專利名稱：引線切割器和切割引線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種用于切割在裝有半導(dǎo)體芯片的封裝樹(shù)脂 (encapsulating resin)中提供的外部引線的引線切割器，并且涉及一種 切割引線的方法。
背景技術(shù)：
為了制造具有在裝有半導(dǎo)體芯片的封裝樹(shù)脂的兩個(gè)或四個(gè)側(cè)面上提供的多個(gè)外部引線(根據(jù)具體情況而定，在下文中簡(jiǎn)稱為引線)的 半導(dǎo)體器件，該工藝一般包括在引線框架上安裝半導(dǎo)體芯片，用樹(shù)脂 封裝半導(dǎo)體芯片，移除封裝樹(shù)脂的鰭狀物，并執(zhí)行焊接電鍍，并且之 后精加工該引線。在表面安裝型半導(dǎo)體器件的情況下， 一般的處理方法是將水平伸 出封裝樹(shù)脂的引線垂直向下彎曲，并且然后水平向外彎曲，以形成已 知為鷗翼形的引線。該半導(dǎo)體器件必須以特定的外部尺寸制成。這么做的已知工藝包 括，如圖7A到7C所示，預(yù)先切割過(guò)長(zhǎng)的引線(圖7A)，彎曲引線以 便于以預(yù)定形狀來(lái)切割(圖7B)，以及以特定尺寸切割引線的末端部 分(圖7C)。圖8A到8C示例了另一種已知工藝，其包括預(yù)先以預(yù)定長(zhǎng)度切割 該引線(圖8A到8B)，以及通過(guò)彎曲工藝以特定尺寸成形該引線(圖8C)。無(wú)論采用哪種工藝，都必須確保相對(duì)于引線末端部分的特定尺寸 的高精確度和高再現(xiàn)性。從機(jī)械裝置的簡(jiǎn)單性和耐用性，以及由此得到的高生產(chǎn)能力的觀 點(diǎn)出發(fā)，為了切割該引線， 一般使用利用壓模和沖壓機(jī)切斷引線的引 線切割器。同時(shí)，關(guān)于確定半導(dǎo)體器件最后外形的引線切割工藝，主要為了 提高產(chǎn)品的實(shí)施和焊接性能的可靠性，近來(lái)己完成了許多改進(jìn)。例如，JP-A No.H07-211838教授了關(guān)于壓模和沖壓機(jī)之間間隙(根據(jù)具體情 況而定，在下文中稱為切割間隙)的最佳條件，在引線切割工藝中， 該條件在提高半導(dǎo)體器件的可靠性中起重要作用。為了在已被切割的引線的分割區(qū)段上正確地形成焊料滴(solder dripping)，該文獻(xiàn)指定了壓模和沖壓機(jī)之間的切割間隙的最佳條件。 為了更加詳細(xì)，規(guī)定切割間隙在相對(duì)于引線框架整個(gè)厚度的14到21% 的范圍，其中，該引線框架包括引線和提供在它的上和下表面上的電 鍍層。根據(jù)該文獻(xiàn)，利用具有指定的切割間隙位于其間的壓模和沖壓 機(jī)來(lái)切斷引線，能夠在引線的分割區(qū)段上正確地形成焊料滴，并且由 此還提供諸如電阻減小、焊接強(qiáng)度提高、和在分割區(qū)段上防止腐蝕的 優(yōu)點(diǎn)。[專利文件1] JP-ANo. H07-211838然而，在最近的半導(dǎo)體器件的引線切割工藝中，該工藝已理解為 用于最小化實(shí)施缺陷的更高素質(zhì)(quality oriented)的工藝，而不是僅 僅用于切割引線的工藝，其中，該工藝必須在微粉化條件下執(zhí)行。因 此，在精確性方面，僅滿足專利文獻(xiàn)1指定的切割間隙(引線框架整個(gè)厚度的14到21%)在現(xiàn)在而言通常不夠。實(shí)際上，在上述特定范圍 中，希望的切割間隙必須利用引線框架整個(gè)厚度的大約1%的精度來(lái)調(diào)另外，當(dāng)前半導(dǎo)體器件的引線框架的材料厚度已經(jīng)逐漸減小到0.125到0.150 mm。甚至開(kāi)始考慮在引線的上和下表面上提供的鈀鍍 層、焊料等的厚度，引線框架的整個(gè)厚度可以僅為大約0.125到0.170 mm —樣薄。因此，在當(dāng)前引線切割工藝中，切割間隙必須以如大約1.25pm或 更小的高精度微調(diào)，其對(duì)應(yīng)于引線框架的整個(gè)厚度0.125mm的1%?？紤]到前述問(wèn)題而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明，而且該發(fā)明提供了允許以高精 度微調(diào)沖壓機(jī)和壓模之間切割間隙的引線切割器，以及切割該引線的方法。發(fā)明內(nèi)容在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種引線切割器，包括壓模，在該壓模上布置在封裝樹(shù)脂中提供的外部引線，其中，該 封裝樹(shù)脂裝有半導(dǎo)體芯片；沖壓機(jī)，其相對(duì)于壓模垂直移動(dòng)以由此切割外部引線；以及溫度控制器，其控制沖壓機(jī)和壓模中至少之一的溫度，以調(diào)整沖 壓機(jī)和壓模之間的間隙。在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)"垂直地"定義為沖壓機(jī)相對(duì)于壓模的運(yùn)動(dòng)，而 不總是指根據(jù)重力的垂直方向。同樣，"垂直地"也不總是指沿著在其上 布置了外部引線的硬模面的法線的向上或向下方向。在另一實(shí)施例中，提供了使用沖壓機(jī)和壓模來(lái)切割引線的方法， 以切割在裝有半導(dǎo)體芯片的封裝樹(shù)脂中提供的外部引線，該方法包括:基于控制沖壓機(jī)和壓模中至少之一的溫度，從而調(diào)整沖壓機(jī)和壓 模之間的間隙，來(lái)切割外部引線；利用如此布置的引線切割器和方法，可以控制沖壓機(jī)和壓模中任 一個(gè)或者兩個(gè)的溫度以由此產(chǎn)生熱膨脹或熱收縮，使得能夠微調(diào)切割 間隙。