加熱接合裝置及加熱接合產(chǎn)品的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加熱接合裝置及加熱接合產(chǎn)品的制造方法，更詳細(xì)而言，涉及將工件(包含電子零部件、基板等以及接合材料而構(gòu)成的加熱接合的目標(biāo)物體)加熱及冷卻來加熱接合的加熱接合裝置及加熱接合產(chǎn)品的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知一種軟釬焊裝置，作為在用還原性的羧酸蒸汽充滿的能夠開閉的腔體內(nèi)設(shè)置有具備加熱機(jī)構(gòu)的熱板的加熱接合裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。熱板的載放基板的部分被設(shè)為平坦，在熱板上附設(shè)檢測(cè)其溫度的溫度檢測(cè)器。加熱機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，基于檢測(cè)到的熱板的溫度來控制熱板的溫度。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開平11-233934號(hào)公報(bào)(例如，參照權(quán)利要求1、權(quán)利要求7)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]然而，在以往的加熱接合裝置中，在使腔體內(nèi)為真空進(jìn)行軟釬焊等的加熱接合的情況下，有時(shí)載置于熱板(hot plate)的工件過熱。工件包括作為加熱接合的目標(biāo)物體并不耐熱的半導(dǎo)體裝置、電子零部件等。為此，有時(shí)由于超過了將目標(biāo)物體適當(dāng)?shù)丶訜峤雍纤玫囊?guī)定的目標(biāo)溫度的過熱而將工件熱破壞。為了避免這種工件的熱破壞，在以往的加熱接合裝置中，在真空中進(jìn)行加熱接合時(shí)，緩慢地耗費(fèi)長時(shí)間地將工件加熱的情況未能避免。為此，工件的加熱接合所需的周期時(shí)間變長。
[0008]本發(fā)明是鑒于上述課題做出的，其目的在于，提供一種優(yōu)異的加熱接合裝置及加熱接合產(chǎn)品的制造方法，在真空中進(jìn)行加熱接合時(shí)，不會(huì)使加熱接合的目標(biāo)物體的溫度相對(duì)于適于加熱接合的規(guī)定的目標(biāo)溫度大幅超出，能夠以比以往的裝置及方法更短的時(shí)間使目標(biāo)物體的溫度成為規(guī)定的目標(biāo)溫度。
[0009]用于解決課題的手段
[0010]為了解決上述的課題，本發(fā)明的第I形態(tài)所涉及的加熱接合裝置例如是圖1所示的加熱接合裝置100，具備:真空腔體10，容納加熱接合的目標(biāo)物體I和緩沖器部5 ;加熱器20，對(duì)與在真空腔體10內(nèi)容納的目標(biāo)物體I接觸而配置的緩沖器部5加熱；冷卻器30，將由加熱器20加熱的緩沖器部5的熱量進(jìn)行排熱；目標(biāo)物體溫度傳感器40，檢測(cè)經(jīng)由緩沖器部5而加熱的目標(biāo)物體I的溫度；以及控制裝置50，基于檢測(cè)到的目標(biāo)物體I的溫度Td (參照?qǐng)D4 (A))，以使目標(biāo)物體I的溫度Td成為適于加熱接合的規(guī)定的目標(biāo)溫度T τ (參照?qǐng)D4 (A))的方式調(diào)節(jié)冷卻器30對(duì)緩沖器部5的排熱，由此進(jìn)行控制。
[0011]在這樣構(gòu)成時(shí)，能夠以從其蓄熱被調(diào)節(jié)的緩沖器部向目標(biāo)物體傳熱的方式進(jìn)行在真空中具有超出規(guī)定傾向的加熱器對(duì)目標(biāo)物體的加熱。為此，能夠防止由于在不能期望向氣氛熱擴(kuò)散的真空中用加熱器直接加熱目標(biāo)物體而使目標(biāo)物體過熱而發(fā)生熱破壞。此外，通過進(jìn)行將用加熱器直接加熱的緩沖器部的熱量用冷卻器來排熱的調(diào)節(jié)，由此能夠進(jìn)行目標(biāo)物體的溫度控制。所謂的將緩沖器部的熱量“排熱”，不限于緩沖器部的溫度的保持或者變動(dòng)，是指從緩沖器部奪取熱量，是包括伴隨緩沖器部的溫度的降低而將緩沖器部冷卻的概念。
