带式焊接工具及采用所述工具的方法
【专利说明】带式焊接工具及采用所述工具的方法
[0001]本申请是2010年2月5日提交的发明名称为“带式焊接工具及采用所述工具的方法”的201080006910.0号中国发明专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求美国临时申请N0.61/150633 ;Νο.61/150596 ;Νο.61/150611 ;Νο.61/150625;Νο.61/150579;和N0.61/150640的权益，其中每一个均在2009年2月6日提交，并且其内容通过引用被结合于此。
技术领域
[0004]本发明涉及用在带式焊接系统中的焊接工具(bonding tool)，更特别地，涉及带式焊接工具的改进的末端部。
【背景技术】
[0005]在半导体装置的加工和封装中，线焊接仍然是提供封装中的两个位置之间的电的相互连接的主要方法(例如，在半导体冲模的冲模垫和引线框架的引线之间)。为了形成线环以提供该相互连接，焊接工具(例如，在球焊过程中使用的毛细管工具，在楔焊中使用的楔形工具)被用于采用超声波、热超声或热压缩能使线压靠焊接位置。
[0006]在某些装置(例如，功率半导体装置)的组件中，带式焊接可以被用于提供位置之间的电的相互连接。例如，美国专利申请公报N0.2006/0163315 (名称为带式焊接工具和过程)和N0.2007/0141755(名称为电子封装中的带式焊接)涉及带式焊接并通过引用被结合于此。
[0007]这里公开的多个附图(例如，图1、2和3A-3F)对于解释传统的带式焊接工具和系统，以及按照本发明的带式焊接工具和系统是有用的。图1示出由基底108(例如，引线框架108)支撑的半导体冲模110。期望在半导体冲模110(例如，冲模垫)上的位置和引线框架108的引线108a之间提供导电的相互连接。带环112提供这样的相互连接，并包括第一焊接部112a和第二焊接部112b(均被焊接至半导体冲模110的部分)，以及引线108上的第三焊接部112c。带环112采用带式焊接系统100(例如，带式焊接机)形成。本领域的技术人员理解，带式焊接系统包括许多传统的部件和子系统，例如材料输送系统、视觉系统、计算机和许多其它的部件。但是，为简化起见，仅仅带式焊接系统100的几个元件被示出。这样的元件包括带式焊接工具102、带导向装置104和切割工具106。在带环(例如带环112)的形成过程中，带材料采用带导向装置104从带供给处(未示出)被供给至带式焊接工具102。带式焊接使用能量(例如超声波能)形成焊接部，然后，在形成带环之后，切割器106可以被用于在带环从带供给处分开之前至少部分地切开带材料。
[0008]图2是被接合在超声波换能器114的孔114a中的带式焊接工具102的透视图，在其中，带式焊接工具102采用平面侧102k(在这种情况下是前侧102k)在孔114a中对齐。本领域的技术人员理解，换能器114在末端部102a，特别地向带式焊接工具102的工作表面102b产生“擦洗”运动。图3A-3F是示例性的带式焊接工具102的多个视图。图3A是工具102的前视图，图3B是工具102的顶视图(示出平面侧102k)，图3C是示出工作表面102b的底视图，图3D是示出邻近工作表面102b的末端部102a的前部边缘102d的一部分的详细视图，图3E是工具102的侧视图，图3F是示出邻近工作表面102b的末端部102a的侧边缘102f I的图3E的一部分的详细视图。
[0009]某些带式焊接工具具有在工作表面上形成的特征，例如在名称为带式焊接工具和方法的美国专利申请公报N0.2006/0163315中示出的。图4A是传统的带式焊接工具102的示例性的末端部102a。末端部包括工作表面102b、前部边缘102d、后部边缘102e、侧边缘102Π和侧边缘102f2。工作表面102b限定突起102bl和凹槽102b2(在其中，突起和凹槽可以是工作表面上的华夫饼干(《&€^6)或格栅图案的部分)，在其中，凹槽102匕2在突起102131之间。带式焊接工具的典型的擦洗运动是沿带的方向从前到后。在图4A中，擦洗将通常沿方向“d”发生，其沿从前部边缘102d到后部边缘102e的方向延伸。
[0010]图4B是包括被焊接至焊接位置110的第一焊接部112a的带环112的一部分。第一焊接部112a采用“华夫饼干”类型的带式焊接工具(与图4A中示出的相似)形成，其在突起112al之间形成开口 /凹槽112a2。不幸的是，传统的华夫饼干类型的带式焊接工具具有多个缺点。例如，带式焊接工具的工作表面上的突起的边缘倾向于使不规则的边缘留在带焊接部的后跟区域，这可能在带焊接部的使用寿命中在某些点产生裂缝112a3。特别地，现有的带式焊接工具的其它限制与带成环困难有关。
[0011]因此，期望提供改进的带式焊接工具。
【发明内容】
[0012]按照本发明的一个示例性的实施例，提供了一种包括主体部分的带式焊接工具。主体部分包括末端部。末端部包括末端部前部边缘和末端部后部边缘之间的工作表面。工作表面包括限定多个凹槽和多个突起中的至少一个的区域。工作表面还限定(I)该区域和末端部的前部边缘之间的第一平面部分，和(2)该区域和末端部的后部边缘之间的第二平面部分中的至少一个。
[0013]按照本发明的另一个示例性的实施例，提供了一种包括主体部分的带式焊接工具。主体部分包括末端部。末端部包括末端部前部边缘和末端部后部边缘之间的工作表面。工作表面限定多个凹槽，其中，由邻近前部边缘和后部边缘中的至少一个的工作表面限定的凹槽的一部分比凹槽的其它部分深。
[0014]按照本发明的另一个示例性的实施例，提供了一种包括主体部分的带式焊接工具。主体部分包括末端部。末端部包括工作表面，其中，在与带式焊接系统的换能器接合的过程中，工作表面在中心区域比(I)在从工作表面的第一边缘朝向中心区域延伸的第一表面区域，和(2)在从工作表面的第二边缘朝向中心区域延伸的区域延伸得低，第一表面区域的长度至少为工作表面从第一边缘到第二边缘的长度的25%，第二表面区域的长度至少为工作表面从第一边缘到第二边缘的长度的25%。
[0015]按照本发明的另一个示例性的实施例，提供了一种包括主体部分的带式焊接工具。主体部分包括末端部。末端部包括工作表面。末端部在工作表面的两侧包括两个侧壁部分，其中，在侧壁部分之间限定带路径。
[0016]按照本发明的另一个示例性的实施例，提供了一种包括主体部分的带式焊接工具。主体部分包括末端部。末端部包括工作表面。末端部包括两个沿带式焊接工具的后侧的至少一部分的外表面延伸的侧壁部分，其中，在侧壁部分之间限定带路径。
[0017]创造性的带式焊接工具也可以被结合到创造性的带式焊接系统中，该带式焊接系统包括多个元件，例如焊接头元件(例如，超声波换能器、带切割器，带材料导向装置)，以及其它元件。
[0018]此外，本发明还可以结合形成带环的方法考虑。这样的方法可以包括在第一焊接位置形成带环的带焊接部、使带材料朝向第二焊接位置延伸、在第二焊接位置形成另一个带焊接部、和使目前的完整的带环从带供给处分离(如果期望的话，采用带切割器辅助分离)的步骤。这样的方法采用按照这里公开的示例性的实施例的创造性的带式焊接工具(和带式焊接系统的其它元件)完成。
【附图说明】
[0019]当结合附图阅读时，本发明通过下面的详细描述最佳地理解。需要强调的是，按照通常的实践，附图的多个特征并未按比例呈现。相反，为清楚起见，多个特征的尺寸被任意放大或缩小。包括在附图中的是下面的图:
[0020]图1是用于解释本发明的多个示例性的实施例的带式焊接系统的部分的侧视结构图；
[0021]图2是用于解释本发明的多个示例性的实施例的被接合在换能器中的带式焊接工具的透视图；
[0022]图3A-3F是图2的带式焊接工具的多个视图；
[0023]图4A是传统的带式焊接工具的末端部的透视图；
[0024]图4B是采用传统的带式焊接工具形成的带环的一部分；
[0025]图5A是按照本发明的一个示例性的实施例的带式焊接工具的末端部的透视图；
[0026]图5B是采用图5A的带式焊接工具形成的带环的一部分；
[0027]图6A是按照本发明的一个示例性的实施例的带式焊接工具的末端部的透视图；
[0028]图6B是采用图6A的带式焊接工具形成的带环的一部