加热接合装置及加热接合产品的制造方法_4

文档序号:9240420阅读:来源:国知局
往的软钎焊装置在真空中进行软钎焊的情况下,伴随着腔体内的减压的载置台与目标物体之间的热传递(热传递的比例(热传递率))的变动被置于控制之外,未进行管理。为此,在使用以往的软钎焊装置在真空中进行软钎焊的情况下,必须在弥补控制的不完全度的同时防止目标物体的加热的超出规定。为此,需要抑制由加热器进行的加热量,且将目标物体的温度上升率(温度(V )/时间(秒))抑制得较低。此外,必须在目标物体的温度与软钎料的熔点相比较充分上升以前的较早的阶段结束由加热器进行的加热并用加热器的余热长时间对目标物体加热。并且,不能说能够将目标物体可靠地加热到软钎焊所必需的加热的目标温度。这样,在使用以往的软钎焊装置在真空中进行软钎焊的情况下,需要较长的周期时间。此外,有时目标物体因为该温度控制的不完全度而被热破坏。此外,与之相反,有时产生加热不足而无法进行充分的软钎焊。
[0081]与之相对,在本案所涉及的软钎焊装置100中,设置为基于软钎焊的目标物体I的检测温度Td (参照图4 (A))进行在真空中的加热及排热(冷却)的调节。为此,能够将载置输送台5a与目标物体I之间的热传递(热传递的比例(热传递率))的变动引入于目标物体I的温度控制中进行管理。详细而言,能够将载置输送台5a与基板3之间的热传递、基板3与软钎料接合部4之间的热传递及软钎料接合部4与电子零部件2之间的热传递的变动全部引入于控制中进行管理。此外,能够将在用冷却块30a将载置输送台5a的热量排热(冷却)时的载置输送台5a与冷却块30a之间的热传递的变动引入于控制进行管理。为此,在真空中的软钎焊中,能够进行确切的温度控制。通过这样设置,能够在真空中将目标物体I可靠地加热到加热目标温度Tt2(参照图4(A))而进行软钎焊。此外,不会出现目标物体I的温度Td从加热目标温度Tt2超出规定而使目标物体I热破坏的情况。此外,能够高效地以较短的周期时间进行软钎焊。
[0082]在本实施方式的软钎焊装置100中,载置输送台5a通过热辐射加热器20a的余热而被加热。载置输送台5a也与目标物体I同样地在腔体内部的真空中被切断向气氛的热扩散。为此,载置输送台5a的温度Tb (参照图4 (A))在将腔体内部减压为真空后突然上升。即,载置输送台5a代替目标物体I被加热为高温。然而,载置输送台5a与不耐热的目标物体I不同,即使被加热到高温也不会发生热破坏。
[0083]此外,载置输送台5a的热量如前所述,通过冷却块30a来排热(冷却)。为此,超过载置输送台5a应当向目标物体I热传递的热量的多余的热量在向目标物体I热传递前被冷却块30a夺取。为此,载置输送台5a的温度Tb(参照图4 (A))突然上升后转为下降而与目标物体I的温度TD(参照图4(A))的温度差变小。另一方面,目标物体I的温度Td通过由冷却块30a进行的排热(冷却)调节而被确切地控制为规定的目标温度Tt2(参照图4(A))。载置输送台5a的热容量被设置为能够发挥作为该缓冲器部的功能的热容量的大小。
[0084]控制装置50具有的控制部55的目标物体温度控制部55c (参照图3 (B))对冷却块30a进行驱动而进行目标物体I的温度控制。目标物体温度控制部55c进行PID控制(比例积分微分控制),以使由目标物体温度传感器40检测到的目标物体I的温度Td (参照图4(A))成为规定的控制目标温度Tt2(参照图4(A))。本实施方式中例示的软钎料的熔融温度(熔点)Tm(参照图4(A))是摄氏300度,规定的控制目标温度Tt2是稍微超过熔融温度Tm的摄氏325度。为了实现该控制目标温度T T2,目标物体温度控制部55c具有的缓冲器温度调节部55c-l(参照图3(B))通过冷却器操作部53 (参照图3(A))操作冷却块30a,从而调节载置输送台5a的排热(冷却)。如前所述,在本实施方式中,目标物体I的温度控制通过调节载置输送台5a与冷却块30a的接触时间来进行。
