[发明专利]一种抗侧摆三维引线成弧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体工业中的微电子封装方法，特别是一种抗侧摆的三维引线成弧方法。

背景技术

集成电路(IC)制造是高新技术最核心的产业之一。为应对尺寸更小、功能更强的需求挑战，IC的集成度增加、特征线宽降低到28nm以下，逐渐接近物理极限。业界认为更有效的解决方法之一是系统级封装(System in Package，SiP)技术。典型SiP结构是三维叠层芯片封装，它将芯片堆叠、粘结在一起，再通过热超声引线键合(Thermosonic wire bonding，简称热超声键合)实现芯片与框架、芯片与芯片间的电互连，最后对叠层芯片实施整体封装。其中，实现芯片与框架之间的大跨度互连的热超声引线键合是三维叠层芯片封装的关键互连技术之一。热超声引线键合是利用超声、热、力等外场能量将引线(典型为金线)两端分别键合到芯片和框架焊盘上，通过具有一定空间几何形貌的弧线(Wire loop)实现芯片和框架间电互连。形成弧线的过程称为引线成形。

目前，各引线键合设备商提出了多种形成大跨度引线的方法。美国专利US5989995提出了一种有较强的弧线形状支持能力的M弧来完成大跨度引线互连，其劈刀轨迹如图1所示。美国专利US6222274在此基础上提出了另一种跨度更大的类M弧成形方法。美国专利US7547626和美国专利US7851347则提出一种由多个折点组成的大跨度的线弧成形方法。虽然M弧线及其他在此基础上发展的其他弧线均实现了大跨度弧线的互连，但在实际使用过程中却发现：叠层芯片中的大跨度弧线在后续的塑封中经常出现侧摆，导致相邻引线之间出现接触短路的问题，如图2所示，导致成品率严重下降。

目前业界采用的大跨度引线成形过程均是在由一、二焊点和引线构成的XZ二维平面上进行，所获得的引线实际是在XZ二维平面，称之为“准三维引线”，如图3所示。这样的引线成形存在抗侧摆能力差的问题。其原因是拉拔成形的金丝虽经退火，仍不可避免存在随机分布的残余应力。在劈刀沿轨迹移动对引线施加弯矩形成折点过程中，残余应力部分被释放，部分被加强。一般情况下，被加强的应力主要使金丝产生XOZ平面的变形，如图3（a）的引线；但当应力在平行XOY平面的方向分量足够大，且恰好在三个折点(如图中所示)位置都是同一方向时，金丝将在XOY平面变形，形成离面摆动，如图3（b）的弯曲引线所示。在后续塑封充模时，金丝将继续弯曲，直到与相邻引线短路，如图2所示。

因此，急需开发一种抗侧摆的引线成弧方法。

发明内容

本发明提供一种抗侧摆三维大跨度引线成形方法，其目的在于，克服上述现有技术中的问题，既能够实现大跨度引线稳定互连又具有在后续塑封中能够保持原有形状的能力，不致发生侧摆导致与相邻引线接触短路。

本发明采用如下技术方案：

一种抗侧摆三维引线成弧方法，以P点所在的芯片焊盘（3）的表面作为XPY平面，以P点所在的与XOY平面垂直的平面作为XOZ平面，将XOZ平面沿Y轴负方向平行移动得到的平面记为第一平行平面即X′O′Z′平面，X′O′Z′平面关于XOZ平面对称的平面记为第二平行平面；

包括以下步骤：

步骤1：在芯片焊盘中心点位置（4）P点形成第一焊点；

步骤2：劈刀（5）在XOZ平面上从P点沿Z轴垂直向上运动50-200微米至A点，同时释放出引线PA段；接着，劈刀（5）在XOZ平面从A点沿X轴负方向水平移动50-400微米至B点，同时释放出引线AB段；

步骤3：劈刀（5）从XOZ平面上的B点运动到X′O′Z′平面上的C点，同时释放引线BC段，B点的Z轴坐标正向增加1000-1500微米，Y轴坐标减少50-200微米，X轴坐标不变；接着劈刀（5）从X′O′Z′平面上的C点沿X轴正向运动100-400微米至D点，同时释放出引线CD段；

步骤4：劈刀（5）在X′O′Z′平面上的D点沿直线运动至X′O′Z′平面上的E点，同时释放引线DE段，D点的Z轴坐标增加1500-2000微米，Y轴坐标增加100-400微米，X轴坐标不变；

步骤5：劈刀（5）以P点投影到第二平行平面上的点为圆心，PE长度为半径，从第二平行平面上的E点沿圆轨迹逆时针向下做大于角度S的运动到达F点，同时释放引线EF段；劈刀（5）以P点投影到第二平行平面上的点为中心，短轴为0F的长度，长轴为PF长度的1.1倍，从第二平行平面上的F点沿椭圆轨迹顺时针向上做大于角度S到达G点，同时释放引线FG段；