JPH11503974A

JPH11503974A - フラックスレスはんだ付け方法

Info

Publication number: JPH11503974A
Application number: JP8531927A
Authority: JP
Inventors: ボツビオ，スチーブン・エム; トランジヤン，フアリド・エム; ルーシー，ジヨージ・ケイ，ジユニア; ガイス，ジエイムズ・デイ; デユボイス，トーマス・デイ; リプスコーム，ロバート・エフ; ピーカースキ，テイモシー
Original assignee: ザ・ユニバーシテイ・オブ・ノース・カロライナ・アト・シヤーロツト
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1996-04-19
Publication date: 1999-04-06
Also published as: EP0879112A4; US5609290A; DE69633638D1; WO1996033039A1; EP0879112A1; EP0879112B1

Abstract

(57)【要約】フッ素が強力に内部結合しているガス、例えばフッ化水素（ＨＦ）などを利用したフラックスレスはんだ付け方法。部品（３０）のはんだ表面を、フラックスで処理する代わりに、上記ガスにさらし、その結果として、リフローまたは接合を長期間に渡って可能にする改質を受けた表面層を生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】フラックスレスはんだ付け方法発明の背景発明の分野本発明はフラックスレス（ｆｌｕｘｌｅｓｓ）はんだ付け方法に関する。従来技術の説明電子回路の加工および組み立てでは、その回路の特定構成要素を互いに電気接触させる必要がある。このように、集積回路（チップ）または他の構成要素、例えば抵抗体、蓄電体などは基質、例えば印刷配線盤などに取り付けられており、その結果として、上記チップと基質は電気接触していて上記基質が上記構成要素を支持するように一緒に保持されている。上記構成要素と基質を連結させる方法は一般にはんだ付けを伴う。最も普及しているはんだ付け方法における第一段階は、はんだ付けを行う前に一般に液状のフラックス材料（ｆｌｕｘｍａｔｅｒｉａｌ）、例えば有機弱酸などを表面に塗布してそれをはんだ付け過程（例えば２３０℃）中にウェーブはんだ浴内で活性化させることでその表面を前洗浄して酸化物の脱酸素を行う段階である。この前洗浄段階では、はんだ表面から汚染物（金属酸化物が含まれる）を除去することを通してそのはんだ付けする表面を調製する目的で、いろいろなフラックス材料が用いられている。はんだ付けにおける第二段階ははんだリフロー（ｒｅｆｌｏｗ）および／またはリフロー接合を伴う。この段階は、はんだ表面から全酸化物を除去した後にのみ実施可能である、と言うのは、酸化物が存在していると、はんだ付けリフローで接合させるべき２つの表面が湿らなくなるからである。はんだを加熱すると、はんだがリフローを起こして、はんだが接触している表面がそれによって接合する。第三段階は、はんだ付けの後に行う洗浄段階であり、この段階でフラックス残渣を除去する。典型的な電子構成要素のサイズは小さいことから、この第三段階は特に困難であり、かつ構成要素間に位置する微細領域に到達する洗浄剤を入手するのも困難である。数多くの研究者達がはんだ付けでフラックスを用いる必要がないようにする試みを行ってきた。フラックスレスはんだ付け、即ち液状のフラックスを用いないはんだ付けでは、上記第一段階を代替処理に置き換え、そして上記第三段階である浄化段階をなくすことができる。フラックスレスはんだ付け方法の１つの例はＤｉｓｈｏｎとＢｏｂｂｉｏの方法であり、その方法では、無害なフッ化ガス、例えばＳＦ₆またはＣＦ₄などを用いたプラズマ励起を利用してはんだ表面から表面酸化物を除去している（米国特許第４，９２１，１５７号）。上記フッ化ガスおよび他の非反応性物質のフッ化ガスはプラズマでフッ素原子を解離する結果として上記原子がはんだ表面層の酸化錫（ＳｎＯ₂）と反応してそれをフッ素化し得る源として用いられたと考えている。