JP2002521207A - 半田リフローによって電子部品を鑞付けする方法及びそのための鑞付けデバイス - Google Patents
半田リフローによって電子部品を鑞付けする方法及びそのための鑞付けデバイスInfo
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Abstract
(57)【要約】
複数の電子部品（２２）を基材，例えばプリント回路基板（２０），にリフロー半田付けする本方法においては、基材（２０）上の複数の部品（２２）への接続位置の幾つかで半田合金が使用され、それら部品は接続位置に配置され、半田付け作業は大気圧近傍の圧力で処理雰囲気に接触させることによる基材の熱処理によってそれら部品（２２）上に実行され、その処理雰囲気は励起または不安定化学種を含有し且つ実質的に帯電種フリーであり、その雰囲気は放電に初期処理ガスを通過させることにより得られ、基材の熱処理は放電の作用のもとで加熱された化学種によって得られる。
Description
【０００１】 本発明は、プリント回路基板のような基材に複数の電子部品をリフロー半田付
けするためのプロセスに関し、また、そのようなプロセスを実施するための半田
付け装置に関する。
けするためのプロセスに関し、また、そのようなプロセスを実施するための半田
付け装置に関する。
【０００２】 半田付け作業を実行するのに最も一般的に使用される２つの方法は、「流動半
田付け」及び「リフロー半田付け」である。 第１の場合，すなわち流動半田付け，において、半田付けは、半田付けさせら
れるべき電子部品を載せた基板を、タンク中に入れられた半田浴をノズルによっ
て循環させることにより得られる液状半田合金の１つ以上の流動波と接触させる
ことによって行われる。
田付け」及び「リフロー半田付け」である。 第１の場合，すなわち流動半田付け，において、半田付けは、半田付けさせら
れるべき電子部品を載せた基板を、タンク中に入れられた半田浴をノズルによっ
て循環させることにより得られる液状半田合金の１つ以上の流動波と接触させる
ことによって行われる。
【０００３】 概して、酸化物や有機不純物などの除去のために、基板は上流ゾーンでフラッ
クススプレーやフラックスフォームを用いて予備フラックスされ、その後、予備
加熱されて予め堆積したフラックスを活性化して、半田付けされるべき表面を清
浄化する。
クススプレーやフラックスフォームを用いて予備フラックスされ、その後、予備
加熱されて予め堆積したフラックスを活性化して、半田付けされるべき表面を清
浄化する。
【０００４】 第２の「リフロー」半田付け技術においては、例えば、プリント回路上に、そ
の上に半田付けされるべき部品が配置される前に、金属合金とフラックスとの混
合物を含有する半田ペーストをスクリーン印刷することにより、ある量の半田合
金が回路上の部品への接続位置で使用される。
の上に半田付けされるべき部品が配置される前に、金属合金とフラックスとの混
合物を含有する半田ペーストをスクリーン印刷することにより、ある量の半田合
金が回路上の部品への接続位置で使用される。
【０００５】 他の最近の技術では、半田合金が基材上に部品との接続位置で１回または複数
回予備溶着され、予備溶着スポットがリフローされ（「リフロー」）、一般には
先にリフローされた予備溶着スポットの表面を平面化する作業［「バンプ」の形
成−工業的に入手可能なＳＩＰＡＤ（登録商標）やＯＰＴＩＰＡＤ（登録商標）
プロセスへの参照がなされてもよい］が続けられるか、或いは、ある部品の場合
は実際の部品の端子上に半田合金が予備溶着される。
回予備溶着され、予備溶着スポットがリフローされ（「リフロー」）、一般には
先にリフローされた予備溶着スポットの表面を平面化する作業［「バンプ」の形
成−工業的に入手可能なＳＩＰＡＤ（登録商標）やＯＰＴＩＰＡＤ（登録商標）
プロセスへの参照がなされてもよい］が続けられるか、或いは、ある部品の場合
は実際の部品の端子上に半田合金が予備溶着される。
【０００６】 部品を基材上に配置する作業が実行されるのは、その後である。 部品を提供された基材は、その後、リフローオーブン中へと挿入され、金属合
金をリフローさせ且つペーストまたは予備溶着材料中に含まれるフラクシング元
素が活性化されるのを可能とするのに必要な量の熱を提供する。
金をリフローさせ且つペーストまたは予備溶着材料中に含まれるフラクシング元
素が活性化されるのを可能とするのに必要な量の熱を提供する。
【０００７】 流動半田付けの場合のように、この技術は、半田付けされるべき表面を清浄化
するためにフラックスの使用を必要とする。これらフラックスの使用は、特には
それらのコスト及びそれらが基板上に残す残留物，これは設計された電子基板の
信頼性の問題を生ずる傾向にある，のせいで、ある数の欠点を有している。それ
ゆえ、これら技術では、半田付けの後に基板を清浄化するための付加的な工程，
その工程は、通常、その使用が現在施行されている規則によって厳しく制限され
る傾向にある塩素化溶剤を用いる，を提供することが必要である。その上、この
付加的な清浄化工程は、回路製造のコストを顕著に増加させる傾向にある。
するためにフラックスの使用を必要とする。これらフラックスの使用は、特には
それらのコスト及びそれらが基板上に残す残留物，これは設計された電子基板の
信頼性の問題を生ずる傾向にある，のせいで、ある数の欠点を有している。それ
ゆえ、これら技術では、半田付けの後に基板を清浄化するための付加的な工程，
その工程は、通常、その使用が現在施行されている規則によって厳しく制限され
る傾向にある塩素化溶剤を用いる，を提供することが必要である。その上、この
