半导体多层晶粒堆叠模块及其焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体多层晶粒堆叠模块及其焊接方法，模块包括多层依次堆叠与基板上的晶粒，所述晶粒表面设置有焊位，位于顶部的所述晶粒的焊位上均焊设有金属球垫，所述金属球垫的顶部向上超出对应所述晶粒的上表面。本申请通过在位于顶部的晶粒上焊设金属球垫，焊接工具开始将焊线做反向链条焊接在相邻晶粒时，通过金属球垫抬高焊嘴，保证焊接工具在拉断焊线的过程中，焊嘴不直接接触位于顶部的晶粒的表面，在提升焊接速度和减少焊接工具的损耗的同时，同时确保半导体封装焊接品质。

Semiconductor Multilayer Grain Stacking Module and Its Welding Method

The invention discloses a semiconductor multi-layer grain stacking module and its welding method. The module comprises multi-layer grain stacking in turn and grain on the base plate. The surface of the grain is provided with a welding position, and the welding position of the grain at the top is welded with a metal ball pad. The top of the metal ball pad is upward beyond the upper surface of the corresponding grain. This application ensures that the welding tool does not directly contact the surface of the grains located at the top during the process of breaking the welding wire, while improving the welding speed and reducing the wear of the welding tool, at the same time ensuring the semi-conductivity of the welding tool while simultaneously increasing the welding speed and reducing the wear and tear of the welding tool. Welding quality of package.

