CN1008576B - 一种制造半导体器件的方法及其制造设备 - Google Patents

Abstract

一制造设备具有与其一部分整体安装以至少向工件所在区域供应清洁空气的清洁空气供应装置还具有一在工件的另一侧与清洁空气供应装置相对设置并适于将空气排出设备的排气装置。所以，有可能在正压力下始终向工件区域供应清洁空气。这样，就不会使在设备内、外产生的尘埃运动到工件附近。因此，有可能仅靠设备本身就能阻止尘埃粘附到工件表面还可能按照要求安装设备。

Description

本发明是关于一种制造半导体器件的方法及制造设备的，尤其是关于一种有效地适用于装配能在装配过程中防止尘埃粘到做为工件的半导体元件芯片上的半导体器件的方法和设备。

在一种制造半导体器件如集成电路或大规模集成电路的设备中，特别是在制成的半导体元件芯片封装前进行所谓后处理的设备中，元件芯片是在暴露状态下加工的，这样，就产生了使尘埃粘到该元件芯片表面和其他元件表面的问题。例如在芯片焊接加工中，元件芯片焊接到封装基座上，粘到封装基座上的尘埃就会降低芯片焊接的可靠性，在引线焊接加工中或树脂模压加工中（用于塑料模压型封装），粘接到元件芯片表面的尘埃会引起引线焊接故障，或是树脂模压故障。

图4表明了一种通常使用的引线接合器。在此类引线接合器中，一引线接合机构102安装在带有许多控制组件101（例如电控制组件）的下部机体中，一引线连接到置于引线接合机构102上的焊接工作台103上的工件W（即，一安装到封装基座上的元件芯片）上。另外，风扇104和过滤器105安装在下部机体100内以使循环空气通过下部机体100内部进而冷却控制组件101。

在此类引线接合器中，由于在引线接合机构（例如一凸轮机构）102内的各种机器零件之间产生的摩擦而导致尘埃的产生，这样的尘埃粘到置于焊接工作台103上的工件W的表面。而且，由于用来 冷却控制组件101的风扇104的运动引起气动的扰动，所以，使下部机体100内外均产生尘埃并吹起来粘到工件W的表面。

这样，粘到工件W（芯片）表面的尘埃可以在电极焊接点处产生引线连接故障，或在进行树脂模压操作这样的后处理时在芯片和树脂之间的粘接中产生不良的影响。结果会出现如影响产品的防潮性能这样的问题。

同样，在图5所示的树脂模压机器中，排气管112连接到模压机构111的机体110的上端，在机体110中产生的尘埃随空气一起通过排气管112排出。在此类树脂模压机器中，由于排气管112和相对设置的上、下模槽板113和114的位置关系，在机体110内部很容易产生气流扰动，因此，尘埃很容易吹起，特别是在上、下模槽板113和114之间的区域。结果，就在树脂模压操作之前，尘埃可能粘接到工作W的表面，进而如上所述的会影响产品的防潮性能。

由于半导体晶片加工设备产生的尘埃很少，所以如日本专利申请162335-1981号中公开的清洁室产生的尘埃极少。因此，如果在该清洁室内放入清洁工作台，不会产生灰尘粘附在工件上的问题。不过，在象引线焊接或树脂模压的装配加工中，就会产生比晶片加工多得多的灰尘。这样，清洁工作台本身就是一个尘埃发生器，如果将其放入清洁室，就很难防止灰尘粘附。

本发明的目的是提供一种能抑制或阻止任何尘埃粘到引线接合器，树脂模压机或其他半导体器件制造机器中的工件表面使得能提高生产的半导体器件的可靠性的制造方法和制造设备。为实现上述目的。在引线焊接设备中，提供从工件上表面向下的下降气流，使设备 中产生的尘埃不会影响工件加工，上述下降气流防止工作区下面的灰尘进入工作区。另外，由于模压加工产生大量灰尘，通过提供从工件前到后的附加空气流，尘埃可从模具的一端排到清洁工作台或清洁室之外，这样，可消除灰尘带来的不良影响。

本发明的上述和其他目的及新的特征将通过以下描述并参考附图而变得一目了然，其中：

图1（A）和1（B）分别为用于一引线接合器的本发明实施例的前剖视图和侧视图。

图2（A）和图2（B）分别为用于一树脂模压机的本发明实施例的前剖视图和侧视图;

图3（A）和图3（B）分别为用于一引线接合器的本发明另一实施例的前剖视图和侧剖视图;

