專利名稱:具有改進工作面的焊接工具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及線焊系統(tǒng)，尤其涉及用于線焊機的改進焊接工具。
技術背景
在半導體器件的加工和封裝中，線焊仍然是在封裝件內的兩個位置之間(例如， 在半導體芯片的芯片焊盤和引線架的引線之間)提供電互連的主要方法。尤其是，使用線焊器(也稱為線焊機)，在將要電互連的相應位置之間形成導線環(huán)。
利用球焊的示例性常規(guī)線焊順序包括(1)在延伸自焊接工具的導線端部上形成無空氣球；(2)使用無空氣球在半導體芯片的芯片焊盤上形成第一焊接；(3)在芯片焊盤和引線架的引線之間將一段導線延伸為期望形狀；(4)將導線針腳式焊到引線架的引線(形成第二焊接)；以及(5)切斷導線。在(a)導線環(huán)的端部和(b)焊接位置(例如，芯片焊盤、引線等)之間形成焊接時，可以使用不同類型的焊接能量，例如，超聲波能量、熱超聲波能量以及熱壓能量等。如本領域技術人員所知，這個順序實際上是示例性的，并且在給定應用中可以改變該順序(例如，可以在襯底上形成第一焊接等)。
以下每個美國專利都涉及用于線焊機的焊接工具領域題為“Capillary with Contained Inner Chamfer (包含內部斜面的毛細管)”的美國專利第7，004，369號，題為 "Concave Face Wire Bond Capillary and Method(凹面導線焊接毛細管和方法)”的美國專利第6，966，480號，題為“Concave Face Wire Bond Capillary (凹面導線焊接毛細管)” 的美國專利第6，439，450號，題為“Concave Face Wire Bond Capillary (凹面導線焊接毛細管)”的美國專利第6，158，647 號，題為“Capillary for a Wire Bonding Apparatus (用于導線焊接設備的毛細管)”的美國專利第5，844，830號，題為“Fine Pitch Bonding Tool for Constrained Bonding(用于約束焊接的微節(jié)距焊接工具)”的美國專利第5，871，141 號，題為“Wire Bonding Capillary (導線焊接毛細管)”的美國專利第5，662，261號， 題為“Fine Pitch Capillary Bonding Tool (微節(jié)距毛細管焊接工具)”的美國專利第 5，421，503號，以及IS為“Semiconductor Bonding Means Having an Improved Capillary and Method of Using the Same (具有改進毛細管的半導體焊接裝置及其使用方法)”的美國專利第4，911，350號。
圖IA是公知的現(xiàn)有技術的微節(jié)距焊接工具100(例如，毛細管焊接工具)的圖示。 焊接工具100包括圓筒形部分102、鄰近圓筒形部分102的錐形部分104和鄰近錐形部分 104的端部的工作末端106。通道108從焊接工具100的上端110延伸到工作末端106。通道108被配置以接收在導線焊接操作中使用的一段導線。在圖1A(以及本文所提供的其他圖)中，通道108被圖示為從上端110到工作末端106成錐形，并且還圖示為包括圓筒形部分116和斜面112 ；然而，還應該理解的是，不同類型的、具有各種形狀和配置的通道是本領域技術人員所知的。
圖IB是工作末端106的放大剖視圖的圖示。如圖IB中所示，錐形部分104具有基本上恒定的錐形，其開始于與圓筒形部分102相接的位置(如圖IA中所示)。工作末端106限定了具有面角118(例如，在8度至15度之間)的工作面120。與工作面120相鄰的是具有總體角114(例如，小于90度)的內部斜面112，以提供滿足剪切和牽引測試要求的第一焊接(球焊)。圓筒形通道116在斜面112的上部和通道108的剩余部分之間。而且， 圓筒形通道116和斜面112大體上限定為通道108的一部分。
圖2A是形成導線環(huán)的第二焊接的焊接工具100的工作末端106的圖示，其中，第二焊接包括針腳式焊1 和尾焊126。如上所描述，在導線122的無空氣球焊接到半導體器件(未示出)上的焊盤之后，在成環(huán)、饋送導線122期間焊接工具100接著處理導線122。 然后，焊接工具100在支撐襯底IM上形成第二焊接以便使半導體器件(未示出)與支撐襯底1 互連，該第二焊接包括針腳式焊1 和軌或尾焊126。
然后形成導線尾跡(未示出)，以致可能重復整個導線焊接處理過程。為形成導線尾跡，隨著焊接工具100提升到預定高度，張開導線鉗位器(未示出)，在此期間尾焊1 保持附接至支撐襯底124。然后閉合導線鉗位器并提升焊接工具使得尾焊126與支撐襯底 IM分離(如圖2B中斷裂尾跡區(qū)域126a所表示)。一般地，在導線尾跡的形成期間尾焊 126用作臨時錨固點，導致可重復的導線尾跡長度。
圖2B是圖2A的圖示的部分剖面平面圖。特征130表示焊接工具100的工作末端 106的一部分，其實質上使尾焊1 和針腳式焊1 分離。例如，具有相對較小斷裂尾跡面積126a的完整尾焊1 表示有利的尾焊126。換句話說，在導線尾跡形成期間，期望更牢固的尾焊1 來充分地錨固導線122。如本領域技術人員將理解的，圖2B(以及本文所描述的其他詳細視圖)沒有使用與圖IB相同的比例，從而可以示出圖2B的其他細節(jié)。
不充分的尾焊126(例如，不足夠牢固的尾焊)可能在焊接工具100提升期間在焊接工具100到達預定高度之前，導致尾焊126與支撐襯底124的分離，導致導線尾跡太短 (也稱為“短尾”)。如在第二焊接處的短尾以及其他問題等問題往往不期望地導致用于形成隨后無空氣球的不一致的導線尾跡。
因此，期望提供具有改進工作面的改進焊接工具以形成改進的第二焊接。
發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，配置為與線焊機接合的焊接工具包括主體部分， 所述主體部分限定了被配置以接收一段導線的通道。所述通道的端部延伸到所述焊接工具的末端部分，所述末端部分限定了所述焊接工具的工作面。在與所述線焊機接合期間，所述工作面的一部分關于在所述通道和所述工作面的交叉處限定的平面向下延伸。
