引線環(huán)成型系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)的方法與流程

本發(fā)明是申請(qǐng)日為2013年02月07日、申請(qǐng)?zhí)枮?01310049313.1的中國(guó)發(fā)明專利“引線環(huán)成型系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)的方法”的分案申請(qǐng)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2012年2月7日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/596,145的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容在此并入作為參考。

本發(fā)明涉及引線接合操作，并且更特別地涉及用于成形線環(huán)的與引線接合操作相關(guān)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體器件的加工和封裝中，超聲接合(例如引線接合(wirebonding)、條帶接合(ribbonbonding)等)仍然是在一個(gè)封裝(package)內(nèi)的兩個(gè)部位之間(例如在半導(dǎo)體封裝中的部位之間，電源模塊內(nèi)的部位之間等)提供電互連的廣泛使用的方法。部位之間的電連接通常稱為線環(huán)。在很多線環(huán)應(yīng)用中，期望形成具有一些形狀和特性的線環(huán)。在一些常規(guī)引線接合系統(tǒng)中，提供線環(huán)成形工具用于在成型期間接觸所述引線環(huán)從而影響所述引線環(huán)的形狀。jp58-192688是這種常規(guī)系統(tǒng)的一個(gè)示例。

然而，包括這種線環(huán)成形工具的常規(guī)系統(tǒng)具有一些缺陷。例如，常規(guī)線環(huán)成形工具通常被機(jī)械地調(diào)整，因此在機(jī)械調(diào)整之間利用所述引線環(huán)成形工具只能形成一種類型的線環(huán)。在一些應(yīng)用中這是不期望的(例如，在給定封裝中可能有多個(gè)不同的線環(huán)形狀)。因此，期望提供包括線環(huán)成形工具的改進(jìn)引線接合系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，提供了一種引線接合系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括接合頭、由所述接合頭承載的接合工具、被構(gòu)造為通過(guò)所述接合工具接合的供給引線以及由所述接合頭承載的所述引線成形工具。所述引線成形工具相對(duì)于所述接合頭和所述接合工具可獨(dú)立移動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，提供了一種形成線環(huán)的方法。所述方法包括如下步驟：(1)利用由接合頭承載的引線接合工具將來(lái)自供給引線的線的第一部分接合于基板的第一接合部位；(2)將所述引線從所述第一接合部位延伸至高于所述第一接合部位的升起位置；(3)在所述升起位置附近成形所述引線的第二部分從而利用由所述接合頭承載且相對(duì)所述接合頭和所述引線接合工具可移動(dòng)的引線成形工具形成彎曲；(4)將所述引線延伸至所述基板的第二接合部位；以及(5)利用所述引線接合工具將所述引線的第三部分接合于所述第二接合部位。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，所述升起位置不需要位于所述第一接合部位的正上方。此外，在步驟(3)的所述成形可不在所述升起位置處發(fā)生；也就是說(shuō)，所述成形可在所述升起位置附近即高于所述基板的任何位置處執(zhí)行。在步驟(3)的所述成形可包括在所述引線內(nèi)例如形成彎曲、彎折等。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)將根據(jù)以下的詳細(xì)說(shuō)明最好地理解本發(fā)明。根據(jù)慣例，強(qiáng)調(diào)一下附圖的各種特征不是按比例的。恰恰相反，為清楚起見，各種特征的尺寸可被任意擴(kuò)大或縮小。附圖包括如下圖：

圖1a是常規(guī)線環(huán)的側(cè)面簡(jiǎn)圖；

圖1b是利用根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的接合系統(tǒng)形成的線環(huán)的側(cè)面簡(jiǎn)圖；

圖2是利用根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的接合系統(tǒng)形成的另一線環(huán)的側(cè)面簡(jiǎn)圖；

圖3a-3b是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的引線接合系統(tǒng)的操作的簡(jiǎn)圖；

圖3c-3d是圖3a-3b的引線接合系統(tǒng)的一些元件的簡(jiǎn)單示意圖；

圖4a-4e是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例形成線環(huán)的方法的系列簡(jiǎn)圖；

