一種微焊盤上疊加或并排進行自動楔焊的方法與流程

本發明屬于微電子技術領域，更具體地講，涉及一種使用自動楔焊機在微焊盤上疊加或并排鍵合至少2根引線的鍵合方法。

背景技術：

半導體器件芯片焊盤越來越小，焊盤單邊尺寸已經由100微米減小至30微米及以下，此外在光電領域及毫米波、微波等高頻組件內半導體器件互連的領域中，因多根引線較單一引線降低寄生電感等因素，在半導體器件輸入輸出的微焊盤上必須至少鍵合2根引線。目前，普遍使用手動楔焊機實現單一焊盤同時疊加鍵合或并排鍵合2根引線結構來實現以上功能。在手動鍵合過程中，因為待焊件可以自由轉動方向，微焊盤上的多根引線鍵合時可以互不影響。而在使用自動楔焊機焊接時，因為夾具將待焊件固定，微焊盤上的多根引線焊接時劈刀與焊接完畢的引線會相互干涉，所以普遍存在后一根引線鍵合過程中將前一根已經鍵合完畢的引線觸碰變形，甚至折斷的現象。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種微焊盤上疊加或并排進行自動楔焊的方法，本發明采用自動楔焊機實現在微焊盤上疊加或并排鍵合至少2根引線的鍵合方法。采用本發明方法制備出的鍵合結構破壞性測試滿足gjb548b-2005《微電子器件試驗方法和程序》方法2011.1鍵合強度標準，工序能力指數(cpk)大于2。

本發明目的通過下述技術方案來實現：

本發明提供一種微焊盤上疊加或并排進行自動楔焊的方法，包括以下步驟：

a、采用普通鍵合模式，將第一引線的第一鍵合點鍵合在第一基材的焊盤上，并將第一引線的第二鍵合點鍵合在第二基材的微焊盤上；

b、用改進后自動楔焊劈刀，采用普通鍵合模式，將第二引線的第一鍵合點鍵合在第一基材的焊盤上，并將第二引線的第二鍵合點疊加鍵合在所述第一引線第二鍵合點上方或并排鍵合在第一引線第二鍵合點的臨近位置；

c、重復上述操作b操作直至完成最后一根引線的疊加或并排鍵合；

其中，后一根引線的第二鍵合點焊接高度設定值須比前一根引線的第二鍵合點焊接高度設定值高；各引線的第一鍵合點為獨立鍵合，相互之間為不疊加鍵合；所述引線的數量至少為2根，疊加鍵合不超過5根，并排鍵合不超過10根。

所述改進后的自動楔焊劈刀包括劈刀主體、劈刀端部以及線孔，所述劈刀端部位于劈刀主體的末端，所述線孔貫穿劈刀主體并與主體側邊形成夾角，所述劈刀端部的側面形成有缺口。

根據本發明所述一種微焊盤上疊加或并排進行自動楔焊的方法的一個具體實施例，所述第一引線的鍵合可以采用普通自動楔焊劈刀也可以采用改進后的自動楔焊劈刀。

根據本發明所述一種微焊盤上疊加或并排進行自動楔焊的方法的一個具體實施例，所述后一根引線的第二鍵合點焊接高度設定值比前一根引線的第二鍵合點焊接高度設定值高30微米以下。

根據本發明所述一種微焊盤上疊加或并排進行自動楔焊的方法的一個具體實施例，所述引線鍵合采用半自動楔焊機或全自動楔焊機。

根據本發明所述一種微焊盤上疊加或并排進行自動楔焊的方法的一個具體實施例，所述缺口為菱形缺口或圓弧形缺口。

根據本發明所述一種微焊盤上疊加或并排進行自動楔焊的方法的一個具體實施例，所述第一基材或第二基材為半導體器件、陶瓷電路基板或有機基板。

根據本發明所述一種微焊盤上疊加或并排進行自動楔焊的方法的一個具體實施例，所述微焊盤的單邊尺寸在200微米以下。

根據本發明所述一種微焊盤上疊加或并排進行自動楔焊的方法的一個具體實施例，所述引線為線寬在100微米以下的銅引線、金引線、鋁引線或銀引線。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、本發明的目的在于提供一種利用自動楔焊機實現在微焊盤上疊加或并排鍵合至少2根引線的鍵合方法，通過本發明的自動楔焊鍵合方法可以提高待焊件上所有鍵合引線的覆蓋率,并通過合并半導體芯片上相同功能的焊盤，減少輸入和輸出焊盤數量，進一步縮小半導體芯片尺寸。

2、本發明將后一根引線的第二鍵合點焊接高度設定值比前一根引線的第二鍵合點焊接高度設定值高，可以改變后一根引線的鍵合軌跡，有效防止后一根引線在自動楔焊鍵合過程中對已經焊接完畢的引線造成干涉，防止后一根引線在鍵合過程中將前面已經鍵合完成的引線觸碰變形，甚至折斷。

3、本發明采用改進后的自動楔焊劈刀，將劈刀端部的側面形成有缺口，可以有效防止劈刀端部將已經鍵合完畢的引線觸碰變形，甚至折斷。

4、采用本發明方法制備的鍵合結構破壞性測試滿足gjb548b-2005《微電子器件試驗方法和程序》方法2011.1鍵合強度標準，工序能力指數(cpk)大于2。

附圖說明

圖1為示例1改進后的自動楔焊劈刀結構示意圖；

圖2為示例1現有的普通劈刀進行疊加鍵合2根引線的干涉示意圖；

圖3為示例1兩根引線疊加鍵合過程中的引線軌跡行程圖；

圖4為示例1采用改進后的劈刀在半導體芯片微焊盤上進行疊加鍵合得到的疊加兩根引線的微焊盤疊加鍵合結構的俯視圖；

圖5為示例2采用改進后的劈刀在半導體芯片微焊盤上進行并排鍵合得到的并排兩根引線的微焊盤并排鍵合結構的俯視圖；

附圖標記：1-劈刀主體，2-劈刀端部，3-線孔，4-缺口，5-第一引線，6-第二引線，7-基板電路片，8-半導體芯片，9-微焊盤。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

下面結合具體操作步驟及原理對本發明一種微焊盤上疊加或并排進行自動楔焊的方法進行詳細說明，

根據本發明示例性實施例，所述微焊盤自動楔焊的方法，包括以下步驟：

步驟a：第一引線鍵合

采用普通鍵合模式，將第一引線的第一鍵合點鍵合在第一基材的焊盤上，并將第一引線的第二鍵合點鍵合在第二基材的微焊盤上；

具體地，采用普通鍵合模式，將第一引線的一端鍵合在第一基材焊盤的第一鍵合點上，并將另一端鍵合在第二基材微焊盤的第二鍵合點上，即完成第一引線的鍵合。

第一基材或第二基材可以是半導體器件(如si基、gaas基、gan基等)、陶瓷電路基板(如薄膜陶瓷電路、厚膜陶瓷電路、ltcc等)或有機基板(如pcb、印制電路、塑料基材等)等任何基材，而其上的微焊盤可以基于上述任何基材制備得到。

第二鍵合點是相對于第一鍵合點而言的概念，第二鍵合點是指引線與第二基材焊接鍵合的位置，第一鍵合點是指引線與第一基材焊接鍵合的位置。具體地，可以直接將第一引線的一端鍵合至焊盤上。

在進行第一引線鍵合時，可以采用半自動楔焊機或全自動楔焊機。

b、用改進后自動楔焊劈刀，采用普通鍵合模式，將第二引線的第一鍵合點鍵合在第一基材的焊盤上，并將第二引線的第二鍵合點疊加鍵合在所述第一引線第二鍵合點上方或并排鍵合在第一引線第二鍵合點的臨近位置；

具體地，用改進后的自動楔焊劈刀，采用普通鍵合模式，將第二引線的一端鍵合在第一基材焊盤的第一鍵合點上，并將另一端疊加鍵合在所述第一引線第二鍵合點上方或并排鍵合在第一引線第二鍵合點的臨近位置，即完成第二引線的鍵合。

根據本發明，優選地直接將第一引線的第二鍵合點作為第二引線的第二鍵合點，從而可以直接將第二引線的一端疊加鍵合至第一引線的第二鍵合點上方或并排鍵合在第一引線第二鍵合點的臨近位置，由此實現兩根引線在微焊盤上的有效疊加或并排鍵合。

同樣地，在進行第二引線鍵合時，可以采用半自動楔焊機或全自動楔焊機。

c、重復上述操作b操作直至完成最后一根引線的疊加或并排鍵合；其中，引線的數量至少為2根，疊加鍵合不超過5根，并排鍵合不超過10根。具體操作過程中的引線數量可以根據實際使用需求具體設定，只要是能滿足諸如芯片與基板之間的電氣互連或芯片之間的信息互通即可。

為了防止后一根引線在鍵合過程中的對已經鍵合好的引線造成干涉，防止后一根引線在鍵合過程中將前面已經鍵合完成的引線觸碰變形，甚至折斷。將后一根引線的第二鍵合點焊接高度設定值須比前一根引線的第二鍵合點焊接高度設定值高。進一步，所述后一根引線的第二鍵合點焊接高度設定值比前一根引線的第二鍵合點焊接高度設定值高30微米以下。

根據本發明，上述第一引線、第二引線等各引線的第一鍵合點位于第一基材的焊盤上并且所述第一鍵合點為獨立鍵合，相互之間為不疊加鍵合。如上所述，第一鍵合點是指引線與第一基材焊接鍵合的位置，通過引線兩端分別與第一基材和第二基材的焊接鍵合，從而實現諸如芯片與基板之間的電氣互連或芯片之間的信息互通。具體地，上述獨立鍵合可以通過在單一焊盤上焊接單根引線或組合焊接多根引線來實現。

所述改進后的自動楔焊劈刀包括劈刀主體、劈刀端部以及線孔，所述劈刀端部位于劈刀主體的末端，所述線孔貫穿劈刀主體并與主體側邊形成夾角，所述劈刀端部的側面形成有缺口。進一步，所述缺口為菱形缺口或圓弧形缺口。本發明在劈刀端部設置缺口是為了防止后一根引線在鍵合過程中對前一根引線形成干擾，只要能實現本發明目的的缺口形狀均可，在此不做具體限定。且線孔與主體側邊形成的夾角角度可以根據具體使用情況來設定，對于技術領域人員來說是常規的，在此不做具體限定。本發明采用改進后的自動楔焊劈刀，在原有的劈刀上進行改進，將劈刀端部的側面形成有缺口，可以有效改變疊加或并排鍵合過程中劈刀的軌跡，防止劈刀端部將已經鍵合完畢的引線觸碰變形，甚至折斷。

優選地，所述第一引線的鍵合可以采用普通自動楔焊劈刀也可以采用改進后的自動楔焊劈刀；所述引線鍵合采用半自動楔焊機或全自動楔焊機。

根本本發明示例性實施例，所述微焊盤的單邊尺寸在200微米以下。例如可以為30、50、80、120、200微米等尺寸。并且，引線可以為銅引線、金引線、鋁引線或銀引線等任何金屬引線，并且引線的線寬在100微米以下，例如可以為25、50、75、100微米等尺寸。

本發明所述普通鍵合模式采用自動楔焊機來實現，自動楔焊機是一臺自動超聲熱壓楔形引線鍵合設備，采用其進行單根引線自動楔焊操作周期為：⑴圖形識別以及劈刀定位于第一鍵合點上方；⑵通過劈刀對引線施加設定的壓力以及超聲能量，使得引線和第一鍵合點實現鍵合；⑶線夾打開并劈刀上抬；⑷劈刀按照引線弧度設定的軌跡行程從第一鍵合點上方移動到第二鍵合點上方；⑸同⑵步驟實現引線與第二鍵合點鍵合；⑹線夾關閉，劈刀移動并斷絲。

下面結合具體示例對本發明進行進一步說明。

示例1：

本示例1采用改進后的劈刀在微焊盤上進行疊加楔焊，從而實現使用自動楔焊機在微焊盤上疊加鍵合2根引線。

本示例1改進后的自動楔焊劈刀結構示意圖如圖1所示。包括劈刀主體1、劈刀端部2以及線孔3，所述劈刀端部2位于劈刀主體1的末端，所述線孔3貫穿劈刀主體1并與主體側邊形成夾角，所述劈刀端部2的側面形成有缺口4。

本示例1采用改進后的自動楔焊劈刀，將劈刀端部2的側面形成有缺口4，可以有效防止劈刀端部2將已經鍵合完畢的引線觸碰變形，甚至折斷。采用現有的普通劈刀進行疊加鍵合2根引線的干涉示意圖如圖2所示，從圖2中可以看出，采用普通劈刀，第二根引線鍵合過程中，劈刀的端部會將第一根已經鍵合完畢的引線觸碰變形，甚至折斷；而采用本發明改進后的劈刀，其劈刀軌跡行程圖會很好的繞過第一根已經鍵合完畢的引線，從而防止對引線的觸碰變形。

圖4為本示例1采用改進后的劈刀在半導體芯片8微焊盤上進行疊加鍵合得到的疊加兩根引線的微焊盤疊加鍵合結構的俯視圖。如圖4所示，本示例1在半導體芯片8微焊盤上進行疊加鍵合2根引線的具體過程為：

采用改進后的自動楔焊劈刀，在基板電路片7的焊盤上，采用普通鍵合模式，將第一引線5的第一鍵合點鍵合在基板電路片7的焊盤上，然后將第一引線5的第二鍵合點鍵合在半導體芯片8的微焊盤9上，即實現第一引線5分別在基板電路片7及半導體芯片8上的鍵合；

采用改進后的自動楔焊劈刀，在基板電路片7的焊盤上，采用普通鍵合模式，將第二引線6的第一鍵合點鍵合在基板電路片7的焊盤上，其中第二引線6的第一鍵合點和第一引線5的第一鍵合點為獨立鍵合；將第二引線6的第二鍵合點焊接高度設定值比第一引線5的第二鍵合點焊接高度設定值高20微米，將第二引線6的第二鍵合點疊加鍵合在所述第一引線5的第二鍵合點上方，即可實現本示例在微焊盤上疊加鍵合兩根引線。

圖3為本示例2根引線疊加鍵合過程中的引線軌跡行程圖。從圖3中可以看出，通過將第二引線6的第二鍵合點焊接高度設定值比第一引線5的第二鍵合點焊接高度設定值高20微米，在第二引線第二鍵合點鍵合過程中，可以有效改變第二引線的鍵合軌跡行程，防止后一根引線在自動楔焊鍵合過程中對已經焊接完畢的引線造成干涉，將前面已經鍵合完成的引線觸碰變形，甚至折斷。

示例2：

本示例2采用改進后的劈刀在微焊盤上進行并排楔焊，從而實現使用自動楔焊機在微焊盤上并排鍵合2根引線。

圖5為示例2采用改進后的劈刀在半導體芯片8微焊盤上進行并排鍵合得到的并排兩根引線的微焊盤并排鍵合結構的俯視圖；如圖5所示，本示例2在半導體芯片8微焊盤上進行并排鍵合2根引線的具體過程為：

采用改進后的自動楔焊劈刀，在基板電路片7的焊盤上，采用普通鍵合模式，將第一引線5的第一鍵合點鍵合在基板電路片7的微焊盤9上，即實現第一引線5分別在基板電路片7及半導體芯片8上的鍵合；

采用改進后的自動楔焊劈刀，在基板電路片7的焊盤上，采用普通檢核模式，將第二引線6的第一鍵合點鍵合在基板電路片7的焊盤上，其中第二引線6的第一鍵合點和第一引線5的第一鍵合點為獨立鍵合，然后將第二引線6的第二鍵合點并排鍵合在所述第一引線5第二鍵合點的臨近位置，即可實現本示例在微焊盤上并排鍵合兩根引線。其中，應將第二引線6的第二鍵合點焊接高度設定值比第一引線5的第二鍵合點焊接高度設定值高15微米。

本發明將后一根引線的第二鍵合點焊接高度設定值比前一根引線的第二鍵合點焊接高度設定值高，可以改變后一根引線的鍵合軌跡，有效防止后一根引線在自動楔焊鍵合過程中對已經焊接完畢的引線造成干涉，防止后一根引線在鍵合過程中將前面已經鍵合完成的引線觸碰變形，甚至折斷。本發明采用改進后的自動楔焊劈刀，將劈刀端部的側面形成有缺口，可以有效防止劈刀端部將已經鍵合完畢的引線觸碰變形，甚至折斷。采用本發明方法制備的鍵合結構破壞性測試滿足gjb548b-2005《微電子器件試驗方法和程序》方法2011.1鍵合強度標準，工序能力指數(cpk)大于2。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。