TWI673813B - 半導體線接合機器清潔裝置及方法 - Google Patents
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Abstract
本案揭露一種用以對半導體組合設備構件中諸如毛細管的支撐硬體於保持手動、半自動及全自動組合狀態下作定期及可預期的清潔之方法及媒介。清潔材料可包括一清潔墊層及具有預定特性之一或多個中間層。
Description
本案揭露內容大體上有關用以清潔半導體總成與線接合設備構件之裝置及方法。
個別半導體裝置,諸如積體電路或半導體晶粒,典型係透過製成此等裝置及並將其(單一化晶粒)組裝成一封裝體或多個晶片封裝體來製造,上述製造及組裝係藉使用習知半導體組合處理技術來完成,例如晶圓清潔、晶圓黏帶、切粒、晶粒附接、線接合(打線)、模製、引線框附接、引線修整、引線形成、及單一化。這些半導體組合程序在個別封裝體、多晶片模組(MCM)或堆疊晶片總成中製成功能性積體電路裝置(IC)。
具有或不具超音波輔助線接合程序之一熱壓技術的基礎原則包含將一薄銅或金線饋送穿過一毛細管。一電極或一些其他機構用來對從毛細管擠出之導線末端加熱,以形成一經熔化線的自由氣球(free air ball)。毛細管朝向半導體裝置下降,而熔化的導線球被壓縮在毛細管末端與一經加熱金屬墊或其他金屬框之間,產生欲在導線球與接合墊或框架之間形成一共熔接合的一機械式連接。此毛細管接著可在導線饋送穿過毛細管之時升起,讓導線球附接至晶粒接合墊或框架。該毛細管可移動至第二位置,而熱壓縮(具有或不具超音波輔助)之線接合程序在第二位置重複。此線接合程序依所需重複以在半導體裝置(晶粒)接合墊與框架之間提供電氣連接,來提供電氣連接路徑。例如,美國專利第7,621,436號及第5,485,949號與https://en.wikipedia.org/wiki/Wire_bonding揭露線接合程序及機器之範例,以上揭露內容全部以參考方式併入本文。
多種材料可用來促使接合線的熔化,且有助於在接合程序期間促使形成共熔接合。例如,助熔劑可用來避免接合程序期間與其他材料的氧化。在接合程序期間,一些此等材料形成不慎黏在毛細管表面及側邊的經熔化接合線屑渣及小片。
現今,毛細管的清潔係透過將毛細管自設備移走來清潔及/或重新擦亮而實行。毛細管的清潔及重新擦亮通常包含使用溶劑或腐蝕性溶液之一濕式化學程序,且可能地配合一些機械擦洗程序。因此,傳統程序要求線接合程序在毛細管進行清潔及重新擦亮時停止。此外,濕式化學程序及機械擦洗程序可能損傷毛細管。為人所欲的是,希望能在不移開毛細管且不使用嚴苛濕式化學程序或機械擦洗程序的情況下,清潔線接合組合機器的毛細管。
依據本發明之一可行實施例,係特地提出一種用以清潔線接合機器之方法,其包含:設置連接至一線接合機器的一毛細管靠近一彈性體清潔材料;以及在該毛細管保持附接於該線接合機器的狀態下,將該毛細管插入該彈性體清潔材料,致使該毛細管之一末端穿入該彈性體清潔材料,而該彈性體清潔材料從該毛細管移除碎屑。
20、21‧‧‧清潔裝置
22‧‧‧封裝IC裝置(DUT);偽封裝體裝置
23、25、110‧‧‧基體
24‧‧‧清潔媒介或墊
100‧‧‧線接合組合機器
102、400、402‧‧‧毛細管
104‧‧‧導線
106‧‧‧自由氣球
108‧‧‧半導體裝置
200‧‧‧清潔操作
201‧‧‧可移除保護層
202‧‧‧清潔材料;清潔墊層
203‧‧‧中間順應性層;順應性材料層
204‧‧‧惰性氣體來源;附著層
205‧‧‧第二釋放襯墊層
206‧‧‧超音波輔助設備;中間堅硬材料層
207‧‧‧中間順應性或堅硬層
212‧‧‧微柱體;單一層
213‧‧‧多重層
215‧‧‧節距;間隔
216‧‧‧慣性力矩
217‧‧‧清潔墊長度
218‧‧‧中間墊長度
219‧‧‧微柱體;整體長度
220‧‧‧清潔媒介;清潔裝置
221‧‧‧清潔媒介
224‧‧‧清潔材料
300、400‧‧‧方法;程序
302、304、402~406‧‧‧步驟
315‧‧‧節距
316‧‧‧可變慣性力矩
317‧‧‧清潔墊角錐長度
318‧‧‧角錐截頭高度
319‧‧‧微角錐體;整體長度
326‧‧‧微角錐結構
351‧‧‧街道(陣列)
352‧‧‧大道(陣列)
353‧‧‧對角紋路(陣列)
420‧‧‧載體基體
500‧‧‧清潔區域基體
圖1繪示具有要用於一線接合操作之毛細管的一習知線接合組合機器;圖2繪示具有於清潔操作期間使用清潔材料之毛細管的一習知線接合組合機器;圖3繪示用以清潔線接合組合機器之毛細管之方法的第一實施例;圖4繪示用以清潔線接合組合機器之毛細管之方法的第二實施例;圖5A係為具有一清潔墊施敷在一載體上之典型清潔裝置的一俯視圖;圖5B係為具有一清潔墊施敷在一基體表面上之典型清潔裝置的一側視圖;圖5C係為具有一清潔墊施敷在一IC封裝體上之典型清潔裝置的一側視圖;圖6A係為具有一或多個中間順應性材料層在一清潔墊層之下之一清潔媒介的側視圖;圖6B係為具有一或多個中間堅硬材料層在具預定特性之一清潔墊層之下之一清潔媒介的側視圖;
