(57)【要約】【課題】フラックスを使用しない半田接合を装置内で完結させる半田付け装置及び接合部材の製造方法を提供する。【解決手段】半田付け装置１は、第１の部材Ｗと第２の部材Ｐとの半田接合が行われるチャンバ１１と、金属表面の酸化物を還元する還元ガスＦをチャンバ１１内に供給する還元ガス供給部２０と、チャンバ１１内の気体Ｇを外部に排出する前に気体Ｇ中の還元ガスＦの濃度を低下させる還元ガス処理部３３と、チャンバ１１、還元ガス供給部２０、還元ガス処理部３３を収容する筐体１００とを備える。そして、チャンバ１１内を負圧にして第１及び第２の部材Ｗ、Ｐを搬入し、チャンバ１１内をさらに減圧してから還元ガスＦを供給し、第１及び第２の部材Ｗ、Ｐを還元温度に昇温し、第１及び第２の部材Ｗ、Ｐを半田の融点以上に昇温して第１及び第２の部材Ｗ、Ｐを半田接合し、チャンバ１１内から排出された還元ガスＦの濃度を低下させて排出する。【選択図】図１
2015112603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と第２の部材との半田接合が行われる空間を形成するチャンバであって、密閉可能なチャンバと；
金属表面に生成された酸化物を還元する還元ガスを、前記チャンバ内に供給する還元ガス供給部と；
前記チャンバ内の気体を外部に排出する前に、前記気体中の前記還元ガスの濃度を低下させる還元ガス処理部と；
前記チャンバ、前記還元ガス供給部、及び前記還元ガス処理部を収容する筐体とを備える；
半田付け装置。
【請求項２】
前記チャンバ内の気体を前記還元ガス処理部に導くメイン排気流路と；
前記チャンバ内の気体を、直接又は間接的に前記還元ガス処理部に導くバイパス排気流路であって、前記メイン排気流路よりも流路断面積が小さいバイパス排気流路とを備える；
請求項１に記載の半田付け装置。
【請求項３】
前記メイン排気流路における流体の流れを遮断可能なメイン排気弁と；
前記バイパス排気流路における流体の流れを遮断可能なバイパス排気弁と；
前記チャンバ内の気体を、前記メイン排気流路及び前記バイパス排気流路を介して抜き出す減圧ポンプと；
前記第１の部材及び前記第２の部材が前記チャンバ内に搬入される際に前記バイパス排気流路を介して前記チャンバ内の気体を排出することで前記チャンバ内の圧力が前記チャンバ外の圧力よりも低い状態を維持し、前記メイン排気流路を介して前記チャンバ内の気体を排出することで前記チャンバ内の圧力を前記バイパス排気流路を介して排気したときよりも減圧し、前記メイン排気流路を介した排気により減圧された前記チャンバ内に前記還元ガスを供給し、前記メイン排気流路を介して前記チャンバ内の前記還元ガスを排出することをこの順で行いつつ、前記バイパス排気流路及び前記メイン排気流路を流れる気体を前記還元ガス処理部に通過させて前記還元ガスの濃度を低下させた後に前記筐体の外に排出するように、前記還元ガス供給部、前記メイン排気弁、前記バイパス排気弁、及び前記減圧ポンプを作動させる制御装置とを備える；
請求項２に記載の半田付け装置。
【請求項４】
前記還元ガス供給部から供給された前記還元ガスを、前記チャンバ内に導入せずに、直接又は間接的に前記還元ガス処理部に導く還元ガスバイパス流路を備える；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半田付け装置。
【請求項５】
前記還元ガス供給部は、還元液を収容する還元液タンクと、前記還元液タンクに収容された前記還元液の内部にキャリアガスを供給するキャリアチューブとを有し、前記還元液の内部に供給されてから前記還元液タンク内の前記還元液の液面の上方に向けて上昇する前記キャリアガスに、気化した前記還元液を混入させることで、前記還元ガスを生成するように構成された；
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半田付け装置。
【請求項６】
密閉可能なチャンバ内に、前記チャンバ内の圧力が前記チャンバ外の圧力よりも低い状態を維持しながら、半田接合が行われる第１の部材及び第２の部材を搬入する、被接合部材搬入工程と；
前記チャンバ内の圧力を前記被接合部材搬入工程における圧力よりも低い圧力にする事前排気工程と；
前記事前排気工程において減圧された前記チャンバ内に、金属表面に生成された酸化物を還元する還元ガスを供給し、前記還元ガスによる還元効果を奏する温度である還元温度に前記第１の部材及び前記第２の部材を昇温させる還元工程と；
前記還元工程の後、半田の融点以上に前記第１の部材及び前記第２の部材を昇温させて、前記第１の部材と前記第２の部材との半田接合を行う接合工程と；
前記チャンバ内から前記還元ガスを排出し、前記チャンバ内から排出された前記還元ガスを、所定の濃度に低下させた後に外部へ排出する処理排出工程とを備える；
接合部材の製造方法。
【請求項７】
前記接合工程によって製造された、前記第１の部材と前記第２の部材とが接合された接合部材を、前記チャンバから搬出する搬出工程と；
前記接合部材が搬出された前記チャンバに不活性ガスを供給してから前記チャンバ内の気体を排出するチャンバ内浄化、及び前記接合部材が搬出された前記チャンバ内を前記還元温度以上に加熱するチャンバ内加熱、の少なくとも一方を行うメンテナンス工程とを備える；
