超声键合打线机、半导体器件封装方法及结构技术

本发明专利技术提供一种超声键合打线机、半导体器件封装方法及结构。封装方法包括步骤：将第一芯片和第二芯片上下平行间隔放置，且使第一芯片的第一焊点和第二芯片的第二焊点上下对应；将预设长度的金属引线置于超声键合打线机的两个端头的引线通道内，并垂直置于第一芯片和第二芯片之间；将金属引线的两端分别超声键合至第一芯片的第一焊点和第二芯片的第二焊点。本发明专利技术将芯片设计为上下相对的布局，将金属引线以垂直于芯片表面的方向进行超声波键合，通过这样的设计，即便在温度变化产生热应力的情况下，也不会发生引线截面方向的剪应力，引线键合处附近不易产生断裂，可以有效避免引线因多次反复的热应力导致的疲劳失效，有助于提高器件可靠性。器件可靠性。器件可靠性。

【技术实现步骤摘要】
超声键合打线机、半导体器件封装方法及结构


[0001]本专利技术涉及封装
，特别是涉及一种超声键合打线机、半导体器件封装方法及结构。

技术介绍

[0002]引线键合(Wire Bonding)是一种使用细金属线，利用热、压力、超声波能量使金属引线与基板焊盘紧密焊合，实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通的封装技术。在理想控制条件下，引线和基板间会发生电子共享或原子的相互扩散，从而使两种金属间实现原子量级上的键合。
[0003]现有的引线键合过程通常为，将两个芯片间隔放置于同一水平面上，先将引线的第一端焊接到第一芯片11的引线键合处A处，然后打线机端头牵引引线移动到第二芯片12上，并经键合与第二芯片12的焊点键合，之后劈刀将引线切断，得到如图1所示的结构。但是封装完成的芯片在使用时，温度通常会升高，导致引线键合处A部分引线会产生热形变，随着功率芯片的反复温度变化，引线在如图2所示的a，b间反复形变，最终导致引线疲劳失效，产生如图3箭头所指处的断裂，导致器件性能下降甚至完全失效。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种超声键合打线机、半导体器件封装方法及结构，用于解决现有技术中将芯片间隔放置于同一水平面上进行引线键合，封装完成的芯片在使用时，因温度升高会导致在引线键合处产生热形变，反复的温度变化最终导致引线疲劳失效，导致器件性能下降甚至完全失效等问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种超声键合打线机，所述超声键合打线机包括两个相向设置的端头，两个端头内设置有上下垂直对应的引线通道。
[0006]本专利技术还提供一种半导体器件封装方法，包括步骤:
[0007]将第一芯片和第二芯片上下平行间隔放置，且使第一芯片的第一焊点和第二芯片的第二焊点上下对应；
[0008]将预设长度的金属引线置于如上述任一方案中所述的超声键合打线机的两个端头的引线通道内，并垂直置于第一芯片和第二芯片之间；
[0009]将金属引线的两端分别超声键合至第一芯片的第一焊点和第二芯片的第二焊点。
[0010]可选地，进行超声键合前，还包括对第一焊点和第二焊点同时进行加热软化的步骤，加热温度为200℃
‑
230℃。
[0011]可选地，超声键合过程中，超声波频率为100KHZ
‑
120KHZ，键合时施加的力为0.6N
‑
1.2N，超声键合的时间为200ms
‑
250ms。
[0012]可选地，所述金属引线包括金线、铜线和铝线中的一种或多种。
[0013]可选地，完成超声键合后，还包括于第一焊点和第二焊点表面形成保护层的步骤。
[0014]更可选地，所述保护层包括防氧化金属层和树脂材料层中的任意一种。
[0015]可选地，所述预设长度比所述第一焊点和第二焊点的垂直间距大0.15mm
‑
2mm。
[0016]本专利技术还提供一种半导体器件封装结构，所述半导体器件封装结构采用如上述任一方案中所述的半导体器件封装方法制备而成，所述半导体器件封装结构包括上下平行间隔设置的第一芯片和第二芯片，第一芯片的第一焊点和第二芯片的第二焊点通过垂直的金属引线相连接。
[0017]可选地，所述半导体器件封装结构还包括封装壳体，所述封装壳体将所述第一芯片和第二芯片包覆。
[0018]如上所述，本专利技术的超声键合打线机、半导体器件封装方法及结构，具有以下有益效果：
[0019]本专利技术将待键合的芯片设计为上下相对的布局，将金属引线以垂直于芯片表面的方向进行超声波键合，通过这样的设计，即便在温度变化产生热应力的情况下，也不会发生引线截面方向的剪应力，引线键合处附近不易产生断裂，可以有效避免引线因多次反复的热应力导致的疲劳失效，有助于提高器件可靠性。
附图说明
[0020]图1显示为采用现有的引线键合技术得到的结构示意图。
[0021]图2显示为采用现有的引线键合技术得到的结构在键合处产生形变的示意图。
[0022]图3显示为采用现有的引线键合技术封装的结构因形变导致引线断裂的电子显微镜图。
[0023]图4显示为本专利技术提供的超声键合打线机的局部示意图。
[0024]图5显示为本专利技术提供的半导体器件封装方法的封装过程示意图。
[0025]图6显示为依本专利技术的半导体器件封装方法得到的半导体器件封装结构的示意图。
[0026]元件标号说明
[0027]21
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第一端头
[0028]22
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第二端头
[0029]23
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金属引线
[0030]24
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第一芯片
[0031]25
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第二芯片
具体实施方式
[0032]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0033]为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解
到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
[0034]在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0035]需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。为使图示尽量简洁，各附图中并未对所有的结构全部标示。
[0036]传统的引线键合方法都是将待键合的芯片放置于同一水平面上，然后将引线键合到各芯片表面，之后再将引线切断。这种方法封装完成的芯片在使用过程中，会因温度的反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声键合打线机，其特征在于，所述超声键合打线机包括两个相向设置的端头，两个端头内设置有上下垂直对应的引线通道。2.一种半导体器件封装方法，其特征在于，包括步骤:将第一芯片和第二芯片上下平行间隔放置，且使第一芯片的第一焊点和第二芯片的第二焊点上下对应；将预设长度的金属引线置于如权利要求1所述的超声键合打线机的两个端头的引线通道内，并垂直置于第一芯片和第二芯片之间；将金属引线的两端分别超声键合至第一芯片的第一焊点和第二芯片的第二焊点。3.根据权利要求2所述的半导体器件封装方法，其特征在于，进行超声键合前，还包括对第一焊点和第二焊点同时进行加热软化的步骤，加热温度为200℃
‑
230℃。4.根据权利要求2所述的半导体器件封装方法，其特征在于，超声键合过程中，超声波频率为100KHZ
‑
120KHZ，键合时施加的力为0.6N
‑
1.2N，超声键合的时间为200ms
‑
250ms。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静薇，王鹏，
申请(专利权)人：上海功成半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：