特許 6284571 プリント回路基板の製造システムおよびプリント回路基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6284571

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】プリント回路基板の製造システムおよびプリント回路基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/34 20060101AFI20180215BHJP

   B23K 3/00 20060101ALI20180215BHJP

   B23K 1/008 20060101ALI20180215BHJP

   B23K 1/00 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   H05K3/34 509

   H05K3/34 507L

   B23K3/00 310R

   B23K1/008 E

   B23K1/00 330E

【請求項の数】14

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-87336(P2016-87336)

(22)【出願日】2016年4月25日

(62)【分割の表示】特願2014-508589(P2014-508589)の分割

【原出願日】2012年4月27日

(65)【公開番号】特開2016-139831(P2016-139831A)

(43)【公開日】2016年8月4日

【審査請求日】2016年5月24日

(31)【優先権主張番号】61/479,512

(32)【優先日】2011年4月27日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513269918

【氏名又は名称】アイエムアイ ユーエスエー，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＩＭＩ ＵＳＡ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】ルタップ，ウィリアム

(72)【発明者】

【氏名】グエン，ロジャー

(72)【発明者】

【氏名】パターソン，ティモシー，パトリック

【審査官】 内田 勝久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２６０１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０８５４４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ３／３２ 〜 ３／３４

Ｂ２３Ｋ １／００ 〜 ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炉内の温度を上昇させるように構成された炉と、
前記炉に選択的に挿入されるよう構成された可搬のはんだ用パレットアセンブリとを備え、
可搬の前記はんだ用パレットアセンブリは、
プリント回路基板をはんだ用チャンバ内に一時的に取り付けるように構成された選択的に密封可能なはんだ用チャンバを規定し、可搬の運搬具に実装された真空はんだ用パレットと、
前記真空はんだ用パレットのチャンバの圧力に関する負圧の供給源を設けるように、前記真空はんだ用パレットに対して通気状態である前記チャンバを規定し、可搬の前記運搬具に実装された真空チャンバパレットとを備えていることを特徴とするプリント回路基板の製造システム。

【請求項2】

前記真空チャンバパレットの内部にある前記チャンバは、可搬の前記運搬具には取り付けられていない真空室と通気状態になるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板の製造システム。

【請求項3】

可搬の前記はんだ用パレットアセンブリは、前記はんだ用チャンバと負圧の供給源との間の流体流通の経路を選択的に開閉するよう構成されている弁を備えることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板の製造システム。

【請求項4】

所定の高温の検出に応じて前記弁を開く信号を発生するように構成されている温度検出装置をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のプリント回路基板の製造システム。

【請求項5】

前記はんだ用パレットアセンブリは、負圧の供給源に応じて前記はんだ用チャンバから気体を放出するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板の製造システム。

【請求項6】

前記真空はんだ用チャンバパレットの内側に、加熱中にプリント回路基板を一時的に固定するように構成されたマウントをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板の製造システム。

【請求項7】

可搬の前記真空はんだ用パレットは、少なくとも２５０℃の高温にさらされている間、密封構成を維持することが可能であることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板の製造システム。

【請求項8】

前記真空はんだ用パレットは、前記はんだ用チャンバを形成するために選択的に共に固定される少なくとも２つの部材と、密封されたチャンバを維持するために前記少なくとも２つの部材の間に位置する密封部材とを備えることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板の製造システム。

【請求項9】

前記密封部材は、少なくとも２５０℃の高温にさらされている間、前記はんだ用チャンバの密封構成を維持することが可能な材料から作製されていることを特徴とする請求項８に記載のプリント回路基板の製造システム。

【請求項10】

前記材料は、ネオプレン、ポリマー、銅、および金属マトリクスからなる群より選択されることを特徴とする請求項９に記載のプリント回路基板の製造システム。

【請求項11】

可搬の真空はんだ用パレットと通気状態であるチャンバを規定する真空チャンバパレットと選択的に通気状態となるよう構成されている選択的に密封可能なはんだ用チャンバを規定する前記真空はんだ用パレットを備える可搬のはんだ用パレットアセンブリを設ける工程を含み、
前記真空チャンバパレットおよび前記真空はんだ用パレットは、互いに一定の距離離れて可搬の運搬具に取り付けられており、
選択的に密封可能な前記はんだ用チャンバの中にプリント回路基板を取り付け、前記プリント回路基板を囲むように選択的に密封可能な前記はんだ用チャンバを密封する工程と、
選択的に密封可能な前記はんだ用チャンバが高温にさらされる炉の中に、可搬の前記はんだ用パレットアセンブリを配置する工程とを含むことを特徴とするプリント回路基板の製造方法。

【請求項12】

前記炉は従来型のリフロー炉であることを特徴とする請求項１１に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項13】

前記真空チャンバパレットを、前記運搬具に固定して取り付けられていない外部の真空室と通気状態にする工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項14】

