JPH02211977A - 制御された酸化能力を有する雰囲気を使用するコーティング被覆／接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、接合／コーティング作業ステージを取り巻く
雰囲気の酸素濃度を接合に使用される金属質充填材乃至
金属質コーティング材料とこれらが適用される金属質基
材との間での改善された濡れ性を与えるよう制御した接
合／コーティング方法に関する。本方法は、基材の改善
された濡れ性を提供し、同時に金属酸化物の発生速度を
減少するよう最適化されつる。

ｌ旦立且１ 近年、金属質表面或いは基材の接合／コーティングの改
善を与えるよう多数の方法が開発されてきた。接合／コ
ーティングは代表的に、接合／コーティングされるべき
表面の濡れ作用に有害な物質と反応して或いはそれを溶
解してそして洗い落すフラックス材の存在下で行なわれ
る。しかし、フラックス材は代表的に腐食性でありそし
て接合／コーティング作業後残渣が加工物から除去され
ねばならない。加えて、フラックスの量が不十分である
と、接合の為に使用される金属質充填材或いは金属質コ
ーティングは、部品が接合／コーティング浴から取り出
される時部品上に垂れ（イシクル）を形成し、濡れ時間
が工程において不十分となって金属質充填材／コーティ
ング材料と金属質基材との間の濡れが乏しいものとなり
、更には金属酸化物（ドロス）の形成が急速となって厳
しいメンテナンス要件＆とつながる。

フラックス無しで金属質基材を半田付は或いはコーティ
ングするための試みが為されてきた。もし半田／コーテ
ィングにより濡れ得る基材表面が提供されそして半田／
コーティング作業が酸素を含まない雰囲気のような不活
性雰囲気中で実施されるなら、フラックス無しでも半田
／コーティング作業を行なうことが可能である。しかし
、不活性雰囲気中でフラックス無しでの半田付けは、金
属質基材の充分な濡れを常には提供しない。金属質充填
材の粘度及び表面張力はこうした材料をして液滴を形成
せしめそしてこうした充填材と基材との間での良好な結
合を得る為に充填材により本来溝れなければならない基
材から引き離される。

金属質充填材の基材からの引き離れは、しばしば濡れ減
少（ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ　）と呼ばれる。金属質充填材
の濡れ能力は、そこにビスマス、ストロンチウム、バリ
ウム及び／或いはアンチモンのようなン需れ向上剤を添
加することにより増大された。しかし、これら濡れ剤は
高価であり、しばしば毒性の煙霧を発生しまた半田中に
脆い金属間化合物（これは半田強度を弱める）のような
所望されざる化合物を形成する恐れがある。

１米肢ｌ この分野での代表的な従来技術は次の通りである。

米国特許第３．８８２．５９６号は、制御された雰囲気
中でアルミニウム含有加工物をフラックス無しで半田付
けする方法を開示する。制御された雰囲気は、セラミッ
ク材料、アスベスト、グリース、油、ゴム、或いはプラ
スチック材料のような汚染物を含まないものでありそし
て好ましくは低酸素含有量のものである。制御された雰
囲気として気化した液体精製窒素がが推奨されている。

米国特許第３．９００．１５１号が、非酸化性或いは低
酸素含有量雰囲気中でアルミニウム含有加工物をフラッ
クス無しで半田付けする方法を開示しており、ここでは
アルミニウム及びベリリウム濡れ材が半田に添加される
。半田は亜鉛基半田である。

米国特許第４．１２１．７５０号は、アルミニウム含有
加工物を半田付けするための方法及び組成物を開示する
。半田付けは実質上非酸化性雰囲気で行なわれる。半田
は、フラックスと共に或いはフラックス無しで使用され
そして約６〜２０重量％珪素及び０．０１〜１０重量％
のビスマス、アンチモン、ストロンチウム及びバリウム
から選択されたアルミニウム濡れ剤を含む充填材が接合
されるべき加工物間に介在せしめられる。

米国特許第４．５３８．７５７号は、実質上酸素を含ま
ない包被体中でウェーブ半田付けする方法を記載する。

水素のような気体状還元剤が包被体内の酸素を含まない
雰囲気中に添加されて半田付は作業中フラックス作用を
提供する。

米国特許第４．６０６．４９３号は、印刷回路板金属表
面の酸化を防止同時に半田付は中回路板及び部品の熱応
力を低減する方法を開示する。半田付けは、周囲雰囲気
から反応室を密閉する不活性ガスで加圧された反応室中
で実施される。

