KR930007541B1 - 집적회로 리이드프레임과 같은 물품의 그리핑 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

집적회로 리이드프레임과 같은 물품의 그리핑 장치

스프링에 의해 공급되는 그리핑(gripping)압력이나 수압력등으로 취급하는 재료에 대해서 조작 그리퍼를 사용하는 것은 이미 잘 알려져 있는데, 이러한 그리퍼는너무 많은 힘을 작용하기 때문에 얇은 판형 물품을 취급하는 데는 적합하지 않는다.

보통 얇은 물품을 취급하는데 진공 그리퍼가 사용되지만, 이 진공 그리퍼는 다공성 물품의 경우에는 사용할 수 없고, 단지 고형 물품의 경우에만 사용할 수 있는데, 그 이유는 상기 다공성 물품에서는 진공상태가 유지될 수 없기 때문이다.

본 발명이 해결하고자 하는 문제점은 진공장치가 사용되기에는 너무 많은 다공성 구멍을 가진 얇고 부서지기 위운 물품을 선택, 이동 및 해제하는데 있어서 발생하는 문제점이다.

본 발명의 개요

본 발명은 물품의 평면에 큰 압력을 미치지 않고도 연성(flexible) 물품을 기계적으로 그리핑하여, 이 물품을 배열 위치로 이동시킨 다음, 그 물품으로 부터 그리핑 고정구를 해제하기 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명은 집적회로를 조립하고 시험하기 위한 시스템의 다른 구성부분과 함께 고안되었다. 상기 시스템의 다른 특징들은 본 발명과 동일자로 출원된 본출원인의 다른 특허출원들에 상세하게 기재되어 있다. 그리고 본 발명의 내용을 완전히 이해할 수 있게 하기 위해서 전체 시스템에 대한 설명이 본원 명세서에 포함된다.

백 엔드(back-end)조립에 사용된 공정단계의 전체 순서도가 제1도에 예시되는데, 여기에서 다수의 단계는 개략적으로 예시된 것으로, 시험 및 기타 데이타를 기억하기 위하여 컴퓨터와 통신하고 때로는 컴퓨터에 의해 제어되는 다수의 다른 기계에 의해 수행된다.

블록(I)로 표시된 제1의 주 단계에서, "프론트 앤드(front-end)" 또는 "백 엔드(back-end)"의 부분일 수도 있는 공정은 통상의 모든 단계(안정화 단계등을 포함함)에서 완성된 웨이퍼를 입력으로 받아들이고, 또 칩 회로를 보호하고 유전체의 최상면상에 반송중인 신호로 부터 칩회로를 전기적으로 절연시키기에 충분한 두께를 갖는 유전체의 층을 인가한다.

금속 리이드의 패턴은 선행 칩상의 접촉 패드로 부터 유전체의 상부상의 접촉패드의 표준 배열로 연장되어 형성된다. 표준 배열은 칩 다이의 크기에 관계없이 동일한 수의 핀을 갖는 모든 칩에 대하여 동일하다.

이어서 웨이퍼는 주 단계(II)에서 탐침으로 시험되고 탐침 시험결과는 이를테면 컴퓨터에 전기적으로 기억된다. 불량 칩에 대한 통상의 잉크도트 표시방식은 사용되지 않는다.

그 다음 웨이퍼는 공정에 따라 여러고정구에 자동 삽입 및 방위시키는 것을 가능케 하여 웨이퍼의 전체 두께를 절단하는 자동 소잉(sawing) 공정(단계 III)에서 절단하도록 형성된 프레임을 홀더내의 접착필름상에 단단히 장착한다.

이어서, 양호한 다이스는 회로측을 아래로 놓이게 하는 전용 운반기구로 다이를 선택적으로 집어내리도록 테이프에 대하여 위로 부터 누르는 자동적인 순서(단계 IV)에서 웨이퍼로 부터 제거된다. 이것은 표준 패드 유전체 및 표준 패드등에 의해 실제의 회로망이 보호되기 때문에 아무런 문제점이 없다. 웨이퍼와 펀치아웃(punch-out)장치는 컴퓨터 제어하에서 운반기구내의 정확한 위치로 다이스를 집어 넣도록 이동된다.

다이스는 두 운반기구를 "겹치도록(sandwich)" 180도 회전시키는 반전 동작에서 동시에 결합용 운반기구로 이송되므로, 제2운반기구에 놓인 다이스는 최상부 측에 접점을 갖는다. 다이스 세트는 편의상 가령 14개의 다이스를 유지하는 접합용 고정구로 이송된다. 일단 적재가 완료되면 고정구내의 다이스의 공간을 정합시킨 리이드 프레임은 납땜용 고정구내의 다이스 위에 놓이며 상부 접합용 고정구는 접합공정동안 리이드를 패드 접점에 유지시키도록 부가한다.

접합용 고정구는 땜납이 다시 흐르도록 가열되어 상호 접속부를 형성한다(단계 V).

다이스가 부착된 리이드 프레임은 리이드 프레임에 대한 상호 접속부와 함께 다이를 캡슐화하는 반송 또는 주입 성형 기계에 놓인다(단계 VI).