上記反応が起こると、はんだ表面の張力は、接合が起こり得るに充分なほど低くなる。このような方法では、フッ素化を行って２週間以内ならば如何なる時でも接合もリフローも実施可能である。より最近開発された他のフラックスレスはんだ付けの例には、ウェーブはんだ付け（Ｄｅａｍｂｒｏｓｉｏの米国特許第５，０４４，５４２号）、パラジウムで増強させたフラックスレスはんだ付け（Ｃｈａｎｇ他の米国特許第５，０４８，７４４号）、いろいろな不活性ガスの使用（Ｔｏｄｄの米国特許第５，１３９，１９３号）、還元剤、例えばリチウム、カルシウム、ストロンチウムおよびセシウムなどの使用（Ｈｏｌｌａｎｄ他の米国特許第５，１３９，７０４号）、レーザービームの使用（Ｓｐｌｅｔｔｅｒ他の米国特許第５，１６４，５６６号）、Ｃ−Ｏ−Ｈ−Ｆの使用（Ｃｈａｓｔｅｅｎの米国特許第５，０７１，４８６号）、加熱した還元性ガスもしくは非反応性ガスの使用（Ｂｉｃｋｆｏｒｄ他の米国特許第５，２０５，４６１号）、および炭素−フッ化物組成物の使用（Ｓｐｉｒｏ他の米国特許第５，３８０，５５７号）が含まれる。本明細書において、本発明者らは、非常に強力な内部結合を有していて解離で容易には遊離フッ素をもたらさないＨＦを用いると、予想外に、効率良いフラックスレスはんだ付け方法が得られ、フラックスレスリフローを起こし得る表面層がはんだ表面に生じることを見い出した。本発明の方法をはんだに関して表面で用いることに加えて、本方法は、はんだペーストで用いられるはんだ粉末の処理でも使用可能である。通常のはんだペーストははんだ粉末と媒体（これははんだ用フラックスを含有する）の複合体であり、上記媒体は上記粉末を懸濁させる媒体として働く。はんだペーストは、スクリーン印刷を含む数多くの方法で、構成要素および回路板に塗布可能である。リフロー中、上記フラックスが上記粉末の表面に存在する酸化物を溶かすことで、この粉末の粒子（この時点で液状）を一緒にして滑らかに流動させて、接合させるべき部分に到達させる。他の通常はんだ付け方法の場合と同様に、上記フラックスは残渣を残し、それを接合後に除去する必要がある。本発明の方法は、また、はんだペーストを用いたフラックスレスはんだ付けも可能にするものであり、ここでは、本明細書に記述する方法を用いて上記はんだ粉末を前以て処理しておく。以下に行う開示および添付請求の範囲から他の目的および利点がより詳しく明らかになるであろう。発明の要約本発明の方法は、強力に内部結合しているフッ素を含有するガス（ｓｔｒｏｎｇｌｙｉｎｔｅｒｎａｌｌｙｂｏｎｄｅｄｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｇａｓ）、例えばフッ化水素（ＨＦ）などを用いてフラックスレスはんだ付けを行うことを含む。フッ化水素は、無水ＨＦを用いるか、ＨＦ水溶液から蒸発させるか、化学反応でＨＦを生じさせるか、或は放電でＨＦを生じさせる［この場合、例えば静電、誘導もしくはマイクロ波結合を用いた低圧グロー放電または高圧放電などによる放電で生じさせて流出流れ（ｅｆｆｌｕｅｎｔｆｌｏｗ）に入っているＨＦを抽出する］ことで入手可能である。はんだの表面をフラックスで処理する代わりにＨＦにさらすと、結果として、改質を受けた表面層が生じ、この表面は、長期間に渡ってリフローまたは接合を可能にする。本発明の方法を用いると、はんだ付け前のフラックス処理段階もはんだ付け後の洗浄段階も用いる必要なく、はんだ付けを行うことができる。詳細には、本方法に、（ａ）強力に内部結合しているフッ素を含有するガスを選択しそして（ｂ）ある表面に付着させるはんだを上記強力に内部結合しているフッ素を含有するガスにさらすことを含め、その結果として、該はんだが２週間に及んで該表面上でリフローを起こすことを可能にする処理を該はんだが受ける。本方法は約１０−２５０℃（好適には８０℃ ）の温度で０．５分から１時間（好適には１．５分）の暴露時間実施可能である。温度をより高くすると、インサイチューリフロー処理が可能になる。本方法を、好適には、錫鉛はんだを錫鉛はんだの表面、錫メッキ部分、銅部分または金メッキ部分に付着させる場合に用いる。