KR19980032019A - 표면 처리 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 손상이 없는 상태로 피처리체의 표면의 질을 개량하는 처리를 할 수 있고, 더우기 피처리체의 설치장소의 자유도가 큰 표면처리방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 해결하기 위해서 본 발명은 공작물(10)의 납땜부분(12)의 번짐성을 높이기 위해서, 우선 CF₄등의 할로겐 화합물을 포함하는 원료가스를 표면처리유닛(30) 내의 플라즈마 발생부(60)에 도입한다. 이 때, 캐리어가스(He를 제외한다)에 의해 압송하여도 좋다. 플라즈마 발생부(60)로써, 대기압하에서 원료가스를 0 내지 50kHz의 저주파수의 교류전압 또는 직류전압이 인가되는 전극에 의해 여기하여 분해하고, 반응성이 높은 플루오르(F₂)를 생성한다. 플루오르(F₂)를 포함하는 처리가스를 공작물에 접촉시키고, 공작물을 표면처리한다. 이때, 수명이 짧은 플루오르 래디컬을 주체로 하여 처리하고 있지 않기 때문에, 공작물의 위치는 자유롭게 설정할 수 있다. 공기를 캐리어가스로 할 때는, 원료가스의 분해후에 혼합하여, 오존의 발생을 억제한다. 할로겐 화합물의 분해를 수분을 포함하는 분위기에서 실시하면, 할로겐화 수소가 효율이 좋게 분해된다.

Description

표면처리 방법 및 그 장치

본 발명은, 반도체장치, 수정발진자, 회로기판 또는 선등의 공작물을 표면처리하여, 예를들면 땜납의 번짐성(wettability)을 향상시키는 등을 위한 표면처리 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

종래로부터, 진공플라즈마에 의해 생성되는 수소원자에 의해 금속표면을 청정화시키는 방법(일본 특허공개 평 2-190489)이라든지, 진공플라즈마 크리닝(cleaning)에 의해 기판의 땜납의 번짐성을 개선하는 방법(일본 특허공개 평 3-174972)이 제안되어 있다.

본원의 출원인은 종래의 진공 플라즈마를 대신하여, 대기압 플라즈마에 의해 가스를 활성화하고, 이온, 여기종류 등의 활성종류에 의해, 납땜하는 공작물의 번짐성을 향상시키는 기술을 이미 제안하고 있다(WO94/22628, 일본 특허원 평 7-2950).

여기에서, 상술된 진공 플라즈마 및 대기압 플라즈마를 이용한 처리에서는, 어느것도 플라즈마에 의해 여기된 활성종류에 의해 표면처리를 행하고 있다.

여기에서, 피처리체를 플라즈마에 쏘이는 직접방법 처리방식에서는, 플라즈마 손상에 기인된 피처리체의 물리적 성질의 파괴가 생기기 쉬워 바람직하지 못하다. 특히, 피처리체의 피처리면이 금속이면, 돌기된 부분에 집중적으로 강한 플라즈마가 생성되고, 피처리면 전체를 균일하게 처리할 수 없게 된다.

한편, 플라즈마 발생부에서 생성된 활성종류를, 플라즈마에 쏘여지지 않는 위치에 배치된 피처리체로 인도하여 처리하는 간접방법 처리방식도 제안되어 있다. 상기의 경우에는, 상술된 플라즈마 손상은 생기지 않는다.

그러나 상기 활성종류에는 수명이 있고, 이 수명이 비교적 짧으므로, 피처리체를 플라즈마 발생부에서 떨어진 위치에 두는 것으로 표면처리가 불능하게 되거나, 혹은 처리효율이 대폭 저하한다. 따라서 상기 간접방전 처리방식은 그 처리체의 설치장소에 제약이 생기므로 실용적이지 않다.

그리하여, 본 발명의 목적으로 하는 것은, 플라즈마 손상이 없는 상태로 피처리체의 표면의 질을 개량시키는 처리를 할 수 있고, 더우기 피처리체의 설치장소의 자유도가 큰 표면처리방법 및 그 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 안정된 물질로부터 반응성이 높은 처리가스를 생성하고, 해당 처리가스에 의해 피처리체의 표면의 질을 개량시키는 처리를 할 수 있는 표면처리 방법 및 그 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 비교적 고가인 헬륨He을 반드시 요하지 않고, 더우기 , 처리가스의 소비량을 감소하면서, 저가의 운전비로써 피처리체의 표면의 질을 개량시키는 표면처리가 가능한 표면처리장치 및 그 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 피처리체를 산화하는 오존의 발생을 억제하면서 피처리체의 표면의 질을 개량시키는 표면처리가 가능한 표면처리장치 및 그 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명방법은, 할로겐 또는 할로겐화 수소를 포함하는 처리가스를 피처리체의 표면에 접촉시키고, 상기 피처리체의 표면을 처리하는 것을 특징으로 한다. 할로겐, 할로겐화 수소의 대표적인 것으로, 플루오르(F), 플루오르화 수소(HF)를 열거할 수 있다.

본 발명에서는, 플루오르 래디컬 등의 수명이 짧은 활성종류에 의지하지 않고, 반응성이 높은 할로겐 또는 할로겐화 수소를 포함하는 처리가스에 의해, 피처리체를 화학반응에 의해 표면처리할 수 있다. 더우기, 피처리체를 플라즈마에 쏘이는 일이 없기 때문에, 플라즈마 손상에 의한 결함이 피처리체에 생기는 일도 없다.

본 발명의 방법은, 할로겐 화합물을, 열분해, 광분해, 방전에 의해 분해 또는 전기분해중의 1 또는 복수의 조합에 의하여 분해하고, 상기 처리가스를 생성하는 것이 바라직하다. 이 때문에, 본 발명장치에서는, 상기의 어느 하나의 방식으로써 할로겐 화합물을 분해하여 처리가스를 생성하는 처리가스 생성수단과, 그 처리가스를 피처리체의 표면으로 이끄는 처리가스 공급수단을 구비한다.

할로겐 또는 할로겐화 수소는, 그 자체 반응성이 높고 부식성도 강하기 때문에, 안정된 할로겐 화합물을 원료로 하여, 이것을 상기의 어느 하나의 방법에 의해 분해하여 처리가스를 생성하고 있다. 이 할로겐 또는 할로겐화 수소는, 활성종류와 같이 수명이 짧지 않기 때문에, 분해후 피처리체에 도달할 때까지의 시간에 제약이 없다. 따라서 피처리체의 처리위치의 설정이 자유도가 커진다.

여기에서, 원료가 되는 할로겐 화합물로서 유기할로겐 화합물을 사용하면, 이들은 중성이기 때문에 취급이 용이하다.

또한, 열분해, 광분해 및 방전에 의한 분해에 적합한 할로겐 화합물로서, NF₃, SF₆, CF₄또는 NH₄F의 어느것인가를 사용하는 것이 바람직하다. 이것들의 할로겐 화합물은, 원료가스가 되어 원료가스 공급수단을 통해 처리가스 생성수단으로 공급된다.

할로겐 화합물을 방전에 의해 분해하는 때에는, 대기압 또는 그 부근의 압력하에서, 원료가스를 50kHz 이하의 저주파수의 교류전압 또는 직류전압이 인가되는 한 쌍의 전극에 의해 여기하여 분해하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 본 발명장치의 처리가스 생성수단은, 50kHz 이하의 저주파수의 교류전압 또는 직류전압을 출력하는 전압과, 그 전압이 인가되는 한 쌍의 전극을 구비하고, 대기압 또는 그 부근의 플라즈마를 유기하는 플라즈마 발생부를 가진다.

상술된 저주파수의 교류전압 또는 직류전압을 한 쌍의 전극사이에 인가되면, 방전전압의 피크 투 피크(peak to peak)전압을 비교적 크게 할 수 있고, 플라즈마 생성용 가스인 He 등을 공급하지 않더라도, 안정하게 방전을 생성할 수 있다. 이러한 안정된 대기압 플라즈마를 생성하는데, 반드시 He를 사용할 필요가 없어지고, 운전비를 감소할 수 있다.