이어서 장치의 성형된 스트립은 트리밍(trimming)되어 통상적으로 형성된다(단계 VII).

상술한 단계들을 수행하는 기계와 제어용 컴퓨터간의 데이타 통신에 대해서는 제1도에 도시되어 있다. 대부분의 데이타 통신 단계는 임의적인 것이다. 실제로 그 단계는 오퍼레이타의 제어하에서 수행되고 데이타는 손으로 쓰여질 수도 있다. 데이타의 자동기록과 선행단계로 부터의 데이타의 에러없는 호출이 주는 이익은 본 분야의 숙련 기술자에게는 명백할 것이다.

제2도는 제1도에서의 공정단계를 보다 상세히 나타냄과 동시에, 물품 및 데이타의 흐름을 예시한 것이다. 이 도면에 사용된 규약으로서, 점선은 물품을 콘테이터에 적재하여 콘테이너를 다른 장소로 이동시키는 형태의 물품 이송단계를 나타내고, 이중 화살표는 컴퓨터 또는 기타 기억장치로의 또는 그로부터의 데이타의 흐름을 나타낸다. 공정에 대한 세가지 물품 입력은 웨이퍼, 리이드프레임 및 캡슐화용 플라스틱이다. 두개의 재순환 루우프는 소잉 및 다이 선택단계동안 웨이퍼를 지지하는데 사용되는 프레임과, 접합공정동안 리이드 프레임 부분과 정렬되는 상태로 1세트의 다이스를 유지시키는데 사용되는 위치설정용 고정구를 포함한다.

본 발명의 다른 단계는 아래에서 보다 상세히 설명되며 동일자로 출원되는 본 출원인의 계류중인 특허출원들에도 기재되어 있다.

표준 접촉 패드

제1의 주단계로 돌아가서, 예시한 유전체 층은 6미크론의 두께로 가해지고 260℃ 이상의 온도에서 경화된 "듀퐁 2525"와 같은 폴리이미드 이다. 리프로우 유리(refliw gless) 또는 다른 상부층에 대한 접착을 개선하도록 폴리이미드 아래에 질화물 또는 다른층이 가해질 수도 있다. 통상의 처리 기술에 의해 집적회로 칩에 먼저 형성되었던 전기 접촉 패드는 유전체의 상부에 액체 또는 테이프의 형태로 된 광저항체(photoregist)를 가하여 통상의 방식으로 그것을 통하여 회로내의 금속 접촉 패드로의 통로를 에칭함으로써 노출된다. "바이어(via)"는 유전체의 표면에 도달될때까지 금속 또는 다른 도체로써 접촉 홀을 채움으로써 형성될 것이다. 이어서 광저항체는 벗겨지고 금속층이 폴리이미드의 표면위에 스퍼터링(sputtering)과 같은 기술에 의해 가해진다. 일례로서, 폴리이미드는 표면을 제조하도록 백 스퍼터(back sputtered)되는데, 먼저 600롱스트룸의 10% 티탄+90% 텅스텐이 스퍼터된 다음, 이어서 전형적으로 3미크론의 구리가 스퍼터된다. 제2층의 광저항체가 가해져서 금속층에 1세트의 금속 리이드를 형성하도록 패턴화된다. 리이드는 유전체를 관통하는 바이어로 부터 동일한 패드 접점의 표준 패드 배열을 갖는 칩 중앙에 있는 영역으로 도달한다. 예를 들어, 16핀칩은 0.126"×0.126"의 규격을 갖는 표준 구성에서 약 0.16"×0.016"크기의 동일한 표준 패드 배열을 가지는데, 이것은 메모리거나 또는 어떤 다른 논리장치이든 불문한다. 표준 패드 배열은 리이드 프레임과 함께 사용되어질 가장 작은 칩상에 끼워질만한 크기이다. 본 발명의 변형예는 어떤 특징 목적을 위해 배치된 패드 배열을 이용한다.

금속의 노출영역은 95% 주석 및 5% 납의 혼합물을 이용하는 통상의 전해 도금공정에서 납과 주석의 표준 혼합물로 구성된 땜납으로 도금된다. 광저항체가 벗겨진 금속층의 도금 영역은 다음 단계에서 에칭용 마스크(etching mask)로서 사용되며, 그 단계에서 금속층의 나머지 윈하지 않는 영역은 하이드로겐 페록사이드(hydrogen peroxide)와 이것이 수반된 암모늄 하이드록시사이드를 합한 배드에서 에칭된 다음 하이드로겐 페록사이드에 의해 에칭되는데, 이와같이 에칭하면 땜납이 침식당하지 않는다.

이제 제3a도에 예시한 형태의 칩(300)이 남게되는데, 여기서 다이(310)은 그위에 두꺼운 폴리이미드층(320)과 칩 외측상의 접촉영역(330)으로 부터 표준 패드 배열(340)에 이르는 금속라인(326)의 네트워크를 갖는다. 금속라인(326)은 이전에 사용된 와이어와 비교하여 낮은 인덕턴스, 높은 열전도도 및 높은 강도를 갖는다.

