KR20030022704A - 전자 부착에 의한 수소 무플럭스 솔더링 - Google Patents

전자 부착에 의한 수소 무플럭스 솔더링 Download PDF

Info

Publication number
KR20030022704A
KR20030022704A KR1020020053753A KR20020053753A KR20030022704A KR 20030022704 A KR20030022704 A KR 20030022704A KR 1020020053753 A KR1020020053753 A KR 1020020053753A KR 20020053753 A KR20020053753 A KR 20020053753A KR 20030022704 A KR20030022704 A KR 20030022704A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solder
providing
target assembly
hydrogen
components
Prior art date
Application number
KR1020020053753A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100510910B1 (ko
Inventor
동춘크리스틴
맥더모트웨인토마스
패트릭리챠드이.
로스브렌다에프.
Original Assignee
에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 filed Critical 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
Publication of KR20030022704A publication Critical patent/KR20030022704A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100510910B1 publication Critical patent/KR100510910B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • 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
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3489—Composition of fluxes; Methods of application thereof; Other methods of activating the contact surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
    • B23K1/206—Cleaning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 솔더링되는 하나 이상의 콤포넌트의 금속 표면을 건식 플럭스 처리하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 a) 표적 조립체로서 제1 전극에 연결되는 상기 솔더링되는 하나 이상의 콤포넌트를 제공하는 단계와; b) 상기 표적 조립체 부근에 제2 전극을 제공하는 단계와; c) 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 환원 가스를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 단계와; d) 상기 제1 전극과 제2 전극에 직류(DC) 전압을 제공하고 상기 환원 가스에 전자를 공여하여 음으로 하전된 이온 환원 가스를 형성하는 단계와; e) 상기 표적 조립체를 상기 음으로 하전된 이온 환원 가스와 접촉시켜 상기 표적 조립체에서 산화물을 환원시키는 단계를 포함한다.

