CN115332095A - 一种qfn大基板的封装模具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体制造设备技术领域，具体公开了一种QFN大基板的封装模具，包括上模和下模，所述上模设置在下模上，所述下模上设置有顶料装置，所述顶料装置用于将QFN大基板从下模的型腔上上料至上模的型腔内，所述上模上设置有上压料装置，所述上压料装置用于与顶料装置相对应，对上料至上模的型腔内QFN大基板定位。该半导体QFN大基板的封装模具便于胶料的放置，便于QFN大基板的封装操作，提高封装效率。

Description

一种QFN大基板的封装模具及方法

技术领域

本发明涉及半导体制造设备技术领域，具体是一种QFN大基板的封装模具及方法。

背景技术

QFN是一种无引脚封装，呈正方形或矩形，封装底部中央位置有一个大面积裸露焊盘用来导热，围绕大焊盘的封装外围四周有实现电气连结的导电焊盘。由于体积小、重量轻、加上杰出的电性能和热性能，这种封装结构特别适合任何一个对尺寸、重量和性能都有要求的应用，广泛应用于手机、相机、电脑等电子产品，市场需求量非常大。

QFN大基板，其基板的长度和宽度都在300mm以上，已远远超出普通封装的引线框架和基板的外形尺寸。传统QFN产品的基板外形长度在250mm以下，宽度在85mm以内，其封装有效区域面积较小，因封装产品规格常见有，3mm×3mm、4mm×4mm、5mm×5mm等，因此包封区域小，单模的封装的产品少。且普通的QFN的封装都是引线框架和基板放置在下模模面，靠自身重量，自动系统直接投下去就可以，摆放定位好就可以了。像这种大基板的产品，胶体在下，塑封区域大的产品，所占用的树脂量也就较多。大基板的重量、形变，加上树脂用量，就很难实现全自动的系统上料，基板需定位固定在上模，由于单模封装区域大，可在封装区域大数量排布如：3mm×3mm、4mm×4mm、5mm×5mm等外形尺寸产品，单模封装要求效率高，因此急需一种QFN大基板的封装模具来完成此道工序。

发明内容

本发明的目的在于提供一种QFN大基板的封装模具，能够便于胶料的放置，便于QFN大基板的封装操作，提高封装效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种QFN大基板的封装模具，包括上模和下模，所述上模设置在下模上，所述下模上设置有顶料装置，所述顶料装置用于将QFN大基板从下模的型腔上上料至上模的型腔内，所述上模上设置有上压料装置，所述上压料装置用于与顶料装置相对应，对上料至上模的型腔内QFN大基板定位。

进一步的方案，所述上压料装置包括压板、销轴安装底座、销轴和扭簧，所述销轴安装底座连接在上模的四周，所述压板通过销轴转动连接在销轴安装底座上，所述扭簧弹性连接压板与销轴安装座之间，用于对压板的弹性限位，所述顶料装置与压板相对应，用于驱动压板在扭簧弹性限位下绕销轴转动，打开上模的型腔。

进一步的方案，所述压板的形状为“L”形。这样便于压板的偏转，同时“L”形底面便于托住QFN大基板。

进一步的方案，所述下模包括基板托板、托板垫板和托板支架，所述基板托板用于放置QFN大基板，所述基板托板的四周对应压板位置设置有避让槽，所述避让槽用于避让压板的转动，所述基板托板连接在托板垫板上，所述托板垫板连接在托板支架上，所述顶料装置连接在托板支架上。

进一步的方案，所述顶料装置包括底板、顶杆和弹性升降组件，所述顶杆连接在托板支架上，且与压板相对应，用于顶开压板，底板设置在托板支架的下方，所述弹性升降组件连接在底板和托板支架之间，用于带动基板托板上的QFN大基板移动至上模的型腔内。

进一步的方案，所述弹性升降组件包括直线轴承、导杆连接件、压缩弹簧一、撬杆和撬杆轴承，所述直线轴承连接在托板支架上，所述导杆连接件滑动连接在直线轴承内，所述撬杆的中部转动连接在底板上，撬杆的一端连接有撬杆轴承，所述撬杆轴承与导杆连接件滑动连接，所述压缩弹簧一连接在导杆连接件与托板支架之间。

进一步的方案，所述基板托板上设置有让位沉台，所述让位沉台用于容纳QFN大基板上芯片或用于封装QFN大基板的胶体，所以让位沉台能保证QFN大基板准确入位。

进一步的方案，所述底板的两侧连接有左、右导轨，所述左、右导轨上设置有弹簧卡销。所述左、右导轨用于下模在封装机上滑动，所述弹簧卡销用于对左、右导轨定位。

进一步的方案，所述基板托板通过压缩弹簧二连接有基板导向针，所述压缩弹簧二用于基板导向针防撞。所述基板导向针分布在基板托板四边，每边设置个共个基板导向针，用于基板摆放时的位置限定。

