JP6879482B1 - 酸化物除去済部材の製造方法及び酸化物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】酸化物除去の時間を短縮する酸化物除去済部材の製造方法及び酸化物除去装置を提供する。【解決手段】酸化物除去装置１は、チャンバ１０と、チャンバ１０内の流体を排出する排出部５０と、部材Ｔを加熱する加熱部２０と、還元ガスＦＧを生成する気化器３１を有する還元ガス供給部３０と、チャンバ１０内流体を実質的にすべて排出後、部材Ｔを加熱しながら、還元ガスＦＧを１０００Ｐａ以上還元ガスＦＧの飽和蒸気圧未満でチャンバ１０内に実質的に充填するように各部５０、２０、３０を制御する制御装置９０とを備える。酸化物除去済部材の製造方法は、部材Ｔをチャンバ１０内に導入し、部材Ｔを所定の温度に加熱し、チャンバ１０内の流体を実質的にすべて排出し、その後、チャンバ１０内に還元ガスＦＧを、１０００Ｐａ以上、還元ガスＦＧの飽和蒸気圧未満で実質的に充填して、還元ガスＦＧ雰囲気下で所定の温度に加熱された部材Ｔの酸化物を還元する。【選択図】図１

Description

本発明は酸化物除去済部材の製造方法及び酸化物除去装置に関し、特に酸化物除去に要する時間を短縮する酸化物除去済部材の製造方法及び酸化物除去装置に関する。

電子部品を基板に実装するリフローはんだ工程において、はんだ付け後のフラックス残渣の洗浄の手間を省くために、ギ酸を用いて基板に存在する酸化物を還元するものがある。このリフローはんだ工程の例として、被接合部材をチャンバ内のキャリアプレートに載置し、チャンバ内の気体を排気し、キャリアガスでバブリングして生成されたギ酸ガスをチャンバ内に供給すると共にヒータをＯＮにしてキャリアプレートの温度ひいては被接合部材の温度を還元温度に上昇させて酸化膜を除去し、キャリアプレートの温度ひいては被接合部材の温度をはんだが溶融する接合温度まで上昇させてはんだ接合を行うものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特許第５６８７７５５号公報

上述のリフローはんだ工程では、被接合部材をチャンバ内に投入してからはんだ付け製品となってチャンバから取り出すまでに相当の時間を要し、生産性向上のために処理時間の短縮が求められていた。

本発明は上述の課題に鑑み、酸化物を除去する工程を短縮することができる酸化物除去済部材の製造方法及び酸化物除去装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る酸化物除去済部材の製造方法は、例えば図１及び図２を参照して示すと、酸化物を有する部材Ｔをチャンバ１０内に導入する部材導入工程（Ｓ１）と；チャンバ１０内に導入された部材Ｔを所定の温度に加熱する加熱工程（Ｓ３）と；部材Ｔが収容されているチャンバ１０の内部の流体を、実質的にすべて排出する流体排出工程（Ｓ４）と；流体排出工程（Ｓ４）の後、チャンバ１０内に、酸化物を還元する還元ガスＦＧを、１０００Ｐａ以上、還元ガスＦＧの飽和蒸気圧未満で、実質的に充填する還元ガス供給工程（Ｓ５）と；還元ガスＦＧの雰囲気下で所定の温度に加熱された部材Ｔの酸化物を還元する還元工程（Ｓ６）とを備える。

このように構成すると、部材の酸化物を還元する速度を上昇させることができ、還元工程の時間を短縮することができて、生産性を向上させることができる。

また、本発明の第２の態様に係る酸化物除去済部材の製造方法は、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第１の態様に係る酸化物除去済部材の製造方法において、還元ガスＦＧがギ酸ガスである。

このように構成すると、比較的低温での酸化物の除去が可能となる。

また、本発明の第３の態様に係る酸化物除去済部材の製造方法は、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る酸化物除去済部材の製造方法において、チャンバ１０内の最低温度となる部分の温度を上昇させて還元ガスＦＧの凝縮を抑制する還元ガス凝縮抑制工程を備える。

このように構成すると、還元ガスの凝縮を抑制しながらチャンバ内の還元ガス濃度を上昇させることができ、還元速度を上昇させることができる。

上記目的を達成するために、本発明の第４の態様に係る酸化物除去装置は、例えば図１に示すように、酸化物を有する部材Ｔを収容するチャンバ１０と；チャンバ１０内の流体を排出する排出部５０と；チャンバ１０内に収容された部材Ｔを加熱する加熱部２０と；酸化物を還元する還元ガスＦＧを生成する気化器３１であって還元ガスＦＧとなる前の還元用液体ＦＬを導入し加熱することで気化させて還元ガスＦＧを生成する気化器３１を有し、気化器３１で生成された還元ガスＦＧをチャンバ１０内に供給する還元ガス供給部３０と；部材Ｔが収容されているチャンバ１０の内部の流体を実質的にすべて排出した後、部材Ｔを加熱しながら、還元ガスＦＧを１０００Ｐａ以上還元ガスＦＧの飽和蒸気圧未満でチャンバ１０内に実質的に充填するように、排出部５０、加熱部２０、及び還元ガス供給部３０を制御する制御装置９０とを備える。

