JPH01273668A - 通電加熱部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野ン 本発明は、導電性物質に通電し、ジュール熱を発生させ
、リード線等の被加工物を加工する通電加熱部材に関す
る。

（従来の技術） 近年、ファクトリ−オートメーションの進歩は著しい。

その−例として集積回路（ＩＣ）を基板にはんだ付けを
する装置がある。この装置ではＦｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、
Ｃｕ、ＡＩ　、ステアＶスなどの導電性物質からなる母
材を加工した加熱部材に通電し、ジュール熱を発生させ
、前記加熱部材で一度に複数のリード線を基板に押付け
ることによシ、はんだ付けを行っている。通常、ＩＣは
三方又は四方にリード線が出ているので、加熱部材は二
個又は四個を平行あるいは四方取囲むように設置され、
電気的に直列に接続されている。並タリでもよいが、こ
の場合には、装置全体で心安な電流の養血が多くなる。

こうした、導電性物質からなる加熱部材を直接ＩＣのリ
ード線に接触させてはんだ付けを行うと基板の配線が直
列に接続された加熱部材同志を結ぶ箇所では、加熱部材
から基板の配線への電流の分流が起こシ、基板の配線が
切れるという不具合があった。そこで、本発明者は４１
！性物質からなる母材の表面に絶縁性領域を形成するこ
とにより、加熱部材から基板の配線への電流の分流を防
ぐことを以前に提案した。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような加熱部材では、この絶縁性の領域の
材質および表面の伏態によってははんだが加熱部材に付
着しやすいという欠点があった。

本発明では、加熱部材の少なくともＩＣのリード線に接
する部分に絶縁性の領域を形成し更にこの絶縁性の領域
の表面にはんだとのぬれ性が悪くはんだが付着しにくい
材質からなる被膜で被覆したことによシ加熱部材にはん
だが付着するのを防ぎ良好な加工を施すことを目的とし
た。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の通電加熱部材は、導電性材料からなる母材の表
面で、少なくともリード線に接する部分に、比抵抗が前
記母材の１００倍以上を有する領域を形成し、更にこの
ｓｉ性の領域の表面に鉛または錫の少なくとも一方を主
成分とする金属の熔融物との接触角が１０（ｆ以上の材
質からなる被膜で被覆したことを特徴とする。

前記はんだの付着しにくい被膜の材料としてはよシ具体
的には、Ｔ　ｉ、Ｗ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ。

Ｃ，０，Ｎの中から選ばれる少なくとも一種以上の元素
を成分とするものが使われる。その理由は以下に述べる
通電である。まず前記被膜は約１５０℃から３００℃程
度までのヒートサイクルにおいて母材から剥離しない材
料で構成されていなければならない。又、オートメ−７
ヨン化されたはんだ付は装置では、加熱部材は数秒程度
の周期で昇温、降温か行われるので、前記被膜の材料は
熱伝導率の高いものでなげればならない。従って前記被
膜の膜厚１μｍを越える場合には熱伝導率は１ｗｍ−’
に−１以上でなげればならない。前述した元素を含む材
料はすべて熱伝導率の高い材料である。

又、加熱材料は接地電位に対し１〜ＩＯＶ程度の電位差
を有するので、前記被膜は、この電圧に対し絶縁破壊が
起こらない程度の膜厚を必要とする。従って前記被膜の
膜厚は５００λ以上好ましくは１００ＯＡ以上は必要で
あシ、耐摩耗性も考慮すると２μｍ程度は必要である。

熱伝導率を考慮すると５μｍ以上にすることは好ましく
はない。この被膜を被覆する方法としては、スパッタリ
ング、イオングレーティング、真空蒸着、グラスｖＣＶ
Ｄ、ＥＣＲ；ｙ”ラズマｃＶＤ、　熱ＣＶＤ。

光ＣｖＤなどがある。この中でも、膜の密層性がよいこ
と、比較的低温で処理でき膜の特性が損われないこと、
膜の電気的特性が制御しやすいことを考慮するとプラズ
マＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法が特に適当である
。

