TWI244419B - Wire bonder with a downholder for pressing the fingers of a system carrier onto a heating plate - Google Patents

Description

1244419 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種具有一下壓器以壓制一系統承載器之 指狀件，特別是導線架於一加熱板上之引線接合器。 【先前技術】 當以導電引線連接半導體晶片及系統承載器（其科技用 語爲引線接合）時，系統承載器之待加接合的指狀件部份爲 藉一支撐板被壓制於一加熱板上，而該支撐板具有一窗口 以使該指狀件之端部得用以進行接合動作。 引線接合器爲一種可使半導體晶片在設於一基板上後被 引線牽引的機器，其具有一被夾至一喇叭狀結構尖部之毛 細管結構’該毛細管結構用以將引線固定至半導體晶片上 的一連接點處，並固定至基板上的一連接點處，且導引該 引線於該二連接點之間。在將引線分別連接於半導體晶片 及基板上之連接點間時，引線突出於毛細管結構之端部先 被熔成一球體’接著該引線球體以壓力及超音波固定至半 導體晶片上的連接點。此時，超音波係自一超音波換能器 加至該喇叭狀結構處，而該製程稱作球焊製程。接著，該 引線被牽拉至所需長度，並形成一引線迴路及接合至基材 上之該連接點，此一製程後段稱作楔形接合。在將該引線 固定至基板上該連接點後，該引線被扯斷，而下一接合週 期動作即可開始。 該下支撐物與支撐板具有一可移動軸承，用以使指狀件 得平穩均勻壓制於支撐表面上，其可由瑞士專利說明書CH 6 80 1 76中得知。該下支撐物對系統承載器其指狀件之相鄰 1244419 指間的平均距離（科技用語爲節距）不會降至一特定値以 下，故能使系統承載器運作良好，其中該節距爲50、40或 僅2 5微米時，無論如何，相當大的問題會由於系統承載器 及支撐板或加熱板間的熱膨脹係數不同而產生。 本發明之目的在於發展一種適於系統承載器工作且具40 微米或更小節距之下支撐物。 【發明內容】 一引線接合器具有一加熱板及一下支撐物，待加引線之 半導體晶片的系統承載器設於該加熱板上，該下支撐物則 將該系統承載器之指狀件部份壓制於該加熱板上。該下支 撐物包含一可交換支撐板，且下支撐物之位置可加以升高 及降低。該系統承載器可在下支撐物處於升高位置時被加 移送，半導體晶片之引線動作則在該下支撐物處於降低位 置時進行。在本發明中，該下支撐物具有四用以承載該支 撐板之導引零件，且每一導引零件具有一支撐表面及一螺 栓或銷，或可爲得藉一驅動裝置移動之類似零件。在該下 支撐物處於升高位置時，該支撐板支撐於該四導引零件之 支撐表面上，且該等螺栓之位置亦被升高，故該等螺栓不 接觸該支撐板。該下支撐物之下降動作分作二步驟：第一 步驟時該下支撐物之位置下降，該等螺栓之一者亦下降而 壓制於該支撐板上，其它螺栓之位置則被升高，且不觸及 該支撐板或至少不在該支撐板上加以力量；由於在下降動 作中該支撐板碰撞該系統承載器之指狀件上方，故爲一接 觸點所傾斜。第一步驟結束後，該支撐板因傾斜而只壓制 一或少數相鄰指狀部份，其它指狀部份在加受熱至一預定 1244419 溫度時可相對於該支撐板自由移動；在該預定溫度即將到 達時，該支撐板之傾斜狀態隨即抵消。上述動作係利用降 低四導引零件之螺栓的位置而完成，用以使該等螺栓得壓 制於該支撐板上。當該下支撐物處於下降位置時，該四導 引零件之螺栓將該支撐板壓制於該支撐板上之該系統承載 器的指狀件上。 【實施方式】 第1圖爲一下支撐物1之立體圖，其用以接收一支撐板 (圖中未說明該接收動作）。在引線接合動作期間，該下支 撐物1用於一引線接合器之上，用以將一系統承載器之指 狀件部份壓制於一加熱板上。