[发明专利]一种利用激光制造折点的引线成弧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造中的微电子封装引线互连方法，特别是在三维叠层封装中采用激光在引线上制造一个或多个折点从而形成大跨度低弧引线的快速引线成形方法。

背景技术

集成电路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。据ITRS2010定义，SiP是将多个不同功能的有源/无源/MEMS/生物芯片等器件，组装成多功能的单个标准封装子系统的先进封装技术。

典型SiP结构是三维叠层芯片封装，它将芯片1与芯片2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)，制作出引线2实现芯片2与框架的互连，制作出特点空间形状的引线1实现芯片1与框架的互连，最后对叠层芯片实施整体封装，如图1。

其中，实现芯片与框架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的技术。

在三维叠层芯片封装中，通常需要多层引线来实现不同高度芯片与框架的互连，如图1所示。其中，引线2采用图2a所示的传统引线成形方法，劈刀轨迹较为简单；引线1形状较为复杂，需要复杂的引线成形方法。为此，各引线键合设备商提出了通过复杂劈刀轨迹形成大跨度引线的方法，其中，以KNS公司的M形弧线最为典型，成为SiP最主要引线成形方法，如图2b。

M弧线虽然实现了SiP高层芯片的低弧大跨度引线互连，但劈刀轨迹复杂、引线速度慢，极大制约了引线键合的速度。为此，美国专利US7262124、美国专利US2005/0072833和美国专利US7464854提出，在形成第一个焊点后，通过劈刀朝远离第二焊点的方向反向运动或者复杂的运动的轨迹，对第一个焊点附近的引线反复折弯，从而降低弧高。该类引线成形专利存在的问题是，在反复折弯引线的过程中，容易使引线的颈部受到损伤，甚至导致引线断裂。美国专利US7547626、美国专利US6222274和美国专利US7851347提出，通过复杂的轨迹使引线形成多个折点，从而形成大跨度的线弧。该类专利存在的问题是，复杂的劈刀轨迹大大降低了效率和成品率。美国专利US2009/0081829提出在第二焊结束后，通过其他工具强制压低弧高，从而形成低弧引线。但问题是，引线在工具的作用下容易出现损伤，且在机械力的作用下引线的成形不一致，极大的影响了芯片的一致性，这对电子产品来说是致命的。因此有必要提出一种新的低弧大跨度引线快速成形方法。

发明内容

本发明提出了一种利用激光制造折点的引线成弧方法，为了克服上述现有技术中的不足，在劈刀运动过程中引入激光能量制造局部热塑性变形点形成折点，从而大大简化劈刀的运动轨迹，并形成大跨度低弧引线。

一种利用激光制造折点的引线成弧方法，包括以下步骤：

步骤1：在芯片焊盘（6）的中心点位置O点形成第一焊点；

框架焊盘（5）的中心点位置为F点，芯片焊盘（6）上表面与框架（1）下表面之间的距离为h；

步骤2：劈刀垂直上升至E点，同时释放引线，OE之间的距离满足|OE|=|h|+1.2|OF|；

步骤3：在引线的O点与E点之间，至少选择一个点A点，OA长度为80-150微米；

利用激光器从劈刀右侧照射引线上的A点，在A点产生热塑区，形成一个向左凸出的折点；

步骤4：以O点为中心点，O点与F点之间的距离|OF|作为为椭圆短轴，椭圆长轴为4000-8000微米，劈刀从E点沿着椭圆轨迹运动至F点，在框架焊盘（5）的中心点位置F点形成第二焊点，即完成从芯片焊盘到框架焊盘之间的引线搭建。

所述步骤3中，在引线的O点与E点之间，选择两个点A点和D点，OA长度为80-150微米，OD长度为4/5|OE|微米；

利用激光器分别从劈刀右侧照射引线上的A点和D点，在A点和D点产生热塑区，形成两个向左凸出的折点。

所述步骤3中，在引线的O点与E点之间，选择四个点：A、B、C及D；

OA长度为80-150微米，OC长度为3/5|OE|微米；

OB长度为2/5|OE|微米，OD长度为4/5|OE|微米；