根據(jù)又一示例性實施方式，所述工作面的所述一部分直接鄰近所述通道的所述端部。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述焊接工具進一步包括所述工作面的處于所述通道的所述端部和所述一部分之間的另一部分。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述另一部分基本上平行于所述平面。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以在約3度至30度范圍內的向下角延伸。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以在約6度至20度范圍內的向下角延伸。[0018]根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以在約6度至15度范圍內的向下角延伸。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分具有在約0. 1密爾至2. 1密爾范圍內的長度。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分具有在約0. 2密爾至1. 9密爾范圍內的長度。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分具有在約0. 2密爾至1. 2密爾范圍內的長度。
根據(jù)再一示例性實施方式，在與所述線焊機接合期間，所述整個工作面關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以向下角延伸。
根據(jù)再一示例性實施方式，直接鄰近所述一部分的所述工作面的另一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以向上角延伸。
根據(jù)再一示例性實施方式，直接鄰近所述一部分的所述工作面的另一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以向下角延伸。
根據(jù)再一示例性實施方式，直接鄰近所述另一部分的所述工作面的又一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以向上角延伸。
根據(jù)再一示例性實施方式，直接鄰近所述另一部分的所述工作面的又一部分沿著基本上平行于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面的平面延伸。
根據(jù)再一示例性實施方式，直接鄰近所述一部分的所述工作面的另一部分沿著基本上平行于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面的平面延伸。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分的形狀為凹形。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分的形狀為凸形。
根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實施方式，配置為與線焊機接合的焊接工具包括主體部分，所述主體部分限定了被配置以接收一段導線的通道。所述通道的端部延伸到所述焊接工具的末端部分，所述末端部分限定了所述焊接工具的工作面。所述工作面包括多個部分。 在與所述線焊機接合期間，直接鄰近所述通道的所述端部的所述工作面的一部分關于在所述通道和所述工作面的交叉處限定的平面向下延伸，并且直接鄰近所述部分的所述工作面的另一部分關于在所述通道和所述工作面的交叉處限定的平面以向上角延伸。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以在約3度至30度范圍內的向下角延伸。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以在約6度至20度范圍內的向下角延伸。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以在約6度至15度范圍內的向下角延伸。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述向上角關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面在約0度至30度范圍內。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述向上角關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面在約6度至20度范圍內。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述向上角關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面在約6度至15度范圍內。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分具有在約0. 1密爾至2. 1密爾范圍內的長度。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分具有在約0. 2密爾至1. 9密爾范圍內的長度。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分具有在約0. 2密爾至1. 2密爾范圍內的長度。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述另一部分具有在約0. 1密爾至2. 1密爾范圍內的長度。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述另一部分具有在約0. 2密爾至1. 9密爾范圍內的長度。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述另一部分具有在約0. 2密爾至1. 2密爾范圍內的長度。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分的形狀為凹形。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述一部分的形狀為凸形。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述另一部分的形狀為凹形。
根據(jù)再一示例性實施方式，所述另一部分的形狀為凸形。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方式，形成導線焊接的方法包括在延伸自焊接工具的導線的端部上形成無空氣球。 使用所述焊接工具將所述無空氣球焊接到焊接位置以形成所述焊接。所述焊接工具包括主體部分，所述主體部分限定了被配置以接收一段導線的通道。所述通道的端部延伸到所述焊接工具的末端部分，所述末端部分限定了所述焊接工具的工作面。在焊接期間，所述工作面的一部分關于在所述通道和所述工作面的交叉處限定的平面向下延伸。
另外，本發(fā)明可以實施為用于將導線焊接到焊接位置的線焊機。這種線焊機包括配置為支撐工作件以作為線焊的焊接面，以及根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式所配置的焊接工具。


當結合附圖閱讀下面的詳細描述時，通過下面的詳細描述可最好地理解本發(fā)明。 需要強調的是，根據(jù)習慣做法，附圖的各種特征不是成比例繪制的。相反地，為了清晰顯示， 各種特征的尺寸可任意的擴大或縮小。附圖中包含下列圖
圖IA是傳統(tǒng)焊接工具的剖面圖；
圖IB是圖IA的傳統(tǒng)焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖2A是在支撐襯底上形成焊接的傳統(tǒng)焊接工具的工作末端的部分剖面圖；
圖2B是圖2A的傳統(tǒng)焊接工具的部分剖面平面圖；
圖3A是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的焊接工具的剖面圖；
圖;3B是圖3A的焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖4A是根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施方式的焊接工具的剖面圖；
圖4B是圖4A的焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖5A是根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施方式的焊接工具的剖面圖；
7[0058]圖5B是圖5A的焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖6A是根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施方式的焊接工具的剖面圖；
圖6B是圖6A的焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖7A是根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施方式的焊接工具的剖面圖；
圖7B是圖7A的焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖8A是根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施方式的焊接工具的剖面圖；
圖8B是圖8A的焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖9A是根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施方式的焊接工具的剖面圖；
圖9B是圖9A的焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖IOA是根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施方式的焊接工具的剖面圖；
圖IOB是圖IOA的焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖IlA是根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施方式的焊接工具的剖面圖；
圖IlB是圖IlA的焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖12A是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的線焊機的一部分的框圖；
圖12B是圖12A的線焊機的焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖13A是根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施方式的焊接工具的剖面圖；
圖13B是圖13A的焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖14A是根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施方式的焊接工具的剖面圖；
圖14B是圖14A的焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖15A是根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施方式的焊接工具的剖面圖；
圖15B是圖15A的焊接工具的工作末端的詳細視圖；
圖16A是根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施方式的焊接工具的剖面圖；以及
圖16B是圖16A的焊接工具的工作末端的詳細視圖。
具體實施方式
如上所述，在半導體器件的加工中，期望可重復的導線尾長。一般地，在導線尾跡的形成期間尾焊作為臨時錨固點。根據(jù)本發(fā)明的某些示例性實施方式，本發(fā)明改進的工作面放大了尾焊區(qū)域，由此提高了尾焊形成的穩(wěn)定性。更具體地，根據(jù)該示例性實施方式，在不損害相關第一焊接的幾何尺寸的情況下，放大了造成尾焊的工作面的面積。
焊接工具的工作末端的工作面對第二焊接的尾焊部分的形成具有重要的影響。本發(fā)明的某些示例性實施方式涉及改進的工作面，以形成對導線焊接序列的第一焊接影響很小或沒有影響的改進的第二焊接。相比于正面角(例如，圖IB中的角118)，根據(jù)本發(fā)明的某些示例性實施方式，至少部分工作面可以配置為負面角。在這個負面角的配置中，該部分可關于焊接工具的導線饋送通道與工作面的交叉而限定的平面向下(例如，從通道向下朝著線焊機的焊接表面)延伸?？蛇x地，關于平面向下延伸的部分可以位于不是直接鄰近通道端部的工作面的一部分。例如，工作面的平面的(即，平的)部分可以被定位為直接鄰近通道的端部，而負面角部分可以被定位為直接鄰近該平面的部分(例如，見圖16A和16B)。 負面角部分的其他配置也會被考慮到。
