专利名称：飞线的键合方法
技术领域：
本发明涉及一种飞线(flying lead)的键合方法，更具体地，涉及一种利用超声振动将飞线键合至基板(board)的焊盘的方法。
背景技术：
在图8中示出磁盘驱动单元的承载(carriage)组件。该承载组件包括多个承载臂10，其数量与磁盘的数量相对应；悬架12，其上安装有磁头，该悬架12设置于承载臂10的前端。承载臂10的基部(base end)设置在传动轴14上，承载臂10随着传动轴14转动，并且平行于磁盘表面移动。
安装在悬架12上的磁头可通过多种方式电连接至信号传输电路。图8示出一种使用所谓的长尾(long tail)悬置板的连接结构，其中悬架12的悬置板的端部延伸至设置挠性板16的位置，该挠性板16设置于承载臂10基部的侧面。
在使用长尾悬置板的连接结构中，将挠性板16的焊盘和长尾悬置板的飞线18(参见图9)正确定位，然而通过超声波键合工具将飞线18键合至焊盘。图9中，通过键合工具20将飞线18超声键合至挠性板16的焊盘17。
超声键合方法已用于通过倒装芯片连接将半导体芯片键合至电路板，将导线键合至引线，等等。为了可靠地进行超声键合，人们提出了多种构思。例如，日本特开平10-150137公开了一种导线的键合方法，其中通过振动抑制部件压住引线框，以防止引线框共振。日本特开2005-136399公开了一种键合电极的形成方法，其中在电路板的电极上应用导电材料，以扩展键合区。日本特开平08-146451和10-189657公开了一种两个部件的键合方法，其中在两个部件之间设置各向异性的导电薄膜，并且在进行相互接触的方向上施加超声波。日本特开平05-63038公开了一种两个部件的键合方法，其中使两个部件的键合面粗糙化。日本特开2005-93581公开了一种两个部件的键合方法，其中在键合面上应用不导电的粘合剂。
在图8所示的使用长尾悬置板的连接结构中，多个飞线18以微小的间距平行排列。可以将飞线18逐个超声键合至焊盘17，但是，同时超声键合多个飞线18更有效率，如图9所示。
图9中，键合工具20接触并键合两个飞线18。但是，当键合工具20接触多个飞线18时，则键合工具20的工作面为平坦表面。因此，如果键合面凸凹不平，则每个键合点的键合力都不同，从而必然降低键合的可靠性。
图10为已相互键合的飞线18和焊盘17的剖面图键合。界面处存在三种区域(1)完全键合区，其中凸点被压平并且氧化膜被破坏，因此键合面有效地相互键合；(2)弱键合区，其中在键合面之间存在氧化膜；以及(3)未键合区“A”，其中键合面没有相互键合。
飞线18和焊盘17的外表面镀金，因此它们通过金-金键合相连接。镀金层能够消除在飞线18和焊盘17的键合面上形成的凸凹不平。但是，镀金层的厚度为大约3μm，因此不是所有的凸凹不平都可以被完全消除。
发明内容
构思本发明是为了解决上述问题。
本发明的一个目的是提供一种飞线的键合方法，该键合方法能够有效地将飞线超声键合至基板的焊盘，并提高两者间的键合可靠性。
为了达到上述目的，将飞线键合至基板焊盘的第一种方法包括如下步骤将飞线定位，以使其与平行排列的焊盘相对应；以及对键合工具施加超声振动，以将飞线分别键合至焊盘，其中，飞线的宽度大于焊盘的宽度，并且对正在将飞线压至焊盘上的键合工具施加超声振动，从而将飞线分别超声键合至焊盘。
