專利名稱：具挑高柱身的金屬凸塊的制作方法及其制作裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種芯片上的金屬凸塊的制作方法及其制作裝置。
背景技術：
芯片上的金屬凸塊及其制作裝置(見圖1所示)主要是在該焊針內壁部裝填金屬線的位置設一鐘狀造形，使形成的該金屬凸塊限定在該鐘形開口范圍內，可制作出更細小的金屬凸塊并因該金屬凸塊的底面外圍設有一凸緣座，能增加金屬凸塊與芯片引線墊的結合度，而此焊針可作出鐘形金屬凸塊，此形狀的金屬凸塊可提供一較挑高的柱身，使將來焊上錫球后與其他基板或芯片的接合性更優異。
而由于焊針內部因呈鐘形斷面，因此由該焊針制作成形的金屬凸塊僅被限定在該鐘形斷面的高度內，無法依實際需要作高度的變更調整。
發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種具挑高柱身的金屬凸塊的制作方法及其制作裝置，其可依需要調整該焊針內部的金屬線扯斷時間，以作出不同柱身高度的金屬凸塊。
為了達到上述目的，本發明提供了一種具挑高柱身的金屬凸塊的制作方法，先在該焊針內孔內置入金屬線，在該金屬線位于焊針內壁部的下頸部位置的末端點火燒結成球；在焊針靠近芯片引線墊的適當位置時，在球狀金屬線接觸引線墊后予以適當載荷，并輔以超聲波振動與加熱，使該金屬線變形而填滿整個內壁部的下緣；待適當時間后移走該焊針，并由該下頸部的頸部扯斷該金屬線的再結晶區而留下一鐘狀金屬凸塊。
本發明還提供了一種具挑高柱身的金屬凸塊的制作裝置，其為一中心設有內孔的錐形硬管構成的焊針，所述內孔微呈錐孔狀，即內孔的下頸部的內徑稍大于上頸部的內徑。
所述下頸部設有倒角。
本發明的優點是本發明可形成接觸面積更細小的金屬凸塊，提升金屬凸塊的柱身高度，增加該金屬凸塊與芯片引線墊間的焊接力，使金屬凸塊與錫球的接觸面積擴大，使金屬凸塊具有更好的焊接力，并可有限度地調整金屬凸塊的柱身。并因本發明焊針內部斷面形狀的設計，使金屬凸塊的柱身高度可輕易、準確地加高，有助于芯片與基板間接合間距的增加；當金屬凸塊上焊錫球時，本發明可防止該錫球接觸鋁制的引線墊，影響接合的可靠度。
下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明圖1是現有焊針結構示意圖；圖2是本發明的焊針結構示意圖；圖3A是本發明的金屬線燒結成球示意圖；圖3B是圖3A的金屬線與芯片接合示意圖；圖3C是圖3B的扯斷金屬線而留下凸塊形狀；圖4A～4B是公知金屬凸塊與錫球接合示意圖；圖5A～5B是本發明的金屬凸塊與錫球接合示意圖。
圖中符號說明現有技術部份1’ 芯片11’引線墊2’ 焊針20’硬管21’內徑22’內壁部3’ 金屬線31’球32’凸塊33’焊接接觸面積4’ 錫球
5’基板焊接引線墊6’接觸面本發明部份1 芯片11 引線墊2 焊針20 硬管21 內徑22 內壁部23 下頸部231倒角24 上頸部3 金屬線31 球32 金屬凸塊321凸緣座33 焊接接觸面積4 錫球5 基板焊接引線墊具體實施方式
請參照圖2所示，本發明的制作裝置是在一堅固的錐形硬管20構件中心設一內徑21，該內徑21微呈錐孔狀的焊針2，即該焊針2內徑21、下方的內壁部22是以下頸部23內徑稍大于上頸部24的結構來設計。
續請參照圖3A-圖3C依據上述的裝置，本發明的制造方法是先在該焊針2的內徑21內穿入金屬線3，該金屬線3的未端位于焊針20內壁部22的下頸部23位置處點火熔融燒結成球31，并在焊針2的球狀金屬線3接觸芯片1引線墊11時加以適當的載荷、并輔以超聲波振動與加熱，使該金屬線3產生變形而填滿整個內壁部23的下緣，待時間算對后移走該焊針2，由該下頸部23的頸部再結晶區扯斷該金屬線3，留下一鐘狀金屬凸塊32。
由于本發明的毛細管2內壁面22的下頸部23處設有倒角231結構以及底面與水平呈一特殊角可根據不同應用設計適當大小，使由本焊針2作出的金屬凸塊32底部面積在該焊針2靠近該引線墊11時可形成在金屬凸塊32底部凸出的凸緣座321。
由本發明的焊針2作出的金屬凸塊32具有挑高柱身232，可提升與芯片1引線墊11間的焊接力、并能使將來金屬凸塊32與錫球4的接觸面積33擴大，能有更好的焊接力，而當本發明與錫球4接合后(如圖4A-圖5所示)，由于加熱的錫球4受基板焊接引線墊5(如金手氣指、導線架，金屬凸塊等)壓迫作用而變形，使該變形的錫球4會稍往下擴散，此時將會被本發明的金屬凸塊32凸緣座321阻擋住而不溢到引線墊11的部位；此可改善現有技術(如圖5A-圖5B中)結合時，該加熱的錫球4’被基板焊接引線墊5’(如金手指，導線架，金屬凸塊等)下壓變形后，該錫球4’會溢至芯片1’上的引線墊11’，蓋因該引線墊11’、凸塊32’與錫球4’的金屬特性使然，原本的設計是引線墊11’與金凸塊32’接合；而金凸塊32’與錫球4’接合可呈最穩定的狀態，若該錫球4’溢至鋁質的引線墊11’時，其金屬接合的匹配度就變差，而本發明中可完全避免此情形的發生。
由上所述，本發明已符合發明專利的要求，特依法提請發明專利的請求，而雖然本發明以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明的保護范圍應以權利要求書并結合說明書及附圖所界定者為準。
權利要求
1.一種具挑高柱身的金屬凸塊的制作方法，其特征在于先在該焊針內孔內置入金屬線，在該金屬線位于焊針內壁部的下頸部位置的末端點火燒結成球；在焊針靠近芯片引線墊的適當位置時，在球狀金屬線接觸引線墊后予以適當載荷，并輔以超聲波振動與加熱，使該金屬線變形而填滿整個內壁部的下緣；待適當時間后移走該焊針，并由該下頸部的頸部扯斷該金屬線的再結晶區而留下一鐘狀金屬凸塊。
2.一種用于權利要求1所述方法的裝置，其為一中心設有內孔的錐形硬管構成的焊針，其特征在于所述內孔微呈錐孔狀，即內孔的下頸部的內徑稍大于上頸部的內徑。
3.根據權利要求所述2所述的裝置，其特征在于所述下頸部設有倒角。
全文摘要
一種具挑高柱身的金屬凸塊的制作方法及其制作裝置，該裝置主要具有中央貫穿的內徑及內壁部的硬管狀焊針，焊針內壁部斷面為底部較寬的微錐柱狀本發明的方法是當焊針內的金屬線末端燒結成球狀時，用超聲波振動及加壓改變引線墊金屬表面而促使金屬接合；因該焊針硬管內壁部斷面為底部較寬的微錐狀，金屬線在內壁部填滿后與芯片引線墊接合并成為鐘狀金屬凸塊，而鐘狀金屬凸塊的底部可形成凸緣座，有助于穩定金屬凸塊；鐘狀金屬凸塊具有較高的柱身，并因本發明焊針內部斷面形狀的設計，使金屬凸塊的柱身高度可輕易、準確地加高，有助于芯片與基板間接合間距的增加；當金屬凸塊上焊錫球時，本發明可防止該錫球接觸鋁制的引線墊，影響接合的可靠度。
文檔編號H01L21/60GK1417848SQ0113687
公開日2003年5月14日 申請日期2001年11月2日 優先權日2001年11月2日
發明者謝文樂, 莊永成, 黃寧, 陳慧萍, 蔣華文, 張衷銘, 涂豐昌, 黃富裕, 張軒睿, 胡嘉杰, 呂文隆 申請人:華泰電子股份有限公司