一种用于导线连接装置的毛细管以及一种应用该毛细管形成导电连接隆起的方法制造方法及图纸

一种用于球形连接以便在一个半导体器件的电极接点上形成一个隆起的毛细管，其特征在于，该毛细管包括： 用于将一金属导线的类似球形端对着该电极接点挤压以便在该压力下使所述类似球形端固定到所述电极接点的一个挤压件； 用于提供所述金属导线并设置在所述挤压件中的一个孔； 使所述在电极接点上形成的隆起产生一予定高度的一个整形件。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将一个半导体器材安装到线路板的装置的方法，具体地说，本专利技术涉及一种用于导线连接装置的毛细管以及一种形成导电连接接点隆起的方法，该接点将半导体器件的电极接点电连接到线路板的终端电极上。近来，每个LSI芯片的电极接点的数量越来越多，连接终端的间距也缩短了，因此，现有的钎焊方法难于用于安装半导体器件。为了解决上述问题，近来提出了多种改进的方法，这些方法中，一个半导体器件，例如一个LST芯片直接装配到线路板的输入/输出终端电极上。在这些方法中，一个将半导体器件面朝下安装在线路板上的安装芯片连接方法公认是有效的，因为该半导体器件可一次同时导电连接和线路板上许多终端电极上，而且所述的连接具有良好的机械强度，将半导体器件导电连接到线路板的终端电极上的隆起(凸出电极)借助电解涂敷、焊料槽浸渍、汽相沉积、应用导线连接方式的球形连接以及类似的方法形成。例如，现有一般的用于导线连接装置的毛细管已由MICRO-SWLSS公司出版的连接手册以及毛细管产品目录中所公开。附图说明图19表示一个典型现有的用于导线连接装置的毛细管100，图20是毛细管100端部110的剖面示意图。图20B表示了毛细管100的端部110详细形状。如图20A所示，圆柱形毛细管100中设置一个孔102，一根用于连接的金属导线插入该孔。该孔102的直径约为25～50μm。从连接间距以及连接后金属导线的形状和尺寸(或一个隆起)的角度考虑，毛细管100的顶部110选择角度α为大约30°的锥形。图20B表示了应用直径为25μm金属导线时的毛细管100的顶部110的形状。这种情况下，孔径H为38μm，顶面直径T为203μm，倒角直径CD为74μm。由于应用这种形状的毛细管100，在一个半导体器件的电极接点上形成隆起以便实现与线路板的终端电极导电连接成为可能。图20A和20B所示的毛细管通常用于连接间距与140μm或者间距更大的连接。图21、22A和22B表示了另一个通用的用于导线连接装置的毛细管200。该毛细管200通常用于连接间距小于140μm的连接。如图21所示，圆柱形毛细管200的端部具有一个用于较窄连接间距的瓶颈210。瓶颈高度NH通常约为500μm，在图22A所示的实例中，高度NH为460μm。在毛细管200中设置有孔102，孔中插有一根连接用的金属导线，该孔与毛细管100的孔相同。孔102的直径范围的为25μm-50μm。从连接间距以及连接后金属导线的形状和尺寸(或一个隆起)角度考虑，毛细管200瓶颈210为锥形，其锥角β为10°。图22B表示了应用直径约为25μm的金属导线时毛细管200的端部形状。这种情况中，孔径H为38μm、顶面直径T为152μm、倒角直径CD为64μm。由于应用这种形状的毛细管200，在一个半导体器件电极接点上形成隆起以便可能实现与线路板的终端电极导电连接。下面将说明采用上述的用于导线连接的毛细管的一种由球形连接而形成半导体器件隆起的一般方法。例如日本2-34949号专利申请公开说明书描述了导电连接隆起，该每个隆起具有两级伸出的形状(下文统称为两级隆起)，该申请还公开了应用一种一般的毛细管形成这种二级隆起的方法。图23A至图23D示意地表示了在IC芯片106上的电极接点103上利用毛细管101借助一般的球形连接而形成的两级隆起107的方法。首先，如图23A所示，一根直径为25μm的金属导线104插入毛细管101的孔102。由气体火焰、电脉冲、超声振动或类似方法产生的热能作用到金属导线104的端部，其结果在该金属导线的端部形成一个直径约为该金属导线直径2～3倍的球体105。其次，如图23B所示，通过毛细管101向下移动，金属导线104端部形成的球体105紧贴在IC芯片106的电极接点上。借助热压连接或者超声振动球105可靠地与电极接点103连接，以形成一个隆起107的基台109(第一连接步骤)。该基台的外径约为80μm-90μm，高度约为20μm-30μm。然后，如图23C所示，在隆起107的基台109与插入毛细孔101的孔102的金属导线104连接的状态下，该毛细管101沿环形轨迹运动。具体地说，毛细管101首先在隆起107的基台109的上方向上移动，然后按环形轨迹移动。此后，当毛细管101向下移动时，金属导线被切断(第二连接，参见图23D)。如图23D所示，借助毛细管101的环形轨迹运动，金属线104在基台109上形成环状或者倒U形状。该部分形成了隆起107的顶部108，金属导线104由毛细管101的顶部侧边(1)切断。这样就形成了图24所示的两级隆起107。根据金属导线的直径和材料，每个隆起的第一次连接和第二次连接的压力设置为20克-40克。图24表示一个由一般的球形连接形成的典型的两级隆起的形状。该两级隆起107外径约为80μm-90μm，总高h1约为60μm-80μm。为了使这些两级隆起高度一致，尚需完成一种整形程序。该程度中，这些隆起107对着一个光滑平板挤压(见图25)。需要该整形程度的理由是由球形连接形成各部隆起高度与用其他方法形成的隆起的高度相比，彼此差异很大，在那些使用导电粘接剂作为粘接层以便将半导体器件连接到线路板的情况下，该整形程序能获得另一个效果，即该导电粘接剂的输送量是稳定的。如图25所示，在该整形过程中，IC芯片106面朝下配置并且压向光滑平板112。该整形载荷每个隆起约50克，该整形载荷按照金属导线的材料和直径加以调整。图26表示一个经整形后的典型的两级隆起107的形状。整形的结果两级隆起107的总高度h1统一处于40μm-50μm范围内。上述一般的毛细管及形成一般的隆起的方法需要一个半导体器件上形成隆起的程序，以及另一个修整所形成的隆起的程序，因此生产成本高，同时还需要一个用于整形的装置。然而，省略该整形程序会产生下述问题。首先，由球形连接产生的隆起的顶部108(整形过程之前)为环形或倒U字形，因此顶部108的顶面面积很小(参见图24)，这意味着与线路板的终端电极接触的面积小得有害。此外每个隆起的高度通常也是不一样的，因此未经整形的隆起的不能实现具有希望高度的可靠的连接。其次，在那些使用导电粘接剂做为粘接层的情况中，由于未经整形的隆起的形状，只有少量的导电粘接剂能输送到隆起的顶部，且输送量变化很大。因此，粘接剂凝固之后的粘接强度很低，不言而喻粘接可靠性差。此外，连接电阻也增大。基于上述理由，整形程序是不能省略的。此外，利用上述一般的隆起成形方法，与其说该隆起可以产生如图24所示的典型的形状，倒不如说该隆起产生如图27A至图27C所示的另外的形状。如图27A和图27B所示的隆起形状称为“二次剥落”。这就是当毛细管101切断金属导线104时，环形或倒U形部分的端部114从隆起107体上剥落。图27C所示隆起的这种形状称为“拖尾”。如果尾部115的伸出部分从隆起的侧面测量大于隆起基台直径的四分之一，该隆起不合格。当在予定位置上毛细管101的侧边没有切断金属导线104时，导致这种不合格的隆起产生。这些形状的隆起作为连接点是不合格的。图27A所示的隆起中，顶部116分为两个部分，所以不能得到足够的强度。在图27C所示的隆起中，尾部115侧向伸出。如果导电粘接剂在该尾部保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
1、一种用于球形连接以便在一个半导体器件的电极接点上形成一个隆起的毛细管，其特征在于，该毛细管包括： 用于将一金属导线的类似球形端对着该电极接点挤压以便在该压力下使所述类似球形端固定到所述电极接点的一个挤压件； 用于提供所述金属导线并设置在所述挤压件中的一个孔； 使所述在电极接点上形成的隆起产生一予定高度的一个整形件。

【技术特征摘要】
1993.04.30 JP 103848/93; 1993.06.08 JP 137090/931.一种用于球形连接以便在一个半导体器件的电极接点上形成一个隆起的毛细管，其特征在于，该毛细管包括用于将一金属导线的类似球形端对着该电极接点挤压以便在该压力下使所述类似球形端固定到所述电极接点的一个挤压件；用于提供所述金属导线并设置在所述挤压件中的一个孔；使所述在电极接点上形成的隆起产生一予定高度的一个整形件。2.根据权利要求1所述的毛细管，其特征在于，所述的整形件是一个从该毛细管外周伸出的凸出部分。3.根据权利要求1所述的毛细管，其特征在于，所述的整形件沿该毛细管外周设置。4.根据权利要求1所述的毛细管，其特征在于，所述的整形件设置在该毛细管外周的一部分上。5.根据权利要求1所述的毛细管，其特征在于，所述的挤压件包括一个该毛细管的端面，所述的整形件包括一个用于挤压所述隆起的底面。6.根据权利要求5所述的毛细管，其特征在于，所述整形件设置成所述底面相距端面为一予置的高度。7.根据权利要求5所述的毛细管，其特征在于，所述的底面有一粗糙的侧面。8.根据权利要求5所述的毛细管，其特征在于，所述的整形件包括一个与所述底面相邻的导向部分，该导向部分从所述的底面向下伸出。9.根据权利要求1所述的毛细管，其特征在于，所述的挤压件具有一个用于切断所述金属导线的侧边。10.根据权利要求1所述的毛细管，其特征在于，该毛细管由陶瓷或人造红宝石制成。11.根据权利要求5所述的毛细管，其特征在于，所述的底面基本上与一个连接装置中的一台阶平行，所说的毛细管连接到该连接装置上。12.一种应用球形连接的毛细管以在半导体器件的电极接点上形成一个隆起的方法，其特征在于，该方法包括一个包括该毛细管一个端面的挤压件;一个设置在该挤压...

【专利技术属性】
技术研发人员：户村善广，别所芳宏，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：