相變存儲器晶片的封裝方法
2023-08-02 09:10:41 1
專利名稱：相變存儲器晶片的封裝方法
技術領域：
本發明屬於集成電路封裝領域，具體涉及到一種相變存儲器晶片的封裝方法。
背景技術：
現在用於做電極的材料很多，比如Cu、Al、Au、TiW、W、GeWN等。由於相變存儲器的特殊性質，即對發熱體電阻、熱擴散和發熱效率要求比較高，Cu、Al、Au等材料屬於軟質材料且容易擴散，所以不適合做相變存儲器的電極；相反，TiW、W、GeWN等電極為硬質材料，它們有合適的電阻，良好的熱穩定性，不與相變材料發生反應，與相變材料有良好的結合力， 所以目前用於做相變存儲器電極的主要材料為TiW、W、GeWN等。目前，對軟質材料電極的晶片封裝技術已經非常成熟，但是對用TiW、W、GeWN等硬質材料做電極的晶片封裝技術還不夠成熟。隨著相變存儲材料越來越廣泛的應用，硬質材料電極也會越來越多，隨著科技發展，相變存儲器晶片的尺寸必然也會越來越小，電極也就會越來越小，為了能方便測試其電學特性，就必須對其進行合適的封裝，由於相變存儲材料對溫度非常敏感及其電極材料的特殊性，常規的封裝技術必然會對相變存儲晶片的電學性能有很大的影響，為了克服以上困難，就需要發明一種專門用於相變存儲器晶片的封裝技術，這正是本發明的出發點。
發明內容
本發明的目的是提供一種相變存儲器晶片的封裝方法，該方法能在不影響相變存儲晶片的電學性能條件下，有效的將相變存儲器晶片中較小的硬質電極引出與管殼引腳相連接，從而達到穩定性好、精度高、重複性好的測試需求。相變存儲器晶片的封裝方法，具體為首先將需要封裝的晶片固定在封裝管殼內， 然後採用超聲鍵合技術將晶片的電極與管殼的引腳一一相連，最後使用屏蔽蓋將其與外界隔尚°所述採用超聲鍵合技術將晶片的電極與管殼的引腳一一相連的具體實現方式為 採用劈刀將金屬絲引到電極表面，通過超聲振動驅使劈刀對電極施加壓力，帶動金屬絲在電極表面摩擦，金屬絲和電極表面產生塑性形變，同時電極金屬層界面的氧化薄膜被破壞， 使得金屬絲和電極表面緊密接觸實現焊接。超聲鍵合功率為IW 2W，超聲鍵合時間為 20ms 50ms，超聲鍵合壓力為IOg 50g。所述劈刀的孔直徑為35微米，倒角為45度，所述金屬絲為直徑35微米鋁絲，所述晶片電極為硬質材料電極。本發明的技術效果體現在本發明能有效地封裝相變存儲器晶片，由於超聲鍵合不需要一個臨界鍵合溫度， 可在常溫下進行，因此對相變存儲器晶片本身特性不會有影響。鍵合時不加電流，不發生熔化，對材料的物理、化學性能沒有任何影響，不會形成任何化合物而影響器件的性能，能保持其清潔度，不需經繁瑣的清洗處理而直接進行封裝。找出合適的鍵合參數後，正常操作能有效地提高焊接速度和成品率。
圖1是相變存儲器晶片的結構示意圖。圖2是固定在銅箔管殼中間的相變存儲器晶片俯視示意圖。圖3是鋁絲穿過劈刀內部示意圖。圖4是超聲和鍵合晶片電極示意圖。圖5是鍵合完晶片電極後上拉示意圖。圖6是超聲和鍵合管殼引腳示意圖。圖7是鍵合完管殼電極後上拉示意圖。圖8是超聲鍵合完晶片後俯視示意圖。圖中，1為相變存儲器晶片的內部電路，2為相變存儲器晶片的電極，3為相變存儲器晶片，4為132腳銅箔管殼，5為35微直徑45度劈刀，6為35微直徑的鋁絲，7為管殼引腳電極。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。本發明相變存儲器晶片的封裝方法，具體為首先將需要封裝的晶片固定在封裝管殼內，然後採用超聲鍵合技術將晶片的電極與管殼的引腳一一相連，最後使用屏蔽蓋將其與外界隔離。所述採用超聲鍵合技術將晶片的電極與管殼的引腳一一相連的具體實現方式為 採用劈刀將金屬絲引到晶片電極表面，通過超聲振動驅使劈刀對電極施加壓力，帶動金屬絲在電極表面摩擦，金屬絲和電極表面產生塑性形變，同時電極金屬層界面的氧化薄膜被破壞，使得金屬絲和電極表面緊密接觸實現焊接。其中，超聲鍵合功率為IW 2W，超聲鍵合時間為20ms 50ms，超聲鍵合壓力為IOg 50g，所述金屬絲可選用金絲、鋁絲等，所述晶片電極為硬質材料電極例如TiW、W和GeWN等。下面以1Mb相變存儲器晶片封裝為例，圖1為1Mb相變存儲器晶片結構示意圖，其中1為相變存儲器晶片的內部電路，2為相變存儲器晶片電極，1Mb存儲器晶片共59個引腳。封裝前，需將1Mb晶片3固定於專用的132腳銅箔管殼4的中間位置，如圖2所示，然後才能將其置於超聲鍵合機進行超聲鍵合。本實例中，金屬絲選用直徑為35微米的鋁絲6， 劈刀5的參數為孔直徑為35微米，倒角為45度(參見圖3)，晶片電極2採用TiW，管殼電極7選用Cu (也可採用Al，Au等軟質材料)。超聲鍵合前，需摸索出各種電極的最適合的超聲鍵合參數，這樣才能對晶片電極進行快速合理的引線，表1是經實驗得到的幾種電極的鍵合參數表1幾種電極的鍵合參數
權利要求
1.相變存儲器晶片的封裝方法，具體為首先將需要封裝的晶片固定在封裝管殼內，然後採用超聲鍵合技術將晶片的電極與管殼的引腳一一相連，最後使用屏蔽蓋將其與外界隔離。
2.根據權利要求1所述的相變存儲器晶片的封裝方法，其特徵在於，所述採用超聲鍵合技術將晶片的電極與管殼的引腳一一相連的具體實現方式為採用劈刀將金屬絲引到電極表面，通過超聲振動驅使劈刀對電極施加壓力，帶動金屬絲在電極表面摩擦，金屬絲和電極表面產生塑性形變，同時電極金屬層界面的氧化薄膜被破壞，使得金屬絲和電極表面緊密接觸實現焊接。
3.根據權利要求2所述的相變存儲器晶片的封裝方法，其特徵在於，超聲鍵合功率為 Iff 2W，超聲鍵合時間為20ms 50ms，超聲鍵合壓力為IOg 50g。
4.根據權利要求2所述的相變存儲器晶片的封裝方法，其特徵在於，所述劈刀的孔直徑為35微米，倒角為45度。
5.根據權利要求2所述的相變存儲器晶片的封裝方法，其特徵在於，所述金屬絲為鋁絲。
6.根據權利要求5所述的相變存儲器晶片的封裝方法，其特徵在於，所述鋁絲直徑為 35微米。
7.根據權利要求2至6任一所述的相變存儲器晶片的封裝技術，其特徵在於，所述電極為硬質材料電極。
8.根據權利要求7所述的相變存儲器晶片的封裝技術，其特徵在於，所述硬質材料電極選用TiW、W或GeWN。
全文摘要
本發明公開了相變存儲器晶片的封裝方法，具體為首先將需要封裝的晶片固定在封裝管殼內，然後採用超聲鍵合技術將晶片的電極與管殼的引腳一一相連，最後使用屏蔽蓋將其與外界隔離。本發明由於超聲鍵合不需要一個臨界鍵合溫度，可在常溫下進行，因此對相變存儲器晶片本身特性不會有影響；鍵合時不加電流，不發生熔化，對材料的物理、化學性能沒有任何影響，不會形成任何化合物而影響器件的性能，能保持其清潔度，不需經繁瑣的清洗處理而直接進行封裝，從而達到穩定性好、精度高、重複性好的測試需求。
文檔編號H01L45/00GK102446781SQ20111040554
公開日2012年5月9日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者李震, 瞿力文, 繆向水, 陳偉 申請人:華中科技大學