Description

전자 부착에 의한 수소 무플럭스 솔더링{HYDORGEN FLUXLESS SOLDERING BY ELECTRON ATTACHMENT}
리플로 솔더링(reflow soldering)은 표면 실장형 전자 콤포넌트의 조립에서 가장 폭넓게 사용되는 기술이다. 리플로 솔더링 공정에서, 콤포넌트는 솔더 페이스트가 회로 기판에 미리 프린트되어 있는 회로 기판의 해당 트레이스 영역에 실장된다. 이렇게 형성된 솔더링 부분은 그 후 리플로 노(爐)에 장입되고, 가열 및 냉각 구역을 통과하며, 상기 솔더 페이스트를 용융, 습윤, 응고시킴으로써 회로 기판 상의 솔더 랜드(solder land)와 콤포넌트 리드(componenet lead) 사이의 솔더 조인트가 형성된다. 이러한 접합면에서 용융 솔더의 양호한 습윤을 보장하기 위해, 유기 플럭스가 일반적으로 솔더 페이스에 함유되어, 솔더와 모재 모두에서 초기 표면 산화물을 제거하고 응고 이전에 표면을 청결한 상태로 유지시킨다. 이러한 플럭스는 대부분 솔더링 중에 증기 상태로 증발되지만, 플럭스의 휘발성 물질은 솔더 조인트에 공극을 형성하고 리플로 노를 오염하는 등의 문제를 일으킬 수 있다. 솔더링 이후에는, 회로 기판에 약간의 플럭스 잔여물이 항상 남겨져 부식 및 전기 단락을 일으킬 수 있다.
다른 한편으로, 웨이브 솔더링은 삽입 실장형 콤포넌트를 조립하기 위해 전통적으로 사용된 솔더링 방법이다. 또한, 웨이브 솔더링은 솔더링 이전에 회로 기판에 있는 콤포넌트를 접착제로 임시 접합시킴으로써 표면 실장형 콤포넌트에 대해서도 사용될 수 있다. 두 경우 모두, 콤포넌트가 삽입되거나 임시 접합된 회로 기판은 콤포넌트 리드 및 솔더 랜드의 산화물을 제거하기 위해 액체 플럭스를 사용하여 세척되어야 하며, 그 후 고온의 용융 솔더 배스를 통과한다. 용융 솔더는 솔더링될 금속 표면을 자동적으로 습윤시켜, 솔더 조인트가 형성된다. 상기 배스의 용융 솔더는 산화되어 솔더 드로스(solder dross)가 형성되기 쉽다. 따라서, 상기 솔더 배스의 표면은 기계적으로 상기 드로스를 제거함으로써 자주 세척되어야 하며, 이는 작업 비용 및 솔더의 소비를 증가시킨다. 솔더링 이후에, 플럭스 잔여물이 회로 기판에 잔류하여, 리플로 솔더링에 관하여 설명한 것과 동일한 문제를 일으킨다.
플럭스 잔여물을 제거하기 위해, 후세척(post-cleaning) 공정이 사용되어야 한다. 일반적으로, 염화플루오르화탄소(CFCs)가 세척제로 사용되었지만, 이는 지구의 보호 오존층을 파괴한다고 믿어져서 그 사용이 금지되었다. 잔여물을 감소시키기 위해 소량의 활성제를 사용함으로써 무세척 플럭스가 개발되었지만, 플럭스 잔여물의 양과 플럭스의 활동의 손실 사이에는 상충관계가 존재한다.
플럭스의 휘발성 물질, 플럭스 잔여물 및 드로스 형성 등의 전술한 모든 문제점에 대한 좋은 해결책으로는 금속 산화물을 제거하기 위해 환원 가스를 유기 플럭스를 대신하는 솔더링 분위기로서 사용하는 것이다. 이러한 솔더링 기술은 "무플럭스 솔더링"으로 지칭된다. 다양한 무플럭스 솔더링 방법 중에, 모재와 솔더에서의 산화물을 환원시키기 위해 수소를 반응 가스로서 이용하는 것이 특히 매력적인데, 그 이유는 이 방법이 매우 청정한 공정이고(유일한 부산물이 노 밖으로 쉽게송풍될 수 있는 물임) 개방형 연속 솔더링 생성 라인과 함께 사용 가능하기 때문이다(H2는 비독성이고 연소 범위는 4 내지 75% 이다). 따라서, 수소 무플럭스 솔더링은 오랫동안 기술적 목표가 되어 왔다.
그러나, 주로 수소 무플럭스 솔더링은 보통의 솔더링 온도 범위의 수소에서 금속 산화물, 특히 솔더링되는 모재에 있는 산화물보다 금속 산화물 접합 강도가 큰 솔더 산화물의 환원이 비효율적이고 느리다는 점에서 한계를 드러낸다. 이와 같은 수소의 비효율성은 저온에서 수소 분자의 반응성이 부족한 것에 기인한다. 1원자 수소 등의 고반응성 라디칼은 통상의 솔더링 온도 범위보다 훨씬 높은 온도에서 형성된다. 예컨대, 순수한 H2의 경우 주석을 주성분으로 하는 솔더에서 산화 주석을 환원시키기 위한 효과적인 온도 범위는 350℃ 이상이다. 이러한 고온은 집적 회로(IC)를 손상시키거나 신뢰성 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 통상의 솔더링 온도 범위에서 고반응성 H2라디칼의 발생을 돕는 촉매 방법이 당업계에서 추구되었다.
무플럭스(건식) 솔더링은 종래에는 몇몇 기술을 이용하여 수행되었다.
즉, 솔더링을 위해 표면 산화물을 제거하는 데, CF4CL2, CF4및 SF6등의 화학적으로 활성인 할로겐을 함유하는 가스가 사용될 수 있다, 그러나, 상기 가스는 솔더의 접합 강도를 감소시키고 부식을 촉진시키는 할로겐화물의 잔여물을 남긴다. 또한, 이러한 화합물은 안전 문제 및 환경 처리 문제가 나타나며, 솔더링 장비를 화학적으로 공격할 수 있다.
금속 산화물은 레이저를 이용하여 증발온도까지 가열되거나 융제될 수 있다. 일반적으로, 이러한 공정은 분리된 오염물에 의해 재산화하는 것을 방지하기 위해 불활성 또는 환원 분위기 하에서 수행된다. 그러나, 산화물과 모재의 용융점 또는 끓는점은 유사할 수 있고, 모재를 용융 또는 증발시키는 것은 바람직하지 못하다. 따라서, 상기 레이저 공정은 실시하기 곤란하다. 또한, 레이저는 대개 작업하기에 비효율적이고 비용이 많이 들며, 산화물층까지 직접적인 시선이 마련되어야 한다. 이러한 요인들이 대부분의 솔더링 용례에 대해서 레이저 기술의 효용성을 제한한다.
표면 산화물은 높은 온도에서 반응성 가스(예컨대, H2)에 노출됨으로써 화학적으로 환원될 수 있다(예컨대, H2O로). 일반적으로, 불활성 캐리어(예컨대, N2)에 환원 가스를 5 체적% 이상 함유하는 혼합물이 사용된다. 그 후, 반응물(예컨대, H2O)은 높은 온도에서 탈착되어 표면으로부터 분리되며, 가스의 유동장에 전달된다. 전형적인 공정 온도는 350℃를 초과하여야 한다. 그러나, 이러한 공정은 높은 온도에서도 느리고 비효율적일 수 있다.
환원 공정의 속도 및 효과는 보다 활성인 환원종을 이용하여 증대될 수 있다. 이러한 활성종은 통상의 플라즈마 기술을 이용하여 생성될 수 있다.
