CN209169115U - 半导体封装的夹片键合装置以及夹片拾取器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型的夹片键合装置，包括：引线框架进料部，供应搭载有多个半导体芯片的引线框架；夹片框架进料部，供应以与搭载于引线框架上的半导体芯片的排列间距不同的间距排列有多个夹片的夹片框架；夹片切割部，对排列在夹片框架上的夹片的连接部进行切割，而分割成独立夹片；夹片装载部，对夹片切割部所切割出的独立夹片以维持其排列的状态进行装载；夹片拾取部，对夹片切割部所切割分离出的独立夹片进行拾取，并将各个夹片之间的排列间距重新排列成与搭载于引线框架上的多个半导体芯片之间的排列间距一致的状态；引线框架卸料部，对已将各个夹片键合到多个半导体芯片上的引线框架进行排出。

Description

半导体封装的夹片键合装置以及夹片拾取器
技术领域
本实用新型涉及一种半导体封装技术，尤其涉及一种用于将夹片(clip)键合到半导体芯片的装置以及夹片拾取器。
背景技术
通常，半导体芯片封装包括半导体芯片(或晶圆)、引线框架以及壳体，半导体芯片被焊接到引线框架焊盘上并通过键合线电气连接到引线框架的引线。此外，在各种半导体芯片封装中，用于实现如绝缘栅门极晶体管(IGBT)或功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Power MOSFET)等功率半导体元件的半导体封装，要求较小的开关损耗和传导损耗以及较低的源极-漏极间导通电阻(RdsON)。因此，最近在用于实现如上所述的功率半导体元件的半导体封装等高压大电流设备用半导体芯片封装中，经常使用半导体用导电夹片(clip)替代键合线。
例如，如图1所示，现有的夹片键合半导体芯片封装，包括由用于安装半导体芯片20的引线框架焊盘(lead frame pad)11以及用于从半导体芯片20向封装的外部传递信号的引线(lead)13构成的引线框架(lead frame)10。引线框架焊盘11能够位于引线13和位于与其相向的位置上的其他引线之间。半导体芯片20被安装在引线框架焊盘11上，夹片30的一端部例如夹片主体部能够位于半导体芯片20的上方，而夹片30的另一端部例如打凹(downset)部分的末端部(end portion)能够被焊接到某一个引线框架引线13的表面上。夹片30包括被实际键合到半导体芯片20的区域即夹片主体部，以及从夹片主体部延长并在夹片主体部的表面以弯曲一定角度的形态折弯(bending)形成的打凹部分。打凹部分能够由相对于夹片主体部的上侧面向如下侧方向弯曲一定角度的部分形成，而为了使打凹部分的末端部与引线13的表面接触连接，能够对打凹部分的弯曲角度进行设定。打凹部分能够起到对电气连接到半导体芯片20的夹片主体部与引线框架10的引线13进行电气以及热连接的连接部件的作用。在夹片30的打凹部分与夹片主体部之间，能够配备段差槽。段差槽能够通过对夹片主体部与打凹部分之间的部分进行半蚀刻(half etching)或锻造而实现凹陷的形状。形成上述段差槽的目的在于，在半导体芯片120的边缘部(edge portion)与夹片30部分，尤其是打凹部分之间确保较大的间隔距离。
在半导体芯片20与夹片30的夹片主体部之间，还能够配备如包括焊料层的粘接层40。此外，在对打凹部分的末端部与引线13进行电气连接焊接的部分，也能够配备粘接层40。此外，在半导体芯片20与引线框架焊盘11之间，也能够配备粘接层40。通过利用如环氧树脂模塑材料(EMC：Epoxy Molding Compound)等模塑材料形成用于对引线框架10、半导体芯片20以及夹片30的至少一部分进行覆盖的密封部50，能够构成半导体封装的实际主体。此时，为了使引线框架10中的一部分例如引线13的表面与外部元件连接，能够在模塑(molding)形成密封部50时使上述部分外露。
其中，上述夹片30能够放置在半导体芯片20上进行键合，为此需要执行将夹片30对齐(align)到半导体芯片20的过程。如果没有执行如上所述的准确对齐，则可能会造成半导体芯片20和夹片30以及引线框架10之间的电气连接的不正确或导致错误的发生。作为将上述夹片30键合到半导体半导体芯片20上的方法，能够使用将独立夹片30单独地放置到半导体芯片20上并进行键合的方法，但是这种方法的效率较低。因此，将多个夹片一次性地分别对齐到多个半导体芯片20上进行键合为宜。为此，夹片30的排列以及半导体芯片20的排列应具有实际一致的相同间距(pitch)。
但是，当在多个引线框架10单位相互连接的引线框架上排列安装(mounting)多个半导体芯片20时，为了将夹片30实际相同地排列到上述半导体芯片20，需要在夹片30与夹片之间保留较多的间隔距离，因此会造成排列在夹片框架(clip frame)内部的夹片30密度的降低并进一步导致制造夹片框架时所需要的材料用量的增加，从而最终导致制造成本的增加。
为此，本实用新型的发明人在大韩民国注册专利第10-1544086号中公开了一种包括间距扩展台(pitch extension stage)的多重夹片安装装置(multi clip mountingsystem)。在上述注册专利中，公开了一种首先准备好排列有多个夹片30的夹片框架以及安装有多个半导体芯片20的引线框架并使上述夹片框架上的各个夹片的排列间距小于配置在引线框架10上的各个半导体芯片20的排列间距，接下来在通过对上述夹片框架进行切割而分离成多个独立夹片之后在间距扩展台(pitch extension stage)中对独立夹片30之间的间距进行扩展，从而将夹片30的排列对齐到半导体芯片20的排列并进行键合的方法。
此外，本实用新型的发明人在大韩民国注册专利第10-1612730号中公开了一种在使配置在夹片框架上的夹片的排列间距小于配置在引线框架上的半导体芯片的排列间距并分次对配置在引线框架上的夹片中的一部分进行若干次切割而使其独立分离以及移送之后，将所分离的夹片重新排列成与配置在引线框架上的半导体芯片的排列间距相同的状态，从而将其键合到半导体芯片上的方法以及用于实现上述方法的装置。
但是本实用新型的发明人意识到，因为如上所述的方法需要执行在用于承载夹片切割部所切割出的独立夹片的夹片底座中对独立夹片之间的间隔进行调节的过程，以及利用单独的拾取器将其键合到半导体芯片的过程等两个阶段，因此会导致装置的结构变得复杂以及工程所需时间变长的问题。此外还意识到，当使用如上所述的方法时，在对夹片进行切割的过程中在切割面的边缘产生的毛边(burr)会向下侧方向形成，所以在将夹片键合到半导体芯片的过程中向下侧方向形成的毛边会与半导体芯片的表面发生接触并因此导致电气方面的问题。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献0001)大韩民国注册专利第10-1544086号
(专利文献0002)大韩民国注册专利第10-1612730号
实用新型内容
[欲解决的技术问题]
本实用新型的课题在于解决如上所述的用于将夹片键合到半导体封装的芯片上的装置中所存在的现有问题而提供一种能够通过对结构进行改良而简化装置并缩短工程时间且能够通过使在切割面上产生的毛边(burr)朝向上侧方向而杜绝电气问题发生的夹片键合装置以及夹片拾取器。
[解决问题的技术方案]
为了解决如上所述的课题，适用本实用新型的夹片键合装置，包括：引线框架进料部，用于供应搭载有多个半导体芯片的引线框架；夹片框架进料部，用于供应排列有多个夹片的夹片框架，上述夹片以与搭载于上述引线框架上的半导体芯片的排列间距不同的间距排列在上述夹片框架；夹片切割部，用于对排列在上述夹片框架上的夹片的连接部进行切割，而分割成独立夹片；夹片装载部，用于对上述夹片切割部所切割出的独立夹片以维持其排列的状态进行装载；夹片拾取部，用于对上述夹片切割部所切割分离出的独立夹片进行拾取，并将各个夹片之间的排列间距重新排列成与搭载于上述引线框架上的多个半导体芯片之间的排列间距一致的状态；以及引线框架卸料部，用于对已将各个夹片键合到上述多个半导体芯片上的引线框架进行排出。
其中，上述夹片拾取部，包括：夹片拾取器，用于对上述夹片切割部所切割出的多个独立夹片进行把持，并将上述多个独立夹片的排列间距重新排列成与搭载于引线框架上的多个半导体芯片之间的排列间距对应的状态；其中，上述夹片拾取器，包括：多个拾取部件，用于将上述夹片切割部所切割出的多个独立夹片划分成多个夹片组并对其进行把持；凸轮部件，用于对上述各个拾取部件之间的间隔进行调节；以及凸轮移动部，用于使上述凸轮部件在上述各个拾取部件之间进行移动。
其中，在上述拾取部件的下侧，形成用于对所切割出的独立夹片进行吸附把持的多个拾取凸起，并在上侧的侧面，形成用于构成凸轮移动槽的凹陷部，上述凸轮移动槽可供上述凸轮部件被插入到上述拾取部件和与其邻接的拾取部件之间并进行移动。
此外，为了使在上述相互邻接的拾取部件之间形成的凸轮移动槽的宽度向一侧逐渐变窄，在上述各个拾取部件的侧面形成的凹陷部的深度向一侧逐渐变小。
其中，上述凸轮部件以一定的宽度形成，且通过以插入到在相互邻接的拾取部件之间形成的凸轮移动槽中的状态向一侧或另一侧水平移动，而对相互邻接的拾取部件之间的间隔进行调节。
此外，本实用新型还包括：导向杆，用于在对上述拾取部件的间隔进行调节时对各个拾取部件进行导向而使其沿着水平方向滑动移动。
此外，本实用新型还包括：弹性部件，用于对上述多个拾取部件中左右两侧的最外侧的拾取部件进行相互连接。
此外，上述凸轮移动部，包括：移动板，沿着在上述拾取部件上形成的凸轮移动槽的长度方向进行前后水平移动；以及多个可变块，结合到上述移动板的下侧，伴随上述移动板的水平移动而沿着上述凸轮移动槽的长度方向进行前后水平方向移动，能够分别独立地沿着左右水平方向进行移动，在下部分别结合有上述凸轮部件。
其中，在上述移动板与可变块之间，配备有多个LM导向器，用于对上述可变块进行导向而使其独立地沿着左右水平方向滑动移动。
此外，本实用新型还包括：第2三轴移送部，用于将上述夹片拾取器沿着X轴、Y轴以及Z轴方向进行移送；以及第2旋转部，用于将上述夹片拾取器在水平方向上进行旋转。
适用本实用新型的夹片拾取器，包括：多个拾取部件，用于将多个独立夹片3划分成多个夹片组并对其进行把持；凸轮部件，用于对上述各个拾取部件之间的间隔进行调节；以及凸轮移动部，用于使上述凸轮部件在上述各个拾取部件之间进行移动；
其中，在上述拾取部件的下侧，形成用于对独立夹片3进行吸附把持的多个拾取凸起，并在上侧的侧面，形成用于构成可供上述凸轮部件被插入到上述拾取部件和与其邻接的拾取部件之间并进行移动的凸轮移动槽的凹陷部。
此外，为了使在上述相互邻接的拾取部件之间形成的凸轮移动槽的宽度向一侧逐渐变窄，在上述各个拾取部件的侧面形成的凹陷部的深度向一侧逐渐变小。
其中，上述凸轮部件以一定的宽度形成，且通过以插入到在相互邻接的拾取部件之间形成的凸轮移动槽中的状态向一侧或另一侧水平移动，而对相互邻接的拾取部件之间的间隔进行调节。
此外，本实用新型还包括：导向杆，用于在对上述拾取部件的间隔进行调节时对各个拾取部件进行导向而使其沿着水平方向滑动移动。
此外，本实用新型还包括：弹性部件，用于对上述多个拾取部件中左右两侧的最外侧的拾取部件进行相互连接。
此外，上述凸轮移动部，包括：移动板，沿着在上述拾取部件上形成的凸轮移动槽的长度方向进行前后水平移动；以及多个可变块，结合到上述移动板的下侧，伴随上述移动板的水平移动而沿着上述凸轮移动槽的长度方向进行前后水平方向移动，能够分别独立地沿着左右水平方向进行移动，在下部分别结合有上述凸轮部件。
此外，在上述移动板与可变块之间，配备有多个LM导向器，用于对上述可变块进行导向而使其独立地沿着左右水平方向滑动移动。
[技术效果]
通过如上所述的本实用新型，能够简化装置并缩短工程时间且能够通过使在夹片的切割面上产生的毛边(burr)朝向上侧方向而杜绝电气问题发生。
附图说明
图1是一般的半导体封装的剖面图。
图2是适用本实用新型的实施例的半导体封装夹片键合方法的流程图。
图3是适用本实用新型的实施例的半导体封装的夹片键合装置的整体俯视图。
图4是适用本实用新型的实施例的半导体封装的夹片键合装置的整体立体图。
图5是适用本实用新型的实施例的半导体封装的夹片键合装置的夹片框架移送部的立体图。
图6是适用本实用新型的实施例的半导体封装的夹片键合装置的夹片切割部的立体图。
图7是适用本实用新型的实施例的半导体封装的夹片键合装置的夹片切割部的分解图。
图8是适用本实用新型的实施例的半导体封装的夹片键合装置的夹片装载部的立体图。
图9是适用本实用新型的实施例的半导体封装的夹片键合装置的夹片拾取部的立体图。
图10是适用本实用新型的实施例的半导体封装的夹片键合装置的夹片拾取器的立体图。
图11a以及图11b分别是在不同的方向观察适用本实用新型的实施例的半导体封装的夹片键合装置的夹片拾取器时的分解立体图。
图12a是适用本实用新型的实施例的夹片拾取器的拾取部件的立体图。
图12b是适用本实用新型的实施例的拾取部件的分解图。
图13是适用本实用新型的实施例的拾取部件的间隔扩张前(a)以及扩张后(b)的俯视图。
图14是适用本实用新型的实施例的拾取部件的间隔扩张前(a)以及扩张后(b)的立体图。
附图标记说明：
3 夹片
3a 通孔
10 引线框架
20 半导体芯片
30 夹片框架
A 引线框架进料部
B 引线框架移送部
C 夹片框架进料部
100 卷盘
110 移送导向器
120 夹片框架移送部
122 电机
124 转轮
126 凸起
D 夹片切割部
200 冲压部件
200a 冲压凸起
200b 冲压支架
210 下板
210a 第1贯通孔
220 上板
230 加圧板
232 导向轴
234 弹簧
240 导向板
240a 第2贯通孔
250 加压部
252 推杆
E 夹片装载部
300 装载台
300a 安置凸起
310 第1三轴移送部
320 第1旋转部
322 旋转电机
324 电机皮带轮
326 皮带
328 旋转轴
F 夹片拾取部
400 夹片拾取器
410 拾取部件
411 拾取凸起
412 凸轮移动槽
410a 凹陷部
414 导向杆
416 弹性部件
420 凸轮部件
422 可变块
430 凸轮移动部
431 电机
432 主动皮带轮
433 皮带
434 从动皮带轮
435 滚珠螺杆
436 移动板
438 LM导向器
438a LM导轨
438b LM块
438c 支撑块
440 第2三轴移送部
450 第2旋转部
G 引线框架卸料部
具体实施方式
接下来，将结合附图以及较佳实施例对适用本实用新型的半导体封装的夹片键合装置以及夹片拾取器的构成以及作用进行详细的说明。
在图2中，对利用适用本实用新型的半导体封装的夹片键合装置执行夹片键合工程时的流程图进行了图示。如图所示，利用适用本实用新型的夹片键合装置的夹片键合工程，包括：引线框架准备步骤ST1、夹片框架准备步骤ST2、夹片切割步骤ST3、夹片拾取和重新排列步骤ST4以及夹片键合步骤ST5。
在引线框架准备步骤，准备搭载有多个半导体芯片20的引线框架10，而在夹片框架准备步骤，准备以与搭载于上述引线框架10上的半导体芯片20的排列间距不同的间距排列有多个夹片3的夹片框架30。
在夹片切割步骤，利用后续说明的冲压部件200将排列在上述夹片框架30上的夹片3分离成独立夹片3。此时，在适用本实用新型的几个实施例中，配置在上述夹片框架30上的各个夹片3是从下侧向上侧方向进行冲压，或从上侧向下侧方向进行冲压。本实用新型的发明人认识到，当从下侧向上侧方向对夹片3进行冲压切割时，在夹片框架30的框架部分与各个夹片3的连接部位被切割的过程中在夹片3的切割面上产生的毛边(burr)会向下侧方向形成，而当上述向下侧方向形成的毛边与半导体芯片20接触时会导致电气问题。因此，通过采用如上所述的从上侧向下侧方向对夹片3进行冲压的方式，能够使毛边向上侧方向形成并借此防止因为其与半导体芯片20接触而导致的电气问题。
在夹片拾取和重新排列步骤，利用后续说明的夹片拾取部F的夹片拾取器400，对单独切割分离出的各个夹片3进行把持和抬升(拾取；picking)，并将所拾取的各个夹片3之间的排列间距重新排列成与搭载于上述引线框架10上的多个半导体芯片20之间的排列间距一致的状态。
其中，利用上述夹片拾取器400拾取的各个夹片3，将借助于后续说明的夹片拾取器400的拾取部件410发生相对移动并对相互之间的间隔进行重新排列。在适用本实用新型的一实施例中，借助于数量与夹片3的数量相同并以能够独立移动的方式构成的拾取部件410使上述各个夹片3分别独立移动并借此对相互之间的间距进行调节。在另一实施例中，借助于多个拾取部件410将上述各个夹片3划分成多个夹片组并对其进行拾取，并通过上述多个拾取部件410的相对移动，而对所划分拾取的各个夹片组之间的间距进行调节。即，在将按照多个行以及列排列的夹片3中位于相同的行或列中的夹片3归类为相同的组而划分成多个夹片组，并为各个夹片组分配一个拾取部件410之后，利用所分配的一个拾取部件410对属于各个相应的夹片组中的夹片3进行单独拾取，然后借助于各个拾取部件410的相对移动而对各个夹片组之间的间隔进行调节。通过如上所述的方式，夹片3之间的排列间距将被重新排列成与搭载于引线框架10上的半导体芯片20的排列间距一致的状态。
在夹片键合步骤，通过上述夹片拾取器400重新排列的夹片3将分别键合到搭载于上述引线框架10的多个半导体芯片20上。即，上述夹片拾取器400将以维持排列的状态对重新排列的夹片3进行把持并将其移动到配置有半导体芯片20的引线框架10的上侧，然后将各个夹片3分别键合到上述半导体芯片20上。具体来讲，在键合之前，将事先在上述半导体芯片20的夹片键合位置涂布如焊料或环氧树脂等粘接材料，而被上述夹片拾取器400把持移送的夹片3将安置到各个半导体芯片20的键合位置，并借助于粘接材料实现键合。
接下来，将对用于执行如上所述的夹片键合工程的适用本实用新型的夹片键合装置的构成以及作用进行说明。在图3以及图4中，对如上所述的适用本实用新型的半导体封装的夹片键合装置的示例性构成的俯视图以及立体图进行了图示。如图所示，适用本实用新型的夹片键合装置，包括：引线框架进料部A、引线框架移送部B、夹片框架进料部C、夹片切割部D、夹片装载部E、夹片拾取部F以及引线框架卸料部G。
首先，适用本实用新型的夹片键合装置的引线框架进料部A是用于供应搭载有多个半导体芯片20的引线框架10的部分，在其内部配备有用于层叠多个引线框架10的料库(未图示)以及用于从上述料库依次提取出一个上述引线框架10的提取部(未图示)。其中，上述提取部能够由如对引线框架10进行把持和移送的拾取和放置(pick and place)装置、或向侧方进行推动的推送器(pusher)等形态所构成。因为如上所述的提取部属于一般的构成，因此将省略详细的说明。
在图3的圆圈中，对由上述引线框架进料部A供应的引线框架10的结构进行了图示。如图所示，上述引线框架10处于多个半导体芯片20相互相距特定的间隔排列配置的状态。
由上述引线框架进料部A供应的引线框架10，将被引线框架移送部B依次移送。在适用本实用新型的实施例中，如图3以及图4所示，上述引线框架移送部B以水平配置到引线框架进料部A的一侧的轨道形态构成，使得搭载有多个半导体芯片20的引线框架10沿着水平方向连续依次移动。其中，上述轨道能够由如被电机驱动的传送带装置或如直线电机或滚珠螺杆、气缸等多种手段构成。
夹片框架进料部C是用于将配置有多个夹片3的夹片框架30依次供应到夹片切割部D的部分，在图3以及图4所图示的适用本实用新型的实施例中，上述夹片进料部，包括：卷盘100、移送导向器110以及夹片框架移送部120。
多个夹片框架30以带状形状连接卷取到上述卷盘100中，当卷盘100在电机122的驱动下发生旋转时，夹片框架30将被依次释放并供应到夹片切割部D。从上述卷盘100释放的夹片框架30，将借助于上述夹片框架移送部120沿着以轨道形状构成的移送导向器110移送。
在图3的另一个圆圈中，对上述夹片框架30的结构进行了图示。如图所示，上述夹片框架30以带状形状构成且多个夹片以相互相距特定间隔的状态配置，而在边缘上形成相互相距特定间隔的多个通孔3a。可以发现，搭载于引线框架10上的半导体芯片20之间的排列间距与夹片框架30的夹片3之间的排列间距互不相同。在图3的实施例中，以半导体芯片20之间的排列间距大于夹片3之间的排列间距的情况为例进行了图示。
在适用本实用新型的实施例中，如图5所示，上述夹片框架移送部120，包括：电机122；转轮124，在上述电机122的驱动下发生旋转；以及多个凸起126，以特定的间隔配置在上述转轮124的外周面。此时，上述凸起126之间的间隔与在夹片框架30的边缘连续形成的通孔3a之间的间隔相同。借此，当转轮124在电机122的驱动下发生旋转时，转轮124外周面上的凸起126将被插入到夹片框架30的通孔3a中并借此使夹片框架30移动，从而将夹片框架30供应到后续说明的夹片切割部D。
上述夹片切割部D是用于对排列在夹片框架30上的夹片3的连接部进行切割，而分割成独立夹片3的部分。上述夹片切割部D配置在夹片框架进料部C的移送导向器110的端部一侧。在图6中对上述夹片切割部D的立体图进行了图示，而在图7中对上述夹片切割部D的分解图进行了图示。
如图6以及图7所示，上述夹片切割部D，包括：冲压部件200以及加压部250。
上述冲压部件200能够在与上部的冲压支架200b结合的状态下被结合到后续说明的加圧板230的下侧而进行升降，能够通过对配置在下侧的夹片框架30上的夹片3进行向下加压而将其单独分离。如在图7的圆圈中放大图示的内容，上述冲压部件200配备有大小与夹片框架30上的各个夹片3的大小对应，且配置间隔与相邻的夹片3之间的间隔对应的多个冲压凸起200a。借此，各个冲压凸起200a能够对相应位置上的各个夹片3进行向下加压分离。在适用本实用新型的实施例中，上述冲压部件200采用如图7所示的在一个板状块体的下端一列配置多个冲压凸起200a，并将多个如上所述的版状块体并排配置的构成。但是在其他实施例中，上述冲压部件200也能够采用将多个冲压凸起200a配置在一个块体下端的构成。
上述冲压部件200采用通过上下升降，而对配置在下侧的夹片框架30上的夹片3进行向下加压的构成。为此，上述夹片切割部D，包括：加圧板230、上板220、下板210以及加压部250。在适用本实用新型的实施例中，如图7所示，上述冲压部件200被结合到配置在上侧的加圧板230的下部。上述加圧板230采用能够借助于后续说明的加压部250在上板220以及下板210之间进行升降的构成。具体来讲，上述加圧板230通过导向轴232连接到上板220以及下板210的边缘，配置在上板220上侧的加压部250将对上述加圧板230进行加压而使其向下移动。此外，在上述加圧板230的下部配备有弹簧234，从而能够在借助于加压部250下降移动之后，再借助于弹簧234的复原力重新上升还原到原始位置。在适用本实用新型的实施例中，上述加压部250配置在上板的上侧，如图7所示，包括电机和滚珠螺杆(未图示)以及借此进行升降的推杆252。上述推杆252通过在上板220的中央部贯通形成的开口以与上述加圧板230的上部面接触的状态对加圧板230进行加压。在适用本实用新型的另一实施例中，上述加压部250也能够利用气压或液压气缸替代电机和滚珠螺杆。
此外，在上述下板210上，形成有可供上述冲压部件200的各个冲压凸起200a插入贯通的第1贯通孔210a。此外，在上述下板210的下侧配备有用于对夹片框架30进行导向的导向板240。在上述导向板240上，形成有左右边缘部分比中央部分向上凸出的断坎，在上述下板210的下侧形成有可供夹片框架30通过的空间部，从而能够借助于通过上述左右边缘断坎形成的中央空间部，使夹片框架30水平移动。在上述导向板240上同样形成有可供上述冲压部件200的冲压凸起200a插入贯通的第2贯通孔240a。
借助于如上所述的构成，被上述加压部250向下加压移动的冲压部件200的冲压凸起200a，将依次通过下板210以及导向板250的第1贯通孔210a以及第2贯通孔240a，从而对在下板210以及导向板240之间通过的夹片框架30的各个夹片3进行向下加压切割。
被如上所述的夹片切割部D切割的多个夹片3将被装载到夹片装载部E。上述夹片装载部E将在维持所切割出的夹片3的排列的状态下对其进行把持和状态并移送到后续说明的夹片拾取部F。在图8中，对如上所述的夹片装载部E构成的立体图进行了图示。如图所示，上述夹片装载部E包括装载台300。
上述装载台300配置在夹片装载部E的最上侧，是用于从下侧接收配置在上述夹片切割部D的下侧，并被向下加压切割的多个夹片3进行装载的部分，如图所示，大致上由多个板状部件层叠形成的块体构成，而在上部表面形成用于安置所切割出的多个夹片3的安置凸起300a。上述安置凸起300a与单独的真空设备连接，能够借助于真空吸引力稳定地对夹片3进行吸附固定。
上述装载台300包括用于在装载所切割出的夹片3之后移送到后续说明的夹片拾取部F的第1三轴移送部310以及第1旋转部320。上述第1三轴移送部310是用于在X轴、Y轴、Z轴方向上对上述装载台300进行移送的手段，能够使用沿着三个方向配置有滚珠螺杆或气缸或直线电机等的一般的三轴移送装置。在图8中对本实用新型的实施例进行了图示，如图所示，在X轴以及Y轴方向上配置有电机312和滚珠螺杆(未图示)或直线电机314，而在Z轴方向上配置有气缸316，从而使夹片装载部E能够在三个方向上进行移动。此外，上述第1旋转部320是用于使装载台300以中心垂直轴为基准进行旋转的手段，能够将上述装载台300旋转到与后续说明的夹片拾取部F一致的方向。如图所示，上述第1旋转部320，包括：旋转电机322、与旋转电机322结合的电机皮带轮324、与上述电机皮带轮324连接的皮带326以及在上述皮带326的作用下旋转的旋转轴328。此时，上述旋转轴328的上侧与装载台300结合。
通过如上所述的构成，能够在利用夹片切割部D对多个夹片3进行向下加压切割时，使得夹片装载部E的第三轴移送部310中的气缸316工作而使装载台300上升并在接收所切割出的夹片3之后重新下降。接下来，在第三轴移送部310的电机312和滚珠螺杆(未图示)或直线电机314的作用下，将所装载的夹片3移送到后续说明的夹片拾取部F。
在图9中，对上述夹片拾取部F的立体图进行了图示。上述夹片拾取部F在对从夹片装载部E传递过来的多个夹片3进行把持和拾取(picking；抬起)之后，对上述多个夹片3之间的排列间距进行调节，而将其重新排列成与通过引线框架移送部B移送的引线框架10上所配置的多个半导体芯片20之间的排列间距一致的状态，接下来在将重新排列的夹片3移送到引线框架10的上侧之后，将其键合到半导体芯片20上。为此，上述夹片拾取部F，包括：夹片拾取器400、第2三轴移送部440以及第2旋转部450。
在图10中对上述夹片拾取器400的内部构成(除外部外壳)的立体图进行了图示，而在图11a以及图11b中对从不同的方向对上述夹片拾取器400进行观察时的分解立体图进行了图示。如图所示，上述夹片拾取器400，包括：拾取部件410、凸轮部件420以及凸轮移动部430。
