專(zhuān)利名稱(chēng):外引線帶的自動(dòng)焊接法的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于將集成電路芯片焊接到襯底上的一種新方法，更詳細(xì)地說(shuō)，是關(guān)于將帶的外引線和集成電路芯片部件焊接到襯底上的一種新方法。
封裝是制造集成電路元件工藝中的一個(gè)工序。封裝時(shí)，將制好的半導(dǎo)體芯片裝進(jìn)一個(gè)保護(hù)封裝中。裝配好的元件經(jīng)過(guò)測(cè)試然后連接到專(zhuān)為其設(shè)計(jì)的電子電路上。封裝配備有外部引線，使元件可藉這些引線連接到電子電路上。
封裝過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)在于芯片與封裝外部引線的連接，必須小心謹(jǐn)慎確保芯片上各焊接點(diǎn)或連接點(diǎn)妥善連接到適當(dāng)?shù)耐獠恳€上。如果不能全部正確無(wú)誤地進(jìn)行接線則會(huì)使元件誤動(dòng)作或不動(dòng)作。
目前連接芯片與封裝引線的方法是采用帶的自動(dòng)焊接法(TAB)。TAB法采用具有多個(gè)專(zhuān)用帶段的聚酰亞胺薄膜帶。各段包括界定著一中心小孔的薄膜座圈。座圈底下用腐蝕法形成多個(gè)導(dǎo)電指。各導(dǎo)電指具有一個(gè)延伸入中心小孔的內(nèi)引線和超出座圈周邊延伸的外引線。芯片安置在小孔上，使芯片上各焊接點(diǎn)與適當(dāng)?shù)膬?nèi)引線對(duì)齊。然后將焊接點(diǎn)焊接到內(nèi)引線上。
接著將帶與芯片引線組成的部件從帶上切去，將其安置在封裝襯底上，使各引線與連接到封裝外部引線的適當(dāng)?shù)姆庋b襯底引線對(duì)齊。外引線經(jīng)與襯底引線的焊接就將芯片連接到適當(dāng)?shù)姆庋b外引線上。
有關(guān)帶的自動(dòng)焊接工藝更詳細(xì)的討論見(jiàn)Sze在《超大規(guī)模集成電路技術(shù)》(1983年)第559～564頁(yè)編寫(xiě)的文章和Dais，Erich和Jaffe在電氣與電子工程師協(xié)會(huì)元器件、混合電路和制造技術(shù)會(huì)報(bào)(1980年12月)第623～633頁(yè)寫(xiě)的“混合電路用的倒裝的TAB”一文中，這兩篇文章也包括在本說(shuō)明書(shū)中以供參考。
帶的自動(dòng)焊接法是將半導(dǎo)體芯片連接到封裝上的有效方法。各帶段可在帶上配置得使芯片可自動(dòng)焊接到帶上。通過(guò)對(duì)帶進(jìn)行適當(dāng)?shù)目涛g就可使各芯片的導(dǎo)電指密集地封裝在帶段上。這是超大規(guī)模集成芯片制造工藝中一個(gè)極其重要的特點(diǎn)，其中每一個(gè)芯片上往往有100到300以上的焊接點(diǎn)。
但實(shí)踐證明，要將密集封裝好的帶外引線與封裝襯底各引線對(duì)齊并焊接起來(lái)是有困難的。這有三個(gè)原因(1)引線中的卷曲力沿帶的軸向與線兩端軸線上的不同;(2)金屬導(dǎo)電指和薄膜(其上金屬導(dǎo)電指被腐蝕)的卷曲是不同的，這促使部件的各引線卷曲;最后，(3)當(dāng)將熱焊接片往下壓在各外引線上時(shí)，各個(gè)外引線產(chǎn)生橫向/縱向滑動(dòng)。此卷曲和滑動(dòng)動(dòng)作使各個(gè)外引線在襯底焊接之前很難保證對(duì)齊。
外引線的卷曲和滑動(dòng)還給引線焊接之前對(duì)帶與芯片組裝情況的檢查帶來(lái)困難。為避免外引線因卷曲而對(duì)不齊，需要將外部引線迅速焊接到襯底引線上。必須在以后的檢查和再焊接工序中較正任何存在的錯(cuò)誤，例如細(xì)微的不對(duì)齊情況等。
當(dāng)每個(gè)部件中的外引線為10～100個(gè)，且各引線間距大于0.012英寸時(shí)，這些問(wèn)題較易于糾正。但各超大規(guī)模集成部件的引線會(huì)多達(dá)100或以上。諸外引線系密集地封裝在一起，即各引線之間的間距非常小。因此要將超大規(guī)模集成TAB部件的帶外引線與封裝襯底引線對(duì)齊并焊接起來(lái)極其困難。這歷來(lái)是高效制造超大規(guī)橫集成元件的主要障礙。
