CN1254857C - 薄片粘贴装置及薄片粘贴方法 - Google Patents

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Abstract

一种薄片粘贴装置及薄片粘贴方法，由在下面不与上述半导体芯片及金属线等干涉的凹部(25a)的上夹块(25)、在装载薄片(30)的装载面上开设通气孔(22，23)的下夹块(21)构成。而且，所述下夹块(21)与所述上夹块(25)在所述基板(31)的外周缘部进行夹紧的同时，可将来自所述通气孔(22，23)的气体回流从负压切换成正压。本发明在使树脂封止时，完全阻止树脂流到基板的下面，可将薄片均匀地粘贴在半导体装置的下面而成为一体。

Description

薄片粘贴装置及薄片粘贴方法
技术领域
本发明称为QFN(Quad Flat Non-Leaded Package)、SON(Small Outline Non-Leaded Package)，涉及为将组件的上面用树脂封止、并使其下面缘部露出导片而在半导体装置的树脂封止中使用的薄片粘贴装置及薄片粘贴方法。
背景技术
以往，人们知道一种QFN型半导体装置，即，消除朝组件侧方突出的外导片，取而代之的是使组件的下面缘部露出用于与母基板电气连接的导片。
上述半导体装置的树脂封止，比如，将半导体芯片3与导片框架(lead frame)1的模垫(die pad)2芯片焊接合(图12A)，在将上述半导体芯片3与导片框架1的导片4用金属线5进行接合后(图12B)，用上模6及下模7夹住上述导片框架1而形成腔室6a(图12C)，通过向上述腔室6a注入树脂8，得到半导体装置(图13A、13B)。不过，图13A、13B是表示将各半导体装置割开前的状态，尤其是图13A中，在透视树脂8后的状态下树脂8的边界用点划线表示。
但是，树脂注入时，因树脂压力，上述导片4、模垫2容易被抬起。因此，比如，树脂8流入到上述导片4的下面，导片4的下面由树脂覆盖，故存在无法将半导体装置与母基板进行电气连接的问题。
为了解决上述问题，如图14A、14B所示，提出了将薄片9与导片框架1的下面一体粘结后，进行树脂封止的方案。但是，在传统的树脂封止方法中，只不过仅对图14A的剖面线所示的区域9a能用上下模夹住。因此，不仅是图14B中波纹线所示的薄片9的区域9b，即，位于最外侧的导片4的下面内侧缘部，而且模垫2的下面整体不完全与薄片9紧贴，其结果，注入的树脂8流入到导片4的下面进行覆盖，或树脂8流入到模垫2的下面就这样固化，最终产品的下面产生不良的问题。为此，有专家提出了其他的电子零件树脂封止方法(比如，专利文献1：国际公开第00/66340号小册子)。
即，用具有平坦面的下夹块和具有格子状的按压突部的上夹块来夹住堆积在粘结薄片上的导片框架进行一体化粘贴后，再进行树脂封止的方法。
但是，上述薄片粘贴方法中，导片框架、上下夹块、薄片的所有厚度尺寸、面精度存在不均。因此，将其进行组装时会因累积误差而使来自上下夹具的按压负荷不均匀。其结果，不能将薄片均匀地粘贴在导片框架的下面，存在树脂封止时不能完全阻止树脂进入薄片与导片框架之间的间隙内的问题。
发明的概要
有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种在进行树脂封止时能完全阻止树脂的流入，可将薄片均匀地与半导体装置下面一体化的薄片粘贴装置及薄片粘贴方法。
为了达到上述目的，本发明的薄片粘贴装置是，将薄片可剥离地粘贴在基板的下面，基板是将装载在模垫上的半导体芯片与导片用金属线连接起来的，薄片粘贴装置的结构是，由上夹块和在装载所述薄片的装载面上设有通气孔的下夹块构成，而上夹块的下面具有不与上述半导体芯片及金属线等干涉的凹部，由所述下夹块与所述上夹块夹住所述基板的外周缘部，并可将来自所述通气孔的气体回流从负压切换成正压。
上述基板，不仅含有由金属单体构成的导片框架，也可是由树脂材料构成的树脂制基板，比如被称为高精细有机封装基板。
采用本发明，通过将来自下夹块的通气孔的气体回流从负压切换成正压，可在不损伤半导体芯片及金属线等情况下，可用气压将薄片向基板推压。因此，薄片与基板均匀密接，相互粘贴而一体化。其结果，即使进行树脂封止，树脂也不会流入到基板的下面，可得到良好的半导体装置。
也可设置与所述上夹块的凹部连通的排气孔。本实施形态中，气体从排气孔排出，故即使将通气孔的气体回流从负压切换成正压，在薄片与基板之间也不残留气体，可使薄片与基板进一步可靠地粘贴而一体化。
也可在所述上夹块的凹部内突设对基板过度上浮进行限制的位置限制用突部。
采用本实施形态，具有通过阻止基板过度的上浮而可防止半导体芯片和基板破损的优点。
在所述上夹块的凹部内，分割多个模垫，并且也可事先突设由下夹块夹住所述基板的夹紧用突部。
采用本实施形态，所述夹紧用突部可减小基板的上浮，能更可靠地使薄片与基板进行粘贴。
位于所述模垫下方侧的通气孔也可与位于模垫下方侧以外的通气孔不连续。
采用本实施形态，可在使位于上述模垫下方侧的通气孔与此外的通气孔不同的时间下将气体回流从负压切换成正压。
也可在装载薄片的下夹块的装载面上连接多个通气孔，并且形成位于导片下方侧的通气槽。
采用本实施形态，通过将通气孔的气体回流从负压切换成正压，可将位于形成通气槽的部分的薄片可靠地与导片框架密接粘贴。因此，可防止树脂封止时树脂流入至导片框架的背面侧，能可靠地防止接触不良。
尤其，也可在装载所述薄片的下夹块的装载面上连接多个通气孔，并且形成位于切断前的导片自由端的下方侧的通气槽。
采用本实施形态，通过将通气孔的气体回流从负压切换成正压，可将薄片可靠地紧贴在切断前的导片的自由端缘部上。因此，可防止树脂封止时树脂流入至导片的背面侧，能更可靠地防止接触不良。
所述薄片也可至少在一端缘部延伸出具有从基板的外周缘部伸出形状的剥离用舌片。
采用本实施形态，具有树脂封止后的薄片剥离作业变得简单、方便，同时容易自动化的效果。
本发明的薄片粘贴方法是，将薄片可剥离地粘贴在用金属线将装载在模垫上的半导体芯片与导片连接起来的基板下面，其由以下工序构成：将薄片装载在形成下夹块的通气孔的装载面上，接着，将所述基板重叠在所述薄片上，同时，利用下面具有与所述半导体芯片及金属线等不干涉的凹部的上夹块和所述下夹块将所述基板的周边缘部夹紧后，将来自所述通气孔的气体予以排出。
另外，本发明的其他薄片粘贴方法是，将薄片可剥离地粘贴在用金属线将装载在模垫上的半导体芯片与导片连接起来的基板下面，其由以下工序构成：将薄片装载在形成有下夹块的通气孔的装载面上，通过所述通气孔边吸引、保持所述薄片，边将所述基板重叠在所述薄片上，同时，利用下面具有与所述半导体芯片及金属线等不干涉的凹部的上夹块和所述下夹块将所述基板的周边缘部夹紧后，将来自所述通气孔的气体回流从负压切换成正压。
上述任何一项发明，由于利用从通气孔排出的气体来推压薄片，故可使薄片与基板均匀紧贴，而粘贴成一体。因此，即使进行树脂封止，树脂也不会流入至基板下面，可得到良好的半导体装置。
另外，采用本发明的实施形态，也可将位于模垫下方侧的通气孔从负压切换成正压后，将位于模垫下方侧以外的通气孔从负压切换成正压。
采用本实施形态，薄片最初粘贴到模垫的下面后，薄片粘贴到位于模垫周围的导片等上。因此，基板与薄片之间不易残留气体，可使两者无间隙地紧贴，而粘贴成一体。
而且，也可将粘贴好的基板和薄片放置在加热块的上面，对所述加热块进行加热，使所述基板与所述薄片进一步紧贴。
采用本实施形态，具有进一步牢固地将基板与薄片粘贴成一体的效果。
附图的简单说明
图1是本发明的实施形态1的半导体树脂封止装置的俯视图。
图2是表示本发明的实施形态1的薄片粘贴工序的剖视图。
图3是表示紧接图2的薄片粘贴工序的剖视图。
图4是表示紧接图3的薄片粘贴工序的剖视图。
图5是表示紧接图4的薄片粘贴工序的剖视图。
图6A是表示导片框架的支承区域的俯视图，图6B是图6A的局部放大图。
图7A是实施形态2的薄片粘贴工序的剖视图，图7B是表示导片框架的支承区域的俯视图。
图8A是表示实施形态3的导片框架的支承区域的俯视图，图8B是薄片粘贴工序的剖视图。
图9A是表示实施形态4的导片框架的支承区域的俯视图，图9B是薄片粘贴工序的剖视图。
图10是本发明的实施形态5的半导体树脂封止装置的俯视图。
图11是本发明的实施形态6的半导体树脂封止装置的俯视图。
图12A、12B、12C是传统例子的半导体装置的树脂封止工序的说明图。
图13A及13B是表示传统例子的半导体装置的树脂封止方法的俯视图及剖视图。
图14A及14B是表示传统例子的其他的半导体装置的树脂封止方法的俯视图及放大剖视图。
发明的最佳实施形态
根据图1至图11对本发明的实施形态作说明。
如图1至图6所示，对实施形态1的薄片粘贴装置10组合在树脂封止装置40上的场合作说明。
图1所示的所述薄片粘贴装置10如图2至图5所示，具有由下夹块21和上夹块25构成的薄片粘贴装置20。而且，所述薄片粘贴装置20如图1所示是将薄片供给单元11所供给的薄片30与进料缓冲装置(input magazinebuffer unit)12所供给的导片框架31粘贴成一体的。
所述下夹块21如图2所示，通过在表面按规定的间距配置通气孔22、23，可吸引和保持薄片30。尤其如6B所示的所述通气孔22、23中，中央通气孔22配置在模垫33的下面中央，而所述角落部通气孔23配置在以所述模垫33为中心的对角线上的角落部。不过，中央通气孔22与角落部通气孔23相互不连通，对气体的吸引、排出控制是另外的系统。
另一方面，如图3所示，所述上夹块25借助滑动轴26可上下移动，在所述下夹块21的上面可以定位。而且，所述上夹块25，在其下面设有与基板31的半导体芯片33及金属线35等不干涉的凹部25a。而且，所述上夹块25，在其下面缘部配置有对卡止导片框架31的两侧缘部进行卡止、把持的把持爪27。所述把持爪27可与设置在所述下夹块21的上面的凹部21a卡合。而且，在所述凹部25a的顶面形成用于限制导片框架31过度上浮的位置限制用突部28，同时，按规定间距形成排气孔25b。
而且，从所述薄片供给装置11供给的薄片30，也可从长尺寸的连续带状薄片上切割所需的长度来使用，或仅将事先切割好的薄片进行放置使用。另外，所述导片框架31，在模接合(日文：ダイボンド)工序、金属线接合工序结束，装载在模垫32上的半导体芯片33与导片34已经由金属线35电气连接(图6B)。31a是将模垫32支承于导片框架31上的系杆。
另外，作为粘贴在所述导片框架31上的所述薄片30，不局限于通常的粘贴型，比如，也可是通过加热来增加粘结力的热熔接型、或经紫外线照射可简单地进行剥离的类型等。
另外，在所述进料缓冲装置12中，存放有收纳了大量的导片框架31的料架13。所述料架13由料架提升装置14搬运，将导片框架31一片片供给规定的待机台15。
下面对用上述薄片粘贴装置10将薄片30粘贴到导片框架31上进行一体化的工序作说明。
首先，由薄片供给装置11将薄片30放置在薄片粘贴装置20的下夹块21上并进行定位，同时借助通气孔22、23将所述薄片31进行吸引、保持。与此同时，由进料缓冲装置12借助料架提升装置14来搬送料架13。然后，从料架13将导片框架31一片片进行供给，让待机台15待机。并且，由上夹块25的把持爪27保持着导片框架31的两端缘部进行搬送，重叠在所述薄片30上。进而由下夹块21及所述上夹块25将所述薄片30及所述导片框架31的周边缘部夹住。
接着，将中央通气孔22的气体回流从负压切换成正压后，将角落部通气孔23的气体回流从负压切换成正压。因此，位于模垫32的下面中央的薄片30的一部分紧贴后，薄片30按序与系杆31a、导片34的下面紧密粘贴。从模垫32的下面中央向外方粘贴薄片30，故残留在薄片30与导片框架31之间的空气被挤压出来。然后，被挤压出来的空气从上夹块25的排气孔25b向外部排出。
而且，通过将气体从所述下夹块21的中央通气孔22及角落部23排出，紧贴的薄片30与导片框架31朝上方被抬起，薄片30与导片框架31能更牢固地粘贴成一体。不过，导片框架31在仅上浮规定量的场合，导片框架31中，位置限制用突部28与位于封装与封装之间的部分抵接，以对导片框架31进行位置限制，防止导片框架31的塑性变形。
薄片粘贴成一体并不局限于上述实施形态，比如，也可通过从上夹块25的排气孔25b进行吸引减压，使所述薄片30和所述导片框架31相互吸引，粘贴成一体。
另外，作为薄片30的其他粘贴方法，也可是将薄片30供给下夹块21后，放置导片框架31进行定位。然后，将下夹块21加热，使薄片30的粘结力增大后，使所述薄片30与所述导片框架31相互吸引，粘贴成一体。
将薄片30粘贴成一体的所述导片框架31如图1所示，借助拾装(日文：ピツクアンドプレイスpick and place)装置16而被搬送至树脂封止装置40的导片框架转移装置41。被搬送至所述导片框架转移装置41的导片框架31，借助装料(インロ-ダ-inloader)装置42搬送至预热装置43，被加热规定时间。
而且，装料装置42接受经加热的导片框架31、和片材搬运器(tabletcarrier)44搬运来的片材44(固态树脂材料)，搬送至安装在预热装置46上的下模47。然后，将导片框架31和片材45安装在下模47的规定位置。
然后，使下模47上升，与未图示的上模压接，将导片框架31夹住形成腔室，利用未图示的转移装置将片材加热、熔融，向所述腔室内注射、充填，对半导体芯片33、金属线35等进行树脂封止。
将下模47下降，使上模打开后，利用卸料装置48将树脂封止完的导片框架36从下模47上取出，搬送至分离废弃(デイゲ-タ)装置49。分离废弃装置49从搬运来的树脂封止后的导片框架36中对产品37和由树脂构成的不要部分38进行分离，将不要部分38废弃。
然后，拾起装置50将分离废弃装置49上的产品37搬运至薄片剥离装置51。薄片剥离装置51将粘贴在产品37的导片框架31下面的薄片31进行剥离。作为薄片30的剥离作业，比如有由薄片卡盘扳手(未图示)来抓住从薄片30的一端延伸的舌片、从产品的下面进行剥离的方法。另外，也可在导片框架31的一部分设置缺口部(未图示)，抓住从该缺口部露出的薄片30，从产品的下面进行剥离。
而且，拾起装置50将剥离了薄片30的产品37搬运至送料缓冲装置52进行储存。
本发明的实施形态2如图7A、图7B所示，与上述实施形态1大致相同。其不同点在于，实施形态1是将所有的半导体装置按一定的间隔进行配置(图6A)，与此相对的是每隔多个半导体装置来划分(图7B)。本实施形态如图7A所示，在上夹块25的凹部25a顶面形成有所述位置限制用突部28，同时，形成有每隔多个所述半导体装置进行夹紧的夹紧用突部29。
本实施形态，能有效地限制导片框架31的上浮，具有更可靠地粘贴成一体的优点。
实施形态3如图8所示，是应用于具有形状与实施形态2不同的导片34的导片框架31的场合，相同部分使用同一符号，省略说明。不过，31b是切割线，28a是表示位置限制用突部28(图8B)所按压的区域的边界线，但半导体芯片未图示。
实施形态4如图9所示，是使用了与实施形态3相同形状的导片框架31的场合，其不同点在于，在下夹块21的上面设置有将多个角落部通气孔23相互连接的通气槽23a(用剖面线表示)。所述通气槽23a，位于导片框架31中各个切断之间的导片34的自由端下方，且连续形成。
采用本实施形态，通过将角落部通气孔23的气体回流从负压切换成正压，从而能可靠地将薄片30与切断之前的导片34的自由端缘部紧密粘贴。因此，可防止树脂封止时树脂流入至导片34的背面侧，具有能更可靠地防止接触不良的优点。
本发明的实施形态5如图10所示，与上述实施形态1大致相同。不同之处在于，在薄片粘贴工序的后道工序配置了加热块17。
采用实施形态5，将通过上述工序紧贴的薄片30及导片框架31放置在加热块17上进行加热。因此，具有将所述薄片30与所述导片框架30更牢固地紧贴的优点。
本发明的实施形态6如图11所示，是将带子粘贴装置10作为完全独立工作类型的场合。
在本实施形态中，至薄片30与导片框架31粘贴成一体为止是同一工序。并且，将与薄片30粘贴成一体后的导片框架31用加热块17进行加热后，用传送带等搬运装置18搬运至导片框架运送装置19，收纳在空的料架19a内。实施形态6中，利用自动树脂封止装置或手动冲压装置进行树脂封止。另外，本实施形态中，不一定非要加热块17，可根据使用的薄片来选择是否进行加热。
采用本实施形态，可单独使薄片粘贴装置10工作。因此，在工厂内可自由选择装置的设置位置，具有增加设置空间的自由度的优点。