前記はんだ用チャンバの中に前記プリント回路基板を取り付けた後に、密封された前記はんだ用チャンバの内部を減圧する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のプリント回路基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、2011年4月27日に出願されたＵＳ（米国）仮出願61/479,512の優先権を主張するものである。上記ＵＳ仮出願の全内容は、参照により本出願に含まれる。

【背景技術】

【0002】

パワーIC（集積回路）チップの組み立て・製造は、一般的に、はんだ部材を決められた量使用することを含む。はんだ部材は、特に限定はされないが、例えば、少なくともひとつの電子部品を基板に接着するためのはんだペーストなどが挙げられる。電子部品の例としては、特に限定はされないが、例えば、トランジスタ（特に限定はされないが、例えば金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（MOSFET））、ダイオード、抵抗器などが挙げられる。パワーICチップと電子部品を組み立てる際には、はんだペーストやはんだ部材が使用される。組み立てられたICチップは、はんだ部材を融解する所定の温度で加熱され、それによって電子部品と基板との間に永続的な電気的接続を形成する。一般的に、加熱はリフロー炉内にて行われる。リフロー炉は、隣接箇所や電子部品には損傷を与えずにはんだ部材を融解する。

【0003】

ICチップアセンブリの小型化や印加電力の増大のため、ICチップパッケージは、はんだ付け接続箇所においてほぼ完全に間隙を皆無としたものでなければならない。しかしながら、融解工程における加熱中に発生した不要な気体によって、はんだ付けの質が低下してしまう。このような不要な気体の発生は、一般的に融解工程において用いられるはんだに起因して増大するが、環境や使用者を守るために最小限に抑えられるべきである。

【0004】

また、リフロー炉のみを用いて融解すると、間隙を減らすことはできず、逆にはんだ付け接続箇所において不要な間隙を増やしてしまうことになりえる。ICチップが例えば車両用バッテリー制御装置に設けられるような使用例では、高電圧レベルを制御するための高出力MOSFETを備えた場合、上記間隙によって当該ICチップがオーバーヒートを引き起こす可能性がある。そのため、このようなMOSFETを備えたICチップの組み立て・製造においては、はんだ付け接続箇所の間隙や空洞を排除するために真空源を用いることがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般的に、そのような真空を用いるには、予熱、はんだ付け、冷却の３つの個別の処理チャンバを有する独立型の装置の使用が必要である。これら３つの個別の処理チャンバは、ひとつの密閉領域内にて存在するものであり、チャンバの装填は、操作者によって手動で行われるものであってもよいし、制御装置で自動的に行われるものであってもよい。これらのシステムは、当該密閉領域内を真空にする真空システムを有している。これにより、各処理チャンバの処理雰囲気を真空にする。一方、これらのシステムには費用が掛かり、さらに別途リフロー炉用のパレットやコンベヤシステムなしでは使用することができない。それゆえ、MOSFETを備えたICチップの製造には、標準リフロー炉システムを用いて、はんだ付け工程中、真空状態にすることができる費用対効率の高い装置や方法が必要である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、ICチップの真空はんだ付けに関するものである。本発明の方法は、少なくともひとつのIC基板を支えるように少なくともひとつの真空パレットを構成するステップを含む構成とすることができる。上記真空パレットは、ICチップに設けられたはんだ部材を加熱して融解するための標準リフロー炉コンベヤに選択的に係合するように構成することができる。また、上記真空パレットは、上記真空パレットの一部の密閉空間内に差圧をかける真空源と通気状態にすることができる。さらに、上記真空パレットの少なくとも一部の領域に、上記真空パレットに関連した少なくともひとつの温度を監視する熱電対を選択的に接続することができる。上記少なくとも一部の領域は、上記密閉空間と上記真空パレットの外面とを含むものとしてもよい。

【0007】

上記IC基板を、少なくともひとつの面実装素子（SMD）電子部品とその電子部品を上記IC基板に永続的に接合するためのはんだ部材とを支えるように構成することができる。上記はんだ部材の例としては、ペースト状はんだ部材、前もって成形されているはんだ部材、他の周知のはんだ部材など、ICチップ製造で用いられるはんだ部材が挙げられる。上記電子部品を上記IC基板の上に設け、上記はんだ部材を添付した後、昇温された少なくとも１つの温度（高温）で加熱する。具体的には、標準リフロー炉内にて上記真空パレット上にて加熱する。上記のように構成された真空パレットアセンブリの形成は、周囲雰囲気中で行う構成とすることができる。さらに、はんだ付けの接合箇所の空洞や間隙をなくすために、上記真空パレットを所定の温度にて少なくとも１つの真空状態にし、上記真空パレットアセンブリを異なる雰囲気下におくという構成としてもよい。

【0008】

上記真空パレットを、標準リフロー炉コンベヤベルトから着脱可能にすることができる。また、上記真空パレットが、高温で加熱中上記周囲雰囲気に触れないようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0009】

