CN111250863B - 一种特殊无铝焊接键合工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种特殊无铝焊接键合工艺，包括如下步骤：步骤一：对芯片进行外观检查；步骤二：使用焊线嘴在焊接区域进行摩擦得到键合区域；步骤三：将去离子的纯水与磷酸混合得到第一溶液；步骤四：将第一溶液喷涂在键合区域上，用去离子的纯水将键合区域进行两次冲洗和干燥。步骤五：使用焊线嘴在焊接区域上进行摩擦同时对焊接区域吹氮气得到焊接键合区域；步骤六：将去离子的纯水和稀盐酸进行混合得到第二溶液；步骤七：将第二溶液喷涂在焊接键合区域上，用去离子的纯水对喷涂的第二溶液清洗、干燥，然后继续清洗焊接键合区域、干燥，然后放入氮气柜中；步骤八：使用焊线嘴在焊接键合区域上进行摩擦同时吹氮气，使用金线进行焊接键合。

Description

一种特殊无铝焊接键合工艺
技术领域
本发明涉及一种焊接领域，特别涉及一种特殊无铝焊接键合工艺。
背景技术
目前在封装的行业内，用于实现批量生产的焊接键合工艺根据原理来分主要有两种，一种是基于金线(含铜线、合金线)的键合工艺，另一种是基于铝线的键合工艺，但这两种键合工艺的焊接对象为芯片上的焊接区(PAD)，对于焊接区的基本要求是焊接区表面是铝层，该铝层用于与焊接线(金、铜、合金、铝)形成合金，从而用于导通与键合固化，所以铝层对于现有的键合工艺是关键和必不可少的，而在实际的晶圆制造过程中，还是会有由于工艺、设备及人员等原因会导致出现铝焊接表面的异常问题，例如出现铝层损坏或不稳定等，这样就会影响铝层与金属连线的结合情况，使其连接力下降，也就不符合现有的键合工艺要求，无法对这一些芯片实现焊接键合连线，导致产品的报废，影响了最终产品的验证，大大延长了产品的研发交期。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种减少焊接时的气孔、增大焊接的接触面积、焊接牢固、稳定并符合键合工艺要求的特殊无铝焊接键合工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种特殊无铝焊接键合工艺，包括如下步骤：
步骤一：对无铝或铝层破损的芯片进行外观检查；
步骤二：使用焊线嘴在无铝或者铝层破损的焊接区域的表面进行反复摩擦得到铝层与硅结合力减弱的键合区域，所述产品的基材为硅材质，所述焊线嘴在无铝或者铝层破损的焊接区域的表面进行反复摩擦用于减弱铝层与硅的结合力。
步骤三：将去离子的纯水与磷酸混合得到第一溶液；
步骤四：将步骤三中得到的第一溶液喷涂在步骤二中得到的键合区域上，用去离子的纯水将键合区域冲洗然后干燥，然后再次进行冲洗和干燥得到去除铝的洁净的焊接区域，此步骤用于将破损的铝层或者无铝层焊接区域上的铝去除，得到洁净的焊接区域；
步骤五：使用焊线嘴在步骤四中得到的焊接区域上进行反复摩擦同时对焊接区域吹氮气得到焊接键合面积增大且氧化少的焊接键合区域，此步骤用于得到较为粗糙的接触面，增加焊接键合面积，同时减少焊接键合区域的氧化，使得焊接牢固。
步骤六：将去离子的纯水和稀盐酸进行混合得到第二溶液；
步骤七：将步骤六中得到的第二溶液喷涂在步骤五中得到的焊接键合区域上，然后用去离子的纯水对喷涂在焊接键合区域上的第二溶液进行清洗、干燥，然后继续用去离子的纯水清洗焊接键合区域、干燥，然后放入氮气柜中得到氧化少的焊接键合区域，此步骤用于去除焊接键合区域上的碎屑残留，去除焊接键合区域的氧化。
步骤八：使用焊线嘴在步骤七中得到的焊接键合区域上进行反复摩擦同时对焊接键合区域吹氮气，然后使用金线进行焊接键合得到连线与导通的引脚。
进一步的是：所述步骤二、步骤五和步骤八中的焊线嘴的材质均为陶瓷。
进一步的是：所述步骤二中焊线嘴在焊接区域的表面进行反复摩擦的时间为5-15S。
进一步的是：所述步骤三中磷酸的浓度为85％。
进一步的是：所述步骤三中去离子的纯水与磷酸的混合比例范围为1:1-1:3。
进一步的是：所述步骤四中第一溶液喷涂在键合区域上保持5分钟，所述步骤四中去离子的纯水在键合区域冲洗2分钟、干燥1分钟，然后再冲洗1分钟、干燥1分钟。
