CN1058467C - 输送引线框的设备和在线管芯键合设备及半导体芯片制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在气轨上输送引线框的设备，及使用该设备的在线封装组装系统，其中引线框在压缩空气的作用下移动。

Description

输送引线框的设备和在线管芯键合设备及半导体芯片制造方法
                    本发明背景技术
发明领域
本发明一般涉及在半导体封装器件的制造线中输送引线框的设备和在线管芯贴装/引线键合设备，以及利用这种设备制造半导体芯片的方法。
相关现有技术描述
通常，半导体芯片组装工艺从管芯贴装工艺开始，由包含多个集成电路元件的硅晶片分离出的分立芯片(管芯)贴装到引线框上。引线框是具有电连接芯片与外部电元件的引线的一块板，它由铜合金或铁镍合金制成。引线框还在整个组装工艺中支撑芯片。芯片贴装于其上的引线框通过金属线或通过直接将其部件(内引线)焊接到芯片的金属焊盘上与芯片电连接。然后，包封芯片半组装件，防止芯片受环境的影响，例如，湿汽、灰尘、或物理和电冲击。然后对这样获得的封装进行切割/成形工艺，切割引线并使引线成形，从而使之适于安装于电路板上。此后对该封装进行各种电和可靠性实验，合格的封装供应给用户。
如上所述，半导体封装组装工艺包括许多步骤，每步的作用各不相同。因此，很难连续进行每一步工艺。例如，在管芯贴装工艺中可以把四块芯片粘结到四个引线框的管芯底盘上，但在引线键合工艺中同样的时间内只能把一块芯片电连接到引线框上。而且，LOC(芯片上引线)封装组装工艺需要大约0.8-2.0秒时间用聚酰亚胺胶带把芯片热压粘结到到管芯底盘上，这大约是随后的引线键合工艺所需时间的一半。为了解决这种不同步骤所需时间不同的问题，提高封装组装工艺的生产率，已有人提出了一种称作在线系统的整体系统，该系统中一个管芯贴装设备与两个以上引线键合设备连接。这种在线系统对大规模组装和如存储器生产厂等生产厂家特别有利。
图1是一种在线系统的示意图。该系统(40)包括一个管芯贴装设备(10)，四个引线键合设备(20a、20b、20c、20d)，和输送引线框(16)的输送设备(30)。
储料器(未示出)中多个引线框中的每一个由引丝框分离器(1)送到运行的导轨(9)上。导轨(9)上的引线框2具有用于电连接芯片的电焊盘的引线图形，所述图形将通过侧轨彼此连接，形成图形条带。晶片盒(5)中装有具有集成电路元件的晶片，这些晶片已进行了背面磨片、划片和背面贴胶带等处理。在晶片(未示出)安装于xy工作台(6)上后，芯片分离器(7)把晶片分成分立芯片，然后所述分开的芯片由输送组件(8)输送到管芯贴装头(4)处。在导轨(9)上的引线框(2)的管芯底盘(未示出)在贴装头之下，在管芯底盘上施加如Ag环氧树脂等粘结剂点。在那种芯片直接粘结到没有管芯底盘的引线框的引线上的情况下，例如，LOC封装，则不需要施加粘结剂点。
贴装头(4)对准引线框与位置合适的芯片，把它们贴在一起，热压将它们粘结在一起。
然后，其上用管芯贴装设备(10)贴装了芯片的引线框移动到预烘室(12)中，在此室中粘结剂在预定温度下经一定时间后固化。
缓冲装置(buffer)(14)包括多个入口料斗(18)，完成了管芯贴装后，在被送到引线键合阶段前，引线框堆叠于此。使用多个料斗把引线框馈送到引线键合阶段的原因如下，首先，即使管芯贴装设备(10)不工作，引线框也可以被连续地送到引线键合阶段。第二，在管芯贴装设备(10)不能输出足够的贴装了管芯的引线框时，由分开的线外管芯贴装设备贴装了管芯的引线框可以按顺序连续送入缓冲装置(14)，用于连续进行引线键合。从入口料斗(18)输送贴装了芯片的引线框(16a)，利用四个引线键合设备(20a-20d)中的一个进行引线键合。
引线键合设备(20)包括装料机(24)、卸料机(26)和引线键合头(22)。输送组件(30)把引线键合了的引线框(16)送到出口料斗(28)，由此把引线框传递到如模制等随后的工艺步骤。出口料斗(28)与缓冲装置(14)的入口料斗(18)结构相同。
控制部件(15)是一微处理器，控制引线框的输送，和整个系统的运行。其初始工作值是由引线框的尺寸和形状及芯片的结构确定的。
这种在线系统中的引线框输送组件(30)使用传送带输送引线框，如图2A所示。引线框输送组件(30)包括两条导轨座；第一(50a)和第二(50b)导轨座，它们的结构相同。导轨座(50)上有大量滑轮(52)，其上卷绕着传送带(54)。第一导轨座(50a)与第二导轨座(50b)借助连接板(56)连接。连接板(56)的宽度(W)可以根据要输送的引线框(16)的宽度进行调节。移动传送带的动力由电机提供，尽管图2A中未示出，但它位于第一导轨座(50a)和引线键合头(22)之间。电机的运动传到动力传动轴(57)，其一端与第一导轨座的动力传动滑轮(58)连接，而其另一端与第二导轨座的动力传动滑轮(58)连接，这样便可由它控制第一导轨座的传送带(54)的速度，并同样控制第二导轨座的传送带的速度。引线框的侧轨与传送带(54)接触，并随着传送带(54)在电机产生的动力的驱动下运动。