상기 열분해, 광부해 및 방전에 의한 할로겐 화합물의 분해공정을, 수분을 포함하는 분위기중에서 실시하는 것이 바람직하다. 수분의 존재에 의해, 할로겐 화합물로부터 할로겐화 수소를 효율좋게 분해시키는 것이 가능하기 때문이다.

전기분해에 알맞은 할로겐 화합물로서는, 전기분해되기 쉬운 할로겐화염의 수용액이 적합하다.

열분해, 광분해, 방전에 의한 분해 또는 전기분해에 어느쪽의 방식의 경우라도, 처리가스를 캐리어가스에 의해 압송하여, 피처리체에 접촉시키는 것이 바람직하다. 이 때, 할로겐 화합물의 분해공정후에, 처리가스에 캐리어가스를 혼합하면 또한 좋다. 캐리어가스로서 산소를 포함하는 기체를 사용하여도, 할로겐 화합물의 분해시에 오존의 발생이 증대하지 않기 때문이다. 이 때문에, 본 발명장치에서는 원료가스 공급수단 또는 처리가스 공급수단의 어느 것인가에, 캐리어가스 공급수단이 연결된다.

본 발명의 방법 및 본 발명장치에서는, 상기의 분해방식을 대신하여, 할로겐 또는 할로겐화 수소의 수용액에 캐리어가스를 접촉시켜, 처리가스를 생성할 수 있다.

이렇게 하면, 할로겐 또는 할로겐화 수소의 액체를 포함하는 처리가스가 생성되고, 그것에 의하고 그 처리체를 처리할 수 있다.

본 발명방법에서는, 피처리체를 향하여 공급된 처리가스 및 반응생성물을 강제배기하는 공정과, 배기도중에서 처리가스 또는 상기 반응생성물을 트랩하는 공정을 또한 가지는 것이 바람직하다. 이 때문에, 본 발명장치에서는, 강제배기수단과 트랩수단을 구비한다.

처리가스는 부식성이 풍부하기 때문에, 미반응의 부식성이 높은 처리가스 혹은 반응생성물을 강제배기 도중에서 트랩하는 것으로, 대기에 산란시키지 않고서 회수할 수 있다.

본 발명방법에서는, 처리가스를 피처리체의 표면에 접촉시키는 것으로, 피처리체의 표면의 산화물을 할로겐 화합물로 치환하고, 그 표면에서의 땜납의 번짐성을 향상시키는 처리에 적용하는 것이 바람직하다.

이 종류의 처리에 알맞은 피처리체로서, 회로기판, 집적회로(IC) 등의 전자부품, 납땜되는 선, 혹은 수정진동자를 들 수 있다.

도 1은 열분해에 의하여 처리가스를 생성하는 장치를 모식적으로 나타내는 본 발명의 실시예의 개략설명도.

도 2는 광분해에 의해 처리가스를 생성하는 장치를 모식적으로 나타내는 본 발명의 실시예의 개략설명도,

도 3은 방전에 의해 분해에 의해 처리가스를 생성하는 장치를 모식적으로 나타내는 본 발명의 개략적인 설명도.

도 4는 전기분해에 의해 처리가스를 생성하는 장치를 모식적으로 나타내는 본 발명의 실시예의 개략적인 설명도.

도 5는 액체와의 접촉에 의해 처리가스를 생성하는 장치를 모식적으로 나타내는 본 발명의 실시예의 개략적인 설명도.

도 6은 본 발명의 실시예와 관계되는 표면처리장치의 전체구조를 나타내는 개략적인 설명도.

도 7은 도 6에 나타내는 표면처리유닛의 내부구성을 나타내는 개략적인 설명도.

도 8은 도 7에 나타내는 플라즈마 발생부의 구성을 나타내는 개략적인 설명도.

도 9는 표면처리유닛의 다른 실시예를 나타내는 개략적인 설명도.

도 10은 처리가스를 직접 공작물로 향하여 도출하는 실시예를 나타내는 개략적인 설명도.

도 11은 표면처리유닛의 또 다른 실시예를 나타내는 개략적인 설명도.

도 12는 표면처리유닛에 의해 라인타입(line type)의 처리장치를 구성한 실시예를 나타내는 개략적인 설명도.

도 13은 도 12에 도시된 표면처리유닛의 급배기부(給排氣部)를 나타내는 개략적인 단면도.

도 14는 표면처리유닛에 의한 스탠드 타입(stand type)의 처리장치를 구성한 실시예를 나타내는 개략적인 설명도.

도 15는 도 14에 도시된 표면처리유닛의 급배기구를 나타내는 개략적인 단면도.

도 16은 표면처리유닛에 의한 막대 형상타입의 처리장치를 구성한 실시예를 나타내는 개략적인 설명도.

도 17은 도 16에 도시된 표면처리유닛의 급배기구를 나타내는 개략적인 단면도.

도 18은 표면처리유닛에 의한 토스터 타입의 처리장치를 구성한 실시예를 나타내는 개략적인 설명도.

도 19는 도 18에 나타내는 표면처리유닛의 급배기구를 나타내는 개략적인 단면도.

도 20은 표면처리유닛에 의한 배치(batch)처리타입의 처리장치를 구성한 실시예를 나타내는 개략적인 설명도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 처리가스 생성용 용기2 : 처리가스 공급관

3 : 원료가스 공급관4 : 가열기

5 : 자외선 램프6 : 플라즈마 발생부

7 : 경계판8a, 8b : 전극

9 : 캐리어가스 공급관10, 250, 500 : 공작물

20, 210, 310 : 급기 연결관24, 230, 320 : 배기 연결관

30, 100, 110, 160, 200, 300, 400 : 표면처리유닛

32, 112, 161, 201, 301, 401 : 장치몸체

40, 164, 430 : 처리가스 공급관42, 92 : 유량계

44 : 가스 용기50 : 전원

60 : 플라즈마 발생부62a, 62b : 전극

70, 140, 166, 420 : 배기관80, 150 : 제해(除害)장치

82 : 배기팬90, 120 : 캐래어가스 공급관

94 : 급기팬130 : 액체수용부

이하, 본 발명의 표면처리 방법 및 표면처리장치에 대하여, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

처리가스의 생성방법에 대하여

본 발명에서는, 할로겐 예를들면 F₂, Cl₂, Br₂, I₂, 등, 또는 할로겐화 수소 예를들면 HF, HCl, HBr, HI 등을 포함하는 처리가스 피처리체에 접촉시키고, 본 반응성이 높은 처리가스에 의해, 피처리체를 표면처리하고 있다. 이 반응성이 높은 처리가스를 생성하기 위해서, 도 1 내지 도 5의 5가지의 방법의 어느것인가를 채용하고 있다.

도 1 내지 도 5에 있어서, 공통의 구성으로서, 처리가스 생성용용기(1)와, 생성된 처리가스를 피처리체를 향하여 인도하는 처리가스 공급관(2)을 가진다.

도 1에서는, 원료가스인 할로겐 화합물 예를들면 NF₃을 처리가스 생성용 용기(1)로 공급하는 원료가스 공급관(3)과, 처리가스 생성용 용기(1)내를 가열하는 가열기(4)를 가진다. 그리고, 도 1에서는, 처리가스 생성용 용기(1)내에서, 할로겐 화합물을 열에너지에 의해 열분해하여, 할로겐 또는 할로겐화 수소를 포함하는 처리가스를 생성하고 있다.

원료가스를 NF₃로 할 때, 이것을 열분해하는데 필요한 온도는 300℃ 이상이고, 본 실시예에서는 500℃로 가열한 바,

2NF₃→N₂+3F₂

의 열분해에 의해, 플루오르(F₂)를 약 1000ppm 포함하는 처리가스를 생성할 수 있었다.