가청 주파수, 고주파수 또는 마이크로웨이브 주파수 대역의 가스 플라즈마가 표면 탈산용 반응성 라디칼을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 공정에서, H2,O2, SF6또는 불소 함유 화합물 등의 그 밖의 종을 고반응성 라디칼로 이온화 및 해리시키는 데 고강도 전자기 복사가 이용된다. 표면 처리는 300℃ 미만의 온도에서 수행될 수 있다. 그러나, 플라즈마 형성을 위한 최적의 조건을 얻기 위해, 상기 공정은 일반적으로 진공 조건하에서 수행된다. 진공 작업은 고비용의 장비를 필요로 하며, 고속의 연속 공정보다는 저속의 배치(batch) 공정으로 수행되어야 한다. 또한, 플라즈마는 일반적으로 상기 공정 챔버 내에서 확산되고, 특정한 기재 영역으로 안내하기 곤란하다. 따라서, 반응성 종은 이 공정에서 효과적으로 이용될 수 없다. 또한, 플라즈마는 스퍼터링 공정을 통해 공정 챔버를 손상시킬 수 있고, 미세한 회로 손상으로 이어지는 공간 전하의 축적을 유전체 표면에서 발생시킬 수 있다. 또한, 마이크로웨이브 자체가 미세한 회로 손상을 일으킬 수 있고, 처리 중에 기재의 온도를 조절하기가 곤란할 수 있다. 또한, 플라즈마는 잠재적으로 유해한 자외선을 방출할 수 있다. 또한, 이러한 공정은 고비용의 전기 장비를 필요로 하고, 상당한 전력을 소비하며, 이로 인해 이들의 전체적인 비용 효율성이 떨어진다.
미국 특허 제5,409,543호에는 전자의 열이온(열필라멘트) 방출을 이용하여 반응성 수소 종을 생성하는 방법이 개시되어 있다. 에너지가 공급된 수소는 기재 표면을 화학적으로 환원시킨다. 열이온 전자는 500℃ 내지 2200℃의 온도로 유지되는 내화 금속 필라멘트로부터 방출된다. 전기적으로 바이어스된 그리드가 과잉 자유 전자를 편향 또는 포획하는 데 사용된다. 각 종은 불활성 캐리어 가스에 2 내지 100 체적%의 수소를 함유하는 혼합물로부터 생성된다.
또한, 미국 특허 제6,203,637호에는 열이온 캐소드로부터의 방전을 이용하여 수소를 활성시키는 방법이 개시되어 있다. 이 경우, 방출 공정은 가열된 필라멘트를 포함하는 별개의(원격) 챔버에서 수행된다. 이온과 활성 중성자는 산화된 금속 표면을 화학적으로 환원시키기 위해 처리 챔버로 유동한다. 그러나, 이러한 핫 캐소드 공정은 효율성 및 필라멘트의 수명을 최적화하기 위해 진공 조건을 필요로 한다. 진공 작업은 솔더링 컨베이어 벨트 시스템에 병합되어야 하는 고비용의 장비를 필요로 하여, 전체적인 비용 효율성이 떨어진다.
1995년 캘리포니아 산호세에서 열린 표면 실장 국제 회의에서 포티어 등이 발표한 "대기압에서 활성화된 분위기에서 무플럭스 솔더링", 미국 특허 제6,146,503호, 제6,089,445호, 제6,021,940호, 6,007,637호, 5,941,448호, 5,858,312호, 제5,722,581호에는 전기 방전을 이용하여 활성 H2(또는 CH4, NH3등의 그 밖의 환원 가스)를 생성하는 방법이 개시되어 있다. 환원 가스는 불활성 캐리어 가스(N2)에서 "퍼센트 수준"으로 존재한다. "수 킬로볼트"의 교류 전압원을 이용하여 방전시킨다. 원격 챔버의 전극으로부터 방출된 전자는 하전된 중성의 수소 라티칼을 발생시키고, 이 라디칼은 그 후 기재로 유동한다. 최종 공정은 약 150℃ 의 온도에서 솔더링되는 모재에서 산화물을 환원시킨다. 그러나, 상기 원격 방전 챔버는 상당한 장비 비용을 요하고, 기존의 솔더링 컨베이어 벨트 시스템에 부가 설치되기도 용이하지 않다. 또한, 상기 공정은 솔더 산화물을 제거하도록 구성되어 있지 않다.
미국 특허 제5,433,820호에는 고전압(1kV 내지 50kV) 전극으로부터 대기압 상태에서의 전기 방전 또는 플라즈마를 이용한 표면 처리 방법이 개시되어 있다. 상기 전극은 원격 챔버보다는 기재 부근에 배치된다. 전극으로부터 방출된 자유 전자에 의해 반응성 수소 라디칼 및 수소 원자 함유 플라즈마가 발생되고, 이들은 그 후 산화된 기재 상에 배치된 유전체 실드의 개구를 통과한다. 이 유전체 실드는 탈기를 요하는 특정 표면 위치에 활성 수소를 집중시킨다. 그러나, 상기 유전체 실드는 전기장을 바꿔 정확한 공정 제어를 방해할 수 있는 표면 전하를 집중시킬 수 있다. 상기 방법은 단지 모재 표면을 플럭스 처리하는 데 사용된다.
그 밖의 관련 종래 기술로는 미국 특허 제3,742,213호, 제5,105,761호, 제5,807,614호, 제5,807,615호, 제5,928,527호, 제5,985,378호, 제6,004,631호, 제6,037,241호, 제6,174,500호, 제6,193,135호, 제6,194,036호, 제6,196,446호, 네프콘 웨스트 '95 회보 919 ~ 931 페이지에 쿠퍼만 등이 발표한 무플럭스 플립 칩 솔더 접합, 네프콘 웨스트 '94 회보 251 ~ 273 페이지에 실로 등이 발표한 무플럭스 솔더링 등이 있다.
솔더 조인트에 산화물이나 플럭스 결함이 없는 우수한 솔더링을 하기 위해 모재 및 솔더의 산화물을 제거하는 경제적이고 효율적인 무플럭스 솔더링 방법을 제공하는 종래 기술의 단점은, 이하에 상세히 설명되는 바와 같이 솔더링 작업 이전이나 작업 중에 산화물과 활발하게 반응하는 음으로 하전된 이온 수소를 이용하기 위해, 저온 조건, 거의 주변 조건 또는 대기 조건에서 낮은 DC 전력을 필요로하거나 이와 유사한 저에너지 전자를 전파하는 무플럭스 솔더링을 제공하는 본 발명에 의해 극복된다.
도 1은 리플로 솔더링(reflow soldering)을 위한 본 발명의 제1 실시예의 개략도.
도 2는 웨이브 솔더링(wave soldering) 이전에 "플럭스 처리"하기 위한 본 발명의 제2 실시예의 개략도.
도 3은 웨이브 솔더 배스를 처리하기 위한 본 발명의 제3 실시예의 개략도.
도 4는 본 발명용 상이한 캐소드 구조의 개략도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 노
2, 20, 200 : 금속 로드/캐소드
3, 30 : 벨트/애노드
4 : 콤포넌트
5, 50, 500 : DC 전압
