专利名称：用含水蒸汽气氛在焊接或镀锡前干软制金属表面的方法
技术领域：
本发明涉及一般在进行电焊或电镀锡操作之前进行的熔化金属表面的操作。它特别适用于下列操作之前进行的熔化操作—将构件焊接到电路上(就插入构件和表面固定构件而言)的操作，—将接触片焊接到电子载体上的操作，使得连接该载体与另一载体成为可能(这里提到的载体实例可以是混合电路或者印刷电路，用这些接点将其插入印刷电路中，或可用该连接边插入插座中的混合电路或印刷电路)，—将电路焊接到外壳的底部的操作(在这样的电路的封装过程中所包括的)，—在外壳封装闭合步骤过程中包括的焊接操作，—将裸片焊接到载体如印刷电路、混合电路或其它多层互连基片如一般称为MCM(多片组件)的基片上的操作，—将电路或电子构件的端部镀锡的操作。
术语“镀锡”应理解为沉积层的操作，其成分可以广泛变化(包括但不限于锡/铅型沉积层)。
两种最常用于进行这样的焊接(或镀锡)操作的方法称为“波焊(或波镀锡)”和“软熔焊”。
在第一种情况(波焊机)，这些机器设计成使要焊接或镀锡的物品与一种或多种由一容器中所装的焊剂浴经一个或多个喷嘴的循环所获得的液态焊剂波接触。
在第二种方法的情况中(软熔焊)，所述方法包含许多技术，不再使用液态焊剂浴而是使用含焊接合金的焊锡膏，该膏沉积到载体(如构件沉积之前的电路、要封装的外壳的边或外壳底)上，并且将一定量的热加到所述膏体上，以能够熔化金属合金。所述传热通常在一种连续式炉中进行。
焊接之前的软制操作的作用是制备要被焊接或镀锡的金属表面(进行如去油、脱氧、吸附层去污或其它表面制备操作)，其目的是促进焊剂对这些表面的后续润湿，而且还在于避免在焊接合金上生成氧化物。
这种软制操作通常用化学助熔剂进行，所述助熔剂常常是由树脂基剂、尤其是借助酸性化合物作为补充材料获得。在波焊机的情况下，这种操作是在机器的上游区中进行的(在要被处理的载体与焊剂波接触之前进行)，或者在软熔焊情况中，由于化学助熔剂被包含在焊锡膏组合物中，从而在所用的热循环的第一部分过程中进行软制步骤。
焊接后，助熔剂残留物仍保留在制品上，常常需要制造者进行清洗操作，所述清洗操作通常使用氯化了的溶剂，这种溶剂是“蒙特利尔草约”及其后续修改案中所强烈反对使用的。
在设想找到使用这些化合物替代方案的方法中，可提及干软制法，如焊接前的表面的等离子体软制，从而避免使用化学助熔剂，而且避免了实际需要进行的下游清洗操作。预计的混合物特别使用氢。
在该领域中，可提到文献EP-A-0427020，该文献提出用等离子体处理气处理要被焊接的组件，推荐该处理使用低压，“目的是避免组件的热损坏”。所有与所提供的图有关的实例涉及在30-100Pa范围内的压力条件。
关于文献EP-A-0371963可进行相同的说明，该文献涉及一种用含氢的微波等离子体在焊接之前软制金属表面的方法。此外，还推荐使用低压，“以便能够限制等离子体中的残留氧量”。
舆论方面支持在进行这些种等离子体软制操作时使用低压条件，尽管存在着特别是与获得这样的压力的成本或与在工业生产线中建立相应的基本设施的困难有关的缺点也是如此，这种观点的一致性无疑导致在技术上难以在大气压下得到与常规的在低压下获得的性能相似的等离子体。
在文献EP-A-2697456中，申请人提出一种在大气压下在焊接前进行等离子体软制金属表面的方法，该方法为产生等离子体利用微波源或者介电阻片放电，所述放电经适当地放置在置于要被处理的制品上方的介电层中的狭槽转移。虽然该文献提供了一种对所讨论的问题的有利的解决方案，但申请人指出，所提出的方法可被改进，特别是关于—其效率(为产生等离子体所输入的能量与所产生的物质的密度的比值，所述物质实际上与要被处理的载体相互作用)，或者可允许的能量密度(在介电阻片放电的情况中，能量密度只为每平方厘米介电阻片几瓦)，如果增加能量密度，可缩短处理时间。
—和受限制的“几何”因素在电晕放电的情况下，电极/样品距离是非常关键的，且必须被保持非常小，这在其表面结构较为旋绕的基质的情况中可能产生问题；在微波放电的情况中，它引起等离子体发生点的形成，该点限定了由等离子体源限定的尺寸；—另外，该文献中产生的等离子体明确地含有多种离子和电子(和带电荷物质)，它们总是难以被用在电子构件上。
申请人继续研究该课题，最近在1995年6月16日公开的法国专利申请FR-A-2713528中提出了一种用于在用合金焊接或镀锡前干软制金属表面的改进的方法，该方法的值得注意之处在于使用下述步骤a)使一种含有惰性气体和/或还原气体和/或氧化气体的初始气体混合物流经至少一种用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备，以在该设备的出口处获得主气；b)用一种气态处理气氛在接近大气压的压力下处理要被软制的表面，所述气氛包含受激后的或不稳定的物质并基本不含由所讨论的主气混合物获得的带电荷物质。
该文献中开发的实施例清楚地表明用该方法特别是能够—基本上在大气压下操作，—获得与要被处理的物品之间的距离和用于进行该处理的装置有关的高度的灵活性，—避免制品与带电荷物质的接触。
—提供改进的能量密度，能达到提高的处理速度。
由主气混合物获得的处理气氛还可按照该文献包含一种未经过下述设备的相邻的气体混合物，所述主气混合物自身在一种用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备的气体出口处得到。
由于含有受激的或不稳定的气体物质的处理气氛的主要成分是在所述设备的出口处获得的，从而确保在该主要成分中基本上不存在任何带电荷物质，从而将该布置称为“后放电”布置。所述未经过所述设备的处理气氛的相邻成分更不必说是不存在任何带电荷物质的。
这种布置进一步能够使该气氛的主要成分产生位置与其使用位置清楚地分开，这有并非微不足道的优点，所述优点有关设备的污染(避免由软制表面的操作产生的各种释放物污染设备内部如污染其电极)，以及由该制品遇到的所述气氛的再现性。
最后，未在该设备内处理的制品(例如未在电极之间的放电范围内)得益于上述“距离”方面的好得多的灵活性。
在该文献中，借助于一种特定的用于形成受激的或不稳定的气体分子的在基本上为大气压的压力下操作的装置更加具体地举例并阐明了该方法，中请人此前已开发了这种装置，并描述在FR-A-2692730中。
申请人继续研究该课题，目的是进一步改进按照FR-A-2713528的焊接或镀锡前的干软制金属表面的方法，特别是为了进一步降低在结束后续的焊接或镀锡步骤后获得的产品(例如印刷电路)的次品率。
该研究清楚又完全出人意料地表明“水蒸汽”H2O可以在所得到的软制性能及后续的焊接性能(例如波焊)方面起到明确而又特别有利的作用。
按照本发明的这种在用合金焊接或镀锡前干软制金属表面的方法特征在于
a)使含有惰性气体和/或还原气体并包括含水蒸汽的氧化气体混合物的初始气体混合物通过至少一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备，以在设备出口处获得主气混合物，初始气体混合物的水蒸汽含量在[50PPm，6％]范围内；b)在近似于大气压的压力下，用一种含有受激的或不稳定的气体物质且基本不合带电荷物质的由主气混合物得到的气态处理气氛处理要被软制的表面。
按照本发明，术语“金属表面”指在焊接或镀锡操作中可涉及的任何种金属表面，例如钢、铜、铝、锡、铅、锡/铅、锡/铅/银、或其它合金如Kovar制的表面，所述清单当然只是一种说明而且并不起限定作用。还可以提到各种电子电路的饰面，如预镀锡、Ni/Au饰面或钝化的铜。
该制品包括要被软制的制品，可以包括任何可以在这种焊接或镀锡操作中涉及到的制品，例如一种电路，构件已附着在其上以焊接它们(不管它们是插入构件还是表面固定构件)，或者接触片/电子载体对(将该片焊接到载体上)，或者载体如印刷电路、混合电路或多层互联基质如一般称为MCM(多片组件)的基质，裸片已附着到其上以被焊接，或者要被镀锡的电子构件。
按照本发明的焊接或镀锡“合金”包括任何可预计用于这样的操作(例如软熔焊或在波焊机中的波焊或波镀锡)的组合物，如Sn-Pb、Sn-Pb-Ag、Pb-In等。
按照本发明，术语“近似于大气压的压力”是指有利地在
范围内的压力。
按照本发明，术语“带电荷物质”是指离子或电子。正如上面所说明的，按照本发明的处理气氛与文献中已描述的等离子体气氛的区别在于它基本上不含带电物质，也就是说它基本上不含离子或电子。
适宜情况下，由主气混合物获得的处理气氛还可以包括一种邻近的气体混合物，所述主气体混合物在用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备的气体出口处获得，初始气体混合物在所述设备中转化，而邻近的气体混合物自身并不经过所述设备。
