CN110931420A - 一种加热块单元及加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种加热块单元及加热装置。在各实施例中,涉及一种加热块单元,其包含凹槽,所述凹槽包含底部和侧壁,所述凹槽包含:焊盘安置区域;以及分置于所述焊盘安置区域两侧的两个拉杆安置区域;其特征在于,所述加热块单元进一步包含一或多个保险丝引线安置区域,其跨越所述底部和所述侧壁设置。
Description
技术领域
本发明大体涉及集成电路封装技术,尤其涉及串联保险丝引线的加热器块设计。
背景技术
在半导体产业内,通常需要对已制造完成的集成电路芯片(Die)(或称为裸片)进行封装以形成集成电路芯片的最终产品,同时起到保护芯片、增强电热性能、便于整机装配等重要作用。
现有SO封装工艺可使用串联的保险丝引线将引脚引线与芯片焊盘(die pad)彼此相连以实现芯片接地,且芯片焊盘下沉至低于引脚引线平面以提升后续工艺稳定性的封装产品。通常,该封装工艺需要在加热块上进行开槽。
然而,由于机台压料不可避免地存在一定程度的偏移,将不利地导致保险丝引线与加热块发生接触而产生翘曲,从而对产品一、二焊点的作业性产生负面影响,进而损害产品品质。
因而,本领域迫切需要提供改进方案以解决上述问题。
发明内容
鉴于此,本发明提供一种加热块单元,其包含凹槽,所述凹槽包含底部和侧壁,所述凹槽包含:焊盘安置区域;以及分置于所述焊盘安置区域两侧的两个拉杆安置区域;其特征在于,所述加热块单元进一步包含一或多个保险丝引线安置区域,其跨越所述底部和所述侧壁设置。
本发明的一实施例提供一种加热块,其进一步包含真空孔,所述真空孔位于所述焊盘安置区域内。
本发明的一实施例提供一种加热块,其中所述两个拉杆安置区域彼此相对安置。
本发明的一实施例提供一种加热块,其中所述多个保险丝引线安置区域位于所述保险丝引线安置区域异侧。
本发明的一实施例提供一种加热块,其中所述多个保险丝引线安置区域位于所述保险丝引线安置区域同侧。
本发明的一实施例提供一种加热块,其中所述多个保险丝引线安置区域彼此相邻或不相邻。
本发明的一实施例提供一种加热装置,其包含凹槽,所述凹槽包含底部和侧壁,所述凹槽包含:焊盘安置区域;以及分置于所述焊盘安置区域两侧的两个拉杆安置区域;其特征在于,所述加热装置进一步包含一或多个保险丝引线安置区域,所述一或多个保险丝引线安置区域在第一方向上的尺度大于所述第一方向上的最大允许物件偏移距离,且在第二方向上的尺度大于所述第二方向上的最大允许物件偏移距离。
本发明的一实施例提供一种加热装置,其中所述多个保险丝引线安置区域位于所述保险丝引线安置区域异侧。
本发明的一实施例提供一种加热装置,其中所述多个保险丝引线安置区域位于所述保险丝引线安置区域同侧。
本发明的一实施例提供一种加热装置,其中所述多个保险丝引线安置区域彼此相邻或不相邻。
附图说明
图1显示料条单元的俯视示意图。
图2显示图1中保险丝引线10将引脚引线2与芯片焊盘9的局部放大侧视图。
图3显示不存在机台压料偏移的正常作业状态时的作业剖视图。
图4显示存在机台压料偏移发生作业状态异常时的作业剖视图。
图5显示现有技术所采用的加热块单元俯视图。
图6显示本发明所提出的加热块单元俯视图。
图7显示根据设计规则实施的料条单元俯视图。
图8A显示料条单元上存在两个以上保险丝引线且保险丝引线彼此相邻并位于同侧的示意图。
图8B显示与图8A设计相应的加热器的示意图。
图9A显示料条单元上存在两个以上保险丝引线且保险丝引线彼此不相邻或位于非同侧的示意图。
图9B显示与图9A设计相应的加热器的示意图。
图10显示在具有保险丝引线安置区域的加热块上方安置未发生机台压料偏移的料条单元的侧视图。