在引线框(16)到达导轨(50)的某一预定位置后，传感器(70)探测到它，并将探测信号输送到制动器(72)。在引线框通过时，“”形制动器(72)隐匿在形成于导轨座(50)中的开口(74)中，而当接收到来自传感器(70)的信号时，该制动器便突出到开口外，制动引线框。运动的引线框触到制动器(72)后便停止。由于引线框的运动/停止受在线系统的控制部件(例如，图1中的控制器(15))的控制，所以可以控制电机，使传输带(54)停止，随之引线框停止运动。然而，在这种情况下，由于惯性的作用引线框会向着其运行的方向倾斜，所以应该使用制动器(72)以便精确地控制引线框，使之停止于合适的位置。
在引线框到达多个引线键合设备中的某个引线键合设备的装料机(24)和卸料机(26)时，需要探测引线框位置。图2A示出了贴装了管芯的引线框(16a)从引线键合设备的装料机(24)边上的导轨(50)移动到引线键合设备时的情况，和卸料机(26)上的引线键合了的引线框准备返回导轨(50)时的情况。
由于装料机(24)和卸料机(26)结构和操作相同，所以只说明图2A中的装料机(24)。装料机(24)使用输送引线框的传送带。所以装料机和卸料机皆包括传送带(82)，其上卷绕了传送带的滑轮(84)，及给传送带提供动力的电机(80)。在输送引线框期间，卷绕在滑轮上的传送带位于导轨(50)上隐匿于形成在导轨(50)中的开口(74)中。在传感器(70)探测到引线框的位置，且引线框靠制动器(72)停止时，隐匿于开口中的传送带(82)和滑轮(84)向上移动到轴(83)之上，引线框(16a)随着装料机传送带(82)的运动被送到引线键合设备。
引线键合设备的键合头(22)包括馈送金或铝丝的毛细管(60)，和完成了引线框的引线和芯片金属焊盘的引线键合后切割金属丝的修整器(64)。把每个分立芯片(66)键合到引线框(16b)上的引线键合后，引线框移动到卸料器(26)，在此引线框靠卸料器(16)传送带的运动移动到导轨上。
上述传送带式引线框输送组件(30)的问题是，该组件使用了许多滑轮(52)(例如，400个滑轮)和传送带(例如，16条传送带)，还有如由于其部件间的机械磨擦造成部件的磨损。也即是，如图2B所示，各滑轮(52)包括枢轴(53)、衬套(55)、和轴承(bearing)(51)，滑轮在转动时会被磨损，所以要替换。而且，磨损过程中产生的灰尘造成了严重的污染，会引起半导体严重失效。另外，即使只拆一个部件，整个系统也要全部停止，替换该损伤的部件，所以导致生产率降低，生产成本增加。
这些问题并不限于在线系统，一般所有使用输送用传送带的设备都有此问题。
除此之外，传送带式输送系统还有另一问题，即输送导轨的不稳定性问题，对此下面将参照图3和4进行说明。
图3A和3B是展示用传送带式常规输送系统输送引线框的剖面图。为了简便起见，图中省略了传感器、电机、和动力传送部件。传送带(54)在箭头所指方向移动时，以其侧轨与传送带接触的引线框(16)随之移动。尽管图3B示出了通过金属丝(62)把芯片(66)键合到引线框(16)上的引线键合，但如果示出的是送入到引线键合设备的装料机(图2中的24)的引线框，则引线框刚刚进行了管芯贴装。
以此方式，如上所述，由于传送带(54)的表面相对于引线框的运动方向没有尽头，且传送带(54)穿过引线框制动器(72)的开口(74)或引线键合设备的装料机/卸料机，所以传送带(54)的许多部件无法与引线框的侧轨接触。而且，由于每个滑轮(52)处于不同高度，传送带(54)由于张力会倾斜，则引线框(16)会在传送带(54)的不平表面上移动。
特别是，引线框(16)通过开口(74)附近时易被卷到传送带(54)和滑轮(52)之间，出现故障，从图4A可以看到此现象。
导轨(50a，50b)的运动速度或高度间的差异会导致引线框反转(见图4B)，两个引线框重叠(见图4C)，或者在最坏情况下引线框会从导轨上滑出或脱轨(见图4D)。
而且，由于引线在运动中有起伏，对于很薄的引线框，例如TOSP(小外型薄封装)，在引线框输送期间，键合线的下陷很严重，使它们接触芯片或折断(见图4E)。根据本发明者的观察，厚度小于6密耳的薄引线框无法由传送带式系统输送。
如果用传送带式系统输送芯片贴装在引线框下表面上的LOC(芯片上引线)封装，会因芯片与传送带接触而损伤芯片，所以不能用传送带式系统输送这类封装。
                 本发明概述
所以，本发明的目的是提供一种改进的引线框输送方法和设备，不存在上述常规输送设备的问题。
本发明的另一目的是提高半导体组装工艺的生产率，同时通过避免引线框输送设备的磨损降低生产成本。
本发明又一目的是减少封装的失效，并通过提高半导体封装组装的工位清洁度提高生产率。
本发明再一目的是避免半导体封装组装系统中引线框输送过程中发生各种损坏。
本发明再一目的是有效地输送很薄的TSOP引线框。
本发明又一目的是在LOC封装组装过程中稳定输送引线框。
本发明又一目的是通过稳定输送引线框及通过提高输送速度提高在线引线框输送系统的工作效率。
上述这些目的可以通过本发明的在半导体封装器件的制造线中输送引线框的设备和在线管芯贴装/引线键合设备来实现。
根据本发明的在半导体封装器件的制造线中输送引线框的设备，所述引线框沿导轨移动，所述设备包括：
导轨，所述引线框将沿之移动，其上具有通气孔；
空气供应装置，用于通过所述通气孔吹空气，移动所述部件；
制动装置，用于在预定位置制动所述引线框；
其特征在于还包括探测装置，用于探测引线框的位置，所述探测装置设置于所述导轨上，上述制动装置设置于引线框移动方向上所述探测装置后。
根据本发明的在线管芯贴装/引线键合设备，包括：
(i)用于输送引线框的设备，其包括：
(A)导轨，引线框将于其上移动，所述导轨具有相对于所述引线框的移动平面成一角度的通气孔；
(B)通过所述通气孔吹空气移动所述引线框的空气供应装置；
(C)在一定位置制动所述引线框的制动装置；
其特征在于还包括(D)探测引线框的位置的探测装置，所述探测装置设置于所述导轨上；及
(E)控制所述空气供应装置和所述制动装置的控制装置；
所述在线管芯贴装/引线键合设备还包括
(ii)用粘结剂把半导体芯片贴装到引线框上的管芯贴装装置，所述引线框包括将与半导体元件电连接的引线，和包围所述引线的侧轨，构成引线框形状；
(iii)固化所述粘结剂的固化装置；
(iv)多个用金属丝电连接所述引线框与所述芯片的引线键合装置；
(v)控制从所述管芯贴装装置到所述引线键合装置输送引线框的速度的缓冲装置；
(vi)控制所述在线设备的控制部件。
利用上述设备的本发明的制造半导体芯片的方法为
(A)从有多个分立芯片的晶片上分离出分立芯片；
(B)用粘结剂把所述芯片贴装到引线框上；
(C)固化所述粘结剂；
(D)在入口料斗中堆叠所述贴装了所述芯片的所述引线框；
(E)把所述引线框送到导轨上；
(F)通过吹压缩空气，把所述引线框沿导轨移动到一个引线键合机之前的导轨上预定位置；
(G)利用传送带把所述引线框移动到一个所述引线键合机的引线键合台上；
(H)通过金属丝电连接所述引线框的引线与所述芯片；
(I)利用传送带把所述引线键合了的引线框移动到导轨上；及
(J)吹压缩空气，在导轨上把所述引线键合了的引线框输送到出口料斗。
                   附图的简要说明
结合以下参照附图对发明的详细说明，会容易理解本发明的这些和各种其它特征和优点，各附图中，相同的标号表示相同的构成部件，其中：
图1是展示适于把管芯贴装设备与多个引线键合设备构成一个整体的在线系统的示意图；
图2A是使用常规传送带的引线框输送设备的切分透视图；
图2B是常规引线框输送设备中使用的滑轮的放大示图；
图3A和3B分别是展示用常规传送带输送引线框的步骤的正视和侧视图；
图4A示出了常规引线框输送设备工作期间引线框卷进滑轮中的情况；
图4B示出了使用常规引线框输送设备期间引线框反转的情况；
图4C示出了使用常规引线框输送设备期间引线框重叠的情况；
图4D示出了使用常规引线框输送设备期间引线框出轨的情况；
图4E示出了使用常规引线框输送设备期间一条引线框起伏的情况；
图5A和5B分别是本发明的引线框输送设备的局部切分透视图和局部放大图；
图6A和6B分别是展示按本发明的方法用送气装置输送引线框的步骤的剖面图和局部放大示图；
图7是展示利用常规的使用传送带的在线系统进行引线框的运动/停止控制的框图；
图8是展示利用本发明的使用送气装置的在线系统进行引线框的运动/停止控制的框图；
图9A和9B分别是展示本发明利用如气轨控制器的螺线管控制装置供应空气的示图和局部放大示图；
图10是本发明的在线系统中管芯贴装设备的透视示图；
图11是利用本发明在线系统中的管芯贴装设备的引线框分离器分离引线框的步骤的示图；
图12A和12B分别是利用本发明在线系统中的管芯贴装设备的芯片分离器两步分离半导体芯片的剖面示意图；
图13是引线框的平面示图，示出了半导体芯片封装的修整/成形步骤；
图14是使用本发明的空气输送装置的在线修整/成形设备的示意图；及
图15是使用本发明的空气输送装置的在线修整/成形设备的导轨的局部透视图。
                  本发明详述
下面结合附图更详细地说明本发明。
图5A是本发明的引线框输送设备的局部切分透视图。本发明的引线框输送设备(100)没有常规引线框输送设备中所用的传送带、滑轮和电机。相反，用通过空气导管(120、122)提供的压缩空气作驱动引线框的动力。也就是说，引线框可以在通过空气通孔(110)提供的空气的作用下，在气轨(130)上移动，所述空气通孔相对于气轨(130)的水平面(131)以一定角度形成于所述气轨(130)内。为了在空气的作用下移动引线框(106)的两侧轨(108)，形成一对气轨，即第一气轨(130a)和第二气轨(130b)。空气通孔(110)最好均匀地间隔开，以便可以使力均匀作用于引线框上。图5中，在开口(144)处形成用于向/从如引线键合设备等的组装部件上装/卸引线框的装/卸载带(140)和滑轮(142)。装/卸载带可以是常规传送带型输送系统所用的任何一种。
气轨(130)包括许多子轨(153)，如图5B所示。子轨(153)的尺寸和形状最好相同，因为子轨(153)中的每个空气通孔(110)之间的距离可以是恒定的，所以通过空气通孔(110)作用到引线框的力在导轨(130)上始终是均匀的。子轨(153)的前上缘有一斜面，为防止引线框在通过两个子轨时被下一子轨卡住，使倾斜角为φ。
在传感器(132)探测到引线框沿上述导轨(130)到达停止位置后，停止通过空气导管(120)供应空气，并通过真空孔(112)形成真空，这样可以使引线框停止。在引线框应该进行导线键合时，停止位置可以是键合设备的装载部分(160)。除真空孔(112)外，还可以用常规传送带型输送设备中所用的制动器(72)制动引线框。为此，真空孔(112)还有一个作用是在引线框触及制动器(72)时减小对引线框的冲击。
导轨(130)的开口(144)中的装载带(82)和滑轮(84)被电机(80)提升到轴(83)之上且传送带(82)运动时，引线框传到引线键合设备的导轨(180)，然后移动到键合头(22)。利用键合头(22)通过金属丝使引线框(106)电连接芯片(102)。在引线键合完后，引线框沿导轨(180)移动到卸载部分(170)，然后，由卸载带装到气轨(130)上。以此方式，将引线键合了的引线框(156)堆叠于料斗(190)中，然后输送到下面的组装步骤，例如模制步骤，进行包封，以形成封装体。
图6A和6B分别是展示按本发明的方法用送气装置输送引线框的步骤的剖面图和局部放大示图。通过空气导管(122)吹入导轨的压缩空气通到倾斜的通气孔(110)中，该通气孔与导轨(130)的上表面(131)成θ角。这样，力就作用于通气孔(110)上的引线框上，使之沿空气流动方向移动。引线框会悬浮于导轨上表面(131)上，离表面(131)的高度为“S”。当然，处于两空气通孔(110)之间的引线框可以与导轨(130)的上表面(131)接触，因为引线框与导轨的接触阻力几乎为零，所以整个引线框基本悬浮于导轨上。
在把上述图5和6的气轨输送方法和设备应用于管芯贴装设备与两个引线键合设备构成一体的在线系统时，除引线框输送导轨、压缩空气供应部件、和控制空气流的控制部件外，整个系统与图1所示系统是一样的。
为了将气轨输送技术应用于在线系统，最重要的参数是空气相对于引线框条带水平面的喷射角(即，图6B中的“θ”)，和作用于引线框的空气压力。根据本发明人的实验，这些参数如下：
在空气通孔相对与水平面成90度角时，为了使引线框悬浮于导轨上，应在水平和垂直方向供应空气，而为了使引线框移动，需很高的空气压力(例如，一个引线键合设备需要约1500-1667cm3/秒)。需要这么高的压力的原因是压缩空气要作用于其上的引线框的面积太小。而且，控制失误还会使引线框脱出气轨。
另一方面，在空气通孔的倾斜角度小于90度时，引线脱轨的问题还会发生，直到该角减小到约40度为止。在该角约为30度时，尽管可以避免这种脱轨问题，但引线框条在空气直接入射的部分和空气没直接入射的部分之间会发生起伏。所以无法有效地输送薄引线框。
在该角调到10-20度时，可以避免上述问题，从而可以有效地输送引线框。在空气通孔直径大约为3mm，且引线框重量为3-4克时，用于一个引线键合设备的空气流为500-1000cm3/秒。
比较从由引线框安装阶段的料斗(图1中的“18”)供给引线框到常规传送带型系统和到本发明气轨型系统的的料斗(图1中的“28”)所需的时间，发现，时间从约4.2秒减少到约2.4秒。
根据本发明，为了减小快速移动引线框时引线框与板式制动器的碰撞，引线框的制动采用板式制动器(图2中的“72”)及真空制动器(图5B中的“112”)。
下面结合图7和8比较采用常规传送带型在线系统和本发明气轨型在线系统时，探测引线框移动和到达某一位置时，使引线框停止于某位置的控制情况。
