[发明专利]使用等离子、活性或还原气体的气氛来清洁铜引线的系统和方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于对电子器件互连和包装中所使用的引线接合工艺的接合引线进行清洁的方法和设备。

发明背景

引线接合是利用引线框或衬底上的外部引导件使集成电路(芯片)或其它电子元件上的端子之间进行互连的基本方法。此外，引线接合可用于将集成电路连接于其它的电子器件或其它集成电路，以及用于将多个引线框、衬底或印刷电路板连接在一起。引线接合提供成本有效且挠性的互连方法，并且由此用在大多数的电子器件制造中。

引线接合方法分成两个主要种类；即，球形接合和楔形接合，其中引线使用热量、压力或超声能量的组合方式而在两个端部处附连于电子元件，以实现紧密的接合或焊接。引线接合中使用的引线具有从15μm至数百μm范围内的直径，并且最初主要由金、银或铝制成。然而，考虑到成本节省，铜或铜合金引线的使用日益普遍。

然而，铜或铜合金引线的使用产生显著的问题，即铜会变得易于被迅速氧化。形成在引线上的所产生氧化物污染或氧化物层通常会影响接合粘度并且增大接触电阻。此外，由于氧化物的存在，会不利于所希望的紧密接合。这会是芯线分离和由包装应力产生氧化物污染或氧化物层的原因。因此，当在引线接合方法中使用铜或铜合金引线时，处理结果有时是不稳定且不恒定的。引线在附连于接合器时还具有有限的贮藏寿命和短暂的使用寿命。

因此，本领域存在如下需求：用于对引线接合方法中使用的接合引线进行清洁的方法进行改进。

发明概述

本发明提供用于对来自接合引线的氧化物和其它污染物进行清洁的设备和方法，其中避免了与现有技术方法相关的缺点。具体地说，本发明提供一种使用等离子、活性或还原气体来作为引线接合工艺的一部分对接合引线进行清洁的设备和方法。

附图简介

图1是根据本发明一实施例的接合引线清洁设备的示意图。

图2是示出了并未由根据本发明的方法处理过的铜引线的示例的放大视图。

图3是示出了已由根据本发明的方法处理过的铜引线的示例的放大视图。

发明详述

本发明提供用于对来自引线接合工艺中使用的接合引线的氧化物或其它污染物进行清洁的改进设备和方法。本发明提供用于在将引线用在引线接合步骤中之前、使用等离子、活性或还原气体对接合器内的接合引线进行清洁的方法和设备。

参见图1，将更详细地描述本发明。图1是根据本发明的用于使用等离子、活性或还原气体来清洁接合引线的设备的示意图。具体地说，图1示出了设备100，该设备100具有线卷10，且该线卷10通过毛细管30将线股20供给至引线接合处理40。存储在线卷中或者作为线股馈送至引线接合处理的引线会变得被氧化并且需要清洁，以避免上述与接合相关的问题。

根据本发明，线股20暴露于用于清洁带有氧化物的引线的等离子、活性或还原气体的气氛。为了容纳等离子或活性气体气氛，提供其中通有引线的管子。如图1所示，管子50A或50B可沿着线股20从线卷10至毛细管30的路径进行安装。具体地说，管子可如图1所示的管子50A那样位于线卷10附近，或者管子可如图1所示的管子50B那样位于毛细管30附近。或者，管子可沿着线股20的路径位于任何其它位置处，或者可提供多个管子，例如可既使用管子50A又使用管子50B。用于容纳清洁其它的管子可由任何合适的材料制成，例如玻璃、塑料、陶瓷、介电材料或抗等离子侵蚀的其它材料。

等离子、活性或还原气体可在管子外部产生或激活，然后充填到管子中，或者可作为气体引入管子且然后在管子内激活。具体地说，气体或等离子可由任何已知的产生方法在管子外部产生，然后通过“T”或“Y”型连接部、经过管子侧部或进入管子的一个端部或两个端部而引入管子。气体或等离子产生器可具有任何已知类型，或者是包括那些在kHz、MHz或GHz范围内工作的产生器。此外，可使用微波类型的发生器。或者，气体可引入管子，然后可由诸如势垒放电(barrier discharge)方法之类的任何已知等离子产生技术在管子内产生等离子或激活气体。

用于等离子的气体可以是氢、氩、氮、氧或一种或多种上述气体的混合物。根据本发明的一些尤其有用的气体混合物是带有高达10％氢的氩和带有高达10％氢的氮。可在室温下或者可从室温将温度加热至高达900℃来引入等离子。管子内的气体压力应低于1巴。较佳的是，等离子气体以小于2Sm/hr的流动速率流动通过管子。