半导体裸片的球接合附接制造技术

一种用于为在半导体裸片上形成的集成电路形成球接合的方法包括：在插入毛细管工具中的导线的第一发送处形成(604)球，及使所述毛细管工具朝着位于支撑表面上的所述半导体裸片上的垫降低(606)。所述方法进一步包括：使用电动机相对于所述毛细管工具移动所述支撑表面(608)，从而在不使用超声波的情况下将所述球接合到所述垫；及然后升高(620)所述毛细管工具。工具。工具。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体裸片的球接合附接

技术介绍

[0001]导线接合用于电连接半导体封装内的触点。金属导线(例如金、铜等)的一端球接合到半导体裸片上的接合垫，且另一端缝合(或楔合)接合到引线框上的引线。为形成此类连接，导线被馈送通过与可移动接合头相关联的毛细管。对于球接合，使用电子熄火(EFO)机构在导线的暴露端上形成球。抵靠毛细管的端拉动球，然后将其按压到预加热接合垫上的位置中，在此位置使用热、压力及超声波振动的组合来使球粘附到接合垫的表面。在导线的球端固定到接合垫的情况下，当接合头移动到引线框上的适当引线处的位置时，导线通过毛细管放出。在引线上形成缝合接合，且尾部导线通过毛细管放出，将其夹紧且然后切断。然后形成新的球，准备导线端用于下一个球接合，且重复循环。

