CN113276348B - 注塑模具及注塑方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种注塑模具及一种注塑方法，所述注塑模具包括：底盘，用于放置待注塑的封装芯片，所述封装芯片包括基板及通过倒装工艺固定于所述基板正面的至少一个芯片，所述基板上具有气孔；所述底盘内形成有沿至少两个方向延伸且相互交叉连通的两个以上的气道，各个气道的两端均为开放端口，且其中至少一个气道埋入所述底盘内；所述气道上具有出气口，当封装芯片放置于底盘上时，所述出气口与所述基板上的气孔连通。所述注塑模具有利于在进行注塑时排出注塑模具腔体内的气体，提高注塑后封装芯片的可靠性。

Description

注塑模具及注塑方法
技术领域
本发明涉及芯片封装领域，尤其涉及一种注塑模具及注塑方法。
背景技术
芯片在封装完成后，需要通过注塑将封装完成后的芯片进行包裹，从而对芯片进行保护。
对于通过倒装工艺(Flip chip)封装的芯片，芯片与基板之间通过焊接凸点与基板上的电路连接。塑封过程，需要将塑封料包裹整个芯片，填充满芯片与基板之间的间隙。由于芯片与基板之间直接通过焊接凸点连接，间隙较小，焊球之间间隔距离也较小，因此，塑封料在填充时空气不易排出，容易出现封装结构不可靠的问题。
现有技术中，为了便于在注塑过程中有利于气体的排出，会在封装基板上设置气孔，从而在注塑过程中，随着塑封料的填充，气体自基板上的气孔排出。但是注塑过程中，所述基板与封装模具的底盘表面贴合，气孔容易被堵住，依旧会存在气体无法排除的问题。
因此，如何在注塑过程中，避免封装体内气体残留，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种注塑模具及注塑方法，提高注塑后封装芯片的可靠性。
为了解决上述问题，本发明提供了一种注塑模具，包括：底盘，用于放置待注塑的封装芯片，所述封装芯片包括基板及通过倒装工艺固定于所述基板正面的至少一个芯片，所述基板内具有贯穿所述基板的气孔；所述底盘内形成有沿至少两个方向延伸且相互交叉连通的两个以上的气道，各个气道的两端均为开放端口，且其中至少一个气道埋入所述底盘内；所述气道上具有出气口，用于与所述基板上的气孔连通。
可选的，所述两个以上的气道内，至少一个气道位于所述底盘正面；位于所述底盘表面的气道为位于所述底盘正面的凹槽，埋入所述底盘内的气道为位于所述底盘内部的隧道。
可选的，在沿垂直于底盘表面的方向上，至少两个不同延伸方向上的气道分别位于所述底盘的不同深度处。
可选的，至少沿其中一个方向延伸的所述气道埋入所述底盘内部。
可选的，所述出气口位于不同气道的交叉位置处，使得各个交叉的气道之间相互连通。
可选的，所述气道垂直于长度方向上的横截面的边缘两点之间的最大距离的范围为500μm～5mm。
可选的，所述气道的出气口尺寸大于或等于所述基板上的气孔尺寸。
可选的，所述底盘内形成有沿第一方向延伸的第一气道，以及沿第二方向延伸的第二气道，所述第一气道为形成于所述底盘表面的凹槽，所述第二气道为埋入所述底盘内的隧道，所述第二气道与所述第一气道交叉位置处连通。
可选的，所述第二气道内，与所述第一气道连通处具有一台阶，所述台阶在沿第一气道延伸方向上连接至所述第一气道的底部，且所述台阶的表面与所述第一气道的底面齐平。
可选的，所述待注塑的封装芯片的基板上的气孔沿直线排列，当所述封装芯片置于所述底盘表面时，所述第一气道的延伸方向与基板上气孔的排列方向一致，且每个第一气道均用于连通至位于同一直线上的气孔。
可选的，还包括：封盖，用于盖合于所述底盘上，与所述底盘之间形成空腔，所述空腔用于容纳待注塑的封装芯片；所述底盘上的气道连通所述空腔与所述注塑模具外部；所述封盖上具有至少一个注入孔，用于向所述空腔内注入塑封料。
