TW201632330A - 電子元件及成型產品載體之控制成型及剝膠之裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種將載體與電子元件封裝隻模具，其包含至少二模部，其中之一具有至少一模腔凹設於一接觸面中，以封裝至於一載體上之電子元件，以及一成型材料注入道凹設於具有模腔之模部之接觸面中。本發明亦提供一種成型裝置、一種將一載體與電子元件至少部分封裝之方法，以及一種設有以成型材料封裝之電子元件之載體。

Description

電子元件及成型產品載體之控制成型及剝膠之裝置及其方法

本發明係與用於至少將一載體與電子元件部分封裝之模具有關，其中包含至少二模部，其中至少一者具有至少一模腔凹設於一接觸面中，用以封裝置於一載體上之電子元件，該接觸面至少部分封閉該模腔，以緊密連接於該載體上；以及一注料道，使成型材料注入具有模腔之該模部之該接觸面。本發明亦與一成型裝置、將一載體與電子元件至少部分封裝之方法，以及具有經本方法之成型材料所封裝之電子元件之載體有關。

根據先前技術，將電子元件設於一載體上之封裝，更詳而言之，半導體電路（晶片）/積體電路（IC）之封裝，係利用具有至少二相互配合模部之封裝機而製成，其中至少一模部凹設有至少一模腔或複數模腔。先將設有電子元件之載體置於模部之間，再將該等模部相互逼近，藉以夾壓該載體。而後，將一通常經加熱之液體成型材料透過至少一成型材料注料道（亦可稱流槽）注入該模腔或複數模腔中，通常係透過轉注成型之方法。環氧樹脂（epoxy）可做為成型材料（亦稱為樹脂），其通常具有填充材質。在該成型材料於該模腔/該等模腔中至少部分（經化學性質）固化後，將該等模部脫離，並將經封裝有電子元件之載體自封裝機取出。於後續加工程序中，該等封裝成品可透過如切鋸、雷射切割以及/或水切之方式彼此分離。該至少經部分包覆之電子元件可用於多種用途。此成型方法係廣泛用於工業用途中，並可極佳地控制電子元件之成型。然而，其中可能產生之問題係關乎於以成型材料充填該模腔/該等模腔，以及控制將成型品自封裝機取出之過程。

本發明之目的在於提供一種有效之方法及裝置，可同時提升對於以成型材料填入該模腔/該等模腔以及將成型品自模具中取出等程序之掌控程度。

本發明達成該目的之方法係利用將一載體與電子元件至少部分封裝之一模具，其包含：

至少二模部，其中至少一模部具有至少一模腔凹設於一接觸面中，以封裝置於一載體上之電子元件，該接觸面至少部分封閉該模腔，以緊密連接於該載體上；以及

一注料道，以使成型材料注入具有該模腔之該模部之接觸面中。

其中具有該注料道之該模部係設有一可動擋件，其接設於該注料道，以調整該注料道中一成型材料通道之尺寸，該可動擋件係可實質上以一垂直於該接觸面之方向進行移動。

該等模部係可朝彼此進行移動，藉以使該至少一模部於一封閉位置封裝一電子元件。成型材料（亦可稱為封裝材料）之注入通常係利用一活塞，該成型材料係經由加熱而成為液體狀，再經壓入該等模部中。此番成型程序亦稱為「轉注成型」。於本發明中，亦可包含其他導入成型材料之方法，例如注入成型。關於成型材料，本發明亦可包含其他材料，例如注入以液體形態呈現之成型材料或熱固性成型材料，其中包含至少二分別呈現並可經混合固化之素材，該成型材料之流率以及壓力可加以調整。