技术实现思路

[0002]在一个实例中，一种用于为在半导体裸片上形成的集成电路形成球接合的方法包括：在插入毛细管工具中的导线的第一发送处形成球；及使所述毛细管工具朝着位于支撑表面上的半导体裸片上的垫降低。所述方法进一步包括：使用电动机相对于毛细管工具移动支撑表面，从而在不使用超声波的情况下将球接合到垫；及然后升高所述毛细管工具。本专利技术还揭示根据所揭示的工艺制成的用于集成电路裸片垫的导线接合连接。
附图说明
[0003]为详细描述各种实例，现在将参考附图，其中：
[0004]图1说明根据实例的用于在半导体裸片上形成导线接合的接合头组合件。
[0005]图2到5说明根据实例的用于在半导体裸片上形成球接合的操作的时序。
[0006]图6展示根据实例的用于将半导体裸片附接到引线框的方法。
[0007]图7展示根据所揭示的实例形成的球接合的实例。
[0008]图8说明根据所揭示的实例形成的球接合的相对均匀性。
具体实施方式
[0009]如上所述，通常使用超声波来将在导线端处形成的球接合到半导体裸片上的垫。超声波提供毛细管的高频振荡，所述毛细管含有待接合到裸片的导线。由于超声波能量引起球的高频振荡，导致球接合到裸片上的垫。不幸的是，球到裸片的基于超声波的接合并不总是稳定的，且需要相对长的时间来进行足够的电连接。
[0010]所揭示的实例使用磨擦(scrubbing)技术而不是超声波来将球粘附到半导体裸片。磨擦技术涉及球相对于半导体裸片上的垫的横向(前后)或圆周运动。在一些实例中，磨擦运动是通过电动机实施的，所述电动机在球接合工艺期间相对于含有导线的毛细管移动半导体裸片驻留于其上的接合台。取决于待接合到裸片的导线的直径，使用磨擦力、磨擦幅度及磨擦循环次数的适当组合。以下提供对于不同导线直径的这些参数的实例。
[0011]图1说明接合头组合件100的实例。接合头组合件100包括能在由X轴及Y轴定义的
平面中移动且位于接合台104附近的接合头组合件壳体102。X轴及Y轴定义与接合台104的平面平行的平面。集成电路(IC)130展示为位于接合台104上。IC 130包括附着到引线框134的半导体裸片132。接合头组合件100操作用于将半导体裸片132上的垫与引线框134之间的一或多条导线接合起来，且通过磨擦动作而不是使用超声波来进行接合。电动机150附接到接合台104以相对于在导线端处形成的球移动接合台104，从而移动IC 130及其半导体裸片132，如下文描述。
[0012]导线杆114及毛细管杆112从壳体102延伸。提供包括检流计臂116及枢轴118的机构，用于升高及降低毛细管杆112。毛细管125展示为在毛细管杆112中。提供例如导线夹120、文丘里管(venturi)222及导线线轴(未展示)的额外组件，以在将导线接合到半导体裸片132及引线框134的工艺期间适应导线进入毛细管124的馈送控制及维持对导线的控制。毛细管125可基于手头的导线接合应用而包含各种材料、尺寸及配置中的任一者。
[0013]旋转机构110旋转毛细管杆112，以使毛细管125与半导体裸片132上的靶垫对准。旋转机构110可包括步进电动机或其它机械、机电或气动机构以旋转毛细管杆112。
[0014]图2到5说明用于将导线202接合到裸片132上的垫204的工艺。图2到5展示操作的时序。在图2中展示毛细管125的部分剖视图。导线202被引导到毛细管125内的中心孔203中。例如，导线线轴可将导线馈送通过文丘里管222并使其进入毛细管125。例如电子熄火(EFO)210的球形成机构被激活以产生电火花，所述电火花熔化导线202的端，从而在导线的端处形成球220。然后，毛细管125以预定速度按箭头230指示的方向朝着垫204降低。在一个实例中，速度是1.6毫米/秒，然而速度可不同于其它实例中的速度。
[0015]球220在其接触垫204时呈熔融形式。如图3所示，通过接触垫204，球220的形状转变成略微平坦的圆盘。毛细管125的底部边缘127用于在球220被推抵垫204时部分地控制球220的形状。球220的直径在图2中的球形形状与图3中的部分平坦形状之间增加。图3中部分平坦球220的直径展示为D1。在磨擦开始之前，垫204的宽度被指定为D2。在一些实例中，D1是在D2的大致70％与70％之间。垫204被加热，或者已被加热到大致250摄氏度的温度。
[0016]在图4中，电动机150被激活以相对于部分平坦球220移动半导体裸片132及其垫204。如图4中的箭头402所指示，磨擦运动可大致为圆形的，或者磨擦运动可大致为线性的。在球与裸片之间施加的磨擦运动及力致使球变形且附接到裸片垫204。由于磨擦运动，部分平坦球更进一步向外扩大以提供直径D3，如图5所指示。在一些实例中，在磨擦运动之后，D3是在D2的大致90％与95％之间。
[0017]垫204相对于球220的磨擦运动由各种参数表征，且参数值取决于导线的直径D5(图5)。参数包括磨擦力、磨擦幅度及磨擦循环。磨擦力是在磨擦运动期间，球220抵靠垫204的向下力。磨擦幅度是由球220相对于垫204勾绘出的距离。对于圆周运动磨擦动作，磨擦幅度是由球220相对于垫204勾绘的圆的半径。对于线性运动磨擦动作，磨擦幅度是由球220相对于垫204勾绘的横向距离。磨擦循环参数是球相对于垫204的运动的完整循环的次数。例如，如果磨擦动作是圆形的，那么磨擦循环的次数是球220相对于垫204前进经过的360度循环的次数。如果磨擦动作是线性的，那么磨擦循环的次数是球从垫204的一侧移动到另一侧且然后返回的次数。
[0018]下表提供三个说明性导线直径(0.96毫米(“mils”)、1.3毫米及1.98毫米)的磨擦力、磨擦幅度及磨擦循环的合适值。
[0019]导线直径(毫米)磨擦力(克)磨擦幅度磨擦循环0.9650到604到5.551.345到655到661.98100到11010到114
[0020]图6展示使用磨擦将导线附接到半导体裸片垫的方法的实例。在602处，将导线插入毛细管工具(例如，毛细管125)中。可经由多种机械结构中的任一者从导线线轴馈送导线。在604处，图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于为在半导体裸片上形成的集成电路形成球接合的方法，其包含：在插入毛细管工具中的导线的第一发送处形成球；使所述毛细管工具朝着位于支撑表面上的所述半导体裸片上的垫降低；使用电动机相对于所述毛细管工具移动所述支撑表面，从而在不使用超声波的情况下将所述球接合到所述垫；及升高所述毛细管工具。2.根据权利要求1所述的方法，其中相对于所述毛细管工具移动所述支撑表面包括相对于所述毛细管工具以圆周运动移动所述支撑表面。3.根据权利要求1所述的方法，其中相对于所述毛细管工具移动所述支撑表面包括相对于所述毛细管工具线性地移动所述支撑表面。4.根据权利要求1所述的方法，其中：所述导线具有大致为0.96毫米的直径；降低所述毛细管工具包含在所述球与所述垫之间施加50到60克范围中的力；及相对于所述毛细管工具移动所述支撑表面包含相对于所述垫以4到5.5微米范围中的横向位移移动所述球，且相对于所述垫移动所述球5次循环。5.根据权利要求1所述的方法，其中：所述导线具有大致为1.3毫米的直径；降低所述毛细管工具包括在所述球与所述垫之间施加45到65克范围中的力；及相对于所述毛细管工具移动所述支撑表面包含相对于所述垫以5到6微米范围中的横向位移移动所述球，且相对于所述垫移动所述球6次循环。6.根据权利要求1所述的方法，其中：所述导线具有大致为1.98毫米的直径；降低所述毛细管工具包含在所述球与所述垫之间施加100到110克范围中的力；及相对于所述毛细管工具移动所述支撑表面包含相对于所述垫以10到11微米范围中的横向位移移动所述球，且相对于所述垫移动所述球4次循环。7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含将所述垫加热到大致至少250摄氏度的温度，且其中相对于所述毛细管工具移动所述支撑表面包含在所述垫处于大致至少250摄氏度的温度时移动所述支撑表面。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含升高所述毛细管以在所述导线中形成环及在引线框上形成缝合接合。9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包含单切晶片以获得所述半导体裸片及将模制化合物施加到所述半导体裸片及所述引线框...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟寒，王子奇，熊晨，唐勇强，李希林，康晓琳，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：