このように構成すると、部材の酸化物を還元する速度を上昇させることができ、還元に要する時間を短縮することができて、生産性を向上させることができる。

また、本発明の第５の態様に係る酸化物除去装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第４の態様に係る酸化物除去装置１において、チャンバ１０内の圧力を直接又は間接的に検知する圧力検知部１８を備え；制御装置９０は、圧力検知部１８で検知された値があらかじめ決められた値となるようにチャンバ１０内の圧力を制御する。

このように構成すると、チャンバ内の圧力を制御することで、チャンバ内での還元ガスの結露を抑制することが可能になる。

また、本発明の第６の態様に係る酸化物除去装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第５の態様に係る酸化物除去装置１において、制御装置９０は、気化器３１に導入する還元用液体ＦＬの量を調節することにより、チャンバ１０内の圧力を制御する。

このように構成すると、チャンバ内部の流体を実質的にすべて排出した後にチャンバに供給される還元ガスの量を適切に調節することにより、チャンバ内の圧力を制御することができる。

また、本発明の第７の態様に係る酸化物除去装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第４の態様乃至第６の態様のいずれか１つの態様に係る酸化物除去装置１において、チャンバ１０に取り付けられ、チャンバ１０の壁面に対して温度の低下を抑制又は温度を上昇させる壁面温度作用部１５を備える。

このように構成すると、還元ガスの凝縮を抑制しながらチャンバ内の還元ガス濃度を維持又は上昇させることができ、還元速度を上昇させることができる。

本発明によれば、部材の酸化物を還元する速度を上昇させることができ、還元に要する時間を短縮することができて、生産性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る半田付け装置の概略構成を示す模式的系統図である。 接合済部材の製造手順を示すフローチャートである。 接合済部材の製造工程における部材の温度及びチャンバ内の圧力の変化を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る半田付け装置１を説明する。図１は、半田付け装置１の概略構成を示す模式的系統図である。半田付け装置１は、半田付けに先立って、半田付けの対象となる部材Ｔが有する酸化物を除去することができるようになっており、酸化物除去装置としても機能する。部材Ｔは、表面に金属部分を有しており、半田付けは、部材Ｔの表面の金属部分に対して行われる。部材Ｔとして、基板や電子部品を適用することができる。フラックスを使用せずに部材Ｔの半田付けを行う際、部材Ｔの表面の金属部分の酸化物を除去するために、還元剤で酸化物を還元するとよく、本実施の形態では還元剤としてギ酸を用いることとしている。半田付け装置１は、部材Ｔの半田付けが行われる空間を形成するチャンバ１０と、部材Ｔを加熱する加熱部２０と、チャンバ１０内にギ酸ガスＦＧを供給するギ酸供給部３０と、チャンバ１０内に不活性ガスとしての窒素ガスＮを供給する窒素供給部４０と、チャンバ１０内の流体を排出する排気部５０と、制御装置９０とを備えている。

チャンバ１０は、前述のように、部材Ｔの半田付けが行われる空間を形成するものである。チャンバ１０は、部材Ｔを搬入出することができる搬入出口１１が形成されている。また、チャンバ１０は、搬入出口１１を塞ぐことができるように、開閉可能なシャッタ１２を有している。チャンバ１０は、シャッタ１２で搬入出口１１を塞ぐことにより、内部の空間を密閉することができるように構成されている。チャンバ１０は、内部の空間を所望の圧力（例えば概ね１０Ｐａ（絶対圧力））に減圧しても耐えうるような材料や形状が採用されている。チャンバ１０は、本実施の形態では直方体に形成されている。チャンバ１０は、外側の壁面を覆うように、チャンバヒータ１５が設けられている。チャンバヒータ１５は、チャンバ１０の壁面の温度を所望の温度に上昇させることができると共に所望の温度に維持することができるものであり、壁面温度作用部に相当する。また、チャンバ１０には、内部の圧力を検知する圧力検知部としての圧力センサ１８が設けられている。