上述拾取部件410是用于对夹片切割部D所切割出的多个独立夹片3进行把持的部分。尤其是，上述拾取部件410如后所述，为了能够对所把持的夹片3的间距进行调节，而将所切割出的独立夹片3划分成多个夹片3组之后进行把持。
具体来讲，如图11b所示，上述拾取部件410由沿着垂直方向延长的多个板状部件构成，各个拾取部件410以在水平方向上相互相接的状态一列配置。上述拾取部件410如图所示，在侧面观察时为大体T字形形状的截面，上侧部和下侧部能够一体形成，也能够在由单独的部件构成之后利用结合手段结合形成。此时，在各个拾取部件410的下侧，形成用于对所切割出的独立夹片3进行吸附把持的多个拾取凸起411。上述拾取凸起411如图所示，被一列配置在各个拾取部件410的下部。借此，能够利用形成于一个拾取部件410上的多个拾取凸起411将多个夹片3分组同时把持，并利用多个拾取部件410将所有夹片3划分成多个夹片组进行把持。此外，能够利用后续说明的凸轮部件420使上述拾取部件410相对移动，从而通过对相互邻接的拾取部件410之间的间隔进行调节而对夹片3之间的排列间距进行重新排列。
在图12a以及图12b中对如上所述的多个拾取部件410被相互邻接配置的状态的立体图以及分解图进行了图示，而在图13中对拾取部件410之间的间隔被调节前后的俯视图进行了图示。如图所示，在上述多个拾取部件410的上侧，形成能够可供凸轮部件420插入到相互邻接的拾取部件410之间并进行移动的凸轮移动槽412。如图所示，上述凸轮移动槽412的宽度向一侧逐渐变窄。
此外，上述凸轮部件420的结构并不受到特殊的限制，只要是能够通过插入到形成于上述拾取部件410上的凸轮移动槽412中而对相互邻接的拾取部件410之间的间隔进行调节的形态即可，大体上以宽度与上述凸轮移动槽412的最大宽度对应的大小构成。例如，如图11a以及图11b所示，上述凸轮部件420以具有一定直径且截面为圆形的辊子形态构成，而上述滚子被结合到垂直配置的轴的下端。此外，上述圆形的辊子部分将被插入到上述凸轮移动槽412。借此，当上述凸轮部件420在凸轮移动槽412的内部配置在与凸轮部件420的宽度(直径)对应的位置上时，如图13的(a)所示，各个拾取部件410将处于相互邻接的状态，而当上述凸轮部件420以如图13的(b)所示的方式向凸轮移动槽412的宽度变窄的方向水平移动时，相互邻接的拾取部件410之间的间隔将逐渐变大。
如上所述，为了在相互邻接的拾取部件410之间提供凸轮移动槽412，在上述各个拾取部件410的上部侧面形成凹陷部410a。为了使在相互邻接的拾取部件410之间形成的凸轮移动槽412的宽度能够向一侧逐渐变窄，上述凹陷部410a的侧向深度向一侧逐渐变小。如上所述，能够通过使相互邻接的拾取部件410的凹陷部410a相互邻接配置而形成凸轮移动槽412，而在凸轮部件420被插入到上述凸轮移动槽412中进行水平移动时，相互邻接的拾取部件410之间的间隔也将发生变化。在适用本实用新型的几个实施例中，如图所示，在拾取部件410前后侧的相互相向的方向上，分别形成一个上述凹陷部410a。因此，能够在前后方向上以两列相互交错配置上述凸轮移动槽412，而在上述情况下插入到上述凸轮移动槽412中的凸轮部件420的数量以及配置也将相应地发生变化。
为了能够稳定地对上述拾取部件410的相对移动进行导向，还追加配备有导向杆414。上述导向杆414如图12a所示，以在拾取部件410的前后两侧贯通各个拾取部件410的侧面的方式贯通配置。借此，能够使各个拾取部件410沿着上述导向杆414在水平方向上滑动移动。此外，如图所示，还包括用于对上述拾取部件410中的最外侧拾取部件410进行相互连接的弹性部件416，在凸轮部件420向凸轮移动槽412的宽度变窄的方向移动而使各个拾取部件410之间的间隔变宽之后，在凸轮部件420重新向相反的方向移动时能够借助于上述弹性部件416的复原力使各个拾取部件410之间的间隔重新变窄。如上所述，通过采用使上述多个拾取部件410之间的间隔在凸轮部件420的作用下变宽或变窄的构成，能够对在上述拾取部件410的下部把持的各个夹片组之间的间隔进行调节。
为了使上述凸轮部件420能够以如上所述的方式在凸轮移动槽412内移动，还追加配备有凸轮移动部430。如图10至图11b所示，上述凸轮移动部430，包括：移动板436以及可变块422。
移动板436用于使凸轮部件420沿着拾取部件410的凸轮移动槽412在水平方向上进行移动，如图所示，采用能够借助于在电机431的驱动下旋转的滚珠螺杆435进行水平移动的构成。具体来讲，上述电机431与主动皮带轮432结合，上述滚珠螺杆435与从动皮带轮434结合，上述主动皮带轮432与从动皮带轮434通过皮带433连接，从而使电机431的旋转力通过皮带433传递到滚珠螺杆435，而在滚珠螺杆435旋转时移动板436将进行水平移动。此外，如后所述，上述移动板436与凸轮部件420连接，从而在上述移动板436水平移动时使得凸轮部件420随之一起水平移动。
此外，当上述凸轮部件420在拾取部件410的凸轮移动槽412内部水平移动而使相互邻接的拾取部件410之间的间隔发生变化时，在相互邻接的拾取部件410之间形成的凸轮移动槽412的位置也将向左右侧方向发生变化，因此上述各个凸轮部件420之间的间隔也应能够在侧向进行调节。为此，还追加配备有用于使上述凸轮部件420沿着左右侧方向(拾取部件410的移动方向)水平移动的可变块422以及LM导向器438。
