CN1406106A - 通过电子附着进行的氢气无助焊剂焊接 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种对要焊接的一或多个元件的金属表面进行干式助焊处理的方法，包括如下步骤：a)提供一或多个要焊接的元件，所述元件与第一电极相连接而作为目标装配体；b)提供与所述目标装配体邻近的第二电极；c)在所述第一和第二电极之间提供包含还原气体的气体混合物；d)对所述第一和第二电极提供直流(DC)电压，并给所述还原气体提供电子以形成带负电荷的离子态还原气体；e)使所述目标装配体与所述带电荷的离子态还原气体相接触，使在所述目标装配体上的氧化物还原。

Description

通过电子附着进行的氢气无助焊剂焊接
技术领域
本发明涉及一种对要焊接的一或多个元件的金属表面进行干式助焊处理的方法。
背景技术
回流焊接是表面安装型电子元件的组装中所最常使用的技术。在回流焊接方法中，元件用预先印制在线路板上的钎焊膏安装在线路板的对应痕迹区域。如此制备的部件然后被装入回流炉中，穿过加热和冷却区，通过使钎焊膏熔融、润湿、和固化来在线路板上形成元件导线与焊接区之间的焊点。为确保熔融焊料在连接表面上的良好润湿，通常在钎焊膏中含有有机助焊剂来除去焊料和基底金属上的初始表面氧化物，并在固化前将表面保持为洁净态。但在焊接过程中，助焊剂大多蒸发为气相，助焊剂挥发物可带来问题，如在焊点中形成空穴及污染回流炉。在焊接后，在线路板上总是有一些助焊剂残留物，可引起腐蚀和短路。
另一方面，波动焊接是组装插装型元件的传统使用的焊接方法。其也可通过在焊接前通过粘合剂将元件临时连接到线路板上而用于表面安装型元件。对于这两种情况，插入或临时连接了元件的线路板必须使用液体助焊剂来除去在元件导线和焊接区上的氧化物，然后穿过高温熔融焊料槽。熔融焊料自动润湿所要焊接的金属表面，从而形成焊点。在所述槽中的熔融焊料具有很高的氧化倾向，形成焊料浮渣。因而，不得不经常通过机械除去所述浮渣来对所述焊料槽表面进行清洁，这增加了操作费用并消耗了焊料。在焊接后，助焊剂残留物仍存留在线路板上，这带来了与上述回流焊接相同的问题。
为除去助焊剂残留物，必须使用后-清洁方法。通常使用氯氟烃(CFCs)来作为清洁剂，但它们被认为破坏地球的防护性臭氧层，因而其使用被禁止。虽然已开发了使用少量活化剂来减少残余物的不需清洁的助焊剂，但其是在助焊剂残留物数量与助焊剂活性的增减中进行折衷。
对包括助焊剂挥发物、助焊剂残留物、和形成浮渣的所有上述问题的一个好的解决方案是使用还原性气体作为焊接环境取代有机助焊剂来除去金属氧化物。这种焊接技术称为“无助焊剂焊接”。在各种无助焊剂焊接方法中，使用氢气作为反应性气体来减少在基底金属和焊料上的氧化物是特别引人注目的，因为它是很清洁的方法(仅有的副产物是水，其可容易地从炉中排出)，且其可与开放式和连续式焊接生产线相容(H2是非毒性的，其可燃范围为4至75％)。因而，氢气无助焊剂焊接长时间以来一直是所追求的技术目标。
但氢气无助焊剂焊接的主要限制是，在通常的焊接温度范围，金属氧化物在氢气中的还原效率低且速度慢，特别是对于焊料氧化物，其具有比所要焊接的基底金属上的氧化物更高的金属氧键合强度。氢气的这种低效率是氢分子在低温下缺少反应活性所致。在远高于通常焊接温度范围的温度下形成高反应活性的基团，如单原子氢。例如，对于纯H2来说其还原在锡基焊料上的氧化锡的有效温度高于350℃。这样高的温度或者会损坏集成电路(IC)片，或者会引起可靠性问题。因而，在工业上人们在寻求在通常的焊接范围中有助于产生高反应活性的H2基团的催化方法。
