专利名称：引线接合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种引线接合器。
背景技术：
引线接合器是一种装置，在安装后，半导体芯片使用该装置连接在基板上。引线接合器具有夹在角状件尖端的毛细管。该毛细管用于将引线与半导体芯片的连接点相连接并与基板的连接点相连接，并在两连接点之间引导该引线。在制作半导体芯片的连接点和基板的连接点之间的引线连接时，引线伸出毛细管的端部先熔化为一个球。然后，引线球通过压力和超声波与半导体芯片的连接点相连接。在这样做的时候，超声波被从超声换能器施加到角状件上。这一过程被称为球焊。而后，引线被拉动过所需要的长度，形成引线回路并被焊接到基板的连接点上。该过程的这个最后步骤被称为楔焊。在将引线连接到基板的连接点后，引线被切下而使下一个接线循环能够开始。
引线接合器与用于供电和断电的主开关分开地设置，引线接合器也具有应急开关(应急停机)，在该开关的作用下，所有电动机都立即停止。该应急开关用于在失效事件中将对操作人员的伤害和/或对引线接合器的损害保持在尽可能小的水平。然而，当引线接合器高速运动的那些区域并没有被完全地覆盖以防止操作人员接近时，仅靠应急开关并不能确保操作人员的安全。这些区域例如接线头的工作区域或自动储存送料装置的工作区域。
发明内容
本发明的目的在于发展一种引线接合器，该引线接合器一方面满足现有安全标准，特别是欧盟(EU)准则，而另一方面，即使在苛刻的情形下也能防止废料的产生。
该问题的解决在于在引线接合器中零件高速运动的这些区域设置适当的安全机构，以消除例如操作员的手指或手被卷入而受到伤害的危险。为此，保护接线头的工作区域以防止操作人员的接近，这种保护一方面通过机械装置，而另一方面通过光幕的方式进行。一旦光幕受到中断，就产生一个导致引线接合器立即受控停止的信号。现在，这些安全机构确保符合欧盟准则。然而，有一个非常严重的缺点，这在于这种引线接合器在生产中的立即停止以很大的可能性发生在接线循环中。那么，在没有采取更特殊的措施时，被缠绕的半导体芯片必须作为废料被丢弃。根据本发明，这种缺点被改正，停止信号变为仅在当前运行的接线循环完成时才有效。
为储料装置提供并移去基板的自动存储送料装置的工作区域，即传送系统，至少受到一个机械开关的保护，该机械开关在自动存储送料装置的运动一受到预定阻力时就起作用。这种机械开关的触发导致受到作用的自动存储送料装置的驱动立即停止。
为了运行，引线接合器必须被供给有电能、压缩空气、可能也要有真空，并在特定条件下，还要有惰性气体。为了在电源故障和真空故障时，引线接合器能够完成当前接线循环，根据本发明，提供了一种供电模块，如果有必要，还提供了一种真空箱，它们接管供电和真空供给一个特定的最小时间长度τ，该时间足以在各种情形下完成当前接线循环并任选地实现引线接合器的受控停机。此时间周期τ对于供电典型地为200毫秒左右，其中120毫秒用于完成接线循环而80毫秒用于引线接合器的受控停机，或者对于用真空箱的真空供给典型地为250毫秒。另外，有适当的传感器以检测供电故障和压缩空气或真空故障。在压缩空气故障时，当传感器及时报告压缩空气故障时，供给管线中的压缩空气足以完成当前接线循环。
总之，本发明包括以这样一种方式设计引线接合器并为其设置相应的装置，以在生产中的任何情形下都能完成当前接线循环，这些情形例如供电中断、压缩空气故障、真空故障、应急开关的触动、由安全机构的响应而导致的停止信号的触发。如摘要中所述，接线循环应被理解为一个单独的接线过程，通过该过程，接合线被连接到半导体芯片的连接点，形成引线回路并连接到基板的连接点，然后，通过该过程，引线被从完成的焊点上切下。优选的是，已完成的所处理的半导体芯片的引线回路的状态被另外地保存。
