專利名稱：用于熱處理、尤其是通過(guò)焊接連接的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)工件或元件進(jìn)行熱處理的方法，尤其涉及通過(guò)熔化布置在焊料 載體上的焊料而在焊料和充當(dāng)焊料載體的至少一個(gè)元件或工件之間形成焊接連接 的方法，其中在與周圍區(qū)域密封的處理腔室中執(zhí)行至少一個(gè)元件的加熱和后續(xù)方法
步驟中的冷卻。此外，本發(fā)明涉及適于執(zhí)行本方法的裝置。
背景技術(shù)：
在上述類型的己知方法中，其中待焊接的元件的加熱乃至冷卻在單個(gè)處理腔 室中進(jìn)行，需要經(jīng)常僅在相對(duì)少量的焊接周期中不時(shí)地對(duì)處理腔室進(jìn)行清洗以使相 應(yīng)裝置長(zhǎng)時(shí)間工作。由于加熱區(qū)和冷卻區(qū)之間相對(duì)高的溫差，相應(yīng)加熱步驟產(chǎn)生的 焊料揮發(fā)性蒸發(fā)在較冷的冷卻區(qū)冷凝，并形成尤其是在設(shè)置在冷卻區(qū)中的元件和裝 置上的沉積，所述沉積必須通過(guò)清洗過(guò)程予以去除。由于必須重復(fù)進(jìn)行的清洗過(guò)程， 一定會(huì)屢次中斷根據(jù)己知方法工作的裝置的操作。在實(shí)踐中，這導(dǎo)致大量的生產(chǎn)損 失。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是給出一種方法和裝置，其操作能基本以連續(xù)方式進(jìn)行 而沒(méi)有已知的簡(jiǎn)單清洗間隔，由此實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)量。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的方法包括權(quán)利要求1的特征。在根據(jù)本發(fā) 明的方法中，在處理腔室的兩個(gè)腔室區(qū)內(nèi)執(zhí)行元件的加熱和冷卻，這兩個(gè)腔室區(qū)可 通過(guò)冷凝裝置彼此分隔。
對(duì)應(yīng)加熱過(guò)程產(chǎn)生的冷凝裝置上的揮發(fā)性蒸發(fā)沉積通過(guò)在兩腔室區(qū)之間作用 的冷凝裝置進(jìn)行，所述冷凝裝置發(fā)揮類似于保護(hù)罩的作用并由此防止在冷卻腔室區(qū) 內(nèi)冷凝，尤其在設(shè)置于該腔室區(qū)內(nèi)的多個(gè)冷卻裝置中的一個(gè)上冷凝。
作為原則問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的方法主要用于對(duì)應(yīng)例如回火、退火等熱處理的在工件或元件上的溫度應(yīng)用場(chǎng)合。一特定應(yīng)用區(qū)域在于產(chǎn)生通過(guò)焊膏實(shí)現(xiàn)的焊接連 接的領(lǐng)域中，例如在制造電子元件和組件群的領(lǐng)域中。
如果根據(jù)本方法的特定優(yōu)選變例，通過(guò)加熱裝置執(zhí)行加熱并通過(guò)冷卻裝置執(zhí) 行冷卻，在所有情形下加熱裝置和冷卻裝置都工作在基本恒定溫度下，則能進(jìn)一步 提高根據(jù)本發(fā)明方法的產(chǎn)量和效果。這樣，執(zhí)行這種方法時(shí)發(fā)生的并分別因加熱過(guò) 程和冷卻過(guò)程引起的直至達(dá)到合需的加熱或冷卻溫度為止的時(shí)間損失得以消除。
還證實(shí)，如果在加熱焊料載體前將冷凝裝置從供給位置移至分隔腔室區(qū)的分 隔壁位置以達(dá)到分隔腔室區(qū)的目的是尤為有利的。藉此，在用于加熱的腔室區(qū)中已 執(zhí)行加熱過(guò)程后，在冷凝裝置設(shè)置在供給位置時(shí)，可分別將焊料載體和元件轉(zhuǎn)移至 冷卻腔室區(qū)并隨后再次改變冷凝裝置的位置至其分隔壁位置，如此，在焊料載體在 冷卻腔室區(qū)內(nèi)冷卻期間，通過(guò)冷凝裝置與冷卻腔室區(qū)分隔的加熱腔室區(qū)中不會(huì)產(chǎn)生 明顯的溫度損失。
