CN1389908A - 表面安装器件封装的引线接合方法 - Google Patents

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Abstract

在此公开了一种用于SMD封装的引线接合方法。引线接合方法包括将其引线定位表面朝上地放置封装体的步骤。利用观察系统将带有焊料的引线布置在封装体的引线定位表面上。将引线点焊到封装体上以将引线固定到封装体。将与引线点焊在一起的封装体引线朝下布置在夹具的定位凹槽中。熔化形成在引线上的焊料以将引线接合到封装体上。

Description

表面安装器件封装的引线接合方法
技术领域
本发明涉及一种用于SMD封装的引线接合方法，具体地说涉及能够在SMD封装中正确地定位引线以完全避免缝隙(leakage)的新型引线接合方法。
背景技术
本领域的技术人员都知道，芯片嵌入封装通常用于在衬底上以快速简捷的方式安装具有特殊功能的器件，例如表面声波(SAW)滤波器。在芯片嵌入封装中嵌入的芯片经过提供在封装中的引线电连接到衬底上。芯片嵌入封装一般分成管脚型封装或表面安装器件(SMD)封装，其中管脚型封装的引线从封装体中突出并焊接在衬底上，表面安装器件(SMD)封装可以插入到形成在衬底上的凹槽中。
这种SMD封装一般分成采用柯伐(Kovar)的SMD封装或倒装型SMD封装。
对于采用Kovar的SMD封装，将化学镀镍的引线布置在Kovar上，上述Kovar提供在封装体的引线定位表面，镍被缝焊到封装体上。另一方面，对于倒装型SMD封装，引线和封装体分别布置在定位凹槽中或用于保持正确位置的凹槽中，然后焊接在一起。夹具或支撑台具有用于封装体或引线定位的定位凹槽，并在最后的焊接步骤中的用作加热器。通常，夹具由石墨制成，在定位凹槽中具有阶梯结构以正确的定位封装体和引线。
在这种倒装型SMD封装的引线接合方法中，预先正确定位引线和封装体是重要的，以防止最终焊接后的缝隙。为了正确定位引线和封装体，支撑台设有多个凹形定位凹槽，每个具有同引线和封装体一样的形状和尺寸。通常，支撑台采用由石墨制成的夹具。
以下，将参考图1a至1d详细描述利用石墨夹具10的常规SMD封装接合方法。
图1a至1d表示常规SMD封装接合方法的步骤。如图1a所示，在由定位凹槽12的的阶梯部分10a围绕的引线定位凹槽中，布置引线20。引线20包括Au-Sn的焊接部分20a以连接封装体25。阶梯部分10a设置在定位凹槽12的底部以容纳长度彼此不同的封装体25和引线20(一般引线是2.35mm，封装体是2.5mm)，分别设定定位凹槽以适合长度。换句话说，定位凹槽12设有由阶梯部分10a围绕的引线定位凹槽以及在阶梯部分10a上面由定位凹槽12的侧壁限定的封装体定位凹槽。以这种方式，如果简单地布置引线20和封装体25以适应凹槽的形状，引线20和封装体25可以被自动的正确定位。采用这样的配置，将引线20布置在如图1b中所示定位的定位凹槽12的引线定位凹槽中，然后在引线定位凹槽中的引线20之上布置封装体25，以便将封装体定位在由定位凹槽12的侧壁限定的封装体定位凹槽12中，如图1c中所示。然后，如图1c所示，在利用压力装置30将封装体25逐渐压向引线10的同时通过形成在石墨夹具10两端的电极提供电流以加热石墨夹10，从而使引线20和封装体25能够接合在一起。在这儿，石墨夹具10用作加热器以熔化引线20的焊料。通过这种方法，引线20和封装体25可以正确地定位以形成SMD封装。
然而，由于封装体和引线的定位仅依赖于在定位凹槽中封装体和引线的合理安排，即使采用SMD封装接合方法，也不能完全防止由于错位引起的引线偏移、从而导致的缝隙产生。另外，由于封装体和引线的小尺寸，这种不正确放置不能很容易地检测出来。
图2a和图2b显示了错位的例子。
如图2a中所述，当引线20没有正确地定位在阶梯部分的内部，有一边放置在阶梯部分时，布置在引线上的封装不能正确地定位。因此，当封装体布置在引线上并接合时就会产生缝隙。
作为另一个例子，当封装体的一边在切割过程中损坏时，可能发生错位。
参考图2b，即使引线在引线定位凹槽中正确定位，带有缺陷部分“A”的封装体也不能合适地放置在用于正确定位的定位凹槽中。因此，当在这种状态下接合引线时，也会出现缝隙。
为了防止这样的错位，在每一步之后分别检测位置。然而，上述问题使得封装的制造过程复杂。
另外，由石墨材料制成的石墨夹具机械强度差，很容易损坏或破裂。尤其是，在图2c中所示的阶梯部分中的破损部分“B”会不可避免地导致错位。换句话说，由于不能合适地形成引线定位凹槽和封装体定位凹槽，因此不能期望引线或封装体具有所希望的位置。
如上所述，根据现有技术的SMD封装接合方法，这种错位以各种形式频繁地发生，因此很难发现解决方法。同样，当损坏了阶梯结构时，石墨夹具应当用新的替换，因此增加了产品成本。
发明内容
据此，本发明考虑到现有技术中的上述问题，本发明的目的是提供一种引线接合方法，此方法由观察系统定位引线和封装体，然后通过点焊固定引线和封装体，而没有采用具有易破损的阶梯结构的石墨夹具，以便完全防止由于错位而导致的缝隙。
为了实现上述目的，本发明提供一种引线接合方法，包括步骤：将引线定位表面朝上放置封装体；在封装体的引线定位表面上布置带有焊料的引线；将引线点焊到封装体上以便把引线固定到封装体；引线表面朝下将与引线点焊后的封装体提供到夹具的定位凹槽中；通过熔化形成在引线上的焊料将引线接合到封装体上。
在封装体上布置引线的步骤可以包括以下步骤：给封装体照相；分析在照相步骤中所获得的图像数据以发现封装体的位置信息；以在分析步骤中所发现的位置信息为基础在封装体的引线定位表面上布置引线。
点焊的步骤可以由选择引线的至少一边并将引线点焊到封装体上的步骤组成。
点焊的步骤可以由选择引线两边的中心部分并将引线点焊到封装体上的步骤组成。
将引线接合到封装体的步骤可以包括以下步骤：将电极连接在石墨夹具的两端；通过所连接的电极向石墨夹具提供电压以熔化引线上的焊料。
将引线接合到封装体上的步骤可以由在煅烧炉中加热含有封装体和引线的夹具以熔化引线的焊料的步骤组成。
采用这种接合工艺的夹具与现有技术中的石墨夹具不同，在定位凹槽中没有梯状结构，因此具有低缝隙危险的稳定结构。有利的是夹具也可以很容易地制造。
附图说明
通过下述结合附图的详细说明将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特点和其它优点，其中：
图1a至1d是表示常规引线接合方法的步骤的剖视图；
图2a至2c是表示可能由常规接合方法导致的错位的例子的剖视图；
图3a至3d是表示根据本发明的引线接合方法各步骤的剖视图；
图4是在本发明的引线接合方法中所采用的引线定位装置的示意图。
具体实施方式
以下将详细说明根据本发明的用于SMD封装的引线接合方法。
图3a至3d示意性表示了用于SMD封装的引线接合方法的步骤。首先，如图3a中所示，封装体25布置在支撑台42的定位凹槽中以允许其上将定位有引线的封装体25引线定位表面朝上。支撑台42由普通的非磁性材料或石墨材料制成，并具有多个定位凹槽。支撑台42的每个定位凹槽不必与封装体具有同样的尺寸或具有象常规石墨夹具的定位凹槽一样的阶梯结构。因此，本发明的夹具可以很容易地制造，并可以防止由于阶梯结构的破损导致的错位。
