專利名稱：用于熱處理、尤其是通過焊接連接的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對工件或元件進行熱處理的方法，尤其涉及通過熔化布置在焊料 載體上的焊料而在焊料和充當焊料載體的至少一個元件或工件之間形成焊接連接 的方法，其中在與周圍區(qū)域密封的處理腔室中執(zhí)行至少一個元件的加熱和后續(xù)方法
步驟中的冷卻。此外，本發(fā)明涉及適于執(zhí)行本方法的裝置。
背景技術：
在上述類型的己知方法中，其中待焊接的元件的加熱乃至冷卻在單個處理腔 室中進行，需要經(jīng)常僅在相對少量的焊接周期中不時地對處理腔室進行清洗以使相 應裝置長時間工作。由于加熱區(qū)和冷卻區(qū)之間相對高的溫差，相應加熱步驟產(chǎn)生的 焊料揮發(fā)性蒸發(fā)在較冷的冷卻區(qū)冷凝，并形成尤其是在設置在冷卻區(qū)中的元件和裝 置上的沉積，所述沉積必須通過清洗過程予以去除。由于必須重復進行的清洗過程， 一定會屢次中斷根據(jù)己知方法工作的裝置的操作。在實踐中，這導致大量的生產(chǎn)損 失。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是給出一種方法和裝置，其操作能基本以連續(xù)方式進行 而沒有已知的簡單清洗間隔，由此實現(xiàn)更高的產(chǎn)量。
為了實現(xiàn)這個目的，根據(jù)本發(fā)明的方法包括權利要求1的特征。在根據(jù)本發(fā) 明的方法中，在處理腔室的兩個腔室區(qū)內(nèi)執(zhí)行元件的加熱和冷卻，這兩個腔室區(qū)可 通過冷凝裝置彼此分隔。
對應加熱過程產(chǎn)生的冷凝裝置上的揮發(fā)性蒸發(fā)沉積通過在兩腔室區(qū)之間作用 的冷凝裝置進行，所述冷凝裝置發(fā)揮類似于保護罩的作用并由此防止在冷卻腔室區(qū) 內(nèi)冷凝，尤其在設置于該腔室區(qū)內(nèi)的多個冷卻裝置中的一個上冷凝。
作為原則問題，根據(jù)本發(fā)明的方法主要用于對應例如回火、退火等熱處理的在工件或元件上的溫度應用場合。一特定應用區(qū)域在于產(chǎn)生通過焊膏實現(xiàn)的焊接連 接的領域中，例如在制造電子元件和組件群的領域中。
如果根據(jù)本方法的特定優(yōu)選變例，通過加熱裝置執(zhí)行加熱并通過冷卻裝置執(zhí) 行冷卻，在所有情形下加熱裝置和冷卻裝置都工作在基本恒定溫度下，則能進一步 提高根據(jù)本發(fā)明方法的產(chǎn)量和效果。這樣，執(zhí)行這種方法時發(fā)生的并分別因加熱過 程和冷卻過程引起的直至達到合需的加熱或冷卻溫度為止的時間損失得以消除。
還證實，如果在加熱焊料載體前將冷凝裝置從供給位置移至分隔腔室區(qū)的分 隔壁位置以達到分隔腔室區(qū)的目的是尤為有利的。藉此，在用于加熱的腔室區(qū)中已 執(zhí)行加熱過程后，在冷凝裝置設置在供給位置時，可分別將焊料載體和元件轉移至 冷卻腔室區(qū)并隨后再次改變冷凝裝置的位置至其分隔壁位置，如此，在焊料載體在 冷卻腔室區(qū)內(nèi)冷卻期間，通過冷凝裝置與冷卻腔室區(qū)分隔的加熱腔室區(qū)中不會產(chǎn)生 明顯的溫度損失。
通過使冷凝裝置冷卻，能分別顯著地支持和加強冷凝裝置的效果_—尤其是 冷凝物輸出。如果冷凝裝置在設置于供給位置期間冷卻，則能尤為簡單地實現(xiàn)冷凝 裝置的冷卻，在供給位置，冷凝裝置基本位于加熱腔室區(qū)的直接影響區(qū)域的外面。
在通過冷凝裝置與冷卻腔室區(qū)隔開的加熱腔室區(qū)中加熱焊料載體期間將真空 施加于加熱腔室區(qū)，可有效支持冷凝裝置防止冷卻腔室內(nèi)的冷凝物沉積的阻擋或保 護效果。如有必要，也可將真空施加于整個處理腔室。
如果在將真空施加于加熱腔室區(qū)的同時將惰性氣體或還原保護氣體施加于冷 卻腔室區(qū)和/或加熱腔室區(qū)，能有效地保護焊料參與者(solder partners)受大氣 中的氧的影響，或強行破開已有的氧化表面。此外，還抵消冷卻區(qū)域內(nèi)的冷凝物沉 積的氣流可實現(xiàn)在處理腔室中，尤其是將保護氣體施加于冷卻腔室區(qū)和在同時將真 空施加于加熱腔室區(qū)的時候。
為了在加熱腔室區(qū)內(nèi)加熱期間盡可能抵消焊料載體的溫度梯度，如果在加熱 腔室區(qū)內(nèi)執(zhí)行加熱時將焊料載體設置在加熱裝置和與之相對的輔助加熱裝置之間， 則被證明是有利的。
較為有利地，輔助加熱裝置可具體實施為輻射加熱器，其中通過輔助加熱裝 置的溫度控制來考慮到焊料載體的特定材料特性。
根據(jù)本發(fā)明的實現(xiàn)上述方法的裝置包括設置在兩個腔室區(qū)內(nèi)的加熱裝置和冷卻裝置，這兩個腔室區(qū)可通過冷凝裝置彼此隔開。
如前面已結合本發(fā)明的方法說明的那樣，已證實如果冷凝裝置設有冷卻裝置 則根據(jù)本發(fā)明的裝置的實現(xiàn)是較為有利的。
如果冷卻裝置具體實施為它至少在其供給位置與冷凝裝置相互作用的方式， 則一方面可以尤為有效的方式使用冷卻裝置，由此適應其中冷凝裝置基本位于加熱 腔室區(qū)的影響范圍之外的方法。另一方面，可將冷卻裝置本身設置在處理腔室外， 從而基本消除對冷卻裝置的效率具有不利影響的冷卻裝置上不希望的冷凝沉積。
如果冷凝裝置具體實施為金屬分隔壁裝置，則可實現(xiàn)冷凝裝置的尤佳實施例。 藉此，冷凝裝置一方面包括較為有利的大熱容量，另一方面，可實現(xiàn)尤為節(jié)省空間 的冷凝裝置的實施例。如果冷凝裝置具體實施為分隔板，這尤為有效。
如果冷凝裝置具體實施為在冷凝裝置設置在分隔壁位置時形成將處理腔室的 各腔室區(qū)彼此相連以使它們彼此連通的氣體通道的形式，則不管冷凝裝置的阻擋效 果如何，各腔室區(qū)之間可以進行氣體交換，這抑制冷卻腔室區(qū)內(nèi)的冷凝物沉積。
如果在設置于分隔壁位置的冷凝裝置和處理腔室的腔室壁之間具有使各個腔 室區(qū)彼此相連以彼此連通的分隔壁間隙，則可實現(xiàn)氣體通道的尤為有效的實施例， 因此一方面，橫跨整個間隙表面可具有足夠的氣體交換，然而另一方面，由于分隔 壁間隙具有迷宮式橫截面，可有效地防止冷凝物塊通過間隙。
獨立于冷凝裝置的實施例，如果將輔助加熱裝置設置成在處理腔室的加熱腔 室區(qū)中與加熱裝置相對，以在加熱焊料載體期間使所述焊料載體位于加熱裝置和輔 助加熱裝置之間，則不管在任何情況下都是有利的。
下面借助附圖通過根據(jù)本發(fā)明的裝置的可行實施例根對據(jù)本發(fā)明的方法的變 例的實現(xiàn)方式予以更詳細地說明。


圖1示出靜止工作狀態(tài)下的焊接裝置；
圖2示出圖1所示焊接裝置在進給和轉移階段的狀態(tài)；
圖3示出圖1所示焊接裝置在加熱腔室區(qū)內(nèi)加熱焊料載體期間的狀態(tài)；
