CN103367168A - 用于夹片结合设备的夹片供应装置以及夹片结合设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于夹片结合设备的夹片供应装置，其包括：用于供应铜线的铜线供应单元；用于将铜线轧制成轧制铜线的铜线轧制单元；以及用于接收轧制铜线并将轧制铜线成形并切割成夹片形状的成形/切割单元。

Description

用于夹片结合设备的夹片供应装置以及夹片结合设备
技术领域
本发明涉及一种用于夹片结合设备的夹片供应装置以及一种具有该夹片供应装置的夹片结合设备。更特别地，本发明涉及一种用于夹片结合设备的夹片供应装置，所述夹片供应装置安装在夹片结合设备中，加工铜线以生产夹片，并将夹片供应到夹片结合设备，本发明还涉及一种具有该夹片供应装置的夹片结合设备。
背景技术
一般来说，当制造半导体封装时，通过划分晶圆而生产的单个芯片(或晶片)结合到晶片焊垫、通过使用布线电连接到外部端子或引线、然后用密封材料密封。然而，当半导体芯片是诸如功率晶体管(例如，功率MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管))的大功率模块时，晶片通过使用多条布线连接到外部端子或引线。然而，当使用多条布线时，在结合区域或电流容量方面出现问题，因而使用具有宽大横截面和低电阻的夹片(clip)。
图1是示出通过使用夹片将晶片和引线彼此连接的半导体封装示例的剖视图。
参见图1，在半导体封装1中，晶片3结合到晶片焊垫2的上部，并且晶片3和引线5由夹片7彼此连接，并用密封材料9密封。引线框架包括引线5和结合晶片3的晶片焊垫2，引线框架供应到固晶机，并在固晶机中执行将夹片7结合到引线框架上部的工艺。
然而，根据现有技术，在通过单独工艺而制造出之后，夹片7供应到夹片结合设备。即，在通过压印过程、清洗过程、检测过程等制造出之后，夹片供应到夹片结合设备，并且夹片结合设备通过使用所供应的夹片执行对晶片的夹片结合操作。因此，需要单独的夹片生产过程和单独设施，并且伴随需要将生产的夹片传送到结合夹片的位置的过程。随该过程产生了增加制造成本的问题。
发明内容
本发明致力于提供一种用于夹片结合设备的夹片供应装置，所述夹片供应装置安装在夹片结合设备中，现场加工铜线以生产夹片，并将夹片供应到夹片结合设备。
本发明还致力于提供一种夹片结合设备，所述夹片结合设备包括用于夹片结合设备的夹片供应装置，以通过使用供应的夹片来执行夹片结合操作。
本发明的示例性实施方式提供一种用于夹片结合设备的夹片供应装置，其包括：铜线供应单元，其用于供应铜线；铜线轧制单元，其用于将铜线轧制成轧制铜线；以及成形/切割单元，其用于接收轧制铜线，并将轧制铜线成形和切割成夹片形状。
铜线供应单元可包括线轴，铜线缠绕在线轴上。
铜线轧制单元可包括主辊、用于支撑主辊的支撑轴承、以及与主辊接合以轧制铜线的轧制导引件。
夹片供应装置可进一步包括用于感测由铜线轧制单元轧制并供应的轧制铜线的轧制铜线感测单元。轧制铜线感测单元可以是接触式传感器。
成形/切割单元可包括用于供应轧制铜线的进给部、用于将轧制铜线成形为夹片形状的成形部、以及用于切割由成形部成形的夹片的切割部。
进给部可包括移动块和压块，所述移动块通过由进给凸轮和支撑弹簧驱动的驱动连杆的交互操作而向前和向后移动，所述压块用于选择性地施压位于移动块中的轧制铜线的上部。在此，压块可由螺线管驱动。
成形部可包括成形模和冲头，所述成形模具有成形凹槽，所述冲头被驱动使得其至少一部分与成形模接合。冲头的下部可由冲压弹簧支撑，并且冲头和冲压弹簧可形成冲压组件。
切割部可包括刀具，所述刀具包括切割端，并且刀具可由抬升凸轮驱动。
成形部和切割部可包括：抬升凸轮；抬升驱动部件，其由抬升凸轮驱动；冲压刀具，其由抬升驱动部件驱动；以及方块，其至少一部分与冲压刀具的冲头接合；并且冲头与用于切割完全成形的夹片的切割部一起可整体形成在冲压刀具中。
