半導體封裝鑄模裝置及方法

专利摘要:
一種半導體封裝鑄模裝置，包括上模板、與該上模板相對設置的下模板以及複數活塞。該下模板設有複數活塞口以容置該等活塞以及開口朝向該上模板的凹陷部，該凹陷部與該上模板共同形成模具型腔以容置基板。該上模板設朝該凹陷部凸出且鄰近該等活塞口的突出部，該突出部靠近該下模板處設有與該凹陷部相對的缺口。該缺口之兩側分別形成與該等活塞口及該模具型腔相通的入口及出口，以使經該等活塞口注入的封膠沿該入口、該缺口以及該出口注入該模具型腔，以包覆該基板。
公开号:TW201314797A
申请号:TW100134688
申请日:2011-09-27
公开日:2013-04-01
发明作者:jun-yi Xiao
申请人:Hon Hai Prec Ind Co Ltd；
IPC主号:B29C45-00

专利说明:
半導體封裝鑄模裝置及方法
本發明涉及半導體封裝，尤其涉及一種半導體封裝鑄模裝置及方法。
現有半導體封裝鑄模裝置包括設有模穴的上模板、設有活塞口的下模板、活塞以及容置於上模板和下模板之間的基板，基板上設有複數陣列排列的晶片。每個活塞口兩側分別設置一對流道以連接基板，流道之流道口與基板上的上模板相連接。透過推壓活塞所產生的壓力，封膠塑膠從活塞口經由流道流向流道口而進入上模板之模穴內。當封膠塑膠充滿模穴後，活塞保持靜止並持續一段時間直至封膠塑膠硬化。而後，拉動活塞以打開上模板，取出模製產品。將模製產品之流道及流道口去除後，並切割成單個單元，而完成半導體封裝構造。
由於封膠塑膠系沿基板之邊緣的流道口直接注入上模板之模穴內，使得進入模穴內之模流壓力分佈較不均勻，易產生沖線、氣泡及孔洞等缺陷。此外，因封膠塑膠於模穴內之路徑較長，封膠塑膠受熱產生化學變化，造成模穴內前後位置封膠塑膠性質差異較大，而影響封膠品質，且需要較長的封膠製程週期。
有鑑於此，需提供一種半導體封裝鑄模裝置，可以平衡封膠流速。
本發明一種實施方式中的半導體封裝鑄模裝置，包括上模板、與該上模板相對設置的下模板以及複數活塞。該下模板設有複數活塞口以容置該等活塞及開口朝向該上模板的凹陷部，該凹陷部與該上模板共同形成模具型腔以容置基板。該上模板設朝該凹陷部凸出且鄰近該等活塞口的突出部，該突出部靠近該下模板處設有與該凹陷部相對的缺口，該缺口之兩側分別形成與該等活塞口及該模具型腔相通的入口及出口，以使經該等活塞口注入的封膠，沿該入口、該缺口以及該出口注入該模具型腔，以包覆該基板。
優選地，該缺口之橫截面呈梯形、方形、三角形或者圓弧形。
優選地，該鑄模裝置設有複數形成於該等活塞口與該突出部之間的第一流道，該等第一流道與該等活塞口及該入口相互貫通。
優選地，該凹陷部包括第一凹陷部和第二凹陷部，該第一凹陷部位於該等活塞口和該突出部之間，該第二凹陷部與該第一凹陷部相互貫通並與該模具型腔相通。
優選地，該基板設有脫膠層，該脫膠層嵌合於該基板內並朝向該上模板，該基板設有脫膠層的一端收容於該第一凹陷部以使該脫膠層鄰近該突出部。
優選地，該脫膠層包括第一層和第二層，該第一層由銅製成，該第二層由氧化銅或者有機保護薄膜製成。
優選地，該脫膠層為單層結構，且由銅製成。
本發明一種實施方式中的半導體封裝鑄模方法，包括步驟：提供一種基板；提供一種鑄模裝置，該鑄模裝置包括上模板、與該上模板相對設置的下模板及複數活塞，該下模板設有複數活塞口以容置該等活塞以及開口朝向該上模板的凹陷部，該凹陷部與該上模板共同形成模具型腔以容置該基板，該上模板設朝該凹陷部凸出且鄰近該等活塞口的突出部，該突出部靠近該下模板處設有與該凹陷部相對的缺口，該缺口之兩側分別形成與該等活塞口及該模具型腔相通的入口及出口；緊密夾緊該上模板及該下模板以使該基板位於該模具型腔內；將封膠沿該等活塞口注入，推擠該等活塞以使該封膠沿該入口、該缺口以及該出口注入該模具型腔內，以包覆該基板；硬化該封膠；打開該鑄模裝置以取出鑄模製品。
優選地，形成複數第一流道，該等第一流道位於該等活塞口與該突出部之間，並與該等活塞口及該入口相互貫通。
