RU2220830C2 - Tool for microwelding - Google Patents

Abstract

FIELD: manufacture of powerful semiconductor devices, namely connection of inner flat wire leads. SUBSTANCE: tool includes rod with rectangular lateral opening for feeding welded lead. Rod has working land with lengthwise groove. The last has height up to 0.8a and width - up to 1.2b, where a - thickness and b - width of welded lead. Method allows to enhance quality of microwelded joints of flat leads due to minimum deformation of welded lead and uniform strength of joint along the whole area of lead engagement with contact land of crystal or body. EFFECT: improved quality of microwelded joints. 3 dwg

Description

Изобретение относится к сварке полупроводниковых изделий и может быть использовано для присоединения внутренних выводов в производстве мощных полупроводниковых приборов. The invention relates to the welding of semiconductor products and can be used to attach internal leads in the production of powerful semiconductor devices.

Существуют различные конструкции микросварочных инструментов для сварки внутренних выводов в технологии производства полупроводниковых приборов и интегральных схем. There are various designs of microwelding tools for welding internal leads in the production technology of semiconductor devices and integrated circuits.

Известен инструмент для микросварки [1]. На инструменте вход и выход капиллярного отверстия расположены на противоположных боковых сторонах, а формовочный паз выполнен сквозным до пересечения с указанным капиллярным отверстием для подачи присоединяемого вывода. A known tool for microwelding [1]. On the instrument, the inlet and outlet of the capillary hole are located on opposite sides, and the molding groove is made through to the intersection with the specified capillary hole to supply the attached output.

Недостатком данной конструкции инструмента для микросварки является то, что наибольшее удельное давление на привариваемый вывод приходится на боковые поверхности вывода, что ослабляет прочность сварного соединения в центральной зоне. The disadvantage of this design of the tool for microwelding is that the greatest specific pressure on the welded output falls on the side surfaces of the output, which weakens the strength of the welded joint in the Central zone.

Известен также инструмент для микросварки [2], на рабочей поверхности которого со стороны направляющего капилляра выполнено углубление в направлении, перпендикулярном продольной канавке с глубиной, равной (0,4-0,5) d, и с длиной, равной (0,5-0,55) d, где d - диаметр направляющего капилляра. A microwelding tool is also known [2], on the working surface of which, on the side of the guide capillary, a recess is made in the direction perpendicular to the longitudinal groove with a depth equal to (0.4-0.5) d and with a length equal to (0.5- 0.55) d, where d is the diameter of the guide capillary.

Основным недостатком данного инструмента является то, что формируемые сварные соединения имеют неравномерную толщину в зоне контакта привариваемого вывода с контактной площадкой кристалла. The main disadvantage of this tool is that the formed welded joints have an uneven thickness in the contact zone of the welded terminal with the contact area of the crystal.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению является инструмент для присоединения внутренних выводов полупроводниковых приборов и интегральных схем [3]. Данная конструкция инструмента имеет продольную канавку на рабочей площадке, а боковое капиллярное отверстие выполнено овальным с длиной большей оси овала (2-3) d, а меньшей оси овала (1,2-1,4) d, где d - диаметр привариваемой проволоки. Closest to the technical nature of the claimed invention is a tool for attaching the internal terminals of semiconductor devices and integrated circuits [3]. This design of the tool has a longitudinal groove on the working platform, and the lateral capillary hole is made oval with a length of the larger axis of the oval (2-3) d, and smaller than the axis of the oval (1.2-1.4) d, where d is the diameter of the welded wire.

Недостатками данной конструкции инструмента для микросварки являются непригодность их для сварки ленточных выводов, используемых в производстве мощных полупроводниковых приборов; большая деформация привариваемого проволочного вывода в зоне сварки (до 1,5-2 d при ультразвуковой сварке и до 2,5-3 d при термокомпрессионной сварке, где d - диаметр привариваемого вывода); неравномерность прочности сварного соединения по всей площади взаимодействия вывода с контактной площадкой кристалла или корпуса (наибольшая прочность характерна для центральной зоны). The disadvantages of this design of the tool for microwelding are their unsuitability for welding tape leads used in the manufacture of powerful semiconductor devices; large deformation of the welded wire lead in the welding zone (up to 1.5-2 d for ultrasonic welding and up to 2.5-3 d for thermocompression welding, where d is the diameter of the welded lead); uneven strength of the welded joint over the entire area of interaction of the output with the contact area of the crystal or the casing (the greatest strength is typical for the central zone).

Изобретение направлено на повышение качества микросварных соединений ленточных выводов к контактным площадкам мощных полупроводниковых приборов. Это достигается тем, что для сварки вывода, имеющего форму ленты, боковое отверстие выполнено прямоугольным, а продольная канавка на рабочей площадке имеет высоту до 0,8а и ширину до 1,2б, где а - толщина, а б - ширина привариваемого вывода. The invention is aimed at improving the quality of microwelded joints of tape leads to the contact pads of powerful semiconductor devices. This is achieved by the fact that for welding a strip-shaped output, the side hole is made rectangular, and the longitudinal groove on the working platform has a height of up to 0.8a and a width of up to 1.2b, where a is the thickness and b is the width of the welded output.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых схематически изображены:
на фиг.1 и 2 показан инструмент в двух проекциях;
на фиг.3 - узел I на фиг.2;
Инструмент для микросварки (фиг. 1) представляет собой цилиндрический стержень 1 с боковым отверстием 2 прямоугольной формы, на конусном торце которого имеется рабочая площадка 3 (фиг.2) с продольной канавкой 4 (фиг.3) высотой до 0,8а и шириной до 1,2б, где а - толщина, а б - ширина привариваемого вывода.The invention is illustrated by drawings, which schematically depict:
Figures 1 and 2 show a tool in two projections;
figure 3 - node I in figure 2;
The microwelding tool (Fig. 1) is a cylindrical rod 1 with a rectangular lateral hole 2, on the conical end of which there is a working platform 3 (Fig. 2) with a longitudinal groove 4 (Fig. 3) up to 0.8a high and up to a width 1,2b, where a is the thickness, and b is the width of the welded terminal.

Ширина канавки на рабочей площадке инструмента, составляющая до 1,2 ширины привариваемого вывода, обеспечивает центрирование вывода относительной контактной площадки при сварке. The width of the groove on the working platform of the tool, up to 1.2 of the width of the welded output, provides centering of the output of the relative contact pad during welding.

Оксидная пленка на поверхности вывода при сварке разрушается за счет пластической деформации. The oxide film on the output surface during welding is destroyed due to plastic deformation.

Высота канавки, составляющая до 0,8 толщины вывода, обеспечивает необходимую деформацию вывода при сварке и исключает контактирование выступов инструмента с контактной площадкой. The height of the groove, up to 0.8 of the thickness of the output, provides the necessary deformation of the output during welding and eliminates the contact of the protrusions of the tool with the contact pad.

Боковое отверстие для подачи привариваемого вывода, выполненное в виде прямоугольника, обеспечивает перемещение вывода в зону сварки. The lateral hole for supplying the welded output, made in the form of a rectangle, provides the movement of the output in the welding zone.

Инструмент работает следующим образом. The tool works as follows.

Привариваемая лента толщиной "а" и шириной "б" пропускается через боковое отверстие 2 инструмента таким образом, что конец ее располагается в пазу 4 рабочей площадки 3 и совмещается с контактной площадкой на кристалле. После сварки на кристалле инструмент перемещается вверх к сварке на корпусе. A welded tape of thickness "a" and width "b" is passed through the side hole 2 of the tool so that its end is located in the groove 4 of the working platform 3 and is aligned with the contact area on the chip. After welding on a chip, the tool moves up to welding on the body.

При этом вывод протаскивается через боковое отверстие 2, деформируясь и образуя петлю. При небольшом превышении размеров отверстия 2 относительно размеров вывода происходит надрыв сварного соединения на кристалле. При значительном превышении надрывы исключаются, но ухудшается точность совмещения вывода относительно рабочей площадки инструмента и места сварки на корпусе. In this case, the output is pulled through the side hole 2, deforming and forming a loop. With a slight excess of the size of the hole 2 relative to the size of the output, the weld on the crystal is torn. With a significant excess, tears are eliminated, but the accuracy of combining the output relative to the working platform of the tool and the place of welding on the body deteriorates.

Выполнение бокового отверстия в форме прямоугольника с оптимальными размерами улучшает прохождение привариваемого вывода через отверстие, исключает надрывы сварного соединения при подъеме инструмента вверх после образования сварного соединения на кристалле и повышает точность подачи вывода под рабочую площадку инструмента и к месту сварки на корпусе. The execution of a lateral hole in the shape of a rectangle with optimal dimensions improves the passage of the welded output through the hole, eliminates tearing of the weld when the tool is lifted up after the formation of the welded joint on the chip, and increases the accuracy of the lead output under the tool platform and to the place of welding on the body.

При сварке на кристалле или корпусе инструмент, имеющий продольную канавку на рабочей площадке высотой до 0,8а и шириной до 1,2б, где а - толщина, а б - ширина привариваемого вывода, обеспечивает центрирование вывода относительно контактной площадки и минимальную его деформацию, а также исключает контактирование выступов инструмента с контактной площадкой при сварке. When welding on a crystal or a body, a tool having a longitudinal groove on a work platform with a height of up to 0.8 a and a width of up to 1.2 b, where a is the thickness and b is the width of the welded output, provides centering of the output relative to the contact area and its minimum deformation, and also eliminates the contact of the protrusions of the tool with the contact pad during welding.

Данная форма продольной канавки на рабочей площадке инструмента обеспечивает равномерную прочность сварного соединения по всей площади взаимодействия вывода с контактной площадкой кристалла или корпуса. This shape of the longitudinal groove on the working platform of the tool provides uniform strength of the welded joint over the entire area of interaction of the output with the contact area of the crystal or case.

Таким образом, использование предлагаемого инструмента для микросварки по сравнению с существующими конструкциями имеет следующие преимущества:
1) обеспечивает возможность сварки ленточных выводов;
2) способствует минимальной деформации привариваемого вывода в зоне сварки;
3) обеспечивает равномерную прочность сварного соединения по всей площади взаимодействия вывода с контактной площадкой кристалла или корпуса;
4) исключает контактирование выступов инструмента с контактной площадкой при сварке.Thus, the use of the proposed tool for microwelding in comparison with existing structures has the following advantages:
1) provides the ability to weld tape conclusions;
2) contributes to the minimum deformation of the welded output in the welding zone;
3) provides uniform strength of the welded joint over the entire area of interaction of the output with the contact area of the crystal or the body;
4) eliminates the contact of the protrusions of the tool with the contact pad during welding.

Источники информации
1. А. с. СССР 513810, М. Кл² В 23 К 19/00. Инструмент для микросварки / А.К. Соколов, А.Х. Давыдов (СССР). - Опубл. в Б.И., 1976, 18. - 2 с.: ил.Sources of information
1. A. p. USSR 513810, M. Cl ² B 23 K 19/00. Tool for microwelding / A.K. Sokolov, A.Kh. Davydov (USSR). - Publ. in B.I., 1976, 18. - 2 pp .: ill.

2. А.с. RU 2022740, В 23 К 20/10. Инструмент для микросварки / Г.В. Ананич, И.Б. Петухов, И.П. Яковлев (BY). - Опубл. в Б.И., 1994, 21. - 3 с.: ил. 2. A.S. RU 2022740, B 23 K 20/10. Tool for microwelding / G.V. Ananich, I.B. Petukhov, I.P. Yakovlev (BY). - Publ. in B.I., 1994, 21. - 3 pp., ill.

3. А.с. СССР 961901, М. Кл.³ В 23 К 20/10, Н 01 L 21/00. Инструмент для присоединения внутренних выводов полупроводниковых приборов и интегральных схем / А. И. Колычев, М.П. Щепин (СССР).- Опубл. в Б.И., 1982, 36. - 2 с.: ил.3. A.S. USSR 961901, M. Cl. ³ B 23 K 20/10, H 01 L 21/00. A tool for connecting the internal terminals of semiconductor devices and integrated circuits / A. I. Kolychev, MP Shchepin (USSR) .- Publ. in B.I., 1982, 36 .-- 2 pp., ill.

Claims (1)

Инструмент для микросварки полупроводниковых изделий, содержащий стержень, выполненный с боковым отверстием для подачи привариваемого вывода, имеющий рабочую площадку с продольной канавкой, отличающийся тем, что боковое отверстие выполнено прямоугольным, а продольная канавка на рабочей площадке имеет высоту до 0,8а и ширину до 1,2б, где а - толщина, а б - ширина привариваемого вывода.A tool for microwelding semiconductor products, containing a rod made with a side hole for supplying a welded output, having a working platform with a longitudinal groove, characterized in that the side hole is rectangular, and the longitudinal groove on the working platform has a height of up to 0.8 a and a width of up to 1 , 2b, where a is the thickness, and b is the width of the welded terminal.

Images