本发明公开了一种芯片引线键合工艺，包括以下步骤：S1、在圆锥劈刀或楔形劈刀旁通过固定夹安装保护焊组件；S2、对保护焊组件上的进气管通入99.99％保护焊气体的氮气；S3、根据安装在第一气管上的红外测温器测量从第一气管末端喷出气流温度；S4、焊接前，再对保护焊组件的第二气管通入还原性气体；S5、最后，在保护焊组件的冷气管喷出的低温氮气环境下，对引线于芯片焊点进行保护气体环境下降温。本发明采用独特设计的涡流管等组件，可对通入的保护气体如氮气，进行分离成高度氮气和低温氮气，且分别从两端喷出，热气流可以用来对引线焊接前预热，可以提高引线的塑形，避免焊接温度不够、脆断、虚焊等不良。
1.一种芯片引线键合工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在圆锥劈刀(11)或楔形劈刀(110)旁通过固定夹(4)安装保护焊组件；
S2、对保护焊组件上的进气管(7)通入99.99％保护焊气体的氮气，气体压力设定范围0～10bar；
S3、根据安装在第一气管(1)上的红外测温器(13)测量从第一气管(1)末端喷出气流温度，调节与第一气管(1)连通的进气管(7)上的进气量和温度控制阀(14)的流量，对焊接前圆锥劈刀(11)或楔形劈刀(110)端部的引线(10)进行预热；
S4、焊接前，再对保护焊组件的第二气管(5)通入还原性气体，还原性气体为氢气，氢气从第二气管喷嘴(9)喷出，用于对焊点处出现的氧化铜进行还原；
S5、最后，在保护焊组件的冷气管(8)喷出的低温氮气环境下，对引线(10)于芯片焊点进行保护气体环境下降温，防止余热带来焊点和引线的氧化。
2.根据权利要求1所述的一种芯片引线键合工艺，其特征在于：所述保护焊组件包括第一气管(1)、热管接管(2)、热管端(3)、第二气管(5)、涡流室壳体(6)、进气管(7)、冷气管(8)、红外测温器(13)、温度控制阀(14)、阀芯(15)、冷管接管(17)，所述第一气管(1)、热管接管(2)、热管端(3)、涡流室壳体(6)、进气管(7)、冷气管(8)、阀芯(15)、涡流室(16)、冷管接管(17)构成涡流管制冷器。
3.根据权利要求2所述的一种芯片引线键合工艺，其特征在于：所述涡流室壳体(6)内部为涡流室(16)，涡流室(16)与进气管(7)、冷气管(8)、热管端(3)连通，所述冷气管(8)通过冷管接管(17)密封固定在涡流室壳体(6)下端，所述涡流室壳体(6)上端为热管端(3)，热管端(3)顶端内部设置有阀芯(15)，阀芯(15)通过热管接管(2)密封固定在热管端(3)内，所述热管接管(2)顶部设置有第一气管(1)，所述阀芯(15)内部设置有T形三通孔，T形三通孔用于让热管端(3)与第一气管(1)内部连通。
4.根据权利要求3所述的一种芯片引线键合工艺，其特征在于：氮气经所述进气管(7)进入到涡流室壳体(6)内部的涡流室(16)在涡流管作用下，被分成高温的氮气+N2和低温的氮气‑N2，并分别从第一气管(1)、冷气管(8)喷出，所述低温和高温范围为‑50°～+130℃。
5.根据权利要求1所述的一种芯片引线键合工艺，其特征在于：所述固定夹(4)将第一气管(1)、热管端(3)、第二气管(5)、红外测温器(13)与圆锥劈刀(11)或楔形劈刀(110)固定成一体，红外测温器(13)的端部设置在圆锥劈刀(11)或楔形劈刀(110)与第一气管喷嘴(12)之间。
6.根据权利要求2所述的一种芯片引线键合工艺，其特征在于：所述第一气管(1)上设置有温度控制阀(14)，第一气管(1)末端的第一气管喷嘴(12)朝向圆锥劈刀(11)或楔形劈刀(110)方向；所述冷气管(8)、第二气管(5)的第二气管喷嘴(9)朝向圆锥劈刀(11)或楔形劈刀(110)方向，第二气管喷嘴(9)设置在冷气管(8)与圆锥劈刀(11)或楔形劈刀(110)之间。
7.根据权利要求6所述的一种芯片引线键合工艺，其特征在于：所述冷气管(8)、第二气管喷嘴(9)、第一气管喷嘴(12)、红外测温器(13)、圆锥劈刀(11)或楔形劈刀(110)为直接直线方向设计或是圆周方向排布设计。
