(57)【要約】【課題】  噴流はんだ槽中の溶融はんだ上に浮いたはんだドロスを簡便かつ確実に除去して回収し得るはんだドロスの除去方法とそのための装置を提供する。【解決手段】  はんだドロスの除去方法は、はんだディップ槽（１２）の溶融はんだ（５）上に浮いたはんだドロス層（４）内に真空吸引ノズル（１）の開口部（１８）を保持しながら、そのはんだドロス（４）を真空吸引して除去することを特徴とし、そのことによって確実にドロス（４）のみを除去することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだディップ槽の溶融はんだ上に浮いたはんだドロス層内に真空吸引ノズルの開口部を保持しながら、そのはんだドロスを真空吸引して除去することを特徴とするはんだドロスの除去方法。
【請求項２】
深さ計測ノズルの下端開口から加圧ガスを吐出させながら、その下端開口を前記ドロス層および溶融はんだ内に下降させていき、前記計測ノズルに付設された圧力計によってその計測ノズル内の圧力変化を感知して前記ドロス層の深さを測定することを特徴とする請求項１に記載のはんだドロスの除去方法。
【請求項３】
前記計測ノズルで前記ドロス層の深さを測定した後に、そのドロス層の深さ内に前記真空吸引ノズルの開口部を保持しながら、そのドロスを真空吸引して除去することを特徴とする請求項２に記載のはんだドロスの除去方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載されたはんだドロスの除去方法に用いられるはんだドロス除去装置であって、前記真空吸引ノズル、前記深さ計測ノズル、前記圧力計、前記深さ計測ノズルに圧縮ガスを供給するためのコンプレッサ、前記真空吸引ノズルに接続された真空チャンバ、その真空チャンバ内に配置されたドロス回収容器、および前記コンプレッサと前記真空チャンバとに接続されたエジェクタを含むことを特徴とするはんだドロス除去装置。
【請求項５】
前記真空吸引ノズルはステンレス製鋼管で形成されており、そのステンレス製鋼管の外面は断熱材で被覆されていることを特徴とする請求項４に記載のはんだドロス除去装置。
【請求項６】
前記真空吸引ノズルの高さ位置調整を行うためのノズル昇降装置をさらに含むことを特徴とする請求項４または５に記載のはんだドロス除去装置。
【請求項７】
前記真空チャンバは前記コンプレッサから前記エジェクタへ供給される加圧ガスによるエジェクト効果によって排気されることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載のはんだドロス除去装置。
【請求項８】
前記ドロス回収容器に回収されたドロスの重量を測定するための重量計をさらに含むことを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載のはんだドロス除去装置。
【請求項９】
前記真空チャンバと前記重量計を支持しかつ移動可能な移動台車をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のはんだドロス除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶融はんだ上に浮いたはんだドロスを除去する方法と装置に関し、特に半導体装置の製造に利用される噴流はんだ槽中の溶融はんだ上に浮いたはんだドロスを除去する方法と装置の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
噴流はんだ槽は、半導体装置やプリント配線板などにはんだ層を付与する場合にしばしば利用されるものである。すなわち、噴流はんだ槽においては、溶融はんだの上面にオーバフローするフレッシュな溶融はんだの流れを生じさせ、そのフレッシュなはんだ流に半導体装置などを接触させることによってはんだ被覆層が付与される。
【０００３】
たとえば、太陽電池セルの一般的製造工程は、シリコン基板表面のスライシングダメージを除去してテクスチャ構造と呼ばれる表面凹凸構造を形成する基板表面加工工程、熱拡散などの方法によってシリコン基板にｐｎ接合を形成するｐｎ接合形成工程、太陽光を効率良くシリコン基板内部に吸収させるための反射防止膜をプラズマＣＶＤなどの方法で光入射面側に形成する反射防止膜形成工程、セルの光電変換効率を向上させるためにアルミペーストの印刷焼成法などでシリコン基板の裏面側に電界層を形成する裏面電界層形成工程、銀ペーストの印刷焼成法などで受光面電極および裏面電極を形成する銀電極形成工程、さらに銀電極にはんだをコーティングするはんだコート工程を含んでいる。