因此，例如当具有10根引线的半导体芯片要与基板相连接时，并当在第五根引线连接的制作中发生上述故障之一时，第五根引线连接将仍然被生产，而不再生产其余的引线连接6到10。
本发明提供的优点在于，在纠正了引起中断的该故障后，能够毫无问题地完成当前半导体芯片的布线。
下面根据附图详细地说明了本发明的一个实施例。这张单独的图示出了引线接合器的示意图。
具体实施例方式
下面将根据引线接合器的示例更详细地说明本发明，该引线接合器用于制作引线连接，该引线连接具有水平对齐的滑动板和在滑动板上滑动的旋转接线头。在CN1302713中说明了这种接线头，在此对其做了清楚的参考。接线头包括托架、转动支架和摇杆。超声波施加于其上的角状件与摇杆相连接，而引导引线的毛细管被夹在其尖端。托架通过第一预加载真空空气轴承(vacuum pre-charged air bearing)设置于滑动板上，并通过第二预加载真空空气轴承沿平行于y方向的方向设置。两个空气轴承的预加载真空具有一定的作用，其使得托架不仅支撑在滑动板或轴承部件上，也以预定的力牵引滑动板或轴承部件。托架的运动仅可能沿y方向并几乎没有摩擦。
托架沿y方向前后移动转动支架。转动支架支撑于托架上，并能够沿与托架一起沿y向运动的垂直轴线转动。转动支架也支撑于空气轴承上。转动支架能够相对于y方向旋转一个±15°的角度θ。能够绕水平轴线旋转的摇杆设置于转动支架上。托架和转动支架使毛细管能够在水平面内的预定区域内运动。摇杆使毛细管能够在垂直方向上运动。
而且，引线接合器具有传送系统，该系统将基板从第一自动存储送料装置传送到接合位置，并从接合位置传送到第二自动存储送料装置。传送方向被记为x方向。
在接线头沿y方向的运动中，较大的质量以较高速度来回运动。如果操作员将手指或手伸入接线头的运动范围，那么就存在该接线头以全部的力缠住手指或手的危险，从而手指或手可能会严重受伤。另一方面，还存在一种进一步的危险，这种危险在于沿x方向传送基板的传送系统能够伤害操作员的手指或手。为此，引线接合器设置有光幕，该光幕保护接线头的工作区域不受未认可的接近。一旦光幕被中断，就产生一个信号，该信号一方面指示引线接合器的控制程序仅仅完成当前接线循环并中断当前半导体芯片的布线，而另一方面确保驱动接线头的托架的电动机的供电和传送系统的电动机的供电，以使基板的前进速度在预定时间长度τ后被中断。时间周期τ被计算出，以使得一方面其足以完成当前接线循环而另一方面其足够短以使得接线头和传送系统能够在手指或手被严重伤害前停止。
两个自动存储送料装置能够各自沿水平方向，即y方向和沿垂直方向，即z方向，移动一个存储送料装置。由于两个自动存储送料装置的运动区域可以自由地接近，因而安全机构也位于该处，它确保了相应自动存储送料装置的运动在该运动受到超出预定力的阻碍时立即停止。然而在此情形下，其足以停止相应自动存储送料装置的两个电动机，而接线循环能够毫无问题地继续进行。
有三种其它的故障情形，在这些情形下，必须确保当前接线循环完成。这三种故障情形是供电故障、气动供给故障(真空和/或压缩空气的故障)以及应急开关的触动。为此，在供电故障和真空故障时，引线接合器能够完成当前接线循环，根据本发明，提供了一种电力供应模块和一种真空箱，它们能够接管供电或真空供给一个特定的最小时间长度τ1和τ2，该时间长度足以在各种情形下完成当前接线循环并任选地直到引线接合器的受控停机。对应供电模块的时间τ1典型地为约200毫秒，其中120毫秒用于完成接线循环而80毫秒用于引线接合器的受控停机。对应真空箱的时间周期τ2典型地为约250毫秒。