正如在文献FR-9315112中已指出的，这种布置可称为“后放电”，已经列出了由其得到的所有优点。
惰性气体可以例如由氮气、氩气、氦气或这样的惰性气体混合物组成。还原气体可以例如由氢气、CH4或氨气或这样的还原气体的混合物组成。
除了水蒸汽以外，氧化气体混合物可以例如还含有氧气、或CO2、或N2O、或这样的物质的混合物。
在每一类中列出的物质当然只是一种说明且并不进行限制。
按照本发明的设备包括任何能激发初始气体混合物以在该设备中转化后在该设备的气体出口处得到另一种包括不稳定的或受激的物质的气体混合物(称为主气混合物)的装置，后面所述的气体混合物基本上不含带电物质。所述激发例如通过放电如电晕放电型放电获得。
上面提到的本申请人的文献FR-A-2693730描述了一种用于生成受激的或不稳定的气体分子的设备，该设备适合于实施按本发明的方法。
本领域按技术人员在阅读完上述说明易于理解，初始气体混合物中水蒸汽含量在各种情况中应当适合于特别是初始气体混合物的其余成分的含量(例如其还原气如氢气的含量)，还应适合于要被处理的制品的类型(例如表面状况的类型和要在波焊前被软制的电路的饰面的类型)。
然而，已经发现初始气体混合物的水蒸汽含量在[50PPm，6％]范围内是有利的，优选在[100PPm，1％]范围内，更优选在[500PPm，5000PPm]范围内。
如前所述，氧化气体混合物除了水蒸汽外，可以包含另一种氧化物质如氧气。在后面的情况中，初始气体混合物的氧气含量优选保持在几百PPm以下。
按照本发明的一个实施方案，初始气体混合物由氮气/氢气/水蒸汽混合物组成。
按照本发明的另一个实施方案，初始气体混合物由氮气/氢气/水蒸汽/氧气混合物组成。
当初始气体混合物包含氢气时，其氢气含量在[1000PPm，50％]范围内是有利的，优选小于或等于10％。
按照本发明的软制方法，能够借助在一单个设备或一组平行设置在要被处理的制品的宽度上方的设备的气体出口处获得的主混合物或者相继地借助在一组串联设置的设备的气体出口处获得的主混合物进行所述处理。
相似地，正如对本领域的技术人员显而易见的，按照本发明的方法，根据用户表达的需要，适用一需要被处理的制品的一单个表面的处理和适用于希望软制制品的两个表面的情形。在后面的情况中，适合于在制品的每个表面前设置所需要的设备。
按照本发明的邻近混合物可以由任何气体或气体混合物组成，例如由惰性气体或惰性气体混合物组成，使得按需要能在样品周围保持一种保护气氛，或者由一种还原气或一种氧化气、甚至一种属于这三类气体之一的气体的混合物组成。
按照本发明的另一方面，将要被处理的表面加热到在环境温度和所用的合金的熔化温度之间的温度，以为进行后续的焊接或镀锡操作。从而其上限值取决于所用的合金，例如在通常使用的Sn63-Pb37或Sn62-Pb36-Ag2合金的情况中所述温度上限大约为180℃。有利的是，按照所处理的制品或载体的特定类型，为了限制金属间化合物的生长，力图采用不太接近所用的合金的熔化温度的温度，例如在使用Sn63-Pb36或Sn62-Pb36-Ag2合金的情况下所用温度不超过160℃。
按照本发明的一个方面，用一种传送系统将有要被处理的金属表面的制品送到所述设备的气体出口前面，如果适当的话送到一组平行设置在制品的宽度上方的设备的气体出口前面，和/或相继送到一组串联设置的设备的气体出口前面，所述传送系统经过一个由一种罩式结构(如一种通道或一套简单的罩)界定的内部空间，该空间与周围气氛隔开，所述结构以密封方式连接到所述设备上或包住所述设备。
关于双面处理，上述说明也是适用的(在制品的每个表面前使用必要数目的设备和必要的布置就足以进行所述处理)。
当有要被处理的金属表面的制品被送到一组平行设置在制品的宽度上方的设备的气体出口前面和/或相继送到一组串联设置的设备的气体出口前面时，这些设备中的至少一个将含有惰性气体和/或还原气和包括水蒸汽的氧化气体混合物的初始气体混合物转化。在其它设备中转化的初始气体混合物可包含惰性气体和/或还原气体和/或氧化气体。
按照本发明的一个实施方案，初始气体混合物在其中转化的所述设备(或至少一个设备)是在第一电极和第二电极之间产生放电的场所，一层介电材料布置在至少一个电极的表面上，面对着另一电极，初始气体混合物横向经过电极的放电方向。
