CN103077905B - 一种引线成弧方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种引线成弧方法及装置，该方法在引线成弧的过程中，通过对挡块驱动模块的控制，使得挡块与劈刀孔中释放出的引线接触，形成接近90°的第二折点，不再需要通过劈刀的复杂轨迹运动，相比M弧线可以节约40-50%以上的时间，大大提高了成弧速度；劈刀运动轨迹简单，不需要对引线进行多次弯折，从而避免了多次弯折对引线及第一焊点造成损伤；只需要形成两个折点就能够形成低弧超大跨度的弧线，弧线形状简单，相比多个折点的M弧线，所需要的引线长度减少了20%以上，节约了成本；成弧参数少，只需要简单的控制挡块与劈刀的距离及劈刀横向运动的距离就可以控制第二焊点的角度，从而达到控制弧线高度的目的，适用于各种封装场合。基于该方法的装置设置了一个挡块，结构简单，易于控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种引线成弧方法及装置。
背景技术
集成电路（IC）制造是高新技术产业最核心的产业之一。微电子封装是IC中非常重要的一道环节。随着微电子行业不断地朝小型化，高性能和低成本方向的发展，迫使微电子封装开发先进的3D叠层封装。引线键合由于其成本低且适应性强，具有在3D叠层封装中广泛运用的前景。这为引线键合技术提供了应对BGA挑战的机会，同时也提出了新的挑战。在3D叠层封装中，不仅仅要完成同一块芯片内电信号点之间的互连，还要实现不同的芯片之间的互连。这样，就会导致电信号点之间的距离急剧增加。要实现这样超大跨度的互连，就要求在引线成弧过程中能够实现低弧超大跨度的引线。
在此之前，为了解决微电子封装中的低弧大跨度问题，美国专利US7262124、US2005/0072833和US7464854提出，在形成第一焊点后，劈刀朝远离第二焊点的方向反向运动或者做复杂轨迹运动，从而对第一个焊点附近的引线进行多次折弯，达到降低弧高的目的。美国专利US5989995提出了一种通过复杂劈刀轨迹在引线上形成多个不同位置的折点从而构成具有较强支撑能力的M引线。美国专利US6222274在此基础上提出一种具有更大跨度的M引线成形方法。美国专利US7547626、US6222274和US7851347则提出了通过劈刀复杂轨迹形成多个折点从而降低弧高的成形方法。美国专利US2009/0081829提出在二焊结束后，通过其他工具强制压低引线，从而达到降低弧高的目的。
综上所述，现有技术在解决低弧大跨度问题上的思路大部分都是通过劈刀的复杂轨迹来形成特定的折点，从而形成满足要求的特定形状的引线。但是这种方法的缺点是劈刀轨迹复杂，整个过程中劈刀的移动消耗了大量的时间，导致整个引线成弧时间延长。且参数多，引线控制困难。对于不同的封装场合，调试合适的劈刀轨迹所需要的时间长，增加了产品的开发周期和成本。至于通过其他工具来强制压低已经成形的引线，虽然对降低弧高有一定的帮助，但是可能导致引线损伤或者断裂，从而给后续的使用带来隐患。
因此，提出一种快速的引线成弧的成形方法及装置，满足日新月异的IC封装要求，变得越来越重要。通过改善劈刀的轨迹运动，并提高劈刀的运动速度，这是一种解决办法，也是目前IC封装研究的一个重要领域。另外，利用新的原理，提出新的快速成形方法则可能是另外一种更好的选择。
发明内容
本发明提出了一种引线成弧方法及装置，在引线成弧的过程中，利用挡块与劈刀孔接触，使引线形成折点，得到低弧超大跨度的弧线，解决传统引线成弧方法劈刀轨迹复杂、工作效率低的问题。
