[发明专利]用于引线成形装置的无轴轧辊

说明书

发明领域

本发明涉及一种布置在引线成形装置内的无轴轧辊，它能被用来在半导体器件上精确地形成小节距引线，并避免在引线上产生刮痕或其它不一致。

发明背景

本领域的技术人员已知各种在半导体封壳(package)上形成引线的方法。一种广泛应用的方法是使用如图1A和图1B所示的一种成形冲压机模或凸轮型冲压机。虽然，有时能够采用这种方法，并且目前还在广泛使用，但是这种方法会使引线擦到成形模，从而在引线上产生不良的刮痕，并把帮助固体焊接剂接触的锡或其它重要金属涂层碰掉。这个问题以及与普通冲压机或凸轮成形相关的其它问题对于本领域的技术人员来说是已知的，并且美国专利U.S.5,375,630(Kim)对这些问题作了详细的说明。

在半导体工业中，在引线上产生刮痕是一个很严重的问题。因此，为了克服这个问题，已对引线成形装置进行了许多设计改进。结果，研制出一种装有轧辊的--称作“轧辊成形”的--引线成形工艺过程。普通凸轮或冲压机中半导体器件的引线会擦到引线成形装置，轧辊成形则与之不同，其基本原理是通过将轧辊巧妙放置在引线最容易接触的位置，使相对运动减少或完全消除，从而消除引线和引线成形装置间的摩擦。

目前可得到多种体现这个原理的引线成形装置。美国专利No.5,074,139(Elliot)建议使用多组轧辊的轧辊成形方法。这种方法是通过：使一固定有多个半导体器件的引线框架穿过一系列具有特殊形状的轧辊，逐步将引线弯曲成最终的形状来将之变成理想的形状。但是这种方法仅限于形成双线串接半导体封壳(DIP)的引线，而不能形成一四边形扁平半导体封壳(QFP)的引线。同样，这种方法特殊形状的轧辊通常不能和其它成形轧辊设计连起来使用。

美国专利No.5,376,630(Kim)克服了这个局限性，它说明了一种用来在QFP上形成引线的轧辊成形方法。如图2A和2B所示，Kim的方法采用一在冲压机端部的成形轧辊使多根引线形成理想的形状。在美国专利No.5,199,469(Ishihara)中说明了另一种用于QFP的轧辊成形方法，见图3A，其中，一对轧辊可旋转地附着在一冲压板上以形成引线，在这里，当轧辊下降时，被牢固地固定在一弯曲模上的引线沿着弯曲模的侧面被弯曲。其它与之类似的方法是图3B所示的方法，在这种方法中仅使用单个轧辊。

虽然，轧辊成形减缓了一些与普通凸轮或冲压机成形相关的问题，但是现有技术的设计使用“传统”的轧辊，而这些轧辊并不是特别适用于半导体器件上的引线成形。如图5中所示，一传统的轧辊5具有一由轴16支撑的、基本呈圆柱形的棒12，轴16被安装在支撑物14相对端面上的一孔或一洞17内。具有这种“轴”的轧辊设计将圆柱棒支撑在它的轴上，而轴仅在它的端部受到支撑-而不是沿着轴的整个长度受到支撑。因此轧辊不可能在不产生形变的情况下承受很大的力，尤其是，这类应用中的轧辊要求较小的半径。

解决这个问题的一种尝试是增加轧辊的半径，或者换一种方法，缩短轧辊。但是用于半导体器件上的引线成形，一较大的直径就有问题了，因为通常引线都非常小，且要求一极小的公差。非常典型的是要求最终形成的封壳上的公差是0.05毫米，这包括封壳的包封(wrapage)、允许的毛口和反弹作用。当把轧辊设置在冲压机或凸轮冲压机的端部时，如Kim的专利中棒的半径决定了形成引线的半径，这就更成问题了。因为必须有一极小的公差，所以不希望以精度或准确性为代价增加轧辊的尺寸。虽然缩短轧辊可以是另一种选择，但是较短的轧辊可能使产生的装置不适用于具有很高引线数的半导体封壳-因此限制了使用范围。为了能够得到精度、准确性和多样性的一致，轧辊必须能够支撑一具有较小直径的长棒，并承受足够的力而不发生变形。目前能够得到的传统轧辊，与无轴轧辊不同，不容易达到这些重要的标准。

图6所示的有轴轧辊设计部分地解决了传统轧辊的这个缺点。这个设计试图通过位于多模槽支持物20内的一系列短圆柱鼓轮18克服弯曲问题。每个模槽具有一对轴支撑19，因此在鼓轮间具有间隙。为了适当地使用这种类型的轧辊，半导体引线必须这样放置，使得引线的位置处于鼓轮上，而不是间隙内。但是，由于该间隙能做成小到何种程度是有限定范围的，所以这种轧辊不适于制造某些引线节距非常小的半导体器件。

图6A示出图6所示轧辊的一种修改设计，其中，具有一连续轧辊表面的轧辊具有多个匹配的模槽以容纳间隙。通过这样一种连续表面，这个设计避免了上述图6轧辊的缺点。但是，如图6A.1所示，这个设计不允许轧辊完整地旋转360度。因此，必须很麻烦地“再循环”轧辊，即当轧辊使用时，每次都要将它旋转回其初始位置。