表面処理方法及びその装置
【課題】 プラズマダメージがない状態で被処理体の表面を改質させる処理ができ、しかも被処理体の設置場所の自由度が大きい表面処理方法及びその装置を提供すること。
【解決手段】 Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２のいずれかの窒素酸化物を含む処理ガスを表面処理ユニット３０にて生成し、その処理ガスを給気連結管２０及び給気部２２を介して被処理体１０の表面に形成された金属酸化物に接触させて、その窒素酸化物により被処理体１０の金属酸化物を還元し、または、窒素酸化物により被処理体の金属酸化物を置換して、被処理体の表面を処理する。
【解決手段】 Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２のいずれかの窒素酸化物を含む処理ガスを表面処理ユニット３０にて生成し、その処理ガスを給気連結管２０及び給気部２２を介して被処理体１０の表面に形成された金属酸化物に接触させて、その窒素酸化物により被処理体１０の金属酸化物を還元し、または、窒素酸化物により被処理体の金属酸化物を置換して、被処理体の表面を処理する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、水晶発振子、回路基板又は線材などの被処理体を表面処理して、被処理体の表面を改質させる表面処理方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空プラズマにより生成される水素原子により金属表面を清浄化させる方法（特開平２−１９０４８９）や、真空プラズマクリーニングにより基板の半田の濡れ性を改善する方法（特開平３−１７４９７２）が提案されている。
【０００３】
本願出願人は、従来の真空プラズマに代えて、大気圧プラズマによりガスを活性化し、イオン、励起種等の活性種により、半田付けされるワークの濡れ性を向上させる技術を既に提案している（ＷＯ９４／２２６２８、特願平７−２９５０）。
【０００４】
ここで、上述した真空プラズマ及び大気圧プラズマを利用した処理では、いずれもプラズマにより励起された活性種により表面処理を行っている。
【０００５】
ここで、被処理体をプラズマに晒す直接放電処理方式では、プラズマダメージに起因した被処理体の物理的性質の破壊が生じやすく、好ましくない。特に、被処理体の被処理面が金属であると、突起した部分に集中的に強いプラズマが生成され、被処理面全体を均一に処理できなくなる。
【０００６】
一方、プラズマ発生部にて生成された活性種を、プラズマに晒されない位置に配置された被処理体に導いて処理する間接放電処理方式も提案されている。この場合には、上述したプラズマダメージは生じない。
【０００７】
しかし、この活性種には寿命があり、この寿命が比較的短いため、被処理体をプラズマ発生部より離れた位置に置くことで、表面処理が不能になるか、あるいは処理効率が大幅に低下してしまう。従って、この間接放電処理方式は、被処理体の設置場所に制約が生じて実用的でない。
【０００８】
また、例えばＣＦ4を放電分解して得られるフッ素Ｆ2を用いて表面処理する方法もあるが、腐蝕ガスであるフッ素を大気に放出せずに回収する場合には、酸化アルミニウムを含むトラップ装置を用いてする。このトラップ装置では、フッ素を酸化アルミニウムでトラップすることで、フッ化アルミニウムが生成される。このフッ化アルミニウムは、専門の業者でしか廃棄できないので、排気処理に手間とコストがかかるという問題もあった。
【特許文献１】特開平２−１９０４８９号公報
【特許文献２】特開平３−１７４９７２号公報
【特許文献３】ＷＯ９４／２２６２８号公報
【特許文献４】特願平７−２９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的とするところは、プラズマダメージがない状態で被処理体の表面を改質させる処理ができ、しかも被処理体の設置場所の自由度が大きい表面処理方法及びその装置を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、安価に入手できるガス、液体から低ランニングコストにて被処理体の表面を改質させる表面処理が可能な表面処理装置及びその方法を提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、被処理体を酸化させるオゾンの発生を抑制しながら、被処理体の表面を改質することができる表面処理方法及びその装置を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、排気された処理ガスをトラップした後の処理が容易で、ランニングコストを低減できる表面処理方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、窒素酸化物を含む処理ガスを被処理体の表面に形成された金属酸化物に接触させて、前記被処理体の表面を処理することを特徴とする。
【００１４】
これらの窒素酸化物は、被処理体の表面に形成された酸化物を還元して、被処理体の表面を改質することができる。あるいはこの窒素酸化物は、被処理体の表面に形成された酸化物を、該表面を形成する物質と結合された窒素酸化物に置換して、被処理体の表面を改質することができる。
【００１５】
この窒素酸化物を含む処理ガスとして、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２を挙げることができる。
【００１６】
被処理体の表面を予め半田処理した場合であって、半田処理後に酸化されてしまった表面を、上記の処理ガスによって改質する場合を例に挙げて説明する。この場合、被処理体の表面には、酸化鉛ＰｂＯ又は酸化スズＳｎＯが形成されている。上記の窒素酸化物は、これらの酸化物と下記の通り反応して、被処理体の表面を改質させる。例えば、処理ガスとしてＮＯ２を用いると、
２ＰｂＯ＋２ＮＯ２→Ｐｂ（ＮＯ３）２＋Ｐｂ …（１）
となり、被処理体表面の酸化物ＰｂＯが窒素酸化物Ｐｂ（ＮＯ３）２に置換される。
【００１７】
また、処理ガスとしてＮ２Ｏを用いると、
ＰｂＯ＋Ｎ２Ｏ→２ＮＯ＋Ｐｂ …（２）
となり、この場合は、被処理体表面の酸化物ＰｂＯが還元されてＰｂとなる。このとき、ＮＯが発生し、これがさらに被処理体表面の改質に寄与する。
【００１８】
処理ガスとして、ＮＯを用いると、
ＰｂＯ＋ＮＯ→ＮＯ２＋Ｐｂ …（３）
となり、この場合も被処理体表面の酸化物ＰｂＯが還元されてＰｂとなる。このとき、ＮＯ２が発生し、これがさらに上述の通り被処理体表面の改質に寄与する。
【００１９】
ここで、酸化物ＰｂＯが還元されてＰｂとなると、例えば半田の濡れ性が向上する。酸化物ＰｂＯを窒素酸化物Ｐｂ（ＮＯ３）２に置換することでも、還元の場合ほどではないが半田の濡れ性は向上する。窒素酸化物Ｐｂ（ＮＯ３）２に置換した場合には、本発明の表面処理後に比較的長い時間大気に放置しても酸化されない点で優れている。以上のことは、酸化物ＳｎＯ等の他の酸化物についても同様に成立する。
【００２０】
以上の通り、本発明ではＮ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２等の窒素酸化物を処理ガスとして用いることで、被処理体の表面を改質できることが分かる。
【００２１】
この窒素酸化物を含む他の処理ガスとして、ＨＮＯ３、ＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２等の酸を含むガスを挙げることができる。
【００２２】
処理ガスとしてＨＮＯ３を含むガスを用いると、
ＰｂＯ＋２ＨＮＯ３→Ｐｂ（ＮＯ３）２＋Ｈ２Ｏ …（４）
となり、被処理体表面の酸化物ＰｂＯが窒素酸化物Ｐｂ（ＮＯ３）２に置換される。
【００２３】
また、処理ガスとしてＨＮＯ２を含むガスを用いると、
ＰｂＯ＋ＨＮＯ２→Ｐｂ＋ＨＮＯ３ …（５）
となり、この場合は被処理体表面の酸化物ＰｂＯが還元されてＰｂとなる。このとき、ＨＮＯ３が発生し、これがさらに被処理体の改質に寄与する。
【００２４】
処理ガスとして、Ｈ２Ｎ２Ｏ２を含むガスを用いると、
２ＰｂＯ＋Ｈ２Ｎ２Ｏ２→２Ｐｂ＋２ＨＮＯ２ …（６）
となり、この場合も被処理体表面の酸化物ＰｂＯが還元されてＰｂとなる。このとき、ＨＮＯ２が発生し、これがさらに被処理体の改質に寄与する。
【００２５】
本発明は、上述した処理ガスをボンベより直接被処理体に向けて供給しても良いが、下記のいずれかの方法により処理ガスを生成して供給することでも良い。
【００２６】
処理ガスを生成する一つの方法として、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気中にて放電を生成して、前記処理ガスを生成することができる。供給ガスとしては、例えば酸素ガスＯ２及び窒素ガスＮ２を挙げることができる。他の供給ガスとして、酸素ガスＯ２及び窒素ガスＮ２に水Ｈ２Ｏ特に純水を加えたものを挙げることができる。さらに、他の供給ガスとして、窒素ガスＮ２と水Ｈ２Ｏ、あるいは圧縮空気と水Ｈ２Ｏを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２７】
これらの供給ガスは放電により分解され、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）との結合により、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２が生成される。従って、上述の式（１）〜（３）のいずれか１以上の反応が生じて、被処理体の表面を改質できる。
【００２８】
さらに、水Ｈ２Ｏの添加により水素原子（Ｈ）が存在すると、下記の通りの反応により、ＨＮＯ３、ＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２も生成され得る。
【００２９】
２ＮＯ＋４Ｈ２Ｏ→２ＨＮＯ３＋３Ｈ２ …（７）
２ＮＯ＋２Ｈ２Ｏ→２ＨＮＯ２＋Ｈ２ …（８）
２ＮＯ＋２Ｈ２Ｏ→Ｈ２Ｎ２Ｏ２＋Ｈ２＋Ｏ２ …（９）
従って、水の添加により、（１）〜（３）のいずれか１以上の反応と、（４）〜（６）のいずれか１以上の反応とが行われて、被処理体の表面を改質することが分かる。このため、被処理体の表面を改質処理の効率が高まるという利点がある。なお、式（７）の反応は、式（８）（９）に比べて起きにくい。このため、ＨＮＯ３は生成され難く、ＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２が比較的多く生成されるので、上述の式（５）（６）の反応により、酸化物が還元されるので、被処理体の表面の改質処理の効率がさらに高まる。
【００３０】
この供給ガスを励起させる放電を生成するために、大気圧又はその近傍の圧力下で、５０ｋＨｚ以下の低周波数の交流電圧又は直流電圧が印加される一対の電極を用いることができる。
【００３１】
上述の低周波数の交流電圧又は直流電圧を一対の電極間に印加すると、放電電圧のピーク ツー ピーク電圧を比較的大きくでき、プラズマ生成用ガスであるＨｅ等を供給しなくても、安定して放電を生成することができる。このような安定した大気圧プラズマを生成するのに、必ずしもＨｅを用いる必要が無くなり、ランニングコストを低減できる。
【００３２】
処理ガスを生成する他の一つの方法として、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気を加熱して、前記処理ガスを生成することができる。供給ガスとしては放電分解の場合と同じものを採用できる。この供給ガスは熱エネルギーにより分解され、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２が生成される。この場合も、水素原子（Ｈ）が存在すると、ＨＮＯ３より多くのＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２が生成され、処理効率が高まる。
【００３３】
ここで、プラズマ生成用の一対の電極は、誘電体を挟んで配置される第１、第２の電極を有し、この第１、第２の電極は、誘電体と対面する各面の互いに非対向となる位置に第１、第２の凹部が形成され、前記第１、第２の凹部の少なくとも一方に供給ガスが導入されることが好ましい。
【００３４】
こうすると、第１，第２の電極間の浮遊容量が減少する。その浮遊容量にて消費されていた分の電力を放電電力として使用できるので、安定したプラズマを維持でき、あるいはプラズマ密度を高めることができ、処理レートを向上させることかできる。
【００３５】
処理ガスを生成するさらに他の一つの方法として、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気に光を照射して、前記処理ガスを生成することができる。この場合の供給ガスも上記の場合と同じでよく、この供給ガスが光分解され、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２が生成される。この場合も、水素原子（Ｈ）が存在すると、ＨＮＯ３より多くのＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２が生成され、処理効率が高まる。
【００３６】
上記の３つの方法のいずれにおいても、供給ガスとして、酸素（Ｏ２）ガスと窒素（Ｎ２）ガスとを用い、かつ、窒素ガスをキャリアガスとして兼用することが好ましい。窒素ガスは安価であるので、キャリアガスとして大量に用いてもランニングコストを低減できる。