請求項６に記載の接合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半田付け装置及び接合部材の製造方法に関し、特にフラックスを使用しない半田接合を行う半田付け装置及び接合部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラックスを使用せずに半田接合を行うために、被接合部材の金属表面の酸化物を還元剤で還元して半田接合を行うものがある。還元剤として、水素やカルボン酸が用いられるが、半田溶融前に金属表面の酸化物を還元する観点から、水素よりも還元温度が低いカルボン酸を用いて半田接合を行うものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２３３９３４号公報（段落０００３、０００４等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、還元剤を用いると、排気するのに濃度を希釈する必要がある。特に、カルボン酸を用いた場合は、これまでは酸処理施設等を有する工場等に適用が限られており、ユニット単体でカルボン酸を用いた半田を行うのが難しかった。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑み、フラックスを使用しない半田接合を装置内で完結させる半田付け装置及び接合部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る半田付け装置は、例えば図１に示すように、第１の部材Ｗと第２の部材Ｐとの半田接合が行われる空間１１ｓを形成するチャンバ１１であって、密閉可能なチャンバ１１と；金属表面に生成された酸化物を還元する還元ガスＦを、チャンバ１１内に供給する還元ガス供給部２０と；チャンバ１１内の気体Ｇを外部に排出する前に、気体Ｇ中の還元ガスＦの濃度を低下させる還元ガス処理部３３と；チャンバ１１、還元ガス供給部２０、及び還元ガス処理部３３を収容する筐体１００とを備える。
【０００７】
このように構成すると、筐体に収容された還元ガス処理部を備えるので、還元ガスを用いて半田接合を行った後に還元ガスの濃度を低下させて外部へ排出することができ、還元ガスを用いた半田接合を適切に装置内で完結させることができる。
【０００８】
また、本発明の第２の態様に係る半田付け装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様に係る半田付け装置１において、チャンバ１１内の気体Ｇを還元ガス処理部３３に導くメイン排気流路４１と；チャンバ１１内の気体Ｇを、直接又は間接的に還元ガス処理部３３に導くバイパス排気流路４２であって、メイン排気流路４１よりも流路断面積が小さいバイパス排気流路４２とを備える。
【０００９】
このように構成すると、チャンバ内における異なる負圧の程度を、必要に応じて簡便につくることができる。
【００１０】
また、本発明の第３の態様に係る半田付け装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第２の態様に係る半田付け装置１において、メイン排気流路４１における流体の流れを遮断可能なメイン排気弁４１ｖと；バイパス排気流路４２における流体Ｇの流れを遮断可能なバイパス排気弁４２ｖと；チャンバ１１内の気体Ｇを、メイン排気流路４１及びバイパス排気流路４２を介して抜き出す減圧ポンプ３１と；第１の部材Ｗ及び第２の部材Ｐがチャンバ１１内に搬入される際にバイパス排気流路４２を介してチャンバ１１内の気体Ｇを排出することでチャンバ１１内の圧力がチャンバ１１外の圧力よりも低い状態を維持し、メイン排気流路４１を介してチャンバ１１内の気体Ｇを排出することでチャンバ１１内の圧力をバイパス排気流路４２を介して排気したときよりも減圧し、メイン排気流路４１を介した排気により減圧されたチャンバ１１内に還元ガスＦを供給し、メイン排気流路４１を介してチャンバ１１内の還元ガスＦを排出することをこの順で行いつつ、バイパス排気流路４２及びメイン排気流路４１を流れる気体Ｇを還元ガス処理部３３に通過させて還元ガスＦの濃度を低下させた後に筐体１００の外に排出するように、還元ガス供給部２０、メイン排気弁４１ｖ、バイパス排気弁４２ｖ、及び減圧ポンプ３１を作動させる制御装置５０とを備える。
【００１１】
このように構成すると、還元ガスを用いて適切な真空半田付けを行いつつ、高濃度の還元ガスの排出を防ぐことができる。
【００１２】
また、本発明の第４の態様に係る半田付け装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る半田付け装置１において、還元ガス供給部２０から供給された還元ガスＦを、チャンバ１１内に導入せずに、直接又は間接的に還元ガス処理部３３に導く還元ガスバイパス流路４６を備える。
【００１３】
このように構成すると、還元ガス供給部の圧力が上昇したときに、チャンバ内に影響を与えずに還元ガス供給部の圧力を低下させることができ、還元ガス原料の飛散を回避することができる。
【００１４】
また、本発明の第５の態様に係る半田付け装置は、例えば図２に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つの態様に係る半田付け装置１において、還元ガス供給部２０は、還元液ＦＬを収容する還元液タンク２２と、還元液タンク２２に収容された還元液ＦＬの内部にキャリアガスＫを供給するキャリアチューブ２５とを有し、還元液ＦＬの内部に供給されてから還元液タンク２２内の還元液ＦＬの液面の上方に向けて上昇するキャリアガスＫに、気化した還元液ＦＬを混入させることで、還元ガスＦを生成するように構成されている。
【００１５】
このように構成すると、比較的簡便に還元ガスを生成することができる。
