專利名稱：減壓式加熱裝置及其加熱方法和電子產(chǎn)品的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在減壓狀態(tài)下加熱對(duì)象物的加熱技術(shù)。例如，涉及在減 壓狀態(tài)下對(duì)基板和電子部件進(jìn)行錫焊接合的加熱裝置及其加熱方法。進(jìn) 而涉及利用該加熱裝置的電子產(chǎn)品的制造方法。
背景技術(shù)：
在將第一接合部件(例如基板)和第二接合部件(例如電子部件)
錫焊接合而制造的電子產(chǎn)品的制造方法中，有下述方法，即向第一接 合部件供給焊料，在其上載置第二接合部件，并在加熱裝置內(nèi)進(jìn)行加熱 而錫焊接合。但是，在基于這種加熱方法的錫焊接合中，有時(shí)在錫焊接 合部上產(chǎn)生空孔(下面稱作孔隙)。由于該孔隙的存在，有時(shí)導(dǎo)致接合 部剝離，或第二接合部件(電子部件)至第一接合部件(基板)的散熱 效率減少。
因此，為了避免孔隙引起的產(chǎn)品質(zhì)量不良，有時(shí)利用在減壓狀態(tài)下 進(jìn)行錫焊接合的減壓式加熱裝置。這是由于通過進(jìn)行減壓，向焊料內(nèi)部 引入氣體，即使產(chǎn)生孔隙，也通過供給惰性氣體而將氣氛恢復(fù)到大氣壓 時(shí)孔隙收縮。由此，在減壓狀態(tài)下進(jìn)行錫焊接合的電子產(chǎn)品的制造方法 公開在專利文獻(xiàn)l中。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-205418
但是，在利用減壓式加熱裝置制造電子產(chǎn)品時(shí)，為了確保所制造出 的電子產(chǎn)品的質(zhì)量，控制爐內(nèi)的加熱器溫度等。這是因?yàn)槿绻娮硬考?的溫度變得過高，則有可能產(chǎn)生電子部件的特性變化，另一方面如果焊 料的溫度不充分，則不能進(jìn)行最佳的錫焊接合。因此，為了保證電子部 件的特性和錫焊接合，相比氣氛溫度，優(yōu)選的是要掌握對(duì)象物的實(shí)際溫 度。
但是，在利用減壓式加熱裝置的電子產(chǎn)品制造方法中，由于加熱裝 置內(nèi)的壓力發(fā)生變化，因而難以準(zhǔn)確測(cè)定對(duì)象物的溫度。這是因?yàn)樵诶?用接觸式溫度計(jì)如圖1所示地測(cè)定對(duì)象物溫度的情況下，如圖2 (圖1的區(qū)域II的放大圖)所示，在對(duì)象物和接觸式溫度計(jì)之間產(chǎn)生空隙。
由此，在減壓時(shí)產(chǎn)生下述問題。由于隨著間隙中的氣氛氣體被減壓， 間隙的熱傳導(dǎo)系數(shù)降低，發(fā)生變化，因而在對(duì)象物的實(shí)際溫度和由接觸 式溫度計(jì)測(cè)定出的溫度之間產(chǎn)生偏差。因該熱傳導(dǎo)系數(shù)的變化，由接觸 式溫度計(jì)測(cè)定出的溫度變得比對(duì)象物的實(shí)際溫度低。因此，在利用接觸 式溫度計(jì)的測(cè)定值控制對(duì)象物的加熱條件的情況下，有時(shí)對(duì)象物的溫度 上升至目標(biāo)值以上。
另一方面，即使利用放射溫度計(jì)，也不能僅通過它來測(cè)定對(duì)象物的 準(zhǔn)確溫度。這是因?yàn)?，焊料在大氣壓下被加熱至不足固相線的溫度(預(yù) 熱目標(biāo)溫度)為止后，進(jìn)行以該溫度暫時(shí)保持的預(yù)熱，但由于是還原氣 體中的預(yù)熱，對(duì)象物的表面被還原而進(jìn)行凈化。隨之，對(duì)象物的表面狀 態(tài)發(fā)生變化。如果與對(duì)象物凈化前相配合來設(shè)定放射溫度計(jì)的放射率， 則隨著對(duì)象物表面狀態(tài)的變化，測(cè)定溫度背離實(shí)際的對(duì)象物溫度。即， 在壓力和對(duì)象物的表面狀態(tài)發(fā)生變化的情況下，即使分別單獨(dú)使用接觸
式溫度計(jì)或放射溫度計(jì)，也難以準(zhǔn)確地測(cè)定對(duì)象物的溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)具有的問題點(diǎn)而作出的。即，其課 題在于，提供在減壓狀態(tài)下加熱對(duì)象物的工序中，在整個(gè)工序中管理對(duì) 象物的實(shí)際溫度，能夠以實(shí)際溫度為基礎(chǔ)進(jìn)行對(duì)象物的最佳加熱的減壓 式加熱裝置及其加熱方法以及利用該方法進(jìn)行錫焊接合的電子產(chǎn)品的 制造方法。
以解決該課題為目的的本發(fā)明的減壓式加熱裝置，其具有形成有排 氣口的加熱處理室，將配置于加熱處理室內(nèi)的加熱對(duì)象物，在大氣壓下 預(yù)熱至預(yù)熱溫度為止，在減壓狀態(tài)下加熱處理到比預(yù)熱溫度高的溫度為
