JPH0679772B2 - 制御された酸化能力を有する雰囲気を使用するコーティング被覆／接合方法 - Google Patents
制御された酸化能力を有する雰囲気を使用するコーティング被覆／接合方法Info
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- JPH0679772B2 JPH0679772B2 JP1252464A JP25246489A JPH0679772B2 JP H0679772 B2 JPH0679772 B2 JP H0679772B2 JP 1252464 A JP1252464 A JP 1252464A JP 25246489 A JP25246489 A JP 25246489A JP H0679772 B2 JPH0679772 B2 JP H0679772B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、基材に金属質コーティングを被覆する作業及
び２つの金属質表面を接合する作業（コーティング被覆
／接合作業という）ステージを取り巻く雰囲気の酸素濃
度（酸化能力）を、金属酸化物の発生を最小限としつ
つ、金属質コーティング材や接合に使用される金属質充
填材とこれらが適用される金属質基材との間での改善さ
れた濡れ性を与えるよう制御したコーティング被覆／接
合方法に関する。
び２つの金属質表面を接合する作業（コーティング被覆
／接合作業という）ステージを取り巻く雰囲気の酸素濃
度（酸化能力）を、金属酸化物の発生を最小限としつ
つ、金属質コーティング材や接合に使用される金属質充
填材とこれらが適用される金属質基材との間での改善さ
れた濡れ性を与えるよう制御したコーティング被覆／接
合方法に関する。
（従来の技術） 近年、金属質基材のコーティング被覆／接合作業の改善
を与えるよう多数の方法が開発されてきた。コーティン
グ被覆／接合作業は代表的に、コーティング被覆／接合
されるべき表面の濡れ作用に有害な物質と反応して或い
はそれを溶解して洗い落すフラックス剤の存在下で行な
われる。しかし、フラックス剤は代表的に腐食性であり
そしてコーティング被覆／接合作業後残渣が加工物から
除去されねばならない。加えて、フラックスの量が不十
分であると、金属質コーティング材或いは接合のために
使用される金属質充填材は、部品がコーティング被覆／
接合作業浴から取り出される時、部品上に垂れ（イシク
ル）を形成し、濡れ時間が工程において不十分となって
コーティング材／金属質充填材と金属質基材との間の濡
れが乏しくなり、更には金属酸化物（ドロス）の形成が
急速となって保守管理要件が厳しいものとなる。
を与えるよう多数の方法が開発されてきた。コーティン
グ被覆／接合作業は代表的に、コーティング被覆／接合
されるべき表面の濡れ作用に有害な物質と反応して或い
はそれを溶解して洗い落すフラックス剤の存在下で行な
われる。しかし、フラックス剤は代表的に腐食性であり
そしてコーティング被覆／接合作業後残渣が加工物から
除去されねばならない。加えて、フラックスの量が不十
分であると、金属質コーティング材或いは接合のために
使用される金属質充填材は、部品がコーティング被覆／
接合作業浴から取り出される時、部品上に垂れ（イシク
ル）を形成し、濡れ時間が工程において不十分となって
コーティング材／金属質充填材と金属質基材との間の濡
れが乏しくなり、更には金属酸化物（ドロス）の形成が
急速となって保守管理要件が厳しいものとなる。
フラックス無しで金属質基材にコーティング被覆或いは
半田付けを行う試みが為されてきた。もしコーティング
／半田により濡れ得る基材表面が提供されそしてコーテ
ィング／半田付け作業が酸素を含まない雰囲気のような
不活性雰囲気中で実施されるなら、フラックス無しでも
コーティング／半田付け作業を行なうことが可能であ
る。しかし、不活性雰囲気中でフラックス無しでの半田
付けは、金属質基材の充分な濡れを常には提供しない。
金属質充填材は、その粘度及び表面張力により液滴を形
成しそしてこうした充填材と基材との間での良好な結合
を得るために充填材により本来濡れなければならない基
材から引き離される。金属質充填材の基材からの引き離
れは、しばしば濡れ減少（減退）−dewetting−と呼ば
れる。
半田付けを行う試みが為されてきた。もしコーティング
／半田により濡れ得る基材表面が提供されそしてコーテ
ィング／半田付け作業が酸素を含まない雰囲気のような
不活性雰囲気中で実施されるなら、フラックス無しでも
コーティング／半田付け作業を行なうことが可能であ
る。しかし、不活性雰囲気中でフラックス無しでの半田
付けは、金属質基材の充分な濡れを常には提供しない。
金属質充填材は、その粘度及び表面張力により液滴を形
成しそしてこうした充填材と基材との間での良好な結合
を得るために充填材により本来濡れなければならない基
材から引き離される。金属質充填材の基材からの引き離
れは、しばしば濡れ減少（減退）−dewetting−と呼ば
れる。
金属質充填材の濡れ能力は、そこにビスマス、ストロン
チウム、バリウム及び／或いはアンチモンのような濡れ
向上剤を添加することにより増大された。しかし、これ
ら濡れ剤は、高価であり、しばしば毒性の煙霧を発生し
また半田中に脆い金属間化合物（これは半田強度を弱め
る）のような所望されざる化合物を形成する恐れがあ
る。
チウム、バリウム及び／或いはアンチモンのような濡れ
向上剤を添加することにより増大された。しかし、これ
ら濡れ剤は、高価であり、しばしば毒性の煙霧を発生し
また半田中に脆い金属間化合物（これは半田強度を弱め
る）のような所望されざる化合物を形成する恐れがあ
る。
この分野での代表的な従来技術は次の通りである： 米国特許第3,882,596号は、制御された雰囲気中でアル
ミニウム含有加工物をフラックス無しで半田付けする方
法を開示する。制御された雰囲気は、セラミック材料、
アスベスト、グリース、油、ゴム、或いはプラスチック
材料のような汚染物を含まないものでありそして好まし
くは低酸素含有量のものである。この制御された雰囲気
として気化した精製液体窒素が推奨されている。
ミニウム含有加工物をフラックス無しで半田付けする方
法を開示する。制御された雰囲気は、セラミック材料、
アスベスト、グリース、油、ゴム、或いはプラスチック
材料のような汚染物を含まないものでありそして好まし
くは低酸素含有量のものである。この制御された雰囲気
として気化した精製液体窒素が推奨されている。
米国特許第3,900,151号が、非酸化性或いは低酸素含有
量雰囲気中でアルミニウム含有加工物をフラックス無し
で半田付けする方法を開示しており、ここではアルミニ
ウム及びベリリウム濡れ材が半田に添加される。半田は
亜鉛基半田である。
量雰囲気中でアルミニウム含有加工物をフラックス無し
で半田付けする方法を開示しており、ここではアルミニ
ウム及びベリリウム濡れ材が半田に添加される。半田は
亜鉛基半田である。
米国特許第4,121,750号は、アルミニウム含有加工物を
半田付けするための方法及び組成物を開示する。半田付
けは実質上非酸化性雰囲気で行なわれる。半田は、フラ
ックスと共に或いはフラックス無しで使用されそして約
６〜20重量％珪素及び0.01〜10重量％のビスマス、アン
チモン、ストロンチウム及びバリウムから選択されたア
ルミニウム濡れ剤を含む充填材が接合されるべき加工物
間に介在せしめられる。
半田付けするための方法及び組成物を開示する。半田付
けは実質上非酸化性雰囲気で行なわれる。半田は、フラ
ックスと共に或いはフラックス無しで使用されそして約
６〜20重量％珪素及び0.01〜10重量％のビスマス、アン
チモン、ストロンチウム及びバリウムから選択されたア
ルミニウム濡れ剤を含む充填材が接合されるべき加工物
間に介在せしめられる。
米国特許第4,538,757号は、実質上酸素を含まない包被
体中でウエーブ半田付けする方法を記載する。水素のよ
うな気体状還元剤が包被体内の酸素を含まない雰囲気中
