用于引线接合的毛细管及利用毛细管进行引线接合的方法技术

一种用于执行引线接合的毛细管，所述毛细管的尖端具有工作面，工作面向中心倾斜为锥形，毛细管中具有通孔，以便使引线放置在通孔中，通孔在工作面的中心处具有开孔，　　　　其中，工作面相对于垂直于毛细管轴并包括通孔的开孔的平面的倾角的范围为４°到１５°，并且，工作面沿毛细管轴的高度等于或大于引线的厚度。（*该技术在2023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用于引线接合的毛细管及利用这种毛细管进行引线接合的方法。本专利技术尤其涉及一种用于安装半导体器件及其类似器件的毛细管，及涉及利用这种毛细管进行引线接合的方法。
技术介绍
一种在引线框上或线路板上安装半导体器件的广泛实施的常规方法是引线接合方法，即，用引线将电极连接在一起的方法。通常的引线接合大体上以下列方式进行。首先，通过在毛细管尖端形成的开孔所拨出的引线端通过放电或类似方法形成球形。接着，将毛细管移动到一个电极的上面并接着向下移动，以便形成球形的引线尖端接合到电极上(这个操作称作第一接合)。这时，为了增加丝焊的接合强度，对其施加超声振动。下一步，毛细管被移动到另一电极上面，接着向下移动，以便引线接合到该电极上(这个操作称作第二接合)。这时，为了增加丝焊的接合强度，对其施加超声振动。这里，第二接合可通过用毛细管的工作面对引线进行挤压并因此使引线变形来实现，以便引线接合到电极上，这种方法称作自动点焊。在这种自动点焊中，毛细管工作面的形状，即其尖端的表面，大大地影响着如何将引线接合到电极上。如图4所示，相对于引线2的厚度，在常规毛细管1′的尖端及尖端周围的形状为毛细管的宽度(若为圆柱形，其直径)较小，及其工作面13的面积也较小。出于这个原因，毛细管的曲面部分15，即，将工作面13连接到外周表面14的圆角部分，也被用于挤压和使引线2变形。然而，利用毛细管的曲面部分15，引线2不能被挤压和变形至足够的程度。这样有时就剩下部分引线2未接合并离开电极31悬空。在制造过程中，在引线2和电极31之间的这种间隙会引起机械和热应力集中在引线2的接合和未接合部分之间的边界上。这样有时就会引起引线在这个部分断开。当在半导体器件顶表面电极上进行第二接合时，这种现象相对频繁地发生。通过实验，本专利技术的专利技术者发现，当在顶表面电极上进行第二接合时比在其上进行第一接合时，这种引线断裂发生的概率要高得多，即几十个顶表面电极中就有一个断裂，而在顶表面电极上进行第一接合时，这种情况的概率为几万分之一。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种毛细管，所述毛细管使引线以自动点焊牢固地接合到电极上，同时防止了断裂和接合后的引线剥落。本专利技术的另一目的是，在包括在外部电极上进行第一接合和在半导体器件的顶表面电极上进行第二接合的引线接合方法中，防止进行第二接合的引线部分的断裂和剥落。为了实现上述目的，根据本专利技术的一方面内容，用于执行引线接合的毛细管具有在其尖端形成的工作面，其中工作面向中心倾斜成锥形，及具有在毛细管中形成的通孔，以便使引线通过通孔放置，其中在工作面的中心处具有开孔。这里，工作面相对于与毛细管的轴相垂直并包括通孔的开孔的平面的倾角为4°到15°范围，工作面沿毛细管轴的高度等于或大于引线的厚度。利用这种结构，当引线通过自动点焊接合到电极上时，有可能使引线在较宽的接合区域上接合到电极上，并使施加到毛细管上的负载有效地传递到引线上。这样有助于有效地防止如引线断裂和剥落的麻烦。应该注意到，在本说明书中，附图说明图1示出了倾角θ和工作面的高度h。根据本专利技术的另一方面内容，在包括将引线接合到外部电极上的步骤和接着将引线接合到半导体器件的顶表面电极上的步骤的引线接合方法中，上述毛细管用于执行引线接合。这样在保证足够的引线环(wireloop)长度的同时有助于使半导体器件较薄，并可实现引线与半导体器件的顶表面电极的牢固接合。附图简述参照附图，结合优选的实施例，从下面的描述中，将会清楚本专利技术的这些和其它目的和优点，其中图1示出了根据本专利技术的毛细管的例子的侧视图；图2A至2E示出了当使用根据本专利技术的毛细管时，执行引线接合的过程图；图3示出了通过使用根据本专利技术的毛细管实施自动点焊的过程图；和图4为常规毛细管的侧视图。具体实施例方式本专利技术的专利技术者在探索在自动点焊中将引线牢固地接合到电极的方法的过程中，研究了毛细管工作面的各种形状，并发现通过使工作面分别具有预定范围的倾角和高度，就可实现上述目标。具体而言，在根据本专利技术的毛细管中，使其工作面倾斜的角度范围为4°至15°是很重要的。若工作面的倾角小于4°，相对于工作面的高度，毛细管太厚，这个问题将在后面描述。这样就很难高密度接合引线。另一方面，若工作面的倾角大于15°，经由工作面的压力不能充分传递到引线上，导致引线与电极的不完美接合。进一步优选的是，工作面的倾斜度范围从8°到12°。在根据本专利技术的毛细管中，使工作面的高度等于或大于引线的厚度也是很重要的。若工作面的高度小于引线的厚度，引线接合到电极上的有效接合区域很小，以致于引线不能牢固地接合到电极上。对于工作面的高度没有特殊的上限限制。然而，从引线的高密度接合观点来看，优选的是，工作面的高度大于引线的厚度至多约几μm。毛细管的宽度(直径)由前述的工作面的倾斜角和高度来确定。然而，在引线接合到半导体器件的顶表面电极上的情况中，从引线较牢固地接合到顶表面电极上的观点来看，推荐的是，如果从包括毛细管的轴的侧剖面图上看，在垂直于毛细管轴的方向上的工作面的宽度D(如图1所示)比相同方向上的半导体的宽度d要大(如图1所示)。图1示出了根据本专利技术的毛细管的例子的尖端分的放大剖视图。图1所示的毛细管1大体上为倒圆锥形，穿过其轴心具有通孔11，以便使引线2放入其中，在其顶端具有工作面13。通孔11在其底端形成有开孔12，开孔12具有向外逐渐增加的直径，该开孔12位于工作面13的中央。另一方面，工作面13从通孔11的开孔12径向向外向上倾斜的角度为θ＝8°，并且在与引线2的厚度(30μm)相等的高度h处，连接到曲面部分15，所述曲面部分15依次连接到毛细管的外周表面14。现在，参照图2A至2E，描述当使用上述结构的毛细管1时，在电路板4上安装半导体器件3的例子。首先，通过从焊枪电极(没有示出)放电，从毛细管尖端处的开孔12中拨出的引线2的尖端形成球形(如图2A)。下一步，向下移动毛细管1，以便形成球形的引线尖端挤压到电路板4的电极41上，接着，通过施加超声振动，引线2被接合到电极41上(图2B)。下一步，将毛细管1移动到略高于半导体器件3的位置上，并同时移动到半导体器件3的上面，所述半导体器件3被接合到电路板的电极上(图2C)。下一步，向下移动毛细管1，以便挤压顶表面电极31，并且同时施加预定的负载和超声振动，将引线2接合到顶表面电极上(图2D)。然后，向上移动夹着引线的毛细管1，并接着剪断引线2(图2E)。图3示出了引线2是如何接合到顶表面电极31上的。从图3中将会明白，由于毛细管1在其尖端具有工作面13并且工作面13具有如上所述的倾角和高度，引线2在较宽的接合区域上接合到顶表面电极31上，而且，由于预定的负载施加到全部的接合区域上，引线2被牢固地接合到顶表面电极31上。这样就防止了如引线断裂和剥落的麻烦。此外，引线2通过第一接合被接合到电路板4的电极41上，并且通过第二接合被接合到半导体器件3的顶表面电极31上。这样有助于使引线2和半导体器件3的顶表电极31之间的角度极小，因而防止了机械和热应力集中在引线2的接合部分上，确保防止引线的断裂及其类似现象的出现，同时，有可能使引线2的环(loop)较少，因而使半导体器件很薄。在自动点焊中，利用毛细管的工作面对引线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于执行引线接合的毛细管，所述毛细管的尖端具有工作面，工作面向中心倾斜为锥形，毛细管中具有通孔，以便使引线放置在通孔中，通孔在工作面的中心处具有开孔，其中，工作面相对于垂直于毛细管轴并包括通孔的开孔的平面的倾角的范围为4°到15°，并且，工作面沿毛细管轴的高度等于或大于引线的厚度。2.根据权利要求1所述的毛细管，其特征在于，工作面倾角的范围为8°到12°。3.根据权利要求1所述的毛细管，其特征在于，毛细管被用于执行引线接合，以便在外部电极和半导体器件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟田口，良彦，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：