CN108010868B - 包括可压缩结构的成型装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种成型装置，包括可操作以保持半导体衬底的第一模具部件和具有面向第一模具部件的主表面的第二模具部件。第一模具部件和第二模具部件能够在打开布置和闭合布置之间相对于彼此移动。主表面包括限定模腔的部分和至少部分地包围模腔的凹部。主表面还包括位于凹部内的可压缩结构，其中可压缩结构的至少一部分朝向第一模具部件从凹部延伸出，并且当可压缩结构以闭合布置接触半导体衬底时可压缩到凹部中。第二模具部件还包括一个或多个空气管道，其可操作以将压缩空气引入模腔中。
Description
技术领域
本发明涉及成型装置以及成型半导体衬底的方法。
背景技术
常规的成型装置通常包括用于从模腔释放成型封装的弹出销。需要多层板和支撑塞以在缩回位置（在成型期间）和弹出位置（以从模腔释放成型封装）之间移动弹出销。因此，常规的成型装置通常体积大、重、且难以制造和处理。
超薄封装越来越受欢迎。与常规的封装相比，超薄封装的刚性要小得多。因此，在弹出过程中需要更多的弹出销以避免封装分层。因此，用于形成超薄封装的常规成型装置将需要更多的组件或部件来适应增加数量的弹出销，导致更高的成本。
发明内容
因此，本发明寻求提供能够解决或缓解上述问题的改进的成型装置。改进的成型装置去除或减少了许多弹出销以及多层板和支撑塞的需要，从而得到简单的结构和更低的成本。
因此，本发明提供一种成型装置，其包括可操作以保持半导体衬底的第一模具部件。成型装置还包括具有面向第一模具部件的主表面的第二模具部件。第一模具部件和第二模具部件可以在打开布置和闭合布置之间相对于彼此移动。主表面包括限定模腔的部分和凹部，所述凹部至少部分地包围模腔，并且可操作以至少部分地位于保持在第一模具部件上的半导体衬底的周边内。主表面还包括位于凹部内的可压缩结构，其中可压缩结构的至少一部分朝向第一模具部件从凹部延伸出，并且当可压缩结构以闭合布置接触半导体衬底时可压缩到凹部中。第二模具部件还包括一个或多个空气管道，其可操作以将压缩空气引入模腔中，以将成型的半导体衬底与第二模具部件分离。
本发明还提供了一种成型半导体衬底的方法。该方法包括：将半导体衬底设置在第一模具部件上，第一模具部件具有面向第二模具部件的主表面，主表面包括限定模腔的部分和凹部，所述凹部至少部分地包围模腔，并且可操作以至少部分地位于保持在第一模具部件上的半导体衬底的周边内。该方法还可以包括从打开布置移动第一模具部件和第二模具部件，其中位于凹部内的可压缩结构具有朝向第一模具部件、朝向彼此从凹部延伸出而成为闭合布置的部分，其中所述可压缩结构接触所述半导体衬底以将所述可压缩结构压缩到所述凹部中。该方法可以另外包括将压缩空气引入模腔以将成型的半导体衬底与第二模具部件分离。
附图说明
在结合非限制性示例和附图考虑时参考详细描述将更好地理解本发明，其中：
图1示出了根据本发明的第一实施例的装置的俯视平面示意性布局。
图2示出了图1所示装置的俯视平面示意性布局，其中多个空气管道的开口和多个可压缩结构在底部模具部件上可见。
图3A是沿着图2所示的线L1的装置的剖面侧视图。
图3B是图3A所示装置的剖面侧视图，其中半导体衬底放置在底部模具部件的保持部上。
图4A是沿图2所示的线L2的装置的剖面侧视图。
图4B是图4A所示的装置的剖面侧视图，其中半导体衬底放置在底部模具部件的保持部上。
图5是根据第一实施例的一种构造的沿着图2所示的线L1的顶部模具部件的部分的放大剖面侧视图。
图6A是当可压缩结构与半导体衬底间隔开时图5的装置的剖面侧视图（沿着图2所示的线L2）。
图6B是当可压缩结构与半导体衬底接触时图6A所示的装置的放大剖面侧视图。
图7A是根据第一实施例的另一构造的沿着图2所示的线L1的顶部模具部件的部分的放大剖面侧视图。
图7B是图7A的装置的放大剖面侧视图（沿着该构造的图2所示的线L2）。
图8是根据第一实施例的又一种结构的沿图2所示的线L1的顶部模具部件的部分的放大剖面侧视图。