本方法は、２つの部分を一緒に接合させる目的、或ははんだ付けで接合させるべき２つの部分の１つを調製する目的で使用可能である。本方法の別の用途は、はんだペーストで用いられるはんだ粉末の処理である。以下に行う開示および添付請求の範囲から本発明の他の面および特徴がより詳細に明らかになるであろう。図の簡単な説明図１は、本発明の好適な態様の実施で使用可能な製造バージョン（ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｖｅｒｓｉｏｎ）の装置を示す図式図である。図２は、本発明の実施例Ｉで用いる装置を示す図式図である。発明の詳細な説明およびそれの好適な態様本発明では、強力に内部結合しているフッ素を含有するガス、例えばＨＦなどを用いて、電子構成要素のフラックレスはんだ付けを行うための表面を与える。本発明の方法は、はんだまたははんだ付け可能な金属（例えば錫または銅）の場合に表面で使用可能であり、そしてはんだペーストで用いられるはんだ粉末の処理で使用可能である。はんだ［これには、また、はんだプレフォーム（ｓｏｌｄｅｒｐｒｅｆｏｒｍ）、またはある表面に既に被覆されているはんだが含まれる］またははんだ付け可能な金属（ある表面に位置する）を上記強力に内部結合しているフッ素を含有するガス（これは熱では解離しない）にさらすことにより、フッ素が結合していてはんだ付け可能な表面層（あたかも表面をフラックス処理段階で前以て奇麗にしておいた如き表面層）を生じさせるが、それに伴う重要な追加的利点は、はんだ付け後に除去段階を設ける必要がない点である。本発明の方法では、はんだ付け過程に要する如何なる温度でも揮発性金属フッ化物が生じず、本方法は本質的にクリーニング（ｃｌｅａｎｉｎｇ）方法ではない。本発明の方法では、金属酸化物が直接除去されるのではなく、それが化学的修飾を受ける結果としてＨＦ／金属酸化物層が生じ、それが２週間に及んで残存すると考えている。ＨＦははんだ付けを受けさせるべき領域に拡散して表面層に存在する酸化錫またはオキシ水酸化錫と一緒に水素結合を形成し得る。はんだリフロー過程で温度を高くするにつれて、そのＨＦは表面膜内でより高い可動性を示すようになって錫／酸化錫界面の中に拡散し、その界面で、ＨＦは、酸素と結合していない錫中心と反応し、その結果として、顕微鏡的に水素が放出される。これは、酸化Ｓｎ表皮（これの厚みは約２０オングストロームである）と金属の間の界面に沿って起こり、それによって、酸化物層が有効に脱離する。リフロー中に顕微鏡観察を行うと、上記表皮（これは、もはや、下方に位置する溶融金属と化学的に結合していない）が小さい片に壊れるのを見ることができる。ＨＦは高純度の無水ガスとして直接使用可能であるか、或は不活性担体、例えばアルゴンまたは窒素などに入れて使用可能である。また、ＨＦは、他のフッ化化合物から通常の化学反応を通して入手することも可能であり、例えばフッ化カルシウムと硫酸を反応させると、ＣａＦ₂＋Ｈ₂ＳＯ₄→２ＨＦ＋ＣａＳＯ₄ に従い、ＨＦが生じる。このＨＦのいくらかは水性反応媒体に溶解するが、いくらかはガスとして放出され、これをはんだの処理で用いることができる。使用可能な２番目の種類の化学反応は、放電（例えばプラズマもしくはグロー放電など）の使用を伴う。以下により詳細に考察するように、プラズマ技術実施の技術でよく知られている方法のいずれかを用いて放電を得ることができる。例えば、低圧グロー放電を用いて放電を得ることができ、その場合、誘導結合発電器、静電結合発電器またはマイクロ波発電器を用いて放電を起こさせる。また、コロナ放電電極、スパーク間隙（ｓｐａｒｋ−ｇａｐ）電極、気体充填プラズマ結合電極、誘導結合発電器、または焦点マイクロ波発電器で生じさせた高圧放電を用いて放電を得ることも可能である。放電の使用は、非常に不活性な出発材料（例えばＳＦ₆と水蒸気など）を用いることを可能にしかつ反応性材料を貯蔵する時の安全に関する懸念がないと言った利点を有する。プラズマ放電を用いてＨＦを発生させる場合には、その処理を受けさせるべきはんだ被覆部分を上記放電に直接さらすべきでなく、電気的障害を避ける目的で、プラズマの下流に位置する流出領域もしくは放出領域にそれを配置すべきである。