도 2의 실시예에서는, 처리가스 공급관(2) 및 원료가스 공급관(3)이 연결된 처리가스 생성용 용기(1) 내에서, 원료가스인 할로겐 화합물을 광분해하여 처리가스를 생성하고 있다. 이 때문에, 처리가스 생성용 용기(1) 내에 빛 예를들면 자외선을 조사하는 자외선 램프(5)를 설치하고 있다.

원료가스를 NF₃로 한 때, 자외선 램프(5)의 램프출력을 100mW/㎠로 하여, 방출되는 빛의 파장을 400nm로 한 바, 도 1의 경우와 같은 반응식의 광분해가 생기고, 플루오르(F₂)를 약 100ppm 포함하는 처리가스를 생성할 수 있었다.

도 3의 실시예에서는, 처리가스 공급관(2) 및 원료가스 공급관(3)이 연결된 처리가스 생성용 용기(1) 내에서, 원료가스인 하로겐 화합물을, 대기압 또는 그 부근의 압력하에서의 방전에 의해 분해하여, 처리가스를 생성하고 있다. 이 때문에, 처리가스 생성용 용기(1) 내에, 한 쌍의 전극을 구비한 플라즈마 발생부(6)를 설치하고 있다.

도 3의 장치를 사용하여, 원료가스 CF₄의 100cc/min로 공급하여, 한 쌍의 전극으로 공급되는 전원주파수를 약 10kHz로 하고, 방전전압의 피크 투 피크전압이 AC 10kVpp에서 방전을 생기게 하였다. 이 때, 원료가스는,

2CF₄→C₂F₆+F₂

로 분해되고, 플루오르 F₂를 약 800ppm 포함하는 처리가스를 생성할 수 있었다.

도 3의 장치를 사용하여, 원료가스로서 CF₄+H₂O를 300cc/min에서 공급하고, 다른 조건을 상기와 같이 설정한 바,

CF₄+2H₂O→CO₂+4HF

로 분해되어, 플루오르화 수소(HF)를 약 7200ppm 포함하는 처리가스를 생성할 수 있었다. 이와 같이, 물의 첨가에 의해, 플루오르화 수소를 효율좋게 생성할 수 있었다.

또한 상기한 바와 같이, 전원주파수를 10kHz와 저주파수를 사용하고 있는 것으로, He를 공급하지 않아도 안정되게 방전을 일으킬 수 있었다. 이 결과, 운전비를 감소할 수 있다. 또한, He를 공급하지 않고서 방전을 안정하게 일으키기 위해서는, 저주파수를 사용하여 방전전압의 피크 투 피크전압이 어느 값 이상 큰 것이 필요하다. 본 발명자 등의 실험에 의하면, 직류전압, 10kHz, 30kHz, 40kHz의 각 교류전압으로 상술한 방전을 확인할 수 있고, 방전전압의 피크 투 피크전압을 크게 확보할 수 있는 관점에서, 50kHz 이하의 저주파수의 교류전압 또는 직류전압이 유용한 것을 알 수 있었다.

또한, 도 1 내지 도 3의 장치에 의해 분해되는 할로겐 화합물로서, CF₄, C_nF_(2n+2)등의 퍼플루오르 카본, C₂F₂H₄등의 HFC, C₂F₂Cl₄등의 프레온, C₂H₃Cl₃등의 염소계 용제, C₂F₂Br₄등의 할론 등의 유기할로겐 화합물을 사용하면, 예를들면 할로겐화 수소 등과 달리, 그들이 중성이기 때문에 취급성 면에서 우수하다. 또한, 환경 문제 등을 고려하면, 퍼플루오르 카본이라든지 HFC가 가장 바람직하다.

도 4의 실시예는, 처리가스 공급관(2)의 연결된 처리가스 생성용 용기(1) 내에서, 할로겐 화합물의 수용액을 전기분해하여, 처리가스를 생성하고 있다. 이 때문에, 처리가스 생성용 용기(1)내에, 할로겐 화합물의 수용액으로서, 할로겐화염 예를들면 농도 2%의 NaF의 수용액을 수용하고, 경계판(7)으로 구획된 각 영역에 전극(8a, 8b)을 배치하였다. 이 전극(8a, 8b)에 예를들면 DC24V를 인가한 바, 플루오르(F₂)를 약 1000ppm 포함하는 처리가스를 생성할 수 있었다.

또한, 전기분해에 알맞은 할로겐화염으로서는, NaF 이외에, KF, LiF, CsF, NaCl, KCl, KBr, NaBr, NaI 등을 들 수 있다.

도 5의 실시예는 캐리어가스 공급관(9) 및 처리가스 공급관(2)이 연결된 처리가스 생성용 용기(1) 내에, 캐리어가스를 할로겐 또는 할로겐화 수소의 수용액과 접촉시켜, 할로겐 또는 할로겐화 수소의 액체를 포함하는 처리가스를 생성하고 있다. 예를 들면, HF, HCl, HBr, HI, HCs 등의 수용액에 캐리어가스를 접촉시키는 것으로, 이들 할로겐화 수소의 액체를 포함하는 처리가스를 생성할 수 있다.

간접방전을 사용한 표면처리장치

도 6은, 도 3의 간접 방전방식의 실시예에 관계되는 표면처리장치의 전체구성을 나타내는 개략적인 설명도이다. 도 6에 나타내는 실시예에 있어서, 납땜되는 공작물을 IC10으로 하고, IC10은 예를들면 컨베이어 라인(14) 위에 적재되고, 도면의 안쪽면으로부터 표면을 향하는 방향으로 순차적으로 반송된다. 여기에서, IC10의 리드프레임(12)은, 미리 납땜도금처리되어 있다. 따라서, 리드프레임(12)의 표면은 주석(Sn)으로 피복되어 있지만, 이것이 산화되는 것으로 산화주석(SnO)으로 되어있다. 본 실시예는, 상기 리드프레임(12)의 표면에 형성된 산화주석(SnO)을 할로겐 화합물로 치환하는 것으로, 리드프레임(12)의 땜납의 번짐성의 향상을 도모하고 있다. 상기 IC10의 리드프레임(12)을 표면처리하기 위해서, 표면처리유닛(30)과, 그것에 연결되는 급기 연결관(20) 및 배기 연결관(24)이 설치되어 있다.

급기 연결관(20)에는, 표면처리유닛(30) 내부에서 생성된 처리가스가 도입되어, IC10의 상방으로 우산형상으로 넓어지는 급기부(22)를 통해, 그 처리가스를 IC10의 리드프레임(12)에 폭로시키고 있다. 배기 연결관(24)은, 리드프레임(12)에 폭로된 처리가스 및 반응생성물을 흡인하여, 표면처리유닛(30)를 통하여 강제배기하기 위한 것이다.

표면처리유닛(30)의 구조

상기 표면처리유닛(30)은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 1개의 장치몸체(32) 내부에, 처리가스 공급관(40), 원료가스 공급관(41), 전원(50), 플라즈마 발생부(60), 배기관(70) 및 트랩수단의 제해(除害)장치(80)를 탑재하고 있다.

원료가스 공급관(41)은, 도 7에 도시된 플라즈마 발생부(60)의 상류측에 연결되고, 상기 원료가스 공급관(41)의 도중에는 유량계(42)가 설치되어 있다. 이 원료가스 공급관(41)에는, 공장내의 설비를 이용하여, CF₄등의 할로겐 화합물을 포함하는 원료가스가 도입된다. 또한, 플라즈마 발생부(60)의 하류측에 연결된 처리가스 공급관(40)의 개구말단은, 도 6에 도시된 급기 연결관(20)에 접속되어 있다.

플라즈마 발생부(60)는 전원(50)으로부터의 전원공급을 받아서, 대기압 또는 그 부근의 압력하에서 플라즈마를 생성하는 것이다. 상기 플라즈마 발생부(60)는, 도 8에 도시된 바와 같이 한 쌍의 전극(62a 및 62b)의 사이에 다공질절연체(64)가 배치되는 것으로, 각 전극(62a, 62b)가 대향배치되어 있다. 한쪽의 전극(62a)에는 전원(50)이 접속되고, 다른쪽의 전극(62b)는 접지되어, 50kHz 이하의 비교적 저주파수의 교류전압 또는 직류전압이 각 전극간에 인가된다.

전원(50)은, 0 내지 50kHz의 비교적 저주파수의 교류전압 또는 직류전압을 1쌍의 전극(62a, 62b)에 인가되는 것으로, 콘센트에 끼워넣는 플러그(52)를 가진다.

이와 같이, 전원(50)으로써 비교적 저주파수의 교류전압을 출력시키고 있는 이유는 아래와 같다. 즉, 종래로 부터 대기압 플라즈마를 생성하기 위해서는, 비교적 플라즈마가 일어나기 쉬운 He 가스를 대량에 필요로 하고 있었다. 이 경우에는, 한 쌍의 전극사이에 인가되는 교류전압의 주파수를, 상용주파수인 13.56MHz로 할 수 있었다. 그러나, 비교적 비싼 He 가스를 요하지 않고서, 공기 또는 N₂등의 분위기에서는, 상용주파수인 13.56MHz의 교류전압에서는 대기압 플라즈마를 생성할 수 없었다. 본 실시예에서는, 0 내지 50kHz의 비교적 저주파수의 교류전압 또는 직류전압을 한 쌍의 전극에 인가하는 것으로, 대기압 플라즈마를 안정하게 생성할 수 있었다. 이 이유는, 저주파수의 교류전압인 경우, 그 피크 투 피크 전압을 크게 할 수 있고, 결과로서 플라즈마의 생성에 기여하는 에너지를 확보할 수 있었기 때문이라고 추측된다.

더우기, 공작물을 1㎠처리하기 위한 처리가스의 공급량을, 0.01cc 내지 50cc로서 처리가스의 소비량을 감소하면서, 더우기 비싼 He를 캐리어가스로서 사용하지 않고서, 플라즈마 생성용 전극에 인가되는 교류전압의 주파수를 50kHz이하로 저주파수로 하는 것으로, 대기압 또는 그 부근의 압력하에서 안정하게 플라즈마를 생성할 수 있었다.

또한, 본 실시예에서는 플라즈마 발생부(60)의 하류측의 처리가스 공급관(40) 도중에, 캐리어가스 공급관(90)을 연결하고 있다. 이 급기관(90)에 도입되는 캐리어가스로서는, N₂등의 불활성가스로서도 좋지만, 압축공기를 도입하는 것도 가능하다. 캐리어가스로서 압축공기를 사용한 경우, 이 압축공기를 플라즈마 발생부(60) 내부에 도입하면, 상기 압축공기중의 산소가 여기되어 오존이 생성되어 버린다. 이 오존의 IC10의 리드프레임(12)에 폭로되면, 리드프레임(12)을 오히려 산화시켜 버린다. 그리하여, 본 실시예에서는, 플라즈마 발생부(60)의 하류측에서 처리가스에 캐리어가스를 혼합하는 것으로, 이 캐리어가스에 의해 처리가스를 리드프레임(12)을 향하여 압송하고 있다.

또한, 표면처리유닛(30)의 장치몸체(32) 내부에는, 리드프레임(12)에 폭로된 처리가스를 강제배기하기 위한 배기관(70)이 설치되어 있다. 이 표면처리유닛(30)내의 배기관(70)은, 도 6에 나타내는 배기 연결관(24)과 접속된다.

또한, 이 배기관(70)은 트랩수단의 일예인 제해장치(80)가 접속되어 있다. 여기에서, 원료가스를 CF₄로 한 경우에는 이 원료가스가 플라즈마 발생부(60)에서 여기되면, 하기와 같이 분해한다.

2CF₄→C₂F₆+F₂

이 분해에 의해 생긴 플루오르(F₂)를 포함하는 처리가스가, IC10의 리드프레임(12)의 표면처리에 기여하게 되지만, 그 일부는 화학반응에 기여하지 않고서 배기된다. 그러나, 플루오르(F₂)는 부식가스이기 때문에, 대기중에 방출하는 것은 할 수 없다. 이 제해장치(80)는, 배기관(70)을 통해 도입된 처리가스중의 상기의 부식성분을 흡착 또는 물에 녹이는 것으로 제거하는 것이다.

도 7의 표면처리유닛을 사용한 표면처리 방법

상기 제1실시예에서는, 캐리어가스로서 압축공기를 사용하고, 원료가스로서 할로겐 화합물 예를들면 CF₄를 사용하고 있다. 이들 캐리어가스 및 원료가스는, 공장내에 배치된 설비를 사용하여, 표면처리유닛(30)의 캐리어가스 공급관(90), 원료가스 공급관(41)에 각각 도입된다. 원료가스 및 캐리어가스는, 각 가스공급관(41, 90) 도중에 설치된 유량계(42, 92)에 의해 유량조정되어있다. 상기 실시예에서는, 캐리어가스인 압축공기의 유량이 20리터/min인데 대하여, 원료가스인 CF₄의 유량이 50cc/min으로 되어 있다. 따라서, 캐리어가스에 대한 원료가스의 농도는, (50cc/20리터)×100=0.25체적%로 되어있다. 또한, 원료가스의 농도는 0.5체적%미만, 즉 100cc/min미만으로 하여도 좋다.

본 실시예에서는, 유량조절된 원료가스인 CF₄만이 플라즈마 발생부(60)에 도입된다. 플라즈마 발생부(60)내에 설치된 한쌍의 전극(62a, 62b)에는, 10 내지 50kHz 의 비교적 저주파수의 교류전압이 인가되어 있다. 따라서, 원료가스인 CF₄가 소량이었다고 해도, 더우기 플라즈마를 쉽게 하는 He가스가 대량으로 존재하지 않아도, 교류화전압의 주기가 길게 되기 때문에, 대기압 또는 그 부근의 압력하에서 안정하게 플라즈마를 생성할 수 있다.

플라즈마 발생부(60)내에서는, 원료가스인 CF₄가 여기되어 분해되어, 반응성이 풍부한 할로겐인 플루오르(F₂)를 생성한다. 또한, 이 플라즈마 발생부(60)의 하류측의 처리가스 공급관(40)에는 캐리어가스 공급관(90)이 연결되어, 20리터/min의 비교적 대유량의 캐리어가스가 생성된 처리가스와 혼합시키는 것으로, 이 처리가스가 캐리어가스에 의해 압송되게 된다.

표면처리유닛(30)의 처리가스 공급관(40)에서 도출된 처리가스 및 캐리어가스는, 이 유닛(30)에 연결된 급기 연결관(20)를 통하여, 급기부(22)에서 IC10의 표면에 폭로되게 된다. 이것에 의해, IC10의 리드프레임(12)이 하기의 화학식에 의해 표면처리되게 된다.

2SnO+2F₂→2SnF₂+O₂

여기에서, SnO는 리드프레임(12) 표면에 존재하는 산화물이고, 이것이 처리가스와 접촉하는 것으로, 할로겐 화합물(SnF₂)로 치환된다. 또한, 공작물이 IC10이 플라즈마에 쏘여지는 일이 없기 때문에, IC10가 손상을 받는 일이 없다.

한편, 리드프레임(12)에 폭로된 처리가스 및 캐리어가스와, 반응생성물과는, 배기 연결관(24)을 통해 표면유닛(30) 내부에 도입되게 된다. 표면처리유닛(30)에서는, 배기관(70)을 통해 상기의 가스를 제해장치(80)로 이끌고 있다.