제3a도에 도시한 예에서는, 제1접점 및 폴리이미드 층을 통과한 바이어가 모두 칩의 주변상에 형성된다. 이 도면은 종래의 와이어 본딩 방법을 위해 레이아웃 설계가 이루어진 칩을 예시한 것인데, 접촉 영역이 칩의 주변상에 있어야 한다. 종래의 설계방식의 장점은 새로운 레이아웃의 비용을 절감하는것 이외에도 용량을 부가할 필요가 있을때 통상의 와이어 본딩 공정을 이용할 수 있다는 점이다. 그러나, 이렇게 하기위해서는 부가적인 유전체화와 금속화가 표준 패드공정에서는 사용되지 않는 것이 필요하다.

제3b도에 도시한 바와같이 어떤 편리한 장소에 유전체를 통과하는 접촉영역을 두는것도 가능하다. 이 리이드들에 대한 바이어들은 종래기술의 경우처럼 오로지 가장자리에서가 아니라, 칩 표면상의 다른 장소에서 시작하는 것으로 도시되어 있다. 리이드(348)은 표준 패드 배열내의 위치한 바이어를 접속하는 것으로 도시되어 있다. 리이드(343)은 폴리이미드 아래에 있는 배후칩의 안정화층의 최상부에 놓인 브릿지(bridge)(도시생략)을 통해 바이어(344)에 접속한다. 이것은 리이드를 루이팅(routing)하고 본 발명에 의해 제공된 구성요소를 배치하는데 있어서의 부가적인 자유도를 예시한 것이다.

바이어(305)는 하부 접촉영역(304)로 부터 리이드(326)중 하나의 단부에 있는 상부 접촉영역(306)으로 연장되는 것으로 제3a도의 절결부에 도시되어 있다. 본 실시예에서 하부 접촉 패드의 크기는 통상 4mils×4mils이다. 이와같이 큰 영역을 접촉시키는데 있어서, 바이어의 형성 및 위치와 리이드(326)의 배치에 대한 정렬 허용오차는 보통±2mils 내지 ±3mils인데, 이는 통상의 와이어 본딩에 사용되는 정밀공정에서 리이드를 접속할 경우의 통상 ±2mils 내지 ±1mils의 허용오차보다 상당히 크다.

바이어를 형성하고 리이드를 배치하는 단계는 편의상 사진 석판술(photolithograpay)용 표준 기계를 사용한 프론트-엔드)front-end)에서 수행될 수 있다. 그 이유는 이러한 금속 리이드를 배치하기 위한 요건은 통상의 프론트-엔드 작업보다 위치결정에 있어서 훨씬 덜 엄격하기 때문인데, 유전체 및 상부-리이드의 패턴을 형성하도록 스크린 프린팅(screen printing)과 같은 후막(thick-film) 기술을 사용하는 것이 바람직하다. 통상적으로 후막 기술은 비용이 정밀기술(precision technique)에 비해 1/4 내지 1/2정도이다.

제3도의 폴리이미드층(320)이 그층 아래에 있는 산화물층에 곧바로 직접 접착될 경우에는 신뢰할 수 있게 부착되지 않는다. 다이의 일부에 대한 단면이 제4도에 도시되었는데, 여기에서 기판(4-100)은 실리콘 기판이고, 개구(4-200)는 인접 다이스를 분리하는 "스트리트(street)"이다. 0.001인치의 폭을 가진 다이아몬드 소잉(sawing)으로 수행되는 분리단계에서 소잉절단 하기 위한 자리를 허용하도록 이 스트리트의 폭은 통상 100미크론이 되게 한다.

접촉패드(4-05)는 기판 위에 형성된 일련의 개구를 구비한 것으로 도시된다. 두께로 증착된다. 듀퐁사의 2525 폴리이미드로 이루어진 층이 인가되어 비교적 평평한 상면을 형성하도록 잡아늘린다. 접점(4-05)위의 개구(4-45)와 스트리트(4-20)위의 개구(4-55)는 시프리(shipley) 312 현상재와 같은 통상의 기본적인 용액으로 습윤에칭함으로써 비경화된 폴리이미드를 통해 개방된다. 개구(4-45)와 (4-55)의 상부의 전형적인 치수는 각기 87 및 100미크론이다. 개구(4-45)가 개방된 후에는 개구(4-40)가 CF₄에서의 플라즈마 에칭에 의해 질화물(4-20)을 통해 개방된다. 통상, 개구(4-40)의 치수는 이 개구(4-40)가 질화물(4-20)에 의해 에워싸여지게 하고 산화물(4-10)의 어느것도 노출하지 않도록 하기 위해 75마이크론으로 된다.

폴리이미드를 질화물(4-20)의 상면(4-25)에 접착하면 표면(4-15)에서 폴리이미드를 산화물(4-10)에 접착하는 것보다 크게 양호하다. 질화물(4-20)은 표면(4-15)에서 산화물에 잘 접착한다. 따라서, 질화물(4-20)의 기능은 바이어에서 뿐만 아니라 스트리트상의 소잉절단부에서도 산화물(4-10)을 전체적으로 에워싸는 구조로서 폴리이미드의 접착을 개선하는 것이다.