8.根据权利要求1所述的一种芯片引线键合工艺，其特征在于：所述第一气管(1)的第一气管喷嘴(12)直接嵌入到圆锥劈刀(11)或楔形劈刀(110)内部，并与其内孔连通。
9.根据权利要求1所述的一种芯片引线键合工艺，其特征在于：所述引线(10)为纯铜丝。
10.根据权利要求2所述的一种芯片引线键合工艺，其特征在于：所述热管接管(2)的第一气管(1)和冷气管(8)设置成多组并联结构，用于避免喷出的气流损坏极细的引线(10)，同时使装置和工作气体的利用效率更高。
一种芯片引线键合工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及集成电路封装加工技术领域，具体涉及一种芯片引线键合工艺。
背景技术
[0002] 引线键合(Wire Bonding)是一种使用细金属线，利用热、压力、超声波能量为使金属引线与基板焊盘紧密焊合，实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通。在理想控制条件下，引线和基板间会发生电子共享或原子的相互扩散，从而使两种金属间实现原子量级上的键合。
[0003] 采用纯铜线代替金丝键合有以下优势：1、金丝的原材料金，价格高昂，而且持续上涨，如果能够采用纯铜线键合，并能保证较好的键合质量，这样就可以极大地降低成本；2、铜丝的电导率高于金丝；3、铜丝键合工艺与金丝金河工艺基本类似，但是铜的化学性质活泼，容易被氧化成氧化铜，氧化铜是一种较硬物质，容易打穿芯片焊盘表面金属造成弹坑。需要解决出现氧化铜等问题。
[0004] 现有技术的铜丝键合技术主要使用的是镀钯铜线与芯片键合方式，如中国专利201710541340.9，其使用表面镀钯的纯铜线构成的焊线线材制作，但是镀钯的纯铜线价格是纯铜线价格的2‑3倍，而且镀钯铜线的硬度较高，焊接时容易造成弹坑等不良现象。
[0005] 在引线键合时，由于焊点温度较高，焊接时急剧升温，对引线与焊点处常带来键合强度不够、引线粘连等问题，现有技术虽然有对焊接前的引线进行预热，但是容易产生引线的氧化、弹坑、虚焊、电性不良等问题，如中国专利201910957247.5。
[0006] 鉴于以上问题，在此设计一种芯片引线键合工艺。
发明内容
[0007] (一)解决的技术问题
[0008] 为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明设计一种芯片引线键合工艺，能采用纯铜线进行引线键合，可以降低引线键合的成本，同时可有效降低出现引线键合强度不够、电性不良、引线粘连、虚焊、弹坑等问题，提高了芯片引线键合的作业品质。
[0009] (二)技术方案
[0010] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0011] 一种芯片引线键合工艺，其特征在于，包括以下步骤：
[0012] S1、在圆锥劈刀或楔形劈刀旁通过固定夹安装保护焊组件；
[0013] S2、对保护焊组件上的进气管通入99.99％保护焊气体的氮气，气体压力设定范围0～10bar；
[0014] S3、根据安装在第一气管上的红外测温器测量从第一气管末端喷出气流温度，调节与第一气管连通的进气管上的进气量和温度控制阀的流量，对焊接前圆锥劈刀或楔形劈刀端部的引线进行预热；
[0015] S4、焊接前，再对保护焊组件的第二气管通入还原性气体，还原性气体为氢气，氢气从第二气管喷嘴喷出，用于对焊点处出现的氧化铜进行还原；
[0016] S5、最后，在保护焊组件的冷气管喷出的低温氮气环境下，对引线于芯片焊点进行保护气体环境下降温，防止余热带来焊点和引线的氧化。
[0017] 作为上一步优选方案，所述保护焊组件包括第一气管、热管接管、热管端、第二气管、涡流室壳体、进气管、冷气管、红外测温器、温度控制阀、阀芯、冷管接管，所述第一气管、热管接管、热管端、涡流室壳体、进气管、冷气管、阀芯、涡流室、冷管接管构成涡流管制冷器。
