(57)【要約】【課題】ウェハ２１のハンダを溶融し凝固させるリフロ−装置およびその方法において、装置全体を小型にし、処理時間を短縮する。【解決手段】一枚のウェハ２１が収容しうる狭い空間とウェハ２１の両面を加熱するヒ−タ２をもつ炉体ユニット４の複数個を一方向に並べ配置し炉体列５ａおよび５ｂを形成し、これら炉体列５ａおよび炉体列５ｂをハンダの予熱、加熱および冷却の順に応じて効率良く配置し装置の小型化と処理の短時間化を図る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直に立てられ収納されるウェハの両面を加熱する一対のヒ−タを内蔵し前記ウェハが搬出入する開口を有する炉体ユニットと、複数の前記炉体ユニットを一方向に並べて構成される炉体列と、前記炉体ユニットの開口を対向させ複数列の前記炉体列を配置させて構成される炉体群と、前記炉体群のいづれかの前記炉体列を相対的に位置をずらし前記開口を塞ぐかまたは開ける移動機構とを備えることを特徴とするリフロ−装置。
【請求項２】
前記炉体群は、前後二列に配置される前記炉体列を有することを特徴とする請求項１記載のリフロ−装置。
【請求項３】
前記炉体列のいずれかの一端にある前記炉体ユニットの開口を前記ウェハの搬出口とし、残りの前記炉体列の他端にある前記炉体ユニットの開口を処理済みウェハの搬出口とすることを特徴とする請求項２記載のリフロ−装置。
【請求項４】
前記炉体ユニットの該開口と他の炉体ユニットの該開口とが向き合うときに前記ウェハを受け渡しする受け渡し機構を備えることを特徴よする請求項２または請求項３記載のリフロ−装置。
【請求項５】
前記炉体ユニットの炉内温度は独立して調節できることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４記載のリフロ−装置。
【請求項６】
垂直に立てられ収納されるウェハの両面を加熱する一対のヒ−タを内蔵し前記ウェハが搬出入する開口を有する炉体ユニットと、複数の前記炉体ユニットを一方向に並べて構成される炉体列と、前記炉体ユニットの開口を対向させ複数列の前記炉体列を配置させて構成される炉体群と、前記炉体群のいづれかの前記炉体列を相対的に位置をずらし前記開口を塞ぐかまたは開ける移動機構とを備えるリフロ−装置において、複数の前記炉体ユニットに移載する毎に前記ウェハを加熱させ前記ウェハのハンダをリフロ−させ、前記ハンダのリフロ−済みの該ウェハを他の複数の他の前記炉体ユニットに前記ウェハを移す毎に冷却することを特徴とするリフロ−方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板に電子部品を搭載する際、または、ウェハにハンダペ−ストにより印刷しハンダボ−ルを形成し、外部を加熱しながらハンダまたはハンダオ−ルを再溶融し、電子部品をプリント配線板の電極パッドにハンダ付けすることやハンダボ−ルを形成するリフロ−装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のリフロ−装置は、予備加熱部、本加熱部および冷却部を有し、リフロ−装置の炉内に搬送されるプリント配線板やウェハにハンダペ−ストで仮付けされた電子部品やハンダボ−ルを予備加熱部で予熱し、本加熱部にて仮付けされたハンダやハンダボ−ルが溶融するまで加熱して、冷却部で冷却しハンダを硬化させ電子部品を取り付けるかウェハにハンダボ−ルを形成するように構成されている。
【０００３】
このリフロ−装置は、ハンダ付け性能を一様にするために、炉内の温度分布を均一にする必要がある。しかし、温度分布を均一にすために炉の内容積を大きくしなければならず、装置の小型化に反するという問題があった。
【０００４】
図４は従来の一例を示すリフロ−装置の断面図である。このリフロ−装置の加熱ユニットは、図４に示すように、エア−経路を構成する隔壁３８、循環されるエアを加熱するために搬送される基板３７の上方および下方に設けられた基板加熱用スリットヒ−タ３２ａ、３２ｂ、および基板３７が供給される炉体３１から構成されている。送風機３３はモ−タ３６に基板上面への送風用の第１ファン３４ａおよび基板の下面への３４ｂの上下一対のファンが設けられている。