采用这种方法，因为使飞线的宽度大于焊盘的宽度，所以当键合工具将飞线超声键合至焊盘时，焊盘的侧边咬合住飞线。因此可将飞线可靠地超声键合至焊盘。
第二种方法包括如下步骤将飞线定位，以使其与平行排列的焊盘相对应；以及对键合工具施加超声振动，以将飞线分别键合至焊盘，其中，被键合工具按压的每个飞线的一个侧面被绝缘层覆盖，并且对经由绝缘层正在将飞线压至焊盘上的键合工具施加超声振动，从而将飞线分别超声键合至焊盘。
采用这种方法，在飞线的一个侧面上形成的绝缘层用作缓冲层，其能够消除焊盘厚度的差异和键合面上的凸凹不平。因此，能够可靠地进行超声键合。
第三种方法包括如下步骤将飞线定位，以使其与平行排列的焊盘相对应；以及对键合工具施加超声振动，以将飞线分别键合至焊盘，其中，每个飞线的端部沿厚度方向折叠，并且对沿厚度方向正在将折叠的飞线压至焊盘上的键合工具施加超声振动，从而将飞线分别超声键合至焊盘。
采用这种方法，因为飞线的折叠端部具有弹性，所以其能够消除焊盘厚度的差异和键合面上的凸凹不平。因此，能够可靠地进行超声键合。
第四种方法包括如下步骤将飞线定位，以使其与平行排列的焊盘相对应；以及对键合工具施加超声振动，以将飞线分别键合至焊盘，其中，每个飞线被镀层包覆而且具有椭圆形的截面形状，并且对正在将飞线压至焊盘上的键合工具施加超声振动，从而将飞线分别超声键合至焊盘。
采用这种方法，因为镀层具有椭圆形的截面形状，因此当进行超声键合时镀层被压平。这样，被压平的镀层能够消除焊盘厚度的差异和键合面上的凸凹不平，并且能够可靠地进行超声键合。
采用本发明的方法，能够消除焊盘厚度的差异和键合面上的凸凹不平，因此能够将飞线可靠地超声键合至焊盘。
以下通过实例并参考附图，描述本发明的实施例。在附图中图1A和1B为显示第一实施例的方法的示意图，其中通过键合工具将飞线超声键合至焊盘；图2A为第二实施例中采用的飞线的剖面图；图2B为传统飞线的剖面图；图3为显示第二实施例的方法的示意图，其中通过键合工具将飞线超声键合至焊盘；图4为第三实施例中采用的飞线的侧视图；图5为显示第三实施例的方法的示意图，其中通过键合工具将飞线超声键合至焊盘；图6为从端部观察，第四实施例中采用的飞线的剖面图；图7为显示第四实施例的方法的示意图，其中通过键合工具将飞线超声键合至焊盘；图8为具有长尾悬置板的传统承载组件的透视图；图9为显示将飞线键合至焊盘的传统方法的示意图；以及图10为相互键合的飞线和焊盘的界面的剖面图。
具体实施例方式
以下参考附图详细描述本发明的优选实施例。
在下述实施例中，在组装承载组件时，飞线18被键合至挠性板16，该飞线18形成于长尾悬置板上。
(第一实施例)参考图1A和1B，解释本发明的第一实施例。
图1A中，将长尾悬置板的飞线18定位，以使其对应于设置在承载臂10上的挠性板16。飞线18分别对应于挠性板16的焊盘17。
本实施例中，暴露于挠性板16表面的每个焊盘17的宽度小于每个飞线18的宽度。当将飞线18定位以使其分别对应于焊盘17时，每个飞线18的两个侧边都分别位于每个焊盘17的两个侧边之外。
飞线18平行排列，以对应于以规则的间隔平行排列在挠性板16上的焊盘17。焊盘17和飞线18的表面镀有金。
图1B中，键合工具20按压飞线18，并且对键合工具20施加超声振动，以将飞线18超声键合至焊盘17。
本实施例中，因为每个飞线18的宽度大于每个焊盘17的宽度，所以当经由键合工具对飞线18施加超声振动时，每个焊盘17的两个侧边咬合住每个飞线18的键合面(底面)。因此飞线18能够可靠地键合至焊盘17。