に添加されて半田付け作業中フラックス作用を提供す
る。
体中でウエーブ半田付けする方法を記載する。水素のよ
うな気体状還元剤が包被体内の酸素を含まない雰囲気中
に添加されて半田付け作業中フラックス作用を提供す
る。
米国特許第4,606,493号は、印刷回路板金属表面の酸化
を防止し同時に半田付け中回路板及び部品の熱応力を低
減する方法を開示する。半田付けは、周囲雰囲気から反
応室を密閉する不活性ガスで加圧された反応室中で実施
される。
を防止し同時に半田付け中回路板及び部品の熱応力を低
減する方法を開示する。半田付けは、周囲雰囲気から反
応室を密閉する不活性ガスで加圧された反応室中で実施
される。
加えて、英国特許第GB2171042号は、ワイヤボンディン
グ半導体チップ接続のための装置を記載する。この装置
は、細い金属ワイヤをボール状に溶融するのに放電を使
用する。金属ボールが続いて接続領域に押圧され、これ
に際して金属は圧力下で流動して結合部を形成する。接
続領域に押圧される金属を実質上酸化物及び不純物を含
まないものとすることが所望される。これは次の２つの
方法のいずれかを使用して達成される： １）純銀製の微細ワイヤが使用されるとき、金属ボール
を形成する放電帯域を取り巻く雰囲気の酸素含有量を10
0ppm以下に維持する。
グ半導体チップ接続のための装置を記載する。この装置
は、細い金属ワイヤをボール状に溶融するのに放電を使
用する。金属ボールが続いて接続領域に押圧され、これ
に際して金属は圧力下で流動して結合部を形成する。接
続領域に押圧される金属を実質上酸化物及び不純物を含
まないものとすることが所望される。これは次の２つの
方法のいずれかを使用して達成される： １）純銀製の微細ワイヤが使用されるとき、金属ボール
を形成する放電帯域を取り巻く雰囲気の酸素含有量を10
0ppm以下に維持する。
２）金属ワイヤが純金属ではなく、ワイヤ引張強度を増
大するために添加された不純物を含有するとき、放電帯
域を取り巻く雰囲気の酸素含有量を100〜300ppmに維持
する。
大するために添加された不純物を含有するとき、放電帯
域を取り巻く雰囲気の酸素含有量を100〜300ppmに維持
する。
この第２の方法において、金属不純物は溶融金属ボール
の表面上に酸化物として付着されるので、ボールが接続
領域に圧着されるときボール内部の純金属が接続領域に
おいて良好な結合部を形成する。
の表面上に酸化物として付着されるので、ボールが接続
領域に圧着されるときボール内部の純金属が接続領域に
おいて良好な結合部を形成する。
半田付けに関係する上に挙げた特許は、半田付け雰囲気
の酸素含有量が完全に酸素を含まないか或いは実用上最
小限にまで低減されるべきことを直接記載するか或いは
示唆している。
の酸素含有量が完全に酸素を含まないか或いは実用上最
小限にまで低減されるべきことを直接記載するか或いは
示唆している。
加えて、記載される方法の幾つかは、還元性半田付け雰
囲気或いはコーティング／半田材料への濡れ剤の添加を
必要とする。
囲気或いはコーティング／半田材料への濡れ剤の添加を
必要とする。
（発明が解決しようとする課題） 金属質コーティング材／充填材と金属質基材との間での
濡れの改善を提供し、所望されざる金属酸化物の発生速
度を減少しそして金属質コーティング材／充填材への濡
れ剤の添加を必要としないコーティング被覆／接合方法
が得られれば非常に有益となろう。本発明はこの方法の
開発を課題とする。即ち、本発明の課題は、所望されざ
る金属酸化物の発生を最小限とし、同時に濡れ向上剤の
添加を必要とすることなく良好な濡れ特性を得ることの
できるコーティング被覆／接合方法を開発することであ
る。
濡れの改善を提供し、所望されざる金属酸化物の発生速
度を減少しそして金属質コーティング材／充填材への濡
れ剤の添加を必要としないコーティング被覆／接合方法
が得られれば非常に有益となろう。本発明はこの方法の
開発を課題とする。即ち、本発明の課題は、所望されざ
る金属酸化物の発生を最小限とし、同時に濡れ向上剤の
添加を必要とすることなく良好な濡れ特性を得ることの
できるコーティング被覆／接合方法を開発することであ
る。
（課題を解決するための手段） 本発明方法は、指定された酸素濃度を有しそして実施さ
れる特定のコーティング被覆／接合作業に基づいて決定
される設定点により管理された制御された酸化能力を有
する制御された酸化雰囲気を使用することを基本とす
る。酸化雰囲気は、幾つかの用途では約10ppmもの実質
上酸素を含まない雰囲気に近い酸素濃度から別の用途で
は約100,000ppmまでもの酸素濃度をとりうる。本発明の
実施に従う設定点作業においては、雰囲気の酸化能力
は、所望されざる金属酸化物（ドロス）の発生を最小限
とし、同時に濡れ向上剤の添加を必要とすることなく良
好な濡れ特性を得るように制御される。設定点の変動は
±30％以内とされる。金属酸化物（ドロス）の発生の減
少と濡れ特性の向上の組み合わせがコーティング被覆／
接合作業に著しい利益を与える。
れる特定のコーティング被覆／接合作業に基づいて決定
される設定点により管理された制御された酸化能力を有
する制御された酸化雰囲気を使用することを基本とす
る。酸化雰囲気は、幾つかの用途では約10ppmもの実質
上酸素を含まない雰囲気に近い酸素濃度から別の用途で
は約100,000ppmまでもの酸素濃度をとりうる。本発明の
実施に従う設定点作業においては、雰囲気の酸化能力
は、所望されざる金属酸化物（ドロス）の発生を最小限
とし、同時に濡れ向上剤の添加を必要とすることなく良
好な濡れ特性を得るように制御される。設定点の変動は
±30％以内とされる。金属酸化物（ドロス）の発生の減
少と濡れ特性の向上の組み合わせがコーティング被覆／
接合作業に著しい利益を与える。
かくして、本発明は、コーティング材と基材とが別途に
提供される場合とアセンブリの形で提供される場合に分
けて次の基材に金属質コーティングを被覆する方法を提
供する： １）金属質コーティングによる基材の良好な濡れを与
え、同時に形成される金属酸化物の量を減少しつつ基材
に金属質コーティングを被覆する方法であって、 （ａ）金属質コーティング材をプロセス条件下で所望の
厚さのコーティングの被覆を許容するに充分に流動性と
なる温度で提供し、 （ｂ）前記金属質コーティング材が被覆されるべき少な
くとも一つの基材を提供し、その場合基材の表面をプロ
セス条件下で前記コーティング材の充分な結合を許容す
る温度とし、そして基材表面を該コーティング材により
濡れることが出来るものとし、 （ｃ）前記金属質コーティング材を制御された酸化雰囲
気において前記基材と接触し、その場合該酸化雰囲気の
酸化能力を10ppmを超えて100,000ppmまでの範囲の酸素
濃度を有する窒素基雰囲気に均等な酸化能力範囲に対応
する範囲内の一つの設定点に±30％の変動以内で制御す
ること を特徴とする基材に金属質コーティングを被覆する方
法、及び ２）金属質コーティングによる基材の良好な濡れを与
え、同時に形成される金属酸化物の量を減少しつつ基材
に金属質コーティングを被覆する方法であって、 （ａ）前記金属質コーティングが結合されるべき少なく
とも一つの基材と接触状態にある金属質コーティング材
を含むアセンブリを用意すること、及び （ｂ）前記アセンブリを金属質コーティングを基材に結
合するに充分に流動性で且つ活性とする温度に加熱し、
該加熱を制御された酸化雰囲気において実施し、その場
合該酸化雰囲気の酸化能力を10ppmを超えて100,000ppm
までの範囲の酸素濃度を有する窒素基雰囲気に均等な酸
化能力範囲に対応する範囲内の一つの設定点に±30％の
変動以内で制御すること を特徴とする基材に金属質コーティングを被覆する方
法。
提供される場合とアセンブリの形で提供される場合に分
けて次の基材に金属質コーティングを被覆する方法を提
供する： １）金属質コーティングによる基材の良好な濡れを与
え、同時に形成される金属酸化物の量を減少しつつ基材
に金属質コーティングを被覆する方法であって、 （ａ）金属質コーティング材をプロセス条件下で所望の