因此需要有一種將帶與芯片組成的部件各導(dǎo)電指引線的外引線焊接到適當(dāng)?shù)囊r底引線的新方法。新方法應(yīng)在任何引線密度下都能使大量外引線端部與適當(dāng)?shù)囊r底引線妥善對(duì)齊。新方法還應(yīng)能防止外引線在壓焊接到襯底引線之前卷曲。此外，新方法應(yīng)便于對(duì)部件在其在襯底上對(duì)齊之后作為中間工序進(jìn)行檢查。這樣就可以在將帶引線焊接到襯底之前校正沒(méi)有對(duì)齊的引線。新的焊接方法還應(yīng)能在為將帶外引線焊接到襯底引線而施加壓焊工具時(shí)防止外引線滑動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，各帶段外引線端部都配有薄膜外座圈。各帶與芯片組成的部件都有一圈內(nèi)引線、一內(nèi)座圈、一圈外露的外引線和一外座圈，粘結(jié)到外引線端部的尖端。外座圈起防止外部引線端部在粘結(jié)到襯底之前卷曲的作用。
襯底是為部件而制備的，方法是先將粘稠性的熱焊劑沉積物涂在封裝襯底的焊接區(qū)上。襯底應(yīng)加熱得使焊劑仍具粘性。將帶與芯片組成的部件安置在焊接區(qū)上，使其與焊劑沉積物接觸，且使帶外引線與適當(dāng)?shù)姆庋b襯底引線對(duì)齊。其次冷卻襯底使焊劑固化。固化的焊劑使帶的外座圈與襯底結(jié)合在一起，并使帶的外引線與襯底引線對(duì)齊。
這個(gè)工序使帶外引線較易以焊接到襯底引線上。在這方面，外座圈起兩個(gè)作用。首先，外座圈起約束外引線的作用，特別是防止它們卷曲。其次，外座圈在焊接到襯底上之后起固定外引線的作用，使其與襯底引線對(duì)齊。這提供了在焊接之前徹底檢查各引線的中間機(jī)會(huì)，因?yàn)檫@時(shí)外引線卷曲或與襯底引線不對(duì)齊的可能性不大。萬(wàn)一檢測(cè)出任何差錯(cuò)，還有機(jī)會(huì)在焊接之前予以糾正。由于各引線活動(dòng)的余地受到限制，要用微小工具糾正出現(xiàn)的任何差錯(cuò)就比較容易了。
外座圈還在施加焊接工具以將引線焊接到襯底引線上時(shí)起防止外引線離位滑動(dòng)的作用。
上述工藝特別適用于超大規(guī)模集成元件的制造。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)帶與芯片組成的部件的平面圖。
圖2是本發(fā)明最佳實(shí)施例一個(gè)在封裝襯底上對(duì)齊了的帶與芯片部件的等角視圖。
圖3是本發(fā)明最佳實(shí)施例引線帶的剖視圖。
圖4是本發(fā)明最佳實(shí)施例的一個(gè)帶與芯片組成的部件在封裝襯底上對(duì)準(zhǔn)過(guò)程情況的組件分解等角示意圖。
圖5是圖2帶與芯片組成的部件一角的放大平面圖。
圖6是沿圖5中6-6線截取的帶與芯片組成的部件的橫向剖視圖。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)帶與芯片組成的部件100的示意圖。芯片102焊接到帶部分104上。帶部分包括單個(gè)座圈106，座圈106底面刻蝕有多個(gè)導(dǎo)電指108。各導(dǎo)電指有一個(gè)延伸出座圈外周邊的外引線110和在底面焊接到芯片102的內(nèi)引線(圖中未示出)。外引線沒(méi)有受約束，在處理過(guò)程中各個(gè)引線會(huì)卷曲或交叉，分別如112和114處所示。因此需要迅速將各引線焊接到襯底上面無(wú)需首先檢查有無(wú)開(kāi)路、短路或不對(duì)齊的引線。此外使用焊接工具將外引線連接到襯底引線上時(shí)不能防止個(gè)別外引線滑動(dòng)離位。
圖2是本發(fā)明帶與芯片組成的部件10焊接到封裝襯底12上的示意圖。部件10包括焊接引線帶14切除部分的半導(dǎo)體芯片13。引線帶14底下刻蝕有多個(gè)導(dǎo)電指16。芯片10和襯底12之間必須加以延伸的電氣連接是供借助于足量的導(dǎo)電指進(jìn)行的。更具體地說(shuō)，各導(dǎo)電指圍繞半導(dǎo)體芯片延伸出方形聚酰亞胺內(nèi)座圈18。各導(dǎo)電指末端設(shè)有外引線20。外引出線端部有一個(gè)方形外座圈22，也是聚酰亞胺薄膜制成的。外座圈內(nèi)周邊與內(nèi)座圈外周邊相隔一段距離，使外引線的部分23暴露在該兩周邊之間著。
帶與芯片組成的部件10安置在襯底安裝區(qū)24上。襯底引線26埋置在襯底安裝區(qū)24上，與封裝外部引線(圖中未示出)相連。部件安置在襯底上，使各個(gè)外引線部分覆在適當(dāng)?shù)囊r底引線上。帶和芯片組成的部件在外座圈22的各拐角30用焊劑28的沉積物固定到襯底上。