付加的な清浄化工程は、回路製造のコストを顕著に増加させる傾向にある。
【０００８】 さらに、マイクロエレクトロニクス産業においては、特には、この分野でＢＧ
Ａ或いはフリップチップと呼ばれる部品のような回路への接続のために非常に多
数の接続部及び複雑な幾何を有する新しいタイプの部品の出現とともに、小型化
及び回路上での極端に高い集積度（部品上の入出力数）に向けて進む強い傾向が
ある。
Ａ或いはフリップチップと呼ばれる部品のような回路への接続のために非常に多
数の接続部及び複雑な幾何を有する新しいタイプの部品の出現とともに、小型化
及び回路上での極端に高い集積度（部品上の入出力数）に向けて進む強い傾向が
ある。
【０００９】 例えば、ＢＧＡ部品の性能は産業にとって極めて魅力的であるが、これら部品
は、特には、半田接続及び継手は部品の側部に沿っておらず部品の下に位置して
おり、清浄化すること及び修理することの双方を非常に困難なものとしていると
いう事実のせいで、ある数の欠点も有していることは公知である。
は、特には、半田接続及び継手は部品の側部に沿っておらず部品の下に位置して
おり、清浄化すること及び修理することの双方を非常に困難なものとしていると
いう事実のせいで、ある数の欠点も有していることは公知である。
【００１０】 これら新たな部品及び新たな半田溶着技術に関して、１９９７年７月／８月の
雑誌「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ」の中の様々な記事への参照がな
されてもよい。
雑誌「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ」の中の様々な記事への参照がな
されてもよい。
【００１１】 本出願人の名義の文献ＥＰ−６５８，３９１及びＥＰ−７４７，１５９は、半
田付け或いは錫めっき前の、励起または不安定化学種を含有し且つ実質的に帯電
種のないガス混合物を用いたドライフラクシングについてのプロセス及びプラン
トを提案している。
田付け或いは錫めっき前の、励起または不安定化学種を含有し且つ実質的に帯電
種のないガス混合物を用いたドライフラクシングについてのプロセス及びプラン
トを提案している。
【００１２】 本出願人によって成し遂げられた研究は、これらプロセスはリフロー半田付け
の場合にさらに改良されて、特別な部品を半田付けするための条件を改良するこ
とだけでなく、一般的なフラクシング条件を改良して、基材を清浄化する上流で
の作業を実行しなければならないことを避ける必要があることを示している。
の場合にさらに改良されて、特別な部品を半田付けするための条件を改良するこ
とだけでなく、一般的なフラクシング条件を改良して、基材を清浄化する上流で
の作業を実行しなければならないことを避ける必要があることを示している。
【００１３】 本発明の主題は、上述した問題に対する技術的応答を提供することにある。
【００１４】 それゆえ、本発明の主題は、複数の電子部品を基材へリフロー半田付けするプ
ロセスであって、 − 一定量の半田合金が使用され、 − 前記複数の部品は前記基材への接続位置に配置され、及び − 前記複数の部品を半田付けする実際の作業は前記半田合金を用い前記基材
を熱処理することによって実行され、 前記半田合金を用いて前記複数の部品の半田付けを実行するために前記基材を
大気圧近傍の圧力で処理雰囲気と接触させることにより前記基材は前記熱処理を
受け、前記処理雰囲気は励起または不安定化学種を含有し且つ実質的に帯電種フ
リーであり、前記雰囲気は初期処理ガスを放電に通過させることによって得られ
、前記基材の熱処理は前記放電の作用のもとで加熱された前記化学種によって得
られることを特徴とする。
ロセスであって、 − 一定量の半田合金が使用され、 − 前記複数の部品は前記基材への接続位置に配置され、及び − 前記複数の部品を半田付けする実際の作業は前記半田合金を用い前記基材
を熱処理することによって実行され、 前記半田合金を用いて前記複数の部品の半田付けを実行するために前記基材を
大気圧近傍の圧力で処理雰囲気と接触させることにより前記基材は前記熱処理を
受け、前記処理雰囲気は励起または不安定化学種を含有し且つ実質的に帯電種フ
リーであり、前記雰囲気は初期処理ガスを放電に通過させることによって得られ
、前記基材の熱処理は前記放電の作用のもとで加熱された前記化学種によって得
られることを特徴とする。
【００１５】 本発明に係るプロセスは、 − 前記複数の部品を配置する工程の前に、ある硬化性接着剤が前記基材への
結合位置に堆積され、その後、前記接着剤は硬化されて、前記複数の部品を前記
基材に前記結合位置で結合すること、 − 前記半田合金は、前記基材上に前記複数の部品への接続位置で半田ペース
トをスクリーン印刷することによって使用されること、 − 前記半田合金は、前記基材上の前記複数の部品への接続位置またはそれら
の幾つかに１回以上予備溶着され、その後、前記予備溶着したスポットはリフロ
ー作業を受け、有利にはそれらの表面を平面化する作業へと続くことにおいて使
用されること、 − 前記半田合金は、前記半田合金が前記複数の部品上の複数の位置／端子に
１回以上予備溶着され、その後、前記予備溶着したスポットはリフロー作業を受
けることにおいて使用されること、 − 前記基材への結合位置に接着剤を堆積する工程の前またはその後に、さも
なくば前記複数の部品が前記基材上に配置された後に、前記基材を予備フラクシ
ングする作業が、後者を大気圧近傍の圧力で励起または不安定化学種を含有し且
つ実質的に帯電種フリーのフラクシング雰囲気によって処理することにより実行
されること、 − 前記基材フラクシング雰囲気は初期フラクシングガスを放電に通過させる