【００３７】
供給ガス中に水Ｈ２Ｏを含ませる方法として、少なくとも１種の供給ガスを、その供給途中にて水と接触させると良い。供給ガスに水が含まれていると、処理ガス生成雰囲気の湿度が高まり、被処理体を酸化させるオゾンの発生を抑制できる利点もある。
【００３８】
ここで、酸素ガスと窒素ガスとの流量比の設定を変えることで、生成される処理ガスの種類を変更することができる。本発明者等の実験によれば、酸素ガスの供給量を１５体積％以下とすると、ＮＯを発生させることができることが確認された。処理ガスとしてのＮＯは、例えば上述の式（３）の通り被処理体表面の改質に寄与する。
【００３９】
さらに、本発明者等の実験によれば、酸素ガスの供給量が１０体積％を越えると、処理ガスとしてＮＯ２が発生することが確認された。処理ガスとしてのＮＯ２は、上述の式（１）の通り、被処理体表面の酸化物を窒素酸化物に置換して、被処理体表面を改質することができる。この場合、例えば半田の濡れ性を改善する際には還元の場合と比べて効果が劣るため、ＮＯ２の発生量を低減するために、酸素の供給利用を１０体積％以下にすればよい。
【００４０】
さらに、本発明書等の実験によれば、酸素ガスの供給量が３体積％以下であると、処理ガスとしてＮ２Ｏが発生することが確認された。処理ガスとしてのＮ２Ｏは、上述した式（２）の通り、被処理体表面を改質することができる。ただし、酸素ガスの供給量が３体積％以下だと供給される酸素の絶対量が少なく、発生するＮ２Ｏの量も少ないため、処理レートは低くなる。
【００４１】
以上のことを考慮すると、酸素の供給量は、好ましくは１５体積％以下、さらに好ましくは１０体積％以下とするのがよい。さらに好ましくは、５〜１０体積％とするのが良く、この範囲を外れた酸素供給量の場合よりも、被処理体表面の改質効率が優れることが分かった。酸素の供給量の最適値は、ＮＯ２の発生量が最大となる１０体積％前後である。
【００４２】
処理ガスを生成するさらに他の方法は、アルカリ金属と窒素化合物から成る塩の水溶液を電気分解して、窒素化合物を生成することである。この電気分解により、ＨＮＯ３、ＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２を生成できる。
【００４３】
処理ガスを生成するさらに他の方法は、Ｈ２Ｎ２Ｏ２、ＨＮＯ２、ＨＮＯ３のいずれかの酸の水溶液にキャリアガスを接触させることである。このキャリアガスが上記の酸を含むことで、例えば上述した式（４）〜（６）のいずれかの反応により、被処理体の表面を改質することができる。
【００４４】
本発明では、被処理体に向けて供給された処理ガス及び反応生成物を強制排気する工程と、その排気途中にて、処理ガス及び反応生成物をトラップする工程と、
をさらに有することが好ましい。このために、本発明装置では、強制排気手段とトラップ手段とを備える。これにより、窒素酸化物など大気に散乱させずに回収できる。特に、窒化物等を回収する触媒、活性炭等の浄化手段は、廃棄することが容易であり、ランニングコストを低減できる。
【００４５】
この種の処理に適する被処理体として、回路基板、集積回路（ＩＣ）などの電子部品、半田付けされる線材、あるいは水晶振動子を挙げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の表面処理方法及び表面処理装置について、図面を参照して具体的に説明する。
【００４７】
＜処理ガスの生成方法について＞
本発明では、窒素酸化物Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２、ＨＮＯ２、ＨＮＯ３などを含む処理ガスを被処理体に接触させ、この反応性の高い処理ガスにより、被処理体の表面を改質させる処理をしている。この反応性の高い処理ガスは、ボンベから供給管を介して被処理体に供給してもよいが、処理ガスを第１図〜第６図の６通りの方法のいずれかの方法で生成することもできる。
【００４８】
第１図〜第６図において、共通する構成として、処理ガス生成用容器１と、生成された処理ガスを被処理体に向けて導く処理ガス供給管２とを有する。
【００４９】
（放電分解方式）
第１図の実施例では、処理ガス供給管２及び供給ガス供給管３が連結された処理ガス生成用容器１内にて、処理ガスである酸素原子（Ｏ）及び窒素原子（Ｎ）を含む供給ガスを、大気圧又はその近傍の圧力下での放電により分解して、処理ガスを生成している。このために、処理ガス生成用容器１内に、一対の電極を備えたプラズマ発生部４を設けている。
【００５０】
第１図の装置を用いて、供給ガスとして、窒素ガスＮ２を５リットル／ｍｉｎで、酸素ガスを２００ｃｃ／ｍｉｎでそれぞれ供給し、一対の電極に供給される電源周波数を約１０ｋＨｚとし、放電電圧のピーク ツー ピーク電圧がＡＣ１０ｋＶｐｐで放電を生じさせた。このとき、本実施例では酸素の供給量がほぼ３．８５体積％（１００×２００／５２００）であり、酸素と窒素が分解されて、ＮＯを発生することができた。このＮＯを処理ガスとして被処理体に供給することで、上述の式（２）の通り、被処理体の表面を改質することができた。
【００５１】
なお、上述した通り、酸素の供給量を変更することで、ＮＯの発生量を増大させることができ、あるいは他の窒素酸化物であるＮ２Ｏ、ＮＯ２などを発生させることもできる。
【００５２】
また、上記のように、電源周波数を１０ｋＨｚと低周波数を用いることで、Ｈｅを供給しなくても安定して放電を起こすことができた。この結果、ランニングコストを低減できる。なお、Ｈｅを供給せずに放電を安定して起こすためには、低周波数を用いて放電電圧のピーク ツー ピーク電圧がある値以上大きいことが必要である。本発明者等の実験によれば、直流電圧、１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、４０ｋＨｚの各交流電圧で上述の放電が確認でき、放電電圧のピーク ツー ピーク電圧を大きく確保できる観点から、５０ｋＨｚ以下の低周波数の交流電圧又は直流電圧が有用であることが分かった。
【００５３】
（熱分解方式）
第２図では、第１図の加熱器４に代えて、供給ガス例えば酸素ガスＯ２と窒素ガスＮ２が導入される処理ガス生成用容器１内を加熱する加熱器５を設けている。
【００５４】
そして、第２図では、処理ガス生成用容器１内にて、供給ガスを熱エネルギーにより熱分解して、窒素酸化物Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２を含む処理ガスを生成している。
【００５５】
本実施例では、供給ガスとして、第１図の実施例と同じ種類のガスを同じ流量比にて供給した。加熱器５の設定温度を８００℃としたところ、第１図の実施例と同じく、処理ガスとしてＮＯを生成することができた。この場合も、酸素の供給量を変更することで、ＮＯの発生量を増大させることができ、あるいは他の窒素酸化物であるＮ２Ｏ、ＮＯ２などを発生させることもできる。
【００５６】
（光分解方式）
第３図の実施例では、処理ガス供給管２及び原料ガス供給管３が連結された処理ガス生成用容器１内にて、供給ガスである例えば酸素ガスと窒素ガスとを光分解して、処理ガスを生成している。このために、処理ガス生成用容器１内に光例えば紫外線を照射するＵＶランプ６を設けている。
【００５７】
供給ガスとして酸素及び窒素ガスを第１図，第２図の実施例と同じ流量比で導入し、ＵＶランプ６のランプ出力を１００ｍＷ／ｃｍ２とし、出射される光の波長を４００ｎｍとしたところ、第１図，第２図の実施例と同じく、処理ガスとしてＮＯを生成することができた。この場合も、酸素の供給量を変更することで、ＮＯの発生量を増大させることができ、あるいは他の窒素酸化物であるＮ２Ｏ、ＮＯ２などを発生させることもできる。
【００５８】
（電気分解方式）
第４図の実施例は、処理ガス供給管２が連結された処理ガス生成用容器１内にて、アルカリ金属と窒素化合物から成る塩の水溶液を電気分解して、処理ガスを生成している。このために、処理ガス生成用容器１内に上記塩の水溶液の水溶液を収容し、仕切り板７にて仕切られた各領域に電極８ａ，８ｂを配置した。この電極８ａ，８ｂに例えばＤＣ２４Ｖを印加したところ、ＨＮＯ３、ＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２を含む処理ガスを生成できた。
【００５９】
なお、電気分解に適する塩の水溶液としては、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３などの硝酸塩、ＮａＮＯ２などの亜硝酸塩、ＮａＮＯなどの次亜硝酸塩の水溶液を挙げることができる。
【００６０】
（酸の水溶液とキャリアガスとの接触方式について）
第５図の実施例は、キャリアガス供給管を兼ねる処理ガス供給管２は、キャリアガスを処理ガス生成用容器１内に導く第１の分岐管２ａと、処理ガス生成用容器１内にて発生した処理ガスを導出する第２の分岐管２ｂとを有する。キャリアガスをＨＮＯ３、ＨＮＯ２又はＨ２Ｎ２Ｏ２の酸の水溶液と接触させ、その酸の液体を含む処理ガスを生成している。この酸の液体を含むキャリアガスを被処理体に接触させることで、上述の式（４）〜（６）のいずれかの反応式により、被処理体の表面を改質することができる。
【００６１】
（供給ガスと水との接触方式について）
ここで、第１図〜第３図の実施例では、処理容器１内に水Ｈ２Ｏを導入することが好ましい。第１図の実施例の変形例を示す第６図では、水を収容した容器酸素ガス及び窒素ガスの一方のガスを直接に処理ガス生成用容器１に供給する第１のガス供給管３ａと、その他方のガスを供給する第２のガス供給管３ｂと、第２のガス供給管３ｂ途中にて他方のガスを水と接触させる容器９とを設けている。従って、他方のガスは水を含んだ状態で、処理ガス生成用容器１に導入される。この結果、上述した式（８）（９）の反応が主に生じて、処理ガスとしてＨＮＯ２又はＨ２Ｎ２Ｏ２が含まれることになる。この結果、上述した式（５）（６）の反応が主に生じて、被処理体の表面処理を促進できる。
【００６２】
また、供給ガスに水が含まれていると、処理ガス生成用容器１内での湿度が高まり、この結果、被処理体を酸化させるオゾンの発生が抑制される。
【００６３】
（被処理体の濡れ性向上の評価について）
ここで、被処理体をＩＣのリードフレームとし、表面処理されたリードフレーム１２の濡れ性について評価してみた。この評価結果を第７図に示す。第７図では、リードフレームの濡れ性の評価値を、リードフレームに作用する浮力の値で示している。この濡れ性を反映する浮力の値は、例えば第８図に模式的に示す測定装置で測定した値である。
【００６４】
第８図の測定装置は、表面処理されたリードフレーム１２の一方の端に弾性体であるバネ７０１を接続し、リードフレーム１２の他方の端を容器７０２内の半田７０３内に浸して釣り下げたときの、バネ７０１に対するリードフレーム１２の張力を浮力として測定している。半田の濡れ性が悪いときには、半田がリードフレーム１２をはじいて、リードフレーム１２は矢印ａの方向に移動する。このときのバネ７０１に対する張力はマイナスの値となる。一方、半田の濡れ性が良いときには、リードフレーム１２は矢印ｂの方向に移動する。このときのバネ７０１に対する張力はプラスの値となる。
【００６５】
この第８図の測定装置にて、供給ガスの種類を変えて処理した複数のリードフレーム１２について測定した。第７図に示すように、リードフレーム１２に対して表面処理を行わない無処理のときには、半田の濡れ性が悪く、浮力はマイナスの値となった。
【００６６】
一方、供給ガスとして酸素と水素を用い、かつ、酸素の供給量（体積％）を変えた場合、いずれも浮力はプラスの値となり、半田の濡れ性が向上していることが分かる。特に、酸素の供給量が１０体積％の時に浮力の値が最大となり、半田の濡れ性が最も改善されるたことが分かる。さらに、酸素の供給量が５〜１０体積％のとき、それ以外の供給量の場合よりも半田の濡れ性が改善されたことが分かる。
【００６７】
さらに、窒素及び酸素（１５体積％）を供給し、さらに水を添加したところ、水の添加の無い場合と比較して、浮力のプラス値が大きくなった。これは、上述した通り、処理ガスとしてＨＮＯ２又はＨ２Ｎ２Ｏ２が含まれることになり、半田の濡れ性がさらに向上したことを示している。
【００６８】
また、供給ガスをＮ２＋Ｈ２Ｏとした場合、及び供給ガスを圧縮空気＋Ｈ２Ｏとした場合のそれぞれについても、浮力がプラス値となり、半田の濡れ性が向上したことを示している。
【００６９】
ここで、本発明の処理ガス生成用容器１にて生成された処理ガスは、その処理ガスの高い反応性を、被処理体に暴露させるまで維持できる。一方、従来のようにプラズマ発生部にて生成されたフッ素ラジカル等の活性種は、プラズマ発生部外に配置した被処理体に暴露される途中にて、その寿命が途絶えてしまう。このことについて、本発明者などは下記の実験を行った。
【００７０】
プラズマ発生部に連結される処理ガス供給管として、一般に配管チューブとしていられている１／４径サイズ（外径６．３５ｍｍ、内径３．１７ｍｍ）を使用した場合、供給ガス流量とチューブ断面積とから、処理ガスの流速を求めてみた。供給ガスの流量を１００ｃｃ／ｍｉｎとした場合、処理ガスの流速は２１．１２ｃｍ／ｓとなる。フッ素ラジカルの寿命は１／１０００ｓ以下であるので、プラズマ発生部から０．０２１１ｃｍ離れた位置でフッ素ラジカル消滅してしまうことが分かる。
【００７１】
＜実施例装置全体の全体構成＞