通過(guò)使冷凝裝置冷卻，能分別顯著地支持和加強(qiáng)冷凝裝置的效果_—尤其是 冷凝物輸出。如果冷凝裝置在設(shè)置于供給位置期間冷卻，則能尤為簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)冷凝 裝置的冷卻，在供給位置，冷凝裝置基本位于加熱腔室區(qū)的直接影響區(qū)域的外面。
在通過(guò)冷凝裝置與冷卻腔室區(qū)隔開(kāi)的加熱腔室區(qū)中加熱焊料載體期間將真空 施加于加熱腔室區(qū)，可有效支持冷凝裝置防止冷卻腔室內(nèi)的冷凝物沉積的阻擋或保 護(hù)效果。如有必要，也可將真空施加于整個(gè)處理腔室。
如果在將真空施加于加熱腔室區(qū)的同時(shí)將惰性氣體或還原保護(hù)氣體施加于冷 卻腔室區(qū)和/或加熱腔室區(qū)，能有效地保護(hù)焊料參與者(solder partners)受大氣 中的氧的影響，或強(qiáng)行破開(kāi)已有的氧化表面。此外，還抵消冷卻區(qū)域內(nèi)的冷凝物沉 積的氣流可實(shí)現(xiàn)在處理腔室中，尤其是將保護(hù)氣體施加于冷卻腔室區(qū)和在同時(shí)將真 空施加于加熱腔室區(qū)的時(shí)候。
為了在加熱腔室區(qū)內(nèi)加熱期間盡可能抵消焊料載體的溫度梯度，如果在加熱 腔室區(qū)內(nèi)執(zhí)行加熱時(shí)將焊料載體設(shè)置在加熱裝置和與之相對(duì)的輔助加熱裝置之間， 則被證明是有利的。
較為有利地，輔助加熱裝置可具體實(shí)施為輻射加熱器，其中通過(guò)輔助加熱裝 置的溫度控制來(lái)考慮到焊料載體的特定材料特性。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置包括設(shè)置在兩個(gè)腔室區(qū)內(nèi)的加熱裝置和冷卻裝置，這兩個(gè)腔室區(qū)可通過(guò)冷凝裝置彼此隔開(kāi)。
如前面已結(jié)合本發(fā)明的方法說(shuō)明的那樣，已證實(shí)如果冷凝裝置設(shè)有冷卻裝置 則根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)現(xiàn)是較為有利的。
如果冷卻裝置具體實(shí)施為它至少在其供給位置與冷凝裝置相互作用的方式， 則一方面可以尤為有效的方式使用冷卻裝置，由此適應(yīng)其中冷凝裝置基本位于加熱 腔室區(qū)的影響范圍之外的方法。另一方面，可將冷卻裝置本身設(shè)置在處理腔室外， 從而基本消除對(duì)冷卻裝置的效率具有不利影響的冷卻裝置上不希望的冷凝沉積。
如果冷凝裝置具體實(shí)施為金屬分隔壁裝置，則可實(shí)現(xiàn)冷凝裝置的尤佳實(shí)施例。 藉此，冷凝裝置一方面包括較為有利的大熱容量，另一方面，可實(shí)現(xiàn)尤為節(jié)省空間 的冷凝裝置的實(shí)施例。如果冷凝裝置具體實(shí)施為分隔板，這尤為有效。
如果冷凝裝置具體實(shí)施為在冷凝裝置設(shè)置在分隔壁位置時(shí)形成將處理腔室的 各腔室區(qū)彼此相連以使它們彼此連通的氣體通道的形式，則不管冷凝裝置的阻擋效 果如何，各腔室區(qū)之間可以進(jìn)行氣體交換，這抑制冷卻腔室區(qū)內(nèi)的冷凝物沉積。
如果在設(shè)置于分隔壁位置的冷凝裝置和處理腔室的腔室壁之間具有使各個(gè)腔 室區(qū)彼此相連以彼此連通的分隔壁間隙，則可實(shí)現(xiàn)氣體通道的尤為有效的實(shí)施例， 因此一方面，橫跨整個(gè)間隙表面可具有足夠的氣體交換，然而另一方面，由于分隔 壁間隙具有迷宮式橫截面，可有效地防止冷凝物塊通過(guò)間隙。
獨(dú)立于冷凝裝置的實(shí)施例，如果將輔助加熱裝置設(shè)置成在處理腔室的加熱腔 室區(qū)中與加熱裝置相對(duì)，以在加熱焊料載體期間使所述焊料載體位于加熱裝置和輔 助加熱裝置之間，則不管在任何情況下都是有利的。
下面借助附圖通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的裝置的可行實(shí)施例根對(duì)據(jù)本發(fā)明的方法的變 例的實(shí)現(xiàn)方式予以更詳細(xì)地說(shuō)明。


