用于导线键合的毛细尖管制造技术

本发明专利技术提供了一种用于在导线键合过程中使键合导线变形到键合表面的尖管末端，其包含有：底面，其沿着该尖管末端的内缘，以靠着键合表面压入该键合导线；外径，其沿着该尖管末端的外缘；还包括第一斜面，其相邻于该底面并倾斜地延伸到该底面；以及第二斜面，其相邻于该第一斜面，并倾斜地延伸到该第一斜面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于传送键合导线的毛细尖管(capillary)，尤其是指一种用于通过键合(bonding)的方式，如通过应用超声波能量，而将导线连接到半导体器件上的毛细尖管。
技术介绍
在半导体器件的装配过程中，将半导体芯片或者集成电路晶粒放置于基底如引线框上，然后使用导电键合导线电气连接该晶粒和基底通常是必要的。在大功率(high-power)的集成电路封装件中，通常使用厚(heavy)的铝导线以在该晶粒和基底之间形成连接和运载电流。这些铝导线通常具有5毫英寸(mils)及以上的直径，其直径可达到20毫英寸之宽。该铝导线较适宜地通过使用楔形键合(wedgebonding)的方式被键合到每个晶粒和基底的焊接盘上。现有的厚铝导线的楔形键合存在一些不足。首先，厚导线楔形键合机器的成本昂贵，其能达到相当的球形键合机成本的3倍以上。第二，楔形键合机器的产能很低，同时其通过楔形键合焊接单根导线所花费的时间和相类似的球形键合机相比较能长达3倍以上。因此，对于集成电路装配机构而言，使用铜导线来代替铝导线是具有经济意义的，因为铜导线更加便宜和更适于球形焊接。因此，使用铜球形键合机器替代厚铝楔形键合机器是有经济上的和其他的好处。在楔形键合中，由于第一和第二键合二者是以相同的方式形成的，当导线的截面面积在整个导线上大体相同时，贯穿整个导线全长的导线载流量没有实质性的变化。因此，在第一焊接盘处第一楔形键合的拉力强度(pull strength)和第二焊接盘处第二楔形键合的拉力强度相比不存在有意义的差别。但是，在球形焊接中，第一键合从焊球(ball)中形成，而第二键合是通过在毛细尖管和键合表面之间压入导线产生具有减小的截面面积的平缓区域而实现的，现称之为针脚式键合(a stitch bond)。因此第一键合的球形焊接区域处的导线载流量高于第二键合的针脚式键合区域处的导线载流量，此处导线的截面面积最小。这样该针脚式键合处存在载流瓶颈。而且，截面面积越小意味着越小的导线键合拉力强度位于该针脚式键合处。目前，铜球焊接通常限定导线直径大约为2毫英寸(mils)(约50微米)以及以下。对于导线直径大于2毫英寸的导线铜球焊接而言，在针脚式键合处缺少针脚拉力强度(stitch pull strength)和引起更大电阻的导线不均匀性将导致更大的操作问题。在针脚式键合位置处加大导线的截面面积以降低瓶颈影响和提高针脚式键合处的拉力强度是令人期望的。图1所示为现有技术中毛细尖管100的侧视剖面图。该毛细尖管100具有尖管末端102(capillary tip)，其通过该尖管末端102中部的尖管孔洞106进给键合导线104。在该尖管末端102的基座上设有底面108，其有助于将键合导线104压入到键合表面上。相邻于该底面108处是尖管末端溢出表面110(sloping capillary tip face)，其通向该尖管末端102的外径112(outer radius)。该尖管末端溢出表面110相对于水平的键合表面形成有表面夹角A0。通过该尖管末端102使得导线104抵靠于待键合表面，通常为“引线”或“第二键合表面”，而变形构成针脚式键合，藉此产生楔形形状的键合。针脚式键合的上部顺沿着尖管末端溢出表面110和该尖管末端102的外径112的轮廓线(contour)。该针脚(stitch)下方被焊接或键合的实际区域依赖于该尖管末端的表面结构、所使用的键合参数(超声波能量，键合时间，键合力和键合阶段温度)和被键合材料的键合能力。该尖管末端溢出表面110较小的表面夹角A0将会导致薄于(thinner)具有较大表面夹角的尖管末端溢出表面110的针脚的生成。而且，仅仅增加表面夹角A0获得更厚的针脚会减少键合强度和导致不可靠的键合。图2所示为由图1中毛细尖管所形成的针脚式键合的侧视剖视图。针脚式键合在导线首先遇到键合表面处的选定点的导线厚度X-X是39微米。由于厚导线的这种导线厚度，可能产生前述的关于拉力强度和载流量方面的问题。在针脚式键合位置处提高导线拉力强度的一种现有的方法描述于日本专利公开号JP2001-291736，专利技术名称为“用于导线键合的毛细尖管”，该公开文件公开了一种具有朝下的锥形形状(cone shape)的毛细尖管。该毛细尖管的引导端分两个阶段形成。该引导端具有用于着手细线(leading out a fine wire)的底面，该底面的端缘被用于切割该细线。相邻于该端缘也设置有类似台阶的外部区域。