加えて、英国特許第ＧＢ２１７１０４２号は、ワイヤボ
ンディング半導体チップ接続のための装置を記載する。

この装置は、細い金属ワイヤをボール状に溶融するのに
放電を使用する。金属ボールが続いて接続領域に押圧さ
れ、これに際して金属は圧力下で流動してボンドを形成
する。接続領域に押圧される金属を実質上酸化物及び不
純物を具隔ないものとすることが所望される。これは次
の２つの方法のいずれかを使用して達成される＝１）純
銀製の微細ワイヤが使用されるとき、金属ボールを形成
する放電帯域を取り巻（雰囲気の酸素含有量をｔ　ｏ　
ｏ　ｐｐｍ以下に維持する。

２）金属ワイヤが純金属ではなく、ワイヤ引張強度を増
大する為に添加された不純物を含有するとき、放電帯域
を取り巻く雰囲気の酸素含有量を１００〜３００　ｐｐ
ｍに維持する。

この第２の方法において、金属不純物は溶融金属ボール
の表面上に酸化物として付着されるので、ボールが接続
領域に圧着されるときボール内部の純金属が接続領域に
おいて良好なボンドを形成する。

半田付けに関係する上に挙げた特許は、半田付は雰囲気
の酸素含有量が完全に酸素を含まないか或いは実用上最
小限にまで低減されるべきことを直接記載するか或いは
示唆している。

加えて、記載される方法幾つかは、還元性半田付は雰囲
気或いは半田／コーティング材料への濡れ剤の添加を必
要とする。

が　゛しよ　と　る 金属質充填材／コーティング材料と金属質基材との間で
の濡れの改善を提供し、所望されざる金属酸化物の発生
速度を減少しそして金属質充填材／コーティング材料へ
の濡れ剤の添加を必要としない接合／コーティング方法
が得られれば非常に有益となろう。本発明はこの方法の
開発を課題とする。

・　を　゛するための 本発明方法は、制御された酸化能力を有する酸化性雰囲
気中で接合／コーティング作業を実施することを基本と
する。酸化性雰囲気の組成は、雰囲気の酸化能力が空気
より小さいが金属酸化物を低減するような酸化能力より
大きいようにコントロールされる。代表的に、雰囲気は
、酸素含有性のものでありそして酸素含有量は設定点に
或いはその近傍に制御される。設定点は、プロセスに依
存しそして約１０ｐｐｍ−１００，０００ｐｐｍ　　（
１０容積％）の酸素濃度範囲に対応しつる。

実質上不活性ガス及び酸素から成る雰囲気においては、
電子回路板のりフロー半田付けのための好ましい酸素含
有量は、フラックスの存在下で、約１００　ｐｐｌｌを
超えて約５０，０００ｐｐｍ　　（５容積％）未満まで
の範囲である。この酸素濃度範囲にわたって、半田によ
る回路板金属質表面の良好な濡れが得られそして白色の
曇の形成が回避されつる。白色の曇りは洗浄後回路板上
に残る残漬物である。これは、空気のような高い酸素濃
度の存在下で生じる錫−フラックス化合物である。

本発明で使用しつる不活性ガスの例は、窒素、アルゴン
、水素、ヘリウム、水蒸気、二酸化炭素及びその混合物
を含む。本発明において使用のための最も好ましい不活
性ガスの一つは、低価格と非毒性により窒素である。リ
フロー半田付けのための最も好ましい酸素含有量は、約
５　ｏ　ｏ　ｐｐｍを超えて約１０，０００ｐｐｍまで
の範囲である。この酸素濃度範囲では、基材の良好な濡
れが得られ、白色量が回避されそして回路板（代表的に
エポキシ−ガラス積層板である）は５０，０００ｐｐｍ
以上の酸素濃度においでは起こるような種類の変色を示
さない。リフロー半田付けに対する最適酸素濃度は、回
路板の設計の差異及びフラックスの種類に応じて変化す
る。しかし、１００　ｐｐｍを超えて５０．０００ｐｐ
ｍ未満までの濃度範囲わたっての最小限の実験で特定用
途に対する最適酸素濃度を決定しえよう。

