JP2003126958A - 金属表面の乾式フラックス処理方法 - Google Patents
金属表面の乾式フラックス処理方法Info
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- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 はんだ付けしようとする１以上の構成部品の
金属表面を乾式フラックス処理する方法の提供。 【解決手段】 ａ）第一の電極３に接続されるはんだ付
けしようとする１以上の構成部品をターゲットアセンブ
リ４として供給する工程、ｂ）このターゲットアセンブ
リ４に隣接した第二の電極２を提供する工程、ｃ）還元
性ガスを含むガス混合物６を第一及び第二の電極２、３
の間に供給する工程、ｄ）第一及び第二の電極２、３へ
直流（ＤＣ）電圧をかけそして還元性ガスに電子を与え
て、負に帯電したイオンの還元性ガスを生成させる工
程、ｅ）ターゲットアセンブリ４をこの負に帯電したイ
オンの還元性ガスと接触させそしてターゲットアセンブ
リ４上の酸化物を還元する工程、を含む処理方法とす
る。
金属表面を乾式フラックス処理する方法の提供。 【解決手段】 ａ）第一の電極３に接続されるはんだ付
けしようとする１以上の構成部品をターゲットアセンブ
リ４として供給する工程、ｂ）このターゲットアセンブ
リ４に隣接した第二の電極２を提供する工程、ｃ）還元
性ガスを含むガス混合物６を第一及び第二の電極２、３
の間に供給する工程、ｄ）第一及び第二の電極２、３へ
直流（ＤＣ）電圧をかけそして還元性ガスに電子を与え
て、負に帯電したイオンの還元性ガスを生成させる工
程、ｅ）ターゲットアセンブリ４をこの負に帯電したイ
オンの還元性ガスと接触させそしてターゲットアセンブ
リ４上の酸化物を還元する工程、を含む処理方法とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、はんだ付けしよう
とする１以上の構成部品の金属表面に乾式フラックス処
理を施す方法に関する。
とする１以上の構成部品の金属表面に乾式フラックス処
理を施す方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】リフロ
ーソルダリングは、表面実装電子部品の組み立てにおい
て最も広く使用されている技術である。リフローソルダ
リング法では、回路基板上に前もって印刷したはんだペ
ーストを用いて構成部品を回路基板の対応の微小領域へ
搭載する。こうして作られたはんだ付け部品を、次にリ
フロー炉へ入れ、加熱帯域と冷却帯域を通過させ、そし
てはんだペーストの溶融、濡れ及び凝固により部品のリ
ードと回路基板のはんだランドとのはんだ接合を形成す
る。接合面での溶融はんだの良好な濡れを確保するため
に、標準的にはんだペースト中に有機フラックスを含有
させてはんだと下地金属の両方の初期表面酸化物を除去
し、凝固前の表面を清浄な状態に保つ。フラックスはは
んだ付けの際に大抵は気相へ蒸発するが、フラックスの
揮発分は、例えばはんだ接合部にボイドを作る、リフロ
ー表面を汚染する、といったような問題を引き起こすこ
とがある。はんだ付け後に、回路基板上には、腐食及び
短絡の原因となることのあるいくらかのはんだ残留物が
常に存在する。
ーソルダリングは、表面実装電子部品の組み立てにおい
て最も広く使用されている技術である。リフローソルダ
リング法では、回路基板上に前もって印刷したはんだペ
ーストを用いて構成部品を回路基板の対応の微小領域へ
搭載する。こうして作られたはんだ付け部品を、次にリ
フロー炉へ入れ、加熱帯域と冷却帯域を通過させ、そし
てはんだペーストの溶融、濡れ及び凝固により部品のリ
ードと回路基板のはんだランドとのはんだ接合を形成す
る。接合面での溶融はんだの良好な濡れを確保するため
に、標準的にはんだペースト中に有機フラックスを含有
させてはんだと下地金属の両方の初期表面酸化物を除去
し、凝固前の表面を清浄な状態に保つ。フラックスはは
んだ付けの際に大抵は気相へ蒸発するが、フラックスの
揮発分は、例えばはんだ接合部にボイドを作る、リフロ
ー表面を汚染する、といったような問題を引き起こすこ
とがある。はんだ付け後に、回路基板上には、腐食及び
短絡の原因となることのあるいくらかのはんだ残留物が
常に存在する。
【０００３】一方、ウェーブソルダリング（ウェーブは
んだ付け）は、挿入実装（ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ−ｍｏｕ
ｎｔ）部品用に伝統的に用いられているはんだ付け法で
ある。それはまた、はんだ付け前に構成部品を回路基板
上に接着剤で仮付けすることにより表面実装用に使用す
ることもできる。両方の場合とも、挿入あるいは仮付け
した構成部品を備えた回路基板は、液体フラックスを使
って部品のリード及びはんだランド上の酸化物を除去す
ることにより清浄にしなければならず、そして次に高温
の溶融はんだ浴を通過させなくてはならない。溶融した
はんだは、はんだ付けしようとする金属表面を自動的に
濡らし、こうしてはんだ接合部が形成される。浴中の溶
融はんだは非常に酸化されやすく、はんだドロスを形成
する。従って、はんだ浴の表面は、ドロスを機械的に除
去することにより清浄にしなくてはならないことがしば
しばあり、これは運転費とはんだの消費量を増加させ
る。はんだ付け後は、回路基板上にフラックスの残留物
が残り、リフローソルダリングについて説明したのと同
じ問題をもたらす。
んだ付け）は、挿入実装（ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ−ｍｏｕ
ｎｔ）部品用に伝統的に用いられているはんだ付け法で
ある。それはまた、はんだ付け前に構成部品を回路基板
上に接着剤で仮付けすることにより表面実装用に使用す
ることもできる。両方の場合とも、挿入あるいは仮付け
した構成部品を備えた回路基板は、液体フラックスを使
って部品のリード及びはんだランド上の酸化物を除去す
ることにより清浄にしなければならず、そして次に高温
の溶融はんだ浴を通過させなくてはならない。溶融した
はんだは、はんだ付けしようとする金属表面を自動的に
濡らし、こうしてはんだ接合部が形成される。浴中の溶
融はんだは非常に酸化されやすく、はんだドロスを形成
する。従って、はんだ浴の表面は、ドロスを機械的に除
去することにより清浄にしなくてはならないことがしば
しばあり、これは運転費とはんだの消費量を増加させ
る。はんだ付け後は、回路基板上にフラックスの残留物
が残り、リフローソルダリングについて説明したのと同
じ問題をもたらす。
【０００４】フラックスの残留物を除去するためには、
ポストクリーニング法を用いなくてはならない。クロロ
フルオロカーボン類（ＣＦＣ）がクリーニング剤として
標準的に用いられたが、それらは地球を保護するオゾン
層を損傷すると考えられ、それらの使用は禁止された。
少量の活性剤を使って残留物を減らすことによりノーク
リーンフラックスが開発されているが、フラックス残留
物の量及びフラックスの活性の増減は相殺関係にある。
ポストクリーニング法を用いなくてはならない。クロロ
フルオロカーボン類（ＣＦＣ）がクリーニング剤として
標準的に用いられたが、それらは地球を保護するオゾン
層を損傷すると考えられ、それらの使用は禁止された。
少量の活性剤を使って残留物を減らすことによりノーク
リーンフラックスが開発されているが、フラックス残留
物の量及びフラックスの活性の増減は相殺関係にある。
【０００５】フラックス揮発分、フラックス残留物、そ
してドロスの生成を含め、上述の問題の全てに対する良
好な解決策は、金属酸化物を除去するための有機フラッ
クスに取って代わるために、還元性ガスをはんだ付け雰
囲気として使用することである。そのようなはんだ付け
技術は「フラックスレスソルダリング」と呼ばれてい
る。いろいろなフラックスレスソルダリング法の間で
は、下地金属及びはんだ上の酸化物を還元するための反
応性ガスとして水素を用いることが殊の外魅力的である
が、と言うのは、それが非常にクリーンな方法（唯一の
副生物が炉から容易に換気できる水である）であり、開
放式で連続の生産ラインと両立できる（Ｈ2は毒性がな
く引火範囲が４〜７５％である）からである。従って、
水素フラックスレスソルダリングは長い間の技術的目標
であった。
してドロスの生成を含め、上述の問題の全てに対する良
好な解決策は、金属酸化物を除去するための有機フラッ
クスに取って代わるために、還元性ガスをはんだ付け雰
囲気として使用することである。そのようなはんだ付け
技術は「フラックスレスソルダリング」と呼ばれてい
る。いろいろなフラックスレスソルダリング法の間で
は、下地金属及びはんだ上の酸化物を還元するための反
応性ガスとして水素を用いることが殊の外魅力的である
が、と言うのは、それが非常にクリーンな方法（唯一の
副生物が炉から容易に換気できる水である）であり、開
放式で連続の生産ラインと両立できる（Ｈ2は毒性がな
く引火範囲が４〜７５％である）からである。従って、
水素フラックスレスソルダリングは長い間の技術的目標
であった。
【０００６】ところが、水素フラックスレスソルダリン
グの主な制約は、標準的なはんだ付け温度範囲の水素中
での金属酸化物の還元速度が非効率的で遅いことであ
り、はんだ付けしようとする下地金属上の酸化物よりも
金属−酸素結合強度が大きいはんだの酸化物について殊
にそのとおりである。水素のこの非効率性は、低温では
水素分子の反応性がないことによる。非常に反応性のラ
ジカル、例えば単原子の水素のようなものは、標準的な
はんだ付けの温度範囲よりもはるかに高い温度で生成す
る。例えば、スズを主成分とするはんだ上のスズ酸化物
を還元するための純粋Ｈ2の有効温度範囲は３５０℃よ
