一种用钯铜线制造集成电路内引线的方法技术

一种用钯铜线制造集成电路内引线的方法，其步骤为：第一步，在铜线的外表面敷设一层钯薄层，利用钯不易氧化的特性，使铜线外表面与外界空气隔离；第二步，采用熔球焊接工艺方法，在集成电路芯片焊点处形成硅－铝－钯－铜金属化互连结构；第三步，采用楔焊工艺方法，在集成电路引脚焊点处形成铜－镍－银－钯－铜金属化互连结构，或者铜－镍－金－钯－铜金属化互连结构。本发明专利技术工艺简便，生产效率高，焊接重复性、稳定性好，提高了集成电路内引线的抗拉强度，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利涉及一种集成电路芯片封装技术，尤其是涉及一种用于集成电路芯片封装的钯铜内引线焊接方法。
技术介绍
线焊是集成电路芯片引线键合中最具代表性的焊接技术。它是在一定的温度下， 对键合劈刀加载压力，金属线的一端键合在芯片的铝垫上，另一端键合到引线框架上，以实 现芯片内部电路与外围电路的连接。由于线焊操作方便、灵活，而且焊点牢固，无方向性，故 可实现高速自动化焊接。传统的线焊采用高纯金。随着集成电路封装密度的增加，引线数更多，而市场却要求封装成本更低。在金 线用量增大，金线价格上升的情况下，封装成本亦随之一路推高，成为集成电路封装业的难题。高纯铜线具有很低的材料成本，且在电、热性能方面也优于金线，与金线相比，用 量可更少，有利于进一步降低封装成本，因此铜线替代金线已成趋势。虽然铜线在许多方面有优势，但在获得如金线一样稳健的线键合时也存在其自身 的工艺瓶颈。由于铜线极易氧化，表面生成的氧化铜层无法实现焊接。为了解决氧化问题。 在热压焊接过程中须配置氮气保护，以避免高温状态下铜线表面的快速氧化反应，同时还 须配置氢气以去除铜丝表面已生成的氧化层。所以，同金线相比，铜线娇气，工艺难度大、焊 点质量不稳定。为了解决铜线的易氧化问题，业界正加紧研制合金铜线及其配套工艺。本专利技术正 是在此背景下研制的一种具有强抗氧化性能的钯铜内引线焊接方法。
技术实现思路
本专利技术专利的目的是提供一种工艺较为简便且重复性、稳定性好，低成本的钯铜 线焊接工艺方法，用于集成电路芯片封装。本专利技术专利的解决方案是在铜线的外表面敷设一层钯薄层，利用钯不易氧化的 特性，使铜线外表面与外界空气隔离。在芯片焊点处，形成硅-铝-钯_铜金属化互连结构。 在引脚焊点处，形成铜_镍-银-钯-铜金属化互连结构，或者铜_镍-金-钯-铜金属化 互连结构。所述的钯铜线，是采用含铜量为99. 99 %的高纯铜作铜芯，铜芯表面敷设厚度为 0. Iym的钯层。由于钯层的保护，铜线不与空气接触，焊接过程中不发生氧化反应，因此不 需要增加保护气体。所述的芯片焊点，是集成电路信号引出端的接点。接点处的硅片表面敷设铝垫，供 与钯铜线相焊接。焊点是在加热、加压、加摩擦力状态下，将钯铜线键合在铝垫上，形成具有 一定拉伸强度和剪切强度的钯铜-铝合金界面，从而形成硅-铝-钯-铜金属化互连结构。所述的引脚焊点，是将集成电路信号接引到外部电路板引脚端的接点。引脚设置在引线框架上，引线框架采用铜基材。接点的金属互连工艺有两种一种工艺是，在铜基材 上镀一层镍，镍层上镀一层银，所形成焊点的金属化互连结构相应为铜+镍+银+钯+铜， 另一种工艺是，在铜基材上镀一层镍，镍层上镀一层金。当将钯铜线键合到接点上后，所形 成焊点的金属化互连结构相应为铜+镍+金+钯+铜。所述的芯片接点焊接，是采用球形熔焊法，将钯铜线的端头用高压电打成熔球，然 后在加热、加压、加摩擦力状态下将钯铜线与铝垫的接触面形成合金层而实现焊接。所述的引线框架接点焊接，是采用楔形压焊法，将钯铜线的端尾在加热、加压、力口 摩擦力状态下与引脚接点处的接触面形成合金层而实现焊接。本专利技术专利的优点是用钯铜线作为内引线取代集成电路芯片封装中传统的金 线，大幅降低了生产成本，节约了贵金属资源附图说明附图1为本专利技术专利实施例中钯铜线熔球示意图；附图2为本专利技术专利实施例中钯铜线熔球焊接示意图；附图3为本专利技术专利实施例中芯片焊点示意图；附图4为本专利技术专利实施例中楔形焊法示意图；附图5为本专利技术专利实施例中引脚焊点“铜基+镍层+银层+钯层+铜层”结构 示意图；附图6为本专利技术专利实施例中引脚焊点“铜基+镍层+金层+钯层+铜层”结构 示意图。