TWI467705B - 電子元件承載件以及封裝及分開電子元件之方法 - Google Patents

Description

電子元件承載件以及封裝及分開電子元件之方法

本發明係有關於連結電子元件之承載件，及關於固定至少一電子元件之承載件。本發明也有關於將連結至一承載件之電子元件封裝的方法，及關於將固定於一承載件之電子元件從一承載件分開的方法。

電子元件之封裝，尤其如半導體，在其被放置於一特別如導線架或板子之承載件後，便展開大規模之封裝。根據習知技術，為此目的，一承載件被放置到一模具之中，該模具裡在安排要進行封裝的位置上留下空腔。液態封裝劑，特別如環氧物質，接著被加壓射出至該模具空腔中，且在其中固化。在封裝劑（部分）固化之後，模具從該承載件被移除，預期的封裝便可達成。此封裝技術係以大量生產的方式施行。現存封裝技術的缺點係其模具複雜且昂貴，且通常係產品導向，以致每一種產品需要其特定之模具。

本發明之目的即係提供一改良的技術，以將放置於一承載件之電子元件封裝，其中，有了所有相關的優點後，現存相對較複雜的模具變成不再需要。

為達成此目的，本發明具備一連結電子元件之承載件，其特徵在該電子元件至少有一部份係置放於設在承載件中之凹槽裡。舉例來說，該凹槽可為孔洞的形式。承載件中之凹槽最好係由開在其中一邊的凹槽構成。承載件中設置的凹槽藉此形成（至少部份）模具空腔，封裝工作便可在其中進行。因此，該模具空腔的範圍，便不再需要得（全然）由一個模具零件才能規範。這係因為根據本發明，模具的功能被（至少部分）整合至該電子元件之承載件中。該產品導向之模具空腔因此和該產品（至少部分）結合，使得產品導向之模具零件（至少部分）不再需要。這可造成工藝裝備的成本大幅降低，且將在封裝裝置中進行封裝製程時更換產品之程序簡化。另一個根據本發明承載件的重要優點，便係當安排對一電子元件封裝時，錯誤機會會減低。將製成封裝（封裝外殼）自模具零件脫離的製程步驟，可能會對該封裝成品造成損傷；還可能有脫層(delamination)現象，以致模具零件中之模具空腔被污染，且/或發生其他問題。

採用根據本發明之承載件，將製成封裝自模具零件脫離的製程步驟變成（至少部分）不需要，且因而也能使錯誤機會會降低。封裝製程間僅需使用一次設於承載件中的凹槽（相對於傳統模具零件中多次使用模具空腔），此更減少清潔封裝裝置件之需要。根據本發明承載件的另一優點，係電子元件之封裝乃（至少部分）內含在該承載件之中，因此該承載件與封裝外殼間之附著力得以改善，藉此，當封裝外殼以相對小幅度固化之後，該承載件與其上之封裝外殼便已可再行後續操作，這造成封裝操作之循環時間得以減少的額外優點。此外，在使用封裝劑之前，該電子元件已經被(至少部分)放置在凹槽中而被部分保護了，這也造成另一個優點，亦即在封裝動作之前，操作該承載件時，損傷該電子元件、和損傷該電子元件與其承載件間通常脆弱的連結之機會便能減低。

在一特別的較佳實施例中，該凹槽係開在承載件平坦的一邊，畢竟電子元件一般都是放置於承載件的一平坦面。若單一個凹槽可接受複數個電子元件的話便更有利，該複數個電子元件可因此以單一次封裝劑同時覆蓋。在一種極端的變化中，這種方法導致一具立面周圍的承載件，其整個內側可為凹槽功能，其中可放置一個或極大量電子元件。在另一種變化中，承載件具備複數個凹槽(孔洞)，每個凹槽放置至少一個電子元件，其至少部分係位於凹槽內。