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の第６の態様に係る接合部材の製造方法は、例えば図１及び図３を参照して示すと、密閉可能なチャンバ１１内に、チャンバ１１内の圧力がチャンバ１１外の圧力よりも低い状態を維持しながら、半田接合が行われる第１の部材Ｗ及び第２の部材Ｐを搬入する、被接合部材搬入工程（Ｓ２）と；チャンバ１１内の圧力を被接合部材搬入工程（Ｓ２）における圧力よりも低い圧力にする事前排気工程（Ｓ３）と；事前排気工程（Ｓ３）において減圧されたチャンバ１１内に、金属表面に生成された酸化物を還元する還元ガスＦを供給し、還元ガスＦによる還元効果を奏する温度である還元温度に第１の部材Ｗ及び第２の部材Ｐを昇温させる還元工程（Ｓ４、Ｓ５）と；還元工程（Ｓ４、Ｓ５）の後、半田の融点以上に第１の部材Ｗ及び第２の部材Ｐを昇温させて、第１の部材Ｗと第２の部材Ｐとの半田接合を行う接合工程（Ｓ６）と；チャンバ１１内から還元ガスＦを排出し、チャンバ１１内から排出された還元ガスＦを、所定の濃度に低下させた後に外部へ排出する処理排出工程（Ｓ７、Ｓ８）とを備える。
【００１７】
このように構成すると、還元ガスを用いて適切な真空半田付けを行いつつ、高濃度の還元ガスの排出を防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明の第７の態様に係る接合部材の製造方法は、例えば図１及び図３を参照して示すと、上記本発明の第６の態様に係る接合部材の製造方法において、接合工程（Ｓ６）によって製造された、第１の部材Ｗと第２の部材Ｐとが接合された接合部材Ｃを、チャンバ１１から搬出する搬出工程（Ｓ１０）と；接合部材Ｃが搬出されたチャンバ１１に不活性ガスＮを供給してからチャンバ１１内の気体Ｇを排出するチャンバ内浄化、及び接合部材Ｃが搬出されたチャンバ１１内を還元温度以上に加熱するチャンバ内加熱、の少なくとも一方を行うメンテナンス工程（Ｓ１２）とを備える。
【００１９】
このように構成すると、次回に接合部材の製造を開始する際に円滑に製造を開始することができると共に、チャンバの寿命の短縮を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、還元ガスを用いて半田接合を行った後に還元ガスの濃度を低下させて外部へ排出することができ、還元ガスを用いた半田接合を適切に装置内で完結させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る半田付け装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る半田付け装置が備えるギ酸供給部の概略構成図である。
【図３】接合部材の製造手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２３】
まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る半田付け装置１を説明する。図１は、半田付け装置１の概略構成図である。半田付け装置１は、部材の半田接合が行われる空間である処理空間１１ｓを形成するチャンバ１１を有する処理部１０と、還元ガスとしてのギ酸ガスＦをチャンバ１１に供給する還元ガス供給部としてのギ酸供給部２０と、半田付け装置１内のギ酸ガスＦを排出する前に濃度を低下させる還元ガス処理部としての触媒ユニット３３と、半田付け装置１の動作を制御する制御装置５０と、これらを収容する筐体１００とを備えている。
【００２４】
半田付け装置１は、本実施の形態では、第１の部材としての基板Ｗと、第２の部材としての電子部品Ｐとを、フィルム半田やクリーム半田等の半田Ｓで接合する装置となっている。基板Ｗ及び電子部品Ｐは、共に、表面に金属部分を有しており、当該金属部分が半田Ｓを介して導通するように接合されることとなる。基板Ｗ及び電子部品Ｐは、半田Ｓを挟んだ状態でチャンバ１１に搬入され、チャンバ１１内で半田Ｓが溶融されて接合される。以下、基板Ｗ、半田Ｓ、電子部品Ｐが積重されて半田Ｓが溶融していない状態のものを被接合部材Ｂといい、半田Ｓが溶融して基板Ｗと電子部品Ｐとが接合された状態のものを接合部材Ｃということとする。
【００２５】
チャンバ１１は、被接合部材Ｂを搬入し、接合部材Ｃを搬出する搬入出口１１ａが形成されている。チャンバ１１は、搬入出口１１ａを塞ぐことができるように、開閉可能なシャッタ１１ｄを有している。シャッタ１１ｄは、本実施の形態では、制御装置５０と信号ケーブルで接続されており、搬入出口１１ａに近接して配置された開閉ボタン（不図示）によって開閉信号が制御装置５０に送信され、制御装置５０からシャッタ１１ｄに指令が伝達されることで、開閉するように構成されている。チャンバ１１は、シャッタ１１ｄで搬入出口１１ａを塞ぐことにより、処理空間１１ｓを密閉することができるように構成されている。チャンバ１１は、処理空間１１ｓを、概ね１０Ｐａ（絶対圧力）に減圧しても耐えうるような材料や形状が採用されている。
【００２６】
チャンバ１１の内部には、被接合部材Ｂが載置されるキャリアプレート１２と、キャリアプレート１２を加熱するヒータ１３とが設けられている。キャリアプレート１２は、被接合部材Ｂが載置される載置面１２ｆが水平になるように配設されている。キャリアプレート１２は、被接合部材Ｂと接する部分の面積が、被接合部材Ｂよりも大きく形成されている。ヒータ１３は、キャリアプレート１２を、被接合部材Ｂの半田Ｓの融点よりも高い接合温度まで加熱することができるように構成されている。また、チャンバ１１には、不活性ガスＮをチャンバ１１内に導く不活性チューブ１９の一端が接続されている。不活性チューブ１９の他端は、筐体１００の面で開口しており、半田付け装置１の外部に設置された不活性ガス供給装置（不図示）に接続可能に構成されている。不活性チューブ１９には、不活性開閉弁１９ｖが配設されている。本実施の形態では、不活性ガスＮに窒素ガス（Ｎ２ガス）を用いているが、不活性ガスＮとして、窒素ガス以外の不活性なガスを用いてもよい。
