【手続補正書】
【提出日】平成15年7月23日(2003.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】担体フォイル上に構成素子をハンダ付けする方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】担体フォイルの下面に高温ガスを導いて、担体フォイル上の構成素子をハンダ付けする方法において、上記高温ガスは、ノズルにより高温ガス噴射としてハンダ付け地点を狙い、上記高温ガス噴射により熱せられるようになっている、担体フォイルの上面に在るハンダが融けるまで上記ハンダ付け地点を熱することを特徴とする方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法において、上記ガスは熱せられた金属ブロックを通り抜けて加熱されるようになっていることを特徴とする方法。
【請求項３】請求項１又は２に記載の方法において、粘性のハンダ付けペーストが先ず始めに担体フォイル上に供給され、ハンダ付けされる構成素子の接続点が上記ハンダ付けペーストへ誘導され、次いでハンダ付け工程が行われることを特徴とする方法。
【請求項４】請求項１ないし３のうちのいずれか一項に記載の方法において、上記ガスとして、特に窒素とする不活性ガス、又は圧搾空気が使われることを特徴とする方法。
【請求項５】請求項１に記載の方法を実行する装置であって、ノズルが担体フォイルの下に配置されハンダ付けする地点を狙っており、該ノズルを通じて、切り替え可能な高温ガスの流れがハンダ付け地点に向けて誘導されるようになっていることを特徴とする装置。
【請求項６】請求項５に記載の装置において、ノズルは、加熱されるようになっている金属ブロックに設けられており、ガスは該金属ブロックを通って熱せられるようになっていることを特徴とする装置。
【請求項７】請求項６に記載の装置において、金属ブロックはスケールフリー鋼（scale free steel）で作られていることを特徴とする装置。
【請求項８】請求項６又は７に記載の装置において、金属ブロックはその内部に蛇行する通路を有し、ガスは該通路を通ってノズルに導かれるようになっていることを特徴とする装置。
【請求項９】請求項６ないし８のうちのいずれか一項に記載の装置において、金属ブロックは、その内部に該金属ブロックを加熱するための加熱用コイルを含むことを特徴とする装置。
【請求項１０】請求項５ないし９のうちのいずれか一項に記載の装置において、ハンダ付けされる構成素子は、ハンダ付け工程中に、ハンダが固化するまで保持装置により所定の位置に保持されるようになっていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、担体フォイル（carrier foil）の下面に高温ガスを導いて、該担体フォイル上の構成素子をハンダ付けする方法に関する。本発明はまた、この方法を実行する装置にも関する。
【０００２】
回路技術に課されている主な要求の１つは、益々増加する多数の機能を、これまでにないような小さな空間に収容することである。このために種々の技術が使われている。ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ−表面搭載デバイス）技術においては、寸法の極めて小さい分離した構成素子が基板又は担体フォイルの表面にハンダ付けされる。いわゆるハイブリッド技術では、例えば、集積化された半導体回路と分離した（ＳＭＤ）構成素子とが共有担体上に設けられる。ハンダ付けされる構成素子自体又はハンダ付け地点の近くに在る半導体結晶が、ハンダ付け工程中の熱により損傷しないように、特別のハンダ付け工程が必要である。
【０００３】
【従来の技術】
担体上に構成素子をハンダ付けする装置は欧州特許第４６１９６１号明細書から既知である。支持基板は搬送装置により炉を通って搬送される。炉の中には、幾つかの送風ユニットが対になって搬送装置の上方又は下方に配置されている。これらの送風ユニットが通気性の平板を通して支持基板上に高温ガスを吹きつけることにより、支持基板自身及びその上にあるハンダ付けペーストが加熱される。加熱ゾーンの次に冷却ゾーンが設けられており、冷却ゾーンでは冷たいガスを支持基板に吹きつけることによりハンダを固化させるようになっている。
【０００４】
