[发明专利]一种加固集成电路内引线键合力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路，进一步来说，涉及集成电路封装，具体来说，涉及集成电路内引线的键合。

背景技术

原有的集成电路中，芯片与外部的电气联结是在芯片表面焊盘与封装外壳的外引线柱之间用硅铝丝或金丝（即内引线）进行键合而实现的。内引线为金丝时，采用球焊键合；内引线为硅铝丝时，采用超声键合。内引线键合后，经过外观检验、引线键合拉力测试、集成电路性能测试合格后，再进行封帽即可。这种技术主要存在如下问题：①当外引线端面出现内引线键合拉力过低或虚焊时，对于民用级产品，在键合点处点焊料进行物理加固，对于工业级、军用级、宇航级产品，则直接报废或降级使用；②当芯片表现焊盘出现内引线键合拉力过低或虚焊时，由于尺寸过小等原因，无法加固，则直接报废或降级使用；③对于多引线集成电路，只要其中一根内引线出现键合质量问题，就会使整个产品整体降级或报废，造成损失。

经检索，涉及集成电路引线的专利申请件仅有1件，即200510003089.8号《提高集成电路内引线键合可靠性的方法》，该申请件是在装结芯片和压焊前，增加电镀工序，所述电镀工序为用砂磨的方法除去内引线柱端面原有金属层，然后电镀镍，仅电镀集成电路基座的内引线柱部分。但该技术没有解决集成电路的上述问题。目前尚无加固集成电路内引线键合力的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种加固集成电路内引线键合力的方法，以加固不良键合点的键合强度，提升内引线键合拉力，使集成电路内引线键合拉力的大小及一致性满足于GJB597A-96《半导体集成电路总规范》、GJB2438A《混合集成电路通用规范》、GJB548B《微电子器件试验方法和程序》等相关标准的要求。

集成电路生产中，在芯片装结和检验之后，进行引线键合，接着就进行引线拉力检测。过去经引线键合后，挑选引线拉力合格工序产品直接进入封帽工序，引线拉力不合格工序产品进行降档返修或作报废处理。为了避免损失，发明人提出的加固集成电路内引线键合力的方法是：引线键合检测结果表明如果整批工序产品引线拉力符合工序质量要求，则直接进入封帽工序，如果引线拉力不满足工序质量要求，则进入高温加固工序，再进行键合拉力检测后，直接进入封帽工序及其后续工序；发明人根据金属原子在一定温度、压力、时间条件下，相互扩散、形成化学键、增强金属原子间结合力的原理，采取的措施是对于不符合质量要求的产品，先进行内引线球焊键合或超声键合，实现金属与金属的直接焊接；再在惰性气体气氛或高真空环境中，加热至键合系统低熔点键合材料熔点温度的50％～80％，即可达到加固键合强度、形成欧姆接触、提升键合力的目的。

上述金属与金属的直接焊接，是指除金-铝内引线键合系统外的其他内引线的直接焊接，这是由于金-铝内引线键合系统在高温下容易形成绝缘性金属间化合物，固不能选用于此方法。

上述内引线球焊键合的具体做法是利用球焊键合机，在氮气保护下，将金丝露出劈刀的部分通过高电压电火花打火的方式瞬间烧成球状，再通过对劈刀加压力、加超声的条件下，与装在外壳底座上加热的芯片进行键合；加超声时，加热温度100℃～250℃，不加超声时，加热温度300℃～400℃；内引线超声键合的具体做法是利用超声键合机，将露出劈刀部分的硅铝丝在加压力、加超声的条件下，与装在外壳底座上的芯片进行键合；

上述在惰性气体气氛中加热的工艺条件是：惰性气体是氮气（N₂） 或氩气（Ar₂），加热时间30分钟至5小时是指峰值温度加热时间，不含升温和降温时间，具体时间由加热温度的高低进行调整。

上述高真空环境中加热的工艺条件是：真空度控制在 5×10^-3Pa以下，键合材料是指键合系统中的两种材料，即内引线材料和焊盘上键合区域的材料，加热时间30分钟至5小时是指峰值温度加热时间，不含升温和降温时间，具体时间由加热温度的高低进行调整。

本发明方法有以下特点：①不需外加固化物，即可增强不良键合系统的键合强度，提升内引线键合拉力；②采用金属原子间形成化学键的方法提升键合强度，产品永久安全可靠；③ 不引入外来杂质，确保产品的可靠性；④ 工艺简单可行，适用于大批量生产；⑤提高产品的成品率和可靠性。本发明方法生产的产品达到标准中规定的B级（单片集成电路）、H级（混合集成电路）及以上质量水平。

本发明适用于除金-铝内引线键合系统外的其他内引线键合系统。

附图说明