图9A示出了沿着图2所示的线L1的装置的剖面侧视图，其中底部模具部件的保持部相对于底部模具部件的中间部移动，使得半导体衬底被中间部的凸缘固定或夹紧到保持部上。
图9B示出了沿着图2所示的线L1的装置的剖面侧视图，其中半导体衬底与可压缩结构接触。
图9C示出了当底部模具部件和顶部模具部件处于闭合布置时在模腔中产生真空期间，沿着图2所示的线L1的装置的剖面侧视图。
图9D是如图9C所示的真空产生期间该装置的俯视平面剖面示意性布局。
图9E示出了在顶部模具部件相对于底部模具部件的保持部移动之后，直到保持部上的衬底与顶部模具部件的模具件的主表面接触，沿着图2所示的线L1的装置的剖面侧视图。
图9F示出了当模具化合物用于在半导体衬底上形成模具帽结构时，沿着图2所示的线L1的装置的剖面侧视图。
图10A示出了当通过空气管道引入压缩空气以便将成型的半导体衬底与顶部模具部件的模具件分离时，沿着图2所示的线L1的装置的剖面侧视图。
图10B示出了随着底部模具部件和顶部模具部件移动彼此远离，沿着图2所示的线L1的装置的剖面侧视图。
图10C是随着底部模具部件和顶部模具部件移动彼此远离，对应于图10B的装置的俯视平面剖面示意性布局。
图10D示出了当不再通过管道供应压缩空气，并且成型的半导体衬底与顶部模具部件的主表面分离时，沿着图2所示的线L1的装置的剖面侧视图。
图10E示出了沿着图2所示的线L1的装置的剖面侧视图，该装置处于打开布置。
图11A是根据本发明的第二实施例的装置的俯视平面剖面示意性布局。
图11B是当从空气管道引入压缩空气以将成型的半导体衬底与顶部模具部件的模腔分离时，图11A中所示的装置的另一俯视平面剖面示意图。
图12示出了成型半导体衬底的方法。
具体实施方式
现在将参考图1、图2、图3A-B、图4A-B、图5、图6A-B、图7A-B、图8、图9A-F、图10A-E描述本发明的实施例。图11A-11B涉及本发明的另一实施例。图12涉及根据本发明实施例的方法。为了减少杂乱和提高清晰度，未对各图中所见的所有类似特征进行标记。
图1示出了根据本发明的第一实施例的装置1的俯视平面示意性布局。半导体衬底30布置在装置1的底部模具部件2（也可以称为第一模具部件）的保持部20上。两个保持部20被底部模具部件2的中间部21分开，中间部21从底部模具部件2的一侧延伸到底部模具部件2的另一相对侧。两个半导体衬底30中的每一个被布置在相应的保持部20上。每个半导体衬底30可以包括槽31。如图1所示，每个槽31在相应的一对模腔12之间。图1示出了从每个罐23穿过相应的柱塞22通向中间部21的横向侧的多个流道24，用于将模具化合物（图1中未示出）分配或引入到放置在保持部20上的半导体衬底30上。
图2示出了图1所示的装置1的俯视平面示意图，多个空气管道11的开口和多个可压缩结构14a，14b在底部模具部件2上可见。装置1包括三个平行的可压缩结构14a和横向于三个平行可压缩结构14a的两个平行可压缩结构14b。可压缩结构14a垂直于可压缩结构14b。可压缩结构14a在中间部21上延伸。如图2所示，一对模腔12被两个可压缩结构14a以及两个可压缩结构14b的一部分包围。因此，每个模腔12由多个可压缩结构14a，14b包围。可压缩结构14a，14b布置成在保持部20上的半导体衬底30的正上方。中心可压缩结构14a布置成在半导体衬底30的槽31的正上方，并且可用于覆盖槽31以防止空气从槽31泄漏。例如，在真空产生期间或在模腔12中产生真空之后，空气可能通过槽31泄漏到模腔12中，或者当压缩空气被引入模腔12中时空气可能通过槽31从模腔12泄漏。空气管道11的开口可以在中间部21的上方以及半导体衬底30的一个侧部上方。柱塞22和相关联的流道24不在可压缩结构14a，14b的正下方。
图3A是沿着图2所示的线L1的装置1的剖面侧视图。除了第一模具部件2之外，该装置还包括第二模具部件3。第二模具部件3也可以称为顶部模具部件。底部模具部件2包括保持部20，每个保持部20包括面向顶部模具部件3的平面。底部模具部件2还包括从保持部20的平坦表面朝向顶部模具部件3垂直延伸的中间部21。 图3A所示的柱塞22部分地容纳在中间部21的罐23中。
顶部模具部件3包括具有面向底部模具部件2的主表面的模具件10。主表面具有限定模腔12以及中央腔19a的部分。顶部模具部件3的模具件10还包括延伸到主表面以及中央腔19a的空气管道11。空气管道11是将模具件10的主表面和中央腔19a连接到提供压缩空气的压缩机或空气供应源的空气通道。空气管道11也连接到真空发生器或真空泵。主表面还具有限定凹部19b以保持可压缩结构14b的部分。可压缩结构14b从模具件10的主表面朝向底部模具部件2突出。如图3A所示，模腔12、主表面上的空气管道11的开口和保持可压缩结构14b的凹部19b位于主表面的不同区域中。模腔12被限定在顶部模具部件3的主表面的第一区域中。保持可压缩结构14b的凹部19b被限定在主表面的两个横向侧的第二区域中。主表面上的空气管道11的开口位于第一区域和第二区域之间的第三区域中。
当底部模具部件2和顶部模具部件3处于打开布置时，即当底部模具部件2和顶部模具部件3间隔开时，半导体衬底30可以被放置在底部模具部件2的保持部20上，如图3B所示。每个保持部20可以保持一个半导体衬底30。半导体衬底30通过中间部21和用于容纳柱塞22的罐23彼此分离。半导体衬底30可以例如是引线框架，并且可以具有形成在每个半导体衬底30的表面上的电路。半导体衬底30也可以是有机衬底。半导体衬底30可以布置在底部模具部件2的保持部20上，其中具有电路的表面朝向顶部模具部件3。顶部模具部件3包括具有空气管道11、模腔12、中央腔19a和凹部19b以及如图3A所描绘的可压缩结构14b的模具件10。
图4A是沿着图2所示的线L2的装置1的剖面侧视图。图4A对应于图3A，由此在保持部20上没有布置半导体衬底30。空气管道11和模腔12在图4A中是不可见的。其中仅一个在图4A中可见的可压缩结构14a延伸穿过顶部模具部件3的主表面以接合图3A所示的两个横向可压缩结构14b。每个可压缩结构14a被保持在凹部19b中。可压缩结构14a可以各自被图案化以形成容纳腔19c，容纳腔19c与形成在顶部模具部件3的模具件10上的中央腔19a对准。可压缩结构14a从模具件10的主表面朝向底部模具部件2突出。中间部21的罐23在图4A中是不可见的。
图4B示出了半导体衬底30布置在保持部20上的沿着线L2的装置1的剖面侧视图。
底部模具部件2和顶部模具部件3从如图3A-B、图4A-B所示的打开布置相对于彼此逐渐移动到闭合布置。底部模具部件2和顶部模具部件3都可以朝向彼此移动，或者只有底部模具部件2可以移动，而顶部模具部件3保持静止。可替代地，只有顶部模具部件3可以移动，而在底部模具部件2保持静止。
图5是根据第一实施例的一种构造的沿着图2所示的线L1的顶部模具部件3的部分的放大剖面侧视图。如图5所示，每个可压缩结构14b可以是单件可压缩材料，例如弹性体。凹部19b保持弹性体。弹性体的杨氏模量可以是在约0.0005GPa至约0.05GPa的范围内的任何值。弹性体是如乙烯基-甲基硅氧烷（VMQ）或氟硅氧烷的硅酮，如丙烯腈丁二烯橡胶（NBR）的腈，如乙烯丙烯二烯单体（M级）橡胶（EPM橡胶）的丙烯，如Kalrez®全氟弹性体或FFKM的全氟弹性体，如FKM（Viton®）的氟弹性体，氯丁橡胶等。该材料的低杨氏模量允许在相对温和的压缩力下产生大的变形。图5还示出了顶部模具3包括将空气管道11连接到模腔12的通风口18。
图6A是当可压缩结构14a与半导体衬底30间隔开时，图5的装置1的放大剖面侧视图（沿着图2所示的线L2）。示出了底部模具部件2和顶部模具部件3。可压缩结构14a可以是和图5所示的相同的弹性体。如图6A所示，弹性体是容纳在模具件10的凹部19b中的单件材料。图6A中所示的可压缩结构14a未被压缩并从凹部19b突出。可压缩结构14a位于被中间部21和保持部20夹持的半导体衬底30的正上方。限定在可压缩结构14a中的容纳腔19c位于中间部21的凸缘部的正上方。
图6B示出了当图6A所示的底部模具部件2和顶部模具部件3从打开布置移动到闭合布置时，可压缩结构14a与半导体衬底30接触。中间部21的凸缘部由容纳腔19c容纳，同时半导体衬底30保持夹持在中间部21的凸缘部和保持部20之间。可压缩结构14a保持与模具件10接触，并且被凹部19b保持。
图7A是根据另外的构造的沿着图2所示的线L1的顶部模具部件3的部分的放大剖面侧视图。每个可压缩结构14b可以包括弹性体16和与弹性体16接触的刚性结构15。刚性结构15可以包括诸如不锈钢、钢、铜或铝之类的金属的材料。可选地，刚性结构15可以包括诸如聚四氟乙烯（PTFE）的聚合物或聚合物复合材料。弹性体16可以在刚性结构15的上方，并且可以将刚性结构15附接或保持到凹部19b。换句话说，弹性体16的第一端附接到限定在顶部模具部件3的模具10上的凹部19b的内表面，而弹性体16的第二相对端附接到刚性结构15。通风口18将空气管道11与模腔12接合。
图7B是图7A的装置1的放大剖面侧视图（沿着该构造的图2所示的线L2）。除了顶部模具部件3之外，还示出了底部模具部件2。可压缩结构14a包括被弹性体16保持到模具件10上的刚性结构15。从图7B中可以看出刚性结构15突出于凹部19b之外，而弹性体16被收纳在凹部19b内。容纳腔19c限定在刚性结构15上。容纳腔19c在中间部21的凸缘的正上方，并且成形为适合中间部21。包括弹性体16和刚性结构15的垂直堆叠布置位于被中间部21的凸缘和保持部20夹持的半导体衬底30的正上方。
图8是根据第一实施例的另一种结构的沿着图2所示的线L1的顶部模具部件3的一部分的放大剖面侧视图。可压缩结构14b可以包括弹簧17和刚性结构15。虽然图8中没有示出，可压缩结构14a也可以具有与可压缩结构14b类似的结构。可压缩结构14a还可以包括另外的弹簧和另外的刚性结构。弹簧17可以例如是钢悬臂弹簧或钢螺旋弹簧。弹簧17可以在刚性结构15之上，从而形成垂直堆叠的布置。弹簧17的第一端附接到限定在顶部模具部件3的模具件10上的凹部19b的内表面，而弹簧17的第二相对端附接到刚性结构15。通风口18将空气管道11与模腔12接合。
在本文所述的第一实施例的所有三种构造中，可压缩结构14a，14b、半导体衬底30、顶部模具部件3和底部模具部件2在包括模腔12以及罐23的封闭空间中形成有效密封。封闭空间由顶部模具部件3、可压缩结构14a，14b、底部模具部件2（包括中间部21）和半导体衬底30限定。真空发生器或泵耦合到空气管道11以在封闭空间中产生真空。真空的绝对压力可能会达到1托（Torr）以下。当可压缩结构14a，14b与半导体衬底30接触时，可以开始产生真空。随着半导体衬底30压到可压缩结构14a，14b上，弹性可压缩结构14a，14b向后推靠在半导体衬底30，从而产生有效的密封。
对于第二构造和第三构造，刚性结构15减小可压缩结构14a，14b和半导体衬底30之间的粘附，特别是在等于或大于175°的成型温度下。有机衬底通常具有顶层的焊料掩模（或阻焊剂），其通常是包括环氧树脂和一种或多种无机填料的复合材料。将弹性体16直接接触有机衬底30可导致弹性体16粘附到有机衬底30的顶层，这使得弹性体16与有机衬底30的分离困难，并且可能导致可靠性问题。通过使用作为中间结构的刚性结构15与有机衬底30接触，可以避免或缓解粘附的问题。
图9A示出了装置1的剖面侧视图，底部模具部件2的保持部20相对于底部模具部件2的中间部21移动，使得半导体衬底30被中间部21的凸缘固定或夹紧到保持部20上。模具化合物40被引入柱塞22上方的中间部21的罐23中。
图9B示出了装置1的剖面侧视图，半导体衬底30与可压缩结构14b接触。底部模具部件2和顶部模具部件3从图9A所示的打开布置移动到图9B的闭合布置，从而彼此更靠近，其中可压缩结构14b与半导体衬底30接触。通过比较图9A和如图9B，图9B中的底部模具2的保持部20的平面表面与顶部模具3的主表面之间的距离相比于图9A中的距离较小。尽管图9B中未示出，可压缩结构14a也与半导体衬底30接触。
图9C示出了当底部模具部件2和顶部模具部件3处于闭合布置时，在模腔12中产生真空期间装置1的剖面侧视图。通过从由顶部模具部件3、可压缩结构14b、底部模具部件2（包括中间部21）和半导体衬底30密封的空间中除去空气而引起真空的产生。虚线箭头指示空气流动的方向。如图9C所示，空气从侧面的可压缩结构14b、底部的半导体衬底30（保持部20上）和中间部21以及顶部的包括中央腔19a和模腔12的模具件10所限定的空间移除。空气也从用于将模具化合物40保持在柱塞22上方的罐23移除，如图9C所示。通过耦合到空气管道11的真空泵或真空发生器，空气通过顶部模部件3的模具件10中的空气管道11被移除。
在产生真空期间，顶部模具部件3的主表面和衬底30之间的间隙可以是在约1mm和约30mm之间的任何值，其与在仅仅有通风口18而没有可压缩结构14a，14b的装置中形成的间隙相比更高。可以以更快的速度去除模腔12和罐23中的空气，从而更快地产生真空。
图9D是在真空产生期间装置1的俯视平面剖面示意性布局。图9D中的虚线箭头指示空气流。如图9D所示，空气从模腔12流到空气管道11，从而在模腔12以及位于保持部20之间的中间模具部件21中的柱塞22上方的流道24和罐23中产生真空。可压缩结构14a，14b通过接触半导体衬底30而用作密封件，从而有助于在模腔12、流道24和中间模具部件21中的柱塞22上方的罐23中产生真空。
图9E示出了在顶部模具部件3相对于底部模具部件2的保持部20移动之后直到保持部20上的衬底30与顶部模具部件3的模具件10的主表面接触，装置1的剖面侧视图。压缩力通过底部模具部件2相对于顶部模具部件3的相对运动而施加到可压缩结构14b和可压缩结构14a（图9E中未示出），从而压缩可压缩结构14a，14b。如图9E所示，可压缩结构14b与半导体衬底30之间的界面可以与模具件10的主表面基本齐平。顶部模具部件3的主表面和半导体衬底30的顶表面之间没有间隙。半导体衬底30现在被夹持在保持部20、中间部21的凸缘、可压缩结构14a，14b和顶部模具部件3的主表面之间。空气仍然利用真空发生器或泵通过通风口18（图9E中未示出）和空气管道11从模腔12中被抽空。中间模具部件21的顶部凸缘由模具件10的中央腔19a容纳。可压缩结构14a，14b被压缩直到它们完全位于凹部19b内。模具化合物40仍然位于柱塞21上方的罐23中。
图9F示出了成型化合物40的注入以在半导体衬底30上形成模具帽结构32。具有下面的半导体衬底30的模具帽结构32可以统称为成型的半导体衬底。柱塞22被推入中间部21的罐23中以将模具化合物40引入或注入到模腔12中以形成模具帽结构32。包含在凹部19b内的可压缩结构14b以及可压缩结构14a（未图9F示出）被压缩在模具件10和半导体衬底30之间，从而保持包围模腔12的有效密封。衬底30被保持在保持部20上。产生的真空在将模具化合物40引入模腔12期间保持在稳定的水平。中间部21的凸缘完全容纳在中央腔19a中并与模具件10配合，以防止通过中央腔19a中的空气管道11开口的真空损失。中间部21的凸缘也完全容纳在可压缩结构14a的容纳腔19c中（图9F中未示出），并且与可压缩结构14a配合以防止模腔12内的真空损失。
图10A示出了通过空气管道11引入压缩空气，以随着装置1的底部模具部件2和顶部模具部件3相对于彼此移动分开而将包括模具帽结构32和半导体衬底30的成型的半导体衬底从顶部模具部件3的模具件10分离。压缩空气的流动用虚线箭头指示示。压缩空气也被引入中央腔19a并推靠在中间部21。随着底部模具部件2的保持部20移动远离顶部模具部件3的模具件10，凹部19b中的可压缩结构14b以及可压缩结构14a（图10A中未示出）扩张。每个柱塞22的端部可以保留在中间部21的相应的罐23中。
