[发明专利]连接导线的方法及装置

说明书

发明背景

本发明涉及一种连接导线的方法及装置，特别涉及一种将导线连接到半导体器件上的方法及装置。

多种电路都要利用安装在电路板的半导体器件。半导体器件的制作过程包括线路的焊接过程，通过它来把半导体芯片安装在引线框架或基板上。电路中含有形成于芯片外侧的引线，或者形成于基板上的电极极板由例如铝或金的金属导线焊接。

典型地，在这种导线焊接过程中，抽出金属导线给导线焊接器(导线焊接装置)的焊接工具区，并在压力下将其与半导体芯片的焊接底座焊接。在超声型导线焊接器中，对该焊接工具施加超声振动。把导线和焊接工具一起压向芯片焊接底座，从而将导线焊接在一起。

传统的导线焊接器中，在把金属导线与半导体芯片相连时，要预设焊接时间。然后给工具和导线施加超声波和压力并保持一段预设的焊接时间。所述的预设时间需考虑到焊接区的焊接特性而确定，以保证导线最多地扩散并附加一安全时间空白段。

但是，在实际焊接金属导线时完全焊接所需的时间长度可能与取决于各个底座焊接特性的分布的预设时间不同。由此，即使已经焊接好，焊接过程也仍将继续到预设时间结束。所以，对半导体芯片所施加的不必要振动和压力将引起开裂或破损，进而破坏其内部性能。

作为上述问题的一个例子，功率控制单元等特别是例如电驱动机车中的发电机或其他电动机或发生器的旋转装置中存在这样的问题。为了缩短导线长度以减小电阻来改善半导体器件的性能并获得更高的制作效率和更高的安装密度，便把半导体器件作为裸片安装在电极图案和基板的电路图案上。在用前述传统方式进行上述的裸片焊接时，不必要的振动和压力问题将更为严重，从而加重了上述的开裂和损坏缺陷。

因此，本发明的一个目的在于：提供一种能够在不考虑焊接区的焊接特性的情况下，以最佳和最短的时间把金属导线与半导体芯片焊接起来的导线焊接方法和装置。

发明概述

本发明的第一个特征体现在一种同时利用超声振动而将金属导线与一器件进行压力焊接的导线焊接方法中。该方法包括以下步骤：在金属导线和器件间加压，同时施加振动；检测金属导线与该器件之间的焊接程度；检测到焊接状态完成时，停止施加产生超声振动和压力。

本发明的另一个特征体现在一种具有把金属导线压向器件的工具的导线焊接装置。一个振动器给所述的工具施加超声振动。一个振荡器给振动器提供能量，一控制部控制该振荡器的输出。一加压装置给所述工具施加压力。一焊接检测器检测该金属导线与器件间的焊接程度，并通知控制区结束焊接。

附图简介

图1是根据本发明所构造和进行操作的焊接装置的部分侧面立视图，其中含有用横截面图示意的焊接部件区；

图2A和2B是两种可替换方式的示意图，其中在实施本发明时可以确定焊接是否完成；

图3是施加了本发明所检测电路的铝基板的顶视图；

图4是与图3部分相似的顶视图，但它示意了安装在所述铝基板上的芯片和其他部件；

图5是图4所示结构的侧面立视图；

图6是与本发明所检测电路一起使用的电动机车的电动机控制单元的顶视图；

图7是所述电动机控制单元的侧面立视图；

图8是所述电动机控制单元的端面立视图；

图9是与图6部分相似的顶视图，但其中去除了封装化合物且用实线示意其中的所含部件；

图10是与图7部分相似的侧面立视图，但其中去除了封装化合物且用实线示意其中的所含部件；

图11是与图8部分相似的端面立视图，但其中去除了封装化合物且用实线示意其中的所含部件。

详细描述

现在结合附图进行详细描述。通常用附图标记11来表示根据本发明所构建和进行操作的导线焊接装置。该装置包括一个把导线13送给工件的工具12，所述工件常用附图标记14表示，且它具有特殊的结构，这将在后面结合图3-11进行描述。所述的工件12是现有技术中常用的任何类型，对于在本发明所属领域中工作的技术人员来说，没有必要对其作详细的描述。

所述的工具12与一个振动器15相连，该振动器15也可以是本领域中的常用类型。振动器15由超声波振荡器16驱动，给该振动器15、工具12和导线13提供超声振动。而且所述的发生器16的结构也可以是该领域中所用的任何类型。