[發明專利]線材焊接操作中的短尾恢復技術

有效

• 申請號: 201510081734.1
• 申請日: 2015-01-14
• 公開（公告）號: CN104772417B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: G·S·吉洛蒂
• 申請（專利權）人: 庫利克和索夫工業公司
• 主分類號: B21F15/08
• 分類號: B21F15/08
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 王瓊

相關申請的交叉引用

本申請要求2014年1月15日遞交的美國臨時專利申請61/927,688的權益，其內容以參考方式在此并入。

技術領域

本申請涉及線材焊接操作(例如線環的形成、導電凸塊的形成等)，并且具體涉及在線材焊接操作中從短尾情況恢復的技術。

背景技術

在半導體器件的加工和包裝中，線材焊接一直是在包裝部件內兩個位置(例如在半導體芯片的芯片墊和引線框架的引線之間)之間的電性互連的主要方法。更具體地，利用線材焊接器(也稱為線材焊接機)可在待電性互連的相應位置之間形成線環。形成線環的主要方法是球形焊接和楔形焊接(wedge bonding)。在(a)線環的端部和(b)焊接位置(例如芯片墊、引線等)之間的焊接部形成中可以使用例如包括超聲能、熱聲能、熱壓能等的各種類型的焊接能量。線材焊接機(例如包括螺柱撞機(stud bumping machine))也被用來從部分線材形成導電凸塊。

在球形焊接操作過程中，利用來自電子滅焰(EFO)裝置的火花將從焊接工具(例如細管)的末端延伸的線材尾部熔化為自由空氣球。然后，自由空氣球被用于在第一焊接位置形成線環的第一焊接部(例如球形焊接部)，并且然后線材從該球形焊接部延伸到第二焊接位置，在第二焊接位置處，線環的第二焊接部(例如縫焊接部(stitch bond))利用焊接工具通過將線材的一部分焊接到第二焊接位置來形成。例如，第一焊接位置可以是半導體芯片的焊接墊，并且第二焊接位置可以是引線框架的引線。然后，焊接工具被升高到線材被測試(例如電連接性測試)的短尾檢測高度，以確保線材在第二焊接位置上仍然與縫焊接部連接。如果短尾未被檢測到，則焊接頭(也即承載焊接工具和線材夾的焊接頭，線材夾此時為閉合)被升高以在縫焊接部處撕下線材。然后，剩余的尾部長度被用來形成用于另一個線環的另一個自由空氣球。

具體參見圖1A，線材焊接機100的選取的多個元件被示出。線材焊接機100包括支撐襯底104的支撐結構102(例如熱塊、砧座等)。襯底104包括接觸部104a(在此還被稱為焊接位置104a)。在具體的示例中，襯底104是引線框架，并且接觸部104a可為引線框架104的引線104a。半導體芯片106被襯底104支撐。線材焊接機100還包括焊接工具110、線材夾112(在圖1A中處于打開位置)、線材114以及檢測系統116。線材114被線材供應部(例如線材焊接機100上的線材卷軸，未示出)提供。焊接工具110(例如細管)被用來形成半導體芯片106和襯底104之間的線環108。更具體地，線環108的第一焊接部108a被焊接到半導體芯片106的焊接位置。同樣，線環108的第二焊接部108b被焊接到襯底104的接觸部104a的焊接位置。在圖1A中，焊接工具被示出在第二焊接部形成高度h₀處。

在線環108形成之后，就是時候形成用于隨后的線環的線尾。現在參考圖1B，焊接工具110已經被升高(例如同線材夾112和線材焊接機100的Z軸運動系統的其它元件一起被升高，未示出)到高度h₁(其可被稱為“尾部高度”118)，從而使線尾114a在焊接工具110的下方延伸。此時線材夾112是閉合的，并且檢測系統116被用于執行連接性檢查。也即，如本領域技術人員已知的，檢測系統116感測包括線材夾112、線尾114a、第二焊接部108b等的電路中的電連接性。也即，如果在h₁處(如圖1B中所示)線尾114a仍與第二焊接部108b連接，則電連接性會被感測到并且不存在短尾情況。相反，如果在h₁處線尾114a與第二焊接部108b不連接，則電連接性沒有被感測到并且存在短尾情況。檢測系統116可被稱為某些線材焊接機上的焊接完整性測試系統(即BITS系統)。

短尾情況可能在焊線過程中導致很多問題，例如自由空氣球不一致的尺寸和形狀。因此，期望提供線材焊接操作過程中的改進的短尾恢復技術。

發明內容