[0018] 作为上一步优选方案，所述涡流室壳体内部为涡流室，涡流室与进气管、冷气管、热管端连通，所述冷气管通过冷管接管密封固定在涡流室壳体下端，所述涡流室壳体上端为热管端，热管端顶端内部设置有阀芯，阀芯通过热管接管密封固定在热管端内，所述热管接管顶部设置有第一气管，所述阀芯内部设置有T形三通孔，T形三通孔用于让热管端与第一气管内部连通。
[0019] 作为上一步优选方案，氮气经所述进气管进入到涡流室壳体内部的涡流室在涡流管作用下，被分成高温的氮气+N2和低温的氮气‑N2，并分别从第一气管、冷气管喷出，所述低温和高温范围为‑50°～+130℃。
[0020] 作为上一步优选方案，所述固定夹将第一气管、热管端、第二气管、红外测温器与圆锥劈刀或楔形劈刀固定成一体，红外测温器的端部设置在圆锥劈刀或楔形劈刀与第一气管喷嘴之间。
[0021] 作为上一步优选方案，所述第一气管上设置有温度控制阀，第一气管末端的第一气管喷嘴朝向圆锥劈刀或楔形劈刀方向；所述冷气管、第二气管的第二气管喷嘴朝向圆锥劈刀或楔形劈刀方向，第二气管喷嘴设置在冷气管与圆锥劈刀或楔形劈刀之间。
[0022] 作为上一步优选方案，所述冷气管、第二气管喷嘴、第一气管喷嘴、红外测温器、圆锥劈刀或楔形劈刀为直接直线方向设计或是圆周方向排布设计。
[0023] 作为上一步优选方案，所述第一气管的第一气管喷嘴直接嵌入到圆锥劈刀或楔形劈刀内部，并与其内孔连通。
[0024] 作为上一步优选方案，所述引线为纯铜丝。
[0025] 作为上一步优选方案，所述热管接管的第一气管和冷气管设置成多组并联结构，用于避免喷出的气流损坏极细的引线，同时使装置和工作气体的利用效率更高。
[0026] (三)有益效果
[0027] 本发明提供了一种芯片引线键合工艺，具备以下有益效果：
[0028] 1、本发明采用独特设计的涡流管等组件，可对通入的保护气体如氮气，进行分离成高度氮气和低温氮气，且分别从两端喷出，热气流可以用来对引线焊接前预热，可以提高引线的塑形，避免焊接温度不够、脆断、虚焊等不良；低温气体可以有效对焊接后的引线和焊点进行降温，避免焊点出现氧化、断裂、弹坑等不良。
[0029] 2、本发明在焊接过程中还通入了还原气体，如氢气，这样可以对出现氧化的焊点进行有效的还原，避免出现虚焊、电性不良、弹坑等问题。
[0030] 3、本发明在有效的保护焊接环境下，引线就可以选择较便宜的铜线焊接，可以极大地降低生产成本。
[0031] 4、本发明在焊接过程中，有红外测温器实施监测，结合通入的保护气体的气压，可方便调节对保护气体的冷热设定需求。
[0032] 5、本发明产品可以将热管接管的第一气管和冷气管设置成多组并联结构，这样可以避免喷出的气流损坏极细的引线，同时使装置和工作气体的利用效率更高。
[0033] 6、本发明产品本发明产品结构简单，可以直接与现有的圆锥形劈刀或楔形劈刀结合使用，便于加工制造和推广。
附图说明
[0034] 图1为本发明圆锥形劈刀使用主视图；
[0035] 图2为本发明圆楔形劈刀使用主视图；
[0036] 图3为本发明内置气管使用主视图；
[0037] 图4为本发明图3中M局部放大图；
[0038] 图5为本发明涡流管组件剖视图；
[0039] 图6为本发明多组并联使用结构示意图。
[0040] 其中，1、第一气管，2、热管接管，3、热管端，4、固定夹，5、第二气管，6、涡流室壳体，7、进气管，8、冷气管，9、第二气管喷嘴，10、引线，11、圆锥劈刀，12、第一气管喷嘴，13、红外测温器，14、温度控制阀，15、阀芯，16、涡流室，17、冷管接管，110、楔形劈刀。
具体实施方式
[0041] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042] 实施例一：
