TWI693145B - 包括可壓縮結構的成型裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了一種成型裝置，包括可操作以保持半導體襯底的第一模具部件和具有面向第一模具部件的主表面的第二模具部件。第一模具部件和第二模具部件能夠在打開佈置和閉合佈置之間相對於彼此移動。主表面包括限定模腔的部分和至少部分地包圍模腔的凹部。主表面還包括位於凹部內的可壓縮結構，其中可壓縮結構的至少一部分朝向第一模具部件從凹部延伸出，並且當可壓縮結構以閉合佈置接觸半導體襯底時可壓縮到凹部中。第二模具部件還包括一個或多個空氣管道，其可操作以將壓縮空氣引入模腔中。

Description

包括可壓縮結構的成型裝置
本發明涉及成型裝置以及成型半導體襯底的方法。
常規的成型裝置通常包括用於從模腔釋放成型封裝的彈出銷。需要多層板和支撐塞以在縮回位置(在成型期間)和彈出位置(以從模腔釋放成型封裝)之間移動彈出銷。因此，常規的成型裝置通常體積大、重、且難以製造和處理。
超薄封裝越來越受歡迎。與常規的封裝相比，超薄封裝的剛性要小得多。因此，在彈出過程中需要更多的彈出銷以避免封裝分層。因此，用於形成超薄封裝的常規成型裝置將需要更多的元件或部件來適應增加數量的彈出銷，導致更高的成本。
因此，本發明尋求提供能夠解決或緩解上述問題的改進的成型裝置。改進的成型裝置去除或減少了許多彈出銷以及多層板和支撐塞的需要，從而得到簡單的結構和更低的成本。
因此，本發明提供一種成型裝置，其包括可操作以保持 半導體襯底的第一模具部件。成型裝置還包括具有面向第一模具部件的主表面的第二模具部件。第一模具部件和第二模具部件可以在打開佈置和閉合佈置之間相對於彼此移動。主表面包括限定模腔的部分和凹部，所述凹部至少部分地包圍模腔，並且可操作以至少部分地位於保持在第一模具部件上的半導體襯底的周邊內。主表面還包括位於凹部內的可壓縮結構，其中可壓縮結構的至少一部分朝向第一模具部件從凹部延伸出，並且當可壓縮結構以閉合佈置接觸半導體襯底時可壓縮到凹部中。第二模具部件還包括一個或多個空氣管道，其可操作以將壓縮空氣引入模腔中，以將成型的半導體襯底與第二模具部件分離。
本發明還提供了一種成型半導體襯底的方法。該方法包括：將半導體襯底設置在第一模具部件上，第一模具部件具有面向第二模具部件的主表面，主表面包括限定模腔的部分和凹部，所述凹部至少部分地包圍模腔，並且可操作以至少部分地位於保持在第一模具部件上的半導體襯底的周邊內。該方法還可以包括從打開佈置移動第一模具部件和第二模具部件，其中位於凹部內的可壓縮結構具有朝向第一模具部件、朝向彼此從凹部延伸出而成為閉合佈置的部分，其中所述可壓縮結構接觸所述半導體襯底以將所述可壓縮結構壓縮到所述凹部中。該方法可以另外包括將壓縮空氣引入模腔以將成型的半導體襯底與第二模具部件分離。
1‧‧‧裝置
10‧‧‧模具件
11‧‧‧空氣管道
12‧‧‧膜腔
14a‧‧‧可壓縮結構
14b‧‧‧可壓縮結構
15‧‧‧剛性結構
16‧‧‧彈性體
17‧‧‧彈簧
18‧‧‧通風口
19a‧‧‧中央腔
19b‧‧‧凹部
19c‧‧‧容納腔
2‧‧‧底部模具部件
20‧‧‧保持部
21‧‧‧中間部
22‧‧‧柱塞
23‧‧‧罐
24‧‧‧流道
3‧‧‧頂部模具部件
30‧‧‧襯底
31‧‧‧槽
32‧‧‧模具帽結構
40‧‧‧模具化合物
50‧‧‧方法
51‧‧‧步驟
52‧‧‧步驟
53‧‧‧步驟
L1‧‧‧線
L2‧‧‧線
在結合非限制性示例和附圖考慮時參考詳細描述將更好 地理解本發明，其中：圖1示出了根據本發明的第一實施例的裝置的俯視平面示意性佈局；圖2示出了圖1所示裝置的俯視平面示意性佈局，其中多個空氣管道的開口和多個可壓縮結構在底部模具部件上可見；圖3A是沿著圖2所示的線L1的裝置的剖面側視圖；圖3B是圖3A所示裝置的剖面側視圖，其中半導體襯底放置在底部模具部件的保持部上；圖4A是沿圖2所示的線L2的裝置的剖面側視圖；圖4B是圖4A所示的裝置的剖面側視圖，其中半導體襯底放置在底部模具部件的保持部上；圖5是根據第一實施例的一種構造的沿著圖2所示的線L1的頂部模具部件的部分的放大剖面側視圖；圖6A是當可壓縮結構與半導體襯底間隔開時圖5的裝置的剖面側視圖(沿著圖2所示的線L2)；圖6B是當可壓縮結構與半導體襯底接觸時圖6A所示的裝置的放大剖面側視圖；圖7A是根據第一實施例的另一構造的沿著圖2所示的線L1的頂部模具部件的部分的放大剖面側視圖；圖7B是圖7A的裝置的放大剖面側視圖(沿著該構造的圖2所示的線L2)；圖8是根據第一實施例的又一種結構的沿圖2所示的線L1的頂部模具 