一种芯片封装中铜球焊接的控制结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种芯片封装中铜球焊接的控制结构，其包括测量芯片焊盘窗口尺寸和焊接后铜球大小的测量器、实现焊接的焊接设备以及对整个装置进行控制的控制器；所述焊接设备包括换能杆、打火杆以及劈刀，所述测量器电性连接至控制器。本实用新型提供一种集成的焊接设备，通过设置控制器参数实现对铜线焊接过程的有效控制，减少铝飞溅(挤出)现象的发生，以获取更高质量的芯片封装结构；另外，使用本实用新型的控制结构，还可以降低铝垫的厚度（由原来的3um减至2.6um），进而在保证质量的情况下降低了芯片制造成本；本实用新型结构简单，具有很好的实用性。
【专利说明】一种芯片封装中铜球焊接的控制结构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电子信息【技术领域】的半导体封装领域，具体涉及一种芯片封装中铜球焊接的控制结构。
【背景技术】
[0002]随着芯片制造技术的不断提高，完成同样功能的芯片面积越来越小，相应的芯片制造成本也越来越低，但封装所需要的材料成本和制程却没有较大的改善，因此半导体行业中，封装成本所占的比例也越来越凸显出来。以金线为材料的封装产品中，金线所占的成本比例达到了 30%，而目前国际金价持续上涨，09年08年相比金线价格有30%的增长，就封装行业10%的利润计算，这样的涨幅会吃掉封装行业的所有利润。为了减少封装成本，铜线焊接工艺作为封装行业的救命稻草被广泛研究。铜线价格只有金线成本1/3-1/10，在封装成本中的比例也只有6%左右，极大的减少了封装成本，为半导体封装行业带来新的希望所以铜线焊接目前都作为重点研发方向。但是目前的焊接主要依赖人工经验，对操作人员的要求很高，同时，关于铜球焊接的人工经验并不多，给铜球焊接的推广带来一定的不便。
实用新型内容
[0003]因此，针对上述的问题，本实用新型提出一种芯片封装中铜球焊接的控制结构，对铜线焊接过程进行控制，以获取达到更高质量的芯片封装结构。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种芯片封装中铜球焊接的控制结构，包括测量芯片焊盘窗口尺寸和焊接后铜球大小的测量器、实现焊接的焊接设备以及对整个装置进行控制的控制器；所述焊接设备包括换能杆、打火杆以及劈刀，所述测量器电性连接至控制器。所述测量器可选择影像测量仪实现。
[0005]进一步的，所述控制结构还包括提供保护气体的保护装置，所述保护装置包括容纳保护气体的腔体以及将保护气体喷出的喷嘴，所述保护装置固定设置于焊接设备的一端部，其喷嘴的口径大小选择范围:直径为1.5-2.5mm。优选选择直径为2mm的喷嘴。其中，腔体和喷嘴一体制成。
[0006]进一步的，所述控制器设有显示单元，用于显示测量的各项参数以及操作提示。
[0007]进一步的，所述焊接设备还包括连接在换能杆的端部的超声波发生装置，即该焊接设备为超声波焊接设备。
[0008]现有技术中，焊盘一般为Al-Si 1%-Cu0.5%,相对铜球硬度来说较软，铜球与其接触后会将铝挤出焊区，造成相邻焊区短路，而本实用新型提供一种集成的焊接设备，通过设置控制器参数实现对铜线焊接过程的有效控制，减少铝飞溅(挤出)现象的发生，以获取更高质量的芯片封装结构；另外，使用本实用新型的控制结构，还可以降低铝垫的厚度(由原来的3um减至2.6um),进而在保证质量的情况下降低了芯片制造成本；本实用新型结构简单，具有很好的实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为实施例1的控制结构平面示意图；
[0010]图2为实施例1的控制结构立体示意图；
[0011]图3为实施例2的控制结构立体示意图；
[0012]图4为本实用新型的劈刀示意图。
【具体实施方式】
[0013]现结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0014]实施例1