本発明の好適な方法では完全真空を用いる必要はなく、排気を安全に取り除くことを確保する適切な段階を取るならば、本発明の好適な方法は大気圧より若干高い圧力で実施可能である。好適には、何らかの漏れが生じたとしても系の中に入り込み排気が系から出て行かないようにする目的で大気圧より若干低い圧力下で本発明の方法を実施する。本発明では、また、はんだ付け前に行うＨＦによる処理で典型的に高いはんだ付け温度を用いる必要はない。このように、ＨＦによる処理は約１０−２５０℃ の温度で実施可能であり、約８０℃が好適である。また、放電を利用してＨＦを発生させることが望まれる場合、その処理系はより複雑になる。グロー放電過程は従来技術、例えばＫｏｏｐｍａｎ他が記述した技術［「ＦｌｕｘｌｅｓｓＳｏｌｄｅｒｉｎｇｉｎＡｉｒａｎｄＮｉｔｒｏｇｅｎ」、４３ｒｄＢＣＴＣＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、１９９３、５９５頁、Ｏｒｌａｎｄｏ、ＦＬおよび「ＦｌｕｘｌｅｓｓＳｏｌｄｅｒｉｎｇｆｏｒＣｈｉｐ−ｏｎ−ＢｏａｒｄａｎｄＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔ」、ＳＭＴＡＮａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、１９９４年１０月、５５頁（これの開示は引用することによって本明細書に組み入れられる）］で知られる如く構成可能である。圧力は５ミリトールから２０トールの範囲であってもよく、より好適には圧力を約３５０ミリトールから８００ミリトールの範囲、最も好適には約３５０ミリトールにする。その気体混合物に、好適には、水素源ガス（例えば水蒸気またはＨ₂など）と一緒にフッ素源ガス（例えばＳＲ₆、ＮＦ₃、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆またはＢＦ₃など）を含有させる。また、水素とフッ素の両方が入っている源ガスを用いることも可能である（例えばＣＨＦ₃）。ＨＦの発生ではまた２番目の種類の放電を大気圧またはほぼ大気圧で用いることも可能である。この場合の放電はコロナもしくはスパーク放電であってもよく、この場合の電気手段には、コロナ放電に要求される高い電場を発生させるための電気バイアスワイヤー（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｂｉａｓｅｄｗｉｒｅ）もしくはシャープポイント（ｓｈａｒｐｐｏｉｎｔ）、或はスパーク放電に要求される間隙を横切る高い電場を伴う間隙が含まれる。高圧放電の発生では、また、気体充填プラズマ結合電極、誘導結合系または焦点マイクロ波も適切な源である。高圧放電で用いる気体は、効果的には、グロー放電で用いる気体と同じであってもよい。ＨＦの発生で電気的方法を用いる場合、その処理を受けさせる部分を下流の流出もしくは放出領域に配置してもよく（或は放電それ自身から遮蔽してもよく）、この場合、その部分をＨＦにさらすが、それが損傷をもたらす可能性がある直接的な電気的影響には全くさらさないようにする。本発明の好適な態様を実施する製造バージョンの装置を図１に図式的に示し、この装置に好適には３個のチャンバ１０、１２、１４を含め、それらの配置を、はんだ付けを受けさせるべき品目１６、例えば回路板などが運搬系１７によって上記チャンバの中を通って次々に運ばれるような配置にする。第一チャンバ１０および第三チャンバ１４に気体流入口１８と排気流出口２０を含め、それらを通して適切な安全ガス（例えば乾燥空気、窒素またはアルゴンなど）を送り込む。本技術分野で知られているように、安全ガスのカーテン２２によって、チャンバ開口部（この中を通って回路板が移動する）を横切るバリヤーを形成させる。上記チャンバの目的は、第二、即ち中央のチャンバ１２を外界から孤立させることにある。フラックスレスはんだ付け処理を第二チャンバ１２内で実施し、この第二チャンバ１２には、工程ガス（これは高純度の無水ＨＦであってもよいか、或は担体ガス、例えばアルゴンまたは窒素などに入っているＨＦであってもよい）用の気体流入口２４と排気流出口２６が備わっている。