【０００４】
そのような太陽電池セルの製造工程の中で、銀電極のはんだコートは、あらかじめフラックスが塗布された銀電極を有するシリコン基板を噴流はんだ槽に浸漬することによって形成されるのが一般的である。しかし、そのような噴流はんだ槽内において、残留したフラックスやはんだの酸化物を含むドロスが溶融はんだ上に浮上して堆積するので、定期的にそのドロスを除去する必要がある。
【０００５】
従来では、はんだ槽中で溶融はんだ上に浮上したドロスは、作業者が柄杓などの道具を使って定期的に掻き出したり掬い取ったりしていた。また、特許文献１の実開昭６１−１９１４６６号公報に記載されているように、はんだ槽内で溶融はんだ上に浮上したドロスを吸引パイプで吸引して除去したり、特許文献２の特表２００４−５２０９３５号公報に記載されているように、エンドレスベルトに取り付けたブラケットによってドロスを掬い取ったりしていた。
【特許文献１】実開昭６１−１９１４６６号公報
【特許文献２】特表２００４−５２０９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の作業者によるドロス除去では、溶融はんだ上に浮いているドロスを柄杓などを使って目分量で掬いとるので、誤って溶融はんだをも同時に掬いとって除去することがあり得る。また、はんだの溶融温度近くにあるドロスを回収するので、作業者の高温に対する安全の観点からも考慮が必要になる。さらに、特許文献１や特許文献２に開示された他の従来技術によるドロス除去法でも、ドロス層の深さなどが不明であるので、ドロスとともに溶融はんだをも除去してしまう問題がある。
【０００７】
これらの従来技術における課題に鑑み、本発明は、溶融はんだ上に浮いたドロスのみを簡便かつ確実に除去して回収する方法と装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるはんだドロスの除去方法では、はんだディップ槽の溶融はんだ上に浮いたはんだドロス層内に真空吸引ノズルの開口部を保持しながら、そのはんだドロスを真空吸引して除去することを特徴とし、そのことによって確実にドロスのみを除去することができる。
【０００９】
なお、ドロス層の深さに関しては、深さ計測ノズルの下端開口から加圧ガスを吐出させながら、その下端開口をドロス層および溶融はんだ内に下降させていき、その計測ノズルに付設された圧力計によってその計測ノズル内の圧力変化を感知してドロス層の深さを測定することができる。すなわち、ドロスとはんだの比重の違いに起因して、ドロス層とはんだ層との間では計測ノズルの浸漬深さに対する圧力の変化勾配が顕著に変化するので、その圧力勾配の屈曲位置がドロスとはんだとの境界の深さとして測定され得る。
【００１０】
このように、計測ノズルでドロス層の深さを測定した後に、そのドロス層の深さ内に真空吸引ノズルの開口部を保持しながら、そのドロスを真空吸引して除去することによって、確実にドロスのみを除去することができる。
【００１１】
以上のようなはんだドロスの除去方法に用いられるはんだドロス除去装置においては、真空吸引ノズル、深さ計測ノズル、圧力計、深さ計測ノズルに圧縮ガスを供給するためのコンプレッサ、真空吸引ノズルに接続された真空チャンバ、その真空チャンバ内に配置されたドロス回収容器、およびコンプレッサと真空チャンバとに接続されたエジェクタを含むことを特徴としている。なお、たとえばガスボンベのように加圧ガスの供給源を別途に確保できる場合は、コンプレッサは不必要となる。
【００１２】
真空吸引ノズルはステンレス製鋼管で形成されていることが好ましく、そのステンレス製鋼管の外面は断熱材で被覆されていることが好ましい。このことによって、ノズルの変形およびドロス成分による発錆を防止することができ、またその断熱材による被覆によって作業者の高温に対する安全性を確保することができる。
【００１３】
はんだドロス除去装置は、真空吸引ノズルの高さ位置調整を行うためのノズル昇降装置をさらに含むことが好ましい。このことによって、真空吸引ノズルの開口部位置を確実にドロス層内に調整することができる。
【００１４】
真空チャンバは、コンプレッサからエジェクタへ供給される加圧ガスによるエジェクト効果によって排気されることが好ましい。このことによって、たとえば真空ポンプを用いた場合に比べて、ポンプの目詰まりなどによる真空度の劣化などの不具合が低減され、はんだドロス除去装置のメンテナンス性が改善され得る。