外部供电的状况由到传感器监测。当外部供电(意外)发生故障时，供电模块自动地接管对引线接合器的供电，而传感器产生相应的信号，该信号一方面向控制程序通知外部供电发生了故障，而另一方面在为驱动器供电的供电模块上执行延时硬件断开。延时量典型地为200毫秒左右。供电模块因而仅在当前接线循环完成时断开。
真空箱设置于外部真空供给装置和引线接合器之间。外部真空供给装置因而为真空箱提供真空，而真空箱为引线接合器提供真空。真空箱在其朝向外部真空供给装置的一侧具有阀，该阀在正常运行时打开。外部真空供给装置的状况受到传感器的监测。由于接线头如上所述地在预加载真空的空气轴承上滑动，在此区域的真空状况也受到一体地结合在接线头上的传感器的监测。当第一传感器包括外部真空供给故障或第二传感器报告接线头区域的真空故障时，真空箱的阀立即关闭。真空箱的尺寸被设计为使其中的真空足以运转引线接合器足够长的时间，直到完成当前接线循环。真空箱的阀被设计得使其在释放状态时关闭。
另一个传感器监测压缩空气的状况。各种任务，特别是接线头的空气轴承的供给或接合线的预张紧都需要压缩空气。传感器设置得距接线头的空气轴承足够远，以使得保持在传感器和空气轴承之间的管中的压缩空气足以完成当前接线循环。当传感器监测到压缩空气的压降时，控制程序仍然完成当前接线循环并在其后停止接线头的所有驱动器。在这种方式下，防止了接线头空气轴承的可能损坏。
在触动了应急开关时，产生了一个信号，该信号一方面指示控制程序完成当前接线循环并中断半导体芯片的后续布线，而另一方面在为驱动器供电的所有供电模块上执行延时硬件断开。
下面将根据单独的
此概念。该图对于理解本发明是必要的，其一方面示意地示出硬件1和软件2或引线接合器的控制程序，而另一方面，以虚线或点划线箭头示出信号以及它们控制上述过程的途径。电力通过导线3供给，而传感器4监测4导线3的电压。以附图标号5示出的供电模块在外部供电发生故障时接管引线接合器的供电一个预定时间周期τ1。附图标号6表示对应接线头22托架的驱动器7的第一供电模块。附图标号8表示对应传送系统的驱动器9的第二供电模块，该系统用于沿x方向传送基板。两个供电模块6和8各自包括受公共定时器10控制的开关11或12。接线头22的工作区域受到光幕13的保护而不被意外地接近。来自外部真空供给装置的真空供给通过管线14进行，而真空箱15设置于管线14中。真空箱15在朝向外部真空供给装置一侧具有阀16。真空箱15入口处的真空度受到传感器17的监测。另一个传感器19监测接线头22区域内的真空度，在该区域，需要有真空以预先加载空气轴承。应急开关以附图标号18示出。当然可能的是，不但可以设置有一个应急开关，而且可以设置有多个应急开关。压缩空气的供给通过供给管线20进行。压力传感器21监测供给管线20中的压力。在示例中，压力传感器21设置在距接线头22的空气轴承一米处。在压力传感器21和接线头22的空气轴承之间的供给管线20’的容积作为压缩空气储存空间，在压缩空气供给故障时，该空间足以完成当前接线循环。
上述事件所触发的行为以虚线箭头示出。这些事件是1、外部供电故障传感器4产生指示外部供电故障的信号。此信号被反馈到控制程序2中，在完成当前接线循环后，控制程序2暂停对当前半导体芯片的进一步的布线并，优选的是，尽可能快地关闭引线接合器。引线接合器受控的停机具有这样的作用仅在操作人员再次接通引线接合器后，引线接合器才继续进行布线。这意味着无论在外部供电的短期故障或长期故障中都没有废料产生。