加熱部２０は、部材Ｔに熱を与えて加熱することができるものである。加熱部２０は、部材Ｔが載置されるプレート２１と、プレート２１を加熱するランプ２２とを有している。プレート２１は、本実施の形態では板状に形成されており、チャンバ１０内に配置されている。プレート２１は、部材Ｔが載置される載置面２１ｔが、載置の安定性の観点から平坦に形成されている。典型的には、載置面２１ｔの裏面も平坦に形成されている。プレート２１は、載置面２１ｔの面積が部材Ｔよりも大きく形成されている。プレート２１は、チャンバ１０内において、典型的には載置面２１ｔが水平になるように設置されている。しかしながら、プレート２１は、載置された部材Ｔが載置可能な範囲で（載置された部材Ｔが滑り落ちない範囲で）、水平に対して傾いて（載置面２１ｔが広がる方向が水平方向成分及び鉛直方向成分を有して）いてもよい。ランプ２２は、プレート２１を介してプレート２１に載置された部材Ｔを加熱することができるように構成されている。ランプ２２は、本実施の形態では、プレート２１の下方のプレート２１に近接した位置のチャンバ１０内に配置されている。ランプ２２は、本実施の形態では、赤外線ランプの複数本が適宜の間隔をあけてプレート２１の裏面に沿って配列されて構成されている。プレート２１は、ランプ２２が発した熱を部材Ｔに伝達することができる材料で形成されており、典型的にはグラファイトで形成されているが、熱伝導率が高い金属で形成されていてもよい。ここで、プレート２１を介してランプ２２から部材Ｔに伝達される熱量は、部材Ｔの半田を溶融することができる温度に上昇させることができる熱量であり、プレート２１は、典型的には部材Ｔ上の半田の融点よりも上昇することができるように構成されている。ランプ２２から受熱したプレート２１の温度は、無段階で又は段階的に調節することができるように構成されており、上述の半田の融点のほか、ギ酸ガスＦＧによる部材Ｔの酸化物の還元に適した還元温度に調節することができるように構成されている。

ギ酸供給部３０で取り扱うギ酸は、保存の利便性の観点から液体（ギ酸液ＦＬ）の状態でギ酸液容器３５に保存され、還元力を発揮させる観点から気体（ギ酸ガスＦＧ）の状態でチャンバ１０内に供給されるようにしている。ギ酸は、還元剤として機能するカルボン酸の一種であり、ギ酸ガスＦＧは還元ガスに相当し、ギ酸液ＦＬは還元用液体に相当し、ギ酸供給部３０は還元ガス供給部に相当する。ギ酸供給部３０は、ギ酸液ＦＬからギ酸ガスＦＧを生成する気化器３１を有している。気化器３１は、本実施の形態では、ギ酸液ＦＬよりも熱容量が大きい金属のブロック３２にヒータ３３が埋め込まれると共にギ酸流体（ギ酸液ＦＬ、ギ酸ガスＦＧ、あるいはこれらの混合流体）が流れる流体流路３４が形成され、ヒータ３３であらかじめ加熱されたブロック３２にギ酸液ＦＬを流入させ、ギ酸液ＦＬが流体流路３４を流れる際にブロック３２から受熱して気化してギ酸ガスＦＧが生成されるように構成されている。気化器３１は、本実施の形態では、ギ酸ガスＦＧの出口３１ｄがチャンバ１０内に開口するようにブロック３２がチャンバ１０の外面に取り付けられているが、ブロック３２をチャンバ１０から離れた位置に設置して、ブロック３２に形成されたギ酸ガスＦＧの出口とチャンバ１０とをチューブで接続するように構成してもよい。いずれにしても、気化器３１は、生成したギ酸ガスＦＧをチャンバ１０内に供給することができるように配置されている。加熱式の気化器３１によってギ酸液ＦＬを気化させてチャンバ１０内に供給することで、キャリアガスを用いたバブリングによって生成されたギ酸入りガスに比べて、ギ酸以外の成分がほとんど含まれていない純度の高いギ酸ガスＦＧをチャンバ１０に供給することができるようになっている。

