TW407097B - Method and apparatus for molding plastic packages - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 407097 A7 ________B7_ _ 五、發明説明（） 發明領域： 本發明係關於用以模製用半導體塑膠封裝之方法與 設備。更明白地說’本發明係用以可靠地及經濟地模製球 柵陣列（BGA)封裝之方法與設備。 發明背景： 球柵陣列（BGA)封裝有希望以克服傳統封裝之限制， 例如四平包裝（QFP)於成本，功率消耗，速度及輸入/輸出 (I/O)接腳數。完成這些希望之重點是電子工業能以現行表 面黏著技術及設備，以可靠地經濟地模製BGA封裝之能 力。一般而言，BGA封裝於實髏大小相較於傳統等速及j/o 接腳數之封裝具有較小及較薄。1C元件製造上係愈來愈重 要。想當然地’當BGA封裝係用以更高之速度及更高之 I/O接腳計數應用時，於傳統封裝技術中之非事件例如線 擺動變成相當嚴重。 再者，建立更緊密内連線系統，例如多晶片模组（MCM) 之趨勢持續進行。MCM指的是一封裝具有一個以上之晶 片，組合幾個至一百個以上之高效能矽1C與客戶指定基 板結構。BGA封裝自然地與MCM配合成為一電子工業， 以具有以高良率及低成本組合標準單晶片模组在印刷電 路板（PCB)上之經驗。再者，MCM之使用上困（gi〇b top) 密封之流行實務減少了表面黏著技術之良率及成本侵 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ---------^------ΪΤ-------.^ (請先閲讀背面之注意事14填寫本頁) - , 407097 A7 ___B7 五、發明説明（） 發明目的輿板晷： 本發明之一目的是用以可靠地密封球柵陣列（BGA)封 裝。 本發明之另一目的是可靠地及經濟地密封多晶片模 组（mcm)bga封裝。 本發明具有一上模，空腔板及一下模，用以使用傳选 鋒模法來密封各種BGA封装。上模之特徵在於一流道網’ 用以與至少一豎澆道相通。該空腔板在面對下模之一側具 有至少一空腔用以形成一模於一基板之上，該基板當夹緊 時係被包夾於其間。空腔板面對上模之一側具有至少錐形 通道’用以接收來自流道之樹脂。該錐形通道之開端係终 結以一下沉閘’其係安置於空腔之中間，用以引入樹膨 時’同時減少線擺動。流通道之網路及錐型通道之組合< 靠地並經濟地密封各種呈陣列之BGA封裝。 圈式簡箪說明： 第1A圖一種下空腔型球栅陣列封裝之剖面圈，其中，砝 模或密封樹脂以虚線示出。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 — —-—if — — ! ϋ 1 n ^ (请先Μ讀背面之泣意事項存填寫本貫> 秦 第1B圈為一上空腔型球柵陣列封裝之另一剖面圖，其 中，上鑄模樹脂以虚線示出。 第2圖為一用以密封塑膠封裝之先前技藝之閘板鑄模方 法。 第3圖為一密封塑膠封裝之另一先前技藝之可除去空腔橡 鑄模方法》 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4^格（210 X 29?公慶） 407097 A7 B7 i、發明説明（） 第4圖為用以填滿鑄模樹脂於塑膠封裝之另一先前技藝之 成困（globbing)方法。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本耳) 第5圖例示出由於成團鉾模方法之使用導致之矩陣球柵陣 列（BGA)基板上翹，隨後之裁剪基板成為適當之晶 粒大小已經不大可能》 第6圈為本發明之一上視圈，其中，一 BGA矩陣基板可 以使用單一流道及錐型通道系統來作鑄模，以宅成 優良之結果。 第7圈為依據第6圈中之線A-A之剖面圈。 還號對照說明： 1 球柵陣列（BGA)封裝 2 積體電路晶片（1C) 4 散熱器 6 基板 8 錫球 10 空間 11 封裝 12 積體電路晶片（1C) 16 基板 18 錫球 20 «積 21 空腔 22 閘 30 空腔板 32 橫向閘 52 柱塞 53 上模 54 豎澆道 55 可除去空腔板 56 流道 57 下模 58 錐形通道 60 空腔 62 罐 66 基板 第6頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央橾隼局員工消#合作杜印製 «07097 A7 __________ B7 五、發明説明（） 發明詳細說明1 本發明描述一密封球栅陣列（BGA)封裝之方法與設 備》於以下說明中，各種特定細節係被說明豎澆道，流 道及模板等，以提供對本發明之完全了解。