以每单位表面积的介电片标称的所述设备用的能量大于或等于1W/cm2是有利的，优选大于或等于10W/cm2，最常见地在[10W/cm2，100W/cm2]范围内。
按照本发明的一个实施方案，要被处理的制品与传送器一起相继遇到的处理气氛以下列方式分区a)至少一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备转化与由在所述结构中处在其前面的设备所转化的初始气体混合物不同的初始气体混合物，和/或b)在至少一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备中使用的邻近的气体混合物不同于在所述结构中处在其前面的设备中所用的。
按照本发明的一个实施例，上述步骤a)和b)可涉及一个且相同的设备。
这样，能够例如使用有降低能量的混合物，所述能量从一个设备到另一个设备逐渐增加。
按照本发明的一个方面，在该结构的出口处，制品进入一个机器，在该机器中进行焊接或镀锡操作，如果适合的话，该制品在该结构的出口和该机器的入口之间被保持在一种保护气氛中。术语保护气氛在该情况中是指一种基本上为惰性的气氛，在该气氛中，残留的氧气浓度不超过几百PPm或甚至100PPm。
按照本发明的另一方面，焊接或镀锡操作是在该设备的下游的实际的罩式结构(如一种通道)内进行的。
按照本发明的一个实施方案，按照本发明进行软制之后进行的焊接或镀锡操作是按波式进行的，而且有要被处理的金属表面的制品是一种电路，用传送系统将该制品的各面送至至少一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备的气体出口前面。
有利的是将要被处理的电路的上表面相继送到至少两个用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备的气体出口前面。
在将本发明用于波焊之前的软制的情况下，应当指出(不管焊接操作是在下游的一个单独的机器中进行还是在相同的罩式结构内进行)，按照本发明的软制操作可以结合有电路或载体的预热步骤，该步骤一般在化学软制步骤和焊接容器之间的波焊机中进行。按照本发明，可以设想下列顺序类型—进行按照本发明的软制(冷或热)，然后进行预热操作(随后进行焊接或镀锡)；—进行预热操作，然后进行按照本发明的软制(冷或热)(随后进行焊接或镀锡)；·—进行按照本发明的软制(冷)，然后进行预热操作，再进行按照本发明的软制(热)(随后进行焊接或镀锡)，上列顺序当然只是阐明了几种由本发明提供的可能性，并不起限定作用。
在电路与焊剂波接触位置的下游，即正好在焊接操作的下游，该电路的一个表面如果适合的话可被送到至少一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备(该设备可被称为“下游设备”)的气体出口前面，含有惰性气体和/或还原气体和/或氧化气体的初始气体混合物(该混合物可被称为“下游”初始气体混合物)经过所述设备，以在该设备的气体出口获得一种含有受激的或不稳定的物质且基本上不合带电荷物质的“下游”主气体混合物，这样能够在需要时进行电路表面的后清洗。
一种可进一步设想的情况是在与焊剂波接触的整个或部分过程中，使电路的至少一个面与至少一个可称为“附加”设备的用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备的气体出口接触，含有惰性气体和/或还原气体和/或氧化气体的初始气体混合物(该混合物可被称为“附加”的)经过所述设备，以在该设备的气体出口处获得一种含有受激或不稳定气体但却基本上不含带电荷物质的“附加”主气混合物。
正如对本领域技术人员所显而易见的，这种在焊接过程中实际上进行的“附加”处理可以是非常有利的，特别是目的在于基本上消除可能在焊接合金上生成的氧化物。
按照本发明的一个方面，有条件建立一种可被称为“等待”的状态，该状态是在焊接或镀锡之前按照本发明进行的处理状态，这时将焊接或镀锡操作暂时中断。
这样，按照本发明能够为下述情况提供保证，其中，例如作为用户的有意的行为的结果或者由于在预定的时间内在该结构的入口处一直没有发现电路或制品，而开始采取至少一种下列措施