【００２７】
ギ酸供給部２０は、ギ酸ガスＦをチャンバ１１内に導く供給チューブ２６を有している。供給チューブ２６には、ギ酸開閉弁２６ｖが配設されている。なお、本実施の形態では、還元ガスとしてギ酸ガスＦを用いているが、基板Ｗ及び電子部品Ｐの接合面に生成された金属酸化物を還元することができるものであれば、ギ酸ガスＦ以外のカルボン酸のガス、カルボン酸以外の有機酸のガス、有機酸以外の有機化合物のガス、有機化合物以外の他の還元性のガスであってもよい。他の還元性のガスとして、例えば水素ガスが挙げられる。本実施の形態では、還元温度を半田Ｓの融点よりも低くする観点、及び入手容易性の観点から、還元ガスとしてギ酸ガスＦを用いることとしている。
【００２８】
ここで図２を参照して、ギ酸供給部２０の詳細を説明する。図２は、ギ酸供給部２０の概略構成図である。ギ酸供給部２０は、ギ酸液ＦＬを貯留するストックタンク２１と、ギ酸液ＦＬをギ酸ガスＦにするバブリングタンク２２と、ストックタンク２１内のギ酸液ＦＬをバブリングタンク２２に導く搬送チューブ２３と、ストックタンク２１内に加圧用の加圧ガスＪを導入する加圧チューブ２４と、バブリングタンク２２にバブリング用のキャリアガスＫを導入するキャリアチューブ２５と、バブリングタンク２２で発生したギ酸ガスＦをチャンバ１１（図１参照）に導く供給チューブ２６とを有している。本実施の形態では、加圧ガスＪ及びキャリアガスＫ共に窒素ガスを用いているが、加圧ガスＪ及び／又はキャリアガスＫとして、窒素ガス以外の不活性なガスを用いてもよい。
【００２９】
ストックタンク２１及びバブリングタンク２２は、典型的には、円筒状又は角筒状で、密閉可能に構成されている。加圧チューブ２４は、一端がストックタンク２１内の気相部で開口するように、ストックタンク２１の上面に接続されている。加圧チューブ２４の他端は不活性チューブ１９に接続されている。加圧チューブ２４には、流路を開閉する加圧弁２４ｖが配設されている。搬送チューブ２３は、典型的にはストックタンク２１の上面を貫通し、その一端が、ストックタンク２１内のギ酸液ＦＬの液位が低下しても極力ギ酸液ＦＬに没入するように、ストックタンク２１の底面付近で開口している。搬送チューブ２３の他端は、バブリングタンク２２の内部にギ酸液ＦＬを流入させることができるように、バブリングタンク２２に接続されている。キャリアチューブ２５は、典型的にはバブリングタンク２２の上面を貫通し、その一端が、バブリングタンク２２内のギ酸液ＦＬに没入するようにしてバブリングタンク２２内で開口している。キャリアチューブ２５の他端は不活性チューブ１９に接続されている。キャリアチューブ２５には、流路を開閉するキャリア弁２５ｖが配設されている。供給チューブ２６は、バブリングタンク２２内で生成されたギ酸ガスＦを取り入れることができるように、バブリングタンク２２の気相部で開口するように、バブリングタンク２２に接続されている。
【００３０】
上述のように構成されたギ酸供給部２０は、以下の要領で、ギ酸ガスＦを供給チューブ２６から導出させる。加圧チューブ２４からストックタンク２１に加圧ガスＪが導入されると、ストックタンク２１に導入された加圧ガスＪがギ酸液ＦＬの液面を押し下げ、液面が低下した分のギ酸液ＦＬが搬送チューブ２３を介してバブリングタンク２２に流入する。バブリングタンク２２内のギ酸液ＦＬの液面高さは、生成されるギ酸ガスＦの濃度に影響するので、バブリングタンク２２内のギ酸液ＦＬの液面高さが所定の高さになるように、ストックタンク２１からバブリングタンク２２へギ酸液ＦＬを搬送する。バブリングタンク２２では、キャリアチューブ２５を介して、バブリングタンク２２に貯留されているギ酸液ＦＬの内部にキャリアガスＫが導入される。バブリングタンク２２内のギ酸液ＦＬ内に供給されたキャリアガスＫは、ギ酸液ＦＬの液面の上方に向かって上昇して行き、このとき、ギ酸液ＦＬが気体となってキャリアガスＫに混入し、ギ酸を含有する窒素ガス（キャリアガス）がバブリングタンク２２の上部に至る。この、バブリングタンク２２の上部にあるガスがギ酸ガスＦになる。つまり、ギ酸ガスＦは、典型的には、ギ酸１００％のガスではなく、窒素とギ酸とが混合したガスである。好ましくは、バブリングタンク２２の上部に生成されたギ酸ガスＦが一定の濃度（例えば２．４％）となるように、バブリングタンク２２内のギ酸液ＦＬの液位が所定の液位に調節される。キャリアチューブ２５を介してバブリングタンク２２内に供給されたキャリアガスＫの圧力により、バブリングタンク２２の上部に存在するギ酸ガスＦが、供給チューブ２６を介してチャンバ１１（図１）に供給される。
【００３１】
再び図１に戻って、半田付け装置１の構成の説明を続ける。触媒ユニット３３は、半田付け装置１から排出される排出ガスＥ中のギ酸の濃度を、環境に影響を与えない濃度に低下させる機器である。触媒ユニット３３は、ギ酸を含むガスの他、酸素を導入し、ギ酸を二酸化炭素と水とに分解するように構成されている。触媒ユニット３３には、このようなギ酸の分解反応を促進させる触媒が充填されている。触媒ユニット３３は、排出ガスＥ中のギ酸の濃度が、概ね５ｐｐｍ以下となるように構成されており、０．２ｐｐｍ未満となるように構成されていると好ましく、触媒の条件を最適化して０ｐｐｍとなるように構成されているとより好ましい。触媒ユニット３３は、チャンバ１１内の気体Ｇを外部に導くメイン排気流路としてのメイン排気管４１に配設されている。なお、気体Ｇは、チャンバ１１から排出されるガスの総称であり、半田付け装置１の運転状況に応じて、ギ酸ガスＦ、不活性ガスＮ、これらの混合ガス等に変化する。
