的溫度差成為既定溫度差TO以下時進行。當兩者的溫度差超過既定溫度差TO時，係使真空破壞B持續等待至進行熱傳遞而成為既定溫度差TO以下為止。此時，可一邊防止對象物1的過熱，一邊以從載置運送台5a往對象物1之最大熱流量(傳熱量/時間(秒))進行熱傳遞來調節壓力回復，並控制成使兩者的溫度差成為既定溫度差TO以下。當如此設置時，可有效率地消除兩者的溫度差，並儘早地整備用以進行真空破壞B之條件。如此，可儘早地進行真空破壞B而有效率地冷卻對象物1，所以可縮短軟焊的循環時間。
軟焊裝置100更可具備作為其他真空破壞裝置70之氣體供給裝置70b。氣體供給裝置70b係連接於真空室10的吸氣口13，並且可將甲酸氣等還原氣體或氮氣、氬氣等惰性氣體、或是大氣供給至反應室內部之氣體 供給泵。藉由驅動氣體供給裝置70b並進行流量調節，並將氮氣等惰性氣體或是大氣等供給至反應室內部而進行真空破壞B(參考第4圖(A))，藉以取代開閉驅動前述閘閥70a(參考第2圖)。或者是可與閘閥70a一同驅動調節氣體供給裝置70b，而更能夠更有效率地進行真空破壞B。
本實施形態中，氣體供給裝置70b係在藉由閘閥70a(參考第2圖)關閉反應室內部後，依循由控制裝置50所具有之控制部55的對象物溫度控制部55c內所設置之真空度調節部55c-2(參考第3圖(B))所進行的控制，將氮氣供給至反應室內部以調節反應室內部的壓力(真空度)而設置。當如此設置時，可藉由組合由氣體供給裝置70b所進行之氮氣的供給以及由真空泵80所進行之反應室內部的排氣並予以調節，可自如地調節反應室內部的壓力。此時，可在使真空室10密閉之狀態下，不受閘閥70a的影響而自如地調節反應室內部的壓力。如此，藉由組合真空破壞裝置70及真空泵80並進行調節，可自如地調節由真空破壞B(參考第4圖(A))所進行之壓力回復。此外，藉由調節反應室內部的真空度，可適當地控制對象物的溫度或對象物與緩衝部之溫度差。
參考第2圖來進一步說明本實施形態之軟焊裝置100。第2圖為部分地切斷軟焊裝置100的真空室10並從側面觀看之局部剖面圖。第2圖係以顯示出軟焊裝置100所具備之閘閥70a相對於真空室10的配置者為目的之圖，除此之外的構成要素係為了容易理解而被省略顯 示。閘閥70a係如前述般，以剖切要軟焊之對象物1的運送產線之方式設置在真空室10的一對區隔壁。運送對象物1之運送產線是包含：於真空室10的外部形成運送產線之複數個外部運送輥16、以及形成前述反應室內部的運送產線之複數個運送輥11(參考第1圖)。閘閥70a係通過該運送產線將要軟焊的對象物1送入於反應室內部，並且在從反應室內部送出軟焊後的對象物1時開放。此時，閘閥70a係從圖示之閘閥70a的閉鎖位置，朝軟焊裝置100的垂直上方滑動地開放。此外，當閘閥70a位於閉鎖位置時，如前述般，閘閥70a係可將反應室內部予以密閉。
參考第4圖來進一步說明本實施形態之軟焊裝置100所進行之軟焊的熱處理控制。第4圖係顯示軟焊裝置100所進行之熱處理控制的例子之曲線圖。第4圖(A)顯示在將緩衝部加熱至第1加熱目標溫度TT1後，設置均熱化用之傳熱待機時間時之溫度控制的例子，第4圖(B)顯示未設置傳熱待機時間時之溫度控制的例子。橫軸係顯示時間經過(秒單位)，左側的縱軸係顯示攝氏溫度，右側的縱軸係顯示反應室內部的壓力(Pa)。由對象物溫度感測器40(參考第1圖)所檢測之對象物1(參考第1圖)的溫度TD係以粗實線表示，而由緩衝部溫度感測器60(參考第1圖)所檢測之載置運送台5a(參考第1圖)的溫度TB係以粗虛線表示。例示之對象物1之軟焊的既定控制目標溫度TT2為攝氏325度，本實施形態之焊錫的熔融溫度(熔點)TM為攝氏300度。
