TWI384597B - 封裝結構及封裝其之封膠模組與封膠模具 - Google Patents

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Description

封裝結構及封裝其之封膠模組與封膠模具
本發明是有關於一種封裝結構及封裝其之封膠模組(encapsulating module)與封膠模具(encapsulating mold)，且特別是有關於一種其封膠具有平滑曲面的封裝結構及封裝其之封膠模組與封膠模具。
在封裝基板的過程中往往需要應用封膠模具。封膠模具具有一模穴及一抵接面，抵接面在抵接住基板後，再填充封膠至模穴內，封膠在冷卻凝固後便固定於基板上。
然而，一般封膠模具的抵接面與模穴的交接處多為輪廓劇烈變化的外型，例如是尖角。如此會發生許多問題。以下係列舉其中幾個缺點作說明：
第一、在封膠模具抵接至基板瞬間，抵接面與模穴的交接處最先接觸到基板，若交接處為輪廓劇烈變化的外型，例如是尖角。此尖角對基板的作用形成切割作用，使基板承受極高應力。基板上的表面處理層以及金屬結構，例如是走線、接墊等因此受到破壞。舉例來說，請參照第1圖，其繪示習知具有尖角之封膠模具的封裝示意圖。封膠模具200的抵接面202與模穴204的交接處為輪廓劇烈變化的尖角P1，此尖角P1使基板206對應的部位也呈現尖角P2。由於封裝結構的尖角P2承受高應力，導致基板206上的表面處理層(未繪示)，例如是綠漆的剝落或破壞。
第二、若交接處為輪廓劇烈變化的外型，例如是尖角，則極易擠壓基板上質地較軟的表面處理層，使被擠壓的表面處理層因此隆起而導致剝落。
第三、就模具理論來講，模具上外型劇烈變化的部位，例如是尖角部位，其容易在封膠冷卻凝固的過程中形成熱點(hot spot)，此會降低模具壽命。
第四、模具中產生熱點的部位，也會對應地影響到封裝結構的品質。
本發明係有關於一種封裝結構及封裝其之封膠模組與封膠模具。封膠模具具有一用以抵接基板的抵接面及一模穴。模穴具有一平滑曲面，其與該抵接面相連接。如此，當抵接面抵接於基板上時，與基板接觸的是平滑曲面而不是習知技術中的尖角P1，因此可降低基板所承受的應力值，所製作出的封裝結構也不會有過多的殘留應力。
根據本發明之第一方面，提出一種封膠模組。封膠模組用以與一封膠底模搭配，以封裝一設置有晶片的基板，以將基板及晶片封裝成為一封裝結構。封膠模組包括一封膠底模及一封膠模具。封膠底模用以承載基板，封膠模具則具有一抵接面、一第一平滑曲面及一模穴。第一平滑曲面具有一曲率半徑並與抵接面連接且位於模穴之開口處。其中，當封膠模具與封膠底模合模以夾持基板時，抵接面係抵接基板。
根據本發明之第二方面，提出一種封膠模組。封膠模組用以與一封膠底模搭配，以封裝一設置有晶片的基板，以將基板及晶片封裝成為一封裝結構。封膠模組包括一封膠底模及一封膠模具。封膠底模用以承載基板，封膠模具則具有一抵接面、一第一平滑曲面及一模穴。第一平滑曲面為一橢圓曲面之一部分並與抵接面連接且位於模穴之開口處。其中，當封膠模具與封膠底模合模以夾持基板時，抵接面係抵接基板。
根據本發明之第三方面，提出一種封膠模具。封膠模具用以封裝一設置有晶片的基板，以將基板及晶片封裝成為一封裝結構。封膠模具具有一抵接面、一第一平滑曲面及一模穴。第一平滑曲面具有一曲率半徑並與抵接面連接且位於模穴之開口處。其中，當封膠模具與封膠底模合模以夾持基板時，抵接面係抵接基板。
根據本發明之第四方面，提出一種封膠模具。封膠模具用以封裝一設置有晶片的基板，以將基板及晶片封裝成為一封裝結構。封膠模具具有一抵接面、一第一平滑曲面及一模穴。第一平滑曲面為一橢圓曲面之一部分並與抵接面連接且位於模穴之開口處。其中，當封膠模具與封膠底模合模以夾持基板時，抵接面係抵接基板。
根據本發明之第五方面，提出一種封裝結構。封裝結構應用一封膠模具封裝完成。封膠模具具有一抵接面、一第一平滑曲面及一模穴。第一平滑曲面具有一曲率半徑並與抵接面連接且位於模穴之開口處。封裝結構具有一第二平滑曲面並包括一基板、一晶片及一封膠。封膠設置於基板上，封膠具有一外側面，第二平滑曲面連接外側面與基板且第二平滑曲面之外形與第一平滑曲面之外形相對應。
