TW202211344A - 一種用於半導體裝置之設備及方法 - Google Patents

Abstract

一種用於半導體裝置之設備包含一箱體、至少一第一支撐結構、及一緩衝結構。該至少一第一支撐結構係設置於該箱體內並沿一第一方向延伸，該至少一第一支撐結構被該箱體所支撐。該緩衝結構係環繞該至少一第一支撐結構且可相對於該至少一第一支撐結構轉動。

Description

一種用於半導體裝置之設備及方法

本發明大體上係關於用於製造半導體裝置之設備及方法。

當前半導體封裝製程中，於製造出半導體裝置（例如晶片）後，將半導體裝置貼附於基板上以進行模封操作。接著，將基板置放於剛質載具上送至壓力烤箱進行高溫加熱，以使模封化合物固化，並排出晶片下方之殘留氣體。

然而，在將剛質載具傳送至壓力烤箱之過程中，剛質載具會與壓力烤箱中之金屬支撐桿摩擦而產生金屬顆粒。金屬顆粒可能會掉落並附著於模封化合物上，致使在後續半導體封裝之金屬製程中產生電性連接問題（例如，短路）。

在一態樣中，一種用於半導體裝置之設備包含一箱體、至少一第一支撐結構、及一緩衝結構。該至少一第一支撐結構係設置於該箱體內並沿一第一方向延伸，該至少一第一支撐結構被該箱體所支撐。該緩衝結構係環繞該至少一第一支撐結構且可相對於該至少一第一支撐結構轉動。

在一態樣中，一種用於半導體封裝之設備包含一箱體、一支撐結構及一緩衝結構。該箱體包含一第一支架、複數對第二支架及一第三支架，該複數對第二支架連接於該第一支架及該第三支架之間。該支撐結構係設置於該複數對第二支架中之一對第二支架之間。該支撐結構包含一第一支撐結構及至少一第二支撐結構。該第一支撐結構係平行於該第一支架及該第三支架而設置。該至少一第二支撐結構係與該第一支撐結構正交且一體成形，且該至少一第二支撐結構自該第一支撐結構向該複數對第二支架中之一對延伸。該緩衝結構係環繞該至少一第二支撐結構且可相對於該至少一第二支撐結構轉動。

在一態樣中，一種用於製造半導體裝置之方法包含：提供一基板，該基板上設置有一半導體裝置；提供一載具用以承載該基板；提供一支撐結構及一緩衝結構，其中該支撐結構包含至少一第一支撐結構，且該緩衝結構環繞該至少一第一支撐結構且可相對於該至少一第一支撐結構轉動；及將該載具傳送至該至少一第一支撐結構上，其中該載具係直接與該緩衝結構接觸而進行傳送。

本發明之其他態樣、優勢及特徵將在審閱整個申請案之後變得顯而易見，該申請案包括以下部分：圖式簡單說明、實施方式及申請專利範圍。

貫穿圖式及實施方式使用共同參考編號以指示相同或相似組件。自結合附圖的以下詳細描述將更容易理解本發明之實施例。

對於如相關聯圖中所展示之組件之定向，關於某一組件或某一組組件，或一組件或一組組件之某一平面而指定空間描述，諸如「在…之上」、「在…之下」、「上」、「左」、「右」、「下」、「頂部」、「底部」、「垂直」、「水平」、「側」、「較高」、「下部」、「上部」、「在…上方」、「在…下方」等等。應理解，本文中所使用之空間描述僅出於說明之目的，且本文中所描述之結構之實際實施可以任何定向或方式在空間上配置，其限制條件為本發明之實施例之優點不因此配置而有偏差。

圖1說明根據本發明之用於製造半導體裝置的系統方塊圖。該系統包括用於製造半導體裝置之設備1、電控系統2、安全機制系統3、抽風系統4、升溫系統5、電力系統6、加壓系統7、及冷卻系統8。在一些實施例中，設備1係為烤箱。設備1可為壓力烤箱。

電控系統2係耦合至設備1以訊號通信來控制設備1，從而可調整其他系統及元件。電控系統2包括可編程邏輯控制器（PLC）。PLC可包括功能模組、訊號模組、通信模組、介面模組。藉由該等模組，可以介面調控功能、訊號而與其他系統進行通信。

安全機制系統3係耦合至設備1以確認設備及製程安全。安全機制系統3可控制電磁脈衝（EMP）、膛門、溫度、及壓力。在一些實施例中，藉由控制膛門，安全機制系統3可進一步控制開關雙觸發按鈕、門位感測器、光閘感測器等裝置。關於控制設備1之溫度之高低範圍及精細調整，安全機制系統3可進一步控制主控點控溫、感溫線監控、超溫保護器（EGO）斷電機械式觸發等功能。藉此，安全機制系統3不僅可控制大幅度之溫度範圍，亦可精確調整溫度並維持於某個特定溫度，且在溫度過高時，可藉由機械式斷電確保安全。安全機制系統3可進一步調整排氣閥控壓、洩壓、及安全閥洩壓，從而控制及調整設備1之壓力。

抽風系統4係耦合至設備1以經由抽風管進行抽風操作。抽風系統4可包含風扇馬達模組促進熱循環以增加熱均勻性。升溫系統5係耦合至設備1以經由加熱模組對設備1進行加熱。電力系統6係耦合至設備1以220伏特之交流電進行三相控制來對設備1供應電力。

加壓系統7係耦合至設備1以對設備1進行增壓操作。加壓系統7包括儲氣筒模組及增壓缸。冷卻系統8係耦合至設備1以對設備1進行冷卻操作。冷卻系統8包括水幫浦及排氣過濾器。

圖2A說明根據本發明之用於製造半導體裝置的設備1的立體圖。設備1包括箱體10及架體13。架體13係設置於箱體10中並連接至箱體10。架體13係由箱體10所支撐。在一些實施例中，箱體10係包括金屬。箱體10可包括不鏽鋼。箱體10之材料與結構係可耐高溫及增加熱流均勻性。

箱體10包括第一支架101、第二支架102、及第三支架103。第二支架102連接於第一支架101與第三支架103之間。在一些實施例中，第一支架101為上部支架。第三支架103為下部支架。第三支架103之結構係類似於第一支架101。第三支架103之結構係可對稱於第一支架101設置。第三支架103下可具有底盤。

第一支架101具有第一部分101a、第二部分101b、及第三部分101c。第一部份101a為上部外圍支架。第一部份101a可為矩型或長方形。第二部分101b與第三部分101c係為正交設置。第二部分101b係自第一部份101a之一端（例如上端）延伸至另一相對端（例如下端）。第三部分101c係自第一部份101a之一端（例如左端）延伸至另一相對端（例如右端）。在一些實施例中，第二部分101b與第三部分101c之交會處為第一部份101a之中心點。第一部分101a、第二部分101b、及第三部分101c係一體成形。

類似於第一支架101，第三支架103具有第一部分103a、第二部分103b、及第三部分103c。第一部份103a為下部外圍支架。第一部份103a可為矩型或長方形。第二部分103b與第三部分103c係為正交設置。第二部分103b係自第一部份103a之一端（例如上端）延伸至另一相對端（例如下端）。第三部分103c係自第一部份103a之一端（例如左端）延伸至另一相對端（例如右端）。在一些實施例中，第二部分103b與第三部分103c之交會處為第一部份103a之中心點。第一部分103a、第二部分103b、及第三部分103c係一體成形。

複數個第二支架102設置於第一支架101、第三支架103之周圍處。複數個第二支架102可對稱設置於第一支架101、第三支架103之兩側（例如左側及右側），且兩側之複數個第二支架102之各者以一間距分隔開，以維持均勻的熱循環。第二支架102係以偶數數量成對地設置於第一支架101、第三支架103之兩側。在一些實施例中，該間距可以是在約140毫米至約180毫米。在另一些實施例中，兩側可各設置有至少兩個第二支架102。在一些實施例中，兩側可各設置有四個第二支架102。在其他實施例中，兩側可各設置有六個第二支架102。在考慮不同熱循環情況下，第二支架102之數量可據以調整。