图10B示出了底部模具部件2和顶部模具部件3在移动而分开时的分离。模具帽结构32和半导体衬底30通常粘附在模具件10的表面上。因此，来自空气管道11的压缩空气被引入以推压半导体衬底30，以将半导体衬底30与模具件10的表面分离。随着顶部模具部件3和底部模具部件2移动而彼此远离，来自空气管道11的压缩空气推压并向半导体衬底30的成型表面和中间部21施加高压，如虚线箭头所示。因此，通过从模具帽结构32的边缘开始朝向模具帽结构32的中心将半导体衬底30从模具件10的表面分离，压缩空气将半导体衬底30的成型表面从模具件10的表面“剥离”。换句话说，半导体衬底30的成型表面（即，具有模具帽结构32且面对模具件10的表面）与模具件10之间的间隙从零增加到几毫米。随着中间部21与模具件10分离，中央腔19a和中间部21之间也形成间隙。间隙从空气管道11开始形成到模具帽结构32的边缘，并且最后朝向模具帽结构32的中心。压缩空气流过间隙到半导体衬底30的成型表面。可压缩结构14b以及可压缩结构14a（图10B中未示出）随着保持部20移动离开模具件10而扩张，从而与半导体衬底30保持接触并被充分压缩以保持密封效果。通过空气管道11将压缩空气引入到半导体衬底30的成型表面上，在半导体衬底30的成型表面上施加约5巴至约7巴的压力。半导体衬底30的面对保持部20的相对侧处于约1巴的压力（大气压）。半导体衬底30的相对侧之间的压力差在半导体衬底30上产生均匀分布的向下的力。压缩空气通过模具件10和模具帽结构32之间的间隙以拔模角进入模腔12，并且有助于将成型的帽衬底32从模具件10分离。因此，压缩空气将成型的半导体衬底与第二模具部件3分离。每个柱塞22的端部保留在中间部21的相应的罐23中。
图10C是对应于图10B的装置1的俯视平面剖面示意图性布局。虚线箭头指示压缩空气从中间模具21上方的空气管道11以及从保持部20的侧部上方的空气管道11到模具帽结构32的相应中心的流动。如上文所强调的，可压缩结构14a，14b持续密封模腔12。尽管模具化合物40不再通过流道24分配，但是每个柱塞22的端部保留在中间部21的相应的罐23中。
在图10D中，压缩空气不再通过管道11供给，并且包括半导体衬底30和模具帽结构32的成型半导体衬底已经从顶部模具部件3的模具件10的主表面分离。可压缩结构14b以及可压缩结构14a（图10D中未示出）与保持部20上的半导体衬底30保持接触，并且顶部模具部件3与底部模具部件2之间的空间由保持在凹部19b中的可压缩结构14b以及可压缩结构14a（图10D中未示出）保持密封。在模腔12中的模具帽结构32和模具件10之间以及在中央腔19a中的中间部21和模具件10之间存在间隙。每个柱塞22的端部保留在中间部21的相应的罐23中。
图10E示出了随着顶部模具部件3和底部模具部件2移动而彼此进一步分开，处于打开布置的装置1。在打开布置中底部模具部件2的保持部20的平面表面与顶部模具部件3的模具件10的主表面之间的距离大于在闭合布置中所述平面表面与所述主表面之间的距离。可压缩结构14b以及可压缩结构14a（图10E中未示出）与半导体衬底30隔离，并且完全扩张，即可压缩结构14a，14b处于未压缩状态。包括具有中央腔19a、凹部19b、模腔12和空气管道11的模具件10以及可压缩结构14a，14b的顶部模具部件3完全与包括保持部20、中间部21、罐23和柱塞22的底部模具部件2分离。包括半导体衬底30和半导体衬底30上的模具帽结构32的成型的半导体衬底可以容易地从保持部20移除。中间部21可以相对于保持部20向上移动，以进一步便于去除成型的半导体衬底。在将新的一批模具化合物40引入中间部21的罐23中以备后续成型之前，将包括在罐23中的残留的固化的成型化合物的等外品移除并丢弃。
图11A是根据本发明的第二实施例的装置1的俯视平面剖面示意性布局。如图11A所示，装置1包括在保持部20上的半导体衬底30上方的三个平行的可压缩结构14a。三个平行的可压缩结构14a可各自包括容纳中间部21的容纳腔19c。可以使用中央可压缩结构14a以覆盖可能存在于半导体衬底30中的任何槽31。在半导体衬底30的横向侧部上方没有压缩结构，即平行于半导体衬底30上方的空气管道11的开口排。
在每个模腔12的两个相对侧上仅存在两个可压缩结构14a，即在模腔12的第一侧的第一可压缩结构14a，以及在模腔12的与第一侧相对的第二侧的第二可压缩结构14a。在两个相对的侧面上没有接合两个可压缩结构14a的其它可压缩结构。因此，当顶部模具部件3和底部模具部件2移动到闭合布置中时，当可压缩结构14a与半导体衬底30接触时，模腔12未被可压缩结构14a完全包围。即使当顶部模具部件3和底部模具部件2处于闭合布置并且三个平行的可压缩结构14a与半导体衬底30接触时，装置1侧面的开口（即没有可压缩结构）允许空气在装置1和外部环境之间通过。第二实施例的其它特征类似于第一实施例。装置1包括底部模具部件2，其具有保持部20、保持部20之间的中间部21、柱塞22、用于储存模具化合物和用于容纳柱塞22的罐23以及从罐23延伸的流道24。装置1还包括顶部模具部件3，其包括模具件10，模具件10具有空气管道11、模腔12、用于容纳中间部21的中央腔19a和用于保持可压缩结构14a的凹部19b。
图11B是当压缩空气从空气管道11引入以将成型的半导体衬底（包括模具帽结构32和半导体衬底30）从顶部模具部件3的模腔12分离出时，图11A所示的装置1的另一俯视平面剖面示意图。在将模具化合物从中间部21中的罐23注入到保持在保持部20上的半导体衬底30上之后，形成模具帽结构32。可以通过柱塞22移动到罐23中来进行注射。模具化合物通过流道24流到半导体衬底30上。图 11B中的虚线箭头指示压缩空气的流动。在侧面处不存在可压缩结构14b意味着顶部模具部件3和底部模具部件2之间的空间（包括模腔12）未被完全密封，并且压缩空气能够从侧面从装置1逸出，如图11B所示。
在一些情况下，可能需要在衬底30的边缘附近形成模具帽结构32。在这些情况下，将可压缩构件14b包括在衬底30的横向侧上方可能是不实际的。有利地，根据第二实施例的装置1可以具有更简单的结构、更少的部件，从而制造和操作成本更低。
只要通过空气管道11引入的压缩空气所施加的压力和流速足够高以便在半导体衬底30的成型表面，即形成有模具帽结构32的表面上提供正压力，弹出力足以将模具帽结构32与模腔12分离。
通常，施加在半导体衬底30的成型表面上的压力可以是在约5巴至约7巴的范围内的任何值，而半导体衬底30的与成型表面相对的非成型表面上的压力可以为约1巴（大气压）。假设由根据两个实施例中的任一个的装置1形成的模具帽结构32为约300mm×100mm，净弹出力可以具有最小值2400kg（30×10×2×（5-1）），和最大值3600kg（30×10×2×（7-1））。由于模腔12（由DryLub涂覆）和模具帽结构32之间的粘附强度通常为大约0.1MPa，因此所需的力大约为600kg（30×10×2×1）。因此，安全裕度达到约300％（（2400-600）/ 600）。
图12示出了成型半导体衬底的方法50。该方法包括，在51中，将半导体衬底设置在第一模具部件上，第一模具部件具有面向第二模具部件的主表面的主表面，第二模具部件的主表面包括限定模腔的部分，以及凹部，所述凹部至少部分地包围所述模腔，并且可操作以至少部分地位于保持在所述第一模具部件上的所述半导体衬底的周边内。凹部也可以完全位于半导体衬底的周边内。该方法还可以包括，在52中，将第一模具部件和第二模具部件从打开布置移动，其中位于凹部内的可压缩结构具有朝向第一模具部件从凹部延伸出的部分。第一模具部件和第二模具部件朝向彼此移动而成为闭合布置，其中可压缩结构接触半导体衬底以将可压缩结构压缩成至少部分地位于凹部内。可压缩结构也可以被压缩成完全位于凹部内。该方法可以另外包括，在53中，将压缩空气引入模腔以将成型的半导体衬底与第二模具部件分离。该方法可以与图1、图2、图3A-B、图4A-B、图5、图6A-B、图7A-B、图8、图9A-F、图10A-E以及图11A- 11B所示的装置结合使用。
虽然已经参考具体实施例特别示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本发明的范围由所附权利要求书表示，并且因此旨在包含落入权利要求的等同内容的含义和范围内的所有改变。
Claims (11)
1.一种成型装置，其特征在于，包括：
第一模具部件，其可操作以保持半导体衬底；
第二模具部件，其具有面向所述第一模具部件的主表面；其中所述第一模具部件和第二模具部件在打开布置和闭合布置之间能相对于彼此移动，
其中所述主表面包括限定模腔的部分，以及凹部，所述凹部与模腔间隔开并至少部分地包围所述模腔，并且可操作以至少部分地位于保持在所述第一模具部件上的所述半导体衬底的边缘内；以及
位于所述凹部内的可压缩结构，其中所述可压缩结构的至少一部分从所述凹部朝向所述第一模具部件延伸出，并且当所述可压缩结构在所述闭合布置中接触所述半导体衬底时可压缩到所述凹部中；
其中所述第二模具部件还包括一个或多个空气管道，其可操作以将压缩空气引入所述模腔中，以将所成型的半导体衬底与所述第二模具部件分离。
2.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于，还包括：
一个或多个另外的可压缩结构，形成包围所述模腔的多个可压缩结构。
3.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于，还包括：
另外的可压缩结构；
其中所述可压缩结构位于所述模腔的第一侧，并且所述另外的可压缩结构位于所述模腔的与所述第一侧相对的第二侧。
4.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于，还包括：
耦合到所述一个或多个空气管道的真空泵。
5.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于：所述可压缩结构包括弹性体。
6.根据权利要求5所述的成型装置，其特征在于：所述弹性体是选自由硅酮、腈、丙烯、全氟弹性体和新戊酸酯组成的组中的任一种。
7.根据权利要求5所述的成型装置，其特征在于：所述可压缩结构还包括与所述弹性体接触的刚性结构。
8.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于：所述可压缩结构包括弹簧和与所述弹簧接触的刚性结构。
9.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于：所述凹部完全位于所述半导体衬底的周边内。
10.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于：所述可压缩结构可压缩以完全位于所述凹部内。
11.一种成型半导体衬底的方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述半导体衬底设置在第一模具部件上，一第二模具部件具有面向所述第一模具部件的主表面，所述主表面包括限定模腔的部分和凹部，所述凹部与模腔间隔开并至少部分地包围所述模腔，并且可操作以至少部分地位于保持在所述第一模具部件上的所述半导体衬底的边缘内；
从打开布置移动所述第一模具部件和第二模具部件，其中位于所述凹部内的可压缩结构具有朝向所述第一模具部件、朝向彼此从所述凹部中延伸出而成为闭合布置的部分，其中所述可压缩结构接触所述半导体衬底以将所述可压缩结构压缩到所述凹部中；
将模具化合物引入由所述第二模具部件的所述主表面限定的模腔中，以形成包括所述半导体衬底和在所述半导体衬底上的模具帽结构的成型的半导体衬底；
分离所述第一模具部件和所述第二模具部件；以及
将压缩空气引入所述模腔以将所述成型的半导体衬底与所述第二模具部件分离。
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