상기 제해장치(80)에서는, 처리가스가 분할되는 것으로 생기는 F₂를 흡착 또는 수용하여 트랩하고, 부식성이 강한 성분을 제거하여, 나머지의 가스만을 배기하게 된다. 부식성분을 흡착하여 제거하는 제해장치로서는, 간토텐카고교 가부시키가이샤 제품인 건식배기 가스처리장치인 칸덴에프도르(등록상표)를 적합하게 사용할 수 있다. 부식성분을 수용하여 제거하는 경우에는, 배기가스를 수중에 통과시키면 된다.

따라서, 표면처리유닛(30)의 제해장치(80)를 통해 외부에 배치된 처리가스를, 공장에 구비된 설비를 이용하여 강제배기하였다고 해도, 부식등의 오염을 방지할 수 있다.

도 9의 표면처리유닛의 구조

다음에 공장에 배치된 급배기설비를 이용하지 않고서 표면처리를 행할 수 있는 표면처리유닛에 대하여, 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9에 나타내는 표면처리유닛(100)이, 도 7에 나타내는 것과 다른 점은, 장치몸체(32)에, 처리가스 용기(44), 캐리어가스용의 급기팬(82), 배기팬(94) 및 그것들의 팬구동부(84, 96)를 또한 탑재한 점이다. 팬구동부(84, 96)는 동시에 전원(50)에 접속된다.

처리가스 용기(44)는, 그 내부에 CF₄등의 원료가스를 충전하고 있고, 원료가스 공급관(41), 유량계(42)를 통해 플라즈마 발생부(60)에 원료가스를 도입가능하게 하고 있다. 플라즈마 발생부(60)에 도입되는 원료가스의 유량은, 상술한 바와 같이 캐리어가스에 대하여 0.5체적% 미만의 예를들어 0.25체적% 정도의 소량의 가스라도 되기 때문에, 한 개의 가스 용기(44)에 의해 다수의 IC10의 리드프레임(12)의 표면처리를 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 캐리어가스 공급관(90)의 전단에 팬(94)를 설치하는 것으로, 공장내부의 공기를 압축공기로서 배기관(70)에 도입할 수 있다. 또한, 제해장치(80)의 후단에 배기팬(82)를 증설하는 것으로, 도 6에 나타내는 연결배기관(24) 및 처리유닛(30) 내부의 배기관(70), 제해장치(80)을 경유하여 IC10의 주위의 가스를 강제배기하는 것이 가능하게 된다.

이 결과, 공장에 배치된 급배기설비를 조금도 이용하지 않아도, 표면처리유닛(100)에 급기 및 배기 연결관(20, 24)을 연결하는 것만으로, IC10의 리드프레임(12)의 표면처리가 가능하게 된다.

사용가능한 처리가스에 대하여

플라즈마 발생부(60)에 도입되는 원료가스로서는, 상술된 CF₄등으로 대표되는 안정한 할로겐 화합물이면 좋다. 할로겐 혹은 할로겐화수소는 그 자체 반응성이 높지만, 부식성을 가지기 때문에, 상기 실시예와 같이 플라즈마에 의해 여기하여 처음으로 처리가스가 되는 플루오르 F₂등으로 분해되어, 그 이전에는 안전한 CF₄등의 할로겐 화합물을 원료가스로서 사용하는 쪽이 우수하다.

원료가스로서 사용되는 할로겐 화합물로서, 헥사 플루오르 에탄, 퍼 플루오로 프로판, 퍼 플루오르 페탄 등의 퍼 플루오르 카본의 모두, 옥타 플루오르 시클로부탄, 테트라 플루오르 에탄, 트리 플루오르 메탄, 모노 브로모 트리 플루오르 메탄, 테트라 클로로 메탄, 트리 클로로 모노 플루오르 메탄, 디클로로 디플루오르 메탄, 클로로 트리플루오르 메탄, 6 플루오르화 유황, 3플루오르화 질소, 3 염화 붕소 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 범위밖이지만, 상술된 할로겐원소를 포함하는 가스를 대신하여, 환원가스인 예를들면 수소가스(H₂)를 사용할 수 있다. 이 수소가스(H₂)를 플라즈마 발생부(60)로써 여기하여 활성화하고, 그 후 이 처리가스를 리드프레임(12)으로 폭로시키는 때의 화학반응은 하기대로 이다.

SnO+H₂→Sn+H₂O

상기 환원가스 H₂를 사용하는 것으로, 리드프레임(12) 표면에 존재하는 산화물 SnO이 환원되어, 그 결과 리드프레임(12)의 번짐성을 높일 수 있었다. 또한, 환원가스를 사용하는 경우에는 반응생성물로서도 부식성분이 생기지 않기 때문에, 제해장치(80)는 불필요하게 된다.

캐리어가스로서 사용할 수 있는 가스에 대하여

상술된 실시예에서는, 캐리어가스로서 압축공기를 사용하였다. 압축공기를 사용하는 경우에는, 도 9의 표면처리유닛(100)을 사용한 경우와 같이, 공장내부의 공기를 이용할 수 있는 점에서 우수하다. 그러나, 공기를 캐리어가스로서 사용한 경우에는, 이것을 플라즈마 발생부(60)에 도입하면 오존이 발생하여, 리드프레임(12)의 산화현상이 문제가 된다. 따라서, 도 7 또는 도 9에 나타낸 바와 같이, 캐리어가스 공급관(90)을 플라즈마 발생부(60)의 하류측의 처리가스 공급관(40)에 접속할 필요가 있다.

한편, 캐리어가스로서 리드프레임(12)의 표면에 대하여 불활성인 가스이면, 이 캐리어가스를 플라즈마 발생부(60)로 인도하는 것도 가능하다. 이것들의 불활성가스에는, 비교적 염가인 질소 N₂등을 들 수 있다.

또한, 캐리어가스를 사용하면, 활성화된 처리가스를 공작물(10)로 향하여 압송할 수 있는 점에서 바람직하지만, 반드시 캐리어가스를 사용하지 않더라도 좋다. 상기의 경우에도, 공작물을 1㎠ 처리하기 위한 상기 처리가스의 공급량을, 0.01cc 내지 50cc로 비교적 소량의 처리가스를 도입하는 것만으로, 표면처리에 필요한 활성화를 위한 대기압 플라즈마를 안정하게 생성할 수 있다.

수분의 첨가에 대하여

플라즈마 발생부(60) 내부에, 첨가물로서 물을 가하면, 처리속도가 향상하는 것을 알았다. 수분을 첨가하기 위해서는, 예를들면 원료가스를 순수한 물에 통과시키면 된다. 수분을 첨가하는 이유는 아래와 같다.

첨가물로서 물을 가하지 않는 경우에는, 예를들면 원료가스로서 CF₄를 사용한 경우에는, 플라즈마 발생부(60)중에서 하기의 반응이 생긴다.

2CF₄→C₂F₆+F₂

상기 반응식중의 플루오르 F₂가 활성가스로서 화학반응을 촉진하게 된다.

한편, 첨가물로서 물을 가한 경우에는, 플라즈마 발생부(60)중에서 하기의 반응이 생긴다.

CF₄+2H₂O→4HF+CO₂

이와 같이, 물을 첨가한 경우에는 HF 등의 산의 발생을 늘리는 것이 가능하고, 이것에 의해 표면처리속도가 향상한다고 생각된다.

첨가물로서 물을 가한 경우에는, 단지 처리속도를 향상시키는 것에 한정되지않고, 플라즈마 발생부(60)중에서의 오존의 발생을 억제할 수 있다.

이 오존의 발생량(%)과 습도와의 관계는, 하기의 표 1과 같다. 다만, 표1에 있어서의 오존발생량이란, 건조공기의 오존발생량을 100%로 한 때의 값이다.

이와 같이 첨가물로서 물을 가하면, 플라즈마 발생부(60) 내부에서의 오존의 발생을 억제할 수 있고, 이것에 의하여 리드프레임(12)의 산화를 방지하는 것이 가능하게 된다.

또한, 이 물의 첨가에 관하여서는, 도 1, 2에 도시된 열분해, 광분해인 경우에도, 상술의 방전에 의한 분해와 동일하게 유효하다.

