专利名称：导线接合方法和打线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导线接合方法和打线装置，特别是涉及一种可确保打线质量的导
线接合方法和打线装置。
背景技术：
在半导体封装构造制程中，焊线接合技术已广泛地应用于半导体芯片与封装基板 或导线架之间的电性连接。 一般打线接合制程是以金线为主，但由于铜线具有低成本的优 势，相较于金线，铜线具有较佳的导电性及导热性，因而铜制焊线的线径可较细且散热效率 较佳。 请参阅图7A和图7B，其显示依据现有焊线接合的剖面示意图。目前，铜制焊线910 可藉由一打线机901来接合于接垫920上，当铜制焊线910接合于接垫920时，如图8A所 示，铜制焊线910的一端是利用放电或氢焰烧结方法来形成球状端911，以接合于接垫920。 然而，当铜制焊线910的硬度大于接垫920 (如铝制接垫)的材料硬度时，铜制焊线910在 施压接合于接垫920的过程中，可能会损坏铝制接垫920的结构，此时，接垫920与焊线910 的接触面可能因挤压而损坏变形，例如铝制接垫920可能被铜制焊线挤出(如图8B所示)， 而容易发生应力集中情形，因而影响焊线接合的稳固性及打线强度，而容易发生焊线910 与接垫920之间的剥离问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种导线接合方法，其特征在于所述方法包括
提供打线装置，其中所述打线装置包含焊针和压平组件； 提供导线，其中所述导线是穿设于所述焊针中，且所述导线具有接合端，其形成于 所述导线的一端，并呈球状； 移动所述压平组件来挤压所述接合端的底部，藉以形成平坦底面于所述接合端的 底部； 移开所述压平组件；以及 接合所述接合端的所述平坦底面于接垫上。
本发明的目的之二在于提供一种打线装置，其特征在于所述打线装置包括
焊针，用以提供导线，其中所述导线具有接合端，其形成于所述导线的一端，并呈 球状；以及 压平组件，设置于焊针的一侧，用以移动至所述接合端的下方，而挤压所述接合端 的底部，藉以形成平坦底面于所述接合端的底部。 本发明的导线接合方法和打线装置可预先加工导线来形成具有平坦底面的接合 端，以接合于接垫，因而可分散导线对接垫的挤压力，避免导线损坏接垫结构，且可预先确 保调整导线与接垫之间的接合面积，以确保打线质量。 为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下
图1显示依据本发明的第一实施例的导线接合结构的剖面示意图；
图2显示依据本发明的第一实施例的导线接合方法的方法流程图；
图3A至图3C显示依据本发明的第一实施例的导线与打线装置的示意图；
图4显示依据本发明的第一实施例的导线接合于接垫之前的示意图；
图5显示依据本发明的第一实施例的封装结构的剖面示意图； 图6A至6C显示依据本发明的第二实施例的接合端形成平坦底面的示意图；以及
图7A和图7B显示依据现有焊线接合的剖面示意图。
具体实施例方式
请参照图1，其显示依据本发明的第一实施例的导线接合结构的剖面示意图。本实 施例的导线接合方法和打线装置是用以对导线100 —端进行预先加工成具有平坦底面111 的接合端110，以接合(如焊接)于接垫200上，因而可减少在导线接合过程中接垫200遭 导线100损坏变形的情形。 请参照图2、图3A、图3B及图3C，图2显示依据本发明的第一实施例的导线接合 方法的方法流程图，图3A至图3C显示依据本发明的第一实施例的导线与打线装置的示意 图。当接合导线100于接垫200上时，首先，提供打线装置(步骤S301)，此打线装置包含焊 针101、气体喷嘴102及压平组件103，其中焊针101、气体喷嘴102及压平组件103可设置 于一机台或基座(未绘示)上。焊针101具有通孔104来穿设导线100，并可接合导线100 于接垫200上。如图3A所示，气体喷嘴102是用以对导线100进行喷气，以防止氧化。如 图3B和图3C所示，压平组件103是设置于焊针101的一侧，例如焊针101的下方，压平组 件103可移动至导线100的下方，而挤压导线100的底部，藉以形成平坦底面lll，并可在形 成平坦底面111后移开，以接合导线100于接垫200上。 如图2和圖3A所示，接著，提供导线100(步骤S302)，导线100的材料例如为金、 银、铜、铝或其上述任意合金，此时，导线IOO可利用焊针101来提供，而可穿设于焊针101 的通孔104中。其中导线IOO具有接合端IIO和线状部120，接合端IIO是形成于线状部 120的一端，用以接合于接垫200上，且接合端110的剖面面积是大于线状部120的剖面面 积。在步骤S302中，此接合端IIO是呈球状，此时，可利用放电方法或氢焰烧结方法来熔融 导线100的前端成球状，因而形成球状的接合端110于线状部120的一端。