切割間隙的這種微調(diào)通過(guò)結(jié)合沖壓機(jī)和/或壓模的線性膨脹系數(shù)、 它們?cè)陂g隙寬度方向上的尺寸以及溫度控制的精度來(lái)實(shí)現(xiàn)，與通過(guò)諸 如使用壓合螺桿(pressing screw)或填隙墊片(shim spacer)的機(jī)械方 法而得到的調(diào)整精度相比，其提供了非常高的調(diào)整精度。因此，使用用于切割在上和下表面上具有電鍍層的引線的本發(fā)明 能夠在分割區(qū)段上正確地形成焊料滴。注意，本發(fā)明的組件不必是單獨(dú)獨(dú)立的，而是可以被配置為使得 多個(gè)組件構(gòu)成單個(gè)構(gòu)件；使得組件由多個(gè)構(gòu)件構(gòu)成；使得一個(gè)組件是 另一組件的一部分；使得部分組件和另一部分的組件重疊，等等。雖然在根據(jù)本發(fā)明的引線切割方法的描述中描述的多個(gè)步驟是順 序的，但是除非指明，該順序不必限制于實(shí)際執(zhí)行那些步驟的順序。 另外，除非指明，多個(gè)步驟也不必以不同時(shí)序而被單獨(dú)地執(zhí)行，而是可以被設(shè)置為使得在一個(gè)步驟的執(zhí)行期間執(zhí)行這些步驟中的另一個(gè)； 使得步驟的執(zhí)行時(shí)序部分或全部地與另一個(gè)的執(zhí)行時(shí)序重疊，等等。利用根據(jù)本發(fā)明的引線切割器和切割引線的方法，對(duì)沖壓機(jī)和壓 模中至少之一的溫度的控制，允許如期望的那樣控制它們的熱變形， 并因此以高精度微調(diào)沖壓機(jī)和壓模之間的間隔(切割間隔)。同樣，在引線切割處理期間控制沖壓機(jī)和/或壓模的溫度抑制了切 割間隔的波動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)切割弓I線的長(zhǎng)度的高再現(xiàn)性。


結(jié)合附圖，從下面的描述中，本發(fā)明的上述和其它目的、優(yōu)點(diǎn)和 特征將變得更加明顯，其中圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的引線切割器的示意性側(cè) 視圖，且圖1B是構(gòu)成引線切割器的下壓模器件的示意性平面圖；圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例的引線切割器的功能執(zhí)行單元的示意 性垂直截面圖-,圖3是示出根據(jù)第一實(shí)施例的引線切割器的功能執(zhí)行單元的示意 性平面圖；圖4是示出根據(jù)第一實(shí)施例的引線切割器的功能執(zhí)行單元的示意 性垂直截面圖；圖5A是示出具有將通過(guò)根據(jù)第一實(shí)施例的引線切割方法來(lái)切割 的引線的半導(dǎo)體芯片的示意性平面圖，并且圖5B是沿圖5A的B-B線 截取的截面圖；圖6是示出根據(jù)第二實(shí)施例的引線切割器的功能執(zhí)行單元的示意 性垂直截面圖；圖7 A到7 C是用于說(shuō)明引線切割方法的引線的側(cè)視圖；以及 圖8A到8C是用于說(shuō)明另一引線切割方法的引線的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在，將在此參考示例性實(shí)施例描述本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)該意識(shí)到，使用本發(fā)明的指導(dǎo)可以實(shí)現(xiàn)許多可選實(shí)施例，且本發(fā)明 不限制于出于說(shuō)明目的而示例的實(shí)施例。在下文，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在所有的圖中，相同 或相似的組件由同一標(biāo)號(hào)表示，且將不再重復(fù)對(duì)其的描述。[第一實(shí)施例]圖1A是示出根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器的示意性側(cè)視圖，并且圖 1B是構(gòu)成引線切割器的下壓模器件的示意性平面圖。圖2是示出根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器的沖壓機(jī)和壓模(在下文， 根據(jù)具體情況而定，將沖壓機(jī)和壓模的組合稱為功能執(zhí)行單元)的示 意性垂直截面圖，并且其對(duì)應(yīng)于沿著圖1B的II-II線截取的截面圖。圖 3是功能執(zhí)行單元的示意性平面圖，并且其對(duì)應(yīng)于圖IB中由虛線包圍 的區(qū)域III。圖4是示出在啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)的狀態(tài)下功能執(zhí)行單元的示意性 垂直截面圖。圖5A是示出具有將通過(guò)根據(jù)第一實(shí)施例的引線切割方法 來(lái)切割的引線的半導(dǎo)體芯片的示意性平面圖，以及圖5B是沿圖5A的 B-B線截取的截面圖。首先，將描述根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器的外形。引線切割器10包括壓模20，在該壓模20上，布置了在裝有半 導(dǎo)體芯片(未示出)的封裝樹(shù)脂52中提供的引線54;以及沖壓機(jī)30， 其相對(duì)于壓模20垂直移動(dòng)，以便于切割引線54。引線切割器10還包括控制沖壓機(jī)30和壓模20中至少之一的溫度 的溫度控制器，從而調(diào)整沖壓機(jī)30和壓模20之間的切割間隙。