[发明专利]焊接或锡焊前金属表面的干式焊剂处理方法和所用设备

说明书

本发明涉及电子工业中通常包括的焊接或锡焊操作前的金属表面焊剂的处理，特别涉及下列操作前包括的焊剂处理：

-电子元件焊接到电路上（包括插入元件和表面组装的元件两种情况）;

-连接带焊接到电子支撑件上，使其有可能将该支撑件连接到其它支撑件上（这里所述的，可能是例如混合电路，或用这些连接带插入印刷电路的印刷电路，或其它可以用其连接边缘插入连接件的混合电路或印刷电路）;

-电路焊接到外壳底板上（这些电路的封装过程中所包括的焊接）;

-封装过程中的焊接;

-裸露芯片焊接到如印刷电路，混合电路，或其它如称之为MCM（多芯片组件）基片的多层互连基片上;

-电子元件引线的锡焊。

焊剂的作用是清洁待焊接或锡焊的金属表面（去油，除去氧化物、净化吸附层等），以便使这些表面随后易于被焊料浸润。

该焊剂处理通常是采用在树脂基料中加入特定的酸性化合物制成的化学焊剂进行的口焊接后，工件上残留有剩余焊剂。通常要求制造者进行清洁处理，最常用的清洁剂是氯化溶剂，该溶剂清洁处理表明在裸片清洁处理中存在很大问题，因为裸片易碎，而且更严重的问题是，在“蒙特利尔条约”的条款中严格规定，甚至在某些国家完全禁止，使用这类氯化溶剂。

焊接操作用的两种最通用的方法是称之为“波峰焊”和“回流焊”。

在第一种情况下（波峰焊机），波峰焊机应设计成待焊接或锡焊的工件应进入与一个或多个液体焊料波接触，而焊料波是通过喷嘴在容器中产生焊料浴循环来获得的。

工件（例如，已将元件搭接在其上的电路或待锡焊的元件）通常在焊机的前端区中用预焊剂喷雾或焊泡泡沫进行焊剂预处理，焊剂处理之后进行预热处理，使预先淀积在电路上的焊剂活化，并使电路或元件到达焊区之前预热。有一个传输系统将工件从焊机的一个区送至另一个区。

这些焊机通常是曝露于环境气氛的。

在第二种方法中（回流焊），它是使用多项技术完成的，其中不再使用液体焊料浴，而是使用含有焊料合金的焊膏（焊膏组分中包括焊剂），焊膏附着在支撑件上（装上元件之前的电路，待封装的包封壳的边缘，或包封壳底），并给它加一定的热量，使它可以熔化金属合金。通常在连续炉内进行该热传输。

在这两种情况（波峰焊或回流焊）下，都存在上述的焊接之后的清洁处理问题，通常使用的氯化溶剂是蒙特利尔条约及其随后的修定文本中严格限制的。

因而，该问题促使全世界范围内在过去几年里进行了大量研究工作，企图找出代替这些化合物的溶剂。

在关注的各种溶剂中，认为在焊接之前可以用等离子清洁，从而避免使用化学焊剂，因而避免随后的清洁处理的实际需要。在所使用的混合物中特别关注氢。

在这领域，作过说明的文献有EP-A-0427020，它提出用处理气体的等离子处理待焊的组件，建议用低压进行该处理，“以避免对组件造成热损坏”。提供的全部实例，结合所提供的附图，表明压力条件的变化范围是30-100Pa。

在有关的文献EP-A-0371693中做了同样的说明，该文献涉及了用含氢的微波等离子在焊接前清洁金属表面的方法。这里再次建议（并通过实例说明），用低压“以便有可能限制等离子中的剩余氧量”。

尽管存在获得这种压力在费用上的缺陷，或其他关于生产线中的基础设施中存在的困难，但人们一致的意见还是建议用低压条件进行这种等离子清洁处理，这毫无疑问地要涉及技术和工艺上的困难，即在大气压下获得性能可与低压下按传统方法获得的比拟的等离子的困难。

本文中，引入属于申请人公司的，文献FR-A2697456中的内容，作为参考。最近提出的焊接前用等离子焊剂处理金属表面的方法，为了在大气压下产生等离子，使用微波源或电晕放电，这是通过设置在待处理工件上的电介质层中的适当位置的狭缝传输的，微波源或其他电晕放电。尽管该申请提供了一种解决该问题的有益的方法。申请人公司建议所提出的方法可以改善。特别对下述各方面改进：

-它的效率（产生等离子的输入功率与同待处理支撑件之间的实际反应的生成物质密度之比），或其他所获得的功率密度（辉光放电情况下，每单位电介质表面积只达到几瓦），假若增大功率密度则可缩短处理时间，

-并有“几何”因素限制：辉光放电中，电极与样品之间的距离要求很严格，而且，必须保持在很小，它可能在基片表面结构是相对盘旋的情况下出问题，微波放电情况下，会形成等离子产生的亮斑，亮斑的大小由等离子源限定。