圖5a-5f是示出根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例形成線環(huán)的方法的系列簡(jiǎn)圖；以及

圖6a-6e是示出根據(jù)本發(fā)明又一示例性實(shí)施例形成線環(huán)的方法的系列簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例，提供由引線接合設(shè)備的接合頭承載(例如直接或間接地連接于其)且相對(duì)所述接合頭可獨(dú)立地移動(dòng)的成環(huán)機(jī)構(gòu)(loopformingmechanism)。在一些應(yīng)用中，所述成環(huán)機(jī)構(gòu)允許對(duì)線環(huán)進(jìn)行操作以得到基本上平坦的環(huán)頂端。例如可利用包括程序可控高度和程序可控后退距離的軟件特性(如引線接合設(shè)備的計(jì)算機(jī)中的計(jì)算機(jī)程序軟件特性)來(lái)完成這樣的操作。此外，可利用計(jì)算機(jī)程序指令對(duì)線環(huán)的彎曲位置進(jìn)行程序控制，使其位于一段線與成環(huán)機(jī)構(gòu)之間的接觸點(diǎn)處。成環(huán)機(jī)構(gòu)的程序可控性質(zhì)可用于使得引線接合系統(tǒng)的使用者制造出具有可編程控制的環(huán)幾何形狀的線環(huán)。常規(guī)的線環(huán)成形工具(例如jp58-192688中所述的)由線環(huán)成形工具機(jī)構(gòu)自身的機(jī)械調(diào)整來(lái)控制，因此那些線環(huán)成形工具不能利用線環(huán)成形工具(例如成型機(jī)構(gòu))進(jìn)行環(huán)高度或環(huán)形狀的可編程控制。通過(guò)利用此處所述的可編程控制系統(tǒng)，可在單個(gè)工藝程序中在單個(gè)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)多種線幾何形狀和/或多種線環(huán)形狀而不需要調(diào)整機(jī)械部件。因此，提供了更省時(shí)和節(jié)約成本的引線接合操作。

在整個(gè)申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)“引線成形工具”和“成型探針”可互換地使用。例如，圖3a-3b示出包括具有接觸部310a的成型探針310的成環(huán)機(jī)構(gòu)301。成型探針310也可稱為引線成形工具310。當(dāng)然，元件310(以及機(jī)構(gòu)301的其它部分)的可替換構(gòu)造也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。成型探針310特別是接觸部310a的運(yùn)動(dòng)可受到計(jì)算機(jī)程序的控制。該運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)程序控制可包括受力控制(例如施加于接觸部310a的力)、速度控制(例如接觸部310a移動(dòng)的速度)、位置控制(例如對(duì)接觸部310a的位置的控制)等。

現(xiàn)在看圖1a，示出常規(guī)線環(huán)100在工件102(例如基板102)的兩個(gè)部位之間提供電互連。更具體地說(shuō)，第一接合部100a被接合于工件102的第一接合部位，第二接合部100b被接合于工件102的第二接合部位，并且在第一接合部100a與第二接合部100b之間提供包括在線環(huán)100中的連跨線。在本申請(qǐng)中工件102以簡(jiǎn)化形式示出；但是要了解工件102(以及此處示出的其它工件，也可稱為基板)可為利用線環(huán)進(jìn)行期望電互連的任何結(jié)構(gòu)類型(例如半導(dǎo)體封裝、電源模塊、汽車模塊(automotivemodule)、太陽(yáng)能電池互連等)。此外，術(shù)語(yǔ)線環(huán)指的是利用具有圓形截面、矩形截面(例如導(dǎo)電條帶)等的線形成的結(jié)構(gòu)。

與圖1a示出的弧形線環(huán)100相反，期望提供具有基本上平坦頂部的環(huán)形的線環(huán)，例如圖1b所述的線環(huán)104。更具體地說(shuō)，圖1b示出：第一接合部104a被接合于工件106的第一接合部位；第二接合部104b被接合于工件106的第二接合部位；以及在第一接合部104a與第二接合部104b之間設(shè)置包括在線環(huán)104中的連跨線。第一接合部104a與第二接合部104b之間的跨線包括可利用此處所述的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和技術(shù)形成的基本上平坦的部分104c。