图4为用来描述其缺陷的传统的引线接合器的侧剖视图。

图5为用来描述其缺陷的传统的树脂模压机的侧剖视图。

实施例1：

图1（A）和1（B）一起表明了一用于引线接合器的本发明的实施例，该接合器用引线将一半导体元件芯片与外部导线连接起来。该引线接合器1具有一下部机体2，机体控制组件3（此处略去了该件的详细描述）和设置在下部机体2上面的引线接合机构4，引线接合机构4具有一大约安装在基座5中心部位的X-Y双向工作台6。从引线接合器的前面看，装料器7和卸料器8分别装在基座5的左右两边。在装料器7和卸料器8之间伸展着一根从装料器组件7向卸料器组件8运送做为工件的半导体构件W的导轨9。大约在导轨9的中心部位确定了一焊接工作台10。当然，实际上各种装置和机构如加 热器和一工件运送机构（未示出）都设置在焊接工作台10处。

焊接头11安装在X-Y双向工作台6上。焊接头11能通过分别用于X和Y方向的驱动电机12和13沿X和Y方向运动。一凸轮机构14位于焊接头11上。一焊接臂16的末端处装有焊接工具15，该臂通过枢轴支承在焊接头11上。在凸轮机构14的作用下下，焊接臂16通过枢轴而上下运动，因而使焊接工具15在焊接工作台10上方上下运动。在焊接工具15上方设有缠上引线17的线筒18和观察置于工位10处的工件W的上表面的电视摄象机19，线筒18和电视摄象机19安装并支承在与基座5整体形成的上机体20上。

上机体20还装有一些控制元件。一扁平管21在上机体20的最上部形成，至少管子21的一部分延伸到焊接工作台10的上方。一大型风扇22安装在上机体20内处于管子21的后部，在风扇22的作用下将外部空气吸入管子21。孔23和过滤器24设置在管子21伸出部分的下边上，即管子21上直接位于焊接工作台10上方的那部分的下边上，以使管子21内的空气经过过滤器24净化并从孔23向下吹出。

另一方面，基座5是中空的并具有由其内部中空部分限定的排气管25。管道25的后部设有一将管道25中的气体排出的风扇26和一过滤器29。而且，多个通孔27在基座5的上表面是打开的，因此，上机体20的内部，即，上机体20的空间区域（包括凸轮机构14和引线接合机构4的焊接工作台10）与排气管25连通。

应该注意的是，下部机体2内装有多个冷却控制组件3的风扇，组件3带有控制接合器的各个机构的电控制部件。在此实施例中，将 空气导入下机体2的风扇28和过滤器29设置在下机体2的后部。另一方面，在下机体2中用来排出空气的孔30和风扇30a设置在基座5的下端，因此，下机体2的内腔与排气管25连通。

按照上述布置，管子21设置在上机体20的上端，它与风扇22和过滤器24一起组成了清洁空气供应装置，这样将外部空气通过风扇22吸入管子21并通过过滤器24滤清后再从孔23中向下吹出。该清洁空气在焊接工作台10和图中箭头表示的焊接头11周围向下流动，同时清洁了这些部件周围的气体。接着，清洁空气继续向下流动。然后，在管子25中的风扇26的作用下经过通孔27吸入排气管25，管子25和风扇26一起组成了排气装置。然后，将空气排出机体。同时，由风扇28和过滤器29净化的空气流入下机体2（如图中箭头所示，并流过机体2内控制组件3之间的区域来冷却控制组件3，然后在上部风扇30a的作用下经过孔30排入排气管25。接着，该空气在风扇26的类似上述工作方式的作用下排出排气管25。

这样，根据该引线接合器11，在装料器7中的工件W沿导轨9向右运动（如图1（A）中所示）以使其位于焊接工作台10处，在工作台处引线焊接操作在X-Y双向工作台6，凸轮机构14，焊接臂16等机构作用下完成。在此引线焊接操作中，焊接工作台10由上管21的孔24连续提供清洁空气。由此，焊接工作台10处的气体极其清洁使任何尘埃和外界物质都不会粘到工件W表面。既使在焊接工作台10处产生了尘埃或类似物质，也会被流过的清洁空气向下带走。