止，其特征在于，包括加熱器，其對(duì)加熱處理室內(nèi)的加熱對(duì)象物進(jìn)行 加熱；接觸式溫度測(cè)定部，其以接觸方式測(cè)定加熱處理室內(nèi)的加熱對(duì)象 物的溫度；非接觸式溫度測(cè)定部，其以非接觸方式測(cè)定加熱處理室內(nèi)的 加熱對(duì)象物的溫度；控制部，其進(jìn)行加熱器的控制及非接觸式溫度測(cè)定 部的調(diào)整，其中，控制部在大氣壓下進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，調(diào)整非接觸式溫度測(cè) 定部，以相對(duì)于接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定值，消除非接觸式溫度測(cè)定部 的測(cè)定值的誤差，而且在減壓狀態(tài)下進(jìn)行加熱處理時(shí)，根據(jù)該調(diào)整后狀態(tài)的非接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定值，來控制加熱器。這種減壓式加熱裝 置，不僅是在大氣壓下能夠準(zhǔn)確地測(cè)定加熱對(duì)象物的溫度，在減壓狀態(tài) 下也能夠準(zhǔn)確地測(cè)定加熱對(duì)象物的溫度，而且能夠在基于加熱對(duì)象物實(shí) 際溫度的準(zhǔn)確的溫度管理下，進(jìn)行加熱對(duì)象物的加熱處理。
在以上記載的減壓式加熱裝置中，非接觸式溫度測(cè)定部可以為檢測(cè) 從加熱對(duì)象物放射出的紅外線的放射溫度計(jì)，控制部可以在大氣壓下進(jìn) 行預(yù)熱時(shí)，調(diào)整放射溫度計(jì)中的放射率的設(shè)定。這是因?yàn)榧词乖跍p壓狀 態(tài)下，也能夠準(zhǔn)確地測(cè)定加熱對(duì)象物的溫度。
在以上記載的減壓式加熱裝置中，非接觸式溫度測(cè)定部可以為檢測(cè) 從加熱對(duì)象物放射出的紅外線的放射溫度計(jì)，控制部可以在大氣壓下進(jìn) 行預(yù)熱時(shí)，調(diào)整放射溫度計(jì)的輸出值的修正系數(shù)。這是因?yàn)槟軌驕?zhǔn)確地 測(cè)定加熱對(duì)象物的實(shí)際的溫度這一情況沒有改變。
在以上記載的減壓式加熱裝置中，更優(yōu)選為，在加熱處理室形成有 氣體導(dǎo)入口，在向加熱處理室內(nèi)部導(dǎo)入還原性的氣氛氣體的狀態(tài)下，進(jìn)
行大氣壓下的預(yù)熱。這是因?yàn)樵诩訜釋?duì)象物的表面上發(fā)生還原反應(yīng)而被 凈化。
在以上記載的減壓式加熱裝置中，也可以具有通過氣體導(dǎo)入口向加 熱處理室內(nèi)導(dǎo)入還原性的氣氛氣體的氣體供給部。這是因?yàn)橛纱四軌蛳?加熱處理室內(nèi)部導(dǎo)入還原性的氣氛氣體。
在以上記載的減壓式加熱裝置中，也可以包括排氣裝置，該排氣裝 置與排氣口相連接，且從加熱處理室的內(nèi)部排氣而進(jìn)行減壓。這是因?yàn)?br> 由此能夠降低加熱處理室內(nèi)部的壓力。
并且，本發(fā)明的加熱方法，利用接觸式溫度測(cè)定部和非接觸式溫度 測(cè)定部控制溫度的同時(shí)加熱對(duì)象物，其特征在于，在大氣壓的還原氣體 的氣氛中，利用接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定值，調(diào)整非接觸式溫度測(cè)定部 中的放射率的設(shè)定，并控制對(duì)象物的溫度，同時(shí)加熱對(duì)象物到低于加熱 處理溫度的預(yù)熱溫度為止，在減壓狀態(tài)下，利用在到預(yù)熱溫度為止的加 熱過程中調(diào)整了放射率的設(shè)定的非接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定值，來控制 對(duì)象物的溫度，同時(shí)進(jìn)一步加熱對(duì)象物到加熱處理溫度為止。上述加熱 方法，能夠在不受氣氛的壓力變化、對(duì)象物的凈化影響的情況下，嚴(yán)格地進(jìn)行溫度管理的同時(shí)加熱對(duì)象物。
并且，本發(fā)明的電子制品的制造方法，將由多個(gè)接合部件構(gòu)成的對(duì) 象物，在減壓狀態(tài)下加熱而進(jìn)行錫焊接合，其特征在于，在大氣壓的還 原氣體的氣氛中，利用接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定值，調(diào)整非接觸式溫度 測(cè)定部中的放射率的設(shè)定，并控制對(duì)象物的溫度，同時(shí)加熱對(duì)象物到焊 料不會(huì)熔融的預(yù)熱溫度為止，并且進(jìn)行減壓，在減壓狀態(tài)下，利用在到 預(yù)熱溫度為止的加熱過程中調(diào)整了放射率的設(shè)定的非接觸式溫度測(cè)定 部的測(cè)定值，來控制對(duì)象物的溫度，同時(shí)進(jìn)一步加熱對(duì)象物到焊料熔融 的加熱處理溫度為止，并維持對(duì)象物的加熱處理溫度，同時(shí)將氣氛壓力 恢復(fù)至大氣壓為止，在大氣壓下，使焊料凝固并對(duì)對(duì)象物進(jìn)行錫焊接合。 上述電子產(chǎn)品的制造方法，能夠嚴(yán)格地管理進(jìn)行錫焊接合的對(duì)象物的溫 度并進(jìn)行錫焊接合。并且，不易在焊料的內(nèi)部產(chǎn)生孔隙。并且，預(yù)防電 子部件的特性變化。
根據(jù)本發(fā)明，提供在減壓狀態(tài)下加熱對(duì)象物的工序中，在所有工序 中管理對(duì)象物的實(shí)際溫度，能夠以實(shí)際溫度為基礎(chǔ)進(jìn)行對(duì)象物的最佳加 熱的減壓式加熱裝置及其加熱方法以及利用該方法進(jìn)行錫焊接合的電 子產(chǎn)品的制造方法。


圖l是說明接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定時(shí)的圖(其一)。
圖2是說明接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定時(shí)的圖(其二)。
圖3是說明本發(fā)明涉及的減壓式加熱裝置的構(gòu)成的圖。
圖4是說明本發(fā)明涉及的減壓式加熱裝置的加熱時(shí)的圖。
圖5是用于說明利用本發(fā)明涉及的減壓式加熱裝置制造電子產(chǎn)品的 方法的圖。
圖6是用于說明本發(fā)明涉及的減壓式加熱裝置的溫度控制方法的框圖。
圖7是說明利用本發(fā)明涉及的減壓式加熱裝置制造電子產(chǎn)品的方法 中溫度控制方法的圖。圖8是說明利用現(xiàn)有的減壓式加熱裝置制造電子產(chǎn)品的方法中溫度 控制方法的圖。
圖9是用于說明本發(fā)明涉及的減壓式加熱裝置的溫度控制方法的另 一例的框圖。
附圖標(biāo)記說明如下
IO...基板，20…電子部件，30…焊料，IOO...減壓式加熱裝置，110... 接觸式溫度測(cè)定部，112...接觸式溫度測(cè)定部溫度指示計(jì)，120...放射溫 度計(jì)，121…放射溫度計(jì)控制器，130…加熱器，140…導(dǎo)入口， 150...排 氣口， 170...加熱器控制器，180...控制部，190...腔室，200...溫度控制 系統(tǒng)，340...氣體供給部，350...排氣裝置。
具體實(shí)施例方式
下面，關(guān)于將本發(fā)明具體化的最佳方式，參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。 本方式是針對(duì)減壓式加熱裝置及其加熱方法以及利用該方法的電子產(chǎn) 品制造方法，將本發(fā)明具體化了的方式。
首先，關(guān)于本方式的減壓式加熱裝置進(jìn)行說明。如圖3所示，減壓 式加熱裝置100包括導(dǎo)入口 140、排氣口 150、接觸式溫度測(cè)定部110、 放射溫度計(jì)120、加熱器130、氣缸131、石英窗160和腔室190。
減壓式加熱裝置100，是在腔室190內(nèi)部進(jìn)行加熱對(duì)象物的加熱處 理的裝置。腔室190是如下的加熱處理室，即在進(jìn)行加熱處理時(shí)被封 閉，在置換氣氛時(shí)，通過排氣口 150和導(dǎo)入口 140，置換腔室190內(nèi)部 的氣氛。并且，腔室1卯內(nèi)部，能夠調(diào)整壓力。即，腔室190，通過從 排氣口 150排除氣體來進(jìn)行減壓，通過使氣體從導(dǎo)入口 140流入而恢復(fù) 到大氣壓。而且，在排氣口 150上連接有真空泵等排氣裝置350，且在 導(dǎo)入口 140上連接有供給還原性氣體和惰性氣體等的氣體供給部340的 狀態(tài)下，使用該腔室190。
利用圖4對(duì)將減壓式加熱裝置100應(yīng)用于錫焊接合的情況進(jìn)行說 明。減壓式加熱裝置IOO是下述裝置，即在如上所述地進(jìn)行減壓的減 壓式加熱裝置100內(nèi)，加熱基板IO、電子部件20和焊料30，使焊料30 熔融，以接合基板10和電子部件20。加熱器130，與基板10接觸而對(duì)其進(jìn)行加熱。氣缸131是用于使加 熱器130沿上下移動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)。作為升降機(jī)構(gòu)，不限于氣缸，可應(yīng)用 所有能夠使轉(zhuǎn)臺(tái)狀被升降部件進(jìn)行升降的機(jī)構(gòu)。并且，也可以將升降機(jī) 構(gòu)連接于接觸式溫度測(cè)定部110，而不是連接于加熱器130。接觸式溫 度測(cè)定部IIO，與基板10接觸而測(cè)定接觸部位的溫度。并且，在接觸式 溫度測(cè)定部110的前端，如圖2所示地在與對(duì)象物之間形成有間隙。放 射溫度計(jì)120是用于以不接觸的方式測(cè)定基板10的表面溫度的紅外線 式非接觸式溫度測(cè)定部。石英窗160為被設(shè)置成能夠使放射溫度計(jì)120 檢測(cè)從基板10放射出的紅外線的窗口。在這里所稱的非接觸式溫度測(cè) 定部，只要是如后述的隨著預(yù)熱前后中的基板10的表面狀態(tài)的變化而 在準(zhǔn)確的溫度和測(cè)定溫度之間產(chǎn)生溫度誤差的非接觸式溫度傳感器，則 不限于紅外線式。
在這里，利用圖4和圖5對(duì)于利用減壓式加熱裝置IOO制造電子產(chǎn) 品的方法進(jìn)行說明。本方式涉及的電子產(chǎn)品的制造方法，通過2個(gè)階段 進(jìn)行加熱。通過第一階段的加熱(預(yù)熱階段)，在惰性氣體和還原氣體 的混合氣體氣氛中，在大氣壓下，加熱至基板IO的預(yù)熱目標(biāo)溫度為止。 該預(yù)熱時(shí)，基板10的配線表面被還原，焊料30的浸潤(rùn)性提高。因此， 能夠進(jìn)行最佳的錫焊接合。然后，在保持預(yù)熱目標(biāo)溫度的狀態(tài)下，減壓 至壓力Pl (例如10kPa以下)為止。