參考第4圖(A)，依據時間經過來說明軟焊裝置100之溫度控制的例子。圖示的例子中，從經過時間約30秒開始，開始進行由熱輻射加熱器20a(參考第1圖)對載置運送台5a(參考第1圖)所實施之加熱。如前述般，於加熱中，於載置運送台5a之溫度TB的上升與對象物1(參考第1圖)之溫度TD的上升之間會產生若干的時間差。然而，至加熱結束之經過時間約70秒為止之約40秒間，對象物1係以較高的溫度上升率(溫度(℃)/時間(秒))，被通電加熱至比本實施形態之焊錫的熔融溫度(熔點)TM之攝氏300度稍低之第1控制目標溫度TT1(攝氏280度)。本實施形態中，從到達第1控制目標溫度TT1後之經過時間約70秒開始至約100秒為止，如前述般，係設定用以使熱輻射加熱器20a所進行之加熱能夠熱傳遞及熱傳導至整體並達到均熱化之傳熱待機時間。
到達第1控制目標溫度TT1後，如前述般，係開始進行由冷卻組件30a(參考第1圖)所進行之載置運送台5(參考第1圖)的熱之排熱(冷卻)調節，並將反應室內部予以減壓而使反應室內部成為約100Pa的中度真空。藉由使反應室內部成為真空，可阻斷載置運送台5a與對象物1(參考第1圖)之間的熱傳遞，而使兩者的溫度產生溫度差。由於熱傳遞的阻斷或惡化，使對象物1的溫度不易上升。為了縮短循環時間，較佳係透過載置運送台5a進一步加熱對象物1。因此，本實施形態中，係再次對熱輻射加熱器20a(參考第1圖)通電而持續加熱。通電加熱係可因應對象 物1的溫度控制要求而適當地調節為導通/關閉。此時，與僅藉由通電加熱結束後之熱輻射加熱器20a的餘熱來加熱時相比，更可縮短循環時間。因此，載置運送台5a的溫度TB係乖離於對象物1的溫度TD而急速上升。軟焊裝置100中，並不會如先前的裝置般，受限於須將載置運送台5a的溫度TB控制為對象物1的加熱目標溫度TT2以下。雖然載置運送台5a的溫度TB係超過加熱目標溫度TT2而上升，但控制裝置50(參考第1圖)係根據對象物溫度感測器40(參考第1圖)所檢測之對象物1的溫度TD而持續進行有效率的適當控制。因此，控制裝置50不會偏離於對象物1的溫度TD，而可在比先前裝置更短的時間內，有效率且正確地設定既定控制目標溫度TT2的攝氏325度。
控制裝置50(參考第1圖)，當對象物1(參考第1圖)的溫度TD到達既定目標溫度TT2後，算出對象物溫度感測器40及緩衝部溫度感測器60(參考第1圖)所檢測之對象物1的溫度TD與載置運送台5a(參考第1圖)的溫度TB之溫度差。當所算出之溫度差為以不會因真空破壞B而對對象物1造成熱破壞所設定之既定溫度差TO以下的溫度差時，控制裝置50係操作閘閥70a(參考第2圖)來進行真空破壞B。當溫度差超過既定溫度差TO時，藉由操作真空破壞裝置70(閘閥70a(參考第2圖)及/或氣體供給裝置70b(參考第1圖))，可迅速地調節並消除載置運送台5a的溫度TB與對象物1的溫度TD之間的溫度差。此外，在載置運送台5a的溫度TB與對象物1的溫度TD之間的溫度差成為既定 溫度差TO以下後，在對象物1的溫度TD成為焊錫的熔融溫度(熔點)TM以上之期間，操作真空破壞裝置70而將反應室內部的壓力回復至大氣壓。
伴隨著真空破壞B之對象物1(參考第1圖)之溫度TD的上升係如圖示般，控制為僅有些許的溫度上升。在真空破壞B後，藉由大氣使自然冷卻回復，所以對象物1的溫度TD與載置運送台5a(參考第1圖)的溫度TB係急速地降低。此時，藉由冷卻組件30a(參考第1圖)一同被冷卻之載置運送台5a之溫度TB的降低，係相對於對象物1之溫度TD的降低，以若干的時間差先進行。