（作用） 刃口熱部材の少なくともＩＣのリード線に接する部分に
絶縁性の領域を形成し、更に、この絶縁性領域の表面に
はんだとのぬれ性の悪い被膜を被覆することによシ加熱
部材にはんだが付着するという不具合がなくなった。

（実施例） 本発明の加熱部材は導電性物質を第１図に示すように加
工し、表面に絶縁性領域を形成しさらにこの絶縁性領域
の表面圧はんだとのぬれ性の悪い第２の被膜で被覆して
なる。

オートメーション化されたはんだ付は装置においてはこ
の加熱部材を第２図に示すように四方を取囲むように設
置し、これらを電気的に直列に５０Ｈｚの交流電源へ接
続して使用される。

加工工程は以下に示す過多である。基板上にＩＣが乗せ
られ、自動搬送されてきた後、加熱部材が降りてきてＩ
Ｃのリード線を°約２Ｋｇ重／　ｃｍ　２の圧力で押付
けるのと同時に、加熱部材に約５０ＯＡの電流を供給し
、３００″Ｃ程度まで加熱する。

はんだが溶けてリード線と基板の回路が接続された後、
通電を止め、はんだが固まったところで、加熱部材が上
昇し、この−工程が終了する。

以下に、４電性物質からなる母材の表面に前述の絶縁性
の領域を形成しはんだの付着しにくい被膜を被覆するこ
とにより、本発明の加熱部材を製造した実施例について
記載する。

一実施例１− 本実施例では第３図に示すようなイオン注入装置により
母材表面に比抵抗の高い部分を形成した。まず、原料の
固体１４をオープン１５申に入れ、反工己ガスを導入し
た。次にフィラメント１７に電流を流すことによシ加熱
し、原料の固体〒の元素を反応ガスによってたたき出し
イオン化させた。たたき出されたイオンはフォーカス１
８によって収束され、更に力Ｕ連語１９によシ加速され
た。

続いてマグネット２０により、たたき出されたイオンの
うち所望のイオンのみがスリット２１より引き出される
ように磁場をかけ、更にＹ−スキャナ２２．Ｘ−スキャ
ナ２３によシミ場をかけた。

こうして磁場とｔ場によシ高エネルギとなったイオンを
導電性母材１３に照射することによシ、イオンを導電性
母材１３に注入した。

このようなイオン注入法により注入されるイオンとして
は、窒素、炭素、酸素、リン、ホウ素。

インジウム、イツトリウム、硅素、ケルマニウムなどが
あげられる。

一実施例２− 本実施例では、プラズマＣＶＤ法によシ第１表に示した
成分の被膜を絶縁性領域の表面に被覆した。第４図は平
行平板型の容量結合型プラズマ（、ＶＤ装置の略図であ
る。真空チャンバー２６内には、平板法接地電極２７と
高周波電極２８が対向して設置されている。又、真空チ
ャンバー２６にはガス導入口３２が設げられ℃いる。接
地電極２７にはヒーター２９が取シ付けられ高周数電力
２８にはマツチングボックス３０を介して高周波電極３
１に接続されている。

この装置によりまず導電性加熱部材の絶縁性領域の表面
にはんだの付着しにくい被膜を被覆した。加熱部材１３
を、接地電極２７上に置き、図示しない真空ボンダによ
ってチャンバー２６内を１０　　’Ｔｏｒｒ　　程度に
排気した。次に接地電極２７に取を寸けたヒーター２９
により、加熱部材１３を１５０　’Ｏから４５０°Ｃ程
度に加熱しガス導入口３２よりＴｉＣｌ４．Ｎ！、ＣＨ
，等の原料ガスをチャンバー２６内に供給して、チャン
バー２６内の真空度を０．０５〜１．０Ｔｏｒｒに保つ
ように排気した。高周波電極２８に電力を投入すると、
電極間にてグロー放電が起こシ、原料ガスがグラズマ化
し薄膜が加熱部材１３に被覆された被膜の成分、原料ガ
スとその流量、チャンバー２６内の反応圧力、高周波電
極２８に電力０される電力、成膜時間、膜厚は第１表に
示す通りである。例えば、ＴｉＮ成分の被膜を被覆する
場合には、原料ガスとしてＴｉＣ１４２０ＳＣＣＭ、Ｎ
ｌ　３００ＳＣＣＭ、　Ｈ。

