干法助焊的方法和設(shè)備技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及對金屬器件至少一個表面進(jìn)行干法助焊的方法。根據(jù)該方法，用氫與任選的至少一種惰性氣體組成的混合氣體的等離子體，在大氣壓下對所助焊表面進(jìn)行處理。本發(fā)明專利技術(shù)還涉及一種用來實(shí)現(xiàn)所述方法，以及實(shí)現(xiàn)焊接或鍍敷方法的設(shè)備。（*該技術(shù)在2013年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及對金屬器件至少一個表面進(jìn)行干法助焊(dryprocessfluxing)的方法和設(shè)備，特別考慮對其進(jìn)行焊接或鍍敷。焊接金屬器件，特別是將電子元件焊接到金屬基板，如印刷電路板的表面上，工業(yè)中一般是用兩種主要方法來完成波焊和回流焊。波焊方法也可用來鍍敷金屬器件，尤其是用于電子元件的金屬部分。用波焊方法焊接或鍍敷金屬器件時，將被焊料浸濕的所述器件的金屬部分一般用助焊劑進(jìn)行助焊處理。助焊劑由有機(jī)化合物組成，特別是由有機(jī)酸和鹵化衍生物組成。助焊處理的基本目的是清潔金屬表面，特別是從其表面上去除金屬氧化物，以便促進(jìn)和改善焊料浸濕的質(zhì)量。通過焊波后，助焊劑的殘余物遺留在所處理的金屬表面，這些助焊劑殘余物有腐蝕性并能導(dǎo)電，因此必須通過清潔工作將其去除，一般是使用鹵化溶劑，特別是使用含氯氟烴(CFC)來進(jìn)行清潔。回流焊包括，將焊膏涂在基板表面上所限定的接受區(qū)內(nèi)，保持焊膏與金屬器件(例如電子元件)接觸，然后加熱回流焊膏，特別是用紅外輻射及在汽相下用對流進(jìn)行加熱，例如在回流爐中用紅外輻射及對流相結(jié)合來加熱。焊膏包括分散在含有助焊劑的有機(jī)介質(zhì)中的金屬合金粉。而助焊劑本身一般也是由有機(jī)酸和鹵化衍生物構(gòu)成的，因此有同樣的清潔金屬表面的作用。加熱焊膏后，仍舊有助焊劑殘余物留在基板表面上，這同樣導(dǎo)致上述缺點(diǎn)。與波焊的情況相同，也需要進(jìn)行清潔工作來去除這些殘余物，一般使用CFCs去除殘余物。在試圖禁止生產(chǎn)CFCs的蒙特利爾協(xié)議書中，提出在波焊與回流焊中限制使用CFCs來清潔助焊劑殘余物的各種解決辦法。在這些解決辦法中，能夠提到的是所謂“無清除”(noclening)方法，該方法包括使用改變了配方的“低殘留物”助焊劑，使助焊劑的殘留量減到最小。但已查明，出現(xiàn)在所處理的金屬器件表面上的助焊劑的殘留量仍是不可忽視的。因此稱作“干法助焊”的其它方法也已被提出，該方法涉及用氣相處理待助焊的表面，氣相在所處理表面的層上反應(yīng)而生成揮發(fā)性反應(yīng)生成物，該生成物能被進(jìn)一步的氣相作用消除。于是M.W.列伯佛利德(M.W.Liebfried)在1989年向漢堡的歐洲ISHM商會提出使用由氮與甲酸的混合物組成的氣相的干法助焊，氣相是通過使氮在甲酸儲罐中發(fā)泡而產(chǎn)生的。然而甲酸在工作條件下存在著嚴(yán)重的不安全問題。歐洲專利申請371，693號敘述了也是使用干法助焊的焊接方法。根據(jù)該方法，待處理樣品放到基板加熱臺架上，保持足以熔化焊料的溫度，樣品與基板臺架均置于低壓反應(yīng)器中。非常低的壓力，數(shù)量級為10-5乇(133×105Pa)，在反應(yīng)器中產(chǎn)生。這個低壓是由擴(kuò)散泵(diffusion pump)和初級泵產(chǎn)生的。然后，由氫和氬組成的氣氛以10至100毫乇的壓力(1.330到13.30Pa)引入反應(yīng)器，等離子體利用微波能量從其產(chǎn)生，該等離子體能去除金屬氧化物。這個方法的主要缺點(diǎn)是需要產(chǎn)生二次真空的設(shè)備，這就使得將其用于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模變得十分困難。另外，在低壓下，輻射式傳熱一般較為優(yōu)越，以至像熱壁式爐那樣的熔爐已不適宜使用，而需更換更接近輻射的系統(tǒng)。于是，本專利技術(shù)涉及到克服了上述干法助焊處理中的缺點(diǎn)的方法和設(shè)備，特別是，它不需建立高真空且不引起不安全問題。本專利技術(shù)包括對金屬器件的至少一個表面進(jìn)行干法助焊的方法，其特征為所助焊表面是在大氣壓下，用由氫與任選的至少一種惰性氣體組成的混合氣的等離子體進(jìn)行處理的，這樣的等離子體中含有原子氫(atomichydrogen)。可以令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，本專利技術(shù)的在大氣壓下使用含有原子氫的等離子體的干法助焊方法，尤其可以用來去除被處理表面上的金屬氧化物，且在某種程度上至少與在很低壓力下使用等離子體時的效果相同。這種方法因此可在工業(yè)上應(yīng)用。現(xiàn)在借助于附圖，將本專利技術(shù)更詳細(xì)地?cái)⑹鲇谙隆Ｋ龅入x子體的組成部分-惰性氣體，可以是氮、氦或氬，氬為更佳。混合氣體中的氫的體積濃度可以為0.01%到100%之間，0.5%-50%之間為更佳。所助焊表面可以在低于300℃的溫度下用等離子體處理，從室溫到200℃為更佳，110℃到180℃為最佳。在本專利技術(shù)方法的范圍內(nèi)，可以用微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波在大氣壓下激發(fā)含有氫和任選的至少一種惰性氣體的混合氣，從而產(chǎn)生出等離子體。這個微波等離子體可出現(xiàn)發(fā)光放電現(xiàn)象。等離子體也可通過在大氣壓下利用絕緣屏障(dielectricbarrier)電子放電激發(fā)含有氫和，如希望的話，至少一種惰性氣體的混合氣而產(chǎn)生的。絕緣屏障電子放電涉及到兩電極之間產(chǎn)生的電子放電，電極中至少有一個被絕緣材料復(fù)蓋，例如玻璃、氧化鋁、二氧化硅或聚合物。這樣的放電特別包含了發(fā)光放電或“無聲輝光”放電。或者在本專利技術(shù)的范圍內(nèi)電暈放電為最佳。電暈放電是為人熟知的普通放電，參看《PlastiquesModernesetElastomers》1977年5月號中的54頁到56頁、其中S.杜芬(S.Tuffin)的文章《利用電暈效應(yīng)的處理，關(guān)于其設(shè)備的技術(shù)考慮》，該文說明了所使用的材料和操作條件。電暈放電是在兩個曲率半徑有很大不同的電極之間產(chǎn)生的。舉例來說，一個電極可能是圓柱形的，另一個可能是平板狀的。在本專利技術(shù)的文本中，兩電極中的一個可由所述金屬器件本身構(gòu)成，高電壓施于兩電極間。高電壓可在1到50KV之間，具有從直流到100KHz之間的頻率。根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，金屬器件的表面可以復(fù)蓋一層所述絕緣材料，絕緣材料層上作出一個孔，暴露出所處理的金屬器件表面上的一部分。該孔可做成使其面對電極中的一個。但是為獲得更穩(wěn)定的電暈放電，絕緣材料層上的孔最好做成橫向地離開面對所述電極的位置一段距離，例如離開1到5cm。以這種方式，電暈放電傳播到絕緣材料表面而到達(dá)孔，在那里遇到所助焊的金屬器件表面。于是獲得所謂“傳播”電暈放電，這種放電尤其穩(wěn)定。本專利技術(shù)還涉及特別適宜實(shí)現(xiàn)上述方法的設(shè)備。附圖說明圖1示出了利用微波等離子體對金屬器件助焊的設(shè)備的剖面圖;圖2示出了另一個在大氣壓下利用微波等離子體進(jìn)行干法助焊的設(shè)備的一部分;圖3示出了利用被傳播的電暈放電所產(chǎn)生的等離子體對金屬器件進(jìn)行助焊的設(shè)備的一部分;圖4示出了在大氣壓下干法助焊設(shè)備的一部分。圖1示出了利用微波等離子體對金屬器件助焊的設(shè)備的剖面圖。該設(shè)備包括供氣管1，供氣管可以是絕緣材料，典型材料為石英。供氣管1橫穿波導(dǎo)2，波導(dǎo)2垂直于所述供氣管設(shè)置。波導(dǎo)2與微波發(fā)生器相連(未示出)。供氣管1有開口進(jìn)入熔爐3，例如備有出氣管4的艾得麥爾(Adamel)爐。在操作時，所助焊的金屬器件置于爐3中，包含氫與任選的至少一種惰性氣體的混合氣通過供氣管1按預(yù)定流量源源不斷地導(dǎo)入其中。等離子體在供氣管1中與波導(dǎo)2的相交區(qū)處產(chǎn)生。此后，等離子體的構(gòu)成物，尤其是原子氫分散在熔爐中，對金屬器件進(jìn)行助焊。圖2示出了另一個在大氣壓下利用微波等離子體進(jìn)行干法助焊的設(shè)備的一部分。該設(shè)備是圖1所示設(shè)備的一種變化形式，但它更適用于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。它包括熔爐3，爐中開有一排供氣管5，并裝有波導(dǎo)(未示出)。示于圖2的供氣管部分接著與波導(dǎo)的相交區(qū)，被助焊的金屬器件，例如金屬板6，用傳送帶7送入熔爐中。這種設(shè)備的操作與示于圖1中的設(shè)備一樣，它能處理各種形狀和尺寸的金屬器件。若一排備有波導(dǎo)的供氣管5不能滿意地完成處理工作，那么可把幾排供氣管順序組合起來。圖3示出了利用傳播本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
對金屬器件的至少一個表面進(jìn)行干法助焊的方法，其特征在于，利用從含有氫和任選的至少一種惰性氣體的混合氣所產(chǎn)生的等離子體，在大氣壓下對該被助焊表面進(jìn)行處理。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蒂瑞辛德齊格，西爾維梅魯歐，埃里克杜查蒂武，
申請(專利權(quán))人：喬治克勞德方法的研究開發(fā)空氣股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：FR[法國]