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TWI834288B - 接腳引線形成方法、打線結合裝置以及結合工具 - Google Patents

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TWI834288B
TWI834288B TW111134555A TW111134555A TWI834288B TW I834288 B TWI834288 B TW I834288B TW 111134555 A TW111134555 A TW 111134555A TW 111134555 A TW111134555 A TW 111134555A TW I834288 B TWI834288 B TW I834288B
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bonding
tool
wire
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Inventor
宗像広志
富山俊彦
Original Assignee
日商新川股份有限公司
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Abstract

本發明具有：結合步驟（S101），藉由瓷嘴將引線結合於電極；引線送出步驟（S102），使瓷嘴上升而自末端送出引線；按壓步驟（S103），使瓷嘴移動而將瓷嘴的內部邊緣按壓於引線；損傷步驟（S104），使瓷嘴的末端振動，藉由瓷嘴的內部邊緣對引線的側面造成損傷；以及切斷步驟（S106），閉合引線夾而於損傷的部分將引線切斷，形成自電極向垂直上方延伸的接腳引線。

Description

接腳引線形成方法、打線結合裝置以及結合工具
本發明是有關於一種藉由打線結合（wire bonding）裝置來形成自結合位置向垂直上方延伸的接腳引線（pin wire）的方法、及打線結合裝置的結構以及用於打線結合裝置的結合工具（bonding tool）的結構。
打線結合裝置於藉由結合工具將引線按壓於電極之上的狀態下使結合工具進行超音波振動，將引線與電極結合後，將引線牽引至導線（lead）為止，於將所牽引的引線按壓於導線之上的狀態下使結合工具進行超音波振動，將引線與導線結合。
打線結合裝置中，為了應對結合品質的提高及結合強度的提高，提出有使結合工具的末端於多個方向振動的方法（例如參照專利文獻1）。
另一方面，要求於半導體晶片或基板的電極之上形成自電極向垂直上方延伸的接腳引線。因此，提出有下述方法，即：藉由打線結合裝置使用結合工具將引線結合於半導體晶片或基板的結合位置後，使引線延長至半導體晶片或基板的其他位置為止，於其他位置擠壓引線的一部分，然後使結合工具移動而使引線成為自電極朝向垂直上方後，將引線切斷而製成接腳引線（例如參照專利文獻2）。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利第6180736號公報 專利文獻2：日本專利第6297553號公報
[發明所欲解決之課題] 再者，於使用專利文獻2所記載的先前技術於半導體晶片的電極之上形成接腳引線的情形時，需要於半導體晶片或基板等的其他部位擠壓引線的一部分。但是，視接腳引線的高度不同，有時並無擠壓引線的空間，難以形成接腳引線。而且，於接腳引線的間距窄的情形時，有時於擠壓引線的一部分時與鄰接的接腳引線發生干擾。
因此，本發明的目的在於，不將引線的一部分擠壓於與結合位置不同的部位而形成接腳引線。 [解決課題之手段]
本發明接腳引線形成方法的特徵在於包括：結合步驟，藉由結合工具將引線結合於結合位置；引線送出步驟，使結合工具上升，以引線自結合位置向上方延伸的方式自結合工具的末端送出引線；按壓步驟，使結合工具移動而將結合工具的內部邊緣按壓於引線；損傷步驟，使結合工具的末端振動，藉由結合工具的內部邊緣對引線造成損傷；以及切斷步驟，使結合工具上升，並且閉合引線夾而於損傷的部分將引線切斷，形成自結合位置向上方延伸的接腳引線。
如此，藉由在使結合工具的內部邊緣接觸引線的狀態下使結合工具振動，從而可對引線造成損傷，可於閉合引線夾而將引線切斷時於損傷處將引線切斷而形成接腳引線。