任何由于凸轮机构14和X-Y双向工作台6中的机械零件之间 摩擦产生的尘埃都会被上述的清洁空气流向下带走。因此，尘埃不会进入处于凸轮机构14和X-Y双向工作台6上游端且处在正压力作用下的焊接工作台10的区域。向下运动的尘埃通过通孔27进入排气管25，然后被排出去。此时，带有在下机体2外地板附近产生的尘埃的空气在风扇28作用下并经过过滤器29净化后吸入下机体2，不会使尘埃飞到焊接工作台10处。而且，在下机体2内产生的尘埃在风扇28和30a作用下通过管子25排出去。

依靠上述布局，有可能提高在引线接合机构4处的空气净化，特别是在焊接工作台10处净度可达到1000至10000级的范围内，甚至可达到500级的程度，使得有可能有效地阻止尘埃粘到工件W的表面，因此，提高了生产的半导体器件的可靠性。由于上述优点仅靠引线接合器1的排布就能获得，所以安装引线接合器1的位置不受限制。

实施例2：

图2（A）和2（B）一起表示了本发明的另一实施例，在该实施例中，本发明设备是用于树脂模压机器的。在本例的模压机器31中，模压装置33设置在机体32中，一清洁空气供应装置34在机体中构成，并使其分布于机体32的上、前和后部。模压装置33具有上下压模板37和38，该两零件装在处于下部机构35（此处省略了详细描述）上的导柱36上并可垂直运动。上下模槽板39和40分别安装在上下压模板37和38上。将树脂倒入柱塞机构（未示出）作用下在上下模槽板39和40之间限定的空腔（未示出）中，柱塞机构安装在例如上模槽板39上，因此，放在空腔内的 半导体构件（工件）W通过模压的作用被树脂密封住。

另一方面，清洁空气供应装置34具有一构成机件32上臂的扁平管道41，风扇42和过滤器43装在管子41中，因此，外部空气被引入管子41并被净化。清洁空气供应装置34还具有一矩形环路管道44和一设在机体32上的双前壁45，管子44与管子41连通，双前壁45位于机体32的前面。双层前壁45由外板45a和内板45b构成，一透明窗46设置在外板45a的中部，使得能从外部观察到模压装置33。孔47形成于内板45b的中部，使得它大约面对模压装置33的中部。另外，连接矩形回路管44的连接孔48形成于内板45b的四个角上。

排气部分49约在机体32的后壁32a的中间部位形成并连接到排气管50上。风孔51和过滤器52设置在管子50的末端，这样，在机体32内的空气在风扇51的作用下并经过过滤器52净化后从排气部分49排出。

按照上述布置，在风扇42作用下并经过过滤器43的清洁空气输入清洁空气供应装置34的管子41中，该空气流入矩形环路管道44，然后经内板45b四角处的连接孔48输入双层前壁45内。接着，清洁空气通过前壁45的孔47输入机体32使其沿图中箭头所示方向流动。这样输入的清洁空气通过形成于机体32后壁32a处的排气部分导入排气管50。然后在风扇51的作用下经过过滤器52排到机体外面。

所以，就在模压操作之前，即，在模压装置33的上下模槽板39和40的垂直方向上相互分开状态下，输入上述清洁空气，使其流过上下模槽板中间的区域，同时净化该区域的气体，目的是有可能阻止任何 尘埃粘到位于上下模槽板39和40之间的工件10的表面，使得有可能改善树脂和通过模压由树脂密封的工件（芯片）W的表面之间的粘接性能。此时，上下模槽板39和40之间的区域由于清洁空气的流动处在正压力作用下。所以，在机体32内其他部分产生的尘埃不会运动到模槽板39和40之间。

在本实施例中，还可能通过阻止任何尘埃粘到芯片W的表面而获得具有高度可靠性的半导体器件。另外，由于可能仅靠制造设备本身就能维持清洁的工作环境，安装设备的位置就不受限制了，使得有可能提高安装设备的自由度。

实施例3：

图3（A）和图3（B）一起表明了本发明的又一实施例，在该实施例中，本发明设备是用于一引线接合器的。在此引线接合器61中，将原来是相互分开形成的气流工作台62和引线接合器机体63相互连成一整体。

气流工作台62由组成大约U形结构的一基座64，一垂直壁65和一上壁66构成。引线接合器件63安装在基座64上。一水平孔67在垂直壁65上形成以致水平伸展并贯通该壁。一风扇68和一过滤器69装在水平孔67内以使由风扇68输出的空气能从气流工作台装置62的前部流到后部并通过过滤器69。上壁66构成一中室的扁平管70。管子70的后部装有风扇71，它将外部空气输入管子70。孔72形成于管子70的下边上以便延伸过大致管子的整个区域。一过滤器73装在管子70内以致盖住孔72的整个面积，因此，通过管子70输入的外部空气同时经过过滤器73以使其净化并将清洁空气从孔72向下吹出。

