JPH01273669A - 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） 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ａ＋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、λ１．ステンレ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刀取曲むように設置され、電
気的に直列に接続され℃いる。並列でもよいが、この場
合には、装置全体で必要な電流の容量が多くなる。

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
列に接続された力ｑ熱部材同志を結ぶ箇所で）言、加熱
部材から基板の配線への電流の分流が起こり、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
導電性物質からなる母材の表面に絶縁性被膜を被覆する
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、この絶縁性の被膜の
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第１の被膜を被覆し、更にこの第１
の被膜の表面にはんだとのぬれ性が悪くはんだが付層し
罠くい材質からなる第２の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、比抵抗か１
０　Ωα以上の第１の被膜を被覆し、更にこの第１の被
膜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度以上の材質からなる第
２の被膜で被覆したことを特徴とする。この場合接触角
とは、その材質の固体に金属熔融物が接触している時の
接触線においてなす角度をいう。従って接触角が大きい
材質のものほど金属熔融物とのぬれ性が悪く、金属熔融
物が付着しにくいことを示す。

前記第２の被膜の材料としてはより具体的には、Ｔｉ　
、Ｗ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃ，Ｏ，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りである。まず前記第２の
被膜は約１５０　’Ｏから３００°Ｃ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、加熱部材は数秒信置の周期で昇温、
降温か行われるので、前記被膜の材料は熱伝導率の高い
ものでなければならない。従って前記被膜の膜４１μｍ
を越える場合には熱伝導率は１ｗｍ−’に−１以上でな
ければならない。前述した元素を含む材料はすべ℃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〜ｌＯｖ程度の電位差
を有するので、前記第２の被膜は、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
第２の被膜の膜厚は５００Ａ以上好ましくは１００ＯＡ
以上は必要であり、耐摩耗性も考慮すると２μｍ程匿信
心要である。

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。これらの第１．第２の被膜を母材の表面に被覆
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、グラズマＣＶＤ。

ＥＣＲ７’　ラズ−ｒｃＶＤ、　熱ＣＶＤ、　光ＣＶＤ
などがある。この中でも、膜の密着性がよいこと、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（至）しやすいことを考慮するとプラズマＣ
ｖＤ法、ＥＣＲグラズマＣＶＤ法が籍に適当である。

（作用） 加熱部材の少なくともＩＣのリード線に接する部分に絶
縁性の第１の被膜を被覆し、更に、この絶縁性被膜の表
面にはんだとのぬれ性の患い第２の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） 本実施例の加熱部材は導電性物質を第１図に示すように
加工し、表面に絶縁性の第１の被膜さらにこの絶縁性の
第１の被膜の表面に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１万を取囲むように設
置し、これらを電気的に直列に５０Ｈｚの変流電源へ接
続して使用される。

加工工程は以下に示す通電である。基板上にＩＣが乗せ
られ、自動搬送され℃きた後、加熱部材が降シ℃さてＩ
Ｃのリード線を約２　Ｋｇ重／口２の圧力で押付けるの
と同時に、加熱部材に約５０ＯＡのｔ流を供給し、３０
０″Ｃ糧度まで加熱する。

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、導電性物質からなる母材の表面に前述の第１の
被膜および第２の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。

実施例１゜ 本実施例では、プラズマＣＶＤ法によシ第１表に示した
成分の第１の絶縁性被膜および第２表に示した成分の第
２の被膜を母材の表面に被覆した。第３図は平行平板型
の容量結合型プラズマＣＶＤ装置の略図である。真空チ
ャンバー６内には、平板状接地電極７と高周波電極８が
対向して設置されている。又、Ｘ全チャンバー６にはガ
ス導入口１２が設けられている。接地電極７にはヒータ
ー９が取付けられ高周波電力８にはマツチングボックス
１０を介して高周波［極１１に接続されている。

この装置によシまず導電性加熱部材に第１の絶縁性被膜
を被覆した。４電性加熱部材１；うを、接地電極７上に
置き、図示しないＸ窒ボングによってチャンバー６内を
１０　　Ｔｏｒｒ程度に排気した。次に接地電極７に取
付けたヒーター９により、加熱部材１３を１５０℃から
４５０°Ｃ程度に加熱しガス導入口１２よすＳｉＨ４，
Ｎ２．ＣＨ４等の原料ガスをチャンバー６内に供給して
、チャンバー６内の真空度を０．０５〜１．ＱＴｏｒｒ
に保つように排気した。高周波電極８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
マ化し絶縁性薄膜が加熱部材１３に被覆された被膜の成
分、原料ガス及び成膜条件は第１表に示す通りである。

例えば５ｉＣＮ組成の被膜を成膜する場合には、原料ガ
スとして５ｉＨａ　１００　Ｓ　ＣＣＭ。

Ｎ、５００ＳＣＣＭ、ＣＨ，４００ＳＣＣＭをガス導入
口１２よシ導入し、チャンバー６内の反応圧力を１．０
　Ｔｏｒｒ　Ｋ保持し、高周波ｉ！ｃ極８に５００Ｗの
電圧を印加して成膜を行なった。この場合、成膜時間４
０分で３．０μｍ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絶縁性被膜の
成分、原料ガスとその流量、チャンバー内の反応圧力、
高周波電極８に印加される電力。