[0085]控制装置50的控制部55 (参照图3 (B))以在由目标物体温度传感器40检测的目标物体I的温度Td (参照图4 (A))到达了规定的控制目标温度Tt2 (参照图4 (A))后尽可能快地将目标物体I冷却为目标。在此情况下,能够按照控制部55具有的设定值存储部55a (参照图3(B))记录的控制目标温度信息,将新的规定的第3控制目标温度Tt3(未图示)变更为例如室温即摄氏24度。为了将目标物体I快速地冷却,希望除了由冷却块30a进行的冷却以外还通过迅速地将腔体内真空破坏而使从目标物体I向气氛的热扩散恢复从而通过自然冷却(气氛)进行冷却。然而,如前所述,在载置输送台5a的温度TB(参照图4(A))与目标物体I的温度Td之间存在温度差的情况下,目标物体I可能由于真空破坏而过热。
[0086]在本实施方式中,软钎焊装置100还具备检测载置输送台5a的温度TB(参照图4(A))的缓冲器温度传感器60。缓冲器温度传感器60以在真空中也不会被真空妨碍而能够检测载置输送台5a的温度(热辐射温度)Tb的辐射温度计设置。缓冲器温度传感器60对位于载置输送台5a的中央的规定的一处的热辐射温度Tb进行检测并传递给控制装置50。由于载置输送台5a的温度Tb被均热化,因此典型性地,缓冲器温度传感器60只要是检测载置输送台5a的任意的一处的温度Tb的传感器即可。
[0087]软钎焊装置100为了防止目标物体I的过热,而考虑不耐热的目标物体I (电子零部件2)能够容许的热量的流入量而进行真空破坏B(参照图4(A))。在此情况下,能够预先决定能够进行真空破坏B的载置输送台5a与目标物体I的最大的温度差Ttj (参照图4 (A))。控制装置50能够事先将规定的温度差Ttj作为用于进行真空破坏B的条件而记录在该控制部55具有的设定值存储部55a(参照图3(B))中。为此,控制装置50能够按以下方式进行控制,8卩,在目标物体I的温度Td (参照图4 (A))到达了规定的目标温度Tt2 (参照图4㈧)后、且载置输送台5a与目标物体I的温度差为规定的温度差Ttj以下的尽可能早的时刻,进行真空破坏B。
[0088]为了对腔体内部进行真空破坏B(参照图4(A)),控制装置50具有的真空破坏装置操作部57 (参照图3 (A))按照真空破坏操作部55d(参照图3(B))的指令操作并打开作为真空破坏装置70的闸阀70a(参照图2)。由此,腔体内部的压力急剧地恢复到大气压。在载置输送台5a与目标物体I的温度差为规定的温度差Ttj(参照图4(A))以下的情况下,伴随真空破坏B而产生的目标物体I的温度上升是容许范围内的少许的温度上升(参照图4(A)),目标物体I不会发生热破坏。另外,载置输送台5a与目标物体I之间的温度差也能够如后面详述那样,通过由使用了真空破坏装置70的反馈控制进行的真空破坏操作来缓慢地消除。另外,也可以代替闸阀70a而设置专用的真空破坏阀(未图示)。此时,能够精细地调节真空度且进行真空破坏B。闸阀70a的开闭只要在进行了真空破坏B后就能够容易地进行。
[0089]并且,腔体内部的真空破坏B (参照图4 (A))被设置为,在目标物体温度传感器40检测的目标物体I的温度TD(参照图4(A))为软钎料的熔融温度Tm(参照图4(A))以上的条件下进行。在这样设置的情况下,能够在大气压下将熔融的软钎料凝固。这样设置时,即使在软钎料接合部4内产生了内腔(空隙)的情况下也能够对熔融状态的软钎料施加大气压而使内腔压毁,所以不会出现在软钎料接合部4内实质上残存有内腔的状态下软钎料被凝固。内腔至少被压毁到不会对软钎焊的品质造成影响的大小(体积)。为此,能够进行机械上牢固地固定且电导通性优的可靠性高的软钎焊。
