CN114496822A - 一种芯片封装中铝垫键合方法及其应用 - Google Patents

一种芯片封装中铝垫键合方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114496822A
CN114496822A CN202210087000.4A CN202210087000A CN114496822A CN 114496822 A CN114496822 A CN 114496822A CN 202210087000 A CN202210087000 A CN 202210087000A CN 114496822 A CN114496822 A CN 114496822A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bonding
aluminum pad
chip
ultrasonic intensity
cleaver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210087000.4A
Other languages
English (en)
Inventor
孔秋东
李�灿
程飞
吕向东
任军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hengshuo Semiconductor Hefei Co ltd
Original Assignee
Hengshuo Semiconductor Hefei Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hengshuo Semiconductor Hefei Co ltd filed Critical Hengshuo Semiconductor Hefei Co ltd
Priority to CN202210087000.4A priority Critical patent/CN114496822A/zh
Publication of CN114496822A publication Critical patent/CN114496822A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49171—Fan-out arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/812—Applying energy for connecting
    • H01L2224/81201—Compression bonding
    • H01L2224/81205—Ultrasonic bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8512—Aligning
    • H01L2224/85148—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H01L2224/85169—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
    • H01L2224/8518—Translational movements
    • H01L2224/85181—Translational movements connecting first on the semiconductor or solid-state body, i.e. on-chip, regular stitch

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，公开了一种芯片封装中铝垫键合方法及其应用，所述方法包括在预设温度下，通过打火杆在磁嘴前烧球，设置压力31‑36g，并在预设超声强度和键合时间下，将劈刀下降到芯片的铝垫上，形成焊点；本发明的铝垫键合方法通过对现有键合技术的调整优化，解决小尺寸铝垫键合时产生的各种封装问题，实现小尺寸铝垫的量产键合作业，具有切实意义上的实用价值。