部件的部分的放大剖面側視圖；圖9A示出了沿著圖2所示的線L1的裝置的剖面側視圖，其中底部模具部件的保持部相對於底部模具部件的中間部移動，使得半導體襯底被中間部的凸緣固定或夾緊到保持部上；圖9B示出了沿著圖2所示的線L1的裝置的剖面側視圖，其中半導體襯底與可壓縮結構接觸；圖9C示出了當底部模具部件和頂部模具部件處於閉合佈置時在模腔中產生真空期間，沿著圖2所示的線L1的裝置的剖面側視圖；圖9D是如圖9C所示的真空產生期間該裝置的俯視平面剖面示意性佈局；圖9E示出了在頂部模具部件相對於底部模具部件的保持部移動之後，直到保持部上的襯底與頂部模具部件的模具件的主表面接觸，沿著圖2所示的線L1的裝置的剖面側視圖；圖9F示出了當模具化合物用於在半導體襯底上形成模具帽結構時，沿著圖2所示的線L1的裝置的剖面側視圖；圖10A示出了當通過空氣管道引入壓縮空氣以便將成型的半導體襯底與頂部模具部件的模具件分離時，沿著圖2所示的線L1的裝置的剖面側視圖；圖10B示出了隨著底部模具部件和頂部模具部件移動彼此遠離，沿著圖2所示的線L1的裝置的剖面側視圖；圖10C是隨著底部模具部件和頂部模具部件移動彼此遠離，對應於圖10B的裝置的俯視平面剖面示意性佈局； 圖10D示出了當不再通過管道供應壓縮空氣，並且成型的半導體襯底與頂部模具部件的主表面分離時，沿著圖2所示的線L1的裝置的剖面側視圖；圖10E示出了沿著圖2所示的線L1的裝置的剖面側視圖，該裝置處於打開佈置；圖11A是根據本發明的第二實施例的裝置的俯視平面剖面示意性佈局；圖11B是當從空氣管道引入壓縮空氣以將成型的半導體襯底與頂部模具部件的模腔分離時，圖11A中所示的裝置的另一俯視平面剖面示意圖；圖12示出了成型半導體襯底的方法。
現在將參考圖1、圖2、圖3A-B、圖4A-B、圖5、圖6A-B、圖7A-B、圖8、圖9A-F、圖10A-E描述本發明的實施例。圖11A-11B涉及本發明的另一實施例。圖12涉及根據本發明實施例的方法。為了減少雜亂和提高清晰度，未對各圖中所見的所有類似特徵進行標記。
圖1示出了根據本發明的第一實施例的裝置1的俯視平面示意性佈局。半導體襯底30佈置在裝置1的底部模具部件2(也可以稱為第一模具部件)的保持部20上。兩個保持部20被底部模具部件2的中間部21分開，中間部21從底部模具部件2的一側延伸到底部模具部件2的另一相對側。兩個半導體襯底30中的每一個被佈置在相應的保持部20上。每 個半導體襯底30可以包括槽31。如圖1所示，每個槽31在相應的一對模腔12之間。圖1示出了從每個罐23穿過相應的柱塞22通向中間部21的橫向側的多個流道24，用於將模具化合物(圖1中未示出)分配或引入到放置在保持部20上的半導體襯底30上。
圖2示出了圖1所示的裝置1的俯視平面示意圖，多個空氣管道11的開口和多個可壓縮結構14a，14b在底部模具部件2上可見。裝置1包括三個平行的可壓縮結構14a和橫向于三個平行可壓縮結構14a的兩個平行可壓縮結構14b。可壓縮結構14a垂直於可壓縮結構14b。可壓縮結構14a在中間部21上延伸。如圖2所示，一對模腔12被兩個可壓縮結構14a以及兩個可壓縮結構14b的一部分包圍。因此，每個模腔12由多個可壓縮結構14a，14b包圍。可壓縮結構14a，14b佈置成在保持部20上的半導體襯底30的正上方。中心可壓縮結構14a佈置成在半導體襯底30的槽31的正上方，並且可用於覆蓋槽31以防止空氣從槽31洩漏。例如，在真空產生期間或在模腔12中產生真空之後，空氣可能通過槽31洩漏到模腔12中，或者當壓縮空氣被引入模腔12中時空氣可能通過槽31從模腔12洩漏。空氣管道11的開口可以在中間部21的上方以及半導體襯底30的一個側部上方。柱塞22和相關聯的流道24不在可壓縮結構14a，14b的正下方。
