[發(fā)明專利]一種抗側(cè)擺三維引線成弧方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310461814.0
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103500715A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王福亮;陳云;韓雷;李軍輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 黃美成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體工業(yè)中的微電子封裝方法，特別是一種抗側(cè)擺的三維引線成弧方法。

背景技術(shù)

集成電路(IC)制造是高新技術(shù)最核心的產(chǎn)業(yè)之一。為應(yīng)對尺寸更小、功能更強的需求挑戰(zhàn)，IC的集成度增加、特征線寬降低到28nm以下，逐漸接近物理極限。業(yè)界認為更有效的解決方法之一是系統(tǒng)級封裝(System?in?Package，SiP)技術(shù)。典型SiP結(jié)構(gòu)是三維疊層芯片封裝，它將芯片堆疊、粘結(jié)在一起，再通過熱超聲引線鍵合(Thermosonic?wire?bonding，簡稱熱超聲鍵合)實現(xiàn)芯片與框架、芯片與芯片間的電互連，最后對疊層芯片實施整體封裝。其中，實現(xiàn)芯片與框架之間的大跨度互連的熱超聲引線鍵合是三維疊層芯片封裝的關(guān)鍵互連技術(shù)之一。熱超聲引線鍵合是利用超聲、熱、力等外場能量將引線(典型為金線)兩端分別鍵合到芯片和框架焊盤上，通過具有一定空間幾何形貌的弧線(Wire?loop)實現(xiàn)芯片和框架間電互連。形成弧線的過程稱為引線成形。

目前，各引線鍵合設(shè)備商提出了多種形成大跨度引線的方法。美國專利US5989995提出了一種有較強的弧線形狀支持能力的M弧來完成大跨度引線互連，其劈刀軌跡如圖1所示。美國專利US6222274在此基礎(chǔ)上提出了另一種跨度更大的類M弧成形方法。美國專利US7547626和美國專利US7851347則提出一種由多個折點組成的大跨度的線弧成形方法。雖然M弧線及其他在此基礎(chǔ)上發(fā)展的其他弧線均實現(xiàn)了大跨度弧線的互連，但在實際使用過程中卻發(fā)現(xiàn)：疊層芯片中的大跨度弧線在后續(xù)的塑封中經(jīng)常出現(xiàn)側(cè)擺，導(dǎo)致相鄰引線之間出現(xiàn)接觸短路的問題，如圖2所示，導(dǎo)致成品率嚴重下降。

目前業(yè)界采用的大跨度引線成形過程均是在由一、二焊點和引線構(gòu)成的XZ二維平面上進行，所獲得的引線實際是在XZ二維平面，稱之為“準三維引線”，如圖3所示。這樣的引線成形存在抗側(cè)擺能力差的問題。其原因是拉拔成形的金絲雖經(jīng)退火，仍不可避免存在隨機分布的殘余應(yīng)力。在劈刀沿軌跡移動對引線施加彎矩形成折點過程中，殘余應(yīng)力部分被釋放，部分被加強。一般情況下，被加強的應(yīng)力主要使金絲產(chǎn)生XOZ平面的變形，如圖3（a）的引線；但當(dāng)應(yīng)力在平行XOY平面的方向分量足夠大，且恰好在三個折點(如圖中所示)位置都是同一方向時，金絲將在XOY平面變形，形成離面擺動，如圖3（b）的彎曲引線所示。在后續(xù)塑封充模時，金絲將繼續(xù)彎曲，直到與相鄰引線短路，如圖2所示。

因此，急需開發(fā)一種抗側(cè)擺的引線成弧方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種抗側(cè)擺三維大跨度引線成形方法，其目的在于，克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，既能夠?qū)崿F(xiàn)大跨度引線穩(wěn)定互連又具有在后續(xù)塑封中能夠保持原有形狀的能力，不致發(fā)生側(cè)擺導(dǎo)致與相鄰引線接觸短路。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種抗側(cè)擺三維引線成弧方法，以P點所在的芯片焊盤（3）的表面作為XPY平面，以P點所在的與XOY平面垂直的平面作為XOZ平面，將XOZ平面沿Y軸負方向平行移動得到的平面記為第一平行平面即X′O′Z′平面，X′O′Z′平面關(guān)于XOZ平面對稱的平面記為第二平行平面；

包括以下步驟：

步驟1：在芯片焊盤中心點位置（4）P點形成第一焊點；

步驟2：劈刀（5）在XOZ平面上從P點沿Z軸垂直向上運動50-200微米至A點，同時釋放出引線PA段；接著，劈刀（5）在XOZ平面從A點沿X軸負方向水平移動50-400微米至B點，同時釋放出引線AB段；

步驟3：劈刀（5）從XOZ平面上的B點運動到X′O′Z′平面上的C點，同時釋放引線BC段，B點的Z軸坐標正向增加1000-1500微米，Y軸坐標減少50-200微米，X軸坐標不變；接著劈刀（5）從X′O′Z′平面上的C點沿X軸正向運動100-400微米至D點，同時釋放出引線CD段；

步驟4：劈刀（5）在X′O′Z′平面上的D點沿直線運動至X′O′Z′平面上的E點，同時釋放引線DE段，D點的Z軸坐標增加1500-2000微米，Y軸坐標增加100-400微米，X軸坐標不變；

步驟5：劈刀（5）以P點投影到第二平行平面上的點為圓心，PE長度為半徑，從第二平行平面上的E點沿圓軌跡逆時針向下做大于角度S的運動到達F點，同時釋放引線EF段；劈刀（5）以P點投影到第二平行平面上的點為中心，短軸為0F的長度，長軸為PF長度的1.1倍，從第二平行平面上的F點沿橢圓軌跡順時針向上做大于角度S到達G點，同時釋放引線FG段；