Description

一种芯片封装中铝垫键合方法及其应用
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种芯片封装中铝垫键合方法及其应用。
背景技术
铝垫是芯片上电路的外接点，在封装过程中利用高纯度的金属线把芯片铝垫和引线框通过焊接的方法连接起来，实现芯片和外部的电性及物理连接。如附图1所示，通过使用金属焊线焊接铝垫与外部结构可以实现芯片与外部连接，焊线与铝垫焊接的点称作第1焊点，与外部结构焊接的点称作第2焊点。
随着半导体技术的发展，芯片高集成度、小尺寸已经逐渐成为芯片设计的发展趋势，芯片的缩小需要铝垫结构设计更小。然而铝垫尺寸越小，对第1焊点的形成要求就越高。现有的键合技术要求铝垫的尺寸大于50μm*50μm，当铝垫尺寸小于要求尺寸键合作业时，键合附着点尺寸太小，结合难度大，很容易出现第1焊点脱落、铝垫损伤、铝垫底部芯片裂纹、弹坑等封装问题，因此目前芯片设计时只能局限于使用较大尺寸的铝垫(＞50μm*50μm)，不利于芯片缩小的发展。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种芯片封装中铝垫键合方法用以解决上述问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种芯片封装中铝垫键合方法，所述铝垫尺寸不超过50μm×50μm，所述方法包括以下步骤：
在预设温度下，通过打火杆在磁嘴前烧球；
设置压力31-36g，并在预设超声强度和键合时间下，将劈刀下降到芯片的铝垫上，形成焊点。
优选地，所述铝垫尺寸为45μm×45μm。
优选地，所述劈刀内穿焊线，所述焊线为0.7mil的镀钯铜线。
优选地，所述预设温度为195-205℃。
优选地，所述超声强度包括第一超声强度和第二超声强度，所述第一超声强度为37-45mAmps，所述第二超声强度为56-65mAmps；
所述键合时间包括分别匹配第一超声强度和第二超声强度的第一键合时间和第二键合时间，所述第一键合时间和第二键合时间均为13-17ms。
优选地，所述在预设超声强度和键合时间下，将劈刀下降到芯片的铝垫上，形成焊点具体包括：
在焊球刚接触到铝垫时，施加第一超声强度的超声波，时长为第一键合时间；
随即施加第二超声强度的超声波，时长为第二键合时间。
优选地，所述方法还包括以下步骤：
在焊点形成后劈刀牵引焊线上升；
劈刀继续牵引焊线形成焊线弧度；
劈刀下降到框架上形成焊接；
劈刀侧向划开，将焊线切断，形成鱼尾；
检查整体键合结果。
本发明还提供一种芯片，采用如前述的方法进行封装作业。
本发明还提供一种电子装置，包括前述的芯片。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的铝垫键合方法，通过对工艺改良、键合关键参数的调整优化，有效平衡了焊球对铝垫的冲击力，解决镀钯铜线与小尺寸铝垫键合时导致的球脱、铝垫损伤、裂纹、弹坑等问题，实现小尺寸铝垫产品的键合封装量产。
关于本发明相对于现有技术，其他突出的实质性特点和显著的进步在实施例部分进一步详细介绍。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为现有芯片的外接方式；
图2为第一焊点形成的原理示意图；
图3为现有技术中铝垫损伤的示意图；
图4为现有技术中铝挤溢出铝垫的示意图；
图5为本实施例烧球示意图；
图6为本实施例形成焊点示意图；
图7为本实施例劈刀牵引焊线上升示意图；
图8为本实施例劈刀牵引焊线形成良好的焊线弧度示意图；
图9为本实施例劈刀下降到框架上形成焊接示意图；
图10为本实施例劈刀侧向划开，将金线切断，形成鱼尾示意图；
图11为本实施例检查整体键合结果示意图；
图12为本实施例弹坑测试结果示意图；
图13为本实施例金属间化合物测试结果示意图；
图14为本实施例横切面检查结果示意图。
具体实施方式
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。
需要说明的是，在说明书及权利要求书当中使用了某些名称来指称特定组件。应当理解，本领域普通技术人员可能会用不同名称来指称同一个组件。本申请说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的实质性差异作为区分组件的准则。如在本申请说明书和权利要求书中所使用的“包含”或“包括”为一开放式用语，其应解释为“包含但不限定于”或“包括但不限定于”。具体实施方式部分所描述的实施例为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围。
实施例1
请参照图2，对第1焊点形成进行原理分析：金属焊线穿过劈刀内孔，在打火杆的高温下融化形成焊球，劈刀下压后，焊球在超声和劈刀压力的作用下与铝垫结合形成第1焊点。
一般情况下，第1焊点是否良好的判定依据有焊线颈部拉力、焊球推力、焊球直径、焊球厚度、铝垫及铝垫下层电路是否破坏等。
请参照图3和图4，经过多次实验发现现有的键合工艺对小尺寸铝垫进行键合时会产生铝垫损伤、铝挤溢出铝垫等问题：
进一步分析发现现有键合技术对于小尺寸铝垫键合的困难点主要在于铝垫尺寸较小时，焊球尺寸受限，键合作业时焊球对铝垫的压力点集中，容易导致铝挤溢出铝垫及铝垫损伤。
针对上述问题，本发明重新定义了键合步骤以及各参数的设定，特别是突破了现有技术的偏见，重新定位了压力参数，平衡焊球对铝垫的冲击力，并且创新的采用了两阶段的超声强度，有效的解决了小尺寸铝垫键合过程中球脱、铝垫损伤、裂纹、弹坑等问题，实现小尺寸铝垫产品的封装量产。
请参照图5-11具体的本实施例中铝垫键合方法包括：
在195-205℃下，通过打火杆在磁嘴前烧球；
设置压力31-36g，并在预设超声强度和键合时间下，将劈刀下降到芯片的铝垫上，形成焊点；其中超声强度包括第一超声强度和第二超声强度，所述第一超声强度为37-45mAmps，所述第二超声强度为56-65mAmps，此处超声强度的单位采用键合设备中电流转换为超声强度的单位；
键合时间包括分别匹配第一超声强度和第二超声强度的第一键合时间和第二键合时间，所述第一键合时间和第二键合时间均为13-17ms，具体的：
在焊球刚接触到铝垫时，施加第一超声强度的超声波，时长为第一键合时间；
随即施加第二超声强度的超声波，时长为第二键合时间。
在本实施例中劈刀内穿焊线为0.7mil的镀钯铜线；
在焊点形成后劈刀牵引焊线上升；
劈刀继续牵引焊线形成焊线弧度；
劈刀下降到框架上形成焊接；
劈刀侧向划开，将焊线切断，形成鱼尾；
检查整体键合结果。
对采用本实施例的铝垫键合方法进行键合作业后的芯片进行测试，结果如下表：
Figure BDA0003487322290000041
实施例2
本实施例提供一种芯片，采用如实施例1所述的方法进行封装作业而成。
实施例3
本实施例提供一种电子装置，包括如实施例2所述的芯片。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种芯片封装中铝垫键合方法，其特征在于，所述铝垫尺寸不超过50μm×50μm，所述方法包括以下步骤：
在预设温度下，通过打火杆在磁嘴前烧球；
设置劈刀压力31-36g，并在预设超声强度和键合时间下，将劈刀下降到芯片的铝垫上，形成焊点。
2.根据权利要求1所述的一种芯片封装中铝垫键合方法，其特征在于，所述铝垫尺寸为45μm×45μm。
3.根据权利要求2所述的一种芯片封装中铝垫键合方法，其特征在于，所述劈刀内穿焊线，所述焊线为0.7mil的镀钯铜线。
4.根据权利要求3所述的一种芯片封装中铝垫键合方法，其特征在于，所述预设温度为195-205℃。
5.根据权利要求4所述的一种芯片封装中铝垫键合方法，其特征在于，所述超声强度包括第一超声强度和第二超声强度，所述第一超声强度为37-45mAmps，所述第二超声强度为56-65mAmps；
所述键合时间包括分别匹配第一超声强度和第二超声强度的第一键合时间和第二键合时间，所述第一键合时间和第二键合时间均为13-17ms。
6.根据权利要求5所述的一种芯片封装中铝垫键合方法，其特征在于，所述在预设超声强度和键合时间下，将劈刀下降到芯片的铝垫上，形成焊点具体包括：
在焊球刚接触到铝垫时，施加第一超声强度的超声波，时长为第一键合时间；
随即施加第二超声强度的超声波，时长为第二键合时间。
7.根据权利要求6所述的一种芯片封装中铝垫键合方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
在焊点形成后劈刀牵引焊线上升；
劈刀继续牵引焊线形成焊线弧度；
劈刀下降到框架上形成焊接；
劈刀侧向划开，将焊线切断形成鱼尾；
检查整体键合结果。
8.一种芯片，其特征在于，采用如权利要求1-7任意一项所述的方法进行封装作业。
9.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求8所述的芯片。
CN202210087000.4A 2022-01-25 2022-01-25 一种芯片封装中铝垫键合方法及其应用 Pending CN114496822A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210087000.4A CN114496822A (zh) 2022-01-25 2022-01-25 一种芯片封装中铝垫键合方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210087000.4A CN114496822A (zh) 2022-01-25 2022-01-25 一种芯片封装中铝垫键合方法及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114496822A true CN114496822A (zh) 2022-05-13