【００３２】
メイン排気管４１には、チャンバ１１内の圧力を概ね１０Ｐａ（絶対圧力）に減圧することができるようにチャンバ１１内の気体Ｇを排出する減圧ポンプとしての真空ポンプ３１が配設されている。真空ポンプ３１は、チャンバ１１と触媒ユニット３３との間でメイン排気管４１に配設されている。また、メイン排気管４１には、チャンバ１１と真空ポンプ３１との間に、メイン排気管４１における流体の流れを遮断可能なメイン排気弁４１ｖが配設されている。また、チャンバ１１には、チャンバ１１内の気体Ｇをチャンバ１１の外に導くバイパス排気流路としてのバイパス排気管４２の一端が接続されている。バイパス排気管４２の他端は、本実施の形態では、真空ポンプ３１とメイン排気弁４１ｖとの間のメイン排気管４１に接続されている。バイパス排気管４２は、チャンバ１１内の気体Ｇが搬入出口１１ａからチャンバ１１外に流出しないように、チャンバ１１内の気体Ｇをチャンバ１１の外に排出するためのものである。バイパス排気管４２は、筐体１００内のスペースの有効活用及び半田付け装置１の軽量化の観点から、メイン排気管４１よりも口径（流路断面積）が小さく構成されていることが好ましい。なお、チャンバ１１内を負圧にするためにメイン排気管４１を用いることでバイパス排気管４２を省略することも可能であるが、メイン排気管４１よりも口径が小さいバイパス排気管４２を設けることで、メイン排気弁４１ｖの開度調節を行わなくて済む。バイパス排気管４２には、バイパス排気弁４２ｖが配設されている。また、触媒ユニット３３とメイン排気弁４１ｖとの間のメイン排気管４１には、バブリングタンク２２（図２参照）から導出されたギ酸ガスＦを、チャンバ１１内に導入させずに触媒ユニット３３に向かって流す還元ガスバイパス流路としてのギ酸バイパス管４６の一端が接続されている。本実施の形態では、ギ酸バイパス管４６の一端が、真空ポンプ３１とメイン排気弁４１ｖとの間のメイン排気管４１に接続されている。ギ酸バイパス管４６の他端は、ギ酸開閉弁２６ｖとバブリングタンク２２（図２参照）との間の供給チューブ２６に接続されている。ギ酸バイパス管４６には、ギ酸バイパス弁４６ｖが配設されている。
【００３３】
制御装置５０は、シャッタ１１ｄと信号ケーブルで接続されており、シャッタ１１ｄを開閉させることができるように構成されている。また、制御装置５０は、ヒータ１３と信号ケーブルで接続されており、ヒータ１３のＯＮ−ＯＦＦ及び出力の変更を介して、キャリアプレート１２の加熱を行うことができるように構成されている。また、制御装置５０は、ギ酸供給部２０と信号ケーブルで接続されており、加圧弁２４ｖ及びキャリア弁２５ｖ（図２参照）の開閉動作を通じて、ギ酸ガスＦをチャンバ１１に向けて供給することができるように構成されている。また、制御装置５０は、真空ポンプ３１と信号ケーブルで接続されており、真空ポンプ３１の発停を制御することができるように構成されている。また、制御装置５０は、不活性開閉弁１９ｖ、ギ酸開閉弁２６ｖ、メイン排気弁４１ｖ、バイパス排気弁４２ｖ、ギ酸バイパス弁４６ｖと、それぞれ信号ケーブルで接続されており、各弁の開閉を制御することができるように構成されている。また、制御装置５０は、後述する半田付け装置１の動作のシーケンスが記憶されている。
【００３４】
筐体１００は、被接合部材Ｂから接合部材Ｃを製造するのに要する各機器を収容することができる大きさを有している。筐体１００には、少なくとも、処理部１０、ギ酸供給部２０、真空ポンプ３１、触媒ユニット３３、これらを接続する上述した配管類が収容されている。筐体１００は、強度を確保する観点から金属製の板状部材で形成されていることが好ましい。
【００３５】
引き続き図３を参照して、本発明の実施の形態に係る接合部材Ｃの製造方法を説明する。図３は、接合部材Ｃの製造手順を示すフローチャートである。以下の説明において、本発明の実施の形態の接合部材Ｃの製造方法は、半田付け装置１の作用と併せて説明するが、他の装置によって行われるものでもよい。以下の説明で半田付け装置１の構成について言及しているときは、適宜図１及び図２を参照することとする。半田付け装置１の停止中は、シャッタ１１ｄが閉まっており、ギ酸供給部２０、真空ポンプ３１、触媒ユニット３３の作動が停止しており、不活性開閉弁１９ｖ、ギ酸開閉弁２６ｖ、メイン排気弁４１ｖ、バイパス排気弁４２ｖ、ギ酸バイパス弁４６ｖが閉となっている。
【００３６】