參照圖3A和3B，配置焊接工具300以與線焊機(未示出)接合。如圖3A中所示，通過包括圓筒形部分302和鄰近圓筒形部分302的端部的錐形部分304的主體部分來限定焊接工具300。末端部分306(即，工作末端306)限定在錐形部分304的端部。焊接工具 300的主體部分限定了通道308，該通道308被配置以接收一段導線(未示出)。通道308 從焊接工具300的上端310延伸到工作末端306。如本領域技術人員將理解的，圖3A(以及本文所提供的其他各種詳細視圖)是部分剖視圖，也就是說，該剖視圖是簡化的(移除了某些背景線)，從而更清楚地示出本發(fā)明的特征。
圖:3B是工作末端306的部分(為了清晰起見)剖面放大視圖。通道308延伸到焊接工具300的末端部分306，末端部分306限定了焊接工具300的工作面320。更具體地， 通道308的內部斜面312終止于工作面320。內部斜面312具有內部斜面直徑324。圓筒形通道316位于斜面312的上部和通道308的剩余部分之間。而且，圓筒形通道316和斜面312大體上限定為通道308的一部分。在通道308(更具體地，通道308的內部斜面312 部分)和工作面320的交叉I處限定平面P，平面P基本上平行于線焊機的焊接面(未示出)。如本文所使用的，術語“焊接面”可以指代半導體芯片、襯底或引線架、或者線焊機的表面(例如，熱塊)等。
在與線焊機接合期間，直接鄰近通道308的端部(更具體地，直接鄰近內部斜面 312)的工作面320關于平面P向下(即，從平面P以向下角322)延伸。在通道308 (更具體地，直接鄰近內部斜面31 和工作面320的交叉I處限定平面P。向下角322還指代負面角322，并且關于平面P在約3度至30度的范圍內。
圖4A至IlB和13A至15B是根據(jù)本發(fā)明其他各種示例性實施方式的工作末端的視圖。除了各種工作面以外，每個實施方式的配置與參照圖3A和:3B所描述的配置非常相似。因此，將省略某些相應細節(jié)，而在本文中將描述各個實施方式的每個工作面的細節(jié)。
現(xiàn)在參照圖4A和4B，配置焊接工具400以與線焊機(未示出)接合。如圖4A中所示，通過包括圓筒形部分402、錐形部分404和末端部分406 (即，工作末端406)的主體部分來限定焊接工具400。焊接工具400的主體部分限定了通道408，該通道408從焊接工具 400的上端410延伸到工作末端406。
圖4B是工作末端406的部分剖面放大視圖。通道408 (包括圓筒形通道416和斜面41 延伸到焊接工具400的末端部分406，末端部分406限定了焊接工具400的工作面420。更具體地，通道408的內部斜面412(具有內部斜面直徑424)終止于工作面420。 在通道408(更具體地，部分通道408的內部斜面41 和工作面420的交叉I處限定平面 P，平面P基本上平行于線焊機的焊接面(未示出)。
末端部分406的工作面420包括多個部分，即，部分420a和420b。在與線焊機接合期間，直接鄰近通道408的端部(更具體地，直接鄰近通道408的內部斜面41 的部分 420a關于平面P向下(即，從平面P以向下角422)延伸。工作面部分420a具有負面直徑 426和面長428。直接鄰近部分420a的工作面420的另一部分420b以向上角434從部分 420a的端部遠離線焊機(未示出)的焊接表面延伸。工作面部分420b具有面長446。
負工作面部分420a的向下角422關于平面P在約3度至30度的范圍內。正工作面部分420b的向上角434關于平面P在約0度至30度的范圍內。每個工作面部分420a 和420b包括在約0. 1密爾至2. 1密爾范圍內的長度(分別為似8和446)。
參照圖5A和5B，配置焊接工具500以與線焊機(未示出)接合。如圖5A中所示，通過包括圓筒形部分502、錐形部分504和末端部分506(即，工作末端506)的主體部分來限定焊接工具500。焊接工具500的主體部分限定了通道508，該通道508從焊接工具500 的上端510延伸到工作末端506。
圖5B是工作末端506的部分剖面放大視圖。通道508 (包括圓筒形通道516和斜面51 延伸到焊接工具500的末端部分506，末端部分506限定了焊接工具500的工作面 520。更具體地，通道508的內部斜面512(具有內部斜面直徑524)終止于工作面520。在通道508 (更具體地，通道508的內部斜面512部分)和工作面520的交叉I處限定平面P， 平面P基本上平行于線焊機的焊接面(未示出)。
末端部分506的工作面520包括部分520a。在與線焊機接合期間，直接鄰近通道 508的端部(更具體地，直接鄰近通道508的內部斜面51 的部分520a關于平面P向下 (即，以向下角52 延伸。工作面部分520a具有負面直徑5 和面長528。直接鄰近部分520a的工作面520的剩余部分以向上角從部分520a的端部遠離焊接表面(未示出)并且朝向工作末端506的外部半徑OR延伸。負工作面部分520a的向下角522關于平面P在約3度至30度的范圍內。工作面部分520a包括在約0. 1密爾至2. 1密爾范圍內的長度 528。
將焊接工具500的示例性實施方式與參照圖4A和4B所描述的焊接工具400的示例性實施方式相比，負工作面部分520a的向下角522等于負工作面部分420a的向下角 422。然而，面長5 大于面長428。這種變化可引起改進的工作面結構。
現(xiàn)在參照圖6A和6B，配置焊接工具600以與線焊機(未示出)接合。如圖6A中所示，通過包括圓筒形部分602、錐形部分604和末端部分606 (即，工作末端606)的主體部分來限定焊接工具600。焊接工具600的主體部分限定了通道608，該通道608從焊接工具 600的上端610延伸到工作末端606。
圖6B是工作末端606的部分剖面放大視圖。通道608 (包括圓筒形通道616和斜面61 延伸到焊接工具600的末端部分606，末端部分606限定了焊接工具600的工作面 620。更具體地，通道608的內部斜面612(具有內部斜面直徑624)終止于工作面620。在通道608(更具體地，部分通道608的內部斜面61 和工作面620的交叉I處限定平面P， 平面P基本上平行于線焊機的焊接面(未示出)。
末端部分606的工作面620包括部分620a。在與線焊機接合期間，直接鄰近通道 608的端部(更具體地，直接鄰近通道608的內部斜面61 的部分620a關于平面P向下 (即，以向下角62 延伸。工作面部分620a具有負面直徑擬6和面長628。直接鄰近部分 620a的工作面620的剩余部分以向上角從部分620a的端部遠離焊接表面(未示出)并且朝向工作末端606的外部半徑OR延伸。負工作面部分620a的向下角622關于平面P在約 3度至30度的范圍內。工作面部分620a包括在約0. 1密爾至2. 1密爾范圍內的長度628。
將焊接工具600的示例性實施方式與參照圖4A和4B所描述的焊接工具400的示例性實施方式相比，負工作面部分620a的向下角622大于負工作面部分420a的向下角 422。然而，面長擬8等于面長428。這種變化可引起改進的工作面結構。
參照圖7A和7B，配置焊接工具700以與線焊機(未示出)接合。如圖7A中所示， 通過包括圓筒形部分702、錐形部分704和末端部分706(即，工作末端706)的主體部分來限定焊接工具700。焊接工具700的主體部分限定了通道708，該通道708從焊接工具700的上端710延伸到工作末端706。
圖7B是工作末端706的部分剖面放大視圖。通道708 (包括圓筒形通道716和斜面71 延伸到焊接工具700的末端部分706，末端部分706限定了焊接工具700的工作面 720。更具體地，通道708的內部斜面712(具有內部斜面直徑724)終止于工作面720。在通道708 (更具體地，通道708的內部斜面712部分)和工作面720的交叉I處限定平面P， 平面P基本上平行于線焊機的焊接面(未示出)。
末端部分706的工作面720包括部分720a。在與線焊機接合期間，直接鄰近通道 708的端部(更具體地，直接鄰近通道708的內部斜面71 的部分720a關于平面P向下 (即，以向下角72 延伸。工作面部分720a具有負面直徑7 和面長728。直接鄰近部分 720a的工作面720的剩余部分以向上角從部分720a的端部遠離焊接表面并且朝向工作末端706的外部半徑OR延伸。負工作面部分720a的向下角722關于平面P在約3度至30 度的范圍內。工作面部分720a包括在約0. 1密爾至2. 1密爾范圍內的長度728。
將焊接工具700的示例性實施方式與參照圖4A和4B所描述的焊接工具400的示例性實施方式相比，負工作面部分720a的向下角722大于負工作面部分420a的向下角 422。類似地，面長7 大于面長428。這種變化可引起改進的工作面結構。
現(xiàn)在參照圖8A和8B，配置焊接工具800以與線焊機(未示出)接合。如圖8A中所示，通過包括圓筒形部分802、錐形部分804和末端部分806 (即，工作末端806)的主體部分來限定焊接工具800。焊接工具800的主體部分限定了通道808，該通道808從焊接工具 800的上端810延伸到工作末端806。
圖8B是工作末端806的部分剖面放大視圖。通道808 (包括圓筒形通道816和斜面81 延伸到焊接工具800的末端部分806，末端部分806限定了焊接工具800的工作面 820。更具體地，通道808的內部斜面812(具有內部斜面直徑824)終止于工作面820。在通道808(更具體地，部分通道808的內部斜面81 和工作面820的交叉I處限定平面P， 平面P基本上平行于線焊機的焊接面(未示出)。
末端部分806的工作面820包括多個部分，即，部分820a和820b。在與線焊機接合期間，直接鄰近通道808的端部(更具體地，直接鄰近內部斜面81 的部分820a關于平面P向下(即，以向下角822)延伸。工作部分820a具有負面直徑826。直接鄰近部分820a 的工作面820的另一部分820b關于平面P以向下角830延伸。工作部分820b具有負面直徑832。負工作面部分820a的向下角822關于平面P在約3度至30度的范圍內。負工作面部分820b的向下角830關于平面P在約3度至30度的范圍內。
參照圖9A和9B，配置焊接工具900以與線焊機(未示出)接合。如圖9A中所示， 通過包括圓筒形部分902、錐形部分904和末端部分906(即，工作末端906)的主體部分來限定焊接工具900。焊接工具900的主體部分限定了通道908，該通道908從焊接工具900 的上端910延伸到工作末端906。
圖9B是工作末端906的部分剖面放大視圖。通道908 (包括圓筒形通道916和斜面91 延伸到焊接工具900的末端部分906，末端部分906限定了焊接工具900的工作面 920。更具體地，通道908的內部斜面912(具有內部斜面直徑924)終止于工作面920。在通道908 (更具體地，通道908的內部斜面912部分)和工作面920的交叉I處限定平面P， 平面P基本上平行于線焊機的焊接面(未示出)。
11[0108]末端部分906的工作面920包括多個部分，S卩，部分920a、920b和920c。在與線焊機接合期間，直接鄰近通道908的端部(更具體地，直接鄰近內部斜面91 的部分920a 關于平面P向下(即，以向下角922)延伸。工作部分920a具有負面直徑926。直接鄰近部分920a的工作面920的另一部分920b關于平面P以向下角930延伸。工作部分920b具有負面直徑932。直接鄰近部分920b的工作面920的又一部分920c關于平面P以向上角 934延伸。工作部分920c具有正面直徑936。
負工作面部分920a的向下角922關于平面P在約3度至30度的范圍內。負工作面部分920b的向下角930關于平面P在約3度至30度的范圍內。正工作面部分920c的向上角934關于平面P在約0度至30度的范圍內。
現(xiàn)在參照圖IOA和10B，配置焊接工具1000以與線焊機(未示出)接合。如圖IOA 中所示，通過包括圓筒形部分1002、錐形部分1004和末端部分1006( S卩，工作末端1006)的主體部分來限定焊接工具1000。焊接工具1000的主體部分限定了通道1008，該通道1008 從焊接工具1000的上端1010延伸到工作末端1006。
圖IOB是工作末端1006的部分剖面放大視圖。通道1008(包括圓筒形通道1016 和斜面101 延伸到焊接工具1000的末端部分1006，末端部分1006限定了焊接工具1000 的工作面1020。更具體地，通道1008的內部斜面1012(具有內部斜面直徑1024)終止于工作面1020。在通道1008(更具體地，通道1008的內部斜面1012部分)和工作面1020的交叉I處限定平面P，平面P基本上平行于線焊機的焊接面(未示出)。
末端部分1006的工作面1020包括多個部分，S卩，部分1020a和1020b。在與線焊機接合期間，直接鄰近通道1008的端部(更具體地，直接鄰近內部斜面101 的部分1020a 關于平面P向下(即，以向下角1022)延伸。工作部分1020a具有負面直徑1(^6。直接鄰近部分1020a的工作面1020的另一部分1020b沿著基本平行于平面P的平面延伸。負工作面部分1020a的向下角1022關于平面P在約3度至30度的范圍內。
參照圖IlA和11B，配置焊接工具1100以與線焊機(未示出)接合。如圖IlA中所示，通過包括圓筒形部分1102、錐形部分1104和末端部分1106( S卩，工作末端1106)的主體部分來限定焊接工具1100。焊接工具1100的主體部分限定了通道1108，該通道1108從焊接工具1100的上端1110延伸到工作末端1106。