当使用超声波焊接切割细线时，细线靠近于切割末端的部分同时被该类似台阶的外部区域压入。但是，该专利技术被假定应用于键合薄金线(thin gold wires)，尤其是10-20微米直径的金线，不是厚线(heavy)。虽然具有正交方向的该类似台阶的外部区域计划在楔形键合压入导线并使之变形以有助于加强对于导线末端的键合黏着，但是在毛细尖管的底面处相对平整的接触会相当突然地(abruptly)切割导线。由于针脚式键合和键合表面之间的接触区域是决定针脚拉力强度的因素之一，所以该毛细尖管的平整底面限制了针脚式键合和晶粒或基底的键合表面之间的接触区域，该针脚式键合的针脚外形(stitch profile)的末端仍然相对细小。而且，该被形成的针脚式键合具有阶梯形状，因为其外围表面分别平行于和垂直于底面，这降低了导线的均匀性。由于该阶梯的尖锐垂直端缘引起了针脚式键合中的、将在后续操作周期中导致破碎的微裂缝，所以可能存在在键合中形成的机械弱点。该毛细尖管的尖锐端缘将会导致导线材料的很快速生成，其导致键合中针脚拉力强度更低和不一致。同时缺少了该针脚式键合的载流量的均匀性。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于快速而又准确地测量接合工具定位的传感器，而克服上述现有技术中的一些缺点。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于接合工具定位的尖管末端，其包括压力式传感器，其被装配以用于测量由接合工具在该压力式传感器上所产生的压力；其中该压力式传感器包含有多个压力感测部位，每个感测部位被用来各自检测来自该接合工具的一部分的、作用于该感测部位的许多压力。根据本专利技术的另一方面，其提供了一种用于接合工具定位的方法，包括以下步骤提供压力式传感器，该压力式传感器包含有多个压力感测部位，每个感测部位被用来分别检测来自该接合工具的一部分的、作用于该感测部位的许多压力。使该接合工具在压力式传感器上产生压力；测量该由接合工具在压力式传感器上产生的压力；根据由每个感测部位所测量的许多压力，调整该接合工具的定位。通过附图及其所说明的一个实施例可以方便和详细地描述本专利技术。附图和有关的说明书的特性不应该被理解为代替权利要求所定义的本专利技术的宽特征的共性。附图说明根据本专利技术较佳实施例的尖管末端和方法的示例现参见附图进行说明，其中 图1所示为现有技术中毛细尖管的侧视剖面图。图2所示为由图1中现有毛细尖管所形成的针脚式键合的侧视剖视图。图3是根据本专利技术第一较佳实施例所述的毛细尖管的侧视剖视图。图4是布置于印刷电路板上的聚酰亚胺膜层的平面示意图，以用于检测压力式传感器的输出；图4是由图3中毛细尖管所形成的针脚式键合的侧视剖视图；以及图5所示为根据本专利技术第二较佳实施例所述的毛细尖管的侧视剖视图。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使键合导线变形的尖管末端，其包含有：底面，其沿着该尖管末端的内缘，以靠着键合表面压入该键合导线；外径，其沿着该尖管末端的外缘；第一斜面，其相邻于该底面并倾斜地延伸到该底面；以及第二斜面，其相邻于该第一 斜面，并倾斜地延伸到该第一斜面。

【技术特征摘要】
US 2004-6-24 10/877,0791.一种用于使键合导线变形的尖管末端，其包含有底面，其沿着该尖管末端的内缘，以靠着键合表面压入该键合导线；外径，其沿着该尖管末端的外缘；第一斜面，其相邻于该底面并倾斜地延伸到该底面；以及第二斜面，其相邻于该第一斜面，并倾斜地延伸到该第一斜面。2.根据权利要求1所述的尖管末端，其中该第二斜面包含有基本平缓的表面。3.根据权利要求1所述的尖管末端，其中第一斜面和第二斜面之间相交点距该底面所在平面的高度是在该键合导线的直径的0.1到0.5倍之间。4.根据权利要求3所述的尖管末端，其中该高度是在该键合导线的直径的0.3到0.4倍之间。5.根据权利要求1所述的尖管末端，其中该底面的外周的直径是在该键合导线的直径的11/2到3倍之间。6.根据权利要求5所述的尖管末端，其中该直径是在该键合导线的直径的2到21/2倍之间。7.根据权利要求1所述的尖管末端，其中该外径包含有曲面，该曲面的半径是在该键合导线直径的0.4倍和该键合导线直径之间。8.根据权利要求7所述的尖管末端，其中该外径包含有半径位于该键合导线直径的0.5倍和0.8倍之间的区域。9.根据权利要求1所述的尖管末端，其中该第二斜面相对于键合表面之间的夹角位于4度和11度之间。10.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：林润益，瓦特Ⅲ查尔斯约瑟夫，
申请(专利权)人：林润益，瓦特Ⅲ查尔斯约瑟夫，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]