本發明的接腳引線形成方法中，按壓步驟亦可藉由使結合工具的末端向斜下方移動，從而使引線傾斜而將結合工具的內部邊緣按壓於引線的側面，損傷步驟於使引線傾斜的狀態下使結合工具的末端振動，藉由結合工具的內部邊緣對引線造成損傷，且所述接腳引線形成方法包括：引線豎起步驟，使結合工具的末端向斜上方移動至結合位置的上方為止，以自結合位置向垂直上方延伸的方式使引線豎起。
如此，於按壓步驟時使引線傾斜，於使結合工具的內部邊緣接觸引線的側面的狀態下使結合工具的末端振動，故而可對引線的側面造成深的損傷，可於閉合引線夾而將引線切斷時於損傷處可靠地將引線切斷而形成接腳引線。而且，使經傾斜的引線豎起後切斷，故而可將接腳引線設為自結合位置向垂直上方延伸的形狀。
本發明的接腳引線形成方法中，損傷步驟亦可藉由對結合工具進行超音波激振，從而使結合工具的末端於X方向、Y方向及Z方向中的任一個以上的方向振動。
如此，藉由對結合工具進行超音波激振使結合工具的末端進行超音波振動，從而可藉由結合工具的內部邊緣與引線的側面的高頻摩擦對引線的側面有效地造成損傷。
本發明的接腳引線形成方法中，損傷步驟亦可藉由使結合工具的末端於X方向、Y方向及Z方向移動的移動機構，使結合工具的末端於X方向、Y方向及Z方向中的任一個以上的方向振動。
如此，藉由使結合工具的末端於XYZ方向振動，從而可造成更大的損傷。
本發明的接腳引線形成方法中，移動機構亦可包含：Z方向馬達，驅動於前端安裝有結合工具的結合臂，使結合工具的末端於Z方向移動；以及XY台，使安裝有結合臂的結合頭於XY方向移動。
使用結合裝置通常配備的Z方向馬達及XY台使結合工具的末端於XYZ方向振動，故而可無需使結合工具的末端於XYZ方向振動的特殊裝置而使結合工具的末端於XYZ方向振動。
本發明的接腳引線形成方法中，結合工具亦可包括：末端面；凹部，自末端面向根基凹陷且向根基縮窄；以及貫通孔，連接於凹部的底面，向根基延伸且供引線穿插，內部邊緣為凹部的底面與貫通孔的內表面連接的角部。
如此，使角部接觸引線的側面，故而可於使結合工具的末端振動時利用角部切削引線的側面，對引線的側面局部地造成深的損傷。
本發明的接腳引線形成方法中，結合工具的凹部的底面亦可以外周側向根基側凹陷的方式傾斜，結合工具的角部的內角為90°以下。
藉此，可利用少的力使內部邊緣沒入至引線的側面，可造成深的損傷。
本發明的接腳引線形成方法中，結合工具的貫通孔亦可為隨著朝向根基側而直徑變大的錐形狀，結合工具的角部的內角為90°以下。
藉此，可利用少的力使內部邊緣沒入至引線的側面，可賦予深的損傷。
本發明的接腳引線形成方法中，結合工具的凹部亦可具有於末端面中相對於結合工具的中心線傾斜的傾斜面，按壓步驟藉由使結合工具的末端向斜下方移動，從而使引線傾斜至凹部的傾斜面的傾斜角度為止，將結合工具的內部邊緣按壓於引線的側面。
藉此，可使內部邊緣可靠地接觸引線的側面，對引線的側面造成損傷。
本發明的打線結合裝置將引線結合於結合位置，其特徵在於包括：結合工具；超音波振子，使結合工具進行超音波振動；移動機構，使結合工具移動；引線夾，握持引線；控制部，調整超音波振子、移動機構及引線夾的動作，控制部藉由移動機構使結合工具的末端下降至結合位置，藉由結合工具將引線結合於結合位置，藉由移動機構使結合工具上升，以引線自結合位置向上方延伸的方式自末端送出引線，藉由移動機構使結合工具移動而將結合工具的內部邊緣按壓於引線，藉由超音波振子或移動機構中的任一者或兩者使結合工具的末端振動，藉由結合工具的內部邊緣對引線造成損傷，藉由移動機構使結合工具的末端上升，並且閉合引線夾而於損傷的部分將引線切斷，形成自結合位置向上方延伸的接腳引線。
本發明的打線結合裝置中，控制部亦可於將結合工具的內部邊緣按壓於引線時，藉由移動機構使結合工具的末端向斜下方移動，藉此使引線傾斜，於使引線傾斜的狀態下使結合工具的末端振動，藉由結合工具的內部邊緣對引線造成損傷，藉由移動機構使結合工具的末端向斜上方移動至結合位置的上方為止，以自結合位置向垂直上方延伸的方式使引線豎起。
本發明的打線結合裝置中，結合工具亦可包括：末端面；凹部，自末端面向根基凹陷且向根基縮窄；以及貫通孔，連接於凹部的底面，向根基延伸且供引線穿插，內部邊緣為凹部的底面與貫通孔的內表面連接的角部。
本發明的打線結合裝置中，結合工具的凹部的底面亦可以外周側向根基側凹陷的方式傾斜，結合工具的角部的內角為90°以下。
本發明的打線結合裝置中，結合工具的貫通孔亦可為隨著朝向根基側而直徑變大的錐形狀，結合工具的角部的內角為90°以下。
本發明的打線結合裝置中，結合工具的凹部亦可具有於末端面中相對於結合工具的中心線傾斜的傾斜面，控制部於將結合工具的內部邊緣按壓於引線時，藉由移動機構使結合工具的末端向斜下方移動，使引線傾斜至凹部的傾斜面的傾斜角度為止。