この中央のチャンバ１２を好適な温度、例えば８０℃などに加熱すべきである。また、この過程の孤立性を向上させる目的で、第一チャンバおよび第三チャンバを排気可能もしくは部分排気可能なロードロック（ｌｏａｄｌｏｃｋｓ）として構成させることも可能である。第二チャンバでは、更に、再循環手段を用いて有害な流出物の量を最小限にすることも可能である。排気にＨＦが入っている場合には全てその排気を洗浄処理する［例えばＨＦをＣａ（ＯＨ）₂（水溶液）と反応させてＨ₂ＯとＣａＦ₂（沈澱物として）を生じさせる］。本発明の方法は独立型装置で実施可能であり、この場合のリフローは本技術分野で公知の手段を用いて後で実施可能であるか或は異なる場所で実施可能である。本方法を、また、リフロー系、例えばはんだウェーブリフロー、即ちＮ₂もしくは空気ベルト炉（ｂｅｌｔｆｕｒｎａｃｅ）［これにはこれ自身の入り口と出口２２Ａ（図１）（これは多くの場合大気に通じる簡単な開口部である）が備わっている］などと一緒にしたインライン系（図１に任意のチャンバ２７として示す）で実施することも可能である。本発明の方法を実施する３番目の代替法は、ＨＦによる処理とはんだリフローもしくは接合の両方が同じチャンバ内で行われるように、ＨＦをリフロー系、例えばＨＦベルト炉などに供給するインサイチュー処理方法である。はんだペーストで用いるはんだ粉末を本発明の方法で処理する場合、強力に内部結合しているフッ素を含有するガス、例えばＨＦなど中で上記はんだ粉末を前以て処理した後、それをフラックが入っていない中性の媒体に添加してもよいが、ここでは、上記媒体を、リフロー中に奇麗に蒸発する（残渣を全く残さない）か或は残渣を残しても容易に洗浄可能なように選択し、かつこの媒体は、上記粉末の表面に位置していてフッ素化を受けた酸化錫との相互作用を決して有害な様式で起こさないものであり、前処理を要しないものである。本発明の限定として解釈されるべきでない下記の実施例を参照することで本発明の特徴および利点がより明らかに理解されるであろう。実施例Ｉ本発明が極めて簡単なフラックスレスはんだ付け方法を提供するものであることを立証する目的で最初に用いた装置を図２に示す。この装置にアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃）管２８を含め、この管の中に、処理を受けさせるべき部品３０を位置させる。この管の中（そして上記部品の上部）にアルゴンまたは無水ＨＦを流し込むことができる。この管は、これを取り巻く加熱用マントル３２で８０℃にまで加熱可能である。このＡｌ₂Ｏ₃管に取り付けた熱電対と熱電対読み取り器（示していない）を用いて温度を測定する。この装置に単純な排気スクラバー３４（これにはチャンバが３つ備わっている）を取り付ける。流体の逆流を防止する第一チャンバを空にし、水の混入を防止する第二チャンバにミネラルオイルを入れ、そして第三チャンバに、ＨＦをＣａＦ₂と水に変換するＣａ（ＯＨ）₂（水溶液）と磁気撹拌棒を入れてそれを磁気撹拌装置の上に位置させる。実験中、空気を系から全て排除する目的でアルゴンＡを約１０分間流した。次に、アルゴンのバルブを閉じて、ＨＦを約３０ｓｃｃｍ（１分当たりの標準立方センチメートル）で１．５分から３０分の範囲の時間（個々の実験に応じて）流した。次に、ＨＦのバルブを閉じて、再びアルゴンを流すことで、残存するＨＦを全て除去する。上記加熱用マントルを取り外し、上記Ａｌ₂Ｏ₃管を上記装置の残りから外し、処理を受けた部品を上記管から取り出し、そして通常の熱板上に置いて空気中でリフローを受けさせた。本発明の方法で、リフローを受けさせるはんだが位置する表面は、ある表面に前以て被覆しておいたはんだ、錫、銅または金であってもよく、それには、上記物質でメッキしておいた表面が含まれる。はんだ付けを受けさせそして上記ガスにさらす物質が、ある表面に前以て被覆しておいた処理もしくは未処理はんだ、はんだプレフォーム、粉末形態のはんだ（後ではんだペーストの中に混合する）、或ははんだウェーブ機の場合のように溶融しているはんだである時、上記表面は、上記強力に内部結合しているフッ素を含有するガスで処理しておいた表面（ある表面に前以て被覆しておいたはんだ、錫、銅または金の）、または上記強力に内部結合しているフッ素を含有するガスによる処理を受けさせていない表面（ある表面に前以て被覆しておいたはんだ、錫、銅および金の）であってもよい。上記はんだが、ある表面に前以て被覆しておいた未処理はんだであるか、未処理のはんだプレフォームであるか、粉末形態の未処理はんだ（はんだペーストに添加しておいた）であるか、或ははんだウェーブ機の場合のように溶融しているはんだである時、上記表面は、上記強力に内部結合しているフッ素を含有するガスで処理しておいた表面（ある表面に前以て被覆しておいたはんだ、錫、銅または金の）であってもよい。最後に、この上で行った説明は、はんだ付け過程でフラックス処理およびフラックス除去処理を完全になくすことを意図したものであった。この上に記述した方法は、また、中程度または弱く活性化させたフラックスを使用した方法の信頼性を向上させる目的でも利用可能である。そのようなフラックスは除去処理を全く必要としないか或は必要とするとしても非常に穏やかな除去処理のみであり得る。例として、フラックスがリフロー中に蒸発して全く残渣を残さないようにそれの配合を行うと、結果として、そのフラックスの残渣で腐食が起こらないようにすることができる。本発明のこのような態様では、ＨＦによる処理を、フラックスを添加する前の前処理として行うべきである。はんだ付けを受けさせるべき物質は、それをフラックス添加前に上記ガスで処理することができる限り、本発明の他の態様で記述したのと同じ物質のいずれであってもよく、そして後でリフローを受けさせるはんだが位置する表面も上と同じ表面が適切である。発明の好適な態様本発明のフラックスレスはんだ付け方法は、強力に内部結合しているフッ素を含有するガスを選択し、そしてはんだ付けを受けさせるべき物質を上記強力に内部結合しているフッ素を含有するガスにさらすことを含み、上記方法の結果として、ある表面上ではんだがリフローを後で受けることを可能にする処理を上記物質に受けさせる。何らかの漏れが生じたとしても系の中に入り込み排気が系から出て行かないようにする目的で大気圧より若干低い圧力下で本発明の方法を実施する。ＨＦによる処理は約１０−２５０℃の温度で実施可能であり、約８０℃が好適である。圧力は５ミリトールから２０トールの範囲であってもよく、より好適には圧力を約３５０ミリトールから８００ミリトールの範囲、最も好適には約３５０ミリトールにする。その気体混合物に、好適には、水素源ガス（例えば水蒸気またはＨ₂など）と一緒にフッ素源ガス（例えばＳＲ₆、ＮＦ₃、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆またはＢＦ₃など）を含有させる。また、水素とフッ素の両方が入っている源ガスを用いることも可能である（例えばＣＨＦ₃）。産業適応性本発明の方法を用いると、はんだ付けでフラックスを用いる必要がなくなることから、電子回路の加工および組み立て、特に構成要素と基質を接合させるためのはんだ付け過程が向上する。非常に強力な内部結合を有していて解離で容易には遊離フッ素をもたらさないＨＦを用いる方法は、有効なフラックスレスはんだ付け方法であり、フラックスレスリフローを起こし得る表面層をはんだ上に生じさせる。本方法は、また、はんだペーストで用いられるはんだ粉末の処理でも使用可能である。本発明の方法を用いると、また、はんだペーストを用いたはんだ付けをフラックスレスで行うことが可能になり、この場合、上記はんだ粉末を本明細書に記述する方法で前以て処理しておく。本発明を本発明の具体的態様を言及することで記述してきたが、数多くの変形、修飾形および態様が可能であり、従ってそのような変形、修飾形および態様は全部本発明の精神および範囲内であると見なされるべきであることは理解されるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ルーシー，ジヨージ・ケイ，ジユニアアメリカ合衆国メリーランド州20866バートンズビル・アセイコート９ (72)発明者ガイス，ジエイムズ・デイアメリカ合衆国コネチカツト州06410チエシヤー・プレザントドライブ128 (72)発明者デユボイス，トーマス・デイアメリカ合衆国ノースカロライナ州28215 シヤーロツト・レムズフオードウエイ3612 (72)発明者リプスコーム，ロバート・エフアメリカ合衆国ノースカロライナ州27514 チヤペルヒル・ギヤルウエイドライブ112 (72)発明者ピーカースキ，テイモシーアメリカ合衆国ノースカロライナ州28213 シヤーロツト・レキシントンサークル9445 ビー

