[发明专利]制造电子装置时处理金属表面的方法

说明书

本发明涉及一种在制造电子装置时处理金属表面的方法，更具体地说是涉及当例如通过钎焊将电路基片和半导体集成电路(LSI)等结合起来或对金属表面施加镀层时，从钎料表面或要处理的金属表面除去氧化膜，和残留有机物、碳等(如果有的话)的有效方法。

迄今为止，当电路基片和半导体集成电路等通过钎焊相互结合起来时，都要求被钎焊的金属表面保持清洁并没有阻碍钎焊浸润性物质存在。此外，还要求被镀的金属表面上没有氧化膜等，并且金属表面要保持清洁。当金线或金带通过超声波焊钎焊在金属表面上时，金属表面上存在氧化膜是一个严重的问题，因而金属表面必须保持干净。

那些阻碍钎焊浸润性的物质包括例如：氧化物、氯化物、硫化物、碳酸盐和有机化合物。特别是在钎焊、镀、或用超声波焊钎焊金线或金带的过程中，最严重的阻碍物质是存在于要处理的金属例如焊料、镍、镍合金(镍和一种或多种其它元素的合金)表面上的氧化膜。

通常，氧化膜是通过焊剂被化学转化为液相化合物的，因此金属表面的金属原子和焊料中的金属原子有一个相互直接碰撞的机会，通过分享它们的外层电子轨道形成金属键，进而形成合金。

在镀的时候，如果金属表面上存在氧化膜，镀就无法进行。例如，在电镀(镀的一种典型方式)的时候，氧化膜作为一层绝缘膜，阻止对电镀而言是必须的电传导，导致镀层的失败。

在置换镀的时候，氧化膜也起到阻碍层的作用，并且使要处理的金属表面和镀液之间不能发生置换反应，导致镀层的失败。

在镀之前，可以用盐酸等处理金属的表面来除去氧化膜，但是盐酸等残留在处理后的表面，并且这样的残留物成了降低钎焊可靠性的因素。因此，迄今为止，在用酸处理以后，都是用碳氟化合物来清洗金属表面。

最近，已经建议使用少量的松香酸(松香)和己二酸等为焊剂而不对焊剂残留物进行任何清洗，但是提议的方法在钎焊可靠性方面仍然不是令人满意的。〔见“Alumit technical Journal 19”(1992)和K.K.Nihon Kogyo gizyutsukaihatsu Kenkusho(IndustrialTechnology Development Research Institute of Japan,Ltd．)的N.Kubota的一篇文章“Working mechanism and Problems of fluxfor unnecessitating washing”〕。

另一方面，提出了一种用激光束照射金属材料、钢、碳化物等的表面，因而制造具有均匀微细结构或非晶态结构并且有好的耐蚀性和耐磨性的材料的抛光方法，这种方法已经被用于要暴露在高温和高压环境下的金属材料例如用于汽车透平的材料的加工中〔见“Laser Processing”(continuned Part),Page 164,by A.Kobayashi,Published by Kaihatsu-sha〕。

还提出在不使用任何焊剂或盐酸的情况下，用氩气溅射从金属表面除去氧化膜。

此外，还提出了用喷砂法使金属表面粗糙，再用合金元素对粗糙的金属表面进行镀层处理，然后用激光束照射镀层，由此使镀层熔化，从而形成一层没有针眼的具有很好粘结性的涂层(JP-A63-97382)。

US5164566中公开了一种不用焊剂的回流钎焊方法，该方法先形成一种具有钎料的连接位置，然后用脉冲激光束照射该具有钎料的连接位置，以便在该连接位置清除表面氧化膜并实现钎料回流。其中，该方法中使用的激光束的脉宽约在0.6ms-10.5ms内，波长在1064nm附近，能量约40-660毫焦耳。

另外，还提出了通过在铝或铝合金的表面形成一层阳极氧化膜，从而形成一层具有好的耐蚀性和可钎焊性的表面层(JP-A-62-256961)。

对上述现有技术进行广泛研究的结果，本发明人发现了下面的问题：

(1)当电路基片和集成电路等通过钎焊相互结合起来时，在钎焊前它们的表面上的氧化膜必须通过焊剂除去，并且焊剂残留物必须从它们的表面清洗掉。在镀之前用酸洗从金属表面除去氧化膜的情况下，残留的酸和金属表面产生后续的腐蚀。此外，在清洗之后还不可避免要进行干燥处理。

(2)当氧化膜是通过氩气溅射从金属表面除去时，溅射必须在真空中进行。因此，需要另外的溅射装置和它的复杂的操作控制系统。还存在这样的问题，就是氩气溅射对电子部件或电子装置的工作元件有不利影响。