图11显示在具有保险丝引线安置区域的加热块上方安置发生机台压料偏移的料条单元的侧视图。
具体实施方式
为更好地理解本发明的精神,以下结合本发明的部分优选实施例对其作进一步说明。
本发明所提到的方向用语,例如上方、下方、左侧、右侧、正面、反面、侧面、水平、横向、垂直等,仅是参考附加图式的方向。因此,使用的方向用语是用以说明及理解本发明,而非用以限制本发明。
以下详细地讨论本发明的各种实施方式。尽管讨论了具体的实施,但是应当理解,这些实施方式仅用于示出的目的。相关领域中的技术人员将认识到,在不偏离本发明的精神和保护范围的情况下,可以使用其他部件和配置。
图1显示现有技术中常见的料条单元的俯视图。料条单元中部具有芯片焊盘9,引脚引线1-8及拉杆(Tie bar)12、13围绕芯片焊盘9的外周界而安置。焊盘安置区域11表示与料条单元相应的加热块单元中用以安置焊盘的区域,该区域可经开槽工艺形成。保险丝引线10将芯片焊盘9与引脚引线1-8中的引脚引线2彼此相连,以实现芯片接地作用。优选地,拉杆12、13彼此相对安置。
图2显示图1中连接芯片焊盘9与引脚引线2的保险丝引线10的局部放大侧视图。在图2中,保险丝引线10'将芯片焊盘9'与引脚引线2'彼此相连,以实现芯片接地作用。作为一个实施例,保险丝引线10'的上表面与芯片焊盘9'的上表面大致呈45°角。然而,该角度也可为任意锐角。
图3显示不存在机台压料偏移的正常作业状态时的作业侧视图,其包含:加热块单元301、压板302以及二者之间正常压合未发生偏移的料条单元,加热块单元301具有焊盘安置区域309;料条单元从侧视角度呈现为位于加热块单元301两侧上方的引线303、位于焊盘安置区域309内下方的芯片焊盘305以及连接芯片焊盘305及部分引线303的保险丝引线304;位于芯片焊盘305上方的芯片306、将芯片306与引线303彼此连接的焊接线307以及第一焊点308和第二焊点308'。在正常作业状态下,即不存在机台压料偏移时,保险丝引线304不发生翘曲或变形,焊针压球轨迹完整,第二焊点308'作业位置正常。
生产过程中,在对已黏晶的料条单元进行焊线(wire bonding)作业时,料条单元置于加热块上方,再用压板压住料条单元以确保料条单元和加热块紧密接合从而便于作业,其中加热块可包含一或多个加热块单元。然而,在实际作业过程中,通常会产生以下状况:首先,由于料条单元较薄,轨道宽度大于料条单元的宽度(机台轨道宽度固定不可调),料爪进料使料条单元不能始终保持与轨道平行,即使通过机台参数设置和定期保养仍会存在微小偏移;其次,机台焊针周围灯光识别到黑白比例存在误差,黑白比例也会受到引脚边毛刺的影响;再次,由于存在大量的同时生产任务,导致切机频繁,也会造成压料偏移。
此外,即使机台会根据各部分反馈结果进行二次压料,但在第二次压板下压时仍会发生料条单元的偏移,其偏移距离在X方向上的最大值为X方向上引线内引脚近焊盘边缘到焊盘边缘的最短距离,而在Y方向上的最大值为Y方向上引线内引脚近焊盘边缘到焊盘边缘的最短距离。上述偏移会导致保险丝引线不利地接触到加热块单元的边缘并受其挤压而产生变形或受热变形。而且,在深度方向上,焊盘安置区域的开槽深度会比芯片焊盘下沉深度浅,在料条单元偏移情况下,引脚将会翘起,进而影响焊点(特别是与引线相连的二焊点)的作业性。
图4显示实际生产过程中存在机台压料偏移发生作业状态异常时的作业侧视图,其包含:加热块单元401、压板402以及二者之间非正常压合发生偏移的料条单元,加热块单元401具有焊盘安置区域409;料条单元从侧视角度呈现为位于加热块单元401两侧上方的引线403、位于焊盘安置区域409内下方的芯片焊盘405以及连接芯片焊盘405及引线403的保险丝引线404;位于芯片焊盘405上方的芯片406、将芯片406与引线403彼此连接的焊接线407以及第一焊点408和第二焊点408'。在此非正常作业状态下,即发生机台压料偏移时,保险丝引线404发生翘曲或变形,焊针压球轨迹不完整,第二焊点408'作业位置翘曲。
图5显示现有技术通常采用的加热块中的一个加热块单元俯视图,其包含用以容纳芯片焊盘的焊盘安置区域501;一对拉杆安置区域502和503,其分置于所述焊盘安置区域501两侧,以分别安置料条单元中的拉杆。优选地,图5所示的加热块单元还可包含真空孔504,其位于焊盘安置区域501内以对料条单元进行真空吸附。作为一个实施例,真空孔504可位于焊盘安置区域501的中心位置。优选地,拉杆安置区域502和503彼此相对安置。在图5中,由于未对保险丝引线处留出足够设计余量,将不利地导致实际作业时由于存在料条单元偏移而使得使保险丝引线与加热块单元发生接触,从而出现例如翘曲等变形或受热变形问题并影响产品性能。
图6显示本发明所提出的加热块单元俯视图,其包含用以容纳芯片焊盘的焊盘安置区域601;一对拉杆安置区域602和603,其分置于所述焊盘安置区域601两侧,以分别安置料条单元中的拉杆;专门用于克服上述料条单元偏移问题的保险丝引线安置区域604,其用于安置一或多个保险丝引线,并可经设计以针对保险丝引线提供充足的设计余量,以避免保险丝引线与加热块单元发生接触而发生变形。优选地,图6所示的加热块单元还可包含真空孔605,其位于焊盘安置区域601内以对料条单元进行真空吸附。虽然图6显示保险丝引线安置区域604跨越所述焊盘安置区域边缘安置,但该保险丝引线安置区域604也可安置于焊盘安置区域及其附近的任何位置。优选地,保险丝引线安置区域604可为专门为相应的保险丝引线所设计的加强型凹槽,该凹槽在水平和竖直方向均留有足够设计余量,以有效地防止保险丝引线接触到加热块而受热变形。借助保险丝引线安置区域604,本发明可提供全方位冗余,以避免由机台压料偏移所导致保险丝引线与加热块单元发生接触而产生变形,从而有效降低了对产品第一、第二焊点作业性的负面影响,并全面提升产品品质。
针对保险丝引线来设计保险丝引线安置区域604的具体设计原则是,根据料条单元及保险丝引线来设计包含一或多个加热块单元的加热块,其中一个或多个加热块单元与各个料条单元一一对应。其中,在每个加热块单元上可布置有:
1)加热块底座,其具有加热功能,其于焊盘安置区域内设置有真空孔,对产品进行真空吸附作业;
2)焊盘安置区域,其位于加热块底座上,容纳芯片焊盘,其开槽深度为引脚底面与芯片焊盘底面之间的垂直距离;焊盘大小≤焊盘安置区域大小≤引线内引脚周边构成的区域大小。
3)拉杆(Tie bar)安置区域,其位于加热块底座上,用于安置拉杆(Tie bar)。
4)保险丝引线安置区域,其位于加热块底座上,用于安置保险丝引线,根据料条单元及保险丝引线设计确定保险丝引线安置区域,可有效解决压板下压时料条单元偏移的问题,并提供足够的设计余量使加热块单元不会与保险丝引线发生接触并对其进行加热,从而避免保险丝引线受热、变形及作业异常。
图7显示根据设计规则实施的料条单元俯视图。经实施后的料条单元俯视图显示于图7左侧,其中引线13与芯片焊盘15之间连接有保险丝引线16,该保险丝引线16局部放大地显示于图7右侧上部。由图7可见,尽管保险丝引线16显示为不规则图形,但经过冗余设计规则约束后,该保险丝引线16在X和Y两个方向上均能够被完全纳入保险丝引线安置区域17所限定的区域内,从而避免了与加热块单元发生接触而受热变形。实施料条单元所依据的设计规则的示意图显示于图7右侧下部,保险丝引线安置区域701经设计以包覆具有不规则图形的保险丝引线702,从而提供充分的设计冗余。为实现该设计冗余,需确保保险丝引线安置区域701在X和Y两个方向上的尺度均分别大于等于保险丝引线702在X和Y两个方向上的相应尺度。作为一实施例,若保险丝引线安置区域701左右边缘的最大横向跨度表示为X且保险丝引线702最左端至最右端的最大横向跨度表示为A,则保险丝引线安置区域701可相较于保险丝引线702的横向两侧分别提供额外冗余尺度a1和a2,其中a1表示保险丝引线安置区域701左边缘距离保险丝引线702最左端的最小允许距离,a2表示保险丝引线安置区域701右边缘距离保险丝引线702最右端的最小允许距离。类似地,若保险丝引线安置区域701上下边缘的最大纵向跨度表示为Y且保险丝引线702最上端至最下端的最大纵向跨度表示为B,则保险丝引线安置区域701可相较于保险丝引线702的纵向两侧分别提供额外冗余尺度b1和b2,其中b1表示保险丝引线安置区域701上边缘距离保险丝引线702最上端的最小允许距离,b2表示保险丝引线安置区域701下边缘距离保险丝引线702最下端的最小允许距离。作为另一实施例,保险丝引线安置区域701的竖直方向深度可大于等于加热块单元焊盘安置区域的开槽深度。在一些实施例中,保险丝引线安置区域701竖直方向深度可比加热块单元焊盘安置区域的开槽深度大10μm,从而为保险丝引线连接处预留空间以防止保险丝引线发生翘曲。
图8A显示料条单元上存在两个以上保险丝引线且保险丝引线彼此相邻并位于同侧的示意图。其中,保险丝引线安置区域801位于焊盘安置区域802一侧边缘,且包覆两个同侧相邻的保险丝引线803。如图8A所示,保险丝引线安置区域801在空间上应至少包覆保险丝引线803,即,可从X和Y方向最外端点沿X和Y水平方向往其对应侧最大各延伸a1、a2、b1、b2。优选地,保险丝引线安置区域801竖直方向深度可大于等于加热块单元焊盘安置区域802的开槽深度。在一些实施例中,保险丝引线安置区域801竖直方向深度可比加热块单元焊盘安置区域802的开槽深度大10μm,从而为保险丝引线连接处预留空间以防止保险丝引线发生翘曲。
图8B显示与图8A设计相应的加热器的示意图。如图8B所示,保险丝引线安置区域804可容纳彼此相邻并位于同侧的两个以上保险丝引线。此时,可将保险丝引线安置区域804所容纳的这些保险丝引线视为一个整体,进而对保险丝引线安置区域进行设计。
图9A显示料条单元上存在两个以上保险丝引线且保险丝引线彼此不相邻或位于非同侧的示意图。如图9A所示,在焊盘安置区域902内,第一保险丝引线安置区域901在空间上至少包覆与之对应的第一保险丝引线903,且第二保险丝引线安置区域904在空间上至少包覆与之对应的第二保险丝引线905。例如,为实现上述包覆效果,第一保险丝引线安置区域901的横向尺度X可相较于第一保险丝引线903的横向尺度A最大从两侧各延伸a1、a2,且第一保险丝引线安置区域901的纵向尺度Y可相较于第一保险丝引线903的纵向尺度B最大从两侧各延伸b1、b2。类似地,第二保险丝引线安置区域904的横向尺度X'可相较于第一保险丝引线903的横向尺度A'最大从两侧各延伸a1'、a2',且第二保险丝引线安置区域904的纵向尺度Y'可相较于第一保险丝引线903的纵向尺度B'最大从两侧各延伸b1'、b2'。优选地,保险丝引线安置区域901、904竖直方向深度可大于等于加热块单元焊盘安置区域902的开槽深度。在一些实施例中,保险丝引线安置区域901、904竖直方向深度可比加热块单元焊盘安置区域902的开槽深度大10μm,从而为保险丝引线连接处预留空间以防止保险丝引线发生翘曲。
图9B显示与图9A设计相应的加热器的示意图。如图9B所示,保险丝引线安置区域906容纳同侧不相邻的两个保险丝引线。然而,两个以上保险丝引线也可位于不同侧。当料条单元存在两个以上保险丝引线且保险丝引线不相邻或位于非同侧时,可针对每个保险丝引线分别独立地设计保险丝引线安置区域。
