CN106653631A - 一种提高塑封引线键合可靠性的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高塑封引线键合可靠性的方法，其技术方案是在芯片完成引线键合以后，对焊接的金属焊线进行等离子处理和有机物溶液喷涂，待溶液挥发后再进行注塑成型。本发明利用喷涂有机物的方法再金属焊线表面形成一层绝缘层，能有效改善金属引线之间的绝缘性，从而减少由于金属焊线之间短路而造成的芯片失效，进而提高成品的可靠性。本发明具有成本低廉，操作简便，可靠性好等特点。

Description

一种提高塑封引线键合可靠性的方法

技术领域

本发明属于芯片封装技术领域，涉及到提高塑封引线键合可靠性的方法。

背景技术

在IC封装技术的蓬勃发展的今天，根据不同电子器件的功能以及使用环境，越来越多的封装形式出现在了庞大的封装市场中，不同的封装形式也因为各自所特有的优势而有相应的应用。引线键合工艺由于其成本低廉、工艺成熟、灵活性好、可靠性高等优势，仍然占据这大部分的封装市场，并将维持较长的一段时间。芯片塑封也由于成本低廉，工艺简单，形式多样和灵活性好等优势，广泛应用于各种封装市场中。

塑封引线键合技术的广泛应用中，线弧的稳定性、焊点的可靠性以及封装寿命等都是芯片产品可靠性所面临的主要问题。金属引线之间短路也成为了塑封引线键合失效的一个重要原因。金属引线之间的短路，可能是引线键合拉弧（looping）时，金属焊线倾斜（wire sway）导致的；也可能是后期注塑（molding）时，塑封料冲击导致的。为了避免短路而引起的失效，绝缘线也出现在了人们的视野之中，克服了众多问题之后，飞思卡尔半导体公司（Freescale）也首先实现了绝缘线应用于生产，但也没有得到大规模的推广。绝缘线大规模生产中仍然有许多问题亟待解决，如由于绝缘层的引入，绝缘层将很大程度影响烧球的稳定性；而且劈刀（capillary）口将很容易堆积绝缘层材料，从而使线弧的稳定性以及焊点的可靠性降低；由于绝缘层将影响金属线和引线框架之间的粘合，导致第二焊点不粘（non-stick on lead）或焊点结合力（still pull）不够。而烧球、劈刀寿命、焊线可靠性等问题的亟待解决，也使得绝缘线对镀层材料的选择以及镀层工艺都有很高的要求，这也导致了绝缘线的生产成本相应增加。

本发明将在增加较少成本的情况下，降低线弧短路的几率，提高塑封引线键合的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于减少拉弧金属焊线倾斜或注塑冲击而导致的短路，进而提高塑封引线键合的可靠性。为实现以上目的，本发明提供一种提高塑封引线键合可靠性的方法，其中，在引线键合完成以后对金属线进行喷涂一层有机物酒精溶液，在金属线表面直接或简介形成一层绝缘层，经过注塑成型后，减少金属线之间短路的几率，提高产品的可靠性。

本发明喷涂材料优先选用可溶于酒精的有机物高分子（如聚乙烯，聚乙烯亚胺等及其衍生物）或可溶于酒精的塑封材料固化剂（如脂肪族胺类，咪唑类等）等，喷涂后有机物等包附于线弧上，注塑成型后，在金属线表面直接或间接形成绝缘层，从而降低线弧短路的几率，提高产品的成品率和可靠性。

随着自动焊线机技术的成熟，在焊线机上增加液体喷涂的配件（如库利克和索夫工业公司）已经能应用于大规模生产，而这些配件的引入，也为本发明提供了很大的便利，而且也不需要额外的设备来实现本发明。这样也节约了成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为引线键合完成后的示意图

图2为等离子体处理金属焊线表面的示意图

图3为喷涂形成绝缘层所需的有机物酒精溶液的示意图

图4为倾斜金属焊线之间形成绝缘层的示意图

各图中，101为芯片，102为金属电极，103为连接芯片和引线框架的金属焊线，104为金属框架的电极，201为等离子体发射装置，202为等离子体，301为酒精溶液喷头，302为喷涂的酒精溶液，401为金属焊线之间形成的绝缘层。

