(57)【要約】【課題】かさばらず、安価で、金属汚染が抑制され、監視が容易なろう付け方法を提供する。【解決手段】数の可融性部品を少なくとも１つの石英ボートの複数のスロットに挿入する段階と、前記可融性部品を含む前記少なくとも１つの石英ボートを前記拡散炉の反応室の内部に搬送する段階と、前記反応室の前記内部を封止する段階と、配合表に従って前記反応室の前記内部の雰囲気を調整する段階と、予熱された炉発熱体を、前記反応室から隔たった位置から前記反応室と実質的に近接した位置まで移動させて、前記反応室の前記内部の前記雰囲気の温度を、前記配合表に従って既定のろう付け期間にわたって既定のろう付け温度より上まで上げる段階とを含む拡散炉におけるバッチ式ろう付けの方法、が提供される。【選択図】図１１
2010137286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散炉におけるバッチ式ろう付けの方法であって、
複数の可融性部品を少なくとも１つの石英ボートの複数のスロットに挿入する段階と、
前記可融性部品を含む前記少なくとも１つの石英ボートを前記拡散炉の反応室の内部に搬送する段階と、
前記反応室の前記内部を封止する段階と、
配合表に従って前記反応室の前記内部の雰囲気を調整する段階と、
予熱された炉発熱体を、前記反応室から隔たった位置から前記反応室と実質的に近接した位置まで移動させて、前記反応室の前記内部の前記雰囲気の温度を、前記配合表に従って既定のろう付け期間にわたって既定のろう付け温度より上まで上げる段階と、
を含む方法。
【請求項２】
前記可融性部品は個々のプレートを含み、
前記個々のプレートを合金して複数の気密封止されたろう付けスタックにする段階と、
前記予熱された炉発熱体を、前記反応室と実質的に近接した前記位置から前記反応室から隔たった前記位置まで移動させて、前記雰囲気がほぼ室温に冷えるまで前記反応室の前記内部の前記雰囲気の前記温度を下げる段階と、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記個々のプレートの各々は金のメッキを有するステンレス鋼板を含み、
前記個々のプレートを合金する前記段階は、前記可動式炉発熱体を使用して、前記個々のプレートを開口穴の周りで融合するように前記金を流す段階を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記配合表に従って前記反応室の前記内部の前記雰囲気を調整する前記段階は、
前記反応室へ流入する窒素（Ｎ2）の流れを使用して前記反応室の前記内部からすべての酸素（Ｏ2）を除く段階と、
前記除去の間に前記反応室の前記内部における前記酸素（Ｏ2）濃度を測定する段階と、
前記酸素（Ｏ2）濃度が既定値を下回るまで、前記予熱された炉発熱体を前記反応室と実質的に近接した前記位置まで移動させないようにする段階と、
前記予熱された炉発熱体が前記反応室と実質的に近接した前記位置まで移動し始めるときに、還元性雰囲気を生じさせるために、前記窒素（Ｎ2）の流れを停止し、水素（Ｈ2）の流れを開始する段階と、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記酸素（Ｏ2）濃度の前記既定値は約５０ｐｐｍであり、
前記既定のろう付け温度は約摂氏１１００度であり、
前記既定のろう付け時間は約４分間である、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記可融性部品の前記ろう付けは、連続ベルトを使用せずにバッチとして行われる請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散炉におけるろう付けの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジェットスタック製造者は、従来から、ハンプバック形連続ベルト駆動炉を使用してジェットスタック（ｊｅｔ  ｓｔａｃｋ）をろう付けする。ろう付け工程は、事前に高圧接着プレス機を使用して接着されている約１６から２２枚のプレートを合金する段階を含む。ろう付け工程では、１６から２２枚の接着されたプレートを結合して融合され、気密封止された単一のプレートにする。融合されたプレートからは、印刷装置で使用するためのろう付けジェットスタックが得られる。ろう付けジェットスタックは、融合したプレートの内部にインクを噴出するための整列した流路を含む。
【０００３】
ハンプバック炉はかさばる、高価なものである。加えて、ハンプバック炉の連続ベルト駆動という特性は環境汚染をもたらし、金属汚染に至るおそれもある。他の課題としては、プロセス制御インターフェースまたはプロセス制御パラメータの可視性の欠如が挙げられ、この問題は、操作員、技師、または装置を円滑に動作させることをその職務に含むことの多い他の熟練技能者らにかかる保守の負担を大きくする。プロセス制御インターフェースの欠如は、製造時にハンプバック炉を監視することを困難にする。ハンプバック炉と関連付けられる上記その他の問題は、歩留りの減少およびコストの増大につながる可能性がある。さらに、ハンプバック炉は安全上の懸念も生じ、クリーンルームに火炎を放つことから「火を吹く竜」というあだ名がついており、付近に立っている操作員を傷つけるおそれもある。またハンプバック炉は水素ガスの利用効率が低いため、運転コストを一層増大させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４８８３２１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かさばらず、高価ではなく、金属汚染が抑制され、監視が容易な、拡散炉を使用して気密封止されたジェットスタックを構築するバッチ式ろう付け工程を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、拡散炉におけるバッチ式ろう付けの方法であって、複数の可融性部品を少なくとも１つの石英ボートの複数のスロットに挿入する段階と、前記可融性部品を含む前記少なくとも１つの石英ボートを前記拡散炉の反応室の内部に搬送する段階と、前記反応室の前記内部を封止する段階と、配合表に従って前記反応室の前記内部の雰囲気を調整する段階と、予熱された炉発熱体を、前記反応室から隔たった位置から前記反応室と実質的に近接した位置まで移動させて、前記反応室の前記内部の前記雰囲気の温度を、前記配合表に従って既定のろう付け期間にわたって既定のろう付け温度より上まで上げる段階と、を含む方法を提供する。
【０００７】
本発明の第１の態様において、前記可融性部品は個々のプレートを含み、前記個々のプレートを合金して複数の気密封止されたろう付けスタックにする段階と、前記予熱された炉発熱体を、前記反応室と実質的に近接した前記位置から前記反応室から隔たった前記位置まで移動させて、前記雰囲気がほぼ室温に冷えるまで前記反応室の前記内部の前記雰囲気の前記温度を下げる段階と、をさらに含んでもよい。
【０００８】
さらに、前記個々のプレートの各々は金のメッキを有するステンレス鋼板を含み、前記個々のプレートを合金する前記段階は、前記可動式炉発熱体を使用して、前記個々のプレートを開口穴の周りで融合するように前記金を流す段階を含んでもよい。
【０００９】
本発明の第１の態様において、前記配合表に従って前記反応室の前記内部の前記雰囲気を調整する前記段階は、前記反応室へ流入する窒素（Ｎ2）の流れを使用して前記反応室の前記内部からすべての酸素（Ｏ2）を除く段階と、前記除去の間に前記反応室の前記内部における前記酸素（Ｏ2）濃度を測定する段階と、前記酸素（Ｏ2）濃度が既定値を下回るまで、前記予熱された炉発熱体を前記反応室と実質的に近接した前記位置まで移動させないようにする段階と、前記予熱された炉発熱体が前記反応室と実質的に近接した前記位置まで移動し始めるときに、還元性雰囲気を生じさせるために、前記窒素（Ｎ2）の流れを停止し、水素（Ｈ2）の流れを開始する段階と、を含んでもよい。
【００１０】
さらに、前記酸素（Ｏ2）濃度の前記既定値は約５０ｐｐｍであり、前記既定のろう付け温度は約摂氏１１００度であり、前記既定のろう付け時間は約４分間であってもよい。
【００１１】
また、前記可融性部品の前記ろう付けは、連続ベルトを使用せずにバッチとして行われてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のいくつかの実施形態による、クレードルの曲がりを防止するための中央支持体と、クレードルの上に配置された、可融性部品を支持する石英ボートとを含むクレードルの一例を示す側面図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態による、図１に示す石英ボートの一部分を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による、クレードルの曲がりを防止するための中央支持体を含む、石英ボートと可融性部品のない図１のクレードルの一例を示す側面図である。
【図４】クレードルの曲がりを防止するための中央支持体を含む図３のクレードルを示す平面図である。
【図５】本発明の別の実施形態による、クレードルの曲がりを防止するための中央支持体および２つの４分の１支持体を含む、石英ボートと可融性部品のない図１のクレードルの別の例を示す平面図である。
【図６Ａ】エンクロージャと、反応室と、可動式炉発熱体と、図１に示す石英ボートおよび可融性部品を含むクレードルと、クレードルを反応室に挿入するためのパドルとを含む拡散炉の一例を示す図である。
【図６Ｂ】エンクロージャと、反応室と、可動式炉発熱体と、図１に示す石英ボートおよび可融性部品を含むクレードルと、クレードルを反応室に挿入するためのパドルとを含む拡散炉の一例を示す図である。
【図７】本発明の別の実施形態による、高温断熱帯を含む拡散炉の反応室の図６Ａに示す線７−７に沿った切断図である。
【図８】本発明のいくつかの実施形態によるろう付け配合表の一例を示す図である。
【図９】可融性部品とパドルとに取り付けられた温度センサを含み、拡散炉の反応室から隔たった位置にある可動式炉発熱体も含む、図６Ａの反応室に挿入された図１のクレードルの一例を示す図である。
【図１０】拡散炉の反応室と実質的に近接した位置にある可動式炉発熱体の一例を示す図である。
【図１１】本発明のいくつかの実施形態による、拡散炉におけるジェットスタックバッチ式ろう付けの各段階を示す流れ図である。
【図１２】本発明のいくつかの実施形態による、拡散炉から取り出した後でジェットスタックを検査する各段階を示す流れ図である。
【図１３】図９の温度センサの温度読取値に応答してろう付け配合表を調整する各段階を示す流れ図である。
【図１４】ジェットスタックの開口の周りの許容される金の流れの一例を示す図である。
【図１５】ジェットスタックの開口の周りの不良な金の流れの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
一般に、プレートを融合して気密封止されたジェットスタックにする工程は、２つの別々の大型装置によって行われる別々の段階を含む。まず、約１６〜２２枚の金メッキが施されたステンレス鋼板を相互に近接して配置した後、接着プレス機が、プレートが次の段階、すなわちろう付けの段階に備えて整列されるように、窒素および水素の雰囲気下でプレートに高圧を加えて貼り合わせる。ろう付け段階は、１６〜２２枚のプレートを合金して単一の結合されたジェットスタックにすることを含む。これまでは、ハンプバック形連続ベルト駆動炉でジェットスタックのろう付けが行われたが、本発明の実施形態は、拡散炉を使用して気密封止されたジェットスタックを構築するバッチ式ろう付け工程を説明するものである。
【００１４】
より具体的には、可動式炉発熱体を備える拡散炉を、高速の熱傾斜を有し、粒子生成をほとんどまたは全く伴わない高スループットの機能を有するバッチ式ろう付け工程において使用することができる。拡散炉において、ジェットスタックをバッチ式ろう付けする前に、技師または他の適格な技能者が、ろう付け配合表を作成し微調整する。ろう付け配合表は、可動式炉発熱体と相まって拡散炉の反応室の温度を高速で上げ下げするよう熱分布を調整し、制御された時間、所望のろう付け温度より上にすることができる。
【００１５】
ろう付け配合表は一連の配合区分を含む。各配合区分は作用を含んでいてもよい。例えば、作用には、拡散炉の反応室の温度を上げ下げすること、質量流量制御装置を使用して反応室から特定の種類の気体を除くこと、質量流量制御装置を使用して反応室を別の気体で満たすこと、反応室内の水分の有無を検査することなどが含まれる。各作用は、配合区分内の誤差または欠陥による打ち切りの作用を操作員に通知するための警報および表題と関連付けられていてもよい。警報および表題は、操作員が問題を修正するために交替勤務監督者または他の保守要員を呼ぶことができるように、作用が打ち切られた箇所といった問題を操作員に知らせることができる。
【００１６】
ろう付け配合表を構築することは、区分および作用の内容および順序、ならびに、ろう付け配合表における警報および表題の構成の仕方を決定することに加え、配合区分自体、および各区分内の作用の開始点と終了点を生成することも含む。開始点または終了点は、拡散炉内または拡散炉の周囲に位置するセンサからのフィードバック情報に基づく前の作用の完了を条件とすることもできる。代替として、区分または作用の内容および順序は、既定のパラメータに従って固定されていてもよい。金メッキが施されたステンレス鋼板の融合は、拡散炉の反応室内の正確な雰囲気条件および慎重に制御された温度を必要とするため、ジェットスタックの開口の周りに均一な金の流れが生じる高品質のジェットスタックを実現するためには、各配合区分または配合区分内の各作用の開始点または終了点が重要となり得る。ろう付け配合表を微調整するために、技師または他の適格な技能者は、以下でより詳細に説明するように、ジェットスタック自体と、ジェットスタックを載せるカンチレバまたはパドルとの両方に位置する温度センサを使用する。
【００１７】
技師または適格な技能者がろう付け配合表の微調整を完了した後で、拡散炉が、製造レベルのバッチ式ろう付け操作を実行する。バッチ式ろう付け操作は、ジェットスタックの開口の周りに均一な金の流れが生じる製造レベルの量のジェットスタックを産出するように設計された様々な操作を含み得る。例えば、バッチ式ろう付け操作を行うことは、金メッキが施されたステンレス鋼板を石英ボートのスロットに挿入することを含む。石英ボートのスロットは、以下でさらに詳細に説明するように、平坦なジェットスタックを産出するように設計された既定の幅を有していてもよい。操作員は、石英ボートのスロットにジェットスタックを挿入した後で、ジェットスタックを含む石英ボートをクレードルに配置し、次いでクレードルは、拡散炉の反応室の内部に挿入するためのカンチレバまたはパドル上に配置される。次いで操作員は、反応室をエンドキャップで密閉することにより反応室を封止する。
【００１８】
その後拡散炉は、ろう付け配合表に従って反応室の内部の雰囲気を調整する。またろう付け配合表は、拡散炉を誘導して、予熱された炉発熱体を、反応室から隔たった位置から反応室と実質的に近接した位置まで移動させて、反応室の内部の雰囲気の温度を、既定のろう付け期間にわたって既定のろう付け温度より上まで上げさせる。既定のろう付け温度は約摂氏１１００度とすることができ、既定のろう付け時間は約４分間とすることができる。
【００１９】
次いで拡散炉はジェットスタックをろう付けする。ろう付け工程が完了すると、拡散炉は、炉発熱体を、反応室と実質的に近接した位置から反応室から隔たった位置まで移動させて、雰囲気がほぼ室温に冷えるまで反応室の内部の雰囲気の温度を下げる。操作員は、エンドキャップを取り外して反応室の内部を開封し、さらにクレードルを取り出して、ろう付けジェットスタックを得る。本発明の上記その他の態様は、以下の図面の詳細な説明を読めばより容易に明らかになるであろう。
【００２０】
図１に、本発明のいくつかの実施形態による、クレードル１００の曲がりを防止するための中央支持体１４９、クレードル１００上に位置する石英ボート１３３、および石英ボート上に位置する可融性部品１３６を含む例示的クレードル１００の側面図を示す。可融性部品１３６は、プレートが整列した位置で貼り合わさるように事前に高温の下で接着プレス機にかけられている、金メッキが施されたステンレス鋼板とすることができる。代替として、可融性部品１３６は、ハード・ディスク・ドライブや、回路基板や、厳重に管理された環境において融合される必要のある任意の別の部品といった別種の装置の部品とすることもできる。本明細書で使用する場合、可融性部品１３６は「ジェットスタック」という用語と区別なく使用されるが、他の可能な使用法もあり得ることに留意すべきである。
【００２１】
クレードル１００は、拡散炉の反応室（図１には不図示）に亀裂を生じさせたり、不純物を拡散させたりすることなく高速な温度変動に耐え得る石英または他の何らかの適切な材料で構成され得る。クレードル１００は、石英ボート１３３を支持する水平部分１３１と、石英ボートの搬送を円滑に行わせる垂直部分１２９とを含む。
【００２２】
操作員、技師、または拡散炉を使用するように訓練された他の適格な技能者は、クレードル１００から石英ボート１３３を持ち上げ、クリーンルームの別の位置に持って行って、それらの石英ボート１３３に可融性部品１３６を詰める。次いで操作員は、可融性部品を含む石英ボート１３３をクレードル１００上に戻して配置する。
【００２３】
クレードル１００は、図３〜図４を参照してさらに説明するように、安定化要素１４６と基礎支持要素１４３とを有する中央支持体１４９を含んでいてもよく、図５を参照してさらに説明するように、他の支持体１４９を含んでいてもよい。加えて、石英ボート１３３は、図２を参照してさらに説明するように、平坦なジェットスタック得るための、ジェットスタックの幅およびジェットスタックの幅に対するマージン幅に対応する既定の幅を有するスロットを含んでいてもよい。
【００２４】
図２に、本発明のいくつかの実施形態による、図１に示す石英ボート１３３の一部分２００を示す。石英ボート１３３は、歯２１０で隔てられたスロット２２０を含む。スロット２２０にはジェットスタック２３０が挿入される。実施形態によっては、１つのジェットスタックと関連付けられる複数のスロットがあってもよい。各スロット２２０は、ジェットスタック２３０の幅およびマージン幅２３５に対応する既定の幅２３８を有する。既定の幅２３８が狭すぎる場合には、可融性部品１３６（以下ジェットスタック１３６と呼ぶ）を容易にスロット２２０に挿入したり、スロット２２０から取り外したりすることができない。
【００２５】
他方、既定の幅２３８が広すぎる場合には、ジェットスタック１３６の平坦度が低下する。例えば、マージン幅２３５が約０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）である場合、ろう付け後のジェットスタック１３６の平坦度はほぼ０インチである。言い換えると、ジェットスタックのゆがみは、たとえあったとしてもごくわずかであり、ジェットスタックは損傷を受けずにスロットを出入りすることができる。しかし、例えばマージン幅２３５が０．０２５インチ（０．６３５ｍｍ）である場合、ろう付け後のジェットスタック１３６の平坦度は約０．００５インチ〜０．０２インチ（０．１２７ｍｍ〜０．５０８ｍｍ）になり、ジェットスタックのゆがみを示す。同様に、マージン幅が約０．０３インチ（０．７６２ｍｍ）である場合、ろう付け後のジェットスタック１３６の平坦度は、０．０１インチ（０．２５４ｍｍ）もの高さになり、やはりゆがみを示す。マージン幅２３５が０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）である場合、ろう付け後のジェットスタック１３６の平坦度は、マージン幅２３５が０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）の場合と同様、すなわちほぼ０になる。したがって、安全マージンを確実にするための好ましいマージン幅２３５は約０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）である。
【００２６】
図３に、本発明の一実施形態による、クレードル１００の曲がりを防止するための中央支持体１４９を含む、石英ボートと可融性部品のない図１のクレードル１００の側面図の一例を示す。図４に、クレードル１００の曲がりを防止するための中央支持体１４９を含む、図３のクレードル１００の平面図を示す。図３と図４の両方を参照して説明を進める。
【００２７】
特に石英ボートにジェットスタックが詰まっているときに、クレードル１３１の上に複数の石英ボートが配置されると、クレードル１３１はたわむ可能性がある。このたわみは、ジェットスタックを移すときにクレードルが引っかかり、破損する原因となることがあり、また、それによってジェットスタックが損傷を受け、または汚染されることもある。そうした問題は、不良なジェットスタックを生じ、装置を不稼働状態にする結果をもたらし得る。
【００２８】
中央支持体１４９は水平部分１３１にまたがる安定化要素１４６を使用してクレードル１００を安定させる。基礎支持要素１４３は安定化要素１４６を水平部分１３１に固定することができる。中央支持体１４９は、均一な重量配分を生じさせ、曲がりまたはたわみを防止する。安定化要素１４６および基礎支持要素１４３は、石英または他の材料を含んでいてもよい。
【００２９】
図５に、本発明の別の実施形態による、クレードルの曲がりを防止するための中央支持体および２つの４分の１支持体を含む、石英ボートと可融性部品のない図１のクレードルの平面図の別の例を示す。図３および図４の中央支持体１４９は石英ボートに十分な支持を提供し得るが、場合によっては、クレードル１００にさらなる安定性をもたらすために、図５の４分の１支持体１４９のような追加の支持体が必要とされることもある。加えて、石英ボート（図１の１３３など）も、中央支持体と４分の１支持体１４９の間に配置され、または位置し得る。
【００３０】
図６Ａおよび図６Ｂに、エンクロージャ６０１と、反応室６０３と、可動式炉発熱体６０９と、図１に示す石英ボート１３３および可融性部品１３６を含むクレードル１００と、クレードル１００を反応室６０３に挿入するためのパドル６２３を含む拡散炉６００の一例を示す。以下の説明は図６Ａおよび図６Ｂを参照して進める。
【００３１】
ジェットスタック１３６をろう付けする前に、ジェットスタック１３６は石英ボートに配置され、拡散炉６００の反応室６０３に挿入される。反応室６０３は石英管とすることができる。前述のように、クレードル１００は石英で構成されたものとし、少なくとも１つの着脱可能な状態で取り付けられた石英ボート１３３を保持するような構造とすることができる。石英ボート１３３はジェットスタック１３６を保持するためのスロットを有する。操作員、技師、または拡散炉６００を使用するように訓練された他の適格な技能者は、石英ボート１３３をクレードル１００から取り外し、または分離し、石英ボート１３３をクリーンルームの別の位置に持って行って石英ボート１３３にジェットスタック１３６詰める。次いで操作員は、石英ボート１３３をクレードル１００上に戻して配置し、または取り付け、次いで、ろう付け工程に備えて、クレードル１００を拡散炉６００のエンクロージャ６０１内に位置する反応室６０３に挿入する。操作員は、カンチレバまたはパドル６２３を使用して反応室６０３にクレードル１００を挿入し、反応室６０３の内部をエンドキャップ６２６で封止する。
【００３２】
前述のように、ろう付け工程の前に、ジェットスタック１３６は、事前に高圧接着プレス機（不図示）を使用して接着されている個々のプレートを含む。拡散炉６００は約８０層の１０インチ（２５．４ｃｍ）ジェットスタックまたは１６０層の４インチ（１０．１６ｃｍ）ジェットスタックを保持し、以下で詳細に論じるように、ろう付け配合表に従って個々のプレートからジェットスタックを形成する。
【００３３】
拡散炉６００は、様々な気体が反応室６０３に流入し、反応室６０３から流出するような構造とする。反応室６０３は全体として固定された位置に留まり、可動式炉発熱体６０９は、反応室から隔たった位置６０３から反応室６０３と実質的に近接した位置まで移動することができる。拡散炉６００が炉発熱体６０９を反応室６０３の方へ移動させると、反応室６０３内の雰囲気の温度は急速に上昇する。逆に、拡散炉６００が炉発熱体６０９を反応室６０３から離すと、反応室６０３内の雰囲気の温度は降下する。
【００３４】
一般に、可動式炉発熱体６０９は、その時間のほとんどは、反応室６０３から隔たっており、典型的には、拡散炉６００がろう付け配合表の既定の条件に従って反応室６０３の内部の雰囲気を調整した後にのみ反応室６０３の方へ移動する。拡散炉６００は、反応室６０３から隔たった位置にある間に可動式炉発熱体６０９を予熱してもよく、可動式炉発熱体６０９を既定の温度に実質的に維持してもよい。
【００３５】
プログラム可能論理制御（ＰＬＣ）ユニット（不図示）を使用して、反応室６０３に流入し、反応室６０３から流出する気体を制御し、炉発熱体６０９の移動を制御し、フィードバック情報を提供する様々なセンサを使用して反応室６０３内の温度および雰囲気条件を感知し、警報条件をトリガし、ろう付け配合表の区分の個々の表題を識別し、前に微調整されたろう付け配合表に従い、可能な情報の中でも特にセンサまたは他のフィードバック情報に応答してある特定の配合区分を中断することもできる。
【００３６】
操作員は、中央支持体１４９、クレードル１００に取り付けられた石英ボート１３３、および石英ボートに挿入されたジェットスタック１３６を含むクレードル１００をパドル６２３上に配置し、次いでパドル６２３が、温度センサ６０５と一緒に拡散炉６００の反応室６０３に挿入される。反応室６０３は、エンドキャップ６２６を使用して装填区間６０６の周りを封止される。
【００３７】
反応室６０３内に配置されると、ろう付け配合表は続いて、ジェットスタック１３６が形成されるように一連の配合区分および関連付けられる作用を実行させる。例えば、可動式炉発熱体６０９は、反応室６０３に近接して配置されると、金を流して、ジェットスタック１３６の個々のプレートを内部構造が開口穴と整列するように融合する。ろう付け配合表の一部として行われる別の詳細および作用については、図１０を参照して以下でより詳細に示す。
【００３８】
拡散炉６００がジェットスタック１３６へのろう付け配合表の適用を終了すると、操作員は反応室６０３の内部を開封し、反応室６０３の内部から石英ボート１３３およびジェットスタック１３６を含むクレードル１００を取り出す。よってジェットスタック１３６は、連続ベルト駆動炉を使用せずにバッチとして生成される。
【００３９】
図７に、本発明の別の実施形態による、高温断熱帯７００を含む拡散炉の反応室の図６Ａに示す線７−７に沿った切断図を示す。高温断熱帯７００は、装填区間６０６に近い反応室６０３の外側に位置し得る。図６Ｂのエンドキャップ６２６を使用して反応室６０３が封止されると、断熱帯７００は、ろう付け配合表の処理の間に、特に装填区間６０６の周りで温度が確実に維持されるようにする。特に断熱帯７００は、断熱帯７００自体によって加えられる外向き半径方向の圧力によって所定位置に保持される。言い換えると、接着剤は不要であり、反応室６０３およびエンドキャップ６２６への損傷が防止される。断熱帯７００は約１インチ（２．５４ｃｍ）の厚さの高温セラミック製組みひもとすることができる。
【００４０】
操作員は、装填区間６０６付近に位置する少なくとも１つの温度センサ（６０５など）によって得られる温度測定値に基づいて、反応室６０３の装填区間６０６の周りの断熱帯７００が不適切に配置されていると判断することができる。断熱帯７００の存在は、特に、装填区間６０６付近に位置するジェットスタックについて、製品品質の向上および不良品の低減に寄与する。
【００４１】
図８に、本発明のいくつかの実施形態によるろう付け配合表の一例を示す。簡単に前述したように、技師または他の適格な技能者は、図６Ａの拡散炉６００においてジェットスタックをバッチ式ろう付けする前に、ろう付け配合表８００を作成し、微調整してもよい。
【００４２】
ろう付け配合表８００は一連の配合区分８１０を含む。各配合区分８１０は作用８２０を含んでいてもよい。例えば、作用８２０には、拡散炉の反応室の温度を上げること、質量流量制御装置を使用して反応室から特定の種類の気体を除くこと、質量流量制御装置を使用して反応室を別の気体で満たすこと、反応室の水分を検査することなどが含まれ得る。各作用８２０は、配合区分内の誤差または欠陥による打ち切りの作用を操作員に通知するための警報８３０および表題８４０と関連付けられていてもよい。警報８３０および表題８４０は、操作員が問題を修正するために交替勤務監督者または他の保守要員を呼ぶことができるように、作用が打ち切られた箇所といった問題を操作員に知らせることができる。
【００４３】
警報８３０は、可能な情報の中でも特に、熱電対、酸素センサ、気体中の水濃度を測定する湿度計、炉発熱体位置センサ、ガス流量計からの情報といったフィードバック情報に基づいてトリガされ得る。次いで、関連付けられた警報に応答して操作員に区分表題が表示される。警報の可能な結果の１つは、ろう付けされている部品を保護する目的で、あるいは、拡散炉装置自体を保護するために、拡散炉が警報に応答して配合表のその区分を中断するというものである。
【００４４】
図９に、可融性部品１３６とパドル６２３とに取り付けられた温度センサ９００を含み、拡散炉６００の反応室６０３から隔たった位置にある可動式炉発熱体６０９も含む、図６Ａの反応室に挿入された図１のクレードルの一例を示す。
【００４５】
図８のろう付け配合表８００を微調整するために、技師または他の適格な技能者は、ジェットスタック１３６自体の上に温度センサ９００を配置することができる。図９には１つの温度センサ９００が示されているが、ジェットスタック１３６には他の温度センサ９００が取り付けられていてもよい。好ましくは、１つの温度センサ９００が装填区間付近のジェットスタック１３６に取り付けられ、別の温度センサ９００が中央付近のジェットスタック（不図示）に取り付けられ、さらに別の温度センサ９００が装填区間の反対端付近のジェットスタック（不図示）に取り付けられる。ジェットスタック１３６は、石英ボート１３３内に配置され、カンチレバまたはパドル６２３の支持を使用して拡散炉６００の反応室６０３に挿入するためのクレードル１００に載せられる。
【００４６】
また、パドルも、その底部に取り付けられた、ジェットスタックの製造の間は所定の位置に留まるという意味で永続的な温度センサ６０５を含み、他方、ジェットスタック自体に取り付けられた温度センサ９００は、図８のろう付け配合表８００を微調整するためにのみ使用され、ろう付け配合表が微調整された後で取り外される。温度センサは熱電対とすることができ、パドル６２３の底部のいくつかの位置と、石英ボート１３３に挿入されたジェットスタックの端部および／または中央部に向けてなど、ジェットスタック１３６自体に分散させることができる。
【００４７】
温度センサ９００がジェットスタック１３３に取り付けられ、ジェットスタックがパドル６２３の支持を使用して拡散炉６００の反応室６０３に配置された後で、ジェットスタック１３３自体の上の温度センサ９００の温度読取値を、パドル６２３の底部に取り付けられた永続的温度センサ６０５の温度読取値と比較することができる。この比較は、図８の異なる配合区分８１０において行うこともでき、図８のろう付け配合表８００を微調整している間のある区分内の異なる時刻に行うことができる。
【００４８】
ジェットスタックに取り付けられたセンサ９００の１つまたは複数の温度読取値がパドル６２３の底部に取り付けられた永続的センサ６０５の１つまたは複数の温度読取値より低い場合、技師または他の適格な技能者は、ジェットスタック１３３の実際の温度を正確に制御することができるように永続的温度センサ６０５の設定値（図８の作用８２０など）を調整する。技師または他の適格な技能者がろう付け配合表の微調整を完了すると、ジェットスタック１３３に取り付けられた温度センサ９００は取り外すことができ、続くバッチ式ろう付け操作では不要である。
【００４９】
図１０に、拡散炉の反応室に実質的に近接した位置にある可動式炉発熱体の一例を示す。以上で論じたように、拡散炉６００は、図８のろう付け配合表８００に従って反応室６０３内の雰囲気の温度を急速に上げ下げするための可動式炉発熱体６０９を含む。炉発熱体６０９の移動は、図９を参照して示したように、図８のろう付け配合表８００を微調整している間に行うことができる。さらに、炉発熱体６０９の移動は、ろう付け配合表８００に従って製造レベルでジェットスタック１３６を製造している間に、すなわち、ろう付け配合表８００の微調整が完了した後で行うこともできる。
【００５０】
図１１に、本発明のいくつかの実施形態による、拡散炉におけるジェットスタックろう付けの各段階を説明する流れ図を示す。技師または適格な技能者が、上記図８〜図１０を参照して詳細に説明したようにろう付け配合表の微調整を完了した後で、製造レベルのバッチ式ろう付け操作を行うために拡散炉を生産状態に置くことができる。図１１の１１０５で、操作員は、ジェットスタックを少なくとも１つの石英ボートのスロットに挿入する。次いで１１１０で、操作員はジェットスタックを含む石英ボートを拡散炉の反応室の内部に搬送する。
【００５１】
実施形態によっては、石英ボートは、石英クレードル上に取り付けられ、または配置され、次いで、カンチレバまたはパドルを使用して石英クレードルが反応室の内部に装填される。反応室の内部は、エンドキャップを使用して封止される。反応室が封止された後で、拡散炉は、ろう付け配合表に従って反応室の内部の雰囲気を調整する。例えば、１１１５で拡散炉は、反応室内へ流入する窒素（Ｎ2）の流れを使用して反応室の内部から実質的にすべての酸素（Ｏ2）を除く。反応室の内部の酸素（Ｏ2）の濃度が酸素除去の間に測定される。予熱された炉発熱体は、最初は反応室から隔てられており、酸素（Ｏ2）濃度が、例えば約５０ｐｐｍといった既定値を下回るまで反応室と実質的に近接した位置に移動するのを妨げられる。
【００５２】
１１２０で、拡散炉内のセンサが、酸素（Ｏ2）濃度が既定値を下回ると判定した場合、拡散炉は、図１１の１１３０および１１２５に示すように、予熱された炉発熱体を反応室の方へ移動させ始めると同時に、窒素（Ｎ2）の流れを停止し、反応室において水素（Ｈ2）の流れを開始して還元性雰囲気を生じさせる。
【００５３】
拡散炉は、図１１の１１３５に示すように、反応室と実質的に近接した位置までの炉発熱体の移動を完了して、配合表に従って、反応室の内部の温度を、約４分間といった既定のろう付けタイマ期間にわたって、約摂氏１１００度といった既定のろう付け温度より上に上げる。純金が約摂氏１０６０度で流れ始める。反応室の内部の温度上昇率のタイミングを制御することにより、反応室内の実際の可融性部品の温度を、バッチ全体にわたる温度デルタが低くなるように制御することができる。
【００５４】
したがってジェットスタックは、拡散炉の反応室内に設けられた高温の気圧条件下でろう付けされる。本質的にろう付けは、ジェットスタックの個々のプレートを合金して複数の気密封止されたろう付けジェットスタックにすることを含む。金が流れ始めると、ステンレス鋼板はろう付けされ、他方ジェットスタック内の開口は後でインクを噴出させるために開いたままに留まる。言い換えると、個々のプレートが融合し合う際に金は開口の周りを流れる。１１４０で拡散炉は、炉発熱体を、反応室と実質的に近接した位置から反応室から隔たった位置まで移動させて、反応室の内部の雰囲気がほぼ室温に冷えるまで雰囲気の温度を下げる。
【００５５】
次いで操作員は、１１４５で、反応室の内部を開封し、反応室の内部から石英ボートとろう付けジェットスタックを含むクレードルを取り出す。
【００５６】
図１２に、本発明のいくつかの実施形態による、拡散炉から取り出した後でジェットスタックを検査する各段階の流れ図を示す。１２０５で操作員は、反応室の内部からろう付けジェットスタックを含む石英ボートを取り出す。１２１０で操作員は、反応室の装填区間付近に位置していた反応室の内部から取り出されたろう付けジェットスタックを識別する。１２２０で操作員は、ジェットスタックを検査して、識別したろう付けジェットスタックの開口穴の周りに均一な金の流れが生じているかどうか調べる。１２３０で操作員は、開口穴の周りで金の流れが均一であるかどうか判定することができる。この判定は、既定のメトリックによる既定の検査手順に従って行うことができる。操作員は、高倍率の拡大鏡や撮像装置を利用してこの判定を行うことができる。そのような操作員による検査は、下流部門での不良部品発生の可能性を低減する。
【００５７】
加えて操作員は、１２４０で、装填区間付近に位置していたジェットスタックの開口穴の周りにおいて金の流れが均一であったと判定した場合、装填区間付近に位置しなかった反応室の内部から取り出されたろう付けジェットスタックの開口穴の周りにも均一な金の流れが生じていると推論することができる。逆に操作員は、装填区間付近に位置していたジェットスタックの開口穴の周りにおいて金の流れが均一でなかったと判定した場合、装填区間付近に位置しなかった反応室の内部から取り出されたろう付けジェットスタックの開口穴の周りには均一な金の流れが生じていないと推論することができる。このようにして、金の流れを検査する時間を短縮することができる。
【００５８】
図１３に、図９の温度センサの温度読取値に応答してろう付け配合表を調整する各段階の流れ図を示す。
【００５９】
ろう付け配合表（図８のろう付け配合表８００など）を微調整するために、技師または他の適格な技能者は、１３０５で、各温度区間（装填区間付近、中央付近、および装填区間の反対端付近など）に配置された可融性部品に３つの外付け熱電対を取り付ける。パドルには３つの永続的熱電対が取り付けられている。次いで技師は、１３１０で、可融性部品およびパドルを拡散炉の反応室に挿入する。１３１５で、ろう付け配合表の１区分の間に、３つの永続的熱電対によって読取られた３つの加工温度読取値が、可融性部品に取り付けられた３つの外付け熱電対と比較される。１３２０でデルタが存在する場合、１３２５で、ろう付け配合表の温度設定値は、デルタが最小化されるまでしかるべく調整される。
【００６０】
例えば、パドル上の第１の永続的熱電対と可融性部品に取り付けられた第１の熱電対の間にデルタが存在する場合、またはパドル上の第２の永続的熱電対と可融性部品に取り付けられた第２の熱電対の間にデルタが存在する場合、またはパドル上の第３の永続的熱電対と可融性部品に取り付けられた第３の熱電対の間にデルタが存在する場合、あるいはこれら３つの任意の組み合わせが存在する場合、ろう付け配合表の温度設定値は、デルタが低減されるまで上下に調整される。
【００６１】
１３２５で調整が行われた後で、工程は１３１５に進みさらに比較を行う。１３２０で、デルタがそれ以上存在しなくなり、または十分に最小化された後で、微調整工程を終了することができる。温度設定値は拡散炉の加熱器の出力比率を制御する。この手順は、パドル上の永続的熱電対が可融性部品の実際の温度に基づいて確実に制御されるようにする。ろう付け配合表が微調整された後で、技師または他の適格な技能者は可融性部品から外付け熱電対を取り外す。
【００６２】
図１４に、本発明の一実施形態によるジェットスタックの開口の周りの許容される金の流れの一例を示す。図１４に示すように、金の流れは開口穴の周りで障害物のない金の環を示している。
【００６３】
図１５に、ジェットスタックの開口の周りの不良な金の流れの一例を示す。図１５に示すように、開口穴の周りには金が厚く堆積して閉塞を生じ、開口が不格好な形になっている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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