(57)【要約】  本発明は、はんだ付け装置用のはんだ付けチップ１に関するものであり、はんだ付けチップ１は、発熱基部本体又は熱伝導基部本体４を具備しており、その外側に少なくとも部分的にはんだ１２に濡れることができる接触表面１１を有しており、接触表面１１の材料は格子構造を有している。本発明によるはんだ付けチップ１は、少なくとも一つの異物の荷電素粒子を接触表面１１の格子構造内に組み入れることを包含している。
2010519047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱基部本体又は熱伝導性基部本体（４）を具備する、はんだ付け装置用のはんだ付けチップ（１）であって、該はんだ付けチップ（１）はその外側に接触表面（１１）を有しており、前記接触表面（１１）は少なくとも部分的に錫はんだ（１２）に濡れることができ、前記接触表面（１１）の材料は格子構造を有しており、
少なくとも一つの異物の荷電素粒子が前記接触表面（１１）の前記格子構造の中に組み入れられることを特徴とする、はんだ付けチップ（１）。
【請求項２】
前記接触表面（１１）が、前記基部本体（４）上に設けられた接触層（７）の表面であることを特徴とする、請求項１に記載のはんだ付けチップ。
【請求項３】
前記接触表面（１１）が前記基部本体（４）の表面であることを特徴とする、請求項１に記載のはんだ付けチップ。
【請求項４】
前記荷電素粒子が、前記接触表面（１１）の格子構造の格子サイトに及び／又は隙間に組み入れられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項５】
第１の異物の前記荷電素粒子に加えて、少なくとも一つの第２の異物の荷電素粒子も前記接触表面（１１）の中に組み入れられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項６】
前記第１の及び／又は第２の異物が、プラチナ、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケル、コバルト、ゲルマニウム、シリコン、砒素、ガリウム、窒素、及び炭素から成るグループから選択されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項７】
異物の前記荷電素粒子が前記接触表面（１１）に均一に分布していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項８】
前記荷電素粒子の密度がはんだ付けチップ（１）の全域で変化していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項９】
前記荷電素粒子が前記接触表面（１１）の下の格子構造の中にも組み入れられることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１０】
前記荷電素粒子の濃度が、接触表面（１１）の下側の深さの増大とともに変化することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１１】
前記荷電素粒子の濃度が、接触表面（１１）の下側の深さの増大とともに減少することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１２】
前記荷電素粒子が、前記接触表面（１１）の下の少なくとも０．３ｍｍの深さ（Ｔ）まで、好適には少なくとも１．０ｍｍの深さまで、前記格子構造の中に組み入れられることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１３】
荷電素粒子が前記格子構造の中に組み入れられる深さがはんだ付けチップ（１）全域で変化することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１４】
少なくとも一つの更に別の層（６）が、前記基部本体（４）と前記接触層（７）との間に設けられていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１５】
少なくとも一つのバリヤ層（６）が前記基部本体（４）と前記接触層（７）との間に設けられていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１６】
前記バリヤ層（６）がはんだ付け材料（１２）で濡らすことができることを特徴とする、請求項１５に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１７】
前記接触表面（１１）が、少なくとも部分に保護被覆（１４）を設けられることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１８】