접합(BOND)

최종접합단계(제1도의 단계 V와 제2도의 리이드프레임 고정구 조립, 접합, 분해)를 위한 조립이 제6도에서 분해도로 도시되었는데, 여기에서 개략적으로 도시된 홀더(6-110)는 정확한 간격으로 14개의 칩들을 유지하고 있으며 단지 2개의 리셉터클(6-225)만이 도시된다. 이 리셉터클(6-225)위에는 칩(6-230)이 위치되고, 이 칩위에는 리이드프레임 스트립(5-125)의 일부인 리이드프레임(5-100) 내에 1세트의 접촉부(5-122)가 위치된다. 상기 리이드프레임의 세부는 이하 기술된다. 홀더(6-120)가 리이드 프레임 스트립(5-125)의 에지(5-110)를 내리누르면, 이 에지가 스트립의 외부부분을 어깨부(6-112)상에 놓이게 하므로 접촉팁이 어느정도 휘어지게 된다. 이와같은 휘어짐(deflection)은 접합공정동안 신뢰할만한 접촉이 보장되도록 하기 위해 제조 공정동안 팁의 위치에서의 피할 수 없는 변동을 보상하도록 행해진다. 상기 휘어짐은 칩(6-230)의 상부가 어깨부(6-112)의 평면위로 설정량 만큼 돌출되게 리셉터클(6-225)의 깊이를 형성함으로써 초래된다. 이러한 휘어짐량(0.005 내지 0.007인치)은 신뢰할만한 결합형성을 보장하기 위한 팁 위치의 공칭(nominal)변동의 몇가지 표준 편차를 예시적으로 나타낸 것이다. 리이드 프레임 스트립(5-125)의 에지(5-110)가 홀더(6-120)에 의해 어깨부(6-112)로 눌려지므로 접촉부(5-122)가 리이드의 탄성계수에 의해 패드들에 대항해서 눌려지게 된다.

본 발명에 사용된 통상의 리이드 프레임(leadframe)이 제5도에 예시되었는데, 여기에서 개별적인 프레임의 반이 도시되었다. 이 개별적인 리이드프레임이 종래기술의 표준공정에서 사용되는 정확한 열특성을 가진 값비싼 합금과는 대조적으로 값싼 구리합금인 금속리본으로 부터 타출(stamp)된다. 상기 금속리본의 어느한쪽 측상의 스트립의 에지(5-110)은 실제 리이드(5-120)를 반송하도록 작용된다. 이러한 리이드(5-120)는, 소켓에 삽입하거나 표면에 장착하도록 형성된 외부단부(5-123)와, 다이에 부착하기 위한 핑거부(5-121)를 갖는다. 이와같은 2개의 단부는 접합단계후에 절단될 연결부(5-124)에 의해 결합된다. 리이드프레임을 위치설정하기 위한 기준을 제공하기 위해서 구멍(5-112)이 형성된다. 각각의 리이드 핑거부(5-121)에는 리이드가 표준규격의 평평한 접촉부위를 형성하기 위해 1/4원주 정도 구부러진(또는 평행접촉부를 형성하기 위해 2번 구부러진)접초구(5-122)가 있다. 서로다른 길이를 갖는 각각의 상이한 리이드 프레임의 핑거부(5-121)은 실질상 동일한 탄성계수를 제공하도록 형성되었으므로 땜납작업을 위해 정확한 배열을 제공하도록 접촉부(5-122)는 다이상의 정합패드에 균일하게 가압된다. 상기 리이드(5-120)는 리이드 프레임 리본 조립의 이전단계에서 땜납으로 주석도금된다.

본질적인 것은 아니지만 동일한 핀수를 가진 1군의 칩들이 유전체 상부상에 동일한 표준 패드 배열을 갖는 것은 본 시스템의 장점이다. 예를들면, 상이한 크기를 갖는 2개의 다이스(5-130, 5-132)가 리이드 프레임과 함께 도시된다. 이러한 특징때문에 칩의 전체군에 대해 리이드 프레임의 단지 하나의 리본만이 필요하게 될 것이므로 실질상 부품의 절감을 가져오게 된다.

다이의 접촉패드(342)와 접촉부(5-122)는 모두 주석이 입혀져 있으며 가열 준비가 되어 있다. 중기상의 리플로우 납땜 기법이나 혹은 용융가능한 합금을 리플로우 하기 위해 재료를 가열하는 다른 수단에 의해 접합이 행해진다. 이와같은 대안의 기법은 적외선 가열, 컨베이어 오븐, 고온가스 가열 또는 레이저 가열등이 있다. 상기 증기상 리플로우에서, 비활성불화물(Fluorinert) FC-71과 같은 액체가 비등점에서 유지되는데, 이 액체는 비등점이 납땜온도 이상인 것으로 선택된 것이다. 칩과 리이드 프레임이 정렬된 채로 홀더(6-110, 6-120)의 납땜조립체는 비등점 온도에서 증기로 채워진 콘테이너 또는 오븐속에 삽입되어서 납땜이 녹아 접합을 형성하도록 흐르게 될때까지 유지된다. 가열사이클의 전형적인 시간 길이는 5 내지 15초이다. 그리고 이 비등점 온도는 통상 225℃ 이상 300℃ 이하이다. 이와는 대조적으로, 본 발명의 외어어 접합 및 다이부착단계는 460℃까지의 온도에서 개별적으로 수행된다. 가열 사이클의 길이를 감소시키기 위해서 접합고정구는 증기를 땜납 접합부 주위에서 자유롭게 흐르게 하도록 적은 질량과 많은 개구를 가져야 한다. 홀더(6-110, 6-120)는 도면의 복잡성을 감소시키기 위해 개략적으로 도시되었다.

