一種提高塑封引線鍵合可靠性的方法與流程

2023-09-19 21:33:25

本發明屬於晶片封裝技術領域，涉及到提高塑封引線鍵合可靠性的方法。

背景技術：

在IC封裝技術的蓬勃發展的今天，根據不同電子器件的功能以及使用環境，越來越多的封裝形式出現在了龐大的封裝市場中，不同的封裝形式也因為各自所特有的優勢而有相應的應用。引線鍵合工藝由於其成本低廉、工藝成熟、靈活性好、可靠性高等優勢，仍然佔據這大部分的封裝市場，並將維持較長的一段時間。晶片塑封也由於成本低廉，工藝簡單，形式多樣和靈活性好等優勢，廣泛應用於各種封裝市場中。

塑封引線鍵合技術的廣泛應用中，線弧的穩定性、焊點的可靠性以及封裝壽命等都是晶片產品可靠性所面臨的主要問題。金屬引線之間短路也成為了塑封引線鍵合失效的一個重要原因。金屬引線之間的短路，可能是引線鍵合拉弧（looping）時，金屬焊線傾斜（wire sway）導致的；也可能是後期注塑（molding）時，塑封料衝擊導致的。為了避免短路而引起的失效，絕緣線也出現在了人們的視野之中，克服了眾多問題之後，飛思卡爾半導體公司（Freescale）也首先實現了絕緣線應用於生產，但也沒有得到大規模的推廣。絕緣線大規模生產中仍然有許多問題亟待解決，如由於絕緣層的引入，絕緣層將很大程度影響燒球的穩定性；而且劈刀（capillary）口將很容易堆積絕緣層材料，從而使線弧的穩定性以及焊點的可靠性降低；由於絕緣層將影響金屬線和引線框架之間的粘合，導致第二焊點不粘（non-stick on lead）或焊點結合力（still pull）不夠。而燒球、劈刀壽命、焊線可靠性等問題的亟待解決，也使得絕緣線對鍍層材料的選擇以及鍍層工藝都有很高的要求，這也導致了絕緣線的生產成本相應增加。

本發明將在增加較少成本的情況下，降低線弧短路的機率，提高塑封引線鍵合的可靠性。

技術實現要素：

本發明的目的在於減少拉弧金屬焊線傾斜或注塑衝擊而導致的短路，進而提高塑封引線鍵合的可靠性。為實現以上目的，本發明提供一種提高塑封引線鍵合可靠性的方法，其中，在引線鍵合完成以後對金屬線進行噴塗一層有機物酒精溶液，在金屬線表面直接或簡介形成一層絕緣層，經過注塑成型後，減少金屬線之間短路的機率，提高產品的可靠性。

本發明噴塗材料優先選用可溶於酒精的有機物高分子（如聚乙烯，聚乙烯亞胺等及其衍生物）或可溶於酒精的塑封材料固化劑（如脂肪族胺類，咪唑類等）等，噴塗後有機物等包附於線弧上，注塑成型後，在金屬線表面直接或間接形成絕緣層，從而降低線弧短路的機率，提高產品的成品率和可靠性。

隨著自動焊線機技術的成熟，在焊線機上增加液體噴塗的配件（如庫利克和索夫工業公司）已經能應用於大規模生產，而這些配件的引入，也為本發明提供了很大的便利，而且也不需要額外的設備來實現本發明。這樣也節約了成本，提高了生產效率。

附圖說明

圖1為引線鍵合完成後的示意圖

圖2為等離子體處理金屬焊線表面的示意圖

圖3為噴塗形成絕緣層所需的有機物酒精溶液的示意圖

圖4為傾斜金屬焊線之間形成絕緣層的示意圖

各圖中，101為晶片，102為金屬電極，103為連接晶片和引線框架的金屬焊線，104為金屬框架的電極，201為等離子體發射裝置，202為等離子體，301為酒精溶液噴頭，302為噴塗的酒精溶液，401為金屬焊線之間形成的絕緣層。

具體實施方式

附圖的詳細描述意在為本發明的實例進行描述，並不代表本發明實施的唯一方式。結合圖1到圖4與具體實施方式對本發明做進一步詳細的描述：

首先利用自動焊線機，經過燒球、第一焊點連接、拉弧、第二焊點連接、做線尾等工藝，完成晶片電極（102）與引線框架（104）的互連，根部不同引線的位置和形狀，優化工藝參數，進而完成整顆以及整條晶片和引線框架之間的鍵合（圖1所示）。

在自動焊線機完成了整條晶片電極（102）與引線框架（104）互連以後，首先用等離子處理裝置（201）對完成焊接的晶片（101）及其金屬焊線（103）進行等離子處理，主要用於清潔金屬焊線（103）表面並提高金屬焊線（103）表面活性，提高有機物在金屬焊線（103）表面的粘附性（若焊接所用金屬焊線（103）和有機物酒精溶液附著性較好，則這一步可以省略），可以通過調整等離子體處理的角度，優化處理的效果（圖2所示）。

經過等離子體處理後，用酒精溶液噴塗裝置（301）向焊線表面噴塗聚乙烯亞胺的酒精溶液（302）（此處也可以用聚乙二醇、苯丙三氮唑等的酒精溶液），酒精溶液需要較好地包附金屬焊線（103），以保證完成塑封以後，有更好的絕緣效果，可以通過調整酒精溶液噴塗的角度，優化有機物包附金屬焊線（103）的效果（圖3所示）。

待包附金屬焊線（103）的酒精溶液中的酒精揮發以後，餘留下的聚乙烯亞胺等有機物將包附金屬焊線（103），形成絕緣層（401），即使金屬焊線出現線弧傾斜，由於絕緣層（401）的形成，其短路機率也將大大降低（圖4所示）。經過注塑環氧樹脂以後，聚乙烯亞胺還能通過亞胺功能團，促進環氧樹脂固化，進一步增加金屬焊線（103）之間的絕緣性。由於絕緣層（401）的引入，即使金屬焊線（103）由於拉弧不穩或者注塑衝擊而導致傾斜，甚至於相互緊靠，其短路的概率也將很大層度的降低，其可靠性也取決於晶片所使用的環境，以及形成的絕緣層（401）的絕緣效果（圖4所示）。

若酒精溶液（302）中為聚乙二醇等有機物高分子，則再金屬焊線（103）表面直接形成絕緣層（401），從而提高封裝可靠性；若酒精溶液中為苯丙三氮唑等環氧樹脂固化劑，則在塑封過程中加速金屬焊線（103）外圍的環氧樹脂固化，從而形成絕緣層（401），進而提高整體的可靠性；若酒精溶液為聚乙烯亞胺等有亞胺根等官能團的高分子時，其不僅可以直接在金屬焊線（103）表面形成絕緣層（401），而且亞胺根等官能團可以促進環氧樹脂固化，進一步增加金屬焊線之間的絕緣性。

本發明中，無論是有機物直接還是間接在金屬焊線（103）之間形成一層絕緣層（401），都將對器件因金屬焊線短路而導致的失效有所改善，從而提高塑封引線鍵合的可靠性。