如图11a以及图11b所示，上述可变块422为了能够相互独立移动而由独立的多个块的集合构成，而各个独立可变块422的下部与上述凸轮部件420结合。即，各个独立可变块422分别与一个凸轮部件420固定结合，在可变块422沿着上述凸轮移动槽412的长度方向即前后方向或与其垂直的左右方向进行移动时，与其结合的凸轮部件420也将随之移动。上述可变块422的形状并不受到特殊的限制，如图示的实施例，为了能够在左右水平方向上将四个凸轮部件420配置成一列，采用使各个可变块422以“L”字形形状构成，并通过使四个可变块422的凹陷部以及凸出部相互吻合，而在整体上形成长方形乃至正方形轮廓的方式配置为宜。
此外，为了使以如上所述的方式配置的独立的可变块422能够在左右水平方向上进行移动，在上述可变块422的上侧配备有LM导向器438。上述LM导向器438，包括：LM导轨438a，在上侧沿着左右水平方向配置；以及LM块438b，以可滑动移动的方式结合到上述LM导轨438a的下部。其中，上述LM导轨438a的上部与上述的移动板436的底面结合，而上述LM块438b结合与上述可变块422的上部结合。在图示的实施例中，在LM块438b以及可变块422之间还追加配备了支撑块438c。通过如上所述的构成，在移动板436前后移动时LM导向器438整体也将沿着前后水平方向进行移动，从而借助于凸轮部件420在拾取部件410的凸轮移动槽412上的移动，而使拾取部件410之间的间隔变大，此时，与LM块438b结合的可变块422将沿着LM导轨438a沿着左右水平方向移动，从而带动凸轮部件420也沿着左右水平方向进行移动。
通过如上所述的方法，如图14的(a)所示，能够在维持切割当时的排列间距的状态下，对独立夹片3进行把持，接下来如图14的(b)所示，将重新排列成与搭载于引线框架10上的半导体芯片20的排列间距对应的状态。
通过如上所述的方式，被夹片拾取器400把持并对排列间距进行重新排列的夹片3，将在被移动到通过引线框架移送部B已送过来的引线框架10的上侧之后，被键合到搭载于引线框架10上的半导体芯片20上。为此，上述夹片拾取部F如图9所示，包括：第2三轴移送部440，用于将上述夹片拾取器400沿着X轴、Y轴以及Z轴进行移动；以及第2旋转部450，用于使上述夹片拾取器400进行旋转。上述第2三轴移送部440如图所示的实施例，能够由沿着三轴方向配置有如电机和滚珠螺杆或气缸或直线电机等的一般的三轴移送装置，上述第2旋转部450能够由在电机和皮带的作用下旋转的旋转轴构成，旋转轴的下部能够与夹片拾取器400结合。
通过如上所述的构成，被上述夹片拾取器400把持和重新排列的夹片3，将通过第2三轴移送部440被水平移送到如图3所示的引线框架移送部B，接下来通过第2旋转部450重新对齐到与在引线框架移送部B上移送的引线框架10的半导体芯片20相同的方向，然后在通过上述第2三轴移送部400使夹片拾取器400下降并使夹片3被键合到半导体芯片20上。
已完成夹片3的键合的引线框架10，将继续通过引线框架移送部B被已送到引线框架卸料部G。引线框架移送部B中配备有多个料库(未图示)，从而在对已完成夹片3的键合的引线框架10依次进行层叠之后搬出到外部。
在上述内容中，对本实用新型的特定实施例进行了详细的说明。但是，本实用新型的思想以及范围并不限定于如上所述的特定实施例，具有本实用新型所属技术领域的一般知识的人员应能够理解，在不变更本实用新型的要旨的范围内，能够对本实用新型进行各种修改以及变形。因此，在上述内容中进行说明的实施例只是用于向具有本实用新型所属技术领域的一般知识的人员更加完整地公开本实用新型的范畴，在所有方面仅为示例性内容而非限定，本实用新型应通过权利要求书中的范畴做出定义。

Claims (18)

1.一种半导体封装的夹片键合装置，其特征在于，包括：
引线框架进料部(A)，用于供应搭载有多个半导体芯片(20)的引线框架(10)；
夹片框架进料部(C)，用于供应排列有多个夹片(3)的夹片框架(30)，上述夹片(3)以与搭载于上述引线框架(10)上的半导体芯片(20)的排列间距不同的间距排列在上述夹片框架(30)；
夹片切割部(D)，用于对排列在上述夹片框架(30)上的夹片(3)的连接部进行切割，而分割成独立夹片(3)；
夹片装载部(E)，用于对上述夹片切割部(D)所切割出的独立夹片(3)以维持其排列的状态进行装载；
夹片拾取部(F)，用于对上述夹片切割部(D)所切割分离出的独立夹片(3)进行拾取，并将各个夹片(3)之间的排列间距重新排列成与搭载于上述引线框架(10)上的多个半导体芯片(20)之间的排列间距一致的状态；以及
引线框架卸料部(G)，用于对已将各个夹片(3)键合到上述多个半导体芯片(20)上的引线框架(10)进行排出。
2.根据权利要求1所述的半导体封装的夹片键合装置，其特征在于：
上述夹片拾取部(F)，包括：夹片拾取器(400)，用于对上述夹片切割部(D)所切割出的多个独立夹片(3)进行把持，并将上述多个独立夹片(3)的排列间距重新排列成与搭载于引线框架(10)上的多个半导体芯片(20)之间的排列间距对应的状态；
其中，上述夹片拾取器(400)，包括：