ことにより得られ、前記初期フラクシングガスは有利には水素を含有する還元性
ガス混合物を具備すること、 − 前記初期処理ガスは水素を含有する還元性ガス混合物を具備すること、 − 前記処理雰囲気は励起または不安定種を形成するデバイスのガス引出口で
得られ、前記デバイス中で前記初期処理ガスが転化（transform）されること、 − 前記複数の部品を配置する工程及び半田付けする工程は前記基材の両主面
で実行され、前記処理作業は励起または不安定化学種を形成する２つのデバイス
によって実行され、それぞれのデバイスは前記基材の面の１つと向かい合ってい
ること、及び − 前記プロセスは、前記処理の後に、不活性ガスを含有する冷却雰囲気に前
記基材を通過させることによってそれを冷却する工程をさらに含むこと、 の１つ以上をさらに含んでもよい。
結合位置に堆積され、その後、前記接着剤は硬化されて、前記複数の部品を前記
基材に前記結合位置で結合すること、 − 前記半田合金は、前記基材上に前記複数の部品への接続位置で半田ペース
トをスクリーン印刷することによって使用されること、 − 前記半田合金は、前記基材上の前記複数の部品への接続位置またはそれら
の幾つかに１回以上予備溶着され、その後、前記予備溶着したスポットはリフロ
ー作業を受け、有利にはそれらの表面を平面化する作業へと続くことにおいて使
用されること、 − 前記半田合金は、前記半田合金が前記複数の部品上の複数の位置／端子に
１回以上予備溶着され、その後、前記予備溶着したスポットはリフロー作業を受
けることにおいて使用されること、 − 前記基材への結合位置に接着剤を堆積する工程の前またはその後に、さも
なくば前記複数の部品が前記基材上に配置された後に、前記基材を予備フラクシ
ングする作業が、後者を大気圧近傍の圧力で励起または不安定化学種を含有し且
つ実質的に帯電種フリーのフラクシング雰囲気によって処理することにより実行
されること、 − 前記基材フラクシング雰囲気は初期フラクシングガスを放電に通過させる
ことにより得られ、前記初期フラクシングガスは有利には水素を含有する還元性
ガス混合物を具備すること、 − 前記初期処理ガスは水素を含有する還元性ガス混合物を具備すること、 − 前記処理雰囲気は励起または不安定種を形成するデバイスのガス引出口で
得られ、前記デバイス中で前記初期処理ガスが転化（transform）されること、 − 前記複数の部品を配置する工程及び半田付けする工程は前記基材の両主面
で実行され、前記処理作業は励起または不安定化学種を形成する２つのデバイス
によって実行され、それぞれのデバイスは前記基材の面の１つと向かい合ってい
ること、及び − 前記プロセスは、前記処理の後に、不活性ガスを含有する冷却雰囲気に前
記基材を通過させることによってそれを冷却する工程をさらに含むこと、 の１つ以上をさらに含んでもよい。
【００１６】 また、本発明の主題は、上記のプロセスを実行するための、複数の電子部品を
基材，例えばプリント回路基板，にリフロー半田付けする装置にあり、それは、
接続位置，それら位置で半田合金が使用される，で半田付けされるべき複数の部
品を少なくとも１つの面の上に載せた複数の基材を搬送する部材を具備し、前記
搬送部材は、前記複数の基材を搬送して前記基材への結合位置に存在する接着剤
のスポットが硬化されるのを可能とする第１の手段に通過させるのとともに励起
または不安定化学種を含有し且つ実質的に帯電種フリーの処理雰囲気を形成する
少なくとも１つのデバイスを具備する第２の手段に通過させ、前記処理雰囲気の
温度はそれを大気圧近傍の圧力で前記複数の部品の実際の半田付けを実行する目
的で前記基材の熱処理を実行するのに使用可能とすることを特徴とする。
基材，例えばプリント回路基板，にリフロー半田付けする装置にあり、それは、
接続位置，それら位置で半田合金が使用される，で半田付けされるべき複数の部
品を少なくとも１つの面の上に載せた複数の基材を搬送する部材を具備し、前記
搬送部材は、前記複数の基材を搬送して前記基材への結合位置に存在する接着剤
のスポットが硬化されるのを可能とする第１の手段に通過させるのとともに励起
または不安定化学種を含有し且つ実質的に帯電種フリーの処理雰囲気を形成する
少なくとも１つのデバイスを具備する第２の手段に通過させ、前記処理雰囲気の
温度はそれを大気圧近傍の圧力で前記複数の部品の実際の半田付けを実行する目
的で前記基材の熱処理を実行するのに使用可能とすることを特徴とする。
【００１７】 有利には、その装置は、前記第１の手段の上流または前記第１の手段と前記第
２の手段との間にコンベアに沿って挿入され、励起または不安定化学種を含有し
且つ実質的に帯電種フリーのフラクシング雰囲気を形成するための少なくとも１
つのデバイスを含み、そのフラクシング雰囲気は前記基材をガス相中でフラクシ
ングするのに使用され得る。
２の手段との間にコンベアに沿って挿入され、励起または不安定化学種を含有し
且つ実質的に帯電種フリーのフラクシング雰囲気を形成するための少なくとも１
つのデバイスを含み、そのフラクシング雰囲気は前記基材をガス相中でフラクシ
ングするのに使用され得る。
【００１８】 表現「大気圧近傍の圧力」は、本発明によると、有利には範囲［０．１×１０ 5 Ｐａ、３×１０5Ｐａ］内にある圧力を意味するものと理解されるべきである。
【００１９】 上記を読むことで理解されるように、本発明によると、複数の部品が半田付け
される「基材」は、その産業で使用される様々な基材、及び、勿論、半田付けさ
れるべき電子部品に依存して本質的に非常に多様であってもよい。実例として、
基材は、プリント回路タイプ（それらの表面状態または仕上げが如何様であって
