半导体芯片与至少一个接触面的电连接方法技术

在一个半导体芯片（１）和至少一个接触面之间，借助一根细导线产生电连接的方法，该细导线的第一端与该至少一个接触面焊接在一起，第二端和一个布置在半导体芯片（１）的接触区上的并与之电连接的金属件（５）焊接在一起，其具有以下方法步骤： －把一个钉头接触安装在半导体芯片（１）的接触区上， －把钉头接触导线的自由端引入一个弯道， －借助一个楔形接触把引入弯道的自由端和钉头接触连接成一个楔形金属件（５）， －在楔形金属件（５）上压焊细导线的第二端。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及借助一根细导线使半导体芯片与至少一个接触面电连接的方法，该细导线的第一端同该至少一个接触面焊接在一起，它的第二端同一个布置在半导体芯片的接触区上并且和与它电连接的金属件焊接在一起。在已知的方式中，这个方法是通过压焊实现的。对此，一般是这样，把最大约24粗的金线引进一个毛细管，在它的末端凸出一部分。借助氢焰或者电打火的火花使凸出部分熔化，这样形成一个小球，即所谓的珠。这个球仅仅借助这个毛细管挤压在第一个接触面上，对此通过毛细管在超声频范围内的振动和这个接触面连接在一起，同时形成了被称作钉头的金线形状。在所谓的热-声压焊情况下，接触面被附加加热到大约200℃至300℃左右。然后，毛细管又向上移动，并且以弓形，所谓的环状，被引到第二个接触面，该接触面将同第一个接触面相连接。在此该毛细管又向下倾斜并在第二个接触面上挤压金线。通过比较高的压力，形成金线同第二个接触面的高质连接，同时产生一个称作楔形的楔状结构。这种压焊方式与通常用铝线的楔形-楔形压焊相反，也称作球形-楔形压焊。当半导体芯片与接触面连接时，通常球和半导体芯片连接，楔形物和接触面连接，这因为球比较好安放，并且由此产生的钉头比楔形物有较准确的规定尺寸。另外，在球在芯片上的方法中，破坏半导体芯片结构的危险很小。可是，这个过程缺点是，环形脱落比较大，可是在一般的半导体外壳上这并不重要。可是，例如在芯片卡上，符合芯片卡厚度的外壳高度是很小的并且预先固定不变。如果在哪一个组件，例如支架，稍微厚一点，必须在另一个位置再节省出这个附加的所需空间。在DE3621917A1中公开了导线首先与一个接触面连接，然后与半导体芯片连接。因为通过这个优选方法实现接触面上的钉头接触和半导体芯片接触区上的楔形接触，所以产生一个小的环形高度。然面，基于引入芯片接触区上导线的浅角，存在和芯片上表面短接的危险。另外，在金/铝(半导体芯片的管脚通常是由铝组成的)的接合区域内，含金部分本比钉头接触明显少。由于金被确实完全转化成易碎的金属间的化合状态，所以产生接触脱离或接触绝缘。EP 0 397 426 A2公开了一个装置，其中，在把楔形接触安装在半导体芯片的一个接触平面上之前，在这个接触面上具有一个钉头接触，并且在这个钉头接触上首先实现楔形接触。因此，提高了连接的可靠性。钉头接触同传统的热-声钉头接触一样，提供相同的冶金条件。然而在芯片上表面的上方，特别是当接触位于芯片上表面内部时，可以通过平面引导压焊导线，产生压焊导线同半导体芯片边缘的连接，这可能导致短路。摘自专利摘要日本E-1574，1994年9月6日，Vol.18/No.359的JP6-97350(A)公开了半导体芯片同一个主框架的电气连接，该主框架具有一个楔形的接触单元，在该接触单元上安装一个楔形接点，为了达到更好地操作压焊导线。然而，这个楔形的接触单元是一个制造起来昂贵的元件，它必须用一个特殊的工艺步骤布置在主框架上。因此上述专利技术的任务是，给出一个半导体芯片同至少一个接触面的电气连接方法，在该方法中，保证用一个简单的装配方法适宜地操作压焊导线。这个任务通过权利要求1的方法解决。本专利技术的有益改进在从属要求中给出。通过楔形金属件，从半导体芯片的上表面朝着芯片卡斜向上引导连接半导体芯片和接触表面的压焊导线环，其中金属件是由一个钉头接触形成，钉头的独立端被引导成弯形，并作为楔形接触与钉头相连，这样，可以实现没有接触带有棱角。下面借助附图根据实施例详细说明本专利技术，图示附图说明图1用六个连续的图a至f示出生产适合本专利技术的楔形金属件的逐个工艺阶段，图2用4个连续的图a至d示出生产适合本专利技术的装置的逐个工艺阶段。根据图1，借助一个毛细管4，把直径大约24μm的金线引到在半导体芯片1上的一个为此确定的接触区。通过金线的短暂熔化，在毛细管的末端形成一个小球，即所谓的珠。箭头表示毛细管4的运动方向。在图a中在接触区上挤压球并形成钉头6。因此，例如使用了热-声方法。然后，正如在图b至d中看到的，毛细管4以弯道向下运动并且在钉头6上挤压独立端，因此弯道变形成为楔形7。然后金线的末端又熔化成为一个球。在半导体芯片1的接触区上，以这个方法形成包括一个钉头接触6和一个被压断的导线弯道7的楔形金属件5。图2显示的是一个芯片卡组件的截面。把一个这样的芯片卡组件装入塑料卡的凹处，因此得到一个芯片卡。环氧玻璃板3一面装有一个铜片2，并形成一个支架。在支架的环氧玻璃3中为接触平面安装一个孔。芯片1粘合在环氧玻璃3上。图a中示出，借助于接触面上的毛细管4，金线形成一个钉头接触。然后，正如在图b中看到的，具有金线的毛细管又向上移动到芯片1，并且被放到芯片1的接触区上的楔形金属件5上，并在那挤压金线。然后，正如图c中表明的，毛细管4向上移开。最后在图d中看到，在位于半导体芯片上表面的接触区上的钉头接触上，借助于楔形连接带有金线，并且在毛细管4的末端已经形成一个新球。根据图1楔形金属件是通过一个钉头接触和一个安置它上面的被挤压的导线弯曲形成的，虽然一直引导半导体芯片1和接触面连接的金线几乎并接于半导体芯片的上表面，然而这个金线有一个小的环形高度，可是通过芯片上表面的这个环形高度，略微向上引导导线就消除了导线和芯片卡接触的危险。比较铝-楔形压焊方法，同样允许产生非常小的环形高度，这个方法提供的优点是，大大缩短了导线拉伸的时间(大约系数2)。自然允许以等效方法在芯片卡组件的其他已装配的支架上和半导体元件的其他变形外壳上使用或实施按照本专利技术的装置和按照本专利技术的方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.在一个半导体芯片(1)和至少一个接触面之间，借助一根细导线产生电连接的方法，该细导线的第一端与该至少一个接触面焊接在一起，第二端和一个布置在半导体芯片(1)的接触区上的并与之电连接的金属件(5)焊接在一起，其具有以下方法步骤-把一个钉头接触安装在半导体芯片(1)的接触区上，-把钉头接触导线的自由端引入一个弯...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·黑泽尔，J·基尔施鲍尔，P·斯塔姆卡，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：