如以上所述，藉由控制軟焊裝置100而在不會對對象物1(參考第1圖)造成熱破壞之情形下，可將對象物1確實地加熱至既定加熱目標溫度TT2以進行軟焊，並且可縮短軟焊的循環時間，而能夠進行優異的軟焊。當藉由本實施形態之軟焊裝置100來進行軟焊時，與使用先前的軟焊裝置(例如參考專利文獻1的請求項1)來進行軟焊時相比，可達成約40秒以上之循環時間的縮短。
本實施形態之軟焊裝置100中，係說明同時對複數個(6個)對象物1進行熱處理以進行軟焊之情形，但在其他實施形態中，亦可藉由軟焊裝置100僅對一個軟焊的對象物1進行熱處理以進行軟焊。此時不需考量其他對象物1的熱處理狀態，即可進行專門適合於僅有1個軟焊的對象物1的軟焊之熱處理(溫度控制)。
此外，本實施形態中，係說明藉由一個對 象物溫度感測器40來檢測出複數個(6個)對象物1中之耐過熱性最差之對象物1的溫度TD來進行軟焊，但在其他實施形態中，亦可藉由複數個對象物溫度感測器40來檢測出進行熱處理之複數個對象物1的溫度TD全部，並將所檢測出之對象物1的溫度TD全部反映在軟焊裝置100的溫度控制。此時可更嚴謹地進行全部對象物1的溫度控制。
此外，本實施形態中，係說明對象物溫度感測器40及緩衝部溫度感測器60是由溫度檢測不會被真空所阻礙之輻射溫度計所設置，但在其他實施形態中，亦可藉由分別接觸於對象物1及載置運送台5a以進行溫度檢測之接觸溫度計來設置溫度感測器。接觸溫度計例如可使用熱電偶。此時，可將熱電偶埋入於載置運送台5a中來檢測載置運送台5a的溫度TB而設置。此時，不會受到反應室內部之熱輻射的反射所阻礙，可更容易地進行溫度檢測。此外，由於熱電偶具有更簡易的機械構造，所以更容易地設置軟焊裝置100。
此外，本實施形態中，係說明對象物溫度感測器40檢測出構成對象物1之電子零件2的溫度TD之情形，但在其他實施形態中，對象物溫度感測器40亦可設置成檢測出構成對象物1之基板3的溫度TD。此時，亦可將構成軟焊的對象物1之基板3與載置運送台5a之間之熱傳遞(熱傳遞的比率(熱傳遞率))的變動納入於控制中，即使於真空中，亦可適當地進行軟焊的溫度控制。
此外，係說明本實施形態之熱輻射加熱器 20a由鹵素加熱器所設置，但在其他實施形態中，但亦可將熱輻射加熱器20a設置成將碳纖維絲封入於惰性氣體中之碳加熱器。此時，可輻射出更多量之接近於水的吸收光譜峰值(波長約3μm)之波長約2μm至約4μm之波長區域的紅外線。因此，當對象物1含有水分時(半導體封裝等之電子零件及基板通常具有若干的吸濕性)，設置成碳加熱器之熱輻射加熱器20a係可透過對象物1所含有的水分適當地加熱對象物1，而能夠有效率地加熱對象物1。此外，在另外的實施形態中，亦可將熱輻射加熱器20a設置成鎳鉻合金絲封入於空氣中之鎳鉻合金線加熱器。此時更可容易地設置熱輻射加熱器20a。
此外，係說明本實施形態之熱輻射加熱器20a被設置為棒形狀者，但在其他實施形態中，熱輻射加熱器20a亦可配合對象物1之焊錫接合部4的形狀及配置而設置為圓弧形狀、球形狀等任意形狀。
此外，本實施形態中，係說明軟焊裝置100在對象物1的溫度TD被加熱至未達焊錫的熔融溫度(熔點)TM之既定第1控制目標溫度TT1時，將反應室內部減壓而構成為真空者，但在其他實施形態中，在因氧化膜形成於接合對象物1的導通點之焊錫表面上而對軟焊的品質(機械固著強度及電導通性等)實質上的影響不會達有害程度的範圍內，亦可在將對象物1的溫度TD加熱至焊錫的熔融溫度(熔點)TM以上之溫度後，將反應室內部減壓而構成為真空者。此時可於大氣中進一步增加加熱對象物1之時 間，所以更能夠有效率地加熱對象物1。
此外，本實施形態之軟焊裝置100的溫度控制中，係說明在由熱輻射加熱器20a進行第1加熱目標溫度TT1的加熱結束後，設定用以使對象物1整體的溫度達到均熱化之傳熱待機時間者，但如第4圖(B)所示，軟焊裝置100亦可不設定傳熱待機時間而進行溫度控制。此時，從加熱開始初始，可將第2加熱目標溫度TT2作為控制目標溫度來進行加熱，此外，可節省傳熱待機時間，所以更可縮短軟焊的循環時間。
此外，本實施形態中，係說明在由熱輻射加熱器20a進行之至第1加熱目標溫度TT1之加熱結束後，將反應室內部減壓而構成為真空，但在其他實施形態中，亦可在熱輻射加熱器20a的加熱開始前或與加熱開始的同時，將反應室內部減壓以進行軟焊。此時，由於可同時進行減壓操作及加熱操作，所以可縮短軟焊的循環時間。
例如，第4圖(B)所示之實施形態中，係設置成在熱輻射加熱器的加熱開始前將反應室內部予以減壓。由於從加熱開始的初始，於真空中進行加熱，所以在載置運送台的溫度TB與對象物的溫度TD之間，可觀看到溫度從加熱開始的初始產生乖離。然而，如前述般，由於未設定傳熱待機時間且未使減壓操作待機，所以更可縮短軟焊的循環時間。此實施形態中，係設置成在載置運送台的溫度TB與對象物的溫度TD一致時進行真空破壞B。此時，亦可說是在既定溫度差TO的範圍內進行真空破壞B。 此時，真空破壞B後之對象物1之溫度TD的上升被抑制地更小，而幾乎不產生對象物1之溫度TD的上升。亦即，當如此設置時，可在不使對象物1的溫度TD上升下進行真空破壞B。
此外，係說明本實施形態之軟焊裝置100具備1個真空室10，且熱輻射加熱器20a與冷卻器30設置在同一真空室10內者，但在其他實施形態中，軟焊裝置亦可具備複數個真空室10，且將熱輻射加熱器20a與冷卻器30設置在不同之真空室10內。此時可防止由熱輻射加熱器20a所進行的加熱與由冷卻器30所進行的排熱(冷卻)之相互干涉，所以可有效率地進行加熱及排熱(冷卻)。
此外，係說明本實施形態之冷卻組件30a係設置為梳齒形狀者，但在其他實施形態中，冷卻組件30a係在藉由鄰接設置於熱輻射加熱器20a而能夠有效率地冷卻載置運送台5a之範圍內，可設置為對應於熱輻射加熱器20a的形狀之適當形狀而設置為多樣化形狀。
此外，本實施形態中，係說明在將對象物1載置於載置運送台5a之狀態下進行軟焊，但在其他實施形態中，可更具備：藉由適當的力將被載置於載置運送台5a之對象物1往載置運送台5a按壓之按壓構件。此時，藉由將對象物1按壓於載置運送台5a，可使兩者的接觸狀態(及熱傳遞)設為更良好者。因此可進一步提升軟焊裝置的軟焊效率而縮短循環時間。
此外，係說明本實施形態之冷卻組件30a 藉由驅動裝置30b以相對於載置運送台5a接近及分離之方式驅動來進行冷卻者，但在其他實施形態中，亦能夠以使載置對象物1之載置運送台5a相對於固定地設置之冷卻組件30a接近及分離之方式驅動來進行冷卻。只要以使載置運送台5a與冷卻組件30a相對地接近及分離之方式設置即可。
此外，在本實施形態中，係說明在冷卻對象物1時，藉由冷卻組件30a的梳齒，使載置運送台5a與熱輻射加熱器20a分離為既定間隔並遮蔽熱輻射的擴散，使由熱輻射加熱器20a對載置運送台5a所進行之加熱的效率降低，藉此提高載置運送台5a及對象物1的冷卻效率，但在其他實施形態中，亦可藉由調節冷卻組件30a的驅動量來變更從載置運送台5a之排熱效率(冷卻效率)而控制對象物1的溫度。此時，可變更從作為緩衝部的載置運送台5a之排熱效率(冷卻效率)而控制對象物1的溫度。
此外，在本實施形態中，係說明被設置作為緩衝部之載置運送台5a的熱容，典型而言成為比對象物1的熱容更大之熱容，但緩衝部只要介置於對象物1(尤其是電子零件2)與熱輻射加熱器20a(或冷卻組件30a)之間，並將由熱輻射加熱器20a(或冷卻組件30a)所進行的加熱(或冷卻)予以熱緩衝即可，在其他實施形態中，在可將由熱輻射加熱器20a(或冷卻組件30a)所進行的加熱(或冷卻)予以熱緩衝之範圍內，載置運送台5a的熱容亦可為與對象物1的熱容相同或是其以下之熱容。
此外，本實施形態中，係說明由熱輻射加熱器20a所進行的加熱是設為以既定熱輻射輸出進行熱輻射，且進行導通/關閉調節以進行對象物1的溫度控制者，但在其他實施形態中，由熱輻射加熱器20a所進行的加熱亦可設為一同調節熱輻射輸出及通電/通電結束兩者，並且設為與冷卻器30相同地根據對象物1的溫度TD進行PID控制。此時，亦可組合由熱輻射加熱器20a所進行的加熱調節以及由冷卻器30所進行的排熱調節(冷卻調節)，而確實地控制對象物1的溫度。
此外，係說明本實施形態之調節由冷卻組件30a所進行的排熱(冷卻)而進行之對象物1的溫度控制，為依據比例積分微分控制(PID控制)來進行，但在其他實施形態中，可依據更單純之比例控制、比例微分控制或比例積分控制中之任一種來進行冷卻的溫度控制。此時更可容易地設置軟焊裝置100。
此外，本實施形態中，係說明軟焊裝置100除了具備閘閥70a之外更具備氣體供給裝置70b來作為真空破壞裝置70，但在其他實施形態中，亦可僅具備閘閥70a作為真空破壞裝置，而不具備氣體供給裝置70b。此時，由於可藉由閘閥70a來進行真空破壞B，所以更可容易地設置軟焊裝置100。
此外，本實施形態中，係以例示本申請案之加熱接合裝置者為目的來說明對對象物1進行軟焊之軟焊裝置100，但本申請案之加熱接合裝置所進行的加熱接 合並不限於軟焊，如前述般，可廣泛地進行將接合材料予以加熱及冷卻以接合對象物(工件)之加熱接合。因此，本實施形態之軟焊裝置100等之加熱接合裝置，係可設置為用以進行例如使用金屬接合材料之硬焊，使用樹脂接合材料或玻璃接合材料之熔著、黏著、熔接等。
就使用金屬接合材料之硬焊的例子而言，除了使用鉛、錫、銻、鎘或鋅等之合金的軟焊材料之所謂的軟焊之外，亦可列舉出使用銀、黃銅、鋁合金、磷銅、鎳或金等之合金的硬焊材料之硬焊。此外，就使用樹脂接合材料之加熱接合的例子而言，可列舉出具有導電性或絕緣性之熱塑性樹脂之加熱接合。樹脂接合材料，亦可使用如熱硬化性樹脂般之加熱至既定溫度而固化者。再者，亦可使用調配有導電性材料之低熔點玻璃等的玻璃接合材料。此等加熱接合中的任一種，以避免形成阻礙該接合之氧化膜等為目的，較佳係於真空中進行加熱接合。
參考第5圖，說明本發明第2實施形態之作為加熱接合裝置的軟焊裝置。本實施形態之軟焊裝置係與第1實施形態之軟焊裝置100相比較，僅有載置軟焊的對象物1之載置運送台5c與冷卻組件30a的一部分構成有所不同。因此，在顯示本實施形態之軟焊裝置之第5圖中，僅放大顯示與前述軟焊裝置100不同之部分，其他部分則為了容易理解而省略圖示。第5圖(A)為對應於顯示軟焊裝置的加熱狀態之第1圖(A)之圖，第5圖(B)為對應於顯示排熱狀態(冷卻狀態)之第1圖(B)之圖。
首先說明本實施形態之軟焊裝置所具備之載置運送台5c。載置運送台5c與前述軟焊裝置100的載置運送台5a(參考第1圖)不同之處，在於在載置運送台5c設置有開口窗(孔)6之處。因此，本實施形態之軟焊裝置中，熱輻射加熱器20a係通過開口窗6加熱基板3而設置。此外，冷卻組件30a之冷卻板的一部分係設置成與基板3接觸並將基板3的熱予以排熱。此外，緩衝部溫度感測器60(參考第1圖)係設置成檢測出作為緩衝部之基板3的溫度TB(參考第4圖(A))。
本實施形態中，基板3(及焊錫接合部4)係相對於電子零件2乃具有緩衝部的功能。基板3(及焊錫接合部4)係介置於耐熱性差且容易產生熱變形之電子零件2與熱輻射加熱器20a之間，以防止電子零件2的過熱。此外，冷卻組件30a係接近及分離於基板3以調節從基板3之排熱(冷卻)。此外，基板3係於時間上及空間上使由熱輻射加熱器20a及冷卻組件30a所進行之加熱及冷卻達到均熱化並傳熱至電子零件2，藉此防止電子零件2的熱變形並有效率地進行軟焊。基板3的熱容雖較前述載置運送台5a(參考第1圖)之熱容小，但與電子零件2相比則充分地大。
如此，本實施形態中，軟焊的對象物1之電子零件2係被載置於作為緩衝部之基板3(及焊錫接合部4)的上方，且位於透過基板3與電子零件2之間的接觸面之熱傳遞的下游側而被軟焊。此時，與前述軟焊裝置100相 同，可防止對象物1的過熱，並將對象物1確實地加熱至控制目標溫度TT2(參考第4圖(A))，並且可縮短軟焊的循環時間而有效率地進行軟焊。
參考第6圖，說明本發明第3實施形態之作為加熱接合裝置的軟焊裝置200。軟焊裝置200之熱處理機構的構成係與第1實施形態之軟焊裝置100相比，僅有載置對象物1之固定載置台5b(載置台5)的構成有所不同。因此，對於軟焊裝置200，僅說明固定載置台5b的構成。固定載置台5b與前述軟焊裝置100的載置運送台5a(參考第1圖)不同之處，在於固定載置台5b於軟焊裝置200中相對於其他主要零件係被固定設置。於固定載置台5b的內部，設置有作為加熱器20之電熱加熱器20b以及作為冷卻器30之冷卻劑流通迴路30c。
固定載置台5b是由具有高熱傳導率之銅所設置。因此可透過固定載置台5b對要熱處理的對象物1有效率地進行加熱及冷卻。電熱加熱器20b是由護套加熱器所設置。本實施形態中，介置於對象物1與電熱加熱器20b及冷卻劑流通迴路30c之間之固定載置台5b係具有緩衝部的功能。固定載置台5b並不會如前述軟焊裝置100的載置運送台5a及冷卻組件30a(參考第1圖)地移動(驅動)。因此，於固定載置台5b中，並未設置前述軟焊裝置100所具備之驅動裝置(空氣壓缸)30b及導柱15(參考第1圖等)等驅動機構。因此，軟焊裝置200係具有比前述軟焊裝置100更容易地設置之優點。
本實施形態之冷卻劑流通迴路30c係可將結束通電加熱後之電熱加熱器20b所散熱的餘熱直接予以排熱(冷卻)而去除。因此，軟焊裝置200係與前述軟焊裝置100相比，更可有效率地進行對象物1的溫度控制。使用冷卻劑流通迴路30c之固定載置台5b的熱之排熱(冷卻)調節係可藉由以冷卻劑供給裝置90來調節在冷卻劑流通迴路30c內流通之冷卻水的流量來進行。具體而言，控制裝置50係根據由對象物溫度感測器40所檢測出之對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))，調節在冷卻劑流通迴路30c內流通之冷卻水的流量，藉此可控制對象物1的溫度TD。此排熱(冷卻)調節亦可在前述軟焊裝置100中進行。即使在依據本實施形態之軟焊裝置200之情形時，亦與前述軟焊裝置100相同，可防止對象物1的過熱，並且可將對象物1確實地加熱至目標溫度TT2(參考第4圖(A))，並且可縮短軟焊的循環時間而有效率地進行軟焊。
參考第7圖的流程圖，來說明本發明第4實施形態之製造作為加熱接合製品之軟焊製品之方法。於本實施形態之製造軟焊製品之方法中，係使要軟焊的對象物1(參考第1圖及第6圖)與緩衝部5(參考第1圖及第6圖)接觸而配置並裝填於軟焊裝置(參考第1圖及第6圖)(步驟M1)。此外，並使用軟焊裝置對對象物1進行軟焊(步驟M2)。
於進行裝填之步驟M1中，使要軟焊的對象物1(參考第1圖及第6圖)與緩衝部5(參考第1圖及第6 圖)接觸而配置並放置在反應室內部的真空中(步驟M1a)。
於進行軟焊之步驟M2中，將緩衝部5(參考第1圖及第6圖)加熱至既定第1控制目標溫度TT1(參考第4圖(A))(步驟M2a)。接著將被加熱之緩衝部5的熱予以排熱(步驟M2b)。然後，檢測透過緩衝部5被加熱之對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))(步驟M2c)，並以使對象物1的溫度TD成為既定第2控制目標溫度TT2(參考第4圖(A))之方式調節從緩衝部5之排熱(步驟M2d)。
接著檢測對象物1的溫度TD(參考第4圖(A))與緩衝部5(參考第1圖及第6圖)的溫度TB(參考第4圖(A))(步驟M2e)，當對象物1的溫度TD與緩衝部5的溫度TB之間的溫度差成為既定溫度差TO(參考第4圖(A))的範圍內時，進行真空破壞B(參考第4圖(A))(步驟M2f)。此外，於製造軟焊製品之方法中，除了上述步驟之外，更可具備如前述實施形態所說明之任一控制步驟。例如，亦可藉由調節真空壓力來控制緩衝部與對象物之溫度差而成為既定溫度差TO以下。
於本說明書中，對於包含所引用之刊行物、專利申請案及專利之所有文獻，係分別具體地顯示各文獻並參考納入，此外，與在此所引述者為相同限度內，亦藉由參考而納入該全部內容。
與本發明的說明相關(尤其與下列請求項相關)所使用之名詞及相同指示語的使用，在本說明書中未特別言明或是未明顯與文章脈絡牴觸下，均可解釋為適用於 單數及複數兩者。語句「具備」、「具有」、「含有」及「包含」，在無特別限制時，均可解釋為開放式條件(亦即意味著「包含但不限於」)。關於本說明書中之數值範圍的陳述，在本說明書中未特別提及時，僅意味著發揮作為用來分別提及相當於該範圍內之各值之略述法的功能，各值，如本說明書中所分別列舉般被納入於說明書。本說明書中所說明之全部方法，在本說明書中未特別提及或是未明顯與文章脈絡牴觸下，均可以適當的順序來進行。本說明書中所使用之所有例子或例示性言詞(例如「等」)，在未特別主張下，僅意味著更詳細說明本發明，並非對本發明的範圍加以限制。說明書中的所有言詞，亦不應解釋為將請求項所未記載之要素視為對本發明的實施為不可或缺者。
本說明書中，係包含本發明者用以實施本發明所知曉之最佳形態，並說明本發明之較佳實施形態。對該業者而言，若閱讀上述說明，則可明瞭此等較佳實施形態的變形。本發明者係期待熟練者可適當地適用該變形，並預料可藉由本說明書中所具體說明之其他的方法來實施本發明。因此，如準則法所容許，本發明均包含由本說明書所附上之請求項所記載之內容的修正及均等內容。再者，在本說明書中未特別提及或是未明顯與文章脈絡牴觸下，全部變形中之上述要素的任一組合亦包含於本發明。
1‧‧‧對象物
2‧‧‧電子零件
3‧‧‧基板
4‧‧‧焊錫接合部
5‧‧‧載置台(緩衝部)
5a‧‧‧載置運送台
10‧‧‧真空室
11‧‧‧運送輥
12‧‧‧觀看窗
13‧‧‧吸氣口
14‧‧‧排氣口
15‧‧‧導柱
20‧‧‧加熱器
20a‧‧‧熱輻射加熱器
30‧‧‧冷卻器
30a‧‧‧冷卻組件
30b‧‧‧驅動裝置(氣缸)
31‧‧‧定位銷
40‧‧‧對象物溫度感測器(輻射溫度計)
50‧‧‧控制裝置
60‧‧‧緩衝溫度感測器(輻射溫度計)
70‧‧‧真空破壞裝置
70b‧‧‧氣體供給裝置
80‧‧‧真空泵(排氣泵)
81‧‧‧壓力計
100‧‧‧軟焊裝置(加熱接合裝置)

Claims (9)

  1. 一種加熱接合裝置，係具備：收容要加熱接合的對象物與緩衝部之真空室；用以加熱接觸於收容在前述真空室內的前述對象物而配置之前述緩衝部之加熱器；檢測透過前述緩衝部被加熱之對象物的溫度之對象物溫度感測器；檢測前述緩衝部的溫度之緩衝部溫度感測器；真空破壞前述真空室內的真空之真空破壞裝置；以及當前述對象物溫度感測器的第1檢測溫度與前述緩衝部溫度感測器的第2檢測溫度之間的溫度差成為既定溫度差的範圍內時，操作前述真空破壞裝置以真空破壞前述真空室內的真空之控制裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之加熱接合裝置，其中，前述控制裝置係構成為：在真空破壞前述真空室內的真空後，以使前述對象物的溫度降低至低於接合材料的熔點之溫度之方式進行控制。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之加熱接合裝置，係更具備將前述真空室內排氣至真空之真空泵；前述控制裝置係構成為：藉由進一步組合由前述真空泵所進行的排氣與由前述真空破壞裝置所進行的真空破壞並進行調節，來調節從前述緩衝部往前述對象物之熱傳遞，以防止前述對象物過熱之方式進行控 制。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之加熱接合裝置，係更具備將前述真空室內排氣至真空之真空泵；前述控制裝置係構成為：藉由進一步組合由前述真空泵所進行的排氣與由前述真空破壞裝置所進行的真空破壞並進行調節，來調節從前述緩衝部往前述對象物之熱傳遞，以防止前述對象物過熱之方式進行控制。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之加熱接合裝置，係更具備將前述真空室內排氣至真空之真空泵；前述控制裝置係構成為：藉由進一步組合由前述真空泵所進行的排氣與由前述真空破壞裝置所進行的真空破壞並進行調節，以調節從前述緩衝部往前述對象物之熱傳遞，以使前述第1檢測溫度與前述第2檢測溫度之間的溫度差成為前述既定溫度差的範圍內之方式進行控制。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之加熱接合裝置，係更具備將前述真空室內排氣至真空之真空泵；前述控制裝置係構成為：藉由進一步組合由前述真空泵所進行的排氣與由前述真空破壞裝置所進行的真空破壞並進行調節，以調節從前述緩衝部往前述對象物之熱傳遞，以使前述第1檢測溫度與前述第2檢測溫度之間的溫度差成為前述既定溫度差的範圍內之方式進行控制。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之加熱接合裝置，其中，前述緩衝部係構成為載置前述對象物之載置台，前述加熱器係設置在前述載置台的內部。
  8. 一種加熱接合製品的製造方法，係具備：使要加熱接合的對象物與前述緩衝部接觸而配置並裝填於申請專利範圍第1至7項中任一項所述之加熱接合裝置之步驟；以及使用前述加熱接合裝置來加熱接合前述對象物之步驟。
  9. 一種加熱接合製品的製造方法，係具備：以使要加熱接合之對象物與前述緩衝部接觸之方式配置要加熱接合的對象物與緩衝部並放置在真空中之步驟；加熱被放置在前述真空中的前述緩衝部之加熱步驟；檢測透過前述緩衝部被加熱之對象物的溫度之對象物溫度檢測步驟；檢測前述緩衝部的溫度之緩衝部溫度檢測步驟；以及當前述檢測出之對象物的第1檢測溫度與前述檢測出之緩衝部的第2檢測溫度之間的溫度差成為既定溫度差的範圍內時，破壞前述真空之真空破壞步驟。
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