專利名稱：半導(dǎo)體裝置的引線焊接結(jié)構(gòu)及引線焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如用于半導(dǎo)體裝置的引線焊接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及具備該引線焊接結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明還涉及引線焊接方法以及該方法中使用的焊接工具。
背景技術(shù)：
圖15及圖16表示使用現(xiàn)有的焊接工具的引線焊接方法的一例(例如，參照日本特開2006-114649號公報)。如圖15所示，焊接工具90包括楔子(wedge)91、引線導(dǎo)向裝置92以及刀具93。楔子91被用于提供超聲波振動的變幅桿(圖中未示)支承。引線導(dǎo)向裝置92用于將引線96向楔子91的頂端引導(dǎo)。在壓力作用下，楔子91向被夾在其頂端與連接對象之間的引線96施加超聲波振動。于是，引線96與上述連接對象接合。然后，引線 96被刀具92切斷。在上述引線焊接方法中，首先，如圖15所示，在導(dǎo)線97A上搭載半導(dǎo)體元件98后， 對半導(dǎo)體元件98的電極焊盤98a進(jìn)行第一焊接。具體來講，在利用楔子91將引線96按壓在電極焊盤98a上的狀態(tài)下施加超聲波振動。于是，引線96與電極焊盤98a接合，形成圖 16所示的第一焊接部96A。接著，對導(dǎo)線97B的焊盤部97Ba進(jìn)行第二焊接。具體來講，如圖16所示，使焊接工具90向?qū)Ь€97B的正上方移動。然后，在利用楔子91將引線96按壓在焊盤部97Ba上的狀態(tài)下施加超聲波振動。于是，引線96與焊盤部97Ba接合，形成第二焊接部96B。在進(jìn)行第一焊接后，為了防止引線96從電極焊盤98a剝離，最好增大第一焊接部 96A。因此，必須增大楔子91。也必須相應(yīng)地增大進(jìn)行第二焊接的焊盤部97Ba。但是，焊盤部97Ba的大型化不利于半導(dǎo)體裝置整體的小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于上述問題而完成的。因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種有利于半導(dǎo)體裝置等電子部件的小型化的技術(shù)。本發(fā)明的第一方面提供的引線焊接結(jié)構(gòu)具備引線，該引線包括與第一接合對象接合的第一焊接部和與第二接合對象接合的第二焊接部。上述第一焊接部具有前方接合部、 后方接合部、和夾在上述前方接合部與上述后方接合部之間的中間部。上述前方接合部位于與上述后方接合部相比更靠近上述第二焊接部的位置。上述前方接合部和上述后方接合部的任一個與上述第一接合對象的接合均比上述中間部與上述第一接合對象的接合強(qiáng)。上述第二焊接部在上述弓I線的長度方向上的接合長度比上述第一焊接部小。優(yōu)選上述中間部從上述第一接合對象分離。優(yōu)選上述中間部與上述第一接合對象相接。優(yōu)選上述第二焊接部與上述第一焊接部的上述后方接合部在上述引線的長度方向上的接合長度相同。優(yōu)選上述引線含有鋁。
本發(fā)明的第二方面提供的半導(dǎo)體裝置包括上述第一方面上述的引線焊接結(jié)構(gòu)； 具有作為上述第一接合對象的電極焊盤的半導(dǎo)體元件；具有作為上述第二接合對象的焊盤部的導(dǎo)線；和覆蓋上述半導(dǎo)體元件和上述引線焊接結(jié)構(gòu)的樹脂封裝。本發(fā)明的第三方面提供的焊接工具包括引線導(dǎo)向裝置；和用于將通過上述引線導(dǎo)向裝置傳送的引線向接合對象按壓的、且具有前方按壓面和后方按壓面的楔子，上述前方按壓面位于與上述后方按壓面相比更靠近上述引線導(dǎo)向裝置的位置，在上述楔子中形成有被上述前方按壓面和上述后方按壓面夾著的空隙部。優(yōu)選上述前方按壓面和上述后方按壓面由形成于上述楔子的引導(dǎo)槽的內(nèi)面構(gòu)成。優(yōu)選上述空隙部由與上述引導(dǎo)槽正交的輔助槽構(gòu)成。優(yōu)選本發(fā)明的焊接工具還配備位于夾著上述楔子與上述引線導(dǎo)向裝置相反一側(cè)的刀具。