丝焊方法、半导体器件,丝焊的毛细管及球块形成方法技术

一种丝焊方法，包括：第一焊接工序，用来在金属丝中形成第一球形部分并把第一球形部分焊到第一被连接件上；球形部分形成工序，用来引导金属丝离开其被焊到内引线上的位置从而形成一预定的环，以及第二焊接工序，用于在金属丝的预定位置中形成第二球形部分；以及第二焊接工序；用于把第二球形部分焊接到作为第二被连接件的半导体元件的焊盘上。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及丝焊方法，半导体器件，用于丝焊的毛细管以及球块形成方法。特别是，涉及丝焊方法，半导体器件，和用于丝焊的毛细管以及形成能提供高效率的和可靠的丝焊的球块的方法。一般地说，在半导体器件中的元件使用金属丝与作为外部连接端子的引线电气相连。这种金属丝通过丝焊装置处置，从而延伸在半导体元件上的焊盘和引线的内引线之间。被处置的金属丝的数量等于在半导体器件上形成的焊盘数。随着集成度的不断提高，在半导体元件上提供的焊盘数也不断增加。结果，在焊盘和内引线之间要被处置的金属丝数也不断增加。提高生产率和减少体积是制造半导体器件中的主要要求。减少各个金属丝的焊接时间可以提高生产率，同时减少金属丝的环形高度(下简称“环高”)可以减少体积。附图说明图1图2表示按照常规的丝焊处理金属丝的现有技术。图3A-3C以及图4A-4C说明详细的丝焊方法。图1所示为用最通用的丝焊方法处置的金属丝1。参见图1，金属丝1被设置在半导体元件2上形成的焊盘2a和引线架3的内引线3a之间。为了把金属丝1设置在焊盘2a和内引线3a之间，首先把金属丝1焊接在焊盘2a上(第一焊接)。在这种情况下，在第一焊接中使用如图3A-3C所示的球式焊接。如图3a、3c所示，形成金属丝1的金属线通过在丝焊装置中提供的毛细管引导。参看图3a，通过火花放电在线1的头部形成球状部分4。然后，如图3B所示，球形部分4使用毛细管7压向焊盘2a，并使用超声焊工艺焊在其上。然后，伸向内引线3a的线1借助于沿图3c所示方向拉毛细管7的引导而实现的导向工艺形成。线1被焊在内引线3a上(第二焊接)。在这种情况下，在第二焊接中使用图4A-4C所示的跳焊工艺。参见图4A，毛细管7的端部借助于拉向内引线3a的焊接位置被导向。接着，如图4B所示，毛细管7的端部向着内引线3a压下，从而使引线1用超声焊工艺焊到内引线3a上。被毛细管7压下的线1的部分被变形，从而使毛细管7压向内引线3a。然后，毛细管被向上引导。与此同时，提供在丝焊装置中的夹具8夹住被固定的线1。因此，线1在其变形的位置被切断，因而失去了机械强度。如上所述，按着最通用的丝焊方法，通过使用球式焊工艺的第一焊接和使用跳焊工艺的第二焊接把金属丝1如图1所示提供在半导体元件2的焊盘2a和引线架3的内引线3a之间(以后把这种提供线1的方法叫作正向焊)下面参照图5A-6B说明球焊工艺和跳焊工艺的特点。图5A是表示线1是如何使用球焊工艺被焊到焊盘2a的透视图，而图5B是焊接区的顶视图。如上所述，球焊工艺是这样进行的，在线1上通过火花放电形成球形部分4，然后焊到焊盘2a上。因此，在球形部分4的底部的焊接区从顶视图看一般呈圆环形并落在焊盘2a内。图6A是表示线1是如何使用跳焊工艺被焊到内引线3a的透视图，图6B是焊接区的顶视图。如图所示，按照跳焊方法，因为线1被毛细管7挤压，线1就被压扁成为具有相当宽的区域的焊接部分9。作为比较，图6A和6B包括表示焊盘2a的虚线。其特点是，跳焊工艺比球焊工艺要求较宽的焊接区域。在上述的正向焊接中，线1在焊在焊盘2a上之后被向上引导，然后被焊到内引线3a上。因而，由线1形成的环状的高度相对于半导体元件2的向上的主要表面是相当高的。在图1所示的结构中，线1高出半导体元件2的向上的主要表面一个高度H。因而，正向焊接的问题在于，难于制造薄的半导体器件。图2表示为了克服上述问题而提供的焊接方法中的金属丝5。在图2中，和图1中相同的元件采用相同的标号。如图2所示，金属丝5被这样提供，使用火花放电在线5的末端形成伸出毛细管的球形部分4。然后把球形部分4压向引线架3的内引线3a，使得按照球焊工艺焊在其上。然后把毛细管向上导向略高于半导体元件2的上主表面的高度，并水平引导使得金属丝5被引到焊盘2a上方的位置。然后把毛细管压向焊盘2a，并用跳焊工艺把其焊在焊盘2a上。更具体地说，在焊盘2a上预先提供金或其类似物制成的球块6，然后把线5焊在球块6上。将会注意到图2所示的焊接方法的焊接顺序与图1所示方法的不同之处在于，在第一焊接时把线焊在内引线3a上而在第二焊接时把线焊在焊盘2a(更确切地说是焊盘2a上的球块6)上。这种用来提供线5的方法叫作反焊。按照反焊法，线5首先被焊到低于半导体器件2的上主表面的内引线3a上，然后把线5导向和半导体元件2的主表面基本相同的高度。然后把毛细管水平地引导使得能把线5焊在焊盘2a(更确切地说，球块6)上。如图2所示，在焊盘2a和内引线3a之间提供的线5被弯成近似直角(倒L形)，从而使由线5形成的环的高度低于图1所示结构的高度。因而，能够制造薄的半导体元件。虽然上述的反焊法确保了所生产的半导体器件因为由线5形成的环相当低而具有小的高度，但它仍具有这样的问题，即球块6必须使用金或其类似物在焊盘2a上形成。当使用跳焊把线5焊到焊盘2a上时，球块6作为缓冲器用来阻止毛细管的压力不直接地加到半导体元件2上。球块6也有改善丝焊的电阻的功能。如果不使用球块6用跳焊工艺把线5直接地焊在焊盘2a上，就可能由于毛细管施加的压力而使半导体元件2被破坏。线5对焊盘2a的不充分的焊接可能使线5离开焊盘2a。因此，需要在常规的反焊中在焊盘2a上提供球块6。常规的反焊具有的问题在于，对于若干丝焊的处理中，除去提供线5的处理之外，还需要提供球块6的处理，因而不能得到满意的生产效率。在形成球块6时使用的球焊工艺是这样的在金丝的末端形成金球，然后焊到焊盘2a上，在此之后，把金丝除去。在这种形成金球的工序中，压力被加到半导体元件2上。如上所述，线5对球块6的焊接涉及施加在半导体元件2上的压力。因此，半导体元件2在丝焊工序期间受到两种情况的压力，即形成球块6时和焊接线5时产生的压力。这样，即使提供了球块6，在整个丝焊工序期间仍然有使半导体元件2被破坏的可能性。如参照图5A-6B所述的，跳焊工艺比球焊工艺要求较宽的焊接区域。因此，在反焊中不可能以较高的密度在半导体元件2的上主表面上焊接金属丝5。如果半导体元件2具有高密度的焊盘2a，则不适合采用跳焊工艺。因此，只有图1所示的正向焊接可用于高密度的半导体元件2。因此.由于上述原因使这种半导体元件2具有相当大的尺寸。如上所述，反焊法适用于没有高密度的焊盘2a的半导体元件2。然而，球块6的上表面6a(焊有线5的表面)是粗糙的，因为这是切断金线的表面。因此，在线5和球块6之间存在的焊接强度是不满意的，从而使金属丝的可靠性不理想。此外，如图8所示，如果在球块6的上表面产生一个特别大的块6b，则线5被焊在离开球块6的中心位置上。这时会在球块6的上主表面的边上出现一个边缘部分5a，其特点是具有低的焊接强度，这是由于线5由毛细管7弄扁而产生的。线5可能在与球块6的上主表面的边缘附近被切断。因而，本专利技术的目的在于提供一种丝焊方法，一种半导体器件，一种用于丝焊的毛细管以及提供一种形成球块的方法，用这些方法可以消除上述的问题。本专利技术的另一个并且更特定的目的在于，提供一种丝焊方法，一种半导体器件，一种用于丝焊的毛细管以及形成球块的方法，所述方法能提供效率的焊接处理，减少对于连接体的破坏，并减少半导体元件的高度。为了达到上述目的，本专利技术提供一种丝焊方法，包括第一焊接步骤，用于在线上形成第一球形部分并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丝焊方法，其特征是包括：第一焊接工序，在金属丝中形成第一球形部分并把所述第一球形部分焊到第一被连接件上；球形部分形成工序，将所述金属丝自所述第一被连接件引出使得形成一预定的环状并在所述金属丝的预定位置上形成第二球形部分；以及 第二焊接工序，把所述第二球形部分焊到第二被连接件上。

【技术特征摘要】
JP 1995-4-10 083726/951.一种丝焊方法，其特征是包括第一焊接工序，在金属丝中形成第一球形部分并把所述第一球形部分焊到第一被连接件上；球形部分形成工序，将所述金属丝自所述第一被连接件引出使得形成一预定的环状并在所述金属丝的预定位置上形成第二球形部分；以及第二焊接工序，把所述第二球形部分焊到第二被连接件上。2.如权利要求1所述的丝焊方法，其特征为，在所述球形部分形成工序中，所述第二球形部分的形成在所述金属丝为未被切断时进行的。3.如权利要求1所述的丝焊方法，其特征为至少所述第二球形部分利用火花放电形成。4.如权利要求1所述的丝焊方法，其特征为所述金属丝所述第一球形部分被焊到所述第一被连接件上之后被基本上垂直地向上引导；然后所述金属丝被水平地引导，从而基本上形成直角，随后，所述第二球形部分被形成，并被焊到第二被连接件上。5.一种丝焊方法，其特征在于包括下列步骤按照权利要求1所述的丝焊方法提供第一金属丝；在第二金属丝上形成第三球形部分，并把所述第三球形部分焊到第二被连接件上；以及如此引导所述第二金属丝离开所述第二被连接件，使得在所述第一金属丝的上方形成一个环状，并用跳焊法把所述第二金属丝焊在第一被连接件上。6.如权利要求1所述的丝焊方法，其特征为所述第一被连接件具体为引线架，所述第二被连接件具体为半导体元件。7.如权利要求1所述的丝焊方法，其特征为所述第一被连接件和所述第二被连接件具体为半导体。8.如权利要求1所述的丝焊方法，其特征为所述金属丝具体为细的金丝，并且采用球焊工艺至少把所述第二球形部分焊在所述第二被连接件上。9.一件半导体器件，包括半导体元件；引线；以及连接所述半导体元件和所述引线的金属丝；其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：埜本隆司，辻和人，佐藤光孝，河西纯一，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]