[發(fā)明專(zhuān)利]一種系統(tǒng)封裝芯片引線(xiàn)鍵合方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011109856.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112259467A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐藝軒;朱天成;張楠;候俊馬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津津航計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/60
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/60;H01L23/498
• 代理公司: 中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)公司專(zhuān)利中心 11011
• 代理人: 劉二格

本發(fā)明公開(kāi)了一種系統(tǒng)封裝芯片引線(xiàn)鍵合方法，其包括以下步驟：S1：確定鍵合焊接流程：在芯片表面形成第一焊點(diǎn)，形成線(xiàn)弧，最后在芯片基板形成第二焊點(diǎn)；S2：選擇鍵合方式：以熱超聲鍵合方式進(jìn)行焊接；S3：引線(xiàn)材料改進(jìn)加固：引線(xiàn)選用鍍鈀銅線(xiàn)，在銅線(xiàn)的表面通過(guò)電鍍的方法包覆一層金屬鈀，使金屬鈀覆蓋在銅線(xiàn)周?chē)１景l(fā)明封裝可靠性高，解決了芯片易被污染的問(wèn)題，對(duì)封裝工程領(lǐng)域有很高的參考價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于系統(tǒng)封裝芯片關(guān)鍵工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種系統(tǒng)封裝芯片引線(xiàn)鍵合方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路尺寸不斷縮小以及集成度的指數(shù)性增長(zhǎng)，系統(tǒng)封裝芯片的可靠性測(cè)試和失效分析逐漸成為一個(gè)相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。眾所周知，系統(tǒng)封裝芯片是由各種功率器件、有源無(wú)源器件經(jīng)過(guò)封裝集成后形成，所以它的性能表現(xiàn)和質(zhì)量不僅取決于所使用電子元器件的優(yōu)劣，還與整個(gè)封裝過(guò)程息息相關(guān)。因此如何利用先進(jìn)檢測(cè)手段和微分析技術(shù)，快速確定失效芯片失效位置及模式，提供有效而及時(shí)的關(guān)于可靠性提升及改進(jìn)加固措施方面的反饋，已成為當(dāng)前乃至今后SiP設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域的熱門(mén)課題。

封裝的作用是為芯片提供電氣性能連接、散熱通道和機(jī)械支撐，使器件免遭受外界的理化腐蝕。通常情況下，封裝可分為雙列直插式(DIP)、倒裝芯片(FC)、塑料方型扁平式(QFP)、塑料扁平組件式(PFP)、芯片尺寸(CSP)以及多芯片模塊封裝(MCM)等。而隨著上世紀(jì)九十年代后集成電路技術(shù)的進(jìn)步、設(shè)備的改進(jìn)和亞微米技術(shù)的使用，LSI、VLSI、ULSI相繼出現(xiàn)，硅單芯片的集成度不斷提高，I/O引腳的數(shù)量急劇增加，功耗也隨之大幅增大，因此，在原有封裝基礎(chǔ)上，如圖1所示的球柵陣列封裝技術(shù)(BGA)就逐漸成為當(dāng)今主流的封裝模式。而引線(xiàn)鍵合工藝作為封裝中重要的一環(huán)，引線(xiàn)材料的好壞以及鍵合強(qiáng)度的大小對(duì)芯片性能是否能優(yōu)異表現(xiàn)起著至關(guān)重要的作用。但由于現(xiàn)階段的封裝為了節(jié)約成本，采用銅線(xiàn)進(jìn)行鍵合而且不能?chē)?yán)格把控封裝環(huán)境，這樣極易引起鍵合及其他工藝出現(xiàn)污染，導(dǎo)致芯片的封裝可靠性大幅降低，甚至出現(xiàn)功能失效。因此，如何通過(guò)現(xiàn)代微分析手段，找到芯片的失效機(jī)理從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)封裝芯片引線(xiàn)鍵合的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法就變得至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

(一)發(fā)明目的

鑒于以上所述系統(tǒng)封裝芯片所暴露出的可靠性的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種優(yōu)化的系統(tǒng)封裝芯片引線(xiàn)鍵合方法。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種一種系統(tǒng)封裝芯片引線(xiàn)鍵合方法，其包括以下步驟：

S1：確定鍵合焊接流程

在芯片表面形成第一焊點(diǎn)，形成線(xiàn)弧，最后在芯片基板形成第二焊點(diǎn)；

S2：選擇鍵合方式

以熱超聲鍵合方式進(jìn)行焊接；

S3：引線(xiàn)材料改進(jìn)加固

引線(xiàn)選用鍍鈀銅線(xiàn)，在銅線(xiàn)的表面通過(guò)電鍍的方法包覆一層金屬鈀，使金屬鈀覆蓋在銅線(xiàn)周?chē)?/p>

步驟S1中，引線(xiàn)鍵合有兩種焊接方式：球形鍵合和楔形鍵合，球形鍵合在每次循環(huán)的開(kāi)始會(huì)形成一個(gè)焊球，然后把這個(gè)焊球焊接在芯片基板上形成第一焊點(diǎn)；楔形鍵合則是將引線(xiàn)在熱超聲焊下用楔形劈刀直接進(jìn)行焊接。

步驟S1中，球形鍵合時(shí)，第一焊點(diǎn)為球形，第二焊點(diǎn)為楔形；球形鍵合的過(guò)程為：

第一步：高電壓離子化空氣，高能熔化焊線(xiàn)頂端，形成熔融金屬球；

第二步：將劈刀往下移動(dòng)，將燒好的熔化金屬球擠壓在芯片的Pad上面，此時(shí)機(jī)臺(tái)給劈刀一個(gè)超聲波，然后使劈刀左右進(jìn)行移動(dòng)對(duì)燒球進(jìn)行摩擦，同時(shí)讓機(jī)臺(tái)的底座持續(xù)給芯片加熱，通過(guò)劈刀的超聲波振動(dòng)和底座給芯片加熱的相互作用，使引線(xiàn)與芯片的鋁Pad焊點(diǎn)的原子間能夠相互擴(kuò)散形成IMC合金，最后將劈刀向上提，從而形成第一焊點(diǎn)；