根據(jù)該實(shí)施例的引線切割方法使用沖壓機(jī)30和壓模20來(lái)切割在 裝有半導(dǎo)體芯片(未示出)的封裝樹(shù)脂52中提供的引線54，并且其包 括控制沖壓機(jī)30和壓模20中至少之一的溫度，以由此調(diào)整沖壓機(jī)30 和壓模20之間的切割間隙，并依據(jù)對(duì)切割間隙的調(diào)整來(lái)切割引線54?，F(xiàn)在將詳細(xì)描述根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10，以及具有將通過(guò) 引線切割器10切割的引線的半導(dǎo)體器件50。[半導(dǎo)體器件]圖5A和5B所示的半導(dǎo)體器件50被裝入平面圖中為矩形的封裝 樹(shù)脂52中，并且其提供有水平伸出封裝樹(shù)脂52的各個(gè)側(cè)面的多條引 線54。圖5A不包括除了位于側(cè)面的各個(gè)末端處的那些引線之外的一些引線54。引線54的材料厚度是0.125到0.150 mm，且它的寬度(在平面圖 中)大約是0.2mm。根據(jù)該實(shí)施例，具有待切割的引線54的半導(dǎo)體器件50屬于已知 的QFP型，其具有用于將半導(dǎo)體芯片裝入的矩形的封裝樹(shù)脂52a，并 且引線54伸出四個(gè)外圍側(cè)面。該實(shí)施例還可以適用于所謂SOP型的半 導(dǎo)體器件50，該型的半導(dǎo)體器件具有伸出兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面的引線54。利用焊料對(duì)引線54的上表面55、下表面56和側(cè)表面57進(jìn)行電 鍍。通過(guò)將引線54與引線框架隔離的引線切割處理、將引線54形成 為預(yù)定形狀的彎曲處理等等，將半導(dǎo)體器件50形成為預(yù)定外部尺寸的 已知為鷗翼形的形狀，如圖5B所示。然而，要注意，根據(jù)本說(shuō)明的引線切割器io和引線切割方法的目 的在于利用高精度以預(yù)定長(zhǎng)度切割引線54，并且引線可以被彎曲成任 意所需的形狀。如參考7A到8C所描述的，在引線54的彎曲處理之前或之后， 執(zhí)行末端部分切割處理，用于以特定長(zhǎng)度切割引線54的末端部分。在 引線54的彎曲處理之前或之后，可以使用根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器 IO和引線切割方法。[引線切割器]根據(jù)圖1A所示的該實(shí)施例的引線切割器10包括上壓模裝置32 和下壓模裝置22，它們通過(guò)滑動(dòng)軸23連接，以彼此相對(duì)地垂直滑動(dòng)(如 由空白箭頭所示)。在下壓模裝置22的上表面上提供下基部24,而在 上壓模裝置32的下表面上提供上基部34，以與下基部24相對(duì)。將用于沖壓引線54的沖壓機(jī)30貼附到上基部34，使其向下突出。 上基部34為矩形，并且提供一個(gè)沖壓機(jī)30，以便于從四個(gè)側(cè)面中的每 個(gè)中突出，g口，總共提供了四個(gè)沖壓機(jī)30。
如圖1B所示，在下基部24的上表面上安裝壓模20，用于在其上 布置引線54。
通過(guò)壓床(未示出)的力使上壓模裝置32上下移動(dòng)，以便沖壓機(jī) 30切斷布置在壓模20上的引線54。圖2中的空白箭頭表示沖壓機(jī)30 如何上下移動(dòng)。
該實(shí)施例的壓模20由刀片部分25和基部臺(tái)26的組合構(gòu)成。
刀片部分25由包括諸如碳鋼、特級(jí)鋼和合金模具鋼(SKD鋼) 的模具鋼的金屬材料制成。它們具有相對(duì)高的線性膨脹系數(shù)，例如大 約為10x10—6[/K]。
刀片部分25的尺寸沒(méi)有特殊限制，然而它的寬度(圖2和3的左 到右方向)通常大約為l到20mm。
基部臺(tái)26可以由具有比刀片部分25更低的線性膨脹系數(shù)的金屬、 樹(shù)脂或陶器材料構(gòu)成。如隨后將描述的，當(dāng)控制壓模20的溫度時(shí)，對(duì) 刀片部分25和基部臺(tái)26使用線性膨脹系數(shù)大不同的這些材料僅會(huì)使 刀片部分25發(fā)生熱變形。
如圖2和3所示，根據(jù)該實(shí)施例的壓模20包括越過(guò)沖壓機(jī)30彼 此相對(duì)布置的一對(duì)刀片部分25;以及彈性構(gòu)件，例如彈簧27，其偏置 刀片部分25以使它們相互遠(yuǎn)離(圖2和3的左到右方向)。
彈簧27位于該對(duì)刀片部分25的各自縱向(圖2和3的上和下方
12向)的末端部分處，從而避免了與在刀片部分25之間移動(dòng)的沖壓機(jī)30 的沖突。
刀片部分25和基部臺(tái)26在水平方向上，換言之，沿布置在壓模 20上的引線54的延伸方向上疊置。在這里，為了清楚起見(jiàn)，將圖3中 對(duì)應(yīng)于基部臺(tái)26的部分畫(huà)上陰影。
基部臺(tái)26形成在車(chē)床主體(integral body)中，并包括在沖壓機(jī) 30正下面的四個(gè)安裝孔(mounting orifice) 261。在每個(gè)安裝孔261的 內(nèi)部，分別安裝該對(duì)刀片部分25，以使其對(duì)接所述孔261的內(nèi)壁(鄰 接表面262)。利用這種結(jié)構(gòu)，彈簧27相反于各個(gè)鄰接表面262來(lái)擠 壓刀片部分25，因此當(dāng)通過(guò)隨后將要描述的溫度控制器來(lái)熱膨脹或熱 收縮刀片部分25時(shí)，刀片部分25將相對(duì)于鄰接表面262膨脹或收縮， 從而改變了切割間隙。
同樣，如圖2所示，當(dāng)將要切割半導(dǎo)體器件50的引線54時(shí)，在 基部臺(tái)26上布置部分或整個(gè)封裝樹(shù)脂52，并在刀片部分25上布置引 線54。在這里，在刀片部分25上可以布置部分封裝樹(shù)脂52。