根據本發明之第六方面，提出一種封裝結構。封裝結構應用一封膠模具封裝完成。封膠模具具有一抵接面、一第一平滑曲面及一模穴。第一平滑曲面為一橢圓曲面之一部分並與抵接面連接且位於模穴之開口處。封裝結構具有一第二平滑曲面並包括一基板、一晶片及一封膠。封膠設置於基板上，封膠具有一外側面，第二平滑曲面連接外側面與基板且第二平滑曲面之外形與第一平滑曲面之外形相對應。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
在本發明之封裝結構及封裝其之封膠模組與封膠模具中，封膠模具具有一用以抵接基板的抵接面、一平滑曲面及一模穴。平滑曲面與抵接面相連接且位於模穴之開口處。如此，在封裝製程中，當抵接面抵接於基板上時，與基板接觸的是外型平緩之平滑曲面，因此可降低基板所承受的應力值，所製作出的封裝結構也不會有過多的殘留應力。並且，平滑曲面係位於抵接面與模穴之交接處，此對於確保或增加模具壽命有正面的幫助。
以下係提出較佳實施例作為本發明之說明，然而實施例所提出的內容，僅為舉例說明之用，而繪製之圖式係為配合說明，並非作為限縮本發明保護範圍之用。再者，實施例之圖示亦省略不必要之元件，以利清楚顯示本發明之技術特點。
請同時參照第2圖及第3圖，第2圖繪示依照本發明較佳實施例之封膠模具示意圖，第3圖繪示應用第2圖之封膠模具所封裝出的封裝結構示意圖。如第2圖所示，封膠模組128用以封裝一設置有晶片102的基板104，使其成為一封裝結構106。封膠模組128包括一封膠模具100及一封膠底模122。封膠底模122係用以承載基板104，而封膠模具100具有一抵接面108及一模穴110。封膠模具100可與封膠底模122搭配，而將基板104夾持於封膠模具100與封膠底模122之間。進一步地說，當封膠模具100與封膠底模122合模時，抵接面108係抵接至基板104上，使基板104被夾持於封膠模具100與封膠底模122之間。模穴110則用以容納一封膠112(繪示於第3圖)，以使封膠112設置於基板104之基板表面124上並包覆晶片102。
請同時參照第4圖，其繪示第2圖中局部A的放大示意圖。如第4圖所示，封膠模具100具有一與模穴110接觸的第一平滑曲面114。第一平滑曲面114與抵接面108係相切的(tangent)。由於第一平滑曲面114與抵接面108相切，故當封膠模具100抵接至基板104時，與基板104接觸的是第一平滑曲面114中與抵接面108相切的邊界線T1，而非習知技術中較易破壞基板104的劇烈轉折外型，例如是尖角。如此，可保持了基板104上的表面處理層及金屬結構的完整性。其中，表面處理層例如是綠漆，金屬結構例如是接墊或走線。並且，外型平緩的第一平滑曲面114也不會像習知技術中的尖角會過度擠壓基板104上質地較軟的表面處理層，因此也避免表面處理層過度隆起而導致剝落。
此外，再如第4圖所示，在封裝製程中，當呈熔融狀態的封膠填充進模穴110(繪示於第2圖)內時，呈熔融狀態的封膠填充進基板104與第一平滑曲面114間的空間120內並得以與第一平滑曲面114接觸，使得呈熔融狀態的封膠與封膠模具100的接觸面積增加。如此，填充進空間120內的封膠可分擔封膠模具100施加於基板104的力量，此有助於降低基板104所承受的應力。進一步地也降低了封膠模具對基板104上的表面處理層及金屬結構的施力，使表面處理層及金屬結構不會因施力過大而破壞。
此外，如第4圖所示，模穴110之一內壁頂面134與模穴110之一內壁側面136相連接。內壁頂面134面對基板104，內壁側面136與第一平滑曲面114連接，較佳地是相切，而內壁頂面134與內壁側面136之連接處138相距第一平滑曲面114與抵接面108之相切處T5一預設距離D1，此預設距離D1例如是介於0.78至1.85mm之間。