圖3A是沿著圖2所示的線L1的裝置1的剖面側視圖。除了第一模具部件2之外，該裝置還包括第二模具部件3。第二模具部件3也可以稱為頂部模具部件。底部模具部件2包括保持部20，每個保持部20包括面向頂部模具部件3的平面。底部模具部件2還包括從保持部20的平坦表面朝向頂部模具部件3垂直延伸的中間部21。圖3A所示的柱塞22部分地 容納在中間部21的罐23中。
頂部模具部件3包括具有面向底部模具部件2的主表面的模具件10。主表面具有限定模腔12以及中央腔19a的部分。頂部模具部件3的模具件10還包括延伸到主表面以及中央腔19a的空氣管道11。空氣管道11是將模具件10的主表面和中央腔19a連接到提供壓縮空氣的壓縮機或空氣供應源的空氣通道。空氣管道11也連接到真空發生器或真空泵。主表面還具有限定凹部19b以保持可壓縮結構14b的部分。可壓縮結構14b從模具件10的主表面朝向底部模具部件2突出。如圖3A所示，模腔12、主表面上的空氣管道11的開口和保持可壓縮結構14b的凹部19b位於主表面的不同區域中。模腔12被限定在頂部模具部件3的主表面的第一區域中。保持可壓縮結構14b的凹部19b被限定在主表面的兩個橫向側的第二區域中。主表面上的空氣管道11的開口位於第一區域和第二區域之間的第三區域中。
當底部模具部件2和頂部模具部件3處於打開佈置時，即當底部模具部件2和頂部模具部件3間隔開時，半導體襯底30可以被放置在底部模具部件2的保持部20上，如圖3B所示。每個保持部20可以保持一個半導體襯底30。半導體襯底30通過中間部21和用於容納柱塞22的罐23彼此分離。半導體襯底30可以例如是引線框架，並且可以具有形成在每個半導體襯底30的表面上的電路。半導體襯底30也可以是有機襯底。半導體襯底30可以佈置在底部模具部件2的保持部20上，其中具有電路的表面朝向頂部模具部件3。頂部模具部件3包括具有空氣管道11、模腔12、中央腔19a和凹部19b以及如圖3A所描繪的可壓縮結構14b的模具件10。
圖4A是沿著圖2所示的線L2的裝置1的剖面側視圖。圖4A對應於圖3A，由此在保持部20上沒有佈置半導體襯底30。空氣管道11和模腔12在圖4A中是不可見的。其中僅一個在圖4A中可見的可壓縮結構14a延伸穿過頂部模具部件3的主表面以接合圖3A所示的兩個橫向可壓縮結構14b。每個可壓縮結構14a被保持在凹部19b中。可壓縮結構14a可以各自被圖案化以形成容納腔19c，容納腔19c與形成在頂部模具部件3的模具件10上的中央腔19a對準。可壓縮結構14a從模具件10的主表面朝向底部模具部件2突出。中間部21的罐23在圖4A中是不可見的。
圖4B示出了半導體襯底30佈置在保持部20上的沿著線L2的裝置1的剖面側視圖。
底部模具部件2和頂部模具部件3從如圖3A-B、圖4A-B所示的打開佈置相對於彼此逐漸移動到閉合佈置。底部模具部件2和頂部模具部件3都可以朝向彼此移動，或者只有底部模具部件2可以移動，而頂部模具部件3保持靜止。可替代地，只有頂部模具部件3可以移動，而在底部模具部件2保持靜止。
圖5是根據第一實施例的一種構造的沿著圖2所示的線L1的頂部模具部件3的部分的放大剖面側視圖。如圖5所示，每個可壓縮結構14b可以是單件可壓縮材料，例如彈性體。凹部19b保持彈性體。彈性體的楊氏模量可以是在約0.0005GPa至約0.05GPa的範圍內的任何值。彈性體是如乙烯基-甲基矽氧烷(VMQ)或氟矽氧烷的矽酮，如丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)的腈，如乙烯丙烯二烯單體(M級)橡膠(EPM橡膠)的丙烯，如Kalrez®全氟彈性體或FFKM的全氟彈性體，如FKM(Viton®) 的氟彈性體，氯丁橡膠等。該材料的低楊氏模量允許在相對溫和的壓縮力下產生大的變形。圖5還示出了頂部模具3包括將空氣管道11連接到模腔12的通風口18。
圖6A是當可壓縮結構14a與半導體襯底30間隔開時，圖5的裝置1的放大剖面側視圖(沿著圖2所示的線L2)。示出了底部模具部件2和頂部模具部件3。可壓縮結構14a可以是和圖5所示的相同的彈性體。如圖6A所示，彈性體是容納在模具件10的凹部19b中的單件材料。圖6A中所示的可壓縮結構14a未被壓縮並從凹部19b突出。可壓縮結構14a位於被中間部21和保持部20夾持的半導體襯底30的正上方。限定在可壓縮結構14a中的容納腔19c位於中間部21的凸緣部的正上方。
