发明名称 藉由包括电子附着及远端离子产生的无助焊剂技术去除表面氧化物的设备及方法
摘要 本发明提供一种藉由电子附着的至少一零件以及/或焊锡表面之乾助焊的方法及设备。在一实施例中,提供有一种自一零件表面去除氧化物的方法,其包括:提供在一基材上之一零件,其中该基材系接地或具有一正电位以形成一目标组件;将一包含一还原气体之气体混合物通过一包含一第一及第二电极之离子产生器;供应一足够量的电压至该第一及该第二电压之至少一者以产生电子,其中该电子附着至该至少一部份的还原气体并形成一负电荷还原气体;及将该目标组件接触该负电荷还原气体以还原在该零件上之氧化物。
申请公布号 TWI274622 申请公布日期 2007.03.01
申请号 TW093111606 申请日期 2004.04.26
申请人 气体产品及化学品股份公司 发明人 忠.克里斯汀.董;韦恩.汤马士.麦德蒙;查理.E.巴特瑞克;亚力山大.史瓦兹
分类号 B23K5/10(2006.01) 主分类号 B23K5/10(2006.01)
代理机构 代理人 陈展俊 台北市大安区和平东路2段203号4楼;林圣富 台北市大安区和平东路2段203号4楼
主权项 1.一种自一至少一零件之表面去除金属氧化物之 方法,其包括: 提供至少一零件且其系连接至一基材以形成一目 标组件,其中该基材具有至少选自由一接地或正电 位所组成的群中之一电位; 通过一包括一还原气体之气体混合物经由一包括 一第一及第二电极之离子产生器; 供应足够电压至该第一及第二电极之至少一者以 产生电子且该电子附着于至少一部份还原气体而 形成一负电荷还原气体;及 将该目标组件接触该负电荷还原气体以还原在至 少一零件上之金属氧化物。 2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该离子产 生器更进而包括一气体入口及一流体连通该气体 入口之气体出口且其中该第二电极系插置在介于 该气体入口与气体出口之间。 3.如申请专利范围第2项所述之方法,其中该离子产 生器更进而包括一插置在该气体入口与气体出口 间之磁线圈。 4.如申请专利范围第2项所述之方法,其中该磁线圈 产生一范围从0.1至5,000Wb/m2之磁场。 5.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一电 极具有一相对于该第二电极之一正电位。 6.如申请专利范围第5项所述之方法,其中该第一电 极具有置放在其至少一部份表面之绝缘材质。 7.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该还原气 体系选自由H2, CO, SiH4, Si2H6, CF4, SF6, CF2Cl2, HCl, BF3, WF6, UF6, SiF3, NF3, CClF3, HF, NH3, H2S直链,分枝,或C1至C 10碳氢化合物,蚁酸,醇,具有下面式子(III)之一些酸 性蒸气: 具有下面式子(IV)之有机蒸气: 及它们的混合物所组成的群,其中在式子(III)和(IV) 中,替代物R可以是一烷基团,替代烷基团,一芳基, 或替代芳基团。 8.如申请专利范围第7项所述之方法,其中该气体混 合物系包括从0.1至100%之氢容积比。 9.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该气体混 合物系包括从0.1至4%之氢容积比。 10.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该气体 混合物更进而包括一载体气体。 11.如申请专利范围第10项所述之方法,其中该载体 气体系选自由氮,氦,氖,氢,氪,氙,氡及它们混合物 所组成的一群。 12.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该该载 体气体系氮气。 13.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该电压 的范围系从0.01至50KV。 14.如申请专利范围第13项所述之方法,其中该电压 的范围系从0.01至30KV。 15.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该介于 该第一与第二电极间距离的范围系从0.1至30cm。 16.如申请专利范围第15项所述之方法,其中该介于 该第一与第二电极间距离的范围系从0.5至5cm。 17.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该电压 系脉冲。 18.如申请专利范围第17项所述之方法,其中该脉冲 电压的频率范围系从0至100kHz。 19.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一 电极系接地。 20.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第二 电极系接地。 21.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该电子 系藉由选自由阴极发射,气体放电或它们的组合所 组成的群中至少一方法在供应步骤中来产生。 22.如申请专利范围第21项所述之方法,其中该电子 系藉阴极发射来产生。 23.如申请专利范围第22项所述之方法,其中该阴极 发射方法系选自由场发射,热发射,热-场发射,光发 射,及电子束发射所组成的群中之至少一方法。 24.如申请专利范围第23项所述之方法,其中该阴极 发射方法系热场发射。 25.