上述实施形态，是针对进行加气在加压状态下将薄片30及导片框架31进行粘贴的方法、进行吸气在减压状态下将薄片30及导片框架31进行粘贴的方法、利用吸引和加气将薄片30及导片框架31进行粘贴的方法、以及利用吸引和加气将薄片30及导片框架31进行粘贴后，进行加热以增大薄片的粘结力，使薄片及导片框架更牢固地紧贴的方法作了说明。
而且，也可在夹紧的上下夹块中，边将下夹块加热、边向下夹块加气，在加压状态下将两者粘贴成一体，或边将下夹块加热，边从上夹块内吸气，在减压状态下将两者粘贴成一体。该方法具有高效且节省空间地将薄片及导片框架粘贴成一体的优点。
采用本发明，通过将来自下夹块通气孔的气体回流从负压切换成正压，可在不损伤半导体芯片及金属线等情况下，可用气压将薄片向基板推压。因此，薄片与基板均匀紧贴，相互粘贴成一体。其结果，即使进行树脂封止，树脂也不会流到基板的下面，可得到良好的半导体装置。

Claims (14)

1.一种薄片粘贴装置，将薄片可剥离地粘贴在用金属线将装载在模垫上的半导体芯片与导片连接起来的基板下面，其特征在于，
由上夹块和在装载所述薄片的装载面上设有通气孔的下夹块构成，而上夹块的下面具有不与上述半导体芯片及金属线等干涉的凹部，由所述下夹块与所述上夹块夹住所述基板的外周缘部，并可将来自所述通气孔的气体回流从负压切换成正压。
2.如权利要求1所述的薄片粘贴装置，其特征在于，设置有与所述上夹块的凹部连通的排气孔。
3.如权利要求1所述的薄片粘贴装置，其特征在于，在所述上夹块的凹部内突设有对基板过度上浮进行限制的位置限制用突部。
4.如权利要求1所述的薄片粘贴装置，其特征在于，在上夹块的凹部内分割有多个模垫，并突设有由下夹块将所述基板夹住的夹紧用突部。
5.如权利要求3所述的薄片粘贴装置，其特征在于，在上夹块的凹部内分割有多个模垫，并突设有由下夹块将所述基板夹住的夹紧用突部。
6.如权利要求1至5中任一项所述的薄片粘贴装置，其特征在于，位于模垫下方侧的通气孔与位于模垫下方侧以外的通气孔不连续。
7.如权利要求1至5中任一项所述的薄片粘贴装置，其特征在于，将多个通气孔与装载薄片的下夹块的装载面连接，并且形成位于导片下方侧的通气槽。
8.如权利要求1至5中任一项所述的薄片粘贴装置，其特征在于，将多个通气孔与装载薄片的下夹块的装载面连接，并且形成位于切断前的导片自由端的下方侧的通气槽。
9.如权利要求1至5中任一项所述的薄片粘贴装置，其特征在于，位于模垫下方侧的通气孔与位于模垫下方侧以外的通气孔不连续，将多个通气孔与装载薄片的下夹块的装载面连接，并且形成位于导片下方侧的通气槽。
10.如权利要求1至5中任一项所述的薄片粘贴装置，其特征在于，薄片至少一端缘部延伸出具有从基板的外周缘部伸出形状的剥离用舌片。
11.一种薄片粘贴方法，将薄片可剥离地粘贴在用金属线将装载在模垫上的半导体芯片与导片连接起来的基板下面，其特征在于，
将薄片装载在形成有下夹块的通气孔的装载面上，接着将所述基板重叠在所述薄片上，利用下面具有与所述半导体芯片及金属线等不干涉的凹部的上夹块和所述下夹块将所述基板的周边缘部夹紧后，从所述通气孔将气体排出。
12.一种薄片粘贴方法，将薄片可剥离地粘贴在用金属线将装载在模垫上的半导体芯片与导片连接起来的基板下面，其特征在于，
将薄片装载在形成有下夹块的通气孔的装载面上，通过所述通气孔边吸引、保持所述薄片，边将所述基板重叠在所述薄片上，利用下面具有与所述半导体芯片及金属线等不干涉的凹部的上夹块和所述下夹块将所述基板的周边缘部夹紧后，将来自所述通气孔的气体回流从负压切换成正压。
13.如权利要求10所述的薄片粘贴方法，其特征在于，在将位于模垫下方侧的通气孔从负压切换成正压后，将位于模垫下方侧以外的通气孔从负压切换成正压。
14.如权利要求9至11中任一项所述的薄片粘贴方法，其特征在于，将粘贴好的基板和薄片放置在加热块的上面，对所述加热块进行加热，使所述基板与所述薄片进一步紧贴。
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