圖6B示出了當圖6A所示的底部模具部件2和頂部模具部件3從打開佈置移動到閉合佈置時，可壓縮結構14a與半導體襯底30接觸。中間部21的凸緣部由容納腔19c容納，同時半導體襯底30保持夾持在中間部21的凸緣部和保持部20之間。可壓縮結構14a保持與模具件10接觸，並且被凹部19b保持。
圖7A是根據另外的構造的沿著圖2所示的線L1的頂部模具部件3的部分的放大剖面側視圖。每個可壓縮結構14b可以包括彈性體16和與彈性體16接觸的剛性結構15。剛性結構15可以包括諸如不銹鋼、鋼、銅或鋁之類的金屬的材料。可選地，剛性結構15可以包括諸如聚四氟乙烯(PTFE)的聚合物或聚合物複合材料。彈性體16可以在剛性結構15的上方，並且可以將剛性結構15附接或保持到凹部19b。換句話說，彈性體16的第一端附接到限定在頂部模具部件3的模具10上的凹部19b的內 表面，而彈性體16的第二相對端附接到剛性結構15。通風口18將空氣管道11與模腔12接合。
圖7B是圖7A的裝置1的放大剖面側視圖(沿著該構造的圖2所示的線L2)。除了頂部模具部件3之外，還示出了底部模具部件2。可壓縮結構14a包括被彈性體16保持到模具件10上的剛性結構15。從圖7B中可以看出剛性結構15突出於凹部19b之外，而彈性體16被收納在凹部19b內。容納腔19c限定在剛性結構15上。容納腔19c在中間部21的凸緣的正上方，並且成形為適合中間部21。包括彈性體16和剛性結構15的垂直堆疊佈置位於被中間部21的凸緣和保持部20夾持的半導體襯底30的正上方。
圖8是根據第一實施例的另一種結構的沿著圖2所示的線L1的頂部模具部件3的一部分的放大剖面側視圖。可壓縮結構14b可以包括彈簧17和剛性結構15。雖然圖8中沒有示出，可壓縮結構14a也可以具有與可壓縮結構14b類似的結構。可壓縮結構14a還可以包括另外的彈簧和另外的剛性結構。彈簧17可以例如是鋼懸臂彈簧或鋼螺旋彈簧。彈簧17可以在剛性結構15之上，從而形成垂直堆疊的佈置。彈簧17的第一端附接到限定在頂部模具部件3的模具件10上的凹部19b的內表面，而彈簧17的第二相對端附接到剛性結構15。通風口18將空氣管道11與模腔12接合。
在本文所述的第一實施例的所有三種構造中，可壓縮結構14a,14b、半導體襯底30、頂部模具部件3和底部模具部件2在包括模腔12以及罐23的封閉空間中形成有效密封。封閉空間由頂部模具部件3、 可壓縮結構14a，14b、底部模具部件2(包括中間部21)和半導體襯底30限定。真空發生器或泵耦合到空氣管道11以在封閉空間中產生真空。真空的絕對壓力可能會達到1托(Torr)以下。當可壓縮結構14a，14b與半導體襯底30接觸時，可以開始產生真空。隨著半導體襯底30壓到可壓縮結構14a，14b上，彈性可壓縮結構14a，14b向後推靠在半導體襯底30，從而產生有效的密封。
對於第二構造和第三構造，剛性結構15減小可壓縮結構14a，14b和半導體襯底30之間的粘附，特別是在等於或大於175°的成型溫度下。有機襯底通常具有頂層的焊料掩模(或阻焊劑)，其通常是包括環氧樹脂和一種或多種無機填料的複合材料。將彈性體16直接接觸有機襯底30可導致彈性體16粘附到有機襯底30的頂層，這使得彈性體16與有機襯底30的分離困難，並且可能導致可靠性問題。通過使用作為中間結構的剛性結構15與有機襯底30接觸，可以避免或緩解粘附的問題。
圖9A示出了裝置1的剖面側視圖，底部模具部件2的保持部20相對於底部模具部件2的中間部21移動，使得半導體襯底30被中間部21的凸緣固定或夾緊到保持部20上。模具化合物40被引入柱塞22上方的中間部21的罐23中。
圖9B示出了裝置1的剖面側視圖，半導體襯底30與可壓縮結構14b接觸。底部模具部件2和頂部模具部件3從圖9A所示的打開佈置移動到圖9B的閉合佈置，從而彼此更靠近，其中可壓縮結構14b與半導體襯底30接觸。通過比較圖9A和如圖9B，圖9B中的底部模具2的保持部20的平面表面與頂部模具3的主表面之間的距離相比於圖9A中的距離較 小。儘管圖9B中未示出，可壓縮結構14a也與半導體襯底30接觸。
圖9C示出了當底部模具部件2和頂部模具部件3處於閉合佈置時，在模腔12中產生真空期間裝置1的剖面側視圖。通過從由頂部模具部件3、可壓縮結構14b、底部模具部件2(包括中間部21)和半導體襯底30密封的空間中除去空氣而引起真空的產生。虛線箭頭指示空氣流動的方向。如圖9C所示，空氣從側面的可壓縮結構14b、底部的半導體襯底30(保持部20上)和中間部21以及頂部的包括中央腔19a和模腔12的模具件10所限定的空間移除。空氣也從用於將模具化合物40保持在柱塞22上方的罐23移除，如圖9C所示。通過耦合到空氣管道11的真空泵或真空發生器，空氣通過頂部模部件3的模具件10中的空氣管道11被移除。
在產生真空期間，頂部模具部件3的主表面和襯底30之間的間隙可以是在約1mm和約30mm之間的任何值，其與在僅僅有通風口18而沒有可壓縮結構14a，14b的裝置中形成的間隙相比更高。可以以更快的速度去除模腔12和罐23中的空氣，從而更快地產生真空。
圖9D是在真空產生期間裝置1的俯視平面剖面示意性佈局。圖9D中的虛線箭頭指示空氣流。如圖9D所示，空氣從模腔12流到空氣管道11，從而在模腔12以及位於保持部20之間的中間模具部件21中的柱塞22上方的流道24和罐23中產生真空。可壓縮結構14a，14b通過接觸半導體襯底30而用作密封件，從而有助於在模腔12、流道24和中間模具部件21中的柱塞22上方的罐23中產生真空。
圖9E示出了在頂部模具部件3相對於底部模具部件2的保持部20移動之後直到保持部20上的襯底30與頂部模具部件3的模具件10 的主表面接觸，裝置1的剖面側視圖。壓縮力通過底部模具部件2相對於頂部模具部件3的相對運動而施加到可壓縮結構14b和可壓縮結構14a(圖9E中未示出)，從而壓縮可壓縮結構14a，14b。如圖9E所示，可壓縮結構14b與半導體襯底30之間的介面可以與模具件10的主表面基本齊平。頂部模具部件3的主表面和半導體襯底30的頂表面之間沒有間隙。半導體襯底30現在被夾持在保持部20、中間部21的凸緣、可壓縮結構14a，14b和頂部模具部件3的主表面之間。空氣仍然利用真空發生器或泵通過通風口18(圖9E中未示出)和空氣管道11從模腔12中被抽空。中間模具部件21的頂部凸緣由模具件10的中央腔19a容納。可壓縮結構14a，14b被壓縮直到它們完全位於凹部19b內。模具化合物40仍然位於柱塞21上方的罐23中。
圖9F示出了成型化合物40的注入以在半導體襯底30上形成模具帽結構32。具有下面的半導體襯底30的模具帽結構32可以統稱為成型的半導體襯底。柱塞22被推入中間部21的罐23中以將模具化合物40引入或注入到模腔12中以形成模具帽結構32。包含在凹部19b內的可壓縮結構14b以及可壓縮結構14a(未圖9F示出)被壓縮在模具件10和半導體襯底30之間，從而保持包圍模腔12的有效密封。襯底30被保持在保持部20上。產生的真空在將模具化合物40引入模腔12期間保持在穩定的水準。中間部21的凸緣完全容納在中央腔19a中並與模具件10配合，以防止通過中央腔19a中的空氣管道11開口的真空損失。中間部21的凸緣也完全容納在可壓縮結構14a的容納腔19c中(圖9F中未示出)，並且與可壓縮結構14a配合以防止模腔12內的真空損失。
圖10A示出了通過空氣管道11引入壓縮空氣，以隨著裝置1的底部模具部件2和頂部模具部件3相對於彼此移動分開而將包括模具帽結構32和半導體襯底30的成型的半導體襯底從頂部模具部件3的模具件10分離。壓縮空氣的流動用虛線箭頭指示示。壓縮空氣也被引入中央腔19a並推靠在中間部21。隨著底部模具部件2的保持部20移動遠離頂部模具部件3的模具件10，凹部19b中的可壓縮結構14b以及可壓縮結構14a(圖10A中未示出)擴張。每個柱塞22的端部可以保留在中間部21的相應的罐23中。
圖10B示出了底部模具部件2和頂部模具部件3在移動而分開時的分離。模具帽結構32和半導體襯底30通常粘附在模具件10的表面上。因此，來自空氣管道11的壓縮空氣被引入以推壓半導體襯底30，以將半導體襯底30與模具件10的表面分離。隨著頂部模具部件3和底部模具部件2移動而彼此遠離，來自空氣管道11的壓縮空氣推壓並向半導體襯底30的成型表面和中間部21施加高壓，如虛線箭頭所示。因此，通過從模具帽結構32的邊緣開始朝向模具帽結構32的中心將半導體襯底30從模具件10的表面分離，壓縮空氣將半導體襯底30的成型表面從模具件10的表面“剝離”。換句話說，半導體襯底30的成型表面(即，具有模具帽結構32且面對模具件10的表面)與模具件10之間的間隙從零增加到幾毫米。隨著中間部21與模具件10分離，中央腔19a和中間部21之間也形成間隙。間隙從空氣管道11開始形成到模具帽結構32的邊緣，並且最後朝向模具帽結構32的中心。壓縮空氣流過間隙到半導體襯底30的成型表面。可壓縮結構14b以及可壓縮結構14a(圖10B中未示出)隨著保持部20移 動離開模具件10而擴張，從而與半導體襯底30保持接觸並被充分壓縮以保持密封效果。通過空氣管道11將壓縮空氣引入到半導體襯底30的成型表面上，在半導體襯底30的成型表面上施加約5巴至約7巴的壓力。半導體襯底30的面對保持部20的相對側處於約1巴的壓力(大氣壓)。半導體襯底30的相對側之間的壓力差在半導體襯底30上產生均勻分佈的向下的力。壓縮空氣通過模具件10和模具帽結構32之間的間隙以拔模角進入模腔12，並且有助於將成型的帽襯底32從模具件10分離。因此，壓縮空氣將成型的半導體襯底與第二模具部件3分離。每個柱塞22的端部保留在中間部21的相應的罐23中。
圖10C是對應於圖10B的裝置1的俯視平面剖面示意圖性佈局。虛線箭頭指示壓縮空氣從中間模具21上方的空氣管道11以及從保持部20的側部上方的空氣管道11到模具帽結構32的相應中心的流動。如上文所強調的，可壓縮結構14a，14b持續密封模腔12。儘管模具化合物40不再通過流道24分配，但是每個柱塞22的端部保留在中間部21的相應的罐23中。
在圖10D中，壓縮空氣不再通過管道11供給，並且包括半導體襯底30和模具帽結構32的成型半導體襯底已經從頂部模具部件3的模具件10的主表面分離。可壓縮結構14b以及可壓縮結構14a(圖10D中未示出)與保持部20上的半導體襯底30保持接觸，並且頂部模具部件3與底部模具部件2之間的空間由保持在凹部19b中的可壓縮結構14b以及可壓縮結構14a(圖10D中未示出)保持密封。在模腔12中的模具帽結構32和模具件10之間以及在中央腔19a中的中間部21和模具件10之間存在 間隙。每個柱塞22的端部保留在中間部21的相應的罐23中。
圖10E示出了隨著頂部模具部件3和底部模具部件2移動而彼此進一步分開，處於打開佈置的裝置1。在打開佈置中底部模具部件2的保持部20的平面表面與頂部模具部件3的模具件10的主表面之間的距離大於在閉合佈置中所述平面表面與所述主表面之間的距離。可壓縮結構14b以及可壓縮結構14a(圖10E中未示出)與半導體襯底30隔離，並且完全擴張，即可壓縮結構14a，14b處於未壓縮狀態。包括具有中央腔19a、凹部19b、模腔12和空氣管道11的模具件10以及可壓縮結構14a，14b的頂部模具部件3完全與包括保持部20、中間部21、罐23和柱塞22的底部模具部件2分離。包括半導體襯底30和半導體襯底30上的模具帽結構32的成型的半導體襯底可以容易地從保持部20移除。中間部21可以相對於保持部20向上移動，以進一步便於去除成型的半導體襯底。在將新的一批模具化合物40引入中間部21的罐23中以備後續成型之前，將包括在罐23中的殘留的固化的成型化合物的等外品移除並丟棄。
圖11A是根據本發明的第二實施例的裝置1的俯視平面剖面示意性佈局。如圖11A所示，裝置1包括在保持部20上的半導體襯底30上方的三個平行的可壓縮結構14a。三個平行的可壓縮結構14a可各自包括容納中間部21的容納腔19c。可以使用中央可壓縮結構14a以覆蓋可能存在於半導體襯底30中的任何槽31。在半導體襯底30的橫向側部上方沒有壓縮結構，即平行於半導體襯底30上方的空氣管道11的開口排。
在每個模腔12的兩個相對側上僅存在兩個可壓縮結構14a，即在模腔12的第一側的第一可壓縮結構14a，以及在模腔12的與第 一側相對的第二側的第二可壓縮結構14a。在兩個相對的側面上沒有接合兩個可壓縮結構14a的其它可壓縮結構。因此，當頂部模具部件3和底部模具部件2移動到閉合佈置中時，當可壓縮結構14a與半導體襯底30接觸時，模腔12未被可壓縮結構14a完全包圍。即使當頂部模具部件3和底部模具部件2處於閉合佈置並且三個平行的可壓縮結構14a與半導體襯底30接觸時，裝置1側面的開口(即沒有可壓縮結構)允許空氣在裝置1和外部環境之間通過。第二實施例的其它特徵類似於第一實施例。裝置1包括底部模具部件2，其具有保持部20、保持部20之間的中間部21、柱塞22、用於儲存模具化合物和用於容納柱塞22的罐23以及從罐23延伸的流道24。裝置1還包括頂部模具部件3，其包括模具件10，模具件10具有空氣管道11、模腔12、用於容納中間部21的中央腔19a和用於保持可壓縮結構14a的凹部19b。
圖11B是當壓縮空氣從空氣管道11引入以將成型的半導體襯底(包括模具帽結構32和半導體襯底30)從頂部模具部件3的模腔12分離出時，圖11A所示的裝置1的另一俯視平面剖面示意圖。在將模具化合物從中間部21中的罐23注入到保持在保持部20上的半導體襯底30上之後，形成模具帽結構32。可以通過柱塞22移動到罐23中來進行注射。模具化合物通過流道24流到半導體襯底30上。圖11B中的虛線箭頭指示壓縮空氣的流動。在側面處不存在可壓縮結構14b意味著頂部模具部件3和底部模具部件2之間的空間(包括模腔12)未被完全密封，並且壓縮空氣能夠從側面從裝置1逸出，如圖11B所示。
在一些情況下，可能需要在襯底30的邊緣附近形成模具 帽結構32。在這些情況下，將可壓縮構件14b包括在襯底30的橫向側上方可能是不實際的。有利地，根據第二實施例的裝置1可以具有更簡單的結構、更少的部件，從而製造和操作成本更低。
只要通過空氣管道11引入的壓縮空氣所施加的壓力和流速足夠高以便在半導體襯底30的成型表面，即形成有模具帽結構32的表面上提供正壓力，彈出力足以將模具帽結構32與模腔12分離。
通常，施加在半導體襯底30的成型表面上的壓力可以是在約5巴至約7巴的範圍內的任何值，而半導體襯底30的與成型表面相對的非成型表面上的壓力可以為約1巴(大氣壓)。假設由根據兩個實施例中的任一個的裝置1形成的模具帽結構32為約300mm×100mm，淨彈出力可以具有最小值2400kg(30×10×2×(5-1))，和最大值3600kg(30×10×2×(7-1))。由於模腔12(由DryLub塗覆)和模具帽結構32之間的粘附強度通常為大約0.1MPa，因此所需的力大約為600kg(30×10×2×1)。因此，安全裕度達到約300%((2400-600)/600)。
圖12示出了成型半導體襯底的方法50。該方法包括，在步驟51中，將半導體襯底設置在第一模具部件上，第一模具部件具有面向第二模具部件的主表面的主表面，第二模具部件的主表面包括限定模腔的部分，以及凹部，所述凹部至少部分地包圍所述模腔，並且可操作以至少部分地位於保持在所述第一模具部件上的所述半導體襯底的周邊內。凹部也可以完全位於半導體襯底的周邊內。該方法還可以包括，在步驟52中，將第一模具部件和第二模具部件從打開佈置移動，其中位於凹部內的可壓縮結構具有朝向第一模具部件從凹部延伸出的部分。第一 模具部件和第二模具部件朝向彼此移動而成為閉合佈置，其中可壓縮結構接觸半導體襯底以將可壓縮結構壓縮成至少部分地位於凹部內。可壓縮結構也可以被壓縮成完全位於凹部內。該方法可以另外包括，在步驟53中，將壓縮空氣引入模腔以將成型的半導體襯底與第二模具部件分離。該方法可以與圖1、圖2、圖3A-B、圖4A-B、圖5、圖6A-B、圖7A-B、圖8、圖9A-F、圖10A-E以及圖11A-11B所示的裝置結合使用。
雖然已經參考具體實施例特別示出和描述了本發明，但是本領域技術人員應當理解，在不脫離由所附權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以在形式和細節上進行各種改變。因此，本發明的範圍由所附權利要求書表示，並且因此旨在包含落入權利要求的等同內容的含義和範圍內的所有改變。
1‧‧‧裝置
10‧‧‧模具件
11‧‧‧空氣管道
12‧‧‧膜腔
14b‧‧‧可壓縮結構
19a‧‧‧中央腔
19b‧‧‧凹部
2‧‧‧底部模具部件
20‧‧‧保持部
21‧‧‧中間部
22‧‧‧柱塞
23‧‧‧罐
3‧‧‧頂部模具部件
30‧‧‧襯底
40‧‧‧模具化合物

Claims (11)

  1. 一種成型裝置，其特徵在於，包括：第一模具部件，其可操作以保持半導體襯底；第二模具部件，其具有面向所述第一模具部件的主表面；其中所述第一模具部件和第二模具部件在打開佈置和閉合佈置之間能相對於彼此移動，其中所述主表面包括限定模腔的部分以及凹部，所述凹部位於主表面的不同區域中及至少部分地包圍所述模腔，並且可操作以至少部分地位於保持在所述第一模具部件上的所述半導體襯底的周邊內；以及位於所述凹部內的可壓縮結構，其中所述可壓縮結構的至少一部分從所述凹部朝向所述第一模具部件延伸出，並且當所述可壓縮結構在所述閉合佈置中接觸所述半導體襯底時可壓縮到所述凹部中；其中所述第二模具部件還包括一個或多個空氣管道，其位於所述模腔及所述凹部的不同區域中，其可操作以將壓縮空氣引入所述模腔中，以將所成型的半導體襯底與所述第二模具部件分離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成型裝置，其中，還包括：一個或多個另外的可壓縮結構，形成包圍所述模腔的多個可壓縮結構。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之成型裝置，其中，還包括：另外的可壓縮結構；其中所述可壓縮結構位於所述模腔的第一側，並且所述另外的可 壓縮結構位於所述空腔的與所述第一側相對的第二側。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之成型裝置，其中，還包括：耦合到所述一個或多個空氣管道的真空泵。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之成型裝置，其中：所述可壓縮結構包括彈性體。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之成型裝置，其中：所述彈性體是選自由矽酮、腈、丙烯、全氟彈性體和新戊酸酯組成的組中的任一種。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之成型裝置，其中：所述可壓縮結構還包括與所述彈性體接觸的剛性結構。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之成型裝置，其中：所述可壓縮結構包括彈簧和與所述彈簧接觸的剛性結構。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之成型裝置，其中：所述凹部完全位於所述半導體襯底的周邊內。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之成型裝置，其中：所述可壓縮結構可壓縮以完全位於所述凹部內。
  11. 一種成型半導體襯底的方法，其中，所述方法包括：將所述半導體襯底設置在第一模具部件上，所述第一模具部件具有面向第二模具部件的主表面，所述主表面包括限定模腔的部分和位於主表面的不同區域的凹部，所述凹部至少部分地包圍所述模腔，並且可操作以至少部分地位於保持在所述第一模具部件上的所述半導體襯底的周邊內； 從打開佈置移動所述第一模具部件和所述第二模具部件，其中位於所述凹部內的可壓縮結構具有朝向所述第一模具部件、朝向彼此從所述凹部中延伸出而成為閉合佈置的部分，其中所述可壓縮結構接觸所述半導體襯底以將所述可壓縮結構壓縮到所述凹部中；將模具化合物引入由所述第二模具部件的所述主表面限定的模腔中，以形成包括所述半導體襯底和在所述半導體襯底上的模具帽結構的成型的半導體襯底；分離所述第一模具部件和所述第二模具部件；以及將壓縮空氣引入自所述模腔及所述凹部的所述第二模具部件的不同區域中之一個或多個空氣管道之所述模腔以將所述成型的半導體襯底與所述第二模具部件分離。
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