[发明专利]一种基于钯铜线的半导体键合工艺

说明书

本发明涉及一种基于钯铜线的半导体键合工艺，包括：A.劈刀移至芯片焊盘的位置，使用表面镀钯的纯铜线构成的焊线线材制作第一个焊点的焊球；B.拉线弧，焊线线材被拉起到设定的高度后，从最高点移动到第二个焊点的位置，完成焊线线材的走线；C.劈刀移至PCB板的焊盘的位置，使用焊线线材焊接第二个焊点；其中，制作第一个焊点和第二个焊点时，使用保护气体充盈劈刀及劈刀的周边，保护气体的成分为：95％～99％氮气和1％～5％的氢气，重量百分比。钯铜线的价格只有不到金线价格的10％，可以节约大量的成本；在键合过程中，使用氢气作为保护气，可以将铜从氧化铜里面还原出来；键合工艺参数范围变宽，非常有利于调整到最佳的工艺参数，获得优良的键合效果。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种基于钯铜线的半导体键合工艺。

背景技术

目前封装行业还是以金线键合为主，金线键合一直在封装工艺中占据着主导地位。随着封装产品价格的下行，金线价格已成为封装行业的不能承受之重，降低封装的成本是市场的迫切要求。

近年来，铜作为金线键合的替代材料已经快速取得了稳固的地位，它的优势包括比金有更高的导电性和导热性，较少形成IMC(Inter-metallic Compound，是指金属与金属、金属与类金属之间，以金属键或者共价键形式结合而成的化合物)，同时具有更好的机械稳定性。

然而，铜线极易氧化，表面生成的氧化铜，氧化铜会导致键合工艺的失效。因此在键合过程中，必须配置保护气，以防止铜线的氧化。因此，对比金线，铜线键合存在工艺更复杂，难度更高，焊接工艺参数范围窄等问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供成本更低的、工艺相对简单的、操作难度更小的、焊接工艺参数范围较宽的基于钯铜线的半导体键合工艺。

一种基于钯铜线的半导体键合工艺，包括：

A.劈刀移至芯片焊盘的位置，使用表面镀钯的纯铜线构成的焊线线材制作第一个焊点的焊球；

B.拉线弧，焊头带动劈刀往上抬起，焊线线材被拉起到设定的高度后，从最高点移动到PCB板第二个焊点的位置，完成焊线线材的走线；

C.劈刀移至PCB板的焊盘的位置，使用焊线线材焊接第二个焊点；

其中，制作第一个焊点和第二个焊点时，使用保护气体充盈劈刀及劈刀的周边，保护气体的成分为：95％～99％氮气和1％～5％的氢气，重量百分比。

优选的，芯片焊盘为铝焊盘或金焊盘，第一个焊点的焊球大小为芯片焊盘的大小的80％～95％。

优选的，PCB板的焊盘包括从下而上的三层金属：铜层、镍层和银层，或铜层、镍层和金层，其中，铜层的厚度为500～800μm，镍层的厚度为150～250μm，银层的厚度为60～120μm，金层的厚度为1～5μm。

优选的，制作第一个焊点的焊球时，包括预烧球阶段获得预烧球；

预烧球阶段：打火杆尖端与露出劈刀的焊线线材之间放电形成一个完整的电流回路，电流回路的电流为25～35mA。(EFO电流越大，钯元素融入FAB内部越多，造成FAB硬度越大，进而会导致焊接过程芯片焊盘的开裂或脱落。控制钯元素融入FAB的比例，使用特制劈刀)

优选的，预烧球的直径的3/4以内，钯元素所占重量比例低于10％。

优选的，预烧球阶段：使用环形喷嘴从下向上吹向焊线线材的端部的周侧，从下向上吹，使钯元素少向预烧球的内部扩散。

优选的，焊线线材的直径为0.6～0.8mil。