多个拾取部件(410)，用于将上述夹片切割部(D)所切割出的多个独立夹片(3)划分成多个夹片组并对其进行把持；
凸轮部件(420)，用于对上述各个拾取部件(410)之间的间隔进行调节；以及
凸轮移动部(430)，用于使上述凸轮部件(420)在上述各个拾取部件(410)之间进行移动。
3.根据权利要求2所述的半导体封装的夹片键合装置，其特征在于：
在上述拾取部件(410)的下侧，形成用于对所切割出的独立夹片(3)进行吸附把持的多个拾取凸起(411)，并在上侧的侧面，形成用于构成凸轮移动槽(412)的凹陷部(410a)，上述凸轮移动槽(412)可供上述凸轮部件(420)插入到上述拾取部件(410)和与其邻接的拾取部件(410)之间并进行移动。
4.根据权利要求3所述的半导体封装的夹片键合装置，其特征在于：
为了使在上述相互邻接的拾取部件(410)之间形成的凸轮移动槽(412)的宽度向一侧逐渐变窄，在上述各个拾取部件(410)的侧面形成的凹陷部(410a)的深度向一侧逐渐变小。
5.根据权利要求4所述的半导体封装的夹片键合装置，其特征在于：
上述凸轮部件(420)以一定的宽度形成，且通过以插入到在相互邻接的拾取部件(410)之间形成的凸轮移动槽(412)中的状态向一侧或另一侧水平移动，而对相互邻接的拾取部件(410)之间的间隔进行调节。
6.根据权利要求5所述的半导体封装的夹片键合装置，其特征在于，还包括：
导向杆(414)，用于在对上述拾取部件(410)的间隔进行调节时对各个拾取部件(410)进行导向而使其沿着水平方向滑动移动。
7.根据权利要求6所述的半导体封装的夹片键合装置，其特征在于，还包括：
弹性部件(416)，用于对上述多个拾取部件(410)中左右两侧的最外侧的拾取部件(410)进行相互连接。
8.根据权利要求2所述的半导体封装的夹片键合装置，其特征在于：
上述凸轮移动部(430)，包括：
移动板(436)，沿着在上述拾取部件(410)上形成的凸轮移动槽(412)的长度方向进行前后水平移动；以及
多个可变块(422)，结合到上述移动板(436)的下侧，伴随上述移动板(436)的水平移动而沿着上述凸轮移动槽(412)的长度方向进行前后水平方向移动，能够分别独立地沿着左右水平方向进行移动，在下部分别结合有上述凸轮部件(420)。
9.根据权利要求8所述的半导体封装的夹片键合装置，其特征在于：
在上述移动板(436)与可变块(422)之间，配备有多个LM导向器(438)，用于对上述可变块(422)进行导向而使其独立地沿着左右水平方向滑动移动。
10.根据权利要求2所述的半导体封装的夹片键合装置，其特征在于，还包括：
第2三轴移送部(440)，用于将上述夹片拾取器(400)沿着X轴、Y轴以及Z轴方向进行移送；以及
第2旋转部(450)，用于将上述夹片拾取器(400)在水平方向上进行旋转。
11.一种夹片拾取器，其特征在于，包括：
多个拾取部件(410)，用于将多个独立夹片(3)划分成多个夹片组并对其进行把持；
凸轮部件(420)，用于对上述各个拾取部件(410)之间的间隔进行调节；以及
凸轮移动部(430)，用于使上述凸轮部件(420)在上述各个拾取部件(410)之间进行移动。
12.根据权利要求11所述的夹片拾取器，其特征在于：
在上述拾取部件(410)的下侧，形成用于对独立夹片(3)进行吸附把持的多个拾取凸起(411)，并在上侧的侧面，形成用于构成凸轮移动槽(412)的凹陷部(410a)，上述凸轮移动槽(412)可供上述凸轮部件(420)插入到上述拾取部件(410)和与其邻接的拾取部件(410)之间并进行移动。
13.根据权利要求12所述的夹片拾取器，其特征在于：
为了使在上述相互邻接的拾取部件(410)之间形成的凸轮移动槽(412)的宽度向一侧逐渐变窄，在上述各个拾取部件(410)的侧面形成的凹陷部(410a)的深度向一侧逐渐变小。
14.根据权利要求13所述的夹片拾取器，其特征在于：
上述凸轮部件(420)以一定的宽度形成，且通过以插入到在相互邻接的拾取部件(410)之间形成的凸轮移动槽(412)中的状态向一侧或另一侧水平移动，而对相互邻接的拾取部件(410)之间的间隔进行调节。
15.根据权利要求14所述的夹片拾取器，其特征在于，还包括：
导向杆(414)，用于在对上述拾取部件(410)的间隔进行调节时对各个拾取部件(410)进行导向而使其沿着水平方向滑动移动。
16.根据权利要求15所述的夹片拾取器，其特征在于，还包括：
弹性部件(416)，用于对上述多个拾取部件(410)中左右两侧的最外侧的拾取部件(410)进行相互连接。
17.根据权利要求11所述的夹片拾取器，其特征在于：上述凸轮移动部(430)，包括：
移动板(436)，沿着在上述拾取部件(410)上形成的凸轮移动槽(412)的长度方向进行前后水平移动；以及
多个可变块(422)，结合到上述移动板(436)的下侧，伴随上述移动板(436)的水平移动而沿着上述凸轮移动槽(412)的长度方向进行前后水平方向移动，能够分别独立地沿着左右水平方向进行移动，在下部分别结合有上述凸轮部件(420)。
18.根据权利要求17所述的夹片拾取器，其特征在于：
在上述移动板(436)与可变块(422)之间，配备有多个LM导向器(438)，用于对上述可变块(422)进行导向而使其独立地沿着左右水平方向滑动移动。
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