CN201298543Y - 层叠封装件的固定模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种层叠封装件的固定模具，该层叠封装件包括顶部封装件和底部封装件，顶部封装件和底部封装件均包括塑封体、印刷电路板和焊球，该模具包括上模框、下模框以及置于上模框和下模框之间的锁扣装置，层叠封装件设置在上模框和下模框之间，下模框具有容纳底部封装件的焊球的凹槽，凹槽的底部支撑底部封装件的焊球，上模框和下模框通过锁扣装置连接在一起，锁扣装置固定上模框和下模框沿水平方向的相对位置，上模框向下模框按压顶部封装件的塑封体，并且下模框支撑底部封装件的印刷电路板。通过使用该模具，可以防止层叠封装件在回流焊过程中翘曲变形。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体封装领域，更具体地讲，涉及一种在半导体封装过程中使用的固定模具。
背景技术
随着电子工业的发展，要求电子组件具有高性能、高密度并且需要小型化。为了满足这些要求，通过层叠至少两个封装件而制造的“层叠封装件(Package-on-Package)”正备受关注。层叠封装件克服了晶粒堆叠的主要缺点，如供应链问题、产量损耗、晶粒利润低以及其它一些问题。因为这种技术具有成本低、封装尺寸较小、多存储器的混合和匹配逻辑以及组装的灵活性等优点，所以行业内对层叠封装件的需求在不断增长。
如图1所示，在包含两个封装件的层叠封装件10的制造过程中，在顶部封装件11和底部封装件12分别封装结束而且通过电测试后，用设备直接将顶部封装件11和底部封装件12对准，将顶部封装件11的焊球111通过焊剂(flux)贴装在底部封装件12的焊盘1221上，然后进行回流焊，从而将顶部封装件11的焊球111焊接到底部封装件12的焊盘1221上。
如果顶部封装件或底部封装件非常薄，则回流焊过程中的高温使整个层叠封装件产生翘曲变形。顶部封装件或底部封装件越薄，翘曲形变越大，这会造成焊点接合不牢固，从而影响产品良率和可靠性。
US2007/0052081A1公开了一种层叠封装件，在该层叠封装件中，顶部封装件的焊球被设置在底部封装件的包封层的凹穴中，用于防止在回流焊过程中层叠封装件产生翘曲变形。然而，在该层叠封装件的制造过程中，需要在底部封装件的整个表面上形成包封层，然后对应于顶部封装件的焊球局部地去除包封层，形成锥形空穴，因此增加了制作工序、材料和成本。
实用新型内容
为了解决上述问题中的一个或多个，本实用新型提供了一种层叠封装件的固定模具，该固定模具能够防止层叠封装件在回流焊过程中翘曲变形。
层叠封装件包括顶部封装件和底部封装件，顶部封装件和底部封装件均包括塑封体、印刷电路板和焊球。该模具包括上模框、下模框以及置于上模框和下模框之间的锁扣装置，层叠封装件设置在上模框和下模框之间，下模框具有容纳底部封装件的焊球的凹槽，凹槽的底部支撑底部封装件的焊球；上模框和下模框通过锁扣装置连接在一起，锁扣装置固定上模框和下模框沿水平方向的相对位置，上模框向下模框按压顶部封装件的塑封体，并且下模框支撑底部封装件的印刷电路板。
根据本实用新型的一方面，凹槽的深度等于底部封装件的焊球的高度，上模框的与顶部封装件的塑封体接触的表面和凹槽的底部之间的距离等于层叠封装件的总高度。
根据本实用新型的一方面，锁扣装置为定位销，上模框和下模框均具有定位槽，定位销与上模框的定位槽和下模框的定位槽接合。
根据本实用新型的一方面，锁扣装置包括定位突起，上模框和下模框均具有定位槽，定位突起与上模框的定位槽和下模框的定位槽接合。
根据本实用新型的一方面，锁扣装置为定位销并与上模框和下模框中的一个形成为一体，上模框和下模框中的另一个具有定位槽，定位销与定位槽接合。
根据本实用新型的一方面，锁扣装置包括定位突起并与上模框和下模框中的一个形成为一体，上模框和下模框中的另一个具有定位槽，定位突起与定位槽接合。
根据本实用新型的一方面，锁扣装置具有弹簧结构，使得锁扣装置能够沿竖直方向伸缩。
根据本实用新型的一方面，上模框包括本体、弹簧和压板，本体和锁扣装置形成为一体，压板置于本体和下模框之间并通过弹簧与本体连接，压板利用弹簧的弹力向下模框按压顶部封装件的塑封体。
附图说明
通过参照附图详细描述本实用新型的示例性实施例，本实用新型的以上和其它特征及方面将变得更加清楚，在附图中：
图1是常规的层叠封装件的示意性剖视图；
图2是根据本实用新型第一实施例在回流焊的过程中可使用的模具的俯视图；
图3是图2中示出的模具沿着图2中的线A-A’截取的剖视图；
图4是根据本实用新型第二实施例在回流焊的过程中可使用的模具的剖视图；
图5是根据本实用新型第三实施例在回流焊的过程中可使用的模具的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更加充分地描述本实用新型，本实用新型的优选实施例示出在附图中。
图2是根据本实用新型第一实施例在回流焊的过程中可使用的模具30的俯视图，图3是图2中示出的模具沿着图2中的线A-A’截取的剖视图。
参照图2和图3，根据本实用新型第一实施例的模具30可用于在层叠封装件的制造过程中固定层叠封装件，具体地讲，可用于在对顶部封装件和底部封装件进行回流焊的过程中固定顶部封装件和底部封装件，从而防止层叠封装件翘曲变形。
根据本实用新型的第一实施例，模具30包括多个上模框31、下模框32以及置于多个上模框31和下模框32之间的锁扣装置33。虽然如图1所示，为了简化下模框的制造工艺而使多个上模框31设置在一个下模框32上，但是本实用新型不限于此，例如，一个上模框31可对应于一个下模框32。
如上所述，模具30在回流焊的过程中固定层叠封装件。这里，被模具30固定的层叠封装件20可以是常规的层叠封装件。如图3所示，层叠封装件20包括叠置的顶部封装件21和底部封装件22，顶部封装件21包括焊球211、印刷电路板(PCB)212和塑封体213，底部封装件22包括焊球221、PCB 222和塑封体223。底部封装件22的PCB 222包括与顶部封装件21的焊球211对准的焊盘2221，在焊盘2221和焊球211之间设置有焊剂，通过回流焊将焊球211焊接到焊盘2221。虽然图3中示出的层叠封装件20包括上下两个封装件，但是层叠封装件也可以由三个以上的封装件堆叠而成。
参照图3，下模框32包括用于容纳底部封装件22的焊球221的凹槽321。下模框32在凹槽321内的上表面323可以支撑底部封装件22的焊球221。下模框32支撑底部封装件22的PCB 222，具体地讲，下模框32在凹槽321之外的上表面322接触并支撑PCB 222。因此，凹槽321的深度与底部封装件22的焊球221的高度相等。下模框32的上表面322可以是粗糙的，以增大与PCB 222之间的摩擦力。
上模框31具有面向层叠封装件的表面311，该表面311与顶部封装件21的顶表面接触，具体地讲，与顶部封装件21的塑封体213的顶表面接触。上模框31的表面311可以是粗糙的，以增大与塑封体213的顶表面之间的摩擦力。由以上描述可知，上模框31的表面311与下模框32在凹槽321内的上表面323之间沿竖直方向(y方向)的距离与层叠封装件20的总高度相等。
锁扣装置33固定上模框31和下模框32沿水平方向(x方向)的相对位置，防止上模框31和下模框32在回流焊过程中沿水平方向(x方向)移动。锁扣装置33可以形成为定位销，上模框31和下模框32均具有与该定位销接合的定位槽；或者，锁扣装置33在其端部具有定位突起(未示出)，该定位突起与上模框31和/或下模框32中的定位槽接合。可选择地，锁扣装置可以与上模框和下模框中的一个形成为一体，并与上模框和下模框中的另一个接合。
这里，上模框31、下模框32和锁扣装置33由金属、工程塑料等硬质材料制成。依靠上模框31的重量，按压已经对准的顶部封装件21和底部封装件22，以防止顶部封装件21和底部封装件22在回流焊过程中沿竖直方向(y方向)变形。此时，底部封装件22的焊球221被下模框32在凹槽321内的上表面323支撑，底部封装件22的PCB 222被下模框32在凹槽321之外的上表面322支撑。在对顶部封装件21和底部封装件22进行回流焊的过程中，顶部封装件21和底部封装件22因其与模具30之间的摩擦力而不会在水平方向(x方向)上变形。因此，模具30可以防止由顶部封装件21和底部封装件22组成的层叠封装件20在回流焊过程中翘曲变形。
在进行回流焊之前，将顶部封装件堆叠在底部封装件上，然后将顶部封装件和底部封装件作为整体放置在下模框上，再用上模框按压顶部封装件，同时用锁扣装置固定上模框和下模框的相对位置，随后进行回流焊。然而，在将顶部封装件和底部封装件作为整体放置在下模框上的过程中，顶部封装件和底部封装件之间可能出现偏移。因此，优选地采用以下使用方式：在进行回流焊之前，将底部封装件放在下模框上，然后堆叠顶部封装件，再用上模框按压顶部封装件，同时用锁扣装置固定上模框和下模框的相对位置，随后进行回流焊。
图4是根据本实用新型第二实施例在回流焊的过程中可使用的模具40的剖视图。除了置于上模框41和下模框42之间的锁扣装置43沿着竖直方向(y方向)可伸缩之外，根据本实用新型第二实施例的模具40与根据本实用新型第一实施例的模具30基本上相同。例如，锁扣装置43可具有弹簧结构，使得锁扣装置43可以沿着竖直方向伸缩。根据本实用新型第二实施例，与第一实施例的具有恒定高度的模具30相比，模具40的高度可以变化，从而可以应用于不同高度的层叠封装件。根据第二实施例的模具40可以按照与第一实施例相同的方式防止由顶部封装件21和底部封装件22组成的层叠封装件20在回流焊过程中翘曲变形。此外，由于锁扣装置43可伸缩，因此可以适当地释放在回流焊过程中产生的层叠封装件中的应力，防止层叠封装件在回流焊过程中损坏。
图5是根据本实用新型第三实施例在回流焊的过程中可使用的模具50的剖视图。除了上模框51包括与锁扣装置53形成为一体的本体56、置于本体56和下模框52之间的压板55以及连接本体56和压板55的弹簧54之外，根据本实用新型第三实施例的模具50与根据本实用新型第一实施例的模具30基本上相同。
锁扣装置53在其端部具有定位突起，该定位突起与下模框52中的定位槽接合，以防止上模框51和下模框52在回流焊过程中沿水平方向(x方向)移动。可选择地，锁扣装置53形成为定位销(未示出)，该定位销与下模框52的定位槽结合。锁扣装置53的面向压板55的内壁上可设置有导轨(未示出)，使得压板55的边缘可以由于弹簧54的拉力和/或弹力而沿所述导轨上下移动。
压板55的下表面与顶部封装件21的顶表面接触，具体地讲，与顶部封装件21的塑封体213的顶表面接触。压板55的下表面可以是粗糙的，以增大与塑封体213的顶表面之间的摩擦力。
这里，锁扣装置53、上模框51的本体56和压板55可由金属、工程塑料等硬质材料制成。依靠弹簧54的弹力，压板55按压已经对准的顶部封装件21和底部封装件22，以防止顶部封装件11和底部封装件22在回流焊过程中沿竖直方向(y方向)变形。此时，底部封装件22的焊球221被下模框52在凹槽521内的上表面523支撑，底部封装件22的PCB222被下模框52在凹槽521之外的上表面支撑。在对顶部封装件21和底部封装件22进行回流焊的过程中，顶部封装件21和底部封装件22因其与模具50之间的摩擦力而不会在水平方向(x方向)上变形。因此，模具50可以防止由顶部封装件21和底部封装件22组成的层叠封装件20的翘曲变形。
根据本实用新型第三实施例，与第一实施例的具有恒定高度的模具30相比，压板55与下模框52之间的距离可以变化，从而可以应用于不同高度的层叠封装件。此外，弹簧54允许压板55在回流焊过程中具有小幅度的位移区间，因此可以适当地释放在回流焊过程中产生的层叠封装件中的应力，防止层叠封装件在回流焊过程中损坏。
根据本实用新型，通过在对层叠封装件进行回流焊的过程中使用模具来固定顶部封装件和底部封装件，可以防止层叠封装件在回流焊过程中翘曲变形。
此外，根据本实用新型的模具可以适用于不同高度的层叠封装件，并且可以适当地释放层叠封装件中的应力，防止层叠封装件在回流焊过程中损坏。
根据本实用新型，借助模具固定顶部封装件和底部封装件，不需要在顶部封装件和/或底部封装件中形成固定两者的部件，并且本实用新型的模具可以重复使用，所以与现有技术相比具有工序简单、封装效率高、成本低的优点。
虽然以上参照示例性实施例示出并描述了本实用新型，但是本领域技术人员将意识到，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可以以各种不同的方式修改所描述的实施例。例如，上模框和/或压板可具有容纳顶部封装件的上部的定位槽，从而防止顶部封装件沿水平方向发生位移。
Claims (10)
1、一种层叠封装件的固定模具，所述层叠封装件包括顶部封装件和底部封装件，顶部封装件和底部封装件均包括塑封体、印刷电路板和焊球，
其特征在于所述模具包括上模框、下模框以及置于上模框和下模框之间的锁扣装置，所述层叠封装件设置在上模框和下模框之间，下模框具有容纳底部封装件的焊球的凹槽，所述凹槽的底部支撑底部封装件的焊球，
上模框和下模框通过锁扣装置连接在一起，锁扣装置固定上模框和下模框沿水平方向的相对位置，上模框向下模框按压顶部封装件的塑封体，并且下模框支撑底部封装件的印刷电路板。
2、如权利要求1所述的模具，其特征在于所述凹槽的深度等于底部封装件的焊球的高度，上模框的与顶部封装件的塑封体接触的表面和所述凹槽的底部之间的距离等于层叠封装件的总高度。
3、如权利要求2所述的模具，其特征在于锁扣装置为定位销，上模框和下模框均具有定位槽，定位销与上模框的定位槽和下模框的定位槽接合。
4、如权利要求2所述的模具，其特征在于锁扣装置包括定位突起，上模框和下模框均具有定位槽，定位突起与上模框的定位槽和下模框的定位槽接合。
5、如权利要求2所述的模具，其特征在于锁扣装置为定位销并与上模框和下模框中的一个形成为一体，上模框和下模框中的另一个具有定位槽，定位销与所述定位槽接合。
6、如权利要求2所述的模具，其特征在于锁扣装置包括定位突起并与上模框和下模框中的一个形成为一体，上模框和下模框中的另一个具有定位槽，定位突起与所述定位槽接合。
7、如权利要求2至6中的任意一项权利要求所述的模具，其特征在于锁扣装置具有弹簧结构，使得锁扣装置能够沿竖直方向伸缩。
8、如权利要求2所述的模具，其特征在于上模框包括本体、弹簧和压板，本体和锁扣装置形成为一体，压板置于本体和下模框之间并通过所述弹簧与本体连接，压板利用弹簧的弹力向下模框按压顶部封装件的塑封体。
9、如权利要求8所述的模具，其特征在于锁扣装置为定位销，下模框具有定位槽，定位销与所述定位槽接合。
10、如权利要求8所述的模具，其特征在于锁扣装置包括定位突起，下模框具有定位槽，定位突起与所述定位槽接合。
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