第９図は、本実施例にかかる表面処理装置の全体構成を示す概略説明図である。
【００７２】
第９図に示す実施例において、半田付けされるワークをＩＣ１０とし、ＩＣ１０は、例えばコンベアライン１４上に載置され、図面の裏面から表面に向かう方向に順次搬送される。ここで、ＩＣ１０のリードフレーム１２は、予め半田メッキ処理されている。従って、リードフレーム１２の表面は、鉛Ｐｂ及びスズＳｎで覆われているが、これが酸化されることで、酸化鉛ＰｂＯ及び酸化スズＳｎＯとなっている。本実施例は、このリードフレーム１２の表面に形成された酸化鉛ＰｂＯ及び酸化スズＳｎＯを還元することで、リードフレーム１２の半田の濡れ性の向上を図っている。このＩＣ１０のリードフレーム１２を表面処理するために、表面処理ユニット３０と、それに連結される給気連結管２０及び排気連結管２４が設けられている。
【００７３】
給気連結管２０には、表面処理ユニット３０内部にて生成された処理ガスが導入され、ＩＣ１０の上方にて傘上に広がる給気部２２を介して、その処理ガスをＩＣ１０の特にリードフレーム１２に暴露させている。排気連結管２４は、リードフレーム１２に暴露された処理ガスを吸引して、表面処理ユニット３０を介して強制排気するためのものである。
【００７４】
表面ユニット３０には、供給ガス生成部６００からの供給ガスが供給される。この供給ガス生成部６００には、ガス出力部６１９、第１のガス供給管６５７、第２のガス供給管６５８、水蒸気混合器６５９が設けられている。
【００７５】
ガス出力部６１９からは酸素及び窒素、窒素のみ、あるいは圧縮空気が、供給ガスとして供給される。
【００７６】
ガス出力部６１９には、第１のガス供給管６５７、及び２本のガス供給管６５８ａ、６５８ｂから成る第２のガス供給管６５８が接続される。
【００７７】
第１のガス供給管６５７には、供給ガスの出力をＯＮ／ＯＦＦするバルブ６６２、供給ガスの流量を調整する流量計６６４が設けられている。ガス出力部６１９からの窒素及び酸素、窒素、あるいは圧縮空気は、第１のガス供給管６５７のバルブ６６２を介して、流量計６６４で流量調整される。
【００７８】
第２のガス供給管６５８のうちのガス供給管６５８ａには、供給ガスの出力をＯＮ／ＯＦＦするバルブ６６３が設けられ、ガス供給管６５８ｂには、供給ガスの流量を調整する流量計６６５が設けられる。ガス出力部６１９からの供給ガスは、ガス供給管６５８ａのバルブ６６３を介して水蒸気混合器６５９に導入される。
【００７９】
水蒸気混合器６５９では、水、例えば純水６６０がヒーター６６１で熱せられ、水蒸気となっている。これにより、水蒸気混合器６５９に導入された供給ガスは、水蒸気を含む。この水分を含んだ供給ガスは、ガス供給管６５８ｂに導入されて、流量計６６５でその流量が調整される。
【００８０】
このように、第１のガス供給管６５７では、水を含まない供給ガスが導かれ、第２のガス供給管６５８では、水を含む供給ガスが導かれる。なお、表面処理ユニット３０に供給される、水を含まない供給ガスと、水を供給ガスとの割合は、第１のガス供給管６５７のバルブ６５２のＯＮ／ＯＦＦ及び流量計６６４の流量調整、及び第２のガス供給管６５８のバルブのＯＮ／ＯＦＦ及び流量計６６５の流量調整により、任意に調整することができる。
【００８１】
第９図の構成によって表面処理することにより、ワークであるＩＣ１０のリードフレーム１２の濡れ性を向上させることができる。
【００８２】
（表面処理ユニット３０の構造）
この表面処理ユニット３０は、第１０図に示すように、１つの筺体３２内部に、ガス給気管４０、電源５０、プラズマ発生部６０、排気管７０及びトラップ手段である触媒８０を搭載している。
【００８３】
ガス給気管４０は、第１０図に示すプラズマ発生部６０の上流側及び下流側にそれぞれ連結され、上流側のガス給気管４０の途中には、流量計４２が配設されている。このガス給気管４０には、工場内の設備を利用して、上述した供給ガスが導入される。また、ガス給気管４０の下流側の開口端は、第９図に示す給気連結管２０に接続されている。
【００８４】
プラズマ発生部６０は、電源５０からの電源供給を受けて、大気圧又はその近傍の圧力下にてプラズマを発生するものである。このプラズマ発生部６０は、第１１図に示すように、一対の電極６２ａ及び６２ｂの間に誘電体例えば多孔質絶縁体６４が配置されることで、各電極６２ａ及び６２ｂが対向配置されている。一方の電極６２ａには電源５０が接続され、他方の電極６２ｂは接地されて、５０ｋＨｚ以下の比較的低周波数の交流電圧又は直流電圧が各電極間に印加される。
【００８５】
電源５０は、５０ｋＨｚ以下好ましくは０〜５０ｋＨｚの比較的低周波数の交流電圧又は直流電圧を、一対の電極６２ａ、６２ｂに印加するもので、コンセントに差し込まれるプラグ５２を有する。
【００８６】
このように、電源５０にて比較的低周波数の交流電圧が出力される理由は、下記の通りである。
【００８７】
即ち、従来より大気圧プラズマを生成するためには、比較的プラズマの立ち易いヘリウムガスＨｅを大量に必要としていた。この場合には、一対の電極間に印加される交流電圧の周波数を、商用周波数である１３．５６ＭＨｚとすることができた。しかしながら、比較的高価なヘリウムガスを用いずに、窒素及び酸素又は圧縮空気等の雰囲気では、商用周波数である１３．５６ＭＨｚの交流電圧では大気圧プラズマを生成することができない。ところが、低周波数の交流電圧の場合、そのｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ電圧を大きくすることができ、結果としてプラズマの生成に寄与するエネルギーを確保できると推測される。よって、０〜５０ｋＨｚの比較的低周波数の交流電圧又は直流電圧を一対の電極に印加することで、大気圧プラズマを安定して生成できる。
【００８８】
しかも、安価な窒素及び酸素、あるいは圧縮空気を用いて、大気圧又はその近傍の圧力下にて安定してプラズマを生成することができる。
【００８９】
表面処理ユニット３０の筺体３２内部には、リードフレーム１２に暴露された処理ガスを強制排気するための排気管７０が設けられている。この表面処理ユニット３０内の排気管７０は、第９図に示す排気連結管２４と接続される。
【００９０】
さらに、この排気管７０には、処理ガスを浄化する浄化手段、例えば触媒８０が設けられている。ここで、被処理体に暴露される処理ガス中にはＮＯＸが存在する。このＮＯＸはＩＣ１０のリードフレーム１２の表面処理に寄与するが、その表面処理に寄与しなかったＮＯＸ、あるいは処理時の反応により新たに生じた反応生成物が排気される。この排気ガスを触媒８０に接触させ、処理ガスを化学的に浄化することができる。しかも、この触媒の特別な処理をせずに廃棄できる。
【００９１】
特に、例えば吸着作用を備える活性炭を用いれば、排気成分を活性炭に吸着させることができる。この活性炭は、焼却して廃棄することができる。このように、活性炭を用いると、従来、処理ガスとしてＣＦ４を使用し、トラップ手段としてアルミナを用いた場合と比較して、ランニングコストを低下させることができる。
【００９２】
（第１０図の表面処理ユニットを用いた表面処理方法）
第１０図に示す実施例では、供給ガスが、工場内に配置された設備を用いて、表面処理ユニット３０のガス給気管４０にそれぞれ導入される。この供給ガスは、ガス給気管４０に途中に設けられた流量計４２により流量調整されている。流量調整された供給ガスは、プラズマ発生部６０に導入される。プラズマ発生部６０内に設けられた一対の電極６２ａ、６２ｂには、１０〜５０ｋＨｚの比較的低周波数の交流電圧が印加されている。
【００９３】
プラズマ発生部６０内では、供給ガスが励起されて分解され、窒素酸化物を含む処理ガスとなる。表面処理ユニット３０のガス給気管４０より導出された処理ガスは、この表面処理ユニット３０に連結された給気連結管２０を介して、給気部２２よりＩＣ１０の表面に暴露される。これにより、ＩＣ１０のリードフレーム１２が、表面処理される。
【００９４】
一方、リードフレーム１２に暴露された処理ガスは、排気連結管２４を介して表面処理ユニット３０の内部に導入される。表面処理ユニット３０では、排気管７０を介して上記ガスを触媒８０に導いている。
【００９５】
なお、水分を含む処理ガスを生成するには、第９図に示した処理ガス生成部６００の他に、第１２図に示すように、ガス供給管６５８ａが、水蒸気混合器６５９内の純水６６０と接触する構成を付加すればよい。第１２図のガス供給管６５８ａに導かれる供給ガスは、純水内に導かれて、純水と直接接触された後に、水分を含んだガスとして送出される。この場合、送出されるガス中の水分濃度を高めることが期待でき、効率の良い表面処理を行うことができる。
【００９６】
さらに、第１３図に示すように、ガス出力部６１９から供給ガスを導くガス供給管を１本とし、ガス供給管６５８ａからバルブ６６３を介して導かれる供給ガスを純水に通すようにしてもよい。
【００９７】
また、第９図、第１２図に示す処理ガス生成部のうちの水蒸気混合器を、第９図の表面処理ユニット３０内に搭載することも可能である。
【００９８】
次に、各種の供給ガスをプラズマ放電により励起して分解し、窒素酸化物である処理ガスを生成し、それをワークに暴露した後の排気ガス中に含まれる成分について、表１に示す。
【００９９】
【表１】
【０１００】
表１において、実験１〜４はいずれも本実施例のものであり、電極の種類Ａ，Ｂについては後述する。
【０１０１】
まず、実験３と実験４とを比較する。実験４で使用した圧縮空気のみから成る処理ガスよりも、実験３で使用した水分を含む圧縮空気の処理ガスのほうが、ＮＯ２−が多く発生されており、実験３の場合のほうが濡れ性が良いことがわかった。
【０１０２】
ここで、ワークに暴露される処理ガス中のＮＯ−は、ワーク表面の酸化物を還元してＮＯ２−に成り易く、排気ガス中にＮＯ２−が多く存在するほど半田の濡れ性が向上すると考えられる。すなわち、ＮＯ２−が多く発生することにより、リードフレーム１２の表面に存在する酸化物の還元が促進されて、リードフレーム１２の濡れ性を高めることができる。
【０１０３】
次に、同じ処理ガスを用いているが、電極が異なる場合として、実験１と実験３とを比較する。
【０１０４】
この比較では、Ａタイプの電極を用いた実験１におけるＮＯ２−、ＮＯ３−の発生量よりも、Ｂタイプの電極を用いた実験３におけるＮＯ２−、ＮＯ３−の発生量のほうが多く、実験３のほうが半田の濡れ性がより改善されることがわかった。
【０１０５】
ここで、プラズマ条件の電極に用いているＡタイプ電極の概略的な構成を第１４図に示し、Ｂタイプの電極の概略的な構成を第１５図に示す。
【０１０６】
第１４図のＡタイプの電極は、電源５０が接続された電極６５ａと、接地された電極６５ｂとから成る一対の電極である。この一対の電極６５ａ、６５ｂの間には誘電体６４が配置されている。電極６５ａの、誘電体６４に対向する面には、図面の表裏方向に貫通する凹部６６が形成されている。大気圧又はその近傍の圧力下にて、電源５０からの電源供給を受けることにより、凹部６６を供給ガスが通過することで、凹部６６内にてプラズマ放電が生成される。
【０１０７】
また、第１５図のＢタイプの電極は、誘電体６４を挟んで配置される第１の電極６７ａと第２の電極６７ｂを有する。第１４図の電極とは異なり、第１、第２の電極６７ａ、６７ｂがそれぞれ誘電体６４と対向する各面に、第１、第２の凹部６８ａ、６８ｂが形成されている。この第１、第２の凹部６８ａ、６８ｂは、図面の表裏面方向で貫通している。さらに、この第１、第２の凹部６８ａ、６８ｂは、互いに対向しない位置に形成されている。この第１、第２の凹部６８ａ、６８ｂのいずれか一方又は双方に供給ガスを通過させると、第１、第２の凹部６８ａ、６８ｂ内でプラズマが生成され、供給ガスが分解されて窒素酸化物を含む処理ガスが生成される。
【０１０８】
第１５図に示すＢタイプの電極を用いた方が、ＮＯ２−、ＮＯ３−の発生量が多い理由は下記の通りである。すなわち、第１５図に示すＢタイプの電極のほうが、一対の電極間の浮遊容量が減少し、この浮遊容量にて消費される分の電力を、沿面放電のための電力として使用できるので、プラズマ密度が高まり、分解レートが高いからと考えられる。
【０１０９】
このように、排気ガス中にＮＯ２−、ＮＯ３−が多いほど、被処理体表面の酸化物を還元する表面処理が促進されたと考えられる。よって、Ｂタイプの電極を用いてプラズマ放電を生成する実験３の表面処理のほうが、実験１の表面処理よりも濡れ性が良くなると考えられる。なお、表１の発生ガスは、処理ガスを触媒と接触させて浄化することで、１０−２〜１０−１ｍｇ／ｍ３のオーダまで低下させることができた。
【０１１０】
（第９図の表面処理ユニットの変形例）
次に、第９図の表面処理ユニット３０の他の構成を、第１６図及び第１７図を参照して説明する。
【０１１１】
第１６図に示す表面処理ユニット１１０と、第１０図に示す表面処理ユニット３０との相違点は、筺体３２内にさらにガス給気管４１を搭載した点である。ポンプからの圧縮空気、又はボンベからの窒素が、このガス給気管４１に導入されて、プラズマ生成部６０に供給される。一方、ガス給気管４０からは水蒸気が供給されるので、濡れ性の高い、表面処理を行うことができる。
【０１１２】
また、第１７図に示すように、表面処理ユニット１２０内に、予めガス出力部６１９を搭載しておくことも可能である。このガス生成部６１９からの供給ガスをガス給気管４０で導いて、流量計４２で流量調整し、プラズマ生成部６０に供給する。
【０１１３】
＜表面処理ユニットの各種タイプについて＞
