金属表面软熔的方法和设备技术

本发明专利技术涉及在软熔焊接工序之前、期间或之后干洗或干式助熔金属表面的方法。所述干洗或干式助熔的金属表面包括（１）金属基板，在其上欲安装至少局部为金属的电子元件，（２）焊膏和（３）电子元件的金属部分。此方法包括应用一种包含不稳定或已激励气态物、且基本不含带电物的气态处理气氛对金属表面进行处理。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对金属表面进行软熔焊接的方法和设备。此方法包括一种工序，而设备则包括一种装置，该装置在接近大气压的压力下，以一种包括已激励或不稳定产物、且基本不含带电产物的气体对金属表面进行干式助熔或干洗。本专利技术涉及助熔或清洁金属表面的工序，它通常存在于电子仪器的焊接或镀锡工序之前、期间或之后。因而这特别用于在下述工序之前的助熔-将一些元件焊接在一个电路上(在已插入元件和表面已安装元件这两种情况下均可)，-将接触带焊接在电子支承上，使所述支承可能啮合在另一支承上(此处可提出的实例有混合电路或印刷电路，可采用这些接触将其插入至一种印刷电路中，或者是一种能采用其连接边缘插入至连接器中的混合或印刷电路)，-将电路焊接至组件的底部中(这些电路封装期间涉及的)，-封闭工序包装期间涉及的焊接，将裸露芯片焊接至诸如印刷电路、混合电路或诸如通常称为MCM(多芯片模块)底板的多层互联底板的支承上，-电子元件终端的镀锡。因而助熔的作用就是对欲进行焊接或镀锡的金属表面进行清洁(吸附层的去油、脱氧、去污等)，其目的是加速这些表面在其后被焊料所湿润。助熔工序通常采用化学助熔剂加以实施，这些化学助熔剂常常由树脂基质获得，尤其要添加酸性化合物。焊接后，助熔剂残余留在物体上，常常要求生产者以最经常使用的氯化溶剂对其进行清洁，此清洁工序在裸露芯片情况特别成为问题，因为这些芯片十分易碎，而且还高度受到争议，因为根据“蒙特利尔协议”内容，它严格控制使用这些溶剂，而在某些国家则完全禁止使用这些溶剂。为实施焊接工序，最通常采用的两种方法称为“波峰焊接”和“软熔焊接”。在第一种情况(波峰焊接机械)，这些机械的结构是这样的，即欲焊接或欲镀锡的物品被置于与液态焊料的一个或多个波峰的接触中，这些波峰则由包含于一个容器中的焊料池的循环通过一个喷嘴而获得。物品(例如在其上已连接有元件的电路，或欲镀锡的元件)通常已在机械的上游区域采用助熔喷射液或助熔泡沫剂预先加以助熔，追随助熔工序之后的是一种所谓的预热工序，进行这一工序是为了活化事先已放置在电路上的助熔剂，对电路或元件在它们到达热焊接区域之前进行预热。设置了一种传送机系统以便将物品从机械的一个区域传送至另一区域。这些机械通常是向周围大气气氛开口的。在第二类方法(软熔焊接)的情况下，此项目还包含着若干项技术，它不再应用液态焊料池，而是应用一种包含焊料合金的焊膏(助熔剂包含于其中的油膏配方)，焊膏被放置在支承(放置元件之前的电路、需封闭的组件的边缘，或组件底部)上，并对其施加一定的热量，使其可能熔化金属合金。这种热量传送最常见的情况是在连续炉中进行。在任一种情况(波峰或软熔)，都会出现上述焊接后的清洁工序问题，因为它最通常是采用氯化溶剂的，这些氯化溶剂则受蒙特利尔协议及其后续修改条款的严格控制。因而此问题促使全世界在过去几年中进行大量研究，试图提出一种替代应用这些化合物的解决方案。在拟议的解决方案中，需提出的是在焊接前进行表面的等离子体清洁，从而避免了应用化学助熔剂，因而也就避免了对下游清洁工序的实际要求。特别是拟议应用的混合物为氢。在此领域中，需提出的是文件EP-A-0427020，它提议采用一种工艺气体的等离子体来处理欲焊接的组合件零件，建议对此处理采用低压“以避免对组合件零件造成热损害”。在连同附图给出的所有实例中，所涉及的压力都在30-100Pa的范围内进行变化。有关文件EP-A-0371693也可提出相同的评论，它涉及一种在焊接之前采用含氢的微波等离子体清洁金属表面的方法。文中再一次建议(并展示于所有实例中)应用低压，“以便仅可能地限制等离子体中残余氧的水平”。