CN113782454A - 一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法，属于半导体集成电路封装测试领域。包括：对无预镀层引线框架载体进行去氧化处理；通过电火花将金线熔融成金球；通过键合压力将金球压扁于引线框架载体表面使金焊球成型；通过超声电流使成型的金焊球与引线框架载体表面生成金属间化合物，形成键合界面；将金线沿金焊球尾部切断，在引线框架载体表面上载体地线键合点或引线框架内引脚键合点形成金焊球；在预植好金焊球的引线框架载体完成上芯固化；进行芯片焊盘、引线框架载体以及引线框架内引脚的引线键合；其中，无预镀层区域引线键合在预植的金焊球上。本发明所述方法使无预镀铜引线框架表面可实现引线键合，提高塑封产品的可靠性。

Description

一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法
技术领域
本发明属于半导体集成电路封装测试领域，涉及一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法。
背景技术
在半导体集成电路引线框架类产品封装过程中，由于铜易氧化，正常状态下的铜表面会有一层氧化膜，无法直接在铜表面进行引线键合，为了满足与芯片引线键合要求，一般会在铜引线框架载体及内引脚表面镀银。芯片粘接在引线框架上后，用键合丝在芯片焊盘和引线框架镀银层上键合实现电气通路，最后塑封、电镀、激光打标及成型。
但是，铜引线框架上镀银表面与塑封料的界面结合力弱于铜表面与塑封料的结合力，在后续产品加工过程和使用过程中产生的应力以及塑封体本身应力的作用下，引线框架类塑封产品镀银与塑封料之间易发生分层现象，并且，分层一旦发生会成为潮气入侵的通路或分层扩展的源头，最终导致塑封器件失效。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法，使无预镀铜引线框架表面可实现引线键合，减少了引线框架类塑封产品镀银表面与塑封料之间易发生分层的问题，提高塑封产品的可靠性。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法，包括：
步骤1，对无预镀层引线框架载体进行去氧化处理，去除表面氧化层；步骤2，通过电火花，将劈刀口的预留金线熔融成金球；步骤3，通过键合压力、超声功率将金球压扁于引线框架载体表面，使金焊球成型，同时，成型的金焊球与引线框架载体表面生成金属间化合物，形成键合界面；步骤4，将金线沿金焊球尾部切断，在引线框架载体表面上载体地线键合点或引线框架内引脚键合点形成金焊球；步骤5，在预植好金焊球的引线框架载体完成上芯固化；步骤6，进行芯片焊盘、引线框架载体以及引线框架内引脚的引线键合；其中，无预镀层区域引线键合在预植的金焊球上。
优选地，步骤2中，通过电火花的电流时间工艺参数包括：烧球电流为28～32mA、烧球直径为2.4～2.8mil。
优选地，步骤3中，键合工艺参数包括：进行界面键合的键合压力为32～36g。
优选地，步骤3中，金焊球成型的厚度为15％的球径～45％的球径。
优选地，步骤3中，超声功率参数包括：超声电流为190～210mA，键合时间为18～24ms。
优选地，去除表面氧化层后，对待预植金焊球的引线框架载体进行等离子清洗。
优选地，引线框架载体为铜引线框架载体。
优选地，步骤2、步骤3、步骤4和步骤6所述的过程在K&S压焊机上进行。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法，通过在需要键合的引线框架表面上预植金球，进而实现在预植金球上引线键合，使无预镀铜引线框架表面可实现引线键合，减少了引线框架类塑封产品镀银表面与塑封料之间易发生分层的问题，提高塑封产品的可靠性。本发明针对塑封过程中引线框架表面预镀层会影响可靠性而无预镀层无法实现引线键合的问题，创造性的提出一种在无预镀层引线框架表面实现引线键合的方法。该方法突破了无预镀层铜引线框架无法实现引线键合的难点，在保证引线键合的同时提高了塑封产品可靠性。
进一步地，上芯前对铜引线框架进行去氧化处理，在无预镀层铜引线框架表面上载体地线键合点以及内引脚键合点预植金球，再上芯固化，然后将键合丝键合在预植的金球上，实现了无预镀层铜引线框架表面的引线键合。
附图说明
图1为本发明的烧球环节示意图；
图2为本发明所述引线框架载体表面植金焊球示意图；其中，(a)为烧球，(b)为定位，(c)为键合，(d)为切断；
图3为本发明所述引线框架载体植球的框架上芯后示意图；
图4为本发明所述引线框架载体植球点金焊球键合示意图；其中，(a)为烧球，(b)为定位，(c)为键合；
图5为本发明所述芯片焊盘与引线框架载体植球点之间键合示意图；其中，(a)为拉线弧，(b)为键合，(c)为切断；