在一实施例中，导线100的材料为易氧化金属，例如铜线，此铜线于外在的环境 中，其表面易于氧化而导致可靠度及电性衰退的现象，此时，导线100可具有防氧化层130， 其形成于导线100的表面上，用以防止例如铜制导线的表面暴露于空气中而发生氧化情 形，导致电阻值增加、电性衰退以及接合密度减少等问题。此防氧化层130可由金属材料 (例如钯或铂)或有机材料所形成，其中此抗氧化层130的厚度范围，例如是在O. Ol微米至 0. 5微米之间，优选为0. 1微米至0. 2微米之间。 如图3A所示，再者，当形成球状的接合端110时，此防氧化层130可能因高温而熔 化，此时，可选择进行防氧化喷气步骤，藉以在形成球状的接合端110时喷出防氧化气体于接合端110上，避免球状接合端110发生氧化。此防氧化喷气步骤是利用气体喷嘴102于 打线机101的出口端附近进行喷气，藉以避免导线100由打线机101的出口端喷出并形成 球状接合端110时发生氧化。此防氧化喷气步骤所提供的防氧化气体可为惰性气体、或者 氮、氢及惰性气体的混合气体。 如图2、图3B及图3C所示，接着，移动压平组件103来挤压接合端110的底部(步 骤S303)，藉以形成平坦底面111于接合端110的底部。此压平组件103是具有平坦面103a 的组件，例如平板、扁平棒或块状元件，用以利用压平组件103的平坦面103a来挤压接合 端110的底部，而形成平坦底面111，以接合于接垫200。在本实施例中，此压平组件103可 在导线100形成球状的接合端IIO后，移动至接合端110的底部，并在球状接合端IIO仍为 高温熔融状或尚未完全固化时利用平坦面103a来挤压接合端110的底部，因而形成具有 平坦底面111的接合端IIO，接着，移开压平组件103(步骤S304)。压平组件103的平坦 面103a可为非黏性表面或已处理的表面，以避免在挤压过程中接合端IIO沾黏于压平组件 103的平坦面103a上。 请参照图1、图2及图4，图4显示依据本发明的第一实施例的导线接合于接垫之 前的示意图。接着，接合此接合端110的平坦底面111于接垫200上(步骤S305)，因而完 成导线接合。接垫200是设置于具有电路的封装基板(未绘示，例如是单层或多层的印刷 电路板PCB、陶瓷电路板或柔性电路板FCB)或芯片(未绘示)上，因而导线100可通过接垫 200来电性连接于封装基板或芯片。其中，接垫200的材料例如为铝、铜、镍、钛、钯、上述任 意合金或其它导电材料。当接合导线100于接垫200时，可利用焊针101来接合导线100 的接合端110于接垫200上，且接合端110的平坦底面111可接触于接垫200上，并可辅以 压力、加热或超音波振荡，藉以使接合端110的平坦底面111与接垫200接触摩擦，以形成 紧密键结，因而形成导线100与接垫200之间的接合结构(如图1所示)。
当本实施例的导线100接合于接垫200时，由于导线100的接合端110是以平坦 底面111来接触于接垫200 (亦即面对面的接触)，并进行相互键结。因此，相较于现有导 线是以球状的一端来接触于接垫(亦即点对面的接触)，本实施例的导线100在初始接触 于接垫200时可具有较大的接触面积，因而可分散导线100对接垫200的挤压力，减少导线 100对接垫200的影响，进而可确保接垫200的结构及导线接合结构，减少导线100剥离于 接垫200的情形。在本实施例中，导线IOO例如为铜线，接垫200例如为铝垫，其硬度小于 导线100。此时，本实施例的导线100的接合端IIO可预先形成平坦底面lll，以避免导线 100损坏接垫200的结构，因而可确保导线接合的稳固性及打线强度，并确保打线质量。
再者，由于本实施例的导线接合方法和打线装置可预先加工导线100成平坦底面 111，以接合于接垫200，因而可预先确保调整导线100与接垫200之间的接合面积，而可减 少现有导线的球状接合端不圆所造成的打线黏性不足问题。 此外，本实施例的导线加工方法和导线接合方法可应用于封装结构中的电性连 接。请参照图5，其显示依据本发明的第一实施例的封装结构的剖面示意图。此时，此封装结 构包括接垫200、导线100、基材300a、300b及封胶体400。接垫200是设置于基材300a、300b 上，导线100可利用本实施例的导线加工方法和导线接合方法来预先形成平坦底面111，并 接合于接垫200，以形成电性连接，封胶体400是形成于基材300a、300b上，并包覆接垫200 和导线100。在本实施例中，基材为具有电路的封装基板300a或至少一芯片300b，而接垫