Claims

【特許請求の範囲】１．フラックスレスはんだ付け方法であって、（ａ）強力に内部結合しているフッ素を含有するガスを選択し、そして（ｂ）はんだ付けを受けさせるべき物質を該強力に内部結合しているフッ素を含有するガスにさらし、その結果として、ある表面上ではんだがリフローを後で受けることを可能にする処理を上記物質が受ける、ことを含む方法。２．該強力に内部結合しているフッ素を含有するガスにさらす時の該物質がはんだである請求の範囲第１項の方法。３．該物質がある表面に前以て被覆されているはんだである請求の範囲第２項の方法。４．該物質がはんだプレフォームである請求の範囲第２項の方法。５．該物質が粉末形態のはんだである請求の範囲第１項の方法。６．該物質が溶融はんだである請求の範囲第１項の方法。７．上記表面を錫、銅および金から成る群から選択する請求の範囲第１項記載の方法。８．上記物質を、ある表面に前以て被覆されているはんだ、はんだプレフォーム、後ではんだペーストに混合する粉末形態のはんだ、および溶融はんだから成る群から選択し、そして上記表面を、（ａ）上記強力に内部結合しているフッ素を含有するガスで処理しておいた、ある表面に前以て被覆されているはんだ、錫、銅および金、および（ｂ）上記強力に内部結合しているフッ素を含有するガスによる処理を受けさせていない、ある表面に前以て被覆されているはんだ、錫、銅および金、から成る群から選択する請求の範囲第１項記載の方法。９．上記はんだを、ある表面に前以て被覆されている未処理はんだ、未処理はんだプレフォーム、はんだペーストに混合しておいた粉末形態の未処理はんだ、および溶融はんだから成る群から選択し、そして上記表面を、上記強力に内部結合しているフッ素を含有するガスで処理しておいた、ある表面に前以て被覆されているはんだ、錫、銅および金から成る群から選択する請求の範囲第１項記載の方法。１０．該強力に内部結合しているフッ素を含有するガスがフッ化水素である請求の範囲第１項の方法。１１．（ａ）無水ＨＦの利用、（ｂ）ＨＦ水溶液を用いた蒸発、（ｃ）ＨＦを生じさせる化学反応の利用、および（ｄ）ＨＦを生じさせる放電の利用（この場合、該放電で生じて流出流れに入っているＨＦを抽出）、から成る群から選択される方法を用いて上記フッ化水素を得ることを更に含む請求の範囲第１０項の方法。１２．放電を利用して流出物に入っているＨＦを生じさせることを通してフッ化水素を得、ここで、上記放電を、（ａ）（ｉ）誘導結合発電器、（ｉｉ）静電結合発電器、および（ｉｉｉ）マイクロ波発電器、から成る群から選択される構成要素が放電をもたらす低圧グロー放電、（ｂ）（ｉ）コロナ放電電極、（ｉｉ）スパーク間隙電極、（ｉｉｉ）ガス充填プラズマ結合電極、（ｉｖ）誘導結合発電器、および（ｖ）焦点マイクロ波発電器、から成る群から選択される構成要素が放電をもたらす高圧放電、から成る群から選択される方法で得る請求の範囲第１１項の方法。１３．該方法を周囲の大気圧下またはほぼ大気圧下で実施する請求の範囲第１項の方法。１４．該方法を周囲の大気圧より低い圧力下で実施する請求の範囲第１３項の方法。１５．該方法をグロー放電が起こり得る範囲の低圧に排気したチャンバ内で実施する請求の範囲第１項の方法。１６．該方法を約１０−２５０℃の温度で０．５分から１時間の暴露時間実施する請求の範囲第１項の方法。１７．該温度を８０℃にしそして該暴露時間を１．５分にする請求の範囲第１６項記載の方法。１８．上記物質が錫鉛はんだである請求の範囲第１項記載の方法。１９．品目をフラックスレスはんだ付けで処理する装置であって、（ａ）強力に内部結合しているフッ素を含有するガスの源、（ｂ）上記源に連結していて、処理を受けさせる品目を入れることができかつ該品目を上記強力に内部結合しているフッ素を含有するガスにさらすことを可能にする処理用チャンバ、および（ｃ）上記処理用チャンバに連結している排気処理系、を含む装置。