り高い。そのような高温は、集積回路（ＩＣ）チップを
損傷しかねず、あるいは信頼性の問題を引き起こしかね
ない。従って、標準的なはんだ付け温度範囲で反応性の
高いＨ2ラジカルを発生するのを助ける触媒法が、産業
界により求められている。
グの主な制約は、標準的なはんだ付け温度範囲の水素中
での金属酸化物の還元速度が非効率的で遅いことであ
り、はんだ付けしようとする下地金属上の酸化物よりも
金属−酸素結合強度が大きいはんだの酸化物について殊
にそのとおりである。水素のこの非効率性は、低温では
水素分子の反応性がないことによる。非常に反応性のラ
ジカル、例えば単原子の水素のようなものは、標準的な
はんだ付けの温度範囲よりもはるかに高い温度で生成す
る。例えば、スズを主成分とするはんだ上のスズ酸化物
を還元するための純粋Ｈ2の有効温度範囲は３５０℃よ
り高い。そのような高温は、集積回路（ＩＣ）チップを
損傷しかねず、あるいは信頼性の問題を引き起こしかね
ない。従って、標準的なはんだ付け温度範囲で反応性の
高いＨ2ラジカルを発生するのを助ける触媒法が、産業
界により求められている。
【０００７】フラックスレス（乾式）のはんだ付けは、
従来技術ではいくつかの手法を使って行われてきた。
従来技術ではいくつかの手法を使って行われてきた。
【０００８】化学的に活性の水素含有ガス、例えばＣＦ
4Ｃｌ2、ＣＦ4及びＳＦ6といったようなものを使って、
はんだ付けのために表面酸化物を除去することができ
る。ところが、そのようなガスはハロゲン化物残留物を
残し、そしてそれらははんだ結合の強度を低下させ、且
つ腐食を促進する。そのような化合物は、安全上の問題
及び環境上の廃棄の問題をももたらし、またはんだ付け
装置を化学的に攻撃しかねない。
4Ｃｌ2、ＣＦ4及びＳＦ6といったようなものを使って、
はんだ付けのために表面酸化物を除去することができ
る。ところが、そのようなガスはハロゲン化物残留物を
残し、そしてそれらははんだ結合の強度を低下させ、且
つ腐食を促進する。そのような化合物は、安全上の問題
及び環境上の廃棄の問題をももたらし、またはんだ付け
装置を化学的に攻撃しかねない。
【０００９】金属酸化物はレーザーを使って、除去する
ことができ、あるいはそれらの気化温度まで加熱するこ
とができる。このような方法は一般に、放出される汚染
物による再酸化を防ぐため不活性の又は還元性の雰囲気
下で行われる。ところが、酸化物と下地金属の融点又は
沸点が同様であることがあり、下地金属を溶融又は気化
させることは望ましくない。従って、そのようなレーザ
ー法は実施するのが困難である。また、レーザーは一般
に高価であり、運転するのに非効率的であって、酸化物
層に直接照射することができなくてはならない。これら
の要素は、大抵のはんだ付け用途に対してレーザー技術
の有用性を制限する。
ことができ、あるいはそれらの気化温度まで加熱するこ
とができる。このような方法は一般に、放出される汚染
物による再酸化を防ぐため不活性の又は還元性の雰囲気
下で行われる。ところが、酸化物と下地金属の融点又は
沸点が同様であることがあり、下地金属を溶融又は気化
させることは望ましくない。従って、そのようなレーザ
ー法は実施するのが困難である。また、レーザーは一般
に高価であり、運転するのに非効率的であって、酸化物
層に直接照射することができなくてはならない。これら
の要素は、大抵のはんだ付け用途に対してレーザー技術
の有用性を制限する。
【００１０】表面酸化物は、高温での反応性ガス（例え
ばＨ2）への暴露により化学的に還元（例えばＨ2Ｏへ）
することができる。不活性キャリア（例えばＮ2）中に
５％あるいはそれ以上の還元性ガスを含有している混合
物が一般に使用される。そのとき、反応生成物（例えば
Ｈ2Ｏ）が高温での脱着によって表面から放出され、ガ
スの流動する場で搬出される。典型的な処理温度は３５
０℃を超えなくてはならない。ところが、この方法は、
高温においてさえ、ゆっくりであり効果的でないことが
ある。
ばＨ2）への暴露により化学的に還元（例えばＨ2Ｏへ）
することができる。不活性キャリア（例えばＮ2）中に
５％あるいはそれ以上の還元性ガスを含有している混合
物が一般に使用される。そのとき、反応生成物（例えば
Ｈ2Ｏ）が高温での脱着によって表面から放出され、ガ
スの流動する場で搬出される。典型的な処理温度は３５
０℃を超えなくてはならない。ところが、この方法は、
高温においてさえ、ゆっくりであり効果的でないことが
ある。
【００１１】この還元法の速度と有効性は、より活性の
還元性種を使って増大させることができる。そのような
還元性種は通常のプラズマ技術を利用して生じさせるこ
とができる。
還元性種を使って増大させることができる。そのような
還元性種は通常のプラズマ技術を利用して生じさせるこ
とができる。
【００１２】可聴周波数、無線周波数、又はマイクロ波
周波数のガスプラズマを使って表面酸化物の除去のため
の反応性ラジカルを生じさせることができる。そのよう
な方法では、高強度の電磁放射線を使って、Ｈ2、Ｏ2、
ＳＦ6、あるいは、フッ素含有化合物を含めたそのほか
の種をイオン化及び解離させて高い反応性のラジカルに
することができる。３００℃より低い温度で表面処理を
行うことができる。ところが、プラズマを作るための最
適条件を得るため、そのような方法は一般に真空条件下
で行われる。真空での操作は高価な機器を必要とし、そ
してより速い連続のプロセスとしてよりもゆっくりのバ
ッチプロセスとして行わなくてはならない。そしてまた
プラズマは、一般に処理チャンバー内で拡散して分散さ
れ、特定の基板領域へ導くのが難しい。それゆえ、この
方法では反応性の種を効率的に利用することができな
い。プラズマはまた、スパッタリング処理を通して処理
チャンバーに損傷を生じさせることもあり、誘電体表面
に空間電荷を蓄積させて微小回路の潜在的な損傷を招く
こともある。マイクロ波それ自体も微小回路の損傷の原
因となることがあり、また処理の間基板温度を制御する
のが困難なこともある。プラズマは、潜在的に危険な紫
外光を放出することもある。このような方法はまた、高
価な電気機器を必要とし、かなりの電力を消費して、そ
れにより全体的な原価効率を低下させる。
周波数のガスプラズマを使って表面酸化物の除去のため
の反応性ラジカルを生じさせることができる。そのよう
な方法では、高強度の電磁放射線を使って、Ｈ2、Ｏ2、
ＳＦ6、あるいは、フッ素含有化合物を含めたそのほか
の種をイオン化及び解離させて高い反応性のラジカルに
することができる。３００℃より低い温度で表面処理を
行うことができる。ところが、プラズマを作るための最
適条件を得るため、そのような方法は一般に真空条件下
で行われる。真空での操作は高価な機器を必要とし、そ
してより速い連続のプロセスとしてよりもゆっくりのバ
ッチプロセスとして行わなくてはならない。そしてまた
プラズマは、一般に処理チャンバー内で拡散して分散さ
れ、特定の基板領域へ導くのが難しい。それゆえ、この
方法では反応性の種を効率的に利用することができな
い。プラズマはまた、スパッタリング処理を通して処理
チャンバーに損傷を生じさせることもあり、誘電体表面
に空間電荷を蓄積させて微小回路の潜在的な損傷を招く
こともある。マイクロ波それ自体も微小回路の損傷の原
因となることがあり、また処理の間基板温度を制御する
のが困難なこともある。プラズマは、潜在的に危険な紫
外光を放出することもある。このような方法はまた、高
価な電気機器を必要とし、かなりの電力を消費して、そ
れにより全体的な原価効率を低下させる。
【００１３】米国特許第５４０９５４３号明細書には、
電子の熱イオン（高温フィラメント）放出を利用して反
応性水素種を生成する方法が開示されている。活性化さ
れた水素が基板表面を化学的に還元する。熱イオン電子
は、５００〜２０００℃の温度に保持した耐熱性金属の
フィラメントから放出される。電気的にバイアスをかけ
たグリッドを使って過剰の自由電子をそらせ、あるいは
捕捉する。反応性種は、不活性キャリアガス中に２〜１
００％の水素を含有している混合物から生成される。
電子の熱イオン（高温フィラメント）放出を利用して反
応性水素種を生成する方法が開示されている。活性化さ
れた水素が基板表面を化学的に還元する。熱イオン電子
は、５００〜２０００℃の温度に保持した耐熱性金属の
フィラメントから放出される。電気的にバイアスをかけ
たグリッドを使って過剰の自由電子をそらせ、あるいは
捕捉する。反応性種は、不活性キャリアガス中に２〜１
００％の水素を含有している混合物から生成される。
【００１４】米国特許第６２０３６３７号明細書にも、
熱イオンカソードからの放電を利用して水素を活性化さ
せる方法が開示されている。この場合、放出プロセス
は、加熱したフィラメントを収容した独立の（隔離し
た）チャンバーで行われる。イオンと活性化した中性種
が処理チャンバーに流入して、酸化された金属表面を化
学的に還元する。ところが、このような高温カソード法
は、最適な有効性とフィラメント寿命とのために真空条
件を必要とする。真空での運転は高価な機器を必要と
し、それをはんだ付け用の搬送ベルト装置へ取り入れな
くてはならず、それにより全体的な原価効率を低下させ
る。
熱イオンカソードからの放電を利用して水素を活性化さ
せる方法が開示されている。この場合、放出プロセス
は、加熱したフィラメントを収容した独立の（隔離し
た）チャンバーで行われる。イオンと活性化した中性種
が処理チャンバーに流入して、酸化された金属表面を化
学的に還元する。ところが、このような高温カソード法
は、最適な有効性とフィラメント寿命とのために真空条
件を必要とする。真空での運転は高価な機器を必要と
し、それをはんだ付け用の搬送ベルト装置へ取り入れな
くてはならず、それにより全体的な原価効率を低下させ
る。
【００１５】Ｐｏｔｉｅｒ，ｅｔ ａｌ．，“Ｆｌｕｘ