本發明的結合工具用於打線結合裝置，其特徵在於包括：末端面；凹部，自末端面向根基凹陷，且向根基縮窄；以及貫通孔，自凹部的底面向根基延伸，供引線穿插，且所述結合工具含有凹部的底面與貫通孔的內表面連接的角部，於穿插於貫通孔的引線自末端面傾斜伸出時，角部觸碰引線的側面。
本發明的結合工具中，底面亦可以外周側向根基側凹陷的方式傾斜，角部的內角為90°以下。
本發明的結合工具中，貫通孔亦可為隨著朝向根基側而直徑變大的錐形狀，角部的內角為90°以下。 [發明的效果]
本發明可不將引線的一部分擠壓於與結合位置不同的部位而形成接腳引線。
以下，一方面參照圖式一方面對實施形態的打線結合裝置100加以說明。如圖1所示，打線結合裝置100藉由結合工具，將引線16結合於作為結合位置的半導體晶片34的電極35或基板30的電極31之上。以下的說明中，對使用瓷嘴（capillary）20作為結合工具的情形加以說明。
如圖1所示，打線結合裝置100包括底座（base）10、XY台11、結合頭12、Z方向馬達13、結合臂14、超音波焊頭15、超音波振子15a、作為結合工具的瓷嘴20、引線夾17、放電電極18、結合平台19及控制部60。再者，以下的說明中，將結合臂14或超音波焊頭15延伸的方向設為Y方向，將於水平面與Y方向成直角的方向設為X方向，將上下方向設為Z方向進行說明。而且，將超音波焊頭15之側設為前方或Y方向負側，將結合頭12之側設為後方或Y方向正側，將圖1中紙面近前側設為X方向正側，將紙面的內裡側設為X方向負側，將上方向設為Z方向正側，將下方向設為Z方向負側來進行說明。
XY台11安裝於底座10之上，使搭載於上側的機器於XY方向移動。
結合頭12安裝於XY台11之上，藉由XY台11而於XY方向移動。於結合頭12之中，收納有Z方向馬達13及由Z方向馬達13驅動的結合臂14。Z方向馬達13包括定子13b。結合臂14的根基部14a與Z方向馬達13的定子13b相向，成為繞Z方向馬達13的主軸13a旋轉自如地安裝的轉子。
於結合臂14的Y方向負側的前端安裝有超音波焊頭15，於超音波焊頭15的前端安裝有瓷嘴20。超音波焊頭15將安裝於結合臂14的前端部的、超音波振子15a的超音波振動放大，對安裝於前端的瓷嘴20進行超音波激振。瓷嘴20如下文將參照圖2所說明，於內部設有沿上下方向貫通的貫通孔21，於貫通孔21穿插有引線16。引線16是自未圖示的引線捲盤（wire spool）等引線供給而供給。
而且，於結合臂14的前端側的上表面，安裝有引線夾17。引線夾17延伸至安裝有瓷嘴20的超音波焊頭15的前端為止，於X方向開閉而進行引線16的握持、開放。
於結合平台19的上側設有放電電極18。放電電極18亦可安裝於設於底座10的未圖示的框架。放電電極18於與穿插於瓷嘴20而自瓷嘴20的末端27伸出的引線尾52（參照圖13）之間進行放電，使引線尾52熔融而形成無空氣球40。
結合平台19於上表面吸附固定封裝有半導體晶片34的基板30，並且藉由未圖示的加熱器將基板30及半導體晶片34加熱。
若藉由Z方向馬達13的定子13b的電磁力而構成轉子的結合臂14的根基部14a如圖1中的箭頭71所示般繞主軸13a旋轉，則安裝於超音波焊頭15的前端的瓷嘴20的末端27如箭頭72所示般於Z方向移動。而且，結合頭12藉由XY台11而於XY方向移動。因此，瓷嘴20的末端27藉由XY台11及Z方向馬達13而於XYZ方向移動。而且，引線夾17與結合臂14及瓷嘴20一併於XYZ方向移動。因此，XY台11與Z方向馬達13構成使瓷嘴20的末端27及引線夾17於XYZ方向移動的移動機構11a。
XY台11、Z方向馬達13、超音波振子15a、引線夾17、放電電極18及結合平台19連接於控制部60，基於控制部60的指令而動作。控制部60藉由包含XY台11及Z方向馬達13的移動機構11a而調整瓷嘴20的末端27的XYZ方向位置，並且進行引線夾17的開閉、超音波振子15a的驅動、放電電極18的驅動、結合平台19的加熱控制。
控制部60為電腦，該電腦包含作為於內部進行資訊處理的處理器的中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）61、及保存動作程式或動作資料等的記憶體62。
繼而，一方面參照圖2、圖3一方面對瓷嘴20的結構加以說明。再者，以下的說明中，X方向、Y方向、Z方向表示將瓷嘴20安裝於超音波焊頭15時的方向。如圖1所示，瓷嘴20的根基28安裝於超音波焊頭15，末端27將引線16結合於電極31、電極35。