優選地，該缺口之橫截面呈梯形、方形、三角形或者圓弧形。
相較於現有技術，本發明之鑄模裝置的上模板設有突出部，該突出部與該下模板之間形成第二流道，並且該第二流道包括入口、收容腔及出口，收容腔位於入口與出口之間以收容封膠，以平衡封膠之流速，從而減少注膠過程中產生的氣洞。另外，本發明之脫膠層設置於基板之鄰近第二流道的一側，以控製封膠，使其流動及填充更加均勻。而且，本發明之脫膠層採用銅、銅與氧化銅或者銅與有機保護薄膜而製成，以降低製造成本。
請參照圖1和圖2，適用於封裝的基板20，該基板20的材質可以為玻璃環氧基樹脂（Flame-retardant epoxy-glass fabric composite resin，FR-4、RF-5）或者雙順丁烯二酸醯亞胺（Bismaleimide Triazine，BT）。該基板20上設有複數晶片22、複數焊腳24及複數焊線25。該等晶片22上設有複數焊墊23，並透過該等焊線25連接該等焊墊23與該等焊腳24以使該等晶片22與基板20電性連接。
基板20之一側端設有脫膠層21，該脫膠層21嵌合於基板20內。在本實施方式中，脫膠層21之外露於基板20的表面並與晶片22所在基板20之表面共面。
請參照圖3，其中（a）圖所示設於基板20上的脫膠層21包括第一層210和第二層212，該第一層210由銅製成，第二層212由氧化銅或者有機保護薄膜製成，以降低成本。（b）圖所示的脫膠層21為單層結構，由銅製成。在其他實施方式中，該脫膠層21由金或者鎳金合金等金屬製成。
請參照圖1及圖2，本發明之一種實施方式中的鑄模裝置40用於放置基板20，並包括上模板42、與該上模板42相對設置的下模板44及複數活塞46。
請參照圖4，該下模板44設有複數活塞口440及凹陷部442，該等活塞口440位於該凹陷部442的側邊以容置該等活塞46，該凹陷部442之開口朝向上模板42以容置基板20。該凹陷部442包括第一凹陷部4420和第二凹陷部4422，該第一凹陷部4420鄰近該等活塞口440，該第二凹陷部4422與該第一凹陷部4420相互貫通並遠離該等活塞口440。使用時，基板20收容於凹陷部442中，並使設有脫膠層21的一端收容於第一凹陷部4420以及設有晶片22的一端收容於第二凹陷部4422。
該上模板42設有突出部420，該突出部420沿該上模板42朝下模板44之凹陷部442凸出。在本實施方式中，突出部420與該第二凹陷部4422相對且靠近第一凹陷部4420，也就是說，突出部420靠近基板20之設有脫膠層21的一端。
請參照圖5，該突出部420包括第一擋塊4200和第二擋塊4204，並設有缺口4202，該缺口4202位於第一擋塊4200與第二擋塊4204之間，該缺口4202之開口方向與該凹陷部442相對，以使該突出部420之朝向該下模板44的一面形成內凹結構。在本實施方式中，該缺口4202位於第二凹陷部4422之上方並鄰近該第一凹陷部4420，其中第一擋塊4200位於該第一凹陷部4420上方，也就是說，該缺口4202鄰近該脫膠層21，且第一擋塊4200位於脫膠層21上方。
在本實施方式中，該缺口4202之橫截面呈梯形。
在其他實施方式中，該缺口4202之橫截面呈方形、三角形、圓弧形或者其他幾何形狀。
鑄模裝置40設有複數第一流道41、第二流道43及模具型腔45，該等第一流道41與活塞口440相通，沿該等活塞口440延伸至鄰近脫膠層21的第一擋塊4200。在本實施方式中，其中一個活塞口440對應於複數第一流道41，例如2個、4個、6個或者其他數量，其中一個第一流道41對應一個脫膠層21。
第二流道43形成於突出部420與下模板44之間，並位於第一流道41與模具型腔45之間以與第一流道41和模具型腔45相互貫通。第二流道43包括入口430、收容腔432及出口434，該入口430形成於第一擋塊4200與下模板44之間，該收容腔432形成於該缺口4202與該下模板44之間並位於該入口430與出口434之間，該出口434形成於第二擋塊4204與下模板44之間並位於收容腔432與模具型腔45之間。
在本實施方式中，入口430與出口434的寬度大致相等，且均小於收容腔432之寬度。
模具型腔45形成於上模板42與下模板44之間並與該凹陷部442相貫通，並自位於第二凹陷部4422上方的凸肋4200沿遠離第二流道43的方向延伸，即，模具型腔45對應於收容設有晶片22之基板20的空間。
請參照圖6，封膠60經由第一流道41、第二流道43填充至模具型腔45中，以包覆設於基板20上的晶片22。由於突出部420位於第一流道41和模具型腔45之間，且沿上模板42朝下模板44凸出，由此可知，第二流道43的寬度小於第一流道41與模具型腔45的寬度，以降低封膠60之流速。具體而言，當封膠60由第一流道41流入第二流道43中時，首先，封膠60從第一流道41流入入口430中，封膠60受第一擋塊4200的作用而使其流速降低，以防止氣泡和氣洞的產生。其次，封膠60從入口430流入收容腔432中，由於收容腔432之寬度稍大於入口430之寬度，以收容封膠60並使流入的封膠60之流速穩定。最後，封膠從收容腔432流入出口434並流出至模具型腔45中，同樣地，封膠60受第二擋塊4204的作用而限製其流速，致使流入模具型腔45中的封膠60之流速穩定而且有效地減少氣泡和氣洞的產生。
由於封膠60之流速降低，在注膠過程中，流動的封膠60不容易沖斷焊線25。再者，由於缺口4202靠近脫膠層21，以減少脫膠層21的面積，從而降低生產成本。
使用時，該上模板42與該下模板44合模後，沿該等活塞口440向上模板42方向推擠活塞46，將熔融封膠60填滿該等活塞口440及第一流道41，隨即推擠活塞46以使熔融封膠60流入第一流道41，並經由第一流道41、第二流道43之入口430、收容腔432及出口434填充至模具型腔45中，熔融封膠60在模具型腔45中沿前進方向A流動直至填滿模具型腔45並包覆設於基板20上的晶片22，如圖7所示。在本實施方式中，各晶片22之焊墊23垂直於熔融封膠60之前進方向A，而連接焊墊23與焊腳24之間的焊線25平行於熔融封膠60之前進方向A，以減少封膠60對焊線25的影響，從而降低沖斷焊線25的機率以增加產品良率。待活塞46保持靜止且持續至熔融封膠60硬化，打開鑄模裝置40以取出封膠製品。
本發明之鑄模裝置40設有第二流道43連通各第一流道41以及第二流道43設有收容腔432，使各第一流道41內的壓力相同，從而使活塞46推擠封膠60時，封膠60可均勻地沿第二流道43注入模具型腔45中。
本發明之脫膠層21設置於第一流道41處並鄰近第二流道43，與熔融封膠60硬化後形成的封膠60之間的粘著力小於基板20與封膠60之間的粘著力，該脫膠層21可有效控製封膠60，以使其流動及填充更加均勻，從而縮短每一封膠製程的週期。當熔融封膠60硬化，並打開鑄模裝置40後，因脫膠層21與封膠60之間的粘著力小於基板20與封膠60之間的粘著力，因此，貼合於脫膠層21上的封膠60可以輕易剝落，以完成脫膠。本發明之脫膠層21設於收容於第一凹陷部4420的基板20的一端，以增強第一流道41區域內基板20的剛性強度，以避免基板20受壓受熱發生彎曲變形，導致封膠60流入基板20下方而發生破壞。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本案發明精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。
20．．．基板
21．．．脫膠層
210．．．第一層
212．．．第二層
22．．．晶片
23．．．焊墊
24．．．焊腳
25．．．焊線
40．．．鑄模裝置
42．．．上模板
420．．．突出部
4200．．．第一擋塊
4202．．．缺口
4204．．．第二擋塊
44．．．下模板
440．．．活塞口
442．．．凹陷部
4420．．．第一凹陷部
4422．．．第二凹陷部
46．．．活塞
41．．．第一流道
43．．．第二流道
430．．．入口
432．．．收容腔
