專利名稱：用于絲焊的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用含銅的接合線進(jìn)行絲焊的設(shè)備，其包括引導(dǎo)接 合線的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)和用于熔化部分接合線的裝置，所述接合線連接到接合 焊盤(pán)，其中所述引導(dǎo)接合線的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)體現(xiàn)為這樣的方式，所述接合線 熔化后的部分在接合室內(nèi)與接合焊盤(pán)接觸。此外，本發(fā)明涉及一種用于 絲焊的方法。
背景技術(shù)：
已知的用于絲焊的方法和設(shè)備有許多。所說(shuō)的絲焊表示一種連接方 法，電氣元件特別是微電子元件或非電子(微)元件借助絲焊設(shè)有電連 接和/或使用非常細(xì)的線，即所謂的接合線被連接到芯片。
已知的各種方法多數(shù)使用金線或金合金作為接合線。此外，也使用 鋁線和銅線。
然而，在過(guò)去，使用銅線或含銅的接合線已經(jīng)露出一些困難，這些 困難好像是由于附在上面的氧化物引起的。典型地，銅至少會(huì)輕度地發(fā) 生氧化。由于氧化物的存在，導(dǎo)致含銅的接合線的導(dǎo)電性和壓合的接頭 強(qiáng)度降低。
美國(guó)專利US6234376公開(kāi)了一種使用保護(hù)氣體的、用于絲焊的方法 和設(shè)備，所述保護(hù)氣體降低氧化物的形成并由此使得銅或鋁線能夠用作 接合線。
此外，術(shù)語(yǔ)含銅的接合線包括純銅線以及含有至少10%的銅的合金 線。本發(fā)明的目的是提供一種借助含銅接合線的用于絲焊的改進(jìn)設(shè)備和 改進(jìn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
上述目的通過(guò)這樣的設(shè)備得到解決，即所述設(shè)備包括至少一個(gè)等離 子噴嘴，在等離子噴嘴的幫助下，部分接合線和/或部分接合焊盤(pán)和/或部分接合室，這些都被用于連接到接合焊盤(pán)，能夠受到等離子的作用。
由于等離子，能夠有益地發(fā)生接合線與接合焊盤(pán)表面的變形及激活。 連接方法的伴隨產(chǎn)物，其受等離子的作用，被清潔并且其表面被激活。 有益地，對(duì)應(yīng)按照本發(fā)明的絲悍，這得到特別好的效果。等離子的存在 減少了部分接合線(接合線的熔化部分)的有效氧化物，所述部分接合 線提供到接合焊盤(pán)的連接和/或接合焊盤(pán)和/或接合室，并且由此防止大 部分氧化物的再生，使得連接質(zhì)量高、可靠性高，這種連接通常沒(méi)有氧 化物。
優(yōu)選地，等離子噴嘴以這樣的方式進(jìn)行安裝，即接合線的熔化部分， 其用于提供到接合焊盤(pán)的連接，受到等離子的作用。按照本發(fā)明的有益 改進(jìn)，等離子噴嘴被以這樣的方式安裝，即接合悍盤(pán)額外地或有選擇地 受等離子的作用。本發(fā)明的特別有益的實(shí)施方案提供整個(gè)接合室，因此 至少接合線的熔化部分和接合焊盤(pán)，如果可能應(yīng)用的話，還有設(shè)備的相 鄰部分，比如用于熔化的設(shè)備，受到等離子的作用而且等離子分別這樣 分布，即所述部件至少部分地被等離子包圍。
特別有益地，等離子噴嘴的定向和/或定位能夠分別進(jìn)行調(diào)整和選 擇，以達(dá)到以目標(biāo)為導(dǎo)向，從而離開(kāi)等離子噴嘴的等離子流到達(dá)作為目 標(biāo)的預(yù)先選定的區(qū)域。前面已經(jīng)分別提及本發(fā)明的設(shè)備的特別有益的區(qū) 域和部件。所述等離子噴嘴體現(xiàn)為噴嘴對(duì)。在一個(gè)具有多個(gè)噴嘴的實(shí)施
方案中，例如3， 4， 5個(gè)噴嘴彼此靠近即所謂的噴嘴批，己經(jīng)證明在一 些情況下具有有益的效果。特別有益地， 一個(gè)或多個(gè)等離子噴嘴還能夠 包括多個(gè)用于擴(kuò)大等離子流的輸送口。
可能的是建立下面這樣的等離子成分作為本發(fā)明的特別有益的成
分氫、氬及其混合物以及氫與氮的混合物，還有氬的其它附加成分。
優(yōu)選地，在大氣壓力下產(chǎn)生等離子。這具有的優(yōu)點(diǎn)是，不是一定需 要在其中要產(chǎn)生等離子的特殊的室。然而，也可能的是，體現(xiàn)為低壓等