も）など，例えばハイブリッド回路のような金属化セラミック基材，や全体をカ
プセル化するプロセスにおいて回路が半田付けされるパッケージの底であっても
よい。
される「基材」は、その産業で使用される様々な基材、及び、勿論、半田付けさ
れるべき電子部品に依存して本質的に非常に多様であってもよい。実例として、
基材は、プリント回路タイプ（それらの表面状態または仕上げが如何様であって
も）など，例えばハイブリッド回路のような金属化セラミック基材，や全体をカ
プセル化するプロセスにおいて回路が半田付けされるパッケージの底であっても
よい。
【００２０】 同様に、関連する部品は、それらがカプセル化されていようとベアチップ部品
であろうと（ＢＧＡ、ＭＣＭ、フリップチップなど）、従来の受動または能動電
子部品からより複雑であり且つ取扱いが困難な部品までにわたって極めて多様で
あってもよい。本発明に係る「部品」はまた、他の基材に或いはカプセル化の前
にパッケージの底に半田付けされる回路からなるものでもよい。
であろうと（ＢＧＡ、ＭＣＭ、フリップチップなど）、従来の受動または能動電
子部品からより複雑であり且つ取扱いが困難な部品までにわたって極めて多様で
あってもよい。本発明に係る「部品」はまた、他の基材に或いはカプセル化の前
にパッケージの底に半田付けされる回路からなるものでもよい。
【００２１】 さらなる特徴及び利益は、単に例の目的で与えられる以下の記載から及び添付
の図面，そこで、 − 図１は、本発明に係るプロセスを実施するための半田付け装置の概略図
であり、 − 図２は、図１の装置の組み立てにおいて使用される励起または不安定化
学種を形成するためのモジュールの一例の概略断面図である， を参照して明らかとなるであろう。
の図面，そこで、 − 図１は、本発明に係るプロセスを実施するための半田付け装置の概略図
であり、 − 図２は、図１の装置の組み立てにおいて使用される励起または不安定化
学種を形成するためのモジュールの一例の概略断面図である， を参照して明らかとなるであろう。
【００２２】 図１は、本発明に係るプロセスの実施に好適なリフロー半田付け装置の一般図
を示している。この装置は、点線で示され、筐体１４内に配置されて２つのガイ
ドローラ１６及び１８，それらの少なくとも一方が駆動される，に掛けわたされ
たベルト１２を有する搬送部材１０を具備している。
を示している。この装置は、点線で示され、筐体１４内に配置されて２つのガイ
ドローラ１６及び１８，それらの少なくとも一方が駆動される，に掛けわたされ
たベルト１２を有する搬送部材１０を具備している。
【００２３】 この図に示されるように、ここでは２０のような一組のプリント回路基板がベ
ルト１２上に配置され、それら基材の主面の少なくとも１つの上には、半田付け
される２２のような一組の電子部品が配置されている。
ルト１２上に配置され、それら基材の主面の少なくとも１つの上には、半田付け
される２２のような一組の電子部品が配置されている。
【００２４】 それら電子部品は、半田ペースト，例えば錫と鉛との合金，が適用された接続
位置に配置されている。そのうえ、想定される用途に適した硬化性接着剤のスポ
ットが、基板への好適な結合位置（例えば、プリント回路基板のポリマー表面上
の２つの接続位置の間）に堆積されて、それら部品がそれらの半田付けの間に所
定の位置に維持されることを保証している。
位置に配置されている。そのうえ、想定される用途に適した硬化性接着剤のスポ
ットが、基板への好適な結合位置（例えば、プリント回路基板のポリマー表面上
の２つの接続位置の間）に堆積されて、それら部品がそれらの半田付けの間に所
定の位置に維持されることを保証している。
【００２５】 ベルト１２は、部品２２を載せたプリント回路基板２０が、堆積した接着剤が
伝熱によって（例えば放射によって）硬化させられるのを可能とする第１のステ
ーション２４を通り、その後、それら部品２２の実際の半田付けが実行される熱
処理のための第２のステーション２８を通って搬送されるのを保証する。
伝熱によって（例えば放射によって）硬化させられるのを可能とする第１のステ
ーション２４を通り、その後、それら部品２２の実際の半田付けが実行される熱
処理のための第２のステーション２８を通って搬送されるのを保証する。
【００２６】 最後に、ベルト１２は、第２の熱処理ステーション２８の下流で、基板２０が
冷却ステーション３０へと搬送され、そこでそれら基板が窒素系雰囲気中に配置
されるのを保証する。
冷却ステーション３０へと搬送され、そこでそれら基板が窒素系雰囲気中に配置
されるのを保証する。
【００２７】 この図１に示されるように、第２の熱処理ステーション２８は、フラクシング
ステーション２６と併合されているものとみなされてもよく、それらステーショ
ンの双方は、励起または不安定化学種を具備し且つ実質的に帯電種フリーの処理
及びフラクシングガスを形成するためのモジュール３２によって構成されている
。
ステーション２６と併合されているものとみなされてもよく、それらステーショ
ンの双方は、励起または不安定化学種を具備し且つ実質的に帯電種フリーの処理
及びフラクシングガスを形成するためのモジュール３２によって構成されている
。
【００２８】 この図１において、それら部品２２は基板２０の一方の主面上に配置され、励
起または不安定種を形成するためのモジュール３２はこの面に向けられていると
仮定されている。しかしながら、当業者には明白であるように、それら部品２２
がそれぞれの基板２０の互いに対向する両主面上に配置される場合、その装置は
、それぞれ基板２０の主面の一方と対向して配置された励起または不安定化学種
を形成するための２つのモジュール３２を具備してもよい。
起または不安定種を形成するためのモジュール３２はこの面に向けられていると
仮定されている。しかしながら、当業者には明白であるように、それら部品２２
がそれぞれの基板２０の互いに対向する両主面上に配置される場合、その装置は
、それぞれ基板２０の主面の一方と対向して配置された励起または不安定化学種
を形成するための２つのモジュール３２を具備してもよい。
【００２９】 モジュール３２の機能は、有利には還元性ガス混合物，例えば窒素と水素とに
基づき必要であれば水蒸気が添加された，を含有する初期処理ガスを放電に通過
させることにあり、その放電の内側で、初期ガスはモジュールの引出口で励起ま
たは不安定ガス種を含有し且つ実質的に帯電種フリーの処理ガスを生成するよう
に転化される［遠隔プラズマ状態（remote-plasma situation）］。
基づき必要であれば水蒸気が添加された，を含有する初期処理ガスを放電に通過
させることにあり、その放電の内側で、初期ガスはモジュールの引出口で励起ま
たは不安定ガス種を含有し且つ実質的に帯電種フリーの処理ガスを生成するよう
に転化される［遠隔プラズマ状態（remote-plasma situation）］。
【００３０】 上記を読むことで理解されるように、半田付けされるべき回路に依存して及び
当該半田合金に依存して、引出口から出る種の温度は一般にはそのままで十分（
＞１９０℃）である。しかしながら、ある特別な場合（例えば、ある金属共晶の
場合）には、初期ガスをそれが引出口に入る前に僅かに予備加熱することが想定
されてもよい。
当該半田合金に依存して、引出口から出る種の温度は一般にはそのままで十分（
＞１９０℃）である。しかしながら、ある特別な場合（例えば、ある金属共晶の
場合）には、初期ガスをそれが引出口に入る前に僅かに予備加熱することが想定
されてもよい。
【００３１】 図２は、そのような化学種を生成し得るモジュール３２の一例の断面図を示し
ている。 この図は、モジュール３２が例えば金属ブロック３６の内面によって形成され
た第１の管状電極３４を具備し、その中に、誘電体材料３８，例えばセラミック
，からつくられた管によって形成されたアセンブリが中心を共有して配置され、
その内面上に金属被覆によって第２の電極４０，その厚さは図２においては明確
化のために誇張されている，が堆積されているのを示している。
ている。 この図は、モジュール３２が例えば金属ブロック３６の内面によって形成され
た第１の管状電極３４を具備し、その中に、誘電体材料３８，例えばセラミック
，からつくられた管によって形成されたアセンブリが中心を共有して配置され、
その内面上に金属被覆によって第２の電極４０，その厚さは図２においては明確
化のために誇張されている，が堆積されているのを示している。
【００３２】 誘電体管３８及び第２の電極４０は、第１の電極３４とともに管状ガス通路４
２を、及びその内側に冷却液が循環する内容積４４を規定している。 ブロック３６は正反対に位置する２つの縦のスロット４６及び４８を有してお
り、それらは、通路４２内で転化（励起）されるべき初期処理ガスのための引入
口と、励起または不安定ガス種を含有するが実質的に帯電種フリーの処理雰囲気
の流れのための引出口とをそれぞれ形成している。
２を、及びその内側に冷却液が循環する内容積４４を規定している。 ブロック３６は正反対に位置する２つの縦のスロット４６及び４８を有してお
り、それらは、通路４２内で転化（励起）されるべき初期処理ガスのための引入
口と、励起または不安定ガス種を含有するが実質的に帯電種フリーの処理雰囲気
の流れのための引出口とをそれぞれ形成している。
【００３３】 スロット４６及び４８は、キャビティ４２の軸方向の長さ全体にわたって延在
している。 ブロック３６は、有利には、第１の電極３４の周囲に、冷媒，例えば水，の流
れのための５０のような複数のダクトをさらに含む。
している。 ブロック３６は、有利には、第１の電極３４の周囲に、冷媒，例えば水，の流
れのための５０のような複数のダクトをさらに含む。
【００３４】 図２はまた、ガス引き入れスリット４６が、ブロック３６に取り付けられ且つ
初期ガスを供給するためのパイプ５６を有する容器５４内に形成された均質化チ
ャンバ５２と連絡しているのを示している。
初期ガスを供給するためのパイプ５６を有する容器５４内に形成された均質化チ
ャンバ５２と連絡しているのを示している。
【００３５】 そのモジュールは、ガス通路４２内を流れるガス混合物中に放電を生じさせ、
それを構成する気体分子をイオン化によって励起し、したがって、プリント回路
基板２０（図１）の外側表面を脱酸素及び汚染除去する励起または不安定化学種
，特にはＨ・またはＨ2 ・ラジカル，を生成するように設計された高電圧高周波発
生器５８によって完成する。
それを構成する気体分子をイオン化によって励起し、したがって、プリント回路
基板２０（図１）の外側表面を脱酸素及び汚染除去する励起または不安定化学種
，特にはＨ・またはＨ2 ・ラジカル，を生成するように設計された高電圧高周波発
生器５８によって完成する。
【００３６】 電子部品をプリント回路基板に半田付けするプロセスは、ここでは以下の方法
で実行される。 以下では、それら部品との接続位置に半田ペーストがスクリーン印刷された基
板２０が使用されるものと仮定する。また、半田合金が使用され、それが、基板
上のそれら部品との接続位置に１回以上予備溶着され、先のリフローを受け、一
般には、そのようにして得られた予備溶着スポットの表面を平面化する作業へと
続くこと（マイクロエレクトロニクス技術の当業者には公知の工業的に入手可能
なプロセス）も考えられる。それら部品はまた、それ自体が半田合金が予備溶着
された位置／端子を有する部品であってもよい。
で実行される。 以下では、それら部品との接続位置に半田ペーストがスクリーン印刷された基
板２０が使用されるものと仮定する。また、半田合金が使用され、それが、基板
上のそれら部品との接続位置に１回以上予備溶着され、先のリフローを受け、一
般には、そのようにして得られた予備溶着スポットの表面を平面化する作業へと
続くこと（マイクロエレクトロニクス技術の当業者には公知の工業的に入手可能
なプロセス）も考えられる。それら部品はまた、それ自体が半田合金が予備溶着
された位置／端子を有する部品であってもよい。
【００３７】 本発明によると、上述のように、接着剤のスポットは結合位置に堆積され、そ
れら部品が半田付けの間に所定の位置に維持されるのを保証する。 次に、それら部品は接続位置に配置され、その後、そのように準備された基板
は搬送部材上，特にはベルト１２上，に配置される。 その後、後者は、ローディングステーションから接着剤を硬化させるための第
１のステーション２４へと基板を搬送し、回路が予備加熱される。
れら部品が半田付けの間に所定の位置に維持されるのを保証する。 次に、それら部品は接続位置に配置され、その後、そのように準備された基板
は搬送部材上，特にはベルト１２上，に配置される。 その後、後者は、ローディングステーションから接着剤を硬化させるための第
１のステーション２４へと基板を搬送し、回路が予備加熱される。
【００３８】 次のフェーズの間、基板は、図３を参照して上述した励起または不安定化学種
を形成されるためのモジュール３２へと搬送され、そこで、基板は、一方ではモ
ジュール３２によって送出される化学種の作用によるフラクシング作業を受け、
他方では及び同時に放電の効果によるこれら励起種への伝熱の作用によってそれ
ら部品は基板に半田付けされる。 そのプロセスは、ここでは、冷却ステーション３０へと送出される窒素流の作
用によって基板を冷却する工程を続ける。
を形成されるためのモジュール３２へと搬送され、そこで、基板は、一方ではモ
ジュール３２によって送出される化学種の作用によるフラクシング作業を受け、
他方では及び同時に放電の効果によるこれら励起種への伝熱の作用によってそれ
ら部品は基板に半田付けされる。 そのプロセスは、ここでは、冷却ステーション３０へと送出される窒素流の作
用によって基板を冷却する工程を続ける。
【００３９】 図１を参照して説明した代表的な例においては、硬化熱処理及び基板の予備加
熱の第１工程は特定のステーション２４によって実行されることが仮定されてい
る。 しかしながら、変形として、この先の加熱を、励起化学種を生成するためのモ
ジュール３２によって出力される加熱されたガスによって実行することが可能で
ある。
熱の第１工程は特定のステーション２４によって実行されることが仮定されてい
る。 しかしながら、変形として、この先の加熱を、励起化学種を生成するためのモ
ジュール３２によって出力される加熱されたガスによって実行することが可能で
ある。
【００４０】 そのうえ、接着剤による結合位置のコーティング前に、モジュール３２と同一
のモジュールによって送出される励起または不安定化学種により基板２０を予備
フラクシングする工程を提供することも可能である。 最後に及び示されていない一態様によると、１つの及び同じモジュールによっ
てではなく、２つの別々のモジュール３２によって、基材のフラクシング及び半
田付け熱処理を実行することが可能である。
のモジュールによって送出される励起または不安定化学種により基板２０を予備
フラクシングする工程を提供することも可能である。 最後に及び示されていない一態様によると、１つの及び同じモジュールによっ
てではなく、２つの別々のモジュール３２によって、基材のフラクシング及び半
田付け熱処理を実行することが可能である。
【００４１】 放電の作用によって加熱された励起または不安定化学種を使用し且つ実質的に
帯電種フリーのリフロー／熱処理を用いる上述した本発明は、塩素化溶剤を使用
するその次の清浄化工程を回避しつつ、そのようにして得られる半田継手の品質
を相当に改良することを可能とすることが理解されるべきである。
帯電種フリーのリフロー／熱処理を用いる上述した本発明は、塩素化溶剤を使用
するその次の清浄化工程を回避しつつ、そのようにして得られる半田継手の品質
を相当に改良することを可能とすることが理解されるべきである。
【００４２】 − 実際のリフロー熱処理は活性種を用いて実行され（清浄化、脱酸素など）
、酸化現象を避けること及びそれゆえ実質的にぬれ性能を改良することを可能と
する； − そのうえ、軽くフラックスされた半田ペーストを使用すること（半田付け
後の基材上への低活性／少量の残留物）、或いはより良好には、基材上の適当な
位置に或いは部品上の端子にフラックスなしで半田合金を予備溶着するためのシ
ステムを使用することにより、本発明に係るプロセスは、基材を清浄化するその
次の作業を実行しなければならないことを回避しつつ、完全に満足な半田付け性
能を兼備することを可能とすることが想像されるかもしれない。
、酸化現象を避けること及びそれゆえ実質的にぬれ性能を改良することを可能と
する； − そのうえ、軽くフラックスされた半田ペーストを使用すること（半田付け
後の基材上への低活性／少量の残留物）、或いはより良好には、基材上の適当な
位置に或いは部品上の端子にフラックスなしで半田合金を予備溶着するためのシ
ステムを使用することにより、本発明に係るプロセスは、基材を清浄化するその
次の作業を実行しなければならないことを回避しつつ、完全に満足な半田付け性
能を兼備することを可能とすることが想像されるかもしれない。
【００４３】 本発明は特定の態様に関連して記載されたが、それは、それに制限されるもの
ではなく、逆に、特許請求の範囲のコンテクストにおいて当業者に明白な修飾及
び変形が可能である。
ではなく、逆に、特許請求の範囲のコンテクストにおいて当業者に明白な修飾及
び変形が可能である。
【００４４】 それゆえ、本発明は、上記において特に、基材の経路に処理またはフラクシン
グ雰囲気を形成するためのモジュール（或いは、一面当たり１つのモジュール）
を配置することによって例証されたが、勿論、幾つかのモジュールを直列及び／
または並列に存在させて必要な効果を得るのを可能とすることが想像されてもよ
く、また、（それぞれのユーザサイトの場合に依存して）所望の効果を得るため
に基材の一方またはそれぞれの面と対向して単一のモジュール（処理用であろう
とフラクシング用であろうと）を配置し、そのモジュールを通り過ぎる連続通過
を実行することを想像することも可能である。
グ雰囲気を形成するためのモジュール（或いは、一面当たり１つのモジュール）
を配置することによって例証されたが、勿論、幾つかのモジュールを直列及び／
または並列に存在させて必要な効果を得るのを可能とすることが想像されてもよ
く、また、（それぞれのユーザサイトの場合に依存して）所望の効果を得るため
に基材の一方またはそれぞれの面と対向して単一のモジュール（処理用であろう
とフラクシング用であろうと）を配置し、そのモジュールを通り過ぎる連続通過
を実行することを想像することも可能である。
【図１】 本発明に係るプロセスを実施するための半田付け装置の概略図。
【図２】 図１の装置の組み立てにおいて使用される励起または不安定化学種を形成する
ためのモジュールの一例の概略断面図。
ためのモジュールの一例の概略断面図。
１０…搬送部材 １２…ベルト １４…筐体 １６，１８…ガイドローラ ２０…プリント回路基板 ２２…電子部品 ２４…第１のステーション ２６…フラクシングステーション ２８…第２のステーション ３０…冷却ステーション ３２…モジュール ３４…第１の管状電極 ３６…金属ブロック ３８…誘電体管 ４０…第２の電極 ４２…管状ガス通路 ４４…内容積 ４６，４８…スロット ５０…ダクト ５２…均質化チャンバ ５４…容器 ５６…パイプ ５８…高電圧高周波発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０３ Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０３Ａ ５０５ ５０５Ｃ ５０７ ５０７Ｈ ５０７Ｊ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 コノ、ジル フランス国、エフ−91120 パレソー、レ ジダンス・デュ・ヴァル １ (72)発明者 サンザングレ、ティエリー フランス国、エフ−94230 カシャン、リ ュ・デュ・ロワン 33 (72)発明者 ベルボックアーベン、ドニ フランス国、エフ−75015 パリ、リュ・ デ・アントレプレナー 59 Ｆターム(参考） 5E319 AA03 AB05 AC01 AC04 BB05 BB07 CC33 CD15 CD21 CD29 CD31
Claims (15)
- 【請求項１】 複数の電子部品（２２）を基材（２０）にリフロー半田付け
する方法であって、その間、 一定量の半田合金が使用され、 前記複数の部品（２２）は前記基材への接続位置に配置され、及び 前記複数の部品（２２）を半田付けする作業は前記半田合金を用い前記基材（
２０）を熱処理することによって実行され、 前記半田合金を用いて前記複数の部品の半田付けを実行するために前記基材を
大気圧近傍の圧力で処理雰囲気と接触させることにより前記基材は前記熱処理を
受け、前記処理雰囲気は励起または不安定化学種を含有し且つ実質的に帯電種フ
リーであり、前記雰囲気は初期処理ガスを放電に通過させることによって得られ
、前記基材の熱処理は前記放電の作用のもとで加熱された前記化学種によって得
られることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記複数の部品を配置する工程の前に、硬化性接着剤が前記
基材（２０）への結合位置に堆積され、その後、前記接着剤は硬化されて、前記
複数の部品を前記基材に前記結合位置で結合することを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項３】 前記半田合金は、 ｉ）前記基材（２０）上に前記複数の部品への接続位置で半田ペーストをスク
リーン印刷すること、 ｊ）前記半田合金は前記基材上の前記複数の部品への接続位置またはそれらの
幾つかに１回以上予備溶着され、その後、前記予備溶着したスポットはリフロー
作業を受けること、及び ｋ）前記半田合金は前記複数の部品上の位置／端子に１回以上予備溶着され、
その後、前記予備溶着したスポットはリフロー作業を受けること の１つ以上に従って使用されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
の方法。 - 【請求項４】 前記予備溶着したスポットは、その後、その表面を平面化す
る作業を受けることを特徴とする請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 前記基材への結合位置に接着剤を堆積する工程の前またはそ
の後に、前記基材（２０）をフラクシングする作業が、それを大気圧近傍の圧力
で励起または不安定化学種を含有し且つ実質的に帯電種フリーのフラクシング雰