次に、上述した表面処理ユニット３０，１００及び１１０の形状もしくはそれらに連結される給気連結管２０、排気連結管２４の形状を変更した各種タイプについて、第１８図以降を参照して説明する。
【０１１４】
（１）ラインタイプ
第１８図及び第１９図に示すラインタイプの表面処理ユニット１６０は、コンベアライン１４により搬送される例えば板状のワーク５００と対向する上方位置に、設けられている。この表面処理ユニット１６０は、筺体１６１の下部に給排気部１６２を備えている。この給排気部１６２は、給気管１６４及び排気管１６６にて二重間構造を構成している。本実施例では、中心部に給気管１６４を配置し、その周囲に排気管１６６を配置し、排気管１６６の下端部は、傘状に広がる形状となっている。
【０１１５】
コンベアライン１４によりワーク５００が間欠的にあるいは連続的に搬送されると、このワーク５００が表面処理ユニットの給排気部１６２と対向することで、ワーク５００の表面が表面処理されることになる。これにより、表面処理ユニット１６０を固定しながらも、ワーク５００の全面について、多数のワーク５００を連続的に表面処理することが可能となる。
【０１１６】
（２）スタンドタイプ
第２０図に示すスタンドタイプの表面処理ユニット２００は、載置可能な底面を有する筺体２０１を有している。この筺体２０１内部には、上述した通り処理ガスが導入され、触媒を経由して排気ガスが排気される。この筺体２０１には、上方に伸びる給気連結管２１０及び排気連結管２３０が設けられている。給気連結管２１０は屈曲され、下端にて開口する給気部２２０を有する。この給気部２２０の周囲には、処理ガスの拡散を防止するための傘状の拡散防止板２２２が設けられている。一方、排気連結管２３０は、拡散防止板２２２と対向する位置に、上方に向かうに従い開口面積の増大する傘状の排気吸引部２４０が形成されている。
【０１１７】
そして、第２０図及び第２１図に示すとおり、ワークとして例えば端部の被覆材がはがされた線材２５０の先端部を表面する処理に際して、この線材２５０の予めメッキ処理された先端部２５２を給気部２２０の直下の位置に配置する。こうすると、給気部２２０より導出される処理ガスにより線材２５０の先端部２５２が表面処理され、その曝露された処理ガスは排気吸引部２４０及び排気連結管２３０を介して筺体２０１内の触媒に導かれることになる。
【０１１８】
このように、スタンドタイプの表面処理ユニット２００を用いることで、空気中に局所的な処理ガスの雰囲気を作ることができ、線材２５０などのワークを容易に表面処理することが可能となる。
【０１１９】
（３）棒状タイプ
第２２図及び第２３図に示す実施例は、表面処理ユニット３００自体を、例えば半田ごてのような筒状の筺体３０１にて構成したものである。この筺体３０１に連結された給気連結管３１０及び排気連結管３２０は二重管構造となっており、内側の給気連結管３１０により処理ガスがワーク５００に向けて導出され、外側の排気連結管３２０よりその曝露された処理ガスが筺体３０１内部に導かれる。排気連結管３２０の先端部は、排気領域を拡大する観点から、第２２図及び第２３図に示すとおり、傘状に広がる形状とすることが好ましい。
【０１２０】
このように、表面処理ユニット３００自体を棒状タイプに構成すれば、この表面処理ユニット３００自体を手で操作して、各種ワークの表面処理を行うことが可能となる。
【０１２１】
（４）トースタータイプ
第２４図及び第２５図に示す表面処理ユニット４００は、筺体４０１の一面例えばその上面に、板状のワーク５００を挿入できるスリット状の挿入部４１０を有している。このスリット状の挿入部４１０には排気管４２０が連結されている。一方、スリット状の挿入部４１０の例えば両側壁には、該側壁にて一端が開口する処理ガス給気管４３０が設けられている。
【０１２２】
この構成によれば、板状のワーク５００を、筺体４０１の上面に設けられたスリット状の挿入部４１０内部に挿入することで、このワーク５００の両面より処理ガスが吹き付けられ、板状のワーク５００の両面を同時に表面処理することが可能となる。なお、ワーク５００の片面のみが表面処理されるものにあっては、処理ガス給気管４３０をスリット状の挿入部４１０の一方の側壁のみに開口させればよい。
【０１２３】
（５）バッチ処理タイプ
第２６図は、多数のワークをバッチ式で処理する装置を示している。この装置は、上述の表面処理ユニット３０（又は１１０又は１２０）に接続された給気連結管２０及び排気連結管２４を、バッチ処理ボックス４５０に連結している。このバッチ処理ボックス４５０は、内部に多数のワーク５１０を収容するものである。バッチ処理されるワーク５１０としては、上述のＩＣ１０、線材２５０、板状のワーク５００の他、例えばロール状に巻回されたＴＡＢテープであってもよい。
【０１２４】
このバッチ処理タイプによれば、一度に多数のワーク５１０を表面処理することが可能となる。なお、本発明の処理方法に表面処理されたワークは、改善されたその半田の濡れ性を、表面処理後比較的長い時間維持することができるため、バッチ処理後半田付けまでワークをストックしておいても、良好な半田付けを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】放電分解方式にて処理ガスを生成する本発明の実施例を示す概略説明図である。
【図２】熱分解方式にて処理ガスを生成する本発明の実施例を示す概略説明図である。
【図３】光分解方式にて処理ガスを生成する本発明の実施例を示す概略説明図である。
【図４】電気分解方式にて処理ガスを生成する本発明の実施例を示す概略説明図である。
【図５】酸の水溶液とキャリアガスとを接触させて処理ガスを生成する本発明の実施例を示す概略説明図である。
【図６】供給ガスを水と接触させて処理ガスを生成する本発明の実施例を示す概略説明図である。
【図７】本発明の実施例により表面処理されたワークの半田の濡れ性を示す特性図である。
【図８】第７図の半田の濡れ性を測定を説明する模式図である。
【図９】本発明の実施例に係る表面処理装置の全体構成を示す概略説明図である。
【図１０】第９図に示す表面処理ユニットの内部構成を示す概略説明図である。
【図１１】第１０図に示すプラズマ発生部の構成を示す概略説明図である。
【図１２】第９図に示す処理ガス生成部の他の第１実施例を示す概略説明図である。
【図１３】第９図に示す処理ガス生成部の他の第２実施例を示す概略説明図である。
【図１４】プラズマ発生部の他の第１の構成を示す概略説明図である。
【図１５】プラズマ発生部の他の第２の構成を示す概略説明図である。
【図１６】第９図に示す表面処理ユニットの他の第１の内部構成を示す概略説明図である。
【図１７】第９図に示す表面処理ユニットの他の第２の内部構成を示す概略説明図である。
【図１８】表面処理ユニットによりラインタイプの処理装置を構成した実施例を示す概略説明図である。
【図１９】第１８図に示す表面処理ユニットの給排気部を示す概略断面図である。
【図２０】表面処理ユニットによりスタンドタイプの処理装置を構成した実施例を示す概略説明図である。
【図２１】第２０図に示す表面処理ユニットの給排気部を示す概略断面図である。
【図２２】表面処理ユニットにより棒状タイプの処理装置を構成した実施例を示す概略説明図である。
【図２３】第２２図に示す表面処理ユニットの給排気部を示す概略断面図である。
【図２４】表面処理ユニットによりトースタータイプの処理装置を構成した実施例を示す概略説明図である。
【図２５】第２４図に示す表面処理ユニットの給排気部を示す概略断面図である。
【図２６】表面処理ユニットによりバッチ処理タイプの処理装置を構成した実施例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１ 処理用ガス生成容器、２ 処理ガス供給管、３ 供給ガス供給管、４，５ 加熱器、６ ＵＶランプ、７ 仕切り板、８ａ，８ｂ 電極、１０，５００ ワーク、１２ リードフレーム、１４ コンベアライン、２０ 給気連結管、２２ 給気部、２４ 排気連結管、３０，１００，１１０，１２０，１６０，２００，３００，４００ 表面処理ユニット、３２，１６１，２０１，３０１，４０１ 筐体、４０ ガス供給管、５０ 電源、６０ プラズマ発生部、６２ａ，６２ｂ 一対の電極、６４ 誘電体（多孔質絶縁体）、６５ａ，６５ｂ 一対の電極、６６ 凹部、６７ａ，６７ｂ 一対の電極、６８ａ，６８ｂ 凹部、７０ 排気管、８０ トラップ手段、６００ 供給ガス生成部、６５７ 第１のガス供給管、６５８ 第２のガス供給管、６５９ 水蒸気混合器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、水晶発振子、回路基板又は線材などの被処理体を表面処理して、被処理体の表面を改質させる表面処理方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空プラズマにより生成される水素原子により金属表面を清浄化させる方法（特開平２−１９０４８９）や、真空プラズマクリーニングにより基板の半田の濡れ性を改善する方法（特開平３−１７４９７２）が提案されている。
【０００３】
本願出願人は、従来の真空プラズマに代えて、大気圧プラズマによりガスを活性化し、イオン、励起種等の活性種により、半田付けされるワークの濡れ性を向上させる技術を既に提案している（ＷＯ９４／２２６２８、特願平７−２９５０）。
【０００４】
ここで、上述した真空プラズマ及び大気圧プラズマを利用した処理では、いずれもプラズマにより励起された活性種により表面処理を行っている。
【０００５】
ここで、被処理体をプラズマに晒す直接放電処理方式では、プラズマダメージに起因した被処理体の物理的性質の破壊が生じやすく、好ましくない。特に、被処理体の被処理面が金属であると、突起した部分に集中的に強いプラズマが生成され、被処理面全体を均一に処理できなくなる。
【０００６】
一方、プラズマ発生部にて生成された活性種を、プラズマに晒されない位置に配置された被処理体に導いて処理する間接放電処理方式も提案されている。この場合には、上述したプラズマダメージは生じない。
【０００７】
しかし、この活性種には寿命があり、この寿命が比較的短いため、被処理体をプラズマ発生部より離れた位置に置くことで、表面処理が不能になるか、あるいは処理効率が大幅に低下してしまう。従って、この間接放電処理方式は、被処理体の設置場所に制約が生じて実用的でない。
【０００８】
また、例えばＣＦ4を放電分解して得られるフッ素Ｆ2を用いて表面処理する方法もあるが、腐蝕ガスであるフッ素を大気に放出せずに回収する場合には、酸化アルミニウムを含むトラップ装置を用いてする。このトラップ装置では、フッ素を酸化アルミニウムでトラップすることで、フッ化アルミニウムが生成される。このフッ化アルミニウムは、専門の業者でしか廃棄できないので、排気処理に手間とコストがかかるという問題もあった。
【特許文献１】特開平２−１９０４８９号公報
【特許文献２】特開平３−１７４９７２号公報
【特許文献３】ＷＯ９４／２２６２８号公報
【特許文献４】特願平７−２９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的とするところは、プラズマダメージがない状態で被処理体の表面を改質させる処理ができ、しかも被処理体の設置場所の自由度が大きい表面処理方法及びその装置を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、安価に入手できるガス、液体から低ランニングコストにて被処理体の表面を改質させる表面処理が可能な表面処理装置及びその方法を提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、被処理体を酸化させるオゾンの発生を抑制しながら、被処理体の表面を改質することができる表面処理方法及びその装置を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、排気された処理ガスをトラップした後の処理が容易で、ランニングコストを低減できる表面処理方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、窒素酸化物を含む処理ガスを被処理体の表面に形成された金属酸化物に接触させて、前記被処理体の表面を処理することを特徴とする。
【００１４】
これらの窒素酸化物は、被処理体の表面に形成された酸化物を還元して、被処理体の表面を改質することができる。あるいはこの窒素酸化物は、被処理体の表面に形成された酸化物を、該表面を形成する物質と結合された窒素酸化物に置換して、被処理体の表面を改質することができる。
【００１５】
この窒素酸化物を含む処理ガスとして、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２を挙げることができる。
【００１６】
被処理体の表面を予め半田処理した場合であって、半田処理後に酸化されてしまった表面を、上記の処理ガスによって改質する場合を例に挙げて説明する。この場合、被処理体の表面には、酸化鉛ＰｂＯ又は酸化スズＳｎＯが形成されている。上記の窒素酸化物は、これらの酸化物と下記の通り反応して、被処理体の表面を改質させる。例えば、処理ガスとしてＮＯ２を用いると、
２ＰｂＯ＋２ＮＯ２→Ｐｂ（ＮＯ３）２＋Ｐｂ …（１）
となり、被処理体表面の酸化物ＰｂＯが窒素酸化物Ｐｂ（ＮＯ３）２に置換される。
【００１７】
また、処理ガスとしてＮ２Ｏを用いると、
ＰｂＯ＋Ｎ２Ｏ→２ＮＯ＋Ｐｂ …（２）
となり、この場合は、被処理体表面の酸化物ＰｂＯが還元されてＰｂとなる。このとき、ＮＯが発生し、これがさらに被処理体表面の改質に寄与する。
【００１８】
処理ガスとして、ＮＯを用いると、
ＰｂＯ＋ＮＯ→ＮＯ２＋Ｐｂ …（３）
となり、この場合も被処理体表面の酸化物ＰｂＯが還元されてＰｂとなる。このとき、ＮＯ２が発生し、これがさらに上述の通り被処理体表面の改質に寄与する。
【００１９】
ここで、酸化物ＰｂＯが還元されてＰｂとなると、例えば半田の濡れ性が向上する。酸化物ＰｂＯを窒素酸化物Ｐｂ（ＮＯ３）２に置換することでも、還元の場合ほどではないが半田の濡れ性は向上する。窒素酸化物Ｐｂ（ＮＯ３）２に置換した場合には、本発明の表面処理後に比較的長い時間大気に放置しても酸化されない点で優れている。以上のことは、酸化物ＳｎＯ等の他の酸化物についても同様に成立する。
【００２０】
以上の通り、本発明ではＮ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２等の窒素酸化物を処理ガスとして用いることで、被処理体の表面を改質できることが分かる。
【００２１】
この窒素酸化物を含む他の処理ガスとして、ＨＮＯ３、ＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２等の酸を含むガスを挙げることができる。
【００２２】
処理ガスとしてＨＮＯ３を含むガスを用いると、
ＰｂＯ＋２ＨＮＯ３→Ｐｂ（ＮＯ３）２＋Ｈ２Ｏ …（４）
となり、被処理体表面の酸化物ＰｂＯが窒素酸化物Ｐｂ（ＮＯ３）２に置換される。
【００２３】
また、処理ガスとしてＨＮＯ２を含むガスを用いると、
ＰｂＯ＋ＨＮＯ２→Ｐｂ＋ＨＮＯ３ …（５）
となり、この場合は被処理体表面の酸化物ＰｂＯが還元されてＰｂとなる。このとき、ＨＮＯ３が発生し、これがさらに被処理体の改質に寄与する。
【００２４】
処理ガスとして、Ｈ２Ｎ２Ｏ２を含むガスを用いると、
２ＰｂＯ＋Ｈ２Ｎ２Ｏ２→２Ｐｂ＋２ＨＮＯ２ …（６）
となり、この場合も被処理体表面の酸化物ＰｂＯが還元されてＰｂとなる。このとき、ＨＮＯ２が発生し、これがさらに被処理体の改質に寄与する。
【００２５】
本発明は、上述した処理ガスをボンベより直接被処理体に向けて供給しても良いが、下記のいずれかの方法により処理ガスを生成して供給することでも良い。
【００２６】
処理ガスを生成する一つの方法として、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気中にて放電を生成して、前記処理ガスを生成することができる。供給ガスとしては、例えば酸素ガスＯ２及び窒素ガスＮ２を挙げることができる。他の供給ガスとして、酸素ガスＯ２及び窒素ガスＮ２に水Ｈ２Ｏ特に純水を加えたものを挙げることができる。さらに、他の供給ガスとして、窒素ガスＮ２と水Ｈ２Ｏ、あるいは圧縮空気と水Ｈ２Ｏを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２７】
これらの供給ガスは放電により分解され、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）との結合により、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２が生成される。従って、上述の式（１）〜（３）のいずれか１以上の反応が生じて、被処理体の表面を改質できる。
【００２８】
さらに、水Ｈ２Ｏの添加により水素原子（Ｈ）が存在すると、下記の通りの反応により、ＨＮＯ３、ＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２も生成され得る。
【００２９】
２ＮＯ＋４Ｈ２Ｏ→２ＨＮＯ３＋３Ｈ２ …（７）
２ＮＯ＋２Ｈ２Ｏ→２ＨＮＯ２＋Ｈ２ …（８）
２ＮＯ＋２Ｈ２Ｏ→Ｈ２Ｎ２Ｏ２＋Ｈ２＋Ｏ２ …（９）
従って、水の添加により、（１）〜（３）のいずれか１以上の反応と、（４）〜（６）のいずれか１以上の反応とが行われて、被処理体の表面を改質することが分かる。このため、被処理体の表面を改質処理の効率が高まるという利点がある。なお、式（７）の反応は、式（８）（９）に比べて起きにくい。このため、ＨＮＯ３は生成され難く、ＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２が比較的多く生成されるので、上述の式（５）（６）の反応により、酸化物が還元されるので、被処理体の表面の改質処理の効率がさらに高まる。
【００３０】
この供給ガスを励起させる放電を生成するために、大気圧又はその近傍の圧力下で、５０ｋＨｚ以下の低周波数の交流電圧又は直流電圧が印加される一対の電極を用いることができる。
【００３１】
上述の低周波数の交流電圧又は直流電圧を一対の電極間に印加すると、放電電圧のピーク ツー ピーク電圧を比較的大きくでき、プラズマ生成用ガスであるＨｅ等を供給しなくても、安定して放電を生成することができる。このような安定した大気圧プラズマを生成するのに、必ずしもＨｅを用いる必要が無くなり、ランニングコストを低減できる。
【００３２】
処理ガスを生成する他の一つの方法として、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気を加熱して、前記処理ガスを生成することができる。供給ガスとしては放電分解の場合と同じものを採用できる。この供給ガスは熱エネルギーにより分解され、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２が生成される。この場合も、水素原子（Ｈ）が存在すると、ＨＮＯ３より多くのＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２が生成され、処理効率が高まる。
【００３３】
ここで、プラズマ生成用の一対の電極は、誘電体を挟んで配置される第１、第２の電極を有し、この第１、第２の電極は、誘電体と対面する各面の互いに非対向となる位置に第１、第２の凹部が形成され、前記第１、第２の凹部の少なくとも一方に供給ガスが導入されることが好ましい。
【００３４】
こうすると、第１，第２の電極間の浮遊容量が減少する。その浮遊容量にて消費されていた分の電力を放電電力として使用できるので、安定したプラズマを維持でき、あるいはプラズマ密度を高めることができ、処理レートを向上させることかできる。
【００３５】
処理ガスを生成するさらに他の一つの方法として、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気に光を照射して、前記処理ガスを生成することができる。この場合の供給ガスも上記の場合と同じでよく、この供給ガスが光分解され、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２が生成される。この場合も、水素原子（Ｈ）が存在すると、ＨＮＯ３より多くのＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２が生成され、処理効率が高まる。
【００３６】
上記の３つの方法のいずれにおいても、供給ガスとして、酸素（Ｏ２）ガスと窒素（Ｎ２）ガスとを用い、かつ、窒素ガスをキャリアガスとして兼用することが好ましい。窒素ガスは安価であるので、キャリアガスとして大量に用いてもランニングコストを低減できる。
【００３７】
供給ガス中に水Ｈ２Ｏを含ませる方法として、少なくとも１種の供給ガスを、その供給途中にて水と接触させると良い。供給ガスに水が含まれていると、処理ガス生成雰囲気の湿度が高まり、被処理体を酸化させるオゾンの発生を抑制できる利点もある。
【００３８】
ここで、酸素ガスと窒素ガスとの流量比の設定を変えることで、生成される処理ガスの種類を変更することができる。本発明者等の実験によれば、酸素ガスの供給量を１５体積％以下とすると、ＮＯを発生させることができることが確認された。処理ガスとしてのＮＯは、例えば上述の式（３）の通り被処理体表面の改質に寄与する。
【００３９】
さらに、本発明者等の実験によれば、酸素ガスの供給量が１０体積％を越えると、処理ガスとしてＮＯ２が発生することが確認された。処理ガスとしてのＮＯ２は、上述の式（１）の通り、被処理体表面の酸化物を窒素酸化物に置換して、被処理体表面を改質することができる。この場合、例えば半田の濡れ性を改善する際には還元の場合と比べて効果が劣るため、ＮＯ２の発生量を低減するために、酸素の供給利用を１０体積％以下にすればよい。
【００４０】
さらに、本発明書等の実験によれば、酸素ガスの供給量が３体積％以下であると、処理ガスとしてＮ２Ｏが発生することが確認された。処理ガスとしてのＮ２Ｏは、上述した式（２）の通り、被処理体表面を改質することができる。ただし、酸素ガスの供給量が３体積％以下だと供給される酸素の絶対量が少なく、発生するＮ２Ｏの量も少ないため、処理レートは低くなる。
【００４１】
以上のことを考慮すると、酸素の供給量は、好ましくは１５体積％以下、さらに好ましくは１０体積％以下とするのがよい。さらに好ましくは、５〜１０体積％とするのが良く、この範囲を外れた酸素供給量の場合よりも、被処理体表面の改質効率が優れることが分かった。酸素の供給量の最適値は、ＮＯ２の発生量が最大となる１０体積％前後である。
【００４２】
処理ガスを生成するさらに他の方法は、アルカリ金属と窒素化合物から成る塩の水溶液を電気分解して、窒素化合物を生成することである。この電気分解により、ＨＮＯ３、ＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２を生成できる。
【００４３】
処理ガスを生成するさらに他の方法は、Ｈ２Ｎ２Ｏ２、ＨＮＯ２、ＨＮＯ３のいずれかの酸の水溶液にキャリアガスを接触させることである。このキャリアガスが上記の酸を含むことで、例えば上述した式（４）〜（６）のいずれかの反応により、被処理体の表面を改質することができる。
【００４４】
本発明では、被処理体に向けて供給された処理ガス及び反応生成物を強制排気する工程と、その排気途中にて、処理ガス及び反応生成物をトラップする工程と、
をさらに有することが好ましい。このために、本発明装置では、強制排気手段とトラップ手段とを備える。これにより、窒素酸化物など大気に散乱させずに回収できる。特に、窒化物等を回収する触媒、活性炭等の浄化手段は、廃棄することが容易であり、ランニングコストを低減できる。
【００４５】
この種の処理に適する被処理体として、回路基板、集積回路（ＩＣ）などの電子部品、半田付けされる線材、あるいは水晶振動子を挙げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の表面処理方法及び表面処理装置について、図面を参照して具体的に説明する。
【００４７】
＜処理ガスの生成方法について＞
本発明では、窒素酸化物Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２、ＨＮＯ２、ＨＮＯ３などを含む処理ガスを被処理体に接触させ、この反応性の高い処理ガスにより、被処理体の表面を改質させる処理をしている。この反応性の高い処理ガスは、ボンベから供給管を介して被処理体に供給してもよいが、処理ガスを第１図〜第６図の６通りの方法のいずれかの方法で生成することもできる。
【００４８】
第１図〜第６図において、共通する構成として、処理ガス生成用容器１と、生成された処理ガスを被処理体に向けて導く処理ガス供給管２とを有する。
【００４９】
（放電分解方式）
第１図の実施例では、処理ガス供給管２及び供給ガス供給管３が連結された処理ガス生成用容器１内にて、処理ガスである酸素原子（Ｏ）及び窒素原子（Ｎ）を含む供給ガスを、大気圧又はその近傍の圧力下での放電により分解して、処理ガスを生成している。このために、処理ガス生成用容器１内に、一対の電極を備えたプラズマ発生部４を設けている。
【００５０】
第１図の装置を用いて、供給ガスとして、窒素ガスＮ２を５リットル／ｍｉｎで、酸素ガスを２００ｃｃ／ｍｉｎでそれぞれ供給し、一対の電極に供給される電源周波数を約１０ｋＨｚとし、放電電圧のピーク ツー ピーク電圧がＡＣ１０ｋＶｐｐで放電を生じさせた。このとき、本実施例では酸素の供給量がほぼ３．８５体積％（１００×２００／５２００）であり、酸素と窒素が分解されて、ＮＯを発生することができた。このＮＯを処理ガスとして被処理体に供給することで、上述の式（２）の通り、被処理体の表面を改質することができた。
【００５１】
なお、上述した通り、酸素の供給量を変更することで、ＮＯの発生量を増大させることができ、あるいは他の窒素酸化物であるＮ２Ｏ、ＮＯ２などを発生させることもできる。
【００５２】
また、上記のように、電源周波数を１０ｋＨｚと低周波数を用いることで、Ｈｅを供給しなくても安定して放電を起こすことができた。この結果、ランニングコストを低減できる。なお、Ｈｅを供給せずに放電を安定して起こすためには、低周波数を用いて放電電圧のピーク ツー ピーク電圧がある値以上大きいことが必要である。本発明者等の実験によれば、直流電圧、１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、４０ｋＨｚの各交流電圧で上述の放電が確認でき、放電電圧のピーク ツー ピーク電圧を大きく確保できる観点から、５０ｋＨｚ以下の低周波数の交流電圧又は直流電圧が有用であることが分かった。
【００５３】
（熱分解方式）
第２図では、第１図の加熱器４に代えて、供給ガス例えば酸素ガスＯ２と窒素ガスＮ２が導入される処理ガス生成用容器１内を加熱する加熱器５を設けている。
【００５４】
そして、第２図では、処理ガス生成用容器１内にて、供給ガスを熱エネルギーにより熱分解して、窒素酸化物Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２を含む処理ガスを生成している。
【００５５】
本実施例では、供給ガスとして、第１図の実施例と同じ種類のガスを同じ流量比にて供給した。加熱器５の設定温度を８００℃としたところ、第１図の実施例と同じく、処理ガスとしてＮＯを生成することができた。この場合も、酸素の供給量を変更することで、ＮＯの発生量を増大させることができ、あるいは他の窒素酸化物であるＮ２Ｏ、ＮＯ２などを発生させることもできる。
【００５６】
（光分解方式）
第３図の実施例では、処理ガス供給管２及び原料ガス供給管３が連結された処理ガス生成用容器１内にて、供給ガスである例えば酸素ガスと窒素ガスとを光分解して、処理ガスを生成している。このために、処理ガス生成用容器１内に光例えば紫外線を照射するＵＶランプ６を設けている。
【００５７】
供給ガスとして酸素及び窒素ガスを第１図，第２図の実施例と同じ流量比で導入し、ＵＶランプ６のランプ出力を１００ｍＷ／ｃｍ２とし、出射される光の波長を４００ｎｍとしたところ、第１図，第２図の実施例と同じく、処理ガスとしてＮＯを生成することができた。この場合も、酸素の供給量を変更することで、ＮＯの発生量を増大させることができ、あるいは他の窒素酸化物であるＮ２Ｏ、ＮＯ２などを発生させることもできる。
【００５８】
（電気分解方式）
第４図の実施例は、処理ガス供給管２が連結された処理ガス生成用容器１内にて、アルカリ金属と窒素化合物から成る塩の水溶液を電気分解して、処理ガスを生成している。このために、処理ガス生成用容器１内に上記塩の水溶液の水溶液を収容し、仕切り板７にて仕切られた各領域に電極８ａ，８ｂを配置した。この電極８ａ，８ｂに例えばＤＣ２４Ｖを印加したところ、ＨＮＯ３、ＨＮＯ２、Ｈ２Ｎ２Ｏ２を含む処理ガスを生成できた。
【００５９】
なお、電気分解に適する塩の水溶液としては、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３などの硝酸塩、ＮａＮＯ２などの亜硝酸塩、ＮａＮＯなどの次亜硝酸塩の水溶液を挙げることができる。
【００６０】
（酸の水溶液とキャリアガスとの接触方式について）
第５図の実施例は、キャリアガス供給管を兼ねる処理ガス供給管２は、キャリアガスを処理ガス生成用容器１内に導く第１の分岐管２ａと、処理ガス生成用容器１内にて発生した処理ガスを導出する第２の分岐管２ｂとを有する。キャリアガスをＨＮＯ３、ＨＮＯ２又はＨ２Ｎ２Ｏ２の酸の水溶液と接触させ、その酸の液体を含む処理ガスを生成している。この酸の液体を含むキャリアガスを被処理体に接触させることで、上述の式（４）〜（６）のいずれかの反応式により、被処理体の表面を改質することができる。
【００６１】
（供給ガスと水との接触方式について）
ここで、第１図〜第３図の実施例では、処理容器１内に水Ｈ２Ｏを導入することが好ましい。第１図の実施例の変形例を示す第６図では、水を収容した容器酸素ガス及び窒素ガスの一方のガスを直接に処理ガス生成用容器１に供給する第１のガス供給管３ａと、その他方のガスを供給する第２のガス供給管３ｂと、第２のガス供給管３ｂ途中にて他方のガスを水と接触させる容器９とを設けている。従って、他方のガスは水を含んだ状態で、処理ガス生成用容器１に導入される。この結果、上述した式（８）（９）の反応が主に生じて、処理ガスとしてＨＮＯ２又はＨ２Ｎ２Ｏ２が含まれることになる。この結果、上述した式（５）（６）の反応が主に生じて、被処理体の表面処理を促進できる。
【００６２】
また、供給ガスに水が含まれていると、処理ガス生成用容器１内での湿度が高まり、この結果、被処理体を酸化させるオゾンの発生が抑制される。
【００６３】
（被処理体の濡れ性向上の評価について）
ここで、被処理体をＩＣのリードフレームとし、表面処理されたリードフレーム１２の濡れ性について評価してみた。この評価結果を第７図に示す。第７図では、リードフレームの濡れ性の評価値を、リードフレームに作用する浮力の値で示している。この濡れ性を反映する浮力の値は、例えば第８図に模式的に示す測定装置で測定した値である。
【００６４】
第８図の測定装置は、表面処理されたリードフレーム１２の一方の端に弾性体であるバネ７０１を接続し、リードフレーム１２の他方の端を容器７０２内の半田７０３内に浸して釣り下げたときの、バネ７０１に対するリードフレーム１２の張力を浮力として測定している。半田の濡れ性が悪いときには、半田がリードフレーム１２をはじいて、リードフレーム１２は矢印ａの方向に移動する。このときのバネ７０１に対する張力はマイナスの値となる。一方、半田の濡れ性が良いときには、リードフレーム１２は矢印ｂの方向に移動する。このときのバネ７０１に対する張力はプラスの値となる。
【００６５】
この第８図の測定装置にて、供給ガスの種類を変えて処理した複数のリードフレーム１２について測定した。第７図に示すように、リードフレーム１２に対して表面処理を行わない無処理のときには、半田の濡れ性が悪く、浮力はマイナスの値となった。
【００６６】
一方、供給ガスとして酸素と水素を用い、かつ、酸素の供給量（体積％）を変えた場合、いずれも浮力はプラスの値となり、半田の濡れ性が向上していることが分かる。特に、酸素の供給量が１０体積％の時に浮力の値が最大となり、半田の濡れ性が最も改善されるたことが分かる。さらに、酸素の供給量が５〜１０体積％のとき、それ以外の供給量の場合よりも半田の濡れ性が改善されたことが分かる。
【００６７】
さらに、窒素及び酸素（１５体積％）を供給し、さらに水を添加したところ、水の添加の無い場合と比較して、浮力のプラス値が大きくなった。これは、上述した通り、処理ガスとしてＨＮＯ２又はＨ２Ｎ２Ｏ２が含まれることになり、半田の濡れ性がさらに向上したことを示している。
【００６８】
また、供給ガスをＮ２＋Ｈ２Ｏとした場合、及び供給ガスを圧縮空気＋Ｈ２Ｏとした場合のそれぞれについても、浮力がプラス値となり、半田の濡れ性が向上したことを示している。
【００６９】
ここで、本発明の処理ガス生成用容器１にて生成された処理ガスは、その処理ガスの高い反応性を、被処理体に暴露させるまで維持できる。一方、従来のようにプラズマ発生部にて生成されたフッ素ラジカル等の活性種は、プラズマ発生部外に配置した被処理体に暴露される途中にて、その寿命が途絶えてしまう。このことについて、本発明者などは下記の実験を行った。
【００７０】
プラズマ発生部に連結される処理ガス供給管として、一般に配管チューブとしていられている１／４径サイズ（外径６．３５ｍｍ、内径３．１７ｍｍ）を使用した場合、供給ガス流量とチューブ断面積とから、処理ガスの流速を求めてみた。供給ガスの流量を１００ｃｃ／ｍｉｎとした場合、処理ガスの流速は２１．１２ｃｍ／ｓとなる。フッ素ラジカルの寿命は１／１０００ｓ以下であるので、プラズマ発生部から０．０２１１ｃｍ離れた位置でフッ素ラジカル消滅してしまうことが分かる。
【００７１】
＜実施例装置全体の全体構成＞
第９図は、本実施例にかかる表面処理装置の全体構成を示す概略説明図である。
【００７２】
第９図に示す実施例において、半田付けされるワークをＩＣ１０とし、ＩＣ１０は、例えばコンベアライン１４上に載置され、図面の裏面から表面に向かう方向に順次搬送される。ここで、ＩＣ１０のリードフレーム１２は、予め半田メッキ処理されている。従って、リードフレーム１２の表面は、鉛Ｐｂ及びスズＳｎで覆われているが、これが酸化されることで、酸化鉛ＰｂＯ及び酸化スズＳｎＯとなっている。本実施例は、このリードフレーム１２の表面に形成された酸化鉛ＰｂＯ及び酸化スズＳｎＯを還元することで、リードフレーム１２の半田の濡れ性の向上を図っている。このＩＣ１０のリードフレーム１２を表面処理するために、表面処理ユニット３０と、それに連結される給気連結管２０及び排気連結管２４が設けられている。
【００７３】
給気連結管２０には、表面処理ユニット３０内部にて生成された処理ガスが導入され、ＩＣ１０の上方にて傘上に広がる給気部２２を介して、その処理ガスをＩＣ１０の特にリードフレーム１２に暴露させている。排気連結管２４は、リードフレーム１２に暴露された処理ガスを吸引して、表面処理ユニット３０を介して強制排気するためのものである。
【００７４】
表面ユニット３０には、供給ガス生成部６００からの供給ガスが供給される。この供給ガス生成部６００には、ガス出力部６１９、第１のガス供給管６５７、第２のガス供給管６５８、水蒸気混合器６５９が設けられている。
【００７５】
ガス出力部６１９からは酸素及び窒素、窒素のみ、あるいは圧縮空気が、供給ガスとして供給される。
【００７６】
ガス出力部６１９には、第１のガス供給管６５７、及び２本のガス供給管６５８ａ、６５８ｂから成る第２のガス供給管６５８が接続される。
【００７７】
第１のガス供給管６５７には、供給ガスの出力をＯＮ／ＯＦＦするバルブ６６２、供給ガスの流量を調整する流量計６６４が設けられている。ガス出力部６１９からの窒素及び酸素、窒素、あるいは圧縮空気は、第１のガス供給管６５７のバルブ６６２を介して、流量計６６４で流量調整される。
【００７８】
第２のガス供給管６５８のうちのガス供給管６５８ａには、供給ガスの出力をＯＮ／ＯＦＦするバルブ６６３が設けられ、ガス供給管６５８ｂには、供給ガスの流量を調整する流量計６６５が設けられる。ガス出力部６１９からの供給ガスは、ガス供給管６５８ａのバルブ６６３を介して水蒸気混合器６５９に導入される。
【００７９】
水蒸気混合器６５９では、水、例えば純水６６０がヒーター６６１で熱せられ、水蒸気となっている。これにより、水蒸気混合器６５９に導入された供給ガスは、水蒸気を含む。この水分を含んだ供給ガスは、ガス供給管６５８ｂに導入されて、流量計６６５でその流量が調整される。
【００８０】
このように、第１のガス供給管６５７では、水を含まない供給ガスが導かれ、第２のガス供給管６５８では、水を含む供給ガスが導かれる。なお、表面処理ユニット３０に供給される、水を含まない供給ガスと、水を供給ガスとの割合は、第１のガス供給管６５７のバルブ６５２のＯＮ／ＯＦＦ及び流量計６６４の流量調整、及び第２のガス供給管６５８のバルブのＯＮ／ＯＦＦ及び流量計６６５の流量調整により、任意に調整することができる。
【００８１】
第９図の構成によって表面処理することにより、ワークであるＩＣ１０のリードフレーム１２の濡れ性を向上させることができる。
【００８２】
（表面処理ユニット３０の構造）
この表面処理ユニット３０は、第１０図に示すように、１つの筺体３２内部に、ガス給気管４０、電源５０、プラズマ発生部６０、排気管７０及びトラップ手段である触媒８０を搭載している。
【００８３】
ガス給気管４０は、第１０図に示すプラズマ発生部６０の上流側及び下流側にそれぞれ連結され、上流側のガス給気管４０の途中には、流量計４２が配設されている。このガス給気管４０には、工場内の設備を利用して、上述した供給ガスが導入される。また、ガス給気管４０の下流側の開口端は、第９図に示す給気連結管２０に接続されている。
【００８４】
プラズマ発生部６０は、電源５０からの電源供給を受けて、大気圧又はその近傍の圧力下にてプラズマを発生するものである。このプラズマ発生部６０は、第１１図に示すように、一対の電極６２ａ及び６２ｂの間に誘電体例えば多孔質絶縁体６４が配置されることで、各電極６２ａ及び６２ｂが対向配置されている。一方の電極６２ａには電源５０が接続され、他方の電極６２ｂは接地されて、５０ｋＨｚ以下の比較的低周波数の交流電圧又は直流電圧が各電極間に印加される。
【００８５】
電源５０は、５０ｋＨｚ以下好ましくは０〜５０ｋＨｚの比較的低周波数の交流電圧又は直流電圧を、一対の電極６２ａ、６２ｂに印加するもので、コンセントに差し込まれるプラグ５２を有する。
【００８６】
このように、電源５０にて比較的低周波数の交流電圧が出力される理由は、下記の通りである。
【００８７】
即ち、従来より大気圧プラズマを生成するためには、比較的プラズマの立ち易いヘリウムガスＨｅを大量に必要としていた。この場合には、一対の電極間に印加される交流電圧の周波数を、商用周波数である１３．５６ＭＨｚとすることができた。しかしながら、比較的高価なヘリウムガスを用いずに、窒素及び酸素又は圧縮空気等の雰囲気では、商用周波数である１３．５６ＭＨｚの交流電圧では大気圧プラズマを生成することができない。ところが、低周波数の交流電圧の場合、そのｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ電圧を大きくすることができ、結果としてプラズマの生成に寄与するエネルギーを確保できると推測される。よって、０〜５０ｋＨｚの比較的低周波数の交流電圧又は直流電圧を一対の電極に印加することで、大気圧プラズマを安定して生成できる。
【００８８】
しかも、安価な窒素及び酸素、あるいは圧縮空気を用いて、大気圧又はその近傍の圧力下にて安定してプラズマを生成することができる。
【００８９】
表面処理ユニット３０の筺体３２内部には、リードフレーム１２に暴露された処理ガスを強制排気するための排気管７０が設けられている。この表面処理ユニット３０内の排気管７０は、第９図に示す排気連結管２４と接続される。
【００９０】
さらに、この排気管７０には、処理ガスを浄化する浄化手段、例えば触媒８０が設けられている。ここで、被処理体に暴露される処理ガス中にはＮＯＸが存在する。このＮＯＸはＩＣ１０のリードフレーム１２の表面処理に寄与するが、その表面処理に寄与しなかったＮＯＸ、あるいは処理時の反応により新たに生じた反応生成物が排気される。この排気ガスを触媒８０に接触させ、処理ガスを化学的に浄化することができる。しかも、この触媒の特別な処理をせずに廃棄できる。
【００９１】
特に、例えば吸着作用を備える活性炭を用いれば、排気成分を活性炭に吸着させることができる。この活性炭は、焼却して廃棄することができる。このように、活性炭を用いると、従来、処理ガスとしてＣＦ４を使用し、トラップ手段としてアルミナを用いた場合と比較して、ランニングコストを低下させることができる。
【００９２】
（第１０図の表面処理ユニットを用いた表面処理方法）
第１０図に示す実施例では、供給ガスが、工場内に配置された設備を用いて、表面処理ユニット３０のガス給気管４０にそれぞれ導入される。この供給ガスは、ガス給気管４０に途中に設けられた流量計４２により流量調整されている。流量調整された供給ガスは、プラズマ発生部６０に導入される。プラズマ発生部６０内に設けられた一対の電極６２ａ、６２ｂには、１０〜５０ｋＨｚの比較的低周波数の交流電圧が印加されている。
【００９３】
プラズマ発生部６０内では、供給ガスが励起されて分解され、窒素酸化物を含む処理ガスとなる。表面処理ユニット３０のガス給気管４０より導出された処理ガスは、この表面処理ユニット３０に連結された給気連結管２０を介して、給気部２２よりＩＣ１０の表面に暴露される。これにより、ＩＣ１０のリードフレーム１２が、表面処理される。
【００９４】
一方、リードフレーム１２に暴露された処理ガスは、排気連結管２４を介して表面処理ユニット３０の内部に導入される。表面処理ユニット３０では、排気管７０を介して上記ガスを触媒８０に導いている。
【００９５】
なお、水分を含む処理ガスを生成するには、第９図に示した処理ガス生成部６００の他に、第１２図に示すように、ガス供給管６５８ａが、水蒸気混合器６５９内の純水６６０と接触する構成を付加すればよい。第１２図のガス供給管６５８ａに導かれる供給ガスは、純水内に導かれて、純水と直接接触された後に、水分を含んだガスとして送出される。この場合、送出されるガス中の水分濃度を高めることが期待でき、効率の良い表面処理を行うことができる。
【００９６】
さらに、第１３図に示すように、ガス出力部６１９から供給ガスを導くガス供給管を１本とし、ガス供給管６５８ａからバルブ６６３を介して導かれる供給ガスを純水に通すようにしてもよい。
【００９７】
また、第９図、第１２図に示す処理ガス生成部のうちの水蒸気混合器を、第９図の表面処理ユニット３０内に搭載することも可能である。
【００９８】
次に、各種の供給ガスをプラズマ放電により励起して分解し、窒素酸化物である処理ガスを生成し、それをワークに暴露した後の排気ガス中に含まれる成分について、表１に示す。
【００９９】
【表１】
【０１００】
表１において、実験１〜４はいずれも本実施例のものであり、電極の種類Ａ，Ｂについては後述する。
【０１０１】
まず、実験３と実験４とを比較する。実験４で使用した圧縮空気のみから成る処理ガスよりも、実験３で使用した水分を含む圧縮空気の処理ガスのほうが、ＮＯ２−が多く発生されており、実験３の場合のほうが濡れ性が良いことがわかった。
【０１０２】
ここで、ワークに暴露される処理ガス中のＮＯ−は、ワーク表面の酸化物を還元してＮＯ２−に成り易く、排気ガス中にＮＯ２−が多く存在するほど半田の濡れ性が向上すると考えられる。すなわち、ＮＯ２−が多く発生することにより、リードフレーム１２の表面に存在する酸化物の還元が促進されて、リードフレーム１２の濡れ性を高めることができる。
【０１０３】
次に、同じ処理ガスを用いているが、電極が異なる場合として、実験１と実験３とを比較する。
【０１０４】
この比較では、Ａタイプの電極を用いた実験１におけるＮＯ２−、ＮＯ３−の発生量よりも、Ｂタイプの電極を用いた実験３におけるＮＯ２−、ＮＯ３−の発生量のほうが多く、実験３のほうが半田の濡れ性がより改善されることがわかった。
【０１０５】
ここで、プラズマ条件の電極に用いているＡタイプ電極の概略的な構成を第１４図に示し、Ｂタイプの電極の概略的な構成を第１５図に示す。
【０１０６】
第１４図のＡタイプの電極は、電源５０が接続された電極６５ａと、接地された電極６５ｂとから成る一対の電極である。この一対の電極６５ａ、６５ｂの間には誘電体６４が配置されている。電極６５ａの、誘電体６４に対向する面には、図面の表裏方向に貫通する凹部６６が形成されている。大気圧又はその近傍の圧力下にて、電源５０からの電源供給を受けることにより、凹部６６を供給ガスが通過することで、凹部６６内にてプラズマ放電が生成される。
【０１０７】
また、第１５図のＢタイプの電極は、誘電体６４を挟んで配置される第１の電極６７ａと第２の電極６７ｂを有する。第１４図の電極とは異なり、第１、第２の電極６７ａ、６７ｂがそれぞれ誘電体６４と対向する各面に、第１、第２の凹部６８ａ、６８ｂが形成されている。この第１、第２の凹部６８ａ、６８ｂは、図面の表裏面方向で貫通している。さらに、この第１、第２の凹部６８ａ、６８ｂは、互いに対向しない位置に形成されている。この第１、第２の凹部６８ａ、６８ｂのいずれか一方又は双方に供給ガスを通過させると、第１、第２の凹部６８ａ、６８ｂ内でプラズマが生成され、供給ガスが分解されて窒素酸化物を含む処理ガスが生成される。
【０１０８】
第１５図に示すＢタイプの電極を用いた方が、ＮＯ２−、ＮＯ３−の発生量が多い理由は下記の通りである。すなわち、第１５図に示すＢタイプの電極のほうが、一対の電極間の浮遊容量が減少し、この浮遊容量にて消費される分の電力を、沿面放電のための電力として使用できるので、プラズマ密度が高まり、分解レートが高いからと考えられる。
【０１０９】
このように、排気ガス中にＮＯ２−、ＮＯ３−が多いほど、被処理体表面の酸化物を還元する表面処理が促進されたと考えられる。よって、Ｂタイプの電極を用いてプラズマ放電を生成する実験３の表面処理のほうが、実験１の表面処理よりも濡れ性が良くなると考えられる。なお、表１の発生ガスは、処理ガスを触媒と接触させて浄化することで、１０−２〜１０−１ｍｇ／ｍ３のオーダまで低下させることができた。
【０１１０】
（第９図の表面処理ユニットの変形例）
次に、第９図の表面処理ユニット３０の他の構成を、第１６図及び第１７図を参照して説明する。
【０１１１】
第１６図に示す表面処理ユニット１１０と、第１０図に示す表面処理ユニット３０との相違点は、筺体３２内にさらにガス給気管４１を搭載した点である。ポンプからの圧縮空気、又はボンベからの窒素が、このガス給気管４１に導入されて、プラズマ生成部６０に供給される。一方、ガス給気管４０からは水蒸気が供給されるので、濡れ性の高い、表面処理を行うことができる。
【０１１２】
また、第１７図に示すように、表面処理ユニット１２０内に、予めガス出力部６１９を搭載しておくことも可能である。このガス生成部６１９からの供給ガスをガス給気管４０で導いて、流量計４２で流量調整し、プラズマ生成部６０に供給する。
【０１１３】
＜表面処理ユニットの各種タイプについて＞
次に、上述した表面処理ユニット３０，１００及び１１０の形状もしくはそれらに連結される給気連結管２０、排気連結管２４の形状を変更した各種タイプについて、第１８図以降を参照して説明する。
【０１１４】
（１）ラインタイプ
第１８図及び第１９図に示すラインタイプの表面処理ユニット１６０は、コンベアライン１４により搬送される例えば板状のワーク５００と対向する上方位置に、設けられている。この表面処理ユニット１６０は、筺体１６１の下部に給排気部１６２を備えている。この給排気部１６２は、給気管１６４及び排気管１６６にて二重間構造を構成している。本実施例では、中心部に給気管１６４を配置し、その周囲に排気管１６６を配置し、排気管１６６の下端部は、傘状に広がる形状となっている。
【０１１５】
コンベアライン１４によりワーク５００が間欠的にあるいは連続的に搬送されると、このワーク５００が表面処理ユニットの給排気部１６２と対向することで、ワーク５００の表面が表面処理されることになる。これにより、表面処理ユニット１６０を固定しながらも、ワーク５００の全面について、多数のワーク５００を連続的に表面処理することが可能となる。
【０１１６】
（２）スタンドタイプ
第２０図に示すスタンドタイプの表面処理ユニット２００は、載置可能な底面を有する筺体２０１を有している。この筺体２０１内部には、上述した通り処理ガスが導入され、触媒を経由して排気ガスが排気される。この筺体２０１には、上方に伸びる給気連結管２１０及び排気連結管２３０が設けられている。給気連結管２１０は屈曲され、下端にて開口する給気部２２０を有する。この給気部２２０の周囲には、処理ガスの拡散を防止するための傘状の拡散防止板２２２が設けられている。一方、排気連結管２３０は、拡散防止板２２２と対向する位置に、上方に向かうに従い開口面積の増大する傘状の排気吸引部２４０が形成されている。
【０１１７】
そして、第２０図及び第２１図に示すとおり、ワークとして例えば端部の被覆材がはがされた線材２５０の先端部を表面する処理に際して、この線材２５０の予めメッキ処理された先端部２５２を給気部２２０の直下の位置に配置する。こうすると、給気部２２０より導出される処理ガスにより線材２５０の先端部２５２が表面処理され、その曝露された処理ガスは排気吸引部２４０及び排気連結管２３０を介して筺体２０１内の触媒に導かれることになる。
【０１１８】
このように、スタンドタイプの表面処理ユニット２００を用いることで、空気中に局所的な処理ガスの雰囲気を作ることができ、線材２５０などのワークを容易に表面処理することが可能となる。
【０１１９】
（３）棒状タイプ
第２２図及び第２３図に示す実施例は、表面処理ユニット３００自体を、例えば半田ごてのような筒状の筺体３０１にて構成したものである。この筺体３０１に連結された給気連結管３１０及び排気連結管３２０は二重管構造となっており、内側の給気連結管３１０により処理ガスがワーク５００に向けて導出され、外側の排気連結管３２０よりその曝露された処理ガスが筺体３０１内部に導かれる。排気連結管３２０の先端部は、排気領域を拡大する観点から、第２２図及び第２３図に示すとおり、傘状に広がる形状とすることが好ましい。
【０１２０】
このように、表面処理ユニット３００自体を棒状タイプに構成すれば、この表面処理ユニット３００自体を手で操作して、各種ワークの表面処理を行うことが可能となる。
【０１２１】
（４）トースタータイプ
第２４図及び第２５図に示す表面処理ユニット４００は、筺体４０１の一面例えばその上面に、板状のワーク５００を挿入できるスリット状の挿入部４１０を有している。このスリット状の挿入部４１０には排気管４２０が連結されている。一方、スリット状の挿入部４１０の例えば両側壁には、該側壁にて一端が開口する処理ガス給気管４３０が設けられている。
【０１２２】
この構成によれば、板状のワーク５００を、筺体４０１の上面に設けられたスリット状の挿入部４１０内部に挿入することで、このワーク５００の両面より処理ガスが吹き付けられ、板状のワーク５００の両面を同時に表面処理することが可能となる。なお、ワーク５００の片面のみが表面処理されるものにあっては、処理ガス給気管４３０をスリット状の挿入部４１０の一方の側壁のみに開口させればよい。
【０１２３】
（５）バッチ処理タイプ
第２６図は、多数のワークをバッチ式で処理する装置を示している。この装置は、上述の表面処理ユニット３０（又は１１０又は１２０）に接続された給気連結管２０及び排気連結管２４を、バッチ処理ボックス４５０に連結している。このバッチ処理ボックス４５０は、内部に多数のワーク５１０を収容するものである。バッチ処理されるワーク５１０としては、上述のＩＣ１０、線材２５０、板状のワーク５００の他、例えばロール状に巻回されたＴＡＢテープであってもよい。
【０１２４】
このバッチ処理タイプによれば、一度に多数のワーク５１０を表面処理することが可能となる。なお、本発明の処理方法に表面処理されたワークは、改善されたその半田の濡れ性を、表面処理後比較的長い時間維持することができるため、バッチ処理後半田付けまでワークをストックしておいても、良好な半田付けを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】放電分解方式にて処理ガスを生成する本発明の実施例を示す概略説明図である。
【図２】熱分解方式にて処理ガスを生成する本発明の実施例を示す概略説明図である。
【図３】光分解方式にて処理ガスを生成する本発明の実施例を示す概略説明図である。
【図４】電気分解方式にて処理ガスを生成する本発明の実施例を示す概略説明図である。
【図５】酸の水溶液とキャリアガスとを接触させて処理ガスを生成する本発明の実施例を示す概略説明図である。
【図６】供給ガスを水と接触させて処理ガスを生成する本発明の実施例を示す概略説明図である。
【図７】本発明の実施例により表面処理されたワークの半田の濡れ性を示す特性図である。
【図８】第７図の半田の濡れ性を測定を説明する模式図である。
【図９】本発明の実施例に係る表面処理装置の全体構成を示す概略説明図である。
【図１０】第９図に示す表面処理ユニットの内部構成を示す概略説明図である。
【図１１】第１０図に示すプラズマ発生部の構成を示す概略説明図である。
【図１２】第９図に示す処理ガス生成部の他の第１実施例を示す概略説明図である。
【図１３】第９図に示す処理ガス生成部の他の第２実施例を示す概略説明図である。
【図１４】プラズマ発生部の他の第１の構成を示す概略説明図である。
【図１５】プラズマ発生部の他の第２の構成を示す概略説明図である。
【図１６】第９図に示す表面処理ユニットの他の第１の内部構成を示す概略説明図である。
【図１７】第９図に示す表面処理ユニットの他の第２の内部構成を示す概略説明図である。
【図１８】表面処理ユニットによりラインタイプの処理装置を構成した実施例を示す概略説明図である。
【図１９】第１８図に示す表面処理ユニットの給排気部を示す概略断面図である。
【図２０】表面処理ユニットによりスタンドタイプの処理装置を構成した実施例を示す概略説明図である。
【図２１】第２０図に示す表面処理ユニットの給排気部を示す概略断面図である。
【図２２】表面処理ユニットにより棒状タイプの処理装置を構成した実施例を示す概略説明図である。
【図２３】第２２図に示す表面処理ユニットの給排気部を示す概略断面図である。
【図２４】表面処理ユニットによりトースタータイプの処理装置を構成した実施例を示す概略説明図である。
【図２５】第２４図に示す表面処理ユニットの給排気部を示す概略断面図である。
【図２６】表面処理ユニットによりバッチ処理タイプの処理装置を構成した実施例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１ 処理用ガス生成容器、２ 処理ガス供給管、３ 供給ガス供給管、４，５ 加熱器、６ ＵＶランプ、７ 仕切り板、８ａ，８ｂ 電極、１０，５００ ワーク、１２ リードフレーム、１４ コンベアライン、２０ 給気連結管、２２ 給気部、２４ 排気連結管、３０，１００，１１０，１２０，１６０，２００，３００，４００ 表面処理ユニット、３２，１６１，２０１，３０１，４０１ 筐体、４０ ガス供給管、５０ 電源、６０ プラズマ発生部、６２ａ，６２ｂ 一対の電極、６４ 誘電体（多孔質絶縁体）、６５ａ，６５ｂ 一対の電極、６６ 凹部、６７ａ，６７ｂ 一対の電極、６８ａ，６８ｂ 凹部、７０ 排気管、８０ トラップ手段、６００ 供給ガス生成部、６５７ 第１のガス供給管、６５８ 第２のガス供給管、６５９ 水蒸気混合器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２のいずれかの窒素酸化物を含む処理ガスを被処理体の表面に形成された金属酸化物に接触させて、前記窒素酸化物により前記被処理体の金属酸化物を還元し、または、前記窒素酸化物により前記被処理体の金属酸化物を置換して、前記被処理体の表面を処理することを特徴とする表面処理方法。
【請求項２】
請求項１において、
大気圧又はその近傍の圧力下で、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスし、５０ｋＨｚ以下の低周波数の交流電圧又は直流電圧が印加される一対の電極により、前記供給ガスを励起して放電を生成して、前記処理ガスを生成する工程をさらに有することを特徴とする表面処理方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記一対の電極は、誘電体を挟んで配置される第１、第２の電極を有し、
前記第１、第２の電極は、前記誘電体と対面する各面の互いに非対向となる位置に第１、第２の凹部が形成され、
前記第１、第２の凹部の少なくとも一方に前記供給ガスが導入されることを特徴とする表面処理装置。
【請求項４】
請求項１において、
酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気を加熱して、前記処理ガスを生成する工程をさらに有することを特徴とする表面処理方法。
【請求項５】
請求項１において、
酸素原子と窒素原子とを含む供給ガスが供給される雰囲気に光を照射して、前記処理ガスを生成する工程をさらに有することを特徴とする表面処理方法。
【請求項６】
請求項１において、
酸素原子と窒素原子と水素原子とを含む供給ガスが供給される雰囲気に光を照射して、前記処理ガスを生成する工程をさらに有することを特徴とする表面処理方法。
【請求項７】
請求項２又は４又は５において、
前記供給ガスとして、酸素（Ｏ２）ガスと窒素（Ｎ２）ガスとを供給し、前記窒素ガスをキャリアガスとして兼用することを特徴とする表面処理方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記酸素ガスの供給量を、１５体積％以下としたことを特徴とする表面処理方法。
【請求項９】
請求項７において、
前記酸素ガスの供給量を、１０体積％以下としたことを特徴とする表面処理方法。
【請求項１０】
請求項７において、
前記酸素ガスの供給量を、５〜１０体積％としたことを特徴とする表面処理方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記被処理体に向けて供給された前記処理ガス及び反応生成物を強制排気する工程と、
排気途中にて、前記処理ガス及び反応生成物をトラップする工程と、
をさらに有することを特徴とする表面処理方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
前記処理ガスを前記被処理体の表面に接触させて、前記表面での半田の濡れ性を向上させることを特徴とする表面処理方法。
【請求項１３】
ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏの中から選ばれる一又は複数の窒素酸化物を含む処理ガスを被処理体の表面に形成された金属酸化物に導く処理ガス供給手段を有し、前記窒素酸化物により前記被処理体の金属酸化物を還元し、または、前記窒素酸化物により前記被処理体の金属酸化物を置換して、被処理体の表面を処理することを特徴とする表面処理装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記処理ガス供給手段に接続され、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気中にて放電を生成して、前記処理ガスのうちＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏのいずれかを生成する処理ガス生成手段をさらに有することを特徴とする表面処理装置。
【請求項１５】
請求項１３において、
前記処理ガス供給手段に接続され、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気を加熱して、前記処理ガスのうちＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏのいずれかを生成する処理ガス生成手段をさらに有することを特徴とする表面処理装置。
【請求項１６】
請求項１３において、
前記処理ガス供給手段に接続され、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気に光を照射して、前記処理ガスのうちＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏのいずれかを生成する処理ガス生成手段をさらに有することを特徴とする表面処理装置。
【請求項１】
Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２のいずれかの窒素酸化物を含む処理ガスを被処理体の表面に形成された金属酸化物に接触させて、前記窒素酸化物により前記被処理体の金属酸化物を還元し、または、前記窒素酸化物により前記被処理体の金属酸化物を置換して、前記被処理体の表面を処理することを特徴とする表面処理方法。
【請求項２】
請求項１において、
大気圧又はその近傍の圧力下で、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスし、５０ｋＨｚ以下の低周波数の交流電圧又は直流電圧が印加される一対の電極により、前記供給ガスを励起して放電を生成して、前記処理ガスを生成する工程をさらに有することを特徴とする表面処理方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記一対の電極は、誘電体を挟んで配置される第１、第２の電極を有し、
前記第１、第２の電極は、前記誘電体と対面する各面の互いに非対向となる位置に第１、第２の凹部が形成され、
前記第１、第２の凹部の少なくとも一方に前記供給ガスが導入されることを特徴とする表面処理装置。
【請求項４】
請求項１において、
酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気を加熱して、前記処理ガスを生成する工程をさらに有することを特徴とする表面処理方法。
【請求項５】
請求項１において、
酸素原子と窒素原子とを含む供給ガスが供給される雰囲気に光を照射して、前記処理ガスを生成する工程をさらに有することを特徴とする表面処理方法。
【請求項６】
請求項１において、
酸素原子と窒素原子と水素原子とを含む供給ガスが供給される雰囲気に光を照射して、前記処理ガスを生成する工程をさらに有することを特徴とする表面処理方法。
【請求項７】
請求項２又は４又は５において、
前記供給ガスとして、酸素（Ｏ２）ガスと窒素（Ｎ２）ガスとを供給し、前記窒素ガスをキャリアガスとして兼用することを特徴とする表面処理方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記酸素ガスの供給量を、１５体積％以下としたことを特徴とする表面処理方法。
【請求項９】
請求項７において、
前記酸素ガスの供給量を、１０体積％以下としたことを特徴とする表面処理方法。
【請求項１０】
請求項７において、
前記酸素ガスの供給量を、５〜１０体積％としたことを特徴とする表面処理方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記被処理体に向けて供給された前記処理ガス及び反応生成物を強制排気する工程と、
排気途中にて、前記処理ガス及び反応生成物をトラップする工程と、
をさらに有することを特徴とする表面処理方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
前記処理ガスを前記被処理体の表面に接触させて、前記表面での半田の濡れ性を向上させることを特徴とする表面処理方法。
【請求項１３】
ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏの中から選ばれる一又は複数の窒素酸化物を含む処理ガスを被処理体の表面に形成された金属酸化物に導く処理ガス供給手段を有し、前記窒素酸化物により前記被処理体の金属酸化物を還元し、または、前記窒素酸化物により前記被処理体の金属酸化物を置換して、被処理体の表面を処理することを特徴とする表面処理装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記処理ガス供給手段に接続され、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気中にて放電を生成して、前記処理ガスのうちＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏのいずれかを生成する処理ガス生成手段をさらに有することを特徴とする表面処理装置。
【請求項１５】
請求項１３において、
前記処理ガス供給手段に接続され、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気を加熱して、前記処理ガスのうちＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏのいずれかを生成する処理ガス生成手段をさらに有することを特徴とする表面処理装置。
【請求項１６】
請求項１３において、
前記処理ガス供給手段に接続され、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）とを含む供給ガスが供給される雰囲気に光を照射して、前記処理ガスのうちＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏのいずれかを生成する処理ガス生成手段をさらに有することを特徴とする表面処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００６−３４２４３２（Ｐ２００６−３４２４３２Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２４２３２（Ｐ２００６−２２４２３２）
【出願日】平成１８年８月２１日（２００６．８．２１）
【分割の表示】特願平９−５１９６０１の分割
【原出願日】平成８年１１月２２日（１９９６．１１．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２１日（２００６．８．２１）
【分割の表示】特願平９−５１９６０１の分割
【原出願日】平成８年１１月２２日（１９９６．１１．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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