この方法では、高温ガスを上及び下から支持基板に吹きつけて、ガスの流れの中にある基板全体を均一に加熱するため、支持基板上に既に存在している、熱により傷つき易い構成素子が損傷されることがある。その他の問題点として、高温ガスが上から吹きつけられる場合には、加熱中にハンダ付けペーストがハンダ付け地点から流れ去ってしまう惧れがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は改良されたハンダ付けの方法及びそのハンダ付け方法を実行する装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この方法について、上述した目的は、高温ガスが、ノズルにより高温ガス噴射としてハンダ付けする地点を狙い、上記高温ガス噴射により熱せられるようになっている、担体フォイルの上面に在るハンダが融けるまで、上記ハンダ付け地点を熱することにより達成される。高温ガス噴射がハンダ付け地点を直接的に狙うため、このハンダ付け地点に存在するハンダのみが加熱され溶融する。この場合、熱は、担体フォイル自体、ハンダ付けされる構成素子又はそれに隣接する構成素子を損傷することなく、担体フォイルを通過する。高温ガス噴射はハンダが溶融すると停止し、その後ハンダは極めて急速に固化する。高温ガス噴射の送出及び停止の切り替えにより、過熱状態を生じること無くハンダ付け工程の極めて正確な時間制御が可能となる。
【０００７】
本発明の方法の１つの実施例では、上記ガスは熱せられた金属ブロックを通り抜けることにより加熱される。これによりガスを所望の温度に加熱するための極めて簡単な技術的な処理の可能性が提供される。
【０００８】
本発明の方法のもう１つの好適実施例では、粘性あるハンダ付けペーストが先ず始めに担体フォイル上に供給され、ハンダ付けされる構成素子の接続点が上記ハンダ付けペーストへ誘導され、次いでハンダ付け工程が行われる。ハンダ付けペーストの粘性により、担体フォイルがノズルの上の適正な位置に移動している間もハンダ付けされる構成素子の位置がずれないことが達成される。この場合には、ハンダ付け工程の前にハンダ付けされる構成素子を担体フォイルに固定しておくために、該構成素子の接続点の下面に接着剤を供する必要がない。
【０００９】
本発明の方法の特に有利な実施例は、上記ガスとして、特に窒素とする不活性ガス、又は圧搾空気を使用するものである。使用するのに適したガスとしては、約２〜３％の水素ガスを添加した窒素を含むガス混合物で商品名を「Ｍｅｎｇｇａｓ」（形成ガス）として知られているものもある。このガスを使用する目的は、ハンダ付け地点及びガスが流れる熱せられた金属ブロックの内側における酸化を防ぐことである。酸化によってガスの流れに入って来る粒子は、例えば、担体フォイル上の未だ被覆材料により保護されていない半導体結晶回路を汚染して、機能不全をもたらす惧れがある。従って高温ガスの流れには、このような粒子ができるだけ入らないようにするべきである
【００１０】
本発明の方法を実行する装置は、ノズルが担体フォイルの下に配置されてハンダ付けする地点を狙っており、該ノズルにより切り替え可能な高温ガスの流れがハンダ付けする地点に向けて誘導されるようになっていることを特徴とする。
【００１１】
本発明による装置の１つの実施例では、加熱されるようになっている金属ブロックにノズルが設けられており、ガスは該金属ブロックを通って熱せられるようになっている。ガスの加熱中に金属ブロックにおいて酸化が起こり粒子がガスの流れに入ることを防止するために、金属ブロックをスケールフリー鋼から形成するのが好ましい。このことは加熱された金属ブロックが歪まないという更なる利点を有する。すなわち、金属ブロックは、加熱若しくは冷却中又は動作中の熱膨張による変形が極めて少ないのである。このことにより、ノズルの位置も変化しないこととなるため、ノズルを通る高温ガス噴射の流れの方向が変わらないようになる。
【００１２】
本発明による装置のもう１つの実施例では、金属ブロックがその内部に蛇行する通路を有し、ガスは該通路を通ってノズルに導かれる。通路はこのようにして長さが最大にされており、ガスは金属ブロックを通過する間にできるだけ十分に加熱されるようになっている。
【００１３】
冷間にハンダ付けされた点（cold-soldered spots ）を避けるために、もう１つの有利な実施例では、ハンダ付け工程でハンダが固化するまで構成素子が保持装置により所定の位置に保持されるようになっている。
【００１４】
本発明のその他の実施例は従属項から明らかにされよう。
【００１５】
【実施例】
次に図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明のハンダ付け方法を実行する装置を、個々の工程が区別できるように示す図である。
【００１６】
図１は、薄い可撓性の担体フォイル１であって、その上面１６に、ハンダ付けされる複数の構成素子、例えばコイル４が存在する担体フォイル１を示す。本発明の方法を実施する以前に担体フォイル１の上面１６に、既に存在する可能性のある接続ライン及び他の構成素子、例えばシリコン結晶上の高度集積回路などはこの図では省略されている。
【００１７】
図１の左側の部分から分かるように、先ず始めにハンダがディスペンサ３から担体フォイル１の上面１６の、コイル４を担体フォイル１にハンダ付けすべき部分であるハンダ付け地点１７に供給される。使用するハンダは高粘性のハンダ付けペーストが好適であり、このようなペーストによれば各接触地点１７には半球形のハンダ小滴２が形成される。
【００１８】
次の工程（図の中央の部分）では、位置決めデバイス５を用いてコイル４の接続点１４をハンダ小滴２へと誘導する。ハンダ付けペーストは粘性があるので、図の右側の部分に示されているように、コイル４の接続点１４を包囲する。次いでハンダ付け工程そのものが行われる。
【００１９】
スケールフリー鋼でできている金属ブロック６が担体フォイル１の下に存在しており、この金属ブロック６はその内部に蛇行している通路９を持っている。この通路９は、担体フォイル１の下面８に向かう方向に、金属ブロック６から突き出た２つのノズル７内に延びている。これらノズル７はハンダ付けする地点１３の丁度反対側に来るよう、互いに配置されている。
【００２０】
金属ブロック６は、その内部で通路９の周りに巻かれた加熱用コイル１０により加熱される。これらの加熱用コイル１０は、単にシンボル的に示してある電源ユニット１２から給電される。この図では上記加熱用コイル１０は金属ブロック６の下の方にしか示されていないが、金属ブロック６の全体に亙って加熱用コイル１０は同様に設けられている。
【００２１】
ハンダ付け工程は、通路９の入口開口１１から、調整可能な流速で窒素ガス（Ｎ2 ）を通路９内に導入することにより開始する。ガスが通路９を通ってノズル７に向けて流れて行く間に、ガスは高温の金属ブロック６により加熱される。高温ガス噴射１５はノズル７から出て、ハンダ付けする地点１３を直接的に狙う。その結果、ハンダ付け地点１３のハンダが融ける。ノズル７が方向性を有するため、ハンダ小滴２のみが加熱されて、ハンダ付けする地点１３の近くに在るコイル４又はその他の構成素子若しくはラインは加熱されないという効果が得られる。
【００２２】
窒素の供給、即ち高温ガスの流れ１５が停止すると、ハンダ２は極めて急速に固化する。ハンダ２が完全に固化するとコイル４は機械的に固定されて、例えば担体フォイル１の上面１６の導体細条と電気的に接続される。
【００２３】
このハンダ付け工程中、特にハンダ２の固化する工程中は、ハンダ付けされる構成素子４は他の保持装置１８により所定の位置に動かないように保持される。このことにより冷間溶接の形成が防止される。
【００２４】
金属ブロック６を通る通路９は、入口開口１１からノズル７までの範囲でガスを最大限加熱するためにできるだけ長くしておく。これは、通路９が金属ブロック６の全体を蛇行して横断するようにして達成される。実際の実施例では、金属ブロックの温度を４００°Ｃにすれば、ノズルにおける高温ガスの流れ１５の温度は２８０°Ｃになる。
【００２５】
金属ブロック６に複数の通路９を設け、各通路の端部が２つ以上のノズル７を具えるようにすることもできる。このようにすれば１つの若しくは複数の担体フォイル１上の複数の構成素子を同時にハンダ付けすることができるようになる。ノズル７は、高温ガス噴射１５が該当するハンダ付け地点１３を直接的に狙うように配置されている。
【００２６】
実際の工程では上述の３工程（ハンダペーストの供給、構成素子の位置決め、ハンダ付け工程）は、連続して配置されている装置により行われる。そのとき担体フォイル１は、位置決めユニットを用いて図中の矢印ｘの示す方向に、個々の装置に沿って少しずつ移動される。ハンダ付けペーストの粘性のために、構成素子４は、位置決め装置５により担体フォイル１上に配置されると、次の位置に進むまでの間、位置をずらすことなく担体フォイル１上に留まる。従って接続点１４の下面にしばしば用いられる接着剤を省略することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の方法は、例えば無接点方式で信号を受信機に送るトランスポンダ回路の製造過程で用いられる。この回路は担体フォイル上に半導体回路の他に分離した構成素子として構成されるコイルをも含む。この場合、該コイルは、最後の構成素子として、本発明の方法により担体フォイル上にハンダ付けされ、その後に回路アセンブリ全体が含浸される。
【００２８】
本発明の方法は、可撓性の担体フォイル上へ、分離した構成素子を、簡単、安価、迅速にハンダ付けすることができるものである。ハンダ付けされる構成素子又はその近所の構成素子の損傷は、ハンダを溶かすための熱がハンダ付け地点のみを精密に狙うようにすることにより防止される。そればかりでなく、この方法は機械により機械的接点を用いること無く実行できる。可撓性の担体フォイル上の多数の構成素子の自動的ハンダ付けがこの方法により可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のハンダ付け方法を実行する装置を、個々の工程が区別できるように示した線図である。
【符号の説明】
１  担体フォイル
２  ハンダ小滴
３  ディスペンサ
４  ハンダ付けされる構成素子（例えばコイル）
５  位置決め装置
６  金属ブロック
７  ノズル
８  担体フォイル１の下面
９  蛇行している通路
１０  加熱用コイル
１１  通路９の入口開口
１２  電源ユニット
１３，１７  ハンダ付け地点
１４  構成素子４の接続点
１５  高温ガス噴射
１６  担体フォイル１の上面