一种将包括焊锡及金属氧化物之至少一零件无 助焊剂焊接在至少一表面上的方法,其包括: 提供至少一零件且其系连接至一基材以形成一目 标组件,其中该基材具有至少选自由一接地或正电 位所组成的群中之一电位; 通过一包括一还原气体之气体混合物经由一离子 产生器,且该离子产生器系包括一气体入口,一流 体连通该气体入口之气体出口,一阳极,一阴极,及 一磁线圈,其中该磁线圈系插置在介于该气体入口 与该气体出口间且其中该气体出口系邻近于该目 标组件; 供应能量至该阴极和阳极之至少一者以产生电子 且该电子附着于通过该离子产生器之至少一部份 还原气体,因而在该气体出口处形成一负电荷还原 气体; 供应能量至该磁线圈以提供一邻近该负电荷还原 气体之磁场;及 将该目标组件接触该负电荷还原气体以还原在至 少一零件之至少一表面上之金属氧化物。 26.如申请专利范围第25项所述之方法,其中该阳极 系包括一置放在其表面上之至少一部份之绝缘材 质。 27.如申请专利范围第25项所述之方法,其中在该离 子产生器内之气体混合物的温度范围从25℃至3,500 ℃。 28.如申请专利范围第27项所述之方法,其中在该离 子产生器内之气体混合物的温度范围从150℃至1, 500℃。 29.如申请专利范围第25项所述之方法,其中该阴极 之温度范围从25℃至3,500℃。 30.如申请专利范围第25项所述之方法,其中该阴极 之温度范围从150℃至1,500℃。 31.如申请专利范围第25项所述之方法,其中在该供 应步骤中之能量系选自由一电能源,一电磁能源, 一热能源,一光能源及它们的组合所组成的群中之 至少一源。 32.如申请专利范围第25项所述之方法,其中该能量 系施加至该阴极。 33.如申请专利范围第25项所述之方法,其中在该离 子产生器内之压力范围系从1至20大气压。 34.如申请专利范围第33项所述之方法,其中在该离 子产生器内之压力范围系从1至5大气压。 35.如申请专利范围第25项所述之方法,其中该阴极 系选自由黄铜,不锈钢,铜,镍铬,铝,钨,石墨,沈积在 一金属基材上之金属氧化物,及它们混合物所组成 的群中之一材质所构成。 36.如申请专利范围第35项所述之方法,其中该阴极 系由镍铬所构成。 37.如申请专利范围第25项所述之方法,其中该阴极 的几何形状系选自由一电线,一线圈,一屏,一杆,一 具有锐利尖端的杆,具有锐利尖端的杆阵列,一由 电线构成之刷,一具有从其至少一表面辐射出凸部 之平板,一具有从其表面辐射出凸部之杆,及它们 混合所组成的群中。 38.如申请专利范围第25项所述之方法,其中该介于 该零件与该离子产生器之出口的距离范围系从0.1 至30cm。 39.如申请专利范围第38项所述之方法,其中该介于 该零件与该离子产生器之出口的距离范围系从0.5 至5cm。 40.如申请专利范围第25项所述之方法,其中该远端 离子产生器系可移动。 41.如申请专利范围第25项所述之方法,其中该目标 组件系可移动。 42.如申请专利范围第41项所述之方法,其中该远端 离子产生器系可移动。 43.如申请专利范围第25项所述之方法,其中该方法 系使用在选自由重流焊接,波焊接,晶圆隆点,金属 电镀,硬焊,焊接,表面清洁,薄膜去氧化,及它们混 合所组成的群中之至少一制程中。 44.一种用于产生一负电荷离子还原气体之设备,其 包括: 一外壳,其定义一内部中空且其中至少一部份外壳 包括一连接至一第一电压阶之阳极; 一气体入口及一流体连通于该内部中空之气体出 口;及 一阴极,其系被置放在该内部中空内并被插置在介 于该气体入口与气体出口间且其中该阴极系连接 至一具有一相对该第一电压阶为负偏压之第二电 压阶。 45.如申请专利范围第44项所述之设备,其更进而包 括一置放在该内部中空内之磁线圈且其中该磁线 圈系连接至一能量源。 46.如申请专利范围第44项所述之设备,其更进而包 括一置放在该内部中空的外部之磁线圈且其中该 磁线圈系连接至一能量源。 47.如申请专利范围第44项所述之设备,其中该阳极 具有一置放在其至少一部份上之绝缘材质。 48.如申请专利范围第44项所述之设备,其中该气体 出口之开孔系小于该气体入口之开孔。 49.如申请专利范围第42项所述之设备,其中该气体 出口系包括选自由一流限制开孔,一背压力调整器 ,一流控制器,及它们混合所组成的群中之至少一 者。 50.一种用于产生一负电荷离子还原气体之设备,其 包括: 一第一腔,其包括:至少两电极且其中在电位上之 一偏压系施加至该至少两电极间; 一容纳一还原气体之第一气体入口,以及一容纳该 负电荷离子还原气体之气体出口;及 一第二腔,其围绕该第一腔且包括一容纳一载体气 体之第二气体入口,且其中该第二气体入口系流体 连通于该第一腔及该还原气体和载体气体系形成 在该第一腔内之气体混合物。 51.如申请专利范围第50项所述之设备,其中在气体 混合物内之还原气体的浓度系为4%或更少容积比 。 图式简单说明: 第1a及1b图系分别解说用在一阴极及一阳极之电压 脉冲。 第2a至2i图系概略用于本发明之各种电极设计。 第3图提供使用多个尖端之发射电极的示范实施例 。 第4图提供有一分段组件之发射电极的示范实施例 。 第5图提供图解远端离子产生之本发明实施例。 第6图提供本发明之离子产生器的示范实施例。 第7图进一步提供本发明之离子产生器的示范实施 例。 第8图系提供使用本发明之设备实施例的对于各种 阴极温度电压对电流之描绘图。 第9图系使用本发明之设备实施例的施加在两电极 间的脉卫电压之频率与振幅对发射电流之揭示图 。 第10a,10b,10c及10d系分别提供本发明之另一离子产 生器设备的阳极分解,侧视详细视图,及该阴极支 撑器和阴极发射体的详细视图。
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