半田付け装置１に被接合部材Ｂを搬入するため、シャッタ１１ｄを開けるボタン（不図示）を押すと、制御装置５０は、真空ポンプ３１を作動させると共にバイパス排気弁４２ｖを開にして、バイパス排気管４２を介したチャンバ１１内の気体Ｇの排気を開始した後（Ｓ１）、シャッタ１１ｄを開にする。併せて、キャリアプレート１２の大部分がチャンバ１１の外側に出るようにキャリアプレート１２を移動させる。シャッタ１１ｄを開ける前にバイパス排気管４２を介してチャンバ１１内の気体Ｇをチャンバ１１から排出させることで、シャッタ１１ｄを開けてもチャンバ１１内の気体Ｇが搬入出口１１ａを介して半田付け装置１の外に流出することを防ぐことができる。バイパス排気管４２を介してチャンバ１１から排出される気体Ｇの流量は、チャンバ１１内の気体Ｇが搬入出口１１ａから流出しない程度にチャンバ１１内を負圧にすることができる流量で足りる。これにより、チャンバ１１内にギ酸ガスＦが残存していた場合も、ギ酸ガスＦがそのまま半田付け装置１の外に流出することを防ぐことができる。なお、バイパス排気管４２を流れる気体Ｇは、メイン排気弁４１ｖの下流側のメイン排気管４１を介して触媒ユニット３３に流入する。触媒ユニット３３に流入した気体Ｇは、気体Ｇ中にギ酸ガスＦが含まれている場合にギ酸が分解され、ギ酸の濃度が所定の濃度以下に低減されて、排出ガスＥとして半田付け装置１から排出される。シャッタ１１ｄが開になり、キャリアプレート１２の大部分がチャンバ１１の外側に出て、キャリアプレート１２に被接合部材Ｂが載置されたら、キャリアプレート１２のチャンバ１１内への移動に伴って被接合部材Ｂがチャンバ１１内に搬入される（被接合部材搬入工程：Ｓ２）。
【００３７】
被接合部材Ｂがチャンバ１１内に搬入されたら、制御装置５０は、シャッタ１１ｄを閉じて、チャンバ１１内を密閉する。チャンバ１１が密閉されると、制御装置５０は、バイパス排気弁４２ｖを閉じ、メイン排気弁４１ｖを開にして、メイン排気管４１を介したチャンバ１１内の気体Ｇの排気を行う（事前排気工程：Ｓ３）。メイン排気管４１を介したチャンバ１１内の気体Ｇの排気を行うことにより、チャンバ１１内は、バイパス排気管４２を介したチャンバ１１内の気体Ｇの排気を行ったときよりも減圧されることとなる。本実施の形態では、メイン排気管４１を介したチャンバ１１内の気体Ｇの排気を行うことにより、チャンバ１１内が真空になる。本実施の形態におけるチャンバ１１内の真空とは、後の工程において供給されるギ酸ガスＦを、所望の効果を発揮させるようにチャンバ１１内に充満させることができる程度にチャンバ１１内からギ酸ガスＦ以外の気体Ｇを排出したときの真空度であり、例えば１００Ｐａ（絶対圧力）程度である。なお、メイン排気管４１を流れる気体Ｇは、触媒ユニット３３に流入するため、気体Ｇ中にギ酸ガスＦが含まれている場合にギ酸を分解し、ギ酸の濃度が所定の濃度以下に低減されて、排出ガスＥとして半田付け装置１から排出される。制御装置５０は、チャンバ１１内が真空になったら、メイン排気弁４１ｖを閉じ、真空ポンプ３１を停止する。なお、チャンバ１１内が真空になったか否かの判断は、典型的にはチャンバ１１内の真空度を検知する真空計（不図示）を設けて行うが、メイン排気管４１を介した排気流量を勘案してあらかじめ真空になるまでの時間を把握しておいてその時間経過に基づいて行ってもよい。
【００３８】
次に制御装置５０は、ギ酸開閉弁２６ｖを開にしてギ酸ガスＦをギ酸供給部２０からチャンバ１１内に供給する（Ｓ４）と共に、ヒータ１３をＯＮにして、キャリアプレート１２の温度、ひいては被接合部材Ｂの温度を還元温度に昇温する（Ｓ５）。還元温度は、ギ酸によって被接合部材Ｂの酸化物が還元される温度である。ここで、本実施の形態では、還元温度は半田Ｓの融点よりも低くなっているため、被接合部材Ｂが半田接合される前に酸化膜を好適に除去することができる。ギ酸ガスＦをチャンバ１１内に供給する工程（Ｓ４）及び被接合部材Ｂの温度を還元温度に昇温する工程（Ｓ５）が還元工程に相当する。
【００３９】
還元工程（Ｓ４、Ｓ５）が終了したら、制御装置５０は、ギ酸開閉弁２６ｖを閉じてチャンバ１１内へのギ酸ガスＦの供給を停止する。次いで、チャンバ１１内のギ酸ガスＦ雰囲気を維持したまま、ヒータ１３の出力を上げて、キャリアプレート１２の温度、ひいては被接合部材Ｂの温度を接合温度に昇温して半田Ｓを溶融させ、被接合部材Ｂの半田接合を行う（接合工程：Ｓ６）。接合温度は、半田Ｓの融点よりも高い任意の温度であり、本実施の形態では融点よりも３０〜５０℃高い温度としている。
【００４０】
被接合部材Ｂの半田接合を行ったら、制御装置５０は、ヒータ１３をＯＦＦにすると共に、真空ポンプ３１の作動及びメイン排気弁４１ｖを開にすることで、チャンバ１１内からギ酸ガスＦを排出する（Ｓ７）。チャンバ１１内から排出されたギ酸ガスＦは、メイン排気管４１を介して触媒ユニット３３に流入する。ギ酸ガスＦは、触媒ユニット３３でギ酸が分解され、ギ酸の濃度が所定の濃度以下に低減されて、排出ガスＥとして半田付け装置１から排出される（Ｓ８）。ギ酸ガスＦを排出する工程（Ｓ７）及びギ酸の濃度を低減して半田付け装置１から排出する工程（Ｓ８）が処理排出工程に相当する。なお、ヒータ１３をＯＦＦにすることで、被接合部材Ｂの温度が低下し、融点未満になると、半田Ｓが固まって、接合部材Ｃとなる。このとき、キャリアプレート１２を強制的に冷却することで、半田Ｓの固化を早めてもよい。接合部材Ｃが製造されると、制御装置５０は、メイン排気弁４１ｖを閉にすると共にバイパス排気弁４２ｖを開にして、バイパス排気管４２を介したチャンバ１１内の気体Ｇの排気を行い（Ｓ９）、チャンバ１１内を負圧にしたうえでシャッタ１１ｄを開にする。これにより、接合部材Ｃをチャンバ１１から取り出すことができる（Ｓ１０）。
【００４１】