本发明的技术方案还提供一种注塑方法，包括：提供注塑模具以及待注塑的封装芯片，所述封装芯片包括基板及通过倒装工艺固定于所述基板正面的至少一个芯片，所述基板内具有贯穿所述基板的气孔；将所述封装芯片置于所述注塑模具的底盘上并将封盖盖合于所述底盘上形成空腔，所述封装芯片位于所述空腔内，所述基板的背面与所述底盘表面贴合，且所述封装芯片的基板上的气孔与所述底盘内的气道连通；通过所述封盖上的注入孔向所述空腔内注入液态塑封料，注入过程中，至少部分所述空腔内气体通过所述气孔以及气道排出至所述注塑模具外部。
可选的，通过两个以上所述注入孔向所述空腔内注入塑封料。
可选的，所述封装芯片的每个芯片所在的基板区域内形成有至少一个气孔。
可选的，还包括：当所述液态塑封料填满所述空腔后，进行热处理，使所述液态塑封料固化；将被固化后的塑封料覆盖的封装芯片自所述空腔内取出。
本发明的注塑模具的底盘具有多个方向延伸的气道，各方向延伸的气道连通，构成网状气道结构，在注塑过程中，其中部分气道两端被堵住时，依旧能够通过其他方向的气道排出气体，从而降低注塑腔体内气体无法排出的风险，提高注塑后封装芯片的可靠性。
附图说明
图1A至图1C为本发明一具体实施方式的的注塑过程的结构示意图；
图2A至图2C为本发明一具体实施方式的注塑模具的底盘的结构示意图；
图3为本发明一具体实施方式的注塑模具的底盘的结构示意图；
图4A至图4D为本发明一具体实施方式的注塑模具的底盘的结构示意图；
图5A至图6B为本发明一具体实施方式对封装芯片的注塑过程的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术中所述，现有技术中，在对倒装工艺的封装芯片进行注塑时，容易存在气体无法排出的问题。
为了解决上述问题，在本发明的一个具体实施方式中，提供一种注塑模具，所述封装模具的底盘上具有凹槽，能够与封装芯片基板上的气孔连通，气体自气孔排出，再通过凹槽排出模具外部。
请参考图1A～1C，为本发明一个具体实施方式中采用具有凹槽的注塑模具进行注塑的结构示意图，其中图1A为俯视示意图，图1B为沿图1A中割线AA’的剖面示意图，图1C为沿图1A中割线BB’的剖面示意图。
封装芯片包括基板110以及倒装于所述基板110上的芯片111。具体的，所述基板110具有相对的正面和背面，所述芯片111固定于所述基板110的正面。所述封装芯片置于注塑模具的空腔内，所述基板110上具有气孔113。
所述注塑模具包括底盘101以及封盖102。所述底盘101内具有凹槽120，所述凹槽120的两端为开放端口，与注塑模具的外部连通。封装芯片置于所述底盘101上，气孔113与所述凹槽120连通，注入塑封料112时，气体自基板110上气孔113、通过位于底盘101上的凹槽120排出至模具外部。与仅在基板101上形成气孔相比，在注塑模具的底盘101上形成与气孔113连通的凹槽120能够进一步提高注塑时的排气效果。
但是，在注塑过程中，通常模具内腔体边缘处会被先填充塑封料，位于边缘位置的芯片111会先被塑封料包裹。塑封料从基板101的气孔113溢出至凹槽120内，可能会在塑封料还未填满腔体时，就将地板101上的凹槽120的两端堵住，例如图1A中区域130位置处，此时，该凹槽120将无法起到较好的排气效果，依旧会在注塑过程中，存在无法排出空气，导致芯片111与基板110之间出现孔洞，影响器件的可靠性。
发明人进一步提出一种新的封装模具，以改善上述问题。
下面结合附图对本发明提供的新的注塑模具及注塑方法的具体实施方式做详细说明。
在一个具体实施方式中，所述注塑模具包括：底盘，用于放置待注塑的封装芯片，所述封装芯片包括基板及通过倒装工艺固定于所述基板正面的至少一个芯片，所述基板上具有贯穿所述基板的气孔；所述底盘内形成有沿至少两个方向延伸且相互交叉连通的两个以上的气道，各个气道的两端均为开放端口，且其中至少一个气道埋入所述底盘内；所述气道上具有出气口，用于与所述基板上的气孔连通。