ギ酸液ＦＬが保存されているギ酸液容器３５は、ギ酸の影響で腐食することを回避又は抑制することができる材料で形成されているとよく、典型的にはガラスで形成されている。ギ酸液容器３５は、ギ酸液ＦＬが瓶に入った状態で市販されている場合にその瓶をそのまま利用することができる。ギ酸液容器３５は、ロードセルに載置して用いることで、内部のギ酸液ＦＬの残量管理を行うこととしてもよい。ギ酸液容器３５と気化器３１とは、供給チューブ３６で接続されている。供給チューブ３６は、ギ酸液容器３５内のギ酸液ＦＬを気化器３１に導く流路を構成する管である。供給チューブ３６の一端は、ギ酸液容器３５の内部に連通して開口するように設けられている。供給チューブ３６の他端は、気化器３１のギ酸液導入口３１ｅに接続されている。供給チューブ３６には、流路を遮断可能な供給仕切弁３７が配設されている。ギ酸液容器３５には、上述の供給チューブ３６のほか、加圧チューブ３８が接続されている。加圧チューブ３８は、ギ酸液容器３５の内部を加圧するための不活性ガス（本実施の形態では窒素ガスＮ）をギ酸液容器３５に導く流路を構成する管である。ここでギ酸液容器３５に導入される窒素ガスＮは、ギ酸液ＦＬをバブリングするものではなく、ギ酸液ＦＬに混ざることはない。加圧チューブ３８の一端は、ギ酸液容器３５の内部に連通して開口するように設けられている。加圧チューブ３８の他端は、窒素供給部４０に接続されている。窒素供給部４０とギ酸液容器３５との間の加圧チューブ３８には、流路を遮断可能な加圧仕切弁３９が配設されている。供給仕切弁３７及び加圧仕切弁３９を開け、加圧チューブ３８を介して窒素ガスＮをギ酸液容器３５の内部に供給してギ酸液容器３５の内部を加圧すると、ギ酸液容器３５内のギ酸液ＦＬを、供給チューブ３６を介して気化器３１に移送することができる。

窒素供給部４０は、主としてチャンバ１０内に窒素ガスＮを供給するが、上述のようにギ酸液容器３５にも窒素ガスＮを供給することができるように構成されている。窒素供給部４０は、窒素チューブ４１と、窒素弁４２と、窒素ブロワ４３とを有している。窒素チューブ４１は、窒素供給源（不図示）からチャンバ１０へ窒素ガスＮを導く流路を形成する管である。窒素チューブ４１は、一端が窒素供給源（不図示）に接続され、他端がチャンバ１０に接続されている。窒素弁４２及び窒素ブロワ４３は窒素チューブ４１に設けられており、本実施の形態では、窒素弁４２がチャンバ１０の側に、窒素ブロワ４３が窒素供給源（不図示）の側に、それぞれ配置されている。窒素弁４２は、窒素チューブ４１の流路を遮断可能な部材であり、開のときに窒素ガスＮの流れを許容し、閉のときに窒素ガスＮの流れを遮断するように構成されている。窒素ブロワ４３は、窒素ガスＮを圧送するように構成されている。窒素弁４２と窒素ブロワ４３との間の窒素チューブ４１には加圧チューブ３８の端部が接続されており、窒素ブロワ４３で圧送されて窒素チューブ４１を流れる窒素ガスＮを加圧チューブ３８に分配することができるように構成されている。

排気部５０は、チャンバ１０内の流体（主として気体）をチャンバ１０の外に排出するための構成であり、排出部に相当する。排気部５０は、排気管５１と、排気仕切弁５２と、真空ポンプ５５と、触媒ユニット５６とを有している。排気管５１は、チャンバ１０の流体を系外に導く流路を形成する管である。排気管５１は一端がチャンバ１０に接続され、他端が系外に解放されている。排気仕切弁５２と、真空ポンプ５５と、触媒ユニット５６とは、排気管５１に設けられており、チャンバ１０側から系外の側に向けてこの順で配置されている。排気仕切弁５２は、排気管５１の流路を遮断可能な部材であり、開のときに流体の流れを許容し、閉のときに流体の流れを遮断するように構成されている。真空ポンプ５５は、チャンバ１０内の流体を排出することでチャンバ１０の内部を負圧にすることができるように構成されている。触媒ユニット５６は、チャンバ１０から排出された流体（以下「排出流体Ｅ」という。）中のギ酸の濃度を、環境に影響を与えない濃度に低下させる機器である。触媒ユニット５６は、ギ酸を含むガスの他、酸素を導入し、ギ酸を二酸化炭素と水とに分解するように構成されている。触媒ユニット５６には、このようなギ酸の分解反応を促進させる触媒が充填されている。触媒ユニット５６は、排出流体Ｅ中のギ酸の濃度が、概ね５ｐｐｍ以下となるように構成されており、０．２ｐｐｍ未満となるように構成されていると好ましく、触媒の条件を最適化して０ｐｐｍとなるように構成されているとより好ましい。