本发明采用如下技术方案：
一种引线成弧的方法，包括以下几个步骤：
步骤一：在劈刀后方设置一个水平移动挡块；
步骤二：在芯片焊盘上形成第一焊点后，劈刀垂直上升距离X，同时释放引线；接着劈刀朝第二焊点的反方向运动水平距离Y，在引线上形成第一个折点；然后，劈刀垂直上升距离Z，其距离Z为第一焊点和第二焊点之间的水平距离；
其中，所述距离X为需要成弧的高度的0.8～1倍，距离Y与距离X相同；
步骤三：当劈刀垂直上升距离Z后，劈刀朝第二焊点方向横向运动；与此同时，水平移动挡块运动至劈刀孔下方，引线与挡块接触，引线在劈刀横向运动的带动下，由于挡块的阻碍接触形成第二折点；
步骤三：在引线形成第二折点后，水平移动挡块退回原来位置，同时劈刀带动引线将引线的自由端焊接在第二焊点上，完成引线成弧的过程。
上述方法中的挡块为十字架形状。
形成所述第二折点的引线成弧装置，包括键合系统、超声变幅杆及劈刀，键合系统与超声变幅杆连接，键合系统包括劈刀驱动模块和劈刀控制模块，劈刀安装于超声变幅杆的前端孔中，劈刀内部设有供引线穿过的劈刀孔，还包括推杆、转轴、旋转臂、安装块、挡块、挡块水平驱动模块、挡块水平控制模块、电机及电机控制模块；
所述安装块上设有螺孔；
推杆和转轴分别安装于超声变幅杆底部的安装块的螺孔中，电机固定在推杆的端部，转轴左端固定有旋转臂，与电机相连的转轴驱动旋转臂旋转；
所述旋转臂的一端固定在转轴上，旋转臂的另一端设有所述的挡块；挡块水平驱动装置与推杆的右端相连，位于安装块的右侧，用于驱动推杆水平移动，推杆水平移动带动旋转臂进行水平移动，挡块水平驱动模块与挡块水平控制模块相连。
一种引线成弧装置，包括键合系统、超声变幅杆及劈刀，键合系统与超声变幅杆连接，键合系统包括劈刀驱动模块和劈刀控制模块，劈刀安装于超声变幅杆的前端孔中，劈刀内部设有供引线穿过的劈刀孔，还包括推杆、转轴、旋转臂、安装块、挡块、挡块水平驱动模块、挡块水平控制模块、电机及电机控制模块；
所述安装块上设有螺孔；
推杆和转轴分别安装于超声变幅杆底部的安装块的螺孔中，电机固定在推杆的端部，转轴左端固定有旋转臂，与电机相连的转轴驱动旋转臂旋转；
所述旋转臂的一端固定在转轴上，旋转臂的另一端设有所述的挡块；挡块水平驱动装置与推杆的右端相连，位于安装块的右侧，用于驱动推杆水平移动，推杆水平移动带动旋转臂进行水平移动，挡块水平驱动模块与挡块水平控制模块相连。
所述挡块为十字架形状。
所述挡块水平驱动模块为压电平动驱动电机。
有益效果
本发明提出的一种引线成弧方法及装置，该方法在引线成弧的过程中，通过对挡块驱动模块的控制，使得挡块与劈刀孔中流出的引线接触，形成接近90°的第二折点，不再需要通过劈刀的复杂轨迹运动，相比M弧线可以节约40-50%以上的时间，大大提高了成弧速度；劈刀运动轨迹简单，不需要对引线进行多次弯折，从而避免了多次弯折对引线及第一焊点造成损伤；只需要形成两个折点就能够形成低弧超大跨度的弧线，弧线形状简单，相比多个折点的M弧线，所需要的引线长度减少了20%以上，节约了成本；成弧参数少，只需要简单的控制挡块与劈刀的距离及劈刀横向运动的距离就可以控制第二焊点的角度，从而达到控制弧线高度的目的，适用于各种封装场合。基于该方法的装置包括键合系统、超声变幅杆及劈刀，键合系统与超声变幅杆连接，键合系统包括劈刀驱动模块和劈刀控制模块，劈刀安装于超声变幅杆的前端孔中，劈刀内部设有供引线穿过的劈刀孔，还包括推杆、转轴、旋转臂、安装块、挡块、挡块水平驱动模块、挡块水平控制模块、电机及电机控制模块；所述安装块上设有用于安装转轴的螺孔；推杆和转轴分别安装于超声变幅杆底部的安装块的螺孔中，电机固定在推杆的端部，转轴左端固定有旋转臂，与电机相连的转轴驱动旋转臂旋转；所述旋转臂的一端固定在转轴上，旋转臂的另一端设有所述的挡块；挡块水平驱动装置与推杆的右端相连，位于安装块的右侧，用于驱动推杆水平移动，推杆水平移动带动旋转臂进行水平移动，挡块水平驱动模块与挡块水平控制模块相连。该装置结构简单、成本低廉，易于生产。
