[发明专利]加强铝线键合焊点可靠性的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及微电子行业的引线键合技术。

背景技术

微电子行业中，需要将铝线作为半导体的电极引线，与铜引线框架焊接在一起，简称键合。

通常采用超声波焊接进行键合作业，即采用超声波发生器产生超声波，经换能器产生高频振动，通过变幅杆传到焊接冶具（劈刀）。劈刀与引线（铝线）部分和被焊件（铜引线框架）接触时，在压力和振动的作用下，待焊两金属表面相互摩擦，氧化膜被破坏，并发生塑性变形，致使两个纯净的金属面紧密接触，达到原子距离的结合产生牢固的机械连接。

由于微电子器件的尺寸普遍微小，操作空间较小，根据行业内通常作法都是只有一个焊点，而且此类设备也不具备连续焊接两个或多个焊点的功能。因此框架表面的洁净度（尤其是裸铜引线框架容易氧化）、焊接空间的粉尘或气流均会影响到焊接质量，使得焊点牢固度不够，甚至出现虚焊，大大影响产品的链接可靠性。

申请号为2008102176402的发明涉及一种劈刀结构及超声波焊接设备以及其键合方法。该劈刀结构包括绝缘劈刀，所述劈刀设有供焊丝穿过的过线通孔，在所述劈刀的外围设有静电发生装置，所述静电发生装置产生静电并吸住所述劈刀的过线通孔内的一段焊丝。在进行键合加工时，通过劈刀外围设置的静电发生装置发生的静电对焊丝产生吸附，使焊丝与劈刀内壁的摩擦力增大，可避免键合过程中的拱形运动时焊丝在劈刀内滑动而造成拱形不稳定的情况，使拱丝的成型稳定。该专利对超声波常规的焊接工艺和焊接冶具做了具体介绍。

申请号为2013107171942的发明公开了一种柔性材料辅助聚合物微结构超声波键合封装方法，属于聚合物MEMS制造领域，用于聚合物微结构的密封性键合封装。其特征是该技术将器件的连接和微结构的密封分开处理，采用宏观尺度的导能筋结构和超声波方法实现器件的快速、高强度、永久性连接，利用柔性辅助材料实现微结构的密封性封装，充分利用超声波熔融连接强度高、速度快的优点，而规避了熔融液流延难以控制的缺陷。该发明中使用了导能筋的结构辅助键合过程，虽对器件的定位有好处，但对于提高铝线和框架的焊点连接可靠性并没有实质性的提高。

发明内容

发明目的：

提供一种通过增加一个焊点提高键合可靠性的加强铝线键合焊点可靠性的方法。

技术方案：

本发明公开的一种加强铝线键合焊点可靠性的方法，应用于微电子行业的铝线与铜引线框架的焊接操作中，在采用传统超声波焊接工艺和劈刀焊接第一个焊点（焊点类似绑定在铝线上方或下方的一段线段）后，增加焊接第二个焊点，第二个焊点采用了如下顺序的焊接工艺：

1）采用比第一个焊点用劈刀嘴部更短的短嘴劈刀焊接治具，以适应后续作业更狭小的焊接空间（一般为1mm-1cm长度的空间）；

2）确定第二个焊点的起始位置为距离第一个焊点2倍以上-4倍的铝线的线径；

3）控制短嘴劈刀在运动过程中抬起的高度，使得抬起的高度为1.5倍以上-10倍的铝线线径；

4）基本保持在第一焊点的线段延长方向，将铝线与铜引线框架进行第二焊点的超声波焊接，第二焊点的总长度大于第一焊点的长度（第二焊点的总长度大于第一焊点的长度1-3倍的铝线的线径，既满足焊接牢固，又节省器件之间的空间利于散热）；

5）将第二焊点的超出第一焊点长度的多余长度，用切刀连同铝线的尾部一起切去。

本发明中，优选第二焊点的焊接时间长于第一焊点的焊接时间0.5-3秒，使得两个焊点的平均焊接速度基本相同，质量稳定均匀，焊接可靠性提高。

并且根据不同规格的铝线线径，所采取的工艺参数（焊接时间、焊机功率、接触压力）等可有相应幅度的变化。

有益效果：

本发明通过对引线上两个键合点来焊接来保证金属之间焊接的可靠性，同时提高了微电子器件电连接的可靠性。两个焊点能够实现连续焊接作业，尤其是可以配合机械手和自控装置使得整个键合过程的生产效率较高，无需过多的人工作业和昂贵的辅助设备投资。

附图说明

附图1为采用本发明焊接的一个器件结构示意图；

图中：1-铝线；2-第一焊点；3-第二焊点；4-引线尾端；5-铜引线框架。

具体实施方式

如图1所示的采用加强铝线键合焊点可靠性的方法焊接的器件中，铝线1与铜引线框架5具有第一个焊点2和第二个焊点3，第二个焊点3采用了如下顺序的工艺焊接而成：

1）采用比第一个焊点2用劈刀嘴部更短的短嘴劈刀焊接治具；

2）确定第二个焊点3的起始位置为距离第一个焊点2约3倍的铝线1的线径；