[发明专利]金属线接合方法和接合力校准

说明书

本发明是申请日为2007年10月5日提交的申请号为200780052994.X(PCT/US2007/080533)的中国发明专利“金属线接合方法和接合力校准”的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年5月16日提交的美国临时申请No.60/938,274的优先权，其内容整体引为参考。

技术领域

本发明涉及金属线环的形成，具体涉及在金属线接合过程中施加接合能量和/或接合力的改进方法。

背景技术

在半导体装置的处理和封装中，金属线接合一直是提供封装内两个位置之间电互连的主要方法(即半导体管芯的管芯焊盘(die pad)和引线框的引线之间)。具体的，使用金属线接合机在各个位置之间形成金属线环，从而电互连。

典型的普通金属线接合顺序包括：(1)在从接合工具延伸的金属线的端部上形成无空气球；(2)在半导体管芯的管芯焊盘上利用无空气球形成第一接合部；(3)在管芯焊盘和引线框的引线之间延伸适合形状的金属线长度；(4)将金属线自动点焊到引线框的引线；和(5)切断金属线。在(a)金属线环的端部和(b)接合位置(例如管芯焊盘，引线等)之间形成接合时，各种类型的接合能量可以使用，例如包括超声波能量，热超声(thermosonic)能量，热压能量等。

在普通的金属线接合系统中，通常，在金属线/接合工具和接触件之间建立一定程度的接触之后，接合能量(例如超声能量)被施加，将与该接触件形成接合。如果当接触件(例如引线框的引线)没有被下压(pinned down)时施加接合能量，会形成不适当的接合。具体的，震动和相关的问题会导致第二接合之后的过度易碎的(squashed)接合、短的金属线尾部长度等。

因此，需要提供一种接合能量施加、接合力施加的改进方法以及相关的引线接合方法。

发明内容

根据本发明典型实施例，提供一种施加接合能量的方法，从而利用金属线接合机在金属线的一部分和接合位置的接触件之间形成接合。该方法包括：(1)将接合工具朝着接触件移动；(2)检测接触件的一部分何时被压靠在金属线接合机的装置支撑表面(例如加热模块)上；(3)施加接合能量给接触件的该部分，从而在接触件和金属线的该部分之间形成接合(例如施加接合能量给金属线以及接触件的该部分处的接合表面从而形成接合)。

根据另一个典型实施例，提供一种形成金属线环的方法，从而利用金属线接合机提供半导体装置的第一接合位置和第二接合位置之间的互连。该方法包括：(1)在第一接合位置处利用接合工具形成第一接合，从而与接合工具相连的金属线与第一接合连续；(2)将金属线的长度从第一接合位置朝着第二接合位置延伸；和(3)在第二接合位置处形成第二接合，从而金属线从第一接合部延伸到第二接合部。步骤(3)包括：(a)将接合工具朝着第二接合位置处的接触件移动，(b)检测接触件的一部分何时压靠在金属线接合机的装置支撑表面上；和(c)施加接合能量给接触件的该部分，从而接合形成在接触件和金属线之间。该方法还包括：(4)切断金属线，从而连接在接合工具中的金属线的长度从步骤(1)、(2)、(3)中形成的金属线环分开。

根据另一个实施例，提供一种确定接合力的方法，该接合力用于利用金属线接合机将金属线的一部分接合到接合接触件。该方法包括：(1)移动工具以接触将被接合的装置的接合接触件的一部分，该工具施加初始力给接合接触件；(2)增加通过工具施加给接合接触件的该部分的力，直到接合接触件的该部分被压靠在金属线接合机的装置支撑表面；和(3)存储施加给接合接触件的该部分的力的值，接合接触件通过该力被压靠在金属线接合机的装置支撑表面上。

根据另一个典型实施例，提供一种利用金属线接合机形成金属线环的方法，从而提供半导体装置的第一接合位置和第二接合位置之间的互连。该方法包括：(1)在第一接合位置处利用接合工具形成第一接合，从而与接合工具连接的金属线与第一接合部连续；(2)将金属线的长度从第一接合位置朝着第二接合位置延伸；和(3)在第二接合位置处在接触件的一部分处形成第二接合，从而金属线从第一接合部连续延伸到第二接合部。步骤(3)包括：(a)确定接合力的值，该接合力将接合接触件的该部分压靠在金属线接合机的装置支撑表面上，(b)施加总的接合力给接合接触件的该部分，总的接合力大于或等于步骤(a)中确定的接合力值，(c)施加接合能量给接合接触件，从而形成第二接合部。该方法还包括(4)切断金属线，从而接合工具中连接的金属线的长度从步骤(1)、(2)、(3)中形成的金属线环分开。