厚さのコーティングの被覆を許容するに充分に流動性と
なる温度で提供し、 （ｂ）前記金属質コーティング材が被覆されるべき少な
くとも一つの基材を提供し、その場合基材の表面をプロ
セス条件下で前記コーティング材の充分な結合を許容す
る温度とし、そして基材表面を該コーティング材により
濡れることが出来るものとし、 （ｃ）前記金属質コーティング材を制御された酸化雰囲
気において前記基材と接触し、その場合該酸化雰囲気の
酸化能力を10ppmを超えて100,000ppmまでの範囲の酸素
濃度を有する窒素基雰囲気に均等な酸化能力範囲に対応
する範囲内の一つの設定点に±30％の変動以内で制御す
ること を特徴とする基材に金属質コーティングを被覆する方
法、及び ２）金属質コーティングによる基材の良好な濡れを与
え、同時に形成される金属酸化物の量を減少しつつ基材
に金属質コーティングを被覆する方法であって、 （ａ）前記金属質コーティングが結合されるべき少なく
とも一つの基材と接触状態にある金属質コーティング材
を含むアセンブリを用意すること、及び （ｂ）前記アセンブリを金属質コーティングを基材に結
合するに充分に流動性で且つ活性とする温度に加熱し、
該加熱を制御された酸化雰囲気において実施し、その場
合該酸化雰囲気の酸化能力を10ppmを超えて100,000ppm
までの範囲の酸素濃度を有する窒素基雰囲気に均等な酸
化能力範囲に対応する範囲内の一つの設定点に±30％の
変動以内で制御すること を特徴とする基材に金属質コーティングを被覆する方
法。
本発明はまた、金属質表面と金属質充填材とが別途に提
供される場合とアセンブリの形で提供される場合に分け
て次の金属質表面接合方法を提供する： ３）金属質表面同士を接合するのに使用される金属質充
填材による金属質表面の良好な濡れを与え、同時に形成
される金属酸化物の量を減少しつつ少なくとも２つの金
属質表面を接合する方法であって、 （ａ）金属質充填材をプロセス条件下で金属質表面に結
合するに充分流動性で且つ活性とする温度で提供し、 （ｂ）前記接合されるべき少なくとも２つの金属質表面
を提供し、その場合該接合されるべき表面プロセス条件
下で前記充填材の充分な結合を許容する温度とし、そし
て該少なくとも２つの表面を充填材により濡れることが
出来るものとし、 （ｃ）前記接合されるべき少なくとも２つの金属質表面
を金属質充填材と制御された酸化雰囲気において接触
し、その場合該酸化雰囲気の酸化能力を10ppmを超えて1
00,000ppmまでの範囲の酸素濃度を有する窒素基雰囲気
に均等な酸化能力範囲に対応する範囲内の一つの設定点
に±30％の変動以内で制御すること を特徴とする金属質表面接合方法、及び ４）金属質表面同士を接合するのに使用される金属質充
填材による金属質表面の良好な濡れを与え、同時に形成
される金属酸化物の量を減少しつつ少なくとも２つの金
属質表面を接合する方法であって、 （ａ）接合されるべき少なくとも２つの金属質表面を金
属質充填剤と接触状態で含むアセンブリを用意し、 （ｂ）前記アセンブリを金属質充填材が前記少なくとも
２つの金属質表面を接合するに充分に流動性で且つ活性
となる温度に加熱し、該加熱を制御された酸化雰囲気に
おいて実施し、その場合該酸化雰囲気の酸化能力を10pp
mを超えて100,000ppmまでの範囲の酸素濃度を有する窒
素基雰囲気に均等な酸化能力範囲に対応する範囲内の一
つの設定点に±30％の変動以内で制御すること を特徴とする金属質表面接合方法。
供される場合とアセンブリの形で提供される場合に分け
て次の金属質表面接合方法を提供する： ３）金属質表面同士を接合するのに使用される金属質充
填材による金属質表面の良好な濡れを与え、同時に形成
される金属酸化物の量を減少しつつ少なくとも２つの金
属質表面を接合する方法であって、 （ａ）金属質充填材をプロセス条件下で金属質表面に結
合するに充分流動性で且つ活性とする温度で提供し、 （ｂ）前記接合されるべき少なくとも２つの金属質表面
を提供し、その場合該接合されるべき表面プロセス条件
下で前記充填材の充分な結合を許容する温度とし、そし
て該少なくとも２つの表面を充填材により濡れることが
出来るものとし、 （ｃ）前記接合されるべき少なくとも２つの金属質表面
を金属質充填材と制御された酸化雰囲気において接触
し、その場合該酸化雰囲気の酸化能力を10ppmを超えて1
00,000ppmまでの範囲の酸素濃度を有する窒素基雰囲気
に均等な酸化能力範囲に対応する範囲内の一つの設定点
に±30％の変動以内で制御すること を特徴とする金属質表面接合方法、及び ４）金属質表面同士を接合するのに使用される金属質充
填材による金属質表面の良好な濡れを与え、同時に形成
される金属酸化物の量を減少しつつ少なくとも２つの金
属質表面を接合する方法であって、 （ａ）接合されるべき少なくとも２つの金属質表面を金
属質充填剤と接触状態で含むアセンブリを用意し、 （ｂ）前記アセンブリを金属質充填材が前記少なくとも
２つの金属質表面を接合するに充分に流動性で且つ活性
となる温度に加熱し、該加熱を制御された酸化雰囲気に
おいて実施し、その場合該酸化雰囲気の酸化能力を10pp
mを超えて100,000ppmまでの範囲の酸素濃度を有する窒
素基雰囲気に均等な酸化能力範囲に対応する範囲内の一
つの設定点に±30％の変動以内で制御すること を特徴とする金属質表面接合方法。
実質上不活性ガスと酸素から成る雰囲気においては、電
子回路板のリフロー半田付けのための好ましい酸素含有
量は、フラックスの存在下で、約100ppmを超えて約50,0
00ppm（５容積％）未満までの範囲である。この酸素濃
度範囲にわたって、半田による回路板金属質表面の良好
な濡れが得られそして白色の曇の形成が回避されうる。
白色の曇りは洗浄後回路板上に残る残渣物である。これ
は、空気のような高い酸素濃度の存在下で生じる錫−フ
ラックス化合物である。
子回路板のリフロー半田付けのための好ましい酸素含有
量は、フラックスの存在下で、約100ppmを超えて約50,0
00ppm（５容積％）未満までの範囲である。この酸素濃
度範囲にわたって、半田による回路板金属質表面の良好
な濡れが得られそして白色の曇の形成が回避されうる。
白色の曇りは洗浄後回路板上に残る残渣物である。これ
は、空気のような高い酸素濃度の存在下で生じる錫−フ
ラックス化合物である。
本発明で使用しうる不活性ガスの例は、窒素、アルゴ
ン、水素、ヘリウム、水蒸気、二酸化炭素及びその混合
物を含む。本発明において使用のための最も好ましい不
活性ガスの一つは、低価格と非毒性により窒素である。
リフロー半田付けのための最も好ましい雰囲気酸素含有
量は、約500ppmを超えて約10,000ppmまでの範囲であ
る。この酸素濃度範囲では、基材の良好な濡れが得ら
れ、白色曇が回避され、そして回路板（代表的にエポキ
シ−ガラス積層板である）は50,000ppm以上の酸素濃度
においては起こるような種類の変色を示さない。リフロ
ー半田付けに対する最適酸素濃度は、回路板の設計の差
異及びフラックスの種類に応じて変化する。しかし、10
0ppmを超えて50,000ppm未満までの濃度範囲わたっての
最小限の実験で特定用途に対する最適酸素濃度を決定し
うる。
ン、水素、ヘリウム、水蒸気、二酸化炭素及びその混合
物を含む。本発明において使用のための最も好ましい不
活性ガスの一つは、低価格と非毒性により窒素である。
リフロー半田付けのための最も好ましい雰囲気酸素含有
量は、約500ppmを超えて約10,000ppmまでの範囲であ
る。この酸素濃度範囲では、基材の良好な濡れが得ら
れ、白色曇が回避され、そして回路板（代表的にエポキ
シ−ガラス積層板である）は50,000ppm以上の酸素濃度
においては起こるような種類の変色を示さない。リフロ
ー半田付けに対する最適酸素濃度は、回路板の設計の差
異及びフラックスの種類に応じて変化する。しかし、10
0ppmを超えて50,000ppm未満までの濃度範囲わたっての
最小限の実験で特定用途に対する最適酸素濃度を決定し
うる。
実質上窒素及び酸素から成る雰囲気において、回路板の
ウエーブ半田付けのための好ましい酸素濃度は、フラッ
クスの存在下で、約1,000〜100,000ppmの範囲である。
この酸素濃度範囲で、ウエーブ半田付け時における金属
酸化物（ドロス）形成の量がブリッジング（半田による
隣り合う部品リードの意図せぬ接合）量の著しい増加な
く低減される。ウエーブ半田付けに対する最も好ましい
雰囲気酸素濃度範囲は代表的に、約10,000〜20,000ppm
である。この酸素濃度範囲にわたって、ブリッジング量
の何らの増大なく、ドロスの形成は空気中でのドロス形
成速度の約50％まで減少される。ウエーブ半田付けに対
する最適酸素濃度は、回路板の設計の差異及びフラック
スの種類に応じて変化する。しかし、1,000ppmを超えて
100,000ppm未満までの濃度範囲わたっての最小限の実験
で特定用途に対する最適酸素濃度を決定しうる。
ウエーブ半田付けのための好ましい酸素濃度は、フラッ
クスの存在下で、約1,000〜100,000ppmの範囲である。
この酸素濃度範囲で、ウエーブ半田付け時における金属
酸化物（ドロス）形成の量がブリッジング（半田による
隣り合う部品リードの意図せぬ接合）量の著しい増加な
く低減される。ウエーブ半田付けに対する最も好ましい
雰囲気酸素濃度範囲は代表的に、約10,000〜20,000ppm
である。この酸素濃度範囲にわたって、ブリッジング量
の何らの増大なく、ドロスの形成は空気中でのドロス形
成速度の約50％まで減少される。ウエーブ半田付けに対
する最適酸素濃度は、回路板の設計の差異及びフラック
スの種類に応じて変化する。しかし、1,000ppmを超えて
100,000ppm未満までの濃度範囲わたっての最小限の実験
で特定用途に対する最適酸素濃度を決定しうる。
コーティング被覆／接合がフラックスの不存在下で行な
われるときには、所望の酸素濃度（窒素及び酸素から実
質上成る雰囲気中で）は減少しそして許容変動差は小さ
くなる。
われるときには、所望の酸素濃度（窒素及び酸素から実
質上成る雰囲気中で）は減少しそして許容変動差は小さ
くなる。
本明細書において、「金属質」とは、金属或いは金属含
有状態を表わすものである。
有状態を表わすものである。
（作用） 本発明の方法は、限定され且つ制御された酸化能力を有
する酸化雰囲気中でコーティング被覆／接合操作を設定
点に基づいて実行することと関与する。コーティング被
覆／接合操作工程を取り巻く隣接空間雰囲気の所望の酸
化能力は、実施されるコーティング被覆／接合操作のタ
イプに依存する。しかしながら、すべての場合におい
て、雰囲気が、金属質充填材または金属質コーティング
元素を含む限られた数の化合物を形成するのに十分な酸
化能力を有し、従って、金属質コーティング材／充填材
の表面張力を減じそしてかかる材料が所望通り基材表面
を濡らすことなく液滴に凝集するのを防止することこそ
が重要である。同時にもし酸化能力が極めて大きいと、
金属質充填材／コーティング材元素を含む多数の化合
物、例えば金属酸化物（ドロス）が形成され、そしてか
かる多量の化合物の存在は基材表面の濡れを妨害するこ
ととなり、同様に望ましい作用をしない金属質充填材／
コーティング材組成物従ってコーティング被覆／接合済
構造体をもたらすことになる。こうした観点から、酸化
雰囲気の酸化能力を10ppmを超えて100,000ppmまでの範
囲の酸素濃度を有する窒素基雰囲気に均等な酸化能力範
囲に対応する範囲内の一つの設定点に±30％の変動以内
で制御することが必要である。
する酸化雰囲気中でコーティング被覆／接合操作を設定
点に基づいて実行することと関与する。コーティング被
覆／接合操作工程を取り巻く隣接空間雰囲気の所望の酸
化能力は、実施されるコーティング被覆／接合操作のタ
イプに依存する。しかしながら、すべての場合におい
て、雰囲気が、金属質充填材または金属質コーティング
元素を含む限られた数の化合物を形成するのに十分な酸
化能力を有し、従って、金属質コーティング材／充填材
の表面張力を減じそしてかかる材料が所望通り基材表面
を濡らすことなく液滴に凝集するのを防止することこそ
が重要である。同時にもし酸化能力が極めて大きいと、
金属質充填材／コーティング材元素を含む多数の化合
物、例えば金属酸化物（ドロス）が形成され、そしてか
かる多量の化合物の存在は基材表面の濡れを妨害するこ
ととなり、同様に望ましい作用をしない金属質充填材／
コーティング材組成物従ってコーティング被覆／接合済
構造体をもたらすことになる。こうした観点から、酸化
雰囲気の酸化能力を10ppmを超えて100,000ppmまでの範
囲の酸素濃度を有する窒素基雰囲気に均等な酸化能力範
囲に対応する範囲内の一つの設定点に±30％の変動以内
で制御することが必要である。
（実施例） 通常用いられる二つの半田付け技術及び本発明の方法を
各々の技術へ応用する例を以下に示す。
各々の技術へ応用する例を以下に示す。
実施例1:リフロー半田付け リフロー半田付けは、プリント回路板上の電気めっきし
ためっき層及び／または半田ペーストを溶融し、電気部
品を該回路板上に取り付けるのに用いる方法である。用
いる半田は、スズ60重量％及び鉛40重量％合金のような
合金であることが多く、少量のアンチモン及び銀を添加
する場合もある。リフローに用いるその他の半田は、例
えば、スズ、鉛、金、ケイ素、インジウム及びビスマス
の広範囲の比率の合金を含む。リフロー半田付けは代表
的には、約200℃〜250℃の温度の空気中で行なわれが、
リフロー半田付けは約150℃〜約500℃の温度範囲にわた
って行なわれていた。通常、緩やかな酸を用いるフラッ
クスが半田及び基材の表面に存在する酸化物を溶かし落
とすのに用いられてきた。通常用いるこうした穏やかな
（中位の）活性のフラックスはロジンまたはRAMフラッ
クスである。これはアルコールと、アビエチン酸（ロジ
ン）とジメチルアミン塩酸（DMAHCL）のような活性剤と
のブレンドである。導電リード線が半田付けされるべき
基材は代表的には、銅、金、銀、ニッケルまたはコバー
ルから構成される。コバールは、ニッケル及び鉄を含む
合金であり、それはペンシルベニア州のカーペンター・
テクノロジー・コーポレイション・オブ・リーディング
から市販されている。回路板は、通常、エポキシ−ガラ
ス積層体または焼結したアルミナ基板から構成される。
ためっき層及び／または半田ペーストを溶融し、電気部
品を該回路板上に取り付けるのに用いる方法である。用
いる半田は、スズ60重量％及び鉛40重量％合金のような
合金であることが多く、少量のアンチモン及び銀を添加
する場合もある。リフローに用いるその他の半田は、例
えば、スズ、鉛、金、ケイ素、インジウム及びビスマス
の広範囲の比率の合金を含む。リフロー半田付けは代表
的には、約200℃〜250℃の温度の空気中で行なわれが、
リフロー半田付けは約150℃〜約500℃の温度範囲にわた
って行なわれていた。通常、緩やかな酸を用いるフラッ
クスが半田及び基材の表面に存在する酸化物を溶かし落
とすのに用いられてきた。通常用いるこうした穏やかな
（中位の）活性のフラックスはロジンまたはRAMフラッ
クスである。これはアルコールと、アビエチン酸（ロジ
ン）とジメチルアミン塩酸（DMAHCL）のような活性剤と
のブレンドである。導電リード線が半田付けされるべき
基材は代表的には、銅、金、銀、ニッケルまたはコバー
ルから構成される。コバールは、ニッケル及び鉄を含む
合金であり、それはペンシルベニア州のカーペンター・
テクノロジー・コーポレイション・オブ・リーディング
から市販されている。回路板は、通常、エポキシ−ガラ
ス積層体または焼結したアルミナ基板から構成される。
リフロー半田付けは、これまで、空気中及び低酸素濃度
の雰囲気中の両方で行なわれてきたし、現在もそうであ
る。過去において、雰囲気中の酸素を実用上最も低い酸
素濃度になるように除去することが望まれていた。なぜ
なら、半田付けを取り巻く雰囲気中に酸素が存在しない
と、回路板の変色が少なく、フラックスの変性が少な
く、半田付け後の回路板の洗浄が一層容易になり、そし
て半田による基材の一層良好な濡れがもたらされるとい
う利益が与えられるからである。ところが、本出願人ら
は、極めて低い酸素濃度、すなわち100ppm以下の濃度を
有する雰囲気を用いると、リフロー半田付けに有害な影
響を及ぼすことを見出した。即ち、窒素基雰囲気組成中
で約100ppmの酸素により与えられる酸化能力よりも小さ
い酸化能力を有する雰囲気中での半田付けは、半田の基
材への濡れを減少せしめる。
の雰囲気中の両方で行なわれてきたし、現在もそうであ
る。過去において、雰囲気中の酸素を実用上最も低い酸
素濃度になるように除去することが望まれていた。なぜ
なら、半田付けを取り巻く雰囲気中に酸素が存在しない
と、回路板の変色が少なく、フラックスの変性が少な
く、半田付け後の回路板の洗浄が一層容易になり、そし
て半田による基材の一層良好な濡れがもたらされるとい
う利益が与えられるからである。ところが、本出願人ら
は、極めて低い酸素濃度、すなわち100ppm以下の濃度を
有する雰囲気を用いると、リフロー半田付けに有害な影
響を及ぼすことを見出した。即ち、窒素基雰囲気組成中
で約100ppmの酸素により与えられる酸化能力よりも小さ
い酸化能力を有する雰囲気中での半田付けは、半田の基
材への濡れを減少せしめる。
例えば、第1A図は基材10の断面図であり、基材10の上面
に電気めっきしためっき層12を有する。第1B図は、酸素
を100ppmを超えて含む雰囲気中でリフローした後の第1A
図の構造体の断面図ある。推奨する酸素濃度の上限は工
程及び用途に依存しそして特定の実施例を後に記載す
る。第1C図は酸素を100ppm未満しか含まない雰囲気中で
リフローした後の第1A図の構造体の断面図を示し、ここ
では、半田は基材10の表面14を濡らしておらず、基材は
露出したままである。
に電気めっきしためっき層12を有する。第1B図は、酸素
を100ppmを超えて含む雰囲気中でリフローした後の第1A
図の構造体の断面図ある。推奨する酸素濃度の上限は工
程及び用途に依存しそして特定の実施例を後に記載す
る。第1C図は酸素を100ppm未満しか含まない雰囲気中で
リフローした後の第1A図の構造体の断面図を示し、ここ
では、半田は基材10の表面14を濡らしておらず、基材は
露出したままである。
試験を行なって、濡れ減少を防止するのに十分高い濃度
であるが、回路板の変色を防止し且つ白色曇りの生成を
防止するの十分に低い濃度である、窒素基雰囲気中の酸
素濃度の範囲を求めた。回路板の多少の変色は産業上許
容されるが、変色の存在は回路板がなんらかの態様で損
傷されたことへの懸念を提起する場合もあるかもしれな
い。白色曇りとは、半田付けしそして続いて洗浄した後
に回路板上に残る残渣のことをいう。白色曇りは通常用
られる半田のスズ成分とフラックス中に存在する成分と
の反応により生成した化合物と考えられる。白色曇り
は、さほど導電性はないが、高周波数の操作条件下で短
絡を導くことになるキャパシタンス源をもたらす。更に
は、完成された回路板を保護するために電子工業で用い
る多くのコーティングは白色曇り化合物に接着しない。
従って、白色曇りがない回路板を有することが強く要望
される。
であるが、回路板の変色を防止し且つ白色曇りの生成を
防止するの十分に低い濃度である、窒素基雰囲気中の酸
素濃度の範囲を求めた。回路板の多少の変色は産業上許
容されるが、変色の存在は回路板がなんらかの態様で損
傷されたことへの懸念を提起する場合もあるかもしれな
い。白色曇りとは、半田付けしそして続いて洗浄した後
に回路板上に残る残渣のことをいう。白色曇りは通常用
られる半田のスズ成分とフラックス中に存在する成分と
の反応により生成した化合物と考えられる。白色曇り
は、さほど導電性はないが、高周波数の操作条件下で短
絡を導くことになるキャパシタンス源をもたらす。更に
は、完成された回路板を保護するために電子工業で用い
る多くのコーティングは白色曇り化合物に接着しない。
従って、白色曇りがない回路板を有することが強く要望
される。
最初に、エポキシ−ガラス積層材から構成される回路板
を60:40のスズ−鉛半田で銅の電子回路の上面に電気め
っきした。回路板をRAMフラックスで被覆しそしてオー
ブン中で最大220℃〜240℃の温度に加熱した。回路板の
加熱及び冷却のための合計時間は約５分であった。雰囲
気を、ドライ窒素（典型的には10ppm未満の酸素を含
む）に制御された酸素を添加して構成した。水蒸気及び
水素を特定の試験で用いる雰囲気に添加して、これらの
通常存在するガス添加物の存在が基板表面からの半田の
濡れ減少を防止することに役立つかどうかを決定した。
リフロー後、フラックスを、フレオンTMS＋（フレオン1
13、メタノール及び安定剤のブレンドからなるデュポン
社の製品）を用いて回路板の表面から洗い落とした。リ
フローした回路板を、洗浄後、濡れ減少、変色及び白色
曇りに関して目視試験をした。結果を以下の表１にまと
めて示す。
を60:40のスズ−鉛半田で銅の電子回路の上面に電気め
っきした。回路板をRAMフラックスで被覆しそしてオー
ブン中で最大220℃〜240℃の温度に加熱した。回路板の
加熱及び冷却のための合計時間は約５分であった。雰囲
気を、ドライ窒素（典型的には10ppm未満の酸素を含
む）に制御された酸素を添加して構成した。水蒸気及び
水素を特定の試験で用いる雰囲気に添加して、これらの
通常存在するガス添加物の存在が基板表面からの半田の
濡れ減少を防止することに役立つかどうかを決定した。
リフロー後、フラックスを、フレオンTMS＋（フレオン1
13、メタノール及び安定剤のブレンドからなるデュポン
社の製品）を用いて回路板の表面から洗い落とした。リ
フローした回路板を、洗浄後、濡れ減少、変色及び白色
曇りに関して目視試験をした。結果を以下の表１にまと
めて示す。
先に説明した装置を使用して、濡れの減少、変色或いは
褪色及び白色の曇りを生じることなく半田をリフローさ
せるためには、雰囲気酸素濃度は約100ppmを超えて且つ
約50,000ppm（５重量％）未満とするべきである。好ま
しい酸素濃度は、約500ppmと10,000ppmとの間であると
推定される。水或は水素の存在は、酸素濃度が100ppm以
下の場合には濡れの減少を防止しない。
褪色及び白色の曇りを生じることなく半田をリフローさ
せるためには、雰囲気酸素濃度は約100ppmを超えて且つ
約50,000ppm（５重量％）未満とするべきである。好ま
しい酸素濃度は、約500ppmと10,000ppmとの間であると
推定される。水或は水素の存在は、酸素濃度が100ppm以
下の場合には濡れの減少を防止しない。
制御された雰囲気酸素濃度は、金属基材に溶融金属の薄
いコーティングが為されるプロセス全般に対して有益で
あるべきである。何故なら、制御された酸素濃度の存在
によって、雰囲気酸素濃度が約100ppm以下である場合に
生じ得るような溶融金属による基材表面の濡れ減少を生
ぜしめることなく、空気の如き雰囲気に於て生じ得る金
属の酸化を低減するからである。制御された酸素濃度
は、フラックスを使用しない半田付け／コーティングに
於ても有益であると考えられる。フラックスを使用しな
い用途において好ましい制御された酸素濃度はいまだ決
定されてはいないが、その濃度はフラックスが使用され
た場合よりも低いであろう。加えるに、雰囲気中におけ
る酸素濃度の許容し得る変動範囲はフラックスを使用す
る用途のためのそれよりは小さくなる。
いコーティングが為されるプロセス全般に対して有益で
あるべきである。何故なら、制御された酸素濃度の存在
によって、雰囲気酸素濃度が約100ppm以下である場合に
生じ得るような溶融金属による基材表面の濡れ減少を生
ぜしめることなく、空気の如き雰囲気に於て生じ得る金
属の酸化を低減するからである。制御された酸素濃度
は、フラックスを使用しない半田付け／コーティングに
於ても有益であると考えられる。フラックスを使用しな