本發明所提供之優點之一在於，該可動擋件可提供多種功用。首先，可控制成型材料之注入，使模腔內達到最佳之充填量。於此情況下，可動擋件於注料道中之最佳位置可能受到影響，端看─於其他條件中─成型材料之種類、成型材料之溫度、與成型材料來源相接之模腔數量、模部髒汙程度、設有電子元件之載體規格等條件而定。依據該等條件與其他變數，注料道之成型材料通道之尺寸可多少藉由擋件於注料道中之位移加以調整。可動擋件之另一優點在於，於注料道中之成型材料至少部分固化後，擋件亦可用於施以一壓力於注料道中之成型材料上，可至少於將該等模部相互分離時，有助於將成型品自一模部上釋放。成型品自一模部之釋放亦可稱為「剝膠」，由於可利用可動擋件於注料道中之成型品上施以將成型品自模具中釋放的壓力，可動擋件不會於成型品上留下任何印記，且壓力可施於成型品靠近模腔之部位，有助於有效率地將成型品釋放。利用可動擋件之進一步原因係可於液體成型材料填入模腔後並於注料道中之成型材料固化前將注料道關閉，藉由於此成型流程中之早期階段（於注料道中之成型材料至少部分固化之前）將注料道關閉，對於模腔之充填作業狀態已不需仰賴將成型材料倒入模腔之注料道關閉前的狀態（例如活塞之狀態）而有所變化。此亦提供額外之機會，可藉由控制該等模部夾壓載體之力道（亦指「該等模部之夾力」），控制液體成型材料於模腔中（於模腔中之成型材料發生固化前）所承受之壓力。藉由例如用可動擋件阻隔注料道以將模腔與注料道「隔絕」後增加夾力之作法，此成型流程可謂近似於「壓塑成形」，其中成型材料上之壓力係依據該夾力而定。其中具有一優點在於，該模腔（該等模腔）中成形材料上之壓力比起自流槽施加之壓力較為穩定，因後者中流槽與模腔之連結關係以及模腔中流槽與模腔連結之位置接可能造成壓力變化。模腔中之壓力越平均，越可提升成型品質。將模腔與流槽於此成形程序早期「隔絕」之進一步優點在於，成型材料可於成形過程中承受多變之壓力（例如於期間至少一次提升壓力）。於模腔中之成型材料固化前與固化中，此額外壓力控制裕度可提供對於成形過程更加之掌控性。

具有注料道之模部以及可動擋件可具有一驅動器，以控制可動擋件與導入成型材料之注料道的相對位置。以一驅動系統控制可動擋件位置之作用在於，可使擋件之使用達到最理想化。作為一替代方案或搭配可受驅動控制之可動擋件，可動擋件可彈性連結於該模部，該彈性連結可具有一定位件，以將可動擋件維持於一位置，其中可動擋件於模具之封閉狀態中不會阻擋成型材料之注料道。然而，當模具開啟時，定位件可實施為不受另一模部支撐之狀態，藉此，彈性連結可使定位件進入注料道中。

模部亦可具有一金屬箔機構，為了將可動擋件與成型材料隔離，可將一金屬箔層施於注料道壁面與可動擋件之間。利用一金屬箔層可預防成型材料（液體）滲透注料道壁面以及可動擋件。金屬箔層亦可遮蓋模腔壁面，除了保持模部清潔外，使用金屬箔層之進一步優點在於，可使成型品輕易自模部中脫離，脫離作業之第一步驟係驅動可動擋件以推向金屬箔，並於金屬箔部分以及/局部脫離模部後，再利用如氣壓之方式進一步脫離。故，模部亦可具有至少一出氣口，以將氣體吹入金屬箔（包覆於成型品）以及模部之間。

於朝向模部接觸面之自由端的可動擋件可具有一漸縮端，該件縮端提供可使注料道中之成型材料與可動擋件分離之可能性，尤其係當成型材料尚未完全硬化之前。

模部亦可具有複數成型材料之注料道，各連接於該可動擋件。通常之模具係具有複數注料道，適用於該等模具之選擇，係對於該等複數注料道提供至少一可動擋件。依據不同條件狀況而定，一部分或全部之該等複數注料道可各自具有一可動擋件。該等複數之成形材料注料道可連接於一單一模腔，而本發明亦可適用於僅具有單一模腔或一模部中複數模腔之模具設計；甚或是係為二各具有至少一模腔之模部的結合體，仍可連接於該載體之相對側，藉以將多層成型材料設於該載體之兩相對側。再者，具有成型材料注料道之模部亦可具有一出氣口通道凹設於接觸面中，並連接於模腔以自模腔中排出氣體。

為更加提升對於成型條件之掌握度，具有一模腔之模部可具有至少一感應器，用以檢測模腔中以及/或成型材料注料道中之壓力。

於進一步實施例中，一第一模部可具有一額外之夾持模部，該額外之夾持模部係可相對於第一模部移動，以夾持第一模部之一板面之至少一邊，其中夾持模部於模具之封閉位置中係連接於成型材料之注料道。藉由實施此番夾持模部，該板面之一受覆蓋邊可不接觸成型材料，此部分成型材料可於成型品之後續加工中具有其他用途。

本發明亦提供一種成型裝置，用以將一載體與電子元件至少部分封裝，其包含：一封裝機，具有至少二成型載體以及使該等成型載體進行相對移動之一驅動器；如本發明前述所揭露之一模具；以及一液體成型材料之注入道，其連接至供成型材料使用之該注料道上。該液體成型材料之注入道可包含至少一活塞，各活塞可於一殼體中移動。此外，該成型裝置亦可具有一智慧型控制器，用以控制該封裝機、供液體封裝材料使用之注入道，以及該模具中之可動擋件。於此成型裝置中，可動擋件可提供額外之功能性，即如先前於本發明模具中所述之相關功能。為達成可動擋件之智慧型控制以及/操控，成型裝置可具有一（電子）智慧型控制系統，且該智慧型控制系統中亦可具有控制封閉壓力之手段，該等模部係利用此封閉壓力以與載體連接，藉此，該液體成型材料施於模具上之壓力可藉由一經調節之封閉壓力進行部分或全部補充。

本發明亦提供一種方法，可將一載體與電子元件至少部分封裝，其包含下列步驟：A)將設有電子元件之一載體置於一第一模部上；B)將該等模部朝彼此靠近，藉以使設有電子元件之載體夾於至少二模部之間，且欲封裝之電子元件亦受一模部之一接觸面所凹設之一模腔所封閉；C)透過於一模部之一接觸面所凹設之液體封裝材料注入道，將一液體成型材料注入模腔中；以及D)將該等模部分離，以自模部中取出成型電子元件已至少部分固化之載體；其中於步驟C)中，一可動擋件係於該液體封裝材料之注入道中移動，以控制液體成型材料之流動，且其中於步驟D)中，可動擋件係經移動以將至少部分固化之成型材料推出注入道。以此方法，由於可更佳地控制封裝材料之注入，以利於將成型產品自模具取出之作業，故可進一步改善載體與電子元件之成型流程。可動擋件可以實質上垂直於模部一接觸面之方向進行移動，其中該模部並凹設有液體封裝材料之注入道。為進一步說明本發明方法之優點，將針對上述所列出本發明模具之優點進行說明。於封閉模具時，至少部分封閉一模腔之一接觸面（緊密至如氣體或液體等介質皆無法通過）可密封地接設於載體上，以防止液體成型材料自一模部之接觸面與載體間漏出。再者，該等模部施於載體上之封閉壓力可於注入成型材料過程中受到控制，以避免接觸面於液體成型材料未能提供實質反壓力之時刻將高壓施於載體上，亦並避免接觸面於液體成型材料未能提供實質反壓力之時刻將低壓施於載體上。在成型流程完成且成型品自模具取出後，即可將載體再細分為較小之部件。

之後，設有電子元件之一載體可依照步驟A)且於該等模部相互逼近之前先置於一第一模部上，藉此，該設有電子元件之該載體係依照步驟B)夾於兩模部中，該板材之至少一邊係受夾設於該第一模部，並有一額外模部於步驟C)中將液體成型材料導引至該模腔，此種成型方式亦稱為「頂邊成型」，其中該液體成型材料係以一覆於載體邊緣之一中間模部注入其邊緣，此方式之優點在於載體之邊緣可不碰觸成型材料，且載體係受正確夾持定位。

本方法之另一特徵在於，根據步驟C)透過凹設於一模部接觸面之液體封裝材料注入道將液體成型材料注入模腔前，該模部之至少一部份係受一金屬箔層所遮蓋，利用金屬箔層之優點係遮蓋模具不受汙染並有利於輕鬆取下成型品，此優點已於上述與本發明模部之對應內容中更詳細說明，並於此結合利用於本發明所提供之方法中。

本方法之另一特徵在於，可動擋件於步驟C)結束後，係進一步於液體封裝材料注入道中移動，以將充滿液體成型材料之模腔與朝向模腔反方向之流槽部分相互隔絕，且該等模部之封閉力度亦受到改變，以改變施於模腔中成型材料上之壓力。且，本發明方法實施例之其他優點，特指提升於固化過程中對於模腔中成型材料所施加壓力之控制，已於上述內容中充分說明，並結合實施於此。

再者，本發明亦提供一種設有電子元件之載體，其中電子元件係以本發明之方法以成型材料至少部分封裝，該載體係可為一半導體晶圓、一層狀基材、一玻璃載體或任何其他載體或用於電子元件之載體組合。

如圖1所示，係為本發明模具一模部1之立體外觀視圖。模部1內凹設有一模腔2以及一成型材料之注料道3，而有一接觸面4－除保留該注料道3位置外－圍繞於該模腔2。欲進行成型作業時，一載體（未標於此圖中）係置於一接觸面4，並將欲成型之電子元件（未標於此圖中）亦設置於模腔2中，透過注料道3（亦可稱為一「流槽」），將一液體成型材料注入模腔2中。為調節注料道3中成型材料之流動，並藉以調節注入模腔2之成型材料的流動，一可動擋件5係依照箭頭P1可移動地設置於注料道3中，可動擋件5之一動方向係實質上垂直於接觸面4，當可動擋件5朝更深入朝注料道3移動時，可動擋件5將更加阻擋於注料道3，藉此，成型材料流入模腔2時將因此受限。藉由將可動擋件5移動遠離注料道3，注料道3將受到較少阻礙，藉以使流入模腔2中之液體成型材料流量增加。

如圖2A所示，係為一模部10以及設有電子元件12之一載體11之剖面示意圖，說明成型材料注入一模腔13之前的加工步驟。於模部10中，供成型材料使用之一注料道14係凹設於一接觸面15中。圖示亦說明一可動擋件16係接設於注料道14，用以調節注料道14中一成型材料通道之尺寸。可動擋件16係設置以部分阻擋注料道14，為達成可動擋件16於模部10內之作動，係設置一驅動器17以朝一實質垂直於模部10之接觸面15的方向移動可動擋件16 。為達成對於驅動器17之控制－亦為藉此達成對於可動擋件16位置之控制－將一電力控制線18接設於驅動器17以及一智慧型控制系統（未標於此圖中）。此圖中亦表示一金屬箔層21，其覆蓋於模部10，同時至少覆蓋形成注料道14之壁面以及形成模腔13之壁面，自注料道14以及模腔13之容置空間起受成型材料所充填（參照圖2B）。金屬箔層21使可動擋件16不接觸成型材料（以避免其受殘餘成型材料所污染），並有注於將成型品較輕易自模部10取出。

如圖2B所示，係為圖2A中模部10之另一狀態剖面示意圖，其中一成型材料19係透過注料道14注入，以充填模腔13。為於此狀態下控制模腔13之充填，可動擋件16係較圖2A中所示更移動遠離注料道14（於此為向上），金屬箔層21保持模部10不接觸成型材料19。

再如圖2C所示，係為圖2A及圖2B中模部10之另一狀態剖面示意圖，注料道14以及模腔13中之成型材料19係經過至少部分固化。可動擋件16於此狀態下係作為一推動元件（「推出元件」），使與電子元件12成型之載體11脫離模部10。於固化之成型材料19的脫離過程中，金屬箔層21仍附著於成型材料19；舉例而言，此狀態下可進一步由一氣壓系統（未標於此圖中）協助成型品20之脫離過程。

如圖3A所示，係為一部份成型模具30與供液體成型材料使用之一注入道31的剖面示意圖，成型材料32係受一活塞33所供應，活塞33可於一殼體34中移動。成型模具30具有一上模部35以及一下模部36，上模部35與下模部36可朝彼此分離，以放置與封裝之一載體37或取出一經封裝載體38。成型材料32係由活塞33自一注料道39中送料，並送置一模腔40中。於此圖中亦設有一額外模部41，其係用以將載體37之一邊緣部分相對夾持於下模部36。此實施例中之額外模部41係與殼體34結合，成型材料32藉以流經注料道39，並流過額外模部41之一部份，以流至模腔40中。於上模部35中，一可動擋件42係接設於注料道39，可動擋件42可受一彈簧組件43所驅動。為進一步說明彈簧組件43所造成之運作，請參照圖3B所示，係為一側視圖，以表示可動擋件42（比照圖3A之剖面示意圖）。可動擋件42具有至少一凸部44，於成型模具30之封閉狀態下接觸於下模部36。當上模部35及下模部36彼此分開時，可動擋件42知該等凸部44不再受下模部36之支撐，故彈簧組件43所施加之壓力使可動擋件42向下移動，使可動擋件42運作為一推出元件。

如圖4所示，係為可動擋件50之不同實施例，依據一注料道之型狀不同，可動擋件50係對應於其形狀設置。於所示實施例中，可動擋件50之一接觸部分51係為彎曲形狀；與前述實施例圖式中亦有所不同者，驅動器52於此係實施為二圓筒。

本領域人士可將此所探討之不同實施例彼此結合實施。

1‧‧‧模部
2‧‧‧模腔
3‧‧‧注料道
4‧‧‧接觸面
5‧‧‧可動擋件
10‧‧‧模部
11‧‧‧載體
12‧‧‧電子元件
13‧‧‧模腔
14‧‧‧注料道
15‧‧‧接觸面
16‧‧‧可動擋件
17‧‧‧驅動器
18‧‧‧控制線
19‧‧‧成型材料
20‧‧‧成型品
21‧‧‧金屬箔層
30‧‧‧成型模具
31‧‧‧注入道
32‧‧‧成型材料
33‧‧‧活塞
34‧‧‧殼體
35‧‧‧上模部
36‧‧‧下模部
37‧‧‧載體
38‧‧‧經封裝載體
39‧‧‧注料道
40‧‧‧模腔
41‧‧‧模部
42‧‧‧可動擋件
43‧‧‧彈簧組件
44‧‧‧凸部
50‧‧‧可動擋件
51‧‧‧接觸部分
52‧‧‧驅動器
P1‧‧‧箭頭

圖1係為本發明模具一模部之立體外觀視圖。 圖2A至2C係為本發明載體與電子元件封裝方法之各步驟剖面示意圖。 圖3A係為本發明模具第二實施例之剖面示意圖。 圖3B係為圖3A所示模部之一可動擋件前視圖。 圖4係為可動擋件另一實施例之立體外觀視圖。

1‧‧‧模部

2‧‧‧模腔

3‧‧‧注料道

4‧‧‧接觸面

5‧‧‧可動擋件

P1‧‧‧箭頭

Claims (16)

1. 一種將一載體與電子元件至少部分封裝之模具，其包含： 　　至少二模部，其中至少一者具有至少一模腔凹設於一接觸面，以將設置於一載體上之電子元件進行封裝，該接觸面至少部分封閉該模腔，以密封地接合於該載體；以及 　　一成型材料之注料道，凹設於具有該模腔之該模部之接觸面； 　　其中於該模部中，該注料道係具有一可動擋件接設於該注料道，以調節該注料道中之一成型材料通道尺寸，該可動擋件係可以實質上垂直於該接觸面之一方向進行移動。
2. 如請求項1所述之將一載體與電子元件至少部分封裝之模具，其中具有該注料道及該可動擋件之該模部係具有一驅動器，以控制該可動擋件與該注料道之相對位置。
3. 如請求項1或2所述之將一載體與電子元件至少部分封裝之模具，其中該可動擋件係彈性連接於該模部。
4. 如前述任一請求項所述之將一載體與電子元件至少部分封裝之模具，其中該模部係具有一金屬箔層形成之處理機構。
5. 如前述任一請求項所述之將一載體與電子元件至少部分封裝之模具，其中該模部係具有複數注料道，各該注料道係各連接於一可動擋件。
6. 如前述任一請求項所述之將一載體與電子元件至少部分封裝之模具，其中具有該注料道之該模部亦具有一出氣口通道，其凹設於該接觸面中並連接於該模腔，以自該模腔中排出氣體。
7. 如前述任一請求項所述之將一載體與電子元件至少部分封裝之模具，其中具有該模腔之該模部係具有至少一感應器，以檢測該模腔以及/或該注料道中所存在之壓力。
8. 如前述任一請求項所述之將一載體與電子元件至少部分封裝之模具，其中具有一第一模部，其設有一額外之夾持模部，該夾持模部係可相對於該第一模部進行移動，以夾持該第一模部之一板材之一邊，其中該模具處於一封閉位置時，該夾持模部係連接於該注料道。
9. 一種將一載體與電子元件至少部分封裝之成型裝置，其包含： 　　一封裝機，具有至少二成型載體以及一驅動器，該驅動器使該等成型載體進行對應移動； 　　一種如前述任一請求項所述之模具；以及 　　一液體成型材料之注入道，其連接於該成型材料之注料道上。
10. 如請求項9所述之將一載體與電子元件至少部分封裝之成型裝置，其中該液體成型材料之注入道包含一活塞，其可於一殼體中進行移動。
11. 一種將一載體與電子元件至少部分封裝之方法，其包含下列步驟： 　　A)將設有電子元件之一載體置於一第一模部上； 　　B)將該等模部朝彼此靠近，藉以使設有電子元件之載體夾於至少二模部之間，且欲封裝之電子元件亦受一模部之一接觸面所凹設之一模腔所封閉； 　　C)透過於一模部之一接觸面所凹設之一液體封裝材料注入道，將一液體成型材料注入該模腔中；以及 　　D) 將該等模部分離，以自該等模部中取出成型電子元件已至少部分固化之該載體； 　　其中於步驟C) 中，一可動擋件係於該液體封裝材料之該注入道中移動，以控制該液體成型材料之流動，且其中於步驟D)中，該可動擋件係經移動以將至少部分固化之該成型材料推出該注入道。
12. 如請求項11所述之將一載體與電子元件至少部分封裝之方法，其中該可動元件係以一實質上垂直於該模部一接觸面之一方向進行移動，其中該液體封裝材料之注入道係為凹設。
13. 如請求項11或12所述之將一載體與電子元件至少部分封裝之方法，其中設有電子元件之一載體可依照步驟A)且於該等模部相互逼近之前先置於一第一模部上，藉此，設有電子元件之該載體係依照步驟B)夾於兩模部中，該板材之至少一邊係受夾設於該第一模部，並有一額外模部於步驟C)中將該液體成型材料導引至該模腔。
14. 如請求項11至13任一項所述之將一載體與電子元件至少部分封裝之方法，其中於步驟C)透過凹設於一模部一接觸面之液體封裝材料注入道將一液體成型材料注入前，該模部之至少一部份係受一金屬箔層所遮蓋。
15. 如請求項11至14任一項所述之將一載體與電子元件至少部分封裝之方法，其中該可動擋件於步驟C)結束後，係進一步於該液體封裝材料注入道中移動，以將充滿液體成型材料之該模腔與朝向模腔反方向之該流槽部分相互隔絕，且該等模部之封閉力度亦受到改變，以改變施於該模腔中該成型材料上之壓力。
16. 一種設有電子元件之載體，其中該等電子元件係至少受請求項11至15任一項所述之成型材料所部分封裝。