接合部材Ｃがチャンバ１１から搬出されたら、制御装置５０は、連続運転が行われるか否かを判断する（Ｓ１１）。連続運転が行われるか否かの判断は、例えば、連続運転を行う意志があるかをユーザーに問うメッセージを表示して、ユーザーの選択に基づいて行われる。連続運転が行われるか否かを判断する工程（Ｓ１１）において、連続運転が行われる場合は、バイパス排気管４２を介したチャンバ１１内の気体Ｇの排気を行う工程（Ｓ１）に戻る。他方、連続運転が行われない場合は、メンテナンス運転を行う（Ｓ１２）。メンテナンス運転は、（１）不活性開閉弁１９ｖの開によるチャンバ１１内への不活性ガスＮの供給と、真空ポンプ３１の作動及びメイン排気弁４１ｖの開によるチャンバ１１内の気体Ｇの排出とを数回繰り返すことにより、チャンバ１１内の気体Ｇ中のギ酸ガスＦの量を相対的に減少させること（チャンバ内浄化）、（２）ヒータ１３のＯＮによりチャンバ１１内の気体Ｇを加熱してギ酸を分解すること（チャンバ内加熱）、が行われる。また、これらの処理が終了した後に、メイン排気弁４１ｖ及びバイパス排気弁４２ｖを閉じたまま、ギ酸バイパス弁４６ｖを開けることにより、上昇したギ酸供給部２０内の圧力を逃がすことが行われる。このようにすることで、チャンバ１１内にギ酸ガスＦを流入させずにギ酸供給部２０の圧力を低下させることができ、ストックタンク２１及び／又はバブリングタンク２２内のギ酸液ＦＬの飛散を回避することができる。
【００４２】
以上で説明したように、本実施の形態に係る半田付け装置１によれば、筐体１００に、処理部１０、ギ酸供給部２０、触媒ユニット３３、制御装置５０等、フラックスを用いずに真空中で半田接合を行うのに要する機器が収容されているので、ギ酸ガスＦを用いた半田接合を適切に半田付け装置１内で完結させることができる。また、本実施の形態に係る接合部材Ｃの製造方法によれば、ギ酸ガスＦを用いて適切な真空半田付けを行うことができると共に、高濃度のギ酸ガスＦの排出を防ぐことができる。
【００４３】
以上の説明では、第１の部材が基板Ｗであり、第２の部材が電子部品Ｐであるとしたが、第１の部材及び第２の部材は、半田接合に適した金属部分を表面に有する部材であれば、基板Ｗや電子部品Ｐ以外の部材であってもよい。
【００４４】
以上の説明では、バイパス排気管４２が、チャンバ１１に接続された端部とは反対側の他端が、真空ポンプ３１とメイン排気弁４１ｖとの間のメイン排気管４１に接続されていることで、チャンバ１１内の気体Ｇを間接的に触媒ユニット３３に導くこととしたが、バイパス排気管４２の他端を触媒ユニット３３に接続してチャンバ１１内の気体Ｇを触媒ユニット３３に直接導くこととしてもよい。この場合、バイパス排気管４２に、真空ポンプ３１とは別の真空ポンプを設けることとなるが、バイパス排気管４２に配設する別の真空ポンプは、メイン排気管４１に配設された真空ポンプ３１よりも小さいポンプで足り、バイパス排気時の動力を低減することができる。他方、バイパス排気時にチャンバ１１内の気体Ｇを間接的に触媒ユニット３３に導く場合（図１参照）は、メイン排気時とバイパス排気時とで真空ポンプ３１を共用することができる。
【００４５】
以上の説明では、ギ酸バイパス管４６が、供給チューブ２６に接続された端部とは反対側の端部が、真空ポンプ３１とメイン排気弁４１ｖとの間のメイン排気管４１に接続されていることで、チャンバ１１をバイパスさせたギ酸ガスＦを間接的に触媒ユニット３３に導くこととしたが、ギ酸バイパス管４６の一端を触媒ユニット３３に接続してチャンバ１１をバイパスさせたギ酸ガスＦを触媒ユニット３３に直接導くこととしてもよい。ギ酸バイパス管４６は、大気圧よりも上昇したギ酸供給部２０内のギ酸ガスＦを触媒ユニット３３に導くものであるから、ギ酸バイパス管４６の一端を触媒ユニット３３に接続してギ酸ガスＦを触媒ユニット３３に直接導く場合であっても、ギ酸ガスＦを搬送する装置を設けなくてもよい。しかしながら、ギ酸バイパス管４６を真空ポンプ３１の上流側に接続してギ酸ガスＦを触媒ユニット３３に直接導くこととすると（図１参照）、ギ酸供給部２０内の圧力を大気圧以下にすることができ、ギ酸供給部２０からのギ酸ガスＦの拡散を防ぐことができる。
【００４６】
以上の説明では、被接合部材Ｂを、ギ酸ガスＦの雰囲気下で接合温度に昇温して接合することとしたが、真空（例えば１００Ｐａ（絶対圧力）程度）中で接合温度に昇温して接合することとしてもよい。被接合部材Ｂを真空中で接合する場合は、処理排出工程（Ｓ７、Ｓ８）が、還元工程（Ｓ４、Ｓ５）の後に行われることとなる。なお、接合部材Ｃをチャンバ１１から取り出す（Ｓ１０）ためのシャッタ１１ｄを開ける際に、チャンバ１１にギ酸ガスＦがほとんど存在しない場合は、チャンバ１１内を負圧にせずに（真空ポンプ３１を作動させず、バイパス排気弁４２ｖを閉のままで）、シャッタ１１ｄを開けることとしてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１    半田付け装置
１１  チャンバ
１１ｓ  処理空間
２０  ギ酸供給部
２２  バブリングタンク
２５  キャリアチューブ
３１  真空ポンプ
３３  触媒ユニット
４１  メイン排気管
４１ｖ  メイン排気弁
４２  バイパス排気管
４２ｖ  バイパス排気弁
４６  ギ酸バイパス管
５０  制御装置
１００  筐体
Ｆ    ギ酸ガス
ＦＬ  ギ酸液
Ｇ    気体
Ｋ    キャリアガス
Ｐ    電子部品
Ｗ    基板
【図１】
2015112603.tif 000003
【図２】
2015112603.tif 000004
【図３】
2015112603.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月10日(2014.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と第２の部材との半田接合が行われる空間を形成するチャンバであって、密閉可能なチャンバと；
金属表面に生成された酸化物を還元する還元ガスを、前記チャンバ内に供給する還元ガス供給部と；
前記チャンバ内の気体を外部に排出する前に、前記気体中の前記還元ガスの濃度を低下させる還元ガス処理部と；
