专利名称：通过焊接将线圈组装到集成电路或小尺寸电子单元上的方法
技术领域：
本发明涉及将线圈两端部焊接到一个集成电路或小尺寸电子单元的两个电接触垫或块上的方法。线圈两端部在电接触垫或块上的电连接通常是借助为此目的设置的热极来实现的。
将线圈与电子电路相组装的方法是公知的，具体由美国专5,572,410可知，根据该方法，设置了一个电子电路，尤其是一个半导体集成电路及一个放置在附近的线圈芯体。然后使一绝缘电线自动地绕在芯体上，线圈的两个端部被布置成迭放在电子电路的电接触块上(见
图1及3)。接着将直接位于金属块上的线圈两端部借助自动焊接装置焊到金属块上，该自动焊接装置并从线圈导线上除去绝缘，即与焊接同时地除去保持电线的绝缘皮(栏3，行26至30)。
上述组装方法产生了一个主要缺点。实际上已观察到，上述方法对集成电路的使用已引起集成电路本身相当严重的损坏，尤其是上层，特别是钝化层的损坏。
事实上，通过热压将线圈的绝缘导线端焊到集成电路的金属垫或块上需要一定的压力及高温，例如为500℃量级。
在本发明的情况下，已观察到，需要除去绝缘皮并同时半导线焊到集成电路金属垫或块上的高温将产生大的机械及热应力，尤其是由于集成电路金属垫或块的膨胀。因此上述方法所必须的压力和热产生了集成电路的微破裂，这会使集成电路损坏并使其不能使用。因而工业上使用此方法的产量相对低。
本发明的目的是通过提供一种有效的焊接方法来克服上述缺点，该方法可保护电路或电子单元，以免机械或热应力损坏电路或电子单元。
因此，本发明涉及将线圈的两端部焊接到集成电路或小尺寸电子单元的两个电接触垫或块上的方法，该方法的特征在于在将两端部焊接到两个电接触垫或块上的步骤以前，设置了一个预备步骤，它在于，至少部分地从形成线圈的电导线上除去用于焊接的两端部区域中的绝缘皮。最好，部分地除去绝缘皮是通过在使线圈焊到集成电路或电子单元上的两端部位置上提供用于熔化或挥发绝缘皮的热量来实现的。
作为根据本发明的焊接方法的结果，可以用相对低的温度，尤其是低于200℃的温度使形成线圈的电导线的两端部焊接到集成电路或电子单元上。实际上，去除绝缘皮可在500℃量级的高温上进行，而用于将电导线本身焊接到电路或电子单元的金属垫或块上所需的温度则需要低得多的温度。此外，在此状态下所需的焊接压力相对低。在本发明的一个具体实施例中，线圈电导线端的焊接是使用超声波头，这可使金属垫或块处于接近室温的温度。
以下将通过参照以非限制性例子的概要方式给出的附图的说明来描述本发明，其中-图1是布置成线圈导线端部能被焊接到集成电路的金属块上时的线圈及集成电路的顶视图；-图2a，2b及2c概要地表示根据本发明的方法的第一实施例；-图3是图2c中一部分的放大图；-图4表示图2中所示的用于除去绝缘皮的单元的一个改进实施例；-图5表示焊接单元的一个替换实施例，它允许除去绝缘皮并允许电导线端部焊到金属块上；及-图6a，6b及6c概要地表示根据本发明的方法的第二实施例。
图1表示一个集成电路2及具有两个端部6及8的线圈4，其布置方式类似于US专利No.5,572,410，从该专利中本领域的熟练技术人员将会找到关于根据本发明组装方法的其它详细信息，尤其是关于将线圈导线10绕到支持线圈的芯件12上的信息。电子电路被保持在第一支架14上，其包括一个用于牢固地保持电路2的弹性件16。类似地，线圈被第二支架18保持在电路2的延伸位置上，支架18包括抓住芯件12一端的夹持装置。形成线圈的导线10的两端部6及8具有两个相应区域20及22，它们分别迭放在电路2两个电接触垫24及26上。尤其是，电接触垫24及26由金属块形成。这些金属块的尺寸可变化并适用于根据本发明的焊接方法。通常，这些块设有相对长的长度，以允许导线在一定长度上焊接，由此保证端部6及8可靠地固定在块24及26上。
图2a至2c包括图1中的部分横截面。以上已描述过的部分在下面不再详细描述。
一旦集成电路2及线圈4被放置在相应的支架14及18中后，导线10的端部6及8被保持在距块24及26的一定距离上，以便执行根据本发明的初步焊前步骤。如图2a及2b所示，第一加热单元30具有加热元件32，其宽度L基本上等于或大于块24及26的长度，它被置放到端部6及8的上方，并在朝这些端部的方向上向下移动以局部地加热导线10并至少部分地熔化或挥发围绕电导线的绝缘皮。应该指出，加热元件32最好具有一个斜度，该斜度对应于端部6及8的斜度，由此限制端部6及8上的应力，尤其是伸张应力。当两端部6及8开始不处于同一平面时，该特征尤其重要。在后种情况下，可以使加热单元32在沿垂直于图2a的平面的方向上具有两个不同面，以便不一定要使两端部6及8处于相同平面中，如图26中的情况所示。
如已描述的，用于熔化或挥发作为小尺寸线圈的电导线的绝缘皮的通常温度高达约500℃。因此单元30被设计成在加热元件32的附近提供该温度。应该指出，在图2a及2b中，即在集成电路2的块24及26上方执行初步焊前步骤时，线圈导线的端部6及8就已被放置成具有迭放在块24及26上方的相应区域20及22。但是，在该实施例的一个变型中，该初步焊前步骤可在使线圈及集成电路对齐以前进行，将该对齐放在初始步骤后乃是用于尤其是防止组成绝缘皮的材料免于传播到块24及26上。
在根据本发明的方法的另一变型实施例中，初步焊前步骤是在真正焊接位置上方的位置上执行的。在此情况下，线圈4经受沿垂直于图2a平面的方向上的移动。在第一位置上，第一加热单元30在用于焊到块24及26上的端部6及8的地点上除去绝缘皮。然后，使线圈4及其芯件12和支架18在朝第二工作位置的方向上移动。以执行焊接步骤，这时线圈4及电路2的相对位置相应于图1的顶视图中的位置。
一旦执行了初步焊前步骤，第一加热单元30被收回，或在变型方案中设置两个不同的工作站分别用于初步步骤及焊接步骤，线圈4将被移到焊接站上。端部6及8被移到接近块24及26，尤其是通过电路2的垂直移动来移动。接着，使用包括加热元件36的第二加热单元34来进行焊接。该第二加热单元体现为传统的热极(thermode)。如已描述的，裸线端部对块24及26的焊接需要比除去绝缘皮的温度低得多的温度。作为例子，加热元件36的温度在100℃及150℃之间，以便进行焊接。
图3是图2c中一部分的放大图，其中可看到两个裸部分20及22，即它们没有绝缘皮，及可看到加热元件36，它具有适于焊接与线圈4相反方向上的端部并切除剩余端部的轮廓。
根据一个变型方案，使用超声波头取代电烙铁来进行焊接，并使金属块的温度保持接近室温的温度。这可消除与加热金属块相关的危险并由此消除它的膨胀。
图4表示用于初步焊前步骤的第一加热单元的一种改进变型。
为了保证绝缘皮的有效加热以局部熔化它或挥发它，加热单元30A包括具有两个波状的槽或沟40及41的加热元件32A，在槽中分别插有线圈导线10的端部6及8。因此，加热元件32A的轮廓能使两端部6及8可靠地定位，以便有效地在形成线圈导线10的金属导线44的整个外围上加热绝缘皮42。槽40及41的轮廓可根据各种方案作成。
图5表示类似于图2c中所表示的用于真正焊接步骤的第一加热元件32B。高温加热元件32B与电动机装置50相连接，能使元件32B绕轴52转动。加热元件32B与两个横向臂相连接，其中一个臂55可从图5中看到。这些横向臂及加热元件32B形成一个U形，它的两端连接到电动机装置50。通过转动，加热元件32B被带到垂直位置，如图中虚线所示，以进行初步焊前步骤，其中线圈导线的绝缘皮被局部熔化或挥发，正如前面所述，一旦该初步焊前步骤完成，加热元件32B被转回其位置，在该位置上用于焊接的加热元件36完全露出，加热元件32B的该位置尤其为图5中所示的水平位置。如前所述，加热元件36可有利地工作在与加热元件32B的工作温度相比相当低的温度上。
图6a至6c表示根据本发明的方法的第二实施例。一旦电子电路2被置于其支架14上及线圈被绕成并准备对分别具有迭放在线路2的块24及26上两区域的两端部6和8进行焊接时，在初步焊前步骤中将端部6及8保持在距集成电路2的一定距离上，然后借助热压装置58局部地除去绝缘皮。该热压装置58安装成可在一底座60上移动，并包括两个臂和板62及64，它们布置成可彼此移动，以便能改变它们之间的距离。
为了执行初步焊前步骤，电热极34及集成电路2被放置在距离形成线圈(在图6a至6c中未示出)的导线10的端部6及8的一定距离处。然后使热压装置58在其臂或板62及64张开状态下进行水平移动，直到至少导线10的区域20及22(见图1)位于臂或板62及64之间为止。接着，通过垂直地移动臂64使臂62及64彼此靠近，直到导线10与两个臂62及64相接触时为止。至少其中一个臂被加热，最好两个臂被加热，以使围绕线圈导线10的金属导线的绝缘皮被熔化或挥发。接着，使各具有裸区域的端部6及8靠近金属块24及26，以便焊接到其上。为了作到这点，可以或是相对集成电路2移动端部24及26，尤其是改变这些端部的斜度，或是相对集成电路2改变线圈的相对位置。但是，在图6c所示的优选变型方案中，使集成电路2向端部6及8的方向上移动。为作到这点，支架14可沿垂直方向相对安装它的基座68移动。最后，使电热极向下朝端部6及8的方向移动，以将这两端部焊到集成电路2的电接触块24及26上。