并且，第二階段的加熱在減壓狀態(tài)下進(jìn)行。這是為了通過在減壓狀 態(tài)下進(jìn)行錫焊接合，防止產(chǎn)生孔隙.假設(shè)，即使在減壓狀態(tài)下產(chǎn)生孔隙， 在減壓式加熱裝置100的內(nèi)壓恢復(fù)到大氣壓時(shí)，孔隙也應(yīng)該會(huì)收縮。該 加熱之后，將減壓式加熱裝置100的內(nèi)部恢復(fù)到大氣壓后，降低溫度以 使焊料30凝固，
在這里，基板IO的預(yù)熱目標(biāo)溫度是對(duì)基板10進(jìn)行預(yù)熱時(shí)的第一階 段的加熱目標(biāo)溫度，將其設(shè)定得比焊料30的固相線溫度低，以防止焊 料30開始熔融?；?0的達(dá)到目標(biāo)溫度被設(shè)定為比焊料30的液相線 溫度高的溫度，以使焊料30充分熔融而浸潤(rùn)擴(kuò)散。但不得超過電子部 件20的耐熱溫度。其中，在這里使用的焊料30的固相線溫度大約為 235'C，焊料30的液相線溫度大約為240'C。
首先，將在基板10上載置焊料30和電子部件20的對(duì)象物，放入 到減壓式加熱裝置100內(nèi)。對(duì)象物被置于加熱器130上方。其后，在減壓式加熱裝置100的內(nèi)部，放入在氮?dú)獾榷栊詺怏w中混合有氫氣等還原 氣體的混合物。置換氣氛后的減壓式加熱裝置100內(nèi)部的壓力與大氣壓
大致相同。
接著，利用氣缸131使加熱器130上升。當(dāng)基板10與接觸式溫度 測(cè)定部110接觸時(shí)，加熱器130停止上升。
(時(shí)刻t0 )
然后，進(jìn)行第一階段的加熱。設(shè)利用加熱器130開始加熱基板10 的時(shí)刻為to。
(時(shí)刻t0 ~ tl)
時(shí)刻t0之后，在大氣壓下，利用加熱器130加熱基板10。隔著基 板10加熱焊料30和電子部件20。由于氣氛被置換成還原氣體，因而通 過該期間的加熱，在基板IO、焊料30以及電子部件20的被氧化的表面 上發(fā)生還原反應(yīng)。通過該凈化，提高基板IO的表面相對(duì)于焊料30的浸 潤(rùn)性。
(時(shí)刻tl)
設(shè)基板10達(dá)到預(yù)熱目標(biāo)溫度的時(shí)刻為tl。此時(shí)，由于焊料30沒有 達(dá)到固相線溫度，因而還未熔融。并且，成為基板IO、焊料30以及電 子部件20的凈化推進(jìn)了的狀態(tài)。
(時(shí)刻tl ~ t2 )
時(shí)刻tl之后，從排氣口 150向外部排出減壓式加熱裝置100內(nèi)的 氣體。因此，減壓式加熱裝置100內(nèi)部的壓力降低。其中，基板10的 溫度與時(shí)刻tl中的基板10的溫度幾乎相等。
(時(shí)刻t2 )
在減壓式加熱裝置100內(nèi)部的減壓完成時(shí)，停止從排氣口 150排出 氣體。i殳該時(shí)刻為t2。
(時(shí)刻t2 ~ t5 )時(shí)刻t2之后，開始進(jìn)行第二階段的加熱。此時(shí)，在減壓式加熱裝 置100的內(nèi)部減壓了的狀態(tài)下，直接進(jìn)行加熱。
(時(shí)刻t3 )
設(shè)基板IO的溫度達(dá)到焊料30的固相線溫度的時(shí)刻為t3。在這里， 焊料30和電子部件20應(yīng)該能夠達(dá)到與基板10幾乎相同的溫度。因此， 焊料30開始熔融。
(時(shí)刻t4 )
設(shè)基板10的溫度達(dá)到焊料30的液相線溫度的時(shí)刻為t4。在這里， 焊料30和電子部件20應(yīng)該能夠達(dá)到與基板10幾乎相同的溫度。因此， 焊料30處于幾乎完全熔融了的狀態(tài)。
(時(shí)刻t5 )
設(shè)基板10達(dá)到了達(dá)到目標(biāo)溫度的時(shí)刻為t5。在時(shí)刻t5，停止基于 加熱器130的加熱。此時(shí)，焊料30完全熔融而浸潤(rùn)擴(kuò)展。在這里，即 使在焊料30內(nèi)部產(chǎn)生孔隙，孔隙的內(nèi)壓也與減壓式加熱裝置100內(nèi)部 的壓力幾乎相同。
(時(shí)刻t5 ~ t6 )
時(shí)刻t5之后，將基板IO的溫度保持于恒定，從導(dǎo)入口140向減壓 式加熱裝置100每次少量地流入惰性氣體或在其上混合還原氣體的氣 體。因此，爐內(nèi)的壓力慢慢上升。在這里，焊料30處于熔融狀態(tài)。假 如在焊料30內(nèi)部產(chǎn)生孔隙的情況下，隨著減壓式加熱裝置100內(nèi)部壓 力的上升，孔隙收縮。
(時(shí)刻t6 )
當(dāng)減壓式加熱裝置100內(nèi)部的壓力幾乎成為大氣壓時(shí)，停止從導(dǎo)入 口 140流入氣體。設(shè)該時(shí)刻為t6。此時(shí)，焊料30處于熔融狀態(tài)。如果 從時(shí)刻t2至?xí)r刻t5，在焊料30內(nèi)部產(chǎn)生孔隙，則處于完全結(jié)束收縮的 狀態(tài)。
(時(shí)刻t6 ~ t7 )時(shí)刻t6之后，維持大氣壓的狀態(tài)下使基板IO的溫度下降。由此， 焊料30凝固。
(時(shí)刻t7 )
設(shè)基板IO的溫度達(dá)到常溫的時(shí)刻為t7。直到此時(shí)為止，焊料30凝 固。在這里設(shè)基板10成為常溫的時(shí)刻為t7，但如果比焊料30的固相線 溫度充分低，則也可以不是常溫。時(shí)刻t7之后，從減壓式加熱裝置IOO 取出基板IO。
通過以上過程，結(jié)束基板10和電子部件20之間的錫焊接合。