본 발명의 중요한 경제적 잇점은 모든 리이드들이 동시에 납땜되는 것이다. 이것은 리이드들이 하나씩 접합되는 와이어 접합단계와는 대조적인 것인데, 납땜단계는 16개의 핀칩에 대해서 보다 오히려 28개의 핀칩의 경우 시간이 더 짧게 걸린다.

모울드(MOLD)

다음 주 단계(제1도의 단계 VII)에서 14개의 칩이 부착된 리이드 프레임(5-100)은 플라스틱을 모울드 하기 위해 반송 또는 사출 성형기계로 이동되어 칩을 캡슐화 및 보호되게 한다. 이 모울딩 공정은 통상의 방법 및 장치를 사용하여 행한다. 본 발명의 한가지 유익한 특징은 리이드 프레임과 접촉패드 간의 넓은 접촉지역이 통상 사용하는 와이어 접합 기법에 비해 극히 조야하게 되어 있으므로 칩들의 매우적은 부분만이 취급중에 손상을 입을 것이며, 이 칩들은 세심한 주의를 요구하지 않으면서도 보다 빠른 속도로 이동될 수 있는 것이다. 또다른 한가지 장점은 리이드의 전도열을 작업중에 칩으로 부터 방출하는 것이다.

캡슐화된 다이스(아직 리이드 프레임내에 있음)가 성형기계로 부터 제거된 후에 제2도에 도시된 임의의 표시(labelling)단계가 수행된다. 탈침 시험중에 개별적인 다이에 인가되는 데이타가 측정될때 다이스 식별이 먼저 이루어진다. 그 식별은 웨이퍼, 테이프 프레임 및 라이드 프레임상의 라벨에 의해 보존되는데, 상기 리이드 프레임상의 다이 식별을 기입할 필요가 있을때 컴퓨터가 갱신된다. 각각의 칩은 레이저 브랜딩 공정이나 혹은 편의상 다른 어떤 기법에 의해 식별라벨, 시험결과 등으로 표시될 수 있다.

과잉 플라스틱이 리이드들로 부터 제거되는 통상의 디정크(dejunk)단계도 이때 행해진다.

트리밍(trimming)/형성

다음, 제1도의 단계(VII)에서 칩 및 리이드 프레임 조합이 리본으로 부터 분리되며, 리이드들을 올바르게 정렬시키는데 기여하는 연결부(5-124)가 절단된다. 만일 리본이 구리 또는 구리합금의 사이트로 형성되면, 연결(5-124)를 절단하는 것이 필요하거나, 아니면 모든 리이드를 짧게 해야한다. 에지(5-110)에 대해, 도금된 구리 리이드가 형성된 에지(5-110)의 상부에 리이드(5-120)를 지지하도록 리본의 다른 형태인 플라스틱 백킹(backing)이 사용되면, 상기 연결부(5-124)를 플라스틱으로 유지하기가 용이하게 되고 리이드를 분리할 필요가 없게된다.

리이드 프레임의 상세한 설명

제5도는 일반적으로 리이드 프레임(leadframe)의 다양한 형태를 본 발명에 이용가능한 다이 접합원리로 예시하기 위하여 도시되었다. 더욱 상세한 리이드프레임이 제7도에 예시되었는데, 여기에서 제7a도는 각기 지점(1 및 2)에 집중된 2개의 리이드 프레임을 포함하는 피이드 프레임 스트립의 일부분에 대한 평면도이다.

상기 도면은 본 발명의 한가지 유익한 특징때문에 밀집되어 있는데, 이러한 특징이란 인접프레임들의 외부부분(5-123)이 서로 중첩(통상의 기술용어로는 "상호접속(interdigitated)"하므로, 리이드들이 타출(stamp)되거나 금속리본으로 부터 에칭될때 발생되는 스크랩(scrap)의 양을 감소시킨다. 또한, 모든 다른 리이드프레임을 리이드들(5-120)간의 거리의 1/2만큼 오프세트 시키는 것에 의해 중첩시키는 것이 간단하지만, 그렇게 하면 고정구에서의 칩위치도 반드시 오프세트되어야 하는데, 이것은 고정구 공정에서의 다이적재를 더욱 복잡하게 한다.

16개의 핀을 구비한 각각의 리이드 프레임은 4개의 점선부들(10,10',20,20')로 부터 형성된다. 상기 점선부(10,10')는 점선부(20,20')와 마찬가지로 중심선(7-3 또는 7-4)을 통하여 대칭되는 상이다.