２０．品目を上記処理用チャンバの中に通して運ぶためのコンベヤを更に含み、該処理用チャンバの前部および後部に入り口および出口ロックが備わっている請求の範囲第１９項記載の装置。２１．上記ロックが安全ガスのカーテンを含む請求の範囲第２０項記載の装置。２２．上記ロックが排気可能な孤立バルブロックを含む請求の範囲第２０項記載の装置。２３．上記チャンバが、はんだのリフローおよび接合を実施するチャンバとインラインにある請求の範囲第１９項記載の装置。２４．はんだのリフローおよび接合が上記処理用チャンバ内で起こる請求の範囲第１９項記載の装置。２５．フラックスを使用したはんだ付け過程を改良する方法であって、（ａ）強力に内部結合しているフッ素を含有するガスを選択し、そして（ｂ）はんだ付けを受けさせるべき物質を該強力に内部結合しているフッ素を含有するガスにさらし、その結果として、ある表面上ではんだがリフローを後で受けることを可能にする処理を上記物質が受ける、ことを含む方法。２６．該強力に内部結合しているフッ素を含有するガスにさらす時の該物質がはんだである請求の範囲第２５項の方法。２７．該物質がある表面に前以て被覆されているはんだである請求の範囲第２６項の方法。２８．該物質がはんだプレフォームである請求の範囲第２６項の方法。２９．該物質が粉末形態のはんだである請求の範囲第２５項の方法。３０．上記表面を錫、銅および金から成る群から選択する請求の範囲第２５項記載の方法。３１．上記物質を、ある表面に前以て被覆されているはんだ、はんだプレフォーム、および後ではんだペーストに混合する粉末形態のはんだから成る群から選択し、そして上記表面を、（ａ）上記強力に内部結合しているフッ素を含有するガスで処理しておいた、ある表面に前以て被覆されているはんだ、錫、銅および金、および（ｂ）上記強力に内部結合しているフッ素を含有するガスによる処理を受けさせていない、ある表面に前以て被覆されているはんだ、錫、銅および金、から成る群から選択する請求の範囲第２５項記載の方法。３２．上記はんだを、ある表面に前以て被覆されている未処理はんだ、未処理はんだプレフォーム、はんだペーストに混合しておいた粉末形態の未処理はんだ、および溶融はんだから成る群から選択し、そして上記表面を、上記強力に内部結合しているフッ素を含有するガスで処理しておいた、ある表面に前以て被覆されているはんだ、錫、銅および金から成る群から選択する請求の範囲第２５項記載の方法。３３．該強力に内部結合しているフッ素を含有するガスがフッ化水素である請求の範囲第２５項の方法。３４．（ａ）無水ＨＦの利用、（ｂ）ＨＦ水溶液を用いた蒸発、（ｃ）ＨＦを生じさせる化学反応の利用、および（ｄ）ＨＦを生じさせる放電の利用（この場合、該放電で生じて流出流れに入っているＨＦを抽出）、から成る群から選択される方法を用いて上記フッ化水素を得ることを更に含む請求の範囲第３３項の方法。３５．放電を利用して流出物に入っているＨＦを生じさせることを通してフッ化水素を得、ここで、上記放電を、（ａ）（ｉ）誘導結合発電器、（ｉｉ）静電結合発電器、および（ｉｉｉ）マイクロ波発電器、から成る群から選択される構成要素が放電をもたらす低圧グロー放電、（ｂ）（ｉ）コロナ放電電極、（ｉｉ）スパーク間隙電極、（ｉｉｉ）ガス充填プラズマ結合電極、（ｉｖ）誘導結合発電器、および（ｖ）焦点マイクロ波発電器、から成る群から選択される構成要素が放電をもたらす高圧放電、から成る群から選択される方法で得る請求の範囲第３４項の方法。３６．該方法を周囲の大気圧下またはほぼ大気圧下で実施する請求の範囲第２５項の方法。３７．該方法を周囲の大気圧より低い圧力下で実施する請求の範囲第３６項の方法。３８．該方法をグロー放電が起こり得る範囲の低圧に排気したチャンバ内で実施する請求の範囲第２５項の方法。３９．該方法を約１０−２５０℃の温度で０．５分から１時間の暴露時間実施する請求の範囲第２５項の方法。４０．該温度を８０℃にしそして該暴露時間を１．５分にする請求の範囲第３９項記載の方法。４１．上記物質が錫鉛はんだである請求の範囲第２５項記載の方法。