制御装置９０は、半田付け装置１の動作を制御する機器である。制御装置９０は、チャンバ１０のシャッタ１２と有線又は無線で電気的に接続されており、シャッタ１２の開閉を制御することができるように構成されている。また、制御装置９０は、チャンバヒータ１５と有線又は無線で接続されており、チャンバヒータ１５の出力を制御することができるように構成されている。また、制御装置９０は、圧力センサ１８と有線又は無線で電気的に接続されており、圧力センサ１８で検知された結果を信号として受信することができるように構成されている。また、制御装置９０は、加熱部２０と有線又は無線で接続されており、制御信号を加熱部２０に送信してランプ２２からの発熱量（発熱無しを含む）を制御することができるように構成されている。また、制御装置９０は、気化器３１と有線又は無線で電気的に接続されており、気化器３１のヒータ３３の起動及び停止を制御することができるように構成されている。また、制御装置９０は、供給仕切弁３７、加圧仕切弁３９、窒素弁４２、排気仕切弁５２のそれぞれと有線又は無線で電気的に接続されており、各弁の開閉を制御することができるように構成されている。また、制御装置９０は、窒素ブロワ４３及び真空ポンプ５５のそれぞれと有線又は無線で電気的に接続されており、それぞれの起動及び停止を個別に制御することができるように構成されている。

引き続き図２及び図３を参照して、接合済部材の製造方法を説明する。接合済部材は、部材Ｔの半田付けが行われた後の部材である。以下の説明では、接合済部材を製造する過程で部材Ｔの酸化物が除去されるため、接合済部材は酸化物除去済部材の一形態といえると共に、接合済部材の製造方法は酸化物除去済部材の製造方法の一形態といえる。図２は、接合済部材の製造手順を示すフローチャートである。図３は、接合済部材の製造工程における部材Ｔの温度及びチャンバ１０内の圧力の変化を示すグラフである。以下に説明する接合済部材の製造方法は、典型的にはこれまで説明した半田付け装置１を用いて行われるが、半田付け装置１以外の装置で行ってもよい。以下の半田付け装置１を用いた接合済部材の製造方法の説明は、半田付け装置１の作用の説明を兼ねている。以下の説明において、半田付け装置１の構成に言及しているときは、適宜図１を参照することとする。

半田付け装置１の停止中は、シャッタ１２が閉まっており、窒素ブロワ４３及び真空ポンプ５５が停止しており、各弁（供給仕切弁３７、加圧仕切弁３９、窒素弁４２、排気仕切弁５２）が閉となっている。ギ酸液ＦＬ入りのギ酸液容器３５として市販のものを利用する場合は、半田付け装置１を作動させる前にギ酸液容器３５を接続しておく。半田付け装置１を作動させると制御装置９０によって窒素ブロワ４３及び真空ポンプ５５が起動し、半田付け装置１の作動中は常時窒素ブロワ４３及び真空ポンプ５５が作動していることとなる。また、本実施の形態では、半田付け装置１を作動させたタイミングで、制御装置９０が気化器３１のヒータ３３を起動することとしている。

次に制御装置９０は、チャンバ１０のシャッタ１２を開け、部材Ｔをチャンバ１０内に導入する（部材導入工程：Ｓ１）。シャッタ１２の開閉動作は、典型的には、装置の操作者がシャッタ１２を開けるボタン（不図示）を押すことにより、制御装置９０がシャッタ１２の開閉を制御することにより行われる。なお、シャッタ１２を開ける際に、排気仕切弁５２を開けてチャンバ１０内の気体の一部を排気部５０から排気するようにすると、シャッタ１２を開けてもチャンバ１０内の気体が搬入出口１１を介してチャンバ１０の外に流出することを防ぐことができる。排気部５０を介してチャンバ１０から排出される気体の流量は、チャンバ１０内の気体が搬入出口１１から流出しない程度にチャンバ１０内を負圧にすることができる流量で足りる。これにより、チャンバ１０内にギ酸ガスＦＧが残存していた場合も、ギ酸ガスＦＧがそのままチャンバ１０の外に流出することを防ぐことができる。部材Ｔをチャンバ１０内に導入したら、制御装置９０は、シャッタ１２を閉じて、チャンバ１０内を密閉する。

次に制御装置９０は、排気仕切弁５２と窒素弁４２とを交互に操作して、チャンバ１０内の流体を窒素ガスＮで置換する（Ｓ２、ｔ０〜ｔ１）。本実施の形態では、排気仕切弁５２を開け、チャンバ１０内の圧力が１００Ｐａ（絶対圧力）程度に減圧されたら排気仕切弁５２を閉じ、窒素弁４２を開けて窒素ガスＮをチャンバ１０内に導入したら窒素弁４２を閉じる。これを１回〜数回繰り返してチャンバ１０内を窒素ガスＮで置換する。次いで制御装置９０は、加熱部２０のランプ２２をＯＮにして、窒素ガスＮの雰囲気下で部材Ｔを所定の温度に加熱する（加熱工程：Ｓ３、ｔ１〜ｔ２）。所定の温度は、本実施の形態では部材Ｔの酸化物をギ酸ガスＦＧで還元するのに適した温度であり、例えば１８０℃〜２２０℃（典型的には２００℃程度）である。

