飛線的鍵合方法
2023-09-21 18:51:20
專利名稱：飛線的鍵合方法
技術領域：
本發明涉及一種飛線(flying lead)的鍵合方法，更具體地，涉及一種利用超聲振動將飛線鍵合至基板(board)的焊盤的方法。
背景技術：
在圖8中示出磁碟驅動單元的承載(carriage)組件。該承載組件包括多個承載臂10，其數量與磁碟的數量相對應；懸架12，其上安裝有磁頭，該懸架12設置於承載臂10的前端。承載臂10的基部(base end)設置在傳動軸14上，承載臂10隨著傳動軸14轉動，並且平行於磁碟表面移動。
安裝在懸架12上的磁頭可通過多種方式電連接至信號傳輸電路。圖8示出一種使用所謂的長尾(long tail)懸置板的連接結構，其中懸架12的懸置板的端部延伸至設置撓性板16的位置，該撓性板16設置於承載臂10基部的側面。
在使用長尾懸置板的連接結構中，將撓性板16的焊盤和長尾懸置板的飛線18(參見圖9)正確定位，然而通過超聲波鍵合工具將飛線18鍵合至焊盤。圖9中，通過鍵合工具20將飛線18超聲鍵合至撓性板16的焊盤17。
超聲鍵合方法已用於通過倒裝晶片連接將半導體晶片鍵合至電路板，將導線鍵合至引線，等等。為了可靠地進行超聲鍵合，人們提出了多種構思。例如，日本特開平10-150137公開了一種導線的鍵合方法，其中通過振動抑制部件壓住引線框，以防止引線框共振。日本特開2005-136399公開了一種鍵合電極的形成方法，其中在電路板的電極上應用導電材料，以擴展鍵合區。日本特開平08-146451和10-189657公開了一種兩個部件的鍵合方法，其中在兩個部件之間設置各向異性的導電薄膜，並且在進行相互接觸的方向上施加超聲波。日本特開平05-63038公開了一種兩個部件的鍵合方法，其中使兩個部件的鍵合面粗糙化。日本特開2005-93581公開了一種兩個部件的鍵合方法，其中在鍵合面上應用不導電的粘合劑。
在圖8所示的使用長尾懸置板的連接結構中，多個飛線18以微小的間距平行排列。可以將飛線18逐個超聲鍵合至焊盤17，但是，同時超聲鍵合多個飛線18更有效率，如圖9所示。
圖9中，鍵合工具20接觸並鍵合兩個飛線18。但是，當鍵合工具20接觸多個飛線18時，則鍵合工具20的工作面為平坦表面。因此，如果鍵合面凸凹不平，則每個鍵合點的鍵合力都不同，從而必然降低鍵合的可靠性。
圖10為已相互鍵合的飛線18和焊盤17的剖面圖鍵合。界面處存在三種區域(1)完全鍵合區，其中凸點被壓平並且氧化膜被破壞，因此鍵合面有效地相互鍵合；(2)弱鍵合區，其中在鍵合面之間存在氧化膜；以及(3)未鍵合區「A」，其中鍵合面沒有相互鍵合。
飛線18和焊盤17的外表面鍍金，因此它們通過金-金鍵合相連接。鍍金層能夠消除在飛線18和焊盤17的鍵合面上形成的凸凹不平。但是，鍍金層的厚度為大約3μm，因此不是所有的凸凹不平都可以被完全消除。
發明內容
構思本發明是為了解決上述問題。
本發明的一個目的是提供一種飛線的鍵合方法，該鍵合方法能夠有效地將飛線超聲鍵合至基板的焊盤，並提高兩者間的鍵合可靠性。
為了達到上述目的，將飛線鍵合至基板焊盤的第一種方法包括如下步驟將飛線定位，以使其與平行排列的焊盤相對應；以及對鍵合工具施加超聲振動，以將飛線分別鍵合至焊盤，其中，飛線的寬度大於焊盤的寬度，並且對正在將飛線壓至焊盤上的鍵合工具施加超聲振動，從而將飛線分別超聲鍵合至焊盤。
採用這種方法，因為使飛線的寬度大於焊盤的寬度，所以當鍵合工具將飛線超聲鍵合至焊盤時，焊盤的側邊咬合住飛線。因此可將飛線可靠地超聲鍵合至焊盤。
第二種方法包括如下步驟將飛線定位，以使其與平行排列的焊盤相對應；以及對鍵合工具施加超聲振動，以將飛線分別鍵合至焊盤，其中，被鍵合工具按壓的每個飛線的一個側面被絕緣層覆蓋，並且對經由絕緣層正在將飛線壓至焊盤上的鍵合工具施加超聲振動，從而將飛線分別超聲鍵合至焊盤。
採用這種方法，在飛線的一個側面上形成的絕緣層用作緩衝層，其能夠消除焊盤厚度的差異和鍵合面上的凸凹不平。因此，能夠可靠地進行超聲鍵合。
第三種方法包括如下步驟將飛線定位，以使其與平行排列的焊盤相對應；以及對鍵合工具施加超聲振動，以將飛線分別鍵合至焊盤，其中，每個飛線的端部沿厚度方向摺疊，並且對沿厚度方向正在將摺疊的飛線壓至焊盤上的鍵合工具施加超聲振動，從而將飛線分別超聲鍵合至焊盤。
採用這種方法，因為飛線的摺疊端部具有彈性，所以其能夠消除焊盤厚度的差異和鍵合面上的凸凹不平。因此，能夠可靠地進行超聲鍵合。
第四種方法包括如下步驟將飛線定位，以使其與平行排列的焊盤相對應；以及對鍵合工具施加超聲振動，以將飛線分別鍵合至焊盤，其中，每個飛線被鍍層包覆而且具有橢圓形的截面形狀，並且對正在將飛線壓至焊盤上的鍵合工具施加超聲振動，從而將飛線分別超聲鍵合至焊盤。
採用這種方法，因為鍍層具有橢圓形的截面形狀，因此當進行超聲鍵合時鍍層被壓平。這樣，被壓平的鍍層能夠消除焊盤厚度的差異和鍵合面上的凸凹不平，並且能夠可靠地進行超聲鍵合。
採用本發明的方法，能夠消除焊盤厚度的差異和鍵合面上的凸凹不平，因此能夠將飛線可靠地超聲鍵合至焊盤。
以下通過實例並參考附圖，描述本發明的實施例。在附圖中圖1A和1B為顯示第一實施例的方法的示意圖，其中通過鍵合工具將飛線超聲鍵合至焊盤；圖2A為第二實施例中採用的飛線的剖面圖；圖2B為傳統飛線的剖面圖；圖3為顯示第二實施例的方法的示意圖，其中通過鍵合工具將飛線超聲鍵合至焊盤；圖4為第三實施例中採用的飛線的側視圖；圖5為顯示第三實施例的方法的示意圖，其中通過鍵合工具將飛線超聲鍵合至焊盤；圖6為從端部觀察，第四實施例中採用的飛線的剖面圖；圖7為顯示第四實施例的方法的示意圖，其中通過鍵合工具將飛線超聲鍵合至焊盤；圖8為具有長尾懸置板的傳統承載組件的透視圖；圖9為顯示將飛線鍵合至焊盤的傳統方法的示意圖；以及圖10為相互鍵合的飛線和焊盤的界面的剖面圖。
具體實施例方式
以下參考附圖詳細描述本發明的優選實施例。
在下述實施例中，在組裝承載組件時，飛線18被鍵合至撓性板16，該飛線18形成於長尾懸置板上。
(第一實施例)參考圖1A和1B，解釋本發明的第一實施例。
圖1A中，將長尾懸置板的飛線18定位，以使其對應於設置在承載臂10上的撓性板16。飛線18分別對應於撓性板16的焊盤17。
本實施例中，暴露於撓性板16表面的每個焊盤17的寬度小於每個飛線18的寬度。當將飛線18定位以使其分別對應於焊盤17時，每個飛線18的兩個側邊都分別位於每個焊盤17的兩個側邊之外。
飛線18平行排列，以對應於以規則的間隔平行排列在撓性板16上的焊盤17。焊盤17和飛線18的表面鍍有金。
圖1B中，鍵合工具20按壓飛線18，並且對鍵合工具20施加超聲振動，以將飛線18超聲鍵合至焊盤17。
本實施例中，因為每個飛線18的寬度大於每個焊盤17的寬度，所以當經由鍵合工具對飛線18施加超聲振動時，每個焊盤17的兩個側邊咬合住每個飛線18的鍵合面(底面)。因此飛線18能夠可靠地鍵合至焊盤17。
由於每個焊盤17的兩個側邊咬合住每個飛線18的鍵合面，因此即使焊盤17的平面度不規則，飛線18也能夠可靠地鍵合至焊盤17。焊盤17的平面度及厚度的不規則性能夠被消除，因此能可靠地進行超聲鍵合。即使底部工作面為平面的鍵合工具20同時將多個飛線18壓至焊盤17上，也能可靠地進行超聲鍵合。
本實施例中，焊盤17側邊的咬合功能被用於超聲鍵合。這樣，通過增加焊盤17的硬度，可以將飛線18更可靠地鍵合至焊盤17。焊盤17和撓性板16的導線圖形(cable pattern)通過蝕刻形成於撓性板16表面上的導電層(例如銅層)而同時形成。在暴露由銅層製成的焊盤17後，形成作為基底層的剛性層，例如鍍鎳層，然後基底層鍍金，從而使焊盤17的硬度增加。
(第二實施例)參考圖2A、2B和圖3，解釋本發明的第二實施例。
圖2B顯示傳統的飛線18的結構。焊盤17和飛線18被從側面或者在寬度方向上觀察。傳統的飛線18中，其導電部分180的兩個側面被諸如聚醯亞胺膜之類的絕緣層18b和18c覆蓋，而與焊盤17相對應的導電引線部分18a沒有被絕緣層18b和18c覆蓋，因此沿縱向跨過焊盤17的導電引線部分18a的兩個側面是裸露的。
圖2A顯示本實施例的飛線18的結構。將要被用於超聲鍵合的鍵合工具20按壓的飛線18的上側表面被絕緣層18b完全覆蓋；與焊盤17的鍵合面相對應的導電引線部分18a的下側表面沒有被絕緣層18c覆蓋。即該下側表面是裸露的。
圖3中，通過鍵合工具20將本實施例的飛線18(參見圖2A)超聲鍵合至焊盤17。由於與鍵合工具20的工作面相接觸的飛線18的上側表面被絕緣層18b覆蓋，因此當通過施加超聲振動使鍵合工具20將飛線18壓至焊盤17上時，位於鍵合工具20和導電引線部分18a之間的絕緣層18b用作緩衝層。即使焊盤17和飛線18的鍵合面的平面度，以及焊盤17和引線部分18a的厚度存在差異，也可以消除這些差異，從而將飛線18可靠地鍵合至焊盤17。焊盤17的表面和引線部分18a的暴露面鍍有金，因此引線部分18a與焊盤17被金-金鍵合。
(第三實施例)參考圖4和5，解釋本發明的第三實施例。
圖4中，鍵合至焊盤17的飛線18被從側面觀察。本實施例中，自長尾懸置板的端部延伸過來的引線部分18a摺疊而形成「U」形。標號18d代表摺疊部分，並且引線部分18a的下側部分18e和上側部分18f互相面對。引線部分18a的下側部分18e的長度與焊盤17的長度幾乎相等。在下側部分18e和上側部分18f之間形成一個小間隙，使得摺疊部分18d具有彈性功能。
圖5中，將「U」形飛線18定位，以使其對應於焊盤17，並且鍵合工具20朝下按壓飛線18。同時，對鍵合工具20施加超聲振動，以將飛線18超聲鍵合至焊盤17。
如圖5所示，飛線18的下側部分18e和上側部分18f被夾在鍵合工具20和焊盤17之間，因此摺疊部分18d的彈性功能起作用。如上所述，摺疊部分18d具有彈性功能。因此，即使焊盤17和飛線18的鍵合面的平面度存在差異，也能消除這些差異，從而將飛線18可靠地鍵合至焊盤17。
(第四實施例)參考圖6和7，解釋本發明的第四實施例。
圖6為從縱端觀察，待鍵合至焊盤17的飛線18的剖面圖。本實施例中，每個飛線18的引線部分18a被鍍金層19包覆，並且具有橢圓形的截面形狀。圖6中，飛線18定位於焊盤17之上，並且分別與焊盤17相對應。
圖7中，鍵合工具20朝下按壓多個飛線18，同時，對鍵合工具20施加超聲振動，以將飛線18超聲鍵合至焊盤17。
通過將被鍍金層19包覆的每個飛線18的截面形狀製成橢圓形，當鍵合工具20將每個飛線18壓至每個焊盤17上時，每個飛線18的橫向中心部分，即在截面上最厚的凸起部分，與鍵合工具20和焊盤17相接觸。此外，通過對每個飛線18施加超聲振動而逐步增加鍵合工具20的壓力，每個凸起部分的鍍金層19被逐漸壓平，從而在使飛線18和焊盤17之間的鍵合區逐漸擴展的情況下將飛線18和焊盤17鍵合在一起。
通過將被鍍金層19包覆的每個引線部分18a的截面形狀製成橢圓形，鍵合工具20可靠地按壓並壓平每個飛線18。即使焊盤17和飛線18的鍵合面的平面度，以及焊盤17和引線部分18a的厚度存在差異，也能消除這些差異，從而將飛線18可靠地鍵合至焊盤17。
應注意的是，上述實施例中，在承載組件的組裝步驟中，將長尾懸置板的飛線18超聲鍵合至撓性板16的焊盤17。但是，本發明不限於上述實施例。例如，本發明的方法可以應用於將飛線超聲鍵合至電路板的焊盤。多個飛線不一定被同時鍵合。可以將飛線逐個鍵合至焊盤。
在不脫離本發明的本質特徵的精神的情況下，本發明可以其它具體形式實施。因此所述實施例應視為示範性而非限制性，本發明的範圍由所附的權利要求書界定，而不是上述說明，所以在權利要求書的等效含義和範圍內的所有變化均包含在本發明中。
權利要求
1.一種將飛線鍵合至基板焊盤的方法，包括如下步驟將飛線定位，以使其與平行排列的焊盤相對應；以及對鍵合工具施加超聲振動，以將飛線分別鍵合至焊盤，其中，飛線的寬度大於焊盤的寬度，並且對正在將飛線壓至焊盤上的鍵合工具施加超聲振動，從而將飛線分別超聲鍵合至焊盤。
2.一種將飛線鍵合至基板焊盤的方法，包括如下步驟將飛線定位，以使其與平行排列的焊盤相對應；以及對鍵合工具施加超聲振動，以將飛線分別鍵合至焊盤，其中，被鍵合工具按壓的每個飛線的一個側面被絕緣層覆蓋，並且對經由絕緣層正在將飛線壓至焊盤上的鍵合工具施加超聲振動，從而將飛線分別超聲鍵合至焊盤。
3.一種將飛線鍵合至基板焊盤的方法，包括如下步驟將飛線定位，以使其與平行排列的焊盤相對應；以及對鍵合工具施加超聲振動，以將飛線分別鍵合至焊盤，其中，每個飛線的端部沿厚度方向摺疊，並且對沿厚度方向正在將摺疊的飛線壓至焊盤上的鍵合工具施加超聲振動，從而將飛線分別超聲鍵合至焊盤。
4.一種將飛線鍵合至基板焊盤的方法，包括如下步驟將飛線定位，以使其與平行排列的焊盤相對應；以及對鍵合工具施加超聲振動，以將飛線分別鍵合至焊盤，其中，每個飛線被鍍層包覆而且具有橢圓形的截面形狀，並且對正在將飛線壓至焊盤上的鍵合工具施加超聲振動，從而將飛線分別超聲鍵合至焊盤。
全文摘要
一種飛線的鍵合方法，能夠有效地將飛線超聲鍵合至基板焊盤，並且提高兩者間的鍵合可靠性。該方法包括如下步驟將飛線定位，以使其與平行排列的焊盤相對應；以及對鍵合工具施加超聲振動，以將飛線分別鍵合至焊盤。其中飛線的寬度大於焊盤的寬度，並且對正在將飛線壓至焊盤上的鍵合工具施加超聲振動，從而將飛線分別超聲鍵合至焊盤。
文檔編號G11B5/60GK1988026SQ20061005965
公開日2007年6月27日 申請日期2006年3月17日 優先權日2005年12月20日
發明者久保田崇, 小八重健二, 中村公保 申請人:富士通株式會社