图6为本发明所述框架内引脚表面植金焊球示意图；其中，(a)为烧球，(b)为定位，(c)为键合，(d)为切断；
图7为本发明所述内引脚植球的框架上芯后示意图；
图8为本发明所述芯片焊盘与内引脚植球点之间键合示意图；(a)为拉线弧，(b)为键合，(c)为切断。
图中：1-金焊球，2-劈刀，3-键合丝，4-铜引线框架载体，5-芯片，6-引线框架内引脚。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1～图8，可知本发明公开的一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法，包括如下步骤：
步骤1，对无预镀层铜引线框架载体4进行去氧化处理，去除掉铜引线框架表面的氧化层；
步骤2，通过电火花，在一定的电流下将陶瓷劈刀2口的预留金线(键合丝3)熔融成一个金球；
步骤3，采用陶瓷劈刀2，在一定的键合压力、超声功率和时间作用下将金球压扁在铜引线框架载体4表面上并使金球与铜引线框架载体4表面发生界面物理化学反应，生成金属间化合物，形成键合界面。
步骤4，采用陶瓷劈刀2，将金线沿金球尾部切断，在铜引线框架载体4表面上载体地线键合点或引线框架内引脚6键合点形成金焊球1；
步骤5，在预植好金焊球的铜引线框架载体4完成上芯固化；
步骤6，采用陶瓷劈刀2，根据压焊图要求进行芯片5焊盘、铜引线框架载体4以及引线框架内引脚6的引线键合，无预镀层区域引线键合在预植的金焊球1上。
优选的，步骤2中，通过烧球得到金焊球，烧球电流为28～32mA、烧球直径为2.4～2.8mil，烧球时间设备依据电流和烧球直径自行换算。
优选的，步骤3中，进行界面键合的键合压力为32～36g，超声功率参数包括：超声电流为190～210mA，键合时间为18～24ms。
优选的，步骤2、步骤3、步骤4和步骤6所述的过程在K&S压焊机上进行。
其中，参见图2～图5可知，本发明可应用于引线框架载体表面，引线键合时，既可作为第一焊点进行键合，键合金焊球，也可作第二焊点进行键合，键合鱼尾；参见图6～图8可知，本发明可应用于引线框架内引脚表面，引线键合时，可作第二焊点进行键合，键合鱼尾。
具体地，在本发明的具体实施例中，经步骤3中所得，金焊球成型的厚度为15％的球径～45％的球径。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例一
针对某型号LQFP44L(引线框架载体尺寸205*205mil2，载体上有键合要求)产品，采用单环镀铜引线框架(载体无预镀层)，利用本发明，具体实施情况如下：
步骤1：对待预植金焊球的铜引线框架载体4进行去氧化处理，除去铜引线框架载体4表面氧化层；
步骤2：对待预植金焊球的铜引线框架载体4进行等离子清洗；
步骤3：根据压焊图方位图，在芯片5载体上需要键合金丝的位置预植上金焊球；其中，烧球时烧球电流为32mA、烧球直径为2.8mil，金焊球键合时的键合压力为36g，超声电流为210mA，键合时间为24ms。
步骤4：按压焊方位图粘接芯片2，并进行芯片2粘接固化；
步骤5：对待键合的电路进行等离子清洗，之后根据压焊方位图进行芯片焊盘与预植金焊球、预置金焊球与引线框架内引脚的引线键合。
实施例二
针对某型号LQFP48L(引线框架载体尺寸160*160mil2，载体上有键合要求)产品，采用单环镀铜引线框架(载体无预镀层)，利用本发明，具体实施情况如下：
步骤1：对待预植金焊球的铜引线框架载体4进行去氧化处理，除去铜引线框架载体4表面氧化层；
步骤2：对待预植金焊球的铜引线框架载体4进行等离子清洗；
步骤3：根据压焊图方位图，在芯片5载体上需要键合金丝的位置预植上金焊球；其中，烧球时烧球电流为28mA、烧球直径为2.4mil，金焊球键合时的键合压力为32g，超声电流为190mA，键合时间为18ms。
步骤4：按压焊方位图粘接芯片2，并进行芯片2粘接固化；
步骤5：对待键合的电路进行等离子清洗，之后根据压焊方位图进行芯片焊盘与预植金焊球、预置金焊球与引线框架内引脚的引线键合。
实施例三
针对某型号SOP8L(引线框架载体尺寸90*120mil2，载体上无键合要求)产品，采用没镀铜引线框架(载体、引脚均无预镀层)，利用本发明，具体实施情况如下：
步骤1：对待预植金焊球的铜引线框架载体4进行去氧化处理，除去铜引线框架载体4表面氧化层；
步骤2：对待预植金焊球的铜引线框架载体4进行等离子清洗；
步骤3：根据压焊图方位图，在芯片5载体上需要键合金丝的位置预植上金焊球；其中，烧球时烧球电流为30mA、烧球直径为2.5mil，金焊球键合时的键合压力为35g，超声电流为200mA，键合时间为20ms。
步骤4：按压焊方位图粘接芯片2，并进行芯片2粘接固化；
步骤5：对待键合的电路进行等离子清洗，之后根据压焊方位图进行芯片焊盘与预植金焊球的引线键合。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法，其特征在于，包括：
步骤1，对无预镀层引线框架载体进行去氧化处理，去除表面氧化层；
步骤2，通过电火花，将劈刀口的预留金线熔融成金球；
步骤3，通过键合压力、超声功率将金球压扁于引线框架载体表面，使金焊球成型，同时，成型的金焊球与引线框架载体表面生成金属间化合物，形成键合界面；
步骤4，将金线沿金焊球尾部切断，在引线框架载体表面上载体地线键合点或引线框架内引脚键合点形成金焊球；
步骤5，在预植好金焊球的引线框架载体完成上芯固化；
步骤6，进行芯片焊盘、引线框架载体以及引线框架内引脚的引线键合；其中，无预镀层区域引线键合在预植的金焊球上。
2.根据权利要求1所述的一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法，其特征在于，步骤2中，通过电火花的电流时间工艺参数包括：烧球电流为28～32mA、烧球直径为2.4～2.8mil。
3.根据权利要求1所述的一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法，其特征在于，步骤3中，键合工艺参数包括：进行界面键合的键合压力为32～36g。
4.根据权利要求1所述的一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法，其特征在于，步骤3中，金焊球成型的厚度为15％的球径～45％的球径。
5.根据权利要求1所述的一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法，其特征在于，步骤3中，超声功率参数包括：超声电流为190～210mA，键合时间为18～24ms。
6.根据权利要求1所述的一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法，其特征在于，去除表面氧化层后，对待预植金焊球的引线框架载体进行等离子清洗。
7.根据权利要求1所述的一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法，其特征在于，引线框架载体为铜引线框架载体。
8.根据权利要求1所述的一种实现无预镀层引线框架表面引线键合的方法，其特征在于，步骤2、步骤3、步骤4和步骤6所述的过程在K&S压焊机上进行。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050200015A1 (en) * 2004-03-10 2005-09-15 Nec Electronics Corporation Semiconductor device and method for manufacturing the same
CN101211797A (zh) * 2006-12-27 2008-07-02 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种用于金属框架的引线键合方法
CN102148213A (zh) * 2011-03-08 2011-08-10 日月光半导体（威海）有限公司 高功率芯片封装构造的导线架及其制造方法
CN202307872U (zh) * 2011-09-19 2012-07-04 深圳中星华电子有限公司 方形扁平无引脚封装结构
CN103426780A (zh) * 2012-05-14 2013-12-04 万国半导体(开曼)股份有限公司 焊球阵列用作高度垫块及焊料固定物

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050200015A1 (en) * 2004-03-10 2005-09-15 Nec Electronics Corporation Semiconductor device and method for manufacturing the same
CN101211797A (zh) * 2006-12-27 2008-07-02 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种用于金属框架的引线键合方法
CN102148213A (zh) * 2011-03-08 2011-08-10 日月光半导体（威海）有限公司 高功率芯片封装构造的导线架及其制造方法
CN202307872U (zh) * 2011-09-19 2012-07-04 深圳中星华电子有限公司 方形扁平无引脚封装结构
CN103426780A (zh) * 2012-05-14 2013-12-04 万国半导体(开曼)股份有限公司 焊球阵列用作高度垫块及焊料固定物

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