以下、図面を参照しながら、実施形態を一例として詳細に説明する。各図面は実施形態を示すものであるが、必ずしも一定の縮尺で示されているわけではなく、本発明をよりわかりやすく描き説明するために、強調されていたり、削除されていたり、または部分的に区切られていたりする箇所がある。また、以下に述べる実施形態は、例示であり、網羅的なものではなく、図面と以下の詳細な記載とに開示された形態や構成のみに本請求項を限定あるいは制限するものではない。

【図1】真空パレットアセンブリの一例を示す等角図である。

【図2】標準リフロー炉コンベヤ上に外部装置である熱電対を備えた真空パレットアセンブリの一例を示す等角図である。

【図3】図３Ａ、図３Ｂはそれぞれ、少なくともひとつの真空連結部を有する真空パレットアセンブリの一例を示す上面図である。

【図4】取り付けボルトと真空パレットカバーとの一例を示す上面図である。

【図5】熱電対が設けられた真空パレット基部の一例を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下の記載と図面に基づいて、本発明のシステムと方法における例示的な実施の形態を詳細に示す。各図面は本発明のシステムと方法とのいくつかの形態を示すものであるが、必ずしも一定の縮尺で示されているわけではなく、本発明をよりわかりやすく描き説明するために、強調されていたり、削除されていたり、または部分的に区切られていたりする箇所がある。また、以下の記載は、網羅的なものではなく、図面と以下の詳細な記載とに開示された形態や構成のみに本請求項を限定あるいは制限するものではない。

【0011】

本明細書において、「一例としての図」、「実施例」あるいは同様の文言は、例示的実施の形態と関連して記載された特定の構成、構造、特徴が、少なくともひとつの図に含まれることを意味する。本明細書の各所における「図において」という言い回しや同様の文言は、必ずしも同じ図や実施例に関するものではない。

【0012】

以下に記載される一例としての各図に基づいて、本発明の装置と方法とが開示される。具体的には、真空はんだ用パレットとその使用法が一例として開示される。該一例として真空はんだ用パレットは、パレット基部とパレットカバーとを有している。上記パレットカバーは、外の周囲雰囲気に触れないよう、上記パレット基部に形成されたキャビティを密閉するように構成されている。上記外の周囲雰囲気は標準リフロー炉内に存在してもよい。上記キャビティは、少なくともひとつの基板と、上記標準リフロー炉に入れる前に上記基板に設けられる少なくともひとつの電子部品とを支える所定の構成を有していてもよい。

【0013】

上記真空はんだ用パレットは、側壁から伸長した少なくともひとつの取り付け部を有したアルミニウム部分として示されている。上記取り付け部は、真空システム、通気システム、熱電対のうちの少なくともいずれかひとつに接続されてもよい。上記パレットカバーは複数の断面領域を有するものとして構成されていてもよく、それによって上記真空はんだ用パレットを異なる冷却率で冷却することができる。上記パレット基部と上記パレットカバーとのうち少なくともいずれか一方は、シール部材を収容する凹部を有していてもよい。上記シール部材の例としては、特に限定はされないが、例えば銅や他のシール部材など、高温ポリマーや圧縮性金属材でできた耐高温リング型シール部材が挙げられる。

【0014】

本発明の一例としての方法は、以下に記載のステップの少なくともひとつを含んでいてもよく、ステップの実施順序は限定されない。これらステップとは、はんだ部材と少なくともひとつの面実装素子電子部品とでＩＣチップ基板を構成することによって、基板アセンブリを製造するステップと、パレット基部とパレットカバーとのうちの少なくともいずれか一方を含むパレットアセンブリに形成されたキャビティに上記基板アセンブリを配置するステップと、上記パレット基部に隣接して少なくともひとつの熱電対を配置するステップと、特に限定はされないが、例えばボルトまたは留め具など、少なくともひとつの固定具で上記パレットカバーを上記パレット基部に固定するステップと、任意に上記パレット基部を運搬する運搬装置を構成するステップと、である。上記運搬装置には、標準リフロー炉内にてコンベヤと着脱可能に取り付けられる構成としてもよい。また、ある実施例においては、上記パレット基部は、上記標準リフロー炉内にて上記コンベヤに直に取り付けられる構成としてもよい。これらステップはさらに、上記パレット基部と上記パレットカバーとのうちの少なくともいずれか一方に、少なくともひとつの真空源を接続するステップと、上記パレットアセンブリに対して少なくともあるひとつの温度勾配を選択的に加える（適用する）ステップと、上記標準リフロー炉内にて上記パレットアセンブリのキャビティと上記外の周囲雰囲気とに圧力差をもうけるステップと、上記パレットアセンブリに対して少なくともあるひとつのさらに別の温度勾配を加える（適用する）ステップと、である。なお、上記少なくともあるひとつの温度勾配と、上記少なくともあるひとつのさらに別の温度勾配とは異なるものである。

