一种ic封装引线键合短接结构及其制备方法
【专利摘要】一种IC封装引线键合短接结构,包括两个金属焊盘上各预植的第一金属球，两个所述第一金属球之间引线键合实现短接互连，两个所述第一金属球之间中间位置叠加第二金属球。上述的制备方法：第一步，需要短接互连的两个金属焊盘用球型焊接的方法各预植一个第一金属球；第二步，两个第一金属球之间用金丝或铜丝或合金丝引线键合；第三步，对准在两个预植的第一金属球的中间位置叠加焊接第二金属球。本发明在两个植球点进行叠球的短接工艺，解决了短线焊接接触不良的技术问题且容易实现，现行的设备完全可以满足工艺要求，不需要新增设备投资。
【专利说明】
一种IC封装引线键合短接结构及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于半导体器件封装测试技术领域，具体涉及一种IC封装引线键合短接结 构及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在IC封装过程中，引线键合和塑封是封装过程中的两个关键工艺。引线键合就是 用非常细小的金属丝将引线框架引脚和芯片上的金属焊盘连接起来的过程。对于部分产 品，需要在同一芯片的焊点间打线(Pad To Pad)，即要在同一个芯片之上的两个或多个焊 点之间完成打线互联。对于同一芯片相邻两个焊盘之间的互连，当两个焊点之间的间距非 常小时，必须采用植球短接的方法实现。
[0003] 图1所示为现有技术同一芯片相邻焊点的短接结构示意图，即采用球形焊接(ball bonding)方式直接形成一个自由空气球(Free Air Ball，FAB)，然后把这个自由空气球FAB 焊接到两个焊盘之间，完成相邻两个焊点的互连。
[0004] 在实际应用过程中，需要根据短接焊点间的间距及焊盘尺寸选择合适的金属丝线 径。以金丝为例，表1为同一芯片短接结构的相邻焊点间的间距表，当需要短接的两焊点间 间距不符合如下表所对应的规格时，则会出现短接焊球与焊盘之间的实际有效结合面积不 够的问题，容易出现脱焊，严重影响产品的质量和可靠性。
[0005] 表1同一芯片短接结构的相邻焊点间间距
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的同一芯片相邻焊点的短接焊球与焊 盘之间的实际有效结合面积不够的问题而提供一种IC封装引线键合短接结构，从而提升产 品质量和可靠性。
[0006] 本发明的另一目的为提供上述IC封装引线键合短接结构的制备方法。
[0007] 为解决本发明的技术问题采用如下技术方案： 一种IC封装引线键合短接结构，包括两个金属焊盘上各预植的第一金属球，两个所述 第一金属球之间引线键合实现短接互连，两个所述第一金属球之间中间位置叠加第二金属 球。
[0008] 两个所述第一金属球之间和与第一金属球与第二金属球之间引线键合，其中焊线 直径为18_50μπι，焊线为金丝或铜丝或合金丝。
[0009] 上述IC封装引线键合短接结构的制备方法，包括如下步骤： 第一步，需要短接互连的两个金属焊盘用球型焊接的方法各预植一个第一金属球； 第二步，两个第一金属球之间用金丝或铜丝或合金丝引线键合； 第三步，对准在两个预植的第一金属球的中间位置叠加焊接第二金属球。
[0010]所述第一金属球以及第二金属球的直径范围为植球所需要的焊线直径的2.8-3.2 倍。
[0011]所述的第一步中，在金属焊盘上预植第一金属球的焊接过程中，首先采用焊线机 上的毛细管劈刀形成一个自由空气球FAB，自由空气球FAB过程是通过离子化空气间隙的电 子火焰熄灭EFO过程实现的，在电子火焰熄灭EFO过程中，自由空气球FAB在空气张力器的 作用下将卡在劈刀内径中，劈刀往下移动，自由空气球FAB会和芯片焊盘会达到熔融状态并 实现键合，然后，自由空气球FAB会焊接到金属焊盘上形成第一金属球。
[0012] 所述的第三步中，在两个预植的第一金属球的中间位置叠加预植第二金属球的焊 接过程中，首先采用焊线机上的毛细管劈刀形成一个自由空气球FAB，自由空气球FAB过程 是通过离子化空气间隙的电子火焰熄灭EFO过程实现的，在电子火焰熄灭EFO过程中，自由 空气球FAB在空气张力器的作用下将卡在劈刀内径中，劈刀往下移动，自由空气球FAB会和 两个预植的第一金属球达到熔融状态并实现键合，然后，自由空气球FAB会焊接叠加到两个 预植的第一金属球的中间位置。
