[发明专利]焊接劈刀

说明书

技术领域

本发明的形态一般涉及为了得到半导体元件上形成的电极与引线框之间的电气导通而用金属细线进行接线时使用的焊接劈刀，尤其涉及金属细线的材质是铜或铜合金时所适合的焊接劈刀。

背景技术

在以往使用金的金属细线的丝焊中，有以下趋势：以缩短焊接循环为目标，焊接劈刀增加了为了把金属细线压到铝电极、引线框上的荷重，同时加大了附加于焊接劈刀上的超声波能量，即使进行高速接合也希望得到坚固的接合强度(例如，参照非专利文献1)。

在这种情况下，存在由于接合时的应力而造成铝电极或半导体元件本身遭受机械性损伤的危险。

近几年，使用成本比金低的铜作为金属细线的材质的尝试有所扩大，对于金而言铜硬，因此，当为了高速接合而增加焊接荷重、超声波能量时，则存在更容易造成铝电极、半导体元件遭受机械性损伤的问题。

而且，也存在以下技术，在使用金线的情况下，通过调整结合荷重(焊接荷重)、超声波的能量，把焊接劈刀顶端无负荷时的振幅控制在一定的范围内，可以抑制铝电极、半导体元件遭受损伤(例如，参照专利文献1)。

此时也是如此，当使用铜线时，为了得到铜线顶端呈一定的挤压形状，不得不超过专利文献1所述的限制范围而加大结合荷重，但为了抑制铝电极、半导体元件遭受机械性损伤，必须配合结合荷重而大幅降低超声波的能量。

但是，市场已经导入了很多对金线优化的焊接装置，而对于铜线的丝焊也通常使用现有的对金线优化的焊接装置，在通过以往的使用于金线的焊接劈刀与铜线的组合而为了得到一定的挤压形状从而加大设定了结合荷重的条件下，仅靠超声波振荡器的电力调整而在稳定的振荡范围内设定最适合的超声波能量是困难的，结果存在向铝电极、半导体元件传递了过量的超声波能量导致机械性损伤的问题。

另外，关于使用于金线的焊接劈刀，提出有为了防止集成化芯片与细丝干涉而确保足够瓶颈高度的焊接劈刀(参照专利文献2)。

关于此专利文献2所公开的焊接劈刀，过度地增加瓶颈高度会导致剪切断裂，因此制成2层高瓶颈型，以便确保用于避免与细丝接触的高度。而且，还通过在第2瓶颈部与直线部上设置台阶以图获得超声波传递的倍增效果，从而与以往相比即使在低结合荷重以及低超声波能量的情况下，也可以增加焊接劈刀顶端部的振幅，因此可以增大接合部分的拉伸强度以及抗剪强度。

然而，此专利文献2上公开的技术存在以下问题，即使接合部分的抗剪强度因焊接劈刀顶端部的振幅增加而增加，与此相应，焊接劈刀顶端部作用在铝电极、半导体元件上的局部的垂直方向应力也会增加，结果导致铝电极、半导体元件遭受机械性损伤的可能性也会增加。尤其是，使用铜线的丝焊，因为铜比金硬以及结合荷重条件不同，所以这种趋势变得显著。

专利文献1：日本国专利号3086158号公报(第1页，第1图)

专利文献2：日本国特开2007-150225号公报(第4图)

非专利文献1：日本机械学会论文集62卷595号，论文号95-1149，1996年3月

发明内容

本发明的实施形态是为了解决以上问题而进行的，提供一种焊接劈刀，即使在使用现有的对金线优化的焊接装置进行铜线丝焊的情况下，也不会因为过度的超声波能量传递而产生铝电极、半导体元件损伤。

第1个发明是一种焊接劈刀，具备：被机械固定在焊接装置上的第一圆筒部；设置于所述第一圆筒部的焊接进行侧的圆锥部；设置于所述圆锥部的所述焊接进行侧的瓶颈部；其特征在于，在所述圆锥部和所述瓶颈部之间设置有减衰部，其具有比所述圆锥部的所述焊接进行侧端部的直径尺寸小、比所述瓶颈部的所述焊接进行侧的相反侧端部的直径尺寸大的直径尺寸。

因为在此焊接劈刀上设置有减衰部，所以可以抑制瓶颈部的过度倾斜。因此，对铝电极、半导体元件没有机械性损伤的焊接成为可能。

此时，即使在使用现有的对金线优化的焊接装置进行铜线丝焊的情况下，也可以抑制由于过度的超声波能量传递造成铝电极、半导体元件损伤。

而且，第2个发明是，在第1个发明的焊接劈刀中，其特征在于，所述减衰部具有比所述瓶颈部的刚性高、比所述第一圆筒部的刚性低的刚性。

根据此焊接劈刀，可以进一步抑制在焊接劈刀的顶端侧发生过度变形。即，可以进一步抑制瓶颈部的过度倾斜。

而且，第3个发明是，在第1或第2个发明的焊接劈刀中，其特征在于，所述减衰部的直径尺寸在Φ0.3mm以下。

根据此焊接劈刀，可以进一步抑制对铝电极、半导体元件产生过度且局部的垂直方向应力。而且，通过使减衰部具有这样的直径尺寸，可以进一步抑制瓶颈部的过度倾斜。