[0043] 如图1‑5所示，保护焊组件由第一气管1、热管接管2、热管端3、第二气管5、涡流室壳体6、进气管7、冷气管8、红外测温器13、温度控制阀14、阀芯15、冷管接管17组成。其中，第一气管1、热管接管2、热管端3、涡流室壳体6、进气管7、冷气管8、阀芯15、涡流室16、冷管接管17构成涡流管制冷器。涡流室壳体6内部为涡流室16，涡流室16与进气管7、冷气管8、热管端3连通，冷气管8通过冷管接管17密封固定在涡流室壳体6下端，涡流室壳体6上端为热管端3，热管端3顶端内部设置有阀芯15，热管接管2将阀芯15密封固定在热管端3内，热管接管2顶部设置有第一气管1，阀芯15内部设置有T形三通孔，T形孔可让热管端3与第一气管1内部连通。
[0044] 固定夹4将第一气管1、热管端3、第二气管5、红外测温器13与圆锥劈刀11或楔形劈刀110固定成一体。第一气管1上设置有温度控制阀14，一气管1的末端第一气管喷嘴12朝向圆锥劈刀10或楔形劈刀110方向。冷气管8、第二气管5的第二气管喷嘴9朝向圆锥劈刀11或楔形劈刀110方向。为了测量准确性，红外测温器13的端部设置在圆锥劈刀11或楔形劈刀110与第一气管喷嘴12之间。为了对焊点的有效还原和降温，第二气管喷嘴9设置在冷气管8与圆锥劈刀11或楔形劈刀110之间。冷气管8、第二气管喷嘴9、第一气管喷嘴12、红外测温器
13、圆锥劈刀11或楔形劈刀110可以直接直线方向设计，也可以是圆周方向排布设计。当选择楔形劈刀110时，第一气管喷嘴12、红外测温器13设置在楔形劈刀110头的楔形面一侧(图
2所示)。第一气管1的第一气管喷嘴12也可以直接嵌入到圆锥劈刀11或楔形劈刀110内部，并与其内孔连通，这样可以直接与引线10接触，能起到更好的预热和保护效果。引线10在较好的保护焊接的环境下，引线10可以选择纯铜丝，这样可以及大地降低生产成本。热管接管
2的第一气管1和冷气管8设置成多组并联结构，这样可以避免喷出的气流损坏引线10，同时使装置和工作气体的利用效率更高。
[0045] 实施例二：
[0046] S1、将圆锥劈刀11或楔形劈刀110通过固定夹4安装保护焊组件。
[0047] S2、对进气管7通入保护焊气体。气体优选99.99％的氮气，气体压力设定范围0～10bar。氮气经进气管7进入到涡流室壳体6内部的涡流室16在涡流管作用下，被分成高温的氮气+N2和低温的氮气‑N2，并分别可以从第一气管1、冷气管8喷出。氮气经过涡流管作用后，两端温度可分别达到‑50°～+130℃。工作原理：压缩气体经进气管7喷射进涡流室16后，气流以高达每分钟一百万转的高速度旋转，沿着管内壁流向上端(即热管端3)，一部分气流通过阀芯15流出，剩余的气流被阻挡后，在原气流内圈以同样的转速反向旋转并流向下端(即冷气管8)。在此过程中，两股气流会发生热交换，内环气流(实现箭头所示)温度变得很低，从冷气端流出，外环气流(虚线箭头所示)温度变得很高。热气端出气比例越高，则涡流管冷气端气流的温度就越低，流量也相应减少。
[0048] S3、根据红外测温器13测量从第一气管1末端喷出气流温度，调节进气管7的进气量和温度控制阀14的流量。这样可以对焊接前圆锥劈刀11或楔形劈刀110端部的引线10进行预热，可以有效防止引线10的温度不够，常出现引线键合强度不够、虚焊、引线粘连等问题，并能有效防止引线10的温度急剧升高时产生断裂等问题；同时，在氮气环境下焊接，可以进一步防止出现氧化铜这样较硬的物质出现，极大的降低了出汗焊接弹坑的焊接不良。
[0049] S4、焊接前，再对第二气管5通入还原性气体，还原性气体选择高纯度氢气。第二气管5氢气从第二气管喷嘴9喷出，可以对焊点处出现的氧化铜进行还原，避免出现氧化铜影响电性不良、弹坑等问题。
[0050] S5、最后，在冷气管8喷出的低温氮气环境下，对引线10于芯片焊点进行保护气体环境下降温，防止余热带来焊点和引线的氧化，影响焊接质量。
[0051] 以上达到设计目的。
[0052] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0053] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。综上，本发明达到预期目的。