２００ＳＣＣＭをガス尋人口３２よシ導入し、チャフ　
バー　２５内の反応圧力を１．０Ｔｏｒｒに保持し、高
周波電極２８に５００Ｗの電圧を電力日して成膜を行っ
た。この場合、成膜時間３０分で１．０　μｍの膜厚の
被膜が形成された。以下、他成分の被膜でも同様に成膜
された被膜の成分、原料ガスとその流量、チギンバー内
の反応圧力、尚周波電極２８に印加される電力、成膜時
間、膜厚は第１表に示す通りである。

以下余白 プラズマＣＶＤ法によれば、加熱部材を１５０°０乃至
４５０°Ｃの比較的低温で処理できるため、加熱部材の
特性を損うことなく密着強度の強い良好な被膜が得られ
る。

一実施例３− 本実施例では、スパッタリング法によシ第２表に示した
成分の被膜を成膜した。使用されるスパッタ装置は第５
図に示す通りである。真空チャンバー２６内には平板犬
接地電極２７と高周波電極２８とが対向して設置されて
おシ、平扱伏接地電極２７にはヒーター２９が取付けら
れている。

高周波電極２８はマツチングボックス３０を介して高周
波電極１１に接続されている。真空チャ／パー２６の側
壁にはガス導入口３２が設けられている。このようにス
パッタリング法置は前述のグブズマＣＶＤ装置と類似し
ているが、高周波電極２８に原料の固体をターゲット２
４として設けている点のみが異なっている。

この装置によυ絶縁性の領域の表面にはんだの付着しに
くい被膜を成膜した。第２表には成膜された被膜の成分
、原料及び成膜条件等が記載されている。例えば、Ｔｉ
Ｎ成分からなる被膜を成膜するには、ターゲット２４と
して金ｊｉＢ’ｌ’ｉを設置し、ガス導入口３２よ１）
Ａｒガ、１．１１０５ＣＣ。

Ｎ、ガス５０ＳＣＣＭを尋人しチャンバー２６内圧力を
Ｉ　Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒに保ち高周波電極２８にｓｏ
ｏｗの電圧をかげて成膜を行った。この場合、成膜時間
６０分で３．０μｍの膜厚のＴｉＮの被膜が成膜された
。以下、他の成分の被膜についても同様にターゲットの
固体、原料ガスとその渡世。

チャンバー２６内の反応圧力、高周波を極２８に印加さ
れた電力、成膜時間及び被膜の膜厚を第２表中に記載し
た。

以下余白 スパッタリング法は原料として固体が使用できるため扱
いやすく、また、加熱部材の形伏によシ装置の形伏を変
える必要がなく汎用的な方法といえる。

一実施例４− 本実施例では、ＥＣ几グラズマＣＶＤ法により絶縁性の
領域の表面にはんだの付着しにくい被膜を成膜した。こ
の方法に使われる装置は、第６図に示す通シである。成
膜室３５の側壁にはガス導入口３２が設けられている。

また、成膜室３５上刃にはプラズマ形成室３６が配設６
れ、この成膜室３６とは、仕切シ板３７に設けられたグ
ラズマ導入口３８によって連通し℃いる。プラズマ形成
室３６の土壁には石英板３９が配設され、石英板３９の
上方にはマイクロ彼４波管４０が配設されている。また
、プラズマ形成室３６土壁にはガス導入口４１が設げら
れ、プラズマ形成室３６の周囲には、を磁石４２が設け
られている。