【0015】

本発明の一例としての方法はさらに、リフロー処理の間中真空状態にする場合、上記パレットアセンブリに対して、あらかじめ減圧をかけるステップを含んでもよい。具体的には、上記パレットアセンブリ内にＩＣアセンブリを配置し、上記パレットアセンブリを上記標準リフロー炉内にて循環させる間、上記パレットアセンブリを継続的に真空状態においてもよい。継続的に真空状態におく場合、弁を閉めて上記パレットアセンブリの負圧状態を維持し初めの真空状態のままにしてもよいし、上記パレットアセンブリに直接ホースを取り付け、上記標準リフロー炉内を移動中上記パレットアセンブリを継続的に真空状態においてもよい。なお、他の方法で真空にしてもよい。例えば、２つのチャンバを備えたパレットアセンブリであって、その２つのチャンバのうちの一つが真空にされる真空チャンバであるパレットアセンブリが挙げられる。所定の温度に達すると、上記２つのチャンバ間に設けられた弁または亀裂部を開き、稼働中の一方のチャンバの陽圧と他方の上記真空チャンバの陰圧とが等しくなるようにする。本発明の一例としての方法は、上記標準リフロー炉を用いるため、特殊な真空炉を使用する必要はない。

【0016】

一例を示す図に戻る。図１は、一例として真空パレットアセンブリ100を示した等角図である。上記真空パレットアセンブリ100は、上面102と、底面104と、上記上面102と上記底面104とを繋ぎ上記真空パレットアセンブリ100の周囲を囲う垂直壁106とを有する。なお、上記上面102と上記底面104とは、図示されているように上記真空パレットアセンブリ100の方向を単に定義しているだけであり、逆であってもよい。また、上記真空パレットアセンブリ100は、真空パレット基部130と真空パレットカバー110とを有してもよい。

【0017】

上記真空パレット基部130と上記真空パレットカバー110とは、少なくともひとつのはんだ付けキャビティ120が上記真空パレットアセンブリ100内に形成されるように、パレットカバー接合面112とパレット基部接合面114にて接合される。上記パレットカバー接合面112と上記パレット基部接合面114との少なくともいずれか一方には、両面を隙間なく接合するために封止部材116が設けられていてもよい。上記封止部材116は、上記パレットカバー接合面112と上記パレット基部接合面114との少なくともいずれか一方に形成された保持溝118に設けられる。また、上記封止部材116は、特に限定はされないが、例えばネオプレン、ポリマー、銅、金属マトリクス、または他のシール部材など、少なくとも250℃の所定の高温に耐性のある材料で構成されてもよい。

【0018】

上記真空パレットアセンブリ100は、少なくとも250℃に耐性がある材料であって、上記真空パレットカバー110と上記真空パレット基部130とが密封され内部にかかる差圧に対しても構造的強度を維持できる材料で構成される。具体的な材料としては、アルミニウム合金、青銅、銅合金、他の周知の金属マトリクス材が挙げられる。さらに、上記材料は、特に限定されないが、例えばプラスティック、ネオプレン、シリコーン、ゴム、または他の周知の複合材料であってもよい。

【0019】

上記真空パレットカバー110は、上記真空パレット基部130を覆う強固な構造を有することができる。また、上記真空パレットカバー110は、外周部124において第1の断面厚122を有し、上記上面102の上記外周部124より内側の領域128において第2の断面厚126を有する構成としてもよい。少なくともひとつの取り付けタブ132が、基部外周部136に設けられた少なくともひとつの取り付けタブ134に対応するように、上記外周部124に設けられている。上記基部外周部136は上記真空パレット基部130の周囲を囲い、上記基部外周部136が上記真空パレットカバー110と接合する上記パレット基部接合面114を形成していてもよい。上記真空パレットカバー110の上記第1の断面厚122と上記第2の断面厚126は、上記真空パレットアセンブリ100の表面積を構成するものであり、それら断面厚を変えることによって、上記真空パレットアセンブリ100の表面積を変化させ、そうすることで放熱効果を上げるようにすることができる。具体的には、上記領域128は、上記真空パレットカバー110の表面積を増やしかつ上記真空パレットアセンブリ100の総重量を減らす窪んだ領域として構成してもよい。なお、上記真空パレットカバー110の上記第1の断面厚122と上記第2の断面厚126とは特に限定されるものではなく、適当な放熱性と軽量化を満たす厚さであればよい。

【0020】

上記少なくともひとつのはんだ付けキャビティ（空間、空洞）120は、少なくともひとつのＩＣチップ140を収容するように構成されていてもよく、上記ＩＣチップ140を特定の箇所に配置するための凹部138または他の位置合わせ部材を有してもよい。上記ＩＣチップ140は、基板142と、その基板142の上に設けられた少なくともひとつの面実装素子144と、高温で加熱されることでその面実装素子144を上記基板142に固定する少なくともひとつのはんだ部材148とを含む構成としてもよい。上記少なくともひとつのはんだ部材148の例としては、予め成形されたはんだ、ペースト状はんだ、他の周知のＩＣチップはんだ付け材が挙げられる。上記基板140と、上記面実装素子144と、上記はんだ部材148とで、上記ＩＣチップ140は構成される。加工時において、上記ＩＣチップ140は上記はんだ付けキャビティ120内に配置されてもよく、上記真空パレットカバー110は、上記はんだ付けキャビティ120が標準リフロー炉200（図２参照）の周囲雰囲気に触れないように上記真空パレット基部130に固定されている。