[0015]本实用新型主要减少和解决半导体封装中铜线焊接对芯片的伤害，为了解决这些问题，本实用新型所采用的技术方案是，参照图1和图2，一种芯片封装中铜球焊接的控制结构，包括测量芯片焊盘窗口尺寸和焊接后铜球大小的测量器101、提供保护气体的保护装置、实现焊接的焊接设备以及对整个装置进行控制的控制器102 ;所述焊接设备包括换能杆103、打火杆110以及劈刀104，所述测量器101电性连接至控制器102。所述焊接设备还包括超声波发生装置108，即该焊接设备为超声波焊接设备。超声波发生装置108通过安装座109接于换能杆103的一端部。其中，测量器101和控制器102可以与焊接设备、保护装置一体制成，也可以是分开设置的，本实施例中，上述结构分开设置。所述测量器可选择影像测量仪实现。其中，所述保护装置包括将保护气体喷出的喷嘴106。所述保护装置固定设置于焊接设备的一端部，其喷嘴106的口径大小一般选择直径为1.5-2.5_，优选选择直径为2mm的喷嘴。
[0016]另外，本实施例中，为了方便观察，所述控制器102设有与其电性连接的显示器107，用于显示测量的各项参数以及操作提示。
[0017]实施例2
[0018]参照图3，一种芯片封装中铜球焊接的控制结构，包括测量芯片焊盘窗口尺寸和焊接后铜球大小的测量器101、提供保护气体的保护装置、实现焊接的焊接设备、对整个装置进行控制的控制器102以及显示用的显示器107 ;所述焊接设备包括换能杆103、打火杆以及劈刀104，所述测量器101和显示器107电性连接至控制器102。所述焊接设备还包括接于换能杆103 —端的超声波发生装置108，即该焊接设备为超声波焊接设备。其中，测量器101和控制器102可以与焊接设备、保护装置一体制成，也可以是分开设置的，本实施例中，上述结构集成于同一个外壳下。所述测量器可选择影像测量仪实现。其中，所述保护装置包括容纳保护气体的腔体105以及将保护气体喷出的喷嘴106，所述保护装置固定设置于焊接设备的一端部，其喷嘴106的口径大小一般选择直径为1.5-2.5mm,优选选择直径为2mm的喷嘴。另外，劈刀的不意图参见图4所不。
[0019]在具体使用本实用新型的控制结构时，首先通过其测量器来测量芯片焊盘窗口尺寸，并将其发送至控制器，然后控制器根据所用线材的线径计算所需铜球大小(便于铜球与焊盘匹配)，并依据线材材质、线径设置控制器参数，最后使用焊接设备实现超声波焊接。当一次焊接完成后，使用测量器测量焊接后铜球大小，依次控制焊球焊接大小，完成焊接。
[0020]上述控制结构中，结合在框架上预压平铜球的技术，可以控制UPH降低在3%_10%区间；拉力值达到质量要求范围以内，可使用的1.2mil铜线可以达到彡6g ;焊球大小可控，在原有的技术基础上，本实用新型的方案更加的稳定，效率更高。综上所述，本实用新型采用上述结构，对铜线焊接过程进行控制，以达到更高质量的芯片封装结构，解决了薄铝垫、1w-K材料等芯片的焊接问题。
[0021]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种芯片封装中铜球焊接的控制结构，其特征在于:包括测量芯片焊盘窗口尺寸和焊接后铜球大小的测量器、实现焊接的焊接设备以及对整个装置进行控制的控制器；所述焊接设备包括换能杆、打火杆以及劈刀，所述测量器电性连接至控制器。
2.根据权利要求1所述的控制结构，其特征在于:所述控制结构还包括提供保护气体的保护装置，所述保护装置包括容纳保护气体的腔体以及将保护气体喷出的喷嘴，所述保护装置固定设置于焊接设备的一端部。
3.根据权利要求2所述的控制结构，其特征在于:所述喷嘴的口径的直径为1.5-2.5mm。
4.根据权利要求3所述的控制结构，其特征在于:所述喷嘴的口径的直径为2mm。
5.根据权利要求1所述的控制结构，其特征在于:所述控制器设有显示单元。
6.根据权利要求1所述的控制结构，其特征在于:所述焊接设备还包括接于换能杆一端部的超声波发生装置。
【文档编号】H01L21/60GK204075494SQ201420473524
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】张建国, 伍江涛, 左福平, 张航, 朱红星 申请人:深圳电通纬创微电子股份有限公司