6, 60, 600 : 가스 혼합물
10 : 가열 챔버
100 : 챔버
300 : 솔더 배스
본 발명은 솔더링되는 하나 이상의 콤포넌트의 금속 표면을 건식 플럭스로 처리하는 방법에 관한 것으로, a) 표적 조립체로서 제1 전극에 연결되는 상기 솔더링되는 하나 이상의 콤포넌트를 제공하는 단계와; b) 상기 표적 조립체 부근에 제2 전극을 제공하는 단계와; c) 제1 전극과 제2 전극 사이에 환원 가스를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 단계와; d) 제1 전극 및 제2 전극에 직류(DC) 전압을 제공하고 상기 환원 가스에 전자를 공여하여 음으로 하전된 이온 환원 가스를 형성하는 단계와; e) 상기 표적 조립체를 상기 음으로 하전된 이온 환원 가스와 접촉시켜 상기 표적 조립체에서의 산화물을 환원시키는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 환원 가스는 질소 등의 불활성 가스에 포함되어 가스 혼합물을 구성하는 수소이다. 상기 콤포넌트는 바람직하게는 인쇄 회로 기판 또는 전자 장치이고, 더 바람직하게는 인쇄 회로 기판에 실장된 전자 장치이다. 산화물을 제거하기 위해 건식 플럭스로 처리할 때 또는 그 이후에, 상기 콤포넌트는 높은 온도에서 리플로 솔더링 또는 웨이브 솔더링에 의해 솔더링된다.
본 발명은 H2무플럭스 솔더링에 관한 것이다. 본 발명은 종래의 리플로 솔더링 기계 또는 웨이브 솔더링 기계를 변형하여 제조될 수 있다. 또한, 본 발명은 인쇄 회로 기판 또는 금속 표면의 일부분이 이후에 보다 용이하게 솔더링될 수 있게 하는 솔더 도금 등의 금속 도금에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 수소 무플럭스 처리에 의해 산화물을 제거하는 것은 상기 금속 도금 기술에 동일하게 적용될 수 있다.
상기 방법의 원리를 도 1, 도 2 또는 도 3에서 알 수 있다. 솔더링 또는 플럭스 처리 중에, 수소나 일산화탄소 등의 환원 가스와 질소의 가스 혼합물은 캐소드 및 애노드와 함께 가열 챔버, 오븐 또는 노에 도입되고, 솔더링되거나 플럭스 처리될 부품은 애노드에 연결되거나 실장되어 표적 조립체를 형성한다. 캐소드와 애노드 사이에 DC 전압이 인가될 경우, 저에너지 전자가 캐소드에서 발생되어, 애노드까지 전기장에서 드리프트한다. 이러한 전자의 드리프트 중에, 분자 환원 가스, 즉 H2의 일부가 전자 부착에 의해 음이온을 형성한 후, 애노드까지 드리프트한다. 애노드에서, 음으로 하전된 이온 수소는 솔더링되는 금속 표면 및 솔더에 부착하여, 통상의 플럭스를 사용하지 않고도 각 산화물을 환원시킬 수 있다. 이러한 공정 중에, 불활성 가스, 즉 N2는 전자 친화도가 0 이기 때문에 영향을 받지 않는다.
본 발명의 경우, 가스 혼합물에서 H2의 농도는 약 0.1 내지 100 체적%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 50 체적%로 포함될 수 있다. 온도는 대략 주변 온도 내지 400 ℃, 보다 바람직하게는 100 내지 250 ℃의 범위에 있을 수 있다. DC 전압은 대략 -1 내지 -50 kV, 바람직하게는 대략 -2 내지 -30 kV의 범위에 있을 수 있다. 처리될 부품의 상부면과 애노드 사이의 거리는 대략 1 내지 10 cm, 바람직하게는대략 2 내지 5 cm의 범위에 있을 수 있다. 전자가 발생되는 캐소드 또는 장치는(광전자 방출원 또는 방사선원) 애노드 또는 표적 조립체에 인접해야 하며, 별개의 챔버 또는 구역을 필요로 하지 않는다. H2이외에, 그 밖의 환원 가스(예컨대, CO)도 또한 가스 혼합물에 사용될 수 있다. N2이외에, 가스 혼합물에 사용되는 불활성 가스는 Ar, He 및 그 밖의 가스일 수 있다. 압력은 주변 대기압, 즉 공정 영역에 존재하는 압력인 것이 바람직하다. 진공 등의 특별한 압력은 필요하지 않다. 일반적으로, 10 내지 20 psia의 압력이 허용될 수 있지만, 14 내지 16 psia의 압력이 바람직하며, 14.7 psia의 압력이 가장 적당하다.
전술한 전자 부착 기술 이외에도, 캐스캐이딩 초기 전자가 전극 어레이의 연속적인 고전위 전극까지 드리프트하여 각 연속 전극으로부터 추가의 전자를 발생시키는 경우, 감광성 캐소드로부터의 광전자 방출, 전자빔 기술, 방사선원 기술 및 애벌란시 기술에 의해 수소 분자 또는 이원자 수소에 대한 전자의 부착이 실행될 수 있다. 예컨대, 감광성 공급원을 자외선이나 그 밖의 적절한 파장의 광선에 노출시킨 후, 자유 저에너지 전자의 광전자 방출이 일어난다. DC 전압으로 인해 전자가 방출되지 않는 상기 기술에서(즉, 광전자 방출), 캐소드와 애노드는 여전히 바이어스되어, 발생된 전자와 궁극적으로 음으로 하전된 이온 수소 분자 또는 이원자 수소를 애노드로 끌어 당긴다.
본 발명의 메카니즘에 대해 임의의 특정 이론을 고수하고자 하는 것은 아니지만, 본 발명자는 직류 전압이 전극에 인가되면 캐소드에서 저에너지 전자가 발생되어 전기장의 애노드를 향해 드리프트한다고 믿었다. 저에너지 전자는 캐소드를 떠나기에 충분한 에너지를 갖고 분자 또는 이원자 수소에 부착되지만, 수소 분자를 해리시키기에는 불충분한 에너지를 갖는다. 전자 드리프트 중에, 수소 등의 분자 환원 가스의 일부는 전자 부착 이후에 애노드로 드리프트하여 음이온을 형성할 수 있다. 애노드에서, 음으로 하전된 이온 수소는 솔더링되는 모재의 표면과 솔더에 부착하여 솔더 및 모재에 존재하는 산화물을 환원시킬 수 있다. 부착된 전자가 산화물의 결합 파괴에 필요한 에너지의 대부분을 없애기 때문에, 본 발명에 따른 전자 부착 방법을 이용하는 산화물 환원의 활성화 에너지는 부착이 없는 경우보다 낮다. 전체 공정은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
전자 부착 : H2+ e' ⇒ H2 -
(캐소드와 애노드 사이에서)
산화물의 환원 : H2 -+ MO ⇒ M + H2O + e' (M = 솔더/모재)
(애노드 부근에서)
