[发明专利]半导体封装打线工艺的硬度测量装置及其方法

说明书

【技术领域】

本发明是有关于一种半导体封装打线工艺的硬度测量装置及其方法，特别是有关于一种利用硬度测量针杆及打线机台来测量欲打线位置的硬度相关参数的半导体封装打线工艺的硬度测量装置及其方法。

【背景技术】

在半导体封装构造制造过程中，打线接合(wire bonding)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上。一般打线接合制造过程是以金线(gold wire)为主，但相较于金线，由于铜线(copper wire)具有低成本的优势且具有较佳的导电性、导热性及机械强度，因而铜制焊线的线径可设计得更细且散热效率较佳。然而，铜线最大的缺点在于铜金属本身容易与氧起氧化反应；以及铜金属本身的硬度较大，可能在打线期间产生较大的冲击作用力予焊垫表面。上述问题可能影响铜线与半导体芯片或基板的焊垫之间的结合可靠度及结合良品率(yield)，并可能造成焊垫的损坏。

再者，不论是使用金线或铜线，在对新设计的封装基板或导线架产品进行打线工艺之前，通常会预先利用大型硬度测量机台或手持式硬度测量装置来测量封装基板或导线架的硬度，上述欲打线位置测量到的硬度值可以与打线温度、打线速度、线材种类等参数共同通过特定公式换算来得到参考数值，以用于调整及设定打线机台上焊针预定的打线力道。举例来说，当打线机台即将由原先的金线打线工艺转换为新的铜线打线工艺时，即必需预先进行上述欲打线位置的硬度测量，以调整打线机台上焊针预定的打线力道适用于铜线打线工艺，并减少因过大打线力道损伤欲打线位置(如内引脚或基板焊垫)表面的风险。

虽然利用大型硬度测量机台或手持式硬度测量装置确实可进行硬度测量作业，但是实际上作业却经常遇到下列技术问题：在一般封装基板或导线架的设计中，封装基板的表面包含数十个或数百个焊垫数量，导线架的周围也同样包含数十根或数百根内引脚，因此要利用单一硬度测量装置逐一测量更打线位置的硬度将显得费时费力。再者，测量时施加于打线位置的力道可能不同于实际焊针施加于打线位置的打线力道，因而造成换算上的复杂度。另外，测量出的硬度值本身并没有参考性，其必需进一步与其他打线工艺参数共同通过特定公式换算才能间接得到有用的参考数值，以用于调整及设定打线机台上焊针预定的打线力道。然而，要对数十组或数百组的硬度值逐一进行换算作业，也将耗费许多人力物力。在换算过程中，若公式的设计错误或换算过程某一组数据错误，皆会使得参考数值的参考性及实用性受到影响，并大幅降低后续打线工艺的品质，甚至因损伤欲打线位置的表面而降低了打线的良品率(yield)。

故，有必要提供一种半导体封装打线工艺的硬度测量装置及其方法，以解决现有技术所存在的问题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种半导体封装打线工艺的硬度测量装置及其方法，其是在原本的打线机台上安装硬度测量针杆，以方便测量大量打线位置的硬度相关参数，因而有利于简化硬度测量程序，并可相对降低硬度测量成本。

本发明的次要目的在于提供一种半导体封装打线工艺的硬度测量装置及其方法，其是在原本的打线机台上安装硬度测量针杆，以便在相同于打线工艺期间的参数条件下直接取得各打线位置的硬度相关参数，因而有利于简化打线参数的调整设定，并可相对提高打线品质与打线良品率。

为达成本发明的前述目的，本发明提供一种半导体封装打线工艺的硬度测量装置，其特征在于：所述硬度测量装置包含：一打线机台，具有一焊针组装部；一硬度测量针杆，组装于所述焊针组装部，其中所述焊针组装部使所述硬度测量针杆相对所述打线机台进行移动，且所述硬度测量针杆具有一下压接触部，所述下压接触部用以接触一封装组件的至少一打线位置；以及，一参数收集与运算单元，用以收集、计算或输出所述下压接触部接触所述打线位置的硬度相关参数。

再者，本发明提供另一种半导体封装打线工艺的硬度测量方法，其特征在于：所述硬度测量方法包含步骤：将一硬度测量针杆组装于一打线机台的一焊针组装部，其中所述硬度测量针杆具有一下压接触部；利用所述焊针组装部使所述硬度测量针杆相对所述打线机台进行移动，直到所述下压接触部接触一封装组件的至少一打线位置；以及，利用一参数收集与运算单元选择收集、计算或输出所述下压接触部接触所述打线位置的硬度相关参数。

在本发明的一实施例中，所述焊针组装部组装一焊针，而所述硬度测量针杆结合在所述焊针的一侧，所述硬度测量针杆通过所述焊针间接组装结合于所述焊针组装部。

在本发明的一实施例中，所述焊针结合一第一连接件，所述硬度测量针杆结合一第二连接件，所述第二连接件是可拆卸的组装结合于所述第一连接件。