圖6C係為具有一或多個中間堅硬及順應性材料層在具預定特性之一清潔墊層下方之一清潔媒介的側視圖;圖6D係為具有一或多個交錯中間堅硬及順應性材料層在具預定特性之一清潔墊層下方之一清潔媒介的側視圖;圖7A係為有預定幾何形態之平均間隔微柱體構建到具預定特性之一或多個材料層上之一清潔材料的側視圖;圖7B係為有預定幾何形態之平均間隔微柱體之一清潔材料的側視圖,此等微柱體由具預定特性之一或多個中間堅硬及順應性材料的組合構成;圖8A係為平均間隔微柱體的一放大側視圖,該等微柱體由一或多個中間材料層之組合構成,以對一毛細管之接觸區域達到一致清潔功效;圖8B係為平均間隔微角錐體的一放大側視圖,該等微角錐體由一或多個中間材料層之組合構成,以對一毛細管之接觸區域達到一致清潔功效;圖9A係為相互解耦合微形貌體之一部分的一平面圖,該等形貌體使用適於所得二次面積矩或慣性力矩的一「街道」陣列,以控制彎曲抗力;圖9B係為相互解耦合微形貌體之一部分的一平面圖,該等形貌體使用適於所得之二次面積矩或慣性力矩的一「大道」陣列,以控制彎曲抗力;圖9C係為相互解耦合微形貌體之一部分的一平面圖,該等形貌體使用適於所得之二次面積矩或慣性力矩的
一對角紋路陣列,以控制彎曲抗力;圖10A係為具有用以清潔一線接合機器之毛細管之微柱體之一清潔材料的側視圖;圖10B係為具有用以清潔毛細管之微角錐體之一清潔材料的側視圖;以及圖10C係為具有用以清潔毛細管之一載體基體之一清潔材料的側視圖。
本案揭露內容係特別適用在用以清潔半導體裝置用之一線接合組合機器(具有或不具超音波輔助,圖2所示者為具有一超音波輔助設備206之線接合組合機器)之毛細管的一裝置、機構及方法,且此即為本案揭露內容將敘述的情境。然而,將可了解的是,由於該裝置、機構及方法可用來清潔具有隨時間被多種材料阻塞之一毛細管的任何裝置,且亦可用來清潔或重新擦亮其他組合機器,故該裝置、機構及方法具有較佳效用,且該裝置、機構及方法可使用多種以下揭示之仍在本案揭露內容之範疇內的實施例來實行。
圖1繪示一習知線接合組合機器100,其具有用於一線接合操作的一毛細管102。此線接合組合機器具有一線接合機器(圖1中未顯示)中允許線接合組合機器產生用於半導體裝置之線接合及類似者的各種習知元件。該線接合組合機器可用來為希望產生線接合體的任何裝置、構件、晶粒等等產生線接合(打線;wire bond)。圖1顯示
該機器100之一部分且特別顯示一毛細管102,該毛細管具有一出口及穿經毛細管之諸如銅或金的一導線104。毛細管102典型可移除地附接在線接合機器,致使於一典型清潔程序中,毛細管可被移開且定期清潔及重新擦亮。此線接合機器可具有用來加熱從毛細管延伸出之導線末端的一機構(圖1中未顯示),以形成經熔化線的一自由氣球106。此用以加熱導線的機構可為例如一電極或另外的機構。毛細管102接著可朝向一基體110上的一半導體裝置108下降,而經熔化的導線球被壓縮在毛細管末端與一經加熱金屬墊或其他金屬框架之間,產生欲在導線球與接合墊或框架之間形成一共熔接合的一機械式連接。此毛細管而後在導線饋送穿過毛細管的狀態下升高,讓導線球附接在晶粒接合墊或框架上。
圖2繪示一習知線接合組合機器,其具有於清潔操作200期間使用一清潔材料202之一毛細管。特別是,在毛細管102保持連接至線接合機器(不同於上述之典型清潔程序)的狀態下,毛細管102之末端可被插入清潔材料202中,致使毛細管內部及/或鄰近毛細管102出口的碎屑可從毛細管移除並陷在/留在清潔材料202中。
圖3繪示用以清潔線接合組合機器之毛細管之方法300的第一實施例。在方法300中,與典型毛細管清潔方法相反地,毛細管不須從線接合機器移開。此清潔程序可在線上手動執行(由一人員將清潔材料放置靠近毛細管)、半自動執行(其中程序涉及一些人員涉入,諸如指引
待清潔之毛細管,但放置清潔材料之動作可藉由在一線接合程序期間移動多個半導體裝置之一處置器來自動實行)、或全自動執行(其中線接合機器可以規劃式地判斷何時執行一毛細管清潔,且可使用該處置器來自動放置清潔材料以實行清潔),來重新擦亮毛細管。於一實施例中,清潔材料可被裝設在位於一預定位置處的一清潔台或站。當清潔演算法被手動、半自動或全自動啟動時,機器將毛細管固持器移動至已裝設有清潔材料的預定位置,且接著將毛細管插入該材料。程序300亦可於接合操作期間以規則間隔在線上手動、半自動或全自動執行,使毛細管保持乾淨。
