專利名稱：用于在電線端部形成線球的帶有電極的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1的前序部分所述的用于在電線端部形成線球的帶有電極的裝置。
背景技術(shù)：
這種裝置用在所謂的引線接合器上。引線接合器是一種在半導(dǎo)體芯片安裝到基片之后利用其布線的設(shè)備。引線接合器具有一個細管，它夾在電極臂的末端。細管用于將電線固定到半導(dǎo)體芯片上的接點和基片上的接點并且引導(dǎo)這兩個接點之間的電線。在形成半導(dǎo)體芯片上的接點和基片上的接點之間的電線連接時，首先將從細管突出的電線的端部熔制成線球。隨后，利用壓力和超聲波將線球固定到半導(dǎo)體芯片上的接點。為此目的，超聲波從超聲換能器施加于電極臂。這種處理過程稱為球焊。然后電線被拉至需要的長度，形成電線圈并焊接于基片上的接點。該處理過程的最后部分稱為楔焊。在將電線固定到基片上的接點之后，扯斷電線可以開始下一個接合。
為了將從細管突出的電線的端部形成線球，在電線和電極之間施加高DC電壓從而產(chǎn)生熔融電線的電火花。電線和電極之間產(chǎn)生電離空氣的電擊穿以及形成電火花時的電壓稱為擊穿電壓。
目前，市場上流行的用于在電線端部形成線球的裝置公知的有三種?；趫D1-3說明這三種類型。對于第一種(圖1)，扁平電極1從引導(dǎo)電線2的細管3下面的一側(cè)旋轉(zhuǎn)。利用電極和電線的這種布置，在電線的縱向形成電火花4。因此電火花4相對于電線對稱形成。這種類型的優(yōu)點在于所形成的線球的對稱性相當(dāng)高。另一方面，缺點在于電極的旋入和旋出浪費時間。而且，電極的旋入和旋出刺激接合頭的擺動。
對于第二種類型(圖2)，具有末端的電極1在細管下面橫向偏移地布置。利用這種布置，電火花4相對于電線的縱向軸線不對稱地形成，該電火花趨向于導(dǎo)致不對稱的線球的形成。但是，這些線球的不對稱性具有主要的方向。這使得可能和其他手段一起減小不對稱性。另外，相比于第一種類型，這種布置需要更高的擊穿電壓。由于到位于裝置下面的將連接指狀件固定在基片上的下夾板的垂直距離相同，這導(dǎo)致更加經(jīng)常地發(fā)生下夾板上的放電。
對于第三種類型(圖3)，電極1是旋轉(zhuǎn)對稱的環(huán)形電極。在形成線球之后，細管3下降經(jīng)過電極。這種布置的優(yōu)點在于形成電火花所必須的電壓低于第一種類型。缺點在于形成電火花4的位置經(jīng)常變化。利用這種布置形成的線球具有不對稱的趨勢，不過這些不對稱沒有主要方向。
用于形成線球的另一種裝置從歐洲專利申請EP562 224可獲知。該裝置具有三個點狀電極，它們單獨地電控制以便調(diào)整流經(jīng)各個電極的電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進用于在電線端部形成線球的裝置，其特征在于低擊穿電壓，并且利用該裝置可以形成對稱于電線縱軸的線球并且其尺寸盡可能小。
根據(jù)本發(fā)明，所述目的利用權(quán)利要求1和2的特征得以解決。
對于用于在電線端部形成線球的裝置，本發(fā)明在于使用了具有縱向形狀的電極，它可以旋入和旋出并且直接連接于或者由連接部分間接連接于電機軸，從而當(dāng)旋入和旋出時，電極基本上在其縱軸上轉(zhuǎn)動。(但是，電極的旋轉(zhuǎn)軸線和縱軸不必非得一致。)電極優(yōu)選地分成三個相互成一定角度的部分。電極的形狀可以寬泛地稱為S形。電極關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線的質(zhì)量慣性低。因此可以以很小的能耗來轉(zhuǎn)動電極。當(dāng)旋入和旋出時，電極在下極限位置和上極限位置之間來回轉(zhuǎn)位，其中在下極限位置形成電火花必須的表面、即所謂的引燃接線片(firing lug)(本領(lǐng)域公知為燃燒熄滅板(flame off plate))位于引線接合器的細管下面，并且在上極限位置引燃接線片位于細管附近橫向升高的位置。


下面，根據(jù)附圖更加詳細地說明本發(fā)明的實施例。
附圖中圖1-3是用于在電線端部形成線球的在先技術(shù)的三種裝置；圖4是本發(fā)明的用于在電線端部形成線球的裝置的第一實施例的透視圖；圖5、6是該裝置進一步的示意圖；以及圖7是本發(fā)明的裝置的另一個實施例。
具體實施例方式
