CN111668182A - 一种键合丝及基于键合丝的半导体键合工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种键合丝及基于键合丝的半导体键合工艺。一种键合丝，包括：本体，包括与晶片固定连接的第一丝段、与基板固定连接的第二丝段和连接所述第一丝段与所述第二丝段的第三丝段，所述第一丝段和第三丝段通过圆弧过渡连接，所述圆弧与所述第一丝段连接处的第一夹角为钝角或直角，所述圆弧朝向远离所述第二丝段的方向弯折延伸。本发明提供的一种键合丝，当外界温度变化较大，胶体的热胀冷缩向键合丝施加膨胀或收缩的拉扯力时，圆弧起到缓冲延伸的作用，减小第一丝段与晶片连接点的受力，避免发生断裂。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种键合丝及基于键合丝的半导体键合工艺。
背景技术
键合丝键合是指使用细金属丝将半导体芯片的电极焊区与外壳的引线或者基板上的布线焊区连接起来的工艺技术。现有技术中，通常采用键合丝在芯片上的第一焊点垂直引出一段长度，然后弯曲后直接引向外壳或基板上的第二焊点进行固定，最后在整体外周使用胶水进行封装。但是，在外界温度变化较大时，由于胶体的热胀冷缩会向键合丝施加膨胀或收缩的拉扯力，键合丝受到拉扯力后容易导致键合丝焊点处的断裂，影响半导体产品的使用。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于现有的键合丝与晶片连接的焊点处受力后容易断裂的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种键合丝，包括：
本体，包括与晶片固定连接的第一丝段、与基板固定连接的第二丝段和连接所述第一丝段与所述第二丝段的第三丝段，所述第一丝段和第三丝段通过圆弧过渡连接，所述圆弧与所述第一丝段连接处的第一夹角为钝角或直角，所述圆弧朝向远离所述第二丝段的方向弯折延伸。
所述圆弧与所述第一丝段连接处的第一夹角为90°-120°。
所述圆弧呈半圆形。
所述第二丝段贴近所述基板设置，且所述第三丝段与所述第二丝段之间的第二夹角为钝角或直角。
所述第三丝段与所述第二丝段之间的第二夹角为90°-140°。
所述第二丝段在水平面上的投影的长度为所述本体在水平面上的投影的长度的1/6-1/3。
本发明提供了一种基于键合丝的半导体键合工艺，包括如下步骤：
按照设定的形状角度参数对完成第一焊点焊接的本体进行拱丝，以使第一丝段与第三丝段通过圆弧过渡连接，且第一丝段与圆弧连接处形成预定的第一夹角，然后进行第二焊点焊接；
其中，在对第一丝段进行拱丝时，形状角度参数设定为50°～100°。
在对第一丝段进行拱丝时，形状角度参数设定为75°。
在对第一丝段进行拱丝时，额外角度参数设定为15°，扭接角度为-25°，纠接锐利度为115％。
在对第二丝段进行拱丝时，形状角度参数设定为-85°。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的一种键合丝，包括本体，本体包括与晶片固定连接的第一丝段、与基板固定连接的第二丝段和连接第一丝段与第二丝段的第三丝段，第一丝段和第三丝段通过圆弧过渡连接，圆弧与第一丝段连接处的第一夹角为钝角或直角，圆弧朝向远离第二丝段的方向弯折延伸，当外界温度变化较大，胶体的热胀冷缩向键合丝施加膨胀或收缩的拉扯力时，圆弧起到缓冲延伸的作用，减小第一丝段与晶片连接点的受力，避免发生断裂。
2.本发明提供的一种键合丝，圆弧与第一丝段连接处的第一夹角为90°-120°，圆弧呈半圆形，该结构可有效提升键合丝受冷热冲击能力，降低发生断裂的情况。
3.本发明提供的一种键合丝，第二丝段贴近基板设置，且第三丝段与第二丝段之间的第二夹角为钝角或直角，当外界温度变化较大，胶体的热胀冷缩向键合丝施加膨胀或收缩的拉扯力时，第三丝段与第二丝段之间的弯折均起到缓冲延伸的作用，减小第二丝段与基板连接点的受力，避免发生断裂。
4.本发明提供的一种键合丝，第三丝段与第二丝段之间的第二夹角为90°-140°，第二丝段在水平面上的投影的长度为本体在水平面上的投影的长度的1/6-1/3，该结构可有效提升键合丝受冷热冲击能力，降低发生断裂的情况。
5.本发明提供的一种基于键合丝的半导体键合工艺，按照设定的形状角度参数对完成第一焊点焊接的本体进行拱丝，在对第一丝段进行拱丝时，形状角度参数设定为50°～100°，通过对形状角度这一参数的设置，以使第一丝段与第三丝段通过圆弧过渡连接，且第一丝段与圆弧连接处形成预定的第一夹角。
6.本发明提供的一种基于键合丝的半导体键合工艺，在对第一丝段进行拱丝时，形状角度参数设定为75°，额外角度参数设定为15°，扭接角度为-25°，纠接锐利度为115％，该参数的设定使得第一丝段与第三丝段之间形成过渡连接的圆弧。
7.本发明提供的一种基于键合丝的半导体键合工艺，在对第二丝段进行拱丝时，形状角度参数设定为-85°，通过对形状角度这一参数的设置，以使第三丝段与第二丝段之间形成预定的第二夹角。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1键合丝的主视图；
图2为本发明基于键合丝的半导体键合工艺键合时的主视图；
图3为本发明实施例2键合丝的主视图。
附图标记说明：
1、本体；2、晶片；3、基板；4、第一丝段；5、第二丝段；6、第三丝段；7、线夹；8、瓷嘴；9、圆弧；10、第一夹角；11、第二夹角。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1所示的键合丝的一种具体实施方式，包括本体1，本体1包括与晶片2焊接固定的第一丝段4、与基板3焊接固定的第二丝段5和连接第一丝段4与第二丝段5的第三丝段6，第一丝段4与第三丝段6通过半圆形的圆弧9过渡连接，圆弧9与第一丝段4连接处的第一夹角10为钝角或直角，且圆弧9朝向远离第二丝段5的方向弯折延伸。
上述键合丝，如图1所示，圆弧9与第一丝段4连接处的第一夹角10为90°-120°。
在本实施例中，如图1所示，第一丝段4垂直晶片2表面设置，且第三丝段6弯折一个钝角或直角之后与第二丝段5相连接。
如图2所示的基于键合丝的半导体键合工艺的一种具体实施方式，使用K&S-CONNX高速键合设备，对直径为20μm、含金量为99.99％的金丝进行键合，参数设置包括：摆荡电流为15mA，弧线因素为4.5，扭接距离为3.5μm，扭接角度为-25°，预扭接角度为12°，纠接锐利度为115％，扭接运动为线性；在对第一丝段4进行拱丝时，跨度距离为5μm，尖锐度为90，形状运动为弧形，形状角度为75°，额外角度为15°；在对第三丝段6进行拱丝时，跨度距离为8μm，尖锐度为55，形状运动为弧形，形状角度为0°，额外角度为0°。
如图2所示，按照以上设定的参数对键合丝进行键合加工：a.基板种球，键合丝通过线夹7进入瓷嘴8，并在瓷嘴8末端露出部分键合丝，瓷嘴8带动键合丝移动至与基板3接触进行种球；b.第一焊点焊接，瓷嘴8带动键合丝移动至与晶片2接触并进行焊接；c.拱丝，按照设定的参数进行拱丝，以使第一丝段4与第三丝段6通过圆弧9过渡连接，且第一丝段4与圆弧9连接处形成90°-120°的第一夹角10；d.第二焊点焊接，瓷嘴8带动键合丝移动至与基板3接触并进行焊接。
对普通线弧的键合丝样品和由本实施例键合工艺键合形成的键合丝样品进行冷热冲击试验，以金丝和银丝为例，每款产品使用140件，试验条件为高温100℃持续15分钟，低温-40℃持续15分钟，高温和低温之间的转换时间不超过5分钟，以此为一个循环，增加循环次数来进行试验，试验结果如下表所示，可以得出：普通线弧的金丝样品在循环500次时全部失效，普通线弧的银丝样品在循环500次时全部失效；由本实施例键合工艺键合形成的金丝样品在循环500次时还未发生失效情况，由本实施例键合工艺键合形成的银丝样品在循环500次时不良数仅为35件，不良率仅为25％。由以上数据可以看出键合丝在外界温度变化较大时，抗拉扯能力明显提升，保证了半导体产品的正常使用。
实施例2
如图3所示的键合丝的一种具体实施方式，包括本体1，本体1包括与晶片2焊接固定的第一丝段4、与基板3焊接固定的第二丝段5和连接第一丝段4与第二丝段5的第三丝段6，第一丝段4和第三丝段6通过圆弧9过渡连接，圆弧9与第一丝段4连接处的第一夹角10为钝角或直角，圆弧9朝向远离第二丝段5的方向弯折延伸，第二丝段5贴近基板3设置，且第三丝段6与第二丝段5之间的第二夹角11为钝角或直角。
上述键合丝，如图3所示，圆弧9与第一丝段4连接处的第一夹角10为90°-120°，圆弧9呈半圆形，第三丝段6与第二丝段5之间的第二夹角11为90°-140°，第二丝段5在水平面上的投影的长度为本体1在水平面上的投影的长度的1/6-1/3。
在本实施例中，如图3所示，第一丝段4垂直晶片2表面设置，且第三丝段6弯折一个钝角或直角之后与第二丝段5相连接。
如图2所示的基于键合丝的半导体键合工艺的一种具体实施方式，使用K&S-CONNX高速键合设备，对直径为20μm、含金量为99.99％的金丝进行键合，参数设置包括：摆荡电流为15mA，弧线因素为3.5，扭接距离为4μm，扭接角度为-25°，预扭接角度为15°，预扭接比率为10％，纠接锐利度为130％，扭接运动为线性；在对第一丝段4进行拱丝时，跨度距离为5μm，尖锐度为90，形状运动为弧形，形状角度为75°，额外角度为15°；在对第三丝段6进行拱丝时，跨度距离为8μm，尖锐度为55，形状运动为弧形，形状角度为0°，额外角度为0°；在对第二丝段5进行拱丝时，跨度距离为2μm，尖锐度为100，形状运动为弧形，形状角度为-85°。
如图2所示，按照以上设定的参数对键合丝进行键合加工：a.基板种球，键合丝通过线夹7进入瓷嘴8，并在瓷嘴8末端露出部分键合丝，瓷嘴8带动键合丝移动至与基板3接触进行种球；b.第一焊点焊接，瓷嘴8带动键合丝移动至与晶片2接触并进行焊接；c.拱丝，按照设定的参数进行拱丝，以使第一丝段4与第三丝段6通过圆弧9过渡连接，且第一丝段4与圆弧9连接处形成90°-120°的第一夹角10，第三丝段6与第二丝段5之间形成90°-140°的第二夹角11；d.第二焊点焊接，瓷嘴8带动键合丝移动至与基板3接触并进行焊接。
对普通线弧的键合丝样品和由本实施例键合工艺键合形成的键合丝样品进行冷热冲击试验，以金丝和银丝为例，每款产品使用140件，试验条件为高温100℃持续15分钟，低温-40℃持续15分钟，高温和低温之间的转换时间不超过5分钟，以此为一个循环，增加循环次数来进行试验，试验结果如下表所示，可以得出：普通线弧的金丝样品在循环500次时全部失效，普通线弧的银丝样品在循环500次全部失效；由本实施例键合工艺键合形成的金丝样品和银丝样品在循环500次时均未发生失效情况。由以上数据可以看出键合丝在外界温度变化较大时，抗拉扯能力明显提升，保证了半导体产品的正常使用。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种键合丝，其特征在于，包括：
本体(1)，包括与晶片(2)固定连接的第一丝段(4)、与基板(3)固定连接的第二丝段(5)和连接所述第一丝段(4)与所述第二丝段(5)的第三丝段(6)，所述第一丝段(4)和第三丝段(6)通过圆弧(9)过渡连接，所述圆弧(9)与所述第一丝段(4)连接处的第一夹角(10)为钝角或直角，所述圆弧(9)朝向远离所述第二丝段(5)的方向弯折延伸。
2.根据权利要求1所述的一种键合丝，其特征在于，所述圆弧(9)与所述第一丝段(4)连接处的第一夹角(10)为90°-120°。
3.根据权利要求1或2所述的一种键合丝，其特征在于，所述圆弧(9)呈半圆形。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种键合丝，其特征在于，所述第二丝段(5)贴近所述基板(3)设置，且所述第三丝段(6)与所述第二丝段(5)之间的第二夹角(11)为钝角或直角。
5.根据权利要求4所述的一种键合丝，其特征在于，所述第三丝段(6)与所述第二丝段(5)之间的第二夹角(11)为90°-140°。
6.根据权利要求5所述的一种键合丝，其特征在于，所述第二丝段(5)在水平面上的投影的长度为所述本体(1)在水平面上的投影的长度的1/6-1/3。
7.一种基于键合丝的半导体键合工艺，其特征在于，包括如下步骤：
按照设定的形状角度参数对完成第一焊点焊接的本体(1)进行拱丝，以使第一丝段(4)与第三丝段(6)通过圆弧(9)过渡连接，且第一丝段(4)与圆弧(9)连接处形成预定的第一夹角(10)，然后进行第二焊点焊接；
其中，在对第一丝段(4)进行拱丝时，形状角度参数设定为50°～100°。
8.根据权利要求7所述的一种基于键合丝的半导体键合工艺，其特征在于，在对第一丝段(4)进行拱丝时，形状角度参数设定为75°。
9.根据权利要求7或8所述的一种基于键合丝的半导体键合工艺，其特征在于，在对第一丝段(4)进行拱丝时，额外角度参数设定为15°，扭接角度为-25°，纠接锐利度为115％。
10.根据权利要求8所述的一种基于键合丝的半导体键合工艺，其特征在于，在对第二丝段(5)进行拱丝时，形状角度参数设定为-85°。
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| CN202010636476.XA CN111668182A (zh) | 2020-07-03 | 2020-07-03 | 一种键合丝及基于键合丝的半导体键合工艺 |
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| CN116564837A (zh) * | 2023-07-07 | 2023-08-08 | 赛晶亚太半导体科技(北京)有限公司 | 一种基于镀镍焊盘的铝包铜线的键合方法及键合结构 |
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2020
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