CN116666233B - 一种半导体器件处理方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片封装技术领域，公开了一种半导体器件处理方法及设备，一种半导体器件处理设备，包括塑封单元、打胶单元、第一驱动单元和密封罩；塑封单元包括塑封机，用于将引线框和芯片的组成品加工塑封体；打胶单元，用于将填充胶液挤出，打胶单元包括胶枪，胶枪的内部充满有胶液；第一驱动单元的输出端与胶枪连接，用于驱动胶枪沿塑封体与引线框的连接边侧环绕打胶，隔绝塑封体与引线框连接处的分层间隙；本发明通过在塑封体的边侧打胶，使胶液渗透入分层间隙内，填充满间隙，阻隔外部环境中的湿气从分层间隙中渗透进芯片内，避免了引线框与芯片焊接处的焊点被腐蚀，有利于延长芯片产品的使用寿命。

Description

一种半导体器件处理方法及设备

技术领域

本发明涉及芯片封装领域，更具体地说，它涉及一种半导体器件处理方法及设备。

背景技术

引线框与芯片塑封时，由于引线框和塑封体的材料以及膨胀系数不同（引线框一般为铜，塑封体一般为环氧树脂），塑封过程温度变化，两者膨胀程度不同容易引起引线框表面与塑封体接触的表面分层；

并且，塑封料中含有如Na+、Cl-等离子性杂质；当塑封完成后，引线框表面与塑封体的连接侧分层，会让外部环境中的湿气从分层间隙中渗透进芯片内，湿气中的水与塑封料中的氯离子结合生成盐酸，盐酸对引线框与芯片焊接处的焊点进行腐蚀，将焊点表层膜破坏，导致焊点开路，使半导体器件产品失效。

发明内容

本发明提供一种半导体器件处理方法及设备，解决相关技术中湿气从塑封过程产生的分层间隙中进入芯片内，腐蚀焊点的技术问题。

本发明提供了一种半导体器件处理设备，包括塑封单元、打胶单元、第一驱动单元和密封罩；

塑封单元包括塑封机，用于将引线框和芯片的组成品加工塑封体；

打胶单元，用于将填充胶液挤出，打胶单元包括胶枪，胶枪的内部充满有胶液；

第一驱动单元的输出端与胶枪连接，用于驱动胶枪沿塑封体与引线框的连接边侧环绕打胶，隔绝塑封体与引线框连接处的分层间隙。

在一个优选的实施方式中，设备还包括可自动开合的密封罩和加压单元，密封罩用于将打胶完成的塑封体罩住密封；加压单元的输出端与密封罩内空间连通，用于向密封罩内施加压力，使塑封体外的压力大于塑封体内的压力，产生内外压力差，将胶液压入分层间歇中，填充分层间隙。

在一个优选的实施方式中，胶枪包括筒体，筒体的底端安装有出胶头，筒体的内部转动安装有螺杆，螺杆的杆壁上安装有沿其杆向往复运动的活塞。

在一个优选的实施方式中，筒体外安装有内齿带，内齿带的内部啮合有主动带轮，主动带轮与驱动电机的输出端连接，出胶头的顶部安装有传动组件，出胶头通过传动组件与螺杆传动连接。

在一个优选的实施方式中，第一驱动单元包括框架，框架的底部安装有Z轴驱动组件，用于驱动框架在Z轴方向上往复运动，框架上还安装有X轴驱动组件，X轴驱动组件的输出端安装有Y轴驱动组件，Y轴驱动组件的输出端安装有装载组件，胶枪安装于装载组件上。

在一个优选的实施方式中，X轴驱动组件包括第一电机，第一电机的输出端连接有两个平行布置于框架上的第一传动带，第一传动带的其中一个带体上安装有滑台，框架上还安装有与第一传动带运动方向相同的第一导杆，滑台滑动套装于第一导杆上；Y轴驱动组件包括第二电机，滑台上安装有第二电机，第二电机的输出端安装有第二传动带，第二传动带的一侧安装于第二导杆。