【技术实现步骤摘要】
半导体多层晶粒堆叠模块及其焊接方法
本专利技术涉及到半导体封装领域，特别是涉及到一种半导体多层晶粒堆叠模块及其焊接方法。
技术介绍
当前半导体封装多层晶粒堆叠产品反向线焊接有以下2种工艺：第一种，晶粒焊位先球垫焊接再进行反向球脚焊接工艺(BSOB)，为多层晶粒堆叠产品，此种焊接工艺晶粒1(die1)到晶粒3(die3)每次晶粒的焊位要进行3次焊接，做完此焊线连接需要做12次焊接，造成焊线速度慢，而且焊接工具(焊嘴)损耗量大，焊线接成本高。第二种，反向链条焊接工艺。此种焊接工艺晶粒1(die1)到晶粒4(die4)每次晶粒的焊位只需要进行1次焊接，做完此焊线连接需要做5次焊接，焊线速度快，而且焊接工具(焊嘴)损耗量小，但是焊嘴易在晶粒焊位上做楔形焊接时会碰到晶粒面容易造成其电路受损，产品品质无法得到保证。因为现在越来越多种类产品的晶粒(像3Dflash等)焊位比晶粒面低4um左右，对于20um及以下的焊线在做楔形焊接和焊脚焊接过程中线的厚度需要压薄到3～6um，这样焊嘴碰晶粒面的风险就很大。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种半导体多层晶粒堆叠模块及其焊接方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种半导体多层晶粒堆叠模块，包括多层依次堆叠于基板上的晶粒，所述晶粒表面设置有焊位，位于顶部的所述晶粒的焊位上均焊设有金属球垫，所述金属球垫的顶部向上超出对应所述晶粒的上表面。进一步地，所述晶粒上排列设置有多个焊位。进一步地，所述焊位为开设于晶粒表面的下凹槽状，所述金属球垫的顶部向上超出焊位的侧壁。本专利技术还提出了一种半导体多层晶粒堆叠模块的焊接方法，包括以下步骤：在位于顶部的晶粒上焊接金属球垫；焊嘴从基板的焊位开始，依次焊接两个相邻的晶粒做反向链条焊接，在位于顶部晶粒的金属球垫表面拉断焊线完成焊接。进一步地，所述在位于顶部的晶粒上焊接金属球垫步骤之前，包括，在晶粒表面排列开设多个下凹槽状的焊位。进一步地，所述在位于顶部的晶粒上焊接金属球垫步骤，包括，在位于顶部的晶粒的焊位内焊设金属球垫，金属球垫的顶部向上超出焊位的侧壁。进一步地，所述在位于顶部的晶粒上焊接金属球垫步骤，包括，在焊嘴下方的线尾在正负高电压差产生的高位温下融化成球形。将焊嘴降到焊位表面施加压力和超声波能量进行焊接，焊接完成焊嘴上升并把焊线拉断，形成金属球垫。进一步地，所述焊嘴从基板的焊位开始，依次焊接两个相邻的晶粒做反向链条焊接，在位于顶部晶粒的金属球垫表面拉断焊线完成焊接步骤，包括，在焊嘴下方的线尾在正负高电压差产生的高位温下融化成球形；焊嘴降到焊接表面施加压力和超声波能量进行球焊接；球焊接完成继续放线，焊嘴移动到金属球垫上进行焊脚焊接，并把线拉断。本专利技术的有益效果是：通过在位于顶部的晶粒上焊设金属球垫，焊接工具开始将焊线做反向链条焊接在相邻晶粒时，通过金属球垫抬高焊嘴，保证焊接工具在拉断焊线的过程中，焊嘴不直接接触位于顶部的晶粒的表面，在提升焊接速度和减少焊接工具的损耗的同时，同时确保半导体封装焊接品质。附图说明图1为本专利技术一种半导体多层晶粒堆叠模块的结构示意图；图2为本专利技术一实施例一种半导体多层晶粒堆叠模块的焊接流程图；图3为本专利技术一实施例一种金属球垫的焊接流程图；图4为本专利技术一实施例一种半导体多层晶粒堆叠模块的焊接方法的方法流程图；图5为本专利技术一实施例在位于顶部的晶粒上焊接金属球垫步骤的方法流程图；图6为本专利技术焊嘴从位于顶部的金属球垫开始，依次焊接两个相邻的晶粒做反向链条焊接步骤的方法流程图。具体实施方式为阐述本专利技术的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。另外，在本专利技术中如涉及″第一″、″第二″等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。如无特别说明，本文中的″/″代表含义为″或″。线焊接说明：反向焊接：是指焊线方向从下往上。焊线被供给通过针状的分配工具(称为焊嘴)的中心管腔。焊线从焊嘴的尖端突出，通过打火杆将高电压的电荷施加给该焊线，电荷熔化了位于尖端的焊线，且该焊线由于熔融金属的表面张力而形成了球形，当球固化时，换能器驱使焊嘴降低到焊接表面且换能器施加压力和超声能量，同时焊接表面被加热来帮助键合。在热、压力以及超声能量的综合作用一段时间下在金属球以及焊接表面之间产生了焊接。焊嘴然后上升并离开焊接表面，同时焊线继续通过焊嘴放出，这样形成的焊接被称为球焊(ballbond)。如果焊嘴离开焊球上升几微米再横向移动适当距离再上升把焊线拉断，这样形成的焊球在焊接面被称为球垫焊接(Dummyballbond)。焊球(Ballbond)后载有焊线的焊嘴然后可以移动到另一焊接表面上，如相邻晶粒的焊位或者基板及引线框的焊位上，换能器驱使焊嘴降低到焊接表面而将引线压扁，在热、压力以及超声能量的综合作用一段时间下，焊嘴再放出一小段段线并从焊接表面拉断该焊线，这样形成的焊接被称为脚焊(Stitchbond)。参照图1-3，提出本专利技术一具体实施例，一种半导体多层晶粒堆叠模块，包括多层依次堆叠在基板10上的晶粒20，晶粒20表面设置有焊位21，位于顶部的晶粒20的焊位21上均焊设有金属球垫30，金属球垫30的顶部向上超出对应晶粒20的上表面，焊线40从基板10开始，依次连接两个相邻的晶粒20做反向链条焊接，并在位于顶部的金属球垫30处拉断焊线40完成焊接操作。通过在位于顶部的晶粒20上焊设金属球垫30，焊接工具开始将焊线40做反向链条焊接在相邻晶粒20时，通过金属球垫30抬高焊嘴，保证焊接工具在拉断焊线40的过程中，焊嘴不直接接触位于顶部的晶粒20的表面，在提升焊接速度和减少焊接工具的损耗的同时，同时确保半导体封装焊接品质。具体的，晶粒20上排列设置有多个焊位21，相邻晶粒20错位设置，且在错位位置开设焊位21，焊位21根据需要进行开设，可以是成条排列设置在晶粒20上，以供焊上金属球垫30。具体的，焊位21为开设于晶粒20表面的下凹槽状，金属球垫30的顶部向上超出焊位21的侧壁。这样在使用焊嘴反向链条焊接时，就可以将焊线40焊接在金属球垫30上，同时焊接过程保证焊嘴底面直接接触金属球垫30，而不与晶粒20表面直接进行接触，避免对晶粒20表面造成焊接损坏，提高半导体封装质量，在提升焊接速度和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体多层晶粒堆叠模块，包括多层依次堆叠于基板上的晶粒，其特征在于，所述晶粒表面设置有焊位，位于顶部的所述晶粒的焊位上均焊设有金属球垫，所述金属球垫的顶部向上超出对应所述晶粒的上表面。

【技术特征摘要】
1.一种半导体多层晶粒堆叠模块，包括多层依次堆叠于基板上的晶粒，其特征在于，所述晶粒表面设置有焊位，位于顶部的所述晶粒的焊位上均焊设有金属球垫，所述金属球垫的顶部向上超出对应所述晶粒的上表面。2.如权利要求1所述的半导体多层晶粒堆叠模块，其特征在于，所述晶粒上排列设置有多个焊位。3.如权利要求2所述的半导体多层晶粒堆叠模块，其特征在于，所述焊位为开设于晶粒表面的下凹槽状，所述金属球垫的顶部向上超出焊位的侧壁。4.一种半导体多层晶粒堆叠模块的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：在位于顶部的晶粒上焊接金属球垫；焊嘴从基板的焊位开始，依次焊接两个相邻的晶粒做反向链条焊接，在位于顶部晶粒的金属球垫表面拉断焊线完成焊接。5.如权利要求4所述的半导体多层晶粒堆叠模块的焊接方法，其特征在于，所述在位于顶部的晶粒上焊接金属球垫步骤之前，包括，在晶粒表面排列开设多个下凹槽状的焊位。6.如权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，段贤生，林建涛，
申请(专利权)人：东莞记忆存储科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44