【0021】

上記真空パレットアセンブリ100には、取り付けタブ132を貫通し、対応する取り付けタブ134中まで達する開口部160が少なくともひとつ設けられてもよい。上記開口部160は、留め具162を受容する少なくともひとつのネジ山（不図示）を有してもよい。上記留め具162の例としては、特に限定はされないが、例えばボルト、クランプ、他の周知の固定部材が挙げられる。図１に示すように、一例である上記真空パレットアセンブリ100は、上記垂直壁106にて波形を形成する複数の取り付けタブ132と複数の取り付けタブ134とを有する。このように波形にすることによって、上記真空パレットアセンブリ100の総重量を減らし、かつ表面積を増やして放熱特性を向上させる。

【0022】

図１に示すように、上記真空パレットアセンブリ100は、上記真空パレットカバー110と上記真空パレット基部130とのうちの少なくともいずれか一方から延びる少なくともひとつの真空取り付け具172を介して真空ポンプ170に直接接続されていてもよい。上記真空取り付け具172と上記真空ポンプ170との間には、用途に合わせて真空ライン176が設けられてもよい。上記真空取り付け具172は、上記はんだ付けキャビティ120にかける負圧を選択的に与える（適用する）ための弁174を有していてもよい。上記真空ポンプ170は、さらにフィルター部材178を有していてもよく、上記フィルター部材178は、標準大気中に放出する前に、上記はんだ部材148の融解によって発生した気体、例えば、特に限定はされないがオゾン（不図示）などを取り除くのに役立つ。なお、上記真空パレットアセンブリ100が上記標準リフロー炉200（図２参照）内を移動する際に、継続的に負圧をかけてもよいし、一旦負圧をかけたあと上記弁174を閉めて上記真空ポンプ170から遮断して負圧をかけた状態を維持してもよい。

【0023】

図２に示すように、上記真空パレットアセンブリ100は、真空チャンバパレット210と通気状態になる構成であってもよい。上記真空チャンバパレット210は、例えば、高温で負圧がかけられた状態を維持できる容器であれば、どのような容器でもよい。上記真空チャンバパレット210は、上記標準リフロー炉200内に置かれる前に上記真空ポンプ170（図１参照）を用いて上記真空チャンバパレット210を真空状態にしておいて、上記標準リフロー炉200内にて加熱中負圧がかかった状態にする構成としてもよい。上記真空チャンバパレット210が負圧状態になると、上記真空ポンプ170（図１参照）から外される。そして、上記真空パレットアセンブリ100と、上記真空パレットアセンブリ100に接続された上記真空チャンバパレット210とは、上記標準リフロー炉200内に運ばれる。上記標準リフロー炉200内が所定の高温に達すると、温度センサースイッチ（不図示）が作動し、弁220が開けられ、それによって上記真空チャンバパレット210と上記真空パレットアセンブリ100とが開通して通気状態になる。その結果、上記はんだ付けキャビティ120（図１参照）に負圧をかけることができる。上記面実装素子144（図１参照）と上記基板142（図１参照）とを接合する上記はんだ部材148（図１参照）に泡や空洞を発生させる取り込まれた気体を、負圧をかけることによって、排除することができる。なお、上記弁220は、上記標準リフロー炉200内が所定の温度に達した時に、開くまたは破壊される大気放出板であってもよい。

【0024】

さらに、図２が示すように、一例としての真空パレットアセンブリ100は、運搬具212上に設けられている。上記運搬具212は、上記真空パレットアセンブリ100と、通気状態で接続された上記真空チャンバパレット210と、弁筐体218とを支えながら、上記標準リフロー炉200内へ運搬する構成としてもよい。上記真空パレットアセンブリ100と、着脱可能に接続された上記真空チャンバパレット210と、上記弁筐体218とは、特に限定はされないが、例えばボルト締め、接着、接合などの周知の方法によって、上記運搬具212に固定されてもよい。しかしながら、上記運搬具212は必ずしも必要なものではなく、上記真空パレットアセンブリ100と上記真空チャンバパレット210とのうちの少なくともいずれか一方が、リフロー炉コンベヤ202上に直接置かれてもよい。上記リフロー炉コンベヤ202は、上記真空パレットアセンブリ100と上記真空チャンバパレット210と上記運搬具212とのうちの少なくともいずれかひとつを支え、上記標準リフロー炉200内に運搬するよう構成されている。上記標準リフロー炉200内では、少なくとも１つの温度勾配（不図示）にて、少なくとも上記真空パレットアセンブリ100を加熱する。上記運搬具212は、上記真空パレットアセンブリ100と上記真空チャンバパレット210とのうちの少なくともいずれか一方から伸びる少なくともひとつの熱電対214を設けるための面を有する。