囲気によって処理することにより実行されることを特徴とする請求項１乃至請求
項４のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項６】 前記複数の部品を前記基材上に配置する工程の後に、前記基
材（２０）をフラクシングする作業が、それを大気圧近傍の圧力で励起または不
安定化学種を含有し且つ実質的に帯電種フリーのフラクシング雰囲気によって処
理することにより実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか
１項に記載の方法。 - 【請求項７】 前記フラクシング雰囲気は初期フラクシングガスを放電に通
過させることによって得られることを特徴とする請求項５または請求項６に記載
の方法。 - 【請求項８】 前記初期フラクシングガスは水素を含有する還元性ガス混合
物を具備することを特徴とする請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 前記初期処理ガスは水素を含有する還元性ガス混合物を具備
することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記処理雰囲気は励起または不安定種を形成するためのデ
バイスのガス引出口で得られ、前記デバイス中で前記初期処理ガスは転化される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記フラクシング雰囲気は励起または不安定種を形成する
ためのデバイスのガス引出口で得られ、前記デバイス中で前記初期フラクシング
ガスは転化されることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載
の方法。 - 【請求項１２】 前記複数の部品を配置する工程及び半田付けする工程は前
記基材（２０）の両主面上で実行され、前記熱処理作業は励起または不安定化学
種を形成するための２つのデバイス（３２）によって実行され、それらデバイス
のそれぞれは前記基材の主面の一方と対向していることを特徴とする請求項１０
に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記半田付けする工程の後に、不活性ガスを含有する冷却
雰囲気に前記基材を通過させることによって前記基材を冷却する工程をさらに含
むことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１４】 請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の方法を実
施するための、半田合金を用いて複数の電子部品（２２）を基材（２０）にリフ
ロー半田付けする装置であって、接続位置で半田付けされるべき前記複数の部品
（２２）を少なくとも１つの面上に載せた複数の基材（２０）を搬送する部材（
１０）を具備し、前記搬送部材（１０）は前記複数の基材を搬送して前記基材（
２０）への結合位置に存在する接着剤のスポットが硬化されるのを可能とする第
１の手段（２４）に通過させるのとともに励起または不安定化学種を含有し且つ
実質的に帯電種フリーの処理雰囲気を形成するための少なくとも１つのデバイス
（２８）を具備する第２の手段に通過させ、前記処理雰囲気の温度は大気圧近傍
の温度で前記複数の部品の実際の半田付けを実行する目的で前記基材の熱処理を
実行するのを可能とすることを特徴とする装置。 - 【請求項１５】 前記第１の手段の上流または前記第１の手段と前記第２の
手段との間に前記搬送部材に沿って挿入され、励起または不安定化学種を含有し
且つ実質的に帯電種フリーのフラクシング雰囲気を形成するための少なくとも１
つのデバイス（２８）を含み、前記フラクシング雰囲気は前記基材（２０）をガ
ス相中でフラクシングするのに使用され得ることを特徴とする請求項１４に記載
の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9809773A FR2781706B1 (fr) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | Procede de brasage par refusion de composants electroniques et dispositif de brasage pour la mise en oeuvre d'un tel procede |
| FR98/09773 | 1998-07-30 | ||
| PCT/FR1999/001657 WO2000006333A1 (fr) | 1998-07-30 | 1999-07-08 | Procede de brasage par refusion de composants electroniques et dispositif de brasage pour la mise en oeuvre d'un tel procede |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002521207A true JP2002521207A (ja) | 2002-07-16 |
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ID=9529206
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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