在一个优选的实施方式中，装载组件包括安装板，安装板上安装有夹块，夹块与第二传动带的其中一侧带体固定连接，安装板上还安装有滑套，滑套套装于第二导杆上，安装板的底部安装有定位架，定位架用于夹持胶枪。

在一个优选的实施方式中，设备还包括工作台，加压单元包括加气压系统，加气压系统的输出端延伸至密封罩内，加气压系统的输入端与外部气源连通。

在一个优选的实施方式中，设备还包括机械手，机械手安装于工作台上，密封罩内还安装有用于放置塑封体的塑封体载台，密封罩的顶部安装有顶盖，顶盖用于将密封罩内空间密封。

一种半导体器件处理方法，采用如上述处理设备，包括以下步骤：

S1、将引线框和芯片组合放置到塑封机内，将其加工成塑封体；

S2、控制打胶单元沿塑封体的四个边侧环绕打胶，在四个边侧形成胶圈；

S3、关闭胶枪，将塑封体罩住密封；

S4、外部加压，通过加压单元向密闭的密封罩内加压到预设压力范围条件下，维持30秒后降压；

S5、罩内烘干，通过烘干设备将胶圈烘干；

S6、机械手将打胶完成的塑封体在塑封体载台上翻面，再重复操作步骤S1-S5。

本发明的有益效果在于：

本发明通过在塑封体的边侧打胶，使胶液渗透入分层间隙内，填充满间隙，阻隔外部环境中的湿气从分层间隙中渗透进芯片内，避免了引线框与芯片焊接处的焊点被腐蚀，有利于延长芯片产品的使用寿命。

附图说明

图1是本发明整体结构的立体示意图。

图2是本发明整体结构的正视示意图。

图3是本发明工作台的结构示意图。

图4是本发明打胶单元的结构示意图。

图5是本发明胶枪的结构示意图。

图6是本发明胶枪的剖视示意图。

图7是本发明图1中B处结构的放大示意图。

图8是本发明打胶单元在塑封体外侧打胶的示意图。

图9是本发明塑封体打完胶后的俯视结构示意图。

图10是本发明图9中A-A视角的剖面结构示意图。

图11是本发明方法的流程图。

图中：1、工作台；11、塑封体载台；2、框架；21、X轴驱动组件；211、第一电机；212、第一传动带；213、第一导杆；214、滑台；22、Y轴驱动组件；221、第二电机；222、第二传动带；223、第二导杆；23、Z轴驱动组件；24、装载组件；241、安装板；242、夹块；243、滑套；244、定位架；3、胶枪；31、筒体；311、滑槽；32、出胶头；33、内齿带；331、主动带轮；34、螺杆；341、活塞；35、传动组件；4、密封罩；5、加气压系统；6、机械手。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

如图1-图10所示，一种半导体器件处理设备，包括塑封单元、打胶单元、第一驱动单元和密封罩4；

塑封单元包括塑封机，用于将引线框和芯片的组成品加工塑封体；

打胶单元，用于将填充胶液挤出，打胶单元包括胶枪3，胶枪3的内部充满有胶液；

第一驱动单元的输出端与胶枪3连接，用于驱动胶枪3沿塑封体与引线框的连接边侧环绕打胶，隔绝塑封体与引线框连接处的分层间隙。

需要说明的是，塑封单元的塑封机为现有技术中任意一种可将芯片塑封的机械设备；本发明中采用的胶液为申请号为“CN200910179334.9”公开的一种密封胶，在应用时，需要将该胶液稀释到一定程度，从而减小胶液的表面张力，以适应于本发明中的塑封体与引线框接触位置的分层间隙。

在本实施例中，实施场景具体为：先将引线框和芯片的组成品放置到模腔中，接着将环氧树脂塑封料放入与塑封模腔中，合模，加热将环氧树脂融化，并包裹住引线框和芯片组成品，将其封装；

接着等待塑封体冷却成型，第一驱动装置驱动打胶单元沿塑封体边侧环绕运动，环绕过程中，打胶单元的出胶端正对于塑封体与引线框的连接侧，并且边运动边出胶，使胶液将塑封体与引线框的连接侧覆盖完全；打胶完成后，将塑封体夹取至密封罩4内，并关闭密封罩4，加压单元开始向密封罩4内加压，将密封罩4内的压力加压至预设的压力范围，停止加压，维持一段时间，使胶液在塑封体内外压力差的作用下被压入至分层间隙中。

在本发明的一个实施例中，设备还包括可自动开合的密封罩4和加压单元，密封罩4用于将打胶完成的塑封体罩住密封；加压单元的输出端与密封罩4内空间连通，用于向密封罩4内施加压力，使塑封体外的压力大于塑封体内的压力，产生内外压力差，将胶液压入分层间歇中，填充分层间隙。

需要说明的是，密封罩4包括固定的罩体和可分离的顶盖，固定的罩体固定安装于工作台1的台面上，可分离的顶盖与罩体之间既可以为翻开式设计，也可以是导轨滑动设置，主要为了避免打胶过程中，打胶单元与密封罩4发生干涉；并且可分离式的顶盖与罩体配合后，依旧能保证加压单元的密封要求。

需要进一步说明的是，密封罩4的内部布置有压力计，用于监测加压工程中密封罩4内的压力范围，避免加压单元加压过大，超过预设加压范围，损坏塑封体，其中预设加压范围为该型号芯片的塑封体所能接受的压力范围，且该压力范围大于塑封体内部芯片空隙的压力区间。

在本发明的一个实施例中，还包括烘干机构，烘干机构为热烘机，且热烘机的输出端深入至密封罩4内，用于对胶枪3打胶后形成的胶圈烘干，避免在加压单元施加的压力消失后，胶液从分层间隙中反流出来。

在本发明的一个实施例中，采用超声SAT检测塑封体的内部空洞、分层等间隙类缺陷。

需要说明的是，本发明采用Hiwave国产超扫SAT法检测，即采用超声波扫描显微镜检测设备和检测方法，其主要通过超声波探头的换能器将超声波以脉冲的方式传送到样品内部，由于超声波在不同材料结合界面会发生反射，所以当塑封体内的存在分层等缺陷时，超声波反射就会产生有明显区别的回波；而随着计算机的辨别和图像化处理后，最终能够生成塑封体内部的扫描成像图，进而确定胶液是否渗入到分层间隙中，便于确定填充效果；

另一方面，在填充之前，也可采用该检测方式，先确定塑封体中的分层缺陷位置，然后控制打胶单元直接对该测定处的分层缺陷位置定点打胶，从而减少胶液的浪费以及胶液对塑封体的包裹。

胶枪3包括筒体31，筒体31的底端安装有出胶头32，筒体31的内部转动安装有螺杆34，螺杆34的杆壁上安装有沿其杆向往复运动的活塞341，筒体31的一侧开设有沿螺杆34方向的滑槽311，其中活塞341的一侧设有凸块，其凸块滑动设于滑槽311内，当螺杆34自转时，活塞341受到滑槽311的限制和导向，挤压筒体31内的胶液，使胶液从出胶头32中挤出，进而实现对塑封体的边侧打胶。

筒体31外安装有内齿带33，内齿带33的内部啮合有主动带轮331，主动带轮331与驱动电机的输出端连接，出胶头32的顶部安装有传动组件35，出胶头32通过传动组件35与螺杆34传动连接。

需要说明的是，筒体31外安装有固定轨道，限制内齿带33的位置，主动带轮331的外轮面设有齿槽，恰好与内齿带33的齿配合，主动带轮331旋转带动内齿带33旋转，内齿带33的另一端设有从动带轮，从动带轮的轮面也设有齿槽，受内齿带33的驱动而自转，传动组件35包括蜗杆和涡轮，从动带轮的一侧与蜗杆连接，螺杆34的顶部固定套装有涡轮，蜗杆与涡轮啮合，即当内齿带33转动时，蜗杆与涡轮配合，带动螺杆34自转；主动带轮331的一侧中心处固定安装有带轮轴（带轮轴可设于主动带轮331两侧的任意一侧均可），驱动电机的输出轴与带轮轴之间固定连接或通过联轴器连接，另外驱动电机可以为电机也可以为伺服马达，基于实际需求进行随意选择。

第一驱动单元包括框架2，框架2的底部安装有Z轴驱动组件23，用于驱动框架2在Z轴方向上往复运动，框架2上还安装有X轴驱动组件21，X轴驱动组件21的输出端安装有Y轴驱动组件22，Y轴驱动组件22的输出端安装有装载组件24，胶枪3安装于装载组件24上。

需要说明的是，Z轴驱动组件23为液压伸缩杆或者为电动伸缩杆。

X轴驱动组件21包括第一电机211，第一电机211的输出端连接有两个平行布置于框架2上的第一传动带212，第一传动带212的其中一个带体上安装有滑台214，框架2上还安装有与第一传动带212运动方向相同的第一导杆213，滑台214滑动套装于第一导杆213上；Y轴驱动组件22包括第二电机221，滑台214上安装有第二电机221，第二电机221的输出端安装有第二传动带222，第二传动带222的一侧安装于第二导杆223。

需要说明的是，第一电机211驱动第一传动带212运动，随着第一传动带212的运动，带动滑台214和Y轴驱动组件22沿第一导杆213在X轴上往复运动；同理，第二电机221驱动第二传动带222运动，随着第二传动带222的运动，带动装载组件24和胶枪3一起沿第二导杆223在Y轴上往复运动；结合X轴驱动组件21和Y轴驱动组件22，使胶枪3沿塑封体的边侧打胶。

装载组件24包括安装板241，安装板241上安装有夹块242，夹块242与第二传动带222的其中一侧带体固定连接，安装板241上还安装有滑套243，滑套243套装于第二导杆223上，安装板241的底部安装有定位架244，定位架244用于夹持胶枪3。

设备还包括工作台1，加压单元包括加气压系统5，加气压系统5的输出端延伸至密封罩4内，加气压系统5的输入端与外部气源连通。

需要说明的是，加气压系统5为压力气泵连通组成。

设备还包括机械手6，机械手6安装于工作台1上，密封罩4内还安装有用于放置塑封体的塑封体载台11，密封罩4的顶部安装有顶盖，顶盖用于将密封罩4内空间密封。

需要说明的是，机械手6用于将密封罩4的顶盖与罩体配合关闭或打开，以及机械手6还用于将打胶完成的塑封体在塑封体载台11上翻面，方便打胶单元对另一面的边侧打胶，使胶液填充塑封体另一面的分层间隙，实现全填充的效果。

如图11所示，一种半导体器件处理方法，采用如上述的处理设备，包括以下步骤：

S1、将引线框和芯片组合放置到塑封机内，将其加工成塑封体；

S2、控制打胶单元沿塑封体的四个边侧环绕打胶，在四个边侧形成胶圈；

S3、关闭胶枪3，将塑封体罩住密封；

S4、外部加压，通过加压单元向密闭的密封罩4内加压到预设压力范围条件下，维持30秒后降压；

S5、罩内烘干，通过烘干设备将胶圈烘干；

S6、机械手6将打胶完成的塑封体在塑封体载台11上翻面，再重复操作步骤S1-S5。

上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (6)

1.一种半导体器件处理设备，其特征在于，包括塑封单元、打胶单元、第一驱动单元、密封罩（4）和加压单元；

塑封单元包括塑封机，用于将引线框和芯片的组成品加工塑封体；

打胶单元，用于将填充胶液挤出，打胶单元包括胶枪（3），所述胶枪（3）的内部充满有胶液；

第一驱动单元的输出端与胶枪（3）连接，用于驱动胶枪（3）沿塑封体与引线框的连接边侧环绕打胶，隔绝塑封体与引线框连接处的分层间隙；

密封罩（4）用于将打胶完成的塑封体罩住密封；

加压单元的输出端与密封罩（4）内空间连通，用于向密封罩（4）内施加压力，使塑封体外的压力大于塑封体内的压力，产生内外压力差，将胶液压入分层间歇中，填充分层间隙；

所述胶枪（3）包括筒体（31），所述筒体（31）的底端安装有出胶头（32），所述筒体（31）的内部转动安装有螺杆（34），所述螺杆（34）的杆壁上安装有沿其杆向往复运动的活塞（341）；

所述筒体（31）外安装有内齿带（33），所述内齿带（33）的内部啮合有主动带轮（331），所述主动带轮（331）与驱动电机的输出端连接，所述出胶头（32）的顶部安装有传动组件（35），所述出胶头（32）通过传动组件（35）与螺杆（34）传动连接；

所述第一驱动单元包括框架（2），所述框架（2）的底部安装有Z轴驱动组件（23），用于驱动所述框架（2）在Z轴方向上往复运动，所述框架（2）上还安装有X轴驱动组件（21），所述X轴驱动组件（21）的输出端安装有Y轴驱动组件（22），所述Y轴驱动组件（22）的输出端安装有装载组件（24），所述胶枪（3）安装于装载组件（24）上。

2.根据权利要求1所述的一种半导体器件处理设备，其特征在于，所述X轴驱动组件（21）包括第一电机（211），所述第一电机（211）的输出端连接有两个平行布置于框架（2）上的第一传动带（212），所述第一传动带（212）的其中一个带体上安装有滑台（214），所述框架（2）上还安装有与第一传动带（212）运动方向相同的第一导杆（213），所述滑台（214）滑动套装于第一导杆（213）上；所述Y轴驱动组件（22）包括第二电机（221），所述滑台（214）上安装有第二电机（221），所述第二电机（221）的输出端安装有第二传动带（222），所述第二传动带（222）的一侧安装于第二导杆（223）。

3.根据权利要求2所述的一种半导体器件处理设备，其特征在于，所述装载组件（24）包括安装板（241），所述安装板（241）上安装有夹块（242），所述夹块（242）与第二传动带（222）的其中一侧带体固定连接，所述安装板（241）上还安装有滑套（243），所述滑套（243）套装于第二导杆（223）上，所述安装板（241）的底部安装有定位架（244），所述定位架（244）用于夹持胶枪（3）。

4.根据权利要求3所述的一种半导体器件处理设备，其特征在于，所述设备还包括工作台（1），所述加压单元包括加气压系统（5），所述加气压系统（5）的输出端延伸至密封罩（4）内，所述加气压系统（5）的输入端与外部气源连通。

5.根据权利要求4所述的一种半导体器件处理设备，其特征在于，所述设备还包括机械手（6），所述机械手（6）安装于工作台（1）上，所述密封罩（4）内还安装有用于放置塑封体的塑封体载台（11），所述密封罩（4）的顶部安装有顶盖，所述顶盖用于将密封罩（4）内空间密封。

6.一种半导体器件处理方法，其特征在于，采用如上述权利要求5所述的处理设备，包括以下步骤：

S1、将引线框和芯片组合放置到塑封机内，将其加工成塑封体；

S2、控制打胶单元沿塑封体的四个边侧环绕打胶，在四个边侧形成胶圈；

S3、关闭胶枪（3），将塑封体罩住密封；

S4、外部加压，通过加压单元向密闭的密封罩（4）内加压到预设压力范围条件下，维持30秒后降压；

S5、罩内烘干，通过烘干设备将胶圈烘干；

S6、机械手（6）将打胶完成的塑封体在塑封体载台（11）上翻面，再重复操作步骤S1-S5。