专利名称：利用可倒转式楔形接合工具在电子器件制造中对引线进行楔形接合的制作方法
技术领域：
本发明涉及在电子器件制造中对引线进行楔形接合。尤其是，其涉及楔形接合方法、机器和工具，并且还涉及包括呈引线形式的连接的电子器件，对这些引线使用此类方法或机器或工具进行楔形接合。
引线的楔形接合是一种沿用已久的技术，其已经使用了几十年来用于为电子器件提供连接。举例来说，以下为关于楔形接合的最近美国专利的选择US-A-6,354,479、US-A-6,135,341、US-A-5,958,270、US-A-5,950,903、US-A-5,945,065、US-A-5,906,706、US-A-5,836,071、US-A-5,702,049、US-A-5,495,976、US-A-5,452,838、US-A-5,445,306、US-A-5,364,004、US-A-5,217,154、US-A-5,148,959、US-A-5,018,658和US-A-5,007,576。这些美国专利的全部内容在此引入作为参考材料。接合工具(通常由碳化钨制成)一般包括在一端具有楔形接合顶端的柄。
一直存在减少成本的需求。涉及正在进行的成本的这许多项目之一为其接合顶端在使用后变得受磨损时需要定期更换接合工具。
本发明的一个目的是减少更换接合工具的成本。
根据本发明的一个方面，提供了一种可倒转式接合工具，其在工具的相对端部处具有楔形接合顶端。因此，本发明提供了一种双顶端可倒转式工具，其增加了需要更换工具之前的使用时间。因此，就可以实现工具材料的节省。
根据本发明的另一个方面，提供了一种引线接合机，其具有根据本发明的这种可倒转式接合工具。
根据本发明的又一个方面，提供了楔形接合方法，其中●使用了根据本发明的可倒转式接合工具，●以及，在使用了一端处的顶端来用于接合引线之后，将工具倒转以便使用位于相对端处的楔形接合顶端来接合另外的引线。
根据本发明的另外一个方面，提供了包括呈引线形式的连接的电子器件，例如集成电路或功率半导体器件，对这些引线使用根据本发明的方法或机器或工具进行楔形接合。
根据本发明的各种有利特征和特征组合在所附权利要求中进行陈述。这些及其它特征将参看示意性附图通过实例在现在所述的发明实施例中进行示出，图中
图1A和1B为在连续地用于电子器件的制造过程中，本发明的一个实施例中的超声楔形接合机的部分的示意性侧视图；图2A为图1的可倒转式接合工具特别是其工作端的俯视透视图，并且示出了根据本发明的位于其上端的接合顶端；以及图2B是图2的接合工具的下工作端的仰视透视图，示出了位于该下端处的接合顶端。
应当指出，所有各图均为示意性。在图中，为了清楚和方便起见，这些图中所示的零件的相对尺寸和比例在尺寸上进行了放大或缩小。在改过的和不同的实施例中，相同的标号基本上用来指相应或相似的特征。
图1A和1B示出了在例如分立半导体功率器件或半导体集成电路(IC)之类的电子器件20、20’的制造过程中的引线接合阶段。使用了一种可倒转式双顶端接合工具10，其在工具的相对端部11、12的每端处都具有接合顶端(也称作“楔”)1、2，请看图2A和2B。
在长时间使用了位于一端11处的楔形接合顶端1来接合引线21(如图1A所示)之后，顶端1就会受到某种程度的磨损。与现有技术中需要更换接合工具相反，根据本发明的工具10于是被倒转过来以便使用位于相对端12处的楔形接合顶端2来继续接合引线21’(如图1B所示)。因此，关于工具材料方面就实现了成本节省。
除了使用根据本发明的可倒转式工具10之外，楔形接合过程和引线接合机可为已知形式，因此不对其进行详细描述。
因此，图1A和1B示出了机器的工作区域，在此器件20、20’被安放于工作台架32上。引线21、21’被从卷轴(未示出)连续不断地送入这个工作区域中。引线21、21’被送至器件20、20’的接合垫23、23’，并且其被工具10的下工作端(图1A中的11；图1B中的12)压在接合垫23、23’上。引线21、21’可包括分立功率器件和IC所用的铝(通常为Al合金)，而接合垫23、23’也可包括铝。在一些器件中，可优选使用金引线21、21’。引线21、21’在例如接合垫23、23’与器件封装(未示出)的终端引线之间形成电连接。
当被压在接合垫23、23’上时，通过接通连至变换器30上的超声源而将引线21、21’接合于垫23、23’上，变换器30通过工具10的相应接合顶端1或2而将超声能应用于垫23、23’上的引线21、21’。图1A和1B示意性地示出了安装于变换器30的角中的工具10。角可为联接于超声能的源(未示出)上的已知形式。
在图1A和1B所示的实施例中，接合工具10包括柄，锥形工作端11和12位于柄的相对端部处。窄接合顶端1和2(它们与待接合的引线21、21’相结合)存在于这些工作端处，图2A和2B中示出了特定实施例。为了图的简明起见，图2A和2B中未示出锥度。
工作端和楔形顶端可采用的已知几何形状和结构有许多种。图1A、1B、2A和2B示出了在相对工作端11、12处顶端1、2的一种非常简单的带槽结构，其与柄形成一体。在这种情况下，整个接合工具10(其柄、其端部和其顶端)可由碳化钨制成。在图2A和2B中为每个顶端1和2所示的单个凹槽用于在超声接合期间将引线保持就位于接合垫上。在更为复杂的顶端设计中，还可以包括十字形槽和/或凸起。
图1A和1B并未示出关于工具10安装于变换器角30中这方面的引线接合机的任何细节。这种安装件31按照已知方式将工具10超声地连接于变换器上。然而，安装件31和工具柄的形式允许工具10在安装件31中倒转，以便容许引线接合操作使用一端11处的楔形接合顶端1(图1A)或相对端12处的楔形接合顶端2(图1B)中的任何一个。
当安装件31在其相对端11、12中间的位置处与工具10的柄相结合时，这种可倒转式安装方面可最易于实现。在图1A和1B所示的实施例中，当使用相应各端11和12时，在工具柄上有不同的安装位置，但至少沿着这些安装位置所处的长度上，柄都具有相同(即均一)的横截面。
图中仅示出了工具的一种非常简单的基本形式和对机器和接合过程的示意性表示。本发明所属领域的普通技术人员应当清楚，可以利用本领域中常用或者有时使用的这类特征对这种基本形式进行扩展、修饰或改动。
因此，举例来说，图1中并未示出引线21、21’可被引至和送至器件接合垫23、23’的方法。当工具10具有图1和2中所示的非常简单的结构时，可以使用靠近工作顶端1、2的位于接合工具10外部的导向器。在其它实施例中，引线所用的导向孔可位于接合工具10中。因此，举例来说，分离的导向孔(提供引线21、21’所用的通道)可倾斜地延伸通过工具10的每个端部11、12，或者可使用延伸通过工具10的长度的单个输送孔(呈毛细孔的形式)。
在上述实施例中，整个接合工具10可由碳化钨构成。然而，其它实施例可使用其它材料，例如柄使用硬化钢或者柄使用碳化钛。
工具10的不同零件(柄、工作端11和12、以及接合顶端1和2)可使用不同的已知材料，既可以使用散装材料又可以使用涂层。柄自身可由具有高弹性模量的较硬刚性材料形成(例如碳化钨、硬化钢、或碳化钛)，而在其相对端部11和12处可以使用较硬、精密成形和更为耐磨的其它材料。因此，举例来说，接合顶端1和2自身可包括陶瓷材料或其它更为昂贵的材料如金刚石或锇。
通过阅读本公开内容，本发明所属领域的普通技术人员应当清楚许多其它变型和改动。这些变型和改动可能涉及等价或其它特征，这些等价或其它特征在楔形接合工具和机器以及具有楔形接合的引线的电子器件的设计、制造和使用中已知，并且可用于代替此处已经述及的特征或与其一起使用。此类特征的实例可见于此前作为参考材料引用于本文中的美国专利中。
尽管在本申请中将权利要求表达为特征的特定组合，但应当理解，本发明的公开内容的范围还包括任何新颖特征或此处明确或隐含地公开的特征的任何新颖组合或其概括，而不管其是否涉及在任何权利要求中所申请专利的相同发明，或者不管其是否像本发明那样减轻了任何或全部相同技术问题。
因此，申请人指出，在从事本申请或者由其得到的任何更多申请期间，可将新的权利要求表达为此类特征和/或此类特征的组合。
权利要求
1.一种在电子器件(20、20’)的制造中对引线(21、21’)进行楔形接合的方法，其中·使用了一种可倒转式接合工具(10)，其在工具的相对端部处具有楔形接合顶端(1、2)，·以及，在使用了一端(11)处的楔形接合顶端(1)来用于接合引线(21)之后，将工具(10)倒转以便使用位于相对端(12)处的楔形接合顶端(2)来接合另外的引线(21’)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中接合工具(10)包括由碳化钨制成的柄，其在柄的相对端部处具有楔形接合顶端(1、2)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中引线(21、21’)包括铝或金并且使用联接于工具上的变换器来以超声方式接合。
4.一种用于在电子器件(20、20’)的制造中对引线进行超声楔形接合的引线接合机，其中这种机器包括可倒转式接合工具(10)和安装件(31)，可倒转式接合工具(10)在工具的相对端部(11、12)处具有楔形接合顶端(1、2)，安装件(31)用于将工具联接于超声变换器(30)上，安装件允许工具倒转，以便容许引线接合操作使用一端(11)处的楔形接合顶端(1)或相对端(12)处的楔形接合顶端(2)。
5.根据权利要求4所述的引线接合机，其中接合工具(10)包括柄，在柄的相对端部(11、12)处具有楔形接合顶端(1、2)，并且其中安装件(31)在柄上的位于其相对端部(11、12)之间的位置处与工具(10)相结合。
6.一种用于根据权利要求1至3中任一项所述的方法中或者根据权利要求4或5所述的机器中的可倒转式接合工具，其中这种工具包括柄，在柄的相对端部处具有楔形接合顶端(1、2)。
7.一种用于根据权利要求1至3中任一项所述的方法中或者根据权利要求4或5所述的机器中的可倒转式接合工具，其中这种工具包括柄，在柄的相对端部(11、12)处具有一种材料，这种材料不同于柄的材料并且在柄的相对端部的每一个处提供了楔形接合顶端(1、2)。
8.根据权利要求4或5所述的机器或者根据权利要求6或7所述的工具，其中位于相对端部处的楔形接合顶端(1、2)由碳化钨制成。
9.一种电子器件，例如集成电路或功率半导体器件，其包括呈引线(21、21’)形式的连接，对这些引线使用根据前述权利要求中任一项所述的方法或机器或工具进行楔形接合。
全文摘要
在例如分立半导体功率器件或IC之类的电子器件(20、20’)的制造中，使用了一种可倒转式接合工具(10)，在其相对端部(11、12)的每端处都具有接合顶端或楔(1、2)。在长时间使用了位于一端(11)处的楔形接合顶端(1)来接合引线(21)之后，顶端(1)就会受到磨损。与现有技术中需要更换接合工具相反，根据本发明的工具(10)于是被倒转过来以便使用位于相对端(12)处的楔形接合顶端(2)来继续接合引线(21’)。
文档编号H01L21/00GK1678424SQ03820382
公开日2005年10月5日 申请日期2003年8月7日 优先权日2002年8月28日
发明者R·N·巴斯克斯, E·L·阿巴迪拉, A·M·罗加多, C·小利克陶 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司