【０００５】
このように、一台の送風機により基板３７の上面および下面を加熱することにょり良好なハンダ付けができる。また、従来装置では炉体３１の上下に送風機を設けるに対し、このリフロ−装置では、上方にモ−タ３６を配置し、モ−タの回転軸３５に一対のファンを設けることにより小型化を図っている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１８５１２２号公報（第４−７頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のリフロ−装置は、ハンダがリフロ−しハンダ付けし冷却するまでの時間がかかるという欠点がある。また、小型化を図っているものの、温度分布を均一にするために、一対の送風用ファンと隔壁で構成される送風経路を炉体内に設けなければならず、炉体自体が大きくなるという問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、処理時間を短縮するとともに装置の小型化が図れるリフロ−装置およびその方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、垂直に立てられ収納されるウェハの両面を加熱する一対のヒ−タを内蔵し前記ウェハが搬出入する開口を有する炉体ユニットと、複数の前記炉体ユニットを一方向に並べて構成される炉体列と、前記炉体ユニットの開口を対向させ複数列の前記炉体列を配置させて構成される炉体群と、前記炉体群のいづれかの前記炉体列を相対的に位置をずらし前記開口を塞ぐかまたは開ける移動機構とを備えるリフロ−装置である。
【００１０】
また、前記炉体群は、前後二列に配置される前記炉体列を有することが望ましい。さらに、前記炉体列のいずれかの一端にある前記炉体ユニットの開口を前記ウェハの搬出口とし、残りの前記炉体列の他端にある前記炉体ユニットの開口を処理済みウェハの搬出口とすることが望ましい。そして、好ましくは、前記炉体ユニットの該開口と他の炉体ユニットの該開口とが向き合うときに前記ウェハを受け渡しする受け渡し機構を備えることである。また、前記炉体ユニットの炉内温度は独立して調節できることが望ましい。
【００１１】
本発明の他の特徴は、垂直に立てられ収納されるウェハの両面を加熱する一対のヒ−タを内蔵し前記ウェハが搬出入する開口を有する炉体ユニットと、複数の前記炉体ユニットを一方向に並べて構成される炉体列と、前記炉体ユニットの開口を対向させ複数列の前記炉体列を配置させて構成される炉体群と、前記炉体群のいづれかの前記炉体列を相対的に位置をずらし前記開口を塞ぐかまたは開ける移動機構とを備えるリフロ−装置において、複数の前記炉体ユニットに移載する毎に前記ウェハを加熱させ前記ウェハのハンダをリフロ−させ、前記ハンダのリフロ−済みの該ウェハを他の複数の他の前記炉体ユニットに前記ウェハを移す毎に冷却するリフロ−方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施の形態におけるリフロ−装置の炉体ユニットを示す正面図および側面図ならびにリフロ−装置を示す部分断面平面図である。このリフロ−装置を構成する炉体ユニットは、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ガイド板７の案内溝８に入り込み衝立られたウェハ２１の両面側に配置されるヒ−タ２と、循環経路や送風機をもたない空間スペ−スを極力小さくした炉体１とを備えている。
【００１４】
また、リフロ−装置は、図１（ｃ）に示すように、一方向に複数の炉体ユニット４を前側のベ−ス６ａに並べ配置される前側の炉体列５ａと、前側の炉体列５ａと隣接して複数の炉体ユニット４が一方向に並べられるともに前側の炉体ユニット４の開口に開口の向きを合わせてベ−ス６ｂに配置される後側の炉体列５ｂとで構成される炉体群を備えている。
【００１５】
さらに、前側の炉体列５ａおよび後側の炉体列５ｂは、ベ−ス６ａおよびベ−ス６ｂに取り付けられている。そして、これらベ−ス  ６ａおよびベ−ス６ｂは、架台９ａおよび架台９ｂ上のレ−ル８をもつ移動機構７ａおよび移動機構７ｂによって矢印の方向に移動することができる。この移動機構７ａおよび７ｂを駆動する機構は、図面には示さないが、例えば、チェ−ン駆動でも送りねじ駆動あるいはラチェット駆動による間欠送り機構でも良い。
【００１６】
この移動機構７ａ、７ｂを設けることにより、前側の炉体列５ａの炉体ユニット４と後側の炉体列５ｂの炉体ユニット４との相対的に位置をずらすことにより、炉体ユニット４の開口３を一致させ、ウェハ２１の移載を行うことができる。このように、前後に複数の炉体ユニット４で構成さえる炉体列を配置すれば、後述するように、前後の炉体ユニット４間でウェハ２１の受け渡しを有効的に行えるので、余熱、加熱および冷却を行うトンネル炉のような長い炉を必要としなくなる。
【００１７】
なお、ここでは、説明し易いように、前後二列の炉体列で説明したが、よりスペ−スを狭くするために三列でも四列でも良い。要は、各炉体ユニット間のウェハの受け渡しの順序およびウェハの搬出入の手順を考慮して炉体ユニットの炉体列を配置すれば良い。なお、それぞれの炉体ユニット４のヒ−タ２による炉内の温度は、独立して調節できる。従って  、搬入されたウェハは、炉体ユニット４に移載される毎に加熱され、ウェハに塗布されたハンダペ−ストが再溶融し、他の炉体ユニット４に移される毎に冷却され再溶融したハンダが凝固しウェハの処理が完了する。
【００１８】
図２（ａ）および（ｂ）は炉体ユニット間および炉体ユニットへのウェハの搬出入させるウェハの受け渡し機構を説明するための炉体ユニットを示す側面図およびＡＡ断面矢視図である。このリフロ−装置においては、動作上ウェハを炉体ユニットから他の炉体ユニットへのウェハの移載や炉体ユニットへのウェハの出し入れに、ウェハの受け渡し機構が必要となる。
【００１９】
この受け渡し機構１０は、図  に示すように、炉体１に収納されたウェハ２１の周辺端面を保持するチャック１１と、チャック１１に掴み保持されたウェハ２１を炉体１内から炉体１外に押し出すロッド１３と、ロッド１３の端部に取り付けられる連結部材１５と、この連結部材１５を介してロッド１３を移動させる送りねじ１６と、送りねじ１６にはめ込まれるナット（図示せず）をギャ１８およびギャ１９を介して回転させるモ−タ１７とを備えている。
【００２０】
また、チャック１１は、スプリング１２の反発力で常時ウェハ２１を掴み保持している。そして、ソレノイド１４の付勢によりチャック１１の他端をコ−ドにより引き込みチャック１１の爪を開かせる。チャック１１の爪は、高温に晒さわれるので、耐熱用樹脂で勢作され、その他の構成部品は、ステンレス鋼で勢作されることが望ましい。
【００２１】
一方、他の炉体ユニットにウェハを移載する場合は、モ−タ１７の回転により送りねじ１６が回転し、送りねじ１６の回転により連結部材１５内臓のナットが炉体側に送られ、連結部材１５と一体化されたロッド１３が紙面の左側に移動しチャック１１に保持されたウェハ２１が移動し開口  から押し出され二点鎖線で示す他の炉体ユニットに挿入される。なお、ウェハの移動の際に、ウェハ２１が倒れないように、ウェハ２１はガイド板７の溝に案内されている。
【００２２】
図３（ａ）〜（ｄ）は図１のリフロ−装置の動作を説明するための動作順に示す模式図である。このリフロ−装置は、炉体ユニット４間の相対的に移動させることによりウェハ２１を加熱し効率良くリフロ−させる状態を説明するためので、図面を簡単にし理解し易いように、図１の移動機構および図２の受け渡し機構は省略している。
【００２３】
