专利名称：一种在封装件中的金属导线上部分覆盖绝缘层的方法
技术领域：
本发明涉及封装技术领域，更具体地讲，本发明涉及一种通过在封装件用金属导
线上有短路危险的部分涂覆绝缘层以达到绝缘效果的方法。
背景技术：
在半导体封装件中，为了使基板(例如印刷电路板(PCB)或引线框架(lead frame)的键合焊盘(引线))与半导体芯片的芯片焊盘彼此电连接，通常使用金属导线 (metal wire)将基板与半导体芯片键合。这样的工艺称作导线键合工艺，使用金属导线连 接在基板与半导体芯片之间称作导线键合。 随着半导体芯片的芯片焊盘变得越来越微型化，并且利用导线键合工艺来堆叠并 制造具有多层半导体芯片的堆叠封装件，使得在金属导线相互接触时发生短路的可能性也 大大增加。也就是说，在采用金属导线键合的工艺过程中，由于各种金属导线难免会相互距 离太近，从而容易发生金属导线相互接触而造成短路的危险。因此，对在金属导线的表面用 绝缘层涂覆的绝缘涂覆金属导线的使用日益增加。目前大多都对此使用的金属导线进行绝 缘层涂覆处理。 图I示出了根据传统技术的包封后的导线键合芯片IOO。参照图l，芯片(die) 104 通过粘附层(adhesive layer) 106键合到基板102上，并且芯片104通过多条导线108连接 到基板102。导线108—般由金属制成，以保证与基板和/或引线框架之间的结合力。绝缘 层IIO包封并围绕导线108，从而可以防止导线之间的短路，并且保护芯片104和导线108 免受外部影响。 图2是示出了根据传统技术的使用涂覆导线键合的用于半导体封装件的导线键 合工艺的剖视图。参照图2，半导体芯片104利用粘附层106附于基板102(例如，PCB或引 线框架)上，键合焊盘103与半导体芯片104分隔开。芯片焊盘105设置在半导体芯片104 上，键合工具9位于芯片焊盘(未示出)上。 如图2所示，键合工具9包括夹具(clamp)2和焊针(capillary) 3。通孔5形成在 键合工具9中，S卩，通孔5形成在夹具2和焊针3中。在使已经涂覆有绝缘层的导线(在下 文称作"涂覆导线)118穿过通孔5之后，在涂覆导线118的前端形成球形部分4。可以利 用放电来形成球形部分4。例如，可以在涂覆导线118的前端附近放置电极(未示出)，从 而通过涂覆导线118来引入放电，使得涂覆导线的前端部分熔化而形成球形。从而，利用键 合工具9将涂覆导线118键合到芯片焊盘105上。 因此，在现有技术中，使用的是表面已经涂覆绝缘层的导线来进行键合，如图2所 示。然而，由于金属导线的表面完全覆盖绝缘层，导致导线的键合点会受到绝缘层的影响， 特别是导线/引线框架键合点或者导线/基板键合点之间的结合力会因绝缘层而变弱，因 而难以达到批量生产的品质要求。导线表面的绝缘层越厚，导线的键合点的结合力就越弱。 但是，如果减小导线表面的绝缘层厚度，则可能会使导线的绝缘性能受到影响，从而当导线 相互接触时会有短路或者漏电流的危险，达不到要求的绝缘效果。此外，传统的导线绝缘方
3法是采用导线表面全部覆盖绝缘层的方式来实现导线间的相互绝缘，使得成本上升明显， 键合点结合力和绝缘性能不能同时兼顾。 曾有人提出了使用绝缘导线来代替普通导线，从而在保证导线键合点的结合力的 同时达到所要求的绝缘效果。但是，绝缘导线的价格比普通导线的价格要贵得多，而且有短 路危险的可能只是小部分导线；因此，如果将所有的导线都更换成绝缘导线，则会造成很大 的浪费，从而大大增加了封装成本。 为此，现有的封装件就需要一种可以防止因各金属导线相互距离太近造成的短路 且不会明显提升制造成本发明的方法。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中的上述问题，因此，本发明的目的在于提供一种通过
在封装用金属导线上有短路危险的部分涂覆绝缘层以达到绝缘效果的方法。 根据本发明，通过部分浸泡绝缘液体，或者部分喷涂绝缘涂层方式，使金属导线有