実質上窒素及び酸素から成る雰囲気において、電子回路
板のウェーブ半田付けのための好ましい酸素濃度は、フ
ラックスの存在下で、約１，０００〜ｌｏｏ、ｏｏＯｐ
ｐａの範囲である。この酸素濃度範囲で、ウェーブ半田
付は時における金属酸化物（ドロス）形成の量がブリッ
ジング（半田による隣り合う部品リードの意図せぬ接合
）量の著しい増加なく低減される。ウェーブ半田付けに
対する最も好ましい雰囲気酸素濃度範囲は代表的に約１
０．０００〜２０．０００ｐｐｍである。この酸素濃度
範囲にわたって、ブリッジング量の何らの増大な（、ド
ロスの形成は空気中でのドロス形成速度の約５０％まで
減少される。ウェーブ半田付けに対する最適酸素濃度は
、回路板の設計の差異及びフラックスの種類に応じて変
化する。しかし、１、　ＯＯＯｐｐａを超えて１００．
０００ｐｐｍｍ未満までの濃度範囲わたっての最小限の
実験で特定用途に対する最適酸素濃度を決定しえよう。

接合／コーティングがフラックスの不存在下で行なわれ
るときには、所望の酸素濃度（窒素及び酸素から実質上
酸る雰囲気中で）は減少しそして許容変動差は小さくな
る。

本明細書において、「金属質」とは、金属或いは金属含
有状態を表わすものである。

支五班Ω且１ 本発明の方法は限定され且つ制御された酸化能力を有す
る酸化雰囲気中で接合／コーティング操作を実行するこ
とと関与する。接合／コーティング操作工程を取り巻く
隣接空間雰囲気の所望の酸化能力は、実施される接合／
コーティング操作のタイプに依存する。しかしながら、
すべての場合において雰囲気が、金属質充填材または金
属質コーティング元素を含む限られた数の化合物を形成
するのに十分な酸化能力を有し、従って、金属質充填材
／コーティング材料の表面張力を減じそしてかかる材料
が所望通り基材表面を濡らすことなく液滴に凝集するの
を防止することこそが重要である。同時にもし酸化能力
が極めて大きいと、金属質充填材／コーテイング材元素
を含む多数の化合物、例えば金属酸化物（ドロス）が形
成され、そしてかかる多量の化合物の存在は基材表面の
濡れを妨害することとなり、同様に望ましい作用をしな
い金属質充填材／コーテイング材組成物及び接合／コー
ティング材料をもたらすことになる。

通常用いられる二つの半田付は技術及び本発明の方法を
各々の技術へ応用する例を以下に示す。

これらの例は当業者が該方法を実施しそして類似の用途
に該方法の概念を拡張することを可能にする。

１リフロー リフロー半田付けは、プリント回路板上の電気めっきし
ためつき層及び／または半田ペーストを溶融し、電気部
品を該回路板上に取り付けるのに用いる方法である。用
いる半田は、しばしば、スズ６０重量％及び鉛４０重量
％合金のような合金であり、少量のアンチモン及び銀を
添加する場合もある。リフローに用いるその他の半田は
、例えば、スズ、鉛、金、ケイ素、インジウム及びビス
マスの広範囲の比率の合金を含む。リフロー半田付けは
、典型的には約２００℃〜２５０℃の温度の空気中で行
なわれる。しかしながら、リフロー半田付けは約り５０
℃〜約５００℃の温度範囲にわたって行なわれていた。

通常、緩酸フラックスは、半田及び基材の表面に存在す
る酸化物を溶かし落とすのに用いられてきた１通常用い
る中位の活性のフラックスはロジンまたはＨＭＡフラッ
クスである。これはアルコールと、アビエチン酸（ロジ
ン）とジメチルアミン塩酸（ＤＭＡ　　ＨＣＩ）のよう
な活性剤とのブレンドである。導電リード線が半田付け
されるべき基材は代表的には、銅、金、銀、ニッケルま
たはコバールから構成される。コバールは、ニッケル及
び鉄を含む合金であり、それはペンシルベニア州のカー
ベンター・テクノロジー・コーポレイション・オブ・リ
ーディングから市販されている。回路板は、通常、エポ
キシ−ガラス積層体または焼結したアルミナ基板から構
成される。