ｌｅｓｓ Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ Ｕｎｄｅｒ Ａｃｔｉ
ｖａｔｅｄ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ａｔ Ａｍｂｉｅ
ｎｔＰｒｅｓｓｕｒｅ”，Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ，１９９５，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，ＣＡ並びに米国特許
第６１４６５０３号、第６０８９４４５号、第６０２１
９４０号、第６００７６３７号、第５９４１４４８号、
第５８５８３１２号及び第５７２２５８１号各明細書に
は、放電を利用して活性化したＨ2（又はそのほかの還
元性ガス、例えばＣＨ4もしくはＮＨ3といったもの）を
生成するための方法が記載されている。この還元性ガス
は不活性キャリアガス（Ｎ2）中に「パーセントレベ
ル」で存在する。放電は「数キロボルト」の交流電圧源
を使って発生される。隔離したチャンバーで電極から放
出された電子が帯電した水素ラジカルと中性の水素ラジ
カルを生じさせ、次いでそれらは基板へと流される。こ
の結果として得られるプロセスが、はんだ付けしようと
する下地金属上の酸化物をほぼ１５０℃の温度で還元す
る。ところが、そのような隔離した放電チャンバーは相
当の装置費を必要とし、また既存のはんだ付け用搬送ベ
ルト装置に後から容易に取り付けられない。その上、こ
の方法ははんだ酸化物を除去するために立案されてはい
ない。
ｌｅｓｓ Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ Ｕｎｄｅｒ Ａｃｔｉ
ｖａｔｅｄ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ａｔ Ａｍｂｉｅ
ｎｔＰｒｅｓｓｕｒｅ”，Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ，１９９５，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，ＣＡ並びに米国特許
第６１４６５０３号、第６０８９４４５号、第６０２１
９４０号、第６００７６３７号、第５９４１４４８号、
第５８５８３１２号及び第５７２２５８１号各明細書に
は、放電を利用して活性化したＨ2（又はそのほかの還
元性ガス、例えばＣＨ4もしくはＮＨ3といったもの）を
生成するための方法が記載されている。この還元性ガス
は不活性キャリアガス（Ｎ2）中に「パーセントレベ
ル」で存在する。放電は「数キロボルト」の交流電圧源
を使って発生される。隔離したチャンバーで電極から放
出された電子が帯電した水素ラジカルと中性の水素ラジ
カルを生じさせ、次いでそれらは基板へと流される。こ
の結果として得られるプロセスが、はんだ付けしようと
する下地金属上の酸化物をほぼ１５０℃の温度で還元す
る。ところが、そのような隔離した放電チャンバーは相
当の装置費を必要とし、また既存のはんだ付け用搬送ベ
ルト装置に後から容易に取り付けられない。その上、こ
の方法ははんだ酸化物を除去するために立案されてはい
ない。
【００１６】米国特許第５４３３８２０号明細書には、
高電圧（１〜５０ｋＶ）の電極からの大気圧の放電又は
プラズマを使用する表面処理方法が記載されている。電
極は、隔離したチャンバーに配置されるというより、む
しろ基板の近くに配置される。電極から放出された自由
電子が反応性の水素ラジカル、原子の水素を含むプラズ
マ、を生じさせ、そしてそれは次に、酸化された基板の
上方に配置された誘電体シールドの開口部を通り抜け
る。この誘電体シールドは、酸化物除去を必要とする表
面の特定の箇所へ活性水素を集中させる。ところが、そ
のような誘電体シールドは、電場を変更しかねず精確な
プロセス制御を妨げかねない表面電化を蓄積する。この
方法は下地金属表面を溶かすのに利用されるに過ぎな
い。
高電圧（１〜５０ｋＶ）の電極からの大気圧の放電又は
プラズマを使用する表面処理方法が記載されている。電
極は、隔離したチャンバーに配置されるというより、む
しろ基板の近くに配置される。電極から放出された自由
電子が反応性の水素ラジカル、原子の水素を含むプラズ
マ、を生じさせ、そしてそれは次に、酸化された基板の
上方に配置された誘電体シールドの開口部を通り抜け
る。この誘電体シールドは、酸化物除去を必要とする表
面の特定の箇所へ活性水素を集中させる。ところが、そ
のような誘電体シールドは、電場を変更しかねず精確な
プロセス制御を妨げかねない表面電化を蓄積する。この
方法は下地金属表面を溶かすのに利用されるに過ぎな
い。
【００１７】関係するそのほかの従来技術には、米国特
許第３７４２２１３号、第５１０５７６１号、第５８０
７６１４号、第５８０７６１５号、第５９２８５２７
号、第５９８５３７８号、第６００４６３１号、第６０
３７２４１号、第６１７４５００号、第６１９３１３５
号、第６１９４０３６号、第６１９６４４６号各明細
書、Ｋｏｏｐｍａｎ，ｅｔ ａｌ．，Ｆｌｕｘｌｅｓｓ
Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｓｏｌｄｅｒ Ｊｏｉｎｉｎ
ｇ，ＮＥＰＣＯＮ ＷＥＳＴ ’９５ ＰＲＯＣＥＥＤ
ＩＮＧＳ，ｐｐ９１９−９３１、及びＳｈｉｌｏｈ，ｅ
ｔ ａｌ．，Ｆｌｕｘ−ｆｒｅｅ Ｓｏｌｄｅｒｉｎ
ｇ，ＮＥＰＣＯＮ ＷＥＳＴ ’９４ ＰＲＯＣＥＥＤ
ＩＮＧＳ，ｐｐ２５１−２７３が含まれる。
許第３７４２２１３号、第５１０５７６１号、第５８０
７６１４号、第５８０７６１５号、第５９２８５２７
号、第５９８５３７８号、第６００４６３１号、第６０
３７２４１号、第６１７４５００号、第６１９３１３５
号、第６１９４０３６号、第６１９６４４６号各明細
書、Ｋｏｏｐｍａｎ，ｅｔ ａｌ．，Ｆｌｕｘｌｅｓｓ
Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｓｏｌｄｅｒ Ｊｏｉｎｉｎ
ｇ，ＮＥＰＣＯＮ ＷＥＳＴ ’９５ ＰＲＯＣＥＥＤ
ＩＮＧＳ，ｐｐ９１９−９３１、及びＳｈｉｌｏｈ，ｅ
ｔ ａｌ．，Ｆｌｕｘ−ｆｒｅｅ Ｓｏｌｄｅｒｉｎ
ｇ，ＮＥＰＣＯＮ ＷＥＳＴ ’９４ ＰＲＯＣＥＥＤ
ＩＮＧＳ，ｐｐ２５１−２７３が含まれる。
【００１８】はんだ接合部における酸化物あるいはフラ
ックスの欠陥のない優れたはんだ付けをするため下地金
属の酸化物及びはんだの酸化物を除去するための経済的
で且つ効率的なフラックスレスソルダリング法を提供す
る上での従来技術の欠点は、本発明により克服され、そ
してそれは、以下でより詳しく説明するように、はんだ
付け作業の前又はその間に酸化物と活発に反応するため
の負に帯電したイオンの水素を使用するのにＤＣパワー
の必要量が少なく、あるいは同様にエネルギー電子の増
殖が少ない、低温、周囲条件近く、又は大気条件でのフ
ラックスレスソルダリング法を提供するものである。
ックスの欠陥のない優れたはんだ付けをするため下地金
属の酸化物及びはんだの酸化物を除去するための経済的
で且つ効率的なフラックスレスソルダリング法を提供す
る上での従来技術の欠点は、本発明により克服され、そ
してそれは、以下でより詳しく説明するように、はんだ
付け作業の前又はその間に酸化物と活発に反応するため
の負に帯電したイオンの水素を使用するのにＤＣパワー
の必要量が少なく、あるいは同様にエネルギー電子の増
殖が少ない、低温、周囲条件近く、又は大気条件でのフ
ラックスレスソルダリング法を提供するものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は、はんだ付けし
ようとする１以上の構成部品の金属表面に乾式のフラッ
クス処理を施す方法であって、ａ）第一の電極に接続さ
れるはんだ付けしようとする１以上の構成部品をターゲ
ットアセンブリとして供給する工程、ｂ）該ターゲット
アセンブリに隣接した第二の電極を提供する工程、ｃ）
還元性ガスを含むガス混合物を第一及び第二の電極の間
に供給する工程、ｄ）第一及び第二の電極へ直流（Ｄ
Ｃ）電圧をかけそして還元性ガスに電子を与えて、負に
帯電したイオンの還元性ガスを生成させる工程、ｅ）上
記ターゲットアセンブリをこの負に帯電したイオンの還
元性ガスと接触させそして該ターゲットアセンブリ上の
酸化物を還元する工程、を含む金属表面の乾式フラック
ス処理方法である。
ようとする１以上の構成部品の金属表面に乾式のフラッ
クス処理を施す方法であって、ａ）第一の電極に接続さ
れるはんだ付けしようとする１以上の構成部品をターゲ
ットアセンブリとして供給する工程、ｂ）該ターゲット
アセンブリに隣接した第二の電極を提供する工程、ｃ）
還元性ガスを含むガス混合物を第一及び第二の電極の間
に供給する工程、ｄ）第一及び第二の電極へ直流（Ｄ
Ｃ）電圧をかけそして還元性ガスに電子を与えて、負に
帯電したイオンの還元性ガスを生成させる工程、ｅ）上
記ターゲットアセンブリをこの負に帯電したイオンの還
元性ガスと接触させそして該ターゲットアセンブリ上の
酸化物を還元する工程、を含む金属表面の乾式フラック
ス処理方法である。
【００２０】好ましくは、還元性ガスは窒素などの不活
性ガス中の水素であって、ガス混合物を含む。構成部品
は、好ましくは印刷回路基板又は電子デバイスであり、
より好ましくは、印刷回路基板上に搭載された電子デバ
イスである。好ましくは、酸化物を除去するため乾式の
フラックス処理を施しながらかその後で、高温でのリフ
ロー又はウェーブソルダリングによって構成部品をはん
だ付けする。
性ガス中の水素であって、ガス混合物を含む。構成部品
は、好ましくは印刷回路基板又は電子デバイスであり、
より好ましくは、印刷回路基板上に搭載された電子デバ
イスである。好ましくは、酸化物を除去するため乾式の
フラックス処理を施しながらかその後で、高温でのリフ
ロー又はウェーブソルダリングによって構成部品をはん
だ付けする。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明は、Ｈ2フラックスレスソ
ルダリングに関する。本発明は、旧式のリフロー又はウ
ェーブソルダリング機を改造することにより実施するこ
とができる。本発明はまた、金属のめっきにも、例えば
後のはんだ付けになじみやすくするため印刷回路基板又
は金属表面の一部をはんだめっきするといったようなも
のにも、応用可能である。本発明の水素フラックスレス
法による酸化物の除去は、そのような金属めっき技術に
同様に適用可能である。
ルダリングに関する。本発明は、旧式のリフロー又はウ
ェーブソルダリング機を改造することにより実施するこ
とができる。本発明はまた、金属のめっきにも、例えば
後のはんだ付けになじみやすくするため印刷回路基板又
は金属表面の一部をはんだめっきするといったようなも
のにも、応用可能である。本発明の水素フラックスレス
法による酸化物の除去は、そのような金属めっき技術に
同様に適用可能である。
【００２２】この方法の原理は図１、２又は３で示すこ
とができる。はんだ付け又はフラックス処理を施す間
は、窒素と還元性ガス、例えば水素又は一酸化炭素な
ど、のガス混合物を、カソードとアノードを備えた加熱
チャンバー、オーブン又は炉に導入し、はんだ付けしあ
るいはフラックス処理しようとする部品をアノードに接
続し又は装着してターゲットアセンブリを形成する。カ
ソードとアノード間にＤＣ電圧を印加すると、低エネル
ギー電子がカソードで発生し、電場でもってアノードま
で運ばれる。この電子が運ばれる間に、分子の還元性ガ
ス、すなわちＨ2のうちの一部が、電子の付着により負
イオンを形成し、次いでこれをやはりアノードまで運ぶ
ことができる。アノードでは、負に帯電したイオンの水
素がはんだ表面とはんだ付けしようとする金属表面に付
着し、こうしてそれぞれの酸化物を、伝統的なフラック
スを使わずに還元することができる。このプロセスの
間、不活性ガスすなわちＮ2は、窒素の電子親和力がゼ
ロであるため、影響を受けない。
とができる。はんだ付け又はフラックス処理を施す間
は、窒素と還元性ガス、例えば水素又は一酸化炭素な
ど、のガス混合物を、カソードとアノードを備えた加熱
チャンバー、オーブン又は炉に導入し、はんだ付けしあ
るいはフラックス処理しようとする部品をアノードに接
続し又は装着してターゲットアセンブリを形成する。カ
ソードとアノード間にＤＣ電圧を印加すると、低エネル
ギー電子がカソードで発生し、電場でもってアノードま
で運ばれる。この電子が運ばれる間に、分子の還元性ガ
ス、すなわちＨ2のうちの一部が、電子の付着により負
イオンを形成し、次いでこれをやはりアノードまで運ぶ
ことができる。アノードでは、負に帯電したイオンの水
素がはんだ表面とはんだ付けしようとする金属表面に付
着し、こうしてそれぞれの酸化物を、伝統的なフラック
スを使わずに還元することができる。このプロセスの
間、不活性ガスすなわちＮ2は、窒素の電子親和力がゼ
ロであるため、影響を受けない。
【００２３】本発明の場合、ガス混合物中のＨ2濃度は
およそ０．１〜１００体積％、より好ましくはおよそ
０．５〜５０体積％を構成することができる。温度はほ
ぼ周囲温度から４００℃まで（およそ０〜４００℃）の
範囲であることができ、より好ましくはおよそ１００〜
２５０℃である。ＤＣ電圧は、およそ−１ｋＶから−５
０ｋＶまででよく、好ましい範囲はおよそ−２〜−３０
ｋＶである。カソードと処理しようとする部品の上面と
の距離はおよそ１〜１０ｃｍでよく、好ましい範囲はお
よそ２〜５ｃｍである。電子を発生するカソード又は装
置（光電子放射源又は放射線源）は、アノード又はター
ゲットアセンブリの近くにあるべきであり、独立のチャ
ンバー又はゾーンを必要としない。Ｈ2以外に、ガス混
合物ではほかの還元性ガスも使用することができ、例え
ばＣＯなどを使用してもよい。ガス混合物で使用される
Ｎ2以外の不活性ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、及びそれ
らの混合物その他であることができる。圧力は好ましく
は、周囲大気圧力であり、これはプロセスの領域の既存
の圧力を意味する。例えば真空のような、特別な圧力は
必要とされない。一般に、１０〜２０ｐｓｉａ（６９〜
１３８ｋＰａ（絶対圧））の圧力が許容可能であろう
が、１４〜１６ｐｓｉａ（９６．５〜１１０ｋＰａ）の
圧力、好ましくは１４．７ｐｓｉａ（１０１ｋＰａ）が
最も適切である。
およそ０．１〜１００体積％、より好ましくはおよそ
０．５〜５０体積％を構成することができる。温度はほ
ぼ周囲温度から４００℃まで（およそ０〜４００℃）の
範囲であることができ、より好ましくはおよそ１００〜
２５０℃である。ＤＣ電圧は、およそ−１ｋＶから−５
０ｋＶまででよく、好ましい範囲はおよそ−２〜−３０
ｋＶである。カソードと処理しようとする部品の上面と
の距離はおよそ１〜１０ｃｍでよく、好ましい範囲はお
よそ２〜５ｃｍである。電子を発生するカソード又は装
置（光電子放射源又は放射線源）は、アノード又はター
ゲットアセンブリの近くにあるべきであり、独立のチャ
ンバー又はゾーンを必要としない。Ｈ2以外に、ガス混
合物ではほかの還元性ガスも使用することができ、例え
ばＣＯなどを使用してもよい。ガス混合物で使用される
Ｎ2以外の不活性ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、及びそれ
らの混合物その他であることができる。圧力は好ましく
は、周囲大気圧力であり、これはプロセスの領域の既存
の圧力を意味する。例えば真空のような、特別な圧力は
必要とされない。一般に、１０〜２０ｐｓｉａ（６９〜
１３８ｋＰａ（絶対圧））の圧力が許容可能であろう
が、１４〜１６ｐｓｉａ（９６．５〜１１０ｋＰａ）の
圧力、好ましくは１４．７ｐｓｉａ（１０１ｋＰａ）が
最も適切である。
【００２４】上述の電子が付着する技術のほかに、感光
性カソードからの光電子放射、電子線手法、放射線手
法、及びカスケードする最初の電子が電極アレイでもっ
て電位が次々に高くなる電極へ運ばれて次々に続く各電
極から追加の電子を生じさせるアバランシュ手法によ
り、水素分子又は二原子の水素への電子の付着を行うこ
とができる。自由な低エネルギー電子の光電子放射は、
例えば、紫外線又はその他の適当な波長の光への感光性
源の暴露の結果として行うことができる。電子がＤＣ電
圧により放出されない手法（すなわち光電子放射）で
は、発生した電子と最終的に負に帯電したイオンの水素
分子又は二原子水素をアノードへ引き寄せるために、カ
ソードとアノードにはやはりバイアスがかけられよう。
性カソードからの光電子放射、電子線手法、放射線手
法、及びカスケードする最初の電子が電極アレイでもっ
て電位が次々に高くなる電極へ運ばれて次々に続く各電
極から追加の電子を生じさせるアバランシュ手法によ
り、水素分子又は二原子の水素への電子の付着を行うこ
とができる。自由な低エネルギー電子の光電子放射は、
例えば、紫外線又はその他の適当な波長の光への感光性
源の暴露の結果として行うことができる。電子がＤＣ電
圧により放出されない手法（すなわち光電子放射）で
は、発生した電子と最終的に負に帯電したイオンの水素
分子又は二原子水素をアノードへ引き寄せるために、カ
ソードとアノードにはやはりバイアスがかけられよう。
【００２５】本発明のメカニズムについていずれの特定
の理論に拘束されるのも望むわけではないが、発明者ら
は次のように考える。直流電圧を電極に印加するとカソ
ードで低エネルギーの電子が発生して、電場でもってア
ノードの方へ運ばれる。低エネルギーの電子はカソード
を離れ分子の又は二原子水素に付着するのに十分なエネ
ルギーを持つが、水素分子を解離させるのにはエネルギ
ーが不十分である。電子が運ばれる間に、水素などの分
子の還元性ガスの一部は電子の付着により負イオンを生
成することができ、そして次にこれをやはりアノードへ
運ぶことができる。アノードで、負に帯電したイオンの
水素ははんだ表面とはんだ付けしようとする下地金属表
面に付着することができ、こうしてはんだ及び下地金属
の既存の酸化物を還元することができる。本発明の電子
付着法を使用する酸化物還元の活性エネルギーは付着な
しの場合より低く、これは、付着した電子による衝撃が
酸化物の結合を破壊するのに必要なエネルギーの大部分
を消去するからである。全体プロセスは次のとおりに説
明することができる。
の理論に拘束されるのも望むわけではないが、発明者ら
は次のように考える。直流電圧を電極に印加するとカソ
ードで低エネルギーの電子が発生して、電場でもってア
ノードの方へ運ばれる。低エネルギーの電子はカソード
を離れ分子の又は二原子水素に付着するのに十分なエネ
ルギーを持つが、水素分子を解離させるのにはエネルギ
ーが不十分である。電子が運ばれる間に、水素などの分
子の還元性ガスの一部は電子の付着により負イオンを生
成することができ、そして次にこれをやはりアノードへ
運ぶことができる。アノードで、負に帯電したイオンの
水素ははんだ表面とはんだ付けしようとする下地金属表
面に付着することができ、こうしてはんだ及び下地金属
の既存の酸化物を還元することができる。本発明の電子
付着法を使用する酸化物還元の活性エネルギーは付着な
しの場合より低く、これは、付着した電子による衝撃が
酸化物の結合を破壊するのに必要なエネルギーの大部分
を消去するからである。全体プロセスは次のとおりに説
明することができる。
【００２６】電子の付着（カソード−アノード間）：