短路危险 的部分覆盖上一层绝缘层，从而达到使金属导线之间相互绝缘的效果。该方法可 应用于各种金属导线相互距离太近，容易发生金属导线相互接触，从而有短路危险的封装 件。 本发明提供了一种在封装件中的金属导线上部分覆盖绝缘层的方法，所述方法包 括如下步骤在编辑具体引线键合的程序时，在程序中对金属导线需要绝缘保护的部分作 出与普通金属导线不一样的标记，其中，金属导线需要绝缘保护部分的表面为金属导线在 封装时有与其他金属导线接触或靠近并发生短路或漏电流的危险的区域；接着，仅仅在金 属导线的作标记部分的表面上附着绝缘材料；然后，通过固化装置使该部分附着的绝缘材 料溶液固化，从而在金属导线需要绝缘保护部分的表面形成绝缘层。 根据本发明的一个实施例，通过喷涂装置在金属导线的作标记部分的表面喷涂一 层绝缘材料，从而，在金属导线上部分地覆盖绝缘层。根据本发明的另一个实施例，通过将 金属导线的作标记部分的表面浸泡在绝缘材料的溶液中，使绝缘材料附着在金属导线的这 部分表面处，从而在金属导线上部分地覆盖绝缘层。 根据本发明，所述固化装置为加热装置、紫外照射装置或红外照射装置。所述金属 导线为金线、铜线、银线或铝线，或者是以金为主要成分的合金线。所述绝缘层由固化后的 多种有机物或无机物形成。 根据本发明，覆盖在金属导线表面的绝缘层的厚度为0. 01微米到1毫米，并且与
金属导线电绝缘。在金属导线的表面部分覆盖绝缘层的工艺与金属导线键合工艺同步进 行。 本发明可以只在需要绝缘的导线部分添加绝缘层，而对于不需要绝缘层的键合点 以及不需要绝缘的其他导线，不添加绝缘层。因此，本发明可以节约大量绝缘材料成本，且 能同时兼顾键合点的结合力和导线间的绝缘性能。
图1示出了根据传统技术的包封后的导线键合芯片。 图2是示出了根据传统技术的使用涂覆导线键合的用于半导体封装件的导线键合工艺的剖视图。 图3是示出了根据本发明的一个实施例在封装件中的金属导线上部分覆盖绝缘 层的剖视图。 图4是示出了根据本发明的另一个实施例在封装件中的金属导线上部分覆盖绝 缘层的剖视图。 图5是示出了根据本发明在编写引线键合程序中对绝缘部分作标记的示意图。
具体实施例方式
以下结合实施例对本发明作进一步的阐述。实施例仅用于说明本发明，而不是以 任何方式来限制本发明。在附图中，相同的标号始终表示相同的元件。为了清楚起见，会夸 大层或部件的尺寸和相对尺寸。附图中示出的层和部件实质上是示意性的，它们的形状并 不意图说明层或部件的精确形状，也不意图限制本发明的范围。 本发明提供了一种新型的、以低成本实现封装件的金属导线间相互绝缘的方法， 从而可同时兼顾金属导线间绝缘性能和金属导线键合性能(主要是键合点的结合力)。根 据本发明的在封装件中的金属导线上部分覆盖绝缘层的方法包括如下步骤首先，在封装 流程的打线阶段，需要先编辑具体引线键合的程序(确定打线的具体位置，打线的数量)， 此时在程序中对金属导线需要绝缘保护部分的表面作标记(如普通金属导线在程序中显 示为白色或者其他颜色，则对应的要绝缘保护部分在程序中显示为红色或者其他不一样的 颜色)，其中，金属导线的要覆盖绝缘层的表面为金属导线在封装时有与其他金属导线接 触或靠近并发生短路或漏电流的危险的区域；接着，在打线时，通过预先设定的打线程序计 算，仅仅在金属导线的作标记部分的表面上附着绝缘层；然后通过固化装置使附着的绝缘 材料溶液固化，从而在金属导线需要绝缘保护部分的表面形成绝缘层。 下面，将参照附图结合具体的实施例来描述根据本发明在封装件用金属导线上部 分覆盖绝缘层的方法。 图3是示出了根据本发明的一个实施例在封装件中的金属导线上部分覆盖绝缘 层的剖视图。将参照图3详细地描述根据本发明的一个实施例在封装件中的金属导线上部 分覆盖绝缘层的方法。 首先，在封装流程的打线阶段，需要先在打线设备中编写引线键合的程序，用以确 定打线的具体位置，线弧的数量；此时在程序中对金属导线需要绝缘保护的部分作标记，例 如，普通不需保护的金属导线在程序中显示为白色或者其他颜色，而对应的要绝缘保护部 分在程序中显示为红色或者其他不一样的颜色)。图5是根据本发明在程序中对绝缘部分 作标记的示例。在图5中，用细实线示出了在程序中普通不需保护的金属导线，而用粗实线 示出了在程序中要绝缘保护部分(只占金属导线的一段，或者多段)的金属导线。根据本 发明，金属导线可以为金线、铜线、银线或铝线，或者是以金为主要成分的合金线。