1、铜芯；2、钯层；3、熔球；4、熔球表面钯膜；5、硬质劈刀；6、钯铜线；7、铝钯合金 层；8、铝垫；9、硅晶片；10、高导金属层；11、合金层；12、铜基材；13、镀镍层；14、镀银层； 15、银钯合金层；16、镀金层；17、金钯合金层。具体实施例方式实施例如图1所示，钯铜线由铜芯1与钯层2构成。将钯铜线端用高压电打成熔 融状态而形成熔球3，球体外表面覆有一层极薄的钯膜4，熔球表面钯膜4将铜芯1与外部 空气相隔绝，保护了铜质不被氧化。钯层2厚度为0. 1 μ m。如图2所示，采用硬质劈刀5，在加热、加压、加摩擦力状态下，将钯铜线6的熔球与 铝垫8的接触面形成铝钯合金层7。如图3所示，集成电路芯片基材采用硅晶片9，芯片焊点处设置铝垫8，在将钯铜线 6的熔球焊接到铝垫8上后形成芯片焊点的硅_铝-钯_铜金属化互连结构。如图4所示，在加热、加压、加摩擦力状态下，硬质劈刀5将钯铜线6与高导金属层 10的接触面压合成合金层11，从而获得牢固的引脚焊点。高导金属为银、金，其厚度2 5 μ m0如图5所示，引脚接点采用铜基材12，铜基材12表面电镀镍层13，镍层13上电镀银层14。在将钯铜线6楔焊到镀银层14上后，钯层2与银层14的接触面形成银钯合金层 15，从而获得引脚焊点的铜+镍+银+钯+铜金属化互连结构。如图6所示，引脚接点采用铜基材12，铜基材12表面电镀镍层13，镍层13上电镀金层16，在将钯铜线6楔焊到镀金层16上后，钯层2与镀金层16的接触面形 成金钯合金层 17,从而获得引脚焊点的铜+镍+金+钯+铜金属化互连结构。权利要求，包括实现钯铜线与集成电路芯片相接的熔球焊接工艺方法以及芯片焊点的铝-钯-铜金属化互连结构，实现钯铜线与集成电路引脚相接的楔焊工艺方法以及引脚焊点的铜+镍+银+钯+铜金属化互连结构或者铜+镍+金+钯+铜金属化互连结构；2.根据权利要求1所述的熔球焊接工艺方法，该方法包括钯铜线、铝垫、熔球焊接工艺 和芯片焊点的金属化互连。(1)钯铜线采用高纯铜芯，表面敷设钯层，钯层厚度0.lPm。(2)铝垫芯片表面的焊点处设置铝垫，铝垫厚度彡3ym。(3)熔球焊接工艺采用硬质劈刀，在加热、加压、加摩擦力状态下，将钯铜线的熔球压 合到铝垫上，使熔球与铝垫的接触面形成合金层。(4)芯片焊点熔球焊接后，钯铜线熔球与铝垫的接触面形成铝_钯-铜金属化互连结构。3.根据权利要求1所述的楔焊工艺方法，该方法包括引脚、钯铜线、楔焊工艺和引脚焊 点的金属化互连。(1)引脚引脚基材采用合金铜，在合金铜表面电镀镍层，在镍层上电镀银层或金层， 镀银层或镀金层的厚度2 5 y m。(2)楔焊下艺采用硬质劈刀，在加热、加压、加摩擦力状态下，将钯铜线压合到引脚的 镀银层或镀金层上。(3)银系引脚焊点楔焊后，钯铜线与镀银引脚的接触面形成铜+镍+银+钯+铜金属 化互连结构。(4)金系引脚焊点楔焊后，钯铜线与镀金引脚的接触面形成铜+镍+金+钯+铜金属 化互连结构。全文摘要，其步骤为第一步，在铜线的外表面敷设一层钯薄层，利用钯不易氧化的特性，使铜线外表面与外界空气隔离；第二步，采用熔球焊接工艺方法，在集成电路芯片焊点处形成硅-铝-钯-铜金属化互连结构；第三步，采用楔焊工艺方法，在集成电路引脚焊点处形成铜-镍-银-钯-铜金属化互连结构，或者铜-镍-金-钯-铜金属化互连结构。本专利技术工艺简便，生产效率高，焊接重复性、稳定性好，提高了集成电路内引线的抗拉强度，降低了生产成本。文档编号H01L23/532GK101834143SQ20091010589公开日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用钯铜线制造集成电路内引线的方法，包括实现钯铜线与集成电路芯片相接的熔球焊接工艺方法以及芯片焊点的铝－钯－铜金属化互连结构，实现钯铜线与集成电路引脚相接的楔焊工艺方法以及引脚焊点的铜＋镍＋银＋钯＋铜金属化互连结构或者铜＋镍＋金＋钯＋铜金属化互连结构；

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈贤明，黄彩萍，陈文剑，
申请(专利权)人：深圳市矽格半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]