도 1은 변형된 리플로 솔더링 기계의 예를 개략적인 단면도로 보여준다. 이 장치는 오븐 또는 노(1)를 포함하고, 이 오븐/노는 일반적으로 중심 축선을 따라 상이한 섹션에 배치된 가열/냉각 구역을 구비하며 오븐/노(1)의 양 단부에는 가스의 입구/출구가 마련된다. 오븐/노(1)에서 신장된 금속 로드(2)[또는 와이어 메쉬(2d)]가 캐소드 또는 제2 전극용으로 사용되며, 상기 로드는 황동이나 스테인레스 강 등의 전자 방출 에너지가 낮은 금속으로 제조된다. 금속 등의 전도성 재료로 제조되고 접지된 무빙 벨트(3)가 애노드 또는 제1 전극으로 사용된다. 하나 이상의 콤포넌트에 미리 인쇄된 솔더 페이스트에 의해 임시로 함께 연결되는 인쇄 회로 기판 상의 전자 장치와 같은 하나 이상의 콤포넌트(4)는, 리플로 솔더링 중에 무빙 벨트(3)에서 위치가 설정되며, 이들 모두는 오븐/노(1)와 가열 및 냉각 구역을 통과하는 표적 조립체를 형성한다. 수소 또는 일산화탄소 등의 환원 가스와 질소의 가스 혼합물(6)이 오븐/노(1)에 도입되고, 로드/캐소드(2)와 벨트/애노드(3) 사이에 DC 전압(5)이 인가된다. 가스 혼합물은 캐소드 부근에서 환원 가스, 바람직하게는 수소에게 공여되는 전자에 의해 캐소드와 애노드 사이의 전하에 반응하고, 상기 환원 가스는 솔더 및 콤포넌트를 포함하는 애노드로 이동하는 것을 특징으로 하는 음으로 하전되는 이온 환원 가스가 되며, 이로 인해 건식 무플럭스 기저에서 임의의 기존 산화물이 환원되어 솔더 결합을 현저히 향상시킨다. 솔더 페이스트는 오븐/노(1)의 가열된 구역에서 용융되고, 콤포넌트의 표면을 습윤시키며, 오븐/노(1)의 냉각 구역에서 재응고되어 솔더링된 제품을 형성하므로, 플럭스를 필요로 하지 않으며 산화물 또는 플럭스의 잔여물에 의해 야기되는 솔더의 결함을 회피한다.
도 2는 도 1에 도시된 것과 매우 유사한 것으로, 웨이브 솔더링 이전에 플럭스 처리 섹션용으로 사용되는 다른 실시예이다. 이 장치는 가열 챔버(10)와, 금속 로드(20) 또는 와이어 메쉬로 이루어진 캐소드, 그리고 애노드의 기능을 하는 접지된 전도성 무빙 멜트(30)를 포함한다. 플럭스 처리 중에, 콤포넌트가 회로기판(40)에 임시로 삽입되어 있는 회로 기판이 챔버(10)를 통과하는 벨트(30)에 실장되고, 이 챔버(20)에 질소와 수소의 가스 혼합물(60)이 도입되며, 캐소드(20)와 접지된 벨트 애노드(30) 사이에 DC 전압(50)이 인가된다. 상기 콤포넌트의 접점은 콤포넌트가 솔더 배스안의 솔더의 정재파(定在波)에 대해 통과할 때 회로 기판에 솔더링되고, 이와 동시에 콤포넌트/회로 기판 및 솔더 배스는 모두 음으로 하전된 이온 수소 환원 가스의 작용에 의해 산화물이 제거된다.
도 3도 또한 도 1에 도시된 것과 매우 유사한 것으로, 용융 솔더 배스를 웨이브 솔더링 공정에서 플럭스 처리하는 데 사용되는 제3의 예이다. 이 장치는 챔버(100)와, 금속 로드(200) 또는 와이어 메쉬로 이루어진 캐소드, 그리고 애노드의 기능을 하는 접지된 고온의 솔더 배스(300)를 포함한다. 작동 중에, 질소 및 수소의 가스 혼합물(600)이 챔버(100)에 도입되고, 캐소드(200)와 접지된 솔더 배스 애노드(300)의 벽 사이에 DC 전압(500)이 인가된다. 이로써, 음으로 하전된 이온 수소 환원 가스의 작용에 의해 솔더 배스 애노드(300)의 표면이 솔더 산화물 또는 드로스가 없게 유지된다.
상기의 경우, 캐소드의 기하학적 구조는 도 4에 도시된 예, 즉 로드(2a), 하나의 뾰족한 선단(2b)을 갖는 로드, 복수 개의 뾰족한 선단(2c)을 갖는 로드, 및 스크린이나 와이어 메쉬(2d) 등과 같이 상이한 형상으로 설계될 수 있다. 캐소드의 재료는 황동, 스테인레스강, 또는 전자 방출 에너지가 비교적 낮은 그 밖의 금속일 수 있다.
예 1
제1 실험은 실험실 규모의 노를 사용하여 수행되었다. 샘플로는 접지된 구리판(애노드) 상의 무플럭스 주석-납 솔더 예비성형체(용융점 183℃)를 사용하였고, 이 샘플은 노 내부에 장입되어 N2에 5 체적%의 H2의 수소를 포함하는 가스 흐름하에서 250℃ 까지 가열되었다. 동일한 온도가 평형 상태로 나타날 때, 음의 전극(캐소드)와 접지된 샘플(애노드) 사이에 DC 전압이 인가되고 0.3mA의 전류를 갖는 약 -2kV 까지 점증된다. 2개의 전극 사이의 거리는 약 1cm 로 하였다. 압력은 주변의 대기압으로 하였다. 솔더는 구리판에 매우 잘 습윤된다는 것을 발견하였다. 전압을 인가하지 않으면, 비록 순수한 H2분위기에 있을지라도 상기의 저온에서 구리판에 무플럭스 솔더가 양호하게 습윤될 수 없으며, 그 이유는 H2의 경우 주석을 주성분으로 한 솔더에서 산화 주석을 제거하기 위한 유효 온도가 350℃ 이상이기 때문이다. 따라서, 이러한 결과는 H2무플럭스 솔더링을 촉진하는 데 전자 부착법이 효과적이다는 것을 입증한다.
예 2
제2 실험은 상기한 바와 동일한 셋업과 샘플을 사용하여 수행되었다. 제1 실험과는 달리, N2에 5 체적%의 H2의 수소를 포함하는 가스 흐름하에서 실내 온도로부터 샘플을 가열하는 동안 0.3mA의 전류를 갖는 2kV의 전압이 인가되었다. 가열 속도는 통상의 리플로 솔더링 공정에 일반적으로 사용되는 것과 유사하였다. 220℃에서 구리 표면에 솔더가 습윤되기 시작한 것을 발견하였다.
예 3
접지된 구리판에서 솔더링되는 부분이 무플럭스 주석-은 예비성형체(용융점 221℃)라는 것을 제외하고는 제2 실험과 동일한 방식으로 제3 실험이 수행되었다. 230℃에서 구리에 솔더가 습윤되기 시작한 것을 발견하였다.
예 4
무플럭스 주석-납 솔더 예비성형체(높이가 1 mm이고 직경이 2 mm인 디스크 형상)가 접지된 석영판에 배치된다는 것을 제외하고는 제1 실험과 동일한 방식으로 제4 실험이 수행된다. 동일한 전력이 250℃에서 인가되는 경우, 용융 솔더는 디스크 형상에서 거의 구 형상으로 변화되어 용융 솔더의 표면에 실제로 산화물이 없음을 나타낸다는 것을 발견하였다.
예 5