前記保護被覆（１４）が、錫、クロム、銀、又は金を含んでいることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ねはんだ付け装置として呼ばれるはんだ付け装置又ははんだ融解装置用のはんだ付けチップに関するものであり、前記はんだ付け装置は、請求項１の前提部により構成されたはんだ付けチップを備える。従って、本発明は、能動的はんだ付けチップ及び受動的はんだ付けチップに等しく関連している。能動的はんだ付けチップでは、その基部本体それ自身が、電気エネルギーの供給を受けて（抵抗性）発熱体として働く、即ちそれは熱を発生する。対照的に、受動的はんだ付けチップでは、熱は外部発熱体によって生成されてはんだ付けチップに伝達される。そのような受動的はんだ付けチップの基部本体は、それ故第一に熱伝導性である。従って、受動的はんだ付けチップの基部本体（又は“コア”）は、しばしば銅又は銀から作られている。
【背景技術】
【０００２】
銅及び銀が、特に錫はんだのようなはんだ付け材料によって容易に濡れ易いことは事実である。しかしながら同時にそれらは、液体錫中で非常に高い脱成分腐食速度を示し、即ちそれらは相応する短い寿命を有する。
【０００３】
基部本体又は“コア”に鉄の層を電気めっきすることにより寿命が長くなることが知られている。鉄は、錫になお容易に濡れるが、銅又は銀と比較するとかなり低い脱成分腐食速度を示す。
【０００４】
近年より、鉛フリーはんだ合金だけが許容されていることが一つの問題である。そのような鉛フリーはんだ材料は、合金中の錫の量の増大に起因して及びより高い融点に起因して脱成分腐食速度を速める。そのようなはんだ付けに必要なフラックスもまた、鉄層の寿命及び濡れ性に悪影響を及ぼす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
長期間の流れ特性が従来型のはんだ付けチップに比較して著しく改善されるはんだ付けチップを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴を備えるはんだ付けチップによって達成される。本発明の有利な展開が従属請求項に示される。
【０００７】
既に従来型のはんだ付けチップに関して、錫はんだに濡らすことのできる接触表面の材料は、その原子が金属又は結晶格子構造で配置されるように構成されている。ここで本発明は、少なくとも一つの異物の荷電素粒子が接触表面のこの格子構造の中に組み入れられることを提供するものであり、この文脈における用語の“異物”は、接触表面の主要材料又は基本材料とは異なる任意の材料を包含している。接触表面のオリジナルな格子構造は、異物の荷電素粒子の組み入れに起因して変えられる。驚くべきことに、接触表面が、それにより相当に改善された状態で濡れ易くなることに加えて、それが機械的に更に安定になることが見出された。両方の効果は、はんだ付けチップの長期間の流れ特性を改善する。
【０００８】
特に有利なことはマイクロ電子工学に用いられる超微細なはんだ付けチップにおける本発明による修正された接触表面である、というのもそのようなはんだ付けチップは、それらの構成に起因してこれまでは非常に低い固有の安定性を示すだけであり、従って非常に限られた寿命を有しているからである。そのようなはんだ付けチップの接触表面は、荷電素粒子の組み入れによって機械的に安定にされ得るので、前記はんだ付けチップの平均寿命も相当に延ばされることが可能である。
【０００９】
特別な接触層が基部本体に最初に設けられることが考えられ、前記接触層は特に良好な濡れ性を既に示すものであり、また本発明による修正された接触表面が前記接触層の表面であることが考えられる。接触表面の濡れ性はそれにより二度改善される。
【００１０】
他の変更例では、接触表面は基部本体それ自身であってよい。この変更例の実施形態は、追加の層を基部本体に設ける必要がないので、はんだ付けチップが非常に単純な構造のものであるという利点を提供する。追加の被覆の欠如において、そのようなはんだ付けチップは相当な程度まで先細であることも可能であり、その結果それはマイクロ電子工学の用途に特に適する。
【００１１】
異物のタイプ及び組み入れのタイプ次第で、異物の荷電素粒子は接触表面の格子構造の格子サイトに及び／又は隙間に組み入れられることが可能である。
【００１２】
第１の異物の荷電素粒子に加えて少なくとも一つの第２の異物の荷電素粒子も接触表面の中に組み入れられるときに好都合である。それぞれの異物の選択次第で、どれか一つの効果（例えば濡れ性）を特に高めることができ、又はしかしながら二つの異なる効果（濡れ性及び機械的安定性）を促進することができる。
