[发明专利]一种钉头金凸点的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电子封装中的焊接的方法，尤其涉及一种钉头金凸点的制备方法。

背景技术

目前，金、铜、铝是集成电路封装中实现芯片级互连的技术的优良材料。金凸点键合中使用的金属引线最多、最成功的是金丝。金具有电导率大、耐腐蚀、韧性好等优点，而且技术成熟，工艺稳定性好。但金凸点焊接技术也具有一定的局限性：不适于高密度封装；材料成本非常昂贵；在高温条件下金键合点与铝金属化层之间容易产生金属间化合物。这些金属间化合物接触电阻大，脆性大，在有振动或者弯曲的情况下容易发生断裂。此外，由于金属互扩散的缘故，键合界面处会生成柯肯德尔空洞或裂纹，导致键合点失效。

另外，对倒装芯片应用来说，金凸点的共面性是一个特别重要的指标。所谓共面性是指芯片上所有凸点顶端位置都在同一个几何平面上的特性。由于芯片上每个凸点都要传输信号，为了保证芯片的功能正常，所有的凸点都必须连接良好。如果非共面现象显着(例如某些凸点比其它凸点高)，倒装芯片键合时那些较低的凸点就会接触不到封装基板，将需要极大增加键合力和键合时间，这样才能将所有凸点键合成功，但是凸点高度的起伏会导致凸点加载力分布不均匀、芯片断裂或断路，反之，凸点共面性的提高将会降低芯片和基板所受的应力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的状况，提供一种制备出共面性好，可防止键合点失效的钉头金凸点的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种制备金球大小为2mil的钉头金凸点的方法，包括以下工艺过程：(1)通过图像处理系统，劈刀被精确地定位到焊盘的上方，电子放电系统在电子打火杆和上一键合周期完成后形成的金丝线尾间产生3kV的高电压，形成的电弧产生高温将金丝底端熔化，先熔化的金丝在表面张力的作用下使得液体金球往上翻滚形成金球，成球时的放电电流为30mA，放电时间为0.8ms，所述金球在成形时的大小取决于能量的大小，能量大小取决于温度高低，金球的大小决定了金凸点的共面性，为了提高金凸点的共面性，采用如下方程控制所述金球大小：

ρCp∂T∂t=1A(z)∂∂z(kA(z)∂T∂z)-P(z)kA[h(T-Ta)+ϵσ(T4-Ta4)]]]>

式中ρ——金的密度，在此取1.93×10⁴kg/m³；

C_p——焓随温度的变化率；

z——从金丝底端算起沿着金丝的距离；

T——金球温度；