圖IlB是工作末端1106的部分剖面放大視圖。通道1108(包括圓筒形通道1116 和斜面111 延伸到焊接工具1100的末端部分1106，末端部分1106限定了焊接工具1100 的工作面1120。更具體地，通道1108的內部斜面1112(具有內部斜面直徑1124)終止于工作面1120。在通道1108(更具體地，通道1108的內部斜面1112部分)和工作面1120的交叉I處限定平面P，平面P基本上平行于線焊機的焊接面(未示出)。
末端部分1106的工作面1120包括多個部分，S卩，部分1120a、1120b和1120c。在與線焊機接合期間，直接鄰近通道1108的端部(更具體地，直接鄰近內部斜面111 的部分1120a關于平面P向下(S卩，以向下角)延伸。工作部分1120a具有負面直徑11沈。直接鄰近部分1120a的工作面1120的另一部分1120b關于平面P以向下角1130延伸。工作部分1120b具有負面直徑1132。直接鄰近部分1120b的工作面1120的又一部分1120c沿著基本上平行于平面P的平面延伸。負工作面部分1120a的向下角1122關于平面P在約3 度至30度的范圍內。負工作面部分1120b的向下角1130關于平面P在約3度至30度的范圍內。
圖12A是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的線焊機的部分框圖，圖12B是圖12A的線焊機的焊接工具的工作末端的詳細視圖。該線焊機包括配置為支撐襯底1224(例如，引線架1224)的焊接面1242(例如，線焊機的熱塊)。半導體芯片1240安裝在襯底12M上。線焊機進一步包括將導線1222提供給焊接工具1200的導線盤1244。焊接工具1200的主體部分包括圓筒形部分1202和錐形部分1204。主體部分限定了配置為接收一段導線1222的通道1208。通道1208的端部延伸到焊接工具1200的末端部分1206，末端部分1206限定了焊接工具1200的負工作面1220(包括長度1236)。導線122 表示在半導體芯片1240 上的第一球焊1238和襯底12M上的第二焊接之間形成的導線環(huán)。
圖12B圖示了半導體芯片1204上的第一球焊1238的結構，示出球焊1238覆蓋了斜面1212(具有斜面長度1234)的整個表面，但是沒有覆蓋工作面1220的負工作面長度 1236的整個表面。由長度1236表示的工作面1220部分的向下角1222關于平面P在約3 度至30度的范圍內。由長度1236表示的工作面1220部分具有負面直徑12 ，以及在約 0. 1密爾至2. 1密爾范圍內的負工作面長度1236。
現(xiàn)在參照圖13A和13B，配置焊接工具1300以與線焊機(未示出)接合。如圖13A 中所示，通過包括圓筒形部分1302、錐形部分1304和末端部分1306( S卩，工作末端1306)的主體部分來限定焊接工具1300。焊接工具1300的主體部分限定了通道1308，該通道1308 從焊接工具1300的上端1310延伸到工作末端1306。
圖1 是工作末端1306的部分剖面放大視圖。通道1308(包括圓筒形通道1316 和斜面131 延伸到焊接工具1300的末端部分1306，末端部分1306限定了焊接工具1300 的工作面1320。更具體地，通道1308的內部斜面1312(具有內部斜面直徑1324)終止于工作面1320。在通道1308(更具體地，通道1308的內部斜面1312部分)和工作面1320的交叉I處限定平面P，平面P基本上平行于線焊機的焊接面(未示出)。
末端部分1306的工作面1320包括部分1320a。工作面部分1320a包括凹形形狀。 在與線焊機接合期間，直接鄰近通道1308的端部(更具體地，直接鄰近通道1308的內部斜面1312)的部分1320a關于平面P向下延伸。工作面部分1320a具有負面直徑13 和面長13觀。直接鄰近部分1320a的工作面1320的剩余部分以向上角從部分1320a的端部遠離焊接表面(未示出)并且朝向工作末端1306的外部半徑OR延伸。工作面部分1320a包括在約0. 1密爾至2. 1密爾范圍內的長度13觀。
參照圖14A和14B，配置焊接工具1400以與線焊機(未示出)接合。如圖14A中所示，通過包括圓筒形部分1402、錐形部分1404和末端部分1406( S卩，工作末端1406)的主體部分來限定焊接工具1400。焊接工具1400的主體部分限定了通道1408，該通道1408從焊接工具1400的上端1410延伸到工作末端1406。
圖14B是工作末端1406的部分剖面放大視圖。通道1408(包括圓筒形通道1416 和斜面141 延伸到焊接工具1400的末端部分1406，末端部分1406限定了焊接工具1400 的工作面1420。更具體地，通道1408的內部斜面1412(具有內部斜面直徑1324)終止于工作面1420。在通道1408(更具體地，通道1408的內部斜面1412部分)和工作面1420的交叉I處限定平面P，平面P基本上平行于線焊機的焊接面(未示出)。
末端部分1406的工作面1420包括部分1420a。工作面部分1420a包括凸形形狀。在與線焊機接合期間，直接鄰近通道1408的端部(更具體地，直接鄰近通道1408的內部斜面1412)的部分1420a關于平面P向下延伸。工作面部分1420a具有負面直徑1似6和面長1似8。直接鄰近部分1420a的工作面1420的剩余部分以向上角從部分1420a的端部遠離焊接表面(未示出)并且朝向工作末端1406的外部半徑OR延伸。工作面部分1420a包括在約0. 1密爾至2. 1密爾范圍內的長度1似8。
現(xiàn)在參照圖15A和15B，配置焊接工具1500以與線焊機(未示出)接合。如圖15A 中所示，通過包括圓筒形部分1502、錐形部分1504和末端部分1506( S卩，工作末端1506)的主體部分來限定焊接工具1500。焊接工具1500的主體部分限定了通道1508，該通道1508 從焊接工具1500的上端1510延伸到工作末端1506。
圖15B是工作末端1506的部分剖面放大視圖。通道1508(包括圓筒形通道1516 和斜面151 延伸到焊接工具1500的末端部分1506，末端部分1506限定了焊接工具1500 的工作面1520。更具體地，通道1508的內部斜面1512(具有內部斜面直徑1524)終止于工作面1520。在通道1508(更具體地，通道1508的內部斜面1512部分)和工作面1520的交叉I處限定平面P，平面P基本上平行于線焊機的焊接面(未示出)。