圖1示出靜止工作狀態(tài)下的焊接裝置；
圖2示出圖1所示焊接裝置在進(jìn)給和轉(zhuǎn)移階段的狀態(tài)；
圖3示出圖1所示焊接裝置在加熱腔室區(qū)內(nèi)加熱焊料載體期間的狀態(tài)；
圖4示出圖1所示焊接裝置在將焊料載體轉(zhuǎn)移至冷卻腔室區(qū)期間的狀態(tài)；
圖5示出圖1所示焊接裝置在冷卻腔室區(qū)內(nèi)冷卻焊料載體期間的狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式
圖1示出焊接裝置10，它包括其中容納處理腔室12的殼體11。處理腔室12 包括在示例性實(shí)施例中所示為在左手側(cè)的第一加熱腔室區(qū)13以及在其右手側(cè)的第 二冷卻腔室區(qū)14。在加熱腔室區(qū)13和冷卻腔室區(qū)14之間設(shè)置分隔壁裝置，它在 圖示的示例性實(shí)施例中具體實(shí)施為分隔板15并使加熱腔室區(qū)13與冷卻腔室區(qū)14 分隔。為了實(shí)現(xiàn)或取消分隔板15將加熱腔室區(qū)13和冷卻腔室區(qū)14分隔的效果， 所述分隔板15可從圖1所示的分隔壁位置I位移至圖1以點(diǎn)劃線表示的供給位置 II。根據(jù)殼體的實(shí)施例，供給位置II可設(shè)置在處理腔室內(nèi)或處理腔室外，例如設(shè)置 在下殼體部分16中。
如圖1進(jìn)一步表示那樣，在本例中包含電阻加熱的加熱板21并且其相對(duì)元件 載體17的距離d可藉由進(jìn)給裝置22改變的加熱裝置20位于加熱腔室區(qū)13中。進(jìn) 給裝置22使得在加熱板21和在圖1中以點(diǎn)劃線表示的元件載體17之間能形成表 面接觸，同時(shí)能設(shè)定加熱板21和元件載體17之間的限定距離d，從而設(shè)定元件載 體17和設(shè)置在元件載體上的基板19的合需溫度。
除了加熱裝置20，輔助加熱裝置24位于元件載體17上方并位于處理腔室12 的頂壁23的下方。
在圖l示出的示例性實(shí)施例中包含其中流過(guò)冷卻劑的冷卻板26的冷卻裝置25 位于冷卻腔室區(qū)14中。為了設(shè)定冷卻溫度，冷卻板26與加熱板21—致地與設(shè)置 在其上的元件載體17相互作用。
如圖1所示，處理腔室12在冷卻腔室區(qū)14的區(qū)域中設(shè)有出入口 28 (圖2)， 該出入口 28可由蓋裝置27封閉。在圖1所示的焊接裝置10的靜止工作狀態(tài)下， 出入口 28由蓋裝置27封閉?；逶诔跏紶顟B(tài)下起初不位于處理腔室12內(nèi)。加熱 腔室區(qū)13和冷卻腔室14通過(guò)設(shè)置在其分隔壁位置中的分隔板15彼此以氣密，換 言之以光密方式分隔，除了在壁間隙30中保持氣體通道，壁間隙30在圖l所示的 示例性實(shí)施例中具體實(shí)施為迷宮式間隙并在頂壁23和側(cè)壁29之間延伸。在這種結(jié) 構(gòu)中，加熱腔室區(qū)13和冷卻腔室區(qū)14可回火至各自合需的溫度并可保持恒定在該 溫度下。
在圖2所示進(jìn)給和轉(zhuǎn)移階段，蓋裝置27被打開(kāi)以釋放出入口 28，以焊接為目 而提供有例如糊狀焊料的基板19被引入到冷卻腔室區(qū)14 (虛線表示)。在分隔板 15位移至圖2所示的其供給位置后，基板19通過(guò)元件載體17被引入到加熱腔室區(qū)13 (實(shí)線表示)。為了在加熱腔室區(qū)13和冷卻腔室區(qū)14之間轉(zhuǎn)移，可提供設(shè) 置在處理腔室12中的元件載體17的轉(zhuǎn)移裝置。
在圖3所示后續(xù)加熱階段，分隔板15再次轉(zhuǎn)移至其分隔壁位置。為了引導(dǎo)分 隔板15，在圖2和圖3所示焊接裝置IO的示例性實(shí)施例中，在下殼體部分16的 區(qū)域中設(shè)置進(jìn)給裝置36。為了能夠在下基板側(cè)31和上基板側(cè)32之間獲得最小的 可能溫度梯度，根據(jù)以焊接為目的設(shè)置在加熱腔室區(qū)13中的基板19的材料強(qiáng)度和 材料特性，以針對(duì)基板的方式設(shè)定經(jīng)由輻射作用于基板19的輔助加熱裝置24溫度。 與之相反，元件載體17的合需溫度設(shè)定點(diǎn)主要依照焊料成分而定。