제5 실험은 접지된 구리판에서 감광성 광학 장치(예비 검사된 전류 대 전압)를 사용하여 수행되었다. 이 샘플은 N2에 5 체적%의 H2의 수소를 포함하는 가스 흐름하에 있는 동일한 노 내부에 장입된다. 샘플을 실내 온도로부터 250℃까지 가열하고 250℃로 5분간 유지하는 동안 0.3 mA의 전류를 갖는 -2kV의 DC 전압이 인가된다. 그 후, 샘플은 실내 온도까지 냉각된다. 가열 사이클 이후, 상기 장치에 손상이 있는지 조사하기 위해 장치를 시험하였다(전류 대 전압). 시험을 받는 장치의 전류 대 전압 곡선이 가열 사이클 이전에서 이후까지 변화하지 않은 것을 발견하였다. 이러한 결과는, 전기장이 인가된 경우 절연 파괴와 관련한 칩 손상이 없음을 나타낸다.
본 발명의 변형예로는 마이크로웨이브 또는 전이 코로나 방전으로 플라즈마가 도입되는 플라즈마 보조 H2무플럭스 솔더링이 있다. DC 전압 전위하에서 전자 부착의 보조를 받는 본 발명의 H2무플럭스 솔더링 방법은 플라즈마 보조 방법과 현저히 상이하며 보다 우수하다. 주요한 차이점이 아래에 나열되어 있다.
a) 플라즈마 보조 방법은 솔더링되는 모재에서 산화물을 세척하는 데에만 사용되며, 리플로 솔더링용 솔더 페이스트에서 플럭스가 여전히 필요하다. 그러나, 본 발명은 모재와 솔더 합금 모두에서 산화물을 제거하도록 구성되어 있다. 주석을 주성분으로 한 솔더는 모재에 비해 현저히 높은 산화 전위를 가지며, 솔더 산화물은 환원되기 더 어렵다. 따라서, 본 발명은 리플로 솔더링 동안 플럭스가 완전히 배제되는 보다 효율적인 무플럭스 솔더링 공정을 위해 의도된 것이다.
b) 플라즈마 보조 공정에서, 플럭스 처리 공정은 웨이브 또는 리플로 솔더링 이전에 작업되며, 플럭스 처리 공정은 예비 처리 단계와 같다. 플럭스 처리와 솔더링 사이의 이러한 구분은 연속 웨이브 솔더링 라인에는 적합하지만, 리플로 솔더링을 완전히 불연속적으로 만든다. 본 발명에서, 플럭스 처리 및 리플로 솔더링은 단일 단계로 구성되는 것이 바람직하며, 따라서 생산 규모의 리플로 솔더링에서 본 발명을 실시하는 것이 보다 실현 가능성이 커진다. 또한, 본 발명은 콤포넌트가 부착된 회로 기판을 순차적으로 플럭스 처리 및 솔더링함으로써 웨이브 솔더링에 적용될 수 있고, 드로스의 형성을 방지하기 위해 용융 솔더 배스를 추가적으로 플럭스 처리하는 경우에도 적용될 수 있다.
c) 마이크로웨이브 또는 전이 코로나를 발생기로서 이용하는 플라즈마 보조 방법에서, 원자 수소는 금속 산화물을 환원시키는 활성 종이다. 그러나, 본 발명에서는 음으로 하전된 이온 수소 분자 또는 이원자가 금속 산화물을 환원시키는 활성 종으로서 사용된다. 이러한 중요한 활성 종의 차이는 다음의 상이한 결과를 일으킬 수 있다.
(i) 정반대로 하전된 종을 플라즈마에서 화합시켜 형성된 원자 수소는 불안정하며, 특히 진공보다는 주변 압력에서 자유 에너지를 더 감소시키고 안정된 상태에 이르는 분자 수소를 형성하는 경향이 있다. 그러나, 본 발명의 전자 부착은 형성된 활성 종, 즉 음으로 하전된 이온 수소를 비교적 안정되게 만드는 에너지 방출 공정이고, 전자의 부착 가능성은 압력이 증가함에 따라 증가하며, 이로써 주변 압력에서 작업하는 것이 진공에서 작업하는 것보다 더 바람직하게 된다. 따라서, 본 발명의 플럭스 처리 효율은 소정의 H2농도와 주변 압력에서 플라즈마 보조 방법 보다 크다.
(ⅱ) 플라즈마 보조 방법의 경우, 활성 종은 처리되는 표면에 바람직하게 흡수될 수 없는 중성의 것이다. 그러나, 본 발명의 경우, 음으로 하전된 이온 수소는 연속적인 전기장이 인가됨으로써 자연스럽게 솔더와 금속 표면(애노드)으로 드리프트하여, 처리되는 표면에서의 H2의 흡수가 증가하고, 따라서 플럭스 처리를 완료하는 데 필요한 H2의 유효 농도가 줄어든다.
(ⅲ) 플라즈마 보조 방법의 경우, 플라즈마 보조 방법에서 AC 전압이 가스상 분자의 파괴 및 원자 수소의 형성에 보다 효율적이기 때문에, DC 전압보다 고주파 AC 전압이 바람직하다. 그러나, 본 발명에서 음으로 하전된 이온 수소를 발생하기 위해서는 DC 전압이 바람직하다. 그 이유는 AC 전압과 비교해 보면, DC 전압을 사용함으로써 보다 낮은 전자 에너지가 얻어지고, 저에너지 전자는 강한 전자 음성(negativity)을 갖는 가스 분자에 부착되는 친화도가 보다 크기 때문이다.
본 발명과 플라즈마 보조 방법의 필요 동력원의 차이를 기초로 한 단점으로 본 발명과 플라즈마 보조 방법이 더 구별된다.
(i) 본 발명의 DC 전압과는 달리, 플라즈마 보조 방법의 전이 코로나 방전에서 사용되는 AC 전압은 반도체 장치에 대해 완전히 전도성이며, 이는 IC 또는 칩의 손상 가능성을 증가시킨다.
(ⅱ) 본 발명의 전자 부착 방법의 경우 유효 전압 범위는 마이크로웨이브 발생식 플라즈마에 사용되는 가스 방전의 중단점보다 낮고, 또한 전이 코로나 방전에서 고에너지 전자를 발생하는 데 사용되는 전압 수준보다 낮다. 따라서, 본 발명의 경우, 작동이 보다 안전하고, 칩 손상 가능성이 보다 낮으며, 에너지 소비가 보다 낮다.
(ⅲ) 플라즈마 보조 방법의 경우, H2및 N2모두 이온화되며(H2와 N2의 이온화 에너지는 각각 15.4ev와 15.5ev임), 이온화된 N2이온은 활성 종의 발생에 기여하지 않는다. 이와는 달리, 본 발명의 경우, DC 전위로부터 발생된 전자는 활성종을 형성하는 H2분자에 부착될 수 있고, 전자 친화도가 0인 N2는 아무 영향을 받지 않으므로, 에너지 소비는 이에 상응하는 결과로 크게 감소될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장지의 자본 비용은 플라즈마 보조 무플럭스 솔더링보다 현저히 작다.
요약해 보면, 본 발명은 플라즈마 보조 방법에 비해 다음과 같은 주요한 가치가 있다. 1) 솔더 및 금속 표면이 모두 산화물 제거를 위해 처리되어 유기 플럭스를 완전히 제거하고, 2) 리플로 솔더링과 웨이브 솔더링을 모두 포함하는 연속 솔더링 생성 라인과 호환 가능하며, 3) 소정의 H2농도 및 전력 소비와 주변 압력에서 보다 높은 플럭스 처리 효율이 달성되고, 4) 칩 손상 가능성이 더 낮으며, 5) 자본 비용이 더 낮다.
본 발명은 몇가지 바람직한 또는 예시적인 예에 관하여 기술되었지만, 본 발명의 전체 범위는 후술되는 청구범위에 의해 확정되어야 한다.

