JP2004510349A - つなぎ棒切断による半導体分割 - Google Patents

Abstract

本発明に基づく、チップパッケージをキャリアから分割する装置は、チップパッケージを支持するためのプレーナ表面を有する分割用具を備えている。プレーナ表面は互いに対向している端部を有し、第１切断刃が、プレーナ表面の互いに対向している端部に配置されている。切断プレートは第２切断刃を有し、この切断プレートは、第１および第２切断刃がチップパッケージをキャリアから取り外すように作用するとき、チップパッケージへの接続を切断するのに、第１および第２切断刃の間に剪断作用を引き起こすように、作用可能に配置されている。

Description

〔背景〕
１．技術分野
本発明は、半導体製造に関し、特に、半導体デバイス用つなぎ棒を切断する切断動作を行う装置に関するものである。
２．従来の技術
半導体チップは、製造され、試験され、パッケージ化される。従来の半導体プラスチックパッケージ化処理によって、数個のチップが、図１に示すように、リード枠１０と称されるキャリアにおいて同時に処理される。パッケージ化が終了し、リード８が（スペーシング９に示すように）切断され、最終的に成形（例えば、ボード搭載できるように同じ方向に屈曲）された後、デバイス１１は、リード枠１０から以下のように分割される。デバイス１１は、（リード枠の一部である）つなぎ棒１４により、リード枠外横棒１６にまだ保持されている。
【０００１】
図２に示すように、従来の分割作業の間、横棒１６が所定の位置に保持されている一方で、デバイス１１が穿孔機１７により押し上げられ、つなぎ棒が最終的に引ちぎられる。つなぎ棒１４は、穿孔処理の間、屈曲と法線応力との組み合わせでつなぎ棒１４の物質が変形することにより、引きちぎられる。
【０００２】
つなぎ棒の破壊は、デバイス１１の下部パッケージ１３に、リード／チップ故障の比率に繋がる強い応力をかける。破損は下部にあり、高応力に起因する欠けや他の破損が含まれるこもとあるので、簡単に認識できない。このため、予め破損しているデバイスが、発見されないまま最終消費者まで届くかもしれない。
【０００３】
したがって、高応力穿孔作業により生じるパッケージ破損を避けるための装置および方法が必要である。
【０００４】
〔発明の概要〕
チップパッケージをキャリアから分割するための装置は、本発明に基づき、チップパッケージを支持するためのプレーナ表面を有する分割用具を備えている。上記プレーナ表面は、互いに対向している端部を有し、第１切断刃が、プレーナ表面の互いに対向している端部に配置されている。切断プレートは、第２切断刃を有し、この切断プレートは、第１および第２切断刃が、キャリアからチップパッケージを取り外すように作用するとき、チップパッケージに対する接続を分断するために、第１切断刃と第２切断刃との間に剪断動作を引き起こすことが可能なように配置されている。
【０００５】
チップパッケージをキャリアから分割するための他の装置は、本発明に基づき、溝が形成されたベース用具、および、この溝にスライドできるように配置されている分割用具を備えている。分割用具は、チップパッケージを支持するためのプレーナ表面を有している。プレーナ表面は、互いに対向している端部を備えている。固定アセンブリは、プレーナ表面にチップパッケージを固定するために、分割用具に配置されている。第１切断刃は、プレーナ表面の互いに対向している端部に配置されている。ベース用具に対して静止したままである切断プレートは、分割用具に対して作用可能なように配置されている。切断プレートは第２切断刃を有しており、上記第２切断刃は分割用具が切断プレートに向かって移動されると、第１および第２切断刃が、接続を切断してチップパッケージのキャリアからチップパッケージを取り外すための剪断作用を引き起こすように備えられている。
【０００６】
