用镀金合金线制造感光集成电路内引线的焊接结构的制作方法

本实用新型涉及感光集成电路芯片焊接技术领域，尤其涉及一种用镀金合金线制造感光集成电路内引线的焊接结构。

背景技术：

线焊是感光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电连接。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。

随着感光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，成为感光集成电路封装业的难题。

合金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；应用于感光集成电路光学特性方面优于金线，因此合金线替代金线应用于感光集成电路封装已成趋势。

虽然合金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。由于合金线极易氧化，表面生成的氧化层无法实现焊接。为了解决氧化问题，在热压焊接过程中须配置氮气保护，以避免高温状态下合金线表面的快速氧化反应，同时还须配置氢气以去除合金丝表面已生成的氧化层。所以，同金线相比，合金线娇气，工艺难度大、焊点质量不稳定。

为了解决合金线的易氧化问题，业界正加紧研制镀金合金线及其配套工艺。本实用新型正是在此背景下研制的一种具有强抗氧化性能及高效光学特性的镀金合金内引线焊接结构。

技术实现要素：

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种重复性、稳定性好且成本低的用镀金合金线制造感光集成电路内引线的焊接结构。

为实现上述目的，本实用新型提供一种用镀金合金线制造感光集成电路内引线的焊接结构，包括镀金合金线、感光集成电路信号引出端的芯片焊点和感光集成电路信号接引到外部电路板引脚端的引脚焊点；镀金合金线由线芯和敷设在线芯外表面的金层构成，镀金合金线与芯片焊点相焊接，且两者的焊接处形成硅-铝-金-合金的金属互连结构；镀金合金线与引脚焊点相焊接，且两者的焊接处形成铜-镍-银-金-合金的金属互连结构或铜-镍-金-金-合金的金属互连结构。

其中，镀金合金线的端头通过高压电打成熔融状态后形成熔球，且该熔球的外表面涂覆有一层金膜层，金膜层将线芯与外部空气相隔绝。

其中，芯片焊点的基材为硅晶片，且硅晶片上设有铝垫，熔球焊接到铝垫上，且两者的接触面形成铝金合金层；熔球与铝垫焊接后，镀金合金线与芯片焊点的焊接处形成该硅-铝-金-合金的金属互连结构。

其中，金层的厚度为0.1µm，熔球采用硬质劈刀压合在铝垫后，熔球与铝垫的接触面形成该铝金合金层。

其中，引脚焊点的基材为铜基材，铜基材的上表面电镀有镍层，镍层的上表面电镀有银层；镀金合金线的端尾通过硬质劈刀楔焊到银层后，两者的接触面形成金银合金层，且镀金合金线与引脚焊点的焊接处形成该铜-镍-银-金-合金的金属互连结构。

其中，银层的厚度在2-5µm之间。

其中，引脚焊点的基材为铜基材，铜基材的上表面电镀有镍层，镍层的上表面电镀有金层；镀金合金线的端尾通过硬质劈刀楔焊到金层后，两者的接触面形成金合金层，且镀金合金线与引脚焊点的焊接处形成该铜-镍-金-金-合金的金属互连结构。

其中，金层的厚度在2-5µm之间。

与现有技术相比，本实用新型提供的用镀金合金线制造感光集成电路内引线的焊接结构，镀金合金线由线芯和敷设在线芯外表面的金层构成，利用金不易氧化的特性，使得合金线外表面与外界空气隔离；由于金层的保护，镀金合金线不与空气接触，因此与芯片焊点或引脚焊点在焊接过程中不发生氧化反应，因此不需要增加保护气体；且镀金合金线表面光学特性优异，在光学聚光及折射方面促进感光集成电路芯片光学感知效率，以达到高精度精准光学扫描。同时，镀金合金线与芯片焊点的焊接处形成硅-铝-金-合金的金属互连结构，镀金合金线与引脚焊点的焊接处形成铜-镍-银-金-合金的金属互连结构或铜-镍-金-金-合金的金属互连结构，这种结构的改进，使得镀金合金线可作为内引线取代感光集成电路芯片封装中传统的金线，大幅降低了生产成本，有效提高感光效率，且节约了贵金属资源。本实用新型具有操作便捷、重复性、稳定性好、成本低等特点。

附图说明

图1为本实用新型中镀金合金线熔球示意图；

图2为本实用新型中镀金合金线熔球焊接示意图；

图3为本实用新型中镀金合金线与芯片焊点的焊接示意图；

图4为本实用新型中镀金合金线与引脚焊点焊接的第一结构示意图；

图5为本实用新型中镀金合金线与引脚焊点焊接的第二结构示意图。

主要元件符号说明如下：

10、镀金合金线 11、熔球

12、金膜层 13、硅晶片

14、铝垫 15、铝金合金层

16、铜基材 17、镍层

18、银层 19、金银合金层

20、硬质劈刀 101、线芯

102、金层

26、铜基材 27、镍层

28、金层 29、金合金层。

具体实施方式

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

请参阅图1-5，本实用新型的用镀金合金线制造感光集成电路内引线的焊接结构，包括镀金合金线10、感光集成电路信号引出端的芯片焊点和感光集成电路信号接引到外部电路板引脚端的引脚焊点；镀金合金线10由线芯101和敷设在线芯101外表面的金层102构成，镀金合金线10与芯片焊点相焊接，且两者的焊接处形成硅-铝-金-合金的金属互连结构；镀金合金线10与引脚焊点相焊接，且两者的焊接处形成铜-镍-银-金-合金的金属互连结构或铜-镍-金-金-合金的金属互连结构，本案可采用银铜合金作为线芯。

相较于现有技术的情况，本实用新型提供的用镀金合金线制造感光集成电路内引线的焊接结构，镀金合金线10由线芯101和敷设在线芯101外表面的金层102构成，利用金不易氧化的特性，使得合金线外表面与外界空气隔离；由于金层的保护，镀金合金线不与空气接触，因此与芯片焊点或引脚焊点在焊接过程中不发生氧化反应，因此不需要增加保护气体；且镀金合金线表面光学特性优异，在光学聚光及折射方面促进感光集成电路芯片光学感知效率，以达到高精度精准光学扫描。同时，镀金合金线与芯片焊点的焊接处形成硅-铝-金-合金的金属互连结构，镀金合金线与引脚焊点的焊接处形成铜-镍-银-金-合金的金属互连结构或铜-镍-金-金-合金的金属互连结构，这种结构的改进，使得镀金合金线可作为内引线取代感光集成电路芯片封装中传统的金线，大幅降低了生产成本，有效提高感光效率，且节约了贵金属资源。本实用新型具有操作便捷、重复性、稳定性好、成本低等特点。

请进一步参阅图2-3，镀金合金线10的端头通过高压电打成熔融状态后形成熔球11，且该熔球11的外表面涂覆有一层金膜层12，金膜层12将线芯101与外部空气相隔绝。芯片焊点的基材为硅晶片13，且硅晶片13上设有铝垫14，熔球11焊接到铝垫14上，且两者的接触面形成铝金合金层15；熔球11与铝垫14焊接后，镀金合金线10与芯片焊点的焊接处形成该硅-铝-金-合金的金属互连结构。金层102的厚度为0.1µm，熔球11采用硬质劈刀20压合在铝垫14后，熔球11与铝垫14的接触面形成该铝金合金层15。本结构中镀金合金线与芯片焊点两者的焊接是采用球形熔焊法，将镀金合金线的端头用高压电打成熔球，然后在加热、加压、加振动状态下将镀金合金线与铝垫的接触面形成铝金合金层而实现焊接的，使得这接触面具有一定拉伸强度和剪切强度。

请进一步参阅图4，引脚焊点的基材为铜基16，铜基材16的上表面电镀有镍层17，镍层17的上表面电镀有银层18；镀金合金线10的端尾通过硬质劈刀20楔焊到银层18后，两者的接触面形成金银合金层19，且镀金合金线10与引脚焊点的焊接处形成该铜-镍-银-金-合金的金属互连结构。本结构中是采用楔形压焊法，将镀金合金线10的端尾在加热、加压、加摩擦力状态下与引脚焊点处的接触面形成金银合金层而实现焊接的。

请进一步参阅图5，引脚焊点的基材为铜基材26，铜基材26的上表面电镀有镍层27，镍层27的上表面电镀有金层28；镀金合金线10的端尾通过硬质劈刀楔焊到金层28后，两者的接触面形成金合金层29，且镀金合金线10与引脚焊点的焊接处形成该铜-镍-金-金-合金的金属互连结构。该结构中也是采用楔形压焊法，将镀金合金线10的端尾在加热、加压、加摩擦力状态下与引脚焊点处的接触面形成金银合金层而实现焊接的。

上述图4和图5提供了镀金合金线与引脚焊点的焊接处的两种金属互连结构，且两种实施方式中的金层或银层的厚度在2-5µm之间。这里金层或银层可作为高导金属层，金银合金层和金合金层作为合金层，即楔焊方式可归结为：在加热、加压、加摩擦力状态下，硬质劈刀将镀金合金线与高导金属层的接触面压合成合金层，从而获得牢固的引脚焊点。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。