末端表面之間的交叉包括彎曲的形狀。更具體地，交叉Il和12是彎曲的，而不是尖銳的。彎曲的形狀可以包括任意類型的半徑或圓形?？蛇x地，交叉可以是尖銳的(如前面圖中所示)、斜面的或者其他任何適合的形狀或幾何尺寸。
末端部分1506的工作面1520包括部分1520a。在與線焊機接合期間，直接鄰近通道1508的端部(更具體地，直接鄰近通道1508的內部斜面1512)的部分1520a關于平面 P向下(即，以向下角1522)延伸。工作面部分1520a具有負面直徑15沈。直接鄰近部分 1520a的工作面1520的剩余部分以向上角從部分1520a的端部遠離焊接表面(未示出)并且朝向工作末端1506的外部半徑OR延伸。負工作面部分1520a的向下角1522關于平面 P在約3度至30度的范圍內。
結合直接鄰近焊接工具的通道端部的焊接工具的工作面的一部分，已經描述了本發(fā)明的各種示例性實施方式，其中該部分被配置為負面角；然而，本發(fā)明不限于此。更具體地，直接鄰近通道的部分可以是平的(即，對于焊接表面基本上是平坦的)，而工作面的其他部分配置為負面角?，F(xiàn)在參照圖16A-16B，配置焊接工具1600以與線焊機(未示出)接合。如圖16A中所示，通過包括圓筒形部分1602、錐形部分1604和末端部分1606( S卩，工作末端1606)的主體部分來限定焊接工具1600。焊接工具1600的主體部分限定了通道1608， 該通道1608從焊接工具1600的上端1610延伸到工作末端1606。
圖16B是工作末端1606的部分剖面放大視圖。通道1608(包括圓筒形通道1616 和斜面161 延伸到焊接工具1600的末端部分1606，末端部分1606限定了焊接工具1600 的工作面1620。更具體地，通道1608的內部斜面1612(具有內部斜面直徑1624)終止于工作面1620。在通道1608(更具體地，通道1608的內部斜面1612部分)和工作面1620的交叉I處限定平面P，平面P基本上平行于線焊機的焊接面(未示出)。
工作末端1606的工作面1620包括部分1620a和1620b。在與線焊機接合期間， 直接鄰近通道1608的端部(更具體地，直接鄰近內部斜面1612)的部分1620a沿著基本上平行于平面P的平面延伸。部分1620a具有面直徑16沈。直接鄰近部分1620a的工作面 1620的另一部分1620b關于平面P向下(即，以向下角1622)延伸。工作部分1620b具有負面直徑1632。負工作面部分1620b的向下角1622關于平面P在約3度至30度的范圍內。因此，清楚的是，本發(fā)明包括以不同于負面角的角度配置的直接鄰近通道端部的工作面的一部分的實施方式。圖16A至16B是這種實施方式的一實施例；然而，考慮了工作面部分的其他組合。
遍及通過本文所公開的本發(fā)明的各種示例性實施方式，描述了多個負面角(例如，圖:3B中的角322、圖4B中的角422、圖8B中的角822和830等)。另外，還描述了多個正面角(例如，圖4B中的角434等)。總的來說，這些角已經描述為處在約0度至30度的范圍內，無論正或負。應該理解的是，還考慮了更大以及更小的角。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，負面角(例如，直接鄰近通道端部的工作面的一部分的向下角，如圖3B中的角322)是在約6度至20度范圍內的角。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方式，負面角(例如，直接鄰近通道端部的工作面的一部分的向下角，如圖3B中的角322)是在約6度至15度范圍內的角。
如本文中參照本發(fā)明的某些示例性實施方式所述，焊接工具的工作面的各個部分可以在約0. 1密爾至2. 1密爾范圍內。應該理解的是，還考慮了更大以及更小的部分長度。 這些部分的長度(例如，向下朝著焊接表面延伸的部分、向上遠離焊接表面延伸的部分、基本上平行于焊接表面的部分等)可能依賴于多個因素，例如，焊接工具的工作末端的總體幾何尺寸。該幾何尺寸包括工作末端的寬度、斜面直徑的尺寸等特征。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方式，部分的長度在約0. 2密爾至1. 9密爾范圍內。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實施方式，部分的長度在約0. 2密爾至1. 2密爾范圍內。
根據(jù)本發(fā)明的焊接工具可以由各種不同的材料形成。例如，絕緣材料(例如，氧化鋁、氧化鋯增韌氧化鋁等)；導電材料(例如，碳化鎢、碳化鈦等)；以及電耗散材料。另外， 焊接工具可以由單一一塊材料形成，或者可以由多塊聯(lián)結而成。
本發(fā)明可以實施為形成導線焊接的方法和/或形成導線環(huán)的方法。例如，形成導線焊接的方法可包括(1)形成無空氣球的步驟，以及( 使用本文所描述的焊接工具將無空氣球焊接到焊接位置以形成焊接的步驟。在形成導線環(huán)的方法中，另外的步驟可包括如 (3)將與導線焊接相連的一段導線延伸到另一焊接位置，以及(4)使用焊接工具將部分導線焊接到該另一焊接位置以形成另一導線焊接，由此形成導線環(huán)。
雖然參照某些示例性配置(具有一定數(shù)量的負工作部分/面、正工作部分/面、中性(水平)部分/面，每個變化的角度和長度)已經描述了本發(fā)明，但是也考慮了可選擇的配置。
雖然在這里關于具體實施方式
示出并描述了本發(fā)明，但是不能認為本發(fā)明被限制在示出的細節(jié)中。相反，在本權利要求
書的等效內容和范圍內，以及在不脫離本發(fā)明的情況下，可以在細節(jié)上進行各種改進。
權利要求
1.一種配置為與線焊機接合的焊接工具，所述焊接工具包括主體部分，所述主體部分限定了被配置以接收一段導線的通道，所述通道的端部延伸到所述焊接工具的末端部分，所述末端部分限定了所述焊接工具的工作面，其中，在與所述線焊機接合期間，所述工作面的一部分關于在所述通道和所述工作面的交叉處限定的平面向下延伸。
2.如權利要求
1所述的焊接工具，其中，所述工作面的所述一部分直接鄰近所述通道的所述端部。
3.如權利要求
1所述的焊接工具，進一步包括所述工作面的處于所述通道的所述端部和所述一部分之間的另一部分。
4.如權利要求
3所述的焊接工具，其中，所述另一部分基本上平行于所述平面。
5.如權利要求
1所述的焊接工具，其中，所述一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以在約3度至30度范圍內的向下角延伸。
6.如權利要求
1所述的焊接工具，其中，所述一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以在約6度至20度范圍內的向下角延伸。