【００１３】
異物はその荷電素粒子が接触表面に組み入れられ、また異物は、例えばプラチナ、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケル、コバルト、ゲルマニウム、シリコン、砒素、ガリウム、窒素、又は炭素である。プラチナ、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケル、又はコバルトの荷電素粒子の組み入れは、本発明によるはんだ付けチップの寿命を通常は改善する。ゲルマニウム、シリコン、砒素、又はガリウムの荷電素粒子が接触表面の格子構造に組み入れられたなら、はんだ付けチップの濡れ性は高まるだろう。窒素又は炭素の組み入れは、はんだ付けチップがより大きい機械的負荷に耐えられる効果を有する。
【００１４】
異物の荷電素粒子が接触表面上に均一に分配されることが好適である。はんだ付けチップ全体の長期間の流れ特性は、弱い箇所の形成又は低い濡れ性の箇所なしに改善されることが可能である。
【００１５】
しかしながら、反対に、荷電素粒子の密度をはんだ付けチップ全体で変化させることも考えられる。それにより例えばはんだ付けチップの最も外側の先端が機械的に特に堅いこと、又は最も外側の先端に向かうはんだ材料の流れが促進され得ることが達成される。
【００１６】
本発明によると、荷電素粒子は、接触表面それ自身に直接的にだけでなく接触表面の下側の体積内でも格子構造に組み入れられることができる。
【００１７】
これは、接触表面がはんだ付けチップの作動中に擦り減ったとしても表面状態が維持されるという利点を有する。
【００１８】
荷電素粒子が接触表面の下側のはんだ付けチップの体積内にも存在するなら、前記荷電素粒子の濃度が、接触表面の下側の深さの増大とともに変化することが考えられる。例えば、荷電素粒子の濃度は低下することが可能であり、その結果はんだ付けチップが擦り減ったときその濡れ性が低下し、それによりはんだ付けチップは交換されるべきという信号を使用者に与える。
【００１９】
他方で、荷電素粒子の濃度が、接触表面の下側の深さの増大とともに増大することも考えられる。例えば、はんだ付けチップの内側は、それにより機械的に特に安定に作られることが可能である。
【００２０】
好適には、荷電素粒子は接触表面上に直接に供給されるだけではなく、接触表面の下側の少なくとも０．３ｍｍの深さまで供給される。更に好適なことは、少なくとも１ｍｍの深さまで荷電素粒子が供給されることである。それにより、はんだ材料の改善された流れ特性が、はんだ付けチップが磨耗したときにも可能な限り長くはんだ付けチップ上で維持されることが達成可能である。
【００２１】
荷電素粒子が格子構造内に組み入れられる深さがはんだ付けチップ全体で変化することが可能である。この深さは、例えばそれぞれの場所におけるはんだ付けチップの直径次第であり得る。
【００２２】
接触層がはんだ付けチップの外側に設けられているなら、少なくとも一つの更に別の層を基部本体と前記接触層との間に設けることが可能であり、これにより本発明によるはんだ付けチップの特性が更に修正されて改善される。
【００２３】
例えば、少なくとも一つのバリヤ層を基部本体と接触層との間に設けることが可能である。このバリヤ層は、はんだ付けチップのより深い領域内への荷電素粒子の浸透又は拡散を防ぐという機能を有することが可能である。他のバリヤ効果は、このようにはんだ付けチップの内部コア又は基部本体を保護するようにバリヤ層が錫はんだに濡れ易くないという事実に起因して、確実にすることができる。
【００２４】
更に、接触表面の選択された部位における濡れを防止するように保護被覆も接触表面の外側に設けることが可能である。荷電素粒子の接触表面内への組み入れが防がれるべき特定の場所にそのような保護被覆が適用されることも考えられる。保護被覆が錫、銀、又は金を含むことがこの目的にふさわしい。
【００２５】
本発明の好適な実施形態が、詳細な図面を参照しながらより詳細にここで説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるはんだ付けチップの第１実施形態の鉛直断面図である。
【図２】本発明によるはんだ付けチップの第２実施形態の鉛直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図面をとおして、同様の構成要素は同様の参照符号により指定されている。
【００２８】
図１は、はんだ付け装置用の本発明によるはんだ付けチップ１の第１実施形態を示している。はんだ付けチップ１は、軸対称であり、またほぼ円筒状のシャフト２とそれに隣接する円錐状部分３とを有している。図示された実施形態は、受動的はんだ付けチップ１に関するものであり、前記受動的はんだ付けチップ１は、その内部に例えば銅又は銀から成る熱伝導性の基部本体４を具備している。能動的はんだ付けチップでは、基部本体４は発熱体と恐らく温度センサとを具備するだろう。
【００２９】
円筒状シャフト２は、それに設けられた固定要素５を有しており、前記固定要素５はここでは凹部として形成されており、また固定要素５によってはんだ付けチップは、はんだ付け装置に固定されることが可能である。例えば、はんだ付けチップ１は、はんだ付け装置のはんだ鏝に取り付けられることが可能である。はんだ鏝への良好な固定を確実にするために、ノッチが固定要素５に設けられることも可能である。
【００３０】
バリヤ層６が基部本体４の表面に設けられている。バリヤ層６は、はんだ付け材料で濡らすことのできないものであり、基部本体４の表面に融合されている。バリヤ層６が、ある物質から構成されるなら、それは特に金属融合方法で基部本体４に接続されているだろう。その層の厚さは５０μｍから約１ｍｍの範囲にあるだろう。それは基部本体４をはんだ付け材料による濡れ及び従って除去から保護するように働く。
【００３１】
バリヤ層６の外側は、そこに設けられた接触層７を有しており、前記接触層７は結晶格子構造の形態で構成されている。接触層７は内側領域８及び外側領域９を具備している。はんだ付けチップ１の先端における作動領域１０において接触層７の外側領域９が露出されている。その露出された表面は、はんだ付け材料１２に濡れ易い接触表面１１を形成している。
【００３２】
異物の荷電素粒子が、接触層７の外側領域９の格子構造の中に及び従って接触表面１１の格子構造の中にも組み入れられる。図示された実施形態では接触層７は鉄の層である。プラチナ、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケル、コバルト、ゲルマニウム、シリコン、砒素、ガリウム、窒素、及び／又は炭素の荷電素粒子が、このようにはんだ付けチップ１の長期間の流れ特性を改善するように接触層７の外側領域９の中に挿入される。
【００３３】
保護層１４が、作動領域１０の後ろ側に、はんだ付けチップ１の後部のキャリヤ層１３上に設けられており、前記キャリヤ層１３は例えばニッケルから形成されており、保護層１４はクロムから形成されている。クロムの保護層１４は、はんだ付け材料１２で濡らすことができないので、はんだ付け材料１２がはんだ付けチップ１のシャフト２に流れることを防ぐ。保護層または保護被覆１４は、錫、銀、又は金を含むこともある。
【００３４】
図２は、本発明によるはんだ付けチップ２０の第２実施形態を示しており、第２実施形態のはんだ付けチップ２０は、第１実施形態のはんだ付けチップ１より相当に単純な構造のものである。はんだ付けチップ２０は、凹部として形成された固定要素５を有する熱伝導性の基部本体４をやはり具備している。しかしながら、はんだ付けチップ１はバリヤ層及び特別な接触層を有していない。これに代えて、基部本体４の材料とは異なる異物の荷電素粒子が基部本体４の表面層２１の中に組み入れられる。表面層２１は深さＴまで達している。はんだ付けチップ２０の作動領域１０では、表面層２１は露出されており、その結果その外側が接触表面１１に相当する。一つの異物（又は幾つかの異物）の荷電素粒子は、前記接触表面１１の格子構造の中にやはり組み入れられる。はんだ付けチップ２０の濡れ性及びはんだ付けチップ２０におけるはんだ付け材料１２の長期間の流れ特性はそれにより改善される。バリヤ層及び特別な接触層がないので、第２実施形態のはんだ付けチップ２０は、低コストで製造可能であり、また第１実施形態のはんだ付けチップ１よりも小さな寸法で製造可能である。第２実施形態では、はんだ付けチップ２０は、作動領域１０の後ろ側に位置する後部に保護被覆１４も具備している。
【００３５】
図解された実施形態から始まって、本発明によるはんだ付けチップは多くのやり方で修正され得る。例えば、異なる異物の荷電素粒子を接触表面１の格子構造の中に組み入れることが可能である。とりわけ、図に示されたはんだ付けチップ１及び２０の形状寸法からの明確なずれも可能である。さらに、図解された比率は、特にそれらが実施形態から実施形態へ変化し得るので、縮尺に対して確実に正確ではない。より単純な実施形態では、保護被覆１４も省略されるかもしれない。
【図１】
2010519047.tif 000003
【図２】
2010519047.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月23日(2008.6.23)
【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】