圖4示出本發(fā)明的用在引線接合器上的用于在電線2的端部形成線球的裝置的一個實施例的透視圖。該裝置在未示出的引線接合器接合頭一側(cè)橫向靠近細管固定。該裝置包括具有縱向鉆孔6的主體5。具有一個不可見的軸的電機7固定在的主體5的后端。電機7的軸延伸進入縱向鉆孔6內(nèi)并確定一個沿著縱向鉆孔6的方向的旋轉(zhuǎn)軸線8。塑料制成的連接件9固定于軸。主體5在其前端具有由兩個表面11和12限定邊界的凹部。連接件9具有和縱向鉆孔6成直角的凸輪10，它延伸進入該凹部內(nèi)。表面11和12用做凸輪10的止擋。金屬電極13附接于連接件9。電極13為長方形并且被分成三個相互成一定角度的部分14-16。電極13的第一部分14固定于連接件9并沿旋轉(zhuǎn)軸線8走行或者平行于旋轉(zhuǎn)軸線8。電極13的第二、中間部分15傾斜于旋轉(zhuǎn)軸線8，與其形成給定角度θ1。電極13的第三部分16形成電極13的自由端并稱之為引燃接線片17，因為電極13的這一部分預(yù)知為用于對電線形成電火花。引燃接線片17優(yōu)選地成型為平滑面。與電極13的中間部分15一起，引燃接線片17以指向旋轉(zhuǎn)軸線8的方式形成給定角度θ2。電機7帶動電極13在下極限位置和上極限位置之間來回轉(zhuǎn)位。此時，長方形電極13繞旋轉(zhuǎn)軸線8旋轉(zhuǎn)。在下極限位置，凸輪10停止在表面11上。在上極限位置，凸輪10停止在表面12上。
主體5具有一個底座18，其表面水平?？刹鹦兜墓潭?9由螺栓(圖中未示出螺栓)連接于底座18。固定件19具有兩個插槽20和21，從而，一方面主體5能夠可調(diào)整地連接于固定件19，另一方面固定件19能夠可調(diào)整地連接于引線接合器的接合頭。由于插槽21，裝置的高度可以精確調(diào)整。由于插槽20，底座18可以相對于固定件19沿水平方向平移和轉(zhuǎn)動。這樣，旋轉(zhuǎn)軸線8的位置可以調(diào)整為使得引燃接線片17位于細管3下面的理想位置。
圖5示意性示出引線接合器的細管3和本發(fā)明的用于在電線2的伸出細管3的端部形成線球的裝置的某些部分。電線2導(dǎo)引通過細管3的縱向鉆孔22。細管3的縱向鉆孔22確定一個縱向軸線23。細管3的縱向軸線23和裝置的旋轉(zhuǎn)軸線8在點24處交匯(為了清楚起見，這里的電線2表示為虛線)并因此形成平面25。圖5示出細管3和裝置經(jīng)由該平面25的截面。電極13旋轉(zhuǎn)地位于細管3下面處于下極限位置，在該位置細管3的縱向軸線23垂直于引燃接線片17。
圖6示意性示出細管3和引燃接線片17的沿旋轉(zhuǎn)軸線8的視線的兩個極限位置，其中旋轉(zhuǎn)軸線8以直角切入繪圖平面。引燃接線片17或17’盡可能靠近旋轉(zhuǎn)軸線8。在該例子中，旋轉(zhuǎn)軸線8和引燃接線片17之間的距離為3到4毫米。電極13沒有一點離開旋轉(zhuǎn)軸線8超過4毫米。當(dāng)從下極限位置轉(zhuǎn)到上極限位置時，引燃接線片17升高Δh的距離，它通常為大約2-3毫米。引燃接線片17繞旋轉(zhuǎn)軸線8從下極限位置轉(zhuǎn)到上極限位置的轉(zhuǎn)動表示為虛線26。
為了在電線2端部形成線球，電壓施加在電線2和電極13之間。為此目的，電線2和電極13由在先技術(shù)所知的火花發(fā)生器連接?；旧?，火花發(fā)生器包括一個恒定電流源。為了在電線端部和電極13的引燃接線片17之間形成電火花，必須電離它們之間的空氣，直到發(fā)生放電并因此形成電火花。為此，通過恒定電流源積聚逐漸增大的DC電壓直到發(fā)生放電。電極13的第一部分14利用未示出的電纜連接于火花發(fā)生器。
一旦形成線球，電機7啟動以轉(zhuǎn)動電極13到上極限位置，在該上極限位置引燃接線片17靠近細管3位于橫向升高的位置。由于這種轉(zhuǎn)動，引燃接線片17高度增加。現(xiàn)在可以降低細管3并可以將線球接合于半導(dǎo)體芯片。
本發(fā)明的裝置具有以下優(yōu)點-在升高的狀態(tài)下，即在上極限位置，引燃接線片17靠近細管3位于橫向升高的位置。隨著旋入和旋出在先技術(shù)的電極，電極高度不發(fā)生變化或者僅僅在旋入和旋出時發(fā)生微小的變化。因此和在先技術(shù)相比，為了進一步傳送基片而需要升高細管3和引燃接線片17的高度可以減小大約2毫米，這降低了接合循環(huán)周期。
-旋轉(zhuǎn)軸線8，電極13圍繞其旋轉(zhuǎn)以旋入和旋出，以及電極13的轉(zhuǎn)動慣量的主軸線實際上并不重合而是相互靠近。因此和在先技術(shù)相比電極13可以以相當(dāng)少的能耗旋入和旋出。因此可以使用較小并因而較輕的電機7。為了轉(zhuǎn)動電極而必須運動的質(zhì)量的減小帶來的結(jié)果是，一方面電極13的旋入和旋出促使接合頭振動很小的程度，另一方面接合頭的總重量得以減小。