如图3b中所示，采用观察系统(未示出)引线20定位在封装体25的引线定位表面中。就是说，图像拾取装置，例如电荷耦合器件(CCD)，用于拍摄定位在支撑台中的每一个封装体，并利用所拍摄的图像数据找到封装体的位置。然后调节引线或封装体的位置以使引线可以正确地定位在封装体25的引线定位表面上。这种采用观察系统的引线定位方法将在以下作进一步描述。
当引线20定位在封装体25上时，将引线20点焊到封装体25上以便将引线20固定到封装体25上，并保持引线20和封装体25在如图3c中所示的正确位置。换句话说，引线的两边可以通过点焊电极(或焊接头)44焊接以将引线固定在封装体上的合适位置。点焊最好在引线两边的相对中心部分进行，以使与引线接触的电极不会从正确位置移开。点焊并不限于这种焊接方法。
然后，如图3c所示，与引线20点焊在一起的封装体25布置在石墨夹具46的定位凹槽中，之后可以采用与常规石墨夹具的电焊工艺同样的方式接合在一起。这里，本发明所采用的石墨夹具46不需要现有技术中的前述阶梯结构，因为引线20和封装体25通过点焊方法预先固定在一起。因此，可以根本地预防由于如梯状部分损坏等机械破损导致的错位，而且可以容易地制造夹具，并可以延长其寿命，由此提高了生产率。当将电压提供到夹具46的两个端部并且利用压力装置30在一定压力下挤压封装体25时，可以实现最终的溶化步骤。
与现有技术的接合方法不同，根据本发明的SMD封装接合方法，可以利用观察系统定位引线和封装、而不用配合到石墨夹具的凹槽中，通过点焊工艺固定在一起，最后利用石墨夹具接合在一起，所以可以没有错位地制造SMD封装。
以下将参考图4详细描述在本发明的接合方法中利用观察系统在封装体上正确定位引线的方法以及为了固定定位状态进行点焊的方法。
图4示意性表示了引线定位设备100。引线定位设备100在封装体上正确定位引线并通过点焊方法将引线固定到封装体。引线定位设备100由用于传送引线的拾取单元114、用于调节封装体位置的封装体定位单元120、用于进行点焊的密封头124构成。同样，设备100具有引线照相机118和封装体照相机128以观测引线和封装体的位置。首先，拾取单元114从储备了多条引线的引线盒中选择一条引线，引线位置补偿单元116在封装体上将引线调节到正确位置，将引线输送到封装体定位单元120上的特定位置。同时，将其上安排有多个封装体的支撑台(未示出)放置在输送架122上并设置在封装体定位单元120上。如上所述，支撑台有多个定位凹槽，将封装体以引线定位表面朝上的方式安排在每个定位凹槽中。封装体照相机128用于获取封装体的拍摄图像，从图像中可以获得有关封装体位置的信息。封装体定位单元120根据封装体的位置信息沿着水平表面适当地输送封装体，并由此将封装体调节到位于与由拾取单元114输送的引线在相同垂线上的正确位置。在封装体定位单元120完成封装体的调节之后，拾取单元114在封装体的引线定位表面上定位引线。当定位步骤完成，密封头124点焊在封装体上的引线两边的中心部分以保持正确位置。同样，由封装体照相机128拍摄的封装体位置信息与引线照相机118拍摄的信息对照，由此通过拾取单元114输送的引线可以调节到可采用的合适的安排以提高效率。由于每个封装体以相同的方式安排在定位凹槽中，通过根据封装体的位置调节引线位置的方式可以缩短用于给封装体定位的工作时间，从而提高工作效率。
如上所述，根据本发明用于SMD封装的引线接合方法，用观察系统代替阶梯结构的定位凹槽定位封装体和引线，之后通过点焊工艺将它们固定在一起，然后粘结在一起，因此防止了错位。用于本发明接合方法的在其每个定位凹槽中没有阶梯结构的石墨夹具很容易制造。另外，封装体通过点焊工艺预先固定从而完全避免了由于石墨夹具的缺陷导致的缝隙。
虽然出于说明的目的公开了本发明的优选实施例，但对于本领域的技术人员来说，如附随权利要求中所公开的那样，在没有脱离本发明的范围和实质情况下可以进行各种变化、补充或替换。

Claims (16)

1.一种引线接合方法，包括以下步骤：
放置封装体，使封装体的引线定位表面朝上；
在封装体的引线定位表面上布置带有焊料的引线；
将引线点焊到封装体上以将引线固定到封装体；
将与引线点焊在一起的封装体引线朝下提供到夹具的定位凹槽中；以及
通过熔化形成在引线上的焊料将引线接合到封装体上。
2.根据权利要求1的引线接合方法，其中，所述在封装体上布置引线的步骤包括以下步骤：
给封装体照相；
分析在照相步骤中所获得的图像数据以找到封装体的位置信息；以及
以在分析步骤中所发现的位置信息为基础在封装体的引线定位表面上布置引线。
3.根据权利要求1的引线接合方法，其中，所述点焊步骤由选择引线的至少一边并将引线点焊到封装体上的步骤组成。
4.根据权利要求1的引线接合方法，其中，所述点焊步骤由选择引线两边的中心部分并将引线点焊到封装体上的步骤组成。
5.根据权利要求1的引线接合方法，其中，所述夹具由石墨制成。
6.根据权利要求5的引线接合方法，其中，所述将引线接合到封装体的步骤包括以下步骤：
将电极连接在石墨夹具的两端；以及
通过所连接的电极向石墨夹具提供电压以熔化引线上的焊料。
7.根据权利要求1的引线接合方法，其中，所述将引线接合到封装体上的步骤由在煅烧炉中加热含有封装体和引线的夹具以熔化引线的焊料的步骤组成。
8.根据权利要求1的引线接合方法，其中，引线的焊料由从包括Au-Sn，Pb-Sn和Sb-Sn的组中选出的至少一种合金制成。
9.一种引线接合方法，包括以下步骤：
制备具有引线定位表面的封装体；
在封装体的引线定位表面上布置带有焊料的引线；
将引线点焊到封装体上以将引线固定到封装体；
将封装体放置在夹具的定位凹槽中；以及
通过熔化引线上的焊料将引线接合到封装体上。
10.根据权利要求9的引线接合方法，其中，所述在封装体上正确定位引线的步骤包括以下步骤：
给封装体照相；
分析在所述照相步骤中所获得的图像数据以找到封装体的位置信息；以及
以在分析步骤中所发现的位置信息为基础在封装体的引线定位表面上布置引线。
11.根据权利要求9的引线接合方法，其中，所述点焊步骤由选择引线的至少一边并将引线点焊到封装体上的步骤组成。
12.根据权利要求9的引线接合方法，其中，所述点焊步骤由选择引线两边的中心部分并将引线点焊到封装体上的步骤组成。
13.根据权利要求9的引线接合方法，其中，所述夹具由石墨制成。
14.根据权利要求13的引线接合方法，其中，所述将引线接合到封装体的步骤包括以下步骤：
将电极连接在石墨夹具的两端；以及
通过所连接的电极向石墨夹具提供电压以熔化引线的焊料。
15.根据权利要求9的引线接合方法，其中，所述将引线接合到封装体上的步骤由在煅烧炉中加热含有封装体和引线的夹具以熔化引线的焊料的步骤组成。
16.根据权利要求9的引线接合方法，其中，引线的焊料由从包括Au-Sn，Pb-Sn和Sb-Sn的组中选出的至少一种合金制成。
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