他の実施形態では、第１刃が、頂点に向かって狭くなるベース部分を備えていてもよい。第１切断刃は、第１切断刃の全長にわたって、プレーナ表面に対して傾斜していてもよい。第１切断刃は、約０．５度〜約５度に傾斜していてもよい。第１切断刃は、分割用具から取り外せるものでもよい。切断プレートは、平坦な表面を備えていてもよく、第２切断刃は、平坦な表面の端部に形成された角を備えていてもよい。切断プレートは、平坦な面を備えていてもよく、第２切断刃は、第２切断刃の全長にわたって、平坦な表面に対して傾斜していてもよい。第２切断刃は、約０．５度〜５度に傾斜していてもよい。
【０００７】
チップパッケージをキャリアから取り外す方法は、第１切断刃を有する互いに対向している端部を含み、第１切断刃がプレーナ表面の互いに対向している端部に配置されている、チップパッケージを支持するためのプレーナ表面と、第２切断刃を有する切断プレートとを備える分割用具を提供するステップと、チップパッケージを第１切断刃と接触させるため、分割用具を移動させるステップと、チップパッケージを第２切断刃を有する切断プレートに向かって動かすことにより接続を切断するステップとを含んでいる。切断プレートは、チップパッケージの接続を切断してチップパッケージをキャリアから取り外すため、第１切断刃と第２切断刃との間に剪断作用を引き起こす動作が可能なように配置されている。
【０００８】
他の方法では、第１刃が、頂点に向かって狭くなるベース部分を備えていてもよく、第１切断刃と第２切断刃とのうちの１つが、その全長にわたってプレーナ表面に対して傾斜していてもよい。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の目的、特徴、長所は、以下の添付の図と関連して読み取れる、本発明の具体的実施形態の詳細な説明により明らかになるだろう。
【００１０】
〔図面の簡単な説明〕
本明細は、好ましい実施形態の以下の記載を、以下の図を参照して詳細に示す。
【００１１】
図１は、従来技術に基づく、チップパッケージを搭載しているリード枠の平面図である。図２は、従来技術に基づく、つなぎ棒を破壊してチップパッケージをリード枠から分割するために用いられる穿孔機の断面図である。図３は、本発明の好ましい実施形態に基づく、分割用具の平面図である。図４は、本発明に基づく、図３の区分線４−４における分割用具の断面図である。図５は、本発明に基づく、図４の細部５の部分的断面図である。図６は、本発明に基づく、分割用具に搭載または形成されている傾斜した鋭角刃の側面図である。図７は、本発明に基づく、つなぎ棒またはワイヤーを切断するため、分割用具の鋭角刃と共に使用されている、切断プレート構造を説明的に示す図である。図８は、本発明に基づく、切断プレートに搭載または形成されている、傾斜した鋭角刃の側面図である。図９は、本発明に基づき、つなぎ棒が切断される前の、チップパッケージを分割するための装置の断面図である。図１０は、本発明に基づき、つなぎ棒が切断されている様子を示す、図９の装置の断面図である。図１１は、本発明に基づき、チップパッケージが取り外されている様子を示す、図９の装置の断面図である。
【００１２】
〔好ましい実施形態の詳細な説明〕
本発明は、半導体デバイスをリード枠から分割するための新しい装置と方法とを提供する。１つの切断刃が、半導体デバイスを支持している第１用具に備えられており、上記デバイスの動きを阻止する１つの切断刃が、第２用具に備えられている。これら２つの切断刃が相互に接近すると、切断動作が行われる。この切断動作は、つなぎ棒を破損するのではなく、つなぎ棒を切断するために、つなぎ棒を剪断する。有利なことに、従来技術の破損処理よりも、本発明の切断処理において、応力が著しく減少する。
【００１３】