リフロー半田付けは、これまで、空気中及び低酸素濃度
の雰囲気中の両方で行なわれてきたし、現在もそうであ
る。過去において、雰囲気中の酸素を実用上置も低い酸
素濃度になるように除去することが望まれていた。なぜ
なら、半田付けを取り巻く雰囲気中に酸素が存在しない
と、回路板の変色が少なく、フラックスの変性が少なく
、半田付は後の回路板の洗浄が一層容易になり、そして
半田による基材の一層良好な濡れがもたらされるという
利益が与えられるからである。本出願人らは、極めて低
い酸素濃度、すなわちｔｏｏｐｐｍ以下の濃度を有する
雰囲気を用いると、リフロー半田付けに有害な影響を及
ぼすことを見出した。窒素なベースとする雰囲気組成中
、約１１００ｐｐの酸素により与えられる酸化能力より
も小さい酸化能力を有する雰囲気中での半田付けは、半
田が基材に”濡れない（ｄｅｗｅｔ）″ようにする。

例えば、第１Ａ図は基材ｌＯの断面図であり、基材ｌＯ
の上面に電気めっきしためつき層１２を有する。第１Ｂ
図は、酸素を１１００ｐｐを超えて含む雰囲気中でリフ
ローした後の第１Ａ図の構造体の断面図ある。推奨する
酸素濃度の上限は工程及び用途に依存しそして特定の実
施例を後の本文中に記載する。第１Ｃ図は酸素をｌｏＯ
ｐｐｍ未満しか含まない雰囲気中でリフローした後の第
１Ａ図の構造体の断面図を示し、ここでは、半田は基材
１０の表面１４を濡らしておらず、基材は露出したまま
である。

試験を行なって、濡れ減少を防止するのに十分高い濃度
であるが、回路板の変色を防止し且つ白色雲りの生成を
防止するの十分に低い濃度である、窒素をベースとした
雰囲気中の酸素濃度の範囲を求めた。回路板の多少の変
色は産業上許容されるが、但し、変色の存在は板がなん
らかの態様で損傷されたことへの問題を提起するかも知
れない。白色曇りとは、半田付けしそして次の半田付け
した板の洗浄後に回路板上に残る残渣のことをいう。白
色曇りは通常用られる半田のスズ成分とフラックス中に
存在する成分との反応により生成した化合物と考えられ
る。白色曇りは、さほど導電性はないが、高周波数の操
作条件下で短絡を導くことになるキャパシタンス源をも
たらす。更には、完成された回路板を保護するために電
子工業で用いる多くのコーティングは白色曇り化合物に
接着しない。従って、白色曇りがない回路板を有するこ
とが強（要望される。

最初に、エポキシ−ガラス積層材から構成される回路板
を６０：４０のスズ−鉛半田で銅の電子回路の上面に電
気めっきした。板をＲＡＭフラックスで被覆しそしてオ
ーブン中で最大２２０℃〜２４０℃の温度に加熱した。

板の加熱及び冷却のための合計時間は約５分であった。

雰囲気を、ドライ窒素（典型的には１０ｐｐｍ未満の酸
素を含む）に制御された酸素を添加して構成した。水蒸
気及び水素を特定の試験で用いる雰囲気に添加して、こ
れらの通常存在するガス添加物の存在が基板表面からの
半田の濡れ減少を防止することに役立つかどうかを決定
した。リフロー後、フラックスを、フレオンＴＭＳ＋　
（フレオン１１３、メタノール及び安定剤のブレンドを
含むデュポン社の製品）を用いて板の表面から洗い落と
した。リフローした回路板を、洗浄後、濡れ減少、変色
及び白色曇りに関して目視試験をした。結果を以下の第
１表に要約する。

夏上五 れ゛ の び １皿工 窒素 窒素 窒素 窒素 窒素 窒素 空気 と徂」ｈ　温１０【少 １００ｐｐｍ以下　　あり １０００　　　　　なし ２５００　　　　　なし ６０００　　　　　なし ３００００　　　　　なし ５００００　　　　　なし ２１００００　　　　　なし に　　ぼ 良り なし なし なし なし なし あり あり 巳ヱＪ１１ なし なし なし なし なし データなし あり 先に説明した装置を使用して、濡れの減少、変色或いは
褪色及び白色の曇りを生じることなく半田をリフローさ
せるためには、雰囲気酸素濃度は約１１００ｐｐを超え
て且つ約５０．０００ｐｐｍ　　（５重量％）未満とす
るべきである。好ましい酸素濃度は、約５００ｐｐｒａ
とｌ　Ｏ，０００ｐｐｍとの間であると推定される。

水或は水素の存在は、酸素濃度が１１００ｐｐ以下の場
合には、濡れの減少を防止しない。

制御された雰囲気酸素濃度は、金属基材に溶融金属の薄
いゴーティングが為されるプロセス全般に対して有益で
あるべきである。何故なら、制御された酸素濃度の存在
によって、雰囲気酸素濃度が約１００ｐｐｒｎ以下であ
る場合に生じ得るような溶融金属による基材表面の濡れ
減少を生ぜしめることなく、空気の如き雰囲気に於て生
じ得る金属の酸化を低減するからである。制御された酸
素濃度は、フラックスを使用しない半田付け／コーティ
ングに於ても有益であると考えられる。フラックスを使
用しない用途に於て好ましい制御された酸素濃度はいま
だ決定されてはいないが、その濃度はフラックスが使用
された場合よりも低いであろう、加えるに、雰囲気中に
おける酸素濃度の許容し得る変動範囲はフラックスを使
用する用途のためのそれよりは小さくなる。

２：　ウェーブ ウェーブ半田付けは、酸素濃度の影響に関して調査され
てき°た別の半田付はプロセスである。ウェーブ半田付
けは、電子部品及び回路基板を共に半田浴或は波状半田
と接触状態に持ち来たすことによって、前記電子部品を
回路基板に付設するプロセスである。代表的には、回路
基板に半田付けされるべき電子部品は回路基板上の所望
の位置に配置されそしてこのアセンブリが半田浴と接触
される。電子部品は、そのコネクタを回路基板の孔に挿
通し或いはコネクタを回路基板に付着する為のニカワ乃
至糊を使用する如き方法によって、回路基板状の然るべ
き位置に保持される。半田浴或いは波状半田は電子部品
及び回路基板の装着位置間における結合点を濡らし、永
久的接合部を形成する。半田浴はしばしば、定在波を形
成する為にボンピングされる。もし半田浴がボンピング
されないと、このプロセスはドラッグ半田付けと称され
る。ウェーブ半田付けは、自動車のラジェータアセンブ
リの如き非−電子部品の連結にもまた使用される０本発
明の方法は、上記形式の金属連結プロセスに適用し得る
と共に、当業者によって他の用途への拡大使用が適宜為
されつるものであることは明らかである。

米国特許第４．６１０．３９１号には、低酸素含有雰囲
気でのウェーブ半田付けには長所及び短所の両方が存在
することが記載される。一つの長所は、低酸素濃度を含
む雰囲気ではドロス（金属酸化物）の生成率が低いこと
である。ドロスは半田酸化物及び半田の混合物であり、
該混合物は代表的には半田浴から連続的に除去されそし
て純な半田と置換され、半田の費用を増大させる。低酸
素濃度の一つの短所は、それがブリッジングを増大させ
ることである。ブリッジングは隣合う部品のリードの、
半田による意図せざる結合である。ブリッジングは回路
の短絡を引き起こす。前記米国特許には、ウェーブの一
部分が１容積％以下の酸素しか含まない雰囲気と接触さ
れ、一方ウエーブの他の部分が約１８〜５０容積％の酸
素を含む雰囲気と接触される状態での加工物のウェーブ
半田付けが記載される。引き続いての実験に際し、高い
ブリッジング率を生じることな（ウェーブのドロス生成
率を低減させ得る雰囲気酸素濃度が発見された。この知
見は、ウェーブ全体と接触する単一の雰囲気の使用を可
能とし、斯くして先に記載された前記米国特許における
方法に勝る改良を提供する。

スルーホール構成部品及び１回路基板当り１２０のブリ
ッジングを形成する可能性のある位置を有するエポキシ
−ガラス積層材料から成る回路基板（カナダモントリオ
ールのＥｌｅｃｔｒｉｖｅｒｔ社から入手し得る形式の
もの）が、コンベヤ化された、ε１ｅｃｔｒｉｖｅｒｔ
　Ｅｃｏｎｐａｋ半田付は装置に於て半田付けされた。

ＨＭＡフラックスが使用された。回路基板は約１００℃
に呼び加熱された。半田ウェーブの温度は約２５０℃で
あった。半田合金は、６２　：　３６　：　２の割合の
錫：鉛：アンチモン（重量割合）を含むものであった。

ブリッジング率及びドロス生成率に対する結果は以下の
表２に示される。

罠ｌ ブリッジング発生率及びドロス生成量（ｌｂ／Ｈｒ）に
関してのウェーブ半田付は雰囲気酸素濃度の影響半田雰
囲気は以下に示される酸素濃度を含有する乾燥窒素から
成る。

し＋ｍ　０ｓ ２００．０００ １００．０００ ５０．０００ ２０．０００ １０．０００ ５．０００ ２．０００ ロス」Ｌ成 ０．４１ データ　な　し ０．３９ ０．１９ ０．１３ ０．０９ ０．０６ 回路基板当りのブリッジングは１％（１０，０００ｐｐ
ｍ）を超える酸素水準に対しＯ及び２の間であつた。こ
うしたデータは同等であると考えられる。

しかしながら、もつと低い酸素濃度に於ては、回路基板
当りのブリッジングは６〜７へと急に増大する。ドロス
生成率は、酸素濃度２００．０００ｐｐｍ（２０容積％
）における０、４１１ｂ／ｈｒから酸素濃度２、０００
ｐｐｍにおける０、　０６１ｂ／ｈｒへの一定の減少を
示した。従って、この特定の半田付は用途のための好ま
しい酸素濃度は、約１０．０００ｐｐｍ及び２０，００
０ｐｐｍの間である。この酸素濃度はブリッジングの無
い状態で約５０％のドロス形成率の低減を提供する。

ウェーブ半田付けのための最適酸素濃度は、回路基板設
計形状の異同及びフラックス形式に応じて変化される。

最適水準を決定する為に小実験が実施されつる０本発明
に鑑み、大半の回路基板及びフラックスに対する最適の
酸素濃度は約１，０００ｐｐｍ及び約１００．０００ｐ
ｐｍの間であることが推定される。フラックスが使用さ
れない場合は最適酸素濃度は実質的により低いであろう
。

接合／コーティングプロセス雰囲気の酸化能力は、当業
者には明らかな多くの技術によって所望の設定点へと制
御し得る。より一般的な技術の一つは、プロセス処理工
程領域を通して流れるガスの成分を制御し、接合／コー
ティング作業を包囲する所望の雰囲気を提供することで
ある。

先に議論したように、特定濃度で酸素と組合せて使用す
るために最も好ましい不活性ガスはその費用及び非毒性
により窒素である。液体窒素の蒸発を介して供給される
低温窒素は、代表的にｌＯｐｐｍよりも小さい酸素濃度
を有している。市販入手し得るその他形態の窒素は、圧
力変化吸着プロセスによって発生された窒素及び膜分離
プロセスによって発生された窒素である。これら形態の
窒素の酸素含有量は約１，０００ｐｐｍから約５０．０
００ｐｐｍである。後者の２つの形態の窒素は低温窒素
よりもはるかに廉価である。もし入手し得る窒素源が所
望の酸素濃度を提供しない場合は、入手し得る窒素源に
窒素、酸素か或いは空気を追加することによって所望の
酸素濃度を提供する態様で調整し得る。

制御された酸化能力のプロセス処理用雰囲気の使用によ
って利益を得る追加的な金属適用プロセスの例はホット
エアレベリングである。これは回路基板の半田付け、亜
鉛めっき、及び鋼の錫コーティングに使用される。

以上は、本発明の方法を実証する代表的具体例が例示す
るものである。現在意図される本発明の最良の態様が記
載されたが、当業者は、本発明の一般的概念の広範な応
用可能性を認識しよう０本発明の精神及び範囲で種々の
変更を為し得ることを銘記されたい。

ｌ匪立激１ 金属質充填材／コーティング材料と金属質基材との間で
の濡れの改善を提供し、所望されざる金属酸化物の発生
速度を減少しそして金属質充填材／コーティング材料へ
の濡れ剤の添加を必要としない接合／コーティング方法
の開発を通して、ウェーブ半田付けやりフロー半田付け
に代表される半導体デバイス作製工程に有益な貢献を為
す。

【図面の簡単な説明】

図面は、半田付は工程を取り巻（雰囲気中の酸素濃度の
濡れへの影響を説明するものであって、 第１Ａ図は、半田で電気めっきした銅のような基板の断
面図である。 第１Ｂ図は、第１Ａ図中に示したタイプの電気めっきし
た基板をリフローしてまたは該基板を半田中に漬けて得
られた構造体の断面図であり、半田付はステージを取り
巻く雰囲気は酸素を１１００ｐｐより高い濃度で含む。 第１Ｃ図は、半田付は操作を取り巻く雰囲気が酸素を１
１００ｐｐ以下の濃度で含むときに得られたりフローま
たは半田漬は構造体の断面図を示す。 ｌＯ：基材 １２：めっき層 代理人の氏名　　　倉　内　基　仏 間　　　風間弘志

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）金属質コーティングによる基材の良好な濡れを与え
   、同時に形成される金属酸化物の量を減少しつつ基材に
   金属質コーティングを被覆する方法であって、 （ａ）金属質コーティング材料をプロセス条件下で所望
   の厚さのコーティングの被覆を許容するに充分に流動性
   となる温度で提供すること、 （ｂ）前記金属質コーティング材料が被覆されるべき少
   なくとも一つの基材を提供し、その場合基材の表面をプ
   ロセス条件下で前記コーティング材料の充分な結合を許
   容する温度とし、そして基材表面を該コーティング材料
   により濡れることが出来るものとすること、（ｃ）前記
   金属質コーティング材料を酸化するに必要とされる酸化
   能力より大きいが空気の酸化能力より小さな酸化能力を
   有する制御された酸化雰囲気において該コーティング材
   料を前記基材と接触すること を包含する基材に金属質コーティングを被覆する方法。 ２）金属質コーティングによる基材の良好な濡れを与え
   、同時に形成される金属酸化物の量を減少しつつ基材に
   金属質コーティングを被覆する方法であって、 （ａ）前記金属質コーティングが結合されるべき少なく
   とも一つの基材と接触状態にある金属質コーティング材
   料を含むアセンブリを用意すること、及び （ｂ）前記アセンブリを金属質コーティングを基材に結
   合するに充分に流動性で且つ活性とする温度に加熱し、
   該加熱を前記金属質コーティング材料を酸化するに必要
   とされる酸化能力より大きいが空気の酸化能力より小さ
   な酸化能力を有する制御された酸化雰囲気において実施
   すること を包含する基材に金属質コーティングを被覆する方法。 ３）雰囲気酸化能力が設定点に制御され、そして該酸化
   能力が±３０％以下の変動内で制御される特許請求の範
   囲第１項或いは第２項記載の方法。 ４）雰囲気酸化能力が設定点において制御され、そして
   該設定点の範囲が約１０ｐｐｍを超えて約１００，００
   ０ｐｐｍまでの範囲の酸素濃度を有する窒素基雰囲気に
   均等な酸化能力範囲に対応する特許請求の範囲第１項或
   いは第２項記載の方法。 ５）フラックスが金属質コーティングを基材に接触する
   時点で存在し、その場合雰囲気酸化能力が設定点におい
   て制御され、そして該設定点の範囲が約１００ｐｐｍを
   超えて約１００，０００ｐｐｍまでの範囲の酸素濃度を
   有する窒素基雰囲気に均等な酸化能力範囲に対応する特
   許請求の範囲第１項或いは第２項記載の方法。 ６）制御が少なくとも設定点の±３０％以内である特許
   請求の範囲第４項記載の方法。 ７）制御が少なくとも設定点の±３０％以内である特許
   請求の範囲第５項記載の方法。 ８）金属質コーティングの金属部分が錫、鉛、アンチモ
   ン、珪素、インジウム、ビスマス、銀、金並びにその合
   金から成る群から選択される特許請求の範囲第４項記載
   の方法。 ９）接触雰囲気が不活性ガス及び酸素を含む特許請求の
   範囲第１項或いは第２項記載の方法。 １０）不活性ガスが窒素、アルゴン、水素、ヘリウム、
   水蒸気、二酸化炭素及びその混合物から成る群から選択
   される特許請求の範囲第９項記載の方法。 １１）金属質表面を接合するのに使用される金属質充填
   材による金属質表面の良好な濡れを与え、同時に形成さ
   れる金属酸化物の量を減少しつつ少なくとも２つの金属
   質表面を接合する方法であって、 （ａ）金属質充填材をプロセス条件下で金属質表面に結
   合するに充分流動性で且つ活性とする温度で提供するこ
   と、 （ｂ）前記接合されるべき少なくとも２つの金属質表面
   を提供し、その場合該接合されるべき表面プロセス条件
   下で前記充填材の充分な結合を許容する温度とし、そし
   て該少なくとも２つの表面を充填材により濡れることが
   出来るものとすること、（ｃ）金属質充填材を酸化する
   に必要とされる酸化能力より大きいが空気の酸化能力よ
   り小さな酸化能力を有する制御された酸化雰囲気におい
   て、前記接合されるべき少なくとも２つの金属質表面を
   金属質充填材と接触すること を包含する金属質表面接合方法。 １２）金属質表面を接合するのに使用される金属質充填
   材による金属質表面の良好な濡れを与え、同時に形成さ
   れる金属酸化物の量を減少しつつ少なくとも２つの金属
   質表面を接合する方法であって、 （ａ）接合されるべき少なくとも２つの金属質表面を金
   属質充填剤と接触状態で含むアセンブリを用意すること
   、 （ｂ）前記アセンブリを金属質充填材が前記少なくとも
   ２つの金属質表面を接合するに充分に流動性で且つ活性
   となる温度に加熱し、該加熱を前記金属質充填材を酸化
   するに必要とされる酸化能力より大きいが空気の酸化能
   力より小さな酸化能力を有する制御された酸化雰囲気に
   おいて実施すること を包含する金属質表面接合方法。 １３）金属質充填材の融点が少なくとも２つの金属質表
   面の融点より低い特許請求の範囲第１１項或いは第１２
   項記載の方法。 １４）フラックスが金属質充填材に添加されるか或いは
   フラックスが少なくとも２つの金属質表面に少なくとも
   一方に被覆される特許請求の範囲第１１項或いは第１２
   項或いは第１３項記載の方法。 １５）雰囲気酸化能力が設定点において制御され、そし
   て該酸化能力が少なくとも該設定点の±３０％以内で制
   御される特許請求の範囲第１１項或いは第１２項或いは
   第１３項記載の方法。 １６）雰囲気酸化能力が設定点において制御され、そし
   て該設定点の範囲が約１０ｐｐｍを超えて約１００，０
   ００ｐｐｍまでの範囲の酸素濃度を有する窒素基雰囲気
   に均等な酸化能力範囲に対応する特許請求の範囲第１１
   項或いは第１２項或いは第１３項記載の方法。 １７）接触雰囲気が不活性ガス及び酸素を含む特許請求
   の範囲第１１項或いは第１２項或いは第１３項記載の方
   法。 １８）不活性ガスが窒素、アルゴン、水素、ヘリウム、
   水蒸気、二酸化炭素及びその混合物から成る群から選択
   される特許請求の範囲第１７項記載の方法。 １９）接触雰囲気が不活性ガス及び酸素を含み、そして
   酸素濃度が設定点に対して３０％以下の変動内で制御さ
   れる特許請求の範囲第１１項記載の方法。 ２０）接合操作がウェーブ半田付け技術を使用するもの
   でありそして設定点範囲が約１，０００ｐｐｍ〜約１０
   ０，０００ｐｐｍの酸素濃度範囲に対応する特許請求の
   範囲第１９項記載の方法。 ２１）設定点範囲が約１０，０００ｐｐｍから約２０，
   ０００ｐｐｍの酸素濃度範囲に対応する特許請求の範囲
   第２０項記載の方法。 ２２）接触雰囲気が不活性ガス及び酸素を含み、そして
   酸素濃度が設定点に対して３０％以下の変動内で制御さ
   れる特許請求の範囲第１２項記載の方法。 ２３）接合操作がリフロー半田付け技術を使用するもの
   でありそして設定点範囲が約１００ｐｐｍを越えて５０
   ，０００ｐｐｍ未満の酸素濃度範囲に対応する特許請求
   の範囲第２２項記載の方法。 ２４）設定点範囲が約５００ｐｐｍ〜約１０，０００ｐ
   ｐｍの酸素濃度範囲に対応する特許請求の範囲第２３項
   記載の方法。