[0090]如本实施方式所示,在真空中将软钎料加热到熔融温度(熔点)Tm(参照图4(A))以上的情况下,与在还原气体气氛中或者气氛中将软钎料加热到熔融温度(熔点)以上的以往的软钎焊装置(例如,参照专利文献I的权利要求1)相比较,在软钎料接合部4内不易产生内腔。此外,即使在电子零部件2或者基板3与软钎料接合部4之间的接触面等的软钎料接合部4内产生了内腔的情况下,也由于内腔内部的压力是真空,因此能够通过在软钎料凝固前使腔体内部返回到大气压从而使内腔收缩并压毁。在由本实施方式的软钎焊装置100进行的软钎焊中,在软钎料接合部4的内部产生的内腔随着腔体内部返回到大气压,其体积收缩。
[0091]此外,在以往的软钎焊装置中,由于在大气压中使软钎料熔融后对腔体内部减压,在大气压中产生的内腔有时在真空中膨胀并破裂。并且,在以往的软钎焊装置中,存在在内腔膨胀并破裂时软钎料飞散的情况。软钎料的飞散有可能使软钎焊产品的品质大幅降低。与之相对,由于本实施方式的软钎焊装置100在真空中使软钎料熔融,因此不会如以往的软钎焊装置那样内腔在真空中膨胀、破裂,能够抑制软钎料的飞散并进行优异的软钎焊。
[0092]在进行真空破坏B(参照图4(A))时,由于能够将目标物体I自然冷却,所以目标物体I的温度TD(参照图4(A))急速地降低。控制装置50具有的真空破坏操作部55d(参照图3(B))典型性地对闸阀70a(参照图2)进行驱动而进行真空破坏B。具体而言,处于封闭位置的闸阀70a被滑动驱动至能够从腔体内部送出软钎焊过的目标物体I的闸阀70a的打开位置。由真空破坏操作部55d操作的真空破坏装置操作部57(参照图3(A))典型性地以其最大的移动速度尽可能早地驱动闸阀70a到打开位置的方式进行操作。
[0093]另一方面,真空破坏操作部55d(参照图3(B))也能够以控制目标物体I的温度Td(参照图4(A))的方式进行真空破坏B (参照图4(A))。真空破坏装操作部55d能够基于由目标物体温度传感器40检测的目标物体I的温度TD,对作为真空破坏装置70的闸阀70a(参照图2)进行开闭调节,从而进行目标物体I的温度控制。若将闸阀70a打开而恢复腔体内部的压力,则从载置输送台5a向目标物体I的经由气氛的热传递(热传递的比例(热传递率))恢复。此时,目标物体I的温度Td的上升率(温度(V )/时间(秒))随着时间经过而增大,目标物体I的温度Td加速上升。相反地,若将闸阀70a再次封闭,则腔体内部的压力的恢复中断,经由气氛的热传递(热传递的比例(热传递率))的恢复中断。在此情况下,目标物体I的温度Td的上升率的增大中断。此时,目标物体I的温度T D的上升变得缓慢。
[0094]并且,控制装置50能够将驱动真空泵80进行的减压操作与真空破坏操作组合来进行真空破坏B(参照图4(A))。在控制装置50具有的控制部55的目标物体温度控制部55c内所设置的真空度调节部55c-2(参照图3(B))在进行真空破坏B时,能够通过驱动真空泵80使腔体内部减压。此时,控制装置50能够基于由目标物体温度传感器40检测的目标物体I的温度Td (参照图4 (A)),调节真空泵80的驱动及停止(发动停止),从而控制目标物体I的温度TD。若使腔体内部的压力减压,则从载置输送台5a向目标物体I的经由气氛的热传递被切断。为此,目标物体I的温度Td的上升停止。
[0095]这样,控制装置50能够通过将闸阀70a(参照图2)与真空泵80组合而进行调节,从而调节真空破坏B (参照图4(A))时的腔体内部的压力恢复。由此,能够对从载置输送台5a向目标物体I的经由气氛的热传递(热传递的比例(热传递率))进行增减调节,而控制目标物体I的温度TD(参照图4(A))。因此,能够防止目标物体I的过热。实际上,为了调节腔体内部的压力恢复,优选使用前述的专用的真空破坏阀。此情况下的真空破坏阀典型性地是球型阀或者针型阀。