さて、具体的な詳細について、同様の参照番号が、複数の図に渡って類似あるいは同一の部材を識別している図を参照して、そして、最初に、図３および図４を参照して、分割用具１００の平面図（図３）および側面図（図４）が、本発明の１つの実施形態に基づき示されている。分割用具１００は、支持領域１０２を備え、この支持領域１０２は、分割の準備のためにデバイス（図示せず）を支持するのに使用される平坦部分である。奥まった領域１０４は、領域１０２の間に配置され、デバイス固定アセンブリ１０６を備えている。アセンブリ１０６は、以下に説明するように、この上にデバイスを固定してつなぎ棒を切断し、つなぎ棒が切断された後にデバイスを固定するための、どのような仕組みを備えていてもよい。アセンブリ１０６は、１つまたは複数の真空管１０８を備えている実施形態が好ましい。この真空管１０８は、デバイスを分割用具１００に固定するための真空源（ｖａｃｕｕｍ ｓｏｕｒｃｅ）（図示せず）と通じている。本発明に基づき、鋭角刃１１０は、支持領域１０２の端部１１２に備えられている。図５に拡大されている図４の細部５は、これを詳しく示す。
【００１４】
図５を参照すると、鋭角刃１１０は、デバイスから延びているつなぎ棒またはワイヤーを切断するのに使用される頂点１１４を備えていることが好ましい。用具１００は、１１０により行われる切断動作を構造的に支持するために、構造部１１８により、刃１１０の下の方に延びている。一実施例では、構造部１１８は、刃１１０と、一体的に形成されているか、あるいは、固く接続されている。あるいは、構造部１１８および／または刃１１０は、消耗を考慮して、取り外せるまたは取り替えられる。取り替えられる場合、刃１１０は、カーバイド材料のような硬化されたより高価な材料により構成され、穿孔機１００の他の部分は、工具鋼のようなより安い物質を含んでいてもよい。穿孔機１００が、一体的に形成されている刃１１０を備えている場合、刃１１０を硬化させるためにスチール材料をアニールすることが好ましい。
【００１５】
エッジ１１０のベース１１５、および、領域１１８は、約１／４ｍｍの寸法Ｅだけ外側へ突出していてもよい。一実施例では、寸法Ａが、約５ミリメートル（ｍｍ）であり、一方、寸法Ｂは、約０．４ｍｍ〜約０．６ｍｍである。角度Ｆは、１５°〜２５°でもよい。寸法Ａ，Ｂ，Ｅ，およびＦのために他の寸法も考慮される。
【００１６】
図６を参照し、本発明の他の実施形態に基づいた、刃１１０´の側面図が示されている。刃１１０´は、角度Ｃだけ僅かに傾斜している。角度Ｃは、約０．５°〜５°の角度を含んでいてもよい。刃１１０′は、つなぎ棒またはワイヤーを切断する際に、つなぎ棒またはワイヤーに、より高い局部的な剪断応力（ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｓｓ）を提供するために傾斜している。棒またはワイヤーは、有利に、刃１１０’を横切って、一方の面から他方の面へと切断される。
【００１７】
本発明の切断動作を提供するため、合わせ表面を提供する必要がある。図７に示すように、用具１００は、矢印「Ｄ」の方向に上下に動く。図７は、角を有する切断刃２０４を示す。用具１００が切断プレート２０１に対して動く一方、切断プレート２０１は静止していることが好ましい。他の実施形態では、切断プレート２０１と用具１００との双方とも動くか、あるいは、切断プレート２０１が動き、用具１００は静止していてもよい。いずれにせよ、用具１００と切断プレート２０１との間の相対運動により、刃１１０（または１１０′）と切断刃２０４との間のつなぎ棒またはワイヤー２１０を切断するための、つなぎ棒またはワイヤー２１０にかかる剪断力（ｓｈｅａｒ ｆｏｒｃｅ）が生じる。これが、つなぎ棒２１０を切断し、チップパッケージ２１５をチップキャリア（例えば、リード枠）から開放する。刃２０４は、図８に示すように傾斜していてもよいものと理解される。
【００１８】
図９〜図１１は、本発明に基づく、パッケージング用半導体チップのつなぎ棒を切断するための説明的な処理順序を示す。図９を参照すると、分割用具１００は、ベース３０２に、スライド可能に搭載されている。用具１００は、ベース３０２に形成された溝３０４を、矢印「Ｇ」の方向に動く。リード枠または他のチップキャリア３０６は、チップパッケージ３０８を一列に並べるため用具１００と共に動かされる。チップパッケージ３０８は、ここに参照されるように、上部パッケージ３０９と下部パッケージ３１０とを備えており、これらは、「クラムシェル」配置にて実際の半導体デバイス（図示せず）を取り囲んでいる。