在這里，對(duì)本發(fā)明涉及的減壓式加熱裝置100的加熱過程中的溫度 控制方法進(jìn)行說明。圖6是說明減壓式加熱裝置100的溫度控制系統(tǒng)200 的框圖。減壓式加熱裝置100的溫度控制系統(tǒng)200，由控制部180、接 觸式溫度測(cè)定部溫度指示計(jì)112、放射溫度計(jì)控制器121、和加熱器控 制器170構(gòu)成。
控制部180，是用于進(jìn)行減壓式加熱裝置100內(nèi)的溫度控制、壓力 控制以及氣氛置換的。接觸式溫度測(cè)定部溫度指示計(jì)112，顯示由接觸 式溫度測(cè)定部110測(cè)定出的溫度，并向控制部180發(fā)送溫度數(shù)據(jù)。放射 溫度計(jì)控制器121，向控制部180發(fā)送由放射溫度計(jì)120測(cè)定出的溫度 數(shù)據(jù)。加熱器控制器170控制利用加熱器130加熱基板10的輸出。
關(guān)于基于減壓式加熱裝置100的溫度控制系統(tǒng)200的溫度控制方 法，同時(shí)參照?qǐng)D6與圖7來進(jìn)行說明。
在時(shí)刻t0，接觸式溫度測(cè)定部110與基板10接觸。接觸式溫度測(cè) 定部110,測(cè)定與基板IO接觸部位的溫度。由接觸式溫度測(cè)定部110測(cè) 定出的溫度，被發(fā)送給接觸式溫度測(cè)定部溫度指示計(jì)112。并且，從接 觸式溫度測(cè)定部溫度指示計(jì)112向控制部180,發(fā)送由接觸式溫度測(cè)定 部110測(cè)定出的溫度。
另一方面，還利用放射溫度計(jì)120測(cè)定基板10的表面溫度。由放 射溫度計(jì)120測(cè)定出的溫度被發(fā)送給放射溫度計(jì)控制器121。并且，從 放射溫度計(jì)控制器121向控制部180，發(fā)送由放射溫度計(jì)120測(cè)定出的 溫度。即，控制部180接收由接觸式溫度測(cè)定部110和放射溫度計(jì)120雙 方測(cè)定出的基板10的溫度。
從時(shí)刻tO至?xí)r刻tl，進(jìn)行基板10的預(yù)熱。由于處于還原氣氛，因 而通過該預(yù)熱，充分推進(jìn)基板10的凈化。由此，來自基板10表面的紅 外線的放射率發(fā)生變化。因此，放射溫度計(jì)120在設(shè)定為凈化前的放射 率的狀態(tài)下，不能測(cè)定出基板10的準(zhǔn)確溫度。另一方面，減壓式加熱 裝置100內(nèi)部的壓力與大氣壓幾乎相等。因此，從時(shí)刻t0至tl，控制 部180,作為基板10的溫度使用由接觸式溫度測(cè)定部110測(cè)定出的值。
在時(shí)刻t0至?xí)r刻tl的期間，控制部180采用接觸式溫度測(cè)定部110 的溫度，另一方面調(diào)整放射溫度計(jì)120中的放射率的設(shè)定?？刂撇?80 計(jì)算出放射溫度計(jì)120中應(yīng)設(shè)定的放射率，以使放射溫度計(jì)120輸出與 由接觸式溫度測(cè)定部110測(cè)定出的溫度相同的溫度。
將該計(jì)算出的該放射率，反饋給放射溫度計(jì)控制器121。由此，在 放射溫度計(jì)120中重新設(shè)定與基板10的凈化對(duì)應(yīng)的放射率。通過利用 調(diào)整該放射率的放射溫度計(jì)120，能夠準(zhǔn)確地測(cè)定出基板10的實(shí)際溫 度。此外，調(diào)整完后，無論在大氣壓狀態(tài)下，還是在減壓狀態(tài)下，都能 夠利用放射溫度計(jì)120來測(cè)定被凈化后的基板10的溫度。
時(shí)刻tl之后，減壓式加熱裝置110內(nèi)部的壓力減少。在這期間，由 接觸式溫度測(cè)定部110測(cè)定出的溫度表示比基板10的實(shí)際溫度低的值。 這是因?yàn)槿缟纤龅卮嬖趫D2所示的間隙，氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)減少。
因此，在時(shí)刻tl之后，代替接觸式溫度測(cè)定部110，而采用由調(diào)整 了放射率的放射溫度計(jì)120測(cè)定出的基板10的溫度。以由該放射溫度 計(jì)120測(cè)定出的溫度作為基礎(chǔ)，來i殳定加熱器130的加熱條件。并且， 將由放射溫度計(jì)120測(cè)定出的基板10的溫度達(dá)到了達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)的 時(shí)刻設(shè)定為t5。
在時(shí)刻t6，減壓式加熱裝置100內(nèi)部的壓力變得與大氣壓幾乎相等。 因此，再次利用接觸式溫度測(cè)定部110測(cè)定基板10的溫度。時(shí)刻t6之 后，由接觸式溫度測(cè)定部110測(cè)定基板10的溫度即可。
并且，在時(shí)刻t6，也可以利用接觸式溫度測(cè)定部110的測(cè)定值來確 認(rèn)由放射溫度計(jì)120測(cè)定出的基板10的溫度(時(shí)刻tl至?xí)r刻t6之間的基板10的測(cè)定溫度)是否正確。在這里，關(guān)于在時(shí)刻t6接觸式溫度測(cè) 定部110和放射溫度計(jì)120的測(cè)定溫度上存在差異的情況，如下所述地 進(jìn)行說明。