[0013] 在第一步和第三步的焊接过程中，焊接参数为:基本线弧高度Loop Base:28-40μ m;焊球偏移量Loop Ball 0ffset:_35-45μηι;焊球厚度Ball Thickness: 18-28μηι; Bond Stitch On Ball工艺，即首先在芯片或管脚位置预植一个焊球，再进行正常焊线，将正常焊 线的第二焊点焊到植球点上，第二焊点位置参数:30-40μπι。
[0014] 本发明的有益效果是，克服了本领域技术人员长期采用两个金属焊盘之间直接的 引线之间用短接焊球的方式键合的技术问题，本发明采用两个第一金属球中间位置叠加第 二金属球的结构，增大了金属焊盘与短接焊球之间的有效接触面积，可以使金属焊盘与短 接焊球的键合强度大大增加，避免出现因接触面不良而造成的脱焊等可靠性问题。在两个 植球点进行叠球的短接工艺，解决了短线焊接接触不良的技术问题且容易实现，现行的设 备完全可以满足工艺要求，不需要新增设备投资。
【附图说明】
[0015]图1为本发明现有技术结构不意图； 图2为本发明结构俯视图； 图3为本发明结构侧视图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0017] 如图2、图3所示，一种IC封装引线键合短接结构，包括两个金属焊盘1和2上各预植 的第一金属球4和5，两个所述第一金属球4和5之间引线用金丝或铜丝或合金丝键合实现短 接互连，两个所述第一金属球4和5之间中间位置叠加第二金属球6。两个金属焊盘1和2具体 材料及形状等不受本发明限制，采用的焊线直径为18_50μπι，焊线为金丝或铜丝或合金丝， 并不受本发明限制。
[0018] 一种IC封装引线键合短接结构的制备方法，包括如下步骤： 第一步，需要短接互连的两个金属焊盘用球型焊接的方法各预植一个第一金属球。在 金属焊盘上预植第一金属球的焊接过程中，首先采用焊线机上的毛细管劈刀形成一个自由 空气球FAB，自由空气球FAB过程是通过离子化空气间隙的电子火焰熄灭EFO过程实现的，在 电子火焰熄灭EFO过程中，自由空气球FAB在空气张力器的作用下将卡在劈刀内径中，劈刀 往下移动，自由空气球FAB会和芯片焊盘会达到熔融状态并实现键合，然后，自由空气球FAB 会焊接到金属焊盘上形成第一金属球。之后，升高劈刀高度，切掉尾线完成植球，准备进入 下一次植球。
[0019] 第二步，两个第一金属球之间用金丝或铜丝或合金丝引线键合； 第三步，对准在两个预植的第一金属球的中间位置叠加焊接第二金属球。在两个预植 的第一金属球的中间位置叠加预植第二金属球的焊接过程中，首先采用焊线机上的毛细管 劈刀形成一个自由空气球FAB，自由空气球FAB过程是通过离子化空气间隙的电子火焰熄灭 EFO过程实现的，在电子火焰熄灭EFO过程中，自由空气球FAB在空气张力器的作用下将卡 在劈刀内径中，劈刀往下移动，自由空气球FAB会和两个预植的第一金属球达到熔融状态并 实现键合，然后，自由空气球FAB会焊接叠加到两个预植的第一金属球的中间位置。
[0020] 第一步和第三步植球过程中运用的植球参数如下详述： 基本线弧尚度(Loop Base):植完球后往上抬的距尚；实际的"Loop Base =设定值*10 μπι;焊球偏移量(Ball Offset) :XY焊头工作台(XY Table)移动朝向第一焊点或是第二焊点 的方向，使劈刀离开金球。"+"值朝向第二焊点方向，值朝向第一焊点方向；焊球偏移量 实际参数数值=设定参数数值*〇.8μπι。焊球厚度(Ball Thickness):控制B/H的高度用以 设定值球的厚度;研磨距离(Scrub Distance):劈刀水平移动作刮擦动作扯弱颈部的余线， 实际刮擦值=设定数值*〇.8μπι。线尾长度(Tail Length):利用B/H的移动控制线尾长度，劈 刀上升的设定值。BS0B(Bond Stitch On Ball)植球点成型参数中：Loop Base:28_40ym; Loop Ball Off set:-35-45μπι; Bal I Thickness :18 ~28ym; BSOB 线第二焊点位置参数：30-40μηι〇
[0021] 劈刀上升后预留一定长度的线尾长度，约为300-450μπι，焊头移动到下一条焊球的 正上方，复位至烧球高度，为下一根线打火烧球做好准备。
[0022] 比如Separation Height/Bump Height/Smooth Distance等应遵循如下设计规 则。Separation Height为植球点切线前位置到台阶面的高度，Bump Height为植球点经由 斜面切线后到台阶面的高度，Smooth Distance为劈刀切线过程中的长度距离。其中Bump完 切面高度为13-20μηι，量测方法(总高度-球厚)=Bump Height,切面X轴距离为19-30μηι。
[0023] 上述已经描述了本发明的实施例，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以 做出各种修改。
【主权项】
1. 一种1C封装引线键合短接结构，其特征在于:包括两个金属焊盘上各预植的第一金 属球，两个所述第一金属球之间引线键合实现短接互连，两个所述第一金属球之间中间位 置叠加第二金属球。2. 根据权利要求1所述的一种1C封装引线键合短接结构，其特征在于:两个所述第一 金属球之间和与第一金属球与第二金属球之间引线键合，其中焊线直径为18_50μπι，焊线为 金丝或铜丝或合金丝。3. 根据权利要求1或2所述的一种1C封装引线键合短接结构的制备方法，其特征在于 包括如下步骤： 第一步，需要短接互连的两个金属焊盘用球型焊接的方法各预植一个第一金属球； 第二步，两个第一金属球之间用金丝或铜丝或合金丝引线键合； 第三步，对准在两个预植的第一金属球的中间位置叠加焊接第二金属球。4. 根据权利要求1或2所述的一种1C封装引线键合短接结构的制备方法，其特征在于： 第一金属球和第二金属球的直径范围为植球所需要的焊线直径的2.8-3.2倍。5. 根据权利要求4所述的一种1C封装引线键合短接结构的制备方法，其特征在于:所 述的第一步中，在金属焊盘上预植第一金属球的焊接过程中，首先采用焊线机上的毛细管 劈刀形成一个自由空气球FAB，自由空气球FAB过程是通过离子化空气间隙的电子火焰熄灭 EFO过程实现的，在电子火焰熄灭EFO过程中，自由空气球FAB在空气张力器的作用下将卡 在劈刀内径中，劈刀往下移动，自由空气球FAB会和芯片焊盘会达到熔融状态并实现键合， 然后，自由空气球FAB会焊接到金属焊盘上形成第一金属球。6. 根据权利要求5所述的一种1C封装引线键合短接结构的制备方法，其特征在于:所 述的第三步中，在两个预植的第一金属球的中间位置叠加预植第二金属球的焊接过程中， 首先采用焊线机上的毛细管劈刀形成一个自由空气球FAB，自由空气球FAB过程是通过离子 化空气间隙的电子火焰熄灭EFO过程实现的，在电子火焰熄灭EFO过程中，自由空气球FAB 在空气张力器的作用下将卡在劈刀内径中，劈刀往下移动，自由空气球FAB会和两个预植的 第一金属球达到熔融状态并实现键合，然后，自由空气球FAB会焊接叠加到两个预植的第一 金属球的中间位置。7. 根据权利要求5或6所述的一种1C封装引线键合短接结构的制备方法，其特征在于： 在第一步和第三步的焊接过程中，焊接参数为:基本线弧高度Loop Base:28-40μπι;焊球偏 移量Loop Ball Offset:-35-45ym;焊球厚度Ball Thickness:18_28ym;Bond Stitch On Ball工艺，即首先在芯片或管脚位置预植一个焊球，再进行正常焊线，将正常焊线的第二焊 点焊到植球点上，第二焊点位置参数:30-40μηι。
【文档编号】H01L21/60GK106057693SQ201610644869
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月8日 公开号201610644869.9, CN 106057693 A, CN 106057693A, CN 201610644869, CN-A-106057693, CN106057693 A, CN106057693A, CN201610644869, CN201610644869.9
【发明人】杨千栋, 吕代烈, 逯义平, 邵荣昌
【申请人】天水华天科技股份有限公司