Ｈ2＋ｅ- → Ｈ2 - 酸化物の還元（アノード近く）： Ｈ2 -＋ＭＯ → Ｍ
＋Ｈ2Ｏ＋ｅ-（Ｍ＝はんだ／下地金属）
Ｈ2＋ｅ- → Ｈ2 - 酸化物の還元（アノード近く）： Ｈ2 -＋ＭＯ → Ｍ
＋Ｈ2Ｏ＋ｅ-（Ｍ＝はんだ／下地金属）
【００２７】図１は、改造したリフローソルダリング機
の例を示す模式断面図である。この装置はオーブン又は
炉１を含み、そしてこれは一般的に、中心軸に沿って異
なる区画に位置する加熱／冷却帯域を有し、且つオーブ
ン／炉１の二つの端部にガス入り口と出口を備える。オ
ーブン／炉１内に張り渡された金属棒２（又はワイヤメ
ッシュ２ｄ）をカソード又は第二の電極のために使用
し、それは電子放出エネルギーが低い例えば真鍮又はス
テンレス鋼のような金属で作られる。アノード又は第一
の電極として、導電性材料、例えば金属の如きもので作
られた接地した移動するベルト３を使用する。リフロー
ソルダリングの際には、印刷回路基板上の電子デバイス
などの、前もって印刷されたはんだペーストによって一
つ以上の構成部品に一時的に一緒に接続された、一つ以
上の構成部品４を、移動するベルト３の上に配置し、そ
してその全てがオーブン／炉１と加熱及び冷却帯域を通
過するターゲットアセンブリを形成する。窒素と還元性
ガス、例えば水素あるいは一酸化炭素といったような還
元性ガスとのガス混合物６をオーブン／炉１へ導入し、
そして棒／カソード２とベルト／アノード３との間にＤ
Ｃ電圧５を印加する。ガス混合物は、還元性ガス、好ま
しくは水素にカソードの部位で与えられる電子により、
カソードとアノードとの間の電荷に呼応して、負に帯電
したイオンの還元性ガスになり、そしてそれは特性上、
はんだ及び構成部品を含めたアノードに移動し、それに
よりそれらは乾式フラックスレスの原理でもって既存の
酸化物を還元してはんだの接合を有意に増進する。はん
だペーストは、オーブン／炉１の加熱された帯域で溶融
し、構成部品の表面を濡らし、そしてオーブン／炉１の
冷却帯域で再凝固してはんだ付けされた製品を形成し、
これはフラックスを必要とせず、酸化物又はフラックス
残留物により引き起こされるはんだの欠陥を回避する。
の例を示す模式断面図である。この装置はオーブン又は
炉１を含み、そしてこれは一般的に、中心軸に沿って異
なる区画に位置する加熱／冷却帯域を有し、且つオーブ
ン／炉１の二つの端部にガス入り口と出口を備える。オ
ーブン／炉１内に張り渡された金属棒２（又はワイヤメ
ッシュ２ｄ）をカソード又は第二の電極のために使用
し、それは電子放出エネルギーが低い例えば真鍮又はス
テンレス鋼のような金属で作られる。アノード又は第一
の電極として、導電性材料、例えば金属の如きもので作
られた接地した移動するベルト３を使用する。リフロー
ソルダリングの際には、印刷回路基板上の電子デバイス
などの、前もって印刷されたはんだペーストによって一
つ以上の構成部品に一時的に一緒に接続された、一つ以
上の構成部品４を、移動するベルト３の上に配置し、そ
してその全てがオーブン／炉１と加熱及び冷却帯域を通
過するターゲットアセンブリを形成する。窒素と還元性
ガス、例えば水素あるいは一酸化炭素といったような還
元性ガスとのガス混合物６をオーブン／炉１へ導入し、
そして棒／カソード２とベルト／アノード３との間にＤ
Ｃ電圧５を印加する。ガス混合物は、還元性ガス、好ま
しくは水素にカソードの部位で与えられる電子により、
カソードとアノードとの間の電荷に呼応して、負に帯電
したイオンの還元性ガスになり、そしてそれは特性上、
はんだ及び構成部品を含めたアノードに移動し、それに
よりそれらは乾式フラックスレスの原理でもって既存の
酸化物を還元してはんだの接合を有意に増進する。はん
だペーストは、オーブン／炉１の加熱された帯域で溶融
し、構成部品の表面を濡らし、そしてオーブン／炉１の
冷却帯域で再凝固してはんだ付けされた製品を形成し、
これはフラックスを必要とせず、酸化物又はフラックス
残留物により引き起こされるはんだの欠陥を回避する。
【００２８】図２は、図１と全く同様の、ウェーブソル
ダリング前にフラックス処理を施す部品のために使用さ
れるもう一つの例である。この装置は、加熱チャンバー
１０、金属棒２０又はワイヤメッシュ製のカソード、及
びアノードとして働く、接地された導電性の移動するベ
ルト３０を含む。フラックス処理を施す際は、回路基板
４０に一時的に挿入された構成部品を備えた回路基板
を、チャンバー１０を通り抜けるベルト３０に載せ、窒
素と水素のガス混合物６０をチャンバー１０へ導入し、
そしてカソード２０と接地したベルトアノード３０との
間にＤＣ電圧５０を印加する。構成部品は、はんだ浴中
でのはんだの定常波に抗してそれらが通過するにつれ回
路基板にはんだ付けされるコンタクトを有し、その一
方、構成部品／回路基板とはんだ浴の両方は負に帯電し
たイオンの水素の還元性ガスの作用により酸化物がなく
なる。
ダリング前にフラックス処理を施す部品のために使用さ
れるもう一つの例である。この装置は、加熱チャンバー
１０、金属棒２０又はワイヤメッシュ製のカソード、及
びアノードとして働く、接地された導電性の移動するベ
ルト３０を含む。フラックス処理を施す際は、回路基板
４０に一時的に挿入された構成部品を備えた回路基板
を、チャンバー１０を通り抜けるベルト３０に載せ、窒
素と水素のガス混合物６０をチャンバー１０へ導入し、
そしてカソード２０と接地したベルトアノード３０との
間にＤＣ電圧５０を印加する。構成部品は、はんだ浴中
でのはんだの定常波に抗してそれらが通過するにつれ回
路基板にはんだ付けされるコンタクトを有し、その一
方、構成部品／回路基板とはんだ浴の両方は負に帯電し
たイオンの水素の還元性ガスの作用により酸化物がなく
なる。
【００２９】図３は、ウェーブソルダリング法の溶融は
んだ浴にフラックス処理を施すのに使用される第三の例
であり、それもやはり図１と全く同様である。この装置
は、チャンバー１００、金属棒２００又はワイヤメッシ
ュ製のカソード、及びアノードとして働く接地した高温
のはんだ浴３００を含む。操作中は、窒素と水素のガス
混合物６００をチャンバー１００に導入し、カソード２
００と接地したはんだ浴アノード３００の壁との間にＤ
Ｃ電圧５００を印加する。これは、負に帯電したイオン
の水素の還元性ガスの作用によりはんだ浴アノード３０
０の表面をはんだ酸化物又はドロスなしに保持する。
んだ浴にフラックス処理を施すのに使用される第三の例
であり、それもやはり図１と全く同様である。この装置
は、チャンバー１００、金属棒２００又はワイヤメッシ
ュ製のカソード、及びアノードとして働く接地した高温
のはんだ浴３００を含む。操作中は、窒素と水素のガス
混合物６００をチャンバー１００に導入し、カソード２
００と接地したはんだ浴アノード３００の壁との間にＤ
Ｃ電圧５００を印加する。これは、負に帯電したイオン
の水素の還元性ガスの作用によりはんだ浴アノード３０
０の表面をはんだ酸化物又はドロスなしに保持する。
【００３０】上記の各事例について言えば、カソード
は、図４に示した例のような様々な形状に、すなわち棒
２ａ、一方にとがらせた先端部を備えた棒２ｂ、いくつ
かのとがらせた先端部を備えた棒２ｃ、及びスクリーン
又はワイヤメッシュ２ｄといったものに、することがで
きる。カソードの材料は真鍮、ステンレス鋼、あるいは
電子放出エネルギーが比較的小さいその他の金属でよ
い。
は、図４に示した例のような様々な形状に、すなわち棒
２ａ、一方にとがらせた先端部を備えた棒２ｂ、いくつ
かのとがらせた先端部を備えた棒２ｃ、及びスクリーン
又はワイヤメッシュ２ｄといったものに、することがで
きる。カソードの材料は真鍮、ステンレス鋼、あるいは
電子放出エネルギーが比較的小さいその他の金属でよ
い。
【００３１】はんだとしては、フラックスレスのスズ−
銀はんだ、フラックスレスのスズ−鉛はんだ、フラック
スレスのスズ−銀はんだペースト、フラックスレスのス
ズ−銀はんだプレフォーム、フラックスレスのスズ−鉛
はんだペースト、フラックスレスのスズ−鉛はんだプレ
フォーム、フラックスレスのスズ−鉛はんだのウェーブ
浴、フラックスレスのスズ−銀はんだのウェーブ浴及び
それらの混合物を、例として挙げることができる。
銀はんだ、フラックスレスのスズ−鉛はんだ、フラック
スレスのスズ−銀はんだペースト、フラックスレスのス
ズ−銀はんだプレフォーム、フラックスレスのスズ−鉛
はんだペースト、フラックスレスのスズ−鉛はんだプレ
フォーム、フラックスレスのスズ−鉛はんだのウェーブ
浴、フラックスレスのスズ−銀はんだのウェーブ浴及び
それらの混合物を、例として挙げることができる。
【００３２】
【実施例】（例１）実験室規模の炉を使って、第一の実
験を行った。使用した試料は、接地した銅板（アノー
ド）上のフラックスレスのスズ−鉛はんだプレフォーム
（予備成形体）（融点１８３℃）であり、それを炉内に
入れＮ2中に５％のＨ2を含むガスの流動下に２５０℃ま
で加熱した。試料温度が平衡になったところで、負電極
（カソード）と接地した試料（アノード）との間にＤＣ
電圧を印加し、そして０．３ｍＡの電流で約−２ｋＶま
で徐々に増加させた。二つの電極間の距離は約１ｃｍで
あった。圧力は、周囲大気圧であった。このはんだは銅
表面を非常によく濡らすことが分かった。電圧を印加し
なければ、そのような低温では、たとえ純粋なＨ 2中で
も、フラックスレスはんだは銅表面を良好に濡らすこと
が決してできず、これは、純粋Ｈ2がスズを主成分とす
るはんだ上のスズ酸化物を除去するのに有効な温度が３
５０℃より高いからである。従って、この結果は、電子
付着法がＨ 2フラックスレスソルダリングを促進するの
に有効であることを確認するものである。
験を行った。使用した試料は、接地した銅板（アノー
ド）上のフラックスレスのスズ−鉛はんだプレフォーム