在现有技术中使用若干种技术来进行无助焊剂(干)焊接：
可使用有化学活性的含卤气体如CF4Cl2、CF4和SF6来除去焊接时的表面氧化物。但这种气体遗留卤化物残余物，其减小焊接连接强度并加速腐蚀。这种化合物还存在安全和环境处理问题，并可侵蚀焊接设备。
可使用激光来将金属氧化物烧蚀、或加热至它们的蒸发温度。这种方法通常在惰性或还原性气氛下进行以防止已释出的污染物再氧化。但氧化物与基底金属的熔点或沸点相近，不希望熔化或蒸发基底金属。因而，这种激光方法难以实施。而且，通常激光是昂贵的，且操作效率低，必须在氧化物层上有直接的瞄准线。这些因素限制了激光技术对大多数焊接应用的适用性。
可在提高的温度下经过反应性气体(如H2)的作用来将表面氧化物进行化学还原(例如还原为水)。通常使用在惰性载体(如氮气)中含5％或更多还原性气体的混合物。然后，反应产物(如水)在提高的温度下通过解吸从表面释出，并在气流中带走。通常操作温度必须超过350℃。但这种方法即使在高温下也是慢和低效的。
可通过使用更多种有活性的还原物类来增加还原过程的速度和效率。这种有活性的物类可使用通用的等离子体技术来产生。
可使用音频、射频、或微波频率下的气体等离子体来产生用于表面除氧化物的反应性基团。在这种方法中，使用高强度的电磁辐射来使H2、O2、SF6、或包括含氟化合物的其它物类离子化并解离为高反应活性的基团。可在低于300℃的温度下进行表面处理。但为获得形成等离子体的最佳条件，这种方法通常在真空条件下进行。真空操作需要昂贵的设备且必须以慢的、分批方法而不是快的、连续方法来进行。另外，等离子体通常以散开的方式来分散于加工室内，难于导向特定的基体区域。因而，在所述方法中反应性物类不能有效地利用。等离子体还可通过溅射过程引起加工室的损坏，并可在绝缘体表面产生空间电荷的聚集，导致可能的微电路损坏。微波本身还可引起微电路损坏，且在处理过程中基体温度难于控制。等离子体还可释放出有潜在危险的紫外光。这种方法还需要昂贵的电器设备并消耗相当大的能量，因而减少了它们的总体投资效率。
US5409543公开了一种使用热电子(热灯丝)电子辐射来产生反应性氢物类的方法。激发的氢将基体表面化学还原。由保持在500℃至2200℃温度下的难熔金属丝辐射出热电子态的电子。使用电偏压的格栅来使过量的游离电子偏转或将其捕获。由在惰性载气中含2％至100％氢气的混合物来产生反应性物类。
US6203637也公开了一种使用热电子阴极放电来活化氢的方法。在这种情况下，在含加热灯丝的独立(遥控)室中来进行辐射过程。离子和活化的中性物质流入处理室，对氧化的金属表面进行化学还原。但这种热阴极方法为实现最佳效率和灯丝寿命而需要真空条件。真空操作需要昂贵的设备，这些设备必须组合在焊接传送带系统中，因而减小了它们的总体投资效率。
Potier等人的“Fluxless Soldering Under Activated Atmosphereat Ambient Pressure(在环境压力下活化气氛中的无助焊剂焊接)”，Surface Mount International Conference(表面安装国际会议)，1995，San Jose，CA，和US6146503、US6089445、US6021940、US6007637、US5941448、US5858312、和US5722581公开了一种使用放电来产生活化H2(或其它还原气体如CH4或NH3)的方法。