い用途において好ましい制御された酸素濃度はいまだ決
定されてはいないが、その濃度はフラックスが使用され
た場合よりも低いであろう。加えるに、雰囲気中におけ
る酸素濃度の許容し得る変動範囲はフラックスを使用す
る用途のためのそれよりは小さくなる。
実施例2:ウエーブ半田付け ウエーブ半田付けは、酸素濃度の影響に関して調査され
てきた別の半田付けプロセスである。ウエーブ半田付け
は、電子部品及び回路基板を共に半田浴或はウエーブ
（波状半田）と接触状態に持ち来たすことによって、前
記電子部品を回路基板に付設するプロセスである。代表
的には、回路基板に半田付けされるべき電子部品は回路
基板上の所望の位置に配置されそしてこのアセンブリが
半田浴と接触される。電子部品は、そのコネクタを回路
基板の孔に挿通し或いはコネクタを回路基板に付着する
為のニカワ乃至糊を使用する如き方法によって、回路基
板上の然るべき位置に保持される。半田浴或いは波状半
田は電子部品及び回路基板の装着位置間における結合点
を濡らし、永久的接合部を形成する。半田浴はしばし
ば、定在波を形成するためにポンピングされる。もし半
田浴がポンピングされないと、このプロセスはドラッグ
半田付けと称される。ウエーブ半田付けは、自動車のラ
ジエータアセンブリの如き電子部品以外の部品の連結に
もまた使用される。本発明の方法は、上記形式の金属連
給プロセスに適用し得ると共に、当業者によって他の用
途への拡大使用が適宜為されうるものであることは明ら
かである。
てきた別の半田付けプロセスである。ウエーブ半田付け
は、電子部品及び回路基板を共に半田浴或はウエーブ
（波状半田）と接触状態に持ち来たすことによって、前
記電子部品を回路基板に付設するプロセスである。代表
的には、回路基板に半田付けされるべき電子部品は回路
基板上の所望の位置に配置されそしてこのアセンブリが
半田浴と接触される。電子部品は、そのコネクタを回路
基板の孔に挿通し或いはコネクタを回路基板に付着する
為のニカワ乃至糊を使用する如き方法によって、回路基
板上の然るべき位置に保持される。半田浴或いは波状半
田は電子部品及び回路基板の装着位置間における結合点
を濡らし、永久的接合部を形成する。半田浴はしばし
ば、定在波を形成するためにポンピングされる。もし半
田浴がポンピングされないと、このプロセスはドラッグ
半田付けと称される。ウエーブ半田付けは、自動車のラ
ジエータアセンブリの如き電子部品以外の部品の連結に
もまた使用される。本発明の方法は、上記形式の金属連
給プロセスに適用し得ると共に、当業者によって他の用
途への拡大使用が適宜為されうるものであることは明ら
かである。
米国特許第4,610,391号には、低酸素含有雰囲気でのウ
エーブ半田付けには長所及び短所の両方が存在すること
が記載される。一つの長所は、低酸素濃度を含む雰囲気
ではドロス（金属酸化物）の生成率が低いことである。
ドロスは半田酸化物及び半田の混合物でありそして代表
的には半田浴から連続的に除去されそして純な半田と置
換され、半田の費用を増大させる。低酸素濃度の一つの
短所は、それがブリッジングを増大させることである。
ブリッジングは隣合う部品のリードの、半田による意図
せざる結合である。ブリッジングは回路の短絡を引き起
こす。前記米国特許には、ウエーブの一部分が１容積％
以下の酸素しか含まない雰囲気と接触され、一方ウエー
ブの他の部分が約18〜50容積％の酸素を含む雰囲気と接
触される状態での加工物のウエーブ半田付けが記載され
る。引き続いての実験に際し、高いブリッジング率を生
じることなくウエーブのドロス生成率を低減させ得る雰
囲気酸素濃度が存在することが見出された。この知見
は、ウエーブ全体と接触する単一の雰囲気の使用を可能
とし、斯くして先に記載された前記米国特許における方
法に勝る改良を提供する。
エーブ半田付けには長所及び短所の両方が存在すること
が記載される。一つの長所は、低酸素濃度を含む雰囲気
ではドロス（金属酸化物）の生成率が低いことである。
ドロスは半田酸化物及び半田の混合物でありそして代表
的には半田浴から連続的に除去されそして純な半田と置
換され、半田の費用を増大させる。低酸素濃度の一つの
短所は、それがブリッジングを増大させることである。
ブリッジングは隣合う部品のリードの、半田による意図
せざる結合である。ブリッジングは回路の短絡を引き起
こす。前記米国特許には、ウエーブの一部分が１容積％
以下の酸素しか含まない雰囲気と接触され、一方ウエー
ブの他の部分が約18〜50容積％の酸素を含む雰囲気と接
触される状態での加工物のウエーブ半田付けが記載され
る。引き続いての実験に際し、高いブリッジング率を生
じることなくウエーブのドロス生成率を低減させ得る雰
囲気酸素濃度が存在することが見出された。この知見
は、ウエーブ全体と接触する単一の雰囲気の使用を可能
とし、斯くして先に記載された前記米国特許における方
法に勝る改良を提供する。
スルーホール構成部品及び１回路基板当り120のブリッ
ジングを形成する可能性のある位置を有するエポキシ−
ガラス積層材料から成る回路基板（カナダモントリオー
ルのElectrivert社から入手し得る形式のもの）が、コ
ンベヤ付きElectrivert Econpak半田付け装置に於て半
田付けされた。RMAフラックスが使用された。回路基板
は約100℃に予備加熱された。半田ウエーブの温度は約2
50℃であった。半田合金は、62:36:2の割合の錫：鉛：
アンチモン（重量割合）を含むものであった。ブリッジ
ング率及びドロス生成率に対する結果を以下に表２に示
す。
ジングを形成する可能性のある位置を有するエポキシ−
ガラス積層材料から成る回路基板（カナダモントリオー
ルのElectrivert社から入手し得る形式のもの）が、コ
ンベヤ付きElectrivert Econpak半田付け装置に於て半
田付けされた。RMAフラックスが使用された。回路基板
は約100℃に予備加熱された。半田ウエーブの温度は約2
50℃であった。半田合金は、62:36:2の割合の錫：鉛：
アンチモン（重量割合）を含むものであった。ブリッジ
ング率及びドロス生成率に対する結果を以下に表２に示
す。
回路基板当りのブリッジングは１％（10,000ppm）を超
える酸素水準に対し０及び２の間であった。こうしたデ
ータは同等であると考えられる。しかしながら、もっと
低い酸素濃度に於ては、回路基板当りのブリッジングは
６〜７へと急に増大する。ドロス生成率は、酸素濃度20
0,000ppm（20容積％）における0.41b/hr（0.18kg/H
r）から酸素濃度2,000ppmにおける0.06lb/hr（0.02kg/H
r）への一定の減少を示した。従って、この特定の半田
付け用途のための好ましい酸素濃度は、約10,000ppm及
び20,000ppmの間である。この酸素濃度はブリッジング
の無い状態で約50％のドロス形成率の低減を提供する。
える酸素水準に対し０及び２の間であった。こうしたデ
ータは同等であると考えられる。しかしながら、もっと
低い酸素濃度に於ては、回路基板当りのブリッジングは
６〜７へと急に増大する。ドロス生成率は、酸素濃度20
0,000ppm（20容積％）における0.41b/hr（0.18kg/H
r）から酸素濃度2,000ppmにおける0.06lb/hr（0.02kg/H
r）への一定の減少を示した。従って、この特定の半田
付け用途のための好ましい酸素濃度は、約10,000ppm及
び20,000ppmの間である。この酸素濃度はブリッジング
の無い状態で約50％のドロス形成率の低減を提供する。
ウエーブ半田付けのための最適酸素濃度は、回路基板設
計形状の異同及びフラックスのタイプに応じて変化され
る。最適水準を決定するために簡単な実験が実施されう
る。本発明に鑑み、大半の回路基板及びフラックスに対
する最適の酸素濃度は約1,000ppm及び約100,000ppmの間
であることが推定される。フラックスが使用されない場
合は最適酸素濃度は実質的により低いであろう。
計形状の異同及びフラックスのタイプに応じて変化され