—停止主气混合物向每个设备的供给；—在每个设备中保持主气混合物的降低的流量，所述混合物在所讨论的设备中循环(例如所述流量的百分之几或百分之几十在处理用的标准状态下循环)；—当在至少一种上述设备中使用邻近的气体混合物时，在至少一个这样的设备中停止供给邻近的气体混合物；—一种可被称为“备用品”的主气体混合物经过每个设备(例如一种中性气体或中性气体/氢气混合物等)，代替在所讨论的设备中循环的主气混合物；—每个设备由处理状态变换成备用状态，在备用状态中所用的能量密度只有几W/cm2。
由下面描述的实施例将显示出本发明的其它特征和优点，所述实施例以说明的方式给出并不含有限制之意，并且是参照附图给出的，其中—
图1是一个适合于实施本发明的方法的装置的示意图。
—图2是一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的适合于实施本发明的方法的设备实例的剖面示意图。
—图3是另一个适合于实施本发明的方法的装置的示意图，其中一个预计随后在一波焊机中焊接的电路在一个此处是通道型的罩式结构中相继遇到三个用于生成受激的或不稳定的气体物质的串联设备，这些设备中的两个在其上表面，第三个设备在其下表面。
图1表示存在一个有要被软制的金属表面的制品1，该制品1用传送带2送到一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备4的气体出口6的前面。
传送系统2经过一个由通道3界定的内部空间31，所述通道3有利地以密封方式连接到设备4上。
在8处图示出在设备的出口6处获得的主气混合物。主气混合物8由经气体入口5进入所述设备的初始气体混合物7获得。
图1所示的实施例还表明存在用于邻近的气体混合物的入口9、10。由邻近的气体混合物9、10和主气体混合物8获得的气氛构成了按照本发明的处理气氛30。
应注意在图1表示的实施例中存在着未示出的11和12处的用于生成受激的或不稳定的气体物质的附加设备，所述设备与第一个设备4串联并被制品1相继遇上。
该装置如果适合的话还包括其它邻近的气体混合物入口如以13和29表示的那些。
该装置如果适合的话还进一步设有图1中未示出的用于加热制品1的装置。可以为该加热装置设想为，例如在所述通道中的远红外灯或对流加热(热的通道壁)，或者将制品放在加热的基质架上。
正如图2的实施例所表示的，用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备是圆筒形的，并包括一个第一管状电极14，该电极例如由一个金属块15的内表面形成，其中同心设置一个由介电材料如陶瓷管16构成的组件，一个第二电极17，它通过敷金属法敷到介电管的内表面上，为清楚起见，在图2中夸大了其厚度。
由介电材料16和第二电极17构成的组件与第一电极14一起界定了一个管状气体通道18，和一个内部体积19，在该体积内，循环有一种冷却剂，有利的是具有负电特性的氟里昂或去离子水。内部气体通道18有小于1m、典型地小于50cm的轴向长度，而且其径向厚度e不超过3mm，而且典型地小于2.5mm。
块15包括基本上正好相对的两个纵向狭缝20和21，它们分别形成要在通道18中受激的初始气体的入口和含有受激的或不稳定的气体物质的主气助熔剂的出口。
狭缝20和21在腔体18的整个轴向长度范围内延伸，并且在图2所表示的实施例的情况中，其宽度不超过厚度e，而且一般基本上等于后者。壳体15有利地包括一组用作冷却剂如水的通道的导管22，这些导管在第一电极14的周围。气体入口20与在连到块15上的外壳24中形成的均化室或送气23连通，所述外壳包括一个用于供给来自初始气源26的初始气体的管25，所述初始气体的压力可按照该气源变化，一般从几巴到100或200巴。电极14和17连接到高压、高频发电机27上，该发电机有利地以大于15KHz的频率操作并输出例如10KW数量级的功率。通过以每单位表面积的介电材料来标示由发电机输出的该能量可能是更有利的。
将在气体出口21处得到的含受激物质的气体助熔剂送到用户站28，例如用于按照本发明软制金属表面。