플라즈마발생부를 가지지 않은 표면처리유닛

다음은, 도 5의 방식에 의한 표면처리장치 및 그 방법에 대하여, 도 11을 참조하여 설명한다.

도 11은, 장치전체의 구성을 나타내는 것으로, 도 6인 경우와 같이, 급기 연결관(20) 및 배기 연결관(24)이 접속된 표면처리유닛(110)이 설치되어 있다. 상기 표면처리유닛(110)은, 1개의 장치몸체(112)의 내부에, 캐리어가스 공급관(120), 액체수용부(130), 배기관(140) 및 제해장치(150)을 가지고 있다.

캐리어가스 공급관(120)으로서, 액체수용부(130)의 상류측의 제1의 캐리어가스 공급관(120a)과, 액체수용부(130)의 하류측의 제2캐리어가스 공급관(120b)과, 제1, 제2의 캐리어가스 공급관끼리를 연결하는 제3의 캐리어가스 공급관(120c)을 가지고 있다.

액체수용부(130)의 내부에는, HF, HCl 등의 할로겐화 수소의 수용액이 수용되어 있다. 제1의 캐리어가스 공급관(120a)을 통해 액체수용부(130) 내부에 도입된 예를 들면 N₂등의 캐리어가스는, 그 액체와 접촉하는 것으로, 산성이 풍부한 처리가스로 된다. 상기 처리가스는, 제2의 캐리어가스 공급관(120b)을 통해 액체수용부(130)로부터 배출되는 것과 동시에, 제3의 캐리어가스 공급관(120c)으로부터의 캐리어가스 자체의 압력에 의해 압송되고, 표면처리유닛(110)의 외부로 도출되게 된다.

상기 산성이 풍부하던 처리가스는, 도 10에 나타내는 급기 연결관(20), 급기부(22)를 통해, IC10의 리드프레임(12)에 폭로되게 된다. 이것에 의해, 리드프레임(12)의 표면은, 하기의 화학반응에 의해 표면처리되게 된다.

처리가스로서 플루오르화 수소 HF를 사용한 경우에는, 하기의 화학식에 따라서 표면처리가 이루어진다.

SnO+2HF→SnF₂+H₂O

처리가스로서, 염화수소 HCl을 사용한 경우에는, 하기의 화학식에 따라서 표면처리가 이루어진다.

SnO+2HCl→SnCl₂+H₂O

또한, 본 발명의 범위외이기는 하지만, 액체수용부(130)의 내부에 H₂NO₃등의 산성액체, 혹은 암모니아수 등의 염기성액체를 수용하는 것도 가능하다. 초산(H₂NO₃)을 사용한 경우에는, 하기의 화학식에 의해 표면처리가 이루어진다.

SnO+H₂NO₃→SnNO₃+H₂O

이밖에, 액체수용부(130)에 옥살산 등의 다른 산성기체를 수납하는 것도 가능하다.

액체수용부(132) 염기성액체 예를들면 암모니아수를 수용한 경우에는, 하기의 화학식에 따라서 표면처리가 이루어진다.

SnO+NH₃+2H₂O→NH⁴⁺[Sn(OH)₃]^-

한편, 리드프레임(12)에 폭로된 처리가스는, 배기 연결관(24)을 통해 표면처리유닛(110) 내부로 도입되게 된다. 여기에서, 상술된 산성 또는 염기성이 풍부한 처리가스는, 그 자체가 부식성가스이고, 이것을 대기중에 방출하는 것은 할 수 없다. 그리하여, 상기 표면처리유닛(110) 내부에는 배기관(140)을 통하여 제해장치(150)에 처리가스를 인도하고, 이 제외장치(150)로써 처리가스중의 상기의 부식성분을 제외하게 된다.

또한, 도 11에 나타내는 표면처리유닛(110)인 경우도, 도 9에 나타내는 경우와 동일하게, 공장내의 급배기설비를 사용하지 않는 구성, 즉, 급기팬, 배기팬 및 그것들을 구동하는 팬구동장치를 장치몸체(112) 내부에 증설하는 것도 가능하다.

표면처리유닛의 각종타입에 대하여

다음은, 상술된 표면처리유닛(30, 100 및 110)의 형상 또는 그것들에 연결되는 급기 연결관(20), 배기 연결관(24)의 형상을 변경한 각종타입에 대하여, 도 12 이후를 참조하여 설명한다.

(1) 라인타입

도 12 및 도 13에 나타내는 라인타입의 표면처리유닛(160)은, 컨베이어 라인(14)에 의해 반송되는 예를들면 판형상의 공작물(500)과 대향하는 상방위치에 설치되어 있다. 상기 표면처리유닛(160)은, 장치몸체(161)의 하부에 급배기부(162)를 구비하고 있다. 상기 급배기부(162)는, 급기관(164) 및 배기관(166)으로써 이중관 구조를 구성하고 있다. 본 실시예에서는, 중심부에 급기관(164)을 배치하고, 그 주위에 배기관(166)을 배치하여, 배기관(166)의 하단부는 우산형상으로 넓어지는 형상으로 되어있다.

컨베이어 라인(14)에 의해 공작물(500)이 간헐적으로 혹은 연속적으로 반송되면, 이 공작물(500)이 표면처리유닛의 급배기부(162)와 대향하는 것으로, 공작물(500)의 표면이 표면처리되게 된다. 이것에 의해, 표면처리유닛(160)을 고정하면서도, 공작물(500)의 전체면에 대하여, 다수의 공작물(500)을 연속적으로 표면처리하는 것이 가능하게 된다.

(2) 스탠드 타입

도 14에 도시된 스탠드 타입의 표면처리유닛(200)은, 적재가능한 저면을 가지는 장치몸체(201)를 가지고 있다. 상기 장치몸체(201) 내부에는, 상술한 대로 원료가스, 또는 캐리어가스가 인도되고, 제해장치를 경유하여 배기가스가 배기된다. 상기 장치몸체(201)에는, 상방으로 신장하는 급기 연결관(210) 및 배기 연결관(230)이 설치되어 있다. 급기 연결관(210)은 굴곡되어, 하단에서 개구되는 급기부(220)를 가진다. 이 급기부(220)의 주위에는, 처리가스의 확산을 방지하기위한 우산형상의 확산방지판(222)이 설치되어 있다. 한편, 배기 연결관(230)은 확산방지판(222)과 대향하는 위치에, 상방으로 향하는 것에 따라서 개구면적의 증대하는 우산형상의 배기흡인부(240)가 형성되어 있다.

그리고, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 공작물로서 예를들면 말단부의 피복재가 벗겨진 선(250)의 선단부를 표면하는 처리에 있어서, 상기 선(250)의 미리 도금처리된 선단부(252)를 급기부(220)의 바로아래의 위치에 배치된다. 이렇게 하면, 급기부(220)에서 도출되는 처리가스에 의해 선(250)의 선단부(252)가 표면처리되고, 그 폭로된 처리가스는 배기흡인부(240) 및 배기연결관(230)를 통해 장치몸체(201)내의 제해장치로 이끌어지게 된다.

이와 같이, 스탠드 타입의 표면처리유닛(200)을 사용하는 것으로, 공기중에 국소적인 처리가스의 분위기를 만들 수 있고, 선재료(250) 등의 공작물을 용이하게 표면처리하는 것이 가능하게 된다.

(3) 막대 형상타입에 대하여

도 16 및 도 17에 나타내는 실시예는, 표면처리유닛(300) 자체를, 예를들면 납땜인두와 같은 통형상의 장치몸체(301)로 구성한 것이다. 상기 장치몸체(301)에 연결된 급기 연결관(310) 및 배기 연결관(320)은 이중관 구조로 되어있고, 내측의 급기 연결관(310)에 의해 처리가스가 공작물(500)을 향하여 도출되고, 외측의 배기 연결관(320)에서 그 폭로된 처리가스가 장치몸체(301) 내부로 이끌어진다. 배기 연결관(320)의 선단부는 배기영역을 확대하는 관점으로부터, 도 16 및 도 17에 나타내는대로, 우산형상으로 넓어지는 형상으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 표면처리유닛(300) 자체를 막대 형상타입으로 구성하면, 이 표면처리유닛(300) 자체를 손으로 조작하여, 각종 공작물의 표면처리를 행하는 것이 가능하게 된다.