可以認(rèn)為，產(chǎn)生時(shí)刻t6的由接觸式溫度測(cè)定部110和放射溫度計(jì) 120測(cè)定出的溫度之差的原因在于，從時(shí)刻tl至?xí)r刻t6，基板表面的凈 化進(jìn)一步推進(jìn)。其中，由于時(shí)刻t0至?xí)r刻tl中通過預(yù)熱相當(dāng)程度上推 進(jìn)了凈化，并且在減壓狀態(tài)下還原氣體的濃度較低，因而該測(cè)定溫度之 差不會(huì)太大。
因此，通過進(jìn)一步修正放射溫度計(jì)120的放射率，從下次之后，能 更準(zhǔn)確地測(cè)定對(duì)象物的溫度。在時(shí)刻t6，由于減壓式加熱裝置100內(nèi)部 的壓力幾乎成為大氣壓，因而可利用接觸式溫度測(cè)定部110得到更準(zhǔn)確 的測(cè)定值。因此，在時(shí)刻t6能夠求出應(yīng)i殳定在放射溫度計(jì)120中的放 射率。另一方面，在時(shí)刻tl中，也通過上述的溫度控制方法，知道應(yīng) 設(shè)定在放射溫度計(jì)120中的放射率。并且，在時(shí)刻tl至?xí)r刻t6的中途， 還不能預(yù)測(cè)放射率突然發(fā)生變化的原因。
而且，在時(shí)刻tl至?xí)r刻t6，在時(shí)刻tl應(yīng)i殳定的放射率至在時(shí)刻t6 應(yīng)設(shè)定的放射率，使放射率慢慢發(fā)生變化。在這里，在時(shí)刻tl和時(shí)刻 t6應(yīng)設(shè)定的放射率之差不太大。
由此，能夠與時(shí)刻tl至?xí)r刻t6的基板10的放射率變化相對(duì)應(yīng)地， 使放射溫度計(jì)120中的放射率的設(shè)定對(duì)其跟蹤而發(fā)生變化。由此，在下 一次之后，從時(shí)刻tl至?xí)r刻t6，能夠根據(jù)更準(zhǔn)確的溫度來加熱對(duì)象物。
如上所述，對(duì)基板10溫度的測(cè)定，從時(shí)刻t0至?xí)r刻tl利用接觸式 溫度測(cè)定部110來進(jìn)行，從時(shí)刻tl至?xí)r刻t6利用調(diào)整了放射率的放射 溫度計(jì)120來進(jìn)行，從時(shí)刻t6至?xí)r刻t7再次利用接觸式溫度測(cè)定部110 來進(jìn)行。即，當(dāng)減壓式加熱裝置100內(nèi)部的壓力與大氣壓幾乎相等時(shí)， 采用由接觸式溫度測(cè)定部110測(cè)定出的基板10的溫度，當(dāng)其低于大氣 壓時(shí)，采用由放射溫度計(jì)120測(cè)定出的基板10的溫度。
如上所述，能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)定基板10的實(shí)際溫度，反饋給基板10的加 熱條件，按照最佳溫度分布圖對(duì)基板10和電子部件20進(jìn)行錫焊接合的 減壓式加熱裝置100及其加熱方法以及使用該方法的電子產(chǎn)品的制造方
14法。
在這里，為了與本方式進(jìn)行比較，關(guān)于僅根據(jù)由接觸式溫度測(cè)定部
110測(cè)定出的溫度來控制加熱器130的加熱條件的情況，通過圖8進(jìn)行說明。其中，為了便于參考，在圖8中還表示由未進(jìn)行放射率調(diào)整的放射溫度計(jì)120測(cè)定出的溫度。
達(dá)到時(shí)刻tl后，當(dāng)減壓式加熱裝置100內(nèi)部的壓力減少時(shí)，在由接觸式溫度測(cè)定部110測(cè)定出的溫度和基板10的準(zhǔn)確溫度之間產(chǎn)生偏差。這是因?yàn)槿缟纤龅卮嬖趫D2所示的間隙，間隙部的氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)因減壓而減少。因此，由接觸式溫度測(cè)定部110測(cè)定出的基板10的溫度，比基板10的實(shí)際溫度低。
另外，在僅由接觸式溫度測(cè)定部110進(jìn)行減壓式加熱裝置100的溫度控制的情況下，在判斷為基板IO的溫度成為達(dá)到目標(biāo)溫度，并停止利用加熱器130加熱基板10時(shí)，基板10的實(shí)際溫度已經(jīng)超過了達(dá)到目標(biāo)溫度。
因此，存在電子部件20的溫度超過耐熱溫度，引起特性變化的可能性。并且，在時(shí)刻t5，不能掌握基板10實(shí)際上達(dá)到多少度。即，不能掌握電子部件20達(dá)到多少度。并且，還存在接觸式溫度測(cè)定部110與基板10接觸的狀態(tài)的再現(xiàn)性導(dǎo)致的偏差。由于這種外部干擾，管理產(chǎn)品質(zhì)量變得困難。
另一方面，僅由放射溫度計(jì)120進(jìn)行測(cè)定時(shí)，也不能測(cè)定基板10的實(shí)際溫度。而在本方式中則不存在這種弊端。
在上述說明中，在測(cè)定加熱對(duì)象物的實(shí)際溫度時(shí)，調(diào)整了放射溫度計(jì)120的放射率。但是，也可以在不調(diào)整放射溫度計(jì)120的放射率的情況下，測(cè)定加熱對(duì)象物的實(shí)際溫度。例如，可舉出利用控制部來修正未調(diào)整放射率的放射溫度計(jì)120的溫度輸出值的情況。