图7是展示常规使用传送带的在线系统中控制引线框的运动/停止的框图。控制部件(15)是控制图1所示的整个在线系统操作的控制部件。子控制部件(200)从/向控制部件(15)接收/发送控制信号，接收传感器(202)探测到的信号，控制引线框输送导轨(50)和制动器(72)的操作。每个引线键合设备皆设有子控制部件(200)，因此，例如，包括一个管芯贴装设备和四个引线键合设备的在线系统具有四个子控制部件。
传感器(202)设置于引线框于其上移动的导轨(50)之下(见图2A)，用于探测引线框的位置。位置信号通过输入开关(204)从传感器(202)传到子控制部件(200)。子控制部件(200)把该信号传到控制部件(15)，报告移动引线框的情况，并通过输出开关(206)，输出合适的电信号，控制电机驱动部件(208)和制动器驱动部件(75)。然后，电机驱动部件(75)根据来自输出开关(206)的信号工作或制动包括传送带在内的导轨(50)。当导轨(50)工作，移动引线框时，关闭信号(inactive signal)输入制动器驱动部件(75)，同时，制动器驱动部件(75)将板式制动器(72)弹出形成于导轨(50)中的开口(图2A中的”74“)。
图8是展示本发明气轨式在线输送系统中控制引线框的运动/停止的框图。传感器(202)、子控制部件(200)、控制部件(15)及输入和输出开关(204、206)与图7中的常规系统一样。然而，按本发明，由于移动引线框的动力源于压缩空气，而不是电机，所以引线框的运动/停止是通过连接输出开关(206)与气轨控制部件(210)来控制的，气轨控制部件(210)用于控制通过空气导管(图5A中的“120”)的压缩空气的流动/停止。在制动器驱动部件(75)接收来自输出开关(206)的信号时，制动器驱动部件(75)控制制动器(72)及形成于气轨(130)中的真空孔(或“真空制动器”)(112)。制动器(72)是靠开/关真空通道控制的，真空通道接在真空泵与制动器之间，并带有一个螺线管控制器，所述真空通道还与气轨(130)的真空孔(112)相连，以制动引线框。
图9A和9B分别是展示利用本发明一个实施例的螺线管控制器供应空气的示图和局部放大示图。螺线管控制器(210)包括磁管铁芯(214)、缠绕于磁管铁芯上的线圈(216)、及铁芯(214)内的阀(212)，所述阀用于关或开空气导管(120)。线圈(216)的一端与子控制部件的输出开关(图8中的“206”)相连，在通过输出开关把电流送到线圈(216)后，阀垂直地往复运动。在阀(212)向上运动时，将压缩空气通过空气导管(120)送到气轨(130)，然后，通过空气通孔(110)射出，引线框在导轨(130)上移动。当阀(212)向下运动时，压缩空气的供应停止，所以引线框停止。
在图9A中，四个气轨(130a、130b、130c、130d)专用于一个引线键合设备。因此，如果相同的信号通过输出开关(206)送入螺线管控制器(210)的线圈(216)，则同时控制所有气轨(130)。另一方面，也可以通过向四个螺线管控制器的各线圈(216)输入不同的信号，来独立地控制引线键合设备的各气轨。后一种情况的优点在于，当第一引线键合设备的装/卸带工作，把引线框装进料斗时，其余三个引线键合设备工作，把引线框输送到气轨上。
吹进空气导管(120)的压缩空气可以由控制器或分离压缩机原位供应。也就是说，在图9中，空气供应部件(220)可以是压缩机或控制器。
图10是本发明的在线输送系统中管芯贴装设备的透视示图。来源于晶片储料器(图1中的“5”)的晶片(325)安放在xy-工作台(6)上。晶片(325)含有大量集成电路，并且已标示出芯片的好/坏。xy-工作台(6)可以沿x-和y-轴相对于晶片的水平面移动。芯片(310)从晶片(325)上分离下来，随芯片输送部件(8)的拾取器(305)沿输送槽(330)移到贴装台(315)。芯片(310)靠真空的作用贴在拾取器(305)上。在载着芯片(310)的贴装台(315)移动到将要把芯片贴装到引线框上的位置之下时，引线框(2)在导轨(9)上移动到贴装头(320)处。在将要进行芯片贴装的引线框(2)和芯片(310)对准后，贴装头热压进行管芯贴装。对于LOC封装，芯片输送部件(8)把芯片(310)移到贴装台(315)，然后贴装台(315)移到安装引线框以进行芯片贴装的位置。相反，对于具有管芯底盘的引线框，芯片(310)利用芯片输送部件(8)安装在引线框(2)的管芯底盘(未示出)上，利用置于贴装头旁边的粘结剂分配器(图1中的“3”)将例如Ag-环氧树脂等粘结剂涂在管芯底盘上。