発熱基部本体又は熱伝導性基部本体（４）を具備する、はんだ付け装置用のはんだ付けチップ（１）であって、該はんだ付けチップ（１）はその外側に接触表面（１１）を有しており、前記接触表面（１１）は少なくとも部分的に錫はんだ（１２）に濡れることができ、前記接触表面（１１）の材料の原子は、金属又は結晶格子構造で配置されており、
少なくとも一つの異物の荷電素粒子が前記接触表面（１１）の前記格子構造の中に組み入れられることを特徴とする、はんだ付けチップ（１）。
【請求項２】
前記接触表面（１１）が、前記基部本体（４）上に設けられた接触層（７）の表面であることを特徴とする、請求項１に記載のはんだ付けチップ。
【請求項３】
前記接触表面（１１）が前記基部本体（４）の表面であることを特徴とする、請求項１に記載のはんだ付けチップ。
【請求項４】
前記荷電素粒子が、前記接触表面（１１）の格子構造の格子サイトに及び／又は隙間に組み入れられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項５】
第１の異物の前記荷電素粒子に加えて、少なくとも一つの第２の異物の荷電素粒子も前記接触表面（１１）の中に組み入れられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項６】
前記第１の及び／又は第２の異物が、プラチナ、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケル、コバルト、ゲルマニウム、シリコン、砒素、ガリウム、窒素、及び炭素から成るグループから選択されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項７】
異物の前記荷電素粒子が前記接触表面（１１）に均一に分布していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項８】
前記荷電素粒子の密度がはんだ付けチップ（１）の全域で変化していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項９】
前記荷電素粒子が前記接触表面（１１）の下の格子構造の中にも組み入れられることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１０】
前記荷電素粒子の濃度が、接触表面（１１）の下側の深さの増大とともに変化することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１１】
前記荷電素粒子の濃度が、接触表面（１１）の下側の深さの増大とともに減少することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１２】
前記荷電素粒子が、前記接触表面（１１）の下の少なくとも０．３ｍｍの深さ（Ｔ）まで、好適には少なくとも１．０ｍｍの深さまで、前記格子構造の中に組み入れられることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１３】
荷電素粒子が前記格子構造の中に組み入れられる深さがはんだ付けチップ（１）全域で変化することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１４】
少なくとも一つの更に別の層（６）が、前記基部本体（４）と前記接触層（７）との間に設けられていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１５】
少なくとも一つのバリヤ層（６）が前記基部本体（４）と前記接触層（７）との間に設けられていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１６】
前記バリヤ層（６）がはんだ付け材料（１２）で濡らすことができることを特徴とする、請求項１５に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１７】
前記接触表面（１１）が、少なくとも部分に保護被覆（１４）を設けられることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【請求項１８】
前記保護被覆（１４）が、錫、クロム、銀、又は金を含んでいることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のはんだ付けチップ。
【国際調査報告】
2010519047.tif 000005
2010519047.tif 000006
2010519047.tif 000007
2010519047.tif 000008
2010519047.tif 000009
2010519047.tif 000010