CN117790397A - 一种多层存储芯片封装设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体制造设备技术领域，更具体地说，它涉及一种多层存储芯片封装设备及其工作方法，设备包括工作台、设置在工作台上的模具和设置在模具上的开合模机构，模具包括上模座和下模座，下模座的顶部开设有封装槽，上模座的顶部与底部之间贯穿开设有注塑孔，开合模机构控制上模座升降以进行开合模，封装槽的槽底开设有竖向的针孔，针孔内沿孔轴活动设置有顶针，上模座与顶针之间设置有单向联动机构，合模过程中，顶针保持静止，开模过程中，上模座通过单向联动机构控制顶针反复顶起，本发明在实现将芯片从封装槽顶出的同时，避免设备的驱动件较多以及避免顶针的动作与模具的开合模之间存在同步性不足的问题。

Description

一种多层存储芯片封装设备及其工作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造设备技术领域，尤其是一种多层存储芯片封装设备及其工作方法。

背景技术

多层存储芯片是一种新型的芯片结构设计，相对于传统的存储芯片，它具有更高的储存密度和更低的功耗，多层存储芯片将多个存储层次垂直堆叠在一起，通过穿硅通孔技术或者其他堆叠技术将各个层次连接起来，在一个芯片上实现多个存储层。

多层存储芯片在制造过程中需要进行封装，以保护芯片不受机械、电磁或化学损伤，也为了提高芯片的连接性和耐久性，从而提升芯片的性能和延长芯片的寿命，芯片的其中一种封装方式为塑料封装，塑料封装具有密封性好、封装成本低、工艺稳定的优势，芯片在进行塑料封装时需要用到塑封模具和封装设备，塑封的大致过程为：在下模座开设封装槽，在上模座开设注塑孔，将芯片放在封装槽内，合模后塑料通过注塑孔进入到封装槽并对芯片进行封装，之后等待冷却即可。

由于芯片在封装后会形成填充于封装槽的状态，因此封装设备上往往还会设置用于将芯片从封装槽顶出的顶针，然而，现有技术中的顶针往往由单独的驱动件进行控制，这会导致设备的驱动件较多以及导致顶针的动作与模具的开合模之间存在同步性不足的问题。

发明内容

为了在实现将芯片从封装槽顶出的同时，避免设备的驱动件较多以及避免顶针的动作与模具的开合模之间存在同步性不足的问题，本申请提供一种多层存储芯片封装设备及其工作方法。

本发明提供一种多层存储芯片封装设备，采用如下的技术方案：

一种多层存储芯片封装设备，包括工作台、设置在所述工作台上的模具和设置在所述模具上的开合模机构，所述模具包括上模座和下模座，所述下模座架设在所述工作台上，所述下模座的顶部开设有封装槽，所述上模座设置在所述下模座的上方，所述上模座的顶部与底部之间贯穿开设有注塑孔，所述开合模机构控制所述上模座升降以进行开合模；

所述封装槽的槽底开设有竖向的针孔，所述针孔内沿孔轴活动设置有顶针，所述上模座与所述顶针之间设置有单向联动机构，合模过程中，所述顶针保持静止，开模过程中，所述上模座通过所述单向联动机构控制所述顶针反复顶起。

优选的，所述单向联动机构包括第一齿条、第一齿轮、内摩擦棘轮组件、第二齿轮和第二齿条，所述第一齿条竖直连接于所述上模座的底部，所述第一齿轮转动设置在所述下模座内，所述第一齿轮与所述第一齿条啮合，所述内摩擦棘轮组件包括内轮、棘爪和外轮，所述棘爪活动设置在所述内轮的外围，所述外轮套设于所述内轮的外围，所述内轮与所述第一齿轮同轴，所述外轮随所述第一齿条的上升而转动，所述第二齿轮转动设置在所述下模座内，所述外轮为间歇齿轮，所述间歇齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第二齿条竖直连接在所述顶针的下端，所述第二齿条与所述第二齿轮啮合。

优选的，所述封装槽的针孔开设有两个，两个所述针孔内均活动设置有所述顶针，所述单向联动机构设置有两组，所述上模座通过两组所述单向联动机构分别带动两根所述顶针进行动作。

优选的，还包括进料传送带和出料传送带，所述进料传送带和所述出料传送带架设在所述工作台上并位于所述模具的两侧；

所述下模座相对所述进料传送带的一侧活动设置有拉杆，所述拉杆相对所述进料传送带进行活动，所述拉杆朝向所述进料传送带的一端底部弹性连接有第一楔形块；所述进料传送带的边缘等间距地设置有多根第一接杆，在所述拉杆相对靠近所述进料传送带的过程中，所述第一楔形块受所述第一接杆的压力而收缩，在所述拉杆相对远离所述进料传送带的过程中，所述第一楔形块拉动所述第一接杆，以拉动所述进料传送带进行传送；

所述下模座相对所述出料传送带的一侧活动设置有推杆，所述推杆相对所述出料传送带进行活动，所述推杆朝向所述出料传送带的一端底部弹性连接有第二楔形块；所述出料传送带的边缘等间距地设置有多根第二接杆，在所述推杆相对靠近所述出料传送带的过程中，所述第二楔形块推动所述第二接杆，以推动所述出料传送带进行传送，在所述推杆相对远离所述出料传送带的过程中，所述第二楔形块受所述第二接杆的压力而收缩；

两个所述第一齿轮均同轴连接有第三齿轮，所述拉杆的内端和所述推杆的内端均连接有第三齿条，两根所述第三齿条与两个所述第三齿轮一一对应啮合。

优选的，所述下模座的外壁滑动设置有两个刀头，两个所述刀头相对滑动且两个所述刀头之间的刀尖相对设置，两个所述刀头的滑动方向均平行于所述拉杆和所述推杆的活动方向，其中一个所述刀头与所述拉杆之间以及另一个所述刀头与所述推杆之间均连接有连杆；在合模过程中，所述拉杆和所述推杆带动两个所述刀头相互远离；在开模过程中，所述拉杆和所述推杆带动两个所述刀头相互靠近并使刀尖相接。

优选的，所述上模座的顶部与底部之间贯穿开设有气孔。

优选的，所述顶针顶部的侧壁绕周向开设有嵌槽，所述嵌槽内嵌设有密封圈。

优选的，所述第二齿轮的直径大于所述外轮的直径。

优选的，所述第二齿轮与所述下模座之间连接有扭簧。

本发明提供一种多层存储芯片封装设备的工作方法，采用如下的技术方案：

一种多层存储芯片封装设备的工作方法，包括以下步骤：

S1：工作人员将所述进料传送带上的待封装的芯片放入所述封装槽；

S2：所述模具开始合模，合模过程中所述出料传送带被所述推杆推动，以将之前完成封装的芯片送走；

S3：合模后，熔融塑料从所述注塑孔注入所述封装槽，对所述封装槽内的芯片进行封装；

S4：所述模具开始开模，开模过程中所述进料传送带被所述拉杆拉动，以将下一待封装的芯片靠近所述模具；同时，所述顶针反复顶起，以将所述封装槽内完成封装的芯片顶出；之后，工作人员将顶出的封装芯片移动靠近两个所述刀头的刀尖对接处，以剪切封装水口，剪切后再将封装芯片放至出料传送带上，完成一轮封装工作。

本发明的有益效果为：

本发明的多层存储芯片封装设备能够实现将芯片从封装槽顶出，并且顶针的动作由开合模机构同步驱动，避免设备的驱动件较多以及避免顶针的动作与模具的开合模之间存在同步性不足的问题；

待封装的芯片能够随着开模而自动靠近模具，以便于工作人员将待封装的芯片放到封装槽内，完成封装后的芯片能够随着合模过程而自动远离模具，以便于工作人员将后续完成封装的芯片放置到出料传送带上，达到方便进料和出料的效果；

在合模过程中，拉杆和推杆带动两个刀头相互远离，在开模过程中，拉杆和推杆带动两个刀头相互靠近并使刀尖相接，此时工作人员可将完成封装并顶出后的芯片靠近刀尖并剪断残余水口，达到方便剪切封装水口的效果。

附图说明

图1是本申请实施例中多层存储芯片封装设备的整体示意图；

图2是本申请实施例中下模座的内部结构图；

图3是图2中的A处放大图；

图4是本申请实施例中内摩擦棘轮组件的结构示意图；

图5是本申请实施例中进料传送带的结构示意图；

图6是图5中B处的正视放大图；

图7是本申请实施例中出料传送带的结构示意图；

图8是图7中C处的正视放大图。

附图标记说明：1、工作台；2、上模座；21、注塑孔；22、气孔；3、下模座；31、封装槽；32、针孔；33、顶针；34、密封圈；41、顶板；42、导向柱；43、伸缩驱动件；51、第一齿条；52、第一齿轮；53、内轮；54、棘爪；55、外轮；56、第二齿轮；561、扭簧；57、第二齿条；61、进料传送带；62、第一接杆；63、拉杆；64、第一楔形块；71、出料传送带；72、第二接杆；73、推杆；74、第二楔形块；81、第三齿轮；82、第三齿条；91、刀头；92、连杆。

具体实施方式

下面将结合附图1-8和实施例对本发明作进一步说明。

本实施例公开一种多层存储芯片封装设备。

参照图1，多层存储芯片封装设备包括工作台1、设置在工作台1上的模具和设置在模具上的开合模机构，模具包括上模座2和下模座3，下模座3架设在工作台1上，下模座3的顶部开设有封装槽31，封装槽31供芯片放入以及供塑料进行填充，上模座2设置在下模座3的上方，上模座2的顶部与底部之间贯穿开设有注塑孔21，注塑孔21用于在合模状态下供塑料进入封装槽31内。开合模机构包括顶板41、导向柱42和伸缩驱动件43，导向柱42立设于下模座3的顶部，上模座2开设有供导向柱42穿过的导向孔，顶板41固定连接于导向柱42的顶部，伸缩驱动件43连接在顶板41与上模座2之间。合膜时，伸缩驱动件43伸长，使上模座2向下运动直至抵紧下模座3，此时熔融状态的塑料能够通过注塑孔21注入到封装槽31内，从而对封装槽31内的芯片进行封装；开模时，伸缩驱动件43缩短，使上模座2向上运动来实现与下模座3的分离，此时能够取出封装槽31内已完成封装的芯片。另外，上模座2的顶部与底部之间贯穿开设有气孔22，在封装过程中，气孔22供封装槽31内的气体排出，以确保内外气压平衡。

参照图1和图2，封装槽31的槽底开设有竖向的针孔32，针孔32内沿孔轴活动设置有顶针33，顶针33用于在向上运动的过程中将完成封装的芯片从封装槽31内顶出，以便于取走芯片。顶针33顶部的侧壁绕周向开设有嵌槽，嵌槽内嵌设有密封圈34，密封圈34挤紧于顶针33与针孔32之间以实现滑动密封。在本发明中，上模座2与顶针33之间设置有单向联动机构，合模过程中，顶针33保持静止，开模过程中，上模座2通过单向联动机构控制顶针33反复顶起。

参照图1至图4，单向联动机构包括第一齿条51、第一齿轮52、内摩擦棘轮组件、第二齿轮56和第二齿条57。第一齿条51竖直连接于上模座2的底部，第一齿条51随上模座2进行升降。第一齿轮52转动设置在下模座3内，第一齿轮52与第一齿条51啮合，第一齿轮52随第一齿条51的升降而往复转动。内摩擦棘轮组件包括内轮53、棘爪54和外轮55，棘爪54活动设置在内轮53的外围，外轮55套设于内轮53的外围，内轮53在两个方向的转动中仅其中一个方向能带动外轮55进行转动，内摩擦棘轮组件原理为现有技术，不再赘述，进一步的，内轮53与第一齿轮52同轴，并使外轮55随第一齿条51的上升而转动。第二齿轮56转动设置在下模座3内，外轮55为间歇齿轮，间歇齿轮与第二齿轮56啮合，第二齿条57竖直连接在顶针33的下端，第二齿条57与第二齿轮56啮合。合模过程中，上模座2带动第一齿条51下降，第一齿条51带动第一齿轮52转动，第一齿轮52带动内摩擦棘轮组件的内轮53转动，此时外轮55静止，无后续动作；开模过程中，上模座2带动第一齿条51上升，第一齿条51带动第一齿轮52转动，第一齿轮52带动内摩擦棘轮组件的内轮53转动，内轮53带动外轮55转动，外轮55间歇带动第二齿轮56转动，第二齿轮56间歇带动第二齿条57及顶针33上升，第二齿条57与顶针33在自身质量作用下下降，使得顶针33反复顶出，从而实现在开模过程中，上模座2通过单向联动机构控制顶针33反复顶起的效果。综上所述，本发明的多层存储芯片封装设备能够实现将芯片从封装槽31顶出，并且顶针33的动作由开合模机构同步驱动，避免设备的驱动件较多以及避免顶针33的动作与模具的开合模之间存在同步性不足的问题。

参照图2，封装槽31的针孔32开设有两个，两个针孔32内均活动设置有顶针33，对应的，单向联动机构设置有两组，两组单向联动机构关于下模座3的中心线对称设置，上模座2通过两组单向联动机构分别带动两根顶针33进行动作，提高对芯片的顶出效果。并且，第二齿轮56的直径大于外轮55的直径，使得第二齿轮56的输出力矩更大，进一步提高对芯片的顶出效果。此外，第二齿轮56与下模座3之间连接有扭簧561，扭簧561用于使第二齿轮56自动控制第二齿条57下降，从而在与间歇齿轮分离后迅速带动顶针33向下复位，提升顶针33的复位效果。

参照图1，多层存储芯片封装设备还包括进料传送带61和出料传送带71，进料传送带61和出料传送带71架设在工作台1上并位于模具的两侧，进料传送带61用于将待封装的芯片传送靠近模具，以便于工作人员将待封装的芯片放入下模座3的封装槽31，出料传送带71用于将封装完成的芯片传送远离模具，以便于工作人员将封装完成的芯片送走。

参照图1、图5和图6，下模座3相对进料传送带61的一侧活动设置有拉杆63，拉杆63相对进料传送带61进行活动，拉杆63朝向进料传送带61的一端底部弹性连接有第一楔形块64。进料传送带61的边缘等间距地设置有多根第一接杆62，在拉杆63相对靠近进料传送带61的过程中，第一楔形块64受第一接杆62的压力而收缩，在拉杆63相对远离进料传送带61的过程中，第一楔形块64拉动第一接杆62，从而拉动进料传送带61进行传送。

参照图1、图7和图8，下模座3相对出料传送带71的一侧活动设置有推杆73，推杆73相对出料传送带71进行活动，推杆73朝向出料传送带71的一端底部弹性连接有第二楔形块74。出料传送带71的边缘等间距地设置有多根第二接杆72，在推杆73相对靠近出料传送带71的过程中，第二楔形块74推动第二接杆72，从而推动出料传送带71进行传送，在推杆73相对远离出料传送带71的过程中，第二楔形块74受第二接杆72的压力而收缩。

参照图2和图3，以及参照图5至图8，两个第一齿轮52均同轴连接有第三齿轮81，使第三齿轮81随第一齿轮52同步转动，拉杆63的内端和推杆73的内端均连接有第三齿条82，两根第三齿条82与两个第三齿轮81一一对应啮合。通过上述设置，在合模过程中，上模座2带动两根第一齿条51下降，两根第一齿条51带动两个第一齿轮52转动，两个第一齿轮52带动两个第三齿轮81转动，两个第三齿轮81再带动两根第三齿条82移动，从而带动拉杆63相对靠近进料传送带61以及带动推杆73相对靠近出料传送带71，此时出料传送带71被推杆73推动，以空出位置供完成封装的芯片放置；同理，在开模过程中，两根第三齿条82分别带动拉杆63相对远离进料传送带61以及带动推杆73相对远离出料传送带71，此时进料传送带61被拉杆63拉动，以使得下一待封装的芯片移动靠近模具。最终，通过以上改进使得待封装的芯片能够随着开模而自动靠近模具，以便于工作人员将待封装的芯片放到封装槽31内，也使得完成封装后的芯片能够随着合模过程而自动远离模具，以便于工作人员将后续完成封装的芯片放置到出料传送带71上，达到方便进料和出料的效果。

参照图6和图8，第一楔形块64与拉杆63之间、第二楔形块74与推杆73之间均连接有弹簧，以实现弹性连接。

参照图1，下模座3的外壁滑动设置有两个刀头91，两个刀头91相对滑动且两个刀头91之间的刀尖相对设置，两个刀头91的滑动方向均平行于拉杆63和推杆73的活动方向，其中一个刀头91与拉杆63之间以及另一个刀头91与推杆73之间均连接有连杆92。在合模过程中，拉杆63和推杆73带动两个刀头91相互远离；在开模过程中，拉杆63和推杆73带动两个刀头91相互靠近并使刀尖相接，此时工作人员可将完成封装并顶出后的芯片靠近刀尖并剪断残余水口，达到方便剪切封装水口的效果。

本实施例公开一种多层存储芯片封装设备的工作方法，应用于上述多层存储芯片封装设备。

多层存储芯片封装设备的工作方法包括以下步骤：

S1：工作人员将进料传送带61上的待封装的芯片放入封装槽31；

S2：模具开始合模，合模过程中出料传送带71被推杆73推动，以将之前完成封装的芯片送走；

S3：合模后，熔融塑料从注塑孔21注入封装槽31，对封装槽31内的芯片进行封装；

S4：模具开始开模，开模过程中进料传送带61被拉杆63拉动，以将下一待封装的芯片靠近模具；同时，顶针33反复顶起，以将封装槽31内完成封装的芯片顶出；之后，工作人员将顶出的封装芯片移动靠近两个刀头91的刀尖对接处，以剪切封装水口，剪切后再将封装芯片放至出料传送带71上，完成一轮封装工作。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多层存储芯片封装设备，其特征在于：包括工作台(1)、设置在所述工作台(1)上的模具和设置在所述模具上的开合模机构，所述模具包括上模座(2)和下模座(3)，所述下模座(3)架设在所述工作台(1)上，所述下模座(3)的顶部开设有封装槽(31)，所述上模座(2)设置在所述下模座(3)的上方，所述上模座(2)的顶部与底部之间贯穿开设有注塑孔(21)，所述开合模机构控制所述上模座(2)升降以进行开合模；

所述封装槽(31)的槽底开设有竖向的针孔(32)，所述针孔(32)内沿孔轴活动设置有顶针(33)，所述上模座(2)与所述顶针(33)之间设置有单向联动机构，合模过程中，所述顶针(33)保持静止，开模过程中，所述上模座(2)通过所述单向联动机构控制所述顶针(33)反复顶起；

所述单向联动机构包括第一齿条(51)、第一齿轮(52)、内摩擦棘轮组件、第二齿轮(56)和第二齿条(57)，所述第一齿条(51)竖直连接于所述上模座(2)的底部，所述第一齿轮(52)转动设置在所述下模座(3)内，所述第一齿轮(52)与所述第一齿条(51)啮合，所述内摩擦棘轮组件包括内轮(53)、棘爪(54)和外轮(55)，所述棘爪(54)活动设置在所述内轮(53)的外围，所述外轮(55)套设于所述内轮(53)的外围，所述内轮(53)与所述第一齿轮(52)同轴，所述外轮(55)随所述第一齿条(51)的上升而转动，所述第二齿轮(56)转动设置在所述下模座(3)内，所述外轮(55)为间歇齿轮，所述间歇齿轮与所述第二齿轮(56)啮合，所述第二齿条(57)竖直连接在所述顶针(33)的下端，所述第二齿条(57)与所述第二齿轮(56)啮合。

2.根据权利要求1所述的一种多层存储芯片封装设备，其特征在于：所述封装槽(31)的针孔(32)开设有两个，两个所述针孔(32)内均活动设置有所述顶针(33)，所述单向联动机构设置有两组，所述上模座(2)通过两组所述单向联动机构分别带动两根所述顶针(33)进行动作。

3.根据权利要求2所述的一种多层存储芯片封装设备，其特征在于：还包括进料传送带(61)和出料传送带(71)，所述进料传送带(61)和所述出料传送带(71)架设在所述工作台(1)上并位于所述模具的两侧；

所述下模座(3)相对所述进料传送带(61)的一侧活动设置有拉杆(63)，所述拉杆(63)相对所述进料传送带(61)进行活动，所述拉杆(63)朝向所述进料传送带(61)的一端底部弹性连接有第一楔形块(64)；所述进料传送带(61)的边缘等间距地设置有多根第一接杆(62)，在所述拉杆(63)相对靠近所述进料传送带(61)的过程中，所述第一楔形块(64)受所述第一接杆(62)的压力而收缩，在所述拉杆(63)相对远离所述进料传送带(61)的过程中，所述第一楔形块(64)拉动所述第一接杆(62)，以拉动所述进料传送带(61)进行传送；

所述下模座(3)相对所述出料传送带(71)的一侧活动设置有推杆(73)，所述推杆(73)相对所述出料传送带(71)进行活动，所述推杆(73)朝向所述出料传送带(71)的一端底部弹性连接有第二楔形块(74)；所述出料传送带(71)的边缘等间距地设置有多根第二接杆(72)，在所述推杆(73)相对靠近所述出料传送带(71)的过程中，所述第二楔形块(74)推动所述第二接杆(72)，以推动所述出料传送带(71)进行传送，在所述推杆(73)相对远离所述出料传送带(71)的过程中，所述第二楔形块(74)受所述第二接杆(72)的压力而收缩；

两个所述第一齿轮(52)均同轴连接有第三齿轮(81)，所述拉杆(63)的内端和所述推杆(73)的内端均连接有第三齿条(82)，两根所述第三齿条(82)与两个所述第三齿轮(81)一一对应啮合。

4.根据权利要求3所述的一种多层存储芯片封装设备，其特征在于：所述下模座(3)的外壁滑动设置有两个刀头(91)，两个所述刀头(91)相对滑动且两个所述刀头(91)之间的刀尖相对设置，两个所述刀头(91)的滑动方向均平行于所述拉杆(63)和所述推杆(73)的活动方向，其中一个所述刀头(91)与所述拉杆(63)之间以及另一个所述刀头(91)与所述推杆(73)之间均连接有连杆(92)；在合模过程中，所述拉杆(63)和所述推杆(73)带动两个所述刀头(91)相互远离；在开模过程中，所述拉杆(63)和所述推杆(73)带动两个所述刀头(91)相互靠近并使刀尖相接。

5.根据权利要求1所述的一种多层存储芯片封装设备，其特征在于：所述上模座(2)的顶部与底部之间贯穿开设有气孔(22)。

6.根据权利要求1所述的一种多层存储芯片封装设备，其特征在于：所述顶针(33)顶部的侧壁绕周向开设有嵌槽，所述嵌槽内嵌设有密封圈(34)。

7.根据权利要求1所述的一种多层存储芯片封装设备，其特征在于：所述第二齿轮(56)的直径大于所述外轮(55)的直径。

8.根据权利要求1所述的一种多层存储芯片封装设备，其特征在于：所述第二齿轮(56)与所述下模座(3)之间连接有扭簧(561)。

9.一种多层存储芯片封装设备的工作方法，用于如权利要求5所述的多层存储芯片封装设备，其特征在于：

S1：工作人员将所述进料传送带(61)上的待封装的芯片放入所述封装槽(31)；

S2：所述模具开始合模，合模过程中所述出料传送带(71)被所述推杆(73)推动，以将之前完成封装的芯片送走；

S3：合模后，熔融塑料从所述注塑孔(21)注入所述封装槽(31)，对所述封装槽(31)内的芯片进行封装；

S4：所述模具开始开模，开模过程中所述进料传送带(61)被所述拉杆(63)拉动，以将下一待封装的芯片靠近所述模具；同时，所述顶针(33)反复顶起，以将所述封装槽(31)内完成封装的芯片顶出；之后，工作人员将顶出的封装芯片移动靠近两个所述刀头(91)的刀尖对接处，以剪切封装水口，剪切后再将封装芯片放至出料传送带(71)上，完成一轮封装工作。