接着，在打线时，通过预先设定的打线程序计算，普通不需保护的金属导线正常打 线。而对于在程序中标记出来的要绝缘保护部分的金属导线，通过将金属导线的作标记部 分的表面置于盛放绝缘材料溶液6的液槽5中，使绝缘材料附着在金属导线需要绝缘保护 的表面处，从而在金属导线上部分地覆盖绝缘层。具体地讲，由于表面张力的作用，绝缘材 料溶液6会附着在金属导线8的表面。液槽5可以由机器控制上下移动，以便在金属导线8需要绝缘保护时，液槽5上升而使金属导线在滚轮7的作用下浸泡在绝缘材料溶液6中；而 当金属导线8不需要绝缘保护时，液槽5下降而使金属导线与绝缘材料溶液6不接触。这 样，通过盛放绝缘材料溶液6的液槽可以在金属导线8的需要绝缘保护部分的表面附着绝 缘材料溶液，从而在金属导线的作标记部分的表面形成绝缘层。 根据本发明的实施例，绝缘材料溶液6可以由多种有机物或无机物的溶液混合而 成。绝缘材料是固化后的多种有机物或无机物形成，并且可以在几微秒内在高温下或者在 紫外照射或红外照射下被固化。根据本发明的一个实施例，绝缘材料溶液6可以由有机物 形成，例如，可以由改性醇酸树脂、二甲苯、丁醇、氨基树脂或它们的组合形成。根据本发明 的另一实施例，绝缘材料溶液6可以由无机物形成，例如，可以由Ti02、 A1203、 Zn0或它们的 组合形成。根据本发明的又一实施例，绝缘材料溶液6可以由上述有机物和无机物中的一 种或多种形成。然而，根据本发明的绝缘材料溶液不限于此，可以为本领域技术人员常用的 绝缘材料溶液。 然后，通过固化装置1使金属导线8的表面上附着的绝缘材料溶液固化。在本发
明中，可以采用加热固化装置、紫外固化装置或红外固化装置作为固化装置1，从而通过加
热、紫外照射或红外照射，使金属导线表面附着的绝缘材料溶液完全固化，从而形成绝缘涂
层18，与金属导线的表面形成良好结合。当然，在本发明中，只对金属导线的附着有绝缘材
料溶液的表面进行固化。根据本发明，覆盖在金属导线表面的绝缘层要足够厚以防止导线
短路和防止在等离子体清洁过程中对绝缘层造成的损坏；在本发明的实施例中，覆盖在金
属导线表面的绝缘层的厚度可以为0. 01微米到1毫米，并且与金属导线电绝缘。 最后，通过键合工具9将金属导线与芯片焊盘(未示出)键合在一起。具体地讲，
键合工具9包括夹具2，用于在打线时将金属导线固定；焊针3，用于挤压焊球并传输超
声，以使金线跟焊盘形成金属间化合物。 此外，根据本发明的一个实施例，在金属导线部分覆盖绝缘层的工艺与金属导线 键合工艺同步进行。 根据该实施例，利用表面张力作用可以使得绝缘材料溶液附着在一段金属导线的 表面，而在金属导线的表面选择性地形成绝缘涂层，即，本发明可以只在需要绝缘的导线部 分添加绝缘层，而对于不需要绝缘层的键合点以及不需要绝缘的其他部分导线，不添加绝 缘层，因此，本发明可以节约大量绝缘材料成本，且能够同时兼顾键合点结合力和导线间的 绝缘性能。 下面，将参照图4来详细地描述根据本发明的另一个实施例的在封装件中的金属 导线上部分覆盖绝缘层的方法。图4是示出了根据本发明的另一个实施例的在封装件中的 金属导线上部分覆盖绝缘层的剖视图。 参照图4，根据本发明的在封装件中的金属导线上部分覆盖绝缘层的另一种方法 包括步骤首先，在封装流程的打线阶段，需要先编辑具体引线键合的程序，用以确定打线 的具体位置，打线的数量；此时在程序中对金属导线需要绝缘保护部分的表面作标记，例 如，普通不需保护的金属导线在程序中显示为白色或者其他颜色，而对应的要绝缘保护部 分在程序中显示为红色或者其他不一样的颜色；接着，通过喷涂装置10在金属导线8的需 要绝缘保护部分的表面喷涂一层绝缘材料；然后，通过加热、紫外照射或者红外照射，使金 属导线的表面附着的绝缘材料溶液完全固化，从而形成绝缘涂层18，与金属导线表面形成良好结合。