本发明专利技术公开了一种抗侧摆三维引线成弧方法，通过在三维空间的劈刀运动,形成真正意义上三维大跨度弧线，其最终的引线构型不仅仅在XOZ平面，而是分布在整个XYZ空间上，且引线在XOY平面上的投影关于两个焊点之间的连线的中点成中心对称。使得引线上三个折点的残余应力除了可以形成抵抗XOZ平面内变形的弯矩Mx1、Mx2和Mx3外，也能形成抵抗XOY平面内变形的弯矩Mz1、Mz2和Mz3。通过二者组合，使得引线可以抵御来自空间任意方向的外力和变形，形成稳定的、抗侧摆的三维大跨度弧线。
【技术实现步骤摘要】
一种抗侧摆三维弓I线成弧方法
本专利技术涉及一种半导体工业中的微电子封装方法，特别是一种抗侧摆的三维引线成弧方法。
技术介绍
集成电路(IC)制造是高新技术最核心的产业之一。为应对尺寸更小、功能更强的需求挑战，IC的集成度增加、特征线宽降低到28nm以下，逐渐接近物理极限。业界认为更有效的解决方法之一是系统级封装(System in Package, SiP)技术。典型SiP结构是三维叠层芯片封装，它将芯片堆叠、粘结在一起，再通过热超声引线键合(Thermosonic wirebonding,简称热超声键合)实现芯片与框架、芯片与芯片间的电互连，最后对叠层芯片实施整体封装。其中，实现芯片与框架之间的大跨度互连的热超声引线键合是三维叠层芯片封装的关键互连技术之一。热超声引线键合是利用超声、热、力等外场能量将引线(典型为金线)两端分别键合到芯片和框架焊盘上，通过具有一定空间几何形貌的弧线(Wireloop)实现芯片和框架间电互连。形成弧线的过程称为引线成形。目前，各引线键合设备商提出了多种形成大跨度引线的方法。美国专利US5989995提出了一种有较强的弧线形状支持能力的M弧来完成大跨度引线互连，其劈刀轨迹如图1所示。美国专利US6222274在此基础上提出了另一种跨度更大的类M弧成形方法。美国专利US7547626和美国专利US7851347则提出一种由多个折点组成的大跨度的线弧成形方法。虽然M弧线及其他在此基础上发展的其他弧线均实现了大跨度弧线的互连，但在实际使用过程中却发现:叠层芯片中的大跨度弧线在后续的塑封中经常出现侧摆，导致相邻引线之间出现接触短路的问题，如图2所示，导致成品率严重下降。目前业界采用的大跨度引线成形过程均是在由一、二焊点和引线构成的XZ二维平面上进行，所获得的引线实际是在XZ 二维平面，称之为“准三维引线”，如图3所示。这样的引线成形存在抗侧摆能力差的问题。其原因是拉拔成形的金丝虽经退火，仍不可避免存在随机分布的残余应力。在劈刀沿轨迹移动对引线施加弯矩形成折点过程中，残余应力部分被释放，部分被加强。一般情况下，被加强的应力主要使金丝产生XOZ平面的变形，如图3(a)的引线；但当应力在平行XOY平面的方向分量足够大，且恰好在三个折点(如图中所示)位置都是同一方向时，金丝将在XOY平面变形，形成离面摆动，如图3 (b)的弯曲引线所示。在后续塑封充模时，金丝将继续弯曲，直到与相邻引线短路，如图2所示。因此，急需开发一种抗侧摆的引线成弧方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种抗侧摆三维大跨度引线成形方法，其目的在于，克服上述现有技术中的问题，既能够实现大跨度引线稳定互连又具有在后续塑封中能够保持原有形状的能力，不致发生侧摆导致与相邻引线接触短路。本专利技术采用如下技术方案:，以P点所在的芯片焊盘(3)的表面作为XPY平面，以P点所在的与XOY平面垂直的平面作为XOZ平面，将XOZ平面沿Y轴负方向平行移动得到的平面记为第一平行平面即X' 0' V平面，X' 0' V平面关于XOZ平面对称的平面记为第二平行平面；包括以下步骤:步骤1:在芯片焊盘中心点位置(4) P点形成第一焊点；步骤2:劈刀(5)在XOZ平面上从P点沿Z轴垂直向上运动50-200微米至A点，同时释放出引线PA段；接着，劈刀(5)在XOZ平面从A点沿X轴负方向水平移动50-400微米至B点，同时释放出引线AB段；步骤3:劈刀(5)从XOZ平面上的B点运动到X' 0' Z'平面上的C点，同时释放引线BC段，B点的Z轴坐标正向增加1000-1500微米，Y轴坐标减少50-200微米，X轴坐标不变；接着劈刀(5)从X' 0' V平面上的C点沿X轴正向运动100-400微米至D点，同时释放出引线CD段；步骤4:劈刀(5)在X' 0/ V平面上的D点沿直线运动至X' 0/ V平面上的E点，同时释放引线DE段，D点的Z轴坐标增加1500-2000微米，Y轴坐标增加100-400微米，X轴坐标不变；步骤5:劈刀(5)以P点投影到第二平行平面上的点为圆心，PE长度为半径，从第二平行平面上的E点沿圆轨迹逆时针向下做大于角度S的运动到达F点，同时释放引线EF段；劈刀(5)以P点投影到第二平行平面上的点为中心，短轴为OF的长度，长轴为PF长度的1.1倍，从第二平行平面上的F点沿椭圆轨迹顺时针向上做大于角度S到达G点，同时释放引线FG段；步骤6:劈刀(5)从第二平行平面上的G点沿直线运动至XOZ平面上的H点，同时释放引线GH段，G点的Z轴坐标增加与PA的长度相同，Y轴坐标变为0，X轴坐标不变；接着，在XOZ平面上，劈刀(5)沿X轴正向移动至I点，HI长度与GH的长度相同；最后，以与步骤I中的芯片焊盘(3)相连的框架焊盘(7)中点为K点，劈刀(5)在XOZ平面上沿圆弧轨迹运动至K点，同时释放引线IK段，即完成从芯片焊盘到框架焊盘之间的引线搭建。所述步骤5中的角度S的取值范围是135° -165°。有益效果本专利技术提供的，与现有技术相比，其有益效果主要体现在以下几点:1、通过改变劈刀的轨迹，实现了在三维空间的运动，改变了引线中折点的空间位置及取向，实现了在XOY平面形成的折点关于两个焊盘连线的中点作为中心对称点成中心对称，使得折点上的残余应力既可以抵抗XOZ平面内变形的弯矩Mx，也能形成抵抗XOY平面内变形的弯矩Mz。通过二者组合，使得引线可以抵御来自空间任意方向的外力和变形，形成稳定的、抗侧摆的三维大跨度弧线。2、线弧具有稳定的形状和良好的抗侧摆能力，可有效抵抗后续工序中各方面的外力，减小侧摆导致短路的情况，有效地提高了成品率。减小电子产品在跌落、碰撞和振动等极端过程中出现相邻引线摆动导致短路的情况，大大提高产品寿命。3、兼容现有硬件设备，仅需改变控制劈刀轨迹的软件，通过改变劈刀的轨迹，可以实现不同跨度、不同高度、不同形状的真三维弧线，能够适应不同芯片尺寸、不同封装形式的应用需求。【附图说明】图1M弧线的劈刀轨迹示意图；图2不稳定大跨度引线导致SiP塑封后引线短路示意图；图3 “准三维引线”的侧摆示意图，其中，图(a)为“准三维引线”侧板示意主视图，图(b)为“准三维引线”侧摆示意俯视图；图4本专利技术的抗摆三维“三维引线”结果示意图，其中，图(a)为大跨度“三维引线”主视图；图(b)大跨度“三维引线”主视图；图5本专利技术采用的叠层芯片结构示意图；图6本专利技术的劈刀运动轨迹示意图；图7本专利技术的抗侧摆三维弓丨线成弧过程示意图，其中，图(a)为PA段；图(b)为AB段；图(c)为BC段；图(d)为CD段；图(e)为DE段，图(f)为EFG段；图(g)为GHI段，图(h)最终弧线形状；标号说明:1-框架；2-芯片；3_芯片焊盘；4-芯片焊盘中点；5-劈刀；6-芯片；7-框架焊盘；8_第一折点；9_第二折点；10-第三折点；11-第四折点。【具体实施方式】下面将结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。在如图5所示的叠层芯片上，按照图6所示的劈刀运动轨迹，采用本专利技术提供的，以P点所在的芯片焊盘(3)的表面作为XPY平面，以P点所在的与XOY平面垂直的平面作为XOZ平面，将XOZ平面沿Y轴负方向平行移动得到的平面记为第一平行平面即X' 0' V平面，X' 0' V平本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抗侧摆三维引线成弧方法，其特征在于，以P点所在的芯片焊盘（3）的表面作为XPY平面，以P点所在的与XOY平面垂直的平面作为XOZ平面，将XOZ平面沿Y轴负方向平行移动得到的平面记为第一平行平面即X′O′Z′平面，X′O′Z′平面关于XOZ平面对称的平面记为第二平行平面；包括以下步骤：步骤1：在芯片焊盘中心点位置（4）P点形成第一焊点；步骤2：劈刀（5）在XOZ平面上从P点沿Z轴垂直向上运动50?200微米至A点，同时释放出引线PA段；接着，劈刀（5）在XOZ平面从A点沿X轴负方向水平移动50?400微米至B点，同时释放出引线AB段；步骤3：劈刀（5）从XOZ平面上的B点运动到X′O′Z′平面上的C点，同时释放引线BC段，B点的Z轴坐标正向增加1000?1500微米，Y轴坐标减少50?200微米，X轴坐标不变；接着劈刀（5）从X′O′Z′平面上的C点沿X轴正向运动100?400微米至D点，同时释放出引线CD段；步骤4：劈刀（5）在X′O′Z′平面上的D点沿直线运动至X′O′Z′平面上的E点，同时释放引线DE段，D点的Z轴坐标增加1500?2000微米，Y轴坐标增加100?400微米，X轴坐标不变；步骤5：劈刀（5）以P点投影到第二平行平面上的点为圆心，PE长度为半径，从第二平行平面上的E点沿圆轨迹逆时针向下做大于角度S的运动到达F点，同时释放引线EF段；劈刀（5）以P点投影到第二平行平面上的点为中心，短轴为0F的长度，长轴为PF长度的1.1倍，从第二平行平面上的F点沿椭圆轨迹顺时针向上做大于角度S到达G点，同时释放引线FG段；步骤6：劈刀（5）从第二平行平面上的G点沿直线运动至XOZ平面上的H点，同时释放引线GH段，G点的Z轴坐标增加与PA的长度相同，Y轴坐标变为0，X轴坐标不变；接着，在XOZ平面上，劈刀（5）沿X轴正向移动至I点，HI长度与GH的长度相同；最后，以与步骤1中的芯片焊盘（3）相连的框架焊盘（7）中点为K点，劈刀（5）在XOZ平面上沿圆弧轨迹运动至K点，同时释放引线IK段，即完成从芯片焊盘到框架焊盘之间的引线搭建。...
【技术特征摘要】
1.一种抗侧摆三维引线成弧方法，其特征在于，以P点所在的芯片焊盘(3)的表面作为XPY平面，以P点所在的与XOY平面垂直的平面作为XOZ平面，将XOZ平面沿Y轴负方向平行移动得到的平面记为第一平行平面即X' 0' V平面，X' 0' V平面关于XOZ平面对称的平面记为第二平行平面； 包括以下步骤: 步骤1:在芯片焊盘中心点位置(4) P点形成第一焊点； 步骤2:劈刀(5)在XOZ平面上从P点沿Z轴垂直向上运动50-200微米至A点，同时释放出引线PA段；接着，劈刀(5)在XOZ平面从A点沿X轴负方向水平移动50-400微米至B点，同时释放出引线AB段； 步骤3:劈刀(5)从XOZ平面上的B点运动到X' 0/ V平面上的C点，同时释放引线BC段，B点的Z轴坐标正向增加1000-1500微米，Y轴坐标减少50-200微米，X轴坐标不变；接着劈刀(5)从X' 0' Z'平面上的C点沿X轴正向运动100-400微米至D点，同时释放出引线CD段； 步骤4:劈刀(5)在X' 0' V平面上的D点沿直线运动至X' 0' V平面上的E点，同时释放引线DE...
【专利技术属性】
技术研发人员：王福亮，陈云，韩雷，李军辉，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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