前記チャンバ、前記還元ガス供給部、及び前記還元ガス処理部を収容する筐体と；
前記チャンバ内の気体を前記還元ガス処理部に導くメイン排気流路と；
前記チャンバ内の気体を、直接又は間接的に前記還元ガス処理部に導くバイパス排気流路であって、前記メイン排気流路よりも流路断面積が小さいバイパス排気流路と；
前記メイン排気流路における流体の流れを遮断可能なメイン排気弁と；
前記バイパス排気流路における流体の流れを遮断可能なバイパス排気弁と；
前記チャンバ内の気体を、前記メイン排気流路及び前記バイパス排気流路を介して抜き出す減圧ポンプと；
前記第１の部材及び前記第２の部材が前記チャンバ内に搬入される際に前記バイパス排気流路を介して前記チャンバ内の気体を排出することで前記チャンバ内の圧力が前記チャンバ外の圧力よりも低い状態を維持し、前記メイン排気流路を介して前記チャンバ内の気体を排出することで前記チャンバ内の圧力を前記バイパス排気流路を介して排気したときよりも減圧し、前記メイン排気流路を介した排気により減圧された前記チャンバ内に前記還元ガスを供給し、前記メイン排気流路を介して前記チャンバ内の前記還元ガスを排出することをこの順で行いつつ、前記バイパス排気流路及び前記メイン排気流路を流れる気体を前記還元ガス処理部に通過させて前記還元ガスの濃度を低下させた後に前記筐体の外に排出するように、前記還元ガス供給部、前記メイン排気弁、前記バイパス排気弁、及び前記減圧ポンプを作動させる制御装置とを備える；
半田付け装置。
【請求項２】
第１の部材と第２の部材との半田接合が行われる空間を形成するチャンバであって、密閉可能なチャンバと；
金属表面に生成された酸化物を還元する還元ガスを、前記チャンバ内に供給する還元ガス供給部と；
前記チャンバ内の気体を外部に排出する前に、前記気体中の前記還元ガスの濃度を低下させる還元ガス処理部と；
前記チャンバ、前記還元ガス供給部、及び前記還元ガス処理部を収容する筐体とを備え；
前記還元ガス供給部は、還元液を収容する還元液タンクと、前記還元液タンクに収容された前記還元液の内部にキャリアガスを供給するキャリアチューブとを有し、前記還元液の内部に供給されてから前記還元液タンク内の前記還元液の液面の上方に向けて上昇する前記キャリアガスに、気化した前記還元液を混入させることで、前記還元ガスを生成するように構成された；
半田付け装置。
【請求項３】
前記チャンバ内の気体を前記還元ガス処理部に導くメイン排気流路と；
前記チャンバ内の気体を、直接又は間接的に前記還元ガス処理部に導くバイパス排気流路であって、前記メイン排気流路よりも流路断面積が小さいバイパス排気流路とを備える；
請求項２に記載の半田付け装置。
【請求項４】
前記メイン排気流路における流体の流れを遮断可能なメイン排気弁と；
前記バイパス排気流路における流体の流れを遮断可能なバイパス排気弁と；
前記チャンバ内の気体を、前記メイン排気流路及び前記バイパス排気流路を介して抜き出す減圧ポンプと；
前記第１の部材及び前記第２の部材が前記チャンバ内に搬入される際に前記バイパス排気流路を介して前記チャンバ内の気体を排出することで前記チャンバ内の圧力が前記チャンバ外の圧力よりも低い状態を維持し、前記メイン排気流路を介して前記チャンバ内の気体を排出することで前記チャンバ内の圧力を前記バイパス排気流路を介して排気したときよりも減圧し、前記メイン排気流路を介した排気により減圧された前記チャンバ内に前記還元ガスを供給し、前記メイン排気流路を介して前記チャンバ内の前記還元ガスを排出することをこの順で行いつつ、前記バイパス排気流路及び前記メイン排気流路を流れる気体を前記還元ガス処理部に通過させて前記還元ガスの濃度を低下させた後に前記筐体の外に排出するように、前記還元ガス供給部、前記メイン排気弁、前記バイパス排気弁、及び前記減圧ポンプを作動させる制御装置とを備える；
請求項３に記載の半田付け装置。
【請求項５】
前記還元ガス供給部から供給された前記還元ガスを、前記チャンバ内に導入せずに、直接又は間接的に前記還元ガス処理部に導く還元ガスバイパス流路を備える；
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半田付け装置。
【請求項６】
密閉可能なチャンバ内に、前記チャンバ内の圧力が前記チャンバ外の圧力よりも低い状態を維持しながら、半田接合が行われる第１の部材及び第２の部材を搬入する、被接合部材搬入工程と；
前記チャンバ内の圧力を前記被接合部材搬入工程における圧力よりも低い圧力にする事前排気工程と；
前記事前排気工程において減圧された前記チャンバ内に、金属表面に生成された酸化物を還元する還元ガスを供給し、前記還元ガスによる還元効果を奏する温度である還元温度に前記第１の部材及び前記第２の部材を昇温させる還元工程と；
前記還元工程の後、半田の融点以上に前記第１の部材及び前記第２の部材を昇温させて、前記第１の部材と前記第２の部材との半田接合を行う接合工程と；
前記チャンバ内から前記還元ガスを排出し、前記チャンバ内から排出された前記還元ガスを、所定の濃度に低下させた後に外部へ排出する処理排出工程と；
前記接合工程によって製造された、前記第１の部材と前記第２の部材とが接合された接合部材を、前記チャンバから搬出する搬出工程と；
前記接合部材が搬出された前記チャンバに不活性ガスを供給してから前記チャンバ内の気体を排出するチャンバ内浄化、及び前記接合部材が搬出された前記チャンバ内を前記還元温度以上に加熱するチャンバ内加熱、の少なくとも一方を行うメンテナンス工程とを備える；
接合部材の製造方法。