[发明专利]引线接合装置和方法

说明书

技术领域

本发明针对半导体封装，并且更具体地涉及用于引线接合裸露的和绝缘引线的装置和方法。

背景技术

集成电路（IC）管芯是形成于诸如硅晶圆的半导体晶圆上的小器件。这种管芯通常从晶圆切断并附着到衬底或基底载体以用于互连再分布。管芯上的焊盘经由引线接合利用引线被电连接到衬底上的载体导线。即，引线接合装置将接合线的第一端附着到管芯焊盘上的第一接合，并且将接合线的第二端附着到载体导线的第二接合。引线也可以被用于交叉连接管芯的焊盘或交叉连接衬底的导线。管芯、引线和衬底然后被封装以形成封装器件。

持续需求更多的高密度IC，但却没有相应增加封装器件的尺寸或脚位（footprint）。也期望有更多到IC的输入和输出，从而导致IC管芯和衬底之间互连的高密度，并且需要细间距和超细间距引线接合。接合线的直径也减小了。例如，63微米间距的应用使用25微米直径的引线，而52微米和44微米间距的应用使用20.3微米直径的引线。正在开发使用17微米直径的引线的37微米间距的应用。

用于制作这种互连的接合线可以是裸露的或无涂层的金属线，诸如裸露的或无涂层的铜引线。替代地，接合线可以由绝缘或镀金属线形成。

裸铜线是经济的并且表现出电性质，诸如自电感和自电容，其类似于金的自电感和自电容，这是一种更昂贵的替代。

绝缘或包覆引线也有利于减少引线偏移和引线短路。具体来说，间距和引线直径的减小对处理及引线接合造成了困难。例如，引线可能会无意地对封装器件的其它导电结构短路，例如其它引线、盘、导线或管芯。这样的短路可能在封装过程中发生，例如，从“偏移”发生，其中液态模塑密封剂的注入或转移向着另一个导电结构移动引线。使用较小直径的引线的部分倾向于具有较高的引线偏移不良品。然而，由导电芯绝缘的或被有机材料包覆而形成的引线有效降低了这些负面影响。

然而，这两种类型的接合线在常规的引线接合装置和方法中也具有一些弊端。具体来讲，裸铜线的表面很容易受到氧化的污染物的影响，这导致了铜氧化物形成于铜接合线的表面上。这些污染物，即铜氧化物，对第一接合和第二接合处的接合形成和强度产生了不利影响。例如，盘上的不粘（NSOP）、导线上的不粘（NSOL）和短尾巴缺陷都是与裸铜线的表面氧化污染物相关联的常见问题。因此，裸露的或无涂层的铜接合线对于这些类型的互连的应用具有相对短的保存期限，特别是5-7天。

绝缘或包覆引线通常不受到这种污染，但是当使用包覆引线，特别是第二接合（即针脚式接合）的时候，难以获得高质量接合。NSOL是与绝缘引线相关联的常见问题，因为引线和导线之间的引线绝缘防止了良好的粘附性。

弱粘附在引线剥离试验结果中得到证实。在引线剥离试验中，吊钩被放置在靠近第二接合的引线下面并且施加升力，从而测试了第二接合粘附到导线/标杆的强度。绝缘细引线和绝缘超细引线通常表现出非常低的引线剥离强度。为了增加剥离强度，绝缘引线通常必须受到高度的洗涤，但是这通常会导致接合工艺生产量的下降。

因此，提供一种用于引线接合裸露的和绝缘引线的装置和方法将是有利的，这改进了第一接合和第二接合的接合质量，同时也保持了高水平的生产量。

附图说明

本发明通过举例的方式说明并且不受限于附图中所示的本发明的实施例，在附图中类似的参考符号表示相同的元件。附图中的元件是为了简便以及清晰而被图示，并且不一定按比例绘制。注意，某些垂直尺寸相对于某些水平尺寸被夸大。

图1是根据本发明的第一实施例的图示引线接合装置的各种示例性配置的示意图；

图2A是根据本发明的第一实施例的电连接的放大的侧视图；

图2B是根据本发明的第二实施例的电连接的放大的侧视图；

图3是根据本发明的第一实施例的引线接合装置的引线抛光器的立体图；

图4是根据本发明的第二实施例的引线接合装置的示例性配置的示意图；以及

图5是用于在本发明的第二实施例中使用的绝缘引线的截面图。

具体实施方式

参照附图，其中相同的参考符号在全部数个附图中被用于指定相同组件，根据本发明的第一实施例，图1中所示的是引线接合系统或引线接合装置10。图4示出了根据本发明的第二实施例的引线接合系统或引线接合装置110。