进一步的是：所述步骤五中焊线嘴在焊接区域反复摩擦是时间为10-20S，所述氮气的纯度为大于99.99％，所述氮气的流量范围为1-1.2L/min。
进一步的是：所述步骤六中的稀盐酸的溶度为20％，所述第二溶液中去离子的纯水与稀盐酸的混合比例范围为1:0.5-1:1。
进一步的是：所述步骤七中第二溶液在焊接键合区域上喷涂保持2分钟，然后用去离子的纯水对第二溶液冲洗1分钟，干燥1分钟，然后继续冲洗1分钟，干燥1分钟。
进一步的是：所述步骤八中焊线嘴在焊接键合区域上反复摩擦的时间为1S，所述氮气的纯度大于99.99％，所述氮气的流量为1-1.2L/min，所述焊接的温度范围为160-210℃，所述焊线嘴焊接时的电流范围为180-300mA，所述焊接时焊线嘴的力的范围为0.784-1.96N，所述焊线嘴的焊接时间为50-200ms。
本发明的有益效果是：本发明减少焊接时的气孔、增大焊接的接触面积、减少焊接键合区域的氧化、焊接牢固、稳定并符合键合工艺要求。
附图说明
图1为一种特殊无铝焊接键合工艺的流程图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
一种特殊无铝焊接键合工艺，包括如下步骤：
步骤一：对无铝或铝层破损的芯片进行外观检查；
步骤二：使用焊线嘴在无铝或者铝层破损的焊接区域的表面进行反复摩擦得到铝层与硅结合力减弱的键合区域，所述焊线嘴在无铝或者铝层破损的焊接区域的表面进行反复摩擦用于减弱铝层与硅的结合力。
步骤三：将去离子的纯水与磷酸混合得到第一溶液；
步骤四：将步骤三中得到的第一溶液喷涂在步骤二中得到的键合区域上，用去离子的纯水将键合区域冲洗然后干燥，然后再次进行冲洗和干燥得到去除铝的洁净的焊接区域，此步骤用于将破损的铝层或者无铝层焊接区域上的铝去除，得到洁净的焊接区域；
步骤五：使用焊线嘴在步骤四中得到的焊接区域上进行反复摩擦同时对焊接区域吹氮气得到焊接键合面积增大且氧化少的焊接键合区域，此步骤用于得到较为粗糙的接触面，增加焊接键合面积，同时减少焊接键合区域的氧化，使得焊接牢固。
步骤六：将去离子的纯水和稀盐酸进行混合得到第二溶液；
步骤七：将步骤六中得到的第二溶液喷涂在步骤五中得到的焊接键合区域上，然后用去离子的纯水对喷涂在焊接键合区域上的第二溶液进行清洗、干燥，然后继续用去离子的纯水清洗焊接键合区域、干燥，然后放入氮气柜中得到氧化少的焊接键合区域，此步骤用于去除焊接键合区域上的碎屑残留，去除焊接键合区域的氧化。
步骤八：使用焊线嘴在步骤七中得到的焊接键合区域上进行反复摩擦同时对焊接键合区域吹氮气，然后使用金线进行焊接键合得到连线与导通的引脚。
在上述基础上，所述步骤二、步骤五和步骤八中的焊线嘴的材质均为陶瓷。
在上述基础上，所述步骤二中焊线嘴在焊接区域的表面进行反复摩擦的时间为5-15S，所述焊线嘴在焊接区域的表面反复摩擦的时间可以是5S、10S或15S，本实施案例中选用10S。
在上述基础上，所述步骤三中磷酸的浓度为85％。
在上述基础上，所述步骤三中去离子的纯水与磷酸的混合比例范围为1:1-1:3，所述去离子的纯水与磷酸的混合比例可以是1:1、1:2或1:3，本实施案例中选用1:2。
在上述基础上，所述步骤四中第一溶液喷涂在键合区域上保持5分钟，所述步骤四中去离子的纯水在键合区域冲洗2分钟、干燥1分钟，然后再冲洗1分钟、干燥1分钟。
在上述基础上，所述步骤五中焊线嘴在焊接区域反复摩擦是时间为10-20S，所述氮气的纯度为大于99.99％，所述氮气的流量范围为1-1.2L/min，所述焊线嘴在焊接区域反复摩擦的时间可以是10S、15S或20S，本实施案例中选用15S。
在上述基础上，所述步骤六中的稀盐酸的溶度为20％，所述第二溶液中去离子的纯水与稀盐酸的混合比例范围为1:0.5-1:1，所述第二溶液中去离子的纯水与稀盐酸的混合比例可以是1:05、1:0.8或1:1，本实施案例中选用1:0.8。
在上述基础上，所述步骤七中第二溶液在焊接键合区域上喷涂保持2分钟，然后用去离子的纯水对第二溶液冲洗1分钟，干燥1分钟，然后继续冲洗1分钟，干燥1分钟。
在上述基础上，所述步骤八中焊线嘴在焊接键合区域上反复摩擦的时间为1S，所述氮气的纯度大于99.99％，所述氮气的流量为1-1.2L/min，所述焊接的温度范围为160-210℃，所述焊线嘴焊接时的电流范围为180-300mA，所述焊接时焊线嘴的力的范围为0.784-1.96N，所述焊线嘴的焊接时间为50-200ms，所述氮气的流量可以是1L/min、1.1L/min或1.2L/min，本实施案例中选用1.1L/min，所述焊接的温度可以是160℃、185℃或210℃，本实施案例中选用185℃，所述焊线嘴焊接时的电流可以是180mA、240mA或300mA，本实施案例中选用240mA，所述焊接时焊线嘴的力可以是0.784N、1.5N或1.96N，本实施案例中选用1.5N。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种特殊无铝焊接键合工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：对无铝或铝层破损的芯片进行外观检查；
步骤二：使用焊线嘴在无铝或者铝层破损的焊接区域的表面进行反复摩擦得到铝层与硅结合力减弱的键合区域；
步骤三：将去离子的纯水与磷酸混合得到第一溶液；
步骤四：将步骤三中得到的第一溶液喷涂在步骤二中得到的键合区域上，用去离子的纯水将键合区域冲洗然后干燥，然后再次进行冲洗和干燥得到去除铝的洁净的焊接区域；
步骤五：使用焊线嘴在步骤四中得到的焊接区域上进行反复摩擦同时对焊接区域吹氮气得到焊接键合面积增大且氧化少的焊接键合区域；
步骤六：将去离子的纯水和稀盐酸进行混合得到第二溶液；
步骤七：将步骤六中得到的第二溶液喷涂在步骤五中得到的焊接键合区域上，然后用去离子的纯水对喷涂在焊接键合区域上的第二溶液进行清洗、干燥，然后继续用去离子的纯水清洗焊接键合区域、干燥，然后放入氮气柜中得到氧化少的焊接键合区域；
步骤八：使用焊线嘴在步骤七中得到的焊接键合区域上进行反复摩擦同时对焊接键合区域吹氮气，然后使用金线进行焊接键合得到连线与导通的引脚。
2.如权利要求1所述的一种特殊无铝焊接键合工艺，其特征在于：所述步骤二、步骤五和步骤八中的焊线嘴的材质均为陶瓷。
3.如权利要求1所述的一种特殊无铝焊接键合工艺，其特征在于：所述步骤二中焊线嘴在焊接区域的表面进行反复摩擦的时间为5-15S。
4.如权利要求1所述的一种特殊无铝焊接键合工艺，其特征在于：所述步骤三中磷酸的浓度为85％。
5.如权利要求1所述的一种特殊无铝焊接键合工艺，其特征在于：所述步骤三中去离子的纯水与磷酸的混合比例范围为1:1-1:3。
6.如权利要求1所述的一种特殊无铝焊接键合工艺，其特征在于：所述步骤四中第一溶液喷涂在键合区域上保持5分钟，所述步骤四中去离子的纯水在键合区域冲洗2分钟、干燥1分钟，然后再冲洗1分钟、干燥1分钟。
7.如权利要求1所述的一种特殊无铝焊接键合工艺，其特征在于：所述步骤五中焊线嘴在焊接区域反复摩擦是时间为10-20S，所述氮气的纯度为大于99.99％，所述氮气的流量范围为1-1.2L/min。
8.如权利要求1所述的一种特殊无铝焊接键合工艺，其特征在于：所述步骤六中的稀盐酸的溶度为20％，所述第二溶液中去离子的纯水与稀盐酸的混合比例范围为1:0.5-1:1。
9.如权利要求1所述的一种特殊无铝焊接键合工艺，其特征在于：所述步骤七中第二溶液在焊接键合区域上喷涂保持2分钟，然后用去离子的纯水对第二溶液冲洗1分钟，干燥1分钟，然后继续冲洗1分钟，干燥1分钟。
10.如权利要求1所述的一种特殊无铝焊接键合工艺，其特征在于：所述步骤八中焊线嘴在焊接键合区域上反复摩擦的时间为1S，所述氮气的纯度大于99.99％，所述氮气的流量范围为1-1.2L/min，所述焊接的温度范围为160-210℃，所述焊线嘴焊接时的电流范围为180-300mA，所述焊接时焊线嘴的力的范围为0.784-1.96N，所述焊线嘴的焊接时间为50-200ms。
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