Способ монтажа выводов БИС Советский патент 1993 года по МПК H01L21/60 

Изобретение отнобится к полупроводниковой технологии, а именно к сборке ин- тегральных схем (ИС) и больших интегральных схем (БИС) в корпусах, а именно к способу соединения при помощи проволочных выводов контактных площадок (Кп) кристалла и траверз корпуса ИС и БИС.

Цель изобретения - повышение надежности и плотности монтажа проволочных выводов за счет оптимизации перемещений инструмента и проволоки.

Пример. Золотую проволоку, используемую для сварки термокомпрессией, пропускают через капиллярное отверстие, расположенное вдоль оси инструмента для микросварки, который устанавливают на сварочной головке автомата. БИС размещают на подогреваемом рабочем столике автомата. Конец проволоки вблизи капилляра сплавляют одним из известных способов (в пламени водорода или искрой), и образовавшийся шарик подтягивают к капилляру, который подводят к точке первой сварки на одной из контактных площадок кристалла. После осуществления термокомпрессии шариком встык Б точке первой сварки выполняют подъем инструмента до эвольвенты круга радиуса 2R. Центр круга радиуса 2R расположен на уровне точки первой сварки и проходит круг через нее. Подъем инструмента от точки первой сварки до звольвенты может быть выполнен по произвольной траектории. Другими словами, подъем инструмента осуществляют кяк с одновременным его горизонтальным перемещением (по наклонной траектории), так и без горизонтального перемещения (т.е. по вертикали) в зависимости от диаметра и состояния поверхности проволоки и капиллярного отверстия инструмента, а также скорости монтажа.

Наименьшее.усилие натяжения проволоки может быть получено только при вертикальном подъеме .инструмента. Это требуется при диаметрах проволоки менее 25 мкм. В этом случае инструмент поднимают до эвольвенты на требуемую длину L развертки вывода, которую определяют в зависимости от требуемого радиуса R изгиба проволоки и расстояния I между двумя точками сварки в плане ,14R,

При диаметрах проволоки 25 мкм и выше прочность соединения в точке первой сварки позволяет обеспечить высокую скорость перемещения инструмента при наклонной траектории его подъема. При этом общая скорость монтажа увеличивается за счет одновременного перемещения инструмента как по вертикали, так и по горизонтали, и достигает наибольшей величины в том случае, когда горизонтальное перемещение инструмента на половину расстояния I между двумя точками сварки осуществляется 5 одновременно с его подъемом до эвольвенты.

П р и м е р 2. Алюминиевую проволоку пропускают черкез капиллярное отверстие инструмента, наклонное под углом ©к его 10 оси. Инструмент закрепляют на сварочной головке автомата, а корпус БИС - на рабочем столике. Первую ультразвуковую сварку (УЗС) выполняют на траверзе корпуса БИС. Затем поднимают инструмент в направле- 15 НИИ оси его капиллярного отверстия на длину L развертки вывода и опускают инструмент к точке второй сварки по эволь- . венте круга радиуса R. Точка второй сварки расположена на кристалле БИС. В данном 20 примере исполнения точка второй сварки расположена выше уровня траверзы (точки первой сварки) на высоту кристалла, а угол 0выбран равным я/6. Это является примером сложного случая при монтаже выводов 25 инструментом с наклонным капиллярным отверстием. По ОСТ 11.0409.017.5-79 предусмотрен инструмент с углами в : я/6, ж/А и я/3, при этом монтаж вывода может выполняться как от траверзы к кристаллу, 30 так и от кристалла к траверзе.

При подъеме инструмента сила трения проволоки в его капиллярном отверстии минимальна, поскольку нормальное давление близко к нулю. Для более толстой проволоки 35 ( мкм) допускается отклонение от направления подъема в сторону увеличения угла в. При этом скорость подъема практически не ограничивается силой трения проволоки в инструменте, и подъем выполняют 40 до эвольвенты.

При опускании инструмента по эвольвенте круга радиуса R не происходит перемещения проволоки в его капиллярном отверстии и поэтому изгиб вывода только поперечный. Это также не влечет за собой каких бы то ни было ограничений скорости монтажа и диаметра проволоки.

Окружность радиуса R, по которой изги- бается.вывод, в общем случае имеет бесчис- ленное множество; эвольвент, соответствующих всевозможным положениям начальной точки. Единственная траектория инструмента определяется совпадением положения начальной точки с точкой первой сварки. Величина радиуса R задается величиной стрелки хорды вывода, проходящей в плоскости кристалла через точку второй сварки, и углом 9 наклона капиллярного отверстия к,оси инструмента.