【0025】

図２の構成例によれば、作業中は、上記運搬具212上にて、上記真空パレットアセンブリ100は上記真空チャンバパレット210に隣接して配置されている。図２においては、上記弁220は、上記真空パレットアセンブリ100と上記真空チャンバパレット210との間に設けられており、少なくともひとつの接続ホース224によって上記真空パレットアセンブリ100と上記真空チャンバパレット210とのうちの少なくともいずれか一方と上記弁220とが接続される。このような構成例によれば、上記真空ポンプ170（図１参照）は、真空ホース222を介して上記真空チャンバパレット210に取り外し可能に接続されている。所定の負圧を上記真空チャンバパレット210にかけた後、上記真空ホース222は上記真空ポンプ170（図１参照）から外され、上記運搬具212は上記標準リフロー炉200に入っていく。なお、上記運搬具212は耐熱性のある強固な材料であれば、如何なる材料でできていてもよい。

【0026】

図３Ａと図３Ｂとは、少なくともひとつの真空接続部302を有する真空パレットアセンブリ300を一例として示す。一例としての上記真空パレットアセンブリ300は、真空パレットカバー310と真空パレット基部330とを含む。上記真空パレットカバー310は、基部取り付け面332に合致するカバー取り付け面312を有している。上記真空パレットカバー310は、上記カバー取り付け面312に形成された凹領域314を有している。上記凹領域314は、厚みを減らすことによって上記カバー取り付け面312に形成された窪み領域である。上記真空パレットカバー310は、留め具162を挿入するための取り付け穴316を少なくともひとつ有してもよい。上記留め具162は、上記真空パレットカバー310に形成された取り付け穴316を通り、上記真空パレット基部330中に達する、上記取り付け穴316に対応する穴336に挿入される。上記穴336は、上記留め具162と螺合するように形成されていてもよい。上記真空パレットカバー310には、上記カバー取り付け面312から伸びる少なくともひとつの調整ピン322が設けられてもよい。上記調製ピン322は、上記基部取り付け面332に形成された調整穴310と係合するように構成されている。

【0027】

上記基部取り付け面332と上記カバー取り付け面312とにはそれぞれ、封止溝318にシール部材320が設けられている。図３Ａと図３Ｂが示すように、上記基部取り付け面332と上記カバー取り付け面312とにはそれぞれ、上記シール部材320と封止溝318とが設けられているが、必ずしも両面にシール部材320を設ける必要はなく、どちらか一方に存在すればよい。

【0028】

図３Ｂに示すように、一例としての上記真空パレット基部330は、上記基部取り付け面332の内側に作業空間338を有している。上記作業空間338には、少なくともひとつのＩＣチップ342位置決め部材344が設けられていればよいが、図３Ｂでは、複数のＩＣチップ342位置決め部材344が上記作業空間338に設けられている。ＩＣチップ342は、上記ＩＣチップ142（図１参照）と同じ構成であり、基板にはんだ付けされた、特に限定はされないが、例えばMOSFET電子部品などの少なくともひとつの面実装素子で構成されてもよい。真空供給ライン302は、上記作業空間338に負圧を供給するために設けられている。なお、上記作業空間338は、２つ以上の作業空間に分けられていてもよい。また、負圧とは、溶接工程にて発生した気体がはんだ接合から排除され泡や空洞が生じないように、周囲雰囲気圧より低い気圧のことである。

【0029】

図４と図５とはそれぞれ、一例としての真空パレットアセンブリ500を構成する、一例としての真空パレットカバー420と真空パレット基部510とを示す。図４が示すように、複数の穴422が上記真空パレットカバー420の外周部424に沿って設けられている。上記複数の穴422の少なくともひとつは補強スリーブ426を有してもよい。上記補強スリーブ426は、上記真空パレットカバー420を補強するものであり、上記真空パレットカバー420が上記真空パレット基部510に接合される際に、上記真空パレットカバー420が変形することを防止する。上記真空パレットカバー420は、上記複数の穴422より内側に凹領域428を有する。図４に示すように、上記凹領域428には、上記真空パレットカバー420を上記真空パレット基部510から取り外した際に出る少なくともひとつの留め具430が格納される。図４と図５とが示すように、少なくともひとつの位置決め部材432が、上記真空パレットカバー420の接合面434に設けられており、上記位置決め部材432に対応する位置決め部材532が少なくともひとつ上記真空パレット基部510に設けられている。上記位置決め部材432・532の例としては、ピン、穴、その他の周知の位置決め部材が挙げられる。

