TW548346B - Process and apparatus for treating metal surfaces by dry means - Google Patents

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548346 ΑΊ Β7 五、發明説明（丨） (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 本發明係關於一種以乾燥方式進行至少一金屬表面部 分之表面處理的方法，該種方法中金屬表面部分係在接近 大氣壓的壓力下，利用包括激態或不安定物種的處理氣體 進行處理。 此等表面處理可以例如用在電子電路，例如印刷電路 板，用於產生或利用平面產物或中空體之處理期間，以進 行淸潔或助熔，去污或表面活化作用，通常是在下一系列 方法之前進行，其可以例如是退火操作，電沈積鋅、鋁、 錫或其合金，銅焊操作（例如在印刷電路板上銅焊電子組 件），或是有機塗層的沈積，例如淸漆或油漆，或無機塗 層例如氮化物或矽爲主之薄膜。 在印刷電路板之製造的領域中，這些處理金屬表面的 步驟係爲，特別是在鍍錫或焊接前的脫垢，淸潔，連接孔 去閃蒸（deflashing)(或去漬）或其它助熔程序。 此等以乾燥方式進行表面處理之方法的實例係記載於 下列文件中：EP-658,391 及 EP-658,637。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 關於在電路上之電子組件的焊接，尤其是在印刷電路 板上，最常用來進行此等焊接操作的二種方法係爲”波焊接 ”及”回流焊接”。 在回流焊接的技術中，含金屬合金及助熔劑之混合物 的焊接漿係沈積於印刷電路板上之組件連接點處，且然後 將組件放置於電路板上。載有組件之電路板再放入回流烘 箱以供應金屬合金熔融及焊接漿中所含欲活化之助熔元素 所需的熱量。 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） 548346 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（；） 關於波焊接，其係包括將載有欲焊接之電子組件的電 路板與一或多個液態焊接合金波接觸，該液態焊接合金波 藉由噴嘴使槽內所含之焊接劑浴循環而獲得的。 槪言之，電路板在波焊接機械的區域上游，藉由使用 助熔劑噴霧或助熔劑泡體預先助熔，然後再預熱以使先前 沈積的助熔劑活化，以便使欲焊接的表面淸潔，以去除氧 化物及有機污染物。 就回流焊接的情況而言，爲了合金得以濕潤金屬作用 並形成接點，必需使金屬作用脫垢，也就是說印刷電路板 及其載有的組件。脫垢步驟通常藉由可以液態或氣態形式 存在之試劑進行。 爲了以氣體方式進行脫垢操作，係使用導向印刷電路 板上之含有激態或不安定化學物種的氣體流，該氣體流在 焊接步驟前使金屬作用脫垢。 該在焊接或鍍錫前以乾燥方式助熔金屬表面的領域中 ，由申請人成功地推論所得的硏究顯示，爲了獲得有效的 脫垢，化學物種必需處理所有的金屬作用，包括在電路板 上連接點裡的孔，而且還有透孔組件的導線。 因此顯然可知，在目前現有以乾燥方式的處理方法中 ，雖然處理印刷電路板之氣體流通常依大約垂直於電路板 的方向射出，但是氣體流自然傾向流向平面，以致於粒子 ，且尤其是位於周圍上的粒子常常依與電路板表面正切的 方向移動。 因此可以想像，必須進一步改良此類脫垢技術，特別 (請先閲讀背面之注意事項再：本頁) $ 、τ· 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29、公釐) 548346 A7 _________ B7 五、發明説明（> ) 用在確定更有效率及系統化脫垢電路板中的孔以導致所謂 的”導人式(leaded)”或”可插式，，電子組件插入。 本發明之一目的係提供此等改良。 根據本發明’該目的係以激態或不安定物種具有實晳 垂直於表面之速度分量的方式達成。 本發明之主題因此係爲一種以乾燥方式進行至少一金 屬表面部分之表面處理的方法，其中金屬表面部分係在接 近大氣壓的壓力下，利用包括激態或不安定物種的處理氣 體流進行處理，其特徵在於金屬表面上處理氣體的壓力局 部增加，以致使化學物種被迫依照大約垂直於該表面之方 向移動。 