CN110400758A - 一种键合压板、键合方法及封装体 - Google Patents

Abstract

本申请提供的键合压板、键合工艺的方法及封装体，用以电气连接两个器件主体，其中第一元件表面无需进行键合工艺而被收纳在所述容置孔中，第二元件由于其表面需采用键合工艺方法与第一元件的引脚键合，而被安置在键合孔内；设置于键合压板的容置孔和键合孔之间的引脚抵压部可以平整完全地按压所述第一元件用以电气连接第二元件主体的引脚，防止该引脚由于键合工艺之前的其他工艺引发的翘曲而发生的焊接不良现象；而且收纳在容置孔中的第一元件主体，无需暴露在键合工艺过程中，可有效防止键合工艺中使用的工具对其造成的碰触损伤。

Description

一种键合压板、键合方法及封装体

技术领域

本申请涉及一种半导体技术领域，尤其涉及一种键合压板、键合方法及封装体。

背景技术

在半导体封装过程中，为了将芯片上的焊盘与基板(或引线框架)电气连接，通常采用引线键合工艺来实现。引线键合技术根据键合工艺特点可将其分为超声键合、热压键合和热超声键合。

在现有的键合工艺中，在电气连接两个器件时，由于在键合工艺之前的其他安装工艺(如贴片安装等)易使引线框出现不平整的现状，现有键合压板的设计对引线框不能充分压合，致使引线框的某些引脚发生翘曲进而产生焊点不良的失效。而且，现有键合压板的键合作业口开窗较大，之前安装完毕的、但无需在其主体上进行键合工艺的元件也容纳在键合作业开口之内，该元件主体在键合工艺中易受到键合工艺中所使用的工具的碰触而发生损伤。

发明内容

针对上述压板容易导致的部分引脚焊点不良和易将非键合器件损伤的技术问题，本申请提供了一种键合压板，所述键合压板包括至少一个键合孔，贯穿所述键合压板的上下表面，用于暴露器件的待键合区域；至少一个容置孔，用以容置无需进行键合工艺的器件主体；所述容置孔与所述键合孔之间设置有引脚抵压部，所述引脚抵压部将所述容置孔与所述键合孔隔离。

更优地，所述引脚抵压部呈板状。

更优地，所述引脚抵压部倾斜设置。

更优地，所述容置孔包括顶壁和侧壁，所述容置孔向下开口。

更优地，所述键合孔为由下向上部内径逐渐增大的通孔。

可选地，所述容置孔贯穿所述压板的上下表面。

本申请所提供的键合压板设置的引脚抵压部可平稳地按压位于两个元件之间的待键合引脚；该键合压板设置的容置孔避免了键合作业工具或键合火花等碰触到不需表面键合作业的元件，保护了易损伤元件。

相应地，本申请还提供了一种键合方法，包括：提供第一元件、第二元件和上述的键合压板，在所述第一元件与所述第二元件之间设置有引脚，所述引脚包括键合部以及自所述键合部向所述第一元件延伸的连接部，第二元件上设置有触点；

将所述键合压板置于所述第一元件和第二元件的上方，并使：所述第一元件容置在容置孔内，所述引脚抵压部抵压引脚的所述连接部，所述引脚的键合部和所述第二元件的触点通过所述键合孔暴露；

透过所述键合孔将所述键合部与所述触点键合。

更优地，所述第一元件为晶振。

更优地，在所述第一元件容置在容置孔内时，所述第一元件和所述容置孔的顶壁之间存在间距。

更优地，所述连接部与所述第一元件连接，以电导通所述第一元件与所述键合部。

相应地，本申请还提供了一种封装体，所述封装体是利用上述的键合方法制成的。

本申请提供的键合工艺的方法及利用该键合方法键合制成的封装体，用以电气连接两个器件主体，其中第一元件表面无需进行键合工艺而被收纳在所述容置孔中，第二元件由于其表面需采用键合工艺方法与第一元件的引脚键合，而被安置在键合孔内；设置于键合压板的容置孔和键合孔之间的引脚抵压部可以平整完全地按压所述第一元件用以电气连接第二元件主体的引脚，防止该引脚由于键合工艺之前的其他工艺引发的翘曲而发生的焊接不良现象；而且收纳在容置孔中的第一元件主体，无需暴露在键合工艺过程中，可有效防止键合工艺中使用的工具对其造成的碰触损伤。