图11是引线框分离设备工作情况的示图，该设备可用于本发明的在线系统中的管芯贴装设备。引线框(2)送到管芯贴装设备(图10中的300)的导轨(9)上，引线框的送入速度是根据管芯贴装和引线键合的速度控制的。图11所示设备由本申请人公开于1995年7月21日申请的韩国专利申请95-21641。缓冲材料(420)例如纸夹在储料器(405)的引线框之间，以防止在引线键合工艺过程中由于引线框的弯曲造成引线框失效，设备(1)的一个作用是可以去掉缓冲材料(420)，同时，拾取并把引线框送到管芯贴装导轨(9)。设备(1)用真空吸盘(425)拾取缓冲材料(420)或引线框(410)，并可以在垂直和水平方向往复运动。同时关闭右真空吸盘和接通左真空吸盘，可以同时完成由右真空吸盘将引线框(410)降落到导轨(9)上和由左真空吸盘从储料器(405)中拾取缓冲材料(420)的动作。设备(1)在垂直和水平方向往复运动，把下一引线框送到导轨(9)上。与具有一个真空吸盘的常规设备相比，具有两个真空吸盘(425)的这种设备可以通过提高引线框的分离速度提高管芯贴装工艺的生产率。
图12A和12B皆是可用于本发明的在线系统的芯片分离设备的剖面示意图。如图10所示，装在管芯贴装设备(300)的xy-工作台(6)上的晶片上有大量在集成电路制备步骤制备的分立芯片(小片)，EDS(电管芯分类)和划片后，用胶带贴在晶片没用的表面。分立芯片由示于图12的步骤从晶片上分离出来。图12所示设备由本申请人公开于1995年6月29日申请的韩国专利申请95-18136中。
参见图12A和12B，该设备(7)具有向上推贴在胶带(525)上的芯片(530)的插棒式销(a plunge pin)(510)，顶出部件(ejected part)(515)和缸(520)。该设备(7)可以按二步法分离胶带上的芯片，防止用插棒式销(510)引起的芯片或封装龟裂。
芯片的第一次分离示出图12A。缸(520)有一平坦上表面，用以于其上稳定地安装芯片。在第一次分离之前，缸(520)的上表面，顶出部件(515)的上表面及销(510)的上部处于同一高度。晶片牢固地固定在缸的上表面上，这样便在两者之间形成了真空。在缸(520)向下移动时，除与插棒式销(510)和顶出部件(515)接触的芯片外，晶片由于真空吸附的作用，晶片随之向下倾斜。结果，粘住芯片(530)边缘的胶带(525)脱开。缸移动的距离最好确定为使角“φ”可以在5-10度之间。由此，粘住芯片的约40-50％的面积可以脱胶。
此后，向上移动销(510)，可以使贴装芯片的其余部分的胶带完全脱离，如图12B所示。进行芯片贴装的拾取器(图10中的305)将这样分离的芯片(530)输送到管芯贴装头。该设备(7)按二步法分离芯片，由此可以用较小的力分离芯片，减小插棒式销(510)对芯片的冲击。只用插棒式销而不用顶出部件和缸的一步分离法分离了芯片后的胶带上有清晰且较深的痕迹，肯定也损伤了芯片。这种损伤可以引起龟裂。芯片越大，则由插棒式销造成的损伤或冲击越严重。
以上是在线系统中输送引线框的方法和设备，其中管芯贴装设备与多个引线键合设备连接。然而，本发明可以应用于任何需要在导轨上输送引线框的工艺中，例如，在把引线键合了的引线框传到修整/成形工艺步骤时，该步骤修整成条状的模制封装，形成分立封装，然后进行成形，使外引线有合适的形状，例如J形外引线。
图13是展示从图的左侧到右侧进行修整/成形的平面图。半导体元件(710a)是以条带形式贴在引线框上的芯片，该芯片已由模制工艺进行了包封，形成了封装体。冲洗封装体(710)，除去内引线上及密封墙(714)和管壳(710)的间隙中的杂质，电镀法镀锡铅合金对外引线(716)进行表面处理。密封墙(714)的作用是防止模制树脂在包封期间溢流，拉杆(718)在把内引线和外引线连接到引线框的侧轨(720)上的封装期间用作支撑元件。
半导体元件(710b)目前的状态是，切掉了内引线与外引线(716)间的密封墙(714)。如果一次切掉了所有密封墙(714)，会对引线造成相当大的冲击。因此，切掉了相间的密封墙。
半导体元件(710c)目前的状态是，切掉了其余的相间的密封墙和拉杆(718)。
然后对切掉了密封墙和拉杆所得的封装进行成形工艺，在该工艺中，切割和打弯外引线(716)，使之具有合适的形状(半导体元件710d)，以便与安装板配合。然后，对所得封装(710d)进行各种测试，例如老化试验、电测试、和包括PCT(压力锅蒸煮试验)或T/C(温度循环)等可靠性测试。
图13只用于说明如何在修整/成形工艺过程中修整/成形引线和密封墙，而不是实际工艺。实际上，修整含8或10个半导体元件的引线框条，然后，用分开的修整和成形模式或一体的修整/成形模式进行成形加工。
图14是在线修整设备的示意图。修整(740)和成形设备(750)由上模具(740a，750a)、和下模具(740b，750b)构成，每个上模具皆具有用于切割密封墙、拉杆和外引线的三片修整刀(744，754)，下模具用于在修整/成形工艺过程中支撑半导体元件(710)。下模具在修整/成形加工中与半导体元件接触。引线框条(700)在导轨(760)上移动。上模具(740a)内的控制器(未示出)探测引线框(700)的位置，控制修整设备(740)和成形设备(750)及引线框(700)移动/停止的操作。
图15是在线修整/成形设备的局部透视图。导轨(760)包括引线框条在其上移动的气轨(762)和在修整/成形加工支撑引线框(760)的夹具(764)。气轨(762)由两个相对间隔开的导轨(762a，762b)构成。修整设备(图14中的740)的下模具(图14中的740b)或成形设备(图14中的750)的下模具(图14中的750b)位于导轨(762a，762b)之间的间隔中，支撑半导体元件(710)。气轨(762)包括喷射作为移动引线框的动力的压缩空气的空气通孔(766)和支撑引线框的真空孔(768)。在引线框未对准时，引线框会被模具折断。因此在气轨(762)处设置探测引线框位置的传感器(770)，通过把来自传感器(770)的信号传到控制部件(图13中的730)，控制压缩空气的流动或真空。
通常，引线框条上有定位孔(未示出)，用于输送引线框。然而，这种引线的输送不可避免地要磨损设备的部件，降低生产率。相反，根据本发明，由于只使用自动部件输送引线框，可以有效地避免有关机械输送中的问题，例如，对部件的磨损或对引线框的损伤等。
尽管这里说明了在线管芯贴装/引线键合系统中和在线修整/成形系统中输送引线框的几个实施例，但本领域的普通技术人员来说很清楚，该方法和设备可以应用于要输送引线框的其它组装阶段。
而且，在制备存储器组件时，可以利用压缩空气代替常规传送带输送印刷布线板。
尽管这里详细说明了本发明的优选实施例，但应该理解，这里教导了本发明基本构思的各种变化和/或改型，这对于本领域的普通技术人员来说都是很显然的，这些皆包含在所附的本发明权利要求书的精神和范围内。

Claims (28)

1.一种在半导体封装器件的制造线中输送引线框的设备，其中所述引线框沿导轨移动，所述设备包括：
导轨，所述引线框将沿之移动，其上具有通气孔；
空气供应装置，用于通过所述通气孔吹空气，移动所述部件；
制动装置，用于在预定位置制动所述引线框；
其特征在于还包括探测装置，用于探测引线框的位置，所述探测装置设置于所述导轨上，上述制动装置设置于引线框移动方向上所述探测装置后。
2.如权利要求1的设备，其特征在于还包括控制所述空气供应装置和所述制动装置的控制装置。
3.如权利要求2的设备，其特征在于，所述通气孔相对所述引线框的移动平面成约10-20度的角形成。
4.如权利要求2的设备，其特征在于，所述制动装置包括在所述导轨和所述引线框之间形成真空的真空孔。
5.如权利要求3的设备，其特征在于，所述制动装置还包括制动所述引线框的制动器。
6.如权利要求2的设备，其特征在于，所述引线框含有贴装于其上的半导体芯片。
7.如权利要求2的设备，其特征在于，所述引线框含有贴装于其上的半导体芯片，所述引线框和所述芯片相互电性连接。
8.如权利要求2的设备，其特征在于，所述导轨包括多个子轨，所述子轨是这样形成的，使其面对被送入所述导轨的引线框的上缘有一斜面。
9.一种在线管芯贴装/引线键合设备，包括：
(i)用于输送引线框的设备，其包括：
(A)导轨，引线框将于其上移动，所述导轨具有相对于所述引线框的移动平面成一角度的通气孔；
(B)通过所述通气孔吹空气移动所述引线框的空气供应装置；
(C)在一定位置制动所述引线框的制动装置；
其特征在于还包括(D)探测引线框的位置的探测装置，所述探测装置设置于所述导轨上；及
(E)控制所述空气供应装置和所述制动装置的控制装置；
所述在线管芯贴装/引线键合设备还包括
(ii)用粘结剂把半导体芯片贴装到引线框上的管芯贴装装置，所述引线框包括将与半导体元件电连接的引线，和包围所述引线的侧轨，构成引线框形状；
(iii)固化所述粘结剂的固化装置；
(iv)多个用金属丝电连接所述引线框与所述芯片的引线键合装置；
(v)控制从所述管芯贴装装置到所述引线键合装置输送引线框的速度的缓冲装置；
(vi)控制所述在线设备的控制部件。
10.如权利要求9的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述通气孔相对于所述引线框移动平面成约10-20度角形成。
11.如权利要求9的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述控制装置(E)包括与所述控制部件(vi)相连的输入开关，及输出开关，所述输入开关用于接收所述探测装置(D)的信号，所述输出开关用于把控制信号输送到所述空气供应装置(B)，以及所述空气供应装置(B)根据所述输出开关的所述控制信号供应空气。
12.如权利要求11的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述空气供应装置(B)包括：
空气导管，空气从该导管通过，所述空气导管与所述空气通孔相连；
与所述输出开关相连的线圈；
具有缠绕了所述线圈的铁芯的螺线管；及
根据所述螺线管的磁场通过所述空气导管关闭或切断空气流的阀。
13.如权利要求9的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述制动装置(C)是真空孔，用于在所述导轨和所述引线框之间形成真空。
14.如权利要求9的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述导轨由多个子轨构成，所述子轨是这样形成的，即其面对被送到所述导轨的引线框的上缘有一斜面。
15.如权利要求14的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述子轨彼此均匀地相间，并至少具有一个空气通孔。
16.如权利要求9的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述引线框基本悬浮于所述导轨上。
17.如权利要求9的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述管芯贴装装置(ii)包括：
芯片分离装置，用于从含多个芯片的晶片上分离出分立芯片；
引线框拾取装置，用于从含多个引线框的储料器中拾取分立引线框；
导轨，所述引线框在其上移动；及
贴装头，在热压条件下，用粘结剂把所述芯片贴装所述引线框上。
18.如权利要求17的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述引线框储料器中有多个引线框及夹在引线框之间的缓冲材料；及
所述引线框拾取装置包括第一真空吸盘，和第二真空吸盘，第一吸盘用于从储料器中拾取引线框，并把引线框送到管芯贴装装置(ii)的导轨，第二吸盘用于拾取缓冲材料。
19.如权利要求17的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述芯片分离装置分两步从晶片分离出分立芯片。
20.如权利要求9的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述引线框输送设备(i)具有入口料斗和出口料斗，粘结了管芯的引线框从引线合装置送入入口料斗，进行了引线键合的引线框从引线键合装置送入出口料斗。
21.如权利要求9的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述引线键合装置(iv)包括：
键合头，用于电连接所述芯片与所述引线框；
装载带，用于把引线框从所述引线框输送设备(i)输送到所述键合头；及
卸载带，用于把引线键合了的引线框从所述键合头输送到所述引线框输送设备(i)。
22.如权利要求21的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述装载带和卸载带包括电机、承载引线框并在所述电机的驱动下工作的传送带、所述传送带绕于其上的滑轮。
23.如权利要求13的在线管芯贴装/引线键合设备，其特征在于，所述制动装置(C)还包括在预定位置从引线框弹回和与引线框相抵触的板式制动器。
24.一种制造半导体芯片的方法，该方法包括以下步骤：
(A)从有多个分立芯片的晶片上分离出分立芯片；
(B)用粘结剂把所述芯片贴装到引线框上；
(C)固化所述粘结剂；
(D)在入口料斗中堆叠所述贴装了所述芯片的所述引线框；
(E)把所述引线框送到导轨上；
(F)通过吹压缩空气，把所述引线框沿导轨移动到一个引线键合机之前的导轨上预定位置；
(G)利用传送带把所述引线框移动到一个所述引线键合机的引线键合台上；
(H)通过金属丝电连接所述引线框的引线与所述芯片；
(I)利用传送带把所述引线键合了的引线框移动到导轨上；及
(J)吹压缩空气，在导轨上把所述引线键合了的引线框输送到出口料斗。
25.如权利要求24的方法，其特征在于，在导轨上把引线键合了的引线框输送到出口料斗的所述步骤(J)还包括，探测引线框的位置，及在所述引线框和所述导轨之间形成真空制动引线框的步骤。
26.如权利要求24的方法，其特征在于，以相对于引线框的移动平面成约10-20度的角吹所述压缩空气。
27.如权利要求24的方法，其特征在于，所述压缩空气从设置于所述导轨上的多个通气孔中吹出来。
28.如权利要求25的方法，其特征在于，所述制动引线框的步骤还包括利用制动器阻挡引线框，同时在所述引线框和所述导轨之间形成真空的步骤。
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