7.如權利要求
1所述的焊接工具，其中，所述一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以在約6度至15度范圍內的向下角延伸。
8.如權利要求
1所述的焊接工具，其中，所述一部分具有在約0.1密爾至2. 1密爾范圍內的長度。
9.如權利要求
1所述的焊接工具，其中，所述一部分具有在約0.2密爾至1. 9密爾范圍內的長度。
10.如權利要求
1所述的焊接工具，其中，所述一部分具有在約0.2密爾至1. 2密爾范圍內的長度。
11.如權利要求
1所述的焊接工具，其中，在與所述線焊機接合期間，所述整個工作面關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以向下角延伸。
12.如權利要求
1所述的焊接工具，其中，直接鄰近所述一部分的所述工作面的另一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以向上角延伸。
13.如權利要求
1所述的焊接工具，其中，直接鄰近所述一部分的所述工作面的另一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以向下角延伸。
14.如權利要求
13所述的焊接工具，其中，直接鄰近所述另一部分的所述工作面的又一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以向上角延伸。
15.如權利要求
13所述的焊接工具，其中，直接鄰近所述另一部分的所述工作面的又一部分沿著基本上平行于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面的平面延伸。
16.如權利要求
1所述的焊接工具，其中，直接鄰近所述一部分的所述工作面的另一部分沿著基本上平行于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面的平面延伸。
17.如權利要求
1所述的焊接工具，其中，所述一部分的形狀為凹形。
18.如權利要求
1所述的焊接工具，其中，所述一部分的形狀為凸形。
19.一種配置為與線焊機接合的焊接工具，所述焊接工具包括主體部分，所述主體部分限定了被配置以接收一段導線的通道，所述通道的端部延伸到所述焊接工具的末端部分，所述末端部分限定了所述焊接工具的工作面，所述工作面包括多個部分，其中，在與所述線焊機接合期間，直接鄰近所述通道的所述端部的所述工作面的一部分關于在所述通道和所述工作面的交叉處限定的平面向下延伸，直接鄰近所述一部分的所述工作面的另一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以向上角延伸。
20.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以在約3度至30度范圍內的向下角延伸。
21.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以在約6度至20度范圍內的向下角延伸。
22.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述一部分關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面以在約6度至15度范圍內的向下角延伸。
23.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述向上角關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面在約0度至30度范圍內。
24.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述向上角關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面在約6度至20度范圍內。
25.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述向上角關于在所述通道和所述工作面的所述交叉處限定的所述平面在約6度至15度范圍內。
26.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述一部分具有在約0.1密爾至2. 1密爾范圍內的長度。
27.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述一部分具有在約0.2密爾至1. 9密爾范圍內的長度。
28.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述一部分具有在約0.2密爾至1. 2密爾范圍內的長度。
29.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述另一部分具有在約0.1密爾至2. 1密爾范圍內的長度。
30.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述另一部分具有在約0.2密爾至1. 9密爾范圍內的長度。
31.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述另一部分具有在約0.2密爾至1. 2密爾范圍內的長度。
32.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述一部分的形狀為凹形。
33.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述一部分的形狀為凸形。
34.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述另一部分的形狀為凹形。
35.如權利要求
19所述的焊接工具，其中，所述另一部分的形狀為凸形。
專利摘要
提供了配置為與線焊機接合的焊接工具。該焊接工具包括主體部分，所述主體部分限定了被配置以接收一段導線的通道。所述通道的端部延伸到所述焊接工具的末端部分，所述末端部分限定了所述焊接工具的工作面。在與所述線焊機接合期間，所述工作面的一部分關于在所述通道和所述工作面的交叉處限定的平面向下延伸。
文檔編號H01L21/60GKCN202167469SQ200890100381
公開日2012年3月14日 申請日期2008年6月5日
發(fā)明者湯莫爾·萊英森 申請人:庫力索法工業(yè)公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan