干法助焊的方法和设备技术

本发明专利技术涉及对金属器件至少一个表面进行干法助焊的方法。根据该方法，用氢与任选的至少一种惰性气体组成的混合气体的等离子体，在大气压下对所助焊表面进行处理。本发明专利技术还涉及一种用来实现所述方法，以及实现焊接或镀敷方法的设备。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对金属器件至少一个表面进行干法助焊(dryprocessfluxing)的方法和设备，特别考虑对其进行焊接或镀敷。焊接金属器件，特别是将电子元件焊接到金属基板，如印刷电路板的表面上，工业中一般是用两种主要方法来完成波焊和回流焊。波焊方法也可用来镀敷金属器件，尤其是用于电子元件的金属部分。用波焊方法焊接或镀敷金属器件时，将被焊料浸湿的所述器件的金属部分一般用助焊剂进行助焊处理。助焊剂由有机化合物组成，特别是由有机酸和卤化衍生物组成。助焊处理的基本目的是清洁金属表面，特别是从其表面上去除金属氧化物，以便促进和改善焊料浸湿的质量。通过焊波后，助焊剂的残余物遗留在所处理的金属表面，这些助焊剂残余物有腐蚀性并能导电，因此必须通过清洁工作将其去除，一般是使用卤化溶剂，特别是使用含氯氟烃(CFC)来进行清洁。回流焊包括，将焊膏涂在基板表面上所限定的接受区内，保持焊膏与金属器件(例如电子元件)接触，然后加热回流焊膏，特别是用红外辐射及在汽相下用对流进行加热，例如在回流炉中用红外辐射及对流相结合来加热。焊膏包括分散在含有助焊剂的有机介质中的金属合金粉。而助焊剂本身一般也是由有机酸和卤化衍生物构成的，因此有同样的清洁金属表面的作用。加热焊膏后，仍旧有助焊剂残余物留在基板表面上，这同样导致上述缺点。与波焊的情况相同，也需要进行清洁工作来去除这些残余物，一般使用CFCs去除残余物。在试图禁止生产CFCs的蒙特利尔协议书中，提出在波焊与回流焊中限制使用CFCs来清洁助焊剂残余物的各种解决办法。在这些解决办法中，能够提到的是所谓“无清除”(noclening)方法，该方法包括使用改变了配方的“低残留物”助焊剂，使助焊剂的残留量减到最小。但已查明，出现在所处理的金属器件表面上的助焊剂的残留量仍是不可忽视的。因此称作“干法助焊”的其它方法也已被提出，该方法涉及用气相处理待助焊的表面，气相在所处理表面的层上反应而生成挥发性反应生成物，该生成物能被进一步的气相作用消除。于是M.W.列伯佛利德(M.W.Liebfried)在1989年向汉堡的欧洲ISHM商会提出使用由氮与甲酸的混合物组成的气相的干法助焊，气相是通过使氮在甲酸储罐中发泡而产生的。然而甲酸在工作条件下存在着严重的不安全问题。欧洲专利申请371，693号叙述了也是使用干法助焊的焊接方法。根据该方法，待处理样品放到基板加热台架上，保持足以熔化焊料的温度，样品与基板台架均置于低压反应器中。非常低的压力，数量级为10-5乇(133×105Pa)，在反应器中产生。这个低压是由扩散泵(diffusion pump)和初级泵产生的。然后，由氢和氩组成的气氛以10至100毫乇的压力(1.330到13.30Pa)引入反应器，等离子体利用微波能量从其产生，该等离子体能去除金属氧化物。这个方法的主要缺点是需要产生二次真空的设备，这就使得将其用于工业生产规模变得十分困难。另外，在低压下，辐射式传热一般较为优越，以至像热壁式炉那样的熔炉已不适宜使用，而需更换更接近辐射的系统。于是，本专利技术涉及到克服了上述干法助焊处理中的缺点的方法和设备，特别是，它不需建立高真空且不引起不安全问题。本专利技术包括对金属器件的至少一个表面进行干法助焊的方法，其特征为所助焊表面是在大气压下，用由氢与任选的至少一种惰性气体组成的混合气的等离子体进行处理的，这样的等离子体中含有原子氢(atomichydrogen)。可以令人惊奇地发现，本专利技术的在大气压下使用含有原子氢的等离子体的干法助焊方法，尤其可以用来去除被处理表面上的金属氧化物，且在某种程度上至少与在很低压力下使用等离子体时的效果相同。这种方法因此可在工业上应用。现在借助于附图，将本专利技术更详细地叙述于下。所述等离子体的组成部分-惰性气体，可以是氮、氦或氩，氩为更佳。混合气体中的氢的体积浓度可以为0.01%到100%之间，0.5%-50%之间为更佳。所助焊表面可以在低于300℃的温度下用等离子体处理，从室温到200℃为更佳，110℃到180℃为最佳。在本专利技术方法的范围内，可以用微波发生器产生的微波在大气压下激发含有氢和任选的至少一种惰性气体的混合气，从而产生出等离子体。这个微波等离子体可出现发光放电现象。等离子体也可通过在大气压下利用绝缘屏障(dielectricbarrier)电子放电激发含有氢和，如希望的话，至少一种惰性气体的混合气而产生的。绝缘屏障电子放电涉及到两电极之间产生的电子放电，电极中至少有一个被绝缘材料复盖，例如玻璃、氧化铝、二氧化硅或聚合物。这样的放电特别包含了发光放电或“无声辉光”放电。或者在本专利技术的范围内电晕放电为最佳。电晕放电是为人熟知的普通放电，参看《PlastiquesModernesetElastomers》1977年5月号中的54页到56页、其中S.杜芬(S.Tuffin)的文章《利用电晕效应的处理，关于其设备的技术考虑》，该文说明了所使用的材料和操作条件。电晕放电是在两个曲率半径有很大不同的电极之间产生的。举例来说，一个电极可能是圆柱形的，另一个可能是平板状的。在本专利技术的文本中，两电极中的一个可由所述金属器件本身构成，高电压施于两电极间。高电压可在1到50KV之间，具有从直流到100KHz之间的频率。根据本专利技术的一个方面，金属器件的表面可以复盖一层所述绝缘材料，绝缘材料层上作出一个孔，暴露出所处理的金属器件表面上的一部分。该孔可做成使其面对电极中的一个。但是为获得更稳定的电晕放电，绝缘材料层上的孔最好做成横向地离开面对所述电极的位置一段距离，例如离开1到5cm。以这种方式，电晕放电传播到绝缘材料表面而到达孔，在那里遇到所助焊的金属器件表面。于是获得所谓“传播”电晕放电，这种放电尤其稳定。本专利技术还涉及特别适宜实现上述方法的设备。附图说明图1示出了利用微波等离子体对金属器件助焊的设备的剖面图;图2示出了另一个在大气压下利用微波等离子体进行干法助焊的设备的一部分;图3示出了利用被传播的电晕放电所产生的等离子体对金属器件进行助焊的设备的一部分;图4示出了在大气压下干法助焊设备的一部分。图1示出了利用微波等离子体对金属器件助焊的设备的剖面图。该设备包括供气管1，供气管可以是绝缘材料，典型材料为石英。供气管1横穿波导2，波导2垂直于所述供气管设置。波导2与微波发生器相连(未示出)。供气管1有开口进入熔炉3，例如备有出气管4的艾得麦尔(Adamel)炉。在操作时，所助焊的金属器件置于炉3中，包含氢与任选的至少一种惰性气体的混合气通过供气管1按预定流量源源不断地导入其中。等离子体在供气管1中与波导2的相交区处产生。此后，等离子体的构成物，尤其是原子氢分散在熔炉中，对金属器件进行助焊。图2示出了另一个在大气压下利用微波等离子体进行干法助焊的设备的一部分。该设备是图1所示设备的一种变化形式，但它更适用于工业生产规模。它包括熔炉3，炉中开有一排供气管5，并装有波导(未示出)。示于图2的供气管部分接着与波导的相交区，被助焊的金属器件，例如金属板6，用传送带7送入熔炉中。这种设备的操作与示于图1中的设备一样，它能处理各种形状和尺寸的金属器件。若一排备有波导的供气管5不能满意地完成处理工作，那么可把几排供气管顺序组合起来。图3示出了利用传播本文档来自技高网...

【技术保护点】
对金属器件的至少一个表面进行干法助焊的方法，其特征在于，利用从含有氢和任选的至少一种惰性气体的混合气所产生的等离子体，在大气压下对该被助焊表面进行处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂瑞辛德齐格，西尔维梅鲁欧，埃里克杜查蒂武，
申请(专利权)人：乔治克劳德方法的研究开发空气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]