螺线管的操作可由光学传感器遮断板和光学传感器来控制，所述光学传感器遮断板与进给凸轮一起转动并具有切除部，所述光学传感器的发光部件和受光部件由光学传感器遮断板遮断或解除遮断。
本发明的另一示例性实施方式提供一种夹片结合设备，其包括：焊膏点涂单元，其用于将焊膏点涂到引线框架，晶片结合到引线框架；夹片供应装置，其用于将铜线加工成夹片，并供应夹片；以及夹片结合单元，其用于拾取由夹片供应装置供应的夹片，并将夹片定位在引线框架上，其中，夹片供应装置包括用于供应铜线的铜线供应单元、用于将铜线轧制成轧制铜线的铜线轧制单元、以及用于接收轧制铜线并将轧制铜线成形和切割成夹片形状的成形/切割单元。
根据本发明的示例性实施方式，因为夹片通过用铜线直接生产并供应到夹片结合设备，所以不需要夹片制造设施。因此，在半导体封装制造过程中减少了用于结合夹片的成本。
根据本发明的示例性实施方式，因为消除了夹片的库存费用，所以减少了配送和存储成本。
根据本发明的示例性实施方式，根据本发明的用于夹片结合设备的夹片供应装置的夹片成形单元可用一个装置来供应、成形、并切割轧制铜线。可由一个马达来进行供应、成形及切割铜线的驱动操作。
附图说明
图1是示出通过使用夹片将晶片和引线彼此连接的半导体封装示例的剖视图。
图2是根据本发明一示例性实施方式的夹片结合设备的平面图。
图3是根据本发明一示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置的立体图。
图4是根据本发明示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置的主视图。
图5是根据本发明示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置中的成形/切割单元的立体图。
图6是根据本发明示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置中的成形/切割单元的分解立体图。
图7是在根据本发明示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置中沿图6的线A-A’截取的剖视图。
图8至图11是示出根据本发明示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置中的成形/切割单元中的成形和切割过程的视图。
图12是根据本发明另一示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置中的成形/切割单元中所安装的冲压刀具的剖视图。
具体实施方式
下文中将参照附图详述本发明的示例性实施方式。首先，注意的是，如果可能，由相同的参考符号表示相同的组成元件，即使这些组成元件在其他给附图组成元件分配参考符号的附图中示出也是如此。在下文中将描述本发明的示例性实施方式，但显然本发明的技术主旨不限于此，而可由本领域技术人员修改和以不同方式实施。
图2是根据本发明一示例性实施方式的夹片结合设备的平面图。
根据本发明示例性实施方式的夹片结合设备10包括用于容纳结合有晶片的引线框架的加载单元12、用于将焊膏点涂到引线框架的焊膏点涂单元14、用于获得引线框架图像的照相机单元18、用于将铜线加工成夹片7以供应夹片7的夹片供应装置20、用于拾取从夹片供应单元20供应的夹片7并将夹片7定位在引线框架上的夹片结合单元22、用于卸载结合有夹片7的引线框架的卸载单元28、以及用于顺序地将引线框架从加载单元12输送到卸载单元28的输送单元26。
引线框架加载到加载单元12上。加载到加载单元12上的引线框架由输送单元26顺序地输送到卸载单元28。
焊膏点涂单元14将焊膏点涂到引线5和结合到引线框架的晶片3。在示例性实施方式中，点涂头16安装在焊膏点涂单元14中，并且点涂头16点涂焊膏。
夹片结合单元22拾取由夹片供应装置20供应的夹片7并将夹片7定位在引线框架上，使得夹片7接触晶片3和引线框架的引线5。夹片结合头24安装在夹片结合单元22中，以拾取并定位夹片7。
夹片7通过焊膏结合到引线框架，并且结合有夹片7的引线框架由输送单元26输送到卸载单元28。
图3是根据本发明一示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置的立体图。图4是根据本发明示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置的主视图。
根据本发明示例性实施方式的夹片供应装置20包括铜线供应单元30、铜线轧制单元40、以及成形/切割单元60。夹片供应装置20可进一步包括固定单元54，铜线供应单元30、铜线轧制单元40和成形/切割单元60固定到固定单元54。固定单元54可以是板或梁的形式。固定单元54可固定到夹片结合设备10的上表面。
在示例性实施方式中，铜线供应单元30包括线轴32，并且线轴32安装为绕连接到线轴固定杆36的线轴转轴34转动。铜线56缠绕在线轴32上。缠绕在线轴32上的铜线56可以是裸铜线，并可具有圆形截面。在本发明的示例性实施方式中，铜线56的截面可不是圆形的，而是椭圆形。
由铜线供应单元30供应的铜线56经由铜线轧制单元40供应到成形/切割单元60。
铜线轧制单元40将铜线56轧制成板形。为达到此目的，铜线轧制单元40包括：主辊42；用于支撑主辊42的支撑轴承46；轧制导引件44，其与主辊42接合以轧制从主辊42和轧制导引件44之间穿过的铜线56；以及用于转动主辊42的轧制马达50。减速器(未示出)可安装在轧制马达50的输出端部处。铜线轧制单元40可进一步包括调整辊48。调整辊48配置为支撑轧制导引件44，并调整轧制导引件44的位置。当轧制导引件44通过调整辊48越接近主辊42的方向时，铜线56将被轧制得越扁平。
由铜线轧制单元40轧制的轧制铜线58供应到成形/切割单元60。同时，在本发明的示例性实施方式中，轧制铜线感测单元52可进一步安装在成形/切割单元60的前端部处。轧制铜线感测单元52检测轧制铜线58的供应。轧制铜线感测单元52可包括接触式传感器，并且轧制铜线感测单元52可通过轧制马达50的开/闭开关来操作。即，如果轧制铜线感测单元52未检测到轧制铜线58，则轧制马达50操作，而如果检测到轧制铜线58，则轧制马达50的操作停止。换句话说，当轧制铜线58供应到成形/切割单元60之后由铜线轧制单元40轧制预定量的铜线56时，如图4所示，轧制铜线58接触轧制铜线感测单元52。在此情况下，通过关停轧制马达50停止对铜线的不必要轧制操作。如果轧制铜线58由成形/切割单元60成形并切割、并且轧制铜线58被消耗，则轧制铜线58与轧制铜线感测单元52分离。在此情况下，轧制马达50开启以开始轧制铜线。
成形/切割单元60的作用是接收由铜线轧制单元40轧制的轧制铜线58，并将轧制铜线58成形和切割成夹片形状。凸轮驱动马达62安装在成形/切割单元60中。以下将描述成形/切割单元60的详细构造。
图5是根据本发明示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置中的成形/切割单元的立体图。图6是根据本发明示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置中的成形/切割单元的分解立体图。图7是在根据本发明示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置中沿图6的线A-A’截取的剖视图。
成形/切割单元60的作用是以预定长度供应轧制铜线58，将轧制铜线58成形为夹片形状，并切割已成形的夹片。成形/切割单元60包括第一基块64、用于供应轧制铜线58的进给部、用于将由进给部供应的轧制铜线成形为夹片形状的成形部、以及用于切割已成形夹片的切割部。
进给部包括在第一基块64上被向前和向后驱动的移动块66、安装在移动块66上的辅助块72、安装在辅助块72上的螺线管74、以及用于向前和向后驱动移动块66的驱动连杆98。
移动块66在第一基块64上被向前和向后驱动。导孔67形成在移动块66中，并且导杆68插入导孔67中。导杆68固定到第二基块76，第二基块76连接到第一基块64。支撑弹簧70安装到导杆68上。当向前和向后移动时，移动块66可沿导杆68被导引，并被支撑弹簧70弹性支撑。因此，当移动块66被驱动连杆98向后移动时，支撑弹簧70沿移动块66由于驱动连杆90而前进的方向的反方向支撑移动块66，并将恢复力施加到移动块66。在本发明的示例性实施方式中，为了当向前和向后驱动移动块66时导引移动块66，可在第一基块64上设置导轨65，并且可在移动块66的下部上沿纵向形成对应于导轨65的沟槽。
辅助块72设置在移动块66上，使得轧制铜线58在移动块66与辅助块72之间穿过。螺线管74安装在移动块66上。参见图7，电磁驱动轴75安装在螺线管74中，并且压块77安装在电磁驱动轴75上。同时，轧制铜线供应沟槽73形成在移动块66的上表面上，使得通过轧制铜线供应沟槽73供应轧制铜线58。当轧制铜线58进给时，如果当移动块66由后述的驱动连杆98向后移动的同时螺线管74操作以降低电磁驱动轴75，则压块77施压轧制铜线58。之后，如果移动块66被支撑弹簧70的恢复力向前移动，则由压块77压着的轧制铜线58与移动块66和辅助块72一起向前移动。
第二基块76安装在第一基块64上。成形模78安装在第二基块76上，并且方块状固定盖80安装在成形模78上，以阻止成形模78分离。侧盖82安装在第二基块76的前表面上。
连接到凸轮驱动马达62的驱动轴84、连接到驱动轴84的抬升凸轮86、以及进给凸轮88设置在第二基块76的底部处。光学传感器遮断板90安装在驱动轴84上。光学传感器遮断板90是圆板形式，并具有以预定角度切除的切除部92。光学传感器遮断板90的作用是遮断光学传感器94。光学传感器94可包括发光部件和受光部件，并且如果光学传感器遮断板90转动，使得切除部92位于光学传感器94的位置处，那么由发光部件产生的光到达受光部件。
进给凸轮88对驱动连杆98进行驱动。驱动连杆98是大致L形的。驱动连杆98绕固定到第二基块76的转轴97转动。接触进给凸轮88的从动辊96安装在驱动连杆98的一侧处，并且接触移动块66的驱动辊99安装在驱动连杆98的相对侧处。当进给凸轮88转动时，从动辊96沿进给凸轮88的外周形状抬升，驱动连杆98由于从动辊96的抬升而绕转轴97转动。因此，驱动连杆98的驱动辊99向前和向后移动移动块66。
抬升凸轮86对抬升驱动部件100抬升。抬升驱动部件100抬升冲压组件102和104以及刀具110。
冲压组件102和104包括冲压弹簧102和冲头104。抬升驱动部件100的上端部支撑冲压弹簧102的下部，并且冲压弹簧102的上部支撑冲头104的下部。当抬升驱动部件100升起时，冲头104由冲压弹簧102支撑从而升起。成形凸台108形成在冲头104的上端部处。成形凹槽79形成在成形模78中，以对应成形凸台108。如果在轧制铜线58位于成形模78与冲头104之间时冲头104升起，则位于冲头104的成形凸台108与成形模78的成形凹槽79之间的轧制铜线58成形为夹片的形式。
在示例性实施方式中，刀具110具有纵向长板形状，并且切割端114设置在刀具110的上部处。刀具110由抬升驱动部件100支撑以抬升。在示例性实施方式中，刀具插入凸台101形成在抬升驱动部件100中，对应于刀具插入凸台101的插孔111形成在刀具110上，并且刀具插入凸台101插入插孔111中，使得在抬升驱动部件100抬升时刀具110也抬升。同时，为了当刀具110抬升时附加地导引刀具110的抬升，刀具导引凸台106安装在冲头104的前表面上，并且槽缝112形成在刀具110中，刀具导引凸台106插入槽缝112中。
同时，为了安装抬升驱动部件100、冲头组件102和104以及刀具110，在第二基块76中形成抬升导引沟槽116。
在以上描述中可理解，冲头组件102和104以及成形模78形成成形部，并且刀具110形成切割部。在已成形的夹片被切割之前，夹头C位于待切割的夹片上方，并且如果已成形的夹片被切割，则夹头C进给已成形的夹片以用于结合操作。夹头C可配置为通过使用供应到夹头C中的真空压力来吸附已成形的夹片。
图8至图11是示出根据本发明示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置中的成形/切割单元中的成形和切割过程的视图。
图8示出移动块66供应轧制铜线58之后、在冲头104使轧制铜线58成形的同时、对由刀具110的切割端114完全成形的夹片的切割操作开始的状态。冲头104上的成形凸台108与成形模78下部处的成形凹槽79接合。因此，轧制铜线58成形为夹片形状。如图6所示，位于冲头104下方的冲压弹簧102支撑冲头104。即使抬升驱动部件100由抬升凸轮86抬升，但冲头104的上部被成形模78支撑从而不进一步抬升，而只是冲压弹簧102进一步压缩。因此，轧制铜线58更牢固地成形。然而，即使当冲头104的升起操作停止时，刀具110也继续升起。刀具110的切割端114在升起的同时切割完全成形的夹片部件。
图9示出移动块66由驱动连杆98向后移动、而刀具110继续升起以切割并抬升起完全成形的夹片的状态。在驱动连杆98的从动辊96由进给凸轮88抬升的同时，驱动连杆98绕转轴97转动，并且驱动辊99回撤移动块66。在此情况下，因为螺线管74不操作，并且轧制铜线58的一个端部接合在冲头104与成形模78之间，所以轧制铜线58不移动。在刀具110升起时，完全成形的夹片由切割端114切断。在切割端114升起时，夹头C也升起。
图10示出在移动块66开始向前移动时轧制铜线58开始进给、并且冲头104和刀具110降低的状态。螺线管74在光学传感器94被光学传感器遮断板90遮断时操作。因此，位于螺线管74下部处的压块77施压轧制铜线58的上部。当驱动连杆98的从动辊96降低时，驱动辊99不能支撑移动块66，并且移动块66由支撑弹簧70向前移动。因此，轧制铜线58与移动块66一起向前移动。同时，当连接到抬升凸轮86的抬升驱动部件100降低时，冲头104和刀具110一起向下移动。
图11示出在冲头104和刀具110到达轧制铜线58的方向之前不久、移动块66完全向前移动的状态。当从动辊96从图10的状态进一步向下移动时，移动块66向前移动，因此，轧制铜线58完全进给。当光学传感器遮断板90的切除部92开始位于光学传感器94的发光部件与受光部件之间时，螺线管74的操作停止。轧制铜线58的完全成形为夹片形状的部分已移动到刀具110的部分，而轧制铜线58的尚未成形的部分位于冲头104的上部处。
当图8至图11的状态顺序进行时，轧制铜线58被连续成形并切割成夹片形状。
图12是根据本发明另一示例性实施方式的用于夹片结合设备的夹片供应装置中的成形/切割单元中所安装的冲压刀具的剖视图。
在图6中，冲头104和刀具110是分开设置的。在图12中，冲头和刀具形成一体，以构成冲压刀具120。冲压刀具120由抬升驱动部件100驱动，并在冲压刀具120上部处具有成形凸台122和切割端124，在成形凸台122与切割端124之间具有台阶。当冲压刀具120升起时，轧制铜线58的成形为夹片形状的部分被切割端124切割，然后如果冲压刀具120进一步升起，轧制铜线58被成形凸台122成形为夹片形状。
如上所述，已在附图和上述说明中描述并图示了示例性实施方式。选择并描述了这些示例性实施方式，以解释本发明的某些原理和它们的实际应用，由此使本领域技术人员能够制造并利用本发明的各种示例性实施方式以及其多种替代例和修改例。从上述描述中显然可知，本发明的某些方面不限于本文所示示例的具体细节，因此预料本领域技术人员将会进行其他修改和应用、或其等效形式。然而，在考虑了上述说明和附图之后，本结构的许多变更、修改、变型及其他用途和应用对本领域技术人员来说将变得清楚。不偏离本发明的主旨和范围的所有这些变更、修改、变型及其他用途和应用均认为是被仅由所附权利要求所限定的本发明涵盖。

Claims (17)

1.一种用于夹片结合设备的夹片供应装置，包括：
铜线供应单元，所述铜线供应单元用于供应铜线；
铜线轧制单元，所述铜线轧制单元用于将所述铜线轧制成轧制铜线；以及
成形/切割单元，所述成形/切割单元用于接收所述轧制铜线，并将所述轧制铜线成形和切割成夹片形状。
2.如权利要求1所述的夹片供应装置，其中，所述铜线供应单元包括线轴，铜线缠绕在所述线轴上。
3.如权利要求1所述的夹片供应装置，其中，所述铜线轧制单元包括主辊、用于支撑所述主辊的支撑轴承、以及与所述主辊接合以轧制所述铜线的轧制导引件。
4.如权利要求1所述的夹片供应装置，进一步包括：
用于感测由所述铜线轧制单元轧制并供应的轧制铜线的轧制铜线感测单元。
5.如权利要求4所述的夹片供应装置，其中，所述轧制铜线感测单元是接触式传感器。
6.如权利要求5所述的夹片供应装置，其中，当所述轧制铜线接触所述接触式传感器时，所述铜线轧制单元的操作停止。
7.如权利要求1至6中任一项所述的夹片供应装置，其中，所述成形/切割单元包括用于供应所述轧制铜线的进给部、用于将所述轧制铜线成形为夹片形状的成形部、以及用于切割由所述成形部成形的夹片的切割部。
8.如权利要求7所述的夹片供应装置，其中，所述进给部包括移动块和压块，所述移动块通过由进给凸轮和支撑弹簧驱动的驱动连杆的交互操作而向前和向后移动，所述压块用于选择性地施压位于所述移动块中的轧制铜线的上部。
9.如权利要求8所述的夹片供应装置，其中，所述压块由螺线管驱动。
10.如权利要求7所述的夹片供应装置，其中，所述成形部包括成形模和冲头，所述成形模具有成形凹槽，所述冲头被驱动使得其至少一部分与所述成形模接合。
11.如权利要求10所述的夹片供应装置，其中，所述冲头的下部由冲压弹簧支撑。
12.如权利要求7所述的夹片供应装置，其中，所述切割部包括刀具，所述刀具包括切割端。
13.如权利要求12所述的夹片供应装置，其中，所述成形部包括成形模和冲头，所述成形模具有成形凹槽，所述冲头被驱动使得其至少一部分与所述成形模接合，并且所述冲头和所述刀具由抬升凸轮驱动。
14.如权利要求7所述的夹片供应装置，其中，所述成形部和所述切割部包括：
抬升凸轮；抬升驱动部件，所述抬升驱动部件由所述抬升凸轮驱动；冲压刀具，所述冲压刀具由所述抬升驱动部件驱动；以及方块，所述方块的至少一部分与所述冲压刀具的冲头接合；以及
冲头与用于切割所述完全成形的夹片的切割端一起整体形成在所述冲压刀具中。
15.如权利要求9所述的夹片供应装置，其中，所述螺线管的操作由光学传感器遮断板和光学传感器来控制，所述光学传感器遮断板与所述进给凸轮一起转动并具有切除部，所述光学传感器的发光部件和受光部件由所述光学传感器遮断板遮断或解除遮断。
16.一种夹片结合设备，包括：
焊膏点涂单元，所述焊膏点涂单元用于将焊膏点涂到引线框架，晶片结合到所述引线框架；
夹片供应装置，所述夹片供应装置用于将铜线加工成夹片，并供应所述夹片；以及
夹片结合单元，所述夹片结合单元用于拾取由所述夹片供应装置供应的夹片，并将所述夹片定位在所述引线框架上，
其中，所述夹片供应装置包括用于供应铜线的铜线供应单元、用于将所述铜线轧制成轧制铜线的铜线轧制单元、以及用于接收所述轧制铜线并将所述轧制铜线成形并切割成夹片形状的成形/切割单元。
17.如权利要求16所述的夹片结合设备，其中，所述成形/切割单元包括用于供应所述轧制铜线的进给部、用于将所述轧制铜线成形为夹片形状的成形部、以及用于切割由所述成形部成形的夹片的切割部。
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