还原性气体以“百分之几的数量”存在于惰性载气(氮气)中。使用“数千伏”的交变电压源来产生放电。在遥控室中的电极辐射的电子产生带电的和中性的氢基团，然后它们流动到基体上。所产生的过程在近于150℃的温度下使所要焊接的基体金属上的氧化物还原。然而，这种遥控放电室需要可观的设备设资，且不易于改造为适合现有的焊接输送带系统。另外，所述过程不是设计用来除去焊料氧化物的。
US5433820叙述了一种表面处理方法，其使用在大气压下来自高压(1kV至50kV)电极的放电或等离子体。所述电极置于基体附近而不是置于遥控室中。由电极发射的游离电子产生反应性氢基团、含原子氢的等离子体，其然后流经置于被氧化的基体上的绝缘防护罩中的开口。绝缘防护罩将活性氢集中在需要脱氧化的那些特定表面部位。然而，这种绝缘防护罩可积累表面电荷，这些电荷可改变电场并抑制准确的加工控制。所述方法仅用于对基体金属表面进行助焊处理。
感兴趣的其它现有技术包括：US3742213；US5105761；US5807614；US5807615；US5928527；US5985378；US6004631；US6037241；US6174500；US6193135；US6194036；US6196446；Koopman等人的Fluxless Flip Chip Solder Joining，NEPCONWEST’95 PROCEEDINGS，pp919-931；和Shiloh等人的Flus-freeSoldering，NEPCON WEST’95 PROCEEDINGS，pp251-273。
现有技术在为进行焊点中无氧化物或助焊剂裂纹的优异焊接而除去基体金属和焊料氧化物方面所提供的经济和有效无助焊剂焊接方法的缺陷被本发明克服，其提供了在低温下、接近环境或大气压条件下的无助焊剂焊接，其具有低的DC能源需求或相似的低能量电子传播，在焊接操作之前或之中使用带负电荷的离子氢与氧化物进行活性反应，其细节在以下进行叙述。
发明内容
本发明是一种对一或多个要焊接的元件的金属表面进行干式焊剂处理的方法，其包括以下步骤：a)提供一或多个要焊接的元件，所述元件与第一电极连接而作为目标装配体；b)提供与所述目标装配体邻近的第二电极；c)在所述第一和第二电极之间提供包含还原性气体的气体混合物；d)对所述第一和第二电极提供直流(DC)电压，给所述还原性气体提供电子以形成带负电荷的离子态还原气体；e)使所述目标装配体与带负电荷的离子态还原气体接触，使在目标装配体上的氧化物还原。
优选地，所述还原气体是处在惰性气体中的氢气，所述惰性气体如氮气，以构成气体混合物。所述元件优选为印刷电路板或电子器件，更优选为安装在印刷电路板上的电子器件。优选在进行干式焊剂处理以除去氧化物时或在进行该处理之后，通过在提高温度下的回流或波动焊接而将所述元件焊接。
附图说明
图1为针对回流焊接的本发明第一种实施方案的示意图。
图2为针对在波动焊接之前进行“助焊处理”的本发明第二种实施方案的示意图。
图3是针对处理波动焊料槽的本发明第三种实施方案的示意图。
图4是本发明不同阴极设计的示意图。
具体实施方式
本发明涉及H2无助焊剂焊接。本发明可通过对传统回流或波动焊机进行改进来实现。本发明还可应用于镀覆金属，如对部分印刷电路板或金属表面镀覆焊料以使之更适合于随后的焊接。本发明通过氢气无助焊剂操作来除去氧化物的方法同样可应用于这类金属镀覆技术。
由图1、2或3可看出所述方法的原理。在焊接或焊剂处理过程中，氮与还原气体如氢气或一氧化碳的气体混合物引入到具有阴极和阳极的加热室、烘箱或炉中，要焊接或进行焊剂处理的部件连接或安装在阳极上以形成目标装配体。当在所述阴极和阳极之间施加DC电压时，在阴极上产生低能电子，并在电场中漂移到阳极上。在这种电子漂移过程中，一部分还原气体分子H2可通过电子的附着而形成负离子，然后也漂移到阳极。在阳极上，带负电荷的离子氢可附着在焊料和要焊接的金属表面上，从而不使用传统助焊剂而还原了对应的氧化物。在这种过程中，惰性气体如N2不受影响，因为氮的电子亲合性是零。
对于本发明，在气体混合物中的H2浓度可为约0.1至100vol％，更优选为约0.5至50vol％。温度范围可为约室温至400℃，更有利的是约为100至250℃。DC电压可为约-1至-50kV，优选范围为约-2至-30kV。阴极与要处理的部件的顶部表面之间的距离可为约1至10cm，优选范围为约2至5cm。阴极或产生电子的装置(光电发射源或放射源)应接近阳极或目标装配体，不需要独立的室或区。除H2外，其它还原气体也可用于所述气体混合物，如CO。在气体混合物中使用的惰性气体除N2外可为Ar，He，和其它物质。所述压力优选为环境大气压，意味着为加工区域的现存压力。不需要特殊的压力，如真空。通常，10至20psia的压力是可接受的。但14至16psia、优选14.7psia的压力是最适宜的。
除上述的电子附着技术以外，氢分子或双原子氢的电子附着可通过光敏阴极的光电发射、电子束技术、放射源技术、和雪崩技术来实现，其中在雪崩技术中，阶式初始电子连续漂移到电极阵列中电位较高的电极中，使得由各后续电极产生附加的电子。在例如光敏源经受紫外光或其它适当波长的光的照射后，可发生游离低能电子的光电发射。在由于DC电压而不发射电子的那些技术中(即光电发射)，阴极和阳极仍会施加偏压以使产生的电子和最终的带负电的离子态氢分子或双原子氢吸引到阳极。
虽然不欲使本发明的机理受任何具体理论的限制，但本发明人确信当在电极上施加直流电压时，在阴极产生低能电子并在电场中向阳极漂移。低能电子具有足够的能量来离开阴极并附着在分子态氢或双原子氢上，但没有充足的能量来解离氢分子。在电子漂移过程中，一部分分子态还原气体，如氢气，可通过电子的附着而形成负离子，然后也漂移到阳极。在阳极上，带负电的离子态氢可附着在焊料和要焊接的基体金属表面上，从而还原了焊料和基体金属上存在的氧化物。使用本发明电子附着方法，还原氧化物的活化能低于无附着的情况，因为附着电子的轰击消除了氧化物鍵断裂所需的大多数能量。完整过程可以下述来说明：
电子附着：
(在阴极和阳极之间)
氧化物的还原： (M＝焊料/基体金属)
(邻近阳极)
图1以断面示意图图示了改进的回流焊机的实例。所述装置包括一烘箱或烘炉1，其通常具有位于沿中心轴的不同段的加热/冷却区，并在所述箱/炉1的两端具有气体入口/出口。在所述箱/炉1中延伸的金属棒2(或金属网2d)用作阴极或第二电极，其由低电子辐射能的金属如黄铜或不锈钢来制备。由导电材料如金属制备的接地移动带3用作阳极或第一电极。在回流焊接过程中，在印刷电路板上的一或多个元件4(如电子元件)通过预先印刷在一或多个元件上的钎焊膏临时连接在一起，将其放置在移动带3上，所述这些构成的目标装配体穿经所述箱/炉1以及加热和冷却区。将氮气和还原气体如氢气或一氧化碳的气体混合物6引入到烘箱或烘炉1中，在所述棒/阴极2和带/阳极3之间施加DC电压5。所述气体混合物借助于在阴极部位提供给还原气体(优选氢气)的电子而对阴极与阳极之间的电荷作出反应，从而变为带负电荷的离子态还原气体，这种气体特征性地迁移至阳极，所述阳极包含焊料和元件，从而使得任何存在的氧化物以干式无助焊剂方式被还原，显著增强了焊接连接。钎焊膏在烘箱/烘炉1的加热区熔融，润湿元件的表面并在烘箱/烘炉1的冷却区再固化形成焊接产物，不需要助焊剂并避免了氧化物或助焊剂残余物引起的焊接缺陷。
图2是与图1极相似的用于波动焊接之前的助焊处理段的另一实例。所述装置包括加热室10，由金属棒20或金属网制成的阴极，和用作阳极的接地并导电的移动带30。在助焊处理过程中，临时插入了元件的电路板40安装在带30上并穿经室10，将氮气与氢气的气体混合物60引入到室10中，在阴极20和接地带阳极30之间施加DC电压50。在对着焊料槽中的焊料驻波通过时，所述元件的接触点焊接到电路板上，由于带负电荷的离子态氢还原气体的作用，此时元件/电路板和焊料槽均无氧化物。
图3是在波动焊接方法中用于对熔融焊料槽进行助焊处理的第三个实例，其与图1也相当相似。所述装置包括室100，由金属棒200或金属网制成的阴极，和用作阳极的接地的高温焊料槽300。在操作过程中，将氮气与氢气的气体混合物引入到室100中，并在阴极200与接地焊料槽阳极300的壁之间施加DC电压500。通过带负电荷的离子态氢还原气体的作用，这使得焊料槽阳极300的表面保持没有焊料氧化物或浮渣。
对于以上的情况，阴极的几何形状可设计成不同的形状，如图4中所示的实例，棒2a，具有一个尖端的棒2b，具有若干个尖端的棒2c和筛或金属网2d。所述阴极的材料可为黄铜、不锈钢、或具有较小电子发射能的其它金属。
具体实施例
实施例1
使用实验室规模的烘炉来进行第一项实验。所使用的试样是在接地铜板(阳极)上的无助焊剂的锡铅焊料预成型坯(熔点183℃)，将所述试样放入一烘炉中并在N2中的5％H2气流中加热至高达250℃。当试样温度平衡时，在负极(阴极)和接地试样(阳极)之间施加DC电压，并以0.3mA的电流逐渐增加到约-2kV。两电极之间的距离为约1cm。压力为环境大气压。发现，焊料确实很好地润湿在铜表面上。在不施加电压的条件下，在如此低的温度下甚至在纯H2中也从未达到无焊剂的焊料在铜表面上良好的润湿，由于纯H2除去在锡基焊料上的锡氧化物的有效温度高于350℃。因而，这一结果确认了电子附着方法促进H2无焊剂焊接的有效性。
实施例2
使用与以上相同的装置和相同的试样来进行第二项实验。与第一项实验不同的是，在试样在N2中的5％H2气流中自室温的加热过程中以0.3mA施加2kV的电压。加热速率与正常回流焊接方法所通常使用的相似。发现，在220℃焊料开始在铜表面上润湿。
实施例3
以与第二项实验相同的方式来进行第三项实验，不同之处是，焊接部件是在接地铜板上的无助焊剂的锡银预成型坯(熔点221℃)。发现在230℃，焊料开始在铜上润湿。
实施例4
以与第一项实验相同的方式来进行第四项实验，不同之处是，将无助焊剂的锡铅焊料预成型坯(盘形，高度1mm，直径2mm)设置在接地石英板上。当在250℃下施加相同的电能时，发现熔融焊料由盘形改变为接近球形，表明熔融焊料表面确实是无氧化物的。
实施例5
使用在接地铜板上的敏感光学装置(预测试电流与电压)来进行第五项实施例。将试样放入相同的烘炉内，处于在N2中的5％H2气流(体积)中。在试样由室温加热至250℃及在250℃下保持5分钟的过程中以0.3mA的电流施加-2kV的DC电压。然后将试样冷却到室温。在加热循环后，测试所述装置(电流与电压)以研究其是否有任何损坏。发现对测试装置的电流与电压曲线在加热循环前后没有改变。这一结果表明对于所施加的电场，没有发生与介电击穿有关的芯片损坏。
本发明的另一可选择方案是等离子体辅助H2无助焊剂焊接，其中通过微波或通过传递电晕放电来诱导等离子体。本发明的由在DC电压电位下电子附着所辅助的H2无助焊剂焊接方法与等离子体辅助方法明显不同且优于之。主要的差别可排列如下：
a)等离子体辅助方法仅用于清洁在要焊接的基底金属上的氧化物，对于回流焊接来说在钎焊膏中仍需要助焊剂。然而，本发明是设计用来除去在基底金属和焊料合金两者上的氧化物。与基底金属相比，锡基焊料具有明显高的氧化可能性，且焊料氧化物更难于还原。因而，本发明设计为更有效的无助焊剂焊接方法，对于回流焊接来说彻底消除了助焊剂。
b)在等离子体辅助方法中，在波动焊接或回流焊接之前来操作助焊处理过程，助焊处理过程类似于预处理步骤。助焊处理与焊接之间的独立与连续波动焊接线是相适应的，但其使回流焊接完全是不连续的。在本发明中，助焊处理与回流焊接优选设计为单一步骤，从而本发明在生产规模的回流焊接中的应用是更易行的。通过顺序进行助焊处理和连接有元件的电路板的焊接，甚至还可进行附加的熔融焊料槽的助焊处理来防止浮渣形成，本发明还可应用于波动焊接生产线。
c)在等离子体辅助方法中，使用微波或使用传递电晕放电来作为发生器，原子态氢是还原金属氧化物的活性物类。但在本发明中，使用带负电荷的离子态氢分子或双原子氢来作为还原金属氧化物的活性物类。这种在活性物类方面的主要区别可产生如下的不同结果：
(i)在等离子体中由带相反电荷的物类的组合所形成的原子态氢是不稳定的，其具有形成分子态氢的倾向，这进一步减少了自由能并达到了稳定态，特别是在环境压力下，而不是在真空中。而本发明中的电子附着是能量释放过程，其使得形成的活性物类、带负电荷的离子态氢相当稳定，附着压力的增加，电子附着的可能性增加，这使得在环境压力下的操作比在真空中更有利。因而，对于给定的H2浓度，在环境压力下，本发明的助焊处理效率高于等离子体辅助方法。
(ii)对于等离子体辅助方法，活性物类是中性的，其不能优先吸附在所要处理的表面上。然而对于本发明，带负电荷的离子态氢通过施加的连续电场自然地漂移到焊料和金属表面(阳极)上，这增加了H2在要处理的表面上的吸附，从而减少了进行完全助焊处理所需的有效H2浓度。
(iii)对于等离子体辅助方法，高频AD电压比DC电压是更有利的，因为在等离子体辅助方法中对于击穿气相分子和形成原子态氢来说AC电压是更有效的。但，在本发明中为产生带负电荷的离子态氢，优先DC电压。原因是与AC电压相对比，通过使用DC电压获得低的电子能量，低能电子具有在强电负性的气体分子上附着的更高的亲合力。
等离子体辅助方法与本发明的其它区别在于与本发明相对比来说等离子体辅助方法需要的能源不同的缺点。
(i)与本发明的DC电压相反，在等离子体辅助方法中的传递电晕放电中所使用的AC电压对半导体装置来说是完全传导性的，其增加了IC或芯片损坏的可能性。
(ii)本发明电子附着方法的有效电压范围低于微波产生的等离子体所使用的气体放电的击穿点，并且还低于在传递电晕放电中产生高能电子所使用的电压值。因而，对于本发明，所述操作更安全，芯片损坏的可能性更低，能量消耗更低。
(iii)对于等离子体辅助方法，H2和N2均是离子化的(H2和N2的离子化能分别为15.4和15.5ev)，离子化的N2离子对于活性物类的产生没有贡献。相反，对于本发明，由DC电位产生的电子可只附着在H2分子上，其形成活性物类；电子亲合性为零的N2不受影响，由于相同的结果，所以能量的消耗可以大大减小。
另外，本发明的设备投资费用明显低于等离子体辅助无助焊剂焊接方法。
简言之，与等离子体辅助方法相对比，本发明的主要价值在于：1)焊料和金属表面均进行除去氧化物的处理以完全消除有机助焊剂，2)其与连续焊接生产线相适应，包括回流焊接和波动焊接，3)在环境压力下对于给定的H2浓度和能量消耗实现了更高的助焊处理效率，4)芯片损坏的可能性更低，和5)本发明导致投资费用降低。
以上针对若干优选或说明性实施例对本发明进行了说明，但本发明的完整范围应由附后的权利要求书来确定。

Claims (24)

1.对要焊接的一或多个元件的金属表面进行干式助焊处理的方法，包括如下步骤：
a)提供一或多个要焊接的元件，所述元件与第一电极相连接而作为目标装配体；
b)提供与所述目标装配体邻近的第二电极；
c)在所述第一和第二电极之间提供包含还原气体的气体混合物；
d)对所述第一和第二电极提供直流(DC)电压，并给所述还原气体提供电子以形成带负电荷的离子态还原气体；
e)使所述目标装配体与所述带电荷的离子态还原气体相接触，使在所述目标装配体上的氧化物还原。
2.如权利要求1的方法，其中所述还原气体选自氢气、一氧化碳和它们的混合物。
3.如权利要求2的方法，其中所述还原气体是氢气。
4.如权利要求1的方法，其中所述干式助焊处理被作为所述一或多个元件的回流焊接的一部分来进行。
5.如权利要求1的方法，其中所述干式助焊处理被作为所述一或多个元件的波动焊接的一部分来进行。
6.如权利要求1的方法，其中在焊料被润湿而对所述元件进行连接的同时，所述一或多个元件的表面上的氧化物被还原。
7.如权利要求1的方法，其中所述气体混合物含0.1至100vol％氢气和可能存在的惰性气体。
8.如权利要求1的方法，其中所述气体混合物含0.5至50vol％的氢气和惰性气体。
9.如权利要求8的方法，其中所述惰性气体选自氮、氦、氩、氪和它们的混合物。
10.如权利要求1的方法，其中所述目标装配体所处的温度范围约为0至400℃。
11.如权利要求10的方法，其中所述目标装配体所处的温度范围约为100至250℃。
12.如权利要求1的方法，其中所述电压范围为约-1至-50kV。
13.如权利要求12的方法，其中所述电压范围为约-2至-30kV。
14.如权利要求1的方法，其中所述目标装配体与所述第二电极之间的距离为约1cm至10cm。
15.如权利要求14的方法，其中所述目标装配体与所述第二电极之间的距离为约2至5cm。
16.一种对二或更多种要进行焊接的元件与焊料之间的焊点进行干式助焊处理的方法，包括如下步骤：
a)提供位于阳极上的作为目标装配体的二或多个要焊接的元件和焊料；
b)提供邻近所述目标装配体的阴极；
c)在所述阳极与阴极之间提供包含氢气和惰性气体的气体混合物；
d)对所述阳极与阴极提供直流(DC)电压以给所述氢气提供电子，从而形成带负电荷的离子态氢；
e)使所述目标装配体与所述带负电荷的离子态氢接触并使在所述元件和所述焊料上的氧化物还原。
17.一种对二或更多个要进行焊接的元件与焊料之间的焊点进行干式助焊处理并进行焊接的方法，包括如下步骤：
a)在至少为100℃的提高的温度下提供位于阳极上的作为目标装配体的二或多个要焊接的元件和焊料；
b)提供邻近所述目标装配体的阴极；
c)在所述阳极与阴极之间提供包含氢气和惰性气体的气体混合物；
d)对所述阳极与阴极提供直流(DC)电压以给所述氢气提供电子，从而形成带负电荷的离子态氢；
e)使所述目标装配体与所述带负电荷的离子氢接触并使在所述元件和所述焊料上的氧化物还原；
f)使所述元件与焊料连接。
18.用供给了电子的氢对二或更多个要进行焊接的元件与焊料之间的焊点进行干式助焊处理并进行焊接的方法，包括如下步骤：
a)在至少为100℃的提高的温度下和环境压力下提供位于阳极上的作为目标装配体的二或多个要焊接的元件和焊料；
b)提供邻近所述目标装配体的阴极；
c)在所述阳极与阴极之间提供包含0.5至50vol％的氢气和余量的惰性气体的气体混合物；
d)对所述阳极与阴极提供至少为-2kV的直流(DC)电压以给所述氢气提供电子，从而形成带负电荷的离子态氢；
e)使所述两或更多个元件和焊料与电漂移到阳极上的所述带负电荷的离子态氢接触并使在所述元件和所述焊料上的氧化物还原；
f)使所述元件与焊料连接。
19.如权利要求1的方法，其中所述干式助焊处理在约大气压下进行。
20.如权利要求1的方法，其中所述焊料选自无助焊剂的锡银焊料、无助焊剂的锡铅焊料、无助焊剂的锡银钎焊膏、无助焊剂的锡银焊料预成型坯、无助焊剂的锡铅钎焊膏、无助焊剂的锡铅焊料预成型坯、无助焊剂的锡铅焊料的波焊槽、无助焊剂的锡银焊料波焊槽和它们的混合物。
21.对要焊接的一或多个元件的金属表面进行干式助焊处理的方法，包括如下步骤：
a)提供一或多个要焊接的元件，所述元件与第一电极相连接而作为目标装配体；
b)提供与所述目标装配体邻近的第二电极；
c)在所述第一和第二电极之间提供包含还原气体的气体混合物；
d)对所述第一和第二电极提供直流(DC)电压；
e)由一种源产生电子并给所述还原气体提供所述电子以形成带负电荷的离子态还原气体；
f)使所述目标装配体与所述带负电荷的离子态还原气体相接触，使在所述目标装配体上的氧化物还原。
22.如权利要求21的方法，其中所述源选自光敏阴极的光电发射、电子束传播、放射源、雪崩电子传播和它们的组合。
23.对要焊接的一或多个元件的金属表面进行干式助焊处理的方法，包括如下步骤：
a)提供一或多个要焊接的元件，所述元件与第一电极相连接而作为目标装配体；
b)提供与所述目标装配体邻近的第二电极；
c)在环境大气压下在所述第一和第二电极之间提供包含分子氢的气体混合物；
d)对所述第一和第二电极提供直流(DC)电压；
e)由一种源产生电子并给所述分子氢提供所述电子以形成带负电荷的离子态分子氢；
f)使所述目标装配体与所述带负电荷的离子态分子氢相接触，使在所述目标装配体上的氧化物还原。
24.对要焊接的二或更多个元件和焊料的焊点进行干式助焊处理的方法，包括如下步骤：
a)提供位于阳极上的二或更多个要焊接的元件和焊料作为目标装配体；
b)提供与所述目标装配体邻近的阴极；
c)在环境大气压下在所述阳极和阴极之间提供包含分子氢和惰性气体的气体混合物；
d)对所述阳极和阴极提供直流(DC)电压以给所述分子氢提供所述电子从而形成带负电荷的离子态氢；
e)使所述目标装配体与所述带负电荷的离子态氢相接触，使在所述元件和所述焊料上的氧化物还原。
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