请参考图2A～2C，为本发明一具体实施方式的注塑模具的底盘的结构示意图。其中，图2A为所述底盘210的俯视示意图，图2B为沿图2A中割线CC’的剖面示意图，图2C为沿图2A中割线DD’的剖面示意图。
所述底盘210具有沿第一方向延伸的第一气道211以及沿第二方向延伸的第二气道212。该具体实施方式中，第一方向为X轴方向，第二方向为Y轴方向，所述第一方向和第二方向相互垂直。在其他具体实施方式中，所述第一方向和第二方向之间也可以是成其他角度相交。该具体实施方式中，以第一方向和第二方向上各形成有3个气道作为示例，在其他具体实施方式中，各方向的气道数量可以根据待注塑的封装芯片结构以及实际需求进行设计，在此不作限定。
所述底盘210具有相对的两个表面，分别为正面和背面，所述封装芯片应用放置于所述底盘210的正面上。该具体实施方式中，所述第一气道211为形成于所述底盘210正面的凹槽，所述第二气道212为埋入所述底盘211内的隧道，所述第二气道212与所述第一气道211交叉位置处连通。所述第一气道211和第二气道212通过交叉位置连通，使得所述第一气道211和第二气道212构成网状气道结构，当其中任意一个位置处被堵住时，气体可以还可以通过其他方向排出。
所述第一气道211和第二气道212上均具有出气口，所述出气口的一端开口位于所述底盘210的正面，用于与带注塑的封装芯片的基板上的气孔连通。该具体实施方式中，所述第一气道211为凹槽，整个凹槽开口均可以作为所述第一气道211的出气口；所述第二气道212埋入所述底盘210内，所述第二气道212与所述第一气道211连通处的气道区域，作为所述第二气道212的出气口，该具体实施方式中，所述第二气道212的出气口位于所述第二气道212与所述第一气道211的交叉位置处。
通常，进行注塑的封装芯片的基板上的气孔沿直线排列，当所述封装芯片置于所述底盘210表面时，所述第一气道211的延伸方向与基板上气孔的排列方向一致，且每个第一气道211均连通至位于同一直线上的气孔。在对封装芯片进行注塑时，塑封料从芯片基板的气孔进入所述第一气道内，最终，注塑完成，塑封料固化后，所述第一气道内会形成一长条状的位于基板背面的塑封料长条，将与所述第一气道连通的气孔均封闭，从而提高对所述基板上气孔的封闭效果。该具体实施方式中，所述第一气道211的宽度范围为100μm～1mm，在满足排气要求的同时，避免在基板背面形成尺寸过大的塑封料长条，占据基板背面过多面积而影响基板背面电路分布。
在其他具体实施方式中，还可以形成沿三个或者三个以上方向延伸的气道，以提高气体排出的效率。在沿垂直于底盘表面的方向上，至少两个不同延伸方向上的气道分别位于所述底盘的不同深度处。
在一个具体实施方式中，沿各个方向延伸的气道均埋入底盘内，且沿不同方向延伸的气道埋入深度不同，并且在交叉位置处垂直贯通，该交叉位置处的通孔作为各气道的出气口，用于连通至待注塑的封装芯片基板上的气孔，因此，此时，进气孔的数目可以根据待注塑的封装芯片基板上的气孔数目进行设置，可以与气孔数目相同或大于气孔的数目，以适应不同种类的封装芯片。在一个具体实施方式中，所述出气口为圆孔状，直径范围为100μm～1mm，优选为200μm，300μm，400μm，500μm，600μm，700μm或者800μm。在一些具体实施方式中，所述出气口还可以为矩形孔，边长范围为100μm～1mm。
在该具体实施方式中，在对封装芯片进行塑封后，仅会在封装芯片的基板背面形成点状的封闭气孔的塑封料，从而减少塑封料占据的基板背面的面积，可以提高在基板背面形成焊垫、焊球等电连接结构的面积。
在其他具体实施方式中，也可以有沿至少一个方向延伸的气道位于底盘正面，为两端贯穿底盘的凹槽；沿其他方向延伸的气道则埋入所述底盘内部。
在垂直于延伸方向上，所述气道的横截面可以为圆形、矩形、半圆形、椭圆形等各种形状。
本发明的具体实施方式中，所述气道的延伸方向以及延伸方向的数量不作限定，本领域技术人员可以根据实际需求进行设计。
为了提高气体排出效率，所述气道可以具有较大的横截面尺寸。所述气道垂直于长度方向上的横截面的边缘两点之间的最大距离的范围为500μm～5mm。所述气道横截面为圆形时，则所述最大距离为横截面的直径；所述气道横截面为矩形时，所述最大距离为横截面的最大边长。并且，还可以根据气道的位于所述底盘内的深度，设置不同的横截面尺寸，较佳的，可以使得位于下方的气道横截面面积大于上方的气道横截面面积。该具体实施方式中，所述第一气道211位于底盘表面的凹槽，横截面为矩形，边长范围可以为500μm～2mm，优选为800μm～1.7mm；所述第二气道212位于所述第一气道211的下方，横截面为圆形，直径范围可以为500μm～5mm，优选为800μm～4μm。气道的横截面面积越大，气体排出的效率越高。
该具体实施方式中，所述第一气道211和第二气道212均为直线形气道。在其他具体实施方式中，所述气道也可以为曲线形，例如图3中气道301。各气道的形状和延伸方向可以根据待封装芯片基板上的气孔排布进行设计，任何形状及排布规则均在本申请的保护范围内，在此不一一列举。
请参考图4A至图4D，为本发明另一具体实施方式的底盘的结构示意图。其中，图4A为所述底盘410表面的俯视示意图，图4B为沿图4A中割线E-E’的剖面示意图，图4C为沿图4A中割线F-F’的剖面示意图，图4D为沿图4A中割线G-G’的剖面示意图。
该具体实施方式中，所述底盘410表面具有沿第一方向(x轴)延伸的第一气道411，所述底盘410内部具有沿第二方向(y轴)延伸的第二气道412。所述第一气道411为位于所述底盘410正面的凹槽，所述第二气道412为埋入所述底盘410内的隧道，所述第一气道411和所述第二气道412交叉位置处连通。
特别的，该具体实施方式中，所述第二气道412内，与所述第一气道411连通处具有一台阶413，所述台阶413在沿第一气道411延伸方向上连接至所述第一气道411其他位置处的底部。该具体实施方式中，所述台阶413的表面与所述第一气道411其他位置处的底面齐平；在其他具体实施方式中，所述台阶413的表面也可以略高于或低于所述第一气道411的底面。
请参考图4B，所述第一气道411与所述地二气道412的连接处由于所述台阶413的存在，使得在对芯片进行注塑时，塑封料自第一气道411进入第二气道412内时，流通路径较小，待塑封料固化后，将封装芯片取出时，该位置处塑封料容易断开，方便注塑后的封装芯片自注塑模具中取出。
所述注塑模具还包括封盖，用于盖合于所述底盘上，与所述底盘之间形成空腔，所述空腔用于容纳待注塑的封装芯片；所述底盘上的气道连通所述空腔与所述注塑模具外部；所述封盖上具有至少一个注入孔，用于向所述空腔内注入塑封料。所述封盖上还可以形成有出气孔，用于连通所述空腔和注塑模具外部。
上述注塑模具的底盘具有多个方向延伸的气道，各方向延伸的气道连通，构成网状气道结构，在注塑过程中，其中部分气道两端被堵住时，依旧能够通过其他方向的气道排出气体，从而降低注塑腔体内气体无法排出的风险，提高注塑后封装芯片的可靠性。
本发明的具体实施方式还提供一种注塑方法，采用上述具体实施方式中，提供的注塑模具，对封装后芯片进行注塑。
请参考图5A至图6B，为本发明一具体实施方式中，对封装芯片的注塑过程的结构示意图。
请参考图5A至图5B，提供一注塑模具，所述注塑模具包括底盘400和封盖500，所述底盘400的具体结构请参考图4A至图4D，在此不再赘述。
将待注塑的封装芯片510置于底盘400的正面上，所述封装芯片510包括基板511及通过倒装工艺固定于所述基板511正面的至少一个芯片512，所述基板上具有气孔513；将封盖500盖合于所述底盘400表面，形成空腔520，所述封装芯片位于所述空腔520内，所述基板511的背面与所述底盘410表面贴合，且所述封装芯片510的基板511上的气孔513与所述底盘410内的气道连通。所述基板511的正面与背面为相对的两个表面。
所述封装芯片510的基板511为电路板，形成有电路、焊垫等电连接结构，表面通过倒装工艺，封装有若干芯片512，所述芯片512倒置于所述基板511表面，通过焊接凸点与所述基板511表面的电连接结构形成电性连接，所述焊接凸点可以为焊球、铜柱等结构。
所述封装芯片510的每个芯片512所在的基板区域内形成有至少一个气孔513，至少其中部分的气孔与所述底盘410内的气道连通，以通过气道排出气体。较佳的，所述基板511内的所有气孔513均与所述底盘410内的气道连通，便于提高排气效率。该具体实施方式中，所述气孔513为圆孔，尺寸略小于或等于所述底盘410内的气道出气口的尺寸，具体的，所述气孔513的直径小于所述第一气道411的宽度。在一个具体实施方式中，所述气孔513的直径范围为800μm～0.8mm，所述第一气道411的宽度范围为100μm～1mm。
该具体实施方式中，所述底盘410包括位于正面的凹槽状第一气道411以及埋入所述底盘410内的第二气道412，所述基板511内的气孔513沿第一气道411的延伸方向排列，位于同一直线上的气孔513连通至同一第一气道411。
在其他具体实施方式中，所述底盘上的气道可以均埋入所述底盘内部，所述气道的出气口为孔状，贯通至所述底盘正面，所述基板511上的气孔513与所述底盘正面的至少部分出气口连通。
请参考图6A至图6B，通过所述封盖500上的注入孔(图中未示出)向所述空腔520(请参考图5A至图5B)内注入液态塑封料600，注入过程中，至少部分所述空腔520内气体通过所述气孔513(请参考图5A至图5B)以及气道排出至所述注塑模具外部。
向所述腔体520内注入液态塑封料时，对流速进行控制，以使得所述空腔520内的气体有足够的时间通过气道排出。较佳的，在一些具体实施方式中，控制注塑过程中注塑压强范围为7E6Pa～1E7Pa。
在一些具体实施方式中，所述封盖500上可以形成有两个或两个以上的注入孔，可以通过两个以上所述注入孔向所述空腔内注入塑封料，以提高注入效率。所述封盖500上还可以具有出气孔(图中未示出)，位于空腔520上部分的气体可以通过所述封盖500上的出气孔向外排出，从而减少需要从底盘410上气道排出的气体量，可以适当加快注塑塑封料的流速，从而提高注塑效率。
当塑封料填满所述空腔后，进行热处理，使所述塑封料600固化；将被所述塑封料覆盖的封装芯片510自所述空腔内取出。
该具体实施方式中，塑封过程中，塑封料600从基板511上气孔进入第一气道411内，将封装芯片510自模具中取出时，会连带形成于所述第一气道411内的塑封料一起取出，使得所述基板511背面具有长条状的塑封条610，所述塑封条610将位于同一直线上的气孔均封闭，提高对气孔的封闭效果。
在其他具体实施方式中，所述底盘正面可以形成有多个方向延伸的凹槽状气道，从而在注塑完成后在基板511上形成多个方向延伸的塑封条610。需要根据所述基板511背面形成的焊垫等电连接结构位置，合理设置底盘表面的气道分布位置，避免形成的塑封条610影响基板511背面的连接结构。
请参考图6A，由于所述第一气道411和第二气道412的连通处具有一台阶413，使得所述第一气道411与所述第二气道412之间的连通通道比较窄，塑封料在所述第一气道411和第二气道412连接处的连接强度较低，因而在注塑完成后，取出封装芯片510的过程中，所述第一气道411和第二气道412连接处的塑封料容易断裂，使得所述封装芯片510易于取出。封装芯片510取出后，还包括在所述封装芯片510的另一侧表面形成焊球，所述焊球通过所述基板510内的电连接结构与所述基板511正面的芯片512之间形成电连接；然后，将所述基板510进行切割，形成包括单颗芯片512的注塑后封装芯片。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种注塑模具，其特征在于，包括：
底盘，用于放置待注塑的封装芯片，所述封装芯片包括基板及通过倒装工艺固定于所述基板正面的至少一个芯片，所述基板内具有贯穿所述基板的气孔；
所述底盘内形成有沿第一方向延伸的第一气道，以及沿第二方向延伸的第二气道，所述第二气道与所述第一气道交叉位置处连通，各个气道的两端均为开放端口，且所述第一气道及所述第二气道分别位于所述底盘的不同深度处，所述第一气道为形成于所述底盘表面的凹槽，所述第二气道为埋入所述底盘内的隧道，所述第二气道内，与所述第一气道连通处具有一台阶，所述台阶在沿第一气道延伸方向上连接至所述第一气道的底部；
所述气道上具有出气口，用于与所述基板上的气孔连通。
2.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于，所述出气口位于不同气道的交叉位置处，使得各个交叉的气道之间相互连通。
3.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于，所述气道垂直于长度方向上的横截面的边缘两点之间的最大距离的范围为500μm～5mm。
4.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于，所述气道的出气口尺寸大于或等于所述基板上的气孔尺寸。
5.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于，所述待注塑的封装芯片的基板上的气孔沿直线排列，所述第一气道的延伸方向与气孔的排列方向一致，且每个第一气道均用于连通至位于同一直线上的气孔。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的注塑模具，其特征在于，还包括：封盖，用于盖合于所述底盘上，与所述底盘之间形成空腔，所述空腔用于容纳待注塑的封装芯片；所述底盘上的气道连通所述空腔与所述注塑模具外部；所述封盖上具有至少一个注入孔，用于向所述空腔内注入塑封料。
7.一种注塑方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求6所述的注塑模具以及待注塑的封装芯片，所述封装芯片包括基板及通过倒装工艺固定于所述基板正面的至少一个芯片，所述基板内具有贯穿所述基板的气孔；
将所述封装芯片置于所述注塑模具的底盘上并将封盖盖合于所述底盘上形成空腔，所述封装芯片位于所述空腔内，所述基板的背面与所述底盘表面贴合，且所述封装芯片的基板上的气孔与所述底盘内的气道连通；
通过所述封盖上的注入孔向所述空腔内注入液态塑封料，注入过程中，至少部分所述空腔内气体通过所述气孔以及气道排出至所述注塑模具外部。
8.根据权利要求7所述的注塑方法，其特征在于，通过两个以上所述注入孔向所述空腔内注入塑封料。
9.根据权利要求7所述的注塑方法，其特征在于，所述封装芯片的每个芯片所在的基板区域内形成有至少一个气孔。
10.根据权利要求7所述的注塑方法，其特征在于，还包括：当所述液态塑封料填满所述空腔后，进行热处理，使所述液态塑封料固化；将被固化后的塑封料覆盖的封装芯片自所述空腔内取出。
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