После окончания монтажа вывода инструмент поднимают от-точки второй сварки, сжимают губки инструмента и всю проволочку отрывают от вывода.

Данное предложение используют при сборке БИС с числом проволочных выводов 54 в пластмассовый корпус. Размеры кристалла 3,4x3,1 мм. Сборку выполняют на полуавтомате УЗСМ-2,5. Используют инструмент с наклоном оси капиллярного отверстия под углом в я/3 к его оси и ctaндapтнyю алюминиевую проволочку

мкм. Расчетные точки двух траекторий (для длинных h 3.6 мм и коротких 12 2,8

Форму л а и 3 о бретен и я

11. СПОСОБ МОНТАЖА ВЫВОДОВ БИС включающий пропускание проволоки через выполненное в инструменте капиллярное отверстие, установку инструмента в точку первой сварки, выполнение первой сварки, подъем и опускание инструмента

.для его перемещения от точки первой ;сварки к точке второй сварки с изгибом проволоки между точками первой и второй сварки, выполнение второй сварки, отличающийся тем, что, с целью повышения на - дежности и плотности монтажа проволочных выводов за счет оптимизации перемещений инструмента и проволоки, подъем инструмента от точки первой сварки осуществляют на расстояние, равное длине развертки вывода, а опускание инструмента до пересечения с вертикалью, проходящей через точку второй сварки, выполняют по эвольвенте круга, проходящего через точку первой сварки.

2. Способ по П.1, отличающийся тем, что при расположении капиллярного отверстия вдоль оси инструмента опускание инструмента выполняют по эвольвенте i круга радиуса 2R, где R - радиус изгиба

0

мм выводов) вводят вручную. Перепад высот hi расположения точек первой и второй сварки равен 0,25 мм. Превышение h , и h а (стрелки хорды) выводов над кристаллом соответственно 0,3 и 0,2. Выводы изгибаются строго по радиусам .1; .36 мм. при этом нет закороток выводов на края кристалла и между собой. Полностью ликвидируется изгиб выводов в горизонтальной плоскости.

(56) Патент США N2 4327860, кл. Н 01 L 23/90. 1982.

.Заявка Японии 59-19341, кл. Н 01 L 21/60, 1984.

проволоки, центр которого расположен на уровне точки первой сварки, а длину развертки вывода L определяют из выражения

Q L I + 1,14R, где I - расстояние между первой и второй точками сварки в плане.

3. Способ по П.1, отличающийся тем, что при расположении капиллярного отверстия под углом к оси инструмента опу5 екание инструмента выполняют по эвольвенте круга радиуса R, где R - радиус изгиба проволоки, проходящего через точку второй сварки, а длину развертки вывода L определяют из выражения

0

5

0

л

L l + R -0-cos0

где I - расстояние между первой и второй

точками сварки в плане; I в - угол наклона капиллярного отверстия к оси инструмента.

4.Способ по П.1, отличающийся тем, что подъем инструмента осуществляют вдоль оси его капиллярного отверстия.

5.Способ по п.2, отличающийся тем, что подъем инструмента выполняют при его одновременном перемещении до середины расстояния между двумя точками сварки.

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано для монтэ- жа проволочных выводов БИС при сборке кристаллов в корпусе. Цель изобретения - повышение надежности и плотности монтажа проволочных выводов за счет оптимизации перемещений инструмента и проволоки. Проволоку пропускают через капиллярное отверстие инструмента. Подводят инструмент к точке, первой сварки и выполняют сварку. Осуществляют подъем инструмента на расстояние - Ц равное длине развертки вывода Затем проводят опускание инарумёнта на точке второй сварки. При этом опускание инструмента до пересечения с вертикалью, проходящей через точку второй сварки выполняют по эвольвенте круга, проходящего через точку первой сварки. При расположении, капиллярного отверстия вдоль оси инарумёнта радиус круга . равен 2R, а длина развертки L I -ь 1,14R При расположении капиллярного отверстия под углом к оси инструмента радиус круга равен R, а длина развертки L l-HR{n/2-e-cose). Здесь R - радиус изгиба проволоки, I - расстояние между точками сварки в плане, в - угол наклона капиллярного отверстия к оси инструмента 4 злф-лы