TWI402922B - 半導體晶片之模封方法 - Google Patents

Description

半導體晶片之模封方法

本發明係有關於半導體裝置之製造技術，特別係有關於一種半導體晶片之模封方法。

以往既有的半導體封裝技術主要可區分為兩種：一種是轉移模封(transfer molding)，另一種是壓縮模封(compression molding)。一般而言，為了能達到大量生產，通常是採用轉移模封的方式形成模封膠體。在轉移模封製程中，先以人工或自動送料方式將預封裝件(例如已設置晶片之基板與導線架)送入由上下模具構成之模穴中，利用以高壓夾持上下模具以閉合模穴。之後，將樹脂膠餅(pellet)預熱使其具有流動性並利用注入器加壓經流道(runner)灌入模穴中，樹脂可流動填滿整個模穴，再經過烘烤固化後即完成半導體封裝構造之模封膠體。雖使用轉移模封技術可適用於密封半導體晶片大量生產，但必須要設計對應之上下模具，並且在灌入樹脂至模穴時，會有產生氣泡與模流平衡之問題，以及在流道內有殘留樹脂的浪費。另，在壓縮模封製程中，是在壓縮模封之前先酌量取用適當之膠塊或小顆粒狀壓縮模樹脂，並置放於預封裝件上。之後進行上下模具的加熱壓合動作，以使壓縮模樹脂固化成型，以完成半導體封裝構造之模封膠體。使用壓縮模封技術時，在上下模壓合過程常會在上下模之間隙造成樹脂溢膠之問題，上下模的壓合力也容易產生線歪，另因無排氣機制易造成模封膠體之表面空洞之風險。

一種習知半導體晶片之模封方法，揭示於公開編號201001572號專利案「利用壓模封裝積體電路晶粒」，適用的預封裝件係為積體電路晶粒。首先，提供一適用於壓縮模封之模具組合結構，包含一底板、一模具框架以及一塞壓部件。該模具框架係為一環形結構，與該底板上黏著膜結合而形成為一開放模穴。預封裝件黏附於該黏著膜上。施配粒狀壓縮模樹脂於該開放模穴內。在壓縮模封過程中，包含該塞壓部件之模具組合結構同在一加熱裝置內，加熱該壓縮模樹脂直到一足以熔化該壓縮模樹脂之升高溫度，並利用該塞壓部件的下壓，提供適當壓力予已熔化之樹脂，保持熱與壓力直到樹脂固化。預加熱再施壓的步驟相當重要，預加熱必須使粒狀樹脂完全達到熔化方可被擠壓流動，否則不完全熔化的樹脂流動效應(mold flow effect)容易會產生線歪(Wire sweep)與表面空洞(Surface void)風險。此外，熔化的樹脂在高溫高壓擠壓下容易溢流到平板狀塞壓部件之側邊，當樹脂固化後會造成塞壓部件的脫模困難。

有鑒於此，本發明之主要目的係在於提供一種半導體晶片之模封方法，完全消除習知壓縮模封的溢膠現象，並能夠防止線歪與表面空洞之情況，以改善產品外觀不良，進而提升生產良率。

本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。本發明揭示一種半導體晶片之模封方法，主要包含以下步驟。提供一下模板，係具有一基板容置槽與一周緣擋環。裝載一基板於該下模板之該基板容置槽內，該基板上已設置有複數個晶片。以粉體噴灑方式使粒狀樹脂形成於該基板容置槽內，以使該粒狀樹脂覆蓋該基板及該些晶片。壓平該粒狀樹脂，係藉由一整平壓板嵌陷於該基板容置槽內，以使該粒狀樹脂具有一均勻整平之上表面，且不使該粒狀樹脂熔化。移除該整平壓板，使其遠離該下模板。移動該下模板至一烘烤爐內，在無加壓且不遮蓋該基板容置槽的水平狀態下加熱該粒狀樹脂，使其固化成型為一模封膠體。

本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。

在前述的半導體晶片之模封方法中，上述壓平該粒狀樹脂之步驟係可為常溫下實施。

在前述的半導體晶片之模封方法中，在上述裝載該基板之步驟中，該基板上已設置有複數個銲線，以電性連接該些晶片至該基板。

在前述的半導體晶片之模封方法中，在上述裝載該基板之步驟中，該基板容置槽內可預先鋪設一離形薄膜。

在前述的半導體晶片之模封方法中，該離形薄膜係可更貼附於該周緣擋環之內壁。

在前述的半導體晶片之模封方法中，該下模板係可為一傳輸式置膠平台。

由以上技術方案可以看出，本發明之形成半導體晶片之模封方法，具有以下優點與功效：

一、可藉由以粉體噴灑方式使粒狀樹脂形成於基板容置槽內以及加熱烘烤之前壓平粒裝樹脂作為其中之一技術手段，在烘烤固化粒裝樹脂時已預先移除整平壓板，完全消除習知壓縮模封的溢膠現象，能夠防止線歪與表面空洞之情況，以改善產品外觀不良，進而提升生產良率。

以下將配合所附圖示詳細說明本發明之實施例，然應注意的是，該些圖示均為簡化之示意圖，僅以示意方法來說明本發明之基本架構或實施方法，故僅顯示與本案有關之元件與組合關係，圖中所顯示之元件並非以實際實施之數目、形狀、尺寸做等比例繪製，某些尺寸比例與其他相關尺寸比例或已誇張或是簡化處理，以提供更清楚的描述。實際實施之數目、形狀及尺寸比例為一種選置性之設計，詳細之元件佈局可能更為複雜。

依據本發明之一具體實施例，一種半導體晶片之模封方法舉例說明於第1至7圖，各步驟詳細說明如下。

請參閱第1圖所示，提供一下模板110，係具有一基板容置槽111與一周緣擋環112。該基板容置槽111之形狀係對應於預封裝件之基板，通常為矩形槽，以對應具有基板條形狀之基板。在本實施例中，該下模板110係可為一傳輸式置膠平台。換言之，該下模板110並非是固定於單一處理機台，而能夠輕易地安裝至一處理機台，再卸除並移動至其它處理機台，以便於後續製程之進行。此外，該周緣擋環112係可為模組化結合至該基板容置槽111之周邊，可因應製程所需而選擇性拆卸該周緣擋環112。

請參閱第2圖所示，裝載一基板120於該下模板110之該基板容置槽111內，該基板120上已設置有複數個晶片121。在本實施例中，該基板120上另設置有複數個銲線122，以電性連接該些晶片121至該基板120。詳細而言，該基板120係可為一特定用途之印刷電路板(printed circuit board,PCB)，用以提供電性連接並作為半導體封裝結構內晶片承載之部件，例如記憶卡基板或BGA(球格陣列)封裝載板。該些晶片121係已形成有積體電路(integrated circuit,IC)之半導體元件，例如：記憶體、邏輯元件以及特殊應用積體電路(ASIC)，其係為由一晶圓(wafer)分割而成若干顆粒狀之晶片。該些晶片121亦可為堆疊型態(圖中未繪出)，但不可超過該周緣擋環112之上表面。較佳地，該基板容置槽111內可預先鋪設一離形薄膜170，以使由粒狀樹脂固化形成之模封膠體可輕易地由該下模板110脫離。詳細而言，該離形薄膜170係隔離該基板120與該基板容置槽111。該離形薄膜170係可更貼附於該周緣擋環112之內壁113。

請參閱第3圖所示，藉由一噴嘴132以粉體噴灑(powder spraying)方式使粒狀樹脂130形成於該基板容置槽111內，以使該粒狀樹脂130覆蓋該基板120及該些晶片121。該粒狀樹脂130之顆粒尺寸係介於0.01毫米(mm)至0.5毫米(mm)之間，其成份包含熱固化樹脂、矽氧填充劑、固化促進劑等等，可預先儲放在一儲料桶內，再由該噴嘴132導出。此外，該噴嘴132係能以往復S形方式移動於該基板容置槽111之上方，並同時噴灑該粒狀樹脂130，使得該粒狀樹脂130能分散於該基板120上。

請參閱第4圖所示，由於該噴嘴132之移動路徑的影響，在噴灑完成後該粒狀樹脂130分佈於該基板120上可能會形成有高低差之問題，而呈現未均勻分散於該基板120之情況。在此提供一整平壓板140，並使該整平壓板140對準於該下模板110之該基板容置槽111。接著，藉由一向下作用力使該整平壓板140之一整平面141朝向該粒狀樹脂130之方向下降。在本實施例中，該整平壓板140之尺寸係可不大於該基板容置槽111，以使該整平壓板140能向下嵌陷於該基板容置槽111內。

請參閱第5圖所示，藉由該整平壓板140向下壓平該粒狀樹脂130，該整平壓板140嵌陷於該基板容置槽111內，以使該粒狀樹脂130具有一均勻整平之上表面131(如第6圖所示)。該上表面131仍為粉體表面。須特別注意的是，在壓平步驟中，該整平壓板140的壓平力量與壓平時溫度不可使該粒狀樹脂130產生熔化的液態流動。在一較佳實施例中，壓平該粒狀樹脂130之步驟係可為常溫下實施，所以在本步驟中尚未到達該粒狀樹脂130之熔化溫度，而使該粒狀樹脂130能保持為固態的顆粒狀。

請參閱第6圖所示，移除該整平壓板140而遠離該下模板110，使得該粒狀樹脂130之該上表面131顯露於該基板容置槽111內。此時，該粒狀樹脂130係已均勻分散於該基板120上與該些晶片121之間隙內，並覆蓋該些晶片121與該些銲線122。

請參閱第7圖所示，移動該下模板110至一烘烤爐150內，在無加壓且不遮蓋該基板容置槽111的水平狀態下加熱該粒狀樹脂130，使該粒狀樹脂130固化成型為一模封膠體160。請配合參酌第6圖所示，由於該粒狀樹脂130在該整平壓板140之壓平步驟後，已呈現為較密實且均勻平整之狀態，故在加熱後該粒狀樹脂130不會有過度流動之疑慮，以穩定地形成該模封膠體160，並且完全無溢膠現象，更不會沾黏到習知上模具側邊。此外，無需要習知上模具的遮蓋與施壓，故有利於該粒狀樹脂130在熔化至固化之過程中排出在該粒狀樹脂130之間隙空氣。

因此，本發明提供一種類似壓縮模封但無上下模壓縮動作的封裝方法，在烘烤固化之前預先整平粒狀樹脂，以改善粒狀樹脂之均勻性(Evenness)，預先防止粒狀樹脂的流動，達到烘烤過程零溢膠與低流動之功效，並能解決習知壓縮模封中粒狀樹脂流動所導致的製程上問題，例如線歪(Wire sweep)、表面空洞(Surface void)、溢膠於上模具之側緣等問題，以期改善產品外觀不良問題，進而提升生產良率。此外，本發明之方法相較於習知壓縮模封技術，具有一次烘烤固化符合環保要求、更加省料與容易排氣之功效。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本項技術者，在不脫離本發明之技術範圍內，所作的任何簡單修改、等效性變化與修飾，均仍屬於本發明的技術範圍內。

110．．．下模板

111．．．基板容置槽

112．．．周緣擋環

113．．．內壁

120．．．基板

121．．．晶片

122．．．銲線

130．．．粒狀樹脂

131．．．上表面

132．．．噴嘴

140．．．整平壓板

141．．．整平面

150．．．烘烤爐

160．．．模封膠體

170．．．離形薄膜

第1圖：依據本發明之一具體實施例之一種半導體晶片之模封方法，下模板提供步驟之元件截面示意圖。

第2圖：依據本發明之一具體實施例之一種半導體晶片之模封方法，基板裝載步驟之元件截面示意圖。

第3圖：依據本發明之一具體實施例之一種半導體晶片之模封方法，粉體噴灑步驟之元件截面示意圖。

第4圖：依據本發明之一具體實施例之一種半導體晶片之模封方法，粒狀樹脂壓平步驟開始前之元件截面示意圖。

第5圖：依據本發明之一具體實施例之一種半導體晶片之模封方法，粒狀樹脂壓平步驟之元件截面示意圖。

第6圖：依據本發明之一具體實施例之一種半導體晶片之模封方法，整平壓板移除步驟之元件截面示意圖。

第7圖：依據本發明之一具體實施例之一種半導體晶片之模封方法，烘烤步驟之元件截面示意圖。

110．．．下模板

111．．．基板容置槽

112．．．周緣擋環

113．．．內壁

120．．．基板

121．．．晶片

122．．．銲線

130．．．粒狀樹脂

140．．．整平壓板

141．．．整平面

170．．．離形薄膜

Claims (6)

1. 一種半導體晶片之模封方法，包含：提供一下模板，係具有一基板容置槽與一周緣擋環；裝載一基板於該下模板之該基板容置槽內，該基板上已設置有複數個晶片；以粉體噴灑方式使粒狀樹脂形成於該基板容置槽內，以使該粒狀樹脂覆蓋該基板及該些晶片；壓平該粒狀樹脂，係藉由一整平壓板嵌陷於該基板容置槽內，以使該粒狀樹脂具有一均勻整平之上表面，且不使該粒狀樹脂熔化；移除該整平壓板，使其遠離該下模板；以及移動該下模板至一烘烤爐內，在無加壓且不遮蓋該基板容置槽的水平狀態下加熱該粒狀樹脂，使其固化成型為一模封膠體。
2. 根據申請專利範圍第1項之半導體晶片之模封方法，其中上述壓平該粒狀樹脂之步驟係為常溫下實施。
3. 根據申請專利範圍第1項之半導體晶片之模封方法，其中在上述裝載該基板之步驟中，該基板上另設置有複數個銲線，以電性連接該些晶片至該基板。
4. 根據申請專利範圍第1、2或3項之半導體晶片之模封方法，其中在上述裝載該基板之步驟中，該基板容置槽內預先鋪設一離形薄膜。
5. 根據申請專利範圍第4項之半導體晶片之模封方法，其中該離形薄膜係更貼附於該周緣擋環之內壁。
6. 根據申請專利範圍第1項之半導體晶片之模封方法，其中該下模板係為一傳輸式置膠平台。