[0012]若是真空中的加熱，不會(huì)產(chǎn)生向氣氛的熱擴(kuò)散。為此，從加熱器向被直接加熱的緩沖器部輸入的熱量的一部分在緩沖器部中蓄熱，剩余的熱量被向目標(biāo)物體傳熱并在目標(biāo)物體中蓄熱。此時(shí)，通過使與目標(biāo)物體接觸著的緩沖器部的溫度為相對(duì)于目標(biāo)物體的溫度獨(dú)立的更高的溫度，從而與以往的裝置相比，能夠使目標(biāo)物體的溫度更急速地升溫。此外，通過用冷卻器調(diào)節(jié)緩沖器部的溫度，能夠?qū)⒛繕?biāo)物體的溫度控制為規(guī)定的目標(biāo)溫度。為此，在提高目標(biāo)物體的溫度時(shí)，使緩沖器部的蓄熱增大并使緩沖器部的溫度增高，由此與以往的裝置相比能夠使目標(biāo)物體的溫度更急速地升溫，并且，在目標(biāo)物體的溫度接近規(guī)定的控制目標(biāo)溫度時(shí)，使冷卻器與緩沖器部接觸，從而將緩沖器部的熱量排熱，能夠?qū)⒛繕?biāo)物體的溫度控制為規(guī)定的目標(biāo)溫度而不會(huì)使之超出規(guī)定。
[0013]在此，在真空中的從緩沖器部向目標(biāo)物體的熱傳遞中，在兩者之間介有真空，由此該熱傳遞(熱傳遞的比例，熱傳遞率(熱傳遞系數(shù)))不能預(yù)測(cè)地變動(dòng)。即使在該情況下，也能夠通過檢測(cè)目標(biāo)物體的溫度并調(diào)節(jié)從緩沖器部的排熱以使目標(biāo)物體的溫度成為規(guī)定的目標(biāo)溫度，將該熱傳遞的變動(dòng)反映于目標(biāo)物體的溫度控制而進(jìn)行準(zhǔn)確的目標(biāo)物體的溫度控制。因?yàn)槟軌蜻@樣地進(jìn)行正確的控制，所以與由于以往的裝置的控制所引起的誤差而對(duì)目標(biāo)物體的溫度上升率(溫度(°c)/時(shí)間(秒))加以上限的以往的裝置相比，能夠以大的溫度上升率進(jìn)行目標(biāo)物體的加熱接合。此外，不會(huì)如以往的裝置那樣為了目標(biāo)物體的溫度控制而使緩沖器部的加熱溫度限制為目標(biāo)物體的控制目標(biāo)溫度以下的溫度，緩沖器部的加熱溫度能夠相對(duì)于目標(biāo)物體的加熱溫度獨(dú)立，并成為超過目標(biāo)物體的控制目標(biāo)溫度的加熱溫度。為此，在真空中進(jìn)行加熱接合時(shí)，不會(huì)使加熱接合的目標(biāo)物體的溫度相對(duì)于適于加熱接合的規(guī)定的目標(biāo)溫度大幅超出規(guī)定，與以往的裝置相比，能夠以短時(shí)間使目標(biāo)物體的溫度成為規(guī)定的目標(biāo)溫度。此外，經(jīng)由緩沖器部將目標(biāo)物體加熱，由此能夠用緩沖器部均熱化地將目標(biāo)物體加熱。為此，能夠防止目標(biāo)物體的不均勻的加熱。因此，能夠進(jìn)行良好的加熱接合，能夠制造高品質(zhì)的加熱接合產(chǎn)品。
[0014]此外，本發(fā)明的第2形態(tài)所涉及的加熱接合裝置，在本發(fā)明的第I形態(tài)所涉及的加熱接合裝置中，例如，如圖1所示的加熱接合裝置100那樣，加熱器20由通過熱輻射將緩沖器部5加熱的熱輻射加熱器20a構(gòu)成；冷卻器30具有冷卻塊30a及驅(qū)動(dòng)裝置30b，該驅(qū)動(dòng)裝置30b對(duì)冷卻塊30a相對(duì)地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以使冷卻塊30a相對(duì)于緩沖器部5接近及分離；控制裝置50構(gòu)成為，通過調(diào)節(jié)冷卻塊30a的接近和分離，控制目標(biāo)物體I的溫度。
[0015]在這樣構(gòu)成時(shí)，熱輻射加熱器不會(huì)被其與緩沖器部之間介在的真空所妨礙，在真空中也能夠適當(dāng)?shù)貙⒕彌_器部加熱。此外，控制裝置能夠基于檢測(cè)到的目標(biāo)物體的溫度，調(diào)節(jié)緩沖器部與冷卻塊之間的相互間距離(其接觸或者非接觸)來高效地調(diào)節(jié)從緩沖器部的排熱。為此，與以往的裝置相比，能夠以短時(shí)間進(jìn)行加熱接合。
[0016]此外，本發(fā)明的第3形態(tài)所涉及的加熱接合裝置，在本發(fā)明的第I形態(tài)所涉及的加熱接合裝置中，例如，如圖6所示的加熱接合裝置200那樣，緩沖器部作為載置目標(biāo)物體I的載置臺(tái)5b而構(gòu)成，加熱器20b及冷卻器30c被設(shè)置于載置臺(tái)5b的內(nèi)部。
[0017]在這樣構(gòu)成時(shí)，在載置臺(tái)的內(nèi)部設(shè)置的加熱器及冷卻器能夠經(jīng)由作為緩沖器部的載置臺(tái)將載置于載置臺(tái)的加熱接合的目標(biāo)物體加熱及冷卻。為此，能夠提供優(yōu)異的加熱接合裝置，在真空中進(jìn)行加熱接合時(shí)，不會(huì)使加熱接合的目標(biāo)物體的溫度相對(duì)于適于加熱接合的規(guī)定的目標(biāo)溫度大幅超出規(guī)定，與以往的裝置相比，能夠以短時(shí)間使目標(biāo)物體的溫度成為規(guī)定的目標(biāo)溫度。
[0018]此外，本發(fā)明的第4形態(tài)所涉及的加熱接合裝置，在本發(fā)明的第I至第3形態(tài)的任一形態(tài)所涉及的加熱接合裝置中，例如，如圖1所示的加熱接合裝置100那樣，還具備:緩沖器溫度傳感器60，檢測(cè)緩沖器部5的溫度TB(參照?qǐng)D4(A));及真空破壞裝置70，對(duì)真空腔體10內(nèi)的真空進(jìn)行真空破壞，控制裝置50構(gòu)成為，在目標(biāo)物體溫度傳感器40的第I檢測(cè)溫度TD(參照?qǐng)D4(A))與緩沖器溫度傳感器60的第2檢測(cè)溫度Tb之間的溫度差在規(guī)定的溫度差Tq (參照?qǐng)D4 (A))的范圍內(nèi)時(shí)，操作真空破壞裝置70來對(duì)真空腔體10內(nèi)的真空進(jìn)行真空破壞B (參照?qǐng)D4(A))。
[0019]在這樣構(gòu)成時(shí)，能夠以在加熱接合的目標(biāo)物體的溫度與緩沖器部的溫度之間的溫度差在規(guī)定的溫度差的范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)真空腔體內(nèi)的真空進(jìn)行真空破壞的方式進(jìn)行控制。在真空腔體內(nèi)的真空被真空破壞時(shí)，經(jīng)由加熱接合的目標(biāo)物體與緩沖器部之間的氣氛的熱傳遞恢復(fù)。通過在目標(biāo)物體與緩沖器部之間的溫度差在規(guī)定的溫度差的范圍內(nèi)時(shí)進(jìn)行真空破壞，能夠防止從高溫的緩沖器部向目標(biāo)物體的急劇的熱傳遞產(chǎn)生而目標(biāo)物體被熱破壞。此夕卜，能夠在不會(huì)將加熱接合的目標(biāo)物體熱破壞的范圍內(nèi)的盡可能早的時(shí)刻對(duì)真空腔體內(nèi)的真空進(jìn)行真空破壞。為此，能夠使從加熱接合的目標(biāo)物體及緩沖器部向氣氛(對(duì)流)的熱傳遞(熱擴(kuò)散)盡可能早期地恢復(fù)而將目標(biāo)物體高效地冷卻。為此，能夠防止目標(biāo)物體的過熱，并且與以往的裝置相比能夠進(jìn)一步縮短加熱接合的周期時(shí)間。
[0020]此外，本發(fā)明的第5形態(tài)所涉及的加熱接合裝置，在本發(fā)明的第4形態(tài)所涉及的加熱接合裝置中，例如，如圖1所示的加熱接合裝置100那樣，控制裝置50構(gòu)成為，以在對(duì)真空腔體10內(nèi)的真空進(jìn)行真空破壞B (參照?qǐng)D4(A))后使目標(biāo)物體I的溫度下降到比接合材料的熔點(diǎn)Tm(參照?qǐng)D4(A))更低的溫度的方式進(jìn)行控制。
[0021]在這樣構(gòu)成時(shí)，能夠以在對(duì)真空腔體內(nèi)的真空進(jìn)行真空破壞后使接合材料的溫度變得比熔點(diǎn)低的方式進(jìn)行控制。即，控制裝置在目標(biāo)物體的溫度為接合材料的熔點(diǎn)以上的溫度時(shí)進(jìn)行真空破壞。此時(shí)，在被加熱到熔點(diǎn)以上的溫度的熔融狀態(tài)的接合部內(nèi)，能夠在真空破壞后的壓力下將在真空中由于其內(nèi)部的殘壓而擴(kuò)大的擴(kuò)大狀態(tài)下的內(nèi)腔(void)再次壓縮為被壓縮的縮小狀態(tài)。此外，在將接合部內(nèi)的內(nèi)腔壓縮為壓縮狀態(tài)后，能夠?qū)⒔雍喜牧系臏囟纫恢崩鋮s到比熔點(diǎn)低的凝固溫度為止而將接合材料凝固。為此，能夠抑制接合部內(nèi)的內(nèi)腔的影響，能夠進(jìn)行可靠性更高的加熱接合。