本發明之方法可以更進一步包括一或多個下列特徵： -處理氣體實質上沒有帶電荷物種； -處理氣體係從主要氣體混合物中獲得，而且適當時 ，從相鄰氣體混合物中獲得，主要氣體混合物係在至少一 形成激態或不安定氣態物種之裝置的氣體出口獲得，其中 已經轉化包括惰性氣體及/或還原氣體及/或氧化氣體的最 初氣體混合物，相鄰混合物沒有通過該裝置； -因爲處理氣體流依通常垂直於表面的方向朝向表面 射出，而且因爲其周圍包括依大約與表面正切之方向裡運 動的激態或不安定粒子，所以表面上處理氣體流在流動周 圍上的壓力增加； -在表面上處理氣體的壓力經由至少一垂直表面射出 之載承氣體流而增加； - 丨· I —_ — ...... ..... ^ _ 本紙張尺錢财目目家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）' 一 —---------裝-- r請先閲讀背面之注意事項本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 548346 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（+) _載承氣體包含氮氣； -如一變化’因爲欲處理之表面部位係位於處理室， 所以表面上處理氣體的壓力係經由至少一面對表面之風扇 而增加]’以迫使處理氣體依大約垂直於表面的方向撞擊表 面； -Μ態或不安定化學物種係藉由使最初氣體通過放電 而得：及 -含有激態或不安定化學物種的處理氣體係由包括氮 氣及氫氣的還原最初氣體混合物中產生。 形成激態或不安定氣態物種之裝置的實例係說明於上 述文件 ΕΡ-658,391。 本發明也關於一種在電子電路上波焊接電子組件的方 法，其中： -組件係置於電路上的連接點； -助熔電路的操作係在接近大氣壓的壓力下，以含有 激態或不安定化學物種的處理氣體流處理電路的方式進行 •，及 -將載有組件的電路與至少一焊接合金波接觸； 其特徵在於，在助熔電子電路的操作期間，電路上處 理氣體的壓力局部增加，以迫使化學物種依大約垂直電路 的方向移動。 本發明之主題也是一種利用乾燥方式處理至少一金屬 表面部分以供進行上述定義方法的裝置，其特徵在於其包 括含有激態或不安定化學物種之處理氣體源，一輸送包括 批衣-- (t先閱讀背面之注意事項再本頁) 訂 -線 ^紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X2朽公釐） 548346 A7 B7 五、發明説明（5 ) 該至少一金屬表面部分之元件的裝置，使得元件與處理氣 體流接觸，其特徵在於其包括局部增加每一元件上之處理 氣體壓力的裝置，以迫使化學物種依大約垂直元件的方向 移動。 本發明之主題也是一種波焊接電子電路上電子組件以 供施行上述定義方法的裝置，其特徵在於其包括一裝置， 其用來輸送電路通過至少一助熔電路的裝置，利用含有激 si或不安定化學物種之處理氣體流處理電路，該電路在其 至少〜側面上係載有欲在電路板上之連接點處焊接的組件 ’然後通過含有焊接合金的處理槽以達焊接組件之目的， 而且其特徵在於至少一該助熔裝置包括局部增加每一電路 ±處理氣體流的壓力，以迫使化學物種依大約垂直電路的 方向移動。 由實施例方式及所附之參考圖式，以從下列說明中使 #它:特徵和優點顯現出來，其中·· -第1圖係爲根據本發明之波焊接裝置的槪示圖； -第2圖係爲形成激態或不安定化學物種之裝置的剖 面匮1 ’其係爲第1圖波焊接裝置之助熔裝置的一部份； -第3圖係顯示局部增加元件上處理氣體壓力之裝置 的第〜具體實施例；及 -第4圖係說明局部增加元件上處理氣體壓力之裝置 @胃二具體實施例。 請參考第1圖，根據本發明之波焊接裝置係包括-如所 示之具體實施例的情況-在焊接前將電路12 (在此，例如 本紙张尺及通用宁國國家標準（CNS ) A4規格（210X29^^ ---------裝-- (t先閱讀背面之注意事項再本頁)