凹槽可設置成位於一承載件層內，構成該承載件完整之一體。此處可設想例如一具備凹凸面(profiled)上層的板子，開口被設置在複合承載件(基板)之電氣絕緣材料上。此種承載件可在該承載件(基板)製造階段時便設置此等凹凸面，也可能在之後(亦即製造該承載件之後)才設置此凹槽。還可能提供具備構成承載件一部份之遮罩的承載件，凹槽就設置於遮罩中。此種遮罩，舉例來說，可由連接至承載件之一薄片(foil)材料構成(例如一可黏附於該承載件之標籤)。相反地，該遮罩至少也可部分由一連接至承載件之遮蔽薄板構成，例如由連接至承載件、以硬紙板或塑膠製作之遮蔽薄板。

本發明也包括如上所述之承載件，其中承載件中之凹槽至少係部分充填著封裝劑。此處該封裝劑可充分也可不充分固化，以使放置該凹槽中至少一個電子元件係至少部分為封裝劑所封裝。該電子元件至少部分被封裝，係表示可選擇該電子元件被封裝劑完全包覆，或選擇改變成該電子元件一部份不被封裝劑所包覆，藉此該元件舉例來說可作用為感應器或偵測器，或該元件生成之熱傳導到其環境便可能藉此改善。

在另一種實施例的變化中，該承載件具一料道(runner)，連接到該凹槽且凹陷在承載件中。此料道可選擇具一窄化出入口（閘門），設於料道連接到該承載件內凹槽的位置，封裝劑之射出可因而透過設在承載件上之該通道進行。本發明料道的窄化出入口比習知技術的較不明顯，因為根據本發明封裝的產品其射出通道(feed)通常不移除。根據本發明，產品可連同所供應之封裝劑從承載件分離而不移除其射出通道。在此之前，料道係模具之零件，容易損傷，且需經常保養。現在既然料道可和承載件整合，它便只使用一次，且至少習知料道的一些缺點不再出現。

在另一種實施例中，承載件中設置之凹槽覆蓋一薄片層連接至該承載件。該薄片材料層因此提供一保護層，以阻絕封裝劑和連接至模具空腔之模具零件。承載件可能設置的料道也可覆蓋該薄片材料，藉此以使料道中之封裝劑和模具零件無法黏著。

前述承載件在電子元件固定到其上之前的階段也形成本發明之一部份。此種承載件具數個接觸位置，以實現導電連接至待固定電子元件。此種承載件勝過傳統承載件的一個優點，在於該導電接觸位置由於係位於設在承載件之凹槽內，此等導電接觸位置係部分被保護著的(尤其當承載件堆疊放置時)。根據上述，對於至少具一電子元件之承載件而言，該承載件可具備複數個凹槽，此凹槽可設於一承載件層內，而和該承載件整合成一體，且/或該承載件可具一遮罩，成為承載件之一部分，在遮罩中設置該凹槽。

此外，本發明提供一種封裝連結承載件之電子元件的方法，製程步驟為：A)提供一承載件，具一電子元件至少部分置放於該承載件內之一凹槽中，且與該承載件連結，B)對該承載件中之凹槽供應封裝劑，及C)連接該封裝劑至該承載件與該電子元件。在此封裝的意思為該電子元件至少部分為封裝劑所包覆。此處封裝劑通常在製程步驟B)係以液態供應至承載件之凹槽，且在製程步驟C)被固化。將封裝劑投至凹槽內將使該封裝劑(的組成)洩漏(溢流和噴濺)的可能性大幅降低，畢竟該凹槽可設置成只在上邊開口的凹槽，藉此不希望出現的封裝劑溢流/洩漏到下邊的情況便不可能發生。除了前面已敘述過關於根據本發明之承載件的優點外，封裝時封裝裝置要求的封口力量(closing force)也變成不再需要。封裝劑理論上可被引入(倒進)該凹槽，而不需對封裝劑施加任何（過）壓力。在固化過程中，放置在凹槽內之封裝劑可和一模具零件接觸，藉而影響封裝劑接受固化時的形狀。此處要封住該具備電子元件置放其中之承載件裡的凹槽的話，最明顯地便係採用一基本上平坦的模具零件。