점선부(10 및 20)사이의 차이점은 연결부(5-124)에서 개별적인 리이드들의 접촉부(5-122)까지 연장하는 핑거부(5-121)의 형상이다.

2세트의 4개의 리이드들(7-11 내지 7-14) 및 (7-21 내지 7-24)이 제7a도에 도시되어 있으며 각기 제7b도 및 7c도에 더욱 상세하게 도시되어 있다.

리이드프레임을 가장 상세하게 도시하기 위하여 도면들의 적당한 부분이 다시 도시된다. 소수점으로 표시한 수치들은 원점을 구멍(5-112)에 둔 직각 좌표계에서 인치로 표시한 크기이다. 예를들면, 점선부(10)의 리이드(7-11)는 0.2641인치-0.2531인치 또는 0.011인치의 폭을 갖고, 리이드(7-12)로 부터 0.2531인치-0.2413인치 또는 0.012인치만큼 분리된다.

핑거부들(5-121)은 동일한 탄성계수를 갖도록 설계되는데, 본 실시예에서는 접촉부(5-122)와 패드(342)사이의 신뢰할만한 접촉을 위하여 981다인(dyne)(1mil)의 휨에 대한 1 내지 2그램의 힘)에 대해 0.025의 휘어짐을 갖는다. 접촉부(5-122)는 0.010인치의 곡률반경을 가진 핑거부(5-121)를 구부림으로서 형성되는데, 공칭적으로 0.01제곱인치의 접촉부가 형성된다.

도시된 특정 리이드 프레임은 216개의 핀 D.I.P에 대한 공업 표준 규격에 따른 외부 리이드(5-120)을 갖는다. 재료는 도금하기 전에 두께 0.010+0.0005인치를 가지며, 3/4경도를 갖는 올린(OLIN)195이다. 납땜 도금은 주석성분이 88% 내지 98%이며, 나머지가 납으로된 주석-납으로서 200-350마이크로인치의 두께를 갖는다.

제7a도의 중심선(7-3,7-4)들은 0.540인치씩 분리되어, 14리이드 프레임들의 1세트가 7.75인치의 전체길이를 갖게된다.

본 발명의 개시로 부터 본 기술분야의 당업자들은 핑거부(5-121)들을 여러가지로 다르게 설계할 수 있을 것이다. 핑거부(5-121)들이 정확히 동일한 탄성계수를 갖는 것이 본 발명의 실시에 대한 필수적인 것은 아니고, 상당한 정도로 변화시킬 수 있다.

리이드 프레임을 다이스에 접합하는 공정에서 리이드 프레임 입력부는 축적된 리이드 프레임을 유지해서 예컨대 세이꼬(Seiko)PN-100형 로보트(Robot)에 운반하며, 여기에서 14개의 칩의 리이드 프레임을 하부접합 고정구(6-110)내의 다이스위에 배치한다. 상기 입력부는 단순히 미리 절단한 리이드 프레임 스트립의 저장부일 수 있거나 또는 절단기구를 구비한 리이드 프레임의 로울(roll)일 수 있다. 이러한 저장부의 실시예에서, 저장부는 실질상 입력수준으로 상승되고 미리 절단된 스트립은 공기분사(blast)에 의해 배출된다.

리이드 프레임들은을 취급하는 것은 어려운 문제이다. 그것들은 부서지기 쉽고, 통상의 그리핑 장치에 의해 쉽게 분쇄된다. "감축성(tactile)"센서를 지진 그리핑 장치가 사용되지만, 가격이 비싸다. 진공식 리프터는 리이드 프레임에 많은 개구들이 있기 때문에 사용될 수 없다.

제8a도 및 제8b도는 리이드 프레임을 들어올려 정렬시키는 일을 하는 경제적인 그리핑 장치를 도시한 것이다. 리이드프레임은 그리핑 평면에서 파지된다. 제8a도는 분해도이고, 제8b도는 조립된 그리핑장치의 측면도이다. 제8b도에 있어서, 이 장치에 적용되는 원리는, 그리퍼 부재(8-20)들에 의해 가해질 수 있는 압력을 완화시키는 이른바 "백업바아(back up bar)(제한부재)"(8-22)를 사용하는 것이다. 그리퍼 부재들(8-20)사이에 연결된 것으로 도시된 스프링(제2의 기구 (8-26)으로 부터 힘이 발생하여 그들을 분리시키도록 작용된다. 또한, 다른 위치에 있는 다른 스프링들이나 또는 힘을 인가하는 다른 방법들도 사용될 수 있다.

백업바아(제한부재)(22)는 그리퍼 부재의 이동을 제한하는 제한부재로 작용하며, 이 제한부재는 그리핑 평면위에 배치되는 하부면을 구비한다.

리이드 프레임(8-30)은 그리핑 평면에서 제한부재(8-22)아래와 그리퍼부재(8-20)의 돌출부(8-23)내의 그리핑 부분 또는 노치부(8-24)사이에 위치된다. 제8a도에서 알 수 있는 바와같이, 4개의 노치부(8-24)들이 존재하며, 이 노치부들이 제1 및 제2의 세트의 고정부를 구성한다. 제한부재(8-22)의 하부면과 노치부(8-24)의 바닥 사이에는 0.015인치의 공칭 간격이 존재한다. 리이드 프레임(8-30)이 단지 0.010인치의 두께를 갖기 때문에 0.005인치의 여분간격이 존재한다.