離子，例如小于10毫巴的壓力。
特別有益地，由此，等離子噴嘴的定向體現(xiàn)為可調(diào)整的，于是離開(kāi) 等離子噴嘴的等離子流到達(dá)作為目標(biāo)的預(yù)先選擇的區(qū)域成為可能。
按照本發(fā)明的另一個(gè)有益實(shí)施方案，等離子噴嘴被安裝在接合線離開(kāi)引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的區(qū)域。于是等離子流，比如被引向接合線。優(yōu)選地，等離 子流與接合線的縱向軸線成直角。
按照本發(fā)明的又一個(gè)有益實(shí)施方案，提供第二等離子噴嘴。優(yōu)選地， 該第二等離子噴嘴這樣定向，即它與第一等離子噴嘴相比作用在不同的 區(qū)域。在可選方案中，同一區(qū)域也是可以的，或者直接相鄰的區(qū)域由第 二等離子噴嘴發(fā)生作用，于是有效的區(qū)域增加。
等離子噴嘴被連接到等離子發(fā)生單元，例如，該單元又連接到氣源， 其中等離子發(fā)生單元包括至少兩個(gè)電極，在兩個(gè)電極之間實(shí)現(xiàn)放電，在 放電的幫助下在由氣源供應(yīng)的處理氣體中產(chǎn)生等離子。
按照本發(fā)明特別優(yōu)選的方案，第二等離子噴嘴被指向接合焊盤(pán)，特 別是與接合焊盤(pán)成直角。借助具體說(shuō)明的實(shí)施方案能夠獲得等離子的上 述積極效果。
本發(fā)明適用于通常的絲焊，特別適合于球焊以及楔焊。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其適合于球焊，作為一個(gè)例子首先詳細(xì)地 描述如下當(dāng)球焊時(shí)，絲焊設(shè)備設(shè)有引導(dǎo)接合線的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)，其體現(xiàn)為 毛細(xì)導(dǎo)管并且包括毛細(xì)導(dǎo)管頭，接合線通過(guò)毛細(xì)導(dǎo)管頭被引導(dǎo)。此外， 所述設(shè)備包括用于接受保護(hù)氣體的管，其包括第一和第二開(kāi)口，其中所 述兩個(gè)開(kāi)口在垂直于管軸向方向的方向上上下對(duì)齊，而且至少毛細(xì)導(dǎo)管 頭的頂端能夠被引導(dǎo)穿過(guò)所述開(kāi)口。另外，設(shè)置用于熔化接合線端部的 裝置，其從毛細(xì)導(dǎo)管頭的頂端突出，于是接合線的端部形成為球形并至 少穿過(guò)毛細(xì)導(dǎo)管頭的頂端與接合焊盤(pán)接觸。
在該實(shí)施例的背景下，當(dāng)?shù)入x子噴嘴沿著平行于所述管的軸線被安 裝在管內(nèi)時(shí)，是特別有益的。在可選方案中，等離子噴嘴能夠安裝為相 對(duì)于所述管的軸線發(fā)生傾斜。特別地，它以這樣的方式發(fā)生傾斜，即離 開(kāi)等離子噴嘴的等離子流的流向是面向接合焊盤(pán)。按照特別優(yōu)選的改進(jìn)， 等離子噴嘴能體現(xiàn)為這樣的方式并以這樣的方式進(jìn)行安裝，即被等離子 流作用的區(qū)域包括接合線的端部和用于熔化接合線端部的裝置的冒出火 焰，所述裝置從毛細(xì)導(dǎo)管頭的頂端突出。用于熔化接合線的裝置的有益 實(shí)施方案將在后面進(jìn)行說(shuō)明。
作為另一實(shí)施例，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其適合于楔形焊，將作為另一實(shí)施例詳細(xì)地描述如下當(dāng)楔形焊時(shí)，接合線也通過(guò)毛細(xì)導(dǎo)管或 通過(guò)楔形壓頭被引導(dǎo)。然而，該實(shí)施方案未設(shè)有接合線的球形、熔化端 部。相反，接合線在任一選擇位置被熔化，然后與接合焊盤(pán)接觸。
對(duì)于許多具體應(yīng)用，球焊和楔焊的組合是特別有益的，其中第一連 接體現(xiàn)為球焊，第二連接體現(xiàn)為楔焊。
優(yōu)選地，用于引導(dǎo)接合線的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)體現(xiàn)為可移動(dòng)的，特別是可垂 直和/或水平地移動(dòng)。
已經(jīng)證明多個(gè)裝置可適用于熔化本發(fā)明的接合線。應(yīng)當(dāng)將兩種可能 性挑選出來(lái)并且在下面更詳細(xì)地描述