Claims (24)

  1. 솔더링되는 하나 이상의 콤포넌트의 금속 표면을 건식 플럭스 처리하는 방법으로서,
    a) 표적 조립체로서 제1 전극에 연결되는 상기 솔더링되는 하나 이상의 콤포넌트를 제공하는 단계와;
    b) 상기 표적 조립체 부근에 제2 전극을 제공하는 단계와;
    c) 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 환원 가스를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 단계와;
    d) 상기 제1 전극과 제2 전극에 직류(DC) 전압을 제공하고 상기 환원 가스에 전자를 공여하여 음으로 하전된 이온 환원 가스를 형성하는 단계와;
    e) 상기 표적 조립체를 상기 음으로 하전된 이온 환원 가스와 접촉시켜 상기 표적 조립체에서의 산화물을 환원시키는 단계
    를 포함하는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 환원 가스는 수소, 일산화탄소 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 환원 가스는 수소인 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 건식 플럭스 처리는 상기 하나 이상의 콤포넌트를 리플로 솔더링하는 것의 일부분으로서 수행되는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 건식 플럭스 처리는 상기 하나 이상의 콤포넌트를 웨이브 솔더링하는 것의 일부분으로서 수행되는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서, 솔더가 습윤되어 상기 콤포넌트를 접합시키는 동안, 하나 이상의 콤포넌트에서 산화물이 환원되는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 가스 혼합물은 0.1 내지 100 체적%의 수소와 불활성 가스로 이루어지는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 가스 혼합물은 0.5 내지 50 체적%의 수소와 불활성 가스로 이루어지는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 불활성 가스는 질소, 헬륨, 아르곤, 크립톤 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 표적 조립체는 약 0 내지 400 ℃의 온도 범위에 있는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 표적 조립체는 약 100 내지 250 ℃의 온도 범위에 있는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 전압은 약 -1 내지 -50 kV의 범위에 있는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전압은 약 -2 내지 -30 kV의 범위에 있는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 표적 조립체와 상기 제2 전극 사이의 간격은 약 1 내지 10 cm 인 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 표적 조립체와 상기 제2 전극 사이의 간격은 약 2 내지 5 cm 인 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  16. 솔더링되는 2개 이상의 콤포넌트와 솔더의 솔더 조인트를 건식 플럭스 처리하는 방법으로서,
    a) 표적 조립체로서 애노드에 배치되는 상기 솔더링되는 2개 이상의 콤포넌트와 솔더를 제공하는 단계와;
    b) 상기 표적 조립체 부근에 캐소드를 제공하는 단계와;
    c) 상기 애노드와 캐소드 사이에 수소와 불활성 가스를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 단계와;
    d) 상기 애노드와 캐소드에 직류(DC) 전압을 제공하고 상기 수소에 전자를 공여하여 음으로 하전된 이온 수소를 형성하는 단계와;
    e) 상기 표적 조립체를 상기 음으로 하전된 이온 수소와 접촉시켜 상기 콤포넌트 및 솔더에서의 산화물을 환원시키는 단계
    를 포함하는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  17. 솔더링되는 2개 이상의 콤포넌트와 솔더의 솔더 조인트를 건식 플럭스 처리 및 솔더링하는 방법으로서,
    a) 100 ℃ 이상의 고온에서 표적 조립체로서 애노드에 배치되는 상기 솔더링되는 2개 이상의 콤포넌트와 솔더를 제공하는 단계와;
    b) 상기 표적 조립체 부근에 캐소드를 제공하는 단계와;
    c) 상기 애노드와 캐소드 사이에 수소와 불활성 가스를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 단계와;
    d) 상기 애노드와 캐소드에 -2kV 이상의 직류(DC) 전압을 제공하고 상기 수소에 전자를 공여하여 음으로 하전된 이온 수소를 형성하는 단계와;
    e) 상기 표적 조립체를 상기 음으로 하전된 이온 수소와 접촉시켜 상기 콤포넌트 및 솔더에서의 산화물을 환원시키는 단계와;
    f) 상기 콤포넌트를 솔더로 접합시키는 단계
    를 포함하는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  18. 솔더링되는 2개 이상의 콤포넌트와 솔더의 솔더 조인트를 전자를 공여받은 수소로 건식 플럭스 처리 및 솔더링하는 방법으로서,
    a) 100 ℃ 이상의 고온 및 주변 압력에서 표적 조립체로서 애노드에 배치되는 상기 솔더링되는 2개 이상의 콤포넌트와 솔더를 제공하는 단계와;
    b) 상기 표적 조립체 부근에 캐소드를 제공하는 단계와;
    c) 상기 애노드와 캐소드 사이에 0.5 내지 50 체적%의 수소와 그 나머지 체적%의 불활성 가스를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 단계와;
    d) 상기 애노드와 캐소드에 -2kV 이상의 직류(DC) 전압을 제공하고 상기 수소에 전자를 공여하여 음으로 하전된 이온 수소를 형성하는 단계와;
    e) 전기적 드리프트를 통해 상기 2개 이상의 콤포넌트 및 솔더를 상기 음으로 하전된 이온 수소와 접촉시켜 상기 콤포넌트 및 솔더에서의 산화물을 환원시키는 단계와;
    f) 상기 콤포넌트를 솔더로 접합시키는 단계
    를 포함하는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 건식 플럭스 처리는 거의 대기압에서 수행되는 것은 건식 플럭스 처리 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 솔더는 무플럭스 주석-은 솔더, 무플럭스 주석-납 솔더, 무플럭스 주석-은 솔더 페이스트, 무플럭스 주석-은 솔더 예비성형체, 무플럭스 주석-납 솔더 페이스트, 무플럭스 주석-납 솔더 예비성형체, 무플럭스 주석-납 솔더의 웨이브 배스, 무플럭스 주석-은 솔더의 웨이브 배스 및 이들의 조합체로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 플럭스 처리 방법.
  21. 솔더링되는 하나 이상의 콤포넌트의 금속 표면을 건식 플럭스 처리하는 방법으로서,
    a) 표적 조립체로서 제1 전극에 연결되는 상기 솔더링되는 하나 이상의 콤포넌트를 제공하는 단계와;
    b) 상기 표적 조립체 부근에 제2 전극을 제공하는 단계와;
    c) 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 환원 가스를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 단계와;
    d) 상기 제1 전극과 제2 전극에 직류(DC) 전압을 제공하는 단계와;
    e) 공급원으로부터 전자를 발생시키고 이 전자를 상기 환원 가스에 공여하여 음으로 하전된 이온 환원 가스를 형성하는 단계와;
    f) 상기 표적 조립체를 상기 음으로 하전된 이온 환원 가스와 접촉시켜 상기 표적 조립체에서 산화물을 환원시키는 단계
    를 포함하는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 공급원은 감광성 캐소드로부터의 광전자 방출, 전자빔 전달, 방사선 공급, 애벌란시 전자 전달 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  23. 솔더링되는 하나 이상의 콤포넌트의 금속 표면을 건식 플럭스 처리하는 방법으로서,
    a) 표적 조립체로서 제1 전극에 연결되는 상기 솔더링되는 하나 이상의 콤포넌트를 제공하는 단계와;
    b) 상기 표적 조립체 부근에 제2 전극을 제공하는 단계와;
    c) 대기압에서 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 분자 수소를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 단계와;
    d) 상기 제1 전극과 제2 전극에 직류(DC) 전압을 제공하는 단계와;
    e) 공급원으로부터 전자를 발생시키고 이 전자를 상기 분자 수소에 공여하여 음으로 하전된 이온 분자 수소를 형성하는 단계와;
    f) 상기 표적 조립체를 상기 음으로 하전된 이온 분자 수소와 접촉시켜 상기 표적 조립체에서 산화물을 환원시키는 단계
    를 포함하는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
  24. 솔더링되는 2개 이상의 콤포넌트와 솔더의 솔더 조인트를 건식 플럭스 처리하는 방법으로서,
    a) 표적 조립체로서 애노드에 배치되는 상기 솔더링되는 2개 이상의 콤포넌트와 솔더를 제공하는 단계와;
    b) 상기 표적 조립체 부근에 캐소드를 제공하는 단계와;
    c) 대기압에서 상기 애노드와 캐소드 사이에 분자 수소 및 불활성 가스를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 단계와;
    d) 상기 애노드와 캐소드에 직류(DC) 전압을 제공하고 상기 분자 수소에 전자를 공여하여 음으로 하전된 이온 수소를 형성하는 단계와;
    e) 상기 표적 조립체를 상기 음으로 하전된 이온 수소와 접촉시켜 상기 콤포넌트 및 솔더에서의 산화물을 환원시키는 단계
    를 포함하는 것인 건식 플럭스 처리 방법.
KR10-2002-0053753A 2001-09-10 2002-09-06 건식 플럭스 처리 방법 KR100510910B1 (ko)