附图说明

图1所示为一包括需电气连接的两元件及相关引线框的半导体组件的示意图；

图2所示为图1所示的半导体组件在键合工艺中使用的一种键合压板的示意图；

图3所示为本申请所提供的一键合压板的实施例的正视图；

图4所示为本申请所提供的一键合压板的实施例沿图3的AA’线的剖视图；

图5所示为本申请所提供的另一键合压板实施例安装于图1所示的半导体组件上方的键合工作位置的局部正视图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本申请使用的“上”，具体是指键合工具所在键合压板一侧的方向。

如图2所示的压板20可用于图1所示的半导体组件中的元件100与元件110的引脚(引脚15、16)、及元件100与其他引脚(引脚2-13)的键合。由于半导体组件中的元件110在键合工艺之前已经在引线框架上安装完毕(通常为SMT表面贴片安装工艺)，元件110的质量压力易导致引脚15、16发生翘曲，且图2所示的压板上的两触手211和212由于本身尺寸较小而不能有效压合引脚15、16的连接部151和161，因此图1所示的半导体组件经常在键合工艺后的测试中发现压脚15、16焊点不良的报警。而且，在使用图2所示的压板进行键合工艺时，由于无需在其表面进行键合工艺的元件110放置于开放的键合孔201内，很容易在键合工艺中被键合工具触碰到而发生损伤，尤其是当元件110为精密元件如晶振(也称为晶体振荡器或晶体谐振器)时，轻微的碰触极易导致晶振元件的频率更改而失效。

针对图1所示的半导体组件，为达到元件110与元件100之间良好的电气连接，本申请提供了一种键合压板30，如图3所示，键合压板30上设置了多个与键合孔301一一配合的容置孔302；键合孔301贯穿键合压板的上下表面，用于暴露器件的待键合区域，如图1所示的元件100及其周围的引脚区，包含引脚2-13、15、16；容置孔302为开口向下的槽型，包含顶壁3021和侧壁，用于容纳无需在其表面进行键合作业的元件110。

由图1可以看出，元件110的引脚为15、16，该两引脚包括键合部1501、1601和连接上述键合部和元件110的连接部151、161。为了将元件110与元件100电气连接，在键合工艺中元件110侧打线连接的触点位于键合部1501和1601上，元件100侧打线连接的触点101、102位于元件100的表面上。由于半导体组件中的元件110在键合工艺之前已经在引线框架上安装完毕(通常为SMT表面贴片安装工艺)，元件110的质量压力易导致引脚15、16发生翘曲，在键合工艺中为保证元件100侧良好平稳的焊接打线，引脚15、16的键合部1501、1601应保持水平稳定不松动，因而引脚15、16的连接部151及161需被压板30压制固定。

为对连接部151、161产生良好的按压效果，图3所示的键合压板30上设置有一引脚抵压部303，该引脚抵压部303位于键合孔301和容置孔302之间，将所述一一配对的键合孔301和容置孔302隔离。在该键合压板30装配于图1所示的半导体组件之上的工作位置以进行键合工艺时，该引脚抵压部303位于元件110的引脚15、16的引脚连接部151、161之上，并对该两引脚连接部151、161进行按压。与图2所示的压板上的彼此分开相对的两触手211和212不同的是，该引脚抵压部303为一连续结构，如图4所示的板状引脚抵压部303，从而可对引脚15、16的引脚连接部151、161施加持续稳定的按压作用，防止引脚15、16的键合部1501及1601脱离引线框所在的平面(如发生翘曲)而影响接下来的键合打线工艺。

在本申请所示出的一实施例中，如图3和图4所示，键合孔301在键合压板的下表面的内径小于该键合孔301在键合压板的上表面的内径，呈部分倒锥形结构，这样向上大开口式的键合孔设置为压板上方的键合工具提供更宽阔的作业空间，便于键合工艺的实施。在本申请的其他实施例中，该键合孔可为圆孔、方孔或其他构型的通孔，且其由下向上的内径可以逐渐线性增大，也可分段逐级扩大，均在本申请所提供的技术方案的涵盖范围内。