、1T 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 548346 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明説明（) 印刷電路板）從用來預熱電路板之第一站14輸送到以激態 或不安定化學物種處理電路板12之裝置16的裝置1〇，且 然後輸送到波焊接站18，在此載有欲焊接之電子組件的電 路板與至少一焊接合金波接觸。 從第1圖可看出’輸送裝置10包括一或多個其上放置 印刷電路板I2的傳送帶，例如20，在該圖中以虛線表示 〇 每個電路板I2在此係設有許多插入欲焊接之電子組件 ，例如22和24之導線的透孔。 也可從第1圖看出，傳送帶20係伸入於二個導引滾筒 ，例如26之間，其滾筒至少一個是被帶動的滾筒。 置於傳送帶20上的電路板12係先從第一、預熱站 14-該處設有適當的熱處理裝置28-送出，然後從虛線處轉 移到第二的助熔站16，電路板在該處藉由使電路板與激態 或不安定氣態物種接觸的方式進行去污染及去氧化操作。 接著，因此經助熔的電路板係在焊接站18與至少一助 熔合金波30接觸，波30係由抽取含於處理槽32之焊接浴 以經由噴嘴34而得。 在助熔站16處理電路板12的激態或不安定氣態物種 在此係藉由將適當最初氣體，例如含有像是氮氣及氫氣的 還原氣體混合物通過以最初氣體通過放電而形成激態或不 安定化學物種的裝置，例如36。 如第2圖所示，每個形成激態或不安定化學物種的裝 置36在所示之具體實施例的情況裡，係包括例如由金屬塊 (t先閲讀背面之注意事項再6本頁) 裝· 訂 線 ^^尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X2$公釐〉 548346 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7____ 五、發明説明（？） 體38之內面所形成的第一管狀電極37,而且其中同心放 置由介電材料，例如陶瓷做成之管40所形成的裝配，在其 內面上利用金屬化作用沈積如第2圖所示之擴大厚度的第 二電極41以改良澄淸度。 介電管40及第二電極41係連同第一電極37界定出 氣體的管狀通道42，而且相互地，界定出使冷卻劑流動的 內部體積44。 塊體38係包括直徑向對置之橫向狹孔46及48，其分 別形成進入欲激發之最初氣體的通道42的進氣口，及含有 激態或不安定物種之處理氣體流的出氣口。 狹孔46和48係延伸過孔穴42之整個軸長。 而且，塊體38在第一電極37之周圍上更有利地包括 數個導管，例如50以供冷卻劑，例如水流通。 而且，第2圖係顯示，進氣口狹孔46係與均化室52 連通，其形成於固定在塊體38之外殼54裡並具有供應最 初氣體之管56。 模組係藉由在通過氣體通道42之氣體混合物中產生放 電以激發其構成之氣體分子的高壓高頻發電器58，在出氣 口 48處理氣體混合物含有激態或不安定化學物種，但是幾 乎沒有帶電物種，使印刷電路板20 (第1圖）之外表面去 氧化及去污染。 因此對於熟習此項技藝者而言將可容易明白，電路板 在此係爲後放電狀態。 因此，每個形成激態或不安定化學物種的裝置36係產 _9 >紙張尺度適用中國國家標準（€奶）八4規格（21〇/297公釐） ~ (請先閲讀背面之注意事項 馬· π本頁) 訂 -線 548346 A7 B7 五、發明説明（C?) 生氣體流出料，其含有依通常垂直於欲處理之電路板12表 面之方向射出的化學物種。 從第3圖及第4圖可看出，含有化學物種的氣體流意 欲確定電路板之助熔以趨向於自然散開，以致於在助熔劑 周圍上的粒子依大約平行於電路板表面的方向移動。 如上所述，該部分的流動對於處理電路板裡所形成供 安裝組件的孔而言效率較差。 爲了改進該缺點，而且根據本發明，激態粒子係被迫 以大約垂直於電路板運動，以進入孔內。 爲此，係局部增加電路板12上含有化學物種之氣體流 的壓力。 更佳地，在攻擊粒子存在於處理氣體流周圍上的範圍 內，增加處理氣體流在氣體流之周圍上的壓力。 根據第一具體實施例，如第3圖所示，活化氣體流的 壓力係藉由使用射出輔助載乘氣體（不通過放電）來增加 ，例如氮氣或相當於供產生激態粒子用的氣體，例如混合 氫氣的氮氣，及適時利用水蒸氣。 從第3圖可看出，載乘氣體噴流係藉由適用於依大約 平行於孔軸，亦即垂直於欲處理表面之方向，如箭頭F所 示，以相當高的速度，例如10-100米/秒，從室62排出之 載承氣體的載乘裝置60中產生。 