該引線接合器具有一驅動裝 置20，用以將該下支撐物1之垂向位置（即圖中所示之Z方 向）升高及下降於二預定位置之間。當該下支撐物1被升高 時，系統承載器可送至加熱板處，或可自該加熱板處移離。 當下支撐物1被下降時，支撐板將該系統承載器之指狀件 部份壓制於該加熱板上。該下支撐物1具有四導引零件2， 該支撐板則承載於該等導引零、件2上’其中該等導引零件 之形式及功能將配合第2圖、第3圖及第4圖加以更詳說 明。在所有圖式中，相同參考標號所指爲相同零組件部份。 第2圖所示爲在z方向處於升高位置之下支撐物的一側 視圖，其中每一導引零件2包含一支撐表面’該支撐板4 在該下支撐物1處於升高位置時支撐於該支撐表面3上’ 且四支撐表面3構成一平面。該等導引零件2之每一者更 包含一螺栓5及一驅動裝置6,用以使該螺栓5得在z方向 上上下移動，其中往上移動係用以使其不觸及該支撐板4。 1244419 在此一上升狀態下’系統承載器7可被移送。 支撐板4具有一窗口 8，用以使系統承載器7之指狀件9 部份的端部可對半導體晶片10加以引線工作，且該窗口 8 爲一在側邊上面向系統承載器7之連續框架1 1所環繞，其 中該框架11及支撐板4實質上與加熱板13之表面平行， 加熱板1 3則以剛性方式牢固於該引線接合器w上。半導 體晶片之引線工作進行時的溫度約爲2 2 0 °C，其係爲配合金 屬導線架之適用溫度用，而加熱板1 3亦加至此一溫度。系 統承載器7則係被先行加熱，但在移送時又快速降溫，故 其溫度在移送過程完成後可輕易立即低於加熱板1 3之溫 度。系統承載器7必須爲加熱板1 3加熱至該預定溫度，此 一加熱動作需要一特定時間方能完成。 第3圖爲該下支撐物1在z方向處於下降位置之一側視 圖，此時該環繞該窗口 8之框架1 1支撐於系統承載器7之 指狀件9部份上，並將該指狀件9部份壓制於加熱板1 3 上。此時，支撐板4不再支撐於導引零件2之支撐表面3 上，亦即該等支撐表面3及支撐板4之間存有一空氣間隙 1 2。爲形成壓制指狀件9部份於加熱板1 3上所需之壓力， 此時四導引零件2之螺栓5在z方向之位置爲對應驅動裝 置6所降低，以使其得壓制於該支撐板4上。 在生產過程中，系統承載器7按步就班移送於移送方向 上’且每一次皆呈現一下一在加熱板1 3上之待加引線接合 之半導導體晶片丨〇，以使下支撐件1、處於第2圖所示狀態。 當移送動作一結束，下支撐件1之位置便下降’並先以二 步驟形成如第4圖所示狀態’且最後形成如第3圖所示狀 1244419 態。 在下支撐件1開始下降時，四導引零件2之所有螺栓5 之位置被加升商，且不觸及支撐板4。在下降期間或下降 該支撐板4之後的即時，該四螺栓5之一者5，的位置爲對 應驅動裝置6 ’降低，以使其得在該框架n支撐於系統承載 器7之指狀件9 ’上後壓制於該支撐板4上。此時，支撐板4 爲最近於螺栓5 ’之框架1 1的點p所傾斜，因此支撐板4 與框架1 1相對於加熱板1 3之表面係以一角度φ傾斜，故 支撐板4係處於一傾斜位置。因此，框架丨丨僅將各相鄰指 狀件9 ’之點Ρ之一或少數者壓制至該加熱板1 3上，而其餘 指狀件則不夾置於框架1 1及加熱板1 3之間。此時，下支 撐物1仍處於原狀態，且該狀態持續一預定時間τ，即持續 至系統承載器7被加熱至加熱板1 3之溫度，或至少接近該 加熱板13之溫度。在加熱期間，系統承載器7膨脹，因此 不受夾置之指狀件可相對該加熱板1 3移動。 在預定時間τ結束後，四導引零件2之螺栓5，，5之位置 皆加以下降，並皆降至得壓制該支撐板4。此時，框架1 1 往後傾斜，且所有指狀件9皆均勻壓制於該加熱板1 3上， 此時之下支撐物1處於第3圖所示狀態。 螺栓5在ζ方向之移動可以位移控制或力量控制之方式 進行’即螺栓5之移動可以爲對應驅動裝置6移動至一預 定ζ位置爲止或至有一力作用於該螺栓5上爲止。