成膜時間、膜厚は第１表に示す過少である。

以下余白 りぎに、第１の被膜と同様の方法によシ第１の被膜の表
面に第２の被膜を被覆した。成膜された被膜の成分、原
料ガスとその流量、チャンバー６内の反応圧力、高周波
電極８に印加される電力。

成膜時間、膜厚は第２表に示す通りである。例えば、Ｔ
ｉＮ成分の゛被膜を抜機する場合罠は、原料ガスとして
ＴｉＣ夏、を２０８ＣＣＭとＮ２を３００８０ＣＭとＮ
２を２００８　ＣＣＭとをガス導入口１２より４人し、
チャンバー６内の反応圧力を１．０Ｔｏｒｒに保持し、
高周波電極８に５００Ｗの電圧を印刀口して成膜を行っ
た。この場合、成膜時間３０分で１．０μｍ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、チャンバー内の反応圧力。

高周波電極８に印加される電力、成膜時間、膜厚は第２
表に示す過少である。

以下余白 プラズマＣＶＤ法によれば、加熱部材を１５０℃乃至４
５０°０の比較的低温で処理できるため、加熱部材の特
性を損うことなく母材と第１の被膜および第１の被膜と
第２の被膜との密着強にの強い良好な被膜が得られる。

実施例２゜ 本実施例では、スパッタリング法によシ第３表に示した
成分の第１被膜およびＮ４表に示した成分の第２の被膜
を成膜した。使用されるスパッタ装置は第４図に示す通
りである。真空チャンバー６内には平板状接地電極７と
高周波電極８とが対向して設Ｒされており、平板状接地
電極７にはヒーター９が取付けられている。高周波電極
８はマツチングボックス１０を介して高周波電極１１に
接続され℃いる。真空チャンバー６の側壁にはガス導入
口１２が設けられている。このようにスパッタリング装
置は前述のプラズマＣＶＤ装置と類似しているが、高周
波電極８に原料の固体をターゲット１４として設けてい
る点のみが異なっている。この装置によシ第１の絶縁性
被膜を成膜するには、まずターゲット１４として原料の
固体を設置し、ガス導入口１２よ、９Ａｒガス、場合に
より反応ガスを同時に流入した。これらのガスがグラズ
マ化し人ｒイオンがターゲット１４の物質を原子法ある
いは分子状にしてたたき出した後、反応ガスのプラズマ
中で反応しながら加熱部材１３０表面に絶縁性被膜を成
膜した。第３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、非晶質シリコンか
らなる被膜を成膜するには、ターゲットとして単結晶又
は多結晶シリコンを設置し、ガス導入口１２よｐＡｒガ
スＩＯ８ＣＣＭ、Ｈ，ガス１００ＳＣＣＭを導入しチャ
ンバー内圧力をｌＸｌ０　　Ｔａｒｔに保ち高周波電極
８に５００Ｗ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の膜厚の非晶質
シリコン被膜が成膜された。又、原料ガスとしてＡｒガ
ス、Ｈ！ガスと同時ＫＢ、Ｈ６ガスＩＳＣＣＭ又はＰ　
ＨｓガスＩＳＣＣＭを導入させてもよい。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
その流量、チャンバー６内の反応圧力、高周波電極８に
印加された電力、成膜時間及び被膜の膜厚を第３表中に
記載した。

以下余白 次に、同様のスパッタリング法によって第１被膜の表面
に第２の被膜を成膜した。第４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、
ＴｉＮ成分からなる被膜を成膜するには、ターゲットと
して金属Ｔｉを設置し、ガス導入口１２よｐｋｒガスを
１０８００ＭとＮ２ガスを５０ＳＣＣＭとを導入しチャ
ンバー内圧力をｌＸｌ０　　　Ｔｏｒｒに保ち高周波電
極８に８００Ｗ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、ｔｉ料ガスとその流量、チャンバー６
内の反応圧力、高周波電極８に印加された電力、成膜時
間及び被膜の膜厚を第４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、加熱部材の形状によシ装置の形状を変
える必要がなく汎用的な方法といえる。

実施例３゜ 本実施例では、ＥＣ几グラズマＣＶＤ法によシ第１の絶
縁性被膜および第２の被膜を成膜した。

この方法に使われる装置は、第５図に示す通りである。

成膜室１５の側壁にはガス導入口１２が設けられている
。また、成膜室１５上刃にはプラズマ形成室１６が配設
され、この成膜室１６とは、什切り板１７に設けられた
プラズマ導入口１８によって連通し℃いる。プラズマ形
成室１６の土壁には石英板１９が配設され、石英板１９
の上方にはマイクロ波導波管２０が配設されている。ま
た、プラズマ形成基１６上壁にはガス導入口２１が設け
られ、プラズマ形成室１６の周囲には、電磁石２２が設
けられている。

仁の装置によシ加熱部材九絶縁性被膜を被覆するには、
加熱部材１３を成膜室１５内底部に設置し以下の過少成
膜をおこなった。成膜室１５内を真空ボンダによシ排気
し、１×ｌＯ乃至１×１０−３の真空度に保持した。導
入管１２よシ成膜意１５に原料ガス、導入管２１よシグ
ラズマ形成室す反応ガス（Ｎ＊　、Ｏｘ　、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
ガス、（Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ＠　）をそれぞれ導入した。マ
イクロ波導波管２０よｌ）　２．４　ｓ　ＧＨｚマイク
ロ波をプラズマ形成室１６に導入すると、このマイクロ
波によシ、電場Ｅが生じる。また、［ｆｆ１石２２に電
流を流してプラズマ形成室１６内に８７５ガウスの磁場
Ｂ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２１から導入さ
れ柄彎Ｎ　ｔ　、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
マは磁場の発散に伴い、プラズマ導出管１８より、成膜
室１５に引き出される。成膜室１５中に導入管１２よ〕
導入された原料ガスの成分が成膜室１５内の平板状の力
Ω熱部材１３の表面に成膜された。各被膜について原料
ガス、成膜条件等を第５表に記載した。例えば、５ｉＣ
Ｎ成分の成膜をする場合には、原料としてＳ　ｉＨ４１
０ＳＣＣＭをガス導入口罠より導入し、反応ガスとして
、Ｎ、５０ＳＣＣＡ４をガス導入口によシ導入した。チ
ャンバー内の圧力は３Ｘ１０　　　Ｔｏ（ｒに保ちマイ
クロ波電力を５００Ｗとした。この場合、成膜時間４０
分で膜厚３．　Ｏｍの被膜を得た。以下、他の成分の被
膜についても同様に第５表中に、原料ガスとその流量、
成膜室１５内の反応圧力、マイクロ波電力、成膜時間、
膜厚を記載した。

以下侠白 りぎに、同様のＥＣ几プラズマＣＶＤ法により第１の被
膜の表面罠第２の被膜を成膜した。各被膜について原料
ガス、成膜条件等を第６表に記載した。例えば、Ｔ１Ｃ
Ｎ成分の成膜をする場合には、原料としてＴｉＣｌ４１
０８ＣＣＭをガス導入口よシ導入し、反応ガスとして、
ＣＨ，を２０８ＣＣＭとＮ雪を５０８ＣＣＭとＨ２を２
００ＳＣＣＭとをガス導入口により導入した。成膜室１
５内の圧力は３Ｘ１０　　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被膜に
ついても同様に第５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ＫＥＣＲ，プラズマ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１乃至３に示した成膜を行う前ＫＡｒイオ
ンボンバード処理を行うと、被膜と母材の密着度を高く
することができる。この処理を行うにはプラズマＣＶＤ
法、ＥＣ几プラズマＣｖＤ法の場合は、被膜となる原料
ガスを供給せずＫＡｒを流してグ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。

さらに被膜と母材との密着度を高めるには、被膜と母材
の界面に、窒素、炭素、酸素等を母材よシ多く含有する
領域を形成するとよい。そのためには予めイオン窒化、
浸炭処ｊＭ等を行った母材に絶縁性被膜を被覆させたシ
、前記イオンボンバードの際ＫＡｒガスにＮ、　、０．
　、ＣＨ，等を混合してもよい。また、Ｎ、、０２．Ｃ
Ｈ４等のガスのイオンボンバードを行ってもよい。

このように、導電性物質からなる母材の表面に絶＃性の
第一の被膜を被覆することＫよ）力ａＭ部材から基板の
回路への電流の分流がなくなシ、良好な加工を施すこと
ができる。また、この絶縁性被膜の表面に第２の被膜を
被覆することによシはんだが付着しにくく、かつ耐摩耗
性、耐酸化性くすぐれ、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〕

以上詳述したように、本発明のはんだとのぬれ性の悪い
材質の被膜で被覆した加熱部材によれば、はんだが付着
しに〈＜、良好な加工がなされる。

【図面の簡単な説明】

図面はすべて実施例に関するものであ夛第１図は、１個
の加熱部材の斜視図、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図乃至第５図は加
熱部材を製造するための装置の概略図であυ、第３図は
プラズマＣＶＤ装置の概略図、第４図はスパッタリング
装置の概略図、第５図はＥＣ几グラズマＣＶＤ１置の概
略図である。 代理人　弁理士　　則　近　憲　重 囲　　　　　　　　山　　下　　　　　−第２図 第３図 第４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１０＾−＾２Ωｃｍ以上
   である第１の被膜で被覆され、更にこの第１の被膜の表
   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度以上である第２の被膜で順次
   被覆されたことを特徴とする通電加熱部材。