在圖3所示的加熱階段，其中分隔板15位于其分隔壁位置，分隔板15以這 樣一種方式充當(dāng)冷凝裝置即在焊料熔化期間釋放并含有焊料的揮發(fā)性成分的蒸氣 沉積在作為冷凝表面33的分隔板15表面上。由于分隔板15冷卻至冷卻溫度，該 冷卻溫度作用于分隔板15在冷卻腔室區(qū)14中的冷卻表面34，因此在分隔板15的 表面上已達(dá)到冷凝所需的溫度梯度。由于冷凝物形成已發(fā)生在充當(dāng)冷凝裝置的分隔 板15上的事實(shí)，因此確保分別不在冷卻腔室區(qū)14和冷卻裝置25上形成相應(yīng)的沉 積。分隔壁間隙30的形成同時(shí)允許分別在基板19加熱期間和設(shè)置于基板19的焊 料熔化期間在加熱腔室區(qū)13中形成真空，而不會(huì)因此將相應(yīng)的真空力施加于分隔 板15，該真空力會(huì)影響分隔板在供給位置和分隔壁位置之間的位移。
如果除了因形成在冷卻腔室區(qū)14中的溫度而使分隔板15的冷卻表面34的后 部影響(retral impingement)，還經(jīng)由設(shè)置于下殼體部分16中的冷凝器冷卻裝置 進(jìn)行分隔板15的直接冷卻，則分隔板15的冷凝表面33上的冷凝物輸出進(jìn)一步增 加。冷凝器冷卻裝置可通過(guò)分隔板15的進(jìn)給裝置36的經(jīng)冷卻的實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖4示出轉(zhuǎn)移階段中的焊接裝置10，其中在分隔板15位移至基本位于下殼體 部分16內(nèi)的其供給位置后，基板19通過(guò)元件載體17從加熱腔室區(qū)13轉(zhuǎn)移至冷卻 腔室區(qū)14。
最后，圖5示出在接下來(lái)的冷卻階段中的焊接裝置10，其中在蓋裝置27仍然 封閉并且分隔板15已移回到其分隔壁位置的情形下，基板19位于經(jīng)冷卻的元件載 體17上同時(shí)由分隔板15保護(hù)熱從加熱腔室區(qū)13散發(fā)出去。在基板19已冷卻后， 蓋裝置27可被打開(kāi)并且操作者通過(guò)焊接裝置10的出入口 28取出基板19。為在之 后的基板上繼續(xù)焊接方法，此時(shí)可將所述基板再次引入冷卻腔室區(qū)14 (如圖2所 示)并轉(zhuǎn)移至加熱腔室區(qū)。
權(quán)利要求
1. 一種對(duì)工件或元件進(jìn)行溫度處理的方法，特別是通過(guò)使設(shè)置在焊料載體上的焊料熔化而在所述焊料和充當(dāng)所述焊料載體的至少一個(gè)元件或工件之間形成焊接連接的方法，其中在密封于周圍區(qū)域的處理腔室中對(duì)至少一個(gè)元件進(jìn)行加熱并在接下來(lái)的方法步驟中進(jìn)行冷卻，其特征在于，所述元件(19)的加熱和冷卻發(fā)生在所述處理腔室(12)的兩個(gè)腔室區(qū)(13、14)中，所述兩個(gè)腔室區(qū)(13、14)通過(guò)冷凝裝置(15)彼此分隔開(kāi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述加熱由加熱裝置(20)執(zhí)行， 并且所述冷卻由冷卻裝置(25)執(zhí)行，所述兩種裝置在所有情況都工作在基本恒定 的溫度下。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在加熱所述焊料載體(19) 前，為了分隔所述腔室區(qū)(13、 14)將所述冷凝裝置(15)從供給位置位移至將各 所述腔室區(qū)彼此分隔的分隔壁位置。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷凝裝置(15)至少在設(shè)置 于所述供給位置期間被冷卻。
5. 如前面權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在通過(guò)所述冷凝裝置 (15)與冷卻腔室區(qū)(14)隔開(kāi)的加熱腔室區(qū)(13)中加熱所述焊料載體(19)期間，將真空施加于所述加熱腔室區(qū)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將保護(hù)氣體施加于所述冷卻腔室 區(qū)(14)和/或施加于所述加熱腔室區(qū)，同時(shí)將真空施加于所述加熱腔室區(qū)(13)。