在图4的在封装件用金属导线上部分覆盖绝缘层的方法中，除了通过喷涂装置 在金属导线需要绝缘保护部分的表面喷涂绝缘材料之外，根据图4的实施例的方法与根据 图3的实施例的方法基本相同；因此，为了清晰起见，省略了对图4的方法中与图3的方法 中的步骤相同的步骤的描述。 参照图4，通过用绝缘材料喷涂装置10代替图3中的盛放绝缘材料溶液6的液槽 5，在金属导线的需要绝缘保护部分的一段区域喷涂绝缘涂层。该绝缘材料喷涂装置可由机 器控制开或者关。在打线时，通过预先设定的打线程序计算，普通不需保护的金属导线正常 打线，此时喷涂装置关闭；而对于在程序中标记出来的要绝缘保护部分的金属导线，程序会 控制打开喷涂装置。 根据该实施例，通过绝缘材料喷涂装置，在金属导线需要绝缘保护的一段区域喷 涂绝缘涂层，然后，可以通过加热、紫外照射或者红外照射使绝缘材料溶液固化，从而在金 属导线表面形成一段绝缘涂层。这样，通过在金属导线的部分表面选择性地形成绝缘涂层， 可以节约大量绝缘材料成本，从而降低了成本，并且能够同时兼顾键合点结合力和导线间 的绝缘性能。
权利要求
一种封装件中的金属导线上部分覆盖绝缘层的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤在编写具体引线键合的程序时，在程序中对金属导线需要绝缘保护的部分作出与普通金属导线不一样的标记，其中，金属导线需要绝缘保护部分的表面为金属导线在封装时有与其他金属导线接触或靠近并发生短路或漏电流的危险的区域；仅仅在金属导线的作标记部分的表面上附着绝缘材料；通过固化装置使附着的绝缘材料溶液固化，从而在金属导线需要绝缘保护部分的表面形成绝缘层。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过喷涂装置在金属导线的作标记部分的表面喷涂一层绝缘材料，从而，在金属导线上部分地覆盖绝缘层。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将金属导线的作标记部分的表面浸泡在绝缘材料的溶液中，使绝缘材料附着在金属导线的这部分表面上，从而在金属导线上部分地覆盖绝缘层。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固化装置为加热装置、紫外照射装置或红外照射装置。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属导线为金线、铜线、银线或铝线，或者是以金为主要成分的合金线。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝缘层由固化后的多种有机物或无机物形成。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，覆盖在金属导线表面的绝缘层的厚度为0. 01微米到1毫米，并且与金属导线电绝缘。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在金属导线的表面部分覆盖绝缘层的工艺与金属导线键合工艺同步进行。
全文摘要
本发明公开了一种可在封装件中的金属导线上部分覆盖绝缘层的方法。该方法包括如下步骤对金属导线需要绝缘保护部分的表面作标记，其中，金属导线需要绝缘保护部分的表面为金属导线在封装时有与其他金属导线接触或靠近并发生短路或漏电流的危险的区域；接着，仅仅在金属导线的作标记部分的表面上附着绝缘材料；然后，通过固化装置使附着的绝缘材料溶液固化，从而在金属导线需要绝缘保护部分的表面形成。根据本发明的方法，可以降低成本，并且能够同时兼顾键合点结合力和导线间的绝缘性能。
文档编号H01L21/48GK101740399SQ20081017817
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者周健威 申请人:三星电子株式会社;三星半导体(中国)研究开发有限公司