加热接合装置及加热接合产品的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及加热接合装置及加热接合产品的制造方法，更详细而言，涉及将工件(包含电子零部件、基板等以及接合材料而构成的加热接合的目标物体)加热及冷却来加热接合的加热接合装置及加热接合产品的制造方法。
【背景技术】
[0002]以往，已知一种软钎焊装置，作为在用还原性的羧酸蒸汽充满的能够开闭的腔体内设置有具备加热机构的热板的加热接合装置(例如，参照专利文献I)。热板的载放基板的部分被设为平坦，在热板上附设检测其温度的温度检测器。加热机构构成为，基于检测到的热板的温度来控制热板的温度。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平11-233934号公报(例如，参照权利要求1、权利要求7)
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]然而，在以往的加热接合装置中，在使腔体内为真空进行软钎焊等的加热接合的情况下，有时载置于热板(hot plate)的工件过热。工件包括作为加热接合的目标物体并不耐热的半导体装置、电子零部件等。为此，有时由于超过了将目标物体适当地加热接合所用的规定的目标温度的过热而将工件热破坏。为了避免这种工件的热破坏，在以往的加热接合装置中，在真空中进行加热接合时，缓慢地耗费长时间地将工件加热的情况未能避免。为此，工件的加热接合所需的周期时间变长。
[0008]本发明是鉴于上述课题做出的，其目的在于，提供一种优异的加热接合装置及加热接合产品的制造方法，在真空中进行加热接合时，不会使加热接合的目标物体的温度相对于适于加热接合的规定的目标温度大幅超出，能够以比以往的装置及方法更短的时间使目标物体的温度成为规定的目标温度。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]为了解决上述的课题，本发明的第I形态所涉及的加热接合装置例如是图1所示的加热接合装置100，具备:真空腔体10，容纳加热接合的目标物体I和缓冲器部5 ;加热器20，对与在真空腔体10内容纳的目标物体I接触而配置的缓冲器部5加热；冷却器30，将由加热器20加热的缓冲器部5的热量进行排热；目标物体温度传感器40，检测经由缓冲器部5而加热的目标物体I的温度；以及控制装置50，基于检测到的目标物体I的温度Td (参照图4 (A))，以使目标物体I的温度Td成为适于加热接合的规定的目标温度T τ (参照图4 (A))的方式调节冷却器30对缓冲器部5的排热，由此进行控制。
[0011]在这样构成时，能够以从其蓄热被调节的缓冲器部向目标物体传热的方式进行在真空中具有超出规定倾向的加热器对目标物体的加热。为此，能够防止由于在不能期望向气氛热扩散的真空中用加热器直接加热目标物体而使目标物体过热而发生热破坏。此外，通过进行将用加热器直接加热的缓冲器部的热量用冷却器来排热的调节，由此能够进行目标物体的温度控制。所谓的将缓冲器部的热量“排热”，不限于缓冲器部的温度的保持或者变动，是指从缓冲器部夺取热量，是包括伴随缓冲器部的温度的降低而将缓冲器部冷却的概念。
[0012]若是真空中的加热，不会产生向气氛的热扩散。为此，从加热器向被直接加热的缓冲器部输入的热量的一部分在缓冲器部中蓄热，剩余的热量被向目标物体传热并在目标物体中蓄热。此时，通过使与目标物体接触着的缓冲器部的温度为相对于目标物体的温度独立的更高的温度，从而与以往的装置相比，能够使目标物体的温度更急速地升温。此外，通过用冷却器调节缓冲器部的温度，能够将目标物体的温度控制为规定的目标温度。为此，在提高目标物体的温度时，使缓冲器部的蓄热增大并使缓冲器部的温度增高，由此与以往的装置相比能够使目标物体的温度更急速地升温，并且，在目标物体的温度接近规定的控制目标温度时，使冷却器与缓冲器部接触，从而将缓冲器部的热量排热，能够将目标物体的温度控制为规定的目标温度而不会使之超出规定。
[0013]在此，在真空中的从缓冲器部向目标物体的热传递中，在两者之间介有真空，由此该热传递(热传递的比例，热传递率(热传递系数))不能预测地变动。即使在该情况下，也能够通过检测目标物体的温度并调节从缓冲器部的排热以使目标物体的温度成为规定的目标温度，将该热传递的变动反映于目标物体的温度控制而进行准确的目标物体的温度控制。因为能够这样地进行正确的控制，所以与由于以往的装置的控制所引起的误差而对目标物体的温度上升率(温度(°c)/时间(秒))加以上限的以往的装置相比，能够以大的温度上升率进行目标物体的加热接合。此外，不会如以往的装置那样为了目标物体的温度控制而使缓冲器部的加热温度限制为目标物体的控制目标温度以下的温度，缓冲器部的加热温度能够相对于目标物体的加热温度独立，并成为超过目标物体的控制目标温度的加热温度。为此，在真空中进行加热接合时，不会使加热接合的目标物体的温度相对于适于加热接合的规定的目标温度大幅超出规定，与以往的装置相比，能够以短时间使目标物体的温度成为规定的目标温度。此外，经由缓冲器部将目标物体加热，由此能够用缓冲器部均热化地将目标物体加热。为此，能够防止目标物体的不均匀的加热。因此，能够进行良好的加热接合，能够制造高品质的加热接合产品。
[0014]此外，本发明的第2形态所涉及的加热接合装置，在本发明的第I形态所涉及的加热接合装置中，例如，如图1所示的加热接合装置100那样，加热器20由通过热辐射将缓冲器部5加热的热辐射加热器20a构成；冷却器30具有冷却块30a及驱动装置30b，该驱动装置30b对冷却块30a相对地进行驱动，以使冷却块30a相对于缓冲器部5接近及分离；控制装置50构成为，通过调节冷却块30a的接近和分离，控制目标物体I的温度。
[0015]在这样构成时，热辐射加热器不会被其与缓冲器部之间介在的真空所妨碍，在真空中也能够适当地将缓冲器部加热。此外，控制装置能够基于检测到的目标物体的温度，调节缓冲器部与冷却块之间的相互间距离(其接触或者非接触)来高效地调节从缓冲器部的排热。为此，与以往的装置相比，能够以短时间进行加热接合。
[0016]此外，本发明的第3形态所涉及的加热接合装置，在本发明的第I形态所涉及的加热接合装置中，例如，如图6所示的加热接合装置200那样，缓冲器部作为载置目标物体I的载置台5b而构成，加热器20b及冷却器30c被设置于载置台5b的内部。
[0017]在这样构成时，在载置台的内部设置的加热器及冷却器能够经由作为缓冲器部的载置台将载置于载置台的加热接合的目标物体加热及冷却。为此，能够提供优异的加热接合装置，在真空中进行加热接合时，不会使加热接合的目标物体的温度相对于适于加热接合的规定的目标温度大幅超出规定，与以往的装置相比，能够以短时间使目标物体的温度成为规定的目标温度。
[0018]此外，本发明的第4形态所涉及的加热接合装置，在本发明的第I至第3形态的任一形态所涉及的加热接合装置中，例如，如图1所示的加热接合装置100那样，还具备:缓冲器温度传感器60，检测缓冲器部5的温度TB(参照图4(A));及真空破坏装置70，对真空腔体10内的真空进行真空破坏，控制装置50构成为，在目标物体温度传感器40的第I检测温度TD(参照图4(A))与缓冲器温度传感器60的第2检测温度Tb之间的温度差在规定的温度差Tq (参照图4 (A))的范围内时，操作真空破坏装置70来对真空腔体10内的真空进行真空破坏B (参照图4(A))。
[0019]在这样构成时，能够以在加热接合的目标物体的温度与缓冲器部的温度之间的温度差在规定的温度差的范围内时，对真空腔体内的真空进行真空破坏的方式进行控制。在真空腔体内的真空被真空破坏时，经由加热接合的目标物体与缓冲器部之间的气氛的热传递恢复。通过在目标物体与缓冲器部之间的温度差在规定的温度差的范围内时进行真空破坏，能够防止从高温的缓冲器部向目标物体的急剧的热传递产生而目标物体被热破坏。此夕卜，能够在不会将加热接合的目标物体热破坏的范围内的尽可能早的时刻对真空腔体内的真空进行真空破坏。为此，能够使从加热接合的目标物体及缓冲器部向气氛(对流)的热传递(热扩散)尽可能早期地恢复而将目标物体高效地冷却。为此，能够防止目标物体的过热，并且与以往的装置相比能够进一步缩短加热接合的周期时间。
[0020]此外，本发明的第5形态所涉及的加热接合装置，在本发明的第4形态所涉及的加热接合装置中，例如，如图1所示的加热接合装置100那样，控制装置50构成为，以在对真空腔体10内的真空进行真空破坏B (参照图4(A))后使目标物体I的温度下降到比接合材料的熔点Tm(参照图4(A))更低的温度的方式进行控制。
[0021]在这样构成时，能够以在对真空腔体内的真空进行真空破坏后使接合材料的温度变得比熔点低的方式进行控制。即，控制装置在目标物体的温度为接合材料的熔点以上的温度时进行真空破坏。此时，在被加热到熔点以上的温度的熔融状态的接合部内，能够在真空破坏后的压力下将在真空中由于其内部的残压而扩大的扩大状态下的内腔(void)再次压缩为被压缩的缩小状态。此外，在将接合部内的内腔压缩为压缩状态后，能够将接合材料的温度一直冷却到比熔点低的凝固温度为止而将接合材料凝固。为此，能够抑制接合部内的内腔的影响，能够进行可靠性更高的加热接合。
[0022]此外，本发明的第6形态所涉及的加热接合装置，在本发明的第4或者第5形态所涉及的加热接合装置中，例如，如图1所示的加热接合装置100那样，还具备将真空腔体10内排气成真空的真空泵80，控制装置50构成为以如下方式进行控制，将由真空泵80进行的排气与由真空破坏装置70进行的真空破坏进一步组合并进行调节，由此调节从缓冲器部5向目标物体I的热传递从而目标物体I成为规定的目标温度Tt (参照图4 (A))。
[0023]在这样构成时，能够以如下方式进行控制，调节真空腔体内的真空度(真空的压力)，由此调节从缓冲器部向目标物体的热传递的比例(热传递率(热传递系数))从而目标物体的温度成为规定的目标温度。在此情况下，能够使用更多的调节手段对加热接合的目标物体的温度进行控制，所以能够更自如且高效地控制目标物体的温度。
[0024]此外，本发明的第7形态所涉及的加热接合产品的制造方法具备:例如，如图7 (及适当参照图1)所示那样，使加热接合的目标物体I与缓冲器部5接触而配置并装填到本发明的第I至第6形态的任一形态所涉及的加热接合装置100中的步骤Ml ;及使用加热接合装置100将目标物体I加热接合的步骤M2。
[0025]在这样构成时，在真空中进行加热接合时，不会使加热接合的目标物体的温度相对于适于加热接合的规定的目标温度大幅超出规定，与以往的方法相比，能够以短时间使目标物体的温度为规定的目标温度，所以能够具有高生产率地制造加热接合产品。
[0026]此外，本发明的第8形态所涉及的加热接合产品的制造方法具备:例如，如图7 (及适当参照图1及图4)所示那样，使目标物体I与缓冲器部5接触而配置且将加热接合的目标物体I与缓冲器部5放置于真空下的步骤Mla ;对放置于真空下的缓冲器部5加热的加热步骤M2a ;将加热了的缓冲器部5的热量排热的排热步骤M2b ;检测经由缓冲器部5加热了的目标物体I的温度Td的温度检测步骤M2c ;基于检测到的目标物体I的温度T D，调节冷却步骤M2b的排热并控制目标物体I的温度TD，以使目标物体I的温度Td成为适于加热接合的规定的目标温度Tt的控制步骤M2d。
