[发明专利]用于引线接合的超声波换能器与使用超声波换能器形成引线接合的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张2009年8月12日提出申请的美国临时申请第61/233,237号案的权益，其内容在此并入本文以作为参考。

技术领域

本发明涉及引线接合机的操作，且更特定地涉及改进的超声波换能器及与引线接合的形成相关联的操作超声波换能器的方法。

背景技术

在半导体元件的加工及封装中，引线接合仍旧是在封装内的两个位置之间(例如，半导体管芯的管芯焊盘与导线架的导线之间)提供电气互连的主要方法。更特别地是，使用引线接合器(亦称为引线接合机)，线弧在将被电气互连的个别位置之间形成。引线接合机也可用以形成导电凸块(凸块可与、或可不与线弧共同使用)。

一示范性的公知引线接合顺序包括：(1)在延伸自接合工具的引线一端上形成线尾结球；(2)使用该线尾结球在半导体管芯的管芯焊盘上形成第一接合；(3)在该管芯焊盘与导线架的导线之间延伸一段呈预定形状的引线；(4)将该引线缝焊至该导线架的该导线；及(5)切断该引线。在形成(a)线弧的端点与(b)接合位置(例如，管芯焊盘、导线等)之间的接合中，不同类型的接合能量可被使用，包括，例如，超声波能量、热超声波能量、热压缩能量等。

美国专利第5,595,328号案(名称为“SELF ISOLATING ULTRASONIC TRANSDUCER”)；第5,699,953号案(名称为“MULTI RESONANCE UNIBODY ULTRASONIC TRANSDUCER”)；第5,884,834号案(名称为“MULTI-FREQUENCY ULTRASONIC WIRE BONDER AND METHOD”)；及第7,137,543号案(名称为“INTEGRATED FLEXURE MOUNT SCHEME FOR DYNAMIC ISOLATION OF ULTRASONIC TRANSDUCERS”)与超声波换能器有关且以上申请的全部内容在此并入本文以作为参考。超声波接合能量典型地使用其中附接有接合工具的超声波换能器来施加。该换能器通常包括驱动器，诸如，压电元件(例如，压电晶体、压电陶瓷等)的叠置体。电能施加给驱动器，且转换电能成为机械能，从而以刷磨动作移动接合工具尖端。此接合工具尖端的刷磨动作通常为沿着换能器的纵轴的线性移动。

提供与引线接合机共同使用的改进的换能器，及使用换能器形成引线接合的改进方法将是所期待的。

发明内容

依据本发明的一示范性实施例，一种使用耦合至换能器的接合工具来形成引线接合的方法被提供。该方法包括以下步骤：(1)施加第一频率的电能给该换能器的驱动器；及(2)在施加该第一频率的电能的同时施加第二频率的电能给该驱动器，该第一频率与该第二频率彼此不同。

依据本发明的另一示范性实施例，另一种使用耦合至换能器的接合工具来形成引线接合的方法被提供。该方法包括以下步骤：(1)施加第一频率的电能给该换能器的驱动器以在第一方向上驱动该接合工具的尖端；及(2)施加第二频率的电能给该驱动器以在第二方向上驱动该接合工具的尖端，该第一方向不同于该第二方向。

依据本发明的另一示范性实施例，在引线接合操作中使用的换能器被提供。该换能器包括经配置以支撑接合工具的细长本体部分。该换能器还包括用以提供振动给该细长本体部分的驱动器，该驱动器包括多个压电元件，各所述多个压电元件被分成至少两个彼此电气隔离的区域。

依据本发明的另一示范性实施例，在引线接合操作中使用的换能器被提供。该换能器包括经配置以支撑接合工具的细长本体部分。该换能器还包括用以提供振动给该细长本体部分的驱动器，该驱动器经配置以接收电能及提供该接合工具的尖端的非线性刷磨。

依据本发明的另一示范性实施例，在引线接合操作中使用的换能器被提供。该换能器包括经配置以支撑接合工具的细长本体部分。该换能器还包括用以提供振动给该细长本体部分的驱动器，该驱动器包括至少一个经配置以在电能施加之后在第一方向上变形的压电元件，及至少一个经配置以在电能施加之后在第二方向上变形的压电元件，该第一方向与第二方向彼此不同。

附图说明

本发明从以下结合附图阅读的详细说明中获得最佳理解。需强调的是，依据惯例，附图的各种不同特征未依比例来绘制。相反，为了清晰起见，各种不同特征的尺寸被任意变形或缩小。附图中包括下列诸图：

图1是有助于解释本发明的各种不同的示范性实施例的引线接合机的换能器及相关组件的立体图；

图2A-2B是依据本发明的示范性实施例，使用在换能器中的压电元件的立体正视图及后视图；