部材Ｔを所定の温度に加熱したら、制御装置９０は、排気仕切弁５２を開にして、チャンバ１０内の圧力が５０Ｐａ（絶対圧力）程度に減圧されるようにすることで、チャンバ１０内の流体を実質的にすべて排出する（流体排出工程：Ｓ４、ｔ３）。ここで、チャンバ１０内の流体を実質的にすべて排出するとは、後にギ酸ガスＦＧをチャンバ１０内に導入した際にチャンバ１０内のギ酸ガスＦＧが所望の濃度になるようにギ酸ガスＦＧ以外の物質を排出することを意図しており、典型的には、チャンバ１０内に存在していた流体（気体＋液体）の９５％以上、好ましくは９９％以上を排出することである。チャンバ１０内の流体が実質的にすべて排出されたら、制御装置９０は、排気仕切弁５２を閉じる。

次に、制御装置９０は、供給仕切弁３７及び加圧仕切弁３９を開け、チャンバ１０内の圧力が所定の圧力になるように、チャンバ１０内にギ酸ガスＦＧを実質的に充填する（還元ガス供給工程：Ｓ５、Ｔ４）。ここで、チャンバ１０内にギ酸ガスＦＧを充填するとは、典型的には、チャンバ１０内に他の物質（ギ酸ガスＦＧ以外の物質）が混在していないことである。また、チャンバ１０内にギ酸ガスＦＧを実質的に充填するとは、所望の速度で部材Ｔの酸化物を還元できるギ酸ガスＦＧの濃度にチャンバ１０内をすることを意図しており、典型的には、チャンバ１０内のギ酸ガスＦＧの濃度が９５％以上、好ましくは９９％以上の状態である。本実施の形態では、供給仕切弁３７及び加圧仕切弁３９が開になると、加圧チューブ３８を介して窒素ガスＮがギ酸液容器３５内に供給されてギ酸液容器３５内のギ酸液ＦＬが加圧される。加圧されたギ酸液容器３５内のギ酸液ＦＬは、供給チューブ３６を介してギ酸液導入口３１ｅから気化器３１に流入する。このとき、ギ酸液容器３５内に供給される窒素ガスＮは、ギ酸液ＦＬを圧送するために用いられるだけで、ギ酸液ＦＬに混合されないので、気化器３１に流入するギ酸液ＦＬは窒素ガスＮが混入されていない純度の高いギ酸液ＦＬになっている。また、気化器３１は、あらかじめ起動していたヒータ３３の熱によりブロック３２が加熱されているため、ギ酸液導入口３１ｅから流入して流体流路３４を流れるギ酸液ＦＬがブロック３２から受熱して気化し、ギ酸ガスＦＧとなってギ酸ガス出口３１ｄからチャンバ１０内に流入する。このように、本実施の形態では、チャンバ１０内の流体を実質的にすべて排出した後に、純度の高いギ酸ガスＦＧがチャンバ１０内に供給されるので、チャンバ１０内にギ酸ガスＦＧが実質的に充填されることとなる。

チャンバ１０内にギ酸ガスＦＧを実質的に充填する工程（Ｓ５）において、チャンバ１０内の圧力が所定の圧力になるようにするために、制御装置９０は、圧力センサ１８が検知する圧力が所定の圧力になるように供給仕切弁３７の開度及び／又は開閉のタイミングを調節する。このように、本実施の形態では、供給仕切弁３７の制御によって気化器３１に導入するギ酸液ＦＬの量を調節することで、チャンバ１０内の圧力を制御することとしている。また、ここで制御の対象としている所定の圧力は、圧力センサ１８の値があらかじめ決められた値となる圧力であり、チャンバ１０内におけるギ酸ガスＦＧの凝縮を回避する観点からギ酸ガスＦＧの飽和蒸気圧未満であり、後に続く部材Ｔの酸化物を還元する際の還元速度をできるだけ上昇させる観点から１０００Ｐａ（絶対圧力）以上のできるだけ高い圧力（好ましくは２０００Ｐａ（絶対圧力）以上又は３０００Ｐａ（絶対圧力）以上）とするとよく、６０００Ｐａ（絶対圧力）以下とするとチャンバ１０内に３０℃程度に低下する部分が生じてもギ酸ガスＦＧの凝縮（液化）を防ぐことができるために好ましく、本実施の形態では、５０００Ｐａ（絶対圧力）としている。