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
US09/949,580 2001-09-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030022704A true KR20030022704A (ko) 2003-03-17
KR100510910B1 KR100510910B1 (ko) 2005-08-25

Family

ID=25489274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0053753A KR100510910B1 (ko) 2001-09-10 2002-09-06 건식 플럭스 처리 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6776330B2 (ko)
EP (1) EP1291111B1 (ko)
JP (1) JP3828471B2 (ko)
KR (1) KR100510910B1 (ko)
CN (1) CN1215744C (ko)
AT (1) ATE322954T1 (ko)
DE (1) DE60210553T2 (ko)
TW (1) TW574083B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100572151B1 (ko) * 2004-11-22 2006-04-24 한국전자통신연구원 Ｓｎ-Ｉｎ계 솔더를 이용한 반도체 칩의 본딩 방법

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7387738B2 (en) * 2003-04-28 2008-06-17 Air Products And Chemicals, Inc. Removal of surface oxides by electron attachment for wafer bumping applications
TWI274622B (en) * 2003-04-28 2007-03-01 Air Prod & Chem Apparatus and method for removal of surface oxides via fluxless technique involving electron attachment and remote ion generation
CA2465195C (en) * 2003-04-28 2012-06-19 Air Products And Chemicals, Inc. Electrode assembly for the removal of surface oxides by electron attachment
US7897029B2 (en) * 2008-03-04 2011-03-01 Air Products And Chemicals, Inc. Removal of surface oxides by electron attachment
US7079370B2 (en) 2003-04-28 2006-07-18 Air Products And Chemicals, Inc. Apparatus and method for removal of surface oxides via fluxless technique electron attachment and remote ion generation
US8361340B2 (en) * 2003-04-28 2013-01-29 Air Products And Chemicals, Inc. Removal of surface oxides by electron attachment
US7434719B2 (en) * 2005-12-09 2008-10-14 Air Products And Chemicals, Inc. Addition of D2 to H2 to detect and calibrate atomic hydrogen formed by dissociative electron attachment
US20070193026A1 (en) * 2006-02-23 2007-08-23 Chun Christine Dong Electron attachment assisted formation of electrical conductors
US20070299239A1 (en) * 2006-06-27 2007-12-27 Air Products And Chemicals, Inc. Curing Dielectric Films Under A Reducing Atmosphere
US8454850B2 (en) * 2009-09-02 2013-06-04 Air Products And Chemicals, Inc. Method for the removal of surface oxides by electron attachment
US20120196051A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 United Technologies Corporation Deposition Apparatus and Methods
US9006975B2 (en) * 2011-02-09 2015-04-14 Air Products And Chemicals, Inc. Apparatus and method for removal of surface oxides via fluxless technique involving electron attachment
TWI624319B (zh) * 2015-04-01 2018-05-21 Composite tungsten carbide tool manufacturing method
CN106279645A (zh) * 2016-08-29 2017-01-04 佛山市高明区尚润盈科技有限公司 一种光致变色聚乳酸材料的制备方法
EP3547809B1 (en) * 2016-11-22 2021-10-20 Senju Metal Industry Co., Ltd Soldering method
CN117340490A (zh) * 2023-11-21 2024-01-05 中科光智(重庆)科技有限公司 一种微波等离子辅助的共晶回流焊接方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3742213A (en) 1971-01-28 1973-06-26 Franklin Gno Corp Apparatus and methods for detecting, separating, concentrating and measuring electronegative trace vapors
FR2653633B1 (fr) 1989-10-19 1991-12-20 Commissariat Energie Atomique Dispositif de traitement chimique assiste par un plasma de diffusion.
US5223691A (en) * 1991-06-03 1993-06-29 Motorola, Inc. Plasma based soldering method requiring no additional heat sources or flux
US5345056A (en) * 1991-12-12 1994-09-06 Motorola, Inc. Plasma based soldering by indirect heating
FR2697456B1 (fr) 1992-10-30 1994-12-23 Air Liquide Procédé et dispositif de fluxage par voie sèche.
US5409543A (en) 1992-12-22 1995-04-25 Sandia Corporation Dry soldering with hot filament produced atomic hydrogen
US5304297A (en) * 1993-02-26 1994-04-19 Rockwell International Corporation Reducing agent regeneration system
US5735451A (en) * 1993-04-05 1998-04-07 Seiko Epson Corporation Method and apparatus for bonding using brazing material
US6007637A (en) 1993-06-11 1999-12-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for the dry treatment of metal surfaces
FR2713528B1 (fr) 1993-12-15 1996-01-12 Air Liquide Procédé et dispositif de fluxage par voie sèche de surfaces métalliques avant brasage ou étamage.
FR2713667B1 (fr) 1993-12-15 1996-01-12 Air Liquide Procédé et dispositif de dépôt à basse température d'un film contenant du silicium sur un substrat non métallique.
US6021940A (en) 1993-12-15 2000-02-08 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for reflow soldering metallic surfaces
FR2713666B1 (fr) 1993-12-15 1996-01-12 Air Liquide Procédé et dispositif de dépôt à basse température d'un film contenant du silicium sur un substrat métallique.
JP3521587B2 (ja) 1995-02-07 2004-04-19 セイコーエプソン株式会社 基板周縁の不要物除去方法及び装置並びにそれを用いた塗布方法
FR2735054B1 (fr) * 1995-06-09 1997-07-25 Air Liquide Procede de fluxage par voie seche de surfaces metalliques avant brasage ou etamage utilisant une atmosphere comportant de la vapeur d'eau
FR2735053B1 (fr) 1995-06-09 1997-07-25 Air Liquide Procede et dispositif de brasage a la vague integrant une operation de fluxage par voie seche
US5928527A (en) 1996-04-15 1999-07-27 The Boeing Company Surface modification using an atmospheric pressure glow discharge plasma source
KR100512521B1 (ko) * 1996-04-15 2005-11-21 어낵시스 발처스 악티엔게젤샤프트 세정방법의사용방법,세정방법,결합방법및공작재료쌍
CH692446A5 (de) 1996-04-15 2002-06-28 Esec Sa Verfahren zur Herstellung von Werkstücken und von Teilen hierfür
JP3617188B2 (ja) * 1996-05-23 2005-02-02 富士電機機器制御株式会社 はんだ付方法
US5941448A (en) 1996-06-07 1999-08-24 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for dry fluxing of metallic surfaces, before soldering or tinning, using an atmosphere which includes water vapor
FR2750620B1 (fr) 1996-07-02 1998-09-25 Air Liquide Dispositif d'excitation de gaz
DE19654250A1 (de) 1996-08-26 1998-03-05 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen oxidationsempfindlicher Lötverbindunden
DE19643865C2 (de) 1996-10-30 1999-04-08 Schott Glas Plasmaunterstütztes chemisches Abscheidungsverfahren (CVD) mit entfernter Anregung eines Anregungsgases (Remote-Plasma-CVD-Verfahren) zur Beschichtung oder zur Behandlung großflächiger Substrate und Vorrichtung zur Durchführung desselben
US6194036B1 (en) 1997-10-20 2001-02-27 The Regents Of The University Of California Deposition of coatings using an atmospheric pressure plasma jet
JPH11221668A (ja) * 1998-02-05 1999-08-17 Nishimoto Denki Seisakusho:Kk 洗浄を必要としない半田付け方法
US6037241A (en) 1998-02-19 2000-03-14 First Solar, Llc Apparatus and method for depositing a semiconductor material
US6174500B1 (en) 1998-06-02 2001-01-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Negative ion generating apparatus
US6196446B1 (en) 1999-09-13 2001-03-06 Lucent Technologies Inc. Automated fluxless soldering using inert gas
US6193135B1 (en) 1999-09-13 2001-02-27 Lucent Technologies Inc. System for providing back-lighting of components during fluxless soldering

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100572151B1 (ko) * 2004-11-22 2006-04-24 한국전자통신연구원 Ｓｎ-Ｉｎ계 솔더를 이용한 반도체 칩의 본딩 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR100510910B1 (ko) 2005-08-25
ATE322954T1 (de) 2006-04-15
US6776330B2 (en) 2004-08-17
EP1291111A1 (en) 2003-03-12
CN1215744C (zh) 2005-08-17
JP3828471B2 (ja) 2006-10-04
EP1291111B1 (en) 2006-04-12
JP2003126958A (ja) 2003-05-08
DE60210553T2 (de) 2007-01-11
DE60210553D1 (de) 2006-05-24
US20030047591A1 (en) 2003-03-13
TW574083B (en) 2004-02-01
CN1406106A (zh) 2003-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100510910B1 (ko) 건식 플럭스 처리 방법
US7307826B2 (en) Apparatus and method for removal of surface oxides via fluxless technique involving electron attachment and remote ion generation
JP3312377B2 (ja) ろう材による接合方法及び装置
EP1514627A2 (en) Method for removal of surface oxides by electron attachment
EP2119526B1 (en) Method of and apparatus for removal of surface oxides by electron attachment using two groups of electrodes electrically connected to opposed sources
US7434719B2 (en) Addition of D2 to H2 to detect and calibrate atomic hydrogen formed by dissociative electron attachment
EP1473105B1 (en) Method for removal of surface oxide via fluxless technique involving electron attachement and remote ion generation
KR101410582B1 (ko) 전자 부착을 수반하는 무플럭스 기법을 통해 표면 산화물을 제거하기 위한 장치 및 방법
CA2465195C (en) Electrode assembly for the removal of surface oxides by electron attachment
EP2487002A1 (en) Apparatus and method for removal of surface oxides via fluxless technique involving electron attachment

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120727

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130729

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140730

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee