CN100353512C - 防止翘曲的封装结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种防止翘曲的封装结构,包含多个芯片以及一加固构件,该多个芯片是设置于该封装基板的上表面,而该加固构件是环绕固定于该芯片所对应的封装基板下表面的周围区域上;其特征是在于通过由该加固构件的设置与封胶,是可防止该芯片进行封胶工艺(molding process)时于基板上所造成的翘曲应力。

Description

防止翘曲的封装结构及其制造方法
技术领域
本发明是有关于一种封装结构,更特别有关于一种防止翘曲的封装结构及以其制造方法。
背景技术
在半导体的封装加工工艺中,一般可约略分为晶圆切割、粘晶、焊线、封胶、印字、包装。其中,封胶(mol ding)的主要目的为防止湿气由外部侵入、与外部电气绝缘、有效地将内部产生的热排出于外部以及提供能够手持的形体。一封胶过程大体上为将模具置于一具有半导体芯片或电子组件的基板上,再将固态的封胶塑料(Epoxy Molding Compound;EMC)加热溶融成液态,经由柱塞(plunger)施予压力进入该模具的模穴里,使得封胶塑料密封住该基板上的芯片或电子组件以形成一完全气密的封胶体,待封胶体硬化之后,再进行脱模完成封胶工艺。
当一封装构造大量生产时,一般是将多个半导体芯片或电子组件设置于一封装基板上,以同时进行封胶工艺,接着,再对该封装基板进行切割,以形成多个封装单元。然而,由于该封胶工艺所使用的封胶塑料与该封装基板的热膨胀系数不同,因此在封胶后的硬化(curing)工艺中,该封装基板与该封胶塑料间是会随温度变化而产生不同的膨胀或收缩量而导致该封装基板产生应力而翘曲(warpage);且当硬化时的温度越高或时间越长,该封装基板所产生的翘曲就越大,使得后续切割工艺难以进行。再,由于该半导体芯片或电子组件是结合在封装基板上,因此亦会产生一弯曲力矩施加在该半导体芯片或电子组件上,而若该弯曲力矩太大,其甚至会造成该半导体芯片或电子组件的损坏。
然而,对于以上述封装方式完成封装构造的光学组件而言,如:平面栅格数组(Land Grid Array;LGA)封装方式;封装基板的翘曲现象是更为严重,因为其必须利用一透明封胶树脂作为其封胶塑料,而通常该透明封胶树脂的温度膨胀系数是比一般无透明的封胶塑料更高,因此于封胶工艺时,封装基板的翘曲是会更为严重。
有鉴于此,便有需要提供一种防止翘曲的封装基板结构,用以解决封胶工艺时对基板所造成的翘曲问题。
发明内容
本发明目的是提供一种防止翘曲的封装结构,用以解决因封装基板翘曲所造成的问题及缺点。
本发明的另一目的是提供一种制造封装构造的方法,用以防止因封装基板翘曲所造成的问题及缺点,进而提高封装构造的产能与稳定性。
为达上述目的,本发明提供一种防止翘曲的封装结构,该封装结构是包含多个芯片以及一加固构件,该多个芯片是设置于该封装基板的上表面,而该加固构件是环绕固定于该多个芯片所对应的封装基板下表面的周围区域上;其特征是在于通过由该加固构件的设置与封胶,是可防止该芯片进行封胶工艺时于基板上所造成的翘曲应力。
本发明另提供一种制造封装构造的方法,该方法包含步骤如下:提供一封装基板;设置多个芯片于该基板的上表面上,并设置一加固构件环绕固定于该芯片所对应的该基板下表面的周围区域上;提供一封胶模具,其具有一上模、一下模及一注胶口,该上模界定一封装模穴对应该芯片,该下模界定一浇道模穴对应该加固构件,而该注胶口是位于该封胶模具的边缘,且与该上模穴与该下模穴相通;将该封装基板置于该封胶模具的上模与下模之间,使该封装模穴对应该芯片,而该浇道模穴对应该加固构件;由该注胶口注入一封胶塑料,以对该封装基板的该芯片与该加固构件进行封胶;以及切割该封装基板,以将该芯片切成个别的封装单元,并通过此将该加固构件切除。
根据本发明的防止翘曲的封装结构以及制造封装构造的方法,是通过由一加固构件的设置与封胶,进而平衡封装基板的芯片设置区域于封胶时所产生的翘曲应力,以有效解决因封装基板弯曲所造成的问题及缺点。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显,下文将配合所附图示,作详细说明如下。
附图说明
图1是为根据本发明一实施例的封装结构的顶视图;
图2是为根据本发明一实施例的封装结构的底视图;
图3是为图1中沿线A-A的剖视图;
图4是用以说明一加固环设置于一基板主体的方式;
图5是为图3的基板主体置于一封胶模具中的剖面示图;
图6是为图5的基板主体于注入一封胶塑料后的剖面示图;
图7是为封装结构完成封胶工艺且经过一硬化工艺后的顶透视图;
图8是为封装结构完成封胶工艺且经过一硬化工艺后的底透视图;
图9是显示了具有四个芯片设置区域的封装结构于封胶工艺后的顶透视图;
图10是显示了具有四个芯片设置区域的封板结构于封胶工艺后的底透视图;
图11是为本发明的加固构件的另一实施例。
具体实施方式
如图1、2及3所示,是分别为根据本发明一实施例的封装结构的顶视图、底视图及沿图1线A-A的剖视图。其显示了一基板主体10,其是包含了一上表面12及一下表面14,该上表面12上是界定了两个芯片设置区域16,且该每一芯片设置区域16上是设置有多个芯片18,其中该多个芯片18是以数组方式排列于该芯片设置区域16上。该基板主体10是另界定了两个各别围绕于该两芯片设置区域16的周围区域20,而对应该周围区域20的下表面14的区域上是设置有一加固环22,如图2所示。
图4是用以说明该加固环22设置于该基板主体10的方式,其中该加固环22的底部24上是具有多个定位梢26向外突出,且该多个定位梢26较佳是平均的分散突出于该底部24上;另外,该下表面14上是具有多个定位孔28,其位置是对应于该多个定位梢26,而该加固环22是通过由该多个定位梢26与该多个定位孔28接合而紧固地定位于该基板主体10的下表面14上。较佳地,该加固环的底部24是可涂上一粘胶,使得该加固环22可更牢固地接合于该基板主体10的下表面14上。
根据本发明实施例中的加固环22,其材料是由耐高温的塑料或金属材质所制成,其耐高温程度是必须至少可耐封胶塑料的溶融温度,如此以达到本发明防止基板翘曲的目的。
请参考图5,是为图3中的基板主体10置于一封胶模具30中的剖面示图。于本实施例中,该基板主体10的下表面14是朝上,而该上表面12是朝下而置于该模具30中。该封胶模具30是具有一下模32、一上模34及一注胶口36,其中该下模32是相对于该封装基板10的上表面12,且具有两封装模穴38分别对应并容纳该两芯片设置区域16上的该芯片18,以界定一注胶空间40,用以注入一封胶塑料覆盖于该芯片18上;而该上模34是相对于该封装基板10的下表面14上,且具有两环形浇道(Runner)模穴42分别对应并容纳该两加固环22,以界定另一注胶空间44,用以注入一封胶塑料覆盖于该两加固环22上;另外,该注胶口36是位于该封胶模具30的上模34,且是通过由其它注胶通道(未显示)而与该封装模穴38及该浇道模穴42相通。再,当该基板主体10进行封胶工艺时,是由该注胶口36注入一封胶塑料46,以填满该封装模穴38及该浇道模穴42所界定的注胶空间40、44,使得该芯片18与该加固环22被该封胶塑料46覆盖于其内,如图6所示。
应了解到,该基板主体10的下表面14朝上而置于该模具30内进行注胶的目的,是可防止该加固环22于注胶过程时从该基板主体10的下表面14脱落的问题发生。然而,若该加固环22通过由任何固定机制如:卡榫以及上述的定位梢26与粘胶等而牢固地固定于该基板主体10的下表面14时,该基板主体10的下表面14亦可朝下而置于一相对的模具中进行注胶。
当该封装基板结构完成封胶工艺且经过一硬化(curing)工艺后,其顶透视图及底透视图是如图7及8所示。该基板主体10上表面12上的该芯片18与下表面14上的加固环22是分别通过由该封胶塑料46硬化后所形成的加固封胶体48与芯片封胶体50所覆盖。最后,对该基板主体进行切割工艺,以将该芯片18切成个别的封装单元,并通过由该切割工艺将该加固构件沿线C-C、D-D、C1-C1及D1-D1切割移除掉。
本发明的实施例较佳是应用于光学平面栅格数组形式(OpticalLand Grid Array;Optical LGA)的封装结构中;如图7所示,当本发明的封装基板结构是用以制造光学平面栅格数组形式的封装结构时,该芯片18是为光学组件,而用以包覆该芯片18的封胶塑料46是为一透明封胶树脂。应了解到,本发明的封装基板结构是可有效防止一透明封胶树脂与封装基板因热膨胀系数相差太大所产生的基板翘曲现象。
如图9及图10所示,其是显示了根据本发明的具有四个芯片设置区域的封装基板结构于封胶工艺后的顶透视图及底透视图。于此实施例中,该基板主体10的上表面12是具有四个芯片设置区域16,每一芯片设置区域16上是设置了多个芯片18;另外,于每一芯片设置区域16所对应的基板主体下表面14的周围区域上,是分别设置一加固环22环绕固定于其上,以加强该基板主体10的结构强度;接着,进行一注胶工艺,以形成芯片封胶体50覆盖于该芯片18上,并同时形成加固封胶体48覆盖于每一加固环22上。最后,该封装基板结构是通过由芯片切割工艺将每一加固环22切除,并将该芯片18切成个别的封装单元。
因此,根据上述实施例是可了解到,本发明是可应用于具有多个芯片设置区域的一封装基板上,通过由在该每一芯片设置区域所相对的下表面上设置加固环,防止了在注胶工艺时,该封装基板所产生的翘曲现象。
根据本发明的另一实施例,是可将图10中的加固环22通过由多个加固条22a所取代,如图11所示,其亦可同样达到本发明防止封装基板翘曲的目的。再,应了解到,本发明的加固环或加固条于基板主体下表面14所围绕的区域范围,其所对应的芯片设置区域并不限于一个,其亦可为两个或两个以上。
根据本发明的特征在于设置了加固构件如:加固环或加固条于封装基板的下表面上,其不但可加强该封装基板的结构强度;另外,对芯片与加固构件同时进行封胶工艺,更可均衡一封胶塑料对该封装基板的上下表面由于热膨胀系数不一致所造成的翘曲应力,进而防止该封装基板的翘曲现象。
虽然本发明已以前述较佳实施例揭示,然其并非用以限定本发明,任何熟习此技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定的为准。

Claims (24)

1、一种防止翘曲的封装结构,其特征在于包含:
一基板主体,具有一上表面与一下表面,且该上表面具有至少一芯片设置区域;
多个芯片,设置于该芯片设置区域上;以及
一加固构件,其是环绕固定于该芯片设置区域所对应的基板主体下表面的周围区域上。
2、如权利要求1所述的封装结构,其特征在于:还包含一芯片封胶体与一加固封胶体,该芯片封胶体是包覆于该芯片设置区域的该芯片上,且该加固封胶体是包覆于该周围区域的加固构件上。
3、如权利要求2所述的封装结构,其特征在于:该芯片封胶体与该加固封胶体是由透明封胶树脂形成。
4、如权利要求3所述的封装结构,其特征在于:该芯片为光学组件。
5、如权利要求1所述的封装结构,其特征在于:该芯片是以数组方式排列设置于该芯片设置区域上。
6、如权利要求1所述的封装结构,其特征在于:该基板主体的下表面上界定了多个定位孔,且该加固构件的底部具有多个定位梢,分别接合于该定位孔中,使得该加固构件紧固地定位于该基板主体的下表面上。
7、如权利要求1所述的封装结构,其特征在于:该加固构件为一加固环。
8、如权利要求7所述的封装结构,其特征在于:该加固构件是由金属制成。
9、如权利要求7所述的封装结构,其特征在于:该加固构件是由塑料制成。
10、如权利要求1所述的封装结构,其特征在于:该加固构件是由多个加固条所组成。
11、如权利要求10所述的封装结构,其特征在于:该加固构件是由金属制成。
12、如权利要求10所述的封装结构,其特征在于:该加固构件是由塑料制成。
13、一种制造封装构造的方法,其特征在于包含下列步骤:
提供一封装基板,具有一上表面及一下表面,该上表面具有至少一芯片设置区域;设置多个芯片于该芯片设置区域上,以及设置一加固构件环绕固定于该芯片设置区域所对应的封装基板下表面的周围区域上;
提供一封胶模具,其具有一下模、一上模及一注胶口,该下模界定一封装模穴对应该芯片,该上模界定一浇道模穴对应该加固构件,而该注胶口是位于该封胶模具上,且与该封装模穴及该浇道模穴相通;
将该封装基板置于该封胶模具的下模与上模之间,使该封装模穴对应该芯片,而该浇道模穴对应该加固构件;
由该注胶口注入一封胶塑料,以对该封装基板的该芯片与该加固构件进行封胶;以及切割该封装基板,以将该芯片切成个别的封装单元,并通过此将该加固构件切除。
14、如权利要求13所述的方法,其特征在于:由该注胶口注入一封胶塑料时,该封装基板的下表面是朝上,而该上表面是朝下,使该封装基板以倒置方式注入该封胶塑料。
15、如权利要求13所述的方法,其特征在于:该封胶塑料为一透明封胶树脂。
16、如权利要求15所述的方法,其特征在于:该芯片为光学组件。
17、如权利要求13所述的方法,其特征在于:该个别的封装单元为平面栅格数组形式的封装结构。
18、如权利要求13所述的方法,其特征在于:该封装基板的下表面上界定了多个定位孔,且该加固构件的底部具有多个定位梢,分别接合于该定位孔中,使得该加固构件紧固地定位于该封装基板的下表面上。
19、如权利要求13所述的方法,其特征在于:该加固构件为一加固环。
20、如权利要求19所述的方法,其特征在于:该加固构件是由金属制成。
21、如权利要求19所述的方法,其特征在于:该加固构件是由塑料制成。
22、如权利要求13所述的方法,其特征在于:该加固构件是由多个加固条所组成。
23、如权利要求22所述的方法,其特征在于:该加固构件是由金属制成。
24、如权利要求22所述的方法,其特征在于:该加固构件是由塑料制成。
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