图10显示在具有保险丝引线安置区域的加热块上方安置未发生机台压料偏移的料条单元的侧视图,其中尤其包含保险丝引线安置区域1007。如图10所示,在理想情况下,料条单元整体中心与加热块中心(即剖面B-B')重合故不存在相对的机台压料偏移,因而保险丝引线1004并未接触到加热块单元1001而受热变形。
相较之下,图11显示在具有保险丝引线安置区域的加热块上方安置发生机台压料偏移的料条单元的侧视图,其中尤其包含保险丝引线安置区域1107。如图11所示,在此实际情况下,料条单元整体中心(即剖面C-C')与加热块中心(即剖面B-B')发生偏移故存在相对的机台压料偏移。然而,即使如此,由于加热块具有保险丝引线安置区域1107,因而能够在水平和/或竖直方向提供充足的容纳空间,从而防止保险丝引线1104接触到加热块单元1101而受热变形,进而显著提升产品品质。
本发明的技术内容及技术特点已由上述相关实施例加以描述,然而上述实施例仅为实施本发明的范例。熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此,本发明已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地,包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。
Claims (14)
1.一种加热块单元,其包含凹槽,所述凹槽包含底部和侧壁,所述凹槽包含:
焊盘安置区域;以及
分置于所述焊盘安置区域两侧的两个拉杆安置区域;
其特征在于,所述加热块单元进一步包含一或多个保险丝引线安置区域,其跨越所述底部和所述侧壁设置。
2.根据权利要求1所述的加热块,其进一步包含真空孔,所述真空孔位于所述焊盘安置区域内。
3.根据权利要求1所述的加热块,其中所述两个拉杆安置区域彼此相对安置。
4.根据权利要求1所述的加热块,其中所述多个保险丝引线安置区域位于所述保险丝引线安置区域异侧。
5.根据权利要求1所述的加热块,其中所述多个保险丝引线安置区域位于所述保险丝引线安置区域同侧。
6.根据权利要求5所述的加热块,其中所述多个保险丝引线安置区域彼此相邻或不相邻。
7.根据权利要求1所述的加热块,其中所述一或多个保险丝引线安置区域的竖直方向深度大于等于所述焊盘安置区域的开槽深度。
8.根据权利要求7所述的加热块,其中所述一或多个保险丝引线安置区域的竖直方向深度比所述焊盘安置区域的开槽深度大10μm。
9.一种加热装置,其包含凹槽,所述凹槽包含底部和侧壁,所述凹槽包含:
焊盘安置区域;以及
分置于所述焊盘安置区域两侧的两个拉杆安置区域;
其特征在于,所述加热装置进一步包含一或多个保险丝引线安置区域,所述一或多个保险丝引线安置区域在第一方向上的尺度大于所述第一方向上的最大允许物件偏移距离,且在第二方向上的尺度大于所述第二方向上的最大允许物件偏移距离。
10.根据权利要求9所述的加热装置,其中所述多个保险丝引线安置区域位于所述保险丝引线安置区域异侧。
11.根据权利要求9所述的加热装置,其中所述多个保险丝引线安置区域位于所述保险丝引线安置区域同侧。
12.根据权利要求11所述的加热装置,其中所述多个保险丝引线安置区域彼此相邻或不相邻。
13.根据权利要求9所述的加热装置,其中所述一或多个保险丝引线安置区域的竖直方向深度大于等于所述焊盘安置区域的开槽深度。
14.根据权利要求13所述的加热装置,其中所述一或多个保险丝引线安置区域的竖直方向深度比所述焊盘安置区域的开槽深度大10μm。
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