权利要求
1.将线图(10)的两端部(6，8)焊接到集成电路(2)或小尺寸电子单元的两个电接触垫或块(24，26)上的方法，其特征在于在将所述两端部焊到所述两个电接触垫或块上的步骤以前，设置了一个预备步骤，它在于，至少部分地从形成所述线圈(4)的电导线(10)上除去两端部位置处的绝缘皮(42)，用于将所述两端部焊到所述电接触垫或块上。
2.根据权利要求1的焊接方法，其特征在于所述两端部(6，8)的区域中的绝缘皮(42)至少通过施加热量局部地被除去，由此局部地熔化或挥发所述绝缘皮。
3.根据权利要求1或2的焊接方法，其特征在于在所述预备步骤后，所述两个端部(6，8)被放置在所述集成电路(2)或所述电子单元的两个垫或块(24，26)的上方。
4.根据权利要求1或2的焊接方法，其特征在于在所述预备步骤以前，所述两个端部(6，8)被放置在所述集成电路(2)或所述电子单元的两个垫或块(24，26)上方的一定距离处。
5.根据权利要求4的焊接方法，其特征在于在所述预备步骤及所述焊接步骤之间设置使集成电路(2)或电子单元相对线圈(4)的一次移动。
6.根据权利要求4或5的焊接方法，其特征在于在所述预备步骤及所述焊接步骤之间设置使两端部(6，8)朝所述集成电路(2)的所述垫或块(24，26)的方向的一次移动。
7.根据以上权利要求中任一项的焊接方法，其特征在于在所述预备步骤期间除去所述绝缘皮(42)是借助第一加热单元实现的，该第一加热单元不同于用于所述焊接步骤的焊接单元，后一单元是借助工作在相对低的温度上的热极或超声波头构成的，该超声波头使垫或块(24，26)在焊接步骤期间处于接近室温的温度上。
8.根据权利要求1至6中任一项的焊接方法，其中用于所述预备步骤的加热单元及用于所述焊接步骤的焊接单元一起构成同一装置(48)，该装置具有相对焊接元件(36)移动的加热条带形式的加热元件(32B)。
9.根据权利要求7或8的焊接方法，其特征在于用于所述预备步骤的加热元件具有两个槽，用于容纳所述两个端部(6，8)，以使得能保证将热量施加到所述绝缘皮(42)的整个外围上，以熔化或挥发至少在所述用于焊接的两端部位置上的整个或几乎整个绝缘皮。
10.根据权利要求1至7中任一项的焊接方法，其特征在于所述预备步骤借助热压装置(58)来实现，该装置能相对线圈导线(10)的所述两端部(6，8)移动，该热压装置是由两个臂或板(62，64)构成的，它们能彼此相对移动，以便改变它们之间的距离，及所述集成电路(2)与焊接单元(34)在所述中间步骤上被保持在距端部(6，8)的一定距离上，以便能使热压装置(58)的两臂或板(62，64)能被插在它们之间，以局部地除去所述绝缘皮(42)。
11.根据以上权利要求中任一项的焊接方法，其特征在于焊接温度小于200℃。
12.根据权利要求11的焊接方法，其特征在于使用能使所述集成电路(2)或所述电子单元的所述垫或块(24，26)保持在接近室温的温度上的超声波头进行所述焊接步骤。
全文摘要
将线圈(未示出)的两端部(6,8)焊接到集成电路(2)或小尺寸电子单元的两个电接触垫或块(24,26)上的方法,其特征在于:在真正焊接以前,设置了一个步骤,它在于,至少部分地从至少两端部(6,8)的位置上除去电导线(10)的绝缘皮,用于使这些端部焊接到所述电接触垫或块(24,26)上。该绝缘皮借助于施加热量被除去,尤其是使用工作在足够熔化或挥发绝缘皮的高温上的热压装置(58)被除去。焊接步骤是在比预备步骤温度低得多的温度上实现的,这能使在将端部焊到所述块上的期间减小集成电路(2)及垫(24,26)上的热和机械应力。
文档编号B23K20/10GK1275047SQ00118808
公开日2000年11月29日 申请日期2000年3月30日 优先权日1999年3月31日
发明者E·多林, P·卡丁, U·蒂曼 申请人:Em微电子马林有限公司