绝缘线的导线接合方法技术

本发明专利技术涉及一种接合绝缘导线的方法，其中于绝缘线处形成符合条件的无空气球来形成球焊。绝缘线的端部被首先放置于紧挨电子火焰熄灭设备电极处，该电子火焰熄灭设备产生第一次放电，绝缘线端部受热熔化形成一小规模球，随后终止放电，然后产生第二次放电而形成一符合条件的无空气球，然后此符合条件的无空气球被放置于焊接表面而形成球焊。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将精细导线接合到电子元件上，特别是指表面包含绝 缘材料或者非导电材料的导线的接合方法。
技术介绍
导线接合方法是在半导体芯片与用于装设芯片的引线框载体上的引线(the leads)之间形成电气连接的应用普遍的、有效的接合方 法。导线接合法包含热压缩、超声波和脉冲接合方法。其使用的导线 普遍为由具有导电性的材料，如金、铝、铜制成。半导体工业已经在增强功能性的同时持续朝着电子封装、零组件和模块的更加小型化方向发展。因此，由于更密集型封装的半导体芯 片，更精细导线被用于通过导线接合而进行芯片接合盘(bondingpad) 与村底(substrates)导电体的电气连接。因此，在越来越小的空间内进行将这些精细导线接合到电触点的 工作就变得越来越具有挑战性了。此外，密集型封装的半导体芯片导 '致相邻导线之间的距离的缩减，而结果，其导致当相邻导线之间相互 接触时而发生的短路现象的风险增加。 一种避免短路的方法是谨慎增 加导线之间的间距，但是，此方法在各组件高度密集的情况下不能够 切实可行、并有效。导线接合加工过程一般从在接合导线端部制造一个形状为球形 的被称为无空气球(free-air-ball) (FAB)开始的。图1为根据 现有技术电子火焰熄灭(EFO)工艺(electronic flame-off (EFO) sparking process )于非绝缘金线100上形成FAB108的侧-现示意图。 一金线100的尾部102延伸出 一毛细管(capillary)(图中未标示)的 端部，且被放置于紧邻EFO电极106处。FAB结构的形成从EFO电极 106放电或闪光104开始，其将从毛细管下方延伸出的接合导线1003的尾部102受热、熔化。其表面张力促4吏熔化的接合导线100的尾部 102形成球形，并进一步促进导线的尾部更多材料的熔化。这就是制 造FAB108的过程。当闪光104停止，FAB108几乎瞬间凝固，然后 通过一段时间的施加足够大的压力，加热和超声波处理，该FAB108 被毛细管按压到第一接合位置的接合盘，形成第一球焊。当上述球焊完成，毛细管提升并移动到第二接合位置此时接合导 线100通过毛细管端部被向外馈送(fed out)。当第一接合位置与第 二接合位置之间形成环状，通过再一次施以足够大的压力、热量、超 声波处理一段时间，使得毛细管按压导线100于接合盘处进行第二次 接合(或针式(stitch ))。当第二次接合(或针式(stitch))形成后， 毛细管提升到预定的高度，此时导线被向外馈送以形成另一次的导线 尾部。而后，该接合导线IOO从第二接合处断开，留下足够长的导线 尾部102用于下一个FAB108的形成。图2为现有技术中的EFO放电的曲线示意图，其表明了放电电 流随着时间而变化。该标准的火花放电(firing discharge)通常包括 从时间tO-tl持续保持的放电电流Il，此过程应该考虑到足够的热量 和时间来熔化导线100和制造符合条件的FAB108。因此，针对非绝 缘或棵露的接合导线的传统做法是用EFO电极启动单个放电或者高 压火花来形成球焊。 一般的EFO机械装置在闪光过程中的输入有电 流，时间和放电间隔。为了防止发生输入/输出读数被干扰的情况， 系统通常具有察觉错误的功能，如果最终不能自己修正，其会终止接 合过程。通常，绝缘线内部是具有导电性的芯金属材料(core metal material),诸如金，并用绝缘层，诸如聚酰亚胺(polyimide),使得 导线的表层不导电。绝缘的接合线技术的引入通过接合导线相互接触 或交叉而不发生短路使高密集封装和高输入/输出功能得以实现。然 而，用绝缘接合导线进行电子封装的小型化引发了新的问题绝缘材 料容易妨碍接合导线和接合盘间界面的导电性。当绝缘材料的出现在 形成可靠连接方面作为阻隔(contaminant)的角色时，在形成每个导 线接合而保证导电性能不受影响之际而去除绝缘材料，将下设的导电 材料暴露在外面是有必要的。这推动了大容量制造设备和工艺的减少，特别是导线接合设备的性能。因此，需要一种能够有效去除导线 和接合盘之间接合界面处的导体表面上的绝缘材料的方法。