チャンバ１０内が所定の圧力となるようにギ酸ガスＦＧがチャンバ１０内に実質的に充填されると、所定の温度に加熱された部材Ｔでは、酸化物の還元が行われる（還元工程：Ｓ６、ｔ４〜ｔ５）。本実施の形態では、チャンバ１０に存在する物質が実質的にギ酸ガスＦＧだけとなっているので、従来のようなギ酸ガスがキャリアガスと共にチャンバ内に供給される場合と比較して、還元速度を飛躍的に向上させることができ、部材Ｔの酸化物を還元するのに要する時間を大幅に短縮することができて、接合済部材の生産性を向上させることができる。本実施の形態では、従来の場合と比較して、概ね１／１０の時間で還元工程（Ｓ６）を完了させることができる。還元工程（Ｓ６）が完了すると、部材Ｔに存在していた酸化物は還元されて除去されているため、この段階での部材Ｔは酸化物除去済部材に相当することとなる。

酸化物の還元が終了したら、制御装置９０は、チャンバ１０内のギ酸ガスＦＧを窒素ガスＮで置換する（Ｓ７、ｔ６〜ｔ７）。この工程は、排気仕切弁５２を開にして例えばチャンバ１０内が５０Ｐａ（絶対圧力）程度に減圧されるようにすることでチャンバ１０内からギ酸ガスＦＧを排出した後、排気仕切弁５２を閉にすると共に窒素弁４２を開にすることでチャンバ１０内に窒素ガスＮを供給して、行うことができる。このとき、チャンバ１０内が概ね２００Ｐａ（絶対圧力）となるようにすると、伝熱性の悪化を抑制しつつ後の真空破壊時にボイド圧縮効果を適切に得ることができるため、好ましい。なお、チャンバ１０から排出されたギ酸ガスＦＧを含む排出流体Ｅは、排気管５１を介して触媒ユニット５６に導かれ、排出流体Ｅ中のギ酸の濃度を環境に影響を与えない濃度まで低下させる処理が行われた後、触媒ユニット５６から排出される。

チャンバ１０内ギ酸ガスＦＧを上述の圧力で窒素ガスＮに置換したら、制御装置９０は、ランプ２２の出力を上げて、部材Ｔを半田の溶融温度に加熱する（Ｓ８、ｔ８）。これにより、部材Ｔの半田が溶融して半田付けが行われる。半田付けが完了したら、制御装置９０は、シャッタ１２を開ける等により、チャンバ１０内の真空を破壊する（Ｓ９、ｔ９〜ｔ１０）。チャンバ１０内の真空を破壊すると、チャンバ１０内の圧力が急激に上昇するため、溶融していた半田内に存在し得る気泡等のボイドが気圧に圧縮されて押し出される。その結果、半田は後に冷却されても空洞のない導電性の良好な半田となる。チャンバ１０内の真空を破壊したら、制御装置９０は、ランプ２２をＯＦＦにして部材Ｔを含むチャンバ１０内の冷却を開始し（Ｓ１０、ｔ１１）、溶融していた半田が固化する温度以下に低下したら、部材Ｔの半田付けが行われたことで完成した接合済部材をチャンバ１０から取り出す（Ｓ１１）。これで、接合済部材の製造が完了する。なお、図２に示すフローにおいて、チャンバ１０内に導入したギ酸ガスＦＧが凝縮するのを防ぐために、必要なタイミングでチャンバヒータ１５を作動させることで、チャンバ１０内の温度が低下しがちな部分の温度を上昇させてギ酸ガスＦＧの凝縮温度を超える温度に維持する還元ガス凝縮抑制工程を行ってもよい。還元ガス凝縮抑制工程は、チャンバ１０内のギ酸ガスＦＧの凝縮が予想される場合に行えばよいが、好ましくはギ酸ガスＦＧがチャンバ１０内に存在する期間（工程Ｓ５〜Ｓ６）に行い、予防的に工程Ｓ５〜Ｓ６の前及び／又は後に延ばしてもよい。

以上で説明したように、本実施の形態に係るギ酸供給装置１及び接合済部材の製造方法によれば、部材Ｔの酸化物の還元時にチャンバ１０内がギ酸ガスＦＧで比較的高濃度に充填されるので、部材Ｔの酸化物の還元速度を従来よりも上昇させることができ、当該還元に要する時間を短縮することができて、接合済部材の生産性を向上させることができる。また、チャンバヒータ１５を備えているので、部材Ｔの酸化物の還元速度をより上昇させるために、チャンバ１０内に充填するギ酸ガスＦＧの圧力を高めにした場合であっても、チャンバ１０の温度低下を抑制することができ、ギ酸ガスＦＧの凝縮を抑制することができる。また、チャンバ１０内に充填するギ酸ガスＦＧの圧力を６０００Ｐａ（絶対圧力）以下とした場合は、チャンバ１０内に３０℃程度に低下する部分が生じてもギ酸ガスＦＧの凝縮を防ぐことができる。