圖7和圖5類似，示出本發(fā)明的用于在電線2的伸出細管3的端部形成線球的裝置的另一個實施例。細管3的縱向軸線23和裝置的傾斜于水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)軸線8在點24處交匯并形成平面25。電極13旋轉(zhuǎn)地位于細管3下面處于下極限位置，在該位置細管3的縱向軸線23垂直于引燃接線片17。在該實施例中，長方形電極13僅被分成兩個相互成一定角度的部分14和16。這兩個部分14和16形成預(yù)定角度θ3。連接件9加寬并具有例如一個延伸部分27，電極13的部分14連接于該延伸部分27。電極13的部分14平行于旋轉(zhuǎn)軸線8。在該實施例中，關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線8的轉(zhuǎn)動慣量稍微大于第一實施例。而且在該實施例中電極13沒有一點離開旋轉(zhuǎn)軸線8超過4毫米，仍然可以以微小的能耗繞旋轉(zhuǎn)軸線8轉(zhuǎn)動電極13。
出于加工的原因，有利地對于第一實施例和第二實施例，電極13的第一部分14平行于旋轉(zhuǎn)軸線8。但是，其他的結(jié)構(gòu)也是可能的，這不是本案并且仍然具有本發(fā)明的優(yōu)點。在特定情況下還可能將電極13直接連接于電機7的軸并省去連接件9。
權(quán)利要求
1.用于在電線(2)的端部形成線球的帶有旋入和旋出電極(13)的裝置，其中電線(2)穿過細管(3)的縱向鉆孔(22)并伸出細管(3)，為了旋入和旋出，電極(13)繞旋轉(zhuǎn)軸線(8)在第一極限位置和第二極限位置之間來回轉(zhuǎn)動并且其中電極(13)具有引燃接線片(17)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)軸線(8)傾斜于由細管(3)的縱向鉆孔(22)限定的縱向軸線(23)并與縱向軸線(23)形成預(yù)定角度，電極(13)為長方形并且被分成至少兩個部分(14，16；14-16)，電極(13)的第一部分(14)連接于電機(7)的軸或者連接于和電機(7)的軸連接的連接件(9)，電極(13)的形成引燃接線片(17)的第二部分(16)和第一部分(14)形成預(yù)定角度(θ3)從而電極(13)的引燃接線片(17)在第一極限位置時位于細管(3)下面而在第二極限位置時靠近細管(3)位于橫向升高的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，電極(13)沒有一點離開旋轉(zhuǎn)軸線(8)超過4毫米。
3.用于在電線(2)的端部形成線球的帶有旋入和旋出電極(13)的裝置，其中電線(2)穿過細管(3)的縱向鉆孔(22)并伸出細管(3)，為了旋入和旋出，電極(13)繞旋轉(zhuǎn)軸線(8)在第一極限位置和第二極限位置之間來回轉(zhuǎn)動并且其中電極(13)具有引燃接線片(17)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)軸線(8)傾斜于由細管(3)的縱向鉆孔(22)限定的縱向軸線(23)并與縱向軸線(23)形成預(yù)定角度，電極(13)為長方形并且被分成三個部分(14-16)，電極(13)的第一部分(14)連接于電機(7)的軸或者連接于和電機(7)的軸連接的連接件(9)，電極(13)的第二部分、中間部分(15)和旋轉(zhuǎn)軸線(8)形成預(yù)定角度(θ1)，電極(13)的形成引燃接線片(17)的第三部分(16)和中間部分(15)形成預(yù)定角度(θ3)從而電極(13)的引燃接線片(17)在第一極限位置時位于細管(3)下面而在第二極限位置時靠近細管(3)位于橫向升高的位置。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，電極(13)沒有一點離開旋轉(zhuǎn)軸線(8)超過4毫米。
全文摘要
用于在電線(2)端部形成線球的裝置，長方形的旋入和旋出電極(13)直接連接于或者由連接件(9)間接連接于電機(7)的軸，從而當(dāng)旋入和旋出時，電極(13)基本上在其縱軸上轉(zhuǎn)動。電極(13)關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線(8)的質(zhì)量慣性低，因此可以以很小的能耗來轉(zhuǎn)動電極。當(dāng)旋入和旋出時，電極(13)在下極限位置和上極限位置之間來回轉(zhuǎn)位，其中在下極限位置形成電火花必須的表面，即所謂的引燃接線片(17)位于引線接合器的細管(3)下面，并且在上極限位置引燃接線片(17)位于細管(3)附近橫向升高的位置。
文檔編號H01L21/607GK1487574SQ03178778
公開日2004年4月7日 申請日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月19日
發(fā)明者西爾萬·蒂爾萊曼, 西爾萬 蒂爾萊曼 申請人:Esec貿(mào)易公司