（予備成形体）（融点１８３℃）であり、それを炉内に
入れＮ2中に５％のＨ2を含むガスの流動下に２５０℃ま
で加熱した。試料温度が平衡になったところで、負電極
（カソード）と接地した試料（アノード）との間にＤＣ
電圧を印加し、そして０．３ｍＡの電流で約−２ｋＶま
で徐々に増加させた。二つの電極間の距離は約１ｃｍで
あった。圧力は、周囲大気圧であった。このはんだは銅
表面を非常によく濡らすことが分かった。電圧を印加し
なければ、そのような低温では、たとえ純粋なＨ 2中で
も、フラックスレスはんだは銅表面を良好に濡らすこと
が決してできず、これは、純粋Ｈ2がスズを主成分とす
るはんだ上のスズ酸化物を除去するのに有効な温度が３
５０℃より高いからである。従って、この結果は、電子
付着法がＨ 2フラックスレスソルダリングを促進するの
に有効であることを確認するものである。
【００３３】（例２）上記と同じ設備構成と同じ試料と
を使用して、第二の実験を行った。最初の実験と違っ
て、Ｎ2中に５％のＨ2を含むガスの流動下に試料を室温
から加熱する間、０．３ｍＡで２ｋＶの電圧を印加し
た。加熱速度は、通常のリフローソルダリング法につい
て典型的に使用されるものと同様であった。はんだは２
２０℃で銅表面を濡らし始めることが分かった。
を使用して、第二の実験を行った。最初の実験と違っ
て、Ｎ2中に５％のＨ2を含むガスの流動下に試料を室温
から加熱する間、０．３ｍＡで２ｋＶの電圧を印加し
た。加熱速度は、通常のリフローソルダリング法につい
て典型的に使用されるものと同様であった。はんだは２
２０℃で銅表面を濡らし始めることが分かった。
【００３４】（例３）はんだ付けする部分が接地した銅
板上のフラックスのスズ−銀プレフォーム（融点２２１
℃）であったことを除き、第二の実験と同じようにして
第三の実験を行った。２３０℃ではんだが銅を濡らし始
めることが分かった。
板上のフラックスのスズ−銀プレフォーム（融点２２１
℃）であったことを除き、第二の実験と同じようにして
第三の実験を行った。２３０℃ではんだが銅を濡らし始
めることが分かった。
【００３５】（例４）フラックスレスのスズ−鉛はんだ
プレフォーム（高さ１ｍｍ、直径２ｍｍの円板状）を接
地した石英板上に載せたことを除き、第一の実験と同じ
ようにして第四の実験を行った。２５０℃で同じ電力を
印加したときに、溶融したはんだが円板状からほぼ球状
に変化し、溶融はんだの表面が間違いなく酸化物なしで
あることが示された。
プレフォーム（高さ１ｍｍ、直径２ｍｍの円板状）を接
地した石英板上に載せたことを除き、第一の実験と同じ
ようにして第四の実験を行った。２５０℃で同じ電力を
印加したときに、溶融したはんだが円板状からほぼ球状
に変化し、溶融はんだの表面が間違いなく酸化物なしで
あることが示された。
【００３６】（例５）接地した銅板上の敏感な光学デバ
イス（予め電流対電圧の関係を試験した）を使って、第
五の実験を行った。試料を、Ｎ2中に５体積％のＨ2を含
むガスの流動下の同じ炉内に入れた。試料を室温から２
５０℃まで加熱しそして２５０℃で５分間保持する間、
０．３ｍＡの電流で−２ｋＶのＤＣ電圧を印加した。次
に試料を室温まで冷却した。この加熱サイクル後に、デ
バイスを試験（電流対電圧）して損傷がないかどうか調
べた。試験したデバイスについての電流対電圧曲線は、
加熱サイクルの前から後まで変化がないことが分かっ
た。この結果は、印加した電場については、絶縁破壊に
つきまとうチップの損傷のないことを示している。
イス（予め電流対電圧の関係を試験した）を使って、第
五の実験を行った。試料を、Ｎ2中に５体積％のＨ2を含
むガスの流動下の同じ炉内に入れた。試料を室温から２
５０℃まで加熱しそして２５０℃で５分間保持する間、
０．３ｍＡの電流で−２ｋＶのＤＣ電圧を印加した。次
に試料を室温まで冷却した。この加熱サイクル後に、デ
バイスを試験（電流対電圧）して損傷がないかどうか調
べた。試験したデバイスについての電流対電圧曲線は、
加熱サイクルの前から後まで変化がないことが分かっ
た。この結果は、印加した電場については、絶縁破壊に
つきまとうチップの損傷のないことを示している。
【００３７】本発明に代わるものは、プラズマに支援さ
れるＨ2フラックスレスソルダリング法であり、この場
合プラズマはマイクロ波によるかあるいはコロナ放電に
よって誘起される。ＤＣ電位下での電子の付着により支
援される本発明のＨ2フラックスレスソルダリング法
は、プラズマに支援される方法とは全く異なり、且つそ
れより優れている。主な違いを、以下のとおり列記する
ことができる。
れるＨ2フラックスレスソルダリング法であり、この場
合プラズマはマイクロ波によるかあるいはコロナ放電に
よって誘起される。ＤＣ電位下での電子の付着により支
援される本発明のＨ2フラックスレスソルダリング法
は、プラズマに支援される方法とは全く異なり、且つそ
れより優れている。主な違いを、以下のとおり列記する
ことができる。
【００３８】ａ）プラズマ支援法は、下地金属上の酸化
物を取り除くのに使用されるのみであり、リフローソル
ダリングのためのはんだペーストではなおもフラックス
が必要とされる。ところが、本発明は下地金属とはんだ
合金の両方の酸化物を除去するようにされている。下地
金属と比較して、スズを主成分とするはんだは酸化電位
がかなり高く、はんだの酸化物は還元するのがより困難
である。従って、本発明はより効率的なフラックスレス
ソルダリング法用にされており、そしてリフローソルダ
リングを行うのにフラックスは完全になくされる。
物を取り除くのに使用されるのみであり、リフローソル
ダリングのためのはんだペーストではなおもフラックス
が必要とされる。ところが、本発明は下地金属とはんだ
合金の両方の酸化物を除去するようにされている。下地
金属と比較して、スズを主成分とするはんだは酸化電位
がかなり高く、はんだの酸化物は還元するのがより困難
である。従って、本発明はより効率的なフラックスレス
ソルダリング法用にされており、そしてリフローソルダ
リングを行うのにフラックスは完全になくされる。
【００３９】ｂ）プラズマ支援法では、フラックス処理
がウエーブ又はリフローソルダリングの前に行われ、こ
のフラックス処理は前処理工程のようなものである。フ
ラックス処理とはんだ付けとのこの切り離しは、継続す
るウェーブソルダリングラインとは並立するが、リフロ
ーソルダリングを完全に不連続にする。本発明では、フ
ラックス処理とリフローソルダリングとは好ましいこと
に単一の工程となるようにされており、それゆえ本発明
を生産規模のリフローソルダリングに適用するのはより
実現しやすい。本発明はまた、構成部品を取り付けた回
路基板の連続的のフラックス処理とはんだ付けによるウ
ェーブソルダリングラインに適用することができ、また
ドロスの形成を防ぐための溶融はんだ浴の追加のフラッ
クス処理にさえ適用することができる。
がウエーブ又はリフローソルダリングの前に行われ、こ
のフラックス処理は前処理工程のようなものである。フ
ラックス処理とはんだ付けとのこの切り離しは、継続す
るウェーブソルダリングラインとは並立するが、リフロ
ーソルダリングを完全に不連続にする。本発明では、フ
ラックス処理とリフローソルダリングとは好ましいこと
に単一の工程となるようにされており、それゆえ本発明
を生産規模のリフローソルダリングに適用するのはより
実現しやすい。本発明はまた、構成部品を取り付けた回
路基板の連続的のフラックス処理とはんだ付けによるウ
ェーブソルダリングラインに適用することができ、また
ドロスの形成を防ぐための溶融はんだ浴の追加のフラッ
クス処理にさえ適用することができる。
【００４０】ｃ）発生用にマイクロ波を使用するかある
いはコロナを使用するプラズマ支援法では、原子の水素
が金属酸化物を還元するための活性種である。ところ
が、本発明では、負に帯電したイオンの水素分子又は二
原子水素を金属酸化物を還元するための活性種として使
用する。活性種におけるこの重要な違いは、次に示すい
ろいろな結果をもたらすことができる。
いはコロナを使用するプラズマ支援法では、原子の水素
が金属酸化物を還元するための活性種である。ところ
が、本発明では、負に帯電したイオンの水素分子又は二
原子水素を金属酸化物を還元するための活性種として使
用する。活性種におけるこの重要な違いは、次に示すい
ろいろな結果をもたらすことができる。
【００４１】（ｉ）プラズマ中での相反する電荷を帯び
た種の組み合わせにより生成される原子の水素は不安定
であり、真空においてよりもむしろ殊に周囲圧力で、自
由エネルギーを更に減らして安定な状態に到達する分子
の酸素を生成する傾向がある。ところが、本発明におけ
る電子の付着はエネルギーを放出するプロセスであり、
これは生成される活性種、すなわち負に帯電したイオン
の水素を、相対的に安定にし、そして電子の付着する可
能性は圧力を上昇させるとともに増大し、これは周囲圧
力での操作を真空よりも好都合にする。従って、所定の
Ｈ2濃度について周囲圧力での本発明のフラックス処理
の効率はプラズマ支援法より高い。
た種の組み合わせにより生成される原子の水素は不安定
であり、真空においてよりもむしろ殊に周囲圧力で、自
由エネルギーを更に減らして安定な状態に到達する分子
の酸素を生成する傾向がある。ところが、本発明におけ
る電子の付着はエネルギーを放出するプロセスであり、
これは生成される活性種、すなわち負に帯電したイオン
の水素を、相対的に安定にし、そして電子の付着する可
能性は圧力を上昇させるとともに増大し、これは周囲圧
力での操作を真空よりも好都合にする。従って、所定の
Ｈ2濃度について周囲圧力での本発明のフラックス処理
の効率はプラズマ支援法より高い。
【００４２】（ｉｉ）プラズマ支援法の場合、活性種は
中性であり、処理しようとする表面に選択的に吸着する
ことはできない。ところが、本発明の場合、負に帯電し
たイオンの水素は、印加された連続の電場によってはん
だ及び金属表面（アノード）の方へ自然に移動し、これ
により処理しようとする表面へのＨ2の吸着が増加し、
かくして完全なフラックス処理に必要な有効Ｈ2濃度を
少なくする。
中性であり、処理しようとする表面に選択的に吸着する
ことはできない。ところが、本発明の場合、負に帯電し
たイオンの水素は、印加された連続の電場によってはん
だ及び金属表面（アノード）の方へ自然に移動し、これ
により処理しようとする表面へのＨ2の吸着が増加し、
かくして完全なフラックス処理に必要な有効Ｈ2濃度を
少なくする。
【００４３】（ｉｉｉ）プラズマ支援法の場合、プラズ
マ支援法での気相分子の分解と原子の水素の生成にはＡ
Ｃ電圧がより有効なため、ＤＣ電圧よりも高周波のＡＣ
電圧がより有利である。ところが、本発明における負に
帯電したイオンの水素を発生させるのには、ＤＣ電圧の
方が好ましい。その理由は、ＡＣ電圧と比べて、ＤＣ電
圧を使用することによってより低い電子エネルギーが得
られ、そしてこの低エネルギーの電子の強い電子陰性度
を持つガス分子へ付着しようとする親和力がより大きい
からである。
マ支援法での気相分子の分解と原子の水素の生成にはＡ
Ｃ電圧がより有効なため、ＤＣ電圧よりも高周波のＡＣ
電圧がより有利である。ところが、本発明における負に
帯電したイオンの水素を発生させるのには、ＤＣ電圧の
方が好ましい。その理由は、ＡＣ電圧と比べて、ＤＣ電
圧を使用することによってより低い電子エネルギーが得
られ、そしてこの低エネルギーの電子の強い電子陰性度
を持つガス分子へ付着しようとする親和力がより大きい
からである。
【００４４】プラズマ支援法を本発明から更に区別する
ものは、本発明と比較してプラズマ支援法の場合に必要
とされる電源の違いによる欠点である。
ものは、本発明と比較してプラズマ支援法の場合に必要
とされる電源の違いによる欠点である。
【００４５】（ｉ）本発明のＤＣ電圧と対比して、プラ
ズマ支援法のコロナ放電で使用されるＡＣ電圧は半導体
デバイスにとって完全に導電性であり、これはＩＣ又は
チップの損傷の可能性を増大させる。 （ｉｉ）本発明の電子付着法の場合の有効電圧範囲はマ
イクロ波により発生するプラズマの場合に使用されるガ
ス放電の破壊点より低く、そしてまたコロナ放電で高エ
ネルギー電子を活性化するのに使用される電圧レベルよ
りも低い。従って、本発明の場合、運転はより安全であ
り、チップの損傷の可能性はより低く、且つエネルギー
消費量がより少ない。
ズマ支援法のコロナ放電で使用されるＡＣ電圧は半導体
デバイスにとって完全に導電性であり、これはＩＣ又は
チップの損傷の可能性を増大させる。 （ｉｉ）本発明の電子付着法の場合の有効電圧範囲はマ
イクロ波により発生するプラズマの場合に使用されるガ
ス放電の破壊点より低く、そしてまたコロナ放電で高エ
ネルギー電子を活性化するのに使用される電圧レベルよ
りも低い。従って、本発明の場合、運転はより安全であ
り、チップの損傷の可能性はより低く、且つエネルギー
消費量がより少ない。
【００４６】（ｉｉｉ）プラズマ支援法の場合、Ｈ2と
Ｎ2の両方がイオン化され（Ｈ2とＮ2のイオン化エネル
ギーはそれぞれ１５．４及び１５．５ｅＶである）、イ
オン化されたＮ2イオンは活性種を発生するのに寄与し
ない。これに対し、本発明の場合、ＤＣ電位から発生さ
れた電子は、活性種を形成するＨ2分子に付着すること
ができるだけであり、電子親和力がゼロであるＮ2には
影響が及ばず、そのため同等の結果を得るのにエネルギ
ー消費量を大きく減少させることができる。
Ｎ2の両方がイオン化され（Ｈ2とＮ2のイオン化エネル
ギーはそれぞれ１５．４及び１５．５ｅＶである）、イ
オン化されたＮ2イオンは活性種を発生するのに寄与し
ない。これに対し、本発明の場合、ＤＣ電位から発生さ
れた電子は、活性種を形成するＨ2分子に付着すること
ができるだけであり、電子親和力がゼロであるＮ2には
影響が及ばず、そのため同等の結果を得るのにエネルギ
ー消費量を大きく減少させることができる。
【００４７】以上に加えて、本発明の装置についての資
本経費はプラズマ支援のフラックスレスソルダリングよ
りもかなり少なくなる。
本経費はプラズマ支援のフラックスレスソルダリングよ
りもかなり少なくなる。
【００４８】要約すれば、プラズマ支援法と比較した本
発明の主要な有用性は、１）はんだ表面と金属表面の両
方が酸化物の除去のために処理されて、有機のフラック
スを完全に考慮からはずすこと、２）リフローソルダリ
ングとウェーブソルダリングの両方を含めて、連続のは
んだ付け生産ラインと両立すること、３）所定のＨ2濃
度と電力消費量とについて周囲圧力においてより高いフ
ラックス処理効率が得られること、４）チップの損傷の
可能性がより低いこと、そして５）本発明は結果として
資本経費を低下させること、である。
発明の主要な有用性は、１）はんだ表面と金属表面の両
方が酸化物の除去のために処理されて、有機のフラック
スを完全に考慮からはずすこと、２）リフローソルダリ
ングとウェーブソルダリングの両方を含めて、連続のは
んだ付け生産ラインと両立すること、３）所定のＨ2濃
度と電力消費量とについて周囲圧力においてより高いフ
ラックス処理効率が得られること、４）チップの損傷の
可能性がより低いこと、そして５）本発明は結果として
資本経費を低下させること、である。
【００４９】いくつかの好ましい例あるいは説明用の例
に関して本発明を説明したが、本発明の正式の範囲は特
許請求の範囲の記載により確認されるべきものである。
に関して本発明を説明したが、本発明の正式の範囲は特
許請求の範囲の記載により確認されるべきものである。
【図１】リフローソルダリングのための本発明の第一の
態様を説明する模式図である。
態様を説明する模式図である。
【図２】ウェーブソルダリング前に「フラックス処理す
る」ための本発明の第二の態様を説明する模式図であ
る。
る」ための本発明の第二の態様を説明する模式図であ
る。
【図３】ウェーブはんだ浴を処理するための本発明の第
三の態様を説明する模式図である。
三の態様を説明する模式図である。
【図４】本発明のための種々のカソード設計を説明する
模式図である。
模式図である。
１…オーブン又は炉
２、２０、２００…カソード
３、３０、３００…アノード
４…処理部品
５、５０、５００…ＤＣ電圧源
６、６０、６００…ガス混合物
１０、１００…加熱チャンバー
４０…処理回路基板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 チュン クリスティーン ドン
アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18062,
マクンジー，ブールダー サークル 2288
(72)発明者 ウェイン トーマス マクダーモット
アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18051,
フォゲルスビル，クリフ フォレスト ス
トリート 8475
(72)発明者 リチャード イー．パトリック
アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18252,
タマクア，ボックス 58エー，ルーラル
デリバリー ナンバー ３
(72)発明者 ブレンダ エフ．ロス
アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18052,
ホワイトホール，ミックレイ ラン 1100
Ｆターム(参考） 5E319 AA03 AC01 CC33 CD21 GG03
GG15
Claims (24)
- 【請求項１】 はんだ付けしようとする１以上の構成部
品の金属表面を乾式フラックス処理する方法であって、 ａ）第一の電極に接続されるはんだ付けしようとする１
以上の構成部品をターゲットアセンブリとして供給する
工程、 ｂ）該ターゲットアセンブリに隣接した第二の電極を提
供する工程、 ｃ）還元性ガスを含むガス混合物を第一及び第二の電極
の間に供給する工程、 ｄ）第一及び第二の電極へ直流（ＤＣ）電圧をかけそし
て上記還元性ガスに電子を与えて負に帯電したイオンの
還元性ガスを生成させる工程、 ｅ）上記ターゲットアセンブリをこの負に帯電したイオ
ンの還元性ガスと接触させそして該ターゲットアセンブ
リ上の酸化物を還元する工程、を含む、構成部品の金属
表面の乾式フラックス処理方法。 - 【請求項２】 前記還元性ガスを水素、一酸化炭素及び
それらの混合物からなる群より選ぶ、請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】 前記還元性ガスが水素である、請求項２
記載の方法。 - 【請求項４】 前記乾式フラックス処理を前記１以上の
構成部品のリフローソルダリングの一部分として行う、
請求項１から３までのいずれが一つに記載の方法。 - 【請求項５】 前記乾式フラックス処理を前記１以上の
構成部品のウェーブソルダリングの一部分として行う、
請求項１から３までのいずれが一つに記載の方法。 - 【請求項６】 前記１以上の構成部品上の酸化物を、は
んだが該構成部品を接合するため濡らしている間に還元
する、請求項１から５までのいずれが一つに記載の方
法。 - 【請求項７】 前記ガス混合物が０．１〜１００体積％
の水素と、潜在的可能性としての不活性ガスである、請
求項１から６までのいずれが一つに記載の方法。 - 【請求項８】 前記ガス混合物が０．５〜５０体積％の
水素と不活性ガスである、請求項１から６までのいずれ
が一つに記載の方法。 - 【請求項９】 前記不活性ガスが窒素、ヘリウム、アル
ゴン、クリプトン及びそれらの混合物からなる群より選
ばれる、請求項７又は８記載の方法。 - 【請求項１０】 前記ターゲットアセンブリがおよそ０
〜４００℃の範囲内の温度にある、請求項１から９まで
のいずれが一つに記載の方法。 - 【請求項１１】 前記ターゲットアセンブリがおよそ１
００〜２５０℃の範囲内の温度にある、請求項１０記載
の方法。 - 【請求項１２】 前記電圧がおよそ−１〜−５０ｋＶの
範囲内にある、請求項１から１１までのいずれが一つに
記載の方法。 - 【請求項１３】 前記電圧がおよそ−２〜−３０ｋＶの
範囲内にある、請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 前記ターゲットアセンブリと前記第二
の電極との距離がおよそ１〜１０ｃｍである、請求項１
から１３までのいずれが一つに記載の方法。 - 【請求項１５】 前記ターゲットアセンブリと前記第二
の電極との間隔がおよそ２〜５ｃｍである、請求項１４
記載の方法。 - 【請求項１６】 はんだ付けしようとする２以上の構成
部品とはんだとのはんだ接合部を乾式フラックス処理す
る方法であって、 ａ）アノード上に配置されるはんだ付けしようとする２
以上の構成部品とはんだとをターゲットアセンブリとし
て供給する工程、 ｂ）上記ターゲットアセンブリに隣接したカソードを提
供する工程、 ｃ）水素と不活性ガスとを含むガス混合物を上記アノー
ドとカソードの間に供給する工程、 ｄ）上記アノードとカソードへ直流（ＤＣ）電圧を供給
し上記水素に電子を与えて負に帯電したイオンの水素を
生成させる工程、 ｅ）上記ターゲットアセンブリをこの負に帯電したイオ
ンの水素と接触させそして上記構成部品及び上記はんだ
上の酸化物を還元する工程、を含む乾式フラックス処理
方法。 - 【請求項１７】 はんだ付けしようとする２以上の構成
部品とはんだとのはんだ接合部を乾式フラックス処理及
びはんだ付けする方法であって、 ａ）アノード上に配置されるはんだ付けしようとする２
以上の構成部品とはんだとを、ターゲットアセンブリと
して少なくとも１００℃の高温で供給する工程、 ｂ）上記ターゲットアセンブリに隣接したカソードを提
供する工程、 ｃ）水素と不活性ガスとを含むガス混合物を上記アノー
ドとカソードの間に供給する工程、 ｄ）上記アノードとカソードへ少なくとも−２ｋＶの直
流（ＤＣ）電圧を供給し上記水素に電子を与えて負に帯
電したイオンの水素を生成させる工程、 ｅ）上記ターゲットアセンブリをこの負に帯電したイオ
ンの水素と接触させそして上記構成部品及び上記はんだ
上の酸化物を還元する工程、 ｆ）上記構成部品をはんだで接合する工程、を含む乾式
フラックス処理及びはんだ付け方法。 - 【請求項１８】 はんだ付けしようとする２以上の構成
部品とはんだとのはんだ接合部を電子を与えられた水素
で乾式フラックス処理しはんだ付けする方法であって、 ａ）アノード上に配置されるはんだ付けしようとする２
以上の構成部品とはんだとを、ターゲットアセンブリと
して少なくとも１００℃の高温及び周囲圧力で供給する
工程、 ｂ）上記ターゲットアセンブリに隣接したカソードを提
供する工程、 ｃ）０．５〜５０体積％の水素と残部の窒素とを含むガ
ス混合物を上記アノードとカソードの間に供給する工
程、 ｄ）上記アノードとカソードへ少なくとも−２ｋＶの直
流（ＤＣ）電圧を供給し上記水素に電子を与えて負に帯
電したイオンの水素を生成させる工程、 ｅ）上記アノードへの電気的作用での移動により、上記
２以上の構成部品とはんだを上記負に帯電したイオンの
水素と接触させそして上記構成部品及び上記はんだ上の
酸化物を還元する工程、 ｆ）上記構成部品を上記はんだで接合する工程、を含む
乾式フラックス処理及びはんだ付け方法。 - 【請求項１９】 前記乾式フラックス処理をほぼ大気圧
で行う、請求項１から１５までのいずれが一つに記載の
方法。 - 【請求項２０】 前記はんだを、フラックスレスのスズ
−銀はんだ、フラックスレスのスズ−鉛はんだ、フラッ
クスレスのスズ−銀はんだペースト、フラックスレスの
スズ−銀はんだプレフォーム、フラックスレスのスズ−
鉛はんだペースト、フラックスレスのスズ−鉛はんだプ
レフォーム、フラックスレスのスズ−鉛はんだのウェー
ブ浴、フラックスレスのスズ−銀はんだのウェーブ浴及
びそれらの混合物からなる群より選ぶ、請求項１〜１
５、１９のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項２１】 はんだ付けしようとする１以上の構成
部品の金属表面を乾式フラックス処理する方法であっ
て、 ａ）第一の電極に接続されるはんだ付けしようとする１
以上の構成部品をターゲットアセンブリとして供給する
工程、 ｂ）上記ターゲットアセンブリに隣接した第二の電極を
提供する工程、 ｃ）還元性ガスを含むガス混合物を上記第一の電極と第
二の電極の間に供給する工程、 ｄ）上記第一の電極と第二の電極へ直流（ＤＣ）電圧を
供給する工程、 ｅ）発生源から電子を発生させそして当該電子を上記還
元性ガスに与えて負に帯電したイオンの還元性ガスを生
成させる工程、 ｆ）上記ターゲットアセンブリをこの負に帯電したイオ
ンの還元性ガスと接触させそして当該ターゲットアセン
ブリ上の酸化物を還元する工程、を含む乾式フラックス
処理方法。 - 【請求項２２】 前記発生源を、感光性カソードからの
光電子放射、電子線伝播、放射線源、アバランシュ電子
増殖及びそれらの組み合わせからなる群より選ぶ、請求
項２１記載の方法。 - 【請求項２３】 はんだ付けしようとする１以上の構成
部品の金属表面を乾式フラックス処理する方法であっ
て、 ａ）第一の電極に接続されるはんだ付けしようとする１
以上の構成部品をターゲットアセンブリとして供給する
工程、 ｂ）上記ターゲットアセンブリに隣接した第二の電極を
提供する工程、 ｃ）分子の水素を含むガス混合物を上記第一の電極と第
二の電極の間に周囲大気圧で供給する工程、 ｄ）上記第一の電極と第二の電極へ直流（ＤＣ）電圧を
供給する工程、 ｅ）発生源から電子を発生させそして当該電子を上記分
子の水素に与えて負に帯電したイオンの分子の水素を生
成させる工程、 ｆ）上記ターゲットアセンブリをこの負に帯電したイオ
ンの分子の水素と接触させそして当該ターゲットアセン
ブリ上の酸化物を還元する工程、を含む乾式フラックス
処理方法。 - 【請求項２４】 はんだ付けしようとする２以上の構成
部品とはんだとのはんだ接合部を乾式フラックス処理す
る方法であって、 ａ）アノード上に配置されるはんだ付けしようとする２
以上の構成部品とはんだをターゲットアセンブリとして
供給する工程、 ｂ）上記ターゲットアセンブリに隣接したカソードを提
供する工程、 ｃ）分子の水素と不活性ガスとを含むガス混合物を上記
アノードとカソードの間に周囲大気圧で提供する工程、 ｄ）上記アノードとカソードへ直流（ＤＣ）電圧を供給
し上記分子の水素に電子を与えて負に帯電したイオンの
水素を生成させる工程、 ｅ）上記ターゲットアセンブリをこの負に帯電したイオ
ンの水素と接触させそして上記構成部品と上記はんだ上
の酸化物を還元する工程、を含む乾式フラックス処理方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/949,580 US6776330B2 (en) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | Hydrogen fluxless soldering by electron attachment |
| US09/949580 | 2001-09-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=25489274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002262891A Expired - Fee Related JP3828471B2 (ja) | 2001-09-10 | 2002-09-09 | 金属表面の乾式フラックス処理方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6776330B2 (ja) |
| EP (1) | EP1291111B1 (ja) |
| JP (1) | JP3828471B2 (ja) |
| KR (1) | KR100510910B1 (ja) |
| CN (1) | CN1215744C (ja) |
| AT (1) | ATE322954T1 (ja) |
| DE (1) | DE60210553T2 (ja) |
| TW (1) | TW574083B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009280914A (ja) * | 2008-05-13 | 2009-12-03 | Air Products & Chemicals Inc | 電子付着による表面酸化物の除去 |
Families Citing this family (16)
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|---|---|---|---|---|
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| US7387738B2 (en) * | 2003-04-28 | 2008-06-17 | Air Products And Chemicals, Inc. | Removal of surface oxides by electron attachment for wafer bumping applications |
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