作為熔化接合線的裝置，設(shè)定為EFO裝置(電子放焰裝置)，其包 括電極，所述電極安裝成能夠釋放電弧的方式。
在可選方案中，富氫的氫-氧焰能夠充當(dāng)熔化接合線的設(shè)備，其體現(xiàn) 為這樣的方式，即它加熱并熔化接合線的一部分，這就提供了到接合焊 盤(pán)的連接。在球焊的情況下，接合線的端部由此變形為球的形式。
優(yōu)選地，等離子發(fā)生單元可利用來(lái)產(chǎn)生等離子，等離子從等離子噴 嘴逸出。優(yōu)選地，所述等離子發(fā)生單元包括下述部件產(chǎn)生等離子的氣 源，其在所有情況下與盛放氫和/或氬和/或氮的容器接觸。如果可應(yīng)用 的話，用來(lái)預(yù)先混合所需的成分的混合單元是有益的。優(yōu)選地，特別是 借助阻塞，經(jīng)由氣源的處理氣體的流入是受到限制的。特別有益地，設(shè) 定總通過(guò)量為小于3t^每小時(shí)。 一方面，等離子產(chǎn)生單元由此被連接到 等離子噴嘴，另一方面，被連接到氣源，其中等離子產(chǎn)生單元包括至少 兩個(gè)電極，在兩個(gè)電極之間發(fā)生放電，而且在經(jīng)由氣源供應(yīng)的處理氣體 中產(chǎn)生等離子。
按照本發(fā)明特別有益的改進(jìn)，目的是要等離子的溫度高至200°C。 從80°C到120'C的溫度范圍已經(jīng)證明是特別有益的。
參照所述方法，前述發(fā)明目的得到解決，其中，使用至少一個(gè)等離 子噴嘴，在所述噴嘴的幫助下，部分接合線，其提供到接合焊盤(pán)和/或接 合焊盤(pán)和/或接合室的連接，受到等離子的作用。
為了熔化接合線以及為了產(chǎn)生等離子，參照以舉例的方式在前面講 述過(guò)的實(shí)施方案的各種可能性。優(yōu)選地，離開(kāi)等離子噴嘴的等離子流以目標(biāo)定位的方式進(jìn)行調(diào)整， 從而作為目標(biāo)的提前被選中的區(qū)域受到等離子的作用。
本發(fā)明分別適合于球焊和楔焊方法及這些方法的步驟。本發(fā)明還能 被用在已經(jīng)組配好的壓合方法中，其都包括球焊的方法步驟和楔焊的方 法步驟。
本發(fā)明包括的許多有益效果需要再次提及，由于這些有益效果，連 接的可靠性和質(zhì)量穩(wěn)定性得到提高。
本發(fā)明以及本發(fā)明的其它實(shí)施方式將借助附圖所示的示意性實(shí)施例 在下面詳細(xì)地介紹。


圖l表示按照本發(fā)明的絲焊設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
詳細(xì)地，附圖表示用來(lái)引導(dǎo)含銅接合線2的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)1與用來(lái)熔化 部分接合線2的裝置3，接合線的部分熔化提供了與微型芯片9的連接。 微型芯片9被連接到作為底座的支撐物7。例如，支撐物7能夠體現(xiàn)為 印刷電路板7。其借助細(xì)絲(接合線2)在壓合過(guò)程中被連接的接合焊盤(pán) 4，被放置在兩個(gè)元件(微型芯片9和支撐物7)上。
用來(lái)引導(dǎo)接合線2的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)1體現(xiàn)為，熔化后的部分接合線2在 接合室5內(nèi)與接合焊盤(pán)4接觸。按照本發(fā)明，設(shè)置等離子噴嘴6，在所 述噴嘴的幫助下，部分接合線2 (其提供與微型芯片9的接合焊盤(pán)4的 連接)受到等離子的作用。此處，等離子噴嘴6包括多個(gè)用于擴(kuò)大等離 子流的輸出口 8。引導(dǎo)機(jī)構(gòu)1體現(xiàn)為能夠垂直地移動(dòng)，并且能夠下降以 連接接合線和接合焊盤(pán)4。
權(quán)利要求
1、一種用含銅接合線(2)將元件(9)連接到支撐物(7)的絲焊設(shè)備，在所述元件(9)以及所述支撐物(7)上均設(shè)置至少一個(gè)接合焊盤(pán)(4)，所述絲焊設(shè)備包括引導(dǎo)接合線的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(1)和用于熔化部分接合線(2)的裝置(3)，所述部分接合線連接到其中一個(gè)接合焊盤(pán)(4)，其中所述引導(dǎo)接合線(2)的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(1)使接合線(2)的熔化部分在接合室(5)內(nèi)均與至少一個(gè)接合焊盤(pán)(4)接觸，其特征在于，設(shè)置至少一個(gè)等離子噴嘴(6)，借助于所述等離子噴嘴，用于和接合焊盤(pán)(4)和/或接合焊盤(pán)(4)和/或接合室(5)連接的所述部分接合線(2)能夠受到等離子的作用。