【００１９】
用具１００は、チップパッケージ３０８に接触し、領域１０２にある下部パッケージ３１０にて、チップパッケージ３０８を支持する（図３も参照）。真空管１０８による真空化により、領域１０２の表面にチップパッケージ３０８が固定される（図３参照）。つなぎ棒３１２は、刃１１０と接続している。
【００２０】
図１０を参照すると、用具１００は、切断プレート２０１に向かって引き続き上方向に動く。刃１１０と切断刃２０４が近づくと、チップパッケージ３０８をリード枠３０６から離すため、つなぎ棒３１２を剪断する剪断動作が、つなぎ棒３１２に行われる。つなぎ棒３１２を剪断する間、チップパッケージ３０８にほとんど、または、全く応力がかからないことが有利である。
【００２１】
図１１を参照すると、離れたチップパッケージ３０８は、真空チャック３２０または他のチップ捕獲デバイスにより運び去られる。用具１００が引き戻され、同じまたは異なるチップキャリアにある次のチップパッケージのために、処理順序が繰り返される。リードを破壊する代わりに切断動作を行うことによって、本発明では、チップパッケージの破損が著しく減少し、無駄と廃品とが減少する。本発明に基づき、０パーセントに近い不良品発生率を達成できることが期待される。
【００２２】
つなぎ棒を切断することによる、半導体パッケージの分割のための好ましい実施形態を記載した（これは、説明を目的としており、これに制限されない）が、上記の教示を考慮した方法で当業者により、修正および変更されてもよい。従って、開示された本発明の特別の実施形態において、添付された請求項に説明される本発明の精神および範囲内で変更が行われてもよいものと考えられる。従って、本発明は、特許法によって要求される詳細性と具体性とをもって説明されたが、特許証によって請求され、保護されるべき範囲は、添付された請求項に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術に基づく、チップパッケージを搭載しているリード枠の平面図である。
【図２】
従来技術に基づく、つなぎ棒を破損してチップパッケージをリード枠から分割するために用いられる穿孔機の断面図である。
【図３】
本発明の好ましい実施形態に基づく、分割用具の平面図である。
【図４】
本発明に基づく、図３の区分線４−４における分割用具の断面図である。
【図５】
本発明に基づく、図４の細部５の部分的断面図である。
【図６】
本発明に基づく、分割用具に搭載または形成されている傾斜した鋭角刃の側面図である。
【図７】
本発明に基づく、つなぎ棒またはワイヤーを切断するための、分割用具の鋭角刃と共に使用されている、切断プレート構造を説明的に示す図である。
【図８】
本発明に基づく、切断プレートに搭載または形成されている、傾斜した鋭角刃の側面図である。
【図９】
本発明に基づき、つなぎ棒が切断される前の、チップパッケージを分割するための装置の断面図である。
【図１０】
本発明に基づき、つなぎ棒が切断されている様子を示す、図９の装置の断面図である。
【図１１】
本発明に基づき、チップパッケージが取り外されている様子を示す、図９の装置の断面図である。

Claims (20)

1. チップパッケージを支持するための、互いに対向している端部を有するプレーナ表面を有する分割用具と、
   プレーナ表面の互いに対向している端部に配置されている第１切断刃と、
   第２切断刃を有する切断プレートとを備え、
   この切断プレートの配置が、上記第１および第２切断刃がチップパッケージをキャリアから取り外すようにかみ合うとき、チップパッケージへの接続を剪断するために第１および第２切断刃の間に剪断作用を引き起こすように上記第２切断刃を配置できるように、設定されている、チップパッケージをキャリアから分割する装置。