まず、前側の炉体列として紙面の左から右へ、Ｂ１炉体ユニット４、Ｂ２炉体ユニット４、Ｂ３炉体ユニット４およびＢ４炉体ユニット４の順に配置する。一方、後側の炉体列として紙面の左から右へ、Ａ１炉体ユニット４、Ａ２炉体ユニット４、Ａ３炉体ユニット４およびＡ４炉体ユニット４の順に配置している。
【００２４】
このように、複数の炉体ユニット４で構成されるリフロ−装置の状態は、図３（ａ）に示すように、Ａ１の炉体ユニット４およびＢ４炉体ユニット４の炉内は空室である。このことは、Ａ１炉体ユニット４は、ウェハ２１の搬入口であり、Ｂ４炉体ユニット４は処理済みのウェハ２１が搬出される搬出口である。そして、カセットから汎用ロボットア−ムにより抜き出されたウェハ２１は、Ａ１炉体ユニットの開口３から挿入され、図２の受け渡し機構１０によりウェハ２１の外周端面を掴み炉体１内に引き込まれ、ウェハ２１はＡ１炉体ユニット４に収納される。一方、Ｂ４炉体ユニット４のウェハ２１は、図２の受け渡し機構１０により炉体外に押し出され汎用ロボットア−ムに掴み保持され処理済みウェハは、保管用カセットに収納される。
【００２５】
次に、図３（ｂ）に示すように、図１の移動機構７ａによりベ−ス６ａが移動され、搬入されたＡ１炉体ユニット４のウェハ２１は加熱され、例えば、摂氏１５０度になる。このとき、Ｂ４炉体ユニット４内はウェハ２１は無く、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２の順に温度が高くなりウェハ面のハンダがリフロ−される。次に、図３（ｃ）に示すように、Ａ４炉体ユニット４のウェハ２１を図２の受け渡し機構１０により空のＢ４炉体ユニットにウェハ２１を移載する。
【００２６】
次に、図３（ｄ）に示すように、図１の移動機構７ａによりベ−ス６ａを移動させＢ４炉体ユニット４の開口３をオ−プンにする。そして、図２の受け渡し機構１０により処理済みのウェハ２１を搬出する。このように、後ろ側の炉体列の一端にある炉体ユニット４をウェハ２１の搬入口とし、前側の炉体列の他端にある炉体ユニット４を処理済みウェハ２１の搬出口にすれば、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２およびＡ３でウェハ２１のハンダをリフロ−させ、Ａ４およびＢ４でウェハ２１の温度下降させれば、リフロ−処理が一連の小型の炉体ユニット４で完成する。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、一枚のウェハが収容しうる狭い空間とウェハの両面を加熱するヒ−タをもつ炉体ユニットの複数個を一方向に並べ配置し炉体列を形成し、これら炉体列を予熱、加熱および冷却の順に応じて配置することによって、大型で長尺な炉を必要としない極めて小型のリフロ−装置が得られるとともに短時間で処理できるリフロ一方法が得られ、コスト低減が図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるリフロ−装置の炉体ユニットを示す正面図および側面図ならびにリフロ−装置を示す部分断面平面図である。
【図２】炉体ユニット間および炉体ユニットへのウェハの搬出入させるウェハの受け渡し機構を説明するための炉体ユニットを示す側面図およびＡＡ断面矢視図である。
【図３】図１のリフロ−装置の動作を説明するための動作順に示す模式図である。
【図４】従来の一例を示すリフロ−装置の断面図である。
【符号の説明】
１    炉体
２    ヒ−タ
３    開口
４    炉体ユニット
５ａ  ５ｂ    炉体列
６ａ  ６ｂ    ベ−ス
７    ガイド板
７ａ  ７ｂ    移動機構
８    レ−ル
９ａ  ９ｂ    架台
１０    受け渡し機構
１１    チャック
１２    スプリング
１３    ロッド
１４    ソレノイド
１５    連結部材
２１    ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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