裝置60可以例如由汾丘里作用刀或流動放大器所組成 〇 在該載承氣體噴流的作用下，激態或不安定粒子因此 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項 本頁) 、言 經濟部智慧財產局員工消资合作社印製 548346 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（？） 被迫以平行於欲處理之孔的軸移動。 因此，經激態粒子流處理之區域的寬度改善良多。 根據另一具體實施例’如第4圖所示’每個板位於助 熔站16，較佳在密封室中’電路板上處理氣體的壓力係藉 由至少一面對電路板並置於氣體流周圍處的風扇64來增 加，以迫使該區域中之處理氣體流依大約垂直電路板的方 向移動。 在該具體實施例中’想要將載承氣體從存在於室中的 處理氣體移除。. 當參照上述第3圖之具體實施例中，經含有激態或不 安定物種之氣體流處理的表面區域因此可以藉由使用該_ 承裝置而大幅增加。 儘管本發明已相關之特定具體實施例說明，但不藉此 以任何方式限定，相反地，對熟習該項技藝者將可在下_ 申請專利範圍之範疇內進行顯而易知的修飾與更改。 因此，雖然本發明已經特定舉例說明在上述電子電路 上之組件波焊接，但是應瞭解，其更廣泛地應用於許多其; 它表面處理，不論這些是否爲用於製造單層或多層印刷雙^ 路板的表面處理（脫垢，淸潔，接點去閃蒸（或去漬）操 作或在鍍錫前的其它助熔操作或任何其金屬層沉積，且誉 然關於其它類型之金屬表面的工業。 π_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格(210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項 本頁」 裝 今

Claims (1)

1. 548346 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 L一種以乾燥方式進行至少一金屬表面部分之表面處 理的方法’其中金屬表面部分係在接近大氣壓的壓力下， 利用包含激態或不安定物種的處理氣體流進行處理，其特 徵在於局部增加在金屬表面部分上之處理氣體的壓力，以 致使化學物種被迫依照大約垂直於該轰面之方向移動。 2·根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於激態 或不安定化學物種係藉由將最初氣體通過放電而得。 3·根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於 該處理氣體實質上沒有帶電物種。 4·根據申請專利範圍第3項之方法，其特徵在於該處 理氣體係從主要氣體混合物獲得，而且適當時，從相鄰氣 體混合物中獲得，該主要氣體混合物係在至少一形成激態 或不安定氣態物種之裝置的出氣口獲得，其中包括惰性氣 體及/或還原氣體及/或氧化氣體的最初氣體混合物係已經 轉化，該相鄰混合物沒有通過該裝置。 5. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於 因爲處理氣體流依通常垂直於該表面的方向朝向該表面部 分射出，而且因爲其周圍上包括依大約與該表面部分正切 之方向裡運動的激態或不安定粒子，所以在該表面上之處 理氣體在該流動周圍增加壓力。 6. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於 該表面部分上之處理氣體的壓力係藉由至少一載承氣體流 以垂直於該表面部分射出而增加。 7. 根據申請專利範圍第6項之方法，其特徵在於載承 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) --燊_ 寫本 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 548346 A8 B8 C8 ____ D8 六、申請專利範圍 氣體包含氮氣。 8·根據申請專利範圍第1或2項之方法，其在於 因爲該表面部分置於處理室，所以該表面部分上之處理氣 體的壓力係藉由至少一面對該表面之風扇而增加，以迫使 處理氣體流依大約垂直於該表面的方向撞擊該表面部分。 9·根據申請專利範圍第1或2項之方法，其:轉徵在於 該金屬表面部分係存在於印刷電路板上而且其特徵在於該 表面處理係在焊接或鍍錫前，於該表面上進行一或多個下 列作用：淸潔，去污，表面活化，去閃蒸(deflashing)，助 熔。 