焊接劈刀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種可以長期維持足夠的接合強(qiáng)度的焊接劈刀。具體為，提供一種焊接劈刀，其特征為，具備具有進(jìn)行絲焊的頂端面的本體部，所述頂端面具有微小的凹凸形狀，所述凹凸形狀中的凸部頂端的尖比所述凹凸形狀中的凹部頂端的尖小。該焊接劈刀中，在垂直于頂端面的方向觀察時的所述凸部的頂端面積比所述凹部的頂端面積大。
【專利說明】焊接劈刀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的形態(tài)涉及一種焊接劈刀，具體而言，涉及一種適合于用銅等硬的焊絲進(jìn)行結(jié)線時的焊接劈刀。
【背景技術(shù)】
[0002]在用金屬細(xì)線將半導(dǎo)體元件與引線框架的引線進(jìn)行結(jié)線的絲焊中，使用焊接劈刀將金屬細(xì)線(焊絲)的一端壓接于電極墊(第一焊點(diǎn))，接下來拉著金屬細(xì)線壓接于引線(第二焊點(diǎn))。在壓接金屬細(xì)線時，在用焊接劈刀按壓金屬細(xì)線的狀態(tài)下施加超聲波，由此實(shí)現(xiàn)牢固的壓接。
[0003]近年來，使用成本比金低的銅作為焊絲材料的嘗試有所擴(kuò)大。但是，在銅線的焊接中，由于銅線硬所以難以得到高的接合強(qiáng)度，且焊接劈刀的頂端部容易磨損。因此，存在焊接劈刀的更換頻率與使用金線的情況相比變高的問題。
[0004]在專利文獻(xiàn)I中公開了一種焊接劈刀，由于在焊接劈刀的頂端面形成圓形的凸凹，因此在頂端面的付著物變少，從而可以使壽命延長。另外，在專利文獻(xiàn)2中公開了以下構(gòu)成，作為可以使壽命延長的焊接劈刀，材料的粒子結(jié)構(gòu)在焊接劈刀的頂端部的局部露出。
[0005]但是，在專利文獻(xiàn)1、2中的任一個技術(shù)中，都在為了提高對焊絲的夾緊力或長期維持初期的接合強(qiáng)度方面存在改善的余地。尤其在使用銅線等比金線硬的焊絲的情況下，接合強(qiáng)度的降低或磨損所導(dǎo)致的壽命降低的問題變得顯著。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本國實(shí)開昭62 - 190343號公報
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本國特表2009 - 540624號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是基于這樣的課題認(rèn)識而進(jìn)行的，其目的在于提供一種能夠長期維持足夠的接合強(qiáng)度的焊接劈刀。
[0009]第I個發(fā)明是一種焊接劈刀，其特征為，具備具有進(jìn)行絲焊的頂端面的本體部，所述頂端面具有微小的凹凸形狀，所述凹凸形狀中的凸部頂端的尖比所述凹凸形狀中的凹部頂端的尖小。
[0010]根據(jù)該焊接劈刀，能夠在確保初期的接合強(qiáng)度的同時，即使反復(fù)進(jìn)行焊接也可以長期維持該接合強(qiáng)度。
[0011]而且，第2個發(fā)明是，在第I個發(fā)明的焊接劈刀中，其特征為，在垂直于所述頂端面的方向觀察時的所述凸部的面積比所述凹部的面積大。
[0012]根據(jù)該焊接劈刀，因?yàn)榕c細(xì)絲接觸的面積增加，同時朝向凹部成為陡坡，所以頂端表面與焊絲之間的夾緊力增加。
[0013]而且，第3個發(fā)明是，在第2個發(fā)明的焊接劈刀中，其特征為，所述頂端面的偏斜度為一 0.3以下，且所述頂端面的平均高度為0.06微米以上0.3微米以下。
[0014]根據(jù)該焊接劈刀，伴隨使用中的磨損而產(chǎn)生的形狀變化少，即使反復(fù)進(jìn)行焊接也可以長期維持初期的接合強(qiáng)度。