[0022]此外，本發(fā)明的第6形態(tài)所涉及的加熱接合裝置，在本發(fā)明的第4或者第5形態(tài)所涉及的加熱接合裝置中，例如，如圖1所示的加熱接合裝置100那樣，還具備將真空腔體10內(nèi)排氣成真空的真空泵80，控制裝置50構(gòu)成為以如下方式進(jìn)行控制，將由真空泵80進(jìn)行的排氣與由真空破壞裝置70進(jìn)行的真空破壞進(jìn)一步組合并進(jìn)行調(diào)節(jié)，由此調(diào)節(jié)從緩沖器部5向目標(biāo)物體I的熱傳遞從而目標(biāo)物體I成為規(guī)定的目標(biāo)溫度Tt (參照?qǐng)D4 (A))。
[0023]在這樣構(gòu)成時(shí)，能夠以如下方式進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)真空腔體內(nèi)的真空度(真空的壓力)，由此調(diào)節(jié)從緩沖器部向目標(biāo)物體的熱傳遞的比例(熱傳遞率(熱傳遞系數(shù)))從而目標(biāo)物體的溫度成為規(guī)定的目標(biāo)溫度。在此情況下，能夠使用更多的調(diào)節(jié)手段對(duì)加熱接合的目標(biāo)物體的溫度進(jìn)行控制，所以能夠更自如且高效地控制目標(biāo)物體的溫度。
[0024]此外，本發(fā)明的第7形態(tài)所涉及的加熱接合產(chǎn)品的制造方法具備:例如，如圖7 (及適當(dāng)參照?qǐng)D1)所示那樣，使加熱接合的目標(biāo)物體I與緩沖器部5接觸而配置并裝填到本發(fā)明的第I至第6形態(tài)的任一形態(tài)所涉及的加熱接合裝置100中的步驟Ml ;及使用加熱接合裝置100將目標(biāo)物體I加熱接合的步驟M2。
[0025]在這樣構(gòu)成時(shí)，在真空中進(jìn)行加熱接合時(shí)，不會(huì)使加熱接合的目標(biāo)物體的溫度相對(duì)于適于加熱接合的規(guī)定的目標(biāo)溫度大幅超出規(guī)定，與以往的方法相比，能夠以短時(shí)間使目標(biāo)物體的溫度為規(guī)定的目標(biāo)溫度，所以能夠具有高生產(chǎn)率地制造加熱接合產(chǎn)品。
[0026]此外，本發(fā)明的第8形態(tài)所涉及的加熱接合產(chǎn)品的制造方法具備:例如，如圖7 (及適當(dāng)參照?qǐng)D1及圖4)所示那樣，使目標(biāo)物體I與緩沖器部5接觸而配置且將加熱接合的目標(biāo)物體I與緩沖器部5放置于真空下的步驟Mla ;對(duì)放置于真空下的緩沖器部5加熱的加熱步驟M2a ;將加熱了的緩沖器部5的熱量排熱的排熱步驟M2b ;檢測(cè)經(jīng)由緩沖器部5加熱了的目標(biāo)物體I的溫度Td的溫度檢測(cè)步驟M2c ;基于檢測(cè)到的目標(biāo)物體I的溫度T D，調(diào)節(jié)冷卻步驟M2b的排熱并控制目標(biāo)物體I的溫度TD，以使目標(biāo)物體I的溫度Td成為適于加熱接合的規(guī)定的目標(biāo)溫度Tt的控制步驟M2d。
[0027]在這樣構(gòu)成時(shí)，在真空中進(jìn)行加熱接合時(shí)，不會(huì)使加熱接合的目標(biāo)物體的溫度相對(duì)于適于加熱接合的規(guī)定的目標(biāo)溫度大幅超出規(guī)定，與以往的方法相比，能夠以短時(shí)間使目標(biāo)物體的溫度為規(guī)定的目標(biāo)溫度，所以能夠具有高生產(chǎn)率地制造加熱接合產(chǎn)品。
[0028]發(fā)明的效果
[0029]根據(jù)本發(fā)明所涉及的加熱接合裝置及加熱接合產(chǎn)品的制造方法，能夠提供優(yōu)異的加熱接合裝置及加熱接合產(chǎn)品的制造方法，在真空中進(jìn)行加熱接合時(shí)，不會(huì)使加熱接合的目標(biāo)物體的溫度相對(duì)于適于加熱接合的規(guī)定的目標(biāo)溫度大幅超出規(guī)定，能夠以比以往的裝置及方法更短的時(shí)間使目標(biāo)物體的溫度成為規(guī)定的目標(biāo)溫度。
【附圖說明】
[0030]圖1是對(duì)作為本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的加熱接合裝置的軟釬焊裝置的例子進(jìn)行表示的正面剖面圖。(A)是對(duì)使冷卻塊從緩沖器部分離并用熱輻射加熱器將緩沖器部加熱的狀態(tài)進(jìn)行表示的圖，(B)是對(duì)使冷卻塊與緩沖器部抵接并用冷卻塊將緩沖器部的熱量排熱的狀態(tài)進(jìn)行表示的圖。
