[發(fā)明專利]一種微導(dǎo)線連接裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011037539.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN112053980A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦歌;李朋倡;閆亮;張振;明平美;張新民;李蒙;牛屾;陳旭;銀燕毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/67
• 分類號(hào): H01L21/67;H01L21/60
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明專利公開了一種微導(dǎo)線連接裝置，屬于電化學(xué)加工技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括電沉積單元、芯片定位單元、溶液循環(huán)單元、Z向移動(dòng)單元、水平移動(dòng)單元。其中，電沉積單元由噴頭、噴頭蓋、環(huán)狀陽(yáng)極和套管組成。裝配后，套管的圓錐部位的內(nèi)表面和與之配合的噴頭的圓錐部位的外表面形成下端開放、上端密封的空腔。泵開始工作時(shí)，電解液從電沉積單元的出液口流出、流經(jīng)微導(dǎo)線和芯片表面、從吸液口被吸入電沉積單元下端的空腔，然后從電解液出口孔返回到溶液循環(huán)單元。本發(fā)明可在芯片表面形成可控的電沉積微小區(qū)域，實(shí)現(xiàn)微細(xì)導(dǎo)線與微小芯片在豎直方向的快速定位和連接，定位精確度高，限域性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微導(dǎo)線連接裝置，尤其涉及一種采用電沉積的方式實(shí)現(xiàn)微導(dǎo)線與芯片連接的裝置。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有的芯片引線連接技術(shù)中，超聲壓焊（bonding）是常采用的連接方式，但對(duì)于硬度過(guò)高或者熔點(diǎn)過(guò)高的連接材料、以及芯片面積過(guò)小的芯片引線連接，采用超聲壓焊的方式并不能得到很好的連接質(zhì)量和較高的連接效率?；谌廴谠淼暮附臃绞剑ㄈ缂す夂?、電阻焊等）因其熱源問(wèn)題往往會(huì)使芯片上導(dǎo)電薄膜受熱起皺或無(wú)法加熱到要求的連接溫度，而不能得到可靠有效的連接質(zhì)量。因此，對(duì)于特殊情況的芯片引線連接需要一種新型的工藝方法和裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。

電化學(xué)沉積技術(shù)是一種利用電化學(xué)原理使金屬原子在導(dǎo)電基底表面逐漸生長(zhǎng)的加工方式，其特點(diǎn)在于制造過(guò)程是從原子尺度開始，無(wú)需高溫、高壓等條件，易于實(shí)現(xiàn)材料的定點(diǎn)定位填充生長(zhǎng)，連接強(qiáng)度高、可靠性好。如公開號(hào)為CN210506578U的專利提出了一種微導(dǎo)線的電鍍連接裝置，該專利利用可升降的連接壓頭將微導(dǎo)線輕壓在芯片的導(dǎo)電薄膜上，在電場(chǎng)作用下，微導(dǎo)線與導(dǎo)電薄膜之間開始沉積金屬層，從而實(shí)現(xiàn)微導(dǎo)線與芯片的電鍍連接。該專利提出的連接裝置可實(shí)現(xiàn)微導(dǎo)線和導(dǎo)電薄膜的平行固定和平行連接，不同于傳統(tǒng)超聲壓焊中芯片和微導(dǎo)線的垂直連接。隨著科技的發(fā)展，會(huì)有更多更小尺寸的芯片面世，如何實(shí)現(xiàn)微導(dǎo)線和芯片之間更小區(qū)域各種方式的連接是連接工藝應(yīng)解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是采用電沉積技術(shù)解決微導(dǎo)線和芯片之間精確垂直連接的難題，提出一種微導(dǎo)線連接裝置，實(shí)現(xiàn)微導(dǎo)線在芯片上的垂直連接。該裝置通過(guò)位移傳感器和Z向移動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)微導(dǎo)線在芯片上的垂直精確定位，通過(guò)泵的吸力實(shí)現(xiàn)電解液在電沉積區(qū)域小范圍的不斷循環(huán)，芯片上電沉積區(qū)域大小通過(guò)設(shè)計(jì)的電沉積單元的特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)微導(dǎo)線與芯片的可靠連接。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種微導(dǎo)線連接裝置，包括電沉積單元、芯片定位單元、溶液循環(huán)單元、Z向移動(dòng)單元、水平移動(dòng)單元。所述的電沉積單元設(shè)置在Z向移動(dòng)單元的定位環(huán)上，Z向移動(dòng)單元設(shè)置在支撐架上，支撐架設(shè)置在底座上；所述的芯片固定在芯片定位單元上，芯片定位單元設(shè)置在儲(chǔ)液槽內(nèi)，儲(chǔ)液槽設(shè)置在水平移動(dòng)單元上，水平移動(dòng)單元設(shè)置在底座上。。

所述的電沉積單元包括噴頭、噴頭蓋、環(huán)狀陽(yáng)極和套管。其中，所述的噴頭為上圓柱、下圓錐的中空結(jié)構(gòu)，其上圓柱內(nèi)表面的較大空腔為溶液緩沖腔、外表面設(shè)置有外螺紋結(jié)構(gòu)，下圓錐體兩側(cè)設(shè)有吸取電解液用的溶液通道槽。所述的噴頭蓋裝配在噴頭的上部，和噴頭上部溶液緩沖腔形成密閉空腔；所述的噴頭蓋上設(shè)置有導(dǎo)線固定管孔、溶液導(dǎo)流孔，所述的導(dǎo)線固定管孔用于插入導(dǎo)線固定管，溶液導(dǎo)流孔用于接入電解液循環(huán)管道。所述的環(huán)狀陽(yáng)極設(shè)置在噴頭上部的溶液緩沖腔內(nèi)，并和電沉積電源的正極相連。所述的套管為帶凸緣的上圓柱、下圓錐的中空結(jié)構(gòu)，上圓柱內(nèi)表面設(shè)置有內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，可以同軸的和噴頭圓柱外表面的外螺紋裝配配合；所述的凸緣用于將電沉積單元固定在Z向移動(dòng)單元的定位環(huán)上；所述的套管下圓錐的兩側(cè)設(shè)置有電解液出口孔，用于和溶液循環(huán)單元的循環(huán)管道連接。

所述的噴頭圓柱外表面的外螺紋下方設(shè)置有環(huán)狀凹槽，用于安放密封墊圈，以保證噴頭和套管配合的密閉性。

所述的套管和噴頭裝配后，套管圓錐部位的內(nèi)表面和與之配合的噴頭的圓錐部位的外表面形成下端開放、上端密封的具有一定空間的空腔。