【0030】

図５に示すように、一例としての作業空間520には、ＩＣチップ522に隣接して熱電対518が設けられている。上記熱電対518は、上記真空パレット基部510の垂直側壁516に設けられた熱電対取り付け部514に接続されてもよい。上記熱電対取り付け部514は、上述のように、上記真空パレットアセンブリ500が上記標準リフロー炉200内に位置する際に炉内の温度を監視する温度計（不図示）に接続されてもよい。また、上記真空パレット基部510の上記垂直側壁516には、真空取り付け部512が設けられている。上記真空取り付け部512には、上述のように、上記作業空間520に負圧をかけるための上記真空ポンプ170（図１参照）が通気可能に接続されている。作業において、上記熱電対518が所定の高温を検知すると、上記真空ポンプ170により負圧がかけられるという構成にしてもよい。上記基板142（図１参照）と上記面実装素子144（図１参照）と上記はんだ部材148とをあらかじめ高温で加熱しておくことによって、加熱中に発生する気体のガス抜きを促すことができる。

【0031】

上述のように、弁530を、上記真空取り付け部512と上記真空ポンプ170（図１参照）とのライン上に設けてもよい。所定の温度に達し、真空にする必要があるとの上記熱電対518からの要請があるまで、上記弁530は、上記作業空間520を上記真空ライン176（図１参照）から遮断する。また、真空状態になり、負圧が上記作業空間520内に供給されると、上記弁530は、上記作業空間520を上記真空ライン176から完全に遮断する構成としてもよい。

【0032】

実際の作業においては、一例としての挙げたパレットアセンブリを選んで使用すればよい。例えば、上記基板と上記面実装素子と上記はんだ部材とを有する上記ＩＣチップで真空パレットアセンブリを構成する。そして、上記真空パレットアセンブリ100を封止して、真空状態におかれた時に第1の差圧を生じさせる場所を形成する。そして、上記真空パレットアセンブリ100は、周囲雰囲気を有する標準リフロー炉に入れられる。上記標準リフロー炉は、その周囲雰囲気の温度を所定の温度に上げる。上記所定の温度は、上記はんだ部材と上記はんだ部材の所望の融解特性とに基づいて決められる。一般的に、上記所定の温度は、上記真空パレットアセンブリが上記標準リフロー炉内を移動する際の特定の温度勾配によって決まるプロセスパラメータに基づいて決定される。上記所定の温度に達すると、上記はんだ部材は液化し、上記基板と上記面実装素子とを結合する。また、負圧をかけることで、上記気体を抜き、融解したはんだを圧縮して空洞や泡を最小限に抑える。その後、上記標準リフロー炉の温度を下げ、それによって上記真空パレットアセンブリの表面から放熱を行う。上述のように、継続的に真空状態にしてもよいし、予熱後真空状態にしてもよいし、上記真空パレットアセンブリに隣接する個別のチャンバを介して真空状態にしてもよい。

【0033】

〔まとめ〕
本発明の一態様のはんだ付け装置は、少なくともひとつのはんだ付けパレットアセンブリと、上記はんだ付けパレットアセンブリ内にある第１の雰囲気と、上記第１の雰囲気中に置かれ、電子部品を集積回路チップに接合する、少なくともひとつのはんだ部材と、上記はんだ付けパレットアセンブリの外側に存在する、周囲雰囲気である第２の雰囲気と、を含む。

【0034】

上記集積回路チップ電子部品は、上記第１の雰囲気内にて基板に接合され、上記第１の雰囲気は選択的に適用される負圧の雰囲気であってもよい。

【0035】

上記はんだ付け装置は、物理的に回転する手動の弁と所定の温度にさらされたときに自動的に開く自動制御弁とのうちの少なくともいずれか一方である弁部材を介して、上記少なくともひとつのはんだ付けパレットアセンブリに選択的に通気可能に接続された真空チャンバをさらに含んでもよい。

【0036】

上記はんだ付け装置は、上記第１の雰囲気に負圧を選択的にかける負圧発生装置をさらに含んでもよい。

【0037】

上記はんだ付け装置は、上記第１の雰囲気を選択的に収容し、上記集積回路チップを固定するための少なくともひとつの実装部分を有する、はんだ付けキャビティをさらに有する構成であってもよい。

【0038】

上記はんだ付けパレットアセンブリは、パレットカバーと、パレット基部と、少なくともひとつの負圧発生装置とのうちの少なくともいずれかひとつを含んでもよい。

【0039】

上記はんだ付け装置は、上記はんだ付けパレットアセンブリに隣接する場所と、上記はんだ付けパレットアセンブリ内との少なくともいずれかの場所に少なくともひとつの熱電対をさらに含んでもよい。

【0040】

上記はんだ付け装置は、上記パレットカバーと上記パレット基部との間に設けられたシール部材をさらに含んでもよい。

【0041】

上記周囲雰囲気は、標準リフロー炉内の雰囲気であってもよい。

【0042】

上記負圧発生装置は、上記はんだ付けパレットアセンブリに継続的に負圧をかける構成であってもよい。

【0043】

上記電子部品はパワーデバイスであってもよい。

【0044】

上記パワーデバイスは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であってもよい。

【0045】

本発明の一態様に係るはんだ付けシステムは、カバーと基部とを有する少なくともひとつのパレットアセンブリと、上記少なくともひとつのパレットアセンブリ内に設けられた少なくともひとつの集積回路チップと、上記パレットアセンブリに通気可能に接続された真空源と、少なくともひとつの面実装素子を上記集積回路チップに接合する少なくともひとつのはんだ部材と、周囲雰囲気を有した標準リフロー炉であって、上記はんだ部材を融解して上記面実装素子を上記集積回路チップに固定する標準リフロー炉と、を含む。