1〇·—種在電子電路上波焊接電子組件（22 ’ 24)的方 法，其中·· -組件（22，24)係置於電路上的連接點； -助熔電路板（12)的操作係在接近大氣壓的壓力下 ，經由處理氣體流，使用申請專利範圍第項中任一項-之表面處理方法處理電路的方式進行；及 -將載有組件（22，24)的電路板（12)與焊接合金 波（30)接觸。 11. 根據申請專利範圍第10項之方法，其¥徵在於因 爲處理氣體流依通常垂直於電路的方向朝向電路板（12) 射出，而且因爲其周圍上包括依大約與電路板（12)表面 正切之方向裡運動的激態或不安定粒子’所以電路板（12 )上之處理氣體流在該流動周圍的壓力增加。 12. 根據申請專利範圍第10或11項之方法，其特徵在 2 (請先閲讀背面之注意事項^^寫本頁) -裝· 、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） " 548346 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 於該電路板上之處理氣體的壓力係藉由至少一載承氣體流 以垂直該電路板射出而增加。 13·根據申請專利範圍第12項之方法，其特徵在於載 承氣體包含氮氣。 14·根據申請專利範圍第10或u項之方法，其特徵在 於在電路板置於處理室中的助熔步驟期間，電路板上之處 理氣體的壓力係藉由至少一面對電路板的風扇（64)來增 加’以迫使處理氣體流依大約垂直電路板的方向撞擊電路 板（12> 〇 15_根據申請專利範圍第10或u項之方法，其特徵在 於激態或不安定化學物種係藉由將最初氣體通過放電而得 〇 16·根據申請專利範圍第1〇或u項之方法，其特徵在 於含有激態或不安定化學物種的處理氣體係由包括氮氣及 氫氣的還原氣體混合物而產生。 17·根據申請專利範圍第1〇或u項之方法，其特徵在 於該處理氣體實質上沒有帶電物種。 18·根據申請專利範圍第π項之方法，其特徵在於該 處理氣體係從主要氣體混合物中獲得，而且適當時，從相 鄰氣體混合物中獲得，該主要氣體混合物係在至少一形成 激態或不安定氣態物種之裝置的出氣口中獲得，其中包含 惰性氣體及/或還原氣體及/或氧化氣體的最初氣體混合物 係已經轉化，該相鄰混合物沒有通過該裝置。 19·根據申請專利範圍第1〇或11項之方法，其特徵在 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公嫠) (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) --^ »寫太 言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 548346 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 於經處理之電子電路係爲印刷電路板。 20·—種利用乾燥方式處理至少一金屬表面部分以供進 行申請專利範圍第1至9項之方法的裝置，馬麥^於其 包括含有激態或不安定化學物種之處理氣體源，一輸送包 括該至少〜金屬表面部分之元件的裝置，其使得元件與處 理氣體流接觸，其特徵在於其包括局部增加每一元件上之 處理氣體壓力的裝置，以迫使化學物種直元件的 方向移動。 21·〜種波焊接印刷電路板上電子組件（22，24)以供 施行申請專利範圍第10到19項之方法的裝置，其特徵在 於其包括裝置（10)，其係將電路板輸送通過至少一助熔 電路板之裝置（36)，利用含有激態或不安定化學物種之 處理氣體流處理，該電路板（12)在至少一側面上係載有 欲在電路板上之連接點處焊接的組件（ 22, 24)，然後通 過含有焊接合金的處理槽（32)以達焊接組件之目的，而 且其特徵在於該或每個助熔裝置（36)包括用來局部增加 每一電路板（12)上之處理氣體流壓力的裝置（60，62， 64) ’以迫使化學物種依大約垂直於電路板的方向移動。 (請先閲讀背面之注意事項^寫本頁) --绛. ^一^寫本 言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 本紙張尺度適用中國國豕榡準（CNS ) A4規格（2ΐ〇χ297公羡)