[发明专利]电子元件的回流钎焊方法以及使用这种方法的钎焊装置

说明书

本发明涉及一种在支承件例如印刷电路板上的电子元件的回流钎焊方法，还涉及一种使用这种方法的钎焊装置。

钎焊最常用的两种方法是波峰钎焊和回流钎焊。

在第一种情况即波峰钎焊的情况下，钎焊在于，使载有待钎焊电子元件的电路板与一个波或若干波的液态合金焊料相接触，所述液态合金焊料通过一个喷嘴使一个浴槽中装有的一种焊料浴进行流通而获得。

一般来说，借助于一个熔剂喷雾器或熔剂泡沫塑料涂布器，在一个上游区域对电路板预先施加熔剂，然后预热，使预先涂布的熔剂活化，以便清洗待钎焊表面，清除氧化物、有机污染物等等。

在第二种回流钎焊方法中，将一定数量的合金焊料布置在电路元件的连接部位处，例如在印刷电路上按丝网印刷法布置含有合金和熔剂混合物的钎焊膏，然后再在印刷电路上放置待钎焊元件。

近来，另一种方法是，合金焊料预敷覆在支承件元件的连接部位上，形成重熔预敷覆层，一般来说，随后要进行重熔预敷覆层表面的整平操作(参照SIPAD^TM或OPTIPAD^TM工业方法)，甚至于是，对于某些元件来说，合金焊料预敷覆在这些元件的端部上。

然后，使元件定位在支承件上。

然后，配有元件的支承件插入到一个重熔炉中，以便获得使合金熔融以及使钎焊膏或预敷覆层中含有的熔剂成分活化所需的热量。

波峰钎焊方法需要使用熔剂，以便清洗待钎焊表面。使用熔剂具有某些缺陷，尤其是因为其成本高以及会在电子电路图上遗留下残余物质，这会使如此设计的电子电路板发生可靠性问题。因此，采用这些方法，必须在钎焊之后提供一个清洗电路板的辅助阶段，使用的往往是氯化溶剂，由于现行规范，氯化溶剂的使用受到很大的限制。另外，所述辅助清洗阶段会增加电路板的生产成本。

此外，微电子业的大趋势是走向微型化，电路上的集成率极高(元件的输入/输出数量)，特别是，出现了在复杂电路上具有很多连接处和许多连接几何形状的新型元件，例如BGA元件或倒装焊接元件。

例如，BGA元件在工业上具有极具吸引力的性能，但是也存在一定的缺陷，尤其是焊接接头不是位于元件的侧面，而是位于元件的下面，因此，难以进行清洗和修理。

关于新型元件和焊料敷覆新方法的问题，参照1997年7、8月号“Advanced Packaging”杂志所载的各个文章。

本申请人在EP-658391和EP-747159中提出在钎焊或焊锡前借助于具有受激发或不稳定并且基本上没有带电荷化学物质的气体混合物进行干法熔融的方法和装置。

本申请人做好的工作表明，所述方法仍应在回流钎焊的情况下得到改善，不仅要改善特殊元件的钎焊条件，而且一般要改善熔融条件，以免在下游清洗支承件。

本发明旨在提供一个解决上述问题的技术答案。

因此，本发明的目的是提供一种在一个支承件上对若干电子元件进行回流焊接的方法，其中：

-布置一定数量的合金焊料，

-将元件置于支承件的连接部位上，以及

-通过支承件的热处理，借助于所述合金焊料，进行元件的钎焊操作，

其特征在于，在接近大气压的压力下，使支承件与一种具有若干受激发或不稳定并且基本上没有带电荷的化学物质的处理气氛相接触，对支承件进行所述热处理，以便借助于合金焊料对元件进行钎焊。所述气氛由一种初始处理气体经过放电而获得，所述支承件的热处理通过在放电作用下如此加热的化学物质而获得。

本发明方法还可以包括以下一个或若干阶段：

-在放置元件这一阶段之前，将具有聚合作用的胶涂布在支承件的胶接部位上，使所述胶进行聚合作用，以便使元件在胶接部位处胶接在支承件上；

-布置合金焊料，以丝网印刷法将钎焊膏敷覆在支承件上元件的连接部位；

-布置合金焊料，合金焊料在元件的连接部位预先敷覆在支承件上，接着，所述预敷覆层经受重熔操作，然后，最好再经受其表面的整平操作；

-布置合金焊料，合金焊料预先敷覆在元件的连接部位/端部上，然后，所述预敷覆层经受重熔操作；

-在将胶涂布在支承件的胶接部位上这一阶段之前或之后，或者在将元件置放在支承件上以后，通过一种具有受激发或不稳定化学物质且基本上没有带电荷物质的熔融气氛，在接近大气压的压力下，对支承件进行处理，使之经受预熔操作；

-支承件的熔融气氛由一种初始熔融气体经过放电而获得，所述初始熔融气体最好包括一种含有氢气的还原气体混合物；

-初始处理气体包括一种含有氢气的还原气体混合物；