如圖2所示，瓷嘴20為朝向末端27而直徑逐漸變細的細長的圓錐台狀構件。末端27的外徑為d5。於末端27的外周部，形成有擠壓圖1所示的無空氣球40的、寬度W的末端面23。末端面23可為平坦的水平面，亦可為以隨著接近外側而向上方行進的方式稍許傾斜的面。於末端27的中央，形成有從末端面23向根基28凹陷且向根基28縮窄的凹部22。凹部22包含傾斜面22a、直徑為一定的圓筒面22b及底面24。於底面24的中央，形成有沿長邊方向貫通且直徑d1的引線16於其中貫通的、直徑d2的貫通孔21。
如圖3所示，傾斜面22a為自末端面23朝向根基28而直徑變小的圓錐狀的面，末端面23的直徑為d4，根基28之側的直徑為d3且d4＞d3。傾斜面22a的根基28之側連接於直徑d3的圓筒面22b。而且，傾斜面22a於末端面23中相對於瓷嘴20的中心線26以角度θ1傾斜。
底面24以外周側朝向根基28之側凹陷的方式傾斜，底面24與貫通孔21的內表面21a連接的角部25的內角θ2成為90°以下的銳角。
繼而，參照圖4至圖13對使用打線結合裝置100形成圖13所示的接腳引線51的動作加以說明。以下的說明中，對下述情形加以說明，即：於封裝於基板30之上的半導體晶片34的電極35之上，形成接腳引線51。再者，圖5至圖9、圖10至圖13為自Y方向負側觀看基板30、半導體晶片34、瓷嘴20、超音波焊頭15、引線夾17及引線16的圖。
如圖4的步驟S101所示，作為控制部60的處理器的CPU61首先執行結合步驟。
控制部60的CPU61將引線夾17開放，對圖1所示的XY台11及Z方向馬達13進行驅動控制，使瓷嘴20的末端27移動至放電電極18的附近。繼而，CPU61於放電電極18與自瓷嘴20的末端27伸出的引線尾52（參照圖13）之間產生放電，如圖5所示，將自瓷嘴20的末端27伸出的引線尾52形成為無空氣球40。繼而，CPU61對XY台11及Z方向馬達13進行驅動控制，使瓷嘴20的末端27移動至作為結合位置的半導體晶片34的電極35的正上方。
繼而，CPU61使瓷嘴20的末端27如圖6所示的箭頭81般向半導體晶片34的電極35下降，利用圖3所示的瓷嘴20的末端面23將無空氣球40結合於電極35之上，形成壓接球41而將引線16接合於電極35。CPU61若將引線16結合於電極35，則結束結合步驟。
繼而，控制部60的CPU61如圖4的步驟S102所示，執行引線送出步驟。
CPU61如圖7所示，於將引線夾17開放的狀態下，對圖1所示的XY台11及Z方向馬達13進行驅動控制，使瓷嘴20的末端27如圖7所示的箭頭82所示般上升，自瓷嘴20的末端27送出引線16。引線16是以自作為結合位置的電極35向垂直上方延伸的方式自瓷嘴20的末端27送出。另外，CPU61於所送出的引線16的長度達到要形成的接腳引線51的高度後，結束送出步驟。
繼而，控制部60的CPU61如圖4的步驟S103所示，執行按壓步驟。
CPU61如圖8所示的箭頭83a、箭頭83b般，閉合引線夾17。繼而，CPU61對圖1所示的XY台11及Z方向馬達13進行驅動控制，使瓷嘴20的末端27如圖9所示的箭頭84般向X方向正側以圓弧狀移動角度θ0，將瓷嘴20的末端27的位置自圖8所示的位置設為X方向正側的斜下方的位置。此處，角度θ0與瓷嘴20的傾斜面22a於末端面23中相對於瓷嘴20的中心線26的傾斜角度θ1為相同角度。再者，圖9中的虛線表示按壓步驟開始前的狀態，實線表示按壓步驟結束時的狀態。
藉此，如圖10所示，結合於電極35之上的引線16因作為瓷嘴20的內部邊緣的角部25而向X方向正側彎曲，自電極35向瓷嘴20的末端27傾斜。此時，由於引線16的彎曲的反作用力，引線16的側面被按壓於角部25。再者，瓷嘴20的末端27以與傾斜面22a於末端面23中相對於瓷嘴20的中心線26的傾斜角度θ1相同角度的角度θ0以圓弧狀移動，因而於圖9、圖10所示的狀態下，末端面23的內周緣不接觸引線16的側面。CPU61使瓷嘴20的末端27向X方向正側以圓弧狀移動角度θ0後，結束按壓步驟。
繼而，控制部60的CPU61執行圖4的步驟S104所示的損傷步驟。
控制部60的CPU61驅動圖1所示的超音波振子15a，使超音波焊頭15於Y方向進行超音波振動。藉此，瓷嘴20的末端27於Y方向進行超音波振動。超音波振動的頻率可自由選擇，例如亦可為120 kHz～150 kHz的範圍。
若如此使瓷嘴20的末端27於Y方向進行超音波振動，則引線16的側面的、被按壓於瓷嘴20的角部25的部分因角部25的Y方向的超音波振動而被切削。而且，角部25為銳角，因而角部25的末端藉由超音波振動一方面切削引線16的側面一方面逐漸沒入至引線16之中，如圖10中陰影所示，對引線16的側面造成損傷16a。