首先，在時(shí)刻t0至?xí)r刻tl對(duì)加熱對(duì)象物進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，從接觸式溫度測(cè)定部110的測(cè)定值和放射溫度計(jì)120的測(cè)定值，預(yù)先求出用于修正放射溫度計(jì)120輸出值的修正系數(shù)。利用該修正系數(shù)，能夠由放射溫度計(jì)120來測(cè)定時(shí)刻tl至?xí)r刻t6的加熱對(duì)象物的實(shí)際溫度。由此，能夠得到與第一方式相同的效果。如以上詳細(xì)說明，在本實(shí)施方式涉及的減壓式加熱裝置中，同時(shí)使用了接觸式溫度測(cè)定部和非接觸式溫度測(cè)定部。在大氣壓下，以由接觸式溫度測(cè)定部測(cè)定出的基板溫度為基礎(chǔ)來加熱基板，在減壓狀態(tài)下，以由非接觸式溫度測(cè)定部測(cè)定出的基板溫度為基礎(chǔ)來加熱基板。
其結(jié)果，能夠與加熱裝置內(nèi)的壓力變化、凈化引起的基板表面狀態(tài)的變化相對(duì)應(yīng)地，在所有工序中管理基板溫度并加熱基板。由此，可實(shí)現(xiàn)在嚴(yán)格的溫度管理下，抑制孔隙的產(chǎn)生且能夠?qū)搴碗娮硬考M(jìn)行錫焊接合的減壓式加熱裝置。
因此，能夠通過基板的實(shí)際溫度來控制加熱，而不通過加熱器溫度。并且，所測(cè)定出的基板的實(shí)際溫度，還成為用于過渡到下一個(gè)工序的信號(hào)。從而能夠制造出沒有產(chǎn)品的質(zhì)量偏差的電子產(chǎn)品。因此，具有氣氛置換工序的半導(dǎo)體元件向基板的錫焊接合，也能夠在可靠性高的條件下進(jìn)行。
本實(shí)施方式只是例示，并不是限定本發(fā)明的。從而，本發(fā)明當(dāng)然可在不脫離其要旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種改進(jìn)、變形。例如，進(jìn)行錫焊接合的對(duì)象物也可以不是基板和電子部件?？梢允抢鋮s部件和基板。并且，也可以一次錫焊接合冷卻部件、基板及電子部件。
并且，也可以不是由控制部180來全部承擔(dān)接觸式溫度測(cè)定部溫度指示計(jì)112、放射溫度計(jì)控制部121和加熱器控制器170。因?yàn)樗鸬降男Ч粫?huì)發(fā)生變化。
加熱器也可以不是接觸式。可以是燈管加熱器，根據(jù)對(duì)象物還可以是感應(yīng)線團(tuán)。并且，還可以使用熱風(fēng)。并且，在焊料30熔融而加熱裝置內(nèi)恢復(fù)到大氣壓后，轉(zhuǎn)移到其他爐后進(jìn)行冷卻。并且，焊料的液相線溫度、固相線溫度是例示，是由所使用焊料的種類來決定的。
并且，接觸式溫度測(cè)定部110及放射溫度計(jì)120的數(shù)量可以是多個(gè)。并且，在時(shí)刻t6，在接觸式溫度測(cè)定部110和放射溫度計(jì)120所表示的溫度存在較大差異的情況下，還可以發(fā)出警報(bào)。并且，也可以不使用還原氣體，從對(duì)象物看來氣氛實(shí)際上為還原性即可。其中，根據(jù)對(duì)象物還有可能直接是大氣的情況。
并且，接觸式溫度測(cè)定部110和放射溫度計(jì)120，還可以測(cè)定基板IO的更加近的部位。這是因?yàn)榭紤]到如果測(cè)定部位近，則各個(gè)測(cè)定部位
的實(shí)際溫度之差較小。
并且，本發(fā)明的減壓式加熱裝置及其加熱方法，不限于錫焊接合的用途。這是因?yàn)槿绻窃谶€原氣體的氣氛中進(jìn)行預(yù)熱后，在減壓狀態(tài)下進(jìn)行加熱的方式，則可以起到相同的效果。
權(quán)利要求
1.一種減壓式加熱裝置，其具有形成有排氣口的加熱處理室，將配置于上述加熱處理室內(nèi)的加熱對(duì)象物，在大氣壓下預(yù)熱至預(yù)熱溫度為止，在減壓狀態(tài)下加熱處理到比上述預(yù)熱溫度高的溫度為止，其特征在于，包括加熱器，其對(duì)上述加熱處理室內(nèi)的加熱對(duì)象物進(jìn)行加熱；接觸式溫度測(cè)定部，其以接觸方式測(cè)定上述加熱處理室內(nèi)的加熱對(duì)象物的溫度；非接觸式溫度測(cè)定部，其以非接觸方式測(cè)定上述加熱處理室內(nèi)的加熱對(duì)象物的溫度；控制部，其進(jìn)行上述加熱器的控制及上述非接觸式溫度測(cè)定部的調(diào)整，在大氣壓下進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，上述控制部調(diào)整上述非接觸式溫度測(cè)定部，以相對(duì)于上述接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定值，消除上述非接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定值的誤差，在減壓狀態(tài)下進(jìn)行加熱處理時(shí)，上述控制部根據(jù)該調(diào)整后狀態(tài)的上述非接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定值，控制上述加熱器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的減壓式加熱裝置，其特征在于， 上述非接觸式溫度測(cè)定部為檢測(cè)從加熱對(duì)象物放射出的紅外線的放射溫度計(jì)，在大氣壓下進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，上述控制部調(diào)整上述放射溫度計(jì)中的放射 