【００１５】
はんだドロス除去装置は、ドロス回収容器に回収されたドロスの重量を測定するための重量計をさらに含むことが好ましい。すなわち、ドロス回収容器が内部に配置された真空チャンバごと重量計に載置することによって回収ドロスの重量変化を測定し、規定重量になればドロス吸引を停止させて、回収容器からドロスが溢れ出すことを防止することができる。
【００１６】
はんだドロス除去装置は、真空チャンバと重量計を支持しかつ移動可能な移動台車をさらに含むことが好ましい。このことによって、ドロス回収容器を内部に含む真空チャンバおよび重量計を移動台車で移動させて、複数のはんだディップ槽間で共用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によるはんだドロスの除去方法と除去装置においては、はんだ槽中の溶融はんだ上に浮いたドロスのみを簡便かつ確実に除去して回収することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態によるはんだドロス除去装置の主要部を示す模式的断面図である。この図において、循環式はんだディップ槽１２内に溶融はんだ５が保持されている。噴流ポンプ１３ははんだ流１４を生じさせ、そのはんだ流１４は溶融はんだ５の上面上にオーバーフロー（噴流）する。このような循環式はんだディップ槽１２を用いて半導体装置などのはんだコート処理を繰り返して行えば、それらの半導体装置などから取り込まれて残留したフラックスやはんだの酸化物を含むドロスが溶融はんだ５上に浮上堆積してドロス層４を形成する。
【００１９】
そのようなドロス４を除去するために、ノズル昇降装置（図示せず）に取り付けた真空吸引ノズル１の開口１８をドロス層４内に保持し、真空引きしてドロスを吸引する。真空吸引ノズル１の垂直部長さはたとえば約２００ｍｍ程度であって、比重１程度のドロス４のみを吸引するために、たとえば１０ＫＰａ程度の圧力の真空（減圧）を利用することができる。ドロス層４の温度は約２００℃程度に達するので、真空吸引ノズル１はその変形や発錆を防止するために配管用ステンレス鋼管を用いて形成されることが好ましく、たとえば外径１７.３ｍｍで内径１２.７ｍｍのパイプで形成することができる。また、ドロス４とともにその直下の溶融はんだ５をも同時に吸引しないようにするために、真空吸引ノズル１の開口１８はそのノズル下端部の側面に設けられることが好ましい。ノズルパイプの円周方向に沿った開口１８の開口角はたとえば９０〜１２０°の範囲内に設定することができ、ノズルパイプの長さ方向におけるその開口幅はたとえば約３ｍｍに設定することができる。
【００２０】
図２は、溶融はんだ上のドロス層の深さを計測する方法を模式的な断面図で図解している。この図に示されているように、深さ計測ノズル２の下端開口から加圧エアを吐出させながら、ドロス層４の上面からその計測ノズル２を一定距離づつ下降させていき、そのときの計測ノズル２内の圧力変化を圧力計３で計測する。その際に、計測ノズル２の下端開口がドロス層４内を下降するにつれて、ドロス４の比重に比例した一定の割合で計測圧力が上昇していく。計測ノズル２の下端開口がさらに下降して溶融はんだ５内に浸入すれば計測圧力が急激に上昇し、溶融はんだ５内をさらに下降するにつれてはんだの比重に比例した別の割合で計測圧力が上昇していく。この計測圧力変化の割合すなわち圧力勾配が急激に変わったところが、ドロス層４と溶融はんだ５との境界の深さとして検知され得る。
【００２１】
計測ノズル２から吐出させる加圧エアの圧力はたとえば約０.０１ＭＰａ程度に設定することができ、エア流量はバブル発生に伴うドロス４の飛散がないように調整することが好ましい。なお、計測ノズル２も、真空吸引ノズル１と同一の材料で形成することが好ましい。
【００２２】
図３は、図２の計測ノズル２の下端開口をはんだドロス層４の上面から溶融はんだ５内へと浸漬下降していくときの圧力計３の指示値をプロットしたグラフである。すなわち、このグラフの横軸は計測ノズル２の浸漬深さ（ｍｍ）を表し、縦軸は圧力計３の指示圧力（ＫＰａ）を表している。また、図３のグラフでは、計測ノズル２をドロス層５の上面から５ｍｍピッチで下降したときの指示圧力をプロットしている。比重１程度のドロス層４内から比重８程度の溶融はんだ５内へ計測ノズルが浸漬されるので、プロットデータを直線近似した圧力勾配も０.０１ＫＰａ／ｍｍから０.０８ＫＰａ／ｍｍへと変化している。図３の例では、計測ノズル２の浸漬深さが約１５ｍｍ程度のところで計測圧力勾配が顕著に変化しているので、この圧力勾配変換点がドロス層４と溶融はんだ５との境界の深さとして検知され得る。