그리퍼부재(8-20)은, 이 그리퍼부재(8-20)에 부착된 로울러(8-15)에 대한 원추부(8-14)로 부터의 하향 압력에 반응하여, 피봇축(8-29) 둘레로 선회운동한다. 원추부(8-14)는 세이꼬(Seiko)사에서 상업적으로 제조되는 스프링복원력을 갖는 공기 구동식 실린더 기구(8-10)의 일부이다. 하우징(8-11)은 하부단부상에 원추부(8-14)를 가진 실린더(8-13)을 에워싸고, 아암(8-12)상의 실린더 축으로 부터 이격된 구멍단부(8-28)을 통해 피봇축(8-29)를 지지한다. 각 피봇축(8-29)의 양단부들을 지지하는 4개의 구멍단부(8-28)들이 이다. 또한 하우징(8-11)은 편의상 제8a도에서 도시생략된 견고한 지지체를 통해 제한부재(8-22)를 지지한다. 그리퍼부재(8-20)의 이동은 제8b도에서 화살표로 도시된다. 이와같이, 실린더(8-13), 원추부(8-14) 및 로울러(8-15)는 함께 그리퍼부재를 내측으로 이동시키는 제1의 기구를 구성한다.

본 발명의 가장 넓은 범위의 실시예에서는 직선운동이 그리퍼 부재(8-20)의 각운동으로 변환될 필요는 없다. 오히려, 솔레노이드 구동기는 제한부재(8-22)의 평면에 평행하게 그리퍼부재(8-20)을 이동시킬 수 있다.

제8a도에 도시된 그리퍼부재(8-20)의 긴홈부(8-30')에 의해 도면에서 개략적으로 도시된 바와같이 제한부재(8-22)에 고정된 지지봉(8-32)에 의해 지지되는 형태의 스프링이 장착된 분리부재(8-33)가 통과할 수 있는 간격이 제공된다. 분리부재(8-33)의 기능은 제한부재(8-22)가 정렬핀들에 의해 접합 고정구에 유지되지 않도록 하부 접합 고정구(6-110)에 대항하여 누르는 것이다.

2개의 정렬핀들(8-34)이 제8b도에 도시된다. 정렬핀들(8-34)은 제한부재(8-22)은 대해 접합고정구(6-110)을 위치시키기 위해, 제한부재(8-22)의 대각선 상의 반대편 모퉁이에 위치된다. 이러한 정렬 접합 고정구 또는 다이스에 대해 리이드 프레임을 정렬시키지 못하는데, 그 이유는 핀(8-34)들이 통과하는 리이드 프레임의 구멍들이 너무 크기 때문이다. 이러한 정렬은 도면에 도시생략된 접합고정구내의 핀, 즉, 리이드 프레임내의 선택된 고정구멍에 들어가는 핀에 의해 달성된다. 접합고정구, 리이드 프레임 및 그리퍼부재의 조합은 접합고정구내의 정렬핀들이 리이드 프레임내의 적당한 구멍들에 들어가기 전에 반드시 허용영역내에 위치해야 하는데, 이러한 작용을 하는 것이 정렬핀(8-34)이다. 핀과 구멍의 정확한 위치에는 항상 오차가 있게 되며, 핀(8-34)은 그들의 교합구멍에 결합된다. 분리부재(8-33)에 의해 핀(8-34)가 접합고정구로 부터 확실히 분리된다. 리이드 프레임(8-30)은 접합고정구와 함께 남아있게 되는데, 그 이유는 정렬핀(8-34)이 통과하는 리이드 프레임내의 구멍이 접합고정구내의 정렬핀과 교합하는 4개의 구멍들보다 큰간격을 갖기 때문이다. 4개의 핀과 보다 엄밀한 간격의 조합으로 인하여, 리이드 프레임(8-30)은 그리퍼부재가 들려질때 견고하게 유지된다.

이어서 상부접합고정구(6-120)은 상술된 바와같이 양호한 접합을 위해 리이드 프레임을 하방으로 누를수 있도록 그위에 위치된다. 상부 및 하부 고정구내의 자석 및 자성체간의 자기 흡인력(magnetic attraction)이 접합공정 동안 이들 접합고정구를 정호가하게 정렬시키기 위해 사용된다.

완성된 접합고정구는 열전달 매체로서 비활성불화물(Fluorinert)FC-71을 사용한 HTC사의 IL-12형 증기상 가열 시스템의 일부인 컨베이어상에 위치된다. 상기 접합고정구는 신뢰할 만한 접합을 위해 적당한 가열을 제공하도록 통상진공영역내에서 5-15초 소비하도록 조정되는 속도비율로 시스템을 통과한다.

이어서, 이 접합고정구는, 접합된 리이드 프레임이 본 발명에 따라 구성된 또다른 그리퍼부재에 의해 제어되도록 분해되는데, 상기 리이드 프레임은 상술된 성형 공정으로 이동되고 접합고정구는 재사용되도록 복원된다.