[0027]在这样构成时，在真空中进行加热接合时，不会使加热接合的目标物体的温度相对于适于加热接合的规定的目标温度大幅超出规定，与以往的方法相比，能够以短时间使目标物体的温度为规定的目标温度，所以能够具有高生产率地制造加热接合产品。
[0028]发明的效果
[0029]根据本发明所涉及的加热接合装置及加热接合产品的制造方法，能够提供优异的加热接合装置及加热接合产品的制造方法，在真空中进行加热接合时，不会使加热接合的目标物体的温度相对于适于加热接合的规定的目标温度大幅超出规定，能够以比以往的装置及方法更短的时间使目标物体的温度成为规定的目标温度。
【附图说明】
[0030]图1是对作为本发明的第I实施方式所涉及的加热接合装置的软钎焊装置的例子进行表示的正面剖面图。(A)是对使冷却块从缓冲器部分离并用热辐射加热器将缓冲器部加热的状态进行表示的图，(B)是对使冷却块与缓冲器部抵接并用冷却块将缓冲器部的热量排热的状态进行表示的图。
[0031]图2是对本发明的第I实施方式所涉及的软钎焊装置的例子进行表示的侧面局部剖面图。该图是从侧面观察第I实施方式的软钎焊装置并且将该真空腔体的隔壁的一部分切断而对内部进行表示的局部剖面图。
[0032]图3是对本发明的第I实施方式所涉及的软钎焊装置所具备的控制装置的结构进行表示的框图。(A)是对控制装置具有的各功能部进行表示的框图，(B)是对控制装置的控制部具有的各功能部进行更详细地表示的框图。
[0033]图4是对本发明的第I实施方式所涉及的软钎焊装置的温度控制的例子进行表示的图。(A)对在将缓冲器部加热到比软钎料的熔融温度稍低的第I加热目标温度后设置用于均热化的传热待机时间的情况的温度控制的例子进行表示，(B)对不设置传热待机时间的情况的温度控制的例子进行表示。
[0034]图5是对作为本发明的第2实施方式所涉及的加热接合装置的软钎焊装置的例子进行表示的正面剖面图。(A)是对使冷却块从缓冲器部分离并用热辐射加热器将缓冲器部加热的状态进行表示的图，(B)是对使冷却块与缓冲器部抵接并用冷却块将缓冲器部的热量排热的状态进行表示的图。
[0035]图6是对作为本发明的第3实施方式所涉及的加热接合装置的软钎焊装置的例子进行表示的正面剖面图。
[0036]图7是对作为本发明的第4实施方式所涉及的加热接合产品的软钎焊产品的制造方法的例子进行表示的流程图。
【具体实施方式】
[0037]本申请基于在日本于2013年I月24日申请的特愿2013-011040号，其内容作为本申请的内容而形成本申请的一部分。通过以下的详细的说明能够进一步完全理解本发明。本发明的进一步的应用范围通过以下的详细的说明而变得明确。然而，详细的说明及特定的实例是本发明的优选的实施方式，仅仅是为了说明的目的而记载的。这是因为，对于本领域技术人员而言，根据该详细的说明，在本发明的精神和范围内进行种种的变更、改变是显而易见的。申请人并不意在将所记载的实施方式的所有方式都公开，改变、代替案中的言语上也许未包含于专利请求的范围内的方案也作为等同的发明的一部分。
[0038]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在各图中对互相相同或者相当的部件标注相同或者类似的符号，并省略重复的说明。
[0039]在本案发明中，“加热接合”广义上是指将接合材料加热及冷却而将工件接合，但典型地是指将接合材料加热熔融及冷却凝固而将工件接合。加热接合例如包括使用了金属接合材料的钎焊、软钎焊、使用了树脂接合材料或者玻璃