CPU61以既定時間驅動超音波振子15a後，結束損傷步驟。
繼而，控制部60的CPU61執行圖4的步驟S105所示的引線豎起步驟。
CPU61對圖1所示的XY台11及Z方向馬達13進行驅動控制，使瓷嘴20的末端27如圖11所示的箭頭85般向X方向負側以圓弧狀移動角度θ0，使瓷嘴20的末端27的位置自圖9所示的位置移動至半導體晶片34的電極35的上方。藉此，引線16以自電極35向垂直上方延伸的方式豎起。此處，圖11中的虛線表示引線豎起步驟開始前的狀態，實線表示引線豎起步驟結束時的狀態。而且，圖11中的三角記號表示對引線16造成的損傷16a的位置。
繼而，控制部60的CPU61執行圖4的步驟S106所示的切斷步驟。
CPU61如圖12所示的箭頭86a、箭頭86b般，將引線夾17開放，如圖12所示的箭頭87般，對圖1所示的XY台11及Z方向馬達13進行驅動控制，使瓷嘴20的末端27上升。繼而，自瓷嘴20的末端27伸出既定長度的引線16後，於使瓷嘴20的末端27如圖13所示的箭頭88般上升的中途，如圖13所示的箭頭89a、箭頭89b般將引線夾17閉合。於是，由於瓷嘴20與引線夾17的上升，引線16於損傷16a的部分被切斷。若引線16被切斷，則形成自電極35向垂直上方延伸的接腳引線51。而且，自瓷嘴20的下端，將於後續的結合步驟中形成為無空氣球40的引線尾52伸出。CPU61於切斷引線16後，結束切斷步驟。
以上所說明的接腳引線形成方法中，使引線16傾斜，於將瓷嘴20的角部25按壓於引線16的側面的狀態下，使瓷嘴20的末端27進行超音波振動，故而角部25一方面切削引線16的側面一方面沒入至引線16之中，可對引線16的側面造成深的損傷16a。因此，切斷步驟中，可於損傷16a的部分將引線16可靠地切斷而形成接腳引線51。
而且，接腳引線形成方法可於使引線16傾斜的狀態下對引線16的側造成深的損傷16a，故而可不如專利文獻2所記載的先前技術般，將引線16的一部分擠壓於與結合位置不同的部位而形成接腳引線51。藉此，即便於並無擠壓引線16的空間的情形時，亦可容易地形成接腳引線51。而且，即便於接腳引線51的間距窄的情形時，亦可不與鄰接的接腳引線51干擾而形成接腳引線51。
以上所說明的引線形成方法中，關於損傷步驟，設為下述情況進行了說明，即：利用超音波振子15a對瓷嘴20的末端27於Y方向進行超音波激振，對引線16的側面造成損傷16a，但不限於此。
例如，亦可對圖1所示的XY台11及Z方向馬達13進行驅動控制，使瓷嘴20的末端27於X方向、Y方向及Z方向振動，藉此利用瓷嘴20的角部25對引線16的側面造成損傷16a。此時的振動頻率可自由選擇，例如亦可設為200 Hz～800 Hz左右。而且，亦可不於XYZ的三方向振動，而於X方向、Y方向、Z方向中的任一個以上的方向振動。
而且，亦可使用專利文獻1所記載般的、使瓷嘴20的末端27於多個方向振動的複合超音波焊頭，使瓷嘴20的末端27於X方向與Y方向此兩方向進行超音波振動。此時的超音波振動的振動頻率可自由選擇，例如亦可設為60 kHz～150 kHz的範圍。
而且，以上所說明的接腳引線形成方法中，於按壓步驟中，設為下述情況進行了說明，即：使瓷嘴20的末端27以與傾斜面22a於末端面23中相對於瓷嘴20的中心線26的傾斜角度θ1相同角度的角度θ0以圓弧狀移動，但不限於此，只要為引線16的側面不接觸末端面23的內周緣的狀態，則角度θ0亦可小於傾斜角度θ1，亦可稍大。
繼而，一方面參照圖14至圖16，一方面對安裝於打線結合裝置100而進行接腳引線51的形成的其他實施形態的瓷嘴120、瓷嘴220、瓷嘴320加以說明。對於與上文參照圖2、圖3所說明的瓷嘴20相同的部分，標註相同符號而省略說明。
圖14所示的瓷嘴120藉由將凹部122的底面124設為相對於中心線26垂直的平面，將貫通孔121設為隨著朝向根基28之側而直徑變大的錐形狀，從而將角部125的內角設為90°以下的銳角。貫通孔121的內表面121a以角度θ3向外徑側傾斜，角部125的內角成為小於90°的角度θ4。於使用瓷嘴120的情形時，亦可執行上文所說明的接腳引線形成方法而形成接腳引線51。
圖15所示的瓷嘴220由彎曲面構成凹部222的傾斜面222a。與上文參照圖2、圖3所說明同樣地，傾斜面222a於末端面23中相對於瓷嘴20的中心線26的傾斜角度為θ1。於使用瓷嘴220的情形時，亦可執行上文所說明的接腳引線形成方法來形成接腳引線51。