圖4示出圖1所示焊接裝置在將焊料載體轉移至冷卻腔室區(qū)期間的狀態(tài)；
圖5示出圖1所示焊接裝置在冷卻腔室區(qū)內(nèi)冷卻焊料載體期間的狀態(tài)。
具體實施例方式
圖1示出焊接裝置10，它包括其中容納處理腔室12的殼體11。處理腔室12 包括在示例性實施例中所示為在左手側的第一加熱腔室區(qū)13以及在其右手側的第 二冷卻腔室區(qū)14。在加熱腔室區(qū)13和冷卻腔室區(qū)14之間設置分隔壁裝置，它在 圖示的示例性實施例中具體實施為分隔板15并使加熱腔室區(qū)13與冷卻腔室區(qū)14 分隔。為了實現(xiàn)或取消分隔板15將加熱腔室區(qū)13和冷卻腔室區(qū)14分隔的效果， 所述分隔板15可從圖1所示的分隔壁位置I位移至圖1以點劃線表示的供給位置 II。根據(jù)殼體的實施例，供給位置II可設置在處理腔室內(nèi)或處理腔室外，例如設置 在下殼體部分16中。
如圖1進一步表示那樣，在本例中包含電阻加熱的加熱板21并且其相對元件 載體17的距離d可藉由進給裝置22改變的加熱裝置20位于加熱腔室區(qū)13中。進 給裝置22使得在加熱板21和在圖1中以點劃線表示的元件載體17之間能形成表 面接觸，同時能設定加熱板21和元件載體17之間的限定距離d，從而設定元件載 體17和設置在元件載體上的基板19的合需溫度。
除了加熱裝置20，輔助加熱裝置24位于元件載體17上方并位于處理腔室12 的頂壁23的下方。
在圖l示出的示例性實施例中包含其中流過冷卻劑的冷卻板26的冷卻裝置25 位于冷卻腔室區(qū)14中。為了設定冷卻溫度，冷卻板26與加熱板21—致地與設置 在其上的元件載體17相互作用。
如圖1所示，處理腔室12在冷卻腔室區(qū)14的區(qū)域中設有出入口 28 (圖2)， 該出入口 28可由蓋裝置27封閉。在圖1所示的焊接裝置10的靜止工作狀態(tài)下， 出入口 28由蓋裝置27封閉?；逶诔跏紶顟B(tài)下起初不位于處理腔室12內(nèi)。加熱 腔室區(qū)13和冷卻腔室14通過設置在其分隔壁位置中的分隔板15彼此以氣密，換 言之以光密方式分隔，除了在壁間隙30中保持氣體通道，壁間隙30在圖l所示的 示例性實施例中具體實施為迷宮式間隙并在頂壁23和側壁29之間延伸。在這種結 構中，加熱腔室區(qū)13和冷卻腔室區(qū)14可回火至各自合需的溫度并可保持恒定在該 溫度下。
在圖2所示進給和轉移階段，蓋裝置27被打開以釋放出入口 28，以焊接為目 而提供有例如糊狀焊料的基板19被引入到冷卻腔室區(qū)14 (虛線表示)。在分隔板 15位移至圖2所示的其供給位置后，基板19通過元件載體17被引入到加熱腔室區(qū)13 (實線表示)。為了在加熱腔室區(qū)13和冷卻腔室區(qū)14之間轉移，可提供設 置在處理腔室12中的元件載體17的轉移裝置。
在圖3所示后續(xù)加熱階段，分隔板15再次轉移至其分隔壁位置。為了引導分 隔板15，在圖2和圖3所示焊接裝置IO的示例性實施例中，在下殼體部分16的 區(qū)域中設置進給裝置36。為了能夠在下基板側31和上基板側32之間獲得最小的 可能溫度梯度，根據(jù)以焊接為目的設置在加熱腔室區(qū)13中的基板19的材料強度和 材料特性，以針對基板的方式設定經(jīng)由輻射作用于基板19的輔助加熱裝置24溫度。 與之相反，元件載體17的合需溫度設定點主要依照焊料成分而定。
在圖3所示的加熱階段，其中分隔板15位于其分隔壁位置，分隔板15以這 樣一種方式充當冷凝裝置即在焊料熔化期間釋放并含有焊料的揮發(fā)性成分的蒸氣 沉積在作為冷凝表面33的分隔板15表面上。由于分隔板15冷卻至冷卻溫度，該 冷卻溫度作用于分隔板15在冷卻腔室區(qū)14中的冷卻表面34，因此在分隔板15的 表面上已達到冷凝所需的溫度梯度。由于冷凝物形成已發(fā)生在充當冷凝裝置的分隔 板15上的事實，因此確保分別不在冷卻腔室區(qū)14和冷卻裝置25上形成相應的沉 積。分隔壁間隙30的形成同時允許分別在基板19加熱期間和設置于基板19的焊 料熔化期間在加熱腔室區(qū)13中形成真空，而不會因此將相應的真空力施加于分隔 板15，該真空力會影響分隔板在供給位置和分隔壁位置之間的位移。
如果除了因形成在冷卻腔室區(qū)14中的溫度而使分隔板15的冷卻表面34的后 部影響(retral impingement)，還經(jīng)由設置于下殼體部分16中的冷凝器冷卻裝置 進行分隔板15的直接冷卻，則分隔板15的冷凝表面33上的冷凝物輸出進一步增 加。冷凝器冷卻裝置可通過分隔板15的進給裝置36的經(jīng)冷卻的實施例來實現(xiàn)。
圖4示出轉移階段中的焊接裝置10，其中在分隔板15位移至基本位于下殼體 部分16內(nèi)的其供給位置后，基板19通過元件載體17從加熱腔室區(qū)13轉移至冷卻 腔室區(qū)14。
最后，圖5示出在接下來的冷卻階段中的焊接裝置10，其中在蓋裝置27仍然 封閉并且分隔板15已移回到其分隔壁位置的情形下，基板19位于經(jīng)冷卻的元件載 體17上同時由分隔板15保護熱從加熱腔室區(qū)13散發(fā)出去。在基板19已冷卻后， 蓋裝置27可被打開并且操作者通過焊接裝置10的出入口 28取出基板19。為在之 后的基板上繼續(xù)焊接方法，此時可將所述基板再次引入冷卻腔室區(qū)14 (如圖2所 示)并轉移至加熱腔室區(qū)。
權利要求
1. 一種對工件或元件進行溫度處理的方法，特別是通過使設置在焊料載體上的焊料熔化而在所述焊料和充當所述焊料載體的至少一個元件或工件之間形成焊接連接的方法，其中在密封于周圍區(qū)域的處理腔室中對至少一個元件進行加熱并在接下來的方法步驟中進行冷卻，其特征在于，所述元件(19)的加熱和冷卻發(fā)生在所述處理腔室(12)的兩個腔室區(qū)(13、14)中，所述兩個腔室區(qū)(13、14)通過冷凝裝置(15)彼此分隔開。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述加熱由加熱裝置(20)執(zhí)行， 并且所述冷卻由冷卻裝置(25)執(zhí)行，所述兩種裝置在所有情況都工作在基本恒定 的溫度下。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在加熱所述焊料載體(19) 前，為了分隔所述腔室區(qū)(13、 14)將所述冷凝裝置(15)從供給位置位移至將各 所述腔室區(qū)彼此分隔的分隔壁位置。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷凝裝置(15)至少在設置 于所述供給位置期間被冷卻。
5. 如前面權利要求中的一項所述的方法，其特征在于，在通過所述冷凝裝置 (15)與冷卻腔室區(qū)(14)隔開的加熱腔室區(qū)(13)中加熱所述焊料載體(19)期間，將真空施加于所述加熱腔室區(qū)。
6. 如權利要求5所述的方法，其特征在于，將保護氣體施加于所述冷卻腔室 區(qū)(14)和/或施加于所述加熱腔室區(qū)，同時將真空施加于所述加熱腔室區(qū)(13)。
7. 如前面權利要求中的一項或多項所述的方法，其特征在于，在通過所述加 熱裝置(20)在所述加熱腔室區(qū)(13)中加熱所述焊料載體(19)期間，所述焊料 載體被設置在所述加熱裝置和與之相對設置的輔助加熱裝置(24)之間。
8. 執(zhí)行如權利要求l-7中的一項或多項所述的方法的裝置，包括密封于周圍 區(qū)域的處理腔室，并包括用于加熱所述焊料載體的加熱裝置和用于冷卻所述焊料載 體的冷卻裝置，其特征在于，所述加熱裝置(20)和所述冷卻裝置(25)被設置在 可通過冷凝裝置(15)彼此分隔開的兩個腔室區(qū)(13、 14)中。
9. 如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述冷凝裝置(15)具體實施為 所述冷凝裝置可從供給位置位移至分隔所述腔室區(qū)(13、 14)的分隔壁位置的形式。
10. 如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述供給位置被設置在所述處 理腔室之外。
11. 如權利要求9或10所述的裝置，其特征在于，所述冷凝裝置(15)設有 冷卻裝置(36)。
12. 如權利要求ll所述的裝置，其特征在于，所述冷卻裝置(36)具體實施 為至少在所述冷凝裝置(15)的所述供給位置，所述冷卻裝置與所述冷凝裝置(15) 相互作用的形式。
13. 如權利要求8 — 12中的一項所述的裝置，其特征在于，所述冷凝裝置(15) 具體實施為金屬分隔壁裝置。
14. 如權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述冷凝裝置(15)具體實施 為分隔板的形式。
15. 如權利要求8 — 14中的一項所述的裝置，其特征在于，在所述冷凝裝置 (15)設置在所述分隔壁位置時，形成空氣通道，所述空氣通道將所述處理腔室(12)的各所述腔室區(qū)(13、 14)彼此相連以使各所述腔室區(qū)彼此連通。
16. 如權利要求15所述的裝置，其特征在于，使各所述腔室區(qū)(13、 14)彼 此相連以使其彼此連通的分隔壁間隙(30)形成在設置于所述分隔壁位置的所述冷 凝裝置(15)和所述處理腔室(12)的腔室壁(23、 29)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及對工件(19)或元件進行溫度處理的方法和裝置(10)，具體是通過使設置在焊料載體上的焊料熔化而在焊料和充當焊料載體的至少一個元件或工件之間形成焊接連接的方法和裝置，在密封于周圍區(qū)域的處理腔室(13、14)中對至少一個元件進行加熱并在接下來的方法步驟中進行冷卻，其中，元件(19)的加熱和冷卻發(fā)生在處理腔室(12)的兩個腔室區(qū)(13、14)中，這兩個腔室區(qū)(13、14)通過冷凝裝置(15)彼此分隔開。
文檔編號B23K1/008GK101454107SQ200780019923
公開日2009年6月10日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權日2006年5月29日
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