由于图3及图4所示的键合孔301为方形倒锥孔，相应的，该引脚抵压部为一倾斜设置的板状结构。根据不同的半导体组件内引线框上元件110与元件100的实际距离不同，该板状结构的引脚抵压部在键合压板下表面的宽度D可设置为0.2至1.5mm。值得注意的是，该键合压板的引脚抵压部的宽度D不能过大或过小，过大会减小引脚键合部1501和1506的区域面积，从而影响后续键合打线作业中焊点附着的便宜程度；而引脚抵压部的宽度D过小则会出现对引脚连接部151和161压合不稳的现象，进而影响引脚15和16的稳定性。

当然，本领域的技术人员熟知，设置为板状的引脚抵压部仅是本申请一较优的实施方式，其他形状的引脚抵压部，如曲面或波浪状构形，只要该引脚抵压部的底面为连续的平面，即可平稳地抵压位于其下的压脚15、16的键合部1501及1601，因而也都在本申请所描述的保护范围内。

在实际的生产中，为了解决前述的引线框上引脚15、16由于其他工艺造成的脱离引线框平面而翘曲的问题，一些现有的技术方案为重新设计引线框的布局结构，改变电气连接元件110与元件100的引脚15、16的位置而使其能被现有的键合压板(如图2所示)充分压合。与本申请所提供的设置引脚抵压部的键合压板的技术方案相比，由于引线框的成本远大于键合压板，重新设计及生产引线框的技术方案需要更大的经济花费，增加了生产成本。

为防止元件110在键合工艺中被键合工具碰触，如图3、图4所示，本申请所示出的一实施例中设置了容置孔302以容置元件110。为起到良好的容置及保护效果，容置孔可设置为盲孔，即开口在键合压板的下表面，但不贯通键合压板的上下表面的孔，该容置孔的具体构型在本申请中不作限定，可以为如图3所示的开口向下的槽型结构，由顶壁3021和侧壁组成，也可为弧形穹顶结构等其他结构。该容置孔的尺寸以完全容纳元件110为准，且为了进一步的保证元件110在装配键合压板及后续键合工艺中不被碰触，尤其是当元件110为一些敏感易损伤的元件时，如晶振，容置孔的尺寸可大于相应的元件110的尺寸，例如，使容置孔302的顶壁3021与元件110的上表面留有安全距离。

本申请对容置孔302与键合孔301的位置、形状及尺寸比例无具体限定，图5示意了本申请所提供了另一种键合压板实施例安装于图1所示的半导体组件上方的键合工作位置的局部正视图，该键合压板的容置孔302为盲孔，为示意该容置孔302内的容置情况，将该容置孔302内的元件110及其周围引脚设计做了虚线处理。

可选地，容置孔也可设计为贯穿压板上下表面的通孔。相比于图2所示的现有键合压板，本申请所提供的引脚抵压部303已完全将容置孔和键合孔隔离，因此即使容置孔设计为通孔，由于引脚抵压部也可以很好的起到隔离键合作业区对位于容置孔内的元件110的影响，起到容置、保护元件110的作用。

综上可知，本申请实施例所提供的键合压板，既解决了键合两个元件时压脚不稳的问题，可以平稳地按压位于两个元件之间的待键合引脚；又避免了键合作业工具或键合火花等碰触到不需表面键合作业的元件，保护了易损伤元件；而且本申请实施例所提供的键合压板的键合孔、容置孔及引脚抵压部均在键合压板上一体设置，在实行键合作业时无需再借用其他的压条或弹簧等治具按压易翘曲的不稳定引脚，避免了压条或弹簧在键合作业中的磨损，使该键合压板在键合作业中具有良好的契合度。

在本申请所示出的一实施例中，键合压板30所按压作用的半导体组件中，元件110作为第一元件，引脚15、16为第一元件的引脚，元件110可为一晶振，或电容、电阻等元器件。

在本申请所示出的一实施例中，键合压板30所按压作用的半导体组件中，需通过在其表面打线以与其他元件连接的元件100为第二元件，元件100的表面上设置有多个触点，其中触点101、102用于与元件110的引脚键合部1501、1601进行打线连接，其他触点如103等，用于帮助实现元件100的其他功能属性而与其他元件(图中未示出)连接。元件100可为一多功能芯片，例如可为实现晶振计时功能的芯片。

