一种提高覆铜陶瓷基板邦定性能的方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，具体是覆铜陶瓷基板的加工方法。


背景技术：

2.邦定，是一种使用细金属线，利用热、压力、超声波能量为使金属引线与基板焊盘紧密焊合，实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通。在理想控制条件下，引线和基板间会发生电子共享或原子的相互扩散，从而使两种金属间实现原子量级上的键合。
3.金线具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性和耐氧化性，在微电子封装中常常使用金丝作为引线键合的主要材料。金线与焊盘键合一般使用热超声键合工艺，其工艺原理是在外加压力及超声频率振动的作用下，去除金属表面氧化膜，金线与焊盘表面接触形成微观焊点，随着焊点面积逐渐增大，界面间的微小孔洞消失，同时在高温作用下金属原子发生相互扩散，形成可靠的宏观焊点。
4.具体的金线绑定的过程为如下：
5.a)局部形成微焊点：外加压力及超声波作用下，金属表面氧化膜被破除，局部位置首先形成焊点；
6.b)微焊点扩展连成一片：在压力和超声波持续作用下，接触面积扩大，微观焊点增加并连成一片；
7.c)发生原子扩散：界面间的空间减少，在高温作用下金属原子发生相互扩散；
8.d)形成焊点：扩散向体积方向扩展，界面微小孔洞小时，形成焊点。
9.通过金线邦定的过程可以看到，影响金线键合的主要因素有邦定参数、焊盘粗糙度、焊盘强度、焊点接触面积、镀层质量、表面氧化物及污染物等。
10.暴露在空气中的铜表面会形成氧化亚铜cu2o、氧化铜cuo、碳酸铜cuco3、氢氧化铜cu(oh)2，同时铜表面也有一些有机物污染，这会影响铜表面的浸润性，进而影响铜表面的邦定性能。
11.如何去除铜表面形成各种氧化物以及有机杂质，是覆铜陶瓷基板加工领域的急需克服的技术问题。


技术实现要素：

12.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种提高覆铜陶瓷基板邦定性能的方法，以解决以上至少一个技术问题。
13.为了达到上述目的，本发明提供了一种提高覆铜陶瓷基板邦定性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
14.步骤一，覆铜陶瓷基板置入插板架内，放入反应腔；
15.步骤二，反应腔抽真空；
16.步骤三，反应腔通氩气以及氢气；
17.步骤四，电极放电形成等离子体，对覆铜陶瓷基板表面进行清洁；
18.步骤五，反应腔充空气；
19.步骤六，取出覆铜陶瓷基板。
20.进一步优选地，步骤一中，覆铜陶瓷基板竖直摆放在插板架内，相邻的覆铜陶瓷基板的间距大于20mm。
21.进一步优选地，步骤二，将真空度抽到0～200mt。为平衡离子能量、离子密度、自由基密度的影响，需要选择合适的腔体压力。
22.进一步优选地，步骤三中，氩气的流量为10
‑
200sccm，氢气的流量为10
‑
200sccm，反应腔内的温度为rt(室温)℃。
23.进一步优选地，步骤四中，反应腔的温度为rt+10℃。
24.进一步优选地，所述反应腔内设有上下设置的上电极板以及下电极板；
25.步骤一中，所述插板架摆放在上电极板与下电极板之间，所述上电极板以及所述下电极板连接rf电源的两端；
26.所述反应腔内位于上电极板与所述下电极板之间为用于流通氩气以及氢气的流通通道。
27.进一步优选地，所述rf电源的功率为100
‑
300w；
28.步骤四，所述上电极板以及所述下电极板放电形成等离子体轰击覆铜陶瓷基板表面，反应时间为100s～500s。
29.进一步优选地，步骤五中，所述反应腔内导入空气，将气压调节为常压。时间为180
‑
300s。
30.有益效果：1)提供了一种通过等离子气体清洗覆铜陶瓷基板，以提高覆铜陶瓷基板邦定性能的方法；
31.2)覆铜陶瓷基板表面处理后，铜表面的浸润性显著提高，浸润性提高会导致邦定性能的提高。
附图说明
32.图1是本发明的流程图；
33.图2是本发明插板架与上电极板以及下电极板的相对位置示意图；
34.图3是本发明等离子体反应时的示意图；
35.图4是本发明处理前工件表面的水滴实验示意图；
36.图5是本发明处理后工件表面的水滴实验示意图。
具体实施方式
37.下面结合附图对本发明做进一步的说明。
38.具体实施例1：参见图1至图5，一种提高覆铜陶瓷基板邦定性能的方法，包括以下步骤：
39.步骤一，覆铜陶瓷基板2置入插板架3内，放入反应腔；
40.覆铜陶瓷基板2竖直摆放在插板架3内，相邻的覆铜陶瓷基板的间距a大于20mm。
41.反应腔内设有上下设置的上电极板1以及下电极板4；
42.步骤一中，插板架3摆放在上电极板1与下电极板4之间，上电极板以及下电极板连
接rf电源的两端；
43.反应腔内位于上电极板与下电极板之间为用于流通氩气以及氢气的流通通道。
44.步骤二，反应腔抽真空；步骤二，将真空度抽到0～200mt。
45.步骤三，反应腔通氩气以及氢气；
46.步骤三中，氩气的流量为10
‑
200sccm，氢气的流量为10
‑
200sccm，反应腔内的温度为rt℃(室温)。
47.步骤四，电极放电形成等离子体，对覆铜陶瓷基板表面进行清洁；
48.rf电源的功率为100
‑
300w；
49.反应腔的温度为rt+10℃。等离子气体对覆铜陶瓷基板表面处理时有微弱加热效应，约提高10℃。
50.反应时间为100s～500s。
51.步骤五，反应腔充空气；
52.反应腔内导入空气，将气压调节为常压。
53.步骤六，取出覆铜陶瓷基板。将插板架从反应腔内取出，在取出覆铜陶瓷基板。
54.插板架为绝缘材料。插板架上设有用于插入覆铜陶瓷基板的插槽。
55.上电极以及下电极的间距为220
‑
300mm。
56.上、下电极(一个功率电极、一个接地电极)之间距离越近，等离子处理强度越大，通过优化上、下电极之间的距离，使得处理强度最优。
57.插板架上设有插接覆铜陶瓷基板的插槽，相邻插槽的间距大于20mm。
58.有利于等离子气体顺利通过产品表面，充分浸润板面。
59.对覆铜陶瓷基板在上述提高覆铜陶瓷基板邦定性能的方法的处理之前以及处理之后分别进行水滴角实验，结果见图4以及图5。
60.图4中，水滴角为钝角，左侧角度为105.4
°
，右侧角度为105.2
°
。
61.图5中，水滴角为锐角，左侧角度为19.3
°
，右侧角度为20.4
°
。
62.采用本专利的方法可以将水滴角控制在21
°
以下。
63.有益效果：1)提供了一种通过等离子气体清洗覆铜陶瓷基板，有效去除了表面的氧化亚铜cu2o、氧化铜cuo、碳酸铜cuco3、氢氧化铜cu(oh)2以及有机物污染，以提高覆铜陶瓷基板邦定性能的方法；
64.2)覆铜陶瓷基板表面处理后，铜表面的浸润性显著提高，浸润性提高会导致邦定性能的提高。
65.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。