引线接合器机体63可采用一普通的引线接合器。但是，最好这样设置引线接合器，如图中所示。一排气管76设在下机体74和引线接合机构75之间，引线接合机构75位于机体74的上边，风扇77位于管子76的后部。多个通孔78设在排气管76的上边使得在引线接合装置75附近的空气经过通孔78输入管子76，孔79在排气管76的下边形成，在下机体74内设置用来冷却控制组件80的风扇81，并使其面对各自的孔79，风扇82和过滤器83装在下机体74的后部使冷却空气经过过滤器83进入下机体74。

在图3（A）和图3（B）中和在图1（A）和图2（A）所示的相同部位的零部件用相同的参考号代表，其描述从略。

依靠上述布置，当气流工作台装置62的风扇71被驱动时，外部空气导入管子70并通过过滤器73进行净化，然后从孔72向下吹出。接着，该清洁空气流过并围绕引线接合器机体63的上部空间并通过引线接合机构75的内部同时净化空气，特别是位于焊接工作台85上的工件W周围的气体。该向下流动的清洁空气通过通孔78进入排气管76，然后在风扇77的作用下排放到引线接合器机体63的后部。接着，在气流工作台装置62的风扇68作用下将该空气排放到外部，同时经过滤器69净化。这时，流经引线接合机构75外部的空气也在风扇68作用下排放到气流工作台机构62的后部。

在下机体74中，清洁空气在风扇82的作用下通过过滤器83输入机体74以冷却控制组件80。然后，该空气靠风扇81排入排气管76进而通过管子76排放到气流工作台装置62的后边。

按照本实施例，可以通过从设在气流工作台装置62的上壁66 上的孔72而向下流过的清洁空气来阻止任何尘埃粘到位于焊接工作台85上的工件W的表面上。另外，该清洁空气流能阻止产生在引线接合机构75内或在气流工作台装置62外部的尘埃到达焊接工作台85处。在下机体74内，外产生的尘埃也在风扇68作用下通过排气管76直接排放到气流工作台装置62的后边。因此，不会有尘埃粘附到位于焊接工作台85处的工件W的表面上。

按照本发明，有可能直接使用一个传统的引线接合器机体或将其部分改动。所以就有可能很容易地通过采用现有的设备有效地构成本发明的设备还能有效地阻止任何尘埃附到工件的表面。

本发明具有以下优点。

（1）一制造设备整体地装有一清洁空气供应装置和空气排出装置，其布局使得输入的清洁空气流过包括工件的区域。因此，在正压力作用下，工件所在区域始终保持在清洁的气氛中，使得在设备内，外产生的任何尘埃都不会运动到工件所在区域，这样，就有可能有效地阻止尘埃粘附到工件的表面。

（2）设备本体设置在原来与设备本体分开构成的气流工作台的清洁空气供应段和空气排出段之间，这些部件被连接成整体的。所以，有可能在正压力下将清洁空气输入设备本体的内、外。因此，设备本体中气体的净度就提高了，使得有可能有效地阻止任何尘埃粘附到工件的表面。

（3）供应清洁空气的装置与制造设备安装成一体，或将一原来与设备分开构成的气流工作台与设备装配成一整体。因此，有可能仅靠设备本身来净化工件处的气体，使得对设备的安装限制可以减小，并有可能提高设备安装的自由度。

（4）通过提供带有一清洁空气供应装置和一空气排放装置的引线接合器，有可能提高净度，特别是在焊接工作台区域，使得有可能阻止任何尘埃粘附到进行引线焊接的工件的表面，因而，提高引线焊接的可靠性。另外，有可能在进行做为后处理的树脂模压加工中，改善工件和树脂内表面之间的粘接性能，因而提高产品的可靠性，如防潮性能。

（5）通过适当布置树脂模压机使清洁空气能输入以致流过上下模槽板之间的区域，使进行引线焊接的工件处的气体能够净化，因而有可能阻止尘埃粘到工件的表面，进而改善工件和树脂之间的粘接和产品的可靠性。

（6）将原来与引线接合器本体分开构成的气流工作台连成一整体。因此，有可能给引线接合器本体输送清洁空气以便阻止尘埃粘附到位于焊接工作台上的工件的表面，借此提高类似上述的引线焊接和树脂模压操作的可靠性，如引线接合器本体，有可能采用不加改动或稍加改动的传统的设备，这对于设备的布置是有利的。

虽然，本发明的发明人完成的这个发明已经通过实施例进行了描述，显然，本发明不必限于上述实施例，可进行不超出本发明范围的各种改型和变化。例如，用来构成清洁空气供应装置和空气排放装置的管道，风扇和过滤器等等的实际排布可以适当改变或调整。另外，通过结构布置可使一部分清洁空气在设备内循环。而且，有可能给清洁空气供应装置另外提供控制温度和湿度的装置。

虽然进行的上述描述是关于本发明的发明人完成的发明实施例的，该实施例用于做为发明背景的技术领域中的引线接合器或树脂模压机，但是，本发明不必限于该实施例，它可应用于用在各种制造加工中的其他制造机器，如芯片（片状器件）接合器，校准器等等。

Claims (9)

1、一种制造半导体装置的方法，其中，该装置包括一带有多个电极焊接点的半导体元件芯片，每一电极焊接点连接一条焊接，该方法特征在于：

在导线焊接加工中，在正向压力下，向进行导线焊接的焊接区提供清洁的下降气流，以防止尘土粘到电极焊接点所在的半导体元件芯片的表面。

2、一种制造半导体装置的方法，其中，该装置包括具有一对相反主表面的半导体元件芯片，至少在其中一个表面上形成多个电路元件，该方法特征在于在模压加工中，在上、下模具之间用树脂材料模压半导体元件芯片，同时在正向压力下，从设置在模具一端的清洁气体供给装置向设置在模具另一端的气体排放装置提供清洁气体流，以防止尘土粘到半导体元件芯片表面。

3、一种半导体制造设备，该设备是对经过晶片加工的半导体工件进行装配加工的，上述晶片加工是在离开上述制造设备的其他地方进行的，特征在于该制造设备包括：

与上述设备的一部分形成一整体的清洁气体供给装置，它将清洁气体提供的半导体工件的第一面上;

与上述设备的一部分形成一整体的气体排放装置，该装置处于面对清洁气体供给装置并相对于上述第一面的另一侧的位置。

由此，清洁气体在正压力下供给到工件上，以防止在装配加工中，尘土粘到半导体工件表面。

上述清洁气体供给装置至少设置在焊接机构的焊接工作台的上方，而上述气体排放装置设置在工作台下方，由此，有可能产生流向置于焊接工作台上的半导体工件的下降气流。

4、按照权利要求3的制造设备，特征在于清洁气体供给装置和气体排放装置的设置使其构成一整体的清洁工作台，以容纳导线焊接装置。

5、按照权利要求3的半导体制造设备，特征在于上述气体排放装置的设置使其能够排放冷却设在导线焊接机构下方的控制组件的气体及提供的清洁气体。

6、按照权利要求5的半导体制造设备，特征在于每一气体排放装置和清洁气体供给装置都装有风扇和过滤器。

7、一种半导体制造设备，该设备是对经过晶片加工的半导体工件进行装配加工的，上述晶片加工是在离开上述制造设备的其他地方进行的，该制造设备包括：

与上述设备的一部分形成一整体的清洁气体供给装置，它将清洁气体提供到半导体工件的第一面上;与上述设备的一部分形成一整体的气体排放装置，该装置处于面对清洁气体供给装置并相对上述第一面的另一侧的位置;由此清洁气体在正压力下供给到工件上，以防止在装配加工中尘土粘到半导体工件表面;清洁气体供给装置设在对半导体工件进行树脂模压加工的树脂模压机中上下模槽板之间区域的一侧而气体排放装置设在另一侧。

8、按照权利要求7的半导体制造设备，特征在于每一清洁气体供给装置和气体排放装置都具有一个风扇和一个过滤器。

9、一种半导体器件制造设备包括：

与设备的一部分构成整体的清洁气体供应装置，它提供清洁气体并使其至少流向工件所在区域;

与设备的一部分构成整体的气体排放装置，并使其面对清洁气体供应装置，该装置用来将提供的清洁气体排放到装置的外面，特征在于上述清洁气体供应装置至少设置在焊接机构的焊接区上方，而气体排放装置设置在焊接区下方，这样，就可对置于焊接区上的工件提供一个降的清洁气流。

气体排放装置的设置使其能够排放冷却设在导线焊接机构下方的控制组件气体及提供的清洁气体。

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