TWI765516B - 用於從表面去除薄膜的設備 - Google Patents

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Abstract

在對位於模塑系統的第一模具和第二模具之間的襯底進行模塑之後， 使用夾具元件在模塑期間將與襯底相接觸的使用過的離型膜從所述模塑系統中去除，當所述第一模具和所述第二模具打開時，所述夾具元件能夠在所述模塑系統外部的收縮位置與所述第一模具和所述第二模具之間的空間中的伸展位置之間往復移動。在致動器驅動所述夾具元件以夾持所述使用過的離型膜的一部分之前，其上安裝有所述夾具元件的托架機構朝著所述第一模具或所述第二模具移動所述夾具元件，直到所述夾具元件與所述使用過的離型膜相接觸為止。所述托架機構還將所述夾具元件從所述第一模具或所述第二模具移開，以便從所述模塑系統去除所述使用過的離型膜。

Description

用於從表面去除薄膜的設備
本發明涉及一種用於在半導體器件的模塑技術之後從表面，特別是模塑複合表面或模塑工具表面，去除薄膜的設備及方法。
使用模塑材料封裝半導體器件以保護其中的半導體晶片不受外部環境的影響。封裝技術可包括將半導體晶片安裝到支撐表面或襯底(例如晶片或引線框架)上，然後在半導體晶片周圍引入模塑材料(例如環氧樹脂)以形成模塑的半導體器件。
薄膜輔助模塑(FAM)是一種流行的半導體器件封裝技術，該技術使用離型膜來增強封裝技術。圖1是用於執行FAM的常規模塑設備100的示意圖。模塑設備100包括頂模102和底模104，它們以閉合式構造夾持襯底106，從而形成模塑腔120。在模塑期間，將由模塑材料填充模塑腔120。半導體晶片108安裝在襯底106的上表面上，並且離型膜110覆蓋模塑腔120中頂模102的內表面。隨後，將模塑材料引入模塑腔120以包圍半導體晶片108。然後，固化模塑材料使其硬化，從而形成模塑半導體器件。
FAM的好處之一是，通過使用離型膜110覆蓋模塑腔120中頂模102的內表面，模塑材料不直接接觸模塑腔120中頂模102的內表面。因而，模塑材料不會污染頂模102的表面，從而避免在後續模塑步驟之前清洗或調節頂模102的內表面。此外，離型膜110包括彈性材料，其用於在封裝技術期間緩沖模 塑設備100中的各個部件，並用於更緊密地密封模塑腔120以提高模塑設備100的真空產生能力。
在封裝技術之後，頂模102與底模104相互分離為開放式構造，此時可以將離型膜110黏附於模塑襯底106的模塑複合表面(如圖2A所示)，或者黏附於頂模102的下表面(如圖2B所示)。從模塑襯底106的模塑複合表面或頂模102的下表面去除離型膜110的一種常規方法涉及在離型膜110與其所黏附的表面之間吹入氣流，以便將離型膜110從該表面分離。然而，當模塑材料黏性較高或如果模塑設備100相對較小時，該常規方法則無效。因此，需要提供一種更有效的方法，將離型膜110從其所黏附的表面去除。
因此，本發明的目的是尋求提供一種用於在半導體器件模塑技術之後從表面(例如，模塑複合表面或模塑工具的表面)去除離型膜的設備及方法。
因此，本發明提供了一種用於在對第一模具與第二模具之間的襯底進行模塑之後從模塑系統中去除使用過的離型膜的設備，所述模塑系統包括所述第一模具和所述第二模具，在模塑期間，所述襯底與所述使用過的離型膜相接觸，所述設備包括：夾具元件，當所述第一模具和所述第二模具打開並且所述模塑系統佈置為開放式構造時，所述夾具元件能夠在所述模塑系統外部的收縮位置與所述第一模具和所述第二模具之間的空間中的伸展位置之間往復移動；托架機構，所述夾具元件安裝在所述托架機構上，所述托架機構能夠操作用於將所述夾具元件朝著所述第一模具或所述第二模具移動，直到所述夾具元件與所述使用過的離型膜相接觸為止；以及致動器，其用於驅動所述夾具元件以夾持所述使用過的離型膜的一部分；其中，所述托架機構還能夠操作用於在所述夾具元件夾持住所述使用過的離型膜的同時將所述夾具元件從所述第一模具或所述第二模具移開，從而從所述模塑系統去除所述使用過的離型膜。
通過說明書部分、所附申請專利範圍以及附圖，這些以及其他特徵、方面和優點將得到更好的理解。
100:模塑設備
102:頂模
104:底模
106:襯底
108:半導體晶片
110:離型膜
200:FAM設備
202:模塑元件
204:機器人元件
206:模塑襯底
208:離型膜
210:頂模
212:底模
214:頂模表面
216:底模表面
220:機器人電動機
222:機械臂
224:夾具元件
230:第一夾具指狀件
232:第二夾具指狀件
234:致動器
236:進氣口
238:出氣口
240:懸臂主體
242:細長主體
244:彈性尖端
246:感測器
圖1是用於執行FAM的傳統模塑設備的示意性正視圖。
圖2A和圖2B分別示出了黏附於模塑襯底的模塑複合表面的離型膜和黏附於頂模的下表面的離型膜。
圖3是根據本發明較佳實施例的FAM設備的示意性正視圖。
圖4A和圖4B分別示出了朝頂模向上定向的夾具組件和朝底模向下定向的夾具組件。
圖5A和圖5B分別示出了向上定向的夾具組件和向下定向的夾具組件。
圖6A至圖6F示出了使用向上定向的夾具元件去除一定長度的薄膜的方法。
圖7A至圖7F示出了使用向下定向的夾具元件去除一定長度的薄膜的另一種方法。