2. 上記第１刃が、頂点に向かって狭くなるベース部分を備えている、請求項１に記載の装置。
3. 上記第１切断刃が、第１切断刃の全長にわたってプレーナ表面に対して傾斜している、請求項１に記載の装置。
4. 上記第１切断刃が、約０．５〜約５°だけ傾斜している、請求項３に記載の装置。
5. 上記第１切断刃が、分割用具から取り外せる、請求項１に記載の装置。
6. 上記切断プレートが平坦な表面を備え、第２切断刃が、上記平坦な表面の端部に形成された角を備えている、請求項１に記載の装置。
7. 上記切断プレートが平坦な表面を備え、第２切断刃が、第２切断刃の全長にわたって、上記平坦な表面に対して傾斜している、請求項１に記載の装置。
8. 上記第２切断刃が、約０．５°〜約５°だけ傾斜している、請求項７に記載の装置。
9. 溝が形成されたベース用具と、
   スライド可能に溝に配置されている分割用具と、
   チップパッケージを支持するための、互いに対向している端部を有する、プレーナ表面を有する分割用具と、
   プレーナ表面にチップパッケージを固定するため、分割用具に配置されている固定アセンブリと、
   プレーナ表面の互いに対向している端部に配置されている第１切断刃と、
   ベース用具に対して静止したままであり、分割用具に対して作用可能なように配置されている、第２切断刃を有した切断プレートを備え、
   分割用具が上記切断プレートに向かって移動すると、上記第１および第２切断刃が、チップパッケージの接続を剪断してチップパッケージをチップパッケージのキャリアから取り外すための剪断動作を引き起こすように、上記切断プレートが上記第２切断刃を有している、チップパッケージをキャリアから分割するための装置。
10. 上記第１刃が、頂点に向かって狭くなっているベース部分を有する、請求項９に記載の装置。
11. 上記固定アセンブリが、プレーナ表面にチップパッケージを引き付けるための少なくとも１つの真空管を備えている、請求項９に記載の装置。
12. 上記第１切断刃が、第１切断刃の全長にわたってプレーナ表面に対して傾斜している、請求項９に記載の装置。
13. 上記第１切断刃が、約０．５°〜５°だけ傾斜している、請求項１２に記載の装置。
14. 上記第１切断刃が、分割用具から取り外せる、請求項９に記載の装置。
15. 上記切断プレートが、平坦な表面を備え、第２切断刃が、上記平坦な表面の端部に形成された角を備えている、請求項９に記載の装置。
16. 上記切断プレートが、平坦な表面を備え、第２切断刃が、第２切断刃の全長にわたって、上記平坦な表面に対して傾斜している、請求項９に記載の装置。
17. 上記第２切断刃が、約０．５°〜約５°だけ傾斜している、請求項１６に記載の装置。
18. 第１切断刃を有する互いに対向している端部を含み、第１切断刃がプレーナ表面の互いに対向している端部に配置されている、チップパッケージを支持するためのプレーナ表面と、第２切断刃を有する切断プレートとを備える分割用具を提供するステップと、
    チップパッケージを第１切断刃と接触させるため、分割用具を移動させるステップと、
    第２切断刃を有し、チップパッケージの接続を切断してチップパッケージをキャリアから取り外すために、第１切断刃と第２切断刃との間に剪断動作を引き起こすように作用可能に上記第２切断刃が配置されるように、配置されている切断プレートに向かって、チップパッケージを動かすことにより接続を切断するステップとを含んでいる、チップパッケージをキャリアから取り外す方法。
19. 上記第１刃が、頂点に向かって狭くなっているベース部分を備えている、請求項１８に記載の方法。
20. 上記第１切断刃と第２切断刃の１つが、その全長にわたってプレーナ表面に対して傾斜している、請求項１８に記載の方法。

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