る。最適水準を決定するために簡単な実験が実施されう
る。本発明に鑑み、大半の回路基板及びフラックスに対
する最適の酸素濃度は約1,000ppm及び約100,000ppmの間
であることが推定される。フラックスが使用されない場
合は最適酸素濃度は実質的により低いであろう。
コーティング被覆／接合プロセス雰囲気の酸化能力は、
当業者には明らかな多くの技術によって所望の設定点へ
と制御し得る。より一般的な技術の一つは、プロセス処
理工程領域を通して流れるガスの成分を制御し、コーテ
ィング被覆／接合作業ステージを包囲する所望の雰囲気
を提供することである。
当業者には明らかな多くの技術によって所望の設定点へ
と制御し得る。より一般的な技術の一つは、プロセス処
理工程領域を通して流れるガスの成分を制御し、コーテ
ィング被覆／接合作業ステージを包囲する所望の雰囲気
を提供することである。
先に議論したように、特定濃度で酸素と組合せて使用す
るための最も好ましい不活性ガスはその費用及び非毒性
により窒素である。液体窒素の蒸発を介して供給される
低温窒素は、代表的に10ppmよりも小さい酸素濃度を有
している。市販入手し得るその他形態の窒素は、圧力変
化吸着プロセスによって発生された窒素及び膜分離プロ
セスによって発生された窒素である。これら形態の窒素
の酸素含有量は約1,000ppmから約50,000ppmである。後
者の２つの形態の窒素は低温窒素よりもはるかに廉価で
ある。もし入手し得る窒素源が所望の酸素濃度を提供し
ない場合は、入手し得る窒素源に窒素、酸素か或いは空
気を追加することによって所望の酸素濃度を提供する態
様で調整し得る。
るための最も好ましい不活性ガスはその費用及び非毒性
により窒素である。液体窒素の蒸発を介して供給される
低温窒素は、代表的に10ppmよりも小さい酸素濃度を有
している。市販入手し得るその他形態の窒素は、圧力変
化吸着プロセスによって発生された窒素及び膜分離プロ
セスによって発生された窒素である。これら形態の窒素
の酸素含有量は約1,000ppmから約50,000ppmである。後
者の２つの形態の窒素は低温窒素よりもはるかに廉価で
ある。もし入手し得る窒素源が所望の酸素濃度を提供し
ない場合は、入手し得る窒素源に窒素、酸素か或いは空
気を追加することによって所望の酸素濃度を提供する態
様で調整し得る。
制御された酸化能力のプロセス処理用雰囲気の使用によ
って利益を得る追加的な金属適用プロセスの例はホット
エア・レベリングである。これは、回路基板の半田付け
並びに亜鉛めっき及び鋼の錫コーティングに使用され
る。
って利益を得る追加的な金属適用プロセスの例はホット
エア・レベリングである。これは、回路基板の半田付け
並びに亜鉛めっき及び鋼の錫コーティングに使用され
る。
（発明の効果） 金属質コーティング材／充填材と金属質基材との間での
濡れの改善を提供し、所望されざる金属酸化物の発生速
度を減少しそして金属質コーティング材／充填材への濡
れ剤の添加を必要としないコーティング被覆／接合方法
の開発を通して、ウエーブ半田付けやリフロー半田付け
に代表される半導体デバイス作製工程に有益な貢献を為
す。
濡れの改善を提供し、所望されざる金属酸化物の発生速
度を減少しそして金属質コーティング材／充填材への濡
れ剤の添加を必要としないコーティング被覆／接合方法
の開発を通して、ウエーブ半田付けやリフロー半田付け
に代表される半導体デバイス作製工程に有益な貢献を為
す。
図面は半田付け工程を取り巻く雰囲気中の酸素濃度の濡
れへの影響を説明するものであって、 第1A図は半田で電気めっきした銅のような基板の断面図
であり、第1B図は、半田付けステージを取り巻く雰囲気
が酸素を100ppmより高い濃度で含むときに第1A図中に示
したタイプの電気めっきした基板をリフローしてまたは
該基板を半田中に漬けて得られた構造体の断面図であ
り、そして第1C図は、半田付け操作を取り巻く雰囲気が
酸素を100ppm以下の濃度で含むときに得られたリフロー
または半田漬け構造体の断面図を示す。 10:基材、12:めっき層、14:露出表面
れへの影響を説明するものであって、 第1A図は半田で電気めっきした銅のような基板の断面図
であり、第1B図は、半田付けステージを取り巻く雰囲気
が酸素を100ppmより高い濃度で含むときに第1A図中に示
したタイプの電気めっきした基板をリフローしてまたは
該基板を半田中に漬けて得られた構造体の断面図であ
り、そして第1C図は、半田付け操作を取り巻く雰囲気が
酸素を100ppm以下の濃度で含むときに得られたリフロー
または半田漬け構造体の断面図を示す。 10:基材、12:めっき層、14:露出表面
Claims (4)
- 【請求項１】金属質コーティングによる基材の良好な濡
れを与え、同時に形成される金属酸化物の量を減少しつ
つ基材に金属質コーティングを被覆する方法であって、 （ａ）金属質コーティング材をプロセス条件下で所望の
厚さのコーティングの被覆を許容するに充分に流動性と
なる温度で提供し、 （ｂ）前記金属質コーティング材が被覆されるべき少な
くとも一つの基材を提供し、その場合基材の表面をプロ
セス条件下で前記コーティング材の充分な結合を許容す
る温度とし、そして基材表面を該コーティング材により
濡れることが出来るものとし、 （ｃ）前記金属質コーティング材を制御された酸化雰囲
気において前記基材と接触し、その場合該酸化雰囲気の
酸化能力を10ppmを超えて100,000ppmまでの範囲の酸素
濃度を有する窒素基雰囲気に均等な酸化能力範囲に対応
する範囲内の一つの設定点に±30％の変動以内で制御す
ること を特徴とする基材に金属質コーティングを被覆する方
法。 - 【請求項２】金属質コーティングによる基材の良好な濡
れを与え、同時に形成される金属酸化物の量を減少しつ
つ基材に金属質コーティングを被覆する方法であって、 （ａ）前記金属質コーティングが結合されるべき少なく
とも一つの基材と接触状態にある金属質コーティング材
を含むアセンブリを用意すること、及び （ｂ）前記アセンブリを金属質コーティングを基材に結
合するに充分に流動性で且つ活性とする温度に加熱し、
該加熱を制御された酸化雰囲気において実施し、その場
合該酸化雰囲気の酸化能力を10ppmを超えて100,000ppm
までの範囲の酸素濃度を有する窒素基雰囲気に均等な酸
化能力範囲に対応する範囲内の一つの設定点に±30％の
変動以内で制御すること を特徴とする基材に金属質コーティングを被覆する方
法。 - 【請求項３】金属質表面同士を接合するのに使用される
金属質充填材による金属質表面の良好な濡れを与え、同
時に形成される金属酸化物の量を減少しつつ少なくとも
２つの金属質表面を接合する方法であって、 （ａ）金属質充填材をプロセス条件下で金属質表面に結
合するに充分流動性で且つ活性とする温度で提供し、 （ｂ）前記接合されるべき少なくとも２つの金属質表面
を提供し、その場合該接合されるべき表面プロセス条件
下で前記充填材の充分な結合を許容する温度とし、そし
て該少なくとも２つの表面を充填材により濡れることが
出来るものとし、 （ｃ）前記接合されるべき少なくとも２つの金属質表面
を金属質充填材と制御された酸化雰囲気において接触
し、その場合該酸化雰囲気の酸化能力を10ppmを超えて1
00,000ppmまでの範囲の酸素濃度を有する窒素基雰囲気
に均等な酸化能力範囲に対応する範囲内の一つの設定点
に±30％の変動以内で制御すること を特徴とする金属質表面接合方法。 - 【請求項４】金属質表面同士を接合するのに使用される
金属質充填材による金属質表面の良好な濡れを与え、同
時に形成される金属酸化物の量を減少しつつ少なくとも
２つの金属質表面を接合する方法であって、 （ａ）接合されるべき少なくとも２つの金属質表面を金
属質充填剤と接触状態で含むアセンブリを用意し、 （ｂ）前記アセンブリを金属質充填材が前記少なくとも
２つの金属質表面を接合するに充分に流動性で且つ活性
となる温度に加熱し、該加熱を制御された酸化雰囲気に
おいて実施し、その場合該酸化雰囲気の酸化能力を10pp