架體13包括支撐結構11及緩衝結構12。架體13係設置於複數個第二支架102中之一對第二支架102之間。支撐結構11之材料不同於緩衝結構12之材料。支撐結構11之材料包括金屬。支撐結構11之材料可包括不鏽鋼。緩衝結構係為陶瓷套筒或陶瓷套環。緩衝結構12之材料可包括陶瓷材料。

支撐結構11係連接於複數個第二支架102中之一對第二支架102之間。在一些實施例中，支撐結構11可接合至複數個第二支架102。為組裝緩衝結構12至支撐結構11之複數個第二支撐結構112（請見圖2B），支撐結構11與複數個第二支架102可以非為一體成形。

圖2B說明根據本發明之設備1的上視圖。架體13係設置於第一支架101下方。架體13之支撐結構11包括第一支撐結構111及複數個第二支撐結構112。在一些實施例中，支撐結構11係為魚骨狀支撐架。複數個第二支撐結構112係對應於複數個第二支架102而設置。複數個第二支撐結構112連接第一支撐結構111。第一支撐結構111設置於第一支架101之第二部分101b之下方。第一支撐結構111平行於第一支架101及第三支架103而設置。複數個第二支撐結構112與第一支撐結構111正交且一體成形。複數個第二支撐結構112之各者自第一支撐結構111向複數對第二支架102中之一對延伸而被箱體10所支撐。複數個第二支撐結構112之各者係間隔可約180毫米至約220毫米。第二支撐結構112之寬度約570毫米至約650毫米。該間隔及該寬度可基於需求而對架體13進行調配設計。

複數個第二支撐結構112之各者可具有二個緩衝結構12。該二個緩衝結構12係彼此以一間隙分隔開。該二個緩衝結構12可分別設置於第二支撐結構112之左側及右側。

圖2C說明根據本發明之設備1之架體13的局部放大示意圖。如圖2C所示，緩衝結構12環繞至少一第二支撐結構112且可相對於至少一第二支撐結構112轉動。緩衝結構12與至少一第二支撐結構112之間具有間隙從而減少緩衝結構12與至少一第二支撐結構112之間的摩擦力。

在一些實施例中，緩衝結構12與至少一第二支撐結構112之間可設置一減少摩擦結構，例如軸承，用以減少緩衝結構12與至少一第二支撐結構112之間磨損。軸承可為長條圓柱體、滾珠或其它適合的結構。

圖2D說明根據本發明之設備1的前視圖。箱體1中包括複數個架體13。複數個架體13之各者間之間距可以是在約0.7厘米至約1.5厘米。各架體13上可放置載具。該間距可確保多個載具之間之熱循環之均勻性。

圖3A至圖3E說明根據本發明之製造半導體裝置封裝的方法之一些實施例。

參看圖3A，用於製造半導體裝置封裝的方法包括提供基板31。半導體裝置32係設置於基板31上。基板31可包括導電通孔（為簡化起見，未顯示於圖中）。基板31可於其上表面或下表面上形成導電端子（為簡化起見，未顯示於圖中）。基板31可為印刷電路板、中介層、或封裝基板。

參看圖3B，將包封層33設置於基板31上以包封基板31及半導體裝置32。包封層33可為模封化合物。包封層33包括樹脂。

參看圖3C，提供一載具14用以承載基板31。載具14包括金屬。載具14包括不鏽鋼。載具14可為剛板、剛質基板。

在一些實施例中，基板31自身之下部分亦可包含金屬層。基板31之金屬層在放置於載具14時，可能因摩擦而掉落金屬顆粒。

提供一設備1。設備1具有箱體10及架體13。架體13包括支撐結構11及緩衝結構12。支撐結構11包括第一支撐結構111及複數個第二支撐結構112。緩衝結構12環繞至少一第二支撐結構112且可相對於至少一第二支撐結構112轉動。緩衝結構12與至少一第二支撐結構112之間具有間隙從而減少緩衝結構12與至少一第二支撐結構112之間的摩擦力及損耗。緩衝結構12相對於至少一第二支撐結構112轉動，載具14與架體13之緩衝結構12接觸，由於緩衝結構12會進行轉動，故可避免金屬間摩擦產生金屬顆粒落至包封層33上。

