专利名称：用于在电线端部形成线球的带有电极的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的用于在电线端部形成线球的带有电极的装置。
背景技术：
这种装置用在所谓的引线接合器上。引线接合器是一种在半导体芯片安装到基片之后利用其布线的设备。引线接合器具有一个细管，它夹在电极臂的末端。细管用于将电线固定到半导体芯片上的接点和基片上的接点并且引导这两个接点之间的电线。在形成半导体芯片上的接点和基片上的接点之间的电线连接时，首先将从细管突出的电线的端部熔制成线球。随后，利用压力和超声波将线球固定到半导体芯片上的接点。为此目的，超声波从超声换能器施加于电极臂。这种处理过程称为球焊。然后电线被拉至需要的长度，形成电线圈并焊接于基片上的接点。该处理过程的最后部分称为楔焊。在将电线固定到基片上的接点之后，扯断电线可以开始下一个接合。
为了将从细管突出的电线的端部形成线球，在电线和电极之间施加高DC电压从而产生熔融电线的电火花。电线和电极之间产生电离空气的电击穿以及形成电火花时的电压称为击穿电压。
目前，市场上流行的用于在电线端部形成线球的装置公知的有三种。基于图1-3说明这三种类型。对于第一种(图1)，扁平电极1从引导电线2的细管3下面的一侧旋转。利用电极和电线的这种布置，在电线的纵向形成电火花4。因此电火花4相对于电线对称形成。这种类型的优点在于所形成的线球的对称性相当高。另一方面，缺点在于电极的旋入和旋出浪费时间。而且，电极的旋入和旋出刺激接合头的摆动。
对于第二种类型(图2)，具有末端的电极1在细管下面横向偏移地布置。利用这种布置，电火花4相对于电线的纵向轴线不对称地形成，该电火花趋向于导致不对称的线球的形成。但是，这些线球的不对称性具有主要的方向。这使得可能和其他手段一起减小不对称性。另外，相比于第一种类型，这种布置需要更高的击穿电压。由于到位于装置下面的将连接指状件固定在基片上的下夹板的垂直距离相同，这导致更加经常地发生下夹板上的放电。
对于第三种类型(图3)，电极1是旋转对称的环形电极。在形成线球之后，细管3下降经过电极。这种布置的优点在于形成电火花所必须的电压低于第一种类型。缺点在于形成电火花4的位置经常变化。利用这种布置形成的线球具有不对称的趋势，不过这些不对称没有主要方向。
用于形成线球的另一种装置从欧洲专利申请EP562 224可获知。该装置具有三个点状电极，它们单独地电控制以便调整流经各个电极的电流。
发明内容
本发明的目的在于改进用于在电线端部形成线球的装置，其特征在于低击穿电压，并且利用该装置可以形成对称于电线纵轴的线球并且其尺寸尽可能小。
根据本发明，所述目的利用权利要求1和2的特征得以解决。
对于用于在电线端部形成线球的装置，本发明在于使用了具有纵向形状的电极，它可以旋入和旋出并且直接连接于或者由连接部分间接连接于电机轴，从而当旋入和旋出时，电极基本上在其纵轴上转动。(但是，电极的旋转轴线和纵轴不必非得一致。)电极优选地分成三个相互成一定角度的部分。电极的形状可以宽泛地称为S形。电极关于旋转轴线的质量惯性低。因此可以以很小的能耗来转动电极。当旋入和旋出时，电极在下极限位置和上极限位置之间来回转位，其中在下极限位置形成电火花必须的表面、即所谓的引燃接线片(firing lug)(本领域公知为燃烧熄灭板(flame off plate))位于引线接合器的细管下面，并且在上极限位置引燃接线片位于细管附近横向升高的位置。
下面，根据附图更加详细地说明本发明的实施例。
附图中图1-3是用于在电线端部形成线球的在先技术的三种装置；图4是本发明的用于在电线端部形成线球的装置的第一实施例的透视图；图5、6是该装置进一步的示意图；以及图7是本发明的装置的另一个实施例。
具体实施例方式
图4示出本发明的用在引线接合器上的用于在电线2的端部形成线球的装置的一个实施例的透视图。该装置在未示出的引线接合器接合头一侧横向靠近细管固定。该装置包括具有纵向钻孔6的主体5。具有一个不可见的轴的电机7固定在的主体5的后端。电机7的轴延伸进入纵向钻孔6内并确定一个沿着纵向钻孔6的方向的旋转轴线8。塑料制成的连接件9固定于轴。主体5在其前端具有由两个表面11和12限定边界的凹部。连接件9具有和纵向钻孔6成直角的凸轮10，它延伸进入该凹部内。表面11和12用做凸轮10的止挡。金属电极13附接于连接件9。电极13为长方形并且被分成三个相互成一定角度的部分14-16。电极13的第一部分14固定于连接件9并沿旋转轴线8走行或者平行于旋转轴线8。电极13的第二、中间部分15倾斜于旋转轴线8，与其形成给定角度θ1。电极13的第三部分16形成电极13的自由端并称之为引燃接线片17，因为电极13的这一部分预知为用于对电线形成电火花。引燃接线片17优选地成型为平滑面。与电极13的中间部分15一起，引燃接线片17以指向旋转轴线8的方式形成给定角度θ2。电机7带动电极13在下极限位置和上极限位置之间来回转位。此时，长方形电极13绕旋转轴线8旋转。在下极限位置，凸轮10停止在表面11上。在上极限位置，凸轮10停止在表面12上。
主体5具有一个底座18，其表面水平。可拆卸的固定件19由螺栓(图中未示出螺栓)连接于底座18。固定件19具有两个插槽20和21，从而，一方面主体5能够可调整地连接于固定件19，另一方面固定件19能够可调整地连接于引线接合器的接合头。由于插槽21，装置的高度可以精确调整。由于插槽20，底座18可以相对于固定件19沿水平方向平移和转动。这样，旋转轴线8的位置可以调整为使得引燃接线片17位于细管3下面的理想位置。
图5示意性示出引线接合器的细管3和本发明的用于在电线2的伸出细管3的端部形成线球的装置的某些部分。电线2导引通过细管3的纵向钻孔22。细管3的纵向钻孔22确定一个纵向轴线23。细管3的纵向轴线23和装置的旋转轴线8在点24处交汇(为了清楚起见，这里的电线2表示为虚线)并因此形成平面25。图5示出细管3和装置经由该平面25的截面。电极13旋转地位于细管3下面处于下极限位置，在该位置细管3的纵向轴线23垂直于引燃接线片17。
图6示意性示出细管3和引燃接线片17的沿旋转轴线8的视线的两个极限位置，其中旋转轴线8以直角切入绘图平面。引燃接线片17或17’尽可能靠近旋转轴线8。在该例子中，旋转轴线8和引燃接线片17之间的距离为3到4毫米。电极13没有一点离开旋转轴线8超过4毫米。当从下极限位置转到上极限位置时，引燃接线片17升高Δh的距离，它通常为大约2-3毫米。引燃接线片17绕旋转轴线8从下极限位置转到上极限位置的转动表示为虚线26。
为了在电线2端部形成线球，电压施加在电线2和电极13之间。为此目的，电线2和电极13由在先技术所知的火花发生器连接。基本上，火花发生器包括一个恒定电流源。为了在电线端部和电极13的引燃接线片17之间形成电火花，必须电离它们之间的空气，直到发生放电并因此形成电火花。为此，通过恒定电流源积聚逐渐增大的DC电压直到发生放电。电极13的第一部分14利用未示出的电缆连接于火花发生器。
一旦形成线球，电机7启动以转动电极13到上极限位置，在该上极限位置引燃接线片17靠近细管3位于横向升高的位置。由于这种转动，引燃接线片17高度增加。现在可以降低细管3并可以将线球接合于半导体芯片。
本发明的装置具有以下优点-在升高的状态下，即在上极限位置，引燃接线片17靠近细管3位于横向升高的位置。随着旋入和旋出在先技术的电极，电极高度不发生变化或者仅仅在旋入和旋出时发生微小的变化。因此和在先技术相比，为了进一步传送基片而需要升高细管3和引燃接线片17的高度可以减小大约2毫米，这降低了接合循环周期。
-旋转轴线8，电极13围绕其旋转以旋入和旋出，以及电极13的转动惯量的主轴线实际上并不重合而是相互靠近。因此和在先技术相比电极13可以以相当少的能耗旋入和旋出。因此可以使用较小并因而较轻的电机7。为了转动电极而必须运动的质量的减小带来的结果是，一方面电极13的旋入和旋出促使接合头振动很小的程度，另一方面接合头的总重量得以减小。
图7和图5类似，示出本发明的用于在电线2的伸出细管3的端部形成线球的装置的另一个实施例。细管3的纵向轴线23和装置的倾斜于水平方向和垂直方向的旋转轴线8在点24处交汇并形成平面25。电极13旋转地位于细管3下面处于下极限位置，在该位置细管3的纵向轴线23垂直于引燃接线片17。在该实施例中，长方形电极13仅被分成两个相互成一定角度的部分14和16。这两个部分14和16形成预定角度θ3。连接件9加宽并具有例如一个延伸部分27，电极13的部分14连接于该延伸部分27。电极13的部分14平行于旋转轴线8。在该实施例中，关于旋转轴线8的转动惯量稍微大于第一实施例。而且在该实施例中电极13没有一点离开旋转轴线8超过4毫米，仍然可以以微小的能耗绕旋转轴线8转动电极13。
出于加工的原因，有利地对于第一实施例和第二实施例，电极13的第一部分14平行于旋转轴线8。但是，其他的结构也是可能的，这不是本案并且仍然具有本发明的优点。在特定情况下还可能将电极13直接连接于电机7的轴并省去连接件9。
权利要求
1.用于在电线(2)的端部形成线球的带有旋入和旋出电极(13)的装置，其中电线(2)穿过细管(3)的纵向钻孔(22)并伸出细管(3)，为了旋入和旋出，电极(13)绕旋转轴线(8)在第一极限位置和第二极限位置之间来回转动并且其中电极(13)具有引燃接线片(17)，其特征在于，旋转轴线(8)倾斜于由细管(3)的纵向钻孔(22)限定的纵向轴线(23)并与纵向轴线(23)形成预定角度，电极(13)为长方形并且被分成至少两个部分(14，16；14-16)，电极(13)的第一部分(14)连接于电机(7)的轴或者连接于和电机(7)的轴连接的连接件(9)，电极(13)的形成引燃接线片(17)的第二部分(16)和第一部分(14)形成预定角度(θ3)从而电极(13)的引燃接线片(17)在第一极限位置时位于细管(3)下面而在第二极限位置时靠近细管(3)位于横向升高的位置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，电极(13)没有一点离开旋转轴线(8)超过4毫米。
3.用于在电线(2)的端部形成线球的带有旋入和旋出电极(13)的装置，其中电线(2)穿过细管(3)的纵向钻孔(22)并伸出细管(3)，为了旋入和旋出，电极(13)绕旋转轴线(8)在第一极限位置和第二极限位置之间来回转动并且其中电极(13)具有引燃接线片(17)，其特征在于，旋转轴线(8)倾斜于由细管(3)的纵向钻孔(22)限定的纵向轴线(23)并与纵向轴线(23)形成预定角度，电极(13)为长方形并且被分成三个部分(14-16)，电极(13)的第一部分(14)连接于电机(7)的轴或者连接于和电机(7)的轴连接的连接件(9)，电极(13)的第二部分、中间部分(15)和旋转轴线(8)形成预定角度(θ1)，电极(13)的形成引燃接线片(17)的第三部分(16)和中间部分(15)形成预定角度(θ3)从而电极(13)的引燃接线片(17)在第一极限位置时位于细管(3)下面而在第二极限位置时靠近细管(3)位于横向升高的位置。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，电极(13)没有一点离开旋转轴线(8)超过4毫米。
全文摘要
用于在电线(2)端部形成线球的装置，长方形的旋入和旋出电极(13)直接连接于或者由连接件(9)间接连接于电机(7)的轴，从而当旋入和旋出时，电极(13)基本上在其纵轴上转动。电极(13)关于旋转轴线(8)的质量惯性低，因此可以以很小的能耗来转动电极。当旋入和旋出时，电极(13)在下极限位置和上极限位置之间来回转位，其中在下极限位置形成电火花必须的表面，即所谓的引燃接线片(17)位于引线接合器的细管(3)下面，并且在上极限位置引燃接线片(17)位于细管(3)附近横向升高的位置。
文档编号H01L21/607GK1487574SQ03178778
公开日2004年4月7日 申请日期2003年7月18日 优先权日2002年7月19日
发明者西尔万·蒂尔莱曼, 西尔万 蒂尔莱曼 申请人:Esec贸易公司