螺栓5 作用於支撐板4上的力可加選擇，即所有螺栓5所施之力 可爲相等或不相等。螺栓5之驅動裝置類型可爲氣動式或 壓電式，或可具有一電磁馬達。 1244419 螺栓5’得獨立與其它三螺栓5 一起上下移動，或四螺栓 5’，5得同時移動。再者，該四螺栓5之二者得在下降過程 中的第一步驟時同時下降，以使框架丨丨之一邊緣而非該 單一點P座落於系統承載器7上，且支撐板4爲該邊緣所 傾斜’其中螺栓5，5，爲該引線接合器之一控制單元所控 制。 支撐板4具有數個窗口 8，且每一窗口皆有一環繞框架 1 1 ’以使位於引線接合器之接頭移動範圍內的數半導體晶 片可在一工作週期內被加引線處理動作。此外，窗口 8相 對於支撐板4之縱軸1 4爲非對稱設置，以作爲其它應用所 用，其中該種支撐板4如第5圖所示。第5圖亦顯示螺栓 5 ’及點P，其中螺栓5 ’之位置在下支撐物1下降動作的第一 步驟中被降低，而點P則爲上述使支撐板5傾斜之接觸點。 支撐板4具有腔體而使螺栓5連接在該等腔體，以使支 撐板4之位置得相對於下支撐件1自動調整。 本發明具有數個優點： 在引線接合器之接頭工作範圍內，金屬導線架在水平方 向上之熱膨脹量一般總計爲數十微米，本發明得使導線架 在加熱期間可不阻地膨脹，並可使導線架之指狀件9僅在 熱膨脹完成或幾近完成時受夾。不過，導線架本身係固定 於一位置上，如此得對指狀件9 ’，9之位置加以光學量測， 藉以使最近於點P之指狀部份先受測量。 指狀件9之受夾與窗口 8及窗口 8相對於支撐板4之 位置無關，亦即窗口 8在支撐板4上非對稱設置有其應 用之處。 1244419 指狀件9壓制加熱板1 3所用之力與系統承載器7之厚 度無關，因此亦與該厚度之變動無關。 本發明已以之特定實施例及應用已說明於上，熟習該項 技術者得在參閱本發明後對其加以改變或修改，但該等變 更或修改皆不脫離本發明之槪念，本發明之精神及範圍定 義如後附之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 所附圖式當視爲本發明說明之一部份，其說明本發明之 一或多實施例，並與詳細說明部份共同解釋本發明之原理 及實施方式，且該等圖式未依比例顯示，其中： 第1圖爲一下支撐物之立體圖； 第2圖爲處於一上升位置之該下支撐物的一側視圖； 第3圖爲處於一下降位置之該下支撐物的一側視圖，同 時一半導晶片正進行引線工作； 第4圖爲另一條件下處於該下降位置之下支撐物的一側 視圖，及 第5圖爲一具有數窗口之支撐板的視圖。 【主要元件符號說明】 1 下支撐物 2 導引零件 3 支撐表面 4 支撐板 5,5’ 螺栓 6,6’ 驅動裝置 7 系統承載器 1244419 7 系統承載器 8 窗口 9，9 ’ 指狀件 10 半導體晶片 11 框架 12 間隙 13 加熱板 20 驅動裝置 -12-

Claims (1)

1244419 十、申請專利範圍： 1 · 一種引線接合器，包含一加熱板（1 3 ); —下支撐物（1)， 該下支撐物（1)用以將該加熱板（1 3 )之一系統承載器（7 ) 的指狀部份壓制於該加熱板（13);上一驅動裝置（20)， 該驅動裝置（20)用以升高或降低該下支撐物（1)，該下支 撐物（1)具有四導引零件（2)，用以承載一支撐板（4)，其 中每一導引零件（2)包含一支撐表面（3)、一螺栓（5; 5’）及 一驅動裝置（6)，用以移動該螺栓（5 ;5’），其中該支撐板 (4)在該下支撐物（1)處於一升高位置時，安置於該四導 引零件（2)之支撐表面（3)上，其中在該下支撐物（1)處於 一下降位置時，該四導引零件（2)之螺栓（5 ;5’）’將該支 撐板（4)壓制於該系統承載器（7)之指狀件（9)上’且至少 四螺栓（5;5’）之一者可獨立移動。 -13-