此外，雖然第4圖繪示與基板104接觸的是第一平滑曲面114中與抵接面108相切的邊界線T1，然而當封膠模具100與封膠底模122合模時，第一平滑曲面114中與基板104接觸的也可以是部分的第一平滑曲面114。舉例來說，請參照第5圖，其繪示依照本發明另一實施例之封膠模具之示意圖。第5圖的第一平滑曲面114係以相切處T3至相切處T4的範圍為例作說明。當封膠模具100與封膠底模122(繪示於第2圖)合模時，若封膠模具100的施力稍大，也可能造成基板表面124略為凹陷而呈現出一凹陷處130。然由於第一平滑曲面114中與基板表面124接觸的是外型平緩的第一平滑曲面114的一部分132，而非習知技術中的尖角，所以較不會使基板104承受過大的應力而導致凹陷量a過大。再加上填充進空間120(繪示於第4圖)內的封膠也分擔了封膠模具100的部份施力，所以凹陷處130的凹陷量a甚小。如此，對於保持基板104上面處理層及金屬結構的完整性有正面的助益。
並且，基板104的凹陷處130呈現的是對應至第一平滑曲面114之一部分132的平緩外型，因此較不會發生第1圖之習知技術中尖角P2會發生的應力集中現象。
此外，第一平滑曲面114可以是任意外型的平滑(smooth)曲面，其與任一截面的交線(line of intersection)係連續(continuity)且可微分(Differentiability)的。舉例來說，第一平滑曲面114可以是部分之圓形曲面，其曲率半徑介於0.1-2.0公釐(mm)之間，較佳地是0.6mm。或者，第一平滑曲面114也可以是部分之橢圓曲面，其長軸徑介於0.1-1.17mm之間，而其短軸徑介於0.1-1.0mm之間。
請參照第6圖，其繪示第3圖中局部B的放大示意圖。當封膠112設置於基板104後，封裝結構106之一第二平滑曲面118與封膠112之一外側面116及基板表面124連接，且第二平滑曲面118與第一平滑曲面114係相對應。其中，第二平滑曲面118係以相切處T2至相切處T6的範圍為例作說明。
此外，如第6圖所示，當封膠112形成後，封膠112之外側面116與封膠112之封膠頂面140相連接。第二平滑曲面118與基板表面124之相切處T2相距封膠頂面140與外側面116的連接處142一預設距離D2，預設距離D2之值與預設距離D1之值相同，且其範圍介於0.78至1.85mm之間。
在封裝製程中，呈熔融狀態的封膠填充進基板104與封膠模具100之第一平滑曲面114間的空間120。在呈熔融狀態的封膠冷卻凝固之後，封裝結構106形成第二平滑曲面118。由於第一平滑曲面114的外型係平滑的，所以第二平滑曲面118也是平滑的。並且，第二平滑曲面118與基板表面124亦是相切的，例如是相切於第6圖的相切處T2。
進一步地說，若第一平滑曲面114是部分之圓形曲面，則第二平滑曲面118亦是相對應的圓形曲面。若第一平滑曲面114是部分之橢圓曲面，則第二平滑曲面118亦是相對應的橢圓曲面。並且，第二平滑曲面118之尺寸當然地也與第一平滑曲面114相對應。
本實施例所指稱的封裝結構可以是球格陣列(ball grid array,BGA)封裝結構，其具有數個錫球(未繪示)設置於第3圖之封裝結構106的底面126上。然此非用以限制本發明，只要是應用上述實施例所揭示的封膠模具所製造的封裝結構，都是本實施例所指稱的封裝結構。
本發明上述實施例所揭露之封裝結構及封裝其之封膠模組與封膠模具，具有多項優點，以下僅列舉部分優點說明如下：
第一、在封裝製程中，當抵接面抵接於基板上時，與基板接觸的是第一平滑曲面之一部分或第一平滑曲面中與抵接面的相切部位，因此可降低基板所承受的應力值。如此，可保持基板上的表面處理層及金屬結構的完整性。
第二、與基板上質地較軟的表面處理層接觸的是外型平緩之第一平滑曲面的一部分或第一平滑曲面中與抵接面的相切部位。因此，基板上質地較軟的表面處理層不會被過度擠壓，可避免質地較軟的表面處理層過度隆起而導致剝落。
第三、模穴與抵接面的交接處為外型平緩的第一平滑曲面之一部分或第一平滑曲面中與抵接面的相切部位，而不是外型變化較劇烈的尖角。因此，封膠模具在封膠冷卻凝固的過程中的傳熱較順利，不易形成熱點，對確保或增加模具壽命有正面的幫助。