由于每个焊盘17的两个侧边咬合住每个飞线18的键合面，因此即使焊盘17的平面度不规则，飞线18也能够可靠地键合至焊盘17。焊盘17的平面度及厚度的不规则性能够被消除，因此能可靠地进行超声键合。即使底部工作面为平面的键合工具20同时将多个飞线18压至焊盘17上，也能可靠地进行超声键合。
本实施例中，焊盘17侧边的咬合功能被用于超声键合。这样，通过增加焊盘17的硬度，可以将飞线18更可靠地键合至焊盘17。焊盘17和挠性板16的导线图形(cable pattern)通过蚀刻形成于挠性板16表面上的导电层(例如铜层)而同时形成。在暴露由铜层制成的焊盘17后，形成作为基底层的刚性层，例如镀镍层，然后基底层镀金，从而使焊盘17的硬度增加。
(第二实施例)参考图2A、2B和图3，解释本发明的第二实施例。
图2B显示传统的飞线18的结构。焊盘17和飞线18被从侧面或者在宽度方向上观察。传统的飞线18中，其导电部分180的两个侧面被诸如聚酰亚胺膜之类的绝缘层18b和18c覆盖，而与焊盘17相对应的导电引线部分18a没有被绝缘层18b和18c覆盖，因此沿纵向跨过焊盘17的导电引线部分18a的两个侧面是裸露的。
图2A显示本实施例的飞线18的结构。将要被用于超声键合的键合工具20按压的飞线18的上侧表面被绝缘层18b完全覆盖；与焊盘17的键合面相对应的导电引线部分18a的下侧表面没有被绝缘层18c覆盖。即该下侧表面是裸露的。
图3中，通过键合工具20将本实施例的飞线18(参见图2A)超声键合至焊盘17。由于与键合工具20的工作面相接触的飞线18的上侧表面被绝缘层18b覆盖，因此当通过施加超声振动使键合工具20将飞线18压至焊盘17上时，位于键合工具20和导电引线部分18a之间的绝缘层18b用作缓冲层。即使焊盘17和飞线18的键合面的平面度，以及焊盘17和引线部分18a的厚度存在差异，也可以消除这些差异，从而将飞线18可靠地键合至焊盘17。焊盘17的表面和引线部分18a的暴露面镀有金，因此引线部分18a与焊盘17被金-金键合。
(第三实施例)参考图4和5，解释本发明的第三实施例。
图4中，键合至焊盘17的飞线18被从侧面观察。本实施例中，自长尾悬置板的端部延伸过来的引线部分18a折叠而形成“U”形。标号18d代表折叠部分，并且引线部分18a的下侧部分18e和上侧部分18f互相面对。引线部分18a的下侧部分18e的长度与焊盘17的长度几乎相等。在下侧部分18e和上侧部分18f之间形成一个小间隙，使得折叠部分18d具有弹性功能。
图5中，将“U”形飞线18定位，以使其对应于焊盘17，并且键合工具20朝下按压飞线18。同时，对键合工具20施加超声振动，以将飞线18超声键合至焊盘17。
如图5所示，飞线18的下侧部分18e和上侧部分18f被夹在键合工具20和焊盘17之间，因此折叠部分18d的弹性功能起作用。如上所述，折叠部分18d具有弹性功能。因此，即使焊盘17和飞线18的键合面的平面度存在差异，也能消除这些差异，从而将飞线18可靠地键合至焊盘17。
(第四实施例)参考图6和7，解释本发明的第四实施例。
图6为从纵端观察，待键合至焊盘17的飞线18的剖面图。本实施例中，每个飞线18的引线部分18a被镀金层19包覆，并且具有椭圆形的截面形状。图6中，飞线18定位于焊盘17之上，并且分别与焊盘17相对应。