在此方法一較佳的應用中，於製程步驟C)時，承載件相對於操控它的支架零件係位於靜止狀態，且封裝劑係與一基本上平坦之薄板接觸，此薄板相對於該支架零件係可移動的。此處吾人可設想成採用一習知之封裝裝置，但其中至少一個其模具空腔已預先形成之模具零件改由一平坦之薄板取代。此等對封裝裝置的修改可非常容易達成，因此本方法可利用習知封裝設備施行而毫無問題。

然而，本方法也可能以完全不同的方式施行封裝操作。承載件因而在製程步驟C)時，藉操控承載件之一可移動式支架零件而移動，且同樣操控承載件之一模具零件也可同時平行於該承載件的行進方向前進。該承載件與該模具零件可在此形成循環輸送帶之一部份。因此封裝可在一裝置內連續進行，此裝置和現存封裝設備比起來其設置簡單許多。此處藉由同時封裝複數個置放在一承載件中單一個凹槽且與該承載件連結之電子元件，且/或藉由同時對該承載件中複數個凹槽供應封裝劑，還可能更進一步增加對固定在一承載件上之電子元件封裝的效率。

此外，本發明更提供一種方法，以將固定在一承載件上之電子元件和該承載件分開，其係包括以下製程步驟：X)提供一承載件，具至少部分充填已固化封裝劑之一凹槽，且一電子元件至少部分置放於該凹槽中，且Y)將包含經封裝電子元件之承載件的一部份，與該承載件剩餘的部分分開。因此在封裝劑如上所述投至承載件之一凹槽後，吾人不需移除構成該凹槽的裝置，例如一承載件層、一薄片材料、且/或一遮罩。該至少部分為封裝劑所封裝之電子元件(亦即由已固化之封裝劑所包覆的元件)可直接藉由不同的製程技術從該承載件移除，諸如鑽石切割、(雷射)切割、或其他常見之分離技術。包覆該凹槽之承載件零件也可在此分離過程中分開。

第1A圖係顯示一承載件1，其上之二凹槽2空出，電子元件3置放於凹槽2中。另一種承載件4實施的方式顯示在第1B圖，承載件4中之兩個凹槽5同樣空出，但和第1A圖中承載件1的情形不同的，是凹槽5現在係位於一構成承載件4一部份之材料層6中。此材料層6可由例如一薄片材料、硬紙板、或任何其他材料構成。材料層6可黏附於一堅硬的底層10，或材料層6與底層10的連結也可以其他方式發生連結作用。複數個電子元件7被置放到每個此等凹槽5之中。料道8也凹陷入承載件之內，以供應至承載件1之凹槽2中。凹槽2與料道8並且係由一層薄片材料9覆蓋。料道之形式可視其實施條件而予最佳化。

第2圖係顯示一承載件20，其一材料層21構成一凹槽22之周圍。和第1A圖與第1B圖之承載件1和4不同的，係該承載件不具電子元件，僅具備連接或接觸點23之一格點組，一個或一個以上之電子元件可連接至此。不具電子元件之此種承載件20亦構成本發明之一部分。

第3A圖係顯示一承載件30，其凹槽（圖中未示）充填封裝劑31。顯示在第3B圖中之承載件32也具充填封裝劑33之凹槽。承載件32係由一底層34與一頂層35組裝而成。封裝劑33係設置成待封裝之電子元件36的一部分保持無封裝劑33，此設置對電子元件36位於封裝狀態時，仍須以特定方式和環境聯繫的情況尤其需要，例如偵測已決定之信號、產生已決定之信號、且/或熱移轉。為使電子元件36部分保持無封裝劑，可利用薄片零件37覆蓋。此外，承載件30還可見兩個充填封裝劑之料道38，此亦為薄片零件37所覆蓋。

第4A圖係示意顯示具兩個半邊模具41、42之封裝裝置40，兩半邊模具相對的距離係可調整的。當如第4A圖所示封裝裝置40係位於打開位置時，根據本發明之一承載件43可被置放於下半邊模具41中（或在封裝後從半邊模具41移除）。對承載件43和下半邊模具41相對方向穩定不變的情形，後者便會如圖示實施例提供一接受空間44以達此目的。上半邊模具42包括一平坦薄板，其中，此處如圖示意，為封裝劑所用之料道45具數種選項，但實務上可能並不會同時出現。封裝劑之供應可以任何希望之方式進行，其中特別是使用一活塞以使液態封裝劑射出，便形成一經常利用的解決方式。此外，注意封裝劑用的料道45也可設置在下半邊模具41，並且通常以通道設置在半邊模具其中之一的接觸面。

第4B圖係顯示封裝裝置40在半邊模具41、42彼此相互閉合的情形。封裝劑46已置放於為封裝目的而設置的承載件43內之凹槽47中，其中待封裝之電子元件48已置放其中。圖中清楚顯示，和習知半邊模具中模具空腔須以高精確度與防磨損的方式設置相較，上半邊模具42的平坦樣式（除開料道45，如上所述，料道也可設置於他處）代表極大之簡化。

最後，第5圖係顯示一分離裝置60，其具一鋸齒狀部61根據箭頭P2的方向旋轉，且由一馬達62驅動。一承載件63內現已充填前述已固化之封裝劑64，放置於一位於一平面66之可移動式支撐桌65上。藉移動該支撐桌65（包括例如在平面66上轉動），承載件63可被移動至鋸齒狀部61之下，以使承載件63可依需求分成片段。

1．．．承載件

2．．．凹槽

3．．．電子元件

4．．．承載件

5．．．凹槽

6．．．材料層

7．．．電子元件

8．．．料道

9．．．薄片材料

10．．．底層

20．．．承載件

21．．．材料層

22．．．凹槽

23．．．連接或接觸點

30．．．承載件

31．．．封裝劑

32．．．承載件

33．．．封裝劑

34．．．底層

35．．．頂層

36．．．電子元件

37．．．薄片零件

38．．．料道

40．．．封裝裝置

41．．．下半邊模具

42．．．上半邊模具

43．．．承載件

44．．．接受空間

45．．．料道

46．．．封裝劑

47．．．凹槽

48．．．電子元件

60．．．分離裝置

61．．．鋸齒狀部

P2．．．箭頭

62．．．馬達

63．．．承載件

64．．．已固化之封裝劑

65．．．支撐桌

66．．．平面

本發明可以基於非限制性、表示於下列圖式之示範實施例，而更進一步說明，其中：第1A圖係顯示根據本發明之一承載件的透視圖，其具有兩個凹槽，內置一電子元件；第1B圖係顯示根據本發明之另一承載件不同實施例的透視圖，其具有兩個凹槽，由構成該承載件一部份之材料層形成，每凹槽內置複數個電子元件；第2圖係表示根據本發明之一承載件的透視圖，其僅具備一接觸位置之格點組(grid)，電子元件可被連接至此；第3A圖係根據本發明之一承載件的透視圖，其具有兩個充填著封裝劑之凹槽；第3B圖係根據本發明之另一承載件不同實施例的透視圖，其具有兩個充填著封裝劑之凹槽，凹槽內置放複數個僅部分為封裝劑所封裝之電子元件；第4A圖係顯示根據本發明之一封裝裝置的剖面示意圖，封裝裝置中，一承載件已置放其內，圖中根據本發明係表示封裝操作開始之前的示意圖；第4B圖係顯示封裝操作之中，第4A圖之封裝裝置的剖面示意圖；以及第5圖係示意顯示一分離裝置正在進行根據本發明之一分開方法的透視圖。

1．．．承載件

2．．．凹槽

3．．．電子元件

4．．．承載件

5．．．凹槽

6．．．材料層

7．．．電子元件

8．．．料道

9．．．薄片材料

Claims (28)

1. 一種承載件，其包含多個電性連接並且具有一與該承載件的該等電性連接相連接之電子元件，其中該電子元件至少部分放置在一凹槽中，特徵在於，該凹槽係構成於該承載件之一整合體中，以及該凹槽係適配以接受並固持液態封裝劑。
2. 如申請專利範圍第1項之承載件，其中該承載件中之該凹槽係由一在一側上成開放式之凹槽所構成。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之承載件，其中該凹槽係在該承載件平坦之一側呈開放式的。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項之承載件，其中一凹槽接受複數個電子元件。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項之承載件，其中該承載件具複數個凹槽，每個凹槽具至少部分設於其內之一電子元件。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項之承載件，其中該承載件具有構成該承載件一部分之一遮罩，其中該凹槽係設置在該遮罩內。
7. 如申請專利範圍第6項之承載件，其中該遮罩係由連接至該承載件之一薄片材料構成。
8. 如申請專利範圍第6項之承載件，其中該遮罩係至少部分由連接至該承載件之一遮罩薄板構成。
9. 如申請專利範圍第1項或第2項之承載件，其中該承載件中之該凹槽係至少部分中充填一封裝劑。
10. 如申請專利範圍第1項或第2項之承載件，其中該承載件亦設有連接至該凹槽且凹陷入該承載件之一料道。
11. 如申請專利範圍第1項或第2項之承載件，其中設於該承載件內之該凹槽係由連接至該承載件之一薄片層所覆蓋。
12. 一種用於固定至少一電子元件之承載件，包括：數個接觸位置，以實現導電連接至待固定之該電子元件；以及一凹槽，用以至少部分地接受待固定之該電子元件，特徵在於，該凹槽係構成於該承載件之一整合體中，以及該凹槽係適配以接受並固持液態封裝劑。
13. 如申請專利範圍第12項之承載件，其中該導電連接係至少部分位於設置在該承載件中之該凹槽。
14. 如申請專利範圍第12項或第13項之承載件，其中該承載件具複數個凹槽。
15. 如申請專利範圍第12項或第13項之承載件，其中該承載件具構成該承載件一部分之一遮罩，其中該凹槽係設置在該遮罩內。
16. 如申請專利範圍第12項或第13項之承載件，其中該承載件亦具連接至該凹槽且凹陷入該承載件之一料道。
17. 如申請專利範圍第16項之承載件，其中該料道具一窄化出入口，該出入口設於該料道連接到該承載件內之該凹槽的位置。
18. 一種用於封裝連接至申請專利範圍第1至11項任一項的承載件之一電子元件的方法，其藉由下列製程步驟：A)提供一承載件，具有一電子元件，其至少部分置放於該承載件內之一凹槽中，且與該承載件連結；B)將封裝劑供應到由該承載件中所提供之凹槽當中；以及C)連接該封裝劑至該承載件與該電子元件。
19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該封裝劑在製程步驟B)係以液態供應至承載件之凹槽，且在製程步驟C)被固化。
20. 如申請專利範圍第18項或第19項之方法，其中至少在製程步驟C)中，置放於該凹槽內之該封裝劑係和一模具零件接觸。
21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中具該電子元件置放其內的該承載件內之該凹槽係由一基本上平坦之模具零件閉合。
22. 如申請專利範圍第18項或第19項之方法，其中在製程步驟C)期間，該承載件相對於操控該承載件的一支架零件係位於靜止狀態，且該封裝劑係與一基本上平坦之薄板接觸，該薄板相對於該支架零件係可移動的。
23. 如申請專利範圍第18項或第19項之方法，其中在製程步驟C)期間，該承載件藉操控該承載件之一可移動式支架零件而移動，且與平行於該承載件行進方向前進之一模具零件接觸。
24. 如申請專利範圍第18項或第19項之方法，其中置放於設在該承載件內之一單一凹槽中且和該承載件連接之複數個電子元件係同時被封裝。
25. 如申請專利範圍第18項或第19項之方法，其中該封裝劑係同時被供應至複數個設於該承載件內之該凹槽。
26. 一種將固定在申請專利範圍第1至11項任一項之承載件上之一電子元件和該承載件分開之方法，其係包括以下製程步驟：X)提供一承載件，具有至少部分充填已固化封裝劑之一凹槽，且一電子元件至少部分置放於該凹槽中；以及Y)將包含經封裝該電子元件之該承載件的一部份，與該承載件剩餘的部分分開。
27. 如申請專利範圍第26項之方法，其中該承載件包圍該凹槽的部分，也會在根據製程步驟Y)之分開過程中分離。
28. 如申請專利範圍第26項或第27項之方法，其中根據製程步驟Y)之分開過程係藉加工操作進行。