赞同采用低压条件以实施这些等离子体清洁工序的一致意见无疑与这样的技术和工艺问题有关，即在大气压力下获得的等离子体，其性能难于与通常在低压下获得的等离子体的性能相比，尽管低压条件有一些缺陷，如为获取这些低压费用甚高，或在生产线中移植相应基础设施出现的困难。由于这一原因，申请人公司最近在文件FR-A-2697456(该文件内容已通过参考而包含于此)中提出一种在大气压力下于焊接之前应用等离子体助熔金属表面的方法，而为了产生这种等离子体，则采用一种微波源或电晕放电，通过适当放置在欲处理物品上方的电介质层中的狭缝来传送等离子体。虽然此申请对所述问题提出了有益的解决方案，但申请人公司仍提出了所建议方法可加以改进的事实，特别在以下方面-其效率(用于产生等离子体的输入功率与所产生的、与欲处理支承实际进行相互作用的产物密度之比)或所获的功率密度(在电晕放电情况，它只达到介电质表面每单位面积几瓦(W))，如果它们得以提高，就能缩短处理时间，-还有限制性的“几何形状”因素这一事实在电晕放电情况，电极/样品的距离是至关重要的，必须保持于十分小，这在基板情况会引发问题，因为其表面结构是相对回旋状的；在微波放电情况，它引发等离子体生成斑点的形成，此斑点具有由等离子体源限制的确定尺寸，-更有甚者，按定义，在此文件中产生的等离子体包含离子产物和电子(因而也就是带电产物)，它们更难于应用在电子元件上。与此同时，申请人公司最近已在文件FR-A-2692730(此文件内容已假定通过参考而包含于此)中提出一种形成已激励或不稳定气体分子的装置，这种装置基本在大气气压下运行，并能提供提高的能量密度。因此，本专利技术的目的是提出一种在焊接或镀锡之前、期间或之后，对金属表面进行干式助熔或干洗的改进方法，使其可能-基本在大气气压下进行运行，-为欲处理目标与用于进行此项处理的装置之间提供具有高度灵活性的距离，-避免物品与带电产物进行接触，-提供经改进的功率密度，使其能获得增高的处理速度。本专利技术的另一目的是在电子元件被焊接安装的整个工艺过程中对金属表面进行助熔或清洁。有关这方面，可在下述各情况进行专利技术的清洁或助熔方法(1)在施用焊料之前对金属基板进行助熔；(2)在丝网印刷焊膏之后(助熔油膏)；(3)电子元件安装在电路上之后；(4)在所有或部分焊料软熔工序期间(例如，在物品承受为引起焊料软熔的任一部分的温度剖面期间)；或(5)软熔焊接工序之后。为此，按本专利技术提出的、在应用一种合金进行焊接或镀锡之前、期间、或之后对金属表面进行干式助熔或清洁的方法的特征在于，对欲清洁或助熔的表面在接近大气压的压力下，以一种包括已激励或不稳定产物、且基本不含带电产物的气态处理气氛加以处理。按照本专利技术，名词“干式助熔”、“助熔”、“清洁”和“干洗”在文中可互换使用以表示专利技术的处理方法。这些名词可用于区别进行处理时焊接或镀锡中的阶段。例如，助熔通常与焊接或镀锡之前的表面处理有关。因而“干式助熔”和“助熔”指镀锡或焊接之前的处理。相反，“清洁”和“干洗”指焊接期间或之后的处理。按照本专利技术，名词“金属表面”用于指示在焊接或镀锡这类工序中涉及的任何一种金属表面，不论它是，例如，钢、铜、铝、锡、铅、锡/铅、锡/铅/银、或诸如柯伐(Kovar)的其它合金，当然，此名单只是指示性的，而非限制性的。因而，金属表面可以是金属基板表面、焊料表面(软熔之前、期间、或之后)、以及被安装的电子元件的金属表面。虽然本专利技术的方法和设备涉及金属表面的处理，但根据专利技术的处理所进行的时间，应用专利技术的处理也可清洁其它类型的表面。例如，假如本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软熔焊接金属表面的方法，所述方法包括的步骤为：在接近大气气压下，按照能有效干洗或干式助熔至少一面金属表面的条件，至少将一面金属表面暴露于一种包括已激励或不稳定气态物、且基本不含带电物的处理气体中。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂埃里辛德青格，斯特凡娜拉比亚，丹尼斯韦布克黑文，吉利斯科诺，
申请(专利权)人：液体空气乔治洛德方法利用和研究有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]