CN105448777A - 压型机和压型机的压板 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于密封在基板上的半导体模具的压型机的压板，所述压板包括：具有第一模具槽表面的第一模具槽；所述压板可与包含具有第二模具槽表面的第二模具槽的另一个压板有效配合以夹住基板，所述基板被保持到与所述第一或第二模具槽表面相关的面向基板的表面，在所述第一和第二模具槽表面之间限定相对于所述基板的至少一个模具腔；其中所述压板进一步包括旋转安装设备，所述第一或第二模具槽在所述旋转安装设备上可沿着穿过所述面向基板的表面的中心的至少一个轴旋转以调整所述第一和第二模具槽表面的相对位置。还公开了一种包括所述压板和与所述压板配合的所述另一个压板的压型机。

Description

压型机和压型机的压板

背景技术

本发明涉及半导体组装和封装领域，更特别地，涉及用于在基板上的半导体晶元上涂抹密封剂的压型机（及其压板）。

封装，也被称为密封，是半导体组装过程中重要的部分。典型地，封装通过传递模塑法或压缩模塑法来实现。

在传递模塑法中，所述模塑系统包括具有接收模塑料的供料壶的第一压板，例如以固体颗粒的形式。所述第一压板还具有多个腔。所述第一压板被压向第二压板，携带多个半导体晶元的基板被保持在所述第二压板上，这样所述第一压板的多个腔覆盖在所述半导体晶元上。在热和压力的作用下，所述模塑料被熔化为液态，并且所述液态化的模塑料之后被活塞压到连接在活塞和所述模塑腔之间的轨道内以经由窄口进入所述模塑腔。然后所述模塑料被固化，之后密封的基板被从所述模具移除。

在压缩模塑法中，粉末、液态或糊状的模塑料被装入下压板的一个或多个模具槽（晶元向下（die-down）模塑的情况）或直接装到下压板保持的基板上（晶元向上（die-up）模塑的情况）。下压板内的加热板被用于熔化所述模塑料。然后，上压板的模具槽被夹向所述下压板的模具槽以在所述上下压板之间形成模具腔，所述熔化的模塑料之后被固化为模具盖的形式用于密封所述晶元。

无论在传递模塑法或压缩模塑法封装过程中，保持基板和模具腔相对的表面之间实质平行是关键的。否则，由于所述模具腔没有全部填满导致所述模具盖可能会有瑕疵。

克服或至少降低前述的难度，或至少提供一种有用的替代的压型机的需求依然存在。

发明内容

本发明特定实施例涉及用于密封基板的压型机，所述压型机包括：

具有第一模具槽表面的第一模具槽；和

具有第二模具槽表面的第二模具槽；

所述第一和第二模具槽可有效夹住一个基板，所述基板被保持到与所述第一或第二模具槽表面相关的面向基板的表面，在所述第一和第二模具槽表面之间限定了相对于所述基板的至少一个模具腔。

其中所述压型机进一步包括一个旋转安装设备，所述第一或第二模具槽可在所述旋转安装设备上沿着至少一个穿过所述面向基板的表面的中心的轴旋转以调整所述第一和第二模具槽表面的相对位置。

本发明其他实施例涉及用于密封基板的压型机的压板，所述压板包括：

具有第一模具槽表面的第一模具槽；

所述压板可与包括具有第二模具槽表面的第二模具槽的另一个压板有效配合以夹住一个基板，其中所述基板被保持到与所述第一或第二模具槽表面相关的面向基板的表面，在所述第一和第二模具槽表面之间限定相对于所述基板的至少一个模具腔。

其中所述压板进一步包括旋转安装设备，所述第一或第二模具槽在所述旋转安装设备上可沿着穿过所述面向基板的表面的中心的至少一个轴旋转以调整所述第一和第二模具槽表面的相对位置。

通过保证所述至少一个旋转轴穿过所述面向基板的表面的中心，可能允许在第一和第二模具槽被夹在一起时所述第一和第二模具槽表面的相对位置被调整，以增强所述基板和所述至少一个模具腔的相对的表面之间的共面度。这允许创造一个基本统一深度的模具腔并使得基本避免由于例如模具腔没有被填满造成的模塑瑕疵成为可能。此外，通过将基板上的旋转轴居中，可能避免在所述基板中心和所述对置模具表面之间引入的偏差。

在特定实施例中，所述压板包括被配置为旋转所述第一模具槽的驱动机制。

在特定实施例，所述旋转安装设备可被配置为允许所述第一或第二模具槽沿着穿过所述面向基板的表面的中心的两条正交轴旋转以调整所述第一和第二模具槽表面的相对位置。所述旋转安装设备可包括滚轮承载。所述压板可包括通过第一旋转安装将所述顶部安装在其上的中部，和通过第二旋转安装将所述中部安装在其上的基部。所述驱动机制可被配置为沿着所述第一旋转安装相对所述中部旋转所述顶部，和沿着所述第二旋转安装相对所属基部旋转所述中部。

所述压板可包括多个放置用于测量在夹住基板过程中施加的夹力的称重传感器。所述驱动机制可被配置为旋转所述顶部和/或中部以平衡所述夹力。所述称重传感器可被放置在所述压板的顶部的第一和第二部分之间，或被放置在所述基部的下面。在这两种情况中，所述称重传感器都可被与所述两个正交轴对齐。

在特定实施例中，所述第一模具槽可包括通过多个弹簧连接到所述顶部的夹板，所述夹板包括多个放置用于测量所述夹板上不同位置的弹簧压力的测量传感器。所述驱动机制可被配置为旋转所述顶部和/或中部以将在所述不同位置测量的弹簧压力之间的差异最小化。所述测量传感器可被放置与所述两个正交轴对齐。

附图说明

本发明的实施例将参考以下附图仅以非限制性的例子进行描述。

图1是根据本发明实施例在没有夹住配置情况下的压型机的侧面正视图；

图2是图1的压型机可替换的侧面正视图；

图3是图1的压型机在夹住配置情况下的侧面正视图；

图4是图1的压型机的下压板的侧面正视图；

图5是图4沿着线A-A的截面图；

图6是图4的压板的部分分解透视图；

图7和图8是展示了俯仰滚动朝向调整机制的所述压板的侧面正视图；

图9-11是显示了在压缩模塑法过程中俯仰滚动调整的下压板的替换实施例的示意截面图；

图12-14显示了在传输模塑法过程中俯仰滚动调整的下压板的替换实施例的示意截面图。

具体实施方式

开始参见图1和图2，示出压型机100具有上（第一）压板110和下（第二）压板120。所述压型机100处于打开或没有夹住的配置。操作中，使用已知构造的肘形机制114将上压板110推向下压板，目的是为了在执行模塑过程之前夹住位于上压板110和下压板120之间的基板130，如图3所示。所述下压板120具有角调整机制，可以下面即将详细描述的方式调整所述上下压板的模具槽的表平面的相对位置以解决基板的不平。图1-3中显示的所述压型机100特别适用于压缩模塑法，但是下面描述的关于下压板120的角调整机制也可用于上压板110和即将变得显而易见的传输模塑法过程。

所述上压板110携带可用真空固定基板130的上（第一）模具槽112。所述下压板120携带下（第二）模具槽，当所述肘形机制114被驱动时所述上模具槽112被夹向所述下模具槽，如图3所示。

下压板120包括旋转安装于中部126的顶部124，然后所述中部126旋转安装于基部128。所述下压板120还包括驱动机制140用于控制所述顶、中、基部的相对运动，例如使用耦合到通用目的计算机系统（未示出）的已知类型的微控制器。

如图4和图5所示，其中为了清楚的目的所述驱动机制140被省略，所述下压板120包括旋转安装设备（显示为一对旋转装置220和222）。每个旋转装置220、222包括滚轮承载机制，包括在部分圆弧形的滚道内的一系列圆柱形滚轮。有利地，使用所述旋转装置220、222允许所述下模具槽122旋转运动而不使用套管或引导机制或类似的可导致系统在结构上过于限制的机制。

所述压板120的顶部124包括上部124A和下部124B，并且经由第一旋转装置222被安装在中部126上，依次地，所述中部126经由第二旋转装置220被安装到基部128。所述旋转装置220、222为具有所述顶、中、基部124、126、128的下压板120提供两个旋转自由度，所述顶、中、基部124、126、128能够绕着两个在穿过所述下模具槽122（图6）的上表面的平面的中心234相交的正交轴230、232互相相对旋转。在截面中，每个滚道形成圆心位于所述两个正交轴230、232的交点234的部分圆周。

相应地，所述顶、中、基部124、126、128与装置220、222一起提供俯仰滚动机制以允许所述下模具槽122的上表面上的基板的角对齐，经由图7和图8中解释的围绕中心234的上表面的旋转运动。所述俯仰滚动机制可以是被动的，这样所述顶部124和中部126响应于在所述夹板122的相应边缘或角处接触力的差异而在所述滚轮承载上自然滚动。然而，使用驱动响应于测量到的所述接触力的差异的所述顶部124和中部126的主动驱动机制140是特别有利的，使用测量传感器和/或称重传感器可获得的测量到的差异将在下面被描述。

所述下模具槽122包括通过扩展在夹板122A的下表面周围的多个弹簧123弹性连接到所述顶部124的夹板122A。夹板122A具有外露的内部区域，所述内部区域具有当基板被夹在上模具槽112和下模具槽122之间时面向基板130的表面122B。保持所述基板的所述上模具槽112的表面限定了第一平面，而所述下模具槽122的面向基板的表面122B限定了第二平面。当所述基板130被夹住是，在所述基板和面向基板的表面122B限定了一个模具腔，所述表面122B可以是所述下压板120的上部124的上表面或部分上表面（如图5所示），或可替代的可以是活塞的上表面，所述活塞安装在所述顶部124内用于沿着轴向所述上模具槽往复运动以压缩所述模具腔内的模塑料。

所述下压板120进一步包括多个称重传感器204、206，和多个测量传感器200、202，例如可以是感应传感器。

如图4所示，第一测量传感器200的每一个包括光束组件201配置为向目标210传送光束并根据测量到的反射光束测量光束201和目标210之间的距离。目标210由所述夹板122A的第一对对置边缘延伸并与所述“旋转”轴230对齐的。所述光束组件201由所述下压板120的顶部124的第一对对置边缘延伸，同样与轴230对齐并且也与相应的目标219对齐。相应地，所述测量传感器200被放置以检测由于压缩和释放弹簧123引起的距离变化。更特别地，所述测量传感器200可以检测到施加在所述夹板122A的对置边缘上的接触力之间的不平衡，由于在所述边缘的不同弹簧压力，这样在各自光束组件201和目标210之间空间上的差异，并且测量的差异可以被用于调整所述顶部124的角朝向。

类似的，如图5所示，第二测量传感器202的每一个包含由所述夹板122A的一对对置边缘延伸的目标212，并且被与正交于所述“旋转”轴230的“俯仰”轴232对齐。第二测量传感器202的每一个还包括所述由下压板120的顶部124的相应对置边缘延伸的光束组件203，光束组件203与轴230对齐并且与相应的目标212对齐。

所述称重传感器204、206位于所述下压板120的顶部124内，特别地在上部124A和下部124B之间，提供监视施加到所述夹板122A上的接触力的差异的替换实施例。所述称重传感器被被配置用于测量施加在夹板122A上表面的压力。第一称重传感器204大致位于夹板122A的第一相应对置边缘下，第二称重传感器206大致位于夹板122A的第二相应对置边缘下。所述第一称重传感器204与“旋转”轴230对齐，第二称重传感器206与“俯仰”轴232对齐。

如果称重传感器204、206被用于监测夹力的不平衡并因此为驱动机制140提供反馈用于角调整的目的，例如，在传输模塑法过程中，将夹板122A连接到顶部124的弹性连接也可被刚性连接取代，并且所述测量传感器200、202可被省略。

下面将参考图9-11描述在压缩模塑法过程中所述上下模具槽的表面角对齐的例子。首先参见图9，压型机300具有上（第一）压板，所述上压板具有上（第一）模具槽310，基板300通过真空固定在表面313。压型机300还具有下（第二）压板320，所述下压板320具有以与上面描述的关于下压板120相似的方式操作的角对齐机制。下压板320具有包括一对旋转装置的旋转安装设备，像下压板120一样，尽管为了说明的目的只有一个旋转装置316（相当于下压板120的旋转装置220）被示出。下压板320的顶部324被安装到中部（未示出），然后中部通过旋转装置316被安装到基部328，因此，所述顶部324和中部可在旋转装置316上相对于基部旋转。

由顶部324的对置边缘延伸的是相应测量传感器的光束组件302A和302B。相应的目标312A和312B从下（第二）压板320的下（第二）模具槽的夹板322的对置边缘延伸，所述夹板322通过其周围的弹簧323A和323B弹性连接到所述顶部324。所述光束组件302A和302B与各自目标312A和312B对齐，并和穿过由夹板322的上表面限定的平面的中心的轴（未示出）对齐，像前面描述的一样。所述顶部324具有装料活塞340，所述活塞340具有当基板310被夹在上下模具槽之间时面向基板310的上表面342。所述装料活塞340可以是固定组件或被安装用于在所述顶部324内往复运动以压缩灌入模具腔350的模塑料，所述模具腔350被限定在所述活塞上表面342和基板130（图10）之间。

图9中，压型机300是没有被夹住的配置并且弹簧323A和323B仅被夹板322的重力压缩。光束组件302A和目标312A之间的距离为A，光束组件302B和目标312B之间的距离为B。夹住之前，A和B之间的差为a=|A-B|。

保持在上模具槽310的表面313上的所述基板130具有面对下模具槽且与表面313或所述装料活塞340的上表面342不平行的表面131。相应地，虽然由上模具槽的表面313限定的第一平面和由上表面342限定的第二平面平行，当所述压型机被置于夹住配置时，基板130压向夹板322，在表面131和所述活塞的上表面342（面向基板的）之间形成的所述模具腔350将变得不均匀。

为了解决所述模具腔350的不均匀，当所述基板130被夹向所述夹板322时，连接到驱动机制（例如与驱动机器140相似）的微处理器接收来自测量传感器(302A,312A)和(302B,312B)的反馈。所述基板130在夹板322的“A”边缘稍厚，因此，所述基板的边缘将先接触到基板322。这时，其开始压弹簧323A，因此距离A开始减小。所述上模具槽310继续向下压夹板322直到所述基板的对置边缘接触到夹板322的边缘“B”。在这一刻，所述测量传感器测量距离A’和B’，由于夹板322的运动，A’比A小，B’比B大。由于所述微处理器现在发现了不再与a相等的差异|A’-B’|，很明显在基板表面131存在不平，需要矫正以保证在封装过程中基板表面131与装料活塞表面342的平行。在这种情况下，所述微处理器检测到在边缘“A”的压力较大，因此驱动机制140被驱动以将旋转装置316上的顶部324向边缘“A”旋转，直到距离A’’和B’’之间的差异接近初始测量的差异a（图11）。这使得由所述活塞上表面限定的平面的朝向改变从而如图11所示在所述模具腔350’内所述活塞的上边面342平行于基板131。此时，模具腔350’中的料可被加热，所述包装活塞342推向基板表面131，所述料被固化从而以在所述晶元上形成的基本平的模塑盖来密封基板表面131上的晶元。

参考图12-14，传输模塑法过程中上下模具槽表面角对齐的例子将被描述。在图12中，传输压型机包括具有上（第一）模具槽412的上（第一）压板，和一对下（第二）压板412A和412B，每个下压板具有面向相应的基板表面422A和422B的下（第二）模具槽。相应的基板130A和130B可被真空保持在相应的面向基板的表面422A和422B。

上模具槽412包括活塞壶和具有渠道的浇道系统460，熔化的料经由所述渠道由活塞470注入在传输模塑法过程中当基板130A和130B被夹住时，在表面414A和基板130A之间、和表面414B和基板130B之间形成的模具腔。应该被理解，可在上模具槽412内形成任何数量的腔以与各自的下压板420A、420B等的相应的下模具槽配合。在一些实施例中，可只使用一个下压板，与上模具槽412的一个腔配合，尽管每个上压板提供多个下压板操作起来更加有效。

如图13所示，所述上压板和上模具槽412被推向下压板420A和420B（或如果愿意也可以是相反的，以实线箭头指示的方向）当所述上模具槽412接触到保持在下模具槽422A、422B上的基板130A和130B时，其遭遇每个基板的表面不平。基板130A的边缘138A比边缘136A厚，这样上模具槽412的第一腔的边缘438A在边缘436A接触到基板边缘136A之前接触到基板边缘138A。这样，从图13可以看出，由于基板130A在边缘136A处没有夹住，表面414A和基板130A之间的模具腔450A没有正常形成。相似地，基板130B在边缘138B处没有正常夹住，因此在第二下模具槽422B处没有正常形成模具腔450B。

为了正确形成模具腔，所述第一下压板420的称重传感器402A和404A和所述第二下压板420B的称重传感器402B和404B被用于测量在各自边缘上的压力差并提供反馈给所述下压板的各自独立的驱动机制。在下压板420A，称重传感器402A测量到比称重传感器404A更小的力，因此，所述驱动机制被驱动以使得所述顶部424A和中部426A在滚轮承载416上相对所述底部428A在基板130A的边缘138A的方向上旋转。所述驱动机制保持有效直到在称重传感器402A和404A上的力达到平衡。相似的原理应用到第二下压板420B，只是测量到在称重传感器402B上的力比在称重传感器404B上的大，因此，所述顶部和中部424B、426B需要以与第一下压板420的相应部分相反的方向旋转。一旦力被平衡，表面414A和414B与各自的基板130A和130B平行的正常形成的模具腔450A’和450B’被获得。此时，填充到所述壶的一管472料可被加热，并且熔化的料被经由活塞壶或/浇道系统460推进腔450A’和450B’并被固化以完成模塑过程。

虽然本发明特定实施例被详细描述，许多修改和变形在本发明的范围内是可能的，并对熟练的读者来说是清楚的。例如，如上所述的所述下压板120的旋转装置220、222可被替代合并到所述上压板110中，从而达到所述基板和所述模具腔的对置表面之间的共面度。替换地，上下压板110、120都可包括相应的旋转装置以实现想要的目标。例如，每个压板110、120可包括具有至少一个旋转装置如滚轮承载的旋转安装设备。再进一步地，所述上模具槽112或所述下模具槽122可在旋转安装设备上沿着至少一个穿过所述面向基板的表面的中心的轴旋转以调整上、下模具槽表面的相对位置以夹住介于二者之间的所述基板。在一种变形中，所述上模具槽112可沿着第一条轴旋转，而所述下模具槽122沿着与第一条轴正交的第二条轴旋转。在另一种变形中，每个上模具槽112和下模具槽122可以沿着两条穿过所述面向基板的平面的中心的正交轴旋转。

Claims (23)

1.一种用于密封基板上的半导体晶元的压型机，所述压型机包括：

具有第一模具槽表面的第一模具槽；和

具有第二模具槽表面的第二模具槽；

所述第一和第二模具槽可有效夹住一个基板，所述基板被保持到与所述第一或第二模具槽表面相关的面向基板的表面，在所述第一和第二模具槽表面之间限定了相对于所述基板的至少一个模具腔；

其中所述压型机进一步包括一个旋转安装设备，所述第一或第二模具槽可在所述旋转安装设备上沿着至少一个穿过所述面向基板的表面的中心的轴旋转以调整所述第一和第二模具槽表面的相对位置。

2.权利要求1所述的压型机，其中所述旋转安装设备被配置为允许所述第一或第二模具槽沿着穿过所述面向基板的表面的中心的两个正交轴旋转以调整所述第一和第二模具槽表面的相对位置。

3.权利要求1所述的压型机，其中所述第二模具槽是压板的一部分，所述压板包括配置为旋转所述下模具槽的驱动机制。

4.权利要求3所述的压型机，其中所述压板包括所述旋转安装设备。

5.权利要求1所述的压型机，其中所述旋转安装设备包括滚轮承载。

6.权利要求4所述的压型机，其中所述压板包括顶部、通过第一旋转安装将所述顶部安装在其上的中部，和通过第二旋转安装将所述中部安装在其上的基部；其中所述驱动机制被配置为将所述顶部沿着所述第一旋转装置相对于所述中部旋转，将所述中部沿着所述第二旋转装置相对于所述基部旋转。

7.权利要求4所述的压型机，其中所述压板包括放置的多个称重传感器用于测量在夹住过程中施加在基板对置边缘上的夹力；并且其中所述驱动机制被配置为旋转所述顶部、或所述中部，或二者都旋转，以平衡所述夹力。

8.权利要求7所述压型机，其中所述称重传感器被放置在所述压板的顶部的第一和第二部分之间。

9.权利要求7所述的压型机，其中所述称重传感器被放置在所述基部下面。

10.权利要求7所述的压型机，其中所述称重传感器被放置与穿过所述面向基板的表面的中心的两个正交轴对齐以调整所述第一和第二模具槽表面的相对位置。

11.权利要求6所述的压型机，其中所述第二模具槽包括通过多个弹簧连接到所述顶部的夹板，所述夹板包括多个放置用于测量所述夹板不同位置的弹簧压力的测量传感器；并且其中所述驱动机制被配置为旋转所述顶部和/或中部以将在不同位置测量到的弹簧压力之间的差异最小化。

12.权利要求11所述压型机，其中所述测量传感器被放置与穿过所述面向基板的表面的中心的两个正交轴对齐以调整所述第一和第二模具槽表面的相对位置。

13.一种用于密封基板上的半导体晶元的压型机的压板，所述压板包括：

具有第一模具槽表面的第一模具槽；

所述压板可与包括具有第二模具槽表面的第二模具槽的另一个压板有效配合以夹住一个基板，其中所述基板被保持到与所述第一或第二模具槽表面相关的面向基板的表面，在所述第一和第二模具槽表面之间限定相对于所述基板的至少一个模具腔；

其中所述压板进一步包括旋转安装设备，所述第一或第二模具槽可在所述旋转安装设备上沿着穿过所述面向基板的表面的中心的至少一个轴旋转以调整所述第一和第二模具槽表面的相对位置。

14.权利要求13所述的压板，其中所述旋转安装设备被配置为允许所述第一或第二模具槽沿着穿过所述面向基板的表面的中心的两个正交轴旋转以调整所述上下模具槽表面的相对位置。

15.权利要求13所述的压板，进一步包括配置为旋转所述第一模具槽的驱动机制。

16.权利要求13所述的压板，其中所述旋转安装设备包括滚轮承载。

17.权利要求13所述的压板，包括顶部、通过第一旋转装置将所述顶部安装在其上的中部、和通过第二旋转装置将所述中部安装在其上的基部；其中所述驱动机制被配置为将所述顶部沿着第一旋转装置相对于所述中部旋转，将所述中部沿着所述第二旋转装置相对于所述基部旋转。

18.权利要求17所述的压板，进一步包括多个放置的称重传感器用于测量在夹住过程中施加在基板相对的边缘上的夹力；其中所述驱动机制被配置为旋转所述顶部和/或中部以平衡所述夹力。

19.权利要求18所述的压板，其中所述称重传感器被放置在所述顶部的第一和第二部分之间。

20.权利要求18所述的压板，其中所述称重传感器被放置在所述基部下面。

21.权利要求18所述的压板，其中所述称重传感器被放置与两个正交轴对齐。

22.权利要求17所述的压板，包括通过多个弹簧连接到所述顶部的夹板，所述夹板包括多个放置的测量传感器用于测量所述夹板不同位置上的弹簧压力；并且其中所述驱动机制被配置为旋转所述顶部或中部，或二者都旋转以将在不同位置测量到的弹簧压力之间的差异最小化。

23.权利要求22所述的压板，其中所述测量传感器被放置与穿过所述面向基板的表面的中心的两个正交轴对齐以调整所述上下模具槽表面的相对位置。