具体实施方式

附图的详细描述意在为本发明的实例进行描述，并不代表本发明实施的唯一方式。结合图1到图4与具体实施方式对本发明做进一步详细的描述：

首先利用自动焊线机，经过烧球、第一焊点连接、拉弧、第二焊点连接、做线尾等工艺，完成芯片电极（102）与引线框架（104）的互连，根部不同引线的位置和形状，优化工艺参数，进而完成整颗以及整条芯片和引线框架之间的键合（图1所示）。

在自动焊线机完成了整条芯片电极（102）与引线框架（104）互连以后，首先用等离子处理装置（201）对完成焊接的芯片（101）及其金属焊线（103）进行等离子处理，主要用于清洁金属焊线（103）表面并提高金属焊线（103）表面活性，提高有机物在金属焊线（103）表面的粘附性（若焊接所用金属焊线（103）和有机物酒精溶液附着性较好，则这一步可以省略），可以通过调整等离子体处理的角度，优化处理的效果（图2所示）。

经过等离子体处理后，用酒精溶液喷涂装置（301）向焊线表面喷涂聚乙烯亚胺的酒精溶液（302）（此处也可以用聚乙二醇、苯丙三氮唑等的酒精溶液），酒精溶液需要较好地包附金属焊线（103），以保证完成塑封以后，有更好的绝缘效果，可以通过调整酒精溶液喷涂的角度，优化有机物包附金属焊线（103）的效果（图3所示）。

待包附金属焊线（103）的酒精溶液中的酒精挥发以后，余留下的聚乙烯亚胺等有机物将包附金属焊线（103），形成绝缘层（401），即使金属焊线出现线弧倾斜，由于绝缘层（401）的形成，其短路几率也将大大降低（图4所示）。经过注塑环氧树脂以后，聚乙烯亚胺还能通过亚胺功能团，促进环氧树脂固化，进一步增加金属焊线（103）之间的绝缘性。由于绝缘层（401）的引入，即使金属焊线（103）由于拉弧不稳或者注塑冲击而导致倾斜，甚至于相互紧靠，其短路的概率也将很大层度的降低，其可靠性也取决于芯片所使用的环境，以及形成的绝缘层（401）的绝缘效果（图4所示）。

若酒精溶液（302）中为聚乙二醇等有机物高分子，则再金属焊线（103）表面直接形成绝缘层（401），从而提高封装可靠性；若酒精溶液中为苯丙三氮唑等环氧树脂固化剂，则在塑封过程中加速金属焊线（103）外围的环氧树脂固化，从而形成绝缘层（401），进而提高整体的可靠性；若酒精溶液为聚乙烯亚胺等有亚胺根等官能团的高分子时，其不仅可以直接在金属焊线（103）表面形成绝缘层（401），而且亚胺根等官能团可以促进环氧树脂固化，进一步增加金属焊线之间的绝缘性。

本发明中，无论是有机物直接还是间接在金属焊线（103）之间形成一层绝缘层（401），都将对器件因金属焊线短路而导致的失效有所改善，从而提高塑封引线键合的可靠性。

Claims (7)

1.一种提高塑封引线键合可靠性的方法，相比于传统的塑封引线键合，其特征在于增加了等离子体处理和有机物溶液喷涂的步骤，通过喷涂有机物等酒精溶液，在金属焊线表面形成绝缘层，从而降低由于金属焊线短路而导致失效的几率，提高整体可靠性。

2.根据权利要求1所述一种提高塑封引线键合可靠性的方法，其塑封料主要为环氧树脂，但是也不仅仅局限于环氧树脂，经过流体有机物注塑成型的封装均可以采用本方法。

3.根据权利要求1所述一种提高塑封引线键合可靠性的方法，其金属引线主要包括金线、铜线、铝线、银线以及合金线等。

4.根据权利要求1所述一种提高塑封引线键合可靠性的方法，其等离子体处理可以功过调整角度以及等离子体参数实现金属焊线清洗和表面活化的作用。

5.根据权利要求1所述一种提高塑封引线键合可靠性的方法，其有机物不仅仅局限于聚乙烯亚胺，还包括聚乙二醇、聚丙烯酸酯及其衍生物等溶于酒精的高分子。

6.根据权利要求1所述一种提高塑封引线键合可靠性的方法，其有机物不仅仅局限于的高分子，还包括脂肪族胺类，咪唑类及其衍生物等具有加速固化塑封材料且溶于酒精的有机物。

7.根据权利要求1一种提高塑封引线键合可靠性的方法，其有机物酒精溶液喷涂可以通过优化喷涂角度、速率以及有机物溶液浓度等控制金属焊线表面附着情况。