一种基于led芯片封装的铜丝键合工艺流程的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种基于LED芯片封装的铜丝键合工艺流程，在LED芯片引线键合工艺中取代金线，可以使焊接间距进一步缩小，调高芯片频率、散热性和芯片的可靠性；焊接过程采用两级加载方式，能够减少基板裂纹和硅坑等缺陷的产生。
【专利说明】-种基于LED芯片封装的铜丝键合工艺流程
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED芯片封装领域，尤其涉及一种基于LED芯片封装的铜丝键合工艺 流程。
【背景技术】
[0002] 引线键合是将LED芯片电极面朝上粘贴在封装基座上，用金属丝将芯片电极（焊 盘）与引线框架上对应的电极键合连接的过程。目前，LED半导体封装行业90%以上采用 的都是金丝键合。但是金丝价格昂贵，导致封装成本过高。随着封装技术的发展，金丝键合 技术已不能完全满足更小、更细、更快、更高可靠性的高性能要求。铜丝价格低廉，机械、电 学、热学性能优异，Cu / A1金属间化合物生长速度慢，因此被认为是金丝最好的替代品。
[0003] 与金丝球焊技术相比，铜丝球焊技术中存在几个主要问题亟待解决：铜丝易氧化， 氧化后可焊性差；铜丝及铜球硬度高，在键合过程中易对芯片形成损伤；形球过程中铜球 表面易形成铜氧化物层；封装后铜丝易受到塑封材料中卤化物的腐蚀等。但随着世界金价 的不断上涨，以及对铜丝物理特性的不断试验改进、高密度封装要求及半导体制造业成本 的多重压力，使铜丝键合工艺再次面临新的机遇与挑战。铜丝成本不到金丝成本的30%，这 是绝对优势，也是推动其工艺不断进步的最大动力。
【发明内容】
[0004] 本发明就是为了解决上述技术问题，提供了一种基于LED芯片封装的铜丝键合工 艺流程。
[0005] 本发明的技术方案如下： 一种基于LED芯片封装的铜丝键合工艺流程，所述工艺流程包括： A、焊接过程的温度控制在20(Γ350摄氏度，调节精度为1摄氏度； Β、在焊接过程中采用体积比例为95%的氮气、体积比例为5%的氢气作为保护气体，力口 在易出现氧化的EF0烧球点与工作台的芯片加热区域，保护气体流量为0. 8~1. 2L/min ; C、 焊接过程采用两级加载方式，在整个过程中压力分为两级加载，首先在不加超声的 情况下加载2700mN的冲击压力，接着同时施加1000mN的键合压力和414mW的超声形成键 合接头； D、 劈刀的规格参数选择，切面直径为86微米，顶端直径为180微米，孔径为100微米， 切面角为90度；齿面角为8度。
[0006] 进一步的，所述劈刀材质为陶瓷或者纳米陶瓷。
[0007] 进一步的，所述劈刀需加热到150度。
[0008] 本发明与现有技术相比的有益效果是： 1、铜线具有优秀的机械、传热和电性能，在LED芯片引线键合工艺中取代金线，可以使 焊接间距进一步缩小，调高芯片频率、散热性和芯片的可靠性。
[0009] 2、铜线价格低廉，加工成本可控。
[0010] 3、焊接过程采用两级加载方式，能够减少基板裂纹和硅坑等缺陷的产生。
[0011] 4、用陶瓷作为劈刀，硬度大，比重高，晶粒细小，产品的外表光洁度高，尺寸精度 商。
[0012] 5、劈刀加热到150度，可以有效降低铜球的变形阻力，使硅片不受损害。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1本发明涉及的引线键合结构示意图 图2本发明涉及的两级加载方式示意图。
【具体实施方式】
[0014] 以下结合附图对本发明涉及的一种基于LED芯片封装的铜丝键合工艺流程进行 进一步描述。
[0015] 如图1所示，引线键合是用金属丝将芯片的I/O端与对应的封装引脚或者基板上 布线焊区互联，实现固相焊接的过程。其基本原理是采用加热、加压和超声能，破坏表面氧 化层和污染，产生塑性变形，互联界面两侧的原子亲密接触产生电子共享和原子扩散形成 焊点。
[0016] 如图2所示，本方案原始铜球的直径为100微米，高度约为77. 7微米。进行两级 加载键合，采用2700mN的冲击压力、1000mN的键合压力和414mW的超声，实时监测得到铜球 的变形情况如下2700mN冲击压力作用之后铜球高度约为39微米，键合之后的铜球高度约 为35微米。同时劈刀的规格参数选择：切面直径为86微米，顶端直径为180微米，孔径为 100微米，切面角为90度；齿面角为8度。
[0017] 两级加载的冲压过程中，单纯轴向压力作用下，基板承受的轴向拉应力很小，都是 由于中间受压而导致周围受拉，拉应力一般低于20MPa;进入键合过程后，铜球与镀层键合 起来，拉应力迅速上升至约为80MPa，且几乎不变。而对于常规加载方式，轴向最大拉应力随 着铜球变形的增大而增大，最后与两级加载的键合过程中的拉应力几乎一致。
[0018] 对于两级加载方式，在冲压过程中，尽管轴向压力很大，但是铜球此时并未与镀 层键合起来，界面之间的摩擦系数很小，所以剪应力一般小于90MPa;进入键合过程后，由 于轴向压力变小，尽管施加了超声，摩擦增大，但是剪应力并未增大，反而略有所下降，约为 80MPa。不过，冲压过程中，只有压力没有超声，而键合过程中，虽然键合压力小于冲压过程 中的压力，但是此时有超声的振动作用，基板所受的剪应力来自键合压力和超声振动的叠 力口，因此剪应力并未下降多少。而常规加载方式下的剪应力随着铜球变形的增大而增大，最 后的剪应力约为120MPa。
[0019] 对于高纯硅材料，抗压强度约为49(T560MPa，抗拉强度约为125MPa，抗剪强度较 小，一般不超过40MPa。因此硅易受剪破坏。根据以上分析，对于相同超声功率下的铜引线 键合过程，要使铜球达到相同的变形，两级加载方式中基板承受的压应力大于常规加载方 式，但两种加载方式中的压应力一般都不会超过硅的抗压强度；两种加载方式下的拉应力 相当，也不超过硅的抗拉强度；而两种键合过程中的剪应力都超过了硅的剪切强度。可以 看出键合过程中的剪应力比压应力和拉应力更危险，硅基板产生缺陷的原因是所受的剪应 力大于剪切强度，从而受剪破坏。而两级加载方式中基板承受的剪应力小于常规加载方式， 这就是两级加载方式能够减少基板损坏的根本原因。
[0020] 通常情况下，所述劈刀材质为陶瓷或者纳米陶瓷；所述劈刀需加热到150度能到 达更佳的键合效果。
[0021] 对于【具体实施方式】的理解的描述仅仅是为帮助理解本发明，而不是用来限制本发 明的。本领域技术人员均可以利用本发明的思想进行一些改动和变化，只要其技术手段没 有脱离本发明的思想和要点，仍然在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种基于LED芯片封装的铜丝键合工艺流程，其特征在于，所述工艺流程包括： A、焊接过程的温度控制在20(Γ350摄氏度，调节精度为1摄氏度； Β、在焊接过程中采用体积比例为95%的氮气、体积比例为5%的氢气作为保护气体，力口 在易出现氧化的烧球点与工作台的芯片加热区域，保护气体流量为〇. 8~1. 2L/min ; C、 焊接过程采用两级加载方式，在整个过程中压力分为两级加载，首先在不加超声的 情况下加载2700mN的冲击压力，接着同时施加1000mN的键合压力和414mW的超声形成键 合接头； D、 劈刀的规格参数选择，切面直径为86微米，顶端直径为180微米，孔径为100微米， 切面角为90度，齿面角为8度。
2. 根据权利要求1所述的工艺流程，其特征在于，所述劈刀材质为陶瓷或者纳米陶瓷。
3. 根据权利要求2所述的工艺流程，其特征在于，所述劈刀需加热到150度。
【文档编号】H01L33/62GK104064637SQ201410247384
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】许伟, 陈宏 , 刘振玉 申请人:成都绿洲电子有限公司