從圖3可以清楚地看到，本工藝所用的帶32包含多個(gè)逐次配置的帶段34。各帶段底下刻蝕有多個(gè)導(dǎo)電指16。內(nèi)座圈13和外座圈22都是刻蝕形成的，以便使帶引線部分23暴露在內(nèi)外座圈之間。中心小孔36是從內(nèi)座圈刻蝕的，以便暴露從各導(dǎo)電指延伸的下帶引線38。各導(dǎo)電指在內(nèi)座圈18和外座圈22底下延伸，在毗鄰帶段外周邊的測(cè)試區(qū)40處終止。帶的兩邊42設(shè)有導(dǎo)孔44。
按標(biāo)準(zhǔn)TAB安裝操作法將半導(dǎo)體芯片13裝在各帶段34的中心小孔36。導(dǎo)孔是為使帶能通過(guò)TAB芯片焊接機(jī)(圖中未示出)向前推進(jìn)而設(shè)的。在芯片焊接的過(guò)程中，內(nèi)引線連接到芯片上適當(dāng)?shù)暮附狱c(diǎn)上。測(cè)試區(qū)40便于在焊接之后測(cè)試帶與芯片連接情況之用。經(jīng)過(guò)焊接和測(cè)試之后，將帶與芯片組成的部件10沿外座圈22的外邊緣從帶32上切除。
往襯底上焊接帶與芯片組成的部件10的第一步工序是將焊劑沉積物28涂到襯底上，如圖4所示。焊劑系涂到襯底上外座圈22擬與襯底連接且外引線20與襯底26不焊接在一起的部位。例如，這可以是外座圈拐角部分30處在襯底上的部位，如圖5所示。較理想的焊劑為樹(shù)脂膏焊劑，焊劑中的溶劑(例如丁基卡必和芐醇)已蒸發(fā)掉。這樣得出的焊劑在100℃以下變硬，在120℃至150℃范圍內(nèi)變粘。焊劑是在大約125℃溫度下涂到襯底上。往襯底上涂焊劑可采用自動(dòng)“跳銷(xiāo)(pogo pin)/儲(chǔ)槽”式裝置(圖中未示出)。襯底保持加熱在約125℃的溫度，以確保它保持粘性但不致流過(guò)襯底。
然后將帶與芯片組成的部件10放到襯底12上。采用TAB裝配技術(shù)令部件10就位，使外引線20與適當(dāng)?shù)囊r底引線26對(duì)齊。部件10妥善對(duì)齊之后，令襯底冷卻下來(lái)，使焊劑28固化，從而將外座圈22固定到襯底的適當(dāng)位置上。外圈又使各帶外引線20就位，如圖6所示。
將帶與芯片部件10用焊劑焊接到襯底12之后，就可檢查外引線20。由于外引線都受約束不動(dòng)，因而可以全面檢查焊接好各組件的孔口、有無(wú)短路和細(xì)微的不對(duì)齊現(xiàn)象等。任何缺陷都可用熱探針修理。組件經(jīng)檢查，必要時(shí)修理之后，就可用標(biāo)準(zhǔn)的微焊接技術(shù)將帶外引線焊接到襯底引線上。在焊接外引線的過(guò)程中，在使用焊接工具時(shí)，外座圈起防止外部引線滑動(dòng)的作用。這時(shí)就可將組件用于封裝過(guò)程的最后工序中。
本發(fā)明的對(duì)齊和焊接法特別適用于制造超大規(guī)模集成元件。外座圈能約束任何數(shù)量的外引線的運(yùn)動(dòng)。用焊劑將帶與芯片組成的部件焊接到襯底使外引線在檢查和引線焊接過(guò)程中保持對(duì)齊。這樣，即使諸引線系密集地封裝在一起，也可以大大減輕將外引線焊接到襯底上所需的勞力。在小空間中制造具有大量引線的超大規(guī)模集成元件時(shí)，這些特點(diǎn)很重要。
權(quán)利要求
1.將引線帶與芯片組成的部件焊接到封裝襯底上的一種方法，引線帶具有多個(gè)電氣連接到芯片上的導(dǎo)電指，各導(dǎo)電指具有一個(gè)安置在芯片末端的外引線，該引線是要焊接到封裝襯底上特定的襯底引線上的，該方法的特征在于，該方法包括下列步驟甲.帶與芯片組成的部件設(shè)有一個(gè)帶外座圈部分，覆蓋并附著在帶外引線的外端部起約束各外引線使其不動(dòng)的作用；乙.將帶與半導(dǎo)體芯片部件安置在襯底上，使各帶的外引線與適當(dāng)?shù)姆庋b襯底引線對(duì)齊；丙.將外座圈壓焊接到襯底上，以便對(duì)對(duì)齊了的部件帶外引線的運(yùn)動(dòng)起約束作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，外座圈系焊接到襯底上，方法是在至少一選擇部位上在帶外圈與襯底之間涂上粘性物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的方法，其特征在于，粘性物質(zhì)是個(gè)焊劑，所述焊劑在第一種溫度下是硬的，在高于第一種溫度的溫度下是粘稠的，帶外座圈系按下列步驟焊接到襯底上甲.