[0015]而且，第4個發(fā)明是，在第2個發(fā)明的焊接劈刀中，其特征為，所述頂端面的偏斜度為一 0.43以下，且所述頂端面的平均高度為0.16微米以上0.3微米以下。
[0016]根據(jù)該焊接劈刀，伴隨使用中的磨損而產(chǎn)生的形狀變化更少，即使反復(fù)進(jìn)行焊接也可以長期維持初期的接合強(qiáng)度。
[0017]而且，第5個發(fā)明是，在第3或第4個發(fā)明的焊接劈刀中，其特征為，所述頂端面的最大波峰高度為所述平均高度的0.9倍以下。
[0018]根據(jù)該焊接劈刀，伴隨使用中的磨損而產(chǎn)生的形狀變化少，即使反復(fù)進(jìn)行焊接也可以長期維持初期的接合強(qiáng)度。
[0019]而且，第6個發(fā)明是，在第I?第5的任意I個發(fā)明的焊接劈刀中，其特征為，在所述頂端面上露出的結(jié)晶的平均粒徑為1.2微米以下。
[0020]根據(jù)該焊接劈刀，當(dāng)陶瓷結(jié)晶的平均粒徑為1.2微米以下時，可以減少頂端面的磨損。
[0021 ] 而且，第7個發(fā)明是，在第I?第6的任意I個發(fā)明的焊接劈刀中，其特征為，所述本體部具有:孔，設(shè)置在所述頂端面?zhèn)龋购附z穿過；及倒角部，設(shè)置在所述孔與所述頂端面之間，在所述頂端面中，從所述倒角部的邊緣沿著所述頂端面在離開所述孔的方向至少20微米的表面區(qū)域中，通過測定至少100微米長度的粗糙度曲線而求出所述頂端面的所述凹凸形狀。
[0022]根據(jù)該焊接劈刀，關(guān)于第I?第6的任意I個發(fā)明的每一個，如果是在所述表面區(qū)域中通過測定至少100微米長度的粗糙度曲線而求出的凹凸形狀，則可以長期維持足夠的
接合強(qiáng)度。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的形態(tài)，可提供一種能夠長期維持足夠的接合強(qiáng)度的焊接劈刀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是例示本實(shí)施方式涉及的焊接劈刀的模式圖。
[0025]圖2是例示本實(shí)施方式涉及的焊接劈刀的頂端形狀的放大模式圖。
[0026]圖3是例示本實(shí)施方式涉及的焊接劈刀的頂端面的放大模式圖。
[0027]圖4是例示絲焊狀態(tài)的模式剖視圖。
[0028]圖5 (a)及(b)是例示本實(shí)施方式中的頂端面的凹凸形狀的圖。
[0029]圖6 (a)及(b)是例示參考例(I)中的頂端面的凹凸形狀的圖。
[0030]圖7 (a)及(b)是例示參考例(2)中的頂端面的凹凸形狀的圖。
[0031]圖8是表示實(shí)施例及對比例的評價結(jié)果的圖。
[0032]圖9是例示測定區(qū)域的模式立體圖。
[0033]圖10是表示接合強(qiáng)度的判定結(jié)果的圖。
[0034]圖11 (a)及(b)是表示根據(jù)焊接次數(shù)而Cpk發(fā)生變化的圖。
[0035]圖12 (a)及(b)是例示焊接劈刀的一部分制造方法的圖。
[0036]圖13是例示陶瓷結(jié)晶的平均粒徑的測定方法的圖。
[0037]圖14是例示陶瓷結(jié)晶的平均粒徑與壽命的關(guān)系的圖。
[0038]符號說明[0039]10-本體部；11-圓筒部；I Ih-孔；12-圓錐部；13-瓶頸部；13c_倒角部；50_頂端面；50r-表面區(qū)域；110_焊接劈刀；200_引線；BW_細(xì)絲；CIR-圓。
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，在各附圖中，對于同樣的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的符號，適當(dāng)省略詳細(xì)說明。