进一步的方案，所述下模上设置有定位块，所述定位块上设置有台阶，所述上模上设置有与定位块相匹配的定位凹槽。

进一步的方案，底板上通过支撑块连接有手柄。

一种QFN大基板的封装方法，包括以下步骤：

S1、在下模型腔上放置QFN大基板，再通过顶料装置将QFN大基板上料至上模型腔内，然后通过上压料装置将QFN大基板定位在上模型腔内，通过真空吸附，将QFN大基板吸附在上模上；

S2、通过顶料装置带动下模下降，在下模型腔放入贴膜，在贴膜上均匀散布树脂，通过真空吸附，树脂和贴膜吸附在下模型腔上，对上、下模合模加压封装。

进一步的方案中，所述顶料装置将上压料装置打开或闭合，当上压料装置打开时，顶料装置将QFN大基板送入上模型腔内，当上压料装置闭合时，上压料装置将QFN大基板定位在上模型腔内。

本发明的有益效果：

本发明通过该封装模具，可将QFN大基板放在上模，粉末树脂均匀洒在下模，可以实现一种机器重复配套多种胶体厚度的产品，不用考虑在上模无法放置树脂，且QFN大基板在上模，可以不用过分考虑基板的厚度要求，设备的通用性比较强。

通过顶料装置与上压料装置之间的联动配合对QFN大基板上料，上料操作衔接更平顺，通过顶料装置控制上压料装置打开与闭合，可以节省上压料装置的控制件如夹爪气缸等，不需要外连接控制线路和气管等，这样可以便于上压料装置布置，便于上模和下模合模。

本发明采用杠杆原理，通过撬杆带动下模的上行上料，配合撬杆轴承的滚动导向，可以在超大基板无法实现完全自动化的情况下，采用的手动上料，来完成产品封装，实现省力、平稳的上料。

定位块开设台阶，可以实现上料机构的定位和限位功能。

上压料装置中，压板通过扭簧作用，可以张开闭合，配合上模的真空吸附，可以牢牢地将QFN大基板定位吸附在上模。

利用在左、右导轨上设置弹簧卡销定位，可以对下模实现同一方向运动完成竖直和水平两个方向的定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中一种QFN大基板的封装模具的安装示意图；

图2是本发明实施例中下模的安装示意图一；

图3是本发明实施例中下模的安装示意图二；

图4是本发明实施例中上模的俯视示意图；

图5是本发明实施例中上模的侧视示意图；

图6是本发明实施例中顶料装置的连接示意图。

图中：01、机架；1、上模；11、定位针；101、上模型腔；2、下模；201、下模型腔；21、基板托板；211、让位沉台；22、托板垫板；221、避让槽；23、托板支架；24、压缩弹簧二；25、基板导向针；26、定位块；3、顶料装置；31、底板；32、顶杆；33、弹性升降组件；331、直线轴承；332、导杆连接件；333、压缩弹簧一；334、撬杆；335、撬杆轴承；34、弹簧卡销；35、左、右导轨；36、支撑块；37、手柄；4、上压料装置；41、压板；42、销轴安装座；43、销轴；44、扭簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，图1中A-A左侧表示的是顶料装置3带动上压料装置4对上料至上模1的型腔内QFN大基板定位的示意图，A-A右侧表示的是顶料装置3初始时下模上料时的示意图。

本发明实施例中，如图1所示，一种QFN大基板的封装模具，包括上模1和下模2，上模1设置在下模2上，下模2上设置有顶料装置3，顶料装置3用于将QFN大基板从下模2的型腔上上料至上模1的型腔内，上模1上设置有上压料装置4，上压料装置4用于与顶料装置3相对应，上压料装置4用于对上料至上模1的型腔内QFN大基板定位。

参阅图1所示，该封装模具具体的工作原理和使用方法：将QFN大基板放在下模型腔上，就可通过顶料装置3直接送至上模1，被上模1上的上压料装置4压住定位后，配合上模1的真空吸附，就可以牢牢地将QFN大基板定位吸附在上模1上，顶料装置3带动下模2下降，将铺有固重量、均匀散布粉末树脂的贴膜，铺放在下模2，通过真空吸附在下模2的凹腔里，再合模给固定压力，再保压100秒左右，再开模，手动取出封后产品，撕去产品及下模胶体上的贴膜，产品放入料盒，就可以再次下一轮上料QFN大基板了，如此往复。这样通过顶料装置3和上压料装置4对QFN大基板进行上料方式，对QFN大基板的定位稳定，便于合模，能降低劳动强度，操作稳定性及安全性均高，另外可以适用不同胶体厚度的QFN大基板产品，只需调整下模型腔的深度和匹配相应的粉末树脂重量即可，QFN大基板放在上模1，粉末树脂洒在下模2，可以实现一种机器重复配套多种胶体厚度的产品，不用考虑在上模1无法放置树脂，且QFN大基板在上模1，可以不用过分考虑QFN大基板的厚度要求，设备的通用性比较强。

根据上述工作原理，优选的一些实施例结构，如图4和图5所示，上压料装置4包括压板41、销轴安装座42、销轴43和扭簧44，销轴安装座42连接在上模1的四周，压板41通过销轴43转动连接在销轴安装座42上，扭簧44弹性连接压板41与销轴安装座42之间，用于对压板41的弹性限位，顶料装置3与压板41相对应，用于驱动压板41在扭簧44弹性限位下绕销轴43转动，打开上模1的型腔。这样的结构不仅便于打开上模型腔，也便于将QFN大基板闭合上模型腔。这里还可以根据上述上压料装置4想到通过别的形式的夹爪或压料装置对QFN大基板进行上模定位。

压板41的形状为“L”形。这样便于压板41的偏转，同时“L”形底面便于托住QFN大基板。这里可以想到别的类似形状的压板41也可以实现上述压板41的作用，如“Z”形。

参阅图1和图4所示，下模2包括基板托板21、托板垫板22和托板支架23，基板托板21用于放置QFN大基板，基板托板21的四周对应压板41位置设置有避让槽221，避让槽221用于避让压板41的转动，基板托板21连接在托板垫板22上，托板垫板22连接在托板支架23上，顶料装置3连接在托板支架23上。这样上模2在与上模1合模时便于压板41的打开和转动，也便于将QFN大基板放置在基板托板21上。

参阅图1、图2和图5所示，顶料装置3包括底板31、顶杆32和弹性升降组件33，顶杆32连接在托板支架23上，用于与压板41相对应，用于顶开压板41，底板31设置在托板支架23的下方，弹性升降组件33连接在底板31和托板支架23之间，用于带动基板托板21上的QFN大基板移动至上模1的型腔内。顶杆32通过弹性升降组件33作用，随着托板支架23一起上升，顶开压板，带动压板41绕销轴43偏转一定角度，基板托板21可在弹性升降组件33的带动下，一起进入上模1的型腔内，顶杆32通过弹性组件随着托板支架23一起下降时，压板41闭合上模1的型腔时，将基板托板21上的QFN大基板一同托住位于上模1的型腔内。

参阅图1、图2和图5所示，弹性升降组件33包括直线轴承331、导杆连接件332、压缩弹簧一333、撬杆334和撬杆轴承335，直线轴承331连接在托板支架23上，导杆连接件332滑动连接在直线轴承331内，撬杆334的中部转动连接在底板31上，撬杆334的一端连接有撬杆轴承335，撬杆轴承335与导杆连接件332滑动连接，压缩弹簧一333连接在导杆连接件332与托板支架23之间，按下撬杆334另一端时，撬杆轴承335升起，带动导杆连接件332和压缩弹簧一333顶升托板垫板22，带动下模2上升，用于带动基板托板21上的QFN大基板移动至压板41处。

如图5所示，基板托板21上设置有让位沉台211，让位沉台211用于容纳QFN大基板上芯片或用于封装QFN大基板的胶体，所以让位沉台211能保证QFN大基板准确入位。

如图1和3所示，底板31的两侧连接有左、右导轨35，左、右导轨35上设置有弹簧卡销34。左、右导轨用于下模在封装机上滑动，弹簧卡销34用于对左、右导轨定位。这样左、右导轨35可与封装机机架01上的滑槽配合，实现下模的横向滑动，弹簧卡销34与滑槽上的卡槽的配合，便于下模2横向拉出上料及清理，及便于下模2横向定位在上模1下。

如图1所示，下模2还包括压缩弹簧二24和基板导向针25，所述基板导向针25通过压缩弹簧二24弹性连接在基板托板21上，压缩弹簧二24用于基板导向针防撞。基板导向针25，可分布在基板托板21四边，每边设置2个共8个基板导向针25，用于基板摆放时的位置限定。

下模2上设置有定位块26，定位块26上设置有台阶，上模1上设置有与定位块26相匹配的定位凹槽27。这样便于上模1和下模2在合模时进行限位。

参阅图1和图5所示，底板31上通过支撑块36连接有手柄37，这样便于手动拉出底板31及下模2，底板31的左右两侧还通过两个直线轴承将底板31与托板支架23连接，起到进一步平稳下模的作用。

参阅图4所示，上模1设有定位针11，用于QFN大基板的上模定位及防反识别。

基板托板21用于摆放待封装的QFN大基板铣有让位沉台211，用于芯片让位，树脂为粉末颗粒热固性树脂，但充填树脂状态也可为液态状。

参阅图1-6所示，具体的，使用时，首先对QFN大基板产品上料，上料时，上、下模会打开处于开模状态，通过左、右导轨35、与封装机机架01上安装的用于下模定位的左、右滑槽定位下模左右方向，左、右导轨35侧面连接有弹簧卡销34，当下模推到上模下方时，弹簧卡销34会与左、右滑槽上的滑槽位置卡住，从而达到下模前后方向的定位。下模定位后，通过上料机械手或手动，将焊有芯片、打过金线的QFN大基板，投放至基板托板21上，因为基板托板21上的四侧设置有基板导向针25，基板导向针25的料面有铣加工的让位沉台211，所以基板托板21能保证准确入位，由于已开设让位沉台211，即使芯片朝下，也不会碰及芯片及金丝。手动将撬杆334往下按，撬杆轴承335会顶着导杆连接件332平稳移动，底板31连接的直线轴承、托板支架23上的直线轴承331和压缩弹簧一333会带动整个下模2向上移动，通过托板支架23上的定位块26，在移动时与上模的定位凹槽定位，下模的定位块设有台阶，台阶具有向上移动的限位作用，另基板托板21连接有基板导向针25及压缩弹簧二24，当下模2上移时，基板导向针25的上表面与上模1接触时，基板导向针25会自行压缩，不会产生抵触干涉，顶杆32会顶在上压料装置的压板41的外侧，上压料装置4的销轴安装座42上装有扭簧44和销轴43，顶杆32向上移动时，由于扭簧44的偏转受力，压板41会在顶杆32的作用下张开，QFN大基板进入压板41上方的上模型腔101，当撬杆334松开时，在底板31上直线轴承及压缩弹簧一333，基板托板21会自动向下移动，顶杆32随下模2一起下降，压板41会在扭簧44的作用下，回复原点，从而将在QFN大基板四侧面将其托住，同时上模1的真空开启，将整个QFN大基板吸附在上模1模面，这样QFN大基板就不会产生坠落。

再对QFN大基板封装，双手取出整个下模上料机构。将铺有固重量、均匀散布粉末树脂的贴膜，铺放在下模2，下模型腔201充填的树脂状态也可为液态状，通过真空吸附在下模型腔201里，再合模给固定压力，再保压100秒左右，再开模，手动取出封后产品，撕去下模胶体上的贴膜，产品放入料盒，就可以再次上料基板了，如此往复。可以适用不同胶体厚度的大基板QFN产品，只需调整下模型腔的深度和匹配相应的粉末树脂重量即可。

通过结合现有基板的封装方法，本发明还提出一种QFN大基板的封装方法，便于对QFN大基板，参阅图1-4所示，改进的方法具体包括以下步骤：

S1、在下模型腔201上放置QFN大基板，再通过顶料装置3将QFN大基板上料至上模型腔101内，然后通过上压料装置4将QFN大基板定位在上模型腔101内，通过真空吸附，将QFN大基板吸附在上模1上；

S2、通过顶料装置3带动下模2下降，在下模型腔201放入贴膜，在贴膜上均匀散布树脂，通过真空吸附，树脂和贴膜吸附在下模型腔201上，对上下模合模加压封装。

进一步优选的方法，顶料装置3将上压料装置4打开或闭合，当上压料装置4打开时，顶料装置3将QFN大基板送入上模型腔101内，当上压料装置4闭合时，上压料装置4将QFN大基板定位在上模型腔101内。这样可以通过顶料装置3与上压料装置4之间的联动配合对QFN大基板上料，上料操作衔接更平顺，通过顶料装置3控制上压料装置4打开与闭合，可以节省上压料装置4的控制件如夹爪气缸等，不需要外连接控制线路和气管等，这样可以便于上压料装置4布置，便于上模和下模合模。

综上所述，本发明通过该封装模具，可将QFN大基板放在上模，粉末树脂均匀洒在下模，可以实现一种机器重复配套多种胶体厚度的产品，不用考虑在上模无法放置树脂，且QFN大基板在上模，可以不用过分考虑基板的厚度要求，设备的通用性比较强。

通过顶料装置3与上压料装置4之间的联动配合对QFN大基板上料，上料操作衔接更平顺，通过顶料装置3控制上压料装置4打开与闭合，可以节省上压料装置4的控制件如夹爪气缸等，不需要外连接控制线路和气管等，这样可以使得上压料装置4处结构简单，便于上模1和下模2合模。

采用杠杆原理，通过撬杆带动下模2的上行上料，配合撬杆轴承335的滚动导向，可以在超大基板无法实现完全自动化的情况下，采用的手动上料，来完成产品封装，实现省力、平稳的上料。

定位块开设台阶，可以实现上料机构的定位和限位功能。

上压料装置中，压板通过扭簧作用，可以张开闭合，配合上模的真空吸附，可以牢牢地将QFN大基板定位吸附在上模。

利用在左、右导轨上设置弹簧卡销34定位，可以对下模2实现同一方向运动完成两个方向的定位。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种QFN大基板的封装模具，包括上模（1）和下模（2），所述上模（1）设置在下模（2）上，其特征在于，所述下模（2）上设置有顶料装置（3），所述上模（1）上设置有上压料装置（4），所述上压料装置（4）设置在顶料装置（3）的上方。

2.根据权利要求1所述的一种QFN大基板的封装模具，其特征在于，所述上压料装置（4）包括压板（41）、销轴安装座（42）、销轴（43）和扭簧（44），所述销轴安装座（42）连接在上模（1）的四周，所述压板（41）通过销轴（43）转动连接在销轴安装座（42）上，所述扭簧（44）弹性连接压板（41）与销轴安装座（42）之间。

3.根据权利要求2所述的一种QFN大基板的封装模具，其特征在于，所述压板（41）的形状为“L”形。

4.根据权利要求2所述的一种QFN大基板的封装模具，其特征在于，所述下模（2）包括基板托板（21）、托板垫板（22）和托板支架（23），所述基板托板（21）的四周对应压板（41）位置设置有避让槽（221），所述基板托板（21）连接在托板垫板（22）上，所述托板垫板（22）连接在托板支架（23）上，所述顶料装置（3）连接在托板支架（23）上。

5.根据权利要求4所述的一种QFN大基板的封装模具，其特征在于，所述顶料装置（3）包括底板（31）、顶杆（32）和弹性升降组件（33），所述顶杆（32）连接在托板支架（23）上，底板（31）设置在托板支架（23）的下方，所述弹性升降组件（33）连接在底板（31）和托板支架（23）之间。

6.根据权利要求5所述的一种QFN大基板的封装模具，其特征在于，所述弹性升降组件（33）包括直线轴承（331）、导杆连接件（332）、压缩弹簧一（333）、撬杆（334）和撬杆轴承（335），所述直线轴承（331）连接在托板支架（23）上，所述导杆连接件（332）滑动连接在直线轴承（331）内，所述撬杆（334）的中部转动连接在底板（31）上，所述撬杆（334）的一端连接有撬杆轴承（335），所述撬杆轴承（335）与导杆连接件（332）滑动连接，所述压缩弹簧一（333）连接在导杆连接件（332）与托板支架（23）之间。

7.根据权利要求4-6任一所述的一种QFN大基板的封装模具，其特征在于，所述下模（2）还包括压缩弹簧二（24）和基板导向针（25），所述基板导向针（25）通过压缩弹簧二（24）弹性连接在基板托板（21）上。

8.根据权利要求1-6任一所述的一种QFN大基板的封装模具，其特征在于，所述下模（2）上设置有定位块（26），所述定位块（26）上设置有台阶，所述上模（1）上设置有与定位块（26）相匹配的定位凹槽。

9.一种QFN大基板的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在下模型腔（201）上放置QFN大基板，再通过顶料装置（3）将QFN大基板上料至上模型腔（101）内，然后通过上压料装置（4）将QFN大基板定位在上模型腔（101）内，通过真空吸附，将QFN大基板吸附在上模（1）上；

S2、通过顶料装置（3）带动下模（2）下降，在下模型腔（201）放入贴膜，在贴膜上均匀散布树脂，通过真空吸附，树脂和贴膜吸附在下模型腔（201）上，对上、下模合模加压封装。

10.根据权利要求9所述的一种QFN大基板的封装方法，其特征在于，所述顶料装置（3）将上压料装置（4）打开或闭合，当上压料装置（4）打开时，顶料装置（3）将QFN大基板送入上模型腔（101）内，当上压料装置（4）闭合时，上压料装置（4）将QFN大基板定位在上模型腔（101）内。

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