由图3所表示的装置阐明了按照本发明的一种用于软制的装置的情况，所述软制在一个后续操作如波焊操作前进行。每个要被焊接的电路在此是在通道32的内部沿方向42被传送的。为清楚起见，没有表示出夹持该电路的系统(例如包括将该电路夹持在通道的任一侧上的带爪的两个链的这种系统)，但是这样的传送系统是波焊机领域的技术人员所公知的。
然后该电路相继遇到三个用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备33、34、35(在所述设备中分别处理初始型气体混合物36、37、38)的气体出口，更准确地说是从其中得到的主混合物39、41、和40。主混合物39和40专门处理该电路的上表面，而主混合物41专门处理该电路的下表面。
图3中的装置不依赖于任何波焊机，但正如上面所广泛开发的，可以预计该装置有多种可能的布置—由于例如电路在该装置的且是通道结构32的出口处进入波焊机(方向标为43)，如果适合的话，该电路在通道出口和机器入口之间时被保持在一种保护气氛中；—或者按照本发明的软制和焊接或镀锡操作在相同的通道结构32内进行(焊接容器位于软制的下游，从而位于最后一个遇到的设备34的下游)。对于这种情况，机器的进入方向已由标号44表示，而且焊接浴的位置方向已由标号43表示。
正如上面详细叙述的，由通道部分和三个用于形成受激的或不稳定的气体物质的设备33、34、35组成的组件A必需位于焊接浴的上游，但可以根据情况位于电路预热步骤的上游或下游。
利用一种如图3所示的装置和三个如图2所示的设备进行下面所述的本发明的实施例和比较例。
这些例子的共同的实施条件如下—图3中的装置结合在一种波焊机(化学助熔剂已从中除去)内，所述波焊机有一个经过其全长的通道，位于预热区(保持电路温度在约150-160℃)和Sn63-Pb36焊剂容器之间，—电路经过每个设备之前的速度8cm/min，—每个设备使用的功率约3KW，相应的能量密度约35W/cm2；—在三个设备上，用一个与每个设备相对的辐射管(在每个设备处，电路被夹在该设备和一个辐射管之间，图3中未示出)将电路加热(电路温度保持在约150-160℃的水平)，—被软制且波焊的电路为印刷电路型(PCB)，将其预镀锡，两面有敷金属的孔，所述孔包含两类构件“表面固定的”和“接线的”构件；—对于每个下述实例，为每个电路计算在接线构件上的焊接缺陷数目，这样的构件是特别难以处理的(缺陷包括在敷金属的孔中的焊剂突出)。从而每个实例给出对于至少10个焊板所观察到的每块板的平均缺陷数，已知一块板有100个“敷金属的孔”型焊点。
对于第一个实施例，操作条件和所得到的结果如下—在第一和第二设备中转化的初始混合物17m3/h的N2/H2混合物，有4％的氢气；—在第三个设备(34)中转化的初始混合物17m3/h的N2/H2/H2O混合物，有4％的H2和1000PPm的H2O；—平均缺陷率＜10％对于第二个实例，操作条件和所得的结果如下—在所述三个设备中的每一个中转化的初始混合物17m3/h的N2/H2混合物，有4％的H2；—平均缺陷率≈40％对于第三个实例，操作条件和所得的结果如下—在第一和第二个设备中转化的初始混合物17m3/h的N2/H2混合物，有4％的H2—在第三个设备(34)中转化的初始混合物17m3/h的N2/H2/H2O混合物，有4％的H2和6000PPm的H2O；
—平均缺陷率≈65％对于第四个实例，操作条件和所得的结果如下—在第一和第二个设备中转化的初始混合物17m3/h的N2/H2混合物，有4％的H2—在第三个设备(34)中转化的初始混合物17m3/h的N2/H2O混合物，有400PPm的H2O；—平均缺陷率接近100％上述结果表明对于最难焊接(带线构件、敷金属的孔)的电路所观察到的结果为在所述设备之一中处理的初始混合物中存在水蒸汽时获得了非常大的改进。
如前所述，初始气体混合物的水蒸汽含量适合每种情况，特别是初始气体混合物的其余成分的含量(这里是指所采用的氢气含量)，还适合于要被处理的制品的类型(这里是指要进行焊接的接点的复杂性和电路所用的饰面)。
特别是，在该情况中表明，考虑到所用的所有条件，使初始混合物的水蒸汽含量接近1000PPm，在[500PPm，5000PPm]范围内是有利的。
还观察到，对于所提出的情形，希望确保初始气体混合物中的氢气为百分之几，一种很合理的浓度是4％，该浓度从经济和安全方面考虑都是可接受的。
对于该相同的电路的对比实验(所有其它条件保持不变)表明氢含量的增加(例如至20％)不会显著改变所述结果。
虽然参照特定的实施方案描述了本发明，但本发明并不限于此，相反，本领域技术人员显然能够进行改变和改进。
权利要求
1.用于在用合金焊接或镀锡前干软制制品的至少一个金属表面的方法，其特征在于a)使一种含有惰性气体和/或还原气体并包括含水蒸汽的氧化气体混合物的初始气体混合物(7)经过至少一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备(11、4、12)，以在该设备中转化后，在该设备的气体出口处(6)得到一种主气混合物(8、39、40、41)，所述初始气体混合物的水蒸汽含量在[50PPm，6％]范围内；b)在近似于大气压的压力下，用一种含有受激的或不稳定的气体物质且基本上不含带电荷物质的由所述主气混合物获得的气态处理气氛处理要被软制的表面。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于所述气态处理气氛由所述主气混合物和未经过所述设备的邻近的气体混合物(9、10)得到。
3.按照权利要求1或2之一的方法，其特征在于初始气体混合物的水蒸汽含量在[100PPm，1％]范围内。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于初始气体混合物的水蒸气含量在[500PPm，5000PPm]范围内。
5.按照权利要求1至4之一的方法，其特征在于所述氧化气体混合物含有氧气以及水蒸汽。
6.按照权利要求1至4的方法，其特征在于所述初始气体混合物由氮气/氢气/水蒸汽混合物组成。
7.按照权利要求5的方法，其特征在于所述初始气体混合物由氮气/氢气/水蒸汽/氧气混合物组成。
8.按照权利要求1至5之一的方法，其特征在于所述初始气体混合物含有氢气，而且该初始气体混合物的氢气含量在[1000PPm，50％]范围内，优选小于或等于10％。
9.按照权利要求1至8之一的方法，其特征在于在处理过程中，要被处理的制品被加热到环境温度和所用的合金的熔化温度之间的温度，以为进行后续的焊接或镀锡操作。
10.按照权利要求9的方法，其特征在于所述合金的熔化温度近似为180℃，而且要被处理的制品被加热到不超过160℃的温度。
11.按照权利要求1至10之一的方法，其特征在于用一个传送系统(2)将所述有至少一个要被处理的金属表面的制品(1)送到所述设备(4)的气体出口(6)的前面，所述传送系统经过由一种罩式结构(30)界定的内部空间(31)，该空间与周围大气隔开，所述结构以密封方式连接到所述设备上或包含所述设备。
12.按照权利要求1的方法，其特征在于用一种传送系统(2)将所述有至少一个要被处理的金属表面的制品(1)送到一组平行设置在该制品的宽度上方的设备的气体出口的前面，和/或相继送到一组串联设置的设备(11、4、12)的气体出口前面，所述传送系统经过由罩式结构(30)界定的并与周围大气隔开的内部空间(31)，所述结构以密封方式连接到所述设备上或包含所述设备。
13.按照权利要求2的方法，其特征在于用一种传送系统(2)将所述有至少一个要被处理的金属表面的制品(1)送到一组平行设置在该制品的宽度上方的设备的气体出口的前面，和/或相继送到一组串联设置的设备(11、4、12)的气体出口前面，所述传送系统(2)经过由罩式结构(30)界定的并与周围大气隔开的内部空间(31)，所述结构以密封方式连接到所述设备上或包含所述设备。
14.按照权利要求12的方法，其特征在于至少一个所述设备转化初始气体混合物(7)，该混合物含有惰性气体和/或还原气体和包含水蒸汽的氧化气体混合物。
15.按照权利要求11或12的方法，其特征在于所述设备或至少一个所述设备是在第一电极(14)和第二电极(17)之间产生放电的场所，一层介电材料(16)布置在至少一个电极(17)的表面上，面对另一电极，而且在该设备中转化的初始气体混合物横向经过电极的放电方向。
16.按照权利要求15的方法，其特征在于所述设备中所用的以单位表面积的介电材料标称的功率大于或等于1W/cm2，优选大于或等于10W/cm2。
17.按照权利要求12的方法，其特征在于由要被处理的制品与传送器一起相继遇到的处理气氛以下述方式分区至少一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备(11、4、12)转化与由在所述结构(3)中处在其前面的设备所转化的初始气体混合物不同的初始气体混合物(7)。
18.按照权利要求13的方法，其特征在于由要被处理的制品与传送器一起相继遇到的处理气氛以下述方式分区a)至少一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备(11、4、12)转化不同于在所述结构(3)中在其前面的设备转化的初始气体混合物，和/或b)在至少一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备(11、4、12)中使用的邻近的气体混合物(9、10)不同于在其前面的在所述结构(3)中的设备中使用的邻近的气体混合物。
19.按照权利要求18的方法，其特征在于步骤a)和b)在一个或相同的设备中进行。
20.按照权利要求11至18之一的方法，其特征在于所述制品从所述结构中出来，然后进入一个在其中进行所述焊接或镀锡操作的机器，如果适合的话，该制品在所述结构的出口和所述机器的入口之间被保持在一种保护气氛中。
21.按照权利要求11至18之一的方法，其特征在于所述焊接或镀锡操作在所述同一结构内的所述设备的下游进行。
22.按照权利要求20至21的方法，其特征在于所述有要被处理的金属表面的制品是一种电子电路，而且所述后续的焊接或镀锡操作通过使该电路与至少一种液态焊剂合金波接触以波方式进行，该电路的每个表面已由所述传送系统送到至少一个所述用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备的气体出口前面。
23.按照权利要求22的方法，其特征在于在所述与焊剂波接触的下游，将该电路的至少一个表面送到至少一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的下游设备的气体出口的前面，含有惰性气体和/或还原气体和/或氧化气体的下游初始气体混合物经过该设备，以在该设备的气体出口处得到一种含有受激的或不稳定的气体物质且基本上不合带电荷的物质的下游主气混合物。
24.按照权利要求21至22之一的方法，其特征在于在所述与焊剂波接触的全部或部分过程中，该电路的至少一个表面与至少一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的附加设备的气体出口接触，一种含有惰性气体和/或还原气体和/或氧化气体的附加的初始气体混合物经过该附加设备，以在该设备的气体出口处获得一种含有受激的或不稳定的气体物质且基本上不含带电荷的物质的附加主气混合物。
25.按照权利要求21至23之一的方法，其特征在于用于检测电路来到所述结构的入口处的装置设置在所述结构的入口处或其上游，而且作为用户故意的行为的结果或由于没有在预定时间内在所述结构的入口检测到电路，而开始采取至少一种下列措施—停止主气混合物向每个所述设备的供给；—在每个设备中保持主气混合物的降低的流量，所述混合物在所讨论的设备中循环；—一种备用的主气混合物经过每个设备，而代替在所讨论的设备中循环的主气混合物；—停止在至少一个所述设备中使用的邻近的气体混合物的供给；—使每个设备处于备用状态，其中所用的动力密度为几W/cm2。
全文摘要
一种在用合金焊接或镀锡前干软制金属表面的方法，要被软制的表面在近似大气压力下用一种含有受激的或不稳定的气体物质且基本不含带电荷物质的气态处理气氛处理，所述处理气氛由主气混合物(8)得到，而且如果适合的话由邻近的气体混合物(9、10)得到，主气混合物在至少一个用于生成受激的或不稳定的气体物质的设备(11、4、12)的气体出口处得到，含有惰性气体和/或还原气体并包含一种含有水蒸汽的氧化气体混合物的初始气体混合物(7)已在该设备中转化，邻近的气体混合物未经过该设备。
文档编号B23K35/38GK1143554SQ9610799
公开日1997年2月26日 申请日期1996年6月5日 优先权日1995年6月9日
发明者T·辛德津里, S·拉比亚, N·波蒂尔 申请人:乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司