【００２３】
図４は、深さ計測ノズルと真空吸引ノズルとの関係を模式的な断面図で図解している。すなわち、計測ノズル昇降装置（図示せず）によってドロス層４内および溶融はんだ５内で計測ノズル２を下降させながら、圧力計３の圧力変化を測定してドロス層４の深さを測定する。その後に、真空吸引ノズル昇降装置１１によって真空吸引ノズル１の開口１８をそのドロス層４の深さの範囲内に保持しながら、そのドロス４が真空吸引されて除去される。
【００２４】
図５の模式的な断面図は、図４に示された計測ノズルと真空吸引ノズルを含むはんだドロス除去装置の全体的構成の一例を示している。この図５に示されたはんだドロス除去装置の全体的構成は、真空吸引ノズル１、計測ノズル２、および圧力計３に加えて、ドロス回収容器７を内包する真空チャンバ６、コンプレッサ１５、およびエジェクタ１６をさらに含んでいる。そして、真空吸引ノズル１は、フレキシブル配管チューブ１０によって真空チャンバ６に接続されている。また、真空吸引ノズル１の外面は、断熱材１７で被覆されている。
【００２５】
真空チャンバ６は、コンプレッサ１５からエジェクタ１６へ供給される加圧エアによるエジェクト効果によって排気され得る。このようなエジェクタ１６を利用することによって、たとえば真空ポンプを用いた場合に比べて、ポンプの目詰まりなどによる真空度の劣化などの不具合が低減され、はんだドロス除去装置のメンテナンス性が改善され得る。なお、コンプレッサ１５からの加圧エアの代わりに窒素やアルゴンなどの加圧ボンベからの加圧不活性ガスを用いることももちろん可能であって、その場合にはコンプレッサ１５を必要としない。
【００２６】
図５のはんだドロス除去装置において、はんだ槽１２中の溶融はんだ５上に浮いて堆積したドロス４のみを真空吸引ノズル１で吸引して真空チャンバ６内に引き込み、その中に配置されているたとえばペール缶のような交換可能なドロス回収容器７内へドロスが回収され得る。
【００２７】
その場合に、ドロス回収容器７を内包する真空チャンバ６を重量計８上に載置することによって、回収したドロス４ａの重量変化を測定して既定重量に至れば吸引を停止させることができる。このことによって、ドロス回収容器７から回収ドロス４ａが溢れ出すことを防止することができる。
【００２８】
また、図５のはんだドロス除去装置では、ドロス回収容器７を内包する真空チャンバ６と重量計８が移動台車９上に載置されている。したがって、ドロス回収容器７を内部に含む真空チャンバ６および重量計８を移動台車９で移動させて、複数のはんだディップ槽間で共用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明によれば、はんだ槽中の溶融はんだ上に浮いたドロスのみを簡便かつ確実に除去して回収することが可能なはんだドロスの除去方法と除去装置を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態によるはんだドロス除去装置の主要部を示す模式断面図である。
【図２】溶融はんだ上のドロス層の深さを計測する方法を図解する模式的断面図である。
【図３】図２の深さ計測方法における計測ノズル内の圧力変化の一例を示すグラフである。
【図４】深さ計測ノズルと真空吸引ノズルとの関係を示す模式的断面図である。
【図５】図４に示された計測ノズルと真空吸引ノズルを含むはんだドロス除去装置の全体的構成の一例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  真空吸引ノズル、２  計測ノズル、３  圧力計、４  ドロス層、４ａ  回収ドロス、５  溶融はんだ、６  真空チャンバ、７  ドロス回収容器、８  重量計、９  移動台車、１０  フレキシブル配管チューブ、１１  真空吸引ノズル昇降装置、１２  循環式はんだ槽、１３  噴流ポンプ、１４  はんだ流、１５  コンプレッサ、１６  エジェクタ、１７  真空吸引ノズルの断熱被覆層、１８  真空吸引ノズルの開口。
【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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