圖2示出在工件202上提供互連的另一線環(huán)200，其中線環(huán)200包括第一接合部200a、第二接合部200b和其間的一段線。線環(huán)200局部被彎曲/彎折(kink)200c限定(其中可利用根據(jù)本發(fā)明的引線成形工具形成這種彎曲/彎折200c)。圖2所示的引線接合工藝輸出包括：可預(yù)測(cè)和程序可控的環(huán)高度(zlh)；第一線長(zhǎng)度(m1)；基本上平坦的第二線長(zhǎng)度/跨度(m2)——也標(biāo)記為部分200d；第三線長(zhǎng)度(m3)；環(huán)角度(和)；后退距離(ysbd)——即第一接合部200a的中心與第二接合部200b的中心之間的距離；以及支腳長(zhǎng)度(fl)，其為接合于接合部位的線環(huán)的一部分，該部分的長(zhǎng)度與形成接合的接合工具的長(zhǎng)度相關(guān)。在一些應(yīng)用中，期望在實(shí)現(xiàn)環(huán)高度((zlh)變化的同時(shí)保持基本上平坦的跨度(m2)以及具有最大的環(huán)角度(和)——這可通過(guò)可編程控制的長(zhǎng)度(m3)和/或彎曲200c的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖3a示出示例引線接合系統(tǒng)300的元件。系統(tǒng)300的許多元件為簡(jiǎn)單起見被去除了，例如系統(tǒng)300的接合頭沒(méi)有特別示出但用所述接合頭承載的元件所代表。系統(tǒng)300包括由接合頭承載的若干元件，包括接合工具302(例如楔式接合工具、條帶接合工具等)、切刀304、線導(dǎo)向器306和線導(dǎo)向器夾持器308。圖3a還示出成環(huán)機(jī)構(gòu)301(亦稱環(huán)成形機(jī)構(gòu))的示例元件，這些元件也由接合頭承載。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，在圖3a所示的示例中，接合工具302、切刀304、線導(dǎo)向器306和線導(dǎo)向器夾持器308與成環(huán)機(jī)構(gòu)301示出的元件(在圖3a中位于前景)相比在后面，并且除了都由接合頭承載外不與成環(huán)機(jī)構(gòu)嚙合。示例成環(huán)機(jī)構(gòu)301包括剛性地連接于杠桿臂312的成型探針310(亦稱引線成形工具310或成形探針310)。杠桿臂312通過(guò)樞軸點(diǎn)312a固定于(探針驅(qū)動(dòng)器314的)被線性地致動(dòng)的推桿314c。推桿314c連接于被未示出的電機(jī)或其它驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(例如線性電機(jī))致動(dòng)的探針驅(qū)動(dòng)器314的支承座314b。支承座314b沿探針驅(qū)動(dòng)器314的線形滑塊314a移動(dòng)。成環(huán)機(jī)構(gòu)301還包括設(shè)置在杠桿臂312(例如通過(guò)樞軸點(diǎn))與結(jié)構(gòu)320(其中結(jié)構(gòu)320連接于接合頭或其一部分)之間的線纜322。元件310、312、314(包括元件314a、314b和314c)、316、318、320和322可被認(rèn)為是圖3a-3b所示的示例成環(huán)機(jī)構(gòu)301的部分。成環(huán)機(jī)構(gòu)301在圖3a中的方向是“靜止(atrest)”位置，在該位置成型探針310不與引線接觸(其中未示出引線)。圖3c是圖3a所示的包括處于相同靜止位置的成型探針310的一些元件的簡(jiǎn)化示意圖，并且圖3d示出相同的元件但是旋轉(zhuǎn)了90度。換句話說(shuō)，如果人從圖3c所示的方向“3d”注視圖3c的元件，那么人將看到的是圖3d所示的那樣。圖3d示出成型探針310的接觸部310a。接觸部310a是成型探針310的用于接觸和成形一部分引線的部分。