[0096]另外,同样地能够通过调节腔体内部的压力恢复进行控制,以使载置输送台5a的温度TB(参照图4(A))与目标物体I的温度TD(参照图4(A))的温度差为规定的温度差IU参照图4(A))以下。如前所述,真空破坏B(参照图4(A))在两者的温度差为规定的温度差Ttj以下时进行。在两者的温度差超过规定的温度差T ^的情况下,在热传递进展而成为规定的温度差Ttj以下之前等待进行真空破坏B。此时,能够以如下方式进行控制,即,在防止目标物体I的过热的同时、以从载置输送台5a向目标物体I的最大的热流量(传热量/时间(秒))进行热传递的方式调节压力恢复,使两者的温度差为规定的温度差Ttj以下。这样设置时,能够准备好用于高效地消除两者的温度差并尽可能早期地进行真空破坏B的条件。为此,能够尽可能早期地进行真空破坏B而能够将目标物体I高效地冷却,所以能够缩短软钎焊的周期时间。
[0097]软钎焊装置100还具备其他的作为真空破坏装置70的气体供给装置70b。气体供给装置70b是与真空腔体10的吸气口 13连接,且能够对腔体内部供给甲酸气体等的还原气体或者氮气、氩气气体等的不活泼性气体、或者气氛的气体供给泵。能够代替开闭驱动前述的闸阀70a (参照图2),而对气体供给装置70b进行驱动及流量调节从而对腔体内部供给氮气气体等的不活泼性气体或者气氛等从而进行真空破坏B (参照图4(A))。或者,能够通过将气体供给装置70b与闸阀70a —并进行驱动调节,从而更高效地进行真空破坏B。
[0098]在本实施方式中,气体供给装置70b被设置为,通过闸阀70a (参照图2)将腔体内部封闭后,按照由在控制装置50具有的控制部55的目标物体温度控制部55c内所设置的真空度调节部55c-2 (参照图3 (B))进行的控制,对腔体内部供给氮气气体而调节腔体内部的压力(真空度)。在这样设置的情况下,通过将由气体供给装置70b进行的氮气气体的供给和由真空泵80进行的腔体内部的排气组合进行调节,能够自如地调节腔体内部的压力。在此情况下,在将真空腔体10密闭的状态下,能够与闸阀70a无关地自如地调节腔体内部的压力。像这样,能够通过将真空破坏装置70与真空泵80组合进行调节从而自如地调节基于真空破坏B(参照图4(A))的压力恢复。此外,能够通过调节腔体内部的真空度,适当地控制目标物体的温度或者目标物体与缓冲器部的温度差。
[0099]参照图2,对本实施方式的软钎焊装置100进一步进行说明。图2是将软钎焊装置100的真空腔体10 —部分切断而从侧面观察的局部剖面图。图2是以对软钎焊装置100具备的闸阀70a相对于真空腔体10的配置进行表示为目的的图,其以外的结构要素为了易于理解而省略地进行图示。闸阀70a如前所述,以将软钎焊的目标物体I的输送线横切的方式设置于真空腔体10的一对隔壁。输送目标物体I的输送线由在真空腔体10的外部形成输送线的多个外部输送辊16、及形成前述的腔体内部的输送线的多个输送辊11 (参照图1)形成。闸阀70a在通过该输送线将要软钎焊的目标物体I送入腔体内部、以及将软钎焊过的目标物体I从腔体内部送出时被打开。此时,闸阀70a从图示的闸阀70a的封闭位置朝向软钎焊装置100的垂直上方被滑动打开。此外,闸阀70a处于封闭位置时,闸阀70a如前所述那样能够将腔体内部密闭。
[0100]参照图4对由本实施方式的软钎焊装置100进行的软钎焊的热处理的控制进行进一步说明。图4是对由软钎焊装置100进行的热处理的控制的例子进行表示的图表。图4(A)对在将缓冲器部加热到
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