mを超えて100,000ppmまでの範囲の酸素濃度を有する窒
素基雰囲気に均等な酸化能力範囲に対応する範囲内の一
つの設定点に±30％の変動以内で制御すること を特徴とする金属質表面接合方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US25125988A | 1988-09-30 | 1988-09-30 | |
| US251259 | 1988-09-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02211977A JPH02211977A (ja) | 1990-08-23 |
| JPH0679772B2 true JPH0679772B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=22951164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1252464A Expired - Lifetime JPH0679772B2 (ja) | 1988-09-30 | 1989-09-29 | 制御された酸化能力を有する雰囲気を使用するコーティング被覆／接合方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0361507B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0679772B2 (ja) |
| KR (1) | KR940001030B1 (ja) |
| BR (1) | BR8904981A (ja) |
| CA (1) | CA1332546C (ja) |
| DE (1) | DE68922949T2 (ja) |
| ES (1) | ES2072879T3 (ja) |
| MX (1) | MX170035B (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2011030C (en) * | 1989-03-20 | 1994-10-18 | Nikhiles Bandyopadhyay | Process for reflow soldering |
| US5390845A (en) * | 1992-06-24 | 1995-02-21 | Praxair Technology, Inc. | Low-bridging soldering process |
| AU5877694A (en) * | 1993-02-05 | 1994-11-08 | Electrovert Ltd. | Non lead soldering in a substantially oxygen free atmosphere |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3882596A (en) * | 1972-11-09 | 1975-05-13 | Vaw Ver Aluminium Werke Ag | Method of flux-free soldering of aluminum-containing workpieces in a controlled atmosphere |
| JPS5395854A (en) * | 1977-02-02 | 1978-08-22 | Asahi Glass Co Ltd | Method and apparatus for soldering with no flux |
| JPS579011U (ja) * | 1980-05-31 | 1982-01-18 | ||
| JPS5848991A (ja) * | 1980-12-24 | 1983-03-23 | 黒田電気株式会社 | プレント基板のはんだ付方法及びその方法に用いる装置 |
| JPS5927771A (ja) * | 1982-08-09 | 1984-02-14 | Hitachi Ltd | 半田付け装置 |
| US4549059A (en) * | 1982-11-24 | 1985-10-22 | Nec Corporation | Wire bonder with controlled atmosphere |
| US4610391A (en) * | 1984-12-18 | 1986-09-09 | Union Carbide Corporation | Process for wave soldering |
| JPS62101372A (ja) * | 1985-10-26 | 1987-05-11 | Tamura Seisakusho Co Ltd | はんだ付け方法およびその装置 |
| JPH0211977Y2 (ja) * | 1985-11-13 | 1990-04-04 | ||
| JPS62267066A (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-19 | ユニオン・カ−バイド・コ−ポレ−シヨン | ウエ−ブハンダ付け方法 |
| JPS6330171A (ja) * | 1986-07-24 | 1988-02-08 | Senju Metal Ind Co Ltd | はんだ付け方法 |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP1252464A patent/JPH0679772B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-29 ES ES89118042T patent/ES2072879T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-29 CA CA000615327A patent/CA1332546C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-29 DE DE68922949T patent/DE68922949T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-29 MX MX017766A patent/MX170035B/es unknown
- 1989-09-29 EP EP89118042A patent/EP0361507B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-30 KR KR1019890014259A patent/KR940001030B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-10-02 BR BR898904981A patent/BR8904981A/pt not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02211977A (ja) | 1990-08-23 |
| MX170035B (es) | 1993-08-04 |
| KR910006511A (ko) | 1991-04-29 |
| DE68922949D1 (de) | 1995-07-13 |
| KR940001030B1 (ko) | 1994-02-08 |
| EP0361507B1 (en) | 1995-06-07 |
| BR8904981A (pt) | 1990-05-08 |
| DE68922949T2 (de) | 1996-01-04 |
| EP0361507A1 (en) | 1990-04-04 |
| ES2072879T3 (es) | 1995-08-01 |
| CA1332546C (en) | 1994-10-18 |
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