[发明专利]一种内引线焊接设备

说明书

本发明总地涉及一种半导体封装(package)，更具体地说涉及一种内引线焊接设备，该设备包括一个用于在内引线焊接过程中防止热被传递到带式自动焊接带上的散热装置，本发明还涉及一种使用这种内引线焊接设备的内引线焊接方法。

由通用电气公司于1960年提出的带式自动焊接(以下简称为TAB)技术是代替丝焊技术来封装大量的半导体器件的自动技术之一。随着TAB技术的发展和TAB可靠性的增加，TAB组件的应用领域逐渐扩展到需要更稳定和更好的电气性能的领域，例如非常高速的集成电路、液晶显示器、超级计算机等等。

TAB工艺是以这样的步骤开始的：通过使用热压焊接技术将一个硅片焊接到一个装饰有图案的金属，例如在一个聚合物带(例如聚酰亚胺带)上所形成的铜型样上。一般来说，用在TAB中的带包含一层由各种胶粘材料，包括聚酰亚胺、环氧树脂、丙烯酸和酚醛-丁缩醛，制成的胶粘层。胶粘剂的选择首先要根据其热稳定性来加以确定，因为TAB组件在如内引线焊接(此后简称为ILB)，密封硫化、预烧试验和外引线焊接那样的高温处理过程中会遭到损害。特别是，ILB工艺，其中已成型样的内引线被焊接到在半导体晶片的焊接区域上所形成的突起部上，是在530-550℃的条件下进行的，以便增加内引线和突起部之间的接合面的拉扯强度。ILB工艺一般是通过单点焊接方法或组焊方法实现的。组焊在美国专利3763404和4051508中作了公开，它被广泛用在以短的加工周期大量生产TAB组件中，因为TAB梁式引线可以用包含热压焊接、动力合金成形、低温焊料回流等的各种方法同时焊接。

图1示出了在ILB工艺过程中现有技术的TAB组件在运行。参见此图，由例如光刻法在预制型样上形成的内引线1由一种胶粘剂2接合到一聚合物(例如聚酰亚胺)层3上以形成一条三层带。在半导体器件8的晶片焊接区域7上形成有用于与内引线1电气相连接的突起部6。在ILB中，多个半导体晶片8由一个x-y坐标台(未示出)相对于一个如热电极之类的焊接机5自动地预对准。一个支承装置或夹固件4用来固定TAB的引线框架，而前者的位置要预设定成最优以保证TAB的引线的稳定固定。在ILB工艺过程中，一个晶片载体(未示出)升至焊接高度，然后焊接机5降下以便通过带上的金属引线1将热和压力施加到晶片8上的突起部6上。此时，从焊接机5传导到引线框架的胶粘剂2上的热很可能引起所谓的剥蚀现象，其中热脆弱性胶粘剂会被熔化。即使这样现象未发生，高应力也不可避免地施加在胶粘剂和引线的接合面上，因为在ILB工艺过程中膨胀的胶粘剂会在ILB结束之后发生收缩。这类应力也会被施加到内引线1和突起部6之间的接合点上，因为它们的热膨胀系数不一样。这会导致ILB接合面脱落，从而导致该装置产生严重的电气故障。

由热电极5在对刚好在突起部上的引线进行热压中所用的保压时间，以及热电极5的温度都会对ILB接合面的焊接强度有非常重要的影响。此强度会与该温度和停留时间成正比明显地增加。不过，上述的应力的问题，接合面脱落和胶粘剂熔解也将同样被终止。因此，必须综合考虑这两个因素。

因此，本发明的目的是提供一个可以克服由热问题引起的缺点的内引线焊接设备。

本发明的另一个目的是消除对焊接机温度和停留时间的限制以及防止靠近胶粘剂处出现剥蚀并获得内引线焊接到突起部上的高焊接性能。

本发明的一个内容是，提供一种用于将在半导体晶片的焊接区域上形成的突起部焊接到通过例如照相平版印刷技术在聚合物带上形成的带图案金属的内引线上的设备，该设备包括一个用于将热和压力施加到突起部和每个内引线的将被直接焊接到突起部的上表面上的区域上的热压装置，一个用于支起内引线的支承装置，和一个装接到该支承装置上和靠近直接焊接到突起部上的区域的内引线上的散热装置。

本发明的另一个内容是，散热装置通过螺钉和螺栓孔耦合到该支承装置上，其中螺栓孔在散热装置上形成并且每个螺栓孔的尺寸在一个方向上较长，以便可以将散热装置的位置调节到若干种不同尺寸的TAB组件。

根据本发明提供一种内引线焊接设备，该设备用于将在预定型样中的聚合物带上所形成的多个内引线焊接到在半导体晶片的电极焊接区上所形成的突起部上，所述焊接设备包括：

一个用于在突起部和内引线上提供热和压力的焊接机；

许多用于支起内引线的夹固件；和