相對(duì)的刀片部分25之間的間隙是開(kāi)放的，并貫穿基部臺(tái)26的厚 度，因此通過(guò)沖壓機(jī)30切斷的引線54的段能夠自由地落到基部臺(tái)26 的下表面?zhèn)取?br> 根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10包括一對(duì)刀片部分25，它們中的 每個(gè)就在四個(gè)沖壓機(jī)30中每個(gè)的下面，以沿著上基部34的每個(gè)側(cè)面 形成方形。這種結(jié)構(gòu)允許每次以最大封裝樹(shù)脂52來(lái)切割伸出四個(gè)側(cè)面 的引線54。在封裝樹(shù)脂52的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上提供引線54的情況下， 每次可以使用四個(gè)沖壓機(jī)30中的兩個(gè)相對(duì)的沖壓機(jī)30來(lái)切割在兩個(gè) 側(cè)面上的引線54。同樣，引線切割器10可用于切割伸出單個(gè)封裝樹(shù)脂52的一個(gè)或
多個(gè)側(cè)面的引線54，或用于每次切割伸出一組四個(gè)的封裝樹(shù)脂52中每 個(gè)的側(cè)面的引線54。
根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10包括吸入氣態(tài)流體F的通風(fēng)設(shè)備 40以收集引線54的切割碎片，來(lái)作為抑制切割碎屑向上飛的補(bǔ)救方法。 通風(fēng)設(shè)備40位于下壓模裝置22的下面，并且以從沖壓機(jī)30向壓模20 的方向吸入圍繞引線切割器IO提供的氣態(tài)流體F，從而通過(guò)通風(fēng)孔28 收集來(lái)自基部臺(tái)26上表面的碎片，由此防止碎片接觸半導(dǎo)體器件50。
根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10包括加熱或冷卻刀片部分25的溫 度控制器，使得刀片部分25在用于沖壓機(jī)30擠入的間隙的寬度方向 上膨脹或收縮。從而，大約以刀片部分25在間隙的寬度方向上的熱變 形，可以微調(diào)切割間隙。
因此，根據(jù)該實(shí)施例的引線切割方法還包括吸入氣態(tài)流體F以由 此收集引線54的切割碎片，以及通過(guò)利用吸入的氣態(tài)流體F的熱量交 換來(lái)控制沖壓機(jī)30和壓模20的溫度。
在這里，根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10的間隙的寬度方向?qū)?yīng)于 沖壓機(jī)30的厚度方向。
溫度控制器可以以不同的方式構(gòu)成。根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器 10采用了使流動(dòng)氣態(tài)流體F與刀片部分25相互接觸的系統(tǒng)，用于它們 之間的熱交換。
為了更詳細(xì)地描述，刀片部分25提供有如圖4所示的通風(fēng)孔28， 且用作溫度控制器的通風(fēng)設(shè)備40會(huì)導(dǎo)致氣態(tài)流體F流過(guò)通風(fēng)孔28，以 控制刀片部分25的溫度。
14換言之，通過(guò)從由通氣設(shè)備40吸入的氣態(tài)流體F的熱傳遞和到由 通氣設(shè)備40吸入的氣態(tài)流體F的熱傳遞，根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器 10加熱或冷卻刀片部分25，通氣設(shè)備40還用于收集引線54的切割碎 片，從而如所需地?zé)嶙冃蔚镀糠?5，由此調(diào)整了切割間隙。
例如，在用安裝在室溫空氣中的引線切割器10來(lái)重復(fù)引線54的 切割處理的情況下，刀片部分25的溫度會(huì)穩(wěn)定在高于室溫的溫度下。 切割引線54產(chǎn)生的摩擦熱被供給沖壓機(jī)30和刀片部分25，并且因此 通過(guò)與室溫空氣的熱交換，刀片部分25會(huì)達(dá)到高于室溫的預(yù)定的平衡溫度。
因此，通過(guò)改變熱交換的平衡，能夠升高或降低刀片部分25的平
衡溫度。
具體地，適當(dāng)?shù)乜刂茪鈶B(tài)流體F的流動(dòng)速率以改變每單位時(shí)間接 觸刀片部分25的氣態(tài)流體F的量。加快這種流速會(huì)使刀片部分25的 平衡溫度更接近于室溫。
同樣，根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10可以包括加熱在刀片部分 25的上游側(cè)上的空氣的加熱器，以通過(guò)用通風(fēng)設(shè)備40吸入加熱的氣態(tài) 流體F，使氣態(tài)流體F吹向刀片部分25 ，從而使刀片部分25的溫度高
于室溫。
另外，本發(fā)明還包括使用掩埋在刀片部分25內(nèi)部的電加熱線作為 溫度控制器，以根據(jù)提供的功率來(lái)產(chǎn)生焦耳熱，以及，如后面將要描 述的，用光照射被精加工為黑色的刀片部分25，從而用熱輻射來(lái)加熱 刀片部分25。同樣，可以組合地使用這這些方法。
在根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10中，由于氣態(tài)流體F持續(xù)地流過(guò)功能執(zhí)行單元，壓模20和沖壓機(jī)30的溫度將維持在恒定水平，因此
切割間隙也可以保持恒定，這便于實(shí)現(xiàn)引線切割實(shí)施的高再現(xiàn)性。
通風(fēng)設(shè)備40可以由普通的風(fēng)扇或吹風(fēng)機(jī)構(gòu)成。如圖2和3所示， 在刀片部分25的縱向排列的多個(gè)位置處提供通風(fēng)孔28，并且將其形成 為在厚度方向上穿透那里。因此，如圖4所示，氣態(tài)流體F流過(guò)通風(fēng) 孔28，并且在安裝孔261中在相對(duì)的刀片部分25之間流過(guò)，由此與刀 片部分25進(jìn)行了熱交換。