往襯底上準(zhǔn)備將外座圈安置在襯底上的至少一個(gè)位置涂上加熱到第二溫度的焊劑沉積物;乙.將所述襯底加熱到所述第二溫度，使所述焊劑變得粘稠;丙.將帶與芯片組成的部件安置就位，使帶的外引線與適當(dāng)?shù)姆庋b引線對(duì)齊，且外座圈安置在焊劑沉積物上;丁.將所述襯底冷卻至所述第一溫度，使焊劑固化，從而使帶與芯片組成的部件焊接到襯底上。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2的方法，其特征在于，所選擇的在所述帶外座圈與封裝襯底之間涂敷所述焊劑的部位沒(méi)有封裝襯底引線和帶外引線。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的方法，其特征在于，所述外座圈呈多角形，帶外部引線距具有若干個(gè)拐角的多角形的各角一段距離，且所述多角形的至少一個(gè)拐角安置在焊劑沉積物中。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3的方法，其特征在于，所述焊劑是已除去溶劑的樹(shù)脂膏焊劑。
7.一種將半導(dǎo)體芯片電氣連接到封裝襯底的的引線帶段，該引線帶具有多個(gè)導(dǎo)電指，用以將半導(dǎo)體芯片上的焊接點(diǎn)連接到封裝襯底上的襯底引線，其特征在于，該引線帶段包括甲.各導(dǎo)電指具有一個(gè)內(nèi)引線和一個(gè)外引線，外引線用以焊接到半導(dǎo)體芯片的焊接點(diǎn)，外引線末端距內(nèi)引線一段距離配置，用以焊接到襯底引線上;乙.一個(gè)內(nèi)座圈，覆蓋在所述導(dǎo)電指上，介于所述內(nèi)引線和外引線之間，所述座圈具有一個(gè)小孔，用以接收半導(dǎo)體芯片，所述內(nèi)引線延伸入所述中心小孔中;和丙.一個(gè)約束裝置，用以約束各個(gè)外引線的運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的引線帶段，其特征在于，所述約束裝置包括為所述帶提供的一個(gè)外座圈，覆蓋在該外引線端上，距所述內(nèi)座圈一段距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求
9的帶段，其特征在于，所述外座圈上至少有一個(gè)沒(méi)有外部引線的部位。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7的帶段，其特征在于，多個(gè)引線帶段結(jié)合在一起形成一個(gè)帶，所述帶適宜用自動(dòng)焊接機(jī)將半導(dǎo)體芯片焊接到各帶段上。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7的引線帶段，其特征在于，所述外引線固定裝置適宜焊接到封裝襯底上。
12.根據(jù)權(quán)利要求
8的引線段，其特征在于，所述外座圈呈多角形，具有多個(gè)拐角。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12的引線段，其特征在于，所述外引線距所述外座圈的至少一個(gè)拐角一段距離。
專(zhuān)利摘要
公開(kāi)了將帶與芯片組成的部件導(dǎo)電觸指的外引線與封裝襯底對(duì)齊并焊接的一種方法。各帶段都設(shè)有一個(gè)內(nèi)座圈和一個(gè)外座圈。導(dǎo)電指從內(nèi)座圈底下延伸到外座圈底下。外座圈距內(nèi)座圈一段距離，以暴露其間的帶外引線部分。帶與芯片組成的部件安置在封裝襯底上面，使外引線與適當(dāng)?shù)姆庋b襯底引線對(duì)齊。在襯底與外座圈之間的至少一個(gè)位置上涂以焊劑沉積物將部件焊接到襯底上。焊接好的外座圈避免部件移動(dòng)，因而不致使引線在焊接之前和焊接過(guò)程中與襯底不對(duì)齊。
文檔編號(hào)H01L21/60GK87106380SQ87106380
公開(kāi)日1988年6月8日 申請(qǐng)日期1987年8月27日
發(fā)明者戴維·L·哈洛韋爾, 約翰·W·索菲亞 申請(qǐng)人:數(shù)字設(shè)備公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan