CN102738021A - 半导体芯片悬臂封装的定位结构 - Google Patents

Abstract

一种半导体芯片悬臂封装的定位结构，包括在竖直方向上间隔设置的上模架和下模架，所述上模架和下模架之间设置有上模组和下模组，其特征在于：上模组中上模板相对于上模架定位设置，相对于上模架在竖直方向上活动设置有第一转进板和第二转进板，第一转进板朝向上模板对应于塑封胶体设置有上模顶针，第二转进板朝向上模板对应于半导体芯片悬臂设置有上模夹持顶针；下模组中下模板相对于下模架定位设置，相对于下模架在竖直方向上活动设置有第三转进板和第四转进板，所述第三转进板朝向下模板对应于塑封胶体设置有下模顶针，第四转进板朝向下模板对应于半导体芯片悬臂设置有下模夹持顶针，该定位结构解决了裸芯片组件在型腔中悬臂端Z方向定位问题。

Description

半导体芯片悬臂封装的定位结构

技术领域

本发明涉及半导体器件的封装技术领域，特别设计一种对半导体芯片进行悬臂封装的定位方法。

背景技术

半导体电子元器件的封装不仅起到内部半导体芯片与外部电气组件的连接作用，而且还起到机械保护和环境密封等作用。因此，封装质量的好坏与半导体器件的整体性能优劣密切相关。

半导体器件的封装方法多种多样，其中有一种适合于普通半导体器件的封装方法，即压注成型方法。这种方法通常以环氧树脂为封装材料，通过上、下模具压力合模形成一个型腔，而裸芯片组件定位在型腔中央，然后向型腔中压力注射熔融状态的环氧树脂，最后冷却成型完成封装。其中，裸芯片组件是裸芯片与引线框的组合，封装时通常利用上下模具合模时的压力夹持引线框上的引脚使裸芯片在模具型腔中进行定位。可以想象如果裸芯片组件具有前后或左右双向引脚，模具从两端压住引脚将裸芯片在型腔中的X、Y、Z方向容易定位；但是如果一个裸芯片组件仅具有一侧单方向引脚则在型腔中的定位将处于悬臂状态，这种状态下裸芯片组件相对型腔空间在X、Y方向的定位可以利用引脚与模具的配合进行控制，但是Z方向的定位随着臂长的增加而难以控制。尤其针对薄型或扁平的半导体器件，不仅Z方向的定位非常必要而且控制十分困难。因此，假如一个裸芯片组件在型腔中Z方向的位置不能固定，便造成Z方向上芯片到本体表面的距离不能控制，若距离表面太近将导致器件绝缘耐压性能不良，直接影响产品品质和合格率。因此，如何控制单边引脚裸芯片组件在模具型腔中悬臂端的Z方向位置成为本发明的研究课题。

发明内容

本发明提供一种半导体芯片悬臂封装的定位结构，其目的在于解决单边引脚的裸芯片组件在模具型腔中悬臂端的Z方向定位问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种半导体芯片悬臂封装的定位结构，包括在竖直方向上间隔设置的上模架和下模架，所述上模架和下模架之间设置有上模组和下模组；

所述上模组由上模盒和位于上模盒下方的上模板组成，所述上模板相对于上模架定位设置，上模盒由第一转进板和第二转进板组成，第一转进板和第二转进板均水平布置且相对于上模架在竖直方向上活动设置，所述第一转进板朝向上模板对应于塑封胶体设置有上模顶针，第二转进板朝向上模板对应于半导体芯片悬臂设置有上模夹持顶针，同时对应于第二转进板设置有第一上下驱动机构；

所述下模组由下模盒和位于下模盒上方的下模板组成，所述下模板相对于下模架定位设置，下模盒由第三转进板和第四转进板组成，第三转进板和第四转进板均水平布置且相对于下模架在竖直方向上活动设置，所述第三转进板朝向下模板对应于塑封胶体设置有下模顶针，第四转进板朝向下模板对应于半导体芯片悬臂设置有下模夹持顶针，同时对应于第四转进板设置有第二上下驱动机构。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述第一转进板和第二转进板在竖直方向上间隔设置，且第一转进板和第二转进板之间通过弹性元件连接，在注塑前，第二转进板在竖直方向上相较于第一转进板多出一段行程，第二转进板上的上模夹持顶针能够探入上模腔内并抵压在半导体芯片悬臂的上表面，上模夹持顶针与下模夹持顶针共同配合夹持半导体芯片悬臂，此时上模顶针仅位于上模腔的顶部而未探入上模腔内；

当部分注塑完成时，第二转进板在第一上下驱动机构的作用下向上运动至上模腔的顶部，从而脱离半导体芯片悬臂；

注塑全部完成后，上模组下行，上模顶针和上模夹持顶针共同将塑封胶体顶出上模腔。

2、上述方案中，所述弹性元件为弹簧。

3、上述方案中，所述上模板上开设有开口朝下的上模腔，所述上模顶针和上模夹持顶针穿设在上模板中并贯穿至上模腔内；

所述下模板上开设有开口朝上的下模腔，所述下模顶针和下模夹持顶针穿设在下模板中并贯穿至下模腔内；

所述上模腔和下模腔开口相对，以形成一用于容纳所述半导体芯片的塑封型腔；

注塑前，上模顶针位于上模腔的顶部，下模顶针位于下模腔的底部，上模夹持顶针和下模夹持顶针夹持半导体芯片悬臂，此时，上模顶针和下模顶针之间的距离大于上模夹持顶针和下模夹持顶针之间的距离，且上模夹持顶针和下模夹持顶针的端部均位于上模顶针的端部和下模顶针的端部之间。

4、上述方案中，所述下模架与下模盒之间设置有顶杆，该顶杆相对于封装机器的基座定位设置，而下模架相对于该顶杆在竖直方向上活动设置；

注塑前，下模组抵靠在下模架上，第二上下驱动机构作用在第四转进板上，使得第四转进板向上运动，从而使得下模夹持顶针托着半导体芯片悬臂，下模顶针的端部位于下模腔的底部；

注塑部分完成时，第二上下驱动机构取消对第四转进板的作用，第四转进板带着下模夹持顶针落下，下模夹持顶针的端部落至下模腔的底部；

注塑结束脱模时，下模架下降，此时顶杆则相对于下模架上升，将下模板上下模腔内的塑封胶体顶出，从而完成了塑封胶体与注塑型腔之间的彻底脱离。

5、上述方案中，所述上模盒与上模架之间设置有弹簧，当第一转进板位于第二转进板上方时，所述弹簧设置在第一转进板和上模架之间，当第二转进板位于第一转进板上方时，所述弹簧设置在第二转进板和上模架之间；

注塑时，该弹簧处于压缩状态，注塑完成后，第一上下驱动机构取消对第二转进板的作用，该弹簧恢复的弹力迫使第一转进板和第二转进板共同向下运动，从而迫使塑封胶体脱离上模腔。

6、上述方案中，所述上模顶针和下模顶针成对设置；所述上模夹持顶针和下模夹持顶针成对设置。

7、上述方案中，所述第一上下驱动机构和第二上下驱动机构均采用以下机构之一：

（a）气缸；

（b）油缸；

（c）直线电机；

（d）控制电机与丝杠螺母机构的组合，其中，控制电机为步进电机或伺服电机，控制电机与丝杠传动连接，螺母作为直线驱动机构的作用端。

8、上述方案中，所述“注塑部分完成”指的是：开始注塑后一段时间，注塑胶体还未完全凝固的状态，此时半导体芯片悬臂已全被注塑胶体包裹，而上模夹持顶针和下模夹持顶针仍能够脱离出注塑胶体。

本发明工作原理是：在注塑前，上模夹持顶针和下模夹持顶针共同配合夹持半导体芯片悬臂，上模顶针的作用端位于上模腔的顶部，下模顶针的作用端位于下模腔的底部；

注塑部分完成时，上模夹持顶针和下模夹持顶针脱离半导体芯片悬臂，上模夹持顶针的作用端上升至上模腔的顶部，下模夹持顶针的作用端下降至下模腔的底部；

注塑全部完成时，上模组相对于上模架和上模板向下移动，上模顶针和上模夹持顶针的作用端共同将塑封胶体从上模腔内推出，接着，下模架相对顶杆向下移动，而顶杆则相对于下模架和下模板上移，从而将塑封胶体从下模腔中顶出，以此完成了塑封胶体与塑封型腔之间的彻底脱离。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、由于本发明将上模顶针和上模夹持顶针分别设置在两块转进板上，下模顶针和下模夹持顶针也分别设置在两块转进板上，使得上模夹持顶针相较于上模顶针在竖直方向上多出了一段行程，下模夹持顶针相较于下模顶针在竖直方向上也多出了一段行程，上模夹持顶针和下模夹持顶针能够共同你配合夹持半导体芯片悬臂，从而解决单边引脚的裸芯片组件在模具型腔中悬臂端的Z方向定位问题。

2、由于本发明在第一转进板和第二转进板之间设置有弹性元件，使得第一转进板和第二转进板之间的配合更加紧密、可靠。

3、本发明构思新颖、结构简单、使用可靠。

附图说明

附图1为本发明实施例中裸芯片组件主视图；

附图2为本发明实施例中裸芯片组件侧视图；

附图3为本发明实施例中注塑封装完成的芯片组件主视图；

附图4为本发明实施例中注塑封装完成的芯片组件侧视图；

附图5为本发明实施例注塑前夹持半导体芯片悬臂状态剖视图；

附图6为本发明实施例注塑部分完成时解除夹持半导体芯片悬臂状态剖视图；

附图7为本发明实施例注塑完成后塑封胶体从上模腔脱离状态剖视图；

附图8为本发明实施例注塑完成后塑封胶体从下模腔脱离状态剖视图。

以上附图中：1、上模架；2、下模架；3、上模板；4、第一转进板；5、第二转进板；6、塑封胶体；7、半导体芯片悬臂；8、上模顶针；9、上模夹持顶针；10、第一上下驱动机构；11、下模板；12、第三转进板；13、第四转进板；14、下模顶针；15、下模夹持顶针；16、第二上下驱动机构；17、顶杆。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：半导体芯片悬臂封装的定位结构

参见附图1~附图8所示，包括在竖直方向上间隔设置的上模架1和下模架2，所述上模架1和下模架2之间设置有上模组和下模组。 

所述上模组由上模盒和位于上模盒下方的上模板3组成，所述上模板3相对于上模架1定位设置，上模盒由第一转进板4和第二转进板5组成，第一转进板4和第二转进板5均水平布置且相对于上模架1在竖直方向上活动设置，所述第一转进板4和第二转进板5在竖直方向上间隔设置，第一转进板4位于第二转进板5上方，第一转进板4和上模架1之间设置有弹簧，且第一转进板4和第二转进板5之间通过弹簧连接，所述第一转进板4朝向上模板3对应于塑封胶体6设置有上模顶针8，第二转进板5朝向上模板3对应于半导体芯片悬臂7设置有上模夹持顶针9，同时对应于第二转进板5对称设置有两个第一上下驱动机构10，该第一上下驱动机构10为油缸。

所述下模组由下模盒和位于下模盒上方的下模板11组成，所述下模板11相对于下模架2定位设置，下模盒由第三转进板12和第四转进板13组成，第三转进板12和第四转进板13均水平布置且相对于下模架2在竖直方向上活动设置，第三转进板12位于第四转进板13下方，所述第三转进板12朝向下模板11对应于塑封胶体6设置有下模顶针14，第四转进板13朝向下模板11对应于半导体芯片悬臂7设置有下模夹持顶针15，同时对应于第四转进板13对称设置有两个第二上下驱动机构16，该第二上下驱动机构16也为油缸。

所述下模架2与下模盒之间设置有顶杆17，下模架2相对于该顶杆17在竖直方向上活动设置，顶杆17相对于注塑机底架定位设置。

所述上模顶针8和下模顶针14成对设置，所述上模夹持顶针9和下模夹持顶针15成对设置。

所述上模板3上开设有开口朝下的上模腔，所述上模顶针8和上模夹持顶针9穿设在上模板3中并贯穿至上模腔内。

所述下模板11上开设有开口朝上的下模腔， 所述下模顶针14和下模夹持顶针15穿设在下模板11中并贯穿至下模腔内。

所述上模腔和下模腔开口相对，以形成一用于容纳所述半导体芯片的塑封型腔。

在注塑前，第一上下驱动机构10未作用在第二转进板5上，第二上下驱动机构16作用在第四转进板13上，第四转进板13上移，上模夹持顶针9和下模夹持顶针15共同配合夹持半导体芯片悬臂7，上模顶针8的作用端位于上模腔的顶部，下模顶针14的作用端位于下模腔的底部。

注塑部分完成时，第一上下驱动机构10推动第二转进板5上移，第二上下驱动机构16取消对第四转进板13的作用，第四转进板13下降，上模夹持顶针9和下模夹持顶针15脱离半导体芯片悬臂7，上模夹持顶针9的作用端上升至上模腔的顶部，下模夹持顶针15的作用端下降至下模腔的底部。

注塑全部完成时，上模组相对于上模架1和上模板3向下移动，上模顶针8和上模夹持顶针9的作用端共同将塑封胶体6从上模腔内推出，接着，下模架2相对顶杆17向下移动，而顶杆17则相对于下模架2和下模板11上移，从而将塑封胶体6从下模腔中顶出，以此完成了塑封胶体6与塑封型腔之间的彻底脱离。

结合上述实施例与附图，本发明实施例还可以有如下变化：

上述实施例中，第一转进板4和第二转进板5在竖直方向上间隔设置，第三转进板12和第四转进板13在竖直方向上间隔设置，在实际应用时，第一转进板4和第二转进板5可以处于同一平面上，第三转进板12和第四转进板13处于同一平面上，即第一转进板4、第二转进板5、第三转进板12和第四转进板13可以为条状，且第一转进板4和第二转进板5在水平方向上相间设置，第三转进板12和第四转进板13在水平方向上排列设置，亦可达到相同效果。

上述实施例中，第一转进板4位于第二转进板5上方，在实际应用中，可调换位置，即第一转进板4位于第二转进板5下方，此时弹簧设置在第二转进板5和上模架1之间，亦可达到相同效果，同样第四转进板13可调整至位于第三转进板12的下方。

上述实施例中，第一上下驱动机构10和第二上下驱动机构16均采用油缸，在实际应用中，油缸可替换为气缸、直线电机、控制电机与丝杠螺母机构的组合中的任一种，其中，控制电机为步进电机或伺服电机，控制电机与丝杠传动连接，螺母作为直线驱动机构的作用端。

上述实施例中，第一转进板4和第二转进板5之间，以及上模架和上模组之间均设置有弹簧，在实际应用中，亦可不使用弹簧，而直接使用直线驱动机构作用在各转进板上。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种半导体芯片悬臂封装的定位结构，包括在竖直方向上间隔设置的上模架（1）和下模架（2），所述上模架（1）和下模架（2）之间设置有上模组和下模组，其特征在于：

所述上模组由上模盒和位于上模盒下方的上模板（3）组成，所述上模板（3）相对于上模架（1）定位设置，上模盒由第一转进板（4）和第二转进板（5）组成，第一转进板（4）和第二转进板（5）均水平布置且相对于上模架（1）在竖直方向上活动设置，所述第一转进板（4）朝向上模板（3）对应于塑封胶体（6）设置有上模顶针（8），第二转进板（5）朝向上模板（3）对应于半导体芯片悬臂（7）设置有上模夹持顶针（9），同时对应于第二转进板（5）设置有第一上下驱动机构（10）；

所述下模组由下模盒和位于下模盒上方的下模板（11）组成，所述下模板（11）相对于下模架（2）定位设置，下模盒由第三转进板（12）和第四转进板（13）组成，第三转进板（12）和第四转进板（13）均水平布置且相对于下模架（2）在竖直方向上活动设置，所述第三转进板（12）朝向下模板（11）对应于塑封胶体（6）设置有下模顶针（14），第四转进板（13）朝向下模板（11）对应于半导体芯片悬臂（7）设置有下模夹持顶针（15），同时对应于第四转进板（13）设置有第二上下驱动机构（16）。

2.根据权利要求1所述的定位结构，其特征在于：所述第一转进板（4）和第二转进板（5）在竖直方向上间隔设置，且第一转进板（4）和第二转进板（5）之间通过弹性元件连接。

3.根据权利要求2所述的定位结构，其特征在于：所述弹性元件为弹簧。

4.根据权利要求1所述的定位结构，其特征在于：所述上模板（3）上开设有开口朝下的上模腔，所述上模顶针（8）和上模夹持顶针（9）穿设在上模板（3）中并贯穿至上模腔内；

所述下模板（11）上开设有开口朝上的下模腔， 所述下模顶针（14）和下模夹持顶针（15）穿设在下模板（11）中并贯穿至下模腔内；

所述上模腔和下模腔开口相对，以形成一用于容纳所述半导体芯片的塑封型腔。

5.根据权利要求1所述的定位结构，其特征在于：所述下模架（2）与下模盒之间设置有顶杆（17），下模架（2）相对于该顶杆（17）在竖直方向上活动设置。

6.根据权利要求1和2所述的定位结构，其特征在于：所述上模盒与上模架（1）之间设置有弹簧，当第一转进板（4）位于第二转进板（5）上方时，所述弹簧设置在第一转进板（4）和上模架（1）之间，当第二转进板（5）位于第一转进板（4）上方时，所述弹簧设置在第二转进板（5）和上模架（1）之间。

7.根据权利要求1所述的定位结构，其特征在于：所述上模顶针（8）和下模顶针（14）成对设置；

所述上模夹持顶针（9）和下模夹持顶针（15）成对设置。

8.根据权利要求1所述的定位结构，其特征在于：所述第一上下驱动机构和第二上下驱动机构均采用以下机构之一：

（a）气缸；

（b）油缸；

（c）直线电机；

（d）控制电机与丝杠螺母机构的组合，其中，控制电机为步进电机或伺服电机，控制电机与丝杠传动连接，螺母作为直线驱动机构的作用端。

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