この装置によシ加熱部材に被膜を被覆するには、加熱部
材１３を成膜室３５内底部に設置し以下の通り成膜をお
こなった。成膜室３５内を真空ボンダによシ排気し、１
×１０　乃至１×１０−３の真空度に保持した。導入管
３２よシ成膜室３５に原料ガス、４入管４１よりプラズ
マ形成室、反応ガス（Ｎ２．０２　、ＣＨ４等）または
、それ自身は反応せずにエネルギを他に供給するガＸ、
（ＡｒＨｅ　、　Ｈｚ　）をそれぞれ導入した。マイク
ロ波導波管０より２．４５　Ｈｚのマイクロ波をプラズ
マ形成室３６に導入すると、このマイクロ波により、電
場Ｅが生じる。また、電磁石４２に電流を流してプラズ
マ形成室３６内に８７５ガウスの磁場を形成する。プラ
ズマ形成室１６内の電子が共鳴し励起される。この電子
の共鳴によシ導入管４１から導入されると、Ｎ２、また
はＡｒガスにそのエネルギが供給され、これらのガスの
プラズマを形成する。このプラズマは磁場の完敗に伴い
、プラズマ導出管３８よシ、成膜室３５に引き出される
。

成膜室３５申に導入管３２より導入された原料ガスの成
分が成膜室３５内の平板状の加熱部材１３０表面に成膜
された。

各被膜について原料ガス、成膜条件等を第３表に記載し
た。例えば、Ｔ１ＣＮ成分の成膜をする場合には、原料
としてＴ　ｉ　Ｃｌ　４　１０　Ｓ　ＣＣＭをガス導入
口３２より導入し、反応ガスとして、ＣＨ４２０ＳＣＣ
Ｍ、　Ｎｌ　５０　Ｓ　ＣＣＭ、Ｈ２２００ＳＣＣＭを
ガス導入口３２よシ導入した。成膜室３５内の圧力は３
Ｘ１０　　Ｔｏｒｒに保ちマイクロ波電力を１００ＯＷ
とした。この場合、成膜時間６０分で膜厚３．０μｍの
被膜を得た。以下、他の成分の被膜についても同様に第
３表中に、原料ガスとその流量、成膜室３５内の反応圧
力、マイクロ波電力、成膜時間、膜厚を記載した。

以下余白 このようにＥＣＲｚ’９ズマＣＶＤ法によれば加熱部材
を加熱することなく処理でき、成分が均一で部材に密着
した被膜が成膜できる。

以上の実施例２乃至４に示した成膜を行５前にＡｒイオ
ンボンバード処理を行うと、被膜と絶縁性領域の密着度
を高くすることができる。この処理を行うにはプラズマ
ＣｖＤ法、ＥＣＲグラズマＣＶＤ法の場合は、被膜とな
る原料ガスを供給せずにＡｒを流してプラズマを形成す
ればよく、スパッタリング法の場合には、ターゲットで
はなく母材に電力を印加すればよい。

このように、４％性動物質らなる母材の表面に絶縁性の
領域を形成することにより加熱部材から基板の回路への
電流の分流がなくなシ、良好な力ロエを施すことができ
る。また、この絶縁性額域の表面に被膜を被覆すること
によりはんだが付着しにくく、かつ耐摩耗性、耐酸化性
にすぐれ、数万回の使用にも耐えることができる加熱部
材を提供することができる。

〔効果〕

桁明り 以上詳述したように本発明の鉛また錫の少なくとも一方
の金属熔融物との接触角が１０度以上の被膜で被覆した
通電加熱部材によれば、加熱部材にはんだが付着しにく
く良工な加工が施される。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図はすべて本発明の実施例に関するもの
であり、第１図は１個の加熱部材の射視図、第２図は４
個の加熱部材を直列につないだ様子を示した模式図、第
３図はイオン注入装置の概略図、第４図はプラズマＣＶ
Ｄ法に用いられる装置の概略図、第５図はスパッタリン
グ法に用いられる装置の概略図、第６図はＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法に用いられる装置の概略図である。 １３・・・加熱部材 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　　　　山　　下　　　　　−第２図 第３図 第４図 第５図 マイク１ミ皮 む 菊Ｅ気 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電性物質からなる母材に通電することで加熱せしめ被
   加工物に加工を施す部材において、少なくとも母材の被
   加工物と接する部分は比抵抗が母材の１００倍以上を有
   する領域を形成した後、更にこの絶縁性の領域の表面を
   鉛または錫の少なくとも一方を主成分とする金属の熔融
   物との接触角が１０度以上である被膜で被覆されたこと
   を特徴とする通電加熱部材。