圖16所示的瓷嘴320中，凹部322包含傾斜面22a、及相對於中心線26垂直的平面的底面324，不具有圓筒面22b，使貫通孔321的內表面321a以角度θ3向外徑側傾斜，將角部325的內角設為小於90°的銳角的角度θ4。於使用瓷嘴320的情形時，亦可執行上文所說明的接腳引線形成方法而形成接腳引線51。
如以上所說明，實施形態的打線結合裝置100可執行上文所說明的打線結合方法，不將引線16的一部分擠壓於與結合位置不同的部位而形成接腳引線51。藉此，既便於並無擠壓引線16的空間的情形時，亦可容易地形成接腳引線51。而且，即便於接腳引線51的間距窄的情形時，亦可不與鄰接的接腳引線51干擾而形成接腳引線51。
繼而，參照圖17至圖21對使用打線結合裝置100形成圖13所示的接腳引線51的另一動作加以說明。對於與上文參照圖4至圖13所說明的動作同樣的動作，標註同樣的符號而省略說明。如圖17所示，另一動作於步驟S103的按壓步驟中，使瓷嘴20的末端27於橫向移動，於將瓷嘴20的角部25按壓於引線的側面的狀態下使瓷嘴20的末端27振動而對引線的側面造成損傷16a，然後使一方面瓷嘴20的末端27上升一方面移動至電極35的正上方的位置為止後，一方面使瓷嘴20的末端27上升一方面閉合引線夾17而將引線16於損傷16a的部分切斷，形成接腳引線51。因此，另一動作不含圖4的步驟S105的引線豎起步驟。以下進行說明。
控制部60的CPU61如圖17的步驟S101～步驟102所示般執行結合步驟及引線送出步驟後，進入圖17的步驟S103，執行按壓步驟。
CPU61與上文參照圖8所說明同樣地，如箭頭90a、箭頭90b般閉合引線夾17。繼而，CPU61對圖1所示的XY台11進行驅動控制，使瓷嘴20的末端27如圖18所示的箭頭91般向X方向正側移動。藉此，將瓷嘴20的角部25按壓於引線16的側面。再者，圖18中的虛線表示按壓步驟開始前的狀態，實線表示按壓步驟結束時的狀態。
CPU61使瓷嘴20的末端27於橫向移動後，結束按壓步驟，進入圖17的步驟S104而執行損傷步驟。CPU61於圖18所示的狀態下，驅動圖1所示的超音波振子15a而使超音波焊頭15於Y方向進行超音波振動，對引線16的側面造成損傷16a。CPU61以既定時間驅動超音波振子15a後，結束損傷步驟。
CPU61結束損傷步驟後，進入圖17的步驟S106而執行切斷步驟。
CPU61如圖19的箭頭93a、箭頭93b般開放引線夾17，如圖19所示的箭頭92對圖1所示的XY台11及Z方向馬達13進行驅動控制，使瓷嘴20的末端27上升並且向X方向負側移動。繼而，CPU61於瓷嘴20的末端27成為電極35的正上方的位置後，停止瓷嘴20的末端27的向X方向負側的移動，使瓷嘴20的末端27如圖20所示的箭頭94般上升。繼而，CPU61自瓷嘴20的末端27伸出既定長度的引線16後，於使瓷嘴20的末端27如圖21所示的箭頭96所示般上升的中途，如圖21所示的箭頭95a、箭頭95b般閉合引線夾17。藉此，引線16於損傷16a的部分被切斷，形成有自電極35向垂直上方延伸的接腳引線51。而且，自瓷嘴20的下端，將於後續的結合步驟中形成為無空氣球40的引線尾52伸出。CPU61於切斷引線16後，結束切斷步驟。
以上所說明的動作於使瓷嘴20的末端27於橫向移動的狀態下對引線16造成損傷16a，不進行引線豎起步驟而進行切斷步驟，故而可較上文參照圖4至圖13所說明的動作以更短時間形成接腳引線51。
10:底座 11:XY台 11a:移動機構 12:結合頭 13:Z方向馬達 13a:主軸 13b:定子 14:結合臂 14a:根基部 15:超音波焊頭 15a:超音波振子 16:引線 16a:損傷 17:引線夾 18:放電電極 19:結合平台 20、120、220、320:瓷嘴 21、121、321:貫通孔 21a、121a、321a:內表面 22、122、222、322:凹部 22a、222a:傾斜面 22b:圓筒面 23:末端面 24、124、324:底面 25、125、325:角部 26:中心線 27:末端 28:根基 30:基板 31、35:電極 34:半導體晶片 40:無空氣球 41:壓接球 51:接腳引線 52:引線尾 60:控制部 61:CPU 62:記憶體 71:旋轉 72、84、85、91、92:移動 81:下降 82、87、88、94、96:上升 83a、83b、89a、89b、90a、90b、95a、95b:閉合 86a、86b、93a、93b:開放 100:打線結合裝置 d1、d2、d3、d4:直徑 d5:外徑 S101～S106:步驟 W:寬度 θ0、θ3、θ4:角度 θ1:傾斜角度 θ2:內角
圖1為表示實施形態的打線結合裝置的結構的立面圖。 圖2為安裝於圖1所示的打線結合裝置的瓷嘴的剖面圖。 圖3為圖1所示的A部的詳細剖面圖。 圖4為藉由圖1所示的結合裝置形成接腳引線的動作的流程圖。 圖5為表示於結合步驟中將引線的末端形成為無空氣球，使瓷嘴的中心移動至半導體晶片的電極的正上方的狀態的說明圖。 圖6為表示於結合步驟中使瓷嘴的末端下降，利用瓷嘴的末端將無空氣球擠壓於電極之上而形成壓接球，將引線結合於電極之上的狀態的說明圖。 圖7為表示於引線送出步驟中使瓷嘴的末端上升，以引線自電極向垂直上方延伸的方式送出引線的狀態的說明圖。 圖8為表示如圖7所示般送出引線後閉合引線夾的狀態的說明圖。 圖9為表示於按壓步驟中使瓷嘴的末端向斜下方移動，使引線傾斜而將瓷嘴的內部邊緣按壓於引線的狀態的說明圖。 圖10為表示圖9所示的B部的詳細的剖面圖，且為表示於損傷步驟中，於將瓷嘴的角部按壓於引線的側面的狀態下使瓷嘴振動的狀態的說明圖。 圖11為表示於引線豎起步驟中，使瓷嘴的末端向斜上方移動至電極的上方為止而使引線豎起的狀態的說明圖。 圖12為表示於引線切斷步驟中，打開引線夾使瓷嘴上升，使引線自瓷嘴的末端伸出的狀態的說明圖。 圖13為表示於引線切斷步驟中，於圖12所示的狀態之後，於使瓷嘴的末端上升的中途閉合夾而將引線於損傷的部分切斷的狀態的說明圖。 圖14為表示另一瓷嘴的末端形狀的詳細剖面圖。 圖15為表示另一瓷嘴的末端形狀的詳細剖面圖。 圖16為表示另一瓷嘴的末端形狀的詳細剖面圖。 圖17為表示藉由圖1所示的結合裝置形成接腳引線的另一動作的流程圖。 圖18為表示於圖17所示的按壓步驟中，使瓷嘴的末端於橫向移動，將瓷嘴的內部邊緣按壓於引線的狀態的說明圖。 圖19為表示於圖17所示的切斷步驟中，使瓷嘴的末端向斜上方上升的狀態的圖。 圖20為表示於圖17所示的切斷步驟中，於圖19所示的狀態之後，使瓷嘴的末端移動至電極的正上方的位置為止的狀態的說明圖。 圖21為表示於圖17所示的切斷步驟中，於圖20所示的狀態之後，於使瓷嘴的末端上升的中途閉合夾而將引線於損傷的部分切斷的狀態的說明圖。
S101~S106:步驟

Claims (19)

  1. 一種接腳引線形成方法，其特徵在於包括：結合步驟，藉由結合工具將引線結合於結合位置；引線送出步驟，使所述結合工具上升，以所述引線自所述結合位置向上方延伸的方式自所述結合工具的末端送出所述引線；按壓步驟，使所述結合工具移動而將所述結合工具的內部邊緣按壓於所述引線；損傷步驟，使所述結合工具的所述末端振動，藉由所述結合工具的所述內部邊緣對所述引線造成損傷；以及切斷步驟，使所述結合工具上升，並且閉合引線夾而於所述損傷的部分將所述引線切斷，形成自所述結合位置向上方延伸的接腳引線。
  2. 如請求項1所述的接腳引線形成方法，其中所述按壓步驟藉由使所述結合工具的所述末端向斜下方移動從而使所述引線傾斜，將所述結合工具的所述內部邊緣按壓於所述引線的側面，所述損傷步驟於使所述引線傾斜的狀態下使所述結合工具的所述末端振動，藉由所述結合工具的所述內部邊緣對所述引線造成損傷，所述接腳引線形成方法包括：引線豎起步驟，使所述結合工具的所述末端向斜上方移動至所述結合位置的上方為止，以自所述結合位置向垂直上方延伸的方式使所述引線豎起。
  3. 如請求項1或請求項2所述的接腳引線形成方法，其中所述損傷步驟藉由對所述結合工具進行超音波激振，從而使所述結合工具的所述末端於X方向、Y方向及Z方向中的任一個以上的方向振動。
  4. 如請求項1或請求項2所述的接腳引線形成方法，其中所述損傷步驟藉由使所述結合工具的所述末端於X方向、Y方向及Z方向移動的移動機構，使所述結合工具的所述末端於X方向、Y方向及Z方向中的任一個以上的方向振動。
  5. 如請求項4所述的接腳引線形成方法，其中所述移動機構包含：Z方向馬達，驅動於前端安裝有所述結合工具的結合臂，使所述結合工具的所述末端於Z方向移動；以及XY台，使安裝有所述結合臂的結合頭於XY方向移動。
  6. 如請求項1或請求項2所述的接腳引線形成方法，其中所述結合工具包括：末端面；凹部，自所述末端面向根基凹陷且向根基縮窄；以及貫通孔，連接於所述凹部的底面，向根基延伸且供所述引線穿插，所述內部邊緣為所述凹部的所述底面與所述貫通孔的內表面連接的角部。
  7. 如請求項6所述的接腳引線形成方法，其中所述結合工具的所述凹部的所述底面以外周側向根基側凹陷的方式傾 斜，所述結合工具的所述角部的內角為90°以下。
  8. 如請求項6所述的接腳引線形成方法，其中所述結合工具的所述貫通孔為隨著朝向根基側而直徑變大的錐形狀，所述結合工具的所述角部的內角為90°以下。
  9. 如請求項6所述的接腳引線形成方法，其中所述結合工具的所述凹部具有於所述末端面中相對於所述結合工具的中心線傾斜的傾斜面，所述按壓步驟藉由使所述結合工具的所述末端向斜下方移動從而使所述引線傾斜至所述凹部的所述傾斜面的傾斜角度為止，將所述結合工具的所述內部邊緣按壓於所述引線的側面。
  10. 如請求項8所述的接腳引線形成方法，其中所述結合工具的所述凹部具有於所述末端面中相對於所述結合工具的中心線傾斜的傾斜面，所述按壓步驟藉由使所述結合工具的所述末端向斜下方移動從而使所述引線傾斜至所述凹部的所述傾斜面的傾斜角度為止，將所述結合工具的所述內部邊緣按壓於所述引線的側面。
  11. 一種打線結合裝置，將引線結合於結合位置，其特徵在於包括：結合工具；超音波振子，使所述結合工具進行超音波振動；移動機構，使所述結合工具移動； 引線夾，握持所述引線；以及控制部，調整所述超音波振子、所述移動機構及所述引線夾的動作，所述控制部藉由所述移動機構使所述結合工具的末端下降至所述結合位置，藉由所述結合工具將所述引線結合於所述結合位置，藉由所述移動機構使所述結合工具上升，以所述引線自所述結合位置向上方延伸的方式自所述末端送出所述引線，藉由所述移動機構使所述結合工具移動，將所述結合工具的內部邊緣按壓於所述引線，藉由所述超音波振子或所述移動機構中的任一者或兩者使所述結合工具的所述末端振動，藉由所述結合工具的所述內部邊緣對所述引線造成損傷，藉由所述移動機構使所述結合工具的所述末端上升，並且閉合所述引線夾而於所述損傷的部分將所述引線切斷，形成自所述結合位置向上方延伸的接腳引線。
  12. 如請求項11所述的打線結合裝置，其中所述控制部於將所述結合工具的所述內部邊緣按壓於所述引線時，藉由所述移動機構使所述結合工具的所述末端向斜下方移動，藉此使所述引線傾斜，於使所述引線傾斜的狀態下使所述結合工具的所述末端振動，藉由所述結合工具的所述內部邊緣對所述引線造成損傷， 藉由所述移動機構使所述結合工具的所述末端向斜上方移動至所述結合位置的上方為止，以自所述結合位置向垂直上方延伸的方式使所述引線豎起。
  13. 如請求項11或請求項12所述的打線結合裝置，其中所述結合工具包括：末端面；凹部，自所述末端面向根基凹陷且向根基縮窄；以及貫通孔，連接於所述凹部的底面，向根基延伸且供所述引線穿插，所述內部邊緣為所述凹部的所述底面與所述貫通孔的內表面連接的角部。
  14. 如請求項13所述的打線結合裝置，其中所述結合工具的所述凹部的所述底面以外周側向根基側凹陷的方式傾斜，所述結合工具的所述角部的內角為90°以下。
  15. 如請求項13所述的打線結合裝置，其中所述結合工具的所述貫通孔為隨著朝向根基側而直徑變大的錐形狀，所述結合工具的所述角部的內角為90°以下。
  16. 如請求項13所述的打線結合裝置，其中所述結合工具的所述凹部具有於所述末端面中相對於所述結合工具的中心線傾斜的傾斜面，所述控制部於將所述結合工具的所述內部邊緣按壓於所述引 線時，藉由所述移動機構使所述結合工具的所述末端向斜下方移動，使所述引線傾斜至所述凹部的所述傾斜面的傾斜角度為止。
  17. 如請求項15所述的打線結合裝置，其中所述結合工具的所述凹部具有於所述末端面中相對於所述結合工具的中心線傾斜的傾斜面，所述控制部於將所述結合工具的所述內部邊緣按壓於所述引線時，藉由所述移動機構使所述結合工具的所述末端向斜下方移動，使所述引線傾斜至所述凹部的所述傾斜面的傾斜角度為止。
  18. 一種結合工具，用於打線結合裝置，其特徵在於包括：末端面；凹部，自所述末端面向根基凹陷且向根基縮窄；以及貫通孔，自所述凹部的底面向根基延伸，供引線穿插，所述凹部包括：圓錐狀面，自所述末端面向根基直徑變小；以及圓筒狀面，與所述圓錐狀面的根部側端連接並向根基延伸，所述底面是與所述圓筒狀面的根基側相連的圓環的面，所述結合工具含有所述凹部的所述底面的內周端與所述貫通孔的內表面連接的角部，所述底面以外周側向根基側凹陷的方式傾斜，所述角部的內角為90°以下， 於穿插於所述貫通孔的所述引線自所述末端面傾斜伸出時，所述角部觸碰所述引線的側面。
  19. 如請求項18所述的結合工具，其中所述貫通孔為隨著朝向根基側而直徑變大的錐形狀，所述角部的內角為90°以下。
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