(4) 토스터 타입

도 18 및 도 19에 나타내는 표면처리유닛(400)은, 장치몸체(401)의 일면 예를들면 그 상면에, 판형상의 공작물(500)을 삽입할 수 있는 슬릿형상의 삽입부(410)를 가지고 있다. 상기 슬릿형상의 삽입부(410)에는 배기관(420)이 연결되어 있다. 한편, 슬릿형상의 삽입부(410)의 예를들면 양측벽에는, 해당 측벽에서 한쪽 끝이 개구하는 처리가스 공급관(430), 캐리어가스 공급관(440)이 각각 설치되어 있다.

이 구성에 의하면, 판형상의 공작물(500)을, 장치몸체(401)의 상면에 설치된 슬릿형상의 삽입부(410) 내부에 삽입하는 것으로, 이 공작물(500)의 양면에서 처리가스가 내뿜어지고, 판형상의 공작물(500)의 양면을 동시에 표면처리하는 것이 가능하게 된다. 또한, 공작물(500)의 한 면만이 표면처리되는 것에 있어서는, 처리가스 공급관(430)을 슬릿형상의 삽입부(410)의 한쪽의 측벽에만 개구시키면 좋다.

(5) 배치 처리타입

도 20은, 다수의 공작물을 배치식으로 처리하는 장치를 보이고 있다. 상기 장치는, 상술된 표면처리유닛(30)(또는 100 또는 110)에 접속된 급기 연결관(20) 및 배기 연결관(24)을, 배치처리박스(450)에 연결하고 있다. 상기 배치처리박스(450)는, 내부에 다수의 공작물(510)을 수용하는 것이다. 배치처리되는 공작물(510)로서는, 상술한 IC10, 선재료(250), 판형상의 공작물(500)의 이외에, 예를들면 롤위에 감겨진 TAB 테이프라도 좋다.

상기 배치 처리타입에 의하면, 한번에 다수의 공작물(510)을 표면처리하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 발명의 처리방법으로 표면처리된 공작물은, 개선된 그 땜납의 번짐성을, 표면처리 후 비교적 긴시간 유지할 수 있기 때문에, 배치처리후 납땜까지 공작물을 저장하여 두어도, 양호한 납땜을 행할 수 있다.

[실시예]

다음은, 본 발명방법에 의해 표면처리된 공작물의 땜납의 번짐성을 평가하기위한 실험결과에 대하여, 표 2, 표 3을 참조하여 설명한다.

수정발진자의 전극에 은을 증착한 날로부터 13일 후에, 상기 수정진자의 전극에 납땜되는 선의 선단을 각종 조건하에서 표면처리하여, 같은 날에 납땜(마운트)한 때의, 땜납의 유동(流動)평가를 하기의 표 2에 나타낸다.

여기에서, 조건 1은 표면처리가 없는 경우이고, 조건 2 내지 6 및 8은 어느것이나 원료가스에 CF₄(50cc/min), 캐리어가스에 N₂(20리터/min)을 사용하고, CF₄는 순수한 물을 통과시켜 수분을 첨가하였다. 조건 7은, 원료가스는 조건 2등과 같게 하여, 캐리어가스로 압축공기(20리터/min)를 사용하였다. 플라즈마 생성조건으로서, 조건 2에서는 파워를 50 내지 90W로 비교적 저파워로 하고, 조건 3 내지 8에서는 250W로 하였다.

상기의 표 2로써 시간은 9cm의 길이를 스캔한 전체시간을 보이고 있다. 또한, 마운트조건은 납땜시의 땜납의 실제전압 및 예비전압을 보이고 있다.

표 2에 나타내는 대로, 표면처리를 하고 있지 않은 조건 1과 비교하면, 조건 2 내지 8에서 어느쪽도 땜납의 유동 결과는 향상하고 있고, 특히 캐리어가스에 N₂를 사용한 조건 2 내지 6 및 8에서는 대단히 양호한 결과가 얻어진다.

표 2중의 조건 3에서의 표면처리를 행한 것으로, 표면처리를 하고 있지 않은 것에 관하여, 각각 마운트수량을 늘려 땜납의 유동불량 및 마운트후의 수정발진자의 전기적특성을 평가한 결과를 하기의 표 3에 나타낸다.

표 3중의 주파수 f_O는 수정발진자의 발진주파수를 나타내고, 조건 1, 3이 처리없는 것, 조건 2, 4가 표면처리있는 것을 각각 나타낸다. 또한, 조건 1, 2에서는, 수정발진지의 전극에 은을 증착한 날로부터 14일후에, 상기 수정발진자의 전극에 선을 납땜(마운트)하였다. 조건 2의 표면처리공정은, 마운트공정의 2 일전에 실시하였다. 조건 3, 4에서는, 수정발진지의 전극에 은을 증착한 날로부터 17일후에, 상기 수정발진자의 전극에 선을 납땜(마운트)하였다. 조건 4의 표면처리공정은, 마운트공정의 2일전에 실시하였다.

조건 1과 2와의 비교, 조건 3과 4와의 비교로부터 명백한 바와 같이, 표면처리를 실시한 쪽이 땜납 유동불량을 및 전기 특성불량율이 동시에 거의 반감하고 있는 것을 알 수 있다.

[비교예 1]

도 3의 방식은, 할로겐 화합물이 한 쌍의 전극사이에서의 방전에 의해 분해된 할로겐 또는 할로겐화 수소를 처리가스로서 사용하는 것이고, 피처리체는 직접 플라즈마에 쏘여지지 않는 간접방전처리이다. 한편, 한 쌍의 전극의 한쪽에 피처리체를 적재하고, 피처리체를 플라즈마에 직접 쏘여 처리하는 직접방전처리는 공지이다.

하기의 표 4는, 본 실시예의 간접방전처리를 공지의 직접방전처리와, 어느쪽의 처리도 행하여지지 않는 미처리의 것에 대하여, 땜납의 번짐성의 좋고나쁨을 비교한 것이다. 또한, 본 실시예의 간접방전처리로서는, 원료가스 CF₄를 500cc/min, 캐리어가스 N₂를 20리터/min으로 공급하였다. 직접방전처리에서는, 원료가스 CF₄를 500cc/min, 플라즈마 생성용 가스 He를 20리터/min로 공급하였다.

표 4로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예의 간접방전처리에서는 불량율이 현격히 저하하고 있는 것을 알 수 있다. 여기에서, 간접방전처리에서의 불량원인은, 모두 땜납의 지나친 유동에 의한 것이고, 땜납의 번짐성이 향상하고 있는 것으로서는 양품과 변함은 없다.

이것에 대하여, 상기의 실험결과에 의하면, 직접방전처리에서는, 땜납유동이 불량이 되는 불량율이 미처리인 경우보다도 20% 저하한 것만 이었다. 이 이유는 아래와 같다고 생각된다. 그 하나는, 피처리체의 리드선단부분에 강한 방전이 생기고, 부분적으로 밖에 처리되지 않은 것이다. 다른 하나는, 전극사이의 갭이 수 mm로 좁은 직접방전처리에서는, 피처리체의 세트상태의 격차에 의하여, 플라즈마의 상태가 변화하기 때문이다. 플라즈마 강도가 지나치게 크면, 피처리체가 변색하고, 땜납의 유동은 불량하게 된다.

[비교예 2]

상술된 각 실시예에서는, 처리가스로서 할로겐 또는 할로겐화 수소를 포함하는 처리가스를 사용하고 있지만, 플라즈마 발생부에서 발생한 예를들면 플루오르 래디컬 등의 활성종류를, 플라즈마 발생부밖에 배치한 피처리체로 인도하여 처리하는 방식도 알려져 있다. 다만, 활성종류는 그 수명이 있기 때문에, 본 실시예의 간접방전처리와 비교하면, 플라즈마 발생부로부터 피처리체까지의 거리를 크게하는 것은 할 수 없다.

플라즈마 발생부에 연결되는 처리가스 공급관으로서, 일반적으로 배관튜브로서 공지되어 있는 1/4 직경사이즈(외경 6.35mm, 내경 3.17mm)를 사용한 경우, 원료가스공급유량과 튜브 단면적으로부터, 처리가스의 유속을 구하여 보았다. 원료가스의 공급유량을 100cc/min로 한 경우, 처리가스의 유속은 21.2/cm/s가 된다. 플루오르 래디컬의 수명은, 1/1000s 이하이기 대문에, 플라즈마 발생부에서 0.0211cm 떨어진 위치에서 소멸된다. 원료가스의 공급유량을 30cc/min으로 한 경우에는, 처리가스의 유속은 6.335cm/s가 되고, 플라즈마 발생부에서 0.0063cm 떨어진 위치에서 소멸한다.

이것에 대하여, 상술된 각 실시예에서는, 처리가스로서 할로겐 또는 할로겐화 수소를 포함하는 처리가스를 사용하고 있기 때문에, 처리가스 생성용 용기에서 충분히 떨어진 위치에 피처리체를 있더라도 처리가 가능하다.

내용없음.

Claims (34)

1. 할로겐 또는 할로겐화 수소를 포함하는 처리가스를 피처리체의 표면에 접촉시키고, 상기 피처리체의 표면을 처리하는 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 할로겐은 플루오르인 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 할로겐화 수소는 플루오르화 수소인 것을 특징으로 하느 표면처리 방법.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 할로겐 화합물을 열분해하여 상기 처리가스를 생성하는 공정을 부가로 구비하는 것을 특징으로하는 표면처리 방법.
5. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 할로겐 화합물을 광분해하여 상기 처리가스를 생성하는 공정을 부가로 구비하는 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
6. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 할로겐 화합물을 방전에 의해 분해하여 상기 처리가스를 생성하는 공정을 부가로 구비하는 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
7. 제6항에 있어서, 대기압 또는 그 근방의 압력하에서, 상기 원료가스를 50kHz 이하의 저주파수의 교류전압 또는 직류전압이 인가되는 한 쌍의 전극에 의해 여기하여 분해하는 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
8. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 할로겐화합물이 유기할로겐화합물인 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
9. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 할로겐 화합물은, NF₃, SF₆, CF₄및 NH₄F 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
10. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 할로겐 화합물의 분해공정을, 수분을 포함하는 분위기중에서 실시하는 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
11. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 할로겐 화합물을 전기분해하여 상기 처리가스를 생성하는 공정을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 할로겐 화합물이 할로겐화염의 수용액인 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
13. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 할로겐 화합물을 열분해, 광분해, 방전에 의한 분해 또는 전기분해중의 복수의 조합에 의하여 분해하여, 상기 처리가스를 생성하는 공정을 부가로 구비하는 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
14. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리가스를 캐리어가스에 의해 압송하여, 상기 퍼처리체에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 할로겐 화합물의 분해공정후에, 상기 처리가스에 상기 캐리어가스를 혼합하는 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
16. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 할로겐 또는 할로겐화 수소의 수용액에 캐리어가스를 접촉시키고, 상기 할로겐 또는 할로겐화 수소의 액체를 포함하는 상기 처리가스를 생성하는 공정을 부가로 포함하는 것을 특징으로하는 표면처리 방법.
17. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피처리체를 향하여 공급된 상기 처리장치 및 반응생성물을 강제배기하는 공정과,

    배기도중에서, 상기 처리가스 또는 상기 반응생성물을 트랩하는 공정을 부가로 구비되는 것을 특징으로 한느 표면처리 방법.
18. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리가스를 상기 피처리체의 표면에 접촉시키고, 상기 피처리체의 표면의 산화물을 할로겐 화합물로 치환하여, 상기 표면에서의 땜납의 번짐성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 피처리체는 회로기판인 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 피처리체는 전자부품인 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 전자부품은 집적회로이고, 그 피처리표면은 상기 집적회로의 본딩면인 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
22. 제18항에 있어서, 상기 피처리체는, 납땜되는 선재료인 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
23. 제18항에 있어서, 상기 피처리의 피처리표면은 수정진동자의 전극인 것을 특징으로 하는 표면처리 방법.
24. 피처리체의 표면을 처리하는 표면처리장치에 있어서,

    할로겐 또는 할로겐화 수소를 포함하는 처리가스를 생성하는 처리가스 생성수단과,

    상기 처리가스를 가스 생성수단에 의해 상기 피처리체의 상기 표면을 도입하는 처리가스 공급수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면처리장치.
25. 제24항에 있어서, 할로겐 화합물을 포함하는 원료가스를 상기 처리가스 생성수단으로 공급하는 원료가스 공급수단을 부가로 구비하며,

    상기 처리가스 생성수단은 상기 할로겐 화합물을 열분해하여 상기 처리가스를 생성하는 것을 특징으로 하는 표면처리장치.
26. 제24항에 있어서, 할로겐 화합물을 포함하는 원료가스를 상기 처리가스 생성수단으로 공급하는 원료가스 공급수단을 부가로 구비하며,

    상기 처리가스 생성수단은 상기 할로겐 화합물을 광분해하고, 상기 처리가스를 생성하는 것을 특징으로 하는 표면처리장치.
27. 제24항에 있어서, 할로겐 화합물을 포함하는 원료가스를 상기 처리가스 생성수단으로 공급하는 원료가스 공급수단을 부가로 가지며,

    상기 처리가스 생성수단은 상기 할로겐 화합물을 방전에 의해 분해하며, 상기 처리가스를 생성하는 것을 특징으로 하는 표면처리장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 처리가스 생성수단은,

    50kHz 이하의 저주파수의 교류전압 또는 직류전압을 출력하는 전원과,

    상기 전압이 인가되는 한 쌍의 전극을 구비하고, 대기압 또는 그 부근의 압력하에서 플라즈마를 유기(誘起)하는 플라즈마 발생부를 구비하는 것을 특징으로 하는 표면처리장치.
29. 제24항 내지 제28중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리가스 생성수단은 수분을 포함하는 분위기중에서 상기 할로겐 화합물을 분해하는 것을 특징으로 하는 표면처리장치.
30. 제24항에 있어서, 상기 처리가스 생성수단은 할로겐 화합물을 포함하는 수용액을 전기분해하여, 상기 처리가스를 생성하는 것을 특징으로 하는 표면처리장치.
31. 제24항 내지 제28항중 어느 한 항에 있어서, 상기 원료가스 공급수단에 접속되고, 상기 원료가스에 혼합되는 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급수단을 부가로 구비되는 것을 특징으로 하는 표면처리장치.
32. 제24항 내지 제28항중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리가스 공급수단에 접속되고, 상기 처리가스에 혼합되는 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급수단을 부가로 구비하는 것을 특징으로 하는 표면처리장치.
33. 제24항에 있어서, 상기 처리가스 생성수단은 할로겐 또는 할로겐수소를 포함하는 수용액에 캐리어가스를 접촉시키고, 할로겐 또는 할로겐수소의 액체를 포함하는 상기 처리가스를 생성하는 것을 특징으로 하는 표면처리장치.
34. 제24항 내지 제28항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피처리체를 향하여 공급된 상기 처리가스 및 반응생성물을 강제배기하는 배기수단과,

    배기도중에서, 상기 처리가스 또는 상기 반응생성물을 트랩하는 트랩수단을 부가로 구비하는 것을 특징으로 하는 표면처리 장치.