434．．．出口
45．．．模具型腔
60．．．封膠
A．．．前進方向
圖1為本發明之半導體封裝鑄模裝置的上視圖。
圖2為沿圖1中Ⅱ-Ⅱ剖線之局部剖面側視圖。
圖3為本發明之脫膠層與基板之結構示意圖。
圖4為本發明之鑄模裝置的結構示意圖。
圖5為圖2中Ⅴ部分的放大圖。
圖6為本發明之鑄模裝置進行封膠製程的示意圖。
圖7為本發明之鑄模裝置應用於半導體封裝示意圖。
20．．．基板
21．．．脫膠層
22．．．晶片
23．．．焊墊
24．．．焊腳
25．．．焊線
40．．．鑄模裝置
42．．．上模板
420．．．突出部
44．．．下模板
440．．．活塞口
46．．．活塞
41．．．第一流道
43．．．第二流道
430．．．入口
432．．．收容腔
434．．．出口
45．．．模具型腔
60．．．封膠
A．．．前進方向

权利要求:
Claims (10)
[1] 　一種半導體封裝鑄模裝置，包括上模板、與該上模板相對設置的下模板以及複數活塞，該下模板設有複數活塞口以容置該等活塞以及開口朝向該上模板的凹陷部，該凹陷部與該上模板共同形成模具型腔以容置基板，其改良在於，該上模板設朝該凹陷部凸出且鄰近該等活塞口的突出部，該突出部靠近該下模板處設有與該凹陷部相對的缺口，該缺口之兩側分別形成與該等活塞口及該模具型腔相通的入口及出口，以使經該等活塞口注入的封膠沿該入口、該缺口以及該出口注入該模具型腔，以包覆該基板。
[2] 　如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝鑄模裝置，其改良在於，該缺口之橫截面呈梯形、方形、三角形或者圓弧形。
[3] 　如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝鑄模裝置，其改良在於，該鑄模裝置設有複數形成於該等活塞口與該突出部之間的第一流道，該等第一流道與該等活塞口及該入口相互貫通。
[4] 　如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝鑄模裝置，其改良在於，該凹陷部包括第一凹陷部和第二凹陷部，該第一凹陷部位於該等活塞口和該突出部之間，該第二凹陷部與該第一凹陷部相互貫通並與該模具型腔相通。
[5] 　如申請專利範圍第4項所述的半導體封裝鑄模裝置，其改良在於，該基板設有脫膠層，該脫膠層嵌合於該基板內並朝向該上模板，該基板設有脫膠層的一端收容於該第一凹陷部以使該脫膠層鄰近該突出部。
[6] 　如申請專利範圍第5項所述的半導體封裝鑄模裝置，其改良在於，該脫膠層包括第一層和第二層，該第一層由銅製成，該第二層由氧化銅或者有機保護薄膜製成。
[7] 　如申請專利範圍第5項所述的半導體封裝鑄模裝置，其改良在於，該脫膠層為單層結構，且由銅製成。
[8] 　一種半導體封裝鑄模方法，其改良在於，該鑄模方法包括步驟：提供一種基板；提供一種鑄模裝置，該鑄模裝置包括上模板、與該上模板相對設置的下模板及複數活塞，該下模板設有複數活塞口以容置該等活塞以及開口朝向該上模板的凹陷部，該凹陷部與該上模板共同形成模具型腔以容置該基板，該上模板設有朝該凹陷部凸出且鄰近該等活塞口的突出部，該突出部靠近該下模板處設有與該凹陷部相對的缺口，該缺口之兩側分別形成與該等活塞口及該模具型腔相通的入口及出口；緊密夾緊該上模板及該下模板以使該基板位於該模具型腔內；將封膠沿該等活塞口注入，推擠該等活塞以使該封膠沿該入口、該缺口以及該出口注入該模具型腔內，以包覆該基板；以及硬化該封膠，打開該鑄模裝置以取出鑄模製品。
[9] 　如申請專利範圍第8項所述的半導體封裝鑄模方法，其改良在於，形成複數第一流道，該等第一流道位於該等活塞口與該突出部之間，並與該等活塞口及該入口相互貫通。
[10] 　如申請專利範圍第8項所述的半導體封裝鑄模方法，其改良在於，該缺口之橫截面呈梯形、方形、三角形或者圓弧形。

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