[0041](實(shí)施方式)
[0042]圖1是例示本實(shí)施方式涉及的焊接劈刀的模式圖。
[0043]圖2是例示本實(shí)施方式涉及的焊接劈刀的頂端形狀的放大模式圖。
[0044]圖3是例示本實(shí)施方式涉及的焊接劈刀的頂端面的放大模式圖。
[0045]圖1表示焊接劈刀110的整體。圖2表示圖1中所示的A部的放大圖。圖3表示從斜下方觀察頂端面時的立體圖。
[0046]如圖1所示，焊接劈刀110具有本體部10，本體部10具有頂端面50。本體部10具有:圓筒部11，具有用于被機(jī)械性固定在焊接裝置上的直徑；圓錐部12，設(shè)置于圓筒部11的頂端側(cè)；及瓶頸部13，用于避開所靠近的配線完畢的金屬細(xì)線而在目標(biāo)位置進(jìn)行焊接。頂端面50為瓶頸部13的頂端側(cè)的端面。
[0047]焊接劈刀110的內(nèi)部設(shè)置有在軸向上貫穿的用于使金屬細(xì)線(焊絲)穿過的孔。圓筒部11具有可以被機(jī)械性固定在焊接裝置上的直徑。圓錐部12的直徑朝向頂端側(cè)越來越小。圓錐部12例如呈圓錐臺形，圓筒部11側(cè)的直徑與圓筒部11的直徑大致相等。
[0048]如圖2所示，瓶頸部13設(shè)置于圓錐部12的焊接進(jìn)行側(cè)。瓶頸部13具有能夠避開已經(jīng)配線的旁邊的金屬細(xì)線而在規(guī)定的結(jié)合位置上進(jìn)行絲焊的直徑。例如，瓶頸部13的直徑從根側(cè)(圓錐部12側(cè))朝向頂端面50側(cè)逐漸變小。尤其是根側(cè)的直徑以曲線形變小。
[0049]通過使瓶頸部13的外徑細(xì)，可以應(yīng)對進(jìn)行結(jié)合位置(接合位置)的間距例如為50微米(ym)以下的小的、高密度的絲焊。即，如果使瓶頸部13的直徑小，那么即使在接合位置的間隔窄的情況下(進(jìn)行高密度的絲焊的情況)，也可以防止已經(jīng)配線的旁邊金屬細(xì)線與瓶頸部13干涉。
[0050]如圖3所示，在焊接劈刀110的頂端面50側(cè)設(shè)置有使焊絲穿過的孔llh。在孔Ilh與頂端面50之間設(shè)置有倒角部13c (倒棱部)。倒角部13c具有從孔Ilh的邊緣到頂端面50例如設(shè)置為曲面狀的面。
[0051]圖4是例示絲焊狀態(tài)的模式剖視圖。
[0052]圖4表示第二次焊接的狀態(tài)。
[0053]穿過焊接劈刀110的孔Ilh的焊絲(以下稱為細(xì)絲)BW被進(jìn)行第一次焊接。然后，將焊接劈刀110按規(guī)定的軌道拉至引線200上從而使細(xì)絲BW形成環(huán)形。
[0054]當(dāng)焊接劈刀110按壓在引線200上時，細(xì)線BW則被夾在頂端面50與引線200之間。由于頂端面50至倒角部13c是傾斜的，因此頂端面50與引線200的間隔從頂端面50的外側(cè)到內(nèi)側(cè)變窄。因此，夾在頂端面與引線200之間的細(xì)絲BW的厚度從頂端面50的外側(cè)到內(nèi)側(cè)變薄。細(xì)絲BW在倒角部13c的邊緣位置被截?cái)唷?br> [0055]在細(xì)線BW夾在頂端面50與引線200之間的狀態(tài)下，對焊接劈刀110例如施加超聲波。由此，將細(xì)絲BW壓接于引線200。在壓接細(xì)絲BW之后，使焊接劈刀110上升。由此，細(xì)絲BW連接在電極墊與引線200之間。
[0056]在這樣的絲焊中，由于焊接劈刀110在對細(xì)絲BW施加按壓力的狀態(tài)下施加超聲波，因此頂端面50與細(xì)絲BW之間的夾緊力變得重要。當(dāng)夾緊力弱時，則超聲波的振動不能高效地施加在細(xì)絲BW與引線200之間，細(xì)絲BW與引線200的接合力容易變?nèi)酢?br> [0057]另一方面，當(dāng)將按壓力或超聲波振幅增大來確保接合力時，則頂端面50變得容易磨損。當(dāng)頂端面50磨損而無法得到所希望的夾緊力時，則有必要更換焊接劈刀110。當(dāng)焊接劈刀110的更換頻率高時，則必須頻繁地停止焊接裝置，從而對制造時間產(chǎn)生影響。
[0058]如圖3所示，本實(shí)施方式涉及的焊接劈刀110的頂端面50具有微小的凹凸形狀。該凹凸形狀中凸部頂端的尖比凹凸形狀中凹部頂端的尖小。由此，焊接劈刀110可長期維持所希望的夾緊力。
[0059]在此，對頂端面的凹凸形狀進(jìn)行說明。
[0060]圖5 (a)及(b)是例示本實(shí)施方式中的頂端面的凹凸形狀的圖。
[0061]圖6 (a)及(b)是例示參考例(I)中的頂端面的凹凸形狀的圖。
[0062]圖7 (a)及(b)是例示參考例(2)中的頂端面的凹凸形狀的圖。
[0063]在圖5~圖7中，Ca)表示通過三維掃描式電子顯微鏡測定的頂端面的凹凸形狀的值，(b)表示粗糙度曲線的影像圖。
[0064]頂端面的凹凸形狀例如用平均高度Re及偏斜度(偏度)Rsk表示。
[0065]平均高度Re及偏斜度Rsk根據(jù)JIS (日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))B0601 一 2001而算出。
[0066]在本實(shí)施方式中，通過以下的條件測定了頂端面的粗糙度曲線。
[0067]測定儀器:激光顯微鏡(日本奧林巴斯公司制，0LS4000)
[0068]測定倍率:50倍
[0069]Cutoff (相位補(bǔ)償形高通濾波器)Xc:25ym
[0070]根據(jù)按照上述條件測定的粗糙度曲線，通過下式(I)求出平均高度Re，通過下式
(2)求出偏斜度Rsk。
[0071]式I
[0072]
【權(quán)利要求】
1.一種焊接劈刀，其特征為， 具備具有進(jìn)行絲焊的頂端面的本體部， 所述頂端面具有微小的凹凸形狀， 所述凹凸形狀中的凸部頂端的尖比所述凹凸形狀中的凹部頂端的尖小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接劈刀，其特征為， 在垂直于所述頂端面的方向觀察時的所述凸部的面積比所述凹部的面積大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接劈刀，其特征為， 所述頂端面的偏斜度為一 0.3以下，且所述頂端面的平均高度為0.06微米以上0.3微米以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接劈刀，其特征為， 所述頂端面的偏斜度為一 0.43以下，且所述頂端面的平均高度為0.16微米以上0.3微米以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的焊接劈刀，其特征為， 所述頂端面的最大波峰高度為所述平均高度的0.9倍以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任意I項(xiàng)所述的焊接劈刀，其特征為， 在所述頂端面上露出的結(jié)晶的平均粒徑為1.2微米以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任意I項(xiàng)所述的焊接劈刀，其特征為， 所述本體部具有:孔，設(shè)置在所述頂端面?zhèn)?，使焊絲穿過；及倒角部，設(shè)置在所述孔與所述頂端面之間， 在所述頂端面中，從所述倒角部的邊緣沿著所述頂端面在離開所述孔的方向至少20微米的表面區(qū)域中，通過測定至少100微米長度的粗糙度曲線而求出所述頂端面的所述凹凸形狀。
【文檔編號】B23K20/10GK103658963SQ201310429746
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】大西惇平 申請人:Toto株式會社