將載具14傳送至架體13上。載具14直接接觸緩衝結構12。載具14經由緩衝結構12而與支撐結構11間隔開。載具14未接觸支撐結構11。載具14經由緩衝結構12傳送至箱體10中。緩衝結構12之材料包括陶瓷材料，故可減少緩衝結構12與載具14之間之摩擦力，且可避免載具14在傳送期間與架體13摩擦產生金屬顆粒而落至包封層33上或落至下方之其他基板上。

待載具14整體傳送至設備1內之後，對載具14上之基板31、半導體裝置32、及包封層33進行加熱以使包封層33固化。加熱操作之溫度範圍係自約150^o C至200^o C。於加熱操作過程中，可提供一風扇馬達模組促進箱體10內之熱循環以增加熱均勻性。

此外，在特定實施例中，箱體10之第二部分102及架體13之第二支撐結構112之間之間隔可經設計以使促進熱循環以增加熱均勻性。複數個架體13之間之間隔可經設計以使促進熱循環以增加熱均勻性。箱體10可具有偶數對第二部分102。架體13可具有偶數個第二支撐結構112。在特定實施例中，架體13包括四個第二支撐結構112可足以支撐載具14，從而避免載具14彎翹而錯位影響到下一層載具。

在一些實施例中，載具14本身可能有些微彎翹。由於架體13之支撐結構11之複數個第二支撐結構112之各者可具有二個緩衝結構12，且該二個緩衝結構12係以一間隙彼此分隔，因此可在傳送載具14的過程中，藉由該間隙而觀察載具14之傳送位置，從而避免載具14錯位。

參看圖3D，經由若干封裝操作（例如挖孔操作、電鍍金屬操作、圖案化操作、加熱操作、加壓操作），形成封裝34。

參看圖3E，在一些實施例中，可進一步經由若干封裝操作（例如半導體安裝操作、模封操作、植球操作），形成具有額外半導體裝置35及被動元件之封裝36，其中之模封操作可利用圖3C進行固化操作。

由本案所揭示態樣、實例及/或實施中之至少一者提供的一個特定優點為，本案所請之緩衝結構之材料與載具不同，故緩衝結構在與剛質載具接觸時可避免產生金屬顆粒。另外，由於緩衝結構與至少一第一支撐結構之間具有間隙且可相對於至少一第一支撐結構轉動，故可促進剛質載具在傳送進入箱體時減少摩擦力之阻礙，從而使製程更加順暢。

除非上下文另外明確規定，否則如本文所用，單數術語「一(a/an)」及「該」可包括複數個指示物。在對一些實施例之描述中，提供「在」另一組件「上」之組件可涵蓋前一組件直接在後一組件上(例如，與後一組件實體接觸)的狀況以及一或多個介入組件位於前一組件與後一組件之間的狀況。

如本文中所使用，術語「大致」、「實質上」、「大約」及「約略」用以描述及考慮小變化。當用於連接一專案或環境時，所述術語可以指為所述項目或環境正確發生之範例，以及所述專案及環境發生於一接近的近似值之範例。舉例來說，所述術語可以指小於或等於±10%，例如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%、小於或等於±0.1%或小於或等於±0.05%。例如，如果第一數值在小於或等於第二數值的±10%的變化範圍內，則第一數值可以被視為是“實質上”與第二數值相同，例如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%、小於或等於±0.1%、或小於或等於±0.05%。

另外，數量、比率、和其他數值有時在本文中以範圍格式呈現。應當理解，為了方便和簡潔而使用這種範圍格式，且應靈活地理解為包括明確地指定為範圍的限制的數值，並且如同明確指定每個數值和子範圍般，還包括在該範圍內包括的所有單獨的數值或子範圍。

儘管本發明已參看其特定實施例進行描述及說明，但此等描述及說明並不為限制性的。熟習此項技術者應理解，在不脫離如由所附申請專利範圍界定的本發明之真實精神及範疇的情況下，可作出各種改變且可取代等效物。說明可不必按比例繪製。歸因於製造程序及容限，本發明中之藝術再現與實際設備之間可存在區別。可存在並未特定說明的本發明之其他實施例。應將本說明書及圖式視為說明性而非限制性的。可做出修改，以使特定情形、材料、物質組成、方法或程序適應於本發明之目標、精神及範疇。所有此類修改意欲在此處附加之申請專利範圍之範疇內。雖然已參考按特定次序執行之特定操作描述本文中所揭示的方法，但應理解，在不脫離本發明之教示的情況下，可組合、再細分，或重新定序此等操作以形成等效方法。因此，除非本文中特定指示，否則操作之次序及分組並非限制。

1:設備 2:電控系統 3:安全機制系統 4:抽風系統 5:升溫系統 6:電力系統 7:加壓系統 8:冷卻系統 10:箱體 11:支撐結構 12:緩衝結構 13:架體 101:第一支架 101a:第一部分 101b:第二部分 101c:第三部分 102:第二支架 103:第三支架 103a:第一部分 103b:第二部分 103c:第三部分 111:第一支撐結構 112:至少一第二支撐結構

圖1說明根據本發明之一些實施例之用於製造半導體裝置的系統方塊圖； 圖2A說明根據本發明之一些實施例之用於製造半導體裝置的設備的立體圖； 圖2B說明根據本發明之一些實施例之用於製造半導體裝置的設備的上視圖； 圖2C說明根據本發明之一些實施例之用於製造半導體裝置的設備的局部放大示意圖； 圖2D說明根據本發明之一些實施例之用於製造半導體裝置的設備的前視圖； 圖3A至圖3E說明根據本發明之一些實施例之製造半導體裝置封裝的方法。

1:設備

10:箱體

11:支撐結構

12:緩衝結構

13:架體

101:第一支架

101a:第一部分

101b:第二部分

101c:第三部分

102:第二支架

103:第三支架

103a:第一部分

103b:第二部分

103c:第三部分

Claims (10)

1. 一種用於半導體裝置之設備，其包含： 一箱體； 至少一第一支撐結構，其設置於該箱體內並沿一第一方向延伸，該至少一第一支撐結構被該箱體所支撐；及 一緩衝結構，其環繞該至少一第一支撐結構且可相對於該至少一第一支撐結構轉動。
2. 如請求項1之設備，其進一步包含一第二支撐結構，其中該第二支撐結構沿一第二方向延伸並與該至少一第一支撐結構連接。
3. 如請求項1之設備，其中該緩衝結構之材料係不同於該至少一第一支撐結構之材料，其中該緩衝結構包含陶瓷套筒，且該至少一第一支撐結構之材料包含金屬。
4. 如請求項1之設備，其中該緩衝結構與該至少一第一支撐結構之間具有軸承。
5. 如請求項1之設備，其中，該箱體包含一第一支架、複數對第二支架及一第三支架，該複數對第二支架連接於該第一支架及該第三支架之間。
6. 如請求項5之設備，其中該至少一第一支撐結構設置於該複數對第二支架中之一對第二支架之間。
7. 一種用於製造半導體裝置之方法，其包含： 提供一基板，該基板上設置有一半導體裝置； 提供一載具用以承載該基板； 提供一支撐結構及一緩衝結構，其中該支撐結構包含至少一第一支撐結構，且該緩衝結構環繞該至少一第一支撐結構且可相對於該至少一第一支撐結構轉動；及 將該載具傳送至該至少一第一支撐結構上， 其中該載具係直接與該緩衝結構接觸而進行傳送。
8. 如請求項7之方法，其中該緩衝結構與該至少一第二支撐結構之間具有間隙。
9. 如請求項7之方法，其進一步包含對該基板進行加熱，其中該加熱操作之溫度範圍係自約150^o C至200^o C。
10. 如請求項9之方法，其進一步包含提供一風扇馬達模組促進熱循環以增加熱均勻性。

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