CN111001925A - 金丝键合工装及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金丝键合技术领域，提供一种金丝键合工装及工艺，上述金丝键合工装包括具有第一压合面的压板及具有受热面和第二压合面的导热板，所述受热面用于与加热机构贴合且与所述第二压合面相背离设置，所述第一压合面与所述第二压合面相对设置，以将工件紧压于所述压板与所述导热板之间，所述压板设有用于供所述工件外露的键合窗口，工件在压板和导热板的共同压紧作用下与导热板有效贴合，使工件能够均匀受热，保证对工件进行键合时的焊接强度，有效提高工件的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及金丝键合技术领域，尤其提供一种金丝键合工装及工艺。
背景技术
金丝键合工艺是提高通用微电子器件、专用集成电路、薄厚膜混合集成电路、多芯片组装、系统集成电路等微电子电路性能的关键技术，是实现微电子互连的核心技术。随着时间的推移，技术更迭速度加快，产品的小型化，集成度高的大趋势作用下，对金丝键合工艺提出越来越严格的要求。
在键合过程中，需要先将工件置于加热机构上进行加热，然而，由于工件自身平整度较差，使置于加热机构上的工件局部悬空，工件无法与加热机构的加热面完全贴合，导致工件整体无法均匀受热，进而导致工件的焊点失效，工件的合格率大幅下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金丝键合工装及工艺，旨在解决现有的金丝键合工艺无法使工件均匀受热，导致工件的焊点失效，使工件的合格率大幅下降的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种金丝键合工装，包括具有第一压合面的压板及具有受热面和第二压合面的导热板，所述受热面用于与加热机构贴合且与所述第二压合面相背离设置，所述第一压合面与所述第二压合面相对设置，以将工件紧压于所述压板与所述导热板之间，所述压板设有用于供所述工件外露的键合窗口。
本发明提供的金丝键合工装至少具有以下有益效果：在使用时，将工件置于导热板或压板上，且使工件与压板的键合窗口位置对应，将压板的第一压合面与导热板的第二压合面贴近，以将工件紧压在压板与导热板之间，再将导热板的受热面与加热机构贴合，加热机构的热量经导热板传递到工件上，实现对工件进行加热，经过设定加热时间后，操作劈刀通过键合窗口对工件进行键合，工件在压板和导热板的共同压紧作用下与导热板有效贴合，使工件能够均匀受热，保证对工件进行键合时的焊接强度，有效提高工件的合格率。
在其中一实施例中，所述金丝键合工装还包括转动件，所述压板的侧部通过所述转动件与所述导热板的侧部连接，以使所述第一压合面与所述第二压合面贴近或远离。
在其中一实施例中，所述金丝键合工装还包括锁扣件，在所述第一压合面与所述第二压合面贴近状态下，所述锁扣件用于将所述压板与所述导热板锁紧。
在其中一实施例中，所述金丝键合工装还包括调节紧固件，所述压板设有第一连接孔，所述导热板设有与所述第一连接孔对应的第二连接孔，所述调节紧固件依次与所述第一连接孔和所述第二连接孔连接，以使所述第一压合面与所述第二压合面贴近或远离。
在其中一实施例中，所述压板设有槽孔和容置于所述槽孔的键合框，所述键合框开设有所述键合窗口。
在其中一实施例中，所述压板还设有连接板，所述键合框的两侧分别设有连接部，所述槽孔的两侧分别设有用于供所述连接块插入的凹部，所述压板设有第三连接孔，所述连接部设有第四连接孔，所述连接板同时连接于所述第三连接孔和所述第四连接孔。
在其中一实施例中，所述压板和所述导热板均为金属板，所述第一压合面和/或所述第二压合面上涂覆有磁粉层。
在其中一实施例中，所述键合窗口为多个，多个所述键合窗口依次排列设置。
在其中一实施例中，所述键合窗口的侧壁为斜面结构。
为实现上述目的，本发明还提供一种金丝键合工艺，包括以下步骤：
将工件置于导热板或压板上，且使所述工件与所述压板的键合窗口位置对应；
将所述压板的第一压合面与所述导热板的第二压合面贴近，以将所述工件紧压在所述压板与所述导热板之间；
再将所述导热板的受热面与加热机构贴合；
经过设定加热时间后，操作劈刀通过所述键合窗口对工件进行键合。
由于上述金丝键合工艺采用了上述金丝键合工装的所有实施例，因而至少具有上述实施例的所有有益效果，在此不再一一赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的金丝键合工装的结构示意图；
图2为图1所示金丝键合工装中的压板的结构示意图；
图3为本发明另一实施例提供的金丝键合工装的结构示意图；
图4为本发明又一实施例提供的金丝键合工装的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的金丝键合工艺的流程图。
其中，图中各附图标记：
10、压板，11、第一压合面，12、第一连接孔，13、槽孔，14、键合框，141、键合窗口，142、连接部，1421、第四连接孔，15、连接板，16、第三连接孔，20、导热板，21、第二压合面，22、第二连接孔，30、锁扣件，31、卡块，32、扣环，40、调节紧固件。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请结合图1至图3所示，一种金丝键合工装，包括具有第一压合面11的压板10及具有受热面和第二压合面21的导热板20，受热面用于与加热机构贴合且与第二压合面21相背离设置，第一压合面11与第二压合面21相对设置，以将工件紧压于压板10与导热板20之间，压板10设有用于供工件外露的键合窗口141。
金丝键合工装在使用时，将工件置于导热板20或压板10上，且使工件与压板10的键合窗口141位置对应，将压板10的第一压合面11与导热板20的第二压合面21贴近，以将工件紧压在压板10与导热板20之间，再将导热板20的受热面与加热机构贴合，加热机构的热量经导热板20传递到工件上，实现对工件进行加热，经过设定加热时间后，操作劈刀通过键合窗口141对工件进行键合，工件在压板10和导热板20的共同压紧作用下与导热板20有效贴合，使工件能够均匀受热，保证对工件进行键合时的焊接强度，有效提高工件的合格率。
其中，导热板20为金属板，特别地，导热板20可选为铜制板，由于铜具有良好的导热性能，导热板20采用铜制板可有效将加热机构的热量传递至工件上，有效提高工件的加热效果。当然，导热板20也可采用铝、钢等其它金属材质，在此不作具体限定。
另外，压板10也可采用诸如铜制板、铝制板、钢制板等金属板材，以增加压板10的重量，从而提高压板10作用于工件的压力，进一步提高在加热时工件的平整度，保证工件均匀受热。
需要说明的是，键合窗口141的形状结构可根据不同工件种类进行设计调整，如采用方形结构、圆形结构等，在此不作具体限定。
在一实施例中，金丝键合工装还包括转动件(图中并未示出)，压板10的侧部通过转动件与导热板20的侧部连接，以使第一压合面11与第二压合面21贴近或远离。压板10的侧部通过转动件与导热板20的侧部连接，使压板10与导热板20相互连接形成合页结构，通过将压板10与导热板20相互翻转后贴合，使工件紧压在压板10与导热板20之间，以此将工件压平，结构简单，操作方便。
具体地，转动件可选为合页，合页的一页体与压板10的侧部固定连接且另一页体与导热板20的侧部固定连接，以使压板10与导热板20可相互翻转。
具体地，转动件包括转轴、设于压板10的侧部的第一轴套及设于导热板20的侧部的第二轴套，转轴依次穿入第一轴套和第二轴套内，以使压板10与导热板20可相互翻转。
需要说明的是，转动件的结构形式有多种，可采用任何可实现压板10与导热板20相互翻转连接的部件，在此不作具体限定。
在一实施例中，请结合图3所示，金丝键合工装还包括锁扣件30，在第一压合面11与第二压合面21贴近状态下，锁扣件30用于将压板10与导热板20锁紧。将工件压于压板10和导热板20之间后，通过锁扣件30将压板10与导热板20锁紧，有效提高压板10与导热板20共同作用于工件的压力，进一步提高在加热时工件的平整度，保证工件均匀受热。
具体地，请继续参阅图3所示，锁扣件30包括卡块31和扣环32；卡块31设于压板10上且扣环32可转动地设于导热板20上；或，卡块31设于导热板20上且扣环32可转动地设于压板10上。压板10与导热板20相互贴合后，可转动扣环32以使扣环32与卡块31相互扣合，以将压板10与导热板20锁紧。
具体地，锁扣件30为螺栓，通过在压板10和导热板20上均设置螺孔，压板10与导热板20相互贴合后，将螺栓依次与两螺孔连接，以将压板10与导热板20锁紧。
需要说明的是，锁扣件30的结构形式有多种，可采用任何可实现压板10与导热板20锁紧的部件，在此不作具体限定。
在另一实施例中，请结合图4所示，金丝键合工装还包括调节紧固件40，压板10设有第一连接孔12，导热板20设有与第一连接孔12对应的第二连接孔22，调节紧固件40依次与第一连接孔12和第二连接孔22连接，以使第一压合面11与第二压合面21贴近或远离。将工件置于压板10或导热板20上，且将压板10与导热板20层叠放置，使工件压于压板10与导热板20之间，然后将调节紧固件40依次与第一连接孔12和第二连接孔22连接，使压板10与导热板20逐渐靠近，以此将工件紧压在压板10和导热板20之间，结构简单，操作方便。
在一实施例中，请结合图1至图3所示，压板10设有槽孔13和容置于槽孔13的键合框14，键合框14开设有键合窗口141。通过将键合框14容置于槽孔13内，可使压板10更加平整，减少压板10厚度，降低劈刀伸入键合窗口141的深度，更便于进行金丝键合操作。
具体地，请结合图1至图3所示，压板10还设有连接板15，键合框14的两侧分别设有连接部142，槽孔13的两侧分别设有用于供连接块插入的凹部，压板10设有第三连接孔16，连接部142设有第四连接孔1421，连接板15同时连接于第三连接孔16和第四连接孔1421。通过上述设置，既保证键合框14的安装稳固性，又可有效实现键合框14的可拆卸安装，从而可根据不同的工件类型或劈刀种类更换对应的键合框14，有效提高上述金丝键合工装的通用性能。
当然，键合框14与压板10的连接方式有多种，如焊接、卡接等不同的连接方式，在此不作具体限定。
在一实施例中，压板10和导热板20均为金属板，第一压合面11和/或第二压合面21上涂覆有磁粉层。通过在第一压合面11和/或第二压合面21上设置磁粉层，通过磁粉层的磁吸作用可进一步增加压板10与导热板20之间的压合力，更有效地将工件压平，保证工件均匀受热。
在一实施例中，请结合图1至图3所示，键合窗口141为多个，多个键合窗口141依次排列设置。通过设置多个键合窗口141，使上述金丝键合工装可同时对多个工件进行紧压加热，有效提高有效提高生产效率。
图中示出键合窗口141的设置数量为四个，但并不仅限于此，键合窗口141可根据不同需要设置不同数量，在此不作具体限定。
在一实施例中，请结合图1所示，键合窗口141的侧壁为斜面结构。通过将键合窗口141的侧壁设置为斜面结构，保证不同种类的劈刀均能伸入键合窗口141内对工件进行金丝键合，提高上述金丝键合工装的通用性能。
具体地，键合窗口141的侧壁的倾斜角度可选为30°，但并不仅限于此，如还可为15°、10°等不同角度，键合窗口141的侧壁的倾斜角度越小，斜面面积也相应增大，斜面变得越平缓，键合窗口141的高度落差越小，适用于上述金丝键合工装的劈刀种类越多。
请结合图5所示，一种金丝键合工艺，包括以下步骤：
S100、将工件置于导热板20或压板10上，且使工件与压板10的键合窗口141位置对应；
S200、将压板10的第一压合面11与导热板20的第二压合面21贴近，以将工件紧压在压板10与导热板20之间；
S300、将导热板20的受热面与加热机构贴合；
S400、经过设定加热时间后，操作劈刀通过键合窗口141对工件进行键合。
由于上述金丝键合工艺采用了上述金丝键合工装的所有实施例，因而至少具有上述实施例的所有有益效果，在此不再一一赘述。
进一步地，在步骤S100之前，上述金丝键合工艺还包括如下步骤：
S110、将工件放进等离子设备进行清洗。
增加步骤S110的目的是清除残留的氧化物，特别是有机污染物，防止氧化物对后续金丝键合过程造成影响，进一步提高工件的合格率。
可选地，在步骤S110中，等离子设备的工作参数设置为：清洗时间为15分钟，功率为350W,氮氢混合气流量为35SCCM/S。当然，上述工作参数可根据不同工件类型进行适当调整，在此不作具体限定。
进一步地，在步骤S400之前，上述金丝键合工艺还包括如下步骤：
S410、打开楔形键合设备并对楔形键合设备进行工作参数设置。
如当采用25um规格的金丝时，楔形键合设备对应工作参数值为：焊接压力为20g,焊接超声为350LSB,焊接时间为60毫秒，线尾长度为400um，断尾距离为170um。当然，上述工作参数可根据不同金丝规格或不同工件类型进行适当调整，在此不作具体限定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种金丝键合工装，其特征在于：包括具有第一压合面的压板及具有受热面和第二压合面的导热板，所述受热面用于与加热机构贴合且与所述第二压合面相背离设置，所述第一压合面与所述第二压合面相对设置，以将工件紧压于所述压板与所述导热板之间，所述压板设有用于供所述工件外露的键合窗口。
2.根据权利要求1所述的金丝键合工装，其特征在于：所述金丝键合工装还包括转动件，所述压板的侧部通过所述转动件与所述导热板的侧部连接，以使所述第一压合面与所述第二压合面贴近或远离。
3.根据权利要求2所述的金丝键合工装，其特征在于：所述金丝键合工装还包括锁扣件，在所述第一压合面与所述第二压合面贴近状态下，所述锁扣件用于将所述压板与所述导热板锁紧。
4.根据权利要求1所述的金丝键合工装，其特征在于：所述金丝键合工装还包括调节紧固件，所述压板设有第一连接孔，所述导热板设有与所述第一连接孔对应的第二连接孔，所述调节紧固件依次与所述第一连接孔和所述第二连接孔连接，以使所述第一压合面与所述第二压合面贴近或远离。
5.根据权利要求1所述的金丝键合工装，其特征在于：所述压板设有槽孔和容置于所述槽孔的键合框，所述键合框开设有所述键合窗口。
6.根据权利要求5所述的金丝键合工装，其特征在于：所述压板还设有连接板，所述键合框的两侧分别设有一连接部，所述槽孔的两侧分别设有用于供所述连接块插入的凹部，所述压板设有第三连接孔，所述连接部设有第四连接孔，所述连接板同时连接于所述第三连接孔和所述第四连接孔。
7.根据权利要求1所述的金丝键合工装，其特征在于：所述压板和所述导热板均为金属板，所述第一压合面和/或所述第二压合面上涂覆有磁粉层。
8.根据权利要求1所述的金丝键合工装，其特征在于：所述键合窗口为多个，多个所述键合窗口依次排列设置。
9.根据权利要求1-8任一项所述的金丝键合工装，其特征在于：所述键合窗口的侧壁为斜面结构。
10.一种金丝键合工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将工件置于导热板或压板上，且使所述工件与所述压板的键合窗口位置对应；
将所述压板的第一压合面与所述导热板的第二压合面贴近，以将所述工件紧压在所述压板与所述导热板之间；
再将所述导热板的受热面与加热机构贴合；
经过设定加热时间后，操作劈刀通过所述键合窗口对工件进行键合。
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