在該實(shí)施例中，為了以高精度調(diào)整切割間隙，將采用下面的項(xiàng)目 作為用于控制刀片部分25的溫度的參數(shù)。
(a) 構(gòu)成刀片部分25的金屬材料的線性膨脹系數(shù)
(b) 在間隙的寬度方向上刀片部分25的寬度X (參考圖2)
(c) 每單位時(shí)間由通風(fēng)設(shè)備40進(jìn)行的氣態(tài)流體F的吸氣量
(d) 通過(guò)通風(fēng)孔28的氣態(tài)流體F的流動(dòng)速度和流動(dòng)速率
(e) 通風(fēng)孔28和氣態(tài)流體F之間的接觸面積，其依賴于刀片部 分25的厚度Y (參考圖2)
項(xiàng)目(a)和(b)是確定用于切割引線54的刀片部分25的前邊 緣位置的第一參數(shù)。項(xiàng)目(c)是用于控制冷卻壓模20的溫度所使用的 第二參數(shù)。項(xiàng)目(d)和項(xiàng)目(e)是用于冷卻刀片部分25的，用于進(jìn) 一步改善熱交換效率的第三參數(shù)。
利用前述的參數(shù)，可以控制通過(guò)刀片部分25內(nèi)部和沿它的側(cè)面流 過(guò)的氣態(tài)流體F的冷卻效率，從而如所需地，調(diào)整切割間隙。利用根 據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10，通過(guò)調(diào)整那些參數(shù)可以以O(shè).lpm的增量 調(diào)整切割間隙。
具體地，可以如下調(diào)整參數(shù)(a)到(e)。通過(guò)將貼附到基部臺(tái)26的安裝孔261的刀片部分25設(shè)計(jì)為可移 動(dòng)部件，參數(shù)(a)變得可調(diào)整。在這種情況下，可以預(yù)先制備由不同 線性膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成的多個(gè)刀片部分25，以便于根據(jù)引線54的整 個(gè)厚度和電鍍層的厚度，將適當(dāng)材料的刀片部分選擇性地貼附到安裝 孔261。
關(guān)于參數(shù)(b)和(e)，可以將壓模20制成與寬度和/或厚度尺寸 不同的多個(gè)刀片部分25兼容。在這種情況下，如同上述(a)的情形， 可以適當(dāng)?shù)剡x擇不同寬度和厚度的刀片部分25中的一個(gè)，并將其貼附 到安裝孔261，其中，該刀片部分25可以移動(dòng)地安裝在壓模20的基部 臺(tái)26上。
通過(guò)控制通風(fēng)設(shè)備40的輸出可以增加或減小參數(shù)(c)。
為了調(diào)整參數(shù)(d)，在引線切割器10中可以提供調(diào)整氣態(tài)流體 F流動(dòng)速率的流動(dòng)控制器。流動(dòng)控制器可以各種方式實(shí)現(xiàn)。例如，可以 在安裝孔261的上表面、內(nèi)部和下表面?zhèn)戎械囊粋€(gè)上提供孔徑控制器， 以增加和減小它的孔徑面積。同樣，在免除了沖壓機(jī)30和半導(dǎo)體器件 50的沖突的位置處，可以將方塊板蓋在壓模20上方，從而調(diào)整氣態(tài)流 體F流向安裝孔261的流動(dòng)速率。
前面的實(shí)施例提供了下面的有利作用。
根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10包括控制沖壓機(jī)30和壓模20中至 少一個(gè)的溫度的溫度控制器，從而調(diào)整切割間隙。
根據(jù)該實(shí)施例的引線切割方法包括依據(jù)沖壓機(jī)30和壓模20中至 少一個(gè)的溫度控制來(lái)切割引線54，從而調(diào)整它們之間的間隙。
因此，利用根據(jù)該實(shí)施例的切割器和切割方法，在以所需長(zhǎng)度切割引線54的引線切割工藝中，可以熱膨脹或熱收縮沖壓機(jī)30和壓模 20，以便于微調(diào)切割間隙。
因此，在已知用于待切割的引線54的最佳切割間隙的情況下，可 以高精度設(shè)置目標(biāo)切割間隙。
同樣，根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器IO能夠微調(diào)切割間隙。因此， 即使還不知道用于待切割的引線54的最佳間隙，也可以升高或降低壓 模20和沖壓機(jī)30的溫度以調(diào)整切割間隙，從而確定最佳值。
根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10不需要使用確定切割間隙的墊片 等，來(lái)調(diào)整沖壓機(jī)30和壓模20的邊緣位置。同樣，雖然要將沖壓機(jī) 30和/或壓模20更換成新的，但是不需要每次都機(jī)械地調(diào)整邊緣位置。
因此，在沒(méi)有執(zhí)行位置調(diào)整的麻煩的情況下，前面的實(shí)施例允許 容易地調(diào)整切割間隙。此外，切割間隙可以通過(guò)所選材料以及沖壓機(jī) 30和壓模20的尺寸的適當(dāng)組合來(lái)微調(diào)。
雖然根據(jù)合并了引線切割器10的設(shè)備的工作條件，沖壓機(jī)30和 壓模20周?chē)臏囟纫话阋子诓▌?dòng)，但是根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10 恒定地調(diào)整沖壓機(jī)30和壓模20的溫度，由此穩(wěn)定了在執(zhí)行切割處理 的情況下的條件。