附图说明
图1为本发明的劈刀轨迹；
图2为传统的M弧线轨迹；
图3为本发明提供的引线成弧过程示意图；
图4为应用本方法的装置结构示意图；
标号说明：1-安装块，20-推杆，21-转轴，3-旋转臂，30-电机，4-挡块，5-超声变幅杆，6-劈刀，7-引线，8-芯片，9-第一焊点，10-第一折点，11-基板，12-第二折点，13-第二焊点。
具体实施方式
以下将结合附图，对具体实施方式对本发明做进一步的说明：
本发明提供的引线成弧方法所需要的劈刀的运行轨迹如图1所示，传统的M弧线引线成弧劈刀轨迹如图2所示，其中O点为劈刀的运动起点，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L及M为劈刀的运动轨迹点；从图1和图2可以看到，本发明提供的引线成弧方法所需要的劈刀轨迹远比传统的M弧线引线成弧劈刀轨迹简单，可以大大的提供引线成弧速度。
下面将结合图3对本发明提供的引线成弧过程及方法做具体的说明，图3为图1对应的引线轨迹图：
本发明提供的引线成弧方法包括以下几个步骤：
步骤一：在芯片（8）焊盘上形成第一个焊点（9）后，劈刀开始垂直上升，上升一段距离至A后，接着朝劈刀第二焊点的反方向水平运动至B，引线形成第一折点（10）；接着劈刀垂直上升至C，当劈刀在从O点运动到C点的过程中，挡块一直位于劈刀的后方，不会对前期引线成弧过程造成影响，当劈刀运动到C点后，形成的弧线形状如图3（a）所示。
步骤二：当劈刀从C点运动到D点时，挡块水平驱动模块驱动转轴（20）水平移动运动，推动旋转臂（3）水平移动，使得挡块（4）快速的从劈刀的后方伸出，直至挡块位于劈刀孔正下方，挡块与引线接触，在劈刀和挡块的共同作用下，与挡块接触的引线会形成塑性折点即第二折点（12），形成的引线轨迹如图3（b）所示。从图2（b）可以看出，在引线宽度CD方向形成了具有一定尺寸的结构，因此引线的刚度得到了大大的增强。根据不同的应用场合，调节CD之间的距离和挡块与劈刀孔的高度便能控制塑性折点的变形大小及角度。
步骤三：当劈刀运动到D后，挡块（4）迅速回撤原位置，保持与劈刀的相对位置不变，跟随劈刀一起运动，不会再对弧线造成影响。这样，当劈刀从D点运动到E和F点的过程中，F点对应于芯片（8）上的第二焊点（13），由于弧线的刚度足够大，因此不会出现下垂的现象。在这个过程中引线的轮廓的演变及最终的弧线形状如图3（c）所示。从图3（c）中可以看到，引线除了两个焊点外，其他位置都与基板（11）有一定的距离，不会对下层的引线形成新的引线，能够达到3D叠层封装的要求。
如图4所示，为应用本方法的一种引线成弧装置结构示意图，包括键合系统、超声变幅杆（5）及劈刀（6），键合系统与超声变幅杆（5）连接，键合系统包括劈刀驱动模块和劈刀控制模块，劈刀（6）安装于超声变幅杆（5）的前端孔中，劈刀内部设有供引线穿过的劈刀孔，还包括推杆（20）、转轴（21）、旋转臂（3）、安装块（1）、挡块（4）、挡块水平驱动模块、挡块水平控制模块、电机（30）及电机控制模块；
安装块（1）上设有螺孔；
推杆（20）和转轴（21）分别安装于超声变幅杆（5）底部的安装块（1）的螺孔中，电机（30）固定在推杆的端部，转轴左端固定有旋转臂，与电机相连的转轴驱动旋转臂旋转；
所述旋转臂（3）的一端固定在转轴（21）上，旋转臂（3）的另一端设有所述的挡块；挡块水平驱动装置与推杆（20）的右端相连，位于安装块（1）的右侧，用于驱动推杆水平移动，推杆水平移动带动旋转臂进行水平移动，挡块水平驱动模块与挡块水平控制模块相连。
其中，挡块水平驱动模块为压电平动驱动电机。
挡块（2）为十字架形状。
Claims (6)
1.一种引线成弧的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
步骤一：在劈刀后方设置一个水平移动挡块；
步骤二：在芯片焊盘上形成第一焊点后，劈刀垂直上升距离X，同时释放引线；接着劈刀朝第二焊点的反方向运动水平距离Y，在引线上形成第一个折点；然后，劈刀垂直上升距离Z，其距离Z为第一焊点和第二焊点之间的水平距离；
其中，所述距离X为需要成弧的高度的0.8～1倍，距离Y与距离X相同；
步骤三：当劈刀垂直上升距离Z后，劈刀朝第二焊点方向横向运动；与此同时，水平移动挡块运动至劈刀孔下方，引线与挡块接触，引线在劈刀横向运动的带动下，由于挡块的阻碍接触形成第二折点；
步骤三：在引线形成第二折点后，水平移动挡块退回原来位置，同时劈刀带动引线将引线的自由端焊接在第二焊点上，完成引线成弧的过程。
2.根据权利要求1所述的引线成弧的方法，其特征在于，所述挡块为十字架形状。
3.根据权利要求1所述的引线成弧的方法，其特征在于，形成所述第二折点的引线成弧装置，包括键合系统、超声变幅杆及劈刀，键合系统与超声变幅杆连接，键合系统包括劈刀驱动模块和劈刀控制模块，劈刀安装于超声变幅杆的前端孔中，劈刀内部设有供引线穿过的劈刀孔，还包括推杆、转轴、旋转臂、安装块、挡块、挡块水平驱动模块、挡块水平控制模块、电机及电机控制模块；
所述安装块上设有螺孔；
推杆和转轴分别安装于超声变幅杆底部的安装块的螺孔中，电机固定在推杆的端部，转轴左端固定有旋转臂，与电机相连的转轴驱动旋转臂旋转；
所述旋转臂的一端固定在转轴上，旋转臂的另一端设有所述的挡块；挡块水平驱动装置与推杆的右端相连，位于安装块的右侧，用于驱动推杆水平移动，推杆水平移动带动旋转臂进行水平移动，挡块水平驱动模块与挡块水平控制模块相连。
4.一种引线成弧装置，包括键合系统、超声变幅杆及劈刀，键合系统与超声变幅杆连接，键合系统包括劈刀驱动模块和劈刀控制模块，劈刀安装于超声变幅杆的前端孔中，劈刀内部设有供引线穿过的劈刀孔，其特征在于，还包括推杆、转轴、旋转臂、安装块、挡块、挡块水平驱动模块、挡块水平控制模块、电机及电机控制模块；
所述安装块上设有用于安装转轴的螺孔；
推杆和转轴分别安装于超声变幅杆底部的安装块的螺孔中，电机固定在推杆的端部，转轴左端固定有旋转臂，与电机相连的转轴驱动旋转臂旋转；
所述旋转臂的一端固定在转轴上，旋转臂的另一端设有所述的挡块；挡块水平驱动装置与推杆的右端相连，位于安装块的右侧，用于驱动推杆水平移动，推杆水平移动带动旋转臂进行水平移动，挡块水平驱动模块与挡块水平控制模块相连。
5.根据权利要求4所述的引线成弧装置，其特征在于，所述挡块为十字架形状。
6.根据权利要求4所述的引线成弧装置，其特征在于，所述挡块水平驱动模块为压电平动驱动电机。
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