根据优选实施例，控制程序2确保所有用电器不必完成当前接线循环，该接线循环在传感器4示出外部供电故障时立即关闭。这些不必完成当前接线循环的用电器例如自动存储送料装置或将基板加热到接合所必须的温度的加热器等。这种解决方案提供了一种优点，该优点在于供电模块5仅要为那些对于完成当前接线循环绝对必要的用电器的运行而设计。
2、外部真空供给故障或者接线头22的空气轴承中的真空度降低当传感器17报告外部真空供给装置的真空度降低，或者传感器19报告接线头22的空气轴承中的真空度降低到低于预定值时，那么这一方面被报告给控制程序2以使控制程序2在当前接线循环完成后暂停半导体芯片进一步的布线。另一方面，真空箱上的阀16立即关闭。
3、外部压缩空气供给故障当压力传感器21检测到压缩空气的压力下降到预定值以下时，它将此情况报告给控制程序2。而后，控制程序2完成当前接线循环并随后停止引线接合器的所有驱动器。
4、光幕13的中断，和5、应急开关18的触动光幕13的中断或应急开关18中的一个的触动被一方面报告给控制程序2，而另一方面被报告给定时器10。两个事件使控制程序2完成当前接线循环并暂停半导体芯片的进一步布线。在接线循环完成后，控制程序2另外地停止对应于接线头22托架的驱动器7和对应于基板传送系统的驱动器9。而且，两个事件都启动定时器10中的一个计数器。一旦计数器超出预定值，该预定值意味着经过了预定的时间间隔，定时器10就接通开关11和12，以使对应于接线头22托架的驱动器7和对应于基板传送系统的驱动器9与电源隔离并因而立即停止。
如果应急开关18已被触动，那么硬件1就另外地确保那些对于完成接线循环不是必须的引线接合器用电器立即断开。
6、触发自动存储送料装置上的安全机构如果自动存储送料装置沿y方向或沿z方向上的运动受到一个大于预定力的阻力，那么所作用的自动存储送料装置的安全机构就被触发。这样一种安全机构包括例如电磁开关，该开关中断相应驱动器的供电。此开关的位置受到硬件1的监测。如果安全机构受到触发，那么硬件1就确保所作用的自动存储送料装置的运动立即停止。而且，半导体的布线在半导体芯片向当前基板上最后的布线一完成后就被暂停。
所述事件由控制程序2的处理能够以不同方式进行。一种可能性在于，在开始新的接线循环前，控制程序2总是检查是否有这样的事件被报告或指示出。仅当没有这种事件被报告时才执行新的接线循环。否则，控制程序2就引入上述措施。
也有不需要真空的引线接合器。在此情形下，真空箱和相应的措施可以从略。
权利要求
1.用于半导体芯片布线的引线接合器，包括接线头(22)；电源模块(6)，其供应电能以操作接线头(22)的驱动器(7)；开关(11)，用于控制电源模块(6)向驱动器(7)的电能供应；定时器(10)；控制程序(2)；和至少一个应急开关(18)；所述至少一个应急开关(18)一被触动就产生一信号，该信号用于使得控制程序(2)完成当前接线循环并在之后暂停进一步的布线并且用于启动定时器(10)，定时器(10)在经过预定的时间周期后打开开关(11)，该预定周期足以完成当前接线循环。
2.根据权利要求1所述的引线接合器，还包括供电模块(5)，其确保在外部供电中断时为引线接合器提供最小预定时间周期的供电，和传感器(4)，其用于探测可能的外部供电中断，其中，当传感器报告外部供电中断时，控制程序(2)完成当前接线循环并暂停进一步的布线。
3.根据权利要求2所述的引线接合器，其中，当传感器报告外部供电中断时，引线接合器被设置为立即切断完成当前接线循环所不需要的所有用电器。
4.根据权利要求1所述的引线接合器，还包括用于测量压力供给管线(20)中压力的压力传感器(21)，其中，当压力传感器(21)所测得压力低于预定值时，控制程序(2)完成当前接线循环并暂停进一步的布线。