熟習本技藝者 可以知道，本發明可以不需要這些細節加以實施。於其他 例子中，已知部件，例如有關樹脂加熱及傳遞及傳遞模之 夾住操作作示出，以限制本發明。 第1A及ΐβ圈示出兩個最普通β〇α封裝之結構之簡 化剖面圖•於第1A圈中，BGa封裝係示於空腔向下結構。 這顏型之BGA封裝係為美國專利第5，583，378號所教 導者。BGA封裝1包含一積體電路晶片（IC)2附著至散熱 片4。第1A圖中未示出晶片2結合至基板6之細節。但 熟習於本技藝者可以知道晶片不是被作線結合就是tab 銲至基板6。一錫球陣列8係被附著至bga封裝1之下部。 於虛線及晶片2間之區域代表一被密封以樹脂之空間 10’並且是本發明想要之區域。現流行之工業實務使用一 阻擋及填充密封製程’以保護該晶片。首先，一矩形阻擋 係選擇地放置在晶粒之旁，使用一高黏度密封劑。然後， 一旋轉泵分配一螺旋填料在阻擋内，使用低黏度密封劑。 例如，CAM/ALOT液體分配系統。 參考第1Β圖，BGA封裝11係被示於一空腔向上結 構。封裝11併入一積體電路晶片（IC)12，該1C並被附著 至基板16之上，同時，一錫球陣列18係附著至基板16 之下。方如同第1A圖中之BGA封裝，1C如何被結合至基 第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） (請先閲讀背面之注意*.Γ·Κ填寫本頁) .裝. 訂 經濟部中央樣準局員工消费合作社印震 407097 A7 _____B7 五、發明説明（） 板之細節係加以省略。一體積20代表密封樹脂。封裝u 例示一普通等及之塑膠BGA結構，其係為摩托羅拉及精 工社所開發’並被稱為上模塑膠塾陣列載禮。 第2至4圈示出已經被用以密封塑膠BGA結構之先 前技藝之鑄模方法。於第2圈中，示出用以密封塑膠封裝 之閘板鑄模方法·該封裝20係以一連接至一空腔21 (未示 出）之閘22作橫向鑄模》該方法描述於由杜生史烈西所 領證之美國專利第4,44 2,056號中。於第3圈中，一併入 至少一空腔21及一橫向閘32之可除去空腔板3〇同時也 被描述於由杜生史烈西所領證之美國專利第4,332 537 號中，用以密封塑膠封裝。最後，第4圈示出於密封BGa 封裝之最常用之方法。例如，見由馬等人所領迸之美國專 利第5,355,283號之第ό圖》上困密封藉由分配層狀之環 氧樹脂，以填滿BGA晶粒’以防止氣泡陷於樹脂之中· 先前技藝之密封塑膠封裝之方法具有若干限制，而使 得現行表面黏著技術及設備不容易使用β首先，密封劑之 横向引入空腔中經常造成於高I/O腳數之BGA封裝線移動 之問題。第二，於MCM中，測試程序缺乏標準，由線移 動所造成之電氣問題可能降低此先進BGA封裝之可靠 度。第三’上困方法是費時並對品質控制有問題。藉由使 用一上團方法來密封一 BGA矩陣基板之結果是例示於第5 圈中，其中，基板由於密封劑及基板之熱膨脹係數不同， 而使得基板之上翹嚴重》這使得隨後之基板剪裁成為個埘 BGA晶粒困難並近乎不可能。 第8頁 本紙張尺^^"中國國家標準（CNS) A4規格（2丨0x297公慶） - ~ --—----·(丨裝---.--Γ1Τ------線 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 407097 A 7 B7 五、發明説明（）

夂 ,BI為个IT 圈。本發明組合申請人/受讓人於傳遞鑄模上，用以成排寿 模及可除去空腔板鑄模技術之知識。可以為熟習本技藝達 所了解的是傳遞鑄模不同於注射鑄模，特別是有關於用w 密封半導髗元件之傳遞鑄模中熱固樹脂或密封劑之朝 除。相反地，注射鑄模設侑係合適於熱塑型材料。參考第 6及7圖，本發50特徵有一上模53, 一可除去空腔板55, 及一下模57，用以夾住一基板66，該基板66具有一陣歹, 之包含BGA結構之塑膠封裝。熟習於本技藝者可以了解， 一上模底座51及下模底座59通常係需要以配合本發明使 用。模底座51及59作用以保持用於加熱樹腾粒或條（未 示於圈中）之罐所產生之熱量。 再次如於第6®所示，本發明之上模53在下側包含 至少一豎澆道或磨物，用以接收並再導引被一柱塞52所 壓缩之受熱樹脂。有關於加有BGA封裝6〇陣列於其上之 基板60,多數柱塞或成排罐模，例％本發_ 5〇者可以使 用。於本發明之較佳實施例中，以道54係連接至在BGA 封裝中心部份上之流道網路56卜該流道56使得樹脂容 易流入在上模下之個別空腔中。因為流道是相互連接，所 以於流道中之樹脂流可以平衡。 於第7圓中，可除去空腔板55之剖面視明被示出為 安置於上模53及下模57之間。與 m^肖上模53相對齊的表面 I有-錄形通道58，用以由流道接收樹脂 58之有端較佳終結以錐形通道 卜儿閘其與至少用於BGA封裝 nn m - HI I n^i 1^1 HI . 1 i I n (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) T"訂--* 旅 -n n · 第9頁 娜尺細t麵縣（⑽） 經濟部中央樣窣局員工消費合作杜印装 407097 A7 — — B7 五、發明説明（） 空腔60相通。再次參考第7围央於空腔板57及下 模57間的是基板66 °相對於空腔之錐形通道之定位是本 發明之發明特性之-：由空腔之中心部份引入樹脂而不是 橫向’以使得在空腔中之樹脂流更平均。事實上，樹脂流 是相同於線結合或TAB接練之扇出，因此，線移動之發 生機會不再高。再者’相關於在空腔中之樹脂流量之黏度 增加之附帶問題也被減少。一般來說，本發明提供電子工 業所有傳遞鑄模之優點’而没有傳統空腔鑄模或板鑄模之 缺點。 密封BGA基板之製程係如下：於第7圖中之柱塞向 上移動於罐62之中並強迫受熱樹脂進入豎澆道並經由流 道56及錐形通道58進入空腔6〇中。當柱塞52檢測出來 自流道網之回授壓力時，其表示樹脂已經完全填滿空腔。 當適當之密封劑固化時間到時，本發明之夬板操作停止。 可除去空腔板55之結構使得來自空腔之流道之平順分離 容易’因此’降低了於密封BGA基板之循環時間β 雖然第6及7圖示出一陣列BGA基板之密封，但本 發月同時也很容易適用於密對一客戶指定b<3A基 板，其中，BGA結搆之放置是隨意的。因此，本發明可以 適用於各種基板之彈性。 雖然，本發明已經特別地參考第丨至7圖加以說明， 其中強調了用以密封塑膠封裝特別是BGA封裝之方法舆 裝置，但可以了解的是這些圖只是用以例示，並不應被穩 為是用以限制本發明。另外，可以了解的本發明之方法與 第10頁 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X 297公慶） ---------^------—-ίτI-_----—在， - , (請先閲讀背面之注意事項_再填寫本頁) 407097 A7 B7 五、發明説明（） 裝置可用於很多應用中，其中需要半導體元件之封裝者。 可以知道任何熟習於本技藝者可以在不脫離本發明之範 圍及精神下完成各種改變及變化》例如本發明可以應用至 其他基板，例如陶瓷，TAB等。 --------- —裝---Γ — ·1 訂--'-----^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員x消費合作杜印製 第11頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. 407097 is C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種用以密封塑膠封裝之系統，其至少包含： 一上模，包含至少一豎澆道及至少一流道系統，用 以由至少一柱塞及罐组件傳送樹脂； 一下模，用以支持一基板，於其上至少作成有一塑 膠封裝； 一空腔板被安置於該上模及下模之間，用以接收來 自流道系統之樹脂，該空腔板在對著該上模之表面上具 有至少一錐形通道，該通道相通於至少一空腔，用以密 封基板， 俾使該系統能可靠地密封該基板，同時減少在塑膠 封裝内之線移動之問題。 2. 如申請專利範圍第1項所述之密封系統，其中上述之空 腔板更在其端部終結有一下沉閘。 . 裝 ^ ^訂 . 旅 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾率局負工消費合作社印製 第12T 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4说格（210X297公釐）