【0046】

上記真空源は、選択的に接続される真空発生装置であってもよい。

【0047】

上記はんだ付けシステムは、上記真空源に通気可能に接続されたフィルター部材であって、標準大気に放出する前に、上記はんだ部材の融解によって発生した気体を取り除くフィルター部材をさらに含んでもよい。

【0048】

上記はんだ付けシステムは、上記パレットアセンブリに隣接して設けられた少なくともひとつの熱電対であって、上記集積回路チップの温度を測定する熱電対をさらに含んでもよい。

【0049】

上記はんだ付けシステムは、上記真空源と上記はんだ部材とに通気可能に接続された弁であって、上記パレットアセンブリ内で温度上昇があった場合に負圧が供給されるように選択的に開かれる弁をさらに含んでもよい。

【0050】

本発明の一態様に係るはんだ付け方法は、基部とカバーとを有するパレットアセンブリを少なくともひとつ設ける工程と、上記基部と上記カバーとのうちの少なくともいずれか一方に少なくともひとつの集積チップアセンブリを挿入する工程と、上記集積チップアセンブリを第１の雰囲気で取り囲む工程と、上記少なくともひとつのパレットアセンブリを標準リフロー炉内に配置する工程と、上記パレットアセンブリを、上記標準リフロー炉内に存在しかつ上記第１の雰囲気とは異なる第２の雰囲気で取り囲む工程と、少なくともひとつの電子部品を基板にはんだ部材で溶着する工程と、を含む。

【0051】

上記はんだ付け方法は、上記標準リフロー炉内の温度を上げる工程をさらに含んでもよい。

【0052】

上記はんだ付け方法は、上記標準リフロー炉の稼働中に負圧が供給され、上記第１の雰囲気が上記負圧になるように、少なくともひとつの真空源を作動する工程をさらに含んでもよい。

【0053】

上記記載された工程、システム、方法、ヒューリスティックス等に関して、上記工程等の各ステップは決められたある順序で行われるように記載されているが、上述の順序以外の順序で上述のステップを実施可能である。また、いくつかのステップを同時に行うこともでき、上述したステップ以外のステップを加えることもでき、さらに上述のステップを省くこともできる。言い換えれば、上述の工程は、実施形態を例示するために記載されたものであり、本発明を限定するように決して解釈すべきではない。

【0054】

また、上記記載は例示的であって限定的ではないと考えられるべきである。上述の実施例以外の様々な実施形態や応用は、上記記載から明らかである。本発明の範囲は、前記の説明ではなくて、特許請求の範囲とその均等物の範囲によって示される。上記説明した技術に対して今後改良が行われ、上記開示したシステムや方法はそのような今後生じる実施形態に組み込まれることが予期・意図される。要するに、本発明は様々に変更可能である。

【0055】

請求項内にて使用される用語は全て、特記されない限り、本技術分野に精通した当業者が理解可能な範囲にて、もっとも広義でかつ適切に解釈され、一般的な意味を有するものである。特に、「ａ」、「ｔｈe」、「ｓａｉｄ」などが付された単数で記載されたものは、特記されない限り、一つあるいは二つ以上のものを指すと解釈されるべきである。

【0056】

本明細書における「実施例」「実施形態」「応用例」は、それら実施例に関連して記載されたある特定の構成、構造、または特徴が少なくともひとつの実施例として含まれることを示すものであり、本明細書の各所における「実施例において」という用語が、必ずしも同じ実施例を指すものではない。

【0057】

本発明は、本発明を実施するためのベストモードをただ単に例示した上述の図面を参照して示し記載されている。上述の本発明の図面の様々な変更例が、以下の請求項で定義される本発明の精神と範囲内にて本発明を実施するのに用いられることは、当業者であれば理解できることである。以下の請求項は本発明の範囲を定義することと、請求項とその均等物との範囲内における方法と装置は本発明の範囲に属すこととが意図される。本発明に関する記載は、上記記載の構成要素の新規かつ非自明でない組み合わせの全てを含むと理解されるべきであり、本願またはこれら構成要素の新規かつ非自明の組み合わせを開示するのちの出願において、請求項は示される。

【0058】

また、上記の図面は例示的なものであり、本願あるいは後の出願で特許請求される全ての組み合わせに必須である単一の特徴または構成要素はない。それゆえ、本発明は、本発明を実施するために考えられたベストモードとして開示された特定の実施形態に限定されるべきではなく、本願の請求項の範囲にあるすべての実施形態を含むと意図されるべきである。本発明は、本発明の精神と範囲内にて、上記具体的に説明・例示された以外の別な方法で実施されうる。本発明の範囲は、以下の請求項によってのみ限定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】