[0031]圖2是對(duì)本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的軟釬焊裝置的例子進(jìn)行表示的側(cè)面局部剖面圖。該圖是從側(cè)面觀察第I實(shí)施方式的軟釬焊裝置并且將該真空腔體的隔壁的一部分切斷而對(duì)內(nèi)部進(jìn)行表示的局部剖面圖。
[0032]圖3是對(duì)本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的軟釬焊裝置所具備的控制裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示的框圖。(A)是對(duì)控制裝置具有的各功能部進(jìn)行表示的框圖，(B)是對(duì)控制裝置的控制部具有的各功能部進(jìn)行更詳細(xì)地表示的框圖。
[0033]圖4是對(duì)本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的軟釬焊裝置的溫度控制的例子進(jìn)行表示的圖。(A)對(duì)在將緩沖器部加熱到比軟釬料的熔融溫度稍低的第I加熱目標(biāo)溫度后設(shè)置用于均熱化的傳熱待機(jī)時(shí)間的情況的溫度控制的例子進(jìn)行表示，(B)對(duì)不設(shè)置傳熱待機(jī)時(shí)間的情況的溫度控制的例子進(jìn)行表示。
[0034]圖5是對(duì)作為本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的加熱接合裝置的軟釬焊裝置的例子進(jìn)行表示的正面剖面圖。(A)是對(duì)使冷卻塊從緩沖器部分離并用熱輻射加熱器將緩沖器部加熱的狀態(tài)進(jìn)行表示的圖，(B)是對(duì)使冷卻塊與緩沖器部抵接并用冷卻塊將緩沖器部的熱量排熱的狀態(tài)進(jìn)行表示的圖。
[0035]圖6是對(duì)作為本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的加熱接合裝置的軟釬焊裝置的例子進(jìn)行表示的正面剖面圖。
[0036]圖7是對(duì)作為本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的加熱接合產(chǎn)品的軟釬焊產(chǎn)品的制造方法的例子進(jìn)行表示的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]本申請(qǐng)基于在日本于2013年I月24日申請(qǐng)的特愿2013-011040號(hào)，其內(nèi)容作為本申請(qǐng)的內(nèi)容而形成本申請(qǐng)的一部分。通過以下的詳細(xì)的說明能夠進(jìn)一步完全理解本發(fā)明。本發(fā)明的進(jìn)一步的應(yīng)用范圍通過以下的詳細(xì)的說明而變得明確。然而，詳細(xì)的說明及特定的實(shí)例是本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，僅僅是為了說明的目的而記載的。這是因?yàn)椋瑢?duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，根據(jù)該詳細(xì)的說明，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行種種的變更、改變是顯而易見的。申請(qǐng)人并不意在將所記載的實(shí)施方式的所有方式都公開，改變、代替案中的言語上也許未包含于專利請(qǐng)求的范圍內(nèi)的方案也作為等同的發(fā)明的一部分。
[0038]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，在各圖中對(duì)互相相同或者相當(dāng)?shù)牟考?biāo)注相同或者類似的符號(hào)，并省略重復(fù)的說明。
[0039]在本案發(fā)明中，“加熱接合”廣義上是指將接合材料加熱及冷卻而將工件接合，但典型地是指將接合材料加熱熔融及冷卻凝固而將工件接合。加熱接合例如包括使用了金屬接合材料的釬焊、軟釬焊、使用了樹脂接合材料或者玻璃