於方法300中,當毛細管需要清潔時,清潔材料202可被放置接近毛細管(步驟302)。此清潔材料可採多種形式。例如,清潔材料可具有一交鏈聚合物層;可具有一清潔層在一載體或基體或框架頂上,使清潔材料可當作正由線接合機器施以作業的一半導體裝置來處理;可具有一清潔層及在該清潔層下方之一或多個中間層等等。該清潔材料亦可具有一紋理化、形貌化或不規則表面,諸如鬆餅(WFL)形或圓錐形圖案亦可有利於清潔毛細管內側及外側。清潔材料可使得其在毛細管插入清潔材料時留下來自毛細管的碎屑。此清潔材料可較佳包括具有諸如探針拋光(Probe Polish)之嵌入式研磨部分或諸如探針研光(Probe Lap)之一磨光薄膜的一順應性聚合物,其中Probe Polish及Probe Lap皆為國際開發測試股份有限公司
(International Test Solutions,Inc.)所製造之商業產品。在一些實施例中,清潔材料在機器之正常線接合操作期間可以總是靠近線接合機器,且接著在清潔操作準備好開始時移動到位。
一旦清潔材料放置完成,毛細管的一開放端可插入清潔材料(步驟304),其在毛細管之表面上實行一研磨動作致使毛細管被清潔及重新擦亮。此動作將把碎屑除下並使之陷捕於清潔材料表面中或上。特別是,將毛細管之開放端插入清潔材料可從毛細管之開放端周圍及毛細管內側移除碎屑,並使該碎屑陷在/留在清潔材料中。上述清潔動作可定期實行。於一範例中,毛細管可在每執行200至500次接合動作後於每一清潔循環以5至10次的插入動作來進行清潔。由於清潔材料上留有碎屑,故清潔材料可週期性替換。使用此種清潔方法將增加毛細管在程序中可用的時間,其將提高毛細管及設備的利用性。
圖4繪示用以清潔線接合組合機器之毛細管之方法400的第二實施例。清潔程序如前述可於離線手動執行(由一人員將清潔材料放置靠近毛細管)、半自動執行(其中程序涉及一些人員涉入,諸如指引待清潔之毛細管,但放置清潔材料之動作可藉由在一線接合程序期間移動多個半導體裝置之一處置器來自動實行)、或全自動執行(其中線接合機器可以規劃式地判斷何時執行一毛細管清潔,且可使用該處置器來自動放置清潔材料以實行清潔),來重新擦亮毛細管。此程序400亦可於接合操作期間以規則間
隔在線上手動、半自動或全自動執行,使毛細管保持乾淨。
在此清潔方法中,可使用相同的清潔材料,且該清潔材料可如上述被設置接近毛細管(步驟402)。於此方法中,當毛細管係放置在清潔材料上方時,可自圖2中所示之一惰性氣體來源204(可為線接合機器之部分或與線接合機器分開)產生一陣惰性氣體(步驟404),且將碎屑從毛細管內部吹出,使得碎屑將被陷在清潔材料之表面上。
類似於圖3中所示之方法,毛細管可被插入清潔材料中(步驟406),其如上述實行一研磨動作。在配合以上方法的情況下,此種清潔方法的使用將增加毛細管在程序中可用的時間,其將提高毛細管及設備的利用性。
圖5A、5B及5C繪示三種典型不同類型的清潔裝置,其由一清潔媒介施敷在多種基體材料、不同尺寸基體、不同形狀基體、或在一些應用中不具一基體來製造。如圖5A及5B中所示,清潔裝置20及21分別可包括一基體23及一清潔媒介或墊24,分別固定、附接或施敷在習知幾何形態的一載體表面或基體。此基體23可為塑膠、金屬、玻璃、矽、陶瓷或任何其他類似材料。並且,一基體25可具有近似封裝IC裝置(DUT)22之幾何形態的一幾何形狀。尚未有人知道使用這些典型清潔裝置來在一線接合程序中清潔毛細管或在機器正常操作期間如此做。
如先前所述,線接合毛細管清潔程序及裝置可使用一清潔媒介,其中所具有的一或多個中間順應性層將參照附圖及數個實施例更詳細描述。在一實施例中(顯示
於圖6A中),一清潔媒介220可由具備有助於清潔接觸接合墊或框架的毛細管之預定特性的一清潔墊層202所製成,該等預定特性諸如為硬度、彈性模數等。此清潔媒介220亦可具有附接在清潔墊層上或下方的一或多個中間順應性層203。此等層體的組合產生從個別構成之材料無法得到的材料特性,而且有多種的基質、研磨粒子及幾何形態允許有必須選擇一最佳組合來讓清潔性能最大化的產品或結構。藉由在一堅硬清潔層下方添加順應性或微孔發泡體底層,清潔材料的整體研磨耗損特性降低及/或端部成形性能增強,以延長毛細管的總體工作壽命,而不會損及接觸幾何形體的形狀或功能。例如,將研磨粒子層施敷到一堅硬聚酯層上可生成一研光薄膜型清潔材料,帶有用來生成及維持毛細管的塊體移除特性。對一順應性未填滿聚合物之表面或一微孔發泡體之「皮膚」側施敷相同研磨粒子層,造成具有優選塊體移除特性之多層材料,此等特性用以生成及維持具有一半徑或不全半徑(semi-radius)接觸區域幾何形體的毛細管元件。由於底層之整體順應性系統性地增加(或剛硬度減少),清潔材料之整體研磨耗損特性自生成及維持一平坦端接觸區域幾何形體轉移到生成及維持一半徑或不全半徑接觸區域幾何形體。