5.根据权利要求2所述的引线接合器，还包括用于测量压力供给管线(20)中压力的压力传感器(21)，其中，当压力传感器(21)所测得压力低于预定值时，控制程序(2)完成当前接线循环并暂停进一步的布线。
6.根据权利要求3所述的引线接合器，还包括用于测量压力供给管线(20)中压力的压力传感器(21)，其中，当压力传感器(21)所测得压力低于预定值时，控制程序(2)完成当前接线循环并暂停进一步的布线。
7.根据权利要求1所述的引线接合器，还包括用于监测真空度和真空箱(15)的至少一个真空传感器(17；19)，该真空度和真空箱确保在外部真空供给中断时在最小预定时间周期内为引线接合器提供真空，其中，当真空传感器(17；19)报告真空度下降到预定值以下时，控制程序(2)完成当前接线循环并暂停进一步的布线。
8.根据权利要求2所述的引线接合器，还包括用于监测真空度和真空箱(15)的至少一个真空传感器(17；19)，该真空度和真空箱确保在外部真空供给中断时在最小预定时间周期内为引线接合器提供真空，其中，当真空传感器(17；19)报告真空度下降到预定值以下时，控制程序(2)完成当前接线循环并暂停进一步的布线。
9.根据权利要求3所述的引线接合器，还包括用于监测真空度和真空箱(15)的至少一个真空传感器(17；19)，该真空度和真空箱确保在外部真空供给中断时在最小预定时间周期内为引线接合器提供真空，其中，当真空传感器(17；19)报告真空度下降到预定值以下时，控制程序(2)完成当前接线循环并暂停进一步的布线。
10.根据权利要求4所述的引线接合器，还包括用于监测真空度和真空箱(15)的至少一个真空传感器(17；19)，该真空度和真空箱确保在外部真空供给中断时在最小预定时间周期内为引线接合器提供真空，其中，当真空传感器(17；19)报告真空度下降到预定值以下时，控制程序(2)完成当前接线循环并暂停进一步的布线。
11.根据权利要求5所述的引线接合器，还包括用于监测真空度和真空箱(15)的至少一个真空传感器(17；19)，该真空度和真空箱确保在外部真空供给中断时在最小预定时间周期内为引线接合器提供真空，其中，当真空传感器(17；19)报告真空度下降到预定值以下时，控制程序(2)完成当前接线循环并暂停进一步的布线。
12.根据权利要求6所述的引线接合器，还包括用于监测真空度和真空箱(15)的至少一个真空传感器(17；19)，该真空度和真空箱确保在外部真空供给中断时在最小预定时间周期内为引线接合器提供真空，其中，当真空传感器(17；19)报告真空度下降到预定值以下时，控制程序(2)完成当前接线循环并暂停进一步的布线。
13.根据权利要求1到12任一所述的引线接合器，还包括光幕(13)，该光幕用于探测任何对接线头工作区域的接近，其中，如果光幕(13)报告中断，控制程序(2)完成当前接线循环并暂停进一步的布线。
全文摘要
引线接合器以这样一种方式设计并具有适当的装置，以使得在生产中的任何情形下都能完成当前接线循环，这些情形例如供电中断、压缩空气故障、真空故障、应急开关的触动、由安全机构的响应而导致的停止信号的触发。接线循环应被理解为一个单独的接线过程，通过该过程，接合线被连接到半导体芯片的连接点，形成引线回路并连接到基板的连接点，然后，通过该过程，引线被从完成的焊点上切下。
文档编号H01L21/60GK1538510SQ20041003011
公开日2004年10月20日 申请日期2004年3月19日 优先权日2003年3月21日
发明者阿德里安·胡维勒, 阿德里安 胡维勒, 克尼赛尔, 鲁埃迪·克尼赛尔, 尔 洛伊, 米夏埃尔·洛伊, 斯 施皮尔曼, 马蒂亚斯·施皮尔曼 申请人:Esec贸易公司