當(dāng)使用者期望形成或者成形(例如形成彎曲、彎折等)一部分線時(shí)，成型探針310被探針驅(qū)動(dòng)器314驅(qū)動(dòng)。在圖3b中，成型探針310的接觸部310a的運(yùn)動(dòng)被示為兩個(gè)軌跡(即軌跡t1和軌跡t2)。特別地，當(dāng)成型探針310在探針驅(qū)動(dòng)器314的電機(jī)(例如線性電機(jī)，未示出)的作用下沿軌跡t1(例如參見圖3b)被致動(dòng)時(shí)，杠桿彈簧(leverspring)318(可用扭力彈簧、壓縮彈簧、牽簧或其它彈簧代替)強(qiáng)迫杠桿臂312抵靠堅(jiān)硬擋塊316。在線形沖程的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處，線纜322用張力拉緊(例如，參見圖3b中的拉緊線纜322)，藉此強(qiáng)迫杠桿臂312繞樞軸點(diǎn)312a樞轉(zhuǎn)，使得成型探針310遵循軌跡t2。雙軌跡(例如沿軌跡t1的直線運(yùn)動(dòng)以及與直線運(yùn)動(dòng)合并的繞樞軸點(diǎn)312a的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致在軌跡t2期間的近似直線運(yùn)動(dòng))使得當(dāng)不使用成型探針310時(shí)成型探針310靜止在圍繞接合工具302的間隙最大化的位置(參見圖3a中的靜止位置)，同時(shí)仍然允許第二軌跡以期望方式影響線環(huán)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，成環(huán)機(jī)構(gòu)301的元件實(shí)際上是示例性的?？紤]到可替換元件和配置。成環(huán)機(jī)構(gòu)301的元件的操作在給定應(yīng)用中可根據(jù)期望而改變。圖4a-4e、圖5a-5f和6a-6e示出用于操作成環(huán)機(jī)構(gòu)301從而形成/成形線環(huán)的與線環(huán)加工工藝相關(guān)的示例技術(shù)。當(dāng)然，這些過(guò)程是示例并且可以想到可替換的方案。在圖4a-4e、圖5a-5f和6a-6e的每個(gè)中，為簡(jiǎn)單起見去除了圖3a-3b中示出的一些元件。此外，僅示出成型探針310的接觸部310a的截面視圖——成型探針310(和成環(huán)機(jī)構(gòu)301)的其余部分為簡(jiǎn)單起見省略了。

在圖4a-4e、圖5a-5f和6a-6e的每個(gè)中，所述工件/基板上的基準(zhǔn)位置被標(biāo)記為xzref；接合頭350上的基準(zhǔn)部位(用于說(shuō)明接合頭350移動(dòng)至例如xz平面內(nèi)的位置a、b、c、d和e)被標(biāo)記為bhref。當(dāng)然，這些基準(zhǔn)位置/部位是任意的和僅用于說(shuō)明性目的的。

圖4a-4e示出(通過(guò)成型探針310的接觸部310a的移動(dòng)示出)操作成環(huán)機(jī)構(gòu)301的“力控制”模式。在圖4a中，通過(guò)將一部分引線326接合(例如超聲波接合、熱聲接合等)于工件324的接合部位來(lái)形成第一接合部326a。在圖4a中形成第一接合部326a期間，示出接合頭350相對(duì)位置xzref處于位置a(即示出bhref在位置a)，并且示出成型探針310的接觸部310a相對(duì)接合頭的部位bhref處于位置1(即在靜止位置)。隨后，在圖4b中接合頭350(示出其承載的元件包括接合工具302、切刀304、線導(dǎo)向器306、線導(dǎo)向器夾持器308和成環(huán)機(jī)構(gòu)301)已經(jīng)沿軌跡bht1(即接合頭的軌跡1)升起，例如到達(dá)“環(huán)頂部”位置的同時(shí)穿過(guò)線導(dǎo)向器306(例如讓線夾打開)抽拉線326。因而，bhref現(xiàn)在相對(duì)xzref處于位置b。成型探針310的接觸部310a還相對(duì)于接合頭350的位置bhref從位置1(例如在靜止位置處)移至位置2(例如力轉(zhuǎn)變位置(forcetransitionposition))。例如并且如圖4b所示，成型探針310已被致動(dòng)(例如其中這種致動(dòng)的一個(gè)示例與圖3a-3b相關(guān)地描述)，這樣在位置2處接觸部310a以恒定和/或程序可控的力f(因此“力控制”模式)抵靠在線326上。因此，接觸部310a現(xiàn)在相對(duì)接合頭350移動(dòng)。相對(duì)接合頭350的該移動(dòng)在圖4b中被示為軌跡t1。接觸部310a從位置1至位置2的移動(dòng)可期望至少部分地(如果不是完全地)與接合頭350從位置a至位置b的移動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。因此使線環(huán)加工的周期變短。接合頭350的移動(dòng)停止并且線夾(未示出，但可包括在線導(dǎo)向器夾持器308內(nèi))閉合從而防止在圖4c-4e所示的剩余步驟中額外的線穿過(guò)線導(dǎo)向器306被進(jìn)給。如圖4c所示，接合頭350隨后沿向下的傾斜軌跡bht2(即接合頭的軌跡2，在本示例中包括x軸和z軸分量)移動(dòng)可編程控制的距離，這樣bhref現(xiàn)在相對(duì)xzref處于位置c。在接合頭350沿軌跡bht2的移動(dòng)期間，成型探針310的接觸部310a沿線326滑動(dòng)通過(guò)軌跡t2，其中軌跡t2從位置2延伸至位置3。當(dāng)接觸部310a沿線326與軌跡t2相關(guān)地滑動(dòng)時(shí)，線326內(nèi)的松弛(例如由接合頭350的移動(dòng)所導(dǎo)致)被收緊，并且線326保持拉緊(例如用張力)，這樣程序可控力f的施加(期望保持恒定)導(dǎo)致線326內(nèi)的彎曲或彎折，所述彎曲或彎折將限定第二接合角(例如參見圖4e)。

如圖4d所示，成型探針310的接觸部310a隨后沿軌跡t2縮回到位置2(例如通過(guò)伺服位置控制)同時(shí)接合頭350保持其位置，這樣bhref仍然相對(duì)xzref處于位置c。隨后，如圖4e所示，接合頭350已經(jīng)遵循環(huán)軌跡bht3(即接合頭的軌跡3)至第二接合部位(以形成第二接合部326b)，這樣bhref相對(duì)xzref處于位置d。用于bht3的特定幾何形狀的軌跡(可來(lái)源于用于提供期望最終線環(huán)形狀的算法)以及程序可控引線角度θ對(duì)于第一接合角的大小有貢獻(xiàn)。此外，成型探針310的接觸部310a沿軌跡t1移回位置1，其中接觸部310a的這種移動(dòng)可與接合頭移至第二接合部位部分地(或完全地)同時(shí)發(fā)生。所形成的線環(huán)360a隨后例如利用切刀304和/或通過(guò)接合頭350向上運(yùn)動(dòng)所致的線326撕裂與所述供給引線分離。

所述程序可控的力f的大小可根據(jù)線尺寸在很大程度上變化(例如在若干數(shù)量級(jí)之間變化)。示例的線直徑可能介于5mil-20mil之間。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，5mil的線可利用相對(duì)較小的程序可控的力f(例如0.05n)，相比之下20mil的線可利用相對(duì)較大的程序可控的力f(例如5n)。對(duì)于銅線/條來(lái)說(shuō)，20mil的線可利用甚至更大的程序可控的力f(例如10-15n)。當(dāng)然，這些力的大小實(shí)際上是示例并且可能在很大程度上變化。

圖5a-5f示出(通過(guò)成型探針310的接觸部310a的移動(dòng)示出)操作成環(huán)機(jī)構(gòu)301的“沖擊控制(impactcontrol)”模式。在圖5a中，通過(guò)將線336的一部分接合(例如超聲波接合、熱聲接合等)于工件334的接合部位來(lái)形成第一接合部336a。在圖5a中的第一接合部336a的形成期間，示出接合頭350相對(duì)位置xzref處于位置a(即bhref被示出處于位置a)，并且示出成型探針310的接觸部310相對(duì)接合頭的部位bhref處于位置1(即處于靜止位置)。隨后，在圖5b中接合頭350(示出其承載的元件包括接合工具302、切刀304、線導(dǎo)向器306、線導(dǎo)向器夾持器308和成環(huán)機(jī)構(gòu)301)已經(jīng)沿軌跡bht1(即接合頭的軌跡1)升起，例如到達(dá)“環(huán)頂部”位置的同時(shí)穿過(guò)線導(dǎo)向器306(例如讓線夾打開)抽拉線326。因而，bhref現(xiàn)在相對(duì)xzref處于位置b。接合頭的移動(dòng)停止并且線夾(包括在線導(dǎo)向器夾持器308內(nèi))閉合從而防止在圖5c-5f所示的剩余步驟中額外的線穿過(guò)線導(dǎo)向器306被進(jìn)給。如圖5c所示，接合頭350隨后沿向下的傾斜軌跡bht2(即接合頭的軌跡2)移動(dòng)可編程控制的距離，這樣bhref現(xiàn)在相對(duì)xzref處于位置c。因?yàn)樵诮雍项^350向下移動(dòng)期間接觸部310a不與線336接觸，接合頭350的向下運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致線336的松弛。成型探針310的接觸部310a也相對(duì)接合頭350的部位bhref從位置1(例如處于靜止位置)移至位置2，這樣當(dāng)它通過(guò)位置2時(shí)達(dá)到程序可控速度。因此，接觸部310a現(xiàn)在相對(duì)接合頭350移動(dòng)。相對(duì)接合頭350的該移動(dòng)在圖5c中被示為軌跡t1。接觸部310a從位置1至位置2的移動(dòng)期望至少部分地(如果不是完全地)與接合頭350從位置b至位置c的移動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。因此縮短了線環(huán)加工的周期。

如圖5d所示，成型工具310以程序可控速度(例如恒速)移動(dòng)以使成型探針310的接觸部310a沿軌跡t2移動(dòng)的同時(shí)接合頭350保持其位置(bhref處于位置c)，其中軌跡t2從位置2延伸至位置3。從位置2至位置3的移動(dòng)速度可與接觸部310a移動(dòng)通過(guò)位置2(例如參見圖5c)的程序可控速度相同。接觸部310a從位置2至位置3的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致接觸部310a沿軌跡t2接觸線336，藉此收緊線336的松弛。線336的緊度(tightness)隨后停止了接觸部310a的運(yùn)動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)中的其它機(jī)構(gòu)部件(例如元件312、314和316)的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致將對(duì)線336產(chǎn)生大約與機(jī)構(gòu)部件的速度成正比的沖擊力。所述沖擊導(dǎo)致線336內(nèi)將限定第二接合角度的彎曲或彎折(例如參見圖5f)。通過(guò)接合頭350沿向下軌跡bht2的可編程控制的向下運(yùn)動(dòng)使得致動(dòng)距離(接觸部310a沿軌跡t2移動(dòng)的距離)與所導(dǎo)致的線336松弛量成正比，所述軌跡bht2由期望的最終環(huán)高度所決定。

如圖5e所示，成型探針310的接觸部310a隨后沿軌跡t2縮回位置2(例如通過(guò)伺服位置控制)同時(shí)接合頭350保持其位置，這樣bhref仍然相對(duì)xzref處于位置c。隨后，如圖5f所示，接合頭350遵循環(huán)軌跡bht3(即接合頭的軌跡3)至第二接合部位(以形成第二接合336b)，這樣bhref相對(duì)xzref處于位置d。用于bht3的特定幾何形狀的軌跡(可來(lái)源于用于提供期望最終線環(huán)形狀的算法)以及可編程線角度θ對(duì)于第一接合角的大小有貢獻(xiàn)。此外，成型探針310的接觸部310a沿軌跡t1移回位置1，其中接觸部310a的這種移動(dòng)可與接合頭移回第二接合部位至少部分地(或完全地)同時(shí)發(fā)生。所形成的線環(huán)360b隨后例如利用切刀304和/或通過(guò)接合頭350向上運(yùn)動(dòng)所致的線336撕裂與所述供給引線分離。

圖5a-5f中所述接觸部310a的大小可在很大程度上變化。示例的速度范圍包括20-500mm/秒和100-200mm/秒。在接觸部310a的軌跡t1期間的速度與在軌跡t2期間的速度可相同或不同。此外，在每個(gè)軌跡t1、t2期間的速度可為恒速或變速(例如遞增地變化)。而且若期望，從軌跡t1一開始直到軌跡t2結(jié)束時(shí)接觸部310a的運(yùn)動(dòng)可以是連續(xù)的。

圖6a-6e示出(通過(guò)成型探針310的接觸部310a的移動(dòng)示出)操作成環(huán)機(jī)構(gòu)301的“位置控制”模式。在圖6a中，通過(guò)將一部分線346接合(例如超聲波接合、熱聲接合等)于工件344的接合部位來(lái)形成第一接合部346a。在圖6a中形成第一接合部346a的期間，示出接合頭350相對(duì)位置xzref處于位置a(即示出bhref在位置a)，并且示出成型探針310的接觸部310a相對(duì)接合頭的部位bhref處于位置1(即在靜止位置)。隨后，在圖6b中接合頭350(示出其承載的元件包括接合工具302、切刀304、線導(dǎo)向器306、線導(dǎo)向器夾持器308和成環(huán)機(jī)構(gòu)301)已經(jīng)沿軌跡bht1(即接合頭的軌跡1)升起，例如到達(dá)“環(huán)頂部”位置的同時(shí)穿過(guò)線導(dǎo)向器306(例如讓線夾打開)抽拉線346。因而，bhref現(xiàn)在相對(duì)xzref處于位置b。成型探針310的接觸部310a還相對(duì)接合頭350的部位bhref從位置1(例如在靜止位置處)移至位置2。因此如圖6b所示，成型探針310已被致動(dòng)(例如在這種致動(dòng)的一個(gè)示例與圖3a-3b相關(guān)地描述)，這樣接觸部310a現(xiàn)在已經(jīng)相對(duì)接合頭350移動(dòng)。相對(duì)接合頭350的該移動(dòng)在圖6b中被示為軌跡t1。可期望接觸部310a從位置1至位置2的移動(dòng)與接合頭350從位置a至位置b的移動(dòng)至少部分地(如果不是完全地)同時(shí)進(jìn)行，因此縮短了線環(huán)加工的周期。

如圖6c所示，成型工具310移動(dòng)以使成型探針310的接觸部310a沿軌跡t2從位置2移至可編程位置3。在該模式中，成型探針310的末端位置(例如位置3)被控制為在得到的線環(huán)360內(nèi)形成/成形將限定第二接合角度的彎曲/彎折(例如參見圖6e)。與圖4c和5d的成形不同，圖6c中的所述引線夾(包括在線導(dǎo)向器夾持器308內(nèi))仍保持打開以允許在線346與接觸部310a之間的接觸期間更多線從線導(dǎo)向器306中被抽出。在圖6c中也示出接合頭350沿軌跡bht2(即接合頭的軌跡2)的移動(dòng)，其期望與接觸部310a從位置2至位置3的移動(dòng)至少部分地(如果不完全地)同時(shí)發(fā)生。因而，bhref現(xiàn)在相對(duì)xzref處于位置c。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，接觸部310a沿軌跡t2的致動(dòng)是距離由期望的環(huán)形狀所決定的可編程位置(位置3)的受控致動(dòng)距離(由此“位置控制”)以形成/成形線346，藉此在跨線距離m3+fl處形成期望的(例如最小的)的第二接合角度(參見圖2)。

在線346內(nèi)形成所述彎折/彎曲(通過(guò)接觸部310a沿圖6c中軌跡t2的運(yùn)動(dòng))后，線夾閉合并且成型探針310的接觸部310a在圖6d中縮回位置2(沿軌跡t2)同時(shí)接合頭350保持其位置，這樣bhref仍然相對(duì)xzref處于位置c。隨后，如圖6e所示，接合頭350已經(jīng)遵循環(huán)軌跡bht3(即接合頭的軌跡3)至第二接合部位(以形成第二接合部346b)，這樣bhref相對(duì)xzref處于位置d。用于bht3的特定幾何形狀的軌跡(可來(lái)源于用于提供期望最終線環(huán)形狀的算法)以及可編程線角度θ貢獻(xiàn)第一接合角的大小。此外，成型探針310的接觸部310a沿軌跡t1移回位置1，其中接觸部310a的這種移動(dòng)可與接合頭350移回第二接合位置至少部分地(或完全地)同時(shí)發(fā)生。所述形成的線環(huán)360c隨后例如利用切刀304和/或通過(guò)接合頭350向上運(yùn)動(dòng)所致的線326撕裂與所述供給引線分離。

在本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例中，可將給定參數(shù)的反饋用于環(huán)成形的可編程操作中。例如，在位置控制模式(參見圖6a-6e)中，成型探針310的接觸部310a的實(shí)際位置可被設(shè)置為反饋以確保正確的線環(huán)形成/成形。雖然這種反饋在位置控制模式中特別有用，反饋也可設(shè)置在其它模式例如力和沖擊控制方式中，同時(shí)設(shè)置與參數(shù)例如速度、加速度、急拉(jerk)和力相關(guān)的反饋。

因此，根據(jù)本發(fā)明，各種參數(shù)是可控的(例如在軌跡t2末端處施加于成型探針的力，在軌跡t2末端處的成型探針與線之間的沖擊/速度，以及軌跡t2末端處的成型探針的位置等)以提供期望的線形成/成形。要了解，在接合程序中，不同的參數(shù)可用于不同的線環(huán)。

在圖4a-4e、5a-5f和6a-6e中，示出可編程線角度θ。該可編程線角度θ是高于所述第一接合部位的線與工件水平軸之間的角度。在這些附圖的每個(gè)中，可編程線角度θ被示為大約90°(當(dāng)θ是90°時(shí)，具有0°的前進(jìn)角度(step-forwardangle))。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，前進(jìn)角度是線與純豎直軸之間的角位差。然而，可編程線角度θ可根據(jù)期望變化從而提供非零的前進(jìn)角度。用于可編程線角度θ的示例范圍包括：40°-135°；以及75°-90°。75°的可編程線角度θ將產(chǎn)生15°的前進(jìn)角度。

在此處所述每個(gè)示例性實(shí)施例中軌跡t2的長(zhǎng)度也被稱為致動(dòng)距離(ad)。該長(zhǎng)度可顯著變化，示例范圍在(a)300微米與(b)12mm之間。

以上參照一些非限定性示例闡明了，此處所述方法的各種步驟不是在時(shí)間上彼此完全獨(dú)立，而是至少部分地(如果不完全地)彼此同時(shí)發(fā)生。其它實(shí)例也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

盡管已經(jīng)主要根據(jù)接觸部310a沿兩個(gè)軌跡(即軌跡t1和t2)移動(dòng)描述了本發(fā)明，本發(fā)明不局限于此。例如，如果在實(shí)際中(例如如果可避免接合頭元件的撞擊)，可使用單個(gè)的軌跡。相反，可使用三個(gè)或更多軌跡。在一個(gè)特定示例中，可使用三軌跡系統(tǒng)，其中可增加(除軌跡t1和t2外)第三純豎直軌跡(或基本上豎直的軌跡)以提供與系統(tǒng)元件(例如接合頭元件)之間的額外豎直間隙。

盡管此處參照特定實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，本發(fā)明不意圖局限于示出的細(xì)節(jié)。相反，可對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行各種改進(jìn)而都在權(quán)利要求的范圍和等價(jià)物的范疇內(nèi)，沒(méi)有脫離本發(fā)明的范圍。