Family

ID=81474848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210087000.4A Pending CN114496822A (zh) 2022-01-25 2022-01-25 一种芯片封装中铝垫键合方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114496822A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116329830A (zh) * 2023-05-29 2023-06-27 宁波尚进自动化科技有限公司 芯片引脚的焊接方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116329830A (zh) * 2023-05-29 2023-06-27 宁波尚进自动化科技有限公司 芯片引脚的焊接方法
CN116329830B (zh) * 2023-05-29 2023-08-29 宁波尚进自动化科技有限公司 芯片引脚的焊接方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH10135220A (ja) バンプ形成方法
US20070029367A1 (en) Semiconductor device
JP3573133B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器
JP2003197669A (ja) ボンディング方法及びボンディング装置
US12087673B2 (en) QFN device having a mechanism that enables an inspectable solder joint when attached to a PWB and method of making same
JP5135164B2 (ja) ボンディング方法
CN114496822A (zh) 一种芯片封装中铝垫键合方法及其应用
JP2001015541A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JPH04266040A (ja) バンプ形成方法
JP2001345342A (ja) 半導体素子接続用金線
CN107175400B (zh) 一种金丝焊接方法
CN104241152A (zh) 基于铜球预压平的芯片封装方法
US8247272B2 (en) Copper on organic solderability preservative (OSP) interconnect and enhanced wire bonding process
JPH10303201A (ja) キャピラリーと、その使用方法と、バンプ形成装置
JP2007073763A (ja) 半導体装置およびその製造方法
CN116110809A (zh) 应用于集成电路封装的引线键合工艺
US9799624B1 (en) Wire bonding method and wire bonding structure
US20110018135A1 (en) Method of electrically connecting a wire to a pad of an integrated circuit chip and electronic device
US7314157B2 (en) Wire bond with improved shear strength
TWI723932B (zh) 側面可潤濕封裝元件及其製法
CN219925020U (zh) 键合劈刀
JP2798040B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100715978B1 (ko) 스파크 발생수단을 갖는 와이어 본딩용 캐필러리
JP3202193B2 (ja) ワイヤボンディング方法
JP2695370B2 (ja) ボンディングワイヤーの除去方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination