TWM452437U - 轉移模具組件及轉移模製壓機 - Google Patents

Description

轉移模具組件及轉移模製壓機

本創作係關於一種半導體裝置製造中的轉移模製設備。詳言之，本創作係關於一種具去除剔除物(culls)及減少剔除物特性的多澆口轉移模具及相關的模製壓機。

在傳統的半導體裝置製造中，轉移模製設備被用來密封安裝在載具(譬如，基板或導線架)上的半導體裝置。在轉移模製中，該密封物(典型地為熱固性樹脂)在其被注入模穴內之前首先被熔融於一樹脂槽內。該熔融的密封物與該模穴、流道及澆口的設計共同確保在該等半導體裝置內的導電線不會被移動而與其它導電線接觸(該情況被稱為金線偏移(wire sweep))。此外，熔融的密封物可流入到每一模穴內並確保無氣隙的封裝。將半導體裝置密封在一樹脂封裝內使其免於灰塵、水氣、靜電放電、衝擊、傷害是一重要的製程。

如圖1A及1B中所見，傳統的轉移模製的產品具有在流道及樹脂槽內硬化了的過剩的密封物。該等過剩的密封物部分(其被稱為剔除物16)及流道部分18係藉由額外的處理來予以去除。此外，隨著在價格競爭性環境中對於半導體裝置的高密度設置及積體電路的功能上進步之持續提高的要求，對於在相同或甚至更低的成本下之可靠、高品質半導體封裝的高產量製造上的創新有所需求。因此，可 看出的是，對於另一種可在每一密封處理之後立即去除剔除物及/或減少剔除物的體積以節省成本之轉移模製設備存在著需求。

下文提呈一種簡化的概述以提供對創作的一基本瞭解。該概述並不是本創作的一廣泛的綜論，且並不打算要指出本創作的關鍵特徵。相反地，它是要以一作為下面的詳細說明的序文的一般性的形式來提呈本創作的一些創作性概念。

本創作揭露2板式及3板式多群組開口轉移模具及相關連的模製壓機。本創作的一項好處為剔除物的體積被減少及/或剔除物在每次轉移模製循環之後都被斷離。本創作允許相對大尺寸的塊體密封且這讓多晶片封裝的高產量製造成為可能。

在一實施例中，本創作提供一種轉移模製組件，其包含：一上模板；一下模板，其具有一模穴；及一被設置在該下模板內之槽套筒和相關連的柱塞，其中該柱塞具有一形成在該柱塞的頂面上的溝槽。

在該轉移模製組件的一實施例中，它包含一中心穴板，其被設置在該上模板與該下模板之間。

在另一實施例中，本創作提供一種轉移模製壓機，其包含：一中心模板，一中心穴板可安裝於其上；一下模板；及一槽和相關聯的柱塞，其被設置在該下模板內，其中 該柱塞的頂面具有一溝槽；其中，在使用之前，一基板被設置在該中心穴板上及一樹脂丸粒被放置在該槽內，且在使用時，該上模板、該中心穴板及該下模板被夾緊在一起，然後在該槽內被熔融的樹脂被該柱塞注入到形成於該中心穴板與該基板之間的一或多個模穴內，使得在模製及硬化該樹脂之後，該上模板與該中心模板兩者的開口造成一形成在該柱塞的頂面上的剔除物在該等模穴內斷離且留在該柱塞的頂面上的該剔除物可輕易地從該溝槽移除。

在一實施例中，在該柱塞的頂面上的溝槽具有鳩尾形或C形。在另一實施例中，該溝槽係沿著該柱塞的頂面被漸縮。

在又另一實施例中，該圍繞柱塞的槽套筒具有一形成有澆口的排放端，用以允許熔融的密封物從該槽套筒經由該等澆口被直接注入到相關連的模穴內。

本創作的一或多個特定的及替代的實施例現將參考附圖予以描述。然而，熟習此技藝者將瞭解的是，本創作可在沒有這些特定的細節下被實施。這些細節的一部分，譬如模具加熱器、柱塞、處理控制器等等，並未被描述以免遮掩了本創作。為了易於參考，當參考到該等圖中相同或類似的特徵時，共同的標號或數字系列將被使用於所有圖式中。

圖1A及1B顯示被安裝在基板或導線架12上的兩種 習知的被密封的半導體封裝10。示於圖1B中的該多晶片封裝10然後沿著切割線14被分割以形成個別的半導體裝置。如可從圖1A及1B中看出的，兩排分開的被密封的半導體封裝10被剔除物16及流道部分18結合在一起，該等剔除物及流道部分係在群組槽及流道內部固化。該等被附著的剔除物16及流道部分18將須要額外的處理來將它們去除掉，而這會增加製造半導體封裝的成本。如圖1A及1B中所見，這些先前技術的密封物被形成在在相對小的封裝10內以減少翹曲。相反地，圖1C顯示該等密封物被形成在一有小的剔除物及流道體積之相對大的基板12上，這可轉變成較少的廢料。本創作亦揭露一種3板式多群組槽模具40及相關連的轉移模製壓機，其可便於剔除物16及流道部分18在半導體封裝10被形成及硬化之後立即去除。

圖2A顯示依據本創作的3板式模具40及相關連的模製壓機20。該3板式模具40是由一下模板42、一上模板44及一中心穴板45(在圖3B中看得更清楚)所構成。如圖2A所示，該模製壓機20是由一基座結構22、一上機架24及多根連接該上機架24與該基座結構22的引導柱26所構成。該基座結構22具有一基座平台30，該3板式模具40的下模板42被安裝於該基座平台上。一上平台32可藉由致動一安裝在該上機架24上的液壓式夾緊液壓缸35而可滑移於該等引導柱26上。在該上平台32的下側上安裝了該上模板44。一中心或中間平台34形成一可滑移 的機架36次組件。如圖2A中所見，該中心穴板45被安裝在該中間平台34的上側上。該可滑移的機架36次組件被配置成可相對於該上平台32上下滑動。如圖2A中所示，該可滑移的機架36次組件是被一安裝在該可滑移的機架36次組件與該上平台32之間的升降氣缸39作動。該升降氣缸39的行程決定該中心穴板45與該上模板44之間的基板裝載淨距(loading daylight)，而該夾緊液壓缸35的行程決定該下模板42與該中間平台34之間的丸粒裝載淨距。該基板與丸粒裝載淨距通常是在約10至30公分之間；當一裝載夾具被用來裝載一基板12或丸粒70時，該淨距可小於10公分。

再次參考圖2A，該下模板42具有多個樹脂槽50，其對應於形成在該中心穴板45的下側上的剔除物穴46(如圖3A所示)的數量。每一樹脂槽50被作成可接納一密封物或模製化合物的丸粒70的大小及形狀。在每一樹脂槽50中有一柱塞52。該等柱塞52被操作用以在各個樹脂槽50內往復運動，亦即，將熔融的密封物注入到該穴板45內或縮回到樹脂槽50內。該等柱塞52係以一對應於一群剔除物穴46的群組形式被一液壓衝頭(圖中未示出)同時操作。

該夾緊液氣缸35的大小與該熔融的密封物的壓力、該等模穴的總面積及防止熔融的密封物經由該上模板44、該基板12和該穴板45之間的界面流出的夾緊力有關。通常，該熔融的密封物的壓力約為70kgf/cm² 及在該基板或 導線架12上的夾緊壓力約為140kgf/cm² 。

圖2B顯示一依據本創作的另一實施例的3板式模具40及相關連的模製壓機20a的結構。如圖2B所示，該模製壓機20a是由一基座結構22a、一上機架24a及多根連接該上機架24a與該基座結構22a的引導柱26a所構成。一基座平台30a被設置在該基座結構22a的上部內，該3板式模具40的下模板42被設置在該基座平台30a上。該基座平台30a與柱塞52的運動是由一設置在該基座結構22a內的夾緊液氣缸35a來作動。

如圖2B所示，該模製壓機20a的一上平台32a被安裝在該上機架24a的下部上。與上述實施例一樣地，一中心或中間平台34形成一可滑移的機架36次組件，其被配置成被一升降氣缸39a相對於該上平台32a上下滑動。一上模具板44被安裝在該上平台32a的下側上，而一中心穴板45則被安裝在該中心平台34的上側上。與上述實施例一樣地，該下模板42具有多個樹脂槽50，每一樹脂槽內設置一柱塞52。模製壓機20，20a的操作將參考圖4A-4D予以描述。

圖3A顯示該中心穴板45的頂式平面圖。圖3B顯示該中心穴板45沿著剖面線XX的剖面。每一中心穴板45具有多個模穴49，但只有一組四個模穴49的群組被示於圖3A中。每一示範性的模穴49群組被四個從一剔除物穴46輻射出的流道47連接至該剔除物穴46。該剔除物穴46及流道47被形成在該中心穴板45的底側上，而模穴49 則被形成在該中心穴板45的頂側上，使得每一模穴49的一部分與相關連的流道47的一部分垂直地重疊，使得一將每一模穴49和其流道47相聯通的針孔澆口48容許熔融的密封物能夠從該剔除物穴46及流道47流入到相關連的模穴49內。例如，該中心穴板45是由模具鋼製成。在一實施例中，該中心穴板45約8mm厚。通常該剔除物穴46及流道47約2mm深，而該模穴49可依據所想要的半導體封裝10而變動於約1mm至約3mm之間，及每一針孔澆口48的直徑約為1mm。

如圖3B中所見，依據本創作的另一實施例，每一柱塞52的頂面具有漸縮的鳩尾槽54。該鳩尾槽54的漸縮係沿著該頂面。較佳地，所有柱塞52上的鳩尾槽54的漸縮係被定向至一預定的方向上，譬如被定向至一剔除物收集流槽(圖中未示出)。該鳩尾槽54的漸縮讓該3板式模具40的操作者能夠在每一密封處理之後輕易地及快速地去除剔除物16。讀者在閱讀下面的描述之後將可理解此剔除物去除特徵。

圖3C顯示在該等模穴49內的密封物硬化之後一柱塞52的一部分。如圖3C所示，該鳩尾槽54的底部是在該3板式模具40的下模板42上方一距離d處。在此位置，用來作動該柱塞52的柱塞衝頭(圖中未示出)尚未到達其死端(dead-end)，即該柱塞衝頭未完全伸展。在一實施例中，該距離d約為1mm。在該密封物硬化之後，該中心穴板45藉由縮回該升降氣缸39，39a而被升高且剔除物16在 該等模具49，特別是在流道部分18處，斷離。藉由作用在被去除的剔除物16上的力，柱塞52向上伸展(如圖3D中所見)直到該柱塞衝頭到達其死端為止；在此位置，該柱塞52的頂部離該下模板42的表面約5mm及該剔除物16的底部離該下模板42約3mm(距離d1)。

圖3E顯示依據本創作的另一實施例的3板式雙模穴模具40a的剖面圖。與上述3板式模具40相反地，此3板式雙模穴模具40a具有一具有模穴的上模板44a。藉由提供穿過該基板12的厚度的流孔13示圖2A，2B中之同一轉移模製壓機即可與用於半導體封裝10的雙側密封的該3板式雙模穴模具40a一起操作。

圖4A-4D顯示上述3板式模具40的操作順序。該3板式雙模穴模具40a的操作是相類似的且將不會予以進一步描述。如圖4A所示，該中間平台34與該中心穴板45一起相對於該上模板44被降低。因為在該中心穴板45與該上模板44之間有一淨距，該淨距可讓該基板12被載入到該中心穴板45上。在一實施例中，一裝載架或夾具60被用來將該基板12手動地裝載至該中心穴板45上。在另一實施例中，該基板12裝載至該中心穴板45上是在有使用或沒有使用裝載架60下用一搬運器自動地完成。在該中心穴板45上的定位銷(未示於圖式中)及在基板12上的孔13a確保該基板12在該中心穴板45上的精確定位。

在該基板被放置到該中心穴板45上之後，該升降氣缸39，39a將該中間平台34向上移動，使得基板12與該 上模板44接觸且這提供該丸粒淨距於該中間平台34與該下模板42之間，如圖4B所示。樹脂丸粒70然後被放入該等樹脂槽50內。

雖然未示出，但該下模板42被加熱。在該等式脂丸粒70被放入到該等樹脂槽50中之後，該3板式模具40然後用一夾緊力予以閉合。例如，該夾緊液壓缸35將整個滑移機架36次組件降下來，使得該中心穴板45與該下模板42接觸，如圖4C所示，且它們被夾緊閉合。在另一例子中，該夾緊液壓缸35a將整個基座平台30a及柱塞次組件向上升高並用一夾緊力將該3板式模具40閉合。在該3板式模具40及該基板12被加熱至一預定的溫度且該等樹脂丸粒70被熔融之後，柱塞52然後被作動且該熔融的樹脂經由相關連的剔除物穴46、流道47及針孔澆口48被轉移至該等模穴49內。當該等模穴內的樹脂被硬化時，在一預定的時間長度之後，該夾緊液壓缸35，35a將該中心穴板45與該下模板42分離，如圖4D中所見。在此操作中，在該針孔澆口48內的樹脂材料斷裂且剔除物16仍保持附著在該等柱塞52的頂端，如圖3D中所見。該等剔除物16然後可藉由將每一剔除物16滑離相關連的鳩尾槽54而被輕易地從該等柱塞52的表面上被去除掉。

圖5A顯示依據本創作的另一實施例的另一實施例的3板式模具40b的剖面圖。如圖5A所示，該3板式模具40b不同於上述3板式模具40，40a之處在於該中心穴板45a具有一用來接納該柱塞52的穿孔。在此實施例中，該 熔融的密封物被柱塞52直接注入到該等模穴49中。圖5B顯示該密封物被模製在一基板12上的結果。圖5C顯示一槽套筒56，該柱塞52往復運動於該槽套筒內。如圖5C所示，每一槽套筒56的一頂端或排放端具有四個澆口58，其允許熔融的密封物從該槽套筒的內部直接流入到該等模穴49內。

圖6顯示依據本創作的又另一實施例的2板式模具80的剖面圖。如圖6所示，該2板式模具是由一下模板42及一上模板44組成。如上述的實施例40b，一柱塞52被設置在一槽套筒56的內部。該柱塞52的頂面具有一溝槽54，而該槽套筒56的一排放端具有澆口58，如圖5C所示。

本創作的一項優點為，在該3板式模具40，40a及40b的例子中，該等剔除物16緊接在該密封處理之後立即被斷開且被分離。這減少密封後的搬運及處理的數量，且這導致製造成本的降低。在雙模穴2板式模具80或3板式模具40a的例子中，在柱塞52頂面上的溝槽54在每一次密封處理之後該模具被打開時將該剔除物16向下固持住；這有助於將該被模製的封裝10從該上模板的模穴49中釋放出來。此外，具有澆口58的該槽套筒56讓剔除物的體積被減小，藉以減少廢料，以節省成本。本創作經得起相對薄且具有相對大的表面積之新的封裝10的考驗。此外，因為較大的塊體密封被促成，所以本創作對多晶片封裝的高產量製造提供了一解決方案。

雖然特定的實施例已被描述及例示，但應理解的是，這些實施例的許多改變、修改、變化及結合可在不偏離本創作的範圍之下對本創作實施。例如，上文描述了一模穴向上(cavity-up)的模具構造；本創作的原理對於模穴向(cavity-down)的模具構造仍然適用。在上文的描述中，在柱塞面上的溝槽被描述成一鳩尾槽；其它剖面形狀，如C形，的溝槽亦是可行的，只要該等溝槽能夠在該中心穴板45被移離開該下模板42固持住剔除物16即可。

10‧‧‧半導體封裝

12‧‧‧基板

14‧‧‧切割線

16‧‧‧剔除物

18‧‧‧流道部分

20‧‧‧模製壓機

22‧‧‧基座結構

24‧‧‧上機架

26‧‧‧引導柱

30‧‧‧基座平台

32‧‧‧上平台

34‧‧‧中間平台

35‧‧‧夾緊液壓缸

36‧‧‧可滑移的機架

39‧‧‧升降氣缸

40‧‧‧3板式模具

42‧‧‧下模板

44‧‧‧上模板

45‧‧‧中心穴板

70‧‧‧丸粒

46‧‧‧剔除物穴

50‧‧‧樹脂槽

52‧‧‧柱塞

20a‧‧‧模製壓機

39a‧‧‧升降氣缸

22a‧‧‧基座結構

24a‧‧‧上機架

26a‧‧‧引導柱

30a‧‧‧基座平台

32a‧‧‧上平台

49‧‧‧模穴

47‧‧‧流道

54‧‧‧鳩尾槽

40a‧‧‧3板式雙模穴模具

60‧‧‧裝載架

13a‧‧‧孔

35a‧‧‧夾緊液壓缸

48‧‧‧針孔澆口

45a‧‧‧中心穴板

40b‧‧‧3板式模具

56‧‧‧槽套筒

58‧‧‧澆口

80‧‧‧2板式模具

本創作將參考附圖以本創作的非限制性實施例來予以描述，其中：圖1A及1B例示兩種具附著的剔除物及流道樹脂之習知的被密封的半導體封裝結果；圖1C例示依據本創作的塊體樹脂模製的結果；圖2A例示依據本創作的實施例的一轉移模製設備的3板式模具；圖2B例示依據本創作的另一實施例的一轉移模製設備的3板式模具；圖3A例示與上述轉移模製設備的中心板一起使用的穴板的頂視平面圖，而圖3B例示沿著剖面XX的剖面圖；圖3C例示該柱塞在密封期間的位置，而圖3D例示該柱塞在該中心穴板45已被抬起後的位置；及圖3E例示依據本創作的另一實施例的雙模穴板型3板式模具；圖4A例示圖2A或2B中所示的該板式模具在一基板 被放在一穴板上時的相對位置；圖4B例示該3板式模具在樹脂粒被放入該等多群組樹脂槽內時的相對位置；圖4C例示該3板式模具在熔融的樹脂被相關連的各柱塞注入到該等模穴內時被夾緊的位置；及圖4D例示該上模板與該中心模板從該下模板打開，藉以造成該剔除物在各模穴處斷離；圖5A是一剖面圖，其顯示一將密封物直接注入到該等模穴內以減少廢料的柱塞的配置；圖5B顯示依據本創作的樹脂模製的結果，而圖5C顯示該槽套筒之形成有澆口的頂部；及圖6顯示一依據本創作的又另一實施例之具有將密封物直接注入到該等模穴內的柱塞的2板式模具。

10‧‧‧半導體封裝

12‧‧‧基板

16‧‧‧剔除物

42‧‧‧下模板

44‧‧‧上模板

45‧‧‧中心穴板

52‧‧‧柱塞

Claims (11)

1. 一種轉移模具組件，其包含：一下模板，其具有多個模穴；一上模板，其被相對於該下模板可活動地設置；及一槽套筒和一相關連的柱塞，其被設置在該下模板內，其中該柱塞具有一形成在該柱塞的頂面上的溝槽及該槽套筒的一排放端具有多個澆口，使得在使用期間該上及下模板被移動且夾合在一起及熔融的密封物從該槽套筒的內部經由該等多個澆口直接注入該等多個模穴的各個模穴內。
2. 如申請專利範圍第1項之轉移模具組件，其中該溝槽具有鳩尾形或C形。
3. 如申請專利範圍第1項之轉移模具組件，其中該溝槽係沿著該柱塞的該頂面被漸縮。
4. 如申請專利範圍第1項之轉移模具組件，其更包含一中心穴板，其被設置在該上模板與該下模板之間。
5. 如申請專利範圍第1項之轉移模具組件，其中該槽套筒的一排放端具有多個澆口以允許熔融的密封物從該槽套筒經由該等澆口被直接注入到模穴內。
6. 如申請專利範圍第1項之轉移模具組件，其中該上模板更包含一模穴。
7. 一種轉移模製壓機，其包含：一上模板；一中心模板，一中心穴板可安裝於其上； 一下模板；及一槽套筒和一相關連的柱塞，其被設置在該下模板內，其中該柱塞的頂面具有一溝槽；其中，在使用之前，一基板被設置在該中心穴板上及一樹脂丸粒被設置在該槽內，及在使用期間，該上模板、該中心穴板及該下模板被夾緊在一起，然後熔融於該槽內的樹脂被該柱塞注入到形成在該中心穴板與該基板之間的一或多個模穴內，使得在該樹脂的模製及硬化之後，該上模板及該中心模板兩者的開啟造成一形成在該柱塞的該頂面上的剔除物在該等模穴處斷離且被保持在該柱塞的該頂面上的該剔除物可輕易地從該溝槽被去除。
8. 如申請專利範圍第7項之轉移模製壓機，其中該溝槽具有鳩尾形或C形。
9. 如申請專利範圍第8項之轉移模製壓機，其中該溝槽係沿著該柱塞的該頂面被漸縮。
10. 如申請專利範圍第7項之轉移模製壓機，其更包含槽套筒，其中該槽套筒的一排放端具有多個澆口以允許熔融的密封物從該槽套筒內部經由該等多個澆口被直接注入到該等模穴的各模穴內。
11. 如申請專利範圍第7項之轉移模製壓機，其中該上模板更包含一模穴。