7. 如前面權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在通過(guò)所述加 熱裝置(20)在所述加熱腔室區(qū)(13)中加熱所述焊料載體(19)期間，所述焊料 載體被設(shè)置在所述加熱裝置和與之相對(duì)設(shè)置的輔助加熱裝置(24)之間。
8. 執(zhí)行如權(quán)利要求l-7中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法的裝置，包括密封于周圍 區(qū)域的處理腔室，并包括用于加熱所述焊料載體的加熱裝置和用于冷卻所述焊料載 體的冷卻裝置，其特征在于，所述加熱裝置(20)和所述冷卻裝置(25)被設(shè)置在 可通過(guò)冷凝裝置(15)彼此分隔開(kāi)的兩個(gè)腔室區(qū)(13、 14)中。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述冷凝裝置(15)具體實(shí)施為 所述冷凝裝置可從供給位置位移至分隔所述腔室區(qū)(13、 14)的分隔壁位置的形式。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述供給位置被設(shè)置在所述處 理腔室之外。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于，所述冷凝裝置(15)設(shè)有 冷卻裝置(36)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，所述冷卻裝置(36)具體實(shí)施 為至少在所述冷凝裝置(15)的所述供給位置，所述冷卻裝置與所述冷凝裝置(15) 相互作用的形式。
13. 如權(quán)利要求8 — 12中的一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述冷凝裝置(15) 具體實(shí)施為金屬分隔壁裝置。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述冷凝裝置(15)具體實(shí)施 為分隔板的形式。
15. 如權(quán)利要求8 — 14中的一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在所述冷凝裝置 (15)設(shè)置在所述分隔壁位置時(shí)，形成空氣通道，所述空氣通道將所述處理腔室(12)的各所述腔室區(qū)(13、 14)彼此相連以使各所述腔室區(qū)彼此連通。
16. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，使各所述腔室區(qū)(13、 14)彼 此相連以使其彼此連通的分隔壁間隙(30)形成在設(shè)置于所述分隔壁位置的所述冷 凝裝置(15)和所述處理腔室(12)的腔室壁(23、 29)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)工件(19)或元件進(jìn)行溫度處理的方法和裝置(10)，具體是通過(guò)使設(shè)置在焊料載體上的焊料熔化而在焊料和充當(dāng)焊料載體的至少一個(gè)元件或工件之間形成焊接連接的方法和裝置，在密封于周圍區(qū)域的處理腔室(13、14)中對(duì)至少一個(gè)元件進(jìn)行加熱并在接下來(lái)的方法步驟中進(jìn)行冷卻，其中，元件(19)的加熱和冷卻發(fā)生在處理腔室(12)的兩個(gè)腔室區(qū)(13、14)中，這兩個(gè)腔室區(qū)(13、14)通過(guò)冷凝裝置(15)彼此分隔開(kāi)。
文檔編號(hào)B23K1/008GK101454107SQ200780019923
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
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