因此，通過(guò)消除了諸如壓模裝置的調(diào)整的麻煩的工作，根據(jù)該實(shí) 施例的引線切割器IO能夠減少工作步驟的數(shù)量和工作設(shè)置時(shí)間，并且 由于節(jié)省了用于調(diào)整壓模裝置的昂貴的工具，還大大降低了成本。作 為引線切割壓模裝置，引線切割器IO還提供了高精度壓模調(diào)整性能， 由此有助于穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量并提高它們的穩(wěn)定性。
根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10包括在其上布置引線54的刀片部
18分25，和在其上布置封裝樹(shù)脂52的基部臺(tái)26的組合，并且后者具有 比前者更低的線性膨脹系數(shù)。 一旦通過(guò)溫度控制器加熱或冷卻刀片部 分25，刀片部分25就會(huì)在間隙的寬度方向上，從或向沖壓機(jī)30膨脹 或收縮。在這種處理中，與其上布置封裝樹(shù)脂52的基部臺(tái)26的熱變 形相比，其上布置引線54的刀片部分25的熱變形是主要的。因此， 當(dāng)如指定地?zé)崤蛎浕驘崾湛s刀片部分25時(shí)，通過(guò)跟隨刀片部分25的 移動(dòng)，將防止封裝樹(shù)脂52改變位置，并且因此可以如所需地以精確長(zhǎng) 度切割引線54。
在根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10中，刀片部分25包括通風(fēng)孔28。 同樣，溫度控制器包括通風(fēng)設(shè)備40，其引起用于調(diào)整刀片部分25溫度 的氣態(tài)流體F流過(guò)通風(fēng)孔28。這種結(jié)構(gòu)提供了在刀片部分25和氣態(tài)流 體F之間的更大的接觸面積，從而增加熱交換效率，因此，提高了刀 片部分25的溫度控制效率。
根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器IO還包括流動(dòng)控制器，其控制流過(guò)通 風(fēng)孔28的氣態(tài)流體F的流動(dòng)速率。流動(dòng)速率的該控制導(dǎo)致在刀片部分 25和氣態(tài)流體F之間的熱交換效率的增加或減小，并且因此有助于提 高刀片部分25的溫度控制的準(zhǔn)確性。
在根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10中，壓模20包括擴(kuò)張或減小通 風(fēng)孔28的孔徑面積的孔徑控制器。這種結(jié)構(gòu)使通風(fēng)孔28的孔徑面積 可變，因此能夠控制刀片部分25和氣態(tài)流體F之間的熱交換效率，從 而如指定的那樣準(zhǔn)確地調(diào)整刀片部分25的溫度。
在根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10中，由于通風(fēng)設(shè)備40吸入氣態(tài) 流體F，所以可以收集引線54的切割碎片。同樣，根據(jù)該實(shí)施例的引 線切割方法包括通過(guò)與吸入的氣態(tài)流體F的熱交換，對(duì)沖壓機(jī)30和壓 模20的溫度控制。因此，根據(jù)該實(shí)施例的切割器和方法對(duì)氣態(tài)流體F 進(jìn)行利用，起初用于控制切割碎片，還用于控制刀片部分25的溫度。因此，在引線切割器已包括碎片收集的機(jī)械裝置的情況下，可以使用 將被吸入的氣態(tài)流體F以控制刀片部分25的溫度，而不需要額外安裝
用于冷卻刀片部分25的器件。
在根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10中，刀片部分25可移動(dòng)地安裝 在壓模20上，而且壓模20與不同寬度和厚度的多個(gè)刀片部分25兼容。 這種結(jié)構(gòu)允許適當(dāng)?shù)剡x擇具有合適寬度和厚的刀片部分25。通過(guò)溫度 波動(dòng)，較寬刀片部分25在間隙的寬度方向上產(chǎn)生更大量的熱變形。較 厚的刀片部分25提供了與氣態(tài)流體F的更大接觸面積，且具有更大的 熱容量，從而在引線切割處理期間得到更小的溫度波動(dòng)，由此提供了 切割結(jié)果的高再現(xiàn)性。正相反， 一旦接觸氣態(tài)流體F，較薄的刀片部分 25就會(huì)迅速改變其溫度，因此容易快速啟動(dòng)引線切割處理。
在根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10中，壓模20包括越過(guò)沖壓機(jī)30 的彼此相對(duì)的一對(duì)刀片部分25;和偏置刀片部分25的彈性構(gòu)件，使得 刀片部分25相互背離地移動(dòng)。即使在冷卻和熱收縮壓模20時(shí)，這種 結(jié)構(gòu)也使刀片部分25和基部臺(tái)26保持不相互隔離，使得甚至在熱變 形期間，刀片部分25也會(huì)一直擠壓基部臺(tái)26。因此，通過(guò)熱膨脹或收 縮，刀片部分25尺寸的波動(dòng)將直接反映為切割間隙的增加或減小，從 而可以精確地調(diào)整切割間隙。
根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10允許以O(shè).lvim的增量調(diào)整沖壓機(jī) 30和壓模20的切割間隙。從下面的計(jì)算可以對(duì)其進(jìn)行理解。假定， 刀片部分25由碳鋼構(gòu)成(線性膨脹系數(shù)10xlO—6/K)，并且在間隙的 寬度方向上具有10mm的寬度，當(dāng)?shù)镀糠?5的溫度波動(dòng)為1 K時(shí)， 計(jì)算出的切割間隙的波動(dòng)為l(T4mm，即0.1pm。因此，引線切割器10 提供了相對(duì)于切割間隙的滿足目前需要的調(diào)整精度為lpm或更小的足 夠的調(diào)整能力。
注意，本發(fā)明不限制于上述實(shí)施例，而是包括各種變更和改進(jìn)，直至達(dá)到本發(fā)明的目的。 [第二實(shí)施例]
圖6是示出根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10的功能執(zhí)行單元的示意
性垂直截面圖。在根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10中，刀片部分25被 精加工為黑色，并且溫度控制器包括向刀片部分25發(fā)光的光源42。增 加和減少通過(guò)光源42發(fā)射的光的量能夠控制輻射到刀片部分25的熱 量。因此，可以控制刀片部分25的溫度，從而如所需的調(diào)整切割間隙。
光源42可以由發(fā)射可見(jiàn)光或紅外線的照明器或LED來(lái)構(gòu)成。
根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10可包括光源42和通風(fēng)設(shè)備40兩 者。在這種情況下，可以如希望的通過(guò)光源42執(zhí)行加熱并且通過(guò)通風(fēng) 設(shè)備40執(zhí)行冷卻。因此，能夠擴(kuò)大用于刀片部分25設(shè)置溫度的選擇 范圍，并且還能提高調(diào)整精度。
同時(shí)，雖然根據(jù)前述實(shí)施例的引線切割器10包括通風(fēng)設(shè)備40， 其將由于切割引線54產(chǎn)生的摩擦熱而被加熱的刀片部分25朝著室溫 冷卻，但是引線切割器10沒(méi)有提供加熱刀片部分25的加熱器。因此， 刀片部分25的溫度調(diào)整范圍對(duì)應(yīng)于在停止通風(fēng)設(shè)備40使氣態(tài)流體F 的流動(dòng)速率為零的狀態(tài)下的平衡溫度和在通風(fēng)設(shè)備40輸出最大功率的 狀態(tài)下的平衡溫度之間的差值。
另一方面，根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10包括加熱刀片部分25 的光源42，因此允許將刀片部分25的最高溫度設(shè)置為比前述實(shí)施例的 引線切割器10的更高。因此，可以擴(kuò)大刀片部分25的溫度調(diào)整范圍， 并且因此還可以增加切割間隙的調(diào)整范圍。
同樣，沖壓機(jī)30可以被精加工成黑色，以通過(guò)向其發(fā)射光來(lái)控制 其的溫度。更具體地，升高沖壓機(jī)30的溫度以在間隙的寬度方向上熱膨脹，會(huì)導(dǎo)致切割間隙減小。在這種情況下，對(duì)于沖壓機(jī)30，適合使 用具有相對(duì)高線性膨脹系數(shù)的金屬材料。因此，在該實(shí)施例中，可以
控制刀片部分25和沖壓機(jī)30中的任一個(gè)或兩個(gè)的溫度。
可以對(duì)沖壓機(jī)30和刀片部分25的溫度調(diào)整范圍進(jìn)行設(shè)置，例如 為5到35°C。
由于沖壓機(jī)30通常是平板型的，在沖壓機(jī)30由于熱膨脹而翹曲 的情況下，這種不利將會(huì)導(dǎo)致通過(guò)沖壓機(jī)30同時(shí)切割引線54的切割 長(zhǎng)度將變得不平均。從這種觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選地，盡可能地將沖壓機(jī)30 精加工為鏡面表面，并且通過(guò)表面處理、涂覆等，將刀片部分25精加 工為黑色。
在根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10中，溫度控制器可以擠壓氣態(tài)流 體向前，以代替吸氣。例如，吹風(fēng)機(jī)可以安裝在沖壓機(jī)30的上方，以 由此將氣態(tài)流體F吹向沖壓機(jī)30和壓模20。在這種情況下，可以給吹 風(fēng)機(jī)提供加熱源，以加熱氣態(tài)流體F從而產(chǎn)生具有比大氣更高熱函的 流動(dòng)(熱流動(dòng))，該氣態(tài)流體F將被吹向沖壓機(jī)30和壓模20。與前述 實(shí)施例的引線切割器相比，這種布置能夠?qū)耗?0和沖壓機(jī)30的最 大溫度提高到更高的水平，從而擴(kuò)大切割間隙的調(diào)整范圍。
同樣，為了改善沖壓機(jī)30溫度的控制效率，在上基部34和上壓 模裝置32中可以提供一個(gè)或多個(gè)通風(fēng)孔，從而改善加熱的氣態(tài)流體和 沖壓機(jī)30之間的接觸效率。
在根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10中，通過(guò)溫度控制器自動(dòng)執(zhí)行沖 壓機(jī)30和壓模20的溫度控制，以便于精確的實(shí)現(xiàn)由用戶指定的切割 間隙。
22具體地，根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器10保存了當(dāng)壓模20和沖壓
機(jī)30達(dá)到平衡溫度時(shí)獲得的在其間的切割間隙和通風(fēng)設(shè)備40的輸出 的記憶。同樣，引線切割器10包括增加和減小通風(fēng)設(shè)備40的輸出的 輸出控制器，以實(shí)現(xiàn)由用戶指定的切割間隙。
通風(fēng)設(shè)備40的輸出和對(duì)應(yīng)的切割間隙以標(biāo)定曲線、表格或函數(shù)的 形式存儲(chǔ)在引線切割器10的存儲(chǔ)單元中。
根據(jù)受到引線切割處理的半導(dǎo)體器件50的類(lèi)型，特別是引線54 的整個(gè)厚度和電鍍層的厚度，根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器IO通過(guò)輸出 控制器控制壓模20和沖壓機(jī)30的溫度。這種布置能夠?qū)崿F(xiàn)精確的切 割間隙。
另外，在固定通風(fēng)設(shè)備40的輸出并使通風(fēng)孔28的孔徑面積改變 之后，根據(jù)該實(shí)施例的引線切割器IO可以保存在其間的切割間隙和通 風(fēng)孔28的孔徑面積的記憶。在這種情況下，孔徑控制器會(huì)增加和減小 通風(fēng)孔28的孔徑面積，以實(shí)現(xiàn)所需的切割間隙。
很明顯，本發(fā)明不限制于上述實(shí)施例，且在不偏離本發(fā)明的范圍 和精神的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行變更和改變。
權(quán)利要求
1.一種引線切割器，包括壓模，在該壓模上布置被提供在裝有半導(dǎo)體器件的封裝樹(shù)脂中的外部引線；沖壓機(jī)，所述沖壓機(jī)相對(duì)于所述壓模垂直移動(dòng)，以由此切割所述外部引線；以及溫度控制器，所述溫度控制器控制所述沖壓機(jī)和所述壓模中至少之一的溫度，以調(diào)整所述沖壓機(jī)和所述壓模之間的間隙。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的引線切割器，其中，所述壓模包括刀片部分和基部臺(tái)，其中，在所述刀片部分上布置 所述外部引線，所述基部臺(tái)具有比所述刀片部分更低的線性膨脹系數(shù)， 并且在所述基部臺(tái)上布置所述封裝樹(shù)脂；并且所述溫度控制器加熱或冷卻所述刀片部分，使得所述刀片部分在 朝著越過(guò)所述間隙的所述沖壓機(jī)的方向上膨脹或收縮。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的引線切割器，其中， 所述刀片部分包括通風(fēng)孔；并且所述溫度控制器還包括通風(fēng)設(shè)備，所述通風(fēng)設(shè)備使得用于控制所 述刀片部分的溫度的氣態(tài)流體流經(jīng)所述通風(fēng)孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的引線切割器，還包括 流動(dòng)控制器，所述流動(dòng)控制器控制流經(jīng)所述通風(fēng)孔的所述氣態(tài)流體的流動(dòng)速率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的引線切割器，其中， 所述壓模包括孔徑控制器，所述孔徑控制器增加和減小所述通風(fēng)孔的孔徑面積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的引線切割器，其中，所述通風(fēng)設(shè)備吸入所述氣態(tài)流體，從而收集已被切除的所述外部 引線的切割碎片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的引線切割器，其中， 所述刀片部分是黑色的；并且所述溫度控制器包括向所述刀片部分發(fā)射光的光源。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的引線切割器，其中， 所述刀片部分被可移動(dòng)地安裝在所述壓模上；并且 所述壓模與多個(gè)所述刀片部分相兼容，其中，該多個(gè)所述刀片部分中的每個(gè)在朝著越過(guò)所述間隙的所述沖壓機(jī)的方向上、或在垂直方 向上具有不同尺寸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的引線切割器，其中， 所述壓模包括一對(duì)所述刀片部分以及彈性構(gòu)件，其中，該對(duì)刀片部分被定位成越過(guò)所述沖壓機(jī)而彼此相對(duì)，所述彈性構(gòu)件用于偏置所 述刀片部分以使得所述刀片部分彼此遠(yuǎn)離地移動(dòng)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的引線切割器，其中， 在所述沖壓機(jī)和所述壓模之間的所述間隙可以以O(shè).lpm的增量調(diào)整。
11. 一種使用沖壓機(jī)和壓模來(lái)切割在裝有半導(dǎo)體芯片的封裝樹(shù)脂 中提供的外部引線的方法，包括根據(jù)對(duì)于所述沖壓機(jī)和所述壓模中至少之一的溫度的控制來(lái)切割 所述外部引線，從而調(diào)整在所述沖壓機(jī)和所述壓模之間的間隙。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括 通過(guò)吸入氣態(tài)流體來(lái)收集所述外部引線的切割碎片；其中，所述對(duì)于溫度的控制包括在所述沖壓機(jī)以及所述壓模中的 至少之一和所述吸入的氣態(tài)流體之間引起熱交換。
全文摘要
本發(fā)明涉及引線切割器和切割引線的方法。具體而言，涉及一種能夠以高精度微調(diào)沖壓機(jī)和壓模之間切割間隙的引線切割器。該引線切割器包括壓模，在該壓模上布置在封裝樹(shù)脂中提供的引線，其中，該封裝樹(shù)脂將半導(dǎo)體芯片裝入；沖壓機(jī)，其相對(duì)于壓模垂直移動(dòng)以切割引線；以及溫度控制器，其控制沖壓機(jī)和壓模中至少之一的溫度，以調(diào)整沖壓機(jī)和壓模之間的間隙。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101556912SQ20091013351
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
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