公开号为2005/0045692Al，名称为导线接合中的绝缘线和其中 的毛细管的美国专利公开了 一种在接合过程中从绝缘线上去除绝缘 材料的方法。此处描述的一种接合绝缘线的方法是将第 一接合盘与第 二接合盘电气连接，其中，固定导线的毛细管把持部的顶端移动到第 二接合盘的上方导致导线于毛细管端部和第二接合盘之间摩擦。此过 程撕破了接合导线的绝缘材料而导致导线的部分金属芯和第二结合 盘相接触。然后导线通过热压接合的方法被接合到第二接合盘上。这 种通过摩擦力机械地去除绝缘材料的方法的缺点是在真正接合前摩 擦毛细管端部增加了过程的周期时间。而，结果其增加导电性方面相 应的优点就显得不那么重要了。而且，尽管于形成第二接合盘之前去 除绝缘材料其是可行的，但是，其不适用于第一次球焊其中仅从毛细 管端部伸出一个导线尾部，并且此尾部不得不用来形成FAB。所以， 机械摩擦尾部是不可行的。图3为应用现有的EFO闪光技术，于绝缘金线10处形成FAB18 的侧视示意图，该闪光技术应用闪光曲线如图2所示。该绝缘金线 10包含有尾部12,该金线IO被置于紧邻EFO电极16处，产生闪光 14将绝缘金线10的尾部12熔化而形成FAB18。而特定绝缘材料的 使用将可能导致FAB18的球形外部表面周围仍然基本包覆有一层绝 缘层20。而某些干净的芯金属(core material)材料22将会在FAB 的底部看到，或者零散的分布于绝缘层20的表面，这种现象对于在 球焊和接合盘之间的界面处形成具有高的导电性能的球焊而言是不 被期望的。很显然相对于使用非绝缘或暴露的导线，于EFO技术中是用绝 缘接合导线形成这种不被期望的FAB18更加普遍。同样需要注意的 是，对于绝缘接合导线而言，目前的EFO技术倾向也生产比较小， 多少有些畸形的球体。因此，问题是传统闪光技术增加了由于绝缘层 而阻隔FAB形成的几率(如图3中所示)，或者形成非球形的畸形 FAB，通常被称为不符合条件的FAB (non-conforming FABs)。畸形5的FAB能导致异型接合其能引起与相邻球焊的短路，并且可能造成 瞬间接合失败或者球焊减弱。进而，能导致微型电子器件失效。此外， 从绝缘材料中生成的杂质不仅导致不符合条件的FAB而且还会污染 毛细管或者甚至EFO设备。用于容纳焊线的毛细管孔口和EFO设备 上长时间进一步沉积的涂层残渣也可能有助于不 一致FAB的形成。虽然如此，应该注意到在许多情况下，用一些剩余的(residual) 绝缘材料能够制成合格的FAB而形成强球焊仍然是可能的。当绝缘 接合导线尾端在放电或者闪光下受热，其熔化的部分形成一球形。当 球形形成后，有时在球的上半部分涂层分裂成一致的条紋，形成一种 被成为西瓜紋的图案。如果这样，只要涂层或者绝缘材料不会阻 碍下半球，强球焊就能形成。然而，西瓜紋图案的出现是不可预 知的，并且，由于此裂开涂层的作用，也不能指望此处存在下面的导 电性金属与接合盘之间的有效的接触而形成强焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种于绝缘线处形成符合条件的无空气球以产生球焊的方法，包含有如下步骤：将绝缘线端部放置靠近于电子火焰熄灭设备；从电子火焰熄灭设备产生第一次放电熔化绝缘线的端部而形成一小规模球，然后关闭放电；产生第二次放电而形成符合条件的无空气球，而后，将该符合条件的无空气球贴附于接合表面以产生球焊。

【技术特征摘要】
1 、 一种于绝缘线处形成符合条件的无空气球以产生球焊的方法，包含有如下步骤将绝缘线端部放置靠近于电子火焰熄灭设备；从电子火焰熄灭设备产生第一次放电熔化绝缘线的端部而形成 一小规模球，然后关闭放电；产生第二次放电而形成符合条件的无空气球，而后，将该符合条 件的无空气球贴附于接合表面以产生球焊。2、 如权利要求l所述的方法，其中，该小规模球的体积小于符合 条件的无空气球的体积。3、 如权利要求2所述的方法，其中，该小规模球为预熔化球或者 小球。4、 如权利要求l所述的方法，其中，该符合条件的无空气球是球 形，且其表面大体上由具有导电性的芯金属构成。5、 如权利要求l所述的方法，其中，产生第一次放电的电流在 1600mA 3000mA之间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉姆库玛马林阿，林润益，瓦特Ⅲ查尔斯约瑟夫，卡尔克里斯托弗，林罗伯特，佩西克约翰，宋杨库，
申请(专利权)人：拉姆库玛马林阿，林润益，瓦特Ⅲ查尔斯约瑟夫，卡尔克里斯托弗，林罗伯特，佩西克约翰，宋杨库，
类型：发明
国别省市：SG[]