2、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述等離子噴嘴(6) 的定向能夠進(jìn)行調(diào)整，從而離開(kāi)所述等離子噴嘴(6)的等離子流到達(dá)預(yù) 先選定為目標(biāo)的區(qū)域。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述等離子噴嘴(6) 被安裝在所述接合線(2)離開(kāi)所述引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(1)的區(qū)域。
4、 如權(quán)利要求l至3任一個(gè)所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)置第二等 離子噴嘴(6)。
5、 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二等離子噴嘴(6) 指向接合焊盤(pán)(4)，特別是以直角指向接合焊盤(pán)(4)。
6、 一種用含銅接合線(2)將元件(9)連接到支撐物(7)的絲焊 方法，在所述元件(9)以及所述支撐物(7)上均設(shè)置至少一個(gè)接合焊 盤(pán)(4)，所述接合線(2)利用引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(1)與用于熔化接合線(2)的 裝置(3)形成有效連接，于是用于連接到其中一個(gè)接合焊盤(pán)(4)的部 分接合線(2)被熔化并且所述接合線(2)的熔化部分在接合室(5)內(nèi) 均與至少一個(gè)接合焊盤(pán)(4)接觸，其特征在于，使用至少一個(gè)等離子噴 嘴(6)，借助于所述等離子噴嘴，用于連接到接合焊盤(pán)(4)和/或接合 焊盤(pán)(4)和/或接合室(5)的所述部分接合線(2)受到等離子的作用。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，離開(kāi)等離子噴嘴(6)的等離子流能夠調(diào)整為目標(biāo)定位，于是預(yù)先選定為目標(biāo)的區(qū)域受到等離 子的作用。
8、 如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，使用第二等離子噴 嘴(6)。
9、 如權(quán)利要求6至8任一個(gè)所述的方法，其特征在于，離開(kāi)所述第 二等離子噴嘴(6)的等離子流指向接合焊盤(pán)(4)，特別是以直角指向接 合焊盤(pán)(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用含銅接合線(2)將元件(9)連接到支撐物(7)的絲焊設(shè)備，在所述元件(9)以及所述支撐物(7)上均設(shè)置至少一個(gè)接合焊盤(pán)(4)，所述絲焊設(shè)備包括引導(dǎo)接合線的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(1)和用于熔化部分接合線(2)的裝置(3)，所述部分接合線連接到其中一個(gè)接合焊盤(pán)(4)，其中所述引導(dǎo)接合線(2)的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(1)使接合線(2)的熔化部分在接合室(5)內(nèi)均與至少一個(gè)接合焊盤(pán)(4)接觸，其特征在于，設(shè)置至少一個(gè)等離子噴嘴(6)，借助于所述等離子噴嘴，用于和接合焊盤(pán)(4)和/或接合焊盤(pán)(4)和/或接合室(5)連接的所述部分接合線(2)能夠受到等離子的作用。此外，本發(fā)明涉及一種絲焊的方法。
文檔編號(hào)B23K20/00GK101444872SQ20081017741
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者B·A·譚, C·勞門(mén), E·萬(wàn)德克, P·L·希 申請(qǐng)人:林德股份公司