圖3是根據本發明的較佳實施例的呈FAM設備200形式的模塑系統的示意性正視圖。FAM設備200包括模塑元件202和托架或機器人組件204。
模塑元件202或模塑工具包括相對於彼此可移動的諸如頂模210的第一模具和諸如底模212的第二模具。頂模210和底模212可移動為閉合式構造，其中，在頂模210和底模212之間形成模塑腔。頂模210的頂模表面214正對底模212的底模表面216。在對襯底進行模塑時，頂模表面214和底模表面216可操作用於夾持襯底並在閉合式構造中向襯底施加夾持壓力。
可以將襯底定位並夾持於頂模210和底模212之間，襯底包括安裝在其上的將通過FAM設備200封裝的半導體晶片。襯底上的半導體晶片通常位於閉合式構造的模塑腔內。可以將襯底固持於頂模210上，並提供一定長度的薄膜以覆蓋與襯底相對的底模表面216。或者，可以將襯底固持於底模212上，並提供一定長度的薄膜以覆蓋與襯底相對的頂模表面214。可以將模塑膠引入模塑腔中以包圍所述模塑元件202的閉合式構造中的半導體晶片。
頂模210和底模212可以從閉合式構造彼此移開至開放式構造，在開放式構造中，頂模210與底模212相互分離，如圖3所示。在完成封裝或模塑技術迴圈之後，可以將頂模210和底模212從閉合式構造移動至開放式構造。此時，應該將一定長度的使用過的離型膜從其所黏附的表面上分離，然後，可以從頂模210與底模212之間去除模塑襯底。之後，可將新的未模塑襯底和一定長度的新薄膜定位在頂模表面214和底模表面216的預定位置處，為隨後的封裝技術迴圈做準備。
托架或機器人元件204包括用於驅動托架機構的托架或機器人電動機220，托架機構可以為機械臂222或其他類型的輸送系統；以及附接並安裝到機械臂222遠端的夾具元件224。在模塑系統的開放式構造中，機器人電動機220可以將機械臂222從遠離模塑元件202的收縮位置驅動至伸展位置，在該伸展位置，夾具元件224位於頂模210和底模212之間，如圖3所示。機器人電動機220還可以將機械臂222往復驅動至收縮位置，使得機械臂222和夾具元件224不再位於頂模210和底模212之間，頂模210和底模212可自由移動成模塑系統的閉合式構造。夾具元件224能夠操作以夾持在模塑迴圈中已經使用的一定長度的薄膜，並將其從其已黏附的表面剝離。
圖4A和圖4B分別示出了朝頂模210向上定向的夾具組件224和朝底模212向下定向的夾具組件224。當使用過的離型膜黏附於頂模210時，夾具元 件224可以朝頂模210向上定向，反之，當使用過的離型膜黏附於底模212時，夾具元件224可以朝底模212向下定向。
圖5A和圖5B分別示出了向上定向的夾具組件224和向下定向的夾具組件224。夾具組件224包括細長主體242以及從細長主體242垂直延伸的第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232。第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232均包括懸臂主體240，該懸臂主體240具有附接至夾具元件224的細長主體242的連接端，以及自由端。第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232還包括位於其懸臂主體240的自由端的彈性尖端244。如果夾具元件224朝頂模210向上定向(如圖4A和圖5A所示)，則第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232的彈性尖端244指向頂模210，如果夾具元件224朝底模212向下定向(如圖4B和圖5B所示)，則第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232的彈性尖端244指向底模212。特別地，在一個較佳實施例中，彈性尖端244可互換地被配置為指向頂模210或底模212。
這些彈性尖端244可具有高摩擦表面紋理(high-friction surface textures)，當高摩擦表面紋理與薄膜接觸時，可以有效地接合並夾持薄膜。第一夾具指狀件230的懸臂主體240平行於第二夾具指狀件232的懸臂主體240佈置，並且當它們相對移動時，通常保持彼此平行。然而，其他構造也是可能的，例如，第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232的懸臂主體240可在其自由端處朝彼此會聚。
在一個構造中，第一夾具指狀件230或第二夾具指狀件232是固定的，而另一個是可移動的，並且在可選構造中，第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232可相對於彼此移動。通過包括進氣口236和出氣口238的致動器234(例如，氣動致動器)驅動第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232。致動器234可以從進氣口236吸入空氣，以將第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232相互移開 至打開位置，並通過出氣口238排出空氣，以將第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232一起移動至夾持位置。夾具元件224還包括感測器246，例如，接近感測器(其可以位於一個或兩個夾具指狀件230、232上)，感測器用於在致動器234驅動夾具指狀件230、232以夾持或夾緊使用過的離型膜208之前檢測第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232是否與使用過的離型膜208相接觸。感測器246還可以檢測第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232是否已經成功夾持或夾緊薄膜。
使用夾具元件224將使用過的離型膜208從其所黏附的表面分離的優點是，由於夾具元件224可以更加牢固地夾持使用過的離型膜208，因此借由夾具元件224的機械夾持比常規方法更有效。
圖6A至圖6F示出了使用向上定向的夾具元件224去除一定長度的使用過的離型膜208的方法。圖6A示出了處於開放式構造的頂模210和底模212，在該構造中，它們彼此分離開。例如通過真空吸附將模塑襯底206靠著頂模表面214保持於頂模210上。將該長度的使用過的離型膜208黏附於模塑襯底206的模塑複合表面上。儘管圖6A至圖6F示出了黏附於模塑襯底206的模塑複合表面的使用過的離型膜208，但如果使用過的離型膜208黏附於頂模表面214，則可以執行這種使用向上定向的夾具元件224去除使用過的離型膜208的方法。
如圖6B所示，機器人電動機220將機械臂222驅動至伸展位置，使得向上定向的夾具組件224設置在頂模210和底模212之間。第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232分開定位於打開位置。
機械臂222朝著頂模210向上移動夾具元件224，直到夾具元件224與該長度的使用過的離型膜208相接觸，如圖6C所示。當第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232仍然分開定位於打開位置時，彈性尖端244與使用過的離型膜208相接觸。
當彈性尖端244與使用過的離型膜208相接觸的同時，致動器234將第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232朝向彼此移動。當第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232朝向彼此移動的同時，第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232的彈性尖端244開始夾緊使用過的離型膜208。當夾具元件224已經移動至閉合位置時，第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232已經夾持或夾緊使用過的離型膜208的一部分，如圖6D所示。感測器246檢測夾具元件224是否已經成功夾持使用過的離型膜208。如果感測器246檢測到夾具元件224未能夾持使用過的離型膜208，則夾具元件224可以反復嘗試夾持使用過的離型膜208預定次數，然後，若最終仍未能成功夾持離型膜208，則發出警報以警告操作員。
在夾具元件224成功夾持使用過的離型膜208之後，機械臂222從頂模210向下移動到頂模210和底模212之間的更中心位置，如圖6E所示。當夾具元件224移動到更中心位置時，第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232保持在閉合位置，夾持使用過的離型膜208。隨後，機器人電動機220朝著收縮位置驅動機械臂222，從而將該長度的離型膜208從其所黏附的表面(無論是模塑襯底206的模塑複合表面還是頂模表面214)剝落和分離。由此，通過夾具元件224將使用過的離型膜208從模塑系統中去除。
圖7A至圖7F示出了使用向下定向的夾具元件224去除一定長度的薄膜208的方法。除了夾具元件224向下定向並且使用過的離型膜208是黏附於底模212上的模塑襯底206上之外，該方法類似於圖6A至圖6F示出的方法。圖7A示出了處於開放式構造的頂模210和底模212。模塑襯底206靠著底模表面216保持於底模212上。使用過的離型膜208黏附於模塑襯底206的表面。儘管圖7A至圖7F示出的是黏附於模塑襯底206表面的使用過的離型膜208，但如果使用過的離型膜208是黏附於底模表面216的，則也可以執行這種使用向下定向的夾具元件224去除一定長度的薄膜208的方法。
如圖7B所示，機械臂222移動至伸展位置，以便將向下定向的夾具組件224設置在頂模210和底模212之間。然後，機械臂222豎直向下移動，直到夾具元件224的彈性尖端244與使用過的離型膜208相接觸，如圖7C所示。
當彈性尖端244與使用過的離型膜208相接觸時，第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232朝向彼此移動。當夾具元件224已經移動至閉合位置時，第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232已經夾持或夾緊使用過的離型膜208的一部分，如圖7D所示。感測器246檢測夾具元件224是否已成功夾持使用過的離型膜208。
在夾具元件224已經成功夾持使用過的離型膜208之後，機械臂222離開底模212豎直向上移動至頂模210與底模212之間的更中心位置，如圖7E所示。隨後，夾具組件224朝縮回位置移動，從而將該長度的離型膜208從其所黏附的表面(例如模塑襯底206的模塑複合表面或底模表面216)上剝落並分離。
儘管已參照某些實施例對本發明進行了相當詳細的描述，但其他實施例也是可能的。
例如，第一夾具指狀件230和第二夾具指狀件232可以通過繞共同樞軸線或旋轉軸線轉動而相對於彼此移動，該運動類似於一把鉗子的兩個臂的運動。此外，旋轉機構(未示出)可以結合於夾具元件224和機械臂222之間的介面處，使得夾具元件224的方向不是固定的，而是可以在向上定向和向下定向之間轉動。
因此，所附申請專利範圍的精神和範圍不應局限於本文所包含的實施例的描述。
200:FAM設備
202:模塑元件
204:機器人元件
210:頂模
212:底模
214:頂模表面
216:底模表面
220:機器人電動機
222:機械臂
224:夾具元件

Claims (14)

  1. 一種用於在對第一模具與第二模具之間的襯底進行模塑之後從模塑系統去除使用過的離型膜之設備，所述模塑系統包括所述第一模具和所述第二模具，在模塑期間，所述襯底與所述使用過的離型膜相接觸，所述設備包括：夾具元件，當所述第一模具和所述第二模具打開並且所述模塑系統佈置為開放式構造時，所述夾具元件能夠在所述模塑系統外部的收縮位置與所述第一模具和所述第二模具之間的空間中的伸展位置之間往復移動；托架機構，所述夾具元件安裝在所述托架機構上，所述托架機構能夠操作以朝著所述第一模具或所述第二模具移動所述夾具元件，直到所述夾具元件在第一和第二模具之間的空間中與所述使用過的離型膜相接觸為止；以及致動器，其驅動所述夾具元件以夾持所述使用過的離型膜的一部分，其中，所述托架機構還可操作用於在所述夾具元件夾持住所述使用過的離型膜的同時將所述夾具元件從所述第一模具或所述第二模具移開，從而從所述模塑系統去除所述使用過的離型膜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中，所述夾具元件包括至少一個夾具指狀件，所述至少一個夾具指狀件從所述夾具元件的細長主體延伸，以夾緊所述使用過的離型膜的一部分。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中，所述至少一個夾具指狀件包括懸臂主體，所述懸臂主體具有附接至所述細長主體的連接端。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之設備，其中，所述夾具元件包括第一夾具指狀件和第二夾具指狀件，並且所述懸臂主體被配置為朝著所述第二夾具指狀件移動所述第一夾具指狀件。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之設備，其中，所述第一夾具指狀件和所述第二夾具指狀件相互平行地佈置，並且當所述第一夾具指狀件朝著所述第二夾具指狀件移動時，保持彼此平行。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之設備，其中，所述第二夾具指狀件是固定的，而所述第一夾具指狀件是可移動的。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中，所述至少一個夾具指狀件還包括彈性尖端，所述彈性尖端位於所述夾具指狀件的自由端處以接觸所述使用過的離型膜。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之設備，其中，所述彈性尖端被配置為指向所述第一模具或所述第二模具。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之設備，其中，所述彈性尖端可互換地被配置為指向所述第一模具或所述第二模具。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之設備，其中，所述彈性尖端具有高摩擦表面紋理。
  11. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中，所述致動器被配置為驅動所述至少一個夾具指狀件移動。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之設備，其中，所述致動器包括氣動致動器，所述氣動致動器包括空氣出口，所述空氣出口可操作用於排出空氣，以便所述至少一個夾具指狀件夾持所述使用過的離型膜的一部分。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之設備，還包括位於所述夾具指狀件上的感測器，所述感測器被配置為檢測所述夾具指狀件是否已經成功夾持所述使用過的離型膜。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之設備，其中，所述感測器還被配置為在所述致動器驅動所述夾具指狀件移動以夾持所述使用過的離型膜之前，檢測所述夾具指狀件是否與所述使用過的離型膜相接觸。
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