以上の説明では、壁面温度作用部がチャンバヒータ１５であるとしたが、保温材をチャンバ１０の外壁に貼付して壁面温度の低下を抑制してもよい。この場合、還元ガス凝縮抑制工程は、半田付け部材の製造過程全体を通して行われていることとなる。なお、ギ酸ガスＦＧの凝縮が生じない条件下では、壁面温度作用部（及び壁面温度作用部が行う還元ガス凝縮抑制工程）を設けなくてもよい。

以上の説明では、圧力検知部が、チャンバ１０内の圧力を直接検知する圧力センサ１８であるとしたが、例えば気化器３１に供給するギ酸液ＦＬの量を計測してこの計測値からギ酸ガスＦＧとなってチャンバ１０に導入された際の圧力を算出することで間接的に検知する構成としてもよく、その他の間接的に検知する構成を採用してもよい。

以上の説明では、還元ガスとしてギ酸ガスＦＧを用いることとしたが、ギ酸ガスＦＧ以外のカルボン酸ガスや水素等を用いることとしてもよい。しかしながら、入手容易性や半田付け処理の利便性の観点から還元ガスとしてギ酸ガスＦＧを用いるのが好ましい。

以上の説明では、本発明の実施の形態に係る半田付け装置及び接合済部材の製造方法を、一例として主に図１乃至図３を用いて説明したが、各部の構成、構造、数、配置、形状、材質などに関しては、上記具体例に限定されず、当業者が適宜選択的に採用したものも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に包含される。

１ 半田付け装置
１０ チャンバ
１５ チャンバヒータ
１８ 圧力センサ
２０ 加熱部
３０ ギ酸供給部
３１ 気化器
５０ 排気部
９０ 制御装置
ＦＧ ギ酸ガス
ＦＬ ギ酸液
Ｔ 部材

Claims (6)

1. 酸化物を有する部材をチャンバ内に導入する部材導入工程と；
   前記チャンバ内に導入された前記部材を所定の温度に加熱する加熱工程と；
   前記部材が収容されている前記チャンバの内部の流体を、実質的にすべて排出する流体排出工程と；
   前記流体排出工程の後、前記チャンバ内に、前記酸化物を還元する還元ガスを、１０００Ｐａ以上、６０００Ｐａ以下で、実質的に充填する還元ガス供給工程と；
   前記還元ガスが実質的に充填された雰囲気下で前記所定の温度に加熱された前記部材の前記酸化物を還元する還元工程とを備え；
   前記還元ガスは、キャリアガスが含まれていない、ギ酸液を気化させたギ酸ガスであり；
   前記チャンバ内に前記還元ガスを実質的に充填した状態は、前記チャンバ内の前記還元ガスの濃度が９５％以上の状態である；
   酸化物除去済部材の製造方法。
2. 前記チャンバ内の最低温度となる部分の温度を上昇させて前記還元ガスの凝縮を抑制する還元ガス凝縮抑制工程を備える；
   請求項１に記載の酸化物除去済部材の製造方法。
3. 酸化物を有する部材を収容するチャンバと；
   前記チャンバ内の流体を排出する排出部と；
   前記チャンバ内に収容された前記部材を加熱する加熱部と；
   前記酸化物を還元する還元ガスを生成する気化器であって前記還元ガスとなる前の還元用液体を導入し加熱することで気化させてキャリアガスが含まれていない前記還元ガスを生成する気化器を有し、前記気化器で生成された前記還元ガスを前記チャンバ内に供給する還元ガス供給部と；
   前記部材が収容されている前記チャンバの内部の流体を実質的にすべて排出した後、前記部材を加熱しながら、前記還元ガスを１０００Ｐａ以上６０００Ｐａ以下で前記チャンバ内に実質的に充填するように、前記排出部、前記加熱部、及び前記還元ガス供給部を制御する制御装置とを備え；
   前記還元ガスがギ酸ガスであり、前記還元用液体がギ酸液であり；
   前記還元ガスを前記チャンバ内に実質的に充填した状態は、前記チャンバ内の前記還元ガスの濃度が９５％以上の状態である；
   酸化物除去装置。
4. 前記チャンバ内の圧力を直接又は間接的に検知する圧力検知部を備え；
   前記制御装置は、前記圧力検知部で検知された値があらかじめ決められた値となるように前記チャンバ内の圧力を制御する；
   請求項３に記載の酸化物除去装置。
5. 前記制御装置は、前記気化器に導入する前記還元用液体の量を調節することにより、前記チャンバ内の圧力を制御する；
   請求項４に記載の酸化物除去装置。
6. 前記チャンバに取り付けられ、前記チャンバの壁面に対して温度の低下を抑制又は温度を上昇させる壁面温度作用部を備える；
   請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の酸化物除去装置。
   

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