5200可设置于封装基板300a或芯片300b上，导线100是用以电性连接于封装基板300a和 芯片300b之间，封胶体400的材料例如为环氧树脂、P匿A、聚碳酸酯(Polycarbonate)、玻 璃、硅胶、光硬化型树脂(UV curable heat-resistant resin)、压克力，用以包覆接垫200、 导线100、封装基板300a及芯片300b，因而形成本实施例的封装结构。
请参照图6A至6C，其显示依据本发明的第二实施例的接合端形成平坦底面的示 意图。以下仅就本实施例与第一实施例间的相异处进行说明，而其相似处则在此不再赘述。 相较于第一实施例，第二实施例的导线100b的材料例如为易氧化金属，如铜线，当形成球 状的接合端110b时，如图7A所示，本实施例的导线100b可未进行防氧化喷气步骤，此时， 球状接合端110b的表面因氧化现象而具有氧化层112b。接着，当利用压平组件103来挤压 接合端110b的底部时，可利用压平组件103来进行氧化层移除步骤，以移除平坦底面lllb 上的氧化层112b。如图7B和图7C所示，此时，压平组件103在挤压接合端110b的底部后 可大致沿水平方向振荡或摩擦此平坦底面lllb，以移除平坦底面lllb上的氧化层112b，避 免导线100b的接合端110b与接垫200之间具有氧化层112b而影响电性和接合强度。
因此，本发明的导线接合方法和打线装置可预先形成具有平坦底面的接合端，以 接合于接垫，因而可分散导线对接垫的挤压力，避免导线损坏接垫结构，以确保打线质量。 且可预先确保调整导线与接垫之间的接合面积，以减少现有导线的球状接合端不圆所造成 的打线黏性不足问题。 综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限 制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润 饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
权利要求
一种导线接合方法，其特征在于所述方法包括提供打线装置，其中所述打线装置包含焊针和压平组件；提供导线，其中所述导线是穿设于所述焊针中，且所述导线具有接合端，其形成于所述导线的一端，并呈球状；移动所述压平组件来挤压所述接合端的底部，藉以形成平坦底面于所述接合端的底部；移开所述压平组件；以及接合所述接合端的所述平坦底面于接垫上。
2. 根据权利要求1所述的导线接合方法，其特征在于所述所述提供导线的步骤包括 如下步骤熔融所述导线的所述接合端，以形成球状。
3. 根据权利要求2所述的导线接合方法，其特征在于所述所述形成球状的步骤包括 如下步骤当形成所述球状的接合端时，喷出防氧化气体于所述接合端上。
4. 根据权利要求2所述的导线接合方法，其特征在于所述形成平坦底面的步骤是在 所述球状的接合端尚未固化时进行。
5. 根据权利要求l所述的导线接合方法，其特征在于所述导线具有防氧化层，其形成 于所述导线的表面上。
6. 根据权利要求1所述的导线接合方法，其特征在于所述导线的材料硬度大于所述 接垫的材料硬度。
7. 根据权利要求l所述的导线接合方法，其特征在于所述导线的材料为易氧化金属， 所述形成平坦底面的步骤包括如下步骤在压平组件挤压所述接合端的底部后，振荡或摩擦所述平坦底面，以移除所述平坦底 面上的氧化层。
8. —种打线装置，其特征在于所述打线装置包括焊针，用以提供导线，其中所述导线具有接合端，其形成于所述导线的一端，并呈球状；以及压平组件，设置于焊针的一侧，用以移动至所述接合端的下方，而挤压所述接合端的底 部，藉以形成平坦底面于所述接合端的底部。
9. 根据权利要求8所述的打线装置，其特征在于所述打线装置更包括 气体喷嘴，用以对所述导线进行喷气，以防止氧化。
10. 根据权利要求8所述的打线装置，其特征在于所述压平组件为平板、扁平棒或块 状元件。
全文摘要
本发明提供一种导线接合方法和打线装置。此导线接合方法包括提供打线装置，其中所述打线装置包含焊针和压平组件；提供导线，其中导线是穿设于焊针中，且导线具有接合端；移动压平组件来挤压所述接合端的底部；移开压平组件；以及接合接合端的平坦底面于接垫上。本发明的导线加工方法可利用打线装置来进行，以预先形成具有平坦底面的接合端来接合于接垫，避免导线损坏接垫结构。
文档编号H01L21/02GK101764071SQ200810207568
公开日2010年6月30日 申请日期2008年12月23日 优先权日2008年12月23日
发明者许宏达 申请人:日月光封装测试(上海)有限公司