相应地，本申请还提供了一种键合方法，包括：提供第一元件、第二元件和上述的键合压板，在所述第一元件与所述第二元件之间设置有引脚，该引脚包括键合部以及连接键合部和所述第一元件的连接部，第二元件上设置有触点；将所述键合压板置于所述第一元件和第二元件的上方，并使：所述第一元件容置在容置孔内，所述引脚抵压部抵压引脚的所述连接部，所述引脚的键合部和所述第二元件的触点通过所述键合孔暴露；透过所述键合孔将所述键合部与所述触点键合。

更优地，在所述第一元件容置在容置孔内时，所述第一元件和所述容置孔的顶壁之间存在间距。

值得注意的是，虽然在本申请所述的以上实施例中，引脚15、16均为与元件110(或第一元件)导通的引脚，但是本申请并不限定于此，即使引脚15、16不属于元件110(或第一元件)的引脚，或不与元件110(或第一元件)电导通，只要该引脚位于元件110与元件100之间，即可使用本申请所提供的键合压板进行本申请所提供的键合方法。相应地，本申请还提供了一种封装体，该封装体是利用上述的键合方法制成的。该封装体包括第一元件、第二元件，在所述第一元件与所述第二元件之间设置有引脚，该引脚包括键合部以及连接键合部和所述第一元件的连接部，第二元件上设置有触点。将上述本申请提供的键合压板置于所述第一元件和第二元件的上方，并使：所述第一元件容置在容置孔内，所述引脚抵压部抵压引脚的所述连接部，所述引脚的键合部和所述第二元件的触点通过所述键合孔暴露；透过所述键合孔将所述键合部与所述触点键合。更优地，第一元件与容置孔的顶壁之间存在间距。

通过上述键合方法制成的封装体，产品良率明显提高，设置于键合压板的容置孔和键合孔之间的引脚抵压部可以平整完全地按压所述第一元件用以电气连接第二元件主体的引脚，防止该引脚由于键合工艺之前的其他工艺引发的翘曲而发生的焊接不良现象；而且收纳在容置孔中的第一元件主体，无需暴露在键合工艺过程中，可有效防止键合工艺中使用的工具对其造成的碰触损伤。

如上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种键合压板(30)，其特征在于，所述键合压板包括：

键合孔(301)，贯穿所述键合压板的上下表面；

容置孔(302)；

所述容置孔与所述键合孔之间设置有引脚抵压部(303)，所述引脚抵压部(303)将所述容置孔与所述键合孔隔离。

2.如权利要求1所述的键合压板，其特征在于，所述引脚抵压部(303)呈板状。

3.如权利要求2所述的键合压板，其特征在于，所述引脚抵压部(303)倾斜设置。

4.如权利要求1所述的键合压板，其特征在于，所述容置孔(302)包括顶壁(3021)和侧壁，所述容置孔向下开口。

5.如权利要求1所述的键合压板，其特征在于，所述容置孔(302)贯穿所述压板的上下表面。

6.如权利要求1所述的键合压板，其特征在于，所述键合孔(301)为由下向上内径逐渐增大的通孔。

7.一种键合方法，其特征在于，包括：

提供第一元件(110)、第二元件(100)和如权利要求1至6中任一所述的键合压板(30)，在所述第一元件与所述第二元件之间设置有引脚(15或16)，所述引脚包括键合部(1501、1601)以及自所述键合部向所述第一元件延伸的连接部(151、161)，第二元件(100)上设置有触点(101、102)；

将所述键合压板置于所述第一元件和第二元件的上方，并使：所述第一元件(110)容置在容置孔(302)内，所述引脚抵压部(303)抵压引脚的所述连接部(151、161)，所述引脚的键合部(1501、1601)和所述第二元件的触点(101、102)通过所述键合孔(301)暴露；

透过所述键合孔(301)将所述键合部(1501、1601)与所述触点(101、102)键合。

8.如权利要求7所述的键合方法，其特征在于，所述第一元件(110)为晶振。

9.如权利要求8所述的键合方法，其特征在于，在所述第一元件(110)容置在容置孔内时，所述第一元件(110)和所述容置孔的顶壁(3021)之间存在间距。

10.一种封装体，其特征在于，所述封装体是利用如权利要求7-9中任一权利要求所述的键合方法制成的。