清潔媒介220亦可具有一可移除保護層201,其在欲使用接觸元件清潔前裝設,以隔離表面的清潔墊層與非測試相關汙物。此可移除保護層201保護清潔墊層202之工作表面免受碎屑/汙物,直到清潔裝置備妥以
用來清潔一毛細管。當清潔裝置備妥來用以清潔毛細管時,可移除保護層201可被移開以暴露出清潔墊層202之工作表面。此保護層可由習知非反應性聚合型薄膜材料製成,且較佳由一聚酯(PET)膜製成。該保護層可具有一褪光(matte)最後表面處理或其他「紋理化」形貌體,以提升清潔裝置透過組合設備的光學檢測性及/或提高清潔效能。
將清潔裝置裝設到預定基體材料上係透過下列方式執行:移除一第二釋放襯墊層205(由與第一釋放襯墊層相同之材料製成)以暴露出附著層204,接著將附著層204施敷到基體表面上。附著層204可接著置放抵靠著基體而附接清潔裝置220於基體上。此基體可為習知技藝中所敘述之具有不同目的的多種不同材料。
上述的清潔墊層202及以下將敘述的清潔墊層對清潔材料提供有預定機械性、材料、及尺寸特性。例如,清潔墊層可提供抗磨性(以下會更詳細敘述);一比重(例如在0.75至2.27的範圍內),其中比重為密度對水在一特定溫度下之密度的比值;一彈性(例如在40MPa至600MPa的範圍內);一膠黏性(例如在20至800克內);一平坦度;及一厚度(例如在25um至500um的範圍內)。
此一或多個中間層(如上述可為順應性、如下述可為堅硬、或如下述可為順應性層及堅硬層之組合)可對清潔材料提供有預定機械性、材料及尺寸特性。例如,該一或多個中間層可提供抗磨性(以下會更詳細敘述);一比重(例如在0.75至2.27的範圍內),其中比重為該一或多個
中間層之密度對水在一特定溫度下之密度的比值;一彈性(例如在40MPa至600MPa的範圍內);一膠黏性(例如在20至800克內);一平坦度;一厚度(例如在25um至500um的範圍內);及/或一多孔性(例如每吋10至150個微孔的範圍內),其為每吋孔數的一平均數目。
在圖6B中所示之另一實施例中,一清潔媒介220可由一清潔墊層202製成,且有一或多個中間堅硬層206位在清潔墊層202下方。就另一實施例(圖6C)而言,清潔媒介220可使用在具有預定特性之一清潔墊層202下方的一或多個中間堅硬材料層206及順應性材料層203之一組合而構成。圖6D顯示一實施例,其中清潔媒介220係藉由使在具有預定特性之一清潔墊層202下方的一或多個中間堅硬材料層206及順應性材料層203交錯排列而構成。此清潔墊層202及下方層(203、206等)將具備有助於清潔具有已知幾何組態的毛細管之預定研磨、密度、彈性、及/或膠黏特性。清潔層及中間材料層特性的疊加可依據接觸元件的特定組態及幾何形貌體而變化。
清潔墊層202之抗磨性將使碎屑從毛細管鬆開及剝除。利用研磨粒子的預定體積及質量密度,墊的抗磨性可被系統性地影響,以使毛細管圓化或銳化。清潔材料層內的典型研磨材料及粒子重量百分比載入量可介於30%至500%的重量百分比。在本文中使用時,重量百分比聚合物載入量係定義成聚合物的重量除以聚合物的重量加上研磨粒子的重量。可併入材料中的典型研磨物可包括鋁
氧化物、矽碳化物及鑽石,而研磨材料亦可為其他習知研磨材料。此研磨物可包括空間上或優選分佈的鋁氧化物、矽碳化物或鑽石粒子,而研磨粒子亦可為其他具有莫式硬度為7或更大的習知研磨材料。清潔層之受控表面的膠黏性將使接觸元件上的碎屑於清潔操作期間優選黏在墊上,且因而從接觸元件移除。
在一實施例中,清潔材料層、及/或中間堅硬層、及/或中間順應性層(各為一「材料層」)可由具有開放或封閉胞元之一以固體或發泡體為基礎的彈性體材料製成,該等彈性體材料可包括橡膠及合成與天然聚合物。各材料層可具有範圍位在大於40Mpa至小於600Mpa之間的一彈性模數,而層體的厚度範圍可在25um或更多與小於或等於500um之間。各材料層可具有一層體硬度在30蕭氏硬度(Shore)A或更大與不超過90蕭氏硬度A之間的範圍。清潔及附著層可具有介於-50C至+200C之間的一工作範圍。各彈性體材料可為以空間上或優選分佈於材料本體內之一預定膠黏性或研磨粒子製成的一材料。各材料可具有一預定彈性、密度及表面張力參數,其可允許毛細管穿入彈性體材料層,並移除毛細管上之碎屑而不損壞毛細管的幾何形貌體,同時保有彈性體基質的整體性。各材料層將具有大致1至20密耳間厚的一預定厚度。各層的厚度可依據毛細管之特定組態而變化。例如,一薄材料清潔材料層(~1密耳厚)適於「非穿入式」毛細管幾何形體,諸如一平坦管,而一厚材料清潔層(~20密耳)可適於「穿入式」
管幾何形體,諸如一矛形點。一或多個組合元件及組合設備之支撐硬體於正常之全自動、半自動或手動清潔操作期間支撐清潔墊,一垂直接觸力使接觸元件進入墊中,其中使毛細管上及內的碎屑被墊材料移除及留在墊材料上。