上述刀具能夠相對于上述楔子向按壓上述弓I線的方向相對移動。優(yōu)選上述焊接工具所使用的弓I線含有鋁。本發(fā)明的第四方面提供的引線焊接方法利用基于上述第三方面的焊接工具。該引線焊接方法包括第一焊接工序，在利用上述前方按壓面和上述后方按壓面向第一接合對象按壓上述引線的狀態(tài)下，施加超聲波振動，由此將上述引線與上述第一接合對象接合；和第二焊接工序，在不使用上述前方按壓面而是利用上述后方按壓面向第二接合對象按壓上述引線的狀態(tài)下，施加超聲波振動，由此將上述引線與上述第二接合對象接合。通過以下參照附圖所進(jìn)行的詳細(xì)的說明，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將會更加清晰。


圖1是在使用本發(fā)明的焊接工具的引線焊接方法的一例中，表示第一焊接開始時的狀態(tài)的側(cè)面圖。圖2是概略表示上述焊接工具的整體的側(cè)面圖。圖3是表示上述焊接工具的楔子的詳細(xì)情況的立體圖。圖4是沿著圖3的IV-IV線的剖面圖。圖5是沿著圖3的V-V線的剖面圖。圖6是表示上述引線焊接方法中的第一焊接工序的側(cè)面圖。圖7是表示上述第一焊接工序結(jié)束的狀態(tài)的側(cè)面圖。圖8是表示上述引線焊接方法中的第二焊接工序的側(cè)面圖。圖9是表示上述引線焊接方法中的切割引線的工序的側(cè)面圖。圖10是表示上述引線焊接方法中的引線焊接作業(yè)結(jié)束的狀態(tài)的側(cè)面圖。圖11是表示第一焊接部的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。圖12是表示上述第一焊接部的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖13是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一例的立體圖。圖14是表示第一焊接部的其他結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。圖15是表示現(xiàn)有的引線焊接方法中的第一焊接工序的側(cè)面圖。圖16是表示在上述現(xiàn)有的引線焊接方法中的第二焊接工序的主要部分側(cè)面圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行具體的說明。圖1 圖12是表示使用基于本發(fā)明的焊接工具的引線焊接方法的一例的說明圖。如圖2所示，焊接工具10包括楔子1、引線導(dǎo)向裝置2、刀具3、支承主體4以及變幅桿(horn) 5。變幅桿5保持楔子1，將楔子1朝著接合對象按壓同時提供超聲波振動。 變幅桿5被支承主體4支承。在本實(shí)施方式中，變幅桿5通過彈性支承部件安裝在支承主體4上。引線導(dǎo)向裝置2被固定在楔子1上。引線導(dǎo)向裝置2用于將例如從引線卷軸65 抽出的引線6’向楔子1引導(dǎo)。引線6’例如采用鋁制成。也可以取代鋁，而由鋁合金、銅、 銅合金中的任意一種形成引線6’。在以下的說明中，以楔子1為基準(zhǔn)，將安裝有引線導(dǎo)向裝置2的一側(cè)作為前側(cè)，其相反一側(cè)作為后側(cè)。楔子1是用于將引線6’按壓于接合對象，并且利用超聲波振動將引線6’與接合對象接合的部件。楔子1例如采用碳化鎢形成。如圖3 圖5所示，在楔子1的下端形成有沿著前后方向延伸且具有倒V字形剖面的引導(dǎo)槽11。而且，在引導(dǎo)槽11的兩側(cè)形成有一對缺口 12。這些缺口 12例如可以通過在楔子1的下端形成與引導(dǎo)槽11正交地延伸的輔助槽而設(shè)置。各個缺口 12設(shè)置于楔子1的下端的大致中央，例如是半橢圓形。在引導(dǎo)槽 11的內(nèi)面中，位于與缺口 12相比的前側(cè)的部分構(gòu)成前方按壓面11a，位于與缺口 12相比的后側(cè)的部分構(gòu)成后方按壓面lib。此外，空隙部13被這兩個缺口 12限定?？障恫?3成為位于前方按壓面Ila和后方按壓面lib之間的狀態(tài)。在本實(shí)施方式中，前方按壓面11a、后方按壓面lib、以及空隙部13的前后方向的長度基本相同。刀具3用于切斷引線6’，它配置于楔子1的后側(cè)。在本實(shí)施方式匯中，刀具3被固定在支承主體4上。下面，對使用焊接工具10的引線焊接方法進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式的引線焊接方法中，如圖1所示，通過引線6’連接搭載在導(dǎo)線7A上的半導(dǎo)體元件8的電極焊盤81和導(dǎo)線7B的焊盤部71B。而這僅是一個例子，本發(fā)明的引線焊接方法可以用于與圖示不同的部件之間的連接。首先，如圖1所示，在將引線6’的頂端部分保持在引導(dǎo)槽11內(nèi)的狀態(tài)下，使焊接工具10的楔子1位于電極焊盤81的正上方。并且，使楔子1的頂端靠近電極焊盤81。接著，如圖6所示，進(jìn)行第一焊接。具體來講，朝向電極焊盤81按壓楔子1的同時對引線6’施加超聲波振動。由此，引線6’的頂端部分就被焊接在電極焊盤81上。更詳細(xì)地來講，引線6’中的相互分離的兩個部分與電極焊盤81焊接。即，前方按壓面Ila和電極焊盤81所夾持的部分以及后方按壓面lib和電極焊盤81所夾持的部分。而引線6’中的位于空隙部13內(nèi)的部分幾乎不被向電極焊盤81按壓。結(jié)果如圖7所示，形成具有利用前方按壓面Ila接合的前方接合部61、利用后方按壓面lib接合的后方接合部63以及中間部 62的第一焊接部6A。中間部62是位于空隙部13內(nèi)的部分，因此，并未焊接在電極焊盤81 上。在本實(shí)施方式中，中間部62是從電極焊盤81略微浮起的拱形。在上述第一焊接后，如圖8所示，對導(dǎo)線7B的焊盤部71B進(jìn)行第二焊接。具體來講，調(diào)節(jié)楔子ι的位置，僅使楔子1的后方按壓面lib向焊盤部71B按壓。此時，在焊盤部 71B的前端(即，水平面和傾斜面的交界)的正上方有空隙部13，在前方楔子1的前方按壓面Ila與焊盤部71B的前端分離。在該狀態(tài)下，利用楔子1對引線6’施加超聲波振動。這樣，后方按壓面lib和焊盤部71B所夾持的引線部分被焊接在焊盤部71B上，形成第二焊接部6B (圖9)。然后如圖9所示，使焊接工具10向前方移動，從而使刀具3的下端位于第二焊接部6B的前端與焊盤71B的前端之間。引線6’在這兩個前端之間，未被焊接在焊盤部71B 上。如果按壓支承主體4，那么固定在支承主體4上的刀具3與支承主體4 一同下降，在引線6’上形成切割線。但是，在本實(shí)施方式中，支承主體4的下降量設(shè)定為刀具3不會完全切斷引線6’的程度。另一方面，即使彈性地安裝在支承主體4上的楔子1與導(dǎo)線71B抵接， 也不會過多侵入導(dǎo)線7B。然后，如圖10所示，使引線6’與楔子1 一同與焊盤部71B分離。這樣，引線6’在上述切割線部分被切斷，變成連接電極焊盤81和焊盤部71B的引線6。通過以上的引線焊接工序，完成圖10所示的引線焊接結(jié)構(gòu)20。引線焊接結(jié)構(gòu)20由具有(與半導(dǎo)體元件8的電極焊盤81接合)的第一焊接部 6A、(與焊盤部71B接合)的第二焊接部6B、以及連接第一焊接部6A與第二焊接部6B的橋接部6C的引線6構(gòu)成。圖11及圖12更詳細(xì)地表示第一焊接部6A。在圖11中，帶斜線部分是可靠地與電極焊盤81接合的前方接合部61和后方接合部63。前方接合部61和后方接合部63成為被楔子1壓壞的狀態(tài)，因此，如圖12所示，形成寬度略微變寬的形狀。中間部62是與空隙部13內(nèi)對應(yīng)的部分，因此，與前方接合部61和后方接合部63相比，變形的程度明顯少。在本實(shí)施方式中，前方接合部61、后方接合部63和中間部62的前后方向(引線6的長度方向)的長度基本相同。下面，對焊接工具10和使用它的引線焊接方法的作用進(jìn)行說明。如上所述，第一焊接部6A利用前方按壓面Ila和后方按壓面lib形成，而第二焊接部6B僅利用后方按壓面lib形成。由此，第二焊接部6B的前后方向(引線6的長度方向)的長度與第一焊接部6A的長度相比變短。在本實(shí)施方式中，第二焊接部6B的長度是第一焊接部6A的長度的三分之一左右。因此，能夠充分地確保第一焊接部6A和電極焊盤 81的接合面積，同時使焊盤部71B的長度成為電極焊盤81的三分之一左右，能夠?qū)崿F(xiàn)配備半導(dǎo)體元件8的半導(dǎo)體裝置整體的小型化。