본 발명은 기술분야에 숙련된 당업자는 상술된 바와는 다른 구성을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 지금까지 예시한 실시예는 압축된 공기에 의해 작동되었지만 액체 유압 공정이나 전기식 솔레노이드로 사용될 수 있다.

도시된 바와같이 지지봉의 어느 한쪽에는 2개의 작은 그리퍼부재가 구비될 수 있으며, 또는 각각의 축부에 1개의 넓은 그리퍼부재가 구비될 수 있으며 필요에 따라 2개이상의 그리퍼부재가 각각의 축부에 구비될 수 있다. 제한부재는 리이드 프레임의 길이를 따라 연장하는 1개의 연속부재일 필요는 없다. 또, 한개 또는 몇개의 정지기구가 필요위치에 배치되어 사용될 수 있다. 상기 제한부재는 수직방향에서 파지될 물품에 근접하게 위치될 필요는 없다.

본 발명은 부서지기 쉬운 물품을 기계적인 장치에 의해 집어서 이동시키는 집적회로의 자동조립분야에 관한 것이다.

제1도는 본 발명의 공정도를 도시한 것이다.

제2도는 제1도의 공정 단계를 보다 상세하게 도시한 것이다.

제3a도 및 3b도는 본 발명에 사용된 칩의 다른 형태를 도시한 것이다.

제4도는 본 발명에 사용된 다이의 단면을 도시한 것이다.

제5도는 리이드프레임의 일부를 도시한 것이다.

제6도는 접합단계에서 리이드 프레임 및 다이를 유지시키는데 사용되는 운반기구를 도시한 것이다.

제7a도 내지 제7c도는 16핀 다이스에 적합한 리이드 프레임 구조를 도시한 것이다.

제8a도 및 제8b도는 리이드 프레임용 그리핑 장치를 도시한 것이다.

Claims (5)

1. 서로 수직인 횡방향축 및 종방향축을 가진 그리핑 평면내의 물품을 그리핑하기 위한 장치로서, 상기 종방향축의 반대편측에 위치되어 상기 물품을 그리핑하기 위한 폐쇄위치와 상기 물품을 해제하기 위한 개방위치를 가지고 상기 물품을 그리핑하는 제1 및 제2세트의 그리퍼 부재(8-20)과 ; 상기 그리퍼 부재(8-20)가 소정의 횡방향 간격만큼 상기 종방향축에 접근하도록 상기 종방향축에 수직인 방향에서 상기 그리퍼 부재(8-20)의 운동을 제한하기 위한 제한부재(8-22)와 ; 상기 횡방향축을 따라 배치된 상기 그리핑 평면내의 그리퍼 부재에 의해 한정되며 상기 소정의 횡방향 간격보다 작은 소정의 간격만큼 상기 종방향 축을 향하여 내측으로 연장하는 상기 제1 및 제2의 그리퍼부재들의 돌출부(8-23)에 의해 상기 그리핑 평면에 수직인 직선축에 평행한 방향으로 하부에서 한정되는 물품고정영역을 형성하기 위하여 소정의 횡방향 간격만큼 내부방향으로 상기 그리퍼 부재(8-20)을 이동시키기 위해 제1기구(8-13, 8-14, 8-15)와 ; 상기 물품을 해제하기 위하여 상기 소정의 횡방향 간격으로 부터 외부방향으로 상기 그리퍼부재(8-20)을 이동시키기 위한 제2기구(8-26)을 구비하며 ; 상기 그리퍼 부재의 운동을 제한하기 위한 상기 제한부재(8-22)는, 상부에서 상기 물품의 고정영역을 한정하며 상기 그리핑 평면위에 배치되는 하부면을 가진 평면형 부재인 것을 특징으로 하는 집적회로 리이드 프레임과 같은 물품의 그리핑 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하부면이, 상기 물품이 상기 그리핑 평면내의 상기 종방향축을 따라 미끄러지는 것을 방지하도록, 대응하는 상기 물품의 고정구멍에 결합하도록 돌출하는 적어도 하나의 정렬핀(8-34)을 갖는 것을 특징으로 하는 그리핑장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 정렬핀으로 부터 상기 물품을 분리하기 위하여 상기 장치 및 하부접합 고정구(6-110)사이의 상기 그리핑 평면에 수직인 직선축을 따라 힘을 가하기 위한 분리부재(8-33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 그리핑 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 그리퍼부재(8-20)을 이동시키기 위한 상기 제1기구는, 상기 그리핑 평면으로 부터의 간격이 상기 제한부재(8-22)의 상기 하부면으로부터의 간격보다 더 크게 배치되는 대응의 제1 및 제2의 피봇축(8-29)둘레로 제1 및 제2세트의 그리퍼 부재(8-20)을 회전시키는 것을 특징으로 하는 그리핑 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 그리퍼 부재(8-20)을 이동시키기 위한 상기 기구는 상기 그리핑 평면내의 상기 그리퍼 부재를 상기 종방향축을 향하여 이송하는 것을 특징으로 하는 그리핑 장치.

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