在清潔媒介221的其他實施例中(圖7A及7B中所示),清潔材料的最大清潔效率可利用多個均勻形狀及規律隔開且具有一預定長寬比(直徑對高度)、橫截面(方形、圓形、三角形等)之諸如微柱體212或微角錐體的幾何微形貌體來提升。在圖7A中,隔開的微形貌體係由單一層212構成橫越具有預定特性之中間順應性或堅硬層207的一組合。作為一微形貌體構造類型之範例,圖7A中所示之方形微柱體可利用精密製造及受控切割方法的一組合來生成,藉此主軸具有100微米的尺寸,而「街道」及「大道」的寬度小於50um。「街道」及「大道」的深度係透過切割方法控制以達到該長寬比。在此範例中,該等形貌體具有100微米的主軸寬度對200微米的深度(或高度)。於此構造中,該深度可在沒有切穿清潔材料層或切進底層的情況下而達到。在圖7B中,均勻隔開的微形貌體可由具有預定特性之中間順應性或堅硬層207的多重層213構成。微形貌體之尺寸及幾何形態可依據毛細管之組態及材料而變化,以得到將移除碎屑但不會對毛細管造成損壞的一墊。若微形貌體相對於接觸元件幾何形態為大,則將不利地影響清潔效能。若微形貌體相對於接觸元件幾何形態為小,則交互力將不足以利於一高清潔效率以移除附著的汙物。
一般而言,微形貌體可具有數種類型的幾何形態,包括圓柱體、方形、三角形、矩形等。各微形貌體在主軸上的橫截面尺寸可大於或等於25um且小於500um,且各微形貌體可具有範圍介於1:10與20:1之間的一長寬比(高度對寬度)。此微形貌體幾何形態在一清潔層製造期間可被調整,使得該材料可用來使毛細管端重新塑形、銳化或重新擦亮。
在一實施例中,圖8A及圖8B顯示具有微形貌體(分別為清潔材料224、324之微柱體219及微角錐體319形貌體)之清潔材料的放大側視圖,不過此等形貌體亦可為任何其他規則幾何形貌體。一微形貌體在負載下的偏折除視負載而定以外,還依據形貌體之橫截面的幾何形態。
於圖8A中,微柱體間隔或節距215;慣性面積矩或二次慣性力矩216,其為可用來預測形貌體彎折及偏折抗性的一形狀特性;清潔墊長度217;中間墊長度218;及微柱體之整體長度219,係依據接觸元件及支撐硬體之特定組態來決定。就毛細管而言,微柱體幾何形態會使得清潔形貌體可放入毛細管「中間」或內側,且與毛細管作實體接觸,以沿毛細管側邊提供清潔動作及碎屑收集作用。於此範例中,毛細管設計可具有125微米的一間隔(或節距)。就清潔材料而言,形貌體主要橫截面軸線長度可小於125微米,而高度可為至少60微米,以利於超程(overtravel)進入清潔材料。在圖8B中,微角錐體頂點間隔或節距315與沿高度之可變慣性力矩316、清潔墊角錐長
度317、角錐截頭高度318、及微角錐體之整體高度319,係依據毛細管之特定組態來預定。作為一範例,微角錐幾何形態會使得清潔材料可放入毛細管,以在毛細管內側及沿著毛細管側邊提供清潔動作及碎屑收集作用。針對一特定毛細管,微形貌體幾何形態會使得清潔形貌體可放入毛細管且沿著毛細管側,以沿毛細管側提供清潔動作及碎屑收集作用。微形貌體之形狀若使用一精密切割程序由切口界定(即「街道寬度及形狀」與「大道寬度及形狀」),或若使用一鑄造程序則透過一模製形體界定。針對清潔材料之微形貌體,微形貌體頂表面之主要橫截面軸線長度可小於125微米,以利於接觸器內清潔。整體高度可為至少200微米,以利於超程進入清潔材料,且提供一足夠交互力以開始清潔及/或材料移除動作。
微形貌體可具有研磨粒子沿微形貌體之長度、在微形貌體之主體內、或在微形貌體之基座處施敷在頂表面。於一實施例中,一平均微形貌體可具有1.0μm或更多的橫截面寬度、400μm或更小的高度,且具有小於15.0μm的平均研磨粒子尺寸。可併入材料層且橫越材料層的典型研磨物及微形貌體可包括鋁氧化物、矽碳化物及鑽石,而研磨粒子亦可為其他具有莫式硬度為7或更大的習知研磨材料。添加至該等微形貌體之研磨材料的數量及尺寸可依據毛細管之組態及材料變化,以得到將移除及收集碎屑但將不會損傷該毛細管之一墊。
圖9A、9B及9C分別為繪示清潔材料224及
324之實施例,其中微形貌體以一預定慣性力矩利用預定街道陣列351、大道陣列352及對角紋路陣列353相互解耦合來形成,以移除不想要的交互作用及其他耦合效果,並得到一預定表面順應性,致使在毛細管元件接觸墊表面時,一交互力由材料施加到接觸元件端幾何形體內的接觸區域及支撐結構中,以提升碎屑及汙物移除的效率。街道、大道的寬度及對角紋路尺寸可依據毛細管之組態及材料而變化,來達到一解耦合材料表面以從接觸元件側及幾何形貌體接觸元件端均勻地移除碎屑。此等街道、大道及對角紋路可有研磨粒子均勻或優選地分佈遍及寬度。街道、大道及對角紋路的寬度與研磨材料遍及寬度之尺寸可依據毛細管之組態及材料變化。
清潔系統及清潔墊不只從毛細管移除及收集附著微粒,還維持毛細管的形狀及幾何特性。線接合器之毛細管插入一清潔裝置,此裝置諸如清潔裝置20及21,即顯示於圖5A中之載體裝置與圖5B中之基體裝置、及圖5C中之偽封裝體裝置22,把附著的碎屑從毛細管元件及支撐硬體移除,而不會留下必須於後續以額外的線上或離線程序移除之任何有機殘留物。
現將描述用以清潔毛細管之一方法。此方法達到從毛細管移除碎屑而不需自線接合機器移除毛細管的目標,藉此提升線接合機器的產能。清潔材料係裝設在位於一預定位置處的一清潔台或站,且在清潔演算法被手動、半自動或全自動啟動時,該機器將毛細管固持器移動
至已裝設有清潔材料的該預定位置,且接著可具有與典型者相同尺寸及形狀的毛細管插入該材料,可插入清潔材料。裝置的清潔材料層具有依據毛細管之組態及材料的預定物理性、機械性及幾何特性。
具有適於清潔毛細管400之微形貌體的清潔材料之一實施例係顯示於圖10A中。就此例示範例而言,顯示了一標準毛細管而非一線接合機器之其他習知元件。清潔材料324係裝設在一載體基體420上(如圖10C中所示)或一清潔區域基體500上(如圖10B中所示)。例如,清潔材料可裝設在線接合機器之一清潔台或墊(載體)上,而裝有毛細管的接合器頭可規劃來(手動、半自動及/或全自動)移動至清潔台/墊的一位置,致使毛細管可插入清潔材料。
因此,在一特定間隔,毛細管係在清潔材料224與毛細管接觸被驅動至一些預設垂直位置時,接受清潔。微柱體之間隔215、慣性力矩216及整體長度219係基於毛細管400之組態及材料而組配。於毛細管400運行進入清潔材料224,碎屑即從毛細管之表面與毛細管內側移除。微柱體之間隔、幾何形態及抗磨性會使得毛細管上的交互壓力施予有效率的清潔作用,以從毛細管移除及收集碎屑。
如以上所述,在線接合機器執行毛細管之一清潔操作且有清潔材料裝設在磨亮板上時,此清潔步驟即可發生。該清潔操作不會以任何方式影響線接合機器的操作,因為毛細管的清潔係在線接合機器之正常操作期間完
成。依此方式,清潔操作較不昂貴,且允許毛細管在不需將毛細管從線接合機器移除的情況下被清潔及/或成形。
圖10B中所示之微形貌實施例,可使用微角錐結構324,其中清潔裝置之幾何形貌體具有間隔、幾何形態、及抗磨性,使得毛細管402上的交互壓力施予有效率的清潔作用,來從毛細管中心內部移除及收集碎屑。微角錐結構326與具寬度及深度之街道350、大道351及對角紋路352的解耦合,係依據毛細管之組態及材料預定。微角錐體之間隔、幾何形態及抗磨性會使得毛細管上的交互壓力施予有效率的清潔作用,來從毛細管移除及收集碎屑。因此,墊/聚合物/基體層與表面微形貌體之數目可被控制以對清潔裝置之整體厚度與清潔厚度之順應性進行控制。此多層實施例亦可針對毛細管內部提供「邊緣-側邊」的清潔。
為示明目的,前述說明已參照數個特定實施例描述。然而,以上的例示性說明並不欲視為窮舉,或將這些揭露內容限制在所揭露的特定形式。許多修改及變化鑑於以上教示是可能的。此等實施例被選擇及描述以最佳解釋本案揭露內容之原理及其實際應用,藉此讓熟習此技藝者能最佳利用本案揭露內容及具有適於所思及特定用途的多種修改之各種實施例。
本案所揭示之系統及方法係經由一或多個構件、系統、伺服器、器具、其他次構件來實行,或分散在此等元件之間。當以一系統實行時,此等系統可包括及/
或涉及特別是在通用型電腦中可見之諸如軟體模組、通用CPU、RAM等構件。在創新處係在伺服器上之示現例中,此一伺服器可包括或涉及諸如在通用型電腦中可見者之CPU、RAM等構件。
此外,本案之系統及方法可經由上述所提以外之相異或完全不同的軟體、硬體及/或韌體構件來達成。舉例來說,關於與本發明相關聯或體現本發明之此等其他構件(例如軟體、處理構件等)及/或電腦可讀媒體,本案之創新層面可依據數個一般或特殊目的運算系統或組態來實行。適於配合本案之創新概念使用的數種範例運算系統、環境及/或組態可包括但不限於:在個人電腦內或體現在個人電腦上的軟體或其他構件、諸如路由/連接構件的伺服器或伺服器運算裝置、手持或膝上型裝置、多處理器系統、以微處理器為基礎之系統、機上盒、消費電子裝置、網路PC、其他現有電腦平台、包括以上系統或裝置中之一或多者的分散式運算環境等等。
在一些情況下,本系統及方法的層面可經由或透過邏輯組件及/或包括程式模組之邏輯指令實行來達成,其例如配合此等構件或電路執行。一般而言,程式模組可包括常式、程式、物件、組件、資料結構等,其執行本文之特定工作或實行特定指令。本發明亦可在分散式軟體、電腦或電路設定情境下實際應用,其中電路係經由通訊匯流排、電路或鏈結來連接。在分散式設定中,控制/指令可來自包括記憶體儲存裝置之本地及遠端電腦儲存媒
體。
本文之軟體、電路及構件亦可包括及/或利用一或多種類型之電腦可讀媒體。電腦可讀媒體可為存在於此等電路及/或運算構件上、與該等電路及/或運算構件相關聯、或由該等電路及/或運算構件存取的任何可用媒體。舉例而非限制,電腦可讀媒體可包含電腦儲存媒體及通訊媒體。電腦儲存媒體包括依電性及非依電性、可移除式及不可移除式媒體,其示現在任何用於資訊儲存的方法或技術中,諸如電腦可讀指令、資料結構、程式模組或其他資料。電腦儲存媒體包括但不限於RAM、ROM、EEPROM、快閃記憶體或其他記憶體技術、CD-ROM、數位多功能碟片(DVD)、或其他光學儲存件、磁帶、磁碟儲存件或其他磁性儲存裝置、或可用來儲存所欲資訊且可由運算構件存取的任何其他媒體。通訊媒體可包含電腦可讀指令、資料結構、程式模組及/或其他構件。並且,通訊媒體可包括有線媒體,諸如一有線網路或直接導線連接,然而,本文中任何此類型之媒體不包括暫態型媒體。前述之任一者的組合亦可包括在電腦可讀媒體之範疇內。
在本案說明書中,構件、模組、裝置等用語可指可以多種方式實行之任何類型的邏輯或功能性軟體元件、電路、方塊及/或程序。例如,各種電路及/或方塊的功能可彼此組合到任何其他數目的模組中。各模組甚至可實行作為儲存在一實體性記憶體(例如隨機存取記憶體、唯讀記憶體、CD-ROM記憶體、硬碟驅動機等)上的一軟體
程式,以由一中央處理單元讀取來實行本文之創新處。或者,該等模組可包含經由一傳輸載波發送至一通用電腦或處理/圖像硬體的程式指令。並且,該等模組可實行作為實行由本文創新處所含括之功能的硬體邏輯電路。最後,此等模組可利用特殊用途指令(SIMD指令)、可現場規劃邏輯陣列或提供所欲層級性能及成本的其任何組合來實行。
如本文中所揭露,符合本案揭露內容的特徵可經由電腦硬體、軟體及/或韌體實行。例如,本文所揭露之系統及方法可以多種形式體現,包括:例如諸如亦包括一資料庫之一電腦的一資料處理器、數位電子電路、韌體、軟體或其組合。再者,雖然一些所揭露之實施態樣描述特定硬體構件,但符合本文創新概念之系統及方法可配合硬體、軟體及/或韌體之任何組合來實行。此外,前述本案創新處之特徵及其他層面與原理可在多種環境下實行。此等環境及相關應用可依據本發明特別構建來執行各種常式、程序及/或操作,或它們可包括透過碼選擇性致動或重新組態以提供必要功能性之一通用型電腦或運算平台。本文所揭露之程序並非固有地與任何特定電腦、網路、架構、環境或其他設備相關,而是可透過硬體、軟體及/或韌體之一適合組合來實行。例如,各種通用型機器可配合依據本案教示內容所編寫之程式來使用,或它可更易於建構一特殊化設備或系統來執行所需方法及技術。
諸如邏輯的本文所述方法及系統之諸層面,亦可實行作為規劃進多種電路與特定應用積體電路之
任一者中的功能性,此等電路包括可規劃邏輯裝置(PLD),諸如可現場規劃閘陣列(FPGA);可規劃陣列邏輯(PAL)裝置;可電氣規劃邏輯與記憶體裝置;及以標準胞元為基礎之裝置。一些其他用以實行層面的可能性包括:記憶體裝置、具有記憶體(諸如EEPROM)之微控制器、嵌入式微處理器、韌體、軟體等等。再者,層面可體現在具有下列項目之微處理器中:以軟體為基礎之電路模擬、分立邏輯組件(序列或組合式)、訂製裝置、模糊(神經)邏輯、量子裝置、及以上裝置類型之任一者之混成體。以下裝置技術可採多種構件類型提供,例如:互補金屬氧化物半導體(CMOS)之類的金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)技術、射極耦合邏輯組件(ECL)之類的雙極技術、聚合物技術(例如矽-共軛聚合物及金屬-共軛聚合物-金屬結構)、混合式類比及數位技術等等。
應注意到的是,本文所述之各種邏輯及/或功能根據它們的行為、暫存器轉移、邏輯構件及/或其他特性,可使用任何數目之硬體、韌體及/或資料及/或體現在各種機器可讀或電腦可讀媒體之指令的組合來實現。電腦可讀媒體,其中可體現此種格式化資料及/或指令,包括但不限於多種形式之非依電性儲存媒體(例如光學、磁性或半導體儲存媒體),惟同樣不包括暫態媒體。除非前後文中有另外要求,否則在說明書通篇之「包含」及類似用語係解釋為具與排他性或完盡之意相反之含括性,亦即為「包括但不限於…」之意。使用單數或複數之詞語亦分別包括複
數或單數的數目。此外,「本文」、「以下」、「以上」、「下文」及類似意義的用語係以整體表示此申請案,而非此申請案之任何特定部分。當「或」用語用來參照兩個或更多項目的一列表時,該用語涵蓋所有以下用語的解釋:列表中之項目的任一者、列表中的所有項目、及列表中之項目的組合。
雖然在本文中已特定描述本發明之特定目前較佳實施態樣,但對於本發明所屬技術之熟習此技藝者將可了解的是,本文中所顯示及描述之各種實施態樣的變化及修改可在不脫離本發明之精神與範疇下作成。因此,意圖的是本發明僅被限制在相關適用法規所規範之程度。
雖然前述已參照本案揭露內容之特定實施例,但對於熟習此技藝者將可了解的是,此實施例中的變化可在不脫離本案揭露內容之原理及精神下作成,本案範疇係由後附申請專利範圍定義。
Claims (30)
- 一種用以清潔線接合機器之方法,包含:設置連接至一線接合機器的一毛細管靠近一彈性體清潔材料;以及在該毛細管保持附接於該線接合機器的狀態下,將該毛細管插入該彈性體清潔材料,致使該毛細管之一末端穿入該彈性體清潔材料,而該彈性體清潔材料從該毛細管移除碎屑。
- 如請求項1之方法,其更包含使一惰性氣體通過該毛細管,以將該毛細管內側之碎屑推進該彈性體清潔材料中。
- 如請求項1之方法,其更包含將該彈性體清潔材料移動接近該線接合機器之該毛細管。
- 如請求項1之方法,其更包含使碎屑陷捕於該彈性體清潔材料內。
- 如請求項1之方法,其中設置該彈性體清潔材料更包含設置具有一交鏈聚合物層之一彈性體清潔元件。
- 如請求項1之方法,其中設置該彈性體清潔材料更包含設置具有一交鏈聚合物層及有預定特性之一或多個中間層的一彈性體清潔元件。
- 如請求項1之方法,其中設置該彈性體清潔材料更包含使用一處置器在從該毛細管移除碎屑時置設該彈性體清潔材料,且更包含在一線接合程序期間使用該 處置器來移動多個半導體裝置。
- 如請求項1之方法,其更包含將該彈性體清潔材料附接至一載體上。
- 如請求項8之方法,其中該載體為一線接合機器清潔台及一線接合機器清潔墊中之一者,且其中設置該毛細管更包含將具有該毛細管之該線接合機器之一頭部移動靠近該線接合機器清潔台及該線接合機器清潔墊中之一者。
- 一種操作線接合機器之方法,包含:使用一毛細管及穿經該毛細管之一導線來執行多個線接合操作;以及在該毛細管保持附接於該線接合機器之狀態下,將該毛細管週期性地插入一彈性體清潔材料中,致使該毛細管之一末端穿入該彈性體清潔材料,而該彈性體清潔材料從該毛細管移除碎屑。
- 如請求項10之方法,其更包含使一惰性氣體通過該毛細管,以將該毛細管內側之碎屑推進該彈性體清潔材料中。
- 如請求項10之方法,其更包含將該彈性體清潔材料移動接近該線接合機器之該毛細管。
- 如請求項10之方法,其更包含使碎屑陷捕於該彈性體清潔材料內。
- 如請求項10之方法,其中該彈性體清潔材料的設置更包含設置具有一交鏈聚合物層之一彈性體清潔 元件。
- 如請求項10之方法,其中該彈性體清潔材料的設置更包含設置具有一交鏈聚合物層及有預定特性之一或多個中間層的一彈性體清潔元件。
- 如請求項10之方法,其中該彈性體清潔材料的設置更包含使用一處置器在從該毛細管移除碎屑時置設該彈性體清潔材料,且更包含在一線接合程序期間使用該處置器來移動多個半導體裝置。
- 如請求項10之方法,其更包含將該彈性體清潔材料附接至一載體上。
- 如請求項17之方法,其中該載體為一線接合機器清潔台及一線接合機器清潔墊中之一者,而該方法更包含將具有該毛細管之該線接合機器之一頭部移動靠近該線接合機器清潔台及該線接合機器清潔墊中之一者。
- 一種線接合設備,包含:一線接合機器,其具有一毛細管且有一導線穿過該毛細管用於為半導體裝置製作線接合;以及一彈性體清潔材料,其與該線接合機器相關聯,且該毛細管之一末端在該毛細管仍附接於該線接合機器的狀態下穿入該彈性體清潔材料,以重新清理該毛細管並從該毛細管中及周圍移除碎屑。
- 如請求項19之設備,其中該線接合機器更包含具有超音波輔助之一線接合機器。
- 如請求項19之設備,其更包含通過該毛細 管之一惰性氣體來源,以將該毛細管內側之碎屑推進該彈性體清潔材料中。
- 如請求項19之設備,其中該彈性體清潔材料更包含一交鏈聚合物層。
- 如請求項19之設備,其中該彈性體清潔材料更包含具有一清潔層及在該清潔層下方之一或多個中間層的一彈性體清潔元件,其中該一或多個中間層具有預定特性。
- 如請求項19之設備,其中該彈性體清潔材料更包含具有一彈性體清潔層之一載體基體、一基體及一框架中之一者。
- 如請求項24之設備,其更包含一處置器,其處置由該線接合機器進行線接合的多個半導體裝置,且在該毛細管被清潔時操縱該彈性體清潔元件。
- 如請求項19之設備,其中該彈性體清潔材料更包含一載體基體及一彈性體清潔層,其中該毛細管係插入該彈性體清潔層。
- 如請求項26之設備,其中該載體為一線接合機器清潔台及一線接合機器清潔墊中之一者,且更包含將該毛細管移動靠近該線接合機器清潔台及該線接合機器清潔墊中之一者的一機器。
- 如請求項19之設備,其中該彈性體清潔材料具有一比重、一彈性、一膠黏性、一厚度及多孔性。
- 如請求項28之設備,其中該比重在0.75至 2.27之範圍內,該彈性在40MPa至600MPa的範圍內,該膠黏性在20至800克的範圍內,該厚度在25um與500um之間的範圍內,而該多孔性在每吋10至150個微孔的範圍內。
- 如請求項19之設備,其中該彈性體清潔材料係為橡膠、天然聚合物及合成聚合物中之一者。
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