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，并且该悬置板的端部形成飞线。
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方法包括如下步骤机械处理基板，以在焊盘的键合面上形成用作变形余量的凸点，其中在每一个键合面上将键合飞线；将飞线定位，以使其与焊盘相对应；以及对键合工具施加超声振动，以使凸点变形并将其压平，从而使飞线分别键合至焊盘。
在所述方法中，每一个凸点可通过如下方式形成使冲压工具冲压键合面以在键合面上形成凹坑，从而沿凹坑的周边形成凸点。通过使冲压工具冲压键合面，凸点易于在焊盘的键合面上形成。
在所述方法中，每一个凸点可通过如下方式形成使冲压工具向焊盘的方向冲压基板的反面，从而在键合面上形成凸点。
在所述方法中，该机械处理按以下步骤进行该机械处理步骤是通过如下方式进行使在冲压工具前端形成的楔形部分钻入每一个键合面，以在楔形部分周围形成凸点；以及将楔形部分从冲压工具分离，以将楔形部分留置在焊盘中。在这种情况下，能够将飞线键合至焊盘的凸点，此外能够利用将飞线键合至楔形部分的功能，从而提高在飞线和焊盘之间的键合可靠性。
在所述方法中，该冲压工具可兼用作键合工具；通过冲压工具在焊盘上形成凹坑以后，将飞线定位以使其与焊盘相对应；以及对冲压工具施加超声振动以将飞线键合至焊盘。在这种情况下，形成凸点和将飞线键合至焊盘可以相继进行。因此这种改进方法的工作效率比传统组装方法的工作效率高。
使用本发明的方法，凸点用作变形的余量，因此能够将飞线可靠地键合至基板的焊盘，并使键合力更强。由于通过机械处理在基板上形成凸点，因此可以在组装步骤中形成凸点，从而可将飞线可靠且有效地键合至焊盘。
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1为显示通过第一实施例的方法在焊盘上形成凸点的过程的示意图；图2A和2B为显示将飞线键合至通过第一实施例的方法形成的焊盘的过程的示意图；图3为显示通过第二实施例的方法在焊盘上形成凸点的过程的示意图；图4为显示通过第三实施例的方法在焊盘上形成凸点的过程的示意图；图5A和5B为显示将飞线键合至通过第三实施例的方法形成的焊盘的过程的示意图；图6为显示通过第四实施例的方法在焊盘上形成凸点的过程的示意图；图7为显示将飞线键合至通过第四实施例的方法形成的焊盘的过程的示意图；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键合。
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。
在下述实施例的方法中，通过机械处理，在挠性板16的焊盘17的键合面上形成凸点。当通过超声键合将飞线18键合至焊盘17时，凸点被压平，从而使飞线18能够键合至焊盘17。此时，凸点用作变形的余量。
(第一实施例)参考图1、2A和2B，解释本发明的第一实施例。
图1显示在挠性板16的焊盘17上形成凸点的过程，所述凸点在进行超声键合时用作变形的余量。多个冲压工具30分别沿厚度方向冲压焊盘17以形成凸点17a，其中所述冲压工具30的下端形成具有平顶(flat tips)的圆锥体。通过将冲压工具30沿厚度方向冲压飞线18将要键合的键合面，在焊盘17的键合面上分别形成凹坑17b。这样，凸点17a从凹坑17b的周边凸起来。
图2A中，通过对键合工具20施加超声振动，将飞线18键合至具有凸点17a的焊盘17。在将长尾悬置板端部形成的飞线18定位于焊盘17之上，以使其分别与多个焊盘17对应，然后通过键合工具20将飞线18压至焊盘17之上，以使飞线18键合至焊盘17。
本实施例中，焊盘17和飞线18的表面镀有金，因此焊盘17和飞线18通过金-金键合而电连接。
图2B中，飞线18分别键合至焊盘17。当键合工具20对飞线18施加超声振动以进行键合时，在焊盘17的键合面上形成的凸点17a被压平。因此，与焊盘的键合面是平坦的传统方法相比，在本发明中飞线18和焊盘17之间的键合力更大，从而使飞线18能够可靠地键合至焊盘17。当施加超声振动时，飞线18与焊盘17的凸点17a摩擦，从而使凸点17a被压平并变形。因此，凸点17a用作变形的余量。
通过形成变形的余量，其将通过超声振动而变形，能将飞线18可靠地键合至焊盘17。此外，多个飞线18能同时与多个焊盘17键合，因此，提高了键合的效率，并且能防止键合力的差异。
本实施例中，凸点17a通过在焊盘17上形成凹坑17b而形成。与仅在焊盘上形成凸点的另一实例相比，飞线18和焊盘17之间的接触区能够扩展，从而使两者之间的键合力更大。
(第二实施例)参考图3，解释本发明的第二实施例。
本实施例中，冲压工具30不仅用于在焊盘17上形成凸点17a，还充当用于将飞线18超声键合至焊盘的键合工具。如同第一实施例，通过冲压工具30在焊盘17上形成凸点17a。
图3中，通过冲压工具30在焊盘17上形成凸点17a，然后将长尾悬置板的飞线18定位以使其与焊盘17相对应。此外，对冲压工具30施加超声振动，以按压飞线18并将其键合至相应的焊盘17。
由于对冲压工具30施加超声振动以将飞线18键合至焊盘17，因此将飞线18键合至焊盘17的步骤可以继在焊盘17上形成凸点17a的步骤之后进行。从而提高了工作效率。
应注意的是，在焊盘17上形成用作变形余量的凸点17a的方法不限于上述实施例。例如，通过在挠性板16上形成导线图形(cable pattern)时对焊盘17的表面进行电镀也可形成上述凸点。但是，当通过在挠性板16上形成导线图形时进行电镀形成凸点17a时，必须增加制造步骤的数量，从而增加了制造成本。另一方面，通过使用冲压工具30以形成凸点17a，可以在组装步骤中形成凸点17a，从而减少制造成本。
(第三实施例)参考图4、5A和5B，解释本发明的第三实施例。
本实施例中，通过冲压工具30向焊盘17的方向对基板16的塑性基部16a的反面进行冲压而在焊盘17上形成凸点17a，从而在焊盘17的键合面上形成凸点17a。图4中，基板16经由焊盘17而安装在挠性支撑座40上，其向下方延伸。冲压工具30冲压基部16a的反面，以在焊盘17上形成凸点17a。将冲压工具30定位以使其与焊盘17相对应，然后冲压基部16a。基部16a和焊盘17产生变形，如虚线所示，从而在飞线18将要键合的焊盘17的键合面上形成凸点17a。
图5A中，将飞线18超声键合至焊盘17，每一个焊盘17在键合面的上表面都具有凸点17a。在每一个焊盘17中，键合面的中心部分，即稍微向上突起的部分，就是凸点17a。
同样，在本实施例中，当将飞线18超声键合至焊盘17时，凸点17a用作变形的余量。当通过键合工具20将飞线18超声键合至焊盘17时，凸点17a被压平，从而使飞线18可靠地键合至焊盘17。图5B中，飞线18已经可靠地键合至焊盘17。
(第四实施例)参考图6和7，解释本发明的第四实施例。
本实施例中，在冲压工具32的下端形成有楔形部分32a。楔形部分32a分别钻入焊盘，并留置在基板16中，从而在飞线18将要键合的焊盘17的键合面上形成凸点17a。
图6中，使下端具有楔形部分32a的冲压工具32朝下移动，并使楔形部分32a钻入焊盘17。通过断开冲压工具32，易于将楔形部分32a从冲压工具32分离。使冲压工具32朝下移动，直到楔形部分32a的下端触及塑性基部16a。通过使楔形部分32a钻入焊盘17，凸点17a在飞线18将要键合的焊盘17的键合面上凸起来。
图7中，通过对键合工具20施加超声振动，将飞线18键合至焊盘17。通过对飞线18施加超声振动使其冲压焊盘17，从而使凸点17a被压平，并将飞线18可靠地键合至焊盘17。当楔形部分32a的上端稍微从焊盘17的上表面向上突起时，楔形部分32a的突起部分和焊盘17一起键合至飞线18。
本实施例中，楔形部分32a形成凸点17a，并且增加了飞线18和焊盘17之间的键合力，所述凸点17a在进行超声键合时用作变形的余量。本实施例利用了楔形部分32a，其键合力大于前述实施例，在前述所有实施例中飞线18仅与焊盘17键合。应注意的是，本实施例中，楔形部分32a被留置在飞线18和挠性模板16之间的键合部分中，因此在楔形部分32a的表面可以镀上抗腐蚀的金属，例如金。
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，包括如下步骤机械处理基板，以在焊盘的键合面上形成用作变形余量的凸点，其中在每一个键合面上将键合飞线；将飞线定位，以使其与焊盘相对应；以及对键合工具施加超声振动，以使凸点变形并将其压平，从而将飞线分别键合至焊盘。
2.如权利要求1所述的方法，其中，每一个凸点是通过如下方式形成使冲压工具冲压键合面以在键合面上形成凹坑，从而沿凹坑的周边形成凸点。
3.如权利要求1所述的方法，其中，每一个凸点是通过如下方式形成使冲压工具向焊盘的方向冲压基板的反面，从而在键合面上形成凸点。
4.如权利要求1所述的方法，其中，该机械处理步骤是通过如下方式进行使在冲压工具前端形成的楔形部分钻入每一个键合面，以在楔形部分周围形成凸点；以及将楔形部分从冲压工具分离，以将楔形部分留置在焊盘中。
5.如权利要求2所述的方法，其中，该冲压工具兼用作键合工具；通过冲压工具在焊盘上形成凹坑以后，将飞线定位以使其与焊盘相对应；以及对冲压工具施加超声振动以将飞线键合至焊盘。
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机械处理基板，以在焊盘的键合面上形成用作变形余量的凸点，其中在每一个键合面上将键合飞线；将飞线定位，以使其与焊盘相对应；以及对键合工具施加超声振动，以使凸点变形并将其压平，从而使飞线分别键合至焊盘。
文档编号G11B21/21GK1988027SQ20061007180
公开日2007年6月27日 申请日期2006年3月16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