图7中，键合工具20朝下按压多个飞线18，同时，对键合工具20施加超声振动，以将飞线18超声键合至焊盘17。
通过将被镀金层19包覆的每个飞线18的截面形状制成椭圆形，当键合工具20将每个飞线18压至每个焊盘17上时，每个飞线18的横向中心部分，即在截面上最厚的凸起部分，与键合工具20和焊盘17相接触。此外，通过对每个飞线18施加超声振动而逐步增加键合工具20的压力，每个凸起部分的镀金层19被逐渐压平，从而在使飞线18和焊盘17之间的键合区逐渐扩展的情况下将飞线18和焊盘17键合在一起。
通过将被镀金层19包覆的每个引线部分18a的截面形状制成椭圆形，键合工具20可靠地按压并压平每个飞线18。即使焊盘17和飞线18的键合面的平面度，以及焊盘17和引线部分18a的厚度存在差异，也能消除这些差异，从而将飞线18可靠地键合至焊盘17。
应注意的是，上述实施例中，在承载组件的组装步骤中，将长尾悬置板的飞线18超声键合至挠性板16的焊盘17。但是，本发明不限于上述实施例。例如，本发明的方法可以应用于将飞线超声键合至电路板的焊盘。多个飞线不一定被同时键合。可以将飞线逐个键合至焊盘。
在不脱离本发明的本质特征的精神的情况下，本发明可以其它具体形式实施。因此所述实施例应视为示范性而非限制性，本发明的范围由所附的权利要求书界定，而不是上述说明，所以在权利要求书的等效含义和范围内的所有变化均包含在本发明中。
权利要求
1.一种将飞线键合至基板焊盘的方法，包括如下步骤将飞线定位，以使其与平行排列的焊盘相对应；以及对键合工具施加超声振动，以将飞线分别键合至焊盘，其中，飞线的宽度大于焊盘的宽度，并且对正在将飞线压至焊盘上的键合工具施加超声振动，从而将飞线分别超声键合至焊盘。
2.一种将飞线键合至基板焊盘的方法，包括如下步骤将飞线定位，以使其与平行排列的焊盘相对应；以及对键合工具施加超声振动，以将飞线分别键合至焊盘，其中，被键合工具按压的每个飞线的一个侧面被绝缘层覆盖，并且对经由绝缘层正在将飞线压至焊盘上的键合工具施加超声振动，从而将飞线分别超声键合至焊盘。
3.一种将飞线键合至基板焊盘的方法，包括如下步骤将飞线定位，以使其与平行排列的焊盘相对应；以及对键合工具施加超声振动，以将飞线分别键合至焊盘，其中，每个飞线的端部沿厚度方向折叠，并且对沿厚度方向正在将折叠的飞线压至焊盘上的键合工具施加超声振动，从而将飞线分别超声键合至焊盘。
4.一种将飞线键合至基板焊盘的方法，包括如下步骤将飞线定位，以使其与平行排列的焊盘相对应；以及对键合工具施加超声振动，以将飞线分别键合至焊盘，其中，每个飞线被镀层包覆而且具有椭圆形的截面形状，并且对正在将飞线压至焊盘上的键合工具施加超声振动，从而将飞线分别超声键合至焊盘。
全文摘要
一种飞线的键合方法，能够有效地将飞线超声键合至基板焊盘，并且提高两者间的键合可靠性。该方法包括如下步骤将飞线定位，以使其与平行排列的焊盘相对应；以及对键合工具施加超声振动，以将飞线分别键合至焊盘。其中飞线的宽度大于焊盘的宽度，并且对正在将飞线压至焊盘上的键合工具施加超声振动，从而将飞线分别超声键合至焊盘。
文档编号G11B5/60GK1988026SQ20061005965
公开日2007年6月27日 申请日期2006年3月17日 优先权日2005年12月20日
发明者久保田崇, 小八重健二, 中村公保 申请人:富士通株式会社