第四、由於封膠模具中模穴與抵接面的交接處不易形成熱點，所製作出的封裝結構不會有過多的殘留應力，因此可確保或提升封裝結構的品質。
第五、在填充呈熔融狀態之封膠的過程中，填充進基板與第一平滑曲面間之空間的封膠，可分擔封膠模具施加於基板的力量，此有助於降低基板所承受的應力。進一步地也降低了封膠模具對基板上的表面處理層及金屬結構的施力，使表面處理層及金屬結構不會因施力過大而遭破壞。
綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200．．．封膠模具
102．．．晶片
104、206．．．基板
106．．．封裝結構
108、202．．．抵接面
110、204．．．模穴
112．．．封膠
114．．．第一平滑曲面
116．．．外側面
118．．．第二平滑曲面
120．．．空間
122．．．封膠底模
124．．．基板表面
126．．．底面
128．．．封膠模組
130．．．凹陷處
132．．．第一平滑曲面之一部分
134．．．內壁頂面
136．．．內壁側面
138、142．．．連接處
140．．．封膠頂面
a．．．凹陷量
A、B．．．局部
D1、D2．．．預設距離
P1、P2．．．尖角
T1．．．邊界線
T2、T3、T4、T5、T6．．．相切處
第1圖(習知技藝)繪示習知具有尖角之封膠模具的封裝示意圖。
第2圖繪示依照本發明較佳實施例之封膠模具示意圖。
第3圖繪示應用第2圖之封膠模具所封裝出的封裝結構示意圖。
第4圖繪示第2圖中局部A的放大示意圖。
第5圖繪示依照本發明另一實施例之封膠模具之示意圖。
第6圖繪示第3圖中局部B的放大示意圖。
100．．．封膠模具
102．．．晶片
104．．．基板
106．．．封裝結構
108．．．抵接面
110．．．模穴
122．．．封膠底模
124．．．基板表面
128．．．封膠模組
A．．．局部

Claims (42)

  1. 一種封膠模組(encapsulating module)，用以封裝一設置有一晶片的基板，以將該基板及該晶片封裝成為一封裝結構，該封膠模組包括：一封膠底模，用以承載該基板；以及一封膠模具(encapsulating mold)，具有一抵接面、一第一平滑(smooth)曲面及一模穴，該第一平滑曲面具有一曲率半徑並與該抵接面連接且位於該模穴之開口處，其中，當該封膠模具與該封膠底模合模以夾持該基板時，該抵接面係抵接該基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之封膠模組，其中該第一平滑曲面與該抵接面係相切。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之封膠模組，其中該模穴之一內壁頂面與該模穴之一內壁側面相連接，該內壁頂面係面對該基板，該內壁側面與該第一平滑曲面連接；其中，該內壁頂面與該內壁側面之連接處相距該第一平滑曲面與該抵接面之相切處一預設距離。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之封膠模組，其中該預設距離介於0.78至1.85公釐(mm)之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之封膠模組，其中該模穴用以容納一封膠，使該封膠設置於該基板上、包覆該晶片且與該第一平滑曲面接觸。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之封膠模組，其中該曲率半徑介於0.1-2.0mm之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之封膠模組，其中該第一平滑曲面與一截面的交線(line of intersection)係連續(continuity)且可微分(Differentiability)的。
  8. 一種封膠模組，用以封裝一設置有一晶片的基板，以將該基板及該晶片封裝成為一封裝結構，該封膠模組包括：一封膠底模，用以承載該基板；以及一封膠模具，具有一抵接面、一第一平滑曲面及一模穴，該第一平滑曲面為一橢圓曲面之一部分並與該抵接面連接且位於該模穴之開口處，其中，當該封膠模具與該封膠底模合模以夾持該基板時，該抵接面係抵接該基板。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之封膠模組，其中該第一平滑曲面與該抵接面係相切。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之封膠模組，其中該模穴之一內壁頂面與該模穴之一內壁側面相連接，該內壁頂面係面對該基板，該內壁側面與該第一平滑曲面連接；其中，該內壁頂面與該內壁側面之連接處相距該第一平滑曲面與該抵接面之相切處一預設距離。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之封膠模組，其中該預設距離介於0.78至1.85mm之間。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之封膠模組，其中該模穴用以容納一封膠，使該封膠設置於該基板上、包覆該晶片且與該第一平滑曲面接觸。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之封膠模組，其中該第一平滑曲面之長軸徑介於0.1-1.17mm之間，該第一平滑曲面之短軸徑介於0.I-1.0mm之間。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之封膠模組，其中該第一平滑曲面與一截面的交線係連續且可微分的。
  15. 一種封膠模具，用以與一封膠底模搭配，以封裝一設置有一晶片的基板，以將該基板及該晶片封裝成為一封裝結構，該封膠模具具有一抵接面、一第一平滑曲面及一模穴，該第一平滑曲面具有一曲率半徑並與該抵接面連接且位於該模穴之開口處，其中，當該封膠模具與該封膠底模合模以夾持該基板時，該抵接面係抵接該基板。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之封膠模具，其中該第一平滑曲面與該抵接面係相切。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之封膠模具，其中該模穴之一內壁頂面與該模穴之一內壁側面相連接，該內壁頂面係面對該基板，該內壁側面與該第一平滑曲面連接；其中，該內壁頂面與該內壁側面之連接處相距該第一平滑曲面與該抵接面之相切處一預設距離。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之封膠模具，其中該預設距離介於0.78至1.85mm之間。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之封膠模具，其中該模穴用以容納一封膠，使該封膠設置於該基板上、包覆該晶片且與該第一平滑曲面接觸。
  20. 如申請專利範圍第15項所述之封膠模具，其中曲率半徑介於0.1-2.0mm之間。
  21. 如申請專利範圍第15項所述之封膠模具，其中該第一平滑曲面與一截面的交線係連續且可微分的。
  22. 一種封膠模具，用以與一封膠底模搭配，以封裝一設置有一晶片的基板，以將該基板及該晶片封裝成為一封裝結構，該封膠模具具有一抵接面、一第一平滑曲面及一模穴，該第一平滑曲面具有一橢圓曲面之一部分並與該抵接面連接且位於該模穴之開口處，其中，當該封膠模具與該封膠底模合模以夾持該基板時，該抵接面係抵接該基板。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之封膠模具，其中該第一平滑曲面與該抵接面係相切。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之封膠模具，其中該模穴之一內壁頂面與該模穴之一內壁側面相連接，該內壁頂面係面對該基板，該內壁側面與該第一平滑曲面連接；其中，該內壁頂面與該內壁側面之連接處相距該第一平滑曲面與該抵接面之相切處一預設距離。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之封膠模具，其中該預設距離介於0.78至1.85公釐(mm)之間。
  26. 如申請專利範圍第22項所述之封膠模組，其中該模穴用以容納一封膠，使該封膠設置於該基板上、包覆該晶片且與該第一平滑曲面接觸。
  27. 如申請專利範圍第22項所述之封膠模具，其中該第一平滑曲面之長軸徑介於0.1-1.17mm之間，該第一平滑曲面之短軸徑介於0.1-1.0mm之間。
  28. 如申請專利範圍第22項所述之封膠模具，其中該第一平滑曲面與一截面的交線係連續且可微分的。
  29. 一種封裝結構，其應用一封膠模具封裝完成，該封膠模具具有一抵接面、一第一平滑曲面及一模穴，該第一平滑曲面具有一曲率半徑並與該抵接面連接且位於該模穴之開口處，該封裝結構具有一第二平滑曲面並包括：一基板；一晶片，設置於該基板；以及一封膠，設置於該基板上，該封膠具有一外側面，該第二平滑曲面連接該外側面與該基板，該第二平滑曲面之外形與該第一平滑曲面之外形相對應。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之封裝結構，其中該基板具有一基板表面，該封膠及該晶片設置於該基板表面，該第二平滑曲面係與該基板表面連接。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之封裝結構，其中該第二平滑曲面與該基板表面係相切。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之封裝結構，其中該封膠具有一與該外側面連接之封膠頂面，該第二平滑曲面與該基板表面之相切處相距該封膠頂面與該外側面的連接處一預設距離。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之封裝結構，其中該預設距離介於0.78至1.85mm之間。
  34. 如申請專利範圍第29項所述之封裝結構，其中該曲率半徑介於0.1-2.0mm之間。
  35. 如申請專利範圍第29項所述之封裝結構，其中該第二平滑曲面與一截面的交線係連續且可微分的。
  36. 一種封裝結構，其應用一封膠模具封裝完成，該封膠模具具有一抵接面、一第一平滑曲面及一模穴，該第一平滑曲面為一橢圓曲面之一部分並與該抵接面連接且位於該模穴之開口處，該封裝結構具有一第二平滑曲面並包括：一基板；一晶片，設置於該基板；以及一封膠，設置於該基板上，該封膠具有一外側面，該第二平滑曲面連接該外側面與該基板且該第二平滑曲面之外形與該第一平滑曲面之外形相對應。
  37. 如申請專利範圍第36項所述之封裝結構，其中該基板具有一基板表面，該封膠及該晶片設置於該基板表面，該第二平滑曲面係與該基板表面連接。
  38. 如申請專利範圍第37項所述之封裝結構，其中該第二平滑曲面與該基板表面係相切。
  39. 如申請專利範圍第38項所述之封裝結構，其中該封膠具有一與該外側面連接之封膠頂面，該第二平滑曲面與該基板表面之相切處相距該封膠頂面與該外側面的連接處一預設距離。
  40. 如申請專利範圍第39項所述之封裝結構，其中該預設距離介於0.78至1.85mm之間。
  41. 如申請專利範圍第36項所述之封裝結構，其中該第一平滑曲面之長軸徑介於0.1-1.17mm之間，該第一平滑曲面之短軸徑介於0.1-1.0mm之間。
  42. 如申請專利範圍第36項所述之封裝結構，其中該第二平滑曲面與一截面的交線係連續且可微分的。
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