通過設(shè)置引導(dǎo)槽11，能夠利用楔子1可靠地保持引線6’。通過形成缺口 12，能夠可靠地使前方按壓面Ila和后方按壓面lib分離。另外，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定缺口 12的形狀和尺寸，能夠調(diào)整空隙部13的大小。由此，能夠調(diào)節(jié)第一焊接部6A的中間部62相對電極焊盤81的浮起量。引線6’中的與第二焊接部6B的前方鄰接的部分未被焊接在焊盤部71B上。利用刀具3在該部分切出切割線，通過使焊接工具10分離的操作，能夠正確地切斷引線6’。刀具3相對于支承主體4固定(牢固地安裝)，僅通過支承主體4的下降操作就能在引線6’ 上切出切割線。與例如配備用于驅(qū)動刀具3的專用驅(qū)動源的結(jié)構(gòu)相比，這種方法適合于簡化整體結(jié)構(gòu)。圖13表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一例。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置30包括半導(dǎo)體元件8、多個導(dǎo)線7A、7B、7C、兩根引線6、和樹脂封裝82，例如構(gòu)成三端子型的肖特基二極管(Schottky diode)。特別是在高功率型的肖特基二極管的情況下，直流反向電壓為30 100V左右，平均整流電流為5 30A左右。在圖13中，省略了半導(dǎo)體元件8的電極焊盤(上述實(shí)施方式中的符號81)。半導(dǎo)體元件8通過管芯焊接材料83焊接在導(dǎo)線7A上。半導(dǎo)體元件8的電極焊盤 (圖示省略)和各個導(dǎo)線7B的焊盤部71B由引線6連接。各個引線6具有上述的第一焊接部6A、第二焊接部6B和橋接部6C。導(dǎo)線7C例如是共陰極端子。樹脂封裝82例如由黑色的環(huán)氧樹脂構(gòu)成，覆蓋半導(dǎo)體元件8、引線6和導(dǎo)線7A的整體，并且覆蓋各個導(dǎo)線7B、7C的一部分。在采用這種樹脂封裝式的半導(dǎo)體裝置30的情況下，樹脂封裝82的大小和形狀規(guī)格化，很多情況下不能適當(dāng)?shù)馗?。如上所述，如果?gòu)成為第二焊接部6B比第一焊接部6A 小(例如長度是第一焊接部6A的三分之一左右)，那么，與半導(dǎo)體元件8相比能夠相對地縮小焊盤部71B。由此，在體積固定的樹脂封裝82中，能夠縮小焊盤部71B所占的比例，并且能夠進(jìn)一步增大半導(dǎo)體元件8。這有利于將半導(dǎo)體元件8制成更高功率的規(guī)格。圖14表示基于本發(fā)明的引線焊接結(jié)構(gòu)的其他例子。在本圖中，對于與上述實(shí)施方式相同或者類似的要素標(biāo)注相同的符號。在本實(shí)施方式中，中間部62的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施方式不同。具體來講，本實(shí)施方式的中間部62并非拱形，而是大致直線狀。中間部62和電極焊盤81之間幾乎沒有間隙地相互相接。但是，中間部62與前方接合部61和后方接合部63不同，并未焊接在電極焊盤81 上。通過與上述結(jié)構(gòu)相比適當(dāng)?shù)乜s小上述楔子1的缺口 12的大小，由此能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的中間部62。根據(jù)該實(shí)施方式，也能夠?qū)崿F(xiàn)配備半導(dǎo)體元件8的半導(dǎo)體裝置的小型化。并且，能夠擴(kuò)大第一焊接部6A和電極焊盤81的接觸面積，實(shí)現(xiàn)低電阻化。由本實(shí)施方式可知，缺口 12的大小只要是利用刀具3在引線6’上切出切割線而形成能夠正確地切斷的部分(非焊接部分或者微焊接部分)即可。因此，中間部62可以包括拱形和直線狀。中間部62與前方接合部61和后方接合部63的程度不同，但是也可以焊接在電極焊盤81上。即使采用這種結(jié)構(gòu)，只要在第二焊接之后能夠正確地進(jìn)行引線6’的切斷的程度即可。
權(quán)利要求
1.一種引線焊接結(jié)構(gòu)，其具備引線，該引線包括與第一接合對象接合的第一焊接部和與第二接合對象接合的第二焊接部，所述引線焊接結(jié)構(gòu)的特征在于所述第一焊接部具有前方接合部、后方接合部、和夾在所述前方接合部與所述后方接合部之間的中間部，所述前方接合部位于與所述后方接合部相比更靠近所述第二焊接部的位置，所述前方接合部和所述后方接合部的任一個與所述第一接合對象的接合均比所述中間部與所述第一接合對象的接合強(qiáng)，所述第二焊接部在所述弓I線的長度方向上的接合長度比所述第一焊接部小。
2.如權(quán)利要求1所述的引線焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述中間部與所述第一接合對象分離。
3.如權(quán)利要求1所述的引線焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述中間部與所述第一接合對象相接。
4.如權(quán)利要求1所述的引線焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二焊接部與所述第一焊接部的所述后方接合部在所述引線的長度方向上的接合長度相同。
5.如權(quán)利要求1所述的引線焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述引線含有鋁。
6.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括 權(quán)利要求1所述的引線焊接結(jié)構(gòu)；具有作為所述第一接合對象的電極焊盤的半導(dǎo)體元件； 具有作為所述第二接合對象的焊盤部的導(dǎo)線；和覆蓋所述半導(dǎo)體元件和所述引線焊接結(jié)構(gòu)的樹脂封裝。
7.一種焊接工具，包括 引線導(dǎo)向裝置；和用于將通過所述引線導(dǎo)向裝置傳送的引線向接合對象按壓的、且具有前方按壓面和后方按壓面的楔子，所述前方按壓面位于與所述后方按壓面相比更靠近所述引線導(dǎo)向裝置的位置，在所述楔子中形成有被所述前方按壓面和所述后方按壓面夾著的空隙部。
8.如權(quán)利要求7所述的焊接工具，其特征在于所述前方按壓面和所述后方按壓面由形成于所述楔子的引導(dǎo)槽的內(nèi)面構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求8所述的焊接工具，其特征在于 所述空隙部由與所述引導(dǎo)槽正交的輔助槽構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求7所述的焊接工具，其特征在于還具備位于夾著所述楔子與所述引線導(dǎo)向裝置相反一側(cè)的刀具，所述刀具能夠相對于所述楔子向按壓所述弓丨線的方向相對移動。
11.如權(quán)利要求7所述的引線焊接工具，其特征在于 所述引線含有鋁。
12.—種引線焊接方法，其是使用權(quán)利要求7所述的焊接工具進(jìn)行的引線焊接方法，該方法的特征在于，包括第一焊接工序，在利用所述前方按壓面和所述后方按壓面向第一接合對象按壓所述引線的狀態(tài)下，施加超聲波振動，由此將所述引線與所述第一接合對象接合；和第二焊接工序，在不使用所述前方按壓面而是利用所述后方按壓面向第二接合對象按壓所述引線的狀態(tài)下，施加超聲波振動，由此將所述引線與所述第二接合對象接合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具備引線的引線焊接結(jié)構(gòu)，該引線具有第一焊接部和第二焊接部。第一焊接部與半導(dǎo)體元件的電極焊盤接合，第二焊接部與導(dǎo)線的焊盤部接合。第一焊接部具有前方接合部、后方接合部、以及夾在這兩個接合部之間的中間部。前方接合部和后方接合部更牢固與電極焊盤的接合比中間部與電極焊盤的結(jié)合更牢固。在引線的長度方向上，第二焊接部的接合長度比第一焊接部的接合長度小。
文檔編號H01L21/607GK102208369SQ20111008392
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者松岡康文, 椿隆次 申請人:羅姆股份有限公司