[发明专利]丝焊方法、半导体器件,丝焊的毛细管及球块形成方法

说明书

本发明涉及丝焊方法，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。

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。