率的設(shè)定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的減壓式加熱裝置，其特征在于， 上述非接觸式溫度測(cè)定部為檢測(cè)從加熱對(duì)象物放射出的紅外線的放射溫度計(jì)，在大氣壓下進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，上述控制部調(diào)整上述放射溫度計(jì)的輸出值 的修正系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的減壓式加熱裝置，其特征 在于，在上述加熱處理室形成有氣體導(dǎo)入口 ，該減壓式加熱裝置具有通過上述氣體導(dǎo)入口向上述加熱處理室內(nèi)導(dǎo)入氣氛氣體的氣體供給部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的減壓式加熱裝置，其特征在于，在上述 加熱處理室內(nèi)部導(dǎo)入有還原性的氣氛氣體的狀態(tài)下，進(jìn)行大氣壓下的預(yù) 熱。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的減壓式加熱裝置，其特征 在于，包括排氣裝置，該排氣裝置與上述排氣口相連接，并從上述加熱 處理室的內(nèi)部排氣而進(jìn)行減壓。
7. —種加熱方法，利用接觸式溫度測(cè)定部和非接觸式溫度測(cè)定部 控制溫度的同時(shí)加熱對(duì)象物，其特征在于，在大氣壓的還原氣體的氣氛中，利用上述接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定 值，調(diào)整上述非接觸式溫度測(cè)定部中的放射率的設(shè)定，并控制上述對(duì)象 物的溫度，同時(shí)加熱上述對(duì)象物到低于加熱處理溫度的預(yù)熱溫度為止，在減壓狀態(tài)下，利用在到上述預(yù)熱溫度為止的加熱過程中調(diào)整了放 射率的設(shè)定的上述非接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定值，來控制上述對(duì)象物的 溫度，同時(shí)進(jìn)一步加熱上述對(duì)象物到加熱處理溫度為止。
8. —種電子制品的制造方法，將由多個(gè)接合部件構(gòu)成的對(duì)象物， 在減壓狀態(tài)下加熱而進(jìn)行錫焊接合，其特征在于，在大氣壓的還原氣體的氣氛中，利用接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定值， 調(diào)整非接觸式溫度測(cè)定部中的放射率的設(shè)定，并控制上述對(duì)象物的溫 度，同時(shí)加熱上述對(duì)象物到焊料不會(huì)熔融的預(yù)熱溫度為止，并且進(jìn)行減壓，在減壓狀態(tài)下，利用在到上述預(yù)熱溫度為止的加熱過程中調(diào)整了放 射率的設(shè)定的上述非接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定值，來控制上述對(duì)象物的 溫度，同時(shí)進(jìn)一步加熱上述對(duì)象物到焊料熔融的加熱處理溫度為止，維持上述對(duì)象物的加熱處理溫度，同時(shí)將氣氛壓力恢復(fù)至大氣壓為 止，在大氣壓下，使焊料凝固并對(duì)上述對(duì)象物進(jìn)行錫焊接合。
全文摘要
在大氣壓的還原氣體的氣氛中，利用接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定值，調(diào)整非接觸式溫度測(cè)定部中的放射率的設(shè)定，并控制對(duì)象物的溫度，同時(shí)加熱對(duì)象物到預(yù)熱溫度為止(時(shí)刻t0～時(shí)刻t1)。并且進(jìn)行減壓(時(shí)刻t1～時(shí)刻t2)。在減壓狀態(tài)下，利用在到預(yù)熱溫度為止的加熱過程中調(diào)整了放射率的設(shè)定的非接觸式溫度測(cè)定部的測(cè)定值，來控制對(duì)象物的溫度，同時(shí)進(jìn)一步加熱對(duì)象物到加熱處理溫度為止(時(shí)刻t2～時(shí)刻t5)。維持對(duì)象物的加熱處理溫度，同時(shí)將氣氛壓力恢復(fù)至大氣壓為止(時(shí)刻t5～時(shí)刻t6)。在大氣壓下，降低對(duì)象物的溫度(時(shí)刻t6～時(shí)刻t7)。由此，在減壓狀態(tài)下加熱對(duì)象物的工序中，在所有工序中管理對(duì)象物的實(shí)際溫度，能夠以實(shí)際溫度為基礎(chǔ)進(jìn)行對(duì)象物的適當(dāng)加熱。
文檔編號(hào)H05K3/34GK101642003SQ200880009138
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者久保田友幸, 大井宗太郎, 松浦昌也, 鶴田昌也 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社;平田機(jī)工株式會(huì)社